(57)【要約】【課題】インタークーラと吸気マニホールドとを一体化した吸気分配装置において、インタークーラによる冷効率を向上させる。【解決手段】吸気分配装置４は、インタークーラ１１と吸気マニホールド１２から成っている。インタークーラ１１は、冷却フィン１５を上下に並べた状態で配置されている。吸気導入口２０はインタークーラ１１の上端に設けている。吸気は入口空間１８に向かって下向きに吹き出してから、方向変換して冷却部１７に向かう。このため、吸気は入口空間１８において左右方向に広く拡散する。その結果、冷却部１７の全体を使って吸気を均一に冷却できる。山形の拡散部材２７を設けると、均一な分散性は一層向上する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラで冷却された吸気をシリンダヘッドの各吸気ポート毎に分配する吸気マニホールドとを有しており、
前記インタークーラは、通気隙間と冷却フィンとが交互に並んだ冷却部と、前記冷却部を挟んで一方の側に位置した入口空間とは、前記冷却部を挟んで他方の側に位置した出口空間とを有しており、前記入口空間と出口空間とは前記通気隙間の群と連通している構成であって、
前記インタークーラに、前記入口空間に吸気を取り入れるための吸気導入口が、前記通気隙間及び冷却フィンの並び方向に向けて開口している一方、前記出口空間は前記吸気マニホールドと連通しており、
前記吸気マニホールド又は出口空間にＥＧＲガスの分配通路を設けている、
内燃機関の吸気分配装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、吸気マニホールドとインタークーラとを一体化した吸気分配装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吸気マニホールドとインタークーラとを一体化することは、例えば特許文献１に開示されている。プレート式（フィン式）のインタークーラの場合、その内部に、冷却水が通過する板状の冷却フィンを多段に配置しており、冷却フィンの群を挟んだ一方の側を入口空間と成して、他方の側を出口空間と成しており、吸気が、隣り合った冷却フィンの間の通気空間を通過することにより、吸気から冷却フィンに熱交換されて、吸気の冷却が行われる。
【０００３】
そして、特許文献１では、吸気導入口は、入口空間と出口空間とを結ぶ線上に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２８３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、吸気の流れには直進性がある一方、吸気導入口の開口面積は、インタークーラにおける入口空間の面積よりも遥かに小さい。従って、特許文献１のように吸気導入口が入口空間と出口空間とを結ぶ線上に位置していると、吸気導入口から放出された吸気は、直進性を持ってそのまま出口空間に向かう傾向を呈するため、冷却性能が悪いと懸念され。すなわち、特許文献１では、冷却フィンの群よりなる冷却部のうち一部しか冷却に供しておらず、吸気が冷却部にまんべんなく接触しないため、インタークーラの機能を十分に引出すことができないのである。
【０００６】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、インタークーラの性能を十分に引き出して冷却性を向上させると共に、ＥＧＲガスの取り込みの容易性や凝縮水対策も図らんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明のインタークーラと吸気マニホールドとを一体化した吸気分配装置に係るもので、この分配装置は、
「吸気を冷却するインタークーラと、前記インタークーラで冷却された吸気をシリンダヘッドの各吸気ポート毎に分配する吸気マニホールドとを有しており、
前記インタークーラは、通気隙間と冷却フィンとが交互に並んだ冷却部と、前記冷却部を挟んで一方の側に位置した入口空間とは、前記冷却部を挟んで他方の側に位置した出口空間とを有しており、前記入口空間と出口空間とは前記通気隙間の群と連通している構成であって、
前記インタークーラに、前記入口空間に吸気を取り入れるための吸気導入口が、前記通気隙間及び冷却フィンの並び方向に向けて開口している一方、前記出口空間は前記吸気マニホールドと連通しており、
前記吸気マニホールド又は出口空間にＥＧＲガスの分配通路を設けている」、
という構成になっている。
【０００８】
本願発明は様々な態様を有するが、好適な態様として、入口空間に、吸気を冷却部の間口方向に広げる拡散部材を設けることができる。また、ＥＧＲガスの取り込み手段に関する他の態様として、ＥＧＲガスの分配通路を吸気マニホールドに形成することや、ＥＧＲガスの分配通路をパイプで形成してこれをインタークーラの出口空間に配置することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明では、吸気は、各冷却フィンの並び方向に向かって入口空間に導入され、方向を変えて、隣り合った冷却フィンの間の通気隙間を通過して出口空間に向かう。そして、入口空間で方向変換するに際して、冷却フィンの群よりなる冷却部の間口方向と高さ方向との両方向に拡散するため、冷却部に対する吸気の流れの均一性が特許文献１に比べて格段に高くなる。その結果、冷却性能を高めて充填効率の向上に貢献できる。
【００１０】
つまり、本願発明では、入口空間を吸気が拡散するバッファ空間に有効利用して、吸気を、冷却フィンの群よりなる冷却部の前面全体（間口面全体）にできるだけ均等に広げることができるのである。上記したように拡散部材を設けると、冷却部の前面全体に均等に広げることがより確実になるため、特に好適である。
【００１１】
さて、ＥＧＲガスを吸気系に還流させることは広く行われており、ＥＧＲガスは、サージタンクに導入したり、吸気マニホールドの各枝管に分配して導入したりしている。そして、本願発明では、ＥＧＲガスの取り出し口は、吸気マニホールド又は出口空間に設けているため、冷却フィンがＥＧＲガスで汚れることを防止できる。
【００１２】
吸気マニホールドに分配通路を設けると、各吸気ポートへのＥＧＲガスの還流量をできるだけ均等化できる。同様に、ＥＧＲガスの分配通路をパイプで形成してけこれをインタークーラの出口空間に配置しても、ＥＧＲガスを吸気の流れに乗せて各吸気ポートに均等に分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内燃機関の模式的な平面図である。
【図２】吸気分配装置の大まかな分離斜視図である。
【図３】図１のIII-III 視断面図である。
【図４】図１の IV-IV視断面図である。
【図５】（Ａ）は第２実施形態の要部の縦断正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視平断面図である。
【図６】図５（Ａ）のVI-VI 視断面図である。
【図７】第３実施形態の要部平断面図である。
【図８】図７の VIII-VIII視断面図である。
【図９】第４実施形態の要部平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
(1).第１実施形態
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１では内燃機関の概略を示している。以下の説明では、方向を特定するため「前後」「左右」「上下」の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸線と直交方向であり、上下方向はシリンダボア軸線方向である。念のため、図１（Ａ）に、前後と左右の方向を明示している。図１（Ａ）の場合、上下方向はと紙面と直交した方向である。
【００１５】
内燃機関は、機関本体の構成要素として、シリンダボア１を有するシリンダブロック（図示せず）と、シリンダブロックの上面に固定されたシリンダヘッド２とを有している。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、３つのシリンダボア１がクランク軸線３の方向に（前後方向）に並んでいる。
【００１６】
シリンダヘッド２の吸気側面２ａには、吸気分配装置４が固定されている一方、排気側面２ａには排気マニホールド５が固定されており、排気マニホールド５の集合部に排気ターボ過給機６を固定して、排気ターボ過給機６の下流側に触媒ケース７を配置している。本実施形態の内燃機関はＥＧＲ装置も有しており、触媒ケース７の上流側又は下流側のような適宜部位にＥＧＲパイプ８の上流端を接続している。
【００１７】
吸気分配装置４は、左右に並べて重ねられたインタークーラ１１と吸気マニホールド１２とを有している。両者は樹脂製であるが、アルミ製も採用可能である。吸気マニホールド１２はスペーサの態様を成しており、インタークーラ１１とシリンダヘッド２との間に介在している。吸気マニホールド１２には、シリンダヘッド２の吸気ポート１３に対応して、３対の吸気穴１４が形成されている。図２の矢印から容易に理解できるように、インタークーラ１１と吸気マニホールド１２とは、ボルト（スタッドボルト）及びナットにより、シリンダヘッド２に共締めされている。
【００１８】
インタークーラ１１は角形のケース（ハウジング）を備えており、その内部に、冷却水が通っている冷却フィン（冷却プレート）１５の多数枚が、その上下にある程度の通気隙間１６を空けた状態で多段に積層配置されている。すなわち、冷却フィン１５と通気隙間１６とが上下に交互に並んでいる。冷却フィン１５の群により、吸気を冷却する冷却部１７が構成されている。
【００１９】
また、インタークーラ１１の内部のうち、冷却部１７を挟んでシリンダヘッド２と反対側の部位は入口空間１８になって、シリンダヘッド２の側は出口空間１９になっている。図２に示すように、出口空間１９は、仕切り壁１９ａによって前後３つの室に仕切られており、各室が吸気マニホールド１２における各吸気穴１４の対と連通している。インタークーラ１１のうち吸気マニホールド１２に重なる部分は、冷却部１７よりも前後幅が大きい幅広部１１ａになっている。インタークーラ１１の上面の前後一端部には、冷却水の入口ポート１７ａと出口ポート１７ｂとを設けている。
【００２０】
インタークーラ１１のうち入口空間１８の上端の前後中間部に、吸気を導入するための吸気導入口２０が下向きに開口している。従って、吸気導入口２０は、冷却フィン１５の並び方向に向かって開口している。吸気導入口２０にはスロットルバルブ（図示せず）が固定される。図１から理解できるように、スロットルバルブと排気ターボ過給機６とが、過給通路２１で接続されている。排気ターボ過給機６の入り口には、エアクリーナ２２を始端とする吸気管路２３が接続されている。なお、排気ターボ過給機６を供えていない場合は、吸気管路２３がスロットルバルブに接続される。
【００２１】
吸気マニホールド１２には、前後方向に長いＥＧＲ分配メイン通路２４が形成されている。そして、図４に示すように、ＥＧＲ分配メイン通路２４と各吸気穴１４とが、分配穴２５にて連通している。ＥＧＲ分配メイン通路２４の入口ポートには、ＥＧＲパイプ８の下流端が接続されている。なお、図２では、吸気マニホールド１２のうちシリンダヘッド２と対向した面をフラットな状態に簡略表示しているが、実際には、図４に示すように、当該面には凹凸が形成されている。
【００２２】
図１に示すように、吸気マニホールド１２のうちＥＧＲ分配メイン通路２４の入口ポートが設けられた部分はインタークーラ１１の外側にはみ出ており、このはみ出し部１２ａ
にＥＧＲバルブ（図示せず）を設けている。
【００２３】
以上の構成において、過給通路２１からインタークーラ１１に至った吸気は、吸気導入口２０から入口空間１８に向けて下向きに流れ、次いで、方向を左右方向に変換して冷却部１７に進入していく。このように、方向を直角に変えることにより、直進性を持って下向きに流入した吸気は、左右方向に広く拡散される。このため、吸気を冷却部１７の間口全体にできるだけ均等に広げることができて、冷却効率を向上できる。
【００２４】
また、ＥＧＲガスは、吸気マニホールド１２に設けた分配通路２４，２５から各吸気穴１４に分配されるため、各気筒での燃焼を均等化できる。その結果、機関の安定した運転や排気ガスの浄化性能アップ等に貢献できる。
【００２５】
(2).他の実施形態
次に、図５以下に示す他の実施形態を説明する。図５〜７に示す第２実施形態では、インタークーラ１１の入口空間１８に、吸気を前後方向と上下方向とに分散させるための拡散部２７が一体に形成されている。拡散部２７は左右方向から見た側面視において山形であり、かつ、上に行くほど左右厚さが薄くなっている。このため、吸気を前後方向と上下方向とに広がるようにガイドして、吸気を冷却部１７の開口面全体に均等に分散させることができる。
【００２６】
従って、本実施形態では、冷却部１７の間口面に対して吸気をより一層均等に分散できるため、インタークーラ１１の性能をフルに引き出して、冷却効率を一層向上できる。本実施形態では、拡散部２７をインタークーラ１１に一体成形しているが、拡散部２７をインタークーラ１１とは別部材として製造して、これを溶着やビス止め等の適宜手段でインタークーラ１１に固定することも可能である。
【００２７】
図７，８よ示す第３実施形態では、ＥＧＲガス分配パイプ２８を出口空間１９に配置している。ＥＧＲガス分配パイプ２８は、前後に長い水平状の姿勢であり、両端がインタークーラ１１に離脱不能に保持されている。ＥＧＲガス分配パイプ２８の両端のうち、少なくとも入口２８ａはインタークーラ１１の外側に露出しており、この入口２８ａに、ＥＧＲパイプ８の下流端が接続されている。
【００２８】
ＥＧＲガス分配パイプ２８は各吸気穴１４の群よりも少し高い位置に配置しており、各吸気穴１４に対応して、吐出穴２９を空けている。吐出穴２９は、吸気マニホールド１２の方を向くように斜め下向きに開口している。従って、ＥＧＲガスは、吸気の流れに乗って各吸気穴１４に導かれる。
【００２９】
更に述べると、ＥＧＲガスは正圧であって直進性を持って吐出穴２９から吸気穴１４に向けて噴出するが、ＥＧＲガスの流れの方向性が吸気の流れの方向性と一致することにより、ＥＧＲガスは、特定の吐出穴２９から特定の吸気穴１４に流れるのであり、これにより、ＥＧＲガスの均等な分配を実現できる。そして、この実施形態では、ＥＧＲガス分配パイプ２８はインタークーラ１１に差し込んで固定したら足りるため、構造は簡単である。
【００３０】
また、吸気の流れに起因した負圧効果によって、ＥＧＲガス分配パイプ２８からＥＧＲガスが吸い出される現象が表れるため、ＥＧＲガスの取り込みもスムースになる。従って、ＥＧＲガスの制御の応答性を優れたものとするとができる。更に、ＥＧＲガス分配パイプ２８の内部に凝縮水が溜まっても、吸気による吸引作用により、これを速やかに排除できる。従って、溜まっていた凝縮水が凍結してＥＧＲガスの通過を阻害するような問題を防止できる。
【００３１】
図９では、シリンダヘッド２の一端部に左右長手のＥＧＲ通路３０を形成しており、ＥＧＲガス分配パイプ２８は吸気マニホールド１２に嵌め込み装着している。すなわち、ＥＧＲガス分配パイプ２８は、一端と他端とを吸気マニホールド１２に挿通した平面視コ字形の形態になっており、一端の入口２８ａは吸気マニホールド１２に設けた連通穴３１に嵌め込んでいる。この例では、ＥＧＲバルブ３２は吸気マニホールド１２の一端面に設けている。
【００３２】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、冷却フィンは前後方向に並べることも可能である。この場合は、吸気導入口も前後方向に開口する。或いは、冷却フィンを左右方向に並べることも可能であり、この場合は、吸気導入口は左右方向に開口することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本願発明は、実際に内燃機関の吸気分配装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３４】
２  シリンダヘッド
２ａ  吸気側面
４  吸気分配装置
５  排気マニホールド
９  シリンダヘッド内蔵式のＥＧＲ通路
１０  ＥＧＲ通路の出口
１１  インタークーラ
１２  吸気マニホールド
１３  シリンダヘッドの吸気ポート
１４  吸気穴
１５  冷却フィン
１６  通気隙間
１７  冷却部
１８  入口空間
１９  出口空間
２０  吸気導入口
２４  ＥＧＲ分配メイン通路
２５  分配穴
２７  拡散部材
２８  ＥＧＲガス分配パイプ
【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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