(57)【要約】【課題】サージタンクから各気筒に供給される吸気における蒸発燃料の濃度差を小さくすることができる内燃機関の吸気装置を提供する。【解決手段】内燃機関の吸気装置１０は、サージタンク２０と、サージタンク２０に連結された第１吸気管３０及び第２吸気管４０と、燃料タンク２００で発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタ５１に連結されている主通路５６、主通路５６と第１吸気管３０とを連結する第１分岐通路５７、及び主通路５６と第２吸気管４０とを連結する第２分岐通路５８を含むパージ通路５５とを備える。パージ通路５５の第１分岐通路５７及び第２分岐通路５８にはそれぞれ、第１吸気管３０または第２吸気管４０へ流出するガスの流れを許容する一方で、第１吸気管３０または第２吸気管４０から流入するガスの流れを遮断する逆止弁６１，６２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各気筒と連通しているサージタンクと、
前記サージタンクに連結され、該サージタンクに吸気を導入する複数の吸気管と、
燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタに連結されている主通路、及び該主通路と前記複数の吸気管の各々とを連結する複数の分岐通路を含むパージ通路とを備え、
前記パージ通路の各分岐通路にはそれぞれ、前記吸気管へ流出するガスの流れを許容する一方で、前記吸気管から流入するガスの流れを遮断する逆止弁が設けられている
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、内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の内燃機関の吸気装置は、吸気通路を構成する一部材であるサージタンクを有している。サージタンクには、２つの吸気管が連結されており、各吸気管を通じてサージタンクに吸気が導入される。サージタンクは、内燃機関の各気筒と連通している。各吸気管から導入された吸気はサージタンクを流れて各気筒に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６７６９９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した内燃機関の吸気装置には、燃料タンクで発生した蒸発燃料を回収して各吸気管に放出するパージ装置が設けられることもある。パージ装置は、燃料タンクで発生した蒸発燃料を捕集するキャニスタを有している。キャニスタにはパージ通路が連結されている。パージ通路は、キャニスタに連結されている主通路と、該主通路から分岐する第１分岐通路及び第２分岐通路とを有している。第１分岐通路は一方の吸気管に連結され、第２分岐通路は他方の吸気管に連結されている。キャニスタに捕集された蒸発燃料は、パージ通路の主通路及び各分岐通路を流れて各吸気管に流出する。
【０００５】
ところで、内燃機関の吸気装置では、圧力損失の差によって、各吸気管内の圧力に差が生じることがある。こうした圧力差が相応に大きくなると、一方の吸気管から他方の吸気管にパージ通路の各分岐通路を通じて吸気が流動することがある。この場合、キャニスタからパージ通路に排出された蒸発燃料は、吸気の流れにのって、一方の吸気管には流出せずに他方の吸気管のみに流出する。サージタンクでは、各吸気管から導入された吸気を混合して蒸発燃料の濃度を均一にした上で、各気筒に吸気を供給することが望ましい。しかしながら、各吸気管から導入される吸気において蒸発燃料の濃度の差が大きいと、蒸発燃料の濃度が十分に均一化されずにサージタンクから各気筒に吸気が供給されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための内燃機関の吸気装置は、内燃機関の各気筒と連通しているサージタンクと、前記サージタンクに連結され、該サージタンクに吸気を導入する複数の吸気管と、燃料タンクで発生する蒸発燃料を捕集するキャニスタに連結されている主通路、及び該主通路と前記複数の吸気管の各々とを連結する複数の分岐通路を含むパージ通路とを備え、前記パージ通路の各分岐通路にはそれぞれ、前記吸気管へ流出するガスの流れを許容する一方で、前記吸気管から流入するガスの流れを遮断する逆止弁が設けられている。
【０００７】
上記構成では、パージ通路の各分岐通路に逆止弁が設けられており、該逆止弁は吸気管からパージ通路に流入するガスの流れを遮断する。そのため、複数の吸気管において仮に圧力差が生じていたとしても、パージ通路の分岐通路を通じた吸気管から他の吸気管への吸気の流動が抑制される。また、逆止弁は、パージ通路から吸気管へ流出するガスの流れは許容する。そのため、キャニスタからパージ通路に排出された蒸発燃料は各吸気管に流出する。すなわち、複数の吸気管において仮に圧力差が生じていたとしても、複数の吸気管にはそれぞれ、パージ通路を通じて蒸発燃料が流入する。そのため、複数の吸気管のうち一部の吸気管のみに蒸発燃料が流入する場合に比して、各吸気管を流れる吸気における蒸発燃料の濃度差が小さくなる。したがって、サージタンクにおいて吸気が合流した際に蒸発燃料の濃度が均一化されやすくなり、サージタンクから各気筒に供給される吸気において、蒸発燃料の濃度差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】内燃機関の吸気装置の概略構成を示す模式図。
【図２】サージタンクと機関本体との構成を模式的に示す正面図。
【図３】内燃機関の吸気装置において、燃料タンクからキャニスタへの蒸発燃料の流れを示す模式図。
【図４】内燃機関の吸気装置において、キャニスタからサージタンクへの蒸発燃料の流れを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
内燃機関の吸気装置の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施形態では、内燃機関としてＶ型６気筒の内燃機関を採用した例を示す。
図１に示すように、内燃機関の吸気装置１０は、吸気通路を構成する一部材であるサージタンク２０を有している。サージタンク２０は、内燃機関の機関本体１００に近接した位置に配置されている。サージタンク２０は、その中央部分に配設されている合流部２１を有している。合流部２１の一端（図１の左端）には、第１導入部２２が連結されている。合流部２１及び第１導入部２２は連通している。また、合流部２１の他端（図１の右端）には、第２導入部２３が連結されている。合流部２１及び第２導入部２３は連通している。
【００１０】
サージタンク２０の第１導入部２２には、第１吸気管３０が連結されている。サージタンク２０には第１吸気管３０を通じて吸気が導入される。第１吸気管３０には、第１スロットルバルブ３１が配設されている。第１吸気管３０を流れる吸気の量は、第１スロットルバルブ３１によって調節される。
【００１１】
サージタンク２０の第２導入部２３には、第２吸気管４０が連結されている。サージタンク２０には第２吸気管４０を通じても吸気が導入される。第２吸気管４０には、第２スロットルバルブ４１が配設されている。第２吸気管４０を流れる吸気の量は、第２スロットルバルブ４１によって調節される。
【００１２】
図２に示すように、内燃機関の機関本体１００は、シリンダブロック１０１を有している。シリンダブロック１０１は、その下端部を構成している本体部１０１Ａと、該本体部１０１Ａから分岐して互いにＶ字状をなすように上方に延びている第１ブロック部１０１Ｂ及び第２ブロック部１０１Ｃとからなる。
【００１３】
また、内燃機関の機関本体１００は、シリンダヘッド１０２も有している。シリンダヘッド１０２は、第１ブロック部１０１Ｂの上端に連結された第１シリンダヘッド１０２Ａと、第２ブロック部１０１Ｃの上端に連結された第２シリンダヘッド１０２Ｂとからなる。
【００１４】
機関本体１００は、第１ブロック部１０１Ｂ及び第１シリンダヘッド１０２Ａによって構成されている第１バンク１０３を有している。第１バンク１０３の内部には、気筒１０３Ａが形成されている。本実施形態では、第１バンク１０３には気筒１０３Ａが３つ並設されている。第１シリンダヘッド１０２Ａには、各気筒１０３Ａと連通している複数の吸気ポート１０２０Ａが形成されている。なお、図２には、気筒１０３Ａ及び吸気ポート１０２０Ａをそれぞれ１つのみ示している。
【００１５】
機関本体１００は、第２ブロック部１０１Ｃ及び第２シリンダヘッド１０２Ｂによって構成されている第２バンク１０４も有している。第２バンク１０４の内部には、気筒１０４Ａが形成されている。本実施形態では、第２バンク１０４には気筒１０４Ａが３つ並設されている。第２シリンダヘッド１０２Ｂには、各気筒１０４Ａと連通している複数の吸気ポート１０２０Ｂが形成されている。なお、図２には、気筒１０４Ａ及び吸気ポート１０２０Ｂをそれぞれ１つのみ示している。
【００１６】
シリンダブロック１０１の本体部１０１Ａの下端には、クランクケース１０５が連結されている。シリンダブロック１０１の下端部とクランクケース１０５とによって、クランクシャフト１０６が支持されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、サージタンク２０には、合流部２１に一端が連結された複数の分岐枝部２４も設けられている。分岐枝部２４は、管状に形成されている。本実施形態では、分岐枝部２４として、第１バンク１０３側（図１の左側）に並設された３つの第１分岐枝部２４Ａと、第２バンク１０４側（図１の右側）に並設された３つの第２分岐枝部２４Ｂとを有している。図２に示すように、第１分岐枝部２４Ａはそれぞれ、第１シリンダヘッド１０２Ａに連結されている。第１分岐枝部２４Ａは、第１シリンダヘッド１０２Ａに形成されている吸気ポート１０２０Ａを通じて、第１バンク１０３の気筒１０３Ａと連通している。また、第２分岐枝部２４Ｂはそれぞれ、第２シリンダヘッド１０２Ｂに連結されている。第２分岐枝部２４Ｂは、第２シリンダヘッド１０２Ｂに形成されている吸気ポート１０２０Ｂを通じて第２バンク１０４の気筒１０４Ａと連通している。すなわち、サージタンク２０は、内燃機関の各気筒１０３Ａ，１０４Ａと連通している。図２に矢印で示すように、第１吸気管３０から第１導入部２２に流れた吸気は、第２吸気管４０から第２導入部２３に流れた吸気とサージタンク２０の合流部２１において合流する。そして、合流部２１で合流した吸気は、各分岐枝部２４を通じて機関本体１００の各気筒１０３Ａ，１０４Ａに供給される。
【００１８】
図１に示すように、内燃機関の吸気装置１０は、燃料タンク２００で発生した蒸発燃料を回収して第１吸気管３０及び第２吸気管４０に放出するパージ装置５０も有している。パージ装置５０は、キャニスタ５１と、一端がキャニスタ５１に連結され、他端が第１吸気管３０及び第２吸気管４０に連結されたパージ通路５５とを有している。キャニスタ５１は、箱状のケース５２を有している。ケース５２の内部には、例えば活性炭等からなる吸着材５３が収容されている。ケース５２には、該ケース５２の内部と外部とを連通する第１開口部５２Ａ、第２開口部５２Ｂ、及び第３開口部５２Ｃが形成されている。第１開口部５２Ａには、連通路５９の一端が連結されている。連通路５９の他端は、燃料タンク２００の上端部に連結されている。
【００１９】
第２開口部５２Ｂには、パージ通路５５における主通路５６の一端が連結されている。主通路５６には、その経路上に流量制御弁６０が設けられている。流量制御弁６０は、電磁弁であり、主通路５６を流れるガスの流動を制御する。主通路５６の他端には、パージ通路５５の第１分岐通路５７の一端及び第２分岐通路５８の一端がそれぞれ連結されている。すなわち、パージ通路５５は、主通路５６によって構成されている一端部が一つの通路になっているとともに、各分岐通路５７，５８によって構成されている他端部が二股に分岐した通路になっている。
【００２０】
第１分岐通路５７の他端は、第１吸気管３０における第１スロットルバルブ３１よりも吸気下流側に連結されている。これにより、主通路５６と第１吸気管３０とが連結されている。第１分岐通路５７には、その経路上に第１逆止弁６１が設けられている。第１逆止弁６１は、感圧式の逆止弁である。すなわち、第１逆止弁６１は、第１分岐通路５７の上記一端側（主通路５６側）の圧力が上記他端側（第１吸気管３０側）の圧力よりも高いときには開弁して第１分岐通路５７から第１吸気管３０へ流出するガスの流れを許容する。一方で、第１分岐通路５７の上記一端側の圧力が上記他端側の圧力以下のときには閉弁して第１吸気管３０から第１分岐通路５７に流入するガスの流れを遮断する。
【００２１】
また、第２分岐通路５８の他端は、第２吸気管４０における第２スロットルバルブ４１よりも吸気下流側に連結されている。これにより、主通路５６と第２吸気管４０とが連結されている。第２分岐通路５８には、その経路上に第２逆止弁６２が設けられている。第２逆止弁６２は、感圧式の逆止弁である。すなわち、第２逆止弁６２は、第２分岐通路５８の上記一端側（主通路５６側）の圧力が上記他端側（第２吸気管４０側）の圧力よりも高いときには開弁して第２分岐通路５８から第２吸気管４０へ流出するガスの流れを許容する。一方で、第２分岐通路５８の上記一端側の圧力が上記他端側の圧力以下のときには閉弁して第２吸気管４０から第２分岐通路５８に流入するガスの流れを遮断する。
【００２２】
また、キャニスタ５１のケース５２に形成されている第３開口部５２Ｃは、大気開放されている。
図３に矢印で示すように、この内燃機関の吸気装置１０では、燃料タンク２００で発生した蒸発燃料をキャニスタ５１に流動させる。すなわち、燃料タンク２００において蒸発燃料が発生すると、該燃料タンク２００内の圧力が高くなるため、蒸発燃料及び燃料タンク２００内の空気を含む流動ガスが連通路５９を通じてキャニスタ５１のケース５２内部に流動する。流動ガスは、ケース５２内部において吸着材５３を通過し、これにより、流動ガスに含まれる蒸発燃料が吸着材５３に吸着される。吸着材５３を通過して蒸発燃料が除かれた流動ガスは、第３開口部５２Ｃから大気に放出される。このように流動ガスが流動することにより、燃料タンク２００で発生する蒸発燃料がキャニスタ５１に捕集される。
【００２３】
また、キャニスタ５１に捕集された蒸発燃料は次のようにして各吸気管３０，４０に流出する。すなわち、機関本体１００が駆動されると、各吸気管３０，４０及びサージタンク２０によって構成されている吸気通路には、負圧が発生する。そのため、第１分岐通路５７において、上記他端側（第１吸気管３０側）の圧力よりも上記一端側（主通路５６側）の圧力が高くなり、第１逆止弁６１が開弁する。また、第２分岐通路５８においても、上記他端側（第２吸気管４０側）の圧力よりも上記一端側（主通路５６側）の圧力が高くなり、第２逆止弁６２が開弁する。第１逆止弁６１及び第２逆止弁６２が開弁すると、第１分岐通路５７から第１吸気管３０に空気が流動し、第２分岐通路５８から第２吸気管４０に空気が流動する。パージ通路５５に設けられている流量制御弁６０が閉弁している状態では、第１分岐通路５７、第２分岐通路５８、及び主通路５６における流量制御弁６０よりも他端側に負圧が供給される。
【００２４】
ところで、第１吸気管３０及び第２吸気管４０では、それらの形状、流路径、流路長さ等の違いによって、圧力損失が異なることもある。本実施形態では、第１吸気管３０の流路径が第２吸気管の流路径よりも若干大きくなっており、第１吸気管３０の圧力損失が第２吸気管４０の圧力損失に比して小さい。このため、第１吸気管３０及び第２吸気管４０に負圧が発生しているときには、第１吸気管３０の圧力が、第２吸気管４０の圧力よりも低くなる。この場合、第１分岐通路５７の上記一端側、第２分岐通路５８の上記一端側、及び主通路５６の上記他端側の圧力は、第１吸気管３０の圧力とほぼ等しくなる。換言すれば、第１分岐通路５７の上記一端側、第２分岐通路５８の上記一端側、及び主通路５６の上記他端側の圧力は、第２吸気管４０の圧力よりも低くなる。その結果、第１分岐通路５７では一端側の圧力と他端側の圧力とが同じになり、第２分岐通路５８では一端側の圧力が他端側の圧力よりも低くなる。そのため、第１逆止弁６１及び第２逆止弁６２はともに開弁状態から閉弁状態に移行することとなる。
【００２５】
このように内燃機関の吸気装置１０において流量制御弁６０が閉弁しているときには、各吸気管３０，４０の負圧によって第１逆止弁６１及び第２逆止弁６２が一旦は開弁するものの、その後は各逆止弁６１，６２は閉弁した状態となり、第１分岐通路５７及び第２分岐通路５８を通じたガスの流動が抑制される。なお、こうした逆止弁６１，６２の駆動態様は、第１吸気管３０及び第２吸気管４０の圧力損失が同じ場合や、第１吸気管３０の圧力損失が第２吸気管４０の圧力損失に比して大きい場合であっても同様である。
【００２６】
そして、流量制御弁６０が開弁すると、主通路５６を通じてキャニスタ５１と各分岐通路５７，５８とが連通する。大気開放されているキャニスタ５１の圧力は各吸気管３０，４０内の圧力よりも高いことから、第１分岐通路５７の上記一端側の圧力が上記他端側の圧力よりも高くなり、第２分岐通路５８の上記一端側の圧力が上記他端側の圧力よりも高くなる。そのため、第１逆止弁６１及び第２逆止弁６２は開弁状態となり、キャニスタ５１からパージ通路５５を通じて各吸気管３０，４０に空気が流動する。
【００２７】
図４に一点鎖線の矢印で示すように、流量制御弁６０が開弁状態となると、キャニスタ５１のケース５２の内部には、第３開口部５２Ｃを通じて空気が流入する。ケース５２の内部に流入した空気は、吸着材５３を通過した後、第２開口部５２Ｂからパージ通路５５の主通路５６に排出される。空気が吸着材５３を通過する際には、吸着材５３に捕集されている蒸発燃料が分離し、該空気に混入する。そのため、キャニスタ５１からパージ通路５５に排出されるガスは、空気と蒸発燃料とを含むパージガスとなる。図４に実線の矢印で示すように、パージガスは、主通路５６から第１分岐通路５７または第２分岐通路５８に流れる。第１分岐通路５７に流れたパージガスは、第１逆止弁６１を通過して第１吸気管３０に流出し、吸気とともにサージタンク２０に流動する。また、第２分岐通路５８に流れたパージガスは、第２逆止弁６２を通じて第２吸気管４０に流出し、吸気とともにサージタンク２０に流動する。
【００２８】
なお、図１に示すように、内燃機関の吸気装置１０には、制御装置７０も設けられている。制御装置７０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ７１やクランクシャフト１０６の回転速度を検出する回転速度センサ７２などの各種センサからの出力信号が入力される。制御装置７０は、各種センサから入力される信号に基づいて第１スロットルバルブ３１及び第２スロットルバルブ４１の開度を制御する。また、制御装置７０は、各種センサからの信号に基づいて流量制御弁６０も制御する。例えば、キャニスタ５１に捕集された蒸発燃料が所定量以上であるなどの所定の条件が成立したときに、流量制御弁６０を開弁させる。これにより、キャニスタ５１に捕集された蒸発燃料が各吸気管３０，４０に流出する。
【００２９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、パージ通路５５の第１分岐通路５７に第１逆止弁６１が設けられ、第２分岐通路５８に第２逆止弁６２が設けられている。第１逆止弁６１は、第１吸気管３０からパージ通路５５に流入する吸気の流れを遮断する。また、第２逆止弁６２は、第２吸気管４０からパージ通路５５に流入する吸気の流れを遮断する。そのため、圧力損失の違いによって、第１吸気管３０及び第２吸気管４０において仮に圧力差が生じていたとしても、パージ通路５５の第１分岐通路５７及び第２分岐通路５８を通じて第１吸気管３０と第２吸気管４０との間で吸気の流動が生じることが抑制される。
【００３０】
一方で、第１逆止弁６１はパージ通路５５から第１吸気管３０へ流出するパージガスの流れを許容し、第２逆止弁６２はパージ通路５５から第２吸気管４０へ流出するパージガスの流れを許容する。そのため、キャニスタ５１からパージ通路５５に排出されたパージガスは各吸気管３０，４０に流出する。すなわち、第１吸気管３０及び第２吸気管４０において仮に圧力差が生じていたとしても、第１吸気管３０及び第２吸気管４０にはそれぞれ、パージ通路５５を通じてパージガス、すなわち蒸発燃料を流入させることができる。そのため、第１吸気管３０及び第２吸気管４０のうち一方の吸気管のみに蒸発燃料が流入する場合に比して、各吸気管３０，４０を流れる吸気における蒸発燃料の濃度差が小さくなる。
【００３１】
したがって、サージタンク２０において第１吸気管３０から導入された吸気及び第２吸気管４０から導入された吸気が合流した際に、蒸発燃料の濃度が均一化されやすくなり、サージタンク２０から各気筒１０３Ａ，１０４Ａに供給される吸気において、蒸発燃料の濃度差を小さくすることができる。
【００３２】
（２）サージタンク２０の第１分岐枝部２４Ａは、合流部２１において第１導入部２２側に配置されているため、第１導入部２２から合流部２１に流れた吸気は、第１分岐枝部２４Ａに流入しやすい。一方で、サージタンク２０の第２分岐枝部２４Ｂは、合流部２１において第２導入部２３側に配置されているため、第２導入部２３から合流部２１に流れた吸気は、第２分岐枝部２４Ｂに流入しやすい。こうした構成では、第１吸気管３０から導入された吸気と第２吸気管４０から導入された吸気とが、合流部２１において積極的に混合されにくいこともある。このように合流部２１において合流した吸気が混合されにくい場合であっても、各吸気管３０，４０を流れる吸気における蒸発燃料の濃度差を小さくできるため、各分岐枝部２４を通じて各気筒１０３Ａ，１０４Ａに供給される吸気における蒸発燃料の濃度差を小さくすることが可能になる。
【００３３】
上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・上記実施形態では、サージタンク２０に第１吸気管３０及び第２吸気管４０を連結した態様を示したが、サージタンク２０に吸気管を３つ以上連結するようにしてもよい。この場合には、パージ通路５５に吸気管と同数の分岐通路を設けて、主通路５６と複数の吸気管の各々とを複数の分岐通路によって連結することで上記実施形態と同様の構成とすることができる。
【００３４】
・サージタンク２０の構成は上述したものに限られない。例えば、第１導入部２２を省略して、第１吸気管３０を合流部２１に連結するようにしてもよい。
・内燃機関の吸気装置１０をＶ型６気筒の内燃機関に適用した例を示したが、例えばＶ型８気筒など、気筒数の異なる他の内燃機関に適用することも可能である。また、機関本体１００に設けられるバンクの数は第１バンク１０３及び第２バンク１０４の２つに限られず、３つ以上であってもよい。また、バンクの数を１つにしてもよい。すなわち、直列型の内燃機関に上述した実施形態と同様の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…内燃機関の吸気装置、２０…サージタンク、２１…合流部、２２…第１導入部、２３…第２導入部、２４…分岐枝部、２４Ａ…第１分岐枝部、２４Ｂ…第２分岐枝部、３０…第１吸気管、３１…第１スロットルバルブ、４０…第２吸気管、４１…第２スロットルバルブ、５０…パージ装置、５１…キャニスタ、５２…ケース、５２Ａ…第１開口部、５２Ｂ…第２開口部、５２Ｃ…第３開口部、５３…吸着材、５５…パージ通路、５６…主通路、５７…第１分岐通路、５８…第２分岐通路、５９…連通路、６０…流量制御弁、６１…第１逆止弁、６２…第２逆止弁、７０…制御装置、７１…アクセルセンサ、７２…回転速度センサ、１００…機関本体、１０１…シリンダブロック、１０１Ａ…本体部、１０１Ｂ…第１ブロック部、１０１Ｃ…第２ブロック部、１０２…シリンダヘッド、１０２Ａ…第１シリンダヘッド、１０２０Ａ…吸気ポート、１０２Ｂ…第２シリンダヘッド、１０２０Ｂ…吸気ポート、１０３…第１バンク、１０３Ａ…気筒、１０４…第２バンク、１０４Ａ…気筒、１０５…クランクケース、１０６…クランクシャフト、２００…燃料タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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