JP2012180799A - Gas flow control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気通路,排気通路や外部EGR通路などの気体が通流する管状の気体通路に設けられて、この気体通路内の気体の流れを変化させる内燃機関の気流制御装置に関する。 The present invention relates to an air flow control device for an internal combustion engine that is provided in a tubular gas passage through which gas flows, such as an intake passage, an exhaust passage, and an external EGR passage of the internal combustion engine, and changes the flow of the gas in the gas passage. .
内燃機関における吸気通路や排気通路などの気体通路内を流れる気体の流れ(典型的には速度及び方向)を制御する場合、一般的には特許文献1に記載されているように、タンブル制御弁などのバルブが使用される。あるいは、過給機を備える内燃機関の場合には、過給により吸気流れを速くすることが可能である。
When controlling the flow (typically speed and direction) of a gas flowing in a gas passage such as an intake passage or an exhaust passage in an internal combustion engine, generally, as described in
このように内燃機関の気体通路内の気体の流れを制御するために、タンブル制御弁などのバルブを使用して通路断面積を変化させる場合、圧力損失が増大するという問題がある。また、気体通路内にバルブ等の可動部を設けると、通気抵抗が増大することに加え、可動部にデポジットが噛み込んだり、可動部が固着して動作不良を生じるおそれがある。 Thus, in order to control the gas flow in the gas passage of the internal combustion engine, when the passage cross-sectional area is changed using a valve such as a tumble control valve, there is a problem that the pressure loss increases. In addition, when a movable part such as a valve is provided in the gas passage, in addition to an increase in ventilation resistance, there is a possibility that deposits may be caught in the movable part, or the movable part may be fixed to cause malfunction.
また、上述したように過給により吸気流れを速くすることはできるものの、この場合には過給機が必要となり、コストが高い,重量が増加する,サイズが大きいために車両搭載性に制約を受ける,などの問題がある。 In addition, although the intake flow can be increased by supercharging as described above, a supercharger is required in this case, and the cost is increased, the weight increases, and the size is large. There are problems such as receiving.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バルブ等の可動部や過給機を敢えて用いることなく、内燃機関の気体通路内の気体の流れ(速度及び方向)を変更可能な新規な内燃機関の気流制御装置を提供することを目的としている。そこで本発明では、気体が通流する内燃機関の気体通路内にプラズマアクチュエータを設け、気体通路内の気体の流れを変化させるように構成している。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the flow (speed and direction) of the gas in the gas passage of the internal combustion engine can be changed without using a moving part such as a valve or a supercharger. It is an object of the present invention to provide a novel air flow control device for an internal combustion engine. Therefore, in the present invention, a plasma actuator is provided in the gas passage of the internal combustion engine through which gas flows, and the gas flow in the gas passage is changed.
本発明によれば、プラズマアクチュエータを用い、その電気的作用により内燃機関の気体通路内の気体の流れを変化させることにより、気体の流れ制御することができる。このため、気体の流れを制御するために、気体通路内にバルブ等の可動部を敢えて設ける必要がなく、気体通路を絞ることによる圧力損失を生じることがない。また、バルブ等の可動部を気体通路内に設ける必要がないので、可動部への異物の噛み込みや可動部の固着による動作不良を招くおそれがない。 According to the present invention, the flow of gas can be controlled by using a plasma actuator and changing the flow of gas in the gas passage of the internal combustion engine by its electrical action. For this reason, in order to control the flow of gas, it is not necessary to provide a movable part such as a valve in the gas passage, and pressure loss due to narrowing of the gas passage does not occur. In addition, since there is no need to provide a movable part such as a valve in the gas passage, there is no possibility of causing a malfunction due to the biting of foreign matter into the movable part or the fixing of the movable part.
以下、図示実施例により本発明を説明する。後述する実施例に共通する構成として、気体が通流する内燃機関の管状をなす気体通路内に、電気的作用によって気体通路内の気体の流れを変化させるプラズマアクチュエータ1が設けられる。このプラズマアクチュエータ自体は公知のものであるので、図28を参照して、その作動原理について簡単に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to illustrated embodiments. As a configuration common to the embodiments described later, a
プラズマアクチュエータ1は、気体通路11内に露出して配置される表面電極2と、この表面電極2と誘電体4を挟んで配置される裏面電極3と、を有している。そして、接地部7を有する電気回路5内の交流電源6により、これら表面電極2と裏面電極3との間に交流電圧を印加することによって、誘電体4のバリア放電によって、誘電体4の付近の放電領域8でプラズマが発生し、電場から力を受けることで表面電極2から裏面電極3へ向かうブローイング力9が発生する。このブローイング力9は交流電源6から印加される交流電圧に応じて変化するので、制御部(気流制御部)12により交流電源6の動作を制御することで、気体通路11内の表面電極2付近の気体の流れ、つまり流速及び方向を適宜に制御することが可能となる。
The
このようなプラズマアクチュエータ1の特性として、以下が挙げられる。
・完全に電気的に駆動され、可動部分を必要としない。また非常に軽量である。
・利用電力が低い。
・非常に薄いため、空力的な影響が小さい。
・駆動が高速であり、入力に対する追従性が優れている。
The characteristics of the
• Completely electrically driven and requires no moving parts. It is also very lightweight.
・ Low power consumption.
・ Because it is very thin, aerodynamic influence is small.
・ High speed drive and excellent followability to input.
このようなプラズマアクチュエータの利用方法として、例えば車両や航空機の車体・機体表面にプラズマアクチュエータを設置し、剥離を抑制するものが従来より知られているが、本発明では、このようなプラズマアクチュエータを内燃機関における管状の気体通路内に設置して、この気体通路内の流れを変化させるものであり、この気体通路内の一部分の流動を強化することで、後述するように、例えばスワール流やタンブル流を強化し、あるいはEGRガスの流量を運転条件に応じて増加・減少し、あるいは剥離を生じ易い気体通路内における曲がり部分や段差部分での流れを促進するものである。 As a method for using such a plasma actuator, for example, a plasma actuator is installed on the surface of a vehicle body or aircraft body to suppress separation, and in the present invention, such a plasma actuator is used in the present invention. It is installed in a tubular gas passage in an internal combustion engine and changes the flow in the gas passage. By strengthening the flow in a part of the gas passage, as described later, for example, swirl flow and tumble The flow is strengthened, or the flow rate of the EGR gas is increased / decreased according to the operating conditions, or the flow at the bent portion or step portion in the gas passage where separation is likely to occur is promoted.
以下、このようなプラズマアクチュエータ1を用いた具体的な図示実施例について説明する。なお、本明細書における「上下」は、基本的に、シリンダ軸線方向で燃焼室側を上、クランクシャフト側を下とした場合のものである。
A specific illustrated embodiment using such a
[第1実施例]
図1を参照して、内燃機関のシリンダブロック21に形成されたシリンダ22には、ピストン23が摺動可能に配置されている。このシリンダブロック21の上面に固定されるシリンダヘッド24の下面には、ペントルーフ型の燃焼室25が凹設されているとともに、この燃焼室25に開口する吸気ポート26を開閉する吸気弁27と、同じく燃焼室25に開口する排気ポート28を開閉する排気弁29とが設けられている。なお、一つの気筒に対して一対の吸気弁27と一対の排気弁29とが設けられている(図9参照)。内燃機関の吸気通路(気体通路)の一部である吸気ポート26内には、この吸気ポート26を上下2つの流路26A,26Bに区画する仕切プレート30が設けられている。
[First embodiment]
Referring to FIG. 1, a
そして、この第1実施例においては、運転状態に応じて燃焼室25内のタンブル流31を強化するように、上記の仕切プレート30の上面側にプラズマアクチュエータ1Aを設置している。ここで、上側の流路26Aに露出する表面電極2を、誘電体4を挟んで埋設される裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側(図1の右側)に配置している。これにより、上側の流路26Aに対し、燃焼室25へ向かう吸気の順方向の流れ(ブローイング力)9Aを発生させることができ、上側の流路26Aの流れを加速し、その流速を増加することで、縦方向に旋回するタンブル流31を運転条件に応じて適切に強化することができる。なお、ここでのタンブル流31は、燃焼室25内を図1の時計回り方向に旋回するもので、排気弁側を下方へ向けて流れた後、吸気弁側を上方向へ向けて流れる。
And in this 1st Example,
なお、後述する実施例を含めて、誘電体4は、仕切プレート30や吸気ポート26などの壁面に凹部を設けてその凹部内に埋設しており、その表面が壁面と面一としてして通気抵抗を抑制するように構成している。但し、上述したように誘電体4は非常に薄いものであるために、より簡易的に、気体通路の壁面に埋設させることなく壁面上に固定するようにしても良い。
In addition, including the examples described later, the
また、図1〜図27の実施例においては、簡素化のために、図28に示す電気回路5や制御部12などを図示省略しているが、実際にはこれらの構成要素が設けられている。
Also, in the embodiment of FIGS. 1 to 27, the
以下に説明する実施例では、既述した実施例と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 In the embodiments described below, the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate.
[第2実施例]
図2を参照して、この第2実施例においては、仕切プレート30の下面側にプラズマアクチュエータ1を設置している点で第1実施例と異なる。この場合、下側の流路26Bに露出する表面電極2が、裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に配置されている。従って、下側の流路26Bに対し、下流側・燃焼室側から上流側へ向かう逆方向の流れ9Bを発生させることで、下側の流路26Bの流れを減速し、相対的に上側の流路26Aの流速を増加させることで、タンブル流31を強化することができる。
[Second Embodiment]
Referring to FIG. 2, the second embodiment is different from the first embodiment in that
[第3実施例]
図3を参照して、この第3実施例では、上記の実施例1と実施例2を組み合わせており、仕切プレート30の上下にそれぞれプラズマアクチュエータ1A,1Bを設置している。そして、上側のプラズマアクチュエータ1Aにより第1実施例と同様に順方向の流れ9Aを発生させ、下側のプラズマアクチュエータ1Bにより第2実施例と同様に逆方向の流れ9Bを発生させることで、下側の流路26Bの流速に対して上側の流路26Aの流速を増大して、タンブル流31を大幅に強化することができる。
[Third embodiment]
Referring to FIG. 3, in the third embodiment, the above-described first and second embodiments are combined, and
[第4実施例]
ここまでの第1〜第3実施例では、上側の流路26Aの流速を増大することでタンブル流31を強化する形式の内燃機関について説明してきたが、下側の流路26Bの流速を増加させることによりタンブル流31を強化する形式の内燃機関の場合、図4に示す第4実施例のように、上側の流路26Aのプラズマアクチュエータ1Cでは、表面電極2を裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に設置して逆方向の流れ9Cを発生させるとともに、下側の流路26Bのプラズマアクチュエータ1では、表面電極2を裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に設置して順方向の流れ9Dを発生させれば良い。
[Fourth embodiment]
In the first to third embodiments so far, the internal combustion engine of the type that strengthens the
[第5実施例]
図5を参照して、この第5実施例においては、第1〜第4実施例のような仕切プレート30を用いることのない簡素な構成で、プラズマアクチュエータ1Eによりタンブル流31の強化を実現している。すなわち、プラズマアクチュエータ1Eを、吸気ポート26のポート壁面における上側の上面に設置している。ここで、吸気ポート26の上面に露出する表面電極2を、裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置している。従って、吸気ポート26の上面付近に順方向の流れ9Eを発生させることができ、これによって吸気ポート26のうちで上側部分の流れを加速して、吸気弁の上側部分を通過する流れを局所的に強化することで、燃焼室内のタンブル流31を強化することができる。
[Fifth embodiment]
Referring to FIG. 5, in the fifth embodiment, the
[第6実施例]
図6を参照して、この第6実施例においては、吸気ポート26のポート壁面における上面側及び下面側の双方にそれぞれプラズマアクチュエータ1E,1Fを設置している。ポート上面側に設置されるプラズマアクチュエータ1Eについては、図5の第5実施例と同様、吸気ポート26の上面に露出する表面電極2を、裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置し、吸気ポート26の上面付近に順方向の流れ9Eを発生させている。一方、下面側に設置されるプラズマアクチュエータ1Fについては、表面電極2を裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に配置し、吸気ポート26の下面付近に逆方向の流れ9Fを発生させることで、吸気ポート26の下側部分の流れを減速している。これによって、吸気ポート26のうちで上側部分の流れを下側部分の流れに対して更に加速して、タンブル流31を更に強化することができる。
[Sixth embodiment]
Referring to FIG. 6, in the sixth embodiment,
[第7実施例]
上述した図5,図6に示す第5,第6実施例では、吸気ポート26のうちで上側部分の流速を増大することでタンブル流31を強化する形式の内燃機関について説明してきたが、吸気ポート26の下側部分の流速を増加させることによりタンブル流31を強化する形式の内燃機関の場合、図7に示す第7実施例のように、吸気ポート26の上面側に設置されるプラズマアクチュエータ1Gでは、表面電極2を裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に設置して逆方向の流れ9Gを発生させ、下面側に設置されるプラズマアクチュエータ1Hでは、表面電極2を裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に設置して順方向の流れ9Hを発生させれば良い。
[Seventh embodiment]
In the fifth and sixth embodiments shown in FIGS. 5 and 6 described above, the internal combustion engine of the type in which the
[第8実施例]
図8に示す第8実施例では、プラズマアクチュエータ1Aをタンブル制御弁32と併用している。タンブル制御弁32は、仕切プレート30の上流端で下側の流路26Bを開閉するもので、このタンブル制御弁32によって下側の流路26Bを閉塞した状態では、上側の流路26Aの流速が増大してタンブル流31が強化され、下側の流路26Bを開いた状態ではタンブル流31が弱まる。プラズマアクチュエータ1Aは、上記の第1実施例と同様、上側の流路26Aに対して設置され、上側の流路26Aに露出する表面電極2を、裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置している。これにより、上側の流路26Aにおける順方向の流れ(ブローイング力)9Aを発生させることができ、上側の流路26Aの流れを加速し、その流速を増加することで、上記タンブル制御弁32とあわせてタンブル流31を大幅に強化することができる。
[Eighth embodiment]
In the eighth embodiment shown in FIG. 8, the
[第9実施例]
図9を参照して、この第9実施例では、プラズマアクチュエータ1Jを利用して、燃焼室25内を周方向に旋回するスワール流33の強化を実現している。ここで、この実施例の吸気ポート26は、一本の集合流路34から一対の第1,第2ブランチ流路35A,35Bへ分岐しており、各ブランチ流路35A,35Bがそれぞれ吸気弁を介して燃焼室25へ連通している。そして、この吸気ポート26の上流側の集合通路26Cにおける、一方(図で上側)の第1ブランチ流路35A寄りの側面にプラズマアクチュエータ1Jが設置されている。このプラズマアクチュエータ1Jは、ポート側面に露出する表面電極2が、裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置されている。従って、このプラズマアクチュエータ1により順方向の流れ9Jを発生することで、吸気ポート26における一方の第1ブランチ流路35Aの流れを他方の第2ブランチ流路35Bの流れに対して加速・増速して、吸気通路25内を図9の時計回りの方向に周方向に旋回スワール流33を強化することができる。
[Ninth embodiment]
Referring to FIG. 9, in the ninth embodiment, the
[第10実施例]
図10に示す第10実施例では、吸気ポート26における上流側の集合流路34における両側面に、プラズマアクチュエータ1J,1Kを設置している。第1ブランチ流路35A寄りのプラズマアクチュエータ1Jは、第9実施例と同様、表面電極2が裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置されており、順方向の流れ9Jを発生することで、第1ブランチ流路35Aの流れを加速して、スワール流33を強化することができる。また、第2ブランチ流路35B寄りのプラズマアクチュエータ1Kは、表面電極2が裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に配置されており、逆方向の流れ9Kを発生することで、第2ブランチ流路35Bの流れを減速して、相対的に第1ブランチ流路35Aの流れを強化して、上記のスワール流33を更に強化することができる。
[Tenth embodiment]
In the tenth embodiment shown in FIG. 10,
なお、この第10実施例では一対のプラズマアクチュエータ1J,1Kを設けているが、一方を省略し、第1ブランチ流路35A寄りのプラズマアクチュエータ1Jのみ、あるいは第2ブランチ流路35B寄りのプラズマアクチュエータ1Kのみを設けるようにしても良い。
In the tenth embodiment, a pair of
[図11実施例]
図11に示す第11実施例のように、スワール流33を更に強化するために、プラズマアクチュエータ1Jをスワール制御弁36と併用するようにしても良い。このプラズマアクチュエータ1Jは、第9実施例のものと同様、吸気ポート26の集合流路34における一方の第1ブランチ流路35A寄りの側面に設置され、この側面に露出する表面電極2を裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置することで、順方向の流れ9Jを発生して、スワール流9Jを強化することができる。スワール制御弁36は、集合流路34における第2ブランチ流路35B寄りの部分を開閉することで、第2ブランチ流路35Bへの流れを絞り、相対的に第1ブランチ流路35Aの流れを強化することで、上記のスワール流36を強化するものである。このように、アクチュエータ1Jをスワール制御弁36と併用することで、より一層スワール流33を強化することができる。
[Example of FIG. 11]
As in the eleventh embodiment shown in FIG. 11, in order to further strengthen the
[第12実施例]
図12〜図14に示すように、燃焼室25に開口する一対のブランチ流路が独立して延在する形式の吸気ポート26を備える内燃機関にプラズマアクチュエータを適用することもできる。図12に示す第12実施例では、吸気ポート26の一方の第1ブランチ流路35Aにおける、第2ブランチ流路35Bから遠い側の側面に、プラズマアクチュエータ1Jを設置している。このプラズマアクチュエータ1Jは、上記第9実施例のものと同様、表面電極2を裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置することで、順方向の流れ9Jを発生して、吸気ポート26における第1ブランチ流路35A側の流れを加速して、スワール流33を強化することができる。
[Twelfth embodiment]
As shown in FIGS. 12 to 14, the plasma actuator can be applied to an internal combustion engine including an
[第13実施例]
図13に示す第13実施例では、上記第12実施例とは逆に、他方の第2ブランチ流路35Bにおける、第1ブランチ流路35Aから遠い側の側面に、プラズマアクチュエータ1Kを設置している。このプラズマアクチュエータ1Kは、第10実施例のプラズマアクチュエータ1Kと同様、表面電極2を裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に配置することで、逆方向の流れ9Kを発生して、この第2ブランチ流路35Bの流れを減速することで、相対的に第1ブランチ流路35Aの流れを強化して、燃焼室25内のスワール流33を強化するものである。
[Thirteenth embodiment]
In the thirteenth embodiment shown in FIG. 13, in contrast to the twelfth embodiment, the
[第14実施例]
図14に示す第14実施例では、吸気ポート26における一対のブランチ流路35A,35Bの双方に、それぞれプラズマアクチュエータ1J,1Kを設置している。第1ブランチ流路35Aに設置されるプラズマアクチュエータ1Jは、図12に示す第12実施例と同様、表面電極2を裏面電極3よりも上流側・反燃焼室側に配置することで、順方向の流れ9Jを発生して、この第1ブランチ流路35Aの流れを加速して、スワール流33を強化することができる。他方の第2吸気ポート26に設置されるプラズマアクチュエータ1Kは、図13に示す第13実施例と同様、表面電極2を裏面電極3よりも下流側・燃焼室側に配置することで、逆方向の流れ9Kを発生して、この第2ブランチ流路35Bの流れを減速することで、相対的に第1ブランチ流路35A流れを加速・増速して、スワール流33を更に強化することができる。
[14th embodiment]
In the fourteenth embodiment shown in FIG. 14,
上述した第1〜第14実施例に関し、プラズマアクチュエータ1に代えて、従来のタンブル制御弁やスワール制御弁等のバルブを用いた場合、流動強化のためにバルブを絞ると圧力損失(ポンプロス)が増大し、また、バルブを駆動させるアクチュエータにも電力を消費するために、そのエネルギー損失は大きなものとなる。これに対し、上記第1〜第14実施例のように、プラズマアクチュエータ1を用いてバルブと同等の流動を生成する方式では、従来のバルブ方式と異なり、流動強化に伴う圧力損失(ポンプ損失)の悪化がない。また、プラズマアクチュエータ1の駆動のために電力が消費されるが、これは圧力損失の改善代と比較して十分に小さい。そのため、プラズマアクチュエータを用いることで、バルブを用いた場合に比して、消費エネルギーを大幅に軽減し、燃費向上を図ることができる。
Regarding the first to fourteenth embodiments described above, when a conventional valve such as a tumble control valve or a swirl control valve is used in place of the
[第15実施例]
図15に示すように、内燃機関における吸気通路や排気通路などの気体通路11には、レイアウトの制約上、湾曲・折曲する曲がり部37が存在する。この第15実施例では、この気体通路11の曲がり部37における内周側の部分37A、つまり、曲率が大きく(曲率半径が小さく)流れの剥離を生じ易い内周側の部分37Aに、プラズマアクチュエータ1Lを設置している。具体的には、裏面電極3に対して表面電極2を、流れ方向で上流側に配置し、流れ方向に対して順方向の流れ9Lを発生させることで、流速を増大し、剥離による圧力損失を低減・解消することができる。これによって、吸気通路における曲がり部に設置した場合には、特に高負荷域での圧力損失を抑制して充填効率を向上し、機関出力・トルクを向上することができる。また、排気通路における曲がり部に設置した場合には、曲がり部の圧力損失の低下及び流速の増加により排気圧力が低下するために、掃気性能が向上し、これにより筒内の残留ガス量が減少するために、充填効率が向上するとともに、ノッキングの発生が抑制されることで、機関出力・トルクを向上することができる。
[Fifteenth embodiment]
As shown in FIG. 15, the
[第16実施例]
レイアウトの制約上、気体通路11内に段差部38が生じることがある。例えば図16に示す第16実施例では、気体通路11における流れ方向で上流側の流路39が下流側の流路40よりも流路断面積が大きく、このため、両流路39,40のつなぎ目部分に、階段状に折曲(湾曲)する段差部38が存在する。そこで本実施例では、この段差部38の近傍の下流側の流路40の内周面に、一つ以上(この実施例では2つ)のプラズマアクチュエータ1Mを設置している。そして、表面電極2を裏面電極3よりも上流側に配置することで、流れ方向に対して順方向の流れ9Mを発生させて、段差部38での剥離による圧力損失を低減・解消し、つまり流速増加分により圧力損失分を補うことができる。これによって、吸気通路における段差部に設置した場合には、特に高負荷域での圧力損失を抑制して充填効率を向上し、機関出力・トルクを向上することができる。また、排気通路における段差部に設置した場合には、曲がり部の圧力損失の低下及び流速の増加により排気圧力が低下するために、掃気性能が向上し、これにより筒内の残留ガス量が減少するために、充填効率が向上するとともに、ノッキングの発生が抑制されることで、機関出力・トルクを向上することができる。
[Sixteenth embodiment]
Due to layout restrictions, a stepped
[第17実施例]
内燃機関における気体通路では、レイアウト上や性能上の要求などから、主流路の途中に副流路が合流するもの、あるいは主流路の途中から副流路が分岐するものがある。前者の例として、図17に示す第17実施例及び図18に示す第18実施例では、排気の一部を吸気へ還流するための外部EGR通路41が、所定の角度(本実施例では約90度)で排気通路42の途中から分岐している。そして、排気通路42から外部EGR通路41へ分岐するEGR入口部分・継ぎ目部分43の近傍における、外部EGR通路41の内側面の片側(図17)あるいは数カ所(図18)にプラズマアクチュエータ1Nを設置している。このプラズマアクチュエータ1Nにおいては、表面電極2を裏面電極3よりも流れの上流側に設置し、EGR導入方向の流れ9Nを発生させることで、外部EGR通路41へ分岐する流速・流量を増大し、負圧の低い高負荷時にもEGRガスをより多く導入することができる。
[Seventeenth embodiment]
Some gas passages in an internal combustion engine have a sub-flow path that joins in the middle of the main flow path or a branch of the sub-flow path in the middle of the main flow path due to layout and performance requirements. As an example of the former, in the seventeenth embodiment shown in FIG. 17 and the eighteenth embodiment shown in FIG. 18, the
[第19,20実施例]
後者の例として、図19に示す第19実施例及び図20に示す第20実施例では、吸気通路44の途中に所定の角度(本実施例では略90度)で外部EGR通路41が合流している。そして、吸気通路44に合流する外部EGR通路41の出口部分・継ぎ目部分45近傍の、EGR通路41の内側面の片側(図19)もしくは数ヶ所(図20)に、プラズマアクチュエータ1Pを設置している。このプラズマアクチュエータ1Pは、表面電極2を裏面電極3よりも流れの上流側に設置し、EGR導入方向の流れ9Pを発生させることで、EGRガスの流速・流量を増大しており、これによって、負圧の低い高負荷時にもEGRガスをより多く導入することができる。
[Examples 19 and 20]
As the latter example, in the nineteenth embodiment shown in FIG. 19 and the twentieth embodiment shown in FIG. 20, the
なお、これらの第17,18実施例と第19,20実施例とを組み合わせて、EGR通路41の入口部43と出口部45の双方にプラズマアクチュエータを設置するようにしても良い。
The plasma actuators may be installed in both the
[第21,22実施例]
図21に示す第21実施例及び図22に示す第22実施例では、吸気通路44の途中に合流する外部EGR通路41の継ぎ目部分(EGR出口部)45近傍の、EGR通路41の内側面の片側(図21)もしくは数ヶ所(図22)にプラズマアクチュエータ1Qを設置している。但し、これらの第21,22実施例では、第19,20実施例とは逆に、表面電極2を裏面電極3よりも流れの下流側・吸気通路側に設置し、EGR導入方向の逆方向の流れ9Qを発生させることで、EGRガスの流速・流量を減少させている。これによって、例えば急激に吸気ガス量が低下する過渡期に、EGRガス量を速やかに減少させ、EGRガス量が過大となって筒内EGR率がオーバーシュートすることを抑制することができる。
[Examples 21 and 22]
In the twenty-first embodiment shown in FIG. 21 and the twenty-second embodiment shown in FIG. 22, the inner surface of the
[第23,24実施例]
図23に示す第23実施例及び図24に示す第24実施例では、排気ポートの内側面の片側(図23)もしくは数ヶ所(図24)に、プラズマアクチュエータ1Rを設置している。ここで、表面電極2を裏面電極3よりも燃焼室25に近い上流側に配置して、排気流れの順方向に流れ9Rを発生させることで、排気の流速・流量を増大させている。これによって、例えば高負荷時に排気の流量を増大することで、排気圧力の増加を抑制して掃気性能を向上し、筒内の残ガス量を減少して充填効率を向上するとともに、ノッキングの発生を抑制して機関出力・トルクを向上することができる。
[Examples 23 and 24]
In the twenty-third embodiment shown in FIG. 23 and the twenty-fourth embodiment shown in FIG. 24, the
[第25実施例]
図25に示す第25実施例では、流れの剥離を生じ易い気体通路の湾曲又は折曲する曲がり部の内周側の部分として、吸気ポート26の燃焼室22側に接続する曲がり部46の内周側の部分46Aに、プラズマアクチュエータ1Sを設置している。このプラズマアクチュエータ1Sでは、表面電極2を裏面電極3よりも流れに対して上流側・反燃焼室側に配置して、吸気流れの順方向に流れ9Sを発生させることで、流量係数Cvを向上させて充填効率の向上によりトルクを向上することができる。
[Twenty-fifth embodiment]
In the twenty-fifth embodiment shown in FIG. 25, an inner portion of the
[第26実施例]
流れの剥離を生じ易い気体通路の一端が開口する気体室の壁面の開口周縁部として、図26に示す第26実施例では、吸気コレクタ47の壁面47Aに、吸気通路44の一端が接続・開口しており、この吸気通路44の開口周縁部に、プラズマアクチュエータ1Tを設置している。このプラズマアクチュエータ1Tは、表面電極2を裏面電極3に対して吸気通路44から遠い外周側に設置し、吸気通路44へ向かう流れ9Tを生成することで、吸気コレクタ47から吸気通路44への吸気の流れを促進し、剥離による流量低下を抑制することができる。
[Twenty-sixth embodiment]
In the twenty-sixth embodiment shown in FIG. 26, one end of the
[第27実施例]
流れの剥離を生じ易い気体通路の一端が開口する気体室の壁面の開口周縁部として、図27に示す第27実施例では、エアクリーナ48の壁面48Aに、吸気通路44の一端が接続・開口しており、この吸気通路44の開口周縁部に、プラズマアクチュエータ1Uを設置している。このプラズマアクチュエータ1Uは、表面電極2を裏面電極3に対して吸気通路44から遠い外周側に設置し、吸気通路44へ向かう流れ9Uを生成することで、エアクリーナ48から吸気通路44への吸気の流れを促進し、剥離による流量低下を抑制することができる。
[Twenty-seventh embodiment]
In the twenty-seventh embodiment shown in FIG. 27, one end of the
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、吸気マニホールドや排気マニホールドの分岐部分や集合部分など、内燃機関の気体通路内の流れの剥離を生じ易い様々な部位にプラズマアクチュエータを適用しても良い。 As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes. For example, the plasma actuator may be applied to various parts that are liable to cause separation of the flow in the gas passage of the internal combustion engine, such as a branching part or a collecting part of the intake manifold or the exhaust manifold.
1(1A〜1U)…プラズマアクチュエータ
2…表面電極
3…裏面電極
4…誘電体
9(9A〜9U)…ブローイング力
1 (1A to 1U) ...
Claims (7)
上記プラズマアクチュエータは、上記主流路から副流路へ分岐する流れを強化するように、この副流路の主流路側の入口部分に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の気流制御装置。 The gas passage is branched from the middle of the main flow path to the sub flow path,
The said plasma actuator is provided in the inlet_port | entrance part by the side of the main flow path of this subflow path so that the flow branched from the said main flow path to a subflow path may be strengthened. An airflow control device for an internal combustion engine.
上記プラズマアクチュエータは、上記副流路から主流路へ合流する流れを強化するように、上記副流路の主流路側の出口部分に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の気流制御装置。 The gas passage is joined to the sub flow path in the middle of the main flow path,
The said plasma actuator is provided in the exit part by the side of the main flow path of the said subflow path so that the flow which joins from the said subflow path to the main flow path may be strengthened. An airflow control device for an internal combustion engine.
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