内燃機関の吸気系構造
【課題】本発明は、ＥＧＲ量を正確に検出することのできる内燃機関の吸気系構造を提供する。
【解決手段】インテークマニフォールド(16)に屈曲部(16a)が形成され、そして屈曲部(16a)には、空燃比センサ(18)が備えられている。また、屈曲部(16a)の外側となる方向には、ＥＧＲ通路(30)が接続されＥＧＲガスを導入口(30a)より導入する。そして、インテークマニフォールド(16)内には、導入口(30a)方向視で案内板(17)の下流端(17a)の一部が導入口(30a)とオーバラップするように案内板(17)を配設されている。
【解決手段】インテークマニフォールド(16)に屈曲部(16a)が形成され、そして屈曲部(16a)には、空燃比センサ(18)が備えられている。また、屈曲部(16a)の外側となる方向には、ＥＧＲ通路(30)が接続されＥＧＲガスを導入口(30a)より導入する。そして、インテークマニフォールド(16)内には、導入口(30a)方向視で案内板(17)の下流端(17a)の一部が導入口(30a)とオーバラップするように案内板(17)を配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気系構造に係り、特に、吸気の酸素濃度検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用エンジンでは、エンジンから排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）及びスモーク（煤）を低減するために排気を吸気へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、大きく排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路とＥＧＲ通路を連通或いは遮断するＥＧＲバルブとで構成されている。そして、このようなＥＧＲ装置を設け、吸気通路と排気通路に設けられた圧力センサにより吸気圧力と排気圧力とを検出し、当該圧力とＥＧＲバルブの開度によって吸気に導入されるＥＧＲ量を算出し、所望のＥＧＲ量となるようにＥＧＲバルブの開度を制御するようにしている。
【０００３】
しかしながら、ＥＧＲ通路内に煤等が詰まるとＥＧＲ通路の内径が小さくなり、吸気圧力と排気圧力とＥＧＲバルブの開度によるＥＧＲ量を算出すると、実際のＥＧＲ量と算出されたＥＧＲ量とでは大きく異なる虞がある。
そこで、吸気通路とＥＧＲ通路との接続部の下流にＯ2センサを設け、吸気の酸素濃度を検出し、吸気の酸素濃度よりＥＧＲ量を算出するようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−９３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような上記特許文献１の技術では、吸気通路とＥＧＲ通路との接続部及びＯ2センサを吸気通路の直線部分に設けている。
しかしながら、ＥＧＲ通路より導入されるＥＧＲガスは、質量を持ち慣性が働くので、吸気通路へ導入されると慣性による貫通力により、吸気通路を流通する吸入空気を横切って、ＥＧＲ通路の接続部に対向する壁面に向かって流入し、吸気通路内でＥＧＲガスの分布に偏りが生じる。このように、ＥＧＲガスの分布に偏りが生じると、下流に設けられたＯ2センサでは酸素濃度の誤検出が生じることとなり、精度良くＥＧＲ量を検出することができなく虞がある。そして、ＥＧＲ量の検出精度の低下により、高精度にエンジンを制御することができなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＥＧＲ量を正確に検出することのできる内燃機関の吸気系構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の吸気系構造では、吸気通路にＥＧＲガスを循環させる排気再循環手段を備える内燃機関の吸気系構造において、前記吸気通路の一部が屈曲して形成された屈曲部と、前記屈曲部の屈曲方向の外周側に配設され、吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段より吸気流れ方向の上流であって、前記屈曲方向の外周側となる前記吸気通路に接続された前記排気再循環手段の導入部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関の吸気系構造では、請求項１において、前記導入部は、前記屈曲部に接続されていることを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の吸気系構造では、請求項２において、前記導入部に対向し、少なくとも一部が前記導入部とオーバラップするように前記吸気通路内に前記ＥＧＲガスの流れを規制する流れ方向規制手段を配設することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関の吸気系構造では、請求項３において、前記流れ方向規制手段を、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部が前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の吸気系構造では、請求項３又は４において、前記流れ方向規制手段は、円弧状に形成されて外周面を前記導入部に向けて配置され、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部を前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の内燃機関の吸気系構造では、請求項２乃至５のいずれか１項において、前記流れ方向規制手段の前記下流端部には、前記導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けることを特徴とする。
また、請求項７の内燃機関の吸気系構造では、請求項６において、前記複数の突出部の吸気流れ方向の長さを、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両側端に向かうにつれ、長くなるように形成することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８の内燃機関の吸気系構造では、請求項３において、前記流れ方向規制手段は、前記導入部とオーバラップするように配設され、更に前記流れ方向規制手段には、前記導入部側に前記ＥＧＲガスを流通するＥＧＲガス流通溝が形成され、前記ＥＧＲガス流通溝は、前記流れ方向規制手段の中央部より前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両端部に向かうにつれ断面積が増加するように前記両端部に向け複数に分岐し、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端に向けて延びるように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、吸気通路には、屈曲部が形成され、屈曲部に濃度検出手段を配設し、濃度検出手段の上流の屈曲方向外周側に排気再循環手段の導入部を接続するようにしている。吸気通路に屈曲部が形成されているので、吸入空気が屈曲部を通過する際に慣性により屈曲部の壁面に衝突し流れが乱れて、吸入空気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。また、屈曲方向の外周側となる吸気通路の壁面よりＥＧＲガスを導入することで、吸入空気の流れに最も乱れが生じている屈曲部の外周側にＥＧＲガスを誘導しやすくなるため、混合をより促進することができる。
【００１３】
従って、屈曲部に配設される濃度検出手段にて均等に混合された吸入空気とＥＧＲガスのＥＧＲガス濃度を検出することができるので、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。このように、正確なＥＧＲ量の検出により内燃機関を高精度に制御することが可能となる。
また、請求項２の発明によれば、濃度検出手段の上流の屈曲部に排気再循環手段の導入部を接続するようにしている。屈曲部の吸気管壁面よりＥＧＲガスを導入することで、吸入空気の流れに最も乱れが生じている屈曲部の外周側に直接ＥＧＲガスが導入されるため、混合をより促進することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、屈曲部に排気再循環手段の導入部が接続され、また導入部に対向するように、そして少なくとも一部が導入部とオーバラップするように吸気通路内に流れ方向規制手段を配設するようにしている。
このように、吸気通路内に流れ方向規制手段を配設することで吸入空気が流れ方向規制手段の上流端に衝突して渦が発生し、当該渦により吸気通路に導入されるＥＧＲガスと吸入空気との混合を更に促進することができる。また、排気再循環手段の導入部と流れ方向規制手段の少なくとも一部がオーバラップをするように流れ方向規制手段を配設することで、導入部より導入されるＥＧＲガスは、流れ方向規制手段に衝突し、濃度検出手段に向かうように流れ方向を変更させることが可能となり、ＥＧＲガスが濃度検出手段と接触することなく直接内燃機関に吸入されることを防止することができる。
【００１５】
従って、渦による混合の促進及びＥＧＲガスが内燃機関に直接吸入されることによる濃度検出手段でのＥＧＲガス濃度の検出不良を防止することができるのでＥＧＲ量を更に正確に検出することができる。
また、請求項４の発明によれば、流れ方向規制手段を薄板で形成し、流れ方向規制手段の下流端部を排気再循環手段の導入部とオーバラップするように配設しており、簡易な構成で渦による混合の促進と、ＥＧＲガスが内燃機関に直接吸入されることによる濃度検出手段でのＥＧＲガス濃度の検出不良の防止とを実現させることができる。
【００１６】
また、請求項５の発明によれば、流れ方向規制手段を薄板で円弧状に形成して外周面が導入部に向けて配置され、排気再循環手段の導入部とオーバラップするように配設しており、流れ方向規制手段を円弧状に形成することで排気再循環手段の導入部より導入されたＥＧＲガスを流れ方向規制手段の外周面に沿って吸気通路の周方向に分散させることが可能となり、吸入空気の全体にＥＧＲガスを混合させることができる。
【００１７】
また、請求項６の発明によれば、流れ方向規制手段の下流端部に排気再循環手段の導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けており、流れ方向規制手段に衝突したＥＧＲガスが突出部を通過する時に渦を発生させるので、当該渦の発生により吸入空気とＥＧＲガスとを確実に混合させることできる。
また、請求項７の発明によれば、複数の突出部の吸気流れ方向の長さを流れ方向規制手段の両側端に向かうにつれ吸気流れ上流方向に長くなるように形成しており、流れ方向規制手段の幅方向中央部に向けて排気再循環手段の導入部からＥＧＲガスを導入して、流れ方向規制手段によってＥＧＲガスの流れを規制することで、ＥＧＲガスが流れ方向規制手段の両側端方向に集中して拡散することを防止し、ＥＧＲガスを均等に拡散させることが可能となり、吸入空気とＥＧＲガスを均等に混合させることができる。
【００１８】
また、請求項８の発明によれば、流れ方向規制手段の排気再循環手段の導入部側に流れ方向規制手段の中央部より流れ方向規制手段の下流端に向け複数に分岐し、流れ方向規制手段の両側端部に向かうにつれ断面積が増加するＥＧＲガス流通溝が形成されており、流れ方向規制手段の幅方向中央部に向けて排気再循環手段の導入部から導入されるＥＧＲガスを流れ方向規制手段のＥＧＲガス流通溝によって流れ方向規制手段の幅方向に均等に拡散させることができるので、吸入空気とＥＧＲガスを確実に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に第１実施例に係る内燃機関の吸気系構造が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る案内板の斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る案内板の斜視図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る案内板の斜視図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図１１】本発明の第５実施例に係る案内板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施例の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、内燃機関の吸気系構造が適用されたエンジンの概略構成図である。また、図２は、本発明の第１実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。図中黒塗り矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００２１】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。
エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には回転速度を検出するクランク角センサ７と図示しないフライホイールが設けられている。
【００２２】
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。
【００２３】
インテークポート８の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１６が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド１６の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流部には、屈曲部１６ａが形成されている。そして、屈曲部１６ａには、酸素濃度を検出する空燃比センサ１８が設けられている。また、屈曲部１６ａの下流には、燃焼室３に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ２２と、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２３とがインテークマニフォールド１６内に突出するように設けられている。
【００２４】
インテークマニフォールド１６とエキゾーストマニフォールド２４には、それぞれが連通するように排気の一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路（排気再循環手段）３０が設けられている。また、ＥＧＲ通路３０は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａであって屈曲部１６ａの外側方向となる壁面に接続されている。また、ＥＧＲ通路３０には、排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ（排気再循環手段）３１と、吸気へ戻す排気を冷やすＥＧＲクーラ（排気再循環手段）３２とが設けられている。そして、冷却されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路３０の導入口（導入部）３０ａよりインテークマニフォールド１６内に導入される。なお、ここで言うＥＧＲ通路３０の屈曲部１６ａへの接続とは、ＥＧＲガスが導入口３０ａよりも吸気流れ方向の上流から流れ来る吸入空気と交差し、且つ導入口３０ａよりも吸気流れ方向の下流のインテークマニフォールド１６に沿って導入されるように、インテークマニフォールド１６の壁面に導入口３０ａを設けることを言う。
【００２５】
インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍には、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａより導入される排気（ＥＧＲガス）を屈曲部１６ａに導くための案内板（流れ方向規制手段）１７が設けられている。
案内板１７は、薄板状に形成されている。そして、案内板１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、案内板１７の下流端１７ａの一部が当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと側面１７ｂとが対峙するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００２６】
インテークマニフォールド１６の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１２、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ１３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ１４と、新気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ１５とが吸気管１９を介してインテークマニフォールド１６に接続されている。また、電子制御スロットルバルブ１５には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ２０が備えられている。
【００２７】
エアークリーナ１２の下流でありターボチャージャ１３のコンプレッサハウジングの上流の吸気管１９には、燃焼室３に吸入される新気の量を検出するエアーフローセンサ２１が吸気管１９内に突出するように設けられている。
エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド２４と、ターボチャージャ１３に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管２５とが連通するように設けられている。
【００２８】
排気管２５には、上流から順番に排気中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒２６と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ２７とが連通するように設けられている。
排気管２５の酸化触媒２６の下流でありディーゼルパティキュレートフィルタ２７の上流と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２７の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ２７の前後での圧力を検出する圧力センサ２８，２９が排気管２５内に突出するように設けられている。
【００２９】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、空燃比センサ１８、スロットルポジションセンサ２０、エアーフローセンサ２１、ブーストセンサ２２、吸気温度センサ２３、圧力センサ２８，２９及びＥＧＲバルブ３１等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。
【００３０】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、空燃比センサ１８、スロットルポジションセンサ２０、エアーフローセンサ２１、ブーストセンサ２２、吸気温度センサ２３及び圧力センサ２８，２９等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射ノズル２及びＥＧＲバルブ３１が電気的に接続されている。
【００３１】
これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の燃料噴射量、噴射時期及びＥＧＲバルブ３１の開度等を最適に制御し、エンジン１を高精度に制御する。
このように本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、インテークマニフォールド１６に屈曲部１６ａが形成され、そして屈曲部１６ａに空燃比センサ１８を備えるようにしている。また、屈曲部１６ａの上流の屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、ＥＧＲガスを導入口３０ａより導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で案内板１７の下流端１７ａの一部が導入口３０ａとオーバラップするように薄板の案内板１７を配設するようにしている。
【００３２】
従って、図２に示すように、インテークマニフォールド１６の上流より吸入された吸入空気は、薄板の案内板１７の上流端に衝突して吸入空気の流れに乱れが発生することで、簡易な構造で導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスとの混合を促進することができる。また、屈曲部１６ａでは、吸入空気及びＥＧＲガス共に慣性により屈曲部１６ａを直進するように流れようとして屈曲部１６ａの壁面に衝突し流れが乱れることで、更に吸入空気とＥＧＲガスの混合を促進することができる。
【００３３】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとの混合が十分に促進されるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。即ち、正確なＥＧＲ量の検出によりエンジン１を高精度に制御することができる。
また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、案内板１７に衝突することで、下流の空燃比センサ１８に向かうように流れ方向が変更されるので、ＥＧＲガスが空燃比センサ１８に接触することなく、燃焼室３に吸入されることがないので、空燃比センサ１８にて酸素濃度を更に正確に検出することができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００３４】
第２実施例では、上記第１実施例に対して、案内板１１７の形状を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板１１７の形状に付いて説明する。
図３は、本発明の第２実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図４は、本発明の第２実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００３５】
案内板１１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、案内板１１７の吸気流れ方向下流となる側面端部１１７ａには、三角形状の平板で形成され外側方向に突出する複数の突起１１７ｂが設けられている。そして、案内板１１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で案内板１１７の突起１１７ｂが当該導入口３０ａとオーバラップし、更に当該突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、インテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００３６】
このように本発明の第２実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、側面端部１１７ａに三角形状の複数の突起１１７ｂを有する案内板１１７を、突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして導入口３０ａとオーバラップするようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
従って、図３及び図４に示すように、第１実施例と同様にインテークマニフォールド１６の上流より吸入された吸入空気は、案内板１１７の上流端に衝突して吸入空気の流れに乱れが発生することで、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスとの混合が促進される。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板１１７に設けられた複数の突起１１７ｂを通過することで、ＥＧＲガスの流れに乱れが発生する。そして、ＥＧＲガスの流れに乱れが発生することで、更にＥＧＲガスと吸入空気との混合が促進される。
【００３７】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとの混合が更に促進されるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第３実施例］
以下、本発明の第３実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００３８】
第３実施例では、上記第１実施例に対して、案内板２１７の形状及び位置を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板２１７の形状及び位置に付いて説明する。
図５は、本発明の第３実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図６は、本発明の第３実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００３９】
案内板２１７は、薄板で円弧状に形成され、外周面を導入部に向けるように配置されている。そして、案内板２１７の外周部の吸気流れ方向下流となる外周端部２１７ａには、三角形状の平板で形成され径方向に突出する複数の突起２１７ｂが設けられている。また、当該複数の突起２１７ｂの長さは、案内板２１７の中央部より両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に向け長くなるように形成されている。そして、案内板２１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、案内板２１７が当該導入口３０ａとオーバラップし、更に当該突起２１７ｂが導入口３０ａ側となるように、インテークマニフォールド１６内に配設されている。
【００４０】
このように本発明の第３実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、外周端部２１７ａに両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に向け長くなるように形成される三角形状の複数の突起２１７ｂを有する円弧状に形成される案内板２１７を、突起２１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして導入口３０ａとオーバラップするようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００４１】
従って、図５及び図６に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、案内板２１７の外周に沿って拡散され、更に外周端部２１７ａに設けられ両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に長さがなくなる複数の突起２１７ｂにより、ＥＧＲガスの流れを規制することで、ＥＧＲガスが案内板２１７の両側端方向に集中して拡散することを防止することができる。
【００４２】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとを均等に混合することができるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第４実施例］
以下、本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００４３】
第４実施例では、上記第２実施例に対して、案内板３１７にＥＧＲガス流通路３１７ｃを追加しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板３１７に付いて説明する。
図７は、本発明の第４実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図８は、本発明の第４実施例に係る案内板の斜視図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ線における断面図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００４４】
案内板３１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、第２実施例と同様に案内板３１７の吸気流れ方向下流となる側面端部３１７ａには、三角形状の平板で形成され外側方向に突出する複数の突起３１７ｂが設けられている。更に案内板３１７には、インテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板３１７に衝突する箇所に案内板３１７の表裏を吸気流れ上流方向から下流方向に向けて傾斜するように貫通するＥＧＲガス流通路３１７ｃが形成されている。そして案内板３１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍で、突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして案内板３１７のＥＧＲガス流通路３１７ｃが導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが接触するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００４５】
このように本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、案内板３１７にインテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突する箇所にＥＧＲガス流通路３１７ｃを形成するようにしている。そして、案内板３１７のＥＧＲガス流通路３１７ｃに導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが接触するようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００４６】
従って、図７から図９に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの一部は、ＥＧＲガス流通路３１７ｃを通過して案内板３１７の裏面に排出されることで、案内板３１７の裏面を流れる吸入空気にもＥＧＲガスを導入することができるので、吸入空気の全体にＥＧＲガスを混合させることができる。
よって、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第５実施例］
以下、本発明の第５実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００４７】
第５実施例では、上記第１実施例に対して、案内板４１７にガス流通溝３１７ａを追加しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板４１７に付いて説明する。
図１０は、本発明の第５実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図１１は、本発明の第５実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００４８】
案内板４１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、案内板４１７には、インテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板４１７に衝突する箇所より、案内板４１７の幅方向の中央部及び両端部に吸気流れ下流方向に向けて分岐する複数の溝のＥＧＲガス流通溝４１７ａが形成されている。また、ＥＧＲガス流通溝４１７ａは、中央部に形成される溝の断面積に対して両端部に形成される溝の断面積が大きくなるように形成されている。そして案内板４１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、案内板３１７のＥＧＲガス流通溝４１７ｃが導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００４９】
このように本発明の第５実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、案内板４１７にインテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突する箇所より、案内板４１７の幅方向の中央部及び両端部に吸気流れ下流方向に向けて複数に分岐し、中央部に対し両端部の断面積が大きい複数の溝で構成されるＥＧＲガス流通溝４１７ａを形成するようにしている。そして、案内板４１７のＥＧＲガス流通溝４１７ａに導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突するようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００５０】
従って、図１０及び図１１に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、ＥＧＲガス流通溝４１７ａで中央部及び両端部にそれぞれ分配されて案内板４１７の下流に排出されることで、ＥＧＲガスを案内板４１７の幅方向に均等に拡散させることができるので、吸入空気とＥＧＲガスを確実に混合させることができる。また、両端部の溝の断面積を中央部の溝の断面積に対して大きくすることで、流路が長いことによる流通抵抗の増加に伴うＥＧＲガスの流量の低下を防止することができる。
【００５１】
よって、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ エンジン（内燃機関）
８ インテークポート
１６ インテークマニフォールド（吸気通路）
１６ａ 屈曲部
１６ｂ 接続部
１７，１１７，２１７，３１７，４１７ 案内板（流れ方向規制手段）
１８ 空燃比センサ（濃度検出手段）
３０ ＥＧＲ通路（排気再循環手段）
３０ａ 導入口（導入部）
４０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気系構造に係り、特に、吸気の酸素濃度検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用エンジンでは、エンジンから排出される排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）及びスモーク（煤）を低減するために排気を吸気へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置が設けられている。ＥＧＲ装置は、大きく排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路とＥＧＲ通路を連通或いは遮断するＥＧＲバルブとで構成されている。そして、このようなＥＧＲ装置を設け、吸気通路と排気通路に設けられた圧力センサにより吸気圧力と排気圧力とを検出し、当該圧力とＥＧＲバルブの開度によって吸気に導入されるＥＧＲ量を算出し、所望のＥＧＲ量となるようにＥＧＲバルブの開度を制御するようにしている。
【０００３】
しかしながら、ＥＧＲ通路内に煤等が詰まるとＥＧＲ通路の内径が小さくなり、吸気圧力と排気圧力とＥＧＲバルブの開度によるＥＧＲ量を算出すると、実際のＥＧＲ量と算出されたＥＧＲ量とでは大きく異なる虞がある。
そこで、吸気通路とＥＧＲ通路との接続部の下流にＯ2センサを設け、吸気の酸素濃度を検出し、吸気の酸素濃度よりＥＧＲ量を算出するようにしている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−９３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような上記特許文献１の技術では、吸気通路とＥＧＲ通路との接続部及びＯ2センサを吸気通路の直線部分に設けている。
しかしながら、ＥＧＲ通路より導入されるＥＧＲガスは、質量を持ち慣性が働くので、吸気通路へ導入されると慣性による貫通力により、吸気通路を流通する吸入空気を横切って、ＥＧＲ通路の接続部に対向する壁面に向かって流入し、吸気通路内でＥＧＲガスの分布に偏りが生じる。このように、ＥＧＲガスの分布に偏りが生じると、下流に設けられたＯ2センサでは酸素濃度の誤検出が生じることとなり、精度良くＥＧＲ量を検出することができなく虞がある。そして、ＥＧＲ量の検出精度の低下により、高精度にエンジンを制御することができなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ＥＧＲ量を正確に検出することのできる内燃機関の吸気系構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関の吸気系構造では、吸気通路にＥＧＲガスを循環させる排気再循環手段を備える内燃機関の吸気系構造において、前記吸気通路の一部が屈曲して形成された屈曲部と、前記屈曲部の屈曲方向の外周側に配設され、吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段と、前記濃度検出手段より吸気流れ方向の上流であって、前記屈曲方向の外周側となる前記吸気通路に接続された前記排気再循環手段の導入部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関の吸気系構造では、請求項１において、前記導入部は、前記屈曲部に接続されていることを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関の吸気系構造では、請求項２において、前記導入部に対向し、少なくとも一部が前記導入部とオーバラップするように前記吸気通路内に前記ＥＧＲガスの流れを規制する流れ方向規制手段を配設することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関の吸気系構造では、請求項３において、前記流れ方向規制手段を、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部が前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする。
また、請求項５の内燃機関の吸気系構造では、請求項３又は４において、前記流れ方向規制手段は、円弧状に形成されて外周面を前記導入部に向けて配置され、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部を前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の内燃機関の吸気系構造では、請求項２乃至５のいずれか１項において、前記流れ方向規制手段の前記下流端部には、前記導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けることを特徴とする。
また、請求項７の内燃機関の吸気系構造では、請求項６において、前記複数の突出部の吸気流れ方向の長さを、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両側端に向かうにつれ、長くなるように形成することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８の内燃機関の吸気系構造では、請求項３において、前記流れ方向規制手段は、前記導入部とオーバラップするように配設され、更に前記流れ方向規制手段には、前記導入部側に前記ＥＧＲガスを流通するＥＧＲガス流通溝が形成され、前記ＥＧＲガス流通溝は、前記流れ方向規制手段の中央部より前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両端部に向かうにつれ断面積が増加するように前記両端部に向け複数に分岐し、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端に向けて延びるように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、吸気通路には、屈曲部が形成され、屈曲部に濃度検出手段を配設し、濃度検出手段の上流の屈曲方向外周側に排気再循環手段の導入部を接続するようにしている。吸気通路に屈曲部が形成されているので、吸入空気が屈曲部を通過する際に慣性により屈曲部の壁面に衝突し流れが乱れて、吸入空気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。また、屈曲方向の外周側となる吸気通路の壁面よりＥＧＲガスを導入することで、吸入空気の流れに最も乱れが生じている屈曲部の外周側にＥＧＲガスを誘導しやすくなるため、混合をより促進することができる。
【００１３】
従って、屈曲部に配設される濃度検出手段にて均等に混合された吸入空気とＥＧＲガスのＥＧＲガス濃度を検出することができるので、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。このように、正確なＥＧＲ量の検出により内燃機関を高精度に制御することが可能となる。
また、請求項２の発明によれば、濃度検出手段の上流の屈曲部に排気再循環手段の導入部を接続するようにしている。屈曲部の吸気管壁面よりＥＧＲガスを導入することで、吸入空気の流れに最も乱れが生じている屈曲部の外周側に直接ＥＧＲガスが導入されるため、混合をより促進することができる。
【００１４】
また、請求項３の発明によれば、屈曲部に排気再循環手段の導入部が接続され、また導入部に対向するように、そして少なくとも一部が導入部とオーバラップするように吸気通路内に流れ方向規制手段を配設するようにしている。
このように、吸気通路内に流れ方向規制手段を配設することで吸入空気が流れ方向規制手段の上流端に衝突して渦が発生し、当該渦により吸気通路に導入されるＥＧＲガスと吸入空気との混合を更に促進することができる。また、排気再循環手段の導入部と流れ方向規制手段の少なくとも一部がオーバラップをするように流れ方向規制手段を配設することで、導入部より導入されるＥＧＲガスは、流れ方向規制手段に衝突し、濃度検出手段に向かうように流れ方向を変更させることが可能となり、ＥＧＲガスが濃度検出手段と接触することなく直接内燃機関に吸入されることを防止することができる。
【００１５】
従って、渦による混合の促進及びＥＧＲガスが内燃機関に直接吸入されることによる濃度検出手段でのＥＧＲガス濃度の検出不良を防止することができるのでＥＧＲ量を更に正確に検出することができる。
また、請求項４の発明によれば、流れ方向規制手段を薄板で形成し、流れ方向規制手段の下流端部を排気再循環手段の導入部とオーバラップするように配設しており、簡易な構成で渦による混合の促進と、ＥＧＲガスが内燃機関に直接吸入されることによる濃度検出手段でのＥＧＲガス濃度の検出不良の防止とを実現させることができる。
【００１６】
また、請求項５の発明によれば、流れ方向規制手段を薄板で円弧状に形成して外周面が導入部に向けて配置され、排気再循環手段の導入部とオーバラップするように配設しており、流れ方向規制手段を円弧状に形成することで排気再循環手段の導入部より導入されたＥＧＲガスを流れ方向規制手段の外周面に沿って吸気通路の周方向に分散させることが可能となり、吸入空気の全体にＥＧＲガスを混合させることができる。
【００１７】
また、請求項６の発明によれば、流れ方向規制手段の下流端部に排気再循環手段の導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けており、流れ方向規制手段に衝突したＥＧＲガスが突出部を通過する時に渦を発生させるので、当該渦の発生により吸入空気とＥＧＲガスとを確実に混合させることできる。
また、請求項７の発明によれば、複数の突出部の吸気流れ方向の長さを流れ方向規制手段の両側端に向かうにつれ吸気流れ上流方向に長くなるように形成しており、流れ方向規制手段の幅方向中央部に向けて排気再循環手段の導入部からＥＧＲガスを導入して、流れ方向規制手段によってＥＧＲガスの流れを規制することで、ＥＧＲガスが流れ方向規制手段の両側端方向に集中して拡散することを防止し、ＥＧＲガスを均等に拡散させることが可能となり、吸入空気とＥＧＲガスを均等に混合させることができる。
【００１８】
また、請求項８の発明によれば、流れ方向規制手段の排気再循環手段の導入部側に流れ方向規制手段の中央部より流れ方向規制手段の下流端に向け複数に分岐し、流れ方向規制手段の両側端部に向かうにつれ断面積が増加するＥＧＲガス流通溝が形成されており、流れ方向規制手段の幅方向中央部に向けて排気再循環手段の導入部から導入されるＥＧＲガスを流れ方向規制手段のＥＧＲガス流通溝によって流れ方向規制手段の幅方向に均等に拡散させることができるので、吸入空気とＥＧＲガスを確実に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に第１実施例に係る内燃機関の吸気系構造が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る案内板の斜視図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図６】本発明の第３実施例に係る案内板の斜視図である。
【図７】本発明の第４実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る案内板の斜視図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。
【図１１】本発明の第５実施例に係る案内板の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施例の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は、内燃機関の吸気系構造が適用されたエンジンの概略構成図である。また、図２は、本発明の第１実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。図中黒塗り矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００２１】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。
エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には回転速度を検出するクランク角センサ７と図示しないフライホイールが設けられている。
【００２２】
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。
【００２３】
インテークポート８の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１６が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド１６の各気筒に吸入空気を分配するための分岐の上流部には、屈曲部１６ａが形成されている。そして、屈曲部１６ａには、酸素濃度を検出する空燃比センサ１８が設けられている。また、屈曲部１６ａの下流には、燃焼室３に吸入される吸入空気の圧力を検出するブーストセンサ２２と、該吸入空気の温度を検出する吸気温度センサ２３とがインテークマニフォールド１６内に突出するように設けられている。
【００２４】
インテークマニフォールド１６とエキゾーストマニフォールド２４には、それぞれが連通するように排気の一部を吸気へ戻すＥＧＲ通路（排気再循環手段）３０が設けられている。また、ＥＧＲ通路３０は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａであって屈曲部１６ａの外側方向となる壁面に接続されている。また、ＥＧＲ通路３０には、排気が吸気に戻る量、即ちＥＧＲ量を調整するＥＧＲバルブ（排気再循環手段）３１と、吸気へ戻す排気を冷やすＥＧＲクーラ（排気再循環手段）３２とが設けられている。そして、冷却されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路３０の導入口（導入部）３０ａよりインテークマニフォールド１６内に導入される。なお、ここで言うＥＧＲ通路３０の屈曲部１６ａへの接続とは、ＥＧＲガスが導入口３０ａよりも吸気流れ方向の上流から流れ来る吸入空気と交差し、且つ導入口３０ａよりも吸気流れ方向の下流のインテークマニフォールド１６に沿って導入されるように、インテークマニフォールド１６の壁面に導入口３０ａを設けることを言う。
【００２５】
インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍には、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａより導入される排気（ＥＧＲガス）を屈曲部１６ａに導くための案内板（流れ方向規制手段）１７が設けられている。
案内板１７は、薄板状に形成されている。そして、案内板１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、案内板１７の下流端１７ａの一部が当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと側面１７ｂとが対峙するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００２６】
インテークマニフォールド１６の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ１２、排気のエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ１３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ１４と、新気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ１５とが吸気管１９を介してインテークマニフォールド１６に接続されている。また、電子制御スロットルバルブ１５には、スロットルバルブの開き度合を検出するスロットルポジションセンサ２０が備えられている。
【００２７】
エアークリーナ１２の下流でありターボチャージャ１３のコンプレッサハウジングの上流の吸気管１９には、燃焼室３に吸入される新気の量を検出するエアーフローセンサ２１が吸気管１９内に突出するように設けられている。
エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排気をまとめるエキゾーストマニフォールド２４と、ターボチャージャ１３に排気を導入する図示しないタービンハウジングと、排気管２５とが連通するように設けられている。
【００２８】
排気管２５には、上流から順番に排気中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒２６と、排気中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ２７とが連通するように設けられている。
排気管２５の酸化触媒２６の下流でありディーゼルパティキュレートフィルタ２７の上流と、ディーゼルパティキュレートフィルタ２７の下流には、ディーゼルパティキュレートフィルタ２７の前後での圧力を検出する圧力センサ２８，２９が排気管２５内に突出するように設けられている。
【００２９】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、空燃比センサ１８、スロットルポジションセンサ２０、エアーフローセンサ２１、ブーストセンサ２２、吸気温度センサ２３、圧力センサ２８，２９及びＥＧＲバルブ３１等の各種装置や各種センサ類は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であって入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、タイマ及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０と電気的に接続されており、当該ＥＣＵ４０は各種センサ類からの各情報に基づき各種装置を作動制御する。
【００３０】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、空燃比センサ１８、スロットルポジションセンサ２０、エアーフローセンサ２１、ブーストセンサ２２、吸気温度センサ２３及び圧力センサ２８，２９等のセンサ類が電気的に接続されており、これら各種装置及び各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ４０の出力側には、燃料噴射ノズル２及びＥＧＲバルブ３１が電気的に接続されている。
【００３１】
これより、ＥＣＵ４０は、各センサの検出値に基づき、燃料噴射ノズル２からのプレ噴射、メイン噴射及びアフタ噴射の燃料噴射量、噴射時期及びＥＧＲバルブ３１の開度等を最適に制御し、エンジン１を高精度に制御する。
このように本発明の第１実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、インテークマニフォールド１６に屈曲部１６ａが形成され、そして屈曲部１６ａに空燃比センサ１８を備えるようにしている。また、屈曲部１６ａの上流の屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、ＥＧＲガスを導入口３０ａより導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で案内板１７の下流端１７ａの一部が導入口３０ａとオーバラップするように薄板の案内板１７を配設するようにしている。
【００３２】
従って、図２に示すように、インテークマニフォールド１６の上流より吸入された吸入空気は、薄板の案内板１７の上流端に衝突して吸入空気の流れに乱れが発生することで、簡易な構造で導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスとの混合を促進することができる。また、屈曲部１６ａでは、吸入空気及びＥＧＲガス共に慣性により屈曲部１６ａを直進するように流れようとして屈曲部１６ａの壁面に衝突し流れが乱れることで、更に吸入空気とＥＧＲガスの混合を促進することができる。
【００３３】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとの混合が十分に促進されるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。即ち、正確なＥＧＲ量の検出によりエンジン１を高精度に制御することができる。
また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、案内板１７に衝突することで、下流の空燃比センサ１８に向かうように流れ方向が変更されるので、ＥＧＲガスが空燃比センサ１８に接触することなく、燃焼室３に吸入されることがないので、空燃比センサ１８にて酸素濃度を更に正確に検出することができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００３４】
第２実施例では、上記第１実施例に対して、案内板１１７の形状を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板１１７の形状に付いて説明する。
図３は、本発明の第２実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図４は、本発明の第２実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００３５】
案内板１１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、案内板１１７の吸気流れ方向下流となる側面端部１１７ａには、三角形状の平板で形成され外側方向に突出する複数の突起１１７ｂが設けられている。そして、案内板１１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で案内板１１７の突起１１７ｂが当該導入口３０ａとオーバラップし、更に当該突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、インテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００３６】
このように本発明の第２実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、側面端部１１７ａに三角形状の複数の突起１１７ｂを有する案内板１１７を、突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして導入口３０ａとオーバラップするようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
従って、図３及び図４に示すように、第１実施例と同様にインテークマニフォールド１６の上流より吸入された吸入空気は、案内板１１７の上流端に衝突して吸入空気の流れに乱れが発生することで、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスとの混合が促進される。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板１１７に設けられた複数の突起１１７ｂを通過することで、ＥＧＲガスの流れに乱れが発生する。そして、ＥＧＲガスの流れに乱れが発生することで、更にＥＧＲガスと吸入空気との混合が促進される。
【００３７】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとの混合が更に促進されるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第３実施例］
以下、本発明の第３実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００３８】
第３実施例では、上記第１実施例に対して、案内板２１７の形状及び位置を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板２１７の形状及び位置に付いて説明する。
図５は、本発明の第３実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図６は、本発明の第３実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００３９】
案内板２１７は、薄板で円弧状に形成され、外周面を導入部に向けるように配置されている。そして、案内板２１７の外周部の吸気流れ方向下流となる外周端部２１７ａには、三角形状の平板で形成され径方向に突出する複数の突起２１７ｂが設けられている。また、当該複数の突起２１７ｂの長さは、案内板２１７の中央部より両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に向け長くなるように形成されている。そして、案内板２１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、案内板２１７が当該導入口３０ａとオーバラップし、更に当該突起２１７ｂが導入口３０ａ側となるように、インテークマニフォールド１６内に配設されている。
【００４０】
このように本発明の第３実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、外周端部２１７ａに両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に向け長くなるように形成される三角形状の複数の突起２１７ｂを有する円弧状に形成される案内板２１７を、突起２１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして導入口３０ａとオーバラップするようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００４１】
従って、図５及び図６に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、案内板２１７の外周に沿って拡散され、更に外周端部２１７ａに設けられ両端に向かうにつれ、吸気流れ上流方向に長さがなくなる複数の突起２１７ｂにより、ＥＧＲガスの流れを規制することで、ＥＧＲガスが案内板２１７の両側端方向に集中して拡散することを防止することができる。
【００４２】
よって、吸入空気とＥＧＲガスとを均等に混合することができるので、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第４実施例］
以下、本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００４３】
第４実施例では、上記第２実施例に対して、案内板３１７にＥＧＲガス流通路３１７ｃを追加しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板３１７に付いて説明する。
図７は、本発明の第４実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図８は、本発明の第４実施例に係る案内板の斜視図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ線における断面図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００４４】
案内板３１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、第２実施例と同様に案内板３１７の吸気流れ方向下流となる側面端部３１７ａには、三角形状の平板で形成され外側方向に突出する複数の突起３１７ｂが設けられている。更に案内板３１７には、インテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板３１７に衝突する箇所に案内板３１７の表裏を吸気流れ上流方向から下流方向に向けて傾斜するように貫通するＥＧＲガス流通路３１７ｃが形成されている。そして案内板３１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍で、突起１１７ｂが導入口３０ａ側となるように、そして案内板３１７のＥＧＲガス流通路３１７ｃが導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが接触するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００４５】
このように本発明の第４実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、案内板３１７にインテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突する箇所にＥＧＲガス流通路３１７ｃを形成するようにしている。そして、案内板３１７のＥＧＲガス流通路３１７ｃに導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが接触するようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００４６】
従って、図７から図９に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの一部は、ＥＧＲガス流通路３１７ｃを通過して案内板３１７の裏面に排出されることで、案内板３１７の裏面を流れる吸入空気にもＥＧＲガスを導入することができるので、吸入空気の全体にＥＧＲガスを混合させることができる。
よって、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
［第５実施例］
以下、本発明の第５実施例に係る内燃機関の吸気系構造について説明する。
【００４７】
第５実施例では、上記第１実施例に対して、案内板４１７にガス流通溝３１７ａを追加しており、以下に上記第１実施例と異なる案内板４１７に付いて説明する。
図１０は、本発明の第５実施例に係る図１のＡ部の拡大図である。また、図１１は、本発明の第５実施例に係る案内板の斜視図である。なお、図中黒塗り矢印及び太矢印は、ＥＧＲガスの流れを、白抜き矢印は、吸入空気の流れをそれぞれ示す。
【００４８】
案内板４１７は、第１実施例と同様に薄板状に形成されている。また、案内板４１７には、インテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが案内板４１７に衝突する箇所より、案内板４１７の幅方向の中央部及び両端部に吸気流れ下流方向に向けて分岐する複数の溝のＥＧＲガス流通溝４１７ａが形成されている。また、ＥＧＲガス流通溝４１７ａは、中央部に形成される溝の断面積に対して両端部に形成される溝の断面積が大きくなるように形成されている。そして案内板４１７は、インテークマニフォールド１６の屈曲部１６ａの上流であって、ＥＧＲ通路３０とインテークマニフォールド１６との接続部１６ｂの近傍に、案内板３１７のＥＧＲガス流通溝４１７ｃが導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突するようにインテークマニフォールド１６内を径方向に横断して配設されている。
【００４９】
このように本発明の第５実施例に係る内燃機関の吸気系構造では、案内板４１７にインテークマニフォールド１６内への配置時に導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突する箇所より、案内板４１７の幅方向の中央部及び両端部に吸気流れ下流方向に向けて複数に分岐し、中央部に対し両端部の断面積が大きい複数の溝で構成されるＥＧＲガス流通溝４１７ａを形成するようにしている。そして、案内板４１７のＥＧＲガス流通溝４１７ａに導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスが衝突するようにインテークマニフォールド１６内に配設するようにしている。
【００５０】
従って、図１０及び図１１に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスは、ＥＧＲガス流通溝４１７ａで中央部及び両端部にそれぞれ分配されて案内板４１７の下流に排出されることで、ＥＧＲガスを案内板４１７の幅方向に均等に拡散させることができるので、吸入空気とＥＧＲガスを確実に混合させることができる。また、両端部の溝の断面積を中央部の溝の断面積に対して大きくすることで、流路が長いことによる流通抵抗の増加に伴うＥＧＲガスの流量の低下を防止することができる。
【００５１】
よって、屈曲部１６ａに設けられる空燃比センサ１８にて酸素濃度を正確に検出することができ、当該酸素濃度に基づいて導入されるＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１ エンジン（内燃機関）
８ インテークポート
１６ インテークマニフォールド（吸気通路）
１６ａ 屈曲部
１６ｂ 接続部
１７，１１７，２１７，３１７，４１７ 案内板（流れ方向規制手段）
１８ 空燃比センサ（濃度検出手段）
３０ ＥＧＲ通路（排気再循環手段）
３０ａ 導入口（導入部）
４０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路にＥＧＲガスを循環させる排気再循環手段を備える内燃機関の吸気系構造において、
前記吸気通路の一部が屈曲して形成された屈曲部と、
前記屈曲部の屈曲方向の外周側に配設され、吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段より吸気流れ方向の上流であって、前記屈曲方向の外周側となる前記吸気通路に接続された前記排気再循環手段の導入部とを備えることを特徴とする内燃機関の吸気系構造。
【請求項２】
前記導入部は、前記屈曲部に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項３】
前記導入部に対向し、少なくとも一部が前記導入部とオーバラップするように前記吸気通路内に前記ＥＧＲガスの流れを規制する流れ方向規制手段を配設することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項４】
前記流れ方向規制手段を、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部が前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項５】
前記流れ方向規制手段は、円弧状に形成されて外周面を前記導入部に向けて配置され、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部を前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする、請求項３又は４に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項６】
前記流れ方向規制手段の前記下流端部には、前記導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項７】
前記複数の突出部の吸気流れ方向の長さを、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両側端に向かうにつれ、長くなるように形成することを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項８】
前記流れ方向規制手段は、前記導入部とオーバラップするように配設され、
更に前記流れ方向規制手段には、前記導入部側に前記ＥＧＲガスを流通するＥＧＲガス流通溝が形成され、
前記ＥＧＲガス流通溝は、前記流れ方向規制手段の中央部より前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両端部に向かうにつれ断面積が増加するように前記両端部に向け複数に分岐し、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端に向けて延びるように形成されることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項１】
吸気通路にＥＧＲガスを循環させる排気再循環手段を備える内燃機関の吸気系構造において、
前記吸気通路の一部が屈曲して形成された屈曲部と、
前記屈曲部の屈曲方向の外周側に配設され、吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段と、
前記濃度検出手段より吸気流れ方向の上流であって、前記屈曲方向の外周側となる前記吸気通路に接続された前記排気再循環手段の導入部とを備えることを特徴とする内燃機関の吸気系構造。
【請求項２】
前記導入部は、前記屈曲部に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項３】
前記導入部に対向し、少なくとも一部が前記導入部とオーバラップするように前記吸気通路内に前記ＥＧＲガスの流れを規制する流れ方向規制手段を配設することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項４】
前記流れ方向規制手段を、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部が前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項５】
前記流れ方向規制手段は、円弧状に形成されて外周面を前記導入部に向けて配置され、該流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端部を前記導入部とオーバラップするように配設することを特徴とする、請求項３又は４に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項６】
前記流れ方向規制手段の前記下流端部には、前記導入部側に向けて突出する複数の突出部を設けることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項７】
前記複数の突出部の吸気流れ方向の長さを、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両側端に向かうにつれ、長くなるように形成することを特徴とする、請求項６に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項８】
前記流れ方向規制手段は、前記導入部とオーバラップするように配設され、
更に前記流れ方向規制手段には、前記導入部側に前記ＥＧＲガスを流通するＥＧＲガス流通溝が形成され、
前記ＥＧＲガス流通溝は、前記流れ方向規制手段の中央部より前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向と略直交する方向の両端部に向かうにつれ断面積が増加するように前記両端部に向け複数に分岐し、前記流れ方向規制手段の吸気流れ方向の下流端に向けて延びるように形成されることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関の吸気系構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０４３５１（Ｐ２０１３−１０４３５１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４８６７５（Ｐ２０１１−２４８６７５）
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１４日（２０１１．１１．１４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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