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JPWO2019038920A1 - エンジンの吸気システム - Google Patents

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Abstract

吸気通路(30)は、スロットルバルブが配設され、気筒列方向の一側から他側に向かって延びる主吸気通路(30A)と、EGRバルブ(54)が配設され、かつ主吸気通路のうちスロットルバルブに対して他側に位置する部分に接続されたバイパス通路(40)と、を有する。バイパス通路は、主吸気通路との分岐部(33d)から一側に向かって延びた後、他側に向かって折り返して延びるよう構成され、EGRバルブは、バイパス通路において他側に向かって延びる部分のうち、分岐部から一側に向かって延びる部分に対してオーバーラップする部位に配置されている。

Description

ここに開示する技術は、エンジンの吸気システムに関する。
特許文献1には、エンジンの吸気システムの一例が開示されている。具体的に、この特許文献1には、燃焼室に接続された吸気通路と、その吸気通路に設けられたスロットルバルブ(第1吸気絞り弁)と、を備えた内燃機関の吸気通路構造において、吸気通路に対して、所定の第2バルブ(流路開閉弁)が配設されるよう構成された第2通路部(迂回路)を接続することが記載されている。
特開2011−1886号公報
ところで、吸気通路のうちスロットルバルブが配設される部分を第1通路部と呼称すると、前記特許文献1に記載されたようなエンジンにおいては、レイアウト性の確保などの観点から、第1通路部と第2通路部とが略平行になるように、各通路の少なくとも一部を、気筒列方向の一側から他側に向かって延ばす場合がある。
ところが、前記特許文献1に記載されているように、第1通路部ばかりでなく、第2通路部にも第2バルブを設ける場合がある。ここで、エンジンの具体的な構成や、その性能要求次第では、前述の気筒列方向に沿って延ばした部位に第2バルブを配設する可能性がある。近年、そうしたエンジンにおいて、そのコンパクト化という観点から、スロットルバルブと第2バルブとを可能な限り近接させることが要求されている。
本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、より一層コンパクトな構成を見出した。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、第2通路部及び第2バルブを備えたエンジンの吸気システムにおいて、より一層のコンパクト化を図ることにある。
ここに開示する技術は、燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブと、を備えたエンジンの吸気システムに係る。
前記吸気通路は、前記スロットルバルブが配設され、所定方向の一側から他側に向かって延びる第1通路と、所定の第2バルブが配設され、かつ前記第1通路部のうち前記スロットルバルブに対して前記他側に位置する部分に接続された第2通路部と、を有する。
前記第2通路部は、前記第1通路部との接続箇所から前記一側に向かって延びた後、該一側から前記他側に向かって折り返して延びるよう構成される。
そして、前記第2バルブは、前記第2通路部において前記他側に向かって延びる部分のうち、前記接続箇所から前記一側に向かって延びる部分に対して前記所定方向においてオーバーラップする部位に配置されている。
この構成によれば、第2通路部は、前記所定方向において、一旦、スロットルバルブとの接続箇所から一側に向かって延びた後、折り返して、一側から他側に向かって延びている。そうすると、その接続箇所とスロットルバルブとの相対位置関係を考慮すると、第2通路部において他側に向かって延びる部分のうち、一側に向かって延びる部分に対してオーバーラップする部位は、所定方向においてスロットルバルブに対して近接するようになる。よって、そうした部位に第2バルブを配置することで、他側に向かって延びる部分に第2バルブを配置しながらも、第2バルブとスロットルバルブとを所定方向において近接させることが可能になる。
こうして、エンジンの吸気システムにおいて、スロットルバルブと第2バルブとを可能な限り近接させ、ひいては、より一層のコンパクト化を図ることができる。
また、前記第2通路部は、前記第1通路部に接続され、かつ該接続箇所から離間するに伴って前記他側から前記一側に向かうように延びる中継通路部と、前記中継通路部における前記一側の端部に接続され、前記他側に向かって延びる並列通路部と、を有し、前記中継通路部は、該中継通路部における中心軸方向が、前記第1通路部における中心軸方向と、前記並列通路部における中心軸方向との双方に対して鋭角となるように構成されている、としてもよい。
ここで、「中心軸」方向は、各部において、幾何学的な意味での中心に沿う方向(例えば、各部横断面の中央部に垂直な方向)としてもよいし、ガスの主流が成す方向としてもよい。「中心軸」の語は、広義で用いる。
こうした構成とすることで、エンジンの吸気システムにおいて、スロットルバルブと第2バルブとを可能な限り近接させ、ひいては、より一層のコンパクト化を図る上で有利になる。
また、前記第1通路部における前記スロットルバルブの下流には過給機が配設され、前記第1通路部と前記第2通路部との接続箇所は、前記所定方向において、前記スロットルバルブと、前記過給機におけるガスの吸入部との間に配置されている、としてもよい。
また、前記第2バルブは、前記所定方向において前記スロットルバルブと前記過給機との間に配置されている、としてもよい。
過給機を設けるときには、ガスの応答性を高めるべく、スロットルバルブから過給機の吸入部へ至る流路長を可能な限り短くすることが求められる。そうした要求を満足するためには、吸気システムのレイアウトに工夫を凝らし、過給機とスロットルバルブとを近接させることが考えられるものの、そのような構成を実現するためには、第2バルブと過給機との干渉を抑制することが求められる。
この構成によれば、所定方向において、スロットルバルブと過給機との間に第2バルブを配置することができる。このことは、第2バルブと過給機とを干渉させないようにする上で有効である。
すなわち、前記の構成によると、スロットルバルブと第2バルブとを可能な限り近接させることができるから、スロットルバルブと過給機とを近接させようとしたときに、過給機と第2バルブとの干渉を抑制することができる。これにより、スロットルバルブから過給機の吸入部へ至る流路長を短く構成し、ひいてはガスの応答性を高めることができる。
また、前記燃焼室に接続された排気通路と、前記吸気通路とに接続されたEGR通路を備え、前記EGR通路は、前記吸気通路における前記第2通路部に接続されているとともに、前記第2バルブは、前記EGR通路を介したガスの還流量を調整するためのEGRバルブとして構成されている、としてもよい。
さらに、前記第2バルブは、前記第2通路部における前記一側の端部に配置されている、としてもよい。
ここで、外部EGRガスを利用してエンジンを運転する場合、その応答性を高めるためには、スロットルバルブからEGRバルブへ至る流路長を可能な限り短くすることが求められる。
対して、前記の構成は、スロットルバルブと、EGRバルブとしての第2バルブとを可能な限り近接させることができる。これにより、スロットルバルブからEGRバルブへ至る流路長を可能な限り短く構成し、ひいては外部EGRガスの応答性を高めることができる。
特に、第2バルブをEGRバルブとした構成において、前述のように、第1通路部に過給機を設けた場合、例えば過給時には第1通路部を介して燃焼室へガスを導く一方、自然吸気時には第2通路部を介して燃焼室へガスを導くことが可能になる。
また、前記第2通路部は、前記第1通路部に対して上方に配置されている、としてもよい。
前述のように、第2通路部にはEGR通路が接続されている。よって、第2通路部を第1通路部に対して下方に配置した構成と比較して、外部EGRガスに含まれる凝縮水を燃焼室までスムースに導くことが可能になる。
ここに開示する別の技術は、燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び過給機と、を備えたエンジンの吸気システムに係る。
前記吸気通路は、前記スロットルバルブが配設され、水平方向の一側から他側に向かって延びる第1通路部と、前記第1通路部において前記スロットルバルブの下流から分岐すると共に、前記他側から前記一側に向かって延びた後、該一側から前記他側へ向かうように折り返して延びる第2通路部と、前記第2通路部に配設された所定の第2バルブと、を有する。
前記第2通路部は、車高方向において前記第1通路部の上方に位置すると共に、前記第2バルブは、水平方向において前記スロットルバルブと前記過給機との間に配置される。
前記第2通路部のうち前記他側から前記一側に向かって延びる部位は、上下方向において、前記第1通路部と前記第2バルブとの間を通るように延びている。
ここで、「水平方向」とは、水平面に沿う方向を示す。
この構成によれば、エンジンの吸気システムにおいて、スロットルバルブと第2バルブとを水平方向において可能な限り近接させ、ひいては、より一層コンパクトな構成とすることが可能になる。
以上説明したように、前記のエンジンの吸気システムによると、より一層のコンパクト化を図ることが可能になる。
図1は、エンジンの構成を例示する概略図である。 図2は、エンジンを正面から見て示す図である。 図3は、エンジンを上側から見て示す図である。 図4は、吸気通路におけるガスの流れを過給時と自然吸気時とで比較して示す図である。 図5は、吸気通路を正面から見て示す図である。 図6は、吸気通路を左側から見て示す図である。 図7は、吸気通路を上側から見て示す図である。 図8は、吸気通路の縦断面図である。 図9は、吸気通路の横断面図である。 図10は、EGR通路を左側から見て示す図である。 図11は、EGR通路を上側から見て示す図である。 図12は、EGR通路の下流端部を斜め後側から見て示す図である。 図13は、吸気通路におけるEGRガスの流れを過給時と自然吸気時とで比較して示す図である。
以下、エンジンの吸気システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は例示である。図1は、ここに開示するエンジンの吸気システムが適用されたエンジン1の構成を例示する概略図である。また、図2は、エンジン1を正面から見て示す図であり、図3は、エンジン1を上側から見て示す図である。
エンジン1は、四輪の自動車に搭載される4ストローク式の内燃機関であり、図1〜図3に示すように、機械式の過給機(いわゆるスーパーチャージャ)34を備えた構成とされている。エンジン1の燃料は、この構成例においてはガソリンである。
また、エンジン1は、詳細な図示は省略するが、列状に配置された4つのシリンダ(気筒)11を備えており、4つのシリンダ11が車幅方向に沿って並ぶような姿勢で搭載される、いわゆる直列4気筒の横置きエンジンとして構成されている。これにより、この構成例においては、4つのシリンダ11の配列方向(気筒列方向)であるエンジン前後方向が車幅方向と略一致していると共に、エンジン幅方向が車両前後方向と略一致している。
なお、直列多気筒エンジンにおいては、気筒列方向と、機関出力軸としてのクランクシャフト15の中心軸方向(機関出力軸方向)とが一致する。以下の記載では、これらの方向を気筒列方向(又は車幅方向)と総称する場合がある。なお、気筒列方向は、「所定方向」の一例であるとともに、この構成例においては水平面に沿う方向(水平方向)を例示している。
以下、特に断らない限り、前側とは車両前後方向の前側を指し、後側とは車両前後方向の後側を指し、左側とは車幅方向の一方側(気筒列方向の一方側であり、エンジンリヤ側)を指し、右側とは車幅方向の他方側(気筒列方向の他方側であり、エンジンフロント側)を指す。
また、以下の記載において、上側とはエンジン1を車両に搭載した状態(以下、「車両搭載状態」ともいう)における車高方向の上側を指し、下側とは車両搭載状態における車高方向の下側を指す。
(エンジンの概略構成)
この構成例において、エンジン1は、前方吸気・後方排気式に構成されている。つまり、エンジン1は、4つのシリンダ11を有するエンジン本体10と、エンジン本体10の前側に配置され、吸気ポート18を介して各シリンダ11に連通する吸気通路30と、エンジン本体10の後側に配置され、排気ポート19を介して各シリンダ11に連通する排気通路50と、を備えている。
この構成例では、吸気通路30は、ガスを導く複数の通路と、過給機34やインタークーラ36等の装置と、これらの装置を迂回して燃焼室16に通じるエアバイパス通路(以下、単に「バイパス通路」という)40とが組み合わされてユニット化された吸気装置を構成している。この吸気装置は、吸気通路30やスロットルバルブ32、そしてEGR通路52と共に、本実施形態に係る吸気システムを構成している。
エンジン本体10は、吸気通路30から供給されたガスと燃料との混合気を、各シリンダ11内で、所定の燃焼順に従って燃焼させるように構成されている。具体的に、エンジン本体10は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを有している。
シリンダブロック12の内部には、前述の4つのシリンダ11が形成されている。4つのシリンダ11は、クランクシャフト15の中心軸方向(つまり、気筒列方向)に沿って列を成すように並んでいる。なお、図1では、1つのシリンダのみを示す。
各シリンダ11内には、ピストン14が摺動自在に挿入されている。ピストン14は、コネクティングロッド141を介してクランクシャフト15に連結されている。ピストン14は、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室16を区画する。なお、ここでいう「燃焼室」は、ピストン14が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。
シリンダヘッド13には、1つのシリンダ11につき、2つの吸気ポート18が形成されている。図1には、1つの吸気ポート18のみを示す。2つの吸気ポート18は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ11に連通している。
2つの吸気ポート18には、それぞれ吸気バルブ21が配設されている。吸気バルブ21は、燃焼室16と各吸気ポート18との間を開閉する。吸気バルブ21は、吸気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。
吸気動弁機構は、この構成例においては、図1に示すように、可変動弁機構である吸気電動S−VT(Sequential-Valve Timing)23を有している。吸気電動S−VT23は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、吸気バルブ21の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。なお、吸気動弁機構は、吸気電動S−VT23に代えて、液圧式のS−VTを有していてもよい。
シリンダヘッド13にはまた、1つのシリンダ11につき、2つの排気ポート19が形成されている。図1には、1つの排気ポート19のみを図示する。2つの排気ポート19は、気筒列方向に隣接しており、それぞれ対応するシリンダ11に連通している。
2つの排気ポート19には、それぞれ排気バルブ22が配設されている。排気バルブ22は、燃焼室16と各排気ポート19との間を開閉する。排気バルブ22は、排気動弁機構によって所定のタイミングで開閉する。
排気動弁機構は、この構成例においては、図1に示すように、可変動弁機構である排気電動S−VT(Sequential-Valve Timing)24を有している。排気電動S−VT24は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。それによって、排気バルブ22の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。なお、排気動弁機構は、排気電動S−VT24に代えて、液圧式のS−VTを有していてもよい。
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎にインジェクタ6が取り付けられている。インジェクタ6は、この構成例においては多噴口型の燃料噴射弁であり、燃焼室16の中に燃料を直接噴射するよう構成されている。
インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク(不図示)と、燃料タンクとインジェクタ6とを互いに連結する燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが介設している。燃料ポンプ65は、コモンレール64に燃料を圧送する。燃料ポンプ65は、この構成例においては、クランクシャフト15によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール64は、燃料ポンプ65から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄えるよう構成されている。インジェクタ6が開弁すると、コモンレール64に蓄えられていた燃料が、インジェクタ6の噴口から燃焼室16の中に噴射される。
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、その先端が燃焼室16の中に臨むような姿勢で取り付けられており、燃焼室16の中の混合気に対して強制的に点火をする。
吸気通路30の説明に戻ると、この構成例における吸気通路30は、エンジン本体10の一側面(具体的には、前側の側面)に接続されており、各シリンダ11の吸気ポート18に連通している。すなわち、吸気通路30は、燃焼室16に導入されるガスが流れる通路であり、各吸気ポート18を介して燃焼室16に接続されている。
ここで、吸気通路30の上流端部には、新気を濾過するエアクリーナ31が配設されている。対して、吸気通路30の下流端近傍には、サージタンク38が配設されている。サージタンク38よりも下流の吸気通路30は、シリンダ11毎に2本ずつ分岐する独立通路39を構成している。独立通路39の下流端が、各シリンダ11の吸気ポート18に接続されている。
吸気通路30におけるエアクリーナ31とサージタンク38との間には、スロットルバルブ32が配設されている。スロットルバルブ32は、その開度を調整することによって、燃焼室16に導入する新気の量を調整するよう構成されている。
吸気通路30において、スロットルバルブ32の下流には過給機34が配設されている。過給機34は、燃焼室16に導入するガスを過給するよう構成されている。この構成例において、過給機34は、エンジン1(具体的には、クランクシャフト15から伝達される動力)によって駆動される機械式の過給機である。この過給機34は、ルーツ式のスーパーチャージャとして構成されているものの、その構成は、どのようなものであってもよい。例えば、リショルム式や遠心式のスーパーチャージャとしてもよい。
過給機34とクランクシャフト15との間には電磁クラッチ34aが介設されている。電磁クラッチ34aは、過給機34とクランクシャフト15との間で駆動力を伝達させたり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述の如く、ECU(Engine Control Unit)など、不図示の制御手段が電磁クラッチ34aの遮断及び接続を切り替えることによって、過給機34のオンとオフとが切り替わる。つまり、このエンジン1は、過給機34のオンとオフとを切り替えることにより、燃焼室16に導入するガスを過給する運転と、燃焼室16に導入するガスを過給しない運転とを切り替えることができるよう構成されている。
吸気通路30における過給機34の下流には、インタークーラ36が配設されている。インタークーラ36は、過給機34において圧縮されたガスを冷却するよう構成されている。この構成例におけるインタークーラ36は、水冷式とされている。
また、吸気通路30に組み込まれた各種の装置を結ぶ通路として、吸気通路30は、エアクリーナ31よりも下流側に配設され、エアクリーナ31によって浄化されたガスを過給機34へ導く第1通路33と、過給機34によって圧縮されたガスをインタークーラ36へ導く第2通路35と、インタークーラ36によって冷却されたガスをサージタンク38へ導く第3通路37と、を有している。
吸気通路30において、第1通路33、第2通路35、第3通路37及びサージタンク38は、ガスの流れ方向に沿って上流側から順に過給機34及びインタークーラ36が介設された「主吸気通路」を構成している。以下、主吸気通路に対して符号“30A”を付す場合がある。主吸気通路30Aは、「第1通路部」の例示である。
また、吸気通路30は、前述の主吸気通路30Aとは別に、過給機34及びインタークーラ36を迂回するバイパス通路40が設けられている。詳しくは、バイパス通路40は、主吸気通路30Aにおいて過給機34上流側から分岐してインタークーラ36下流側に接続されている。さらに詳しくは、バイパス通路40は、主吸気通路30Aにおいてスロットルバルブ32下流側から過給機34上流側にかけての部分と、サージタンク38とを互いに接続する。
また、バイパス通路40には、該バイパス通路40の流路断面積を変更するエアバイパスバルブ(以下、単に「バイパスバルブ」という)41が配設されている。バイパスバルブ41は、バイパス通路40の流路断面積を変更することによって、バイパス通路40を流れるガスの流量を調整する。ここで、バイパス通路40は「第2通路部」の例示であり、バイパスバルブ41は「第2バルブ」の例示である。
過給機34をオフにしたとき(つまり、電磁クラッチ34aを遮断したとき)には、バイパスバルブ41を全開にする。これにより、吸気通路30を流れるガスは、図4の下図に示すように、過給機34をバイパスしてサージタンク38に流入し、独立通路39を介して燃焼室16に導入される。エンジン1は、非過給、つまり自然吸気によって運転する。
過給機34をオンにしたとき(つまり、電磁クラッチ34aを接続したとき)には、バイパスバルブ41の開度を適宜調整する。これにより、吸気通路30において過給機34を通過したガスの一部は、図4の上図に示すように、バイパス通路40を通って過給機34の上流に逆流する。バイパスバルブ41の開度を調整することによって逆流量を調整することができるから、その逆流量を介して、燃焼室16に導入するガスの過給圧を調整することができる。この構成例においては、過給機34とバイパス通路40とバイパスバルブ41とによって、過給システムが構成されている。
一方、排気通路50は、エンジン本体10の他側面(具体的には、後側の側面)に接続されており、各シリンダ11の排気ポート19に連通している。排気通路50は、燃焼室16から排出された排気ガスが流れる通路である。詳細な図示は省略するが、排気通路50の上流部分は、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。それら独立通路の上流端が、各シリンダ11の排気ポート19に接続されている。
排気通路50には、1つ以上の触媒コンバータ51を有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバータ51は、三元触媒を含んで構成されている。なお、排気ガス浄化システムは、三元触媒のみを含むものに限らない。
吸気通路30と排気通路50との間には、外部EGRシステムを構成するEGR通路52が接続されている。EGR通路52は、既燃ガスの一部を吸気通路30に還流させるための通路である。詳しくは、EGR通路52の上流端は、排気通路50における触媒コンバータ51の下流に接続されている。一方、EGR通路52の下流端は、吸気通路30における過給機34の上流かつスロットルバルブ32の下流に接続されている。
EGR通路52には、水冷式のEGRクーラ53が配設されている。EGRクーラ53は、既燃ガスを冷却するよう構成されている。EGR通路52を流れる既燃ガスの流量は、EGRバルブ54によって調整されるよう構成されている。EGRバルブ54は、図1の紙面上では、EGR通路52上に配設されているように図示されているものの、実際の構成では、後述の如くバイパス通路40上に配設されている。EGRバルブ54の開度を調整することによって、冷却された既燃ガス、つまり外部EGRガスの還流量を調整することができる。
この構成例において、EGRシステム55は、EGR通路52及びEGRバルブ54を含んで構成されている外部EGRシステムと、前述した吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24を含んで構成されている内部EGRシステムとによって構成されている。
また、エンジン1には、前述の燃料ポンプ65以外にも、各種の補機が付設されている。このエンジン1は、そうした補機として、電気系統で使用する交流電流を発生するオルタネータ91と、空調用のエアコンディショナ92と、冷却水を循環させるウォータポンプ(不図示)と、を備えている。
図2に示すように、燃料ポンプ65は、エンジン本体10における左端側の前部に取り付けられている。対して、オルタネータ91及びエアコンディショナ92は、エンジン本体10における右端側の前部に取り付けられている。オルタネータ91とエアコンディショナ92は、上方からこの順で並んでいる。また、オルタネータ91の上方には、過給機34の駆動プーリ34dが配置されている。詳細は省略するが、この駆動プーリ34dには、過給機34を駆動するためのタイミングベルトが巻き掛けられるようになっている。
(吸気通路の構成)
以下、吸気通路30の要部の構成について詳細に説明する。
図5は、吸気通路30を正面から見て示す図である。また、図6は、吸気通路30を左側から見て示す図であり、図7は、吸気通路30を上側から見て示す図である。さらに、図8は、吸気通路30の縦断面図であり、図9は、吸気通路30の横断面図である。
吸気通路30を構成する各部は、いずれもエンジン本体10の前側、具体的には、シリンダヘッド13及びシリンダブロック12の前面に沿うように配置されている。
また、前述のように、吸気通路30は、ガスを導く複数の通路(具体的には、第1通路33、第2通路35、第3通路37、サージタンク38及び独立通路39)と、過給機34やインタークーラ36等の装置と、これらの装置を迂回するバイパス通路40とが組み合わされて構成されている。図5〜図8に示すように、吸気通路30を構成する主吸気通路30Aは、バイパス通路40の上方に配置されている。
最初に、これらの構成要素の概略的なレイアウトについて説明する。
図5〜図7に示すように、過給機34は、サージタンク38を挟んでエンジン本体10に対して反対側に対向して配置されている。過給機34の後面とエンジン本体10の前面との間には、サージタンク38の寸法に応じた隙間が空いている。第1通路33は、過給機34の左端側において気筒列方向に沿って延設されており、過給機34の左端に接続されている。また、過給機34とインタークーラ36とは、この順番で上下に並んでおり、同方向に隣接している。第2通路35は、過給機34の前部とインタークーラ36の前部とを接続するように、上下に延設されている。サージタンク38は、過給機34とエンジン本体10との間に配置されており、吸気ポート18の上流端部に対して、複数の独立通路39を挟んで反対側に対向して配置されている。第3通路37は、インタークーラ36及び過給機34と、エンジン本体10との間の隙間を縫うように延設されており、インタークーラ36がサージタンク38よりも下方に位置するように、インタークーラ36の後部とサージタンク38の底部とを接続している。バイパス通路40は、第1通路33の途中から分岐して上方へ延びた後、エンジン本体10の内方(右方)へ向かって延びるように形成されており、下流側において2股に分岐した上でサージタンク38の上部に接続されている。
また、図5から見て取れるように、EGRバルブ54とバイパスバルブ41は、気筒列方向においては過給機34とスロットルバルブ32との間に配置されている。詳しくは、EGRバルブ54は、スロットルバルブ32に対して右斜め上方に配置されている一方、バイパスバルブ41は、EGRバルブ54に対して実質的に右方、かつ過給機34におけるガスの吸入部(この構成例においては、過給機34の左端部)に対して左斜め上方に配置されている。このように、EGRバルブ54及びバイパスバルブ41は、双方とも、気筒列方向において、スロットルバルブ32と過給機34の左端部との間に位置するようにレイアウトされている。
詳しくは後述するが、このエンジン1は、EGRバルブ54及びバイパスバルブ41をスロットルバルブ32に近接させることができるように構成されており、そうした集約化を以て、前述の如きレイアウトが実現されている。
このようなレイアウトとすると、例えば過給機34の直上方にEGRバルブ54及びバイパスバルブ41を配置した構成と比較して、車高方向におけるエンジン1の寸法を短くすることができる。そのことで、図5〜図6に示すように、車両前後方向におけるエンジン1の寸法を長くすることなく、エンジン1とボンネットBとの間隔を、より十分に確保することが可能となる(図5の間隔Hを参照)。
なお、過給機34の直上方にEGRバルブ54及びバイパスバルブ41を配置したとしても、過給機34の取付位置を直下方に移動させれば、エンジン1とボンネットBとの間隔を広げることができるものと考えられる。しかし、前述のように、サージタンク38は、吸気ポート18の上流端部に対して、複数の独立通路39を挟んで反対側に対向して配置されているところ、過給機34を下方に移動させてしまうと、サージタンク38から吸気ポート18に至る流路長が長くなってしまうため、ガスの応答性という点で改良の余地が残る。またそもそも、図5に示すように、過給機34を下方に移動させるためには、過給機34と補機との干渉(具体的には、駆動プーリ34dとオルタネータ91との干渉)を避ける必要もあるため、エンジン1全体のレイアウトを変更せねばならず、手間が掛かり不都合である。
対して、前述のレイアウトは、そうした手間を省くという点においても有効である。以下、スロットルバルブ32、バイパスバルブ41及びEGRバルブ54の集約化に関係するレイアウトについて詳細に説明するべく、吸気通路30を構成する各部の構成を順番に説明する。
第1通路33は、スロットルバルブ32が配設され、気筒列方向の一側から他側(具体的には、左側から右側)に向かって延びるよう構成されている。具体的に、第1通路33は、図8に示すように、気筒列方向(左右方向)に延びる管状に形成されており、その上流側部分(左側)部分は、スロットルバルブ32が内蔵されたスロットルボディ33aによって構成されている。スロットルボディ33aは、金属製の短筒状に形成されており、両端の開口を左右に向けた姿勢で、エンジン本体10の前面に対して左方かつ前方に位置するように配置されている。スロットルボディ33aの上流端(左端)には、不図示の通路を介してエアクリーナ31が接続されている一方、スロットルボディ33aの下流端(右端)には、第1通路33の上流側(左側)部分である第1通路本体33bが接続されている。
第1通路本体33bは、図8に示すように、スロットルボディ33aを過給機34に接続するように構成されている。詳しくは、第1通路本体33bは、両端の開口を左右に向けた長筒状に構成されている。第1通路本体33bは、エンジン本体10の前方において、スロットルボディ33aと略同軸になるように配置されている。さらに詳しくは、第1通路本体33bは、気筒列方向の一側から他側(具体的には、左側から右側)に向かうにつれて、次第に拡径するように形成されている。第1通路本体33bの上流端(左端)には、前述のようにスロットルボディ33aの下流端が接続されている一方、その下流端(右端)には過給機34の吸入部が接続されている。
また、第1通路本体33bには、バイパス通路40に接続される分岐部33dも開口している。この分岐部33dは、第1通路本体33bの上面に形成されており、バイパス通路40の上流側部分(後述の曲管部45)が接続されている。すなわち、この分岐部33dは、図8から見て取れるように、第1通路33(ひいては主吸気通路30A)において、スロットルバルブ32に対して前述の他側(右側)に設けられている。
よって、エアクリーナ31で浄化されて第1通路33へ流入した新気は、スロットルバルブ32を通過して第1通路本体33bへ至る。この新気は、自然吸気時には、前述の分岐部33dを介してバイパス通路40へ流入する一方、過給時には、バイパス通路40を逆流したガスと合流しつつ、第1通路本体33bの下流端から過給機34に吸い込まれるようになっている(図4も参照)。
−バイパス通路の構成−
以下、バイパス通路40の構成について詳細に説明する。
図8に示すように、バイパス通路40は、主吸気通路30A(具体的には第1通路33)のうち、スロットルバルブ32に対して前記他側(右側)に位置する部分(つまり、前述の分岐部33d)に接続されている。
具体的に、図8に示すように、バイパス通路40は、第1通路本体33bに開口した分岐部33dから左斜め上方に向かって延びた後に、右方に向かって略ストレートに延びる。バイパス通路40は、右方に向かって延びた部分がサージタンク38の中央付近(具体的には、気筒列方向における中央付近)に至ると、斜め下後方に向かうように向きを変えた後に、2股に分岐する。分岐した各々が、サージタンク38の上面に接続されるようになっている。
ここで、バイパス通路40は、流れ方向に沿って上流側から順に、分岐部33dから流入したガスの流れ方向を変更する曲管部45と、バイパスバルブ41が内蔵されたバルブボディ41aと、バルブボディ41aを通過したガスを右方に向かって導く直管部43と、直管部43を通過したガスを斜め下後方に向かって導いた後、2股に分岐してサージタンク38に接続される分岐管部44とから構成されている。
曲管部45の下流側にバルブボディ41aが配置されていることを考慮すると、EGR通路52の下流端部は、バイパス通路40においてバイパスバルブ41の上流側に接続されることになる。また、曲管部45においてEGR通路52の下流端部が接続された部分の下壁面45aは、下方に向かって凹むように形成されている。この下壁面45aは、水分を受け止める水受構造を構成している。
ここで、スロットルバルブ32、EGRバルブ54及びバイパスバルブ41の集約化を実現するべく、バイパス通路40は、主吸気通路30Aに対する接続箇所としての分岐部33dから左側に向かって延びた後、右側に向かって折り返して延びるよう構成されているとともに、EGRバルブ54は、バイパス通路40において右側に向かって延びる部分(以下、「並列通路部」と呼称するとともに、符号“40B”を付す)のうち、分岐部33dから左側に向かって延びる部分(以下、「中継通路部」と呼称するとともに、符号“40A”を付す)に対して気筒列方向においてオーバーラップする部位(図8の区間Iを参照)に配置されている。
詳しくは、バイパス通路40を構成する中継通路部40Aは、図8に示すように、分岐部33dから離間するに伴って右側から左側に向かうよう、主吸気通路30Aの第1通路33に対して斜めに傾斜して延びている。対して、並列通路部40Bは、中継通路部40Aの左端部に接続され、右側に向かって延びるようになっている。ここで、中継通路部40Aは、該中継通路部40Aにおける中心軸方向(直線L2を参照)が、第1通路33における中心軸方向(直線L1を参照)と、並列通路部40Bにおける中心軸方向(直線L3を参照)との双方に対して鋭角(図8の角度θ1とθ2を参照)となるように構成されている。
なお、この構成例において、第1通路33における中心軸方向は、スロットルバルブ32を通過して過給機34へ向かうガスの流れ方向(特に、ガスの主流の流れ方向)を指す。また、中継通路部40Aにおける中心軸方向は、並列通路部40Bから中継通路部40Aを介して第1通路33へ向かうガスの流れ方向(特に、ガスの主流の流れ方向)を指す。そして、並列通路部40Bにおける中心軸方向は、中継通路部40Aから並列通路部40Bを介してサージタンク38へ向かうガスの流れ方向(特に、ガスの主流の流れ方向)を指す。
なお、EGRバルブ54との相対位置関係に着目すると、図8に示すように、中継通路部40Aは、上下方向において、第1通路33とEGRバルブ54との間を通るように延びていることも見て取れよう。
この構成例においては、中継通路部40Aは、曲管部45の一部によって構成されている一方、並列通路部40Bは、曲管部45の他部と、バルブボディ41aと、直管部43とによって構成されている。
以下、バイパス通路40を構成する各部の構成について、詳細に説明する。
曲管部45は、分岐部33dから左斜め上方へ向かって延びた後、右方へ向かって略ストレートに延びる筒状に形成されており、第1通路33(ひいては第1通路部としての主吸気通路30A)の上方位置において、下方と右方とに開口を向けた姿勢で配置されている。
曲管部45において、分岐部33dから左斜め上方へ延びる部分が、前述の中継通路部40Aを構成している。この部分は、右斜め下方へ向かうにつれて、次第に拡径するようになっている。そのような構成とすることで、分岐部33dの開口面積を拡大する上で有利になる。
一方、曲管部45において右方へ向かって略ストレートに延びる部分が、前述の並列通路部40Bを構成している。曲管部45において、並列通路部40Bを構成する部分は、中継通路部40Aを構成する部分に対して、気筒列方向においてオーバーラップしている。図8〜図9に示すように、並列通路部40Bを構成する部分には、EGRバルブ54が配設されている。
よって、曲管部45に流入したガスは、左斜め上方へ向かって流れた後、曲管部45の折り返しに従って流れの向きが変更される。その結果、曲管部45を流れるガスは、気筒列方向の外側から内方(左側から右方)に向かって流れる。曲管部45の上流端(下端)には、既に述べたように、分岐部33dを介して第1通路本体33bが接続されている一方、曲管部45の下流端(右端)には、バルブボディ41aの上流端(左端)が接続されている。
バルブボディ41aは、短筒状に形成されており、図8に示すように、第1通路33に対して上方、かつ過給機34に対して左方において、両端の開口を左右に向けた姿勢で配置されている。バルブボディ41aの上流端には、既に述べたように曲管部45の下流端が接続されている一方、バルブボディ41aの下流端(右端)には、直管部43の上流端(左端)が接続されている。
直管部43は、気筒列方向の一側から他側(具体的には、左側から右側)へ向かって延びる長筒状に形成されている。直管部43は、図8等から見て取れるように、第1通路33及び過給機34の上方位置において、両端の開口を左右に向けた姿勢で配置されている。直管部43の上流端には、既に述べたようにバルブボディ41aの下流端が接続されている一方、直管部43の上流端(右端)には、分岐管部44の上流端(左端)が接続されている。
分岐管部44は、エルボ状に曲折された曲折通路44aと、その曲折通路44aの下流端からトーナメント状に分岐した2本の分岐通路44b、44cとから構成されており、過給機34及びサージタンク38の上方位置において、曲折通路44aの上流端を左方に向けて且つ、分岐した2本の分岐通路44b、44cを両方とも斜め下後方に向けた姿勢で配置されている。
2本の分岐通路44b、44cの流路長は、実質的に同じであり、分岐した一方の分岐通路である第1分岐通路44bは、分岐箇所から気筒列方向に沿って右方へ延びた後、斜め下後方に向かうように曲折されている。対して、分岐した他方の分岐通路である第2分岐通路44cは、分岐箇所から気筒列方向に沿って左方へ延びた後、斜め下後方に向かうように曲折されている。2本の分岐通路44b、44cの各々の下流端部は、前述の如く、サージタンク38の上面に接続されている。
自然吸気時において、バイパス通路40に流入したガスは、該バイパス通路40を成す各部を通過して各シリンダ11へ至る。つまり、スロットルバルブ32を通過したガスは、バイパスバルブ41の開閉状況に応じて、第1通路33の途中からバイパス通路40の曲管部45に流入する。曲管部45を通過してバルブボディ41aに流入したガスは、図7の矢印に示すように、右方へ向かって流れる。
続いて、バルブボディ41aを通過したガスは、矢印に示すように、直管部43に沿って右方へ流れた後、分岐管部44に流入する。そして、他の矢印に示すように、分岐管部44に流入したガスは、曲折通路44aを通過した後、第1分岐通路44bと第2分岐通路44cとに分配されて、分配された各々がサージタンク38に流入する。サージタンク38に流入したガスは、独立通路39を介して各シリンダ11の吸気ポート18へ供給される。
対して、過給時においては、サージタンク38からバイパス通路40に逆流したガスは、バイパス通路40の各部を自然吸気時とは逆向きに通過して、第1通路33に流出する。
また、前述のように、バイパス通路40を構成する曲管部45には、EGR通路52の下流端部が接続されている。したがって、バイパス通路40には、第1通路33から流入するガスや、サージタンク38から逆流するガスばかりでなく、外部EGRガスも流れるようになっている。
−EGR通路の構成−
以下、EGR通路52の構成について詳細に説明する。
図10は、EGR通路52を左側から見て示す図であり、図11は、EGR通路52を上側から見て示す図である。また、図12は、EGR通路52の下流端部を斜め後側から見て示す図である。そして、図13は、吸気通路30におけるEGRガスの流れを過給時と自然吸気時とで比較して示す図である。
図10に示すように、EGR通路52は、触媒コンバータ51が介設された排気通路50から分岐して、下流端部が吸気通路30に接続されている。詳しくは、EGR通路52は、排気通路50における触媒コンバータ51の下流側から分岐して、バイパス通路40におけるバイパスバルブ41の上流側(具体的には曲管部45)に接続されている(図1も参照)。
また、既に説明したように、EGR通路52には、EGR通路52を通過するガスを冷却するEGRクーラ53が介設されている。以下、EGR通路52において、排気通路50とEGRクーラ53とを相互に接続する部分を上流側EGR通路52aと呼称する一方、EGRクーラ53とバイパス通路40とを相互に接続する部分を下流側EGR通路52bと呼称する。
具体的に、上流側EGR通路52aは、図10〜図12に示すように、排気通路50の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、エンジン本体10の左側部と干渉しないように、左方へ方向転換をする。そして、上流側EGR通路52aは、再び斜め上前方へ延び、EGRクーラ53に至る。上流側EGR通路52aの上流端には、既に述べたように排気通路50における触媒コンバータ51の下流側部分が接続されている一方、上流側EGR通路52aの下流端(前端)には、EGRクーラ53の上流端(後端)が接続されている。
EGRクーラ53は、前後方向に対して若干斜めに傾斜した角筒状に形成されており、図10に示すように、少なくとも車両搭載状態にあっては、上下方向において吸気ポート18と略同じ位置において、両端の開口を斜め前後方向に向けた姿勢で配置されている。EGRクーラ53の上流端は、斜め下後方へ指向しており、既に説明したように上流側EGR通路52aの下流端が接続されている。一方、EGRクーラ53の下流端(前端)は、斜め上前方へ指向しており、下流側EGR通路52bの上流端(後端)が接続されている。
下流側EGR通路52bは、ガスの流れ方向に沿って上流側から下流側に向かうにつれて、下方から上方へ向かって延びている。詳しくは、図10〜図12に示すように、下流側EGR通路52bは、エンジン本体10の左側部に沿って斜め上前方へ延びた後、略前方へ向かって方向転換をするように構成されている。
そして、下流側EGR通路52bの下流端部は、略前方へ向かって延び、バイパス通路40の曲管部45に対して後方から繋がっている。この下流端部は、EGRバルブ54によって開閉されるようになっている。なお、図示は省略するが、下流側EGR通路52bの下流端部は、吸気ポート18(特に、吸気ポート18の上流端部)に対して上方に位置するように配置されている。
混合気の燃焼に伴って、燃焼室16から排気通路50へ排出された既燃ガスは、触媒コンバータ51を通過する。そして、触媒コンバータ51を通過した既燃ガスの一部は、EGR通路52へ導入される。EGR通路52へ導入された既燃ガスは、上流側EGR通路52aと、EGRクーラ53と、下流側EGR通路52bを順番に通過して、外部EGRガスとしてバイパス通路40へ導入される。外部EGRガスの導入量は、EGRバルブ54の開度を介して調整される。
自然吸気時においては、バイパス通路40へと流入した外部EGRガスは、スロットルバルブ32を通過して第1通路本体33bからバイパス通路40へ流入した新気(図13の下図の矢印B2を参照)と合流し、同下図の矢印B1に示すように、バイパス通路40を上流側から下流側へ流れる。新気と合流した外部EGRガスは、サージタンク38へ流入し、独立通路39及び吸気ポート18を順番に通過して燃焼室16へ至る。
一方、過給時においては、バイパス通路40へと流入した外部EGRガスは、図13の上図の矢印A1に示すように、サージタンク38からバイパス通路40へ逆流したガス(矢印A2を参照)と合流し、バイパス通路40を下流側から上流側へと逆流する。逆流して第1通路本体33bへ流入したガスは、スロットルバルブ32を通過して第1通路本体33bへ流入した新気(矢印A3を参照)と合流し、過給機34に吸入される。
(吸気システムのコンパクト化に関する構成)
図8に示すように、バイパス通路40にEGRバルブ54を設ける場合がある。ここで、EGRバルブ54の取付箇所としては、例えば、前述の中継通路部40Aが考えられる。しかし、中継通路部40Aを取付箇所とした場合、外部EGRガスに含まれる水分に起因した凝縮水が第1通路33に流れ落ちる可能性がある。通常、凝縮水は、燃焼室16において燃焼させるところ、第1通路33に流れ落ちてしまっては、仮に凝縮水が第1通路33を通過するように構成した場合、その凝縮水は過給機34やインタークーラ36を通過しなければならず、過給機34に対する水分の付着等を考慮すると望ましくない。一方、第1通路33に流れ落ちた凝縮水をバイパス通路40に再導入しようとした場合、凝縮水を上方に持ち上げるのに要する位置エネルギの分だけ、凝縮水をスムースに導く上で不都合となる。
そこで、中継通路部40Aではなく、右側に向かって略ストレートに延設された並列通路部40BにEGRバルブ54を設けることが考えられる。こうした構成は、特に自然吸気時において、並列通路部40Bからサージタンク38を介して燃焼室16に至るよう、凝縮水をスムースに導く上で有効となる。近年、そうしたエンジン1において、コンパクト化という観点から、前述のように、スロットルバルブ32とEGRバルブ54とを可能な限り近接させることが要求されている。
対して、このエンジン1においては、図8に示すように、バイパス通路40は、気筒列方向において、一旦、分岐部33dから左側に向かって延びた後、折り返して、左側から右側に向かって延びている。そうすると、区間Iに示すように、並列通路部40Bのうち、中継通路部40Aに対してオーバーラップする部位は、気筒列方向においてスロットルバルブ32に対して近接するようになる。よって、そうした部位にEGRバルブ54を配置することで、並列通路部40BにEGRバルブ54を配置しながらも、そのEGRバルブ54とスロットルバルブ32とを気筒列方向において近接させることが可能になる。
また、図8に示すように、分岐部33d及びEGRバルブ54は、気筒列方向において、スロットルバルブ32と、過給機34の左端部との間に配置されている。
過給機34を設けるときには、ガスの応答性を高めるべく、スロットルバルブ32から過給機34の吸入部(左端部)へ至る流路長を可能な限り短くすることが求められる。そうした要求を満足するためには、吸気システムのレイアウトに工夫を凝らし、過給機34とスロットルバルブ32とを近接させることが考えられるものの、そのような構成を実現するためには、EGRバルブ54と過給機34との干渉を抑制することが求められる。
前述の如く、気筒列方向において、スロットルバルブ32と過給機34との間にEGRバルブ54が配置されている。このことは、EGRバルブ54と過給機34とを干渉させないようにする上で有効である。
すなわち、図8に示すように、スロットルバルブ32とEGRバルブ54とを可能な限り近接させることができるから、スロットルバルブ32と過給機34とを近接させようとしたときに、過給機34とEGRバルブ54との干渉を抑制することができる。これにより、スロットルバルブ32から過給機34へ至る流路長を短く構成し、ひいてはガスの応答性を高めることができる。
また、図8に示すように、EGRバルブ54は、並列通路部40Bの左端部に配置されている。外部EGRガスを利用する場合、その応答性を高めるためには、スロットルバルブ32からEGRバルブ54へ至る流路長を可能な限り短くすることが求められる。
対して、図8に示す構成は、スロットルバルブ32と、EGRバルブ54とを可能な限り近接させることができる。これにより、スロットルバルブ32からEGRバルブ54へ至る流路長を可能な限り短く構成し、ひいては外部EGRガスの応答性を高めることができる。
また、図8に示すように、曲管部45において中継通路部40Aを構成している部分は、右斜め下方へ向かうにつれて、次第に拡径するようになっている。そのような構成とすることで、分岐部33dの開口面積を拡大する上で有利になる。そのことは、分岐部33dを介したガスの流入がスムースになる。
また、図8に示すように、EGRバルブ54は、スロットルバルブ32に近接するように、気筒列方向の左寄りに配置されている。このような配置とすると、同図に示すように、EGRバルブ54と過給機34との間に、バイパスバルブ41を配置するためのスペースを設けることができる。これにより、スロットルバルブ32、バイパスバルブ41及びEGRバルブ54の集約化を図り、ひいてはエンジン1のコンパクト化を図ることができる。
《他の実施形態》
前記実施形態では、第2バルブとしてのEGRバルブ54に関する構成を例示したが、そうした構成には限られない。例えば、バイパスバルブ41を第2バルブとしてもよい。このように構成した場合、バイパスバルブ41とスロットルバルブ32とを集約させることが可能になる。
また、前記実施形態では、主吸気通路30Aの上方にバイパス通路40を配置する構成を例示したが、そうした構成には限られない。例えば、主吸気通路30Aの前方や下方にバイパス通路40を配置してもよい。
1 エンジン
16 燃焼室
30 吸気通路
30A 主吸気通路(第1通路部)
32 スロットルバルブ
34 過給機
40 バイパス通路(第2通路部)
40A 中継通路部
40B 並列通路部
50 排気通路
52 EGR通路
54 EGRバルブ(第2バルブ)

Claims (8)

  1. 燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブと、を備えたエンジンの吸気システムであって、
    前記吸気通路は、前記スロットルバルブが配設され、所定方向の一側から他側に向かって延びる第1通路部と、所定の第2バルブが配設され、かつ前記第1通路部のうち前記スロットルバルブに対して前記他側に位置する部分に接続された第2通路部と、を有し、
    前記第2通路部は、前記第1通路部との接続箇所から前記一側に向かって延びた後、該一側から前記他側に向かって折り返して延びるよう構成され、
    前記第2バルブは、前記第2通路部において前記他側に向かって延びる部分のうち、前記接続箇所から前記一側に向かって延びる部分に対して前記所定方向においてオーバーラップする部位に配置されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  2. 請求項1に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記第2通路部は、
    前記第1通路部に接続され、かつ該接続箇所から離間するに伴って前記他側から前記一側に向かうように延びる中継通路部と、
    前記中継通路部における前記一側の端部に接続され、前記他側に向かって延びる並列通路部と、を有し、
    前記中継通路部は、該中継通路部における中心軸方向が、前記第1通路部における中心軸方向と、前記並列通路部における中心軸方向との双方に対して鋭角となるように構成されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  3. 請求項1又は2に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記第1通路部における前記スロットルバルブの下流には過給機が配設され、
    前記第1通路部と前記第2通路部との接続箇所は、前記所定方向において、前記スロットルバルブと、前記過給機におけるガスの吸入部との間に配置されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  4. 請求項3に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記第2バルブは、前記所定方向において前記スロットルバルブと前記過給機との間に配置されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記燃焼室に接続された排気通路と、前記吸気通路とに接続されたEGR通路を備え、
    前記EGR通路は、前記吸気通路における前記第2通路部に接続されているとともに、前記第2バルブは、前記EGR通路を介したガスの還流量を調整するためのEGRバルブとして構成されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  6. 請求項5に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記第2バルブは、前記第2通路部における前記一側の端部に配置されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  7. 請求項5又は6に記載されたエンジンの吸気システムにおいて、
    前記第2通路部は、前記第1通路部に対して上方に配置されている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
  8. 燃焼室に接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブ及び過給機と、を備えたエンジンの吸気システムであって、
    前記吸気通路は、
    前記スロットルバルブが配設され、水平方向の一側から他側に向かって延びる第1通路部と、
    前記第1通路部において前記スロットルバルブの下流から分岐すると共に、前記他側から前記一側に向かって延びた後、該一側から前記他側へ向かうように折り返して延びる第2通路部と、
    前記第2通路部に配設された所定の第2バルブと、を有し、
    前記第2通路部は、車高方向において前記第1通路部の上方に位置すると共に、前記第2バルブは、水平方向において前記スロットルバルブと前記過給機との間に配置され、
    前記第2通路部のうち前記他側から前記一側に向かって延びる部位は、上下方向において、前記第1通路部と前記第2バルブとの間を通るように延びている
    ことを特徴とするエンジンの吸気システム。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7172234B2 (ja) * 2018-07-24 2022-11-16 マツダ株式会社 エンジンの吸気装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54122217U (ja) * 1978-02-17 1979-08-27
JPH1030504A (ja) * 1996-05-14 1998-02-03 Nippon Soken Inc 排出ガス再循環装置
JP2006336539A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Suzuki Motor Corp ターボチャージャ付エンジンの吸気構造
JP2011001886A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸気通路構造
JP2016166593A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2807659A1 (de) 1978-02-23 1979-09-06 Basf Ag Verfahren zur herstellung von n-substituierten carbonsaeureamiden
JPS5627016A (en) 1979-08-10 1981-03-16 Toyota Motor Corp Blow-bye gas recirculating device
JPS58111347U (ja) 1982-01-26 1983-07-29 三菱電機株式会社 Egr用排気ガス導入装置
US4924840A (en) 1988-10-05 1990-05-15 Ford Motor Company Fast response exhaust gas recirculation (EGR) system
JPH02233816A (ja) 1989-03-08 1990-09-17 Aisan Ind Co Ltd エンジン吸気量制御装置
JPH10213019A (ja) 1996-05-14 1998-08-11 Nippon Soken Inc 排出ガス再循環装置
DE69724180T2 (de) * 1996-05-14 2004-04-01 Denso Corp., Kariya Abgasrückführeinrichtung
AT2541U1 (de) * 1997-12-22 1998-12-28 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit mehreren zylindern
CN201891532U (zh) 2010-09-20 2011-07-06 广西玉柴机器股份有限公司 轻型柴油机egr进气控制系统
CN202500678U (zh) * 2012-01-16 2012-10-24 奇瑞汽车股份有限公司 一种egr进气结构
US10012184B2 (en) * 2014-12-01 2018-07-03 Denso International America, Inc. EGR device having diffuser and EGR mixer for EGR device
GB2544731B (en) * 2015-11-19 2019-02-20 Ford Global Tech Llc An exhaust gas recirculation apparatus
CN105422324A (zh) * 2015-12-23 2016-03-23 吉林大学 一种实现高、低压egr可控引入装置
JP6597737B2 (ja) * 2017-08-25 2019-10-30 マツダ株式会社 車両用エンジンの吸排気装置
JP6455581B1 (ja) * 2017-11-17 2019-01-23 マツダ株式会社 エンジンの制御装置及びエンジンの制御方法
JP6536668B1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-03 マツダ株式会社 エンジン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54122217U (ja) * 1978-02-17 1979-08-27
JPH1030504A (ja) * 1996-05-14 1998-02-03 Nippon Soken Inc 排出ガス再循環装置
JP2006336539A (ja) * 2005-06-02 2006-12-14 Suzuki Motor Corp ターボチャージャ付エンジンの吸気構造
JP2011001886A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Mitsubishi Motors Corp 内燃機関の吸気通路構造
JP2016166593A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 三菱自動車工業株式会社 エンジンの制御装置

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US11118546B2 (en) 2021-09-14
JP6835231B2 (ja) 2021-02-24
EP3657004A1 (en) 2020-05-27
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