(57)【要約】【課題】吸気を各分岐管に円滑に導くことにより、吸気充填効率を高め、内燃機関の出力を高める。【解決手段】サージタンク３２はタンク内空間４４を備えている。複数の分岐管３４は、タンク内空間４４の延在方向に間隔をおいて周壁３２０６に設けられている。タンク内空間４４の延在方向の一端に旋回流形成部４６が設けられている。旋回流形成部４６は、タンク内空間４４の延在方向の一端にスロットルバルブ２４から導入される吸気によりタンク内空間４４に旋回流Ｆを形成する。スロットルバルブ２４から旋回流形成部４６に導入された吸気は、タンク内空間４４の延在方向の一端において旋回流Ｆとなり、旋回流Ｆは、タンク内空間４４の一端から他端に向かって移動しつつ各分岐管３４に至り、各分岐管３４から各吸気ポートに導入される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクから分岐して内燃機関の吸気ポートに吸気を供給する複数の分岐管とを有するインテークマニホールドを備えた内燃機関の吸気装置であって、
前記サージタンクは、前記複数の分岐管が並べられた方向に延在するタンク内空間を備え、
前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の一端に前記導入される吸気により前記タンク内空間に旋回流を形成する旋回流形成部を含んで構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の他端の断面が前記一端の断面より小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の前記一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記旋回流形成部は、吸気をタンク内空間の前記一端に導くことで前記タンク内空間に旋回流を形成する吸気導入管を含んで構成され、
前記サージタンクは、前記タンク内空間の延在方向の一端を閉塞する第１の端面壁と、互いに対向しつつ前記タンク内空間の延在方向に沿って延在する第１の壁部と第２の壁部とを有し、
前記タンク内空間の延在方向と直交する方向から見て、前記第１の端面壁と前記第１の壁部とのなす角度は、前記第１の端面壁と前記第２の壁部とのなす角度よりも小さく、
前記吸気導入管は、前記第２の壁部に設けられ、
前記複数の分岐管は前記第１の壁部に並べられて設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記吸気に前記内燃機関から排出された排気ガスを供給する排気ガス導入管をさらに備え、
前記排気ガスを供給する前記排気ガス導入管の端部は、前記タンク内空間の延在方向の一端で前記旋回流の径方向中心部に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の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】
従来から、スロットルバルブから吸気が導入されるサージタンクと、サージタンクから分岐して内燃機関の吸気ポートに吸気を供給する複数の分岐管とを有するインテークマニホールドを備えた内燃機関の吸気装置が知られている（特許文献１参照）。
サージタンクは、各気筒で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するに足るタンク内空間を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、タンク内空間に導かれた吸気がサージタンクの内面に衝突しタンク内空間で様々な方向に流れ、吸気の流れが互いに干渉することから吸気の流れが乱れるため、吸気を各分岐管に円滑に導いて各気筒の吸気充填効率を高める上で改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、吸気を各分岐管に円滑に導くことにより、吸気充填効率を高め、エンジンの出力を高める上で有利な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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、吸気が導入されるサージタンクと、前記サージタンクから分岐して内燃機関の吸気ポートに吸気を供給する複数の分岐管とを有するインテークマニホールドを備えた内燃機関の吸気装置であって、前記サージタンクは、前記複数の分岐管が並べられた方向に延在するタンク内空間を備え、前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の一端に前記導入される吸気により前記タンク内空間に旋回流を形成する旋回流形成部を含んで構成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の他端の断面が前記一端の断面より小さく形成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記タンク内空間は、前記タンク内空間の延在方向の前記一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記旋回流形成部は、吸気をタンク内空間の前記一端に導くことで前記タンク内空間に旋回流を形成する吸気導入管を含んで構成され、前記サージタンクは、前記タンク内空間の延在方向の一端を閉塞する第１の端面壁と、互いに対向しつつ前記タンク内空間の延在方向に沿って延在する第１の壁部と第２の壁部とを有し、前記タンク内空間の延在方向と直交する方向から見て、前記第１の端面壁と前記第１の壁部とのなす角度は、前記第１の端面壁と前記第２の壁部とのなす角度よりも小さく、前記吸気導入管は、前記第２の壁部に設けられ、前記複数の分岐管は前記第１の壁部に並べられて設けられていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記吸気に前記内燃機関から排出された排気ガスを供給する排気ガス導入管をさらに備え、前記排気ガスを供給する前記排気ガス導入管の端部は、前記タンク内空間の延在方向の一端で前記旋回流の径方向中心部に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、タンク内空間に導かれた吸気が旋回流形成部により旋回流となり、旋回流となった吸気がタンク内空間の延在方向に並べられた各分岐管に円滑に導かれるため、各気筒の吸気充填効率を高めることができ、内燃機関の出力を高める上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、旋回流形成部で作られた旋回流の流速の低下を抑制することで、各分岐管に導かれる吸気の流速が維持されると共に、各分岐管に導かれる吸気量の偏りが抑制されるため、各気筒の吸気充填効率を高めつつ、各気筒の吸気充填効率の偏りを抑制でき、内燃機関の出力を高める上でより一層有利となる。
請求項３記載の発明によれば、請求項２の効果を高める上でより有利となる。
請求項４記載の発明によれば、タンク内空間において、吸気導入管から各分岐管に導かれる吸気量の偏り、すなわち、各気筒の吸気充填効率の偏りを抑制でき、内燃機関の出力を高める上でより一層有利となる。
請求項５記載の発明によれば、旋回流によって形成された圧力がより低下した箇所に排気ガス導入管の端部を配置したので、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の斜視図である。
【図３】図２のＡＡ線断面図である。
【図４】図２のＢ矢視図である。
【図５】図３のＣＣ線断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、エンジン本体１２と、吸気装置１４と、排気装置１６と、排気ガス還流装置１８とを含んで構成されている。
【０００９】
エンジン本体１２は、シリンダブロック１２０２とシリンダヘッド１２０４とを含んで構成されている。
シリンダブロック１２０２に複数の気筒（シリンダ室）２０が形成され、本実施の形態では、３つの気筒２０が形成され、各気筒２０にピストンが配設されている。
シリンダヘッド１２０４には各気筒２０に対応して、何れも不図示の、燃焼室と、燃焼室に吸気を供給する吸気ポートと、燃焼室から排気ガスを排出する排気ポートとが設けられている。
したがって、燃焼室、吸気ポート、排気ポートは３つずつ設けられている。
【００１０】
吸気装置１４は、吸気管２２と、スロットルバルブ２４と、インテークマニホールド２８と、排気ガス導入管３０とを含んで構成されている。
吸気管２２の上流端は不図示のエアクリーナーに接続され、スロットルバルブ２４は吸気管２２の下流端に接続されている。
スロットルバルブ２４は、エンジン１０への吸気量を調整するものであり、エンジンＥＣＵ４２によりスロットルバルブ２４の開度が調整される。
【００１１】
インテークマニホールド２８は、サージタンク３２と、複数の分岐管３４とを含んで構成されている。
サージタンク３２は、各気筒２０で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を制御するものである。
複数の分岐管３４は、サージタンク３２から分岐して各吸気ポートに接続され、図３において符号３４０２は、サージタンク３２内に開口する分岐管３４の開口を示している。
本実施の形態では、吸気を燃焼室に導く吸気通路が、吸気管２２と、スロットルバルブ２４と、インテークマニホールド２８と、吸気ポートとを含んで構成されている。
排気装置１６は、排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールド３６と、エキゾーストマニホールド３６に接続された排気管３８とを含んで構成されている。
排気ガス還流装置１８は、排気管３８から取り出した排気ガスをサージタンク３２に還流するものである。
排気ガス還流装置１８は、排気ガス導入管３０と、排気ガスバルブ４０とを含んで構成されている。
排気ガス導入管３０は、排気管３８とサージタンク３２とを接続して排気ガスを還流するものである。
排気ガスバルブ４０は、排気ガス導入管３０に設けられ排気ガスの還流量を調整するものであり、エンジンＥＣＵ４２により排気ガスバルブ４０の開度が調整される。
【００１２】
次にサージタンク３２について詳述する。
図３、図４に示すように、サージタンク３２は、タンク内空間４４を備えている。
サージタンク３２は、タンク内空間４４の延在方向の一端を閉塞する円形の第１の端面壁３２０２と、タンク内空間４４の延在方向の他端を閉塞する円形の第２の端面壁３２０４と、第１の端面壁３２０２と第２の端面壁３２０４とを接続する周壁３２０６とを含んで構成されている。
なお、図３において符号４４０２はタンク内空間４４の中心軸を示す。
複数の分岐管３４は、タンク内空間４４の延在方向に間隔をおいて周壁３２０６に設けられている。
複数の分岐管３４は、図５に示すように、タンク内空間４４の後述する旋回流Ｆの接線方向に接続され、言い換えると、周壁３２０６の接線方向に接続されている。
タンク内空間４４は、タンク内空間４４の延在方向の他端の断面が一端の断面より小さく形成されている。本実施の形態では、図３に示すように、タンク内空間４４は、タンク内空間４４の延在方向の一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなるように形成されており、言い換えると、タンク内空間４４は、一端から他端に至るにつれて半径が次第に小さくなる截頭円錐形状を呈している。
【００１３】
図３、図４に示すように、タンク内空間４４の延在方向の一端に旋回流形成部４６が設けられている。
旋回流形成部４６は、タンク内空間４４の延在方向の一端にスロットルバルブ２４から導入される吸気によりタンク内空間４４に旋回流Ｆを形成するものである。
本実施の形態では、旋回流形成部４６は、第１の端面壁３２０２と、第１の端面壁３２０２寄りの周壁３２０６の部分３２１０と、周壁３２０６の部分３２１０の接線方向に突設された吸気導入管４８とを含んで構成されている。
吸気導入管４８の先端４８Ａは、スロットルバルブ２４の下流端２４Ａに接続され、図３において符号４８０２は、周壁３２０６の部分に形成された吸気導入管４８の開口を示している。
したがって、スロットルバルブ２４から旋回流形成部４６に導入された吸気は、吸気導入管４８、周壁３２０６の部分３２１０によりタンク内空間４４の延在方向の一端において旋回流Ｆとなり、旋回流Ｆは、タンク内空間４４の一端から他端に向かって移動しつつ各分岐管３４に至り、各分岐管３４から各吸気ポートに導入される。
【００１４】
排気ガス導入管３０は、第１の端面壁３２０２を貫通して配置され、排気ガス導入管３０の端部３００２は、タンク内空間４４の延在方向の一端でタンク内空間４４の断面の中央に配置されている。すなわち、排気ガス導入管３０の端部３００２は、旋回流形成部４６で形成される旋回流Ｆの径方向の中心部に配置されている。
【００１５】
次に作用効果について説明する。
エンジンＥＣＵ４２によりスロットルバルブ２４が所定の開度で開かれた状態でエンジン１０が運転されることにより、図３、図４に示すように、吸気が吸気管２２からスロットルバルブ２４を介して旋回流形成部４６の吸気導入管４８に導入される。
吸気導入管４８に導入された吸気は、タンク内空間４４の一端において、周壁３２０６の内面に沿って円滑に導かれ、周壁３２０６の内面に沿って流れる旋回流Ｆとなる。
旋回流Ｆとなった吸気は、旋回しつつタンク内空間４４の延在方向に沿ってタンク内空間４４の一端から他端に向かって流れていき、図３、図５に示すように、旋回流Ｆとなった吸気が各分岐管３４に至り、各分岐管３４を経て吸気ポートに円滑に導かれる。
さらに、本実施の形態では、タンク内空間４４は、タンク内空間４４の延在方向の一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなるように形成されているため、旋回流Ｆは、タンク内空間４４に沿って旋回することによりタンク内空間４４の他端に近づくにつれて旋回流Ｆの外径が次第に縮径していく。
なお、旋回流Ｆの外径が変化せず一定の場合は、旋回流Ｆがタンク内空間４４の他端に近づくにつれて旋回流Ｆのエネルギーが低下するため、タンク内空間４４の他端に近づくにつれて旋回流Ｆの流速が低下する。
これに対して、本実施の形態では、タンク内空間４４の延在方向の一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなり、旋回流Ｆの外径が次第に縮径していくため、旋回流Ｆは、旋回流Ｆの流速の低下が抑制された状態で各分岐管３４に至り、各分岐管３４を経て吸気ポートに導かれる。
【００１６】
一方、エンジンＥＣＵ４２により排気ガスバルブ４０が所定の開度で開かれた状態となると、排気ガスは、排気管３８から排気ガス導入管３０と排気ガスバルブ４０を介して排気ガス導入管３０の端部３００２に供給される。
排気ガス導入管３０の端部は、タンク内空間４４の延在方向の一端でタンク内空間４４の断面の中心付近に配置されているため、旋回流Ｆの径方向中心部に位置している。
旋回流Ｆは、その半径方向の外側から内側に向かうほど圧力が低下する。
したがって、排気ガス導入管３０の端部３００２は、タンク内空間４４の圧力がより低下した箇所に位置することになる。
その結果、排気ガス導入管３０に供給された排気ガスは、タンク内空間４４の圧力がより低下した箇所へ導かれるため、排気ガスのタンク内空間４４への導入が促進される。
【００１７】
例えば、エンジン１０の低負荷時、すなわち、スロットルバルブ２４の開度が小さい状態であり、吸気量が少ない場合であっても、排気ガス導入管３０の端部３００２近傍のタンク内空間４４の圧力が低下しているため、排気ガスの吸気への導入が促進される。
また、エンジン１０の高負荷時、すなわち、スロットルバルブ２４の開度が全開、あるいは、全開に近い状態であり、吸気量が多い場合では、旋回流Ｆの流速がより速くなるため、排気ガス導入管３０の端部３００２近傍のタンク内空間４４の圧力がより低下し、排気ガスの吸気への導入がより一層促進される。
【００１８】
排気ガス導入管３０の端部３００２から旋回流Ｆの中央部に供給された排気ガスは、旋回流Ｆとなった吸気と混合されつつタンク内空間４４をタンク内空間４４の延在方向に沿ってタンク内空間４４の一端から他端に向かって移動する。
タンク内空間４４を移動する吸気および排気ガスは、タンク内空間４４で旋回流Ｆが維持されることでさらに混合され、タンク内空間４４から各分岐管３４を介して各吸気ポートに導入される。
【００１９】
本実施の形態によれば、タンク内空間４４に導かれた吸気が旋回流形成部４６により旋回流Ｆとなり、旋回流Ｆとなった吸気がタンク内空間４４の延在方向に並べられた各分岐管３４に円滑に導かれるため、各気筒２０の吸気充填効率を高めることができ、エンジン１０の出力を高める上で有利となる。
【００２０】
また、本実施の形態によれば、タンク内空間４４がタンク内空間４４の延在方向の一端から他端に至るにつれて次第に断面が小さくなるように形成されているため、旋回流Ｆの流速の低下を抑制できる。
そのため、各分岐管３４に導かれる吸気の流速が維持されると共に、各分岐管３４に導かれる吸気量の偏りが抑制されるため、各気筒２０の吸気充填効率を高めつつ、各気筒２０の吸気充填効率の偏りを抑制でき、エンジン１０の出力を高める上でより一層有利となる。
【００２１】
また、本実施の形態によれば、旋回流形成部４６で旋回流Ｆを形成すると共に旋回流形成部４６の圧力がより低下した箇所に排気ガス導入管３０の端部３００２を配置したので、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上で有利となる。
【００２２】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について図６を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の箇所、部材に同一の符号を付してその説明を省略あるいは簡略し、異なった箇所を重点的に説明する。
サージタンク３２の周壁３２０６は、互いに対向しつつタンク内空間４４の延在方向に沿って延在する第１の壁部３２０６Ａと第２の壁部３２０６Ｂとを有している。
タンク内空間４４をその中心軸４４０２と直交する平面で切断した断面は円形であり、タンク内空間４４は截頭円錐形状を呈している。
吸気導入管４８は、第２の壁部３２０６Ｂに開口するように設けられている。
複数の分岐管３４は、第１の壁部３２０６Ａに並べられて設けられている。
複数の分岐管３４の長さは同一である。
図中、符号５０は各分岐管３４が接続される吸気ポートを示す。
【００２３】
タンク内空間４４の延在方向と直交する方向から見て、第１の端面壁３２０２と第１の壁部３２０６Ａとのなす角度θ１は、第１の端面壁３２０２と第２の壁部３２０６Ｂとのなす角度θ２よりも小さく形成されている。
本実施の形態によれば、吸気導入管４８の開口４８０２から各分岐管３４の開口３４０２までの距離の差が縮小される。
詳細には、吸気導入管４８の開口４８０２から第１分岐管３４Ａの開口３４０２までの距離と、吸気導入管４８の開口４８０２から第２分岐管３４Ｂの開口３４０２までの距離と、吸気導入管４８の開口４８０２から第３分岐管３４Ｃの開口３４０２までの距離との差が縮小される。
【００２４】
ところで、タンク内空間４４を吸気が旋回流Ｆとなって通過する経路の長さが長いほど、吸気が吸気導入管４８の開口４８０２から分岐管３４の開口３４０２に至るまでに要する時間が長くなる。
そのため、各分岐管３４に導かれる吸気が通過する経路の長さの偏りが大きいと、気筒２０に導かれる吸気量の偏りが大きくなり、各気筒２０の吸気充填効率や排気ガス導入量の偏りが大きくなることが懸念される。
【００２５】
本実施の形態では、吸気導入管４８の開口４８０２から各分岐管３４の開口３４０２までの距離の差が縮小されることにより、吸気導入管４８の開口４８０２から各分岐管３４の開口３４０２に至る旋回流Ｆとなって吸気が通過する経路の長さの差が縮小される。
したがって、タンク内空間４４において、吸気導入管４８の開口４８０２から各分岐管３４の開口３４０２に導かれる吸気量の偏り、すなわち、各気筒２０に導かれる吸気量の偏りが抑制されるため、各気筒２０の吸気充填効率や排気ガス導入量の偏りを抑制でき、エンジン１０の出力を高める上でより一層有利となる。
【００２６】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について図７を参照して説明する。
第３の実施の形態は、第１、第２の実施の形態と同様に、サージタンク６２のタンク内空間６４の延在方向の一端に旋回流形成部６６が設けられている。
そして、タンク内空間６４のうち、旋回流形成部６６が均一半径の円形断面で形成され、旋回流形成部６６を除く残りのタンク内空間６４が旋回流形成部６６の円形断面よりも半径が小さい均一半径の円形断面で形成されている。
したがって、タンク内空間６４は、タンク内空間６４の延在方向の他端の断面が一端の断面より小さく形成されている。
また、第１、第２の実施の形態と同様に、排気ガス導入管３０の端部３００２は、旋回流形成部６６で形成される旋回流Ｆの径方向の中心部に配置されている。
【００２７】
吸気導入管４８に導入された吸気は、旋回流形成部６６において、旋回流形成部６６の周壁の内面に沿って円滑に導かれ、周壁の内面に沿って流れる旋回流Ｆとなる。
旋回流Ｆとなった吸気は、旋回流形成部６６から旋回流形成部６６を除く残りのタンク内空間６４に至り、残りのタンク内空間６４は旋回流形成部６６に比べて断面積が小さいことから、旋回流Ｆは、旋回流形成部６６における旋回流Ｆの流速が抑制された状態で各分岐管３４に至り、各分岐管３４を経て吸気ポートに導かれる。
したがって、各分岐管３４に導かれる吸気の流速が維持されると共に、各分岐管３４に導かれる吸気量の偏りが抑制されるため、各気筒２０の吸気充填効率を高めつつ、各気筒２０の吸気充填効率の偏りを抑制でき、エンジン１０の出力を高める上で有利となる。
また、第３の実施の形態においても、旋回流形成部６６で旋回流Ｆを形成すると共に旋回流形成部６６の圧力がより低下した箇所に排気ガス導入管３０の端部３００２を配置したので、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上で有利となる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  エンジン（内燃機関）
１４  吸気装置
２８  インテークマニホールド
３０  排気ガス導入管
３２、６２  サージタンク
３４（３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）  分岐管
４４、６４  タンク内空間
３２０２  第１の端面壁
３２０４  第２の端面壁
３２０６  周壁
３２０６Ａ  第１の壁部
３２０６Ｂ  第２の壁部
４６、６６  旋回流形成部
４８  吸気導入管
Ｆ  旋回流
【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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