| 【発明の名称】 |
内燃機関の吸気管 |
| 【発明者】 |
【氏名】大須賀 稔
【氏名】山口 純一
【氏名】古室 亮一
【氏名】佐々木 靖
【氏名】嶺岸 輝彦
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| 【要約】 |
【課題】各部を合理的に配置できて余分なスペースをなくすことができ、吸気系全体がコンパクトに構成可能となり、重心を低くし、しかも、全体を安価かつ軽量に構成することができるとともに、吸気の充填効率を向上させることができる内燃機関の吸気管を提供する。
【解決手段】エアークリーナ１が収容される筺体２と独立吸気管５、５…が接続されるコレクタ４とをスロットルバルブ１４が装着された直管部２’で接続し、前記独立吸気管５、５…は、前記エアークリーナ１が収容された筺体２と前記コレクタ４との間を通ってシリンダ８に配管されており、且つ、前記エアークリーナ１が収容される筺体２が前記コレクタ４の下側に位置してなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エアークリーナが収容される筺体と独立吸気管が接続されるコレクタとをスロットルバルブが装着された直管部で接続し、前記独立吸気管は、前記エアークリーナが収容された筺体と前記コレクタとの間を通ってシリンダに配管されており、且つ、前記エアークリーナが収容される筺体が前記コレクタの下側に位置することを特徴とする内燃機関の吸気管。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に吸入空気及び燃料を供給するための吸気管に関し、特に、吸気管の途中に吸気集合部及び独立吸気管を備えた内燃機関の吸気管に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エアクリーナから吸入された空気をスロットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、吸気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気管が設けられた内燃機関の吸気管にあっては、スロットルバルブ上流の大気圧部吸気通路、スロットルバルブ下流の負圧部吸気通路ないし吸気集合部、独立吸気管等の吸気系部材を直列に連結して構成されている。そのため、吸気系部材が比較的長い構成となってスペース的に不利であるのみならず、エンジンルーム内で他部材からレイアウト上の制約を受けていた。
【０００３】一方、特開平４−１７５４６５号公報に開示されているように、負圧部に位置する集合部であるコレクタ部と各気筒に通じる独立吸気管を隔壁を介して隣接した構成のものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来技術においては、最も占有スペースを要するエアクリーナからコレクタ部までの通路部が、コレクタ部と独立吸気管との構成体とは別配置となっていた。そのため、余分なスペースが存在したり、吸気系部材を支持固定するための取付用部材等の部品点数が多くなり、コスト的にも不利であるという問題点があった。
【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、特に、各部を合理的に配置できて余分なスペースをなくすことができ、吸気系全体がコンパクトに構成可能となり、重心を低くし、しかも、全体を安価かつ軽量に構成することができるとともに、吸気の充填効率を向上させることができる内燃機関の吸気管を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべく、本発明の内燃機関の吸気管は、基本的には、エアークリーナが収容される筺体と独立吸気管が接続されるコレクタとをスロットルバルブが装着された直管部で接続し、前記独立吸気管は、前記エアークリーナが収容された筺体と前記コレクタとの間を通ってシリンダに配管されており、且つ、前記エアークリーナが収容される筺体が前記コレクタの下側に位置することを特徴としている。
【０００７】そして、本発明の内燃機関の吸気管の他の態様は、エアクリーナから吸入された空気をスロットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、該吸気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気管が設けられた内燃機関の吸気管において、前記エアクリーナと前記スロットルバルブ間の吸気通路と、少なくとも、前記スロットルバルブ下流にある吸気通路の負圧部に設けられた前記吸気集合部、前記独立吸気管の何れか一方とを互いに隣接して配置するとともに、該隣接部の少なくとも一部において隔壁を介装してそれぞれ独立した吸気空間を形成したことを特徴としている。
【０００８】また、本発明のより具体的な例としては、前記スロットルバルブを流れる吸気が下方から上方への方向であるもの、前記スロットルバルブの開閉軸が前記独立吸気管と直交する方向に設けられたもの、前記吸気集合部の一部にコントロールユニットが装着されているもの、前記エアクリーナとスロットルバルブ間の吸気通路に、少なくとも、コントロールユニット、燃料噴射弁の何れか一方が内蔵されたもの、前記スロットルバルブを通過した吸入空気が前記吸気集合部を通過せずに前記独立吸気管にバイパスして流入可能とする切り替え弁が隔壁に設けられたもの等が挙げられる。
【０００９】さらに、本発明の他の好ましい実施例としては、エアクリーナから吸入された空気をスロットルバルブ開度に応じて吸気集合部に流入させ、該吸気集合部の空気を内燃機関の各気筒に分配する独立吸気管が設けられた内燃機関の吸気管において、前記独立吸気管のエンジン側端部とエンジンヘッドの吸気ポートとの間に、前記独立吸気管の数に対応した連通路が形成されたチャンバを設けるとともに、前記連通路のエンジン側開口部のピッチと前記吸気ポートのピッチとを合致させて設けたことを特徴とし、前記チャンバは、少なくとも、燃料噴射弁、燃料通路、燃料を微粒化するための空気の通路、エンジンシリンダ内に旋回流を形成するための装置の何れか一つを装備したものが、そのより具体的な例として挙げられる。
【００１０】
【作用】前述の如く構成された本発明に係わる内燃機関の吸気管においては、エアクリーナとスロットルバルブ間の吸気通路と、スロットルバルブ下流にある吸気通路の負圧部ないし該負圧部に設けられた吸気集合部、または独立吸気管の何れか一方、あるいはこれら両者とを互いに隔壁を介して隣接配置しているので、各部を合理的に配置できて余分なスペースをなくすことができ、しかも、吸気系全体をコンパクトに構成することができる。一方、吸気系部材を支持固定するための取付用部材等の部品点数の削減が可能となり、全体として安価に構成することができる。
【００１１】また、エアークリーナが収容される筺体が前記コレクタの下側に位置することで、吸気管の重心を低くでき、独立吸気管の屈曲量を低減して通気抵抗の増大を押さえることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施例を説明する。なお、各実施例を説明するための図において、同一機能を有する各部と対応する部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、相違点を重点的に説明する。図１、２は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の一実施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すものである。図１は上部から見た平面概略図、図２は図１の矢印II方向から見た側面概略図である。
【００１３】図示例の吸気系にあっては、エアクリーナ１とスロットル部３間の吸気通路（筺体）２と独立吸気管部５、５、…は隔壁９を介して上下に隣接して配置されており、図１からもわかるように、前記吸気通路２と前記独立吸気管部５、…は、平面視で互いに直交する方向に配設されている。一方、吸気通路２には前記エアクリーナ１と反対側端部において上方に延びる垂直部（直管部）２’が立設され、該垂直部２’の上端部にコレクタ部４が形成されている。このコレクタ部４とその後流の独立吸気管部５は隔壁１１を介して隣接配置されている。すなわち、独立吸気管５は、隔壁１１を介してコレクタ部４と隣接配置されるとともに、隔壁９を介してエアクリーナ１下流の吸気通路２とも隣接配置されている。
【００１４】前記吸気通路２の垂直部２’の途中にはスロットルバルブ１４が配設され、その開閉軸１４’の軸方向と独立吸気管５、…の軸方向とが互いに直交し、かつ、スロットルバルブ１４を流れる吸気流がスロットル部３をその下部から上部に向かって流れるようになっている。また、図示例の吸気系では、コレクタ部４の上部にエンジン７を制御するためのコントロールユニット１２が配置されている。さらに、前記吸気通路２の垂直部２’には、アイドル時の回転数をスロットルバルブ１４をバイパスした空気流により制御するＩＳＣ（アイドル・スピード・コントロール）バルブ１３が設けられている。このＩＳＣバルブ１３は、スロットル１４上流の空気を噴射弁１０の燃料噴霧部に供給し噴射燃料を微粒化するアシストエア通路３６を設けた構成となっている。また、スロットル部３の上流には空気流量計１６とその回路が設けられている。さらに、独立吸気管５、５、…内の吸気ポート６近傍には、例えば弁の一部を切り欠いた形状のＳＣＶ（スワール・コントロール・バルブ）３８が設けられ、その開閉制御によりシリンダ８内に渦流を形成して空気と燃料との混合を促進するようになっている。
【００１５】このような構成により、エンジン７に供給される空気は、エアクリーナ部１から吸入され、吸気通路２を通ってスロットル部３に導かれる。スロットル部３からは、吸気通路２の垂直部２’の上端部にあって、スロットルバルブ１４下流の負圧部に設けられた吸気集合部であるコレクタ４に供給され、ここから各気筒へ接続された独立吸気管５を通ってエンジン７の吸気ポート６に導かれ、シリンダ８に供給される。
【００１６】このようにして、エアクリーナ１とスロットル３間に設けられた吸気通路２と独立吸気管５、…は、隔壁９を介して隣接して配置されているので省スペース化が達成できるとともに、独立吸気管５、…を流れる空気流は、エアクリーナ１から入った新気によって冷却され、吸気の充填効率が向上するという優れた効果がある。また、この場合、独立吸気管５の上部には燃料噴射弁１０が配置されており、スペースの有効利用の観点からは、吸気通路２は独立吸気管５の下部に形成される方が望ましく、図２からも明らかなように、スロットルバルブ１４を流れる吸気流は、スロットル部３を下部から上部に向かって流れるようになる。
【００１７】また、図示例では、コレクタ部４の上部にコントロールユニット１２が配置されており、吸気管部にコントロールユニット１２が配置されていると電気配線が短くなり、エンジン自体の重量も低減する。次に、図３、４は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の他の実施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すものである。図３は上部から見た平面概略図、図４は図３の矢印IV方向から見た側面概略図である。
【００１８】前述の実施例と同様に本実施例においても、エアクリーナ１が配設された吸気通路２と独立吸気管５、…は隔壁２０を介して隣接配置されるとともに、コレクタ部４と独立吸気管５、…も隔壁２２を介して隣接配置されている。また、コントロールユニット１２は、コレクタ部４の上端部に配置されている。本図示例においては、前記実施例よりも有効なスペース利用を可能ならしめるために、スロットルバルブ１４を複数の独立吸気管５、５…の中間部に配置するとともに、エアクリーナ１を吸気通路２内の側端部長さ方向に沿って配置している。
【００１９】また、吸気の慣性を利用して吸気を過給するために、独立吸気管５、…を長く設けてある。一般的に、長い独立吸気管は低エンジン回転数で慣性過給効果があり、短い独立吸気管は高回転で慣性過給効果があることが知られている。そこで、図４からもわかるように、各独立吸気管５の途中に切り替え弁２１を設け、運転状態によって切り替え可能とした。すなわち、低回転域では、図４の実線で示すように切り替え弁２１を閉じて独立吸気管５を長くし、吸気がコレクタ部４を迂回して流れるようにして慣性過給する。一方、高回転域では、図４の二点鎖線に示すように切り替え弁２１を開いて、独立吸気管５の途中でコレクタ部４に開口させ、吸気がコレクタ部４を迂回しないようにして短い吸気管が形成される。このようにして、広範な回転数領域において過給効果を奏することが可能となる。
【００２０】次に、図５、６は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の他の実施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すものである。図５は吸気系の側面概略図、図６は上部から見た平面概略図である。本実施例では、図６に示すように、エアクリーナ１を吸気通路２の入口部に配置するとともに、この吸気通路２を独立吸気管５の上部に配置している。したがって、独立吸気管５、５、…の上部の空間が有効利用できる。燃料噴射弁１０は独立吸気管５、…の上部に配置されるのが一般的であるが、本図示例ではスロットルバルブ１４より上流の吸気通路２内に配置されている。そのため、噴射弁１０の上部空間が有効に利用でき、吸気系全体がコンパクト化される。また、コントロールユニット１２はスロットルバルブ１４上流の吸気通路２内に配置するように構成されており、吸気通路２内は冷たい新気が流れるのでコントロールユニット２４は冷却される。また、図５にも示すように、前記実施例のようにコントロールユニット１２をコレクタ４の上部に配置してもよい。さらに、吸気通路２３の上部には、これを施蓋する上蓋２７が本体部に対し取外しまたは開閉自在に設けられており、エアクリーナ１、コントロールユニット１２、噴射弁１０等の部品の取付・取外しが簡単となり、部品交換等のメンテナンス作業を迅速かつ容易に行えるという利点がある。
【００２１】このように、図示例の吸気系の構成にあっては、スロットルバルブ１４上流の吸気通路２が、その下部位置において独立吸気管５、…と隔壁２９を介して隣接配置されるとともに、スロットルバルブ１４下流の吸気通路負圧部ないしコレクタ部４と隔壁３０を介して隣接配置されている。このように構成することによって、余分なスペースを省くことができる。
【００２２】次に、図７、８は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の他の実施例を、６気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すものである。図７は吸気系の側面概略図、図８は上部から見た平面概略図である。本図示例の構成は、図５、６の実施例で示した独立吸気管５、５…の外側に、新たな２本の独立吸気管５、５を追加した構造になっている。このようにすることにより、直列の多気筒エンジンに容易に適応できる。
【００２３】次に、図９、１０は、本発明に係わる内燃機関の吸気管の他の実施例を、４気筒エンジンに用いた構成を模式的に示すものである。図９は吸気系の側面概略図、図１０は上部から見た平面概略図である。本図示例では、エンジン７の上流部に吸気系とは分離した新たなチャンバ３３が設けられている。このチャンバ３３は、例えば図３、４の実施例で示したようなコレクタ部４を含む吸気系の構成体とエンジン７の間に挟装固定されている。チャンバ３３には、燃料噴射弁１０、燃料通路３５、噴射弁１０等の燃料噴出部に微粒化用空気を送るアシストエア通路３６、シリンダ８内に旋回空気流を作るためのＳＣＶ３８などが設けられている。このＳＣＶ３８は、図１３、１４に示すような、弁の一部を切欠くことにより空気流に偏流を与えるようなものが知られている。一方、図１２に示すように、シリンダ８内に旋回空気流を作るための装置の別の例としては、チャンバ３３内の連通路３７にＳＣＶ３８を設けるとともに、このＳＣＶ３８にバイパスしてバイパス通路３９を形成したものが知られており、この指向性のあるバイパス空気流４０でシリンダ８内に旋回流が形成される。
【００２４】エンジン７のシリンダ８の横方向のピッチが異なったエンジンに、本発明の吸気系構成体を取り付ける場合は、図１１に示したようにチャンバ３３の中の連通路３７のエンジン側開口部をシリンダ８のピッチに合わせて形成すれば良い。つまり、チャンバ３３は、連通路３７の吸気系側開口部のピッチを吸気系の独立吸気管５のピッチに合わせるとともに、エンジン側開口部のピッチをシリンダ８のピッチに合わせるように成形すればよい。他方、シリンダ８のピッチとエンジンヘッドの吸気ポート６のピッチが異なる場合には、エンジンヘッドの吸気ポート６の開口部のピッチに合わせる。このようにすることにより、異なった機種のエンジンに本発明を適応する場合でも、チャンバ３３の連通路３７の開口部ピッチを適応させることで対応できる。この場合、チャンバ上流の吸気系全体の構成は変える必要がないので、多機種対応が可能となる。
【００２５】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことができる。たとえば、図５、６の実施例では独立吸気管の数を６本にして６気筒の構成としたが、本発明は、必ずしも６気筒エンジンに限定されるものではなく、直列の多気筒エンジンにも容易に適応できる。また、前述した他の実施例についても、新たに独立吸気管を追加することにより容易に気筒数を追加することができることは勿論である。
【００２６】また、図９〜１１には、図３、４の実施例で示した吸気系構成体とエンジンのシリンダ間に、吸気系とは分離した新たなチャンバを設けたものを示したが、他の実施例においても、チャンバを挟装固定することが可能であることは言うまでもない。さらに、ＳＣＶ、ＩＳＣバルブ等の吸気系・燃料系制御部材を、前述したどの実施例においても装着可能であることは、容易に理解できよう。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発明によれば、各部を合理的に配置できて余分なスペースをなくすことができ、吸気系全体がコンパクトに構成可能となり、しかも、全体を安価かつ軽量に構成することができるとともに、吸気の充填効率を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２３２９９９
【氏名又は名称】株式会社日立カーエンジニアリング
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| 【出願日】 |
平成６年５月９日（１９９４．５．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】平木 祐輔
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７６９（Ｐ２００１−２００７６９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２７３２４（Ｐ２００１−２７３２４） |
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