JP6691691B2 - Engine intake manifold - Google Patents
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Description
この発明は、複数個の気筒を有するエンジンの吸気マニホルドであって、内部の吸気通路に排気ガスの一部である排気還流ガス(EGRガス)を導入するエンジンの吸気マニホルドに関する。 The present invention relates to an intake manifold of an engine having a plurality of cylinders, and an intake manifold of the engine in which exhaust gas recirculation gas (EGR gas) which is a part of exhaust gas is introduced into an internal intake passage.
車両に搭載されるエンジンには、特許文献1に開示されているように、複数個の気筒を有する、いわゆる多気筒用のエンジンがある。
特許文献1に開示のエンジンにおいては、シリンダヘッドのEGR通路に流れる排気還流ガスをインテークマニホルド内に導入するために、シリンダヘッドに取り付けられた排気ガス導入パイプをサージタンク内の奥部位まで挿入している。排気ガス導入パイプの先端部の吐出口は、サージタンク内で、各気筒の配列方向に配置された各連通口のうち、中央部の連通口の上方に配置されている。排気ガス導入パイプの吐出口からサージタンク内に吐出された排気還流ガスは、各連通口と各分岐通路とを経て各気筒へ分配される。
As an engine mounted on a vehicle, as disclosed in
In the engine disclosed in
ところが、上記の特許文献1では、排気ガス導入パイプの吐出口が、各気筒の配列方向に配置された各連通口のうち、中央部の連通口の上方に配置されているため、排気還流ガスが中央部の連通口へ偏りがちに集中して直接流入してしまう。また、例えば、排気ガス導入パイプの吐出口が、各気筒の配列方向に配置された各連通口のうち、端部の連通口近傍に配置された場合には、排気還流ガスが端部の連通口へ偏りがちに集中して直接流入してしまう。このため、各気筒間において、排気ガス還流率(EGR率)が不均等になり易く、また、気筒間差(圧力損失差)のバラツキが大きくなる傾向にあり、改善が望まれていた。
また、上記の特許文献1では、排気ガス導入パイプをサージタンク内の奥部位まで挿入しているため、排気ガス導入パイプの長さを大きくする必要があり、排気ガス導入パイプの取り付け又は取り外しの着脱作業が困難になるという不都合があった。
However, in
Further, in the above-mentioned
そこで、この発明は、複数個の気筒を有するエンジンの吸気マニホルドであって、サージタンクよりも上流側の吸気通路に導入される排気還流ガスを各気筒へ均等に分配するエンジンの吸気マニホルドを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an intake manifold for an engine having a plurality of cylinders, which evenly distributes exhaust gas recirculation gas introduced into an intake passage upstream of a surge tank to each cylinder. The purpose is to
この発明は、複数個の気筒を有するエンジンのシリンダヘッドから外方へ延び、先端部に排気ガス還流口を有する排気ガス還流管が内部の吸気通路に挿入され、排気還流ガスが排気ガス還流口から吸気通路に導入される吸気マニホルドであって、空気が流入するサージタンクと、サージタンクと複数個の気筒との間を連絡する複数個の分岐管と、サージタンクの底部に一列に配置され、複数個の分岐管の内部に連通する複数個の連通口と、複数個の連通口の配列方向で一端部に位置する連通口の外縁部位に内壁が連続するようにサージタンクに連結され、サージタンクに流入する空気の流れを水平方向に対してサージタンクの底面側に傾斜させる外気導入管と、外気導入管から外方へ突出するように形成され、内側に排気ガス還流管が挿入される筒状部とを備えるエンジンの吸気マニホルドにおいて、筒状部の内周面と排気ガス還流管の外周面との間には空間部が形成され、空間部は排気ガス還流管を囲む環状の連通部により外気導入管の内部に連通し、サージタンクに流入する空気の流れを環状の連通部の下縁側へ偏向させるリブを外気導入管の内壁に配置したことを特徴とする。 According to the present invention, an exhaust gas recirculation pipe, which extends outward from a cylinder head of an engine having a plurality of cylinders and has an exhaust gas recirculation port at its tip, is inserted into an internal intake passage, and the exhaust recirculation gas recirculates the exhaust gas recirculation port. An intake manifold introduced into the intake passage from a surge tank into which air flows, a plurality of branch pipes connecting the surge tank and a plurality of cylinders, and arranged in a row at the bottom of the surge tank. A plurality of communication ports communicating with the inside of the plurality of branch pipes, and a surge tank so that the inner wall is continuous with the outer edge portion of the communication port located at one end in the arrangement direction of the plurality of communication ports, An outside air introduction pipe that inclines the flow of air flowing into the surge tank toward the bottom side of the surge tank with respect to the horizontal direction, and an outside air introduction pipe that is formed to project outward, and an exhaust gas recirculation pipe is inserted inside. In an intake manifold of an engine including a tubular portion, a space portion is formed between an inner peripheral surface of the tubular portion and an outer peripheral surface of the exhaust gas recirculation pipe, and the space portion has an annular shape surrounding the exhaust gas recirculation pipe. A rib is provided on the inner wall of the outside air introduction pipe, the rib communicating with the inside of the outside air introduction pipe by the communication portion and deflecting the flow of air flowing into the surge tank to the lower edge side of the annular communication portion.
この発明は、排気還流ガスを空気で攪拌させ、また、排気還流ガスが特定の連通口へ集中して直接流入することを防止し、排気還流ガスを各気筒へ均等に分配することができる。 According to the present invention, the exhaust gas recirculation gas is agitated with air, the exhaust gas recirculation gas is prevented from being concentrated and directly flowing into a specific communication port, and the exhaust gas recirculation gas can be evenly distributed to each cylinder.
この発明のエンジンの吸気マニホルドは、外気導入管の内壁にリブを配置し、サージタンクよりも上流側の吸気通路に導入される排気還流ガスを各気筒へ均等に分配することができる。 In the intake manifold of the engine of the present invention, ribs are arranged on the inner wall of the outside air introduction pipe, and the exhaust gas recirculation gas introduced into the intake passage upstream of the surge tank can be evenly distributed to each cylinder.
図1〜図6は、この発明の実施例を示すものである。
図1〜図3に示すように、車両に搭載されるエンジン1は、横置き型で、複数個の気筒として、3個の気筒(第1〜第3気筒:♯1〜♯3)を有する、いわゆる多気筒用のエンジンである。
図1に示すように、エンジン1は、エンジン本体を構成するシリンダヘッド2と、シリンダヘッド2に連結された吸気系部品としての吸気マニホルド3と、排気ガス還流装置(EGR装置)4とを備える。
1 to 6 show an embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 3, an
As shown in FIG. 1, an
図1に示すように、シリンダヘッド2は、長方体に形成され、気筒列に沿う長手方向Xに延びる前側端部壁5及び後側端部壁6と、気筒列と直交する短手方向Yに延びる右側端部壁7及び左側端部壁8とを備え、長手方向Xが車両左右方向に配置され、短手方向Yが車両前後方向に配置される。
シリンダヘッド2の上部には、短手方向Yの中央部位で且つ長手方向Xの各気筒♯1〜♯3に対応した箇所で、各点火栓を取り付けるための各点火栓取付部9A〜9Cが備えられる。また、シリンダヘッド2の上部には、シリンダヘッドカバー(図示せず)を取り付けるためのシリンダヘッドカバー取付面10が形成される。シリンダヘッドカバー取付面10は、平坦で且つ平面視で四角形状に形成される。
シリンダヘッド2には、図2に示すように、内部で冷却水を流通するためのウォータジャケット11が形成され、また、図1に示すように、ウォータジャケット11に連通する冷却水出口12が左側端部壁8の中央部位に開口される。
図1に示すように、シリンダヘッド2には、内部で各気筒♯1〜♯3からの排気ガスを排出するための排気通路13が車両前後方向に形成され、また、前側端部壁5の中央部位で排気通路13の出口である排気口14が開口される。
シリンダヘッド2の後側端部壁6には、図2に示すように、吸気マニホルド3を締結するためのヘッド側取付フランジ15が備えられる。
As shown in FIG. 1, the
On the upper part of the
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, the rear end wall 6 of the
図1に示すように、シリンダヘッド2には、左側端部壁8の前部位で、排気系からの排気ガスの一部である排気還流ガス(EGRガス)の流量を調整するための排気ガス制御弁(EGRバルブ)16が取り付けられる。
シリンダヘッド2には、前側端部壁5の内部で、排気通路13と排気ガス制御弁16とを連通する第1ヘッド側排気ガス還流路(EGR通路)17が車両左右方向に形成される。第1ヘッド側排気ガス還流路17は、排気通路13からの排気還流ガスを排気ガス制御弁16へ導くものである。
また、シリンダヘッド2には、左側端部壁8の内部で、排気ガス制御弁16と吸気マニホルド3とを連通する第2ヘッド側排気ガス還流路(EGR通路)18が車両前後方向に形成される。第2ヘッド側排気ガス還流路18は、排気ガス制御弁16からの排気還流ガスを吸気マニホルド3へ導くものである。
第2ヘッド側排気ガス還流路18は、図2に示すように、排気ガス制御弁16に連通する前部側還流路18Aと、水平方向(水平線H)に対して所定の角度θ1で車両後方へ上向きに傾斜して吸気マニホルド3に連通する後部側還流路18Bとからなる。
As shown in FIG. 1, in the
In the
A second head side exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 18 that connects the exhaust
As shown in FIG. 2, the second head side exhaust
吸気マニホルド3は、図3に示すように、内部で吸気通路19を形成し、また、図2に示すように、シリンダヘッド2のヘッド側取付フランジ15に締結されるマニホルド側フランジ20を備える。
図3に示すように、吸気マニホルド3は、外気導入管21と、サージタンク22と、複数個の分岐管である第1分岐管23A〜第3分岐管23Cとが一体的になって構成され、また、内部で複数個の連通口である第1連通口24A〜第3連通口24Cを備える。
吸気マニホルド3の構造においては、外気導入管21がサージタンク22よりも上流側に配置され、各分岐管23A〜23Cがサージタンク22よりも下流側に配置される。また、各連通口24A〜24Cは、サージタンク22と各分岐管23A〜23Cとの接続部に配置される。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 3, the
In the structure of the
図3に示すように、外気導入管21は、各連通口24A〜24Cの配列方向で吸気マニホルド3の一端部(車両左側)に位置する連通口である第3連通口24Cの外縁部位に内壁25が連続するように、サージタンク22に連結される。
外気導入管21は、断面円環形状に形成され、また、上部で空気を導入する吸気口26が形成された導入管側取付フランジ27を備える。
導入管側取付フランジ27の上面には、スロットルボディ28のボディ側取付フランジ29が締結される。スロットルボディ28は、空気量を調整するためのスロットルバルブ30を内部に備え、外気導入管21の上側で且つ吸気マニホルド3の一端部に位置する第3連通口24Cの側方に配置される。吸気マニホルド3の他端部(車両右側)に位置する連通口である第1連通口24Aは、外気導入管21から車両右方へ離れた側に配置される。
これにより、スロットルボディ28から外気導入管21を経てサージタンク22に流入する空気の流れは、水平方向(水平線H)としての導入管側取付フランジ27の下面に対してサージタンク22の底面G側の下方に向かって所定の角度θ2で傾斜される。
サージタンク22は、外気導入管21と各分岐管23A〜23Cとの間で車両左右方向に向かって配置され、天井部31と底部32とを備える。
各分岐管23A〜23Cは、サージタンク22と各気筒♯1〜♯3との間を連絡し、サージタンク22側からの空気を各気筒♯1〜♯3へ導くものである。
各連通口24A〜24Cは、サージタンク22の底部32に一列に配置され、各分岐管23A〜23Cの内部に連通する。サージタンク22の底面G(図3の一点鎖線で示す)は、水平方向(水平線H)に対して吸気マニホルド3の他端部の第1連通口24A側が一端部の第3連通口24C側よりも低くなるよう下方に向かって所定の角度θ3で傾斜される。
As shown in FIG. 3, the outside
The outside
The body
As a result, the flow of air flowing from the
The
Each of the
The
図2、図3に示すように、吸気マニホルド3の吸気通路19には、シリンダヘッド2から外方である車両後方へ延び、先端部に排気ガス還流口33を有する排気ガス還流管(EGRパイプ)34が挿入される。排気ガス還流管34は、一端部である基端部がシリンダヘッド2の左側端部壁8の後部側還流路18Bの内周面に形成したパイプ挿着穴35に所定の深さで挿入して固定される。排気ガス還流管34の他端部は、シリンダヘッド2の後側端部壁6の外面から所定の距離突出し、その先端部に開口する排気ガス還流口33は、外気導入管21内に斜め上向きに開口される。また、排気ガス還流口33は、図3に示すように、吸気マニホルド3の一端部の第3連通口24Cの上方でサージタンク22の底部32から高さD1だけ上側に配置される。排気ガス還流管34及び後部側還流路18Bは、図2に示すように、水平方向(水平線H)に対して所定の角度θ1で傾斜する中心軸C上に配置される。
吸気マニホルド3の吸気通路19には、排気還流ガスが排気ガス還流口33から導入される。
図2に示すように、吸気マニホルド3は、外気導入管21から外方(シリンダヘッド2側)へ所定の長さで突出するように、排気ガス還流管34と同心円状に形成された筒状部36を備える。筒状部36は、マニホルド側フランジ20に連結される。筒状部36の内側には、筒状部36の内径よりも小さな外径を有する排気ガス還流管34が挿入される。
排気ガス還流口33は、図3に示すように、外気導入管21の吸気通路19の略中央部位で、且つサージタンク22の天井部31よりも高い箇所に開口される。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the
Exhaust gas recirculation gas is introduced into the
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 3, the exhaust
図2、図3に示すように、吸気マニホルド3において、筒状部36の内周面と排気ガス還流管34の外周面との間には、断面円環状の空間部37が所定の長さで形成される。空間部37は、排気ガス還流管34を囲む環状の連通部38により外気導入管21の内部に連通する。環状の連通部38は、排気ガス還流管34の排気ガス還流口33を中心とし、且つ外気導入管21の内壁25近傍で排気ガス還流口33の周りに形成される。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, in the
図2、図3に示すように、外気導入管21の内壁25には、リブ39が配置される。リブ39は、サージタンク22に流入する空気、つまり、外気導入管21からサージタンク22へ流れようとする空気を、連通部38の下縁38A側へ偏向させる。
リブ39は、例えば、図3、図6に示すように、平坦で所要面域を有する扇形状の板部材からなり、平面視で円弧形状の基端部39Aと直線形状の一側辺部39B及び他側辺部39Cとを備える。一側辺部39Bと他側辺部39Cとは、図6に示すように、平面視で直角の関係にある。また、例えば、一側辺部39Bの長さは、他側辺部39Cの長さよりも長く形成される。なお、リブ39の形状は、上記の形状に限定されるものではない。
図2、図3、図6に示すように、リブ39は、円弧形状の基端部39Aの外周面が排気ガス還流口33の位置よりも下方で外気導入管21の内壁25に固設され、先端部となる一側辺部39Bが吸気通路19内へ延びるように配置される。
リブ39の一側辺部39Bは、図2に示すように、外気導入管21の内壁25から吸気通路19へ所定の長さで突出して配置される。また、リブ39の一側辺部39Bは、図3、図6に示すように、排気ガス還流口33の直下方で且つ第3連通口24Cの中央付近の上方に配置され、さらに、第3連通口24Cの上方でサージタンク22の底部32から高さD2だけ上側に配置される(D1>D2)。
スロットルボディ28からサージタンク22に流入した空気は、リブ39の上面に当たり、連通部38の下縁38A側へ導かれる。そして、連通部38の下縁38A付近に導かれた空気により排気ガス還流口33から流入した排気還流ガスを効率良く攪拌させ、また、空気の流れに排気還流ガスを乗せることが可能となる。
As shown in FIGS. 2 and 3,
The
As shown in FIGS. 2, 3, and 6, the
As shown in FIG. 2, one
The air flowing into the
この結果、このような構造において、図3に示すように、排気ガス還流口33と各連通口24A〜24Cの配列方向で吸気マニホルド3の一端部に位置する第3連通口24Cとの間には、リブ39が配置される。リブ39により、排気ガス還流口33からサージタンク22よりも上流側の外気導入管21の吸気通路19に導入された排気還流ガスは、排気ガス還流口33近傍に配置された第3連通口24Cに集中して直接流入することがない。
また、外気導入管21からサージタンク22に流入しようとする空気をリブ39によって排気ガス還流口33を囲む環状の連通部38の下縁38A側へ偏向することで、連通部38の周辺に空気の乱流を発生させる。そして、空気の乱流によって排気ガス還流口33から外気導入管21内に導入された排気還流ガスを攪拌させ、排気還流ガスを各連通口24A〜24Cと各分岐管23A〜23Cとから各気筒♯1〜♯3へ効率よく均等に分配することができる。
従って、図4のP1で示すように、リブ39を有する場合に、リブ39が無い場合と比較して、各気筒♯1〜♯3の排気ガス還流率(EGR率)を均等にすることができる。また、図5のP2で示すように、リブ39を有する場合に、リブ39が無い場合と比較して、各気筒♯1〜♯3の圧力損失を大幅に増やさず、気筒間差(圧力損失差)のバラツキを小さく抑えることができる。これにより、エンジン1を適正な燃焼状態とし、燃料消費量を低減することが可能となる。
さらに、排気ガス還流管34の排気ガス還流口33は、外気導入管21の内壁25近傍に配置されている。これにより、排気還流ガスを各気筒♯1〜♯3に均等に分配するために排気ガス還流管34の長さを長くする必要がなくなり、排気ガス還流管34の取り付け又は取り外しの着脱作業を簡便に行わせることができる。
As a result, in such a structure, as shown in FIG. 3, between the exhaust
In addition, the air that is about to flow into the
Therefore, as shown by P1 in FIG. 4, when the
Further, the exhaust
図2、図3に示すように、排気ガス還流口33は、排気ガス還流管34の中心軸Cに沿う方向の端部(先端部)に配置され、且つ各連通口24A〜24Cの配列方向で吸気マニホルド3の一端部に位置する連通口である第3連通口24Cの鉛直方向上方の空間に開口する。また、排気ガス還流管34及び後部側還流路18Bの中心軸Cは、排気ガス還流口33を第3連通口24Cの上方でサージタンク22の底部32から高さD1だけ上側へ遠ざけるように、水平方向(水平線H)より所定の角度θ1で上向きに傾斜して配置される。
このような構造によれば、排気ガス還流口33は、各連通口24A〜24Cの配列方向で吸気マニホルド3の一端部に位置する連通口である第3連通口24Cから鉛直方向上方に遠ざけられる。従って、排気還流ガスは、リブ39の存在により、排気ガス還流口33の周辺に導入した空気で十分に攪拌された後、第3連通口24Cへ流入する。
また、リブ39の下面と各連通口24A〜24Cの配列方向で吸気マニホルド3の一端部に位置する連通口である第3連通口24Cとの間では、その間隔が拡大される。このため、リブ39によって第3連通口24Cヘの空気の流れが過度にされず、各連通口24A〜24Cに流入する空気量を均等にできる。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the exhaust
With such a structure, the exhaust
Further, the distance between the lower surface of the
この発明の吸気マニホルドは、各種エンジンに適用可能である。 The intake manifold of the present invention can be applied to various engines.
1 エンジン
2 シリンダヘッド
3 吸気マニホルド
4 排気ガス還流装置
16 排気ガス制御弁
17 第1ヘッド側排気ガス還流路
18 第2ヘッド側排気ガス還流路
18A 前部側還流路
18B 後部側還流路
19 吸気マニホルドの吸気通路
21 外気導入管
22 サージタンク
23A〜23C 第1〜第3分岐管
24A〜24C 第1〜第3連通口
25 外気導入管の内壁
26 吸気口
28 スロットルボディ
31 サージタンクの天井部
32 サージタンクの底部
33 排気ガス還流口
34 排気ガス還流管
36 筒状部
37 空間部
38 連通部
38A 連通部の下縁
39 リブ
1
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