WO2017110701A1 - エンジンの吸気機構 - Google Patents

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air passage
intake
passage
center line
air
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French (fr)
Inventor
格 野口
俊介 野間
渡辺　一彦
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
三菱自動車エンジニアリング株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F02D9/10—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having pivotally-mounted flaps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/11—Manufacture or assembly of EGR systems; Materials or coatings specially adapted for EGR systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems

Definitions

  • the present invention relates to an intake mechanism of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle.
  • an engine an internal combustion engine mounted on a vehicle.
  • a part of the exhaust gas discharged from the engine of the vehicle is introduced into the intake manifold as EGR gas, and is re-intake into a cylinder, thereby reducing the nitrogen compounds (NOx) in the exhaust gas.
  • An intake mechanism of an engine provided on a road is known (see Patent Document 1).
  • the intake manifold is a pipe connecting the intake port of the engine and the intake passage, and is configured to include a branch pipe to each cylinder and a collective pipe upstream thereof. For this reason, the intake manifold itself is rigid and occupies a relatively large size around the engine.
  • the engine has been reduced in size and weight, and as one of the measures therefor, an engine in which an intake manifold is integrated with a cylinder head has also been proposed.
  • the cylinder head is provided with the function of a portion corresponding to a branch pipe of the intake manifold (hereinafter referred to as a branch pipe portion), and the intake port provided upstream of the branch pipe portion is connected to the manifold of the intake manifold.
  • Corresponding parts hereinafter referred to as collecting pipe parts
  • the physique of the collecting pipe portion can be reduced, and the size and weight of the engine can be reduced.
  • a collecting pipe portion is configured as a piping member having an air passage for intake air and EGR gas and connecting the throttle body and the EGR valve to the air intake port of the cylinder head.
  • the throttle body and the EGR valve are heavier in weight than piping members, and vibrations from the engine tend to be large. For this reason, it is necessary to suppress the vibration of the throttle body or the EGR valve attached to the piping member.
  • the internal stress associated therewith becomes large, and depending on the degree, there is a possibility that fatigue failure may occur.
  • An object of the present invention is to provide an engine intake mechanism in consideration of measurement.
  • the intake mechanism of the engine according to the present invention is provided in an engine including an intake passage, an exhaust passage, and an exhaust circulation passage branched from the exhaust passage and circulating exhaust gas to the intake passage.
  • a pipe member for connecting an intake passage and an exhaust circulation passage to an intake port of a cylinder head having a distribution passage for distributing intake air is provided.
  • the piping member includes a main body externally attached to the cylinder head, a first air passage through which intake air from the air intake passage flows, a second air passage through which the exhaust gas from the exhaust circulation passage flows, and a mixture of intake air and exhaust gas. And a third air passage through which The first air passage and the second air passage are continuous with the third air passage, with the center line of the second air passage intersecting vertically with the center line of the first air passage.
  • the center line of the first air passage and the center line of the second air passage are included in the same plane orthogonal to the arrangement direction of the plurality of cylinders.
  • the main body has a throttle body mounting portion, an EGR valve mounting portion, and an intake port mounting portion.
  • the throttle body attachment portion attaches the throttle body of the intake passage to the uppermost stream of the first air passage.
  • the EGR valve mounting portion mounts the EGR valve of the exhaust circulation path on the most upstream side of the second air flow path.
  • the intake port mounting portion makes the third air passage communicate with the intake port most downstream.
  • the throttle body With the throttle body attached, the throttle body is disposed in the main body along the center line of the first air passage.
  • the EGR valve is disposed in the main body along the center line of the second air passage.
  • the throttle body and the EGR valve may be arranged with the EGR valve on the vertically upper side with the main body as a boundary and the throttle body on the lower side.
  • the main body also has a temperature sensor support that supports a temperature sensor that detects the temperature of the air-fuel mixture.
  • the temperature sensor support positions the temperature sensor toward the intersection of the center line of the first air passage and the center line of the second air passage, or to the third air passage downstream of the point of intersection.
  • the temperature sensor support positions the temperature sensor with the center line of the temperature sensor orthogonal to the center line of the third air passage.
  • the main body has a pressure detection unit that detects the pressure of intake air of the first air passage.
  • the pressure detection unit has an inlet port for drawing the intake air of the first air passage into the pressure sensor upstream of the intersection of the center line of the first air passage and the center line of the second air passage.
  • the inlet is open with its center line perpendicular to the center line of the first air passage.
  • the intake mechanism of the present invention it is possible to suppress the vibration of the throttle body, the EGR valve, and the like that are assembled to the intake port of the cylinder head having the function of the branch pipe portion of the intake manifold.
  • the temperature of the mixture of intake air (new air) and EGR gas and the pressure of intake air (new air) can be properly measured.
  • the top view which shows schematic structure of the engine provided with the intake mechanism which concerns on one Embodiment of this invention from the left.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an engine 10 provided with an intake mechanism 100 of the present embodiment.
  • the engine 10 includes an oil pan 11, a cylinder block 12, a cylinder head 13, a rocker cover 14, a front cover 15, and a crank pulley 16.
  • the longitudinal direction of the engine 10, that is, the crankshaft direction is defined as the front-rear direction
  • the crank pulley 16 side is referred to as the front side (front) of the engine 10 and the opposite side is the rear side (rear).
  • the lower side (lower side) of the engine 10 and the opposite direction are defined as the upper side (upper side) with reference to the vertical direction in a state where cylinders (not shown) are vertically arranged.
  • a direction perpendicular to both the front-rear direction and the vertical direction, that is, the short direction of the engine 10, is defined as the width direction, and the left and right are defined from the rear to the front.
  • the engine 10 is an in-line four-cylinder diesel turbo engine. However, it is not limited to this.
  • the cylinders are arranged in the cylinder block 12 in the front-rear direction.
  • FIG. 2 to 4 show an intake mechanism 100 of the engine 10 according to the present embodiment.
  • 2 and 3 are a perspective view showing the arrangement of the intake mechanism 100 in the engine 10 from the left rear and a plan view from the rear.
  • FIG. 4 is a plan view showing the intake mechanism 100 from the left.
  • the intake mechanism 100 of the engine 10 connects (communicates) an intake passage and an exhaust circulation passage to an intake port 13 a (see FIG. 7) of the cylinder head 13.
  • the cylinder head 13 is configured as an intake manifold integral type having an intake manifold portion 13 b. That is, the cylinder head 13 is configured to have a distribution passage (not shown) for distributing the intake air (fresh air) to the four cylinders inside the intake manifold portion 13b.
  • the distribution channel corresponds to the downstream branch pipe portion in the conventional intake manifold.
  • the intake port 13a opens in a side surface (left side surface in the present embodiment) on the side of the intake system including the intake valve of the cylinder head 13 so as to communicate with the distribution passage.
  • the piping member (member also referred to as air inlet fitting) 2 of the intake mechanism 100 is externally attached to the intake port 13a.
  • the intake passage and the exhaust circulation passage of the engine 10 are connected to the intake port 13 a via the piping member 2.
  • the intake passage includes, for example, an intercooler (not shown), the throttle body 4 attached to the piping member 2, and an intake pipe (not shown) connecting between them. Intake of air at 100 ° C. or less (for example, about 80 ° C. fresh air) cooled by the intercooler flows into the piping member 2 from the intake passage.
  • the exhaust circulation path includes, for example, an EGR cooler 17, an EGR valve 6 attached to the piping member 2, and an EGR pipe 8 connecting the two.
  • the EGR gas contains unburned gas in which the water content in the light oil remains, and the water content is high.
  • 5 to 7 show the configuration of the piping member 2.
  • 5 and 6 are a perspective view showing the entire piping member 2 from the rear left side and a plan view from the rear side.
  • FIG. 7 is a view showing a cross section of the piping member 2 in the arrow A41 portion of FIG. 4 from the arrow direction.
  • the piping member 2 is configured to have a main body portion 20 and three air passages 21 to 23 formed in the main body portion 20.
  • the upstream side (inlet side) of the first air passage 21 and the second air passage 22 is opened in the main body 20 and faces the outside.
  • the downstream side (outlet side) of the third air passage 23 opens in the main body 20 and faces the outside.
  • the downstream side of each of the first air passage 21 and the second air passage 22 and the upstream side of the third air passage 23 meet inside the main body portion 20.
  • first air passage 21 and the second air passage 22 cross the center line 22c of the second air passage 22 vertically from above with the center line 21c of the first air passage 21, It is continuous with the air passage 23. That is, the second air passage 22 joins the first air passage 21 from above and is continuous with the third air passage 23.
  • the center lines 21 c and 22 c of the first air passage 21 and the second air passage 22 are orthogonal to the arrangement direction (front and rear direction) of four cylinders in the engine 10. It is arrange
  • the third air passage 23 is also disposed in the main body portion 20 so that the center line 23c is included in the virtual plane VP including the center lines 21c and 22c. Therefore, the third air passage 23 communicates with the intake port 13a of the cylinder head 13 from the left side orthogonal to the arrangement direction of the cylinders.
  • the first air passage 21 and the third air passage 23 extend along the width direction, and the second air passage 22 merges with the first air passage 21 from the upper left and the third air passage 22 Is continuous with the air passage 23 of the
  • the main body portion 20 is externally attached to the cylinder head 13 so that the opening 23 a on the downstream side of the third air passage 23 communicates with the intake port 13 a of the cylinder head 13. For this reason, the main body portion 20 is provided with a flange 26 along a surface (as an example, a side surface) of the cylinder head 13 around the intake port 13a.
  • the flange 26 stands continuously from the periphery of the opening 23a over the entire circumference.
  • the flange 26 is formed with a bolt hole 26 a through which the fixing bolt 131 is inserted.
  • the main body portion 20 is fixed to the cylinder head 13 by a fixing bolt 131 inserted into the bolt hole 26 a of the flange 26.
  • the main body portion 20 has a throttle body attachment portion 24 to which the throttle body 4 of the intake passage of the engine 10 is attached, and an EGR valve attachment portion 25 to which the EGR valve 6 of the exhaust circulation passage is attached. Further, the main body portion 20 has the above-described flange 26 as an intake port attaching portion that causes the third air passage 23 to communicate with the intake port 13 a of the cylinder head 13 at the most downstream.
  • the throttle body attachment portion 24 attaches the throttle body 4 to the uppermost stream of the first air passage 21 and communicates with the opening 21 a on the upstream side of the first air passage 21.
  • the throttle body attachment portion 24 is a flange which continuously stands up from the periphery of the opening 21 a to the entire circumference, and is adapted to face the attachment flange 41 provided on the throttle body 4.
  • the main body portion 20 is connected (connected) to the throttle body 4 by a connecting bolt 42 penetrating the throttle body mounting portion 24 and the mounting flange 41.
  • the throttle body attachment portion 24 is formed with a bolt hole 24 a which can communicate with the insertion hole of the connection bolt 42 formed in the attachment flange 41.
  • the EGR valve mounting portion 25 mounts the EGR valve 6 on the most upstream side of the second air passage 22 and communicates with the opening 22 a on the upstream side of the second air passage 22.
  • the EGR valve mounting portion 25 is a flange that continuously stands up from the periphery of the opening 22 a to the entire circumference, and is configured to face the mounting boss 61 provided on the EGR valve 6.
  • the main body portion 20 is connected (connected) to the EGR valve 6 by a connection bolt 62 penetrating the EGR valve mounting portion 25 and the mounting boss 61.
  • the EGR valve mounting portion 25 is formed with a bolt hole 25 a that can communicate with the insertion hole of the connecting bolt 62 formed in the mounting boss 61.
  • EGR gas exhaust gas from the exhaust gas circulation passage
  • the EGR valve 6 By connecting the throttle body 4 and the EGR valve 6 to the main body 20 in this manner, the EGR valve 6 can be disposed above the throttle body 4. Therefore, the EGR gas flowing through the second air passage 22 joins from the upper side of the fresh air flowing through the first air passage 21. At that time, the high temperature (about 200 ° C.) EGR gas joins with the low temperature (about 80 ° C.) fresh air and is cooled, and the water in the EGR gas is condensed by heat exchange. Since the valve 6 is disposed, the inflow of condensed water to the EGR valve 6 can be prevented. Therefore, for example, the condensed water which has flowed into the EGR valve 6 freezes in the winter, and troubles such as malfunction of the EGR valve 6 can be avoided.
  • the throttle body 4 is disposed in the main body 20 along the center line 21 c of the first air passage 21.
  • the EGR valve 6 is disposed in the main body 20 along the center line 22 c of the second air passage 22.
  • the center lines 21 c and 22 c are included in the same virtual plane VP orthogonal to the arrangement direction of the cylinders in the engine 10. Therefore, the throttle body 4 and the EGR valve 6 can be arranged along the virtual plane VP.
  • the EGR valve 6 is arranged on the upper side and the throttle body 4 is arranged linearly on the lower side along the vertical direction.
  • the throttle body 4 and the EGR valve 6 are linearly arranged along the vertical direction with respect to the piping member 2,
  • the three assembling bodies of the piping member 2, the throttle body 4 and the EGR valve 6 can suppress the vibration received from the engine 10 as much as possible.
  • the internal stress generated as the piping member 2 vibrates can be reduced, and fatigue failure or the like of the piping member 2 caused by the internal stress can be effectively suppressed. Therefore, the physique of the piping member 2 can be made smaller than the throttle body 4 and the EGR valve 6, and the size and weight of the engine 10 can be reduced.
  • the main body 20 has a temperature sensor support 27 supporting a temperature sensor that detects the temperature of the air-fuel mixture, and a pressure detection unit 28 that detects the pressure of fresh air.
  • the temperature sensor support portion 27 is formed as a boss having an insertion hole 27 a into which a temperature sensor (not shown) is inserted.
  • a temperature sensor a rod-like sensor having a temperature detection element at its tip is applied as an example.
  • FIG. 6 shows the arrangement of the temperature sensor support 27 in the main body 20.
  • the temperature sensor support portion 27 is downstream of the intersection point X of the center line 21 c of the first air passage 21 and the center line 22 c of the second air passage 22.
  • the tip of the temperature sensor is positioned toward the downstream third air passage 23.
  • the temperature of the air-fuel mixture immediately after the fresh air flowing from the throttle body 4 and flowing through the first air passage 21 and the EGR gas flowing from the EGR valve 6 and flowing through the second air passage 22 are mixed. It can be detected. Even if the tip of the temperature sensor is positioned toward the intersection point X, it is possible to detect the temperature of the mixture.
  • the temperature sensor support 27 positions the temperature sensor with the center line of the temperature sensor orthogonal to the center line 23 c of the third air passage 23.
  • the temperature sensor support portion 24 is formed on the main body portion 20 so that the center line 27c of the insertion hole 27a extends in the front-rear direction and is orthogonal to the center line 23c.
  • the front of the insertion hole 27a opens into the third air passage 23, and the rear opens from the temperature sensor support 27 to the outside.
  • the temperature sensor can be positioned vertically (front-back direction) with respect to the flow direction (width direction) of the mixture, so that the detection accuracy of the mixture temperature can be stably enhanced.
  • the pressure detection unit 28 is formed as a boss having a suction port 28 a for drawing fresh air to a pressure sensor (not shown) that detects the pressure of fresh air.
  • a pressure sensor As a pressure sensor, a boost sensor, a map sensor or the like is applied.
  • the pressure sensor detects the pressure of fresh air drawn in by a suction hose (not shown) or the like connected to the connection portion 28b of the suction port 28a.
  • FIG. 6 shows the arrangement of the pressure detection unit 28 in the main body unit 20.
  • the pressure detection unit 28 is upstream of the intersection point X of the center line 21 c of the first air passage 21 and the center line 22 c of the second air passage 22, and is new to the first air passage 21.
  • the air is drawn into the pressure sensor from the inlet 28a. Specifically, fresh air is drawn from the inlet port 28a upstream of the intersection point X and slightly downstream of the opening 21a of the first air passage 21 (immediately downstream of the opening 21a).
  • the pressure of fresh air immediately after the throttle body 4 enters the first air passage 21 can be detected. For this reason, it is possible to suppress the blockage of the inlet 28a or the inlet hose or the pressure sensor due to a deposit or the like mixed from the EGR gas.
  • the inlet 28 a is opened with its center line 28 c orthogonal to the center line 21 c of the first air passage 21.
  • the pressure detection unit 28 is formed in the main body 20 so that the center line 28 c of the inlet 28 a extends in the front-rear direction and is orthogonal to the center line 21 c.
  • the front of the inlet 28 a opens into the first air passage 21 and the rear opens to the outside from the pressure detection unit 28.
  • the inlet 28a can be opened vertically (back and forth) with respect to the fresh air flow direction (substantially width direction), and can be removed from the merging direction (left upper to right lower) of the EGR gas to the new air. . For this reason, it is possible to reliably suppress the blockage of the inlet port 28a and the like and stably increase the detection accuracy of the fresh air pressure.
  • 2nd ventilation Path 22c second vent path center line 23 third vent path 23 c third vent path center line 24 throttle body mounting portion 25 EGR valve mounting portion 26 flange 26 27 Temperature sensor support 27a Insertion hole for temperature sensor 27c Center line of insertion hole 28 Pressure detector 28a Intake (fresh air) inlet port 28c Outlet port Center line, 100: Intake mechanism, A71: Flow of fresh air to first air passage, A72: Flow of exhaust gas to second air passage (EGR gas), X: First air passage and second The intersection of the vent centerlines.

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Abstract

エンジン（１０）の吸気機構（１００）は、複数のシリンダに対して吸気を分配する分配路を有するシリンダヘッド（１３）の吸気ポート（１３ａ）に、吸気路および排気循環路を接続させる配管部材（２）を備えている。配管部材（２）は、シリンダヘッド（１３）に外付けされた本体部（２０）と、吸気路からの吸気が流れる第１の通気路（２１）と、排気循環路からの排気が流れる第２の通気路（２１）と、吸気と排気の混合気が流れる第３の通気路（２３）とを有している。第１の通気路（２１）および第２の通気路（２２）は、第２の通気路（２２）の中心線（２２ｃ）を鉛直上方から第１の通気路（２１）の中心線（２１ｃ）と交差させて、第３の通気路（２３）に連続している。

Description

エンジンの吸気機構
　本発明は、車両に搭載される内燃機関（以下、エンジンという）の吸気機構に関する。
　車両のエンジンから排出される排気の一部をＥＧＲガスとしてインテークマニホールド内に導入し、気筒（シリンダ）に再度吸気させることで、排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）の低減を図る排気循環路が吸気路に設けられたエンジンの吸気機構が知られている（特許文献１参照）。
　インテークマニホールドは、エンジンの吸気ポートと吸気路とを接続する管路であり、各シリンダへの分岐管と、その上流の集合管とを有して構成されている。このため、インテークマニホールドは、それ自体が剛性を持ち、エンジン周りに占めるサイズも比較的大きい。
　近年、エンジンの小型軽量化が図られており、そのための方策の一つとして、インテークマニホールドをシリンダヘッドに一体化させたエンジンも提案されている。この場合、シリンダヘッドには、インテークマニホールドの分岐管に相当する部分（以下、分岐管部分という）の機能を持たせ、該分岐管部分の上流に設けられた吸気ポートにインテークマニホールドの集合管に相当する部分（以下、集合管部分という）が接続される。これにより、集合管部分の体格を小さくすることが可能となり、エンジンの小型軽量化を図ることができる。
特開平１０－３０５０４号公報
　しかしながら、シリンダヘッドにインテークマニホールドの分岐管部分の機能を持たせた場合であっても、その集合管部分には、従来のインテークマニホールドと同様に吸気路と排気循環路が配管される。このため、例えば吸気とＥＧＲガスの通気路を有するとともに、スロットルボディとＥＧＲバルブを取り付けてシリンダヘッドの吸気ポートに接続する配管部材として、集合管部分が構成される。
　一般に、スロットルボディやＥＧＲバルブは、配管部材と比べて重量が大きく、エンジンから受ける振動も大きくなりやすい。このため、配管部材に取り付けられたスロットルボディやＥＧＲバルブの振動を抑制することが必要となる。また、スロットルボディとＥＧＲバルブが取り付けられた配管部材自体が振動すると、それに伴う内部応力が大きくなり、その程度によっては疲労破壊が生じるおそれがある。
　加えて、配管部材の体格を小さくした場合であっても、吸気（ディーゼルエンジンでは、新気）とＥＧＲガスの混合気の温度や、吸気の圧力を適正に測定して、エンジン制御にフィードバックしなければならない。
　そこで、本発明は、シリンダヘッドにインテークマニホールドの分岐管部分の機能を持たせた場合に、スロットルボディやＥＧＲバルブの振動の抑制と、吸気（新気）やＥＧＲガスの温度および圧力の適正な測定に配慮したエンジンの吸気機構を提供することを目的とする。
　本発明のエンジンの吸気機構は、吸気路と排気路と該排気路から分岐して排気を吸気路へ循環させる排気循環路とを備えるエンジンに設けられるものであって、複数のシリンダに対して吸気を分配する分配路を有するシリンダヘッドの吸気ポートに、吸気路および排気循環路を接続させる配管部材を備えている。配管部材は、シリンダヘッドに外付けされた本体部と、吸気路からの吸気が流れる第１の通気路と、排気循環路からの排気が流れる第２の通気路と、吸気と排気の混合気が流れる第３の通気路とを有している。第１の通気路および第２の通気路は、第２の通気路の中心線を鉛直上方から第１の通気路の中心線と交差させて、第３の通気路に連続している。
　配管部材の本体部において、第１の通気路の中心線および第２の通気路の中心線は、複数のシリンダの配列方向と直交する同一の平面に含まれている。
　この場合、本体部は、スロットルボディ取付部と、ＥＧＲバルブ取付部と、吸気ポート取付部とを有している。スロットルボディ取付部は、吸気路のスロットルボディを第１の通気路の最上流に取り付ける。ＥＧＲバルブ取付部は、排気循環路のＥＧＲバルブを第２の通気路の最上流に取り付ける。吸気ポート取付部は、第３の通気路を最下流で吸気ポートと連通させる。
　スロットルボディ取付部に取り付けられた状態で、スロットルボディは、第１の通気路の中心線に沿って本体部に配置される。これに対し、ＥＧＲバルブ取付部に取り付けられた状態で、ＥＧＲバルブは、第２の通気路の中心線に沿って本体部に配置される。例えば、スロットルボディとＥＧＲバルブは、本体部を境界として鉛直上方側にＥＧＲバルブ、下方側にスロットルボディを配列すればよい。
　また、本体部は、混合気の温度を検知する温度センサを支持する温度センサ支持部を有している。温度センサ支持部は、第１の通気路の中心線と第２の通気路の中心線の交点、もしくは交点よりも下流の第３の通気路へ向けて温度センサを位置付ける。一例として、温度センサ支持部は、温度センサの中心線を第３の通気路の中心線と直交させて温度センサを位置付けている。
　さらに、本体部は、第１の通気路の吸気の圧力を検知する圧力検知部を有している。圧力検知部は、第１の通気路の中心線と第２の通気路の中心線の交点よりも上流で、第１の通気路の吸気を圧力センサへ引き込む引込口を有している。一例として、引込口は、その中心線を第１の通気路の中心線と直交させて開口している。
　本発明の吸気機構によれば、インテークマニホールドの分岐管部分の機能を持つシリンダヘッドの吸気ポートに組み付けられるスロットルボディやＥＧＲバルブなどの振動を抑制することができる。また、吸気（新気）とＥＧＲガスの混合気の温度や吸気（新気）の圧力を適正に測定することができる。
本発明の一実施形態に係る吸気機構を備えるエンジンの概略構成を左方から示す平面図。 本発明の一実施形態に係る吸気機構の配置を左後方から示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る吸気機構の配置を後方から示す平面図。 本発明の一実施形態に係る吸気機構を左方から示す平面図。 本発明の一実施形態に係る吸気機構の配管部材を左後方から示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る吸気機構の配管部材を後方から示す平面図。 図４の矢印Ａ４１部分における配管部材の断面を矢印方向から示す図。
　以下、本発明の一実施形態に係るエンジンの吸気機構について、図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態の吸気機構１００を備えるエンジン１０の概略構成を示す平面図である。エンジン１０は、オイルパン１１と、シリンダブロック１２と、シリンダヘッド１３と、ロッカカバー１４と、フロントカバー１５と、クランクプーリ１６とを備えている。以下、エンジン１０の長手方向すなわちクランク軸方向を前後方向と定義し、クランクプーリ１６側をエンジン１０の前側（前方）、その反対側を後側（後方）とする。また、シリンダ（図示省略）を鉛直に配置した状態における鉛直方向を基準としてエンジン１０の下方側（下方）、その反対方向を上方側（上方）と定義する。そして、前後方向および上下方向といずれも直交する方向、すなわちエンジン１０の短手方向を幅方向とし、左右は後方から前方へ向かって定める。
　エンジン１０は、直列４気筒のディーゼルターボエンジンである。ただし、これに限定されるものではない。各気筒（シリンダ）は、シリンダブロック１２に前後方向へ配列されている。
　図２から図４には、本実施形態に係るエンジン１０の吸気機構１００を示す。図２および図３は、エンジン１０における吸気機構１００の配置を、左後方から示す斜視図および後方から示す平面図である。図４は、吸気機構１００を左方から示す平面図である。
　エンジン１０の吸気機構１００は、シリンダヘッド１３の吸気ポート１３ａ（図７参照）に吸気路および排気循環路を接続（連通）させる。本実施形態において、シリンダヘッド１３は、インテークマニホールド部１３ｂを有するインテークマニホールド一体型として構成されている。すなわち、シリンダヘッド１３は、４つのシリンダに対して吸気（新気）を分配する分配路（図示省略）をインテークマニホールド部１３ｂの内部に持った構成となっている。分配路は、従来のインテークマニホールドにおける下流側の分岐管部分に相当する。吸気ポート１３ａは、かかる分配路と連通するように、シリンダヘッド１３の吸気バルブを含む吸気系の配置側の側面（本実施形態では左側面）に開口している。
　吸気ポート１３ａには、吸気機構１００の配管部材（エアインレットフィッチングとも称される部材）２が外付けされている。エンジン１０の吸気路および排気循環路は、配管部材２を介して吸気ポート１３ａに接続されている。吸気路は、例えばインタークーラ（図示省略）、配管部材２に取り付けられたスロットルボディ４、これらの間を繋ぐ吸気パイプ（図示省略）などを含んで構成されている。配管部材２には、インタークーラで冷却された１００℃以下の吸気（一例として、８０℃程度の新気）が吸気路から流入する。排気循環路は、例えばＥＧＲクーラ１７、配管部材２に取り付けられたＥＧＲバルブ６、これらの間を繋ぐＥＧＲパイプ８などを含んで構成されている。配管部材２には、ＥＧＲクーラ１７で冷却されたエンジン１０の排気の一部（２００℃程度のＥＧＲガス）が排気循環路から流入する。ＥＧＲガスは、軽油中の水分が残存する未燃ガスを含んでおり、水分率が高い。
　図５から図７には、配管部材２の構成を示す。図５および図６は、配管部材２の全体を、左後方から示す斜視図および後方から示す平面図である。図７は、図４の矢印Ａ４１部分における配管部材２の断面を矢印方向から示す図である。
　図１から図７に示すように、配管部材２は、本体部２０と、本体部２０に形成された３つの通気路２１～２３とを有して構成されている。第１の通気路２１および第２の通気路２２は、上流側（入口側）が本体部２０にそれぞれ開口して外部へ臨んでいる。これに対し、第３の通気路２３は、下流側（出口側）が本体部２０に開口して外部へ臨んでいる。一方、第１の通気路２１および第２の通気路２２の各下流側と、第３の通気路２３の上流側は、本体部２０の内部で合流している。
　この場合、第１の通気路２１および第２の通気路２２は、第２の通気路２２の中心線２２ｃを鉛直上方から第１の通気路２１の中心線２１ｃと交差させて、第３の通気路２３に連続している。すなわち、第２の通気路２２は、第１の通気路２１に上方から合流し、第３の通気路２３に連続している。
　図６に示すように、本実施形態において、第１の通気路２１および第２の通気路２２は、互いの中心線２１ｃ，２２ｃがエンジン１０における４つのシリンダの配列方向（前後方向）と直交する同一の仮想平面（上下方向幅方向により規定される図６に示す平面ＶＰ）に含まれるように、本体部２０に配置されている。したがって、第１の通気路２１および第２の通気路２２は、シリンダの配列方向と直交する左方から、第３の通気路２３を経由してシリンダヘッド１３の吸気ポート１３ａと連通している。また、第３の通気路２３も、その中心線２３ｃが中心線２１ｃ，２２ｃを含む仮想平面ＶＰに含まれるように、本体部２０に配置されている。したがって、第３の通気路２３は、シリンダの配列方向と直交する左方からシリンダヘッド１３の吸気ポート１３ａと連通している。一例として、第１の通気路２１および第３の通気路２３は、幅方向に沿って伸び、第２の通気路２２は、左斜め上方から第１の通気路２１に合流するとともに、第３の通気路２３に連続している。
　本体部２０は、第３の通気路２３の下流側の開口２３ａをシリンダヘッド１３の吸気ポート１３ａと連通させるように、シリンダヘッド１３に外付けされている。このため、本体部２０には、吸気ポート１３ａ周りのシリンダヘッド１３の表面（一例として、側面）に沿ったフランジ２６が設けられている。フランジ２６は、開口２３ａの周縁から全周に亘って連続して起立している。フランジ２６には、固定用ボルト１３１を挿通するボルト孔２６ａが形成されている。本体部２０は、フランジ２６のボルト孔２６ａに挿通した固定用ボルト１３１でシリンダヘッド１３に固定されている。
　本体部２０は、エンジン１０の吸気路のスロットルボディ４が取り付けられるスロットルボディ取付部２４と、排気循環路のＥＧＲバルブ６が取り付けられるＥＧＲバルブ取付部２５とを有している。また、本体部２０は、第３の通気路２３を最下流でシリンダヘッド１３の吸気ポート１３ａと連通させる吸気ポート取付部として、上述したフランジ２６を有している。
　スロットルボディ取付部２４は、スロットルボディ４を第１の通気路２１の最上流に取り付け、第１の通気路２１の上流側の開口２１ａと連通させる。スロットルボディ取付部２４は、開口２１ａの周縁から全周に亘って連続して起立するフランジであり、スロットルボディ４に設けられた取付フランジ４１と対面するようになっている。本体部２０は、スロットルボディ取付部２４と取付フランジ４１を貫く連結用ボルト４２でスロットルボディ４と連結（接続）されている。スロットルボディ取付部２４には、取付フランジ４１に形成された連結用ボルト４２の挿通孔と連通可能なボルト孔２４ａが形成されている。スロットルボディ取付部２４にスロットルボディ４を接続させることで、第１の通気路２１には、図７に示す矢印Ａ７１のようにスロットルボディ４を通して吸気路からの吸気（以下、新気という）が流れる。
　ＥＧＲバルブ取付部２５は、ＥＧＲバルブ６を第２の通気路２２の最上流に取り付け、第２の通気路２２の上流側の開口２２ａと連通させる。ＥＧＲバルブ取付部２５は、開口２２ａの周縁から全周に亘って連続して起立するフランジであり、ＥＧＲバルブ６に設けられた取付ボス６１と対面するようになっている。本体部２０は、ＥＧＲバルブ取付部２５と取付ボス６１を貫く連結用ボルト６２でＥＧＲバルブ６と連結（接続）されている。ＥＧＲバルブ取付部２５には、取付ボス６１に形成された連結用ボルト６２の挿通孔と連通可能なボルト孔２５ａが形成されている。ＥＧＲバルブ取付部２５にＥＧＲバルブ６を接続させることで、第２の通気路２２には、図７に示す矢印Ａ７２のようにＥＧＲバルブ６を通して排気循環路からの排気（以下、ＥＧＲガスという）が流れる。
　このようにスロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６を本体部２０に接続させることで、スロットルボディ４に対してＥＧＲバルブ６を上方に配置することができる。このため、第２の通気路２２を流れるＥＧＲガスは、第１の通気路２１を流れる新気に上方から合流する。その際、高温（２００℃程度）のＥＧＲガスが低温（８０℃程度）の新気と合流して冷やされ、熱交換によりＥＧＲガス中の水分が凝縮されるが、合流点よりも上方にＥＧＲバルブ６が配置されているため、ＥＧＲバルブ６への凝縮水の流入を防ぐことができる。したがって、例えばＥＧＲバルブ６に流入した凝縮水が冬場に凍結し、ＥＧＲバルブ６が動作不良となるなどのトラブルを回避することができる。
　また、スロットルボディ４は、第１の通気路２１の中心線２１ｃに沿って、本体部２０に配置されている。ＥＧＲバルブ６は、第２の通気路２２の中心線２２ｃに沿って、本体部２０に配置されている。中心線２１ｃ，２２ｃは、エンジン１０におけるシリンダの配列方向と直交する同一の仮想平面ＶＰに含まれている。このため、スロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６をかかる仮想平面ＶＰに沿って並べることができる。具体的には、配管部材２を境界として、上方側にＥＧＲバルブ６、下方側にスロットルボディ４が鉛直方向に沿って直線状に配列される。
　このため、スロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６は、その重量が配管部材２に比べて相当程度大きい場合であっても、配管部材２に対して鉛直方向に沿って直線状に配列されているので、配管部材２、スロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６の３つの組付体がエンジン１０から受ける振動を極力抑制することができる。この結果、配管部材２が振動することに伴って生じる内部応力を小さくすることができ、内部応力によって生じる配管部材２の疲労破壊などを有効に抑制することができる。したがって、配管部材２の体格をスロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６に対して小さくすることが可能となり、エンジン１０の小型軽量化を図ることができる。
　上述したとおり、第１の通気路２１には新気が流れ、第３の通気路２３には新気とＥＧＲガスの混合気が流れるが、その際、混合気の温度と新気の圧力が測定され、エンジン１０の制御のために測定データがＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）に送られている。このため、本体部２０は、混合気の温度を検知する温度センサを支持する温度センサ支持部２７と、新気の圧力を検知する圧力検知部２８とを有している。
　温度センサ支持部２７は、温度センサ（図示省略）が挿入される挿入孔２７ａを持つボスとして形成されている。温度センサには、その先端に温度検知素子を有する棒状のセンサを一例として適用する。
　図６には、温度センサ支持部２７の本体部２０における配置を示す。図６に示すように、温度センサ支持部２７は、第１の通気路２１の中心線２１ｃと第２の通気路２２の中心線２２ｃの交点Ｘよりも下流、より詳細には交点Ｘの直下流の第３の通気路２３へ向けて、温度センサの先端を位置付けている。これにより、スロットルボディ４から入って第１の通気路２１を流れた新気と、ＥＧＲバルブ６から入って第２の通気路２２を流れたＥＧＲガスとが混合した直後の混合気の温度を検知することができる。なお、温度センサの先端を交点Ｘへ向けて位置付けても、混合気の温度を検知することは可能である。
　この場合、温度センサ支持部２７は、温度センサの中心線を第３の通気路２３の中心線２３ｃと直交させて温度センサを位置付けている。本実施形態では、挿入孔２７ａの中心線２７ｃが前後方向に沿って伸びて中心線２３ｃと直交するように、温度センサ支持部２４が本体部２０に形成されている。挿入孔２７ａは、その前方が第３の通気路２３内に開口し、後方が温度センサ支持部２７から外部へ向けて開口している。これにより、混合気の流れ方向（幅方向）に対して温度センサを垂直（前後方向）に位置付けることができるため、混合気温度の検知精度を安定して高めることができる。
　圧力検知部２８は、新気の圧力を検知する圧力センサ（図示省略）まで新気を引き込むための引込口２８ａを持つボスとして形成されている。圧力センサとしては、ブーストセンサやマップセンサなどを適用する。圧力センサは、引込口２８ａの連結部２８ｂに繋いだ引込ホース（図示省略）などにより引き込まれた新気の圧力を検知する。
　図６には、圧力検知部２８の本体部２０における配置を示す。図６に示すように、圧力検知部２８は、第１の通気路２１の中心線２１ｃと第２の通気路２２の中心線２２ｃの交点Ｘよりも上流で、第１の通気路２１の新気を引込口２８ａから圧力センサへ引き込んでいる。具体的には、交点Ｘよりも上流、かつ第１の通気路２１の開口２１ａよりもわずかに下流（開口２１ａの直下流）で、引込口２８ａから新気を引き込んでいる。これにより、スロットルボディ４から第１の通気路２１へ入った直後の新気の圧力を検知することができる。このため、ＥＧＲガスから混入されるデポジットなどによる引込口２８ａ、あるいは引込ホースや圧力センサの閉塞を抑制することができる。
　この場合、引込口２８ａは、その中心線２８ｃを第１の通気路２１の中心線２１ｃと直交させて開口している。本実施形態では、引込口２８ａの中心線２８ｃが前後方向に沿って伸びて中心線２１ｃと直交するように、圧力検知部２８が本体部２０に形成されている。引込口２８ａは、その前方が第１の通気路２１内に開口し、後方が圧力検知部２８から外部へ向けて開口している。これにより、新気の流れ方向（略幅方向）に対して引込口２８ａを垂直（前後方向）に開口させ、新気へのＥＧＲガスの合流方向（左上方から右下方）から外すことができる。このため、引込口２８ａなどの閉塞を確実に抑制し、新気圧力の検知精度を安定して高めることができる。
　したがって、配管部材２の体格をスロットルボディ４およびＥＧＲバルブ６に対して小さくした場合であっても、混合気の温度および新気の圧力を精度よくＥＣＵにフィードバックできるため、エンジン１０の制御精度を低下させずに済む。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。このような新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　２…配管部材、４…スロットルボディ、６…ＥＧＲバルブ、８…ＥＧＲパイプ、１０…エンジン、１１…オイルパン、１２…シリンダブロック、１３…シリンダヘッド、１３ａ…吸気ポート、１３ｂ…インテークマニホールド部、１４…ロッカカバー、１５…フロントカバー、１６…クランクプーリ、１７…ＥＧＲクーラ、２０…本体部、２１…第１の通気路、２１ｃ…第１の通気路の中心線、２２…第２の通気路、２２ｃ…第２の通気路の中心線、２３…第３の通気路、２３ｃ…第３の通気路の中心線、２４…スロットルボディ取付部、２５…ＥＧＲバルブ取付部、２６…フランジ、２７…温度センサ支持部、２７ａ…温度センサの挿入孔、２７ｃ…挿入孔の中心線、２８…圧力検知部、２８ａ…吸気（新気）の引込口、２８ｃ…引込口の中心線、１００…吸気機構、Ａ７１…第１の通気路への新気の流れ、Ａ７２…第２の通気路への排気（ＥＧＲガス）の流れ、Ｘ…第１の通気路と第２の通気路の中心線の交点。

Claims (12)

  1. 　吸気路と排気路と該排気路から分岐して排気を吸気路へ循環させる排気循環路とを備えるエンジンに設けられるエンジンの吸気機構であって、複数のシリンダに対して吸気を分配する分配路を有するシリンダヘッドの吸気ポートに、前記吸気路および前記排気循環路を接続させる配管部材を備え、
    　前記配管部材は、
    　前記シリンダヘッドに外付けされた本体部と、
    　前記吸気路からの吸気が流れる第１の通気路と、
    　前記排気循環路からの排気が流れる第２の通気路と、
    　前記吸気と前記排気の混合気が流れる第３の通気路と、を有し、
    　前記第１の通気路および前記第２の通気路は、前記第２の通気路の中心線を鉛直上方から前記第１の通気路の中心線と交差させて、前記第３の通気路に連続している
    　エンジンの吸気機構。
  2. 　前記第１の通気路の中心線および前記第２の通気路の中心線は、前記複数のシリンダの配列方向と直交する同一の平面に含まれている
    　請求項１に記載のエンジンの吸気機構。
  3. 　前記本体部は、
    　前記吸気路のスロットルボディを前記第１の通気路の最上流に取り付けるスロットルボディ取付部と、
    　前記排気循環路のＥＧＲバルブを前記第２の通気路の最上流に取り付けるＥＧＲバルブ取付部と、
    　前記第３の通気路を最下流で前記吸気ポートと連通させる吸気ポート取付部と、を有している
    　請求項１に記載のエンジンの吸気機構。
  4. 　前記本体部は、
    　前記吸気路のスロットルボディを前記第１の通気路の最上流に取り付けるスロットルボディ取付部と、
    　前記排気循環路のＥＧＲバルブを前記第２の通気路の最上流に取り付けるＥＧＲバルブ取付部と、
    　前記第３の通気路を最下流で前記吸気ポートと連通させる吸気ポート取付部と、を有している
    　請求項２に記載のエンジンの吸気機構。
  5. 　前記スロットルボディは、前記第１の通気路の中心線に沿って、前記本体部に配置され、
    　前記ＥＧＲバルブは、前記第２の通気路の中心線に沿って、前記本体部に配置されている
    　請求項３に記載のエンジンの吸気機構。
  6. 　前記スロットルボディは、前記第１の通気路の中心線に沿って、前記本体部に配置され、
    　前記ＥＧＲバルブは、前記第２の通気路の中心線に沿って、前記本体部に配置されている
    　請求項４に記載のエンジンの吸気機構。
  7. 　前記スロットルボディおよび前記ＥＧＲバルブは、前記本体部を境界として鉛直上方側に前記ＥＧＲバルブ、下方側に前記スロットルボディが配列されている
    　請求項５に記載のエンジンの吸気機構。
  8. 　前記スロットルボディおよび前記ＥＧＲバルブは、前記本体部を境界として鉛直上方側に前記ＥＧＲバルブ、下方側に前記スロットルボディが配列されている
    　請求項６に記載のエンジンの吸気機構。
  9. 　前記本体部は、前記混合気の温度を検知する温度センサを支持する温度センサ支持部を有し、
    　前記温度センサ支持部は、前記第１の通気路の中心線と前記第２の通気路の中心線の交点、もしくは前記交点よりも下流の前記第３の通気路へ向けて前記温度センサを位置付けている
    　請求項１から８のいずれかに記載のエンジンの吸気機構。
  10. 　前記温度センサ支持部は、前記温度センサの中心線を前記第３の通気路の中心線と直交させて前記温度センサを位置付けている
    　請求項９に記載のエンジンの吸気機構。
  11. 　前記本体部は、前記第１の通気路の吸気の圧力を検知する圧力検知部を有し、
    　前記圧力検知部は、前記第１の通気路の中心線と前記第２の通気路の中心線の交点よりも上流で、前記第１の通気路の吸気を圧力センサへ引き込む引込口を有している
    　請求項１から８のいずれかに記載のエンジンの吸気機構。
  12. 　前記引込口は、その中心線を前記第１の通気路の中心線と直交させて開口している
    　請求項１１に記載のエンジンの吸気機構。
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