[发明专利]内燃机的进气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油发动机、汽油发动机等内燃机的进气系统。

背景技术

公知EGR(排气再循环：Exhaust Gas Recirculation)装置，该装置使柴油发动机、汽油发动机等内燃机的排气的一部分返回到进气中，从而减少流入发动机中的空气的量而降低燃烧温度，由此谋求降低排气中的NO_x浓度、减少耗油量。另外，还公知下述结构，将利用排气的涡轮增压器设在内燃机中，且包括有低压EGR通路和高压EGR通路，上述低压EGR通路使排气的一部分自比涡轮增压器的涡轮靠下游侧的排气通路返回到进气中，上述高压EGR通路使排气的一部分自比涡轮靠上游的排气通路返回到进气中。

另一方面，在EGR装置中，需要在进气通路、排气通路中配置各种传感器，以监控新空气(以下将不含排气的外来空气称作“新空气”)与EGR气体(以下也称作排气)的混合气体的混合状态，还需要调整混合气体中的排气的流量。针对这一情况，公开有下述技术，即、在具有涡轮增压器的发动机中，在比低压EGR通路与进气通路相连接的连接(合流)部位靠下游的位置配置氧传感器，从而依据流入进气通路中的混合气体的CO₂浓度控制高压EGR通路和低压EGR通路中的气体的流量(专利文献1)。采用该技术，能够在比上述合流部靠下游的位置准确地测量在新空气和低压EGR气体充分混合后达到恒定压力的气体中的CO₂浓度。

专利文献1：日本特开2008-261300号公报(第[0014]段)

但是，本发明人对上述技术进行了研究后发现，使EGR管在仅为笔直形状的进气管的中途与该进气管合流，并不能使新空气和排气在比合流部靠下游侧的进气管中充分混合。

图10是模拟下述状态而得到的结果，该状态是：在使EGR通路600在进气通路400的中途与该进气通路400呈直角地相连接来设置合流部400c时的、通过进气通路400的进气(新空气)、与自EGR通路600经过合流部400c而混入进气通路400中的排气的混合状态，该进气通路400是内径为52mm的笔直的圆管状，该EGR通路600是与进气通路400成直角且与进气通路400直径相同的笔直的圆管状。详细而言，自进气通路400的上游侧以10m/s的流速供给常温的新空气(含大约20％的氧气的空气)，并且自E GR通路600的上游侧以10m/s的流速向合流部400c供给常温的排气(作为使空气中的氧气完全燃烧后得到的气体、是氧浓度为0％的气氛)，然后进行各种流体力学计算，从而模拟进气通路400的各位置上的新空气与排气的混合状态。然后，根据进气通路400的比合流部400c靠下游侧的规定位置上的混合气体的氧浓度求出新空气与排气的混合比例。

另外，在图10中，区域F表示80～100质量％的新空气，区域Ex表示80～100质量％的排气，区域Mix表示40～60质量％的新空气。另外，区域F与区域Mix之间的F-M区域表示60～80质量％的新空气，区域Ex与区域Mix之间的Ex-M区域表示60～80质量％的排气。区域Mix是基本均等地混合有新空气和排气的区域。另一方面，区域F以及区域Ex是新空气和排气基本上未混合的区域。

根据图10可清楚得知，在进气通路400的比合流部400c靠下游侧的壁面附近的部分中，区域F或区域Ex存在至相当靠下游的位置，因此在将气体传感器1x配置在上述部分中的情况下，所测量的气体是新空气和排气基本未混合的气体。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在进气通路与EGR通路相合流的合流部的下游侧使新空气和排气充分混合、从而能够利用被配置在该部分中的气体传感器以较高的精度检测混合气体中的特定气体浓度、提高内燃机性能的内燃机的进气系统。

为了解决上述问题，本发明的内燃机的进气系统包括与内燃机的进气口相连接的进气通路、与上述进气通路合流的EGR通路、安装在上述进气通路中的用于检测特定气体浓度的气体传感器、和根据上述气体传感器的输出信号控制上述内燃机的控制部件，在上述进气通路中，在比上述进气通路与上述EGR通路的合流部靠下游侧的位置上形成内径比该合流部大的扩径部，将上述气体传感器安装在上述进气通路中的比上述扩径部靠下游侧的位置。

这样，在比扩径部靠下游侧的进气通路中，能够使流入进气通路中的进气(新空气)、与经过EGR通路后自合流部流入进气通路中的排气充分混合，因此在将气体传感器安装在该位置上时，能够以较高的精度检测混合气体中的特定气体浓度，提高内燃机性能。