(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスの導入効率の悪化を抑えつつ、ＥＧＲチャンバへの吸気の逆流を抑制することができる内燃機関の排気再循環装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲポート２５の途中に、ＥＧＲポート２５におけるＥＧＲチャンバ２４との接続部分であるチャンバ接続部２９の流路断面積、同ＥＧＲポート２５における吸気枝管１６との接続部分である枝管接続部３０の流路断面積のいずれよりも流路断面積が大きい拡大部３１を設ける。そして、そのＥＧＲポート２５において、チャンバ接続部２９から拡大部３１までの流路断面積が増大する部分Ａにおける同流路断面積の変化率を、拡大部３１から枝管接続部３０までの流路断面積が縮小する部分Ｂにおける同流路断面積の変化率よりも大きくした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から吸気中に再循環する排気が導入されるＥＧＲチャンバと、前記ＥＧＲチャンバを各気筒の吸気枝管にそれぞれ連結する気筒別のＥＧＲポートと、を備える内燃機関の排気再循環装置において、
前記ＥＧＲポートの途中に、同ＥＧＲポートにおける前記ＥＧＲチャンバとの接続部分の流路断面積、同ＥＧＲポートにおける前記吸気枝管との接続部分の流路断面積のいずれよりも流路断面積が大きい拡大部が設けられており、
前記ＥＧＲポートにおいて、前記ＥＧＲチャンバとの接続部分から前記拡大部までの流路断面積が増大する部分における同流路断面積の変化率が、前記拡大部から前記吸気枝管との接続部分までの流路断面積が縮小する部分における同流路断面積の変化率よりも大きくなっている
ことを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置において、排気通路から吸気中に再循環する排気（ＥＧＲガス）を、ＥＧＲチャンバに一旦導入した後、そのＥＧＲチャンバから、吸気マニホールドにおける各気筒の吸気枝管へと分配するものがある。こうした排気再循環装置におけるＥＧＲチャンバは、気筒別のＥＧＲポートを介して各気筒の吸気枝管にそれぞれ連結されている。
【０００３】
こうした排気再循環装置では、吸気バルブの開閉に伴う吸気枝管内の吸気の脈動により、ＥＧＲポートを通って吸気枝管からＥＧＲチャンバに吸気が逆流することがある。そして、逆流した吸気により、他の気筒の吸気枝管に流入するＥＧＲガスが薄まることで、各気筒に導入されるＥＧＲガスの量（ＥＧＲ量）に偏りが生じてしまうことがある。これに対して、従来、特許文献１に見られるように、ＥＧＲポートとＥＧＲチャンバとの連結部分に、前後の部分よりも流路断面積が大きい拡大部を設けた排気再循環装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような拡大部が設けられた排気再循環装置では、吸気枝管から逆流する吸気が、拡大部に流入したところで減圧されて、その流速が低下するため、すなわち拡大部により圧力損失が生じるため、ＥＧＲチャンバへの吸気の逆流を抑制することができる。ところが、ＥＧＲチャンバから吸気枝管へのＥＧＲガスの流れに対しても、こうした拡大部は同様に圧力損失を生じさせるため、吸気中へのＥＧＲガスの導入効率を悪化させてしまう。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ＥＧＲガスの導入効率の悪化を抑えつつ、ＥＧＲチャンバへの吸気の逆流を抑制することができる内燃機関の排気再循環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】
上記課題を解決する内燃機関の排気再循環装置は、排気通路から吸気中に再循環する排気が導入されるＥＧＲチャンバと、そのＥＧＲチャンバを各気筒の吸気枝管にそれぞれ連結する気筒別のＥＧＲポートと、を備え、ＥＧＲポートの途中に、同ＥＧＲポートにおけるＥＧＲチャンバとの接続部分の流路断面積、同ＥＧＲポートにおける前記吸気枝管との接続部分の流路断面積のいずれよりも流路断面積が大きい拡大部が設けられたものとなっている。そして、上記内燃機関の排気再循環装置では、ＥＧＲポートにおいて、ＥＧＲチャンバとの接続部分から拡大部までの流路断面積が増大する部分における同流路断面積の変化率が、拡大部から吸気枝管との接続部分までの流路断面積が縮小する部分における同流路断面積の変化率よりも大きくなっている。
【０００８】
上記のような拡大部が設けられたＥＧＲポートにおけるガスの流れには、拡大部での減圧に加え、拡大部通過後の流路断面積の縮小によっても、圧力損失が生じる。こうした流路断面積の縮小による圧力損失は、同流路断面積の縮小が急であるほど大きくなる。これに対して、上記内燃機関の排気再循環装置では、ＥＧＲポートにおける拡大部の吸気枝管側の部分の流路断面積の変化率（＝流路断面積の変化量／流路長さ）が、拡大部のＥＧＲチャンバ側の部分の流路断面積の変化率よりも小さくなっている。そのため、ＥＧＲチャンバから吸気枝管へのＥＧＲガスの流入時には、吸気枝管からＥＧＲチャンバへの吸気の逆流時よりも、拡大部が設けられたＥＧＲポートを通過する際の圧力損失が小さくなる。したがって、上記内燃機関の排気浄化装置では、ＥＧＲガスの導入効率の悪化を抑えつつ、ＥＧＲチャンバへの吸気の逆流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】排気再循環装置の一実施形態が適用される内燃機関の吸排気系の構成を模式的に示す略図。
【図２】同実施形態の排気再循環装置におけるＥＧＲチャンバ及びその近傍の部分のガス流路の構成を示す図。
【図３】同実施形態の排気再循環装置におけるＥＧＲポート及びその近傍の部分のガス流路の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、内燃機関の排気再循環装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、以下では、排気再循環装置が４気筒の内燃機関に適用される場合を例に説明する。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の排気再循環装置が適用される内燃機関１０の吸気通路１１の最上流部には、吸気の取込口であるエアダクト１２と、エアダクト１２から取り込んだ吸気を浄化するエアクリーナ１３とが設けられている。また、吸気通路１１におけるエアクリーナ１３の下流側には、吸気の流量を調整するスロットル１４が設置され、さらにそのスロットル１４の下流側には、サージタンク１５が設けられている。サージタンク１５からは、気筒別の吸気枝管１６が分岐されており、吸気通路１１は、それらの吸気枝管１６を介して内燃機関１０の各気筒の燃焼室１７に接続されている。
【００１２】
一方、内燃機関１０の排気通路１８は、上流部分が気筒別の排気枝管１９に分岐されており、各排気枝管１９を介して各気筒の燃焼室１７に接続されている。また、排気通路１８における各排気枝管１９の合流部よりも下流側の部分には、排気を浄化する触媒装置２０が設けられている。
【００１３】
以下、こうした内燃機関１０に適用される本実施形態の排気再循環装置の構成を説明する。本実施形態の排気再循環装置は、ＥＧＲ通路２１、ＥＧＲクーラ２２、ＥＧＲバルブ２３、ＥＧＲチャンバ２４、ＥＧＲポート２５を備える。
【００１４】
ＥＧＲ通路２１は、吸気中に再循環する排気（以下、ＥＧＲガスと記載する）が通る通路であり、その上流側は、排気通路１８における排気枝管１９の合流部と触媒装置２０との間の部分に接続されている。ＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２と、同ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ２３とが設けられている。更に、ＥＧＲ通路２１におけるＥＧＲバルブ２３よりも下流側の部分には、ＥＧＲチャンバ２４が設けられている。そして、ＥＧＲ通路２１は、そのＥＧＲチャンバ２４において気筒別に分岐された後、気筒別のＥＧＲポート２５を介して各気筒の吸気枝管１６にそれぞれ接続されている。
【００１５】
図２に示すように、ＥＧＲチャンバ２４は、ＥＧＲバルブ２３を通過したＥＧＲガスが流入する導入口２６、導入口２６より流入したＥＧＲガスの流路を２つに分岐する一次分岐部２７、一次分岐部２７で分岐した流路を更に２つに分岐する二次分岐部２８を備える。そして、ＥＧＲチャンバ２４は、二次分岐部２８での分岐先において、ＥＧＲポート２５を介して各気筒の吸気枝管１６にそれぞれ接続されている。
【００１６】
図３に示すように、ＥＧＲポート２５の途中には、拡大部３１が設けられている。拡大部３１の流路断面積は、ＥＧＲポート２５におけるＥＧＲチャンバ２４との接続部分であるチャンバ接続部２９の流路断面積、同ＥＧＲポート２５における吸気枝管１６との接続部分である枝管接続部３０の流路断面積のいずれよりも流路断面積が大きくされている。
【００１７】
同図に示すように、ＥＧＲポート２５における拡大部３１のチャンバ接続部２９側では、拡大部３１の直前の部分Ａにおいて、流路断面積が急激に拡大されている。これに対して、ＥＧＲポート２５における拡大部３１の枝管接続部３０側では、拡大部３１から枝管接続部３０に至るまでの部分Ｂにおいて、流路断面積が徐々に縮小している。すなわち、このＥＧＲポート２５では、チャンバ接続部２９から拡大部３１までの流路断面積が増大する部分Ａにおける同流路断面積の変化率（＝流路断面積の変化量／流路長さ）が、拡大部３１から枝管接続部３０までの流路断面積が縮小する部分Ｂにおける同流路断面積の変化率よりも大きくなっている。
【００１８】
続いて、以上のように構成された本実施形態にかかる内燃機関の排気再循環装置の作用、効果を説明する。
内燃機関１０の運転中に、ＥＧＲバルブ２３が開かれると、排気通路１８内と各吸気枝管１６内との差圧により、排気通路１８を流れる排気の一部がＥＧＲ通路２１を通じて各吸気枝管１６を流れる吸気中に再循環される。一方、内燃機関１０の各気筒の燃焼室１７では間欠的に吸気が行われるため、吸気枝管１６における吸気の流れは脈動的となっており、それに応じて同吸気枝管１６内の圧力も変動している。そして、そうした圧力変動により、吸気枝管１６内の圧力が一時的にＥＧＲチャンバ２４内の圧力よりも大きくなって、ＥＧＲポート２５を通じてＥＧＲチャンバ２４内に吸気が逆流することがある。
【００１９】
ここで、吸気枝管１６からＥＧＲチャンバ２４に逆流するときのＥＧＲポート２５における吸気の流れ方向を逆流方向とし、ＥＧＲチャンバ２４から吸気枝管１６に流入するときのＥＧＲガスの流れ方向を順流方向とする。
【００２０】
本実施形態の排気再循環装置では、ＥＧＲポート２５の途中に、流路断面積が局所的に大きくなった拡大部３１が設けられている。こうしたＥＧＲポート２５を流れるガスは、拡大部３１に流入したところで減圧されてその流速が低下する。そのため、ＥＧＲポート２５を通過するガスの流れには、拡大部３１に流入したときの減圧による圧力損失が生じることになる。こうした拡大部３１での減圧による圧力損失は、順流方向のガスの流れ、逆流方向のガスの流れのいずれにも、同様に生じることになる。
【００２１】
一方、上記のような拡大部３１が設けられたＥＧＲポート２５では、拡大部３１の通過後に流路断面積が縮小するため、これによっても、ＥＧＲポート２５のガスの流れに圧力損失が生じることになる。すなわち、拡大部３１による圧力損失は、流入時の減圧と、通過後の流路断面積の縮小との双方により発生する。
【００２２】
ここで、流路断面積が縮小する部分を流れる流体の流れを考えると、流路断面積の縮小が急であるほど、その部分を流れる流体の圧力損失は大きくなる。これに対して、本実施形態では、ＥＧＲポート２５を逆流方向に流れるガスは、拡大部３１通過後に流路断面積が急激に縮小する部分Ａを通ることになる。一方、同じＥＧＲポート２５を順流方向に流れるガスは、拡大部３１通過後に流路断面積が緩やかに縮小する部分Ｂを通ることになる。そのため、拡大部３１の通過後の流路断面積の縮小による圧力損失は、逆流方向の流れに対するものよりも、順流方向の流れに対するもの方が小さくなる。よって、拡大部３１における、流入時の減圧、通過後の流路断面積の縮小の双方によるトータルの圧力損失も、逆流方向の流れに対するものよりも、順流方向の流れに対するものの方が小さくなる。
【００２３】
こうした本実施形態では、吸気枝管１６からＥＧＲチャンバ２４への吸気の逆流時には、ＥＧＲポート２５の通過時に大きな圧力損失が生じるが、ＥＧＲチャンバ２４から吸気枝管１６へのＥＧＲガスの流入時には、ＥＧＲポート２５の通過時に、吸気の逆流時ほどの大きな圧力損失は生じないようになる。したがって、本実施形態では、ＥＧＲガスの導入効率の悪化を抑えつつ、ＥＧＲチャンバ２４への吸気の逆流を抑制することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、段階的に流路が分岐する、いわゆるトーナメント分岐方式のＥＧＲチャンバ２４を採用していたが、それ以外の分岐方式のＥＧＲチャンバを採用してもよい。そうした場合にも、ＥＧＲチャンバと吸気枝管とを接続するＥＧＲポートを、上記実施形態のＥＧＲポート２５と同様の構造とすれば、同様の作用効果が得られる。
【００２５】
・気筒数の異なる内燃機関に適用する場合、ＥＧＲチャンバでのＥＧＲガス流路の分岐構造や、ＥＧＲポートの数を変える必要はあるが、そうした場合にも、上記実施形態のものと同様の構造のＥＧＲポートを採用すれば、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００２６】
１６…吸気枝管、１８…排気通路、２４…ＥＧＲチャンバ、２５…ＥＧＲポート、２９…チャンバ接続部（ＥＧＲポートにおけるＥＧＲチャンバとの接続部分）、３０…枝管接続部（ＥＧＲポートにおける吸気枝管との接続部分）、３１…拡大部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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