(57)【要約】【課題】  きわめて簡単な構造でエンジン製造コストの上昇を招くことなく、複数のシリンダそれぞれに対しＥＧＲガスと吸入空気との混合比率が均一な混合流を供給し得る排気ガス再循環装置を備えた内燃機関を提供する。【解決手段】  複数の燃焼室９を具備し、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抽出してなるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガス１ａを、給気通路６に還流するＥＧＲ通路１を備えた排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置付き内燃機関において、前記ＥＧＲ通路と前記給気通路との合流部１ｂの下流側でかつ燃焼室上流側の給気通路６に突出し、ＥＧＲガスの混合率が大きい流れが流入しやすい燃焼室９に流入する流れに対し、吸入空気の割合を増加させる方向に流れを偏向させる突起１１を設け、スモークの発生を防止することを主目的とする。【選択図】  図１
2005273558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のシリンダを具備し、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抽出してなるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスを、給気通路に還流するＥＧＲ通路を備えた排気ガス再循環装置付き内燃機関において、前記ＥＧＲ通路と前記給気通路との合流部下流側の給気通路に突出し、かつ所定のシリンダに流入する流れに対し絞り作用を生じさせると共に、吸入空気の割合を増加させる方向に流れを偏向させる突起を設けたことを特徴とする排気ガス再循環装置付き内燃機関。
【請求項２】
前記突起を前記所定のシリンダの給気ポートの入り口近傍の給気通路壁面に設けたことを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環装置付き内燃機関。
【請求項３】
さらに別の突起を前記合流部の下流側でかつ合流側の給気通路壁面に設けたことを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環装置付き内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル機関等に適用され、エンジン（内燃機関）の排気通路から排気ガスの一部を抽出してなるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスを、給気通路に還流するＥＧＲ通路を備えた排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置付き内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル機関において、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する有効な手段として、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置がある。該排気ガス再循環装置は、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抽出してなるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスを、ＥＧＲ通路を通して給気通路に還流する構成となっている。
かかるディーゼル機関において、ＮＯＸ，ＰＭ等の有害成分やスモークの発生防止の観点から、ＥＧＲガスと給気通路の吸入空気との混合を促進して、下流側に複数のシリンダを具備する場合、各シリンダに対しＥＧＲガスと吸入空気との混合比が均一の混合流を供給する必要がある。
【０００３】
しかるに、従来ＥＧＲガスと給気通路の吸入空気との混合を促進するような手段は特に採用されていなかった。たとえば特許文献１（特開平１１−２１３４号公報）には、給気ポートにおいて給気の流れを転向させて燃焼室の壁面に対して接線方向に導く突起を設け、良好なスワール流を形成させることが記載されている。
【０００４】
即ち特許文献１においては、第１給気ポートおよび第２給気ポートを備えた燃焼室において、第１給気ポートにスワール制御弁を備え、第２給気ポートに、吸入空気の流れを転向させて燃焼室に対して接線方向に導く突起を設け、同突起には吸入空気を点火プラグに指向する貫通孔、及び同貫通孔の入口に積極的に吸入空気や燃料噴霧を導く段差が形成され、それらによって点火プラグ近傍の燃料を増加し、着火性や燃焼状態を改善するとともに、壁面近傍の燃料を減少してＨＣ排出量を減少する手段が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２１３４号公報
【０００５】
しかし特許文献１に開示されている内燃機関は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置付き内燃機関ではなく、またＥＧＲガスと給気通路と合流部下流においてＥＧＲガスと給気通路の吸入空気との混合を促進することを目的としたものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来ＥＧＲガスと給気通路との合流部においてとかくＥＧＲガスと吸入空気との混合が十分になされず、ＥＧＲガスと吸入空気とが分離したまま層状に下流側に流れ、下流側に複数のシリンダを備えた内燃機関の場合、各シリンダごとにＥＧＲガスと吸入空気との混合比率に偏りが生じ、これによってＥＧＲガスの比率が高い混合流が供給されたシリンダではスモークが発生しやすく、また吸入空気の比率が高い混合流が供給されたシリンダでは、燃焼温度が上昇して、ＮＯＸ発生濃度が高くなるという問題があった。
【０００７】
図４は、従来の排気ガス再循環装置を備えた内燃機関の概略立面図であり、０１ａは図示しない排気通路から一部導かれたＥＧＲガスで、ＥＧＲ通路０１を通って、吸入空気０６ａを図示しないシリンダ（本装置では給気通路１系統につき２個具備し、総計４個具備する。）に導く給気通路０６と開口部０１ｂで合流する。ＥＧＲガスと吸入空気との混合流は給気ポート０２ａ，０２ｂを通って燃焼室に導入される。なお０５ａ，０５ｂは図示しない燃焼室に連なる給気フランジである。
【０００８】
本装置において、ＥＧＲガス０１ａは開口部０１ｂを通って吸入空気０６ａに合流するが、合流後吸入空気とあまり混合せず、開口部０１ｂ側の給気通路壁面近くを層状に流れるため、手前側の給気ポート０２ａにはＥＧＲガスの混合比率が大きい混合流が供給され、一方他の給気ポート０２ｂにはＥＧＲガスの混合比率が小さい混合流が供給される傾向にある。
このためＥＧＲガスの比率が高い混合流が供給されたシリンダではスモークが発生しやすく、また吸入空気の比率が高い混合流が供給されたシリンダでは、燃焼温度が上昇して、ＮＯＸ、ＰＭ等有害成分の発生濃度が高くなるという問題がある。
【０００９】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置付き内燃機関において、従来ＥＧＲ通路の給気通路開口部における混合流の撹拌を促進する手段は特に採られておらず、また同混合流の撹拌不良に起因した上記問題点も指摘されていなかった。
本発明者等は、ここに上記課題を見出し、これを解消するため、本発明に至ったものである。即ち本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、きわめて簡単な構造でエンジン製造コストの上昇を招くことなく、複数のシリンダそれぞれに対しＥＧＲガスと吸入空気との混合比率が均一な混合流を供給し得る排気ガス再循環装置を備えた内燃機関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】
【００１０】
本発明はかかる目的を達成するもので、その手段は、複数個のシリンダを具備し、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抽出してなるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスを、給気通路に還流するＥＧＲ通路を備えた排気ガス再循環装置付き内燃機関において、前記ＥＧＲ通路と前記給気通路との合流部下流側の給気通路に突出し、かつ所定のシリンダに流入する流れに対し絞り作用を生じさせると共に、吸入空気の割合を増加させる方向に流れを偏向させる突起を設けたことを特徴とする。
かかる手段において、好ましくは、前記突起を前記所定のシリンダの給気ポートの入り口近傍の給気通路壁面に設ける。さらに好ましくは、さらに別の突起を前記合流部の下流側でかつ合流側の給気通路壁面に設けるとよい。
【００１１】
本発明においては、ＥＧＲ通路の給気通路側合流部の下流側の給気通路に突出し、かつ所定の燃焼室に流入する流れに対し絞り作用を生じさせると共に、吸入空気の割合を増加させる方向に流れを偏向させる突起を設けたことにより、同合流部の下流側で吸入空気が所定のシリンダに流入するように同突起の表面に当って偏向され、かつ流れに対して絞り作用を生じさせて、流れが増速してさらなる吸入空気の流入をもたらし、これらの作用が相俟って、所定のシリンダに流入する混合流における吸入空気の混合比率を増加させることができる。
また同時に絞り作用による圧力損失によって、乱流（渦）が生じ、これによって層状となっていたＥＧＲガスと吸入空気とを互いに混合、撹拌する効果も得られる。
【００１２】
従って複数配置されたシリンダに対し、流入する混合流においてＥＧＲガスの割合が増加してしまう位置にあるシリンダについて、ＥＧＲガスの割合を低下させることができるとともに、上記合流部の下流側でＥＧＲガスと吸入空気とを全体として混合、撹拌させる効果もあるため、全体として各シリンダに対しＥＧＲガスと吸入空気との混合率が均一な混合流を供給することができ、各シリンダに対する混合比率のバラツキをなくすことができる。
従って本発明においては、主として、スモークの発生を効果的に防止できる効果があり、それのみならず、ＮＯＸ，ＰＭ等の有害成分の排出量を低減するための制御を精度良く行うことができ、その結果としてそれら有害成分の発生も防止できるという効果もある。
【００１３】
また好ましくは、前記突起を前記所定のシリンダの給気ポートの入り口近傍の給気通路壁面に設けることにより、上記効果を一層顕著に発揮せしめることができ、さらに前記突起と併用して、別の突起を前記合流部の下流側でかつ合流側の給気通路壁面に設けたことにより、同別の突起によるＥＧＲガスと吸入空気との混合・撹拌効果との相乗効果を発揮できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、前記ＥＧＲ通路と前記給気通路との合流部の下流側の給気通路に突出し、かつ所定のシリンダに流入する流れに対し絞り作用を生じさせると共に、吸入空気の割合を増加させる方向に流れを偏向させる突起を設けたことにより、ＥＧＲガスの混合比率が高い混合流が一部のシリンダに流入するのを効果的に防止でき、これによってスモークの発生を未然に防ぎ、一方でＥＧＲガスと吸入空気との混合、攪拌の促進もあるため、全体として、複数のシリンダに供給される混合流のＥＧＲガスと吸入空気との混合率を各燃焼室に対し均一にすることができ、ＮＯＸ，ＰＭ等の有害成分の発生量低減のための制御を制度良く行うことができる。
さらに本発明においては、給気通路に突起を設けるだけという簡単な構造で済み、安価にしてかつ改造等が極めて容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明の第１実施例に係る図４（従来例）に相当する部分の一部断面立面図、図２は第１実施例に係る排気ガス再循環装置付きディーゼル機関における給気及び排気系の概略断面図、図３は本発明の第２実施例に係る図１に相当する部分の一部断面立面図である。
【００１６】
第１実施例を示す図１〜２（本実施例では、給気通路１系統につき２個のシリンダを具備し、総計４個のシリンダを具備する。）において、９はエンジン（ディーゼル機関）の燃焼室、７は各燃焼室に設けられた給気弁で、２は給気弁７によって開閉される給気ポートである。６は吸入空気６ａを給気ポート２を介して燃焼室９に導く給気通路である。
８は各燃焼室９に設けられた排気弁で、燃焼室９で発生した排出ガス４ａを排気ポート３を介して排気通路４に排出する。３は前記排気弁８によって開閉される排気ポートである。
【００１７】
１はＥＧＲ通路で、前記排気通路４のＥＧＲ取入口１ｃから分岐されて該排気通路４を流れる排気ガス４ａの一部をＥＧＲガス１ａとして抽出し、給気通路６に設けられた開口部１ｂを介してＥＧＲガス１ａを給気通路６に供給する。なお１ｄはＥＧＲガス１ａの流量を制御するためＥＧＲ通路１に介設されたＥＧＲ弁である。
また図１において、１１はＥＧＲ通路１と給気通路６との合流部である開口部１ｂの下流側であって、図示しない燃焼室の給気ポート２ａの入り口近傍の給気通路壁面に設けられた突起であり、１１ａは突起１１によって混合、攪拌された混合流である。
【００１８】
かかる第１実施例において、前記排気通路４のＥＧＲ取入口１ｃから取り入れられた排気ガスの一部であるＥＧＲガス１ａは、ＥＧＲ通路１から給気通路６との合流地点である開口部１ｂに供給される。
開口部１ｂから通路６に供給されたＥＧＲガス１ａは燃焼室９の方向に向い、合流側の給気通路壁面に沿って層状態で流れようとし、また吸入空気６ａも同様であるが、その後給気通路６内の中央付近の流れる比較的吸入空気の混合比率の多い流れは突起１１の表面に当たって給気ポート２ａ側に偏向される。
また突起１１によって流れに対し絞り効果が作用し、絞り効果によって流れが増速し、これによって吸入空気の給気ポート２ａ側へのさらなる流入がなされ、また同時に圧力損失等が生じて、乱れ（渦）が生じ、これによってＥＧＲガス４ａと吸入空気６ａとが混合、攪拌され、混合比が均一な混合流１１ａとなる。
【００１９】
かかる第１実施例においては、給気ポート２ａ側にＥＧＲガスの混合比率が大きい混合流が流れるのを突起１１によって効果的に阻止できるとともに、同時に突起１１によりＥＧＲガス１ａと吸入空気６ａとの混合、攪拌も促進されるので、他の燃焼室に対してもそれぞれ混合率が均一な混合ガスが供給されることになる。
そのためまず主目的としてスモーク発生が効果的に防止されるとともに、ＮＯＸ、ＰＭ等の有害成分の排出量低減のための制御を精度良く行うことができるという効果も得られる。
さらに給気通路６の壁面に突起１１を設けるだけという極めて簡単かつ安価な構造で、上記の効果が得られるとともに、既存設備への改造等も容易に可能である。
【００２０】
図３は、本発明の第２実施例を示し、第２実施例においては、図示のとおり、第１実施例と同様の突起１１に加えて、さらに別の突起１２を設けたものである。突起１２は、ＥＧＲ通路１と給気通路６との合流部である開口部１ｂの直下流の合流部側給気通路壁に設けられた突起である。
開口部１ｂから通路６に供給されたＥＧＲガス１ａは燃焼室９の方向に向い、合流側の給気通路壁面に沿って層状態で流れようとするが、その際突起１２の表面に当たって給気通路６の中央側に偏向される。
また突起１２によって流れに対し絞り効果が作用し、絞り効果による増速、圧力損失等が生じて、乱れ（渦）が生じ、これによってＥＧＲガス４ａと吸入空気６ａとが混合、攪拌され、開口部１ｂの近傍ですでに混合比が均一な混合流１１ａとなる。
【００２１】
混合流１１ａはさらに突起１１によって給気通路６内の比較的中央部分の吸入空気の混合比率の大きい流れが給気ポート２ａ側に偏向させられるとともに、突起１１の絞り作用で増速され、吸入空気の給気ポート２ａ側へのさらなる流入が生じる。また同時に圧力損失等が生じ、混合、撹拌が一層促進される。
従って第２実施例によれば、２つの突起１１及び１２による流れの偏向作用、及び絞り効果による混合流の混合、撹拌作用が相乗的に発揮されるため、本発明の目的、効果を十分に達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、複数のシリンダを備えると共に、排気ガス再循環装置を備えた内燃機関において、きわめて簡単な構造でエンジン製造コストの上昇を招くことなく、複数のシリンダのそれぞれに対して均一なＥＧＲガスの混合率を有する混合ガスを供給し得ることができ、それによってＮＯＸ，スモーク等の発生を簡単かつ安価な構造により抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施例における給気及び排気系の一部断面概略立面図である。
【図２】前記第１実施例に係る排気ガス再循環装置付きディーゼル機関における給気及び排気系の概略断面図である。
【図３】本発明の第２実施例における給気及び排気系の一部断面概略立面図である。
【図４】従来の排気ガス再循環装置を備えた内燃機関における給気及び排気系の概略立面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    ＥＧＲ通路
１ａ  ＥＧＲガス
１ｂ  開口部
１ｃ  ＥＧＲ取入口
２    給気ポート
３    排気ポート
４    排気通路
６    給気通路
６ａ  吸入空気
７    給気弁
８    排気弁
９    燃焼室
１１、１２    突起
１１ａ    混合流
【図１】
2005273558.tif 000003
【図２】
2005273558.tif 000004
【図３】
2005273558.tif 000005
【図４】
2005273558.tif 000006