JP2013256913A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ制御の遅れに起因する失火等の発生を防止又は抑制することと、排気ガスと新気とを十分に混合させて燃焼室内に導くこととを両立する。
【解決手段】排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路を開閉し当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁を備えたＥＧＲ装置と、吸気通路内におけるサージタンクより下流側に設けられ吸気に伴い燃焼室内に渦流を発生させるための渦流制御弁５とを備えている内燃機関において、渦流制御弁５の弁体５１を、中空で内部が前記ＥＧＲ通路の一部として機能するとともに下流側の面に前記ＥＧＲ通路の出口２１ａが開口している軸部材５２に支持させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路を備えた内燃機関に関する。

内燃機関の燃費の向上等を図るべく、排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路（以下、ＥＧＲ通路と称する）と、前記ＥＧＲ通路を開閉し当該ＥＧＲ通路を流れる排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を制御する排気ガス還流制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）と備えた排気ガス還流装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）を設け、排気ガスの一部をこのＥＧＲ装置を介して吸気通路に導入する構成のものが種々知られている。

このような構成の内燃機関において、ＥＧＲ通路の出口を設ける箇所の一例として、サージタンクに設ける態様のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。しかし、このようにＥＧＲ通路の出口をサージタンクに設けた場合、減速時における要求ＥＧＲ率の低下に伴いＥＧＲ弁を閉じてもサージタンク内に還流されたＥＧＲガスがなお残留しており、その一方で燃料噴射量は燃焼室内に導入される空気のＥＧＲ率が要求ＥＧＲ率であることを前提として決定されるので、排気ガス還流制御（以下、ＥＧＲ制御と称する）の遅れすなわちＥＧＲガスの過多による失火等が起こり得るという問題が存在する。

また、ＥＧＲ通路の出口を設ける箇所の他の一例として、サージタンクとシリンダヘッドとの間に、吸気通路内に設けられ吸気に伴い燃焼室内に渦流を発生させるための渦流制御弁を備えた内燃機関において、この渦流制御弁とシリンダヘッドとの間に配したスペーサの内部に設ける態様のものも知られている（例えば、特許文献２を参照）。しかし、このような構成では、ＥＧＲガスが吸気通路の側面から流入することとなるのでＥＧＲガスと新気とが混合しにくいという問題が存在する。さらに、前記スペーサ内部のＥＧＲ通路は、吸気通路を避ける必要性から形状が複雑なものとなり、ＥＧＲ通路の屈曲箇所にオイル等がたまってＥＧＲ通路が詰まることがあるという問題も存在する。

特開２０１２−９２７５３号公報 特開２００９−２９３３８８号公報

本発明は以上の点に着目し、ＥＧＲ制御の遅れに起因する失火等の発生を防止又は抑制することと、ＥＧＲガスと新気とを十分に混合させて燃焼室内に導くこととを両立することを所期の目的としている。

このような課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関は、以下のような構成を有する。すなわち本発明に係る内燃機関は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路及び前記ＥＧＲ通路を開閉し当該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁を備えたＥＧＲ装置と、吸気通路内におけるサージタンクより下流側に設けられ吸気に伴い燃焼室内に渦流を発生させるための渦流制御弁とを備えている内燃機関であって、前記渦流制御弁が、中空で内部が前記ＥＧＲ通路の一部として機能するとともに下流側の面にＥＧＲガスを還流させる前記ＥＧＲ通路の出口が開口している軸部材に支持されている。

このようなものであれば、前記渦流制御弁を支持する軸部材の内部がＥＧＲ通路の一部として機能し、また、この軸部材の下流側の面に前記ＥＧＲ通路の出口が開口しているので、ＥＧＲ制御の遅れによる失火等の発生を防止又は抑制することができる。その上で、前記ＥＧＲ通路の出口が前記渦流制御弁より下流側に開口しているので、前記ＥＧＲ通路を介して吸気通路に還流されたＥＧＲガスは前記渦流制御弁を通過した新気の流れに向けて排出されることとなる。従って、ＥＧＲガスと新気とを十分混合させて燃焼室内に導くことができる。

本発明によれば、ＥＧＲ制御の遅れに起因する失火等の発生を防止又は抑制することと、ＥＧＲガスと新気とを十分に混合させて燃焼室内に導くこととを両立することが可能となる。

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成図。 同実施形態における内燃機関の要部を示す斜視図

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１及び図２に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。

本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室１３の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、図示しないエアクリーナ、図示しない電子スロットルバルブ、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気を排出するための排気通路４は、燃焼室１３内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び図示しない排気浄化用の三元触媒を配置している。

本実施形態の内燃機関には、外部ＥＧＲ装置２が付帯している。外部ＥＧＲ装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における前記触媒の上流側と吸気通路３におけるサージタンク３３の下流側とを連通するＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁２３とを要素とする。図２に示すように、ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２に接続している。

しかして本実施形態では、図１に示すように、吸気通路３上、より具体的には吸気マニホルド３４とシリンダヘッド１４との間に、渦流制御弁５を各気筒ごとに設けている。この渦流制御弁５は、吸気通路３の一部を閉塞することにより、燃焼室１３内に縦方向の渦流（以下、タンブル流と称する）を発生させるためのものである。この渦流制御弁５は、図２に示すように、吸気通路３の一部を閉塞する弁体５１と、この弁体５１を回転移動可能に支持する中空の軸部材５２と、この軸部材を保持するハウジング５３とを備えている。この渦流制御弁５は、前記弁体５１を前記軸部材５２周りに回転移動させて開度を変更することにより、前記タンブル流の強さを変更可能である。前記軸部材５２は、その一端部が前記ＥＧＲ通路２１に接続されている。また、この軸部材５２の中空部５２ａは前記ＥＧＲ通路２１と連通している。すなわち、この軸部材５２の中空部５２ａは、ＥＧＲ通路２１の出口側の端部として機能している。そして、ＥＧＲ通路２１の出口２１ａは、前記渦流制御弁５の弁体５１より下流側に開口させて前記軸部材５２に設けている。このＥＧＲ通路２１の出口２１ａは、全て同じ大きさに設定している。

すなわち、排気通路４からＥＧＲ通路２１内に導入されたＥＧＲガスは、前記軸部材５２の中空部５２ａを経て出口２１ａから渦流制御弁５の弁体５１より下流側に排出される。排出されたＥＧＲガスは、前記渦流制御弁５１の側方を通過した新気の流れに合流する。そして、渦流制御弁５１が全開状態でない場合は燃焼室１３内でタンブル流が発生し、新気、ＥＧＲガス及び燃料が攪拌されて均一となる。

以上に述べたように、本実施形態によれば、軸部材５２の中空部をＥＧＲ通路２１の出口２１ａ側の端部として機能させ、このＥＧＲ通路２１の出口２１ａを軸部材５２の下流側に開口させているので、ＥＧＲ通路の出口をサージタンクに設ける態様と比較して、ＥＧＲ弁２３から気筒１までの間の容積が小さく、ＥＧＲ制御の遅れによる失火等の発生を防止又は抑制することができる。その上で、前記ＥＧＲ通路２１の出口２１ａを弁体５１の下流側に開口させているので、前記ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流されたＥＧＲガスは上述したように前記渦流制御弁５を通過した新気の流れに向けて排出される。従って、ＥＧＲガスと新気とを十分混合させて燃焼室１３内に導くことができる。さらに、ＥＧＲガスと新気とを十分混合させることができることから、ＥＧＲ通路２１を介して吸気通路３に還流させるＥＧＲガスの量を従来の構成のものより増加させても失火が起こりにくい。従って、ＥＧＲガスの量を従来の構成のものより増加させて燃費の向上を図ることもできる。

また、略円筒状の軸部材５２の中空部５２ａをＥＧＲ通路２１の出口側の端部として機能させているので、ＥＧＲ通路２１の内部にオイル等がたまってＥＧＲ通路２１が詰まる不具合の発生も抑制又は防止できるとともに、部品点数を削減しコストを低減することができる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限らない。

例えば、前述した実施形態では、ＥＧＲ通路の出口を全て同じ大きさに設定しているが、ＥＧＲガスの圧力が低くなる下流側に向かうにつれてＥＧＲ通路の出口の大きさを大きくするようにしてもよい。このようにすれば、ＥＧＲ通路の各出口からのＥＧＲガスの流出量の均等化を図ることができるからである。

また、前述した実施形態では、渦流制御弁の軸部材の一端部にＥＧＲ通路を連通させる構成を有しているが、ＥＧＲ通路と渦流制御弁の軸部材との接続態様は他にも種々のものが考えられる。例えば、渦流制御弁の軸部材を保持するハウジングにＥＧＲ通路と連通するＥＧＲガス導入路を設けるとともに、このＥＧＲガス導入路と前記軸部材の中間部とを連通させる態様を採用してもよい。

その他各部の具体的構成は、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。

１…気筒
２…排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）
２１…排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）
３…吸気通路
３３…サージタンク
５…渦流制御弁
５２…軸部材

Claims (1)

1. 排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス還流通路及び前記排気ガス還流通路を開閉し当該排気ガス還流通路を流れる排気ガスの流量を制御する排気ガス還流制御弁を備えた排気ガス還流装置と、吸気通路内におけるサージタンクより下流側に設けられ吸気に伴い燃焼室内に渦流を発生させるための渦流制御弁とを備えている内燃機関であって、
   前記渦流制御弁が、中空で内部が前記排気ガス還流通路の一部として機能するとともに下流側の面に排気ガスを還流させる前記排気ガス還流通路の出口が開口している軸部材に弁体を支持させていることを特徴とする内燃機関。

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