JP5709452B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、主として自動車などに搭載される内燃機関に関するものである。

従来、自動車に搭載されるエンジンでは、排気ガスの質及び燃費を改善させるために、排気ガスの一部を吸入空気に混合する排気ガス再循環機構を備えるものが知られている。排気ガス再循環機構は例えば、基本的には、排気ガスの一部を吸気通路に再循環させる排気ガス再循環通路と、その排気ガス再循環通路に設けられる流量制御弁とを備えるものである。

このような排気ガス再循環機構を備えるものとして例えば、特許文献１のものがある。この特許文献１のものは、排気ガス再循環機構における不具合、すなわち再循環させる排気ガス中の水分やカーボンなどン微粒子に起因して、排気ガス再循環通路の出口側にデポジットが堆積することを解消するために、ブローバイガスを利用する構成としている。具体的には、特許文献１のものは、排気ガス再循環通路の吸気通路への吹き出し口の近傍にブローバイガスの噴出口を設け、かつ還流排気流と同方向へブローバイガスが噴出するようにブローバイガスコントロールバルブを噴出口の近傍に設けるものである。

ところで、例えば２気筒のエンジン、特には３６０°ＣＡ（クランク角度）間隔で等間隔燃焼を行うエンジンでは、排気ガス再循環機構を採用すると、排気脈動が大きいために、再循環させる排気ガスの流量が安定しないことがある。

実開昭６０‐３４７６４号公報

そこで本発明は以上の点に着目し、排気脈動が大きな内燃機関において、再循環する排気ガスの流量の安定化を図ることを目的としている。

すなわち、本発明の内燃機関は、二気筒で３６０°ＣＡ間隔で等間隔燃焼を行うものであって、排気通路に設けられる触媒上流から吸気通路へ排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、排気ガス再循環通路に設けられ再循環させる排気ガス量を制御する流量制御弁と、クランクケースから排気ガス再循環通路の流量制御弁より上流へクランクケース内のブローバイガスを送り出すブローバイガス通路と、ブローバイガス通路に設けられクランクケースから排気ガス再循環通路へのみブローバイガスを通過させる一方弁または電磁式ＰＣＶ弁とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、ブローバイガス通路から流量制御弁の上流へ、排気行程以外の行程においてブローバイガスが導入されるので、一燃焼毎の再循環される排気ガスの脈動が低減する。これにより、再循環される排気ガスがブローバイガスを含んで安定的に供給され、燃焼が安定し、排気ガス再循環制御を適用する運転領域を拡大することが可能で、燃費の向上を図ることが可能になる。

本発明は、以上説明したような構成であり、再循環される排気ガスの脈動がブローバイガスの導入により緩和されて安定的に排気ガスを再循環させることができ、排気ガス再循環制御を適用する運転領域を拡大することができることで、燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態の概略構成を示す図。 同実施形態の作用説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態のエンジン１は、二気筒で、３６０°ＣＡ間隔で等間隔燃焼を行う。エンジン１は、この分野でよく知られている本体２と、排気ガス再循環機構（以下、ＥＧＲ機構と称する）３と、ブローバイガス通路４とを備えている。本体２は、各シリンダ５と、それぞれのシリンダ５の下側に配置されるクランクケース６とを備えている。３６０°ＣＡ間隔での等間隔燃焼であるので、第一の気筒が膨張行程である場合に、第二の気筒は吸気行程であり、両方の気筒のピストンが同時に降下するものであり、第一の気筒が排気行程である場合に、第二の気筒は圧縮行程であり、この場合には両方の気筒のピストンが同時に上昇するものである。

それぞれの気筒は、二本の吸気弁７と二本の排気弁８を備えている。それぞれの吸気弁７により開閉される吸気ポートには、吸気通路を構成するインテークマニホルド９が接続される。インテークマニホルド９は、一つの気筒におけるそれぞれの吸気ポートに接続される管路が吸気ポート集合部１０に集合された後にサージタンク１１に接続されて、スロットル弁１２を介してサージタンク１１に流入する新気を各気筒に分配する。なお、この実施形態のインテークマニホルド９は、それぞれの吸気ポート集合部１０が、サージタンク１１により結合される構造であるが、サージタンク１１に結合される前に吸気ポート集合部１０同士が結合（集合）される構造、つまりそれぞれの吸気ポートに接続される管路が一旦一カ所で結合された後にサージタンク１１に接続される構造であってもよい。

同様に、それぞれの排気弁８により開閉される排気ポートには、排気通路を構成するエキゾーストマニホルド１３が接続される。エキゾーストマニホルド１３は、各気筒から排出される排気ガスを、集合部１４に導いて、集合部に接続される三元触媒１５に導入する。集合部１４つまり三元触媒１５の上流には、ＥＧＲ機構３を構成する排気ガス再循環通路（以下、ＥＧＲ通路と称する）１６の排気側端部１６ａが接続される。

ＥＧＲ機構３は、三元触媒１５の上流からインテークマニホルド９へ排気ガスの一部を再循環させるＥＧＲ通路１６と、ＥＧＲ通路１６に設けられ再循環させる排気ガス量を制御する流量制御弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）１７とを備えている。ＥＧＲ通路１６は、排気側端部１６ａとは反対側の吸気側端部１６ｂが、インテークマニホルド９の各吸気ポート集合部１０に、したがってスロットル弁１２の下流において接続される。ＥＧＲ弁１７は、エンジンの運転状態に対応して、エンジンの運転を制御する電子制御装置（図示しない）により開閉を制御される。

ブローバイガス通路４は、クランクケース６からＥＧＲ通路１６のＥＧＲ弁１７より上流へクランクケース６内に存在する、潤滑油の蒸気や未燃焼の混合気などからなるブローバイガスを送り出すもので、その一方の端部がクランクケース６に接続されるとともに、他方の端部がＥＧＲ通路１６のＥＧＲ弁１７より上流に接続される。このブローバイガス通路４には、クランクケース６内のブローバイガスを、ＥＧＲ通路１６の方向にのみ通過させる一方弁１８が設けられている。したがって、ＥＧＲ通路１６からブローバイガス通路４を介して、排気ガスがクランクケース６に流入することはない。

このような構成において、ＥＧＲ弁１７を開いて、排気ガスの一部（以下、ＥＧＲガスと称する）を吸入空気に混合する排気ガス再循環制御（以下、ＥＧＲ制御と称する）を実施している場合、二つの気筒の一方の気筒例えば第一の気筒が排気行程にあると、図２に細実線で示すように、ピストンが上昇して気筒内の排気ガスがエキゾーストマニホルド１３に排出されてＥＧＲ通路１６のＥＧＲ弁１７上流部分におけるＥＧＲガス量が増加する。なお、この細実線で示すＥＧＲガス量の継続的な変化は、ＥＧＲガス単独での変化、つまりブローバイガス通路４を機能させない場合における変化を示すものである。

この時、ピストンは上昇中であるので、ピストンより下側、言い換えればピストンを挟んで燃焼室とは反対側の空間を含むクランクケース６内に存在するブローバイガスは、ブローバイガス通路４には積極的には押し出されず、ＥＧＲ通路１６の圧力とクランクケース６内の圧力との差により流出する。また、ブローバイガス通路４には一方弁１８が設けてあるので、ＥＧＲ通路１６からクランクケース６の方向にＥＧＲガスが移動することはない。したがって、ＥＧＲ弁１７を通過してインテークマニホルド９に流入するＥＧＲガス量は、排気行程の進行とともに増加する。

この後、第一の気筒が吸気行程になると、第一の気筒の排気弁８が閉じられ、かつ吸気弁７が開けられるので、上記した部位のＥＧＲガス量が徐々に減少する。この時、両方の気筒のピストンが同時に降下するので、ピストンより下側、言い換えればピストンを挟んで燃焼室とは反対側に存在するブローバイガスが、図２に点線で示すように、吸気行程の進行とともにクランクケースからブローバイガス通路４に押し出されてその量が増加する。なお、この点線で示すブローバイガス量の継続的な変化は、ブローバイガス単独での変化、つまりＥＧＲガス量を加味しない変化を示すものである。

この結果、ブローバイガス通路４及びＥＧＲ通路１６のＥＧＲ弁１７上流部分において、減少傾向にあるＥＧＲガスにブローバイガスが混合し、全体としてＥＧＲガス量の減少が緩和される。このため、ＥＧＲ弁１７より下流部分におけるＥＧＲ通路にあってインテークマニホルド９に流入するＥＧＲガス量は、図２に太実線で示すように、ＥＧＲガス単独での変化に比べて、変化幅の少ない、つまり脈動が平坦化されて変動の少ないものになる。

このように、ＥＧＲガスのみの量が減少する行程にあっては、ＥＧＲガスにブローバイガスが混合されるので、吸入空気に混合される実際のＥＧＲガス量の減少を抑制することができる。またこれと同時に、ブローバイガスを効率よく消費して、クランクケース６内の換気を促進させることができる。このため、ＥＧＲガス量の変動（脈動）が少ないため、安定してＥＧＲガスを供給することができ、サイクル間で燃焼を安定させることができる。このようにして燃焼を安定させることにより、燃費の向上を促進させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、ブローバイガス通路４に設けられる一方弁１８に代えて、電磁式制御弁（ＰＣＶ弁）を用いるものであってもよい。電磁式制御弁を用いる場合、吸気行程や膨張行程において電磁式制御弁の開度を小さくし、クランクケース６からＥＧＲ通路１６に流出するブローバイガス量を制限し、圧縮行程ではその開度を大きくすることにより、圧縮行程時にクランクケース６からＥＧＲ通路１６に流出するブローバイガス量を増やすように、電磁式制御弁の開度を制御する。このように、電磁式制御弁の開度を行程に応じて制御することで、吸入空気に混合するブローバイガスをも含んだＥＧＲガス量の脈動を、上記実施形態同様に平坦化するものである。

過給機を備えるものエンジンの場合、ＥＧＲ通路の排気系側の端部は、タービンの上流以外に、その下流にある三元触媒の下流に接続し、その吸気系の端部は、コンプレッサの上流に接続するものであってよい。

エンジンの本体は、単気筒であってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の活用例として、ＥＧＲ制御を実施する気筒数の少ない内燃機関であって、ＥＧＲガス量に脈動が生じるものが挙げられる。

１…エンジン
２…本体
３…排気ガス再循環通路
４…ブローバイガス通路
６…クランクケース
１７…流量制御弁
１８…一方弁

Claims (1)

1. 排気通路に設けられる触媒上流から吸気通路へ排気ガスの一部を再循環させる排気ガス再循環通路と、
   排気ガス再循環通路に設けられ再循環させる排気ガス量を制御する流量制御弁と、
   クランクケースから排気ガス再循環通路の流量制御弁より上流へクランクケース内のブローバイガスを送り出すブローバイガス通路と、
   ブローバイガス通路に設けられクランクケースから排気ガス再循環通路へのみブローバイガスを通過させる一方弁または電磁式ＰＣＶ弁とを備える、二気筒で３６０°ＣＡ間隔で等間隔燃焼を行う内燃機関。

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