(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒につながる分岐通路およびコレクタを備えた吸気系を持ち、排気系から外部還流通路を介してＥＧＲガスを前記吸気系に導入するエンジンの排気ガス還流装置において、
前記外部還流通路からのＥＧＲガス導入口を、前記コレクタ上流の吸気通路に該吸気通路断面の接線方向を向くように設け、
かつ前記ＥＧＲガス導入口は、通路断面積が減少する絞り通路部を備えた第１導入口と、絞り通路部を備えない第２導入口とを含む複数個のものから構成した
エンジンの排気ガス還流装置。
【請求項２】
ＥＧＲガス導入口は、新気流の下流向きに開口するように設けた請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項３】
ＥＧＲ導入口は、吸気通路内にノズル状に突設した請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項４】
第２導入口は、吸気通路に突出した先端部が吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状となっている請求項３に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項５】
第１導入口は、吸気通路に突出した先端部が吸気通路壁面に沿った曲率で湾曲した形状となっている請求項３に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項６】
第２導入口は、第１導入口に近接した位置に開口するように設けた請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項７】
第２導入口は、第１導入口から噴出するＥＧＲガスにより吸気通路壁面に沿って生起されるスパイラル流の流線上に開口するように第１導入口よりも新気流の下流側に位置させた請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの再循環により、燃費改善あるいは排気性能向上を図るエンジンの排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】
近年、出力を要求されない通常のエンジン運転時において、燃費改善によるＣＯ２の低減あるいはＮＯｘの排出量低減を目的として、排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）が種々提案されている。
【０００３】
従来のエンジンの排気ガス還流装置としては、例えば図１の例（実開平３−１１４５６３号公報）、図２の例（実開平３−１１４５６４号公報、図３の例（特開平８−２１８９４９号公報）等が知られている。
【０００４】
図１のものでは、ガス導入通路１からのＥＧＲガスを、吸気通路２回りに設けたガス案内溝３を介し、水平方向に対向する２カ所の開口４から吸気通路２内に導入して、新気とＥＧＲガスを混合する。図２のものでは、吸気通路５外周にＥＧＲガスが導入される環状路６を形成し、吸気通路５壁面と環状路６とを連結する複数の孔７を介してＥＧＲガスを吸気通路５内へ導入することにより、新気とＥＧＲガスとを混合する。これらは、いすれも多気筒エンジンの各気筒間の排気管流率のバラツキの減少を目的としている。
【０００５】
図３のものでは、吸気通路１０の第１サージタンク１１の下流に第２のサージタンク１２を設けて、その第２サージタンク１２にＥＧＲガス導入部１３を配している。このようにスロットルバルブ１４から離れた位置の第２サージタンク１２にＥＧＲガスを導入することで、排気ガスの劣化成分（デポジット）がスロットルバルブに付着するのを防止している。
【０００６】
しかしながら、これら従来の排気ガス還流装置にあっては、吸気通路へのＥＧＲガスの導入部分が最適な位置あるいは方向にあるとは言えず、各気筒へのＥＧＲガスの分配を均等にできないという問題を生じる。
【０００７】
すなわち、図２のように吸気通路５壁面に設けた孔７からＥＧＲガスを導入するのみ、あるいは図１のように水平方向に対向する開口４からＥＧＲガスを導入するだけではＥＧＲガスと新気との混合を良好に行えない。また、図３のように第２サージタンク１２にＥＧＲガスを導入するものでは、そのサージタンク１２からＥＧＲガスを各気筒へと均等に分配することが難しい。
【０００８】
このため、特に大量のＥＧＲを施した場合に、ＥＧＲガスと新気の混合が不十分となり、結果として各気筒間のＥＧＲ率にバラツキが生じて、エンジンの安定度の悪化、エミッションの増加、燃費の悪化という不具合が生じる。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、新気とＥＧＲガスとの混合を促すことによりＥＧＲガスの気筒間分配特性を改善することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１の発明では、各気筒につながる分岐通路およびコレクタを備えた吸気系を持ち、排気系から外部還流通路を介してＥＧＲガスを前記吸気系に導入するエンジンの排気ガス還流装置において、前記外部還流通路からのＥＧＲガス導入口を、前記コレクタ上流の吸気通路に該吸気通路断面の接線方向を向くように設け、かつ前記ＥＧＲガス導入口は、通路断面積が減少する絞り通路部を備えた第１導入口と、絞り通路部を備えない第２導入口とを含む複数個のものから構成した。
【００１１】
請求項２の発明は、上記ＥＧＲガス導入口を、新気流の下流向きに開口するように設けたものとした。
【００１２】
請求項３の発明は、上記ＥＧＲ導入口を、吸気通路内にノズル状に突出するように設けたものとした。
【００１３】
請求項４の発明は、上記請求項３の発明の第２導入口を、吸気通路に突出した先端部が吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状を付与したものとした。
【００１４】
請求項５の発明は、上記請求項３の発明の第１導入口を、吸気通路に突出した先端部が吸気通路壁面に沿った曲率で湾曲した形状を付与したものとした。
【００１５】
請求項６の発明は、上記請求項１の発明の第２導入口を、第１導入口に近接した位置に開口するように設けたものとした。
【００１６】
請求項７の発明は、上記請求項１の発明の第２導入口を、第１導入口から噴出するＥＧＲガスにより吸気通路壁面に沿って生起されるスパイラル流の流線上に開口するように第１導入口よりも新気流の下流側に位置させたものとした。
【００１７】
【作用・効果】
上記請求項１以下の各発明によれば、外部還流通路からのＥＧＲガスはＥＧＲガス導入口を介して吸気通路に接線方向から流入し、吸気通路内壁に沿ってスパイラル状の流れを形成する。このスパイラル状の流れにより吸気通路内を流れる新気に攪拌作用が起こり新気とＥＧＲガスとの混合が促される。
【００１８】
第１導入口からのＥＧＲガス流は絞り通路部により加速されて流速を増すため吸気通路内により強いスパイラル流を生起する。また、絞り通路部を有しない第２導入口についても、その開口部付近に前記第１導入口からの高速流により低圧領域が発生していわゆるイジェクタ効果を生じるため大きな流速および流量が得られ、強いスパイラル流を生起する。
【００１９】
このため、大量のＥＧＲを施した場合でも、吸気通路下流のコレクタから各分岐通路を介して各気筒へと流れ込むＥＧＲガスの割合を十分に均一化でき、これにより燃費および排気性能を確実に改善することができる。この効果は、スロットルバルブを用いず、比較的低速でＥＧＲガスが吸気系に導入されるディーゼルエンジンにおいても顕著である。
【００２０】
請求項２の発明のようにＥＧＲガス導入口を新気流の下流向きに開口するように設けることにより、新気流に沿って減衰しにくいＥＧＲガスのスパイラル流を生起して新気との混合効果を高めることができる。
【００２１】
ＥＧＲガス導入口を請求項３の発明のように吸気通路内にノズル状に突出するように設けることによりＥＧＲガスの噴出流を吸気通路壁面に近い部分に容易に案内することができ、スパイラル流による新気との混合効果を高めることができる。この効果は、請求項５の発明のように、第１導入口の先端部を吸気通路壁面に沿った曲率で湾曲した形状とすることでより高めることができる。
【００２２】
一方、請求項４の発明のように絞り通路部を持たない第２導入口の尖端部を吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状とすることにより、第１導入口からのＥＧＲガスの噴出流が第２導入口の開口部付近を流れるときのイジェクタ効果をより高めることができ、すなわち第２導入口からのＥＧＲガス流によるスパイラル流をより強めることができる。
【００２３】
同様の効果は、請求項６の発明のように第２導入口を第１導入口に近接した位置に開口するように設け、または請求項７の発明のように第２導入口を、第１導入口から噴出するＥＧＲガスにより吸気通路壁面に沿って生起されるスパイラル流の流線上に開口するように第１導入口よりも新気流の下流側に位置させることによっても得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお各図につき同一の部分には同一の符号を付して示すことにする。図４〜図６は本発明の第一の実施形態を示したものである。
【００２５】
図４において、２０はエンジン、２１は吸気マニホールド、２２は排気マニホールドである。吸気マニホールド２１は、吸気通路２３と、その下流に続く所定容積のコレクタ２４と、コレクタ２４からエンジン各気筒の吸入ポートに接続する分岐通路２５からなる分岐構造の吸気系を形成している。一方、排気マニホールド２２は、エンジンの排気ポートに接続する各気筒分の分岐通路２８と、各分岐通路２８が集合する排気通路３０からなる集合構造の排気系を形成している。
【００２６】
排気通路３０からはエンジン排気ガスの一部を吸気系に還流するためにＥＧＲ通路（外部還流通路）３１が分岐形成され、その出口端部はＥＧＲガス導入口３２として上記吸気通路２３に接続および開口している。
【００２７】
図５、図６は上記ＥＧＲガス導入口３２の詳細を示したもので、図示したように前記導入口３２は吸気通路２３内に突出するノズル形状を付与してある。この場合導入口３２は図６に示したように途中にベンチュリ管状の絞り通路部３３を有する第１導入口３２Ａと、絞り通路部の無い第２導入口３２Ｂが吸気通路２３の周上に対称的に位置するように設けてある。また、各導入口３２Ａ，３２Ｂは吸気通路２３内の図で右方へと流れる新気流に対してやや下流を向くように設けてある。
【００２８】
このような構成に基づき、ＥＧＲ通路３１からのＥＧＲガスは図６に示したように各導入口３２Ａ、３２Ｂを介して吸気通路２３に接線方向から流入し、吸気通路２３内壁に沿って減衰しにくいスパイラル状の流れ３５（３５Ａ，３５Ｂ）を形成する。このスパイラル流３５により吸気通路２３内を流れる新気に攪拌作用が起こり新気とＥＧＲガスとの混合が促される。
【００２９】
特に、第１導入口３２ＡからのＥＧＲガス流は絞り通路部３３により加速されて流速を増すため吸気通路２３内に生じるスパイラル流３５Ａはより強いものとなり、一方第２導入口３２Ｂについても、その開口部付近に前記第１導入口３２Ａからの高速流により低圧領域３６（図６参照）が発生していわゆるイジェクタ効果を生じるため大きな流速および流量が得られ、強いスパイラル流３５Ｂを生起する。
【００３０】
このため、高率のＥＧＲを実施した場合でもコレクタ２４から各分岐通路２５を介してエンジン各気筒へと流れ込むＥＧＲガスの割合を十分に均一化でき、これにより燃費および排気性能を確実に改善することができる。上述したように各導入口３２Ａ、３２ＢからのＥＧＲガスの流れを高速化しているので、前記の効果は、スロットルバルブを用いず、比較的低速でＥＧＲガスが吸気系に導入されるディーゼルエンジンにおいても顕著である。
【００３１】
図７、図８に本発明の第二の実施形態を示す。これは図示したように第２導入口３２Ｂの尖端部に吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状３７を付与したものである。この実施形態によれば、第１導入口３２ＡからのＥＧＲガスの噴出流が第２導入口３２Ｂの開口部付近を流れるときの低圧領域３６を有効利用してイジェクタ効果およびスパイラル流３５Ｂをより強めることができる。
【００３２】
図９、図１０に本発明の第三の実施形態を示す。これは第１導入口３２Ａの先端部に徐々に通路断面積が絞られる先細形状の絞り通路部３４を形成し、この絞り通路部３３を吸気通路２３の壁面に沿った曲率で湾曲した形状としたものである。このような構成によれば、絞り通路部３４からのガスの噴出流の流速が高くなり、第１導入口３２ＡからのＥＧＲガスの流を吸気通路壁面により近い部分に付勢してさらに減衰しにくい強いスパイラル流３５Ａを生起することができる。
【００３３】
図１１、図１２は本発明の第四の実施形態を示す。これは第２導入口３２Ｂを、吸気通路２３の通路断面の周上にて第１導入口３２Ｂに近接した位置に開口するように設けたものである。このような構成によれば、第１導入口３２Ａからの高速噴出流の速度をより有効利用して第２導入口３２ＢからのＥＧＲガスの噴出をいっそう促すことができる。
【００３４】
図１３、図１４は本発明の第五の実施形態を示す。これは第２導入口３２Ｂを、第１導入口３２Ａから噴出するＥＧＲガスにより吸気通路２３壁面に沿って生起されるスパイラル流３５Ａの流線上に開口するように、第１導入口３２Ａよりも新気流の下流側に距離Ｌだけ離れた位置に設けたものである。こうすることにより、第四の実施形態と同様に、第１導入口３２Ａからの噴出流を有効利用して第２導入口３２ＢからのＥＧＲガスの噴出を促進することができる。なお、前記距離Ｌの最適値は運転状態（吸気流量、ＥＧＲガス流量等）によって変化しうるので、最大にＥＧＲを施す運転域を中心に設定することで所要の効果を得るように図る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の従来例の要部縦断面図。
【図２】第二の従来例の斜視図。
【図３】第三の従来例の縦断面図。
【図４】本発明の第一の実施形態の全体構成を示す平面図。
【図５】上記第一実施形態のＥＧＲガス導入口部分の通路構造を示す側面図。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図。
【図７】本発明の第二の実施形態のＥＧＲガス導入口部分の通路構造を示す側面図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図。
【図９】本発明の第三の実施形態のＥＧＲガス導入口部分の通路構造を示す側面図。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図。
【図１１】本発明の第四の実施形態のＥＧＲガス導入口部分の通路構造を示す側面図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明の第五の実施形態のＥＧＲガス導入口部分の通路構造を示す側面図。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
２０      エンジン
２１      吸気マニホールド
２２      排気マニホールド
２３      吸気通路
２４      コレクタ
２５      分岐通路
３０      排気通路
３１      ＥＧＲ通路（外部還流通路）
３２Ａ    第１導入口
３２Ｂ    第２導入口
３３      絞り通路部
【図１】
0003539247.tif 000002
【図２】
0003539247.tif 000003
【図３】
0003539247.tif 000004
【図４】
0003539247.tif 000005
【図５】
0003539247.tif 000006
【図６】
0003539247.tif 000007
【図７】
0003539247.tif 000008
【図８】
0003539247.tif 000009
【図９】
0003539247.tif 000010
【図１０】
0003539247.tif 000011
【図１１】
0003539247.tif 000012
【図１２】
0003539247.tif 000013
【図１３】
0003539247.tif 000014
【図１４】
0003539247.tif 000015