JP2016084716A

JP2016084716A - 内燃機関

Info

Publication number: JP2016084716A
Application number: JP2014216414A
Authority: JP
Inventors: 広矩伊藤; Hironori Ito; 宮下　茂樹; Shigeki Miyashita; 茂樹宮下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-05-19

Abstract

【課題】インタークーラで発生した凝縮水に起因する失火を防止することができる内燃機関を提供する。【解決手段】複数の気筒と、複数の気筒に接続される吸気マニホールドと、吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられるインタークーラと、インタークーラ内、またはインタークーラより下流かつ吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられる凝縮水貯留部と、凝縮水貯留部と複数の気筒とを接続し複数の気筒に凝縮水を分配する凝縮水導入通路と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

この発明は、内燃機関に関する。

従来、燃焼後の排気を吸気通路へと循環するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えた内燃機関が知られている。ＥＧＲ装置内では、排気中の水蒸気が凝縮して凝縮水が発生することがある。ＥＧＲ装置内で発生した凝縮水が特定の気筒に集中的に流入すると、その気筒において失火が発生する可能性がある。

特許文献１には、ＥＧＲ装置に含まれるＥＧＲチャンバの内壁に凸部が形成される内燃機関が開示されている。ＥＧＲチャンバの内壁に凸部が形成されることにより、凝縮水が凸部の間隙に保持される。これにより、ＥＧＲチャンバ内における凝縮水の移動が制限される。このため、凝縮水が特定の気筒に流入することを防止できる。この結果、失火を防止することができる。

特開２０１３−０６８１２９号公報特開平８−０１４１２７号公報特開２００８−２８６０６９号公報

しかしながら、上記の特許文献１には、過給機を備えた内燃機関で用いられるインタークーラから発生する凝縮水についての対策が開示されていない。このため、インタークーラで発生した凝縮水が特定の気筒に集中的に流入して失火が発生する可能性がある。特に、インタークーラの上流にＥＧＲガスを導入するシステムでは、インタークーラにおいて凝縮水が発生しやすくなるため、上記の失火が起きやすい。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、インタークーラで発生した凝縮水に起因する失火を防止することができる内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関であって、
複数の気筒と、
前記複数の気筒に接続される吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられるインタークーラと、
前記インタークーラ内、または前記インタークーラより下流かつ前記吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられる凝縮水貯留部と、
前記凝縮水貯留部と前記複数の気筒とを接続し前記複数の気筒に凝縮水を分配する凝縮水導入通路と、
を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、インタークーラで発生した凝縮水を凝縮水貯留部に集めた後、凝縮水導入通路によって各気筒に分配することができる。これにより、各気筒にそれぞれ均等に凝縮水を分配することができる。

本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための概略構成図である。インタークーラにおいて凝縮水が発生する様子を表した図である。実施の形態１の吸気マニホールド内の構成について表した図である。実施の形態１の変形例を表した図である。実施の形態２の吸気マニホールド内の構成について表した図である。図５の矢印Ａ方向から溝を見た図である。

実施の形態１．
［システムの構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステムの構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは、エンジン１０を備える。エンジン１０は、過給機付きエンジンである。

本実施形態では過給機として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。過給機は、吸気通路２０に設けられるコンプレッサ１６と、排気通路３２に設けられるタービン２８とが軸を介在して連結される構造をとっている。

エンジン１０の気筒４０には、吸気通路２０の一部である吸気マニホールド２４が接続されている。吸気マニホールド２４は、その入口にインタークーラ２２を備えている。インタークーラ２２から上流に向かって、吸気の供給量を調節するスロットル１８、コンプレッサ１６、エアフロメータ１４、エアクリーナ（Ａ／Ｃ）１２がこの順に設けられている。

ここで、吸気通路２０における吸気の流れについて説明をする。エアクリーナ１２から吸入された吸気は、コンプレッサ１６により圧縮されスロットル１８を通過した後、インタークーラ２２により冷却される。インタークーラ２２により冷却された吸気は、吸気マニホールド２４に流入する。そして、吸気マニホールド２４に流入した吸気は、気筒４０内へ取り込まれる。

また、気筒４０には、排気通路３２が接続されている。排気通路３２には、気筒４０から下流に向けて、タービン２８、スタートアップコンバータ（Ｓ／Ｃ）３０、ＮＯ_ｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ）３４、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）３６が設けられている。タービン２８は、気筒４０からの排気によって回転する。タービン２８が回転することにより、軸を介してコンプレッサ１６が回転して過給が行われる。

ところで、実施の形態１のシステムでは、吸気がインタークーラ２２で冷却される際、吸気中の水蒸気が凝縮して凝縮水が発生することがある。これについて、図２を参照して説明する。

図２は、インタークーラ２２において凝縮水が発生する様子を表した図である。図２には、インタークーラ２２において発生した凝縮水が、吸気の流れによって吸気マニホールド２４内を移動する様子が示されている。この凝縮水は、吸気がインタークーラ２２によって冷却された際に発生したものである。

ここで、凝縮水が吸気の流れによって移動するときに、凝縮水が特定の気筒４０に集中的に流入することがある。この結果、凝縮水が集中的に流入した気筒４０において失火が発生する可能性がある。

そこで、実施の形態１では、インタークーラ２２で発生した凝縮水が特定の気筒４０に流入することを防止する装置が設けられている。これについて、図３を参照して説明する。

図３は、実施の形態１の吸気マニホールド２４内の構成について表した図である。図３に示すように、インタークーラ２２より下流、かつ、吸気マニホールド２４より上流の吸気通路２０には、凝縮水貯留部４８が設けられている。さらに、吸気マニホールド２４には、凝縮水貯留部４８と複数の気筒４０とを接続する凝縮水導入通路５０が設けられている。

さらに、図３には、吸気マニホールド２４内の縦断面図が示されている。この縦断面図が示すように、インタークーラ２２と凝縮水貯留部４８との間の吸気マニホールド２４の上面には、凝縮水トラップ６０が形成されている。凝縮水トラップ６０は、インタークーラ２２で発生した凝縮水が吸気の流れで飛散した際に、凝縮水貯留部４８を超えて吸気マニホールド２４内に飛散することを防止するために設けられている。また、凝縮水貯留部４８には、凝縮水保持部６２が設けられている。凝縮水保持部６２は、図３に示す縦の矢印方向に力が発生した際に、凝縮水が凝縮水貯留部４８から流出して、気筒４０に流入することを防止するために設けられている。

図３に示す構成によれば、凝縮水を凝縮水貯留部４８に集めた後、凝縮水導入通路５０によって各気筒４０に分配することができる。これにより、各気筒４０にそれぞれ均等に凝縮水を分配することができる。また、凝縮水を凝縮水貯留部４８に溜めることにより、図３に示す横の矢印方向に力が発生した際に、吸気マニホールド２４内で凝縮水が移動して端の気筒４０に凝縮水が偏って流入することを防止することができる。

図４は、実施の形態１の変形例を表した図である。図４に示すように、凝縮水貯留部４８と凝縮水導入通路５０との接続部が、インタークーラ２２の冷却水の入口側に設けられている。これは、インタークーラ２２において、冷却水の入口が最も低温になり、凝縮水の発生が多くなるためである。このような形態にすることで、凝縮水を効率良く凝縮水導入通路５０に流すことができる。

なお、実施の形態１では、凝縮水貯留部４８がインタークーラ２２より下流、かつ、吸気マニホールド２４より上流の吸気通路２０に設けられているが、これに限るものではない。例えば、インタークーラ２２の内部に凝縮水貯留部４８が設けられていてもよい。これは、以下の実施の形態２でも同様である。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１で説明した凝縮水導入通路５０の代わりに溝が設けられている。これについて、図５及び図６を参照して説明する。

図５は、実施の形態２の吸気マニホールド２４内の構成について表した図である。図５に示すように、実施の形態２の吸気マニホールド２４には、凝縮水貯留部４８から各気筒４０に沿って溝５２が形成されている。このように、実施の形態２では、吸気マニホールド２４自体を加工して溝５２を形成することで、凝縮水を各気筒４０に均等に分配している。

図６は、図５の矢印Ａ方向から溝５２を見た図である。図６のＸが示すように、溝５２の上部は、吸気マニホールド２４の底面が返しになるように形成されている。これにより、ある溝５２を流れる凝縮水が他の溝５２に侵入することを防止することができる。

１０エンジン
２０吸気通路
２２インタークーラ
２４吸気マニホールド
４０気筒
４８凝縮水貯留部
５０凝縮水導入通路

Claims

複数の気筒と、
前記複数の気筒に接続される吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられるインタークーラと、
前記インタークーラ内、または前記インタークーラより下流かつ前記吸気マニホールドより上流の吸気通路に設けられる凝縮水貯留部と、
前記凝縮水貯留部と前記複数の気筒とを接続し前記複数の気筒に凝縮水を分配する凝縮水導入通路と、
を備えることを特徴とする内燃機関。