发动机的进气装置

1.一种发动机的进气装置，其包括进气通路、排气通路以及EGR通路，所述进气通路将吸入空气引导至多气缸发动机的燃烧室，所述排气通路用于将废气从所述燃烧室排出，所述EGR通路连接所述进气通路和所述排气通路，并用于使废气的一部分作为EGR气体从该排气通路回流到所述进气通路，其特征在于：
所述进气通路包括增压用通路和旁通通路，该增压用通路布置有提高要引入所述燃烧室的吸入空气的压力的增压器，该旁通通路连接所述增压器的上游侧与下游侧，以绕过所述增压器将吸入空气引导至所述燃烧室，
所述EGR通路与所述进气通路的所述旁通通路连接，
所述EGR通路包括通路部和变向部，所述通路部朝着所述EGR通路与所述旁通通路之间的连接口与所述进气通路相交叉，且在与所述连接口的中心线相交叉的方向上延伸，所述变向部接着该通路部形成，并且该变向部的方向变成所述连接口的中心线的方向并直至所述连接口，
在所述变向部具有通路截面积扩大了的扩大部，所述扩大部使要流入所述进气通路的所述EGR气体的流速降低，以抑制流入所述进气通路的该EGR气体在所述连接口处产生偏流，
所述发动机的进气装置包括提升型EGR阀，所述提升型EGR阀设置在所述连接口处，并调节所述EGR气体的回流量，
所述提升型EGR阀的阀杆贯穿所述旁通通路。
2.根据权利要求1所述的发动机的进气装置，其特征在于：
所述发动机的进气装置包括蝶形旁通阀，所述蝶形旁通阀设置在所述旁通通路中，并调节所述增压器对吸入空气的增压压力，
所述连接口开设于所述旁通通路的比所述蝶形旁通阀靠上游侧的部位。
3.根据权利要求1或2所述的发动机的进气装置，其特征在于：
所述扩大部包括通路截面积朝着所述连接口而逐渐扩大的末端扩大部。

发动机的进气装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种发动机的进气装置。\n背景技术\n[0002] 专利文献1中记载了下述技术内容，即：在多气缸发动机的进气通路中布置提高引入发动机燃烧室的空气的压力的增压器，在该进气通路中设置绕过增压器的旁通通路，在该旁通通路中设置调节该通路的开度的旁通阀，在连接进气通路与排气通路的EGR(废气再循环)通路中设置EGR阀。\n[0003] 专利文献1：日本公开专利公报特开2003－322039号公报\n发明内容\n[0004] －发明要解决的技术问题－\n[0005] 在采用使EGR气体回流的多气缸发动机的情况下，如果在气缸之间，EGR量出现偏差，则无法在全部气缸实施稳定的燃烧。本发明人对EGR量在气缸之间出现偏差的情况进行了调查，结果发现该偏差的一个原因是由于回流到进气通路中的EGR气体与在进气通路中流动的新气在从进气通路分配到各气缸之前没有充分混合。\n[0006] 在图7中，25是构成进气通路的旁通通路，69是设置有EGR阀62的EGR通路的连接口。在该示例中，新气如虚线所示在旁通通路25内的上侧流动，EGR气体如实线所示从连接口69主要流入旁通通路25内的下侧。其结果是，简言之，新气与EGR气体分为两层，流向旁通通路25的下游侧。这一点从图8所示的旁通通路25内各部位的EGR浓度分布也可以看出。\n[0007] 根据图8，在紧靠连接口69的下游侧，旁通通路25内被分为EGR气体的高浓度区域A和低浓度区域B。随着接近旁通通路25的下游侧，高浓度区域A和低浓度区域B不断减小，中间浓度区域C扩大。不过，当旁通通路25分成分支部25a、25b并与缓冲罐(surge tank)75相连接时，在分支部25a也残留有高浓度区域A和低浓度区域B。即，可知新气和EGR气体没有完全混合地流入到缓冲罐75中。因此，在气缸间，EGR量容易产生偏差。\n[0008] 尤其成为问题的是，根据发动机的运转状态(例如发动机转速)，不仅进气通路(在图7、图8的示例中为旁通通路)中的新气的偏流状态会改变，EGR气体从上述连接口69流入进气通路时的偏流状态也会发生改变。其结果是，气缸间的EGR量的偏差会因发动机的运转状态而异，难以确保燃烧稳定性。\n[0009] 因此，本发明的目的在于：高效地混合新气与EGR气体。\n[0010] －用以解决技术问题的技术方案－\n[0011] 本发明为了解决上述技术问题，在EGR通路的与进气通路之间的连接口的近前，设置了使要流入进气通路的EGR气体的流速降低的、通路截面积扩大了的扩大部。\n[0012] 此处所公开的发动机的进气装置包括进气通路、排气通路以及EGR通路，所述进气通路将吸入空气引导至多气缸发动机的燃烧室，所述排气通路用于将废气从所述燃烧室排出，所述EGR通路连接所述进气通路和所述排气通路，并使废气的一部分作为EGR气体从该排气通路回流到所述进气通路，其特征在于：所述EGR通路在与所述进气通路之间的连接口的近前具有通路截面积扩大了的扩大部，所述扩大部使要流入所述进气通路的所述EGR气体的流速降低，以抑制流入所述进气通路的该EGR气体在所述连接口处产生偏流。\n[0013] 根据上述方案，EGR通路中的EGR气体的流速在EGR通路的与进气通路之间的连接口的近前处降低，从而能够抑制EGR气体在该连接口处产生偏流。即，偏流的程度变弱，EGR气体容易从所述连接口的整个一周流入进气通路。其结果是，即使假设在进气通路中流动的新气流稍稍产生偏流，EGR气体也容易与新气碰撞，即，新气与EGR气体的混合容易进行，从而能够抑制EGR量在气缸间出现偏差。因此，有利于确保发动机的燃烧稳定性。\n[0014] 在一实施方式中，所述EGR通路包括通路部和变向部，所述通路部朝着所述连接口与所述进气通路相交叉，且在与所述连接口的中心线相交叉的方向上延伸，所述变向部从该通路部开始该变向部的方向变成所述连接口的中心线的方向并直至所述连接口，在该变向部设置有所述扩大部。\n[0015] 在EGR通路的与进气通路之间的连接口的近前存在改变EGR气体的流动方向的变向部的情况下，当EGR气体流容易产生偏流时，通过在该变向部设置扩大部，而能够抑制该偏流。\n[0016] 在一实施方式中，所述进气通路包括增压用通路和旁通通路，该增压用通路布置有提高要引入所述燃烧室的吸入空气的压力的增压器，该旁通通路连接所述增压器的上游侧与下游侧，以绕过所述增压器，将吸入空气引导至所述燃烧室，所述EGR通路与所述进气通路的所述旁通通路连接。\n[0017] 在新气不通过增压器而被从旁通通路引导至燃烧室时，无法期待利用增压器混合新气与EGR气体。但是，即使在该情况下，也如上所述，通过在EGR通路设置了扩大部，由此在旁通通路中新气与EGR气体的混合容易进行，能够抑制EGR量在气缸间出现偏差。\n[0018] 在一实施方式中，包括提升型EGR阀，所述EGR阀设置在所述连接口处，并调节所述EGR气体的回流量，所述EGR阀的阀杆贯穿所述旁通通路。根据该方式，在阀杆周围，绕过阀杆流动的新气和沿阀杆流动的EGR气体之间产生碰撞，由此新气与EGR气体的混合容易进行。\n[0019] 在一实施方式中，包括旁通阀，所述旁通阀设置在所述旁通通路中，并调节所述增压器对吸入空气的增压压力，所述连接口开设于所述旁通通路的比所述旁通阀靠上游侧的部位。根据该方式，新气与EGR气体的流动在通过旁通阀时紊乱，因此新气与EGR气体的混合容易进行。\n[0020] 在一实施方式中，所述扩大部包括通路截面积朝着所述连接口而逐渐扩大的末端扩大部。根据该方式，EGR气体在通过末端扩大部时，其流速朝着连接口逐渐降低，并且所述EGR气体容易扩散到整个扩大部。由此，能够在不使EGR气体流大幅度紊乱的情况下，抑制EGR气体产生偏流。\n[0021] －发明的效果－\n[0022] 根据本发明，在EGR通路与进气通路之间的连接口的近前，包括通道截面积扩大了的扩大部，该扩大部使该EGR气体的流速降低，以抑制EGR气体在该连接口处偏流，所以流入进气通路的EGR气体容易与新气碰撞，因此新气与EGR气体的混合容易进行，其结果是，能够抑制EGR量在气缸之间产生偏差，因此有利于确保发动机的燃烧稳定性。\n附图说明\n[0023] 图1是发动机系统的结构图。\n[0024] 图2是发动机的主视图。\n[0025] 图3是发动机的进气系统的剖视图。\n[0026] 图4是发动机的进气系统的立体图。\n[0027] 图5是发动机的进气系统的主视图。\n[0028] 图6是旁通通路与EGR通路之间的连接部的剖视图。\n[0029] 图7是示出新气和EGR气体的流动情况的侧视图。\n[0030] 图8是示出旁通通路内各部分的EGR浓度分布的图。\n具体实施方式\n[0031] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下对优选实施方式的说明从本质上来说仅为举例说明而已，并没有限制本发明、本发明的应用对象或其用途的意图。\n[0032] ＜发动机整体结构＞\n[0033] 在图1所示的安装在车辆上的发动机系统中，1是发动机，2是发动机1的进气通路，\n3是发动机1的排气通路，4是燃料箱。该系统包括蒸发燃料处理装置5，该蒸发燃料处理装置\n5将在燃料箱4产生的蒸发燃料引导至发动机1的进气通路2。\n[0034] 发动机1是直列四缸压缩点火式发动机。图1中仅图示出发动机1的一个气缸。本实施方式中说明的发动机1仅为一例，在本发明中，不特别限定发动机的种类、具体结构。发动机1包括面向各气缸的燃烧室10的直喷式燃料喷射阀11、火花塞12以及缸内压力传感器13。\n在发动机1的进气口设置有进气阀14，在排气口设置有排气阀15。发动机1包括用于分别驱动进气阀14和排气阀15开关的可变气门机构16、17。18是发动机1的活塞。\n[0035] 进气通路2包括用于将吸入空气分支引入各气缸的燃烧室10的进气歧管(省略图示)。在进气通路2中，从其上游侧朝着下游侧，依次设置有空气滤清器21、对向燃烧室10引入的新气引入量进行调节的节气门22、提高要向燃烧室10引入的气体的压力的增压器23、以及冷却通过增压器23向燃烧室10引入的气体的中冷器24。另外，在进气通路2的比节气门\n22靠下游侧的位置，设置有将比增压器23靠上游侧的部位和比中冷器24靠下游侧的部位连接起来的旁通通路25。\n[0036] 即，进气通路2包括增压用通路和旁通通路25，该增压用通路布置有提高要引入燃烧室10的吸入空气的压力的增压器23，该旁通通路25绕过增压器23，将吸入空气引导至燃烧室10。在旁通通路25中，设置有对在旁通通路25中流动的气体流量进行调节的旁通阀26。\n[0037] 本示例的增压器23是由发动机1的曲轴通过带进行驱动的机械式增压器。机械式增压器44能够采用例如鲁式，或者也可以采用利肖姆式、叶片式或离心式。需要说明的是，也可以采用电动式增压器或由排气能量驱动的涡轮增压器，以取代机械式增压器。\n[0038] 增压器23经由电磁离合器27与发动机1的曲轴连接。通过使电磁离合器27连接以及断开，由此来从发动机1向增压器23传递动力以及切断该动力的传递。\n[0039] 在电磁离合器27处于断开状态时(增压器23不工作时)，旁通阀26全开。由此，吸入空气不通过增压器23而由旁通通路25被引入发动机1的燃烧室10。即，发动机1在自然进气(非增压)状态下运转。\n[0040] 在电磁离合器27处于连接状态时(增压器23工作时)，通过控制旁通阀26来将增压压力调节成所希望的压力。即，当旁通阀26打开时，通过增压器23之后的吸入空气的一部分经由旁通通路25向增压器23的上游侧逆流。吸入空气的逆流量按照旁通阀26的开度发生变化，因此能够控制引入燃烧室10的吸入空气的增压压力。\n[0041] 排气通路3包括排气歧管31，该排气歧管31用于将各气缸的废气集合起来排出。在排气通路3的比排气歧管31靠下游侧的位置，设置有净化废气的两个催化净化器。位于上游侧的催化净化器具有三元催化剂32和GPF(汽油微粒过滤器)33，并被设置在车辆的发动机室中。位于下游侧的催化净化器具有三元催化剂34，并被设置在发动机室外。在排气歧管31的各支管设置有排气节流阀35。\n[0042] 进气通路2和排气通路3由使废气的一部分作为EGR气体回流到进气通路2的EGR通路6连接起来。EGR通路6的上游端连接在排气通路3的位于上游侧催化净化器与下游侧催化净化器之间的部位。为了将EGR气体供向进气通路2的比节气门22靠下游侧且比增压器23靠上游侧的部位，EGR通路6的下游端连接在旁通通路25的中途。EGR气体不通过旁通通路25的旁通阀26而进入进气通路2的比增压器23靠上游侧的部位。在EGR通路6中，设置有冷却EGR气体的EGR冷却器61和调节EGR气体的回流量的EGR阀62。\n[0043] 需要说明的是，在图1中，绘制出EGR阀62设置于EGR通路6的中途，但在本实施方式中，EGR阀62设置在EGR通路6的与旁通通路25之间的连接口处。\n[0044] 燃料箱4通过燃料供给路41与燃料喷射阀11连接。燃料供给路41的上游端与燃料箱4内的燃料滤清器40连接。在燃料供给路41中设置有燃料泵42和共轨腔43。燃料泵42利用压力将燃料输送给共轨腔43。共轨腔43将利用压力从燃料泵42输送来的燃料以较高的燃料压力贮存起来。当燃料喷射阀11打开时，贮存在共轨腔43中的燃料就从燃料喷射阀11的喷口被喷射到燃烧室10中。\n[0045] 蒸发燃料处理装置5具备碳罐51，该碳罐51将在燃料箱4中产生的蒸发燃料吸附到活性炭中。燃料箱4和碳罐51通过箱侧通路52连接，碳罐51和进气通路2通过排放(purge)通路53连接。在碳罐51上连接有外部空气引入路54，该外部空气引入路54具有大气开放口。在排放通路53中设置有将排放通路53打开、关闭的排放阀55。在规定的排放条件成立时，例如，处于通过控制燃料喷射阀11的燃料喷射量而能够适当控制发动机1的空燃比的状态时，排放阀55打开。\n[0046] 在排放阀55打开的状态下，当在进气通路2中的节气门22的下游侧产生负压时，已被捕集到碳罐51中的蒸发燃料就会被排放出去。即，蒸发燃料与从外部空气引入路54引入到碳罐51中的空气一起被从排放通路53向进气通路2中的节气门22的下游侧排放。已被排放的蒸发燃料通过增压器23或旁通通路25被供到发动机1的燃烧室10，并与从燃料喷射阀\n11供来的燃料一起燃烧。\n[0047] 发动机系统包括窜气回流装置。窜气回流装置包括窜气通路57和空气引入通路\n58。窜气通路57的一端与发动机1的曲轴箱1a连接，另一端连接在进气通路2的比节气门22靠下游侧且比增压器23靠上游侧的部位。在窜气通路57中设置有PCV(Positive Crankcase Ventilation：曲轴箱强制通风)阀59。\n[0048] PCV阀59仅允许从曲轴箱1a侧向进气通路2侧流动的这一方向上的气体通过。在进气通路2的比节气门22靠下游侧的压力为比曲轴箱1a的压力低的负压时，PCV阀59的开度便根据该负压的程度产生变化。即，根据该负压，从曲轴箱1a朝进气通路2流动的窜气流量被调节成适当的流量。\n[0049] 空气引入通路58的一端经由发动机1的缸盖1b与曲轴箱1a连接，另一端连接在进气通路2的位于空气滤清器21与节气门22之间的部位上。在空气引入通路58中设置有止回阀60，该止回阀60仅允许从进气通路2侧向曲轴箱1a侧流动的这一方向上的空气通过。\n[0050] 在窜气从曲轴箱1a通过窜气通路57流到进气通路2时，由空气滤清器21过滤后的空气被从空气引入通路58引入曲轴箱1a。由此，来对曲轴箱1a进行换气。\n[0051] 在进气通路2中设置有空气流量传感器63、压力传感器64、温度传感器65以及压力传感器66，这些传感器用于控制发动机1，该空气流量传感器63对吸入空气量进行检测，该压力传感器64检测比节气门22靠下游侧(比增压器23靠上游侧)的进气压力，该温度传感器\n65检测从增压器23排出的吸入空气的温度，该压力传感器66在比中冷器24靠下游侧的部位检测进气压力。在排气通路3中设置有线性氧传感器67和氧传感器68，该线性氧传感器67在比三元催化剂32靠上游侧的部位检测废气中的氧浓度，该氧传感器68在比三元催化剂32靠下游侧的部位检测废气中的氧浓度。\n[0052] ＜发动机系统构成要素的结构＞\n[0053] 如图2所示，增压器23在发动机1的上部被设置成轴心沿气缸列方向延伸的状态。\n构成在气缸列方向上延伸的进气通路2的上游侧进气管71与该增压器23相结合。该增压器\n23的驱动部壳体72朝增压器23的与上游侧进气管71相反的一侧突出。在该驱动部壳体72中收纳有用于由发动机1的曲轴驱动增压器23的电磁离合器27和驱动轴。在与该驱动轴结合的带轮73上卷绕有传动带74。\n[0054] 用于将加压后的吸入空气引入在气缸列方向上延伸的缓冲罐(图4的附图标记75)的排出管道76的上游端与增压器23的侧面连接。排出管道76向增压器23的下方延伸，其下端与布置在增压器23的下方的中冷器24连接。\n[0055] 如图3所示，在上游侧进气管71的上游端部设置有包括节气门22的节气门体77。节气门22是蝶阀，其阀杆22a水平设置。在比节气门体77靠下游侧(比增压器23靠上游侧)的部位，形成旁通通路25的旁通管78从上游侧进气管71的上表面向上游侧进气管71的上游侧倾斜立起。即，在比节气门22靠下游侧的部位，在由上游侧进气管71形成的进气通路2的上半周部的顶部开设有旁通通路25的连接口79。\n[0056] 上游侧进气管71在比旁通通路25的连接口79靠下游侧的部位形成有通路截面积朝着增压器23扩大了的通路扩大部2b，其扩大端与增压器23连接。\n[0057] 旁通管78具有折回部78a，该折回部78a与上述倾斜的立起部相连，该折回部78a朝向上游侧进气管71的下游侧弯曲折回。旁通管78与该折回部78a相连，该旁通管78朝向缓冲罐75的中央侧在增压器23的上侧沿气缸列方向延伸。在旁通管78的折回部78a的下游侧连接有形成EGR通路6的EGR管(在图3中省略图示)，在EGR通路6的与旁通通路25之间的连接口\n69处设置有EGR阀62。连接口69开设于旁通通路25的侧面。旁通管78分支为向气缸列方向的一侧延伸的第一支管78b和向气缸列方向的另一侧延伸的第二支管78c。\n[0058] 如图4所示，由两根支管78b、78c分别形成的旁通通路25的分支部25a、25b与缓冲罐75连接。\n[0059] 如图3所示，在旁通管78内的比EGR阀62靠下游侧的部位，设置有旁通阀26。即，EGR通路6的连接口69在比旁通阀26靠上游侧的位置处开设于旁通通路25上。旁通阀26是蝶阀，其阀杆26a水平设置。\n[0060] 如图5所示，在缓冲罐75一体设置有进气引入路80。进气引入路80向缓冲罐75的下方延伸，并与中冷器24连接。另外，如该图5所示，从排气通路3延伸的EGR管81包括立起部\n91，该立起部91从比旁通管78低的位置向旁通管78的侧面立起，立起部91的上端部与旁通管78的侧面连接。\n[0061] 如图6所示，EGR管81的立起部91形成了通路部92，该通路部92朝着旁通通路25的和EGR通路6相连的连接口69与旁通通路25交叉，且在与连接口69的中心线D交叉的方向上延伸。在该立起部91的中间部设置有吸收其上游侧部分与下游侧部分之间的位移的挠性部(折皱部)93。立起部91的上端部在连接口69的近前形成了变向部94，该变向部94接着通路部92形成，且方向变为连接口69的中心线D的方向，直至连接口69。\n[0062] 在变向部94形成有通路截面积比通路部92(比挠性部84靠下游侧的剖面呈圆形的通路部分)扩大了的扩大部95。扩大部95包括末端扩大部96，该末端扩大部96的通路截面积从通路部92的下游端朝向连接口69逐渐扩大。扩大部95的通路截面积比连接口69的通路截面积大。变向部94包括与扩大部95相连且通路截面积缩小直至连接口69的部分，在该缩小部形成有将连接口69打开、关闭的EGR阀62的阀座97。\n[0063] EGR阀62为提升型阀，其阀杆98贯穿旁通通路25，并沿着连接口69的中心线D的方向延伸。即，阀杆98沿着连接口69的中心线D的方向横穿旁通通路25内部。阀杆98由图2所示的电磁式EGR阀驱动部85驱动着前进、后退，并且通过使EGR阀62移动至扩大部95侧，而使得连接口69开放。\n[0064] 需要说明的是，在图2中，83是节气门22的驱动部，84是旁通阀26的驱动部。\n[0065] ＜EGR气体与新气的混合＞\n[0066] 在上述实施方式中，在图3所示的增压器23不工作时，已通过进气通路2的节气门\n22后的新气从连接口79流入旁通通路25。该新气通过旁通通路25的设置有EGR阀62的部分和设置有旁通阀26的部分，然后从图4所示的分支部25a、25b被引入缓冲罐75。\n[0067] 如图6所示，当EGR阀62打开时(用虚线示出开阀状态)，EGR气体通过EGR通路6的通路部92被朝着上方引导。在变向部94，EGR气体的流动方向从朝上方流动变为横向流动，并且从EGR阀62的周围通过连接口69流入旁通通路25。\n[0068] 如上所述，当EGR气体的流动方向在变向部94发生改变时，在现有技术下，EGR气体流会根据发动机的运转状态即根据EGR气体的流速，在变向部94产生偏流。例如，EGR气体的流速越高，EGR气体就越容易偏向变向部94的上半周侧，并从EGR阀62的上侧通过连接口69流入旁通通路25。在该情况下，EGR气体从EGR阀62的上侧朝着连接口69向斜下方前进，其结果是会流入旁通通路25的下半周侧，因此如图7和图8所示，在旁通通路25中，新气和EGR气体容易成为分为两层的状态。\n[0069] 相对于此，在上述实施方式中，由于在变向部94形成有通路截面积扩大了的扩大部95，因此流过通路部92后的EGR气体的流速在扩大部95降低。由于该流速降低，因而能够抑制EGR气体在变向部94产生偏流，EGR气体便会从EGR阀62的周围较均衡地通过连接口69而流入旁通通路25。其结果是，在旁通通路25中，EGR气体容易从侧面碰到新气流，因此新气与EGR气体容易混合。\n[0070] 而且，在上述实施方式中，扩大部95的上游侧成为末端扩大部96，因此EGR气体在通过末端扩大部96时，其流速逐渐降低，同时容易向整个扩大部扩散。由此，有利于抑制EGR气体产生偏流。\n[0071] 另外，在上述实施方式中，EGR阀62的阀杆98横穿旁通通路25，因此绕过阀杆98前进的新气和沿着阀杆98流动的EGR气体之间产生碰撞，由此新气与EGR气体容易混合。进而，新气与EGR气体在通过旁通阀26时，该旁通阀26使得气体流动紊乱，因此容易进行混合。\n[0072] 这样一来，抑制通过连接口69的EGR气体产生偏流，使得旁通通路25中的新气与EGR气体容易进行混合，其结果是能够抑制EGR量在气缸之间产生偏差，因此，有利于确保发动机的燃烧稳定性。\n[0073] 需要说明的是，上述实施方式的EGR阀62为提升型阀，不过即使是蝶形EGR阀，也能够通过在该EGR阀的下游的连接口附近如上所述的那样设置扩大部，来抑制通过连接口69的EGR气体产生偏流。\n[0074] －符号说明－\n[0075] 1     发动机\n[0076] 2     进气通路\n[0077] 3     排气通路\n[0078] 6     EGR通路\n[0079] 10    燃烧室\n[0080] 23    增压器\n[0081] 25    旁通通路\n[0082] 26    旁通阀\n[0083] 62    EGR阀\n[0084] 69    连接口\n[0085] 92    通路部\n[0086] 94    变向部\n[0087] 95    扩大部\n[0088] 96    末端扩大部\n[0089] 98    阀杆