JP2013253493A - Intake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という。)の吸気系に設けられる吸気装置に
関する。
The present invention relates to an intake device provided in an intake system of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”).
従来、エンジンに吸入される吸気の温度上昇を抑制するための吸気装置が開示されている。例えば、特許文献1に開示されている発明では、吸気マニホールド内に、各シリンダの吸気ポートまで挿入可能な冷却チューブが設けられている。 Conventionally, an intake device for suppressing a temperature rise of intake air taken into an engine has been disclosed. For example, in the invention disclosed in Patent Document 1, a cooling tube that can be inserted into the intake port of each cylinder is provided in the intake manifold.
しかしながら、特許文献1に記載の冷却チューブによる冷却効果が不十分である。ここで、冷却チューブの代わりに、複数の冷却チューブおよび複数の冷却チューブ間に設けられている熱交換フィンを備える冷却装置を用いて冷却性能を高めることが考えられる。ところが、吸気ポートまで挿入可能であり、かつ熱交換フィン付の冷却装置を吸気マニホールド内に入れることは困難である。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却性能を向上し、組付け性を向上させる吸気装置を提供することにある。
However, the cooling effect by the cooling tube described in Patent Document 1 is insufficient. Here, it is conceivable to improve the cooling performance by using a cooling device including a plurality of cooling tubes and heat exchange fins provided between the plurality of cooling tubes instead of the cooling tubes. However, it is difficult to insert a cooling device that can be inserted up to the intake port and has heat exchange fins into the intake manifold.
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an intake device that improves cooling performance and improves assemblability.
本発明は、吸気ポートを内部に形成するシリンダヘッドに接続され、吸気ポートに対応する複数の分岐通路を有する蓋部、収容部、および、蓋部と収容部との間の収容空間に収容される冷却装置を備える吸気装置であって、冷却装置は冷媒流路および熱交換部を有し、冷媒流路の一部が分岐通路を通して吸気ポート内に突出することを特徴とする。
本発明は、熱交換部を有し、冷媒流路の一部が吸気ポート内に突出するため、吸気が吸気ポート内で再加熱されることを抑制するだけでなく、内部EGRガスも効率良く冷却することができる。よって、吸気装置の冷却性能を向上することができる。
The present invention is connected to a cylinder head having an intake port formed therein, and is accommodated in a lid portion having a plurality of branch passages corresponding to the intake port, an accommodating portion, and an accommodating space between the lid portion and the accommodating portion. The cooling device has a refrigerant flow path and a heat exchange part, and a part of the refrigerant flow path projects into the intake port through the branch passage.
The present invention has a heat exchange part, and a part of the refrigerant flow path projects into the intake port, so that not only the intake air is reheated in the intake port, but also the internal EGR gas is efficiently Can be cooled. Therefore, the cooling performance of the intake device can be improved.
また、冷却装置は、蓋部と収容部との間の収容空間に収容されている。このため、冷却装置が蓋部と収容部との間の所定位置に配置された状態で、蓋部と収容部とを一体にすることができる。よって、吸気装置の組み付け性を向上させることができる。 Moreover, the cooling device is accommodated in the accommodating space between the lid portion and the accommodating portion. For this reason, a cover part and an accommodating part can be united in the state which has arrange | positioned the cooling device in the predetermined position between a cover part and an accommodating part. Therefore, the assembling property of the intake device can be improved.
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態による吸気装置を車両のエンジンシステムに適用した例を図1に示す。図1に示すように、エンジンシステム100は、吸気管10、吸気装置20、エンジン30、排気管40、および、過給機50を備える。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example in which the intake device according to the first embodiment of the present invention is applied to a vehicle engine system. As shown in FIG. 1, the
吸気管10は、内側に吸気通路11が形成されている。吸気管10の一方の端部には、吸気口12が形成されている。吸気管10の吸気口12側には、エアフィルター13が設けられている。エアフィルター13は、吸気中の異物を捕集する。また、吸気管10の他方の端部は、吸気装置20が設けられている。また、吸気通路11の吸気管10の吸気装置20側には、スロットルバルブ14が設けられている。スロットルバルブ14は、吸気通路11の開閉を調節することにより、エンジン30に供給される吸気の量を調節可能である。
An
吸気装置20は、蓋部21および収容部22からなる吸気マニホールド23、冷却装置としてのインタークーラ25、および、連結手段26を備えている。吸気マニホールド23は、一方が吸気管10と接続され、他方がエンジン30に接続されている。吸気マニホールド23、インタークーラ25、および、連結手段26については後で詳細に説明する。
The
エンジン30は、内部に燃焼室313が形成されている三つの気筒31を有する。エンジン30は、気筒31の一方の端部を塞ぐシリンダヘッド32を有している。シリンダヘッド32には、気筒31に対応し、三つの吸気ポート311が設けられている。吸気ポート311の内側には、通路312が形成されている。通路312は、気筒31の内側の燃焼室313に連通し、吸気弁317を収容する。また、気筒31の吸気ポート311とは反対側には、排気ポート314が設けられている。排気ポート314の内側には、通路315が形成されている。通路315は、燃焼室313に連通している。
The
図1に示すように、排気管40は、エンジン30の排気ポート314に接続している。排気管40の排気ポート314側の端部は三つに分岐し、それぞれが排気ポート314に接続している。排気管40の排気ポート314とは反対側の端部には、排気口42が形成されている。排気管40は、内側に排気通路41を形成している。各燃焼室313でガソリンが燃焼することにより生じる燃焼ガスは、燃焼室313から排出されて排気ポート314内および排気通路41を流通し、排気口42を通じて車両の外部へ放出される。ここで、各燃焼室313でガソリンが燃焼することにより生じる燃焼ガスを「排気」という。
As shown in FIG. 1, the
排気管40の排気口42側には、排気浄化部43が設けられている。排気浄化部43は、例えばモノリス三元触媒を有している。これにより、排気浄化部43を通過する排気は浄化される。
On the
過給機50は、吸気管10と排気管40との間に設けられている。過給機50は、タービン52、コンプレッサ51およびシャフト53を有している。タービン52は、排気通路41のエンジン30と排気浄化部43との間に回転可能に設けられている。一方、コンプレッサ51は、吸気通路11のエアフィルター13とスロットルバルブ14との間に回転可能に設けられている。シャフト53は、タービン52とコンプレッサ51とを連結している。排気通路41を排気が流れると、タービン52が回転する。これにより、コンプレッサ51が回転する。コンプレッサ51が回転すると、吸気は、コンプレッサ51により圧縮されてエンジン30に供給される。つまり、過給機50は、吸気をエンジン30に過給するターボチャージャである。なお、コンプレッサ51により圧縮された吸気は、コンプレッサ51のエンジン30側において、コンプレッサ51のエアフィルター13側の吸気と比べ、温度が上昇した状態となる。
The
ここで、本実施形態の吸気マニホールド23、インタークーラ25、および、連結手段26について、図2〜図10に基づいて詳細に説明する。
吸気マニホールド23は、長い容器状に形成され、蓋部21、収容部22、および、蓋部21と収容部22との間に形成される収容空間230を有する。
Here, the
The
蓋部21は、樹脂により形成され、皿状に形成される皿部211、および、三つの通路部212を有する。
皿部211は、平板状の平板部213、平板部213の外縁に沿って設けられる周縁部214、および、周縁部214の平板部213と反対側に形成される収容部接続フランジ部215を有する。収容部接続フランジ部215は、平板部213と平行となる方向に拡がるように形成される。蓋部側突出リブ215の平板部213とは反対側には蓋部側溶着リブ219が形成されている(図12参照)。
The
The
通路部212は、平板部213の周縁部214とは反対側に突出し、筒状に形成され、内部に収容空間230と連通する分岐通路216を有する。分岐通路216内には、リング状の弾性部材82が設けられている。三つの通路部212は、平板部213の短手方向の一端において、長手方向に並ぶよう形成される(図3参照)。三つの通路部212の平板部213とは反対側の端部には、エンジン接続フランジ部217が形成されている。エンジン接続フランジ部217は、略長方形の板状に形成され、複数のねじ穴218を有する(図4参照)。エンジン接続フランジ部217は、分岐通路216と吸気ポート311とが対応するようにシリンダヘッド32に固定される。
The
収容部22は、樹脂により形成され、底壁221、二つの側壁222、蓋部接続フランジ部224、および、弧壁223を有する。
図3に示すように、底壁221は、直角台形であり、互いに平行な二つの底辺の間の距離がもっとも長い底辺より長くなるように形成されている。底壁221は、二つの底辺の間の中央に長穴225が形成される。長穴225は、底壁221の底辺と平行な方向の長さが、底壁221の底辺と直交な方向の長さより長く形成される。長穴225の底辺に直交する方向の両側には、底壁221の一方の面から窪みこみ他方の面から突出する底壁側連結部24が形成される。ここで、「一方の面」は、収容空間230に対向する面を指す。
The
As shown in FIG. 3, the
図6に示すように、底壁側連結部24の一方の面には収容溝部241が形成される。収容溝部241の底部242には、二つの底壁側連結穴243が形成される。底壁221の一方の面には、長穴225および二つの収容溝部241を囲むように形成される溝部229を有する。溝部229には、シール部材81が収容されている。
As shown in FIG. 6, an
図2に示すように、側壁222は、底壁221の互いに平行な二つの底辺から底壁側連結部24とは反対側に立設され、扇形に形成される。二つの側壁222のうち、一方の側壁222には開口部228が形成されている。開口部228は、吸気管10と接続することで、吸気管10の吸気通路11と収容空間230とを連通する(図1参照)。
As shown in FIG. 2, the
図2、3に示すように、蓋部接続フランジ部224は、底壁221の底辺に直交する一方の脚から、側壁222に沿って形成される。蓋部接続フランジ部224は、底壁221および側壁222と直交となる方向に拡がるよう形成される。蓋部接続フランジ部224は、収容部接続フランジ部215と対応する形状に形成される。本実施形態では、収容部側突出リブ224および蓋部側突出リブ215は、IV方向視「山」字状に形成される(図5参照)。収容部側突出リブ224の、底壁221、側壁222、および弧壁223とは反対側に収容部側溶着リブ227が形成されている(図12参照)。蓋部側溶着リブ219および収容部側溶着リブ227は、蓋部21と収容部22とを溶着するためのものであり、蓋部21と収容部22とを溶着した後になくなる。
弧壁223は、底壁221の他方の脚から、側壁222の円弧に沿って、収容部側突出リブ224の底壁221とは反対側の端部まで形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the lid connecting
The
収容空間230は、収容部接続フランジ部215と蓋部接続フランジ部224とが当接することで、平板部213、周縁部214、底壁221、側壁222、および弧壁223により囲まれた空間を言う。
The
インタークーラ25は、図7、8に示すように、複数の冷却パネル251、熱交換部としての複数の冷却フィン252、緩衝部253、供給部254、および排出部255を有する。
冷却パネル251は、L字状に形成され、本体部256および突出部257を有する。本体部256は収容部22の底壁221に垂直な姿勢で収容空間230内に収容可能であり、突出部257は蓋部21の平板部213に垂直な姿勢で分岐通路216内に収容可能であり分岐通路216より長く形成される。冷却パネル251の内部には、L字状の低温冷媒流路25Lおよび高温冷媒流路25Hが形成されている。低温冷媒流路25Lおよび高温冷媒流路25Hは、突出部257側が互いに連通し、本体部256側が緩衝部253に接続する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
緩衝部253は、内部に供給緩衝室25BIおよび排出緩衝室25BOを有する。供給緩衝室25BIは複数の冷却パネル251の低温冷媒流路25Lと連通し、排出緩衝室25BOは複数の冷却パネル251の高温冷媒流路25Hと連通する。
The
供給部254は、緩衝部253の冷却パネル251とは反対側に設けられ、供給緩衝室25BIと連通する供給口258を有する。
排出部255は、緩衝部253の冷却パネル251とは反対側に設けられ、排出緩衝室25BOと連通する排出口259を有する。
The
The
冷媒は、供給口258から供給され、供給緩衝室25BI、低温冷媒流路25L、高温冷媒流路25H、および排出緩衝室25BOを経由して、排出口259から排出される。
冷却フィン252は、波状に形成され、頂点Pが冷却パネル251と当接するよう(図7参照)、冷却パネル251の、本体部256の両側、および、突出部257の吸気ポート311側の端部の両側に設けられる(図8参照)。
The refrigerant is supplied from the
The cooling
図9に示すように、連結手段26は、板部材261、複数のナット部262、および複数のボルト263から構成される。ここで、ナット部262およびボルト263は、特許請求の範囲における「固定手段」を構成する。連結手段26は、インタークーラ25を吸気マニホールド23の底壁221に固定する。
As shown in FIG. 9, the connecting
板部材261は、二つの位置決め穴264、および、二つの連結部265を有する。二つの連結部265は、二つの位置決め穴264の並び方向と直交する方向の両側に形成される。
図10に示すように、連結部265は、板部材261の一方の面から窪みこみ他方の面から突出する。連結部265の窪みこまれた一方の面には、収容凹部266が形成される。収容凹部266の底部267には二つの連結穴268が形成される。二つの連結穴268は、二つの底壁側連結穴243と対応するよう形成される。板部材261は、インタークーラ25の供給部254および排出部255が位置決め穴264に挿入された状態で、収容凹部266がインタークーラ25に対向するようにインタークーラ25に固定される(図8参照)。
The
As shown in FIG. 10, the connecting
ナット部262は、ねじ穴269を有し、ねじ穴269と連結穴268とが対応するように収容凹部266の底部267にロウ付けで固定される。ボルト263は、連結手段26を収容部22の底壁221に固定するのに用いられる。
The
本実施形態による吸気装置20の組付け方法について、図11、12を参照して説明する。
まず、板部材261をインタークーラ25に固定するステップについて説明する。収容凹部266がインタークーラ25に対向する状態で、供給部254および排出部255を位置決め穴264に挿入する。ロウ付けすることで板部材261をインタークーラ25に固定する。
A method of assembling the
First, the step of fixing the
次に、インタークーラ25を収容部22の底壁221に固定するステップについて説明する。インタークーラ25の供給部254および排出部255を底壁221の長穴225に挿入し、板部材261の連結部265が底壁側連結部24の収容溝部241に収容するよう、インタークーラ25を収容部22の底壁221と弧壁223との間に設置する。底壁側連結穴243からボルト263をナット部262にねじ込むことで、インタークーラ25を収容部22の底壁221に固定する。ナット部262およびボルト263は、板部材261とインタークーラ25とが当接する当接面に対し、インタークーラ25とは反対側に位置する。
Next, the step of fixing the
最後に、蓋部21と収容部22とを一体にするステップについて説明する。冷却パネル251の突出部257を蓋部21の分岐通路216に挿入する。冷却パネル251の突出部257と分岐通路216の内壁との間に弾性部材82を設ける。蓋部21の収容部接続フランジ部215と収容部22の蓋部接続フランジ部224とを当接させ、例えば振動溶着により溶着を行う。すると、蓋部側溶着リブ219および収容部側溶着リブ227が溶けることにより、収容部接続フランジ部215と蓋部接続フランジ部224とが接続する。これにより、蓋部21と収容部22とは、インタークーラ25を収容空間230に収容する状態で一体になる。
Finally, the step of integrating the
以下、本実施形態の効果について説明する。
(1)本実施形態では、インタークーラ25の冷却パネル251の突出部257は吸気ポート311まで突出している。これにより、低温冷媒流路25Lおよび高温冷媒流路25Hの一部が吸気ポート311内に突出する。このため、冷却された吸気が吸気ポート311により再加熱されることを抑制するだけでなく、内部EGRガスも効率良く冷却することができ、冷却性能を高めることができる。
また、吸気マニホールド23は、蓋部21および収容部22を有するため、L字状のインタークーラ25を蓋部21と収容部22との間の収容空間230に入れてから、蓋部21と収容部22とを溶着することができる。これにより、L字状のインタークーラ25を蓋部21と収容部22との間に設置する工程を容易に行うことができ、吸気装置20の組付け性を向上させることができる。
Hereinafter, the effect of this embodiment will be described.
(1) In the present embodiment, the protruding
Further, since the
(2)本実施形態では、供給部254および排出部255は、互いに隣り合い、底壁221の長穴225に挿入されている。ここで、長穴225は、供給部254および排出部255の並び方向に長く形成されているため、一つの円形に形成する場合に比べ、開口面積を小さくすることができる。よって、シール必要範囲を小さくすることができる。これは、シール効果を高めることにつながる。
(2) In the present embodiment, the
(3)本実施形態では、インタークーラ25に固定されている連結手段26により、インタークーラ25を吸気マニホールド23の底壁221に固定する。これにより、インタークーラ25のデッドスペースの低減を抑制することができる。
(3) In this embodiment, the
(4)本実施形態では、ナット部262およびボルト263は、インタークーラ25と板部材261との当接面に対し、インタークーラ25とは反対側に位置する。これにより、吸気マニホールド23のデッドスペースを低減することができ、インタークーラ25の冷却性能をさらに高めることができる。
(4) In the present embodiment, the
(5)本実施形態では、板部材261と底壁221との間にはシール部材81が設けられている。これにより、連結手段26と底壁221との間のシール効果を高めることができる。
(5) In the present embodiment, a
(6)本実施形態では、収容部接続フランジ部215の蓋部側溶着リブ219と蓋部接続フランジ部224の収容部側溶着リブ227とを溶着することにより、蓋部21と収容部22とを一体にする。これにより、蓋部21と収容部22との密着性を高めることができる。
(6) In this embodiment, the
(7)本実施形態では、蓋部21の分岐通路216の内壁とインタークーラ25との間に、弾性部材82が設けられている。これにより、吸気ポート311と蓋部21との間のシール性を高めるとともにインタークーラ25の振動を低減することができる。
(7) In the present embodiment, the
(他の実施形態)
上記実施形態では、吸気装置を3気筒のエンジンシステムに適用する例を示した。これに対し、他の実施形態では、吸気装置を2気筒または4気筒など複数気筒のエンジンシステムに適用することとしても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, an example in which the intake device is applied to a three-cylinder engine system has been described. On the other hand, in another embodiment, the intake device may be applied to a multi-cylinder engine system such as two cylinders or four cylinders.
上記実施形態では、ナット部およびボルトを固定手段として適用する例を示した。これに対し、他の実施形態では、カシメ等を固定手段として適用することとしても良い。 In the said embodiment, the example which applies a nut part and a volt | bolt as a fixing means was shown. On the other hand, in other embodiments, caulking or the like may be applied as the fixing means.
上記実施形態では、蓋部と収容部とを振動溶着により溶着する例を示した。これに対し、他の実施形態では、レーザ溶着または超音波溶着等により蓋部と収容部とを溶着することとしても良い。また、蓋部と収容部とをねじ締めにより一体にすることとしても良い。 In the said embodiment, the example which welds a cover part and an accommodating part by vibration welding was shown. On the other hand, in other embodiments, the lid portion and the accommodating portion may be welded by laser welding or ultrasonic welding. Moreover, it is good also as integrating a cover part and an accommodating part by screwing.
上記実施形態では、供給部および排出部が同時に挿入可能な長穴を収容部に形成する例を示した。これに対し、供給部および排出部がそれぞれ挿入可能な穴を収容部に形成することとしても良い。 In the said embodiment, the example which forms the elongate hole which can insert a supply part and a discharge part simultaneously in an accommodating part was shown. On the other hand, it is good also as forming in the accommodating part the hole which a supply part and a discharge part can each insert.
上記実施形態では、連結手段に収容凹部が形成され、ナット部が連結手段の収容凹部の底部に設けられている例を示した。これに対し、他の実施形態では、板部材に対し、インタークーラとは反対側にナット部を固定することとしても良い。 In the said embodiment, the accommodation recessed part was formed in the connection means, and the nut part was shown in the bottom part of the accommodation recessed part of a connection means. On the other hand, in other embodiment, it is good also as fixing a nut part on the opposite side to an intercooler with respect to a board member.
上記実施形態では、板部材にナット部を設ける例を示した。これに対し、他の実施形態では、板部材に対してバーリング加工を行い、板部材にねじ穴を形成することとしても良い。
以上、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
In the said embodiment, the example which provides a nut part in a board member was shown. On the other hand, in another embodiment, it is good also as performing a burring process with respect to a board member, and forming a screw hole in a board member.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is applicable to various embodiment.
20・・・吸気装置、
21・・・蓋部、
22・・・収容部、
25・・・インタークーラ(冷却装置)、
26・・・連結手段、
30・・・エンジン(内燃機関)、
32・・・シリンダヘッド、
25H・・・高温冷媒流路(冷媒流路)、
25L・・・低温冷媒流路(冷媒流路)、
215・・・収容部接続フランジ部、
216・・・分岐通路、
224・・・蓋部接続フランジ部、
225・・・長穴(貫通穴)、
230・・・収容空間、
252・・・冷却フィン(熱交換部)、
254・・・供給部、
255・・・排出部、
262・・・ナット部(固定手段)、
263・・・ボルト(固定手段)、
311・・・吸気ポート、
317・・・吸気弁。
20 ... Intake device,
21 ... lid,
22 ... accommodating part,
25 ... Intercooler (cooling device)
26 ... connecting means,
30 ... Engine (internal combustion engine),
32 ... Cylinder head,
25H ... high temperature refrigerant flow path (refrigerant flow path),
25L ... low temperature refrigerant flow path (refrigerant flow path),
215... Accommodating portion connecting flange portion
216: branch passage,
224: Lid connecting flange,
225 ... oblong hole (through hole),
230 ... accommodation space,
252 ... Cooling fin (heat exchange part),
254 ... supply section,
255 ... discharge part,
262 ... nut part (fixing means),
263 ... bolt (fixing means),
311 ... Intake port,
317: Intake valve.
Claims (7)
前記吸気ポートに対応する複数の分岐通路(216)を有する蓋部(21)と、
前記蓋部との間に収容空間(230)を形成し、複数の前記分岐通路が並ぶ平面に交差する方向に形成され前記収容空間と外部とを連通する貫通穴(225)を有する収容部(22)と、
前記収容空間内に収容され、冷媒が流れる複数の冷媒流路(25H、25L)、当該冷媒流路に冷媒を供給する供給部(254)、前記冷媒流路内の前記冷媒を排出する排出部(255)、および、複数の前記冷媒流路間に設けられる熱交換部(252)を有し、前記冷媒流路の一部が前記分岐通路を通して前記吸気ポート内に突出し、前記供給部および前記排出部が前記貫通穴を貫通する冷却装置(25)と、を備えることを特徴とする吸気装置。 An intake device (20) connected to a cylinder head (32) that internally forms a plurality of intake ports (311) that house intake valves (317) of an internal combustion engine (30),
A lid (21) having a plurality of branch passages (216) corresponding to the intake ports;
A housing portion (230) formed between the lid portion and a through-hole (225) formed in a direction intersecting a plane in which a plurality of the branch passages are arranged to communicate the housing space with the outside ( 22)
A plurality of refrigerant channels (25H, 25L) that are accommodated in the accommodating space and through which the refrigerant flows, a supply unit (254) that supplies the refrigerant to the refrigerant channel, and a discharge unit that discharges the refrigerant in the refrigerant channel (255), and a heat exchange section (252) provided between the plurality of refrigerant flow paths, a part of the refrigerant flow paths project into the intake port through the branch passage, and the supply section and the And a cooling device (25) through which the discharge portion passes through the through hole.
前記貫通穴は、前記供給部および前記排出部の並び方向の長さが、前記供給部および前記排出部の並び方向に直交する方向の長さより長く形成されている長穴であることを特徴とする請求項1に記載の吸気装置。 The supply unit and the discharge unit are adjacent to each other,
The through hole is a long hole formed such that the length in the arrangement direction of the supply section and the discharge section is longer than the length in a direction orthogonal to the arrangement direction of the supply section and the discharge section. The intake device according to claim 1.
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