JP7363999B1

JP7363999B1 - 吸気構造

Info

Publication number: JP7363999B1
Application number: JP2022141487A
Authority: JP
Inventors: 彰宏真; 清白土; 祐治本間
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2042-09-06
Also published as: JP2024036926A

Abstract

【課題】吸気構造において、吸気を複数の気筒に均等に流入させ易くする。【解決手段】吸気構造Ｓは、所定の方向において並べて配置されている複数の気筒に向けて吸気を通す吸気ダクト１と、複数の気筒のうち所定の方向における一方側の最も端部側の気筒と他方側の最も端部側の気筒との間の中心に対して一方側にオフセットした位置に設けられており、吸気ダクトから流出した吸気が流入する流入口２１、及び、吸気が複数の気筒に向かって流出する複数の流出口を有する吸気マニホールド２と、を備え、吸気ダクトは、第１領域１１と、第１領域と流入口とを接続し、吸気を一方側から中心の方へ向かうように流す流路部分を含む第２領域１２と、を有し、第２領域が流入口に接続される接続部における一方側の位置において、吸気マニホールドに流れる吸気の障壁となる壁部３が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に設けられている吸気構造に関する。

従来、車両には吸気構造が設けられている。特許文献１には、上流端が、吸気マニホールドの四つのシリンダの列設方向における端部に設けられている吸気マニホールドが開示されている。

特開２０１８－１８８９８３号公報

特許文献１に示す吸気マニホールドの場合、吸気マニホールドの吸気の流入口が複数の気筒の列設方向における端部に設けられているため、吸気が流入口に近い一方側の気筒に流入し易く、流入口から遠い他方側の気筒に流入しづらくなることで、吸気が各気筒に均等に流入しづらいという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、吸気を複数の気筒に均等に流入させ易い吸気構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、所定の方向において並べて配置されている複数の気筒に向けて吸気を通す吸気ダクトと、前記複数の気筒のうち前記所定の方向における一方側の最も端部側の前記気筒と他方側の最も端部側の前記気筒との間の中心に対して前記一方側にオフセットした位置に設けられており、前記吸気ダクトから流出した前記吸気が流入する流入口、及び、前記流入口から流入した前記吸気が前記複数の気筒に向かって流出する複数の流出口を有する吸気マニホールドと、を備え、前記吸気ダクトは、前記吸気が流れる流路を有する第１領域と、前記第１領域と前記流入口とを接続し、前記吸気を前記一方側から前記中心の方へ向かうように流す流路部分を含む第２領域と、を有し、前記第２領域が前記流入口に接続される接続部における前記一方側の位置において、前記吸気マニホールドに流れる前記吸気の障壁となる壁部が設けられている吸気構造を提供する。

また、前記吸気ダクトと前記吸気マニホールドとは別体であり、前記吸気マニホールドが、前記壁部を有していてもよい。

また、前記吸気ダクトに接続されており、前記複数の気筒から流出した排気ガスを前記吸気ダクト内に供給するＥＧＲダクトをさらに有し、前記ＥＧＲダクトは、前記吸気ダクトの側面のうち、前記所定の方向における前記一方側の位置に接続されていてもよい。

また、前記ＥＧＲダクトは、前記吸気の流れ方向とは逆向きに傾斜した方向に前記排気ガスを供給する排気ガス流路を有していてもよい。

また、前記吸気ダクトは、前記第１領域の前記第２領域側とは反対側の端部に接続された第３領域をさらに有し、前記第３領域の流路の延在方向は、前記第１領域の流路の延在方向と交差していてもよい。

本発明によれば、吸気構造において、吸気を複数の気筒に均等に流入させ易くすることができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る吸気構造の構造を示す。第２の実施形態に係る吸気構造の構造を示す。

＜第１の実施形態＞
［吸気構造Ｓの構造］
図１は、第１の実施形態に係る吸気構造Ｓの構造を示す図である。図１は、エンジンＥ及び吸気構造Ｓを上方から見た模式図である。

吸気構造Ｓは、吸気ダクト１、吸気マニホールド２、及び壁部３を有する。吸気ダクト１は、複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に向けて吸気を通す部品である。複数の気筒Ｃ１～Ｃ４は、エンジンＥに設けられている。エンジンＥは、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。複数の気筒Ｃ１～Ｃ４は、所定の方向において並べて配置されている。所定の方向において、気筒Ｃ４側を一方側、気筒Ｃ１側を他方側とする。エンジンＥには、例えば４つの気筒Ｃ１～Ｃ４が配置されているが、気筒の数は任意である。吸気ダクト１の詳細については後述する。

吸気マニホールド２は、流入口２１及び複数の流出口２２ａ～２２ｄを有する。流入口２１は、吸気ダクト１から流出した吸気が流入する開口である。流入口２１は、複数の気筒Ｃ１～Ｃ４のうち所定の方向における一方側の最も端部側の気筒Ｃ４と他方側の最も端部側の気筒Ｃ１との間の中心に対して一方側にオフセットした位置に設けられている。なお、本実施形態では、流入口２１が中心よりも図の右側にずれた位置に設けられているが、図の左側にずれた位置に設けられていてもよい。

複数の流出口２２ａ～２２ｄは、流入口２１から流入した吸気が複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に向かって流出する開口である。複数の流出口２２ａ～２２ｄは、吸気マニホールド２に所定の方向において並べて配置されている。吸気マニホールド２には、例えば４つの流出口２２ａ～２２ｄが所定の方向において並べて配置されているが、流出口の数は任意である。流入口２１から流入した吸気は、複数の流出口２２ａ～２２ｄから複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に向かって流出する。

吸気ダクト１は、吸気マニホールド２へ吸気を供給するための中空の部材であり、第１領域１１及び第２領域１２を有する。第１領域１１は、吸気が流れる流路を有する領域である。第１領域１１の流路の延在方向は、例えば、気筒Ｃ１～Ｃ４の配列方向である上記所定の方向と直交している。第１領域１１の流路の流路断面の面積は、例えば、流入口２１に向かって一定である。

第２領域１２は、第１領域１１と流入口２１とを接続する領域である。第２領域１２は、吸気を所定の方向における一方側から複数の気筒Ｃ１～Ｃ４のうち所定の方向における一方側の最も端部側の気筒Ｃ４と他方側の最も端部側の気筒Ｃ１との間の中心の方（図中の矢印Ａを参照）へ向かうように流す流路部分を含む。第２領域１２の他方側（図の左側）の内側面は、例えば、第２領域１２の流路の流路断面の面積が流入口２１に向かって徐々に大きくなるように傾斜している。

第２領域１２の流路部分を流れる吸気は、例えば第２領域１２の他方側の内側面に沿って流れることで、所定の方向における一方側から複数の気筒Ｃ１～Ｃ４のうち所定の方向における一方側の最も端部側の気筒Ｃ４と他方側の最も端部側の気筒Ｃ１との間の中心の方へ向かうように流れ、流入口２１から吸気マニホールド２内に流入する。本実施形態では、上記のように、吸気が中心側に向かって斜めに流れるような流路が形成されているので、流入口２１から離れた側の気筒（例えば気筒Ｃ２、Ｃ１）に対しても比較的均一に吸気を供給することが可能となる。

壁部３は、吸気マニホールド２に流れる吸気の障壁となる部位である。壁部３は、第２領域１２が流入口２１に接続される接続部における一方側の位置において、吸気ダクト１内の空間と吸気マニホールド２内の空間とを部分的に仕切るように形成されている。換言すれば、壁部３は、吸気が吸気マニホールド２内に流れ込む箇所において、吸気が流れる方向と交差する方向に突出するように形成されている。

本実施形態においては、壁部３は、一例として吸気マニホールド２に設けられている。壁部３は、吸気マニホールド２の流入口２１よりも一方側に位置する。第２領域１２内の一方側において、吸気マニホールド２側に向かって流れる吸気は、壁部３に衝突したり、壁部３を回り込んで流入口２１から吸気マニホールド２内に流入したりする。

吸気構造Ｓは、上述したように、第２領域１２を有する吸気ダクト１、及び壁部３を有する。その結果、吸気構造Ｓにおいては、吸気構造Ｓ内における一方側の流路抵抗を増大させ、他方側の流路抵抗を減らすことができる。したがって、吸気構造Ｓにおいては、一方側と他方側の流路抵抗のバランスを調整することで、吸気を複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に均等に流入させ易くすることができる。すなわち、本実施形態のような壁部３が存在しない場合、吸気ダクト１からの吸気は気筒Ｃ３及び気筒Ｃ４に多く供給され、各気筒Ｃ１～Ｃ４への供給量が不均等となるが、本実施形態のように壁部３が設けられていることで、供給量の均等化を図ることができる。

また、吸気構造Ｓは、一例として、単純な平壁面を連結するのみで各気筒Ｃ１～Ｃ４への供給量の均一化を実現できるため、生産性及びコスト面でも有利である。また、吸気構造Ｓにおいては、吸気マニホールド２の所定の方向（各気筒Ｃ１～Ｃ４が並ぶ方向）と直交する向きにおける流路幅が小さくても、複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に対する吸気の分配性を向上させることができるため、吸気マニホールド２をコンパクトにすることができる。これはエンジンの省スペース化や軽量化に有利である。

吸気ダクト１と吸気マニホールド２とは一例として別体である。吸気ダクト１と吸気マニホールド２とは例えばボルト及びナットで結合されている。吸気構造Ｓにおいては、このように吸気ダクト１と吸気マニホールド２とが別体であることで、例えば、吸気量を増加させたい場合に、吸気マニホールド２をそのまま残し吸気ダクト１のみを流路幅の広い別物に交換することで対応することができる。つまり、本実施形態の構成によれば、エンジン出力（吸気量）を増やす設計変更や、各気筒Ｃ１～Ｃ４への供給量の均一化のための寸法パラメータの調整を容易にし、開発コストを低減できる。また、吸気ダクト１と吸気マニホールド２とが別体であることで、吸気マニホールド２を共通化することもでき、部品管理コストの低減効果もある。また、吸気構造Ｓは、吸気ダクト１と吸気マニホールド２とを別体にすることで、例えば鋳造型の製造がし易くなるため、設計コスト面でも有利である。

吸気構造Ｓは、本実施形態では、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ダクト４を有する。ＥＧＲダクト４は、必ずしも本発明に必須の構成ではないが、複数の気筒Ｃ１～Ｃ４から流出した排気ガスを吸気ダクト１内に供給する部品である。ＥＧＲダクト４は、吸気ダクト１に接続されている。ＥＧＲダクト４は、吸気ダクト１の側面のうち、所定の方向における一方側の位置に接続されている。ＥＧＲダクト４の流路の延在方向は、この例では、第１領域１１の流路の延在方向と直交している。ＥＧＲダクト４から流出する排気ガスは、第１領域１１の流路を流れる吸気の向きに対して直交して吸気ダクト１内に合流する。

吸気構造Ｓにおいては、このようにＥＧＲダクト４が設けられていることで、吸気ダクト１内の一方側を流れる流速の比較的速い吸気の流れに対して、排気ガスが合流することとなる。このように、流速の比較的速い吸気側から排気ガスが合流するため、排気ガスのミキシング性を向上させることができる。

また、吸気構造Ｓにおいては、排気ガスを吸気に合流させることで、吸気ダクト１内の一方側の流路抵抗がさらに増大する。壁部３の形状を変更することによる吸気の供給バランスの調整が難しい場合、例えば、ＥＧＲダクト４の形状や排気ガスの供給量を変更して吸気の供給バランスを調整してもよい。

［変形例］
第１の実施形態においては、吸気マニホールド２が、壁部３を有する例を示したが、これに限定されない。壁部３は、例えば吸気ダクト１に設けられていてもよい。この場合、壁部３は、例えば吸気ダクト１の内側面における一方側の領域に設けられていてもよい。

［第１の実施形態に係る吸気構造Ｓによる効果］
第１の実施形態に係る吸気構造Ｓは、上述したように、第２領域１２を有する吸気ダクト１、及び壁部３を有する。その結果、吸気構造Ｓにおいては、吸気構造Ｓ内における一方側の流路抵抗を増大させ、他方側の流路抵抗を減らすことができる。したがって、吸気構造Ｓにおいては、一方側と他方側の流路抵抗のバランスを調整することで、吸気を複数の気筒Ｃ１～Ｃ４に均等に流入させ易くすることができる。このような構造は、特に、例えばエンジンＥ周辺の配置構造の都合で、吸気ダクト１を吸気マニホールド２に対して直交するような向きで接続できない場合に有効である。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の吸気構造Ｓにおいては、ＥＧＲダクト４から流出する排気ガスを第１領域１１の流路を流れる吸気の向きに対して直交して吸気ダクト１内に流入させた。しかしながら、本発明の一形態の吸気構造Ｓａにおいては、例えば、排気ガスを第１領域１１の流路を流れる吸気の向きに対して傾斜する向きで吸気ダクト１ａ内に流入させてもよい。以下、図２を参照しながら第２の実施形態について説明する。

図２は、第２の実施形態に係る吸気構造Ｓａの構造を示す図である。吸気構造Ｓａは、吸気ダクト１ａ、吸気マニホールド２、壁部３、及びＥＧＲダクト４ａを有する。吸気ダクト１ａは、第１領域１１、第２領域１２、及び第３領域１３ａを有する。第３領域１３ａについては後述する。

ＥＧＲダクト４ａは、吸気の流れ方向とは逆向きに傾斜した方向に排気ガスを供給する排気ガス流路を有する。「吸気の流れ方向とは逆向きに傾斜した方向」とは、排気ガスの流れが吸気の流れ方向とは逆向きの成分を有するような方向のことをいう。第１領域１１の延在方向とＥＧＲダクト４ａの延在方向との間の角度Ｂは、例えば４５°～９０°（４５°以上９０°未満）である。なお、図２の例では、ＥＧＲダクト４ａが吸気ダクト１ａに対して傾斜しているが、ＥＧＲダクト自体は吸気ダクト１ａに垂直に結合され、ＥＧＲダクトの内部の排気ガスが通る流路のみが傾斜していてもよい。

吸気構造Ｓａにおいては、このようにＥＧＲダクト４ａが設けられていることで、ＥＧＲダクト４ａから流出した排気ガスが、吸気ダクト１ａ内を吸気が流れる向きにおける下流側から上流側に向かって吸気と衝突するため、さらに排気ガスのミキシング性を向上させることができる。また、吸気構造Ｓａにおいては、このように排気ガスが吸気と衝突するため、吸気ダクト１ａ内の一方側の流路抵抗をさらに増大させることができ、一方側と他方側の流路抵抗のバランス調整の助けとなる。

第３領域１３ａは、第１領域１１の第２領域１２側とは反対側の端部に接続された領域である。第３領域１３ａの流路の延在方向は、第１領域１１の流路の延在方向と交差している。第３領域１３ａの流路の延在方向は、例えば第１領域１１の流路の延在方向と直交している。吸気構造Ｓａにおいては、このように第３領域１３ａを有する吸気ダクト１ａが設けられていることで、ＥＧＲダクト４ａから流出した排気ガスの逆流を防止することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

Ｓ、Ｓａ・・・吸気構造
１、１ａ・・・吸気ダクト
１１・・・第１領域
１２・・・第２領域
１３ａ・・・第３領域
２・・・吸気マニホールド
２１・・・流入口
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ・・・流出口
３・・・壁部
４、４ａ・・・ＥＧＲダクト
Ｅ・・・エンジン
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・気筒

Claims

所定の方向において並べて配置されている複数の気筒に向けて吸気を通す吸気ダクトと、
前記複数の気筒のうち前記所定の方向における一方側の最も端部側の前記気筒と他方側の最も端部側の前記気筒との間の中心に対して前記一方側にオフセットした位置に設けられており、前記吸気ダクトから流出した前記吸気が流入する流入口、及び、前記流入口から流入した前記吸気が前記複数の気筒に向かって流出する複数の流出口を有する吸気マニホールドと、
を備え、
前記流入口は、前記一方側の最も端部側の前記気筒と前記他方側の最も端部側の前記気筒との間に設けられ、かつ、前記吸気マニホールドの内部の空間のうち前記複数の流出口が形成された領域に対向する領域に設けられており、
前記吸気ダクトは、
前記吸気が流れる流路を有する第１領域と、
前記第１領域と前記流入口とを接続し、前記吸気を前記一方側から前記中心の方へ向かうように流す流路部分を含む第２領域と、
を有し、
前記第２領域が前記流入口に接続される接続部における前記一方側の位置において、前記一方側から前記他方側に向かって延在し、前記吸気マニホールドに流れる前記吸気の障壁となる壁部が設けられている吸気構造。
前記吸気ダクトと前記吸気マニホールドとは別体であり、
前記吸気マニホールドが、前記壁部を有する、
請求項１に記載の吸気構造。
前記吸気ダクトに接続されており、前記複数の気筒から流出した排気ガスを前記吸気ダクト内に供給するＥＧＲダクトをさらに有し、
前記ＥＧＲダクトは、前記吸気ダクトの側面のうち、前記所定の方向における前記一方側の位置に接続されている、
請求項１に記載の吸気構造。
前記ＥＧＲダクトは、前記吸気の流れ方向とは逆向きに傾斜した方向に前記排気ガスを供給する排気ガス流路を有する、
請求項３に記載の吸気構造。
前記吸気ダクトは、前記第１領域の前記第２領域側とは反対側の端部に接続された第３領域をさらに有し、
前記第３領域の流路の延在方向は、前記第１領域の流路の延在方向と交差している、
請求項４に記載の吸気構造。