JP2013144929A - パージガス導入路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつコンパクトな構造で、パージガスを十分に撹拌可能にする。
【解決手段】吸気マニホールドにスロットルボディを接続する筒状部を設け、筒状部の周壁にパージガス導入路を設ける。パージガス導入路におけるパージガス流出路を周壁の内面のスロットルボディに隣接して解雇する位置に設け、パージガス流入路をパージガス流出路から筒状部の軸線方向に離間して開口する位置に設け、両路間を連通する連通路を周壁の内部に延在するように設ける。パージガス導入路をできるだけ長くすることができ、気筒までの流路の違いによる脈動の影響を低減できると共に、スロットルボディ直後の乱流による撹拌効果と合わせて、吸気マニホールドに導入される段階ではパージガスが略均等に吸気に混合され、混合気の空燃比の気筒間のばらつきが小さくなり、エンジン回転が安定化し得る。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のパージガスを吸気管に導入するためのパージガス導入路構造に関するものである。

従来、燃料タンクからの蒸発燃料等のパージガスをキャニスタにより一時的に吸着保持すると共に、エンジンの運転により吸気管内が負圧になる場合にキャニスタから離脱する燃料を、吸気管の任意の位置に設けたパージガス流出口から吸気管内に導入するようにした蒸発燃料処理装置が公知である。

一方、多気筒エンジンにおいて、上記パージガス流出口から各気筒に至る流路長に差があるため、各気筒に導入されるパージガス量にばらつきが生じるという問題がある。その対策として、例えば、スロットルボディよりやや大径のサージタンクと、サージタンク内にスロットルボディと同径の筒状部を挿通して２重管部を形成し、筒状部とサージタンクとの間に環状通路を形成して、その環状通路の接線方向からパージガスを環状通路内に導入し、周方向に延在する環状通路内でパージガスを撹拌し、そのようにして撹拌されたパージガスを、スロットル弁の後流に発生する巻き込み渦により吸気と混合して各気筒に流入させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開平９−３２６５７号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、２重管により構造が複雑化するだけでなく、組み付けも煩雑化し、また、スロットルボディよりも大径のサージタンクを設けることによりサージタンクと他の部品との干渉を回避する必要が生じて、レイアウトに制約が生じるという問題があった。

このような課題を解決して、簡単かつコンパクトな構造で、パージガスを十分に撹拌可能なパージガス導入路構造を実現するために、本発明に於いては、スロットルボディ（２４）から吸気マニホールド（５）に流れる吸気にパージガスを導入するパージガス導入路構造において、前記吸気マニホールドが、前記スロットルボディからの吸気を流入するべく外方に延出する筒状に形成されかつ前記スロットルボディが接続される筒状部（５１）を一体的に有し、前記筒状部の周壁（５１ｃ）に、前記パージガスを導入するパージガス導入路（５８）が設けられ、前記パージガス導入路は、前記筒状部の前記スロットルボディとの接続端から前記筒状部の軸線方向に離間した位置で前記筒状部の外方に開口するパージガス流入口（５８ａ）と、前記筒状部の内周面の前記スロットルボディに隣接した位置に開口するパージガス流出口（５８ｅ）と、前記パージガス流入口と前記パージガス流出口とを連通するべく前記周壁の内部に形成された連通路（５８ｂ・５８ｃ・５８ｄ）とにより形成されているものとした。

これによれば、スロットルボディを接続するべく吸気マニホールドに一体的に設けた筒状部にパージガス導入路を設けると共に、そのパージガス導入路のパージガス流入口を筒状部のスロットルボディとの接続端から軸線方向に離間して設け、パージガス流出口をスロットルボディの直近に設け、両口を連通する連通路を筒状部の周壁の内部に設けたことから、パージガス導入路をできるだけ長くすることができる。これにより、パージガス流出口から各気筒に至る流路長に差があることによる吸気脈動の影響が長いパージガス導入路内で緩和されるため、パージガスの流出量のばらつきが抑制される。さらに、スロットルボディに近い所にパージガスを流出することから、スロットルボディの吸気通路の吸気流出側に生じている大きな乱流を利用してパージガスを十分に撹拌することができる。それらの相乗効果によりパージガスの混合の均等化が促進されるため、吸気マニホールドに導入される段階ではパージガスが吸気に均等に混合され、混合気の空燃比の気筒間のばらつきが小さくなり、エンジン回転が安定化し得る。

特に、前記筒状部が、前記スロットルボディとの接続端に形成された軸線方向端面（５９）を有し、前記連通路が、記軸線方向端面に凹設されかつ前記筒状部の内周面に至る溝部（５８ｄ）と、前記溝部の開放面を覆うように前記軸線方向端面に当接する前記スロットルボディの当接面（２４ｂ）とにより画定される部分を有するとよい。これによれば、筒状部に設けたパージガス導入路のパージガス流出口をスロットルボディに極めて近い位置に開口させることができ、スロットルボディからの吸気の流れに生じている大きな乱流を最大限に利用して、パージガスの撹拌をより一層大きく行うことができる。

また、前記筒状部が、前記パージガスの流れを制御する制御弁（５３）を取り付けるべく前記筒状部の外周面から突出する筒状ボス部（５１ｂ）を有し、前記連通路が、前記筒状ボス部の筒状形状により形成されている部分を有するとよい。これによれば、筒状部に設けたパージガス導入路をさらに筒状ボス部の突出長さを加えてより一層長くすることができると共に、スロットルボディとの干渉を回避し得る位置まで筒状ボス部を突出させることにより、制御弁をスロットルボディと干渉することなく配設することができる。

また、前記吸気マニホールドが、前記筒状部の前記スロットルボディとは相反する側で２方向に分岐されたＶ字状部分（６１）を有し、前記パージガスの流れを制御する制御弁が、前記スロットルボディと前記筒状部と前記Ｖ字状部分の一方との間に生じる空間に配設されているとよい。これによれば、吸気マニホールドが、スロットルボディとの接続用の筒状部部から２方向に分岐するＶ字状部分を有する場合に、そのＶ字状部分の一方とスロットルボディとの間の平面視で台形状の空間に、パージガスの流れを制御する制御弁を配設することができるため、制御弁をできるだけ吸気マニホールド側に配置でき、制御弁と他の部品との干渉を回避し得る。

このように本発明によれば、スロットルボディを接続するべく吸気マニホールドに一体的に設けた筒状部にパージガス導入路を設けると共に、そのパージガス導入路のパージガス流入口を筒状部のスロットルボディとの接続端から軸線方向に離間して設け、パージガス流出口をスロットルボディの直近に設け、両口を連通する連通路を筒状部の周壁の内部に設けたことから、パージガス導入路をできるだけ長くすることができる。これにより、パージガス流出口から各気筒に至る流路長に差があることによる吸気脈動の影響が長いパージガス導入路内で緩和されるため、パージガスの流出量のばらつきが抑制される。さらに、スロットルボディに近い所にパージガスを流出することから、スロットルボディの吸気通路の吸気流出側に生じている大きな乱流を利用してパージガスを十分に撹拌することができる。それらの相乗効果によりパージガスの混合の均等化が促進されるため、吸気マニホールドに導入される段階ではパージガスが吸気に均等に混合され、混合気の空燃比の気筒間のばらつきが小さくなり、エンジン回転が安定化し得る。

本発明が適用されたエンジンの要部を示す正面図である。 吸気マニホールドの全体を示す平面図である。 図１の矢印III−IIIに沿って見た筒状部回りの要部拡大断面図である。 図３の矢印IV−IV線に沿って見た外向フランジ部の要部拡大正面図である。

以下、本発明を自動車用のＶ型６気筒エンジン１に適用した実施形態について詳細に説明する。図１は、実施形態に係るエンジン１の要部を示す正面図である。エンジン１は、図１の紙面の左側が車両の前方となるようにエンジンルームに横置きに配置されている。以下、車両の進行方向を前方、車幅方向を右方または左方、鉛直方向を上方または下方として説明する。

図１に示すように、エンジン１は、前側に傾いたフロントシリンダバンク１ａおよび後側に傾いたリアシリンダバンク１ｂによりＶ字型に形成されたシリンダブロック２と、各シリンダバンク１ａ・１ｂの上部に設けられたシリンダヘッド３と、各シリンダヘッド３の上部に設けられたヘッドカバー４とを外殻として備えている。エンジン１の吸気装置を構成する吸気マニホールド５は両シリンダバンク１ａ・１ｂ間に配設され、排気系６は外側に配設されている。

各シリンダバンク１ａ・１ｂ内には３つずつのシリンダボア７が図における表裏方向にそれぞれ直列に並べて設けられ、各シリンダヘッド３の各シリンダボア７に対応する部分には燃焼室８が形成されている。シリンダボア７と燃焼室８とによって気筒が構成される。各シリンダボア７内には、コンロッド９を介してクランクシャフト１１に連結されたピストン１２が、摺動可能に配置されている。

燃焼室８には、シリンダヘッド３のシリンダバンク内側の側部に開口する吸気ポート１２と、シリンダヘッド３のシリンダバンク外側の側部に開口する排気ポート１３との各一端がそれぞれ連通している。各燃焼室８に対して、吸気ポート１２および排気ポート１３は２つずつ設けられている。燃焼室８と、吸気ポート１２および排気ポート１３との境界部には、吸気バルブ１４および排気バルブ１５が介装されている。吸気バルブ１４および排気バルブ１５は、図示省略の動弁機構によって開閉駆動される。

図２は、吸気マニホールド５の全体を示す平面図である。なお、図２では吸気マニホールド５の中央部の上面を覆うカバー２３を外した状態を示している。吸気マニホールド５は、例えばマグネシウム合金製であり、外周部となる部分を全周に亘って連通するように環状に形成された外周管路部５ａと、外周管路部５ａの内周側に形成された凹部５ｂとを有し、上下方向に二分割された部材を接合して形成されている。

外周管路部５ａには各シリンダバンク１ａ・１ｂの気筒列に対応してそれぞれ直線状に延在する部分が設けられ、それら直線状部分からは凹部５ｂの下面に向けて湾曲して延出するようにされた各３本ずつの吸気管部５ｃが設けられている。３本ずつの吸気管部５ｃは、凹部５ｂで１本ずつ交互に行き交うように配置され、前側から延出する吸気管部５ｃは、後側のシリンダバンク１ｂの各吸気ポート１２に、同数の吸気路が設けられた連通管２５（図１参照）を介して接続され、後側から延出する吸気管部５ｃは、前側のシリンダバンク１ａの各吸気ポート１２に、同じく同数の吸気路が設けられた連通管２５を介して接続されている。

吸気マニホールド５の左側には、スロットルボディ２４が接続される筒状の筒状部５１が外方（図２の下方向）に延出するように一体に形成されている。筒状部５１内には、スロットルボディ２４からの吸気を流入するように、スロットルボディ２４の吸気通路２４ａと同軸に連通しかつ円筒内周面により画定される吸気流入路５２が形成されている。

吸気マニホールド５は、筒状部５１の軸線に対して両側にそれぞれ斜めに延出するように、筒状部５１から２方向に分岐するように形成されたＶ字状部分６１を有する。筒状部５１の吸気流入路５２から流入する吸気は、外周管路部５ａにおけるＶ字状部分６１を介して、すなわちＶ字状部分６１で２方向に分岐されて、外周管路部５ａにおける各シリンダバンク１ａ・１ｂの気筒列に沿う部分に流れるようになる。

筒状部５１の延出方向端部には外向フランジ部５１ａが形成されており、外向フランジ部５１ａとスロットルボディ２４の当接面２４ｂとは互いに整合し得る形状に形成されている。その外向フランジ部５１ａにスロットルボディ２４がボルトにより固定されて、吸気マニホールド５にスロットルボディ２４が一体的に組み付けられている。

図３は図２の矢印III−IIIに沿って見た要部拡大平面図である。スロットルボディ２４には、吸気通路２４ａを開閉する弁体２４ｃが配設されている。図示例における弁体２４ｃは、スロットルボディ２４の外部に取り付けられた電動アクチュエータ５３により開閉駆動されるようになっている

筒状部５１には図３の右側に突出する筒状ボス部５１ｂが一体に形成されており、筒状ボス部５１ｂの突出端には制御弁５４が取り付けられている。筒状ボス部５１ｂは、吸気流入路５２の軸線に直交する向きに筒状部５１の外周面から延出している。筒状ボス部５１ｂと制御弁５４とは、吸気マニホールド５の外周管路部５ａと電動アクチュエータ５３との間のスペースに収まるように配設されている。制御弁５４の筒状ボス部５１ｂとは相反する側に設けられている流入口には、図１に二点鎖線で示されているように、燃料タンク５５と連通するキャニスタ５６から配管されたパージガス吸気管５７が接続されている。

筒状部５１における吸気流入路５２を形成する周壁５１ｃは厚肉に形成された外向フランジ部５１ａを含む。その外向フランジ部５１ａから筒状ボス部５１ｂの基部に至る部分も厚肉に形成されており、その厚肉部分は周壁５１ｃの一部として形成されている。

筒状ボス部５１bの突出端面には制御弁５４の流出口と連通するパージガス流入口５８ａが開設されており、筒状ボス部５１ｂには同軸的にすなわち筒状部５１の半径方向に延在して周壁５１ｃ内に至るパージガス流入路５８ｂが設けられている。周壁５１ｃには、パージガス流入路５８ｂと連通しかつ吸気流入路５２に沿って延在する軸線方向孔５８ｃが設けられている。軸線方向孔５８ｃのパージガス流入路５８ｂ側とは相反する側は、スロットルボディ２４の接合端面２４ａに接合される外向フランジ部５１ａの端面５９に開口している。その端面５９には、軸線方向孔５８ｂと連通しかつ吸気流入路５２に至るように筒状部５１の半径方向に延在する溝部としてのパージガス流出路５８ｄが形成されており、そのパージガス流出路５８ｄの溝形状における開放面が接合端面２４ａにより画定されて筒状部５１の半径方向に延在する通路として形成されている。パージガス流出路５８ｄの吸気流入路５２に開設された部分によりパージガス流出口５８ｅが設けられている。

これらパージガス流入路５８ｂと軸線方向孔５８ｃとパージガス流出路５８ｄとにより、連通路が構成されている。連通路におけるパージガス流入路５８ｂとパージガス流出路５８ｄとが筒状部５１の軸線方向に離間して位置し、したがってパージガス流入口５８ａとパージガス流出口５８ｅとも筒状部５１の軸線方向に離間して位置している。これにより、パージガス流入口５８ａからパージガス流出口５８ｅに至る通路が、図３に示される平面視で全体としてクランク形をなすパージガス導入路５８として形成されている。このようにすることにより、吸気マニホールド５（筒状部５１）にパージガスを導入する通路長をできるだけ長く形成することができる。

これにより、吸気マニホールド５の外側に配管部材を設けることなく、部品点数が増えずかつ簡単な構造により、パージガス導入路５８の長い通路長を確保でき、気筒間の吸気のタイミングの違いによるパージガスの導入流量の脈動を抑制し得る。

また、パージガス流出口５８ｅがスロットルボディ２４の吸気通路２４ａの出口（吸気流入路５２の入口）の直後に開口している。これにより、スロットルボディ２４からの吸気における乱流の比較的大きな領域にパージガスを図３の破線の矢印に示されるように導入することができ、吸気流入路５２でのパージガスの十分な撹拌が行われる。また、吸気は筒状部５１による直線状かつ長い吸気流入路５２を図３の実線で示されるように流れ、この吸気に撹拌されたパージガスが混入し、パージガスが均一化された吸気が図３の実線の矢印で示されるように吸気マニホールド５に送られる。

なお、パージガスが吸気流入路５２における上流端となるスロットルボディ２４の直近で吸気に導入されるため、パージガスが混合された状態の吸気は、直線状の吸気流入路５２を長く流れることにより、できるだけ層流化されて外周管路部５ａに流入し得る。これにより、パージガスの均等化された吸気が外周管路部５ａの各シリンダバンク１ａ・１ｂ側へ均等に分岐され得る。

また、スロットルボディ２４には、本実施例では弁体２４ｃの弁軸と同軸の駆動軸を備えた電動アクチュエータ５３が取り付けられており、スロットルボディ２４から外方への突出量が大きい。なお、ワイヤ駆動式の場合でもスロットルレバーがスロットルボディ２４の外方に配設される。いずれの場合でも、制御弁５４の取り付け位置は、それらスロットルボディ２４に取り付けられる部品との干渉を回避するためには、吸気マニホールド５側に寄った位置となる。そのため、パージガス導入路を制御弁５４の取り付け位置から直線的に吸気流入路５２に至る（パージガス流入路５８ｂを吸気流入路５２に至るまで直線的に延ばす）ように設けると、パージガスの吸気流入路５２への流出位置がスロットルボディ２４から遠く離れた位置になり、上記乱流による撹拌効果が十分に得られない。

それに対して、上記したように筒状部５１の周壁５１ｃに平面視（図３参照）でクランク形に曲折されたパージガス導入路５８を設けたことから、制御弁５４が吸気マニホールド５側に位置していても、吸気流入路５２へのパージガス流出位置をできるだけスロットルボディ２４に近づけることができ、上記乱流により十分な撹拌効果が得られた。

また、上記したように、吸気マニホールド５とスロットルボディ２４との間の空間を利用して制御弁５４を配設することができ、エンジンの他の部品との干渉を何等問題無く回避できる。これにより、エンジン全体のコンパクト化を達成し得る。

また、上記図示例では、周壁５１ｃの一部が外向フランジ部５１ａの半径方向の厚さと同じ厚さで形成されているように示されているが、パージガス導入路５８の軸線方向路５８ａを設ける部分のみ厚肉に形成するようにしてもよい。具体的には図４の二点鎖線で示されるように、外向フランジ部５１ａよりも径方向に小さくされた外径により上記周壁５１ｃよりも薄肉の周壁６２を形成し、軸線方向孔５８ｃを設ける部分のみ半径方向に膨出されかつ筒状部５１の軸線方向に延在する突条部６３を形成して、突条部６３内に軸線方向孔５８ｃとパージガス流入路５８ｂ及びパージガス流出路５８ｄとを形成することができる。この場合の周壁６２の肉厚を強度が確保される程度にすることにより、軽量化を促進し得る。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

５ 吸気マニホールド
２４ スロットルボディ
２４ｂ 当接面
５１ 筒状部
５１ｂ 筒状ボス部
５１ｃ 周壁
５３ 制御弁
５８ パージガス導入路
５８ａ パージガス流入口
５８ｂ パージガス流入路（連通路）
５８ｃ 軸線方向孔（連通路）
５８ｄ パージガス流出路（連通路・溝部）
５８ｅ パージガス流出口
５９ 軸線方向端面
６１ Ｖ字状部分

Claims (4)

1. スロットルボディから吸気マニホールドに流れる吸気にパージガスを導入するパージガス導入路構造において、
   前記吸気マニホールドが、前記スロットルボディからの吸気を流入するべく外方に延出する筒状に形成されかつ前記スロットルボディが接続される筒状部を一体的に有し、
   前記筒状部の周壁に、前記パージガスを導入するパージガス導入路が設けられ、
   前記パージガス導入路は、前記筒状部の前記スロットルボディとの接続端から前記筒状部の軸線方向に離間した位置で前記筒状部の外方に開口するパージガス流入口と、前記筒状部の内周面の前記スロットルボディに隣接した位置に開口するパージガス流出口と、前記パージガス流入口と前記パージガス流出口とを連通するべく前記周壁の内部に形成された連通路とにより形成されていることを特徴とするパージガス導入路構造。
2. 前記筒状部が、前記スロットルボディとの接続端に形成された軸線方向端面を有し、
   前記連通路が、記軸線方向端面に凹設されかつ前記筒状部の内周面に至る溝部と、前記溝部の開放面を覆うように前記軸線方向端面に当接する前記スロットルボディの当接面とにより画定される部分を有することを特徴とする請求項１に記載のパージガス導入路構造。
3. 前記筒状部が、前記パージガスの流れを制御する制御弁を取り付けるべく前記筒状部の外周面から突出する筒状ボス部を有し、
   前記連通路が、前記筒状ボス部の筒状形状により形成されている部分を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパージガス導入路構造。
4. 前記吸気マニホールドが、前記筒状部の前記スロットルボディとは相反する側で２方向に分岐されたＶ字状部分を有し、
   前記パージガスの流れを制御する制御弁が、前記スロットルボディと前記筒状部と前記Ｖ字状部分の一方との間に生じる空間に配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパージガス導入路構造。

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