JP7296272B2 - internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、吸気コレクタにインタークーラが内蔵された内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine in which an intake collector incorporates an intercooler.

例えば、特許文献1には、過給機の下流側に位置するサージタンクと、サージタンクから各気筒に吸気を供給する複数の接続管と、サージタンク内に配置されたインタークーラと、サージタンク内のインタークーラ下流側部分に過給機の上流側と連通するバイパス通路と、を備えた内燃機関が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a surge tank positioned downstream of a turbocharger, a plurality of connection pipes for supplying intake air from the surge tank to each cylinder, an intercooler disposed in the surge tank, and a surge tank. An internal combustion engine is disclosed that includes a bypass passage that communicates with the upstream side of a supercharger in a portion on the downstream side of an intercooler inside.

インタークーラ下流側のサージタンク内の吸気流の圧力分布は、過給された吸気がインタークーラの電熱フィンのフィン列を通過することにより整流されることにより気筒列方向に沿って略均一となっている。 The pressure distribution of the intake air flow in the surge tank on the downstream side of the intercooler becomes substantially uniform along the direction of the cylinder rows as the supercharged intake air passes through the fin row of the intercooler's electrothermal fins and is rectified. ing.

この特許文献1においては、バイパス通路がサージタンク内に挿入された管状部材と接続されている。管状部材は、上記複数の接続管のサージタンクとの各接続口の配列と略平行になるように配置されている。 In Patent Document 1, the bypass passage is connected to a tubular member inserted into the surge tank. The tubular member is arranged substantially parallel to the arrangement of the connection ports of the plurality of connection pipes with the surge tank.

この管状部材の管壁には、それぞれ軸線に平行に配列された貫通孔からなる4つの孔列が形成されている。そして、これら孔列の貫通孔は、管状部材通過後の吸気流の管状部材に沿った方向の圧力分布が略一様となるように、バイパス通路内流れ方向の下流側になるにつれて減少するよう形成されている。 The tube wall of this tubular member is formed with four hole rows each made up of through holes arranged parallel to the axis. The through-holes in the row of holes are arranged so as to decrease toward the downstream side in the flow direction in the bypass passage so that the pressure distribution in the direction along the tubular member of the intake flow after passing through the tubular member becomes substantially uniform. formed.

特開平4-237826号公報JP-A-4-237826

しかしながら、特許文献1において、インタークーラ上流側のサージタンク内の吸気の圧力分布が気筒列方向に沿って不均一になっていると、吸気がインタークーラのフィン列を通過することによって整流されたとしても、インタークーラ下流側のサージタンク内の吸気の圧力分布が気筒列方向に沿って不均一になる虞ある。 However, in Patent Document 1, if the pressure distribution of the intake air in the surge tank on the upstream side of the intercooler is uneven along the cylinder row direction, the intake air is rectified by passing through the fin row of the intercooler. Even so, the pressure distribution of the intake air in the surge tank on the downstream side of the intercooler may become non-uniform along the direction of the row of cylinders.

つまり、特許文献1においては、インタークーラ上流側のサージタンク内の吸気流の圧力分布に関して十分に考慮されていない。 In other words, in Patent Document 1, sufficient consideration is not given to the pressure distribution of the intake air in the surge tank on the upstream side of the intercooler.

そのため、特許文献1においては、インタークーラ上流側のサージタンク内の気筒列方向に沿った吸気の圧力分布が不均一になっていると、管状部材を通過後の吸気の気筒列方向に沿った圧力分布が不均一となり、上記複数の接続管内の流速分布に偏りが発生し、吸気ガスの筒内流動が悪化する虞がある。 Therefore, in Patent Document 1, if the pressure distribution of the intake air along the cylinder row direction in the surge tank on the upstream side of the intercooler is uneven, the intake air after passing through the tubular member increases in the cylinder row direction. The pressure distribution becomes non-uniform, the flow velocity distribution in the plurality of connecting pipes becomes uneven, and there is a risk that the in-cylinder flow of the intake gas deteriorates.

本発明の内燃機関は、過給機と、各気筒の吸気ポートに吸気を分配する吸気コレクタと、上記吸気コレクタの内部に配置されたインタークーラと、を有し、上記インタークーラの内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定され、上記吸気コレクタは、吸気ポートの入口部に対して上記インタークーラの出口部のうち当該入口部に対向する部分からのみ吸気が流入するように、上記インタークーラの出口部の下流側を仕切る複数の仕切り壁を有し、上記仕切り壁には、貫通孔が形成され、上記貫通孔には、当該貫通孔を開閉可能な制御弁が設けられていることを特徴としている。 An internal combustion engine of the present invention has a turbocharger, an intake collector that distributes intake air to intake ports of each cylinder, and an intercooler that is arranged inside the intake collector, and the pressure inside the intercooler is A loss is set to have a predetermined gradient, and the intake collector is configured to allow the intake air to flow into the inlet of the intake port only from the outlet of the intercooler that faces the inlet. Having a plurality of partition walls partitioning the downstream side of the outlet of the cooler, the partition walls being formed with through holes, and the through holes being provided with control valves capable of opening and closing the through holes. is characterized by

本発明の内燃機関は、インタークーラ上流側の吸気コレクタ内の吸気の流速分布及び圧力分布に偏りがあっても、インタークーラ下流側の吸気コレクタ内の吸気の流速分布及び圧力分布の偏りを小さくすることが可能となる。そのため、本発明の内燃機関は、複数の吸気弁を通過して筒内に流入する吸気の流量差を小さくすることが可能となり、筒内に所期のガス流動(例えば、スワール成分を極力抑えたタンブル流)を発生させることが可能となる。 In the internal combustion engine of the present invention, even if there is a bias in the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake collector on the upstream side of the intercooler, the bias in the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake collector on the downstream side of the intercooler is reduced. It becomes possible to Therefore, in the internal combustion engine of the present invention, it is possible to reduce the difference in the flow rate of the intake air flowing into the cylinder through the plurality of intake valves, thereby achieving the desired gas flow in the cylinder (for example, suppressing the swirl component as much as possible). It is possible to generate a tumble flow).

本発明の第1実施例の内燃機関を模式的に示した説明図。1 is an explanatory view schematically showing an internal combustion engine according to a first embodiment of the invention; FIG. 比較例の内燃機関を模式的に示した説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an internal combustion engine of a comparative example; 本発明の第2実施例の内燃機関を模式的に示した説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an internal combustion engine according to a second embodiment of the invention; 本発明の第3実施例の内燃機関における吸気コレクタとインタークーラを模式的に示した説明図。FIG. 5 is an explanatory view schematically showing an intake collector and an intercooler in an internal combustion engine according to a third embodiment of the invention;

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例の内燃機関1を模式的に示した説明図である。 An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing an internal combustion engine 1 of a first embodiment of the invention.

内燃機関1の吸気通路2には、スロットル弁3よりも吸気流れ方向の下流側の位置に、EGR通路4が接続されている。EGR通路4は、図示せぬ排気通路から排気ガスの一部を吸気通路2に還流する排気還流(EGR)を可能にするものである。 An EGR passage 4 is connected to the intake passage 2 of the internal combustion engine 1 at a position downstream of the throttle valve 3 in the intake air flow direction. The EGR passage 4 enables exhaust gas recirculation (EGR) in which part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage 2 from an exhaust passage (not shown).

また。吸気通路2には、EGR通路4の接続位置よりも吸気流れ方向の下流側の位置に、吸気を圧縮する過給機5が配置されている。 again. A supercharger 5 for compressing intake air is arranged in the intake passage 2 at a position downstream of the connection position of the EGR passage 4 in the intake air flow direction.

過給機5は、例えば、吸気通路に設けられたコンプレッサと排気通路に設けられた排気タービンとを同軸上に備えたターボ過給機である。なお、過給機5としては、吸気通路に設けられたコンプレッサを内燃機関によって駆動する機械式過給機(スーパーチャージャ)や、吸気通路内に設けられたコンプレッサを電動モータで駆動する電動過給機であってもよい。 The supercharger 5 is, for example, a turbocharger that coaxially includes a compressor provided in an intake passage and an exhaust turbine provided in an exhaust passage. As the supercharger 5, a mechanical supercharger (supercharger) in which a compressor provided in an intake passage is driven by an internal combustion engine, or an electric supercharger in which a compressor provided in an intake passage is driven by an electric motor. machine.

また、吸気通路2には、過給機5の下流側に一定量の容積を有する吸気コレクタ6が設けられている。吸気コレクタ6は、気筒列方向に沿って配置されている。 An intake collector 6 having a certain volume is provided in the intake passage 2 on the downstream side of the supercharger 5 . The intake collector 6 is arranged along the row of cylinders.

吸気コレクタ6は、各気筒の吸気ポート7に吸気を分配している。吸気コレクタ6の下流側壁部6aには、吸気ポート7の入口部である上流側端部8が接続されている。下流側壁部6aは、気筒列方向に沿った壁部であり、吸気コレクタ6を構成する壁部のなかで吸気流れ方向の下流側に位置する壁部である。 The intake collector 6 distributes the intake air to the intake port 7 of each cylinder. A downstream side wall portion 6 a of the intake collector 6 is connected to an upstream end portion 8 that is an inlet portion of an intake port 7 . The downstream side wall portion 6a is a wall portion along the cylinder row direction, and is a wall portion located downstream in the intake air flow direction among the wall portions constituting the intake collector 6. As shown in FIG.

吸気ポート7は、吸気流れ方向の下流側が二股状に分岐している。吸気ポート7は、吸気流れ方向の下流側の端部が一対の下流側端部9、9となっている。一対の下流側端部9、9は、それぞれ吸気弁10を介して内燃機関1の燃焼室11(筒内)に接続されている。つまり、内燃機関1は、一つの気筒に二つの吸気弁10を有している。各吸気ポート7の上流側端部8は、上流側に向かって拡がるベルマウス部8aを有している。 The intake port 7 is bifurcated on the downstream side in the intake flow direction. The intake port 7 has a pair of downstream ends 9, 9 at its downstream end in the intake flow direction. A pair of downstream end portions 9, 9 are connected to a combustion chamber 11 (cylinder) of the internal combustion engine 1 via an intake valve 10, respectively. That is, the internal combustion engine 1 has two intake valves 10 in one cylinder. An upstream end portion 8 of each intake port 7 has a bell mouth portion 8a that widens toward the upstream side.

また、吸気コレクタ6の内部には、気筒列方向に沿ってインタークーラ12が配置されている。インタークーラ12は、過給機5により圧縮された吸気を冷却して充填効率を向上させるものである。 An intercooler 12 is arranged inside the intake collector 6 along the direction of the row of cylinders. The intercooler 12 cools the intake air compressed by the supercharger 5 to improve charging efficiency.

インタークーラ12は、所定運転条件において各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)となるように、内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定されている。換言すると、インタークーラ12は、気筒列方向に沿って内部の圧力損失が変化するように設定されている。 The intercooler 12 is set so that the internal pressure loss has a predetermined gradient so that the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in each intake port 7 are uniform (uniform) under predetermined operating conditions. In other words, the intercooler 12 is set so that the internal pressure loss changes along the cylinder row direction.

詳述すると、インタークーラ12は、上記所定運転条件において、インタークーラ入口部12aの気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)ではなくても、インタークーラ出口部12bの気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)となって、各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)となるように、内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定されている。 More specifically, the intercooler 12 operates under the predetermined operating conditions even if the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders at the intercooler inlet 12a are not uniform (uniform). The flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the cylinder row are uniform (uniform), and the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in each intake port 7 are uniform (uniform). The pressure loss is set to have a predetermined gradient.

インタークーラ出口部12bから気筒への吸気の流れは、インタークーラ出口部12bの気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)になることで改善され、ベルマウス部8aでより剥離しにくくなる。 The flow of intake air from the intercooler outlet 12b to the cylinders is improved by uniformity (uniformity) in the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders at the intercooler outlet 12b. It becomes more difficult to peel off.

インタークーラ入口部12aは、インタークーラ12の吸気流れ方向における上流端である。インタークーラ出口部12bは、インタークーラ12の吸気流れ方向における下流端である。 The intercooler inlet portion 12a is the upstream end of the intercooler 12 in the intake air flow direction. The intercooler outlet portion 12b is the downstream end of the intercooler 12 in the intake air flow direction.

例えば、インタークーラ12は、図1に示すように、内部の圧力損失が相対的に高くなる高圧損の部分と、内部の圧力損失が相対的に低くなる低圧損の部分とが気筒列方向に沿って交互に存在するように構成されている。 For example, as shown in FIG. 1, the intercooler 12 has a high pressure loss portion where the internal pressure loss is relatively high and a low pressure loss portion where the internal pressure loss is relatively low. It is configured to exist alternately along the

つまり、本願明細書において、インタークーラ12の内部の圧力損失が所定勾配を有するということは、インタークーラ12の内部の圧力損失が一様(均一)ではなく、インタークーラ12の内部に圧力損失の高い部分と圧力損失の低い部分とが形成されて圧力損失が気筒列方向に沿って変化しているということである。 That is, in the specification of the present application, the fact that the pressure loss inside the intercooler 12 has a predetermined gradient means that the pressure loss inside the intercooler 12 is not uniform (uniform), and the pressure loss inside the intercooler 12 is This means that a high pressure loss portion and a low pressure loss portion are formed, and the pressure loss varies along the direction of the row of cylinders.

なお、気筒列方向に沿って配置された吸気コレクタ6には、気筒列方向の一端側から吸気が導入されている。そのため、この第1実施例において、インタークーラ12上流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の圧力は、気筒列方向で吸気コレクタ6の他端側の端部と中央部で吸気流の圧力が高くなり、気筒列方向で吸気コレクタ6の他端側の端部と中央部に挟まれた部分と、気筒列方向で吸気コレクタ6の中央部よりも一端側の部分とで吸気の圧力が低くなっている。つまり、吸気コレクタ6は、インタークーラ上流側の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)になっていない。 Intake air is introduced from one end side in the cylinder row direction to the intake collector 6 arranged along the cylinder row direction. Therefore, in the first embodiment, the pressure of the intake air in the intake collector 6 on the upstream side of the intercooler 12 along the row direction of the cylinders is the same at the end on the other end side and the central portion of the intake collector 6 in the row direction of the cylinders. The pressure of the flow becomes high, and the intake air is sucked at the part sandwiched between the end of the intake collector 6 on the other end side and the central part in the cylinder row direction and the part on the one end side of the central part of the intake collector 6 in the cylinder row direction. pressure is low. That is, in the intake collector 6, the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders on the upstream side of the intercooler are not uniform (uniform).

インタークーラ12の内部の圧力損失は、インタークーラ12上流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布を考慮して設定される。例えば、インタークーラ12の内部の圧力損失は、吸気の流速が速い位置または吸気の圧力が高い位置からの吸気が流れ込む場所では高く設定し、吸気の流速が遅い位置または吸気の圧力が低い位置からの吸気が流れ込む場所では低く設定する。換言すれば、インタークーラ12の内部の圧力損失は、インタークーラ入口部12aにおいて吸気の流速が速い場所または吸気の圧力が高い場所では高く設定し、インタークーラ入口部12aにおいて吸気の流速が遅い場所または吸気の圧力が低い場所では低く設定する。 The pressure loss inside the intercooler 12 is set in consideration of the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders in the intake collector 6 on the upstream side of the intercooler 12 . For example, the pressure loss inside the intercooler 12 is set to be high at a position where the intake air flow speed is high or from a position where the intake air pressure is high, and from a position where the intake air flow speed is low or the intake pressure is low. Set it low where the intake air flows. In other words, the pressure loss inside the intercooler 12 is set high at locations where the flow velocity of intake air is high or at locations where the pressure of intake air is high at the intercooler inlet 12a, and at locations where the flow velocity of intake air is low at the intercooler inlet 12a. Or set it low in the place where the pressure of intake is low.

上記所定運転条件は、同一気筒の2つの吸気弁10、10から流入する吸気ガスの筒内流動にシリンダ中心軸線に関して線対称性が求められる運転条件、すなわち吸気ガスの筒内流動に所期のガス流動(例えば、スワール成分を極力抑えたタンブル流)が求められる運転条件である。詳述すると、上記所定運転条件は、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる希薄燃焼を行う運転条件、またはEGRによる希釈燃焼を行う運転条件等である。 The predetermined operating condition is an operating condition in which the in-cylinder flow of the intake gas flowing in from the two intake valves 10 of the same cylinder is required to have line symmetry with respect to the cylinder center axis. This is an operating condition that requires gas flow (for example, tumble flow with the swirl component suppressed as much as possible). More specifically, the predetermined operating conditions are operating conditions for lean combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, or operating conditions for lean combustion by EGR.

なお、インタークーラ12上流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布や圧力分布は、吸気コレクタ6の形状、吸気コレクタ6の対する吸気の流入位置等により変化するものであり、上述した第1実施例とは異なるものでもよい。 It should be noted that the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake collector 6 on the upstream side of the intercooler 12 along the direction of the row of cylinders vary depending on the shape of the intake collector 6, the inflow position of the intake air with respect to the intake collector 6, and the like. , may be different from the first embodiment described above.

図2に示す比較例の内燃機関15は、上述した図1に示す本願発明の内燃機関1と略同一構成となっているが、インタークーラ12の内部の圧力損失が一様(均一)となっているものである。なお、図2においては、図1に示す内燃機関1と同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The internal combustion engine 15 of the comparative example shown in FIG. 2 has substantially the same configuration as the internal combustion engine 1 of the present invention shown in FIG. There is. In FIG. 2, the same components as those of the internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant explanations are omitted.

図2に示す比較例のように、インタークーラ12の内部の圧力損失が一様(均一)の場合には、インタークーラ12上流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布と、インタークーラ12下流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布とが同じとなる。すなわち、インタークーラ12の内部の圧力損失が一様(均一)の場合には、インタークーラ12上流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様ではないと、インタークーラ12下流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布も一様ではなくなる。 When the pressure loss inside the intercooler 12 is uniform (uniform) as in the comparative example shown in FIG. , and the pressure distribution, and the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake along the direction of the row of cylinders in the intake collector 6 on the downstream side of the intercooler 12 are the same. That is, when the pressure loss inside the intercooler 12 is uniform (uniform), the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders in the intake collector 6 on the upstream side of the intercooler 12 are not uniform. As a result, the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders in the intake collector 6 on the downstream side of the intercooler 12 also become uneven.

インタークーラ12下流側の吸気コレクタ6内の気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様では無い場合には、インタークーラ12下流側の吸気コレクタ6内で吸気の流れが大きく乱れ、各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布が一様ではなくなるため、同一気筒の各吸気弁10、10から流入する吸気に流量差が生じ、吸気ガスの筒内流動が所期のガス流動とはならない虞がある。なお、各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布の偏りは、吸気の気筒分配が偏っていなくても発生する虞がある。 If the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake collector 6 on the downstream side of the intercooler 12 are not uniform along the direction of the row of cylinders, the flow of intake air in the intake collector 6 on the downstream side of the intercooler 12 is greatly disturbed. Since the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in each intake port 7 are not uniform, a flow rate difference occurs in the intake air flowing in from the intake valves 10, 10 of the same cylinder, and the flow of the intake gas in the cylinder is not as expected. There is a risk that it will not result in gas flow. It should be noted that the uneven flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in each intake port 7 may occur even if the cylinder distribution of the intake air is not uneven.

上述した第1実施例の内燃機関1においては、インタークーラ12の内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定されている。 In the internal combustion engine 1 of the first embodiment described above, the pressure loss inside the intercooler 12 is set to have a predetermined gradient.

具体的には、インタークーラ12は、所定条件において、インタークーラ出口部12bの気筒列方向に沿った吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)となって、各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)となるように、内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定されている。 Specifically, in the intercooler 12, the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air along the direction of the row of cylinders of the intercooler outlet 12b are uniform (uniform) under a predetermined condition, and the intake air in each intake port 7 becomes uniform. The internal pressure loss is set to have a predetermined gradient so that the flow velocity distribution and pressure distribution are uniform (uniform).

これによって、内燃機関1は、同一気筒の各吸気弁10、10から燃焼室11(筒内)に流入する吸気に流量差が生じにくくなり、燃焼室11の吸気ガスに所期のガス流動(例えば、スワール成分を極力抑えたタンブル流)を発生させて、燃焼速度の向上及び希釈燃焼限界及び希薄燃焼限界を向上させることができる。 As a result, in the internal combustion engine 1, a flow rate difference is less likely to occur in the intake air flowing into the combustion chamber 11 (inside the cylinder) from the intake valves 10, 10 of the same cylinder. For example, by generating a tumble flow with the swirl component suppressed as much as possible, it is possible to improve the combustion speed and the diluted combustion limit and the lean combustion limit.

また、燃焼室11に所期のガス流動(例えば、スワール成分を極力抑えたタンブル流)を発生させることが可能となるため、所定運転条件において、内燃機関1の燃焼安定性を向上させることができる。 In addition, since it is possible to generate a desired gas flow (for example, a tumble flow in which swirl components are minimized) in the combustion chamber 11, it is possible to improve the combustion stability of the internal combustion engine 1 under predetermined operating conditions. can.

以下、本発明の他の実施例について説明する。なお、上述した第1実施例と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Other embodiments of the present invention will be described below. The same reference numerals are assigned to the same components as those of the first embodiment described above, and overlapping descriptions are omitted.

図3を用いて本発明の第2実施例を説明する。図3は、本発明の第2実施例の内燃機関21を模式的に示した説明図である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an internal combustion engine 21 according to a second embodiment of the invention.

第2実施例の内燃機関21は、上述した第1実施例の内燃機関1と略同一構成となっているが、インタークーラ12下流側の吸気コレクタ6内に、気筒数に応じた複数(2つ)の仕切り壁22を有している。すなわち、吸気コレクタ6は、インタークーラ出口部12bの下流側を仕切る複数(2つ)の仕切り壁22を有している。 The internal combustion engine 21 of the second embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine 1 of the first embodiment described above. ) partition wall 22 . That is, the intake collector 6 has a plurality of (two) partition walls 22 partitioning the downstream side of the intercooler outlet portion 12b.

仕切り壁22は、隣接する吸気ポート7の上流側端部8の間を仕切るように形成されている。 The partition wall 22 is formed to separate the upstream ends 8 of adjacent intake ports 7 .

つまり、仕切り壁22は、吸気ポート7の上流側端部8に対してインタークーラ出口部12bのうち当該上流側端部8に対向する部分からのみ吸気が流入するように、吸気コレクタ6のインタークーラ12下流側の空間を仕切っている。 In other words, the partition wall 22 is designed so that the intake air flows into the upstream end portion 8 of the intake port 7 only from the portion of the intercooler outlet portion 12b that faces the upstream end portion 8 of the intake port 7 . It partitions the space on the downstream side of the cooler 12 .

仕切り壁22は、インタークーラ出口部12bから吸気ポート7の上流側端部8まで連続している。仕切り壁22は、吸気上流側端22aがインタークーラ出口部12bに突き当てられ、吸気下流側端22bが吸気コレクタ6の下流側壁部6aに接続されている。 The partition wall 22 continues from the intercooler outlet 12 b to the upstream end 8 of the intake port 7 . The partition wall 22 has an intake upstream end 22a abutted against the intercooler outlet portion 12b and an intake downstream end 22b connected to the downstream side wall portion 6a of the intake collector 6 .

すなわち、仕切り壁22は、吸気ポート7の上流側端部8に対して直線的に、最短距離で吸気が流入するようにインタークーラ出口部12bの下流側を仕切っている。 That is, the partition wall 22 partitions the downstream side of the intercooler outlet portion 12b so that the intake air flows into the upstream end portion 8 of the intake port 7 in the shortest distance linearly.

換言すれば、各吸気ポート7の上流側端部8が、それぞれインタークーラ出口部12bに直接接続された構成となっている。 In other words, the upstream end 8 of each intake port 7 is directly connected to the intercooler outlet 12b.

また、上述した第1実施例の内燃機関1は、吸気コレクタ6のインタークーラ12下流側の空間が仕切り壁22で仕切られていないため、インタークーラ出口部12bのうち吸気行程中の気筒の吸気ポート7の上流側端部8と対向しない部分から当該上流側端部8(吸気行程中の気筒の吸気ポート7の上流側端部8への吸気の流れが例えばS字形状に湾曲した流れとなり、吸気ポート7内の吸気の流速分布や圧力分布の偏りが抑制しきれない虞がある。 Further, in the internal combustion engine 1 of the first embodiment described above, since the space downstream of the intercooler 12 of the intake collector 6 is not partitioned by the partition wall 22, the intake of the cylinder in the intake stroke of the intercooler outlet 12b is The flow of intake air from a portion of the port 7 that does not face the upstream end 8 to the upstream end 8 of the intake port 7 of the cylinder during the intake stroke becomes, for example, an S-shaped curving flow. , there is a possibility that the uneven flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake port 7 cannot be suppressed.

そこで、第2実施例の内燃機関21は、吸気ポート7の上流側端部8に対してインタークーラ出口部12bのうち当該上流側端部8に対向する部分からのみ吸気が流入するように仕切り壁22を設けることで、吸気ポート7の上流側端部8に対して直線的に(最短距離で)吸気が流入するようになり、吸気ポート7内の吸気の流速分布や圧力分布の偏りを確実に抑制することができる。 Therefore, the internal combustion engine 21 of the second embodiment is partitioned so that the intake air flows into the upstream end portion 8 of the intake port 7 only from the portion of the intercooler outlet portion 12b facing the upstream end portion 8. By providing the wall 22, the intake air flows into the upstream end 8 of the intake port 7 linearly (in the shortest distance), and the deviation of the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake port 7 is eliminated. can be reliably suppressed.

図4を用いて本発明の第3実施例を説明する。図4は、本発明の第3実施例における内燃機関31の吸気コレクタ6とインタークーラ12を模式的に示した説明図である。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the intake collector 6 and the intercooler 12 of the internal combustion engine 31 in the third embodiment of the invention.

第3実施例の内燃機関31は、上述した第2実施例の内燃機関21と略同一構成となっているが、仕切り壁22に貫通孔32が形成されているとともに、貫通孔32を開閉可能な制御弁33を有している。 The internal combustion engine 31 of the third embodiment has substantially the same configuration as the internal combustion engine 21 of the second embodiment described above, but a through hole 32 is formed in the partition wall 22, and the through hole 32 can be opened and closed. a control valve 33.

貫通孔は、各仕切り壁22に形成されている。制御弁33は、各貫通孔32に設けられている。各制御弁33、33は、気筒列方向に沿った回転軸34に固定され、図示せぬアクチュエータ等により回転軸34を回転させることで、各貫通孔32、32を同時に開閉するものである。なお、各制御弁33、33は、個別に開閉できるようにしてもよい。 A through hole is formed in each partition wall 22 . A control valve 33 is provided in each through hole 32 . The control valves 33, 33 are fixed to a rotating shaft 34 extending in the direction of the row of cylinders, and the through holes 32, 32 are opened and closed at the same time by rotating the rotating shaft 34 by an actuator (not shown) or the like. The control valves 33, 33 may be individually opened and closed.

制御弁33は、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる希薄燃焼またはEGRによる希釈燃焼を実施する際には、貫通孔32を閉じるように制御される。 The control valve 33 is controlled so as to close the through hole 32 when carrying out lean combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or dilution combustion by EGR.

また、制御弁33は、高出力運転を実施する際には、貫通孔32を開くように制御される。なお、前述の希釈燃焼を行わない場合は、出力の高低に関わらず貫通孔32を開くように制御弁33を制御しても良い。 Further, the control valve 33 is controlled so as to open the through hole 32 during high-output operation. When the dilution combustion described above is not performed, the control valve 33 may be controlled to open the through hole 32 regardless of whether the output is high or low.

吸気コレクタ6は、インタークーラ12下流側に仕切り壁22を設けると、高出力運転を実施する高過給領域で圧力損失が大幅に増加する虞がある。 If the intake collector 6 is provided with the partition wall 22 on the downstream side of the intercooler 12, there is a risk that the pressure loss will greatly increase in the high supercharging region where high power operation is performed.

過給圧が所定値以上となる高過給領域は、圧力損失を小さくして空気を筒内に押し込みたい運転領域であるこのような高過給領域では、吸気ガスの筒内流動要求は低く、仕切り壁22の必要性は低い。 The high supercharging region where the supercharging pressure is equal to or higher than a predetermined value is an operating region where it is desirable to reduce the pressure loss and push air into the cylinder. , the need for partition walls 22 is low.

そこで、内燃機関31は、仕切り壁22に貫通孔32を設け、さらにこの貫通孔32を開閉可能な制御弁33を設けることで、高過給領域で制御弁33を開弁して貫通孔32を開口することで吸気コレクタ6の圧力損失を低減することができる。 Therefore, the internal combustion engine 31 is provided with a through hole 32 in the partition wall 22, and further with a control valve 33 capable of opening and closing the through hole 32, so that the control valve 33 is opened in a high supercharging region and the through hole 32 is By opening the , the pressure loss of the intake collector 6 can be reduced.

また、内燃機関31は、燃焼室11の吸気ガスに対する筒内流動要求が大きい場合(例えば、空燃比を理論空燃比よりもリーンする希薄燃焼や、EGRによる希釈燃焼を実施する場合)、制御弁33を閉弁して貫通孔32を塞ぐことで吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布を一様(均一)にすることができる。 In addition, when the in-cylinder flow demand for the intake gas in the combustion chamber 11 is large (for example, when performing lean combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, or dilution combustion by EGR), the internal combustion engine 31 controls the control valve By closing the valve 33 to block the through hole 32, the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in the intake port 7 can be made uniform (uniform).

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本願発明の内燃機関1、21、31は、本質的には、同一気筒の吸気弁10、10から流入する吸気に流量差が無いようにして、燃焼室11(筒内)の吸気ガスに所期のガス流動(例えば、スワール成分を極力抑えたタンブル流)を発生させるものである。従って、内燃機関1、21、31は、各吸気ポート7の上流側端部8に流入する吸気の流速分布及び圧力分布が一様(均一)であれば、インタークーラ12を通過した吸気の吸気圧力が気筒列方向に沿って一様(均一)でなくてもよい。つまり、インタークーラ12の内部の圧力損失は、各吸気ポート7内の吸気の流速分布及び圧力分布を一様(均一)とするために、インタークーラ12を通過した吸気の吸気圧力が気筒列方向に沿って一様(均一)ではないように設定する場合もあり得る。 The internal combustion engines 1, 21, 31 of the present invention are essentially designed so that there is no flow rate difference between the intake air flowing from the intake valves 10, 10 of the same cylinder, and the intake gas in the combustion chamber 11 (inside the cylinder) is It generates a constant gas flow (for example, a tumble flow with the swirl component suppressed as much as possible). Therefore, in the internal combustion engines 1, 21, and 31, if the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air flowing into the upstream end portion 8 of each intake port 7 are uniform (uniform), the intake air that has passed through the intercooler 12 The pressure does not have to be uniform (uniform) along the cylinder row direction. That is, the pressure loss inside the intercooler 12 is such that the intake pressure of the intake air passing through the intercooler 12 increases in the cylinder row direction in order to make the flow velocity distribution and pressure distribution of the intake air in each intake port 7 uniform (uniform). may be set so as not to be uniform (uniform) along the .

また、上述した各実施例において、内燃機関1、21、31は、一つの気筒に二つの吸気弁10、10を有しているが、本発明は、一つの気筒に3以上の吸気弁を有する内燃機関にも適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the internal combustion engines 1, 21, 31 have two intake valves 10, 10 in one cylinder, but the present invention has three or more intake valves in one cylinder. It is also applicable to an internal combustion engine with

上述した各実施例の内燃機関1、21、31は、直列3気筒エンジンであるが、本願発明は、3気筒以外の多気筒内燃機関や単気筒内燃機関にも適用可能である。 The internal combustion engines 1, 21, and 31 in each of the embodiments described above are in-line three-cylinder engines, but the present invention is also applicable to multi-cylinder internal combustion engines other than three-cylinder internal combustion engines and single-cylinder internal combustion engines.

1…内燃機関
2…吸気通路
3…スロットル弁
4…EGR通路
5…過給機
6…吸気コレクタ
6a…下流側壁部
7…吸気ポート
8…上流側端部
8a…ベルマウス部
9…下流側端部
10…吸気弁
11…燃焼室
12…インタークーラ
12a…インタークーラ入口部
12b…インタークーラ出口部
21…内燃機関
22…仕切り壁
22a…吸気上流側端
22b…吸気下流側端
31…内燃機関
32…貫通孔
33…制御弁
34…回転軸
Reference Signs List 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 3 Throttle valve 4 EGR passage 5 Supercharger 6 Intake collector 6a Downstream side wall portion 7 Intake port 8 Upstream end 8a Bell mouth portion 9 Downstream end Portions 10: Intake valve 11: Combustion chamber 12: Intercooler 12a: Intercooler inlet 12b: Intercooler outlet 21: Internal combustion engine 22: Partition wall 22a: Intake upstream end 22b: Intake downstream end 31: Internal combustion engine 32 ... Through hole 33 ... Control valve 34 ... Rotating shaft

Claims (9)

吸気を圧縮する過給機と、
上記過給機の下流側に位置し、各気筒の吸気ポートに吸気を分配する吸気コレクタと、
一つの気筒に複数設けられた吸気弁と、
上記吸気コレクタの内部に配置されたインタークーラと、を有し、
上記インタークーラは、内部の圧力損失が所定勾配を有するように設定され
上記吸気コレクタは、吸気ポートの入口部に対して上記インタークーラの出口部のうち当該入口部に対向する部分からのみ吸気が流入するように、上記インタークーラの出口部の下流側を仕切る複数の仕切り壁を有し、
上記仕切り壁には、貫通孔が形成され、
上記貫通孔には、当該貫通孔を開閉可能な制御弁が設けられていることを特徴とする内燃機関。
a supercharger for compressing intake air;
an intake collector located downstream of the supercharger and distributing intake air to intake ports of each cylinder;
a plurality of intake valves provided in one cylinder;
an intercooler disposed inside the intake collector;
The intercooler is set so that the internal pressure loss has a predetermined gradient ,
The intake collector has a plurality of partitions that partition the downstream side of the outlet portion of the intercooler so that the intake air flows into the inlet portion of the intake port only from the portion of the outlet portion of the intercooler that faces the inlet portion. having a partition wall,
A through hole is formed in the partition wall,
An internal combustion engine , wherein the through hole is provided with a control valve capable of opening and closing the through hole .
上記所定勾配は、所定運転条件において各吸気ポート内の吸気の流速分布が一様となるように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined gradient is set so that the flow velocity distribution of intake air in each intake port becomes uniform under predetermined operating conditions. 上記所定勾配は、上記所定運転条件において、上記インタークーラの出口部における吸気の流速分布が気筒列方向に沿って一様となるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 3. The apparatus according to claim 2, wherein the predetermined gradient is set so that the flow velocity distribution of the intake air at the outlet of the intercooler is uniform along the direction of the row of cylinders under the predetermined operating conditions. internal combustion engine. 上記所定運転条件は、同一気筒の各吸気弁から流入する吸気ガスの筒内流動にシリンダ中心軸線に関して線対称性が求められる運転条件であることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関。 4. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the predetermined operating condition is an operating condition in which the in-cylinder flow of the intake gas flowing in from each intake valve of the same cylinder is required to have symmetry with respect to the cylinder center axis. institution. 上記所定運転条件は、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる希薄燃焼を行う運転条件、またはEGRによる希釈燃焼を行う運転条件である請求項2~4のいずれかに記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein the predetermined operating condition is an operating condition for lean combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, or an operating condition for lean combustion by EGR. 上記インタークーラは、気筒列方向に沿って内部の圧力損失が変化するよう設定されていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the intercooler is set so that the internal pressure loss changes along the direction of the row of cylinders. 上記制御弁は、空燃比が理論空燃比よりもリーンとなる希薄燃焼またはEGRによる希釈燃焼を実施する際には、上記貫通孔を閉じることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の内燃機関。 7. The control valve according to any one of claims 1 to 6, wherein the control valve closes the through-hole when carrying out lean combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio or diluted combustion by EGR. internal combustion engine. 上記制御弁は、上記希釈燃焼を実施しない際には、上記貫通孔を開くことを特徴とする請求項に記載の内燃機関。 8. The internal combustion engine according to claim 7 , wherein the control valve opens the through hole when the dilution combustion is not performed. 上記制御弁は、高出力運転を実施する際には、上記貫通孔を開くことを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の内燃機関。 The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the control valve opens the through hole when performing high-power operation.
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