JP3864533B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気装置において、エアクリーナケースとキャップ部材と燃料供給管との配置形態の改良に関するもので、吸気系部品を１ユニットの組立体（モジュール構造）として構成するようにした吸気装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、雑誌「日経メカニカル ′９７年４月号」には、吸気系部品を１ユニットの組立体（モジュール構造）として構成するようにした吸気装置が記載されており、この従来技術では、エアクリーナのキャップ部材を最上部に配置し、このキャップ部材の下方にエアクリーナケースを配置し、さらにこのエアクリーナケースの下方に吸気マニホルドを配置している。そして、上記エアクリーナケースと吸気マニホルドとの合わせ面により、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料供給管を挟み込み固定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術によると、エアクリーナのクリーンサイドの空間（エアクリーナエレメントにより濾過された清浄空気が流入する空間）が必然的にエアクリーナエレメントの下方へ位置することになるので、エアクリーナエレメントのメンテナンスのためにエアクリーナエレメントを脱着する際に、塵埃等の異物がクリーンサイド側へ混入しやすいという不具合が生じる。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、エアクリーナエレメントの脱着時において、エアクリーナのクリーンサイド側への異物混入を抑制することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、吸気を濾過するエアクリーナエレメント（１５）を収容する、エアクリーナケース（１３）とキャップ部材（１４）とを略水平方向に並んで配置し、吸気マニホルドパイプ（２４）をエアクリーナケース（１３）の下側に配置し、エアクリーナケース（１３）の底面部と吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部との間に、燃料噴射弁（２６）に燃料を供給する燃料供給管（２９）を挟み込み固定することを特徴としている。
【０００６】
これによると、エアクリーナ（１２）のクリーンサイドの空間（１８）をダストサイドの空間（１７）に対して水平方向の側方に位置させることができる。
従って、エアクリーナエレメント（１５）のメンテナンスのために、キャップ部材（１４）をケース（１３）から取り外してエアクリーナエレメント（１５）を脱着する際に、ダストサイドの空間（１７）の塵埃等の異物が下方へ落下してもクリーンサイドの空間（１８）へ異物の混入が生じることを防止できる。
【０００７】
また、エアクリーナケース（１３）の底面部と吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部との間で、燃料供給管（２９）を挟み込み固定しているから、燃料供給管（２９）の組付に際しては、燃料供給管（２９）を吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部に載置して、燃料供給管（２９）の上面側をエアクリーナケース（１３）の底面部で押さえつけるという簡単な手段で燃料供給管（２９）を確実に保持固定できる。
【０００８】
しかも、吸気マニホルドパイプ（２４）をエアクリーナケース（１３）の下側に配置しているから、エアクリーナ（１２）のキャップ部材（１４）およびケース（１３）を吸気が略水平方向に流れた後に、吸気マニホルドパイプ（２４）を吸気が下方へ湾曲状に流れるという吸気経路を構成できる。従って、吸気経路の途中に下方へのＵターン部がなく、吸気を上方から下方へとスムースに流して、内燃機関の吸気ポート（１０ｂ）に供給できるので、吸気経路の途中に塵埃、水等が滞留する恐れがない。
【０００９】
また、このような配置形態により、吸気装置全体の体格を比較的小型にまとめることが可能となる。
なお、本発明において、「略水平方向」とは、厳密な水平方向を意味するものでなく、後述するように、クリーンサイドの空間（１８）への異物混入防止の目的を阻害しない範囲で、ある程度の角度範囲にて水平方向から傾斜した方向をも包含する用語として用いている。
【００１０】
本発明は、具体的には、請求項２記載のごとく、エアクリーナケース（１３）の底面部に押さえ部（３１）を形成するとともに、吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部に支持台（３０）を形成し、この押さえ部（３１）と支持台（３０）との合わせ面（３２）により燃料供給管（２９）を挟み込み固定する構成とすることができる。
【００１１】
さらに、本発明は、請求項３に記載のごとく押さえ部（３１）と支持台（３０）との合わせ面（３２）を略水平方向に延びるように配置するとともに、エアクリーナケース（１３）とキャップ部材（１４）との合わせ面（１６）を略垂直方向に延びるように配置し、両合わせ面（１６、３２）を略直交状態に配置する構成とすることにより好適に実施できる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１、図２は車両走行用内燃機関の吸気装置に本発明を適用した一実施形態を示しており、内燃機関１０は例えば３気筒タイプであり、その気筒列方向は図１、２の紙面垂直方向である。１０ａはこの内燃機関１０のシリンダヘッドで、１０ｂは吸気ポートある。
【００１４】
この内燃機関１０の直ぐ側方に隣接して、本発明による吸気装置１１が配設されている。この吸気装置１１は、後述する種々な吸気系部品をコンパクトに集積化した１ユニットの組立体（モジュール構造）から構成されている。
この吸気装置１１のうち、内燃機関１０寄りの部位の上方側にエアクリーナ１２が配置され、このエアクリーナ１２は、エアクリーナケース１３と、キャップ部材１４と、エアクリーナエレメント１５とから構成されている。ここで、キャップ部材１４は内燃機関１０寄りに配置され、エアクリーナケース１３はキャップ部材１４よりも内燃機関１０から遠ざかる側に配置されている。従って、この両者１３、１４は水平方向に並んで配置され、その合わせ面１６が略垂直方向に延びるようになっている。
【００１５】
なお、エアクリーナケース１３およびキャップ部材１４はいずれも樹脂製であり、ナイロンのようなある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂材料の成形品であり、以下説明する他の樹脂製の構成部品もエアクリーナケース１３およびキャップ部材１４と同様の樹脂にて成形される。
また、エアクリーナエレメント１５は、その具体的形状の図示を省略したが、例えば、波板状の濾過部を有し、この濾過部全体の平面形状は長方形であり、この長方形の外周４辺に鍔状部１５ａが外方へ突き出している。この濾過部と鍔状部１５ａは同一の濾材（例えば、合成繊維の不織布、濾紙等）から一体成形されている。そして、このエアクリーナエレメント１５の鍔状部１５ａをエアクリーナケース１３とキャップ部材１４との合わせ面１６で挟み込み固定するようになっている。
【００１６】
キャップ部材１４の一側面（内燃機関１０寄りの側面）には、内燃機関１０の上方へ水平に突出する空気入口１４ａが一体成形されており、この空気入口１４ａは車両エンジンルーム内の空気（外気）をキャップ部材１４内に導入するためのものである。
また、図２に拡大図示するように、キャップ部材１４の底面部のうち、エアクリーナケース１３側の端部に複数の係止突起１４ｂが下方へ突出形成されており、これに対し、エアクリーナケース１３の底部には、キャップ部材１４の底面部の下方側へ突出する突出部１３ａを形成するとともに、この突出部１３ａに複数の係止突起１４ｂが嵌入される複数の係止穴１３ｂが開けてある。
【００１７】
従って、この係止穴１３ｂに係止突起１４ｂを嵌入することにより、キャップ部材１４の底面部をエアクリーナケース１３の底部の突出部１３ａに位置決めして係止できる。一方、キャップ部材１４の上面部の端部１４ｃ（図１）は図示しない周知の結合手段（例えば、金属ばねクリップ）によりエアクリーナケース１３の上面部に脱着可能に結合される。
【００１８】
上記した空気入口１４ａからの導入空気は、エアクリーナエレメント１５の濾過部を図１の矢印ａのごとく略水平方向に通過することにより、空気中の塵埃等が濾過部にて除去されて、空気が清浄化される。従って、図１において、エアクリーナエレメント１５の左側はダストサイドの空間１７であり、エアクリーナエレメント１５の右側はクリーンサイドの空間１８である。エアクリーナケース１３内に形成されるクリーンサイドの空間１８の出口部位には、円形状の出口穴１９が形成されている。この出口穴１９に金属製または樹脂製のスロットルボディ２０の上流端が接続されている。
【００１９】
ここで、エアクリーナケース１３とスロットルボディ２０との接続は、図示しないねじ等の締結手段にて行う。スロットルボディ２０の内部にはスロットルバルブ２１がシャフト２１ａを中心として回動可能に配置されている。このスロットルバルブ２１は、周知のごとく車両のアクセル機構により操作されて内燃機関１０に吸入される吸気量を調整するものである。
【００２０】
スロットルボディ２０の下流側には吸気マニホルド２２が配置されている。この吸気マニホルド２２は、スロットルボディ２０の下流側空間の容積を拡大して吸気脈動を緩和する樹脂製サージタンク２３を有し、さらに、このサージタンク２３から内燃機関１０の気筒数と同数（例えば、３本）に分岐した樹脂製吸気マニホルドパイプ２４を有している。
【００２１】
サージタンク２３は、内燃機関１０と反対側の部位において上方側に位置している。そして、図１に示すように、サージタンク２３の下方側からスロットルボディ２０およびエアクリーナ１２の下方を通って内燃機関１０の吸気ポート１０ｂに向かって吸気マニホルドパイプ２４が湾曲状の形状で延びるように配置されている。複数本の吸気マニホルドパイプ２４の出口部（下端部）には取付部をなすフランジ部２５が樹脂にて一体成形されている。
【００２２】
このフランジ部２５は内燃機関１０の取付面１０ｃに沿った平板形状を有しており、取付面１０ｃにフランジ部２５は図示しないねじにて締め付け固定されるようになっている。このフランジ部２５の締め付け固定により吸気装置１１全体を内燃機関１０に固定することができる。
なお、内燃機関１０の側方に隣接して配置される吸気装置１１において、エアクリーナケース１３、キャップ部材１４、スロットルボディ２０、サージタンク２３、吸気マニホルドパイプ２４、フランジ部２５等の吸気系部品は一体に連結されて１ユニットの組立体として組立られている。
【００２３】
一方、複数の吸気マニホルドパイプ２４の出口側（換言すると、内燃機関１０の吸気ポート１０ｂの上流側）の部位に、それぞれ燃料（ガソリン）を噴射する燃料噴射弁２６がフランジ部２５に配置されている。すなわち、フランジ部２５には、複数の吸気マニホルドパイプ２４毎に対応して燃料噴射弁２６の装着穴２７が開けられており、この装着穴２７にシール材２８を介して燃料噴射弁２６が挿入され、脱着可能に保持されている。
【００２４】
この燃料噴射弁２６は、エアクリーナ１２の下側と吸気マニホルドパイプ２４の上側との間の空間（すなわち、エアクリーナ１２の外部空間）に配置されている。そして、複数（例えば３個）の燃料噴射弁２６の燃料入口側端部（上端部）は１本の燃料供給管（分配管）２９の分岐管部２９ａにそれぞれ一体に接続される。
【００２５】
ここで、燃料供給管２９は、エアクリーナケース１３の下側の外部空間において各燃料噴射弁２６の燃料入口側端部（上端部）近傍の位置を機関気筒列方向に沿って配置されている。そして、各吸気マニホルドパイプ２４の上面部には燃料供給管２９の支持台３０が一体成形されており、この支持台３０の上面は略水平に形成され、半円状の凹部３０ａが設けられている。
【００２６】
また、エアクリーナケース１３の底面部には燃料供給管２９の押さえ部３１が下方へ突出するように成形されており、この押さえ部３１には弾性変形可能な弾性押圧片３１ａが一体成形されている。この弾性押圧片３１ａは下方への湾曲形状に成形され、燃料供給管２９に対して矢印ｂ方向のばね力を作用させて燃料供給管２９を支持台３０の凹部３０ａ上に保持する。
【００２７】
燃料噴射弁２６からの燃料噴射方向ｃに対する反力として矢印ｄ方向のの燃料圧が燃料供給管２９に作用するので、この燃料圧ｄに対向する、燃料供給管２９の保持力を弾性押圧片３１ａのばね力で得るようにしてある。
エアクリーナケース１３の底面部の押さえ部３１と、吸気マニホルドパイプ２４の上面部の支持台３０との合わせ面（燃料供給管２９の挟み込み面）３２は、略水平方向に延びるようになっているので、この合わせ面３２と、エアクリーナケース１３とキャップ部材１４との合わせ面１６は直交する関係になっている。
【００２８】
なお、燃料噴射弁２６は周知のごとく内燃機関電子制御装置により開弁時間が自動制御される電磁式の燃料噴射手段である。燃料供給管２９の一端側は、図示しない燃料配管を介して燃料供給ポンプに接続され、この燃料供給ポンプから燃料が燃料供給管２９に圧送される。
次に、上記構成において作用を説明する。内燃機関１０が運転されると、エアクリーナ１２のキャップ部材１４の空気入口１４ａから外気が吸入され、この吸気はキャップ部材１４内のダスト側の空間１７内に流入した後、エアクリーナエレメント１５の濾過部を図１の矢印ａのごとく通過する。これにより、空気中の塵埃等がエアクリーナエレメント１５にて除去されて、吸気が清浄化される。
【００２９】
次に、この清浄化された吸気は、クリーン側の空間１８から出口穴１９を経て、スロットルボディ２０に至り、スロットルバルブ２１により流量調整される。次いで、吸気はサージタンク２３を通過して脈動が吸収され、しかる後、吸気は複数の吸気マニホルドパイプ２４に分配される。
図１から理解されるように、吸気は、空気入口１４ａからキャップ部材１４、エアクリーナエレメント１５、エアクリーナケース１３、およびスロットルボディ２０を経てサージタンク２３の部位まで略水平方向に流れた後に、下方へ方向転換して吸気マニホルドパイプ２４に流入し、この吸気マニホルドパイプ２４を下方へ湾曲状に通過して吸気ポート１０ｂに流入する。従って、吸気経路の途中に異物、水等が滞留することなく、スムースに吸気ポート１０ｂに向かって吸気が流れる。
【００３０】
一方、燃料は、図示しない燃料供給ポンプにて圧送され、燃料供給管２９を経て各燃料噴射弁２６に分配される。そして、各燃料噴射弁２６を電子制御により適時開弁することにより、燃料が各吸気マニホルドパイプ２４の出口側の部位に噴射される。従って、燃料と空気が混合気となって、内燃機関１０の吸気ポート１０ｂから各気筒内に吸入される。
【００３１】
ところで、エアクリーナ１２のケース１３とキャップ部材１４とを略水平方向に配置して、この両者１３、１４の合わせ面１６を垂直方向に延びるように配置し、エアクリーナエレメント１５を吸気が略水平方向に通過するように配置しているから、クリーンサイドの空間１８はダストサイドの空間１７に対して水平方向の側方に位置することになる。従って、エアクリーナエレメント１５のメンテナンスのために、キャップ部材１４をケース１３から取り外してエアクリーナエレメント１５を脱着する際に、ダストサイドの空間１７の塵埃等の異物が下方へ落下してもクリーンサイドの空間１８へ侵入することはない。
【００３２】
また、エアクリーナケース１３の底面部の押さえ部３１と、吸気マニホルドパイプ２４の上面部の支持台３０との合わせ面３２を、略水平方向に延びるように形成して、この合わせ面３２により燃料供給管２９の挟み込み固定しているから、燃料供給管２９の組付に際しては、燃料供給管２９を吸気マニホルドパイプ２４の上面部の支持台３０上に載置して、燃料供給管２９の上面側をエアクリーナケース１３の底面部の押さえ部３１で押さえつけるという簡単な手段で燃料供給管２９を確実に保持固定できる。
【００３３】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、両合わせ面１６、３２を略直交関係に設定しているが、ケース１３とキャップ部材１４との合わせ面１６を垂直方向から若干の角度（例えば、３０°程度）クリーンサイドの空間１８側へ傾けて配置することも可能である。この程度の若干の傾斜角度であるならば、エアクリーナエレメント１５の脱着時における、クリーンサイドの空間１８側への異物落下は実用上、ほとんど問題とならないレベルに抑えることができる。
【００３４】
また、ケース１３とキャップ部材１４との合わせ面１６をダストサイドの空間１７側へ傾けて配置することも可能である。ダストサイドの空間１７側への合わせ面１６の傾斜配置は、エアクリーナエレメント１５の脱着時における、クリーンサイドの空間１８側への異物落下に対して全く問題ない。しかし、この空間１７側への合わせ面１６の傾斜配置はキャップ部材１４と内燃機関１０等との干渉が生じるので、この傾斜配置も所定角度例えば、４５°以内に制限するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関の吸気装置の要部断面側面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０…内燃機関、１１…吸気装置、１２…エアクリーナ、
１３…エアクリーナケース、１４…キャップ部材、
１５…エアクリーナエレメント、１６、３２…合わせ面、
２０…スロットルボディ、２２…吸気マニホルド、２３…サージタンク、
２４…吸気マニホルドパイプ、２５…フランジ部、２６…燃料噴射弁、
２９…燃料供給管。

Claims (3)

1. 内燃機関（１０）への吸気を濾過するエアクリーナエレメント（１５）を、エアクリーナケース（１３）とこのエアクリーナケース（１３）に脱着可能なキャップ部材（１４）の内部に収容するとともに、
   前記エアクリーナケース（１３）の空気下流側に、前記内燃機関（１０）への吸気量を調整するスロットルバルブ（２１）を内蔵するスロットルボディ（２０）を配置し、
   このスロットルボディ（２０）の空気下流側に、前記内燃機関（１０）の吸気ポート（１０ｂ）に向けて延びる吸気マニホルドパイプ（２４）を有する吸気マニホルド（２２）を配置する内燃機関の吸気装置において、
   前記エアクリーナケース（１３）と前記キャップ部材（１４）とを略水平方向に並んで配置し、前記エアクリーナエレメント（１５）を前記吸気が略水平方向に通過するように配置し、
   前記吸気マニホルドパイプ（２４）を前記エアクリーナケース（１３）の下側に配置し、
   前記エアクリーナケース（１３）の底面部と前記吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部との間に、前記内燃機関（１０）の燃料噴射弁（２６）に燃料を供給する燃料供給管（２９）を挟み込み固定することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記エアクリーナケース（１３）の底面部に押さえ部（３１）を形成するとともに、前記吸気マニホルドパイプ（２４）の上面部に支持台（３０）を形成し、
   この押さえ部（３１）と支持台（３０）との合わせ面（３２）により前記燃料供給管（２９）を挟み込み固定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
3. 前記押さえ部（３１）と前記支持台（３０）との合わせ面（３２）を略水平方向に延びるように配置し、
   前記エアクリーナケース（１３）と前記キャップ部材（１４）との合わせ面（１６）を略垂直方向に延びるように配置し、
   前記両合わせ面（１６、３２）を略直交状態に配置したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。

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