(57)【要約】【課題】      内燃機関のトルクの低下を抑止する内燃機関の排気ガス再循環装置を提供する。【解決手段】  内燃機関であるエンジン１のエキゾーストマニホールド５とエンジン１のインテークマニホールド６の各分岐管２１，２２，２３，２４とを連通する排気ガス再循環通路７から分岐するＥＧＲ配管７ａ〜７ｄ内における各分岐管２１，２２，２３，２４への出口部に逆止弁２５を設けて、インテークマニホールド６内の圧力を排気ガス再循環通路７へ分散させないようにした。【選択図】        図１
2005120888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路への排気ガスの流れを許容する逆止弁を設けた
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【請求項２】
内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、
前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ弁を設け、且つ前記弁に当該弁を作動させるアクチュエータを設けた
ことを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気側に再循環させる排気ガス再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関であるエンジンではガソリンを含む混合気が高温で燃焼するため、当該内燃機関の排気ガス中にはＮＯxが含有されている。この排気ガス中のＮＯxを減少させる一つの手段として、従来から排気ガスの一部を排気系から取り出して再び内燃機関の吸気系に戻す方法、即ち、排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと略す）という方法が知られている。このようなＥＧＲにより、内燃機関で燃焼する燃焼混合気中における不活性ガス（Ｎ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏなど）の割合を増加させ、燃焼温度を下げて、ＮＯxの発生が抑制されている。
【０００３】
排気ガス再循環装置では、吸気系における排気ガスをサージタンクのスロットルバルブ側に導入していた。このような方式では、排気系の排気ガスの一部がサージタンクに一度貯蔵され、エンジンの吸気により、サージタンクから吸気通路であるインテークマニホールドを通ってエンジンに導入される。そのため、ＥＧＲ過渡時の応答性が良くなかった。つまり、エンジン内に排気ガスを導入したいときに瞬時に当該排気ガスを導入することが出来ず、また、エンジンへの排気ガスの導入を遮断したいときに瞬時に当該排気ガスを遮断することが出来なかった。さらに、排気ガス中に含有される水蒸気がスロットルに逆流するときがあり、低温の時にはスロットルが凍り付いて作動しなくなるというおそれがあった。そこで、このようなＥＧＲ過渡時の応答性を改善した装置として、インテークマニホールドの各気筒（ポート）の途中に排気ガスを導入する技術が開発されている。
【０００４】
このようなＥＧＲに関する技術として、例えば図４に示すような排気ガス循環装置がある。この装置は、図示しないエンジンの排気通路であるエキゾーストマニホールド（図示せず）とエンジンの吸気通路であるインテークマニホールド１０１の各分岐管１０５，１０６，１０７，１０８とを連結するＥＧＲ配管１０２と、ＥＧＲ配管１０２の途中に設けられたＥＧＲバルブ１０３と、ＥＧＲバルブ１０３を制御する制御装置（図示せず）とから構成される。インテークマニホールド１０１の上流には、吸気ガスを貯蔵するサージタンク１０４が設けられる。また、インテークマニホールド１０１の下流であるエンジンと連結する箇所には、インテークマニホールド１０１の出口の圧力を検出するセンサ（図示せず）が設けられる。
【０００５】
このような排気ガス循環装置では、図５に示すように、エキゾーストバルブ（図示せず）の開閉及びインテークバルブ（図示せず）の開閉におけるインテークマニホールド１０１の出口の圧力による吸気脈動は、ＥＧＲ配管１０２が無いときに比べて減衰している。ここで、吸気脈動とは、エンジンで混合気を吸い込み始めたときに発生する負圧の波がインテークマニホールド１０１におけるサージタンク１０４側まで伝搬し、そこで反転して正圧の波がインテークマニホールド１０１におけるエンジン側まで伝搬する圧力の変動である。
つまり、負圧の波及び正圧の波がインテークマニホールド１０１に連通するＥＧＲ配管１０２の中にまで伝搬したり、インテークマニホールド１０１の一つの分岐管１０５に連通するＥＧＲ配管１０２から他の分岐管１０６に連通するＥＧＲ配管１０２の中を伝搬したりして、圧力の脈動が分散するので、圧力の波が弱まる。特に、インテークマニホールド１０１に設けられたインテークバルブを閉じる直前における圧力の減衰により、図６に示すように、エンジンの中速トルクの低下を招いてしまうという問題がある。
【０００６】
また、インテークマニホールドにおけるサージタンク側とエンジン側との間の中央に位置する箇所にＥＧＲ配管を設け、ＥＧＲ導入部からサージタンクまでのインテークマニホールド長さと、ＥＧＲ導入部からＥＧＲ連通管までのＥＧＲ配管長さを同等とすることにより、中速トルクの低下を抑止できることが知られている。しかし、インテークマニホールド自体が屈曲した形状であるため、当該箇所にＥＧＲ配管を設けることが難しく、製造コストがかかるという問題がある。
【０００７】
また、中高負荷時にＥＧＲを可能とするリードバルブを設け、低負荷時にはリードバルブを無効状態に切り替え可能に工夫した技術として、下記特許文献１に記載される過給器を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置がある。この装置は、エンジンの排気マニホルドと吸気管を連通する排気ガス再循環管にそれらを開閉するＥＧＲ制御バルブと、ＥＧＲ制御バルブよりも下流側に開閉自在のリードバルブとを備えている。このような排気ガス再循環装置では、エンジンの低負荷時には、アクチュエータでリードバルブを駆動して排気ガス再循環管を開放状態に切り替える。またエンジンの低負荷時には、排気ガスは流路抵抗をほとんど生じることなく吸気管へ再循環される。この技術では、排気ガス再循環管の途中にリードバルブが設けられるので、排気ガス再循環管における吸気マニホルドへの出口からリードバルブまで負圧の波及び正圧の波が伝搬して、圧力の脈動が分散してしまい、従来の排気ガス再循環装置と同様に、アクセル全開時におけるトルクの低下を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】実開平９−１３７７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、内燃機関のトルクの低下を抑止する内燃機関の排気ガス再循環装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する第１の発明に係る内燃機関の排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路への排気ガスの流れを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第２の発明に係る内燃機関の排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ弁を設け、且つ前記弁に当該弁を作動させるアクチュエータを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明に係る内燃機関の排気ガス再循環装置によれば、内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路への排気ガスの流れを許容する逆止弁を設けたことにより、吸気通路の中の圧力が排気ガス再循環通路に伝搬して分散することがなく、この圧力からなる吸気脈動が減衰しなくなるので、内燃機関のトルクの低下を抑止することが出来る。
【００１３】
第２の発明に係る内燃機関の排気ガス再循環装置によれば、内燃機関の排気通路と内燃機関の複数の吸気通路とを連通する排気ガス再循環通路を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記排気ガス再循環通路から前記吸気通路を通って前記内燃機関に再循環させる内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記排気ガス再循環通路内における前記複数の吸気通路への出口部にそれぞれ弁を設け、且つ前記弁に当該弁を作動させるアクチュエータを設けたことにより、アクチュエータがこれらの弁を閉じているとき、吸気通路の中の圧力が排気ガス再循環通路に伝搬して分散することがなく、この圧力からなる吸気脈動が減衰しなくなるので、内燃機関のトルクの低下を抑止することが出来る。
さらに、排気ガス再循環通路内に設けられたそれぞれの弁をアクチュエータにより開閉させて、排気ガスの一部を吸気通路へ再循環させることができるので、内燃機関の排気ガス再循環装置の構成が簡単になり、製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る内燃機関の排気ガス再循環装置を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置の概略図であり、図２は、その要部拡大図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明による内燃機関の排気ガス再循環装置は、内燃機関であるエンジン１のシリンダ２と、シリンダ２に内に嵌挿され、自在に上下作動するピストン３と、ピストン３の頂面とシリンダ２の内壁の間に形成される燃焼室４とを有する。この燃焼室４には、燃焼室４に連通するエキゾーストマニホールド５が設けられる。また、燃焼室４には、各燃焼室４に連通する４本の吸気ポートに連通される分岐管２１，２２，２３，２４（図２を参照）を有するインテークマニホールド６が設けられる。
【００１７】
例えば、エキゾーストマニホールド５と、インテークマニホールド６の各分岐管２１，２２，２３，２４との間を、排気ガス再循環通路（以下、ＥＧＲ通路と略す）７及びＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを介して連通する。このＥＧＲ通路７の途中には、ＥＧＲ通路７を開閉するＥＧＲバルブ８が設けられる。各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおけるインテークマニホールド６への出口部には、各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ側から各分岐管２１，２２，２３，２４への排気ガスの流れを許容する逆止弁２５が設けられる。なお、インテークマニホールド６の上流には、インテークマニホールド６に供給する空気を貯蔵するサージタンク９が設けられる。サージタンク９の上流にはスロットルバルブ１０を介してエアクリーナ１１が設けられる。ピストン３はコンロッド１２を介して図示しないクランクシャフトに接続する。各吸気ポートからシリンダ２への出口の吸気口は、インテークバルブ１３により開閉される。シリンダ２から排気ポート入口への排気口は、エキゾーストバルブ１４により開閉される。
【００１８】
図２に示すように、逆止弁２５は、各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ内における各分岐管２１，２２，２３，２４への出口部にそれぞれ設けられる。この逆止弁２５により、各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄから各分岐管２１，２２，２３，２４へ排気ガスが循環するものの、各分岐管２１，２２，２３，２４から各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄへは吸気ガスは入り込まない。各分岐管２１，２２，２３，２４への出口部として各分岐管２１，２２，２３，２４の内壁面に沿う位置に逆止弁２５を設けることにより、各分岐管２１，２２，２３，２４から各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄへは吸気ガスは全く入り込まないようになる。なお、各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのインテークマニホールド６への導入口を、インテークマニホールド６におけるサージタンク９側とシリンダ２側との間のどの箇所に設けても良い。
【００１９】
ＥＧＲバルブ８は、クランクシャフト（図示せず）のクランク角を検出するクランク角センサ（図示せず）などの情報に基づいて演算処理する電子制御装置（図示せず）により制御される。
ＥＧＲバルブ８が開くことにより、エンジン１のエキゾーストマニホールド５を通って排気される排気ガスの一部は、エキゾーストマニホールド５からＥＧＲ通路７を通り、ＥＧＲバルブ８を介し、さらに各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び各逆止弁２５を介して、インテークマニホールド６の分岐管２１，２２，２３，２４に再循環される。
【００２０】
したがって、各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄにおけるインテークマニホールド６の各分岐管２１，２２，２３，２４への出口部にそれぞれ設けられた逆止弁２５により、インテークマニホールド６内の排気ガスを含有する混合気の圧力は各ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに伝搬して分散することがなく、この圧力からなる吸気脈動が減衰しなくなるので、内燃機関のトルクの低下を抑止することが出来る。また、ＥＧＲ分配管７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄをインテークマニホールド６のサージタンク９とシリンダヘッド２の間に接続することで、排気ガス再循環の応答性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２１】
この発明による第２の実施例の実施形態に係る内燃機関の排気ガス再循環装置について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置の要部拡大図である。
【００２２】
第２の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置は、弁３５及び軸３９及びアクチュエータ４０を除いて上記第１の実施例と同一な構成を備えている。
【００２３】
図３に示すように、本発明による内燃機関の排気ガス再循環装置では、ＥＧＲ通路３７の途中にＥＧＲバルブ３８が設けられ、ＥＧＲ通路３７から分岐するＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄにおけるインテークマニホールド３６の各分岐管３１，３２，３３，３４への出口部にそれぞれ弁３５が設けられる。これらの弁３５にはそれぞれの弁３５同士を連結する軸３９が設けられる。この軸３９の先端がアクチュエータ４０に接続する。アクチュエータ４０は、これらの弁３５の開閉を制御する。このアクチュエータ４０は図示しない電子制御装置により制御される。このアクチュエータ４０は、図示しないエアタンクの空気圧や、インテークマニホールド３６で生起される負圧を用いて作動される。
アクチュエータ４０により、弁３５が開かれているときは、各ＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄから各分岐管３１，３２，３３，３４へ排気ガスは循環し、弁３５が閉じられているときは、各分岐管３１，３２，３３，３４から各ＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄへは吸気ガスは入り込まないし排気ガスも遮断される。
【００２４】
したがって、各ＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄにおけるインテークマニホールド３６の各分岐管３１，３２，３３，３４の出口部にそれぞれ弁３５を設け、且つこれらの弁３５を作動させるアクチュエータ４０を設けることにより、アクチュエータ４０がこれらの弁３５を閉じているとき、インテークマニホールド３６の中の圧力が各ＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに伝搬して分散することがなく、この圧力からなる吸気脈動が減衰しなくなるので、内燃機関のトルクの低下を抑止することが出来る。
【００２５】
なお、上記では、ＥＧＲバルブ３８を有する内燃機関の排気ガス再循環装置を用いて説明したが、ＥＧＲバルブ３８を有さない構成の内燃機関の排気ガス再循環装置としても良く、各ＥＧＲ分配管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄに設けられたそれぞれの弁３５をアクチュエータ４０により開閉させて、排気ガスのインテークマニホールド３６への再循環を制御することができるので、ＥＧＲバルブ３６を設けた場合に比較して、製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、アクチュエータ４０をステップモータで構成、或いは、各弁３５を単一のアクチュエータ４０で制御する代わりに、各弁３５をそれぞれ電磁弁で構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置の要部拡大図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る内燃機関の排気ガス再循環装置の要部拡大図である。
【図４】従来の内燃機関の排気ガス再循環装置の要部拡大図である。
【図５】従来の内燃機関の排気ガス再循環装置における吸気脈動を示すグラフである。
【図６】従来の内燃機関の排気ガス再循環装置におけるエンジン回転数とトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
５          エキゾーストマニホールド
６          インテークマニホールド
７          ＥＧＲ通路
７ａ〜７ｄ  ＥＧＲ分配管
８          ＥＧＲバルブ
２５        逆止弁
【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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