JP2007315345A - Intake structure for internal combustion chamber - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は内燃機関の吸気構造に係り、特に、V型エンジンのように2つのバンクを有すると共に2つのバンク間で不等間隔に爆発が生じる内燃機関の吸気構造に関する。 The present invention relates to an intake structure for an internal combustion engine, and more particularly to an intake structure for an internal combustion engine that has two banks as in a V-type engine and causes explosions at unequal intervals between the two banks.
EGRガスと新気との混合を促進するための従来の内燃機関の吸気構造が、例えば、特許文献1〜3に記載されている。特許文献1に記載されるV型ディーゼルエンジンは、各バンクへ供給される新気が流通する通路をY字状に合流させると共にその合流部分にEGRガスを戻すことにより、新気とEGRガスとが効率よく混合されるようにして、気筒間におけるEGR率(新気とEGRガスとの混合気中におけるEGRガスの割合)のばらつきを低減させている。特許文献2及び3のエンジンは、インテークマニホールドに湾曲部を設けると共にその湾曲部にEGRガスを戻すことにより、新気とEGRガスとを混合しやすくさせている。
For example,
しかしながら、特許文献1のV型ディーゼルエンジンにおいて、2つの新気の合流部は淀み領域になるため、EGRガスがこの合流部に入りにくくなり、EGRガスの還流量が減少してしまうといった問題点があった。また、V型ディーゼルエンジンにおいて、特許文献2及び3のようにインテークマニホールドへEGRガスを戻す構成にすると、各バンク間で不等間隔に爆発が生じる場合には各ポートで吸気及び排気の圧力脈動が一定にならないため、たとえ新気とEGRガスとの混合が向上したとしても、各気筒でのEGR率が同じにならないといった問題点があった。
However, in the V-type diesel engine disclosed in
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、EGRガスと新気との混合を促進することのできる内燃機関の吸気構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an intake structure for an internal combustion engine that can promote mixing of EGR gas and fresh air.
2つのバンクを有し各バンク間で不等間隔に爆発が生じる内燃機関の吸気構造において、各バンクに連通し、新気が流通する2つの新気通路と、一端が各バンクに連通し、内燃機関の排気ガスの一部がEGRガスとして流通する2つのEGR管と、2つのEGR管に連通する1つのEGR合流管とを備え、2つの新気通路は、それらの一部分が互いに合流すると共にU字状に湾曲して形成された湾曲部を有し、EGR合流管の中心軸線が湾曲部の変曲点よりも下流側に位置するように、EGR合流管が湾曲部に接続されていることを特徴とする。湾曲部の変曲点の下流側には、新気の流れの乱れが強く圧力の低い剥離領域が形成されるので、EGR合流管を流通するEGRガスは剥離領域に流入しやすくなる。 In an intake structure of an internal combustion engine having two banks and causing explosions at irregular intervals between the banks, two fresh air passages that communicate with each bank and through which fresh air circulates and one end communicates with each bank, Two EGR pipes in which a part of the exhaust gas of the internal combustion engine flows as EGR gas and one EGR merging pipe communicating with the two EGR pipes are provided. And the EGR merging tube is connected to the bending portion so that the central axis of the EGR merging tube is located downstream of the inflection point of the bending portion. It is characterized by being. A separation region where the turbulence of the fresh air is strong and the pressure is low is formed on the downstream side of the inflection point of the curved portion, so that the EGR gas flowing through the EGR junction pipe easily flows into the separation region.
この発明によれば、2つのバンクに連通し、新気が流通する2つの新気通路と、一端が各バンクに連通し、EGRガスが流通する2つのEGR管と、2つのEGR管に連通する1つのEGR合流管とを備え、2つの新気通路は、それらの一部分が互いに合流すると共にU字状に湾曲して形成された湾曲部を有し、EGR合流管の中心軸線が湾曲部の変曲点よりも下流側に位置するように、EGR合流管が湾曲部に接続されている。湾曲部の変曲点の下流側には、新気の流れの乱れが強く圧力の低い剥離領域が形成されることにより、EGR合流管を流通するEGRガスは剥離領域に流入しやすくなるので、EGRガスと新気との混合を促進することができる。 According to the present invention, two new air passages that communicate with two banks and through which fresh air circulates, two EGR pipes that communicate with one bank at one end, and two EGR pipes through which EGR gas circulates, communicate with two EGR pipes. The two new air passages have a curved portion formed by being bent in a U shape and a part of the two fresh air passages being joined to each other, and the central axis of the EGR merged tube is a curved portion. The EGR merging pipe is connected to the bending portion so as to be located downstream of the inflection point. Since the separation region where the flow of fresh air is strongly disturbed and the pressure is low is formed on the downstream side of the inflection point of the curved portion, the EGR gas flowing through the EGR merging pipe easily flows into the separation region. Mixing of EGR gas and fresh air can be promoted.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に、この実施の形態に係る吸気構造を備えた内燃機関の模式図を示す。内燃機関であるディーゼルエンジン1は、2つのバンク3a,3bを有するV型8気筒ディーゼルエンジンである。各バンク3a,3bはそれぞれ4つの気筒6を有している。各バンク3a,3bにはそれぞれ、各気筒6に2つの吸気ポート7を介して連通するインテークマニホールド14が接続され、各気筒6に2つの排気ポート5を介して連通するエキゾーストマニホールド15が接続されている。各インテークマニホールド14にはそれぞれ、新気通路17a,17bが接続されている。すなわち、新気通路17a,17bは、各インテークマニホールド14を介して、各バンク3a,3bに連通している。インテークマニホールド14の近傍で、新気通路17a,17bは、それらの一部分が合流すると共にU字状に湾曲することにより、湾曲部18を形成している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a schematic diagram of an internal combustion engine provided with an intake structure according to this embodiment. The
図2に示されるように、湾曲部18は、新気通路17a,17bの合流部分17dに形成された開口17cから鉛直下方に向かって延びた後、水平方向に向きを変えて、新気通路17a,17bの上流方向に向かって延びる上水平管18aを有している。上水平管18aの端部には、U字状に180°湾曲した湾曲管18cの一端が接続されている。湾曲管18cの他端には、新気通路17a,17bの下流方向に向かって延びる下水平管18bの一端が接続されている。下水平管18bの他端は、鉛直下方に向きを変えて延びた後、新気通路17a,17bの分岐部分17eに形成された開口17fに接続されている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示されるように、湾曲部18よりも上流側において、新気通路17a,17bにはそれぞれ、過給機11のコンプレッサー23と、新気の流量を調整するディーゼルスロットルバルブ27とが設けられている。コンプレッサー23とディーゼルスロットルバルブ27との間には、インタークーラー25が設けられている。インタークーラー25は内部で冷却室25a,25bの2つに仕切られており、冷却室25aは新気通路17a上に配置されると共に冷却室25bは新気通路17bに配置されている。冷却室25a,25bの出口25a1,25b1は、連通管19によって連通されている。
As shown in FIG. 1, on the upstream side of the
各エキゾーストマニホールド15にはそれぞれ排気管9が接続され、各排気管9には、過給機11のタービン13が設けられている。また、各エキゾーストマニホールド15にはそれぞれ、EGR管33a,33bの一端が接続されている。すなわち、EGR管33a,33bの一端はそれぞれ、各バンク3a,3bに連通している。EGR管33a,33bにはそれぞれ、EGRクーラー35とEGRバルブ37が設けられている。EGR管33a,33bの他端はそれぞれ、ミキサ29に接続されている。ミキサ29にはEGR合流管33cの一端が接続され、EGR合流管33cの他端は、湾曲部18の湾曲管18cに接続されている。したがって、EGR合流管33cは、ミキサ29を介して、2つのEGR管33a,33bに連通している。
An
図3に示されるように、EGR合流管33cは、上水平管18a及び下水平管18bに挟まれるように配置されると共に湾曲管18cに接続されている。すなわち、EGR合流管33cは、湾曲管18cの湾曲の内側に接続されている。ここで、湾曲部18の湾曲形状の向きが変わる位置を変曲点Sと定義し、EGR合流管33cの軸方向の中心線を中心軸線Lと定義すると、中心軸線Lが変曲点Sよりも下流側に位置するように、EGR合流管33cが湾曲管18cに接続されている。
As shown in FIG. 3, the EGR
次に、この実施の形態に係る吸気構造を備えた内燃機関の動作を説明する。
図1に示されるように、ディーゼルエンジン1が始動すると、ディーゼルエンジン1の外部から新気が取り入れられて、新気通路17a,17bのそれぞれを新気が流通する。新気通路17a,17bのそれぞれを流通する新気は、過給機11のコンプレッサー23によって圧縮された後、インタークーラー25の冷却室25a,25bにそれぞれ流入して冷却される。冷却室25a,25bにおいて冷却された新気はそれぞれ、出口25a1,25b1から流出すると、連通管19を介して混合される。これにより、インタークーラー25より下流の新気通路17a,17bにはそれぞれ均等に新気が分配されるようになり、新気の圧力脈動が低減される。
Next, the operation of the internal combustion engine provided with the intake structure according to this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, when the
その後、新気通路17a,17bを流通する新気はそれぞれ、ディーゼルスロットルバルブ27によって流量が制御されて、合流部分17dにおいて合流する。合流した新気は、開口17cから湾曲部18に流入する。湾曲部18を流通した新気は、分岐部分17eにおいて、開口17fを介して、再び新気通路17a,17bのそれぞれに分配され、各インテークマニホールド14に流入する。各インテークマニホールド14において、新気は各吸気ポート7を介して各気筒6内に吸入される。
Thereafter, the flow rate of fresh air flowing through the
各気筒6内の新気は、図示しないピストンによって圧縮されて、燃料が添加されることにより燃焼する。各気筒6内で順次に燃焼が起こることにより、バンク3a,3b間で不等間隔に爆発が生じる。燃焼後、各気筒6内に排気ガスが生成され、排気ポート5を介してエキゾーストマニホールド15に排出される。各エキゾーストマニホールド15内の排気ガスは、その一部がEGRガスとしてEGR管33a,33bのそれぞれに流入し、残りが各排気管9に流入する。各排気管9を流通する排気ガスが過給機11のタービン13を駆動することにより、前述したコンプレッサー23が駆動される。一方、EGR管33a,33bのそれぞれを流通するEGRガスは、各EGRクーラー35によって冷却された後、各EGRバルブ37によって流量が制御され、ミキサ29に流入して混合される。これにより、EGRガスの圧力脈動が低減される。ミキサ29において混合されたEGRガスは、EGR合流管33cを流通して湾曲部18内に流入し、湾曲部18を流通する新気と混合される。
The fresh air in each
次に、湾曲部18における新気とEGRガスとの混合について、図3に基づいてさらに詳細に説明する。
湾曲部18に流入した新気は、上水平管18aを流通した後、湾曲管18cに流入し、湾曲管18cの湾曲形状に沿って流通する。この際、湾曲管18cの湾曲の内側であって変曲点Sよりもやや下流、すなわち、湾曲管18cとEGR合流管33cとの接続部分付近に、新気の流れの乱れが強く圧力の低い剥離領域(斜線部分)が形成される。このため、EGR合流管33cを流通するEGRガスが湾曲管18cに流入する際、圧力の低い剥離領域に流入しやすくなる。また、剥離領域は新気の流れの乱れが強いために、剥離領域に流入されたEGRガスは新気と良好に混合される。さらに、剥離領域は、湾曲管18cにおいて変曲点Sよりもやや下流に形成されることにより、剥離領域内の新気及びEGRガスの混合ガスが周囲の新気の流れに押されて下流に流れやすくなるので、EGRガスが湾曲部18を逆流して、上流に配置されるディーゼルスロットルバルブ27(図1参照)に吹き返すことがなくなる。この結果、湾曲部18において、湾曲部18を流通する新気とEGR合流管33cを流通したEGRガスとの混合が促進される。
Next, the mixing of fresh air and EGR gas in the
The fresh air flowing into the bending
このように、ディーゼルエンジン1において、2つの新気通路17a,17bはそれらの一部分が互いに合流すると共にU字状に湾曲して形成された湾曲部18を有し、EGR合流管33cの中心軸線Lが湾曲部18の変曲点Sよりも下流側に位置するように、EGR合流管33cが湾曲部18に接続されている。湾曲部18の変曲点Sの下流側には、新気の流れの乱れが強く圧力の低い剥離領域が形成されることにより、EGR合流管33cを流通するEGRガスは剥離領域に流入しやすくなるので、EGRガスと新気との混合を促進することができる。
As described above, in the
この実施の形態では、管状のEGR合流管33cが湾曲管18cに接続されているが、これに限定するものではない。EGR合流管33cの端部が二又に分岐して湾曲管18cに接続されてもいいし、端部がラッパ状(末広がり状)の形状を有して湾曲管18cに接続されてもよい。
また、この実施の形態では、湾曲部18は変曲点Sに対して対称なU字状であったが、この形状に限定するものではない。湾曲部18におけるU字状の形状とは、変曲点Sに対して完全には対称となっていない略U字形状のものも含む。
In this embodiment, the tubular
Further, in this embodiment, the
1 ディーゼルエンジン(内燃機関)、3a,3b バンク、17a,17b 新気通路、18 湾曲部、33a,33b EGR管、33c EGR合流管、L (EGR合流管33cの)中心軸線、S (湾曲部18の)変曲点。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
各バンクに連通し、新気が流通する2つの新気通路と、
一端が各バンクに連通し、前記内燃機関の排気ガスの一部がEGRガスとして流通する2つのEGR管と、
前記2つのEGR管に連通する1つのEGR合流管と
を備え、
前記2つの新気通路は、それらの一部分が互いに合流すると共にU字状に湾曲して形成された湾曲部を有し、
前記EGR合流管の中心軸線が前記湾曲部の変曲点よりも下流側に位置するように、前記EGR合流管が前記湾曲部に接続されていることを特徴とする内燃機関の吸気構造。 In the intake structure of an internal combustion engine that has two banks and explosions occur at irregular intervals between each bank,
Two new air passages that communicate with each bank and through which fresh air circulates,
Two EGR pipes, one end of which communicates with each bank and a part of the exhaust gas of the internal combustion engine circulates as EGR gas;
One EGR junction pipe communicating with the two EGR pipes,
The two fresh air passages have a curved portion formed by bending a portion of them into a U-shape while joining together.
An intake structure for an internal combustion engine, wherein the EGR merging pipe is connected to the bending portion so that a central axis of the EGR merging pipe is located downstream of an inflection point of the bending portion.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010065601A (en) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Fuji Heavy Ind Ltd | Exhaust gas recirculating device of diesel engine |
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-
2006
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