(57)【要約】【課題】大量のＥＧＲガスを給気に混合できるようにしたＥＧＲガス混合装置を提供する。【解決手段】給気マニホールド３に連通する給気パイプ１にベンチュリ部１０を形成し、ベンチュリ部１０の外周に環状チャンバ１１を設けて環状チャンバ１１にＥＧＲパイプ１２を接続し、ベンチュリ部１０に、環状チャンバ１１内部と給気パイプ１内部とを連通する環状スリット１３を形成する。【選択図】図１
2006132373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気マニホールドに連通する給気パイプにベンチュリ部を形成し、該ベンチュリ部の外周に環状チャンバを設けて該環状チャンバにＥＧＲパイプを接続し、前記ベンチュリ部に、前記環状チャンバ内部と前記給気パイプ内部とを連通する環状スリットを形成したことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項２】
前記環状スリットは、前記ベンチュリ部の最小内径部位置よりも給気マニホールド側に設けたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲガス混合装置。
【請求項３】
前記ベンチュリ部に形成する環状スリットの端面は、その延長線がベンチュリ部の軸中心線に対して給気マニホールド側で交差する傾斜面を有することを特徴とする請求項１又は２記載のＥＧＲガス混合装置。
【請求項４】
前記ベンチュリ部は、給気パイプの曲り部に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＥＧＲガス混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガス混合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲガス混合装置は、一般に図９に示される如く、給気パイプ１に取り入れた給気２（新気）を、給気マニホールド３を介してエンジンの各気筒４に供給する構成において、エンジンから排出される排ガスの一部を、図示しない排気パイプ側から途中にＥＧＲバルブ５を備えたＥＧＲパイプ６を介して、開口７からＥＧＲガス８として給気パイプ１側へ再循環する構成を有している。
【０００３】
この構成によれば、ＥＧＲガス８が混入された給気２が給気マニホールド３からエンジンの各気筒４へ送り込まれるため、排ガスの大部分を構成する不活性ガスのもつ熱容量によって燃焼温度が低下され、排ガス中におけるＮＯxは低減される。
【０００４】
しかしながら、図９に示すように、給気パイプ１の側面に接続した１本のＥＧＲパイプ６によってＥＧＲガス８を給気２に混合する構成では、給気２に対してＥＧＲガス８を均一に混合することは難しく、更に、大量のＥＧＲガス８を瞬時に給気２に混合する必要が生じた場合には、開口７の面積が狭いために、給気２に対してＥＧＲガス８の混入割合を急激に高めることはできなかった。
【０００５】
このような問題を解決するための装置を開示する先行技術情報としては、例えば特許文献１がある。特許文献１では、給気パイプにベンチュリ部を形成し、このベンチュリ部に、主要な給気ガスの流れ方向に対して横向きの方向で且つベンチュリ部の接線方向からＥＧＲガスを供給する複数のＥＧＲガス入口通路を接続した構成としている。
【特許文献１】特開２００３−００３９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、ターボチャージャーエンジンや過給機関等の強制吸込みエンジンにおいては、給気にＥＧＲガスを混合するためには好ましくない圧力差が存在する。このため、特許文献１に示すように、給気パイプにベンチュリ部を設けて該ベンチュリ部にＥＧＲ入口を接続し、給気がベンチュリ部を流動する際に生じる負圧を利用してＥＧＲガスを引込んで混合することは有効である。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるように、ベンチュリ部に対してＥＧＲガス入口通路を接線方向に接続した構成では、ベンチュリ部の作用によってＥＧＲガスを給気パイプに吸引する吸引作用を充分に発揮させることができず、そのために、特許文献１に示すように複数のＥＧＲガス入口通路を設けたとしても、瞬時に大量のＥＧＲガスを給気ガスに混合する要求が生じた場合には対応することができず、従って、ＥＧＲガス混合によるＮＯx低減効果は制限されてしまうという問題がある。
【０００８】
又、特許文献１においては、ベンチュリ部によってＥＧＲガスを給気に効果的に混合するための、ベンチュリ部に対するＥＧＲガス入口通路の接続位置、接続部の開口形状等の具体的な構成については何ら開示されていない。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑みて成したもので、大量のＥＧＲガスを給気に混合できるようにしたＥＧＲガス混合装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、給気マニホールドに連通する給気パイプにベンチュリ部を形成し、該ベンチュリ部の外周に環状チャンバを設けて該環状チャンバにＥＧＲパイプを接続し、前記ベンチュリ部に、前記環状チャンバ内部と前記給気パイプ内部とを連通する環状スリットを形成したことを特徴とするＥＧＲガス混合装置に係るものである。
【００１１】
上記手段によれば、ＥＧＲパイプによって環状チャンバに導かれたＥＧＲガスは、ベンチュリ部に形成した環状スリットを通して全周から給気パイプの給気に混合することができるので、給気に対してＥＧＲガスを大量に混合することが可能になり、更に、ＥＧＲガスが全周から給気に混合されるので、給気に対するＥＧＲガスの混合性を高めることができる。
【００１２】
前記ＥＧＲガス混合装置において、前記環状スリットは、前記ベンチュリ部の最小内径部位置よりも給気マニホールド側に設けることが好ましく、この構成では、ベンチュリ部に生じる負圧によってＥＧＲガスを有効に吸引することができ、よって更に大量のＥＧＲガスを給気に混合することができるようになる。
【００１３】
又、前記ＥＧＲガス混合装置において、前記ベンチュリ部に形成する環状スリットの端面は、その延長線がベンチュリ部の軸中心線に対して給気マニホールド側で交差する傾斜面とすることが好ましく、この構成では、ベンチュリ部によって生じる負圧部が前記傾斜した環状スリット内部に入り込み易くなることによりＥＧＲガスの吸引作用が高まり、よって更に大量のＥＧＲガスを給気に混合することができるようになる。
【００１４】
又、前記ＥＧＲガス混合装置において、前記ベンチュリ部は、給気パイプの曲り部に設けることが好ましく、この構成では、前記給気パイプの曲り部によって給気が乱れる部分に環状スリットによって全周からＥＧＲガスが供給されるため、給気に対するＥＧＲガスの混合性が高められる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＥＧＲガス混合装置によれば、ベンチュリ部に形成した環状スリットによってＥＧＲガスを給気に対して全周から混合するようにしたので、大量のＥＧＲガスを給気に混合することが可能になり、更に、ＥＧＲガスが全周から給気に混入されるので、給気に対するＥＧＲガスの混合性が高まるという優れた効果を奏し得る。
【００１６】
更に、環状スリットをベンチュリ部の最小内径部位置よりも給気マニホールド側に設けること、及び、環状スリットの端面に傾斜面を形成することにより、環状スリットによるＥＧＲガスの吸引作用が高められ、これによって更に大量のＥＧＲガスを給気に混合できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例であり、図１はＥＧＲガス混合装置の側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図、図４は図１の部分切断説明図であり、図９と同一の構成部分には同一の符号を付している。
【００１９】
図１に示す如く、給気マニホールド３に連通する給気パイプ１に、約９０゜方向に曲げた曲り部９を形成し、該曲り部９に、給気２の上流側の縮径部１０ａと下流側の拡径部１０ｂとが連続したベンチュリ部１０を形成する。従って、ベンチュリ部１０は、その軸中心線Ｓが給気パイプ１の曲り部９に沿って曲った形状を有している。
【００２０】
更に、前記ベンチュリ部１０の外周に、該ベンチュリ部１０を取り巻く環状チャンバ１１を設け、該環状チャンバ１１にＥＧＲパイプ１２を接続する。更に、前記ベンチュリ部１０に、前記環状チャンバ１１内部と給気パイプ１内部とを連通する環状スリット１３を形成する。図３中、１４は給気マニホールド用厚肉部であり、前記環状チャンバ１１及び環状スリット１３を備えたベンチュリ部１０は鋳造等にて一体に構成されている。
【００２１】
前記環状スリット１３は、図４に示す如く縮径部１０ａの下流側の端面１５と拡径部１０ｂの上流側の端面１６とによって構成されており、更に、前記環状スリット１３は、前記ベンチュリ部１０の内径が一番小さくなる最小内径部位置Ｘよりも給気マニホールド３側（拡径部１０ｂ側）に設けるようにしている。図４では、環状スリット１３を形成する上流側の端面１５が最小内径部位置Ｘと一致している。
【００２２】
更に、前記環状スリット１３を形成する前記端面１５，１６は、前記ベンチュリ部１０の軸中心線Ｓと直交する面に対して給気マニホールド３側（拡径部１０ｂ側）に夫々傾斜している。即ち、図４に示す如く、前記端面１５，１６は、その延長線がベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対して給気マニホールド３側（拡径部１０ｂ側）で交差するように平行に傾斜した傾斜面１５’，１６’を形成している。ベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対する傾斜面１５’，１６’の傾斜角度αは約３０〜６０゜とすることが好ましい。この傾斜面１５’，１６’はＣ面取りによって形成することができる。更にこの時、前記端面１５，１６は一方のみを傾斜面とし、他方は軸中心線Ｓと直交する面に平行とすることもできる。
【００２３】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２４】
図１〜図４において、ＥＧＲパイプ１２により環状チャンバ１１に導かれたＥＧＲガス８は、ベンチュリ部１０に形成した環状スリット１３を通して全周から給気パイプ１内部に流入するようになるので、給気２に対して大量のＥＧＲガス８を混合できるようになる。更に、ＥＧＲガス８が全周から給気２に混合されることによって、給気２に対するＥＧＲガス８の混合性が高まる。
【００２５】
この時、前記ベンチュリ部１０を、給気パイプ１に設けた曲り部９に形成したので、前記給気パイプ１の曲り部９によって給気２が乱れる部分に環状スリット１３により全周からＥＧＲガス８が供給されるため、給気２に対するＥＧＲガス８の混合性は更に高められる。
【００２６】
前記ベンチュリ部１０によれば、図５に示すように、給気２の流動によってベンチュリ部１０の最小内径部位置Ｘより給気マニホールド３側（拡径部１０ｂ側）に負圧部１７が生じる。従って、前記環状スリット１３を前記ベンチュリ部１０の最小内径部位置Ｘよりも拡径部１０ｂ側に設けることにより、前記ベンチュリ部１０の拡径部１０ｂ側に生じる負圧部１７によって環状チャンバ１１内のＥＧＲガス８が有効に吸引され、これによって更に大量のＥＧＲガス８を給気２に混合できるようになる。
【００２７】
更に、前記ベンチュリ部１０に形成する環状スリット１３の端面１５，１６を、その端面１５，１６の延長線が、ベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対して給気マニホールド３側（拡径部１０ｂ側）で交差するように傾斜した傾斜面１５’，１６’としているので、図６に示す如く、ベンチュリ部１０の拡径部１０ｂ側に生じる負圧部１７が前記傾斜面１５’，１６’による環状スリット１３の内部に入り込み易くなることによりＥＧＲガス８の吸引作用が高まり、これによって更に大量のＥＧＲガス８を吸引して給気２に混合することができるようになる。
【００２８】
本発明者らは、本発明の作用を確認する為に以下の如き試験を実施した。
【００２９】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す如く、給気２が流動する同一形状としたベンチュリ部１０に、環状チャンバ１１を備えると共に、同一のスリット幅（７ｍｍ）で異なる４つの形状の環状スリット１３を備えた装置を用意した。図７（ａ）はベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対して直角な端面１５，１６からなる環状スリット１３を、最小内径部位置Ｘを跨ぐように設けた場合であり、図７（ｂ）は図７（ａ）と同様の環状スリット１３を最小内径部位置Ｘより拡径部１０ｂ側に設けた場合であり、図７（ｃ）は環状スリット１３を最小内径部位置Ｘより拡径部１０ｂ側に設け、更に拡径部１０ｂ側の端面１６のみに傾斜面１６’を形成した場合であり、図７（ｄ）は環状スリット１３を最小内径部位置Ｘより拡径部１０ｂ側に設け、更に両側の端面１５，１６に傾斜面１５’，１６’を形成した場合（前記形態例と同様の構成）である。
【００３０】
そして、上記各装置のベンチュリ部１０内に同一流量の給気２を供給し、且つ環状チャンバ１１に同一流量のＥＧＲガス８を供給して、前記各環状スリット１３を介してベンチュリ部１０内部の給気２にＥＧＲガス８を混合する際における給気２の入口圧力とＥＧＲガス８の入口圧力とを計測し、その圧力の差圧を解析した結果を図８に示した。
【００３１】
図８によれば、図７（ａ）に示したベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対して直角な環状スリット１３を、最小内径部位置Ｘを跨ぐように設けた場合に比して、図７（ｂ）の如く環状スリット１３を最小内径部位置Ｘより拡径部１０ｂ側に設けた場合には差圧が減少した。従って、前記環状スリット１３を最小内径部位置Ｘの拡径部１０ｂ側に設けることは差圧を小さくできるために有効であり、給気２に対してＥＧＲガス８が混入され易くなる効果がある。更に、図７（ｃ）の如く下流側の端面１６のみに傾斜面１６’を形成した場合には、図７（ｂ）の場合よりも更に差圧が小さくなっており、よって端面１５，１６の一方にのみ傾斜面１６’を形成しても有効であることが分かった。更に、図７（ｄ）の如く環状スリット１３の両方の端面１５，１６に傾斜面１５’，１６’を形成した場合には図７（ｃ）の場合よりも更に差圧が小さくなっており、その差圧はマイナスの値を示した。このように差圧がマイナスの値になることは、環状スリット１３によって更に大量のＥＧＲガス８を吸引して給気２に混合できる余裕があることを示している。
【００３２】
従って、上記から明らかなように、ベンチュリ部１０に設けた環状スリット１３によれば開口面積を増加できることによってＥＧＲガス８の混入が容易になり、更に、環状スリット１３を前記ベンチュリ部１０の最小内径部位置Ｘよりも給気マニホールド３側に設けること、及び、前記環状スリット１３の端面１５，１６に、その端面１５，１６の延長線がベンチュリ部１０の軸中心線Ｓに対して給気マニホールド３側で交差する傾斜面１５’，１６’を形成することにより、環状スリット１３によるＥＧＲガス８の吸引作用が高められ、これによって、大量のＥＧＲガス８を給気２に混合できるようになる。
【００３３】
なお、本発明のＥＧＲガス混合装置は、上記形態にのみ限定されることなく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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を実施する形態の一例としてのＥＧＲガス混合装置の全体概要構成図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。
【図４】図１の部分切断説明図である。
【図５】ベンチュリ部の作用を示す説明図である。
【図６】傾斜面を備えた環状スリットの作用を示す説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の作用を確認する試験を実施するための異なる形状の環状スリットを備えた装置の例を示す断面図である。
【図８】図７の各環状スリットの場合における給気の入口圧力とＥＧＲガスの入口圧力、及びその差圧を解析した結果を示す線図である。
【図９】従来のＥＧＲガス混合装置の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  給気パイプ
３  給気マニホールド
９  曲り部
１０  ベンチュリ部
１１  環状チャンバ
１２  ＥＧＲパイプ
１３  環状スリット
１５，１６    端面
１５’，１６’        傾斜面
Ｓ  軸中心線
Ｘ  最小内径部位置
α  傾斜角度
【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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【図７】
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【図８】
2006132373.tif 000010
【図９】
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