(57)【要約】【課題】排気チャンバーへの新気の逆流を抑制することができる再循環排気装置を提供する。【解決手段】排気再循環装置は、排気通路から排気が導入される排気チャンバー２０と、吸気マニホールド１２の各気筒の分岐配管１５にその排気チャンバー２０をそれぞれ連結する気筒別の再循環排気分配路２４とを備える。こうした排気再循環装置において、分岐配管１５との接続部分の流路面積が、その排気チャンバー２０との接続部分の流路面積よりも小さくなるように再循環排気分配路２４を形成するようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒エンジンの各気筒に送られる新気がそれぞれ流れる気筒別の吸気分岐通路のそれぞれの内部に排気を再循環させるとともに、排気通路から排気が導入される排気チャンバーと、その排気チャンバーを前記気筒別の吸気分岐通路にそれぞれ連結する気筒別の再循環排気分配路とを備える再循環排気装置において、
前記再循環排気分配路における前記吸気分岐通路との接続部分の流路面積が、同再循環排気分配路における前記排気チャンバーとの接続部分の流路面積よりも小さくされている、
ことを特徴とする排気再循環装置。
【請求項２】
前記再循環排気分配路は、前記吸気分岐通路との接続部分以外の部分に流路面積の変化する部分を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気再循環装置。
【請求項３】
前記再循環排気分配路は、排気チャンバー側から吸気分岐通路側に向うにつれ、その流路面積が徐々に縮小するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒エンジンの各気筒に送られる新気中に排気を再循環させる排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような排気再循環装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の排気再循環装置は、排気通路から排気が導入される排気チャンバーと、その排気チャンバーを吸気マニホールドにおける各気筒の分岐配管にそれぞれ接続する気筒別の再循環排気分配路とを備える。そして、排気通路から排気チャンバーに導入された排気を、それら再循環排気分配路を通じて各気筒の分岐配管に分配供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１１３２１４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、上記従来の排気再循環装置では、各再循環排気分配路は、全長に亘って流路面積が一定に形成されている。すなわち、再循環排気分配路の入口部分（排気チャンバーとの接続部分）と出口部分（分岐配管との接続部分）の流路面積は、同一とされている。こうした場合、設計要求などにより、再循環排気分配路の入口部分の流路面積を大きくすると、その出口部分の流路面積も自ずと大きくなる。
【０００５】
一方、吸気バルブの開閉に応じた気筒内への間欠的な吸気の流入により、分岐配管の内部には圧力脈動が発生する。ここで、再循環排気分配路の出口部分の流路面積が大きくされていると、排気チャンバーから導入される再循環排気の流量が少ないときには、上記脈動による一時的な圧力上昇に伴って、分岐配管を流れる新気の一部が再循環排気分配路を通って排気チャンバーに逆流することがある。こうした新気の逆流が発生すると、排気チャンバー内の既燃ガス濃度に斑が生じてしまう。そしてその結果、各気筒の燃焼室に導入される吸気中の既燃ガス濃度、すなわちＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）率が気筒間でばらついてしまい、燃焼の不安定化を招く虞がある。
【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、排気チャンバーへの新気の逆流を抑制することができる再循環排気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再循環排気装置は、多気筒エンジンの各気筒に送られる新気がそれぞれ流れる気筒別の吸気分岐通路のそれぞれの内部に排気を再循環させるとともに、排気通路から排気が導入される排気チャンバーと、その排気チャンバーを上記気筒別の吸気分岐通路にそれぞれ連結する気筒別の再循環排気分配路とを備える。そして、同再循環排気装置では、その再循環排気分配路における吸気分岐通路との接続部分の流路面積を、同再循環排気分配路における排気チャンバーとの接続部分の流路面積よりも小さくするようにしている。
【０００８】
こうした再循環排気装置では、流路面積が小さくされている分、再循環排気分配路の入口部分（排気チャンバーとの接続部分）を通過するときよりも、その出口部分（吸気分岐通路との接続部分）を通過するときの方が、再循環排気の流速が高くなる。そのため、出口部分の流路面積を入口部分と同じ流路面積とした場合よりも、吸気分岐通路から排気チャンバーへの新気の逆流が抑制される。
【０００９】
なお、再循環排気分配路の流路面積がその出口部分（吸気分岐通路との接続部分）において急激に絞られていると、出口直前の部分に淀みが生じ、吸気分岐通路内に流入する再循環排気の流れに乱れが生じやすくなる。その点、吸気分岐通路との接続部分以外の部分に（も）流路面積の変化する部分を有するように再循環排気分配路を形成すれば、出口部分での流路面積の急激な縮小が抑えられるため、出口部分のみで流路面積を変化させる場合よりも、吸気分岐通路内に流入する再循環排気の流れに乱れが生じにくくなる。
【００１０】
また、再循環排気分配路の流路断面形状が途中で不連続に変化していると、その部分に淀みなどが発生して、同分配路での再循環排気の流動抵抗が増加してしまう。その点、排気チャンバー側から分岐配管側に向うにつれ、その流路面積が徐々に縮小するように再循環排気分配路を形成すれば、入口部分と出口部分とを異なる流路面積とするように再循環排気分配路を形成しつつも、その間の流路断面形状の変化による流動抵抗の増加を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排気再循環装置の一実施形態の構成を模式的に示す略図。
【図２】図１の排気再循環装置が適用される多気筒エンジンの吸気マニホールドの上面図。
【図３】図２の３−３線に沿った同吸気マニホールドの断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、一部のみがテーパー形状とされた再循環排気分配路を有する排気再循環装置の変形例における再循環排気分配路およびその周辺の断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、流路断面積が段階的に変化された再循環排気分配路を有する排気再循環装置の変形例における再循環排気分配路およびその周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、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。
図１に示すように、多気筒エンジンの吸気通路１０は、スロットルバルブ１１と、その下流に設けられた吸気マニホールド１２と、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された気筒別の吸気ポート１４とを有する。吸気通路１０は、吸気マニホールド１２において、各気筒の吸気ポート１４にそれぞれ接続される気筒別の分岐配管１５に分岐されている。なお、本実施形態では、分岐配管１５および吸気ポート１４が、多気筒エンジンの各気筒に送られる新気がそれぞれ流れる気筒別の吸気分岐通路に対応している。
【００１３】
一方、多気筒エンジンの排気通路１６は、各気筒の燃焼室１３にそれぞれ接続された気筒別の排気ポート１７と、各気筒の排気ポート１７の排気を合流させる排気マニホールド１８とを有する。また、排気通路１６における排気マニホールド１８の下流側の部分には、排気を浄化する触媒コンバーター１９が設置されている。
【００１４】
こうした多気筒エンジンに設置された排気再循環装置は、吸気マニホールド１２の内部に設けられた排気チャンバー２０と、排気通路１６における触媒コンバーター１９の下流側の部分とその排気チャンバー２０とを連結するＥＧＲパイプ２１を有する。ＥＧＲパイプ２１の途中には、その内部を流れる排気を冷却するためのＥＧＲクーラー２２と、その内部を通って排気チャンバー２０に導入される排気の量を調整するためのＥＧＲバルブ２３とが設置されている。一方、排気チャンバー２０は、吸気マニホールド１２の内部に形成された気筒別の再循環排気分配路２４を介して、各気筒の分岐配管１５にそれぞれ接続されている。
【００１５】
図３は、図２に示される上面図における、３−３線に沿った吸気マニホールド１２の断面構造を示している。同図に示されるように、排気チャンバー２０は、吸気マニホールド１２における各気筒の分岐配管１５の下側の部分に形成されている。また、再循環排気分配路２４は、排気チャンバー２０から、多気筒エンジンの気筒配列方向に延びるように形成されている。なお、本実施形態の排気再循環装置では、分岐配管１５側の端部が分岐配管１５内に突き出すように再循環排気分配路２４が形成されている。
【００１６】
また、再循環排気分配路２４は、断面円形状に形成されるとともに、排気チャンバー２０側から分岐配管１５側に向うにつれ、その内径が徐々に縮小するテーパー形状に形成されている。具体的には、再循環排気分配路２４の内径は、その排気チャンバー２０との接続部分（入口部分）における値Φｓから、その分岐配管１５との接続部分における値Φｅへと徐々に縮小されている。すなわち、再循環排気分配路２４は、排気チャンバー２０側から吸気分岐通路（分岐配管１５）側に向うにつれ、流路面積が徐々に縮小するように形成されている。そのため、再循環排気分配路２４における分岐配管１５との接続部分の流路面積は、同再循環排気分配路２４における排気チャンバー２０との接続部分の流路面積よりも小さくなっている。
【００１７】
次に、本実施形態の排気再循環装置における再循環排気分配路２４の上記形状によりもたらされる作用を説明する。
上記のように形成された再循環排気分配路２４では、その出口部分の流路面積がその入口部分の流路面積よりも小さいため、入口部分を通過するときよりも出口部分を通過するときの方が再循環排気の流速が高くなる。そのため、入口部分、出口部分の流路面積を等しくした場合に比して、分岐配管１５内の新気が、再循環排気分配路２４に流入しにくくなる。また、再循環排気分配路２４に新気が流入しても、流路面積の拡大と共にその圧力が低下する。そのため、分岐配管１５から排気チャンバー２０への新気の逆流が抑えられる。その結果、新気の逆流による排気チャンバー２０内の既燃ガス濃度の斑の発生が、ひいてはその斑の発生に応じた気筒間のＥＧＲ率のばらつきによる燃焼の不安定化が抑制される。
【００１８】
以上説明した本実施形態の再循環排気装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、再循環排気分配路２４における分岐配管１５との接続部分（出口部分）の流路面積が、同再循環排気分配路２４における排気チャンバー２０との接続部分（入口部分）の流路面積よりも小さくされているため、入口部分を通過するときよりも出口部分を通過するときの方が再循環排気の流速が高くなる。そのため、排気チャンバー２０への新気の逆流を抑制することができる。そしてその結果、新気の逆流による排気チャンバー２０内の既燃ガス濃度の斑の発生で、気筒間のＥＧＲ率にばらつきが生じ、燃焼が不安定となることが抑えられる。
【００１９】
（２）再循環排気分配路２４の出口部分の流路面積を小さくしつつも、その入口部分の流路面積はより大きくされているため、出口部分の流路面積の縮小による再循環排気分配路２４内での圧力損失の増加を、ひいては排気再循環量の低下を抑えることができる。
【００２０】
（３）再循環排気分配路２４の流路断面形状が途中で不連続に変化していると、その部分に淀みなどが発生して、同再循環排気分配路２４での再循環排気の流動抵抗が増加してしまう。その点、本実施形態では、再循環排気分配路２４が、排気チャンバー２０側から分岐配管１５側に向うにつれてその内径が徐々に縮小するテーパー形状に形成されており、その流路断面形状が連続的に徐変されている。そのため、入口部分と出口部分とを異なる流路面積とするように再循環排気分配路２４を形成しつつも、その間の流路断面形状の変化による流動抵抗の増加を抑えることができる。
【００２１】
（４）出口部分の流路面積を入口部分よりも小さくするための再循環排気分配路２４の流路面積の変化が出口部分だけで行われておらず、出口部分における流路面積の急激な縮小が抑えられているため、分岐配管１５内に流入する再循環排気の流れに乱れが生じにくくなる。
【００２２】
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。
・図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、再循環排気分配路２４の一部のみをテーパー形状に形成して、再循環排気分配路２４における分岐配管１５との接続部分の流路面積を、同再循環排気分配路２４における排気チャンバー２０との接続部分の流路面積よりも小さくしてもよい。そうした場合にも、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、同図（ａ）には、分岐配管１５側の部分のみを、分岐配管１５側に向かって内径が徐々に縮小するテーパー形状とし、それ以外の部分を内径が一定の円管形状とした再循環排気分配路２４の構成例が示されている。また、同図（ｂ）には、排気チャンバー２０側の部分のみがテーパー形状に形成された再循環排気分配路２４の構成例が、同図（ｃ）には、中間部分のみがテーパー形状に形成された再循環排気分配路２４の構成例が、それぞれ示されている。
【００２３】
・図５（ａ），（ｂ）に示すように、再循環排気分配路２４の流路面積を段階的に変化させて、再循環排気分配路２４における分岐配管１５との接続部分の流路面積を、同再循環排気分配路２４における排気チャンバー２０との接続部分の流路面積よりも小さくしてもよい。そうした場合にも、上記（１）および（２）に記載の効果を奏することができる。なお、同図（ａ）には、排気チャンバー２０側と分岐配管１５側との間で流路断面積（内径）が１段階に変化する再循環排気分配路２４の構成例が、同図（ｂ）には、排気チャンバー２０側と分岐配管１５側との間で流路断面積（内径）が２段階に変化する再循環排気分配路２４の構成例が、それぞれ示されている。
【００２４】
・上記実施形態では、排気チャンバー２０および再循環排気分配路２４を吸気マニホールド１２に一体形成していたが、それらの一方または双方を吸気マニホールド１２とは別体に設けるようにしてもよい。
【００２５】
・上記実施形態では、再循環排気分配路２４は、断面円形状に形成されていたが、同再循環排気分配路２４をそれ以外の断面形状としてもよい。
・上記実施形態では、排気チャンバー２０と各気筒の分岐配管１５とを連結するように再循環排気分配路２４を設けていたが、排気チャンバー２０と各気筒の吸気ポート１４とを連結するように再循環排気分配路２４を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１０…吸気通路、１１…スロットルバルブ、１２…吸気マニホールド、１３…燃焼室、１４…吸気ポート（吸気分岐通路）、１５…分岐配管（吸気分岐通路）、１６…排気通路、１７…排気ポート、１８…排気マニホールド、１９…触媒コンバーター、２０…排気チャンバー、２１…ＥＧＲパイプ、２２…ＥＧＲクーラー、２３…ＥＧＲバルブ、２４…再循環排気分配路。
【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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