特許 7393202 内燃機関の外部ガス分配管

(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】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】内燃機関の外部ガス分配管

(51)【国際特許分類】

   F02M 35/104 20060101AFI20231129BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20231129BHJP

   F02M 26/19 20160101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

F02M35/104 P

F02M35/10 311E

F02M26/19

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019235780

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021105337

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-07-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000151209

【氏名又は名称】マーレジャパン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】徳嵩 勇貴

(72)【発明者】

【氏名】立川 紀孝

【審査官】小関 峰夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１６３７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８９６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１４９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２３１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４４５１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｍ ２６／１９

Ｆ０２Ｍ ３５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関において奇数の複数が備えられている気筒にそれぞれ連通されている複数の吸気管に外部ガスを分配する外部ガス分配管であり、
外部ガス供給源に連通されている１つの導入部と、
前記導入部に連通されていて前記外部ガスが流通可能な１本の外部ガス導入管と、
前記外部ガスを前記外部ガス導入管から前記吸気管のそれぞれに導出する複数の導出部と、
前記外部ガス導入管から前記導出部のうち２つに分岐する分岐部と、
前記外部ガス導入管から１つの前記導出部に分配するとともに前記分岐部よりも前記導入部に近い位置に設けられ、且つ前記分岐部と逆方向に延びている分配部と、
を備え、
前記分岐部は、前記外部ガス導入管に近接して略平行に直線状に延びるとともに、
前記分岐部から２つの前記導出部のうち前記導入部からの距離が遠い一方の前記導出部への管路を形成する第１分岐管と、
前記分岐部から２つの前記導出部のうち他方の前記導出部への管路を形成する第２分岐管と、
を備え、
前記第１分岐管の管長は、前記第２分岐管の管長よりも長く、
前記第１分岐管は、前記分岐部と一方の前記導出部との間に、管路を所定の方向に曲げる第１屈曲部が設けられていて、
前記第２分岐管は、前記分岐部と他方の前記導出部との間に、管路を所定の方向に曲げる第２屈曲部が設けられていて、
前記第１屈曲部の曲率は、前記第２屈曲部よりも大きくなっている、内燃機関の外部ガス分配管。

【請求項2】

前記分岐部の管径は、前記分配部の管径よりも太い、
請求項１に記載の内燃機関の外部ガス分配管。

【請求項3】

前記外部ガス導入管は、複数の前記吸気管の配列方向を長手方向として配置されている、
請求項１または２に記載の内燃機関の外部ガス分配管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の外部ガス分配管に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、内燃機関の外部ガス分配管の一例として、３の倍数の気筒数を有する内燃機関の各気筒に外部ガスの分配を行う外部ガス分配構造が知られている（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２０１６－８９６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、内燃機関は、高効率化の要求から気筒数を削減することが求められている。このような要求から、近年、小排気量の内燃機関では、３の倍数にあたる３気筒のものも用いられている。

【0005】

また、近年、内燃機関は、全体の構成を小型化することも求められている。内燃機関を小型化するために、内燃機関に用いられている部品、例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）用の外部ガスを分配する分配管も、小型化が求められている。

【0006】

一方で、３気筒のように２以上の複数の奇数気筒の内燃機関の場合は、外部ガスに接続される１本の配管から各気筒の吸気管に外部ガスを分配する際に、その分配比を均一に近づけることが課題となっている。

【0007】

しかしながら、特許文献１の外部ガス分配構造は、外部ガスの分配比を改善するために、外部ガスに接続される１本の主管から２本の上流側分岐管に分岐された後に１本の集合管に集合させた上で各気筒の吸気管に分配していた。このため、特許文献１の外部ガス分配構造は、特に吸気管の延長方向でもあるピストンの往復動方向（縦方向）に大きくなっていたため、構成の小型化についてさらなる改善が求められていた。

【0008】

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により複数の吸気管に対する外部ガスの分配比の改善を図ることができる内燃機関の外部ガス分配管を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る内燃機関の外部ガス分配管は、内燃機関において奇数の複数が備えられている気筒にそれぞれ連通されている複数の吸気管に外部ガスを分配するものであり、外部ガス供給源に連通されている１つの導入部と、前記導入部に連通されていて前記外部ガスが流通可能な１本の外部ガス導入管と、前記外部ガスを前記外部ガス導入管から前記吸気管のそれぞれに導出する複数の導出部と、前記外部ガス導入管から前記導出部のうち２つに分岐する分岐部と、前記外部ガス導入管から１つの前記導出部に分配する分配部と、を備える。

【0010】

本発明の一態様に係る内燃機関の外部ガス分配管において、前記分配部は、前記外部ガス導入管において前記分岐部よりも前記導入部に近い位置に設けられている。

【0011】

本発明の一態様に係る内燃機関の外部ガス分配管において、前記分岐部の管径は、前記分配部の管径よりも太い。

【0012】

本発明の一態様に係る内燃機関の外部ガス分配管において、前記外部ガス導入管は、複数の前記吸気管の配列方向を長手方向として配置されている。

【0013】

本発明の一態様に係る内燃機関の外部ガス分配管において、前記分岐部から２つの前記導出部のうち前記導入部からの距離が遠い一方の前記導出部への管路を形成する第１分岐管と、前記分岐部から２つの前記導出部のうち他方の前記導出部への管路を形成する第２分岐管と、を備え、前記第１分岐管の管長は、前記第２分岐管の管長よりも長い。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、簡易な構成により複数の吸気管に対する外部ガスの分配比の改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管を備える吸気装置の平面図である。

【図2】実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管を備える吸気装置の斜視図である。

【図3】実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管を備える吸気装置の正面図である。

【図4】実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管の平面図である。

【図5】実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管の底面図である。

【図6】実施の形態に係る外部ガス分配管を備える吸気装置における外部ガスの流れを示すための模式図である。

【図7】実施の形態の変形例に係る内燃機関の外部ガス分配管の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0017】

図１は、本発明の実施の形態に係る外部ガス分配管１０を備える吸気装置１の平面図である。図２は、外部ガス分配管１０を備える吸気装置１の斜視図である。図３は、外部ガス分配管１０を備える吸気装置１の正面図である。

【0018】

以下、説明の便宜上、図１乃至図３に示す吸気装置１において、外部ガス分配管１０が設けられている側を前側、その反対側を後側とする。以下の説明において、内燃機関の外部ガス分配管１０における長手方向をｘ軸方向（左右方向、幅方向）、短手方向をｙ軸方向（前後方向）、ｘ軸及びｙ軸の双方と垂直な方向をｚ軸方向（上下方向、高さ方向）とする。以下の説明において、各構成要素の位置関係や方向を右側、左側、前側、後側、上側、下側として説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の内燃機関の外部ガス分配管における位置関係や方向を限定するものではない。

【0019】

図１乃至図３に示すように、不図示の内燃機関が備える吸気装置１において、奇数の複数が備えられている気筒にそれぞれ連通されている複数の吸気管２１，２２，２３に外部ガスを分配する外部ガス分配管１０であり、外部ガス供給源に連通されている１つの導入部１１と、導入部１１に連通されていて外部ガスが流通可能な１本の外部ガス導入管１２と、外部ガスを外部ガス導入管１２から吸気管２１，２２，２３のそれぞれに導出する複数の導出部１３，１４，１５と、外部ガス導入管１２から導出部１３，１４，１５のうち２つの導出部１３，１４に分岐する分岐部１６と、外部ガス導入管１２から１つの導出部１５に分配する分配部１７と、を備える。以下、本実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管１０について具体的に説明する。

【0020】

吸気装置１は、上述したように外部ガス分配管１０を備えている。吸気装置１は、不図示のガソリンエンジンとして、例えば、直列３気筒エンジン（以下、エンジンと称す）に搭載するために構成されている。なお、エンジンが有する奇数の複数気筒の一例としての３つの気筒は、図１における紙面右側から左側（＋ｘ軸方向）に向かって、第１気筒、第２気筒および第３気筒の順にｘ軸に沿って列状に並んでいる。また、吸気装置１は、エンジンに空気を供給する吸気系の一部を構成している。吸気装置１は、第１気筒用の吸気管２１、第２気筒用の吸気管２２、第３気筒用の吸気管２３、及び、吸気管２１，２２，２３が集合して不図示のエアクリーナなどに接続する集合管部２４を有する吸気装置本体２０を備えている。

【0021】

吸気装置本体２０は、吸気管２１，２２，２３の上側の前側部分を構成する上側管部２５と、吸気管２１，２２，２３の下側の前側部分、及び、集合管部２４を構成する下側管部２６と、吸気管２１，２２，２３、及び、集合管部２４の後側部分を構成する後側管部２７とにより構成されている。吸気装置本体２０は、例えばいずれも樹脂製の上側管部２５、下側管部２６、及び、後側管部２７を接合することにより形成されている。上側管部２５と下側管部２６とは、吸気装置本体２０の上下方向中央部付近に設けられている接合部２８により接合されている。なお、吸気装置本体２０の部品構成は、上述した例に限定されない。

【0022】

吸気管２１は、外部ガス分配管１０からの外部ガスを上側管部２５に導入するための開口として、管路内部と連通している開口部２１１を有している。吸気管２２は、外部ガス分配管１０からの外部ガスを上側管部２５に導入するための開口として、管路内部と連通している開口部２２１を有している。吸気管２３は、外部ガス分配管１０からの外部ガスを上側管部２５に導入するための開口として、管路内部と連通している開口部２３１を有している。

【0023】

図１乃至図３に示すように、外部ガス分配管１０は、吸気装置１において、吸気装置本体２０の上側前側に取り付けられている。外部ガス分配管１０は、導出部１３が吸気管２１の開口部２１１に、導出部１４が吸気管２２の開口部２２１に、導出部１５が吸気管２３の開口部２３１に、それぞれ接続されている。

【0024】

図４は、外部ガス分配管１０の平面図である。また、図５は、外部ガス分配管１０の底面図である。

【0025】

図４及び図５に示すように、外部ガス分配管１０は、上述したように、導入部１１、外部ガス導入管１２、導出部１３，１４，１５、分岐部１６、及び、分配部１７を備えている。外部ガス分配管１０は、例えば、いずれも樹脂製の、上側部分を構成する上側部品１８と下側部分を構成する下側部品１９とを接合することにより形成されている。

【0026】

導入部１１は、不図示の外部ガス供給源からの外部ガスを外部ガス分配管１０の内部に導入するために、上記外部ガス供給源に連通されている。

【0027】

外部ガス導入管１２は、導入部１１と複数の導出部１３，１４，１５とを連通している１本の管路である。外部ガス導入管１２は、複数の吸気管２１，２２，２３の配列方向、すなわち、左右方向（ｘ軸方向）が長手方向となるように配置されている。外部ガス導入管１２は、直管状または略直管状に形成されている。外部ガス導入管１２は、このように形成されていることで、上記外部ガス供給源から導入された外部ガスを吸気装置本体２０の吸気管２１，２２，２３に流通させることができる。

【0028】

導出部１３，１４，１５は、エンジンの気筒の数に応じて、３つ設けられている。上述したように、導出部１３が吸気管２１の開口部２１１に、導出部１４が吸気管２２の開口部２２１に、導出部１５が吸気管２３の開口部２３１に、それぞれ接続されている。導出部１３，１４，１５は、外部ガス導入管１２を経由して導入部１１と連通しているため、外部ガス導入管１２から吸気管２１，２２，２３のそれぞれに外部ガスを導出することができる。

【0029】

分岐部１６は、外部ガス導入管１２における導入部１１から最も遠い位置、具体的には、導入部１１が設けられている一端部１２１とは反対側（＋ｘ軸方向側）の他端部１２２に設けられている。分岐部１６は、外部ガス導入管１２の他端部１２２から後側（＋ｙ軸方向側）に管路が曲げられた後に、外部ガス導入管１２から導出部１３，１４，１５のうち２つ、第１気筒の吸気管２１に接続されている導出部１３、及び、第２気筒の吸気管２２に接続されている導出部１４に分岐している。つまり、分岐部１６は、１つの管（外部ガス導入管１２）から分岐して２つの管（第１分岐管１３１及び第２分岐管１４１）に接続されている、いわゆるトーナメント配管である。

【0030】

第１分岐管１３１は、分岐部１６から分岐される２つの導出部１３，１４のうち導入部１１からの距離（ｘ軸方向の距離または管長）が遠い一方の導出部１３への管路を形成している。第２分岐管１４１は、分岐部１６から分岐される２つの導出部１３，１４のうち、導入部１１からの距離（ｘ軸方向の距離または管長）が導出部１３よりも近い他方の導出部１４への管路を形成している。ここで、第１分岐管１３１の管長Ｌ１は、第２分岐管の管長Ｌ２よりも長い。

【0031】

第１分岐管１３１は、分岐部１６と導出部１３との間に、管路を所定の方向、例えば、＋ｙ軸方向に曲げる屈曲部１３２が設けられている。また、第２分岐管１４１は、分岐部１６と導出部１４との間に、管路を所定の方向、例えば、＋ｙ軸方向に曲げる屈曲部１４２が設けられている。ここで、屈曲部１３２の曲率は、屈曲部１４２よりも大きく（曲がり具合がきつく）なっている。

【0032】

分配部１７は、外部ガス導入管１２において分岐部１６よりも導入部１１に近い（－ｘ軸方向寄りの）位置に設けられている。分配部１７は、外部ガス導入管１２から直接的に導出部１５に管路（分配管１５１）が分配されている。分配部１７の管径は、分岐部１６の管径よりも太い。分配部１７は、１本の外部ガス導入管１２から、複数の導出部１３、１４，１５のうち、１つの導出部１５に外部ガスを分配する。

【0033】

次に、以上説明した外部ガス分配管１０の作用について説明する。

【0034】

図６は、実施の形態に係る外部ガス分配管１０を備える吸気装置１における外部ガスの流れを示すための模式図である。

【0035】

図６に示すように、外部ガス分配管１０を備える吸気装置１において、外部ガスは、導入部１１から外部ガス分配管１０の内部に導入される。外部ガス分配管１０の内部に導入された外部ガスは、外部ガス導入管１２の内部を通過してエンジンの複数の気筒に対応して設けられている導出部１３，１４，１５から吸気管２１、２２，２３に導かれる。

【0036】

ここで、外部ガス分配管１０は、外部ガス導入管１２から２つの導出部１３，１４に分岐する分岐部１６と、１つの導出部１５に分配する分配部１７とを備えている。特に、外部ガス分配管１０は、外部ガス導入管１２において、分配部１７が分岐部１６よりも導入部１１に近い位置に設けられている。

【0037】

このように構成することにより、外部ガス分配管１０は、１つの導出部１３に連通している分配部１７に分配される外部ガスＧ３よりも、２つの導出部１３，１４に連通している分岐部１６に分配される外部ガスＧ１，Ｇ２の分配比の差を改善することができる。

【0038】

また、外部ガス分配管１０において、分岐部１６の管径は、分配部１７の管径よりも太く形成されている。このため、外部ガス分配管１０は、２つの導出部１３，１４に連通している分岐部１６に分配される外部ガスＧ１，Ｇ２の分配比の差を改善することができる。

【0039】

また、外部ガス分配管１０は、外部ガス導入管１２が、複数の吸気管２１，２２，２３の配列方向（横方向、ｘ軸方向）を長手方向として配置されているため、吸気管２１，２２，２３の延長方向でもあるピストンの往復動方向（縦方向）に大きくなることを防ぎ、構成の小型化について改善することができる。

【0040】

また、外部ガス分配管１０は、分岐部１６から導入部１１からの距離が遠い一方の導出部１３への管路を形成する第１分岐管１３１と、他方の導出部１４への管路を形成する第２分岐管１４１と、を備えている。ここで、第１分岐管１３１の管長は、第２分岐管１４１の管長よりも長い。このように構成されていることにより、外部ガス分配管１０は、外部ガスの分配比が多くなりやすい導入部１１からの距離が遠い一方の導出部１３への分配比を改善して、簡易な構成により外部ガスの分配比をより改善することができる。

【0041】

以上、説明したように、実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管１０によれば、３気筒のように奇数の複数気筒エンジンにおいて、簡易な構成により外部ガスの分配比を改善することができる。

【0042】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に係る内燃機関の外部ガス分配管１０，１０Ａに限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

【0043】

図７は、実施の形態の変形例に係る内燃機関の外部ガス分配管１０Ａの平面図である。図７に示すように、外部ガス分配管１０Ａの変形例では、先に説明した外部ガス分配管１０と異なり、導入部１１Ａが左右方向左側（＋ｘ軸方向寄り）に設けられていて、分岐部１６Ａが左右方向右側（－ｘ軸方向寄り）に設けられている。このように、外部ガス分配管１０Ａは、導入部１１Ａ及び外部ガス導入管１２に対する分岐部１６Ａ及び分配部１７Ａの配置、分岐部１６と分配部１７との管径の相違など以外の構成や配置に関しては、適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0044】

１…吸気装置、１０，１０Ａ…外部ガス分配管、１１，１１Ａ…導入部、１２…外部ガス導入管、１２，１２Ａ…外部ガス導入管、１３，１３Ａ，１４，１４Ａ，１５，１５Ａ…導出部、１６，１６Ａ…分岐部、１７，１７Ａ…分配部、１８…上側部品、１９…下側部品、２０…吸気装置本体、２１，２２，２３…吸気管、２４…集合管部、２５…上側管部２５…上側管部、２６…下側管部、２７…後側管部、２８…接合部、１２１…一端部、１２２…他端部、１３１…第１分岐管、１４１…第２分岐管、１５１…分配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】