(57)【要約】【課題】内燃機関へ供給される吸入の吸気効率の低下を抑制する内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】本実施の形態のエンジンにおいて適用される内燃機関の吸気装置９１は、サージタンク５０と、インテーグマニホールド４８と、吸気ポート２４と、サージタンク５０とインテーグマニホールド４８と吸気ポート２４とを含む吸気通路とを有する内燃機関の吸気装置であって、サージタンク５０からインテークマニホールド４８にかけて湾曲して形成される曲がり部９４を有し、この曲がり部９４を含み、かつ曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと、吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通する連通管９２を有する。これにより、インテークマニホールド４８内に形成される吸気の剥離領域を低減し、エンジンへの吸入空気量を増大させる。【選択図】図３
2010024861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サージタンクと、
該サージタンクと接続する複数のインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドと内燃機関の気筒の内部とを連通する吸気ポートと、
前記サージタンクと前記インテークマニホールドと前記吸気ポートとを含む吸気通路とを有する内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路のうち、前記サージタンクから前記吸気ポートまでにおいて前記サージタンク、前記インテークマニホールド、前記吸気ポートの少なくとも何れか一つの形状が湾曲して形成される曲がり部を有し、
前記曲がり部を含み、かつ前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記吸気通路の内側から前記吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域の前記吸気通路とを連通する連結管を有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記連結管が、前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの内側と、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの外側に対応して連通している前記吸気ポートの外側とを連通することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの内側から吸気を抜出す領域が、吸気の剥離の生じる領域であることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一つにおいて、
前記連結管の内径が、前記インテークマニホールドの内径の５％以上１５％以下であることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インテークマニホールド内を流れる吸入空気を増大し、内燃機関の各気筒に供給される吸入空気量を増大する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気装置は、外部から導入した空気を内燃機関へ供給するものであり、導入された空気は、サージタンクから分岐するインテークマニホールド、吸気ポートを経由して内燃機関の各気筒へ分配される。
【０００３】
従来では、インテークマニホールドのマニホールド通路内に突出した流入角度調整用の部材を設けることで、内燃機関へ吸入される吸入空気（吸気）の各吸気ポートへの吸気主流の流入角度を軽減することで、各気筒間のスワール比を均一化し、各吸気ポートでの吸気の剥離を低減するようにしていた（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５０９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、一般に、内燃機関の吸気系は車両の搭載スペースに制限があるため、図１１に示すように、サージタンク１０１からインテークマニホールド１０２にかけて曲げられた曲がり部１０３を有する構造となっており、その曲がり部１０３の角度は大きくなるように形成されている。そのため、図１２に示すように、サージタンク１０１からインテークマニホールド１０２にかけて形成される曲がり部１０３の下流側であって曲がり部１０３に対するインテークマニホールド１０２の内側１０２ａの通路内では、吸気の一部が剥離し（図１２中、Ｘ）、曲がり部１０３に対する各吸気ポート１０４の外側１０４ｂの通路内では吸気の剥離は生じることなく（図１２中、Ｙ）、内燃機関へ吸気が供給される。そして、各燃焼室から排出される排気ガスが排気ポート１０５から排出される。
【０００６】
よって、各吸気ポート１０４で吸気の剥離が生じないようにしても、サージタンク１０１から吸気ポート１０４を介して燃焼室に供給される吸気は、インテークマニホールド１０２内で吸気の一部が剥離してしまう（図１２中、Ｘ）ため、内燃機関へ供給される吸気量が減少してしまう、という問題がある。
【０００７】
また、各気筒への吸気の充填効率が低下することで、内燃機関の燃費の悪化を招く、という問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、内燃機関へ供給される吸入の吸気効率の低下を抑制する内燃機関の吸気装置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】
上記の目的を達成するために、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、サージタンクと、該サージタンクと接続する複数のインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドと内燃機関の気筒の内部とを連通する吸気ポートと、前記サージタンクと前記インテークマニホールドと前記吸気ポートとを含む吸気通路とを有する内燃機関の吸気装置であって、前記吸気通路のうち、前記サージタンクから前記吸気ポートまでにおいて前記サージタンク、前記インテークマニホールド、前記吸気ポートの少なくとも何れか一つの形状が湾曲して形成される曲がり部を有し、前記曲がり部を含み、かつ前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記吸気通路の内側から前記吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域の前記吸気通路とを連通する連結管を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、前記連結管が、前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの内側と、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの外側に対応して連通している前記吸気ポートの外側とを連通することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの内側から吸気を抜出す領域が、吸気の剥離の生じる領域であることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の吸気装置においては、前記連結管の内径が、前記インテークマニホールドの内径の５％以上１５％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の内燃機関の吸気装置によれば、サージタンクと、該サージタンクと接続する複数のインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドと内燃機関の気筒の内部とを連通する吸気ポートとを含む吸気通路のうち、前記サージタンクから前記吸気ポートまでにおいて前記サージタンク、前記インテークマニホールド、前記吸気ポートの少なくとも何れか一つの形状が湾曲して形成される曲がり部を有する。そして、前記曲がり部を含み、かつ前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記吸気通路の内側から前記吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域の前記吸気通路とを連通する連結管を有する。このため、本発明は、前記曲がり部より下流側であって、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの内側の前記インテークマニホールドの通路内に生じた剥離した吸気を抜出すことができる。これにより、前記曲がり部に対する前記インテークマニホールドの前記内側の通路内に形成される吸気の剥離が生じる領域を低減することができるため、エンジンへの吸入空気量を増大させることができる。この結果、エンジン性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る内燃機関の吸気装置をエンジンシステムに適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１５】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンシステムを示す概略平面図、図２は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンシステムの概略断面図である。
また、本実施の形態のおいては、内燃機関としてＶ型６気筒エンジンを適用している。
本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る内燃機関において、シリンダブロック１１は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１３を有しており、各バンク１２，１３に複数の気筒が設けられて２つの気筒群が構成されている。この各バンク１２，１３は、それぞれ３つのシリンダボア１４，１５が形成され、各シリンダボア１４，１５にピストン１６，１７がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１６，１７はコネクティングロッド１８，１９を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
【００１６】
一方、シリンダブロック１１の各バンク１２，１３の上部にはシリンダヘッド２０，２１が締結されており、シリンダブロック１１とピストン１６，１７とシリンダヘッド２０，２１により各燃焼室２２，２３が構成されている。そして、この燃焼室２２，２３の上部、つまり、シリンダヘッド２０，２１の下面に吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７が対向して形成され、この吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７に対して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の下端部が位置している。この吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１は、シリンダヘッド２０，２１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド２０，２１には、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転自在に支持されており、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の上端部に接触している。
【００１７】
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５が回転すると、吸気カム３６，３７及び排気カム３８，３９がローラロッカアームを作動させ、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート２４，２５及び排気ポート２６，２７を開閉し、吸気ポート２４，２５と燃焼室２２，２３、燃焼室２２，２３と排気ポート２６，２７とをそれぞれ連通することができる。
【００１８】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）４０，４１と排気可変動弁機構４２，４３により構成されている。この吸気可変動弁機構４０，４１及び排気可変動弁機構４２，４３は、例えば、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５の軸端部にＶＶＴコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ（または電動モータ）によりカムスプロケットに対する各カムシャフト３２，３３，３４，３５の位相を変更することで、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構４０，４１，４２，４３は、吸気弁２８，２９及び排気弁３０，３１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト３２，３３及び排気カムシャフト３４，３５には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ４４，４５，４６，４７が設けられている。
【００１９】
各シリンダヘッド２０，２１の吸気ポート２４，２５には吸気（インテーグ）マニホールド４８，４９を介してサージタンク５０が連結されている。一方、吸気管５１の空気取入口にはエアクリーナ５２が取付けられており、この吸気管５１には、エアクリーナ５２の下流側に位置してスロットル弁５３を有する電子スロットル装置５４が設けられている。そして、この吸気管５１の下流端部がサージタンク５０に連結されている。
また、吸気通路は、吸気管５１、サージタンク５０、インテーグマニホールド４８，４９、吸気ポート２４，２５を含んで構成されている。
【００２０】
排気ポート２６，２７は、各燃焼室２２，２３から排出される排気ガスが集合する集合通路５５，５６に連通しており、各集合通路５５，５６には、排気管接続部５５ａ，５６ａを介して第１、第２排気管５７，５８が連結されている。この場合、排気ポート２６，２７と集合通路５５，５６と排気管接続部５５ａ，５６ａは、左右のバンク１２，１３の各シリンダヘッド２０，２１内に一体に形成されている。
【００２１】
また、第１排気管５７と第２排気管５８の上流側は、各前段浄化触媒５９，６０が装着されている。
【００２２】
そして、電子スロットル装置５４（スロットル弁５３）の上流側の吸気管５１には、吸入空気を冷却するインタークーラ７１が設けられている。
【００２３】
従って、エアクリーナ５２から吸気管５１に導入された空気は、インタークーラ７１で冷却された後にサージタンク５０に導入され、各バンク１２，１３の各吸気マニホールド４８，４９及び吸気ポート２４，２５を介して燃焼室２２，２３に吸入されることとなる。
【００２４】
第１排気管５７及び第２排気管５８には、前記排気ガスを浄化する前段浄化触媒５９，６０を各々配置している。具体的には、第１排気管５７、第２排気管５８には、三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０の収容された前段浄化触媒装置が装着されている。第１、第２排気管５７，５８の下流端部は排気集合管（排気集合通路）６１に合流して連結されており、この排気集合管６１にＮＯX浄化触媒（後段浄化触媒）６２の収容された前段浄化触媒装置が装着されている。
【００２５】
また、三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０は、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）近傍にあるときに排気ガス中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）を酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。即ち、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ及びＮＯXを無害なＨ2Ｏ、ＣＯ2、Ｎ2へと還元又は酸化させる。
【００２６】
ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応によりＨ2Ｏ，ＣＯ2，Ｎ2へと同時に浄化処理すると共に、排気空燃比がリーン（酸素過剰状態）のときに排気ガス中に含まれるＮＯXを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ（酸素不足状態）燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料により排ガス中の還元成分（ＨＣ、ＣＯ）と吸蔵したＮＯｘを反応させて還元浄化するものである。ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２として、具体的には、ＮＳＲ（ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）やＤＰＮＲ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯX  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）が知られている。ＮＳＲとは、リーン運転モードでの運転中にＮＯXを硝酸塩の形で触媒中に吸蔵し、その硝酸塩を酸素濃度の低下した還元雰囲気でＮ2に還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒のことである。また、ＤＰＮＲとは、粒子状物質（ＰＭ）とＮＯｘを同時に連続して浄化させることが可能なシステムのことであり、例えば、ＰＭ捕集装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を担持させたものである。尚、本実施の形態においては、ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２として、ガソリンに代表される蒸発性の高い燃料を使用するため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＮＳＲ）を適用する。
【００２７】
ここでは、そのＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２を三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０よりも排気ガス流動方向下流に配置して、その三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０においてＨＣやＮＯｘを浄化させ、この三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０で浄化しきれなかったＮＯｘをＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２で浄化させる。また、三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０やＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２が活性状態にあるか否かについては、その夫々の触媒床温を検出することで判断してもよく、また、水温センサ８７から検出した内燃機関の冷却水温から判断してもよい。
【００２８】
各シリンダヘッド２０，２１には、各燃焼室２２，２３に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７４，７５が装着されており、各インジェクタ７４，７５にはデリバリパイプ７６，７７が連結され、この各デリバリパイプ７６，７７には高圧燃料ポンプ７８から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド２０，２１には、燃焼室２２，２３の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ７９，８０が装着されている。
【００２９】
車両には、電子制御ユニット（Ｅlectronic Ｃontrol Ｕnit：ＥＣＵ）８１が搭載されており、このＥＣＵ８１は、インジェクタ７４，７５の燃料噴射タイミングや点火プラグ７９，８０の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管５１の上流側にはエアフローセンサ８２及び吸気温センサ８３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ８１に出力している。また、電子スロットル装置５４にはスロットルポジションセンサ８４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ８５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ８１に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ８６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ８１に出力し、ＥＣＵ８１はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ８７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ８１に出力している。
【００３０】
また、各排気管５７，５８における各前段浄化触媒５９，６０よりも上流側には、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ８８，８９が設けられている。このＡ／Ｆセンサ８８，８９は、各燃焼室２２，２３から各排気ポート２６,２７を通して各排気管５７，５８に排気された排気ガスの排気空燃比を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ８１に出力している。ＥＣＵ８１は、Ａ／Ｆセンサ８８，８９が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
【００３１】
また、サージタンク５０には、過給圧センサ（過給圧検出手段）９０が設けられている。この過給圧センサ９０は、吸気管５１から各吸気ポート２４，２５を通して各燃焼室２２，２３に吸入される吸気圧を検出し、検出した吸気圧（過給圧）をＥＣＵ８１に出力している。ＥＣＵ８１は、過給圧センサ９０が検出した過給圧に基づいて排気ガスを排気集合管６１に流れる排気ガスの流量を調整している。
【００３２】
また、本実施の形態の内燃機関の排気浄化装置を適用したエンジンシステムでは、上述したように、各シリンダヘッド２０，２１の燃焼室２２，２３に第１排気管５７及び第２排気管５８が連結され、この第１排気管５７及び第２排気管５８に、三元触媒（前段浄化触媒）５９、６０が装着されている。
【００３３】
また、ＥＣＵ８１は、ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２に吸蔵されたＮＯｘを放出する再生時には、第１バンク１２の気筒群及び第２バンク１３の気筒群からの排気ガスをリッチ雰囲気とし、排気集合管６１を介してＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２に送給し、ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２における酸化発熱反応を利用する。具体的にはこのＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）６２に蓄積されたＮＯｘ分を放出して再生する。
【００３４】
また、本実施の形態の内燃機関の吸気装置を適用したエンジンシステムは、燃料として、ガソリンだけでなく、アルコールとガソリンとをそれぞれ単独でまたは混合して使用可能とした多様燃料を使用可能な内燃機関であって、多様燃料車（ＦＦＶ）に適用することもできる。
【００３５】
このとき、燃料タンクには、所定のアルコール濃度を有する燃料が貯留される。この燃料は、ガソリン１００％の場合や、メタノール、エタノール等のアルコールがガソリンに混合された混合燃料の場合、更にはアルコール１００％の場合もある。
【００３６】
また、デリバリパイプ７６、７７と連結する燃料供給管には、燃料がガソリンとアルコールとの混合燃料である場合には、アルコール濃度を検出するアルコール濃度センサを設けるようにする。このアルコール濃度センサにより、燃料のガソリンとアルコールとの混合割合を検知する。また、アルコール濃度センサは、燃料の誘電率に基づいてアルコール濃度を検出する静電容量式のものが用いられているが、燃料の屈折率に基づいてアルコール濃度を検出する光学式のものを使用してもよく、その検出原理には限定されない。
【００３７】
また、前記燃料供給管に燃料の混合割合を検知する燃料性状センサを設け、ガソリンとアルコールなど燃料の混合割合を検知する。燃料タンクに補給される燃料は、それまで使用していた燃料とその性状が同じものであるとは限らないため、変更された燃料性状に合わせてＥＣＵ８１により制御し、全体の燃料噴射量を補正する。
【００３８】
ここで、吸気系の吸気通路を構成する吸気管５１、サージタンク５０、インテーグマニホールド４８，４９、吸気ポート２４，２５を備えている本発明の内燃機関の吸気装置９１の構成について、図３を用いてより詳細に説明する。
図３は、本発明の内燃機関の吸気装置の構成を簡略に示す図である。また、図３中、矢印は吸気主流の流れを示す。また、連通管９２，９３は、図１に示すように、各々のインテーグマニホールド４８，４９と吸気ポート２４，２５とを連結するようにしているが、図３では、一つのインテーグマニホールド４８と吸気ポート２４とを連通したもの連通管９２のみを示す。
【００３９】
図１乃至図３に示すように、本実施の形態のエンジン１１において適用される内燃機関の吸気装置９１は、サージタンク５０と、サージタンク５０と接続するインテーグマニホールド４８と、インテーグマニホールド４８とエンジンの気筒の内部とを連通する吸気ポート２４と、サージタンク５０とインテーグマニホールド４８と吸気ポート２４とを含む吸気通路とを有するものである。そして、前記吸気通路のうち、サージタンク５０から吸気ポート２４までにおいてサージタンク５０からインテークマニホールド４８にかけて湾曲して形成される曲がり部９４を有し、この曲がり部９４を含み、かつ曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対する前記吸気通路の内側から前記吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域の前記吸気通路とを連通する連結管９２を有する。
また、本実施の形態において、「吸気の静圧が小さい領域」とは、吸気の剥離の生じていない領域であって、吸気の剥離が生じている領域よりも吸気の静圧が低い領域をいう。
【００４０】
具体的には、連通管９２は、曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の外側４８ｂに対応して連通している吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通するようにしている。また、この連通管９２は、インテークマニホールド４８の内側４８ａからインテークマニホールド４８、吸気ポート２４を迂回するようにして吸気ポート２４の外側２４ｂに伸びている。
【００４１】
この曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの吸気を抜出す領域は、吸気の剥離の生じる領域である。
また、本実施の形態において、「吸気の剥離の生じる領域」とは、吸気通路のサージタンク５０から吸気ポート２４の壁面に沿って流れている吸気の流速が吸気主流よりも遅くなり、吸気の剥離が生じていない領域よりも吸気の静圧が高くなっている領域をいう。
【００４２】
即ち、吸気主流がサージタンク５０から吸気ポート２４にかけて前記吸気通路を通過する際、サージタンク５０からインテークマニホールド４８にかけて湾曲して形成される曲がり部９４を含み、かつその曲がり部９４より吸気の下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの部分では、吸気主流の剥離が生じている。一方、吸気ポート２４の外側２４ｂでは、吸気ポート２４の外側２４ｂに沿うように吸気主流が流れ、吸気主流の剥離は生じていない。
【００４３】
本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置９１においては、曲がり部９４より吸気の下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと、曲がり部９４に対する吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通する連通管９２を有する。このため、本実施の形態によれば、曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａのインテークマニホールド４８の通路内に生じた剥離した吸気を抜出すことができる。これにより、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内に形成される吸気の剥離が生じる領域を低減することができるため、エンジンへの吸入空気量を増大させることができる。この結果、各燃焼室２２，２３の各気筒への吸気の充填効率を向上することができるため、エンジン１１の燃費の悪化を抑止し、エンジン性能が向上する。
【００４４】
また、連通管９２を設けたときのサージタンク５０から吸気ポート２４にかけて通過する吸気主流の流れを図４〜図７を用いて説明する。
図４は、図３中、インテークマニホールド内に剥離領域が形成される部分Ａの拡大図であり、図５は、インテークマニホールド内を通過する吸気主流の流れを表す図である。
図６は、連結管を設けていないインテークマニホールドの図３中のＡに対応する部分の拡大図であり、図７は、そのときの吸気主流の流れを表す図である。
【００４５】
図４、５に示すように、曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａから吸気の一部を抜き出しているため、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内で吸気の一部が剥離して形成される吸気の剥離領域９６を減少することができる。これにより、吸気主流は曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの壁面側に沿って流れ、エンジン１１へ供給することができる。
【００４６】
また、図６、７に示すように、従来では、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内で吸気の一部が剥離して吸気の剥離領域９７が形成されることで、インテークマニホールド４８を通過する吸気主流の流量は減少し、エンジン１１へ送給される吸入空気量は減少していた。
【００４７】
よって、本実施の形態のように、曲がり部９４より吸気の下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと、曲がり部９４に対する吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通する連通管９２を前記吸気通路に設けることにより、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内に生じる剥離した吸気の一部を抜き出すことで、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内に形成される吸気の剥離領域９６を低減することができる。これにより、エンジン１１への吸入空気量を増大し、エンジン性能が向上する。
【００４８】
また、連通管９２の内径Ｄ１は、インテークマニホールド４８、４９の内径Ｄ２の５〜１５％の範囲内であるのが好ましい。即ち、連通管９２の内径Ｄ１のインテークマニホールド４８、４９の内径Ｄ２に対する比（Ｄ１／Ｄ２）が、０．０５以上０．１５以下の範囲内であるのが好ましい。
【００４９】
連通管９２の内径Ｄ１のインテークマニホールド４８、４９の内径Ｄ２に対する比（Ｄ１／Ｄ２）と吸入空気量との関係を図８に示す。図８に示すように、連通管９２の内径Ｄ１のインテークマニホールド４８、４９の内径Ｄ２に対する比（Ｄ１／Ｄ２）が、０．０５以上０．１５以下の範囲では連通管９２を設けていない場合よりも吸入空気量が増大し、効率良く吸気を燃焼室２２，２３に送給することができるためである。即ち、連通管９２の内径Ｄ１のインテークマニホールド４８の内径Ｄ２に対する比（Ｄ１／Ｄ２）が、０．０５より小さいと、インテークマニホールド４８の内側４８ａに形成される吸気の剥離領域を低減することができず、連通管９２を設けていない場合と殆ど吸気量は変わらないためである。また、連通管９２の内径Ｄ１のインテークマニホールド４８の内径Ｄ２に対する比（Ｄ１／Ｄ２）が、０．１５より大きいと、連通管９２を設けていない場合よりも吸気量は低下してしまうためである。
【００５０】
また、本実施の形態では、インテークマニホールド４８の基準とする内径Ｄ２として、連通管９２の開口部９２ａの手前における内径を基準として用いているが、インテークマニホールド４８がサージタンク５０と連結する部分における内径、インテークマニホールド４８が吸気ポート２４と連結する部分における内径、インテークマニホールド４８の中間部分での内径の何れでもよい。
【００５１】
また、バルブリフト量の増大に伴う吸入空気量への影響について図９を用いて説明する。図９は、バルブリフト量と吸入空気量との関係を示す図である。図９中、実線が連通管９２を備えた本発明を適用した試験例であり、破線が従来のものを用いた比較例である。
図９に示すように、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと曲がり部９４に対する吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通する連通管９２を設けることで、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの通路内に形成される吸気の剥離領域を低減し、吸気量を増大することができるため、バルブリフト量が大きくなるに従い同じバルブリフト量でも従来よりも吸気量を増大させ、吸気量の向上を図ることができる。
【００５２】
また、図１０に示すように、他のインテークマニホールド４９にも連通管９３を設け、曲がり部９５より下流側であって、曲がり部９５に対するインテークマニホールド４９の内側４９ａと、曲がり部９５に対するインテークマニホールド４９の外側４９ｂに対応して連通している吸気ポート２５の外側２５ｂとを連通するように連通管９３を設ける。
【００５３】
また、本実施の形態においては、曲がり部９４，９３に対するインテークマニホールド４８，４９の内側４８ａ，４９ａと曲がり部９４，９５に対する吸気ポート２４，２５の外側２４ｂ，２５Ｂとを連結するように連通管９２，９３を設けているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、曲がり部９４，９３に対するインテークマニホールド４８，４９の内側４８ａ，４９ａ以外であって、曲がり部９４，９３を含み、かつ曲がり部９４，９３より下流側であって、曲がり部９４，９３に対する前記吸気通路の内側から前記吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域の前記吸気通路とを連通するようにしてもよい。
【００５４】
また、前記吸気通路を構成するサージタンク５０、インテークマニホールド４８、４９、吸気ポート２４、２５の各々の吸気通路内の吸気を抜出し、その抜出した部分における前記吸気通路内の吸気の静圧よりも吸気の静圧が小さい領域とを連通するようにすればよい。例えば、一方の曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの吸気の剥離が生じている領域の部分から別のインテークマニホールド４９と連結している曲がり部９５に対する吸気ポート２５の外側２５ｂを連結するように連通管を設けるようにしてもよい。また、一方のインテークマニホールド４８の前記吸気通路内で吸気の剥離が生じている領域から他方のインテークマニホールド４９の前記吸気通路内で吸気の剥離が生じていない領域の部分を連通管で連結するようにしてもよい。更に、インテークマニホールド４８、４９の前記吸気通路内で吸気の剥離が生じている領域とサージタンク５０の前記吸気通路内で吸気の剥離が生じていない領域とを連通するように連通管を設けるようにしてもよい。
【００５５】
このように、本実施の形態によれば、サージタンク５０からインテークマニホールド４８にかけて湾曲して形成される曲がり部９４を有し、この曲がり部９４を含み、かつ曲がり部９４より下流側であって、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａと、曲がり部９４に対する吸気ポート２４の外側２４ｂとを連通する連通管９２を設けている。このため、本実施の形態によれば、曲がり部９４に対するインテークマニホールド４８の内側４８ａの吸気通路内に生じた剥離した吸気を抜出し、そのインテークマニホールド４８の内側４８ａの吸気通路内に形成される吸気の剥離領域を低減することができる。これにより、エンジン１１への吸入空気量を増大し、エンジン性能の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明に係る内燃機関の吸気装置は、吸気通路内に形成される吸気の剥離領域を低減することで、エンジンへの吸入空気量を増大させるものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置を適用したエンジンシステムの概略断面図である。
【図３】本発明の内燃機関の吸気装置の構成を簡略に示す図である。
【図４】図３中、インテークマニホールド内に剥離領域が形成される部分Ａの拡大図である。
【図５】インテークマニホールド内を通過する吸気主流の流れを表す図である。
【図６】連結管を設けていないインテークマニホールドの図３中のＡに対応する部分の拡大図である。
【図７】インテークマニホールド内を通過する吸気主流の流れを表す図である。
【図８】連結管の内径のインテークマニホールドの内径に対する比と吸入空気量との関係を示す図である。
【図９】バルブリフト量と吸入空気量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の他の構成を示す概略構成図である。
【図１１】インテークマニホールドを含む吸気系の構成を簡略に示す図である。
【図１２】従来のインテークマニホールド内を通過する吸気の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１２  第１バンク
１３  第２バンク
１６，１７  ピストン
２０，２１  シリンダヘッド
２２，２３  燃焼室
２４，２５  吸気ポート
２６，２７  排気ポート
２８，２９  吸気弁
３０，３１  排気弁
４８，４９  インテークマニホールド
５０  サージタンク
５１  吸気管
５４  電子スロットル装置
５５，５６  集合通路
５７  第１排気管（排気通路）
５８  第２排気管（排気通路）
５９，６０  三元触媒（前段浄化触媒）
６１  排気集合管
６２  ＮＯｘ浄化触媒（後段浄化触媒）
７２  ＮＯｘセンサ
７４，７５  インジェクタ
７９，８０  点火プラグ
８１  電子制御ユニット、ＥＣＵ（制御手段）
９１  吸気装置
９２，９３  連通管
９４，９５  曲がり部
９６，９７  剥離領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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