(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、複数の燃焼室それぞれに対し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に突出した突起１１を設け、突起１１により流れの偏向を生じさせると共に、絞り作用による流れの増速、圧力損失等を生じさせ、流れの混合、撹拌を促進する。【選択図】  図１
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【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た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】
前記突起を前記合流部の下流側において前記給気通路を横切る横断面内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】
前記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な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シリンダ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のシリンダ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、シリンダ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５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、ＥＧＲガスと吸入空気との混合を促進し、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た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、前記突起を前記合流部の下流側において前記給気通路を横切る横断面内に設ける。さらに好ましくは、前記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た突起を設けたことにより、同合流部の下流側で流れが同突起の表面に当たって流れの中央側に偏向され、かつ流れに対し絞り作用を生じさせて、流れの増速及び圧力損失等を生じさせ、これらの作用と相俟って、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、撹拌することができる。
従って複数配置されたシリンダに対し、流れがその上流側で混合、撹拌されるため、各燃焼室に対し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る。各燃焼室に対する混合比率のバラツキがなくなるため、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る。
【００１２】
また、前記突起はＥＧＲ通路と給気通路との合流部下流側の給気通路の適宜な位置に設ければよく、例えば、前記合流部の下流側において前記給気通路を横切る横断面内に設ける。また好ましくは、前記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れば、前記合流部から給気通路に流入したＥＧＲガスが同合流部側の給気通路壁面に沿って下流側に移動しようとする際に、同突起によって遮られて通路の中央側に偏向せしめられ、また絞り作用による増速、圧力損失を伴って、容易に乱流を生じさせ、これによって吸入空気との攪拌効果が一層顕著となる。従って特定のシリンダにのみＥＧＲガスの比率が高い混合流が供給されることがなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、ＥＧＲ通路と給気通路との合流部下流側の給気通路に突出した突起を設けたことにより、ＥＧＲガスと吸入空気との混合、攪拌を促進し、これにより、複数の燃焼室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等の有害成分やスモーク等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】
【００１４】
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実施例において図５（従来例）に相当する部分の一部断面概略立面図、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は第１実施例を６個のシリンダを具備する排気ガス再循環装置付きディーゼル機関に適用した場合における、ＥＧＲガスと吸入空気との混合比率のバラツキを示した線図、図４は第１実施例の装置において発生するスモーク率を示す線図である。
【００１５】
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は各シリンダ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。
【００１６】
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の直下流の合流部側給気通路壁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、１１ｂは開口部１ｂの直下流側において給気通路６を横切る横断面である。
【００１７】
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するが、その際突起１１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１１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１ａ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。
【００１８】
かかる第１実施例においては、突起１１によってＥＧＲガス１ａと吸入空気６ａとが混合、攪拌された混合流１１ａとなるため、複数のシリンダそれぞれにＥＧＲガスの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ＮＯＸ、ＰＭ等の有害成分の排出量低減、及びスモーク発生防止のための制御を精度良く行うことができる。
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。
【００１９】
なお第１実施例においては、図１に示すように、ＥＧＲ通路１の給気通路６に対する合流側壁面に突起１１を設けているが、本発明において、突起１１の取り付け位置としてはこれに限定されることはなく、例えば図１の突起１１に対して対向する給気通路６の壁面でもよく、即ち開口部１ｂ下流側の給気通路６の横断面１１ｂに含まれる領域に設けてもよい。
【００２０】
図３は、第１実施例を６個のシリンダを具備する排気ガス再循環装置付きディーゼル機関に適用した場合における、ＥＧＲガスと吸入空気との混合比率のバラツキを示した線図である。突起がある本実施例では、個々のシリンダに供給される混合流中にＥＧＲガスが含まれる率（ＥＧＲレート）のバラツキが、突起のない従来例に比べて格段に小さくなっているのとがわかる。
また図４は第１実施例の装置において発生するスモーク率を示す線図である。突起のある本実施例では、突起のない従来例と比べて、スモーク発生率が格段に低減されているのがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
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、複数の燃焼室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押えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施例に係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実施例におけ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】前記第１実施例おけるＥＧＲガスと吸入空気との混合比率のバラツキを示した線図である。
【図４】前記第１実施例において発生するスモーク率を示す線図である。
【図５】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】
【００２３】
１    ＥＧＲ通路
１ａ    ＥＧＲガス
１ｂ    開口部
１ｃ    ＥＧＲ取入口
２、２ａ，２ｂ  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    突起
１１ａ  混合流
【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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