(57)【要約】【課題】エンジンのシリンダ内に良好な成層混合気を形成して燃焼状態を安定化させると共に、燃料噴射弁へのデポジットの堆積を抑制できるようにする。【解決手段】エンジン１１の吸気ポート１６に、燃料噴射弁１８とＥＧＲ配管２１の出口部２１ａを配置する。ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａは、吸気ポート１６のうちの燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａよりも下流側に位置し、且つ、その位置よりも下流側に向けてＥＧＲガスを導入するように配置して、吸気ポート１６内の気流（吸入空気や混合気の流れ）の方向に沿った方向にＥＧＲガスを導入する。これにより、吸気ポート１６に導入されたＥＧＲガスが混合気とほぼ平行に流れてシリンダ２６内に吸入されて、ＥＧＲガスが混合気と混合することを抑制することができ、混合気とＥＧＲガスを弱成層化した状態（混合気の層とＥＧＲガスの層が形成された二層の状態）でシリンダ２６内に充填できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気ポートに導入する排出ガス還流通路とを備えた内燃機関の排出ガス還流装置において、
前記排出ガス還流通路の出口部は、前記吸気ポートのうちの前記燃料噴射弁の噴射部よりも下流側に位置し、その位置よりも下流側に向けて前記ＥＧＲガスを導入するように配置されていることを特徴とする内燃機関の排出ガス還流装置。
【請求項２】
前記排出ガス還流通路の出口部は、前記吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心軸よりもシリンダ内壁面側に向けて前記ＥＧＲガスを導入するように配置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排出ガス還流装置。
【請求項３】
前記燃料噴射弁は、前記吸気バルブの中心軸よりもシリンダ中心側に向けて燃料を噴射するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排出ガス還流装置。
【請求項４】
内燃機関の各気筒に２つの吸気ポートが設けられ、各吸気ポートにそれぞれ前記排出ガス還流通路の出口部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排出ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気ポートに導入する排出ガス還流通路とを備えた内燃機関の排出ガス還流装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、特許文献１（特開２０１０−３８１０２号公報）に記載されているように、各気筒の２つの吸気ポート（第１及び第２の吸気ポート）にそれぞれ燃料噴射弁を配置したものにおいて、第１の吸気ポートのみにＥＧＲガスを導入するＥＧＲ通路を接続し、吸気行程において第１の吸気ポートの吸気バルブが開弁してから所定期間経過後に第１の吸気ポートに燃料を噴射することによって、シリンダ内の第１の吸気ポート側の下部にＥＧＲガスの層を形成すると共に、それ以外の部分に混合気の層を形成して、点火プラグを混合気で覆って燃焼状態を安定化させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３８１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１の技術では、吸気ポート内の気流（吸入空気や混合気の流れ）の方向に対してＥＧＲガスを導入する方向を全く考慮していないため、次のような問題が発生する可能性がある。
【０００５】
吸気ポートに導入されたＥＧＲガスが吸気ポート内を流れる吸入空気や混合気と衝突して混合し易くなる可能性があるため、良好な成層混合気を形成することが困難になり、燃焼状態が悪化して燃費が悪化する可能性がある。また、吸気ポートに導入されたＥＧＲガスが燃料噴射弁の噴射部に到達して接触し易くなる可能性があるため、燃料噴射弁の噴射部にＥＧＲガスによるデポジットが生成されて堆積する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、良好な成層混合気を形成して燃焼状態を安定化させることができると共に、燃料噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することができる内燃機関の排出ガス還流装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁と、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気ポートに導入する排出ガス還流通路とを備えた内燃機関の排出ガス還流装置において、排出ガス還流通路の出口部は、吸気ポートのうちの燃料噴射弁の噴射部よりも下流側に位置し、その位置よりも下流側（吸気バルブ側）に向けてＥＧＲガスを導入するように配置されている構成としたものである。
【０００８】
この構成では、吸気ポートのうちの燃料噴射弁の噴射部よりも下流側の位置から下流側に向けてＥＧＲガスを導入するように排出ガス還流通路の出口部を配置するため、吸気ポート内の気流（吸入空気や混合気の流れ）の方向に沿った方向にＥＧＲガスを導入することができる。これにより、吸気ポートに導入されたＥＧＲガスが吸気ポート内を流れる混合気とほぼ平行に流れてシリンダ内に吸入されるため、ＥＧＲガスが混合気と衝突して混合してしまうことを抑制することができ、混合気とＥＧＲガスを弱成層化した状態（混合気の層とＥＧＲガスの層が形成された二層の状態）でシリンダ内に充填することができる。これにより、シリンダ内で良好な成層混合気を形成することができ、燃焼状態を安定化させることができる。
【０００９】
しかも、吸気ポート内の気流の方向に沿った方向にＥＧＲガスを導入することで、吸気ポートに導入されたＥＧＲガスが速やかに吸気ポート内の気流によって下流側に勢いよく流されてシリンダ内に吸入されるため、排出ガス還流通路の出口部よりも上流側に配置された燃料噴射弁の噴射部にＥＧＲガスが到達して接触することを抑制することができ、ＥＧＲガスによる燃料噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することができる。
【００１０】
この場合、請求項２のように、排出ガス還流通路の出口部は、吸気ポートを開閉する吸気バルブの中心軸よりもシリンダ内壁面側に向けてＥＧＲガスを導入するように配置しても良い。このようにすれば、シリンダ内壁面に沿ってＥＧＲガスの層（ＥＧＲガス領域）を形成して、その内周側（つまりシリンダ中心側）に混合気の層（混合気領域）を形成することができる。これにより、シリンダ中心側の点火プラグの周辺に良好な混合気を形成することができ、燃焼状態を更に安定化させることができる。
【００１１】
更に、請求項３のように、燃料噴射弁は、吸気バルブの中心軸よりもシリンダ中心側に向けて燃料を噴射するように配置しても良い。このようにすれば、より確実にシリンダ中心側の点火プラグの周辺に良好な混合気を形成することができる。
【００１２】
また、請求項４のように、内燃機関の各気筒に２つの吸気ポートを設け、各吸気ポートにそれぞれ排出ガス還流通路の出口部を設けるようにしても良い。このようにすれば、各気筒の２つの吸気ポートからシリンダ内の左右両側にＥＧＲガスを均等に流入させて、左右両側から混合気を包み込むようにシリンダ内壁面に沿ってＥＧＲガスの層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は混合気及びＥＧＲガスの流れを説明する図である。
【図３】図３は実施例２のエンジンのシリンダ及びその周辺部の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１３が設けられ、このスロットルバルブ１３の下流側に、サージタンク１４が設けられている。サージタンク１４には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１５が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１５に接続された吸気ポート１６に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１８が配置されている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１９が取り付けられ、各気筒の点火プラグ１９の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１６】
エンジン１１の排気管２０（又は排気マニホールド）と吸気ポート１６との間には、排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気ポート１６に導入するＥＧＲ配管２１（排出ガス還流通路）が接続され、このＥＧＲ配管２１の途中にＥＧＲ量（排出ガス還流量）を制御するＥＧＲ弁２２が設けられている。
【００１７】
エンジン１１の各気筒には、それぞれ２つの吸気ポート１６と２つの排気ポート１７が設けられ、各気筒の２つの吸気ポート１６に、それぞれ燃料噴射弁１８とＥＧＲ配管２１の出口部２１ａが配置されている。各吸気ポート１６は、それぞれ吸気バルブ２３によって開閉され、各排気ポート１７は、それぞれ排気バルブ２４によって開閉される。
【００１８】
ＥＣＵ２５は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御すると共に、ＥＧＲ弁２２の開度を制御してＥＧＲ量を制御する。その際、少なくとも吸気バルブ２３の開弁中に燃料噴射弁１８の噴射燃料が吸気ポート１６のうちの吸気バルブ２３によって開口されるバルブ開口部１６ａを通過するように燃料噴射弁１８の噴射時期を制御する。
【００１９】
図２に示すように、吸気ポート１６の上部側に、燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａが配置され、吸気ポート１６の下部側に、ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａが配置されている。また、ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａは、吸気ポート１６のうちの燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａ（噴射部）よりも下流側に位置し、且つ、その位置よりも下流側（吸気バルブ２３側）に向けてＥＧＲガスを導入するように配置されている。具体的には、ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａは、燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａを通り吸気流線と直交する平面Ａ（図２中に１点鎖線で示す平面）よりも下流側に位置し、且つ、吸気流線と直交する方向よりも下流側に向けてＥＧＲガスを導入するように配置されている。ここで、吸気流線は、例えは吸気ポート１６の中心部の吸入空気の流れに沿って仮想した線であり、流線上の任意の点にひいた接線は、その点における吸入空気の速度の向きと一致する。
【００２０】
このように、吸気ポート１６のうちの燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａよりも下流側の位置から下流側に向けてＥＧＲガスを導入するようにＥＧＲ配管２１の出口部２１ａを配置した構成にすることで、吸気ポート１６内の気流（吸入空気や混合気の流れ）の方向に沿った方向にＥＧＲガスを導入することができる。これにより、吸気ポート１６に導入されたＥＧＲガスが吸気ポート１６内を流れる混合気とほぼ平行に流れてシリンダ２６内に吸入されるため、ＥＧＲガスが混合気と衝突して混合してしまうことを抑制することができ、混合気とＥＧＲガスを弱成層化した状態（混合気の層とＥＧＲガスの層が形成された二層の状態）でシリンダ２６内に充填することができる。その結果、シリンダ２６内で点火プラグ１９の近傍に良好な混合気を形成することが可能となり、燃焼状態を安定化させることができると共に、ＥＧＲ量を増加させて燃料噴射量及びポンピングロスを低減することができ、燃費を向上させることができる。
【００２１】
しかも、吸気ポート１６内の気流の方向に沿った方向にＥＧＲガスを導入することで、吸気ポート１６に導入されたＥＧＲガスが速やかに吸気ポート１６内の気流によって下流側に勢いよく流されてシリンダ２６内に吸入されるため、ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａよりも上流側に配置された燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａにＥＧＲガスが到達して接触することを抑制することができ、ＥＧＲガスによる燃料噴射弁１８へのデポジットの堆積を抑制することができる。
【実施例２】
【００２２】
次に、図３を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。
【００２３】
図３に示すように、本実施例２では、前記実施例１と同様に、エンジン１１の各気筒に、それぞれ２つの吸気ポート１６が設けられ、各気筒の２つの吸気ポート１６に、それぞれ燃料噴射弁１８とＥＧＲ配管２１の出口部２１ａが配置されている。ＥＧＲ配管２１の出口部２１ａは、吸気ポート１６のうちの燃料噴射弁１８の噴射孔１８ａよりも下流側に位置し、その位置よりも下流側に向けてＥＧＲガスを導入するように配置されている。
【００２４】
また、本実施例２では、各吸気ポート１６のＥＧＲ配管２１の出口部２１ａは、それぞれバルブ開口部１６ａのうちの吸気バルブ２３の中心軸よりもシリンダ２６内壁面側に向けてＥＧＲガスを導入するように配置されている。更に、各吸気ポート１６の燃料噴射弁１８は、それぞれバルブ開口部１６ａのうちの吸気バルブ２３の中心軸よりもシリンダ２６中心側に向けて燃料を噴射するように配置されている。
【００２５】
これにより、各シリンダ２６の２つの吸気ポート１６からシリンダ２６内の左右両側にＥＧＲガスを均等に流入させて、左右両側から混合気を包み込むようにシリンダ２６内壁面に沿ってＥＧＲガスの層（ＥＧＲガス領域）を形成して、その内周側（つまりシリンダ２６中心側）に混合気の層（混合気領域）を形成することができる。その結果、より確実にシリンダ２６中心側の点火プラグ１９の周辺に良好な混合気を形成することが可能となり、燃焼状態を更に安定化させることができると共に、ＥＧＲ量を増加させて燃料噴射量及びポンピングロスを低減することができ、燃費を向上させることができる。
【００２６】
尚、上記各実施例１，２において、吸気バルブ２３の開弁中にＥＧＲガスが吸気ポート１６に導入される（又はバルブ開口部１６ａを通過する）ようにＥＧＲ弁２２の開閉時期を制御するようにしても良い。
【００２７】
また、上記各実施例１，２では、各気筒の２つの吸気ポート１６にそれぞれＥＧＲ配管２１の出口部２１ａを配置するようにしたが、本発明は、この構成に限定されず、各気筒の２つの吸気ポート１６のうちの一方のみにＥＧＲ配管２１の出口部２１ａを配置するようにしても良い。
【００２８】
更に、本発明は、各気筒に１つの吸気ポート又は３つ以上の吸気ポートを設けたエンジンに適用しても良く、例えば、各気筒に３つの吸気ポートを設けたエンジンの場合には、３つの吸気ポートのうちの両外側の２つの吸気ポートにＥＧＲ配管２１の出口部２１ａを配置するようにしても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１６…吸気ポート、１７…排気ポート、１８…燃料噴射弁、１８ａ…噴射孔（噴射部）、１９…点火プラグ、２０…排気管、２１…ＥＧＲ配管（排出ガス還流通路）、２１ａ…出口部、２２…ＥＧＲ弁、２３…吸気バルブ、２４…排気バルブ、２５…ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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