(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に接続された吸気通路と、
前記内燃機関から排出された排気ガスを前記吸気通路に導入する排気ガス導入管と、
を備える内燃機関の吸気装置であって、
前記吸気通路に設けられて吸気により旋回流を形成する旋回流形成部を備え、
前記排気ガス導入管の端部は、前記旋回流形成部の径方向中心部に前記排気ガスを導入し、
前記旋回流形成部は、前記吸気の旋回流を形成する上流部と前記上流部より径が小さい下流部とを有し、
前記排気ガス導入管の端部は、前記下流部に配置され、
前記吸気通路に設けられたスロットルバルブをさらに備え、
前記上流部は、円筒部と、前記スロットルバルブに接続されると共に前記円筒部の接線方向に接続される上流管とを含んで構成され、
前記下流部は、前記円筒部から離れるにつれて前記旋回流の外径を次第に縮径する縮径部と、前記縮径部に接続され前記縮径された旋回流を前記吸気通路の下流側に導く下流管とを含んで構成されている、
ことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記旋回流形成部は、前記吸気通路下流側の径が前記吸気通路上流側の径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記排気ガス導入管は、前記旋回流形成部の軸心上に沿って配置される、
ことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記吸気通路はインテークマニホールドを備え、
前記インテークマニホールドは、サージタンクと、サージタンクから分岐して前記内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを有し、
前記サージタンクの内部であるタンク内空間は、前記下流部の軸心の延長線に沿って延長し、
前記複数の分岐管が前記サージタンクから分岐する箇所は、前記延長線の延在方向に間隔をおいて配置される
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気ガスを吸気に導入する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関（以下エンジンという）から排気される排気ガスの一部をエンジンの吸気通路であるインテークマニホールドに導入し、再度エンジンに吸引させて排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る内燃機関の吸気装置が知られている。
従来、排気ガスのインテークマニホールドへの導入は、インテークマニホールド内の負圧を利用して行なう。
したがって、エンジンの低負荷時、すなわち、インテークマニホールドの上流側に設けられたスロットルバルブが絞られた状態においては、インテークマニホールド内の圧力が充分に低下し、インテークマニホールド内の負圧を利用した排気ガスの導入が円滑になされる。
一方、エンジンの高負荷時、すなわち、スロットルバルブが全開あるいは全開に近い状態に開かれた状態においては、吸気量が多いため、インテークマニホールド内の圧力が大気圧程度に上がることから、インテークマニホールド内の負圧を利用した排気ガスの導入を円滑に行なう上で不利がある。
一方、特許文献１には、過給機のコンプレッサにより吸気を過給するエンジンにおいて、コンプレッサのハウジングに出口部から入口部に過給を戻す過給還流通路を設け、この通路を流れる過給還流により排気ガスを強制的に吸気通路に導入する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、過給機による吸気の過給を行なうエンジンに限定される不利がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、過給機を利用することなく、内燃機関の負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を効率よく行なう上で有利な内燃機関の吸気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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関に接続された吸気通路と、前記内燃機関から排出された排気ガスを前記吸気通路に導入する排気ガス導入管と、を備える内燃機関の吸気装置であって、前記吸気通路に設けられて吸気により旋回流を形成する旋回流形成部を備え、前記排気ガス導入管の端部は、前記旋回流形成部の径方向中心部に前記排気ガスを導入し、前記旋回流形成部は、前記吸気の旋回流を形成する上流部と前記上流部より径が小さい下流部とを有し、前記排気ガス導入管の端部は、前記下流部に配置され、前記吸気通路に設けられたスロットルバルブをさらに備え、前記上流部は、円筒部と、前記スロットルバルブに接続されると共に前記円筒部の接線方向に接続される上流管とを含んで構成され、前記下流部は、前記円筒部から離れるにつれて前記旋回流の外径を次第に縮径する縮径部と、前記縮径部に接続され前記縮径された旋回流を前記吸気通路の下流側に導く下流管とを含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記旋回流形成部は、前記吸気通路下流側の径が前記吸気通路上流側の径よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明は、前記排気ガス導入管は、前記旋回流形成部の軸心上に沿って配置されることを特徴とする。
また、本発明は、前記吸気通路はインテークマニホールドを備え、前記インテークマニホールドは、サージタンクと、サージタンクから分岐して前記内燃機関の吸気ポートに接続される複数の分岐管とを有し、前記サージタンクの内部であるタンク内空間は、前記下流部の軸心の延長線に沿って延長し、前記複数の分岐管が前記サージタンクから分岐する箇所は、前記延長線の延在方向に間隔をおいて配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、旋回流形成部で旋回流を形成すると共にこの旋回流を利用して旋回流形成部に圧力の最も低い箇所を形成した。そしてこの圧力の最も低い箇所に排気ガス導入管の端部を配置した。
そのため、従来のように過給機を利用することなく、エンジンの負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、旋回流の流速を速めることで旋回流形成部に形成される圧力の低い箇所の圧力をより低くすることができるため、排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、簡単な構成により排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、排気ガス導入管が旋回流に対して干渉せず、排気ガスと混合された吸気が吸気通路に円滑に導入される。
また、本発明によれば、簡単な構成により旋回流を確実に発生させるとともに、旋回流形成部に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
また、本発明によれば、排気ガスと混合された吸気が下流部からタンク内空間へ、また、タンク内空間から分岐管に円滑に導入される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る内燃機関の吸気装置の斜視図である。
【図３】図２のＡＡ線断面図である。
【図４】図２のＢ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、エンジン１０は、エンジン本体１２と、吸気装置１４と、排気装置１６と、排気ガス還流装置１８とを含んで構成されている。
【０００９】
エンジン本体１２は、シリンダブロック１２０２とシリンダヘッド１２０４とを含んで構成されている。
シリンダブロック１２０２にピストンを収容する複数の気筒（シリンダ室）２０が形成され、本実施の形態では、３つの気筒２０が形成されている。
シリンダヘッド１２０４には各気筒２０に対応して、何れも不図示の、燃焼室と、燃焼室に吸気を供給する吸気ポートと、燃焼室から排気ガスを排出する排気ポートとが設けられている。
したがって、燃焼室、吸気ポート、排気ポートは３つずつ設けられている。
【００１０】
吸気装置１４は、吸気管２２と、スロットルバルブ(吸気絞り)２４と、旋回流形成部２６と、インテークマニホールド２８と、排気ガス導入管３０とを含んで構成されている。
吸気管２２の上流端は不図示のエアクリーナーに接続され、スロットルバルブ２４は吸気管２２の下流端に接続されている。
スロットルバルブ２４は、エンジン１０への吸気量を調整するものであり、例えば、図示しないバルブ軸とバルブ軸に固定されるバルブプレートを備えて構成されるバタフライバルブで構成されている。
エンジンＥＣＵ４２が、バタフライプレートがバルブ軸を回転軸として回転する際の回転量を制御することで、スロットルバルブ２４の開度が調整される。
【００１１】
インテークマニホールド２８は、サージタンク３２と、複数の分岐管３４とを含んで構成されている。
サージタンク３２は、各気筒２０で発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するものである。
複数の分岐管３４は、サージタンク３２から分岐して各吸気ポートに接続され、図３において符号３４０２は、サージタンク３２内に開口する分岐管３４の開口を示している。
本実施の形態では、吸気を燃焼室に導く吸気通路が、吸気管２２と、スロットルバルブ２４と、旋回流形成部２６と、インテークマニホールド２８と、吸気ポートとを含んで構成されている。
旋回流形成部２６は、スロットルバルブ２４より下流側の吸気通路に設けられている。詳細には、旋回流形成部２６は、スロットルバルブ２４とインテークマニホールド２８との間に配置されている。
排気装置１６は、排気ポートに接続されたエキゾーストマニホールド３６と、エキゾーストマニホールド３６に接続された排気管３８とを含んで構成されている。
排気ガス還流装置１８は、排気管３８から取り出した排気ガスを吸気通路に旋回流形成部２６に還流するものである。
排気ガス還流装置１８は、排気ガス導入管３０と、排気ガスバルブ４０とを含んで構成されている。
排気ガス導入管３０は、排気管３８と旋回流形成部２６とを接続して排気ガスを還流するものである。言い換えると、排気ガス導入管３０は、排気ガスを吸気通路に導入するものである。
排気ガスバルブ４０は、排気ガス導入管３０に設けられ排気ガスの還流量を調整するものであり、エンジンＥＣＵ４２により排気ガスバルブ４０の開度が調整される。
【００１２】
次に旋回流形成部２６について詳述する。
図２、図３、図４に示すように、旋回流形成部２６は、上流部４４と下流部４６とを含んで構成され、本実施の形態では、それら上流部４４と下流部４６とを有するハウジング４８が設けられている。
上流部４４は、スロットルバルブ２４からの吸気により旋回流Ｆを形成する箇所である。
本実施の形態では、上流部４４は、円筒部４４０２と、スロットルバルブ２４の下流端に接続されると共に円筒部４４０２の接線方向に接続された上流管４４０４とを含んで構成されている。図３において符号４４０６は、円筒部４４０２内に開口する上流管４４０４の開口を示している。
したがって、上流管４４０４から円筒部４４０２に導入された吸気は円筒部４４０２の内部で旋回流Ｆとなる。
ここで、円筒部４４０２の中心軸、すなわち旋回流Ｆの中心軸は、スロットルバルブ２４のバルブ軸の延びる方向と平行になるように配置され、スロットルバルブ２４のバルブプレートは旋回流Ｆと同じ方向に開くことが、後述するように吸気の充填効率を高め、排気を速やかに導入する上で望ましい。
また、下流部４６は、縮径部４６０２と下流管４６０４とを含んで構成されている。
図３に示すように、縮径部４６０２は、上流部４４から離れるにつれて旋回流Ｆの外径を次第に縮径する箇所であり、縮径部４６０２を構成するハウジング４８の箇所の内径および外径は、上流部４４から離れるにつれて直径が次第に小さくなるように形成されている。
すなわち、旋回流形成部２６は、吸気の旋回流を形成する上流部４４と上流部４４より径が小さい下流部４６とを有している。言い換えると、旋回流形成部２６は、吸気通路下流側の径が吸気通路上流側の径よりも小さくなるように形成されている。
下流管４６０４は、縮径部４６０２で縮径された旋回流Ｆをサージタンク３２に導く箇所であり、下流管４６０４を構成するハウジング４８の箇所の内径および外径はそれぞれ均一寸法で形成されている。
下流管４６０４の端部は、サージタンク３２に連結されている。
【００１３】
本実施の形態では、円筒部４４０２と縮径部４６０２と下流管４６０４とは同軸上に並べられて配置され、すなわち、下流部４６の中心軸４６１０上に並べられて配置されている。
排気ガス導入管３０は、中心軸４６１０上に沿って円筒部４４０２からハウジング４８内に挿入され、排気ガスが供給される排気ガス導入管３０の端部３００２は、円筒部４４０２から離れた縮径部４６０２の箇所または下流管４６０４の断面の中央部に配置されている。すなわち、排気ガス導入管３０の端部３００２は、下流部４６に配置され、旋回流形成部２６の径方向中心部に排気ガスが導入されるように構成されている。
なお、中心軸４６１０の延長線に沿ってサージタンク３２の内部であるタンク内空間３２０２が延在しており、また、複数の分岐管３４がサージタンク３２から分岐する箇所は、中心軸４６１０の延長線の延在方向に間隔をおいて配置されている。
【００１４】
次に作用効果について説明する。
エンジンＥＣＵ４２によりスロットルバルブ２４が所定の開度で開かれた状態でエンジン１０が運転されることにより、図３、図４に示すように、吸気が吸気管２２からスロットルバルブ２４を介して上流部４４の上流管４４０４に導入される。
上流管４４０４に導入された吸気は、円筒部４４０２の接線方向に沿って円筒部４４０２の内部に円滑に導かれ、円筒部４４０２の内周面に沿って流れる旋回流Ｆとなる。
旋回流Ｆとなった吸気は、旋回しつつ円筒部４４０２から縮径部４６０２を経て下流管４６０４に向かって流れていく。
この場合、旋回流Ｆは、縮径部４６０２に沿って旋回することにより下流管４６０４に近づくにつれて旋回流Ｆの外径が次第に縮径していく。
なお、旋回流Ｆの外径が変化せず一定の場合は、旋回流Ｆが下流管４６０４に近づくにつれて旋回流Ｆのエネルギーが低下するため、下流管４６０４に近づくにつれて旋回流Ｆの流速が低下する。
これに対して、本実施の形態では、縮径部４６０２の内径が次第に縮径し、旋回流Ｆの外径が次第に縮径していくため、旋回流Ｆは、旋回流Ｆの流速が加速された状態で下流管４６０４に至り、下流管４６０４からサージタンク３２のタンク内空間３２０２に導かれる。
【００１５】
一方、エンジンＥＣＵ４２により排気ガスバルブ４０が所定の開度で開かれた状態となると、排気ガスは、排気管３８から排気ガス導入管３０と排気ガスバルブ４０を介して排気ガス導入管３０の端部３００２に供給される。
排気ガス導入管３０の端部３００２は、円筒部４４０２から離れた縮径部４６０２の箇所または下流管４６０４の断面の中央部に配置されているため、旋回流Ｆの中央部に位置している。
旋回流Ｆは、その半径方向の外側から内側に向かうほど圧力が低下し、また、その圧力は、旋回流Ｆの流速が高いほど低下する。
したがって、排気ガス導入管３０の端部３００２は、ハウジング４８内のうち最も圧力が低下した箇所に位置することになる。
その結果、排気ガス導入管３０に供給された排気ガスは、ハウジング４８内のうち最も圧力が低下した箇所へ導かれるため、排気ガスの吸気への導入が促進される。
【００１６】
例えば、エンジン１０の低負荷時、すなわち、スロットルバルブ２４の開度が小さい状態であり、吸気量が少ない場合であっても、排気ガス導入管３０の端部３００２近傍のハウジング４８内の圧力が低下しているため、排気ガスの吸気への導入が促進される。
また、エンジン１０の高負荷時、すなわち、スロットルバルブ２４の開度が全開、あるいは、全開に近い状態であり、吸気量が多い場合では、旋回流Ｆの流速がより速くなるため、排気ガス導入管３０の端部３００２近傍のハウジング４８内の圧力がより低下し、排気ガスの吸気への導入がより一層促進される。
【００１７】
排気ガス導入管３０の端部３００２から旋回流Ｆの中央部に供給された排気ガスは、旋回流Ｆとなった吸気と混合されつつ縮径部４６０２あるいは下流管４６０４からタンク内空間３２０２に流入する。
タンク内空間３２０２に流入した吸気および排気ガスは、タンク内空間３２０２でも旋回流Ｆが維持されることでさらに混合され、タンク内空間３２０２から各分岐管３４を介して各吸気ポートに導入される。
【００１８】
本実施の形態によれば、旋回流形成部２６で旋回流Ｆを形成すると共に旋回流形成部２６の圧力の最も低い箇所に排気ガス導入管３０の端部３００２を配置したので、従来のように過給機を利用することなく、エンジン１０の負荷の高低に拘わらず、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上で有利となる。
【００１９】
また、本実施の形態によれば、旋回流形成部２６は、吸気通路下流側の径が吸気通路上流側の径よりも小さい。
したがって、旋回流Ｆの流速を速めることで旋回流形成部２６に形成される圧力の低い箇所の圧力をより低くすることができるため、排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
また、本実施の形態によれば、旋回流形成部２６は、吸気の旋回流Ｆを形成する上流部４４と上流部４４より径が小さい下流部４６とを設け、排気ガス導入管３０の端部３００２を下流部４６に配置した。
したがって、簡単な構成により排気ガスの吸気への導入をより促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
【００２０】
また、本実施の形態によれば、排気ガス導入管３０は、下流部４６の中心軸４６１０に沿って配置されている。より詳細には、円筒部４４０２と縮径部４６０２と下流管４６０４の中心軸上に並べられて配置されている。
そのため、排気ガス導入管３０は、排気ガス導入管３０が旋回流Ｆの流れを阻害することがなく、旋回流形成部２６に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
【００２１】
また、本実施の形態によれば、タンク内空間３２０２は、下流部４６の中心軸４６１０の延長線に沿って延在しているため、排気ガスと混合された吸気がタンク内空間３２０２に円滑に導入される。
また、本実施の形態によれば、分岐管３４の開口３４０２が中心軸４６１０の延長線の延在方向に間隔をおいて配置されているため、排気ガスと混合された吸気がタンク内空間３２０２から分岐管３４に円滑に導入される。
【００２２】
また、本実施の形態によれば、旋回流Ｆを形成する上流部４４を円筒部４４０２と上流管４４０４とを含んで構成し、旋回流Ｆを縮径する下流部４６を縮径部４６０２と下流管４６０４とを含んで構成したので、簡単な構成により旋回流Ｆを確実に発生させるとともに、旋回流形成部２６に圧力の低い箇所を確実に形成でき、排気ガスの吸気への導入を促進でき、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）低減や燃費（熱効率）の向上を図る上でより有利となる。
【００２３】
また、円筒部４４０２の中心軸（旋回流Ｆの中心軸）を、スロットルバルブ２４のバルブ軸の延びる方向と平行になるように配置し、スロットルバルブ２４のバルブプレートを旋回流Ｆと同じ方向に開くことで以下の効果が奏される。
すなわち、部分負荷の場合でも、スロットルバルブ２４を通過する吸気が旋回流Ｆの流れに沿って旋回流形成部２６に導入される。したがって、導入された吸気は旋回流Ｆの流れを阻害することが無く、旋回流Ｆの流速と旋回半径を大きく維持・形成することができる。そのため、吸気の充填効率を更に高めることができる。
また、排気を導入する場合にあっては、旋回流Ｆの流速が早くなる事で排気を導入する旋回中心の気圧が低くなるため、排気を速やかに導入することができる。
【００２４】
なお、旋回流を形成する上流部４４を、上流管４４０４を用いずに構成し、また、旋回流Ｆを縮径する下流部４６を、下流管４６０４を用いずに構成するなど、実施の形態と別の構造により構成するようにしてもよいが、上流部４４および下流部４６を実施の形態のように構成すると、簡単な構成により旋回流を確実に形成でき、簡単な構成により圧力の低い箇所を確実に形成する上で有利となる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  エンジン（内燃機関）
１２  エンジン本体
１４  吸気装置
１８  排気ガス還流装置
２２  吸気管
２４  スロットルバルブ
２６  旋回流形成部
２８  インテークマニホールド
３０  排気ガス導入管
３２  サージタンク
３２０２  タンク内空間
３４  分岐管
４４  上流部
４４０２  円筒部
４４０４  上流管
４６  下流部
４６０２  縮径部
４６０４  下流管
４６１０  中心軸
４８  ハウジング
Ｆ  旋回流
【図１】
0006631315.tif 000002
【図２】
0006631315.tif 000003
【図３】
0006631315.tif 000004
【図４】
0006631315.tif 000005