JP6550970B2 - エンジンの吸気供給構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気管とシリンダヘッドとの間に設けられるインマニ部にインタークーラを内蔵した吸気供給構造に関する。

従来、エンジンの吸気通路に吸気冷却用のインタークーラを装備し、インタークーラによって吸気を冷却することで充填効率を高めて、エンジンの出力を向上させることが行われている。インタークーラには、走行風により吸気を冷却する空冷式のものと、冷媒により吸気を冷却する水冷式のものとがあり、後者の方が前者よりも配置の自由度が高いことが知られている。すなわち、水冷式のインタークーラであれば、できるだけ吸気ポートに近い位置に設けて吸気管の長さを短くすることが可能である。例えば、水冷式のインタークーラをインテークマニホールドのサージタンク内に配置することで、システム全体の小型化を図るようにしたエンジンが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−０５１９０７号公報

ところで、吸気がインタークーラの一部に片寄らずに通過すれば、インタークーラ全体で熱交換が行われるため、吸気が効率よく冷却される。すなわち、インタークーラによる冷却効率は、インタークーラに対してできるだけ均一に吸気が供給された方が高くなる。しかしながら、インタークーラがインテークマニホールドの内部に配置される場合は、インテークマニホールドに流入する吸気の流れ方向の影響を受け、インタークーラの一部に片寄って吸気が供給されるおそれがある。

また、インタークーラで吸気が冷却されると、吸気に含まれる水蒸気が凝縮して水（以下、凝縮水という）が生成される。この凝縮水が吸気と共に一気に筒内へ導入されてしまうと、燃焼安定性の低下やエンジンの耐久信頼性の低下等を招くことになる。インタークーラが吸気通路上に介装される場合には、インタークーラの下流側の吸気通路に凝縮水を分離するための構造を設けて凝縮水を処理することができるが、インテークマニホールドに内蔵される場合には、凝縮水を分離する構造を設けることは非常に困難である。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、エンジンの吸気供給構造に関し、凝縮水を適切に処理しながら吸気の冷却効率を高めることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンの吸気供給構造は、吸気が流通する吸気管と、前記吸気管と接続され、シリンダヘッド内に並設された複数の吸気ポートに前記吸気を導入するインマニ部と、前記インマニ部に内蔵され、前記吸気を冷却するインタークーラと、を備える。前記インマニ部は、前記吸気を取り入れる入口が、前記インタークーラよりも下方に設けられ、前記吸気を排出する出口が形成された出口部の底面が、前記インタークーラが設置される底面よりも下方に設けられるとともに、前記インタークーラが設置される前記底面と前記出口部の前記底面との間を滑らかに接続する傾斜面と、前記入口から前記インタークーラの下面まで延設された入口部と、を有する。前記インタークーラは、その吸気流入面と前記入口部の側面部との距離が、前記吸気管の下流端部における流路の輪郭を前記下流端部の軸中心に沿って前記インマニ部側に延長したときの範囲の直径よりも短くなるように、前記側面部寄りに配置されている。

（２）また、ここで開示するエンジンの吸気供給構造は、吸気が流通する吸気管と、前記吸気管と接続され、シリンダヘッド内に並設された複数の吸気ポートに前記吸気を導入するインマニ部と、前記インマニ部に内蔵され、前記吸気を冷却するインタークーラと、を備える。前記インマニ部は、前記吸気を取り入れる入口が、前記インタークーラよりも下方に設けられ、前記吸気を排出する出口が形成された出口部の底面が、前記インタークーラが設置される底面よりも下方に設けられるとともに、前記インタークーラが設置される前記底面と前記出口部の前記底面との間を滑らかに接続する傾斜面と、前記入口から前記インタークーラの下面まで延設された入口部と、前記入口部の側面部に内方へ突設され、前記側面部の内面と前記インタークーラの吸気上流側の下縁部とを滑らかに接続する突出部と、を有し、前記インタークーラは、吸気上流側の一部が、前記吸気管の下流端部における流路の輪郭を前記下流端部の軸中心に沿って前記インマニ部側に延長したときの範囲内に入り込むように配置され、前記突出部は、前記内面から上方にいくほどその突出量が大きくなるとともに、前記インタークーラの前記範囲内に入り込んだ部分の下面全体を下方から支持することが好ましい。

（３）前記インマニ部は、前記入口部の下面部に外方へ膨出形成された第一拡張部を有することが好ましい。
（４）前記インマニ部は、前記インタークーラの吸気流入面に対向する側面部に外方へ膨出形成された第二拡張部を有することが好ましい。

開示のエンジンの吸気供給構造では、インタークーラで生成された凝縮水を、生成されたそばからシリンダヘッドの吸気ポートへと流すことができ、凝縮水を適切に処理することができる。また、インマニ部の入口がインタークーラよりも下方に設けられるため、吸気の流れがインタークーラの吸気上流側で変化し、インタークーラの上部まで吸気を行き渡らせることができる。これにより、インタークーラの全体に吸気を供給でき、吸気の冷却効率を高めることができる。

吸気供給構造を備えたエンジンの全体構成を示すシステム図である。 吸気供給構造の外観を示す模式的な斜視図である。 図２及び図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図３及び図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図４のＤ−Ｄ矢視断面の分解斜視図から吸気管を省略した図である。 突起部の模式的な拡大斜視図である。 変形例に係る吸気供給構造の断面図（図３に対応する図）である。

図面を参照して、実施形態としてのエンジンの吸気供給構造について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．エンジン］
本実施形態の吸気供給構造は、図１に示す車載のエンジン１に適用される。本実施形態のエンジン１は直列四気筒のディーゼルエンジンであり、二つのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム１３，１４とターボチャージャ１０とを備える。図１にはエンジン１のシリンダブロック１Ｂに形成される複数の気筒５のうちの一つを示す。

エンジン１のシリンダヘッド１Ｈには、気筒５毎に吸気ポート３と排気ポート４とが設けられる。複数の吸気ポート３のそれぞれは、一端が燃焼室に向けて開口し、他端がシリンダヘッド１Ｈの吸気側側面に並んで開口する。また、各排気ポート４は、一端が燃焼室に向けて開口し、他端がシリンダヘッド１Ｈの排気側側面に並んで開口する。以下、複数の吸気ポート３の開口（吸気が流入する上流側，入口側の開口）が並ぶ方向（並設方向）を「ポート並設方向Ｌ」と呼ぶ。本実施形態のポート並設方向Ｌは、直列四気筒エンジンの場合、四つの気筒５が並ぶ方向（シリンダ列方向）と同一であり、エンジン１のクランク軸中心に平行な方向である。吸気ポート３の上流側には、後述のインマニ部２（インテークマニホールド）を介して吸気通路６（吸気管）が接続され、排気ポート４の下流側には、エキマニ部（エキゾーストマニホールド）を介して排気通路７が接続される。

吸気通路６には、上流側から順にエアフィルタ８，低圧スロットル弁９，ターボチャージャ１０のコンプレッサが介装される。また、吸気通路６の下流端部にはスロットルボディ６Ａ（吸気管）が設けられ、このスロットルボディ６Ａには高圧スロットル弁１１（スロットル弁）が内蔵される。一方、排気通路７には、上流側から順にターボチャージャ１０のタービン，排気浄化装置１２が介装される。

エンジン１には、排気通路７を流通する排気を吸気通路６へ還流させる低圧ＥＧＲシステム１３と高圧ＥＧＲシステム１４とが設けられる。低圧ＥＧＲシステム１３には、排気通路７の排気浄化装置１２よりも下流部分と吸気通路６のコンプレッサよりも上流部分とを接続する通路１３Ａが含まれるとともに、この通路１３Ａ上に介装されるフィルタ１３Ｂ，クーラ１３Ｃ，バルブ１３Ｄが含まれる。通路１３Ａを流通する排気の流量（低圧ＥＧＲ量）は、バルブ１３Ｄの開度と低圧スロットル弁９の開度とに応じて変化する。高圧ＥＧＲシステム１４には、排気通路７のタービンよりも上流部分とインマニ部２とを接続する通路１４Ａが含まれるとともに、この通路１４Ａ上に介装されるバルブ１４Ｄが含まれる。通路１４Ａを流通する排気の流量（高圧ＥＧＲ量）は、バルブ１４Ｄの開度と高圧スロットル弁１１の開度とに応じて変化する。

インマニ部２は、吸気通路６を流通してきた吸気と高圧ＥＧＲ用の通路１４Ａを流通してきた高圧ＥＧＲガスとを取り入れ、これらが混合された吸気をシリンダヘッド１Ｈの複数の吸気ポート３に導入するものである。以下、図１に示すように、インマニ部２のうち吸気通路６に接続されて吸気を取り入れる開口のことを「入口２１」と呼び、シリンダヘッド１Ｈの吸気側側面に接続されて吸気を排出する開口のことを「出口３４」と呼ぶ。本実施形態のインマニ部２は、一般的なインテークマニホールド（多岐管）のように吸気ポート３に接続される出口部分が分岐しておらず、横長形状の一つの出口３４で全ての吸気ポート３の開口を覆う。

インマニ部２には、冷媒により吸気を冷却する水冷式のインタークーラ１５が内蔵される。インタークーラ１５は、インマニ部２の内部に形成される吸気流路の全断面に亘って設けられる。したがって、インマニ部２を通過する全ての吸気はインタークーラ１５を通過し、冷却される。
エンジン１は、エンジン１の冷却系統とは別に、インタークーラ１５で用いられる冷媒が流通する循環路１６Ａと、循環路１６Ａ上に介装された電動ポンプ１６Ｂ及びラジエータ１６Ｃとを備える。電動ポンプ１６Ｂにより圧送された冷媒は、インタークーラ１５内を流通するときに吸気を冷却し、その後ラジエータ１６Ｃにおいて冷却されて、再び電動ポンプ１６Ｂへと戻る。

［２．吸気供給構造］
図２は、本実施形態の吸気供給構造の外観を示す模式的な斜視図である。図３は図２及び図５のＡ−Ａ矢視断面図，図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図，図５は図３及び図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。これらの図において、吸気通路６は下流端部（すなわちスロットルボディ６Ａ）のみを示す。また、図６は、図４の吸気供給構造をＤ−Ｄ断面で切断するとともに矢印Ｄの方向から見た分解斜視図であり、吸気通路６を省略した図である。なお、図４には、Ｂ−Ｂ矢視断面の反対側に位置するインタークーラ１５の下面１５ｂを二点鎖線で示す。

本実施形態の吸気供給構造は、上述した吸気通路６，インマニ部２，インタークーラ１５を備える。まず、インマニ部２に内蔵されるインタークーラ１５の構成について説明する。インタークーラ１５は、吸気を冷却するコア部１５Ｃと、固定用のフランジ部１５Ｆと、循環路１６Ａに接続されるニップル部１５Ｎとを有する。

図３，図５及び図６に示すように、コア部１５Ｃは、冷媒が流通する経路と吸気が流通する経路とを有し、冷媒と吸気との間で熱交換させることで吸気を冷却する部分である。コア部１５Ｃは、ポート並設方向Ｌに長い略直方体状に形成され、インマニ部２の上面に形成された天井開口部２９ｅから内部に収容される。コア部１５Ｃは、入口２１から流入した全ての吸気がコア部１５Ｃを通過するように、インマニ部２の内部に形成される吸気流路の全断面に亘って設置される。

以下、コア部１５Ｃに吸気が流入する面を「吸気流入面１５ａ」と呼び、コア部１５Ｃから吸気が流出する面を「吸気流出面１５ｄ」と呼ぶ。これら二つの面１５ａ，１５ｄは平行である。また、インタークーラ１５内を吸気が通過する方向を「吸気通過方向Ｆ」と呼ぶ。吸気通過方向Ｆは、吸気流入面１５ａから吸気流出面１５ｄに向かう方向であって、これら二つの面１５ａ，１５ｄに直交する方向である。吸気通過方向Ｆは、上面視でポート並設方向Ｌに対して略直交方向となる。

図２〜図４及び図６に示すように、フランジ部１５Ｆは、インタークーラ１５をインマニ部２に固定するための部位である。本実施形態のフランジ部１５Ｆは、天井開口部２９ｅよりも一回り大きい長方形状の薄い一枚板として設けられる。フランジ部１５Ｆは、周縁部を除いた部分にコア部１５Ｃの上面が固定されて、コア部１５Ｃと一体化される。インタークーラ１５は、コア部１５Ｃがインマニ部２に収容されるとともに、フランジ部１５Ｆが天井開口部２９ｅを覆うようにインマニ部２の上面に載置される。

フランジ部１５Ｆの周縁部と天井開口部２９ｅを囲むインマニ部２の上面との間には、シート状のガスケット１７が介装される。また、フランジ部１５Ｆの上面には、平板状の天板１８が載置される。天板１８は、インタークーラ１５のフランジ部１５Ｆを押さえる部材であり、上面視でフランジ部１５Ｆと同一形状をなし、フランジ部１５Ｆよりも厚みが大きく形成される。インタークーラ１５は、天板１８の上方から複数のボルト１９によって、天板１８，フランジ部１５Ｆ，ガスケット１７が共締めされることにより、インマニ部２に固定される。本実施形態では、天板１８のポート並設方向Ｌに延びる両端部のそれぞれに、四つのボルト１９が略等間隔に並んで配置される。
ニップル部１５Ｎは、コア部１５Ｃが有する冷媒流路（図５中の太破線で示す矢印）の上流端及び下流端にそれぞれ設けられた接続部であり、天板１８を貫通して上方に延設される。

次に、吸気通路６に内蔵される高圧スロットル弁１１について説明する。高圧スロットル弁１１は、電子制御式のバルブであり、図３及び図４に示すように、吸気通路６の下流側の開口６ｅの近傍に配置される。高圧スロットル弁１１は、図３〜図５に示すように、軸部１１Ａを中心として弁体１１Ｂを回転させるバタフライ式のバルブである。弁体１１Ｂの開度（角度）は、流量が最小となる全閉位置や流量が最大となる全開位置にオンオフ制御可能である。また、制御信号に応じて、図４に示すような任意の中間開度にも制御可能である。本実施形態の弁体１１Ｂの回転角度範囲は９０度であり、全閉位置から一方向に９０度回転することで全開位置となり、そこから逆方向に９０度回転することで全閉位置となる。また、これらの間の中間開度で流量を微調整可能である。軸部１１Ａは、吸気通過方向Ｆに沿う方向（ポート並設方向Ｌに直交する方向）に延設される。

次に、吸気供給構造の具体的な構成について詳述する。図２に示すように、インマニ部２は、インタークーラ１５を内蔵する部位と、この部位の一部から下方に突設された部位とを有する。図２〜図６に示すように、前者の部位は、ポート並設方向Ｌに延設される部分であり、インタークーラ１５のコア部１５Ｃが設置される設置部２９と、コア部１５Ｃの吸気直上流部である上流部２３と、コア部１５Ｃの吸気直下流部である下流部３０と、インマニ部２の最下流部となる出口部３３と、を有する。出口３４は、この出口部３３における下流側の端面３３ａに開口する。

一方、後者の部位は、吸気通路６に接続される部分であり、インマニ部２の最上流部となる入口部２２を有する。入口２１は、この入口部２２における上流側の端面２２ｅに開口する。本実施形態の入口２１は、インタークーラ１５の下面１５ｂよりも下方に設けられる。すなわち、入口部２２の端面２２ｅは、インタークーラ１５の下面１５ｂよりも下方に位置する。

図３及び図４に示すように、入口部２２は、入口２１が形成された端面２２ｅからインタークーラ１５の下面１５ｂまで延設された部分であり、端面２２ｅにはスロットルボディ６Ａが固定される。入口部２２は、入口２１から上方へ行くほど流路面積がポート並設方向Ｌに沿って広がるように設けられ、その上方に上流部２３が連続して設けられる。上流部２３は、インタークーラ１５の吸気流入面１５ａに沿って設けられた部分であり、入口２１から流入した吸気の流れの向きが吸気通過方向Ｆに変わる部分である。本実施形態の吸気通路６は、インタークーラ１５の吸気通過方向Ｆに対して交差する方向である下方向から、インマニ部２の入口部２２に接続される。

図４に示すように、入口２１は、吸気通路６の開口６ｅと同一形状に形成され、入口部２２の端面２２ｅにおいて下方に向かって開口する。本実施形態の入口２１は、吸気通過方向Ｆに沿うとともにポート並設方向Ｌと交差する方向に延在するインマニ部２の二つの側面２ａ，２ｂのうち、一方の側面２ａに寄って設けられる。以下、入口２１に近接する一方の側面２ａを「第一側面２ａ」と呼び、他方の側面２ｂを「第二側面２ｂ」と呼ぶ。本実施形態の入口２１は、インマニ部２のポート並設方向Ｌの中心から、ポート並設方向Ｌに沿って第二側面２ｂよりも第一側面２ａに近接して（オフセットして）設けられる。

第一側面２ａは、高圧スロットル弁１１が中間開度のときに二分される二つの流路６１，６２のうち、軸部１１Ａよりも上流側の流路面積が狭い一方の流路６１が存在する側の面である。図４に示すように、高圧スロットル弁１１が中間開度の場合、吸気通路６は、ポート並設方向Ｌにおいて、弁体１１Ｂの一方の面側を通る流路６１と他方の面側を通る流路６２とに分けられる。入口２１は、軸部１１Ａよりも上流側の流路面積が狭くなる一方（図中左方）の流路６１側に位置する第一側面２ａに片寄って設けられる。吸気は、軸部１１Ａよりも上流側の流路面積が広い他方（図中右方）の流路６２に流れやすいことから、高圧スロットル弁１１が中間開度である場合（全閉又は全開でない場合）には、インマニ部２の第二側面２ｂに向かって流入する吸気の流量が増大する。

また、入口部２２の端面２２ｅは、第一側面２ａから第二側面２ｂに向かう方向に下降傾斜して設けられ、この端面２２ｅにスロットルボディ６Ａの下流側の端面が当接する。吸気通路６は、その下流端部（すなわちスロットルボディ６Ａ）の端面が第二側面２ｂに向く姿勢で入口部２２の端面２２ｅに当接し、ポート並設方向Ｌに対して傾いた状態で入口部２２に接続される。吸気通路６の接続部分の傾斜方向は、スロットルボディ６Ａの軸中心Ｓ（図４中の一点鎖線）が吸気下流側ほど第二側面２ｂに接近する方向とされる。すなわち、スロットルボディ６Ａの傾斜方向は、高圧スロットル弁１１の中間開度での弁体１１Ｂの傾きと同様である。これにより、インマニ部２に流入する吸気が、第二側面２ｂ側により流れやすくなる。

インマニ部２には、入口２１から流入した吸気をポート並設方向Ｌの両側に（すなわち二つの側面２ａ，２ｂのそれぞれに向かうように）分離，分散させる突起部２５が設けられる。突起部２５は、インタークーラ１５よりも吸気上流側におけるインマニ部２の内面に突設される。本実施形態の突起部２５は、図３〜図５に示すように、インタークーラ１５の吸気流入面１５ａと対向する上流部２３の側面部２３ａであって、高圧スロットル弁１１と上下方向に重なる位置に設けられる。

具体的には、突起部２５は、スロットルボディ６Ａの流路面積（軸中心Ｓに直交する断面積）や断面形状が変化しないように、流路の輪郭を軸中心Ｓに沿ってインマニ部２側に延長したときの範囲Ｐ内（図３，図４中の二本の破線の間）に設けられる。図５に示すように、突起部２５は、上面視で入口２１と重なって配置される。また、側面視での突起部２５の位置は、図４に示すように、スロットルボディ６Ａから流入した吸気が衝突する位置に設定される。

なお、本実施形態における範囲Ｐの形状は円筒状であり、その断面形状の大きさは高圧スロットル弁１１の近傍での流路断面形状に対応するものとされる。すなわち、高圧スロットル弁１１が取り付けられた位置でスロットルボディ６Ａの流路を軸中心Ｓに直交する断面で切断したときの切り口が、範囲Ｐの断面形状に対応する。また、突起部２５は、スロットルボディ６Ａの軸中心Ｓの方向（軸方向）に沿う方向に細長く形成された形状とされる。本実施形態の突起部２５は、上下方向に細長い形状とされ、その下端部が入口２１に向かって先細りの形状に形成される。

このような構成により、入口２１からインマニ部２に流入した吸気は、図４及び図５中に白抜き矢印で示すように、突起部２５に当たることで第一側面２ａ側へ向かう流れと第二側面２ｂ側へ向かう流れとに分離される。このとき、上述したような入口２１の位置とスロットルボディ６Ａの傾きとによって、第二側面２ｂに向かう吸気の流量の方が第一側面２ａに向かう吸気の流量よりも多くなる。

図３〜図５に示すように、本実施形態の突起部２５は、上流部２３の側面部２３ａに形成された開口部２４を塞ぐ蓋２６Ａを締結するためのボス部を兼ねている。開口部２４は、組み立て作業やメンテナンス作業を行うための作業用の貫通孔である。本実施形態の開口部２４は、インマニ部２をシリンダヘッド１Ｈの吸気側側面に固定するためのボルトを締め付ける工具（何れも図示略）を通すためのものであり、ポート並設方向Ｌにおいて互いに間隔をあけて二箇所に設けられる。各開口部２４は、後述するボルト孔３３ｈの軸中心（すなわちボルトの挿通方向）の延長線Ｑ（図３中のＣ−Ｃ断面を示す二点鎖線）上に形成され、工具が通る大きさの略円形状に形成される。この延長線Ｑに沿って、インマニ部２を取り付けるための工具が差し込まれる。

図２，図３及び図６に示すように、蓋２６Ａは、側面部２３ａの外面に固定されて各開口部２４を外部から塞ぐものである。本実施形態の蓋２６Ａは、略ひし形状に形成され、長い方の対角線が上下方向に延びる姿勢で側面部２３ａに取り付けられる。蓋２６Ａは、その上端，下端のそれぞれにおいてボルト２６Ｂが締結されることで側面部２３ａに固定される。本実施形態のインマニ部２には、ポート並設方向Ｌに互いに間隔をあけて同一の蓋２６Ａが二つ設けられる。突起部２５は、一方の蓋２６Ａを固定するボルト２６Ｂを締結するためのボス部となる。

本実施形態の突起部２５は、図３に示すように、インタークーラ１５の吸気流入面１５ａに対向する面（出口３４側を向いた面）に凹設された凹部２５ｂを有する。本実施形態の突起部２５の模式的な拡大斜視図を図７に示す。凹部２５ｂは、突起部２５の長手方向（すなわち上下方向）の中間部に位置し、突起部２５をポート並設方向Ｌに貫通するように設けられる。これにより、凹部２５ｂの上方，下方のそれぞれには、凹部２５ｂに対して相対的に凸となる凸部２５ａ，２５ｃが形成される。二つの凸部２５ａ，２５ｃは、側面部２３ａから内方に向かって突設された部位である。すなわち突起部２５は、上下方向に間隔をあけて並設された二つの凸部２５ａ，２５ｃと、これらの凸部２５ａ，２５ｃの間に凹設された凹部２５ｂとを有する。

本実施形態の凹部２５ｂは、ボルト孔３３ｈの軸中心の延長線Ｑの方向に延びる略円筒形状に形成され、その底面に開口部２４が形成される。すなわち凹部２５ｂは、突起部２５と側面部２３ａとを延長線Ｑの方向に貫通した貫通孔として設けられる。一方、二つの凸部２５ａ，２５ｃは、蓋２６Ａが取り付けられる外面側に穿設された孔部を有する。この孔部には、ボルト２６Ｂを螺合するためのねじ溝が切られている。

二つの凸部２５ａ，２５ｃは、入口２１から流入してきた吸気を拡散させる機能を持つ。特に、凸部２５ａ，２５ｃと凹部２５ｂとのエッジ部分において吸気がより拡散される。また、凹部２５ｂの下方の凸部２５ａは、その下端部が入口２１に向かって先細りの形状に形成され、入口２１からインマニ部２に流入した吸気の流れを二方向に分ける機能も持つ。すなわち、入口２１から流入した吸気は、下方の凸部２５ａに当たってポート並設方向Ｌの一方と他方とに向かう流れに分離されるとともに拡散される。これにより、インタークーラ１５への吸気の流入が均一化される。

図３及び図５に示すように、インタークーラ１５は、吸気上流側の一部が入口部２２の流路面積を狭めるように、インマニ部２内に配置される。具体的には、インタークーラ１５の吸気上流側の一部が、スロットルボディ６Ａの流路の輪郭を延長した範囲Ｐ内に入り込むように配置される。すなわち、インタークーラ１５の吸気流入面１５ａと上流部２３の側面部２３ａとの距離が範囲Ｐの直径よりも短くなるように、インタークーラ１５が側面部２３ａ寄りに配置される。

本実施形態のインマニ部２には、インタークーラ１５の範囲Ｐ内に入り込んだ部分の直下方に突出部２２ｄが設けられる。突出部２２ｄは、入口部２２の側面部２２ａに内方へ突設された部分であり、端面２２ｅの近傍における入口部２２の内面２２ｈと、インタークーラ１５の吸気上流側の下縁部１５ｅとを滑らかに接続する。すなわち突出部２２ｄは、内面２２ｈから上方に行くほどその突出量が大きくされ、インタークーラ１５の範囲Ｐ内に入り込んだ部分の下面全体を下方から支持する。これにより、入口２１からインマニ部２に流入した吸気が、突出部２２ｄにより側面部２２ａ側へと偏流し、上流部２３の上部にも行き渡る。

ところで、インマニ部２は、上述したインタークーラ１５の配置及び突出部２２ｄによって吸気の流路面積が絞られることから、インマニ部２において圧力損失が発生する可能性がある。これに対し、インマニ部２には、圧力損失を低減するための二つの拡張部２７，２８が設けられる。第一拡張部２７は、図４に示すように、入口部２２の下面部２２ｂに外方へ膨出形成された部分である。第一拡張部２７は、スロットルボディ６Ａの流路の輪郭を延長した範囲Ｐの外側に広がった部分である。これにより、吸気の流路面積が上下方向に拡張され、圧力損失の発生が抑制される。

第二拡張部２８は、図３及び図６に示すように、インタークーラ１５の吸気流入面１５ａに対向する面部に外方へ膨出形成された部分である。本実施形態の第二拡張部２８は、上流部２３の側面部２３ａと入口部２２の側面部２２ａとにまたがって設けられる。これにより、吸気の流路面積が吸気通過方向Ｆに沿う方向にも拡張され、圧力損失の発生がより効果的に抑制される。なお、第一拡張部２７，第二拡張部２８の何れか一方のみを設けてもよい。

設置部２９は、入口部２２よりも上方に位置し、インタークーラ１５のコア部１５Ｃが略隙間なく収容される部分である。設置部２９の上部には、コア部１５Ｃをインマニ部２の内部に収容するための天井開口部２９ｅが設けられる。天井開口部２９ｅは上面視で長方形状に形成され、コア部１５Ｃがぴったりと収まる形状とされる。設置部２９の底面２９ｂにはコア部１５Ｃの下面１５ｂが接触配置される。また、設置部２９の天井開口部２９ｅを囲む上面には、ガスケット１７を介してフランジ部１５Ｆが載置される。

図３及び図５に示すように、下流部３０は、インタークーラ１５の吸気流出面１５ｄに沿って設けられた部分であり、インタークーラ１５を通過した吸気に高圧ＥＧＲガスが混合される部分である。下流部３０の上部には、ポート並設方向Ｌに沿って延びるＥＧＲ導入路３１が設けられる。ＥＧＲ導入路３１は、高圧ＥＧＲガスをインマニ部２の内部に導入する流路であり、その下面部にポート並設方向Ｌに沿って形成されたスリット状のＥＧＲ導入口３２を有する。

ＥＧＲ導入路３１におけるポート並設方向Ｌの一端には、図２に示すように接続口３１ａが設けられる。接続口３１ａには、高圧ＥＧＲシステム１４の通路１４Ａが接続される。通路１４Ａを流通した高圧ＥＧＲガスは、接続口３１ａからＥＧＲ導入路３１に流入し、ＥＧＲ導入路３１内を流通してＥＧＲ導入口３２から下流部３０内に流入する。下流部３０では、インタークーラ１５を通過して冷却された吸気と高圧ＥＧＲガスとが混ざり合う。

図３，図４及び図６に示すように、上流部２３，下流部３０の各上部には、複数の締結ボス２３ｄ，３０ｄが上流部２３，下流部３０の各空間内に突設される。これらの締結ボス２３ｄ，３０ｄは、インタークーラ１５を固定するためのボルト１９が締結されるものである。上流部２３に設けられる締結ボス２３ｄは、上流部２３に流入した吸気に乱れを発生させる機能を有し、これにより、インタークーラ１５への吸気の流入が均一化される。一方、下流部３０に設けられる締結ボス３０ｄは、一部がＥＧＲ導入路３１にも突設され、インタークーラ１５を通過した吸気とＥＧＲ導入路３１を流通する高圧ＥＧＲガスとに乱れを発生させて、これらの混合を促進する機能を有する。

出口部３３は、シリンダヘッド１Ｈの吸気側側面に固定される部分であり、出口３４が開口した端面３３ａが吸気側側面に当接する。出口部３３には、インマニ部２をシリンダヘッド１Ｈに固定するための複数の固定部３３ｅ，３３ｆが設けられる。本実施形態の出口部３３は、出口３４の上縁に沿って設けられた二つの固定部３３ｅと、出口３４の下縁に沿って設けられた五つの固定部３３ｆとを有する。各固定部３３ｅ，３３ｆは、端面３３ａに直交する方向に穿設されたボルト孔３３ｈを有する。上側の固定部３３ｅのボルト孔３３ｈは出口部３３の内部に設けられ、下側の固定部３３ｆのボルト孔３３ｈは出口部３３の外部に設けられる。

二つの固定部３３ｅは、出口３４の上縁のポート並設方向Ｌにおける中心を通る鉛直面に対して面対称に配置される。本実施形態の固定部３３ｅは、図５に示すように、第一気筒（＃１）及び第二気筒（＃２）の間と、第三気筒（＃３）及び第四気筒（＃４）の間とに設けられる。上述した開口部２４は、これらの固定部３３ｅに穿設されたボルト孔３３ｈの軸中心の延長線Ｑ上に設けられる。インマニ部２をシリンダヘッド１Ｈに固定する場合は、シリンダヘッド１Ｈに端面３３ａを当接させた状態で開口部２４から工具を挿入し、固定部３３ｅのボルト孔３３ｈにボルトを通して締結する。なお、インタークーラ１５は、インマニ部２をシリンダヘッド１Ｈに固定した後に収容される。

五つの固定部３３ｆは、両端の二つが出口３４の下縁のポート並設方向Ｌにおける両端部に配置され、中央の一つがポート並設方向Ｌの中心に配置され、残りの二つが中央の一つを挟んで面対称に配置される。なお、下側の五つの固定部３３ｆは、全てがボルト締結されなくてもよく、必要に応じてボルト締結する部分を選択してもよい。例えば、五つの固定部３３ｆのうち、両端の二つと中央とを選択して三箇所でボルト締結してもよいし、ボルトの挿通方向において入口部２２と重なる固定部３３ｆを除いた四箇所でボルト締結してもよい。

出口部３３の底面３３ｂは、設置部２９の底面２９ｂよりも下方に設けられ、下流部３０の底面３０ｂによって設置部２９の底面２９ｂと滑らかに接続されている。すなわち、下流部３０の底面３０ｂは、吸気下流側に向かって下降傾斜した傾斜面として設けられる。これにより、インタークーラ１５で生成された凝縮水は、その底面２９ｂに溜まることなく、生成されたそばから底面３０ｂを伝って出口部３３側へ流れ、出口３４から吸気ポート３へと排出される。気筒５に対して極僅かな量の凝縮水が導入されると、エンジン１の出力が向上するとともに、燃焼温度が下がることから排ガス性能が向上する。

［３．効果］
（１）上述の吸気供給構造では、出口部３３の底面３３ｂが設置部２９の底面２９ｂよりも下方に設けられることから、インタークーラ１５で生成された凝縮水を、生成されたそばからシリンダヘッド１Ｈの吸気ポート３へと流すことができる。すなわち、生成された凝縮水がインマニ部２内に溜まらないように適切に処理することができる。このため、溜まった凝縮水が一度に吸気ポート３を介して気筒５内へ流入することにより生じる、燃焼安定性の低下やエンジン１の耐久信頼性の低下等を防ぐことができる。また、極僅かな量の凝縮水が気筒５に導入されることから、エンジン１の出力を向上させることができる。さらに、凝縮水が気筒５に導入されると燃焼温度が低下するため、窒素酸化物（NOx）を低減でき、排ガス性能の向上に寄与することができる。

また、出口部３３の底面３３ｂをインタークーラ１５が設置される設置部２９の底面２９ｂよりも下方に設けることで、インタークーラ１５を通過する吸気がインタークーラ１５の下部に集中しやすくなる。これに対し、上述の吸気供給構造では、入口２１がインタークーラ１５よりも下方に設けられ、吸気の流れがインタークーラ１５の吸気上流側（具体的には上流部２３）で変化するようになっている。このため、インタークーラ１５の上部まで吸気を行き渡らせることができる。また、吸気の流通方向が変化することから、吸気を拡散させることができる。これらによって、インタークーラ１５の全体に吸気を供給でき、吸気の冷却効率を高めることができる。

（２）上述の吸気供給構造では、下流部３０の底面３０ｂが傾斜面として設けられ、設置部２９の底面２９ｂと出口部３３の底面３３ｂとの間を滑らかに接続するため、インタークーラ１５で生成された凝縮水をスムーズにシリンダヘッド１Ｈの吸気ポート３側へと流すことができる。すなわち、インマニ部２内に凝縮水が滞留することを確実に防止でき、凝縮水を適切に処理することができる。

（３）上述の吸気供給構造では、インタークーラ１５の吸気上流側の一部が、スロットルボディ６Ａの流路の輪郭を延長した範囲Ｐ内に入り込むように配置されるため、インマニ部２のサイズをコンパクトにすることができる。さらに、上述の吸気供給構造では、インタークーラ１５の吸気上流側の下縁部１５ｅと端面２２ｅの近傍における入口部２２の内面２２ｈとが、突出部２２ｄによって滑らかに接続される。このため、入口２１から流入した吸気の向きを、突出部２２ｄに沿わせて変えることができ、インタークーラ１５の上部まで吸気を行き渡らせることができる。したがって、インタークーラ１５の全体に吸気を供給でき、吸気の冷却効率をより高めることができる。また、突出部２２ｄによってインタークーラ１５の吸気上流側の一部を下方から支持することができるため、インマニ部２内でのインタークーラ１５の位置を安定させることができる。

（４）上述の吸気供給構造では、インタークーラ１５の吸気上流側の一部が範囲Ｐ内に入り込むように配置されるとともに突出部２２ｄが設けられるため、吸気の流路面積が絞られ、インマニ部２において圧力損失が発生する可能性がある。これに対し、インタークーラ１５の吸気上流側には第一拡張部２７及び第二拡張部２８が設けられ、吸気の流路面積が上下方向，吸気通過方向Ｆに沿う方向にそれぞれ拡張されることから、圧力損失を低減することができる。

（５）本実施形態の吸気供給構造では、インマニ部２の入口２１が二つの側面２ａ，２ｂのうちの一方に寄って設けられる。すなわち入口２１は、インマニ部２のポート並設方向Ｌの中心から、ポート並設方向Ｌに沿って第二側面２ｂよりも第一側面２ａに近接して（オフセットして）設けられる。さらに、吸気通路６は、その下流端部（スロットルボディ６Ａ）の軸中心Ｓが吸気下流側ほど第二側面２ｂに接近する方向に傾斜した状態でインマニ部２に接続される。

これらのような構成により、インマニ部２に流入する吸気が第二側面２ｂに向かって流れやすくなる。すなわち、入口２１がオフセットされた方向と逆方向に存在する第二側面２ｂに向かう吸気の流量が増大するため、インマニ部２に流入する吸気の流速を保つことができる。これにより、インタークーラ１５の端まで吸気を行き渡らせることができ、インタークーラ１５の全体に吸気を供給できる。したがって、吸気の冷却効率をさらに高めることができる。

（６）また、本実施形態の吸気供給構造では、高圧スロットル弁１１が中間開度のときに二分される二つの流路６１，６２のうち、軸部１１Ａよりも上流側の流路面積が狭い一方の流路６１側に位置する第一側面２ａに寄って入口２１が設けられる。このため、高圧スロットル弁１１が中間開度である場合には、吸気が他方の流路６２に流れやすくなり、インマニ部２の第二側面２ｂに向かって流入する吸気の流量を増大させることができる。これにより、インマニ部２の両端まで吸気を到達させることができ、冷却効率をより高めることができる。

（７）さらに、本実施形態の吸気供給構造では、突起部２５によって、入口２１から流入してきた吸気をポート並設方向Ｌの両側へ分離，分散させることができ、インタークーラ１５の両端まで吸気を到達させることができる。また、突起部２５に吸気が当たる（衝突する）ことで渦（乱流）が発生するため、インタークーラ１５への吸気の流入を均一化することができ、冷却効率をさらに高めることができる。また、この突起部２５が、開口部２４を塞ぐ蓋２６Ａを締結固定するためのボス部を兼ねていることから、部品点数を増大させることなく、インタークーラ１５の端まで吸気を行き渡らせることができる。

［４．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上述したインマニ部２は、入口部２２に設けられた突出部２２ｄを有しているが、この突出部２２ｄが省略されていてもよい。すなわち、図８に示すように、インタークーラ１５の吸気上流側の一部が範囲Ｐ内に入り込むように配置され、下方の入口２１から流入した吸気がインタークーラ１５の下面に衝突するように構成されたインマニ部２であってもよい。この場合であっても、インタークーラ１５の吸気上流側の一部の下面に当たった吸気が、分散されながらその下面から離れる方向に流れの向きを変える。これにより、インタークータ１５の上部にまで吸気が行き渡ることから、上述の実施形態と同様に、吸気の冷却効率を高めることができる。

上述の実施形態では、入口２１が一方の側面２ａ寄りに設けられているが、入口２１の位置は上記の場所に限定されず、ポート並設方向Ｌの中心であってもよいし、他方の側面２ｂ寄りに設けられていてもよい。また、吸気通路６は、スロットルボディ６Ａが傾斜した状態で接続されていなくてもよい。すなわち、スロットルボディ６Ａの軸中心Ｓとポート並設方向Ｌとが直交するように吸気通路６がインマニ部２に接続されていてもよい。

また、インマニ部２の具体的な構成は上述のものに限られない。例えば、インマニ部２が、一般的なインテークマニホールドと同様に、吸気ポート３の開口と同数の出口を有する分岐形状に形成されていてもよい。
上述の実施形態では、突起部２５がボス部としての機能も有するものとして説明したが、突起部２５が吸気を分離させる専用の部位として設けられていてもよい。この場合、突起部２５の形状は上述のように細長い形状でなくてもよく、吸気を分離させうる形状であればよい。なお、突起部２５を省略してもよい。

上述の吸気供給構造は、上述のエンジン１以外のエンジンにも適用可能である。すなわち、直列四気筒エンジンに限らず、単気筒エンジンやＶ型多気筒エンジンにも適用可能である。少なくとも、二つ以上の吸気ポートを備えたエンジンであればよく、もちろんガソリンエンジンであってもよいし、ＥＧＲシステム１３，１４やターボチャージャ１０を備えていないエンジンであってもよい。

１ エンジン
１Ｈ シリンダヘッド
２ インマニ部
３ 吸気ポート
６ 吸気通路（吸気管）
６Ａ スロットルボディ（吸気管，下流端部）
１５ インタークーラ
１５ａ 吸気流入面
１５ｂ 下面
１５ｅ 下縁部
２１ 入口
２２ 入口部
２２ａ 側面部
２２ｂ 下面部
２２ｄ 突出部
２２ｈ 側面部の内面
２３ 上流部
２３ａ 側面部
２７ 第一拡張部
２８ 第二拡張部
２９ 設置部
２９ｂ 底面
３０ 下流部
３０ｂ 傾斜面
３３ 出口部
３３ｂ 底面
３４ 出口
Ｐ 下流端部の流路の輪郭を延長したときの範囲
Ｓ スロットルボディ（下流端部）の軸中心

Claims (4)

1. 吸気が流通する吸気管と、
   前記吸気管と接続され、シリンダヘッド内に並設された複数の吸気ポートに前記吸気を導入するインマニ部と、
   前記インマニ部に内蔵され、前記吸気を冷却するインタークーラと、を備え、
   前記インマニ部は、
   前記吸気を取り入れる入口が、前記インタークーラよりも下方に設けられ、
   前記吸気を排出する出口が形成された出口部の底面が、前記インタークーラが設置される底面よりも下方に設けられるとともに、
   前記インタークーラが設置される前記底面と前記出口部の前記底面との間を滑らかに接続する傾斜面と、前記入口から前記インタークーラの下面まで延設された入口部と、を有し、
   前記インタークーラは、その吸気流入面と前記入口部の側面部との距離が、前記吸気管の下流端部における流路の輪郭を前記下流端部の軸中心に沿って前記インマニ部側に延長したときの範囲の直径よりも短くなるように、前記側面部寄りに配置されている
   ことを特徴とする、エンジンの吸気供給構造。
2. 吸気が流通する吸気管と、
   前記吸気管と接続され、シリンダヘッド内に並設された複数の吸気ポートに前記吸気を導入するインマニ部と、
   前記インマニ部に内蔵され、前記吸気を冷却するインタークーラと、を備え、
   前記インマニ部は、
   前記吸気を取り入れる入口が、前記インタークーラよりも下方に設けられ、
   前記吸気を排出する出口が形成された出口部の底面が、前記インタークーラが設置される底面よりも下方に設けられるとともに、
   前記インタークーラが設置される前記底面と前記出口部の前記底面との間を滑らかに接続する傾斜面と、前記入口から前記インタークーラの下面まで延設された入口部と、前記入口部の側面部に内方へ突設され、前記側面部の内面と前記インタークーラの吸気上流側の下縁部とを滑らかに接続する突出部と、を有し、
   前記インタークーラは、吸気上流側の一部が、前記吸気管の下流端部における流路の輪郭を前記下流端部の軸中心に沿って前記インマニ部側に延長したときの範囲内に入り込むように配置され、
   前記突出部は、前記内面から上方にいくほどその突出量が大きくなるとともに、前記インタークーラの前記範囲内に入り込んだ部分の下面全体を下方から支持する
   ことを特徴とする、エンジンの吸気供給構造。
3. 前記インマニ部は、前記入口部の下面部に外方へ膨出形成された第一拡張部を有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの吸気供給構造。
4. 前記インマニ部は、前記インタークーラの吸気流入面に対向する側面部に外方へ膨出形成された第二拡張部を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの吸気供給構造。

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