JP6583387B2 - 多気筒エンジンの吸気装置 - Google Patents

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Description

本発明は、多気筒エンジンの吸気装置に関する。
自動車等の車両では、エンジンにインテークマニホールドが取り付けられている。インテークマニホールド(吸気装置)は、エンジンのシリンダヘッドに接続されるランナと、ランナの吸気上流側に接続されるサージタンク(吸気分配部)と、サージタンクの吸気上流側に接続され、他端側にスロットルバルブが取り付けられたスロットルバルブ通路と、を備える。
また、特許文献1には、スロットルバルブ通路に対してEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスを導入するEGR通路が接続されてなるインテークマニホールドが開示されている。
特開2016−70249号公報
ところで、インテークマニホールドに導入される新気(空気)やEGRガスには水分が含まれている。このガス中の水分は、サージタンク内に凝縮水として溜まることがある。このような場合において、多量の凝縮水が一気にエンジンの燃焼室に送り込まれてしまうと失火の原因となることが懸念される。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、吸気分配部に溜まる凝縮水をスムーズに除去し、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる多気筒エンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、一端部にスロットルバルブが取り付けられた吸気導入通路と、前記吸気導入通路の他端に接続され、内部に各気筒への吸気分配用の空間を有する容器である吸気分配部と、各一端が前記吸気分配部に接続され、各他端が前記多気筒エンジンの各吸気ポートに接続された複数の独立吸気通路と、を備え、前記複数の独立吸気通路は、前記吸気分配部における下方側の部分に接続されており、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記吸気分配部における底面部を指向しており、前記吸気導入通路の延設方向と、前記吸気分配部における前記複数の独立吸気通路の接続箇所の配列方向とは、互いに沿った状態にあり、前記配列方向において、前記吸気分配部における前記吸気導入通路の接続箇所は、前記吸気導入通路における前記一端部から最も離間した側の箇所であり、前記スロットルバルブは、水平方向に設けられた回動軸を中心に回動自在の弁体を有するバタフライバルブであり、前記吸気導入通路および前記吸気分配部を前記回動軸が延びる方向の一方側から断面視する場合に、前記吸気導入通路は、前記吸気分配部における前記スロットルバルブから最も離間した独立吸気通路の接続箇所に対応する位置に開口し、かつ、内壁面のうちの上側部分が、前記吸気分配部の内壁面に接しており、前記複数の独立吸気通路における前記吸気分配部との前記接続に係る各開口部は、下方側の部分が前記吸気分配部における底面部と略面一となっている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路の他端が吸気分配部における底面部を指向するように、吸気導入通路と吸気分配部とが接続されている。このため、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路から流入された吸気により、吸気分配部の底面部に多量の凝縮水が溜まる前に、凝縮水を独立吸気通路へとスムーズに吹き飛ばすことができる。即ち、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部における底面部に多量の凝縮水が溜まる前に、逐次、独立吸気通路へと吹き飛ばすことができる。
また、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部における吸気導入通路の接続箇所を、吸気導入通路の延設方向で上記一端部(スロットルバルブが取り付けられた部分)から最も離間した箇所としているので、吸気導入通路の流路長を最大限長く確保することができる。よって、EGRガスやパージガスやブローバイガスなどの二次ガスを導入する場合にも、優れたミキシング性能を得ることができる。
従って、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部に溜まる凝縮水をスムーズに除去し、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記吸気分配部における前記底面部は、水平方向に対して傾斜しており、前記吸気分配部における前記底面部の内、最も下方側の箇所を底部とするとき、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記底部を指向している。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部における底面部が傾斜している形態を採用し、その最も下方側となる底部に向けて吸気導入通路の他端が指向するようにしているので、吸気分配部の底面部で最も凝縮水が溜まり易い底部に対して吸気を吹き付けることができる。よって、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、より高効率に吸気分配部に溜まる凝縮水を除去することができ、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのをより確実に抑制することができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記吸気導入通路は、前記吸気分配部の上部に接続されており、前記底面部には、当該底面部における前記吸気分配部の前記空間に対して前記複数の独立吸気通路が開口する側とは反対側の端部に、当該底面部よりも壁面が上向きに立ち上がった立面部が接続されている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部において、底面部における上記端部に接続する立面部を設けているので、凝縮水をスムーズに底面部に移動させ、吸気導入通路からの吸気を用いて凝縮水を独立吸気通路に吹き飛ばすことができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記立面部は、前記吸気分配部の前記空間側から外側に向けて凸の湾曲面を以って構成された湾曲面部である。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、立面部の一例として湾曲面部を採用するので、凝縮水を底面部にスムーズに移動させることができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記立面部は、斜面を以って構成された斜面部である。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、立面部の一例として斜面部を採用するので、この場合にも凝縮水を底面部にスムーズに移動させることができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記底面部は、前記立面部に連続して形成されている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、底面部が立面部に連続して形成されているので、底面部と立面部との間で凝縮水をスムーズに移動させるのに有効である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記吸気導入通路に接続され、当該吸気導入通路に二次ガスを導入する二次ガス導入通路を、さらに備える。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路に二次ガス導入通路が接続された形態を採用するため、二次ガス中に含まれる水分に起因する凝縮水の発生が懸念されるが、上述のように、吸気導入通路を流れてくる吸気(新気、二次ガス)を用いて、多量の凝縮水が溜まる前に吸気分配部から凝縮水をスムーズに除去することができる。
本発明の一態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、一端部にスロットルバルブが取り付けられた吸気導入通路と、前記吸気導入通路の他端に接続されているとともに、前記吸気導入通路の下方に配置されており、内部に吸気分配用の空間を有する容器である吸気分配部と、各一端が前記吸気分配部に接続され、各他端が前記多気筒エンジンの各吸気ポートに接続された複数の独立吸気通路と、前記吸気導入通路に接続され、当該吸気導入通路に二次ガスを導入する二次ガス導入通路と、を備え、前記複数の独立吸気通路は、前記吸気分配部における下方側の部分に接続されており、前記吸気導入通路の延設方向と、前記吸気分配部における前記複数の独立吸気通路の接続箇所の配列方向とは、互いに沿った状態にあり、前記配列方向において、前記吸気分配部における前記吸気導入通路の接続箇所は、前記吸気導入通路における前記一端部から最も離間した側の箇所であり、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記吸気分配部における底面部を指向しており、前記スロットルバルブは、水平方向に設けられた回動軸を中心に回動自在の弁体を有するバタフライバルブであり、前記吸気導入通路および前記吸気分配部を前記回動軸が延びる方向の一方側から断面視する場合に、前記吸気導入通路は、前記吸気分配部における前記スロットルバルブから最も離間した独立吸気通路の接続箇所に対応する位置に開口し、かつ、内壁面のうちの上側部分が、前記吸気分配部の内壁面に接しており、前記複数の独立吸気通路における前記吸気分配部との前記接続に係る各開口部は、下方側の部分が前記吸気分配部における底面部と略面一となっている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路の他端が吸気分配部における底面部を指向するように、吸気導入通路と吸気分配部とが接続されている。このため、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路から流入された吸気及び二次ガス導入通路から導入される二次ガスに起因して凝縮水が発生しても、吸気分配部の底面部に多量の凝縮水が溜まる前に、凝縮水を独立吸気通路へとスムーズに吹き飛ばすことができる。
また、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部における吸気導入通路の接続箇所を、吸気導入通路の延設方向で上記一端部(スロットルバルブが取り付けられた部分)から最も離間した箇所としているので、吸気導入通路の流路長を最大限長く確保することができる。よって、EGRガスやパージガスやブローバイガスなどの二次ガスを導入する場合にも、優れたミキシング性能を得ることができる。
従って、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部に溜まる凝縮水をスムーズに除去し、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。
上記態様であって、前記吸気分配部における前記底面部は、水平方向に対して傾斜しており、前記吸気分配部における前記底面部の内、最も下方側の箇所を底部とするとき、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記底部を指向している。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部における底面部が傾斜している形態を採用し、その最も下方側となる底部に向けて吸気導入通路の他端が指向するようにしているので、吸気分配部の底面部で最も凝縮水が溜まり易い底部に対して、吸気導入通路からの吸気を吹き付けることができる。よって、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、より高効率に吸気分配部に溜まる凝縮水を除去することができ、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのをより確実に抑制することができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、上記態様であって、前記吸気導入通路は、前記一端側から前記他端側に行くのに従って、上方から下方へと漸次下がって行くように傾斜配置されている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路が、スロットルバルブが取り付けられた一端部側から吸気分配部との接続側である他端の側に向けて、漸次下がるように傾斜しているので、吸気導入通路で生じた凝縮水は、吸気分配部へと流れる。このため、上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路内に凝縮水が溜まるのを抑制することもでき、装置全体として凝縮水をスムーズに除去することができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンの吸気装置は、前記吸気導入通路の前記他端側の部分は、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との前記接続部において、前記吸気導入通路の内壁面は、前記吸気分配部の内壁面に対して、連続した状態で湾曲形成されている。
上記態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気導入通路の前記他端側の部分が、湾曲形成されており、吸気導入通路の内壁面が吸気分配部の内壁面に連続しているので、吸気導入通路を通り流れてきた吸気を吸気分配部の空間に対してスムーズに導入することができる。
上記の各態様に係る多気筒エンジンの吸気装置では、吸気分配部に溜まる凝縮水をスムーズに除去し、吸気分配部の内方空間に多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。
第1実施形態に係る車両のエンジンルームに搭載されたエンジン及びインテークマニホールドを示す模式側面図である。 インテークマニホールドの構成を示す模式正面図である。 インテークマニホールドの構成を示す模式背面図である。 インテークマニホールドの構成を示す模式側面図である。 図4のV−V断面を示す図であって、インテークマニホールドの内部構成を示す模式断面図である。 図5のVI−VI断面を示す図であって、インテークマニホールドの内部構成を示す模式断面図である。 図5のB部を拡大して示す図であって、インテークマニホールドにおけるスロットルバルブ通路とサージタンクとの接続部分を示す模式断面図である。 図5のA部を拡大して示す図であって、インテークマニホールドの内部構成の一部を示す模式断面図である。 図8のD部を拡大して示す図であって、インテークマニホールドにおけるスロットルバルブ通路への還流通路部の接続部分を示す模式断面図である。 図5のX−X断面を示す図であって、還流通路部の形状を示す模式断面図である。 第2実施形態に係るインテークマニホールドの内部構成を示す模式断面図である。
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
以下の説明で用いる図面においては、「Up」で車両上方、「Lo」で車両下方、「Fr」で車両前方、「Re」で車両後方、「Le」で車両左方、「Ri」で車両右方をそれぞれ示す。
[第1実施形態]
1.車両1におけるエンジン3及びインテークマニホールド7
本実施形態に係る車両1におけるエンジン3及びインテークマニホールド7の配置形態について、図1を用い説明する。
図1に示すように、車両1のフロン部分に設けられたエンジンルーム2には、エンジン3が搭載されている。本実施形態に係る車両1では、エンジン1の一例として4気筒のガソリンエンジンを適用している。エンジン1は、その気筒列方向が車両1の前後(Fr−Re)方向に向くように搭載されている。即ち、本実施形態に係る車両1は、エンジン1を縦置きで搭載している。
エンジン3には、車両1の後方Re側に変速機4が取り付けられており、変速機4からは車両1の後方Reに向けてプロペラシャフト5が延びている。エンジン3に対して車両1の前方Fr側には、ラジエータ6が設けられている。
また、エンジン7には、インテークマニホールド(吸気装置)7が取り付けられている。インテークマニホールド7は、車両1の左方Le側(図1の紙面手前側)に配置されている。
ここで、エンジン3は、車両1の前後(Fr−Re)方向において、当該エンジン3の軸(出力軸)Axが水平軸Axに対して角度θを以って傾斜している。また、エンジン3の傾斜に伴い、インテークマニホールド7についても、車両1の前後(Fr−Re)方向における軸Axが水平軸Axに対して角度θを以って傾斜している。
なお、本実施形態において、角度θと角度θとは同じ角度である。
2.インテークマニホールド7の外観構成
インテークマニホールド7の外観構成について、図2から図4を用いて説明する。図2は、インテークマニホールド7を車両1の左方Le側から見た模式正面図であり、図3は、インテークマニホールド7をエンジン3の側から見た模式背面図であり、図4は、インテークマニホールド7を車両1の前方Fr側から見た模式側面図である。
図2及び図4に示すように、本実施形態に係るインテークマニホールド7は、3つの構成部材7A〜7Cを有している。3つの構成部材7A〜7Cのそれぞれは、例えば、樹脂材料を用い形成されている。なお、インテークマニホールド7を構成する構成部材の数や形状については、これに限定されない。
図2〜図4に示すように、インテークマニホールド7は、スロットルバルブ通路(吸気導入通路)8と、複数(本実施形態では、4本)のランナ(独立吸気通路)9と、サージタンク(吸気分配部)10と、スロットルバルブ11と、EGRバルブ12と、を有する。なお、以下の説明では、スロットルバルブを「T/V」と記載し、スロットルバルブ通路を「T/V通路」と記載することがある。
図2及び図3に示すように、T/V11は、T/V通路8における車両1の前方Fr側の端部に取り付けられている。図4に示すように、T/V11は、回動軸11bを中心として回動自在の弁体11aを有するバタフライバルブであって、エンジン3への吸気の流入量を調節するためのバルブである。
図3に示すように、T/V通路8における車両1の後方Re側の端部は、サージタンク10に接続されている。サージタンク10におけるT/V通路8の接続箇所は、車両1の前後方向(Fr−Re)における最も後方Re側の箇所である。
サージタンク10は、上述のようにインテークマニホールド7の傾斜配置に伴い、底面部が前方Fr側から後方Re側に行くのに従って下方Loになるように傾斜している。これについては、後述する。
図2に戻って、4本のランナ9のそれぞれは、サージタンク10で分配された吸気を、エンジン3の各吸気ポートに送るための通路である。なお、本実施形態に係る4本のランナ9は、一体成型されている。これによって、剛性の向上を図ることができる。
図4に示すように、4本のランナ9は、車両1の前方Fr側(紙面に垂直な方向)からの側面視で、サージタンク10における左方Le及び上方Upを囲むように、弧を描き構成されている。図3に示すように、4本のランナ9の各々には、エンジン3の各吸気ポートに接続するための出口側開口部9a〜9dが設けられている。
なお、本実施形態では、エンジン3の各気筒に対応して1つの出口側開口部9a〜9dを設けることとしたが、これに限定されず、各気筒に対応して2つ以上の出口側開口部を設けることとしてもよい。
図3及び図4に示すように、EGRバルブ12は、インテークマニホールド7における上方Up側の部分に配設されている。EGRバルブ12には、T/V通路8に繋がるEGR通路が接続されている。これについては、後述する。
3.インテークマニホールド7の内部構成
インテークマニホールド7の内部構成について、図5から図7を用いて説明する。図5は、図4のV−V断面を示す模式断面図であり、図6は、図5のVI−VI断面を示す模式断面図であり、図7は、図5のB部を拡大して示す模式断面図である。
図5に示すように、T/V通路8には、T/V11とサージタンク10との間の吸気経路として、上流側通路部8aと下流側通路部8bとが互いに連続して形成されている。T/V通路8には、EGRバルブ12(図3及び図4を参照。)に繋がるEGR通路(二次ガス導入通路)13の出口側開口部13aが開口されている。
EGR通路13の出口側開口部13aは、T/V通路8における長手方向(吸気の流れに沿う方向)の略中程の箇所に設けられている。そして、本実施形態では、T/V通路8の通路部を、EGR通路13の出口側開口部13aよりも吸気上流側を上流側通路部8aと呼称し、吸気下流側を下流側通路部8bと呼称する。
また、T/V通路8には、EGR通路13の出口側開口部13aの下方Loに当たる箇所に整流部8cが設けられている。整流部8cは、前方Fr側から後方Re側へと行くのに従って上方Up側へとせり上がる斜面を以って構成されている。整流部8cが果たす役割については、後述する。
サージタンク10は、内部にサージタンク内空間10aが設けられている。サージタンク内空間10aは、T/V通路8の下流側通路部8bに連通されている。上述のように、T/V通路8は、サージタンク10に対して、T/V11が取り付けられた端部から最も遠い端部(最も離間した箇所)で接続されている(接続部P)。具体的には、図7に示すように、T/V通路8は、サージタンク10の最も後方Re側の端部の上部に対して、接続端部8eで接続されている。
図7に示すように、T/V通路8とサージタンク10との接続部Pにおいて、T/V通路8の接続端部(開口部)8eは、下方Lo側、即ち、サージタンク10の底面部10dを指向するように構成されている(接続端部指向方向Or)。
また、図7に示すように、T/V通路8は、サージタンク10との接続部Pの近傍の部分(他端側部分8f)が湾曲形成されている。これにより、T/V通路8とサージタンク10との接続部Pにおいて、T/V通路8の内壁面とサージタンク10の内壁面とが接するように構成されている。
図5に示すように、T/V通路8は、その管軸Axが、前方Fr側から後方Re側へと行くのに従って漸次下方Lo側へと下がるように傾斜した状態で配設されている。
サージタンク10には、ランナ9の各通路部9e〜9hに繋がる入口側開口部9i〜9lが開口されている。これによって、サージタンク内空間10aは、ランナ9の各通路部9e〜9hにも連通されている。
図6に示すように、サージタンク10の底面部10dは、滑らかな曲面を以って構成されている。そして、ランナ9の入口側開口部9i〜9l(図6では、図示の都合上、入口側開口部9kだけを図示。)の下方Lo側の部分は、底面部10dと略面一となるように設けられている(矢印Cで指し示す部分を参照)。
また、図6に示すように、サージタンク10において、底面部10dにおける右方Ri側の端部(底面端部P)には、湾曲面部10eが接続されている。換言すると、サージタンク10の底面部10dには、当該底面部10dにおける、ランナ9の入口側開口部9i〜9lが開口された側とは反対側の底面端部Pに、湾曲面部10eが接続されている。
底面部10dと湾曲面部10eとは、境界部分で連続しており(本実施形態では、互いに接している)、滑らかに接続されている。湾曲面部10eは、底面部10dよりも壁面が上方Up側に立上った面であって、サージタンク内空間10aの側から外側に向けて凸の湾曲面を以って構成されている。
ここで、図1を用いて説明したように、本実施形態に係るインテークマニホールド7は、車両1の前後(Fr−Re)方向における軸Axが水平軸Axに対して角度θを以って傾斜している。このため、図5に示すように、サージタンク10のサージタンク内空間10aを臨む底面部10dは、当該底面部10dに沿う仮想延長線Ax10dが、水平軸Axに対して角度θ10dをなすように傾斜している。そして、サージタンク10における底面部10dは、前方Fr側から後方Re側へと行くのに従って、漸次下方Lo側へと下がるように傾斜している。底面部10dにおいて、最も下方Lo側に位置するのが、底部Pである。図7に示すように、T/V通路8とサージタンク10との接続部Pにおいて、T/V通路8の接続端部(開口部)8eは、サージタンク10の底部Pを指向するように構成されている(接続端部指向方向Or)。
なお、本実施形態において、角度θ10dと角度θとは同じ角度である。
図5に示すように、サージタンク10の底面部10dの傾斜に伴い、サージタンク10に設けられたランナ9の入口側開口部9i〜9lは、入口側開口部9iから、入口側開口部9j、入口側開口部9k、入口側開口部9lの順で、車両1の下方Lo側に配置されている。
また、図5に示すように、本実施形態に係るサージタンク10には、当該サージタンク内空間10aにおける最も前方Fr側の部分とT/V通路8における下流側通路部8bとを連通する還流通路部10bが形成されている。還流通路部10bは、下方Lo側の部分が、サージタンク10における入口側開口部9j,9iが開口された上方部分にあり、上方Up側の部分が、T/V通路8における整流部8cが設けられた箇所のすぐ下流側にある。
4.インテークマニホールド7内における気流
インテークマニホールド7内における気流について、図6及び図8を用いて説明する。図8は、図5のA部を拡大して示す模式断面図である。
図8に示すように、T/V11における弁体11aの開度に応じて導入された新気(空気)は、T/V通路8の上流側通路部8aを下流側(後方Re側)に向けて流れる(気流Flow2)。
また、EGR通路13の出口側開口部13aからは、EGRバルブ12の弁開度に応じて所定量のEGRガス(二次ガス)がT/V通路8の下流側通路部8bに噴出される。EGRガスは、T/V通路8の下流側通路部8bを下流側(後方Re側)に向けて流れる(EGRガス流Flow3)。
T/V11を介して導入された新気と、EGR通路13の出口側開口部13aから噴出されたEGRガスとは、T/V通路8における下流側通路部8bを進むうちにミキシングされる(気流Flow4)。そして、ミキシングされたガス(新気+EGRガス)は、接続部Pを通過してサージタンク10のサージタンク内空間10aに導入される(気流Flow5)。
気流Flow5は、サージタンク10aの内側壁面に沿って底面部10dへと流れ、ミキシングガスは、サージタンク10のサージタンク内空間10aで一時的に溜められる。これにより、各ランナ9の入口側開口部9i〜9lに対して均等にガスを分配し、また吸気緩衝も防がれる。
なお、サージタンク10のサージタンク内空間10aでは、底面部10dの内でも底部Pに最も凝縮水が溜まり易いが、上述のように、T/V通路8の接続端部8eがサージタンク10の底部Pを指向するように設けられているので、サージタンク10に導入されるミキシングガスにより入口側開口部9i〜9lが設けられた側へと吹き飛ばされる。よって、インテークマニホールド7では、サージタンク10の底部Pに多量の凝縮水が溜まることが抑制される。
図8に示すように、サージタンク10からは、入口側開口部9i〜9lを介して各ランナ9にミキシングガスが導出される(気流Flow6)。また、サージタンク10からは、ガス(新気、EGRガス)の少なくとも一部が還流通路部10bを通りT/V通路8の下流側通路部8bへと還流される(気流Flow7)。還流されたガス(新気、EGRガス)は、再び下流側通路部8bでミキシングされてサージタンク10のサージタンク内空間10aに送られる。
図6に示すように、サージタンク10のサージタンク内空間10aから入口側開口部9i〜9l(図6では、図示の都合上、入口側開口部9kだけを図示。)を介してランナ9に送られたガス(新気とEGRガスとのミキシングガス)は、ランナ9の通路部9e〜9hから出口側開口部9a〜9dを介してエンジン3の吸気ポートへと送られる(気流Flow1)。
なお、図6では、図示の都合上、通路部9e〜9hの内の通路部9gだけを図示し、出口側開口部9a〜9dの内の出口側開口部9cだけを図示している。
5.整流部8cの果たす役割
T/V通路8の内壁面に設けた整流部8cが果たす役割について、図9を用い説明する。図9は、図8のD部を拡大して示す模式断面図である。
図9に示すように、T/V通路8における整流部8cは、三角形の断面形状を有しており、吸気上流側(前方Fr側)から吸気下流側(後方Re側)に向けて上方にせり上がるように形成されている(矢印Eで指し示す部分を参照)。
整流部8cは、T/V通路8における上流側通路部8aを囲む内壁面の内、底側(下方Lo側)の内壁面である底面8dに沿って流れてくる新気を上方Up側へと偏向する(気流Flow8)。気流Flow8は、還流通路部10bの開口部を避ける流れとなる。
このように、本実施形態に係るインテークマニホールド7では、T/V通路8の整流部8cを設けることにより、還流通路部10bの出口部分を負圧とする効果を高めることができる。よって、インテークマニホールド7では、還流通路部10bを介したT/V通路8への還流を促進することができ、ミキシング性能の向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、底面8dに対する整流部8c(斜面)の角度θ8cを、10°〜45°の範囲、より望ましくは、20°〜35°の範囲としている。
6.還流通路部10bの構成
還流通路部10bの構成について、図9及び図10を用い説明する。図10は、図5のX−X断面を示す模式断面図である。
図9に示すように、サージタンク10のサージタンク内空間10aとT/V通路8の下流側通路部8bとを連通するように設けられた還流通路部10bは、管軸Ax10bが上部に行くのに従って斜め後方を向くように設けられている。還流通路部10bの管軸Ax10bとT/V通路8の下流側通路部8bの管軸Axとがなす角度θ10bは、90°未満となっている。即ち、還流通路部10bの管軸Ax10bとT/V通路8の管軸Axとは、鋭角に交差するようになっている。
また、図9に示すように、還流通路部10bは、EGR通路13の出口側開口部13aよりも吸気の流れ方向の下流側(後方Re側)でT/V通路8に接続されている。具体的には、EGR通路13の出口側開口部13aの中心から管軸Axに直交する方向に中心線Ax13を引き、還流通路部10bの上前端部P10bから中心線Ax13に平行な仮想線L10bを引くとき、中心線Ax13と仮想線L10bとの間の間隔がD10である。間隔D10は、例えば、10mm〜50mm程度としている。
さらに、図9に示すように、還流通路部10bは、T/V通路8との接続部分(上部)が、吸気の流れに沿った方向の下流側(後方Re側)を向くように構成されている。このため、整流部8cの形成と相まって、T/V通路8の上流側通路部8aを流れてきた新気やEGRガスなどが還流通路部10bを通りサージタンク10に向けて逆流するのを抑制することができる。
図10に示すように、還流通路部10bは、サージタンク10のサージタンク内空間10aの側(下方Lo側)から、T/V通路8の下流側通路部8bの側(上方Up側)に向けて、通路内側の断面幅が漸減する形状で設けられている。具体的には、還流通路部10bは、サージタンク内空間10aの側の内側断面幅がDLOであり、T/V通路8の下流側通路部8bの側の内側断面幅がDUPである。断面幅DLOと断面幅DUPとは、次の関係を満たす。
[数1]DLO>DUP
また、断面幅DLOは、図10に示す方向でのサージタンク10のサージタンク内空間10aの幅と同一の幅となっている。一方、断面幅DUPは、T/V通路8の下流側通路部8bの内径と同一かそれ以下となっている。
7.効果
本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド(吸気装置)7では、T/V通路(吸気導入通路)8とサージタンク(吸気分配部)10との接続部Pにおいて、T/V通路8の接続端部8eがサージタンク10における底面部10dを指向するようになっている(接続端部指向方向Or)。このため、本実施形態に係るインテークマニホールド7では、T/V通路8を通り流入する吸気(ミキシングガス)により、サージタンク10の底面部10dに多量の凝縮水が溜まる前に、凝縮水をランナ9へとスムーズに吹き飛ばすことができる。
従って、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク10のサージタンク内空間10aに溜まる凝縮水をスムーズに除去し、サージタンク内空間10aに多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク10における底面部10dが水平軸Axに対して角度θ10dだけ傾斜している形態を採用し、その最も下方側となる底部Pに向けてT/V通路8の接続端部(他端)8eが指向するようにしているので(接続端部指向方向Or)、サージタンク10の底面部10dで最も凝縮水が溜まり易い底部Pに対して吸気を吹き付けることができる。よって、本実施形態に係るインテークマニホールド7では、より高効率にサージタンク内空間10aに溜まる凝縮水を除去することができ、サージタンク内空間10aに多量の凝縮水が溜まるのをより確実に抑制することができる。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク10におけるT/V通路8との接続箇所を、最も後方Re側の箇所としているので、T/V通路8の流路長を最大限長く確保することができる。よって、T/V通路8における新気とEGRガスとを十分にミキシングすることができる。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク10において、底面部10dの上方に続く湾曲面部(立面部)10eを設けているので、凝縮水をスムーズに底面部10dに移動させ、T/V通路8からの吸気を用いて凝縮水をランナ9に吹き飛ばすことができる。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク10における底面部10dと湾曲面部10eとが、連続している(本実施形態では、互いの境界部分で接していることとしている。)ので、底面部10dと湾曲面部10eとの間で凝縮水をスムーズに移動させるのに有効である。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、T/V通路にEGR通路(二次ガス導入通路)12が接続された(出口側開口部13aが設けられた)形態を採用するため、EGRガス中に含まれる水分に起因する凝縮水の発生が懸念されるが、本実施形態では、上記のようにT/V通路8を通り導入されてくるミキシングガス(新気、EGRガス)を用いて、サージタンク10の底面部10dに多量の凝縮水が溜まる前にサージタンク内空間10aから凝縮水をスムーズに除去することができる。
また、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、図7を用いて説明したように、T/V通路8の他端側部分8fが、湾曲形成されてなり、T/V通路8とサージタンク10との内壁面同士が接するようになっているので、T/V通路8を通り流れてきたミキシングガスをサージタンク10におけるサージタンク内空間10aに対してスムーズに導入することができる。
以上のように、本実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド7では、サージタンク内空間10aに溜まる凝縮水をスムーズに除去し、サージタンク内空間10aに多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。よって、本実施形態では、多量の凝縮水がエンジン3の燃焼室に送られるという事態を回避することができ、凝縮水に起因する失火を抑制することができる。
[第2実施形態]
第2実施形態に係るエンジン3のインテークマニホールド17の構成について、図11を用い説明する。図11は、上記第1実施形態の説明で用いた図6に対応する模式断面図である。
図11に示すように、本実施形態に係るインテークマニホールド17も、T/V通路18と、サージタンク20と、ランナ19と、を備える。T/V通路18の通路部(図11では、下流側通路部18bだけを図示。)と、サージタンク20のサージタンク内空間20aと、ランナ19の通路部と、は連通している。
サージタンク内空間20aは、紙面の垂直な方向に延びるように形成されており、底面部20dも、紙面に垂直な方向に延びるよう形成されている。そして、底面部20dは、後方Re側(紙面の奥側)に行くのに従って下方Lo側に下がるように傾斜している。
サージタンク20において、底面部20dにおける右方Ri側の端部(底面端部P)には、斜面部20eが接続されている。底面端部Pも、上記第1実施形態に係る底面端部Pと同様に、ランナ19の入口側開口部が開口された側(左方Le側)とは反対側の端部である。
底面部20dと斜面部20eとは、連続している(本実施形態では、底面部20dと斜面部20eとが、境界部分で接している)。斜面部20eは、底面部20dよりも壁面が上方Up側に立上った面である。
なお、図11を用いて説明した構成以外については、本実施形態と上記第1実施形態とは同じ構成を採用する。
本実施形態では、サージタンク20において、底面部20dに対して滑らかに接続された斜面部20eを有する構成としているので、上記第1実施形態と同様に、凝縮水をスムーズに底面部20dに移動させ、T/V通路18からの吸気を用いて凝縮水をランナ19に吹き飛ばすことができる。
そして、本実施形態では、サージタンク20の一部構成を除き、上記第1実施形態と同じ構成を採用しているので、上記同様に、サージタンク内空間20aに溜まる凝縮水をスムーズにランナ19に除去し(逐次除去し)、サージタンク内空間20aに多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。よって、本実施形態でも、多量の凝縮水がエンジン3の燃焼室に送られるという事態を回避することができ、凝縮水に起因する失火を抑制することができる。
[変形例]
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、エンジン3として4気筒のガソリンエンジンを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、3気筒以下又は5気筒以上のガソリンエンジン等を採用することもできる。また、ガソリンエンジンではなく、ディーゼルエンジンを採用することもできる。
また、上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、エンジン3を縦置きに搭載し、リヤタイヤを駆動するFR車を一例として採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、エンジンルームに対してエンジンを横置きのFF車を採用することもできる。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、T/V通路8として直線状に延びる管体を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、U字状に湾曲した管体をT/V通路として採用することもできる。
上記第1実施形態では、図5を用いて説明したように、サージタンク10を車両1の右方Ri側から側面視した場合に、サージタンク内空間10aが略矩形の形状を有することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、円形や楕円形、あるいはそれらの一部を切り取った形状のサージタンク内空間を有するサージタンクを採用することもできる。
上記第1実施形態に係るサージタンク10では、互いに接する底面部10dと湾曲面部10eとでサージタンク10の底面を構成し、上記第2実施形態に係るサージタンク20では、互いに接する底面部20dと斜面部20eとでサージタンク20の底面を構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、互いに接する3つ以上の面を以ってサージタンクの底面を構成することもできるし、1つの湾曲面を以ってサージタンクの底面を構成することもできる。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、二次ガスの一例としてのEGRガスをT/V通路8,18に還流させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、パージガスやブローバイガスなどの二次ガスをT/V通路に還流させる構成とすることもできる。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、還流通路部10bに流量を制御するための制御弁などを設けない構成としたが、本発明は、これに限定受けるものではない。例えば、エンジンの回転数、吸気量やO濃度等に応じてサージタンクからT/V通路に還流させるガスの流量を制御する制御弁を設けることとしてもよい。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、インテークマニホールド7,17を3つの構成部材7A〜7Cの組み合わせを以って構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、2つの構成部材の組み合わせを以って構成することとしてもよいし、4つ以上の構成部材の組み合わせを以って構成することとしてもよい。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、4本のランナ9,19を一体形成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。それぞれのランナを別々に設けることとしてもよいし、2本ずつ一体形成することなどもできる。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、整流部8cを平面状の斜面で構成することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、凸状または凹状の湾曲面を以って構成することとしてもよい。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、T/V通路8,18とサージタンク10,20との接続部Pにおいて、T/V通路8,18の接続端部8eが下方Lo側を指向するようにしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。T/V通路の接続端部がサージタンクの底面部を指向していれば、接続端部の指向方向は斜め下方であってもよい。
上記第1実施形態及び上記第2実施形態では、インテークマニホールド7,17の傾斜に伴いサージタンク10,20の底面部10d,20dも傾斜している構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。サージタンクの底面部については、水平であってもよい。この場合においても、T/V通路とサージタンクとの接続部において、T/V通路の接続端部をサージタンクの底面部を指向するようにすることで、サージタンク内空間に多量の凝縮水が溜まるのを抑制することができる。
上記第1実施形態に係るサージタンク10では、底面部10dと湾曲面部10eとが接することとし、上記第2実施形態に係るサージタンク20では、底面部20dと斜面部20eとが接することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、底面部と湾曲面部又は斜面部とが、互いに角度を以って突合せ状態となる形態を採用することもできる。この場合、互いの突合せ箇所において、大きな角度(180°に近い角度)を以って突合せられるようにすることが凝縮水の下方への流れを阻害し難いので好ましい。
1 車両
3 エンジン
7,17 インテークマニホールド(吸気装置)
8,18 スロットルバルブ通路(吸気導入通路)
8e 接続端部(他端)
9,19 ランナ(独立吸気通路)
10,20 サージタンク(吸気分配部)
10d,20d 底壁部(底面部)
10e 湾曲部(立面部)
11 スロットルバルブ
13 EGR通路(二次ガス導入通路)
13a 出口側開口部
20e 斜面部(立面部)
Or 通路端指向方向
底部
接続部

Claims (11)

  1. 多気筒エンジンの吸気装置において、
    一端部にスロットルバルブが取り付けられた吸気導入通路と、
    前記吸気導入通路の他端に接続され、内部に各気筒への吸気分配用の空間を有する容器である吸気分配部と、
    各一端が前記吸気分配部に接続され、各他端が前記エンジンの各吸気ポートに接続された複数の独立吸気通路と、を備え、
    前記複数の独立吸気通路は、前記吸気分配部における下方側の部分に接続されており、
    前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記吸気分配部における底面部を指向しており、
    前記吸気導入通路の延設方向と、前記吸気分配部における前記複数の独立吸気通路の接続箇所の配列方向とは、互いに沿った状態にあり、
    前記配列方向において、前記吸気分配部における前記吸気導入通路の接続箇所は、前記吸気導入通路における前記一端部から最も離間した側の箇所であり、
    前記スロットルバルブは、水平方向に設けられた回動軸を中心に回動自在の弁体を有するバタフライバルブであり、
    前記吸気導入通路および前記吸気分配部を前記回動軸が延びる方向の一方側から断面視する場合に、前記吸気導入通路は、前記吸気分配部における前記スロットルバルブから最も離間した独立吸気通路の接続箇所に対応する位置に開口し、かつ、内壁面のうちの上側部分が、前記吸気分配部の内壁面に接しており、
    前記複数の独立吸気通路における前記吸気分配部との前記接続に係る各開口部は、下方側の部分が前記吸気分配部における底面部と略面一となっている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  2. 請求項1に記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気分配部における前記底面部は、水平方向に対して傾斜しており、
    前記吸気分配部における前記底面部の内、最も下方側の箇所を底部とするとき、
    前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記底部を指向している、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気導入通路は、前記吸気分配部の上部に接続されており、
    前記底面部には、当該底面部における前記吸気分配部の前記空間に対して前記複数の独立吸気通路が開口する側とは反対側の端部に、当該底面部よりも壁面が上向きに立ち上がった立面部が接続されている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  4. 請求項3に記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記立面部は、前記吸気分配部の前記空間側から外側に向けて凸の湾曲面を以って構成された湾曲面部である、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  5. 請求項3に記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記立面部は、斜面を以って構成された斜面部である、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  6. 請求項3から請求項5の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記底面部は、前記立面部に連続して形成されている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  7. 請求項1から請求項6の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気導入通路に接続され、当該吸気導入通路に二次ガスを導入する二次ガス導入通路を、さらに備える、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  8. 多気筒エンジンの吸気装置において、
    一端部にスロットルバルブが取り付けられた吸気導入通路と、
    前記吸気導入通路の他端に接続されているとともに、前記吸気導入通路の下方に配置されており、内部に吸気分配用の空間を有する容器である吸気分配部と、
    各一端が前記吸気分配部に接続され、各他端が前記エンジンの各吸気ポートに接続された複数の独立吸気通路と、
    前記吸気導入通路に接続され、当該吸気導入通路に二次ガスを導入する二次ガス導入通路と、
    を備え、
    前記複数の独立吸気通路は、前記吸気分配部における下方側の部分に接続されており、
    前記吸気導入通路の延設方向と、前記吸気分配部における前記複数の独立吸気通路の接続箇所の配列方向とは、互いに沿った状態にあり、
    前記配列方向において、前記吸気分配部における前記吸気導入通路の接続箇所は、前記吸気導入通路における前記一端部から最も離間した側の箇所であり、
    前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記吸気分配部における底面部を指向しており、
    前記スロットルバルブは、水平方向に設けられた回動軸を中心に回動自在の弁体を有するバタフライバルブであり、
    前記吸気導入通路および前記吸気分配部を前記回動軸が延びる方向の一方側から断面視する場合に、前記吸気導入通路は、前記吸気分配部における前記スロットルバルブから最も離間した独立吸気通路の接続箇所に対応する位置に開口し、かつ、内壁面のうちの上側部分が、前記吸気分配部の内壁面に接しており、
    前記複数の独立吸気通路における前記吸気分配部との前記接続に係る各開口部は、下方側の部分が前記吸気分配部における底面部と略面一となっている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  9. 請求項8に記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気分配部における前記底面部は、水平方向に対して傾斜しており、
    前記吸気分配部における前記底面部の内、最も下方側の箇所を底部とするとき、
    前記吸気導入通路と前記吸気分配部との接続部において、前記吸気導入通路の前記他端は、前記底部を指向している、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  10. 請求項1から請求項9の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気導入通路は、前記一端側から前記他端側に行くのに従って、上方から下方へと漸次下がって行くように傾斜配置されている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
  11. 請求項1から請求項10の何れかに記載の多気筒エンジンの吸気装置であって、
    前記吸気導入通路の前記他端側の部分は、前記吸気導入通路と前記吸気分配部との前記接続部において、前記吸気導入通路の内壁面は、前記吸気分配部の内壁面に対して、連続した状態で湾曲形成されている、
    多気筒エンジンの吸気装置。
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