CN101878363A - 进气混合物导入装置 - Google Patents
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Abstract
基于在EGR管(30)中的弯曲部处的排气流动形成高压区域(31H-35H)和低压区域(31L-34L)，由此能够调节气体导入通路(21a-26a)的入口(21b-26b)处的排气压力。因此，不论气缸数量是多少或EGR管(30)的流路长度是否相同，都能适当地调节气体导入通路(21a-26a)的入口(21b-26b)处的排气压力，从而能减小导入到分支管(21-26)中的排气的压力差异。这样，能使气缸的EGR率更接近或相同，从而能实现稳定的燃烧，由此能维持稳定的发动机运转。EGR管(30)迂回紧密地配置在分支管(21-26)之间，从而能提高空间效率并且能将充足量的排气均匀地导入到气缸中。
Description
技术领域
本发明涉及一种进气混合物导入装置，所述进气混合物导入装置将来自公共气体通路的气体经气体导入通路导入到进气通道中，所述进气通道是为具有多个气缸的内燃发动机的各个气缸独立设置的，所述气体导入通路是为各个所述进气通道独立设置的。
背景技术
排气再循环(下文中简称为“EGR”)是用于减少内燃发动机的排气中氮的氧化物的已知技术。一种类型的EGR是外部EGR，其中从燃烧室排出的排气经EGR通路供给到进气系统(例如，见日本专利申请2-211369号公报(JP-A-2-211369)和日本实用新型申请63-177653号公报(JP-U-63-177653))。
当在具有多个气缸的内燃发动机中执行EGR时，供给到各个燃烧室的进气中的排气浓度、亦即所谓的EGR率必须被调节成使得其对于各个气缸都是相同的，以便在各个燃烧室中获得相同的燃烧状态。为此，在JP-A-2-211369中记载的技术通过使从EGR通路到各个气缸的进气通路的流路的长度相同来调节所导入排气的量，使得其对于各个气缸都是相同的。另一方面，在JP-U-63-177653中记载的技术通过根据排气导入通道的长度差异调节分配通路和连通通路的截面积来调节所导入排气的量，使得其对于各个气缸都是相同的。
但是，由于内燃发动机中的限制，对于JP-A-2-211369中记载的结构，可能无法总是使从EGR通路到各个气缸的进气通路的流路的长度相同。另外，JP-U-63-177653中记载的技术受限于具有四个气缸的内燃发动机并且不能应用于具有任意其它气缸数量的内燃发动机。
发明内容
由此，本发明提供了这样一种进气混合物导入装置，该进气混合物导入装置能够调节导入到进气中的气体的量而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。
本发明的一个方面涉及一种进气混合物导入装置，所述进气混合物导入装置将来自公共气体通路的气体经气体导入通路导入到进气通道中，所述进气通道是为设有多个气缸的内燃发动机的各个气缸独立设置的，所述气体导入通路是为各个所述进气通道独立设置的。所述进气混合物导入装置具有气体压力调节机构，所述气体压力调节机构调节经所述气体导入通路被导入到所述进气通道中的气体的压力，并按照所述气体导入通路所配置的位置设置在所述气体通路中。
这种调节气体压力的气体压力调节机构按照气体导入通路所配置的位置设置在气体通路中。结果，能适当地调节导入到进气通道中的气体的压力，从而能调节导入到进气中的气体的量，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。
利用这个，能将导入到进气通道中的气体的压力调节成使它们接近或甚至相同，从而能将气体浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到燃烧室。
另外，所述气体压力调节机构可为所述气体导入通路中的一个或两个或更多个而设置，并如此调节被导入到所述进气通道中的所述气体的压力，使得被导入到所述进气通道中的所述气体的压力差异减小。
因此，能调节导入到进气中的气体的量而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。结果，能将气体浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到燃烧室。
此外，所述气体压力调节机构可通过利用所述气体通路内的气体流动引起所述气体导入通路的入口处的气体压力的变化来调节被导入到所述进气通道中的所述气体的压力。
这样，提供了这样一种气体压力调节机构，该气体压力调节机构利用气体流动引起气体导入通路的入口处的气体压力的变化，从而能适当地调节气体导入通路的入口处的气体压力而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。因此，能使气体导入通路的入口处的气体压力接近或相同，使得被导入的气体的量接近或相同。结果，能将气体浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到气缸。
另外，所述气体压力调节机构可在所述气体通路中设置弯曲部，并利用所述弯曲部对所述气体流动的压力变化作用来调节所述入口处的所述气体压力。
当气体通路中存在弯曲部时，伴随着该弯曲部附近的气体流动在径向上产生气体压力的高低不平衡。此外，在流动方向、亦即轴向上也会产生高低不平衡。通过利用伴随该气体流动产生的压力分布选择具有期望压力的位置来配置气体导入通路的入口能够调节导入到进气中的气体的量，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。
另外，所述气体压力调节机构可通过将所述气体通路形成为蜿蜒形状(蛇形)来设置所述弯曲部。
此外，所述气体压力调节机构可在所述气体通路的内表面上设置凹部和凸部中的一者或两者，并利用所述凹部和所述凸部中的一者或两者对所述气体流动的压力变化作用来调节所述入口处的所述气体压力。
当气体通路的内表面上存在凹部和凸部时，随着气体在凹部和凸部附近流动，气流从内表面脱离和被内表面压缩，这在径向和轴向上引起气体压力的高低不平衡。通过利用伴随该气体流动产生的压力分布选择具有期望压力的位置来配置气体导入通路的入口能够调节导入到进气中的气体的量，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。
此外，在所述气体通路中气体流动的方向上可配置有将气体压力调节为不同水平的多个所述气体压力调节机构，以便调节所述入口处的所述气体压力。
在气体通路中气体流动的方向上由于流动阻力平均气体压力根据位置而不同。因此，配置将气体压力调节为不同水平的多个气体压力调节机构能够在气体流动的方向上顺次调节气体导入通路的多个入口处的气体压力。因此，能适当地调节导入到多个进气通道中的气体的压力，这能调节导入到燃烧室的进气中的气体的量，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。
利用这个，能调节根据气体通路内气体流动方向上的位置而不同的、导入到进气通道中的气体的压力，使得它们接近或甚至相同，从而能将气体浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到燃烧室。
另外，所述气体压力调节机构可配置成越往所述气体导入通路的上游越降低压力和越往所述气体导入通路的下游越升高压力。
设置这样配置的多个气体压力调节机构能使气体导入通路的入口处的气体压力接近或甚至相同，从而能将气体浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到气缸。
另外，所述气体通路可以是EGR通路。这样使气体通路为EGR通路能够调节气体导入通路的入口处的排气压力而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。因此，能使气体导入通路的入口处的排气压力更接近或相同，从而能将排气浓度仅有很小差异或完全没有差异的进气供给到气缸。
此外，所述气体压力调节机构可设定成使所述气缸中的EGR率彼此更接近。这样，能使气缸之间的EGR率接近，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关，从而能实现稳定的燃烧。
此外，所述气体压力调节机构可设定成使所述气缸中的EGR率相同。这样，能使气缸之间的EGR率相同，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关，从而能实现充分稳定的燃烧。
另外，可在所述进气通道内设置调节所述气体导入通路的出口处的进气压力的进气压力调节机构。
这样除了气体压力调节机构之外还设置进气压力调节机构能够调节还考虑了进气侧压力的所导入气体的量，而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。因此，能以高自由度更精确地调节所导入气体的量。
另外，所述进气压力调节机构可利用所述进气通道内的进气流动来引起所述气体导入通路的所述出口处的所述进气压力的变化。
与气体通路侧相似，也能利用进气通道内的进气流动来改变气体导入通路的出口处的进气压力。结果，能改变气体导入通路的出口处的进气压力而不会改变导入到气缸中的进气的总体压力。
此外，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构可一起工作，以调节从所述气体通路经所述气体导入通路被导入到所述进气通道中的气体的量。
这样一起使用气体压力调节机构和进气压力调节机构能够以高自由度更精确地调节所导入气体的量而与气缸数量或流路的长度是相同还是不同无关。另外，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构可一起工作，以减小所述气缸中的气体浓度差异。
通过这样一起使用气体压力调节机构和进气压力调节机构来减小气缸中的气体浓度差异能以更高的精度和高自由度获得气缸之间的均一的气体浓度。
此外，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构可一起工作，以使所述气缸中的气体浓度相同。
通过这样一起使用气体压力调节机构和进气压力调节机构来使气缸中的气体浓度相同能以更高的精度和高自由度在所有的气缸中获得相同的气体浓度。
附图说明
从下面参照附图对示例性实施例的说明中将清楚看到本发明的上述和其它目的、特征及优点，在附图中相似的附图标记用于表示相似的元件，并且其中：
图1是示出根据本发明第一示例性实施例的进气混合物导入装置的大体结构的纵剖视图；
图2是沿图1中的线II-II截取的水平剖视图；
图3A至3C是示出根据本发明第二示例性实施例的进气混合物导入装置中的气体压力调节机构的结构的图示；以及
图4是示出根据本发明第三示例性实施例的进气混合物导入装置的大体结构的纵剖视图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明第一示例性实施例的、V型六缸内燃发动机中的进气混合物导入装置的大体结构的纵剖视图。更具体地，图1是左组2和右组4的气缸6至11以及向这些气缸6至11供给进气的进气通道12至17的纵剖视图。图2是沿图1中的线II-II截取的水平剖视图。
将进气供给到气缸6至11的进气通道12至17包括与稳压箱18形成为一体的分支通道18a、与稳压箱18连接的进气歧管20，和与该进气歧管20连接的进气口6a至11a。从外部被吸入稳压箱18中的进气经分支通道18a分配到进气歧管20，然后从进气口6a至11a经进气门Vin供给到左组2的三个气缸6至8的燃烧室6b至8b和右组4的三个气缸9至11的燃烧室9b至11b。
进气歧管20由左组2侧的三个分支管(所谓的流道(runner))21至23和右组4侧的三个分支管(所谓的流道)24至26构成。在左组2的三个分支管21至23的排列和右组4的三个分支管24至26的排列之间以蛇形状态紧密地配置有EGR管30(对应于气体通路)。总体上，EGR管30配置成在分支管21至26所排布的方向上延伸，并垂直于分支管21至26的轴线。从燃烧室6b至11b经排气门Vout排出的排气经EGR阀作为EGR气体再循环到该EGR管30，EGR阀的开度量根据内燃发动机的运转状态来调节。
EGR管30和六个分支管21至26由为各个分支管21至26独立设置的气体导入通路21a至26a连通地连接在一起。流过EGR管的排气经入口21b至26b流入气体导入通路21a至26a中，并经出口21c至26c被排入流过六个分支管21至26的进气中。结果，其中混有排气的进气被导入到燃烧室6b至11b中。
在这种情况下，EGR管30是蜿蜒形状的，从而EGR管30即使在配置于左组2的分支管21至23和右组4的分支管24至26之间的较狭窄的空间内时也能具有充分大的直径。顺便提及，在图1中，EGR管30具有圆形截面，但是它也可具有三角形或梯形截面以便更有效地利用分支管21至26之间的狭窄空间。
通过EGR管30，排气经从上游排布到下游的气体导入通路21a至26a导入到分支管21至26中。在EGR管30中，由于排气流动阻力，最上游的排气压力最高，最下游的排气压力最低。因此，通常，与从供排气从最上游的气体导入通路26a导入的分支管26接收进气的气缸11相比，从气体导入通路23a、25a、22a、24a和21a导入到气缸8、10、7、9和6中的排气的量越往下游越减少。因此，气缸11、8、10、7、9和6中的燃烧状态顺次变化，且由此不相同。
但是，在第一示例性实施例中，由于蜿蜒形状的EGR管30的弯曲部，排气能以基本相同的压力导入到分支管21至26中。也就是说，如图2所示，所述弯曲部在朝向排气流弯曲的壁面Wu处形成高压区域31H至35H。由于排气流与壁面Wu的冲撞，排气压力在这些高压区域31H至35H内要大于在周围区域内。相反，在背离排气流弯曲的壁面Wd处形成低压区域31L至35L。由于排气流从壁面Wd脱离，排气压力在这些低压区域31L至35L内要低于在周围区域内。
因此，最上游的气体导入通路26a的入口26b设置在低压区域31L内的、压力最低的位置。第二最上游的气体导入通路23a的入口23b设置在低压区域32L内的、压力低但不是最低的位置。第三最上游的气体导入通路25a的入口25b设置在既不在高压区域32H也不在低压区域33L内的位置。第四最上游的气体导入通路22a的入口22b设置在稍稍与高压区域33H交迭的位置。第五最上游的气体导入通路24a的入口24b设置在高压区域34H内的、压力高但不是最高的位置。最下游的气体导入通路21a的入口21b设置在高压区域35H内的、压力最高的位置。
也就是说，在该第一示例性实施例中，EGR管30的蜿蜒形状的部分用作气体压力调节机构。利用在这些弯曲部的排气流动形成的高压区域31H至35H和低压区域31L至34L适用于将排气导入到气体导入通路21a至24a和26a入排气中，这调节了导入到分支管21至24和26中的排气的压力。在这种情况下，既未利用高压区域32H也未利用低压区域33L的气体导入通路25a的入口25b上游的气体导入通路26a和23a的入口26b和23b处的压力降低，而气体导入通路25a的入口25b下游的气体导入通路22a、24a和21a的入口22b、24b和21b处的压力升高。
这样，其它气体导入通路21a至24a和26a的入口21b至24b和26b处的排气的压力更接近从既未利用高压区域32H也未利用低压区域33L的气体导入通路25a的入口25b导入的排气的压力。结果，导入到分支管21至26中的排气的压力差异减小或完全消除(即，压力在所有的分支管21至26中变得相同)。因此，气缸6至11之间的EGR率的差异减小或完全消除。
在该第一示例性实施例中，气体导入通路25a的入口25b既未利用高压区域32H也未利用低压区域33L。但是，可替换地，其也可利用高压区域32H或低压区域33L。也就是说，可通过在所有气体导入通路21a至26a处调节导入到分支管21至26中的排气的压力来减小或完全消除排气的压力差异。
上述第一示例性实施例具有以下效果。(I)在第一示例性实施例中，由EGR管30的蜿蜒形状形成的弯曲部形成利用排气流动的气体压力调节机构。基于在这些弯曲部的排气流动形成了高压区域31H至35H和低压区域31L至34L。结果，能够调节气体导入通路21a至26a的入口21b至26b处的排气压力。
因此，能适当地调节气体导入通路21a至26a的入口21b至26b处的排气压力而与气缸数量或EGR管30的流路的长度是相同还是不同无关。因此，能减小或完全消除导入到分支管21至26中的排气的压力差异。
因此，能将减小或消除了排气浓度差异的进气供给到气缸6至11的燃烧室6b至11b。这能使气缸中的EGR率更接近或相同，产生更稳定的燃烧，从而能维持稳定的发动机运转。
(II)EGR管30以蜿蜒形式迂回紧密地配置在分支管21至26之间。这改善了空间效率并且能使充足量的排气均匀地导入到气缸6至11中。
现在将描述根据本发明第二示例性实施例的气体压力调节机构。图3A示出EGR管30为具有设置在内部的突起132(其对应于凸部)的直管的示例。由于从突起132的上游一直到设置突起132的位置排气流被暂时压缩，形成了高压区域130H。另外，由于在突起132的正下游排气流从EGR管130的内表面脱离，形成了低压区域130L。利用该设计，在上游侧气体导入通路134和136的入口134a和136a配置低压区域130L内，在下游侧气体导入通路138和140的入口138a和140a配置高压区域130H内。
这样，即使EGR管130不是蜿蜒形状或弯曲的，仍能实现气体压力调节机构，并利用排气流动形成高压区域130H和低压区域130L。结果，能适当地调节气体导入通路134至140的入口134a至140a处的排气压力，从而能获得与上述第一示例性实施例的(I)中相同的效果。
如图3B所示，突起232(其对应于凸部)也可用在如第一示例性实施例中那样弯曲的EGR管230中。在图3B中，突起232形成在弯曲部内侧的内表面上。结果，高压区域230H处的压力更高且这些高压区域230H在突起232的上游扩大，而低压区域230L处的压力更低且这些低压区域230L在突起232的下游扩大。此外，利用突起232的影响，与突起232相对一侧的内表面上的高压区域231H处的压力更高且这些高压区域231H扩大。在高压区域230H和231H以及低压区域230L的期望位置处设置气体导入通路234、236和238的入口234a、236a和238a能获得如在上述第一示例性实施例中相同的效果。特别地，突起232使得由弯曲部形成的高压区域230H和231H扩大，这增加了配置入口234a、236a和238a的自由度。
此外，如图3C所示，还可在如第一示例性实施例中的EGR管30那样弯曲的EGR管330的弯曲部内侧的内表面上设置与排气流动的方向垂直的沟槽或分散的凹陷332(其对应于凹部)。这抑制了排气流从EGR管330的内表面脱离，从而缩小了低压区域331L。结果，能获得与在上述第一示例性实施例中相同的效果。此外，即使配置成使得气体导入通路334的入口334a的位置只能是如图中所示的那样，也能通过凹陷332调节该低排气压力，从而能改善设计的自由度。
顺便提及，结合图3A、3B和3C能进一步减小气缸之间的所导入排气的压力差异，以及增加设计的自由度。根据本发明的第三示例性实施例，如图4所示，在进气通道412至417中形成的、进气的低压区域430L和高压区域430H与上述第一或第二示例性实施例中的结构相结合。
也就是说，在进气通道412至417中形成了利用弯曲部的进气压力调节机构，从而利用进气流动形成了低压区域430L和高压区域430H。低压区域430L和高压区域430H使得气体导入通路421a和424a的出口421c和424c处的进气压力能被调节。
因此，当利用EGR管430侧的气体压力调节机构(第一和第二示例性实施例)调节排气压力不能充分减小入口421b和424b处的排气压力差异时，利用进气压力调节机构侧的气体导入通路421a和424a的出口421c和424c处的进气压力差异提供辅助。也就是说，使得气体导入通路421a和424a的入口421b和424b处的排气压力与出口421c和424c处的进气压力之间的差压相同，从而将相同量的排气导入到进气歧管420的所有分支管中，由此在所有的气缸中能获得相同的EGR率。
上述第三示例性实施例具有以下效果。(I)在第三示例性实施例中，EGR管430侧的气体压力调节机构和进气通道412至417侧的进气压力调节机构一起工作，以调节导入到进气通道412至417中的排气的量。因此，除了获得与在第一或第二示例性实施例中相同的效果之外，即使EGR管430侧的气体压力调节机构不充分，也能通过调节进气压力以高的自由度使EGR率精确相同。
此外，在上述示例性实施例中，排气在进入歧管中的某一位置导入到进气通道中。但是，如果对每个气缸都存在进气通道，则也可通过在稳压箱内部在用于各个气缸的进气通道分叉的部分(即，在第一示例性实施例中的分支通道18a)设置气体导入通路的出口来导入排气。另外，还可通过在进气口侧设置气体导入通路的出口来导入排气。
在上述示例性实施例中，被导入到进气通道中的气体是排气。但是，可替换地，也能以相同的方式将其它气体、如漏出气体或来自炭罐的经清污的燃料气体导入到进气通道中。
气体导入通路的入口或出口的方向影响排气压力或进气压力。因此，气体压力调节机构还包括气体导入通路的入口或出口的方向。可通过调节气体导入通路的入口或出口的配置和方向来更精确地调节排气压力。
尽管已参照本发明的示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所述的实施例或构型。相反，本发明意图涵盖各种变型和等同布置。此外，虽然以各种组合和构型示出了示例性实施例的各种要素，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在本发明的精神和范围内。
Claims (16)
1.一种进气混合物导入装置，所述进气混合物导入装置将来自公共气体通路的气体经气体导入通路导入到进气通道中，所述进气通道是为设有多个气缸的内燃发动机的各个气缸独立设置的，所述气体导入通路是为各个所述进气通道独立设置的，所述进气混合物导入装置的特征在于包括气体压力调节机构，所述气体压力调节机构调节经所述气体导入通路被导入到所述进气通道中的气体的压力，并根据所述气体导入通路所配置的位置设置在所述气体通路中。
2.根据权利要求1所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构为所述气体导入通路中的一个或两个或更多个而设置，并如此调节被导入到所述进气通道中的所述气体的压力，使得被导入到所述进气通道中的所述气体的压力差异减小。
3.根据权利要求1或2所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构通过利用所述气体通路内的气体流动引起所述气体导入通路的入口处的气体压力的变化来调节被导入到所述进气通道中的所述气体的压力。
4.根据权利要求3所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构在所述气体通路中设置弯曲部，并利用所述弯曲部对所述气体流动的压力变化作用来调节所述入口处的所述气体压力。
5.根据权利要求4所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构通过将所述气体通路形成为蜿蜒形状来设置所述弯曲部。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构在所述气体通路的内表面上设置凹部和凸部中的一者或两者，并利用所述凹部和所述凸部中的一者或两者对所述气体流动的压力变化作用来调节所述入口处的所述气体压力。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的进气混合物导入装置，其中，在所述气体通路中气体流动的方向上配置有将气体压力调节为不同水平的多个所述气体压力调节机构，以便调节所述入口处的所述气体压力。
8.根据权利要求7所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构配置成越往所述气体导入通路的上游越降低压力和越往所述气体导入通路的下游越升高压力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体通路是EGR通路。
10.根据权利要求9所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构设定成使所述气缸中的EGR率彼此更接近。
11.根据权利要求9所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构设定成使所述气缸中的EGR率相同。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的进气混合物导入装置，还包括位于所述进气通道内的、调节所述气体导入通路的出口处的进气压力的进气压力调节机构。
13.根据权利要求12所述的进气混合物导入装置，其中，所述进气压力调节机构利用所述进气通道内的进气流动来引起所述气体导入通路的所述出口处的所述进气压力的变化。
14.根据权利要求12或13所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构一起工作，以调节从所述气体通路经所述气体导入通路被导入到所述进气通道中的气体的量。
15.根据权利要求14所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构一起工作，以减小所述气缸中的气体浓度差异。
16.根据权利要求14所述的进气混合物导入装置，其中，所述气体压力调节机构和所述进气压力调节机构一起工作，以使所述气缸中的气体浓度相同。
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