JP2021195906A - 内燃機関の吸気管 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸気とは別のガスが吸気通路に導入されることに伴い、吸気が吸気通路を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できるようにする。【解決手段】内燃機関の吸気系には、同機関の吸気（大気）を流すための吸気通路６が形成された吸気管としての役割を担うインテークマニホールド２が設けられている。吸気通路６の内壁面８には吸気とは別のガス（ＥＧＲガス）を吸気通路６に導入するガス導入口９が設けられている。吸気通路６の内壁面８であってガス導入口９に隣接する部分のうち、吸気の流れ方向の下流側の部分には、ガス導入口９から上記吸気の流れの下流側に向けて延びるリブ１０が形成されている。ガス導入口９から吸気通路６内に導入されたＥＧＲガスのうち、吸気通路６の内壁面８付近を流れるＥＧＲガスはリブ１０に沿って流れるようになるため、そのＥＧＲガスの流れが吸気通路６の中心寄りに剥離し、渦流が生じるとは抑制される。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸気管に関する。

特許文献１に示されるように、内燃機関の吸気管には、同機関の吸気を通過させる吸気通路が形成されている。この吸気管の内壁面には、吸気とは別のガスを吸気通路に導入するためのガス導入口が設けられている。なお、ガス導入口から吸気通路に導入されるガスとしては、ＥＧＲガスやブローバイガスといったものがあげられる。

特開２０１８−８４１５８号公報

上記吸気管では、上記ガスがガス導入口から吸気通路に導入される際、ガス導入口と吸気通路との境界で上記ガスの流通断面積が急増する。このように流端断面積が急増する部分では、ガスの流れが吸気通路の内壁面に沿わずに同内壁面から吸気通路の中心寄りに剥離する。そして、ガスの流れが吸気通路の内壁面から剥離すると、その内壁面付近で渦流が生じ、その渦流の発生に伴って吸気通路内を吸気が通過する際の圧力損失が大きくなる。

本発明の目的は、内燃機関の吸気とは別のガスが吸気通路に導入されることに伴い、吸気が吸気通路を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できる内燃機関の吸気管を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する内燃機関の吸気管は、同機関の吸気が通過する吸気通路を有しており、その吸気通路の内壁面には上記吸気とは別のガスを吸気通路に導入するガス導入口が設けられている。吸気通路の内壁面であってガス導入口に隣接する部分のうち、吸気の流れ方向の下流側の部分には、ガス導入口から上記吸気の流れの下流側に向けて延びるリブが形成されている。

ガス導入口から吸気通路にガスが導入されるとき、そのガスの流通断面積が急増し、その急増する部分での上記ガスの流れが吸気通路の内壁面に沿わずに同内壁面から吸気通路の中心寄りに剥離しようとする。しかし、上記構成によれば、ガス導入口から吸気通路内に導入されたガスのうち、吸気通路の内壁面付近を流れるガスが、上記リブに沿って流れるようになる。その結果、吸気通路の内壁面付近での上記ガスの流れが、その内壁面から吸気通路の中心寄りに剥離することを抑制でき、その剥離によって上記内壁面付近で渦流が生じることは抑制される。従って、吸気通路の内壁面付近で生じる上記渦流により、吸気が吸気通路を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できる。

インテークマニホールド及び内燃機関を示す略図。 インテークマニホールド及び内燃機関を示す平面図。 インテークマニホールドにおけるガス導入口付近を示す拡大断面図。 リブを図３の矢印Ａ方向から見た状態を示す平面図。 ガス導入口から吸気通路に導入されたガスの流れを示す略図。 ガス導入口から吸気通路に導入されたガスの流れを示す略図。

以下、内燃機関の吸気管の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、内燃機関１の吸気系にはインテークマニホールド２が設けられている。インテークマニホールド２は、内燃機関１の吸気を流すための吸気通路が形成された吸気管としての役割を担う。

インテークマニホールド２は、吸入口３を有するサージタンク４を備えている。サージタンク４には、エアクリーナから内燃機関１の吸気系に取り込まれた吸気（大気）が、上記吸入口３を介して流入する。また、インテークマニホールド２は、サージタンク４から内燃機関１の各気筒に向けて延びる複数の分岐部５を備えている。サージタンク４及び各分岐部５の内部には、内燃機関１の吸気を通過させる吸気通路６が形成されている。この吸気通路６は、サージタンク４内から各分岐部５内に至る部分で複数に分岐して内燃機関１の各気筒に繋がっている。

インテークマニホールド２の各分岐部５にはそれぞれ、内燃機関１の吸気とは別のガスを吸気通路６に導入するための接続管７が一体形成されている。なお、こうしたガスとしては、ＥＧＲガスやブローバイガスといったものがあげられる（この例ではＥＧＲガス）。そして、接続管７から吸気通路６内に導入されたＥＧＲガスは、吸気通路６を通過する吸気と混合され、その吸気と共に内燃機関１の各気筒に供給される。なお、内燃機関１の各気筒に供給される吸気及びＥＧＲガスは、それらの気筒での良好な燃料の燃焼を実現するうえで、均等に混ざり合うようにすることが好ましい。

図３は、インテークマニホールド２の分岐部５における接続管７及びその周辺を拡大して示している。図３から分かるように、接続管７における分岐部５の内部に位置する部分は、分岐部５（吸気通路６）の内壁面８から吸気通路６の中心に向けて突出する突出部７ａとなっている。接続管７における吸気通路６内の開口端は、接続管７から吸気通路６内にＥＧＲガスを導入するガス導入口９となっている。このガス導入口９は、接続管７の突出部７ａに形成されており、且つ、その突出部７ａによって吸気通路６の内壁面８に設けられた状態となっている。

吸気通路６の内壁面８であってガス導入口９（突出部７ａ）に隣接する部分のうち、吸気の流れ方向の下流側の部分には、ガス導入口９から吸気の流れの下流側に向けて延びるリブ１０が形成されている。このリブ１０は、内壁面８から突出するものであり、突出部７ａと内壁面８とを繋ぐように形成されている。また、吸気通路６の内壁面８からのリブ１０の突出高さは、吸気の流れ方向の下流側に向かうほど徐々に低くなるようにされている。図４はリブ１０を図３の矢印Ａ方向から見た状態を示している。図４から分かるように、リブ１０の内壁面８からの突出方向と直交する方向（図４の上下方向）の厚さは、吸気の流れ方向の下流側に向かうほど徐々に薄くなるようにされている。

次に、本実施形態における内燃機関の吸気管（インテークマニホールド２）の作用について説明する。
インテークマニホールド２において、ＥＧＲガスがガス導入口９から吸気通路６に導入されると、ＥＧＲガスの一部が吸気通路６における中心部に向けて流れるとともに、同ＥＧＲガスの残りが吸気通路６の内壁面８付近で流れようとする。インテークマニホールド２内における吸気通路６の内壁面８であって、ガス導入口９（突出部７ａ）に隣接する部分のうち、吸気通路６内における吸気の流れ方向の下流側の部分には、ガス導入口９から上記吸気の流れの下流側に向けて延びるリブ１０（図３）が形成されている。

仮に、こうしたリブ１０が形成されていないとすると、ガス導入口９から吸気通路６にＥＧＲガスが導入されるとき、ＥＧＲガスが流れる通路の流通断面積が急増することから、その急増する部分での内壁面８付近のＥＧＲガスの流れが同内壁面８に沿わずに吸気通路６の中心寄りに剥離しようとする。そして、内壁面８付近のＥＧＲガスの流れが同内壁面８側から吸気通路６の中心寄りに剥離すると、その内壁面８付近で図５に矢印Ｂで示すように渦流が生じ、それに伴って吸気が吸気通路６を通過する際の圧力損失が大きくなる。

しかし、インテークマニホールド２には上述したリブ１０が設けられているため、ガス導入口９から吸気通路６内に導入されたＥＧＲガスのうち、吸気通路６における内壁面８付近のＥＧＲガスの流れが図６に矢印Ｃで示すように上記リブ１０に沿うようになる。その結果、吸気通路６の内壁面８付近での上記ＥＧＲガスの流れが、その内壁面８から吸気通路６の中心寄りに剥離することを抑制でき、その剥離によって上記内壁面８付近で図５に矢印Ｂで示すように渦流が生じることは抑制される。従って、吸気通路６の内壁面８付近で生じる上記渦流により、吸気が吸気通路６を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関の吸気とは別のガス（ＥＧＲガス）が吸気通路６に導入されることに伴い、吸気が吸気通路６を通過する際の圧力損失が大きくなることを抑制できる。

（２）図３に示すように、リブ１０は、吸気通路６の内壁面８から突出するものであり、その内壁面８からの突出高さが吸気通路６内での吸気の流れ方向の下流側に向かうほど低くされている。このように内壁面８に対するリブ１０の突出高さを、吸気の流れ方向の下流側に向かうほど徐々に低くすることにより、リブ１０の下流端で内壁面８との段差が生じることを抑制でき、その段差での吸気の渦流の発生を抑制することができる。

（３）リブ１０は、その突出方向と直交する方向（図４の上下方向）の厚さが、吸気通路６内での吸気の流れ方向の下流側に向かうほど薄くされている。このため、ガス導入口９から吸気通路６に導入されたガスのうち、リブ１０の上記厚さ方向両側の側面に沿って吸気通路６を下流側に流れたガスが、同リブ１０の下流端から更に下流側に流れるとき、上記リブ１０の下流端付近で渦流が生じにくくなり、滑らかに下流側に流れるようになる。

（４）インテークマニホールド２内における吸気通路６の内壁面８には、同吸気通路６の中心に向けて突出する突出部７ａが形成されている。そして、その突出部７ａにＥＧＲガスを吸気通路６に導入するためのガス導入口９が形成されている。この場合、突出部７ａに形成されたガス導入口９から吸気通路６内に導入されたＥＧＲガスの多くが、吸気通路６内における吸気の流れの速い中心部で同吸気と合流するため、両者を効率よく混合することができる。ただし、ガス導入口９を有する突出部７ａが吸気通路６の内壁面８から突出しているため、吸気通路６内における突出部７ａの下流側で渦流が生じやすくなるおそれがある。しかし、そうした渦流の発生については、突出部７ａと内壁面８とを繋ぐように形成されている上記リブ１０によって抑制することができる。

（５）インテークマニホールド２の吸気通路６は複数に分岐して内燃機関１の各気筒に繋がるものであり、ガス導入口９及びリブ１０はそれぞれ吸気通路６における分岐した部分に設けられている。吸気通路６の上記分岐した部分では、吸気の流通断面積が小さくなって吸気の流速が早くなる。このため、吸気通路６の上記分岐した部分では、内壁面８付近と中心部とでの吸気の流速差が大きくなりやすく、ガス導入口９から導入されたＥＧＲガスのうち内壁面８付近のガスが上記流速差に起因して渦流となりやすいが、そうした渦流の発生を上記リブ１０によって抑制することができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ガス導入口９から吸気通路６に導入されるガスは、ＥＧＲガス以外のガス（ブローバイガス等）であってもよい。

・ガス導入口９及びリブ１０は、必ずしも吸気通路６における分岐した部分に設けられている必要はなく、その部分以外の部分（分岐していない部分）、例えばサージタンク４に対応する部分に設けられていてもよい。

・必ずしもインテークマニホールド２に本発明を適用する必要はなく、内燃機関１の吸気系におけるインテークマニホールド２よりも上流側の吸気管に本発明を適用してもよい。

・ガス導入口９は、必ずしも突出部７ａに形成されている必要はなく、例えば吸気通路６の内壁面８で開口するように形成されていてもよい。
・リブ１０における突出方向と直交する方向の厚さについては、必ずしも吸気通路６内での吸気の流れ方向の下流側に向かうほど薄くされている必要ない。

・リブ１０における吸気通路６の内壁面８からの突出高さについては、必ずしも吸気通路６内での吸気の流れ方向の下流側に向かうほど低くされている必要はない。

１…内燃機関
２…インテークマニホールド
３…吸入口
４…サージタンク
５…分岐部
６…吸気通路
７…接続管
７ａ…突出部
８…内壁面
９…ガス導入口
１０…リブ

Claims (5)

1. 内燃機関の吸気が通過する吸気通路を有しており、その吸気通路の内壁面には前記吸気とは別のガスを同吸気通路に導入するガス導入口が設けられている内燃機関の吸気管において、
   前記吸気通路の内壁面であって前記ガス導入口に隣接する部分のうち、前記吸気の流れ方向の下流側の部分には、前記ガス導入口から前記吸気の流れの下流側に向けて延びるリブが形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気管。
2. 前記リブは、前記吸気通路の内壁面から突出するものであり、その内壁面からの突出高さが前記吸気の流れ方向の下流側に向かうほど低くされている請求項１に記載の内燃機関の吸気管。
3. 前記リブは、その突出方向と直交する方向の厚さが前記吸気の流れ方向の下流側に向かうほど薄くされている請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気管。
4. 前記吸気通路の内壁面には同吸気通路の中心に向けて突出する突出部が形成されており、その突出部に前記ガス導入口が形成されており、前記リブは前記突出部と前記吸気通路の内壁面とを繋ぐように形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気管。
5. 前記吸気通路は複数に分岐して内燃機関の各気筒に繋がるものであり、前記ガス導入口及び前記リブはそれぞれ前記吸気通路における分岐した部分に設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気管。

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