JP2014005804A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入するのを抑制可能であり、信頼性を高めることが可能な内燃機関の吸気装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の吸気装置１は、内燃機関の複数の気筒に吸気を分配するインテークマニホールド１０と、インテークマニホールド１０に一体的に設けられたサージタンク２０と、インテークマニホールド１０の上流側に接続された筒状のスロットルボディ３０とを備えている。サージタンク２０には、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１を仕切る隔壁２３が設けられ、インテークマニホールド１０には、インテークマニホールド１０の内部の空間をスロットルボディ３０の内部の空間に連通する吸気導入口１４が形成され、隔壁２３の上端２３ａが、吸気導入口１４の下端１４ａよりも下側に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。

内燃機関の吸気装置として、サージタンクが一体的に設けられたインテークマニホールドと、インテークマニホールドの上流側に配置されたスロットルボディとを備えたものが知られている。このような内燃機関の吸気装置では、サージタンクの底部がオイル溜まり部となることがあり、例えば、ブローバイガスなどに含まれるオイルが液化してサージタンクの底部に一時的に溜められる。そして、サージタンクの底部に溜まったオイルは、スロットルボディからインテークマニホールドに導入される吸気とともに内燃機関の各気筒等の燃焼室に吸い込まれることによって、サージタンク内から排出されるようになっている。

従来では、サージタンクの底部に開閉弁を備えた副吸気通路を設け、この開閉弁の開弁時にサージタンクの底部に溜まったオイルを燃焼室に流入させることで、サージタンク内からオイルを排出することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、開閉弁を別途設ける必要があり、また、開閉弁が故障すると、サージタンク内からオイルを排出できなくなる可能性があり、信頼性を確保できないことが懸念される。

また、例えば、ターボシステムを搭載した車両などでは、インテークマニホールドの搭載スペースを十分に確保することが困難となってきている。このため、インテークマニホールドや、サージタンクのサイズを小さくしなければならず、これに起因して、各気筒への吸気の分配性が悪化し、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することが懸念される。

特開２０１０−１５１０６２号公報

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入するのを抑制可能であり、信頼性を高めることが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の複数の気筒に吸気を分配する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に一体的に設けられたサージタンクと、前記インテークマニホールドの上流側に接続された筒状のスロットルボディとを備えた内燃機関の吸気装置であって、前記サージタンクには、当該サージタンクの底部の空間を仕切る隔壁が設けられ、前記インテークマニホールドには、当該インテークマニホールドの内部の空間を前記スロットルボディの内部の空間に連通する吸気導入口が形成され、前記隔壁の上端が、前記吸気導入口の下端よりも下側に設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、隔壁によって、サージタンクの底部の空間が、複数の空間に分割されるので、サージタンクの底部の一箇所にオイルが集中して溜められることが抑制される。これにより、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。つまり、オイルが、隔壁によって仕切られたサージタンクの底部の複数の空間に分割して溜められることで、内燃機関の各気筒にオイルを分散させて流入させることができ、特定の気筒へのオイル流入量を低減できる。そして、多量のオイルが内燃機関の燃焼室内に流入することに起因する内燃機関の燃焼状態の悪化や、エミッションの悪化などを抑制できる。

しかも、上述した従来の内燃機関の吸気装置とは異なり、開閉弁などの可動部の追加は不要であるため、開閉弁の故障に起因するサージタンク内からオイルを排出できなくなることを回避でき、信頼性を高めることができる。

また、隔壁の上端が吸気導入口の下端よりも下側に設けられているので、インテークマニホールド内に導入される吸気が隔壁に衝突することに起因してインテークマニホールド内の吸気の流れが阻害されることが抑制される。したがって、インテークマニホールドによる内燃機関の各気筒への吸気の分配性を確保しつつ、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。

本発明において、前記隔壁の上端が、前記吸気導入口の下端を前記スロットルボディの中心軸線に平行な方向に延長した延長線よりも下側に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、インテークマニホールド内に導入される吸気が隔壁に衝突することに起因してインテークマニホールド内の吸気の流れが阻害されることを抑制でき、インテークマニホールドによる内燃機関の各気筒への吸気の分配性を確保できる。

本発明において、前記吸気導入口が、前記サージタンクを形成する壁部に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、サージタンク内に導入される吸気が隔壁に衝突することに起因してインテークマニホールド内の吸気の流れが阻害されることが抑制される。したがって、インテークマニホールドによる内燃機関の各気筒への吸気の分配性を確保しつつ、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。

本発明において、前記隔壁が、前記吸気導入口の直下に設けられていることが好ましい。また、前記隔壁が、前記スロットルボディの中心軸線に平行な方向から見ると、前記インテークマニホールドの複数の分配通路が配列される配列方向の略中央部に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、サージタンク内の吸気導入口の直下に隔壁が設けられているので、直下の部分がオイル溜まり部となっている場合に比べて、オイル溜まり部からスロットルボディに支持されるスロットルバルブまでの距離が大きくなり、これによって、スロットルバルブへのデポジットの付着を抑制でき、また、スロットルバルブの凍結を抑制できる。

本発明によれば、隔壁によって、サージタンクの底部の空間が、複数の空間に分割されるので、サージタンクの底部の一箇所にオイルが集中して溜められることが抑制される。これにより、サージタンクの底部に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。また、上述した従来の内燃機関の吸気装置とは異なり、開閉弁などの可動部の追加は不要であるため、開閉弁の故障に起因するサージタンク内からオイルを排出できなくなることを回避でき、信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概略構成を示す断面図である。 インテークマニホールドに設けられる隔壁と吸気導入口との位置関係を説明するための図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、直列型４気筒の内燃機関に適用される内燃機関の吸気装置について説明する。図１は、内燃機関の吸気装置の概略構成を示す断面図である。図２は、インテークマニホールドに設けられる隔壁と吸気導入口との位置関係を説明するための図である。なお、図１は、図２のＸ２−Ｘ２線で切断したときの断面を示している。また、図２は、図１のＸ１方向から見たインテークマニホールドを示しており、主に、インテークマニホールドの内部の通路形状と、インテークマニホールドにおける隔壁および吸気導入口の位置とを示している。

図１、図２に示すように、内燃機関の吸気装置１は、内燃機関の複数の気筒（この例では、４気筒）に吸気を分配するインテークマニホールド１０と、このインテークマニホールド１０に一体的に設けられたサージタンク２０と、インテークマニホールド１０の上流側に接続されたスロットルボディ３０とを備えている。

インテークマニホールド１０は、例えば、合成樹脂製の複数の構成部材が溶着により一体化されることによって形成されている。図１の例では、第１、第２の部材１０ａ、１０ｂを溶着により互いに接合することによって、インテークマニホールド１０が形成されている。なお、インテークマニホールド１０は、合成樹脂以外の素材によって形成されていてもよく、また、単一の構成部材によって形成されていてもよい。

インテークマニホールド１０は、スロットルボディ３０と、内燃機関のシリンダヘッド５０との間に組み付けられている。インテークマニホールド１０は、ポート取付フランジ１１を介してシリンダヘッド５０に締結される。インテークマニホールド１０には、シリンダヘッド５０の４つの吸気ポート（図示省略）に対応して設けられる４つの吸気枝管としての分配通路１２が形成されている。インテークマニホールド１０において、４つの分配通路１２は、互いに離間されており、各分配通路１２の下流端は、シリンダヘッド５０の対応する吸気ポートの上流端にそれぞれ個別に接続されるようになっている。

インテークマニホールド１０の各分配通路１２の上流端よりも上流側には、サージタンク２０が設けられている。つまり、４つの分配通路１２が単一のサージタンク２０から分岐されており、これにより、インテークマニホールド１０による吸気の分配が行われるようになっている。サージタンク２０は、各分配通路１２に分配される直前の吸気が充満される容積部であり、圧力変動の平滑化の機能を有している。

サージタンク２０の上流側には、スロットルボディ３０が取り付けられるスロットルボディ取付部１３が設けられている。この実施形態では、スロットルボディ取付部１３が、サージタンク２０を形成する壁部２１に設けられており、インテークマニホールド１０に一体形成されたサージタンク２０にスロットルボディ３０が直結されている。スロットルボディ取付部１３には、サージタンク２０内の空間とスロットルボディ３０内の空間とを連通する円形の吸気導入口１４が形成されている。吸気導入口１４は、インテークマニホールド１０の４つの分配通路１２が配列される配列方向（内燃機関の気筒配列方向に平行な方向）の略中央部に設けられており、より具体的には、内燃機関の２番気筒に対応する分配通路１２ｂと３番気筒に対応する分配通路１２ｃとの間に吸気導入口１４が配置されている。

スロットルボディ３０は、内燃機関の吸気量（吸入空気量）を調整するスロットルバルブ３１を支持するもので、略円筒状に形成されている。スロットルバルブ３１は、図示しないスロットルモータによって開閉駆動され、このスロットルバルブ３１の開度を調整することにより、内燃機関の吸気量を調整することが可能となっている。スロットルボディ３０の上流側には、吸気配管４０が接続されており、吸気配管４０には、図示しないエアクリーナなどが設けられている。

上記構成の内燃機関の吸気装置１では、内燃機関の吸気行程のとき、インテークマニホールド１０の内部の空間（吸気通路）が負圧となり、吸気が内燃機関側へ向かって流れる。具体的には、スロットルボディ３０からインテークマニホールド１０の吸気導入口１４に導入された吸気が、インテークマニホールド１０内のサージタンク２０および分配通路１２を通ってシリンダヘッド５０の吸気ポートに送られ、燃焼室へ供給されるようになっている。

また、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１がオイル溜まり部となっており、例えば、ブローバイガスなどに含まれるオイルが液化してサージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１に一時的に溜められる。そして、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１に溜まったオイルは、スロットルボディ３０からインテークマニホールド１０に導入された吸気とともに内燃機関の燃焼室に吸い込まれることによって、サージタンク２０内から排出されるようになっている。

この実施形態では、サージタンク２０には、このサージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１を仕切る隔壁２３が設けられ、隔壁２３の上端２３ａが、スロットルボディ３０が接続される吸気導入口１４の下端１４ａよりも下側に設けられている。この点について、以下、具体的に説明する。

図１、図２に示すように、隔壁２３は、サージタンク２０の底部２２に設けられており、サージタンク２０の壁部２１に一体的に形成されている。隔壁２３は、図１のＸ１方向（スロットルボディ３０の延びる方向）から見ると、断面形状が略山型に形成されており、隔壁２３の上端（頂部）２３ａがサージタンク２０の底部２２の一端から他端にわたって略水平に延びている。そして、隔壁２３によって、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１が、第１、第２の空間Ｃ１１、Ｃ１２に２分割されている。このように、隔壁２３は、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１を複数の空間Ｃ１１、Ｃ１２に分割する仕切り部材となっている。

また、隔壁２３は、図１のＸ１方向から見ると、インテークマニホールド１０の吸気導入口１４の直下に設けられている。具体的には、隔壁２３の上端２３ａは、サージタンク２０の壁部２１に形成された吸気導入口１４の下端１４ａよりも下側に位置している。この場合、図１に示すように、隔壁２３の上端２３ａが、インテークマニホールド１０の吸気導入口１４の下端１４ａを筒状のスロットルボディ３０の延びる方向（スロットルボディ３０の中心軸線Ｌ１に平行な方向）に延長した延長線Ｌ２よりも下側に設けられている。また、図２に示すように、インテークマニホールド１０の分配通路１２の配列方向（図２では左右方向）において、隔壁２３は、内燃機関の２番気筒に対応する分配通路１２ｂと３番気筒に対応する分配通路１２ｃとの間に配置されている。この場合、隔壁２３の上端２３ａが、上方から見ると、上記の延長線Ｌ２に沿って延びている。

この実施形態によれば、サージタンク２０の底部２２に上述したような隔壁２３が設けられているので、次のような効果が得られる。

すなわち、隔壁２３によって、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１が、第１、第２の空間Ｃ１１、Ｃ１２に分割されるので、サージタンク２０の底部２２の一箇所にオイルが集中して溜められることが抑制される。これにより、サージタンク２０の底部２２に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。つまり、オイルが、隔壁２３によって仕切られたサージタンク２０の底部２２の第１、第２の空間Ｃ１１、Ｃ１２に分割して溜められることで、内燃機関の各気筒にオイルを分散させて流入させることができ、特定の気筒へのオイル流入量を低減できる。そして、多量のオイルが内燃機関の燃焼室内に流入することに起因する内燃機関の燃焼状態の悪化や、エミッションの悪化などを抑制できる。

しかも、上述した従来の内燃機関の吸気装置とは異なり、開閉弁などの可動部の追加は不要であるため、開閉弁の故障に起因するサージタンク２０内からオイルを排出できなくなることを回避でき、信頼性を高めることができる。

また、隔壁２３の上端２３ａが、吸気導入口１４の下端１４ａをスロットルボディ３０の延びる方向に延長した延長線Ｌ２よりも下側に設けられているので、サージタンク２０内に導入される吸気が隔壁２３に衝突することに起因してインテークマニホールド１０内の吸気の流れが阻害されることが抑制される。したがって、インテークマニホールド１０による内燃機関の各気筒への吸気の分配性を確保しつつ、サージタンク２０の底部２２に溜まったオイルが内燃機関の特定の気筒に偏って流入することを抑制できる。

ところで、内燃機関の各気筒からのガスの吹き返しに起因して、サージタンク２０の底部２２に溜まったオイルが、スロットルバルブ３１にデポジットとして付着することが懸念される。また、サージタンク２０の底部２２には、オイルだけでなく凝縮水なども溜まる。このため、内燃機関の各気筒からのガスの吹き返しに起因して、サージタンク２０の底部２２に溜まった凝縮水がスロットルバルブ３１に付着することによって、スロットルバルブ３１が凍結することが懸念される。

しかし、この実施形態では、サージタンク２０内の吸気導入口１４の下端１４ａの直下部分に隔壁２３が設けられているので、この直下部分はオイル溜まり部とならないようになっている。このため、上記の直下部分がオイル溜まり部となっている場合に比べて、オイル溜まり部からスロットルバルブ３１までの距離が大きくなり、これによって、上述したようなスロットルバルブ３１へのデポジットの付着を抑制でき、また、スロットルバルブ３１の凍結を抑制できる。

−他の実施形態−
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。

上述した隔壁２３の形状や、数、配置位置などは一例であって、サージタンク２０の底部２２の空間Ｃ１を複数に仕切る（分割する）ことが可能であればさまざまに変更することが可能である。例えば、サージタンク２０の底部２２に２つ以上の隔壁２３を設けてもよい。また、サージタンク２０内の吸気導入口１４の直下の部分がオイル溜まり部とならないように、隔壁２３の断面形状を、インテークマニホールド１０の４つの分配通路１２の配列方向に延びるような形状（例えば台形や矩形）としてもよい。なお、隔壁２３は、中実の部材であってもよいし、中空の部材であってもよい。

上記実施形態では、スロットルボディ３０がインテークマニホールド１０の４つの分配通路１２が配列される配列方向の略中央部に接続されたが、スロットルボディ３０をインテークマニホールド１０の上記分配通路１２の配列方向の一方の端部に接続する構成としてもよい。また、上記実施形態では、スロットルボディ３０がインテークマニホールド１０に一体形成されたサージタンク２０に直結されたが、スロットルボディ３０をインテークマニホールド１０のサージタンク２０以外の部分に接続する構成としてもよい。

以上では、直列型４気筒の内燃機関に用いられる内燃機関の吸気装置に本発明を適用した例について説明したが、Ｖ型内燃機関などの吸気装置にも本発明を適用することも可能である。また、任意の気筒数の多気筒内燃機関の吸気装置に本発明を適用することが可能である。

本発明は、サージタンクが一体的に設けられたインテークマニホールドと、インテークマニホールドの上流側に配置されたスロットルボディとを備えた内燃機関の吸気装置に利用可能である。

１ 吸気装置
１０ インテークマニホールド
１４ 吸気導入口
１４ａ 下端
２０ サージタンク
２２ 底部
２３ 隔壁
２３ａ 上端
３０ スロットルボディ
Ｃ１、Ｃ１１、Ｃ１２ 空間
Ｌ１ 中心軸線
Ｌ２ 延長線

Claims (5)

1. 内燃機関の複数の気筒に吸気を分配する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に一体的に設けられたサージタンクと、前記インテークマニホールドの上流側に接続された筒状のスロットルボディとを備えた内燃機関の吸気装置であって、
   前記サージタンクには、当該サージタンクの底部の空間を仕切る隔壁が設けられ、
   前記インテークマニホールドには、当該インテークマニホールドの内部の空間を前記スロットルボディの内部の空間に連通する吸気導入口が形成され、
   前記隔壁の上端が、前記吸気導入口の下端よりも下側に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記隔壁の上端が、前記吸気導入口の下端を前記スロットルボディの中心軸線に平行な方向に延長した延長線よりも下側に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記吸気導入口が、前記サージタンクを形成する壁部に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記隔壁が、前記吸気導入口の直下に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置において、
   前記隔壁が、前記スロットルボディの中心軸線に平行な方向から見ると、前記インテークマニホールドの複数の分配通路が配列される配列方向の略中央部に設けられていることを特徴とする内燃機関の吸気装置。

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