JP2016121534A

JP2016121534A - Ｅｇｒガスの供給構造

Info

Publication number: JP2016121534A
Application number: JP2014259955A
Authority: JP
Inventors: 雄輔磯部; Yusuke Isobe; 洋之木村; Hiroyuki Kimura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: JP6459496B2

Abstract

【課題】簡単な構成でエンジンの運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する。
【解決手段】導入口３２が、各吸気通路部４４において、ＥＧＲガスを流路抵抗が異なる２つのスワールポート２８Ａ、タンジェンシャルポート２８Ｂに選択的に供給可能な第１、第２の導入位置Ｐ１、Ｐ２の何れか１つの導入位置に位置することが可能に設けられ、エンジン１０の運転状況に応じて各吸気通路部４４における導入口３２の導入位置を制御し、ＥＧＲガスを各ポート２８Ａ、２８Ｂに選択的に供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インテークマニホールドにＥＧＲガスを供給するＥＧＲガスの供給構造に関する。

エンジンに吸気を導入するインテークマニホールドとして、ＥＧＲガスが導入されるものが提供されている（特許文献１参照）。
このインテークマニホールドでは、サージタンク内にＥＧＲ配管の先端部が挿入され、先端部の開口からサージタンク内にＥＧＲガスが供給され、サージタンク内でＥＧＲガスと吸気とが混合され、ＥＧＲガスが混合された吸気がエンジンの各吸気ポートに供給される。

特開２００９−２０３９２０号公報

ところで、エンジンの高負荷域においては、新気ガスとＥＧＲガスが大量に必要となるが、この際、ＥＧＲガスの導入量を増加させると新気が減少するため、スモーク増大を引き起こすおそれがある。
したがって、エンジンの高負荷域と低負荷域とでは、ＥＧＲガスの供給量を調整することが好ましい。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成でエンジンの運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する上で有利なエンジンにおけるＥＧＲガスの供給構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の吸気ポートに接続されるインテークマニホールドと、前記インテークマニホールドに設けられ前記インテークマニホールドにＥＧＲガスを導入する複数の導入口とを備え、前記吸気ポートは、流路抵抗が異なる複数のポートを含んで構成されているエンジンであって、前記導入口は、前記インテークマニホールドにおいて、ＥＧＲガスを前記複数の各ポートに選択的に供給可能な複数の導入位置の何れか１つの導入位置に位置することが可能に設けられ、エンジンの運転状況に応じて前記インテークマニホールドにおいて前記導入口を前記複数の導入位置のうちの１つの導入位置に位置させ、前記ＥＧＲガスを前記複数の各ポートに選択的に供給するＥＧＲガス制御部が設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記ＥＧＲガス制御部による前記導入口の前記導入位置の制御は、前記エンジンの低負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さい前記ポートに供給され、前記エンジンの高負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいポートに供給されるように行なわれることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記複数の導入口を有するＥＧＲガス導入管が設けられ、
前記ＥＧＲガス導入管を移動させるアクチュエータが設けられ、前記ＥＧＲガス制御部は、前記アクチュエータを制御し、前記導入口が、前記吸気通路において前記複数の導入位置のうちの１つの導入位置になるように前記ＥＧＲガス導入管を移動させることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記複数の導入口を有する複数のＥＧＲガス導入管が設けられ、前記複数の導入口は、前記ＥＧＲガス導入管毎に、ＥＧＲガスを互いに異なった前記ポートに供給可能な導入位置に設けられ、ＥＧＲガスを複数のＥＧＲガス導入管に選択的に導入する切換え弁が設けられ、前記ＥＧＲガス制御部は、前記切り換え弁を制御し、ＥＧＲガスを複数のＥＧＲガス導入管に選択的に導入することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ＥＧＲガス制御部により、運転状況に応じて各吸気通路部における導入口の導入位置を制御し、ＥＧＲガスを流路抵抗が異なる複数のポートに選択的に供給する。
したがって、簡単な構成でエンジンの運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、新気ガスとＥＧＲガスが大量に必要となるエンジンの高負荷域においては、ＥＧＲガスの導入量を抑制することができ、スモーク増大を防止する上で有利となる。
請求項３、４記載の発明によれば、簡単な構成でエンジンの運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する上で有利となる。

第１の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造が適用されたエンジンの構成を示す説明図である。（Ａ）は第１の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造においてＥＧＲガスがタンジェンシャルポートに導入される場合の概念図、（Ｂ）はＥＧＲガスがスワールポートに導入される場合の概念図である。第１の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造を示す断面図である。図３のＡＡ線断面図であり、導入口が第１の導入位置に位置した状態を示す。図３のＡＡ線断面図であり、導入口が第２の導入位置に位置した状態を示す。第２の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造を示す断面図であり、第１ＥＧＲガス導入管における断面図を示す。第２の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造を示す断面図であり、第２ＥＧＲガス導入管における断面図を示す。

（第１の実施の形態）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明のＥＧＲガスの供給構造が適用されたエンジンの構成について説明する。
本実施の形態では、エンジンがディーゼルエンジンである場合について説明する。なお、本発明はガソリンエンジンにも無論適用可能である。
図１に示すように、エンジン１０は、エンジン本体１２と、吸気通路１４と、排気通路１６と、過給機１８と、低圧ＥＧＲ装置２０と、高圧ＥＧＲ装置２２と、インテークマニホールド２４とを含んで構成されている。
吸気通路１４は、吸気管１４０２と、インテークマニホールド２４の吸気通路部と、シリンダヘッド１２０２の吸気ポートとを含んで構成されている。

エンジン本体１２は、シリンダヘッド１２０２と、シリンダブロック１２０４とを含んで構成されている。
図２（Ａ）、図４に示すように、シリンダヘッド１２０２に燃焼室２９が形成され、シリンダブロック１２０４にピストンを収容する複数の気筒（シリンダ室）が形成されている。
燃焼室２９に吸気を供給する吸気ポート２８は、流路抵抗が異なる複数のポートを備えている。
本実施の形態では、吸気ポート２８は、筒内にスワール流を形成するスワールポート２８Ａと、筒内にタンブル流を形成しスワールポート２８Ａよりも流路抵抗が小さいタンジェンシャルポート２８Ｂとの２つのポートを備え、それらポート２８Ａ、２８Ｂは、各吸気ポート２８内で仕切り壁２８１０で仕切られている。

吸気管１４０２には、吸気の上流側から下流側に向かって、エアクリーナ１４１０、低圧スロットル１４１２、コンプレッサ１８０２、高圧スロットル１４１４がこれらの順に設けられている。
排気通路１６は、エンジン１０本体１２の排気ポートと、エキゾーストマニホールド１６０４と、排気管１６０２とを含んで構成されている。
排気管１６０２には、排気の上流側から下流側に向かって、タービン１８０４、排気ガス浄化装置２６がこれらの順に設けられている。

過給機１８は、コンプレッサ１８０２とタービン１８０４とで構成され、排気管１６０２を通る排気ガスのエネルギーによりタービン１８０４が回転されることでコンプレッサ１８０２を回転させ吸気管１４０２の吸気を圧縮して高圧の吸気としてエンジン１０本体１２に供給するものである。

低圧ＥＧＲ装置２０は、排気ガス浄化装置２６から排出される排気ガスを低圧ＥＧＲガスとしてコンプレッサ１８０２の上流側の吸気管１４０２の箇所に還流するものである。
低圧ＥＧＲ装置２０は、低圧ＥＧＲガスを還流する低圧ＥＧＲ通路２００２を備え、低圧ＥＧＲ通路２００２には、低圧ＥＧＲガスに含まれる異物(排気系製造時の溶接スパッタやスラグ、触媒片、ＤＰＦ片など)を除去するＥＧＲフィルタ２００４と、低圧ＥＧＲガスを冷却する空冷式の低圧ＥＧＲクーラ２００６と、低圧ＥＧＲガスの還流量を制御する低圧ＥＧＲバルブ２００８とを含んで構成されている。

高圧ＥＧＲ装置２２は、タービン１８０４の上流側の排気管１６０４の箇所から取り出した排気ガスをＥＧＲガス（高圧ＥＧＲガス）としてコンプレッサ１８０２の下流側に位置するインテークマニホールド２４に還流するものである。
高圧ＥＧＲ装置２２は、排気管１６０２とインテークマニホールド２４とを接続してＥＧＲガスを還流する高圧ＥＧＲ通路２２０２と、高圧ＥＧＲバルブ２２０４とを含んで構成されている。

次に、本実施の形態のＥＧＲガスの供給構造をインテークマニホールド２４と共に説明する。
図３から図５に示すように、ＥＧＲガスの供給構造は、インテークマニホールド２４と、ＥＧＲガス導入管３０と、導入口３２と、アクチュエータ３４と、ＥＧＲガス制御部３６とを含んで構成されている。
インテークマニホールド２４は、ボデー３８の内部に設けられた不図示の吸気入口部と、吸気入口部に続くサージタンク４２と、サージタンク４２に続き互いに仕切られた複数の吸気通路部４４とを有している。
複数の吸気通路部４４の開口４４０２は、フランジ４４０４を介してシリンダヘッド１２０２に形成された複数の吸気ポート２８の開口２８０２に連結される。

ボデー３８に、複数の吸気通路部４４の延在方向に直交する孔３８０２が設けられている。
ＥＧＲガス導入管３０は、孔３８０２に、孔３８０２の延在方向に移動可能に挿入され、吸気通路部４４が並べられた方向に延在している。
ＥＧＲガス導入管３０には、高圧ＥＧＲ通路２２０２からＥＧＲガスが導入される。
ＥＧＲガス導入管３０が各吸気通路部４４に位置するＥＧＲガス導入管３０の箇所に、ＥＧＲガスをＥＧＲガス導入管３０から吸気通路部４４に導入する導入口３２が設けられている。
ＥＧＲガス導入管３０が孔３８０２内で直線移動することで、導入口３２は、各吸気通路部４４において、ＥＧＲガスをスワールポート２８Ａとタンジェンシャルポート２８Ｂとの各ポートに選択的に供給可能な複数の導入位置の何れか１つの導入位置に位置する。
すなわち、図４に示すように、導入口３２が各吸気通路部４４において第１の導入位置Ｐ１に位置すると、導入口３２から吸気通路部４４に導入されたＥＧＲガスは、図２（Ａ）に示すように、吸気と共にタンジェンシャルポート２８Ｂに導かれ、タンジェンシャルポート２８Ｂから燃焼室２９に供給される。
また、図５に示すように、導入口３２が各吸気通路部４４において第２の導入位置Ｐ２に位置すると、導入口３２から吸気通路部４４に導入されたＥＧＲガスは、図２（Ｂ）に示すように、吸気と共にスワールポート２８Ａに導かれ、スワールポート２８Ａから燃焼室２９に供給される。

アクチュエータ３４は、ＥＧＲガス導入管３０を移動させるものである。
ＥＧＲガス制御部３６は、導入口３２が、吸気通路において第１の導入位置Ｐ１と第２の導入位置Ｐ２の何れか１つの導入位置となるように、アクチュエータ３４を制御してＥＧＲガス導入管３０を移動させる。また、ＥＧＲガス制御部３６は、高圧ＥＧＲバルブ２２０４の開閉制御も行なう。
本実施の形態では、ＥＧＲガス制御部３６による導入口３２の導入位置の制御は、エンジン１０の低負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さいタンジェンシャルポート２８Ｂに供給され、エンジン１０の高負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいスワールポート２８Ａに供給されるように行なわれる。すなわち、エンジン１０の低負荷状態で、導入口３２が第１の導入位置Ｐ１に位置するようにＥＧＲガス導入管３０を移動させ、エンジン１０の高負荷状態で、導入口３２が第２の導入位置Ｐ２に位置するようにＥＧＲガス導入管３０を移動させる。

次に作用効果について説明する。
エンジン１０の運転中、ＥＧＲガス制御部３６は、ＥＧＲガスの還流を行なうための条件が成立したならば、高圧ＥＧＲバルブ２２０４を開く。
そして、エンジン１０の低負荷状態では、ＥＧＲガス制御部３６は、導入口３２が第１の導入位置Ｐ１に位置するようにＥＧＲガス導入管３０を移動させる。これにより、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さいタンジェンシャルポート２８Ｂに供給される。
エンジン１０の高負荷状態では、ＥＧＲガス制御部３６は、導入口３２が第２の導入位置Ｐ２に位置するようにＥＧＲガス導入管３０を移動させる。これにより、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいスワールポート２８Ａに供給される。

本実施の形態によれば、導入口３２が、各吸気通路部４４において、ＥＧＲガスを流路抵抗が異なる２つのスワールポート２８Ａ、タンジェンシャルポート２８Ｂに選択的に供給可能な第１、第２の導入位置Ｐ１、Ｐ２の何れか１つの導入位置に位置することが可能に設けられ、エンジン１０の運転状況に応じて各吸気通路部４４における導入口３２の導入位置を制御し、ＥＧＲガスを各ポート２８Ａ、２８Ｂに選択的に供給するようにした。
したがって、簡単な構成でエンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する上で有利となる。

また、本実施の形態では、導入口３２の導入位置の制御が、エンジン１０の低負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さいタンジェンシャルポート２８Ｂに供給され、エンジン１０の高負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいスワールポート２８Ａに供給されるように行なわれるようにした。
したがって、新気ガスとＥＧＲガスが大量に必要となるエンジン１０の高負荷域においては、ＥＧＲガスの導入量を抑制することができ、スモーク増大を防止する上で有利となる。

また、本実施の形態では、複数の導入口３２を有するＥＧＲガス導入管３０と、ＥＧＲガス導入管３０を移動させるアクチュエータ３４とを設け、ＥＧＲガス制御部３６によりアクチュエータ３４を制御することで、導入口３２を、第１、第２の導入位置Ｐ１、Ｐ２のうちの１つの導入位置とするようにした。
したがって、簡単な構成でエンジン１０の運転状態に応じてＥＧＲガスの導入量を制御する上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図６は、第２の実施の形態のＥＧＲガスの供給構造を示す断面図であり、第１ＥＧＲガス導入管における断面図を示し、図７は第２ＥＧＲガス導入管における断面図を示す。
なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の部分、部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、流路抵抗が異なる複数のポートに対応して複数の高圧ＥＧＲガス導入管が設けられている点、各高圧ＥＧＲガス導入管が移動せずに切り換え弁を介して各ＥＧＲガス導入管にＥＧＲガスが選択的に導入される点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、ボデー３８に、複数の吸気通路部４４の延在方向に直交する孔３８１０、３８１２が平行して２つ設けられている。
高圧ＥＧＲガス導入管３０は２本設けられ、そのうちの１本である第１ＥＧＲガス導入管４６は、一方の孔３８１０に挿入され、吸気通路部４４が並べられた方向に延在している。
第１ＥＧＲガス導入管４６が各吸気通路部４４に位置する第１ＥＧＲガス導入管４６の箇所に、ＥＧＲガスを第１ＥＧＲガス導入管４６から吸気通路部４４に導入する導入口５０が設けられている。この導入口５０は、各吸気通路部４４においてＥＧＲガスをスワールポート２８Ａに供給可能な第１の導入位置Ｐ１に位置している。
高圧ＥＧＲガス導入管３０は２本のうちの他方の１本である第２ＥＧＲガス導入管４８は、他方の孔３８１２に挿入され、吸気通路部４４が並べられた方向に延在している。
第２ＥＧＲガス導入管４８が各吸気通路部４４に位置する第２ＥＧＲガス導入管４８の箇所に、ＥＧＲガスを第２ＥＧＲガス導入管４８から吸気通路部４４に導入する導入口５２が設けられている。この導入口５２は、各吸気通路部４４においてＥＧＲガスをタンジェンシャルポート２８Ｂに供給可能な第２の導入位置Ｐ２に位置している。
高圧ＥＧＲ通路２２０２と第１ＥＧＲガス導入管４６、第２ＥＧＲガス導入管４８との連結箇所に、ＥＧＲガスを第１ＥＧＲガス導入管４６と第２ＥＧＲガス導入管４８とに選択的に供給する切り換え弁５４が設けられている。
ＥＧＲガス制御部３６は、切り換え弁５４を制御し、エンジン１０の低負荷状態で、導入口３２が第１の導入位置Ｐ１に位置する第１ＥＧＲガス導入管４６にＥＧＲガスを供給し、エンジン１０の高負荷状態で、導入口３２が第２の導入位置Ｐ２に位置する第２ＥＧＲガス導入管４８にＥＧＲガスを供給するように切り換え弁５４を制御する。

次に作用効果について説明する。
第１の実施の形態と同様に、ＥＧＲガス制御部３６は、ＥＧＲガスの還流を行なうための条件が成立したならば、高圧ＥＧＲバルブ２２０４を開く。
そして、エンジン１０の低負荷状態では、ＥＧＲガス制御部３６は、切り換え弁５４を制御し、導入口３２が第１の導入位置Ｐ１に位置する第１ＥＧＲガス導入管４６にＥＧＲガスを供給する。これにより、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さいタンジェンシャルポート２８Ｂに供給される。
エンジン１０の高負荷状態では、ＥＧＲガス制御部３６は、切り換え弁５４を制御し、導入口３２が第２の導入位置Ｐ２に位置する第２ＥＧＲガス導入管４８にＥＧＲガスを供給する。これにより、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいスワールポート２８Ａに供給される。
第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。

なお、第１の実施の形態では、ＥＧＲガス導入管３０が直線移動した場合について説明したが、ＥＧＲガス導入管３０を移動させず、吸気通路部４４に位置するＥＧＲガス導入管３０の箇所の長手方向に間隔をおいた箇所に第１の導入口３２と第２の導入口３２を設け、ＥＧＲガス制御部３６によりアクチュエータ３４を介して第１の導入口３２と第２の導入口３２とを弁により選択的に開閉するようにしてもよい。
あるいは、ＥＧＲガス導入管３０の半径方向の半部をインテークマニホールド２４のボデー３８の凹部に回転可能に収容し、残りの半径方向の半部を各吸気通路部４４に位置させ、各吸気通路部４４に位置するＥＧＲガス導入管３０の箇所の長手方向に間隔をおきかつ周方向に１８０度位相をずらした箇所に第１の導入口と第２の導入口を設け、ＥＧＲガス制御部３６によりアクチュエータ３４を介してＥＧＲガス導入管３０を回転させ、各吸気通路部４４に第１の導入口と第２の導入口の２つの導入口の何れか１つの導入口を位置させるようにしてもよい。
また、実施の形態では、吸気ポート２８がスワールポート２８Ａとタンジェンシャルポート２８Ｂとの２つのポートを備えるものであった場合ついて説明したが、ポートは３つ以上でもよく、ポートの数に対応して導入口の数が決定される。
また、ポートは、スワールポート、タンジェンシャルポートに限定されず、従来公知の様々なポートが使用可能である。
また、本実施の形態では、ＥＧＲガス導入管３０を各吸気通路部４４に貫通させた場合について説明したが、ＥＧＲガス導入管３０は、単一の空間部をなすサージタンク４２に配置しても同様の効果が得られる。

１０エンジン
２４インテークマニホールド
２８吸気ポート
２８Ａスワールポート
２８Ｂタンジェンシャルポート
３０ＥＧＲガス導入管
３２導入口
３４アクチュエータ
３６ＥＧＲガス制御部
４４吸気通路部
４６第１ＥＧＲガス導入管
４８第２ＥＧＲガス導入管
５０導入口
５２導入口
５４切り換え弁
Ｐ１第１の導入位置
Ｐ２第２の導入位置

Claims

複数の吸気ポートに接続されるインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドに設けられ前記インテークマニホールドにＥＧＲガスを導入する複数の導入口とを備え、
前記吸気ポートは、流路抵抗が異なる複数のポートを含んで構成されているエンジンであって、
前記導入口は、前記インテークマニホールドにおいて、ＥＧＲガスを前記複数の各ポートに選択的に供給可能な複数の導入位置の何れか１つの導入位置に位置することが可能に設けられ、
エンジンの運転状況に応じて前記インテークマニホールドにおいて前記導入口を前記複数の導入位置のうちの１つの導入位置に位置させ、前記ＥＧＲガスを前記複数の各ポートに選択的に供給するＥＧＲガス制御部が設けられている、
ことを特徴とするエンジンにおけるＥＧＲガスの供給構造。
前記ＥＧＲガス制御部による前記導入口の前記導入位置の制御は、前記エンジンの低負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が小さい前記ポートに供給され、前記エンジンの高負荷状態で、ＥＧＲガスが、流路抵抗が大きいポートに供給されるように行なわれる、
ことを特徴とする請求項１記載のエンジンにおけるＥＧＲガスの供給構造。
前記複数の導入口を有するＥＧＲガス導入管が設けられ、
前記ＥＧＲガス導入管を移動させるアクチュエータが設けられ、
前記ＥＧＲガス制御部は、前記アクチュエータを制御し、前記導入口が、前記吸気通路において前記複数の導入位置のうちの１つの導入位置になるように前記ＥＧＲガス導入管を移動させる、
ことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンにおけるＥＧＲガスの供給構造。
前記複数の導入口を有する複数のＥＧＲガス導入管が設けられ、
前記複数の導入口は、前記ＥＧＲガス導入管毎に、ＥＧＲガスを互いに異なった前記ポートに供給可能な導入位置に設けられ、
ＥＧＲガスを複数のＥＧＲガス導入管に選択的に導入する切換え弁が設けられ、
前記ＥＧＲガス制御部は、前記切り換え弁を制御し、ＥＧＲガスを複数のＥＧＲガス導入管に選択的に導入する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のエンジンにおけるＥＧＲガスの供給構造。