JP2017044192A - Intake structure of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To homogenize EGR rates of cylinders.SOLUTION: This intake structure of an internal combustion engine comprises: an intake manifold 2 which distributes intake air to intake ports 1 of cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine; an intake duct 4 connected to an inlet 3 of the intake manifold; and two EGR discharge pipes 5, 6 which are connected to the intake duct, and discharge an EGR gas into the intake duct. The intake duct has a folded part 14 which is folded to a vertical direction as progressing toward a downstream side from an upstream side, and a curved outlet part 15 which extends from a downstream end of the folded part, is bent to a sideway, and connected to the inlet of the intake manifold. The two EGR discharge pipes are connected to an out-corner part of a front-half curved part at the folded part. The curved outlet part is bend so as to form an elbow shape.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は内燃機関の吸気構造に係り、特に、多気筒内燃機関の各気筒にEGRガスを均等に分配するのに有利な構造に関する。   The present invention relates to an intake structure of an internal combustion engine, and more particularly to a structure advantageous for evenly distributing EGR gas to each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine.

一般に内燃機関において、排気ガスの一部を吸気通路に環流させるEGR(排気再循環:Exhaust Gas Recirculation)を実行することが知られている。   In general, in an internal combustion engine, it is known to perform EGR (Exhaust Gas Recirculation) for circulating a part of exhaust gas into an intake passage.

特開2008−286130号公報JP 2008-286130 A

多気筒内燃機関においてEGRを実行する場合、各気筒にEGRガスを均等に分配し、各気筒のEGR率を均一化することが望まれる。   When performing EGR in a multi-cylinder internal combustion engine, it is desired to distribute EGR gas evenly to each cylinder and to make the EGR rate of each cylinder uniform.

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、各気筒のEGR率を均一化することができる内燃機関の吸気構造を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an intake structure for an internal combustion engine capable of equalizing the EGR rate of each cylinder.

本発明の一の態様によれば、
多気筒内燃機関の各気筒の吸気ポートに吸気を分配する吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドの入口に接続された吸気ダクトと、
前記吸気ダクトに接続され、前記吸気ダクト内にEGRガスを排出する2つのEGR排出管と、
を備え、
前記吸気ダクトは、上流側から下流側に向かうにつれ上下方向に折り返される折り返し部と、前記折り返し部の下流端から延びて側方に曲げられ、前記吸気マニホールドの入口に接続される湾曲出口部とを有し、
前記2つのEGR排出管は、前記折り返し部における前半の曲がり部のアウトコーナー部に接続され、
前記湾曲出口部は、エルボ形状をなすように曲げられている
ことを特徴とする内燃機関の吸気構造が提供される。
According to one aspect of the invention,
An intake manifold that distributes intake air to the intake ports of each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine;
An intake duct connected to the inlet of the intake manifold;
Two EGR exhaust pipes connected to the intake duct and exhausting EGR gas into the intake duct;
With
The intake duct has a folded portion that is folded up and down as it goes from the upstream side to the downstream side, a curved outlet portion that extends from the downstream end of the folded portion and is bent sideways and connected to the inlet of the intake manifold. Have
The two EGR discharge pipes are connected to an out corner portion of a bent portion in the first half of the folded portion,
The curved outlet portion is bent so as to have an elbow shape. An intake structure for an internal combustion engine is provided.

好ましくは、前記湾曲出口部は、上流側から下流側に向かうにつれ、一旦増加され、その後減少される通路断面積を有する。   Preferably, the curved outlet portion has a passage cross-sectional area that is once increased and then decreased as it goes from the upstream side to the downstream side.

好ましくは、前記折り返し部はコ字状に折り返され、前記2つのEGR排出管は、前記折り返し部における最初の曲がり部のアウトコーナー部に接続されている。   Preferably, the folded portion is folded in a U shape, and the two EGR discharge pipes are connected to an out corner portion of a first bent portion in the folded portion.

好ましくは、前記2つのEGR排出管のうち、一方が直管状であり、他方が曲がり管状である。   Preferably, one of the two EGR discharge pipes is a straight tube and the other is a bent tube.

好ましくは、前記吸気マニホールドの入口が、マニホールド長手方向の中央部でかつ前記吸気マニホールドの側部に配置されている。   Preferably, the inlet of the intake manifold is disposed at a central portion in the longitudinal direction of the manifold and on a side portion of the intake manifold.

本発明によれば、各気筒のEGR率を均一化することができるという、優れた効果が発揮される。   According to the present invention, an excellent effect that the EGR rate of each cylinder can be made uniform is exhibited.

本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気構造の上面図である。1 is a top view of an intake structure for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 同左側面図である。It is the left side view. 同右斜視図である。It is a right perspective view. 同左斜視図である。It is the left perspective view. 本実施形態の要部拡大上面図である。It is a principal part enlarged top view of this embodiment. 比較例の要部拡大上面図である。It is a principal part enlarged top view of a comparative example. 本実施形態の気筒毎EGR率とそのばらつきを示すグラフである。It is a graph which shows the EGR rate for every cylinder of this embodiment, and its dispersion | variation. 比較例の気筒毎EGR率とそのばらつきを示すグラフである。It is a graph which shows the EGR rate for every cylinder of a comparative example, and its dispersion | variation. 本実施形態の湾曲出口部周辺の流れの様子を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the mode of the flow of the curved exit part periphery of this embodiment. 比較例の湾曲出口部周辺の流れの様子を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the mode of the flow around the curved exit part of a comparative example. 吸気マニホールド入口を中心方向下流側から見たときの流れの様子を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the mode of a flow when an intake manifold inlet is seen from the center direction downstream. 本実施形態における吸気ダクト内のEGR率分布を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the EGR rate distribution in the intake duct in this embodiment. 比較例における吸気ダクト内のEGR率分布を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the EGR rate distribution in the intake duct in a comparative example. 1つのEGR排出管の通路断面積を示す概略図である。It is the schematic which shows the passage cross-sectional area of one EGR discharge pipe. 2つのEGR排出管の通路断面積を示す概略図である。It is the schematic which shows the passage cross-sectional area of two EGR discharge pipes.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る内燃機関の吸気構造の上面図である。図2は同左側面図、図3および図4はそれぞれ同右斜視図および同左斜視図である。本実施形態の内燃機関(エンジン)は、車両用の多気筒圧縮着火式内燃機関、すなわちディーゼルエンジンである。図示例は直列6気筒エンジンを示すが、エンジンのシリンダ配置形式、気筒数等は任意である。本実施形態ではエンジンが車両に縦置きされることを予定されている。車両およびエンジンの前後左右上下方向は図示する通りである。   FIG. 1 is a top view of an intake structure for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 2 is a left side view, and FIGS. 3 and 4 are a right perspective view and a left perspective view, respectively. The internal combustion engine (engine) of this embodiment is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine for vehicles, that is, a diesel engine. Although the illustrated example shows an in-line 6-cylinder engine, the cylinder arrangement type, the number of cylinders, and the like of the engine are arbitrary. In this embodiment, the engine is scheduled to be placed vertically on the vehicle. The front and rear, right and left, up and down directions of the vehicle and the engine are as illustrated.

本実施形態の吸気構造は、エンジンの各気筒(#1〜#6気筒)の吸気ポート1に吸気を分配する吸気マニホールド2と、吸気マニホールド2の入口3に接続された吸気管もしくは吸気ダクト4と、吸気ダクト4に接続され、吸気ダクト4内にEGRガスを排出する2つのEGR排出管5,6とを備える。   The intake structure of the present embodiment includes an intake manifold 2 that distributes intake air to the intake ports 1 of the cylinders (# 1 to # 6 cylinders) of the engine, and an intake pipe or intake duct 4 connected to the inlet 3 of the intake manifold 2. And two EGR exhaust pipes 5 and 6 that are connected to the intake duct 4 and exhaust the EGR gas into the intake duct 4.

吸気ポート1は、各気筒に2つずつ設けられている。ここで吸気ポート1は図示しないシリンダヘッドの内部に画成されており、実際には図示のように見えないものであるが、ここでは理解を容易にするため敢えて外形を図示している。図から明らかなように#1〜#6気筒がエンジンの前方から後方に向かって列設され、これに対応して吸気マニホールド2も前方から後方に延びている。以下、吸気マニホールド2が延びる長手方向を「マニホールド長手方向」という。   Two intake ports 1 are provided for each cylinder. Here, the intake port 1 is defined inside a cylinder head (not shown) and actually does not look as shown in the figure, but here the outer shape is shown for the sake of easy understanding. As is apparent from the figure, the # 1 to # 6 cylinders are arranged from the front to the rear of the engine, and the intake manifold 2 also extends from the front to the rear correspondingly. Hereinafter, the longitudinal direction in which the intake manifold 2 extends is referred to as “manifold longitudinal direction”.

吸気マニホールド2は、シリンダヘッドに取り付けられ、各気筒の各吸気ポート1に連通される。また吸気マニホールド2は、吸気を導入するための入口3を有する。入口3から導入された吸気は吸気マニホールド2内に一旦貯留され、吸気行程となっている気筒の吸気ポート1に順次供給される。これにより吸気が各気筒の吸気ポート1に分配される。   The intake manifold 2 is attached to the cylinder head and communicates with each intake port 1 of each cylinder. The intake manifold 2 has an inlet 3 for introducing intake air. The intake air introduced from the inlet 3 is temporarily stored in the intake manifold 2 and sequentially supplied to the intake ports 1 of the cylinders in the intake stroke. As a result, the intake air is distributed to the intake port 1 of each cylinder.

本実施形態では、各気筒の各吸気ポート1がシリンダヘッドの左側面部に開口され、吸気マニホールド2は、これら吸気ポート1を一括して覆うカバー状のものとされている。従って吸気マニホールド2はインカバーとも称される。もっとも吸気マニホールド2の形態は任意であり、通常同様、気筒別または吸気ポート別の複数の出口を有するものであってもよい。   In the present embodiment, each intake port 1 of each cylinder is opened in the left side surface portion of the cylinder head, and the intake manifold 2 has a cover shape that collectively covers these intake ports 1. Accordingly, the intake manifold 2 is also referred to as an in-cover. However, the form of the intake manifold 2 is arbitrary, and as usual, it may have a plurality of outlets for each cylinder or each intake port.

入口3は、マニホールド長手方向の中央部でかつ吸気マニホールド2の側部に配置されている。より詳しくは、入口3は円筒状に形成されている。そして入口3の中心C(図1参照)は、マニホールド長手方向の中間地点(#3気筒と#4気筒の境界位置)X1より僅かに後方に位置される。また入口3は、吸気マニホールド2の左側面部7に配置され、左側に向かって開口している。   The inlet 3 is disposed at the center in the longitudinal direction of the manifold and at the side of the intake manifold 2. More specifically, the inlet 3 is formed in a cylindrical shape. The center C of the inlet 3 (see FIG. 1) is located slightly behind the intermediate point in the longitudinal direction of the manifold (the boundary position between the # 3 cylinder and the # 4 cylinder) X1. The inlet 3 is disposed on the left side surface portion 7 of the intake manifold 2 and opens toward the left side.

吸気ダクト4は、概ね、前方から後方に向かって延び、円形断面を有し、その伸長方向に沿って吸気を流通させる。吸気ダクト4は、上流側から順に、上流部11、スロットル格納部12、直管部13、折り返し部14、および湾曲出口部15を有する。上流部11はaからbまでの区間部分、スロットル格納部12はbからcまでの区間部分、直管部13はcからdまでの区間部分、折り返し部14はdからgまでの区間部分、湾曲出口部15はgからhまでの区間部分である。湾曲出口部15の下流端hが吸気マニホールド2の入口3に接続されている。   The intake duct 4 generally extends from the front toward the rear, has a circular cross section, and distributes intake air along the extending direction. The intake duct 4 includes an upstream portion 11, a throttle storage portion 12, a straight pipe portion 13, a folding portion 14, and a curved outlet portion 15 in order from the upstream side. The upstream part 11 is a section part from a to b, the throttle storage part 12 is a section part from b to c, the straight pipe part 13 is a section part from c to d, and the turning part 14 is a section part from d to g, The curved outlet portion 15 is a section portion from g to h. A downstream end h of the curved outlet portion 15 is connected to the inlet 3 of the intake manifold 2.

ターボチャージャ(図示せず)のコンプレッサおよびインタークーラ(図示せず)を順に通過した後の新気が、上流部11の上流端aから上流部11に導入される。上流部11は、その前端部が左斜め下に向かって曲げられると共に、その後端部付近で僅かに拡径され、スロットル格納部12に同軸に接続される。直管状のスロットル格納部12には電子制御式のスロットルバルブ16が格納されている。スロットル格納部12には直管部13が同軸接続され、直管部13は所定の長さを有する。上流部11の後半部、スロットル格納部12および直管部13は、マニホールド長手方向と平行に、前方から後方に向かって延びている。またこれらは、吸気マニホールド2よりも上方の位置に配置されている。   Fresh air after passing through a compressor and an intercooler (not shown) of a turbocharger (not shown) in order is introduced from the upstream end a of the upstream part 11 to the upstream part 11. The upstream portion 11 has a front end bent obliquely downward to the left, slightly enlarged in the vicinity of the rear end, and is coaxially connected to the throttle storage portion 12. An electronically controlled throttle valve 16 is stored in the straight tubular throttle storage portion 12. A straight pipe portion 13 is coaxially connected to the throttle storage portion 12, and the straight pipe portion 13 has a predetermined length. The latter half of the upstream portion 11, the throttle storage portion 12, and the straight pipe portion 13 extend from the front to the rear in parallel with the longitudinal direction of the manifold. Further, these are arranged at a position above the intake manifold 2.

直管部13の下流側に折り返し部14が接続されている。折り返し部14は、上下方向、具体的には上方から下方に折り返され、本実施形態においてはコ字状(もしくは角ばったU字状)に折り返されている。折り返し部14は、直管部13の下流端dから延びてやや左斜め下向きに略直角に曲げられる第1曲がり部17と、第1曲がり部17の下流端eから左斜め下に延びる直管部18と、直管部18の下流端fから延びて前方斜め下向きに略直角(詳細には直角より若干大きい鈍角)に曲げられる第2曲がり部19とを有する。第1曲がり部17はdからeまでの区間部分、直管部18はeからfまでの区間部分、第2曲がり部19はfからgまでの区間部分である。   A folded portion 14 is connected to the downstream side of the straight pipe portion 13. The folded portion 14 is folded in the vertical direction, specifically, from the upper side to the lower side, and is folded in a U shape (or a square U shape) in this embodiment. The folded portion 14 extends from the downstream end d of the straight pipe portion 13 and is bent slightly diagonally to the left and slightly perpendicularly downward, and the straight pipe extending diagonally to the left from the downstream end e of the first bent portion 17. And a second bent portion 19 that extends from the downstream end f of the straight pipe portion 18 and is bent obliquely forward and downward at a substantially right angle (specifically, an obtuse angle slightly larger than the right angle). The first bent portion 17 is a section portion from d to e, the straight pipe portion 18 is a section portion from e to f, and the second bent portion 19 is a section portion from f to g.

湾曲出口部15は、折り返し部14の下流端g、すなわち第2曲がり部19の下流端gから延びて側方に曲げられ、吸気マニホールド2の入口3に接続される。本実施形態において、湾曲出口部15は右側に曲げられ、入口3に同軸に接続される。第2曲がり部19の出口部(曲がった直後の部分)の向きに対応して、湾曲出口部15の入口部(曲がる直前の部分)も、前方斜め下向きに延びている。   The curved outlet portion 15 extends from the downstream end g of the folded portion 14, that is, the downstream end g of the second bent portion 19, is bent sideways, and is connected to the inlet 3 of the intake manifold 2. In the present embodiment, the curved outlet 15 is bent to the right and is connected to the inlet 3 coaxially. Corresponding to the direction of the outlet portion (the portion immediately after bending) of the second bent portion 19, the inlet portion (the portion immediately before bending) of the curved outlet portion 15 also extends obliquely downward to the front.

具体的には図示しないが、上記の如く折り返し部14を形成した結果、折り返し部14の中心軸を含む仮想的な平面は、入口3の中心Cを含む仮想的な水平面に対し、直角ではなく鋭角をなす。折り返し部14は、湾曲出口部15との接続点(g)を基点として、吸気マニホールド2側(右側)に若干倒れるよう傾斜されている。   Although not specifically illustrated, as a result of forming the folded portion 14 as described above, the virtual plane including the central axis of the folded portion 14 is not perpendicular to the virtual horizontal plane including the center C of the inlet 3. Make an acute angle. The folded portion 14 is inclined so as to be slightly tilted to the intake manifold 2 side (right side) with the connection point (g) with the curved outlet portion 15 as a base point.

2つのEGR排出管、すなわち第1EGR排出管5と第2EGR排出管6は、折り返し部14における前半の曲がり部のアウトコーナー部、具体的には第1曲がり部17の出口側のアウトコーナー部に接続されている。第1EGR排出管5と第2EGR排出管6は、それぞれ仮想的に示すEGRバルブ20から延びてEGRガスを折り返し部14内に排出し、新気と合流させる。なお周知のようにEGRガスとは、排気通路(図示せず)から取り出され吸気通路に環流される排気ガスの一部を意味する。   The two EGR discharge pipes, that is, the first EGR discharge pipe 5 and the second EGR discharge pipe 6 are arranged at the outer corner portion of the bent portion of the first half of the folded portion 14, specifically, the outer corner portion on the outlet side of the first bent portion 17. It is connected. The first EGR discharge pipe 5 and the second EGR discharge pipe 6 extend from the EGR valve 20 shown virtually, discharge the EGR gas into the folded portion 14, and join the fresh air. As is well known, the EGR gas means a part of the exhaust gas taken out from the exhaust passage (not shown) and circulated to the intake passage.

第1EGR排出管5と第2EGR排出管6は、共に上下に長い縦長の断面形状を有し、一定の通路断面積を有する。第1EGR排出管5は、所定の曲率半径で湾曲された曲がり管状であり、第1曲がり部17の内部の中心部に向かってEGRガスを排出するよう指向されている。第2EGR排出管6は、直管状であるが、やはり第1曲がり部17の内部の中心部に向かってEGRガスを排出するよう指向されている。このように2つのEGR排出管5,6を備えることにより、後述するように、EGRガスと新気の接触面積を増加することができる。   Each of the first EGR discharge pipe 5 and the second EGR discharge pipe 6 has a vertically long cross-sectional shape that is vertically long and has a constant passage cross-sectional area. The first EGR discharge pipe 5 is a bent tube curved with a predetermined radius of curvature, and is directed to discharge EGR gas toward the center inside the first bent portion 17. The second EGR discharge pipe 6 is a straight tube, but is also directed to discharge the EGR gas toward the center inside the first bent portion 17. By providing the two EGR discharge pipes 5 and 6 as described above, the contact area between the EGR gas and fresh air can be increased as will be described later.

図5に示すように、本実施形態のEGRバルブ20は、EGRガスが導入される入口通路31と、入口通路31から対称的かつ二股状に分岐された2つの出口通路32,33と、各出口通路32,33の入口をそれぞれ開閉する弁体34,35と、これら弁体34,35を連結するロッド37と、ロッド37を往復動させることにより弁体34,35を同時に開閉作動させるアクチュエータ36とを有する。弁体34,35にはポペット弁タイプのものが使用される。一方の出口通路32は第1EGR排出管5に接続され、他方の出口通路32,33は第2EGR排出管6に接続される。アクチュエータ36は、電子制御ユニット(ECU)100からの開弁信号に基づいて弁体34,35を開閉作動させる。なお入口通路31には、EGRクーラ(図示せず)を通過した後のEGRガスが導入される。   As shown in FIG. 5, the EGR valve 20 of the present embodiment includes an inlet passage 31 into which EGR gas is introduced, two outlet passages 32 and 33 that are symmetrically and bifurcated from the inlet passage 31, Valve bodies 34 and 35 for opening and closing the inlets of the outlet passages 32 and 33 respectively, a rod 37 connecting the valve bodies 34 and 35, and an actuator for opening and closing the valve bodies 34 and 35 simultaneously by reciprocating the rod 37 36. As the valve bodies 34 and 35, those of the poppet valve type are used. One outlet passage 32 is connected to the first EGR discharge pipe 5, and the other outlet passages 32 and 33 are connected to the second EGR discharge pipe 6. The actuator 36 opens and closes the valve bodies 34 and 35 based on a valve opening signal from the electronic control unit (ECU) 100. Note that the EGR gas after passing through an EGR cooler (not shown) is introduced into the inlet passage 31.

特に本実施形態において、湾曲出口部15は、エルボ形状をなすように曲げられている。図5に詳細に示すように、湾曲出口部15は、エルボ形状をなすように直角に曲げられており、インコーナー側およびアウトコーナー側でそれぞれ所定の曲率半径R1,R2を有する。R1<R2である。アウトコーナー側には、曲がった直後に直線部21があるが、インコーナー側にはそのような直線部が存在しない。このようなエルボ形状とした結果、湾曲出口部15の通路断面積は、矢示するような吸気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれ、一旦増加し、その後減少する。   Particularly in the present embodiment, the curved outlet portion 15 is bent so as to form an elbow shape. As shown in detail in FIG. 5, the curved outlet portion 15 is bent at a right angle so as to form an elbow shape, and has predetermined curvature radii R <b> 1 and R <b> 2 on the in-corner side and the out-corner side, respectively. R1 <R2. There is a straight portion 21 on the out-corner side immediately after bending, but there is no such straight portion on the in-corner side. As a result of such an elbow shape, the passage cross-sectional area of the curved outlet portion 15 once increases and then decreases as it goes from the upstream side to the downstream side in the intake flow direction as indicated by the arrow.

本実施形態において、第1および第2EGR排出管5,6の接続位置から吸気マニホールド入口3までの間の吸気ダクト4には、二つの曲がり部(第2曲がり部19と湾曲出口部15)が形成される。   In the present embodiment, the intake duct 4 between the connection position of the first and second EGR discharge pipes 5 and 6 and the intake manifold inlet 3 has two bent portions (second bent portion 19 and curved outlet portion 15). It is formed.

次に、本実施形態の作用効果を説明する。   Next, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態によれば、特に湾曲出口部15の形状を上述の如きエルボ形状としたことにより、吸気マニホールド2への流入前に、EGRガスを新気と十分に接触させ、かつ混合させることができる。そして吸気マニホールド2内を経て吸気ポート1に到達した段階において、各気筒にEGRガスを均等に分配することができ、EGR率の気筒毎のばらつきを十分に抑制し、各気筒のEGR率すなわち気筒毎EGR率を均一化することができる。なおEGR率とは、単位時間当たりにおける新気量とEGRガス量の合計値に対するEGRガス量の割合(%)をいう。   According to the present embodiment, the shape of the curved outlet portion 15 is particularly an elbow as described above, so that the EGR gas can be sufficiently brought into contact with fresh air and mixed before flowing into the intake manifold 2. it can. Then, when the intake port 1 is reached through the intake manifold 2, the EGR gas can be evenly distributed to each cylinder, and the variation of the EGR rate for each cylinder is sufficiently suppressed, and the EGR rate of each cylinder, that is, the cylinder Every EGR rate can be made uniform. The EGR rate refers to the ratio (%) of the EGR gas amount to the total value of the fresh air amount and the EGR gas amount per unit time.

ここで理解を容易にするため、本実施形態と類似する比較例と比較して本実施形態の作用効果を説明する。   Here, in order to facilitate understanding, the operational effects of the present embodiment will be described in comparison with a comparative example similar to the present embodiment.

比較例は、湾曲出口部の構成のみが本実施形態と異なる。以下、比較例について本実施形態と同様の部分には図中同一符号を付して説明を割愛し、本実施形態との相違点を主に説明する。   The comparative example differs from the present embodiment only in the configuration of the curved outlet portion. Hereinafter, in the comparative example, the same parts as those in the present embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted. Differences from the present embodiment will be mainly described.

図6に、比較例の湾曲出口部15Aの構成を詳細に示す。図示するように、湾曲出口部15Aは、ベンド形状をなすように曲げられている。特に湾曲出口部15Aは、ベンド形状をなすように直角に曲げられており、その中心軸が所定の曲率半径R3を有する。R1<R2<R3である。このようなベンド形状とした結果、湾曲出口部15Aの通路断面積は、矢示するような吸気流れ方向の上流端gから下流端hにかけて一定となる。   FIG. 6 shows the configuration of the curved outlet portion 15A of the comparative example in detail. As illustrated, the curved outlet portion 15A is bent so as to form a bend shape. In particular, the curved outlet portion 15A is bent at a right angle so as to form a bend, and the central axis thereof has a predetermined radius of curvature R3. R1 <R2 <R3. As a result of such a bend shape, the cross-sectional area of the curved outlet portion 15A is constant from the upstream end g to the downstream end h in the intake flow direction as indicated by the arrow.

本発明者は、本実施形態と比較例の効果を検証するため、コンピュータシミュレーションによる試験を行った。その結果を図7および図8に示す。図7は本実施形態に関するもの、図8は比較例に関するものである。   The inventor conducted a test by computer simulation in order to verify the effects of the present embodiment and the comparative example. The results are shown in FIGS. FIG. 7 relates to this embodiment, and FIG. 8 relates to a comparative example.

試験モードとして、モード1からモード4までの4つのモードを設定した。各モードは、エンジン回転数、負荷、EGR率を変えた試験条件である。   Four modes from mode 1 to mode 4 were set as test modes. Each mode is a test condition in which the engine speed, load, and EGR rate are changed.

図7および図8の下段は、各モードにおける各気筒のEGR率(%)を示す。また図7および図8の上段は、各モードにおける各気筒のEGR率のばらつき(%)を示す。ある1気筒(対象気筒という)のEGR率のばらつきは、対象気筒のEGR率から全気筒の平均EGR率を減じて得られる差で表される。   7 and 8 show the EGR rate (%) of each cylinder in each mode. 7 and 8 show the variation (%) in the EGR rate of each cylinder in each mode. The variation in the EGR rate of a certain cylinder (referred to as a target cylinder) is represented by a difference obtained by subtracting the average EGR rate of all the cylinders from the EGR rate of the target cylinder.

図7に示すように、本実施形態の場合、全てのモードおよび気筒において、EGR率のばらつきを目標値±α%以内に確実に抑えることができる。   As shown in FIG. 7, in the case of the present embodiment, variations in the EGR rate can be reliably suppressed within the target value ± α% in all modes and cylinders.

これに対し図8に示すように、比較例の場合だと、モード2とモード4(いずれも高EGR)において、EGR率のばらつきが目標値±α%以内に収まらない気筒が存在する。   On the other hand, as shown in FIG. 8, in the case of the comparative example, in mode 2 and mode 4 (both are high EGR), there are cylinders whose EGR rate variation does not fall within the target value ± α%.

従って本実施形態は、比較例よりも気筒毎EGR率のばらつきを抑制し、気筒毎EGR率を均一化することができる。   Therefore, this embodiment can suppress variation in the EGR rate for each cylinder and make the EGR rate for each cylinder uniform compared to the comparative example.

図9および図10は、湾曲出口部15,15A周辺の流れの様子を模式的に示す。   9 and 10 schematically show the flow around the curved outlet portions 15 and 15A.

図9に示す本実施形態の場合、図示しない通路中心軸に沿った主流の他、図示するようなEGR率が比較的高い流れF1と、EGR率が比較的低い流れF2とがあることが判明した。なお流れF1はEGRガスが濃い流れと言い換えることができ、流れF2はEGRガスが薄い流れと言い換えることができる。   In the case of the present embodiment shown in FIG. 9, it is found that there are a flow F1 having a relatively high EGR rate and a flow F2 having a relatively low EGR rate, as shown, in addition to a main flow along a passage center axis (not shown). did. In addition, the flow F1 can be rephrased as a flow having a high EGR gas, and the flow F2 can be rephrased as a flow having a thin EGR gas.

吸気(新気とEGRガスの総称)が湾曲出口部15を通過して曲がるとき、通路断面積が増加、減少するので、これに起因して吸気の流れが乱される。流れF1は、きついインコーナー部を曲がった後、インコーナー出口側内壁22から剥離した流れである。また流れF2は、湾曲出口部15を曲がった後、通路外側から通路中心側に向かって回り込む流れである。これら流れF1,F2の接触、混合ないし攪拌作用により、新気とEGRガスの混合が促進され、気筒毎EGR率の均一化に有利となる。   When intake air (generic name for fresh air and EGR gas) bends after passing through the curved outlet portion 15, the cross-sectional area of the passage increases and decreases, thereby disturbing the flow of intake air. The flow F1 is a flow that peels off the inner wall 22 on the exit side of the in-corner after bending the tight in-corner portion. Further, the flow F2 is a flow that circulates from the outside of the passage toward the center of the passage after bending the curved outlet portion 15. By the contact, mixing or stirring action of these flows F1 and F2, mixing of fresh air and EGR gas is promoted, which is advantageous for uniformizing the EGR rate for each cylinder.

また、図11に示すように、本実施形態の吸気マニホールド入口3を中心(C)方向下流側から見たとき、概ねその上半分の領域と下半分の領域とで反対回りの旋回流ができる。こうした旋回流も新気とEGRガスの混合を促進し、気筒毎EGR率を均一化する上で有利である。   Further, as shown in FIG. 11, when the intake manifold inlet 3 of the present embodiment is viewed from the downstream side in the center (C) direction, a swirling flow in the opposite direction can be generally made in the upper half region and the lower half region. . Such a swirl flow is also advantageous in promoting mixing of fresh air and EGR gas and making the EGR rate for each cylinder uniform.

これに対し、図10に示す比較例の場合だと、吸気が湾曲出口部15Aを通過して曲がるとき、通路断面積が変わらないので、吸気は通路中心軸に沿ってよりスムーズに流れる傾向にあり、流れの乱れは生じ難い。インコーナー側では、インコーナー出口側内壁22に対する流れF1の剥離は少なくなる。またアウトコーナー側でも、流れF2は通路内壁に沿って流れる傾向にあり、通路中心側に回り込むような流れは少なくなる。これにより、流れF1,F2の混合作用は本実施形態より劣る結果となる。   On the other hand, in the case of the comparative example shown in FIG. 10, when the intake air passes through the curved outlet portion 15A and is bent, the passage cross-sectional area does not change, so that the intake air tends to flow more smoothly along the passage center axis. Yes, flow disturbance is unlikely to occur. On the in-corner side, the separation of the flow F1 from the in-corner outlet side inner wall 22 is reduced. On the out corner side, the flow F2 tends to flow along the inner wall of the passage, and the flow that goes around the center of the passage is reduced. Thereby, the mixing action of the flows F1 and F2 is inferior to the present embodiment.

なお、全てのモードにおいて前記と同様の流れの傾向があることが判明した。   It has been found that all the modes have the same flow tendency as described above.

図12および図13は、EGR排出管5,6の接続位置から吸気マニホールド入口3までの間の複数位置におけるEGR率分布を示す。図中、白抜きで示される領域R1が低EGR率領域、黒塗りで示される領域R3が高EGR率領域、ドット塗りで示される領域R2が中間EGR率領域である。中間EGR率領域R2は、EGRガスと新気の混合がある程度進んだ好ましい領域である。これに対し低EGR率領域R1は中間EGR率領域R2よりEGR率が低い領域であり、高EGR率領域R3は中間EGR率領域R2よりEGR率が高い領域であり、いずれも好ましくない。   12 and 13 show the EGR rate distribution at a plurality of positions between the connection position of the EGR exhaust pipes 5 and 6 and the intake manifold inlet 3. In the figure, a region R1 indicated by white is a low EGR rate region, a region R3 indicated by black is a high EGR rate region, and a region R2 indicated by dot is an intermediate EGR rate region. The intermediate EGR rate region R2 is a preferable region where the mixing of EGR gas and fresh air has progressed to some extent. On the other hand, the low EGR rate region R1 is a region where the EGR rate is lower than that of the intermediate EGR rate region R2, and the high EGR rate region R3 is a region where the EGR rate is higher than that of the intermediate EGR rate region R2.

これら図から分かるように、EGRガス導入開始から下流側に向かうにつれ、領域R1,R3は次第に減少し、領域R2は次第に増加する。これは、下流側に向かうにつれ新気とEGRガスの混合が進んでいくことを意味する。特に、図12に示す本実施形態では、図13に示す比較例よりも、吸気マニホールド入口3の位置において領域R3の位置が中心C寄りとなっている。これは、本実施形態の方が比較例よりも、EGRガスの濃い領域R3がマニホールド長手方向中間地点X1(図1参照)に近く、好ましいことを意味する。逆に比較例だと、EGRガスの濃い領域R3が中心Cおよびマニホールド長手方向中間地点X1に対しより後方に偏在し、後方の気筒(例えば#6気筒)において気筒毎EGR率が平均EGR率に対しより高くなる可能性がある。これは、気筒毎EGR率の均一化に不利である。   As can be seen from these figures, the regions R1 and R3 gradually decrease and the region R2 gradually increases from the start of EGR gas introduction toward the downstream side. This means that mixing of fresh air and EGR gas proceeds toward the downstream side. In particular, in the present embodiment shown in FIG. 12, the position of the region R3 is closer to the center C at the position of the intake manifold inlet 3 than in the comparative example shown in FIG. This means that the region where the EGR gas is deeper is closer to the manifold longitudinal direction intermediate point X1 (see FIG. 1) than in the comparative example, and this embodiment is preferable. On the other hand, in the comparative example, the EGR gas-rich region R3 is unevenly distributed rearward with respect to the center C and the manifold longitudinal direction intermediate point X1, and the EGR rate per cylinder becomes the average EGR rate in the rear cylinder (for example, # 6 cylinder). May be higher. This is disadvantageous for making the EGR rate for each cylinder uniform.

また図12に示す本実施形態では、図13に示す比較例よりも、吸気マニホールド入口3の位置において領域R2の面積が拡大され、またEGR率分布が中心対称に近づいている。これらも、気筒毎EGR率の均一化に有利である。   In the present embodiment shown in FIG. 12, the area of the region R2 is enlarged at the position of the intake manifold inlet 3, and the EGR rate distribution is closer to the central symmetry than the comparative example shown in FIG. These are also advantageous for making the EGR rate for each cylinder uniform.

ところで本実施形態では、2つのEGR排出管5,6を備えることにより、EGRガスと新気の接触面積を増加することができる。すなわち、図14に示すような通路断面積Aを有する1つのEGR排出管からEGRガスを排出するよりも、図15に示すような通路断面積A/2を有する2つのEGR排出管からEGRガスを排出した方が、図15にS1,S2で示す部分でEGRガスを新気に接触させられ、接触面積を増加できる。そしてEGRガスと新気の混合を促進させ、気筒毎EGR率の均一化を促進させることができる。   By the way, in this embodiment, the contact area of EGR gas and fresh air can be increased by providing the two EGR discharge pipes 5 and 6. That is, rather than discharging EGR gas from one EGR discharge pipe having a passage cross-sectional area A as shown in FIG. 14, EGR gas is discharged from two EGR discharge pipes having a passage cross-sectional area A / 2 as shown in FIG. When the gas is discharged, the EGR gas is brought into contact with fresh air at the portions indicated by S1 and S2 in FIG. 15, and the contact area can be increased. And mixing of EGR gas and fresh air can be promoted, and uniformization of the EGR rate for each cylinder can be promoted.

以上述べたように本実施形態によれば、気筒毎EGR率の均一化を有利に行うことができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to advantageously equalize the EGR rate for each cylinder.

このほか、本実施形態は次の利点をも有する。   In addition, this embodiment has the following advantages.

(1)本実施形態では吸入空気量の気筒間ばらつきも小さく、気筒毎EGR率のばらつきが小さいことも相俟って、吸気中の各ガス成分を各気筒に均等に分配できる。   (1) In the present embodiment, the variation in the intake air amount among the cylinders is small, and the variation in the EGR rate for each cylinder is small, so that each gas component in the intake air can be evenly distributed to each cylinder.

(2)スロットルバルブ16へのEGRガスの吹き返しも回避できる。   (2) Blow-back of EGR gas to the throttle valve 16 can be avoided.

(3)本実施形態では、EGRガスを吸気ダクト4内に導入してから吸気マニホールド入口3に至るまでの間に、吸気の流れを必要かつ十分なだけ乱し、EGRガスの新気との混合と吸気抵抗の低減とを両立することができる。すなわち、混合を優先して吸気の流れを必要以上に乱せば、吸気抵抗が増加し、ダクト形状によって得られる最大吸入空気量が低下する。逆に、吸気抵抗低減を優先して吸気を必要以上に乱さないようにすれば、自ずと混合が不十分となり、気筒毎EGR率の均一化に不利である。本実施形態では、吸気マニホールド入口3に至った時点で殆ど全ての混合を丁度終えるよう、折り返し部14、湾曲出口部15およびEGR排出管5,6が構成されている。従って、吸気抵抗の増加を必要最小限に止めつつ、上記の相反する要求を満足することができる。   (3) In the present embodiment, the flow of the intake air is disturbed as much as necessary and sufficient from the introduction of the EGR gas into the intake duct 4 until the intake manifold inlet 3 is reached. It is possible to achieve both mixing and reduction of intake resistance. That is, if mixing is prioritized and the flow of intake air is disturbed more than necessary, the intake resistance increases and the maximum intake air amount obtained by the duct shape decreases. On the other hand, if priority is given to reducing the intake resistance so as not to disturb the intake more than necessary, mixing is naturally insufficient, which is disadvantageous for making the EGR rate for each cylinder uniform. In the present embodiment, the turn-back portion 14, the curved outlet portion 15, and the EGR discharge pipes 5 and 6 are configured so that almost all mixing is just finished when the intake manifold inlet 3 is reached. Therefore, it is possible to satisfy the above conflicting demands while suppressing an increase in the intake resistance to a necessary minimum.

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。例えば、本実施形態の構成を左右逆にした実施形態、あるいは本実施形態の構成を上下逆にした実施形態、あるいは本実施形態の構成の前後と左右を入れ替えた実施形態(すなわち全体として左右方向に長い実施形態)等も可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, other embodiment is possible for this invention. For example, an embodiment in which the configuration of the present embodiment is reversed left and right, an embodiment in which the configuration of the present embodiment is reversed upside down, or an embodiment in which the front and rear and the left and right of the configuration of the present embodiment are interchanged (ie, the horizontal direction as a whole) Long embodiments) and the like are also possible.

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes all modifications, applications, and equivalents included in the concept of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

1 吸気ポート
2 吸気マニホールド
3 入口
4 吸気ダクト
5 第1EGR排出管
6 第2EGR排出管
14 折り返し部
15 湾曲出口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake port 2 Intake manifold 3 Inlet 4 Intake duct 5 1st EGR exhaust pipe 6 2nd EGR exhaust pipe 14 Folding part 15 Curved exit part

Claims (5)

多気筒内燃機関の各気筒の吸気ポートに吸気を分配する吸気マニホールドと、
前記吸気マニホールドの入口に接続された吸気ダクトと、
前記吸気ダクトに接続され、前記吸気ダクト内にEGRガスを排出する2つのEGR排出管と、
を備え、
前記吸気ダクトは、上流側から下流側に向かうにつれ上下方向に折り返される折り返し部と、前記折り返し部の下流端から延びて側方に曲げられ、前記吸気マニホールドの入口に接続される湾曲出口部とを有し、
前記2つのEGR排出管は、前記折り返し部における前半の曲がり部のアウトコーナー部に接続され、
前記湾曲出口部は、エルボ形状をなすように曲げられている
ことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
An intake manifold that distributes intake air to the intake ports of each cylinder of the multi-cylinder internal combustion engine;
An intake duct connected to the inlet of the intake manifold;
Two EGR exhaust pipes connected to the intake duct and exhausting EGR gas into the intake duct;
With
The intake duct has a folded portion that is folded up and down as it goes from the upstream side to the downstream side, a curved outlet portion that extends from the downstream end of the folded portion and is bent sideways and connected to the inlet of the intake manifold. Have
The two EGR discharge pipes are connected to an out corner portion of a bent portion in the first half of the folded portion,
The intake structure for an internal combustion engine, wherein the curved outlet portion is bent so as to form an elbow shape.
前記湾曲出口部は、上流側から下流側に向かうにつれ、一旦増加され、その後減少される通路断面積を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気構造。
The intake structure for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the curved outlet portion has a passage cross-sectional area that is once increased and then decreased as it goes from the upstream side to the downstream side.
前記折り返し部はコ字状に折り返され、前記2つのEGR排出管は、前記折り返し部における最初の曲がり部のアウトコーナー部に接続されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の吸気構造。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the folded portion is folded in a U shape, and the two EGR discharge pipes are connected to an out corner portion of a first bent portion in the folded portion. Engine intake structure.
前記2つのEGR排出管のうち、一方が直管状であり、他方が曲がり管状である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
The intake structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the two EGR exhaust pipes is a straight tube and the other is a bent tube.
前記吸気マニホールドの入口が、マニホールド長手方向の中央部でかつ前記吸気マニホールドの側部に配置されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
The intake structure for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein an inlet of the intake manifold is disposed at a central portion in a longitudinal direction of the manifold and at a side portion of the intake manifold.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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