JP2019167900A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼室に導入されるEGRガスの流量を多くする。【解決手段】内燃機関の吸気装置は、吸気を燃焼室に導く吸気流路32と、吸気流路32の長手に延在し、吸気流路32を区画する隔壁40と、隔壁40よりも吸気流路32の上流側に設けられ、隔壁40により区画された吸気流路32のうちの一方側の吸気流路32である第1吸気流路41の開閉を行うタンブル生成バルブ50と、燃焼室から排出される排気の一部を排気流路から吸気流路32に還流するEGR流路72と、を備える。EGR流路72は、タンブル生成バルブ50によって開閉が行われない他方側の吸気流路32である第2吸気流路42に接続される。【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の吸気装置に関する。
内燃機関の燃焼室から排気される排気ガスの一部を吸気流路に還流させるEGR装置が知られている。EGR装置では、例えば、還流されるEGRガスがインテークマニホールドの集合部に導入される。また、吸気流路には、燃焼室において吸気によるタンブル流を発生させるタンブル生成バルブが設けられることがある。なお、EGR装置およびタンブル生成バルブについては、例えば、特許文献1に開示されている。
タンブル生成バルブが閉じられると、タンブル生成バルブが吸気流路を通る吸気に対する抵抗となり、タンブル生成バルブの上流側の圧力が大気圧近くまで上昇する。この場合、EGRガスが通るEGR流路とタンブル生成バルブの上流側との圧力差が少なくなり、その結果、インテークマニホールドの集合部および吸気流路を介して燃焼室に導入されるEGRガスの流量が少なくなる。
そこで、本発明は、燃焼室に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能な内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の吸気装置は、吸気を燃焼室に導く吸気流路と、吸気流路の長手に延在し、吸気流路を区画する隔壁と、隔壁よりも吸気流路の上流側に設けられ、隔壁により区画された吸気流路のうちの一方側の吸気流路である第1吸気流路の開閉を行うタンブル生成バルブと、燃焼室から排出される排気の一部を排気流路から吸気流路に還流するEGR流路と、を備え、EGR流路は、タンブル生成バルブによって開閉が行われない他方側の吸気流路である第2吸気流路に接続される。
また、タンブル生成バルブは、第1吸気流路の開閉を行う本体部と、本体部に連続して設けられ、本体部が第1吸気流路を閉塞した状態において隔壁よりも第2吸気流路側に突出し、第2吸気流路内に渦を生成する渦生成部と、を備えてもよい。
また、渦生成部は、本体部に対して直線状に配置され、本体部は、第1吸気流路を閉塞した状態において、隔壁の長手に直交する面に対して本体部が上流側であり渦生成部が下流側となる方向に傾斜してもよい。
また、渦生成部は、吸気流路の長手に並進する渦であって、吸気流路の長手に対してらせん状に回転する渦である縦渦を生成する形状となっていてもよい。
本発明によれば、燃焼室に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態による内燃機関の吸気装置3を含む内燃機関システム1の構成を示す概略図である。図1では、信号の流れを破線の矢印で示している。以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。
図1は、第1実施形態による内燃機関の吸気装置3を含む内燃機関システム1の構成を示す概略図である。図1では、信号の流れを破線の矢印で示している。以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。
内燃機関システム1は、内燃機関2(エンジン)、吸気装置3、ECU4(Engine Control Unit)を含んで構成される。吸気装置3は、吸気ポート20、吸気管30、隔壁40、タンブル生成バルブ50、EGR管71を含んで構成される。
内燃機関2は、シリンダブロック10、クランクケース11、シリンダヘッド12およびピストン13を含んで構成される。シリンダブロック10には、円筒形状のシリンダ14が形成されている。シリンダ14には、ピストン13が摺動可能に収容されている。クランクケース11は、シリンダブロック10と一体成形される。クランクケース11には、シリンダ14に連通するクランク室15が形成されている。クランク室15には、クランクシャフト16が収容されている。ピストン13は、コネクティングロッド17を介してクランクシャフト16に連結されている。
シリンダヘッド12は、シリンダ14の開口を覆うようにシリンダブロック10に接合されている。ピストン13におけるシリンダヘッド12に対向する冠面、シリンダ14、シリンダヘッド12は、燃焼室18を形成する。
シリンダヘッド12には、燃焼室18に開口する吸気ポート20および排気ポート21が形成されている。吸気ポート20は、シリンダヘッド12に設けられた吸気バルブ22によって開閉される。排気ポート21は、シリンダヘッド12に設けられた排気バルブ23によって開閉される。
また、シリンダヘッド12には、燃焼室18に燃料を噴射するインジェクタ25、および、空気と燃料との混合気を点火して燃焼させる点火プラグ26が設けられている。ピストン13は、混合気の燃焼に応じてシリンダ内で往復運動を行う。クランクシャフト16は、ピストン13の往復運動に応じて、コネクティングロッド17を通じて回転運動を行う。
吸気ポート20には、吸気管30が接続されている。複数の吸気ポート20にそれぞれ接続される複数の吸気管30は、インテークマニホールドを構成する。インテークマニホールドの集合部は、吸気管31に接続される。吸気ポート20、吸気管30、31は、燃焼室18に吸気を導入する吸気流路32を形成する。以下では、吸気流路32を通る吸気の流れに沿って、内燃機関2から遠い方を上流と呼び、内燃機関2に近い方を下流と呼ぶ。
吸気管31には、上流側から順に、エアクリーナ35、スロットルバルブ36が設けられる。エアクリーナ35は、外部から吸入された空気に混合されている異物を除去する。スロットルバルブ36は、アクセル開度に応じてアクチュエータ37によって開閉される。スロットルバルブ36の開閉に応じて、燃焼室18に送られる空気量が調整される。
また、吸気ポート20には、吸気流路32の長手に延在する隔壁40が設けられている。隔壁40は、吸気流路32を、吸気流路32の長手に交差する方向に区画する。例えば、隔壁40は、ピストン13の摺動方向である図1中の上下方向に吸気流路32を区画する。なお、隔壁40は、吸気ポート20近傍の吸気管30まで延在してもよい。
また、隔壁40よりも吸気流路32の上流側には、タンブル生成バルブ50(TGV:Tumble Generation Valve)が設けられている。タンブル生成バルブ50は、吸気管30における吸気ポート20に接続される端部近傍に配置される。タンブル生成バルブ50は、隔壁40により区画された吸気流路32のうちの一方側の吸気流路32の開閉を行う。タンブル生成バルブ50は、アクチュエータ51によって開閉される。例えば、タンブル生成バルブ50は、略上下方向に区画された吸気流路32のうちの上側(換言すると、燃焼室18に対して相対的に外側)の吸気流路32の開閉を行う。タンブル生成バルブ50は、一方側の吸気流路32を閉塞させることで、燃焼室18において吸気による強いタンブル流を発生させる。以下では、タンブル生成バルブ50によって開閉される吸気流路32を第1吸気流路41と呼び、タンブル生成バルブ50によって開閉が行われない吸気流路32を第2吸気流路42と呼ぶ。タンブル生成バルブ50については、後に詳述する。
排気ポート21には、排気管60が接続されている。複数の排気ポート21にそれぞれ接続される複数の排気管60は、エキゾーストマニホールドを構成する。エキゾーストマニホールドの集合部は、排気管61に接続される。排気ポート21、排気管60、61は、燃焼室18から排出される排気が通る排気流路62を形成する。以下では、排気流路62を通る排気の流れに沿って、内燃機関2に近い方を上流と呼び、内燃機関2から遠い方を下流と呼ぶ。
排気管61には、触媒63が設けられる。触媒63は、例えば、三元触媒などであり、排気に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を除去する。
内燃機関システム1には、EGR装置70(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が設けられている。EGR装置70は、EGR管71、EGRクーラ73、EGRバルブ75を含んで構成される。
EGR管71の一端は、排気管61の途中に接続されており、EGR管71の他端は、吸気ポート20の途中に接続されている。EGR管71は、排気の一部を排気流路62から吸気流路32に還流するEGR流路72を形成する。以下では、EGR流路72を通る排気をEGRガスと呼ぶ。また、EGR流路72を通るEGRガスの流れに沿って、排気流路62に近い方を上流と呼び、吸気流路32に近い方を下流と呼ぶ。
より詳細には、EGR管71の他端は、シリンダヘッド12を貫通して、吸気ポート20におけるタンブル生成バルブ50によって開閉が行われない第2吸気流路42が形成される位置に接続される。つまり、EGR流路72は、第2吸気流路42の途中に接続される。
EGR管71の途中には、上流側から順に、EGRクーラ73、EGRバルブ75が設けられている。EGRクーラ73は、EGRガス(排気の一部)の温度を下げる。EGRバルブ75は、例えば、バタフライ型のバルブであり、ステッピングモータなどのアクチュエータ76によって開度が変えられる。EGRバルブ75の開度に応じて、EGR流路72を通るEGRガスの流量が調整される。
また、内燃機関システム1には、アクセル開度センサ81、クランク角センサ82、フローメータ83が設けられている。アクセル開度センサ81は、アクセルペダルの踏込み量に応じたアクセル開度を検出する。クランク角センサ82は、クランクシャフト16の回転角度であるクランク角を検出する。フローメータ83は、吸気管31におけるスロットルバルブ36の下流側に設けられており、燃焼室18へ供給される吸気量を検出する。
ECU4は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路から構成され、内燃機関システム1を統括制御する。ECU4は、プログラムを実行することで、駆動制御部85、EGRバルブ制御部86およびTGV制御部87として機能する。
駆動制御部85は、クランク角センサ82によって検出されたクランク角に基づいて現時点のエンジン回転数を導出する。駆動制御部85は、現時点のエンジン回転数およびアクセル開度センサによって検出されたアクセル開度に基づいて、目標トルクおよび目標エンジン回転数を導出する。駆動制御部85は、目標トルクおよび目標エンジン回転数に基づいて目標空気量を決定し、目標空気量に基づいて目標スロットル開度を決定する。そして、駆動制御部85は、目標スロットル開度でスロットルバルブ36が開閉されるようにアクチュエータ37を駆動させる。
また、駆動制御部85は、目標空気量に基づいて燃料の目標噴射量を決定し、目標噴射量に基づいて目標噴射時期および目標噴射期間を決定する。駆動制御部85は、インジェクタ25を目標噴射時期および目標噴射期間で駆動させ、目標噴射量の燃料を噴射させる。また、駆動制御部85は、目標エンジン回転数およびクランク角に基づいて目標点火時期を決定し、点火プラグ26によって目標点火時期で混合気を点火させる。
EGRバルブ制御部86は、エンジン回転数に基づいて、スロットルバルブ36を介して吸入される新気およびEGR管71を通って還流されるEGRガスの総量に対するEGRガスの割合を示す目標EGR率を導出する。EGRバルブ制御部86は、目標EGR率およびフローメータ83によって検出された吸気量に基づいて、吸気流路32に還流すべき目標EGR流量を導出する。EGRバルブ制御部86は、目標EGR流量に基づいて、EGRバルブ75の開度である目標EGR開度を導出する。そして、EGRバルブ制御部86は、目標EGR開度でEGRバルブ75が開閉されるようにアクチュエータ76を駆動させる。
TGV制御部87は、例えば、冷態始動時、アイドリング時、低負荷時(つまり、エンジン回転数が低い時)などの所定の運転領域において、タンブル生成バルブ50によって第1吸気流路41を閉塞させるようにアクチュエータ51を駆動させる。
図2は、タンブル生成バルブ50付近の構成を示す概略部分拡大図である。タンブル生成バルブ50は、本体部110、回転軸120、渦生成部130を含んで構成される。図2では、新気およびEGRガスを含む吸気の流れを矢印によって概念的に示している。また、図2では、第1吸気流路41を閉塞した状態のタンブル生成バルブ50を示す。
隔壁40における上流側端よりも上流側には、回転軸120が配置されている。回転軸120には、板状に形成された本体部110の一端が連結されている。本体部110は、回転軸120の周りに回転可能となっている。本体部110は、回転軸120の周りに回転されることで第1吸気流路41の開閉を行うことが可能となっている。
また、回転軸120には、渦生成部130が連結されている。渦生成部130は、回転軸120に対して本体部110とは反対側に配置されている。つまり、渦生成部130は、本体部110に対して略直線状に配置されており、回転軸120を介して本体部110に連続して設けられている。渦生成部130は、本体部110が第1吸気流路41を閉塞した状態において、隔壁40よりも第2吸気流路42側に突出する。渦生成部130は、本体部110が第1吸気流路41を閉塞した状態において、渦生成部130に吸気が通ると、第2吸気流路42に渦を生成する。
本体部110は、第1吸気流路41を閉塞した状態において、隔壁40の長手(換言すると、吸気流路32の長手)に直交する面に対して、本体部110が上流側であり渦生成部130が下流側となる方向に傾斜する。
また、図示を省略するが、本体部110は、第1吸気流路41を開放した状態において、隔壁40の長手に対して略平行とされる。また、回転軸120と隔壁40との間には、隙間が設けられている。本体部110が隔壁40の長手に対して略平行とされたとき、渦生成部130は、回転軸120と隔壁40との隙間に収容される。
渦生成部130は、渦生成部130に対して下流側に縦渦を生成する形状となっている。縦渦は、吸気流路32の長手に並進する渦であって、吸気流路32の長手に対してらせん状に回転する渦である。
図3は、渦生成部130の構成を示す概略部分拡大図である。図3(a)は、図2の白抜き矢印III(a)方向から渦生成部130を見たときの概略部分拡大図である。図3(a)では、図2に対して上下方向を反対にして示している。図3(a)では、図示のようにX方向、Y方向、Z方向を定義する。X方向は、吸気流路32の長手方向である。Y方向はX方向に直交する方向であり、渦生成部130の幅方向に対応する。Z方向は、X方向およびY方向にそれぞれ直交する方向である。また、図3(b)は、図2の白抜き矢印III(b)方向から渦生成部130を見たときの概略部分拡大図である。なお、図3(b)では、吸気の流れを矢印によって概念的に示している。
渦生成部130の先端には、略V字状に窪む切り欠き部131が設けられている。切り欠き部131は、最も窪む中央部分が渦生成部130の幅方向の略中央となるように設けられている。
渦生成部130における下流側に臨む面には、フィン部132が設けられている。フィン部132は、切り欠き部131の縁の位置に設けられている。フィン部132は、吸気流路32の長手に対して下流方向に斜めに延在する板状に形成される。つまり、第1吸気流路41が閉塞した状態において、フィン部132における上流側に臨む面は、吸気流路32の長手方向(X方向)に進むにしたがって、Z方向に***するように斜めに配置され、かつ、Y方向に対して斜めに配置される。
また、フィン部132は、切り欠き部131の外側から中央部分に進むにしたがって、斜め下流方向へ延在する長さが長くなる三角形状に形成される。また、フィン部132におけるY方向の中央部分よりも図3の左側部分を左フィン部132Lと呼び、フィン部132におけるY方向の中央部分よりも図3の右側部分を右フィン部132Rと呼ぶことがある。
このようなフィン部132に吸気が流れると、フィン部132の下流側の第2吸気流路42には、縦渦が発生する。例えば、左フィン部132Lの下流側には、下流方向に進むにしたがって時計回り方向に回転するらせん状の縦渦が発生する。また、例えば、右フィン部132Rの下流側には、下流方向に進むにしたがって反時計回り方向に回転するらせん状の縦渦が発生する。
図2に戻って、吸気装置3の作用および効果を説明する。タンブル生成バルブ50によって第1吸気流路41が閉塞されると、スロットルバルブ36を通じて吸入された新気は、第2吸気流路42を通じて燃焼室18に導入されることとなる。第2吸気流路42では、タンブル生成バルブ50の上流側の吸気流路32に比べ、断面積が小さく流速が増加される。このため、第2吸気流路42の圧力は、ベンチュリ効果によって、タンブル生成バルブ50の上流側の吸気流路32の圧力よりも低くなる。
ここで、上述のように、吸気装置3では、EGR流路72が第2吸気流路42の途中に接続されている。このため、第2吸気流路42の圧力がタンブル生成バルブ50の上流側の吸気流路32の圧力よりも低くなることで、EGRガスがEGR流路72から第2吸気流路42に移動され易くなる。その結果、吸気装置3では、インテークマニホールドの集合部にEGRガスが導入される態様に比べ、第2吸気流路42に導入されるEGRガスの流量が多くなる。
したがって、第1実施形態による吸気装置3によれば、燃焼室18に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。
また、上述のように、タンブル生成バルブ50は、第1吸気流路41を閉塞した状態において、吸気流路32に直交する面に対して斜めに配置される。これにより、タンブル生成バルブ50の上流側において第1吸気流路41側を通る吸気は、タンブル生成バルブ50における上流側に臨む面に沿って第2吸気流路42側に滑らかに導かれる。
このため、第1実施形態による吸気装置3は、タンブル生成バルブ50の上流側の吸気流路32から第2吸気流路42に、効率よく吸気を通すことができる。その結果、第1実施形態による吸気装置3は、燃焼室18に効率よく吸気を導くことができる。
また、上述のように、タンブル生成バルブ50には、第1吸気流路41を閉塞した状態において第2吸気流路42に縦渦を発生させる渦生成部130が設けられている。第2吸気流路42に縦渦が発生すると、第2吸気流路42に導入されたEGRガスが縦渦に巻き込まれ、新気とEGRガスとが撹拌される。
このため、第1実施形態による吸気装置3は、渦生成部130が設けられていない態様に比べ、新気とEGRガスとをより均一に混合して燃焼室18に導くことができる。その結果、第1実施形態による吸気装置3は、燃焼室18における混合気の燃焼をより安定して行うことができる。
また、縦渦は、カルマン渦のような横渦に比べ、渦の減衰が遅い。このため、第1実施形態による吸気装置3は、横渦を発生させる態様に比べ、より確実に新気とEGRガスとを撹拌することができるとともに、より均一に新気とEGRガスとを混合することができる。
第1実施形態では、一組の切り欠き部131およびフィン部132が設けられていた。しかし、切り欠き部131およびフィン部132は、複数組設けられてもよい。
また、第1実施形態では、タンブル生成バルブ50に渦生成部130が設けられていた。しかし、タンブル生成バルブ50に渦生成部130が設けられていなくてもよい。この態様においても、EGR流路72が第2吸気流路42の途中に接続されていることにより、燃焼室18に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。また、タンブル生成バルブ50が吸気流路32の長手に直交する面に対して傾斜していることにより、燃焼室18に効率よく吸気を導くことができる。
また、第1実施形態では、第1吸気流路41を閉塞した状態において、タンブル生成バルブ50が吸気流路32の長手に直交する面に対して傾斜していた。しかし、タンブル生成バルブ50は、図4に示すように、第1吸気流路41を閉塞した状態において、吸気流路32の長手に直交して配置されてもよい。この態様においても、EGR流路72が第2吸気流路42の途中に接続されていることにより、燃焼室18に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。また、この態様においても、タンブル生成バルブ50に渦生成部130が設けられていることにより、新気とEGRガスとを均一に混合することができる。
また、第1実施形態において、渦生成部130の切り欠き部131は略V字状であった。しかし、切り欠き部131の形状は略V字に限らない。図5は、第1実施形態の変形例による吸気装置における渦生成部140の構成を示す概略部分拡大図である。図5(a)は、図3(a)と同様の方向から見た概略部分拡大図である。なお、図5(a)では、図3(a)と同様に図2に対して上下方向を反対にして示している。図5(b)は、図3(b)と同様の方向から見た概略部分拡大図である。なお、図5(b)では、吸気の流れを矢印によって概念的に示している。
図5の例では、渦生成部140の先端に、2個の略直角三角形状の切り欠き部141が設けられている。各々の切り欠き部141は、相対的に図5の右方向に進むにしたがって切り欠き深さが深くなっている。
各々の切り欠き部141の縁には、吸気流路32の長手に対して下流方向に斜めに延在する板状のフィン部142が設けられている。第1吸気流路41が閉塞した状態において、フィン部142における上流側に臨む面は、吸気流路32の長手方向(X方向)に進むにしたがって、Z方向に***するように斜めに配置され、かつ、Y方向に対して斜めに配置される。また、フィン部142は、切り欠き部141の切り欠き深さが深くなるにしたがって、斜め下流方向へ延在する長さが長くなる略直角三角形状に形成される。
フィン部142に吸気が流れると、各々のフィン部142の下流側の第2吸気流路42には、縦渦が発生する。例えば、各々のフィン部142の下流側には、下流方向に進むにしたがって時計回り方向に回転するらせん状の縦渦が発生する。
したがって、図5に示す変形例の吸気装置によれば、第1実施形態と同様に、新気とEGRガスとをより均一に混合することができる。
なお、図5では、二組の切り欠き部141およびフィン部142が設けられていた。しかし、切り欠き部141およびフィン部142は、一組設けられてもよく、三組以上設けられてもよい。
また、図5の各々の切り欠き部141の切り欠き深さは、相対的に図5の右側が深くなっていた。しかし、渦生成部140の先端には、相対的に図5の左側が深い略直角三角形状の切り欠き部が設けられてもよい。また、渦生成部140の先端には、相対的に図5の右側が深い略直角三角形状の切り欠き部と、相対的に図5の左側が深い略直角三角形状の切り欠き部とが設けられてもよい。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態による内燃機関の吸気装置200におけるタンブル生成バルブ250付近の構成を示す概略部分拡大図である。第2実施形態の吸気装置200は、タンブル生成バルブ50に代えてタンブル生成バルブ250を有する点において第1実施形態の吸気装置3と異なる。タンブル生成バルブ250は、渦生成部130に代えて渦生成部230を有する点において第1実施形態のタンブル生成バルブ50と異なる。図6では、新気およびEGRガスを含む吸気の流れを矢印によって概念的に示している。
図6は、第2実施形態による内燃機関の吸気装置200におけるタンブル生成バルブ250付近の構成を示す概略部分拡大図である。第2実施形態の吸気装置200は、タンブル生成バルブ50に代えてタンブル生成バルブ250を有する点において第1実施形態の吸気装置3と異なる。タンブル生成バルブ250は、渦生成部130に代えて渦生成部230を有する点において第1実施形態のタンブル生成バルブ50と異なる。図6では、新気およびEGRガスを含む吸気の流れを矢印によって概念的に示している。
図7は、渦生成部230の構成を示す概略部分拡大図である。図7(a)は、図6の白抜き矢印VII(a)方向から渦生成部230を見たときの概略部分拡大図である。図7(a)では、図6に対して上下方向を反対にして示している。図7(a)では、図3(a)と同様に、図示のようにX方向、Y方向、Z方向を定義する。図7(b)は、図6の白抜き矢印VII(b)方向から渦生成部を見たときの概略部分拡大図である。なお、図7(b)では、吸気の流れを矢印によって概念的に示している。
渦生成部230は、2個の翼端部231a、231bを含んで構成される。翼端部231a、231bは、渦生成部230における上流側に臨む面から***するブロック状に形成されている。翼端部231a、231bは、例えば、航空機の翼の先端を、渦生成部230における上流側に臨む面において起立させたようなものである。翼端部231aでは、図7の右方向の側面(右側面232aR)が概ね平面状に形成されており、図7の左方向の側面(左側面232aL)が左方向に突出する曲面状に形成されている。翼端部231bでは、図7の左方向の側面(左側面232bL)が概ね平面状に形成されており、図7の右方向の側面(右側面232bR)が右方向に突出する曲面状に形成されている。
翼端部231aでは、左側面232aLを通る吸気の流速が右側面232aRを通る吸気の流速よりも大きくなるため、左側面232aLの圧力が右側面232aRの圧力よりも低くなる。これにより、翼端部231aでは、右側面232aRから左側面232aLへ回り込む流れが生じる。これにより、翼端部231aに吸気が流れると、翼端部231aの下流側の第2吸気流路42には、下流方向に進むにしたがって時計回り方向に回転するらせん状の縦渦が発生する。
翼端部231bでは、右側面232bRを通る吸気の流速が左側面232bLを通る吸気の流速よりも大きくなるため、右側面232bRの圧力が左側面232bLの圧力よりも低くなる。これにより、翼端部231bでは、左側面232bLから右側面232bRへ回り込む流れが生じる。これにより、翼端部231bに吸気が流れると、翼端部231bの下流側の第2吸気流路42には、下流方向に進むにしたがって反時計回り方向に回転するらせん状の縦渦が発生する。
したがって、第2実施形態による吸気装置200は、第1実施形態と同様に、渦生成部230が設けられていない態様に比べ、新気と第2吸気流路42に導入されるEGRガスとをより均一に混合して燃焼室18に導くことができる。また、第2実施形態による吸気装置200は、第1実施形態と同様に、横渦を発生させる態様に比べ、より均一に新気とEGRガスとを混合することができる。
また、第2実施形態による吸気装置200は、第1実施形態と同様に、EGR流路72が第2吸気流路42の途中に接続されているため、燃焼室18に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。
また、第2実施形態による吸気装置200は、第1実施形態と同様に、タンブル生成バルブ250が吸気流路32の長手に直交する面に対して傾斜しているため、燃焼室18に効率よく吸気を導くことができる。
なお、第2実施形態では、2個の翼端部231a、231bが設けられていた。しかし、翼端部の数は、1個でもよく、3個以上でもよい。
また、第2実施形態では、左側面232aLが曲面状に形成された翼端部231aと、右側面232bRが曲面状に形成された翼端部231bとが設けられていた。しかし、図8に示すように、右側面232bRが曲面状に形成された翼端部231bが設けられておらず、左側面232aLが曲面状に形成された翼端部231aのみが設けられてもよい。また、図示は省略するが、左側面232aLが曲面状に形成された翼端部231aが設けられておらず、右側面232bRが曲面状に形成された翼端部231bのみが設けられてもよい。
また、第2実施形態では、第1吸気流路41を閉塞した状態において、渦生成部230を有するタンブル生成バルブ250が、吸気流路32の長手に直交する面に対して傾斜していた。しかし、タンブル生成バルブ250は、図9に示すように、第1吸気流路41を閉塞した状態において、吸気流路32の長手に直交して配置されてもよい。この場合、翼端部231a、231bは、渦生成部230の先端に設けられてもよい。
図10は、図9の白抜き矢印X方向から渦生成部230を見たときの概略部分拡大図である。翼端部231a、231bは、左側面232aL、232bLの圧力と右側面232aR、232bRの圧力とを異ならせるために、吸気流路32の長手方向の長さが、渦生成部230の厚さや本体部110の厚さに対して長くなっていてもよい。
図9および図10に示す態様においても、第1吸気流路41を閉塞した状態において、第2吸気流路42に縦渦を発生させることができる。したがって、この態様においても、新気と第2吸気流路42に導入されるEGRガスとをより均一に混合して燃焼室18に導くことができる。また、この態様においても、EGR流路72が第2吸気流路42の途中に接続されているため、燃焼室18に導入されるEGRガスの流量を多くすることが可能である。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、各実施形態および各変形例の特徴を組み合わせてもよい。
本発明は、内燃機関の吸気装置に利用できる。
2 内燃機関(エンジン)
3、200 吸気装置
18 燃焼室
32 吸気流路
40 隔壁
41 第1吸気流路
42 第2吸気流路
50、250 タンブル生成バルブ
62 排気流路
72 EGR流路
110 本体部
130、230 渦生成部
3、200 吸気装置
18 燃焼室
32 吸気流路
40 隔壁
41 第1吸気流路
42 第2吸気流路
50、250 タンブル生成バルブ
62 排気流路
72 EGR流路
110 本体部
130、230 渦生成部
Claims (4)
- 吸気を燃焼室に導く吸気流路と、
前記吸気流路の長手に延在し、前記吸気流路を区画する隔壁と、
前記隔壁よりも前記吸気流路の上流側に設けられ、前記隔壁により区画された前記吸気流路のうちの一方側の前記吸気流路である第1吸気流路の開閉を行うタンブル生成バルブと、
前記燃焼室から排出される排気の一部を排気流路から前記吸気流路に還流するEGR流路と、
を備え、
前記EGR流路は、前記タンブル生成バルブによって開閉が行われない他方側の前記吸気流路である第2吸気流路に接続される内燃機関の吸気装置。 - 前記タンブル生成バルブは、
前記第1吸気流路の開閉を行う本体部と、
前記本体部に連続して設けられ、前記本体部が前記第1吸気流路を閉塞した状態において前記隔壁よりも前記第2吸気流路側に突出し、前記第2吸気流路内に渦を生成する渦生成部と、
を備える請求項1に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記渦生成部は、前記本体部に対して直線状に配置され、
前記本体部は、前記第1吸気流路を閉塞した状態において、前記隔壁の長手に直交する面に対して前記本体部が上流側であり前記渦生成部が下流側となる方向に傾斜する請求項2に記載の内燃機関の吸気装置。 - 前記渦生成部は、前記吸気流路の長手に並進する渦であって、前記吸気流路の長手に対してらせん状に回転する渦である縦渦を生成する形状となっている請求項2または3に記載の内燃機関の吸気装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056985A JP2019167900A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 内燃機関の吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018056985A JP2019167900A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 内燃機関の吸気装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019167900A true JP2019167900A (ja) | 2019-10-03 |
Family
ID=68108261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2018056985A Pending JP2019167900A (ja) | 2018-03-23 | 2018-03-23 | 内燃機関の吸気装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019167900A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111486031A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-04 | 安徽腾达汽车科技有限公司 | 一种效率高的egr阀 |
-
2018
- 2018-03-23 JP JP2018056985A patent/JP2019167900A/ja active Pending
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