JP2018003655A - Intake manifold for multicylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、多気筒内燃機関のシリンダヘッドに固定されるサージタンク一体型吸気マニホールドに関するものであり、より詳しくは、燃料パージガスのような補助ガスがサージタンクに導入されるタイプの吸気マニホールドに関するものである。 The present invention relates to a surge tank integrated intake manifold fixed to a cylinder head of a multi-cylinder internal combustion engine, and more particularly to a type of intake manifold in which an auxiliary gas such as a fuel purge gas is introduced into a surge tank. It is.
乗用車では、エンジンルームは一般に前部に設けて、燃料タンクは後部車両の下方に設けているが、燃料タンクで燃料が気化する現象が発生するため、気化した燃料をキャニスターで補集し、これをパージガスとして吸気系に導入している。 In passenger cars, the engine room is generally provided at the front and the fuel tank is provided below the rear vehicle. However, the fuel tank vaporizes, so the vaporized fuel is collected by the canister. Is introduced into the intake system as purge gas.
パージガスを吸気系に導入するに当たって要請されるのは、パージガスを各気筒にできるだけ均等に分配することであり、分配が不均一になり過ぎると、空燃比が設定値から大きくずれてしまって、不完全燃焼によって排気ガスの成分が規制値を遵守できなくなったり、燃料のかぶりによってブローバイガスが増加したり、甚だしい場合はエンジンストールが発生するおそれもある。 When introducing the purge gas into the intake system, it is required to distribute the purge gas as evenly as possible to the cylinders. If the distribution becomes too uneven, the air-fuel ratio will deviate greatly from the set value, which is Exhaust gas components may not comply with the regulation values due to complete combustion, blow-by gas may increase due to fuel covering, and engine stall may occur in extreme cases.
そこで、パージガスを各気筒にできるだけ均等に分配する対策が採られており、その例として特許文献1には、サージタンクの一端に吸気入口を設けた吸気マニホールドにおいて、サージタンクの一端部に、出口をサージタンクの他端に向けて開口させたL形の導入部材を配置することが開示されている。
Therefore, a measure is taken to distribute the purge gas to each cylinder as evenly as possible. As an example,
特許文献1において、各気筒に吸気を分配するための吸気出口通路は、サージタンクの長手方向と直交した方向に向いており、パージガスを吐出する導入部材は、吸気出口通路の群よりも上流側に位置している。
In
特許文献1では、パージガスの出口はサージタンクの他端を向いているに過ぎず、パージガスの噴出方向と吸気の流れ方向とが一致しているため、パージガスは直進性を持った吸気の流れに乗ってサージタンクの他端部に運ばれる傾向を呈すると解され、パージガスが、サージタンクの他端部に位置した最も下流側の吸気出口通路に多く流入すると推測される。このため、均等な分配という目的を十分に達成できるか否か疑問である。
In
他方、特許文献1を変形させた態様として、サージタンクの吸気入口をサージタンクの一端部に位置させつつ、吸気入口をサージタンクの長手方向と直交した方向に向けて開口させた形態も採用可能であり、この場合は、吸気はサージタンクの一端部で方向変換するため、吸気の直進性は低下することになり、結果として、各吸気出口通路への吸気の分散性は良くなると言える。
On the other hand, as a modified form of
しかし、この場合は、パージガスの出口がサージタンクの一端部に位置していることから、パージガスが、一端部に寄った最も上流側の吸気出口通路に向かう吸気の流れに乗りやすくなっており、従って、特許文献1とは逆に、パージガスが、最も上流側に位置した吸気出口通路に多く流れる傾向を呈して、この場合も、均等な分配を達成し難いと推測される。
However, in this case, since the purge gas outlet is located at one end of the surge tank, the purge gas is easy to ride the flow of intake air toward the most upstream intake outlet passage near the one end, Therefore, contrary to
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、燃料パージガスのような補助ガスを、できるだけ均等に吸気出口通路に分配できる吸気マニホールドを提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an intake manifold capable of distributing auxiliary gas such as fuel purge gas to the intake outlet passage as evenly as possible.
本願発明の吸気マニホールドは、
「一端部に吸気入口を開口させて吸気が一端部から他端部に向けて流れるサージタンクに、前記サージタンクに流入した吸気を分岐して排出する複数の吸気出口通路が一体的に設けられており、
前記各吸気出口通路は、前記サージタンクの一端と他端とを繋ぐ線と交叉した方向に向いている一方、
前記サージタンクの一端部から他端部を向いた状態で、前記サージタンクの一端部は前記吸気出口通路の群よりも手前にはみ出しており、前記サージタンクの一端部に、燃料パージガス又は他の補助ガスをサージタンク内に導入するための補助通路が形成されている、」
という基本構成である。
The intake manifold of the present invention is
“A surge tank that opens an intake inlet at one end and the intake air flows from one end to the other end is integrally provided with a plurality of intake outlet passages that diverge and discharge the intake air flowing into the surge tank. And
Each of the intake outlet passages is directed in a direction crossing a line connecting one end and the other end of the surge tank,
With one end of the surge tank facing the other end, the one end of the surge tank protrudes forward from the group of the intake outlet passages, and one end of the surge tank has a fuel purge gas or other An auxiliary passage is formed to introduce auxiliary gas into the surge tank. "
This is the basic configuration.
そして、上記基本構成において、前記補助通路は、前記サージタンクの内部に入り込んだ溝状の吐出口を有しており、前記吐出口は、当該吐出口を直進した補助ガスが前記サージタンクの他端の側に向けて噴出するように、先端が補助ガスの直進方向に向けて開放されている。 In the above basic configuration, the auxiliary passage has a groove-like discharge port that enters the inside of the surge tank, and the discharge port includes an auxiliary gas that travels straight through the discharge port and the other of the surge tank. The tip is opened toward the straight direction of the auxiliary gas so as to eject toward the end.
本願発明において、吸気の分散性を高めるには、サージタンク内での直進性をできるだけ抑制するのが好ましく、そのためには、吸気入口をサージタンクの長手方向と直交した方向に向けて、吸気をサージタンクの一端部で方向変換させるのが好ましい。この場合、補助通路の吐出口は、吸気が方向変換してから当たるように配置するのがよい。 In the present invention, in order to increase the dispersibility of the intake air, it is preferable to suppress the straightness within the surge tank as much as possible.To that end, the intake air is directed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the surge tank. It is preferable to change the direction at one end of the surge tank. In this case, the discharge port of the auxiliary passage is preferably arranged so that the intake air hits after the direction is changed.
本願発明は、燃料のパージガスの導入手段として好適であるが、ブローバイガス(PCVガス)やEGRガスの導入にも適用できる。 The present invention is suitable as a fuel purge gas introduction means, but can also be applied to the introduction of blow-by gas (PCV gas) or EGR gas.
補助ガスは、補助通路の吐出口からサージタンクに放散されるが、吐出口は、2つの壁を有する溝状でしかも先端は補助ガスの直進方向に向けて開放されているため、補助通路を流れてきた補助ガス、吐出口を直進してサージタンクの他端の側に向かう直進流と、溝の箇所において方向変換して2つの壁の間からサージタンク内に放散される方向変換流とに分流する。実際に、本願発明者が解析したところ、これら2つの流れに分流することが確認されており、方向変換流は渦流になって流速も低下していた。 The auxiliary gas is dissipated from the discharge port of the auxiliary passage to the surge tank, but the discharge port has a groove shape having two walls and the tip is opened toward the straight direction of the auxiliary gas. Auxiliary gas that has flowed, a straight flow that goes straight through the discharge port toward the other end of the surge tank, and a direction change flow that changes direction at the groove and is diffused into the surge tank from between the two walls. Divide into Actually, the inventor of the present application analyzed that it was confirmed that the flow was divided into these two flows, and the direction change flow was a vortex and the flow velocity was also reduced.
他方、吸気入口はサージタンクの一端部に位置しているため、吸気入口から流入した吸気は、最も上流部に位置した吸気出口通路に向かうように分岐した流れと、サージタンクの他端部に向けて直進する流れとに分かれて、直進した流れは、途中で分岐して、順次他の吸気出口通路に流入していく。 On the other hand, since the intake inlet is located at one end of the surge tank, the intake air flowing in from the intake inlet flows to the intake outlet passage located at the most upstream part and the other end of the surge tank. It is divided into a flow straight ahead and the straight flow branches in the middle and sequentially flows into other intake outlet passages.
そして、補助ガスのうち、吐出口の先端に至ることなく立ち上った方向変換流は、吸気の流れのうち最も上流側の吸気出口通路に向かう分岐流に晒されて、最も上流側の吸気出口通路に流入する一方、補助通路の吐出口を直進していく補助ガスは、吸気のうち最も上流側の吸気出口通路に向かう分岐流に対しては壁によって保護されているため、吸気の分岐流に乗ることなく、直進流としてサージタンクの内部に放出されるが、この補助ガスの直進流は吸気の直進流に乗って、吸気と混合しつつ、順次、他の吸気出口通路に分岐して流入していく。従って、補助ガスを、各吸気出口通路にできるだけ均等に分散して流すことができる。 Of the auxiliary gas, the direction change flow rising without reaching the tip of the discharge port is exposed to the branch flow toward the most upstream intake outlet passage in the intake flow, and the most upstream intake outlet passage The auxiliary gas that travels straight through the discharge port of the auxiliary passage is protected by the wall against the branch flow toward the intake outlet passage on the most upstream side of the intake air. Without going on, it is released as a straight flow into the surge tank, but this straight flow of the auxiliary gas rides on the straight flow of the intake air and mixes with the intake air, and then branches into other intake outlet passages and flows in. I will do it. Therefore, the auxiliary gas can be distributed as evenly as possible to the intake and outlet passages.
さて、近年の自動車用吸気マニホールドは合成樹脂の成形品を採用していることが多いが、補助通路の吐出口は、射出成形に際しての型抜き方向に溝が開口する形態となすことにより、手間を要することなく簡単に形成することができる。従って、樹脂製の吸気マニホールドに適用すると、簡単な構造でコストを抑制しつつ、補助ガスの分散性を向上させることができる。 Nowadays, the intake manifold for automobiles often adopts a molded product of synthetic resin, but the discharge port of the auxiliary passage is troublesome by forming a groove in the die cutting direction at the time of injection molding. It can be formed easily without requiring. Therefore, when applied to a resin intake manifold, the dispersibility of the auxiliary gas can be improved while the cost is reduced with a simple structure.
吸気マニホールドを樹脂製とする場合、成形用の金型は、いわゆるキャビティとコアとを基本構成として、補助通路の箇所は、例えばキャビに設けたスライドピンによって穴が形成されるが、補助通路の先端が単に丸穴として開口しているに過ぎない場合は、スライドピンの先端の当たり具合等により、縁にバリ状の膜ができるなどして先端の開口面積が不揃いになることがあり、すると、補助ガスの放散性にバラツキが生じる。 When the intake manifold is made of resin, the mold for molding has a so-called cavity and core as a basic structure, and the auxiliary passage is formed with a hole by, for example, a slide pin provided in the cabinet. If the tip is only open as a round hole, the opening area of the tip may become uneven due to the formation of a burr-like film on the edge due to the contact condition of the tip of the slide pin, etc. In addition, dispersion of auxiliary gas dispersibility occurs.
これに対して、本願発明のように補助通路の先端部を溝状の吐出口に形成すると、スライドピンの移動誤差に関係なく吐出口の開口面積を一定にできるため、製品ごとのバラツキを無くして、品質を安定させることができる利点もある。 On the other hand, if the tip of the auxiliary passage is formed in a groove-like discharge port as in the present invention, the opening area of the discharge port can be made constant regardless of the movement error of the slide pin. There is also an advantage that the quality can be stabilized.
なお、ターボ過給機を搭載した内燃機関の場合は、過給状態ではサージタンクの内部は正圧になっているため、パージガスやPCVガスを導入する場合は、例えば減速領域やアイドリング領域のように過給がされていない領域で行わねばならず、このため、大量のパージガスやPCVガスが一気に導入される傾向を呈して、分配が不均一である場合の不具合が顕著に表れるが、本願発明では、パージガスやPCVガスのような補助ガスの量が多くても、各吸気出口通路(各気筒)に均等に分配できるため、ターボ過給機を備えた内燃機関では特に価値が高いと言える。 In the case of an internal combustion engine equipped with a turbocharger, the surge tank has a positive pressure in a supercharged state. Therefore, when introducing purge gas or PCV gas, for example, in a deceleration region or an idling region. Therefore, a large amount of purge gas or PCV gas tends to be introduced at once, and a problem in the case of non-uniform distribution appears significantly. Then, even if the amount of auxiliary gas such as purge gas or PCV gas is large, it can be evenly distributed to each intake outlet passage (each cylinder), and thus it can be said to be particularly valuable in an internal combustion engine equipped with a turbocharger.
(1).実施形態の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、パージガスの導入手段が具体化された吸気マニホールドに適用している。吸気マニホールドは合成樹脂製であり、図1に示す下部材1と、図2に示す上部材2とを重ね合わせて当接面を溶着することにより、中空構造に構成されている。従って、上下の部材1,2は、対向した方向に凹んだシェル構造になっている。
(1) Structure of Embodiment Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is applied to an intake manifold in which purge gas introducing means is embodied. The intake manifold is made of synthetic resin, and has a hollow structure formed by overlapping the
本実施形態の吸気マニホールドは3気筒用のものであり、吸気マニホールドは、シリンダヘッド(図示せず)に直接に固定される。このため、気筒列方向に長い形態になっている。そこで、方向を示すために、図1,2,3(A)に明示するように、便宜的に、吸気マニホールドの長手方向を前後方向と呼んで、シリンダヘッドの吸気側面と直交した方向を左右方向と呼ぶこととする。 The intake manifold of this embodiment is for three cylinders, and the intake manifold is directly fixed to a cylinder head (not shown). For this reason, it is long in the cylinder row direction. Therefore, in order to indicate the direction, as shown in FIGS. 1, 2, and 3A, for convenience, the longitudinal direction of the intake manifold is called the front-rear direction, and the direction orthogonal to the intake side of the cylinder head is It will be called a direction.
吸気マニホールドは、前後方向に長いサージタンク3と、サージタンク3から分岐した第1〜第3の吸気出口通路4,5,6を有している。これらサージタンク3と各吸気出口通路4,5,6とは、当然ながら上下の部材1,2を重ね合わせて接合することで構成されており、各吸気出口通路4,5,6は、終端部近くでそれぞれ2つの出口穴に分かれている。
The intake manifold includes a
サージタンク3の一端部(前端部)7は、吸気出口通路4,5,6の群よりも手前に突出した張り出し部になっており、上部材2の一端部に、スロットルボデー(図示せず)が固定されるスロットル受け座8を略上向きに突設して、このスロットル受け座8に吸気入口9を開口させている。サージタンク3の一端部7は、平面視及び側面視で丸みを帯びた形状になっているが、図4(B)に示すように、吸気入口9は、サージタンク3の一端部に対して、シリンダヘッドから遠ざかる方向にずれている。
One end portion (front end portion) 7 of the
図1のとおり、下部材1には、シリンダヘッドに固定されるフランジ10が形成されており、各吸気出口通路4,5,6の出口穴がフランジ10に形成されている。フランジ10には、複数のボルト挿通穴11が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
各吸気出口通路4,5,6は、一端部7に近いものから順に第1吸気出口通路4、第2吸気出口通路5、第3吸気出口通路6と呼ぶこととするが、図1のとおり、第1吸気出口通路4と第2吸気出口通路5との間には、それらの始端よりもややサージタンク3の側に張り出した突出部12を設けている。従って、突出部12は平面方向から見て湾曲しており、吸気を第1吸気出口通路4に誘い込むガイド機能を有している。
The
既述のとおり、下部材1の一端部7は略平面視で丸みを帯びた張り出し部になっており、この一端部7を構成する周壁14のうち、シリンダヘッドの側に寄った内側部位14aに、補助ガスの一例としてのパージガスを導入するための補助通路15が形成されている。補助通路15は、下部材1の外側に突出した継手筒16と、サージタンク3の内部に露出した吐出口17とを有しており、継手筒16にホースが接続される。
As described above, the one
他方、吐出口17は、下部材1の内周と底とに連設されたブロック部18の上面に形成されており、略上向きに開口した溝状になっていて、先端はサージタンク3の内部に向けて開口している。従って、吐出口17は、左右の壁19,20を有している。吐出口17の基端17aは、下部材1の周壁14よりも若干の寸法だけサージタンク3の内部に入り込んでおり、基端17aに、ガス通路を構成する穴21が空いている。また、吐出口17の先端は、サージタンク3の内部に向けて開口している。
On the other hand, the
図1から容易に理解できるように、補助通路15は、全体として前後方向に長い形態であるが、サージタンク3に対してやや斜め方向からパージガスを噴出させるように、補助通路15の長手方向(或いは吐出口17の方向)は、サージタンク3の長手方向に対して、平面視で若干傾斜している。
As can be easily understood from FIG. 1, the
吐出口17は2つの壁19,20で構成されているが、便宜的に、シリンダヘッドから遠いものを外壁19と呼んで、シリンダヘッドに近いものを内壁20と呼ぶこととする。内壁20は、下部材1の周壁14と一体化する(周壁14と外壁19との間に吐出口17を形成する)ことも可能である。
The
ブロック部18は、周壁14の端面よりも少し低く段落ちしている。また、ブロック部18のうちサージタンク3の内部に入り込んでいる先端部は、パージガスの噴出方向に向けて高さが低くなる傾斜面18aになっている。ブロック部18及び吐出口17は、下部材1を射出成形法によって製造するに際して一体に形成されている。従って、吐出口17は、図4(A)に示す型抜き方向(型開き方向)22の方向に開口している。
The
(2).実施形態の作用
本実施形態では、吸気入口9はサージタンク3の長手方向と直交した方向に開口しているため、吸気入口9からサージタンク3に流入した吸気は、一端部7において略90°方向変換して、基本的には、図4(B)に符号23の矢印で示すように、一端部7から他端部に向けて流れる直進流となって、各吸気出口通路4,5,6に向けて分流していく。
(2) Operation of Embodiment In this embodiment, since the
但し、一端部7と第1吸気出口通路4とが近接しており、かつ、吸気入口9が一端部7に対してシリンダヘッドから遠い側にずれていて、吸気はシリンダヘッドの側に寄るようにして一端部7に流入することにより、図4(B)に符号24の矢印で示すように、第1吸気出口通路4に対して流入する分岐流にもなっている。
However, the one
つまり、吸気入口9から一端部7に流入した吸気は、一端部7の箇所で、サージタンク3の他端部に向かう直進流23と、第1吸気出口通路4に向かう分岐流24とに分かれる傾向を呈する。
That is, the intake air flowing into the one
そして、第1吸気出口通路4に向かう分岐流24は、下部材1における周壁14の内側部位14aに沿って(ガイドされて)流れる傾向を呈するが、補助通路15は周壁14の内側部位14aの箇所に設けているため、補助通路15が単に周壁の内側部位14aに開口しているに過ぎない場合は、パージガスの大部分が分岐流24に乗って第1吸気出口通路4に流入し、第1気筒で燃料が過剰なリッチ状態になってしまうおそれが高い。
The
これに対して本実施形態では、補助通路15は、外壁19を有する溝状であるため、補助通路15の内部を直進するパージガスは、外壁19で保護されて、分岐流24に乗ることなくサージタンク3の内部に放出される直進流25になって、吸気の直進流23に乗ることになり、これにより、第2吸気出口通路5及び第3吸気出口通路6に対するパージガスの分配の均一化を向上できる。
On the other hand, in this embodiment, since the
他方、吐出口17が溝状であるため、パージガスが穴21から噴出するときの膨張作用により、図4(B)(C)に矢印26で示すように、パージガスの一部が渦流になって吐出口17から上向きに立ち上る現象が発生しており、この渦流26として立ち上ったパージガスが、吸気の分岐流24に乗って第1吸気出口通路4に流入していく。
On the other hand, since the
このように、溝状の吐出口17の箇所で、パージガスの一部は渦流26として立ち上らせて、他の部分は直進させて吸気の直進流23に乗せることができるため、パージガスを各吸気出口通路4,5,6にできるだけ均等に分配できるのであり、その結果、パージガスの量が多くても、特定の気筒で燃料がリッチになることを防止して、排気成分悪化等の悪影響を防止できる。
In this way, at the location of the groove-
なお、本実施形態が適用される内燃機関では,図4(B)に一点鎖線で示すように、スロットルバルブの弁27は前後長手の軸心回りに回動するようになっている。このため、吸気は、一端部7の周壁14のうち内側部位14aに向かう傾向を呈して、丸みを帯びた一端部7で全体的にスムースに方向変換するが、吐出口17が外壁19を有するため、吸気が吐出口17に向かっても、溝の内部を直進するパージガスは吸気の直進流23に乗せることができる。従って、吸気の流れのスムース性を損なうことなく、パージガスの分配性を向上できる。
In the internal combustion engine to which the present embodiment is applied, the
上記の実施形態はパージガスの分配に適用したが、PCVガスやEGRガスなどの他の補助ガスの分配にも適用できる。また、敢えて述べるほどのことでもないが、本願発明は、2気筒又は4気筒以上の他の多気筒内燃機関にも適用できる。吸気入口は、例えば下方に開口させることも可能である。吸気マニホールドは、3つ以上の部材を重ねて接合した構造であってもよい。 Although the above embodiment is applied to the distribution of the purge gas, it can also be applied to the distribution of other auxiliary gases such as PCV gas and EGR gas. Further, although not so much as described, the present invention can be applied to other multi-cylinder internal combustion engines having two cylinders or four or more cylinders. The intake inlet can be opened downward, for example. The intake manifold may have a structure in which three or more members are stacked and joined.
本願発明は、吸気マニホールドに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in an intake manifold. Therefore, it can be used industrially.
1 吸気マニホールドを構成する樹脂製の下部材
2 吸気マニホールドを構成する樹脂製の上部材
3 サージタンク
4〜6 吸気出口通路
7 一端部
9 吸気入口
10 フランジ
14 周壁
15 補助通路
16 継手筒
17 吐出口
17a 基端
18 ブロック部
19 吐出口の外壁
20 吐出口の内壁
23 吸気の直進流
24 吸気の分岐流
25 パージガスの直進流
26 パージガスの方向変換流(渦流)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記各吸気出口通路は、前記サージタンクの一端と他端とを繋ぐ線と交叉した方向に向いている一方、
前記サージタンクの一端部から他端部を向いた状態で、前記サージタンクの一端部は前記吸気出口通路の群よりも手前にはみ出しており、前記サージタンクの一端部に、燃料パージガス又は他の補助ガスをサージタンク内に導入するための補助通路が形成されている構成であって、
前記補助通路は、前記サージタンクの内部に入り込んだ溝状の吐出口を有しており、前記吐出口は、当該吐出口を直進した補助ガスが前記サージタンクの他端の側に向けて噴出するように、先端が補助ガスの直進方向に向けて開放されている、
多気筒内燃機関用の吸気マニホールド。 A plurality of intake outlet passages for branching and discharging intake air flowing into the surge tank are integrally provided in a surge tank in which an intake inlet is opened at one end portion and intake air flows from one end portion toward the other end portion. And
Each of the intake outlet passages is directed in a direction crossing a line connecting one end and the other end of the surge tank,
With one end of the surge tank facing the other end, the one end of the surge tank protrudes forward from the group of the intake outlet passages, and one end of the surge tank has a fuel purge gas or other An auxiliary passage for introducing auxiliary gas into the surge tank is formed,
The auxiliary passage has a groove-like discharge port that has entered the inside of the surge tank, and the discharge port discharges auxiliary gas that has traveled straight through the discharge port toward the other end of the surge tank. The tip is open toward the straight direction of the auxiliary gas,
Intake manifold for multi-cylinder internal combustion engines.
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