(57)【要約】  本発明の目的は、新気とＥＧＲガスの混合効率の向上したＥＧＲガス混合装置を提供することにある。  ＥＧＲガス混合装置は、吸気管(１)を流れる新気と、ＥＧＲ通路(１２)を流れるＥＧＲガスとを混合する。ＥＧＲ通路(１２)を構成するＥＧＲ配管(１２ａ)の先端は、吸気管(１)に対して、先端が突出するように配置される。傾斜板(１９)は、ＥＧＲ通路(１２)の出口の対面側に設けられ、ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜した板材である。吸気管の上流から下流に向けて見たときに、ＥＧＲガス配管の突き出し部と、傾斜板(１９)の少なくとも一部が重なっているように、傾斜板(１９)が配置される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
新気通路を流れる新気と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスとを混合するＥＧＲガス混合装置であって、
前記ＥＧＲ通路は、前記新気通路に対して、前記ＥＧＲ通路の先端が突出するように配置され、
前記ＥＧＲ通路の出口の対面側に設けられ、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜した混合促進部材を備えたことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項２】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記新気通路の上流から下流に向けて見たときに、前記ＥＧＲガス通路の突き出し部と、前記混合促進部材の少なくとも一部が重なっていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項３】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、楕円形状であり、
前記ＥＧＲガス通路の出口から流出するＥＧＲガスの流れ方向において、前記ＥＧＲガス通路の出口の投影面の外径よりも、前記混合促進部材のＥＧＲガスの流れ方向の外径が小さいことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項４】
請求項３記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記ＥＧＲガス通路の出口から流出するＥＧＲガスの流れ方向において、前記ＥＧＲガス通路の出口の投影面の内径よりも、前記混合促進部材のＥＧＲガスの流れ方向の外径が大きいことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項５】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、上流側の端面が鋭角であることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項６】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、上流側の幅が下流側の幅より広いことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項７】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材の傾斜角が可変する傾斜角可変手段を備え、
エンジンの運転状態により前記混合促進部材の傾斜角を変えることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項８】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、前記ＥＧＲガス通路の軸方向に伸びた支持体によって、前記ＥＧＲガス通路と繋がっていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項９】
請求項８記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記支持体は、前記混合促進部材に設けた板バネと、前記ＥＧＲガス通路に設けた板バネ受け構造とで構成され、
前記板バネを前記板バネ受け構造にかみ合わせることで、前記混合促進部材を固定することを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項１０】
請求項８記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、前記新気通路と、前記新気通路の下流に位置する吸気通路との接合面に挟むリング状構造体から通路内に伸びた支持体に取り付けられていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記リング状構造体と、前記支持体と、前記混合促進部材は、一体に形成されていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項１２】
請求項８記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、前記新気通路と、前記新気通路の下流に位置する吸気通路との接合面に取り付けるガスケット内に一体で形成されていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【請求項１３】
請求項１記載のＥＧＲガス混合装置において、
前記混合促進部材は、前記新気通路の下流に位置する吸気通路の管壁からこの吸気通路内に向けて伸びる支持体と繋がっていることを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガス混合装置に係り、特に、エンジンに用いるに好適なＥＧＲガス混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の吸気管内へ排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を導入する排気還流装置としては、例えば、特許第３２９２９４５号公報記載のように、排気管と吸気管を連結するＥＧＲ配管と、ＥＧＲ配管に設けたＥＧＲバルブ、吸気管に設けたスロットルバルブによって構成されるものが知られている。この構成において、ＥＧＲバルブが開弁すると、排気管より排出ガスの一部がＥＧＲ配管を通って吸気管内へ流入する。吸気管内に入った排気ガスは、吸入空気と共に、エンジン内へ導かれる。【０００３】
エンジンは、一般的にはシリンダが複数ある，いわゆる多気筒エンジンの構成となるが、各気筒に導入されるＥＧＲガスの量にばらつきがあると、各気筒の燃焼時間にばらつきが生じ、振動や騒音が大きくなるという問題がある。この問題を回避するには、吸入空気とＥＧＲガスを、エンジン気筒に入る前にできるだけ均質に混ぜることが必要である。【０００４】
そこで、ＥＧＲガスと吸入空気を混ぜる技術としては、例えば、特開２０００−７３８７７号公報記載のように、吸気管の壁面に突起物を設けることで、吸気管内のガス流れを偏向させ、吸入空気とＥＧＲガスの混合を図るものが知られている。【０００５】
【特許文献１】特許第３２９２９４５号公報
【特許文献２】特開２０００−７３８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２０００−７３８７７号公報記載の方式では、吸気管壁の突起物から離れた断面位置では、突起物による混合作用が弱く、混合が不充分となるという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、新気とＥＧＲガスの混合効率の向上したＥＧＲガス混合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、新気通路を流れる新気と、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスとを混合するＥＧＲガス混合装置であって、前記ＥＧＲ通路は、前記新気通路に対して、前記ＥＧＲ通路の先端が突出するように配置され、前記ＥＧＲ通路の出口の対面側に設けられ、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜した混合促進部材を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、新気とＥＧＲガスの混合効率を向上し得るものとなる。【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記新気通路の上流から下流に向けて見たときに、前記ＥＧＲガス通路の突き出し部と、前記混合促進部材の少なくとも一部が重なっているものである。【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材は、楕円形状であり、前記ＥＧＲガス通路の出口から流出するＥＧＲガスの流れ方向において、前記ＥＧＲガス通路の出口の投影面の外径よりも、前記混合促進部材のＥＧＲガスの流れ方向の外径が小さいものである。【００１１】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記ＥＧＲガス通路の出口から流出するＥＧＲガスの流れ方向において、前記ＥＧＲガス通路の出口の投影面の内径よりも、前記混合促進部材のＥＧＲガスの流れ方向の外径が大きいものである。【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材は、上流側の端面を鋭角としたものである。【００１３】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材は、上流側の幅が下流側の幅より広いものである。【００１４】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材の傾斜角が可変する傾斜角可変手段を備え、エンジンの運転状態により前記混合促進部材の傾斜角を変えるものである。【００１５】
（８）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材は、前記ＥＧＲガス通路の軸方向に伸びた支持体によって、前記ＥＧＲガス通路と繋がっているものである。【００１６】
（９）上記（８）において、好ましくは、前記支持体は、前記混合促進部材に設けた板バネと、前記ＥＧＲガス通路に設けた板バネ受け構造とで構成され、前記板バネを前記板バネ受け構造にかみ合わせることで、前記混合促進部材を固定するようにしたものである。【００１７】
（１０）上記（８）において、好ましくは、前記混合促進部材は、前記新気通路と、前記新気通路の下流に位置する吸気通路との接合面に挟むリング状構造体から通路内に伸びた支持体に取り付けられているものである。【００１８】
（１１）上記（１０）において、好ましくは、前記リング状構造体と、前記支持体と、前記混合促進部材は、一体に形成されているものである。【００１９】
（１２）上記（８）において、好ましくは、前記混合促進部材は、前記新気通路と、前記新気通路の下流に位置する吸気通路との接合面に取り付けるガスケット内に一体で形成されているものである。【００２０】
（１３）上記（１）において、好ましくは、前記混合促進部材は、前記新気通路の下流に位置する吸気通路の管壁からこの吸気通路内に向けて伸びる支持体と繋がっているものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、吸気管の圧力損失が小さく、新気とＥＧＲガスの混合効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンの構成をシステム図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置であるＥＧＲガス混合器の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置であるＥＧＲガス混合器の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板における圧力分布を示す説明図である。
【図５】図５は、傾斜板がない場合の脈動の影響の説明図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置における脈動の影響の説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の上流側端部構造を示す側面図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第１の構成を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第１の構成における配置について説明するための底面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第２の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第１の取付構造を示す部分断面の斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す部分断面の斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す分解斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す要部拡大斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第３の取付構造を示す分解斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第４の取付構造を示す分解斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第５の取付構造を示す分解斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第６の取付構造を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の第２の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第２の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いるＥＧＲ配管の構成を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明の第３の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の第４の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の第４の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す底面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ａ，１ｃ…吸気ダクト
４…ＥＧＲ混合器
１２ａ…ＥＧＲ配管
１７…スロットルバルブ
１８…ＥＧＲバルブ
１９…傾斜板
１９ａ…支持体
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図１〜図１８を用いて、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンのシステム構成について説明する。図１では、ディーゼルエンジンの燃焼室及び吸気系配管、排気系配管の構成を示している。  
図１は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンの構成をシステム図である。【００２５】
エンジンのシリンダ５には、吸気弁６と、排気弁９と、ピストン７と、燃料インジェクタ８とが備えられている。エンジンの吸気系は、吸気管１と、ターボチャージャの圧縮機２と、インタークーラ３と、スロットルバルブ１７とを備える。エンジンの排気系は、ターボチャージャのタービン１１と、ディーゼル・パーティクル・フィルター（ＤＰＦ）１３と、ＮＯｘ触媒１４と、テールパイプ１５とを備える。また、エンジンの吸気系と排気系の間には、ＥＧＲ管１２と、ＥＧＲクーラ１６と、ＥＧＲバルブ１８と、本実施形態による傾斜板１９とが備えられる。なお、スロットルバルブ１７と、ＥＧＲバルブ１８と、傾斜板１９とは、ＥＧＲ混合器４に設けられている。【００２６】
吸気弁６が開き、ピストン７が下がると、シリンダ５の内部が負圧となる。その結果、外気が、図示しないエアークリーナを通過後、吸気管１，圧縮機２，インタークーラ３，ＥＧＲ混合器４を通って、エンジンシリンダ５内へ導入される。その後、吸気弁６が閉じ、ピストン７が上昇すると、シリンダ５内の空気が圧縮され、温度が上昇する。ピストン７が上死点近傍になるタイミングで、燃料インジェクタ８により微細化した燃料が噴射される。燃料は、シリンダ５内の高温の空気と混ざり混合気が形成され、この混合気がシリンダ５内の熱を受けて自己着火する。混合気の着火により、シリンダ５内の圧力・温度が上昇し、ピストン７が下がることで、エンジンから出力が得られる。ピストン７が下死点になったタイミングで排気弁９が開き、シリンダ５内の排ガスが排気管１０に排出される。【００２７】
排気管１０に排出された排ガスは、ＥＧＲ管１２とタービン１１に分配される。タービン１１に分配された排ガスは、ディーゼル・パーティクル・フィルター（ＤＰＦ）１３，ＮＯｘ触媒１４によって、排ガス中の粒子生成物（ＰＭ）及びＮＯｘが浄化され、テールパイプ１５より大気に排出される。一方、ＥＧＲ管１２に分配された排ガスは、ＥＧＲクーラ１６によって冷却された後、ＥＧＲ混合器４によってインタークーラ３を通ってきた新気と混合し、エンジンシリンダ５内に導かれる。すなわち、本実施例では吸気管１，ＥＧＲ混合器４，排気管１０，ＥＧＲ管１２，ＥＧＲクーラ１６によって、排ガスの一部をシリンダ内に戻す排ガス再循環（ＥＧＲ）システムを構成している。【００２８】
このようにシリンダ内に排ガスを混ぜることで、シリンダ内の燃焼が緩やかになり、エンジンから排出されるＮＯｘを低減することができる。また、シリンダ内に導入するＥＧＲガスの量やＥＧＲ率（シリンダに導入するＥＧＲガス質量／シリンダに導入する新気質量）を調整することで、運転状態（エンジン回転数やエンジン負荷）が変わった場合でも、低ＮＯｘとエンジンの運転性を保つことが可能である。より具体的には、エンジンの要求負荷が高まり、シリンダ内に噴射される燃料量が増える場合には、シリンダに導入するＥＧＲガスを増やして、燃焼温度の上昇を防ぎ、ＮＯｘ排出の増加を防止する。一方、エンジンの要求負荷が低いときには、シリンダに導入するＥＧＲガス量が少なくして、過度のＥＧＲが導入されることによって、エンジン燃焼が不安定となるのを回避する。【００２９】
シリンダ内に導入するＥＧＲガスの量やＥＧＲ率は、ＥＧＲ混合器４に設けたスロットルバルブ１７とＥＧＲバルブ１８の開度の調整によって行われる。具体的には、ＥＧＲ流量を増やしたいときには、スロットルバルブ１７を閉じる方向に動かし、ＥＧＲバルブ１８を開く方向に動かす。また逆に、ＥＧＲ流量を減らしたい場合には、スロットルバルブ１７を開く方向に動かし、ＥＧＲバルブ１８を閉じる方向に動かす。バルブ１７，１８の開度制御は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０によって適宜行われる。【００３０】
ＥＧＲ混合器４では、新気とＥＧＲガスを均質に混ぜる必要がある。この理由は、多くのディーゼルエンジンでは４気筒以上の構成となり、この場合、新気とＥＧＲガスの混合が不充分であると、それぞれの気筒に導入されるＥＧＲガス量が不均一になる。新気に対するＥＧＲの量が多いほど燃焼速度が緩慢になるため、各気筒のＥＧＲガス量にばらつきがあると、気筒毎の燃焼速度に差異が生じ、エンジンの振動や騒音が大きくなる。また、ＥＧＲガス量の少ない気筒では、燃焼が比較的急速になることからＮＯｘが多く排出されたり、ＥＧＲガスの多い気筒では燃焼温度が下がるためＰＭが多く排出されたりして、排ガスの浄化が不充分となる。新気とＥＧＲガスを均質に混ぜるために、本実施形態では、ＥＧＲ混合器４に、傾斜板１９を備えている。【００３１】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置であるＥＧＲガス混合器４の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置であるＥＧＲガス混合器の構成を示す断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置であるＥＧＲガス混合器の構成を示す斜視図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。【００３２】
図２に示すように、ＥＧＲガス混合器４は、吸気ダクト１ａの側面から、ＥＧＲガス配管１２ａの先端が吸気ダクト１の内部に挿入されている。また、ＥＧＲガス配管１２ａの出口は、吸気ダクト１ａの下流側に開口している。吸気ダクト１ａの上流側には、スロットルバルブ１７が設けられている。また、ＥＧＲガス配管１２ａには、ＥＧＲバルブ１８が設けられている。スロットルバルブ１７及びＥＧＲバルブ１８はバタフライ弁であり、その軸は図示しないモータ回転軸と連結している。スロットルバルブ１７及びＥＧＲバルブ１８の開度は、図１に示したＥＣＵ２０の指令によって、それぞれ設定される。【００３３】
ＥＧＲガス配管１２ａの開口部の下流側に、吸気ダクト１ｃの管軸に対して角度θ１傾けた傾斜板１９が設けられている。角度θ１は、例えば、４５度である。傾斜板１９は、図３に示すように、例えば楕円形の板に支持軸１９ａを取り付けた構造で、支持軸１９ａの両端が吸気ダクト１ｃの管壁に固定されている。【００３４】
ここで、スロットルバルブ１７の位置における吸気ダクト１ａの開口面積と、ＥＧＲガス配管１２ａの位置における吸気ダクト１ａの開口面積とはほぼ等しくなっており、吸気ダクト１ａにＥＧＲガス配管１２ａを挿入したことで、圧力損失が生じないような寸法となっている。すなわち、スロットルバルブ１７の位置における吸気ダクト１ａの内径をＲ１とし、ＥＧＲガス配管１２ａの挿入位置における吸気ダクト１ａの内径をＲ２とし、ＥＧＲガス配管１２ａの外径をＲ３とするとき、（π・Ｒ２２）−（π・Ｒ３２）＞（π・Ｒ１２）としている。具体的には、たとえば、ディゼルエンジンの排気量を１００００ｃｃとするとき、Ｒ１＝３５ｍｍ，Ｒ２＝４０ｍｍ，Ｒ３＝１５ｍｍとしている。【００３５】
また、傾斜板１９は、吸気ダクト１ａの管軸方向に対して、ＥＧＲガス配管１２ａの出口部分の投影面内に収まる寸法となっている。すなわち、楕円形状の傾斜板１９の短辺の長さは、２・Ｒ３以下となっている。また、傾斜板１９は、吸気ダクト１ａの管軸方向に対して、ＥＧＲガス配管１２ａの出口部分の開口部の寸法以上となっている。すなわち、ＥＧＲガス配管１２ａの出口部分の開口部の内径をＲ４とすると、楕円形状の傾斜板１９の短辺の長さは、２・Ｒ４以上となっている。具体的には、ＥＧＲガス配管１２ａの出口部分の外径Ｒ３が１５ｍｍで、出口部分の開口部の内径Ｒ４が１４ｍｍのとき、楕円形状の傾斜板１９の短辺の長さは、３０ｍｍとしている。傾斜板１９の傾斜角度θ１は、４５度としているので、楕円形状の傾斜板１９の長辺の長さは、４２ｍｍとしている。【００３６】
次に、図２を用いて、ＥＧＲガス混合器４の動作について説明する。エンジン内にＥＧＲガスを導入する場合には、導入するＥＧＲ流量によってスロットルバルブ１７とＥＧＲバルブ１８が、ＥＣＵからの指令によって予め決められた適切な角度に設定される。通常、ＥＧＲ率を高めたい場合には、スロットルバルブ１７をより閉める方向に設定し、かつ、ＥＧＲバルブ１８をより開ける方向に設定する。逆に、ＥＧＲ率を低くしたい場合には、スロットルバルブ１７をより開ける方向に設定し、かつ、ＥＧＲバルブ１８をより閉める方向に設定する。【００３７】
エンジンのピストンが下がることによる吸引力によって、ＥＧＲガス混合器４内にインタークーラ３を通過した新気が流入する。新気がスロットルバルブ１７の開口部を通過する時に、スロットルバルブ１７の絞り効果により、新気の圧力が低下する。これによって、スロットルバルブ１７の下流側はＥＧＲ管１２ａ内の圧力（概ね大気圧）に比べ低くなり、ＥＧＲ配管１２ａよりＥＧＲガス混合器４内へＥＧＲガスが引き込まれる。引き込まれたＥＧＲガスはＥＧＲ配管１２の出口より吸気ダクト１ａの内部に流入し、傾斜板１９に衝突する。【００３８】
ディーゼルエンジンにおいては、スロットルバルブ１７は、デフォルト位置では、図中に実線で示すように、吸気ダクト１ａの管軸に平行となっている。このとき、ＥＧＲバルブ１８は、図中に実線で示すように、吸気ダクト１ａの管軸にほぼ垂直となり、ＥＧＲ配管１２ａを全閉状態としている。一方、ディーゼルエンジンにおいては、スロットルバルブ１７は、デフォルト位置では、図中に破線で示すように、吸気ダクト１ａの管軸にほ垂直となり、全閉付近のアイドル開度となっている。このとき、ＥＧＲバルブ１８は、図中に実線で示すように、吸気ダクト１ａの管軸にほぼ垂直となり、ＥＧＲ配管１２ａを全閉状態としている。【００３９】
ここで、図４を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の機能について説明する。  
図４は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板における圧力分布を示す説明図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。【００４０】
図４は、ＥＧＲガスが傾斜板１９に衝突した場合の圧力分布を示している。傾斜板１９の上流側の表面近傍は、流れの淀み点となるため動圧が低下し、この結果、ベルヌイの定理（流れに沿っては、動圧と静圧の和が一定）に従い、静圧が上昇し、高圧となる。一方、傾斜板１９の下流側の表面近傍は、ＥＧＲガスが到達しにくいため静圧が低下し、低圧となる。これによって、高圧となる傾斜板１９の上流側から低圧となる傾斜板１９の下流側に向かって、ガスが流れ込むため、傾斜板１９の下流側に縦方向の渦ＬＷが生成する。この縦渦ＬＷは、ＥＧＲガス混合器４の周縁部にある新気を中心部に運び、また中心部にあるＥＧＲガスを周縁部に運ぶ効果がある。これによって傾斜板１９の下流側で新気とＥＧＲガスの混合が速やかに行われる。これにより、エンジンの各気筒には、同じ混合割合のＥＧＲガスが供給されることになり、エンジンの振動，騒音低減や排ガスのクリーン化が可能となる。【００４１】
ＥＧＲガスの混合率が最も高いのは、傾斜板１９の角度θ１が４５度の時である。４５度より小さい場合も、大きい場合も、傾斜板１９の上流と下流の圧力差が、角度が４５度の時に比べて減少する。【００４２】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の機能について説明する。  
図５は、傾斜板がない場合の脈動の影響の説明図である。図６は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置における脈動の影響の説明図である。【００４３】
ＮＯｘ低減のためには、できるだけ多くのＥＧＲガスをエンジンのシリンダ内に供給することが必要である。ここで、エンジンの吸気ダクト内の流れは一定ではなく、時間的に速度の大きさや方向が変化する、いわゆる脈動流となる。特にエンジンが高負荷で、低回転数の場合には吸気ダクト内で逆流が発生する。【００４４】
図５の左側の図は、傾斜板がない場合の脈動の影響を示している。図５の右側の図は、傾斜板がない場合のＥＧＲガス流量ＱEGRを示している。なお、図５の右側の図において、横軸は、時間を示している。【００４５】
図５の左側に示すように、吸気ダクト内に脈動Ｐが生じると、傾斜板がない場合には、その脈動はＥＧＲ配管内に伝わり、ＥＧＲ配管内のガスも脈動となる。すなわち、ＥＧＰ配管内のガスが逆流となる場合がある。その結果、ＥＧＲ配管内のＥＧＲガス流量ＱEGRの時間変化は、図５の右側に示すようになる。すなわち、脈動ＰによってＥＧＲ配管内で逆流が生じる結果、平均のＥＧＲガス流量ＱAV1は低下する。【００４６】
一方、本実施形態では、図６の左側に示すように、ＥＧＲ配管の開口部の対面側に遮蔽板１９を設置するため、吸気ダクト１ｃ内で逆流が発生しても、その流れは遮蔽板１９によってせき止められ、ＥＧＲ配管１２ａの内部には逆流が発生しない。その結果、ＥＧＲ配管内のＥＧＲガス流量の時間変化は、図６の右側に示すようになる。すなわち、ＥＧＲ配管内に逆流生じないため、平均のＥＧＲ流量ＱAV2は、図５の左側に示した傾斜板がない場合に比べ多くなる。平均のＥＧＲ流量ＱAV2は、ＥＧＲ流量ＱAV1に対して、１０〜１５％増加する。【００４７】
すなわち、本実施形態によって、新気とＥＧＲガスを効率良く混合できるだけではなく、エンジンが高負荷で、低回転数の脈動の条件下においては、エミッションが発生しやすい訳であるが、この場合でも、従来よりも多くのＥＧＲガスをシリンダに供給できるので、エンジンのエミッション低減が可能となる。【００４８】
なお、ガソリンエンジン、ガスエンジンにおいても、シリンダ内にＥＧＲガスを導入してＮｏｘ低減を行うことが知られている。本実施例においては、ディーゼルエンジンを例にして説明したが、本発明はディーゼルエンジンに限定するものではなく、本実施例で示したＥＧＲガスと新気の混合手段は、ガソリンエンジンやガスエンジンに対しても同様に実施可能である。【００４９】
次に、図７を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の上流側端部構造について説明する。  
図７は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の上流側端部構造を示す側面図である。【００５０】
本実施形態においては、図７の左側に示すように、傾斜板１９の上流側端面部の形状を、ナイフエッジ状にしている。これは、ＥＧＲガス中にはすすやオイルなどが含まれているため、図７の右側に示すように、傾斜板１９’の上流側端面部の形状を矩形状にしておくと、堆積物７０が生成される可能性がある。堆積物７０が生成されると、流路の断面積が減少して圧力損失が増えるなどの問題がある。そこで、図７の左側に示すナイフエッジ状として、堆積物の生成を防ぐようにしている。【００５１】
次に、図８〜図１０を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の形状について説明する。  
図８は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第１の構成を示す斜視図である。図９は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第１の構成における配置について説明するための底面図である。図１０は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の他の第２の構成を示す斜視図である。なお、図３と同一符号は、同一部分を示している。【００５２】
傾斜板１９の形状は、図３に示した楕円形に限らず、他の形状でも同様の混合促進効果が得られる。【００５３】
図８は、傾斜板１９Ａを長方形としたものである。傾斜板１９Ａを長方形とすることで、楕円形状の傾斜板よりは、加工性が向上する。また、傾斜板１９Ａを長方形とすることで、流れに沿う方向の側面の端面１９ｃが直線となるため、この直線部分で流れが剥離して渦が生じるため、混合効率を向上することができる。【００５４】
ここで、図９を用いて、傾斜板１９Ａと、ＥＧＲ配管１２ａの吹き出し口１２ｂとの位置関係について説明する。図９は、吸気ダクトの下流側からＥＧＲ配管方向を見た図である。図３に示した楕円形の傾斜板１９を用いた場合には、傾斜板１９は、ＥＧＲ配管１２ａの吹き出し口の全域に重なるように、設置されている。【００５５】
それに対して、図９の左側では、傾斜板１９Ａを小型化して、吹き出し口１２ｂの流れに直角方向の面積（吹き出し口１２ｂの流れ方向の投影面の面積）よりも、小さくして、吹き出し口１２ｂの内部に収まるように配置している。このような配置とすることで、圧力損失を低減することができる。【００５６】
一方、図９の右側では、傾斜板１９Ａ’は、吹き出し口１２ｂの流れに直角方向の面積よりも、大きくして、吹き出し口１２ｂと重なるように配置している。このような配置とすることで、図９左側よりも圧力損失は大きくなるものの、混合効率を高めることができる。【００５７】
図９のように、ＥＧＲ配管１２ａの吹き出し口１２ｂの一部に重なるように、その下流側に傾斜板１９Ａ，１９Ａ’を設けることで、ＥＧＲ配管１２ａから吹き出したＥＧＲガスの少なくとも一部が、傾斜板１９Ａ，１９Ａ’に衝突することで、ＥＧＲガスと新気の旋回流れを作り混合を図ることができる。すなわち、傾斜板１９Ａ，１９Ａ’は、吸気ダクト下流から管軸に沿って見たときに、ＥＧＲ配管の出口断面と、傾斜板の少なくとも一部が重なって見えるように配置すればよいものである。【００５８】
次に、図１０に示すように、傾斜板１９Ｂは、三角形状としてもよいものである。三角形の傾斜板１９Ｂのように、傾斜板の幅が上下で異なる場合には、幅の狭い方が流れの下流側へ向くように、傾斜板を取り付ける。これは、傾斜板の上流側の幅が下流側の幅に対して広い場合には、傾斜板１９Ｂの上面（ＥＧＲガスが衝突する面）において、上流部に生成された低圧部Ｌが生成され、三角形の鋭角方向の下流部から、この低圧部Ｌの方向に流れ込み（矢印Ｆ２）が生じるため、傾斜板１９Ｂの後流での渦の生成が活発となり、混合効率が向上するためである。また、流れに沿う方向の側面の端面１９ｃが直線となるため、この直線部分で流れが剥離して渦が生じるため、混合効率を向上することができる。【００５９】
なお、傾斜板１９の形状としては、その他、円形，多角形などを用いることもできる。【００６０】
次に、図１１〜図１８を用いて、本実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の吸気ダクト内への取付構造について説明する。  
図１１は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第１の取付構造を示す部分断面の斜視図である。図１２は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す部分断面の斜視図である。図１３は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す分解斜視図である。図１４は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第２の取付構造を示す要部拡大斜視図である。図１５は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第３の取付構造を示す分解斜視図である。図１６は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第４の取付構造を示す分解斜視図である。図１７は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第５の取付構造を示す分解斜視図である。図１８は、本発明の第１の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いる傾斜板の第６の取付構造を示す斜視図である。なお、図１〜３と同一符号は、同一部分を示している。また、傾斜板の形状としては、楕円形状のものについて説明するが、他の形状のものにも適用できるものである。【００６１】
第１の取付構造は、図１１に示すように、ＥＧＲ配管１２ａのＥＧＲバルブ軸１８ａに、傾斜板１９の支持体１９ａを取り付けたものである。傾斜板１９の支持体１９ａの上端部が環状部１９ｒとなっており、この環状部１９ｒにＥＧＲバルブの軸１８ａを貫通させる。また、支持体１９ａには、ステップ状の切欠き１９ｓが設けられている。この切欠き１９ｓで、ＥＧＲ配管１２ａを受ける構造とすることで、支持体１９ａの振れを抑えることができる。支持体１９ａの傾斜板側の端部は斜面部１９ｔとなっており、この斜面部１９ｔに傾斜板１９を密着させ、ピン１９ｐによって傾斜板１９を支持体１９ａに固定する。なお、支持体１９ａには、ザグリ穴が形成され、このザグリ穴の中にピン１９ｐは埋め込まれるように配置される。【００６２】
この取付構造によると、傾斜板１９の支持体１９ａが吸気ダクト１ａの軸方向に対して平行になっているため、吸気ダクト内の圧力損失が比較的少なくすることができる。【００６３】
第２の取付構造は、図１２〜図１４に示すようになっている。すなわち、図１２に示すように、傾斜板１９は、板バネ状の支持体１９ｍ，１９ｎ１，１９ｎ２によって、ＥＧＲ配管１２ａの下流部に設置される。【００６４】
図１３に示すように、板バネ状の支持体１９ｍには、スリット状の穴ＳＬが設けられている。ＥＧＲ配管１２ａに固定された支持棒１２ｍをこのスリット穴ＳＬ内へ嵌め込まれる。【００６５】
また、図１４に示すように、板バネ状の支持体１９ｎ１，１９ｎ２の先端はフック部１９ｎ３になっている。このフック部１９ｎ３をＥＧＲ弁の軸周りに設けた溝部１２ａ２に引っかけることで、傾斜板１９をＥＧＲ配管の下流部に固定する。【００６６】
この取付構造によると、傾斜板とバネ状の支持体をプレス加工により一体形成することが可能であり、製作コストを低減することができる。【００６７】
第３の取付構造は、図１５に示すように、傾斜板１９の支持体に環状部１９ｖを設けている。一方、吸気ダクト１ｃ側のフランジに溝４２を設けて、この溝４２に傾斜板１９の環状支持体１９５を嵌め込むようにする。また、フランジの溝部４２にピン４３を設け、傾斜板１９の環状支持体１９ｖに切欠き４４を設けて、この切欠き４４にフランジ部のピン４３を嵌め込むようにする。これにより、傾斜板１９の回転方向の位置決めを正確に行い、また振動などによる位置ずれを防ぐことができる。なお、環状部１９ｖを嵌め込む環状部は、吸気ダクト１ａの下端側に設けるようにしてもよいものである。【００６８】
この取付構造によると、プレス加工によって傾斜板と支持体を一体に成型することで、製作コストを低くできる。【００６９】
第４の取付構造は、図１６に示すように、吸気ダクト１ａと吸気ダクト１ｃとの間に挿入するガスケット４５に、傾斜板１９を一体形成したものである。【００７０】
この取付構造によると、ガスケット４５と傾斜板１９を一体とすることで、より一層の低コスト化が可能となる。【００７１】
第５の取付構造は、図１７に示すように、吸気ダクト１ｃに、支持体１９ｂを用いて傾斜板１９を固定するようにしたものである。ＥＧＲ配管１２ａを有する吸気ダクト１ａをＥＧＲモジュールとし、傾斜板１９を有する吸気ダクト１ｃを混合モジュールとして、両者を別体とすることで、例えば既存のエンジンに混合モジュールを追加するだけでＥＧＲガスの混合を向上することができる。また、種々の大きさ・形状の混合モジュールを予め用意しておくことで、様々なエンジンに対して容易に混合モジュールを取り付けることが可能である。【００７２】
第６の取付構造は、図１８に示すように、傾斜板１９と、傾斜板１９の支持体１９ｂと、吸気ダクト１ｃ’とを鋳物で一体成型して、混合モジュールを構成したものである。このような構造とすることで、混合モジュールの低コスト化を図ることができる。【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＧＲガス通路の出口対面側にＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜した混合促進部材を設けることによって、混合促進部材の下流側に縦渦が形成され、この縦渦によって新気とＥＧＲガスとの混合が促進される。これによって、エンジンの各気筒に分配されるＥＧＲガス量が均一化され、エンジンの騒音、振動の低減や、エミッションの低減が可能となる。【００７４】
さらに、吸気ダクトの上流から下流に向けて見たときに、ＥＧＲガス通路の突き出し部と混合促進部材の少なくとも一部が重なるように構成することで、混合促進部材による吸気ダクトの通路面積の減少を少なくでき、ガスの圧力損失を低くできる。【００７５】
次に、図１９及び図２０を用いて、本発明の第２の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成について説明する。本実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンのシステム構成は、図１に示したものと同様である。  
図１９は、本発明の第２の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。図２０は、本発明の第２の実施形態によるＥＧＲガス混合装置に用いるＥＧＲ配管の構成を示す斜視図である。なお、図１〜３と同一符号は、同一部分を示している。また、傾斜板の形状としては、楕円形状や他の形状のものにも適用できるものである。【００７６】
図１９に示すように、ＥＧＲ配管１２ａ’は吸気ダクト１ｃに対して、直角に挿入されている。図２０に示すように、ＥＧＲ配管１２ａ’は、パイプの先端を斜めに切り落とした形状となっている。ＥＧＲ配管１２ａ’の開口部は、吸気ダクト１ｃの下流に向いている。この開口部の下流側に、傾斜板１９が設けられている。【００７７】
以上説明したように、本実施形態によっても、新気とＥＧＲガスとの混合効率が向上し、エンジンの各気筒に分配されるＥＧＲガス量が均一化され、エンジンの騒音、振動の低減や、エミッションの低減が可能となる。さらに、混合促進部材による吸気ダクトの通路面積の減少を少なくでき、ガスの圧力損失を低くできる。【００７８】
次に、図２１を用いて、本発明の第３の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成について説明する。本実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンのシステム構成は、図１に示したものと同様である。  
図２１は、本発明の第３の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。なお、図１〜３と同一符号は、同一部分を示している。また、傾斜板の形状としては、楕円形状や他の形状のものにも適用できるものである。【００７９】
本実施形態では、吸気ダクト１ｃに挿入されたＥＧＲ配管１２ａ”の開口端部に、ソレノイド式のＥＧＲ弁１８”が設けられている。弁駆動装置１８ｃは、ＥＧＲ弁１８を矢印Ｘ１方向に動かし、ＥＧＲガス量を制御する。また、ＥＧＲ配管１２ａ”の開口端部の外側に、フード１２ｂが設けられている。フード１２ｂは、ＥＧＲ配管１２ａ”から吸気ダクト１ｃ内に流入したＥＧＲガスが逆流して、スロットルバルブ１７等を汚損することを防止するために設けられる。さらに、フード１２ｂの開口部が吸気ダクト１ｃの下流に向かって開いており、その下流部に傾斜板１９が設けられている。【００８０】
以上説明したように、本実施形態によっても、新気とＥＧＲガスとの混合効率が向上し、エンジンの各気筒に分配されるＥＧＲガス量が均一化され、エンジンの騒音、振動の低減や、エミッションの低減が可能となる。さらに、混合促進部材による吸気ダクトの通路面積の減少を少なくでき、ガスの圧力損失を低くできる。【００８１】
次に、図２２及び図２３を用いて、本発明の第４の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成について説明する。本実施形態によるＥＧＲガス混合装置を適用したディーゼルエンジンのシステム構成は、図１に示したものと同様である。  
図２２は、本発明の第４の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す断面図である。図２３は、本発明の第４の実施形態によるＥＧＲガス混合装置の構成を示す底面図である。なお、図１〜３と同一符号は、同一部分を示している。また、傾斜板の形状としては、楕円形状や他の形状のものにも適用できるものである。【００８２】
図２２において、傾斜板１９の傾斜角度は、可変なものである。図２３に示すように、傾斜板１９の支持体１９ｂがモータ２１の回転軸と繋がっている。モータ２１を回転させることで、傾斜板１９の傾斜角度は、吸気パイプ１ｃの管軸と水平な位置（図２における角度θ１＝０度）から垂直な位置（図２における角度θ１＝９０度）まで自由に設定できる。モータ２１の回転角は図示しないＥＣＵによって適宜設定される。【００８３】
ＥＣＵは、例えば、エンジンを高負荷，高回転で運転する場合には、傾斜板１９が水平（θ１＝０度）になるように設定する。エンジンが高速で回転している場合には、吸気ダクト１ｃ内のレイノルズ数が高く、吸気ダクト１ｃ内に生成される乱流によって、ＥＧＲガスと新気が充分に混合する。そこで、傾斜板９の角度を水平とすることで、ＥＧＲガスに対する傾斜板１９の抵抗を小さくし、吸気ダクト内の圧力損失を低減し、エンジンの出力アップ、燃費低減を図ることができる。【００８４】
一方、エンジンが低回転，低負荷の場合は、ＥＣＵは、傾斜板１９を傾け、傾斜板１９による混合促進が図られる。傾斜板１９の傾き角が大きくなるにつれ、傾斜板１９の渦が強くなり混合が促進し、一方で圧力損失が増えるため、エンジンから要求される混合度合いと圧力損失に応じて、適宜傾斜板１９の角度を設定することで、ＥＧＲガスの混合と、圧力損失の低減を両立できる。【００８５】
以上説明したように、本実施形態によっても、新気とＥＧＲガスとの混合効率が向上し、エンジンの各気筒に分配されるＥＧＲガス量が均一化され、エンジンの騒音、振動の低減や、エミッションの低減が可能となる。さらに、混合促進部材による吸気ダクトの通路面積の減少を少なくでき、ガスの圧力損失を低くできる。また、エンジンから要求される混合度合いと圧力損失に応じて、適宜傾斜板の角度を設定することで、ＥＧＲガスの混合と、圧力損失の低減を両立できる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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