(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスが円滑に導かれる多気筒エンジンのＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】排気脈動圧を利用して吸気通路２０にＥＧＲガスを還流させる第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を備える多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂが相違し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長差（Ｌａ−Ｌｂ）が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波どうしがＥＧＲジャンクション６３にて弱め合うように設定される。【選択図】図１
2012127267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、
着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、
前記ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、を備え、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長が相違し、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長差が前記第一、第二のＥＧＲ支流通路から伝播する排気圧力波どうしが前記ＥＧＲジャンクションにて弱め合うように設定されることを特徴とする多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記排気圧力波の波長をλとし、前記第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長差が略λ／４以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲ合流通路を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器と、
ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁と、を備え、
ＥＧＲガス流量検出器の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とする請求項２に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める二つの排気マニホールドと、各排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出して吸気通路へと導く二つのＥＧＲ通路と、各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める二つの逆止弁（リードバルブ）とを備え、過給器の作動により排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも二つのＥＧＲ通路に伝播する排気脈動圧を利用して逆止弁が開弁し、ＥＧＲガスを各気筒に還流させるようになっている。
【０００３】
このＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路を集合する合流部を備え、この合流部に各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める逆止弁（リードバルブ）が介装される。
【０００４】
特許文献２に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路に逆止弁がそれぞれ介装され、各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止めるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５９８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置にあって、搭載レイアウトの都合から二つのＥＧＲ通路の通路長差がある場合、各ＥＧＲ通路の合流部にて排気脈動圧が高まり（図１２参照）、ＥＧＲガス流量の検出及び制御が不正確になるとともに、気筒間のバラツキが大きくなるという問題点があった。
【０００７】
上記問題点を回避するためにの二つのＥＧＲ通路の通路長を略等しく設定しようとすると、搭載レイアウトが困難になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガスが円滑に導かれる多気筒エンジンのＥＧＲ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】
【０００９】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、を備え、第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長が搭載レイアウトが容易になる程度に相違し、かつ第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長差が第一、第二のＥＧＲ支流通路から伝播する排気圧力波どうしがＥＧＲジャンクションにて弱め合うように設定されることを特徴とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、第一、第二のＥＧＲ支流端に伝播する排気圧力波どうしがＥＧＲジャンクションにて弱め合うことにより、ＥＧＲガスがＥＧＲジャンクションからＥＧＲ合流通路を通って円滑に導かれ、ＥＧＲガス流量の制御精度、気筒間のバラツキが改善されるとともに、吸気に対する充填効率を高められる。
【００１１】
第一、第二のＥＧＲ支流通路をエンジン本体のまわりに沿って配置する場合に、第一、第二のＥＧＲ支流通路の通路長を等しくする構造に比べて、配管の長さを減らすことが可能となり、ＥＧＲクーラを設置する自由度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す多気筒エンジンのＥＧＲ装置の概略構成図。
【図２】同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。
【図３】同じく中央ブロックのタービンに接続する部位を示す断面図。
【図４】同じくＥＧＲクーラの構成図。
【図５】同じくＥＧＲクーラの断面図。
【図６】同じくＥＧＲジャンクションの断面図と側面図。
【図７】同じくＥＧＲガス流量検出器の断面図と側面図。
【図８】同じくＥＧＲガス流量制御弁の斜視図。
【図９】同じくＥＧＲガス流量制御弁の正面図。
【図１０】同じく第一、第二のＥＧＲ支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。
【図１１】第一、第二のＥＧＲ支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。
【図１２】第一、第二のＥＧＲ支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に概略構成を示すように、多気筒エンジン１は、吸気を各気筒に導く吸気通路２０、各気筒からの排気を排出する排気通路３０、排気の一部（以下ＥＧＲガスという）を吸気通路２０を介して各気筒に還流させるＥＧＲ装置６０、排気エネルギによって吸気を過給するターボチャージャ１０等を備える。
【００１５】
吸気通路２０は、上流側より順に、外気から塵埃等の異物を取り除くエアクリーナ２１、ターボチャージャ１０を構成するコンプレッサ１１、吸気を冷却するインタークーラ２２、吸気を各気筒に分配する吸気マニホールド１９、各気筒の燃焼室壁に開口する吸気ポート（図示せず）等を備える。
【００１６】
排気通路３０は、上流側より順に、各気筒の燃焼室壁に開口する排気ポート（図示せず）、各排気ポートからの排気を集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２、ターボチャージャ１０を構成するタービン１２、触媒を介して排気を浄化するとともに排気音を消音する触媒付きマフラ３９等を備える。
【００１７】
ディーゼル式のエンジン１は、吸気ポートから吸気を気筒に吸入する吸入行程、気筒に噴射供給される燃料を圧縮着火して燃焼させる燃焼行程、気筒内におけるピストンの下降により出力軸を回転駆動する膨張行程、気筒内の排気を排気ポートから排出する排気行程が順に各気筒毎にて行われる。
【００１８】
なお、本発明は、ディーゼル式のエンジン１に限らず、火花点火式のエンジンにも適用できる。
【００１９】
エンジン１は、＃１〜＃６の６気筒を備え、例えば＃１、＃４、＃２、＃６、＃３、＃５気筒の順に１２０ｄｅｇの間隔を持って排気行程を迎える。
【００２０】
第一の排気マニホールド３１は、着火順序が互いに連続しない（排気開弁期間が重ならない）＃１、＃２、＃３気筒からの排気を集める。同様に、第二の排気マニホールド３２は、着火順序が互いに連続しない＃４、＃６、＃５気筒からの排気を集める。これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。
【００２１】
なお、本発明は、６気筒エンジン１に限らず、例えば８気筒、１０気筒を有する他の多気筒エンジンにも適用できる。そして、排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に限らず、第三、第四、それ以上の排気マニホールドを備える構成としても良い。これに対応して後述する第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２、第一、第二の逆止弁５１、５２等の設置数も増やされる。
【００２２】
図２は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２の側面図である。第一、第二の排気マニホールド３１、３２は、中央ブロック４１と、前後ブロック４２、４３を組み立てて形成される。
【００２３】
前ブロック４２は、＃１、＃２気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６１に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２４】
後ブロック４３は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６２に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２５】
図３は、中央ブロック４１のタービン１２に接続する部位を示す断面図である。中央ブロック４１は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）４７、４８と、前後ブロック４２、４３に対する開口（排気入口）４５、４６と、ターボチャージャ１０ののタービン１２に対する開口として第一、第二のエゼクタ４９、５０を有する。
【００２６】
排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２によって導かれる排気を合流してターボチャージャ１０のタービン１２へと導く排気ジャンクション３３を備える。この排気ジャンクション３３において、第一、第二のエゼクタ４９、５０は、それぞれの流路断面積が上流側の流路断面積より小さく形成され、互いに並列に並んでタービン１２のハウジング入口１３に接続される。図４に矢印で示すように、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００２７】
過給器付きエンジン１は、過給器としてターボチャージャ１０が設けられる。ターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車（図示せず）とコンプレッサ１１の翼車（図示せず）が同軸上にて連結されている。排気のエネルギによってタービン１２の翼車が高速回転し、コンプレッサ１１の翼車がその回転により回転軸方向から吸気を吸引し、圧縮した吸気をその回転半径方向に吐出する。
【００２８】
可変容量式のターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車に排気を導く入口に図示しない可変ノズルが設けられ、この可変ノズルが回動することによってノズル面積が変えられる。
【００２９】
可変ノズルの開度は、コントローラ９によってエンジン１の運転状態に応じて制御される。これにより、可変ノズルの開度に応じてターボチャージャ１０の回転速度が調節され、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧が得られる。
【００３０】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側に導き、各気筒に還流させるようになっている。
【００３１】
ＥＧＲ装置６０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２からＥＧＲガスをそれぞれ取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を通過するＥＧＲガスをＥＧＲクーラ７０に導入するクーラ入口ジャンクション９３と、ＥＧＲクーラ７０を通過したＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０に導くＥＧＲ合流通路６４とを備える。
【００３２】
図４はＥＧＲクーラ７０の構成図であり、図５は同じくＥＧＲクーラ７０の断面図である。
【００３３】
ＥＧＲクーラ７０は、筒状のクーラハウジング７４を備え、クーラハウジング７４内に多数の冷却管（パイプ）７３が直線状に延び、互いに並列に並び、かつ互いに間隔を持つように配置される。この冷却管７３によってＥＧＲガスが流れる第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２が画成される。
【００３４】
ＥＧＲクーラ７０は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路９７を備える。この冷媒流路９７は、クーラハウジング７４の内部にて冷却管７３のまわりに設けられる。クーラハウジング７４に冷媒入口管７５と冷媒出口管７６が設けられる。この冷媒入口管７５と冷媒出口管７６は、図示しない配管を介してエンジン１の冷却水循環回路（図示せず）に接続される。エンジン１の冷却水循環回路を循環するエンジン冷却水は、冷媒入口管７５からクーラハウジング７４内の冷媒流路９７に流入し、冷媒流路９７を流れる過程で第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を流れるＥＧＲガスの熱を吸収し、冷媒出口管７６からエンジン１の冷却水循環回路へと戻される。ＥＧＲクーラ７０を通過するＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。
【００３５】
クーラハウジング７４の入口側と出口側のそれぞれにフランジ７７、７８を有する。入口側のフランジ７７には、クーラ入口ジャンクション９３を介して第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３６】
クーラ入口ジャンクション９３は、筒型のクーラ入口ハウジング９８を備える。このクーラ入口ハウジング９８は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１０１、１０２、１０３を有し、その内側に隔壁９６を有する。入口側のフランジ１０２、１０３には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３７】
クーラ入口ハウジング９８の出口側のフランジ１０３は、クーラハウジング７４の入口側のフランジ７７が接続される。
【００３８】
クーラ入口ハウジング９８の内側には、隔壁９６によって第一、第二のクーラ導入路９４、９５に仕切られる。第一、第二のクーラ導入路９４、９５は、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２にそれぞれ連通し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を構成する。換言すると、ＥＧＲクーラ７０の各冷却管７３は、第一のクーラ導入路９４に連通するものが第一のＥＧＲ冷却流路７１を画成し、第二のクーラ導入路９５に連通するものが第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成する。これにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を流れるＥＧＲガスは、第一、第二のクーラ導入路９４、９５を介して第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２へと導かれる。
【００３９】
ＥＧＲクーラ７０の第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスは、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００４０】
なお、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２が一つのＥＧＲクーラ７０に設けられる構造に限らず、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２が二つのＥＧＲクーラにそれぞれ設けられる構成としてもよい。
【００４１】
ＥＧＲ合流通路６４には、ＥＧＲガス流量検出器３とＥＧＲガス流量制御弁４が介装される。
【００４２】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２には、エンジン速度域に応じて第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気の圧力脈動が伝播する。
【００４３】
ＥＧＲジャンクション６３は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ開閉する第一、第二の逆止弁５１、５２を備える。
【００４４】
図６の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲジャンクション６３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲジャンクション６３の側面図である。
【００４５】
ＥＧＲジャンクション６３は、筒型のジャンクションハウジング１４を備える。このジャンクションハウジング１４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１５、１６を有し、その内側に隔壁１７を有する。入口側のフランジ１５には、クーラハウジング７４の出口側フランジ７８が接続される。出口側のフランジ１６には、配管（図示せず）を介してＥＧＲガス流量検出器３のフランジ３５（図７参照）が接続される。
【００４６】
ジャンクションハウジング１４の内側には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２と、ＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３とが設けられる。
【００４７】
ジャンクションハウジング１４内の上流側は、隔壁１７によって第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に仕切られる。第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２には、第一、第二の逆止弁５１、５２がそれぞれ収容される。
【００４８】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、ジャンクションハウジング１４内に介装されるバルブシート５３と、このバルブシート５３に着座する２枚のリードバルブ５４とを備える。
【００４９】
バルブシート５３は、その断面形状がＶ字形を中空構造をして、互いに傾斜するバルブシート面５５を有する。バルブシート面５５は、リードバルブ５４の端部を着座させるように環状に形成される。バルブシート面５５の内側にＥＧＲガスが通り抜ける開口（図示せず）が形成されている。
【００５０】
リードバルブ５４は、矩形のバネ板からなり、その基端部が複数のビス９１によってバルブシート５３に締結される。
【００５１】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値以下の場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力によってバルブシート面５５に着座し、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ閉塞する。
【００５２】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値を超えて高まる場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面５５から離れて、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ開通する。こうして第一、第二の逆止弁５１、５２が開弁すると、ＥＧＲガスが、図７に矢印で示すように、バルブシート５３を抜けて第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れる。
【００５３】
これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００５４】
隔壁１７は、リードバルブ５４、バルブシート５３の先端より下流方向に突出して形成される。第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れるＥＧＲガスがハウジング内壁面１８と隔壁１７に沿ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれるとともに、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の一方に伝播する排気圧力波が隔壁１７を超えて他方に伝播することを抑えられる。
【００５５】
第一、第二のクーラ導入路９４、９５、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２は、直線状にそれぞれ延び、中心線Ｏについて互いに対称的に形成される。
【００５６】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ通るＥＧＲガスは、図中矢印で示すように、第一、第二のクーラ導入路９４、９５を通ってクーラハウジング７４の入口側端部から互いに合流することなく各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２に流入し、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通って冷却された後に、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を通ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれる。
【００５７】
ここで、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の第一、第二の排気マニホールド３１、３２に接続する上流端からＥＧＲジャンクション６３における第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２（隔壁１７の先端）までの距離を第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長をＬａ、Ｌｂとする。
【００５８】
本発明は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを相違させ、その通路長差（Ｌａ−Ｌｂ）を、第一、第二の逆止弁５１、５２が開閉作動するエンジン１の定格運転時において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に伝播する排気圧力波の脈動がＥＧＲ合流端８３にて弱め合うように構成する。
【００５９】
具体的には、エンジン１の定格運転時において、第一、第二の排気マニホールド３１、３２から第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に伝播する排気圧力波の波長をλとすると、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを相違させ、その通路長差ΔＬ（＝Ｌａ−Ｌｂ）を略λ／４に設定する。
【００６０】
ここでｃを音速とし、ｆを排気圧力波の周波数とすると、排気圧力波の波長λは、次式で求められる。
λ＝ｃ／ｆ  （ｍ）
ＴｅをＥＧＲガスの温度、ＳＱＲＴを平方根とすると、音速ｃは、次式で求められる。
ｃ≒２０．０５＊ＳＱＲＴ（２７３＋Ｔｅ）  （ｍ／ｓ）
Ｍ（＝３）を第一、第二の排気マニホールド３１、３２に連通する気筒数、Ｎをエンジン１の回転数（ｒｐｍ）とすると、排気圧力波の周波数ｆは、次式で求められる。
ｆ＝Ｍ＊Ｎ／（３６０／Ｍ）＝３＊Ｎ／（３６０／３）＝Ｎ／４０  （Ｈｚ）
図１０〜１２の（ａ）図、（ｂ）図は、通路長差ΔＬを変えた場合に、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２からＥＧＲ合流端８３に伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図である。この線図の横軸はエンジン１のクランク角（ｄｅｇ）であり、縦軸は排気圧力（ＥＧＲガスの圧力）である。各図中において、１点鎖線は、平均排気圧力（平均ＥＧＲガスの圧力）を示す。
【００６１】
この排気圧力波形は、各気筒における排気行程初期に排気バルブ（図示せず）が開弁するのに伴ってシリンダから排気ポートへと流出する排気ブローダウン流によって生じる初期のピークＰ１と、このピークＰ１の後に生じる初期のボトムＢ１と、排気行程後期にピストンがシリンダを上昇することによってシリンダから排気ポートへと押し出される排気流によって生じる後期のピークＰ２と、このピークＰ２の後に生じる後期のボトムＢ２とが順に並んでいる。
【００６２】
図１０は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを相違させ、通路長差ΔＬを略λ／４に設定した場合の特性である。これに示すように、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波形どうしは、ＥＧＲ合流端８３にて、初期のピークＰ１と後期のボトムＢ２とが相殺し、後期のピークＰ２と初期のボトムＢ１とが相殺して、ＥＧＲ合流端８３に生じる排気圧力脈動が弱められる。これにより、ＥＧＲガスがＥＧＲ合流端８３からＥＧＲ合流通路６４を通って円滑に導かれる。
【００６３】
なお、通路長差ΔＬを略λ／４に設定した場合に限らず、ΔＬを１＋λ／４、２＋λ／４、３＋λ／４にそれぞれ設定した場合にも、同様の特性が得られる。
【００６４】
図１１は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを等しく設定した場合（ΔＬ＝０）の特性である。これに示すように、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波形どうしは、ＥＧＲ合流端８３にて、互いに平均圧力より高い部分と低い部分が干渉し合うが、初期のピークＰ１と後期のピークＰ２とが重なり合い、初期のボトムＢ１と後期のボトムＢ２とが重なり合うため、ＥＧＲ合流端８３に生じる排気圧力脈動が十分には弱められない。
【００６５】
図１２は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを相違させ、通路長差ΔＬを略λ／２に設定した場合の特性である。これに示すように、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波形どうしは、ＥＧＲ合流端８３にて、初期のピークＰ１どうしが重なり合い、後期のピークＰ２どうしが重なり合って、ＥＧＲ合流端８３に生じる排気圧力脈動が強められ、最も好ましい状態となる。
【００６６】
ジャンクションハウジング１４は、筒形のハウジング内壁面１８を有する。ハウジング内壁面１８の内側に画成される流路の断面積は、上流側から下流側にかけて次第に減少する。
【００６７】
流路の距離に対して流路断面積が減少する比率は、隔壁１７が設けられる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２より、隔壁１７より下流側に設けられるＥＧＲ合流端８３の方が小さくなる。
【００６８】
ハウジング内壁面１８は、中心線Ｏに対する傾斜角度θ／２が、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を画成する部位より、ＥＧＲ合流端８３を画成する部位の方が大きくなるように形成される。
【００６９】
ＥＧＲ合流端８３を画成する部位におけるハウジング内壁面１８の絞り角度θは、４５°以下の範囲で、例えば３０°程度に設定される。
【００７０】
これにより、ＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２からＥＧＲ合流端８３へと円滑に流れて、ＥＧＲガス流量検出器３へと導かれる。
【００７１】
図７の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲガス流量検出器３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲガス流量検出器３の側面図である。
【００７２】
ＥＧＲガス流量検出器３は、ＥＧＲ合流通路６４に介装される筒状のセンサハウジング３４を備え、センサハウジング３４内の圧力によりＥＧＲガスの流量を検出するようになっている。
【００７３】
センサハウジング３４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ３５、３６を有する。入口側のフランジ３５は、ジャンクションハウジング１４のフランジ１６に接続される。出口側のフランジ３６には、配管を介してＥＧＲガス流量制御弁４が接続される。
【００７４】
センサハウジング３４の内壁面９２は、絞り部３７を画成する。この絞り部３７は、その断面積が上流側からその中央部にかけて次第に減少し、その中央部から下流側にかけて次第に増大する。
【００７５】
絞り部３７の上流側には孔３８が開口し、この孔３８にその圧力を検出する高圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００７６】
絞り部３７の中央部には孔８９が開口し、この孔８９にその圧力を検出する低圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００７７】
絞り部３７の下流側には孔４４が開口し、この孔４４にその温度を検出する温度検出器（図示せず）が介装される。
【００７８】
コントローラ９は、高圧側圧力検出器と低圧側圧力検出器の検出信号を入力し、両者の圧力差に基づいてＥＧＲガスの流量を算出する。さらに、コントローラ９は、温度検出器の検出信号を入力し、検出されたＥＧＲガスの温度に基づいてＥＧＲガスの流量を補正するようになっている。
【００７９】
図８は、ＥＧＲガス流量制御弁４の斜視図である。図９は、ＥＧＲガス流量制御弁４の正面図である。
【００８０】
ＥＧＲガス流量制御弁４は、ＥＧＲガス流量検出器３から流出するＥＧＲガスを吸気マニホールド１９へと導くバルブハウジング２３と、このバルブハウジング２３内に収容されるバルブ（図示せず）と、このバルブを開閉駆動するアクチュエータ２７とを備える。
【００８１】
バルブハウジング２３は、３つのフランジ２４、２５、２６を有する。２つの入口側フランジ２４、２５は、配管を介してセンサハウジング３４の出口側のフランジ３６に接続される。バルブハウジング２３の出口側のフランジ２６は、吸気マニホールド１９に接続される。
【００８２】
ＥＧＲガス流量制御弁４が開弁すると、ＥＧＲガスが、図８に矢印で示すように、２つの入口側フランジ２４、２５の開口からバルブハウジング２３内に流入し、出口側のフランジ２６の開口から吸気マニホールド１９へと流出する。ＥＧＲガス流量制御弁４は、その開度に応じてＥＧＲガスの流量を変えるようになっている。
【００８３】
エンジン１の運転時、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。排気ジャンクション３３において、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００８４】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側からＥＧＲガスを取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側へと導入する。ＥＧＲガスが各気筒に再循環されることにより、燃焼室内での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生量が抑えられる。
【００８５】
ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７０によって冷却されることにより、吸気に対する充填効率（ＥＧＲ率）を高められるとともに、第一、第二の逆止弁５１、５２等が過熱されることを防止できる。
【００８６】
ターボチャージャ１０は、排気のエネルギによって圧縮した吸気を吸気通路２０から各気筒へと過給する。これにより、各気筒に供給される吸気中の酸素量が確保される。
【００８７】
第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。これにより、吸気マニホールド１９の吸気圧力が第一、第二の排気マニホールド３１、３２の平均排気圧力よりも高くなる高負荷運転状態でもＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００８８】
コントローラ９は、予め設定されたマップに基づきエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲガスの流量の目標値を求め、ＥＧＲガス流量検出器３を介して検出されるＥＧＲガスの流量が目標値に近づくようにＥＧＲガス流量制御弁４の開度をフィードバック制御する。
【００８９】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００９０】
本実施形態では、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路２０に還流させる多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２からそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、ＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０へと導くＥＧＲ合流通路６４と、を備え、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂが相違し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長差（Ｌａ−Ｌｂ）が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波どうしがＥＧＲジャンクション６３にて弱め合うように設定される構成する。
【００９１】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスがＥＧＲジャンクション６３にて第一、第二の逆止弁５１、５２を開弁して合流する。排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播する排気脈動圧を利用して第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁してＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００９２】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長差（Ｌａ−Ｌｂ）を、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に伝播する排気圧力波の脈動がＥＧＲジャンクション６３にて弱め合うように設定することにより、ＥＧＲガスがＥＧＲジャンクション６３からＥＧＲ合流通路６４を通って円滑に導かれ、ＥＧＲガス流量の制御精度、気筒間のバラツキが改善されるとともに、吸気に対する充填効率を高められる。
【００９３】
また、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をエンジン本体のまわりに沿って配置する場合に、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長Ｌａ、Ｌｂを等しくする構造に比べて、配管の長さを減らすことが可能となり、ＥＧＲクーラ７０を設置する自由度を高められる。
【００９４】
本実施形態では、排気圧力波の波長をλとし、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の通路長差（Ｌａ−Ｌｂ）が略λ／４以下に設定される構成とした。
【００９５】
上記構成に基づき、図１０に示すように、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２から伝播する排気圧力波形どうしは、ＥＧＲジャンクション６３にて、初期のピークＰ１と後期のボトムＢ２とが相殺し、後期のピークＰ２と初期のボトムＢ１とが相殺して、ＥＧＲジャンクション６３に生じる排気圧力脈動が有効に弱められる。これにより、ＥＧＲガスがＥＧＲジャンクション６３からＥＧＲ合流通路６４を通って円滑に導かれる。
【００９６】
本実施形態では、ＥＧＲ合流通路６４を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁４と、を備え、ＥＧＲガス流量検出器３の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁４の開度が制御される構成とする。
【００９７】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって伝播する排気脈動圧がＥＧＲジャンクション６３にて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたＥＧＲガスがＥＧＲガス流量検出器３に導かれる。これにより、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられ、ＥＧＲガスの流量の検出が安定して行われるため、ＥＧＲガス流量制御弁４を介してＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。
【００９８】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は、隔壁１７の下流側にてＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３を備え、ＥＧＲ合流端８３の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少する構成とした。
【００９９】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２からＥＧＲ合流端８３へと向かうＥＧＲガスの流れは、円滑に絞られ、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられる。
【０１００】
本実施形態では、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２と第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２とが直線状に延びる構成とした。
【０１０１】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２から第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２へと向かうＥＧＲガスは、直線状に流れ、ＥＧＲクーラ７０とＥＧＲジャンクション６３を通過するＥＧＲガスの損失抵抗を抑えられ、吸気に対する充填効率を高められる。
【０１０２】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【０１０３】
１    エンジン
３    ＥＧＲガス流量検出器
４    ＥＧＲガス流量制御弁
１０    ターボチャージャ
２０    吸気通路
３０    排気通路
３１    第一の排気マニホールド
３２    第二の排気マニホールド
５１    第一の逆止弁
５２    第二の逆止弁
６０    ＥＧＲ装置
６１    第一のＥＧＲ支流通路
６２    第二のＥＧＲ支流通路
６３    ＥＧＲジャンクション
６４    ＥＧＲ合流通路
８１    第一のＥＧＲ支流端
８２    第二のＥＧＲ支流端
８３    ＥＧＲ合流端
【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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【図７】
2012127267.tif 000009
【図８】
2012127267.tif 000010
【図９】
2012127267.tif 000011
【図１０】
2012127267.tif 000012
【図１１】
2012127267.tif 000013
【図１２】
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