【手続補正書】
【提出日】平成17年2月2日(2005.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  ＥＧＲ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気管へ再循環するようにしたＥＧＲ装置であって、排気マニホールド内を各気筒の排気干渉が生じないように隔壁で区画し、該隔壁により分割された排気マニホールドの出口流路のうちの再循環用排気ガスの抜き出しを行う側が、再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側よりも流路断面積が小さくなるように構成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】  再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路の流路断面積を絞り込む流路絞り手段を装備し、該流路絞り手段を開閉自在なダンパにより構成して開度調整可能な構造としたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項３】  再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量に対し、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量が相対的に多くなるように制御する燃料噴射制御手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。
【０００５】
図４は前述した排気ガス再循環を行う為のＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７（図４では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。
【０００６】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００７】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。
【０００８】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【０００９】
尚、図４中の１４は排気マニホールド９内における前側三気筒分の排気流路と後側三気筒分の排気流路とを分割する隔壁を示し、該隔壁１４により排気行程の一部が重複した気筒７同士の排気干渉を抑制してタービン２ｂに対し排気脈動を効率良く送り込めるようにしてある。
【００１０】
一方、前述の如き、ターボチャージャ２を備えたエンジン１の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するようにしたＥＧＲ装置を開示するものとしては、例えば、特許文献１がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１２３８８９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した如きターボチャージャ２付きのエンジン１に装備されるＥＧＲ装置においては、吸気側が過給されている為に排気側との圧力差が少なくなってしまい、高いＥＧＲ率を実現することが難しいという問題があった。
【００１３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ターボチャージャを備えたエンジンにおいても高いＥＧＲ率を実現し得るようにしたＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気管へ再循環するようにしたＥＧＲ装置であって、排気マニホールド内を各気筒の排気干渉が生じないように隔壁で区画し、該隔壁により分割された排気マニホールドの出口流路のうちの再循環用排気ガスの抜き出しを行う側が、再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側よりも流路断面積が小さくなるように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
而して、このようにすれば、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路における背圧が、再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側の出口流路の背圧より高められる結果、吸気側が過給されていても排気側との十分な圧力差が確保されることになり、従来より高いＥＧＲ率が実現されることになる。
【００１６】
本発明においては、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路の流路断面積を絞り込む流路絞り手段を装備し、該流路絞り手段を開閉自在なダンパにより構成して開度調整可能な構造とすることができる。
【００１７】
また、本発明においては、再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量に対し、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量が相対的に多くなるように制御する燃料噴射制御手段を備えるようにしても良い。
【００１８】
このようにすれば、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量が増えた分だけ該出口流路における背圧が更に高められると共に、前記再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路に連通している各気筒内で消費される酸素量が増加して再循環用排気ガスの酸素濃度が低下するため、より効率的にＥＧＲを行うことが可能となり、更なるＮＯx低減が図れる一方、ＥＧＲがより効率的に行えるようになることに伴って、チューニングの幅が広がるので、今までＥＧＲのために絞らざるを得なかった吸気量を増やしたりすること等も可能となり、スモークの改善を図ることも可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２０】
図１及び図２（ａ）は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２１】
図１及び図２（ａ）に示す如く、本形態例においては、隔壁１４により分割された排気マニホールド９における再循環用の排気ガス８の抜き出しを行わない側（ＥＧＲパイプ１１が接続されていない側）の出口流路９Ａを従来と同様の流路断面積で形成する一方、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側（ＥＧＲパイプ１１が接続されている側）の出口流路９Ｂを従来より流路断面積が小さくなるように絞り込んで構成している。
【００２２】
即ち、従来の排気マニホールド９の出口流路９Ａ，９Ｂは、図２（ｂ）に示す如く、互いに同じ流路断面積となるように隔壁１４により二等分されていたが、これを出口流路９Ｂの流路断面積が出口流路９Ａ側より小さくなるようにしているのである。
【００２３】
ここで、出口流路９Ｂの流路断面積を従来より絞り込んで構成するに際しては、排気マニホールド９の出口部分や、ターボチャージャ２のタービン２ｂの入口部分の形状を予め変更しておけば良いが、例えば、出口流路９Ｂの流路断面積を絞り込む何らかの流路絞り手段を装備させるようにすることも可能であり、更には、その流路絞り手段を開閉自在なダンパ等により構成して開度調整可能な構造としても良い。
【００２４】
また、ここに図示している例においては、エンジン１の前側（この例ではＥＧＲパイプ１１が接続されていない側）三つの気筒７のインジェクタ１５に対し、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１６（燃料噴射制御手段）から従来通りの噴射量（電磁弁の開弁時間）を適切なタイミングで指令する燃料噴射信号１６ａが出力されるようになっている一方、エンジン１の後側（この例ではＥＧＲパイプ１１が接続されている側）三つの気筒７のインジェクタ１５に対しては、従来より多めの噴射量（電磁弁の開弁時間）を適切なタイミングで指令する燃料噴射信号１６ｂが前記制御装置１６から出力されるようになっている。
【００２５】
而して、このようにＥＧＲ装置を構成すれば、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側の出口流路９Ｂにおける背圧が、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行わない側の出口流路９Ａの背圧より高められる結果、吸気側が過給されていても排気側との十分な圧力差が確保されることになり、従来より高いＥＧＲ率が実現されることになる。
【００２６】
また、制御装置１６により各インジェクタ１５の燃料噴射量が制御され、出口流路９Ａに連通している各気筒７の燃料噴射量に対し、出口流路９Ｂに連通している各気筒７の燃料噴射量が増加されることになり、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側の出口流路９Ｂに連通している各気筒７の燃料噴射量が増えた分だけ該出口流路９Ｂ側の排気マニホールド９内における背圧が更に高められると共に、前記再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側の出口流路９Ｂに連通している各気筒７内で消費される酸素量が増加して再循環用の排気ガス８の酸素濃度が低下するため、より効率的にＥＧＲを行うことが可能となり、更なるＮＯx低減が図れる一方、ＥＧＲがより効率的に行えるようになることに伴って、チューニングの幅が広がるので、今までＥＧＲのために絞らざるを得なかった吸気量を増やしたりすること等も可能となり、スモークの改善を図ることも可能となる。
【００２７】
ここで、図３は、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行わない側の出口流路９Ａに連通している各気筒７の燃料噴射量をＦとし、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側の出口流路９Ｂに連通している各気筒７の燃料噴射量をＲとして、
Ｆ＜Ｒ
Ｆ＝Ｒ
Ｆ＞Ｒ
とした場合に、それぞれ排気管１０から排出される排気ガス８中に含まれるＮＯxとスモークとを実際に計測した結果を表わす線図であり、この図からも明らかなように、Ｆ＝Ｒとした場合に比べ、Ｆ＞Ｒとすると全体としてＮＯxが増加する傾向となるのに対し、Ｆ＜Ｒとすると全体としてＮＯxが減少する傾向となることが確認されている。即ち、Ｆ＜Ｒとした方が、より効率的にＥＧＲを行えるようになることが判る。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、吸気側が過給されていても排気側との十分な圧力差を確保することができるので、ターボチャージャ２を備えたエンジン１においても高いＥＧＲ率を実現することができ、将来的な厳しい排気ガス規制に対応することができる。
【００２９】
また、再循環用の排気ガス８の抜き出しを行う側の出口流路９Ｂに連通している各気筒７の燃料噴射量を増やしたことにより、該出口流路９Ｂ側の排気マニホールド９内における背圧を更に高め、且つ再循環用の排気ガス８の酸素濃度を低下させることができ、より効率的にＥＧＲを行うことが可能となるため、更なるＮＯx低減並びにスモークの改善を図り得る。
【００３０】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、対象となるエンジンは直列６気筒に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３２】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、吸気側が過給されていても排気側との十分な圧力差を確保することができるので、ターボチャージャを備えたエンジンにおいても高いＥＧＲ率を実現することができ、将来的な厳しい排気ガス規制に対応することができる。
【００３３】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、再循環用の排気ガスの抜き出しを行う側の排気マニホールド内における背圧を更に高め、且つ再循環用の排気ガスの酸素濃度を低下させることができ、より効率的にＥＧＲを行うことが可能となるため、更なるＮＯx低減並びにスモークの改善を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】
（ａ）は図１の排気マニホールドの出口流路の断面図であり、（ｂ）は従来の排気マニホールドの出口流路の断面図である。
【図３】
本発明を実施する形態の一例において、再循環用排気ガスの抜き出しを行わない側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量に対し、再循環用排気ガスの抜き出しを行う側の出口流路に連通している各気筒の燃料噴射量を相対的に変化させた場合に、排気ガス中に含まれるＮＯxとスモークとを実際に計測した結果を表わす線図である。
【図４】
従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    ターボチャージャ
４    吸気管
７    気筒
８    排気ガス
９    排気マニホールド
９Ａ  出口流路
９Ｂ  出口流路
１０    排気管
１４    隔壁
１６    制御装置（燃料噴射制御手段）