JP6631315B2 - Intake device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は排気ガスを吸気に導入する内燃機関の吸気装置に関する。   The present invention relates to an intake device for an internal combustion engine that introduces exhaust gas into intake air.

自動車の内燃機関(以下エンジンという)から排気される排気ガスの一部をエンジンの吸気通路であるインテークマニホールドに導入し、再度エンジンに吸引させて排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る内燃機関の吸気装置が知られている。
従来、排気ガスのインテークマニホールドへの導入は、インテークマニホールド内の負圧を利用して行なう。
したがって、エンジンの低負荷時、すなわち、インテークマニホールドの上流側に設けられたスロットルバルブが絞られた状態においては、インテークマニホールド内の圧力が充分に低下し、インテークマニホールド内の負圧を利用した排気ガスの導入が円滑になされる。
一方、エンジンの高負荷時、すなわち、スロットルバルブが全開あるいは全開に近い状態に開かれた状態においては、吸気量が多いため、インテークマニホールド内の圧力が大気圧程度に上がることから、インテークマニホールド内の負圧を利用した排気ガスの導入を円滑に行なう上で不利がある。
一方、特許文献1には、過給機のコンプレッサにより吸気を過給するエンジンにおいて、コンプレッサのハウジングに出口部から入口部に過給を戻す過給還流通路を設け、この通路を流れる過給還流により排気ガスを強制的に吸気通路に導入する技術が開示されている。
Part of the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine (hereinafter referred to as the engine) of the vehicle is introduced into the intake manifold, which is the intake passage of the engine, and is again sucked into the engine to reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and fuel consumption. 2. Description of the Related Art An intake device for an internal combustion engine for improving (thermal efficiency) is known.
Conventionally, exhaust gas is introduced into the intake manifold by using a negative pressure in the intake manifold.
Therefore, when the engine is under a low load, that is, when the throttle valve provided on the upstream side of the intake manifold is throttled, the pressure in the intake manifold sufficiently decreases, and the exhaust gas using the negative pressure in the intake manifold is reduced. The introduction of gas is performed smoothly.
On the other hand, when the engine is under a high load, that is, when the throttle valve is fully opened or almost fully opened, the intake air volume is large and the pressure in the intake manifold rises to approximately atmospheric pressure. This is disadvantageous in smoothly introducing the exhaust gas using the negative pressure.
On the other hand, Patent Literature 1 discloses an engine in which intake air is supercharged by a compressor of a supercharger, a supercharging recirculation passage for returning supercharging from an outlet to an inlet in a housing of the compressor, and supercharging recirculation flowing through the passage. Discloses a technique for forcibly introducing exhaust gas into an intake passage.

特開2012−62822号公報JP 2012-62822 A

しかしながら、上記従来技術は、過給機による吸気の過給を行なうエンジンに限定される不利がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、過給機を利用することなく、内燃機関の負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を効率よく行なう上で有利な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
However, the above prior art has a disadvantage that it is limited to an engine that supercharges intake air by a supercharger.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is advantageous in efficiently introducing exhaust gas into intake air regardless of the load of the internal combustion engine without using a supercharger. It is an object of the present invention to provide an air intake device.

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に接続された吸気通路と、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記吸気通路に導入する排気ガス導入管と、を備える内燃機関の吸気装置であって、前記吸気通路に設けられて吸気により旋回流を形成する旋回流形成部を備え、前記排気ガス導入管の端部は、前記旋回流形成部の径方向中心部に前記排気ガスを導入し、前記旋回流形成部は、前記吸気の旋回流を形成する上流部と前記上流部より径が小さい下流部とを有し、前記排気ガス導入管の端部は、前記下流部に配置され、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブをさらに備え、前記上流部は、円筒部と、前記スロットルバルブに接続されると共に前記円筒部の接線方向に接続される上流管とを含んで構成され、前記下流部は、前記円筒部から離れるにつれて前記旋回流の外径を次第に縮径する縮径部と、前記縮径部に接続され前記縮径された旋回流を前記吸気通路の下流側に導く下流管とを含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記旋回流形成部は、前記吸気通路下流側の径が前記吸気通路上流側の径よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明は、前記排気ガス導入管は、前記旋回流形成部の軸心上に沿って配置されることを特徴とする。
また、本発明は、前記吸気通路はインテークマニホールドを備え、前記インテークマニホールドは、サージタンクと、サージタンクから分岐して前記内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを有し、前記サージタンクの内部であるタンク内空間は、前記下流部の軸心の延長線に沿って延長し、前記複数の分岐管が前記サージタンクから分岐する箇所は、前記延長線の延在方向に間隔をおいて配置されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an intake system for an internal combustion engine, comprising: an intake passage connected to an internal combustion engine; and an exhaust gas introduction pipe for introducing exhaust gas discharged from the internal combustion engine into the intake passage. an apparatus, comprising a swirl flow forming member which forms a swirling flow by the intake provided in the intake passage, an end portion of the exhaust gas inlet pipe, the exhaust gas in the radial center portion of the swirling flow forming section The swirl flow forming portion has an upstream portion that forms a swirl flow of the intake air and a downstream portion having a smaller diameter than the upstream portion, and an end of the exhaust gas introduction pipe is provided at the downstream portion. And a throttle valve disposed in the intake passage, wherein the upstream portion includes a cylindrical portion, and an upstream pipe connected to the throttle valve and connected tangentially to the cylindrical portion. And the downstream part is A reduced-diameter portion that gradually reduces the outer diameter of the swirling flow as the distance from the cylindrical portion increases; and a downstream pipe that is connected to the reduced-diameter portion and guides the reduced-diameter swirling flow downstream of the intake passage. characterized in that it is configured.
Further, the present invention is characterized in that the swirling flow forming portion has a diameter on the downstream side of the intake passage smaller than a diameter on the upstream side of the intake passage.
Further, the invention is characterized in that the exhaust gas introduction pipe is arranged along an axis of the swirling flow forming portion.
Further, in the present invention, the intake passage includes an intake manifold, the intake manifold includes a surge tank, and a plurality of branch pipes branched from the surge tank and connected to an intake port of the internal combustion engine, A space in the tank, which is inside the surge tank, extends along an extension of the axis of the downstream portion, and a portion where the plurality of branch pipes branch from the surge tank is spaced apart in a direction in which the extension extends. Is arranged at a predetermined position.

発明によれば、旋回流形成部で旋回流を形成すると共にこの旋回流を利用して旋回流形成部に圧力の最も低い箇所を形成した。そしてこの圧力の最も低い箇所に排気ガス導入管の端部を配置した。
そのため、従来のように過給機を利用することなく、エンジンの負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、旋回流の流速を速めることで旋回流形成部に形成される圧力の低い箇所の圧力をより低くすることができるため、排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、簡単な構成により排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、排気ガス導入管が旋回流に対して干渉せず、排気ガスと混合された吸気が吸気通路に円滑に導入される。
また、本発明によれば、簡単な構成により旋回流を確実に発生させるとともに、旋回流形成部に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、排気ガスと混合された吸気が下流部からタンク内空間へ、また、タンク内空間から分岐管に円滑に導入される。
According to the present invention, a swirl flow is formed in the swirl flow forming unit, and a portion having the lowest pressure is formed in the swirl flow forming unit using the swirl flow. Then, the end of the exhaust gas introduction pipe was arranged at a position where the pressure was lowest.
As a result, the introduction of exhaust gas into the intake air can be promoted without using a turbocharger, regardless of the level of engine load, and the reduction of nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas and fuel efficiency (thermal efficiency) can be promoted. ) Is advantageous.
Further , according to the present invention, since the pressure at a low pressure portion formed in the swirl flow forming portion can be further reduced by increasing the flow velocity of the swirl flow, the introduction of exhaust gas into the intake air can be further promoted. This is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency).
Further , according to the present invention, the introduction of exhaust gas into the intake air can be further promoted with a simple configuration, which is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency). .
Further , according to the present invention, the exhaust gas introduction pipe does not interfere with the swirling flow, and the intake air mixed with the exhaust gas is smoothly introduced into the intake passage.
Further , according to the present invention, a swirl flow can be reliably generated with a simple configuration, a low-pressure portion can be reliably formed in the swirl flow forming portion, and the introduction of exhaust gas into the intake air can be promoted. This is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) and improving fuel efficiency (thermal efficiency).
Further , according to the present invention, the intake air mixed with the exhaust gas is smoothly introduced from the downstream portion into the tank interior space, and from the tank interior space into the branch pipe.

本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の構成を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an intake device for an internal combustion engine according to the present embodiment. 本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の斜視図である。1 is a perspective view of an intake device for an internal combustion engine according to the present embodiment. 図2のAA線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2. 図2のB矢視図である。FIG. 3 is a view on arrow B in FIG. 2.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、エンジン10は、エンジン本体12と、吸気装置14と、排気装置16と、排気ガス還流装置18とを含んで構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the engine 10 includes an engine main body 12, an intake device 14, an exhaust device 16, and an exhaust gas recirculation device 18.

エンジン本体12は、シリンダブロック1202とシリンダヘッド1204とを含んで構成されている。
シリンダブロック1202にピストンを収容する複数の気筒(シリンダ室)20が形成され、本実施の形態では、3つの気筒20が形成されている。
シリンダヘッド1204には各気筒20に対応して、何れも不図示の、燃焼室と、燃焼室に吸気を供給する吸気ポートと、燃焼室から排気ガスを排出する排気ポートとが設けられている。
したがって、燃焼室、吸気ポート、排気ポートは3つずつ設けられている。
The engine main body 12 includes a cylinder block 1202 and a cylinder head 1204.
A plurality of cylinders (cylinder chambers) 20 for accommodating pistons are formed in the cylinder block 1202. In the present embodiment, three cylinders 20 are formed.
The cylinder head 1204 is provided with a combustion chamber, an intake port for supplying intake air to the combustion chamber, and an exhaust port for discharging exhaust gas from the combustion chamber, all of which are not shown, corresponding to each cylinder 20. .
Therefore, three combustion chambers, three intake ports, and three exhaust ports are provided.

吸気装置14は、吸気管22と、スロットルバルブ(吸気絞り)24と、旋回流形成部26と、インテークマニホールド28と、排気ガス導入管30とを含んで構成されている。
吸気管22の上流端は不図示のエアクリーナーに接続され、スロットルバルブ24は吸気管22の下流端に接続されている。
スロットルバルブ24は、エンジン10への吸気量を調整するものであり、例えば、図示しないバルブ軸とバルブ軸に固定されるバルブプレートを備えて構成されるバタフライバルブで構成されている。
エンジンECU42が、バタフライプレートがバルブ軸を回転軸として回転する際の回転量を制御することで、スロットルバルブ24の開度が調整される。
The intake device 14 includes an intake pipe 22, a throttle valve (intake throttle) 24, a swirling flow forming section 26, an intake manifold 28, and an exhaust gas introduction pipe 30.
The upstream end of the intake pipe 22 is connected to an air cleaner (not shown), and the throttle valve 24 is connected to the downstream end of the intake pipe 22.
The throttle valve 24 adjusts the amount of intake air to the engine 10, and is composed of, for example, a butterfly valve including a valve shaft (not shown) and a valve plate fixed to the valve shaft.
The opening degree of the throttle valve 24 is adjusted by the engine ECU 42 controlling the amount of rotation when the butterfly plate rotates about the valve shaft as the rotation axis.

インテークマニホールド28は、サージタンク32と、複数の分岐管34とを含んで構成されている。
サージタンク32は、各気筒20で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するものである。
複数の分岐管34は、サージタンク32から分岐して各吸気ポートに接続され、図3において符号3402は、サージタンク32内に開口する分岐管34の開口を示している。
本実施の形態では、吸気を燃焼室に導く吸気通路が、吸気管22と、スロットルバルブ24と、旋回流形成部26と、インテークマニホールド28と、吸気ポートとを含んで構成されている。
旋回流形成部26は、スロットルバルブ24より下流側の吸気通路に設けられている。詳細には、旋回流形成部26は、スロットルバルブ24とインテークマニホールド28との間に配置されている。
排気装置16は、排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールド36と、エキゾーストマニホールド36に接続された排気管38とを含んで構成されている。
排気ガス還流装置18は、排気管38から取り出した排気ガスを吸気通路に旋回流形成部26に還流するものである。
排気ガス還流装置18は、排気ガス導入管30と、排気ガスバルブ40とを含んで構成されている。
排気ガス導入管30は、排気管38と旋回流形成部26とを接続して排気ガスを還流するものである。言い換えると、排気ガス導入管30は、排気ガスを吸気通路に導入するものである。
排気ガスバルブ40は、排気ガス導入管30に設けられ排気ガスの還流量を調整するものであり、エンジンECU42により排気ガスバルブ40の開度が調整される。
The intake manifold 28 includes a surge tank 32 and a plurality of branch pipes 34.
The surge tank 32 reduces intake pulsation and intake interference that may occur in each cylinder 20.
The plurality of branch pipes 34 branch from the surge tank 32 and are connected to respective intake ports. In FIG. 3, reference numeral 3402 denotes an opening of the branch pipe 34 that opens into the surge tank 32.
In the present embodiment, an intake passage that guides intake air to the combustion chamber includes an intake pipe 22, a throttle valve 24, a swirl flow forming section 26, an intake manifold 28, and an intake port.
The swirl flow forming section 26 is provided in the intake passage downstream of the throttle valve 24. Specifically, the swirl flow forming section 26 is disposed between the throttle valve 24 and the intake manifold 28.
The exhaust device 16 includes an exhaust manifold 36 connected to the exhaust port, and an exhaust pipe 38 connected to the exhaust manifold 36.
The exhaust gas recirculation device 18 recirculates exhaust gas extracted from the exhaust pipe 38 to the swirling flow forming section 26 into the intake passage.
The exhaust gas recirculation device 18 is configured to include an exhaust gas introduction pipe 30 and an exhaust gas valve 40.
The exhaust gas introduction pipe 30 connects the exhaust pipe 38 and the swirling flow forming section 26 to recirculate the exhaust gas. In other words, the exhaust gas introduction pipe 30 introduces exhaust gas into the intake passage.
The exhaust gas valve 40 is provided in the exhaust gas introduction pipe 30 and adjusts the recirculation amount of the exhaust gas. The opening degree of the exhaust gas valve 40 is adjusted by the engine ECU 42.

次に旋回流形成部26について詳述する。
図2、図3、図4に示すように、旋回流形成部26は、上流部44と下流部46とを含んで構成され、本実施の形態では、それら上流部44と下流部46とを有するハウジング48が設けられている。
上流部44は、スロットルバルブ24からの吸気により旋回流Fを形成する箇所である。
本実施の形態では、上流部44は、円筒部4402と、スロットルバルブ24の下流端に接続されると共に円筒部4402の接線方向に接続された上流管4404とを含んで構成されている。図3において符号4406は、円筒部4402内に開口する上流管4404の開口を示している。
したがって、上流管4404から円筒部4402に導入された吸気は円筒部4402の内部で旋回流Fとなる。
ここで、円筒部4402の中心軸、すなわち旋回流Fの中心軸は、スロットルバルブ24のバルブ軸の延びる方向と平行になるように配置され、スロットルバルブ24のバルブプレートは旋回流Fと同じ方向に開くことが、後述するように吸気の充填効率を高め、排気を速やかに導入する上で望ましい。
また、下流部46は、縮径部4602と下流管4604とを含んで構成されている。
図3に示すように、縮径部4602は、上流部44から離れるにつれて旋回流Fの外径を次第に縮径する箇所であり、縮径部4602を構成するハウジング48の箇所の内径および外径は、上流部44から離れるにつれて直径が次第に小さくなるように形成されている。
すなわち、旋回流形成部26は、吸気の旋回流を形成する上流部44と上流部44より径が小さい下流部46とを有している。言い換えると、旋回流形成部26は、吸気通路下流側の径が吸気通路上流側の径よりも小さくなるように形成されている。
下流管4604は、縮径部4602で縮径された旋回流Fをサージタンク32に導く箇所であり、下流管4604を構成するハウジング48の箇所の内径および外径はそれぞれ均一寸法で形成されている。
下流管4604の端部は、サージタンク32に連結されている。
Next, the swirling flow forming unit 26 will be described in detail.
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the swirling flow forming section 26 is configured to include an upstream section 44 and a downstream section 46. In the present embodiment, the upstream section 44 and the downstream section 46 are connected to each other. A housing 48 is provided.
The upstream portion 44 is a portion where a swirling flow F is formed by intake air from the throttle valve 24.
In the present embodiment, the upstream portion 44 includes a cylindrical portion 4402 and an upstream pipe 4404 connected to the downstream end of the throttle valve 24 and connected tangentially to the cylindrical portion 4402. In FIG. 3, reference numeral 4406 denotes an opening of the upstream pipe 4404 that opens into the cylindrical portion 4402.
Therefore, the intake air introduced into the cylindrical portion 4402 from the upstream pipe 4404 becomes a swirling flow F inside the cylindrical portion 4402.
Here, the central axis of the cylindrical portion 4402, that is, the central axis of the swirl flow F is disposed so as to be parallel to the direction in which the valve axis of the throttle valve 24 extends, and the valve plate of the throttle valve 24 is in the same direction as the swirl flow F. It is desirable to increase the charging efficiency of the intake air and to promptly introduce the exhaust gas as described later.
The downstream portion 46 is configured to include a reduced diameter portion 4602 and a downstream pipe 4604.
As shown in FIG. 3, the reduced diameter portion 4602 is a portion where the outer diameter of the swirling flow F is gradually reduced as the distance from the upstream portion 44 increases, and the inner diameter and the outer diameter of the housing 48 constituting the reduced diameter portion 4602 are reduced. Are formed such that the diameter gradually decreases as the distance from the upstream portion 44 increases.
That is, the swirl flow forming section 26 has an upstream portion 44 that forms a swirl flow of the intake air and a downstream portion 46 having a smaller diameter than the upstream portion 44. In other words, the swirl flow forming section 26 is formed such that the diameter on the downstream side of the intake passage is smaller than the diameter on the upstream side of the intake passage.
The downstream pipe 4604 guides the swirling flow F reduced in diameter by the reduced diameter portion 4602 to the surge tank 32. The inner diameter and the outer diameter of the housing 48 constituting the downstream pipe 4604 are each formed to have uniform dimensions. I have.
The end of the downstream pipe 4604 is connected to the surge tank 32.

本実施の形態では、円筒部4402と縮径部4602と下流管4604とは同軸上に並べられて配置され、すなわち、下流部46の中心軸4610上に並べられて配置されている。
排気ガス導入管30は、中心軸4610上に沿って円筒部4402からハウジング48内に挿入され、排気ガスが供給される排気ガス導入管30の端部3002は、円筒部4402から離れた縮径部4602の箇所または下流管4604の断面の中央部に配置されている。すなわち、排気ガス導入管30の端部3002は、下流部46に配置され、旋回流形成部26の径方向中心部に排気ガスが導入されるように構成されている。
なお、中心軸4610の延長線に沿ってサージタンク32の内部であるタンク内空間3202が延在しており、また、複数の分岐管34がサージタンク32から分岐する箇所は、中心軸4610の延長線の延在方向に間隔をおいて配置されている。
In the present embodiment, the cylindrical portion 4402, the reduced diameter portion 4602, and the downstream pipe 4604 are arranged coaxially, that is, arranged on the central axis 4610 of the downstream portion 46.
The exhaust gas introduction pipe 30 is inserted into the housing 48 from the cylindrical portion 4402 along the central axis 4610, and the end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 to which the exhaust gas is supplied is reduced in diameter apart from the cylindrical portion 4402. The section 4602 or the center of the cross section of the downstream pipe 4604 is arranged. That is, the end portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is arranged in the downstream portion 46, and is configured so that the exhaust gas is introduced into the radial center of the swirl flow forming portion 26.
A tank space 3202 inside the surge tank 32 extends along an extension of the center axis 4610, and a portion where the plurality of branch pipes 34 branch off from the surge tank 32 is located at the center axis 4610. They are arranged at intervals in the direction in which the extension lines extend.

次に作用効果について説明する。
エンジンECU42によりスロットルバルブ24が所定の開度で開かれた状態でエンジン10が運転されることにより、図3、図4に示すように、吸気が吸気管22からスロットルバルブ24を介して上流部44の上流管4404に導入される。
上流管4404に導入された吸気は、円筒部4402の接線方向に沿って円筒部4402の内部に円滑に導かれ、円筒部4402の内周面に沿って流れる旋回流Fとなる。
旋回流Fとなった吸気は、旋回しつつ円筒部4402から縮径部4602を経て下流管4604に向かって流れていく。
この場合、旋回流Fは、縮径部4602に沿って旋回することにより下流管4604に近づくにつれて旋回流Fの外径が次第に縮径していく。
なお、旋回流Fの外径が変化せず一定の場合は、旋回流Fが下流管4604に近づくにつれて旋回流Fのエネルギーが低下するため、下流管4604に近づくにつれて旋回流Fの流速が低下する。
これに対して、本実施の形態では、縮径部4602の内径が次第に縮径し、旋回流Fの外径が次第に縮径していくため、旋回流Fは、旋回流Fの流速が加速された状態で下流管4604に至り、下流管4604からサージタンク32のタンク内空間3202に導かれる。
Next, the operation and effect will be described.
When the engine 10 is operated in a state where the throttle valve 24 is opened at a predetermined opening by the engine ECU 42, the intake air flows from the intake pipe 22 through the throttle valve 24 to the upstream portion as shown in FIGS. Forty-four upstream pipes 4404 are introduced.
The intake air introduced into the upstream pipe 4404 is smoothly guided into the inside of the cylindrical portion 4402 along the tangential direction of the cylindrical portion 4402, and becomes a swirling flow F flowing along the inner peripheral surface of the cylindrical portion 4402.
The intake air having the swirling flow F flows toward the downstream pipe 4604 from the cylindrical portion 4402 through the reduced diameter portion 4602 while swirling.
In this case, the outer diameter of the swirling flow F gradually decreases as it approaches the downstream pipe 4604 by swirling along the reduced diameter portion 4602.
When the outer diameter of the swirl flow F is constant without change, the energy of the swirl flow F decreases as the swirl flow F approaches the downstream pipe 4604. Therefore, the flow velocity of the swirl flow F decreases as the swirl flow F approaches the downstream pipe 4604. I do.
On the other hand, in the present embodiment, the inner diameter of the reduced diameter portion 4602 gradually decreases, and the outer diameter of the swirling flow F gradually decreases. In this state, it reaches the downstream pipe 4604 and is guided from the downstream pipe 4604 to the tank space 3202 of the surge tank 32.

一方、エンジンECU42により排気ガスバルブ40が所定の開度で開かれた状態となると、排気ガスは、排気管38から排気ガス導入管30と排気ガスバルブ40を介して排気ガス導入管30の端部3002に供給される。
排気ガス導入管30の端部3002は、円筒部4402から離れた縮径部4602の箇所または下流管4604の断面の中央部に配置されているため、旋回流Fの中央部に位置している。
旋回流Fは、その半径方向の外側から内側に向かうほど圧力が低下し、また、その圧力は、旋回流Fの流速が高いほど低下する。
したがって、排気ガス導入管30の端部3002は、ハウジング48内のうち最も圧力が低下した箇所に位置することになる。
その結果、排気ガス導入管30に供給された排気ガスは、ハウジング48内のうち最も圧力が低下した箇所へ導かれるため、排気ガスの吸気への導入が促進される。
On the other hand, when the exhaust gas valve 40 is opened at a predetermined opening by the engine ECU 42, the exhaust gas flows from the exhaust pipe 38 through the exhaust gas introduction pipe 30 and the exhaust gas valve 40 to the end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30. Supplied to
The end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is located at the center of the cross section of the downstream pipe 4604 or at the center of the swirl flow F because the end 3002 is located at the reduced diameter section 4602 away from the cylindrical section 4402 or at the center of the cross section of the downstream pipe 4604. .
The pressure of the swirling flow F decreases from the outside to the inside in the radial direction, and the pressure decreases as the flow velocity of the swirling flow F increases.
Therefore, the end portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is located at a position in the housing 48 where the pressure is the lowest.
As a result, the exhaust gas supplied to the exhaust gas introduction pipe 30 is guided to the portion of the housing 48 where the pressure is the lowest, so that the introduction of the exhaust gas to the intake is promoted.

例えば、エンジン10の低負荷時、すなわち、スロットルバルブ24の開度が小さい状態であり、吸気量が少ない場合であっても、排気ガス導入管30の端部3002近傍のハウジング48内の圧力が低下しているため、排気ガスの吸気への導入が促進される。
また、エンジン10の高負荷時、すなわち、スロットルバルブ24の開度が全開、あるいは、全開に近い状態であり、吸気量が多い場合では、旋回流Fの流速がより速くなるため、排気ガス導入管30の端部3002近傍のハウジング48内の圧力がより低下し、排気ガスの吸気への導入がより一層促進される。
For example, even when the engine 10 is under a low load, that is, when the opening of the throttle valve 24 is small and the amount of intake air is small, the pressure in the housing 48 near the end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is low. Because of the decrease, introduction of exhaust gas into the intake air is promoted.
Further, when the engine 10 is under a high load, that is, when the opening of the throttle valve 24 is fully opened or almost fully opened and the amount of intake air is large, the flow velocity of the swirling flow F becomes faster, so that exhaust gas is introduced. The pressure in the housing 48 near the end 3002 of the tube 30 is further reduced, and the introduction of exhaust gas into the intake air is further promoted.

排気ガス導入管30の端部3002から旋回流Fの中央部に供給された排気ガスは、旋回流Fとなった吸気と混合されつつ縮径部4602あるいは下流管4604からタンク内空間3202に流入する。
タンク内空間3202に流入した吸気および排気ガスは、タンク内空間3202でも旋回流Fが維持されることでさらに混合され、タンク内空間3202から各分岐管34を介して各吸気ポートに導入される。
Exhaust gas supplied from the end portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 to the center of the swirl flow F flows into the tank space 3202 from the reduced diameter portion 4602 or the downstream pipe 4604 while being mixed with the intake air that has become the swirl flow F. I do.
The intake and exhaust gases flowing into the tank space 3202 are further mixed by maintaining the swirling flow F in the tank space 3202, and are introduced from the tank space 3202 through the branch pipes 34 to the respective intake ports. .

本実施の形態によれば、旋回流形成部26で旋回流Fを形成すると共に旋回流形成部26の圧力の最も低い箇所に排気ガス導入管30の端部3002を配置したので、従来のように過給機を利用することなく、エンジン10の負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上で有利となる。   According to the present embodiment, the swirl flow forming unit 26 forms the swirl flow F, and the end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is disposed at the lowest pressure of the swirl flow forming unit 26. Without using a turbocharger, it is possible to promote the introduction of exhaust gas into the intake air regardless of the load of the engine 10, and to reduce nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and improve fuel efficiency (thermal efficiency). This is advantageous in aiming.

また、本実施の形態によれば、旋回流形成部26は、吸気通路下流側の径が吸気通路上流側の径よりも小さい。
したがって、旋回流Fの流速を速めることで旋回流形成部26に形成される圧力の低い箇所の圧力をより低くすることができるため、排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態によれば、旋回流形成部26は、吸気の旋回流Fを形成する上流部44と上流部44より径が小さい下流部46とを設け、排気ガス導入管30の端部3002を下流部46に配置した。
したがって、簡単な構成により排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
Further, according to the present embodiment, in swirl flow forming section 26, the diameter on the downstream side of the intake passage is smaller than the diameter on the upstream side of the intake passage.
Therefore, by increasing the flow velocity of the swirl flow F, the pressure at a low pressure portion formed in the swirl flow forming unit 26 can be further reduced, so that the introduction of exhaust gas into the intake air can be further promoted, and This is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) and improving fuel efficiency (thermal efficiency).
Further, according to the present embodiment, the swirl flow forming section 26 is provided with the upstream portion 44 that forms the swirl flow F of the intake air and the downstream portion 46 that is smaller in diameter than the upstream portion 44. The part 3002 is arranged in the downstream part 46.
Therefore, the introduction of the exhaust gas into the intake air can be further promoted by a simple configuration, which is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency).

また、本実施の形態によれば、排気ガス導入管30は、下流部46の中心軸4610に沿って配置されている。より詳細には、円筒部4402と縮径部4602と下流管4604の中心軸上に並べられて配置されている。
そのため、排気ガス導入管30は、排気ガス導入管30が旋回流Fの流れを阻害することがなく、旋回流形成部26に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。
Further, according to the present embodiment, exhaust gas introduction pipe 30 is arranged along center axis 4610 of downstream portion 46. More specifically, they are arranged side by side on the central axis of the cylindrical portion 4402, the reduced diameter portion 4602, and the downstream pipe 4604.
Therefore, the exhaust gas introduction pipe 30 can reliably form a low pressure portion in the swirl flow forming part 26 without the exhaust gas introduction pipe 30 obstructing the flow of the swirl flow F, and introduce the exhaust gas into the intake air. This is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency).

また、本実施の形態によれば、タンク内空間3202は、下流部46の中心軸4610の延長線に沿って延在しているため、排気ガスと混合された吸気がタンク内空間3202に円滑に導入される。
また、本実施の形態によれば、分岐管34の開口3402が中心軸4610の延長線の延在方向に間隔をおいて配置されているため、排気ガスと混合された吸気がタンク内空間3202から分岐管34に円滑に導入される。
Further, according to the present embodiment, since tank interior space 3202 extends along the extension of central axis 4610 of downstream portion 46, the intake air mixed with the exhaust gas smoothly flows into tank interior space 3202. Will be introduced.
Further, according to the present embodiment, since openings 3402 of branch pipes 34 are arranged at intervals in the direction in which the extension of central axis 4610 extends, the intake air mixed with the exhaust gas is filled in tank space 3202. Through the branch pipe 34 smoothly.

また、本実施の形態によれば、旋回流Fを形成する上流部44を円筒部4402と上流管4404とを含んで構成し、旋回流Fを縮径する下流部46を縮径部4602と下流管4604とを含んで構成したので、簡単な構成により旋回流Fを確実に発生させるとともに、旋回流形成部26に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)低減や燃費(熱効率)の向上を図る上でより有利となる。   Further, according to the present embodiment, the upstream portion 44 that forms the swirl flow F is configured to include the cylindrical portion 4402 and the upstream pipe 4404, and the downstream portion 46 that reduces the diameter of the swirl flow F is formed by the reduced diameter portion 4602. Since the configuration includes the downstream pipe 4604, the swirl flow F can be reliably generated by a simple configuration, and a low-pressure portion can be reliably formed in the swirl flow forming unit 26, thereby facilitating the introduction of exhaust gas into the intake air. This is more advantageous in reducing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency).

また、円筒部4402の中心軸(旋回流Fの中心軸)を、スロットルバルブ24のバルブ軸の延びる方向と平行になるように配置し、スロットルバルブ24のバルブプレートを旋回流Fと同じ方向に開くことで以下の効果が奏される。
すなわち、部分負荷の場合でも、スロットルバルブ24を通過する吸気が旋回流Fの流れに沿って旋回流形成部26に導入される。したがって、導入された吸気は旋回流Fの流れを阻害することが無く、旋回流Fの流速と旋回半径を大きく維持・形成することができる。そのため、吸気の充填効率を更に高めることができる。
また、排気を導入する場合にあっては、旋回流Fの流速が早くなる事で排気を導入する旋回中心の気圧が低くなるため、排気を速やかに導入することができる。
Further, the central axis of the cylindrical portion 4402 (the central axis of the swirl flow F) is arranged so as to be parallel to the direction in which the valve axis of the throttle valve 24 extends, and the valve plate of the throttle valve 24 is set in the same direction as the swirl flow F. The following effects are exhibited by opening.
That is, even in the case of a partial load, the intake air passing through the throttle valve 24 is introduced into the swirl flow forming section 26 along the flow of the swirl flow F. Therefore, the introduced intake air does not hinder the flow of the swirl flow F, and can maintain and form a large flow velocity and a large swirl radius of the swirl flow F. Therefore, the charging efficiency of the intake air can be further increased.
Further, in the case of introducing the exhaust gas, since the pressure of the swirl center where the exhaust gas is introduced is reduced by increasing the flow velocity of the swirling flow F, the exhaust gas can be quickly introduced.

なお、旋回流を形成する上流部44を、上流管4404を用いずに構成し、また、旋回流Fを縮径する下流部46を、下流管4604を用いずに構成するなど、実施の形態と別の構造により構成するようにしてもよいが、上流部44および下流部46を実施の形態のように構成すると、簡単な構成により旋回流を確実に形成でき、簡単な構成により圧力の低い箇所を確実に形成する上で有利となる。   In addition, the upstream portion 44 that forms the swirling flow is configured without using the upstream pipe 4404, and the downstream portion 46 that reduces the diameter of the swirling flow F is configured without using the downstream tube 4604. However, if the upstream portion 44 and the downstream portion 46 are configured as in the embodiment, the swirling flow can be reliably formed by the simple configuration, and the low pressure is realized by the simple configuration. This is advantageous in reliably forming the location.

10 エンジン(内燃機関)
12 エンジン本体
14 吸気装置
18 排気ガス還流装置
22 吸気管
24 スロットルバルブ
26 旋回流形成部
28 インテークマニホールド
30 排気ガス導入管
32 サージタンク
3202 タンク内空間
34 分岐管
44 上流部
4402 円筒部
4404 上流管
46 下流部
4602 縮径部
4604 下流管
4610 中心軸
48 ハウジング
F 旋回流
10. Engine (internal combustion engine)
12 Engine body 14 Intake device 18 Exhaust gas recirculation device 22 Intake pipe 24 Throttle valve 26 Swirling flow forming part 28 Intake manifold 30 Exhaust gas introduction pipe 32 Surge tank 3202 Inside tank space 34 Branch pipe 44 Upstream section 4402 Cylindrical section 4404 Upstream pipe 46 Downstream section 4602 Reduced diameter section 4604 Downstream pipe 4610 Central axis 48 Housing F Swirling flow

Claims (4)

内燃機関に接続された吸気通路と、
前記内燃機関から排出された排気ガスを前記吸気通路に導入する排気ガス導入管と、
を備える内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路に設けられて吸気により旋回流を形成する旋回流形成部を備え、
前記排気ガス導入管の端部は、前記旋回流形成部の径方向中心部に前記排気ガスを導入し、
前記旋回流形成部は、前記吸気の旋回流を形成する上流部と前記上流部より径が小さい下流部とを有し、
前記排気ガス導入管の端部は、前記下流部に配置され、
前記吸気通路に設けられたスロットルバルブをさらに備え、
前記上流部は、円筒部と、前記スロットルバルブに接続されると共に前記円筒部の接線方向に接続される上流管とを含んで構成され、
前記下流部は、前記円筒部から離れるにつれて前記旋回流の外径を次第に縮径する縮径部と、前記縮径部に接続され前記縮径された旋回流を前記吸気通路の下流側に導く下流管とを含んで構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
An intake passage connected to the internal combustion engine,
An exhaust gas introduction pipe that introduces exhaust gas discharged from the internal combustion engine into the intake passage;
An intake device for an internal combustion engine comprising:
Comprising a swirl flow forming member which forms a swirling flow by the intake provided in the intake passage,
The end of the exhaust gas inlet pipe, the exhaust gas is introduced into the radial center portion of the swirling flow forming portion,
The swirling flow forming portion has an upstream portion that forms a swirling flow of the intake air and a downstream portion having a smaller diameter than the upstream portion,
An end of the exhaust gas introduction pipe is disposed at the downstream portion,
A throttle valve provided in the intake passage,
The upstream portion includes a cylindrical portion, and an upstream pipe connected to the throttle valve and tangentially connected to the cylindrical portion,
The downstream portion includes a reduced diameter portion that gradually reduces the outer diameter of the swirling flow as the distance from the cylindrical portion increases, and guides the reduced diameter swirling flow connected to the reduced diameter portion to a downstream side of the intake passage. Comprising a downstream pipe,
An intake device for an internal combustion engine, characterized in that:
前記旋回流形成部は、前記吸気通路下流側の径が前記吸気通路上流側の径よりも小さい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。   2. The intake device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the swirl flow forming portion has a diameter on the downstream side of the intake passage smaller than a diameter on the upstream side of the intake passage. 3. 前記排気ガス導入管は、前記旋回流形成部の軸心上に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の吸気装置。
The exhaust gas introduction pipe is disposed along an axis of the swirl flow forming unit.
3. The intake device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
前記吸気通路はインテークマニホールドを備え、
前記インテークマニホールドは、サージタンクと、サージタンクから分岐して前記内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを有し、
前記サージタンクの内部であるタンク内空間は、前記下流部の軸心の延長線に沿って延長し、
前記複数の分岐管が前記サージタンクから分岐する箇所は、前記延長線の延在方向に間隔をおいて配置される
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の内燃機関の吸気装置。
The intake passage includes an intake manifold,
The intake manifold has a surge tank, and a plurality of branch pipes branched from the surge tank and connected to an intake port of the internal combustion engine,
The tank interior space inside the surge tank extends along an extension of the axis of the downstream portion,
Location where the plurality of branch pipes branched from the surge tank, according to any one of the internal combustion engine of claims 1 to 3, characterized in that it is spaced in the extending direction of the extension line Intake device.
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