JP6965835B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関する。

エンジンの吸気装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の吸気装置は、スロットルバルブに連なる円形の空気導入口が側壁に開口する空気導入部と、この空気導入部から分岐して左右のバンクに沿って延びる左右の集合吸気管と、空気導入部の側壁に空気導入口と対向するように設けられ、ＥＧＲガス供給管と通孔を介して連通されたＥＧＲガス吐出口と、空気導入口とＥＧＲガス吐出口とを遮るように配置され、ＥＧＲガス吐出口と同軸上に整列する連通孔が穿設された隔壁とを備えている。空気導入口から空気導入部の吸気導入空間に供給された吸気は、隔壁に遮られて左右の集合吸気管に分岐する。ＥＧＲガス吐出口から空気導入部のＥＧＲガス導入空間に供給されたＥＧＲガスは、隔壁に遮られて左右の集合吸気管に分岐する。空気導入口を通過した吸気の一部は、隔壁の連通孔を通過してＥＧＲガス導入空間に流入する。

特開平８−２８４７６７号公報

ところで、ＥＧＲガスを左右のバンクに均等に分配するためには、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス管を多少長くする必要がある。しかし、近年では、エンジンの小型化等に伴ってＥＧＲガス管を長くすることが困難になっている。従って、ＥＧＲガス管を短くしても、ＥＧＲガスを左右のバンクに均等に分配することが望まれている。

本発明の目的は、ＥＧＲガス管を短くしつつ、ＥＧＲガスを各バンクに均等に分配することができるエンジンの吸気装置を提供することである。

本発明の一態様は、２つのバンクを有するエンジンに具備され、２つのバンクに空気及びＥＧＲガスをそれぞれ吸入するエンジンの吸気装置において、空気が流れる吸気管と、吸気管から分岐して２つのバンクとそれぞれ接続される２つの分岐管と、吸気管と分岐管とが接続される分岐部に接続され、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス管と、分岐部に配置され、ＥＧＲガス管内を流れるＥＧＲガスを２つの分岐管内にそれぞれ導くＥＧＲ導出管とを備え、ＥＧＲ導出管は、筒状部と、筒状部の内部に配置され、２つの分岐管内とそれぞれ連通された２つの通路を仕切る縦壁部とを有し、縦壁部のＥＧＲガス管側の部分には、ＥＧＲガス管側の端面に開口した切欠部が設けられている。

このようなエンジンの吸気装置においては、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス管が短いと、吸気管とＥＧＲガス管と各分岐管とが接続される分岐部にＥＧＲガスの旋回流が到達しやすくなり、分岐部において偏流が発生しやすくなるため、ＥＧＲガスを各バンクに均等に分配することが困難になる。そこで、本発明の一態様では、ＥＧＲガス管内を流れるＥＧＲガスを２つの分岐管内にそれぞれ導くＥＧＲ導出管が分岐部に配置されている。ＥＧＲ導出管は、筒状部の内部に配置された縦壁部を有し、その縦壁部のＥＧＲガス管側の部分には、ＥＧＲガス管側の端面に開口した切欠部が設けられている。このため、ＥＧＲガス管内を流れるＥＧＲガスがＥＧＲ導出管内に供給されると、縦壁部の切欠部によってＥＧＲガスの旋回流が抑えられる。そして、ＥＧＲガスがＥＧＲ導出管内を流れるときに、縦壁部によってＥＧＲガスの偏流が抑えられる。このようにＥＧＲガス管を短くしても、ＥＧＲガスの旋回流及び偏流が抑制されるため、ＥＧＲガスを各バンクに均等に分配することができる。

縦壁部におけるＥＧＲガス管とは反対側の端面は、分岐管の内壁に当接しており、筒状部におけるＥＧＲガス管とは反対側の端面と分岐管の内壁との間には、隙間が設けられていてもよい。このような構成では、縦壁部におけるＥＧＲガス管とは反対側の端面が分岐管の内壁に当接しているため、縦壁部が長くなる。従って、ＥＧＲガスがＥＧＲ導出管内を流れるときに、縦壁部によってＥＧＲガスの偏流が十分に抑えられる。また、筒状部におけるＥＧＲガス管とは反対側の端面と分岐管の内壁との間には隙間が設けられているので、縦壁部におけるＥＧＲガス管とは反対側の端面が分岐管の内壁に当接していても、ＥＧＲ導出管内の各通路を流れるＥＧＲガスがそれぞれ各分岐管内に確実に導かれる。

切欠部は、四角形状を呈していてもよい。このような構成では、ＥＧＲガス中に含まれる不完全燃焼物等が切欠部の底に堆積しにくい。

吸気管における分岐部との接続部分は、ＥＧＲガス管における分岐部との接続部分よりも上方に位置しており、分岐部におけるＥＧＲ導出管の上側には、吸気管内を流れる空気を２つの分岐管内にそれぞれ導く断面逆Ｖ字状の整流壁が配置されていてもよい。このような構成では、吸気管内を流れる空気が整流壁に沿って各分岐管内にスムーズに導かれるようになる。

本発明によれば、ＥＧＲガス管を短くしつつ、ＥＧＲガスを各バンクに均等に分配することができる。

本発明の一実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンを示す平面図である。 図１に示された吸気装置の一部断面を含む背面図である。 図１及び図２に示されたＥＧＲ導出管の斜視図である。 図３に示されたＥＧＲ導出管の背面図である。 図４のV−V線断面図である。 図３に示されたＥＧＲ導出管の側面図である。 図６に示されたＥＧＲ導出管の変形例を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る吸気装置を備えたエンジンを示す平面図である。図２は、図１に示された吸気装置の一部断面を含む背面図である。図１及び図２において、エンジン１は、Ｖ型６気筒のディーゼルエンジンであり、車両に搭載されている。エンジン１は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂを備えている。つまり、エンジン１は、２つのバンクを備えている。左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂは、３気筒のバンクである。

また、エンジン１は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂにインテークマニホールド３Ａ，３Ｂを介して接続された吸気通路４と、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂにエキゾーストマニホールド５Ａ，５Ｂを介して接続された排気通路６とを備えている。吸気通路４は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの各気筒内に吸入される空気（新気）が流れる通路である。排気通路６は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの各気筒内で発生した排気ガスが流れる通路である。

また、エンジン１は、空気を過給するターボ過給機７を備えている。ターボ過給機７は、排気通路６に配設されたタービン８と、吸気通路４に配設されたコンプレッサ９と、タービン８とコンプレッサ９とを連結するシャフト１０とを有している。タービン８は、排気ガスの流れを受けて回転する。コンプレッサ９は、タービン８のトルクを利用して空気を圧縮する。

吸気通路４におけるコンプレッサ９の下流側には、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂに向けてインタークーラ１１及びスロットルバルブ１２（図１では省略）が順に配設されている。インタークーラ１１は、ターボ過給機７により過給された空気を冷却する熱交換器である。インタークーラ１１は、右バンク２Ｂの上に配置されている。スロットルバルブ１２は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂに吸入される空気流量を調整する。

また、エンジン１は、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの気筒内で発生した排気ガスの一部をＥＧＲガス（排気再循環ガス）として左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの気筒内に還流させるＥＧＲユニット１３を備えている。ＥＧＲユニット１３は、排気通路６と吸気通路４とを接続するＥＧＲ通路１４と、このＥＧＲ通路１４を排気通路６から吸気通路４へ流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ１５と、ＥＧＲ通路１４を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１６とを有している。ＥＧＲバルブ１５及びＥＧＲクーラ１６は、左バンク２Ａの上に配置されている。

本実施形態の吸気装置２０は、エンジン１に具備され、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂに空気及びＥＧＲガスをそれぞれ吸入する装置である。吸気装置２０は、吸気通路４、インタークーラ１１、スロットルバルブ１２及びＥＧＲユニット１３を備えている。

吸気通路４は、インタークーラ１１と接続された吸気管２１と、この吸気管２１から分岐してインテークマニホールド３Ａ，３Ｂを介して左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂとそれぞれ接続される２つの分岐管２２Ａ，２２Ｂとを有している。スロットルバルブ１２は、吸気管２１の内部に配置されている。

ＥＧＲ通路１４は、排気通路６とＥＧＲクーラ１６とを接続するＥＧＲガス管２４と、ＥＧＲクーラ１６とＥＧＲバルブ１５とを接続するＥＧＲガス管（図示省略）と、ＥＧＲバルブ１５と吸気通路４とを接続するＥＧＲガス管２５とを有している。ＥＧＲガス管２５は、ＥＧＲバルブ１５と吸気通路４との間で湾曲状に延びている。

ＥＧＲガス管２５は、吸気管２１と分岐管２２Ａ，２２Ｂとが接続される分岐部２６に接続されている。つまり、分岐部２６は、吸気通路４において、吸気管２１とＥＧＲガス管２５と分岐管２２Ａ，２２Ｂとが接続される部分である。吸気管２１における分岐部２６との接続部分は、ＥＧＲガス管２５における分岐部２６との接続部分よりも上方に位置している。

また、吸気装置２０は、分岐部２６に配置された整流壁２７及びＥＧＲ導出管２８を備えている。整流壁２７は、分岐部２６におけるＥＧＲ導出管２８の上側に配置されている。整流壁２７は、前後方向に垂直な方向で切った断面で逆Ｖ字状を呈している。整流壁２７は、吸気管２１内を流れる空気を分岐管２２Ａ，２２Ｂ内にそれぞれ導く。ＥＧＲ導出管２８は、ＥＧＲガス管２５と接続されている。ＥＧＲ導出管２８は、ＥＧＲガス管２５内を流れるＥＧＲガスを分岐管２２Ａ，２２Ｂ内にそれぞれ導く。

図３は、ＥＧＲ導出管２８の斜視図である。図４は、ＥＧＲ導出管２８の背面図である。図５は、図４のV−V線断面図である。図６は、ＥＧＲ導出管２８の側面図である。

図３〜図６において、ＥＧＲ導出管２８は、筒状部３０と、この筒状部３０の内部に配置された縦壁部３１とを有している。筒状部３０は、前端面３０ａ（ＥＧＲガス管２５側の端面）と、後端面３０ｂ（ＥＧＲガス管２５とは反対側の端面）とを有している。前端面３０ａは、正面視で円形状を呈している。後端面３０ｂは、背面視で略長円形状を呈している。後端面３０ｂは、前端面３０ａに対して傾斜したテーパ面となっている。

縦壁部３１は、筒状部３０の軸方向に前端面３０ａから後端面３０ｂまで延びるように筒状部３０と一体的に形成されている。縦壁部３１は、上下方向に立設している。縦壁部３１は、分岐管２２Ａ内と連通された通路３２Ａと分岐管２２Ｂ内と連通された通路３２Ｂとを仕切っている。縦壁部３１は、前端面３１ａ（ＥＧＲガス管２５側の端面）と、後端面３１ｂ（ＥＧＲガス管２５とは反対側の端面）とを有している。

縦壁部３１の前端面３１ａ側（ＥＧＲガス管２５側）の部分には、前端面３１ａに開口した切欠部３３が設けられている。切欠部３３は、縦壁部３１における上下方向の中央部に配置されている。切欠部３３は、左右方向から見た側面視で矩形状（四角形状）を呈している。切欠部３３の長さＬは、例えば縦壁部３１の全長Ｌ０の１／４〜１／３程度である。切欠部３３の幅Ｗは、例えば縦壁部３１の外径Ｒの１／４〜１／３程度である。

縦壁部３１の後端面３１ｂは、筒状部３０の後端面３０ｂに対応して、縦壁部３１の前端面３１ａに対して傾斜したテーパ面となっている。これにより、筒状部３０と縦壁部３１とが一体化されたＥＧＲ導出管２８が製造しやすくなる。

縦壁部３１の後端面３１ｂの上部は、分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁に当接している（図５参照）。筒状部３０の後端面３０ｂは、上述したようにテーパ面となっている。このため、筒状部３０の後端面３０ｂと分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁との間には、隙間Ｓが設けられている（図６参照）。これにより、ＥＧＲ導出管２８内を流れるＥＧＲガスが分岐管２２Ａ，２２Ｂ内に導かれるようになる。隙間Ｓの寸法は、筒状部３０の下側に向かうに従って大きくなっている。

以上のような吸気装置２０において、吸気管２１内を流れる空気が分岐部２６に供給されると、空気は整流壁２７に沿って分岐管２２Ａ，２２Ｂ内に導かれる（図２の矢印Ｘ参照）。一方、ＥＧＲガス管２５内を流れるＥＧＲガスが分岐部２６に供給されると、ＥＧＲガスはＥＧＲ導出管２８内の通路３２Ａ，３２Ｂを流れて分岐管２２Ａ，２２Ｂに導かれる（図２の矢印Ｙ参照）。そして、空気及びＥＧＲガスは、分岐管２２Ａ，２２Ｂにおける分岐部２６よりも下流側において混合され、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂにそれぞれ導入される。

ところで、吸気通路４の分岐部２６に配置されたＥＧＲ導出管２８に縦壁部３１が設けられていない場合には、以下の不具合が発生する。即ち、ＥＧＲバルブ１５の開閉動作によってＥＧＲガス管２５内を流れるＥＧＲガスの旋回流が生じる。このとき、ＥＧＲガス管２５が短いと、ＥＧＲガスの旋回流がＥＧＲガス管２５内で収束されずにＥＧＲ導出管２８内に達しやすくなる。また、ＥＧＲ導出管２８内においてＥＧＲガスの偏流が生じやすくなる。これにより、ＥＧＲガスを左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂに均等に分配することが困難になる。

このような不具合に対し、本実施形態では、ＥＧＲ導出管２８は、筒状部３０の内部に配置された縦壁部３１を有し、その縦壁部３１の前端面３１ａ側の部分には、前端面３１ａに開口した切欠部３３が設けられている。このため、ＥＧＲガス管２５内を流れるＥＧＲガスがＥＧＲ導出管２８内に供給されると、縦壁部３１の切欠部３３によってＥＧＲガスの旋回流が抑えられる。そして、ＥＧＲガスがＥＧＲ導出管２８内を流れるときに、縦壁部３１によってＥＧＲガスの偏流が抑えられる。このようにＥＧＲガス管２５を短くしても、ＥＧＲガスの旋回流及び偏流が抑制されるため、ＥＧＲガスを左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂに均等に分配することができる。

その結果、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの各気筒間におけるＥＧＲ率のばらつきを低減することができる。従って、ＰＣＣＩ燃焼（予混合圧縮自着火燃焼）が可能となるため、ＮＯｘを低減することができる。また、ＥＧＲガス管２５が短くなるので、エンジン１の小型化を図ることができ、スペース的に有利となる。

また、本実施形態では、縦壁部３１の後端面３１ｂが分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁に当接しているため、縦壁部３１が長くなる。従って、ＥＧＲガスがＥＧＲ導出管２８内を流れるときに、縦壁部３１によってＥＧＲガスの偏流が十分に抑えられる。また、筒状部３０の後端面３０ｂと分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁との間には隙間Ｓが設けられているので、縦壁部３１の後端面３１ｂが分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁に当接していても、ＥＧＲ導出管２８内の通路３２Ａ，３２Ｂを流れるＥＧＲガスがそれぞれ分岐管２２Ａ，２２Ｂ内に確実に導かれる。

また、本実施形態では、縦壁部３１の切欠部３３が矩形状を呈しているので、ＥＧＲガス中に含まれる不完全燃焼物等が切欠部３３の底に堆積しにくい。

また、本実施形態では、分岐部２６におけるＥＧＲ導出管２８の上側に断面逆Ｖ字状の整流壁２７が配置されているので、吸気管２１内を流れる空気が整流壁２７に沿って分岐管２２Ａ，２２Ｂ内にスムーズに導かれるようになる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、ＥＧＲ導出管２８の製造性を考慮して、縦壁部３１の後端面３１ｂの形状を筒状部３０の後端面３０ｂの形状に合わせてテーパ状としているが、特にその形態には限られない。

図７は、図６に示されたＥＧＲ導出管２８の変形例を示す側面図である。図７において、筒状部３０の後端面３０ｂは、筒状部３０の前端面３０ａに対して平行となっている。縦壁部３１の後端面３１ｂは、縦壁部３１の前端面３１ａに対して平行となっている。

縦壁部３１の後端部は、筒状部３０の後端面３０ｂから突出している。縦壁部３１の後端面３１ｂは、全体的に分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁に当接している。筒状部３０の後端面３０ｂと分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁との間には、隙間Ｓが設けられている。隙間Ｓの寸法は、筒状部３０の上下方向に一定である。これにより、ＥＧＲ導出管２８内の通路３２Ａ，３２Ｂを流れるＥＧＲガスがそれぞれ分岐管２２Ａ，２２Ｂ内に確実に導かれる。また、縦壁部３１の後端面３１ｂを全体的に分岐管２２Ａ，２２Ｂの境界部の内壁に当接させることにより、左バンク２Ａと右バンク２Ｂとの間におけるＥＧＲガスの移動が防止されるため、左バンク２Ａ及び右バンク２Ｂの燃焼動作への影響を軽減することができる。

また、上記実施形態では、縦壁部３１の切欠部３３が側面視で矩形状を呈しているが、切欠部３３の形状としては、特に矩形状には限られず、正方形状（四角形状）であってもよいし、或いは三角形状または台形状等であってもよい。

また、上記実施形態では、ＥＧＲ導出管２８の筒状部３０及び縦壁部３１が一体的に形成されているが、特にその形態には限られず、筒状部３０及び縦壁部３１が別体で形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、エンジン１はＶ型６気筒エンジンであるが、エンジン１の種類としては、２つのバンクを有していれば、特にＶ型エンジンには限られない。また、エンジン１の気筒数も、特に６気筒には限られない。

また、上記実施形態では、エンジン１はディーゼルエンジンであるが、本発明は、特にディーゼルエンジンには限られず、ガソリンエンジンにも適用可能である。

１…エンジン、２Ａ…左バンク（バンク）、２Ｂ…右バンク（バンク）、２０…吸気装置、２１…吸気管、２２Ａ，２２Ｂ…分岐管、２５…ＥＧＲガス管、２６…分岐部、２７…整流壁、２８…ＥＧＲ導出管、３０…筒状部、３０ｂ…後端面、３１…縦壁部、３１ａ…前端面、３１ｂ…後端面、３２Ａ，３２Ｂ…通路、３３…切欠部。

Claims (4)

1. ２つのバンクを有するエンジンに具備され、前記２つのバンクに空気及びＥＧＲガスをそれぞれ吸入するエンジンの吸気装置において、
   前記空気が流れる吸気管と、
   前記吸気管から分岐して前記２つのバンクとそれぞれ接続される２つの分岐管と、
   前記吸気管と前記分岐管とが接続される分岐部に接続され、前記ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス管と、
   前記分岐部に配置され、前記ＥＧＲガス管内を流れる前記ＥＧＲガスを前記２つの分岐管内にそれぞれ導くＥＧＲ導出管とを備え、
   前記ＥＧＲ導出管は、筒状部と、前記筒状部の内部に配置され、前記２つの分岐管内とそれぞれ連通された２つの通路を仕切る縦壁部とを有し、
   前記縦壁部の前記ＥＧＲガス管側の部分には、前記ＥＧＲガス管側の端面に開口した切欠部が設けられており、
   前記切欠部は、前記縦壁部における上下方向の中央部に配置されているエンジンの吸気装置。
2. 前記縦壁部における前記ＥＧＲガス管とは反対側の端面は、前記分岐管の内壁に当接しており、
   前記筒状部における前記ＥＧＲガス管とは反対側の端面と前記分岐管の内壁との間には、隙間が設けられている請求項１記載のエンジンの吸気装置。
3. 前記切欠部は、四角形状を呈している請求項１または２記載のエンジンの吸気装置。
4. 前記吸気管における前記分岐部との接続部分は、前記ＥＧＲガス管における前記分岐部との接続部分よりも上方に位置しており、
   前記分岐部における前記ＥＧＲ導出管の上側には、前記吸気管内を流れる前記空気を前記２つの分岐管内にそれぞれ導く断面逆Ｖ字状の整流壁が配置されている請求項１〜３の何れか一項記載のエンジンの吸気装置。

Images