JP4006789B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気マニホールドとスロットルチャンバの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリンダヘッドに、夫々２つの吸気弁及び２つの排気弁を備え、かつシリンダヘッドに前記４つの弁（２つの吸気弁及び２つの排気弁）により開閉される吸気と排気の４つのポートを有した４弁式の内燃機関が知られている。
このような４弁式の内燃機関の吸気装置として、吸気マニホールドにおける吸気ダクトを各気筒毎に２つずつ備え、各気筒毎に２つずつ設けられた吸気ダクトの一方に夫々吸気スワール制御弁を備えるようにしたものがある（特開平６−１０８０３号公報及び特開平６−１０８０４号公報等参照）。
【０００３】
或いは、シリンダヘッドと吸気マニホールドとの間に、各気筒毎に設けられる前記吸気スワール制御弁を介装連結したものもある（特開平５−２６３６４８号公報及び特開平７−２６９６８号公報等参照）。
又、各気筒毎に２つずつ設けられた吸気ダクトを夫々２つの別体の集合チャンバに連結する構成のものがある（特開平５−１８２５４号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各気筒毎に２つずつ設けられた吸気ダクトの一方に夫々吸気スワール制御弁を備えるようにしたものや、シリンダヘッドと吸気マニホールドとの間に、各気筒毎に設けられる吸気スワール制御弁を介装連結したものでは、各気筒毎に吸気スワール制御弁を設ける必要があるため、複数の吸気スワール制御弁を制御する制御装置が複雑化すると共に、重量の増加も招く。又、各気筒毎の吸気スワール制御弁の制御バラツキが生じ易く、機関の出力性能、排気ガス浄化性能に支障を来すという問題もある。
【０００５】
更に、各気筒毎に２つずつ設けられた吸気ダクトを夫々２つの別体の集合チャンバに連結する構成のものでは、この集合チャンバが別体で大型であるため、車載が不能となる虞がある。
一方、以上のような問題点のない吸気装置の構成として、吸気マニホールド自体を、各気筒毎に２つずつ備えられた吸気ダクトの同種のものを夫々集合して２系統の吸気系となるように形成したものが知られている（実開平６−６７８４６号公報及び特開平６−６７８４７号公報等参照）。
【０００６】
この場合、この吸気マニホールドの集合部には、各吸気系と連通する開口部を分離壁により２つに分離し、その一方に、吸気スワール制御弁を設けると共に、分離壁下流の集合部内側に、機関停止制御と排気還流（ＥＧＲ）制御とを行うための吸気絞り弁を設けるようにしている。
しかし、この吸気マニホールドでは、鋳造により全体を一体成形することとなり、この場合、実際には、その構造からして鋳造技術的に製造不可能であり、現実的内燃機関部品として成立するものではない。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、吸気マニホールド、吸気絞り弁及び吸気スワール制御弁を含んで構成される内燃機関の吸気装置であって、小型化、重量低減、吸気スワール制御弁を制御する制御装置の簡略化、機関の出力性能並びに排気ガス浄化性能の向上及び安定化を図れると共に、製造性、生産性に優れた内燃機関の吸気装置を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、
少なくとも、各気筒毎に設けられた２系統の独立した吸気ダクト部と、各系統の吸気ダクト部を該系統毎に集合する集合部と、各気筒の吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部の独立部側開口部が複数形成されたシリンダヘッド側取付部と、エアクリーナ側吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部の集合部側開口部が２つ形成されたエアクリーナ側取付部と、が鋳造により一体成形された吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドと前記エアクリーナ側吸気通路との間に介装連結されるスロットルチャンバであって、一端部に前記吸気マニホールドの２つの集合部側開口部が連通される２つの下流側開口部を、他端部にエアクリーナ側吸気通路が連通される１つの上流側開口部を、夫々備え、前記２つの下流側開口部の間から上流側開口部に向けて途中まで延びる仕切壁を形成し、前記仕切壁により区画される２つの吸気通路の一方に吸気スワール制御弁が、前記仕切壁の上流端から上流側開口部までの吸気通路に吸気絞り弁が、夫々内蔵されると共に、前記吸気スワール制御弁の駆動装置と、前記吸気絞り弁の駆動装置と、が取り付けられたスロットルチャンバと、
を含んで構成され、
前記スロットルチャンバの仕切壁上流端から前記吸気マニホールドの独立部側開口部まで、各系統の吸気通路が相互に独立していることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、
前記吸気マニホールドの２つの集合部のうちいずれか一方に、排気還流ガス入口部を設けたことを特徴とする。
かかる発明の作用について説明する。
【００１０】
請求項１に係る発明において、吸気は、エアクリーナからスロットルチャンバ内を通って、該チャンバの仕切壁で２つに分岐して、吸気マニホールドの各系統の吸気ダクトに流入し、各吸気ダクトから各気筒内に供給される。
吸気スワール制御弁は、例えば、機関回転速度が低速のときに、閉じられて、吸気スワールを強くし、機関回転速度が高速のときに、開かれて、吸気スワールを弱くする。
【００１１】
又、吸気絞り弁は、機関停止時には全閉され、機関停止の補助を行う。
請求項２に係る発明において、吸気絞り弁は、例えば、機関回転速度及び燃料噴射量により開閉制御され、閉じられるとＥＧＲ率が高くなり、開かれるとＥＧＲ率が低くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。
図１及び図２は、本発明の内燃機関としてディーゼル機関における吸気装置を構成する吸気マニホールド１の構造を示している。
これらの図において、吸気マニホールド１は、各気筒♯１〜♯４毎に設けられた２系統の独立した吸気ダクト部２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂと、各系統の吸気ダクト部２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂを各系統毎に集合する集合部６，７と、各気筒♯１〜♯４の吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂの独立部側開口部８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａ、８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂが複数形成されたシリンダヘッド側取付部１２と、エアクリーナ側吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂの集合部６，７側の開口部６Ａ，７Ａが２つ形成されたエアクリーナ側取付部１３と、を夫々鋳造により一体成形してなる構成となっている。
【００１３】
尚、かかる吸気マニホールド１には、後述するスロットルチャンバの２つの下流側開口部のうちのいずれか一方の開口部と連通する集合部、例えば、集合部７に排気還流（ＥＧＲ）ガス入口部１４が設けられている。
一方、本発明の吸気装置を構成するスロットルチャンバ１５は、前記吸気マニホールド１と前記エアクリーナ側吸気通路との間に介装連結される。
【００１４】
このスロットルチャンバ１５は、図３及び図４に示すように、その一端部内側に仕切壁１６が一体成形されており、前記吸気マニホールド１の２つの集合部６，７側の開口部６Ａ，７Ａが連通される２つの下流側開口部１７，１８が形成される。又、スロットルチャンバ１５の他端部には、エアクリーナ側吸気通路が連通される１つの上流側開口部１９が形成される。そして、仕切壁１６により区画される２つの吸気通路の一方に吸気スワール制御弁２０が、仕切壁１６の上流端から上流側開口部１９までの吸気通路に吸気絞り弁２１が、夫々内蔵されると共に、前記吸気スワール制御弁２０の駆動装置２０Ａと、前記吸気絞り弁２１の駆動装置２１Ａと、が取り付けられている。
【００１５】
ここで、前記吸気スワール制御弁２０と吸気絞り弁２１とは、機関の運転状態に応じてその開閉が制御されるように、これらの駆動装置２０Ａ，２１Ａが、図示しないコントロールユニットからの制御信号に基づいて夫々制御される。
即ち、吸気スワール制御弁２０は、機関回転速度が低速のときに、閉じられて、これにより閉じられた側の吸気ダクト部ではない吸気ダクト部の吸入空気流を強くし、この結果、シリンダライナ内の吸気スワールを強くし、機関回転速度が高速のときに、開かれて、吸気スワールを弱くする。
【００１６】
一方、吸気絞り弁２１は、図５のグラフのように、機関回転速度及び燃料噴射量により開閉制御される。
尚、吸気絞り弁２１が閉じられるとＥＧＲ率が高くなり、開かれるとＥＧＲ率が低くなる。
又、吸気絞り弁２１は、吸気絞り機能の他に、機関停止時には全閉され、機関停止の補助を行う吸気カット弁としての機能する。
【００１７】
尚、吸気マニホールド１とスロットルチャンバ１５とを組み立てて、シリンダヘッド２２に取り付けた状態を図６に示す。
図６において、２３はシリンダヘッド２２側の吸気ダクト部、２４は吸気管、２５は取付バンドである。
かかる構成の吸気装置によると、吸気マニホールド１に、各気筒＃１〜＃４毎に設けられた２系統の独立した吸気ダクト部を形成し、各気筒の吸気ダクト部を各系統毎に集合させるようにし、吸気マニホールド１と前記エアクリーナ側吸気通路との間に介装連結されるスロットルチャンバ１５に、吸気スワール制御弁２０と吸気絞り弁２１とを内蔵するようにしたから、各気筒毎に吸気スワール制御弁を設ける必要がなく、部品点数の削減を図れると共に、複数の吸気スワール制御弁を制御する制御装置の簡略化を図れると共に、重量の軽減を図れる。
【００１８】
又、吸気スワール制御弁２０を単一設けただけであるから、その制御バラツキの心配もなく、機関の出力性能、排気ガス浄化性能の向上を図れる。
更に、各気筒毎に２つずつ設けられた吸気ダクトを夫々２つの別体の集合チャンバに連結する構成のものでは、この集合チャンバが別体で大型であるため、車載が不能となる虞があるが、スロットルチャンバを単一設けただけであるから、車載上有利である。
【００１９】
特に、吸気マニホールド１側に、吸気スワール制御弁２０及び吸気絞り弁２１を設ける必要がないため、吸気マニホールド１を、鋳造により全体を一体成形する場合、その構造からして鋳造技術的に製造が容易であり、現実的であると言える。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によると、各気筒毎に吸気スワール制御弁を設ける必要がなく、部品点数の削減、制御装置の簡略化、機関の出力性能、排気ガス浄化性能の向上、車載性向上を図れると共に、特に、吸気マニホールド側に、吸気スワール制御弁及び吸気絞り弁を設ける必要がないため、吸気マニホールドを、鋳造により全体を一体成形する場合、その構造からして鋳造技術的に製造が容易であり、現実的であると言える。
【００２１】
請求項２に係る発明によると、吸気絞り弁の開閉制御によって、ＥＧＲ率の制御を実行可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る内燃機関の吸気装置の吸気マニホールドの一実施形態を示す平面図
【図２】 その右側面図
【図３】 同上の吸気装置のスロットルチャンバの一実施形態を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図
【図４】 図３（Ａ）中Ａ−Ａ矢視断面図
【図５】 同上の実施形態における吸気絞り弁の開閉制御内容を説明するグラフ
【図６】 同上の実施形態における吸気マニホールドとスロットルチャンバとを組み立てて、シリンダヘッドに取り付けた状態を示す断面図
【符号の説明】
１ 吸気マニホールド
♯１〜♯４ 各気筒
２Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ 吸気ダクト部
６，７ 集合部
８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａ、８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂ 独立部側開口部
１２ シリンダヘッド側取付部
６Ａ，７Ａ 開口部
１３ エアクリーナ側取付部
１４ 排気還流（ＥＧＲ）ガス入口部
１５ スロットルチャンバ
１７，１８ 下流側開口部
１９ 上流側開口部
２０ 吸気スワール制御弁
２０Ａ 駆動装置
２１ 吸気絞り弁
２１Ａ 駆動装置

Claims (2)

  1. 少なくとも、各気筒毎に設けられた２系統の独立した吸気ダクト部と、各系統の吸気ダクト部を該系統毎に集合する集合部と、各気筒の吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部の独立部側開口部が複数形成されたシリンダヘッド側取付部と、エアクリーナ側吸気通路と連通する各系統の吸気ダクト部の集合部側開口部が２つ形成されたエアクリーナ側取付部と、が鋳造により一体成形された吸気マニホールドと、
    前記吸気マニホールドと前記エアクリーナ側吸気通路との間に介装連結されるスロットルチャンバであって、一端部に前記吸気マニホールドの２つの集合部側開口部が連通される２つの下流側開口部を、他端部にエアクリーナ側吸気通路が連通される１つの上流側開口部を、夫々備え、前記２つの下流側開口部の間から上流側開口部に向けて途中まで延びる仕切壁を形成し、前記仕切壁により区画される２つの吸気通路の一方に吸気スワール制御弁が、前記仕切壁の上流端から上流側開口部までの吸気通路に吸気絞り弁が、夫々内蔵されると共に、前記吸気スワール制御弁の駆動装置と、前記吸気絞り弁の駆動装置と、が取り付けられたスロットルチャンバと、
    を含んで構成され、
    前記スロットルチャンバの仕切壁上流端から前記吸気マニホールドの独立部側開口部まで、各系統の吸気通路が相互に独立していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
  2. 前記吸気マニホールドの２つの集合部のうちいずれか一方に、排気還流ガス入口部を設けたことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
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