JP2015132234A - 内燃機関 - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、EGRガス中に含まれる水分を効果的に凝縮・排出することで、凝縮水が燃焼室に流入することによる、失火や不安定な燃焼を防ぐことを目的とする。【解決手段】この発明は、燃焼室に接続する吸気通路と、前記吸気通路に接続することにより、燃焼後の排気ガスを還流させるEGRガス通路と、を備えた内燃機関であって、前記吸気通路は、前記吸気通路と前記EGRガス通路との集合部より下流側の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けたことを特徴とする。【選択図】図1

Description

この発明は内燃機関に係り、特に、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGRガス通路を備えた内燃機関に関する。
内燃機関においては、吸気通路に接続されるEGRガス通路を備え、排気通路を流れる燃焼後の排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させることで、排気ガス中の窒素酸化物低減や燃費の向上を図っている。
吸気通路に還流されたEGRガスは、吸気通路を流れる冷たい吸気と接触した場合、EGRガスに含まれる水分が急冷されて凝縮水が発生することがある。内燃機関は、吸気通路に発生した凝縮水が燃焼室に流入した場合、失火や燃焼を不安定にさせる問題がある。また、内燃機関は、凝縮水が排水されることなく留まった場合、金属部品の腐食を引き起こす問題がある。
このような問題に対して、特開2000−738876号公報には、吸気マニホルドのチャンバ部にEGRガス通路を接続し、EGRガス通路の接続部にEGRガスの逆流を阻止するリード弁を設け、リード弁の取付部周辺にEGRガスの凝縮水をチャンバ部又は吸気通路に排水する排水通路を設け、リード弁の取付部周辺の腐食を防止した技術が開示されている。
特開2000−738876号公報
ところが、前記特許文献1に記載の技術では、EGRガスの凝縮水を、吸気マニホルドのチャンバ部又は吸気通路に排水している。このため、凝縮水が燃焼室に流入することになり、失火や燃焼を不安定にさせる問題がある。
この発明は、EGRガス中に含まれる水分を効果的に凝縮・排出することで、凝縮水が燃焼室に流入することによる、失火や不安定な燃焼を防ぐことを目的とする。
この発明は、燃焼室に接続する吸気通路と、前記吸気通路に接続することにより、燃焼後の排気ガスを還流させるEGRガス通路と、を備えた内燃機関であって、前記吸気通路は、前記吸気通路と前記EGRガス通路との集合部より下流側の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けたことを特徴とする。
高温のEGRガスは、吸気通路とEGRガス通路との集合部において、比較的温度の低い吸入空気と衝突することにより冷却されて、EGRガス中の水分が凝縮して凝縮水を発生する。したがって、吸気通路のうち、吸気通路とEGR通路との集合部より下流側の内壁面に排水孔を設けるのが効果的である。
この発明は、吸気通路のうち、吸気通路とEGRガス通路との集合部より下流の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けている。このように、この発明は、EGRガス中の水分が凝縮する箇所に意図的に排水孔を設けることで、凝縮水を効果的に排水することができるため、凝縮水が燃焼室に流入することを防ぐことができ、失火や不安定な燃焼状態の発生を防止することができる。
図1は内燃機関の背面図である。(実施例) 図2は内燃機関の斜視図である。(実施例) 図3はスロットルボディ及びサージタンクの背面図である。(実施例) 図4はスロットルボディ及びサージタンクの断面図である。(実施例)
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
図1〜図4は、この発明の実施例を示すものである。図1、図2において、内燃機関1は、シリンダブロック2とシリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4とオイルパン5とを有している。
内燃機関1は、シリンダヘッドカバー4上方であって幅方向一側に偏らせてエアクリーナ6を配置している。エアクリーナ6は、外気を取り入れるインレットホース7と、浄化した空気を送り出すアウトレットホース8とを備えている。アウトレットホース8は、一端側をエアクリーナ6の内燃機関1の長手方向一側に接続している。アウトレットホース8は、中間部において内燃機関1の下方向に向かうように湾曲され、他端側をスロットルボディ9の上部に接続している。
スロットルボディ9は、内燃機関1の長手方向一側において上下方向に向かうように配置し、下部をサージタンク10に接続している。サージタンク10は、略直角に湾曲した形状の湾曲部11と、湾曲部に連続する略筒形状のタンク部12とを有している。湾曲部11は、一端側を内燃機関1の上方向に向けてスロットルボディ9の下部に接続し、中間部において次第に内燃機関1の長手方向他側に向くように湾曲させ、他端側をタンク部12の長手方向一端側に連続させている。サージタンク10は、タンク部11の長手方向を内燃機関1の長手方向に向けてエアクリーナ6の下方に配置している。
サージタンク10は、タンク部12の上部に、吸気マニホルド13の吸気管14の一端側を接続している。タンク部12の上部から導出された吸気管14は、次第に下方に向かうように湾曲され、さらに、内燃機関1の幅方向一側に向かうように湾曲され、他端側をシリンダヘッド3に接続している。
内燃機関1は、エアクリーナ6とインレットホース7とアウトレットホース8とスロットルボディ9とサージタンク10の湾曲部11及びタンク部12と吸気マニホルド13の吸気管14とを順次に接続するとともに、吸気管14をシリンダヘッド3に接続し、吸気ポートを介して燃焼室に接続する吸気通路15を備えている。
内燃機関1は、図2に示すように、シリンダヘッド3の幅方向他側に排気マニホルド16の排気管17の一端側を接続している。排気管17は、内燃機関1の下方に向かうように湾曲され、他端側を集合して触媒コンバータ18の上部に接続している。触媒コンバータ18は、内燃機関1の上下方向に向かうように配置し、下部に後部排気管19の一端側を接続している。後部排気管19は、内燃機関1の下側を幅方向において他側から一側に抜けるように湾曲して延長され、延長した他端側をマフラに接続している。
内燃機関1は、シリンダヘッド3に接続した排気マニホルド16の排気管17に触媒コンバータ18と後部排気管19とを順次に接続し、排気ポートを介して燃焼室に接続する排気通路20を備えている。
内燃機関1は、図2に示すように、触媒コンバータ18の直下の後部排気管19にEGR取出管21の一端側を接続している。EGR取出管21は、シリンダブロック2に沿って内燃機関2の上方向に延び、他端側をEGRクーラ22に接続している。EGRクーラ22は、略筒形状に形成され、長手方向を内燃機関1の長手方向に向けて排気マニホルド16と触媒コンバータ18との間に配置している。EGRクーラ22には、内燃機関1の長手方向において他側にEGR取出管21の他端側を接続し、内燃機関1の長手方向において一側にEGR連絡管23の一端側を接続している。
EGR連絡管23は、他端側をシリンダヘッド3に設けたEGR通路部24に接続している。EGR通路部24は、内燃機関1の長手方向において一側のシリンダヘッド3に設けられている。EGR通路部24は、内燃機関1の幅方向において他側から一側に延びるように設けられ、シリンダヘッド3の幅方向他側にEGR弁25を取り付けている。EGRバルブ25には、EGR導入管26の一端側を接続している。EGR導入管26は、図3に示すように、他端側をサージタンク10の湾曲部11の下側に接続している。
内燃機関1は、後部排気管19に接続したEGR取出管21にEGRクーラ22とEGR連絡管23とEGR通路部24とEGR弁25とEGR導入管26とを順次に接続するとともに、EGR導入管26をサージタンク10の湾曲部11に接続し、排気通路20を流れる燃焼後の排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路15に還流させるEGRガス通路27を備えている。
EGR導入管26が接続されるサージタンク10の湾曲部11は、図3・図4に示すように、吸気通路15を流れる吸入空気とEGRガス通路27を流れるEGRガスとが集合する集合部28となっている。集合部28よりも上流側の吸気通路15は、上方のスロットルボディ9に向かうように略垂直上方に延びている。集合部28よりも下流側の吸気通路15は、下方のサージタンク10のタンク部12に向かうように傾斜している。
吸気通路15は、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28において湾曲している。集合部28よりも下流側の吸気通路15の内周面29であって、サージタンク10のタンク部12よりも上流側の吸気通路15の内周面29は、下方に向かう傾斜面30を備えている。この傾斜面30は、湾曲部11の湾曲する吸気通路15の湾曲径外側の内周面29に備えられている。
吸気通路15は、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28よりも下流側の内壁面29であって、サージタンク10よりも上流側の吸気通路15の内周面29に、少なくとも1つの排水孔31、この実施例では2つの排水孔31を設けている。排水孔31は、内壁面29の下方に向かう傾斜面30に設けられ、湾曲する吸気通路15の湾曲径外側の内周面29に設けられている。
排水孔31は、集合部28を形成する湾曲部11の下側に配置した貯蔵タンク32に連通している。貯蔵タンク32は、図3に示すように、下側に湾曲する吸気マニホルド13の吸気管14に隣接して、下端が吸気管14の下端よりも上方に位置するように配置することで、空間を有効活用している。貯蔵タンク32には、下部に排水管33を接続している。排水管33には、内燃機関1の駆動中に閉弁動作する開閉バルブ34を設けている。開閉バルブ34は、内燃機関1の駆動を制御する内燃機関制御部などにより動作制御される。あるいは、開閉弁34は、内燃機関1の駆動時の吸気負圧を動作源として導入することで、内燃機関1の駆動中に閉弁動作させ、内燃機関1の停止時に開弁動作させることができる。
排気通路20から吸気通路15に還流される高温のEGRガスは、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28において、比較的温度の低い吸入空気と衝突することにより冷却されて、EGRガス中の水分が凝縮して凝縮水を発生する。したがって、吸気通路15のうち、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28よりも下流側の内壁面29に排水孔31を設けるのが効果的である。
凝縮水は、排水孔31により貯蔵タンク32に排水される。貯蔵タンク32に溜められた凝縮水は、内燃機関1の駆動を停止すると、開閉バルブ34が開弁動作し、排水管33により外部に排出される。
このように、内燃機関1は、EGRガス中の水分が凝縮する箇所である集合部28よりも下流側の内壁面29に、意図的に排水孔31を設けることで、凝縮水を効果的に排水することができる。このため、この内燃機関1は、凝縮水が燃焼室に流入することを防ぐことができ、失火や不安定な燃焼状態の発生を防止することができる。
吸気通路15は、内壁面29に、集合部28の下流側に下方に向かう傾斜面30を備えている。傾斜面30には、前記排水孔31を設けている。
このように、内燃機関1は、集合部28から、内壁面29の下方に傾斜する傾斜面30に排水孔31を設けることで、EGRガスの凝縮した水分が内壁面29をつたって排水孔31から排水される。このため、この内燃機関1は、凝縮水が燃焼室に流入することを防ぐことができ、失火や不安定な燃焼状態の発生を防止することができる。
前述特許文献1は、吸気通路に凝縮水を排出する排水通路が設けられているものの、設置箇所が集合部の下流側ではないため、EGRガスが吸気によって冷却された結果、凝縮した水分を効率的に排水するという本願発明の効果を達成することができない。
吸気通路15は、サージタンク10及びサージタンク10から下方に導出されて燃焼室の吸気ポートと接続する吸気マニホルド13の吸気管14と、を含んでいる。吸気通路15は、サージタンク10よりも上流側の内壁面29に排水孔31を設けている。
このように、内燃機関1は、サージタンク10よりも上流側の吸気通路15に排水孔31を設けることで、サージタンク10、または吸気管14内にEGRガスの凝縮した水分が溜まることを防ぐことができる。
吸気通路15は、EGRガス通路27との集合部28において湾曲している。湾曲する吸気通路15は、湾曲径外側の内壁面29、つまり、EGRガス通路27が連通する吸気通路18の下側の内壁面29に、排水孔31を設けている。
このように、内燃機関1は、吸気通路15が集合部28で大きく湾曲しているため、遠心力の作用で、吸気通路15のうち、湾曲径の外側の内壁面29にEGRガスが押し付けられるように流れることから、外側の内壁面29に水分が付着し易くなる。これにより、湾曲径の外側の内壁面29に排水孔31を設けることで、EGRガス中に含まれる水分を効果的に凝縮させ、発生した凝縮水を効果的に排水することができる。このため、この内燃機関1は、凝縮水が燃焼室に流入することを防ぐことができ、失火や不安定な燃焼状態の発生を防止することができる。
この発明は、EGRガス中に含まれる水分を効果的に凝縮・排出することで、凝縮水が燃焼室に流入することによる、失火や不安定な燃焼を防ぐことができるものであり、吸気通路に排気ガスを還流させるEGRガス通路を備えた内燃機関に適用することができる。
1 内燃機関
6 エアクリーナ
7 インレットホース
8 アウトレットホース
9 スロットルボディ
10 サージタンク
11 湾曲部
12 タンク部
13 吸気マニホルド
14 吸気管
15 吸気通路
16 排気マニホルド
18 触媒コンバータ
19 後部排気管
20 排気通路
21 EGR取出管
22 EGRクーラ
23 EGR連絡管
24 EGR通路部
25 EGR弁
26 EGR導入管
27 EGRガス通路
28 集合部
29 内周面
30 傾斜面
31 排水孔
32 貯蔵タンク
33 排水管
34 開閉バルブ
このような問題に対して、特開2000−73876号公報には、吸気マニホルドのチャンバ部にEGRガス通路を接続し、EGRガス通路の接続部にEGRガスの逆流を阻止するリード弁を設け、リード弁の取付部周辺にEGRガスの凝縮水をチャンバ部又は吸気通路に排水する排水通路を設け、リード弁の取付部周辺の腐食を防止した技術が開示されている。
特開2000−73876号公報
EGR導入管26が接続されるサージタンク10の湾曲部11は、図3・図4に示すように、吸気通路15を流れる吸入空気とEGRガス通路27を流れるEGRガスとが集合する集合部28となっている。集合部28よりも上流側の吸気通路15は、上方のスロットルボディ9に向かうように略垂直上方に延びている。集合部28よりも下流側の吸気通路15は、下方のサージタンク10のタンク部12に向かうように傾斜している。
吸気通路15は、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28において湾曲している。集合部28よりも下流側の吸気通路15の内壁面29であって、サージタンク10のタンク部12よりも上流側の吸気通路15の内壁面29は、下方に向かう傾斜面30を備えている。この傾斜面30は、湾曲部11の湾曲する吸気通路15の湾曲径外側の内壁面29に備えられている。
吸気通路15は、吸気通路15とEGRガス通路27との集合部28よりも下流側の内壁面29であって、サージタンク10よりも上流側の吸気通路15の内壁面29に、少なくとも1つの排水孔31、この実施例では2つの排水孔31を設けている。排水孔31は、内壁面29の下方に向かう傾斜面30に設けられ、湾曲する吸気通路15の湾曲径外側の内壁面29に設けられている。
排水孔31は、集合部28を形成する湾曲部11の下側に配置した貯蔵タンク32に連通している。貯蔵タンク32は、図3に示すように、下側に湾曲する吸気マニホルド13の吸気管14に隣接して、下端が吸気管14の下端よりも上方に位置するように配置することで、空間を有効活用している。貯蔵タンク32には、下部に排水管33を接続している。排水管33には、内燃機関1の駆動中に閉弁動作する開閉バルブ34を設けている。開閉バルブ34は、内燃機関1の駆動を制御する内燃機関制御部などにより動作制御される。あるいは、開閉弁34は、内燃機関1の駆動時の吸気負圧を動作源として導入することで、内燃機関1の駆動中に閉弁動作させ、内燃機関1の停止時に開弁動作させることができる。
1 内燃機関
6 エアクリーナ
7 インレットホース
8 アウトレットホース
9 スロットルボディ
10 サージタンク
11 湾曲部
12 タンク部
13 吸気マニホルド
14 吸気管
15 吸気通路
16 排気マニホルド
18 触媒コンバータ
19 後部排気管
20 排気通路
21 EGR取出管
22 EGRクーラ
23 EGR連絡管
24 EGR通路部
25 EGR弁
26 EGR導入管
27 EGRガス通路
28 集合部
29 内壁面
30 傾斜面
31 排水孔
32 貯蔵タンク
33 排水管
34 開閉バルブ

Claims (4)

  1. 燃焼室に接続する吸気通路と、前記吸気通路に接続することにより、燃焼後の排気ガスを還流させるEGRガス通路と、を備えた内燃機関であって、前記吸気通路は、前記吸気通路と前記EGRガス通路との集合部より下流側の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けたことを特徴とする内燃機関。
  2. 前記吸気通路は、内壁面に前記集合部の下流側に下方に向かう傾斜面を備え、少なくとも1つの前記排水孔を前記傾斜面に設けたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
  3. 前記吸気通路は、サージタンク及び前記サージタンクから下方に導出されて前記燃焼室の吸気ポートと接続する吸気管と、を含み、前記サージタンクより上流側の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けたことを特徴とする請求項1または2いずれか1項に記載の内燃機関。
  4. 前記吸気通路は、前記EGRガス通路との集合部において湾曲し、湾曲径外側の内壁面に少なくとも1つの排水孔を設けたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
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