(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するハウジングと、上記ハウジング内に設けられて、ハウジングの内部空間を内方側の混合室と外方側の外周通路とに区分する筒状の内部隔壁と、この内部隔壁に形成されて上記混合室と上記外周通路とを連通させる開口部と、上記内部隔壁の軸心に対して傾斜させて該ハウジングに接続されて上記混合室に外気を導入する外気導入管と、上記ハウジングに接続されるとともに上記外周通路と上記開口部を介して上記混合室にガスを導入するガス導入管と、上記混合室内で混合された外気とガスとの混合ガスをハウジングの外部へ排出する出口とを備えて、
上記外気導入管を介して上記混合室に外気を導入するとともに上記ガス導入管から外周通路と開口部を介して混合室にガスを導入して、混合室内で外気とガスを混合させてから混合ガスを上記出口から排出するようにしたガス導入装置において、
上記外気導入管の軸心の延長線が上記内部隔壁と交差する位置に上記開口部としての切欠き部を形成したことを特徴とするガス導入装置。
【請求項２】
上記内部隔壁の内周部と外気導入管の内周部とは連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス導入装置。
【請求項３】
上記切欠き部は、上記内部隔壁の軸方向に沿って長孔状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス導入装置。
【請求項４】
上記内部隔壁には上記切欠き部から連続して円周方向の全域又は一部にわたって円周方向の隙間が形成されており、該円周方向の隙間も上記開口部の一部を構成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガス導入装置。
【請求項５】
上記ガスはＥＧＲガスであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガス導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス導入装置に関し、より詳しくは、例えばＥＧＲガスと外気とを混合させてから燃焼室へ導入する場合に好適なガス導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＧＲ（排気ガス再循環装置）に用いるガス導入装置として例えば特開２０１１−１７９３５１号や特開２０１０−２５５５８１号に示した構成を備えたものは公知である。これらの先行例に示すように、従来一般的なガス導入装置は、ハウジング内に下方側からＥＧＲガスを導入するとともに、上方側からハウジング内に新鮮な外気を導入するようにしている。それにより、ハウジング内でＥＧＲガスと外気とを混合させた後にハウジングの出口から混合ガスを下流側へ排出するようになっている。
また、従来のガス導入装置としてＥＧＲガスと外気との濃度ムラを抑制するための提案がなされている（例えば特許文献１、特許文献２）。すなわち、特許文献１のガス導入装置においては、ハウジングの中実部分に内部隔壁１７を設けることで、その内方側を混合室（吸気通路１４）とする一方、外方側をガス通路として構成している。そして、ハウジング内の混合室に外気を流通させるとともに上記ガス通路の開口からＥＧＲガスを混合室に供給して、外気とＥＧＲガスを混合室内で混合させてから外部へ排出するようになっている。
他方、特許文献２のガス導入装置においては、外方パイプ内に内方パイプを配置するとともに、該内方パイプの円周方向複数箇所にＥＧＲガスの出口９となる貫通孔を穿設している。そして、内方パイプ内の吸気通路５に外気を流通させた状態において、内方パイプの外周部と外方パイプとの間の外周通路にＥＧＲガスを供給することにより、上記複数の出口９からＥＧＲガスが吸気通路５内に導入されて、吸気通路５内の外気とＥＧＲガスが混合されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４０５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−６４１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来一般的なガス導入装置においては、ハウジング内でＥＧＲガスと新鮮な外気とを混合する際に混合ガスの濃度ムラが生じやすいという欠点があった。より詳細には、ＥＧＲガスが例えば１００℃であって、他方、外気が２５℃というように、ＥＧＲガスと外気とは温度差があるので、従来のガス導入装置においては、温度差が原因となってＥＧＲガスと外気とを濃度ムラなく混合させるのが困難であった。
また、２種類のガスの濃度ムラを抑制することを意図した上記特許文献１及び特許文献２のガス導入装置であっても、温度差が原因となってＥＧＲガスと外気とを効率的に混合するのが困難であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、本発明は、内部空間を有するハウジングと、上記ハウジング内に設けられて、ハウジングの内部空間を内方側の混合室と外方側の外周通路とに区分する筒状の内部隔壁と、この内部隔壁に形成されて上記混合室と上記外周通路とを連通させる開口部と、上記内部隔壁の軸心に対して傾斜させて該ハウジングに接続されて上記混合室に外気を導入する外気導入管と、上記ハウジングに接続されるとともに上記外周通路と上記開口部を介して上記混合室にガスを導入するガス導入管と、上記混合室内で混合された外気とガスとの混合ガスをハウジングの外部へ排出する出口とを備えて、
上記外気導入管を介して上記混合室に外気を導入するとともに上記ガス導入管から外周通路と開口部を介して混合室にガスを導入して、混合室内で外気とガスを混合させてから混合ガスを上記出口から排出するようにしたガス導入装置において、
上記外気導入管の軸心の延長線が上記内部隔壁と交差する位置に上記開口部としての切欠き部を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、後述する出口での温度の計測データからも理解できるように、上記開口部としての切欠き部を介して外気とガスとを効率的に混合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図３】図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図４】図１における要部の連結前の状態を示す断面図。
【図５】図１に示した実施例の出口における混合ガスの温度分布を示す図。
【図６】従来品の出口における混合ガスの温度分布を示す図。
【図７】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図９】図８のＩＸ―ＩＸ線に沿う要部の断面図。
【図１０】図７における要部の連結前の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において１は自動車に搭載されるＥＧＲ用のガス導入装置である。このガス導入装置１はＥＧＲガスＧ１と新鮮な外気Ｇ２とをハウジング２内に受け入れて混合させるようになっており、ハウジング２内で混合されたＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２との混合ガスＧ３は、ハウジング２の出口２Ａから給送パイプ３を介して図示しない燃焼室へ給送されるようになっている。
【０００９】
ガス導入装置１は、概略筒状のハウジング２と、このハウジング２の底部に穿設されてハウジング２内にＥＧＲガスＧ１を導入するガス導入通路４と、このガス導入通路４を開閉する弁機構５と、ハウジング２の軸方向のリヤ側（図１における右側）に連設されてハウジング２内に外気を導入する外気導入管６と、ハウジング２の軸方向のフロント側（図１における左側）に形成された混合ガスＧ３の出口２Ａとを備えている。
【００１０】
ハウジング２におけるフロント側の端部に近い位置からリヤ側の端部に近接する位置にわたって、薄肉の円筒状をした内部隔壁７が設けられている。ハウジング２における内部隔壁７の内方側の空間がＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２とを混合させるための混合室１１となっている。内部隔壁７からリヤ側へ連続させて外気導入管６が形成されており、該外気導入管６を介して混合室１１内に新鮮な外気Ｇ２が導入されるようになっている。この外気導入管６の軸心Ｃ２は、円筒状の内部隔壁７の軸心Ｃ１を通る仮想の水平面に対して所定の角度θを有するように配置されている。この角度θはガス導入装置１の自動車への搭載位置に応じて適宜設定することができる。
【００１１】
他方、内部隔壁７の隣接外方位置には、円周方向に連続する環状の外周通路１０が形成されており、この外周通路１０は上記ガス導入通路４の上方部分を構成している。
ガス導入通路４を開閉する弁機構５は、ハウジング２の段付大径孔に形成された環状の弁座１２と、弁軸１３の下端部に連結されて上記弁座１２に接離する弁体１４とを備えている。ハウジング２を貫通させた弁軸１３の上端部には図示しないアクチュエータが連結されており、該アクチュエータによって所要時に弁軸１３が昇降されると、弁体１４が弁座１２に接離してガス導入通路４が開閉されるようになっている。図１、図２に示したように、アクチュエータによって弁体１４が弁座１２から離座してガス導入通路４が開放された際には、ガス導入通路４に接続されたガス導入管１５を介してＥＧＲガスＧ１がガス導入通路４内に導入され、その上方部となる外周通路１０内にも導入されるようになっている。
【００１２】
そして、本実施例においては、このように外周通路１０内まで導入されたＥＧＲガスＧ１を、主として内部隔壁７に形成された開口部としての切欠き部７Ａを介して混合室１１に導入させるようになっている。
より詳細には、上記内部隔壁７には、軸方向の略中央部から軸方向の前後所定範囲にわたって長孔状の切欠き部７Ａが形成されている。この開口部としての切欠き部７Ａを介して混合室１１と外周通路１０が連通している。切欠き部７Ａが形成される軸方向の範囲は、実質的に上記内部隔壁７を設けた軸方向の範囲と同一であり、換言すると外周通路１０が形成される軸方向の範囲にわたって開口部としての切欠き部７Ａが形成されている。
【００１３】
上記切欠き部７Ａは、外気導入管６の軸心Ｃ２の延長線が内部隔壁７と交差する位置に形成されている（図２参照）。本実施例においては、この内部隔壁７の切欠き部７Ａを介して外周通路１０内のＥＧＲガスＧ１と混合室１１内に導入された一部の外気Ｇ２とが相互に流通することで、混合室１１内でＥＧＲガスＧ１と新鮮な外気Ｇ２とを効率的に混合させるようになっている。
より詳細には、上記弁機構５によりガス導入通路４が開放されて外周通路１０内までＥＧＲガスＧ１が導入される際には、外気導入管６からも上記切欠き部７Ａに向けて最大の流速で新鮮な外気Ｇ２が導入される。そのため、外気Ｇ２は混合室１１内に導入されると同時に外気Ｇ２の一部が切欠き部７Ａを貫通して外周通路１０内まで迅速に侵入し、そこのＥＧＲガスＧ１と混合される。そして、外周通路１０内で混合された混合ガスＧ３は切欠き部７Ａを介して混合室１１内に導入される。
【００１４】
このように、内部隔壁７の切欠き部７Ａを介して外周通路１０内のＥＧＲガスＧ１と混合室１１内に導入された外気Ｇ２とが相互に流通し合うことになり、それにより、混合室１１内でＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２とを効率的に混合させて混合ガスＧ３を形成することができる。そして、このように混合室１１内で混合された混合ガスＧ３は、ハウジング２の出口２Ａから給送パイプ３を介して下流側の燃焼室へ給送されるようになっている。
【００１５】
ここで、本実施例のガス導入装置１により２５℃の新鮮な外気Ｇ２と１００℃のＥＧＲガスＧ１とを混合させた混合ガスＧ３について、ハウジング２の出口２Ａにおいて計測した混合ガスＧ３の温度分布を示したものが図５である。この図５から理解できるように、温度分布としては混合ガスＧ３は約３１℃から約４９℃の範囲内にあり、ハウジング２内への導入時のＥＧＲガスＧ１が１００℃であったことを考慮すると、外気Ｇ２とＥＧＲガスＧ１とがガス導入装置１により効率的に混合されていることが理解できる。
一方、従来品のガス導入装置において、２５℃の新鮮な外気と１００℃のＥＧＲガスとを混合させた混合ガスについて、ハウジングの出口で計測した混合ガスの温度分布を示したものが図６である。なお、ここでの従来品のガス導入装置は、例えば特開２０１１−１７９３５１号や特開２０１０−２５５５８１号に開示されているように、ハウジング内に下方側からＥＧＲガス導入するとともに、上方側からハウジング内に新鮮な外気を導入する構成となっている。この図６から理解できるように、従来品においては、混合ガスの温度分布としては約２７℃から約８３℃までの範囲にあり、出口の断面上における各部位によって温度差が大きい事が理解できる。この従来品との比較からも明らかなように、本実施例のガス導入装置１は、外気Ｇ２とＥＧＲガスＧ１とを効率的に混合できることが明らかである。
【００１６】
次に、本実施例のガス導入装置１の特徴は、上記ハウジング２と外気導入管６とを形成するに当たって、それらを軸方向フロント側の第１部材２１と軸方向リヤ側の第２部材２２との２部材に分けて鋳造し、その後、それらを軸方向において一体に連結することである。
より詳細には、図３ないし図４に示すように、フロント側の第１部材２１は、概略円筒状の本体部２１Ａと、この本体部２１Ａの下部の外周部に連設されたブロック状の基部２１Ｂとを備えている。この基部２１Ｂのフロント側（図面上の左方側）の端面と本体部２１Ａのフロント側の端面は同一平面上に位置しており、そこに上記給送パイプ３が連結されるようになっている（図１参照）。
【００１７】
基部２１Ｂのリヤ側（図面上の右側）の端面２１Ｃは、本体部２１Ａのリヤ側の端面２１Ｄ（先端部）よりもリヤ側まで突出させてあり、その突出部分の上面によって他方の第２部材２２を支持する支持部２１Ｅが形成されている。
本体部２１Ａは、フロント側の端面に近い領域が肉厚の肉厚筒状部２１Ａａとなっており、そこよりもリヤ側の箇所は肉厚を薄くした大径筒状部２１Ａｂとなっており、さらに本体部２１Ａには上記肉厚筒状部２１Ａａのリヤ側端部からリヤ側へ伸びる第１小径筒状部２１Ａｃが形成されている。上記大径筒状部２１Ａｂは、第１小径筒状部２１Ａｃを囲繞してそこよりも所定寸法だけリヤ側へ延びている。第１小径筒状部２１Ａｃは円周方向全域にわたって円筒状に形成されており、その円周方向の所要箇所にリヤ側端部２１Ａｄまで開口する軸方向の切欠き部７Ａが形成されている。また、この他に第１小径筒状部２１Ａｃには、円周方向の２箇所にリヤ側端部２１Ａｄに開口する弁軸１３用の切欠き部２１Ａｅが形成されている（図１、図３参照）。
【００１８】
一方、本体部２１Ａの下部に連設された基部２１Ｂには、底部から上記本体部２１Ａの大径筒状部２１Ａｂの内周面まで貫通する大径の段付孔２１Ｂａが形成されており、この段付孔２１Ｂａがガス導入通路４の下方部分を構成している。そして、この段付孔２１Ｂａに環状の弁座１２が装着されるようになっている。また、基部２１Ｂの底部に開口した段付孔２１Ｂａを囲繞して上記ガス導入管１５が接続されるようになっている（図１参照）。
第１部材２１は以上のように構成されており、このように構成された第１部材２１はアルミ合金やＦＣ２００等の鋳鉄を材料として製造される。
【００１９】
他方、リヤ側の第２部材２２は、フロント側に位置する第２小径筒状部２２Ａと、この第２小径筒状部２２Ａのリヤ側端部の外周部から半径方向外方へ伸びるフランジ部２２Ｂと、第２小径筒状部２２Ａおよびフランジ部２２Ｂから連続してリヤ側へ延びる外方筒状部２２Ｃとを備えている。この外方筒状部２２Ｃは、第２小径筒状部２２Ａの軸心に対して所定角度（本実施例では１８°）傾斜させて設けられている。
この第２小径筒状部２２Ａは上記第１部材２１の第１小径筒状部２１Ａｃと同様に形成されている。つまり、第２小径筒状部２２Ａの外径、内径および肉厚は、第１部材２１の第１小径筒状部２１Ａｃの外径、内径及び肉厚と同じ寸法に設定されている。また、この第２小径筒状部２２Ａには、上記他方の第１小径筒状部２１Ａｃの切欠き部７Ａと対向する位置に、フロント側の端部２２Ａａで開口する切欠き部７Ａが形成されている。さらに、この第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａにも弁軸１３用の切欠き部２２Ａｂが２箇所形成されている（図１、図３参照）。
第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａの軸方向寸法Ｌ１は、相手材である第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂの軸方向寸法Ｌ２から第１小径筒状部２１Ａｃの軸方向寸法Ｌ３を減算した長さよりも少し短い寸法に設定されている。換言すると、Ｌ２の長さよりも、Ｌ１とＬ３を加算した長さが僅かに短くなるように、両第２小径筒状部２２Ａ、２１Ａｃの軸方向長さが設定されている。
第２部材２１は以上のように構成されており、この第２部材２１はアルミ合金やＦＣ２００等の鋳鉄を材料として製造される。
【００２０】
そして、上述した構成を有する上記第１部材２１と第２部材２２とを別個に鋳造したら、その後に、それらを軸方向において連結するようになっている。つまり、第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂ内にリヤ側から第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａを挿入し、かつフランジ部２２Ｂのフロント側の端面を大径筒状部２１Ａｂのリヤ側の端面２１Ｄ（先端部）に当接させる（図１、図４参照）。また、それと同時にフランジ部２２Ｂの下端部を第１部材２１の支持部２１Ｅに載置させる。これにより、第１部材２１と第２部材２２とは軸方向および円周方向において位置決めされるとともに、両部材２１、２２が一体に連結されたことになる。また、両部材２１、２２の軸心は同一軸線上に位置する。つまり、図１に示した状態となる。
この連結状態となれば、第１小径筒状部２１Ａｃのリヤ側の端部２１Ａｄと、第２小径筒状部２２Ａのフロント側の端部２２Ａａとは僅かに離隔して隙間ｇが生じ、その状態において第１小径筒状部２１Ａｃ、２２Ａとが軸方向に直列に配置される（図１、図３参照）。つまり、これら第１小径筒状部２１Ａｃ、２２Ａによって上述した内部隔壁７が構成されるとともに、同一軸線上に位置した両部材２１、２２の軸心が内部隔壁７の軸心Ｃ１となる。前述したように、この内部隔壁７の内方側に上記混合室１１が形成される。また、第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの外周面と第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂの内周面との間に上記外周通路１０が形成される。さらに、第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの各切欠き部７Ａは上記隙間ｇを挟んで軸方向に直列に位置しており、これらの第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの切欠き部７Ａによって前述した内部隔壁７の開口部としての切欠き部７Ａが構成される。
また、第２部材２２の外方筒状部２２Ｃによって上記外気導入管６が構成されている。この外気導入管６は内部隔壁７の軸心Ｃ１に対して所定角度θ（本実施例では１８°）傾斜させて形成されている。そして、外方筒状部２２Ｃからなる外気導入管６の軸心Ｃ２の延長線が内部隔壁７（第１小径筒状部２１Ａｃ、第２小径筒状部２２Ａ）と交差する位置に、上記切欠き部７Ａが形成されている。
換言すると、内部隔壁７に形成された切欠き部７Ａは、外気導入管６から新鮮な外気Ｇ２が混合室１１内に導入される際に外気Ｇ２の流速が最大となる箇所に形成されている。
【００２１】
以上のように、本実施例のガス導入装置１は、ハウジング２をフロント側の第１部材２１とリヤ側の第２部材２２とに分割し、それらを別個に鋳造してから軸方向において一体に連結させるようになっている。したがって、本実施例においては、内部が複雑な構成となっているハウジング２全体を一体物で鋳造する場合と比較して、鋳型の製作等の鋳造作業が簡略となり、ガス導入装置１の製造を容易に行うことができる。
【００２２】
次に、図７ないし図１０は本発明の第２実施例を示したものである。この第２実施例は、上記第１実施例の内部隔壁７における円周方向の略半分を切欠いて半円筒状に形成するとともに、内部隔壁７の切欠き部７Ａを省略したものである。そのため、この第２実施例においては、内部隔壁１０７は軸心Ｃ１を通る仮想の水平面よりも略下方側だけに形成されている。つまり、内部隔壁１０７を構成する第１部材１２１の第１小径円筒部１２１Ａｃと、第２部材１２２の第２小径円筒部１２２Ａは、直交方向の断面がＵ字形となる半円筒状に形成されている。そして、内部隔壁１０７の隣接下方側の空間部が外周通路１１０となり、内部隔壁１０７の内部（内部隔壁１０７よりも上部の空間）が混合室１１１となっている。この第２実施例においては、上記第１実施例の切欠き部７Ａに相当する切欠き部は内部隔壁１０７には形成されていない。この第２実施例においては、半円筒状をした内部隔壁１０７の円周方向隣接位置となる切欠き部分が開口部となり、そこを介して外周通路１１０と混合室１１１が連通する構成となる。その他の構成は上記第１実施例と同じであり、この第２実施例においては第１実施例と対応する各部材にそれぞれ１００を加算した番号を付している。
この第２実施例においても、第１部材１２１と第２部材１２２とを別個に鋳造した後に両者を軸方向において一体に連結することにより、ハウジング１０２および外気導入管１０６を形成することができる。そのため、複雑な内部構成を有するハウジング１０２等を単一品として鋳造する場合と比較して、この第２実施例によればガス導入装置１０１を容易に製造することができる。
また、この第２実施例においては、内部隔壁１０７の上半分が省略された半円筒状となっているので、下方側からガス導入通路１０４に導入されたＥＧＲガスＧ１は、内部隔壁１０７の外周面に沿って外周通路１１０内を左右両側から上昇して混合室１１１内に導入され、その状態で混合室１１１内で外気Ｇ２と混合されることになる。そのため、この第２実施例においても、混合室１１１内でＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２とを効率的に混合させることが可能である。
【００２３】
なお、上記図１〜図４に示した第１の実施例においては、円周方向全域において第１小径筒状部２１Ａｃと第２小径筒状部２２Ａとの間に軸方向の隙間ｇが形成されていたが（図３参照）、この隙間ｇを無くしてそれら第１小径筒状部２１Ａｃのリヤ側端部２１Ａｄと第２小径筒状部２２Ａのフロント側の端部２２Ａａを当接させても良い。この考え方は、図７〜図１０に示した第２実施例においても同様に採用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１‥ガス導入装置                  ２‥ハウジング
２Ａ‥出口                        ６‥外気導入通路
７‥内部隔壁                      ７Ａ‥切欠き部（開口部）
１０‥外周通路                    １１‥混合室
１５‥ガス導入管                  Ｇ１‥ＥＧＲガス
Ｇ２‥外気                        Ｇ３‥混合ガス
Ｃ１‥内部隔壁７の軸心            Ｃ２‥外気導入管６の軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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【図６】
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