JP7371567B2 - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸気装置に関する。

従来のエンジンの吸気装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のエンジンの吸気装置は、排気管から吸気マニホールドに排気ガスを還流させるＥＧＲガス還流通路と、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（ＥＧＲコントロール弁）とを有する排気ガス還流装置を備えている。この排気ガス還流装置のＥＧＲバルブは、シリンダヘッドの端部に連結されるハウジングに取り付けられている。

特開２０００－８７８０７号公報

ここで、ＥＧＲガスの導入によるエンジンの吸気温度の上昇とエンジン出力の低下を回避するためには、ＥＧＲ還流装置にＥＧＲクーラを設けてＥＧＲを冷却することが望ましい。ＥＧＲ還流装置にＥＧＲクーラを設ける場合、ＥＧＲバルブを高い位置に配置し、ＥＧＲバルブの下方にＥＧＲクーラを設置することが望ましい。ＥＧＲクーラの大きさや設置姿勢の自由度を高めることができ、ＥＧＲガスの冷却性能を確保できるからである。

しかしながら、従来のエンジンの吸気装置にあっては、ＥＧＲクーラの設置のために、ＥＧＲバルブをその上端がシリンダヘッドの上端よりも上方に位置するように高い位置に設置する場合、ＥＧＲバルブがその下端部の周辺だけで支持されるため、ＥＧＲバルブの振動が増加するおそれがあった。

また、吸気マニホールドに連結するスロットル装置を、吸気流れ方向が上向きになる姿勢でＥＧＲバルブと隣接して配置する場合、ＥＧＲバルブと吸気マニホールドとを連絡するＥＧＲ配管を、スロットル装置との干渉を避けるために複雑に曲げて形成する必要があるため、ＥＧＲ配管における圧損の増加によりＥＧＲガスの流量が低下するおそれがあった。

本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、ＥＧＲバルブの上端がシリンダヘッドの上端よりも上方の位置になるように、ＥＧＲバルブを、シリンダヘッドの気筒列方向の端部の位置に配置する場合であっても、ＥＧＲガスの流量の低下を防止でき、ＥＧＲバルブの振動を抑制できるエンジンの吸気装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、気筒列方向に延びるサージタンクと、前記サージタンクから分岐し、前記気筒列方向に並べた状態でシリンダヘッドに連結される複数の吸気管と、を有する吸気マニホールドと、前記サージタンクの前記気筒列方向の一端部の上面に取り付けられたスロットル装置と、前記シリンダヘッドの前記気筒列方向の一端部に取り付けられたＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲバルブにおける前記吸気マニホールド側の側面であって、前記シリンダヘッドの上端より上側に設けられた排気ガス出口と、前記吸気マニホールドの上面に設けられた排気ガス入口と、前記排気ガス出口と前記排気ガス入口とを連絡するＥＧＲ配管と、を備えるエンジンの吸気装置であって、前記ＥＧＲ配管は、前記排気ガス出口に連結される上流側管部と、前記上流側管部に対して前記気筒列方向に偏倚して配置され、前記排気ガス入口に連結される下流側管部と、前記上流側管部と前記下流側管部とを連絡する中間管部と、を有し、前記中間管部が前記上流側管部と前記下流側管部とに直交して連絡されるように、前記スロットル装置の周辺に沿ってクランク状に屈曲して形成されており、前記中間管部の通路断面の面積は、前記上流側管部および前記下流側管部の通路断面より大きいことを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、ＥＧＲバルブの上端がシリンダヘッドの上端よりも上方の位置になるように、ＥＧＲバルブを、シリンダヘッドの気筒列方向の端部の位置に配置する場合であっても、ＥＧＲガスの流量の低下を防止でき、ＥＧＲバルブの振動を抑制できるエンジンの吸気装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えるエンジンの左側面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えるエンジンの平面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る吸気装置を備えるエンジンの背面図である。 図４は、図２に示すエンジンのＩＶ－ＩＶ方向の矢視断面図である。 図５は、図３に示すエンジンのＶ－Ｖ方向の矢視断面図である。

本発明の一実施の形態に係るエンジンの吸気装置は、気筒列方向に延びるサージタンクと、サージタンクから分岐し、気筒列方向に並べた状態でシリンダヘッドに連結される複数の吸気管と、を有する吸気マニホールドと、サージタンクの気筒列方向の一端部の上面に取り付けられたスロットル装置と、シリンダヘッドの気筒列方向の一端部に取り付けられたＥＧＲバルブと、ＥＧＲバルブにおける吸気マニホールド側の側面であって、シリンダヘッドの上端より上側に設けられた排気ガス出口と、吸気マニホールドの上面に設けられた排気ガス入口と、排気ガス出口と排気ガス入口とを連絡するＥＧＲ配管と、を備えるエンジンの吸気装置であって、ＥＧＲ配管は、排気ガス出口に連結される上流側管部と、上流側管部に対して気筒列方向に偏倚して配置され、排気ガス入口に連結される下流側管部と、上流側管部と下流側管部とを連絡する中間管部と、を有し、中間管部が上流側管部と下流側管部とに直交して連絡されるように、スロットル装置の周辺に沿ってクランク状に屈曲して形成されており、中間管部の通路断面の面積は、上流側管部および下流側管部の通路断面より大きいことを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るエンジンの吸気装置は、ＥＧＲバルブの上端がシリンダヘッドの上端よりも上方の位置になるように、ＥＧＲバルブを、シリンダヘッドの気筒列方向の端部の位置に配置する場合であっても、ＥＧＲガスの流量の低下を防止でき、ＥＧＲバルブの振動を抑制できる。

以下、本発明の一実施例に係るエンジンの吸気装置について、図面を用いて説明する。図１から図５は、本発明の一実施例に係るエンジンの吸気装置を示す図である。図１から図５において、上下前後左右方向は、車両に横置きで設置された状態のエンジンの上下前後左右方向とし、前後方向に対して直交する方向が左右方向、エンジンの高さ方向が上下方向である。

まず、構成を説明する。図１において、エンジン１はエンジン本体１Ａを備えている。エンジン本体１Ａは、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に連結されたシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上部に設けられたヘッドカバー４と、シリンダブロック３の下部に連結されたオイルパン５とを備えている。また、エンジン本体１は、シリンダブロック３およびシリンダヘッド２の右端部に、図示しないタイミングチェーンを覆うチェーンカバー８（図３参照）を備えている。

シリンダブロック３には、図示しないピストンを上下動自在に収容する図示しない複数（３つ）の気筒が形成されている。シリンダブロック３には、ピストンの上下運動を回転運動に変換するクランク軸１１が収容されており、クランク軸１１は左右方向に延びている。複数の気筒は、クランク軸１１の延伸する左右方向（以下、気筒列方向ともいう）に並んで配置されている。

シリンダヘッド２の底部には、図示しない複数の燃焼室が設けられている。燃焼室は各気筒の上部に設けられている。本実施例では、シリンダヘッド２には、３つの燃焼室が左右方向に一列に並んで設けられている。シリンダヘッド２の前部には図面に表れない排気出口が設けられており、排気出口は排気ガスを排出する。

図１において、エンジン１は吸気マニホールド２０を備えている。吸気マニホールド２０はシリンダヘッド２の後方の側面に取り付けられており、図示しないエアクリーナを通過した空気をシリンダヘッド２の図示しない複数（本実施例では３つ）の吸気ポートに分配している。エンジン１は、吸気ポートから取入れた空気と燃料とからなる混合気を図示しない点火プラグによって点火して燃焼させ、燃焼後の排気ガスを排気出口から排出する。

吸気マニホールド２０は、空気を一時的に貯留するサージタンク２１と、空気をサージタンク２１からシリンダヘッド２の各吸気ポートに分配する多岐部２２とを備えている。サージタンク２１は気筒列方向に延びている。多岐部２２は、３つの吸気管２３、２４、２５からなる。

吸気管２３、２４、２５は、サージタンク２１から分岐し、気筒列方向に並べた状態でシリンダヘッド２に連結される。サージタンク２１の気筒列方向の一端部（左端部）の上面には空気の流量を制御するスロットル装置７が取り付けられている。スロットル装置７は、図示しないエアクリーナを通過して濾過された空気を吸気マニホールド２０に供給している。

エンジン本体１Ａの前方には、排気ガスが通過する排気管１０が設けられている。図１において、排気管１０は排気ガスを浄化する触媒装置からなる。

エンジン本体１Ａの左方には、排気管１０を通過する排気ガスの一部を吸気経路に還流するＥＧＲ配管１２Ａ、１２Ｂ、ＥＧＲクーラ１３が設けられている。ＥＧＲクーラ１３は、ＥＧＲ配管１２ＡとＥＧＲ配管１２Ａ、１２Ｂの間に設けられており、冷却水との熱交換により排気ガスを冷却する。

ＥＧＲ配管１２Ｂの下流端にはＥＧＲバルブ１４が設けられており、ＥＧＲバルブは排気ガスの流量を制御する。ＥＧＲバルブ１４は、シリンダヘッド２の気筒列方向の一端部（左端部）に取り付けられている。言い換えれば、ＥＧＲバルブ１４は、シリンダヘッド２の気筒列方向のスロットル装置７側の端部に取り付けられている。このため、ＥＧＲバルブ１４は、スロットル装置７と隣接している。

排気管１０を通過する排気ガスの一部は、ＥＧＲ配管１２Ａ、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ配管１２ＢおよびＥＧＲバルブ１４を通過した後に、吸気経路に還流される。

ＥＧＲバルブ１４には排気ガス出口１４Ａが設けられている。排気ガス出口１４Ａは、ＥＧＲバルブ１４における吸気マニホールド２０側の側面であって、シリンダヘッド２の上端より上側に設けられている。

ＥＧＲバルブ１４には排気ガス出口１４Ａが設けられている。排気ガス出口１４Ａは、ＥＧＲバルブ１４における吸気マニホールド２０側の側面であって、シリンダヘッド２の上端より上側に設けられている。したがって、ＥＧＲバルブ１４は、その上端がシリンダヘッド２の上端よりも上方に位置する高い位置に配置されている。

エンジン１はＥＧＲ配管４０を備えており、ＥＧＲバルブ１４の排気ガス出口１４Ａと後述する添加ガス供給管３０の排気ガス入口３８とを連絡している。

図２、図３において、吸気マニホールド２０には添加ガス供給管３０が設けられており、添加ガス供給管３０は、吸気管２３、２４、２５内を流れる空気に添加ガス（排気ガス）を導入する。添加ガス供給管３０は、吸気マニホールド２０の上面に設けられており、排気管１０から導入した添加ガスを吸気マニホールド２０の各吸気管２３、２４、２５に分配および供給している。

図２、図３において、添加ガス供給管３０は、上側と下側のそれぞれの部材を接合したものからなる。添加ガス供給管３０は、まず吸気管２３への経路と他の経路とに二股に分岐し、その後に他の経路が吸気管２４への経路と吸気管２５への経路とに二股に分岐する構造を有している。このように、添加ガス供給管３０は、トーナメント表に類似する構造を有している。

詳しくは、添加ガス供給管３０は、添加ガスとしての排気ガスを取り入れる排気ガス入口３８と、排気ガス入口３８から気筒列方向に延びる第１管部３１と、第１管部３１の下流端から気筒列方向と交差する交差方向に延びる第２管部３２と、第２管部３２の下流端から気筒列方向で互いに反対側に延びる第１分岐管部３４および第２分岐管部３５と、を有している。

排気ガス入口３８の周囲にはボス形状のフランジ部３８Ａが設けられており、このフランジ部３８Ａには添加ガス供給用の図示しない配管が接続される。添加ガス供給管３０は吸気マニホールド２０の上面に配置されているため、排気ガス入口３８は吸気マニホールド２０の上面に配置されている。

添加ガス供給管３０は、第２分岐管部３５の下流端に連結された第３管部３３と、第３管部３３の下流端から互いに反対側に延びる第３分岐管部３６および第４分岐管部３７とを有している。

第１分岐管部３４の下流端には、吸気管２３と連通する第１連通口３４Ａが設けられている。第３分岐管部３６の下流端には、吸気管２４と連通する第２連通口３６Ａが設けられている。第４分岐管部３７の下流端には、吸気管２５と連通する第３連通口３７Ａが設けられている。

図２において、ＥＧＲ配管４０は、排気ガス出口１４Ａに連結される上流側管部４１と、上流側管部４１に対して気筒列方向に偏倚（オフセット）して配置され、排気ガス入口３８に連結される下流側管部４２と、上流側管部４１と下流側管部４２とを連絡する中間管部４３と、を有している。ＥＧＲ配管４０は、全体として、下流側ほど低くなるように、上方から下方に向かって延びている。

ＥＧＲ配管４０は、中間管部４３が上流側管部４１と下流側管部４２とに直交して連絡されるように、スロットル装置７の周辺に沿ってクランク状に屈曲して形成されている。中間管部４３の通路断面の面積は、上流側管部４１および下流側管部４２の通路断面より大きくされている。

図２、図５において、中間管部４３は、上下方向に延伸する接合面４３Ｃで接合された第１の部材４３Ａと第２の部材４３Ｂとからなる。第１の部材４３Ａに上流側管部４１が連結され、第２の部材４３Ｂに下流側管部４２が連結されている。

言い換えれば、中間管部４３は、上下方向に延びる接合面４３Ｃを分割面として第１の部材４３Ａと第２の部材４３Ｂとに分割されており、第１の部材４３Ａと第２の部材４３Ｂとを接合したものからなる。つまり、ＥＧＲ配管４０は、断面積が一定の直管を曲げ加工したものではなく、上流側管部４１と第１の部材４３Ａとを構成する部材と、下流側管部４２と第２の部材４３Ｂとを構成する部材とを、接合面４３Ｃで接合したものからなる。ＥＧＲ配管４０は、例えばダイカスト等の手法により製作することができる。

図４、図５において、中間管部４３の内部の通路は、幅方向（接合面４３Ｃの直交方向）のサイズよりも高さ方向（接合面４３Ｃの延伸方向）のサイズが大きい断面形状に形成されている。つまり、中間管部４３の内部の通路は、縦長の形状に形成されている。

以上説明したように、本実施例では、ＥＧＲ配管４０は、排気ガス出口１４Ａに連結される上流側管部４１と、上流側管部４１に対して気筒列方向に偏倚（オフセット）して配置され、排気ガス入口３８に連結される下流側管部４２と、上流側管部４１と下流側管部４２とを連絡する中間管部４３と、を有している。

また、ＥＧＲ配管４０は、中間管部４３が上流側管部４１と下流側管部４２とに直交して連絡されるように、スロットル装置７の周辺に沿ってクランク状に屈曲して形成されている。そして、中間管部４３の通路断面の面積は、上流側管部４１および下流側管部４２の通路断面より大きくされている。

これにより、中間管部４３の通路断面の面積を上流側管部４１および下流側管部４２よりも大きくしたことで、ＥＧＲバルブ１４からの外力が集中する中間管部４３の剛性を向上でき、ＥＧＲ配管４０の曲げやねじりに対する剛性を向上できる。また、中間管部４３の通路断面の面積を大きくすることで、ＥＧＲ配管４０が曲がった場合であってもＥＧＲガスの流量を確保できる。

この結果、ＥＧＲバルブ１４の上端がシリンダヘッド２の上端よりも上方の位置になるように、ＥＧＲバルブ１４を、シリンダヘッド２の気筒列方向の端部の位置に配置する場合であっても、ＥＧＲガスの流量の低下を防止でき、ＥＧＲバルブ１４の振動を抑制できる。

また、本実施例では、中間管部４３は、上下方向に延伸する接合面４３Ｃで接合された第１の部材４３Ａと第２の部材４３Ｂとからなる。また、第１の部材４３Ａに上流側管部４１が連結され、第２の部材４３Ｂに下流側管部４２が連結されている。

これにより、中間管部４３を第１の部材と第２の部材を接合して形成したことで、中間管部４３を所望の剛性を得る内部通路形状および断面積に設計および製造しやすくなるので、ＥＧＲ配管４０の剛性をさらに向上でき、ＥＧＲバルブ１４の振動を抑制できる。

また、本実施例では、中間管部４３の内部の通路は、幅方向（接合面４３Ｃの直交方向）のサイズよりも高さ方向（接合面４３Ｃの延伸方向）のサイズが大きい断面形状に形成されている。

これにより、上流側管部４１から中間管部４３に連続する部位の剛性、および中間管部４３から下流側管部４２に連続する部位の剛性を確保することができる。

また、本実施例のようにＥＧＲ配管４０を上方から下方に向かって延びる形状に形成する場合、ＥＧＲ配管４０の上下方向への曲げを直交方向（水平方向）よりも緩やかに形成でき、直管を曲げ加工する場合よりも圧損を少なくできる。

これに加え、ＥＧＲバルブ１４の振動方向に対して、特に中間管部４３の上下方向へのねじれを抑制できる。したがって、ＥＧＲバルブ１４の振動をより一層抑制できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１...エンジン、１Ａ...エンジン本体、２...シリンダヘッド、７...スロットル装置、１４...ＥＧＲバルブ、１４Ａ...排気ガス出口、２０...吸気マニホールド、２１...サージタンク、２３,２４,２５...吸気管、３８...排気ガス入口、４０...ＥＧＲ配管、４１...上流側管部、４２...下流側管部、４３...中間管部、４３Ａ...第１の部材、４３Ｂ...第２の部材、４３Ｃ...接合面

Claims (3)

1. 気筒列方向に延びるサージタンクと、前記サージタンクから分岐し、前記気筒列方向に並べた状態でシリンダヘッドに連結される複数の吸気管と、を有する吸気マニホールドと、
   前記サージタンクの前記気筒列方向の一端部の上面に取り付けられたスロットル装置と、
   前記シリンダヘッドの前記気筒列方向の一端部に取り付けられたＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲバルブにおける前記吸気マニホールド側の側面であって、前記シリンダヘッドの上端より上側に設けられた排気ガス出口と、
   前記吸気マニホールドの上面に設けられた排気ガス入口と、
   前記排気ガス出口と前記排気ガス入口とを連絡するＥＧＲ配管と、を備えるエンジンの吸気装置であって、
   前記ＥＧＲ配管は、
   前記排気ガス出口に連結される上流側管部と、
   前記上流側管部に対して前記気筒列方向に偏倚して配置され、前記排気ガス入口に連結される下流側管部と、
   前記上流側管部と前記下流側管部とを連絡する中間管部と、を有し、
   前記中間管部が前記上流側管部と前記下流側管部とに直交して連絡されるように、前記スロットル装置の周辺に沿ってクランク状に屈曲して形成されており、
   前記中間管部の通路断面の面積は、前記上流側管部および前記下流側管部の通路断面より大きいことを特徴とするエンジンの吸気装置。
2. 前記中間管部は、上下方向に延びる接合面で接合された第１の部材と第２の部材とからなり、
   前記第１の部材に前記上流側管部が連結され、前記第２の部材に前記下流側管部が連結されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの吸気装置。
3. 前記中間管部の内部の通路は、幅方向のサイズよりも高さ方向のサイズが大きい断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの吸気装置。

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