(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】2022-09-12
(45)【発行日】2022-09-21
(54)【発明の名称】内燃機関の吸気構造
(51)【国際特許分類】
F02M 35/104 20060101AFI20220913BHJP
F02M 35/10 20060101ALI20220913BHJP
F02M 26/19 20160101ALI20220913BHJP
F02M 26/44 20160101ALI20220913BHJP
【FI】
F02M35/104 P
F02M35/10 311E
F02M26/19 331
F02M26/44
(21)【出願番号】P 2020555560
(86)(22)【出願日】2019-11-06
(86)【国際出願番号】 JP2019043558
(87)【国際公開番号】W WO2020095965
(87)【国際公開日】2020-05-14
【審査請求日】2021-03-05
(31)【優先権主張番号】P 2018208560
(32)【優先日】2018-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100177460
【氏名又は名称】山崎 智子
(72)【発明者】
【氏名】西川 勝
(72)【発明者】
【氏名】高安 則夫
(72)【発明者】
【氏名】中山 和俊
(72)【発明者】
【氏名】土橋 謙祐
(72)【発明者】
【氏名】宮本 雅信
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 得
【審査官】北村 亮
(56)【参考文献】
【文献】実開平01-157265(JP,U)
【文献】特開2011-247178(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02M 35/104
F02M 35/10
F02M 26/19
F02M 26/44
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダヘッドの吸気ポートに接続されるインテークマニホールドを有する内燃機関の吸気構造であって、
前記内燃機関から排出されるガスを前記インテークマニホールドに還流する排気還流通路と、
前記排気還流通路を流れるガス流量を調整する排気還流バルブと、
を具備し、
前記排気還流通路は、前記排気還流バルブの下流で分岐する分岐部と、前記分岐部と前記インテークマニホールドの内部とを接続する分岐通路と、を有する排気還流分配部、を備え、
前記排気還流分配部は、前記インテークマニホールドの外壁に一体に形成され、
前記内燃機関に配列された気筒の配列方向と直交する直交方向から前記インテークマニホールドを見た正面視において、前記分岐部は前記シリンダヘッドに配列された
前記気筒及び前記吸気ポートの開口の中間に配置され、前記分岐通路は前記分岐部と前記中間とを結ぶ線の両サイドに配置され、前記排気還流バルブは前記分岐部に対し前記
シリンダヘッドとは反対側に配置される、
内燃機関の吸気構造。
【請求項2】
前記インテークマニホールドに吸気を導入する導入通路と、
前記インテークマニホールドの下方から、前記インテークマニホールドに前記導入通路が接続される第一の接続孔と、
前記インテークマニホールドの上方から、前記インテークマニホールドに前記分岐通路が接続される第二及び第三の接続孔と、
を備え、
前記第一の接続孔は、前記第二及び前記第三の接続孔の間に配置され
、
前記排気還流バルブは、前記第一の接続孔の上方に配置される、
請求項1に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項3】
前記第一の接続孔は、前記第二及び第三の接続孔より吸気流れの上流側で前記インテークマニホールドに接続される、
請求項2に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項4】
前記分岐通路は、前記分岐部と前記内燃機関に配列された気筒の配列方向と直交する線を対称軸として線対称に配置される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は内燃機関の吸気構造に関する。
【背景技術】
【0002】
日本国特開平10-030504は、車両のエンジンから排出される排気の一部を排気還流ガスとしてインテークマニホールドに導入し、気筒に再度吸気させることで、排気中の窒素化合物(NOx)の低減を図る内燃機関を開示する。
【0003】
日本国特開平10-030504の内燃機関では、排気還流ガスをインテークマニホールドに供給する排気還流通路が単一である。このため、複数の気筒の吸気ポートに対して供給される排気還流ガスの量にばらつきが生じやすく、各気筒の燃焼を安定させる上で不利がある。
【発明の概要】
【0004】
本発明の実施の形態は、排気還流ガスを各気筒に均一に供給する上で有利な内燃機関の吸気構造に関する。
【0005】
本発明の実施の形態によれば、シリンダヘッドの吸気ポートに接続されるインテークマニホールドを有する内燃機関の吸気構造は、前記内燃機関から排出されるガスを前記インテークマニホールドに還流する排気還流通路と、前記排気還流通路を流れるガス流量を調整する排気還流バルブと、を具備する。前記排気還流通路は、記排気還流バルブの下流で分岐する分岐部と、前記分岐部と前記インテークマニホールドの内部とを接続する分岐通路と、を有する排気還流分配部を備える。前記排気還流分配部は、前記インテークマニホールドの外壁に一体に形成される。
【0006】
本発明の実施の形態によれば、排気還流ガスを、分岐通路を介してインテークマニホールドに還流させることで各気筒へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減する。このため、各気筒の燃焼安定性が向上する。更に、排気還流バルブ下流に配置される分岐通路がインテークマニホールドの外壁に一体に形成される。このため、ある程度重みのある排気還流バルブを分岐通路で分散してインテークマニホールドに支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】実施の形態の内燃機関の吸気構造が適用された内燃機関を車両の前方から見た正面図である。
【
図2】実施の形態の内燃機関の吸気構造が適用された内燃機関を車両の斜め前方から見た斜視図である。
【
図5】インテークマニホールドの細長通路部の開口を斜め下方から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施の形態の吸気構造が適用されたエンジン(内燃機関)の構成について説明する。
なお、以下の図面において、符号FRは車両前方を示し、符号UPは車両上方を示し、符号HLは車幅方向を示す。
図1、
図2に示すように、エンジン10は、エンジン本体12と、インテークマニホールド14と、エキゾーストマニホールドと、排気還流装置とを含んで構成されている。
エンジン本体12は、シリンダブロック16と、シリンダヘッド18とを含む。
シリンダブロック16にピストンを収容する気筒20(シリンダ室)(
図3参照)が形成される。各気筒20の燃焼室がシリンダヘッド18に形成される。本実施の形態では、4つの気筒20が車幅方向に沿って1番気筒201、2番気筒202、3番気筒203、4番気筒204と直線状に配列されている。
インテークマニホールド14は、気筒20が並べられた方向に対して直交する方向のシリンダヘッド18の一側に配置される。エキゾーストマニホールドは、シリンダヘッド18の他側に配置される。
図3、
図4に示すように、インテークマニホールド14は、シリンダヘッド18の吸気ポート22と吸気管24とを接続する。エキゾーストマニホールドは、シリンダヘッド18の排気ポートと排気管とを接続する。
【0009】
各気筒20に新気を供給する吸気通路は、吸気管24の吸気通路部と、インテークマニホールド14の吸気通路部26と、シリンダヘッド18の吸気ポート22とを含む。
図3、
図4、
図5に示すように、インテークマニホールド14の吸気通路部26は、縦通路部28と湾曲通路部30と細長通路部32とを有している。
縦通路部28は、吸気通路部26における吸気の流れの上流側に位置して上下方向に延在する。縦通路部28の下端に、スロットルバルブ34が設けられる。スロットルバルブ34の弁体3402の開閉により吸気量の調整がなされる。
すなわち、
図4に示すように、吸気管24の吸気通路部がインテークマニホールド14に吸気を導入する導入通路25を構成している。
導入通路25は、スロットルバルブ34を介して縦通路部28の下端に接続され、本実施の形態では、スロットルバルブ34の通路部が、インテークマニホールド14の下方から、インテークマニホールド14に導入通路25が接続される第一の接続孔2502を構成している。
【0010】
細長通路部32は、吸気通路部26における吸気の流れの下流側に位置し、気筒20の配列方向に沿って延在し、細長い形状を有する。本実施の形態では、細長通路部32は、車幅方向に延在している。
細長通路部32は、上下方向において互いに対向する上壁3202および下壁3204と、細長通路部32の長手方向において互いに対向する一対の端面壁3206と、シリンダヘッド18と反対側でそれら上壁3202、下壁3204、一対の端面壁3206の端部を接続する背面壁3208とで形成されている。
背面壁3208と反対側でそれら上壁3202、下壁3204、一対の端面壁3206の内側が細長通路部32の開口3210となっている。この細長の開口3210の外側にシリンダヘッド結合用フランジ3212が設けられている。
シリンダヘッド結合用フランジ3212がシリンダヘッド18に結合された状態で、細長通路部32は、開口3210を介して4つの気筒20の各吸気ポート22に接続される。
湾曲通路部30は、斜め上方に凸状に設けられ、縦通路部28の上端と、細長通路部32の長手方向の中央部とを接続する。湾曲通路部30を形成する壁部3002は、上壁3202と下壁3204と背面壁3208とに接続されている。
【0011】
図1、
図2に示すように、排気還流装置36は、燃焼室から排出された排気ガスを排気還流ガスとしてインテークマニホールド14に排気還流通路38を介して還流する。
図3、
図4に示すように、排気還流通路38における排気還流ガスの流れの下流側に位置する箇所38Aは、インテークマニホールド14の外壁に一体に設けられている。
この下流側に位置する箇所38Aは、排気還流ガスの流れの上流側に位置する上流路3802と、上流路3802の下流側に設けられた排気還流分配部3804とを備えている。
排気還流分配部3804は、上流路3802の下流端に設けられた分岐部3804Aと、分岐部3804Aとインテークマニホールド14の内部とを接続する複数の分岐通路3804Bとを有する。このような構成からなる排気還流分配部3804はインテークマニホールド14の外壁に一体に設けられている。
本実施の形態では、分岐通路3804Bは、分岐部3804Aと細長通路部32とを接続する。分岐部3804Aは、単一の通路から複数の通路に排気還流ガスの通路が分岐される箇所である。
上流路3802における排気還流ガスの流れの上流端に、排気還流バルブ40が設けられる。
図4において符号3805は2つの分岐通路3804Bのうちの一方の上流端を示している。
排気還流バルブ40は、弁体4002の開閉によりインテークマニホールド14に導入される排気還流ガスのガス流量(還流量)を調整する。
【0012】
図3、
図5に示すように、分岐通路3804Bが、インテークマニホールド14の上方から細長通路部32に接続する第二及び第三の接続孔3806A、3806Bに接続される。接続孔3806A、3806Bから細長通路部32に排気還流ガスが供給される。
図3に示すように、平面視した場合、第一の接続孔2502は第二及び第三の接続孔3806A、3806Bの間に位置している。
また、第一の接続孔2502は、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bよりも吸気流れの上流側でインテークマニホールド14に接続されている。
また、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bは、細長通路部32の長手方向に間隔をおいた箇所に設けられ、湾曲通路部30の外側に位置する細長通路部32の箇所に対向している。
詳細には、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bは、細長通路部32の長手方向の中央の両側に位置して上壁3202に設けられ、湾曲通路部30の外側に位置する下壁3204の部分に対向している。
本実施の形態では、
図3に示すように、細長通路部32に連通して、細長通路部32の長手方向に1番気筒201、2番気筒202、3番気筒203、4番気筒204のそれぞれに対応して第1吸気ポート221、第2吸気ポート222、第3吸気ポート223、第4吸気ポート224の4つの吸気ポート22が設けられ、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bは、中央の2つの気筒20の吸気ポート22と、それら気筒20の外側の吸気ポート22との間で中央の2つの気筒20の吸気ポート22寄りに位置している。
言い換えると、内燃機関に配列された気筒20の配列方向と直交する直交方向の車両前方からインテークマニホールド14を見た正面視において、分岐部3804Aは2番気筒202と3番気筒
203(
第2吸気ポート222の開口と
第3吸気ポート223の開口)の中間に配置され、分岐通路3804Bは、分岐部3804Aから
第1吸気ポート221の開口と
第4吸気ポート224の開口に向かってそれぞれ延び、第2吸気ポート222と第3吸気ポート223の開口の中間とを結ぶ線の両サイドに配置されている。第二の接続孔3806Aは第1吸気ポート221と第2吸気ポート222の間で第2吸気ポート222寄りに位置している。第三の接続孔3806Bは第3吸気ポート223と第4吸気ポート224の間で第3吸気ポート223寄りに位置している。
また、分岐通路3804Bは、分岐部3804Aと2番気筒202と3番気筒
203(
第2吸気ポート222の開口と
第3吸気ポート223の開口)の中間とを結ぶ線を対称軸として線対称に配置されている。
【0013】
次に作用効果について説明する。
エンジン10の運転中、スロットルバルブ34から縦通路部28に導入された新気は湾曲通路部30を介して細長通路部32に至り、細長通路部32の中央から長手方向に沿って両側に拡がりながら各吸気ポート22に導入される。
ここで、排気還流ガスの還流を行なうための条件が成立すると、不図示の排気還流ガス制御部により排気還流バルブ40が開かれる。
すると、上流路3802から各分岐通路3804Bに導入された排気還流ガスは、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bから細長通路部32の長手方向に沿って拡がる新気に合流することで新気と混合され各吸気ポート22へ分配される。
この際、排気還流ガスは、細長通路部32の長手方向に間隔をおいた箇所から、細長通路部32の長手方向に沿って流れる新気に対して供給される。
すなわち、排気還流ガスは、各分岐通路3804Bを介してインテークマニホールド14に還流されるため、各気筒20へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減し、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
また、排気還流ガスがインテークマニホールド14に還流される排気還流通路が単一の場合に比較して、排気還流ガスと新気とが効率よく混合され、各気筒20へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減し、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
詳細には、細長通路部32の長手方向の中央部から両側に流れる2方向への吸気流れに対してそれぞれ排気還流ガスが供給される。言い換えると、流れる方向が異なる複数の吸気の流れを有する吸気通路部26(細長通路部32)において流れる方向が異なる吸気の流れ毎に第二及び第三の接続孔3806A、3806Bから排気還流ガスが供給される。このため、排気還流ガスと新気とが効率よく混合され、各気筒20へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減し、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
また、排気還流バルブ40の下流に配置される各分岐通路3804Bがインテークマニホールド14の外壁に一体に形成される。このため、ある程度重みのある排気還流バルブ40が、分岐部3804Aおよび各分岐通路3804Bを構成する壁部を介して分散してインテークマニホールド14に支持される。この結果、排気還流バルブ40が安定して支持される。
【0014】
また、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bからインテークマニホールド14に導入される排気還流ガスは、水分を含むとともに高温であるのに対して、第一の接続孔2502からインテークマニホールド14に導入される新気は排気還流ガスよりも低温である。
そのため、一般に、排気還流ガスが新気と混合することによって冷却され、排気還流ガスの水分が凝縮されインテークマニホールド14の内部で凝縮水が生じると、インテークマニホールド14の下部に接続されるスロットルバルブ34に凝縮水が流入するおそれがある。
冬季に凝縮水がスロットルバルブ34に流入すると、スロットルバルブ34が凍結し、スロットルバルブ34の動作が妨げられる。
一方、本実施の形態では、第一の接続孔2502が、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bよりも吸気流れの上流側でインテークマニホールド14に接続されているので、インテークマニホールド14の内部で生じた凝縮水は吸気側に流れない。このため、冬季において、スロットルバルブ34の凍結が防止され、エンジン10を安定して運転できる。
詳細に説明すると、細長通路部32が、斜め上方に凸状の湾曲通路部30を介して縦通路部28の上端に接続され、分岐通路3804Bの第二及び第三の接続孔3806A、3806Bは、湾曲通路部30の外側に位置する細長通路部32の箇所に対向している。
そのため、第二及び第三の接続孔3806A、3806Bから供給される排気還流ガスは、湾曲通路部30の外側の箇所で新気に混合されるため、凝縮水も湾曲通路部30の外側の箇所で生じる。
このような凝縮水は、湾曲通路部30の外側に位置する下壁3204の部分に付着し、付着した凝縮水は新気の流れによって湾曲通路部30から吸気ポート22へ向かう方向に流され、各気筒20において蒸発する。
そのため、凝縮水は湾曲通路部30の内側には流れず、したがって、凝縮水がスロットルバルブ34に流入することが抑制される。
【0015】
また、本実施の形態では、第一の接続孔2502が第二及び第三の接続孔3806A、3806Bの間に配置されているので、新気と排気還流ガスとを効率よく混合でき、各気筒20へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減し、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
また、気筒20の配列方向と直交する直交方向からインテークマニホールド14を見た正面視において、分岐部3804Aはシリンダヘッド18に配列された吸気ポート22の開口の中間に配置され、分岐通路3804Bは、分岐部3804Aと吸気ポート22の開口の中間とを結ぶ線を跨ぐように配置されている。このため、新気と排気還流ガスとがより効率よく混合され、各気筒20へ供給される排気還流ガス量のバラツキが低減する。この結果、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
また、分岐通路3804Bは、分岐部3804Aと吸気ポート22の開口の中間とを結ぶ線を対称軸として線対称に配置されている。このため、新気と排気還流ガスとが効率よく混合されると共に、排気還流ガスが均等に吸気ポート22に分配される。この結果、各気筒20の燃焼安定性が向上する。
【0016】
なお、上記実施形態では、分岐部3804Aを2番気筒202と3番気筒203の中間に配置したが、1番気筒201と2番気筒202、または3番気筒203と4番気筒204の中間に配置してもよい。この場合、分岐通路3804Bは線対称に配置せず分岐部3804Aから遠くなる吸気ポートの開口に延びる方を長くするとよい。
更に、上記実施形態では4気筒で説明したが、その他の気筒数でも同様の効果が得られる。例えば、3気筒の場合、分岐部3804Aを気筒の中間に配置せず、中央の気筒に一致させ、分岐通路3804Bを外側の吸気ポートに向かって線対称に配置するとよい。
【0017】
本出願は、2018年11月6日出願の日本特許出願特願2018-208560に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【0018】
10 エンジン(内燃機関)
14 インテークマニホールド
18 シリンダヘッド
20 気筒
22 吸気ポート
25 導入通路
2502 第一の接続孔
38 排気還流通路
3804 排気還流分配部
3804A 分岐部
3804B 分岐通路
3806A 第二の接続孔
3806B 第三の接続孔
40 排気還流バルブ