(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有するハウジングと、上記ハウジング内に設けられて、該ハウジングの内部空間を内方側の混合室と外方側の外周通路とに区分する筒状の内部隔壁と、この内部隔壁に形成されて上記混合室と外周通路とを連通させる開口部と、上記混合室に外気を導入する外気導入管と、上記外周通路と上記開口部を介して混合室にガスを導入するガス導入管と、上記混合室内で混合された外気とガスとの混合ガスを排出するハウジングの出口とを備えたガス導入装置において、
上記ハウジングを、軸方向のフロント側に位置する筒状の第１部材と軸方向のリヤ側に位置する筒状の第２部材とから構成し、
上記第１部材は、上記内部隔壁における軸方向のフロント側の部分を構成する第１小径筒状部と、この第１小径筒状部を囲繞してそこよりも軸方向のリヤ側まで伸びる大径筒状部とを備え、
上記第２部材は、上記内部隔壁における軸方向のリヤ側の部分を構成する第２小径筒状部と、この第２小径筒状部の外周部に半径方向外方に向けて形成されたフランジ部と、上記第２小径筒状部とフランジ部から連続して軸方向のリヤ側へ延びる外方筒状部とを備え、
上記第１部材の大径筒状部内に上記第２部材の第２小径筒状部を挿入して、第１部材の大径筒状部内で上記第１小径筒状部と第２小径筒状部とを軸方向に直列に位置させて、それら第１小径筒状部および第２小径筒状部によって上記内部隔壁を構成するとともに、上記第１小径筒状部および第２小径筒状部の外周部と上記大径筒状部の内周部との間に上記外周通路を構成し、
また、上記第１小径筒状部における軸方向のリヤ側の端部と第２小径筒状部における軸方向のフロント側の端部とにわたって軸方向の切欠き部を形成して、該切欠き部によって上記開口部を形成し、
さらに、上記第２部材の外方筒状部によって上記外気導入管を構成するとともに、該外気導入管の軸心を上記内部隔壁の軸心に対して所定の角度θを持たせ、かつ上記開口部を該外気導入管の軸心の延長線上に形成したことを特徴とするガス導入装置。
【請求項２】
上記第１部材の大径筒状部におけるリヤ側の端部と上記第２部材のフランジ部の端面とを当接させることにより、第１部材と第２部材とが軸方向において位置決めされることを特徴とする請求項１に記載のガス導入装置。
【請求項３】
上記第１部材には、上記大径筒状部を半径方向に貫通するガス導入通路が形成されており、このガス導入通路に弁機構の弁座が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス導入装置。
【請求項４】
上記ガスは、ＥＧＲガスであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス導入装置に関し、より詳しくは、ＥＧＲガスと外気とを混合させてから燃焼室へ導入する場合に好適なガス導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＥＧＲ（排気ガス再循環装置）に用いるガス導入装置は公知であり、このようなガス導入装置としてＥＧＲガスと外気とを濃度ムラなく混合させるための提案がなされている（例えば特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０４０５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−６４１６３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、上記特許文献１のガス導入装置においては、ハウジング内に円筒状の内部隔壁１７が形成されており、この内部隔壁１７の内方側を混合室とするとともに内部隔壁１７の隣接外方側の空間部を外周通路として構成されている。そして、混合室内に外気を導入すると同時に上記外周通路と内部隔壁１７の開口を介して混合室にＥＧＲガスを導入することで、外気とＥＧＲガスを混合させるようになっている。このように、特許文献１のガス導入装置においては、ハウジング内に内部隔壁１７とその開口部等を形成する必要があるため、ハウジングの内部構成が複雑となる。そのため、特許文献１のガス導入装置においては、ハウジングおよび内部隔壁１７等の製造作業が煩雑であるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した事情に鑑み、本発明は、内部空間を有するハウジングと、上記ハウジング内に設けられて、該ハウジングの内部空間を内方側の混合室と外方側の外周通路とに区分する筒状の内部隔壁と、この内部隔壁に形成されて上記混合室と外周通路とを連通させる開口部と、上記混合室に外気を導入する外気導入管と、上記外周通路と上記開口部を介して混合室にガスを導入するガス導入管と、上記混合室内で混合された外気とガスとの混合ガスを排出するハウジングの出口とを備えたガス導入装置において、
上記ハウジングを、軸方向のフロント側に位置する筒状の第１部材と軸方向のリヤ側に位置する筒状の第２部材とから構成し、上記第１部材は、上記内部隔壁における軸方向のフロント側の部分を構成する第１小径筒状部と、この第１小径筒状部を囲繞してそこよりも軸方向のリヤ側まで伸びる大径筒状部とを備え、上記第２部材は、上記内部隔壁における軸方向のリヤ側の部分を構成する第２小径筒状部と、この第２小径筒状部の外周部に半径方向外方に向けて形成されたフランジ部と、上記第２小径筒状部とフランジ部から連続して軸方向のリヤ側へ延びる外方筒状部とを備え、上記第１部材の大径筒状部内に上記第２部材の第２小径筒状部を挿入して、第１部材の大径筒状部内で上記第１小径筒状部と第２小径筒状部とを軸方向に直列に位置させて、それら第１小径筒状部および第２小径筒状部によって上記内部隔壁を構成するとともに、上記第１小径筒状部および第２小径筒状部の外周部と上記大径筒状部の内周部との間に上記外周通路を構成し、
また、上記第１小径筒状部における軸方向のリヤ側の端部と第２小径筒状部における軸方向のフロント側の端部とにわたって軸方向の切欠き部を形成して、該切欠き部によって上記開口部を形成し、さらに、上記第２部材の外方筒状部によって上記外気導入管を構成するとともに、該外気導入管の軸心を上記内部隔壁の軸心に対して所定の角度θを持たせ、かつ上記開口部を該外気導入管の軸心の延長線上に形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このような構成によれば、ハウジングは、軸方向フロント側の第１部材とリヤ側の第２部材とによって構成されているので、ハウジングの製造の際には第１部材と第２部材を別個に製造し、その後に両部材を連結すればよい。したがって、従来のガス導入装置と比較してハウジングの製造が容易なガス導入装置を提供できる。
また、上記開口部を外気導入管の軸心の延長線上に形成しているので、後の実験結果で示すように外気とガスとを従来に比較して効率的に混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図３】図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。
【図４】図１における要部の連結前の状態を示す断面図。
【図５】図１に示した実施例の出口における混合ガスの温度分布を示す図。
【図６】従来品の出口における混合ガスの温度分布を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図３において１は自動車に搭載されるＥＧＲ用のガス導入装置である。このガス導入装置１はＥＧＲガスＧ１と新鮮な外気Ｇ２とをハウジング２内に受け入れて混合させるようになっており、ハウジング２内で混合されたＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２との混合ガスＧ３は、ハウジング２の出口２Ａから給送パイプ３を介して図示しない燃焼室へ給送されるようになっている。
【０００９】
ガス導入装置１は、概略筒状のハウジング２と、このハウジング２の底部に穿設されてハウジング２内にＥＧＲガスＧ１を導入するガス導入通路４と、このガス導入通路４を開閉する弁機構５と、ハウジング２の軸方向のリヤ側（図１における右側）に連設されてハウジング２内に外気を導入する外気導入管６と、ハウジング２の軸方向のフロント側（図１における左側）に形成された混合ガスＧ３の出口２Ａとを備えている。
【００１０】
ハウジング２におけるフロント側の端部に近い位置からリヤ側の端部に近接する位置にわたって、薄肉の円筒状をした内部隔壁７が設けられている。ハウジング２における内部隔壁７の内方側の空間がＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２とを混合させるための混合室１１となっている。内部隔壁７からリヤ側へ連続させて外気導入管６が形成されており、該外気導入管６を介して混合室１１内に新鮮な外気Ｇ２が導入されるようになっている。この外気導入管６の軸心Ｃ２は、円筒状の内部隔壁７の軸心Ｃ１を通る仮想の水平面に対して所定の角度θを有するように配置されている。この角度θはガス導入装置１の自動車への搭載位置に応じて適宜設定することができる。
【００１１】
他方、内部隔壁７の隣接外方位置には、円周方向に連続する環状の外周通路１０が形成されており、この外周通路１０は上記ガス導入通路４の上方部分を構成している。
ガス導入通路４を開閉する弁機構５は、ハウジング２の段付大径孔に形成された環状の弁座１２と、弁軸１３の下端部に連結されて上記弁座１２に接離する弁体１４とを備えている。ハウジング２を貫通させた弁軸１３の上端部には図示しないアクチュエータが連結されており、該アクチュエータによって所要時に弁軸１３が昇降されると、弁体１４が弁座１２に接離してガス導入通路４が開閉されるようになっている。図１、図２に示したように、アクチュエータによって弁体１４が弁座１２から離座してガス導入通路４が開放された際には、ガス導入通路４に接続されたガス導入管１５を介してＥＧＲガスＧ１がガス導入通路４内に導入され、その上方部となる外周通路１０内にも導入されるようになっている。
【００１２】
そして、本実施例においては、このように外周通路１０内まで導入されたＥＧＲガスＧ１を、主として内部隔壁７に形成された開口部としての切欠き部７Ａを介して混合室１１に導入させるようになっている。
より詳細には、上記内部隔壁７には、軸方向の略中央部から軸方向の前後所定範囲にわたって長孔状の切欠き部７Ａが形成されている。この開口部としての切欠き部７Ａを介して混合室１１と外周通路１０が連通している。切欠き部７Ａが形成される軸方向の範囲は、実質的に上記内部隔壁７を設けた軸方向の範囲と同一であり、換言すると外周通路１０が形成される軸方向の範囲にわたって開口部としての切欠き部７Ａが形成されている。
【００１３】
上記切欠き部７Ａは、外気導入管６の軸心Ｃ２の延長線が内部隔壁７と交差する位置に形成されている（図２参照）。本実施例においては、この内部隔壁７の切欠き部７Ａを介して外周通路１０内のＥＧＲガスＧ１と混合室１１内に導入された一部の外気Ｇ２とが相互に流通することで、混合室１１内でＥＧＲガスＧ１と新鮮な外気Ｇ２とを効率的に混合させるようになっている。
より詳細には、上記弁機構５によりガス導入通路４が開放されて外周通路１０内までＥＧＲガスＧ１が導入される際には、外気導入管６からも上記切欠き部７Ａに向けて最大の流速で新鮮な外気Ｇ２が導入される。そのため、外気Ｇ２は混合室１１内に導入されると同時に外気Ｇ２の一部が切欠き部７Ａを貫通して外周通路１０内まで迅速に侵入し、そこのＥＧＲガスＧ１と混合される。そして、外周通路１０内で混合された混合ガスＧ３は切欠き部７Ａを介して混合室１１内に導入される。
【００１４】
このように、内部隔壁７の切欠き部７Ａを介して外周通路１０内のＥＧＲガスＧ１と混合室１１内に導入された外気Ｇ２とが相互に流通し合うことになり、それにより、混合室１１内でＥＧＲガスＧ１と外気Ｇ２とを効率的に混合させて混合ガスＧ３を形成することができる。そして、このように混合室１１内で混合された混合ガスＧ３は、ハウジング２の出口２Ａから給送パイプ３を介して下流側の燃焼室へ給送されるようになっている。
【００１５】
ここで、本実施例のガス導入装置１により２５℃の新鮮な外気Ｇ２と１００℃のＥＧＲガスＧ１とを混合させた混合ガスＧ３について、ハウジング２の出口２Ａにおいて計測した混合ガスＧ３の温度分布を示したものが図５である。この図５から理解できるように、温度分布としては混合ガスＧ３は約３１℃から約４９℃の範囲内にあり、ハウジング２内への導入時のＥＧＲガスＧ１が１００℃であったことを考慮すると、外気Ｇ２とＥＧＲガスＧ１とがガス導入装置１により効率的に混合されていることが理解できる。
一方、従来品のガス導入装置において、２５℃の新鮮な外気と１００℃のＥＧＲガスとを混合させた混合ガスについて、ハウジングの出口で計測した混合ガスの温度分布を示したものが図６である。なお、従来品のガス導入装置は、例えば特開２０１１−１７９３５１号や特開２０１０−２５５５８１号に開示されているように、ハウジング内に下方側からＥＧＲガスを導入するとともに、上方側からハウジング内に新鮮な外気を導入するようにしている。それにより、ハウジング内でＥＧＲガスと外気とを混合させた後にハウジングの出口から混合ガスを下流側へ排出するようになっている。そして、図６から理解できるように、従来品のガス導入装置の場合には、出口での混合ガスの温度分布は約２７℃から約８３℃までの範囲にあり、出口の断面上における各部位によって温度差が大きい事が理解できる。この従来品との比較からも明らかなように、本実施例のガス導入装置１は、外気Ｇ２とＥＧＲガスＧ１とを効率的に混合できることが明らかである。
【００１６】
次に、本実施例のガス導入装置１の特徴は、上記ハウジング２と外気導入管６とを形成するに当たって、それらを軸方向フロント側の第１部材２１と軸方向リヤ側の第２部材２２との２部材に分けて鋳造し、その後、それらを軸方向において一体に連結することである。
より詳細には、図３ないし図４に示すように、フロント側の第１部材２１は、概略円筒状の本体部２１Ａと、この本体部２１Ａの下部の外周部に連設されたブロック状の基部２１Ｂとを備えている。この基部２１Ｂのフロント側（図面上の左方側）の端面と本体部２１Ａのフロント側の端面は同一平面上に位置しており、そこに上記給送パイプ３が連結されるようになっている（図１参照）。
【００１７】
基部２１Ｂのリヤ側（図面上の右側）の端面２１Ｃは、本体部２１Ａのリヤ側の端面２１Ｄ（先端部）よりもリヤ側まで突出させてあり、その突出部分の上面によって他方の第２部材２２を支持する支持部２１Ｅが形成されている。
本体部２１Ａは、フロント側の端面に近い領域が肉厚の肉厚筒状部２１Ａａとなっており、そこよりもリヤ側の箇所は肉厚を薄くした大径筒状部２１Ａｂとなっており、さらに本体部２１Ａには上記肉厚筒状部２１Ａａのリヤ側端部からリヤ側へ伸びる第１小径筒状部２１Ａｃが形成されている。上記大径筒状部２１Ａｂは、第１小径筒状部２１Ａｃを囲繞してそこよりも所定寸法だけリヤ側へ延びている。第１小径筒状部２１Ａｃは円周方向全域にわたって円筒状に形成されており、その円周方向の所要箇所にリヤ側端部２１Ａｄまで開口する軸方向の切欠き部７Ａが形成されている。また、この他に第１小径筒状部２１Ａｃには、円周方向の２箇所にリヤ側端部２１Ａｄに開口する弁軸１３用の切欠き部２１Ａｅが形成されている（図１、図３参照）。
【００１８】
一方、本体部２１Ａの下部に連設された基部２１Ｂには、底部から上記本体部２１Ａの大径筒状部２１Ａｂの内周面まで貫通する大径の段付孔２１Ｂａが形成されており、この段付孔２１Ｂａがガス導入通路４の下方部分を構成している。そして、この段付孔２１Ｂａに環状の弁座１２が装着されるようになっている。また、基部２１Ｂの底部に開口した段付孔２１Ｂａを囲繞して上記ガス導入管１５が接続されるようになっている（図１参照）。
第１部材２１は以上のように構成されており、このように構成された第１部材２１はアルミ合金やＦＣ２００等の鋳鉄を材料として製造される。
【００１９】
他方、リヤ側の第２部材２２は、フロント側に位置する第２小径筒状部２２Ａと、この第２小径筒状部２２Ａのリヤ側端部の外周部から半径方向外方へ伸びるフランジ部２２Ｂと、第２小径筒状部２２Ａおよびフランジ部２２Ｂから連続してリヤ側へ延びる外方筒状部２２Ｃとを備えている。この外方筒状部２２Ｃは、第２小径筒状部２２Ａの軸心に対して所定角度（本実施例では１８°）傾斜させて設けられている。
この第２小径筒状部２２Ａは上記第１部材２１の第１小径筒状部２１Ａｃと同様に形成されている。つまり、第２小径筒状部２２Ａの外径、内径および肉厚は、第１部材２１の第１小径筒状部２１Ａｃの外径、内径及び肉厚と同じ寸法に設定されている。また、この第２小径筒状部２２Ａには、上記他方の第１小径筒状部２１Ａｃの切欠き部７Ａと対向する位置に、フロント側の端部２２Ａａで開口する切欠き部７Ａが形成されている。さらに、この第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａにも弁軸１３用の切欠き部２２Ａｂが２箇所形成されている（図１、図３参照）。
第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａの軸方向寸法Ｌ１は、相手材である第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂの軸方向寸法Ｌ２から第１小径筒状部２１Ａｃの軸方向寸法Ｌ３を減算した長さよりも少し短い寸法に設定されている。換言すると、Ｌ２の長さよりも、Ｌ１とＬ３を加算した長さが僅かに短くなるように、両第２小径筒状部２２Ａ、２１Ａｃの軸方向長さが設定されている。
第２部材２２は以上のように構成されており、この第２部材２２はアルミ合金やＦＣ２００等の鋳鉄を材料として製造される。
【００２０】
そして、上述した構成を有する上記第１部材２１と第２部材２２とを別個に鋳造したら、その後に、それらを軸方向において連結するようになっている。つまり、第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂ内にリヤ側から第２部材２２の第２小径筒状部２２Ａを挿入し、かつフランジ部２２Ｂのフロント側の端面を大径筒状部２１Ａｂのリヤ側の端面２１Ｄ（先端部）に当接させる（図１、図４参照）。また、それと同時にフランジ部２２Ｂの下端部を第１部材２１の支持部２１Ｅに載置させる。これにより、第１部材２１と第２部材２２とは軸方向および円周方向において位置決めされるとともに、両部材２１、２２が一体に連結されたことになる。また、両部材２１、２２の軸心は同一軸線上に位置する。つまり、図１に示した状態となる。
この連結状態となれば、第１小径筒状部２１Ａｃのリヤ側の端部２１Ａｄと、第２小径筒状部２２Ａのフロント側の端部２２Ａａとは僅かに離隔して隙間ｇが生じ、その状態において第１小径筒状部２１Ａｃ、２２Ａとが軸方向に直列に配置される（図１、図３参照）。つまり、これら第１小径筒状部２１Ａｃ、２２Ａによって上述した内部隔壁７が構成されるとともに、同一軸線上に位置した両部材２１、２２の軸心が内部隔壁７の軸心Ｃ１となる。前述したように、この内部隔壁７の内方側に上記混合室１１が形成される。また、第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの外周面と第１部材２１の大径筒状部２１Ａｂの内周面との間に上記外周通路１０が形成される。さらに、第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの各切欠き部７Ａは上記隙間ｇを挟んで軸方向に直列に位置しており、これらの第１小径筒状部２１Ａｃおよび第２小径筒状部２２Ａの切欠き部７Ａによって前述した内部隔壁７の開口部としての切欠き部７Ａが構成される。
また、第２部材２２の外方筒状部２２Ｃによって上記外気導入管６が構成されている。この外気導入管６は内部隔壁７の軸心Ｃ１に対して所定角度θ（本実施例では１８°）傾斜させて形成されている。そして、外方筒状部２２Ｃからなる外気導入管６の軸心Ｃ２の延長線が内部隔壁７（第１小径筒状部２１Ａｃ、第２小径筒状部２２Ａ）と交差する位置に、上記切欠き部７Ａが形成されている。
換言すると、内部隔壁７に形成された切欠き部７Ａは、外気導入管６から新鮮な外気Ｇ２が混合室１１内に導入される際に外気Ｇ２の流速が最大となる箇所に形成されている。
【００２１】
以上のように、本実施例のガス導入装置１は、ハウジング２をフロント側の第１部材２１とリヤ側の第２部材２２とに分割し、それらを別個に鋳造してから軸方向において一体に連結させるようになっている。したがって、本実施例においては、内部が複雑な構成となっているハウジング２全体を一体物で鋳造する場合と比較して、鋳型の製作等の鋳造作業が簡略となり、ガス導入装置１の製造を容易に行うことができる。
【００２３】
なお、上記図１〜図４に示した第１の実施例においては、円周方向全域において第１小径筒状部２１Ａｃと第２小径筒状部２２Ａとの間に軸方向の隙間ｇが形成されていたが（図３参照）、この隙間ｇを無くしてそれら第１小径筒状部２１Ａｃのリヤ側端部２１Ａｄと第２小径筒状部２２Ａのフロント側の端部２２Ａａを当接させても良い。
【符号の説明】
【００２４】
１‥ガス導入装置                  ２‥ハウジング
２Ａ‥出口                        ６‥外気導入管
７‥内部隔壁                      ７Ａ‥切欠き部（開口部）
１０‥外周通路                    １１‥混合室
１５‥ガス導入管                  ２１‥第１部材
２１Ａｂ‥大径筒状部              ２１Ａｃ‥第１小径筒状部
２２‥第２部材                    ２２Ａ‥第２小径筒状部
２２Ｂ‥フランジ部                ２２Ｃ‥外方筒状部          
Ｇ１‥ＥＧＲガス                  Ｇ２‥外気
Ｇ３‥混合ガス
【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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