JP6302953B2

JP6302953B2 - Ｖ型内燃機関の吸気装置

Info

Publication number: JP6302953B2
Application number: JP2016093836A
Authority: JP
Inventors: 光規村上; 祐貴冨谷; 健太尾花
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2036-05-09
Also published as: US20170321637A1; JP2017203383A; US10364777B2

Description

本発明は、複数気筒が第１バンク及び第２バンクに配置されたＶ型内燃機関の吸気装置に関し、特に第１及び第２バンクの上方に配置されるサージタンクの容積が比較的小さくなるように構成された吸気装置に関する。

特許文献１には、Ｖ型内燃機関の２つのバンクの上方に設けられたサージタンク（コレクタ）を備える吸気装置が示されている。この装置のサージタンクは、下側部材（ロアコレクタ）と上側部材（アッパコレクタ）とをボス部においてボルトで結合されるように構成されており、ボス部が吸気抵抗を増大させない位置に配置されていることを特徴するものである。

特許第４４３２６７８号公報

特許文献１に示されるサージタンクは比較的大型のものであって、サージタンクの外縁部だけでなく中央部においてもボルトで締結するためのボス部が設ける必要があることから、ボス部の配置を改善したものである。一方、過給機を備える内燃機関では、吸入空気量を増加させる際の応答性を高めるために、サージタンクの容積を比較的小さくすることが求められる。サージタンクの容積を小さくすると、気筒間の空燃比ばらつき（インバランス）が発生し易くなる傾向がある。

また機関のクランクケース内のブローバイガスを吸気装置に戻す際に、ブローバイガス通路をサージタンクに接続することは一般的に行われているが、サージタンクを小容積化することに起因して、ブローバイガスを流入させることによる影響が特定の気筒で大きくなる場合がある。

本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、小容積化したサージタンクを使用して、気筒間の空燃比ばらつきを低減することができる吸気装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数気筒（＃１〜＃６）が第１バンク（１４）及び第２バンク（１５）に配置されたＶ型内燃機関（１）の吸気装置であって、前記第１及び第２バンクの上方に配置されたサージタンク（４）と、前記サージタンクの空気流入口（３１）に接続された吸気通路（２）と、前記サージタンク（４）と、前記複数気筒のそれぞれの燃焼室とを連通する分岐通路（５１〜５６）とを備え、前記サージタンク（４）は、前記第１バンクの気筒（＃１〜＃３）の燃焼室に連通する分岐通路（５１〜５３）の上流端が開口し、前記第１バンクの気筒列方向に配列された複数の第１空気流出口（４１〜４３）と、前記第２バンクの気筒（＃４〜＃６）の燃焼室に連通する分岐通路（５４〜５６）の上流端が開口し、前記第２バンクの気筒列方向に配列された複数の第２空気流出口（４４〜４６）とを有し、前記空気流入口（３１）は、前記第１及び第２バンク（１４，１５）の気筒列方向の一端に配置され、前記第１及び第２空気流出口（４１〜４６）の中で前記空気流入口（３１）に近い２つの特定空気流出口（４１，４４）の間の下壁面に、前記特定空気流出口から流出する空気流量を抑制する突出部（３２）が設けられていることを特徴する吸気装置を提供する。

従来のサージタンクを単純に小容量化した改良前の吸気装置では、空気流入口に近い特定空気流出口を介して分岐通路に流出する空気流量が、他の空気流出口を介して流出する空気流量より増加する傾向が確認されており、空気流入口に近い２つの特定空気流出口の間の下壁面に突出部を設けることによって、全ての空気流出口を介して流出する空気流量が均一化され、空燃比の気筒間ばらつきを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＶ型内燃機関の吸気装置において、前記サージタンク（４）には、前記機関のクランクケースに連通するブローバイガス通路が接続されており、前記サージタンク（４）において前記ブローバイガス通路が接続されるブローバイガス通路接続部（３３）は、前記空気流入口（３１）の近傍に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、サージタンクのブローバイガス通路開口部が、空気流入口の近傍に配置されるので、ブローバイガスと吸入空気と混合が促進され、ブローバイガスが流入を開始したときに特定気筒の空燃比変動が増大することを防止できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のＶ型内燃機関の吸気装置において、前記サージタンクの上側壁面（４ａ）は、前記空気流入口（３１）が配置された前記一端の近傍から前記気筒列方向の他端に向かって直線状に下降するように構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、限られたスペース内でサージタンク容積を最大限に確保するとともに、空気流入口から離れた空気流出口へ向かう滑らかな空気流が得られるため、空燃比の気筒間ばらつきをより一層低減することができる。

本発明の一実施形態にかかるＶ型内燃機関の構成を模式的に示す図である。図１に示す内燃機関本体の上方に設けられるサージタンクと、内燃機関本体との接続を説明するための模式図である。図１に示すサージタンクの特徴的な構造を説明するための図（側面図、断面図）である。図１に示すサージタンクの特徴的な構造を説明するための図（平面図、断面図）である。比較のために示す改良前のサージタンクの構造を説明するための図（側面図、断面図）である。比較のために示す改良前のサージタンクの構造を説明するための図（平面図、断面図）である。改良前のサージタンクを使用した場合の問題点及び本発明のサージタンクを使用した場合の効果を説明するための図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるＶ型内燃機関の構成を模式的に示す図であり、図２はこの内燃機関（以下「エンジン」という）１の本体１ａの上方に設けられるサージタンク４と、エンジン本体１ａとの接続を説明するための模式図である。エンジン１は、６つの気筒５を有し、＃１，＃２，＃３気筒は第１バンク１４に配置され、＃４，＃５，＃６気筒は第２バンク１５に配置されている。

エンジン１は、吸気通路２、排気通路１０、及びターボチャージャ（過給機）１２を備えている。吸気通路２はサージタンク４に接続され、サージタンク４は分岐通路５１〜５６を介して各気筒５の燃焼室に接続されている。分岐通路５１，５２，５３は、それぞれ第１バンク１４の＃１，＃２，＃３気筒の吸気ポートに接続され、分岐通路５４，５５，５６は、それぞれ第２バンク１５の＃４，＃５，＃６気筒の吸気ポートに接続されている。サージタンク４及び分岐通路５１〜５６は、合成樹脂によって一体に形成されている。各気筒の燃焼室に連通する吸気ポートには燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が設けられている。サージタンク４には、エンジン本体１ａのクランクケース（図示せず）に連通するブローバイガス通路６が接続されている。

吸気通路２には、加圧された空気を冷却するためのインタークーラ３及びスロットル弁１３が設けられている。ターボチャージャ１２は、排気通路９に設けられ、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービン２１と、シャフト２２を介してタービン２１に連結されたコンプレッサ２３とを備えている。コンプレッサ２３は、吸気通路２に設けられ、エンジン１に吸入される空気の加圧（圧縮）を行う。

図３及び図４は、図１に示すサージタンク４の特徴的な構造を説明するための図であり、取り付けのために設けられているボス部など本発明の特徴と直接関係のない構成要素は図示を省略している。図３（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。図４（ａ）は、サージタンク４の平面図であり、同図（ｂ）は図３（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図であり、同図（ｃ）は吸気通路２から流入する空気の流れを示す矢線（矢印付きの線）を同図（ｂ）に追加した図である。また図５及び図６は、比較のために示す改良前のサージタンク１０４の構造を説明するための図であり、図５（ａ）は側面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。図６（ａ）は、サージタンク１０４の平面図であり、同図（ｂ）は図５（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図である。

サージタンク４は、吸気通路２に接続され、吸気通路２から空気が流入する空気流入口３１と、＃１〜＃６気筒に対応する分岐通路５１〜５６の上流端が開口する空気流出口４１〜４６と、空気流入口３１に最も近い２つの空気流出口４１と４４との間の下壁面に設けられ、これらの空気流出口４１及び４４から流出する空気流量を抑制するための突出部３２と、ブローバイガス通路６が接続されるブローバイガス通路接続部３３とを備えている。

突出部３２は、図３（ｂ）に示すように断面が矩形状に突出し、突出面がほぼ水平な平面となるように構成されており、空気流出口４１から分岐通路５１に流出する空気の流量、及び空気流出口４４から分岐通路５４に流出する空気の流量を抑制する。サージタンク４の下部内壁面の、突出部３２以外の部分、すなわち空気流出口４２及び４５の間の部分と、空気流出口４３及び４６の間の部分は、図３（ｂ）に破線３４で示されており、突出部３２は設けられていない。矢線ＡＬ１及びＡＬ２は、空気流出口４１及び４４から流出する空気の流れを示している。

ブローバイガス通路接続部３３はサージタンク４の上壁部に設けられた開口部３３ａにおいてサージタンク４の内部と連通し、ブローバイガス通路接続部３３は空気流入口３１の近傍であって、突出部３２の上方に配置されている。

空気流出口４１〜４３は、分岐通路５１〜５３を介して第１バンク１４の＃１〜＃３気筒の燃焼室に連通し、空気流出口４４〜４６は、分岐通路５４〜５６を介して第２バンク１５の＃４〜＃６気筒の燃焼室に連通する。図４（ｃ）の矢線ＡＬ３〜ＡＬ８は、それぞれ空気流出口４１〜４６から流出する空気の流れを示している。

サージタンク４の上側壁面４ａは、空気流入口３１が配置された気筒列方向端部（一端）近傍から、空気流入口３１とは反対側の端部（他端）に向かって直線状に下降するように構成されている。

図５及び図６に示す改良前のサージタンク１０４は図５（ｂ）に示すように、分岐通路１５１及び１５４が開口する空気流出口１４１及び１４４の間の下側壁部１３４は、鞍状に形成されており、分岐通路１５１及び１５４への空気の流入が円滑に行われる構成となっている。なお、空気流出口１４３及び１４５の間の部分、及び空気流出口１４４及び１４６の間の部分も同様に形成されている。

またブローバイガス通路接続部１３３は、空気流入口１３１と気筒列方向反対側の端部に設けられている。さらにサージタンク１０４の上側壁面は、湾曲部１０４ａと水平部１０４ｂとを含むように構成されている。

図７は、改良前のサージタンク１０４を使用した場合の問題点及び本実施形態のサージタンク４を使用した場合の効果を説明するための図であり、気筒毎の空燃比ＡＦｉ（ｉ＝１〜６）と、平均空燃比ＡＦＡＶとの偏差ＤＡＦを示す。図７（ａ）は、改良前のサージタンク１０４に対応し、偏差ＤＡＦの最大値と最小値との差が０．８を超えている。図７（ｂ）は、本実施形態のサージタンク４に対応し、偏差ＤＡＦの最大値と最小値との差は、０．４以下まで低減されている。

空燃比の気筒間ばらつき（インバランス）を示す偏差ＤＡＦの低減効果は、主として突出部３２を設けて＃１気筒及び＃４気筒の燃焼室に流入する空気流量を抑制することによって得られたものであり、またサージタンク４の上側壁面４ａを、空気流入口３１が配置された気筒列方向の一端近傍から、空気流入口３１とは反対側の他端に向かって直線状に下降するように構成したことも寄与している。この上側壁面４ａの構成によって、限られたスペース内でサージタンク４の容積を最大限に確保するとともに、空気流入口から離れた空気流出口へ向かう滑らかな空気流が得られる。

また改良前のサージタンク１０４では、ブローバイガス通路接続部１３３は、空気流入口１３１と気筒列方向反対側の端部に設けられていたため、サージタンク１０４にブローバイガスの流入を開始したときに、特定の気筒（例えば＃４気筒及び＃６気筒）において比較的大きな空燃比変動が発生するという課題があった。本実施形態におけるサージタンク４では、ブローバイガス通路接続部３３を空気流入口３１の近傍に配置するようにしたので、ブローバイガスと吸入空気と混合が促進され、ブローバイガスが流入を開始したときに特定気筒の空燃比変動が増大することを防止できる。

以上のように本実施形態では、＃１気筒及び＃４気筒に対応する空気流出口４１及び４２の間の下壁面に突出部３２を設けたので、全ての空気流出口４１〜４６を介して流出する空気流量が均一化され、空燃比の気筒間ばらつきを低減することができる。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では６気筒のＶ型内燃機関の例を示したが、本発明は６気筒に限らず偶数の気筒によって構成されるＶ型内燃機関の吸気装置に適用可能である。例えば８気筒あるいは１０気筒の内燃機関に適用する場合には、空燃比の偏差ＤＡＦの状態に応じて突出部３２を気筒列方向の他端側に延長することが望ましい。

１内燃機関
２吸気通路
４サージタンク
３１空気流入口
３２突出部
３３ブローバイガス通路接続部
４１〜４６空気流出口
５１〜５６分岐通路

Claims

複数気筒が第１バンク及び第２バンクに配置されたＶ型内燃機関の吸気装置であって、
前記第１及び第２バンクの上方に配置されたサージタンクと、
前記サージタンクの空気流入口に接続された吸気通路と、
前記サージタンクと、前記複数気筒のそれぞれの燃焼室とを連通する分岐通路とを備え、
前記サージタンクは、前記第１バンクの気筒の燃焼室に連通する分岐通路の上流端が開口し、前記第１バンクの気筒列方向に配列された複数の第１空気流出口と、前記第２バンクの気筒の燃焼室に連通する分岐通路の上流端が開口し、前記第２バンクの気筒列方向に配列された複数の第２空気流出口とを有し、
前記空気流入口は、前記第１及び第２バンクの気筒列方向の一端に配置され、
前記第１及び第２空気流出口の中で前記空気流入口に近い２つの特定空気流出口の間の下壁面に、前記特定空気流出口から流出する空気流量を抑制する突出部が設けられていることを特徴するＶ型内燃機関の吸気装置。
前記サージタンクには、前記機関のクランクケースに連通するブローバイガス通路が接続されており、前記サージタンクにおいて前記ブローバイガス通路が接続されるブローバイガス通路接続部は、前記空気流入口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＶ型内燃機関の吸気装置。
前記サージタンクの上側壁面は、前記空気流入口が配置された前記一端の近傍から前記気筒列方向の他端に向かって直線状に下降するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＶ型内燃機関の吸気装置。