JP2020063703A - 吸気マニホールド - Google Patents

Abstract

【課題】ガスチャンバを大型化させることなく補助ガスの各分岐管への分配性能を向上させること。【解決手段】吸気マニホールド2は、補助ガスを分配するガス分配部8を備える。ガス分配部8は、ガス導入通路11と、ガス導入通路11からの補助ガスを集合させるガスチャンバ12と、ガスチャンバ12から分岐し、各分岐管7A-7Dに連通する複数の分配管13A-13Dとを備える。各分配管13A-13Dは、中央部分配管13B,13Cと、端部分配管13A,13Dとを含む。ガス導入通路11は、ガスチャンバ12の中央部に対応して配置され、二股に分岐した分岐端部11b,11cを含み、それらの開口がガスチャンバ12の両端部に連通する。ガスチャンバ12の中央部には、中央部分配管13b,13cに対応してガスチャンバ12の容積拡大部20が設けられる。【選択図】 図１

Description

この明細書に開示される技術は、エンジンの各気筒へ吸気を分配するための吸気マニホールドに係り、詳しくは、ＰＣＶガスやＥＧＲガスなどの補助ガスをエンジンの各気筒へ分配するためのガス分配部を備えた吸気マニホールドに関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される吸気装置（吸気マニホールド）が知られている。図１８に、この吸気マニホールド４１の概略を正面図により示す。この吸気マニホールド４１は、サージタンク４２と、エンジンの各気筒に対応して設けられた三つの吸気管（分岐管）４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃと、三つの分岐管４３Ａ〜４３Ｃのそれぞれに外部ガス（補助ガス）を分配するためのガス分配部４４とを備える。ガス分配部４４は、補助ガス供給源に接続されるガス導入管４５と、同導入管４５から二股に分岐した上流側分配管４６Ａ，４６Ｂと、同分配管４６Ａ，４６Ｂからの補助ガスを集合させるガスチャンバ４７と、同チャンバ４７から分岐し、各分岐管４３Ａ〜４３Ｃにそれぞれ接続される三つの下流側分配管４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃとを含む。このガス分配部４４は、図１８において、ガス導入管４５の軸線を中心に左右対称形状をなしている。ガス導入管４５からガスチャンバ４７へ導入された補助ガスは、各下流側分配管４８Ａ〜４８Ｃを介して各分岐管４３Ａ〜４３Ｃへ分配されるようになっている。

特開２０１６−０８９６８７号公報

ところが、特許文献１に記載される吸気マニホールド４１では、ガス分配部４４について次のような問題が考えられる。図１９に、ガス分配部４４の一部を正断面図により示す。図１９において、二つの上流側分配管４６Ａ，４６Ｂからガスチャンバ４７へ流れる補助ガスは、構造上、その流れの慣性によって、実線矢印と破線矢印で示すように、ガスチャンバ４７の両端部に位置する下流側分配管４８Ａ，４８Ｃへ流れ易い。これに対し、各上流側分配管４６Ａ，４６Ｂからガスチャンバ４７へ流れてくる補助ガスは、中央に位置する下流側分配管４８Ｂへは、二点鎖線矢印で示すように、その流れの慣性に反した旋回が必要となり、流れ難い。このため、中央に位置する下流側分配管４８Ｂに対する補助ガスの分配性能に問題がある。その結果、ガスチャンバ４７の中では、補助ガスの濃度分布は両端部が濃くなるように偏る傾向がある。このように補助ガスの濃度分布が一様でない状態では、各下流側分配管４８Ａ〜４８Ｃから各分岐管４３Ａ〜４３Ｃへ補助ガスが流れると、三つの気筒＃１〜＃３の間で、導入される補助ガスの濃度にバラツキが生じ、エンジンの運転が不安定になるおそれがある。ここで、補助ガスの分配性能を向上させるには、ガスチャンバ４７の全体の容積を拡大して補助ガスを拡散させる必要があるが、それではガスチャンバ４７が大型化してしまう。

この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガスチャンバを大型化させることなく補助ガスの各分岐管への分配性能を向上させることを可能としたガス分配部を備えた吸気マニホールドを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、サージタンクと、サージタンクから分岐され、並列に配置された複数の分岐管と、複数の分岐管のそれぞれに補助ガスを分配するためのガス分配部と、ガス分配部は、補助ガス供給源に接続されるガス導入通路と、ガス導入通路に導入された補助ガスを集合させると共に複数の分岐管を横切って延びるガスチャンバと、ガスチャンバから分岐されると共に所定の間隔を置いて配置され、複数の分岐管のそれぞれに連通する複数の分配管とを含むことと備えた吸気マニホールドにおいて、複数の分配管は、ガスチャンバの横切って延びる長手方向の中央部に配置される中央部分配管と、長手方向の両端部に配置される端部分配管とを含み、ガス導入通路は、ガスチャンバの長手方向の中央部に対応して配置されると共に下流側に二股に分岐した分岐端部を含み、二つの分岐端部の開口がガスチャンバの長手方向の両端部に連通し、ガスチャンバの長手方向の中央部には、中央部分配管に対応してガスチャンバの容積を拡大するための容積拡大部が設けられることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、ガス分配部において、各分岐管に対応してガスチャンバに設けられる分配管は、ガスチャンバの長手方向の中央部に配置される中央部分配管と、長手方向の両端部に配置される端部分配管とを含む。ガス導入通路は、ガスチャンバの長手方向の中央部に対応して配置され、その下流側にて分岐した二つの分岐端部の開口が、ガスチャンバの長手方向の両端部に連通する。また、ガスチャンバの長手方向の中央部には、中央部分配管に対応してガスチャンバの容積拡大部が設けられる。従って、ガス導入通路からガスチャンバに導入される補助ガスは、二つの分岐端部からガスチャンバの両端部へ流れ易くなり、端部分配管へ流れ易くなる。一方、ガス導入通路からガスチャンバに導入される補助ガスは、ガスチャンバの中央部には流れ易くないものの、その一部が容積拡大部に導入され、そこに溜まる。そして、容積拡大部に溜まった補助ガスは、ガス導入通路から中央部分配管に補助ガスが流れるときにその中央部分配管へ補完的に流れる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、容積拡大部は、ガスチャンバから突出し湾曲した湾曲管部により構成され、湾曲管部は、平面視においてガス導入通路の反対側に配置されると共に二つの端部を含み、これら二つの端部がガス導入通路の二つの分岐端部よりもガスチャンバの長手方向の中央部寄り位置にてガスチャンバに連通することを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１に記載の技術の作用に加え、ガスチャンバの長手方向における両端部には、ガス導入通路の二つの分岐端部から補助ガスが流れ易くなっており、ガスチャンバの中央部には、二つの分岐端部からの補助ガスに加え、湾曲管部の二つの端部から補助ガスが流れ易くなっている。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項２に記載の技術において、ガスチャンバとガス導入通路と湾曲管部との間には、ガス分配部の側から分岐管の側へ貫通する貫通孔が形成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項２に記載の技術の作用に加え、ガスチャンバとガス導入通路と湾曲管部との間に貫通孔が形成されるので、ガス分配部の側から分岐管の側へ作業上のアクセスが可能となる。

請求項１に記載の技術によれば、ガスチャンバを大型化させることなく補助ガスの各分岐管への分配性能を向上させることができる。

請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の技術の効果に加え、ガスチャンバにおける補助ガスの流量分布のバランスを図ることができ、補助ガスの各分岐管への分配性能を更に向上させることができる。

請求項３に記載の技術によれば、請求項２に記載の技術の効果に加え、吸気マニホールドのエンジンに対する作業性を向上させることができる。

一実施形態に係り、吸気装置を正面側から視て示す斜視図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す正面図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す背面図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す右側面図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す左側面図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す平面図。 一実施形態に係り、吸気装置を示す底面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図２のＡ−Ａ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図２のＢ−Ｂ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図２のＣ−Ｃ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図２のＤ−Ｄ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図２のＥ−Ｅ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図４のＦ−Ｆ線断面図。 一実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図４のＧ−Ｇ線断面図。 一実施形態に係り、ボルト孔へのアクセスの一例を示す吸気装置の斜視図。 一実施形態に係り、ボルト孔へのアクセスの一例を示す吸気装置の右側面図。 一実施形態に係り、ＥＧＲばらつきを本実施形態と対比例とで比較して示すグラフ。 従来例に係り、吸気マニホールドの概略を示す正面図。 従来例に係り、ガス分配部の一部を示す正断面図。

以下、吸気マニホールドを吸気装置に具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

[吸気装置と吸気マニホールドについて]
図１に、この実施形態の吸気装置１を正面側から視た斜視図により示す。図２に、同じく吸気装置１を正面図により示す。図３に、同じく吸気装置１を背面図により示す。図４に、同じく吸気装置１を右側面図により示す。図５に、同じく吸気装置１を左側面図により示す。図６に、同じく吸気装置１を平面図により示す。図７に、同じく吸気装置１を底面図により示す。図１〜図７における吸気装置１は、車両に搭載されたエンジン（図示略）に取り付けられた配置状態を示すものである。

図１〜図７に示すように、この吸気装置１は、吸気マニホールド２と、電子スロットル装置３とを備える。電子スロットル装置３は、スロットル弁３ａを電動機構により開閉する周知の構成を備える。電子スロットル装置３の構成については説明を省略する。吸気マニホールド２は、電子スロットル装置３を通過した吸気をエンジンの複数の気筒へ導入するためにエンジンに装着されて使用される。吸気マニホールド２は、全体が樹脂より形成され、サージタンク６と、サージタンク６から分岐され、互いに並列に配置された複数の分岐管７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄと、複数の分岐管７Ａ〜７Ｄのそれぞれに補助ガスを分配するためのガス分配部８とを備える。この実施形態で、吸気マニホールド２は、４気筒のエンジンに対応した四つの分岐管７Ａ〜７Ｄを有する。

サージタンク６には、同タンク６の中へ吸気を導入するための吸気入口（図示略）が設けられる。電子スロットル装置３は、この吸気入口に取り付けられる。また、各分岐管７Ａ〜７Ｄの下流端には、図３、図７に示すように、エンジンの吸気ポートへ吸気を導出するための吸気出口７ａがそれぞれ設けられる。これら吸気出口７ａの外周には、出口フランジ９が設けられる。この出口フランジ９は、エンジンに接続される。出口フランジ９の複数の箇所には、同フランジ９をボルトを介してエンジンに固定するためのボルト孔９ａが設けられる。

[ガス分配部について]
ガス分配部８は、四つの分岐管７Ａ〜７Ｄのそれぞれに補助ガスを分配するように構成される。この補助ガスとして、例えば、エンジンから排出される排気の一部であってエンジンへ還流されるＥＧＲガスを想定することができる。また、エンジンからクランクケースへ漏れ出たブローバイガス（ＰＣＶガス）を想定することができる。

図８に、吸気マニホールド２を図２のＡ−Ａ線断面図により示す。図９に、吸気マニホールド２を図２のＢ−Ｂ線断面図により示す。図１０に、吸気マニホールド２を図２のＣ−Ｃ線断面図により示す。図１１に、吸気マニホールド２を図２のＤ−Ｄ線断面図により示す。図１２に、吸気マニホールド２を図２のＥ−Ｅ線断面図により示す。図１３に、吸気マニホールド２を図４のＦ−Ｆ線断面図により示す。図１４に、吸気マニホールド２を図４のＧ−Ｇ線断面図により示す。

図１〜図１４に示すように、ガス分配部８は、所定の補助ガス供給源に接続されるガス導入通路１１と、ガス導入通路１１に導入された補助ガスを集合させると共に四つの分岐管７Ａ〜７Ｄを横切って延びるガスチャンバ１２と、ガスチャンバ１２から分岐されると共に所定の間隔を置いて配置され、四つの分岐管７Ａ〜７Ｄのそれぞれに連通する複数（四つ）の分配管１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄとを含む。ガス導入通路１１の入口１１ａには、入口フランジ１４が形成される。

図２、図８〜図１４に示すように、この実施形態で、四つの分配管１３Ａ〜１３Ｄは、ガスチャンバ１２の長手方向（矢印Ｘで示す方向）の中央部に配置される二つの中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃと、長手方向Ｘの両端部に配置される二つの端部分配管１３Ａ，１３Ｄとを含む。また、ガス導入通路１１は、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部に対応して配置されると共に下流側に二股に分岐した分岐端部１１ｂ，１１ｃを含む。二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃの開口１１ｂａ，１１ｃａは、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの両端部に向いてガスチャンバ１２に連通する。そして、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部には、中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃに対応してガスチャンバ１２の容積を拡大するための容積拡大部２０が設けられる。

図１、図６、図１３及び図１４に示すように、この実施形態で、容積拡大部２０は、ガスチャンバ１２から突出し山形に湾曲した湾曲管部２１により構成される。この湾曲管部２１は、図６に示すように、平面視においてガス導入通路１１の反対側に配置されると共に二つの端部２１ａ，２１ｂを含む。これら二つの端部２１ａ，２１ｂは、ガス導入通路１１の二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃよりもガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部寄り位置にてガスチャンバ１２に連通する。そして、ガスチャンバ１２とガス導入通路１１と湾曲管部２１との間には、図１、図６、図１３及び図１４に示すように、ガス分配部８の上側から分岐管７Ａ〜７Ｄの側へ貫通する貫通孔２５が形成される。図２、図３に示すように、二つの分岐管７Ｂ，７Ｃの間の出口フランジ９には、ボルト孔９ａの一つが配置される。この貫通孔２５は、ガス分配部８の上側からそのボルト孔９ａへのアクセスを容易にしている。図１５に、ボルト孔９ａへのアクセスの一例を吸気装置１の斜視図により示す。図１６に、ボルト孔９ａへのアクセスの一例を吸気装置１の右側面図により示す。図１５、図１６から明らかなように、貫通孔２５には、二つの分岐管７Ｂ，７Ｃの間に位置するボルト孔９ａにボルト締め付け用の冶具３０を容易に挿入することができ、これによってそのボルト孔９ａへのボルトの締め付けを容易かつ確実に行えることがわかる。

図４、図５に示すように、吸気装置１がエンジンに取り付けられた配置状態では、ガス導入通路１１とガスチャンバ１２は、垂直方向に対し若干傾斜して配置される。また、複数の分配管１３Ａ〜１３Ｄは、ガスチャンバ１２の下側寄りに配置され、対応する各分岐管７Ａ〜７Ｄへ向けて先端側が下方へ傾斜して配置される。

以上説明したこの実施形態の吸気マニホールド２の構成によれば、吸気装置１がエンジンに装着された状態で、電子スロットル装置３から吸気入口を流れサージタンク６へ導入される吸気は、エンジンの各気筒が吸気行程となるときに、各分岐管７Ａ〜７Ｄへ流れ、対応する吸気ポートから各気筒へ吸入される。また、ガス分配部８では、ガス導入通路１１を介してガスチャンバ１２へ導入される補助ガスが、各分岐管７Ａ〜７Ｄに吸気が流れるときに、対応する分配管１３Ａ〜１３Ｄを介して各分岐管７Ａ〜７Ｄへ吸入され、各分岐管７Ａ〜７Ｄを流れる吸気と共にエンジンの各気筒へ吸入される。

ガス分配部８において、各分岐管７Ａ〜７Ｄに対応してガスチャンバ１２に設けられる分配管１３Ａ〜１３Ｄは、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部に配置される中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃと、長手方向Ｘの両端部に配置される端部分配管１３Ａ，１３Ｄとを含む。ガス導入通路１１は、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部に対応して配置され、その下流側にて分岐した二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃの開口１１ｂａ，１１ｃａが、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの両端部に連通する。また、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部には、中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃに対応してガスチャンバ１２の容積拡大部２０が設けられる。従って、ガス導入通路１１からガスチャンバ１２に導入される補助ガスは、図１３に実線矢印で示すように、二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃからガスチャンバ１２の両端部へ流れ易くなり、端部分配管１３Ａ，１３Ｄへ流れ易くなる。一方、ガス導入通路１１からガスチャンバ１２に導入される補助ガスは、図１３に破線矢印で示すように、ガスチャンバ１２の中央部には流れ易くないものの、その一部が容積拡大部２０に導入され、そこに溜まる。そして、この容積拡大部２０に溜まった補助ガスは、ガス導入通路１１から中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃに補助ガスが流れるときに、図１３、図１４に二点鎖線矢印で示すように、中央部分配管１３Ｂ，１３Ｃへ補完的に流れることになる。このため、ガス分配部８のガスチャンバ１２から各分岐管３Ａ〜３Ｄへの補助ガスの分配性能を向上させることができる。また、ガスチャンバ１２の容積拡大部２０がガスチャンバ１２の長手方向Ｘの中央部に設けられるだけなので、ガスチャンバ１２を大型化させることがない。つまり、この吸気マニホールド２によれば、ガスチャンバ１２を大型化させることなく補助ガスの各分岐管３Ａ〜３Ｄへの分配性能を向上させることができるのである。

ここで、図１７には、補助ガスをＥＧＲガスとしたときの、各分岐管７Ａ〜７ＤにおけるＥＧＲばらつきを、本実施形態と対比例とで比較してグラフにより示す。「ＥＧＲばらつき」は、各分岐管７Ａ〜７Ｄにおける吸気とＥＧＲガスの全流量に対するＥＧＲ流量の割合について最大値と最小値との差を示す。「対比例」は、吸気マニホールドに設けられたガス分配部が、ガスチャンバに容積拡大部を持たず、ガスチャンバが中央部で二つに分離している場合を想定している。図１７に示すように、本実施形態の吸気マニホールド２によれば、ＥＧＲばらつきが、対比例のそれの約半分に低減できることがわかる。

また、この実施形態の構成によれば、ガスチャンバ１２の長手方向Ｘにおける両端部には、ガス導入通路１１の二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃから補助ガスが流れ易くなっている。また、ガスチャンバ１２の中央部には、二つの分岐端部１１ｂ，１１ｃからの補助ガスに加え、湾曲管部２１の二つの端部２１ａ，２１ｂから補助ガスが流れ易くなっている。このため、ガスチャンバ１２における補助ガスの流量分布のバランスを図ることができ、補助ガスの各分岐管３Ａ〜３Ｄへの分配性能を更に向上させることができる。

また、この実施形態の構成によれば、ガスチャンバ１２とガス導入通路１１と湾曲管部２１との間に貫通孔２５が形成されるので、ガス分配部８の側から分岐管７Ｂ，７Ｃの側へ作業上のアクセスが可能となる。この実施形態の場合、分岐管７Ｂと分岐管７Ｃとの間にボルト孔９ａが位置し、この貫通孔２５を介してボルト孔９ａへのボルトの締め付けを容易に行うことができる。すなわち、吸気マニホールド２のエンジンに対する作業性を向上させることができる。

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記実施形態では、ガス分配部８において、ガスチャンバ１２とガス導入通路１１と湾曲管部２１との間に貫通孔２５を設けたが、この貫通孔を設けないようにすることもできる。すなわち、ガス分配部において、ガスチャンバとガス導入通路と湾曲管部との間を塞ぐこともできる。

（２）前記実施形態では、吸気マニホールド２が四つの分岐管７Ａ〜７Ｄを備え、それら分岐管７Ａ〜７Ｄへ補助ガスを分配するガス分配部８を設けたが、三つ又は五つの以上の分岐管へ補助ガスを分配するガス分配部を設けることもできる。

この開示技術は、各種タイプのエンジンに対し、その吸気系の構成部品として利用することができる。

２ 吸気マニホールド
６ サージタンク
７Ａ〜７Ｄ 分岐管
８ ガス分配部
１１ ガス導入通路
１１ｂ 分岐端部
１１ｂａ 開口
１１ｃ 分岐端部
１１ｃａ 開口
１２ ガスチャンバ
１３Ａ 端部分配管
１３Ｂ 中央部分配管
１３Ｃ 中央部分配管
１３Ｄ 端部分配管
２０ 容積拡大部
２１ 湾曲管部（容積拡大部）
２１ａ 端部
２１ｂ 端部
２５ 貫通孔

Claims (3)

1. サージタンクと、
   前記サージタンクから分岐され、並列に配置された複数の分岐管と、
   複数の前記分岐管のそれぞれに補助ガスを分配するためのガス分配部と、
   前記ガス分配部は、補助ガス供給源に接続されるガス導入通路と、前記ガス導入通路に導入された前記補助ガスを集合させると共に複数の前記分岐管を横切って延びるガスチャンバと、前記ガスチャンバから分岐されると共に所定の間隔を置いて配置され、複数の前記分岐管のそれぞれに連通する複数の分配管とを含むことと
   備えた吸気マニホールドにおいて、
   複数の前記分配管は、前記ガスチャンバの前記横切って延びる長手方向の中央部に配置される中央部分配管と、前記長手方向の両端部に配置される端部分配管とを含み、
   前記ガス導入通路は、前記ガスチャンバの前記長手方向の中央部に対応して配置されると共に下流側に二股に分岐した分岐端部を含み、二つの前記分岐端部の開口が前記ガスチャンバの前記長手方向の両端部に連通し、
   前記ガスチャンバの前記長手方向の中央部には、前記中央部分配管に対応して前記ガスチャンバの容積を拡大するための容積拡大部が設けられる
   ことを特徴とする吸気マニホールド。
2. 請求項１に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記容積拡大部は、前記ガスチャンバから突出し湾曲した湾曲管部により構成され、
   前記湾曲管部は、平面視において前記ガス導入通路の反対側に配置されると共に二つの端部を含み、これら二つの端部が前記ガス導入通路の二つの前記分岐端部よりも前記ガスチャンバの前記長手方向の中央部寄り位置にて前記ガスチャンバに連通する
   ことを特徴とする吸気マニホールド。
3. 請求項２に記載の吸気マニホールドにおいて、
   前記ガスチャンバと前記ガス導入通路と前記湾曲管部との間には、前記ガス分配部の側から前記分岐管の側へ貫通する貫通孔が形成される
   ことを特徴とする吸気マニホールド。

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