JP5934125B2 - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Description
前記内燃機関の吸気ポートに接続され、第2ガスが流れる第2通路と、
前記吸気ポートから前記内燃機関の筒内に前記第1ガスと前記第2ガスとを層状に吸入する吸入制御手段と、
前記吸気ポートの上流にて前記第1通路と前記第2通路とを接続する接続通路と、
を備え、
前記吸入制御手段は、吸気行程の前半に前記吸気ポートから前記筒内に前記第1ガスを前記第2ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記吸気ポートから前記第2ガスを前記第1ガスよりも多めに前記筒内に吸入することを特徴とする。
以下、本発明に係る内燃機関の吸気装置の第1実施形態を図面を参照しながら説明する。図1は、車両に搭載されたエンジンシステム1の構成図を示している。エンジンシステム1は、内燃機関としてのディーゼルエンジン10(以下、単にエンジンという)と、そのエンジン10の運転に必要な各種構成とを備える形で構成されている。なお、本実施形態では、エンジン10は、4つの気筒11(シリンダ)を有した4気筒エンジンである。各気筒11には、筒内に吸入される吸入空気(ガス)の導入口となる吸気ポートとして、スワール生成ポート12とタンブル生成ポート13の2つの吸気ポートが接続されている。それら吸気ポート12、13は、気筒11の上部に設けられたエンジンヘッド内に形成されている。スワール生成ポート12は、筒内に吸入されるガスにスワール流(横渦)を生じさせる吸気ポートである。タンブル生成ポート13は、筒内に吸入されるガスにタンブル流(縦渦)を生じさせる吸気ポートである。これら2つの吸気ポート12、13により、インジェクタ(図示外)から噴射された燃料と吸気ポート12、13から吸入されたガスとの混じりを良くできる。
次に、本発明の第2実施形態を第1実施形態と異なる部分を中心にして説明する。図12は、本実施形態のエンジンシステム2の構成図を示している。なお、図12において、図1と同一の構成には同一符号を付している。図12に示すように、エンジンシステム2では、タンブル生成ポート13にはEGRリッチガス通路25のみが接続されている(EGRリーンガス通路22は接続されていない)。EGRリーンガス通路22はスワール生成ポート12のみに接続されている。EGRリッチガス通路25には、そのEGRリッチガス通路25の開閉を行うバルブ42(以下、吸気時間制御バルブという)が設けられている。吸気時間制御バルブ42は、例えばシャッター弁であったり、バタフライ弁であったりする。また、吸気時間制御バルブ42を駆動するアクチュエータ43が設けられている。その他の構成は図1と同じである。
次に、本発明の第3実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。図15は、本実施形態のエンジンシステム3の構成図を示している。なお、図15において、図1と同一の構成には同一符号を付している。図15に示すように、エンジンシステム3では、第2実施形態のエンジンシステム2と同様に、スワール生成ポート12にはEGRリーンガス通路22のみが接続され、タンブル生成ポート13にはEGRリッチガス通路25のみが接続されている。なお、第2実施形態と異なる点として、EGRリッチガス通路25にはそのEGRリッチガス通路25の開閉を行うバルブが設けられていない。その他の構成は図1と同じである。
次に、本発明の第4実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第1実施形態の変形例である。図18は、本実施形態のエンジンシステム4の構成図を示している。なお、図18において、図1と同一の構成には同一符号を付している。図18に示すように、エンジンシステム4では、EGRリッチガス通路25が吸気ポート12、13の上流にて2つの通路251、252に分岐し、一方の通路251はスワール生成ポート12に接続され、他方の通路252はタンブル生成ポート13に接続されている。また、EGRリーンガス通路22はタンブル生成ポート13のみに接続されている。詳細には、タンブル生成ポート13の上流にてEGRリッチガス通路252とEGRリーンガス通路22とが合流し、合流後の通路がタンブル生成ポート13に接続されている。そして、それら通路252、22の合流地点には、第1実施形態と同様の機能を有する切替バルブ36が設けられている。その他の構成は図1と同じである。
次に、本発明の第5実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第2実施形態の変形例である。図20は、本実施形態のエンジンシステム5の構成図を示している。なお、図20において、図12と同一の構成には同一符号を付している。図20に示すように、エンジンシステム5では、EGRリーンガス通路22はタンブル生成ポート13のみに接続され、EGRリッチガス通路25はスワール生成ポート12のみに接続されている。そして、EGRリーンガス通路22には、そのEGRリーンガス通路22の開閉を行う吸気時間制御バルブ42が設けられている。それ以外の構成は図12と同じである。
次に、本発明の第6実施形態を上記実施形態と異なる部分を中心にして説明する。本実施形態は第3実施形態の変形例である。図21は、本実施形態のエンジンシステム6の構成図を示している。なお、図21において、図15と同一の構成には同一符号を付している。図21に示すように、エンジンシステム6では、EGRリーンガス通路22はタンブル生成ポート13のみに接続され、EGRリッチガス通路25はスワール生成ポート12のみに接続されている。それ以外の構成は図15と同じである。
12 スワール生成ポート
13 タンブル生成ポート
36 切替バルブ
42 吸気時間制御バルブ
43 アクチュエータ
50 ECU
Claims (10)
- 内燃機関(10)の吸気ポート(12、13)に接続され、第1ガスが流れる第1通路と、
前記内燃機関の吸気ポートに接続され、第2ガスが流れる第2通路と、
前記吸気ポートから前記内燃機関の筒内に前記第1ガスと前記第2ガスとを層状に吸入する吸入制御手段(50、36、42、43)と、
前記吸気ポートの上流にて前記第1通路と前記第2通路とを接続する接続通路(29)と、
を備え、
前記吸入制御手段は、吸気行程の前半に前記吸気ポートから前記筒内に前記第1ガスを前記第2ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記吸気ポートから前記第2ガスを前記第1ガスよりも多めに前記筒内に吸入することを特徴とする内燃機関の吸気装置。 - 前記接続通路の容積が吸気行程の後半に前記筒内に吸入する前記第2ガスの容積の80%以上の容積であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記吸気ポートは、前記筒内に吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポート(12)と、タンブル流を生じさせるタンブル生成ポート(13)とを有し、
前記第1通路は前記スワール生成ポートと前記タンブル生成ポートの両方に接続され、
前記第2通路は前記タンブル生成ポートに接続され、
前記吸入制御手段は、前記スワール生成ポートからは吸気行程の間中、前記第1ガスを吸入し続け、前記タンブル生成ポートからは吸気行程の前半に前記第1ガスを前記第2ガスよりも多めに、吸気行程の後半に前記第2ガスを前記第1ガスよりも多めに吸入することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸入制御手段は、
前記タンブル生成ポートの上流に設けられ、前記タンブル生成ポートに開通する通路を前記第1通路と前記第2通路の間で切り替える切替手段(36)と、
吸気行程の前半に前記タンブル生成ポートから前記第1ガスを前記第2ガスよりも多めに吸入し、吸気行程の後半に前記タンブル生成ポートから前記第2ガスを前記第1ガスよりも多めに吸入するように前記切替手段を制御する切替制御手段(50)とを備えることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸気ポートは、前記筒内に吸入されたガスにスワール流を生じさせるスワール生成ポート(12)と、タンブル流を生じさせるタンブル生成ポート(13)とを有し、
前記第1通路は前記スワール生成ポートに接続され、
前記第2通路は前記タンブル生成ポートに接続され、
前記吸入制御手段は、前記スワール生成ポートからは吸気行程の間中、前記第1ガスを吸入し続け、前記タンブル生成ポートからは吸気行程の前半よりも後半に前記第2ガスを多めに吸入することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸入制御手段は、
前記第2通路上に設けられ、前記タンブル生成ポートに対する前記第2通路の開閉を行う開閉手段(42、43)と、
吸気行程の前半は前記タンブル生成ポートに対して前記第2通路が閉鎖するように、吸気行程の後半は前記タンブル生成ポートに対して前記第2通路が開通するように前記開閉手段を制御する開閉制御手段(50)とを備えることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸入制御手段は、前記タンブル生成ポートと前記筒内を繋ぐ開口の開閉を行う吸気弁(14)を、吸気行程の前半は閉じ、吸気行程の後半に開けるように制御する吸気弁制御手段(50)を備えることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の吸気装置。
- 前記第1ガスは、前記内燃機関の排気系から吸気系に還流されるEGRガスの濃度が希薄なEGRリーンガスであり、
前記第2ガスは、前記EGRガスの濃度が濃厚なEGRリッチガスであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記第1ガスは、前記内燃機関の排気系から吸気系に還流されるEGRガスの濃度が濃厚なEGRリッチガスであり、
前記第2ガスは、前記EGRガスの濃度が希薄なEGRリーンガスであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記吸入制御手段は、吸気行程の後半に、1回の吸気行程で前記筒内に吸入されるガスの総吸入量の10%〜30%に相当する容積の前記第2ガスを吸入することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の内燃機関の吸気装置。
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