JP6783166B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

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は、内燃機関からの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲガス管を備えている。例えば特許文献１の吸気装置では、多気筒エンジンの各気筒に連通する複数の独立吸気通路と、複数の独立吸気通路を相互に近接させた状態で集合させたコレクタと、コレクタの上流側に接続された共通吸気通路と、コレクタの下流側に接続されたＥＧＲガスの導入管と、を備えている。また、コレクタの内部には、共通吸気通路からコレクタ内に導入される新気と導入管からコレクタ内に導入されるＥＧＲガスとを対向衝突させないための傘状体が配置されている。これによれば、傘状体により、新気とＥＧＲガスとがコレクタ内で対向衝突しないため、新気とＥＧＲガスとがコレクタ内をスムーズに流れ、新気及びＥＧＲガスが各独立吸気通路に均等に分配される。

特開平９−８８７４５号公報

ところで、例えば、Ｖ型の内燃機関のように、第１バンク及び第２バンクを有する内燃機関においては、第１バンク及び第２バンクそれぞれの各気筒での燃焼状態を均一にするために、第１バンク及び第２バンクに向けて流れるＥＧＲガスの量を均等化する必要がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、第１バンク及び第２バンクに向けて流れるＥＧＲガスの量を均等化することができる内燃機関の吸気装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の吸気装置は、新気が流れる１本の新気吸気管に分岐部を介して第１バンク用と第２バンク用の２本の分岐管が接続された吸気管と、前記吸気管にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲガス管と、を備える内燃機関の吸気装置であって、前記ＥＧＲガス管が前記吸気管の前記分岐部に接続され、前記吸気管内における前記ＥＧＲガス管の開口部の周囲に、ＥＧＲガスが流入するとともにＥＧＲガスが第１バンク及び第２バンクに向けて流出するＥＧＲガス溜め室を区画形成するための隔壁が配置され、前記ＥＧＲガス溜め室におけるＥＧＲガスが前記第１バンク用の分岐管に向けて流出する第１バンク用流路での有効断面積及び前記第２バンク用の分岐管に向けて流出する第２バンク用流路での有効断面積が前記ＥＧＲガス管の開口部での流路断面積より小さくされており、前記ＥＧＲガス溜め室には、前記隔壁から突出する突出壁が設けられており、前記突出壁の突出先端が、前記第１バンク用流路を形成する前記隔壁の第１部位と前記第２バンク用流路を形成する前記隔壁の第２部位とを結ぶ仮想直線よりも前記隔壁とは反対側に位置している。

新気及びＥＧＲガスが第１バンクと第２バンクとで交互に吸気されることにより脈動が生じ、この脈動によって、第１バンク用の分岐管と第２バンク用の分岐管との間でＥＧＲガス溜め室を横断しようとするＥＧＲガスの流れが発生する。このとき、突出壁の突出先端が、第１バンク用流路を形成する隔壁の第１部位と第２バンク用流路を形成する隔壁の第２部位とを結ぶ仮想直線よりも隔壁とは反対側に位置しているため、第１バンク用の分岐管と第２バンク用の分岐管との間でＥＧＲガス溜め室を横断しようとするＥＧＲガスを突出壁によって遮断することができる。したがって、ＥＧＲガス溜め室から第１バンク用流路を介して第１バンク用の分岐管に流出するＥＧＲガスの量と、ＥＧＲガス溜め室から第２バンク用流路を介して第２バンク用の分岐管に流出するＥＧＲガスの量とにバラツキが生じてしまうことを抑制することができる。その結果、第１バンク及び第２バンクに向けて流れるＥＧＲガスの量を均等化することができる。

上記内燃機関の吸気装置において、前記吸気管における前記ＥＧＲガス溜め室を形成する内面の、前記突出壁の突出先端と対向する側の面が窪んでいるとよい。
これによれば、吸気管におけるＥＧＲガス溜め室を形成する内面の、突出壁の突出先端と対向する側の面が平坦面である場合に比べて、ＥＧＲガス溜め室の容積を確保し易くすることができる。その結果、ＥＧＲガス溜め室に溜められたＥＧＲガスが、第１バンク用流路を介して第１バンク用の分岐管に一定量流出させ易くすることができ、ＥＧＲガス溜め室に溜められたＥＧＲガスが、第２バンク用流路を介して第２バンク用の分岐管に一定量流出させ易くすることができる。

上記内燃機関の吸気装置において、前記隔壁は、新気吸気管の開口部に向かって凸となる形状であるとよい。
これによれば、分岐部に流入した新気の流れを滑らかにでき、新気流の抵抗を小さくすることができる。よって、新気を各分岐管へスムーズに流すことができる。

この発明によれば、第１バンク及び第２バンクに向けて流れるＥＧＲガスの量を均等化することができる。

実施形態における内燃機関の吸気装置の概略図。 吸気装置の部分斜視図。 吸気装置の部分斜視図。 吸気装置の部分断面図。 吸気装置の部分断面図。 別の実施形態における吸気装置の部分断面図。 別の実施形態における吸気装置の部分断面図。

以下、内燃機関の吸気装置を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。本実施形態の内燃機関はＶ型の６気筒ディーゼルエンジンであり、車両に搭載されている。

図１に示すように、吸気装置１０は、吸気管２０と、吸気管２０にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲガス管３０と、を備えている。吸気管２０は、新気が流れる１本の新気吸気管２１と、新気吸気管２１から分岐する２本の分岐管２２，２３とを有する。２本の分岐管２２，２３は、分岐部２４を介して新気吸気管２１に接続されている。

内燃機関５０は、第１バンクとしての右バンク５１と第２バンクとしての左バンク５２とを有している。右バンク５１及び左バンク５２はそれぞれ３気筒である。分岐管２２は、右バンク５１用の分岐管であり、分岐管２３は、左バンク５２用の分岐管である。

内燃機関５０には、内燃機関５０より排出される排気ガスが流れる排気管５５が接続されている。排気管５５は、右バンク用排気管５５ａと左バンク用排気管５５ｂとを有する。排気管５５には、ＥＧＲガス管３０が接続されている。ＥＧＲガス管３０は、右バンク用排気管５５ａの途中に接続される右バンク用ＥＧＲガス管３１ａと、左バンク用排気管５５ｂの途中に接続される左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂとを有している。

右バンク用ＥＧＲガス管３１ａと左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂとは、排気ガスの流れ方向の下流で合流している。ＥＧＲガス管３０は、右バンク用ＥＧＲガス管３１ａと左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂとの合流部３１ｃに接続される合流ＥＧＲガス管３１ｄを有している。合流ＥＧＲガス管３１ｄにおける合流部３１ｃとは反対側の端部は、吸気管２０の分岐部２４に接続されている。よって、ＥＧＲガス管３０は、吸気管２０の分岐部２４に接続されている。

合流ＥＧＲガス管３１ｄ内には、ＥＧＲバルブ３２が設けられている。そして、ＥＧＲバルブ３２の弁開度の調整が行われることにより、合流ＥＧＲガス管３１ｄから吸気管２０へのＥＧＲガスの導入量が調整される。また、右バンク用ＥＧＲガス管３１ａには、ＥＧＲクーラ３３ａが設けられている。ＥＧＲクーラ３３ａは、右バンク用ＥＧＲガス管３１ａ内を流れるＥＧＲガスを冷却する。さらに、左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂには、ＥＧＲクーラ３３ｂが設けられている。ＥＧＲクーラ３３ｂは、左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂ内を流れるＥＧＲガスを冷却する。

新気吸気管２１における分岐部２４よりも吸気上流側には、ディーゼルスロットル２７が設けられている。そして、ディーゼルスロットル２７の弁開度の調整が行われることにより、分岐部２４に導入される新気の導入量が調整される。

右バンク５１から排気されて右バンク用排気管５５ａ内を流れる排気ガスの一部は、右バンク用ＥＧＲガス管３１ａ内を流れるとともに、左バンク５２から排気されて左バンク用排気管５５ｂ内を流れる排気ガスの一部は、左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂ内を流れる。そして、右バンク用ＥＧＲガス管３１ａ内を流れる排気ガスと、左バンク用ＥＧＲガス管３１ｂ内を流れる排気ガスとは、合流部３１ｃを介して合流ＥＧＲガス管３１ｄに合流し、合流ＥＧＲガス管３１ｄを介して吸気管２０の分岐部２４に導入される。

図２及び図３に示すように、新気吸気管２１、分岐管２２，２３、及び合流ＥＧＲガス管３１ｄはそれぞれ円管状である。分岐管２２，２３は、それぞれ分岐部２４に対して、互いに離間する方向に延びている。新気吸気管２１は、分岐部２４に対して、分岐管２２，２３の延びる方向に直交する方向へ延びている。合流ＥＧＲガス管３１ｄは、分岐部２４に対して、分岐管２２，２３の延びる方向に直交し、且つ新気吸気管２１の延びる方向にも直交する方向へ延びている。

図４に示すように、吸気管２０内におけるＥＧＲガス管３０（合流ＥＧＲガス管３１ｄ）の開口部３０ａの周囲には、隔壁４０が配置されている。隔壁４０は、吸気管２０の分岐部２４において新気吸気管２１の開口部２１ａに対向配置された頂上部４３と、頂上部４３から分岐管２２，２３に沿って両側に延びる斜状板部４１，４２を有している。よって、隔壁４０は、平板状の長板を頂上部４３を基点に折り曲げた形状をしている。そして、隔壁４０は、新気吸気管２１の開口部２１ａに向かって凸となる形状である。隔壁４０の短手方向に位置する両側縁は、吸気管２０の内面に連続している。

斜状板部４１は、新気吸気管２１の中央部に対向する頂上部４３を基点として分岐管２２が延びる方向に下がり傾斜で延在する壁として形成されている。斜状板部４２は、頂上部４３から分岐管２３が延びる方向に下がり傾斜で延在する壁として形成されている。両斜状板部４１，４２の傾斜角度は同じである。また、両斜状板部４１，４２の延在方向の長さは同じである。頂上部４３は、両斜状板部４１，４２同士を繋ぐ連結部であるとも言える。頂上部４３は、新気吸気管２１の開口部２１ａに向けて凸となる円弧状に形成されている。

隔壁４０は、ＥＧＲガス管３０から吸気管２０の分岐部２４に導入されるＥＧＲガスの新気吸気管２１側への流れを遮断するとともに、新気吸気管２１から分岐部２４に導入される新気の整流板として機能する。つまり、新気吸気管２１から分岐部２４に新気が導入されると、右バンク５１で吸気される場合には、斜状板部４１に沿って分岐管２２に向かう流れＣ１０が形成され、左バンク５２で吸気される場合には、斜状板部４２に沿って分岐管２３に向かう流れＣ１１が形成される。このように、隔壁４０は、新気吸気管２１から分岐部２４に導入される新気を右バンク５１及び左バンク５２へスムーズに導く整流板として機能する。

ＥＧＲガス管３０の開口部３０ａは、吸気管２０における隔壁４０の頂上部４３の新気吸気管２１と対向する側とは反対側に位置している。そして、吸気管２０の分岐部２４において、隔壁４０の新気吸気管２１と対向する側とは反対側で隔壁４０と吸気管２０の内面とで囲まれた空間は、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１になっている。したがって、隔壁４０は、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１を区画形成している。

隔壁４０の斜状板部４１における頂上部４３とは反対側の端部である第１端部４０ａと吸気管２０の内面との間には隙間がある。この隙間は、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１におけるＥＧＲガスが右バンク５１用の分岐管２２に向けて流出する第１バンク流路としての右バンク用流路Ｃ１を形成している。したがって、第１端部４０ａは、右バンク用流路Ｃ１を形成する隔壁４０の第１部位である。

隔壁４０の斜状板部４２における頂上部４３とは反対側の端部である第２端部４０ｂと吸気管２０の内面との間には隙間がある。この隙間は、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１におけるＥＧＲガスが左バンク５２用の分岐管２３に向けて流出する第２バンク流路としての左バンク用流路Ｃ２を形成している。したがって、第２端部４０ｂは、左バンク用流路Ｃ２を形成する隔壁４０の第２部位である。

図４及び図５に示すように、右バンク用流路Ｃ１での実断面積Ｓ１及び左バンク用流路Ｃ２での実断面積Ｓ２は、ＥＧＲガス管３０の開口部３０ａでの流路断面積Ｓ３より小さい。よって、右バンク用流路Ｃ１での有効断面積及び左バンク用流路Ｃ２での有効断面積は、ＥＧＲガス管３０の開口部３０ａでの流路断面積Ｓ３より小さくされている。

図４に示すように、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１には、隔壁４０から突出する突出壁４４が設けられている。突出壁４４は平板状であり、隔壁４０における頂上部４３の新気吸気管２１と対向する側とは反対側の部位から突出している。本実施形態において、突出壁４４は、隔壁４０と一体形成されている。突出壁４４の突出先端４４ａは、隔壁４０の第１端部４０ａと第２端部４０ｂとを結ぶ仮想直線Ｌ１よりも隔壁４０とは反対側に位置している。隔壁４０は、仮想直線Ｌ１に対して直交する方向に延びている。突出壁４４は、合流ＥＧＲガス管３１ｄにおける分岐部２４に対して延びる方向で開口部３０ａに重なっている。突出壁４４における隔壁４０の短手方向に位置する両側縁は、吸気管２０の内面に連続している。

吸気管２０におけるＥＧＲガス溜め室Ｒ１を形成する内面の、突出壁４４の突出先端４４ａと対向する側の内面２０ａは窪んでいる。吸気管２０の内面２０ａは、突出壁４４の突出先端４４ａから離間するように突出先端４４ａの周囲で窪んでいる。突出壁４４の突出先端４４ａは、開口部３０ａよりも吸気管２０の内面２０ａ側に位置している。突出壁４４の突出先端４４ａは、吸気管２０の内面２０ａから離れている。よって、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１における突出壁４４よりも右バンク用流路Ｃ１側の空間と、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１における突出壁４４よりも左バンク用流路Ｃ２側の空間とが、突出壁４４の突出先端４４ａと吸気管２０の内面２０ａとの間の隙間を介して連通している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ＥＧＲガス溜め室Ｒ１には、ＥＧＲガス管３０からＥＧＲガスが流入する。そして、右バンク５１の吸気時には、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１に溜められたＥＧＲガスのうち右バンク用流路Ｃ１から流出する一定量のＥＧＲガスが、新気吸気管２１から分岐部２４に導入される新気と共に分岐管２２へ流出して右バンク５１に流入する。また、左バンク５２の吸気時には、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１に溜められたＥＧＲガスのうち左バンク用流路Ｃ２より流出する一定量のＥＧＲガスが、新気吸気管２１から分岐部２４に導入される新気と共に分岐管２３へ流出して左バンク５２に流入する。

新気及びＥＧＲガスが右バンク５１と左バンク５２とで交互に吸気されることにより脈動が生じ、この脈動によって、右バンク５１用の分岐管２２と左バンク５２用の分岐管２３との間でＥＧＲガス溜め室Ｒ１を横断しようとするＥＧＲガスの流れが発生する。このとき、突出壁４４の突出先端４４ａが、隔壁４０の第１端部４０ａと第２端部４０ｂとを結ぶ仮想直線Ｌ１よりも隔壁４０とは反対側に位置しているため、右バンク５１用の分岐管２２と左バンク５２用の分岐管２３との間でＥＧＲガス溜め室Ｒ１を横断しようとするＥＧＲガスが突出壁４４によって遮断される。したがって、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１から右バンク用流路Ｃ１を介して右バンク５１用の分岐管２２に流出するＥＧＲガスの量と、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１から左バンク用流路Ｃ２を介して左バンク５２用の分岐管２３に流出するＥＧＲガスの量とにバラツキが生じてしまうことが抑制される。その結果、右バンク５１及び左バンク５２に向けて流れるＥＧＲガスの量が均等化され易くなる。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ＥＧＲガス溜め室Ｒ１には、隔壁４０から突出する突出壁４４が設けられている。そして、突出壁４４の突出先端４４ａは、仮想直線Ｌ１よりも隔壁４０とは反対側に位置しているため、右バンク５１用の分岐管２２と左バンク５２用の分岐管２３との間でＥＧＲガス溜め室Ｒ１を横断しようとするＥＧＲガスを突出壁４４によって遮断することができる。したがって、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１から右バンク用流路Ｃ１を介して右バンク５１用の分岐管２２に流出するＥＧＲガスの量と、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１から左バンク用流路Ｃ２を介して左バンク５２用の分岐管２３に流出するＥＧＲガスの量とにバラツキが生じてしまうことを抑制することができる。その結果、右バンク５１及び左バンク５２に向けて流れるＥＧＲガスの量を均等化することができる。

（２）吸気管２０の内面２０ａが窪んでいる。これによれば、吸気管２０の内面２０ａが平坦面である場合に比べて、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１の容積を確保し易くすることができる。その結果、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１に溜められたＥＧＲガスが、右バンク用流路Ｃ１を介して右バンク５１用の分岐管２２に一定量流出させ易くすることができ、ＥＧＲガス溜め室Ｒ１に溜められたＥＧＲガスが、左バンク用流路Ｃ２を介して左バンク５２用の分岐管２３に一定量流出させ易くすることができる。

（３）隔壁４０は、新気吸気管２１の開口部２１ａに向かって凸となる形状である。これによれば、分岐部２４に流入した新気の流れを滑らかにでき、新気流の抵抗を小さくすることができる。よって、新気を各分岐管２２，２３へスムーズに流すことができる。

（４）合流ＥＧＲガス管３１ｄを吸気管２０の分岐部２４に接続することにより、ＥＧＲガスを分岐部２４に導入しているため、ＥＧＲガス管３０を、各分岐管２２，２３に対応させて分岐させる必要が無く、ＥＧＲガス管３０の構造を簡素化させることができる。

（５）隔壁４０を配置したことにより、新気吸気管２１へのＥＧＲガスの吹き返しを抑止することができる。したがって、新気吸気管２１へＥＧＲガスが流れ込んで、ディーゼルスロットル２７にＥＧＲガスが達することによりディーゼルスロットル２７にススや未燃燃料などの不純物成分が付着してしまうことを抑制することができ、ディーゼルスロットル２７の動作不良を回避することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図６に示すように、隔壁４０が、新気吸気管２１の開口部２１ａに向かって凸となる形状ではなく、例えば、分岐管２２，２３に向けて延びる直線形状であってもよい。この場合、隔壁４０の第１端部４０ａと第２端部４０ｂとを結ぶ仮想直線Ｌ１は、隔壁４０における新気吸気管２１と対向する側とは反対側の面に一致する。

○ 図７に示すように、ＥＧＲガス管３０は、分岐部２４において、新気吸気管２１の開口部２１ａと対向する部分にＥＧＲガス管３０の開口部３０ａが位置するように、分岐部２４に接続されていてもよい。

○ 実施形態において、隔壁４０の第１端部４０ａによって右バンク用流路Ｃ１が形成されていなくてもよく、例えば、隔壁４０の第１端部４０ａ側が屈曲形成されており、その屈曲部によって右バンク用流路Ｃ１が形成されていてもよい。また、隔壁４０の第２端部４０ｂによって左バンク用流路Ｃ２が形成されていなくてもよく、例えば、隔壁４０の第２端部４０ｂ側が屈曲形成されており、その屈曲部によって左バンク用流路Ｃ２が形成されていてもよい。

○ 実施形態において、隔壁４０の短手方向に位置する両側縁が、吸気管２０の内面から離れていてもよい。
○ 実施形態において、突出壁４４における隔壁４０の短手方向に位置する両側縁が、吸気管２０の内面から離れていてもよい。

○ 実施形態において、突出壁４４が、隔壁４０とは別部材であってもよく、突出壁４４が隔壁４０に取り付けられている構成であってもよい。
○ 実施形態において、新気吸気管２１が、分岐部２４に対して、分岐管２２，２３の延びる方向に斜交する方向へ延びていてもよい。

○ 実施形態において、合流ＥＧＲガス管３１ｄが、分岐部２４に対して、新気吸気管２１の延びる方向に斜交する方向へ延びていてもよい。
○ 実施形態において、内燃機関５０はＶ型の６気筒ディーゼルエンジンであったが、これに限らず、例えば、ボクサーエンジンやＷ型エンジン等の第１バンクと第２バンクとを有する内燃機関であってもよい。

○ 実施形態において、内燃機関５０はディーゼルエンジン以外でもよく、例えばガソリンエンジンでもよい。また、第１バンク及び第２バンクの気筒数は、特に限定されるものではない。

１０…吸気装置、２０…吸気管、２０ａ…内面、２１…新気吸気管、２１ａ…開口部、２２，２３…分岐管、２４…分岐部、３０…ＥＧＲガス管、３０ａ…開口部、４０…隔壁、４０ａ…第１部位である第１端部、４０ｂ…第２部位である第２端部、４４…突出壁、４４ａ…突出先端、５０…内燃機関、５１…第１バンクとしての右バンク、５２…第２バンクとしての左バンク、Ｃ１…第１バンク用流路としての右バンク用流路、Ｃ２…第２バンク用流路としての左バンク用流路、Ｌ１…仮想直線、Ｒ１…ＥＧＲガス溜め室。

Claims (2)

1. 新気が流れる１本の新気吸気管に分岐部を介して第１バンク用と第２バンク用の２本の分岐管が接続された吸気管と、
   前記吸気管にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲガス管と、を備える内燃機関の吸気装置であって、
   前記ＥＧＲガス管が前記吸気管の前記分岐部に接続され、
   前記吸気管内における前記ＥＧＲガス管の開口部の周囲に、ＥＧＲガスが流入するとともにＥＧＲガスが第１バンク及び第２バンクに向けて流出するＥＧＲガス溜め室を区画形成するための隔壁が配置され、
   前記ＥＧＲガス溜め室におけるＥＧＲガスが前記第１バンク用の分岐管に向けて流出する第１バンク用流路での有効断面積及び前記第２バンク用の分岐管に向けて流出する第２バンク用流路での有効断面積が前記ＥＧＲガス管の開口部での流路断面積より小さくされており、
   前記ＥＧＲガス溜め室には、前記隔壁から突出する突出壁が設けられており、
   前記突出壁の突出先端が、前記第１バンク用流路を形成する前記隔壁の第１部位と前記第２バンク用流路を形成する前記隔壁の第２部位とを結ぶ仮想直線よりも前記隔壁とは反対側に位置しており、
   前記吸気管における前記ＥＧＲガス溜め室を形成する内面の、前記突出壁の突出先端と対向する側の面が窪んでいることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
2. 前記隔壁は、新気吸気管の開口部に向かって凸となる形状であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。

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