JP2014234789A - サージタンク - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲパイプの配管の自由度を確保し各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する。
【解決手段】新気入口１８から導入された新気によりタンク内空間Ｓに旋回流が生じる。そして、旋回流はロア壁面２６０２からアッパ壁面２４０２に向かい、複数の吸気口２０から分岐管１４を介して、ＥＧＲガスが混入された新気がエンジンの各気筒に供給される。ＥＧＲ取込口２２からタンク内空間Ｓに導入されたＥＧＲガスは、まず、ロア壁面２６０２に沿ってかつ他方の幅方向側面１６０４に沿って長さ方向側面１６１０に向かう旋回流に乗り、その後、アッパ壁面２４０２に向かう旋回流に乗ってアッパ壁面２４０２に向かうため、複数の吸気口２０には、ＥＧＲガスが均一に混合された新気が供給されることになる。
【選択図】図４

Description

本発明はエンジンの吸気系にＥＧＲガスを導入するサージタンクに関する。

自動車のエンジンから排気される排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてインテークマニホールド内に導入し、再度エンジンに吸引させて排気ガスの窒素酸化物の低減を図る排気ガス再循環装置が知られている。
排気ガス再循環装置においては、エンジンの各気筒に対するＥＧＲガスが均一に分配されることが重要である。これは、ＥＧＲガスの流入が少ない気筒では、ＥＧＲガスの再循環の効果が充分に得られなくなるためである。
そこで、特許文献１には、スロットルボディに接続される吸気管と、吸気管に接続されたコレクタ（サージタンク）と、コレクタと各気筒とを接続する複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドが設けられ、スロットルボディの下流かつコレクタの上流の吸気管にＥＧＲガスを導入するＥＧＲガス導入口を設けた構造が開示されている。
また、特許文献２には、スロットルボディからの新気を導入する新気導入孔が設けられたサージタンクと、サージタンクとエンジンの気筒とを接続する複数の分岐管とを備えるインテークマニホールドが設けられ、ガス導入パイプから供給されるＥＧＲガスをサージタンク内に導くガス導入口、ガス導入通路、ガス排出口を設けた構造が開示されている。
また、特許文献３には、サージタンクと、サージタンクに接続され各気筒に接続される導入管（分岐管）とを有するインテークマニホールドが設けられ、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲパイプの内端をサージタンクの内部に位置させ、サージタンク内へのＥＧＲガスの吹き出し方向を規制する湾曲部をＥＧＲパイプの内端に形成した構造が開示されている。

特許第３６７５１５０号 特許第４６４６７１４号 特開２０１３−２４０９０号公報

しかしながら、引用文献１では、ＥＧＲガス導入口をスロットルボディの下流かつコレクタ（サージタンク）の上流の吸気管に設けるため、吸気とＥＧＲガスとの混合を均一に行なう上で有利となる。しかしながら、インテークマニホールドを含むエンジンのレイアウトによっては、スロットルボディの下流かつコレクタ（サージタンク）の上流の吸気管箇所に、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲパイプを配置するに足るスペースを確保し難い場合がある。
また、引用文献２、３では、サージタンク内で分岐管に向かう新気の流れの中に単にＥＧＲガスを混入するため、サージタンク内でＥＧＲガスと新気とが均一に混合されにくく、各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する上で改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、ＥＧＲパイプの配管の自由度を確保する上で有利となり、各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する上で有利なサージタンクを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、互いに合わさることでタンク内空間を形成するアッパケースおよびロアケースと、前記アッパケースに設けられ、エンジンの各気筒に接続する複数の吸気口と、前記ロアケースに設けられ、排気ガスの一部が供給されるＥＧＲパイプに接続するＥＧＲ取込口と、前記タンク内空間に新気を導入する新気入口とを備えたサージタンクであって、前記新気入口は、前記新気入口から導入される新気により前記タンク内空間に旋回流が生じるように設けられていることを特徴とする。
また、前記アッパケースと前記ロアケースとが合わさる方向から見て、前記複数の吸気口と前記ＥＧＲ取込口とは離間していることが好ましい。
また、前記タンク内空間は、前記アッパケースと前記ロアケースとが合わさる方向の高さと、この高さ方向に直交する方向で前記複数の吸気口が並べられた方向の長さと、この長さ及び高さに直交する方向の幅とを有し、前記アッパケースと前記ロアケースは、前記タンク内空間で前記高さ方向において互いに対向するアッパ壁面とロア壁面とを有し、前記新気入口は、前記ロア壁面に向けられ、かつ、前記幅方向の中心から偏位した箇所に設けられていることが好ましい。
また、前記サージタンクは、前記タンク内空間で前記幅方向において互いに対向する２つの側面を有し、前記新気入口は、前記新気が前記２つの側面のうちの一方の側面に沿って流れるように配置され、前記ＥＧＲ取込口は、前記２つの側面のうちの他方の側面寄りに配置され、前記複数の吸気口は、前記幅方向において前記ＥＧＲ取込口よりも前記一方の側面寄りに配置されていることが好ましい。
また、前記幅方向において前記ＥＧＲ取込口よりも前記一方の側面寄りの箇所に、旋回流助成用の柱状壁部が前記高さ方向に沿って突設され、前記柱状壁部の中心は、前記新気入口の軸心の延長線よりも前記他方の側面寄りに偏位した箇所に位置していることが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、エンジンの運転により、新気入口から導入される新気によりタンク内空間に旋回流が生じる。ＥＧＲ取込口からタンク内空間に導入されたＥＧＲガスは、旋回流に乗って拡散され、新気に均一に混合されて複数の吸気口に供給されるので、各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する上で有利となる。
また、サージタンクのロアケースの近傍の箇所はデッドスペースとなっているため、ＥＧＲパイプの配管を簡単に行うことができ、ＥＧＲパイプの配管の自由度を確保する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、ＥＧＲガスが各吸気口に直接流入することを抑制し、新気に対してＥＧＲガスを効率よく混合する上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、新気がアッパ壁面に設けられた各吸気口に直接流入することを抑制すると共に、新気によりタンク内空間に旋回流を効率よく生じさせる上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、ＥＧＲガスがアッパ壁面に設けられた各吸気口に直接流入することを抑制して新気に対してＥＧＲガスを効率よく混合する上で有利となると共に、新気が一方の幅方向側面に沿って流れることにより、新気によりタンク内空間に旋回流を効率よく生じさせる上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、新気が柱状壁部の周囲に沿って流れやすくなり、旋回流を効率よく確実に生じさせる上で有利となる。

本実施の形態に係るサージタンクを備えるインテークマニホールドの平面図である。 図１のＡＡ線断面図である。 図１のＣＣ線断面図である。 図２のＢＢ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１〜図４に示すように、インテークマニホールド１０は、サージタンク１２と、複数の分岐管１４とを含んで構成されている。
サージタンク１２は、不図示のシリンダヘッドの上方に配置されている。
サージタンク１２は、サージタンク本体１６と、新気入口１８と、複数の吸気口２０と、ＥＧＲ取込口２２とを備えている。

サージタンク本体１６は、上下方向に互いに合わされることでタンク内空間Ｓを形成するアッパケース２４とロアケース２６とを備え、アッパケース２４がロアケース２６の上方に位置している。なお、サージタンク１２は、シリンダヘッドの側方などに配置される場合もあり、配置される箇所によってアッパケース２４とロアケース２６とが合わさる方向が適宜決定される。
図２、図４に示すように、タンク内空間Ｓは、アッパケース２４とロアケース２６とが合わされる方向の高さＨと、この高さＨ方向に直交する方向で高さＨよりも大きい寸法の長さＬと、この長さＬ及び高さＨに直交する方向で高さＨよりも大きく長さＬよりも小さい寸法の幅Ｗとを有している。したがって、タンク内空間Ｓは、旋回流を生じさせるに足る容積、形状で形成されている。
なお、タンク内空間Ｓの形状は本実施の形態の形状に限定されず、例えば、平面視円形の場合には、長さＬと幅Ｗとが等しくなる。なお、本実施の形態では、タンク内空間Ｓの高さＨ方向が上下方向、長さＬ方向が車両の前後方向となっており、幅Ｗ方向が車幅方向となっている。
図２に示すように、アッパケース２４とロアケース２６は、タンク内空間Ｓで高さＨ方向において互いに対向するアッパ壁面２４０２とロア壁面２６０２とを有している。
また、図４に示すように、サージタンク１２は、タンク内空間Ｓで幅Ｗ方向において互いに対向する２つの幅方向側面１６０２、１６０４と、長さＬ方向において互いに対向する２つの長さ方向側面１６１０、１６１２とを有している。

図１〜図３に示すように、複数の吸気口２０は、アッパケース２４のアッパ壁面２４０２に、長さＬ方向に直線状に並べられて設けられている。
各吸気口２０と不図示のエンジンの各気筒とは、複数の分岐管１４により接続され、本実施の形態では、エンジンの３つの気筒に対応して、吸気口２０と分岐管１４はそれぞれ３つ設けられている。

新気入口１８は、タンク内空間Ｓに新気を導入するもので、２つの長さ方向側面１６１０、１６１２の側面のうちの一方の長さ方向側面１６１０に設けられ、図１に示すように、新気入口１８にはスロットルボディ２が連結されている。
図２〜図４に示すように、新気入口１８は、新気入口１８から導入される新気によりタンク内空間Ｓに、高さＨ方向に延在する軸心を中心とした旋回流が生じるように設けられ、ＥＧＲガスがより効率よく拡散され、新気に対してＥＧＲガスがより効率よく混合されるように図られている。
なお、図２において、矢印は新気入口１８から導入された新気の流れと、ＥＧＲ取込口２２から導入されたＥＧＲガスの流れを示し、図３において、矢印は旋回流を示し、図４において、破線矢印は新気入口１８から導入された新気の流れを示し、実線矢印はＥＧＲ取込口２２から導入されたＥＧＲガスの流れを示す。
より詳細に説明すると、新気入口１８は、タンク内空間Ｓの幅Ｗ方向の端部かつ長さＬ方向の端部に配置され、２つの長さ方向側面１６１０、１６１２のうちの一方の長さ方向側面１６１０に沿って設けられている。
図２、図４に示すように、新気入口１８の軸心１８Ａは、幅Ｗ方向の中心ＣＬから偏位した箇所に位置し、かつ、高さＨ方向の中間部に位置し、軸心１８Ａの延長線がロア壁面２６０２の長さＬ方向の中間部に交差するように向けられている。
そして、新気入口１８は、新気がロア壁面２６０２上で一方の幅方向側面１６０２に沿って流れるように配置されている。新気が一方の幅方向側面１６０２に沿って流れることにより、新気によりタンク内空間Ｓに旋回流を効率よく生じさせる上で有利となる。

図２に示すように、ＥＧＲ取込口２２は、ロア壁面２６０２に設けられ、ＥＧＲガス（排気ガスの一部）が供給されるＥＧＲパイプ４に接続されている。
ＥＧＲ取込口２２は、ロアケース２６に一体に設けられた管路部２６１０の下流端で形成され、管路部２６１０の上流端は、ＥＧＲパイプ４の下流端に連結可能に構成されている。

図１に示すように、アッパケース２４とロアケース２６とが合わさる方向から見て、複数の吸気口２０とＥＧＲ取込口２２とは、幅Ｗ方向において離間しており、ＥＧＲ取込口２２から導入されたＥＧＲガスが各吸気口２０に直接流入することを抑制し、新気に対してＥＧＲガスをより効率よく混合する上で有利となっている。
図１、図４に示すように、ＥＧＲ取込口２２は、２つの幅方向側面１６０２、１６０４のうちの他方の幅方向側面１６０４寄りに配置され、複数の吸気口２０は、幅Ｗ方向においてＥＧＲ取込口２２よりも一方の幅方向側面１６０２寄りに配置されている。
これによりタンク内空間Ｓに導入されたＥＧＲガスが複数の吸気口２０に直接進入することを阻止し、旋回流により分散させ新気と混合させることで新気とＥＧＲガスが均一に混合されたのち、複数の吸気口２０に進入させる上で有利となる。

また本実施の形態では、幅Ｗ方向においてＥＧＲ取込口２２よりも一方の幅方向側面１６０２寄りで２つの長さ方向側面１６１０、１６１２のうちの他方の長さ方向側面１６１２寄りの箇所に、旋回流助成用の柱状壁部２８が高さＨ方向に沿って突設されている。
そして、図４に示すように、柱状壁部２８の中心２８Ａは、新気入口１８の軸心１８Ａの延長線よりも他方の幅方向側面１６０４寄りに偏位した箇所に位置している。
このような柱状壁部２８を設けることにより、新気が柱状壁部２８の周囲に沿って流れやすくなり、新気によりタンク内空間Ｓに旋回流をより効率よく確実に生じさせる上で有利となる。
より詳細には、図３、図４に示すように、柱状壁部２８は、円筒状を呈し、高さＨ方向の全長にわたって延在している。
また、柱状壁部２８の内部空間は、サージタンク１２の上下に貫通しており、この内部空間は、エンジンのシリンダヘッドに対してオイルレベルゲージを挿入するための空間として利用されている。
すなわち、サージタンク１２の直下にオイルレベルゲージの挿入孔を配置することが可能となり、オイルレベルゲージの挿入孔のレイアウトの設計の自由度を高める上で有利となる。

本実施の形態では、エンジンの運転により、新気入口１８から導入される新気によりタンク内空間Ｓに旋回流が生じる。
より詳細に説明すると、図２〜図４に示すように、新気入口１８から導入された新気は、ロア壁面２６０２に沿ってかつ一方の幅方向側面１６０２に沿って長さ方向側面１６１２に向けて進行する。そして、長さ方向側面１６１２により向きが反転され、ロア壁面２６０２に沿ってかつ他方の幅方向側面１６０４に沿って長さ方向側面１６１０に向けて進行し、長さ方向側面１６１０により向きが反転され、旋回流となる。
そして、旋回流となってロア壁面２６０２からアッパ壁面２４０２に向かい、複数の吸気口２０から分岐管１４を介して、ＥＧＲガスが混入された新気がエンジンの各気筒に供給される。
ＥＧＲ取込口２２からタンク内空間Ｓに導入されたＥＧＲガスは、まず、ロア壁面２６０２に沿ってかつ他方の幅方向側面１６０４に沿って長さ方向側面１６１０に向かう旋回流に乗り、その後、アッパ壁面２４０２に向かう旋回流に乗ってアッパ壁面２４０２に向かうため、複数の吸気口２０には、ＥＧＲガスが均一に混合された新気が供給されることになる。

すなわち、新気入口１８から導入された新気がロア壁面２６０２に沿って流れることで、新気がアッパ壁面２４０２に設けられた各吸気口２０に直接流入することを抑制すると共に、新気が一方の幅方向側面１６０２に沿って流れることにより、新気によりタンク内空間Ｓに旋回流がより効率よく生じるように図られている。
また、図２に示すように、ロア壁面２６０２に沿ってかつ他方の幅方向側面１６０４に沿って長さ方向側面１６１０に向かって流れる新気と、ＥＧＲ取込口２２から導入されアッパ壁面２４０２に向かって流れるＥＧＲガスとは、互いに流れる方向が交差することから、新気とＥＧＲガスとが衝突してＥＧＲガスが効率よく分散し、新気とＥＧＲガスとを均一に混合する上で有利となる。
すなわち、ＥＧＲ取込口２２からタンク内空間Ｓに導入されたＥＧＲガスは、旋回流によって新気と合流しつつ旋回することで分散され新気と均一に混合されたのち、複数の吸気口２０から各気筒へ供給される。
したがって、タンク内空間Ｓに生じさせた旋回流によって各気筒にＥＧＲガスを均一に分配する上で有利となる。

また、サージタンク１２のロアケース２６の近傍の箇所はデッドスペースとなっているため、従来技術のようにスロットルボディ２の下流かつコレクタ（サージタンク１２）の上流の吸気管箇所にＥＧＲパイプを配置する場合に比べ、ＥＧＲパイプ４の配管を簡単に行なえ、ＥＧＲパイプ４の配管の自由度を確保する上で有利となる。

なお、本実施の形態では、新気入口１８の軸心１８Ａを幅Ｗ方向の中心Ｃｌから偏位した箇所でロア壁面２６０２に向けた場合について説明したが、新気入口１８の軸心１８Ａを幅Ｗ方向の中心Ｃｌに位置させ、かつ、ロア壁面２６０２および一方の幅方向側面１６０２に向けても、実施の形態と同様の効果が奏される。

１２……サージタンク、１６０２、１６０４……幅方向側面、１６１０、１６１２……長さ方向側面、１８……新気入口、１８Ａ……軸心、２０……吸気口、２２……ＥＧＲ取込口、２４……アッパケース、２４０２……アッパ壁面、２６……ロアケース、２６０２ロア……壁面、２８……柱状壁部、２８Ａ……中心、Ｓ……タンク内空間、ＣＬ……幅Ｗ方向の中心。

Claims (5)

1. 互いに合わさることでタンク内空間を形成するアッパケースおよびロアケースと、
   前記アッパケースに設けられ、エンジンの各気筒に接続する複数の吸気口と、
   前記ロアケースに設けられ、排気ガスの一部が供給されるＥＧＲパイプに接続するＥＧＲ取込口と、
   前記タンク内空間に新気を導入する新気入口と、
   を備えたサージタンクであって、
   前記新気入口は、前記新気入口から導入される新気により前記タンク内空間に旋回流が生じるように設けられている、
   ことを特徴とするサージタンク。
2. 前記アッパケースと前記ロアケースとが合わさる方向から見て、前記複数の吸気口と前記ＥＧＲ取込口とは離間している、
   ことを特徴とする請求項１記載のサージタンク。
3. 前記タンク内空間は、前記アッパケースと前記ロアケースとが合わさる方向の高さと、この高さ方向に直交する方向で前記複数の吸気口が並べられた方向の長さと、この長さ及び高さに直交する方向の幅とを有し、
   前記アッパケースと前記ロアケースは、前記タンク内空間で前記高さ方向において互いに対向するアッパ壁面とロア壁面とを有し、
   前記新気入口は、前記ロア壁面に向けられ、かつ、前記幅方向の中心から偏位した箇所に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のサージタンク。
4. 前記サージタンクは、前記タンク内空間で前記幅方向において互いに対向する２つの側面を有し、
   前記新気入口は、前記新気が前記２つの側面のうちの一方の側面に沿って流れるように配置され、
   前記ＥＧＲ取込口は、前記２つの側面のうちの他方の側面寄りに配置され、
   前記複数の吸気口は、前記幅方向において前記ＥＧＲ取込口よりも前記一方の側面寄りに配置されている、
   ことを特徴とする請求項３記載のサージタンク。
5. 前記幅方向において前記ＥＧＲ取込口よりも前記一方の側面寄りの箇所に、旋回流助成用の柱状壁部が前記高さ方向に沿って突設され、
   前記柱状壁部の中心は、前記新気入口の軸心の延長線よりも前記他方の側面寄りに偏位した箇所に位置している、
   ことを特徴とする請求項４記載のサージタンク。

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