特許 7091671 内燃機関の吸気マニホールド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-20

(45)【発行日】2022-06-28

(54)【発明の名称】内燃機関の吸気マニホールド

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/17 20160101AFI20220621BHJP

   F02F 1/42 20060101ALI20220621BHJP

   F02F 1/24 20060101ALI20220621BHJP

   F02M 26/05 20160101ALI20220621BHJP

   F02M 26/42 20160101ALI20220621BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20220621BHJP

   F02M 35/112 20060101ALI20220621BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20220621BHJP

   F02M 69/00 20060101ALI20220621BHJP

   F02M 61/04 20060101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

F02M26/17

F02F1/42 D

F02F1/24 Z

F02M26/05

F02M26/42

F02M35/10 311E

F02M35/112

F02M21/02 S

F02M69/00 350P

F02M61/04 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018007535

(22)【出願日】2018-01-19

(65)【公開番号】P2019127824

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-12-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(72)【発明者】

【氏名】小田 裕一郎

【審査官】北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１０２０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５８９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６８９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２５４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８００９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２６／１７

Ｆ０２Ｆ １／４２

Ｆ０２Ｆ １／２４

Ｆ０２Ｍ ２６／０５

Ｆ０２Ｍ ２６／４２

Ｆ０２Ｍ ３５／１０

Ｆ０２Ｍ ３５／１１２

Ｆ０２Ｍ ２１／０２

Ｆ０２Ｍ ６９／００

Ｆ０２Ｍ ６１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸心に点火プラグが取り付けられたシリンダに対して吸気を導入する第１吸気ポート及び第２吸気ポートを備える内燃機関の吸気マニホールドであって、
前記第１吸気ポートに接続されて該第１吸気ポートに吸気を導入すると共に、前記内燃機関の排気系から吸気系に排気を再循環させる排気再循環流路が接続された第１吸気管路と、
前記第２吸気ポートに接続されて該第２吸気ポートに吸気を導入すると共に、その流路内に燃料を噴射するインジェクタが設けられた第２吸気管路と、を備え、
前記第１吸気ポートは、前記シリンダ側の開口部近傍が螺旋形状に形成され、
前記第２吸気ポートは、前記シリンダ側の開口部近傍が前記シリンダの軸線を中心とした円の接線方向に延在し、
前記第１吸気管路の出口部と前記第１吸気ポートの入口部との接続部位に、前記第１吸気管路の出口部の側壁と、前記第１吸気ポートの入口部の上流端内周面とによる、前記第１吸気管路の出口部の内周面よりも径方向外側に窪む段差部が形成されている
ことを特徴とする内燃機関の吸気マニホールド。

【請求項2】

前記第１吸気管路及び、前記第２吸気管路が一体型の吸気マニホールドで形成されている
請求項１に記載の内燃機関の吸気マニホールド。

【請求項3】

前記一体型の吸気マニホールドが、吸気管に接続される第１分配部を含み、該第１分配部が、前記吸気管から導入される新気を前記第１吸気管路に分配する第１分岐流路と、前記吸気管から導入される新気を前記第２吸気管路に分配する第２分岐流路とを有する
請求項２に記載の内燃機関の吸気マニホールド。

【請求項4】

前記一体型の吸気マニホールドは、前記シリンダを直列に複数有すると共に、前記第１吸気ポート及び、前記第２吸気ポートが複数の前記シリンダ毎にそれぞれ設けられた内燃機関の吸気マニホールドであり、
前記第１吸気管路が、前記シリンダの配列方向に延びると共に、前記排気再循環流路及び前記第１分岐流路が接続されて、再循環排気と新気との混合気を複数の前記第１吸気ポートに分配する第２分配部を含み、
前記第２吸気管路が、前記シリンダの配列方向に延びると共に、前記第２分岐流路が接続されて、前記インジェクタから噴射される燃料と新気との混合気を複数の前記第２吸気ポートに分配する第３分配部を含む
請求項３に記載の内燃機関の吸気マニホールド。

【請求項5】

前記第１吸気ポートがスワールポートであり、前記第２吸気ポートがタンブルポートである
請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気マニホールド。

【請求項6】

前記インジェクタが前記燃料として天然ガスを噴射する
請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の吸気マニホールド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の吸気マニホールドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関においては、排気の少なくとも一部を吸気系に再循環させる排気再循環装置（Exhaust Gas Recirculation System：以下、ＥＧＲ装置）が広く実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２５４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的なＥＧＲ装置において、ＥＧＲガスは、吸気系にて新気と混合された後に、吸気ポートを介してシリンダ内に導入されるようになっている。このシリンダ内に導入された新気及びＥＧＲガスの濃度分布や割合によっては、失火の発生やポンピングロスの増加等による燃費性能の悪化を招くおそれがある。

【0005】

本開示の技術は、内燃機関の吸気マニホールドに関し、内燃機関の燃費性能の向上を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の技術は、シリンダに対して吸気を導入する第１吸気ポート及び第２吸気ポートを備える内燃機関の吸気マニホールドであって、前記第１吸気ポートに接続されて該第１吸気ポートに吸気を導入すると共に、前記内燃機関の排気系から吸気系に排気を再循環させる排気再循環流路が接続された第１吸気管路と、前記第２吸気ポートに接続されて該第２吸気ポートに吸気を導入すると共に、その流路内に燃料を噴射するインジェクタが設けられた第２吸気管路と、を備えることを特徴とする。

【0007】

また、前記第１吸気管路及び、前記第２吸気管路が一体型の吸気マニホールドで形成されていることが好ましい。

【0008】

また、前記一体型の吸気マニホールドが、吸気管に接続される第１分配部を含み、該第１分配部が、前記吸気管から導入される新気を前記第１吸気管路に分配する第１分岐流路と、前記吸気管から導入される新気を前記第２吸気管路に分配する第２分岐流路とを有することが好ましい。

【0009】

また、前記一体型の吸気マニホールドは、前記シリンダを直列に複数有すると共に、前記第１吸気ポート及び、前記第２吸気ポートが複数の前記シリンダ毎にそれぞれ設けられている内燃機関の吸気マニホールドであり、前記第１吸気管路が、前記シリンダの配列方向に延びると共に、前記排気再循環流路及び前記第１分岐流路が接続されて、再循環排気と新気との混合気を複数の前記第１吸気ポートに分配する第２分配部を含み、前記第２吸気管路が、前記シリンダの配列方向に延びると共に、前記第２分岐流路が接続されて、前記インジェクタから噴射される燃料と新気との混合気を複数の前記第２吸気ポートに分配する第３分配部を含むことが好ましい。

【0010】

また、前記第１吸気ポートがスワールポートであり、前記第２吸気ポートがタンブルポートであることが好ましい。

【0011】

また、前記インジェクタが前記燃料として天然ガスを噴射するものでもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示の技術によれば、内燃機関の吸気マニホールドに関し、内燃機関の燃費性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る内燃機関の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。

【図2】本実施形態に係るシリンダヘッド、吸気マニホールド及び、排気マニホールドを示す模式的な断面図である。

【図3】本実施形態に係るシリンダ（燃焼室）内に形成される混合吸気層を説明する模式図である。

【図4】本実施形態に係る燃料噴射構造を吸気流路の軸方向から視た模式的な断面図である。

【図5】図４のＡ－Ａ線断面図である。

【図6】（Ａ）は、本実施形態に係る吸気マニホールドの第１上側供給流路とシリンダヘッドの第１吸気ポート（スワールポート）との接続部位を示す模式的な断面図であり、（Ｂ）は、本実施形態に係る吸気マニホールドの第１下側供給流路とシリンダヘッドの第２吸気ポート（タンブルポート）との接続部位を示す模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る内燃機関の吸気マニホールドについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

【0015】

［全体構成］
図１は、本実施形態に係る内燃機関の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。内燃機関としてのエンジンＥは、主として、シリンダヘッド及びシリンダブロック等を含むエンジン本体部１０を備えている。

【0016】

エンジン本体部１０のシリンダブロックには、不図示のピストンを往復移動可能に収容する複数のシリンダＣ（以下、気筒ともいう）が設けられている。また、エンジン本体部１０のシリンダヘッドには、各シリンダＣに吸気を導入する吸気ポート１１，１２及び、各シリンダＣから排気を導出する排気ポート１６が設けられている。各吸気ポート１１，１２には吸気バルブ１３が設けられ、各排気ポート１６には排気バルブ１７が設けられている。これら吸気バルブ１３及び、排気バルブ１７は、不図示の動弁機構により開閉作動される。

【0017】

なお、図示例において、エンジンＥは直列４気筒エンジンとして示されているが、これには限定されず、単気筒、或いは、４気筒以外の多気筒エンジンであってもよい。また、エンジンＥは、各シリンダＣに対して２個の吸気ポート１１，１２及び２個の排気ポート１６が設けられた４バルブエンジンとして示されているが、吸気ポートを２個、排気ポートを１個備える３バルブエンジンであってもよい。

【0018】

エンジン本体部１０のシリンダヘッドの吸気側には、各吸気ポート１１，１２に吸気を分配する吸気マニホールド２０が取り付けられている。吸気マニホールド２０には、吸気管７０が接続され、吸気管７０には、吸気上流側から順に、エアクリーナ７１、過給機８０のコンプレッサ８１、インタークーラ７２、吸気スロットルバルブ７３等が設けられている。吸気マニホールド２０の詳細な構造については後述する。

【0019】

エンジン本体部１０のシリンダヘッドの排気側には、各排気ポート１６から排気を集合させる排気マニホールド９０が取り付けられている。排気マニホールド９０には、排気管９１が接続されている。排気管９１には、排気上流側から順に、過給機８０のタービン８２、排気浄化装置９３等が設けられている。

【0020】

ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置９４は、所謂高圧ＥＧＲ装置であって、排気マニホールド９０（又は、タービン８２よりも排気上流側の排気管９１）から分岐して吸気マニホールド２０に合流するＥＧＲ配管９５と、ＥＧＲ配管９５に設けられたＥＧＲクーラ９６と、ＥＧＲ配管９５のＥＧＲクーラ９６よりも下流側に設けられたＥＧＲバルブ９７とを備えている。ＥＧＲ装置９４は、エンジンＥの運転状態に応じて、不図示のコントロールユニットによりＥＧＲバルブ９７の開度が制御されることにより、ＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）が適宜に調整されるようになっている。

【0021】

［吸排気系構造］
次に、図２に基づいて、本実施形態に係る吸排気系構造の要部である吸気マニホールド２０、シリンダヘッドＣＨ、排気マニホールド９０及び、ＥＧＲ装置９４の詳細構造について説明する。

【0022】

図２は、本実施形態に係るエンジンＥのシリンダヘッドＣＨ、吸気マニホールド２０及び、排気マニホールド９０を示す模式的な断面図である。同図に示すように、シリンダヘッドＣＨには、各シリンダＣに対応して、第１吸気ポート１１及び、第２吸気ポート１２と、２個の排気ポート１６とがそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッドＣＨには、その先端部をシリンダＣの略軸心に位置させた４個の点火プラグＰ１～Ｐ４が、各シリンダＣ毎にそれぞれ取り付けられている。

【0023】

第１吸気ポート１１Ａ～Ｄは、シリンダＣ側の開口部近傍が螺旋形状に形成されたスワールポートとされている。すなわち、第１吸気ポート１１Ａ～Ｄをスワールポートとしたことにより、第１吸気ポート１１Ａ～ＤからシリンダＣに流入する吸気が、シリンダＣ側の開口部近傍ではその軸心周りを旋回する気流となってシリンダＣ内に導入され、シリンダＣ内を横方向に旋回するスワールとなるように構成されている。

【0024】

第２吸気ポート１２Ａ～Ｄは、シリンダＣ側の開口部近傍がシリンダＣの軸線を中心とした円の接線方向に延在し、スワールポートよりも吸気の流入抵抗の少ないタンブルポート（タンジェンシャルポート）とされている。すなわち、第２吸気ポート１２Ａ～Ｄをタンブルポートとしたことにより、第２吸気ポート１２Ａ～ＤからシリンダＣに流入する吸気が、シリンダＣの中心線に対して一方の側に偏るように導入され、シリンダＣの略中心部を縦方向に旋回するタンブルとなるように構成されている。

【0025】

排気ポート１６には、排気を集合させる排気マニホールド９０が接続されている。また、排気マニホールド９０の排気集合部９０Ａには、排気管９１の入口部及び、ＥＧＲ配管９５の入口部がそれぞれ接続されている。

【0026】

吸気マニホールド２０は、入口（上流）側の第１分配部２１と、出口（下流）側の第２分配部３０（第１吸気管路）及び、第３分配部４０（第２吸気管路）とを備えている。これら第１～第３分配部２１，３０，４０は、好ましくは、一体に形成されている。

【0027】

第１分配部２１の開口フランジ部２２には、吸気管７０の下流端フランジ（又は、図１に示す吸気スロットルバルブ７３のハウジング）が不図示のボルトナット等により固定されている。第１分配部２１の下流側は、斜め上方に向かって延びる上側分岐流路２３と、斜め下方に向かって延びる下側分岐流路２４との二股に分岐形成されている。すなわち、吸気管７０から第１分配部２１内に流れ込んだ新気が、上側分岐流路２３と下側分岐流路２４とにそれぞれ分配されるようになっている。

【0028】

第２分配部３０は、第３分配部４０の上方に設けられている。具体的には、第２分配部３０は、上側流通流路３１と、第１上側供給流路３２と、第２上側供給流路３３と、第３上側供給流路３４と、第４上側供給流路３５とを備えている。

【0029】

上側流通流路３１は、気筒配列方向（エンジンＥの長手方向）に延設されている。上側流通流路３１の長手方向の略中間位置には、上側分岐流路２３の出口部が接続されている。また、上側流通流路３１の長手方向の一端部（図示例では右端部）には、ＥＧＲ配管９５の出口部が接続されている。すなわち、上側分岐流路２３から上側流通流路３１内に流れ込む新気と、ＥＧＲ配管９５から上側流通流路３１内に流れ込むＥＧＲガスとが、上側流通流路３１内を流れる過程で効果的に混合されるようになっている。なお、上側流通流路３１に対する上側分岐流路２３及び、ＥＧＲ配管９５の接続箇所は、図示例に限定されず、レイアウト等に応じて適宜に設定することができる。

【0030】

第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５は、上側流通流路３１から分岐形成されており、その内部には上側流通流路３１内で混合された新気とＥＧＲガスとの混合気（以下、ＥＧＲ混合吸気とも称する）が流入する。また、第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５の出口部は、スワールポートとして形成された第１吸気ポート１１Ａ～Ｄの入口部にそれぞれ接続されている。すなわち、上側流通流路３１から第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５に流入するＥＧＲ混合吸気が、各第１吸気ポート１１Ａ～Ｄにそれぞれ分配されて各シリンダＣに導入されるように構成されている。

【0031】

第３分配部４０は、第２分配部３０の下方に設けられている。具体的には、第３分配部４０は、下側流通流路４１と、第１下側供給流路４２と、第２下側供給流路４３と、第３下側供給流路４４と、第４下側供給流路４５とを備えている。

【0032】

下側流通流路４１は、上側流通流路３１の下方を気筒配列方向（エンジンＥの長手方向）に延設されている。下側流通流路４１の長手方向の略中間位置には、下側分岐流路２４の出口部が接続されている。すなわち、吸気管７０から第１分配部２１の下側分岐流路２４に流れ込んだ新気が、下側分岐流路２４から下側流通流路４１内に導入されるようになっている。なお、下側流通流路４１に対する下側分岐流路２４の接続箇所は、図示例に限定されず、レイアウト等に応じて適宜に設定することができる。

【0033】

第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５は、下側流通流路４１から分岐形成されており、その内部には下側流通流路４１内を流れる新気が流入する。また、第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５の出口部は、タンブルポートとして形成された第２吸気ポート１２Ａ～Ｄの入口部にそれぞれ接続されている。さらに、第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５には、不図示のコモンレール内に蓄圧された燃料（本実施形態では、例えば天然ガス）を噴射する第１～第４インジェクタ５１，５２，５３，５４がそれぞれ設けられている。

【0034】

すなわち、下側流通流路４１から第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５に流入する新気と第１～第４インジェクタ５１，５２，５３，５４から噴射される燃料とが、第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５内で混合されると共に、新気と燃料との混合気（以下、燃料混合吸気とも称する）が、各第２吸気ポート１２Ａ～Ｄにそれぞれ供給されて各シリンダＣに導入されるように構成されている。

【0035】

以上詳述した本実施形態の吸排気系構造によれば、ＥＧＲ混合吸気（新気及びＥＧＲガス）を流通させる吸気マニホールド２０の第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５を第１吸気ポート（スワールポート）１１Ａ～Ｄに接続したことにより、第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５から第１吸気ポート１Ａ～Ｄを介してシリンダＣ内に導入されるＥＧＲ混合吸気は、シリンダＣ内を横方向に旋回するスワールとなるように構成されている。また、燃料混合吸気（燃料及び新気）を流通させる吸気マニホールド２０の第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５を第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａ～Ｄに接続したことにより、第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５から第２吸気ポート１２Ａ～Ｄを介してシリンダＣ内に導入される燃料混合吸気は、シリンダＣ内を縦方向に旋回するタンブルとなるように構成されている。

【0036】

すなわち、図３に示すように、シリンダＣ（燃焼室）内には、シリンダＣの壁面に沿って旋回するスワールのＥＧＲ混合吸気層Ｍ１が形成されると共に、シリンダＣ内の略中心部を縦方向に旋回するタンブルの燃料混合吸気層Ｍ２が形成されるようになる（なお、図中のＭ３は、これらＭ１及びＭ２の中間混合吸気層を概念的に示す）。これにより、点火プラグＰ１～４が位置するシリンダＣの中心部近傍に燃料濃度の濃い燃料混合吸気を効果的に流入させることが可能となり、燃焼効率を確実に向上することができる。また、ＥＧＲ混合吸気を点火プラグＰ１～４が位置するシリンダＣの中心部に流入させることなく、シリンダＣの内壁に沿ってスワールとして旋回させることで、失火を効果的に抑制することが可能になる。また、ＥＧＲガス量を効果的に確保することで、吸排気流量の減少によるポンピングロスを低減することが可能となり、燃費性能を確実に向上することができる。さらに、ＥＧＲガス量が確保されることで、排気エミッションの悪化も効果的に防止することができる。

【0037】

［燃料噴射構造］
次に、図４，５に基づいて、本実施形態に係る燃料噴射構造の詳細について説明する。図４は、本実施形態に係る燃料噴射構造を吸気流路の軸方向から視た模式的な断面図であり、図５は、図４のＡ－Ａ線断面図である。上述したように、本実施形態の第１～第４インジェクタ５１，５２，５３，５４は、吸気マニホールド２０のうち、第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａ～Ｄに接続された第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５にそれぞれ設けられている。これら各燃料噴射構造は基本的に略同様に構成されるため、以下では、第１インジェクタ５１と第１下側供給流路４２との燃料噴射構造について説明し、他の説明は省略する。

【0038】

図４に示すように、吸気マニホールド２０の第１下側供給流路４２は、その流路断面形状を略円形に形成されている。また、吸気マニホールド２０の第１下側供給流路４２に対応する部位には、第１インジェクタ５１を取り付けるボス部６０が設けられている。

【0039】

ボス部６０は、第１下側供給流路４２と連通する断面略円形の貫通穴６１を有する略円筒状に形成されている。貫通穴６１には、第１インジェクタ５１の先端ノズル部５１Ａが挿入されている。貫通穴６１と第１下側供給流路４２との接続部位には、略楕円形状に開口する開口部６２が形成されている。

【0040】

ボス部６０は、貫通穴６１の穴軸心Ｃ２（第１インジェクタ５１の噴射軸心）が第１下側供給流路４２の流路軸心Ｃ１に対してオフセットするように設けられている。具体的には、貫通穴６１の内周面６１Ａの下流端は、第１下側供給流路４２の内周面４２Ａに対して、接線方向に接続されている。

【0041】

すなわち、図４中に破線で示すように、燃料Ｆが第１インジェクタ５１の先端ノズル部５１Ａから第１下側供給流路４２内に向けて接線方向から噴射されるように構成されている。これにより、第１下側供給流路４２内に噴射された燃料Ｆは、第１下側供給流路４２の内周面４２Ａに沿って流されるようになる。

【0042】

さらに、図５に示すように、ボス部６０は、貫通穴６１の穴軸心Ｃ２（第１インジェクタ５１の噴射軸心）と第１下側供給流路４２の流路軸心Ｃ１とのなす角度θが吸気上流側に所定の鋭角となるように、第１下側供給流路４２の流路軸心Ｃ１に対して吸気上流側に傾斜して設けられている。

【0043】

すなわち、図５中に破線で示すように、燃料Ｆが第１インジェクタ５１の先端ノズル部５１Ａから第１下側供給流路４２の内周面４２Ａに沿いつつ、吸気上流側に向けて斜めに噴射されるように構成されている。これにより、第１下側供給流路４２内に噴射された燃料Ｆは、第１下側供給流路４２の内部、さらには第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａの内部を螺旋状に旋回しながらシリンダＣに導入されるようになる。

【0044】

以上詳述した本実施形態の燃料噴射構造によれば、第１インジェクタ５１から燃料を第１下側供給流路４２内に接線方向且つ、吸気上流側に向けて斜めに噴射することで、燃料が第１下側供給流路４２及び、第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａの内部を螺旋状に旋回しながら下流側に流れるように構成されている。これにより、新気と燃料との混合が効果的に促進されるようになり、燃費性能を確実に向上することが可能になる。また、燃料を螺旋状に旋回させることで、短い距離で新気と燃料との混合を促進させることが可能となり、第１インジェクタ５１を第２吸気ポート１２Ａに隣接して設ける等、レイアウト上の設計自由度や装置全体の小型化を図ることができる。

【0045】

［吸気系構造］
次に、図６に基づいて、本実施形態に係る吸気系構造の詳細について説明する。図６（Ａ）は、本実施形態に係る吸気マニホールド２０の第１上側供給流路３２とシリンダヘッドＣＨの第１吸気ポート（スワールポート）１１Ａとの接続部位を示す模式的な断面図であり、図６（Ｂ）は、本実施形態に係る吸気マニホールド２０の第１下側供給流路４２とシリンダヘッドＣＨの第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａとの接続部位を示す模式的な断面図である。他の接続部位も略同様に構成されるため、詳細な説明は省略する。

【0046】

図６（Ａ）に示すように、吸気マニホールド２０の第１上側供給流路３２の出口端（下流端）には、シリンダヘッドＣＨの側壁に固定される第１フランジ部６６が設けられている。また、第１上側供給流路３２の少なくとも出口部の流路径（第１フランジ部６６の開口径）は、第１吸気ポート（スワールポート）１１Ａの入口部（上流端）の開口流路径よりも小径（且つ、図６（Ｂ）に示す第１下側供給流路４２の流路径よりも小径）に形成されている。すなわち、第１上側供給流路３２と第１吸気ポート１１Ａとの接続部位には、第１吸気ポート１１Ａ内に臨む第１フランジ部６６の側壁６６Ａと、第１吸気ポート１１Ａの上流端内周面６６Ｂとにより、第１上側供給流路３２の内周面３２Ａよりも径方向外側に窪む略円環状の段差部６７が形成されている。

【0047】

このように、第１上側供給流路３２と第１吸気ポート１１Ａとの接続部位に段差部６７を設けると、第１上側供給流路３２内の略中心部を流れるＥＧＲガスと新気との混合気（ＥＧＲ混合吸気）Ｍ１は、第１吸気ポート１１Ａ内に略直線的に流入する一方、第１上側供給流路３２の内周面３２Ａに沿って流れるＥＧＲ混合吸気Ｍ２は、段差部６７側に引き込まれる渦流となる。これにより、第１吸気ポート１１Ａ内を流れるＥＧＲ混合吸気のエネルギ（又は、流速）が低減されるようになり、第１吸気ポート１１ＡからシリンダＣ内に導入されてシリンダＣの内壁面に沿って旋回するＥＧＲ混合吸気のスワールを効果的に弱めることが可能になる。

【0048】

図６（Ｂ）に示すように、吸気マニホールド２０の第１下側供給流路４２の出口端（下流端）には、シリンダヘッドＣＨの側壁に固定される第２フランジ部６８が設けられている。また、第１下側供給流路４２の流路径は、少なくとも出口部の流路径（第２フランジ部６８の開口径）が、第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａの入口部（上流端）の開口流路径と略同径となるように、下流側に向かうに従い徐々に拡径して形成されている。すなわち、第１下側供給流路４２と第２吸気ポート１２Ａとの接続部位は、段差部等を有しない滑らかな接続流路とされている。

【0049】

このように、第１下側供給流路４２と第２吸気ポート１２Ａとを滑らかに接続すると、第１下側供給流路４２内を流れる新気Ｉと第１インジェクタ５１から噴射された燃料Ｆとの混合気（燃料混合吸気）Ｍは、そのエネルギ（又は、流速）の低下を効果的に抑制された状態で、第２吸気ポート１２Ａ内を流されるようになる。これにより、第２吸気ポート１２ＡからシリンダＣの略中心に導入される燃料混合吸気のタンブルを効果的に強めることが可能になる。

【0050】

以上詳述した本実施形態の吸気系構造によれば、第１上側供給流路３２と第１吸気ポート（スワールポート）１１Ａとの接続部位に段差部６７を設けることで、段差部６７を通過する第１吸気ポート１１Ａ内のＥＧＲ混合吸気に段差部６７側に引き込まれる渦流が発生するように構成されている。これにより、第１吸気ポート１１ＡからシリンダＣ内に導入されるＥＧＲ混合吸気のエネルギが効果的に低減されて、シリンダＣ内におけるＥＧＲ混合吸気の過剰なスワールが抑止されるようになり、ＥＧＲ混合吸気の点火プラグＰ１～４近傍（シリンダＣ中心部）への流れ込み、さらには、失火を効果的に防止することが可能になる。

【0051】

また、第１下側供給流路４２と第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａとを滑らかに接続することにより、第２吸気ポート１２ＡからシリンダＣ内に導入される燃料混合吸気のエネルギロスが効果的に抑止されるように構成されている。これにより、点火プラグＰ１～４が位置するシリンダＣの中心部近傍に燃料濃度の濃い燃料混合吸気を効果的に集中させることが可能となり、燃焼効率を向上させつつ、燃費性能を確実に向上することができる。

【0052】

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

【0053】

例えば、上記実施形態において、第１分配部２１、第２分配部３０及び、第３分配部４０は、一体の吸気マニホールド２０として形成されるものとして説明したが、これらを別体の二系統の吸気マニホールドとして形成してもよい。この場合は、吸気管７０を二系統に分岐させて各吸気マニホールドに接続すればよい。また、第１～第４上側供給流路３２，３３，３４，３５と、第１～第４下側供給流路４２，４３，４４，４５との配置関係は、これらの上下を入れ替えて構成してもよい。

【0054】

また、第１上側供給流路３２と第１吸気ポート（スワールポート）１１Ａとの接続部位に段差部６７が設けられ、第１下側供給流路４２と第２吸気ポート（タンブルポート）１２Ａとの接続部位が滑らかに形成されるものとして説明したが、目的等に応じて、第１下側供給流路４２と第２吸気ポート１２Ａとの接続部位に段差部を設けるようにしてもよい。また、段差部６７は、円環状に形成されるものとして説明したが、部分的に形成されてもよい。さらに、段差部６７は、吸気マニホールド２０と第１吸気ポート１１Ａとの間に介装されるガスケットの穴径を第１吸気ポート１１Ａの開口径よりも小径にすることで形成することもできる。

【0055】

また、エンジンＥは、燃料に天然ガスを用いるものとして説明したが、これには限定されず、ガソリンエンジン等の他の内燃機関にも広く適用することが可能である。

【符号の説明】

【0056】

Ｅ エンジン
ＣＨ シリンダヘッド
Ｃ シリンダ（気筒）
Ｐ１～４ 点火プラグ
１０ エンジン本体部
１１Ａ～Ｄ 第１吸気ポート（スワールポート）
１２Ａ～Ｄ 第２吸気ポート（タンブルポート）
１３ 吸気バルブ
１６ 排気ポート（排気系）
１７ 排気バルブ
２０ 吸気マニホールド
２１ 第１分配部
２２ 開口フランジ部
２３ 上側分岐流路
２４ 下側分岐流路
３０ 第２分配部（第１吸気管路）
３１ 上側流通流路
３２ 第１上側供給流路
３３ 第２上側供給流路
３４ 第３上側供給流路
３５ 第４上側供給流路
４０ 第３分配部（第２吸気管路）
４１ 下側流通流路
４２ 第１下側供給流路
４３ 第２下側供給流路
４４ 第３下側供給流路
４５ 第４下側供給流路
５１ 第１インジェクタ
５２ 第２インジェクタ
５３ 第３インジェクタ
５４ 第４インジェクタ
６０ ボス部
６１ 貫通穴
６７ 段差部
７０ 吸気管
９０ 排気マニホールド（排気系）
９１ 排気管（排気系）
９４ ＥＧＲ装置
９５ ＥＧＲ配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】