(57)【要約】【課題】ブローダウン現象による内燃機関の性能の低下が抑制された内燃機関の排気装置を提供する。【解決手段】エンジン６０の最低回転数時において、排気行程の順序が連続するＡ及び第Ｃ気筒のうち先に排気行程が行われるＡ気筒のバルブオーバーラップ期間よりも、後に行われたＣ気筒の排気行程による圧力波の、還流通路７０の合流地点７３を介してＡ気筒への伝播時期が遅れるように、合流地点７３が設定されている。これにより、Ｃ気筒の排気行程によるＡ気筒への影響を抑制できる。【選択図】図１
2008190349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気行程の順序が不連続となる気筒同士に区分けされた第１及び第２気筒グループのそれぞれに対応する第１及び第２排気通路と、
前記第１及び第２排気通路と吸気通路とを連通する還流通路と、
前記還流通路を開閉する還流通路弁とを備えた内燃機関の排気装置であって、
前記還流通路は、前記第１及び第２排気通路から前記吸気通路に至るまでに１本の通路に合流するように形成され、
前記還流通路弁は、前記還流通路の合流した通路に設けられ、
該内燃機関の最低回転数時において、排気行程の順序が連続する第１及び第２気筒のうち先に排気行程が行われる前記第１気筒のバルブオーバーラップ期間よりも、後に行われた前記第２気筒の排気行程による圧力波の、前記還流通路の合流地点を介して前記第１気筒への伝播時期が遅れるように、前記合流地点が設定されている、ことを特徴とする内燃機関の排気装置。
【請求項２】
前記還流通路は、前記合流地点から前記第１及び第２排気通路側に向かって分岐した分岐路同士を連通する連通路を有し、
前記連通路を開閉する連通路弁と、
該内燃機関の回転数に応じて前記連通路弁を制御する制御手段とを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減すべく、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置が知られている。
特許文献１及び２には、このようなＥＧＲ装置を備えた内燃機関が開示されている。このようなＥＧＲ装置は、各気筒と連通した排気通路と吸気通路とを連通する還流通路を備えている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９４３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献２には、複数の排気通路と連通した連通路と、この連通路と連通した還流通路とを有したＥＧＲ装置が開示されている。
ここで、気筒の排気行程においては、気筒内と排気通路との圧力差によって、気筒内の排気ガスが一斉に排気通路へと噴出するブローダウン現象が発生する。従って、特許文献２に開示されているＥＧＲ装置のように、複数の排気通路が連通している場合には、一の気筒によるブローダウン現象の圧力波が、他の排気通路を介して他の気筒へと伝播する。
他の気筒へ圧力波が到達する時期が、他の気筒のバルブオーバーラップ期間、即ち、他の気筒の吸気弁及び排気弁の双方が開弁状態となる期間と重なる場合、他の気筒に連通した排気通路での圧力が上昇し、排気が十分に行われない恐れがある。
気筒内に排気が残留すると、排気行程後の吸気工程での吸気の充填率が低下し、内燃機関の出力が低下するなどの性能が低下する恐れがある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、ブローダウン現象による内燃機関の性能の低下が抑制された内燃機関の排気装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、排気行程の順序が不連続となる気筒同士に区分けされた第１及び第２気筒グループのそれぞれに対応する第１及び第２排気通路と、前記第１及び第２排気通路と吸気通路とを連通する還流通路と、前記還流通路を開閉する還流通路弁とを備えた内燃機関の排気装置であって、前記還流通路は、前記第１及び第２排気通路から前記吸気通路に至るまでに１本の通路に合流するように形成され、前記還流通路弁は、前記還流通路の合流した通路に設けられ、該内燃機関の最低回転数時において、排気行程の順序が連続する第１及び第２気筒のうち先に排気行程が行われる前記第１気筒のバルブオーバーラップ期間よりも、後に行われた前記第２気筒の排気行程による圧力波の、前記還流通路の合流地点を介して前記第１気筒への伝播時期が遅れるように、前記合流地点が設定されている、ことを特徴とする内燃機関の排気装置によって達成できる。
この構成により、後に排気行程が行われる第２気筒の排気工程による圧力波の、第１気筒への伝播時期が、第１気筒のバルブオーバーラップ期間よりも遅れるように、還流通路の合流地点が設定されているので、これにより、圧力波の到達時期と、バルブオーバーラップ期間とが一致しない。このため、第２気筒の排気行程による第１の気筒への影響を抑制できる。これにより、内燃機関の性能の低下を抑制できる。
また、還流通路弁は、合流した通路に設けられているので、単一の弁で吸気通路に流入する排気ガス量を調整できる。
【０００７】
上記構成において、前記還流通路は、前記合流地点から前記第１及び第２排気通路側に向かって分岐した分岐路同士を連通する連通路を有し、前記連通路を開閉する連通路弁と、該内燃機関の回転数に応じて前記連通路弁を制御する制御手段とを備えている、構成を採用できる。
例えば、内燃機関の回転数によっては、自気筒のバルブオーバーラップ期間に、自気筒よりも以前に排気行程が行われた他の気筒からの圧力波が伝播する恐れがある。従って、還流通路の合流地点よりも第１及び第２排気通路側、即ち、各気筒に近い位置に、還流通路の分岐路同士を連通する連通路及び連通路弁を設けることにより、内燃機関の回転数が所定以上の場合には、連通路弁を開くことにより、他の気筒からの圧力波は、連通路及び合流地点の双方を介して伝播されるので、伝播経路が異なった圧力波が時間差で、自気筒へ到達する。このため、圧力波が弱められて自気筒へと伝播する。これにより、内燃機関の性能の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ブローダウン現象による内燃機関の性能の低下が抑制された内燃機関の排気装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る内燃機関の排気装置について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、実施例１に係る排気装置が採用されている内燃機関の構成図である。
実施例１に係るエンジンは、吸気通路１０、排気通路２０、エアクリーナ３０、ターボ過給機４０、インタクーラ５０、スロットルバルブ５１、サージタンク５２、エンジン６０、還流通路７０、フィルタ８０、ＥＣＵ（電子制御ユニット）９０などから構成される。
【００１１】
ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、各装置の作動を制御する。
【００１２】
まず、吸気ＮＡは、エアクリーナ３０を通過しターボ過給機４０のコンプレッサ４１へ導かれる。コンプレッサ４１を通過した吸気ＮＡは加圧され、インタクーラ５０を通過して冷却される。次に、吸気ＮＡの流量は、アクセルペダル（不図示）と連動するスロットルバルブ５１により制御される。次に、サージタンク５２へ供給された吸気ＮＡは、分岐吸気通路１１ａ〜１１ｄを介してそれぞれ各気筒Ａ〜Ｄに分配される。各気筒Ａ〜Ｄにはそれぞれ、インジェクタ（不図示）が配置されている。インジェクタは、コモンレール（不図示）により制御されている。エンジン６０のクランクシャフト（不図示）の回転数を検出するセンサ６１を備え、ＥＣＵ９０にその検出信号を送信することにより、現在の機関回転数を算出することができる。
【００１３】
各気筒Ａ〜Ｄは、それぞれ第１排気通路２１ａ、第２排気通路２１ｂ、第２排気通路２１ｃ、第１排気通路２１ｄと連通する。また、第１排気通路２１ａ及び２１ｄは、途中で合流して排気ガスＥＧが第１集合排気通路２２ａへ案内され、タービン４２の第１スクロール部４３ａへ排気ガスＥＧが送られる。同様に、第２排気通路２１ｂ及び２１ｃについても途中で合流し排気ガスＥＧが第２集合排気通路２２ｂへ案内され、タービン４２の第２スクロール部４３ｂへ排気ガスＥＧが送られる。タービン４２を通過した排気ガスＥＧは、排気浄化用触媒を担持したフィルタ８０を通過して、浄化されて排出される。
【００１４】
還流通路７０は、排気の一部を吸気系に導くためのものであり、第１分岐還流通路７１ａ、第２分岐還流通路７１ｂ、合流還流通路７４、合流還流通路弁７５などから構成される。第１分岐還流通路７１ａの第１導入口７２ａは、第１排気通路２１ａ及び２１ｄが合流する位置で連通し、同様に第２分岐還流通路７１ｂの第２導入口７２ｂは、第２排気通路２１ｂ及び２１ｃが合流する位置で連通する。
【００１５】
また、第１分岐還流通路７１ａ及び第２分岐還流通路７１ｂは、その他端が合流して、合流還流通路７４と連通する。合流還流通路弁７５は、合流還流通路７４を開閉する。また、合流還流通路弁７５は、ＥＣＵ９０によって、通常のＥＧＲ弁と同様にその作動が制御される。合流還流通路７４は、吸気通路１０と連通する。
【００１６】
気筒Ａ及び気筒Ｄからの排気ガスＥＧは、その一部が第１分岐還流通路７１ａ及び合流還流通路７４を介して吸気通路１０へ導入される。気筒Ｂ及び気筒Ｃからの排気ガスＥＧの一部についても同様に、第２分岐還流通路７１ｂ及び合流還流通路７４を介して吸気通路１０へ導入される。従って、還流通路７０は、エンジン６０の排気装置として機能する。
【００１７】
ここで、気筒Ａ〜Ｄの各排気行程の順序は、気筒Ａ、気筒Ｃ、気筒Ｄ、気筒Ｂの順で行われる。従って、気筒Ａ及び気筒Ｄは、排気行程は連続して行われず、気筒Ｂ及び気筒Ｃについても、同様である。従って、第１排気通路２１ａ及び２１ｄは、排気行程が連続しない気筒同士と連通しており、第２排気通路２１ｂ及び２１ｃについても同様である。
【００１８】
次に、ブローダウン現象について説明する。ブローダウン現象とは、例えば、気筒Ｃが排気行程において排気バルブを開くことにより、気筒Ｃ内の排気が２１ｃへと一気に流れ込む現象をいう。これにより、気筒Ｃのブローダウンによる圧力波は、２１ｃと連通している第２排気通路２１ｂを介して気筒Ｂへと伝播する。これにより、第２排気通路２１ｂの圧力が上昇する。
【００１９】
また、２１ｃと連通している還流通路７０を介して、第１排気通路２１ａ及び２１ｄにまでその圧力波が伝播する。詳細には、この圧力波は、２１ｃと連通している第２分岐還流通路７１ｂへと伝播し、合流地点７３を介して第１分岐還流通路７１ａへと伝播し、更には第１分岐還流通路７１ａと連通してい第１排気通路２１ａ及び２１ｄへと連通する。これにより、気筒Ｃのブローダウン現象によって、その圧力波は、気筒Ｂのみならず、気筒Ａ及び気筒Ｄにまでも伝播する。
【００２０】
次に、第１排気通路２１ａの圧力脈動について説明する。
図２は、第１排気通路２１ａの圧力脈動を示したグラフである。縦軸に圧力を示し、横軸は、クランク角を示している。また、図２は、エンジン６０の回転数が最低回転数である場合でのグラフである。
【００２１】
また、図２には、各気筒Ａ〜Ｄの、それぞれの排気行程期間ＡＴ〜ＤＴを示している。また、実線で示したグラフは、第１排気通路２１ａの圧力脈動を示している。また、破線で示したグラフは、従来の内燃機関の排気装置での、対応するグラフである。
【００２２】
まず、排気行程期間ＢＴ終了直前に、気筒Ａが排気行程を開始し、気筒Ａの排気バルブの開放により、第１排気通路２１ａの圧力は上昇する（※１）。気筒Ａの排気行程が終了間際になると徐々に圧力も下降する。
【００２３】
ここで、気筒Ａの排気行程期間ＡＴが終了直前には、気筒Ａの排気バルブのみならず、気筒Ａの吸気バルブも開放される。これにより、気筒Ａ内に吸気を導入して、排気効率が上がる。排気バルブ及び吸気バルブの双方が開放している期間を、バルブオーバーラップ期間という。
【００２４】
また、図２に示すように、従来の内燃機関の排気装置では、排気行程期間ＡＴの終了直前に、前述した気筒Ｃの排気バルブが開くことにともなうブローダウン現象によって、その圧力波が伝播して第１排気通路２１ａの圧力が上昇する（※ＣＪ）。
【００２５】
この圧力波が到達する時期は、図２に示すように、気筒Ａのバルブオーバーラップ期間と重なる。このため、第１排気通路２１ａの圧力が上昇し、気筒Ａの排気が十分に行われない恐れがあった。
【００２６】
しかし、図２に示すように、本実施例に係るエンジン６０の排気装置においては、従来のものよりも、その圧力波が遅れて到達する。即ち、圧力波が気筒Ａにまで伝播する時期と、気筒Ａのバルブオーバーラップ期間とは重ならない。
【００２７】
これは、第１導入口７２ａから合流地点７３を介して第２導入口７２ｂに至るまでの距離をできるだけ、長く設定することによって、気筒Ｃからの圧力波の伝播時期が気筒Ａのバルブオーバーラップ期間と同期しないように設定してある。即ち、合流地点７３の位置を、気筒Ｃからの圧力波の伝播時期が気筒Ａのバルブオーバーラップ期間と同期しないように設定してある。これにより、合流地点７３が吸気通路１０側に設定され、気筒Ｃから気筒Ａに至るまでの伝播通路の距離をかせぐことができる。
【００２８】
尚、気筒Ｄによるブローダウンの圧力波は、気筒Ａが圧縮工程期間に伝播するため（※Ｄ）、気筒Ａの排気バルブは閉じているため大きな問題にはならない。また、気筒Ｂによるブローダウンの圧力波についても、従来の内燃機関の排気装置と比較して、気筒Ａに遅れて伝播する（※Ｂ、※ＢＪ）。
【００２９】
また、合流還流通路７４には合流還流通路弁７５が設けられている。このため、単一の弁で吸気通路に流入する排気ガスＥＧ量を調整できる。
【実施例２】
【００３０】
次に、実施例２に係る排気装置が採用されている内燃機関について図３乃至図５を参照して説明する。尚、実施例２に係る排気装置が採用されている内燃機関について、実施例１に係る排気装置が採用されている内燃機関と同一の部分には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００３１】
図３は、実施例２に係る排気装置が採用されている内燃機関の構成図である。
還流通路７０は、連通路７６及び連通路弁７７を有している。
連通路７６は、第１分岐還流通路７１ａ及び第２分岐還流通路７１ｂとを連通する。連通路７６は、合流地点７３よりも第１排気通路２１ａ等に近い側に設けられている。また、連通路７６には、連通路弁７７が設けられている。連通路弁７７は、ＥＣＵ９０によりその作動が制御される。詳細には、ＥＣＵ９０は、エンジン６０の回転数に応じて連通路弁７７の作動を制御する。
【００３２】
次に、ＥＣＵ９０によって実行される連通路弁７７の制御処理の一例について説明する。図４は、ＥＣＵ９０によって実行される連通路弁７７の作動処理の一例を示したフローチャートである。尚、この処理は、所定の間隔をおいて繰り返し実行される。
【００３３】
ＥＣＵ９０は、センサ６１から現在の機関回転数Ｎｅを検出する（ステップＳ１）。次に、ＥＣＵ９０は、基準回転数Ｎｅｓを、ＲＯＭなどから読み出す（ステップＳ２）。ここで、基準回転数Ｎｅｓとは、エンジン６０の最低回転数よりも大きい回転数である。次に、ＥＣＵ９０は、機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｓ以上であるかどうかを判定し（ステップＳ３）、基準回転数Ｎｅｓ以上であれば、連通路弁７７を開く。（ステップＳ４）。基準回転数Ｎｅｓを下回る場合は、連通路弁７７を閉じる（ステップＳ５）。
【００３４】
次に、ＥＣＵ９０による連通路弁７７の作動処理による効果について説明する。図５は、実施例２に係る、第１排気通路２１ａの圧力脈動を示したグラフである。尚、図５は、図２に対応している。尚、図５は、図２の場合と異なり、エンジン６０の回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｓ以上の場合でのグラフである。即ち、連通路弁７７が開かれた場合でのグラフである。
【００３５】
エンジン６０の回転数が基準回転数Ｎｅｓ以上の場合、エンジン６０の回転数が速いため、気筒Ａのバルブオーバーラップ期間に、気筒Ａの直前に排気行程が行われた気筒Ｂによる、ブローダウン現象の圧力波が重なる場合がある（図５における※ＢＪ）。
しかし、図５に示すように、実施例２に係るエンジン６０の排気装置においては、従来のものより、その圧力波のピーク値が弱まって到達する。
これは、連通路弁７７を開放することによって、気筒Ｂからの圧力波の一部が、連通路７６を介して第１排気通路２１ａへ伝播し、また、その圧力波の一部が合流地点７３を介して第１排気通路２１ａへと伝播するため、気筒Ｂからの圧力波は、時間差を有して第１排気通路２１ａへ伝播する。
【００３６】
従って、図５に示すように、第１排気通路２１ａの圧力は、従来よりも小さい、二つのこぶ状となって到達する（※Ｂ）。
これにより、気筒Ｂからの圧力波を弱めることができる。これにより、エンジン６０の回転数が速い場合であっても、ブローダウン現象による性能の低下を抑制できる。
【００３７】
尚、機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｓより下回る場合には、気筒Ｂからの圧力波が気筒Ａへと到達する時期が、気筒Ａのバルブオーバーラップ期間よりも早く到達するため、ＥＣＵ９０は連通路弁７７を閉じる。
【００３８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１に係る排気装置が採用されている内燃機関の構成図である。
【図２】第１排気通路の圧力脈動を示したグラフである。
【図３】実施例２に係る排気装置が採用されている内燃機関の構成図である。
【図４】ＥＣＵによって実行される連通路弁の作動処理の一例を示したフローチャートである。
【図５】実施例２に係る第１排気通路の圧力脈動を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ〜Ｄ                気筒
ＮＡ                  吸気
ＥＧ                  排気ガス
１０                  吸気通路
２０                  排気管
２１ａ、２１ｄ        第１排気通路
２１ｂ、２１ｃ        第２排気通路
３０                  エアクリーナ
４０                  過給機
５０                  インタークーラ
５１                  スロットルバルブ
５２                  サージタンク
６０                  エンジン
７０                  還流通路
７１ａ                第１分岐還流通路
７１ｂ                第２分岐還流通路
７２ａ                第１導入口
７２ｂ                第２導入口
７３                  合流地点
７４                  合流還流通路
７５                  合流還流通路弁
７６                  連通路
７７                  連通路弁
８０                  フィルタ
９０                  ＥＣＵ
【図１】
2008190349.tif 000003
【図２】
2008190349.tif 000004
【図３】
2008190349.tif 000005
【図４】
2008190349.tif 000006
【図５】
2008190349.tif 000007