JP2019007463A - Internal combustion engine - Google Patents

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宏朗 尾井
Hiroo Oi
宏朗 尾井
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Abstract

To weaken reverse-directional revolution airflow occurring in a combustion chamber of a cylinder to intensify in-cylinder flow, regardless of an operational condition of an internal combustion engine.SOLUTION: An internal combustion engine is configured such that suctioned air is split in a process where the suctioned air flows into a combustion chamber of a cylinder through a suction port, then one becomes a desired normal-directional revolution airflow in the combustion chamber, and the other one becomes a revolution airflow reverse thereto in the combustion chamber, wherein at a portion adjacent to flow as the reverse-directional revolution airflow, provided is a plasma actuator configured to generate airflow in a direction of cancelling or weakening the flow.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、気筒の燃焼室内で生じる旋回気流を制御して好適な燃焼を実現する内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine that realizes suitable combustion by controlling a swirling airflow generated in a combustion chamber of a cylinder.

内燃機関の気筒の燃焼室内では、吸気行程により、気筒の(ピストンの進退方向に沿った)中心軸に対して平行な面に沿った縦の旋回気流であるタンブルや、気筒の中心軸を取り巻くような旋回気流であるスワールといった筒内流が発生する。この筒内流は、圧縮行程において、圧縮上死点に向かって運動するピストンに押しつぶされて小さな渦や乱流へと崩壊する。燃焼室内に生じる筒内流を強化すれば、吸気と燃料とを十分に混合することが可能となり、燃焼をより促進または安定化することができると考えられる。   In a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine, a tumble that is a vertical swirling air flow along a plane parallel to the central axis (along the piston's forward / backward direction) of the cylinder and the central axis of the cylinder is surrounded by an intake stroke An in-cylinder flow such as a swirl that is a swirling airflow is generated. In the compression stroke, this in-cylinder flow is crushed by the piston moving toward the compression top dead center and collapses into small vortices and turbulent flows. If the in-cylinder flow generated in the combustion chamber is strengthened, it is considered that intake air and fuel can be sufficiently mixed, and combustion can be further promoted or stabilized.

吸気ポートを通じて気筒に流入する吸気は、その過程で、ポペット弁である吸気バルブの弁体の傘部に衝突して分流する。結果、分かたれた流れの一方が燃焼室内で所望の正方向の旋回気流となり、他方が燃焼室内でこれとは逆方向の旋回気流となる。筒内流を強化するためには、後者の逆方向の旋回気流をできるだけ弱めることが求められる。   The intake air flowing into the cylinder through the intake port collides with the umbrella portion of the valve body of the intake valve that is a poppet valve in the process, and is divided. As a result, one of the divided flows becomes a desired swirling airflow in the combustion chamber, and the other becomes a swirling airflow in the opposite direction in the combustion chamber. In order to strengthen the in-cylinder flow, it is required to weaken the latter swirling airflow in the opposite direction as much as possible.

下記特許文献には、気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタを設置し、このインジェクタからの噴射燃料を逆方向の旋回気流にぶつけてこれを打ち消すという技術思想が開示されている。   The following patent document discloses a technical idea that an injector for directly injecting fuel is installed in a combustion chamber of a cylinder, and the injected fuel from the injector is hit against a swirling airflow in a reverse direction to cancel the fuel.

しかしながら、インジェクタから燃料を噴射する量は、そのときの内燃機関のエンジン回転数や要求負荷率(アクセル開度)といった運転領域に依存する。それ故、あらゆる運転領域において、逆方向の旋回気流を噴射燃料により打ち消すことは困難を伴う。   However, the amount of fuel injected from the injector depends on the operating region such as the engine speed and the required load factor (accelerator opening) of the internal combustion engine at that time. Therefore, it is difficult to cancel the swirling airflow in the reverse direction with the injected fuel in all operating regions.

特開2009−047073号公報JP 2009-047073 A

本発明は、内燃機関の運転条件如何によらず、気筒の燃焼室内に生ずる逆方向の旋回気流を弱めて筒内流を強化することを所期の目的としている。   An object of the present invention is to strengthen the in-cylinder flow by weakening the swirling airflow in the reverse direction generated in the combustion chamber of the cylinder regardless of the operating conditions of the internal combustion engine.

本発明では、吸気が吸気ポートを通じて気筒の燃焼室内に流入する過程で分流し、その一方が燃焼室内で所望の正方向の旋回気流となり、他方が燃焼室内でこれとは逆方向の旋回気流となるものにおいて、逆方向の旋回気流となる流れに隣接する部位に、当該流れを打ち消しまたはこれを弱めるような方向の気流を生じさせるプラズマアクチュエータを設けた内燃機関を構成した。   In the present invention, the intake air is divided in the process of flowing into the combustion chamber of the cylinder through the intake port, one of which is a desired forward swirling air flow in the combustion chamber, and the other is a swirling air flow in the opposite direction in the combustion chamber. In this configuration, an internal combustion engine having a plasma actuator that generates an airflow in a direction that cancels or weakens the flow at a portion adjacent to the flow that becomes the swirling airflow in the reverse direction is configured.

本発明によれば、内燃機関の運転条件如何によらず、気筒の燃焼室内に生ずる逆方向の旋回気流を弱めて筒内流を強化することができる。   According to the present invention, the in-cylinder flow can be strengthened by weakening the swirling airflow in the reverse direction generated in the combustion chamber of the cylinder, regardless of the operating conditions of the internal combustion engine.

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine and control apparatus in one Embodiment of this invention. 同実施形態の内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。The sectional side view which shows an example of the plasma actuator applied to the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。The sectional side view which shows an example of the plasma actuator applied to the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。The sectional side view which shows an example of the plasma actuator applied to the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関に適用されるプラズマアクチュエータの一例を示す側断面図。The sectional side view which shows an example of the plasma actuator applied to the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関の一つの気筒の側断面図。The sectional side view of one cylinder of the internal combustion engine of the embodiment.

本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1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、火花点火式の4ストローク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。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

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14へと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、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。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port 14 of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポート15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及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated by burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port 15 of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)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における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通する外部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バルブ23とを要素とする。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またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、特にサージタンク33に接続している。   The exhaust gas recirculation device 2 realizes a so-called high pressure loop EGR, and an external EGR that communicates the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3. The passage 21, an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and an EGR valve 23 that opens and closes the EGR passage 21 and controls the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage 21 are used as elements. The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined location downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, particularly to the surge tank 33.

本実施形態の内燃機関の制御装置であるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   An ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device for an internal combustion engine according to the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

ECU100の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサ(エンジン回転センサ)から出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、内燃機関に要求されるエンジン負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号d、気筒1を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号e、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、ブレーキペダルが踏まれていることまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサ(ブレーキスイッチやマスタシリンダ圧センサ等)から出力されるブレーキ信号h等が入力される。   The input interface of the ECU 100 includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle output from a crank angle sensor (engine rotation sensor) that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed. Signal b, accelerator pedal depression amount or throttle valve 32 opening as an accelerator opening (in other words, an engine load required for the internal combustion engine), an accelerator opening signal c output from a sensor, and the temperature of the internal combustion engine Cooling water temperature signal d output from the water temperature sensor for detecting the suggested cooling water temperature, vibration signal e output from the vibration type knock sensor for detecting the magnitude of vibration of the cylinder block containing the cylinder 1, intake passage 3 (especially surge tank 33), output from temperature / pressure sensor that detects intake air temperature and intake pressure An intake temperature / intake pressure signal f, a cam angle signal g output from a cam angle sensor at a plurality of cam angles of an intake camshaft, a sensor that detects whether the brake pedal is depressed or the amount of depression of the brake pedal ( A brake signal h or the like output from a brake switch, a master cylinder pressure sensor, or the like is input.

ECU100の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l等を出力する。   From the output interface of the ECU 100, an ignition signal i for the igniter, a fuel injection signal j for the injector 11, an opening operation signal k for the throttle valve 32, an opening operation signal l for the EGR valve 23, and the like. Output.

ECU100のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU100は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(吸気に占めるEGRガスの割合、EGR量)等といった各種運転パラメータを決定する。ECU100は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 100 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 100 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed and intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (occupying the intake air) Various operating parameters such as EGR gas ratio and EGR amount) are determined. The ECU 100 applies various control signals i, j, k, and l corresponding to the operation parameters via the output interface.

しかして、本実施形態の内燃機関には、気筒1の吸気行程中に燃焼室内に生じる気流51、52を操作するための流動制御装置10を設けている。本実施形態における流動制御装置は、プラズマアクチュエータ10を用いたものである。プラズマアクチュエータ10は、誘電体203を挟んで対をなす電極201、202を配置し、電極201、202間に交流電圧またはパルス電圧を印加することで、誘電体203の表面側の電極201近傍にプラズマ0及び気体の流れ40を生じさせる。   Therefore, the internal combustion engine of the present embodiment is provided with the flow control device 10 for operating the airflows 51 and 52 generated in the combustion chamber during the intake stroke of the cylinder 1. The flow control device in this embodiment uses a plasma actuator 10. In the plasma actuator 10, electrodes 201 and 202 that make a pair are arranged with a dielectric 203 interposed therebetween, and an AC voltage or a pulse voltage is applied between the electrodes 201 and 202, so that the surface of the dielectric 203 is near the electrode 201. A plasma 0 and a gas flow 40 are generated.

図2ないし図5に示すように、本実施形態におけるプラズマアクチュエータ10は、上側電極201及び下側電極202の対と、これら電極間に挟まれる誘電体203とを要素とするユニット20を複数個、一定方向に沿って間欠的に配列してなる。   As shown in FIGS. 2 to 5, the plasma actuator 10 according to the present embodiment includes a plurality of units 20 each having a pair of an upper electrode 201 and a lower electrode 202 and a dielectric 203 sandwiched between these electrodes. , Arranged intermittently along a certain direction.

上側電極201は、前後方向(ユニット20の配列方向。図中横方向)に沿った幅寸法が下側電極202のそれよりも小さい。また、上下方向(電極201、202が誘電体203を挟む方向、または誘電体203の表面の法線方向。図中縦方向)の厚みも小さく薄い。各ユニット20の上側電極201は、誘電体203の表面に露出させる、または、下側電極202と比べてより誘電体203の表面に近い位置に配置する。後者の場合、上側電極201にプラズマ生成を妨げないコーティングを施すか、若しくは図4に示しているように、上側電極201を誘電体203の(プラズマ0が生成される)表面下に埋設するようにして、上側電極201を直接気流に触れさせないようにすることができる。   The upper electrode 201 has a width dimension along the front-rear direction (the arrangement direction of the units 20, the horizontal direction in the drawing) smaller than that of the lower electrode 202. In addition, the thickness in the vertical direction (the direction in which the electrodes 201 and 202 sandwich the dielectric 203 or the normal direction of the surface of the dielectric 203; the vertical direction in the figure) is small and thin. The upper electrode 201 of each unit 20 is exposed on the surface of the dielectric 203 or disposed closer to the surface of the dielectric 203 than the lower electrode 202. In the latter case, a coating that does not interfere with plasma generation is applied to the upper electrode 201, or as shown in FIG. 4, the upper electrode 201 is embedded under the surface of the dielectric 203 (where plasma 0 is generated). Thus, the upper electrode 201 can be prevented from directly touching the airflow.

下側電極202は、上側電極201と比較して前後方向に大きく拡張する。各ユニット20の下側電極202は、図2及び図4に示しているように誘電体203の裏面に露出させてもよく、図3及び図5に示しているように誘電体203内に埋設してもよい。下側電極202は、同じユニット20を構成する上側電極201に対して前方に偏倚した位置にある。即ち、下側電極202の直上に上側電極201は存在していない。   The lower electrode 202 is greatly expanded in the front-rear direction compared to the upper electrode 201. The lower electrode 202 of each unit 20 may be exposed on the back surface of the dielectric 203 as shown in FIGS. 2 and 4, and embedded in the dielectric 203 as shown in FIGS. 3 and 5. May be. The lower electrode 202 is in a position biased forward with respect to the upper electrode 201 constituting the same unit 20. That is, the upper electrode 201 does not exist immediately above the lower electrode 202.

誘電体203は、典型的には樹脂やセラミックである。誘電体材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等のポリマー系絶縁体や、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素等のセラミック系絶縁体を採用することが好適である。   The dielectric 203 is typically resin or ceramic. As the dielectric material, it is preferable to employ polymer insulators such as polytetrafluoroethylene and polyimide, and ceramic insulators such as alumina, zirconia, and silicon nitride.

各ユニット20の上側電極201と、当該ユニット20と隣り合う他のユニット20の下側電極202との間には、遮蔽部30を設ける。遮蔽部30は、一のユニット20の上側電極201と、他のユニット20の下側電極202との間でプラズマが生成されるのを阻害する役割を担う。遮蔽部30は、誘電体材料を主体とし、各ユニット20の上側電極201の後背にあって、電極21、22が挟んでいる誘電体203の表面から、少なくとも上側電極201の上面と略同じ高さまで迫り出している。図2、図3及び図5に示しているものでは、遮蔽部30の高さが上側電極201の上面を越えており、また、遮蔽部30が上側電極201の上面の一部に覆い被さっている。図4に示しているものでは、遮蔽部30の高さが上側電極201の上面と略面一となっており、下側電極202の直上にある誘電体203の表面とがなだらかに連続している。   The shielding unit 30 is provided between the upper electrode 201 of each unit 20 and the lower electrode 202 of another unit 20 adjacent to the unit 20. The shielding unit 30 plays a role of inhibiting generation of plasma between the upper electrode 201 of one unit 20 and the lower electrode 202 of the other unit 20. The shielding part 30 is mainly made of a dielectric material, is located behind the upper electrode 201 of each unit 20 and is at least approximately the same height as the upper surface of the upper electrode 201 from the surface of the dielectric 203 sandwiched between the electrodes 21 and 22. It is approaching. 2, 3, and 5, the height of the shielding part 30 exceeds the upper surface of the upper electrode 201, and the shielding part 30 covers a part of the upper surface of the upper electrode 201. Yes. In the example shown in FIG. 4, the height of the shielding portion 30 is substantially flush with the upper surface of the upper electrode 201, and the surface of the dielectric 203 immediately above the lower electrode 202 is gently continuous. Yes.

本プラズマアクチュエータ10を用いるに際しては、各ユニット20の上側電極201及び下側電極202間に、例えば1kVないし10kV程度の高圧、1kHzないし20kHz程度の周波数の、脈流電圧(直流パルス電圧)または交流電圧を印加する。印加電圧及び周波数は、電極201、202の寸法や電極201、202間の距離、誘電体203の誘電率等に応じて定める。   When using this plasma actuator 10, between the upper electrode 201 and the lower electrode 202 of each unit 20, for example, a high voltage of about 1 kV to 10 kV, a pulsating voltage (DC pulse voltage) or an AC voltage of about 1 kHz to 20 kHz. Apply voltage. The applied voltage and frequency are determined according to the dimensions of the electrodes 201 and 202, the distance between the electrodes 201 and 202, the dielectric constant of the dielectric 203, and the like.

両電極201、202間に電圧を印加すると、下側電極202の直上にある誘電体203の表面にプラズマ0が生成され、このプラズマ0に起因して、誘電体203の表面上に気流、即ち気体の衝撃波40が発生する。衝撃波40は、同一のユニット20を構成する上側電極201から下側電極202に向かう方向に、換言すれば後方から前方に向かって流れる。プラズマ0を生成するユニット20が前後方向に並んでいることから、誘電体203の表面上を流れる衝撃波40は、あるユニット20から別のユニット20へと伝搬してゆくにつれて加速され、強化される。   When a voltage is applied between the two electrodes 201 and 202, a plasma 0 is generated on the surface of the dielectric 203 immediately above the lower electrode 202. Due to the plasma 0, an air flow on the surface of the dielectric 203, that is, A gas shock wave 40 is generated. The shock wave 40 flows in a direction from the upper electrode 201 constituting the same unit 20 toward the lower electrode 202, in other words, from the rear to the front. Since the units 20 that generate the plasma 0 are arranged in the front-rear direction, the shock wave 40 flowing on the surface of the dielectric 203 is accelerated and strengthened as it propagates from one unit 20 to another unit 20. .

本実施形態では、このようなプラズマアクチュエータ10を用いて、気筒1の燃焼室内に生じる所望の正方向のタンブル流51とは逆方向に流れようとする逆タンブル流52を弱め、以て主流のタンブル流51を強化する。   In the present embodiment, such a plasma actuator 10 is used to weaken a reverse tumble flow 52 that tends to flow in a direction opposite to the desired forward tumble flow 51 generated in the combustion chamber of the cylinder 1, and thereby mainstream. The tumble flow 51 is strengthened.

図6に示すように、吸気ポート14を通じて気筒1に流入する吸気50は、その過程で、吸気バルブ141の弁体の傘部に衝突して分流する。結果、分かたれた流れの一方51が燃焼室内で主流のタンブル流51(図中実線で表す)となり、他方が燃焼室内で逆タンブル流52(図中鎖線で表す)となる。本実施形態の内燃機関においては、
・吸気ポート14における逆タンブル流52となる流れに隣接する部位(即ち、気筒1の燃焼室に向けて湾曲する吸気ポート14における気筒1の中心軸(点火プラグ12が取り付けられる位置)から遠い側(図中下方)の壁面。なお、主流のタンブル流51となる流れは吸気ポート14における気筒1に中心軸に近い側(図中上方)の壁面に沿って流れる)
・シリンダヘッドにおける気筒1の燃焼室の天井部であって逆タンブル流52に隣接する部位(吸気ポート14における内周側の壁面に連なる壁面)
・気筒1のシリンダボアにおける逆タンブル流52に隣接する部位(吸気ポート14における内周側の壁面の方にある壁面)
のうちの何れか少なくとも一つに、プラズマアクチュエータ10を設置する。そして、プラズマアクチュエータ10は、逆タンブル流52を弱める方向、即ち逆タンブル流52に反する方向の成分を含む方向に、気体の衝撃波40(図中白矢印で表す)を発生させる。
As shown in FIG. 6, the intake air 50 flowing into the cylinder 1 through the intake port 14 collides with the umbrella portion of the valve body of the intake valve 141 in the process, and is divided. As a result, one of the divided flows 51 becomes a main tumble flow 51 (represented by a solid line in the figure) in the combustion chamber, and the other becomes a reverse tumble flow 52 (represented by a chain line in the figure) in the combustion chamber. In the internal combustion engine of the present embodiment,
A portion of the intake port 14 adjacent to the flow that becomes the reverse tumble flow 52 (that is, the side far from the center axis of the cylinder 1 (position where the spark plug 12 is attached) in the intake port 14 curved toward the combustion chamber of the cylinder 1) (The lower wall in the figure. The main stream of the tumble flow 51 flows along the wall (on the upper side in the figure) of the intake port 14 closer to the center axis of the cylinder 1).
A portion of the cylinder head at the ceiling of the combustion chamber of the cylinder 1 and adjacent to the reverse tumble flow 52 (a wall surface connected to the inner peripheral wall surface of the intake port 14)
A portion adjacent to the reverse tumble flow 52 in the cylinder bore of the cylinder 1 (a wall surface on the inner peripheral wall surface of the intake port 14)
The plasma actuator 10 is installed in at least one of the above. Then, the plasma actuator 10 generates a gas shock wave 40 (represented by a white arrow in the figure) in a direction that weakens the reverse tumble flow 52, that is, a direction that includes a component in a direction opposite to the reverse tumble flow 52.

本実施形態では、吸気50が吸気ポート14を通じて気筒1の燃焼室内に流入する過程で分流し、その一方51が燃焼室内で所望の正方向の旋回気流となり、他方52が燃焼室内でこれとは逆方向の旋回気流となるものにおいて、逆方向の旋回気流52となる流れに隣接する部位に、当該流れ52を打ち消しまたはこれを弱めるような方向の気流40を生じさせるプラズマアクチュエータ10を設けた内燃機関を構成した。   In the present embodiment, the intake air 50 is diverted in the process of flowing into the combustion chamber of the cylinder 1 through the intake port 14, one of which is a desired positive swirling airflow in the combustion chamber, and the other 52 is in the combustion chamber. An internal combustion engine provided with a plasma actuator 10 that generates an air flow 40 in a direction that cancels or weakens the flow 52 in a portion adjacent to the flow that forms the reverse swirl air flow 52 in a reverse swirl air flow. The organization was configured.

本実施形態によれば、気筒1の燃焼室内で生じる逆方向の旋回気流52を弱められ、その結果として燃焼室内で生じる所望の正方向の旋回気流51を強い状態のままで維持することができる。従って、混合気の燃焼の安定化や、初期燃焼速度の向上を見込める。そして、吸気のEGR率の上限を引き上げることが許容されるため、ポンピングロスの低減による内燃機関の燃費性能の良化や、燃焼温度の低下によるノッキングの抑制(さらには、点火タイミングをMBT(Minimum advance for Best Torque)により近づけることが可能となる)、有害物質の排出量の削減に奏効する。   According to the present embodiment, the reverse swirl airflow 52 generated in the combustion chamber of the cylinder 1 can be weakened, and as a result, the desired forward swirl airflow 51 generated in the combustion chamber can be maintained in a strong state. . Therefore, stabilization of the air-fuel mixture combustion and improvement of the initial combustion speed can be expected. Since it is allowed to raise the upper limit of the intake EGR rate, the fuel consumption performance of the internal combustion engine is improved by reducing the pumping loss, and knocking suppression by lowering the combustion temperature (in addition, the ignition timing is set to MBT (Minimum)). (advance for Best Torque)), which is effective in reducing the emission of harmful substances.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、吸気が吸気ポート14を通じて気筒1の燃焼室内に流入する過程で分流し、その一方が燃焼室内で所望の正方向のスワール流なり、他方が燃焼室内でこれとは逆方向のスワール流となる内燃機関にあって、吸気ポート14の壁面、気筒1の燃焼室の天井部の壁面、及び/または、気筒1のシリンダボアの壁面における、逆方向のスワール流となる流れに隣接する部位に、当該流れを打ち消しまたはこれを弱めるような方向の気流40を生じさせるプラズマアクチュエータ10を設置し、以て所望のスワール流の強化を図ることも可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the intake air is diverted in the process of flowing into the combustion chamber of the cylinder 1 through the intake port 14, one of which is a desired forward swirl flow in the combustion chamber, and the other is a swirl flow in the opposite direction in the combustion chamber. In the internal combustion engine, the wall surface of the intake port 14, the wall surface of the ceiling portion of the combustion chamber of the cylinder 1, and / or the wall surface of the cylinder bore of the cylinder 1 adjacent to the flow that becomes the swirl flow in the reverse direction, It is also possible to install a plasma actuator 10 that generates an air flow 40 in a direction that cancels or weakens the flow, thereby enhancing the desired swirl flow.

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。   In addition, the specific configuration of each part can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。   The present invention can be applied to an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

1…気筒
10…プラズマアクチュエータ
14…吸気ポート
40…逆方向の旋回気流を打ち消しまたは弱める気流
50…吸気
51…正方向の旋回気流
52…逆方向の旋回気流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 10 ... Plasma actuator 14 ... Intake port 40 ... Air flow which cancels or weakens a reverse swirl flow 50 ... Intake 51 ... Forward swirl flow 52 ... Reverse swirl flow

Claims (1)

吸気が吸気ポートを通じて気筒の燃焼室内に流入する過程で分流し、その一方が燃焼室内で所望の正方向の旋回気流となり、他方が燃焼室内でこれとは逆方向の旋回気流となるものにおいて、
逆方向の旋回気流となる流れに隣接する部位に、当該流れを打ち消しまたはこれを弱めるような方向の気流を生じさせるプラズマアクチュエータを設けた内燃機関。
Intake air is divided in the process of flowing into the combustion chamber of the cylinder through the intake port, one of which becomes a desired forward swirling air flow in the combustion chamber, and the other becomes a swirling air flow in the opposite direction in the combustion chamber,
An internal combustion engine provided with a plasma actuator that generates an airflow in a direction that cancels or weakens the flow at a portion adjacent to a flow that becomes a swirling airflow in the reverse direction.
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