JP2015148188A - 吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの各気筒に２次ガスの凝縮水を均等に分配することができる吸気装置を提供すること。【解決手段】集合管３と、集合管３から分岐した複数の分岐管４と、一つのガス導入口１１と、分岐管４にそれぞれ開口されたガス導出口１８と、ガス導入口１１から各ガス導出口１８へ複数に分岐して延びるガス通路８とを有するインテークマニホールド１において、取付状態にて、ガス導入口１１が上方に配置され、各ガス導出口１８が下方に配置されており、ガス通路８の上流側の傾斜角θｕが下流側の傾斜角θｄよりも小さい。【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンの各気筒に空気を分配するとともに、ＥＧＲガスやブローバイガスなどの２次ガスを吸気系に供給する吸気装置に関するものである。

従来より、排気ガス中に含まれる有害物質の低減や燃費の向上などを図る目的で、排気ガスの一部であるＥＧＲガスや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などの２次ガスをエンジンの吸気通路に還流させるためガス通路を備えた吸気装置が公知である。

このような吸気装置の一例として、例えば、特許文献１に記載された吸気マニホールドがある。この吸気マニホールドは、ガス導入口と、各分岐管にそれぞれ開口されたガス導出口と、ガス導入口から各ガス導出口へ複数に分岐して延びるガス通路とを有している。そして、ガス導入口、各ガス導出口及びガス通路は、使用状態における各分岐管の天側に配置されると共に、ガス導入口が上方に配置され、各ガス導出口が下方に配置されており、ガス通路内に水分が溜まらないようになっている。

特開２００６−２４１９９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の吸気マニホールドでは、ガス通路がガス導入口から各ガス導出口まで一律な傾斜角であるため、２次ガスの凝縮水がエンジンの各気筒へ均等に分配されないおそれがある。そして、ガスの凝縮水がエンジンの各気筒へ均等に分配されないと、特定の気筒に凝縮水が偏って流れてしまうため、エンジンが失火するおそれがある。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、エンジンの各気筒に２次ガスの凝縮水を均等に分配することができる吸気装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、集合管と、前記集合管から分岐した複数の分岐管と、一つのガス導入口と、前記分岐管にそれぞれ開口されたガス導出口と、前記ガス導入口から各ガス導出口へ複数に分岐して延びるガス通路とを有する吸気装置において、取付状態にて、前記ガス導入口が上方に配置され、前記各ガス導出口が下方に配置されており、前記ガス通路の上流側の傾斜角が下流側の傾斜角よりも小さいことを特徴とする。
なお、傾斜角とは、吸気装置の取付状態（エンジン搭載状態）において水平面（地面）に対する傾斜角を意味する。

この吸気装置では、ガス導入口が上方に配置され、各ガス導出口が下方に配置されているため、ガス通路内で発生する凝縮水が溜まることなく上流側から下流側へと流れる。そして、ガス通路の上流側の傾斜角が下流側の傾斜角よりも小さくなっているので、凝縮水の流速を上流側で遅くすることができる。これにより、ガス通路の上流側において、凝縮水が流れる領域が広がってガス通路との接触面積が拡大するため、上流側から下流側へ流れていく際の均等分配精度を向上させることができる。従って、２次ガスの凝縮水がエンジンの各気筒へ均等に分配されて、特定の気筒に凝縮水が流れてしまうことがなくなるため、エンジンの失火を確実に防止することができる。
なお、２次ガスには、ＥＧＲガスやブローバイガスの他、パージガスなども含まれる。

そして、上記した吸気装置において、前記ガス通路と前記分岐管との間に断熱体が設けられていることが望ましい。

このような断熱体を設けることにより、エンジンの冷間時に分岐管からガス通路への伝熱を防ぎ、２次ガスの結露を防止することができる。これにより、ガス通路内に発生する２次ガスの凝縮水の総量が減少する（凝縮水の発生が抑制される）ため、エンジンの失火をより確実に防止することができる。

この場合には、前記断熱体は、絞り部を介して前記各分岐管に連通する空間内に形成されている空気層であることが好ましい。

このようにすることにより、空間内に形成される空気層によって、エンジンの冷間時における分岐管からのガス通路への伝熱を防ぐことができる。そして、吸気装置を成形する際に空間を形成するだけで断熱体（空気層）を設けることができるため、断熱部材を新たに設ける必要もない。

上記した吸気装置において、前記ガス通路は、前記ガス導出口側に、ガス通路の断面積が拡大された通路面積拡大部を有することが望ましい。

このように、ガス通路がガス導出口側に通路面積拡大部を有することにより、エンジンからの吹き返しガスが、ガス通路内を逆流したとしても、通路面積拡大部で減圧されて流速が低下するため、吹き返しによる２次ガスの分配性に悪影響を与えないようにすることができる。すなわち、吹き返しによる２次ガスの各気筒への分配性の悪化を防止することができる。
また、２次ガスのデポジットが通路面積拡大部に溜まるため、デポジットの堆積によるガス通路の閉塞を防止することもできる。

また、上記した吸気装置において、前記ガス通路は、前記ガス導入口から各分岐管にかけて段階的に分岐するトーナメント分岐形状をなしており、前記ガス通路の分岐直前に形成されているストレート部の長さが前記ストレート部の上流側より通路幅よりも短く、かつ前記ストレート部の通路幅が前記ストレート部より上流側の通路幅より小さいことが望ましい。

このようにすることにより、トーナメント分岐形状のガス通路をコンパクトに形成することができるとともに、分岐部分において外側への２次ガスの流れ（外側の気筒への流れ）を抑制することができるため、分岐部分にて２次ガスを均等に分配することができ、２次ガスの各気筒への分配性を損なうことがない。

本発明に係る吸気装置によれば、エンジンの各気筒に２次ガスの凝縮水を均等に分配することができる。

実施形態に係るインテークマニホールドを示す正面図である。 図１に示すインテークマニホールドの右側面図である。 図１に示すインテークマニホールドを分解して示す右側面図である。 ミドルアッパボディ１４をアッパボディ１５側から見た概略構成を示す図である。 アッパボディ１５をミドルアッパボディ１４側から見た概略構成を示す図である。 ガス通路のモデル図である。 ガス通路のガス導出口側の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の吸気装置を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。ここでは、４気筒の自然吸気エンジンにＥＧＲクーラを用いて大量のＥＧＲを導入するためのガス通路を備えるインテークマニホールドに本発明を適用したものを例示する。そこで、本実施形態に係るインテークマニホールドについて、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るインテークマニホールドを示す正面図である。図２は、図１に示すインテークマニホールドの右側面図である。なお、図１、図２は、エンジン搭載状態（取付状態）のインテークマニホールドを示している。

本実施形態におけるインテークマニホールド１は、エンジンの各気筒に空気とＥＧＲガスを導くためにエンジンに装着されて使用されるものである。図１、図２に示すように、インテークマニホールド１は、エアクリーナ等に接続される集合管３と、その集合管３から分岐した複数の分岐管４とを備えている。本実施形態において、インテークマニホールド１は、４気筒のエンジンに対応した４つの分岐管４を有している。

集合管３の入口３ａには、フランジ６が設けられている。このフランジ６にスロットルバルブを備えるスロットルボディなどが接続される。インテークマニホールド１の背面側には、エンジンに接続されるフランジ７が設けられている。このフランジ７には、各分岐管４の出口４ａがそれぞれ開口している。各分岐管４の出口４ａの近傍、すなわちフランジ７の近傍には、エンジンから排出される排気ガスの一部（ＥＧＲガス）をエンジンの吸気系に還流するためのガス通路８が内部に形成された張り出し部９が設けられている。

この張り出し部９は、エンジンにおけるインテークマニホールド１の使用状態（インテークマニホールドがエンジンに取り付けられ、そのエンジンが車両に搭載された状態）において、各分岐管４の天側、すなわちインテークマニホールド１の上側に位置するように設けられている。張り出し部９は、インテークマニホールド１の上側にて、斜め上方へ張り出した平板状をなしている。この張り出し部９の上端には、フランジ１０が設けられている。このフランジ１０に対応して、ガス通路８の端部に、ＥＧＲガスを導入するための一つのガス導入口１１が設けられている。このフランジ１０には、ＥＧＲバルブが接続される。そして、ＥＧＲバルブによって流量制御が行われ、ガス通路８を介して流量制御されたＥＧＲガスが吸気系に還流されるようになっている。

ここで、インテークマニホールド１は、図３に示すように、予め複数に分割して樹脂成形された複数の樹脂成形体を一体的に接合することで形成されている。なお、図３は、図１に示すインテークマニホールドを分解して示す右側面図である。本実施形態で、インテークマニホールド１は、４つの樹脂成形体としてのロアボディ１２、ミドルロアボディ１３、ミドルアッパボディ１４及びアッパボディ１５を互いに一体的に接合することにより形成されている。なお、本実施形態では、各ボディ１２〜１５は、振動溶着によって接合されている。

張り出し部９は、各分岐管４を形成する２つの樹脂成形体、すなわちミドルアッパボディ１４に一体成形された張り出し片１６を対してアッパボディ１５を接合することにより形成されている。そして、この張り出し部９に、１つのガス導入口１１と、各分岐管４にそれぞれ開口されたガス導出口１８（図６、図７参照）と、ガス導入口１１から各ガス導出口１８へ複数に分岐して延びるガス通路８とが形成されている。

ガス通路８は、アッパボディ１５とミドルアッパボディ１４の張り出し片１６のそれぞれの接合面に形成された通路溝によって構成されている。すなわち、図４に示すように、ミドルアッパボディ１４の張り出し片１６には半割状の通路溝８ａが形成されている。同様に、図５に示すように、アッパボディ１５には通路溝８ａに対応する半割状の通路溝８ｂが形成されている。そのため、ミドルアッパボディ１４の張り出し片１６を対してアッパボディ１５を接合することにより、これらの通路溝８ａ，８ｂによって、ガス通路８が形成されるのである。そして、アッパボディ１５に、ガス導入口１１が形成されている。また、各通路溝の末端は、各分岐管４に連通しており、各分岐管４にそれぞれ開口するガス導出口１８を形成している。なお、図４は、ミドルアッパボディ１４をアッパボディ１５側から見た概略構成を示す図である。図５は、アッパボディ１５をミドルアッパボディ１４側から見た概略構成を示す図である。

このようにして構成されるガス通路８のモデルを図６に示す。図６は、ガス通路のモデル図である。ガス通路８は、図６に示すように、ガス導入口１１から各ガス導出口１８にかけて段階的（本実施形態では２段階）に分岐して延び、第１分岐部２１を中心にして第２分岐部２２，２２が左右対称位置に配置されるトーナメント分岐形状をなしている。これにより、ＥＧＲガスの凝縮水が発生した場合、凝縮水は各分岐部２１，２２にて段階的に均等に振り分けられて、エンジンの各気筒へ均等に分配される。

そして、ガス導入口１１、各ガス導出口１８及びガス通路８は、各分岐管４の出口４ａの近傍に設けられ、取付状態（エンジン搭載状態）において、各分岐管４の天側に配置されるとともに、ガス導入口１１が上方に配置され、各ガス導出口１８が下方に配置されるようになっている。これにより、ガス通路８内で発生する凝縮水が溜まることなく上流側（ガス導入口１１側）から下流側（ガス導出口１８側）へと流れる。

また、図２に示すように、ガス通路８の上流側の傾斜角θｕが下流側の傾斜角θｄよりも小さくなっている（θｕ＜θｄ）。なお、ここでの傾斜角θは、インテークマニホールド１の取付状態において水平面Ｈに対する傾斜角である。そのため、凝縮水の流速を上流側で遅くすることができる。これにより、ガス通路８の上流側において、凝縮水が流れる領域が広がってガス通路８との接触面積が拡大するため、凝縮水がガス通路８の上流側から下流側へ流れていく際における均等分配精度を向上させることができる。従って、ＥＧＲガスの凝縮水がエンジンの各気筒へ均等に分配されて、特定の気筒に凝縮水が流れてしまうことがなくなるため、エンジンの失火を確実に防止することができる。

また、ガス通路８は、各分岐部２１，２２の分岐直前に形成されているストレート（鉛直）部２３，２４の長さＬ１，Ｌ２がストレート部２３，２４の上流側の通路幅Ｗｕ１，Ｗｕ２よりも短く（Ｌ１＜Ｗｕ１，Ｌ２＜Ｗｕ２）、かつストレート部２３，２４の通路幅Ｗ１，Ｗ２がストレート部２３，２４の上流側の通路幅Ｗｕ１，Ｗｕ２より小さくなっている（Ｗ１＜Ｗｕ１，Ｗ２＜Ｗｕ２）。また、ガス通路８は、扁平通路になっている。
このような通路構成により、張り出し部９をトーナメント分岐形状にしてもコンパクト（特に高さ方向）に形成することができる。また、各分岐部２１，２２において外側へのＥＧＲガスの流れ（外側の気筒への流れ）を抑制することができるため、分岐部２１，２２において２次ガスを均等に分配することができ、ＥＧＲガスの各気筒への分配性を損なうことがない。

さらに、ガス通路８には、図７に示すように、ガス導出口１８側（ガス導出口１８から第２分岐部２２との間）に、ガス通路８の断面積が拡大された通路面積拡大部１９が形成されている。なお、図７は、ガス通路のガス導出口側の概略構成を示す断面図である。
ガス通路８をこのような構成にすることにより、エンジンからの吹き返しガスが、ガス通路８内を逆流したとしても、通路面積拡大部１９で減圧されるため、ガス通路８内を逆流する吹き返しガスの流速を低下させることができる。そのため、吹き返しガスがＥＧＲガスの分配性に悪影響を与えることがない。すなわち、吹き返しによる２次ガスの各気筒への分配性の悪化を防止することができる。また、ＥＧＲガスによるデポジットが通路面積拡大部１９に溜まるため、デポジットの堆積によるガス通路８の閉塞を防止することもできる。

一方、ミドルロアボディ１３とミドルアッパボディ１４により、図７に示すように、ガス通路８と各分岐管４との間に、絞り部３０を介して各分岐管４に連通する空間３１が形成されている。図７は、ガス通路のガス導出口付近の概略構成を示す断面図である。絞り部３０は、略コ字形状のスリットになっており、隙間が０〜０．３ｍｍ程度である。つまり、絞り部３０は、部分的に接触している部分も存在するが、分岐管４と空間３１とを連通させている。このような空間３１が形成されていることにより、空間３１内の空気により空気層が形成され、その空気層が断熱体として機能する。

すなわち、このような断熱体（空気層）を設けることにより、エンジンの冷間時に分岐管４からガス通路８への伝熱を防ぎ、ＥＧＲガスの結露を防止することができる。これにより、ガス通路８内に発生するＥＧＲガスの凝縮水の総量を減少させる（凝縮水の発生を抑制することができる）ため、エンジンの失火をより確実に防止することができる。
また、このような構成であれば、インテークマニホールド１を成形する際に空間３１を形成するだけで断熱体（空気層）を設けることができるため、断熱部材を新たに設ける必要がない。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るインテークマニホールド１によれば、取付状態にて、ガス導入口１１が上方に配置され、各ガス導出口１８が下方に配置されているので、ガス通路８内で発生する凝縮水が溜まることなく上流側から下流側へと流れる。そして、ガス通路８の上流側の傾斜角θｕが下流側の傾斜角θｄよりも小さい（θｕ＜θｄ）ので、凝縮水の流速を上流側で遅くすることができるため、ガス通路８の上流側において、凝縮水が流れる領域が広がってガス通路８との接触面積が拡大し、上流側から下流側へ流れていく際の均等分配精度を向上させることができる。従って、ＥＧＲガスの凝縮水がエンジンの各気筒へ均等に分配されて、特定の気筒に凝縮水が流れてしまうことがなくなるため、エンジンの失火を確実に防止することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施形態では、４気筒のエンジンに装着されるインテークマニホールド１に本発明を適用したものを例示したが、気筒数の違いにかかわらず本発明を適用することができる。

さらに、上記した実施形態では、ガス通路８と分岐管との間に空間３１を形成して空気層を設けているが、空間３１の形成部分に断熱部材（例えば、発泡部材など）を設けることもできる。

さらに、上記した実施形態では、エンジンの各気筒にＥＧＲガスを分配するためのガス通路８を設けたが、ガス通路８をＥＧＲガス以外のガスを各気筒に分配するために使用してもよい。例えば、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）や、キャニスタからのパージガスなどを分配するために使用することも可能である。

１ インテークマニホールド
４ 分岐管
８ ガス通路
９ 張り出し部
１１ ガス導入口
１８ ガス導出口
１９ 通路面積拡大部
２１ 第１分岐部
２２ 第２分岐部
２３ ストレート部
２４ ストレート部
３０ 絞り部
３１ 空間
Ｈ 水平面
Ｗ 通路幅
θ 傾斜角

Claims (5)

1. 集合管と、前記集合管から分岐した複数の分岐管と、一つのガス導入口と、前記分岐管にそれぞれ開口されたガス導出口と、前記ガス導入口から各ガス導出口へ複数に分岐して延びるガス通路とを有する吸気装置において、
   取付状態にて、前記ガス導入口が上方に配置され、前記各ガス導出口が下方に配置されており、前記ガス通路の上流側の傾斜角が下流側の傾斜角よりも小さい
   ことを特徴とする吸気装置。
2. 請求項１に記載する吸気装置において、
   前記ガス通路と前記分岐管との間に断熱体が設けられている
   ことを特徴とする吸気装置。
3. 請求項２に記載する吸気装置において、
   前記断熱体は、絞り部を介して前記各分岐管に連通する空間内に形成されている空気層である
   ことを特徴とする吸気装置。
4. 請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの吸気装置において、
   前記ガス通路は、前記ガス導出口側に、ガス通路の断面積が拡大された通路面積拡大部を有する
   ことを特徴とする吸気装置。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの吸気装置において、
   前記ガス通路は、前記ガス導入口から各分岐管にかけて段階的に分岐するトーナメント分岐形状をなしており、
   前記ガス通路の分岐直前に形成されているストレート部の長さが前記ストレート部の上流側より通路幅よりも短く、かつ前記ストレート部の通路幅が前記ストレート部より上流側の通路幅より小さい
   ことを特徴とする吸気装置。

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