(57)【要約】【課題】  ＥＧＲガス濃度の吸気流路内での偏りを防ぎ、均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる排気ガス再循環装置を提供する。【解決手段】  仕切り板２は、吸気流路を形成する主筒部１１の中心軸に垂直な断面形状において、両端部を結ぶ仮想直線が中心軸より排気ガス還流路を形成する分岐筒部１２側にあり、中央部が仮想直線より中心軸を含む側に膨出した形状となっている。このため、ＥＧＲガスの主流を仕切り板２の中央部付近に導くことができ、吸気流の流速が速い主筒部１１の中心領域の吸気流とＥＧＲガスを衝突させることにより、吸気流とＥＧＲガスの混合を促進させ、均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスの一部を排気流路から吸気流路に再循環させるための排気ガス還流路を有する内燃機関の排気ガス再循環装置であって、
前記吸気流路は、吸気マニホールドより上流側の前記吸気流路の一部を前記吸気流路の中心軸方向に沿って２つに区画する仕切り板が形成され、
この仕切り板によって２つに区画される前記吸気流路の一方に前記排気ガス還流路が接続されており、
前記仕切り板は、前記吸気流路の中心軸に垂直な断面形状において、両端部を結ぶ仮想直線が前記中心軸より前記排気ガス還流路側にあり、中央部が前記仮想直線より前記中心軸を含む側に膨出していることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記仕切り板は、吸気流の流れ方向の上流端および下流端に前記吸気流の圧力損失を下げる面取りが形成されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記仕切り板は、前記吸気流路との接続部に切り欠きが設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記仕切り板は、前記吸気流路の中心軸に垂直な断面形状がＶ字型であり、前記両端部と前記中央部を結んでいる２つの直線の成す角度が９０度〜１５０度となるように設けられていることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記仕切り板は、前記吸気流路と一体的に形成されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気ガスの一部を排気流路から吸気流路に再循環させるための排気ガス還流路を有する内燃機関の排気ガス再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より内燃機関の排気流路内を流れる排気ガスの一部である排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を吸気流路内に流れる吸入空気中に混入させることにより、内燃機関内での酸素濃度が空気中より低い状態となり、最高燃焼温度が低下することを利用し、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物）の低減を図るようにした排気ガス再循環装置が知られている。
【０００３】
しかしながら、従来の構成（従来例１）では、図５に示すように、排気ガス還流路３３と吸気流路３１の断面積の関係、即ち各流路３１、３３内を流れる各流体（ＥＧＲガス、吸入空気）の流速の関係から吸気流路３１の図示上方にＥＧＲガス高濃度部（ＥＧＲガスの濃度がある閾値を超えた領域）５１が偏在してしまう。このようにＥＧＲガス高濃度部に偏りが生じた場合、内燃機関の回転域と負荷に応じた最適の燃焼状態を実現するためには、多数の点火プラグを用いたり、点火のタイミングを制御したりしなければならなくなり、内燃機関ユニットの大型化及び制御系の複雑化を招き、コストの増大が問題となる。
【０００４】
この問題を解消するため、特許文献１には、図６に示すように、吸気流路３１内に仕切り板６２を設け、この仕切り板６２によって区画される吸気流路３１の一方に排気ガス還流路３３を接続した混合流路を有する排気ガス再循環装置（従来例２）が提案されている。この構成では、従来例１のようなＥＧＲガス高濃度部５１が吸気流路３１の片側に偏在することを防ぐことができるが、仕切り板６２に沿った方向にＥＧＲガス高濃度部５１が偏在してしまう。また、仕切り板６２の接続部と吸気流路３１とが全体で接しているため、吸入空気によって温度が低く保たれている吸気流路３１からの接触熱伝導により仕切り板６２が冷却され、仕切り板６２に沿って広がった高温のＥＧＲガスが急激に冷却され、凝縮水が発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−１２２１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、ＥＧＲガス濃度の吸気流路内での偏りを防ぎ、均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる内燃機関の排気ガス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】
（請求項１の発明）
この発明は、内燃機関の排気ガスの一部を排気流路から吸気流路に再循環させるための排気ガス還流路を有する内燃機関の排気ガス再循環装置であって、吸気流路は、吸気マニホールドより上流側の吸気流路の一部を吸気流路の中心軸方向に沿って２つに区画する仕切り板が形成され、この仕切り板によって２つに区画される吸気流路の一方に排気ガス還流路が接続されており、仕切り板は、吸気流路の中心軸に垂直な断面形状において、両端部を結ぶ仮想直線が中心軸より排気ガス還流路側にあり、中央部が仮想直線より中心軸を含む側に膨出していることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、ＥＧＲガスの主流を仕切り板の中央部付近に導くことができ、吸気流の流速が速い吸気流路中心領域の吸気流とＥＧＲガス高濃度部を衝突させることにより、吸気流とＥＧＲガスの混合を促進させ、均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる。
【０００９】
（請求項２の発明）
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、仕切り板は、吸気流の流れ方向の上流端および下流端に吸気流の圧力損失を下げる面取りが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、仕切り板は、吸気流の流れ方向の上流端および下流端に面取りの加工が形成されているため、仕切り板の上流端、下流端において吸気流の流れを乱す乱流の発生を抑制し、吸気流の流れをスムーズにすることにより、吸気流の圧力損失を下げることができる。
【００１１】
（請求項３の発明）
請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、仕切り板は、吸気流路との接続部に切り欠きが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、仕切り板は、吸気流路との接続部に切り欠きが設けられているため、温度の低い吸気流により温度が低く保たれている吸気流路との熱的接触を低減することができる。これにより、低温の吸気流路から仕切り板への熱伝導を最小限にすることができ、仕切り板の温度が低下することを抑制し、仕切り板に接触した高温のＥＧＲガスが冷却されて凝縮水が発生することを防ぐことができる。
【００１３】
（請求項４の発明）
請求項１〜３の何れかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、仕切り板は、吸気流路の中心軸に垂直な断面形状が、Ｖ字型であり、両端部と中央部を結んでいる２つの直線の成す角度が９０度〜１５０度となるように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
吸気流路の中心軸に垂直な断面形状がＶ字型となっている場合に、両端部と中央部を結んでいる直線の成す角度が９０度未満である仕切り板を用いると、ＥＧＲガスの拡がりが十分なものとならない。また、両端部と中央部を結んでいる直線の成す角度が１５０度より大きい仕切り板を用いると、従来例２の構成に近づき、仕切り板に沿った方向にＥＧＲガス高濃度部の偏在が生じてしまう。仕切り板の両端部と中央部を結んでいる２つの直線の成す角度が９０度〜１５０度の仕切り板を用いると、吸気流路の中心軸を中心として同心的に均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる。
【００１５】
（請求項５の発明）
請求項１〜４の何れかに記載の内燃機関の排気ガス再循環装置において、仕切り板は、吸気流路と一体的に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、仕切り板は吸気流路の一部と一体的に形成されており、更にこの吸気流路の一部と排気ガス還流路の一部が一体的に形成されている（以下この部分を仕切り板付き混合流路と呼ぶ）場合には、部品点数の大幅な増加はなく、組み付け性を従来と同程度にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１にかかる排気ガス再循環装置の概略構成図である。
【図２】実施例１にかかる仕切り板付き混合流路の斜視図である。
【図３】実施例１にかかる仕切り板付き混合流路の要部正面図（ａ）、および平面図（ｂ）である。
【図４】実施例１にかかる仕切り板付き混合流路の半断面斜視図である。
【図５】従来例１にかかる混合流路の半断面斜視図である。
【図６】従来例２にかかる仕切り板付き混合流路の半断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明を実施するための形態を、図に示す実施例とともに説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１はこの発明の実施例１にかかる別体型の仕切り板付き混合流路１を用いた排気ガス再循環装置の概略構成図である。実施例１の排気ガス再循環装置は、内燃機関３８の排気管内に形成される排気流路３２に接続されて、排気ガスの一部を三方弁４０を介して吸気管内に形成される吸気流路３１に再循環（還流）させるための排気ガス還流路３３と、吸気流路３１の一部分（主筒部１１（後述する）と呼ぶ）と一体的に形成された仕切り板２を有し、この仕切り板２によって２つに区画される主筒部１１の一方に排気ガス還流路３３の一部分となっている分岐筒部１２（後述する）が接続された仕切り板付き混合流路１とを備えている。
【００２０】
仕切り板付き混合流路１における主筒部１１の吸気流の上流側は、吸気流路３１を通過する平均１５℃程度の温度の吸入空気量を連続的または段階的に調節する吸気制御バルブ３６を有する吸気流路３１と接続している。また、主筒部１１の下流側は、内燃機関３８の吸気マニホールド３７に繋がる吸気流路３１と接続している。さらに、仕切り板付き混合流路１の分岐筒部１２は、排気ガス還流路３３と接続されており、この排気ガス還流路３３の接続部を流れるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ３４により冷却されて１００℃程度の温度となっており、ＥＧＲガスの還流量を連続的または段階的にＥＧＲ制御バルブ３５によって調節されている。ここで、排気ガス還流路３３の排気ガス流れ上流側端部は、三方弁４０及び排気流路３２を介して、内燃機関３８の排気マニホールド３９に接続されている。
【００２１】
図２はこの発明の実施例１にかかる仕切り板付き混合流路１を示し、吸気流路３１を形成する主筒部１１、この主筒部１１に直交的に連結され排気ガス還流路３３を形成する分岐筒部１２、及び主筒部１１内に吸気流の流れ方向に配された仕切り板２から構成されている。
【００２２】
図３はこの発明の実施例１にかかる仕切り板付き混合流路１の要部正面図（ａ）および平面図（ｂ）である。仕切り板２は主筒部１１の中心軸方向に沿って、主筒部１１と一体的に形成されており、主筒部１１を２つの区画に区分している。この仕切り板２によって区画される主筒部１１の一方に分岐筒部１２が接続されており、仕切り板２は、主筒部１１の中心軸に垂直な断面形状において、両端部を結ぶ仮想直線が中心軸より分岐筒部１２側にあり、中央部が分岐筒部１２と対向する側に膨出した逆Ｖ字型となっており、主筒部１１の中心軸より分岐筒部１２側に配置されている。
【００２３】
仕切り板２は、吸気流の圧力損失を下げるように、吸気流の流れ方向の上流（図示左側）端および下流（図示右側）端に、端部に行くに従い仕切り板２の厚みを薄くするような面取りが施されている。また、主筒部１１との接触部位を減らすため、仕切り板２は吸気流の流れ方向の上流端および下流端の４か所に切り欠き部２１が設けられている。
ここで、この仕切り板付き混合流路１は、例えばＰＰＳのような樹脂製の一体成型品であるが、所望の耐熱性が得られるならば、その材質は問わない。
【００２４】
次に図４に基づいて、この発明の実施例１にかかる仕切り板付き混合流路１の効果を説明する。仕切り板２は、主筒部１１の中心軸に垂直な断面形状が、中央部において分岐筒部１２側と対向する側に膨出した逆Ｖ字型となっており、主筒部１１の中心軸より分岐筒部１２側に配置している形状となっている。このため、ＥＧＲガスの主流を仕切り板２の中央部付近に導くことができ、吸入空気の流速が速い中心領域とＥＧＲガスを衝突させることにより、吸入空気とＥＧＲガスの混合を促進させ、吸気流路３１の中心軸を中心として同心的に均一なＥＧＲガス濃度分布を実現することができる。このため、ＥＧＲガス高濃度部５１は吸気流路３１の中心軸を中心とした円形状のものとなる。
【００２５】
また、仕切り板２は、吸気流の流れ方向の上流端および下流端の端部に行くに従い仕切り板２の厚みを薄くするような面取りが形成されることにより、吸気流の圧力損失を下げることができ、スムーズな吸気流の流れが実現できる。また仕切り板２と主筒部１１との接続部に切り欠き部２１が設けられていることにより、温度が低く保たれている主筒部１１（吸入空気温度と同等の約１５℃）から仕切り板２への熱伝導を最小限にし、温度が低くなることを抑制し、仕切り板２に接触した高温（約１００℃）のＥＧＲガスが冷却されて凝縮水が発生することを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば実施例では仕切り板２の端部は先鋭型となっているが、圧力損失を下げるために、断面翼型に形成しても良い。また仕切り板付き混合流路１は樹脂製であっても金属製であってもよく、その際に、その形状は切削により実現しても、鋳造により実現してもかまわない。また実施例では吸気流路３１と仕切り板２の両端部に接続部を有しているが、この接続部は片側だけでもかまわない。
【００２７】
また、本発明の仕切り板付き混合流路１は排気ガス還流システムの吸入空気と還流排気ガスとの混合流路に限定されるものではなく、任意の用途に適用できるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１      仕切り板付き混合流路
１１    主筒部（吸気流路）
１２    分岐筒部（排気ガス還流路）
２      仕切り板
３１    吸気流路
３３    排気ガス還流路
５１    ＥＧＲガス高濃度部
【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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