(57)【要約】【課題】本発明は、コストの増加を抑制しつつ、燃費の悪化を防止することのできる内燃機関のＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】ディーゼルパティキュレートフィルタ(34)下流の排気管(32)内に、排ガスの流れを旋回流とする旋回流発生装置(35)を配設する。そして、旋回流発生装置(35)の下流の排気管(32)に、膨張室(36)を形成する。そして、低圧ＥＧＲ通路(38)が排ガス旋回方向の先方側に向けて延びるように低圧ＥＧＲ通路(38)の一端(38a)を膨張室(36)の外周部に接続し、膨張室(36)の内側壁面(36a)を低圧ＥＧＲ通路(38)の一端(38a)が接続される接続部(36b)の内側が反低圧ＥＧＲ通路側に延伸するように膨張室(26)の内側に突出し、排ガスの旋回方向に向かうにつれ、膨張室(36)の内側への突出量が減少するように形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガスを浄化する排気浄化手段が配設され、前記排気浄化手段の下流に通路面積の拡大後に再度縮小する膨張室が形成される排気通路と、
前記内燃機関に空気を導入する吸気通路と、
一端が前記排気通路の前記膨張室の外周部に前記排気通路と連通するように接続され、他端が前記吸気通路と連通するように前記吸気通路に接続される排ガス導入路を有し、前記吸気通路への前記排ガスの導入量を調整し、前記吸気通路へ前記排ガスを再循環させる排気再循環手段と、
前記吸気通路の前記排ガス導入路の他端の接続部の上流に配設され、前記排ガス導入路の他端の接続部の前記吸気通路内の圧力を調整し、前記排ガスの導入量を調整する吸気圧力調整手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記排気浄化手段と前記膨張室との間の前記排気通路内に、前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段を配設することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記排ガス導入路の前記一端は、前記排ガス導入路が前記膨張室の前記外周部から前記排ガスの前記旋回流の排ガス旋回方向の先方側へ向けて延びるように前記膨張室の前記外周部に接続されることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記膨張室の内側壁面は、前記排ガス導入路の前記一端が接続される接続部の内側が前記膨張室の内側に突出し、前記排ガス旋回方向に向かうにつれ、前記膨張室の内側への突出量が減少するように形成されることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ装置に係り、特にＥＧＲガスの取り出し部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンでは、内燃機関から排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）及びスモーク（煤）を低減するために排ガスを吸気へ再循環させる排気再循環（ＥＧＲ）装置が設けられている。そして、近年はＮＯｘの大幅な低減要求に対し、吸気へ大量に排ガス（ＥＧＲガス）を導入することが求められており、排気通路の排気触媒の下流と吸気通路の過給機の上流とをＥＧＲクーラを介してＥＧＲ通路で接続し、過給機のコンプレッサの上流に低圧のＥＧＲガスを吸気に導入する低圧ＥＧＲ装置が設けられている。
【０００３】
そして、このような過給機のコンプレッサの上流に低圧のＥＧＲガスを吸気に導入する低圧ＥＧＲ装置では、特許文献１のように、排気通路のＥＧＲ通路の接続部の下流に排気絞り弁を設け、例えば、低圧ＥＧＲガスの導入量の増量時には、ＥＧＲ通路に設けられるＥＧＲバルブを開くと共に、排気絞り弁を閉じ、排気絞り弁の上流の排気管の内圧を上昇させ、低圧ＥＧＲ装置のＥＧＲ経路と吸気通路とに差圧を生じさせて、低圧ＥＧＲガスの吸気通路への導入量が増加するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２６９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、上記特許文献１の低圧ＥＧＲ装置では、排気絞り弁を閉じ、排気絞り弁の上流の排気管の内圧を上昇させ、低圧ＥＧＲ装置のＥＧＲ経路と吸気通路とに差圧を生じさせて、低圧ＥＧＲガスの吸気通路への導入量を増加させている。
しかしながら、このように排気絞り弁を閉じ、排気通路の内圧を上昇させると、内燃機関のポンプ仕事が増大して燃費が悪化することとなり好ましいことではない。
【０００６】
また、排気通路に排気絞り弁を設けることは、コストの増加に繋がり好ましいことではない。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コストの増加を抑制しつつ、燃費の悪化を防止することのできる内燃機関のＥＧＲ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】
上記の目的を達成するために、請求項１の内燃機関のＥＧＲ装置では、内燃機関から排出される排ガスを浄化する排気浄化手段が配設され、前記排気浄化手段の下流に通路面積の拡大後に再度縮小する膨張室が形成される排気通路と、前記内燃機関に空気を導入する吸気通路と、一端が前記排気通路の前記膨張室の外周部に前記排気通路と連通するように接続され、他端が前記吸気通路と連通するように前記吸気通路に接続される排ガス導入路を有し、前記吸気通路への前記排ガスの導入量を調整し、前記吸気通路へ前記排ガスを再循環させる排気再循環手段と、前記吸気通路の前記排ガス導入路の他端の接続部の上流に配設され、前記排ガス導入路の他端の接続部の前記吸気通路内の圧力を調整し、前記排ガスの導入量を調整する吸気圧力調整手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の内燃機関のＥＧＲ装置では、請求項１において、前記排気浄化手段と前記膨張室との間の前記排気通路内に、前記排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段を配設することを特徴とする。
また、請求項３の内燃機関のＥＧＲ装置では、請求項２において、前記排ガス導入路の前記一端は、前記排ガス導入路が前記膨張室の前記外周部から前記排ガスの前記旋回流の排ガス旋回方向の先方側へ向けて延びるように前記膨張室の前記外周部に接続されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の内燃機関のＥＧＲ装置では、請求項３において、前記膨張室の内側壁面は、前記排ガス導入路の前記一端が接続される接続部の内側が前記膨張室の内側に突出し、前記排ガス旋回方向に向かうにつれ、前記膨張室の内側への突出量が減少するように形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、排気通路の排気浄化手段の下流に通路面積の拡大後に再度縮小する膨張室を形成し、当該膨張室の外周部に排気再循環手段の排ガス導入路の一端を排気通路と連通するように接続し、他端を吸気通路と連通するように当該吸気通路の吸気圧力調整手段の下流に接続している。
このように、排気通路に膨張室を形成し、排ガスの流路の内径を拡大させることで、膨張室以前の排気通路内の圧力に対し膨張室内の圧力を上昇させることができる。
【００１１】
したがって、膨張室に排ガス導入路の一端を接続することで、排気シャッタ等を用いて排気通路内全体の圧力を上昇させて吸気通路への排ガス導入量を増加する必要がないので、排気シャッタ等を廃止し、排ガスの圧力の上昇によるポンピングロスを低減することができるのでコストを低減して燃費を向上させることができる。
また、膨張室に排ガス導入路の一端を接続することで、例えば、排気再循環手段の排ガスの吸気通路への導入量を調整するバルブ等の開度が同一であっても、膨張室内の圧力が高いことにより吸気通路への排ガスの導入量を増加させることができる。
【００１２】
したがって、吸気通路への排ガスの導入量が同一であれば、吸気通路への排ガスの導入量を増加させるための吸気圧力調整手段による排ガス導入路の他端が接続される吸気通路内の圧力を低下させることを抑制することができるので、内燃機関のポンピングロスを低減することができ、更に燃費を向上させることができる。
また、請求項２の発明によれば、排気浄化手段と膨張室との間の排気通路に、排気通路内の排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生手段を配設しており、膨張室に流入する排ガスに旋回流を発生させることで、旋回流による慣性力によって膨張室の外周部に排ガスを導くことができるので、排気再循環手段の排ガス導入路に排ガスを導入しやすくなり、吸気通路への排ガス導入量を増加させることができる。
【００１３】
したがって、吸気通路への排ガスの導入量が同一であれば、吸気通路への排ガスの導入量を増加させるための吸気圧力調整手段による排ガス導入路の他端が接続される吸気通路内の圧力を低下させることを抑制することができるので、内燃機関のポンピングロスを低減することができ、更に燃費を向上させることができる。
また、請求項３の発明によれば、排ガス導入路が膨張室の外周部から排ガスの旋回流の排ガス旋回方向の先方側へ向けて延びるように排ガス導入路の一端を膨張室の外周部に接続しており、旋回流による慣性力によって、膨張室の外周部に導かれる排ガスを排気再循環手段の排ガス導入路に直接導入しやすくなるので、吸気通路への排ガス導入量を増加させることができる。
【００１４】
また、請求項４の発明によれば、膨張室の外周部の排ガス導入路の一端が接続される接続部の内側となる膨張室の内側壁面を膨張室の内側に突出させ、排ガス旋回方向に向かうにつれ膨張室の内側へ突出量を減らしており、旋回流である排ガスを排ガス導入路に導くことで、排ガスを排気再循環手段の排ガス導入路に導入しやすくなるので、吸気通路への排ガス導入量を更に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のＡ部の斜視図の拡大図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線での断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、内燃機関のＥＧＲ装置が適用されたエンジンの概略構成図である。図２は、図１のＡ部の斜視図の拡大図である。なお、図２の上側が排ガス流れ方向の上流側を、下側が排ガス流れ方向の下流側を示す。また、図３は、図１のＢ−Ｂ線での断面の拡大図である。図３中の白抜き矢印は、排ガスの流れ方向を示す。
【００１７】
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、多気筒の筒内直接噴射式内燃機関（例えばコモンレール式ディーゼルエンジン）であり、詳しくは、コモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒の燃料噴射ノズル２に供給し、任意の噴射時期及び噴射量で当該燃料噴射ノズル２から各気筒の燃焼室３内に噴射可能な構成を成している。
エンジン１の各気筒には、上下摺動可能なピストン４が設けられている。そして、当該ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。また、クランクシャフト６の一端部には図示しないフライホイールが設けられている。
【００１８】
燃焼室３には、インテークポート８とエキゾーストポート９とが連通されている。
インテークポート８には、燃焼室３と当該インテークポート８との連通と遮断を行うインテークバルブ１０が設けられている。また、エキゾーストポート９には、燃焼室３と当該エキゾーストポート９との連通と遮断とを行うエキゾーストバルブ１１が設けられている。
【００１９】
インテークポート８の上流には、吸入した空気を各気筒に分配するインテークマニフォールド１２が連通するように設けられている。
インテークマニフォールド１２とエキゾーストマニフォールド１６には、それぞれが連通するように高温・高圧の排ガスの一部を吸気へ戻す、即ち高温・高圧のＥＧＲガスを吸気に導入する高圧ＥＧＲ通路１７が設けられている。また、高圧ＥＧＲ通路１７は、インテークマニフォールド１２に高圧の排ガスが吸気に戻る量、即ちＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ１８を介して接続されている。また、高圧ＥＧＲ通路１７には、インテークマニフォールド１２に導入する排ガスを冷却するＥＧＲクーラ１９が設けられている。
【００２０】
インテークマニフォールド１２の上流には、最上流から吸入された新気中のゴミを取り除くエアークリーナ２２、吸入空気量を調整し低温・低圧のＥＧＲガスの導入量を制御する電子制御スロットルバルブ（吸気圧力調整手段）２５と、排ガスのエネルギを利用し吸入された新気を圧縮するターボチャージャ２３の図示しないコンプレッサハウジングと、圧縮され高温となった新気を冷却するインタークーラ２４とが吸気管（吸気通路）２７を介してインテークマニフォールド１２に接続されている。また、高圧ＥＧＲ通路１７より導入される高温のＥＧＲガスの流量を調整するための電子制御スロットルバルブ２６は、吸気管２７とインテークマニフォールド１２との間に配設されている。
【００２１】
エキゾーストポート９の下流には、各気筒から排出される排ガスをまとめるエキゾーストマニフォールド１６と、ターボチャージャ２３に排ガスを導入する図示しないタービンハウジングと、排気管（排気通路）３２とが連通するように設けられている。
排気管３２には、上流から順番に排ガス中の炭化水素（ＴＨＣ）或いは一酸化炭素（ＣＯ）等の被酸化成分を酸化する酸化触媒（排気浄化手段）３３と、排ガス中の黒鉛を主成分とする微粒子状物資（ＰＭ）を捕集し燃焼させるディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化手段）３４とが連通するように設けられている。また、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４の下流の排気管３２内には、排ガスの流れを排ガス流れ方向を軸にして旋回する旋回流となるように図２のような旋回流発生装置（旋回流発生手段）３５が配設されている。そして、旋回流発生装置３５の下流の排気管３２には、図３のような、排気管３２の内径に対して内径を拡大した膨張室３６が形成されている。
【００２２】
図２に示すように、旋回流発生装置３５は、排気管３２の中心部より放射状に広がるように複数（本実施例では８枚）の翼部３５ａが配設されている。そして、当該翼部３５ａは、排ガス流れ方向の下流側の膨張室３５内に配設時に外周側となる部位が旋回方向に湾曲するように形成されている。
図３に示すように、電子制御スロットルバルブ２５の下流に低温・低圧の排ガスの一部を吸気へ戻す、即ち低温・低圧のＥＧＲガスを吸気に導入するための低圧ＥＧＲ通路（排気再循環手段、排ガス導入路）３８が排気管３２と吸気管２７とが連通するように、そして低圧ＥＧＲ通路３８が排ガス旋回方向の先方側に向けて延びるように低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａが膨張室３６の外周部に接続されている。また、膨張室３６の内側壁面３６ａは、低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａが接続される接続部３６ｂの内側が反低圧ＥＧＲ通路３８側に延伸するように膨張室３６の内側に突出し、排ガスの旋回方向に向かうにつれ、膨張室３６の内側への突出量が減少するように形成されている。
【００２３】
低圧ＥＧＲ通路３８の他端３８ｂは、電子制御スロットルバルブ２５の下流の吸気管２７に接続されている。そして、低圧ＥＧＲ通路３８には、排ガスが吸気に戻る量、即ちＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（排気再循環手段）３９と、吸気へ戻す排ガスを冷やすＥＧＲクーラ４０とが設けられている。
このように本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４下流の排気管３２内に、図２のような、排ガスの流れを排ガス流れ方向を軸にして旋回する旋回流とする旋回流発生装置３５を配設している。そして、旋回流発生装置３５の下流の排気管３２には、図３のような、排気管３２の内径に対して内径を拡大した膨張室３６を形成している。そして、図３のように、低圧ＥＧＲ通路３８が排ガス旋回方向の先方側に向けて延びるように低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａを膨張室３６の外周部に接続している。また、膨張室３６の内側壁面３６ａを低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａが接続される接続部３６ｂの内側が反低圧ＥＧＲ通路３８側に延伸するように膨張室３６の内側に突出し、排ガスの旋回方向に向かうにつれ、膨張室３６の内側への突出量が減少するように形成している。
【００２４】
このように、排気管３２に膨張室３６を形成し、排ガスの流路の内径を拡大させることで、膨張室３６以前の排気管３２内の圧力に対し膨張室３６内の圧力を上昇させることができる。
したがって、膨張室３６に低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａを接続することで、排気シャッタ等を用いて排気管３２内全体の圧力を上昇させて吸気管２７への排ガス導入量を増加する必要がないので、排気シャッタ等を廃止し、排ガスの圧力の上昇によるポンピングロスを低減することができるのでコストを低減して燃費を向上させることができる。
【００２５】
また、膨張室３６に低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａを接続することで、例えば、ＥＧＲバルブ３９の開度が同一であっても、膨張室３６内の圧力が高いことにより吸気管２７への排ガスの導入量を増加させることができる。
したがって、吸気管２７への排ガスの導入量が同一であれば、電子制御スロットルバルブ２５による低圧ＥＧＲ通路３８の他端３８ｂが接続される吸気管２７内の圧力を低下させることを抑制することができるので、エンジン１のポンピングロスを低減することができ、更に燃費を向上させることができる。
【００２６】
また、ディーゼルパティキュレートフィルタ３４と膨張室３６との間の排気管３２内に、排気管３２内の排ガスに旋回流を発生させる旋回流発生装置３５を配設しており、膨張室３６に流入する排ガスに旋回流を発生させることで、旋回流による慣性力によって膨張室３６の外周部に排ガスを導くことができるので、低圧ＥＧＲ通路３８に排ガスを導入しやすくなり、吸気管２７への排ガス導入量を増加させることができる。
【００２７】
したがって、吸気管２７への排ガスの導入量が同一であれば、吸気管２７への排ガスの導入量を増加させるための電子制御スロットルバルブ２５による低圧ＥＧＲ通路３８の他端３８ｂが接続される吸気管２７内の圧力を低下させることを抑制することができるので、エンジン１のポンピングロスを低減することができ、更に燃費を向上させることができる。
【００２８】
また、低圧ＥＧＲ通路３８が排ガス旋回方向の先方側に向けて延びるように低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａを膨張室３６の外周部に接続しており、旋回流による慣性力によって、膨張室３６の外周部に導かれる排ガスを低圧ＥＧＲ通路３８に直接導入しやすくなるので、吸気管２７への排ガス導入量を増加させることができる。
また、膨張室３６の内側壁面３６ａを低圧ＥＧＲ通路３８の一端３８ａが接続される接続部の内側３６ｂが反低圧ＥＧＲ通路側に延伸するように膨張室３６の内側に突出し、排ガスの旋回方向に向かうにつれ、膨張室３６の内側への突出量が減少するように形成しており、旋回流である排ガスを低圧ＥＧＲ通路３８に導くことで、低圧ＥＧＲ通路３８に導入しやすくなるので、吸気管２７への排ガス導入量を更に増加させることができる。
【００２９】
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
膨張室３６の形成と、旋回流発生装置３５の配設と、低圧ＥＧＲ通路３８の膨張室３６への接続位置と、膨張室３６の内側壁面３６ａの形成とを同時に実施するようにしているが、それぞれを同時に実施する必要はなく、例えば、膨張室３６を排気管３２に形成し、膨張室３６の外周部に低圧ＥＧＲ通路３８を接続するだけでも、膨張室３６の形成による効果を得ることができる。
【００３０】
また、旋回流発生装置３５の翼部３５ａを排ガス流れ方向の下流側の膨張室３５内に配設時に外周側となる部位が旋回方向に湾曲するように形成しているが、これに限定されるものではなく、排ガスの流れを旋回流とする翼部の形状であれば良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３１】
１  エンジン（内燃機関）
２５  電子制御スロットルバルブ（吸気圧力調整手段）
２７  吸気管（吸気通路）
３２  排気管（排気通路）
３３  酸化触媒（排気浄化手段）
３４  ディーゼルパティキュレートフィルタ（排気浄化手段）
３５  旋回流発生装置（旋回流発生手段）
３６  膨張室
３８  低圧ＥＧＲ通路（排気再循環手段、排ガス導入路）
３９  ＥＧＲバルブ（排気再循環手段）
【図１】
2014009682.tif 000003
【図２】
2014009682.tif 000004
【図３】
2014009682.tif 000005