(57)【要約】【課題】狭いスペースに配置でき、開閉弁へのＥＧＲガスの吹き返しを防止することのできるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】バルブ板２７ｂ２が、第１の角度から第２の角度までの範囲内で傾くように規定し、バルブ板２７ｂ２は、バルブ板２７ｂ２と鏡像関係になるような傾きに規定する。バルブ板２７ａ，２７ｂそれぞれは、合流部１９に対して鏡像関係を維持するように回転する。ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂは、合流部１９に対して鏡像関係を保つように配置される。【選択図】図２
2006070843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
新気が流通する２つの新気流通経路と、
ＥＧＲガスが流通し、前記２つの新気流通経路のそれぞれと連通するＥＧＲ通路と、
前記２つの新気流通経路と連通し、それぞれの前記新気流通経路内を流通する前記新気と前記ＥＧＲガスとが混合した２つの混合ガスが、それぞれの前記新気流通経路から流れ込む２つの吸気経路と、
前記２つの新気流通経路内にそれぞれ１つずつ設けられ、それぞれの前記新気流通経路内を流通する前記新気の流量を調整するスロットルバルブと
を備え、
前記各新気流通経路と前記ＥＧＲ通路との接続口から前記それぞれのスロットルバルブまでの距離が等しくなるように、前記それぞれのスロットルバルブが配置され、
前記それぞれのスロットルバルブは、開放時に、前記ＥＧＲ通路側の端部間の距離が拡大するように、互いに鏡像関係を維持するように回転することを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲガスが前記ＥＧＲ通路内を鉛直上向きに流れるように配置して、前記スロットルバルブの回転軸の延長線方向から前記スロットルバルブを見たときに、
前記スロットルバルブが、前記新気流通経路内における前記新気の流れ方向に垂直となる第１の角度から、
前記第１の角度において前記スロットルバルブの上端部が、前記新気の流れ方向に９０°回転した第２の角度まで
の範囲内において、
前記スロットルバルブが傾いて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記スロットルバルブの前記回転軸は、前記新気の流れ方向に垂直な平面上にあり、
前記回転軸の傾斜角は、
前記新気の流れ方向に垂直な平面上にあり、かつ前記ＥＧＲ通路の長手方向に垂直な平面上にある基準軸に対して、
±２２．５°以内であることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記２つの吸気経路は、その上流にある前記２つの新気流通経路との接続口に近接した位置で、互いに連通していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス中の有害成分である窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するために、吸気管に不活性の排気ガスを再循環させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が知られている。
例えば、ディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ装置の概要を図６に示す。大気から導入された空気（新気）の流量を調整する開閉弁を有するディーゼルスロットルバルブ５１を備えた吸気管５２に、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ５３を備えたＥＧＲ通路５４が接続されている。ＥＧＲガスを吸気管５２に循環させる際、ＥＧＲガスがディーゼルスロットルバルブ５１に吹きかかると、ＥＧＲガス中のカーボンにより、ディーゼルスロットルバルブ５１が固着して動作不可能となる場合がある。この対策として、吸気システムが１系統の場合には、ディーゼルスロットルバルブ５１の開度方向を規定することが特許文献１に記載されている。また、他の対策として、吸気管５２とＥＧＲ通路５４との接続位置５５から離してディーゼルスロットルバルブ５１を設けることが特許文献２に記載されている。特許文献２に記載されている対策は、吸気システムが２系統の場合にも適用されている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−１２３９４７号公報
【特許文献２】実開昭５６−１０７９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年のエンジンには様々なデバイスが取り付けられているため、エンジンスペースが限られ、吸気管５２とＥＧＲ通路５４との接続位置５５から離してディーゼルスロットルバルブ５１を設けることが困難であるといった問題点があった。
また、ＥＧＲ流量を大きくしていくと、ＥＧＲガスがディーゼルスロットルバルブ５１に吹き返すようになり、これによってＥＧＲ中のカーボンがディーゼルスロットルバルブ５１に付着してデポジットとなることが知られている。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、狭いスペースに配置でき、開閉弁へのＥＧＲガスの吹き返しを防止することのできるＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るＥＧＲ装置は、新気が流通する２つの新気流通経路と、ＥＧＲガスが流通し、２つの新気流通経路のそれぞれと連通するＥＧＲ通路と、２つの新気流通経路と連通し、それぞれの新気流通経路内を流通する新気とＥＧＲガスとが混合した２つの混合ガスが、それぞれの新気流通経路から流れ込む２つの吸気経路と、２つの新気流通経路内にそれぞれ１つずつ設けられ、それぞれの新気流通経路内を流通する新気の流量を調整するスロットルバルブとを備え、各新気流通経路とＥＧＲ通路との接続口からそれぞれのスロットルバルブまでの距離が等しくなるように、それぞれのスロットルバルブが配置され、それぞれのスロットルバルブは、開放時に、ＥＧＲ通路側の端部間の距離が拡大するように、互いに鏡像関係を維持するように回転することを特徴とする。これにより、ＥＧＲガスは開閉弁へ吹きかからずに、新気と混合されて吸気系へ送られることになる。
また、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路内を鉛直上向きに流れるように配置して、スロットルバルブの回転軸の延長線方向からスロットルバルブを見たときに、スロットルバルブが、新気流通経路内における新気の流れ方向に垂直となる第１の角度から、第１の角度においてスロットルバルブの上端部が、新気の流れ方向に９０°回転した第２の角度までの範囲内において、スロットルバルブが傾いて配置されるようにすることが好ましい。
さらに、スロットルバルブの回転軸は、新気の流れ方向に垂直な平面上にあり、回転軸の傾斜角は、新気の流れ方向に垂直な平面上にあり、かつＥＧＲ通路の長手方向に垂直な平面上にある基準軸に対して、±２２．５°以内であるようにしてもよい。
また、２つの吸気経路は、その上流にある前記２つの新気流通経路との接続口に近接した位置で、互いに連通していてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、開閉弁が第１の角度から第２の角度までの範囲内で傾くように規定し、開閉弁の配置及び動きが共に鏡像関係を保つ状態にしたので、狭いスペースに配置でき、開閉弁へのＥＧＲガスの吹き返しを防止することができる。これにより、ＥＧＲガス中のカーボンにより、開閉弁が固着するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関を、図１に模式的に示す。内燃機関１は、Ｖ型８気筒ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、Ｖ字状に配列された左右のバンクに４つずつ合計８つの気筒を備えている。左側バンクの各気筒の燃焼室３には、一対の排気ポート５と一対の吸気ポート７とが設けられ、それぞれに排気マニホールド３３と吸気マニホールド３４とが接続されている。排気マニホールド３３には排気管９が接続され、排気管９は図示しないマフラーに接続されている。以上のような構成は、右側バンクにおいても左右対称に同様に設けられている。
図示しない２つのエアクリーナーに接続された新気流通経路である２本の新気供給管１７ａ，１７ｂのそれぞれが、吸気マニホールド３４に向かって延びている。新気供給管１７ａ，１７ｂのそれぞれには、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂが設けられている。
左右それぞれの排気マニホールド３３には、ＥＧＲ通路２８が接続され、このＥＧＲ通路２８には、ＥＧＲクーラー３５及びＥＧＲバルブ３７が設けられている。２本のＥＧＲ通路２８は合流して１本のＥＧＲ通路２９となっている。ここで、ＥＧＲ通路２８，２９、ＥＧＲクーラー３５、及びＥＧＲバルブ３７は、ＥＧＲ装置を構成する。
新気供給管１７ａ，１７ｂ及びＥＧＲ通路２９は、合流部１９において接続されている。合流部１９では、新気供給管１７ａ，１７ｂそれぞれに、吸気管１５，２１の一端が接続されており、それぞれの他端が、左右の吸気マニホールド３４に接続されている。
【０００９】
次に、図２及び図３に基づいて、図１のＡの部分について詳しく説明する。
新気供給管１７ａ，１７ｂは、合流部１９では直接には接続せず、それぞれの先端部の間に空間３２が形成されている。新気供給管１７ａ，１７ｂのそれぞれに垂直に、図２の紙面下方から紙面上方にＥＧＲ通路２９が延びて接続されている。ＥＧＲ通路２９と新気供給管１７ａ，１７ｂのそれぞれとの接続部分には、ＥＧＲ接続口３１ａ，３１ｂが形成されている。
一方、合流部１９において、図３の紙面下方に向かって延びる吸気管１５，２１の一端がそれぞれ、新気供給管１７ａ，１７ｂに接続されている。新気供給管１７ａ，１７ｂのそれぞれと、吸気管１５，２１のそれぞれとの接続部分には、接続口１５ａ，２１ａが形成されている。吸気管１５，２１のそれぞれは、左右の吸気マニホールド３４に向かって延びている。
【００１０】
ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂはそれぞれ、ＥＧＲ接続口３１からの距離が等しくなるように、新気供給管１７ａ，１７ｂ内に設けられている。ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂはそれぞれ、回転軸２７ａ１，２７ｂ１とバルブ板２７ａ２，２７ｂ２とを備えている。回転軸２７ａ１，２７ｂ１は、新気供給管１７ａ，１７ｂ内を新気が流れる方向に対して垂直な平面上にあり、かつＥＧＲ通路２９の新気供給管１７ａ，１７ｂへの接続方向（以下、長手方向と称する）に対して垂直な平面上にあるように、新気供給管１７ａ，１７ｂ内に回転自在に取り付けられている。
バルブ板２７ａ２，２７ｂ２は、新気供給管１７ａ，１７ｂの内径とほぼ同等かやや小さい直径を有する円形の板であり、回転軸２７ａ１，２７ｂ１に固定されている。図２に示されるように、図示しない回転装置によって回転軸２７ａ１が回転されることによって、バルブ板２７ａ２はＢ又はＣ方向に回転され、図示しない回転装置によって回転軸２７ｂ１が回転されることによって、バルブ板２７ｂ２はＢ’又はＣ’方向に回転されるように構成されている。ただし、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂの開度を変える場合において、バルブ板２７ａ１がＢ方向に回転する場合には、バルブ板２７ｂ１はＢ’方向に回転し、バルブ板２７ａ１がＣ方向に回転する場合には、バルブ板２７ｂ１はＣ’方向に回転する。つまり、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２はそれぞれ、鏡像関係にある方向に連動するようになっている。
【００１１】
次に、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２それぞれが回転する範囲について、図２に基づいて、バルブ板２７ｂ２を例にして説明する。
バルブ板２７ｂ２が、新気供給管１７ｂ内を新気が流れる方向に垂直となる状態を第１の角度とする。第１の角度におけるバルブ板の端部２７ｂ３が、新気の流れ方向に９０°回転した状態を第２の角度とする。バルブ板２７ｂ２は、第１の角度から第２の角度の範囲内で傾いた状態になるように規定する。バルブ板２７ａ２については、合流部１９に対して、バルブ板２７ｂ２と鏡像関係を維持するように、傾くように規定する。バルブ板２７ａ２，２７ｂ２はそれぞれ、全閉状態の第１の角度から開放状態の第２の角度に至る際に、それぞれのＥＧＲ通路２９側の端部２７ａ４，２７ｂ４間の距離が拡大するように、互いに鏡像関係を維持するように回転する。したがって、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２は、図２において、「ハ」の字を構成し得る状態になっている。
以上より、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂは、合流部１９に対して、配置及び動きが共に鏡像関係を保つようになっている。
【００１２】
次に、この実施の形態に係る排気ガス還流装置の動作について説明する。
図１に示されるように、内燃機関１が稼動されると、図示しない吸気ダクトから取り入れられた空気（新気）は、図示しないエアクリーナーで異物等が除去された後、２つの新気供給管１７ａ，１７ｂを通り、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂによって流量を調整される。後述するＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路２９を通り、ＥＧＲ接続口３１ａ，３１ｂから新気供給管１７ａ，１７ｂへ入り込み、新気供給管１７ａ，１７ｂを流れてきた新気と混合される。新気供給管１７ａ，１７ｂ内のそれぞれの混合ガスは、接続口１５ａ，２１ａから吸気管１５，２１へ流れ込み、左右の吸気マニホールド３４に送られる。左右のバンクに設けられた４つずつ合計８つの気筒内の燃焼室にて、燃料と共に燃焼・爆発されて、左右の排気マニホールド３３へ排気ガスとして排出される。排気ガスの大部分は排気管９を通り、図示しないマフラーから大気中に排出されるが、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲ通路２８を通り、ＥＧＲクーラー３５で冷却され、ＥＧＲバルブ３７によって流量を調節され、ＥＧＲ通路２９を通って、ＥＧＲ接続口３１ａ，３１ｂから新気供給管１７ａ，１７ｂ内に流れ込む。
【００１３】
次に、ＥＧＲガスがどの部分にどのくらいの割合で存在するかを算出し、その結果を図４に示す。ここで、ＥＧＲガスがどのくらいの割合で存在するかを示す指標として、ＥＧＲ率を用いた。ＥＧＲ率とは、新気とＥＧＲガスとの合計量に対するＥＧＲガスの割合を意味する。図４において、網掛けされた領域は、ＥＧＲ率が０％、すなわちＥＧＲガスが混合していない領域を示している。この領域内に、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂが存在している。したがって、ＥＧＲガスが、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂに吹きかかることなく、新気供給管１７ａ，１７ｂそれぞれを流通してきた新気と混合されて、吸気管接続口１５ａ，２１ａを通って吸気管に送られる。
これに対し、図２が示す方向から見たときに、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２を逆「ハ」の字状態にしたり、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２の配置を鏡像関係とせずに、互いに平行になるように傾けたりした場合には、どちらか一方のディーゼルスロットルバルブが、ＥＧＲ率が０％でない領域に入る結果になった。
【００１４】
このように、バルブ板２７ａ２，２７ｂ２のそれぞれが、第１の角度から第２の角度までの範囲内で傾くように規定し、合流部１９に対してディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂの配置及び動きが共に鏡像関係を保つ状態にした。これにより、ＥＧＲ通路２９を通ってＥＧＲ接続口３１ａ，３１ｂから新気供給管１７ａ，１７ｂ内へ流れ込んだＥＧＲガスが、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂに吹きかかるのを防止することができる。したがって、ＥＧＲガス中のカーボンによって、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂが固着するのを防ぐことができる。
また、このようなＥＧＲガスのディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂへの吹き返しを防止する方法は、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂの開閉状態を調整するのみであるため、狭いスペースにおいて特に有効であり、また、新たな部品や装置等が必要ないことから、コスト増加や重量の増加も抑えることができる。
【００１５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るＥＧＲ装置を図５に基づいて説明する。尚、実施の形態２において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図５に示されるように、このＥＧＲ装置の構成は、実施の形態１に対して、吸気管１５，２１の延びる方向を反対向きにし、ＥＧＲ通路２９内をＥＧＲガスが流れる方向と、吸気管１５，２１内をＥＧＲガスと新気との混合ガスが流れる方向とが、同じになるようにしたものである。
このような構成でも、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂの配置及び動きの関係が、実施の形態１と同じであるため、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【００１６】
実施の形態１及び２では、ディーゼルスロットルバルブ２７ａ，２７ｂの回転軸２７ａ１，２７ｂ１が、新気供給管１７ａ，１７ｂ内を新気が流れる方向に対して垂直な平面上にあり、かつＥＧＲ通路２９の長手方向に対して垂直な平面上にあるように、新気供給管１７ａ，１７ｂ内に固定しているが、これに限定されるものではない。ここで、新気供給管１７ａ，１７ｂ内を新気が流れる方向に対して垂直な平面上にあり、かつＥＧＲ通路２９の長手方向に対して垂直な平面上にある基準軸（実施の形態１及び２における回転軸２７ａ１，２７ｂ１の延長線に相当する）を考える。回転軸２７ａ１，２７ｂ１が、新気供給管１７ａ，１７ｂ内を新気が流れる方向に対して垂直な平面上にあり、かつ基準軸に対して傾斜角が±２２．５°以内になるように、回転軸２７ａ１，２７ｂ１を傾けて固定しても、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
実施の形態１及び２では、内燃機関１として、Ｖ型８気筒ディーゼルエンジンを用いたが、これに限定されるものではなく、直列型であったり気筒数が異なったりしていてもよい。さらに、ディーゼルエンジンではなく、ガソリンエンジンでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関の模式図である。
【図２】図１のＡの部分の側面図である。
【図３】図１のＡの部分の平面図である。
【図４】実施の形態１において、ＥＧＲガスの分布を表す図である。
【図５】実施の形態２に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、図１のＡの部分に対応する部分の平面図である。
【図６】従来のＥＧＲ装置の模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１５，２１  吸気管（吸気経路）、１５ａ，２１ａ  新気吸気管と吸気管との接続口、１７ａ，１７ｂ  新気供給管（新気流通経路）、２７ａ，２７ｂ  ディーゼルスロットルバルブ、２７ａ１，２７ｂ１  回転軸（開閉弁）、２７ａ２，２７ｂ２  バルブ板（開閉弁）、２７ｂ３  バルブ板２７ｂ２の上端部、２７ａ４，２７ｂ４  バルブ板２７ａ２，２７ｂ２のＥＧＲ通路側の端部、２８,２９  ＥＧＲ通路、３１ａ，３１ｂ  新気吸気管とＥＧＲ通路との接続口。
【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５】
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【図６】
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