JP2005337117A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストでブローバイガスの分配性能を高めるエンジンの吸気装置を提供する。
【解決手段】
本発明は、エンジンのインテークマニホールド（１）を複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）に分割する仕切部（１２ａ）を有するエンジンにおいて、ブローバイガス通路（３）を複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）に接続するブローバイガス出口（７）は、仕切部（１２ａ）を挟んだ複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）にわたって開口していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関するものである。
エンジンのインテークマニホールドにはブローバイガスを還流するためにブローバイガス通路のブローバイガス出口が設けられており、このブローバイガス出口から導入されたブローバイガスは吸気と共にシリンダに供給され再び燃焼される。
しかし、複数シリンダを有するエンジンにブローバイガスを導入すると、ブローバイガスのシリンダごとの分配量が均一にならないのでシリンダごとの空燃比のばらつきを生じる。
そこで、シリンダごとに設けられたマニホールドブランチにブローバイガスの分配通路をそれぞれ設けることでブローバイガスのシリンダごとの分配量を均一にしようとする技術が特許文献１に記載されている。
特開平１１−８２１９７号公報
しかし、このような技術では、シリンダの数と同数の分配通路を新たに設ける必要があるので構造が複雑になってコストが増加する。また、シリンダによって分配通路の経路長が異なるので、ブローバイガスのシリンダごとの分配量に偏りを生じる。
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、低コストでブローバイガスの分配性能を高めることができるエンジンの吸気装置を提供することを目的としている。
本発明は、エンジンのシリンダへ吸気を行うインテークマニホールド（１）と、インテークマニホールド（１）の内部に配設され、インテークマニホールド（１）を複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）に分割する仕切部（１２ａ）と、複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）にブローバイガスを通流するブローバイガス通路（３）とを備え、ブローバイガス通路（３）を複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）に接続するブローバイガス出口（７）は、仕切部（１２ａ）を挟んだ複数の分割吸気通路（１ａ、１ｂ）にわたって開口していることを特徴とする。なお、参照符号は実施形態に対応して付したものであり、本発明をこれらに限定するものではない。
本発明は、ブローバイガス出口が仕切部を挟んだ複数の分割吸気通路にわたって開口しているので、簡素な構造によりコストを低減しながらブローバイガスの分配性能を高めることができる。
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
図１は、本発明によるエンジンの吸気装置の構成図である。本実施形態のエンジンは片バンク３気筒ずつのＶ型６気筒エンジンであり、車両の前後方向とシリンダの並設方向とが一致するように縦置きされる。本実施形態で使用されるインテークマニホールド１は、吸気管部４とコレクタ部５とブランチ部６とによって形成されている。吸気管部４はスロットルバルブ（不図示）によって流量を調節された吸気をコレクタ部５へ供給している。コレクタ部５は吸気管部４を介して供給された吸気を一時的に溜めている。ブランチ部６はシリンダヘッド１５を介して各シリンダと連通しており、コレクタ５によって溜められた吸気を必要に応じてシリンダへ分配供給している。吸気管部４はその下流側の一部に湾曲部４ａを有しており、車両前方から吸入した吸気の流通方向を変えて各シリンダへ供給している。この湾曲部４ａの外周側にブローバイガス通路３が開口している。
図２は、本発明によるエンジンの吸気装置の分解図である。図２（ａ）は樹脂製のインテークマニホールドを構成する上部筐体の構成図であり、図２（ｂ）は樹脂製のインテークマニホールドを構成する仕切板の構成図であり、図２（ｃ）は樹脂製のインテークマニホールドを構成する下部筐体の構成図である。インテークマニホールド１は、上部筐体１１、仕切板１２及び下部筐体１３の３つの樹脂製の部材で形成されており、上部筐体１１と下部筐体１３とで仕切板１２を挟むように構成されている。また、仕切板１２には、仕切部１２ａと、ブローバイガス通路３とが形成されている。
仕切部１２ａは、仕切板１２の一部を構成している湾曲部４ａの湾曲の径方向と平行な平面状の板であり、吸気管部４の途中からコレクタ部５までを２分割している。インテークマニホールド１は仕切部１２ａによって上下に２分割されており、２つの分割吸気通路１ａ、１ｂ（図４（ａ）参照）を形成する。図２において、各分割吸気通路１ａ、１ｂはそれぞれ片方のバンクと連通しており、Ｖ型に配置された３つずつのシリンダに対してそれぞれ吸気を導入している。また、仕切部１２ａはブローバイガス出口７の近傍に２つの分割吸気通路１ａ、１ｂの間を連通する切欠部８を有している。さらに、仕切部１２ａはコレクタ部５の内部の一部に２つの分割吸気通路１ａ、１ｂの間を連通する連通部９を有している。この連通部９には可変吸気バルブ１４が設けられており、エンジンの回転速度に応じて可変吸気バルブ１４を開閉することでシリンダの吸気に対して共鳴過給効果を与えている。
ブローバイガス通路３は、クランク室内に吹き抜けたブローバイガスを再度燃焼させるためにブローバイガスをクランク室からインテークマニホールド１へ還流させている。ブローバイガス通路３のブローバイガス出口７は吸気管部４の湾曲部４ａの外周側であって、仕切部１２ａを挟んだ２つの分割吸気通路１ａ、１ｂにわたって開口するように設けられており、その開口面積は２つの分割吸気通路１ａ、１ｂに対して略均等になっている。また、ブローバイガス出口７は１つだけ設けられており分割吸気通路１ａ、１ｂの数より少ない。さらに、ブローバイガス出口７は吸気管部４の管壁上で吸気管部４とコレクタ部５との境界部近傍に配設される。
次に、本発明によるエンジンの吸気装置の作用について説明する。スロットルバルブによって流量を調節された吸気は、仕切部１２ａの上部の通路（分割吸気通路１ａ）、仕切部１２ａの下部の通路（分割吸気通路１ｂ）に２分割されて、下流へと流れていく。ブローバイガス出口７から排出されるブローバイガスは、仕切部１２ａに設けられた切欠部８を介して２つの分割吸気通路１ａ、１ｂに略均等に分配される。各分割吸気通路１ａ、１ｂに分配されたブローバイガスは吸気と混合しながらコレクタ部５を介してシリンダの各ブランチ部６へと略均等に分配される。
ここで、ブローバイガス出口７の配設位置と仕切部１２ａに設けられた切欠部８の配設位置とについて図３〜５を用いて詳しく説明する。
図３は図２に示す本実施形態のエンジンの吸気装置を上部筐体側から見た図である。図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は図４(ａ)の領域Ｃの拡大図である。図４（ａ）に示すように、ブローバイガス出口７は吸気管部４を分割している仕切部１２ａの端面１２ｂと対向し、各分割吸気通路１ａ、１ｂに対するブローバイガス出口７の開口面積がそれぞれ略均等になるように配設されている。仕切部１２ａとブローバイガス出口７との間には所定の隙間があり、この隙間が切欠部８である。ブローバイガス出口７から排出されるブローバイガスは切欠部８によって排出抵抗を低減することができて、２つの分割吸気通路１ａ、１ｂに略均等に分流される。また、図４（ｂ）に示すように仕切部１２ａの端面１２ｂの両端部は角が落とされて曲面に形成されているので端面１２ｂに衝突したブローバイガスは仕切部１２ａに沿って上下いずれかの分割吸気通路１ａ、１ｂへと分流する。
さらに、図４（ａ）、（ｂ）の切欠部８を上部から見た図５を用いてその特徴を説明する。図５（ａ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）における領域Ｄの拡大図である。ブローバイガス出口７の近傍の仕切部１２ａに配設される切欠部８は、図５（ａ）、（ｂ）に示すような形状になっており、図５（ｂ）の切欠部８の内周面の全ての位置において図４（ｂ）において説明したように仕切部１２ａの角が落とされて曲面に形成されている。また、図５（ｂ）に示すように切欠部８の点Ｅ付近の形状は点Ｅと点Ｆとを結ぶ線分を直径ｄとする円の円周となっており、この円の直径ｄを切欠部８の内径とする。ここで、点Ｅはブローバイガス通路３の中心線１００と切欠部８との交点であり、点Ｆはブローバイガス通路３の中心線１００と吸気管部４の内壁面４００を含む平面との交点である。
次に、切欠部８の内径の設定方法について図６を用いて説明する。本実施形態のエンジンは、コレクタ部５の内部の仕切部１２ａに設けられた連通部９の可変吸気バルブ１４をエンジンの回転速度に応じて開閉することで共鳴過給効果を得ている。しかし、ブローバイガス出口７の近傍に設けられた仕切部１２ａの切欠部８において一方の分割吸気通路１ａ、１ｂから他方の分割吸気通路１ａ、１ｂへと圧力波が伝播すると共鳴過給効果が損なわれてシリンダに対する吸気の充填効率が低下する。また、切欠部８を設けなければブローバイガスの排出抵抗が大きくなって効率よくブローバイガスを導入することができなくなる。
そこで、ブローバイガスの排出抵抗を低減しながら吸気の共鳴過給効果を維持する切欠部８の内径を設定する必要がある。図６は、切欠部８の内径と吸気の充填効率の損失度との関係を示した関係図である。図６に示すように、切欠部８の内径が０であるとき、すなわち切欠部８を設けていないときにはシリンダに対する吸気の充填効率の損失は０である。切欠部８の内径を大きくしていくと分割吸気通路１ａ、１ｂの間で圧力波の伝播を生じるので充填効率の損失は大きくなっていく。よって、切欠部８の内径はブローバイガスの排出抵抗を低減させながら吸気の充填効率を維持させるのに適切な大きさに設定される。
切欠部８の内径を図６に示す関係図にしたがって適切に設定した場合のブローバイガスの分配性能について図７、８を用いて説明する。図７は、図４（ｂ）と同様の図でありブローバイガス出口７から排出されるブローバイガスの流れを示した状態図である。図７（ａ）はブローバイガスが主に上側の分割吸気通路１ａに流れ込む場合の状態図であり、図７（ｂ）はブローバイガスが主に下側の分割吸気通路１ｂに流れ込む場合の状態図である。図８は６つのシリンダごとの吸気の混合比を示す説明図である。
インテークマニホールド１の内部にある２つの分割吸気通路１ａ、１ｂの間には、それぞれの下流にあるシリンダの吸気時の脈動によって圧力差が発生している。これにより、ブローバイガス出口７から排出されたブローバイガスは負圧側の分割吸気通路１ａ、１ｂへ偏って流れ込むことになる。上側の分割吸気通路１ａが負圧側のときは、図７（ａ）に示すようにブローバイガスは上側の分割吸気通路１ａへ偏って流れ込み、下側の分割吸気通路１ｂが負圧側のときは、図７（ｂ）に示すようにブローバイガスは下側の分割吸気通路１ｂへ偏って流れ込む。分割吸気通路１ａ、１ｂの間の圧力差はシリンダの吸気時の脈動によって発生しているので、図７（ａ）、（ｂ）に示すブローバイガスの偏った流れは短時間の間に断続的に何度も繰り返される。これにより各分割吸気通路１ａ、１ｂへと流入するブローバイガスの量は略均等に分配され、各シリンダへと流入するブローバイガスの量も略均等に分配される。よって、各シリンダへと流入する吸気の混合比は図８に示すように全てのシリンダにおいて基準内に収まる。
以上のように本実施形態では、ブローバイガス出口７をインテークマニホールド１に１つだけ設けた簡素な構造である１点吹きによりブローバイガスを２つの分割吸気通路１ａ、１ｂに均等に分配することができるので、各分割吸気通路１ａ、１ｂごとにブローバイガス出口７をそれぞれ設けた構造に比べてコストを低減することができる。
また、ブローバイガス通路３はブローバイガス出口７の開口面積が２つの分割吸気通路１ａ、１ｂに対して均等になるように配設されている。よって、ブローバイガスの各シリンダへの分配性能を向上させることができる。
さらに、ブローバイガス出口７の近傍の仕切部１２ａには切欠部８が設けられており、その径は適切に設定されているので共鳴過給効果に影響を与えることなくブローバイガスの排出抵抗を低減して効率よくブローバイガスを還流させることができる。
さらにまた、ブローバイガス出口７は吸気管部４の湾曲部４ａの外周側に設けられているので、ブローバイガスはブローバイガス出口７の近傍を通過する、内周側より流速の大きな外周側の吸気によってよく混合される。よって、ブローバイガスの各シリンダへの分配性能を向上させることができる。
さらにまた、ブローバイガス出口７は吸気管部４とコレクタ部５との境界部近傍に配設される。よって、ブローバイガス出口７はスロットルバルブより十分に下流側に位置することになるのでスロットルバルブにおけるデポジットの発生を防止することができる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
本実施形態では３つの樹脂製部材を組み合わせてインテークマニホールド１を構成しているが組み合わせる樹脂製部材は３つでなくてもよい。また、組み合わせる部材は樹脂製でなくてもよい。さらに、部材を組み合わせることなく予め一体的に形成してもよい。
また、本実施形態ではシリンダの吸気に対して共鳴過給効果を与えるためにコレクタ５の内部の仕切部１２ａに連通部９と可変吸気バルブ１４とを設けているが、これらは設けなくてもよい。
さらに、本実施形態では吸気管部４は湾曲しているが湾曲していなくてもよい。
さらにまた、本実施形態ではＶ型６気筒エンジンを用いているが気筒配列及び気筒数はこれに限定されるものではない。
さらにまた、本実施形態ではブローバイガス出口７を１つしか設けていないが、これに限定されるものではない。
さらにまた、本実施形態では仕切部１２ａは１枚しか設けられていないが、複数枚設けられていてもよい。
さらにまた、本実施形態では分割吸気通路１ａ、１ｂは２つしか設けられていないが、３つ以上設けられていてもよい。
本実施形態によるエンジンの吸気装置の構成図である。 本実施形態によるエンジンの吸気装置の分解図である。 図１に示すエンジンの吸気装置を上部筐体側から見た図である。 吸気管及びブローバイガス通路の断面図である。 ブローバイガス出口を上方から見た断面図である。 切欠部の内径と吸気の充填効率の損失度との関係を示した関係図である。 ブローバイガス出口から排出するブローバイガスの流れを示した状態図である。 ６つのシリンダの吸気の混合比を示す説明図である。
符号の説明
１ インテークマニホールド
１ａ 上側分割吸気通路
１ｂ 下側分割吸気通路
３ ブローバイガス通路
４ 吸気管部
４ａ 湾曲部
５ コレクタ部
６ ブランチ部
７ ブローバイガス出口
８ 切欠部
９ 連通部
１１ 上部筐体
１２ 仕切板
１２ａ 仕切部
１２ｂ 仕切部のブローバイガス出口近傍の端面
１３ 下部筐体
１４ 可変吸気バルブ
１５ シリンダヘッド
１００ ブローバイガス通路の中心線
４００ 吸気管部の内壁面

Claims (8)

  1. エンジンのシリンダへ吸気を行うインテークマニホールドと、
    前記インテークマニホールドの内部に配設され、前記インテークマニホールドを複数の分割吸気通路に分割する仕切部と、
    前記複数の分割吸気通路にブローバイガスを通流するブローバイガス通路と、
    を備え、
    前記ブローバイガス通路を前記複数の分割吸気通路に接続するブローバイガス出口は、前記仕切部を挟んだ前記複数の分割吸気通路にわたって開口している、
    ことを特徴とするエンジンの吸気装置。
  2. 前記ブローバイガス出口の数は前記分割吸気通路の数より少ない、
    ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
  3. 前記ブローバイガス出口は、その開口面積が前記複数の分割吸気通路に対してそれぞれ略均等になるように設けられている、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの吸気装置。
  4. 前記ブローバイガス出口は１つだけ設けられている、
    ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
  5. 前記仕切部は、前記ブローバイガス出口の近傍に分割吸気通路間を連通する切欠部を有している、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
  6. 前記仕切部は、前記インテークマニホールドを２つの分割吸気通路に分割し、その一方の分割吸気通路は左バンクに連通し、他方の分割吸気通路は右バンクに連通している、
    ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
  7. 前記ブローバイガス出口は、吸気を各シリンダに分配するブランチ部の上流に形成された吸気管部の湾曲部分の外周側に開口している、
    ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のエンジンの吸気装置。
  8. 前記吸気管部の湾曲部分は、吸気管部の下流側に形成されている、
    ことを特徴とする請求項７に記載のエンジンの吸気装置。
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