(57)【要約】【課題】吸気供給装置において、内部での凝縮水の発生を抑制すると共に圧縮された空気の冷却効率を向上させる。【解決手段】吸気供給装置１０は、内燃機関１２へ空気を分配するインテークマニホールド１４と、該インテークマニホールド１４の内部に収納されるインタークーラー１６とを有し、前記インテークマニホールド１４には、インタークーラー１６より上流側となる導入部２４において、スロットルボディ１８に接続され略一定の通路断面積で延在する第１通路部３０と、該第１通路部３０の下流側に接続され通路断面積が徐々にインタークーラー１６の長手方向に拡幅した第２通路部３２とを有する。そして、導入部２４において、第１通路部３０から第２通路部３２へと空気が流れることで徐々にインタークーラー１６の長手方向にわたって前記空気が広範囲に導入され、該インタークーラー１６の全面にわたって空気が当たって通過することで熱交換が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排気ガスによって圧縮された空気を供給する過給器と、該内燃機関への吸入空気量を制御するスロットルボディと、該スロットルボディの下流側に接続されインタークーラーを内蔵するインタークーラー収納部を有したインテークマニホールドとからなり、前記空気を内燃機関の内部へと導く吸気供給装置であって、
前記スロットルボディは、前記過給器近傍に配置され、前記内燃機関における重力方向に沿った上部を跨ぐように前記インテークマニホールドと前記スロットルボディとが接続され、
前記インタークーラーは、前記内燃機関を挟んで前記過給器とは反対側となるように配置され、且つ、その最上位置が前記スロットルボディにおける通路よりも重力方向下側にくるように配置され、
前記インテークマニホールドにおける前記インタークーラーの上流側通路は、前記スロットルボディとの接続部位から略一定の通路断面積で連続的に形成される第１通路部と、
前記第１通路部の下流側に接合され、前記インタークーラーの長手方向において前記通路断面積が拡大し、最大となる前記通路断面積で前記インタークーラー収納部と接続される第２通路部と、
を有することを特徴とする吸気供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の吸気供給装置において、
前記第１及び第２通路部からなる上流側通路は、前記インタークーラーの下流側となる下流側通路よりも長く形成されることを特徴とする吸気供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の吸気供給装置において、
前記スロットルボディには、その内部に前記内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブが開閉自在に設けられ、該スロットルバルブを駆動させる駆動源の重力方向に沿った下端部が、前記内燃機関に搭載される部品において最も重力方向上方となる位置に対して下側となるように配置されることを特徴とする吸気供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気供給装置において、
前記スロットルボディは、前記インテークマニホールドとの間に挟持された取付部材を介して前記内燃機関に保持されることを特徴とする吸気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に対して圧縮した空気を供給するための過給器及びインタークーラーを備えた吸気供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の多気筒内燃機関では、特許文献１に開示されるように、シリンダヘッドの吸気ポートに接続され、空気を分配して供給するための吸気供給装置が用いられている。この吸気供給装置は、ハウジングの上流側には空気の吸入量を調整する絞り弁が設けられ、該絞り弁のさらに上流側には排気ガスを利用して圧縮した空気を供給可能な過給器が設けられている。
【０００３】
また、ハウジングの内部には、過給器から導入される過給空気を冷却するためのインタークーラーが内蔵されている。
【０００４】
そして、ハウジングの上流側となる絞り弁に接続された吸気通路を通じて前記ハウジングの内部へと過給された空気が導入され、インタークーラーを通過することで冷却された後、下流側に設けられた複数の分岐管を通じて内燃機関の各吸気ポートへと配分される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１４−５３２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような吸気供給装置では、インタークーラーの上流側となる吸気通路の通路断面積が急激に小さくなっている部位があり、この狭窄部位を流れる際に空気が圧縮されることで、該空気中に含有される水分が凝縮水となって前記空気と共に内燃機関へと吸い込まれることが懸念される。このように凝縮水が内燃機関内へと入ることで失火の原因となる。
【０００７】
また、インタークーラーの上流側において、吸気通路の狭窄部位からインタークーラーまでの距離が短いため、狭窄部位を通過した空気は直進してしまうことで前記インタークーラーの一部にしか当たらず、過給された空気を十分に冷却することができず冷却効率が悪いという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、内部での凝縮水の発生を抑制すると共に空気の冷却効率を向上させることが可能な吸気供給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】
前記の目的を達成するために、本発明は、内燃機関から排出される排気ガスによって圧縮された空気を供給する過給器と、内燃機関への吸入空気量を制御するスロットルボディと、スロットルボディの下流側に接続されインタークーラーを内蔵するインタークーラー収納部を有したインテークマニホールドとからなり、空気を内燃機関の内部へと導く吸気供給装置であって、
スロットルボディは、過給器近傍に配置され、内燃機関における重力方向に沿った上部を跨ぐようにインテークマニホールドとスロットルボディとが接続され、
インタークーラーは、内燃機関を挟んで過給器とは反対側となるように配置され、且つ、その最上位置がスロットルボディにおける通路よりも重力方向下側にくるように配置され、
インテークマニホールドにおけるインタークーラーの上流側通路は、スロットルボディとの接続部位から略一定の通路断面積で連続的に形成される第１通路部と、
第１通路部の下流側に接合され、インタークーラーの長手方向において通路断面積が拡大し、最大となる通路断面積でインタークーラー収納部と接続される第２通路部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、過給器によって圧縮された空気を内燃機関の内部へと導く吸気供給装置において、過給器の近傍にスロットルボディを配置し、内燃機関における重力方向に沿った上部を跨ぐようにスロットルボディとインテークマニホールドとを接続し、内燃機関を挟んで過給器と反対側となるようにインタークーラーをインテークマニホールドの内部に配置すると共に、インテークマニホールドにおけるインタークーラーの上流側通路が、スロットルボディとの接続部位から略一定の通路断面積で連続的に形成される第１通路部と、第１通路部の下流側に接合されインタークーラーの長手方向において通路断面積が拡大し、最大となる通路断面積でインタークーラー収納部と接続される第２通路部とを有している。
【００１１】
従って、インタークーラーとスロットルボディとの位置関係から、従来技術に係る吸気供給装置と比較し、インタークーラーまでの上流側通路を長く確保することができ、しかも、上流側通路において下流側でインタークーラー側となる第２通路部を第１通路部に対して徐々に通路断面積を増加させる構成とすることで、下流側に向かって空気の流れ方向を緩やかに偏向させることができる。
【００１２】
その結果、インテークマニホールド内における急激な圧力変化が防止され、圧力変化に起因した凝縮水の発生が防止されると共に、空気をインタークーラーに通過させる際の接触範囲を広げることが可能となることで空気の冷却効率を向上させることができる。
【００１３】
また、第１及び第２通路部からなる上流側通路を、インタークーラーの下流側となる下流側通路よりも長く形成することにより、上流側通路の形状を最適化しやすく、空気がインタークーラーと当たり通過する際の接触範囲を広げることができるため、空気の冷却効率をより一層向上させることができ、内燃機関の吸入効率を高めることができ、内燃機関の性能向上を図ることができる。
【００１４】
さらに、スロットルボディには、その内部に内燃機関への吸入空気量を調整するスロットルバルブを開閉自在に設け、スロットルバルブを駆動させる駆動源の重力方向に沿った下端部を、内燃機関に搭載される部品において最も重力方向上方となる位置に対して下側となるように配置することにより、スロットルボディと内燃機関の最上部に配置された部材とを重複させて配置可能となるため、吸気供給装置を重力方向（高さ方向）に小型化することができる。
【００１５】
さらにまた、スロットルボディを、インテークマニホールドとの間に挟持された取付部材を介して内燃機関に保持することにより、比較的重量のあるスロットルボディを内燃機関に対して確実に固定することが可能となるため、その振動を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１７】
すなわち、過給器によって圧縮された空気を内燃機関の内部へと導く吸気供給装置において、過給器の近傍にスロットルボディを配置し、内燃機関における重力方向に沿った上部を跨ぐようにスロットルボディとインテークマニホールドとを接続すると共に、内燃機関を挟んで過給器と反対側となるようにインタークーラーをインテークマニホールドの内部に配置すると共に、インテークマニホールドにおけるインタークーラーの上流側通路を、スロットルボディとの接続部位から略一定の通路断面積で連続的に形成される第１通路部と、第１通路部の下流側に接合されインタークーラーの長手方向において通路断面積が拡大し、最大となる通路断面積でインタークーラー収納部と接続される第２通路部とから構成することで、従来技術に係る吸気供給装置と比較し、インタークーラーまでの上流側通路を長く確保することができ、しかも、上流側通路において下流側の第２通路部を第１通路部に対して徐々に通路断面積を増加させることで、下流側に向かって空気の流れ方向を緩やかに偏向させることができる。
【００１８】
その結果、インテークマニホールド内における急激な圧力変化が防止され、圧力変化に起因した凝縮水の発生が防止されると共に、空気が通過する際のインタークーラーとの接触範囲を広げることが可能となることで空気の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る吸気供給装置及び該吸気供給装置の搭載される内燃機関を示す一部省略全体断面図である。
【図２】図１に示す吸気供給装置及び内燃機関の正面図である。
【図３】インテークマニホールド内における空気の流れを示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る吸気供給装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る吸気供給装置を示す。
【００２１】
この吸気供給装置１０は、例えば、車両等に搭載される、例えば、３つのシリンダ室を有する３気筒の内燃機関１２に用いられ、図１及び図２に示されるように、例えば、該内燃機関１２へ空気を分配して供給するインテークマニホールド１４と、該インテークマニホールド１４の内部に収納されるインタークーラー１６と、該インテークマニホールド１４の上流側に設けられ空気量を調整するスロットルボディ１８と、前記スロットルボディ１８の上流側に設けられ、該内燃機関１２で発生する排気ガスを利用して圧縮した空気を供給する過給器２０とを含む。なお、吸気供給装置１０は、内燃機関１２における重力方向上方（矢印Ａ１方向）に設けられるヘッドカバー２２の上部を囲むように設けられる。
【００２２】
インテークマニホールド１４は、例えば、樹脂製材料から形成され、管状で一直線状に延在する導入部２４と、該導入部２４に接続されるチャンバー部２６と、該チャンバー部２６の下流側に設けられ内燃機関１２の各吸気ポートへと接続される導出部２８とを含む。
【００２３】
導入部２４は、図１〜図３に示されるように、その上流側となり略一定の通路断面積で形成された第１通路部３０と、該第１通路部３０の下流側に接続され前記通路断面積が前記下流側に向かって徐々に大きくなる第２通路部３２とからなる。
【００２４】
この第１通路部３０は、インテークマニホールド１４において幅方向略中央となるように形成され、第２通路部３２は、前記第１通路部３０に対して前記幅方向両側にそれぞれ延在した対称形状で形成される。
【００２５】
また、上述した第１及び第２通路部３０、３２からなる導入部２４の通路長さ（例えば、センターライン長さ）Ｌ１は、チャンバー部２６の下流側に形成された導出部２８の通路長さＬ２より長く形成される（Ｌ１＞Ｌ２）。
【００２６】
この第１通路部３０の上流側となる端部には、第１フランジ部３４を介して内燃機関１２への吸入空気量を制御するスロットルボディ１８が接続される。一方、第２通路部３２は、下流側に向かってインテークマニホールド１４の幅方向（矢印Ｂ方向）に徐々に広がるように延在し、その下流側となる端部が箱状に形成されたチャンバー部２６と接続されている。
【００２７】
なお、第１通路部３０は、スロットルボディ１８に接続される部位から第２通路部３２との接合部位まで略一定の通路断面積で連続的に延在している。
【００２８】
スロットルボディ１８は、例えば、金属製材料から形成されたハウジング３６内に貫通した流路（通路）３８を有し、該流路３８には円板状のスロットルバルブ４０がシャフト４２を介して開閉自在に設けられる。また、ハウジング３６の重力方向下方（矢印Ａ２方向）には、例えば、ＤＣモータからなる駆動源４４が設けられている。そして、図示しないエンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）からの電気信号が駆動源４４へと入力されることで、該駆動源４４の回転駆動力が前記シャフト４２を介してスロットルバルブ４０へと伝達され所定角度だけ開閉動作する。
【００２９】
また、駆動源４４の下端部４４ａは、図１に示されるように、内燃機関１２において重力方向で最も上方に配置されたヘッドカバー２２に対して下方（矢印Ａ２方向）となるように配置される（図１中、二点鎖線参照）。
【００３０】
さらに、上述したスロットルバルブ４０の上流側には配管４６を介して過給器２０が接続されている。すなわち、スロットルボディ１８は、吸気供給装置１０の上流側、且つ、過給器２０の下流側となる位置に設けられている。
【００３１】
さらにまた、スロットルボディ１８とインテークマニホールド１４の第１フランジ部３４との間には、板状に形成された取付ステー（取付部材）４８が挟持される。この取付ステー４８は、例えば、板材をプレス成形することで形成され、スロットルバルブ４０から重力方向下方（矢印Ａ２方向）に向かって延在すると共に、複数回折曲された断面クランク状に形成されている。
【００３２】
そして、取付ステー４８は、その一端部がスロットルボディ１８及びインテークマニホールド１４に挟持固定された状態で、他端部が内燃機関１２におけるシリンダヘッド６４の側面に対してボルト５０で固定される。
【００３３】
なお、この取付ステー４８の他端部は、シリンダヘッド６４に固定される場合に限定されるものではなく、例えば、ヘッドカバー２２に固定するようにしてもよいし、該ヘッドカバー２２及びシリンダヘッド６４の両方に固定するようにしてもよい。
【００３４】
チャンバー部２６は、例えば、断面矩形状で所定容積を有した箱状に形成され、その幅方向一端となる側壁には開口部５２（図２参照）が形成され、該開口部５２を通じてインタークーラー１６が内部へと収納される。すなわち、チャンバー部２６は、内部にインタークーラー１６の収納されるインタークーラー収納部としても機能する。そして、開口部５２は、インタークーラー１６がチャンバー部２６へと収納された状態で、該インタークーラー１６の端部に設けられたカバー部５４によって閉塞される。
【００３５】
このチャンバー部２６には、インタークーラー１６より上流側となる位置に上流側空間５６が設けられ、該上流側空間５６に臨む壁部には導入部２４が接続されている。一方、インタークーラー１６より下流側となる位置には下流側空間５８が設けられ、後述する導出部２８が接続されている。すなわち、導入部２４からの空気がチャンバー部２６の上流側空間５６へと導入され、インタークーラー１６を通過した空気が下流側空間５８から導出部２８へと流通する。
【００３６】
導出部２８は、チャンバー部２６に対して導入部２４とは反対側に向かって湾曲しながら延在した３本の分岐管６０（図２参照）を有し、前記分岐管６０は先端部に設けられた第２フランジ部６２を介して内燃機関１２におけるシリンダヘッド６４の吸気ポートへとそれぞれ接続されている。
【００３７】
インタークーラー１６は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されており、チャンバー部２６の幅方向（矢印Ｂ方向）に沿った直方体形状の箱状に形成され、その内部に形成された流路を循環する媒体と通過する空気との熱交換が行われる。そして、導入部２４を通じてチャンバー部２６へと流入した空気が、インタークーラー１６の内部を通過することで媒体と熱交換され、冷却された空気として導出部２８から内燃機関１２へと供給される。
【００３８】
また、このインタークーラー１６は、図１に示されるように、内燃機関１２を挟んで過給器２０とは反対側となる位置に配置されると共に、その重力方向において最も上方となる位置がスロットルボディ１８の流路３８よりも重力方向下方（矢印Ａ２方向）となるように配置される。
【００３９】
過給器２０は、例えば、内燃機関１２におけるヘッドカバー２２の側方となり、且つ、スロットルボディ１８に近接した位置に設けられ、内燃機関１２が排出する排気ガスを利用して回転するブレード（図示せず）がケーシング６６の内部に設けられている。そして、過給器２０は、圧縮された空気を導出するための導出口２０ａが配管４６へと接続されることで、ブレードの回転作用下に吸い込まれた空気が圧縮され配管４６、スロットルボディ１８及びインテークマニホールド１４を通じて前記内燃機関１２内へと供給される。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る吸気供給装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４１】
先ず、図示しない車両において、乗員が操作するアクセル開度に応じてスロットルボディ１８の駆動源４４が所定回転角度だけ回転し、それに伴って、スロットルバルブ４０がシャフト４２を中心として所定角度だけ開く。これにより、スロットルボディ１８の流路３８を通じて上流側の配管４６と下流側のインテークマニホールド１４とが連通した状態となる。
【００４２】
また、同時に内燃機関１２の駆動作用下に生じた排気ガスが過給器２０へと供給されることで、前記過給器２０の内部へと空気が吸い込まれ、圧縮された空気が導出口２０ａから下流側へ接続された配管４６へと導出される。
【００４３】
この圧縮された空気は、配管４６からスロットルバルブ４０の流路３８を経てインテークマニホールド１４の導入部２４へと流れ、一直線状に形成された導入部２４の第１通路部３０に沿って下流側へと流れた後、該第１通路部３０に対して徐々に幅方向（図２及び図３中、矢印Ｂ方向）に拡がった第２通路部３２を経て上流側空間５６へと到達する。
【００４４】
この際、空気は、第１通路部３０から滑らかに拡幅した第２通路部３２へと流れるため、急激な圧力変化が生じることがなく、例えば、急激な圧力変化に起因した凝縮水の発生が抑制される。
【００４５】
そして、空気は、上流側空間５６の幅方向（矢印Ｂ方向）における全域にわたって導入された後、該上流側空間５６（チャンバー部２６）の幅寸法一杯に配置されたインタークーラー１６の内部へと流れることで、内部を循環する媒体との間で熱交換が行われ所定温度へと冷却される。
【００４６】
この際、空気は、インタークーラー１６の上流側となる上流側空間５６において、導入部２４の第２通路部３２を介して該インタークーラー１６の一端部から他端部まで略均等となるように供給されるため、前記インタークーラー１６の幅方向に沿った全面に対して均等に通過させ効率的に熱交換を行うことが可能となる。
【００４７】
最後に、インタークーラー１６によって冷却された空気が、チャンバー部２６における下流側空間５８から導出部２８の分岐管６０を通じて内燃機関１２における各ポートへと供給される。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、吸気供給装置１０において、過給器２０の近傍にスロットルボディ１８を配置し、内燃機関１２における重力方向に沿った上部を跨ぐようにスロットルボディ１８とインテークマニホールド１４とを接続すると共に、前記内燃機関１２を挟んで過給器２０と反対側となるようにインタークーラー１６をインテークマニホールド１４の内部に配置すると共に、前記インテークマニホールド１４においてインタークーラー１６の上流側となる導入部２４を、スロットルボディ１８との接続部位から略一定の通路断面積で連続的に形成される第１通路部３０と、前記第１通路部３０の下流側に接合されインタークーラー１６の長手方向（幅方向）において通路断面積が拡大し、最大となる通路断面積でチャンバー部２６と接続される第２通路部３２とから構成している。
【００４９】
これにより、従来技術に係る吸気供給装置と比較し、インタークーラー１６までの導入部２４を長く確保することができ、しかも、前記導入部２４において下流側の第２通路部３２を第１通路部３０に対して徐々に通路断面積を増加させることで、下流側に向かって空気の流れ方向を緩やかに偏向させることができる。
【００５０】
その結果、インテークマニホールド１４内における急激な圧力変化が防止され、圧力変化に起因した凝縮水の発生が防止されると共に、空気がインタークーラー１６を通過する際の接触範囲を広げて全面に当てて通過させることが可能となるため、前記インタークーラー１６による空気の冷却効率を向上させることができる。
【００５１】
また、インテークマニホールド１４を含む吸気供給装置１０は、内燃機関１２の上部を取り囲むように緩やかにカーブするような空気の流路を構成しているため、過給器２０から前記内燃機関１２までの空気の流れを円滑とすることができる。
【００５２】
さらに、第１及び第２通路部３０、３２からなる導入部２４の通路長さを、インタークーラー１６に対して下流側となる導出部２８の通路長さよりも長く設定することにより、前記導入部２４の形状変更を容易に行うことが可能となり、それに伴って、該導入部２４からインタークーラー１６へと空気が通過する際の接触範囲を広げるべく該導入部２４の形状を最適化することが可能となる。そのため、空気の冷却効率をより一層向上させることができ、それに伴って、内燃機関１２の吸入効率を高めることができる。
【００５３】
さらにまた、スロットルボディ１８における駆動源４４の重力方向に沿った下端部を、内燃機関１２において最も重力方向上方となるヘッドカバー２２、若しくは、該ヘッドカバー２２への搭載部品の最上部よりも下側となるように配置することで、スロットルボディ１８とヘッドカバー２２とを重複させて配置することが可能となるため、吸気供給装置１０を重力方向（高さ方向）に小型化することができる。
【００５４】
またさらに、スロットルボディ１８を、インテークマニホールド１４との間に挟持され重力方向下方へと延在した取付ステー４８を介して内燃機関１２のシリンダヘッド６４へと固定することにより、比較的重量のあるスロットルボディ１８を内燃機関１２に対して確実に固定することが可能となるため、その振動を防止することができる。
【００５５】
また、取付ステー４８は、断面クランク状となるように複数折曲された構造であるため、折曲させずに平面状に形成した場合と比較して変形しやすく、スロットルボディ１８の振動を好適に吸収することができると共に、該スロットルボディ１８及びインテークマニホールド１４と内燃機関１２との間の組み付け誤差を好適に吸収することが可能となる。
【００５６】
さらに、インテークマニホールド１４の導入部２４において、第１通路部３０から第２通路部３２にかけて空気の流れをインタークーラー１６の長手方向（幅方向）へと好適に広がるように整流板を設けるようにしてもよい。この整流板は、例えば、導入部２４の外形形状に応じた板状に形成し、該導入部２４の内壁面に対して所定間隔離間させて設けるとよい。これにより、導入部２４において第１通路部３０から第２通路部３２を経てインタークーラー１６へと供給される空気をより好適に該インタークーラー１６の全面にわたって当てて通過させることが可能となるため、空気の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
なお、本発明に係る吸気供給装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５８】
１０…吸気供給装置                  １２…内燃機関
１４…インテークマニホールド        １６…インタークーラー
１８…スロットルボディ              ２０…過給器
２２…ヘッドカバー                  ２４…導入部
２６…チャンバー部                  ２８…導出部
３０…第１通路部                    ３２…第２通路部
４８…取付ステー                    ５６…上流側空間
５８…下流側空間
【図１】
2017066873.tif 000003
【図２】
2017066873.tif 000004
【図３】
2017066873.tif 000005