(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を通過した過給吸気が複数の吸気ポート（７）を経て導かれる複数の気筒を有する内燃機関の吸気システムにおいて、
前記過給機の吸気流方向の下流側に設けられたサージタンク室（４）、およびこのサージタンク室（４）内に流入した過給吸気を前記複数の吸気ポート（７）へそれぞれ分配する複数の分岐通路（５）を有するインテークマニホールド（１、３）と、
このインテークマニホールド（１、３）内に流入した過給吸気を、内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却する第１冷却部（２１）、前記複数の吸気ポート（７）内に還流した内部ＥＧＲガスを、内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却する複数の第２冷却部（２２）、および前記第１冷却部（２１）と前記複数の第２冷却部（２２）とを連結する複数の中間連結部（２３）を有し、前記第１冷却部（２１）が前記サージタンク室（４）内に挿入配置され、前記複数の第２冷却部（２２）が前記複数の吸気ポート（７）内にそれぞれ挿入配置され、前記複数の中間連結部（２３）が前記複数の分岐通路（５）内にそれぞれ挿入配置される構成の水冷式クーラと
を備え、
前記インテークマニホールド（１、３）は、前記第１冷却部（２１）との間に所定距離を隔てて対向する対向壁部（４１、４２）、および前記第１冷却部（２１）と前記対向壁部（４１、４２）との間に、過給吸気が流通可能なサージチャンバ（４５、４６）を有しており、
前記水冷式クーラは、前記第１冷却部（２１）、前記複数の第２冷却部（２２）および前記複数の中間連結部（２３）が、前記サージタンク室（４）の長手方向、前記複数の分岐通路（５）の幅方向および前記複数の吸気ポート（７）の幅方向に並列して配置された複数のチューブ（１１、１２）で構成され、外部から取り入れた冷却水を、前記複数のチューブ（１１、１２）に分配することで、前記冷却水が前記第１冷却部（２１）から前記複数の中間連結部（２３）および前記複数の第２冷却部（２２）のそれぞれを並列に流れたのち集合して外部へ送出されることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の吸気システムにおいて、
前記水冷式クーラは、前記第１冷却部（２１）と前記複数の第２冷却部（２２）とが一体化されていることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気システムにおいて、
前記水冷式クーラは、外部から流入した冷却水を前記複数のチューブ（１１、１２）に分配する冷却水分配部（２４）、および前記複数のチューブ（１１、１２）から冷却水を集合させて外部へ流出させる冷却水集合部（２５）を有し、
前記冷却水分配部（２４）および前記冷却水集合部（２５）は、前記複数のチューブ（１１、１２）の端部に接続されていることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の吸気システムにおいて、
前記複数の分岐通路（５）は、前記サージタンク室（４）の長手方向に並列して配置されていることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の内燃機関の吸気システムにおいて、
前記冷却水分配部（２４）または前記冷却水集合部（２５）は、前記第１冷却部（２１）に対して前記第２冷却部（２２）側と異なる側に設置されていることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関の吸気システムにおいて、
前記インテークマニホールド（１、３）は、前記第１冷却部（２１）に接触して前記第１冷却部（２１）との間の隙間をシールする吸気シール部（４３、４４）を有していることを特徴とする内燃機関の吸気システム。
【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のサージタンク室内および内燃機関の各吸気ポート内に水冷式クーラを収容した内燃機関の吸気システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来より、過給吸気を複数の気筒に送り込む過給機を備えた内燃機関（以下過給エンジンとも言う）においては、過給機で圧縮されて吸気の温度が上昇する。吸気の温度が上昇すると、エンジンに対する吸気の充填効率が悪化するだけでなく、エンジンの高負荷時にノッキングが発生し易くなる。
この対策として、過給機で圧縮されて高温となった過給吸気を冷却するインタークーラが搭載されている。
インタークーラには、空冷式と水冷式とがあり、特に水冷式のインタークーラにおいては、過給機の下流側の吸気管、例えばインテークマニホールドのサージタンク室内に配置することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、エンジンの排気行程中に吸気バルブを開弁させて排気ガスの一部を吸気ポート内に戻すことが可能な内部ＥＧＲシステムが公知である。
ここで、吸気ポート内に戻された排気ガスの一部である内部ＥＧＲガスは、外部ＥＧＲガスよりも高温であり、吸気ポート内に燃料噴射することが可能なインジェクタから噴射された燃料が付着し易い吸気バルブを加熱して燃料の気化が促進される。
しかしながら、高温の内部ＥＧＲガスは、吸気ポートに戻された直後の吸気行程において、過給機で圧縮された高温の過給吸気と共に気筒内に再度吸入される。そのため、吸入された内部ＥＧＲガスは、依然として高温であり、各気筒の燃焼室内の温度が上昇し易くなる。したがって、高温の内部ＥＧＲガスが燃焼室内に流入し、燃焼室内の温度が高くなると、ノッキングが発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、複数の気筒を有し、各気筒の吸気ポートに戻された内部ＥＧＲガスを冷却水で冷却する１本の冷却チューブおよび複数の冷却ジャケットを備えた内部ＥＧＲシステムが公知である（例えば、特許文献２参照）。
冷却チューブは、吸気バルブの近傍、つまり吸気ポートの奥深くまで挿入される複数の吸気ポート挿入部を備え、サージタンク内の入口側冷却チューブから各吸気ポート内の吸気ポート挿入部を順に流通して、インテークマニホールドの各分岐管と各吸気ポートを順に冷却してから、サージタンク内の出口側冷却チューブを経て、外部へ送り出される。このように、冷却チューブを流れる冷却水は、気筒＃１の吸気ポートから気筒＃４の吸気ポートへと直列に流れるようになっている。
【０００５】
一方、複数の冷却ジャケットは、サージタンク内に挿入される１本の冷却水主管に対して、各分岐管の周囲を囲む各冷却ジャケットが出入口枝管を介して接続されている。この場合も、冷却チューブから気筒＃１の冷却ジャケットを通って再度冷却チューブへ戻される。この冷却チューブへの戻り部の下流側から気筒＃２の冷却ジャケットを通って再度冷却チューブへ戻される。この冷却チューブへの戻り部の下流側から気筒＃３の冷却ジャケットを通って再度冷却チューブへ戻される。この冷却チューブへの戻り部の下流側から気筒＃４の冷却ジャケットを通って再度冷却チューブへ戻される。このように、各冷却ジャケットを流れる冷却水は、気筒＃１の分岐管から気筒＃４の分岐管へと直列に流れるようになっている。
【０００６】
［従来の技術の不具合］
ところが、従来の内部ＥＧＲシステムにおいては、インテークマニホールド内に流入した過給吸気および各吸気ポート内に流入した内部ＥＧＲガスの両方を冷却チューブおよび複数の冷却ジャケットで冷却しようとすると、４気筒エンジンの場合、１／４に分割された各気筒毎の冷却チューブおよび冷却ジャケットのみでは、過給吸気および内部ＥＧＲガスの冷却性能が不足するという問題が生じている。
【０００７】
この理由は、容積が限られた中で全体流量分の過給吸気を冷却しないといけない。
また、過給吸気を効率良く冷却するためには、冷却チューブおよび複数の冷却ジャケットによって構成されるインタークーラの容積を拡大する必要がある。そこで、インテークマニホールド内の吸気流方向（Ｘ方向）にインタークーラを伸ばした場合、インタークーラのＸ方向寸法が大きくなってしまう。また、Ｘ方向に対して垂直なインテークマニホールドの高さ方向（Ｙ方向）にインタークーラを伸ばした場合、インテークマニホールドとシリンダヘッドとを締結する複数の締結点の間隔を拡げる必要がある。これらにより、インタークーラのＸ方向およびＹ方向への大型化に伴いインテークマニホールド自体が大型化し、車両のエンジンルームへの搭載性が悪化するという問題があった。
【０００８】
また、従来の内部ＥＧＲシステムにおいては、冷却チューブを流れる冷却水が、気筒＃１の吸気ポートから気筒＃４の吸気ポートへと直列に流れるようになっている。これにより、冷却チューブに冷却水を流入させる冷却水入口から、冷却チューブから冷却水を流出させる冷却水出口までの距離が、サージタンク室の長手方向（分岐管配列方向：Ｚ方向）に大きく離れているので、内部ＥＧＲガスとの熱交換により冷却水の温度が各吸気ポート毎に段階的に上昇していき、エンジンの気筒間で内部ＥＧＲガスの冷却性能に差異が発生するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１０−５１０４２５号公報
【特許文献２】特許第４５６３３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、インテークマニホールドや水冷式クーラの大型化および搭載性の悪化を伴うことなく、過給吸気と内部ＥＧＲガスの冷却性能の向上を図ることのできる内燃機関の吸気システムを提供することにある。
また、気筒間における内部ＥＧＲガスの冷却性能の差異を抑制することのできる内燃機関の吸気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、第１冷却部の内部を流れる冷却水とインテークマニホールド内に流入した過給吸気とを熱交換させて過給吸気を冷却すると共に、複数の第２冷却部の内部を流れる冷却水と複数の吸気ポート内に還流した内部ＥＧＲガスとを熱交換させて内部ＥＧＲガス冷却する水冷式クーラを備えている。
そして、第１冷却部をインテークマニホールドのサージタンク室内に挿入配置し、且つ複数の第２冷却部を内燃機関の各吸気ポート内にそれぞれ挿入配置したことにより、部品点数および組付工数を削減できるため、コストダウンが可能となる。
また、水冷式クーラの第１冷却部の内部を流れる冷却水によってインテークマニホールド内に流入した過給吸気を冷却すると共に、水冷式クーラの第２冷却部の内部を流れる冷却水によって各気筒毎の吸気ポート内に還流した内部ＥＧＲガスを冷却することにより、インテークマニホールドや水冷式クーラの大型化および搭載性の悪化を伴うことなく、過給吸気と内部ＥＧＲガスの冷却性能の向上を図ることができる。また、気筒間における内部ＥＧＲガスの冷却性能の差異を抑制することができる。
また、請求項１に記載の発明によれば、第１冷却部と複数の第２冷却部とを連結する複数の中間連結部を有する水冷式クーラを備えている。そして、複数の中間連結部は、インテークマニホールドの各分岐通路内にそれぞれ挿入配置されている。これにより、第１冷却部と複数の第２冷却部とを一体化することが可能となる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、第１冷却部と対向壁部との間に、過給吸気が流通可能なサージチャンバを設定することにより、インテークマニホールド内の第１冷却部全体を過給吸気の冷却部として使用することができる。これによって、第１冷却部全体で冷却した過給吸気を、各吸気ポート内の第２冷却部に流入させることができるため、サージタンク室の高さ方向へのサイズ拡大を防止できる。
特に、請求項１に記載の発明によれば、水冷式クーラは、第１冷却部、複数の第２冷却部および複数の中間連結部が、サージタンク室の長手方向、複数の分岐通路の幅方向および複数の吸気ポートの幅方向に並列して配置された複数のチューブで構成されている。よって、外部から取り入れた冷却水は、複数のチューブに分配され、第１冷却部から複数の中間連結部および複数の第２冷却部のそれぞれを並列に流れたのち集合して外部へ送出されるため、気筒間の冷却性能に差が発生しない。
なお、サージタンク室の長手方向、複数の分岐通路の幅方向および複数の吸気ポートの幅方向に並列配置された複数のチューブを設けたことにより、チューブを２種類作製し、インテークマニホールドと内燃機関との締結点を回避する形状にしても、チューブの冷却水流れの設定ができる。すなわち、チューブを吸気ポート内まで行くものと、インテークマニホールド内で終わるものとの２種類作製することにより、サージタンク室の長手方向にチューブを並べることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、インテークマニホールド内に流入した過給吸気を冷却する第１冷却部と、複数の吸気ポート内に還流した内部ＥＧＲガスを冷却する複数の第２冷却部とを一体化した水冷式クーラを設けたことにより、部品点数および組付工数を削減できるため、コストダウンが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、外部から流入した冷却水を複数のチューブに分配する冷却水分配部、および複数のチューブから冷却水を集合させて外部へ流出させる冷却水集合部を有する水冷式クーラを備えている。そして、冷却水分配部および冷却水集合部は、複数のチューブの端部に接続されている。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、第１冷却部に接触して第１冷却部との間の隙間をシールする吸気シール部を有するインテークマニホールドを備えている。
このように第１冷却部の吸気流方向の上流側のインテークマニホールド内に吸気シール部を設けたことにより、インテークマニホールド内に流入した過給吸気が、第２冷却部に優先的に流れずに、第１冷却部に流れるようになり、過給吸気の冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】インテークマニホールドを示した正面図である（実施例１）。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である（実施例１）。
【図３】水冷クーラの概略構成を示した模式図である（実施例１）。
【図４】水冷クーラの概略構成を示した模式図である（実施例１）。
【図５】水冷クーラの概略構成を示した模式図である（実施例１）。
【図６】インテークマニホールドの締結点を示した正面図である（比較例１）。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
［実施例１の構成］
図１ないし図５は、本発明を適用した内燃機関の吸気システム（実施例１）を示したものである。
【００１９】
本実施例の内燃機関の制御装置（エンジン制御システム）は、内燃機関（エンジン）の排気ガス（排気）の圧力を利用して、エアクリーナを通過した吸気を過給（圧縮または加圧）するターボチャージャ（過給機）を有する過給システムと、エンジンの排気行程中に吸気バルブを開弁させて排気ガスの一部（内部ＥＧＲガス）を吸気通路内に戻すことが可能な内部ＥＧＲシステムとを備え、ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された過給吸気（過給エア）および内部ＥＧＲガスを、水冷式クーラで冷却する吸気冷却システム（内燃機関の吸気システム）として使用されるものである。
本実施例の水冷式クーラは、過給エアだけでなく、内部ＥＧＲガスも効率良く冷却できるように、インテークマニホールドのサージタンク１からエンジン本体内の各気筒の燃焼室近傍まで延伸するように収納されている。
【００２０】
エンジンのインテークマニホールドは、スロットルボディの出口端から流入した過給エアの圧力変動を低減するサージタンク１、このサージタンク１の複数（各気筒毎）の連通孔２にそれぞれ接続する複数（各気筒毎）の吸気分岐管（以下分岐管３）等を備えている。サージタンク１の内部には、スロットルボディに接続する吸気導入口から流入した過給エアを一旦貯蔵するサージタンク室４が形成されている。各分岐管３の内部には、連通孔２を介して、サージタンク室４と連通する複数の分岐通路５が形成されている。
なお、インテークマニホールドの詳細は、後述する。
【００２１】
ここで、エンジンは、複数の気筒（第１〜第３気筒：気筒＃１〜＃３）を有し、エアクリーナで濾過された清浄な空気とインジェクタ（燃料噴射弁）より噴射された燃料との混合気を燃焼室内で燃焼して得られる熱エネルギーにより出力を発生する多気筒ガソリンエンジン（直列３気筒エンジン）が採用されている。但し、多気筒ガソリンエンジンに限定されず、多気筒ディーゼルエンジンを適用しても構わない。
エンジンは、吸気行程、圧縮行程、燃焼（爆発）行程、排気行程の４つの行程（ストローク）を周期（サイクル）として繰り返す４サイクルエンジンが採用されている。
【００２２】
エンジンは、複数の気筒（シリンダ）が気筒配列方向に直列に配置されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの上部に結合されるシリンダヘッド６とを備えている。
シリンダブロックの内部には、気筒配列方向に３つの燃焼室（シリンダボア）が形成されている。各シリンダボア内には、連接棒を介して、クランクシャフト（内燃機関の出力軸）に連結されたピストンがその往復移動方向に摺動自在にそれぞれ支持されている。
シリンダヘッド６には、各気筒の燃焼室に対してそれぞれ独立して接続する少なくとも１つ以上の吸気ポート７、および各気筒の燃焼室に対してそれぞれ独立して接続する少なくとも１つ以上の排気ポート（図示せず）が設けられている。各吸気ポート７は、水冷式クーラのクーラコア２２を収納するクーラ収納空間を有している。
シリンダヘッド６には、各気筒の燃焼室内に流入した混合気への点火を行う複数のスパークプラグ、および各吸気ポート７に燃料を噴射する複数のインジェクタが取り付けられている。なお、気筒内噴射式のインジェクタの場合には、各気筒の燃焼室に流入した吸気に対して燃料が噴射される。
【００２３】
過給エンジンには、水冷式クーラに冷却水を循環供給する冷却水回路（冷却水循環路）が設けられている。
冷却水回路は、リザーブタンクから水冷式クーラの冷却水入口管（冷却水パイプ８）へ冷却水を循環供給する冷却水配管と、水冷式クーラの冷却水出口管（冷却水パイプ９）からラジエータを経てリザーブタンクへ冷却水を循環供給する冷却水配管と、冷却水回路中に冷却水の循環流を発生させるウォータポンプとを備えている。なお、ラジエータで冷却水と冷却風（外気）とを熱交換させることで、所定の温度範囲（例えば３５〜４０℃）の冷却水をリザーブタンクに戻すように構成されている。
【００２４】
ここで、水冷式クーラは、並列して配置された複数のチューブ１１、１２、および過給エアと内部ＥＧＲガスと冷却水との熱交換効率を高める複数のフィン１３、１４を有し、チューブ１１、１２とフィン１３、１４とを交互に積層して構成されている。この水冷式クーラは、第１クーラコア（以下クーラコア２１）、複数の第２クーラコア（以下クーラコア２２）、複数の中間連結部２３、冷却水分配部２４、冷却水集合部２５およびタンクキャップ２６が一体化されている。
なお、水冷式クーラの詳細は、後述する。
【００２５】
複数の吸気ポート７の燃焼室側端部には、各気筒の燃焼室で開口する吸気ポート開口部を開閉する各気筒毎の吸気バルブ（図示せず）が設置されている。
複数の排気ポートの燃焼室側端部には、各気筒の燃焼室で開口する排気ポート開口部を開閉する各気筒毎の排気バルブ（図示せず）が設置されている。
各気筒の排気行程では、各気筒の排気バルブが下死点（ＢＤＣ）またはその前または後で開弁し、また、各気筒の排気バルブが上死点（ＴＤＣ）またはその前または後で閉弁するようになっている。
各気筒の吸気行程では、各気筒の吸気バルブが上死点（ＴＤＣ）またはその前または後で開弁し、また、各気筒の吸気バルブが下死点（ＢＤＣ）またはその前または後で閉弁するようになっている。
【００２６】
また、排気行程中の気筒（排気気筒）において、吸気バルブタイミング機構を制御して、吸気バルブの開弁時期を進角して吸気バルブと排気バルブとの開弁期間をオーバーラップさせることで、排気気筒の吸気ポート７内に内部ＥＧＲガスを還流させることが可能である。
あるいは、排気行程中の気筒（排気気筒）において、吸気バルブタイミング機構を制御して、吸気バルブの開弁時期を進角し、排気バルブタイミング機構を制御して、排気バルブの開弁時期を遅角して吸気バルブと排気バルブとの開弁期間をオーバーラップさせることで、排気気筒の吸気ポート７内に内部ＥＧＲガスを還流させることが可能である。
なお、排気気筒の吸気ポート７内に戻された内部ＥＧＲガスは、次の吸気行程で燃焼室内に流入する。
各気筒の燃焼室に独立して接続する複数の吸気ポート７には、内部に吸気通路が形成される吸気管が接続されている。また、各気筒の燃焼室に独立して接続する複数の排気ポートには、内部に排気通路が形成される排気管が接続されている。
【００２７】
吸気管は、エアクリーナの下流側に設置されたコンプレッサ、このコンプレッサの下流側に設置された電子スロットル、およびこの電子スロットルの下流側に接続されるインテークマニホールド等により構成されて、エンジンの各気筒の吸気ポート７に接続されている。
排気管は、エキゾーストマニホールドの下流側に設置されたタービン、このタービンの下流側に設置された排気浄化装置（三元触媒等）、およびこの排気浄化装置の下流側に設置されたマフラー等により構成されて、エンジンの各気筒の排気ポートに接続されている。
【００２８】
ターボチャージャは、吸気通路の途中に設けられたコンプレッサと、排気通路の途中に設けられたタービンとを備え、吸気通路を流れる吸気をコンプレッサで圧縮し、圧縮された過給エアを各気筒の燃焼室へ送り込むターボ過給機である。
このターボチャージャは、タービンのホイール（タービンホイール）が排気ガスにより回転駆動されると、ホイールと一体回転可能に連結したシャフトおよびコンプレッサのインペラ（コンプレッサインペラ）が回転し、このインペラがエアクリーナを通過した吸気を圧縮する。
タービンは、ホイールおよびタービンハウジングを備えている。このホイールは、円周方向に複数のタービンブレード（翼）を有し、エンジンの排気圧力により回転駆動される。
コンプレッサは、インペラおよびコンプレッサハウジングを備えている。このインペラは、円周方向に複数のインペラブレード（翼）を有し、シャフトを介して、ホイールに連結して回転駆動（直結駆動）される。
【００２９】
電子スロットルは、コンプレッサとインテークマニホールドとの間に結合されたスロットルボディ、このスロットルボディの内部に回転可能に収容されて、吸気の流量を調整するスロットルバルブ、このスロットルバルブを開閉動作させる電動アクチュエータ、およびスロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサを備えている。
電動アクチュエータは、電力の供給を受けるとスロットルバルブを回転駆動する動力（トルク）を発生するモータ、およびこのモータの回転を減速してスロットルバルブの回転軸（シャフト）に伝達する減速機構等により構成される。
なお、モータは、エンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）によって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３０】
次に、本実施例のインテークマニホールドの詳細を図１ないし図５に基づいて説明する。
インテークマニホールドは、スロットルボディを通過した吸気（過給エア）の圧力変動を低減するサージタンク１、および気筒配列方向に並列して配置される複数の分岐管３等を備えている。
サージタンク１の内部には、複数の分岐管３内に形成される各分岐通路５に過給エアを分配する所定の内容積を有するサージタンク室４が形成されている。
３気筒エンジンの各気筒に対応する３つの連通孔２は、サージタンク室４の長手方向に沿って所定の間隔（等間隔）で開口形成された吸気出口である。
複数の分岐管３は、各気筒毎の吸気ポート７に独立して接続されて、サージタンク室４より分岐している。複数の分岐通路５は、サージタンク室４から各連通孔２を経て流入した過給エアを、各気筒毎の吸気ポート７へ導くための吸気通路である。
【００３１】
ここで、インテークマニホールドには、各気筒の燃焼室内において縦方向の旋回流（吸気渦流、タンブル流）を発生させるタンブル制御弁が内蔵されている。
タンブル制御弁は、各気筒毎の分岐通路５を開閉する複数のタンブルバルブ、これらのタンブルバルブを連動可能に連結するシャフト、および複数のタンブルバルブを開閉動作させる電動アクチュエータを備えている。
電動アクチュエータは、電力の供給を受けると複数のタンブルバルブを回転駆動する動力（トルク）を発生するモータ、およびこのモータの回転を減速してシャフトに伝達する減速機構等により構成される。
なお、モータは、ＥＣＵによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
【００３２】
サージタンク１は、複数のボルト等の締結手段を用いてスロットルボディの出口端部を締結固定（結合）する結合フランジ（第１結合部）３１を有している。この結合フランジ３１には、スロットルボディからサージタンク室４へ過給エアを導入する吸気導入口が形成されている。
サージタンク１は、複数のボルト等の締結手段を用いてタンブル制御弁の電動アクチュエータを締結固定（結合）する結合フランジ３２を有している。
サージタンク１の図示下端部には、水冷式クーラを固定するクーラ取付座（凹部）３３が一体成形で形成されている。
【００３３】
サージタンク１の図示上端側には、複数のボルト等の締結手段を用いてシリンダヘッド６の入口開口端部に締結固定（結合）される複数の結合フランジ（第２結合部）３４および複数のボルト締結部（第３結合部）３５が設けられている。
複数の結合フランジ３４は、サージタンク１の長手方向（気筒配列方向：図示Ｚ方向）の両側から外部へ向かって突出している。
複数のボルト締結部３５は、複数（各気筒毎）の連通孔２との間にサージタンク室４を隔てて対向する複数の対向壁部３６のうちの隣接する対向壁部３６間に設けられている。  複数の結合フランジ３４および複数のボルト締結部３５には、シリンダヘッド６のボルト締結孔に螺合するボルトが挿通する複数のボルト挿通孔（締結点）３７、３８が形成されている。
また、サージタンク１には、ブローバイガス還元用パイプを取り付けるための配管ジョイント３９、およびブレーキブースターに吸気負圧を供給する負圧導入パイプを取り付けるための配管ジョイント４０が、サージタンク１の外面から側方に突出するように設けられている。
【００３４】
サージタンク１は、水冷式クーラのクーラコア２１との間に所定の距離を隔てて対向する対向壁部４１と、水冷式クーラの入口タンク部である冷却水分配部２４および出口タンク部である冷却水集合部２５に対向するか、あるいは水冷式クーラのクーラコア２１との間に所定の距離を隔てて対向する対向壁部４２とを備えている。
対向壁部４１、４２は、クーラコア２１に接触してクーラコア２１との間の隙間をシールする吸気シール部（シール部材４３とリブ４４）を有している。リブ４４は、対向壁部４１からクーラコア２１の上流端面側に突出している。
複数（各気筒）の連通孔２は、対向壁部４２を貫通して複数の分岐通路５に連通している。
【００３５】
サージタンク室４は、クーラコア２１を収納するクーラ収納空間、このクーラ収納空間の上流側に設けられるサージチャンバ４５、およびクーラ収納空間の下流側に設けられるサージチャンバ４６を有している。
サージチャンバ４５は、クーラコア２１と対向壁部４１との間に形成された所定の容積空間である。このサージチャンバ４５内では、過給エアがサージタンク室４の長手方向（図示Ｚ方向）に流通可能である。
サージチャンバ４６は、クーラコア２１と対向壁部４２との間に形成された所定の容積空間である。このサージチャンバ４６内では、過給エアがサージタンク室４の長手方向（図示Ｚ方向）に流通可能である。
複数の分岐通路５は、各中間連結部２３を収納するクーラ収納空間を有している。
なお、インテークマニホールドのサージタンク１には、他の部品（エンジン補機やワイヤーハーネス）を取り付ける（または引っ掛けるまたは束ねる）フック４７、４８が設けられている。また、サージタンク１の外面には、図示Ｙ方向および図示Ｚ方向に延びる格子状の補強リブ４９が設けられている。
【００３６】
次に、本実施例の水冷式クーラの詳細を図１ないし図５に基づいて説明する。
水冷式クーラは、高温の過給エアおよび高温の内部ＥＧＲガスを冷却水と熱交換させて過給エアおよび内部ＥＧＲガスの両方を冷却するＵターンフロータイプのインタークーラおよびＥＧＲクーラである。
水冷式クーラは、複数のチューブ１１、１２の外部を流れる過給エアおよび内部ＥＧＲガスと、複数のチューブ１１、１２の内部を流れる冷却水とを熱交換させる熱交換器である。
【００３７】
水冷式クーラは、サージタンク１のクーラ収納空間内に挿入配置されたクーラコア２１と、シリンダヘッド６の各クーラ収納空間内にそれぞれ挿入配置された複数のクーラコア２２と、複数の分岐管３の各クーラ収納空間内にそれぞれ挿入配置された複数の中間連結部２３とを備えている。
また、水冷式クーラは、外部（リザーブタンク）から冷却水パイプ８を経て流入した冷却水をクーラコア２１、２２を構成する複数のチューブ１１、１２に分配する冷却水分配部２４と、複数のチューブ１１、１２から冷却水パイプ９を経て冷却水を集合させて外部（ラジエータ）へ流出させる冷却水集合部２５とを備えている。
冷却水パイプ８、９は、冷却水分配部２４および冷却水集合部２５の各開口部を塞ぐタンクキャップ２６に設けられている。これらの冷却水パイプ８、９は、クーラ取付座３３を貫通してサージタンク１の外部に突出している。
タンクキャップ２６は、クーラ取付座３３上に保持されている。
【００３８】
複数のチューブ１１、１２は、一対の成形プレート（金属材）をろう付けにより接合して、一対の成形プレートの対向面（内壁面）間に冷却水が流れる冷却水流路が形成される扁平形状のチューブ（扁平チューブ）である。各チューブ１１、１２の内部には、行き流路である冷却水流路５１、戻り流路である冷却水流路５２、これらの冷却水流路５１と冷却水流路５２とを繋ぐＵ字部（冷却水流路５３）、および冷却水流路５１と冷却水流路５２とを仕切る中央隔壁５４が設けられている。
複数のフィン１３、１４は、薄い帯状の金属板を所定の形状に加工したものである。これらのフィン１３、１４の板厚方向の両面の過給エアが流れる部分（以下過給エア通路）には、熱交換効率を高めるためのルーバ（図示せず）が形成されている。なお、複数のフィン１３、１４としては、過給エアおよび内部ＥＧＲガス冷却性能に優れる波形形状のフィン（コルゲートフィン）が使用される。また、複数のフィン１３、１４としてプレートフィンを使用しても良い。また、複数のフィン１３、１４としてコルゲートフィンとプレートフィンを併用しても良い。
【００３９】
クーラコア２１、２２は、複数のチューブ１１、１２と複数のフィン１３、１４とを交互に積層し、チューブ積層方向（サージタンク室４の長手方向、複数の吸気ポート７の幅方向：図示Ｚ方向）の最も両外側に配置される最外側フィン１３、１４よりも更に外側に、クーラコア２１、２２を補強するサイドプレートがそれぞれ配設されている。つまりクーラコア２１、２２のうちのチューブ積層方向の両端側には、複数のチューブ１１、１２の長手方向（図示Ｙ方向、図示Ｘ方向）と平行な方向に延びるサイドプレートがそれぞれ配設されている。
サイドプレートは、両側の最外側フィン１３、１４に接続されて、クーラコア２１、２２の強度を高く保つ補強部材を構成する。
【００４０】
クーラコア２１は、サージタンク室４の長手方向に所定の間隔（等間隔）で並列して配置される複数のチューブ１１、１２および隣接するチューブ１１、１２間に配置される複数のフィン１３を有し、サージタンク１のサージタンク室４内に流入した過給エアを、複数のチューブ１１、１２の各冷却水流路５１、５２の内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却する第１冷却部（過給吸気冷却部、熱交換器本体）を構成する。このクーラコア２１は、サージタンク室４の長手方向の全通路断面を塞ぐように設置されている。
クーラコア２２は、複数の吸気ポート７の幅方向に所定の間隔（等間隔）で並列して配置される複数のチューブ１１および隣接するチューブ１１間に配置される複数のフィン１４を有し、シリンダヘッド６の各吸気ポート７内に流入した内部ＥＧＲガスを、複数のチューブ１１の各冷却水流路５１〜５３の内部を流れる冷却水と熱交換させて冷却する第２冷却部（内部ＥＧＲ冷却部、熱交換器本体）を構成する。このクーラコア２２は、各吸気ポート７の幅方向の全通路断面を塞ぐように設置されている。
中間連結部２３は、サージタンク室４の長手方向に所定の間隔（等間隔）で並列して配置される複数のチューブ１１、１２を有し、クーラコア２１とクーラコア２２とを繋ぐ中継部である。なお、中間連結部２３を構成する各チューブ１１、１２は、複数の分岐通路５が屈曲しているので、垂直に折り曲げられる屈曲部５５を有している。
そして、冷却水分配部２４および冷却水集合部２５は、複数のチューブ１１、１２の対向壁部４１側の端部（一端部）に集中して配置されて、複数のチューブ１１、１２の一端部に接続されている。また、冷却水分配部２４および冷却水集合部２５は、水冷式クーラのクーラコア２１に対してクーラコア２２側と異なる側に設置されている。
【００４１】
ここで、複数のチューブ１１、１２は、サージタンク室４から各分岐通路５を通り抜けて各吸気ポート７まで到達する複数（３つ）のロングチューブ群１１ａ〜１１ｃと、サージタンク室４内に止まる複数（２つ）のショートチューブ群１２ａ、１２ｂとを備えている。
ロングチューブ群１１ａ〜１１ｃは、冷却水分配部２４からサージタンク室４、複数の連通孔２、複数の分岐通路５を通り抜けて複数の吸気ポート７の奥側近傍（吸気バルブ近傍）まで延びる冷却水流路５１、複数の吸気ポート７の奥側近傍（吸気バルブ近傍）から複数の分岐通路５、複数の連通孔２、サージタンク室４を通り抜けて冷却水集合部２５まで延びる冷却水流路５２、および冷却水流路５１、５２の端部同士を繋ぐ冷却水流路５３を備えている。つまりロングチューブ群１１ａ〜１１ｃを構成する各チューブ１１内には、Ｕ字状の冷却水流路５１〜５３が形成される。
ショートチューブ群１２ａ、１２ｂは、冷却水分配部２４からサージタンク室４を通り抜けて対向壁部４２の内壁面近傍まで延びる冷却水流路５１、対向壁部４２の内壁面近傍からサージタンク室４を通り抜けて冷却水集合部２５まで延びる冷却水流路５２、および冷却水流路５１、５２の端部同士を繋ぐ冷却水流路５３を備えている。つまりショートチューブ群１２ａ、１２ｂを構成する各チューブ１２内には、Ｕ字状の冷却水流路５１〜５３が形成されている。
【００４２】
［実施例１の作用］
次に、本実施例の吸気冷却システムの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
【００４３】
先ず、排気バルブが開く排気行程中に吸気バルブを開弁させて内部ＥＧＲガスを排気気筒の吸気ポート７内に還流（再循環）した内部ＥＧＲシステムは、水冷式クーラの隣接するチューブ１１、１２間に形成される各過給エア通路に分配される。
各過給エア通路に分配された内部ＥＧＲガスは、クーラコア２２を構成する各チューブ１１の冷却水流路５１〜５３を循環する冷却水と熱交換して冷却される。
一方、ターボチャージャのコンプレッサで圧縮されて高温となった過給エアは、インテークマニホールドのサージタンク１のサージチャンバ４５に流入して、水冷式クーラの隣接するチューブ１１、１２間に形成される各過給エア通路に分配される。
各過給エア通路に分配された過給エアは、クーラコア２１を構成する各チューブ１１、１２の冷却水流路５１、５２を循環する冷却水と熱交換して冷却される。
【００４４】
冷却された過給エアは、各過給エア通路からサージチャンバ４６に流入して、吸気バルブが開弁した吸気気筒の連通孔２に連通する分岐通路５に分配される。
吸気気筒の分岐通路５から吸気ポート７内に流入した過給エアは、吸気ポート７内に戻されて冷却された内部ＥＧＲガスと一緒に吸気気筒の燃焼室内に送り込まれる。
これによって、高温の内部ＥＧＲガスが各気筒の燃焼室内に流入し、燃焼室内の温度が高くなる不具合を回避できるので、ノッキングの発生を抑制することができる。また、各気筒の燃焼室から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を抑えることができる。
【００４５】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の吸気冷却システムにおいては、水冷式クーラのクーラコア２１をサージタンク１のサージタンク室４内に挿入配置し、且つ複数のクーラコア２２を各吸気ポート７内にそれぞれ挿入配置したことにより、部品点数および組付工数を削減できるため、システム全体のコストダウンが可能となる。
また、クーラコア２１、２２、中間連結部２３、冷却水分配部２４および冷却水集合部２５を一体化した水冷式クーラをサージタンク１、複数の分岐管３およびシリンダヘッド６に内蔵したことにより、部品点数および組付工数を削減できるため、コストダウンが可能となる。
【００４６】
また、クーラコア２１、２２を構成する複数のチューブ１１、１２の内部を流れる冷却水によって過給エアおよび内部ＥＧＲガスを効率良く冷却できるので、インテークマニホールドや水冷式クーラの大型化および搭載性の悪化を伴うことなく、過給エアと内部ＥＧＲガスの冷却性能の向上を図ることができる。
また、複数（各気筒）のロングチューブ群１１ａ〜１１ｃがサージタンク室４の長手方向および複数の吸気ポート７の幅方向（図示Ｚ方向）に並列して配置されている。更に、気筒＃１の吸気ポート７から気筒＃３の吸気ポート７において、複数のチューブ１１が並列して配置されているので、冷却水分配部２４から複数のチューブ１１へ分配される冷却水を、気筒＃１の吸気ポート７から気筒＃３の吸気ポート７へ並列に流すことができる。これにより、エンジンの気筒間における内部ＥＧＲガスの冷却性能の差異（ばらつき）を抑制することができる。
【００４７】
また、サージタンク室４の長手方向、複数の分岐通路５の幅方向および複数の吸気ポート７の幅方向に並列配置された複数のチューブ１１、１２を設けたことにより、チューブ１１、１２をロングチューブ群１１ａ〜１１ｃとショートチューブ群１２ａ、１２ｂの２種類作製し、インテークマニホールドのサージタンク１とエンジンのシリンダヘッド６とのボルト挿通孔（締結点）３７、３８を迂回（回避）する形状にしても、複数のチューブ１１、１２の冷却水流路５１〜５３の設定が容易となる。すなわち、複数のチューブ１１、１２を吸気ポート７内まで行くロングチューブ群１１ａ〜１１ｃと、サージタンク１内で終わるショートチューブ群１２ａ、１２ｂとの２種類作製しているので、サージタンク室４の長手方向（図示Ｚ方向）に並列配置することが可能となる。
このため、ボルト挿通孔３７、３８の間隔を拡大させる必要がなく、エンジン本体の設計上の制約条件にならないという利点がある。ここで、図６に示したように、サージタンク室４の奥行き方向（図示Ｙ方向）に複数のチューブ１０１を並列して配置すると、複数のチューブ１０１が締結点と干渉して、エンジン本体（シリンダヘッド６等）に対するインテークマニホールドの組付作業がし難くなる。
【００４８】
また、水冷式クーラの冷却水分配部２４および冷却水集合部２５に対向する、あるいはクーラコア２１の下流端面と、サージタンク１の対向壁部４２との間に、過給エアが流通可能なサージチャンバ４６を設定している。これにより、サージタンク１内のクーラコア２１全体を、過給エアの冷却部として使用できるので、クーラコア２１全体で冷却した過給エアが、各分岐通路５を通って各吸気ポート７内のクーラコア２２に流入することになる。したがって、サージタンク室４の高さ方向（図示Ｘ方向）へのサイズ拡大を防止できる。このサージチャンバ４６がないと、クーラコア２１全体をサージタンク室４の長手方向全体に渡って使用できなくなる。
【００４９】
また、サージタンク１の対向壁部４１の内壁面からクーラコア２１の上流側端面に接触するように突出するリブ４４と、クーラコア２１の上流側端面とリブ４４の先端面との間の隙間をシールするシール部材４３とを設定することにより、サージチャンバ４５内に流入した過給エアがクーラコア２２に優先的に流れずに、全ての過給エアがクーラコア２１の各過給エア通路を流れるようになり、過給エアの冷却性能を向上することができる。なお、吸気シール部（シール部材４３、リブ４４）が設けられていないと、吸気抵抗の関係上、サージチャンバ４５内に流入した過給エアがクーラコア２１の各過給エア通路を通らずにクーラコア２２に流入してしまい、過給エアの冷却性能が低下する。
【００５０】
［変形例］
本実施例では、インテークマニホールド内に水冷式クーラを収容しているが、インテークマニホールドを金属材で構成し、インテークマニホールドの外面に、外気（冷却風）に放熱するフィンを設けて、空冷式クーラの機能を併用しても良い。
冷却水は、冷却水パイプ９を経て水冷式クーラ内に流入し、冷却水パイプ８を経て水冷式クーラ内から流出させても良い。
【００５１】
本実施例では、インテークマニホールドやエンジン本体（シリンダヘッド６）内に収容される水冷式クーラを、過給エアを冷却する水冷式インタークーラ（クーラコア２１）と内部ＥＧＲガスを冷却する水冷式内部ＥＧＲクーラ（クーラコア２２）として使用しているが、水冷式クーラを、水冷式インタークーラ（クーラコア２１）および水冷式内部ＥＧＲクーラ（クーラコア２２）だけでなく、外部ＥＧＲガスを冷却する水冷式外部ＥＧＲクーラ（クーラコア）として使用しても良い。
また、冷却水として、過給エアおよび内部ＥＧＲガスを冷却する専用の冷却水回路（リザーブタンク、ウォータポンプやラジエータを含む）を循環する冷却水を使用しているが、エンジン本体（シリンダブロックやシリンダヘッド６）を冷却するエンジン冷却水回路（ウォータジャケット、ウォータポンプやラジエータを含む）を循環する冷却水を使用しても良い。また、冷却水として、冷却オイル等の他の冷却媒体（液体）を使用しても良い。
【００５２】
また、自動車等の車両に搭載される内燃機関（例えば発電機、圧縮機、送風機等の駆動源または車両走行用エンジン）として、多気筒ガソリンエンジンだけでなく、多気筒ディーゼルエンジンを用いても良い。
なお、過給機として、ターボチャージャを用いたが、スーパーチャージャ、電動過給機または電動コンプレッサを用いても良い。
また、インテークマニホールドに設けられるフック４７、４８や補強リブ４９は、設けなくても良い。また、サージタンク１と複数の分岐管３とが別体で構成されていても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１  サージタンク
２  連通孔
３  分岐管（吸気分岐管）
４  サージタンク室
５  分岐通路
６  シリンダヘッド（内燃機関、エンジン本体）
７  吸気ポート
２１  クーラコア（第１冷却部）
２２  クーラコア（第２冷却部）
２３  中間連結部
【図１】
0005664586.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005664586.tif 000004
【図４】
0005664586.tif 000005
【図５】
0005664586.tif 000006
【図６】
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