JP3846580B2 - 吸気モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の吸気モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの吸気系は、例えばエアクリーナ、スロットル装置およびインテークマニホールドなどの機能の異なる複数の装置から構成されている。そのため、吸気系の装置の一部を一体化してエンジンに搭載する吸気モジュールが広く利用されている。吸気系を構成する複数の装置をモジュール化することにより、エンジンへの組み付けの簡略化、ならびに軽量化が図られるという利点がある。
【０００３】
ところで、近年では、排出ガスの低減ならびに燃費の向上などの観点から、エンジンを電子的に制御する技術が広く利用されている。エンジンには電子制御手段であるＥＣＵが設けられ、ＥＣＵはエンジンが搭載された車両の走行条件に応じて最適な運転状態となるようにエンジンを制御する。ＥＣＵは、例えばエンジンの負荷に応じて、エンジンに吸入される吸気の流量あるいは燃料の噴射量などを電子的に制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＣＵはＣＰＵなどのマイクロコンピュータを有する電子回路から構成されており、エンジンを制御するための演算を実行する場合、ＥＣＵは発熱する。また、ＥＣＵをエンジンの近傍に設置する場合、ＥＣＵはエンジンからの熱にさらされる。そのため、ＥＣＵを専用の収容部に収容し、エンジンの発熱からＥＣＵを保護するとともに、収容部へ外気を導入することによりＥＣＵの冷却が図られている。
【０００５】
しかしながら、上記のようにＥＣＵを専用の収容部に収容する場合、別体の収容部をさらに設ける必要がある。例えば、吸気モジュールに収容部を設ける場合、吸気モジュールを構成する部品の点数の増大を招くとともに、組み付けが煩雑になるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、部品点数が低減され、組み付けが容易な吸気モジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の吸気モジュールによると、吸気ダクトを覆うダクトケースを備えている。電子制御手段はダクトケースに形成されている制御手段収容部に収容されている。また、ダクトケースは、制御手段収容部だけでなく、吸気ダクトとともにレゾネータを形成するレゾネータ容積部を有している。そのため、制御手段収容部およびレゾネータ容積部はダクトケースによって一体に形成されている。したがって、部品点数を低減することができ、組み付けを容易にすることができる。また、吸気ダクトをダクトケースによって覆うことにより、吸気ダクトが形成する吸気通路を流れる吸気の騒音は吸気ダクトおよびダクトケースによって遮られる。したがって、吸気ダクトからの透過音を低減することができる。
【０００８】
さらに、本発明の請求項１記載の吸気モジュールによると、ダクトケースは内部の制御手段収容部および吸気ダクトの近傍に形成される冷却通路を有している。冷却通路には外気が導入される。そのため、制御手段収容部に収容されている電子制御手段ならびに吸気ダクトを流れる吸気は、冷却通路を流れる外気によって冷却される。例えば、吸気ダクトを流れる吸気によってＥＣＵを冷却する場合、エンジンに吸入される吸気の温度が上昇する。吸気の温度が上昇すると、エンジンの燃焼室への吸気の充填効率が低下し、エンジンの性能の低下を招く。これに対し、冷却通路を流れるのは吸気とは異なる外気であるため、吸気ダクトを覆うダクトケースに制御手段収容部を形成しても、電子制御手段は冷却通路を流れる外気によって冷却され、吸気ダクトを流れる吸気の温度上昇を招くことはない。また、吸気ダクトを流れる吸気も冷却通路を流れる外気によって冷却される。したがって、エンジンに吸入される吸気の温度は低下し、エンジンの燃焼室への吸気の充填効率は向上するので、エンジンの性能を向上することができる。
【０００９】
さらに、本発明の請求項１記載の吸気モジュールによると、ヘッドカバーとインテークマニホールドとをさらに備えている。ヘッドカバーとインテークマニホールドとの間にはヘッドカバー冷却通路が形成され、冷却通路はヘッドカバー冷却通路に連通している。そのため、冷却通路を流れる冷却用の外気はヘッドカバーへ供給される。ヘッドカバー冷却通路を流れる冷却用の外気は、ヘッドカバーとインテークマニホールドとの間を断熱するとともに、インテークマニホールドを流れる吸気を冷却する。したがって、吸気ダクトだけでなくインテークマニホールドも冷却することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例による吸気モジュールを図２に示す。吸気モジュール１は、エアクリーナ１０、ダクトケース２０、スロットル装置２、インテークマニホールド４０、ヘッドカバー６０、点火コイル３、電子制御手段としてのＥＣＵ８０および燃料供給手段９０を備えている。エアクリーナ１０、ダクトケース２０、スロットル装置２、インテークマニホールド４０、ヘッドカバー６０、点火コイル３、ＥＣＵ８０および燃料供給手段９０から構成される吸気モジュール１は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに搭載される。ヘッドカバー６０をシリンダヘッドに取り付けることにより、吸気モジュール１はエンジンに搭載される。
【００１１】
本実施例の場合、吸気モジュール１が搭載されたエンジンは、前輪駆動の車両に搭載される。そのため、図２の矢印で示す車両の進行方向に対し図示しないエンジンの駆動軸は垂直に配置される。吸気モジュール１は、図示しないエンジンとともに車両のエンジンルームに収容され、エアクリーナ１０が車両の進行方向前方側に位置している。
【００１２】
エアクリーナ１０は、樹脂で形成されているエアクリーナケース１１を有している。エアクリーナケース１１は、中空に形成されており、内部にエアクリーナエレメント１２が収容されている。エアクリーナ１０は、一方の端部に吸気を吸入する吸気口１５が形成されている。吸気口１５から吸入された吸気は、エアクリーナケース１１の内部に収容されているエアクリーナエレメント１２を通過することにより、吸気中に含まれる異物が除去される。エアクリーナ１０の他方の端部には吸気ダクト３０が接続されている。
【００１３】
吸気ダクト３０は筒状の吸気通路を形成している。吸気ダクト３０は、一方の端部がエアクリーナ１０に接続され、他方の端部がスロットル装置２に接続されている。吸気ダクト３０の一部は、ダクトケース２０に覆われている。ダクトケース２０は、樹脂で形成されている。ダクトケース２０は、図１に示すように上下に分割されたケース本体２１とケースカバー２２とを有している。
【００１４】
図１および図２に示すように、吸気ダクト３０のエアクリーナ１０とダクトケース２０との間には、エアフロメータ３１が設置されている。エアフロメータ３１は、例えば熱式流量計を有しており、吸気ダクト３０が形成する吸気通路を流れる吸気の流量を検出する。
【００１５】
図２に示すように、スロットル装置２は吸気ダクト３０とエアコネクタ４１との間に設置されている。スロットル装置２は、内部に形成されている吸気通路の断面積を変更する図示しないスロットル弁を有している。スロットル弁は図示しないアクチュエータにより駆動される。スロットル装置２は、エアコネクタ４１に固定されている。スロットル装置２のスロットル弁が吸気通路の断面積を変更することにより、吸気通路を流れる吸気の流量は制御される。スロットル装置２により流量が制御された吸気は、エアコネクタ４１へ流入する。エアコネクタ４１は、インテークマニホールド４０と一体に樹脂により形成されている。
【００１６】
インテークマニホールド４０は、エアコネクタ４１と図示しないエンジンの燃焼室とを連通する吸気管５０を有している。エアコネクタ４１からは、エンジンの燃焼室に対応する数の吸気管５０が分岐している。吸気管５０は、ストレートポート部５１とカーブポート部５２とを有している。エアコネクタ４１からエアクリーナ１０側へ直線的に伸びて形成されているストレートポート部５１のエアクリーナ１０側の端部には、エアコネクタ４１側へ折り返すカーブポート部５２が接続されている。インテークマニホールド４０のストレートポート部５１は、ヘッドカバー６０の反シリンダヘッド側に設置されている。吸気管５０の各ストレートポート部５１の間には、隣接するストレートポート部５１を接続する板状の翼部５３が形成されている。
【００１７】
ヘッドカバー６０は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに搭載される。ヘッドカバー６０は樹脂により形成されている。インテークマニホールド４０のストレートポート部５１は、ヘッドカバー６０に溶着などにより固定されている。
点火コイル３は、図示しない点火プラグに高電圧を供給するコイルを有している。点火コイル３は、インテークマニホールド４０の翼部５３およびヘッドカバー６０を貫いて設置されている。隣接する点火コイル３の間にエアコネクタ４１から分岐した吸気管５０のストレートポート部５１が位置している。点火コイルの一方の端部側はインテークマニホールド４０の翼部５３から反ヘッドカバー側へ突出している。また、点火コイル３の図示しない点火プラグ側は、ヘッドカバー６０からエンジン側へ突出している。
【００１８】
ＥＣＵ８０は、エンジンの各部を制御するマイクロコンピュータを有している。ＥＣＵ８０には、エアフロメータ３１、図示しない例えば回転数センサ、アクセル開度センサあるいは水温センサなど各種のセンサが接続されている。ＥＣＵ８０には、各種のセンサから出力された信号が入力される。また、ＥＣＵ８０は、スロットル装置２あるいは燃料供給手段９０のインジェクタ９１などに接続されている。ＥＣＵ８０は、各種のセンサから入力された信号に基づいてエンジンの負荷状態などの運転状態を検出する。そして、ＥＣＵ８０は、検出した運転状態に応じて所定のプログラムにしたがってスロットル装置２およびインジェクタ９１などエンジンの各部を制御するための駆動信号を出力する。
【００１９】
図１に示すように、ＥＣＵ８０は回路基板８１を有しており、回路基板８１には図示しないＣＰＵやＲＯＭなどの複数の半導体装置が設置されている。回路基板８１に設置されているＣＰＵは、演算を実行することにより発熱する。ＥＣＵ８０は、ケース本体２１の底部２３に形成されている制御手段収容部としてのＥＣＵ収容部２４に収容される。
【００２０】
燃料供給手段９０は、上述のインジェクタ９１および燃料レール９２を有している。燃料レール９２は、樹脂または金属で形成されている筒状の部材であり、インテークマニホールド４０のカーブポート部５２の湾曲方向内周側に設置されている。燃料レール９２には図示しない分岐部が形成されており、各分岐部にインジェクタ９１が取り付けられている。燃料レール９２は図示しない燃料ポンプなどの燃料供給装置に連通しており、燃料供給装置により燃料タンクから供給された燃料をインジェクタ９１に供給する。インジェクタ９１は、燃料レール９２から供給された燃料を吸気管５０に噴射する。インジェクタ９１の反燃料レール側の端部は吸気管５０の内部に突出して設置されている。
【００２１】
以上の構成の吸気モジュール１のダクトケース２０について詳細に説明する。
図１に示すように、ダクトケース２０は上述のようにケース本体２１とケースカバー２２とから構成されている。ケース本体２１とケースカバー２２とから構成される空間に吸気ダクト３０が収容されている。吸気ダクト３０はケース本体２１に形成されている取付部２１１、２１２にはめ込まれている。ケース本体２０の取付部２１１、２１２に吸気ダクト３０をはめ込んだ後、ケースカバー２２を被せ、ケース本体２１とケースカバー２２とは例えば振動溶着などにより接合される。これにより、ダクトケース２０と吸気ダクト３０とは一体に組み付けられる。一体となったダクトケース２０および吸気ダクト３０は、吸気ダクト３０をエアクリーナ１０およびスロットル装置２に取り付けることにより、エアクリーナ１０、インテークマニホールド４０およびヘッドカバー６０などとともに一体の吸気モジュール１を構成する。
【００２２】
ケース本体２１の反ケースカバー側には、ＥＣＵ収容部２４が形成されている。ＥＣＵ収容部２４は、ケース本体２１の底部２３と一体に形成され、ケース本体２１の側部側が開口している。ＥＣＵ８０は、ケース本体２１の側部側に開口しているＥＣＵ収容部２４に挿入される。ＥＣＵ８０は図示しないスクリューなどによりケース本体２１に固定される。
【００２３】
ケース本体２１とケースカバー２２とから構成される空間は、隔壁部２５および隔壁部２６により分割されている。ケース本体２１とケースカバー２２とから構成される空間は、隔壁部２５および隔壁部２６により、レゾネータ容積部７１、ダクト冷却部７２および冷却空気排出部７３に分割される。
【００２４】
レゾネータ容積部７１は、隔壁部２５のエアクリーナ１０側に形成されている。レゾネータ容積部７１は、吸気ダクト３０に形成されている開口部３２とともにレゾネータを形成している。レゾネータは、吸気ダクト３０が形成する吸気通路の通路断面積を拡大し、吸気通路の気柱共鳴により発生する吸気騒音を低減する。
【００２５】
ケース本体２１には冷却空気入口２７が形成されており、ダクト冷却部７２は冷却空気入口２７に連通している。ダクト冷却部７２は隔壁部２５を挟んでレゾネータ容積部７１と隣接している。冷却空気入口２７はエンジンが搭載される車両のエンジンルームに開口し、吸気ダクト３０を流れる吸気とは別に外気をダクトケース２０の内部へ導入する。冷却空気入口２７からダクト冷却部７２に導入された冷却用の外気は、図３の矢印で示すように吸気ダクト３０の周囲を経由してケース本体２１に形成されている冷却空気出口２８から排出される。吸気ダクト３０の周囲に形成され冷却空気入口２７からダクト冷却部７２を経由して冷却空気出口２８へ至る通路は請求項に記載されている冷却通路を構成する。冷却空気出口２８は接続通路６１を経由してヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０との間に形成されているヘッドカバー冷却通路６２に連通している。これにより、冷却空気出口２８から排出された冷却用の外気は、ヘッドカバー冷却通路６２へ流入する。
【００２６】
ヘッドカバー冷却通路６２は、ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０との間に形成されている。ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０とは、外縁部において例えば振動溶着などにより一体に接合されている。ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０との間には、所定の距離が確保されており、ヘッドカバー冷却通路６２となる空間が形成される。ヘッドカバー冷却通路６２は接続通路６１を経由して冷却空気出口２８に連通している。また、ヘッドカバー冷却通路６２は接続通路６３を経由してダクトカバー３０に形成されている冷却空気排出部７３に連通している。
【００２７】
冷却空気排出部７３はケースカバー２２に形成されている冷却空気出口７４を有している。ヘッドカバー冷却通路６２から接続通路６３ならびにケースカバー２２に形成されている導入口２９を経由して冷却空気排出部７３へ流入した冷却用の外気は冷却空気出口７４から排出される。冷却空気出口７４は、図示しないラジエータとラジエータを冷却するためのラジエータファンとの間に連通している。ラジエータとラジエータファンとの間は、ラジエータファンの作動によって周囲よりも圧力が低下する。そのため、冷却空気出口７４のラジエータ側の端部には吸引圧が形成される。これにより、冷却空気入口２７と冷却空気出口７４との間には圧力差が形成される。その結果、冷却用の外気は冷却空気入口２７からダクトケース２０のダクト冷却部７２へ流入し、ダクトケース２０に形成された冷却通路、ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０との間に形成されたヘッドカバー冷却通路６２、ならびに冷却空気排出部７３を経由して冷却空気出口７４から排出される。
【００２８】
冷却空気入口２７からダクトケース２０に形成されている冷却通路に流入した冷却用の外気は、吸気ダクト３０の周囲を流れることにより吸気ダクト３０を冷却する。そのため、吸気ダクト３０が形成する吸気通路を流れる吸気の温度が低下する。また、ＥＣＵ収容部２４はケース本体２１に底部２３と一体に形成されているため、ＥＣＵ収容部２４とダクト冷却部７２とはケース本体２１の底部２３を挟んで隣接して配置されている。そのため、ダクトケース２０に形成される冷却通路を流れる冷却用の外気により、ＥＣＵ収容部２４に収容されているＥＣＵ８０は冷却される。すなわち、ダクトケース２０の冷却通路を流れる冷却用の外気は、吸気ダクト３０だけでなくＥＣＵ８０も冷却する。
【００２９】
以上、説明したように本発明の一実施例による吸気モジュール１によると、吸気ダクト３０はレゾネータ容積部７１、ダクト冷却部７２およびＥＣＵ収容部２４を有するダクトケース２０と一体に構成されている。また、ダクトケース２０には冷却用の外気が流れる冷却通路も一体に形成されている。したがって、部品点数を低減することができ、エンジンへの組み付けを簡略化することができる。
【００３０】
また、本発明の一実施例による吸気モジュール１によると、ダクトケース２０には吸気ダクト３０だけでなくＥＣＵ８０を冷却する冷却用の外気が流れる冷却通路を形成している。これにより、吸気ダクト３０が冷却され、吸気ダクト３０を流れる吸気の温度が低減される。そのため、エンジンの燃焼室へ吸入される吸気の充填効率が高められる。また、ＥＣＵ８０は冷却通路を流れる冷却用の外気によって冷却されるため、吸気ダクト３０を流れる吸気の温度は上昇することがない。したがって、ＥＣＵ８０を構成する半導体装置の信頼性を向上させることができるとともに、エンジンの性能を向上することができる。さらに、冷却通路はダクトケース２０の内部に形成されるため、部品点数の増大を招くことがなく、組み付けも容易にすることができる。
【００３１】
さらに、本発明の一実施例による吸気モジュール１によると、ダクトケース２０にはレゾネータが形成されているため、吸気の騒音は低減される。また、ダクトケース２０は吸気ダクト３０の外周側を覆っている。そのため、吸気ダクト３０が形成する吸気通路を流れる吸気から発生する騒音は、吸気ダクト３０およびダクトケース２０により遮蔽される。したがって、吸気ダクト３０から外部へ漏れ出す騒音を低減することができる。
【００３２】
さらに、本発明の一実施例による吸気モジュール１によると、ダクト冷却部７２から排出された冷却用の外気は、インテークマニホールド４０とヘッドカバー６０との間に形成されているヘッドカバー冷却通路６２に流入する。ヘッドカバー６０とインテークマニホールド４０との間はヘッドカバー冷却通路６２を流れる冷却用の外気により断熱される。また、ヘッドカバー冷却通路６２を流れる冷却用の外気により、インテークマニホールド４０を流れる吸気は冷却される。したがって、エンジンからの熱によるインテークマニホールド４０を流れる吸気の温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による吸気モジュールのダクトケースおよび吸気ダクトの近傍を示す概略的な分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施例による吸気モジュールを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施例による吸気モジュールの模式図であって、冷却用の外気の流れを示す図である。
【符号の説明】
１ 吸気モジュール
２０ ダクトケース
２４ ＥＣＵ収容部（制御手段収容部）
２７ 冷却空気入口（冷却通路）
２８ 冷却空気出口（冷却通路）
３０ 吸気ダクト
４０ インテークマニホールド
６０ ヘッドカバー
６２ ヘッドカバー冷却通路
７１ レゾネータ容積部
７２ ダクト冷却部（冷却通路）
８０ ＥＣＵ（電子制御手段）

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気系を構成する吸気モジュールであって、
   エアクリーナを通過した吸気が流れる吸気通路を形成する吸気ダクトと、
   前記内燃機関の運転状態を制御する電子制御手段と、
   前記電子制御手段を収容する制御手段収容部、ならびに前記吸気ダクトとともに前記吸気通路の吸気騒音を低減するレゾネータを形成するレゾネータ容積部を有し、前記吸気ダクトの外側を覆っているダクトケースと、
   前記内燃機関のシリンダヘッドの上に搭載されるヘッドカバーと、前記ヘッドカバーの上に設置されているインテークマニホールドと、
   を備え、
   前記ダクトケースは、内部に外気が流れる冷却通路を前記制御手段収容部および前記吸気ダクトの近傍に有し、
   前記ヘッドカバーと前記インテークマニホールドとの間には、前記ヘッドカバーを冷却する空気が流れるヘッドカバー冷却通路が形成され、
   前記冷却通路は前記ヘッドカバー冷却通路に連通していることを特徴とする吸気モジュール。

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