(57)【要約】【課題】複数気筒のうちの筒内圧センサが設けられた特定気筒への排気ガスの環流量が他の気筒よりも確実に増量される内燃機関を提供する。【解決手段】複数の気筒１１と、複数の気筒１１のうちの特定の気筒に設けられて当該気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ６０と、排気ガスＥＧの一部をＥＧＲ通路４０を通じて吸気系へ環流させる排気ガス再循環手段とを備え、筒内圧センサ６０は、複数の気筒１１のうち、ＥＧＲ通路４０の最も近くに配置された気筒１１Ａに対して設けられ、複数の気筒１１の各吸気ポートに連通する各吸気マニホルド２１のうち、筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａに連通する吸気マニホルド２１Ａの通路断面積が他の吸気マニホルド１１Ｂの通路断面積よりも拡大化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、
前記複数の気筒のうちの特定の気筒に設けられて当該気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、
前記複数の気筒から排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路を通じて吸気系へ環流させる排気ガス再循環手段と、を備え、
前記筒内圧センサは、前記複数の気筒のうち、前記ＥＧＲ通路の最も近くに配置された気筒に対して設けられていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記複数の気筒の各吸気ポートに連通する各吸気マニホルドのうち、前記筒内圧センサが設けられた気筒に連通する吸気マニホルドの通路断面積が他の吸気マニホルドの通路断面積よりも拡大化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。
【請求項３】
前記ＥＧＲ通路は、前記複数の気筒にそれぞれ連通するようにその途中で分岐した複数の分岐通路を有し、
前記複数の分岐通路のうち、前記筒内圧センサが設けられた気筒に連通する分岐通路の通路断面積が他の分岐通路の通路断面積よりも拡大化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。
【請求項４】
前記ＥＧＲ通路は、主ＥＧＲ通路から分岐する分岐通路を有し、
前記分岐通路は、前記筒内圧センサが設けられた気筒に直接に連通していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記筒内圧センサの検出する圧力に基いて、前記複数の気筒への排気ガス還流量と、点火時期、空燃比及び燃料噴射時期の少なくともいずれかを制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの一部を吸気系へ環流させる排気ガス再循環システムと気筒に設けられた筒内圧センサとを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、内燃機関の複数の気筒のうちの特定の気筒のみに筒内圧センサを設置し、この筒内圧センサにより検出される筒内圧に基いて、特定に気筒を含む全ての気筒における点火時期又は燃料噴射開始時期を調整する技術を開示している。さらに、特許文献１は、内燃機関の各気筒から排出される排ガスの一部を吸気系へ環流させる排気ガス再循環システムにより環流された排気ガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒に筒内圧センサを設ける技術を開示している。吸入空気中に占める排気ガスの割合が高くなると、燃焼ガス中の酸素濃度が低下して失火が生じやすくなる。このため、排気ガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒に筒内圧センサを設けてこの筒内圧センサの出力を利用して着火時期や燃料噴射時期を調整することにより、内燃機関の出力が不安定になるのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された技術では、排気ガスの吸入空気中に占める割合が最も高い気筒における排気ガスの環流量は、内燃機関の構造等により決まり、他の気筒における排気ガスの環流量との差も内燃機関の構造等により決まる。このため、筒内圧センサが設けられた一の気筒の排気ガスの環流量と他の気筒における排気ガスの環流量との差をそれほど大きく確保できない可能性がある。
【０００５】
筒内圧センサが設けられた一の気筒の排気ガスの環流量と他の気筒における排気ガスの環流量との差が小さいと、各気筒間での排気ガスの環流量のばらつき幅によっては失火等が発生し内燃機関の出力の安定的に維持できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数気筒のうちの筒内圧センサが設けられた特定気筒への排気ガスの環流量が他の気筒よりも確実に増量される内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関は、複数の気筒と、前記複数の気筒のうちの特定の気筒に設けられて当該気筒内の圧力を検出する筒内圧センサと、前記複数の気筒から排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路を通じて吸気系へ環流させる排気ガス再循環手段と、前記筒内圧センサは、前記複数の気筒のうち、前記ＥＧＲ通路の最も近くに配置された気筒に対して設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成において、前記複数の気筒の各吸気ポートに連通する各吸気マニホルドのうち、前記筒内圧センサが設けられた気筒に連通する吸気マニホルドの通路断面積が他の吸気マニホルドの通路断面積よりも拡大化されている、構成を採用できる。
【０００９】
上記構成において、前記ＥＧＲ通路は、前記複数の気筒にそれぞれ連通するようにその途中で分岐した複数の分岐通路を有し、前記複数の分岐通路のうち、前記筒内圧センサが設けられた気筒に連通する分岐通路の通路断面積が他の分岐通路の通路断面積よりも拡大化されている、構成を採用できる。
【００１０】
上記構成において、前記ＥＧＲ通路は、主ＥＧＲ通路から分岐する分岐通路を有し、前記分岐通路は、前記筒内圧センサが設けられた気筒に直接に連通している、構成を採用できる。
【００１１】
本発明は、前記筒内圧センサの検出する圧力に基いて、前記複数の気筒への排気ガス還流量と、点火時期、空燃比及び燃料噴射時期の少なくともいずれかを制御する制御手段をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数気筒のうちの筒内圧センサが設けられた特定気筒への排気ガスの環流量が他の気筒よりも確実に増量され、内燃機関の出力を安定的に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。  
この内燃機関は、複数（４つ）の気筒１１が直列に配列されたエンジン本体１０、エンジン本体１０の各気筒１１へ空気を供給するための吸気通路２０、各気筒１１からの排気ガスＥＧを外部へ排出するための排気通路３０、排気通路３０から排気ガスＥＧの一部であるＥＧＲガスを吸気通路２０へ環流させるためのＥＧＲ通路４０、及び、電子制御装置（ＥＣＵ）１００を有する。
【００１６】
吸気通路１０には、吸気量を調整するためのスロットルバルブ２５が設けられており、このスロットルバルブ２５は後述するＥＣＵ１００により制御される。
【００１７】
ＥＧＲ通路４０の途中には、吸気通路１０へのＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブ５０が設けられ、このＥＧＲバルブ５０は後述するＥＣＵ１００により制御される。
【００１８】
エンジン本体１０の複数の気筒１１のうち、３つの隣り合う気筒１１ＢよりもＥＧＲ通路４０（の出口）の最も近くに配置された気筒１１Ａに対して、筒内圧センサ６０が設けられている。
【００１９】
筒内圧センサ６０は、気筒１１Ａ内の燃焼状態に応じて変化する筒内圧を検出し、これをＥＣＵ１００へ出力する。
【００２０】
吸気通路２０は、各気筒１１の吸気ポートにそれぞれ連通する吸気マニホルド２１を備えている。これら吸気マニホルド２１のうち、筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａに接続された吸気マニホルド２１Ｂの通路断面積Ｄ１は、気筒１１Ｂに接続された吸気マニホルド２１Ｂの通路断面積Ｄ２よりも拡大化されている。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等のバックアップ用メモリ、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路、駆動回路等を含む出力インターフェース回路を含むハードウエアと所要のソフトウエアで構成される。
【００２２】
このＥＣＵ１００は、各気筒１１Ａに対して設けられた図示しない点火プラグ、各吸気マニホルド２１あるいは各気筒１１Ａに対して設けられた図示しない燃料噴射弁、スロットルバルブ２５及びＥＧＲバルブ５０を制御可能に構成され、ＥＧＲガスの還流量と、各気筒１１における点火時期、空燃比及び燃料噴射時期の少なくともいずれかを、筒内圧センサ６０の出力を利用して制御可能である。なお、筒内圧センサ６０の検出する筒内圧を利用して、ＥＧＲガスの還流量と、点火時期、空燃比及び燃料噴射時期とを最適化する制御は、種々提案されている。
【００２３】
例えば、特開２００６−２２０１３９号公報では、内燃機関の燃焼室における混合気の火花点火時期を大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しない最適なタイミング（ＭＢＴ：Minimum advance for Best Torque）に設定するための点火時期制御技術を開示している。具体的には、筒内圧をＰとし、当該筒内圧Ｐの検出時の筒内容積をＶとし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力Ｐと、筒内容積Ｖを比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖκとの積値Ｐ・Ｖκが、内燃機関の燃焼室内における熱発生量Ｑを反映することを利用して、総熱発生量に対する各クランク角θにおける熱発生量の割合（ＭＦＢ）を次式により算出し、所定のクランク角における燃焼割合（ＭＦＢ）が目標値となるように、点火時期等の運転条件を変更する技術を開示している。尚、次式中、ＳＴＡＲＴは燃焼開始時付近のＰＶκ、ＥＮＤは燃焼終了時付近のＰＶκを示している。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
上記構成の内燃機関においては、筒内圧センサ６０が設けられる気筒１１Ａは、ＥＧＲ通路４０（の出口）の最も近くに配置され、かつ、この気筒１１Ａに接続された吸気マニホルド２１Ａの通路断面積が拡大化されているので、気筒１１ＡにＥＧＲ通路４０を通じて吸気通路２０に供給されたＥＧＲガスが最も多量に流入する。すなわち、筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａの排気ガスＥＧの環流量と他の気筒１１Ｂにおける排気ガスＥＧの環流量との差を十分大きくすることができる。
【００２６】
ＥＣＵ１００は、気筒１１Ａの筒内圧に基いて、ＥＧＲガスの環流量を制御する。すなわち、排気ガスＥＧの吸入空気中に占める割合が確実に最も高い気筒１１Ａの筒内圧を利用してＥＧＲガスの環流量を制御する。
【００２７】
このため、他の気筒１１ＢへのＥＧＲガスの環流量は気筒１１ＡへのＥＧＲガスの環流量よりも確実に少ないので、気筒１１ＡへのＥＧＲガスの環流量を適切にコントロールすれば、上記した点火時期制御等において、ＥＧＲガスの過剰供給による失火の発生を確実に防ぐことができる。
【００２８】
また、ＥＣＵ１００は、上記の燃焼割合（ＭＦＢ）を用いた点火時期制御においては、点火時期の進角量を制御する。このとき、気筒１１ＡはＥＧＲガスの環流量が他の気筒１１Ｂと比べて多いので、気筒１１Ａにおける進角量は、他の気筒１１Ｂにおける進角量よりも進角気味となるが、結局はばらつきの範囲内であるので、各気筒１１における燃焼が不安定になることはない。逆に、限界まで点火時期を進角させることができるので、各気筒１１における燃焼をより安定化させることができる。
【００２９】
図２は、本発明の他の実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。  
図２において、図１と同様の構成部分には同一の符号を使用している。  
図２に示す内燃機関において、図１に示した内燃機関と異なるところは、ＥＧＲ通路４０が吸気通路２０に接続されているのではなく、ＥＧＲ通路４０が、複数の気筒１１にそれぞれ連通するようにその途中で分岐した複数の分岐通路４１を備えている点である。
【００３０】
また、複数の分岐通路４１のうち、筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａに連通する分岐通路４１Ａの通路断面積Ｄ３が他の分岐通路４１Ｂの通路断面積Ｄ４よりも拡大化されている。
【００３１】
このような構成とすることにより、ＥＧＲ通路４０を通じて吸気通路２０に供給されたＥＧＲガスを気筒１１Ａに最も多量に流入させることができる。すなわち、筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａの排気ガスＥＧの環流量と他の気筒１１Ｂにおける排気ガスＥＧの環流量との差を十分大きくすることができる。
【００３２】
図３は、本発明の他の実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す図である。  
図３において、図１と同様の構成部分には同一の符号を使用している。  
図３に示す内燃機関において、図１に示した内燃機関と異なるところは、ＥＧＲ通路４０は、途中で分岐する分岐通路４２を有し、この分岐通路４２が筒内圧センサ６０が設けられた気筒１１Ａに直接に連通し、この分岐通路４２を通じてＥＧＲガスが気筒１１Ａに供給される。他の気筒１１Ｂには、ＥＧＲ通路４０から吸気通路２０を経て、各吸気マニホールド２１を通じてＥＧＲガスが供給される。このため、気筒１１Ａに最もＥＧＲガスを多量に流入させることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０…エンジン本体
１１…気筒
２０…吸気通路
２１…吸気マニホルド
２５…スロットルバルブ
３０…排気通路
４０…ＥＧＲ通路（排気ガス再循環手段）
４１，４２…分岐通路
５０…ＥＧＲバルブ（排気ガス再循環手段）
６０…筒内圧センサ
１００…ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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