JP6026825B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のごとき車両に搭載される内燃機関（以下、単に「エンジン」ともいう。）において、吸気マニホールドのサージタンク内および各吸気ポート内に水冷式クーラ（冷却器）を配置し、過給されたエンジンへの吸入空気（以下、単に「吸気」もしくは「過給吸気」ともいう。）、および、再燃焼させるために吸気ポートに導入される排気ガスを、共に冷却することができる冷却機能を有する吸気装置に関する。

〔従来の技術〕
従前より、エンジンへの吸気を過給するための過給システムを備えた、いわゆる過給式エンジンが有用されている。
このような過給式エンジンにあっては、過給機で圧縮されて吸気の温度が上昇すると、吸気の充填効率が悪化するだけでなく、例えば高負荷時等にノッキングが発生しやすくなるために、その対策として、吸気マニホールドのサージタンク内に水冷式のインタクーラを配置し、過給機で圧縮されて高温となった吸気を冷却する方式を採用しているのが通例である（例えば、特許文献１参照）。

一方、エンジンの排気ガス対策の一環として、エンジンの排気行程中に吸気バルブを開弁させることにより、排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして直接吸気ポート内に戻した後再燃焼させる、いわゆる内部ＥＧＲシステムが知られている。
このような内部ＥＧＲシステムをエンジンに備えた場合においても、内部ＥＧＲガス自体、高温であるため、吸気ポートに戻された直後の吸気行程において、過給吸気と共に高温の内部ＥＧＲガスが気筒内に再度吸入されることにより、燃焼室内の温度が高くなりすぎ、ノッキングが発生する恐れがある。
もっとも、かかる対策としては、内部ＥＧＲガスを直接冷却すべく、各吸気ポート内に水冷式のクーラを配置する方法が提案されている。

しかしながら、過給吸気冷却用のインタクーラと内部ＥＧＲガス冷却用のクーラとを個別に配置すると、吸気装置全体が大型化するため、エンジン周りのスペースが年々厳しさを増している現下の情勢では、エンジンに対し、過給システムと内部ＥＧＲガスシステムとの両システムを搭載することが非常に困難になってきている。
また、特に、各吸気ポート内に水冷式のクーラを配置することは、吸気ポートの有効流路断面積を犠牲にすることになるため、エンジン性能の低下を招き兼ねないと言う危惧があり、この点でも問題を抱えている。

なお、排気通路と吸気通路とを再循環通路で結び、排気ガスの一部をいわゆる再循環ガス（外部ＥＧＲガス）として吸気側に戻すＥＧＲシステムも知られている。このようなＥＧＲシステムを備えるエンジンにおいては、外部ＥＧＲガスを吸気マニホールドのサージタンク内に直接導入することにより、過給吸気冷却用のインタクーラを外部ＥＧＲガス冷却用として兼務させる提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
したがって、内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンにおいても、内部ＥＧＲガス冷却用のクーラと過給吸気冷却用のインタクーラとを一体化させて、小型でエンジン性能を犠牲にすることなく、過給吸気と内部ＥＧＲガスとの両者を良好に冷却することができる画期的な吸気装置が切望されている。

特表２０１０−５１０４２５号公報 特開２００９−２７０５０８号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、システム全体の大型化およびエンジン性能の低下等を招くことなく、過給吸気と内部ＥＧＲガスとの両者を良好に冷却することのできる吸気装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明は、過給機により過給された吸入空気（過給空気）と内部ＥＧＲガスとが導入される複数の吸気ポートを有する内燃機関（エンジン）の吸気装置であって、過給機の吐出側に接続されるサージタンク、およびこのサージタンク内に流入した過給吸気を複数の吸気ポートへ分配する複数の分岐通路を有する吸気マニホールドと、サージタンク内に配置され、過給吸気を冷却する第１冷却部、複数の吸気ポート内にそれぞれ配置され、内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部、および複数の分岐通路内にそれぞれ配置され、第１冷却部と複数の第２冷却部とを連結する複数の連絡流路部を有していて、第１冷却部、複数の第２冷却部および複数の連絡流路部に冷却媒体として水を循環流通させる水冷式クーラとを備えている。
そして、各吸気ポートは、第２冷却部が配置される第１通路と第２冷却部が配置されない第２通路とに区分されており、過給吸気は、第１冷却部および第２冷却部の両冷却部に冷却されて第１通路に導入される流れと第１冷却部に冷却されて第２通路に導入される流れとに分流可能になっていることを特徴としている。

上記構成を有する請求項１の発明によれば、第1冷却部で吸気マニホールドのサージタンクに導入された過給吸気を冷却し、第２冷却部で吸気ポートに導入された内部ＥＧＲガスを直接冷却することができる。よって、過給吸気および内部ＥＧＲガスをそれぞれ適切に冷却することができ、良好なエンジン性能を確保することができる。

また、第１冷却部と第２冷却部とを連絡流路部で連結することにより、冷却水の共用化が図れ、２つの冷却部を一体的に備えたワンユニット型の水冷式クーラとして構成できるため、吸気装置全体を小型にすることができる。

さらに、吸気ポートを第２冷却部が配置される第１通路と第２冷却部が配置されない第２通路とに区分しており、吸気ポートにおいて、この第２通路が流路抵抗の小さいバイパス通路を形成するため、多量の過給吸気を必要とするエンジン運転領域では、充分な量（所定量）の過給吸気を、バイパス通路を介してエンジンに供給することができ、エンジン性能を損なうことがない。

本発明の吸気装置を搭載したエンジンシステムの全体構成を模式的に示す概略図である（実施例１）。 本発明の吸気装置の外観および組付け過程を示す模式的斜視図である（実施例１）。 本発明の吸気装置の主要構成要素である水冷式クーラを内蔵した吸気マニホールドを示すもので、外観構造を説明するための模式的斜視図である（実施例１）。 図３に示す吸気マニホールドにおける内部構造および水冷式クーラの冷却機能を説明するためのもので、フラップが閉弁状態にあるときの模式的斜視図である（実施例１）。 図３に示す吸気マニホールドにおける内部構造および水冷式クーラの冷却機能を説明するためのもので、フラップが開弁状態にあるときの模式的斜視図である（実施例１）。 図３に示す吸気マニホールドにおける内部構造および水冷式クーラの冷却機能を説明するためのもので、フラップが開弁状態にあるときの模式的正面図である（実施例１）。 図６のVII−VII線に沿う断面図である（実施例１）。 図６のVIII−VIII線に沿う断面図である（実施例１）。 本発明の吸気装置の通常運転時における作動の補足説明に供する関係部の模式的断面図である（実施例１）。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

［実施例１］
この実施例１は、本発明の吸気装置の代表的な形態を、自動車に搭載されるエンジンシステム、特に、内燃機関（エンジン）として３気筒型ガソリンエンジンを用いるシステムに適用した例を示すものである。
以下の説明では、まず、エンジンシステム全体の基本構成を概説したのち、本発明の吸気装置における特徴点および本発明の基本的機能について順次説明し、最後に本発明の特徴点ごとの作用効果を要約列挙する。

〔エンジンシステムの基本構成〕
図１に示すように、エンジンシステム１は、エンジン１０に対し、過給システム２０、内部ＥＧＲシステム、および吸気装置３０を基本構成として備えている。過給システム２０は、排気ガスの圧力を利用して、エアクリーナ２を通過した吸入空気（吸気）を過給するものであり、内部ＥＧＲシステムは、エンジン１０の排気行程中に吸気バルブ１１ａ（図９参照）を開弁させて排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして吸気ポート１２に戻すことが可能な機能を有するものである。
なお、この両システム、つまり過給システム２０および内部ＥＧＲシステムについては、従来周知の一般的なものをそのまま採用することができるため、以下の本実施例の説明では、過給システム２０については概説するものの、内部ＥＧＲシステムについての機構の図示並びに機能説明を省略する。

エンジン１０は、３気筒型で例示しているため、３つの気筒１１を有し、各気筒１１毎にそれぞれ吸気ポート１２および排気ポート１３を備えている。３つの吸気ポート１２は吸気マニホールド１４に集約され、３つの排気ポート１３は排気マニホールド１５に集約されている。したがって、吸気マニホールド１４および排気マニホールド１５には、吸気ポート１２および排気ポート１３に対応させてそれぞれ同数（３つ）の分岐管（分岐通路）１６、１７が設けられている。
そして、吸気マニホールド１４および排気マニホールド１５は、それぞれ吸気通路３および排気通路４に接続されている。

過給システム２０は、吸気通路３と排気通路４とに跨って配置される過給機（ターボチャージャ）２１を主要構成要素として備えている。
過給機２１は、コンプレッサ２２、タービン２３、および両者を連結するシャフト２４を具備している。コンプレッサ２２は、吸気通路３においてエアクリーナ２とスロットルバルブ５との間に配設されており、タービン２３は、排気通路４において排気マニホールド１５と排気浄化装置６との間に配設されている。そして、タービン２３が、排気通路４を流れる排気ガスによって回転し、コンプレッサ２２を駆動することにより、吸気通路３を流れる吸気を圧縮（過給）し、吸気マニホールド１４を介してエンジン１０へ過給吸気として供給するようになっている。

吸気マニホールド１４は、３つの分岐管１６に吸気を分配供給するサージタンク１８を有しており、このサージタンク１８が、吸気通路３において過給機２１の吐出側であるスロットルバルブ５の下流側に接続されている。よって、過給機２１により過給された吸気は、吸気マニホールド１４の吸気導入口１４ｃから一旦サージタンク１８内に流入し、このサージタンク１８内で圧力変動が低減されて各分岐管１６を介して各吸気ポート１２へと分配供給される。
そして、各吸気ポート１２には、過給吸気のほかに、前述した内部ＥＧＲシステムの作用によって吸気ポート１２へ戻される内部ＥＧＲガスが導入される。

〔吸気装置３０の基本構成〕
吸気装置３０は、過給された吸気を冷却するためと、吸気ポート１２に戻された内部ＥＧＲガスを冷却するための両方の冷却機能を有し、図２に示す矢印のごとく組み付けられるもので、吸気ポート１２と吸気マニホールド１４とに跨って装着される水冷式クーラ４０を主要構成要素として備えている。

水冷式クーラ４０は、図２に示すように、吸気マニホールド１４のサージタンク１８内に配置され、過給吸気を冷却する第１冷却部４１と、エンジン１０の各吸気ポート１２内にそれぞれ配置され、内部ＥＧＲガスを冷却する複数（３つ）の第２冷却部４２と、吸気マニホールド１４の分岐管１６内にそれぞれ配置され、第１冷却部４１と各第２冷却部４２とを連結する複数（３つ）の連絡部（連絡流路部）４３との３要素で構成されている。そして、冷却媒体としての水（冷却水）を導入パイプ１４ｄより導入し、排出パイプ１４ｅから排出させることよって、第１冷却部４１、複数の第２冷却部４２および複数の連絡部４３に対して冷却水を循環流通させることにより、主として第１冷却部４１および第２冷却部４２において過給吸気および内部ＥＧＲガスと熱交換させ、過給吸気および内部ＥＧＲガスを冷却するものである。

〔吸気装置３０の特徴〕
次に、吸気装置３０の主要構成要素をなす上記水冷式クーラ４０の詳細構造について、この水冷式クーラ４０を受け入れる吸気マニホールド１４およびエンジン１０の吸気ポート１２側の収容配置構造と共に、図３〜図８をも参照しながら説明する。

吸気マニホールド１４は、図３に示すように、全体として長方形状の箱体を呈しており、サージタンク１８内に水冷式クーラ４０の大部分（主要構成要素）を長手方向（図示Ｘ方向）に収容している。この吸気マニホールド１４は、実質的にサージタンク１８を形成する箱状の本体１４ａと、分岐管１６を有し、本体１４ａの開口部を覆う蓋体１４ｂとの２分割タイプで構成される例えば耐熱樹脂からなる成型品であって、本体１４ａの一方の側面には、図２に示すように、サージタンク１８内に過給吸気を導入するための吸気導入口１４ｃと、水冷式クーラ４０の冷却水を導入、排出するための導入パイプ１４ｄ、排出パイプ１４ｅが設けられている。この導入パイプ１４ｄおよび排出パイプ１４ｅは、図示してないが、専用の低水温回路により冷却された冷却水を水冷式クーラ４０の冷却水として活用しても、エンジン１０の冷却水循環経路に接続され、エンジン１０の冷却水が水冷式クーラ４０の冷却水として活用しても良い。

水冷式クーラ４０は、複数のチューブ４０ａとそのチューブ４０ａ間に介装されたフィン４０ｂとからなる積層コアで構成される熱交換器（冷却器）であって、導入パイプ１４ｄからの冷却水が、すべてのチューブ４０ａを循環したのち排出パイプ１４ｅに戻るように組み立てられており、この冷却水の循環流通により積層コアを通過しもしくは積層コアと接触する過給吸気および内部ＥＧＲガスが冷却される。
なお、チューブ４０ａには扁平状の金属パイプが用いられ、フィン４０ｂには波形状の金属薄板（コルゲートフィン）が用いられている。もっとも、チューブ４０ａとして真円状の金属パイプを用い、フィン４０ｂとして平板状の金属薄板（プレートフィン）を用いることもできる。

水冷式クーラ４０の積層コアは、図４および図５に示すように、全体として、チューブ４０ａの長さが長いロングコア群４０Ａとチューブ４０ａの長さが短いショートコア群４０Ｂとの２種類のコア群が、吸気マニホールド１４の長手方向（図示Ｘ方向）に交互に位置するように配置された構造を有している。本実施例では、３つのロングコア群４０Ａとその間に介装される２つのショートコア群４０Ｂとの組合せで構成されている。
ロングコア群４０Ａは、下面側がショートコア群４０Ｂの下面側と同一面になっているものの、上面側にショートコア群４０Ｂより上方（図示Ｙ方向）に突出している延伸部分４０Ｃを有している。この延伸部分４０Ｃは、吸気マニホールド１４の分岐管１６内に嵌挿され、更に分岐管１６から突出するように、先端部分が直角（図示Ｚ方向）に折れ曲がった屈曲部４０Ｄを呈している。そして、この屈曲部４０Ｄの先端部分がエンジン１０の吸気ポート１２に嵌挿されている。

かくして、上記構成の積層コアにおいて、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃを除くコア部分と、ショートコア群４０Ｂとによって、吸気マニホールド１４のサージタンク１８内に配置され、過給吸気を冷却する第１冷却部４１が形成される。
また、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃにおいて、吸気ポート１２に嵌挿される屈曲部４０Ｄの先端部分によって、内部ＥＧＲガスを冷却する第２冷却部４２が形成されると共に、残部によって、第１冷却部４１と第２冷却部４２とを連結する連絡部４３が形成される。

なお、本実施例では、連絡部４３も、第１冷却部４１、第２冷却部４２と同様の積層コア構造となっており、過給吸気が第１冷却部４１から第２冷却部４２へと円滑に流通するようにしているが、この連絡部４３は、第１冷却部４１と第２冷却部４２とを、共通の冷却水が流通するように一体的に結合（連結）する流路であるため、かかる流路を確保するだけの最低機能を有するチューブのみで構成しても良い。

また、本実施例では、積層コア全体の強度を確保し、かつ過給吸気の円滑な流れにより冷却性能を向上するために、積層コア全体の外周囲を補強プレート等で囲繞しており、各コア群４０Ａ、４０Ｂの内部（チューブ４０ａ外周のフィン４０ｂ間）を過給吸気が通過するようになっている。ただし、第２冷却部４２は、内部ＥＧＲガスとの熱交換を促進するために、補強プレート等で囲繞しない露出構造（チューブ４０ａとフィン４０ｂのみの積層コア構造のまま）としても良い。

一方、吸気マニホールド１４のサージタンク１８は、図６〜図８に示すように、水冷式クーラ４０の収容スペースが、シール機構５０によって、上下方向に第１の室５１と第２の室５２とに区画されている。このシール機構５０は、本体１４ａおよび蓋体１４ｂの内周面に突出形成された区画壁５０ａおよび５０ｂと、各区画壁５０ａ、５０ｂと水冷式クーラ４０との間を密封する環状のシール部材５０ｃとから構成されている。

下側の第１の室５１は、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃを除くコア部分とショートコア群４０Ｂとから構成される第１冷却部４１を収容すると共に、吸気導入口１４ｃからサージタンク１８内に流入してくる過給吸気を第１冷却部４１へ誘導するための吸気導入室５３を形成している。
また、上側の第２の室５２は、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃ（特にその根元部分）を収容すると共に、各ショートコア群４０Ｂを通過した過給吸気が隣り合うロングコア群４０Ａ（延伸部分４０Ｃの下側）の方へ流通できるようにする吸気流通室５４を形成している。
そして、この吸気流通室５４が、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃ（屈曲部４０Ｄ）が嵌挿される各分岐管１６に連通している。

ここで、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃ、とりわけその屈曲部４０Ｄと、この屈曲部４０Ｄが嵌挿配置される分岐管１６および吸気ポート１２との寸法関係について、図７に基づいて補足説明する。
延伸部分４０Ｃの屈曲部４０Ｄは、その厚みＰが分岐管１６の通路幅Ｑより薄く（例えば半分に）なっており、分岐管１６内の上側の領域に嵌挿配置されている。よって、屈曲部４０Ｄが配置された状態では、分岐管１６内の下側の領域にはバイパス通路５５が形成されている。そして、このバイパス通路５５が吸気流通室５４（サージタンク１８の第２の室５２）に連通している。
また、延伸部分４０Ｃの屈曲部４０Ｄは、その厚みＰが吸気ポート１２の通路幅Ｒより薄く（例えば半分に）なっており、吸気ポート１２内の上側の領域に嵌挿配置されている。よって、屈曲部４０Ｄが配置された状態では、吸気ポート１２内の下側の領域にはバイパス通路５６が形成されている。
したがって、分岐管１６および吸気ポート１２は、内部通路が共に、屈曲部４０Ｄが嵌挿配置される第１通路（上側領域）１６ａ、１２ａと、屈曲部４０Ｄが配置されないバイパス通路（下側領域；第２通路）５５、５６とに２分されている。
なお、本実施例では、分岐管１６の通路幅Ｑと吸気ポート１２の通路幅Ｒとを略等しくしているため、分岐管１６から吸気ポート１２にわたって、実質的に同一流路断面積のバイパス通路５５、５６が形成されるわけで、吸気ポート１２のバイパス通路５６が，分岐管１６のバイパス通路５５を介して吸気流通室５４（サージタンク１８の第２の室５２）に連通している。

しかして、吸気マニホールド１４のサージタンク１８には、水冷式クーラ４０を通過する過給吸気量を制御するための装置（後述する第１の手段〜第３の手段を有し、特許請求の範囲における「吸入空気制御装置」を構成する）が装着されている。

具体的には、第１の手段として、サージタンク１８の第１の室５１には、ショートコア群４０Ｂを下側（第１の室５１側）から上側（第２の室５２側）に向かって通過する過給吸気を遮断するフラップ６０が、各ショートコア群４０Ｂの下面側のみにそれぞれ配設されている。
この２つのフラップ６０は、同一の連結シャフト６１に取り付けられており、図６および図８に示すごとく、開弁位置（実線）と閉弁位置（破線）との２位置に開閉操作される。したがって、フラップ６０は、開弁位置（実線）でショートコア群４０Ｂに対して過給吸気が通過するのを許容し、閉弁位置（破線）でショートコア群４０Ｂに対して過給吸気が通過するのを遮断する開閉手段をなしている。
また、第２の手段として、連結シャフト６１を回動変位させるための駆動装置６２が吸気マニホールド１４の本体１４ａに装着されている。この駆動装置６２には、通電により作動するモータ、ソレノイド等の周知の汎用アクチュエータを用いることができる。
そして、第３の手段として、駆動装置６２をエンジン１０の運転状態に応じて通電制御する制御装置６３が装備されている。なお、エンジン１０には、運転状態を制御するためにエンジン制御コントローラが装備されているため、このエンジン制御コントローラを制御装置６３として活用することができる。

上記構成の「吸入空気制御装置」においては、エンジン１０の通常運転領域（通常使用状態）のときは、フラップ６０が閉弁位置にあり、ショートコア群４０Ｂに対して過給吸気が通過するのを遮断する。
また、エンジン１０の運転領域が多量の過給吸気を必要とするとき（高回転・高負荷時）には、制御装置６３からの通電信号を受けて駆動装置６２がフラップ６０を閉弁位置から開弁位置へと変位させるため、ショートコア群４０Ｂに対して過給吸気が通過するのを許容する。

〔実施例１の基本的機能〕
次に、上記構成による本発明の吸気装置の基本的機能について説明する。
〔エンジン１０の通常運転領域（通常使用状態）〕
エンジン１０が運転されると、過給システム２０が働き、過給機２１によって過給された吸気が、吸気通路３から吸気マニホールド１４のサージタンク１８（下側の第１の室５１）内に導入される。
エンジン１０の通常運転領域（通常使用状態）では、制御装置６３によって駆動装置６２が通電されず、すべてのフラップ６０が図４に示すように閉弁位置（図６および図８の破線位置）にある。したがって、水冷式クーラ４０の第１冷却部４１のうち、各ショートコア群４０Ｂを過給空気が通過することができない。つまり、第１冷却部４１は、ショートコア群４０Ｂが遮断状態（機能停止状態）にあり、ロングコア群４０Ａのみが有効に機能する。
かくして、吸気マニホールド１４のサージタンク１８に流入してきた過給吸気は、そのすべて（全量）が第１の室５１（吸気導入室５３）からロングコア群４０Ａのみを通過し、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃを通り、その屈曲部４０Ｄから吸気ポート１２内に導入される。
このように、すべての過給吸気がチューブ長の長いロングコア群４０Ａを通過することにより、過給吸気は、長い冷却工程を経て吸気ポート１２に導入されることになるため、高冷却性能が維持され、良好に冷却された過給吸気をエンジン１０の各気筒１１に供給することができる。

一方、内部ＥＧＲシステムが働き、エンジン１０の排気行程中に吸気バルブ１１ａ（図９参照）を開弁させて排気ガスの一部を内部ＥＧＲガスとして吸気ポート１２内に戻した場合には、この内部ＥＧＲガスが、吸気ポート１２内に嵌挿配置されている第２冷却部４２（ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃの折曲部４０Ｄ）によって冷却され、吸気ポート１２に戻された直後の吸気行程において、先に冷却された過給吸気と共に気筒１１内に再度吸入される。
これによって、高温の内部ＥＧＲガスが各気筒１１の燃焼室内に流入し、燃焼室内の温度が高くなる不具合を回避できるので、ノッキングの発生を抑制することができる。

〔エンジン１０の高回転・高負荷運転領域〕
エンジン１０の運転領域が多量の過給吸気を必要とするとき（高回転・高負荷時）には、制御装置６３からの通電信号により駆動装置６２が作動し、図６および図８に示すように、フラップ６０を閉弁位置（破線）から開弁位置（実線）へと変位させる。
これにより、水冷式クーラ４０の第１冷却部４１は各ショートコア群４０Ｂも開放状態になる。つまり、第１冷却部４１は、ロングコア群４０Ａとショートコア群４０Ｂの両者が冷却機能を発揮することになる。
かくして、吸気マニホールド１４のサージタンク１８に流入してきた過給吸気は、第１の室５１（吸気導入室５３）からロングコア群４０Ａおよびショートコア群４０Ｂの両コア群に分かれて通過（分流）する。

この分流過程において、一方の流れは、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃを通り、その折曲部４０Ｄから吸気ポート１２内（第１通路１２ａ内）に導入される。これに対し、他方の流れは、ショートコア群４０Ｂを通過した過給吸気が、第２の室５２（吸気流通室５４）から分岐管１６のバイパス通路５５を経由して吸気ポート１２のバイパス通路５６に導入される。
このとき、一方の流れは、チューブ長の長いロングコア群４０Ａを通過するので、流通抵抗が大きく（圧損が大きく）なり、流量が制限されるのに対し、他方の流れは、チューブ長の短いショートコア群４０Ｂを通過するため、流通抵抗が小さく（圧損が小さく）、上述の一方の流れに比して、多量の過給吸気が流れる。
したがって、エンジン１０の運転領域が多量の過給吸気を必要とするときには、エンジン１０の各気筒１１に多量の過給吸気を冷却して供給することができ、最高出力を確保することができる。

〔エンジン１０の通常使用状態での補足説明〕
エンジン１０の通常使用状態では、フラップ６０が閉弁位置にあるため、すべての過給吸気がチューブ長の長いロングコア群４０Ａを通過することになり、圧損の影響で流量が制限される。しかしながら、少ない流量ではあるものの、強気流として過給吸気をエンジン１０の各気筒１１に供給することができ、燃焼改善を図ることができる。
この燃焼改善効果のメカニズムを図９に基づいて概説する。
図９に示すように、エンジン１０の各気筒１１は、吸気ポート１２に吸気バルブ１１ａを備えており、吸気バルブ１１ａが開弁した時に、ロングコア群４０Ａ（第１冷却部４１）を通過した屈曲部４０Ｄ（第２冷却部４２）からの過給吸気が燃焼室１１ｂ内に流入するが、このとき、吸気ポート１２は、上側半分の第１通路１２ａのみが使用されることになる。つまり、吸気ポート１２の有効流路断面積が見掛け上小さくなっている（絞られている）のと等価となるために、過給吸気が勢いよく流出して強気流となり、矢印のごとく燃焼室１１ｂ内に所望の渦を生じさせやすくする。したがって、燃焼室１１ｂ内で燃料噴射弁１１ｃから噴射供給される燃料との良好な混合を促進して、点火プラグ１１ｄの周りに適切な空燃比の混合気を生成し、着火燃焼させることができるため、燃焼改善を図ることができる。

〔変形例〕
以上、本発明の吸気装置を実施例１について詳述したが、吸気装置の適用例および具体的構成は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものであって、以下にその変形例を例示する。

（１）上記実施例１は、エンジン１０として３気筒型ガソリンエンジンを用いるエンジンシステム１への適用例について詳説したが、デイーゼルエンジンにも勿論適用可能であり、エンジン１０の気筒数についても何ら制限されるものではなく、気筒数に応じた吸気装置３０の構成に変更すれば良い。
（２）上記実施例１では、吸入空気制御装置をサージタンク１８に配設するにあたり、下側の室５１を有効活用して、ショートコア群４０Ｂを下側（第１の室５１側）から上側（第２の室５２側）に向かって通過する過給吸気を遮断するように、各ショートコア群４０Ｂの下面側にそれぞれフラップ６０を配設しているが、上側の室５２を有効活用して、各ショートコア群４０Ｂの上面側にそれぞれフラップ６０を配設することにより、ショートコア群４０Ｂを通過する過給吸気を遮断するようにしても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
（３）上記実施例１では、常時閉じているフラップ６０を高回転・高負荷運転領域で駆動装置６２により閉弁位置から開弁位置へ変位させる常閉型構造にしているが、常時開いているフラップ６０を通常運転領域で駆動装置６２により開弁位置から閉弁位置へ変位させる常開型構造にしても良い。

また、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１およびその変形例で詳述してきたが、本発明の特徴点および特記すべき作用効果を、特許請求の範囲に記載の各請求項（特に請求項２〜請求項６）にしたがって要約列挙すれば、次の通りである。
（１）水冷式クーラ４０は、過給吸気冷却用の第１冷却部４１と内部ＥＧＲガス冷却用の複数の第２冷却部４２とが、冷却水を共用できるように複数の連絡部（連絡流路部）４３で連結されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、第１冷却部４１、第２冷却部４２および連絡部（連絡流路部）４３が一体化されており、２つの冷却部４１、４２を一体的に備えたワンユニット型の水冷式クーラ４０として構成できる。

（２）水冷式クーラ４０は、チューブ４０ａとフィン４０ｂからなる積層コアで構成され、チューブ４０ａが長いロングコア群４０Ａとチューブ４０ａの短いショートコア群４０Ｂとを有しており、第１冷却部４１は、ロングコア群４０Ａとショートコア群４０Ｂとによって形成されており、第２冷却部４２および連絡部（連絡流路部）４３は、ロングコア群４０Ａの延伸部分４０Ｃにて形成されていることを特徴とする。
上記構成によれば、冷却性能に優れた一層コンパクトな水冷式クーラ４０を提供することができる。

（３）ロングコア群４０Ａを通過した過給吸気が吸気ポート１２の第１通路１２ａに導入され、ショートコア群４０Ｂを通過した過給吸気が吸気ポート１２のバイパス通路（第２通路）５６に導入されることを特徴とする。
かかる構成によれば、２種のコア群４０Ａ、４０Ｂの流路抵抗（圧損）の違いを巧みに活用して、エンジン１０の運転状態に応じた過給吸気を各気筒１１へ供給することができる。

（４）吸気ポート１２のバイパス通路（第２通路）５６に導入される過給吸気をエンジン１０の運転状態に応じて制御する吸入空気制御装置を備えることを特徴とする。
（５）また、この吸入空気制御装置は、第１冷却部４１を通過して吸気ポート１２のバイパス通路（第２通路）５６に導入される過給吸気を遮断するフラップ６０と、このフラップ６）を開閉操作する駆動装置６２とを有していることを特徴とする。
上記のごとく吸入空気制御装置の採用により、エンジン１０の運転状態に応じて過給吸気を制御することができる。

１０……エンジン（内燃機関）、１２……吸気ポート、１２ａ……第１通路、１４……吸気マニホールド、１６……分岐管（分岐通路）、１８……サージタンク、２０……過給システム、２１……過給機、３０……吸気装置、４０……水冷式クーラ、４１……第１冷却部、４２……第２冷却部、４３……連絡部（連絡流路部）、５６……バイパス通路（第２通路）。

Claims (9)

1. 過給機（２１）により過給された吸入空気と内部ＥＧＲガスとが導入される複数の吸気ポート（１２）を有する内燃機関（１０）の吸気装置であって、
   前記過給機（２１）の吐出側に接続されるサージタンク（１８）、およびこのサージタンク（１８）内に流入した前記吸入空気を前記複数の吸気ポート（１２）へ分配する複数の分岐通路（１６）を有する吸気マニホールド（１４）と、
   前記サージタンク（１８）内に配置され、前記吸入空気を冷却する第１冷却部（４１）、前記複数の吸気ポート（１２）内にそれぞれ配置され、前記内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部（４２）、および前記複数の分岐通路（１６）内にそれぞれ配置され、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）とを連結する複数の連絡流路部（４３）を有し、前記第１冷却部（４１）、前記複数の第２冷却部（４２）および前記複数の連絡流路部（４３）に対して冷却媒体として水を循環流通させる水冷式クーラ（４０）と
   を備えており、
   前記吸気ポート（１２）は、前記第２冷却部（４２）が配置される第１通路（１２ａ）と前記第２冷却部（４２）が配置されない第２通路（５６）とに区分されていて、
   前記吸入空気は、前記第１冷却部（４１）および前記第２冷却部（４２）の両冷却部に冷却されて前記第１通路（１２ａ）に導入される流れと前記第１冷却部（４１）に冷却されて前記第２通路（５６）に導入される流れとに分流可能になっていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記水冷式クーラ（４０）は、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）と前記複数の連絡流路部（４３）とが一体化されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記水冷式クーラ（４０）は、チューブ（４０ａ）とフィン（４０ｂ）からなる積層コアで構成され、前記チューブ（４０ａ）の長さが長いロングコア群（４０Ａ）と前記チューブ（４０ａ）の長さが短いショートコア群（４０Ｂ）とを有しており、
   前記ロングコア群（４０Ａ）は、前記吸気マニホールド（１４）における前記複数の分岐通路（１６）内から前記複数の吸入ポート（１２）内へと順次嵌挿される延伸部分（４０Ｃ）を備えており、
   前記第１冷却部（４１）は、前記ロングコア群（４０Ａ）と前記ショートコア群（４０Ｂ）とによって形成されており、
   前記第２冷却部（４２）および前記連絡流路部（４３）は、前記ロングコア群（４０Ａ）の前記延伸部分（４０Ｃ）にて形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 過給機（２１）により過給された吸入空気と内部ＥＧＲガスとが導入される複数の吸気ポート（１２）を有する内燃機関（１０）の吸気装置であって、
   前記過給機（２１）の吐出側に接続されるサージタンク（１８）、およびこのサージタンク（１８）内に流入した前記吸入空気を前記複数の吸気ポート（１２）へ分配する複数の分岐通路（１６）を有する吸気マニホールド（１４）と、
   前記サージタンク（１８）内に配置され、前記吸入空気を冷却する第１冷却部（４１）、前記複数の吸気ポート（１２）内にそれぞれ配置され、前記内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部（４２）、および前記複数の分岐通路（１６）内にそれぞれ配置され、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）とを連結する複数の連絡流路部（４３）を有し、前記第１冷却部（４１）、前記複数の第２冷却部（４２）および前記複数の連絡流路部（４３）に対して冷却媒体として水を循環流通させる水冷式クーラ（４０）と
   を備えており、
   前記吸気ポート（１２）は、前記第２冷却部（４２）が配置される第１通路（１２ａ）と前記第２冷却部（４２）が配置されない第２通路（５６）とに区分されていて、
   前記吸入空気は、前記第１通路（１２ａ）と前記第２通路（５６）とに分流可能になっており、
   前記水冷式クーラ（４０）は、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）と前記複数の連絡流路部（４３）とが一体化されているとともに、
   前記水冷式クーラ（４０）は、チューブ（４０ａ）とフィン（４０ｂ）からなる積層コアで構成され、前記チューブ（４０ａ）の長さが長いロングコア群（４０Ａ）と前記チューブ（４０ａ）の長さが短いショートコア群（４０Ｂ）とを有しており、
   前記ロングコア群（４０Ａ）は、前記吸気マニホールド（１４）における前記複数の分岐通路（１６）内から前記複数の吸入ポート（１２）内へと順次嵌挿される延伸部分（４０Ｃ）を備えており、
   前記第１冷却部（４１）は、前記ロングコア群（４０Ａ）と前記ショートコア群（４０Ｂ）とによって形成されており、
   前記第２冷却部（４２）および前記連絡流路部（４３）は、前記ロングコア群（４０Ａ）の前記延伸部分（４０Ｃ）にて形成されていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 請求項３または４に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記ロングコア群（４０Ａ）を通過した前記吸入空気が前記第１通路（１２ａ）に導入され、前記ショートコア群（４０Ｂ）を通過した前記吸入空気が前記第２通路（５６）に導入されることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
6. 過給機（２１）により過給された吸入空気と内部ＥＧＲガスとが導入される複数の吸気ポート（１２）を有する内燃機関（１０）の吸気装置であって、
   前記過給機（２１）の吐出側に接続されるサージタンク（１８）、およびこのサージタンク（１８）内に流入した前記吸入空気を前記複数の吸気ポート（１２）へ分配する複数の分岐通路（１６）を有する吸気マニホールド（１４）と、
   前記サージタンク（１８）内に配置され、前記吸入空気を冷却する第１冷却部（４１）、前記複数の吸気ポート（１２）内にそれぞれ配置され、前記内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部（４２）、および前記複数の分岐通路（１６）内にそれぞれ配置され、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）とを連結する複数の連絡流路部（４３）を有し、前記第１冷却部（４１）、前記複数の第２冷却部（４２）および前記複数の連絡流路部（４３）に対して冷却媒体として水を循環流通させる水冷式クーラ（４０）と
   を備えており、
   前記吸気ポート（１２）は、前記第２冷却部（４２）が配置される第１通路（１２ａ）と前記第２冷却部（４２）が配置されない第２通路（５６）とに区分されていて、
   前記吸入空気は、前記第１通路（１２ａ）と前記第２通路（５６）とに分流可能になっており、
   前記第２通路（５６）に導入される前記吸入空気のみを前記内燃機関（１０）の運転状態に応じて制御する吸入空気制御装置を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
7. 過給機（２１）により過給された吸入空気と内部ＥＧＲガスとが導入される複数の吸気ポート（１２）を有する内燃機関（１０）の吸気装置であって、
   前記過給機（２１）の吐出側に接続されるサージタンク（１８）、およびこのサージタンク（１８）内に流入した前記吸入空気を前記複数の吸気ポート（１２）へ分配する複数の分岐通路（１６）を有する吸気マニホールド（１４）と、
   前記サージタンク（１８）内に配置され、前記吸入空気を冷却する第１冷却部（４１）、前記複数の吸気ポート（１２）内にそれぞれ配置され、前記内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部（４２）、および前記複数の分岐通路（１６）内にそれぞれ配置され、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）とを連結する複数の連絡流路部（４３）を有し、前記第１冷却部（４１）、前記複数の第２冷却部（４２）および前記複数の連絡流路部（４３）に対して冷却媒体として水を循環流通させる水冷式クーラ（４０）と
   を備えており、
   前記吸気ポート（１２）は、前記第２冷却部（４２）が配置される第１通路（１２ａ）と前記第２冷却部（４２）が配置されない第２通路（５６）とに区分されていて、
   前記吸入空気は、前記第１通路（１２ａ）と前記第２通路（５６）とに分流可能になっており、
   前記水冷式クーラ（４０）は、前記第１冷却部（４１）と前記複数の第２冷却部（４２）と前記複数の連絡流路部（４３）とが一体化されており、
   さらに、前記第２通路（５６）に導入される前記吸入空気のみを前記内燃機関（１０）の運転状態に応じて制御する吸入空気制御装置を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
8. 請求項４または請求項５に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記第２通路（５６）に導入される前記吸入空気のみを前記内燃機関（１０）の運転状態に応じて制御する吸入空気制御装置を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
9. 請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記吸入空気制御装置は、前記第１冷却部（４１）を通過して前記第２通路（５６）に導入される前記吸入空気を遮断するフラップ（６０）と、このフラップ（６０）を開閉操作する駆動装置（６２）とを有していることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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