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)の屈曲部(16a)に空燃比センサ(18)を備え、屈曲部(16a)の上流であって屈曲部(16a)の外側となる方向にＥＧＲ通路(30)が接続され、導入口(30a)よりＥＧＲガスを導入する。そして、インテークマニフォールド(16)内に、導入口(30a)方向視で導入口(30a)と板部(17a)とがオーバラップするように予混合調整板(17)を配設する。当該予混合調整板(17)は、板部(17a)の両端部に設けられる板バネ部(17b)を介してＥＧＲガス導入方向に移動可能に配設する。また、板部１７ａに設けられた、歪みゲージ(17c)により板バネ部(17b)の伸縮度合いを検出し、当該検出結果に基づいて板部(17a)の移動度合いを算出する。
【解決手段】インテークマニフォールド(16)の屈曲部(16a)に空燃比センサ(18)を備え、屈曲部(16a)の上流であって屈曲部(16a)の外側となる方向にＥＧＲ通路(30)が接続され、導入口(30a)よりＥＧＲガスを導入する。そして、インテークマニフォールド(16)内に、導入口(30a)方向視で導入口(30a)と板部(17a)とがオーバラップするように予混合調整板(17)を配設する。当該予混合調整板(17)は、板部(17a)の両端部に設けられる板バネ部(17b)を介してＥＧＲガス導入方向に移動可能に配設する。また、板部１７ａに設けられた、歪みゲージ(17c)により板バネ部(17b)の伸縮度合いを検出し、当該検出結果に基づいて板部(17a)の移動度合いを算出する。
【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。
また、特許文献１では、ＥＧＲ通路（ＥＧＲパイプ）を吸気通路（吸気管）に直交するように接続し、更にＥＧＲ通路と吸気通路との接続部にプラップ状の流量比調整弁を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１１−２９４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部に設けられる流量比調整弁により、ＥＧＲ通路の開度と吸気通路の開度とを同時に変更し吸気通路内の吸入空気流量とＥＧＲガス流量とを調整可能としている。
しかしながら、特許文献１のように流量比調整弁の開度により吸気通路内の吸入空気流量とＥＧＲガス流量とを調整する構造では、ＥＧＲ通路より吸気通路へ流入するＥＧＲガスが吸気通路の一方に偏り、吸入空気中のＥＧＲガスの分布に偏りが生じる虞がある。
【０００５】
このように、吸入空気中のＥＧＲガス濃度の偏りは、例えばＯ2センサ等にて吸入空気中の酸素濃度を検出し、ＥＧＲガス量を検出するような場合にはＥＧＲガス量の誤検出が発生することとなり好ましいことではない。
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】
【０００６】
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と、前記排気再循環手段において前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部より吸気流れ方向の下流側で吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段とを備える内燃機関の吸気系構造において、前記排気再循環手段より前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部を、前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面に配設し、更に少なくとも前記ＥＧＲガスの流量に基づいて前記吸気通路内を移動可能であり、前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を、前記導入部に対向するように前記吸気通路内に配設することを特徴とする。
【０００７】
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、前記予混合手段の変位量を検出する変位量検出手段を備え、前記変位量検出手段の検出結果に基づき、前記ＥＧＲガスの流量を算出す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１或いは２において、前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記ＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の内燃機関の吸気系構造では、請求項１或いは２において、前記予混合手段は、板部と、前記板部の前記吸気流れ方向の上流端部に前記吸気通路を貫通する支持軸とを備え、前記板部が前記支持軸を介して前記吸気通路内に回転可能に配設され、更に支持軸の一端には、前記予混合手段の前記板部の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられ、前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の回転度合いにより前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５の内燃機関の吸気系構造では、請求項乃至４のいずれか１項において、前記導入部よりも吸気流れ方向の上流側の前記吸気通路内に設けられ、該吸気通路の軸に直交する面に対して傾くことにより前記吸入空気の流通量を制御する吸気絞り弁を備え、前記吸気絞り弁は、吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面と該吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、排気再循環手段より吸気通路にＥＧＲガスを導入する導入部と濃度検出手段とを吸気通路の同一側の壁面に配設し、更に少なくともＥＧＲガスの流量に基づいて吸気通路内を移動し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を導入部に対向するように吸気通路内に配設しており、ＥＧＲガスの流量に基づき、濃度検出手段に流入するＥＧＲガスと吸入空気との混合割合が調整可能となっている。
【００１１】
したがって、例えば、ＥＧＲガスの流量が多いような場合には、吸入空気が吸気通路内の導入部側を流れる量が多くなるように予混合手段を調整し、またはＥＧＲガスの流量が少ないような場合には、吸入空気が吸気通路内の導入部側を流れる量が少なくなるように予混合手段を調整して、予めＥＧＲガスと吸入空気とを予混合させることにより、内燃機関の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでに常に均一に混合させることができる。
【００１２】
よって、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、濃度検出手段にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
また、請求項２の発明によれば、予混合手段は、予混合手段の変位を検出する変位検出手段を備え、変位検出手段の検出結果に基づき、ＥＧＲガスの流量を算出するようにしており、例えば濃度検出手段が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。または、濃度検出手段の検出結果と変位検出手段の検出結果とを比較することで濃度検出手段の故障判定を行うことができる。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、予混合手段は、薄板で形成される板部と、板部の両端に板部をＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、板部の変位を調整する変位調整手段とが設けられ、板部が変位調整手段を介して吸気通路内に配設されている。そして、ＥＧＲガスの流量による予混合手段の板部の移動量によりＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整している。
【００１４】
このように、板部の移動量により吸気通路内の導入部側と反導入部側との通路面積を調整することで導入部側に導入される吸入空気の流量を調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整して予混合させて、ＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでにＥＧＲガスと吸入空気とを均一に混合させることができる。従って、簡易な構造で吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。また、予混合手段の板部の両端に板部をＥＧＲガスの流入方向に移動可能とする変位手段を設け、板部が変位調整手段を介して吸気通路内に配設せれているので内燃機関の振動により板部が振動することでＥＧＲガスと吸入空気との予混合を更に促進させることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、予混合手段は、薄板で形成される板部と、板部の吸気流れ方向の上流に吸気通路を貫通する支持軸を設け、支持軸を介して吸気通路内に回転可能に配設されている。また、支持軸の一端には、予混合手段の薄板の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられている。そして、ＥＧＲガスの流量による予混合手段の板部の回転度合いによりＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整している。
【００１６】
このように、板部の回転度合いにより吸気通路内の導入部側と反導入部側との通路面積を調整することで導入部側に導入される吸入空気の流量を調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整して予混合させて、ＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでにＥＧＲガスと吸入空気とを均一に混合させることができる。従って、簡易な構造で吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００１７】
また、請求項５の発明によれば、吸気絞り弁を吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて濃度検出手段と同一側の吸気通路の壁面と吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くようにしており、濃度検出手段に向かう吸入空気が吸気絞り弁により導入部側へ流れ込み易くなるのでＥＧＲガスと吸入空気との混合をより促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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１実施例に係る図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】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５】本発明の第２実施例に係る図４のＢ’−Ｂ’線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。そして、図３は、図２のＢ−Ｂ線での断面図である。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。また、図中二点鎖線は、移動後の予混合調整板の一例を、細矢印は、予混合調整板の移動方向を示す。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の上流であって、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。
【００２４】
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に導くための予混合調整板（予混合手段）１７が設けられている。
予混合調整板１７は、薄板状に形成される板部１７ａと、バネ力を有し伸縮可能であって、板部１７ａの移動量を調整する板バネ部１７ｂと、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出する歪みゲージ（変位量検出手段）１７ｃとで構成されている。
【００２５】
板バネ部１７ｂは、板部１７ａのそれぞれの両端部に配設されている。
歪みゲージ１７ｃは、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出可能に板バネ部１７ｂの側面に配設されている。
このように構成される予混合調整板１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、板部１７ａが当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと板部１７ａの側面１７ｄとが対向するように板バネ部１７ｂを介して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、吸気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ（吸気絞り弁）１５とが吸気管（吸気通路）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】
電子制御スロットバルブ１５は、吸気管１９の軸に直交し、更に直交する面に対し傾斜して吸気の流量を変化させるバルブ部１５ａを備えている。バルブ部１５ａは、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面側が吸気流れ方向の下流方向に傾斜するように設けられている。即ち、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面と、バルブ部１５ａとで形成される流路の断面積は、バルブ部１５ａが吸気流れ方向の下流方向に傾斜すると、吸気流れ方向の下流に向かうにつれて減少する。そして、バルブ部１５ａは、吸気流れ方向の下流側に傾斜するつれ、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面と、バルブ部１５ａとで形成する吸入空気の通路断面積が増加するように変化し、吸入空気の流量を調整する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、歪みゲージ１７ｃ、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２９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。
【００３１】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、歪みゲージ１７ｃ、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。
【００３２】
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の上流であって屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、導入口３０ａよりＥＧＲガスを導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で導入口３０ａと板部１７ａとがオーバラップするように予混合調整板１７が配設されている。当該予混合調整板１７は、板部１７ａの両端部に設けられる板バネ部１７ｂを介して板部１７ａがＥＧＲガス導入方向に移動可能に配設している。また、板バネ部１７ｂに設けられた、歪みゲージ１７ｃにより板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出し、当該検出結果に基づいて板部１７ａの移動度合いを算出している。
【００３３】
従って、図２に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスにより板部１７ａが押され板バネ部１７ｂが伸び、板部１７ａがＥＧＲガスの導入方向に移動する。そして、インテークマニフォールド１６内の板部１７ａで隔てられるインテークマニフォールド１６内の導入口側の通路面積と反導入口側の通路面積とが変化し、導入口側の通路を通過する吸入空気の流量を変化させることができる。詳しくは、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が多い場合には、ＥＧＲガスの慣性により板部１７ａが押され板バネ部１７ｂが伸び、板部１７ａが反導入口方向に大きく移動する。そして、導入口側の通路面積が増大し導入口側を通過する吸入空気の流量を増大させることができる。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が少ない場合には、板バネ部１７ｂのバネ力により板部１７ａの移動が抑制され、導入口側の通路面積と反導入口側の面積との差が小さく、導入口側を通過する吸入空気の流量は、ＥＧＲガスの流量が多い場合と比較して少なくすることができる。
【００３４】
よって、ＥＧＲガスの流量に基づいて、予混合調整板１７の移動度合いを調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合割合を調整し予混合させることにより、簡易な構造でエンジン１の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが空燃比センサ１８にいたるまでに常に均一に混合させることができ、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００３５】
また、予混合調整板１７は、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出する歪みゲージ１７ｃが設けられる板バネ部１７ｂを介して、インテークマニフォールド１６内に配設されており、歪みゲージ１７ｃでの板バネ部１７ｂの伸縮度合いの検出結果より、板部１７ａの移動度合いを算出しているので、板部１７ａの移動度合いよりＥＧＲガスの流量を算出することが可能となる。そして、例えば空燃比センサ１８が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。また、空燃比センサ１８の検出結果と歪みゲージ１７ｃの検出結果とを比較することで空燃比センサ１８の故障判定を行うことができる。
【００３６】
また、空燃比センサ１８を屈曲部１６ａに設けており、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ので、更に吸入空気とＥＧＲガスの混合を促進することができ、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
また、電子制御スロットルバルブ１５のバルブ部１５ａの空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面側を吸気流れ方向の下流方向に傾斜するように設けており、空燃比センサ１８に向かう吸入空気がバルブ部１５ａにより導入部側へ流れ込み易くなるのでＥＧＲガスと吸入空気との混合をより促進させることができる。
［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。
【００３７】
第２実施例では、上記第１実施例に対して、予混合調整板の構造を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる予混合調整板の構造に付いて説明する。
図４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。そして、図５は、図２のＢ’−Ｂ’線での断面図である。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。また、図中二点鎖線は、予混合調整板の回転後の一例を、細矢印は、予混合調整板の回転方向を示す。
【００３８】
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２８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２８の導入口３０ａより導入される排気（ＥＧＲガス）を屈曲部１６ａに導くための予混合調整板（予混合手段）１１７が設けられている。
予混合調整板１１７は、薄板状に形成される板部１１７ａと、板部１１７ａの回転度合いを調整するコイルバネ１１７ｂと、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ１１７ｃと、板部１１７ａの吸気流れ方向の上流端に設けられ板部１１７ａを支持する支持軸１１７ｅとで構成されている。
【００３９】
このように構成される予混合調整板１１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、板部１１７ａが当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと板部１１７ａの側面１１７ｄとが対向するように支持軸１１７ｅを介して回転可能にインテークマニフォールド１６内の径方向に横断して配設されている。また、支持軸１１７ｅの一端には、導入口３０ａよりＥＧＲガスが未導入である時に板部１１７ａが吸気流れ方向と平行となるように付勢力を発生し、また、ＥＧＲガスの流量に応じて板部１１７ａの回転度合いを調整するようにコイルバネ１１７ｂが配設されている。更に支持軸１１７ｅの他端には、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ（変位量検出手段）１１７ｃが配設されている。
【００４０】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、角度センサ１１７ｃ、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２９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。
【００４１】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、角度センサ１１７ｃ、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。
【００４２】
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２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の上流であって屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、導入口３０ａよりＥＧＲガスを導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で導入口３０ａと板部１１７ａとがオーバラップし、導入口３０ａよりＥＧＲガスが未導入である時に板部１１７ａが吸気流れ方向と平行となるようにコイルバネ１１７ｂで付勢力が発生するように予混合調整板１１７を配設している。そして、当該予混合調整板１１７は、支持軸１１７ｅの他端に設けられる角度センサ１１７ｂによりを板部１１７ａの回転度合いを検出している。
【００４３】
従って、図４に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスにより板部１１７ａが押され支持軸１１７ｅを中心に板部１１７ａが反導入口側に回転する。そして、インテークマニフォールド１６内の板部１１７ａで隔てられるインテークマニフォールド１６内の導入口側の通路面積と反導入口側の通路面積が変化し、導入口側の通路を通過する吸入空気の流量を変化させることができる。詳しくは、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が多い場合には、ＥＧＲガスの慣性により板部１１７ａが押され支持軸１１７ｅを中心に板部１１７ａが回転する。そして、導入口側の通路面積が増大し導入口側を通過する吸入空気の流量が増大させることができる。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が少ない場合には、コイルバネ１１７ｂのバネ力により板部１１７ａの回転が抑制され、導入口側の通路面積と反導入口側の面積との差が小さく、導入口側を通過する吸入空気の流量は、ＥＧＲガスの流量が多い場合と比較して少なくすることができる。
【００４４】
よって、ＥＧＲガスの流量に基づいて、予混合調整板１１７の回転度合いを調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合割合を調整し予混合させることにより、簡易な構造でエンジン１の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが空燃比センサ１８にいたるまでに常に均一に混合させることができ、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００４５】
また、予混合調整板１１７は、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ１１７ｃの検出結果に基づき、板部１１７ａの回転度合いよりＥＧＲガス流量の算出が可能となり、例えば空燃比センサ１８が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。または、空燃比センサ１８の検出結果と角度センサ１１７ｃの検出結果とを比較することで空燃比センサ１８の故障判定を行うことができる。
【００４６】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１実施例では、板部１７ａの移動度合いを歪みゲージ１７ｃで検出し、第２実施例では板部１１７ａの回転度合いを角度センサ１１７ｃで検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ギャップセンサ等で板部１７ａ，１１７ａの移動度合い及び回転度合いを検出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ エンジン（内燃機関）
１５ 電子制御スロットルバルブ（吸気絞り弁）
１６ インテークマニフォールド（吸気通路）
１７，１１７ 予混合調整板（予混合手段）
１７ａ，１１７ａ 板部
１７ｂ 板バネ（変位調整手段）
１７ｃ 歪みゲージ（変位量検出手段）
１１７ｂ コイルバネ（回転調整手段）
１１７ｃ 角度センサ（変位量検出手段）
１８ 空燃比センサ（濃度検出手段）
１９ 吸気管（吸気通路）
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。
また、特許文献１では、ＥＧＲ通路（ＥＧＲパイプ）を吸気通路（吸気管）に直交するように接続し、更にＥＧＲ通路と吸気通路との接続部にプラップ状の流量比調整弁を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１１−２９４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術では、ＥＧＲ通路と吸気通路との接続部に設けられる流量比調整弁により、ＥＧＲ通路の開度と吸気通路の開度とを同時に変更し吸気通路内の吸入空気流量とＥＧＲガス流量とを調整可能としている。
しかしながら、特許文献１のように流量比調整弁の開度により吸気通路内の吸入空気流量とＥＧＲガス流量とを調整する構造では、ＥＧＲ通路より吸気通路へ流入するＥＧＲガスが吸気通路の一方に偏り、吸入空気中のＥＧＲガスの分布に偏りが生じる虞がある。
【０００５】
このように、吸入空気中のＥＧＲガス濃度の偏りは、例えばＯ2センサ等にて吸入空気中の酸素濃度を検出し、ＥＧＲガス量を検出するような場合にはＥＧＲガス量の誤検出が発生することとなり好ましいことではない。
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】
【０００６】
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と、前記排気再循環手段において前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部より吸気流れ方向の下流側で吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段とを備える内燃機関の吸気系構造において、前記排気再循環手段より前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部を、前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面に配設し、更に少なくとも前記ＥＧＲガスの流量に基づいて前記吸気通路内を移動可能であり、前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を、前記導入部に対向するように前記吸気通路内に配設することを特徴とする。
【０００７】
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、前記予混合手段の変位量を検出する変位量検出手段を備え、前記変位量検出手段の検出結果に基づき、前記ＥＧＲガスの流量を算出す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１或いは２において、前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記ＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の内燃機関の吸気系構造では、請求項１或いは２において、前記予混合手段は、板部と、前記板部の前記吸気流れ方向の上流端部に前記吸気通路を貫通する支持軸とを備え、前記板部が前記支持軸を介して前記吸気通路内に回転可能に配設され、更に支持軸の一端には、前記予混合手段の前記板部の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられ、前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の回転度合いにより前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５の内燃機関の吸気系構造では、請求項乃至４のいずれか１項において、前記導入部よりも吸気流れ方向の上流側の前記吸気通路内に設けられ、該吸気通路の軸に直交する面に対して傾くことにより前記吸入空気の流通量を制御する吸気絞り弁を備え、前記吸気絞り弁は、吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面と該吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、排気再循環手段より吸気通路にＥＧＲガスを導入する導入部と濃度検出手段とを吸気通路の同一側の壁面に配設し、更に少なくともＥＧＲガスの流量に基づいて吸気通路内を移動し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を導入部に対向するように吸気通路内に配設しており、ＥＧＲガスの流量に基づき、濃度検出手段に流入するＥＧＲガスと吸入空気との混合割合が調整可能となっている。
【００１１】
したがって、例えば、ＥＧＲガスの流量が多いような場合には、吸入空気が吸気通路内の導入部側を流れる量が多くなるように予混合手段を調整し、またはＥＧＲガスの流量が少ないような場合には、吸入空気が吸気通路内の導入部側を流れる量が少なくなるように予混合手段を調整して、予めＥＧＲガスと吸入空気とを予混合させることにより、内燃機関の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでに常に均一に混合させることができる。
【００１２】
よって、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、濃度検出手段にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
また、請求項２の発明によれば、予混合手段は、予混合手段の変位を検出する変位検出手段を備え、変位検出手段の検出結果に基づき、ＥＧＲガスの流量を算出するようにしており、例えば濃度検出手段が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。または、濃度検出手段の検出結果と変位検出手段の検出結果とを比較することで濃度検出手段の故障判定を行うことができる。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、予混合手段は、薄板で形成される板部と、板部の両端に板部をＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、板部の変位を調整する変位調整手段とが設けられ、板部が変位調整手段を介して吸気通路内に配設されている。そして、ＥＧＲガスの流量による予混合手段の板部の移動量によりＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整している。
【００１４】
このように、板部の移動量により吸気通路内の導入部側と反導入部側との通路面積を調整することで導入部側に導入される吸入空気の流量を調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整して予混合させて、ＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでにＥＧＲガスと吸入空気とを均一に混合させることができる。従って、簡易な構造で吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。また、予混合手段の板部の両端に板部をＥＧＲガスの流入方向に移動可能とする変位手段を設け、板部が変位調整手段を介して吸気通路内に配設せれているので内燃機関の振動により板部が振動することでＥＧＲガスと吸入空気との予混合を更に促進させることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明によれば、予混合手段は、薄板で形成される板部と、板部の吸気流れ方向の上流に吸気通路を貫通する支持軸を設け、支持軸を介して吸気通路内に回転可能に配設されている。また、支持軸の一端には、予混合手段の薄板の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられている。そして、ＥＧＲガスの流量による予混合手段の板部の回転度合いによりＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整している。
【００１６】
このように、板部の回転度合いにより吸気通路内の導入部側と反導入部側との通路面積を調整することで導入部側に導入される吸入空気の流量を調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合度合いを調整して予混合させて、ＥＧＲガスと吸入空気とが濃度検出手段にいたるまでにＥＧＲガスと吸入空気とを均一に混合させることができる。従って、簡易な構造で吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、ＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００１７】
また、請求項５の発明によれば、吸気絞り弁を吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて濃度検出手段と同一側の吸気通路の壁面と吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くようにしており、濃度検出手段に向かう吸入空気が吸気絞り弁により導入部側へ流れ込み易くなるのでＥＧＲガスと吸入空気との混合をより促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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１実施例に係る図２のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４】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５】本発明の第２実施例に係る図４のＢ’−Ｂ’線での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。そして、図３は、図２のＢ−Ｂ線での断面図である。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。また、図中二点鎖線は、移動後の予混合調整板の一例を、細矢印は、予混合調整板の移動方向を示す。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の上流であって、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。
【００２４】
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に導くための予混合調整板（予混合手段）１７が設けられている。
予混合調整板１７は、薄板状に形成される板部１７ａと、バネ力を有し伸縮可能であって、板部１７ａの移動量を調整する板バネ部１７ｂと、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出する歪みゲージ（変位量検出手段）１７ｃとで構成されている。
【００２５】
板バネ部１７ｂは、板部１７ａのそれぞれの両端部に配設されている。
歪みゲージ１７ｃは、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出可能に板バネ部１７ｂの側面に配設されている。
このように構成される予混合調整板１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、板部１７ａが当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと板部１７ａの側面１７ｄとが対向するように板バネ部１７ｂを介して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、吸気の流量を調整する電子制御スロットルバルブ（吸気絞り弁）１５とが吸気管（吸気通路）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】
電子制御スロットバルブ１５は、吸気管１９の軸に直交し、更に直交する面に対し傾斜して吸気の流量を変化させるバルブ部１５ａを備えている。バルブ部１５ａは、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面側が吸気流れ方向の下流方向に傾斜するように設けられている。即ち、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面と、バルブ部１５ａとで形成される流路の断面積は、バルブ部１５ａが吸気流れ方向の下流方向に傾斜すると、吸気流れ方向の下流に向かうにつれて減少する。そして、バルブ部１５ａは、吸気流れ方向の下流側に傾斜するつれ、空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面と、バルブ部１５ａとで形成する吸入空気の通路断面積が増加するように変化し、吸入空気の流量を調整する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、歪みゲージ１７ｃ、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２９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。
【００３１】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、歪みゲージ１７ｃ、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。
【００３２】
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の上流であって屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、導入口３０ａよりＥＧＲガスを導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で導入口３０ａと板部１７ａとがオーバラップするように予混合調整板１７が配設されている。当該予混合調整板１７は、板部１７ａの両端部に設けられる板バネ部１７ｂを介して板部１７ａがＥＧＲガス導入方向に移動可能に配設している。また、板バネ部１７ｂに設けられた、歪みゲージ１７ｃにより板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出し、当該検出結果に基づいて板部１７ａの移動度合いを算出している。
【００３３】
従って、図２に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスにより板部１７ａが押され板バネ部１７ｂが伸び、板部１７ａがＥＧＲガスの導入方向に移動する。そして、インテークマニフォールド１６内の板部１７ａで隔てられるインテークマニフォールド１６内の導入口側の通路面積と反導入口側の通路面積とが変化し、導入口側の通路を通過する吸入空気の流量を変化させることができる。詳しくは、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が多い場合には、ＥＧＲガスの慣性により板部１７ａが押され板バネ部１７ｂが伸び、板部１７ａが反導入口方向に大きく移動する。そして、導入口側の通路面積が増大し導入口側を通過する吸入空気の流量を増大させることができる。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が少ない場合には、板バネ部１７ｂのバネ力により板部１７ａの移動が抑制され、導入口側の通路面積と反導入口側の面積との差が小さく、導入口側を通過する吸入空気の流量は、ＥＧＲガスの流量が多い場合と比較して少なくすることができる。
【００３４】
よって、ＥＧＲガスの流量に基づいて、予混合調整板１７の移動度合いを調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合割合を調整し予混合させることにより、簡易な構造でエンジン１の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが空燃比センサ１８にいたるまでに常に均一に混合させることができ、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００３５】
また、予混合調整板１７は、板バネ部１７ｂの伸縮度合いを検出する歪みゲージ１７ｃが設けられる板バネ部１７ｂを介して、インテークマニフォールド１６内に配設されており、歪みゲージ１７ｃでの板バネ部１７ｂの伸縮度合いの検出結果より、板部１７ａの移動度合いを算出しているので、板部１７ａの移動度合いよりＥＧＲガスの流量を算出することが可能となる。そして、例えば空燃比センサ１８が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。また、空燃比センサ１８の検出結果と歪みゲージ１７ｃの検出結果とを比較することで空燃比センサ１８の故障判定を行うことができる。
【００３６】
また、空燃比センサ１８を屈曲部１６ａに設けており、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ので、更に吸入空気とＥＧＲガスの混合を促進することができ、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
また、電子制御スロットルバルブ１５のバルブ部１５ａの空燃比センサ１８と同一側の吸気管１９の壁面側を吸気流れ方向の下流方向に傾斜するように設けており、空燃比センサ１８に向かう吸入空気がバルブ部１５ａにより導入部側へ流れ込み易くなるのでＥＧＲガスと吸入空気との混合をより促進させることができる。
［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。
【００３７】
第２実施例では、上記第１実施例に対して、予混合調整板の構造を変更しており、以下に上記第１実施例と異なる予混合調整板の構造に付いて説明する。
図４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。そして、図５は、図２のＢ’−Ｂ’線での断面図である。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。また、図中二点鎖線は、予混合調整板の回転後の一例を、細矢印は、予混合調整板の回転方向を示す。
【００３８】
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２８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２８の導入口３０ａより導入される排気（ＥＧＲガス）を屈曲部１６ａに導くための予混合調整板（予混合手段）１１７が設けられている。
予混合調整板１１７は、薄板状に形成される板部１１７ａと、板部１１７ａの回転度合いを調整するコイルバネ１１７ｂと、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ１１７ｃと、板部１１７ａの吸気流れ方向の上流端に設けられ板部１１７ａを支持する支持軸１１７ｅとで構成されている。
【００３９】
このように構成される予混合調整板１１７は、ＥＧＲ通路３０の導入口３０ａ方向視で、板部１１７ａが当該導入口３０ａとオーバラップし、当該導入口３０ａと板部１１７ａの側面１１７ｄとが対向するように支持軸１１７ｅを介して回転可能にインテークマニフォールド１６内の径方向に横断して配設されている。また、支持軸１１７ｅの一端には、導入口３０ａよりＥＧＲガスが未導入である時に板部１１７ａが吸気流れ方向と平行となるように付勢力を発生し、また、ＥＧＲガスの流量に応じて板部１１７ａの回転度合いを調整するようにコイルバネ１１７ｂが配設されている。更に支持軸１１７ｅの他端には、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ（変位量検出手段）１１７ｃが配設されている。
【００４０】
そして、燃料噴射ノズル２、クランク角センサ７、角度センサ１１７ｃ、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２９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。
【００４１】
ＥＣＵ４０の入力側には、クランク角センサ７、角度センサ１１７ｃ、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。
【００４２】
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２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の上流であって屈曲部１６ａの外側となる方向にＥＧＲ通路３０を接続し、導入口３０ａよりＥＧＲガスを導入している。そして、インテークマニフォールド１６内には、導入口３０ａ方向視で導入口３０ａと板部１１７ａとがオーバラップし、導入口３０ａよりＥＧＲガスが未導入である時に板部１１７ａが吸気流れ方向と平行となるようにコイルバネ１１７ｂで付勢力が発生するように予混合調整板１１７を配設している。そして、当該予混合調整板１１７は、支持軸１１７ｅの他端に設けられる角度センサ１１７ｂによりを板部１１７ａの回転度合いを検出している。
【００４３】
従って、図４に示すように、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスにより板部１１７ａが押され支持軸１１７ｅを中心に板部１１７ａが反導入口側に回転する。そして、インテークマニフォールド１６内の板部１１７ａで隔てられるインテークマニフォールド１６内の導入口側の通路面積と反導入口側の通路面積が変化し、導入口側の通路を通過する吸入空気の流量を変化させることができる。詳しくは、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が多い場合には、ＥＧＲガスの慣性により板部１１７ａが押され支持軸１１７ｅを中心に板部１１７ａが回転する。そして、導入口側の通路面積が増大し導入口側を通過する吸入空気の流量が増大させることができる。また、導入口３０ａより導入されるＥＧＲガスの流量が少ない場合には、コイルバネ１１７ｂのバネ力により板部１１７ａの回転が抑制され、導入口側の通路面積と反導入口側の面積との差が小さく、導入口側を通過する吸入空気の流量は、ＥＧＲガスの流量が多い場合と比較して少なくすることができる。
【００４４】
よって、ＥＧＲガスの流量に基づいて、予混合調整板１１７の回転度合いを調整し、ＥＧＲガスと吸入空気との混合割合を調整し予混合させることにより、簡易な構造でエンジン１の運転状態によらずにＥＧＲガスと吸入空気とが空燃比センサ１８にいたるまでに常に均一に混合させることができ、吸気通路内でのＥＧＲガスの偏りを抑制し、空燃比センサ１８にてＥＧＲ量を正確に検出することができる。
【００４５】
また、予混合調整板１１７は、板部１１７ａの回転度合いを検出する角度センサ１１７ｃの検出結果に基づき、板部１１７ａの回転度合いよりＥＧＲガス流量の算出が可能となり、例えば空燃比センサ１８が故障した場合であっても、ＥＧＲ量を検出することができる。または、空燃比センサ１８の検出結果と角度センサ１１７ｃの検出結果とを比較することで空燃比センサ１８の故障判定を行うことができる。
【００４６】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、第１実施例では、板部１７ａの移動度合いを歪みゲージ１７ｃで検出し、第２実施例では板部１１７ａの回転度合いを角度センサ１１７ｃで検出するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ギャップセンサ等で板部１７ａ，１１７ａの移動度合い及び回転度合いを検出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１ エンジン（内燃機関）
１５ 電子制御スロットルバルブ（吸気絞り弁）
１６ インテークマニフォールド（吸気通路）
１７，１１７ 予混合調整板（予混合手段）
１７ａ，１１７ａ 板部
１７ｂ 板バネ（変位調整手段）
１７ｃ 歪みゲージ（変位量検出手段）
１１７ｂ コイルバネ（回転調整手段）
１１７ｃ 角度センサ（変位量検出手段）
１８ 空燃比センサ（濃度検出手段）
１９ 吸気管（吸気通路）
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と、前記排気再循環手段において前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部より吸気流れ方向の下流側で吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段とを備える内燃機関の吸気系構造において、
前記排気再循環手段より前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部を、前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面に配設し、
更に少なくとも前記ＥＧＲガスの流量に基づいて前記吸気通路内を移動可能であり、前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を、前記導入部に対向するように前記吸気通路内に配設することを特徴とする内燃機関の吸気系構造。
【請求項２】
前記予混合手段の変位量を検出する変位量検出手段を備え、
前記変位量検出手段の検出結果に基づき、前記ＥＧＲガスの流量を算出す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】
前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記ＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、
前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項４】
前記予混合手段は、板部と、前記板部の前記吸気流れ方向の上流端部に前記吸気通路を貫通する支持軸とを備え、前記板部が前記支持軸を介して前記吸気通路内に回転可能に配設され、
更に支持軸の一端には、前記予混合手段の前記板部の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられ、
前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の回転度合いにより前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項５】
前記導入部よりも吸気流れ方向の上流側の前記吸気通路内に設けられ、該吸気通路の軸に直交する面に対して傾くことにより前記吸入空気の流通量を制御する吸気絞り弁を備え、
前記吸気絞り弁は、吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面と該吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項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と、前記排気再循環手段において前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部より吸気流れ方向の下流側で吸入空気中の前記ＥＧＲガスの濃度を検出する濃度検出手段とを備える内燃機関の吸気系構造において、
前記排気再循環手段より前記吸気通路に前記ＥＧＲガスを導入する導入部を、前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面に配設し、
更に少なくとも前記ＥＧＲガスの流量に基づいて前記吸気通路内を移動可能であり、前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整する予混合手段を、前記導入部に対向するように前記吸気通路内に配設することを特徴とする内燃機関の吸気系構造。
【請求項２】
前記予混合手段の変位量を検出する変位量検出手段を備え、
前記変位量検出手段の検出結果に基づき、前記ＥＧＲガスの流量を算出す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】
前記予混合手段は、板部と、前記板部の両端に前記板部を前記ＥＧＲガスの流入方向に移動可能とし、前記板部の変位を調整する変位調整手段とを設け、前記板部が前記変位調整手段を介して前記吸気通路内に配設され、
前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の移動量により前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項４】
前記予混合手段は、板部と、前記板部の前記吸気流れ方向の上流端部に前記吸気通路を貫通する支持軸とを備え、前記板部が前記支持軸を介して前記吸気通路内に回転可能に配設され、
更に支持軸の一端には、前記予混合手段の前記板部の回転度合いを調整する回転調整手段が設けられ、
前記ＥＧＲガスの流量による前記予混合手段の前記板部の回転度合いにより前記ＥＧＲガスと前記吸入空気との混合度合いを調整することを特徴とする、請求項１或いは２に記載の内燃機関の吸気系構造。
【請求項５】
前記導入部よりも吸気流れ方向の上流側の前記吸気通路内に設けられ、該吸気通路の軸に直交する面に対して傾くことにより前記吸入空気の流通量を制御する吸気絞り弁を備え、
前記吸気絞り弁は、吸気流れ方向の下流側に向かうにつれて前記濃度検出手段と同一側の前記吸気通路の壁面と該吸気絞り弁との流路断面積が減少するように傾くことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０８３９４（Ｐ２０１３−１０８３９４Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２８７３（Ｐ２０１１−２５２８７３）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]