JP2004100653A

JP2004100653A - インテークマニホールド

Info

Publication number: JP2004100653A
Application number: JP2002267450A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Haneda; 羽田　雅敏; Shigeki Uchiyama; 内山　茂樹; Kazunori Yageta; 谷下田　和則
Original assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】高温の排気ガスによる熱害を防ぐことのできるインテークマニホールドの提供。
【解決手段】吸気通路５に外径の一部がスクロール状に拡大した拡大部５ａを形成するとともに、この拡大部５ａに排気導入口５ｂを形成して、排気ガスが拡大部５ａを通り、渦巻き状に吸気通路５内の吸気流に合流されるように構成して、排気ガスを吸気流中に良好に分散させ、排気ガスを吸気流で良好に冷却できるように構成する。
【選択図】　　　　　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用及び産業機械用のガソリンエンジン，ディーゼルエンジン等の内燃機関におけるインテークマニホールドに関し、詳しくは、排気ガス再循環装置の吹き出し部が、プレナムチャンバー、あるいはプレナムチャンバーとスロットルチャンバー取付フランジを繋ぐ通路に設けられているインテークマニホールドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、インテークマニホールドは、図５の斜視図で示すように、シリンダヘッドに取付けるためのシリンダヘッド取付フランジ２と、プレナムチャンバー４間に複数のブランチ管３が接続されて、プレナムチャンバー４の上流端側には、スロットルチャンバー７を取付けるためのスロットルチャンバー取付フランジ６が設けられており、このスロットルチャンバー取付フランジ６と、プレナムチャンバー４を繋ぐ通路５に、ＥＧＲチューブ用フランジ部８が形成されて、このＥＧＲチューブ用フランジ部８に、ボルト１１，１１を介して、ＥＧＲチューブ９側のフランジ１０を取付けている。
【０００３】
図６は、図５におけるプレナムチャンバー４の縦断面構成図であり、また図７は、通路５内にＥＧＲチューブ９が突出されている状態を示す拡大断面構成図である。
排気ガスがＥＧＲチューブ９を通り通路５内に吹き出されるが、排気ガスは１５０℃を越える高い温度で吹き出されるため、プレナムチャンバー４，通路５等が樹脂製である場合には、熱害を防ぐために、これらの内壁面から遠ざけて排気ガスを内部に吹き出させる必要があり、図７に示すように、ＥＧＲチューブ９の先端は、通路５の中心に向かって突出状態で挿着されている。
このような構造では、ＥＧＲチューブ９の先端、即ち排気ガスの吹き出し口が通路５内に突出されているため、スロットルチャンバー７からプレナムチャンバー４へ向かう吸気の流れに対し抵抗となり、シリンダへの空気の体積効率を悪化させてしまうという問題点があった。
【０００４】
なお、従来において、図８の分解斜視図で示すような構造のものも存在する。図８では、プレナムチャンバー４と複数のブランチ管３の間に、アダプタ取付用箱部５１を設けて、このアダプタ取付用箱部５１の上面にＥＧＲ吹き出し孔５１ａを開口させておき、このアダプタ取付用箱部５１の上面に、冷却アダプタ５２をボルト５６を介して取付けるように構成されており、冷却アダプタ５２には、ボルト５６を通すボルト孔５２ｂが形成されているとともに、側面側にはＥＧＲチューブ９のフランジ１０を取付けるための取付面５２ａが形成されており、ＥＧＲチューブ９から排気ガスが取付面５２ａのＥＧＲ入口孔５３を通り、冷却アダプタ５２内に導入されて、ＥＧＲ吹き出し孔５１ａを通ってブランチ管３側に導入されるように構成されている。
【０００５】
図９の冷却アダプタ５２の水平方向断面図で示すように、冷却アダプタ５２内部は冷却水の通る冷却水路室５４となっており、この冷却水路室５４内に冷却水を通すための水配管５５，５５が入口側と出口側に設けられて、内部に冷却水を循環させて、ＥＧＲチューブ９から導入される排気ガスの温度を下げることができるように構成されている。
このような構造では、冷却アダプタ５２が必要となり、また水配管５５，５５も必要となり、部品点数が増して、構造が複雑となり、コストが高くなるという問題点があった。
【０００６】
なお、特許文献１に開示されているように、吸気通路の拡大部にＥＧＲ通路を開口させた構造のものや、更には、特許文献２に開示されているように、吸気通路の接線方向に沿ってＥＧＲガスを導入するような構造のものが存在する。
【０００７】
【特許文献１】
実開平３−１１２５６１号公報
【特許文献２】
特開２０００−１６１１４７号公報
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、吸気の流れの抵抗となることなく、良好に排気ガスを導入することができるインテークマニホールドを提供せんことを目的とし、その第１の要旨は、吸気通路に外径の一部がスクロール状に拡大した拡大部を形成するとともに、該拡大部に排気導入口を形成して、排気ガスが前記拡大部を通り、渦巻き状に前記吸気通路内の吸気流に合流されるように構成したことである。
【０００９】
また第２の要旨は、前記拡大部は、吸気通路内の吸気の流れ方向と直交する方向では、前記排気ガスの吹き出し位置から少なくとも１８０°の範囲で、前記吸気通路の基本形状に戻る形状となっていることである。
【００１０】
また第３の要旨は、前記拡大部は、吸気通路内の吸気の流れ方向では、上流側の角度が下流側の角度に対して小さくなるように形成されて、上流側よりも下流側が緩やかに変化して前記吸気通路の基本形状に戻る形状となっていることである。
【００１１】
また第４の要旨は、前記拡大部は、複数のブランチ管が接続されたプレナムチャンバーに形成されていることである。
【００１２】
また第５の要旨は、前記拡大部は、複数のブランチ管が接続されたプレナムチャンバーと、スロットルチャンバーの取付フランジ間に形成されていることである。
【００１３】
また第６の要旨は、前記吸気通路は、樹脂製であることである。
【００１４】
また第７の要旨は、排気を導入するＥＧＲ通路部材が、前記排気導入口から前記拡大部内に突出されて、拡大部内で先端が開口されているとともに、該ＥＧＲ通路部材の先端開口は、上流側よりも下流側の開口面積が大となるように、斜めに切り取られた形状に設定されていることである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、内燃機関のインテークマニホールド１の斜視構成図であり、従来構造と同一の部材には同一の符号を付して説明する。
シリンダヘッドに取付けるためのシリンダヘッド取付フランジ２から、湾曲した複数のブランチ管３，３，３の他端がプレナムチャンバー４に接続されており、プレナムチャンバー４の上流端側には、上流方向へ突出して通路５が形成され、その先端に、スロットルチャンバー７を取付けるためのスロットルチャンバー取付フランジ６が設けられている。
【００１６】
本例においては、通路５に、外径の一部をスクロール状に拡大した拡大部５ａが一体形成され、通路５から偏心した拡大部５ａの上部後端位置に排気導入口５ｂが開口されており、この排気導入口５ｂに、ＥＧＲチューブ９側のフランジ１０をボルトを介し取付けるためのＥＧＲチューブ用フランジ部８が一体形成されている。
なお、プレナムチャンバー４，通路５，拡大部５ａ，スロットルチャンバー取付フランジ６，ＥＧＲチューブ用フランジ部８は、樹脂製となっている。
【００１７】
なお、図２は、図１のプレナムチャンバー４の横方向断面図を示しており、また図３は、図１のプレナムチャンバー４の縦方向断面図を示している。更に図４は、図３のＸ−Ｘ断面拡大図を示している。
【００１８】
前記拡大部５ａは、通路５の基本形状である円形断面の一部がスクロール状に外周側へ拡大されており、スロットルチャンバー７からプレナムチャンバー４に向かう吸気の流れ方向と直交する方向、即ち図４に示す断面では、ＥＧＲチューブ９の先端部９ａの排気ガス吹き出し位置Ｐ１から、周方向に１２０°変位した位置Ｐ２に向かって、拡大部５ａが少しずつ減少し、位置Ｐ２において拡大部５ａが終了し、通路５の基本形状に戻るように設定されている。
なお、断面の位置にもよるが、吹き出し位置Ｐ１から少なくとも１８０°の地点Ｐ３で、拡大部５ａが完全に終了して通路５の基本形状に戻るように構成されている。
【００１９】
また、拡大部５ａは、通路５内をプレナムチャンバー４側へ向かって流れる吸気の流れ方向では、図３に示すように、吸気の流れ方向と直交する方向との関係において、スロットルチャンバー７側への拡大部減少角度θ１は、プレナムチャンバー４側への拡大部減少角度θ２よりも小さくなるように形成されている。即ち、上流側の角度が下流側の角度に対して小さくなるように設定されており、上流側よりも下流側が緩やかに変化して吸気通路５の基本形状に戻るように設定されている。
【００２０】
なお、ＥＧＲチューブ用フランジ８に、ボルトを介しフランジ１０が取付けられた状態では、ＥＧＲチューブ９の先端部位が、スロットルチャンバー７内のスロットル弁７ａの軸７ｂに略平行状に拡大部５ａ内に突出配置されて、拡大部５ａ内で先端部９ａが開口され、このＥＧＲチューブ９の先端部９ａから排気ガスが吹き出されるが、先端部９ａは、上流側よりも下流側の開口面積が大となるように、斜めに切り取られた形状となっており、プレナムチャンバー４側へ大きく開口されている。
【００２１】
このような構造においては、ＥＧＲチューブ９を通り、斜めに切り取られた先端部９ａから吹き出される排気ガスは、スクロール状の拡大部５ａにより、ブランチ管３，３，３側へ向かう渦巻き状に通路５内へ吹き出されて、スロットルチャンバー７からプレナムチャンバー４側へ向かう吸気流の中心部へ渦巻き状に合流され、排気ガスは吸気流中に良好に分散されて、吸気流により冷却されつつ、ブランチ管３，３側へ導かれるものとなり、また、先端部９ａは通路５の内壁面から遠ざかった位置に開口し、しかも、図４にも示す通り、内壁面側を頂点とするように斜めに切り取られているため、通路５，プレナムチャンバー４等の内壁への熱害が少なくなり、冷却手段も必要としないため、部品点数を少なくして、コストを安くすることができるものとなる。
【００２２】
また、ＥＧＲチューブ９の先端部９ａは、拡大部５ａ内に開口されるため、通路５内の吸気の流れの抵抗となることがなく、エンジンの体積効率の低下による出力低下を良好に防止することができるものとなる。
なお、一般に吸気流の流れ方向に拡大部を設けると、境界層が発達して流速が緩くなり、流路抵抗が大きくなるという問題点があるが、本例では排気ガスの吹き出し位置Ｐ１から１２０°の位置Ｐ２で拡大部５ａは終了しているため、このような流路抵抗が増すことがない。
なお、本例では、拡大部５ａを通路５に形成したものを例示しているが、拡大部５ａは、プレナムチャンバー４に形成しても同様な効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のインテークマニホールドは、吸気通路に外径の一部がスクロール状に拡大した拡大部を形成するとともに、拡大部に排気導入口を形成して、排気ガスが拡大部を通り、渦巻き状に吸気通路内の吸気流に合流されるように構成したことにより、排気ガスを渦巻き状に吸気通路内に導入させて、吸気通路内を流れる吸気流に合流させることができ、吸気流中に良好に排気ガスが分散されるとともに、吸気流により良好に排気ガスが冷却されて、高温の排気ガスによる吸気通路内壁への熱害を良好に防止できるものとなる。
また、冷却水等を不要とすることもでき、構造を単純化させてコストを低減させることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インテークマニホールドの斜視構成図である。
【図２】図１のプレナムチャンバーの横断面構成図である。
【図３】図１のプレナムチャンバーの縦断面構成図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図５】従来のインテークマニホールドの斜視構成図である。
【図６】図５のプレナムチャンバーの縦断面構成図である。
【図７】従来のＥＧＲチューブの吸気通路内への突出状態を示す拡大断面構成図である。
【図８】冷却アダプタを設けた従来のインテークマニホールドの分解斜視構成図である。
【図９】図８の冷却アダプタの横断面構成図である。
【符号の説明】
１　　インテークマニホールド
２　　シリンダヘッド取付フランジ
３　　ブランチ管
４　　プレナムチャンバー
５　　通路
５ａ　　拡大部
５ｂ　　排気導入口
６　　スロットルチャンバー取付フランジ
７　　スロットルチャンバー
８　　ＥＧＲチューブ用フランジ部
９　　ＥＧＲチューブ
９ａ　　先端部
１０　　フランジ
１１　　ボルト

Claims

吸気通路に外径の一部がスクロール状に拡大した拡大部を形成するとともに、該拡大部に排気導入口を形成して、排気ガスが前記拡大部を通り渦巻き状に前記吸気通路内の吸気流に合流されるように構成したことを特徴とするインテークマニホールド。
前記拡大部は、吸気通路内の吸気の流れ方向と直交する方向では、前記排気ガスの吹き出し位置から少なくとも１８０°の範囲で、前記吸気通路の基本形状に戻る形状となっていることを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
前記拡大部は、吸気通路内の吸気の流れ方向では、上流側の角度が下流側の角度に対して小さくなるように形成されて、上流側よりも下流側が緩やかに変化して前記吸気通路の基本形状に戻る形状となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインテークマニホールド。
前記拡大部は、複数のブランチ管が接続されたプレナムチャンバーに形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のインテークマニホールド。
前記拡大部は、複数のブランチ管が接続されたプレナムチャンバーと、スロットルチャンバーの取付フランジ間に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のインテークマニホールド。
前記吸気通路は、樹脂製であることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載のインテークマニホールド。
排気ガスを導入するＥＧＲ通路部材が、前記排気導入口から前記拡大部内に突出されて、拡大部内で先端が開口されているとともに、該ＥＧＲ通路部材の先端開口は、上流側よりも下流側の開口面積が大となるように斜めに切り取られた形状に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５または請求項６に記載のインテークマニホールド。