(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排ガスの一部を抜き出して吸気管へ再循環するようにしたＥＧＲ装置であって、排気マニホールドを各気筒の並び方向の適宜位置に仕切部を設けてＥＧＲ専用のサブマニホールドと排気マニホールドの残りの大半の部分を成すメインマニホールドとに分割すると共に、仕切部にサブマニホールドをメインマニホールドに対し適宜に開放し得る連通手段を設け、サブマニホールドと吸気管との間をＥＧＲバルブを有するＥＧＲパイプにより接続し、サブマニホールドに対するＥＧＲパイプの接続部位を、長さの異なる複数の流路に一旦分割されてから再び合流するように形成し、吸気管に対するＥＧＲパイプの接続部位が、排ガスの流れ方向に向け先細り形状を成すテーパ部として形成されていることを特徴とするＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われている。
【０００３】
図３は前述した排ガス再循環を行うためのＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７（図３では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。
【０００４】
また、このエンジン１の各気筒７から排出された排ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００５】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、排気マニホールド９から排ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。
【０００６】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排ガス８を冷却するためのＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排ガス８とを熱交換させることにより排ガス８の温度を低下し得るようになっており、これによって、燃焼温度の低下を図り得るようにしてある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来のＥＧＲ装置においては、図４に示す如く、所定のエンジン回転数以下の高負荷領域にてターボチャージャ２による過給圧が排気圧力より高くなってしまう領域（図４中におけるクロスハッチ部分）が生じるので、排気側から吸気側へ向けて排ガス８を再循環することができなくなるという不具合があった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなる高負荷領域においても排気側から吸気側へ向けて排ガスを良好に再循環し得るＥＧＲ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排ガスの一部を抜き出して吸気管へ再循環するようにしたＥＧＲ装置であって、排気マニホールドを各気筒の並び方向の適宜位置に仕切部を設けてＥＧＲ専用のサブマニホールドと排気マニホールドの残りの大半の部分を成すメインマニホールドとに分割すると共に、仕切部にサブマニホールドをメインマニホールドに対し適宜に開放し得る連通手段を設け、サブマニホールドと吸気管との間をＥＧＲバルブを有するＥＧＲパイプにより接続し、サブマニホールドに対するＥＧＲパイプの接続部位を、長さの異なる複数の流路に一旦分割されてから再び合流するように形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、本発明では、ＥＧＲバルブを開けてＥＧＲパイプを通し排ガスの一部を再循環するに際し、高いＥＧＲ率が要求される低負荷領域にて連通手段を開けてサブマニホールドをメインマニホールドに対し開放し、全気筒の排気圧力を利用して大量の排ガス再循環を行い、ターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなって排ガスの再循環が困難となる高負荷領域では、連通手段を閉じてサブマニホールドをメインマニホールドに対し遮断し、サブマニホールドに対応した一部の気筒からの排ガスを強制的にＥＧＲパイプへと導いて必要な排ガス再循環量を安定して得られるようにする。
【００１１】
尚、排ガスの再循環を停止したい時には、連通手段によりサブマニホールドをメインマニホールドに対し開放した状態でＥＧＲバルブを閉じ、全ての気筒の排ガスが排気管へ導かれるようにすれば良い。
【００１３】
連通手段を閉じてサブマニホールドをメインマニホールドに対し遮断し、サブマニホールドから一部の気筒の排ガスを強制的にＥＧＲパイプへと導く際に、サブマニホールドに対するＥＧＲパイプの接続部位にて排ガスを長さの異なる複数の流路に分配して相互の位相をずらした状態で合流させ、これにより排ガスの脈動を相互に打ち消し合わせて小さくすることが可能となるので、排ガスが脈動により間欠的に吸気管へ導入されてその導入時点で吸気工程となっている気筒にのみ偏って排ガスが吸気されてしまうという不具合が起こらなくなる。
【００１４】
また、本発明においては、吸気管に対するＥＧＲパイプの接続部位が、排ガスの流れ方向に向け先細り形状を成すように形成されていることが好ましく、このようにすれば、吸気管に対するＥＧＲパイプの接続部位を排ガスが流れるうちに圧力が高められて脈動が抑え込まれ、結果的に排ガスの脈動を小さくすることが可能となるので、排ガスが脈動により間欠的に吸気管へ導入されてその導入時点で吸気工程となっている気筒にのみ偏って排ガスが吸気されてしまうという不具合が起こらなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１７】
図１に示す如く、本形態例においては、排気マニホールド９を各気筒７の並び方向における適宜位置に仕切部１４を設けて二つに分割し、ＥＧＲパイプ１１に連通している排気マニホールド９の一部をＥＧＲ専用のサブマニホールド９ａとして区分けすると共に、排気マニホールド９の残りの大半の部分をメインマニホールド９ｂとして区分けする。
【００１８】
ここで、図示している例の場合では、メインマニホールド９ｂに対し第１〜第５の気筒７からの排ガス８が導入され、サブマニホールド９ａに対しては第６の気筒７からの排ガス８のみが導入されるように振り分けられている。
【００１９】
更に、前記仕切部１４には、サブマニホールド９ａをメインマニホールド９ｂに対し適宜に開放し得る連通手段として開閉バルブ１５が設けられており、該開閉バルブ１５を開操作することによりサブマニホールド９ａとメインマニホールド９ｂとが連通するようにしてある。
【００２０】
また、サブマニホールド９ａに対するＥＧＲパイプ１１の接続部位は、例えば隔壁１７などにより長さの異なる複数の流路１６（図示では二つ）に一旦分割されてから再び合流するように形成されており（ＥＧＲパイプ１１自体を部分的に分岐させて各流路１６を完全に独立した配管系としても良い）、他方、吸気管４に対するＥＧＲパイプ１１の接続部位は、排ガス８の流れ方向に向け先細り形状を成すテーパ部１８として形成されている。
【００２１】
而して、ＥＧＲバルブ１２を開けてＥＧＲパイプ１１を通し排ガス８の一部を再循環するに際し、高いＥＧＲ率が要求される低負荷領域にて開閉バルブ１５を開けてサブマニホールド９ａをメインマニホールド９ｂに対し開放すると、第１〜第６の全ての気筒７の排気圧力が作用して大量の排ガス再循環が行われる。
【００２２】
また、ターボチャージャ２による過給圧が排気圧力より高くなって排ガス８の再循環が困難となる高負荷領域では、開閉バルブ１５を閉じてサブマニホールド９ａをメインマニホールド９ｂに対し遮断すると、サブマニホールド９ａに対応した第６の気筒７からの排ガス８が強制的にＥＧＲパイプ１１へ導かれることになるので、必要な排ガス再循環量を安定して得ることが可能となる。
【００２３】
即ち、あるエンジン回転数における負荷とＥＧＲ率との関係を考えた場合、先に図３で説明した従来のＥＧＲ装置では、図２中に一点鎖線Ａで示すように、負荷が上昇するにつれてＥＧＲ率が徐々に低下し、ある負荷以上で排ガス再循環が不可能になってしまい、また、開閉バルブ１５を閉じたままの状態とした場合（換言すれば連通手段のない仕切部１４を単に設けただけの場合）では、図２中に破線Ｂで示すように、常に第６の気筒７からの排ガス８のみが強制的にＥＧＲパイプ１１へ導かれ、負荷に拘らず常に一定のＥＧＲ率が確保されることになるものの、低負荷領域で要求される高いＥＧＲ率を満足することができず、寧ろ一点鎖線Ａで示す従来のＥＧＲ装置の方が低負荷領域で良好なＥＧＲ率を達成できることになってしまうので、例えば図２中にｘで示す負荷の値より低い負荷領域で開閉バルブ１５を開けて従来のＥＧＲ装置のような低負荷領域での良好なＥＧＲ率を達成し、図２中にｘで示す負荷の値より高い負荷領域では開閉バルブ１５を閉じて必要なＥＧＲ率を確保するようにしているのである。
【００２４】
尚、排ガス８の再循環を停止したい時には、開閉バルブ１５によりサブマニホールド９ａを排気マニホールド９の残りの部分に対し開放した状態でＥＧＲバルブ１２を閉じ、全ての気筒７の排ガス８が排気管１０へ導かれるようにすれば良い。
【００２５】
ここで、開閉バルブ１５を閉じてサブマニホールド９ａをメインマニホールド９ｂに対し遮断し、サブマニホールド９ａから第６の気筒７の排ガス８を強制的にＥＧＲパイプ１１へと導く際には、第６の気筒７が排気工程になる毎に排ガス８が間欠的に排出されるので、ＥＧＲパイプ１１へ排ガス８が脈動状態で流れ込むことになるが、これを脈動したまま吸気管４へ導入してしまうと、その導入時点で吸気工程となっている気筒７にのみ偏って排ガス８が吸気されてしまい、各気筒７への分配性が悪くなることが懸念される。
【００２６】
そのため、本形態例においては、サブマニホールド９ａに対するＥＧＲパイプ１１の接続部位を、長さの異なる複数の流路１６（図示では二つ）に一旦分割してから再び合流するように形成しているのであり、このようにすれば、排ガス８を長さの異なる複数の流路１６に分配して相互の位相をずらした状態で合流させることにより、各流路１６からの排ガス８の脈動を相互に打ち消し合わせて小さくすることが可能となる。
【００２７】
また、これと同様の目的で、本形態例においては、吸気管４に対するＥＧＲパイプ１１の接続部位を、排ガス８の流れ方向に向け先細り形状を成すテーパ部１８として形成しており、このようにすれば、吸気管４に対するＥＧＲパイプ１１の接続部位を排ガス８が流れるうちに流路断面積が狭められて圧力が高められ、これにより排ガス８の脈動が抑え込まれるので、結果的に排ガス８の脈動を小さくすることが可能となる。
【００２８】
ただし、これらの排ガス８の脈動を小さくするための構造は、必ず両方を採用しなければならないというものではなく、一般的にＥＧＲクーラ１３がシェル・アンド・チューブ式で形成されることからすれば、このＥＧＲクーラ１３を排ガス８が圧損を受けつつ通過することによっても脈動がかなり抑制されることになるので、何れか一方のみを採用したり、或いは、両方とも不採用としたりするケースもあり得ることは勿論である。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、ターボチャージャ２による過給圧が排気圧力より高くなって排ガス８の再循環が困難となる高負荷領域においても排気側から吸気３側へ向けて排ガス８を良好に再循環することができ、しかも、高いＥＧＲ率が要求される低負荷領域では、全気筒７の排気圧力を利用して大量の排ガス再循環を行うことができる。
【００３０】
また、特に本形態例においては、サブマニホールド９ａに対するＥＧＲパイプ１１の接続部位にて排ガス８を長さの異なる複数の流路１６に分配して相互の位相をずらした状態で合流させ、これにより排ガス８の脈動を相互に打ち消し合わせて小さくすることができ、しかも、吸気管４に対するＥＧＲパイプ１１の接続部位にて排ガス８の流れ方向に流路断面積を狭めて圧力を高め、これにより排ガス８の脈動を抑え込んで小さくすることもできるので、排ガス８が脈動により間欠的に吸気管４へ導入されてその導入時点で吸気工程となっている気筒７にのみ偏って排ガス８が吸気されてしまうという不具合を回避することができ、再循環された排ガス８の各気筒７への分配性を大幅に向上することができる。
【００３１】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、連通手段は開閉バルブとする以外にダンパ機構などを採用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３３】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、ターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなって排ガスの再循環が困難となる高負荷領域においても排気側から吸気側へ向けて排ガスを良好に再循環することができ、しかも、高いＥＧＲ率が要求される低負荷領域では、全気筒の排気圧力を利用して大量の排ガス再循環を行うことができる。
【００３４】
（ＩＩ）また、サブマニホールドに対するＥＧＲパイプの接続部位にて排ガスを長さの異なる複数の流路に分配して相互の位相をずらした状態で合流させ、これにより排ガスの脈動を相互に打ち消し合わせて小さくすることができるので、排ガスが脈動により間欠的に吸気管へ導入されてその導入時点で吸気工程となっている気筒にのみ偏って排ガスが吸気されてしまうという不具合を回避することができ、再循環された排ガスの各気筒への分配性を大幅に向上することができる。
【００３５】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、吸気管に対するＥＧＲパイプの接続部位にて排ガスの流れ方向に流路断面積を狭めて圧力を高め、これにより排ガスの脈動を抑え込んで小さくすることができるので、排ガスが脈動により間欠的に吸気管へ導入されてその導入時点で吸気工程となっている気筒にのみ偏って排ガスが吸気されてしまうという不具合を回避することができ、再循環された排ガスの各気筒への分配性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】あるエンジン回転数における負荷とＥＧＲ率との関係を示すグラフである。
【図３】従来のＥＧＲ装置の一例を示す概略図である。
【図４】過給圧が排気圧力より高くなる領域を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
１  エンジン
２  ターボチャージャ
４  吸気管
７  気筒
８  排ガス
９  排気マニホールド
９ａ  サブマニホールド
９ｂ  メインマニホールド
１１  ＥＧＲパイプ
１２  ＥＧＲバルブ
１４  仕切部
１５  開閉バルブ（連通手段）
１６  流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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