(57)【要約】【課題】２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供する。【解決手段】合流排気通路３１ａに接続される第１通路部５１ａ、合流排気通路３１ｂに接続される第２通路部５１ｂおよびサージタンク２７の内部空間に接続される第３通路部５１ｃを有し、排気ガスの一部を通路部５１ａ〜５１ｃを通して吸気側に還流させるＥＧＲ通路５１と、第１、第２通路部５１ａ、５１ｂと第３通路部５１ｃとの間に介在する三方弁構成のＥＧＲバルブ５２と、両通路部５１ａ、５１ｂの一部に排気ガス圧力の脈動を減衰させる脈動低減路５３ｗａ、５３ｗｂ、５４ｗａ、５４ｗｂを形成するＥＧＲクーラ５３および触媒ユニット５４と、を備える。【選択図】図１
2011099375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気行程順が隣り合う複数の気筒からの排気ガスを分けて排気させるとともに前記排気行程順が相互に離れた複数の気筒からの排気ガスを合流させる第１の合流排気通路および第２の合流排気通路と、前記第１の合流排気通路および第２の合流排気通路に接続される２つのノズル通路を有するツインエントリー型の排気ターボ過給機と、を備えた内燃機関に装備される排気還流装置であって、
前記第１の合流排気通路に接続される第１通路部、前記第２の合流排気通路に接続される第２通路部および前記内燃機関の吸気通路に接続される第３通路部を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部とを通して前記吸気通路に還流させることができる排気還流通路と、
前記排気還流通路の前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部との間に介在する三方排気還流弁と、
前記排気還流通路の前記第１通路部の一部および前記第２通路部の一部に、それぞれ前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路を形成する脈動低減手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
前記三方排気還流弁が、前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部とを連通させる開弁状態と、前記第１通路部、前記第２通路部および前記第３通路部のうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられ、
前記脈動低減手段が、前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスを冷却する排気冷却器と、該排気冷却器より上流側で前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスを浄化する排気浄化触媒ユニットと、によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気還流装置、特に排気干渉を回避するよう複数の気筒からの排気を２系統に分けてツインエントリー型の排気ターボ過給機に導入するようにした内燃機関に好適な内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルの多気筒内燃機関では、全気筒の排気通路（排気管路）をそれらの排気ポート近くで集合させると排気干渉が生じるため、排気期間がつながる気筒同士の排気を分けたまま、排気期間が相互に離れる気筒同士からの排気ガスを合流させるように、２系統の合流排気通路に排気させるものがある。また、このようなエンジンで過給を行う場合、両合流排気通路の排気を排気干渉させることなく取り込むことのできるツインエントリー型の排気ターボ過給機が有効である。そこで、２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を用いる内燃機関が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、排気ガスの一部を吸気側に還流させる排気還流装置が排気エミッションの低減や燃費向上に有効であることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３０８３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備えたエンジンに排気還流装置を装備する場合に、次のような問題があった。
【０００６】
例えば、排気還流装置を装備するエンジンでその排気冷却器の上流側に排気浄化用の触媒ユニットを配置したいとき、２つの合流排気通路に排気干渉を抑える必要からある程度の管路長が要求されるため、その触媒ユニットの搭載が容易でない。
【０００７】
一方、２つの合流排気通路の長さを短くすると、排気干渉により残留ガスが増加してエンジンの燃焼が悪化してしまうことが懸念される。
【０００８】
そこで、本発明は、２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流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】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上記目的達成のため、（１）排気行程順が隣り合う複数の気筒からの排気ガスを分けて排気させるとともに前記排気行程順が相互に離れた複数の気筒からの排気ガスを合流させる第１の合流排気通路および第２の合流排気通路と、前記第１の合流排気通路および第２の合流排気通路に接続される２つのノズル通路を有するツインエントリー型の排気ターボ過給機と、を備えた内燃機関に装備される排気還流装置であって、前記第１の合流排気通路に接続される第１通路部、前記第２の合流排気通路に接続される第２通路部および前記内燃機関の吸気通路に接続される第３通路部を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部とを通して前記吸気通路に還流させることができる排気還流通路と、前記排気還流通路の前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部との間に介在する三方排気還流弁と、前記排気還流通路の前記第１通路部の一部および前記第２通路部の一部に、それぞれ前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路を形成する脈動低減手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、第１の合流排気通路および第２の合流排気通路から排気還流弁までの排気還流通路である第１通路部および第２通路部内で排気ガスの圧力の脈動を有効に減衰させることができ、排気干渉を有効に抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明の内燃機関の排気還流装置においては、（２）前記三方排気還流弁が、前記第１通路部および前記第２通路部と前記第３通路部とを連通させる開弁状態と、前記第１通路部、前記第２通路部および前記第３通路部のうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられ、前記脈動低減手段が、前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスを冷却する排気冷却器と、該排気冷却器より上流側で前記第１通路部および前記第２通路部を通る排気ガスを浄化する排気浄化触媒ユニットと、によって構成されていることが好ましい。
【００１２】
この構成により、排気浄化触媒ユニットまでの通路長さが短い場合でも、還流排気ガスの圧力損失を既存の排気還流通路と同等に抑えながら、還流排気ガスの圧力の脈動を有効に減衰させることができ、三方排気還流弁の開弁時に排気干渉を有効に抑制することができる。また、三方排気還流弁の閉弁時に第１通路部と第２通路部の間を遮断することで、排気干渉を確実に防止できる。さらに、排気浄化触媒ユニットまでの通路長さが短くできるので、排気浄化触媒ユニットの実装が容易となる。
【００１３】
なお、前記三方排気還流弁は排気冷却器より上流側（第１および第２の合流排気通路側）に配置されてもよいし、排気浄化触媒ユニットより上流側に配置されてもよい。ただし、三方排気還流弁が排気浄化触媒ユニットより上流側に配置される場合、前記脈動低減手段が、前記第１通路部の一部および前記第２通路部の一部を多数の網目状の細孔通路にする網状部材を含んで構成されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の概略ブロック構成図である。
【図２】第１実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の要部構成図である。
【図３】第１実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の異なる４つの管路の形態を示す模式断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の概略ブロック構成図である。
【図５】第２実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の要部構成図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態に係る内燃機関の排気還流装置における網目状通路形成部材の正面図、（ｂ）はその網目状通路形成部材の設置形態の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１〜図３に、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の排気還流装置を示している。
【００１８】
図１に示すエンジン１０は、車両用の多気筒内燃機関、例えば４気筒ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）で、複数の気筒１１を有している。
【００１９】
このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射する図示しない公知の燃料噴射装置と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１２と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１３と、排気装置１３内の排気エネルギにより回転する排気タービン１４Ｔおよびこれと一体回転する吸入空気コンプレッサ１４Ｃを有するツインエントリー型の排気ターボ過給機１４と、排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる排気還流装置１５とが装備されている。なお、燃料噴射装置は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料ポンプと、後述する電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）３０からの噴射指令信号に対応するタイミングおよびデューティ比で燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを含んで構成されている。
【００２０】
吸気装置１２には、吸気マニホルド２１と、それより上流側の吸気通路を形成する吸気管２２と、吸気管２２の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ２３と、排気ターボ過給機１４の吸入空気コンプレッサ１４Ｃより下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ２４と、吸入空気流量（新気の吸気量）を検出するエアフローメータ２５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ２６と、吸気マニホルド２１の上流側で吸気の脈動等を抑えるサージタンク２７とが、それぞれ設けられている。
【００２１】
排気装置１３は、排気マニホルド３１と、それより下流側の排気通路を形成する排気管３２と、排気ターボ過給機１４の排気タービン１４Ｔより下流側の排気管３２に装着された空燃比センサ３３と、排気浄化触媒を内蔵する排気後処理装置３４と、を含んで構成されている。
【００２２】
ここで、排気マニホルド３１には、エンジン１０の複数の気筒のうち排気期間（排気行程順）が相互に離れる一組の気筒の排気ポート、例えば第１気筒および第４気筒（図１中の＃１、＃４）の排気ポート（図示せず）に接続する第１の合流排気通路３１ａと、エンジン１０の複数の気筒のうち排気期間が相互に離れる残りの気筒の排気ポート、例えば第２気筒および第３気筒（図１中の＃２、＃３）の排気ポート（図示せず）に接続する第２の合流排気通路３１ｂとが形成されており、これら第１、第２の合流排気通路３１ａ、３１ｂは、それぞれ独立してツインエントリー型の排気ターボ過給機１４の後述する２つのノズル通路に接続されている。すなわち、排気行程順が隣り合い排気弁の開弁期間が部分的に重なる気筒同士（例えば、第１気筒と第３気筒）の間では排気干渉が生じるので排気通路を２系統に分けて排気させ、排気弁の開弁期間が重ならず離れている気筒同士（例えば、第１気筒と第４気筒）の間では排気ガスを同一系統で合流させるように、２系統の合流排気通路３１ａ、３１ｂを設けている。
【００２３】
空燃比センサ３３は、例えば下流側の排気管３２を通る排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比（ガソリンと空気が完全に燃焼し余剰の酸素が残らない空燃比）に対応する値であるか否かによって出力が変化する排気酸素濃度センサで構成されている。
【００２４】
排気後処理装置３４は、例えば三元触媒で構成され、排気ガス中のＮＯｘをＮＯ２やＮＯに還元し排気ガス中のＨＣやＣＯと反応させてＮ２としたり、ＨＣやＣＯを酸化させてＨ２ＯやＣＯ２としたりすることができるようになっている。なお、エンジン１０は、空燃比センサ３３の検出情報を基にＥＣＵ３０によりフィードバック制御され、排気後処理装置３４の良好な排気浄化特性が得られる理論空燃比で運転されるようになっている。
【００２５】
排気ターボ過給機１４の吸入空気コンプレッサ１４Ｃおよび排気タービン１４Ｔは、互いに回転方向一体に連結されており、排気装置１３内で排気タービン１４Ｔを排気エネルギにより回転させるとともに吸気装置１２内で吸入空気コンプレッサ１４Ｃを回転させ、エンジン１０内に自然吸気より多くの空気を吸入させる過給を行うことができる。
【００２６】
また、排気ターボ過給機１４は、排気タービン１４Ｔ内にエンジン１０の第１気筒および第４気筒からの排気を導入するとともにその流路を絞って加速する第１ノズル通路部１４ａと、排気タービン１４Ｔ内にエンジン１０の第２気筒および第３気筒からの排気を導入するとともにその流路を絞って加速する第２ノズル通路部１４ｂとを有している。そして、これら第１ノズル通路部１４ａおよび第２ノズル通路部１４ｂから、排気タービン１４Ｔのタービンロータ１４ｃに排気干渉による圧力低下なく排気ガスを供給することで、排気ターボ過給機１４は、高いタービン作動効率にて作動することができる。
【００２７】
排気還流装置１５には、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド３１内の排気通路と吸気マニホルド２１内の吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲ通路５１（排気還流通路）と、このＥＧＲ通路５１による排気還流量を調整するＥＧＲバルブ５２（三方排気還流弁）と、ＥＧＲ通路５１を通って還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５３（排気冷却器）と、ＥＧＲクーラ５３に入る排気ガスを浄化するＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４とが、それぞれ設けられている。
【００２８】
ここで、ＥＧＲ通路５１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、ＥＧＲクーラ５３はその排気還流通路の一部を冷却通路としている。また、ＥＧＲバルブ５２は、例えば排気ガスを吸気通路側に還流させる開弁状態と、その接続を遮断する閉弁状態とに切り換え可能で、ＥＣＵ３０からの所定時間当りの開弁指示信号の長さの比率（デューティ比）によりその開度を制御できるものである。勿論、ＥＧＲバルブ５２は、回動式の弁体の回動角度を全開位置から全閉位置までの間で変化させるようなタイプのものでもよい。
【００２９】
ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ通路５１を通って還流する排気ガスを、エンジン１０の冷却システムを通る冷却水との熱交換により冷却するものである。また、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４は、例えば排気後処理装置３４と同様な三元触媒で構成されている。
【００３０】
一方、ＥＧＲ通路５１は、排気マニホルド３１の第１の合流排気通路３１ａおよび第２の合流排気通路３１ｂから三方弁であるＥＧＲバルブ５２まで延在する第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂと、ＥＧＲバルブ５２からサージタンク２７まで延在する第３通路部５１ｃとによって構成されており、エンジン１０の排気ガスの一部を第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂと第３通路部５１ｃとを通して吸気通路側に還流させることができるようになっている。ここで、第１通路部５１ａは排気マニホルド３１の第１の合流排気通路３１ａに接続され、第２通路部５１ｂは排気マニホルド３１の第２の合流排気通路３１ｂに接続されており、第３通路部５１ｃはエンジン１０の吸気通路の一部であるサージタンク２７の内部空間に接続されている。
【００３１】
さらに、ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂに対応する第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂに区画されており、第１クーラ領域５３ａはＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａの一部を、第２クーラ領域５３ｂはＥＧＲ通路５１の第２通路部５１ｂの一部を、それぞれ形成している。
【００３２】
また、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４は、ＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂに対応する第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂに区画されており、第１触媒領域５４ａはＥＧＲクーラ５３より上流側の第１通路部５１ａの一部を、第２触媒領域５４ｂはＥＧＲクーラ５３より上流側の第２通路部５１ｂの一部を、それぞれ形成している。
【００３３】
これらＥＧＲクーラ５３の第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂと、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂは、ＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａの一部および第２通路部５１ｂの一部の区間において、それぞれ内部に多数の細い排気ガス通路あるいはさらに曲がったり断面積が変化したりする多数の細い排気ガス通路を形成するものである（例えば、各クーラ領域５３ａ、５３ｂにおいて、特開２００６−３４８８７３号公報に記載されるＥＧＲクーラと同様な冷却通路構造をなし、各触媒領域５４ａ、５４ｂにおいて、特開２００５−２４０６４１号公報に記載される浄化用触媒と同様な通路構造をなすように構成されている）。そして、ＥＧＲクーラ５３の第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂと、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂとにおける多数の細い排気ガス通路は、各領域毎に、第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂを通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路５３ｗａ、５３ｗｂ、５４ｗａ、５４ｗｂを構成しており、ＥＧＲクーラ５３およびＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４は、これら脈動低減路５３ｗａ、５３ｗｂ、５４ｗａ、５４ｗｂを形成することでＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂを通る排気ガスの脈動を低減させる脈動低減手段となっている。
【００３４】
図３（ａ）〜図３（ｄ）にＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂの複数の区画形態をそれぞれの管路断面にて例示している。同図に示すように、少なくとも１つの仕切り板５１ｖあるいは内筒５１ｉを設けることで、あるいは、さらに追加の仕切り板５１ｗを設けることで、両通路部５１ａ、５１ｂを区画できる。ＥＧＲクーラ５３の第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂや、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂについても、同様で、詳細は図示はしないが、ＥＧＲクーラ５３およびＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の内部の排気還流通路部分を仕切り板や５３ｖ、５４ｖ等により区画している。
【００３５】
なお、ＥＧＲクーラ５３の第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂと、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂとを、区画された領域でなく、それぞれ独立した２つのＥＧＲクーラおよび２つのＥＧＲクーラ前触媒ユニットとすることもできるが、触媒の暖機性能や構造の簡素化等の面から排気還流通路のみを２つに区分するのが好ましい。
【００３６】
ＥＧＲバルブ５２は、ＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂが接続される２つの入口ポート５２ａ、５２ｂと、ＥＧＲ通路５１の第３通路部５１ｃが接続される１つの出口ポート５２ｃとを有しており、ＥＧＲ通路５１の第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂと第３通路部５１ｃとの間に介在する三方電磁弁として構成されている。また、ＥＧＲバルブ５２は、第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂと第３通路部５１ｃとを連通させる開弁状態と、第１通路部５１ａ、第２通路部５１ｂおよび第３通路部５１ｃのうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられるようになっている。
【００３７】
具体的には、ＥＧＲバルブ５２は、図２中に示すように、入口ポート５２ａ、５２ｂを出口ポート５２ｃに連通させる開弁位置［Ｉ］と入口ポート５２ａ、５２ｂおよび出口ポート５２ｃを個別にブロックする閉弁位置［II］とに切り換えることができる弁体５２ｖと、この弁体５２ｖを常時閉弁方向に付勢するスプリング５２ｐと、弁体５２ｖを開弁方向に駆動することができる電磁操作部５２ｓとを有している。なお、このような三方弁の構成自体は公知のものと同様であるが、電磁操作部５２ｓはＥＣＵ３０からの所定時間当りの開弁指示信号により励磁駆動され、ＥＧＲバルブ５２を開弁指示信号のデューティ比に応じた開度にすることができる。
【００３８】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関の排気還流装置では、第１の合流排気通路３１ａおよび第２の合流排気通路３１ｂからＥＧＲバルブ５２までの排気還流通路である第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂ内で、特にその一部であるＥＧＲクーラ５３の第１クーラ領域５３ａおよび第２クーラ領域５３ｂと、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の第１触媒領域５４ａおよび第２触媒領域５４ｂとにおいて、多数の細い排気ガス通路あるいはさらに曲がったり断面積が変化したりする多数の細い排気ガス通路を通ることになり、第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂを通る排気ガスの圧力の脈動がＥＧＲクーラ５３およびＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の内部で有効に減衰することになる。したがって、ＥＧＲバルブ５２の開弁時に、第１通路部５１ａおよび第２通路部５１ｂを通る２系統の合流排気ガスがＥＧＲバルブ５２の内部でさらに合流されて全気筒分集合するときに、排気干渉が有効に抑制されることになる。
【００３９】
また、本実施形態では、ＥＧＲバルブ５２の閉弁時には、第１通路部５１ａと第２通路部５１ｂの間が遮断されることで、排気干渉が確実に防止されることになる。
【００４０】
しかも、本実施形態では、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４までの通路長さが短くできるので、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４の実装が容易となる。
【００４１】
このように、本実施形態においては、２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機１４を備えるエンジン１０において、ＥＧＲクーラ５３の前（上流側）にＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４を容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる排気還流装置１５を提供することができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、ＥＧＲバルブ５２がＥＧＲクーラ５３より下流側（第１および第２の合流排気通路から離れる側）に配置されていたが、ＥＧＲバルブ５２は、ＥＧＲクーラ５３より上流側（第１および第２の合流排気通路側）あるいはさらにＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４より上流側に配置されてもよい。ただし、その場合には、ＥＧＲクーラ５３およびＥＧＲクーラ前触媒ユニット５４のうち少なくとも一方が脈動低減手段として機能し得なくなるので、次の実施形態において例示するような別の脈動低減手段が必要になる。
【００４３】
（第２実施形態）
図４〜図６に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の排気還流装置を示している。
【００４４】
なお、本実施形態の内燃機関を含む全体構成は、第１実施形態におけるそれと類似するものであるので、同一のまたは類似する構成要素については、図１〜図３に示す第１実施形態の対応する構成要素の符号を用い、相違点についてのみ詳述する。
【００４５】
図４に示す排気還流装置６５には、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド３１内の排気通路と吸気マニホルド２１内の吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲ通路７１（排気還流通路）と、このＥＧＲ通路７１による排気還流量を調整するＥＧＲバルブ７２（三方排気還流弁）と、ＥＧＲ通路７１を通って還流する排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ７３（排気冷却器）と、ＥＧＲクーラ７３に入る排気ガスを浄化するＥＧＲクーラ前触媒ユニット７４とが、それぞれ設けられている。
【００４６】
ＥＧＲ通路７１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路である。このＥＧＲ通路７１は、排気マニホルド３１の第１の合流排気通路３１ａおよび第２の合流排気通路３１ｂから三方弁であるＥＧＲバルブ７２まで延在する第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂと、ＥＧＲバルブ７２からサージタンク２７まで延在する第３通路部７１ｃとによって構成されており、エンジン１０の排気ガスの一部を第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂと第３通路部７１ｃとを通して吸気通路側に還流させることができるようになっている。ここで、第１通路部７１ａは排気マニホルド３１の第１の合流排気通路３１ａに接続され、第２通路部７１ｂは排気マニホルド３１の第２の合流排気通路３１ｂに接続されており、第３通路部７１ｃはエンジン１０の吸気通路の一部であるサージタンク２７の内部空間に接続されている。
【００４７】
ＥＧＲ通路７１の第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂには、それぞれ図６に示すような網目状通路形成部材７７、７８が配置されている。これら網目状通路形成部材７７、７８は、例えば網目状金属板からなり、第１通路部７１ａの一部および第２通路部７１ｂの一部をそれぞれ図６（ａ）に示すような多数の網目状の細孔通路である脈動低減通路７７ａ、７８ａとして形成している。さらに、図６（ｂ）に示すように、網目状通路形成部材７７、７８は、ＥＧＲ通路７１の第１通路部７１ａを形成する２つの排気管９１、９２のフランジ部９１ｆ、９２ｆの間に排気管９１、９２より大径の筒状部材９３を介して支持されており、網目状通路形成部材７７の前後で第１通路部７１ａが一定区間だけ拡径されることで圧損が低減されるようになっている。
【００４８】
ＥＧＲバルブ７２は、例えば排気ガスを吸気通路側に還流させる開弁状態と、その接続を遮断する閉弁状態とに切り換え可能で、所定時間当りの開弁指示信号のデューティ比に応じてその開度を制御できる二方弁で構成されている。
【００４９】
ＥＧＲクーラ７３は、ＥＧＲ通路７１を通って還流する排気ガスを、エンジン１０の冷却システムを通る冷却水との熱交換により冷却するものである。また、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット７４は、例えば酸化触媒または三元触媒で構成されている。これらＥＧＲクーラ７３およびＥＧＲクーラ前触媒ユニット７４は、それぞれ第３通路部７１ｃの途中に配置されている。
【００５０】
ところで、ＥＧＲバルブ７２は、第１実施形態の場合と同様に、ＥＧＲ通路７１の第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂが接続される２つの入口ポート７２ａ、７２ｂと、ＥＧＲ通路７１の第３通路部７１ｃが接続される１つの出口ポート７２ｃとを有しており、ＥＧＲ通路７１の第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂと第３通路部７１ｃとの間に介在する三方電磁弁として構成されている。また、ＥＧＲバルブ７２は、第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂと第３通路部７１ｃとを連通させる開弁状態と、第１通路部７１ａ、第２通路部７１ｂおよび第３通路部７１ｃのうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられるようになっている。
【００５１】
具体的には、ＥＧＲバルブ７２は、図５中に示すように、入口ポート７２ａ、７２ｂを出口ポート７２ｃに連通させる開弁位置［Ｉ］と入口ポート７２ａ、７２ｂおよび出口ポート７２ｃを個別にブロックする閉弁位置［II］とに切り換えることができる弁体７２ｖと、この弁体７２ｖを常時閉弁方向に付勢するスプリング７２ｐと、弁体７２ｖを開弁方向に駆動することができる電磁操作部７２ｓとを有している。
【００５２】
なお、ＥＧＲバルブ７２に代えて、図５中に示すＥＧＲバルブ８２のような三位置切換弁を用いることも考えられる。このＥＧＲバルブ８２は、入口ポート８２ａを出口ポート８２ｃに連通させる第１開弁位置［Ｉ］と、入口ポート８２ｂを出口ポート８２ｃに連通させる第２開弁位置［II］と、入口ポート８２ａ、８２ｂおよび出口ポート８２ｃを個別にブロックする中立閉弁位置［III］とに切り換えることができる弁体８２ｖと、この弁体８２ｖを常時中立閉弁位置［III］に付勢する一対のスプリング８２ｐと、弁体８２ｖを第１、第２開弁位置に駆動することができる一対の電磁操作部８２ｓとを有している。
【００５３】
しかし、この場合、ＥＧＲ通路７１を通る還流排気ガスがＥＧＲ通路７１の第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂとのうち任意の一方からのみの１系統分の排気ガスとなることから還流量の不足や排気期間が離れた２系統の合流排気通路間の排気ガス圧力に差が生じて、エンジン１０の燃焼に影響が出ないように別の手段を負荷しなければならないことになるので、ＥＧＲバルブ７２の方が好ましい。
【００５４】
本実施形態においても、第１の合流排気通路３１ａおよび第２の合流排気通路３１ｂからＥＧＲバルブ７２までの排気還流通路である第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂ内で、特にその一部である網目状通路形成部材７７、７８の脈動低減通路７７ａ、７８ａとその前後の第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂの拡径区間において、圧力脈動する排気ガスが多数の細い排気ガス通路を通ることになり、第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂの内部で有効に減衰することになる。したがって、ＥＧＲバルブ７２の開弁時に、第１通路部７１ａおよび第２通路部７１ｂを通る２系統の合流排気ガスがＥＧＲバルブ７２の内部でさらに合流されて全気筒分集合するときに、排気干渉が有効に抑制されることになる。
【００５５】
また、本実施形態でも、ＥＧＲバルブ７２の閉弁時に第１通路部７１ａと第２通路部７１ｂの間が遮断されることで、排気干渉が確実に防止され、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット７４までの通路長さが短くできるので、ＥＧＲクーラ前触媒ユニット７４の実装が容易となる。
【００５６】
なお、上述の各実施形態では、エンジン１０をガソリンエンジンとしたが、ディーゼルエンジンであってもよいし、これとは異なる燃料を用いる任意の４サイクルエンジンであってもよい。また、排気冷却気前の触媒ユニットは、酸化触媒または三元触媒に限らず、ＮＯｘ吸蔵触媒やディーゼルパティキュレートフィルタであってもよい。さらに、三方弁構成のＥＧＲバルブをＥＧＲクーラより下流側に配置する場合に各一対のＥＧＲクーラおよびＥＧＲクーラ前触媒ユニットを並列配置してもよいし、三方弁構成のＥＧＲバルブをＥＧＲクーラより上流側でかつＥＧＲクーラ前触媒ユニットより下流側に配置する場合には、各一対のＥＧＲクーラ前触媒ユニットを並列配置してもよい。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る内燃機関の排気還流装置は、２つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気干渉を回避するよう複数の気筒からの排気を２系統に分けてツインエントリー型の排気ターボ過給機に導入するようにした内燃機関に装備される排気還流装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  気筒
１２  吸気装置
１３  排気装置
１４  排気ターボ過給機
１４Ｃ  吸入空気コンプレッサ
１４Ｔ  排気タービン
１５  排気還流装置
２２  吸気管（吸気通路）
２７  サージタンク（吸気通路）
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３１  排気マニホルド
３１ａ  第１の合流排気通路
３１ｂ  第２の合流排気通路
３２  排気管（排気通路）
５１、７１  ＥＧＲ通路（排気還流通路）
５１ａ、７１ａ  第１通路部
５１ｂ、７１ｂ  第２通路部
５１ｃ、７１ｃ  第３通路部
５１ｉ  内筒
５１ｖ、５１ｗ  仕切り板
５２、７２  ＥＧＲバルブ（三方排気還流弁）
５２ａ、５２ｂ、７２ａ、７２ｂ  入口ポート
５２ｃ、７２ｃ  出口ポート
５３、７３  ＥＧＲクーラ（排気冷却器）
５３ａ  第１クーラ領域
５３ｂ  第２クーラ領域
５３ｗａ、５３ｗｂ、５４ｗａ、５４ｗｂ  脈動低減路
５４、７４  ＥＧＲクーラ前触媒ユニット
５４ａ  第１触媒領域
５４ｂ  第２触媒領域
７７、７８  網目状通路形成部材
７７ａ、７８ａ  脈動低減通路
【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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