JP6310377B2 - 多気筒エンジンの吸気マニホルド - Google Patents

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Description

本発明は、多気筒エンジンの吸気マニホルドに関し、詳しくは、吸気中のＥＧＲガスの濃度分布や各気筒へのＥＧＲガスの分配の均一化を促進することができる、多気筒エンジンの吸気マニホルドに関する。
従来、多気筒エンジンの吸気マニホルドとして、次のものがある(例えば、特許文献１参照)。
マニホルド本体と吸気導入筒部とＥＧＲガス導入通路を備え、マニホルド本体の長手方向を前後方向として、吸気導入筒部の筒部周壁の前側または後側にＥＧＲガス導入通路の通路出口が設けられ、ＥＧＲガス導入通路の通路出口から吸気導入筒部内にＥＧＲガスが導入されるように構成された、多気筒エンジンの吸気マニホルド。
この種の吸気マニホルドによれば、吸気にＥＧＲガスが混入され、排気ガス中のＮＯＸの低減を図ることができる利点がある。
しかし、特許文献１のものでは、吸気導入筒部を通過する吸気に対し、吸気導入筒部内に導入されたＥＧＲガスの全量が、ガス導入通路の通路出口側から放出されるため、問題がある。
特開平１０−１９６４６６号公報(図１参照)
《問題点》 吸気中のＥＧＲガスの濃度分布や各気筒へのＥＧＲガスの分配が不均一になることがある。
特許文献１のものでは、吸気導入筒部を通過する吸気に対し、吸気導入筒部内に導入されたＥＧＲガスの全量が、ガス導入通路の通路出口側から放出されるため、吸気導入筒部を通過する吸気のうち、通路出口に近い吸気部分にはＥＧＲガスが拡散され易いのに比べ、通路出口から離れた吸気部分にはＥＧＲガスが拡散され難く、吸気中のＥＧＲガスの濃度分布が不均一になり易い。また、吸気導入筒部よりもＥＧＲガス導入通路寄りの気筒にはＥＧＲガスが分配され易いのに対し、吸気導入筒部よりもＥＧＲガス導入通路から離れる側の気筒には、吸気導入筒部を通過する吸気がエアカーテンとなり、ＥＧＲガスが分配されにくいため、各気筒へのＥＧＲガスの分配が不均一になり易い。
このため、ＮＯＸの低減機能や出力性能が不十分になり易い。
本発明の課題は、吸気中のＥＧＲガスの濃度分布や各気筒へのＥＧＲガスの分配の均一化を促進することができる、多気筒エンジンの吸気マニホルドを提供することにある。
本発明の発明者らは、研究の結果、吸気導入筒部を通過する吸気に対し、ＥＧＲガス導入口通路の通路入口側とその反対側の両方からＥＧＲガスを放出させると、吸気中のＥＧＲガスの濃度分布や各気筒へのＥＧＲガスの分配の均一化を促進することができることを見いだし、この発明に至った。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｃ)に例示するように、マニホルド本体(１)と吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)を備え、マニホルド本体(１)の長手方向を前後方向として、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)の前側または後側にＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)が設けられ、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガス(４)が導入されるように構成された、多気筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、
図１(Ａ)(Ｃ)に例示するように、吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガスガイド部(５)が設けられ、ＥＧＲガスガイド部(５)が上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)とを備え、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)はＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)側に設けられ、下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)は吸気導入筒部(２)の中心部を間に挟んで、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)の反対側に設けられ、
図１(Ａ)(Ｃ)に例示するように、吸気導入筒部(２)の中心部を通過する吸気(６)に対し、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内に導入されたＥＧＲガス(４)が、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)の両方から放出されるように構成され、
図１(Ａ)(Ｃ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、ＥＧＲガスガイド部(５)がガイド底壁(５ｃ)とガイド周壁(５ｄ)とで構成され、ガイド底壁(５ｃ)は吸気導入筒部(２)の中心軸線(２ｂ)と交差する向きで吸気導入筒部(２)内に張り出され、ガイド周壁(５ｄ)はガイド底壁(５ｃ)で囲まれた吸気通過口(５ｅ)の開口縁部から吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側に導出され、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)がガイド周壁(５ｄ)に開口され、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)と下流側ガス放出口(５ｂ)との間に、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)とガイド周壁(５ｄ)とに挟まれたＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)が形成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニホルド。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 吸気中のＥＧＲガスの濃度分布や各気筒へのＥＧＲガスの分配の均一化を促進することができる。
図１(Ａ)(Ｃ)に例示するように、吸気導入筒部(２)の中心部を通過する吸気(６)に対し、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内に導入されたＥＧＲガス(４)が、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)の両方から放出されるように構成されているため、吸気導入筒部(２)の中心部を通過する吸気(６)の前後の吸気部分にＥＧＲガス(４)が拡散され易く、吸気(６)中のＥＧＲガス(４)の濃度分布が均一になり易い。また、吸気導入筒部(２)の前後の各気筒にＥＧＲガス(４)が分配され易く、各気筒へのＥＧＲガス(４)の分配の均一化が促進される。
《効果》 吸気マニホルドをコンパクトに構成することができる。
図１(Ａ)(Ｃ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、ＥＧＲガスガイド部(５)が吸気導入筒部(２)内に収まり、複雑な配管も必要ないため、吸気マニホルドをコンパクトに構成することができる。
(請求項２に係る発明)
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 吸気中のＥＧＲガスの濃度分布が均一になり易い。
図１(Ａ)(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、ＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)のうち、吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側の端部は吸気導入筒部(２)内で開口されているため、ＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)から溢れたＥＧＲガス(４)は、吸気導入筒部(２)を通過する吸気(６)の両脇側の吸気部分に拡散され易く、吸気(６)中のＥＧＲガス(４)の濃度分布が均一になり易い。
(請求項３に係る発明)
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 吸気中のＥＧＲガスの濃度分布が均一になり易い。
図１(Ｄ)(Ｅ)に例示するように、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)は下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)よりも狭い開口面積で開口されているため、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)から放出されるＥＧＲガス(４)が絞り抵抗を受け、下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)から放出されるＥＧＲガス(４)が受けるＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)の通路抵抗との均衡が図られる。このため、上流側ガス放出口(５ａ)から放出されるＥＧＲガス(４)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)から放出されるＥＧＲガス(４)の放出量が均等化され易く、吸気(６)中のＥＧＲガス(４)の濃度分布が均一になり易い。
(請求項４に係る発明)
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに係る発明の効果に加え、次の効果を奏する。
《効果》 エンジンの横幅を小さくすることができる。
図１(Ａ)，２(Ａ)，３に例示するように、吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)に設けられ、吸気導入筒部(２)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)から上向きに導出されているため、吸気導入筒部(２)やＥＧＲガス導入通路(３)がマニホルド本体(１)の横側に張り出さず、エンジンの幅を小さくすることができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの吸気マニホルドを説明する図で、図１(Ａ)はシリンダヘッドに取り付けた状態の平面図、図１(Ｂ)は図１(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図、図１(Ｃ)は図１(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図、図１(Ｄ)は図１(Ｃ)のＤ−Ｄ線断面図、図１(Ｅ)は図１(Ｃ)のＥ−Ｅ線断面図である。 図１の吸気マニホルドを説明する図で、図２(Ａ)は側面図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ方向矢視図、図２(Ｃ)は図２(Ａ)のＣ−Ｃ線断面図、図２(Ｄ)は図２(Ａ)のＤ−Ｄ線断面図、図２(Ｅ)は図２(Ａ)のＥ−Ｅ線断面図である。 図１の吸気マニホルドをシリンダヘッド側から見た側面図である。
図１〜図３は本発明の実施形態に係る多気筒エンジンの吸気マニホルドを説明する図であり、この実施形態では、立形４気筒ディーゼルエンジンの吸気マニホルドについて説明する。
吸気マニホルドの概要は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｃ)に示すように、吸気マニホルドは、マニホルド本体(１)と吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)を備え、マニホルド本体(１)の長手方向を前後方向として、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)の後側にＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)が設けられ、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガス(４)が導入されるように構成されている。
ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)は、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)の前側に設けてもよい。
図１(Ａ)，２(Ａ)，３に示すように、マニホルド本体(１)は、ブランチ部のない箱形構造で、シリンダヘッド(７)側が全面開口されている。
図１(Ａ)に示すように、吸気導入筒部(２)は、マニホルド本体(１)と一体鋳造された方形の筒体で構成されている。
図１，２各(Ａ)に示すように、吸気導入筒部(２)は、マニホルド本体(１)の前寄りに偏倚され、シリンダヘッド(７)の第２気筒の吸気ポート(８)の開口位置に配置されている。シリンダヘッド(７)の吸気ポート(８)は、前後一対の前側ポート(８ａ)と後側ポート(８ｂ)からなり、前側ポート(８ａ)はスワールポート、後側ポート(８ｂ)はタンジェンシャルポートである。他の気筒の吸気ポートも同様の構造とされ、シリンダヘッド(７)の横壁に前側から第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒の順で各吸気ポート(８)の開口が一列に配置されている。
図１(Ａ)(Ｂ)に示すように、ＥＧＲガス導入通路(３)は、吸気導入筒部(２)の後方に設けられ、後端部の通路入口(３ｂ)は上開口のホッパー形で、上部にＥＧＲ弁(図示せず)が取り付けられ、内部に逆止弁(図示せず)が収容される。図１(Ａ)，２(Ａ)，３に示すように、ＥＧＲガス導入通路(３)は、吸気導入筒部(２)に近づくにつれて通路断面積が次第に狭くなっている。なお、図２(Ｂ)に示すＥＧＲガス導入通路(３)の後端の開口は、蓋体で閉じておく。
吸気導入筒部(２)内の構造は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｃ)に示すように、吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガスガイド部(５)が設けられ、ＥＧＲガスガイド部(５)が上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)とを備え、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)はＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)側に設けられ、下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)は吸気導入筒部(２)の中心部を間に挟んで、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)の反対側に設けられている。
図１(Ａ)(Ｃ)に示すように、吸気導入筒部(２)の中心部を通過する吸気(６)に対し、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内に導入されたＥＧＲガス(４)が、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)の両方から放出されるように構成されている。
ＥＧＲガスガイド部(５)の具体的構造は、次の通りである。
図１(Ａ)(Ｃ)(Ｄ)(Ｅ)に示すように、ＥＧＲガスガイド部(５)がガイド底壁(５ｃ)とガイド周壁(５ｄ)とで構成され、ガイド底壁(５ｃ)は吸気導入筒部(２)の中心軸線(２ｂ)と交差する向きで吸気導入筒部(２)内に張り出され、ガイド周壁(５ｄ)はガイド底壁(５ｃ)で囲まれた吸気通過口(５ｅ)の開口縁部から吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側に導出され、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)がガイド周壁(５ｄ)に開口され、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)と下流側ガス放出口(５ｂ)との間に、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)とガイド周壁(５ｄ)とに挟まれたＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)が形成されている。
図１(Ａ)に示すように、吸気通過口(５ｅ)は円形状で、この吸気通過口(５ｅ)の開口縁部から吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側に導出されるガイド周壁(５ｄ)は円筒形であるが、その前部には上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)が、後部には下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)がスリット状に開口されている。
図１(Ａ)(Ｄ)(Ｅ)に示すように、ＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)のうち、吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側の端部は吸気導入筒部(２)内で開口されている。
図１(Ｄ)(Ｅ)に示すように、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)は下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)よりも狭い開口面積で開口されている。
図１(Ａ)，２(Ａ)，３に示すように、吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)に設けられ、吸気導入筒部(２)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)から上向きに導出されている。
(１) マニホルド本体
(１ａ) 天井壁
(２) 吸気導入筒部
(２ａ) 筒部周壁
(２ｂ) 中心軸線
(２ｃ) 入口
(３) ＥＧＲガス導入通路
(３ａ) 通路出口
(４) ＥＧＲガス
(５) ＥＧＲガスガイド部
(５ａ) 上流側ＥＧＲガス放出口
(５ｂ) 下流側ＥＧＲガス放出口
(５ｃ) ガイド底壁
(５ｄ) ガイド周壁
(５ｅ) 吸気通過口
(５ｆ) ＥＧＲガスガイド隙間
(６) 吸気

Claims (4)

  1. マニホルド本体(１)と吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)を備え、マニホルド本体(１)の長手方向を前後方向として、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)の前側または後側にＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)が設けられ、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガス(４)が導入されるように構成された、多気筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、
    吸気導入筒部(２)内にＥＧＲガスガイド部(５)が設けられ、ＥＧＲガスガイド部(５)が上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)とを備え、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)はＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)側に設けられ、下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)は吸気導入筒部(２)の中心部を間に挟んで、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)の反対側に設けられ、
    吸気導入筒部(２)の中心部を通過する吸気(６)に対し、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)から吸気導入筒部(２)内に導入されたＥＧＲガス(４)が、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)の両方から放出されるように構成され、
    ＥＧＲガスガイド部(５)がガイド底壁(５ｃ)とガイド周壁(５ｄ)とで構成され、ガイド底壁(５ｃ)は吸気導入筒部(２)の中心軸線(２ｂ)と交差する向きで吸気導入筒部(２)内に張り出され、ガイド周壁(５ｄ)はガイド底壁(５ｃ)で囲まれた吸気通過口(５ｅ)の開口縁部から吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側に導出され、上流側ＥＧＲガス放出口(５ａ)と下流側ＥＧＲガス放出口(５ｂ)がガイド周壁(５ｄ)に開口され、ＥＧＲガス導入通路(３)の通路出口(３ａ)と下流側ガス放出口(５ｂ)との間に、吸気導入筒部(２)の筒部周壁(２ａ)とガイド周壁(５ｄ)とに挟まれたＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)が形成されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニホルド。
  2. 請求項１に記載された多気筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、
    ＥＧＲガスガイド隙間(５ｆ)のうち、吸気導入筒部(２)の入口(２ｃ)側の端部は吸気導入筒部(２)内で開口されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニホルド。
  3. 請求項１または請求項２に記載された多気筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、
    上流側ガス放出口(５ａ)は下流側ガス放出口(５ｂ)よりも狭い開口面積で開口されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニホルド。
  4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された多気筒エンジンの吸気マニホルドにおいて、
    吸気導入筒部(２)とＥＧＲガス導入通路(３)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)に設けられ、吸気導入筒部(２)はマニホルド本体(１)の天井壁(１ａ)から上向きに導出されている、ことを特徴とする多気筒エンジンの吸気マニホルド。
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