JP6213142B2 - サージタンク - Google Patents

Description

本発明はエンジンのインテークマニホールドに設けられ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、燃焼温度を下げることにより、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。
また、エンジンの低中速域で不活性ガスとして、ＥＧＲガスを導入し、ポンピングロスを低減させ、燃費の向上を図る手法も知られている。
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、上方に配置されたスロットルボディに接続される新気入口と、底部に各気筒への出口管（分岐管）の延び出し口を有するサージタンクと、前記延び出し口を介してサージタンクに接続され前記底部から立ち上がる出口管とを有するインテークマニホールドにおいて、新気入口と出口管との間のサージタンク箇所に、二次添加ガス注入口を設けたものが提案されている。
このインテークマニホールドでは、新気入口から導入される新気がサージタンク内を上部から底部に向かって流れたのち、底部から各出口管に至り、各出口管内で上方に流れる過程において、二次添加ガス注入口から注入されたＥＧＲガスが上記のサージタンク内を上部から底部に向かって流れる新気と混合され、各出口管を介して各気筒に分配される。

また、特許文献２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において、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲパイプの内端を、スロットルボディに連結される新気入口と導入管との間のサージタンク箇所に位置させたものが提案されている。
このインテークマニホールドでも、新気入口からサージタンク内に導入された新気に対してＥＧＲパイプから噴出されたＥＧＲガスが混合され、各導入管を介して各気筒に分配される。

特開２０１２−９７５６６号公報 特開２０１３−２４０９０号公報

しかしながら、引用文献１、２の構造では、二次添加ガス注入口あるいはＥＧＲパイプの内端が、新気入口と分岐管との間に位置している。
一方、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合するためには、二次添加ガス注入口あるいはＥＧＲパイプの内端は、新気入口の近傍に位置していることが望ましい。
したがって、引用文献１、２の構造では、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合する上で改良の余地がある。
ただし、新気入口の近傍のサージタンク箇所に、ＥＧＲガスの配管スペースを確保できない場合には、二次添加ガス注入口あるいはＥＧＲパイプの内端を、新気入口の近傍に位置させることができない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、新気入口の近傍のサージタンク箇所に、ＥＧＲガスの配管スペースを確保できない場合であっても、新気とＥＧＲガスとを均一に混合して供給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、請求項１記載の発明は、エンジンの吸気通路に設けられるとともに、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路を内部に備えたサージタンクであって、前記サージタンクの壁面には、前記サージタンク内に新気を導入する新気入口と、前記エンジンの気筒と連通する吸気口とが形成され、前記ＥＧＲ通路は、前記サージタンク内に開口するＥＧＲ出口を前記吸気口よりも前記新気入口側に有し、前記サージタンク外に開口し前記エンジンの排気通路と連通するＥＧＲ入口を、前記ＥＧＲ出口よりも前記吸気口側に有し、前記壁面は、前記サージタンク上方の壁面であり前記吸気口が設けられるアッパー壁面と、前記サージタンク下方の壁面であり前記アッパー壁面に対向するロアー壁面とを有し、前記ＥＧＲ出口は、前記アッパー壁面と前記ロアー壁面の対向する方向から見て、前記吸気口と重ならない位置に設けられ、前記ＥＧＲ通路は、前記ロアー壁面に沿って設けられ、前記サージタンク内は、前記アッパー壁面と前記ロアー壁面とが対向する方向の高さと、前記高さに直交する方向の長さと、前記高さ及び前記長さに直交する方向の幅とを有するタンク内空間となっており、前記壁面は、前記長さ方向において対向する２つの長さ方向側面と、前記幅方向において対向する２つの幅方向側面とを有し、前記新気入口は、一方の前記長さ方向側面上で、且つ、一方の前記幅方向側面に寄せて配置され、前記ＥＧＲ通路は、他方の前記幅方向側面に寄せて配置され、前記ＥＧＲ出口は、一方の前記幅方向側面と前記アッパー壁面とに向けて開口し、前記新気入口は、前記新気が前記ロアー壁面上で一方の前記幅方向側面に沿って流れるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＧＲ通路をサージタンクの内部に設けることで、ＥＧＲ通路の入口と出口をサージタンクの任意の箇所に設けることができる。そのため、新気入口近傍のサージタンク箇所に、ＥＧＲ導入口を設置するスペースを確保できない場合でも、ＥＧＲ出口を吸気口よりも新気入口側に設け、新気入口付近の新気の流れによってＥＧＲガスと新気とを均一に混合することができる。したがって、吸気口にEGRガスを均一に混合した吸気を供給する上で有利となる。
また、サージタンク内でＥＧＲ通路を介し、高温のＥＧＲガスと、ＥＧＲガスよりも低温の新気との間で熱交換がなされることで、ＥＧＲガスと新気との温度差が低減される。
また、本発明によれば、ＥＧＲ通路の出口から導入されたＥＧＲガスが新気と混ざらずに、各吸気口に直接流入することを抑制し、ＥＧＲガスと新気とをより効率よく均一に混合する上で有利となる。
また、本発明によれば、ＥＧＲ出口から流出するＥＧＲガスと新気とをサージタンク内でより効率よく均一に混合する上で有利となる。
また、本発明によれば、ＥＧＲ通路が新気入口から導入される新気の流れを阻害しないため、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。
また、本発明によれば、大量にＥＧＲガスを導入する場合に出口が１箇所だと効率よく混合できないため、ＥＧＲ出口を複数設けることによってＥＧＲガスと新気とを均一に混合する上で有利となる。さらに、アッパー壁面に向けられた出口とロアー壁面に向けられた出口の開口面積が同等であれば、タンクの内壁に沿って導入される新気と、より効率よく均一に混合する上で有利となる。
また、本発明によれば、通路形成用リブに通路形成用カバー部材を取着するといった簡素な構成により、サージタンク内にＥＧＲ通路を形成できるので、製造コストの低減を図る上で有利となる。また、通路形成用カバー部材は薄いため、サージタンク内で高温のＥＧＲガスと新気との熱交換がより効率よく行なわれ、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合する上でより有利となる。

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斜視図である。 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２のＡＡ線断面図である。 通路形成用カバー部材を取り外したロアーケースの平面図である。 通路形成用カバー部材を取り付けたロアーケースの平面図である。 ＥＧＲ通路の出口部分の斜視図である。 ＥＧＲ通路の出口部分の平面図である。

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３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。
本実施の形態では、サージタンク１２および複数の分岐管１４は、合成樹脂材料で構成されているが、サージタンク１２および複数の分岐管１４を構成する材料には従来公知の様々な材料が使用可能である。
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。
図２、図３に示すように、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通路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を形成するアッパーケース２４とロアーケース２６とを備え、アッパーケース２４がロアーケース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ーケース２４とロアーケース２６とが合わされる方向が適宜決定される。

図３、図４に示すように、タンク内空間Ｓは、アッパーケース２４とロアーケース２６とが合わされる方向の高さＨと、この高さＨ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。
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方向が上下方向となっており、長さＬ方向が車両の車幅方向となっており、幅Ｗ方向が前後方向となっている。

図３に示すように、アッパーケース２４とロアーケース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ー壁面（第１壁面）２４０２とロアー壁面（第２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。

複数の吸気口２０は、図２に示すように、アッパーケース２４のアッパー壁面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。なお、分岐管は、図１に示すように、アッパーマニホールド１４Ａとロアーマニホールド１４Ｂで構成されている。

新気入口１８は、タンク内空間Ｓに新気を導入するもので、図３、図４に示すように、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に設けられ、図１、図２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。
より詳細に説明すると、新気入口１８は、一方の長さ方向側面１６１０上で、且つ、２つの幅方向側面１６０２、１６０４のうちの一方の幅方向側面１６０２に寄せて設けられている。即ち、一方の長さ方向側面１６１０の幅W方向の端部に設けられている。
図３に示すように、新気入口１８の軸心１８Ａは、高さＨ方向の中間部に位置し、ロアー壁面２６０２に向けられている。
そして、新気入口１８は、新気がロアー壁面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。

ＥＧＲ通路２２は、図３、図４に示すように、サージタンク１２内に設けられ、詳細には、ロアー壁面２６０２に沿って設けられている。そのため、サージタンク１２内でＥＧＲ通路２２を介し、高温のＥＧＲガスと、ＥＧＲガスよりも低温の新気との間で熱交換がなされることで、ＥＧＲガスと新気との温度差が低減される。また、ＥＧＲガスは新気よりも高温であるためサージタンク１２内で上昇しやすい。したがって、ロアー壁面２６０２から流出することでサージタンク１２内でＥＧＲガスと新気とを均一に混合する上で有利となる。
図４に示すように、ＥＧＲ通路２２は、他方の幅方向側面１６０４に寄せられ、一方の長さ方向側面１６１０寄りの箇所から他方の長さ方向側面１６０２寄りの箇所にわたって延在している。したがって、新気入口１８が一方の幅方向側面１６０２に寄せて配置され、ＥＧＲ通路２２が他方の幅側面１６０４に寄せて配置され、ＥＧＲ通路２２が新気入口１８から導入される新気の流れを阻害しないため、ＥＧＲガスと新気とを効率よく混合する上で有利となる。

図３〜図７に示すように、ＥＧＲ通路２２は、サージタンク１２の内面であるロアー壁面２６０２から突出された通路形成用リブ２８と、通路形成用リブ２８に取着された通路形成用カバー部材３０とを含んで構成されている。
通路形成用リブ２８は、ＥＧＲ通路２２の両側に沿って延在している。
通路形成用カバー部材３０は、通路形成用リブ２８に溶着される外周リブ部３００２と、外周リブ部３００２の内側に位置しＥＧＲ通路２２の長手方向と直交する方向の半部を形成する通路形成部３００４とを備えている。
通路形成用リブ２８に外周リブ部３００２が溶着され、ＥＧＲ通路２２は、通路形成用リブ２８の内側のサージタンク１２の内面と、通路形成部３００４の内面とで構成されている。

したがって、サージタンク１２の内面に通路形成用カバー部材３０を取着するといった簡素な構成によりＥＧＲ通路２２が形成されており、製造コストの低減を図る上で有利となる。
通路形成用カバー部材３０の少なくとも通路形成部３００４は、図３に示すように、ロアー壁面２６０２から突出する通路形成用リブ２８の厚さｔよりも薄い寸法の厚さＴで形成されている。そのため、通路形成部３００４の肉厚は薄く、ＥＧＲ通路２２を流れる高温のＥＧＲガスと低温の新気との間で熱交換がより効果的に行なわれ、ＥＧＲガスと新気との温度差の低減を図る上で有利となり、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合する上でより一層有利となる。

図３、図４に示すように、ＥＧＲ通路２２の入口（以下、ＥＧＲ入口）２２０２は、他方の長さ方向側面１６１２寄りで他方の幅方向側面１６０４寄りのロアー壁面２６０２の箇所に設けられ、ＥＧＲ入口２２０２は、サージタンク１２外に下方に向けて開口している。
ＥＧＲ入口２２０２にはＥＧＲガスを導入するＥＧＲパイプ４が連結されている。
すなわち、サージタンク１２内にＥＧＲ通路２２を設けることにより、ＥＧＲパイプ４が連結されるＥＧＲ入口２２０２を、ＥＧＲ通路２２の出口（以下、ＥＧＲ出口）２２０４よりも吸気口２０側に設けることが可能となっている。

図７に示すように、ＥＧＲ出口２２０４は、ＥＧＲ入口２２０２よりも新気入口１８側でサージタンク１２内に開口している。
すなわち、ＥＧＲパイプ４を新気入口１８付近のサージタンク１２の箇所に連結することなく、ＥＧＲ出口２２０４を新気入口１８付近に配置できる。
これにより、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合することができ、ＥＧＲガスを複数の吸気口２０に均一に分配する上で有利となる。

図２に示すように、アッパーケース２４とロアーケース２６が対向する方向から見て、複数の吸気口２０とＥＧＲ出口２２０４とは離間しており、言い換えると、ＥＧＲ出口２２０４は、アッパー壁面２４０２（第１壁面）とロアー壁面２６０２（第２壁面）の対向する方向から見て、吸気口２０と重ならない位置に設けられている。したがって、ＥＧＲ出口２２０４から導入されたＥＧＲガスが新気と混ざらずに、各吸気口２０に直接流入することを抑制し、ＥＧＲガスと新気とをより効率よく均一に混合する上で有利となる。
図６、図７に示すように、ＥＧＲ出口２２０４は、複数の吹き出し口２２０４Ａ、２２０４Ｂで構成され、複数の吹き出し口２２０４Ａは、一方の幅方向側面１６０２に向けられ、図３に示すように、残りの少なくとも１つの吹き出し口２２０４Ｂは、アッパー壁面２４０２に向けられている。
一方の幅方向側面１６０２に向けられた複数の吹き出し口２２０４Ａは、通路形成用リブ２８に設けられている。
アッパー壁面２４０２に向けられた吹き出し口２２０４Ｂは、通路形成用カバー部材３０の通路形成部３００４に設けられている。
このようにＥＧＲ出口２２０４を、互いに向きの異なる複数の吹き出し口２２０４Ａ、２２０４Ｂで構成することにより、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合し、ＥＧＲガスを複数の吸気口２０に均一に分配する上で有利となる。

また本実施の形態では、図２、図３に示すように、タンク内空間Ｓで他方の長さ方向側面１６１２寄りの箇所に、柱状壁部３２が高さＨ方向に突設されている。
柱状壁部３２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。
柱状壁部３２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。

本実施の形態によれば、サージタンク１２内にＥＧＲ通路２２を設けることで、サージタンク１２周辺に、ＥＧＲパイプ４を配管するスペースを確保できない場合でも、ＥＧＲ入口２２０２とＥＧＲ出口２２０４を任意の箇所に設けることができる。そして、ＥＧＲ出口２２０４を吸気口２０よりも新気入口１８側に設け、流速の高い新気入口１８の近傍のサージタンク１２箇所に、ＥＧＲガスを導入することで、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合出来るため、ＥＧＲガスを複数の吸気口２０に均一に分配する上で有利となる。
また、サージタンク１２内でＥＧＲ通路２２を介し、高温のＥＧＲガスと新気との間で熱交換がなされ、ＥＧＲガスと新気とを均一に混合し、ＥＧＲガスを複数の吸気口２０に均一に分配する上で有利となる。
尚、本発明は上記実施形態に限定するものではない。
例えば、上記実施形態では吸気口２０を複数有するものとして記載したが、吸気口２０は１つであっても良いし、新気入口１８を複数設けるようにしても良い。また、ＥＧＲ通路の形状や長さを、サージタンク内での新気との接触面積が増えるように変更し、熱交換がより促進されるようにしても良い。
また、上記実施形態では、吸気口２０がアッパー壁面２４０２に設けられ、ＥＧＲ出口２２０４がロアー壁面２６０２に設けられている場合について説明したが、吸気口２０およびＥＧＲ出口２２０４は、アッパー壁面２４０２、ロアー壁面２６０２以外の壁面に設けられていてもよい。また、吸気口２０およびＥＧＲ出口２２０４の双方が同一の壁面に設けられていてもよい。
本発明は、エンジンのインテークマニホールドに設けられるサージタンクに広く適用することができる。

１２……サージタンク、１６０２……一方の幅方向側面（一方の側面）、１６０４……他方の幅方向側面（他方の側面）、１８……新気入口、２０……吸気口、２２……ＥＧＲ通路、２２０２……ＥＧＲ入口、２２０４……ＥＧＲ出口、２４……アッパーケース、２４０２……アッパー壁面（第１壁面）、２６……ロアーケース、２６０２……ロアー壁面（第２壁面）、２８……通路形成用リブ、３０……通路形成用カバー部材。

Claims (2)

1. エンジンの吸気通路に設けられるとともに、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路を内部に備えたサージタンクであって、
   前記サージタンクの壁面には、前記サージタンク内に新気を導入する新気入口と、前記エンジンの気筒と連通する吸気口とが形成され、
   前記ＥＧＲ通路は、前記サージタンク内に開口するＥＧＲ出口を前記吸気口よりも前記新気入口側に有し、前記サージタンク外に開口し前記エンジンの排気通路と連通するＥＧＲ入口を、前記ＥＧＲ出口よりも前記吸気口側に有し、
   前記壁面は、前記サージタンク上方の壁面であり前記吸気口が設けられるアッパー壁面と、前記サージタンク下方の壁面であり前記アッパー壁面に対向するロアー壁面とを有し、
   前記ＥＧＲ出口は、前記アッパー壁面と前記ロアー壁面の対向する方向から見て、前記吸気口と重ならない位置に設けられ、
   前記ＥＧＲ通路は、前記ロアー壁面に沿って設けられ、
   前記サージタンク内は、前記アッパー壁面と前記ロアー壁面とが対向する方向の高さと、前記高さに直交する方向の長さと、前記高さ及び前記長さに直交する方向の幅とを有するタンク内空間となっており、
   前記壁面は、前記長さ方向において対向する２つの長さ方向側面と、前記幅方向において対向する２つの幅方向側面とを有し、
   前記新気入口は、一方の前記長さ方向側面上で、且つ、一方の前記幅方向側面に寄せて配置され、
   前記ＥＧＲ通路は、他方の前記幅方向側面に寄せて配置され、
   前記ＥＧＲ出口は、一方の前記幅方向側面と前記アッパー壁面とに向けて開口し、
   前記新気入口は、前記新気が前記ロアー壁面上で一方の前記幅方向側面に沿って流れるように配置されている、
   ことを特徴とするサージタンク。
2. 前記ＥＧＲ通路は、前記サージタンクの内面に突設された通路形成用リブと、前記通路形成用リブに取着され前記通路形成用リブの厚さよりも薄い厚さを有する通路形成用カバー部材とを含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のサージタンク。

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