(57)【要約】【課題】本発明は、吸気通路内に排出ガスを効率よく導入しつつ、吸気通路と循環通路との連結部の直ぐ下流においても吸気通路の流路断面内での流速分布が不均一になることを抑制できる排気還流装置を提供する。【解決手段】低圧ＥＧＲ装置５０は、主流路６１と環状流路６２との間において主流路６１の周方向に複数並んで主流路６１と環状流路６２とを連通する第１〜８流入口３３１〜３３８を形成する第１〜８のベーン３０１〜３０８と、環状流路６２の周方向Ａのうち一方向Ａ１に排出ガスＧが流れるように排出ガスＧを環状流路６２内に導く排出ガス導入路８０とを備える。第１〜８のベーン３０１〜３０８は、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度の相対関係を一方向Ａ１にそって上流から下流にむかって連続的に大きくなる状態を保ちつつ、環状流路６２に流入する排出ガスＧの流量Ｑに応じて第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度を調整する。【選択図】図２
2011106294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気が流動する吸気通路と、
前記吸気通路の周方向に沿って延びて環状に形成され、内側に前記吸気通路を囲む環状流路と、
前記吸気通路と前記環状流路との間において前記吸気通路の周方向に複数並んで形成され、前記吸気通路と前記環状流路とを連通する複数の流入口と、
前記環状流路に連通し、前記周方向のうち一方向に流れるように前記排出ガスを該環状流路内に導く排出ガス導入路と、
前記複数の流入口の各々の開口面積を調整可能な閉塞部であって、前記環状流路に流入する前記排出ガスの流量に応じて前記各流入口の開口面積を調整する閉塞部と
を具備することを特徴とする排気還流装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気還流装置において、
前記閉塞部は、前記各流入口の開口面積の相対関係が前記一方向に沿って上流に配置される前記流入口から下流に配置される前記流入口へ進むにつれて大きくなる状態を保つ
ことを特徴とする排気還流装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排気還流装置において、
前記吸気通路と前記環状流路との間において前記吸気通路の周方向に沿って環状に形成されて前記吸気通路と前記環状流路とを連通する環状溝と、
前記環状流路において前記環状溝の縁部に前記環状溝に沿って複数形成され、前記吸気通路の軸心線と平行な回転軸回りに回動可能な複数のベーンと
を具備し、
前記複数の流入口の各々は、隣り合う前記ベーン間に規定される隙間であり、
前記閉塞部は、前記ベーンであって、各ベーンの姿勢が制御されることによって隣り合う前記ベーン間の開度により規定される前記流入口の開口面積が調整される
ことを特徴とする排気還流装置。
【請求項４】
請求項３記載の排気還流装置において、
前記排出ガスの流量が第１の所定流量以下においては、該排出ガスの流量変化に対する前記各ベーンの姿勢変化量は、前記一方向に沿って上流に配置される前記ベーンから下流に配置される前記ベーンへ進むにつれて大きくされる
ことを特徴とする排気還流装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の排気還流装置において、
前記排出ガスの流量が第１の所定流量より大きくかつ第２の所定流量以下においては、該排出ガスの流量変化に対する前記各ベーンの姿勢変化量は、前記一方向に沿って上流に配置される前記ベーンから下流に配置される前記ベーンへ進むにつれて小さくされる
ことを特徴とする排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガスを吸気系に導入する排気還流装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの低負荷域での燃費の改善やＮＯｘの低減のために、排出ガスの一部を吸気系へ戻す排気還流装置が提案されている。排気還流装置は、排出ガスを吸気系へ導く循環通路を備えている。循環通路は、吸気系において新気が流動する吸気通路に連結されている。
【０００３】
吸気通路と循環通路との連結部では、新気とＥＧＲガスとが混合される。そして、当該連結部より下流では、新気とＥＧＲガスとの混合気が流動する。吸気通路と循環通路との連結構造について、具体的に説明すると、吸気通路を構成する吸気管と、循環通路を構成する循環通路管とが互いに連結される。循環通路管は、吸気管に側方から突き当たるように連結されており、それゆえ、循環通路から供給されるＥＧＲガスは、吸気管において、一方の側部から供給されることになる。
【０００４】
この結果、連結部の直後の下流域では、吸気通路内にＥＧＲガスが広がりにくくなる。吸気通路内にＥＧＲガスが広がりにくくなることによって、吸気通路内では新気とＥＧＲガスとが分離した状態となっており、それゆえ、連結部の直ぐ下流においては、吸気通路内を流動するガス（新気とＥＧＲガスとの混合気）の流速分布が、同一流路断面内で均一とならない。
【０００５】
例えば、吸気通路と循環通路との連結部がターボチャージャのコンプレッサの直ぐ上流に配置される構造であると、上記のように連結部の直ぐ下流において流速分布が流路断面内で均一でない場合は、コンプレッサに作用する圧力（新気とＥＧＲガスとの混合気が当たることによる圧力）が部位によって異なることになる。
【０００６】
この結果、コンプレッサに対して、当該コンプレッサの回転軸を横切る方向の力が作用するので、コンプレッサと当該コンプレッサを収容するハウジングとの接触がおこるとともに当該接触に起因する磨耗、回転軸と軸受け間の磨耗が発生し、コンプレッサが破損することが考えられる。
【０００７】
このため、循環通路と吸気通路との連結部の直ぐ下流においても、ＥＧＲガスが拡散して流路断面内の流速分布が均一となるように、新気が流動する吸気通路の周囲に、当該吸気通路を囲むように環状路を形成し、環状路を通して吸気通路に周方向からＥＧＲガスを導入する技術が提案されている。
【０００８】
この種の技術では、吸気通路と環状路との間に孔が形成されており、当該孔を通して吸気通路と環状路とが連通する。環状路は、還流通路が連結されており、ＥＧＲガスが導かれる。環状路に導かれたＥＧＲガスは、孔を通して吸気通路内に周方向から導入される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
また、吸気通路の外側に吸気通路の周方向にそうＥＧＲガスが流動する流路を形成するとともに、当該流路を流動した後のＥＧＲガスを、吸気通路に対して当該吸気通路の接線方向に沿って導入する技術が提案されている。ＥＧＲガスが流動する流路と吸気通路との間には、連通孔が形成されており、この連通孔を通しても、ＥＧＲガスが吸気通路内に導入される（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開平３−１１４５６４号公報
【特許文献２】特開２０００−１６１１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１，２のように、吸気通路の外側に吸気通路の周方向にそうＥＧＲガスが流動する流路を形成し、当該流路と吸気通路との間に形成される一定径の孔を通してＥＧＲガスを吸気通路に導入する構造であると、ＥＧＲガス流量が少ない場合、孔の場所により各孔から吸気通路に導入されるＥＧＲガス量が不均一となり、新気とＥＧＲガスが均一に混ざり合いにくくなることが考えられる。また、ＥＧＲガス流量が多い場合、ＥＧＲガスの流れが阻害されるため、ＥＧＲガスの吸入抵抗が増大する。この結果、吸気通路内へＥＧＲガスが導入されにくくなることが考えられる。
【００１２】
本発明は、吸気通路内に排出ガスを効率よく導入しつつ、吸気通路と循環通路との連結部の直ぐ下流においても吸気通路の流路断面内での流速分布が不均一になることを抑制できる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】
【００１３】
本願の請求項１に記載の発明の排気還流装置は、吸気が流動する吸気通路と、前記吸気通路の周方向に沿って延びて環状に形成され、内側に前記吸気通路を囲む環状流路と、前記吸気通路と前記環状流路との間において前記吸気通路の周方向に複数並んで形成され、前記吸気通路と前記環状流路とを連通する複数の流入口と、前記環状流路に連通し、前記周方向のうち一方向に流れるように前記排出ガスを該環状流路内に導く排出ガス導入路と、前記複数の流入口の各々の開口面積を調整可能な閉塞部であって、前記環状流路に流入する前記排出ガスの流量に応じて前記各流入口の開口面積を調整する閉塞部とを備える。
【００１４】
本願の請求項２に記載の発明の排気還流装置は、請求項１に記載の排気還流装置において、前記閉塞部は、前記各流入口の開口面積の相対関係が前記一方向に沿って上流に配置される前記流入口から下流に配置される前記流入口へ進むにつれて大きくなる状態を保つ。
【００１５】
本願の請求項３に記載の発明の排気還流装置は、請求項１又は２に記載の排気還流装置において、前記吸気通路と前記環状流路との間において前記吸気通路の周方向に沿って環状に形成されて前記吸気通路と前記環状流路とを連通する環状溝と、前記環状流路において前記環状溝の縁部に前記環状溝に沿って複数形成され、前記吸気通路の軸心線と平行な回転軸回りに回動可能な複数のベーンとを備える。前記複数の流入口の各々は、隣り合う前記ベーン間に規定される隙間である。前記閉塞部は、前記ベーンであって、各ベーンの姿勢が制御されることによって隣り合う前記ベーン間の開度により規定される前記流入口の開口面積が調整される。
【００１６】
本願の請求項４に記載の発明の排気還流装置は、請求項３記載の排気還流装置において、前記排出ガスの流量が第１の所定流量以下においては、該排出ガスの流量変化に対する前記各ベーンの姿勢変化量は、前記一方向に沿って上流に配置される前記ベーンから下流に配置される前記ベーンへ進むにつれて大きくされる。
【００１７】
本願の請求項５に記載の発明の排気還流装置は、請求項３又は４に記載の排気還流装置において、前記排出ガスの流量が第１の所定流量より大きくかつ第２の所定流量以下においては、該排出ガスの流量変化に対する前記各ベーンの姿勢変化量は、前記一方向に沿って上流に配置される前記ベーンから下流に配置される前記ベーンへ進むにつれて小さくされる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明によれば、吸気通路内に排出ガスを効率よく導入しつつ、吸気通路の周方向から均一に排出ガスが導入されて吸気通路と循環通路との連結部の直ぐ下流においても、流路断面内の流速分布が不均一になることが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気還流装置を備えるエンジンシステムを示す概略図。
【図２】図１に示された連結部、および、吸気系において連結部の近傍の部位を、一部切り欠いて示す斜視図。
【図３】図２中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示される連結部、および、吸気系において連結部の近傍の部位の断面図。
【図４】図３中に示されるＦ４−Ｆ４線に沿って示される連結部の断面図。
【図５】図１に示された低圧ＥＧＲ装置において、排出ガスの流量と第１〜８の流入口の開度との関係を示すマップ。
【図６】図１に示された連結部が図４に示されるように断面された状態であるとともに、排出ガス導入路に流入する排出ガスの流量が第１の状態のいずれかの状態での第１〜８の流入口を示す断面図。
【図７】図１に示された連結部と連結部の近傍を、切り欠いて側方から示す側面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る排気還流装置の連結部を、第１の実施形態の図２と同様に断面した状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係る排出ガス還流装置を、図１〜７を用いて説明する。本実施形態の排出ガス還流装置は、一例としてディーゼルエンジン１１を備えるエンジンシステム１０に用いられる。エンジンシステム１０は、例えば図示しない自動車に搭載される。
【００２１】
図１は、エンジンシステム１０を示す概略図である。図１に示すように、エンジンシステム１０は、レシプロ式のディーゼルエンジン１１と、ディーゼルエンジン１１に吸気を導く吸気系２０と、ディーゼルエンジン１１から排出される排出ガスを自動車の外部に導く排気系３０と、ターボチャージャ７０とを備えている。
【００２２】
ディーゼルエンジン１１は、本実施形態では、シリンダブロック１２とシリンダヘッド１３となどから構成されており、気筒１４内に吸気を導く吸気通路（吸気系２０の一部）や、気筒１４から排出される排出ガスを外部に導く排気通路（排気系３０の一部）は除いた部分である。
【００２３】
吸気系２０は、エアクリーナ２１と、インタクーラ２２と、スロットルバルブ２４と、これらエアクリーナ２１、インタクーラ２２、気筒１４間を接続するとともに気筒１４に吸気を導く吸気通路２３となどを備えている。エアクリーナ２１は、吸気通路２３の上流に配置されており、吸気通路２３に連通している。エアクリーナ２１を通過した空気（新気）が吸気通路２３内に導かれ、ディーゼルエンジン１１に導かれる。インタクーラ２２は、吸気通路２３中においてエアクリーナ２１の下流に配置されている。
【００２４】
ターボチャージャ７０のコンプレッサ７１（図３に示す）は、吸気通路２３中において、エアクリーナ２１とインタクーラ２２との間に設けられている。スロットルバルブ２４は、吸気通路２３中においてエアクリーナ２１とコンプレッサ７１との間に設けられている。吸気通路２３は、例えば管部材２５で形成されている。
【００２５】
排気系３０は、排気通路３１と、触媒３２と、フィルタ３３と、高圧ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置４０と、低圧ＥＧＲ装置５０となどを備えている。排気通路３１は、ディーゼルエンジン１１の各気筒１４に連通しており、各気筒１４から排出される排出ガスＧを外部に導く。ターボチャージャ７０のタービン７２は、排気通路３１中に設けられている。
【００２６】
触媒３２と、フィルタ３３とは、排気通路３１中に設けられるとともに、タービン７２の下流に配置されている。触媒３２は、例えば酸化触媒であって、排出ガスＧ中のＨＣ，ＣＯを酸化する。フィルタ３３は、触媒３２の下流に配置されている。フィルタ３３は、排出ガスＧ中のパティキュレータマターを捕集する。
【００２７】
排気通路３１は、例えば管部材３４で形成されている。管部材３４は、タービン７２、触媒３２、フィルタ３３など排気系３０が備える各装置を連結し、排出ガスＧを外部へ導く。
【００２８】
高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ用循環通路４１と、高圧ＥＧＲ用触媒４２と、高圧ＥＧＲ用バルブ４３とを備えている。高圧ＥＧＲ用循環通路４１は、排気通路３１においてタービン７２の上流の位置と、吸気通路２３においてインタクーラ２２の下流の位置とを連結し、連通している。
【００２９】
高圧ＥＧＲ用触媒４２は、高圧ＥＧＲ用循環通路４１中に設けられている。高圧ＥＧＲ用触媒４２は、高圧ＥＧＲ用循環通路４１に流入した排出ガスＧ中のデポジットを捕集する。
【００３０】
高圧ＥＧＲ用バルブ４３は、高圧ＥＧＲ用循環通路４１と吸気通路２３との連結部に設けられており、高圧ＥＧＲ用循環通路４１と吸気通路２３とを連通する高圧ＥＧＲ用導入口４４を開閉可能に閉塞する。高圧ＥＧＲ用バルブ４３は、例えば図示しない制御部によって制御されており、要求されるＥＧＲガスの量に応じて開閉および開きが調整される。
【００３１】
低圧ＥＧＲ装置５０は、本願の排出ガス還流装置の一例である。低圧ＥＧＲ装置５０は、低圧ＥＧＲ用循環通路５１と、ＥＧＲクーラ５２と、低圧ＥＧＲ用バルブ５００とを備えている。低圧ＥＧＲ用循環通路５１は、排気通路３１においてフィルタ３３の下流の位置と、吸気通路２３においてスロットルバルブ２４とコンプレッサ７１との間の位置とに連結されており、排気通路３１と吸気通路２３とを連通している。ＥＧＲクーラ５２は、低圧ＥＧＲ用循環通路５１内に設けられている。
【００３２】
低圧ＥＧＲ用バルブ５００は、低圧ＥＧＲ用循環通路５１においてＥＧＲクーラ５２の下流に配置されており、低圧ＥＧＲ用循環通路５１（本実施形態では、後述される排出ガス導入流路８０）を開閉する。低圧ＥＧＲ用バルブ５００が開くと、低圧ＥＧＲ用循環通路５１が開き、それゆえ、排出ガスＧが吸気通路２３に導かれる。低圧ＥＧＲ用バルブ５００が閉じると、低圧ＥＧＲ用循環通路５１が閉じ、それゆえ、排気ガスＧが吸気通路２３に導かれない。
【００３３】
低圧ＥＧＲ用循環通路５１は、吸気通路２３に連結される連結部６０と、排気通路３１に連結されて排出ガスＧを連結部６０へ導く排出ガス導入路８０とを備えている。
【００３４】
図１中２点鎖線で囲まれる範囲Ｆ１は、連結部６０、および、吸気系２０において連結部６０の近傍の部位を示している。図２は、連結部６０、および、吸気系２０において連結部６０の近傍の部位を、一部切り書いて示す斜視図である。
【００３５】
図１，２に示すように、連結部６０は、吸気通路２３においてスロットルバルブ２４とコンプレッサ７１との間に連結されている。図３は、図２中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って示される連結部６０、および、吸気系２０において連結部６０の近傍の部位の断面図である。図４は、図３中に示されるＦ４−Ｆ４線に沿って示される連結部６０の断面図である。
【００３６】
図２〜４に示されるように、連結部６０は、吸気通路２３を周方向の内側に囲んでいる。連結部６０は、吸気通路２３の一部である主流路６１と、主流路６１の周囲に形成されて主流路６１に連通する環状流路６２とを備えている。主流路６１は、本発明で言う主流路の一例である。環状流路６２は、本発明で言う環状流路の一例である。
【００３７】
図４に示されるように、環状流路６２は、主流路６１を内側に囲むように、主流路６１の周方向に沿って形成されている。環状流路６２は、主流路６１の周方向Ａに沿って環状に形成されている。周方向は、図中矢印で示されている。なお、図４中では、環状溝６３を規定する縁２７ａが示されている。
【００３８】
主流路６１と環状流路６２との間には、環状溝６３が形成されている。主流路６１と環状流路６２とは、環状溝６３を通して連通している。環状溝６３は、主流路６１の周方向Ａに沿って環状に形成されている。つまり、環状溝６３は、主流路６１の周方向全域に形成されている。このため、主流路６１と環状流路６２とは、主流路６１の周方向Ａに環状に連通しており、それゆえ、主流路６１と環状流路６２とは、主流路６１の周方向全域で互いに連通している。環状溝６３は、本発明で言う環状溝の一例である。
【００３９】
環状流路６２について、具体的に説明する。図３に示すように、環状流路６２は、外周壁部６４の内面によって規定されている。外周壁部６４は、環状溝６３に対向する底壁部６５と、主流路６１の上流側に対向する上流側側壁部６６と、主流路６１の下流側に対向する下流側側壁部６７とを有している。底壁部６５は、主流路６１を内側に囲むように、主流路６１の周方向Ａにそってなだらかな環状に形成されている。
【００４０】
上流側側壁部６６は、底壁部６５の上流側縁に連結されており、一体である。また、上流側側壁部６６は、吸気通路２３において主流路６１より上流に位置して主流路６１に連通する第１の連通口２６の縁２６ａに連結されている。また、縁２６ａより直ぐ上流の吸気通路２３は、吸気通路２３の断面中心に向けて流路断面積が小さくなるように絞り部１１０を形成して縁２６ａに連結されている。下流側側壁部６７は、底壁部６５の下流側縁に連結されている。また、下流側側壁部６７は、吸気通路２３において主流路６１より下流に位置して主流路６１に連通する第２の連通口２７の縁２７ａに連結されている。
【００４１】
環状溝６３は、上記のように、環状流路６２を規定する外周壁部６４のうち上・下側側壁部と吸気通路との連結部によって規定されている。
【００４２】
排出ガス導入路８０は、環状流路６２内の周方向Ａのうち一方向Ａ１に排出ガスＧの流れが生じるように、環状流路６２に連結されている。一方向Ａ１は、コンプレッサ７１の回転方向と同じ方向である。図４は、環状流路６２を、主流路６１の軸心線６１ａを垂直に横切るように断面した状態が示されている。図４に示されるように、排出ガス導入路８０は、底壁部６５の内面によって規定される環状流路６２の外周縁６２ａの接線方向に沿って、環状流路６２に連結されている。排出ガス導入路８０は、当該排出ガス導入路８０から環状流路６２内に流入した際の排出ガスＧの流れる方向Ｂに主流路６１と重ならない位置に、連結されている。
【００４３】
なお、図中、排出ガス導入路８０から環状流路６２内に流入した際の排出ガスＧの流れる方向Ｂを矢印で示している。また、図中、方向Ｂに沿って見た場合に主流路６１と重なる範囲を一対の２点鎖線１０１，１０２で囲われる範囲１０３で示し、重ならない範囲を、符号１００，１０４で示している。範囲１００は、図中２点鎖線１０１より右側の範囲である。範囲１０４は、図中２点鎖線１０２より左側の範囲である。このように、排出ガスＧは、範囲１００内に連結されている。
【００４４】
排出ガス導入路８０が上記のように環状流路６２に連結されていることによって、排出ガス導入路８０から環状流路６２内に導入された排出ガスＧは、図中矢印で示されるように、周方向Ａのうちの一方向Ａ１にそって流れる。排出ガス導入路８０は、本発明で言う排出ガス導入路の一例である。
【００４５】
なお、上記された排出ガス導入路８０の連結構造は、一例である。排出ガス導入路８０と環状流路６２との連結構造が上記と異なってもよい。要するに、排出ガス導入路８０は、当該排出ガス導入路８０から環状流路６２内へ導入された排出ガスが、環状流路６２内の周方向Ａのうち一方向Ａ１に沿って流れればよい。
【００４６】
つぎに、環状溝６３の幅ｗ１と、底壁部６５の内面６５ａの幅ｗ２とについて説明する。ここで言う幅ｗ１は、図３に示されるように、主流路６１の軸心線６１ａにそう環状溝６３の開口の長さを示している。本実施形態では、吸気通路２３の軸心線２３ａと主流路６１の軸心線６１ａとは重なっており、それゆえ、同一である。ここで言う底壁部６５の内面６５ａの幅ｗ２とは、内面６５ａにおいて主流路６１の軸心線６１ａにそう長さである。また、内面６５ａは、本発明で言う底縁の一例である。
【００４７】
図３に示すように、本実施形態では、環状溝６３の幅ｗ１は、主流路６１の周方向に環状に一定の長さが保たれる。本実施形態では、底壁部６５の内面６５ａの幅ｗ２は、一例として、一方向Ａ１にそって下流に進むにつれて連続的に短くなる。このとき、底壁部６５は、上流側側壁部６６に連結される端部が下流側側壁部６５にむかって短くなる。
【００４８】
なお、本実施形態では、環状流路６２の一方向Ａ１を横切る流路断面の面積は、一方向Ａ１に沿って下流に進むにつれて、連続的に小さくなる。具体的には、幅ｗ２が小さくなるとともに、環状溝６３と内面６５ａとの間の距離である幅ｗ３が一方向Ａ１にそって下流に進むにつれて、連続的に短くなる。このため、環状流路６２の一方向Ａ１を横切る流路断面の面積は、一方向Ａ１に沿って下流に進むにつれて、連続的に小さくなる。
【００４９】
つぎに、環状流路６２について説明する。環状流路６２は、底壁部６５と上流側側壁部６６と下流側側壁部６７との各々の内面６５ａ，６６ａ，６７ａによって規定されている。
【００５０】
図３に示すように、下流側側壁部６７の内面６７ａは、平面状である。下流側側壁部６７の内面６７ａと、吸気通路２３を規定する管部材２５の内面２５ａとによって規定される角度αは、主流路６１の周方向全周にわたって９０度である。下流側側壁部６７の内面６７ａと吸気通路２３を構成する管部材２５の内面２５ａとの連結部９０は、内面６７ａから内面２５ａにわたってなだらかに形成されている。
【００５１】
底壁部６５の内面６５ａは、図３に示すように、周方向Ａを横切る断面でみると、直線状である。底壁部６５の内面６５ａと下流側側壁部６７の内面６７ａとがなす角度βは、主流路６１の周方向全周にわたって９０度である。内面６５ａと内面６７ａとの連結部９１は、内面６５ａから内面６７ａにわたってなだらかに形成されている。
【００５２】
上流側側壁部６６の内面６６ａは、周方向Ａを横切る方向に環状流路６２を断面して見た場合は、直線状である。内面６５ａと内面６６ａとによって規定される角度γは、９０度となる。内面６６ａは、本発明で言う上流側縁の一例である。内面６５ａと内面６６ａとは、なだらかに連続している。
【００５３】
図２〜４に示すように、環状流路６２には、環状溝６３に沿って複数のベーンが設けられている。これら複数のベーンは、環状溝６３にそって等間隔に離間して配置されている。本実施形態では、一例として第１〜８のベーン３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９が用いられる。第１〜８のベーン３０１〜３０８は、本発明で言うベーンの一例である。
【００５４】
図４に示すように、第１のベーン３０１は、環状流路６２と排出ガス導入路８０との連結部２００に対向する位置に配置されている。第２〜７のベーン３０２〜３０７は、第１のベーン３０１から一方向Ａ１に沿って下流に向かって順番に設けられている。
【００５５】
第１〜８のベーン３０１〜３０８は、各々同様の構造であってよい。このため、第１のベーン３０１の構造を代表して説明する。第１のベーン３０１は、回転軸３１０とベーン本体３１１とを備えている。図２に示すように、回転軸３１０は、主流路６１の軸心線６１ａに平行に延びている。回転軸３１０は、環状溝６３を構成する下流側側壁部６７と上流側側壁部６６とに回動自由に支持されている。
【００５６】
ベーン本体３１１は、回転軸３１０に一体に固定されている。それゆえ、回転軸３１０が当該回転軸３１０の軸心回りに回転すると、ベーン本体３１１は、回転軸３１０と一体に回転する。
【００５７】
第２〜８のベーン３０２〜３０８も、上記第１のベーン３０１と同様の構造である。第１〜８のベーン３０１〜３０８のベーン本体３１１の姿勢は、各々独立して制御される。本実施形態では、各ベーン３０１〜３０８がベーン本体３１１と回転軸３１０とを備える構造であるので、第１〜８のベーン３０１〜３０８の回転軸３１０の回転が各々独立して制御される。
【００５８】
具体的には、各回転軸３１０は、図示しないアクチュエータによって回転可能である。各アクチュエータは、図１に示されるように、制御装置３２０によって動作が制御される。このため、第１〜８のベーン３０１〜３０８の各々のベーン本体３１１の姿勢が独立して制御可能となっている。
【００５９】
図２，３に示すように、各ベーン本体３１１の軸心線６１ａにそう幅は、環状溝６３の幅ｗ１と略同じ大きさである。このため、排出ガスＧは、隣り合うベーン本体３１１間に規定される隙間を通って、主流路６１に流入する。
【００６０】
ここで、第８のベーン３０８のベーン本体３１１と第１のベーン３０１のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第１の流入口３３１とする。第１のベーン３０１のベーン本体３１１と第２のベーン３０２のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第２の流入口３３２とする。第２のベーン３０２のベーン本体３１１と第３のベーン３０３のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第３の流入口３３３とする。第３のベーン３０３のベーン本体３１１と第４のベーン３０４のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第４の流入口３３４とする。第４のベーン３０４のベーン本体３１１と第５のベーン３０５のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第５の流入口３３５とする。第５のベーン３０５のベーン本体３１１と第６のベーン３０６のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第６の流入口３３６とする。第６のベーン３０６のベーン本体３１１と第７のベーン３０７のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第７の流入口３３７とする。第７のベーン３０７のベーン本体３１１と第８のベーン３０８のベーン本体３１１との間に規定される隙間を第８の流入口３３８とする。第１〜８の流入口３３１〜３３８は、本発明で言う流入口の一例である。
【００６１】
第１〜８のベーン３０１〜３０８のベーン本体３１１の姿勢が独立して制御可能であることによって、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度も各々独立して制御可能となる。ここで言う開度は、周方向Ａに隣り合うベーン本体３１１の間に規定される隙間において、当該隙間の最大幅に対する割合を示す。開度が大きいほど、隣り合うベーン本体３１１間に規定される隙間の幅が大きくなる。第１〜８のベーン３０１〜３０８は、本発明で言うベーンの一例であるとともに、本発明で言う閉塞部の一例である。
【００６２】
第１〜８のベーン３０１〜３０８では、回転軸３１０が等間隔離間して配置されるとともに、ベーン本体３１１が同一形状である。このため、第１〜８の流入口３３１〜３３８の各々の開度が示す開きの周方向Ａにそう幅は、同じである。言い換えると、例えば、第１の流入口３３１の開度５０パーセントが示す周方向Ａにそう隙間の幅と、第２の流入口３３２の開度５０パーセントが示す周方向Ａにそう隙間の幅とは、同じ値である。
【００６３】
つぎに、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８について説明する。第１〜８のベーン３０１〜３０８は、第１のベーン３０１から一方向Ａ１にそって下流に向かって順番に並んでいる。このため、第１〜８の流入口３３１〜３３８は、第１の流入口３３１から一方向Ａ１にそって下流に向かって順番に並んでいる。第１の流入口３３１は、連結部２００に対向している。
【００６４】
第１〜８の流入口３３１〜３３８の各々の開度は、第１の流入口３３１の開度を基準に、下流に進むにつれて連続的に大きくなる。言い換えると、第１〜８の流入口３３１〜３３８の各々の周方向Ａにそう開きの幅は、第１の流入口３３１の周方向Ａに沿う開きの幅を基準に下流に向かって連続的に大きくなる。具体的に説明すると、第１の流入口３３１の開度ｘ１＜第２の流入口３３２の開度ｘ２＜第３の流入口３３３の開度ｘ３＜第４の流入口３３４の開度ｘ４＜第５の流入口３３５の開度ｘ５＜第６の流入口３３６の開度ｘ６＜第７の流入口３３７の開度ｘ７＜第８の流入口３３８の開度ｘ８となる。
【００６５】
また、開度ｘ１〜ｘ８は、上記したように、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３＜ｘ４＜ｘ５＜ｘ６＜ｘ７＜ｘ８の相対関係を保ちつつ、排出ガス導入路８０への排出ガスＧの流量Ｑに応じて、調整される。なお、排出ガス導入路８０への排出ガスＧの流量Ｑは、環状流路６２への排出ガスＧの流量Ｑと同じである。
【００６６】
図１に示すように、排出ガス導入路８０には、当該排出ガス導入路８０への排出ガスの流量を検出する排出ガス量検出センサ３５０が設けられている。排出ガス量検出センサ３５０は、制御装置２３０に接続されており、排出ガス量検出センサ３５０が検出した排出ガスＧの流量Ｑは、制御装置２３０に送信される。制御装置２３０は、排出ガスＧの流量Ｑに応じて、図示しない各アクチュエータを駆動し、第１〜８のベーン３０１〜３０８のベーン本体３１１を回転し、第１〜８の流入口３３１〜３３２の開度ｘ１〜ｘ８を調整する。
【００６７】
図５は、排出ガスＧの流量Ｑと第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８との関係を示すマップである。図５中、横軸は、排出ガスＧの流量Ｑを示しており、図中右側に進むにつれて排出ガスＧの流量Ｑが多くなる。図中、縦軸は、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８を示しており、図中上側に進むにつれて開度が大きくなる。
【００６８】
図５に示すように、本実施形態では、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、排出ガスＧの流量Ｑが０から予め設定された第１の所定流量Ｐ１までの範囲（０＜Ｑ≦Ｐ１）である第１の状態Ｓ１と、排出ガスＧの流量Ｑが第１の所定流量Ｐ１から予め設定された第２の所定流量Ｐ２までの範囲（Ｐ１＜Ｑ≦Ｐ２）である第２の状態Ｓ２の各々において、等比数列で決定される。なお、第２の所定流量Ｐ２＞第１の所定流量Ｐ１である。第１の所定流量Ｐ１は、本発明で言う第１の所定流量の一例である。第２の所定流量Ｐ２は、本発明で言う第２の所定流量の一例である。
【００６９】
この点について、具体的に説明する。まず、第１の状態Ｓ１について説明する。図５に示すように、第１の状態Ｓ１では、第１の流入口３３１の開度ｘ１は、排出ガスＧの流量Ｑに応じて予め決定されており、排出ガスＧの流量Ｑが増加するに比例して増加する。
【００７０】
第２〜８の流入口３３２〜３３８の開度ｘ２〜ｘ８は、第１の流入口３３１の開度ｘ１を初項とし、予め設定される公比をＲ１として、開度＝ｘ１×Ｒ１（流入口番号−１）となる。より具体的には、第２の流入口３３２においては、ｘ２＝ｘ１×Ｒ１（２−１）となる。第３の流入口３３３においては、ｘ３＝ｘ１×Ｒ１（３−１）となる。第４の流入口３３４においては、ｘ４＝ｘ１×Ｒ１（４−１）となる。第５の流入口３３５においては、ｘ５＝ｘ１×Ｒ１（５−１）となる。第６の流入口３３６においては、ｘ６＝ｘ１×Ｒ１（６−１）となる。第７の流入口３３７においては、ｘ７＝ｘ１×Ｒ１（７−１）となる。第８の流入口３３８においては、ｘ８＝ｘ１×Ｒ１（８−１）となる。
【００７１】
第２の状態Ｓ２では、初項となる第１の流入口３３１の開度ｘ１は、排出ガスＧの流量Ｑの増加に比例して増加するが、傾きは、第１の状態Ｓ１よりも大きくなる。第２〜８の流入口３３２〜３３８の開度ｘ２〜ｘ８を決定する公比は、Ｒ２となり、排出ガスＧの流量Ｑの増加に伴い，１＜Ｒ２＜Ｒ１の範囲で，Ｒ２は減少していく。但し，排出ガスＧの流量Ｑの増加に伴い，開度ｘ２〜ｘ８が増加するように，Ｒ２は変化する。
【００７２】
図５に示されるマップは、各流入口から流入する排出ガスＧの量が均一になるように設定されたものである。このため、各流入口から流入する排出ガスの量は、均一になる。
【００７３】
図６は、連結部６０が図４に示されるように断面された状態であるとともに、排出ガス導入路８０に流入する排出ガスＧの流量Ｑが第１の状態Ｓ１のいずれかの状態での、第１〜８の流入口３３１〜３３８を示している。図４は、排出ガス導入路８０に流入する排出ガスＧの流量Ｑが第２の状態Ｓ２のいずれかの状態での、第１〜８の流入口３３１〜３３８を示している。
【００７４】
本実施形態では、環状流路６２に流入する排出ガスＧの流量Ｑが０（零）である場合は、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度は、全て０（零）となる。また、環状流路６２に流入する排出ガスＧの量が第２の所定流量Ｐ２を越える場合では、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度は、排出ガスＧの流量Ｑが第２の所定流量Ｐ２であるときの開度が維持される。
【００７５】
なお、本実施形態では、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、排出ガスＧの流量Ｑに応じて、第１，２の状態Ｓ１，Ｓ２に分けるとともに、等比数列によって決定された。しかしながら、この決定方法は一例であって、この方法のみに限定されない。要するに、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、下流に進むにつれて連続的に大きくなるように設定されていればよい。
【００７６】
つぎに、吸気通路２３において主流路６１より上流の位置の構造について説明する。図７は、連結部６０と連結部６０の近傍を、側方から示す側面図である。図７中、吸気通路２３を形成する管部材２５においてスロットルバルブ２４を含む部分は、切り欠かれて示されている。
【００７７】
図７に示すように、吸気通路２３において主流路６１より直ぐ上流の位置は、絞り部１１０となっている。絞り部１１０は、当該絞り部１１０より上流の部位に対して流路断面が小さくなるように絞られている。本実施形態では、絞り部１１０は、スロットルバルブ２４の下流に位置している。
【００７８】
つぎに、低圧ＥＧＲ装置５０の動作を説明する。ディーゼルエンジン１１の運転状態に応じて低圧ＥＧＲ装置５０を用いて排出ガスＧを供給する状態になると、低圧ＥＧＲ用バルブ５００が開く。
【００７９】
低圧ＥＧＲガスが供給されるべき状態になると、つまり、低圧ＥＧＲ用バルブ５００が開くと、排気通路３１から排出ガス導入路８０に排出ガスＧの一部が流入する。図１に示されるように、排出ガス量検出センサ３５０は、排出ガス導入路８０に流入した排出ガスＧの流量Ｑを検出し、当該流量Ｑを制御装置２３０に送信する。制御装置２３０は、検出された排出ガスＧの流量Ｑに応じて、図５に示されるマップに基づいて図示しないアクチュエータを駆動し、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度１〜ｘ８を調整する。
【００８０】
図４に示されるように、排出ガス導入路８０に流入した排出ガスＧは、排出ガス導入路８０から環状流路６２内に流入する。環状流路６２内に流入した排出ガスＧは、一方向Ａ１に沿って下流側に向かって流れる。この際、図中に示されるように、排出ガスＧは、第１〜８の流入口３３１〜３３８を通して主流路６１に流入する。
【００８１】
環状流路６２内での排出ガスＧの流れの勢いは、一方向Ａ１に沿って下流に流れるにつれて小さくなる。言い換えると、排出ガスＧの流れの勢いは、連結部２００から下流に向かって徐々に小さくなる。また、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、連結部２００に対向する第１の流入口３３１の開度ｘ１を基準に、第２〜８の流入口３３２〜３３８の順番で連続的に大きくなる。言い換えると、第１の流入口３３１の開度ｘ１が最も小さくなる。
【００８２】
このため、排出ガスＧの流れの勢いが強い連結部２００では、第１の流入口３３１の開度ｘ１が小さいので、第１の流入口３３１から主流路６１に流入する排出ガスＧの量が制限され、それゆえ、排出ガスＧは、下流に導かれる。
【００８３】
排出ガスＧが下流に流れるにつれて排出ガスＧの流れの勢いが小さくなり、それに合わせて流入口の開度を大きくすることによって、第１〜８の流入口３３１〜３３８の各々を通して主流路６１に流入する排出ガスＧの流量は、略同じとなる。言い換えると、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、各流入口を通して主流路６１に流入する排出ガスＧの量が均一になるように、下流に向かって連続的に大きくなるように設定される。
【００８４】
主流路６１内では、エアクリーナ２１を通過して流れてきた新気Ｎと排出ガスＧとが均一に混ざる。このため、吸気通路２３において主流路６１よりも下流域では、主流路６１の直下であっても、吸気通路２３の軸心線２３ａを垂直に横切る流路断面内の新気Ｎと排出ガスＧとの混合気Ｍの流速分布は、略均一になる。
【００８５】
吸気通路２３内において主流路６１の直ぐ下流の部位での流速分布が略均一になることによって、コンプレッサ７１に加わる圧力も各部位において均一になる。
【００８６】
図７に示されるように、吸気通路２３内では、スロットルバルブ２４の周辺では新気Ｎの流れが滞る死水領域１２０が形成される傾向にある。図中１点鎖線で示される範囲が死水領域１２０である。しかしながら、絞り部１１０があることによって、絞り部１１０では，吸気流路２３の軸心に向かう流速ベクトルが発生するので，死水領域１２０は、上流側に移動する。この結果、死水領域１２０は、主流路６１より上流側に収まる。言い換えると、絞り部１１０は、死水領域１２０が主流路６１および主流路６１よりも下流に形成されないように考慮されて形成されている。また、絞り部１１０があることによって、吸気通路２３から主流路６１へ流入する新気Ｎが主流路６１の軸心方向へ案内され、環状流路６２内へ流入することを抑制できる。
【００８７】
また、環状流路６２の下流側側壁部６７の内面６７ａと吸気通路２３を規定する内面２５ａとの連結部９０がなだらかに形成される（いわゆる、Ｒ面取りされる）ことによって、排出ガスＧが環状流路６２から主流路６１内に流入する際に、排出ガスＧが内面２５ａから剥離することが抑制される。排出ガスＧが内面２５ａから剥離することによって、内面２５ａ近傍での排出ガスＧの流速が小さくなる。つまり、排出ガスＧが内面２５ａから剥離することが抑制されることによって、吸気通路２３において主流路６１よりも下流での混合気Ｍの流速分布が均一になる。
【００８８】
このように、本実施形態では、吸気通路２３において主流路６１よりも下流側での混合気Ｍの流速分布が均一になる。
【００８９】
この結果、本実施形態のように、主流路６１の直ぐ下流にコンプレッサ７１が配置される構造であっても、混合気Ｍの流速分布が不均一になることに起因する、コンプレッサ７１と当該コンプレッサ７１を収容するハウジング７１ａとの接触、コンプレッサ７１の回転軸７３と当該回転軸７３を支持する軸受け７４との間で生じる磨耗などの不具合の発生が防止される。
【００９０】
また、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度は、ｘ１＜ｘ２＜ｘ３＜ｘ４＜ｘ５＜ｘ６＜ｘ７＜ｘ８の相対関係を保ちつつ、排出ガスＧの流量Ｑに応じて調整される。具体的には、排出ガスＧの流量が多くなると、開度が大きくなるように制御される。この結果、排出ガスＧが第１〜８の流入口３３１〜３３８を通して主流路６１に流入する際の抵抗を小さくすることができ、それゆえ、排出ガスＧがより一層効果的に主流路６１に導入されるようになる。
【００９１】
また、内面６７ａと内面２５ａとの連結部９０がなだらかに連続するとともに角度αが９０度であることによって、排出ガスＧが内面２５ａから剥離することがより一層抑制される。
【００９２】
なお、本実施形態では、内面６７ａと内面２５ａとによって規定される角度αは、９０度であるが、これに限定されない。内面６７ａと内面２５ａとがなす角度αは、９０度以上１８０度未満のいずれかの値であることによって、内面６７ａから内面２５ａにわたってなだらかにつながるようになるので、排出ガスＧが内面２５ａから剥離することが抑制される。図３中の範囲Ｆ３内には、内面６７ａと内面２５ａとによって規定される角度αが、他の例（９０度以外）として１２０度である状態と、１５０度である状態が示されている。これらの場合であっても、連結部９０はなだらかである（Ｒ面取りされている）。
【００９３】
なお、本実施形態では、流入口の一例として、第１〜８の流入口３３１〜３３８が用いられた。しかしながら、これだけに限定されない。例えば、本実施形態と同様にベーン本体と回転軸とを備えるベーンによって構成される流入口が１０個など他の複数の個数設けられてもよい。この場合であって、各流入口は、下流に進むにつれて開度を連続的に大きくするとともに環状流路への排出ガスの流量に応じて開度を調整し、各流入口から吸気通路に流入する排出ガスの量が均一になるように設定することによって、本実施形態と同様の作用と効果とを得ることができる。
【００９４】
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る排出ガス還流装置を、図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、流入口の構造が第１の実施形態と異なる。他の構造は、第１の実施形態と同様であってよい。上記異なる構造を具体的に説明する。
【００９５】
図８は、連結部６０を第１の実施形態の図２と同様に断面した状態を示す断面図である。図８に示すように、本実施形態では、主流路６１と環状流路６２との間には、これら主流路６１と環状流路６２とを仕切る環状の隔壁部４００が形成されている。隔壁部４００には、周方向Ａに等間隔に離間して第１〜８の流入口３３１〜３３８が形成されている。なお、図中では、第１〜３の流入口３３１〜３３３のみ図示されているが、実際には、第４〜８の流入口も形成されている。第１の流入口３３１は、連結部２００に対向している。
【００９６】
隔壁部４００は、上流側側壁部６６と下流側側壁部６７とに連結されており、それゆえ、主流路６１と環状流路６２とは、第１〜８の流入口３３１〜３３８を通してのみ、連通される。
【００９７】
第１〜８の流入口３３１〜３３８は、環状流路６２と主流路６１とを連通可能であるとともに、その開口の大きさは、各々同じである。第１〜８の流入口３３１〜３３８の各々には、流入口の開度を調整可能な蓋部材４０１が設けられている。各蓋部材４０１は、図示しないアクチュエータによって、一例として図中矢印で示されるように流入口を開閉する。図示しないアクチュエータは、第１の実施形態と同様に、排出ガス導入路８０に流入する排出ガスＧの流量Ｑに応じて制御装置２３０によって駆動される。蓋部材４０１は、本発明で言う閉塞部の一例である。
【００９８】
本実施形態では、第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、流入口の全開状態に対する、蓋部材４０１によって覆われていない面積の割合を示す。第１〜８の流入口３３１〜３３８の開度ｘ１〜ｘ８は、第１の実施形態と同様に、図５に示されるマップによって調整される。本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
なお、第１，２の実施形態では、本発明の排気還流装置とし低圧ＥＧＲ装置５０が用いられたが、本発明の排気還流装置は、低圧ＥＧＲ装置５０にのみに用いられることに限定されない。
【０１００】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
２３…吸気通路、５０…低圧ＥＧＲ装置（排気還流装置）、６１…主流路、６２…環状流路、６３…環状溝、８０…排出ガス導入路、３０１…第１のベーン（ベーン、閉塞部）、３０２…第２のベーン（ベーン、閉塞部）、３０３…第３のベーン（ベーン、閉塞部）、３０４…第４のベーン（ベーン、閉塞部）、３０５…第５のベーン（ベーン、閉塞部）、３０６…第６のベーン（ベーン、閉塞部）、３０７…第７のベーン（ベーン、閉塞部）、３０８…第８のベーン（ベーン、閉塞部）、３３１…第１の流入口（流入口）、３３２…第２の流入口（流入口）、３３３…第３の流入口（流入口）、３３４…第４の流入口（流入口）、３３５…第５の流入口（流入口）、３３６…第６の流入口（流入口）、３３７…第７の流入口（流入口）、３３８…第８の流入口（流入口）、Ｐ１…第１の所定流量、Ｐ２…第２の所定流量。
【図１】
2011106294.tif 000003
【図２】
2011106294.tif 000004
【図３】
2011106294.tif 000005
【図４】
2011106294.tif 000006
【図５】
2011106294.tif 000007
【図６】
2011106294.tif 000008
【図７】
2011106294.tif 000009
【図８】
2011106294.tif 000010