JP2012097683A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃費の向上と空燃比制御における制御精度の向上を図ることができる内燃機関を提供する。
【解決手段】本発明の内燃機関は、新気を圧縮して吸気通路に出すコンプレッサを備える過給機と、過給機により圧縮された吸入空気の量を制御するスロットル弁と、コンプレッサ上流に設ける吸気絞り弁と、コンプレッサの上流で、かつ吸気絞り弁の下流に排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、クランク室と排気ガス再循環通路とを接続するブローバイ通路とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の内燃機関は、新気を圧縮して吸気通路に出すコンプレッサを備える過給機と、過給機により圧縮された吸入空気の量を制御するスロットル弁と、コンプレッサ上流に設ける吸気絞り弁と、コンプレッサの上流で、かつ吸気絞り弁の下流に排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、クランク室と排気ガス再循環通路とを接続するブローバイ通路とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、排気ガスの一部を吸入空気に混合するための排気ガス再循環通路(以下、EGR通路と称する)を備える内燃機関に関するものである。
従来、自動車に搭載されるエンジンでは、潤滑油の劣化や排気ガスの質の低下を防止するために、クランク室内に溜まるブローバイガスを混合気に混合することが知られている。例えば、特許文献1には、過給機付のディーゼルエンジンにおいて、吸気管の途中にブローバイガスパージポートを設け、そのブローバイガスパージポートとクランク室とを連通路により接続する構造が示されている。ブローバイガスパージポートは、吸気絞り弁の下流に設けられている。そして、例えばアイドル運転時においては、吸気絞り弁を閉じることにより吸気管負圧を増大させて、ブローバイガスパージポートに十分な吸気管負圧を発生させてブローバイガスを吸入空気に混合する。
ところで、同じく自動車に搭載されるエンジンでは、排気ガスの質及び燃費を改善させるために、排気ガスの一部を吸入空気に混合する排気ガス再循環機構(以下、EGR機構と称する)を備えるものが知られている。EGR機構は例えば、基本的には、排気ガスの一部を吸気通路に再循環させるEGR通路と、そのEGR通路に設けられる流量制御弁とを備えるものが一般的である。
このようなEGR機構のうち、例えばターボチャージャを備えるエンジンにあっては、ターボチャージャのタービンの下流からコンプレッサの上流に再循環させる排気ガス(以下、EGRガスと称する)を導入するようにEGR通路を備えるいわゆる低圧ループ式EGR機構が挙げられる。
例えば、単気筒あるいは二気筒エンジンにおいては、それ以外の多気筒エンジンに比べて排気通路において気筒間隔が大きくなるために、排気脈動が大きくなる。そして、排気脈動が大きくなると、吸気通路におけるEGRガスを含む総吸入空気に対する新気量の割合である新気率が不揃いになる。この結果、空燃比制御の精度が低下し、良好な燃焼が安定し難くなることがある。
このため、特許文献1の構成を組み合わせて、未燃焼のブローバイガスを混合することで新気率の不揃いを改善することが考えられる。しかしながら、排気脈動が大きい場合、特許文献1の構成によりブローバイガスを吸入空気に混合すれば量的には改善が見込めるものの、ブローバイガスが排気脈動を改善し得るものではなかった。
そこで本発明は以上の点に着目し、燃費の向上と空燃比制御における制御精度の向上を図ることを目的としている。
すなわち、本発明の内燃機関は、新気を圧縮して吸気通路に出すコンプレッサを備える過給機と、過給機により圧縮された吸入空気の量を制御するスロットル弁と、コンプレッサ上流に設ける吸気絞り弁と、コンプレッサの上流で、かつ吸気絞り弁の下流に排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、クランク室と排気ガス再循環通路とを接続するブローバイ通路とを備えることを特徴とする。
このような構成によれば、ブローバイ通路が排気ガス再循環通路に接続してあるので、ブローバイガスが再循環される排気ガスの一部に直接的に混合される。しかも、ブローバイガスが排出されるタイミングは、排気行程間であるので、ブローバイガスの圧力により排気脈動を緩和することが可能になる。したがって、新気率の不揃いを是正して、空燃比制御の精度を維持することが可能になる。
本発明は、以上説明したような構成であり、ブローバイガスを再循環させる排気ガスと混合することにより、燃費を大幅に向上させることができるとともに、新気率の不揃いを是正して、空燃比制御の精度を維持することができる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
この実施形態のエンジン100は、例えば自動車に搭載されるもので、ターボチャージャを備え、低圧ループ式による排気ガス再循環制御を実施できるものである。図1に示すように、エンジン100は、エンジン本体1と、排気ガスで駆動されるタービン2及びタービン2に回転軸で接続されるコンプレッサ3を備える過給機であるターボチャージャ4と、タービン2の出口に接続される三元触媒5と、排気ガスの一部を吸入空気に混合するためのEGR通路6と、エアクリーナ7を介してコンプレッサ3に流入する新気の量を制御する吸気絞り弁8と、コンプレッサ3から吐き出される過給空気を冷却するインタークーラ9と、エンジン本体1の図示しない吸気ポートに接続されるサージタンク10a付のインテークマニホルド10と、インテークマニホルド10に流入する過給空気の流量を制御するスロットル弁11と、エアクリーナ7から吸気絞り弁8、コンプレッサ3、インタークーラ9及びスロットル弁11を介してインテークマニホルド10に至る吸気通路12と、エンジン本体1の図示しない排気ポートに接続されて排気ガスをタービン2に導くエキゾーストマニホルド13と、エキゾーストマニホルド13からタービン2及び三元触媒5を介して外部に延びる排気通路14と、図示しないクランク室とEGR通路6とを接続するブローバイガス通路15とを備えている。
エンジン本体1は、2気筒360°位相のもので、火花点火式である。したがって、一方の気筒が圧縮行程にある場合、両気筒のピストンが上昇し、クランク室は負圧になるとともに、一方の気筒が吸入行程にある場合は、両気筒のピストンが降下し、クランク室は加圧されることになる。なお、図示しないが、クランク室が負圧になる際に、クランク室内の換気を目的として、新気を導入するためにクランク室に接続される通路が、エンジン100には設けてある。
EGR通路6は、その一方の端部つまりEGRガスの取り入れ側の端部が、三元触媒5の下流において排気通路14に接続され、他方の端部つまりEGRガスの取り出し側の端部が、吸気絞り弁8の下流で、かつコンプレッサ3の上流において接続される。このEGR通路6には、EGRガスを冷却するEGRクーラ16と、EGRガス量を制御するEGR弁17とが、上流から下流にかけてこの順で配置してある。
ブローバイガス通路15は、その一方の端部つまり少なくとも未燃燃料と新気との混合気であるブローバイガスの取り入れ側の端部が、クランク室に接続されるとともに、他方の端部つまりブローバイガスの取り出し側の端部が、EGR通路6に接続されている。ブローバイガス通路15の他方の端部は、EGR通路6のEGR弁17より下流の位置において、EGR通路6に接続される。ブローバイガス通路15の他方の端部には、EGR通路6を流れるEGRガスがブローバイガス通路15に流入することを禁止する逆止弁15aが取り付けてある。
このような構成において、エンジン100を運転すると、スロットル弁11を全開にする高負荷運転領域及びアイドリング運転領域を除く運転領域でEGR制御を実行する。再循環させるEGRガス量は、吸気絞り弁8の開度を制御することにより、吸気絞り弁8の下流のEGR通路6の接続位置における負圧の状態を変化させ、しかもEGR弁17の開度を制御することにより決定する。
EGR通路6のEGRガスは、図2に示すように、排気行程毎にその量が増加する。つまり、ピストンが上昇する毎にEGR通路6内のガス圧力が最大になるとともにEGRガス量が最大になる。その後、排気行程にあった気筒が吸気行程になるとEGRガス量は変化しない。この後に、吸気行程の際に膨張行程にあった気筒が排気行程に移ると、再度、EGR通路6内のガス圧力は上昇し、同時にEGRガス量は増加する。このように、ガス圧力の上昇と降下を繰り返すので、大きな変化幅でEGRガスは脈動する。
このようにしてEGRガスが、吸気絞り弁8の下流の負圧により吸気通路12に流入する際に、ブローバイガス通路15を介してクランク室内のブローバイガスがEGR通路6に流入する。ブローバイガスは、図2に示すように、EGRガスが減少している間、つまりピストンが降下するタイミングにおいて、そのガス圧力が上昇してその量が増加する。これにより、EGR通路6からは、EGRガスとブローバイガスとが混合した既燃分及び未燃分のガスが吸気通路12に流入することとなる。この一方で、ブローバイガス通路15の取り出し側の端部には逆止弁15aが取り付けてあるので、ピストンが上昇する際にEGR通路6からクランク室にEGRガスが流入することはない。
したがって、ブローバイガスを効率よく吸気通路12に流入させる、言い換えれば新気に混合することができる。それゆえ、クランク室内の換気状態を良好にすることができる。また、ブローバイガスは未燃燃料及び酸素を含有するガスであるので、シリンダ内における火炎伝播速度を向上させることができる。このため、燃費を大幅に向上させることができる。
さらに、ブローバイガス通路15は、EGR弁17より下流の、吸気絞り弁8下流の吸気絞り弁8に近いEGR通路6に接続されているので、EGR弁17を閉じている場合においても、吸気絞り弁8の下流が負圧になることによりブローバイガスを新気に混合することができ、クランク室を換気することができる。この一方、クランク室が負圧になる、つまりEGRガス量が増加するタイミングにおいて、ブローバイガス通路15は逆止弁15aを備えているので、EGRガスがクランク室に流入することを抑制することができる。
このように、ブローバイガスを新気に混合している場合に、上述したように、EGRガスのガス圧力の挙動と、ブローバイガスのガス圧力の挙動とが、180°位相がずれた状態であるので、EGRガスの脈動をブローバイガスの脈動が打ち消すことになる。このため、EGR通路6から吸気通路12に流入するブローバイガスを含むEGRガスのガス圧力の脈動は、平準化されるものとなる。したがって、ブローバイガスを含むEGRガスを、1サイクルの間、ほぼ同じ量で新気に混合することができるので、吸気通路12における新気率の誤差を小さくすることができる。これにより、吸入空気量に対する燃料噴射量を正確に設定することができ、空燃比制御の制御精度を向上させることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
過給機としては、スーパーチャージャであってもよい。
EGRガスとブローバイガスとを均質に混合する場合は、EGR通路6とブローバイガス通路15との接続部分を、単に二本の通路を接続する場合の接続部分の容積よりも大なる容積のチャンバを設ける構造にするものが好ましい。
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
本発明の活用例として、単気筒及び二気筒のエンジンが好適である。
4…ターボチャージャ
3…コンプレッサ
1…スロットル弁
8…吸気絞り弁
6…EGR通路
15…ブローバイ通路
3…コンプレッサ
1…スロットル弁
8…吸気絞り弁
6…EGR通路
15…ブローバイ通路
Claims (1)
- 新気を圧縮して吸気通路に出すコンプレッサを備える過給機と、
過給機により圧縮された吸入空気の量を制御するスロットル弁と、
コンプレッサ上流に設ける吸気絞り弁と、
コンプレッサの上流で、かつ吸気絞り弁の下流に排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、
クランク室と排気ガス再循環通路とを接続するブローバイ通路とを備える内燃機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010247177A JP2012097683A (ja) | 2010-11-04 | 2010-11-04 | 内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010247177A JP2012097683A (ja) | 2010-11-04 | 2010-11-04 | 内燃機関 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012097683A true JP2012097683A (ja) | 2012-05-24 |
Family
ID=46389873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010247177A Pending JP2012097683A (ja) | 2010-11-04 | 2010-11-04 | 内燃機関 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012097683A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10385810B2 (en) | 2015-10-20 | 2019-08-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Intake system of internal combustion engine with supercharger |
FR3102209A1 (fr) * | 2019-10-22 | 2021-04-23 | Renault Sas | PROCEDE DE contrôle d’UN circuit D’ADMISSION de moteur SURALIMENTE a combustion interne |
-
2010
- 2010-11-04 JP JP2010247177A patent/JP2012097683A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10385810B2 (en) | 2015-10-20 | 2019-08-20 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Intake system of internal combustion engine with supercharger |
FR3102209A1 (fr) * | 2019-10-22 | 2021-04-23 | Renault Sas | PROCEDE DE contrôle d’UN circuit D’ADMISSION de moteur SURALIMENTE a combustion interne |
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