JP5817995B2 - 内燃機関の吸気系構造 - Google Patents
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Description
また、特許文献1では、EGR通路(EGRパイプ)を吸気通路(吸気管)に直交するように接続し、更にEGR通路と吸気通路との接続部にプラップ状の流量比調整弁を設けている。
しかしながら、特許文献1のように流量比調整弁の開度により吸気通路内の吸入空気流量とEGRガス流量とを調整する構造では、EGR通路より吸気通路へ流入するEGRガスが吸気通路の一方に偏り、吸入空気中のEGRガスの分布に偏りが生じる虞がある。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、EGR量を正確に検出することのできる内燃機関の吸気系構造を提供することにある。
また、請求項3の内燃機関の吸気系構造では、請求項1或いは2において、前記濃度検出手段の検出結果と前記変位量検出手段の検出結果との比較により、前記濃度検出手段の故障判定を行うことを特徴とする。
また、請求項4の内燃機関の吸気系構造では、請求項1乃至3のいずれか1項において、前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記EGRガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、前記EGRガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記EGRガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする。
また、請求項7の内燃機関の吸気系構造では、請求項1乃至6のいずれか1項において、前記導入部より吸気流れ方向の下流側に屈曲部が形成され、前記導入部は、前記屈曲部の外側方向となる前記吸気通路の壁面に配設され、前記濃度検出手段は、前記屈曲部に設けられていることを特徴とする。
また、請求項2の発明によれば、予混合手段は、予混合手段の変位を検出する変位検出手段を備え、変位検出手段の検出結果に基づき、EGRガスの流量を算出するようにしており、例えば濃度検出手段が故障した場合であっても、EGR量を検出することができる。
また、請求項3の発明によれば、濃度検出手段の検出結果と変位検出手段の検出結果とを比較し、比較結果に基づき濃度検出手段の故障判定を行うことができる。
また、請求項7の発明によれば、導入部より吸気流れ方向の下流側に屈曲部が形成され、導入部は、屈曲部の外側方向となる吸気通路の壁面に配設され、濃度検出手段は、屈曲部に設けられており、屈曲部では吸入空気及びEGRガス共に慣性により屈曲部を直進するように流れようとして屈曲部の壁面に衝突し流れが乱れるので、更に吸入空気とEGRガスの混合を促進させることができる。
[第1実施例]
図1は、内燃機関の吸気系構造が適用されたエンジンの概略構成図である。また、図2は、本発明の第1実施例に係る図1のA部の拡大図である。そして、図3は、図2のB−B線での断面図である。図中黒塗り矢印は、EGRガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。また、図中二点鎖線は、移動後の予混合調整板の一例を、細矢印は、予混合調整板の移動方向を示す。
エンジン1の各気筒には、上下摺動可能なピストン4が設けられている。そして、当該ピストン4は、コンロッド5を介してクランクシャフト6に連結されている。また、クランクシャフト6の一端部には回転速度を検出するクランク角センサ7と図示しないフライホイールが設けられている。
インテークポート8には、燃焼室3と当該インテークポート8との連通と遮断を行うインテークバルブ10が設けられている。また、エキゾーストポート9には、燃焼室3と当該エキゾーストポート9との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ11が設けられている。
インテークマニフォールド16の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流部には、屈曲部16aが形成されている。そして、屈曲部16aには、酸素濃度を検出する空燃比センサ18が設けられている。また、屈曲部16aの下流には、燃焼室3に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ22と、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ23とがインテークマニフォールド16内に突出するように設けられている。
予混合調整板17は、薄板状に形成される板部17aと、バネ力を有し伸縮可能であって、板部17aの移動量を調整する板バネ部17bと、板バネ部17bの伸縮度合いを検出する歪みゲージ(変位量検出手段)17cとで構成されている。
歪みゲージ17cは、板バネ部17bの伸縮度合いを検出可能に板バネ部17bの側面に配設されている。
このように構成される予混合調整板17は、EGR通路30の導入口30a方向視で、板部17aが当該導入口30aとオーバラップし、当該導入口30aと板部17aの側面17dとが対向するように板バネ部17bを介してインテークマニフォールド16内を径方向に横断して配設されている。
エキゾーストポート9の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド24と、ターボチャージャ13に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管25とが連通するように設けられている。
排気管25の酸化触媒26の下流でありディーゼルパティキュレートフィルタ27の上流と、ディーゼルパティキュレートフィルタ27の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ27の前後での圧力を検出する圧力センサ28,29が排気管25内に突出するように設けられている。
一方、ECU40の出力側には、燃料噴射ノズル2及びEGRバルブ31が電気的に接続されている。
このように本発明の第1実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、インテークマニフォールド16に屈曲部16aが形成され、そして屈曲部16aに空燃比センサ18を備えるようにしている。また、屈曲部16aの上流であって屈曲部16aの外側となる方向にEGR通路30を接続し、導入口30aよりEGRガスを導入している。そして、インテークマニフォールド16内には、導入口30a方向視で導入口30aと板部17aとがオーバラップするように予混合調整板17が配設されている。当該予混合調整板17は、板部17aの両端部に設けられる板バネ部17bを介して板部17aがEGRガス導入方向に移動可能に配設している。また、板バネ部17bに設けられた、歪みゲージ17cにより板バネ部17bの伸縮度合いを検出し、当該検出結果に基づいて板部17aの移動度合いを算出している。
また、電子制御スロットルバルブ15のバルブ部15aの空燃比センサ18と同一側の吸気管19の壁面側を吸気流れ方向の下流方向に傾斜するように設けており、空燃比センサ18に向かう吸入空気がバルブ部15aにより導入部側へ流れ込み易くなるのでEGRガスと吸入空気との混合をより促進させることができる。
[第2実施例]
以下、本発明の第2実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
図4は、本発明の第2実施例に係る図1のA部の拡大図である。そして、図5は、図2のB’−B’線での断面図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、EGRガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。また、図中二点鎖線は、予混合調整板の回転後の一例を、細矢印は、予混合調整板の回転方向を示す。
予混合調整板117は、薄板状に形成される板部117aと、板部117aの回転度合いを調整するコイルバネ117bと、板部117aの回転度合いを検出する角度センサ117cと、板部117aの吸気流れ方向の上流端に設けられ板部117aを支持する支持軸117eとで構成されている。
一方、ECU40の出力側には、燃料噴射ノズル2及びEGRバルブ31が電気的に接続されている。
このように本発明の第2実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、インテークマニフォールド16に屈曲部16aが形成され、そして屈曲部16aに空燃比センサ18を備えるようにしている。また、屈曲部16aの上流であって屈曲部16aの外側となる方向にEGR通路30を接続し、導入口30aよりEGRガスを導入している。そして、インテークマニフォールド16内には、導入口30a方向視で導入口30aと板部117aとがオーバラップし、導入口30aよりEGRガスが未導入である時に板部117aが吸気流れ方向と平行となるようにコイルバネ117bで付勢力が発生するように予混合調整板117を配設している。そして、当該予混合調整板117は、支持軸117eの他端に設けられる角度センサ117bによりを板部117aの回転度合いを検出している。
例えば、第1実施例では、板部17aの移動度合いを歪みゲージ17cで検出し、第2実施例では板部117aの回転度合いを角度センサ117cで検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ギャップセンサ等で板部17a,117aの移動度合い及び回転度合いを検出するようにしてもよい。
15 電子制御スロットルバルブ(吸気絞り弁)
16 インテークマニフォールド(吸気通路)
17,117 予混合調整板(予混合手段)
17a,117a 板部
17b 板バネ(変位調整手段)
17c 歪みゲージ(変位量検出手段)
117b コイルバネ(回転調整手段)
117c 角度センサ(変位量検出手段)
18 空燃比センサ(濃度検出手段)
19 吸気管(吸気通路)
30 EGR通路(排気再循環手段)
30a 導入口(導入部)
40 ECU
Claims (7)
- 吸気通路にEGRガスを循環させる排気再循環手段と、前記排気再循環手段において前記吸気通路に前記EGRガスを導入する導入部より吸気流れ方向の下流側で吸入空気中の前記EGRガスの濃度を検出する濃度検出手段とを備える内燃機関の吸気系構造において、
前記排気再循環手段より前記吸気通路に前記EGRガスを導入する導入部を、前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面に配設し、
前記導入部に対向するように前記吸気通路内に配設されて前記吸気通路を前記導入部側と反導入部側に区分し、更に少なくとも前記EGRガスの流量に基づいて前記吸気通路内を移動可能であり、該移動により該導入部側と該反導入部側の前記吸気通路面積を調整することで前記EGRガスと前記吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を設けることを特徴とする内燃機関の吸気系構造。 - 前記予混合手段の変位量を検出する変位量検出手段を備え、
前記変位量検出手段の検出結果に基づき、前記EGRガスの流量を算出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系構造。 - 前記濃度検出手段の検出結果と前記変位量検出手段の検出結果との比較により、前記濃度検出手段の故障判定を行うことを特徴とする、請求項1或いは2に記載の内燃機関の吸気系構造。
- 前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記EGRガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、
前記EGRガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記EGRガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気系構造。 - 前記予混合手段は、板部と、前記板部の前記吸気流れ方向の上流端部に前記吸気通路を貫通する支持軸とを備え、前記板部が前記支持軸を介して前記吸気通路内に回転可能に配設され、
更に支持軸の一端には、前記予混合手段の前記板部の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられ、
前記EGRガスの流量による前記予混合手段の前記板部の回転度合いにより前記EGRガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気系構造。 - 前記導入部よりも吸気流れ方向の上流側の前記吸気通路内に設けられ、該吸気通路の軸に直交する面に対して傾くことにより前記吸入空気の流通量を制御する吸気絞り弁を備え、
前記吸気絞り弁は、吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面と該吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くことを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気系構造。 - 前記導入部より吸気流れ方向の下流側に屈曲部が形成され、
前記導入部は、前記屈曲部の外側方向となる前記吸気通路の壁面に配設され、
前記濃度検出手段は、前記屈曲部に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気系構造。
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