(57)【要約】【課題】気体どうしの一様な合流を促進させることができる気体の合流装置及びこの気体の合流装置を備えた内燃機関を提供する。【解決手段】中空形状の構造体２であって、曲形状に形成される曲形状部５と、この曲形状部５に形成された貫通孔６とを有し、一端３から他端４に第１気体を通過させると共に貫通孔６から第２気体を流入させるように構成される気体の合流装置１を構成する。そして、この曲形状部５の外表面に貫通孔６を覆うように設けられた気体誘導部７を有し、気体誘導部７への第２気体の流入口９から流入した第２気体を外表面に沿わせてから貫通孔６に流入させて第１気体に合流させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状の構造体であって、曲形状に形成される曲形状部と、この曲形状部に形成された貫通孔とを有し、一端から他端に第１気体を通過させると共に前記貫通孔から第２気体を流入させるように構成される気体の合流装置において、前記曲形状部の外表面に前記貫通孔を覆うように設けられた気体誘導部を有し、前記気体誘導部への第２気体の流入口から流入した第２気体を前記外表面に沿わせてから前記貫通孔に流入させて第１気体に合流させるように設けて構成される気体の合流装置。
【請求項２】
ターボ式過給システムとＥＧＲシステムを備えた内燃機関であって、この内燃機関の吸気通路に備わる前記ターボ式過給システムのコンプレッサより上流側の前記吸気通路を上流側より順に第１吸気管、請求項１に記載の気体の合流装置の構造体、第２吸気管を接続して構成するとともに、前記気体の合流装置の前記気体誘導部の前記流入口に前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ管を接続するように構成される内燃機関。
【請求項３】
前記貫通孔から前記構造体の内部に流入する第２気体が、前記コンプレッサの回転翼に略垂直に流入するように、前記貫通孔側の前記気体誘導部の形状を構成したことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、気体の合流装置及びこの気体の合流装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ式過給システムを備えた内燃機関で、このターボ式過給システムのコンプレッサホイールを囲むように設けられたコンプレッサハウジングに排気導入孔を形成して、コンプレッサハウジングの内部で新気と排気（ＥＧＲガス、Exhaust Gas Recirculationガス）をミキシングする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８１５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ターボ式過給システムのコンプレッサの上流側で合流した新気とＥＧＲガスの混合気体がコンプレッサに対して流入するが、この混合分布が偏った状態だと、コンプレッサの回転翼に衝突する混合気体の態様が安定しないため、コンプレッサの回転翼が劣化する虞がある。
【０００５】
新気とＥＧＲガスを十分に混合してからこの混合気体をコンプレッサに流入させるためにはこの混合開始位置（合流位置）からコンプレッサまでの間にある程度の距離が必要になる。
【０００６】
本開示の目的は、気体どうしの一様な合流を促進させることができる気体の合流装置及びこの気体の合流装置を備えた内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の一つの態様の気体の合流装置は、中空形状の構造体であって、曲形状に形成される曲形状部と、この曲形状部に形成された貫通孔とを有し、一端から他端に第１気体を通過させると共に前記貫通孔から第２気体を流入させるように構成される気体の合流装置において、前記曲形状部の外表面に前記貫通孔を覆うように設けられた気体誘導部を有し、前記気体誘導部への第２気体の流入口から流入した第２気体を前記外表面に沿わせてから前記貫通孔に流入させて第１気体に合流させるように設けて構成されることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明の一つの態様の内燃機関は、ターボ式過給システムとＥＧＲシステムを備えた内燃機関であって、この内燃機関の吸気通路に備わる前記ターボ式過給システムのコンプレッサより上流側の前記吸気通路を上流側より順に第１吸気管、上記の気体の合流装置の構造体、第２吸気管を接続して構成するとともに、前記気体の合流装置の前記気体誘導部の前記流入口に前記ＥＧＲシステムのＥＧＲ管を接続するように構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様の気体の合流装置によれば、気体どうしの一様な合流を促進させることができる。
【００１０】
また、本発明の態様の内燃機関によれば、周囲の機器類などとの干渉を回避しながら、ＥＧＲ管等の気体の合流用の配管を容易に接続できるとともに、新気とＥＧＲガスを十分に混合してからこの混合気体をターボ式過給システムのコンプレッサに流入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の気体の合流装置の構成を例示する図である。
【図２】図１の気体の合流装置をＸ方向から見た断面透視図で、気体誘導部の第１実施例を例示する図である。
【図３】図１の気体の合流装置をＸ方向から見た断面透視図で、気体誘導部の第２実施例を例示する図である。
【図４】本発明の実施形態の気体の合流装置を備えた内燃機関を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一つの態様に係る気体の合流装置及びこの気体の合流装置を備えた内燃機関について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、この気体の合流装置１として、ターボ式過給システムを備えたエンジン（内燃機関）１０に備わるターボアダプタを例示する。なお、この気体の合流装置１は、異なる２方向から流入する第１気体と第２気体をその内部で合流させて、この２方向とは別の一方向に合流後の第３気体を流出させる機能を有する装置で、この機能を必要とする場所であればどこにでも適用可能であり、ターボアダプタに限定されない。また、本実施形態では、第１気体を新気Ａ、第２気体をＥＧＲガスＧｅ、第３気体を新気とＥＧＲガスの混合気体Ａ＋Ｇｅとする。また、図２、図３は、図１の気体の合流装置をＸ方向から見た断面透視図で、気体誘導部７の第１実施例と第２実施例をそれぞれ例示する図であるが、本発明の一つの態様の説明に必要な部分以外は図示を省略している。
【００１３】
図１、図２に示すように、本発明の一つの態様のターボアダプタ１は、その構造体２の一端３から他端４に向う方向に第１気体Ａが流通（通過）可能となるように中空形状に延在して形成された構造体である。構造体２の材質としては、例えば、アルミニウムを例示できる。一端３は、構造体２の端部の一方であり、後述する第１吸気管１２ａと接続可能に形成される、第１気体Ａの流入口である。他端４は、構造体２の端部の他方であり、後述する第２吸気管１２ｂと接続可能に形成される、第３気体Ａ＋Ｇｅの流出口である。
【００１４】
一端３と他端４の間の構造体２の一部は曲形状に形成される。この曲形状に形成された構造体２の部分を曲形状部５と称す。曲形状部５には、構造体２の外部から内部に第２気体Ｇｅを流通可能とするために、貫通孔６が少なくとも一つ形成される。ターボアダプタ１は、構造体２の両端部３、４と貫通孔６から気体（第１〜第３気体）を流入出させる構成である。なお、本実施形態では、貫通孔６の形成個数は一個としているが、２個以上としてもよい。ただし、貫通孔６を２個以上形成する場合は、各貫通孔６が互いに大きく離間しないように予め設定した範囲内（各貫通孔６より構造体２の内部に流入する第２気体Ｇｅの流れる方向が略同じとなる範囲内）に貫通孔６を集中して形成する。
【００１５】
本発明の一つの態様では、曲形状部５の外表面（外部）に気体誘導部７を設ける。この気体誘導部７は、貫通孔６を構造体２の外側から覆う中空の箱型形状部８と、この箱型形状部８より外部に延在する流入口９とで構成される。箱型形状部８は、その内部で流入口９より流入した第２気体Ｇｅを曲形状部５に沿わせながら貫通孔６に案内する部位である。流入口９は、後述するＥＧＲ管１５ａと接続可能に形成される、第２気体Ｇｅの流入口である。流入口９は、貫通孔６から曲形状部５の外表面に沿う方向に離間した位置で、かつ、曲形状部５ではない位置に形成される。箱型形状部８及び流入口９の材質としては、例えば、アルミニウムを例示でき、構造体２の材質と同じ材質としてもよいし、異なる材質としてもよい。
【００１６】
なお、本実施形態では、箱型形状部８の底面より外部に延在して流入口９を設けているが、箱型形状部８の側面より外部に延在して流入口９を設けてもよい。また、箱型形状部８の底面または側面に流入口９を設けてもよい。また、曲形状部５に沿う方向における、箱型形状部８の一端側に貫通孔６を、他端側に流入口９を配置する構成とするとより好ましい。
【００１７】
上記のターボアダプタ１は、図４に示すようなエンジン１０に設けられる。このエンジン１０は、ターボ式過給システム１４とＥＧＲシステム１５を備えている。
【００１８】
ターボ式過給システム１４は、コンプレッサ１４ｂとタービン１４ａとで構成されるシステムである。エンジン本体１１の各気筒１１ａに吸気マニホールドを介して連通する吸気通路（吸気管）１２には、ターボ式過給システム１４のコンプレッサ１４ｂが設けられる。各気筒１１ａに排気マニホールドを介して連通する排気通路（排気管）１３には、ターボ式過給システム１４のタービン１４ａが設けられる。タービン１４ａとコンプレッサ１４ｂは直結しており、排気ガスＧがタービン１４ａを通過してタービン１４ａが回転することで、コンプレッサ１４ｂがタービン１４ａに連動して稼動する。
【００１９】
ＥＧＲシステム１５は、ＥＧＲ通路１５ａとＥＧＲクーラとＥＧＲバルブとで構成されるシステムである。ＥＧＲ通路（ＥＧＲ管）１５ａは、コンプレッサ１４ｂより上流側の吸気通路１２とタービン１４ａより下流側の排気通路１３を接続する通路である。このＥＧＲ通路１５ａにＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブが配置される。
【００２０】
ターボアダプタ１は、吸気通路１２とＥＧＲ通路１５ａの接続箇所に設けられる。より具体的には、コンプレッサ１４ｂより上流側の吸気通路１２を上流側より順に第１吸気管１２ａ、ターボアダプタ１、第２吸気管１２ｂとして構成し、ターボアダプタ１の構造体２の両端部の一端３、他端４のそれぞれに、第１吸気管１２ａ、第２吸気管１２ｂを接続する。そして、ターボアダプタ１の気体誘導部７の流入口９にＥＧＲ管１５ａを接続する。
【００２１】
ターボアダプタ１の貫通孔６側の近傍にラジエータやエンジンファン（エンジン構成部品）が配置される。ラジエータは、エンジン本体１１を冷却後のエンジン冷却水と大気（車両の走行風）を熱交換して、エンジン冷却水を冷却する装置である。エンジンファンは、車両の外部より内部に取り込んだ走行風をラジエータに向けて送風する装置である。貫通孔６の近傍の位置とは、貫通孔６に直接ＥＧＲ管１５ａを接続すると、ＥＧＲ管１５ａとラジエータ及びエンジンファンが接触するほど、貫通孔６に近い位置である。
【００２２】
なお、貫通孔６から構造体２の内部に流入した第２気体Ｇｅが、コンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直に流入するように、ターボアダプタ１の貫通孔６側の気体誘導部７の形状を構成すると好ましい。
【００２３】
この気体誘導部７の形状の第１実施例としては、図２に示すように、貫通孔６に対向する気体誘導部７の外形状を、第２気体Ｇｅが貫通孔６を通過前に一時的に滞留可能な空間を内包する形状とする。この滞留可能な空間を形成することで、第２気体Ｇｅの流れ方向をコンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直な方向に変化させやすくすることができる。この気体誘導部７の形状は、エンジン１０の種類やエンジン本体１１周りの各エンジン構成部品の配置構成等に応じてシミュレーションにより適宜設定される。
【００２４】
また、この気体誘導部７の形状の第２実施例としては、図３に示すように、貫通孔６に対向する気体誘導部７の外形状を、曲形状部５側から離間する方向に凸状の略Ｖ字形状にする。すなわち、曲形状部５に沿いながら第３気体Ａ＋Ｇｅとは逆側に近い方向ｄａに流れる第２気体Ｇｅの流れを、入口部７ａから、この略Ｖ字形状の先端面部７ｂに反射させて折り返させることで、第３気体Ａ＋Ｇｅと同じ側の近い方向ｄｂに流れるようにする。つまり、折り返した後の第２気体Ｇｅの流れる方向ｄｂを、コンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直な方向に偏向させる。また、第１気体Ａの流れは曲形状部５にてコンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直な方向に偏向する。これにより、曲形状部５にて第１気体Ａと第２気体Ｇｅとが合流して、合流後の第３気体Ａ＋Ｇｅはコンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直に流れるようになる。この流れの好ましい偏向は、先端面部７ｂを、気体誘導部７の入口部７ａを流れる方向ｄａと、コンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直な方向ｄｂとの間の方向ｄｃに垂直な面で形成することにより、容易に得ることができる。さらに、第２気体Ｇｅが進行する方向に関しては、気体誘導部７の断面積が大きくなるようにして、第２気体Ｇｅが通過可能な領域が大きくなるようにすると、第２気体Ｇｅが先端面部７ｂ近傍まで拡散して折り返しやすくなるため好ましい。
【００２５】
大気より第１吸気管１２ａを介してターボアダプタ１に流入した新気（第１気体）Ａは、貫通孔６よりターボアダプタ１の内部に流入したＥＧＲガス（第２気体）Ｇｅと合流して混合し、この混合気体（第３気体）Ａ＋Ｇｅはターボアダプタ１の他端４より流出してコンプレッサ１４ｂに流入する。コンプレッサ１４ｂを通過後の混合気体Ａ＋Ｇｅが、吸気マニホールドを介して気筒１１ａに流入して、気筒１１ａの内部に噴射された燃料とともにピストンにより混合圧縮されて燃焼反応が発生する。燃焼反応により生成される排気ガスＧは、気筒１１ａより排気マニホールドを介して排気通路１３に流出して、タービン１４ａを通過後、その一部はＥＧＲガスＧｅとしてＥＧＲ管１５ａに流れ、残りの排気ガスＧは、ＰＭ捕集装置やＮＯｘ還元型触媒装置等で構成される排気ガス浄化装置を通過後、マフラーを介して大気に放出される。
【００２６】
以上より、本実施形態のターボアダプタ１によれば、貫通孔６以外の場所（流入口９）でＥＧＲ管１５ａ等の第２気体Ｇｅの合流用の配管と接続できるので、第２気体Ｇｅの合流用の配管を容易にターボアダプタ１に接続できる。さらに、ターボアダプタ１の気体誘導部７で流入口９より流入した第２気体Ｇｅの流れる方向を調整してから貫通孔６よりターボアダプタ１の内部に流入させるので、貫通孔６より流入した第２気体Ｇｅをターボアダプタ１の一端３より流入した第１気体Ａに一様に合流させ易くなる（合流を促進させることができる）。その結果、これらの気体どうしをコンプレッサ１４ｂに流入するまでに十分に混合させることができる（コンプレッサ１４ｂへの第３気体Ａ＋Ｇｅの流入方向に垂直な断面全体で新気ＡとＥＧＲガスＧｅの混合分布を均一にすることができる）。
【００２７】
また、本実施形態の内燃機関１０によれば、ＥＧＲ管１５ａを容易にターボアダプタ１に接続できる。さらに、ターボアダプタ１により新気（第１気体）ＡとＥＧＲガス（第２気体）Ｇｅの一様な合流を促進させるので、これらの気体を十分に混合してからこの混合気体（第３気体）Ａ＋Ｇｅをターボ式過給システムのコンプレッサに流入させることができる。
【００２８】
特に、ターボアダプタ１の近傍にラジエータやエンジンファン等のエンジン構成部品が配置されている場合には、貫通孔６から離間した流入口９の位置でターボアダプタ１とＥＧＲ管１５ａを接続できるので、ＥＧＲ管１５ａとエンジン構成部品が接触又は干渉しないですむ。
【００２９】
また、貫通孔６側の気体誘導部７の形状を、貫通孔６より流入するＥＧＲガスＧｅ等の第２気体の流れる方向がコンプレッサ１４ｂの回転翼に略垂直となるように構成すると、新気ＡとＥＧＲガスＧｅの流れる方向が略一致するので、これらの気体の一様な合流促進には有利になる。
【００３０】
なお、本実施形態では、流入口９を気体誘導部７の任意の位置に固定した構成としたが、流入口９を曲形状部５に沿う方向に気体誘導部７に移動可能に固定する構成してもよい。より具体的には、気体誘導部７の箱型形状部８の底面または側面に長孔を形成し、この底面または側面に外部より孔が形成されたスライド式の板材を設ける。そして、この板材を曲形状部５に沿う方向にスライドさせて、板材の孔と箱型形状部８の長孔の重なる位置にＥＧＲ管１５ａを接続する。このように構成することで、ＥＧＲ管１５ａ等の第２気体の合流用の配管を気体の合流装置１に容易に接続できるので、気体の合流装置１周りの他装置のレイアウトの自由度を増すには有利になる。
【符号の説明】
【００３１】
１  アダプタ（気体の合流装置）
２  構造体
３  構造体の一端
４  構造体の他端
５  曲形状部
６  貫通孔
７  気体誘導部
７ａ  入口部
７ｂ  先端面部
８  箱型形状部
９  流入口
１０  エンジン（内燃機関）
１１  エンジン本体
１１ａ  気筒（シリンダ）
１２  吸気通路（吸気管）
１２ａ  第１吸気管
１２ｂ  第２吸気管
１３  排気通路
１４  ターボ式過給システム
１４ａ  タービン
１４ｂ  コンプレッサ
１５  ＥＧＲシステム
１５ａ  ＥＧＲ通路（ＥＧＲ管）
【図１】
2019138165.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019138165.tif 000006