JP2013011185A - 内燃機関用吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入空気量の低下を抑制することができる内燃機関用吸気装置を提供する。
【解決手段】サージタンク４から内燃機関Ａの燃焼室７に空気を供給する吸気流路１２と、排ガス分配ヘッダ１３から燃焼室７に排ガスを供給する排ガス流路１４とを有し、排ガス流路１４の流路中心線（Ｙ−Ｙ１，Ｘ１−Ｚ）に沿う排ガス流路長Ｌａを、吸気流路１２の流路中心線（Ｘ−Ｚ）に沿う吸気流路長Ｌｂの７５％以上、かつ、１２５％以下に設定してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、サージタンクから内燃機関の燃焼室に空気を供給する吸気流路と、排ガス分配ヘッダから前記燃焼室に排ガスを供給する排ガス流路とを有する内燃機関用吸気装置に関する。

上記内燃機関用吸気装置は、排ガスとしての内燃機関の駆動により生じた排気ガスやブローバイガス、或いは、エバポガス（燃料の蒸発ガス）を燃焼用の空気に混ぜて燃焼室で燃焼させるために、吸気流路と排ガス流路とを有している。
特許文献１には、排ガスとしての排気ガスを排ガス分配ヘッダとしてのＥＧＲサージタンクから燃焼室に供給する第１排ガス流路と、排ガスとしてのブローバイガスを排ガス分配ヘッダとしてのシリンダヘッドカバー内部から燃焼室に供給する第２排ガス流路と、排ガスとしてのエバポガスを図示しない排ガス分配ヘッダから燃焼室に供給する第３排ガス流路とを有する従来の内燃機関用吸気装置が開示されている。
第１〜第３排ガス流路の夫々の下流側排ガス流路部分は、吸気流路の下流側吸気流路部分と共通の共通流路で構成してある。
第１〜第３排ガス流路のうちの共通流路よりも上流側の上流側排ガス流路部分の夫々は、ＥＧＲサージタンクやシリンダヘッドカバーなどの位置に応じて適宜に配設されている。
すなわち、各排ガス流路の流路中心線に沿う排ガス流路長と、吸気流路の流路中心線に沿う吸気流路長との関係は考慮されておらず、各排ガス流路長は、ＥＧＲサージタンクやシリンダヘッドカバーなどの位置に応じた適宜の長さに設定されている。

特開平７−１０３０８２号公報

このため、慣性過給効果が損なわれて燃焼室への吸入空気量が低下し易く、エンジン出力が低下するおそれがある。
つまり、吸気流路における空気の脈動タイミングと排ガス流路における排ガスの脈動タイミングとが互いにずれると、吸気流路における空気が密になる圧力波と排ガス流路における排ガスが疎になる圧力波とが互いに重なって吸気圧力が低下し易く、その結果、吸入空気量が低下し易い。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、燃焼室への空気の吸入量を適切に維持することができる内燃機関用吸気装置を提供することを目的とする。

本発明による内燃機関用吸気装置の第１特徴構成は、サージタンクから内燃機関の燃焼室に空気を供給する吸気流路と、排ガス分配ヘッダから前記燃焼室に排ガスを供給する排ガス流路とを有し、前記排ガス流路の流路中心線に沿う排ガス流路長を、前記吸気流路の流路中心線に沿う吸気流路長の７５％以上、かつ、１２５％以下に設定してある点にある。

本構成の内燃機関用吸気装置は、排ガス流路の流路中心線に沿う排ガス流路長を、吸気流路の流路中心線に沿う吸気流路長の７５％以上、かつ、１２５％以下に設定してある。
このため、吸気流路における空気の脈動タイミングと、排ガス流路における排ガスの脈動タイミングとがずれにくくなり、吸気流路における空気が密になる圧力波と排ガス流路における排ガスが密になる圧力波とを重ね易い。
したがって、本構成の内燃機関用吸気装置であれば、燃焼室への空気の吸入量を適切に維持して吸入空気量の低下を抑制することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記排ガス流路の下流側排ガス流路部分と、前記吸気流路の下流側吸気流路部分とを共通流路で構成し、前記排ガス流路のうちの前記共通流路よりも上流側の上流側排ガス流路部分の流路中心線に沿う上流側排ガス流路長Ｌｃと流路径Ｄとの比Ｌｃ／Ｄを３以上に設定してある点にある。

本構成であれば、排ガスと燃焼用の空気とを共通流路において混合して燃焼室に供給することができる。
また、上流側排ガス流路長Ｌｃと流路径Ｄとの比Ｌｃ／Ｄを３以上に設定してあるので、上流側排ガス流路部分から吸気流路（共通流路）に合流させる排ガスの流れを確実に形成でき、排ガスと燃焼用の空気との混合気の流れを安定させることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記上流側排ガス流路部分と、前記吸気流路のうちの前記共通流路よりも上流側の上流側吸気流路部分とを互いに平行に並設してある点にある。

本構成であれば、排ガス流路長を、吸気流路長の所定割合の長さに設定し易い。

本発明の第４特徴構成は、前記上流側排ガス流路部分と前記共通流路とを、前記上流側排ガス流路部分の流路中心線が、前記吸気流路の流路中心線に対して９０°以下の角度で交差するように互いに接続してある点にある。

本構成であれば、排ガスが上流側吸気流路部分に逆流しないように、上流側排ガス流路部分を吸気流路の途中箇所に接続し易い。

本発明の第５特徴構成は、前記上流側排ガス流路部分と前記上流側吸気流路部分とを、共通の流路壁で区画して並設してある点にある。

本構成であれば、上流側排ガス流路部分と上流側吸気流路部分とをコンパクトに配設することができる。
また、排ガスが排気ガスやブローバイガスである場合に、その排ガスが有する熱を共通の流路壁を介して上流側吸気流路部分の空気に伝導させて、燃焼用の空気を予熱することができる。

内燃機関用吸気装置を示す縦断面図である。 図１のII−II線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、複数のシリンダ１を備えたガソリンエンジン（内燃機関の一例）Ａに装備された本発明による内燃機関用吸気装置Ｂを示す。

エンジンＡは、複数のシリンダ１を形成してある金属製シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に連結された金属製シリンダヘッド３とを備えている。
シリンダヘッド３には、樹脂製サージタンク４に連通された樹脂製インテークマニホールド５が連結されている。シリンダヘッド３と各シリンダ１に内装されたピストン６との間に燃焼室７が形成されている。
尚、図１では、一つのシリンダ１に対応する部分のみを示している。

シリンダヘッド３は、各燃焼室７に連通する複数のシリンダ側吸気流路８と、各シリンダ側吸気流路８の出口側を開閉する複数の吸気バルブ９と、各燃焼室７に連通する複数の排気流路１０と、各排気流路１０の入口側を開閉する複数の排気バルブ１１とを備えている。

内燃機関用吸気装置Ｂは、サージタンク４からインテークマニホールド５を介して各燃焼室７に空気を分配供給するために、サージタンク４から燃焼室７に至る断面形状が全長に亘って円形の複数の吸気流路１２と、排ガスとしての、エンジンＡの駆動に伴って生じた排気ガスを排ガス分配ヘッダ（ＥＧＲチャンバ）１３から各燃焼室７に分配供給するために、排ガス分配ヘッダ１３から燃焼室７に至る断面形状が全長に亘って円形の複数の排ガス流路１４とを有している。

インテークマニホールド５は、各シリンダ側吸気流路８に連通接続される複数のインテークマニホールド側吸気流路（以下、インマニ側吸気流路という）１５と、各インマニ側吸気流路１５に設けられた空気流制御弁（バタフライ弁）１６とを備えている。
したがって、内燃機関用吸気装置Ｂは、インマニ側吸気流路１５とシリンダ側吸気流路８とによって一連に形成された吸気流路１２を有している。

排ガス流路１４は、インマニ側吸気流路１５のうちの空気流制御弁１６よりも下流側の途中箇所に上方側から連通する上流側排ガス流路部分１７と、その下流側の下流側排ガス流路部分１８とを有し、上流側排ガス流路部分１７を吸気流路１２の途中箇所に連通接続してある。

したがって、下流側排ガス流路部分１８と、吸気流路１２のうちの上流側排ガス流路部分１７が連通する箇所よりも下流側の下流側吸気流路部分１９とが共通流路２０で構成されている。
また、上流側排ガス流路部分１７は、排ガス流路１４のうちの共通流路２０よりも上流側の部分で構成され、上流側吸気流路部分２１は、吸気流路１２のうちの共通流路２０よりも上流側の部分で構成されている。

インテークマニホールド５及びサージタンク４は、シリンダヘッド３に対する接続フランジ２２と半割形状の下側吸気流路壁部分２３と半割形状の下側サージタンク壁部分２４とを一体に備えた樹脂製の下部ボデイ２５と、半割形状の上側吸気流路壁部分２６と半割形状の上側サージタンク壁部分２７とを一体に備えた樹脂製の上部ボデイ２８とを例えば振動溶着等で互いに接合して構成されている。

上流側排ガス流路部分１７及び排ガス分配ヘッダ１３は、上部ボデイ２８の上面側に振動溶着等によって接合される樹脂製の排ガス流路形成ボデイ２９を設けて、上部ボデイ２８と排ガス流路形成ボデイ２９との間に形成されている。

したがって、図２に示すように、例えば断面形状が円形の上流側排ガス流路部分１７と、断面形状が円形の上流側吸気流路部分２１とが、上部ボデイ２８で構成される共通の流路壁３０で区画して、互いに平行に並設されている。

上流側排ガス流路部分１７と共通流路２０は、上流側排ガス流路部分１７の流路中心線（Ｙ−Ｙ２）が、吸気流路１２の流路中心線（Ｘ−Ｚ）に対して９０°以下の角度θで交差するように互いに接続してある。

図１に示すように、排ガス流路１４の流路中心線（Ｙ−Ｙ１及びＸ１−Ｚ）に沿う排ガス流路長（Ｙ−Ｙ１に沿う長さＬａ１と、Ｘ１−Ｚに沿う長さＬａ２との合計長さ）Ｌａを、吸気流路１２の流路中心線（Ｘ−Ｚ）に沿う吸気流路長Ｌｂの７５％以上、かつ、１２５％以下に設定してある。具体的には、本実施形態では排ガス流路長Ｌａを吸気流路長Ｌｂ（４２０mm）と略同じ長さ（略１００％）に設定してある。
Ｙ１は、上流側排ガス流路部分１７の流路中心線が、当該上流側排ガス流路部分１７の吸気流路１２への出口開口と交差する箇所である。
Ｙ２は、上流側排ガス流路部分１７の流路中心線の延長線が、吸気流路１２の流路中心線（Ｘ−Ｚ）と交わる箇所である。
Ｘ１は、Ｙ１を通る線分が吸気流路１２の流路中心線（Ｘ−Ｚ）と直角に交わる箇所である。

また、図１に示すように、上流側排ガス流路部分１７の流路中心線（Ｙ−Ｙ１）とその延長線（Ｙ１−Ｙ２）に沿う上流側排ガス流路長Ｌｃと流路径Ｄとの比Ｌｃ／Ｄを３以上に設定してある。具体的には、本実施形態では約４４（Ｌｃ＝３１０mm，Ｄ＝７mm）に設定してある。

〔その他の実施形態〕
１．本発明による内燃機関用吸気装置は、吸気流路と排ガス流路とを全長に亘って各別に有していてもよい。
２．本発明による内燃機関用吸気装置は、排ガスとしてのブローバイガスを燃焼室に供給する排ガス流路を有していてもよい。
３．本発明による内燃機関用吸気装置は、排ガスとしてのエバポガスを燃焼室に供給する排ガス流路を有していてもよい。
４．本発明による内燃機関用吸気装置は、上流側排ガス流路部分が、上流側吸気流路部分を形成する配管とは別の配管で独立に形成されていてもよい。
５．本発明による内燃機関用吸気装置は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのレシプロエンジンの他に、ロータリーエンジンに装備されるものであってもよい。

４ サージタンク
７ 燃焼室
１２ 吸気流路
１３ 排ガス分配ヘッダ
１４ 排ガス流路
１７ 上流側排ガス流路部分
１８ 下流側排ガス流路部分
１９ 下流側吸気流路部分
２０ 共通流路
２１ 上流側吸気流路部分
３０ 共通の流路壁
Ａ 内燃機関
Ｄ 流路径
Ｌａ 排ガス流路長
Ｌｂ 吸気流路長
Ｌｃ 上流側排ガス流路長
Ｘ−Ｚ 吸気流路の流路中心線
Ｙ−Ｙ１，Ｘ１−Ｚ 排ガス流路の流路中心線
Ｙ−Ｙ１ 上流側排ガス流路部分の流路中心線
θ 角度

Claims (5)

1. サージタンクから内燃機関の燃焼室に空気を供給する吸気流路と、
   排ガス分配ヘッダから前記燃焼室に排ガスを供給する排ガス流路とを有し、
   前記排ガス流路の流路中心線に沿う排ガス流路長を、前記吸気流路の流路中心線に沿う吸気流路長の７５％以上、かつ、１２５％以下に設定してある内燃機関用吸気装置。
2. 前記排ガス流路の下流側排ガス流路部分と、前記吸気流路の下流側吸気流路部分とを共通流路で構成し、
   前記排ガス流路のうちの前記共通流路よりも上流側の上流側排ガス流路部分の流路中心線に沿う上流側排ガス流路長Ｌｃと流路径Ｄとの比Ｌｃ／Ｄを３以上に設定してある請求項１記載の内燃機関用吸気装置。
3. 前記上流側排ガス流路部分と、前記吸気流路のうちの前記共通流路よりも上流側の上流側吸気流路部分とを互いに平行に並設してある請求項２記載の内燃機関用吸気装置。
4. 前記上流側排ガス流路部分と前記共通流路とを、前記上流側排ガス流路部分の流路中心線が、前記吸気流路の流路中心線に対して９０°以下の角度で交差するように互いに接続してある請求項２又は３記載の内燃機関用吸気装置。
5. 前記上流側排ガス流路部分と前記上流側吸気流路部分とを、共通の流路壁で区画して並設してある請求項３記載の内燃機関用吸気装置。

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