JP2017150427A - Internal combustion engine intake system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform an efficient feeding-in of discharged gas to intake gas irrespective of high or low level of load at an internal combustion engine without utilizing any supercharger.SOLUTION: A swirl flow forming part 26 comprises an upstream part 44 and downstream parts 46. The upstream part 44 forms a swirl flow F by intake got from a throttle valve 24. The downstream parts 46 comprise a reduced diameter part 4602 and a downstream pipe 4604. The reduced diameter part 4602 reduces an outer diameter of the swirl flow F gradually as it is moved away from the upstream part 44. A downstream pipe 4604 guides the swirl flow F of which diameter is reduced at the reduced diameter part 4602 to a surge tank 32. An exhaust gas feeding-in pipe 30 is inserted from a cylindrical part 4402 into a housing 48 along a central axis 4610, an end part 3002 of the exhaust gas feeding-in pipe 30 is arranged at a location of the reduced diameter part 4602 or a central part of a section of the downstream pipe 4604 spaced apart from a cylindrical part 4402.SELECTED DRAWING: Figure 3

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 an automobile is introduced into the intake manifold, which is the intake passage of the engine, and again sucked into the engine to reduce nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas and fuel consumption 2. Description of the Related Art An intake device for an internal combustion engine that improves (thermal efficiency) is known.
Conventionally, the exhaust gas is introduced into the intake manifold using the 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 is sufficiently reduced and exhaust using the negative pressure in the intake manifold. Gas can be introduced smoothly.
On the other hand, when the engine is at a high load, that is, when the throttle valve is fully open or close to full open, the intake manifold increases the pressure inside the intake manifold due to the large amount of intake air. There is a disadvantage in smoothly introducing the exhaust gas using the negative pressure.
On the other hand, in Patent Document 1, in an engine in which intake air is supercharged by a compressor of a supercharger, a supercharging recirculation passage for returning supercharging from an outlet portion to an inlet portion is provided in the compressor housing, and the supercharging recirculation flowing through this passage is provided. Thus, a technique for forcibly introducing exhaust gas into an intake passage is disclosed.

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 performs supercharging of intake air by a supercharger.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an internal combustion engine that is advantageous for efficiently introducing exhaust gas into the intake air regardless of the load level 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、請求項１記載の発明は、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を導入することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、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。
請求項３記載の発明は、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ることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、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。
請求項５記載の発明は、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。
請求項６記載の発明は、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, an invention according to claim 1 includes 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 intake device for an internal combustion engine, comprising: a swirl flow forming portion that is provided in the intake passage and forms a swirl flow by intake air, wherein an end of the exhaust gas introduction pipe is a radial center of the swirl flow forming portion The exhaust is introduced into the part.
The invention according to claim 2 is characterized in that 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.
According to a third aspect of the present invention, the swirling flow forming portion has an upstream portion that forms the swirling flow of the intake air and a downstream portion having a diameter smaller than that of the upstream portion, and an end portion of the exhaust gas introduction pipe is It arrange | positions in the said downstream part, It is characterized by the above-mentioned.
The invention according to claim 4 is characterized in that the exhaust gas introduction pipe is arranged along an axial center of the swirl flow forming portion.
The invention according to claim 5 further includes a throttle valve provided in the intake passage, and the upstream portion is connected to the cylindrical portion and the throttle valve and is connected to a tangential direction of the cylindrical portion. The downstream portion is configured to gradually reduce the outer diameter of the swirling flow as it moves away from the cylindrical portion, and the swirling flow reduced in diameter connected to the reduced diameter portion is connected to the reduced diameter portion. And a downstream pipe leading to the downstream side of the intake passage.
According to a sixth aspect of the present invention, the intake passage includes an intake manifold, and the intake manifold includes a surge tank and a plurality of branch pipes branched from the surge tank and connected to the intake port of the internal combustion engine. The internal space of the surge tank is extended along an extension line of the downstream axial center, and the branch pipe branches from the surge tank in the extending direction of the extension line. It is characterized by being arranged at intervals.

請求項１記載の発明によれば、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。
請求項２記載の発明によれば、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。
請求項３記載の発明によれば、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。
請求項４記載の発明によれば、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。
請求項５記載の発明によれば、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。
請求項６記載の発明によれば、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 first aspect of the present invention, the swirl flow is formed in the swirl flow forming portion, and the portion having the lowest pressure is formed in the swirl flow forming portion using the swirl flow. Then, the end of the exhaust gas introduction pipe was disposed at the place where the pressure was lowest.
Therefore, the introduction of exhaust gas into the intake air can be promoted regardless of the engine load, without using a turbocharger as in the past, and the reduction of nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas and fuel consumption (thermal efficiency) ) Is advantageous for improving.
According to the second aspect of the present invention, since the pressure at the low pressure portion formed in the swirling flow forming portion can be lowered by increasing the flow velocity of the swirling flow, the introduction of the exhaust gas into the intake air can be further improved. This can be promoted and is more advantageous in reducing nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas and improving fuel consumption (thermal efficiency).
According to the third aspect of the present invention, introduction of exhaust gas into the intake air can be further promoted with a simple configuration, which is more advantageous for reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas and improving fuel consumption (thermal efficiency). It becomes.
According to the invention described in claim 4, 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.
According to the fifth aspect of the present invention, the swirl flow can be reliably generated with a simple configuration, the low pressure portion can be reliably formed in the swirl flow forming portion, the introduction of the exhaust gas into the intake air can be promoted, and the exhaust This is more advantageous for reducing nitrogen oxide (NOx) in gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency).
According to the sixth aspect of the present invention, the intake air mixed with the exhaust gas is smoothly introduced from the downstream portion into the tank inner space and from the tank inner 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。It is a schematic block diagram which shows the structure of the intake device of the internal combustion engine which concerns on this 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 in FIG. 2. 図２のＢ矢視図である。FIG. 3 is a view taken in the direction of 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 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, and three cylinders 20 are formed in the present embodiment.
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, not shown, corresponding to each cylinder 20. .
Accordingly, 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 swirl flow forming portion 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 configured by, 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 a rotation shaft.

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 relieves intake pulsation and intake interference that can occur in each cylinder 20.
The plurality of branch pipes 34 are branched from the surge tank 32 and connected to the intake ports. In FIG. 3, reference numeral 3402 indicates the opening of the branch pipe 34 that opens into the surge tank 32.
In the present embodiment, the intake passage that guides the intake air to the combustion chamber includes the intake pipe 22, the throttle valve 24, the swirl flow forming portion 26, the intake manifold 28, and the intake port.
The swirl flow forming portion 26 is provided in the intake passage on the downstream side of the throttle valve 24. Specifically, the swirl flow forming portion 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 the exhaust gas taken out from the exhaust pipe 38 to the swirl flow forming unit 26 through the intake passage.
The exhaust gas recirculation device 18 includes 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 swirl flow forming portion 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 to adjust the recirculation amount of the exhaust gas, and 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 swirl flow forming unit 26 will be described in detail.
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the swirl flow forming portion 26 includes an upstream portion 44 and a downstream portion 46, and in the present embodiment, the upstream portion 44 and the downstream portion 46 are combined. A housing 48 is provided.
The upstream portion 44 is a place 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 in the tangential direction of the cylindrical portion 4402. In FIG. 3, reference numeral 4406 indicates an opening of the upstream pipe 4404 that opens into the cylindrical portion 4402.
Accordingly, the intake air introduced from the upstream pipe 4404 into the cylindrical portion 4402 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 swirling flow F is arranged in parallel with the direction in which the valve shaft of the throttle valve 24 extends, and the valve plate of the throttle valve 24 has the same direction as the swirling flow F. As will be described later, it is desirable to increase the intake charging efficiency and introduce exhaust quickly.
The downstream portion 46 includes a reduced diameter portion 4602 and a downstream pipe 4604.
As shown in FIG. 3, the reduced diameter portion 4602 is a portion that gradually reduces the outer diameter of the swirling flow F as it is away from the upstream portion 44, and the inner diameter and outer diameter of the portion of the housing 48 that constitutes the reduced diameter portion 4602. Is formed such that the diameter gradually decreases as the distance from the upstream portion 44 increases.
That is, the swirl flow forming portion 26 has an upstream portion 44 that forms a swirl flow of intake air and a downstream portion 46 that has a smaller diameter than the upstream portion 44. In other words, the swirl flow forming portion 26 is formed so 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 is a part for guiding the swirling flow F reduced in diameter by the reduced diameter part 4602 to the surge tank 32, and the inner diameter and the outer diameter of the part of the housing 48 constituting the downstream pipe 4604 are formed with uniform dimensions. Yes.
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 on the same axis, 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 portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 to which the exhaust gas is supplied is reduced in diameter from the cylindrical portion 4402. The portion 4602 is arranged at the center of the cross section of the downstream pipe 4604 or the downstream pipe 4604. That is, the end portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is disposed in the downstream portion 46 and is configured such that the exhaust gas is introduced into the central portion in the radial direction of the swirl flow forming portion 26.
A tank internal space 3202 that is the inside of the surge tank 32 extends along an extension line of the central shaft 4610, and a portion where the plurality of branch pipes 34 branch from the surge tank 32 is located on the central shaft 4610. The extension lines are arranged at intervals in the extending direction.

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 function and effect will be described.
When the engine 10 is operated with the throttle valve 24 opened at a predetermined opening by the engine ECU 42, the intake air is upstream from the intake pipe 22 via the throttle valve 24 as shown in FIGS. 44 upstream pipe 4404.
The intake air introduced into the upstream pipe 4404 is smoothly guided to 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 that has turned into the swirling flow F flows from the cylindrical portion 4402 toward the downstream pipe 4604 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 swirling flow F does not change and is constant, the energy of the swirling flow F decreases as the swirling flow F approaches the downstream pipe 4604. Therefore, the flow velocity of the swirling flow F decreases as it approaches the downstream pipe 4604. To do.
On the other hand, in the present embodiment, the inner diameter of the reduced diameter portion 4602 is gradually reduced, and the outer diameter of the swirling flow F is gradually reduced. Therefore, in the swirling flow F, the flow velocity of the swirling flow F is accelerated. In this state, it reaches the downstream pipe 4604 and is guided from the downstream pipe 4604 to the tank internal 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 passes through the exhaust gas introduction pipe 30 and the exhaust gas valve 40 from the exhaust pipe 38 and ends 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30. To be supplied.
The end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is located at the central part of the swirling flow F because it is disposed at the reduced diameter part 4602 away from the cylindrical part 4402 or at the central part of the cross section of the downstream pipe 4604. .
The pressure of the swirling flow F decreases as it goes from the outer side to the inner side 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 the place where the pressure is reduced most in the housing 48.
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 into the intake air 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. Since it is decreasing, introduction of exhaust gas into the intake air is promoted.
Further, when the engine 10 is at a high load, that is, when the throttle valve 24 is fully open or close to full open, and the intake air amount is large, the flow velocity of the swirling flow F becomes faster. The pressure in the housing 48 in the vicinity of the end portion 3002 of the pipe 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。 The exhaust gas supplied from the end portion 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 to the central portion of the swirling flow F flows into the tank internal space 3202 from the reduced diameter portion 4602 or the downstream pipe 4604 while being mixed with the intake air that has become the swirling flow F. To do.
Intake and exhaust gas flowing into the tank inner space 3202 are further mixed by maintaining the swirl flow F in the tank inner space 3202, and are introduced from the tank inner space 3202 into the intake ports via the branch pipes 34. .

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 F is formed by the swirl flow forming unit 26 and the end 3002 of the exhaust gas introduction pipe 30 is disposed at the lowest pressure of the swirl flow forming unit 26. In addition, the introduction of exhaust gas into the intake air can be promoted regardless of the load of the engine 10 without using a supercharger, reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas and improving fuel efficiency (thermal efficiency) It is advantageous in planning.

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, the swirling flow forming portion 26 has a diameter on the downstream side of the intake passage smaller than a diameter on the upstream side of the intake passage.
Therefore, by increasing the flow velocity of the swirling flow F, the pressure at the low pressure portion formed in the swirling flow forming portion 26 can be lowered, so that the introduction of the exhaust gas into the intake air can be further promoted, and the exhaust gas This is more advantageous in reducing nitrogen oxide (NOx) and improving fuel efficiency (thermal efficiency).
Further, according to the present embodiment, the swirl flow forming portion 26 is provided with the upstream portion 44 that forms the swirl flow F of the intake air and the downstream portion 46 having a smaller diameter than the upstream portion 44, and the end of the exhaust gas introduction pipe 30. The part 3002 is arranged in the downstream part 46.
Therefore, introduction of exhaust gas into the intake air can be further promoted with a simple configuration, which is more advantageous for reducing nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas and improving fuel consumption (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, the exhaust gas introduction pipe 30 is disposed along the central axis 4610 of the downstream portion 46. More specifically, the cylindrical portion 4402, the reduced diameter portion 4602, and the downstream pipe 4604 are arranged side by side on the central axis.
Therefore, the exhaust gas introduction pipe 30 can reliably form a low pressure portion in the swirl flow forming portion 26 without the exhaust gas introduction pipe 30 hindering the flow of the swirl flow F, and introduce exhaust gas into the intake air. This is advantageous for reducing nitrogen oxide (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, the tank inner space 3202 extends along the extension line of the central axis 4610 of the downstream portion 46, so that the intake air mixed with the exhaust gas smoothly flows into the tank inner space 3202. To be introduced.
Further, according to the present embodiment, since the openings 3402 of the branch pipe 34 are arranged at intervals in the extending direction of the extension line of the central shaft 4610, the intake air mixed with the exhaust gas is in the tank space 3202. Are smoothly introduced into the branch pipe 34.

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 swirling flow F includes the cylindrical portion 4402 and the upstream pipe 4404, and the downstream portion 46 that reduces the diameter of the swirling flow F is the reduced diameter portion 4602. Since the structure includes the downstream pipe 4604, the swirl flow F can be reliably generated by a simple structure, and the swirl flow forming portion 26 can be reliably formed at a low pressure portion, thereby facilitating introduction of exhaust gas into the intake air. This is advantageous for reducing nitrogen oxide (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 swirling flow F) is arranged in parallel with the direction in which the valve shaft of the throttle valve 24 extends, and the valve plate of the throttle valve 24 is arranged in the same direction as the swirling flow F. Opening has the following effects.
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 unit 26 along the flow of the swirl flow F. Therefore, the introduced intake air does not obstruct the flow of the swirl flow F, and the flow velocity and swirl radius of the swirl flow F can be maintained and formed large. Therefore, the charging efficiency of intake air can be further increased.
In addition, when exhaust gas is introduced, the pressure at the swirling center where the exhaust gas is introduced becomes lower as the flow velocity of the swirl flow F increases, so that the exhaust gas can be introduced quickly.

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。   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, a swirl flow can be reliably formed with a simple configuration, and the pressure is low with a 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 Swirl flow forming portion 28 Intake manifold 30 Exhaust gas introduction tube 32 Surge tank 3202 Tank internal space 34 Branch pipe 44 Upstream portion 4402 Cylindrical portion 4404 Upstream tube 46 Downstream portion 4602 Reduced diameter portion 4604 Downstream pipe 4610 Center shaft 48 Housing F Swirling flow

Claims (6)

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を導入する
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 for introducing exhaust gas discharged from the internal combustion engine into the intake passage;
An intake device for an internal combustion engine comprising:
A swirl flow forming portion that is provided in the intake passage and forms a swirl flow by intake air;
An exhaust device for an internal combustion engine, wherein an end portion of the exhaust gas introduction pipe introduces the exhaust gas into a central portion in a radial direction of the swirl flow forming portion. 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 that is smaller than a diameter on the upstream side of the intake passage. 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ることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気装置。 The swirl flow forming portion has an upstream portion that forms the swirl flow of the intake air and a downstream portion having a diameter smaller than that of the upstream portion,
The intake device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an end portion of the exhaust gas introduction pipe is disposed in the downstream portion. 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から３の何れか１項に記載の内燃機関の吸気装置。 The exhaust gas introduction pipe is disposed along the axial center of the swirl flow forming portion,
The intake device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the intake device is an internal combustion engine. 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、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の内燃機関の吸気装置。 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 connected in a tangential direction of the cylindrical portion,
The downstream portion gradually reduces the outer diameter of the swirling flow as it moves away from the cylindrical portion, and guides the reduced swirling flow connected to the reduced diameter portion to the downstream side of the intake passage. Comprising a downstream pipe,
The intake device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the intake device is an internal combustion engine. 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３から５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 the intake port of the internal combustion engine,
A tank internal space that is the inside of the surge tank extends along an extension line of the axial center of the downstream portion,
6. The internal combustion engine according to claim 3, wherein portions where the plurality of branch pipes branch from the surge tank are arranged at intervals in an extending direction of the extension line. 6. Intake device.
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