JP2002030993A - エンジンの吸気構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一対のバンクを有するエンジンにおいて、ＥＧ
Ｒ率の気筒間差を低減させ、ＮＯｘ及び煤の発生を抑制
する。 【解決手段】両バンク１２０、１２２の排気通路１４
４、１４６から取出したＥＧＲガスをＥＧＲ室１６０に
おいて一旦合流させた後に、一対の分岐吸気管１３２、
１３４に形成されたＥＧＲ開口部１６２、１６４におい
てそれぞれ還流させると共に、該分岐吸気管１３２、１
３４の前記ＥＧＲ開口部１６２、１６４よりも下流側に
一対の分岐吸気管１３２、１３４を連通させる連通管１
７０を設け、排気圧力及び吸気圧力の周期、振幅のばら
つきを抑制させる。

Description

【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３
５、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、２
９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ＥＧ
Ｒ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、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取出口に連通されて合流部で合流された
排気還流通路と、上記合流部と吸気マニホルドに連通さ
れた各分岐吸気通路の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。

【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９
０゜に設定されている。エンジン１１８の吸気通路１２
４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、１
２２それぞれの排気側には一対の排気マニホルド１４
０、１４２が配設され、それぞれ排気通路１４４、１４
６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１４
４、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１
５４が開口している。そして、第１ＥＧＲガス取出口１
５２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Ｅ
ＧＲ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２
ＥＧＲ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１２
４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Ｅ
ＧＲ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、１２
２から排出された排気ガスは、各排気マニホルド１４
０、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、１
４６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１
５０、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Ｅ
ＧＲ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１
６０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１２
２の排気通路１４６から取出したＥＧＲガスとが、ＥＧ
Ｒ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１
３０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、１３
４同士を連通する連通管１７０が、ＥＧＲ開口部１６
２、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１
２２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Ｅ
ＧＲ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１７
０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Ｅ
ＧＲ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、一対の分岐排
気通路のＥＧＲ取出口に連通されて合流部で合流された
排気管流通路と、上記合流部と各分岐吸気通路のＥＧＲ
開口部とを連通する排気還流分岐通路と、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。

【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ＥＧ
Ｒ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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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取出口に連通されて合流部で合流
   された排気還流通路と、上記合流部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