(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のバンクを有するエンジンと上記各バンクの吸気側に配設された一対の吸気マニホルドと、上流端にエアクリーナが配設される吸気通路の集合部から下流端が分岐されて上記一対の吸気マニホルドに連通された一対の分岐吸気通路と、上記各バンクの排気側に配設された一対の排気マニホルドと、同排気マニホルドに連通されると共に独立して形成された一対の分岐排気通路と、上記各分岐排気通路のＥＧＲ取出口と連通しＥＧＲガスを吸気に還流する排気還流通路と、上記排気還流通路に設けられ、吸気に還流するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、上記ＥＧＲ弁よりも下流側の上記排気還流通路に設けられ、所定の容積を有して上記各分岐排気通路から取出したＥＧＲガスを一旦合流させる合流部が形成されると共に上記吸気通路の直下である上記一対のバンクの谷間に配設されるＥＧＲ室と、上記ＥＧＲ室と上記各分岐吸気通路のＥＧＲ開口部とを連通する排気還流分岐通路と、上記分岐吸気通路のＥＧＲ開口部よりも下流側に位置して両分岐吸気通路を互いに連通させる連通管を備えたことを特徴とするエンジンの吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対のバンクを有するエンジンの吸気構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に従来のＶ型８気筒エンジンに使用されている吸気構造の例を示す。従来、図４に示すように、Ｖ型エンジン等、一対のバンク２０、２１を有するエンジン１８の吸気通路２３は、上流端が図示しないエアークリーナに接続されると共に、同エアークリーナよりも下流側に形成された分岐部２５で一対の分岐吸気管２７、２９に分かれて前記両バンク２０、２１の吸気側３１、３３にそれぞれ接続されている。また、エンジン１８の両バンク２０、２１の排気側３５、３７には、エンジン１８の燃焼時に発生した排気ガスを排出すべく、排気通路３９、４１がそれぞれ配設されている。さらに該排気通路３９、４１と上述の吸気通路２３との間には、排気ガス還流通路（以下、ＥＧＲ通路）４５、４６が形成され、排気通路３９、４１を介して大気中に排出される排気ガスの一部を吸気通路２３側に還流させている。
【０００３】
即ち、エンジン１８の両バンク排気側３５、３７に配設された排気管３９、４１にはＥＧＲガス取出口４７、４９が開口され、ＥＧＲ通路４５、４６の一端が連通されていると共に、同ＥＧＲ通路４５、４６の他端の開口５１、５２は吸気通路２３に連通されている。
【０００４】
このため、排気通路３９、４１からＥＧＲガス取出口４７、４９を介して取出されたＥＧＲガスは、ＥＧＲガス開口部５１、５２付近で吸気通路２３上流側から吸入される新気と混流して、エンジン１８吸気時にエンジン１８の燃焼室に取り入れられる。この結果、エンジン１８の燃焼を緩慢にして燃焼温度を低下させ、燃焼温度の高温域で多量に生成される窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制している。
【０００５】
しかし、上記従来例に記載された吸気構造では、ＥＧＲガス開口部５１、５２が吸気通路２３に形成された分岐部２５よりも上流側に設けられているため、吸気通路２３中にＥＧＲガスが流入して新気と混流した後に、上記分岐部２５で一対の分岐吸気管２７、２９に分かれることになる。従って、吸気通路２３の形状等の影響により、ＥＧＲガスと新気とが混流した吸気ガスの流れが乱れると、下流に形成された分岐部２５では一対のバンク２０、２１に接続する両分岐吸気管２７、２９に吸気ガスが均等に分配されずに、両バンク２０、２１の燃焼室に流入するＥＧＲガスと新気との割合（以下、ＥＧＲ率）に偏りが生じる可能性がある。
【０００６】
その結果、気筒に流入する吸入ガスのＥＧＲ率が最も高い気筒と、吸入ガスのＥＧＲ率が最も低い気筒との差（以下、ＥＧＲ率気筒間差）が大きくなり、ＥＧＲ率が高い気筒では十分な燃焼がなされず煤が発生する一方で、ＥＧＲ率が低い気筒では燃焼温度が高くなり、ＮＯｘの発生が相対的に多くなる可能性があるといった問題があった。
【０００７】
このような問題点を解決するために、図５に示すようにＥＧＲガス開口部５３、５５を、吸気通路２３に形成された分岐部２５よりも下流側とし、分岐に伴うバンク２０、２１間でのＥＧＲ率の偏りを抑制することが考えられるが、その場合でも、片バンク不等間隔着火の影響から吸気圧力及び排気圧力の周期、振幅のばらつきが大きくなり、ＥＧＲ率の気筒間差を十分に低減することは難しい。
【０００８】
即ち、図６に示すように、例えばバンク角が９０゜のＶ８エンジンでは、第１バンク２０の気筒を１、３、５、７番気筒とし、第２バンク２１の気筒を２、４、６、８番気筒と番号を付与した場合、一般的には１→２→７→３→４→５→６→８番気筒の順番で着火が行われる。このとき、第２バンク２１のみで見れば、２→４→６→８の順番で着火が行われるが、その着火間隔は、クランク角度にして２番気筒と４番気筒との間で２７０゜、４番気筒と６番気筒との間で１８０゜、６番気筒と８番気筒との間で９０゜、８番気筒と２番気筒との間で１８０゜となり、不等間隔着火となる。その結果、第２バンク２１に接続される吸気分岐管２９の位置Ｘに発生する吸気圧力及び、第２バンク２１の排気通路４１に連通されるＥＧＲ通路４６の位置Ｙにおける排気圧力は、周期、振幅共にばらつくため、排気圧力が高く且つ吸気圧力が低い時に吸入行程の気筒ではＥＧＲ率が高く、排気圧力が低く且つ吸気圧力が高い時に吸入行程の気筒ではＥＧＲ率が低い等、上記吸気及び排気の圧力変動の影響によりＥＧＲ率気筒間差が大きくなる惧れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、一対のバンクを有するエンジンにおいて、比較的簡単な構成でＥＧＲ率の気筒間差を低減させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明では、一対のバンクを有するエンジンと上記各バンクの吸気側に配設された一対の吸気マニホルドと、上流端にエアクリーナが配設される吸気通路の集合部から下流端が分岐されて上記一対の吸気マニホルドに連通された一対の分岐吸気通路と、上記各バンクの排気側に配設された一対の排気マニホルドと、同排気マニホルドに連通されると共に独立して形成された一対の分岐排気通路と、上記各分岐排気通路のＥＧＲ取出口と連通しＥＧＲガスを吸気に還流する排気還流通路と、上記排気還流通路に設けられ、吸気に還流するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、上記ＥＧＲ弁よりも下流側の上記排気還流通路に設けられ、所定の容積を有して上記各分岐排気通路から取出したＥＧＲガスを一旦合流させる合流部が形成されると共に上記吸気通路の直下である上記一対のバンクの谷間に配設されるＥＧＲ室と、上記ＥＧＲ室と上記各分岐吸気通路のＥＧＲ開口部とを連通する排気還流分岐通路と、上記分岐吸気通路のＥＧＲ開口部よりも下流側に位置して両分岐吸気通路を互いに連通させる連通管を備えたため、吸気通路の分岐に伴うＥＧＲ率のバンク間での偏りは少ないし、上記合流部を形成するＥＧＲ室及び連通管により片バンク不等間隔着火の影響による排気圧力及び吸気圧力の周期、振幅のばらつきは抑制されると共に、ＥＧＲ室が吸気通路の直下であるバンクの谷間に配設されているので、エンジン上方の高さを抑えることができ、省スペース化が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態例のエンジンは、図１に示すように、シリンダ列で構成された第１バンク１２０及び第２バンク１２２を有するＶ型８気筒で、バンク角度は９０゜に設定されている。エンジン１１８の吸気通路１２４は、上流端１２６がエアクリーナ１２８に接続されると共に、エアクリーナ１２８より下流側の分岐部１３０において一対の分岐吸気管１３２、１３４に分かれ、同第１分岐吸気管１３２及び第２分岐吸気管１３４がそれぞれ第１バンク１２０及び第２バンク１２２の吸気側に配設された一対の吸気マニホルド１３６、１３７に接続されている。エンジン１１８の一対のバンク１２０、１２２それぞれの排気側には一対の排気マニホルド１４０、１４２が配設され、それぞれ排気通路１４４、１４６に接続されている。そして、排気マニホルド１４０、１４２と排気通路１４４、１４６は各バンク毎に独立した分岐排気通路を形成している。また、該排気通路１４４、１４６と上記吸気通路１２４との間には、排気管流通路（以下、ＥＧＲ通路）１５０、１５１が形成されている。
【００１３】
詳しくは、第１バンク１２０の各気筒から延びる排気管が集合して一体となった排気通路１４４に、第１ＥＧＲガス取出口１５２が開口すると共に、第２バンク１２２の各気筒から延びる排気管が集合して一体となった排気通路１４６に、第２ＥＧＲガス取出口１５４が開口している。そして、第１ＥＧＲガス取出口１５２に連通されたＥＧＲ通路１５０には第１ＥＧＲバルブ１５６が設けられ、第１バンク１２０から取出するＥＧＲガスの量を調節していると共に、第２ＥＧＲガス取出口１５４に延設されたＥＧＲ通路１５１下流には第２ＥＧＲバルブ１５８が設けられ、第２バンク１２２から取出するＥＧＲガスの量を調節している。両ＥＧＲ通路１５０、１５１に配設された第１ＥＧＲバルブ１５６及び第２ＥＧＲバルブ１５８の下流側は、所定の容積を有するＥＧＲ室１６０に接続され、第１バンク１２０及び第２バンク１２２から取出したＥＧＲガスを一旦合流させる合流部を形成している。
【００１４】
また、上記ＥＧＲ室１６０は吸気通路１２４の直下に配置され、吸気通路１２４の分岐部１３０よりも下流側の第１分岐吸気管１３２及び第２分岐吸気管１３４には、ＥＧＲ開口部１６２、１６４がそれぞれ形成されている。
【００１５】
そして、分岐吸気管１３２、１３４の該ＥＧＲ開口部１６２、１６４よりもさらに下流側で、両バンク１２０、１２２の吸気マニホルド１３６、１３７との接続部付近には、一対の第１分岐吸気管１３２及び第２分岐吸気管１３４を連通させる連通管１７０が開口している。尚、本実施形態例では、上記連通管１７０は吸気通路１２４と一体的に設けられ、連通管１７０の断面積は第１分岐吸気管１３２及び第２分岐吸気管１３４と略等しく設定されている。
【００１６】
かかる構成とした本発明の実施形態例では、エンジン１１８の燃焼に伴い両バンク１２０、１２２から排出された排気ガスは、各排気マニホルド１４０、１４２及び排気通路１４４、１４６を介して大気中に放出されると共に、その一部は、排気通路１４４、１４６にそれぞれ形成された第１ＥＧＲガス取出口１５２及び第２ＥＧＲガス取出口１５４を介してＥＧＲ通路１５０、１５１内に取り込まれる。そして、第１ＥＧＲガス取出口１５２からＥＧＲ通路１５０内に取り込まれたＥＧＲガスは、上記第１ＥＧＲバルブ１５６を介してＥＧＲ室１６０に流入すると共に、第２ＥＧＲガス取出口１５４からＥＧＲ通路１５１内に取り込まれたＥＧＲガスは、上記第２ＥＧＲバルブ１５８を介してＥＧＲ室１６０に流入する。これにより、第１バンク１２０の排気通路１４４から取出したＥＧＲガスと、第２バンク１２２の排気通路１４６から取出したＥＧＲガスとが、ＥＧＲ室１６０で一旦合流する。
【００１７】
このように、第１バンク１２０及び第２バンク１２２により生成された排気ガスをＥＧＲ室１６０で一旦合流させた後、吸気通路１２４に還流させる構成としたため、排気圧力の周期、振幅のばらつきが抑制される。即ち、前述したように、エンジン１１８の各気筒に１から８までの番号を付与したとき、例えば第２バンク１２２では、クランク角にして２番気筒と４番気筒との間で２７０゜、４番気筒と６番気筒との間で１８０゜、６番気筒と８番気筒との間で９０゜、８番気筒と２番気筒との間で１８０゜の間隔となり、不等間隔で着火が進行する。このため、第２バンク１２２の着火間隔のみの影響を受けるＥＧＲ通路１５１内の位置ｂでは、排気圧力の周期、振幅のばらつきが大きくなる。
【００１８】
しかし、第１バンク１２０及び第２バンク１２２から排出された排気ガスをＥＧＲ室１６０で合流させると、ＥＧＲ室１６０では両バンク１２０、１２２の着火間隔が影響する。そこで、第１バンク１２０及び第２バンク１２２を合わせたエンジン１１８全体で考えると、１→２→７→３→４→５→６→８→１の順番で、クランク角にして９０゜の等間隔で着火が進行していく。従って、図２に示すように、ＥＧＲ室１６０内の位置ｃでの排気圧力は、クランク角にして９０゜の略等間隔にピークが現れ、振幅も小さくなる。
【００１９】
上記のようにして排気圧力の周期、振幅のばらつきが抑制されたＥＧＲガスは、吸気通路１２４の一対の分岐吸気管１３２、１３４にそれぞれ形成されたＥＧＲ開口部１６２、１６４から吸気側１３６、１３７に還流される。このとき、吸気通路１２４内の分岐部１３０よりも下流側の分岐吸気管１３２、１３４にＥＧＲ開口部１６２、１６４を設けたため、吸気通路１２４の分岐に伴うＥＧＲ率のバンク間での偏りは少ない。
【００２０】
そして、上記ＥＧＲ開口部１６２、１６４から還流されたＥＧＲガスは、吸気通路１２４の上流側からの新気と混流して第１バンク１２０及び第２バンク１２２の吸気側１３６、１３７に取り入れられる。このとき、前述したように、一対の分岐吸気管１３２、１３４同士を連通する連通管１７０が、ＥＧＲ開口部１６２、１６４よりも下流側に開口しているため、前述した排気圧力の周期、振幅のばらつきを抑制する方法と同一のメカニズムにより、吸気圧力の周期、振幅のばらつきも抑制される。
【００２１】
即ち、第１バンク１２０又は第２バンク１２２のみの着火間隔の影響を受ける場合は、前述したように、片バンク不等間隔着火の影響から吸気圧力の周期、振幅のばらつきは大きくなるが、上記連通管１７０を設けると、例えば第２分岐吸気管１３４内の位置ｄでは、両バンク１２０、１２２の着火間隔の影響を受けることになる。従って、図２に示すように、位置ｄではクランク角にして９０゜の略等間隔に吸気圧力のピークが現れ、振幅も小さくなる。
【００２２】
さらに、第１バンク１２０の気筒が吸気行程であるときは、第１分岐吸気管１３２から、新気とＥＧＲガスとが混流した吸気ガスが第１バンク１２０に流入すると共に、第２分岐吸気管１３４からも連通管１７０を介して吸気ガスが第１バンク１２０に流入する。また、第２バンク１２２の気筒が吸気行程であるときは、第２分岐吸気管１３４から新気とＥＧＲガスとが混流した吸気ガスが第２バンク１２２に流入すると共に、第１分岐吸気管１３２からも連通管１７０を介して吸気ガスが第２バンク１２２に流入する。このため、吸気上流側からの新気と、分岐吸気管１３２、１３４に形成されたＥＧＲ開口部１６２、１６４から還流するＥＧＲガスとの混流する領域が、該連通管１７０の容積の分だけ実質的に拡張することになり、新気とＥＧＲガスは良く混流されて、ＥＧＲ率の偏りは少なくなる。
【００２３】
上述したように、排気圧力及び吸気圧力の周期、振幅のばらつきが抑制されたり、ＥＧＲ率の偏りが少なくなると、図３に示すように、従来構造に比べて位置ｄでのＥＧＲ率の変動は小さくなり、各気筒の吸気タイミングに係わらず、吸入される吸気ガスは略一定のＥＧＲ率を有することになる。このため、吸気ガスのＥＧＲ率が最も高い気筒と、吸気ガスのＥＧＲ率が最も低い気筒との差であるＥＧＲ率気筒間差が小さくなる。従って、吸気ガスのＥＧＲ率が最も高くなる気筒において、ＥＧＲ率の多過により煤が発生しない程度に、還流させるＥＧＲガスの量を増加させれば、気筒全体としてＥＧＲ率は高くなり燃焼温度の高温化は防止されるため、ＮＯｘの発生は抑制される。
【００２４】
尚、本実施形態例では、一対の分岐吸気管１３２、１３４を連通させる連通管１７０は、吸気通路１２４と一体化させる構成としたが、これに限定されるものではなく、別体として分岐吸気管に溶接する構成としたり、ボルトで固定する構成としても良い。
【００２５】
また、該連通管１７０の断面積は、吸気通路１２４と略同一としたが、これに限定されるものではなく、吸気圧力の周期、振幅のばらつきを抑制することができる程度に設定すれば良いものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上、実施形態と共に詳細に説明したように、本発明のエンジンの吸気構造では、一対のバンクを有するエンジンと上記各バンクの吸気側に配設された一対の吸気マニホルドと、上流端にエアクリーナが配設される吸気通路の集合部から下流端が分岐されて上記一対の吸気マニホルドに連通された一対の分岐吸気通路と、上記各バンクの排気側に配設された一対の排気マニホルドと、同排気マニホルドに連通されると共に独立して形成された一対の分岐排気通路と、上記各分岐排気通路のＥＧＲ取出口と連通しＥＧＲガスを吸気に還流する排気還流通路と、上記排気還流通路に設けられ、吸気に還流するＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁と、上記ＥＧＲ弁よりも下流側の上記排気還流通路に設けられ、所定の容積を有して上記各分岐排気通路から取出したＥＧＲガスを一旦合流させる合流部が形成されると共に上記吸気通路の直下である上記一対のバンクの谷間に配設されるＥＧＲ室と、上記ＥＧＲ室と上記各分岐吸気通路のＥＧＲ開口部とを連通する排気還流分岐通路と、上記分岐吸気通路のＥＧＲ開口部よりも下流側に位置して両分岐吸気通路を互いに連通させる連通管を備えたため、吸気通路の分岐に伴うＥＧＲ率のバンク間での偏りはないし、上記合流部を形成するＥＧＲ室及び連通管により片バンク不等間隔着火の影響による排気圧力及び吸気圧力の周期、振幅のばらつきは抑制され、ＥＧＲ率の気筒間差は低減されると共に、ＥＧＲ室が吸気通路の直下であるバンクの谷間に配設されているので、エンジン上方の高さを抑えることができ、省スペース化が図られる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例に係るエンジンの吸気構造の全体図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るクランク角度と排気圧力及び吸気圧力との特性図である。
【図３】本発明の実施形態例に係るクランク角度とＥＧＲ率との特性図である。
【図４】従来のエンジンの吸気構造の全体図である。
【図５】従来のエンジンの吸気構造の全体図である。
【図６】Ｖ８エンジンにおける着火順序を示す図である。
【符号の説明】
１１８    エンジン
１２０    第１バンク
１２２    第２バンク
１２４    吸気通路
１３０    分岐部
１３２    第１分岐吸気管
１３４    第２分岐吸気管
１５０    ＥＧＲ通路
１６０    ＥＧＲ室
１６２    第１ＥＧＲ開口部
１６４    第２ＥＧＲ開口部
１７０    連通管
【図１】
0003799973.tif 000002
【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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