JP2000161148A - エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス還流装置

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JP2000161148A JP10337136A JP33713698A JP2000161148A JP 2000161148 A JP2000161148 A JP 2000161148A JP 10337136 A JP10337136 A JP 10337136A JP 33713698 A JP33713698 A JP 33713698A JP 2000161148 A JP2000161148 A JP 2000161148A
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康志 野田
Koji Mori
光司 森
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豊 又吉
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コレクタから分岐した分岐通路によりエンジ
ン各気筒へと吸気を分配供給する吸気系を有するエンジ
ンにおいてEGRガスの気筒間分配性能を改善する。 【解決手段】 外部還流通路31からのEGRガス導入
口32を、コレクタ24上流の吸気通路23に該吸気通
路断面の接線方向を向くように設ける。EGRガス導入
口32は、通路断面積が減少する絞り通路部33を備え
た第1導入口32Aと、絞り通路部を持たない第2導入
口32Bとを含む複数個のものから構成する。第1導入
口32Aの絞り通路部33により吸気通路内に高速でE
GRガスを噴出させて強いスパイラル流を生起すると共
に、この高速流により第2導入口32BからのEGRガ
スの噴出を促し、これらにより吸気通路内に活発な空気
流動を起こしてEGRガスと新気との混合を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスの再循環
により、燃費改善あるいは排気性能向上を図るエンジン
の排気ガス還流装置(EGR装置)に関する。
【0002】
【従来の技術と解決すべき課題】近年、出力を要求され
ない通常のエンジン運転時において、燃費改善によるC
O2の低減あるいはNOxの排出量低減を目的として、
排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流装置(EG
R装置)が種々提案されている。
【0003】従来のエンジンの排気ガス還流装置として
は、例えば図1の例(実開平3−114563号公
報)、図2の例(実開平3−114564号公報、図3
の例(特開平8−218949号公報)等が知られてい
る。
【0004】図1のものでは、ガス導入通路1からのE
GRガスを、吸気通路2回りに設けたガス案内溝3を介
し、水平方向に対向する2カ所の開口4から吸気通路2
内に導入して、新気とEGRガスを混合する。図2のも
のでは、吸気通路5外周にEGRガスが導入される環状
路6を形成し、吸気通路5壁面と環状路6とを連結する
複数の孔7を介してEGRガスを吸気通路5内へ導入す
ることにより、新気とEGRガスとを混合する。これら
は、いすれも多気筒エンジンの各気筒間の排気管流率の
バラツキの減少を目的としている。
【0005】図3のものでは、吸気通路10の第1サー
ジタンク11の下流に第2のサージタンク12を設け
て、その第2サージタンク12にEGRガス導入部13
を配している。このようにスロットルバルブ14から離
れた位置の第2サージタンク12にEGRガスを導入す
ることで、排気ガスの劣化成分(デポジット)がスロッ
トルバルブに付着するのを防止している。
【0006】しかしながら、これら従来の排気ガス還流
装置にあっては、吸気通路へのEGRガスの導入部分が
最適な位置あるいは方向にあるとは言えず、各気筒への
EGRガスの分配を均等にできないという問題を生じ
る。
【0007】すなわち、図2のように吸気通路5壁面に
設けた孔7からEGRガスを導入するのみ、あるいは図
1のように水平方向に対向する開口4からEGRガスを
導入するだけではEGRガスと新気との混合を良好に行
えない。また、図3のように第2サージタンク12にE
GRガスを導入するものでは、そのサージタンク12か
らEGRガスを各気筒へと均等に分配することが難し
い。
【0008】このため、特に大量のEGRを施した場合
に、EGRガスと新気の混合が不十分となり、結果とし
て各気筒間のEGR率にバラツキが生じて、エンジンの
安定度の悪化、エミッションの増加、燃費の悪化という
不具合が生じる。
【0009】本発明はこのような従来の問題点に着目し
てなされたもので、新気とEGRガスとの混合を促すこ
とによりEGRガスの気筒間分配特性を改善することを
目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、請求項1の発明では、各気筒につながる分岐通路お
よびコレクタを備えた吸気系を持ち、排気系から外部還
流通路を介してEGRガスを前記吸気系に導入するエン
ジンの排気ガス還流装置において、前記外部還流通路か
らのEGRガス導入口を、前記コレクタ上流の吸気通路
に該吸気通路断面の接線方向を向くように設け、かつ前
記EGRガス導入口は、通路断面積が減少する絞り通路
部を備えた第1導入口と、絞り通路部を備えない第2導
入口とを含む複数個のものから構成した。
【0011】請求項2の発明は、上記EGRガス導入口
を、新気流の下流向きに開口するように設けたものとし
た。
【0012】請求項3の発明は、上記EGR導入口を、
吸気通路内にノズル状に突出するように設けたものとし
た。
【0013】請求項4の発明は、上記請求項3の発明の
第2導入口を、吸気通路に突出した先端部が吸気通路断
面の接線方向に沿った切欠形状を付与したものとした。
【0014】請求項5の発明は、上記請求項3の発明の
第1導入口を、吸気通路に突出した先端部が吸気通路壁
面に沿った曲率で湾曲した形状を付与したものとした。
【0015】請求項6の発明は、上記請求項1の発明の
第2導入口を、第1導入口に近接した位置に開口するよ
うに設けたものとした。
【0016】請求項7の発明は、上記請求項1の発明の
第2導入口を、第1導入口から噴出するEGRガスによ
り吸気通路壁面に沿って生起されるスパイラル流の流線
上に開口するように第1導入口よりも新気流の下流側に
位置させたものとした。
【0017】
【作用・効果】上記請求項1以下の各発明によれば、外
部還流通路からのEGRガスはEGRガス導入口を介し
て吸気通路に接線方向から流入し、吸気通路内壁に沿っ
てスパイラル状の流れを形成する。このスパイラル状の
流れにより吸気通路内を流れる新気に攪拌作用が起こり
新気とEGRガスとの混合が促される。
【0018】第1導入口からのEGRガス流は絞り通路
部により加速されて流速を増すため吸気通路内により強
いスパイラル流を生起する。また、絞り通路部を有しな
い第2導入口についても、その開口部付近に前記第1導
入口からの高速流により低圧領域が発生していわゆるイ
ジェクタ効果を生じるため大きな流速および流量が得ら
れ、強いスパイラル流を生起する。
【0019】このため、大量のEGRを施した場合で
も、吸気通路下流のコレクタから各分岐通路を介して各
気筒へと流れ込むEGRガスの割合を十分に均一化で
き、これにより燃費および排気性能を確実に改善するこ
とができる。この効果は、スロットルバルブを用いず、
比較的低速でEGRガスが吸気系に導入されるディーゼ
ルエンジンにおいても顕著である。
【0020】請求項2の発明のようにEGRガス導入口
を新気流の下流向きに開口するように設けることによ
り、新気流に沿って減衰しにくいEGRガスのスパイラ
ル流を生起して新気との混合効果を高めることができ
る。
【0021】EGRガス導入口を請求項3の発明のよう
に吸気通路内にノズル状に突出するように設けることに
よりEGRガスの噴出流を吸気通路壁面に近い部分に容
易に案内することができ、スパイラル流による新気との
混合効果を高めることができる。この効果は、請求項5
の発明のように、第1導入口の先端部を吸気通路壁面に
沿った曲率で湾曲した形状とすることでより高めること
ができる。
【0022】一方、請求項4の発明のように絞り通路部
を持たない第2導入口の尖端部を吸気通路断面の接線方
向に沿った切欠形状とすることにより、第1導入口から
のEGRガスの噴出流が第2導入口の開口部付近を流れ
るときのイジェクタ効果をより高めることができ、すな
わち第2導入口からのEGRガス流によるスパイラル流
をより強めることができる。
【0023】同様の効果は、請求項6の発明のように第
2導入口を第1導入口に近接した位置に開口するように
設け、または請求項7の発明のように第2導入口を、第
1導入口から噴出するEGRガスにより吸気通路壁面に
沿って生起されるスパイラル流の流線上に開口するよう
に第1導入口よりも新気流の下流側に位置させることに
よっても得られる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお各図につき同一の部分には同一
の符号を付して示すことにする。図4〜図6は本発明の
第一の実施形態を示したものである。
【0025】図4において、20はエンジン、21は吸
気マニホールド、22は排気マニホールドである。吸気
マニホールド21は、吸気通路23と、その下流に続く
所定容積のコレクタ24と、コレクタ24からエンジン
各気筒の吸入ポートに接続する分岐通路25からなる分
岐構造の吸気系を形成している。一方、排気マニホール
ド22は、エンジンの排気ポートに接続する各気筒分の
分岐通路28と、各分岐通路28が集合する排気通路3
0からなる集合構造の排気系を形成している。
【0026】排気通路30からはエンジン排気ガスの一
部を吸気系に還流するためにEGR通路(外部還流通
路)31が分岐形成され、その出口端部はEGRガス導
入口32として上記吸気通路23に接続および開口して
いる。
【0027】図5、図6は上記EGRガス導入口32の
詳細を示したもので、図示したように前記導入口32は
吸気通路23内に突出するノズル形状を付与してある。
この場合導入口32は図6に示したように途中にベンチ
ュリ管状の絞り通路部33を有する第1導入口32A
と、絞り通路部の無い第2導入口32Bが吸気通路23
の周上に対称的に位置するように設けてある。また、各
導入口32A,32Bは吸気通路23内の図で右方へと
流れる新気流に対してやや下流を向くように設けてあ
る。
【0028】このような構成に基づき、EGR通路31
からのEGRガスは図6に示したように各導入口32
A、32Bを介して吸気通路23に接線方向から流入
し、吸気通路23内壁に沿って減衰しにくいスパイラル
状の流れ35(35A,35B)を形成する。このスパ
イラル流35により吸気通路23内を流れる新気に攪拌
作用が起こり新気とEGRガスとの混合が促される。
【0029】特に、第1導入口32AからのEGRガス
流は絞り通路部33により加速されて流速を増すため吸
気通路23内に生じるスパイラル流35Aはより強いも
のとなり、一方第2導入口32Bについても、その開口
部付近に前記第1導入口32Aからの高速流により低圧
領域36(図6参照)が発生していわゆるイジェクタ効
果を生じるため大きな流速および流量が得られ、強いス
パイラル流35Bを生起する。
【0030】このため、高率のEGRを実施した場合で
もコレクタ24から各分岐通路25を介してエンジン各
気筒へと流れ込むEGRガスの割合を十分に均一化で
き、これにより燃費および排気性能を確実に改善するこ
とができる。上述したように各導入口32A、32Bか
らのEGRガスの流れを高速化しているので、前記の効
果は、スロットルバルブを用いず、比較的低速でEGR
ガスが吸気系に導入されるディーゼルエンジンにおいて
も顕著である。
【0031】図7、図8に本発明の第二の実施形態を示
す。これは図示したように第2導入口32Bの尖端部に
吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状37を付与し
たものである。この実施形態によれば、第1導入口32
AからのEGRガスの噴出流が第2導入口32Bの開口
部付近を流れるときの低圧領域36を有効利用してイジ
ェクタ効果およびスパイラル流35Bをより強めること
ができる。
【0032】図9、図10に本発明の第三の実施形態を
示す。これは第1導入口32Aの先端部に徐々に通路断
面積が絞られる先細形状の絞り通路部34を形成し、こ
の絞り通路部33を吸気通路23の壁面に沿った曲率で
湾曲した形状としたものである。このような構成によれ
ば、絞り通路部34からのガスの噴出流の流速が高くな
り、第1導入口32AからのEGRガスの流を吸気通路
壁面により近い部分に付勢してさらに減衰しにくい強い
スパイラル流35Aを生起することができる。
【0033】図11、図12は本発明の第四の実施形態
を示す。これは第2導入口32Bを、吸気通路23の通
路断面の周上にて第1導入口32Bに近接した位置に開
口するように設けたものである。このような構成によれ
ば、第1導入口32Aからの高速噴出流の速度をより有
効利用して第2導入口32BからのEGRガスの噴出を
いっそう促すことができる。
【0034】図13、図14は本発明の第五の実施形態
を示す。これは第2導入口32Bを、第1導入口32A
から噴出するEGRガスにより吸気通路23壁面に沿っ
て生起されるスパイラル流35Aの流線上に開口するよ
うに、第1導入口32Aよりも新気流の下流側に距離L
だけ離れた位置に設けたものである。こうすることによ
り、第四の実施形態と同様に、第1導入口32Aからの
噴出流を有効利用して第2導入口32BからのEGRガ
スの噴出を促進することができる。なお、前記距離Lの
最適値は運転状態(吸気流量、EGRガス流量等)によ
って変化しうるので、最大にEGRを施す運転域を中心
に設定することで所要の効果を得るように図る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の従来例の要部縦断面図。
【図2】第二の従来例の斜視図。
【図3】第三の従来例の縦断面図。
【図4】本発明の第一の実施形態の全体構成を示す平面
図。
【図5】上記第一実施形態のEGRガス導入口部分の通
路構造を示す側面図。
【図6】図5のA−A断面図。
【図7】本発明の第二の実施形態のEGRガス導入口部
分の通路構造を示す側面図。
【図8】図7のA−A断面図。
【図9】本発明の第三の実施形態のEGRガス導入口部
分の通路構造を示す側面図。
【図10】図9のA−A断面図。
【図11】本発明の第四の実施形態のEGRガス導入口
部分の通路構造を示す側面図。
【図12】図11のA−A断面図。
【図13】本発明の第五の実施形態のEGRガス導入口
部分の通路構造を示す側面図。
【図14】図13のA−A断面図。
【符号の説明】
20 エンジン 21 吸気マニホールド 22 排気マニホールド 23 吸気通路 24 コレクタ 25 分岐通路 30 排気通路 31 EGR通路(外部還流通路) 32A 第1導入口 32B 第2導入口 33 絞り通路部
フロントページの続き (72)発明者 又吉 豊 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3G062 AA01 ED04 GA02 GA23

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各気筒につながる分岐通路およびコレクタ
    を備えた吸気系を持ち、排気系から外部還流通路を介し
    てEGRガスを前記吸気系に導入するエンジンの排気ガ
    ス還流装置において、 前記外部還流通路からのEGRガス導入口を、前記コレ
    クタ上流の吸気通路に該吸気通路断面の接線方向を向く
    ように設け、 かつ前記EGRガス導入口は、通路断面積が減少する絞
    り通路部を備えた第1導入口と、絞り通路部を備えない
    第2導入口とを含む複数個のものから構成したエンジン
    の排気ガス還流装置。
  2. 【請求項2】EGRガス導入口は、新気流の下流向きに
    開口するように設けた請求項1に記載のエンジンの排気
    ガス還流装置。
  3. 【請求項3】EGR導入口は、吸気通路内にノズル状に
    突設した請求項1に記載のエンジンの排気ガス還流装
    置。
  4. 【請求項4】第2導入口は、吸気通路に突出した先端部
    が吸気通路断面の接線方向に沿った切欠形状となってい
    る請求項3に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
  5. 【請求項5】第1導入口は、吸気通路に突出した先端部
    が吸気通路壁面に沿った曲率で湾曲した形状となってい
    る請求項3に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
  6. 【請求項6】第2導入口は、第1導入口に近接した位置
    に開口するように設けた請求項1に記載のエンジンの排
    気ガス還流装置。
  7. 【請求項7】第2導入口は、第1導入口から噴出するE
    GRガスにより吸気通路壁面に沿って生起されるスパイ
    ラル流の流線上に開口するように第1導入口よりも新気
    流の下流側に位置させた請求項1に記載のエンジンの排
    気ガス還流装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT504179B1 (de) * 2007-10-18 2009-02-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem einlasssystem
AT504180B1 (de) * 2007-11-08 2009-02-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem einlasssystem und einem auslasssystem
KR101241195B1 (ko) * 2006-12-08 2013-03-13 현대자동차주식회사 흡기 매니폴드의 자동회전 이지알 혼합기구

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AT504179B1 (de) * 2007-10-18 2009-02-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem einlasssystem
AT504180B1 (de) * 2007-11-08 2009-02-15 Avl List Gmbh Brennkraftmaschine mit einem einlasssystem und einem auslasssystem

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