JP2022006563A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関に関し、より詳細には、EGRガスを各気筒に分配するEGR分配通路を備える内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to an internal combustion engine including an EGR distribution passage for distributing EGR gas to each cylinder.
特許文献1には、内燃機関の吸気装置が開示されている。この吸気装置はEGRガスを、各気筒に分配するEGRガス分配管を備えている。このEGRガス分配管は、その内部で生じた凝縮水が特定気筒に偏って流入することを抑制する構造を有している。具体的には、EGRガス分配管が備える構造は、EGRガス分配管から特定気筒に向かう凝縮水の流れを規制するというものである。
上述した特許文献1に記載の対策のように、凝縮水の流れを規制する構造では、凝縮水の発生量が多くなったときに、凝縮水の偏りを十分に抑制することが困難となることが懸念される。
In a structure that regulates the flow of condensed water as in the measures described in
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、複数の気筒にそれぞれ設けられた複数の吸気枝通路にEGRガスを分配するEGR分配通路を備える内燃機関において、EGR分配通路内での凝縮水の発生及びEGR分配通路からの凝縮水の排出を積極的に行いつつ、凝縮水が特定気筒に偏って流入することを抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and in an internal combustion engine provided with an EGR distribution passage for distributing EGR gas to a plurality of intake branch passages provided in a plurality of cylinders, the inside of the EGR distribution passage is provided. It is an object of the present invention to be able to suppress the uneven inflow of condensed water to a specific cylinder while actively generating the condensed water in the EGR distribution passage and discharging the condensed water from the EGR distribution passage.
本発明に係る内燃機関は、複数の気筒と、吸気通路と、EGR分配通路とを備える。吸気通路は、複数の気筒にそれぞれ接続された複数の吸気枝通路を有する。EGR分配通路は、複数の吸気枝通路にEGRガスを分配する。
EGR分配通路は、複数の吸気枝通路のそれぞれに接続された気筒別EGR流路を含む。
気筒別EGR流路は、鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、対応する吸気枝通路に対して鉛直方向の上方からEGRガスを導入する。
気筒別EGR流路の内部には、鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、新気が流れる新気導入管が配置されている。
The internal combustion engine according to the present invention includes a plurality of cylinders, an intake passage, and an EGR distribution passage. The intake passage has a plurality of intake branch passages connected to each of the plurality of cylinders. The EGR distribution passage distributes the EGR gas to a plurality of intake branch passages.
The EGR distribution passage includes a cylinder-specific EGR passage connected to each of the plurality of intake branch passages.
The cylinder-specific EGR flow path is formed so as to extend along the vertical direction, and EGR gas is introduced from above in the vertical direction with respect to the corresponding intake branch passage.
Inside the EGR flow path for each cylinder, a fresh air introduction pipe that is formed so as to extend along the vertical direction and through which fresh air flows is arranged.
本発明によれば、それぞれの気筒別EGR流路内において、EGRガスよりも温度の低い新気が流れる新気導入管の壁面を利用して、EGRガスに含まれる水分を積極的に凝縮させることができる。そして、生成された凝縮水をEGRガスの流れ及び重力の作用を利用して各吸気枝通路に積極的に排出することができる。このため、凝縮水が特定気筒に偏って流入することを抑制できる。 According to the present invention, the moisture contained in the EGR gas is positively condensed in the EGR flow path for each cylinder by using the wall surface of the fresh air introduction pipe through which the fresh air having a temperature lower than that of the EGR gas flows. be able to. Then, the generated condensed water can be positively discharged to each intake branch passage by utilizing the flow of EGR gas and the action of gravity. Therefore, it is possible to prevent the condensed water from flowing into a specific cylinder in a biased manner.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態及び参考例について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略又は簡略する。また、以下に示す実施の形態及び参考例において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態及び参考例において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 Hereinafter, embodiments and reference examples of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the elements common to each figure are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted or simplified. In addition, when the number, quantity, quantity, range, etc. of each element is mentioned in the embodiments and reference examples shown below, except when explicitly stated or when the number is clearly specified in principle. , The invention is not limited to the numbers mentioned. In addition, the structures and the like described in the embodiments and reference examples shown below are not necessarily essential to the present invention, except when explicitly stated or clearly specified in principle.
1.実施の形態に係る内燃機関
1-1.構成
図1は、本実施形態に係る内燃機関10の要部の構成を説明するための模式図である。内燃機関10は、自動車等の車両に搭載される。内燃機関10は、複数の(一例として、4つ)の気筒12と、各気筒12に接続される吸気通路14とを備えている。図1には、4つの気筒12のうちの2つの気筒12#1、12#2と、これらに接続される吸気通路14の部位とが表されている。
1. 1. Internal combustion engine according to the embodiment 1-1. Configuration FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a main part of the
具体的には、吸気通路14の入口には、エアクリーナ16が配置されている。吸気通路14におけるエアクリーナ16の下流側には、吸入空気流量を制御するためのスロットル18が配置されている。スロットル18の下流側の吸気通路14は、吸気マニホールド20を含む。吸気マニホールド20は、集合部22と、吸気ポート26を介して各気筒12に接続される複数(一例として、4つ)の吸気枝通路24とからなる。図1には、図示された2つの気筒12#1、12#2に対応する2つの吸気枝通路24#1、24#2のみが表されている。なお、各気筒12には、その内部を往復移動するピストン28が配置されている。
Specifically, an
内燃機関10は、さらに、EGR分配通路30を備えている。EGR分配通路30は、内燃機関10の排気通路(図示省略)を流れる排気ガスをEGRガスとして吸気通路14に還流させるために用いられる。具体的には、EGR分配通路30は、EGRガスを各気筒12に分配するために、4つの吸気枝通路24のそれぞれに接続された気筒別EGR流路32を含む。より詳細には、気筒別EGR流路32は、EGR分配通路30内において個々の気筒12に向けてEGRガスが分岐した後のEGR流路である。図1には、吸気枝通路24#1、24#2に対応する気筒別EGR流路32#1、32#2のみが表されている。
The
図1に例示される気筒別EGR流路32#1、32#2のように、各気筒12の気筒別EGR流路32は、鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、対応する吸気枝通路24に対して鉛直方向の上方からEGRガスを導入するように構成されている。そして、それぞれの気筒別EGR流路32の内部には、気筒別EGR流路32と同様に鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、新気が流れる新気導入管(中空管)34が配置されている。図1には、そのうちの2つの新気導入管34#1、34#2のみが表されている。
Like the cylinder-specific
より具体的には、各気筒12の新気導入管34の一端(上流端)は、図1に例示される新気導入管34#1のように、新気バイパス流路36の一端(下流端)と接続されている。図1に示す一例では、新気バイパス流路36の他端(上流端)は、スロットル18の下流側、かつ、吸気枝通路24に対する気筒別EGR流路32の接続口38の上流側の部位(すなわち、吸気マニホールド20の集合部22)において吸気通路14に接続されている。新気導入管34の他端(下流端)は、一例として、上記の接続口38の付近にまで及んでいる。付け加えると、新気導入管34と新気バイパス流路36とを1つの新気流路として見た場合、当該新気流路の一部を構成する新気導入管34は、気筒別EGR流路32の壁を貫通してその内部に挿入され、かつ、気筒別EGR流路32に沿って鉛直方向に延びている。
More specifically, one end (upstream end) of the fresh
次に、図2及び図3を参照して、新気導入管34の具体的な構造例について説明する。図2は、気筒別EGR流路32#1及び新気導入管34#1に関する図1中のA-A線断面図(横断面図)である。図3は、図1中のB-B線(新気及びEGRガスの流れと直交する方向)で切断された気筒別EGR流路32#2及び新気導入管34#2の斜視図である。なお、ここでは、新気導入管34#1、34#2の図示を参照しているが、各気筒12の新気導入管34の形状は同じである。
Next, a specific structural example of the fresh
新気導入管34の内部を流れる新気の温度は、新気導入管34の外側を流れるEGRガスの温度よりも低い。具体的には、新気(外気)の温度は、寒冷地及び熱暑地を考慮すると、一例として-60℃~+40℃である。一方、EGRガスの温度は、EGRガス流量によって変化し、一例として極少量時の40℃から大量時の100℃の範囲内にある。EGRガスが、それよりも低温の新気が流れる新気導入管34の外壁に触れると、積極的かつ集中的な凝縮水の生成が促進される。
The temperature of the fresh air flowing inside the fresh
本実施形態の新気導入管34は、凝縮水の生成をさらに促進するために、冷却フィン40を備えている。図2、3に示す一例では、複数本の冷却フィン40が、新気導入管34の径方向に放射状に延びるように形成されている。また、図3に示すように、各冷却フィン40は、鉛直方向に沿って延びるように形成されている。このように形成された冷却フィン40を有することにより、新気導入管34は、積極的な凝縮水の生成のためのEGRガスとの接触面積を増やすことができるとともに、発生した凝縮水の水滴を吸気ポート26に導くことができる。
The fresh
新気導入管34は、凝縮水の生成促進のために、熱伝導率の高い材料(例えば、アルミニウム等の金属)を用いて形成されている。同様に、冷却フィン40も、熱伝導率の高い材料(例えば、アルミニウム等の金属)を用いて形成されている。なお、EGR分配通路30を構成する壁の材料としては、EGR分配通路30の周囲の外気からの伝熱抑制のために、熱伝導率の低い材料(例えば、樹脂)が用いられる。また、EGR分配通路30を構成する壁の外表面に対し、断熱材が取り付けられてもよい。これにより、EGR分配通路30をより確実に外気から断熱できるので、EGR分配通路30の内壁面での凝縮水の生成を極力抑制できる。
The fresh
1-2.動作
各気筒12の吸気行程においてピストン28が下降することに伴い、吸気通路14内に吸気負圧が生成される。その結果、吸気通路14の内部には、各吸気枝通路24を介して各気筒12に向かう新気の流れが形成される。また、EGR運転が行われる場合には、上述の吸気負圧の作用により、EGRガスがEGR分配通路30を介して各気筒12に吸入される。したがって、EGR運転時には、新気とEGRガスとの混合ガスが各気筒12に吸入される。
1-2. Operation As the
本実施形態の内燃機関10では、新気の流れは、吸気マニホールド20の内部だけでなく、新気バイパス流路36及び新気導入管34の内部にも生じる。より詳細には、新気は、各吸気枝通路24に流入する際に絞られ、その流速が増加する。その結果として得られるエジェクタ効果によって、新気導入管34内の新気が吸気枝通路24に吸い込まれる。すなわち、新気バイパス流路36及び新気導入管34を介して吸気枝通路24に向かう新気の流れも形成される。
In the
上述のように新気が内部を流れる新気導入管34を利用して、既述したように気筒別EGR流路32内で凝縮水が積極的かつ集中的に生成される。より詳細には、図3に示すように、中空管である新気導入管34の外表面と冷却フィン40との間においてEGRガス中の水分が凝縮する。そして、生成された水滴は、冷却フィン40の間を伝ってEGRガスの流れに押されることにより、また、重力によって引かれることにより、鉛直方向下方に流れ、吸気枝通路24内に排出される。EGR分配通路30は、EGRガスを各気筒12に均等に分配するように形成されている。したがって、それぞれの気筒別EGR流路32内において生成された凝縮水は、吸気枝通路24を介して各気筒12の吸気ポート26に均等に排出されることになる。すなわち、新気導入管34が挿入された気筒別EGR流路32を有するEGR分配通路30によれば、EGR分配通路30の内部で生じた凝縮水が特定気筒に偏って流入することが抑制される。
As described above, using the fresh
1-3.効果
以上説明したように、本実施形態の内燃機関10は、新気導入管34が挿入された気筒別EGR流路32を有するEGR分配通路30を備えている。これにより、車両の旋回時、加減速時又は車両の傾斜時であっても、EGR分配通路30内における凝縮水の発生及びEGR分配通路30からの凝縮水の排出を積極的に行いつつ、凝縮水が特定気筒に偏って流入することを抑制できるようになる。その結果、大量の凝縮水の流入に起因する失火を抑制できる。付け加えると、本実施形態の凝縮水の偏り抑制のための対策は、凝縮水の流れを規制する構造を利用するものではなく、意図した部位(新気導入管34)において凝縮水を積極的(かつ集中的)に生成し、かつ、生成した凝縮水を各気筒12に均等に排出させるというものである。
1-3. Effect As described above, the
1-4.補足説明
上述した図1に示す例では、新気導入管34に接続される新気バイパス流路36の上流端は、スロットル18の下流側において吸気通路14に接続されている。しかしながら、新気バイパス流路36の上流端は、このような例に代え、(エアクリーナ16の下流側かつ)スロットル18の上流側の部位において吸気通路14に接続されてもよい。このようにスロットル18の上流側に新気バイパス流路36を接続した例によれば、図1に示す例と比べて、新気バイパス流路36の上流端と新気導入管34の下流端との間で吸気の差圧を大きく確保できる。このため、新気導入管34を流れる新気の流量を多く確保することができる。このことは、新気導入管34を流れる低温の新気とEGRガスとの間での熱交換の促進に繋がる。
1-4. Supplementary Explanation In the example shown in FIG. 1 described above, the upstream end of the fresh air
また、図1に示す例では、気筒別EGR流路32及び新気導入管34が鉛直方向に沿って延びるように形成されたものであると説明された。この点に関し、ここでいう「鉛直方向に沿って」とは、気筒別EGR流路32及び新気導入管34が必ずしも厳密に鉛直方向と平行に延びることまでを要求するものではなく、気筒別EGR流路32及び新気導入管34は、鉛直方向と略平行に延びるように構成されていてもよい。
Further, in the example shown in FIG. 1, it was explained that the
2.参考例
「EGR分配通路内における凝縮水の発生及びEGR分配通路からの凝縮水の排出を積極的に行いつつ、凝縮水が特定気筒に偏って流入することを抑制できるようにした」内燃機関は、以下に図4~図6を参照して説明される参考例に係る内燃機関50によっても実現することができる。
2. 2. Reference example "We made it possible to suppress the uneven inflow of condensed water to a specific cylinder while actively generating condensed water in the EGR distribution passage and discharging the condensed water from the EGR distribution passage." It can also be realized by the
図4は、本発明の参考例に係る内燃機関50の要部の構成を説明するための模式図である。この参考例に係る内燃機関50は、吸気枝通路及びEGR分配通路の構成において、上述した実施の形態に係る内燃機関10と相違している。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of a main part of the
具体的には、内燃機関50は、吸気マニホールド54を含む吸気通路52を備えている。吸気マニホールド54は、集合部22と、気筒12毎の吸気枝通路56(56#1、56#2のみ図示)とからなる。また、内燃機関50は、気筒別EGR流路60(60#1、60#2のみ図示)を有するEGR分配通路58を備えている。それぞれの気筒別EGR流路60は、図4に示すように、吸気枝通路56に沿って延びるように形成されている。
Specifically, the
本参考例に係る内燃機関50は、吸気枝通路56と気筒別EGR流路60とを区画する隔壁62(62#1、62#2のみ図示)の構成に特徴を有している。隔壁62は、吸気枝通路56内の新気の流れ及び気筒別EGR流路60内のEGRガスの流れに沿った方向に延びるように形成されている。また、隔壁62は、図4に示すように、EGRガスの流れ方向の下流側に向かうにつれ、鉛直方向に下がるように形成されている。
The
図5は、図4中の矢視Cの方向から(気筒別EGR流路60#1と気筒別EGR流路60#2とに向けて分岐する分岐点64の上流側から)これらの気筒別EGR流路60#1、60#2を見た図である。図6は、図4中のD-D線(新気及びEGRガスの流れと直交する方向)に沿って切断された隔壁62#1周りの構成を示す断面図である。
FIG. 5 shows each of these cylinders from the direction of arrow C in FIG. 4 (from the upstream side of the
隔壁62は、熱伝導率の高い材料(例えば、アルミニウム等の金属)を用いて形成されている。そして、図6に示すように、気筒別EGR流路60(60#1)側の隔壁62(62#1)の壁面には、冷却フィン66が形成されている。一例として、複数本の冷却フィン66が、EGRガスの流れ方向に沿った方向に延びるように形成されている。
The
以上説明したEGR分配通路58を備える内燃機関50によれば、気筒別EGR流路60内に流入したEGRガスが、EGRガスよりも低温の新気が流れる吸気枝通路56の壁の一部でもある隔壁62に触れることにより、気筒別EGR流路60内での積極的かつ集中的な凝縮水の生成が促進される。また、凝縮水の生成は、冷却フィン66の存在によってさらに促進させる。また、このように発生した凝縮水は、気筒別EGR流路60内のEGRガスの流れの作用と、EGRガス流れの下流側に向かうにつれて下がるように形成された隔壁62の傾斜の作用(重力の作用)とによって、気筒別EGR流路60から吸気枝通路56に均等に排出される。
According to the
以上のように、本参考例に係る内燃機関50によっても、EGR分配通路58の内部で生じた凝縮水が特定気筒に偏って流入することが抑制される。
As described above, the
10、50 内燃機関
12 気筒
14、52 吸気通路
18 スロットル
20、54 吸気マニホールド
22 吸気マニホールドの集合部
24、56 吸気マニホールドの吸気枝通路
26 吸気ポート
30、58 EGR分配通路
32、60 気筒別EGR流路
34 新気導入管
36 新気バイパス流路
38 吸気枝通路に対する気筒別EGR流路の接続口
40、66 冷却フィン
62 隔壁
10, 50
Claims (1)
前記複数の気筒にそれぞれ接続された複数の吸気枝通路を有する吸気通路と、
前記複数の吸気枝通路にEGRガスを分配するEGR分配通路と、
を備える内燃機関であって、
前記EGR分配通路は、前記複数の吸気枝通路のそれぞれに接続された気筒別EGR流路を含み、
前記気筒別EGR流路は、鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、対応する吸気枝通路に対して前記鉛直方向の上方からEGRガスを導入し、
前記気筒別EGR流路の内部には、前記鉛直方向に沿って延びるように形成され、かつ、新気が流れる新気導入管が配置されている
ことを特徴とする内燃機関。 With multiple cylinders,
An intake passage having a plurality of intake branch passages connected to the plurality of cylinders, respectively.
An EGR distribution passage that distributes EGR gas to the plurality of intake branch passages,
It is an internal combustion engine equipped with
The EGR distribution passage includes a cylinder-specific EGR passage connected to each of the plurality of intake branch passages.
The cylinder-specific EGR flow path is formed so as to extend along the vertical direction, and EGR gas is introduced from above the vertical direction into the corresponding intake branch passage.
An internal combustion engine characterized in that a fresh air introduction pipe, which is formed so as to extend along the vertical direction and allows fresh air to flow, is arranged inside the cylinder-specific EGR flow path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020108852A JP2022006563A (en) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2020108852A JP2022006563A (en) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Internal combustion engine |
Publications (1)
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JP2022006563A true JP2022006563A (en) | 2022-01-13 |
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Family Applications (1)
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JP2020108852A Pending JP2022006563A (en) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | Internal combustion engine |
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Country | Link |
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2020
- 2020-06-24 JP JP2020108852A patent/JP2022006563A/en active Pending
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