(57)【要約】【課題】より効率よく新気とＥＧＲガスとを混合することができるＥＧＲ機構を有する内燃機関の吸気構造を提供することを課題とする。【解決手段】Ｖ型８気筒ディーゼルエンジン１は、新気搬送通路１５及びＥＧＲガス搬送通路２９を具備する。新気搬送通路１５は、その通路軸線ＰＬが下流に向かって相接近する部分、すなわち左側新気通路１７ａ及び右側新気通路１７ｂと、それら新気通路１７ａ，１７ｂを流通した新気を合流させる合流部１９とを有する。一方、ＥＧＲガス搬送通路２９に、合流部１９に接続されるＥＧＲガスの流出口３１を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路軸線が下流に向かって相接近する部分を含む並列通路手段及び該並列通路手段を流通した新気を合流させる合流部を有する新気搬送通路と、
前記合流部にＥＧＲガスの流出口が接続されるＥＧＲガス搬送通路と
を備えたことを特徴とする内燃機関の吸気構造。
【請求項２】
前記ＥＧＲガスの流出口は、平面方向の投影関係において、前記並列通路手段の通路軸線の交点よりも上流位置に設けられ或いは該交点を包含する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項３】
前記ＥＧＲガス搬送通路は、前記合流部の叉部に衝突するようにＥＧＲガスを流出させることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項４】
前記ＥＧＲガス搬送通路は、前記合流部の軸線に対して、上流に向けて側面視４５度〜９０度の流出角でＥＧＲガスを流出させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項５】
前記並列通路手段は、前記ＥＧＲガスの流出口が湾曲内側に位置するように前記並列通路手段の通路軸線を湾曲させて前記合流部に接続していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
【請求項６】
前記合流部と前記並列通路手段における該合流部近傍部分とは、平面視Ｙ字状に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の内燃機関の吸気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ機構を有する内燃機関の吸気構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばディーゼルエンジンにおいて、ＮＯｘ排出量の低減を図るために排気系の排気ガスをＥＧＲガスとして吸気系へ再循環させる機構、すなわちＥＧＲ機構が存在していた。その一例として、特開２０００−１４５５５３号公報に開示されたものでは、湾曲した吸気通路の湾曲内側にＥＧＲガス入口を開口させ、吸気通路を流れてきた新気に対してＥＧＲガスを注入している（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、そのようなＥＧＲ機構を備えたエンジンを効率的に運転するためには、気筒（燃焼室）間におけるＥＧＲ率（新気とＥＧＲガスとの混合気中におけるＥＧＲガスの割合）のばらつきを低減させたいという要請がある。
また、上述した特開２０００−１４５５５３号公報に開示されたものにおいては、断面円形の吸気通路内に断面半円形のインカーブ側通路及びアウトカーブ側通路が画定されるような仕切り隔壁を設け、吸気が希薄になりがちなインカーブ側にも積極的な吸気流を確保し、ＥＧＲガスの分散を促進している。しかしながら、インカーブ側通路及びアウトカーブ側通路の流れ方向軸心は相互に平行に延長されており、かかる公報のものでは、湾曲による遠心力作用の範囲内でＥＧＲガスの混合が図られるに過ぎなかった。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、より効率よく新気とＥＧＲガスとを混合することができるＥＧＲ機構を有する内燃機関の吸気構造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】
上述した目的を達成するため、本発明の内燃機関の吸気構造は、通路軸線が下流に向かって相接近する部分を含む並列通路手段及び該並列通路手段を流通した新気を合流させる合流部を有する新気搬送通路と、前記合流部にＥＧＲガスの流出口が接続されるＥＧＲガス搬送通路とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、前記ＥＧＲガスの流出口は、平面方向の投影関係において、前記並列通路手段の通路軸線の交点よりも上流位置に設けられ或いは該交点を包含する位置に設けられていてもよい。
【０００７】
前記ＥＧＲガス搬送通路は、前記合流部の叉部に衝突するようにＥＧＲガスを流出させると好適である。
【０００８】
好適には、前記ＥＧＲガス搬送通路は、前記合流部の軸線に対して、上流に向けて側面視４５度〜９０度の流出角でＥＧＲガスを流出させる。
【０００９】
好適には、前記並列通路手段は、前記ＥＧＲガスの流出口が湾曲内側に位置するように前記並列通路手段の通路軸線を湾曲させて前記合流部に接続している。
【００１０】
また、前記合流部と前記並列通路手段における該合流部近傍部分とは、平面視Ｙ字状に構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流出口からのＥＧＲガスは、並列的に搬送され積極的に衝突・拡散がなされている新気に対して注入されることとなるので、新気及びＥＧＲガスが極めて効率よく攪拌混合され、気筒間でＥＧＲ率のバラツキの少ない均一な混合気を燃焼室に提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の内燃機関の吸気構造をＶ型８気筒ディーゼルエンジンに適用した場合の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１に、本実施の形態１に関するＶ型８気筒ディーゼルエンジンの吸排気構成を模式的に示す。Ｖ型８気筒ディーゼルエンジン１は、各片側４つずつ振り分けられＶ字状に配列された左右合計８気筒を備えている。当該吸排気構成は左右対称的であるため、まずは図１の紙面左側半部の構成について説明する。左側バンクの各気筒の燃焼室３には、一対の排気ポート５と一対の吸気ポート７とが接続されている。左側バンクの８本の排気ポート５は最終的に単一の排気管９にまとめられ、図示省略するマフラーへと接続される。排気管９の途中には、ターボチャージャー１１のタービン１３が配置されている。以上のような構成は、右側バンクにおいても左右対称的に同様に設けられている。
【００１４】
一方、吸気ポート７の上流には、新気搬送通路１５が設けられている。新気搬送通路１５は、上流側から順に次のように並ぶ、並列通路手段１７、合流部１９、バンク分配通路２１より構成されている。並列通路手段１７は、それぞれ下流端部が合流部１９に接続され左右各バンクに対応して設けられた左側新気通路１７ａ及び右側新気通路１７ｂを有する。各新気通路１７ａ，１７ｂの上流側には、対応するターボチャージャー１１のコンプレッサ２３が配置されている。各新気通路１７ａ，１７ｂは、コンプレッサ２３よりも更に上流側でエアクリーナーに接続している。また、各新気通路１７ａ，１７ｂにおけるコンプレッサ２３の下流側には、共通のインタークーラー２５が設けられている。さらに、その下流側には、左右それぞれ個別に、ディーゼルスロットルバルブ２７が設けられている。
【００１５】
合流部１９には、ＥＧＲガス搬送通路２９におけるＥＧＲガスの流出口３１が接続されている。ＥＧＲガス搬送通路２９の上流側は二股に分かれており二つの流入口３３を有する。各流入口３３は、対応する各バンクの排気管９に接続されている。また、ＥＧＲガス搬送通路２９における二股部分と各流入口３３との間の位置には、上流側から順に、ＥＧＲクーラー３５及びＥＧＲバルブ３７が設けられている。
【００１６】
次に、ＥＧＲガス搬送通路２９の流出口３１近傍部分と新気搬送通路１５の合流部１９近傍部分との詳細構造について、図１及び図２をもとに説明する。並列的に設けられた左右一対の新気通路１７ａ，１７ｂは、その下流側において、一対の通路軸線ＰＬが下流に向かって相接近するような衝突促進通路部分１７ｃ，１７ｄを有する。そして、かかる一対の衝突促進通路部分１７ｃ，１７ｄと合流部１９とは、図１に示されるように、平面視Ｙ字状に構成されている。また、流出口３１は、図１の紙面において、すなわち、平面方向の投影関係において、左右一対の衝突促進通路部分１７ｃ，１７ｄの一対の通路軸線ＰＬの交点ＣＰよりも上流位置に開口接続されている。さらに、ＥＧＲガス搬送通路２９における合流部１９への接続部近傍は、図２に示されるように、合流部１９の通路軸線ＭＬに対して、上流に向けて側面視４５度の角度θ１をなすような通路軸線ＩＬを有する。
【００１７】
次に、以上のような構成を有する本実施の形態１に係る内燃機関の吸気構造の作用について説明する。ディーゼルエンジン１が稼動すると、各排気管９には燃焼室３からの排気ガスが流通する。かかる排気ガスの流通エネルギによって各ターボチャージャー１１が機能し、新気搬送通路１５に過給が作用する。新気は、インタークーラー２５にて冷却されながら左側新気通路１７ａ及び右側新気通路１７ｂの二系統から合流部１９に流入する。そして、合流部１９に流入した新気は、バンク分配通路２１において左右のバンクに分配されて各気筒の吸気ポート７を介して各燃焼室３に送られる。
【００１８】
このようなエンジン運転中の吸排気作用において、ディーゼルスロットルバルブ２７を絞りまたＥＧＲバルブ３７を開弁させることにより、新気搬送通路１５の合流部１９には、排気ガスの一部がＥＧＲガスとして導入される。すなわち、排気ガスの一部は、ＥＧＲガスとしてＥＧＲガス搬送通路２９内に流入し、途中のＥＧＲクーラー３５において冷却されながらＥＧＲバルブ３７の開放流路を通過して流出口３１より合流部１９に注入される。このとき、合流部１９においては、衝突促進通路部分１７ｃ，１７ｄからの二系統からの新気が交差するように導入されている。よって、二系統の新気は合流部１９にて衝突、拡散し、積極的に乱流化される。そして、流出口３１からのＥＧＲガスは、このように積極的に衝突・拡散がなされている新気に対して注入されることとなる。しかも、ＥＧＲガスは、上記通路軸線ＩＬに沿う流出角度４５度で、すなわち二系統の新気の流通方向と逆方向となる速度成分を持たせて注入される。さらに、この流出角度４５度で注入されるＥＧＲガスは、合流部１９から衝突促進通路部分１７ｃ，１７ｄに向けた叉部１９ａに衝突するように流出される。以上のような態様から、合流部１９においては二系統の新気及びＥＧＲガスが相互に衝突、拡散し、且つ、ＥＧＲガス自体も叉部１９ａに衝突、拡散するため、新気及びＥＧＲガスが極めて効率よく攪拌混合され、混合気としてバンク分配通路２１に押し出される。このため、バンク分配通路２１から８気筒の各燃焼室３に導入された混合気は、気筒間でＥＧＲ率（新気とＥＧＲガスとの混合気中におけるＥＧＲガスの割合）のバラツキの少ない均一な混合気とすることができる。
【００１９】
実施の形態２．
次に、図３に基づいて、本発明の実施の形態２に係る内燃機関の吸気構造について説明する。図３は、実施の形態１における図２と同態様の図であり、本実施の形態２は以下に説明する部分を除いては、実施の形態１と同様であるものとする。また、図３及び後述する図４については、流路を画定する管部分の肉厚の図示を省略する。図３に示されるように、本実施の形態では、ＥＧＲガスの流出角が実施の形態１と異なる。すなわち、ＥＧＲガス搬送通路１２９における合流部１９への接続部近傍は、図３に示されるように、合流部１９の通路軸線ＭＬに対して、側面視９０度の角度θ２をなすような通路軸線ＩＬを有する。このような構成においても、合流部１９においては二系統の新気及びＥＧＲガスが相互に衝突、拡散するため、新気及びＥＧＲガスが極めて効率よく攪拌混合される。よって、各燃焼室３に導入された混合気は、気筒間でＥＧＲ率のバラツキの少ない均一な混合気とすることができる。
【００２０】
実施の形態３．
次に、図４に基づいて、本発明の実施の形態３に係る内燃機関の吸気構造について説明する。図４の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２及び図３と同態様の図であり、以下に説明する部分を除いて本実施の形態は、実施の形態１又は実施の形態２と同様であるものとする。本実施の形態では、並列通路手段１７における一対の衝突促進通路部分（左側の衝突促進通路部分１１７ｃのみ図示）は共に湾曲されており、すなわちその通路軸線ＰＬは流出口３１が湾曲内側に位置するような方向に湾曲している。このような態様では、上記実施の形態１又は２の作用が得られることに加えて、以下の作用も得られる。衝突促進通路部分内を流れる新気は、図４において矢印Ａで示されるように、遠心力の作用を受けて湾曲外側に膨らみながら合流部１９内に流入する。これにより、合流部１９内では湾曲内側に対応する部分の新気密度が湾曲外側に対応する部分の新気密度より低くなる。従って、湾曲内側にある流出口３１からのＥＧＲガスが合流部１９内に流入しやすくなる利点がある。
【００２１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、様々な改変を施して実施することが可能である。例えば、ＥＧＲガス搬送通路の流出口は、平面方向の投影関係において、一対の衝突促進通路部分の通路軸線ＰＬの交点ＣＰを該流出口の内側に包含するような位置に形成されていてもよい。また、ＥＧＲガス搬送通路から合流部へのＥＧＲガスの流出角は４５〜９０度の間で適宜選択することができる。
並列通路手段は上記実施の形態のように二系統であることには限定されず、複数系統からなる態様でもよい。また、本発明を適用するエンジンの気筒数は８気筒には限定されるものでなく、従って、例えばＶ型６気筒やＶ型１２気筒などに適用することもできる。さらに、本発明は、Ｖ型エンジンにのみ適用されるものではなく、他のシリンダ配列タイプのエンジンに実施することもでき、例えば水平対向型エンジンで実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に関するエンジンの吸排気系統の模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であって、本発明の実施の形態１における合流部及びＥＧＲガス搬送通路の接続態様を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に関する図２と同態様の図である。
【図４】本発明の実施の形態３に関する図２と同態様の図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  エンジン、１５  新気搬送通路、１７  並列通路手段、１９  合流部、１９ａ  叉部、２９，１２９  ＥＧＲガス搬送通路、３１  流出口、ＰＬ  並列通路手段の通路軸線、ＣＰ  交点、ＭＬ  合流部の通路軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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