JP2004519576A - 再循環排気ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、再循環排気ガスをピストン式内燃機関への導入空気に供給する装置およびプロセスに関する。この装置は、導入空気用のダクト（２）と前記排気ガス用の供給管（１）とからなり、特に、前記供給管（１）が、排気ガスを供給する少なくとも１個の排出口（４）からなる排出部（３）内に開口しており、前記排出部は、前記ダクトの長手方向に延在する排出路（ａ）を構成することを特徴とする。

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、再循環排気ガスをピストン式内燃機関への導入空気に供給する装置およびプロセスに関する。本発明は、たとえばオットー機関およびディーゼル機関に適用されうる。
【０００２】
【背景技術】
内燃機関用のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）として知られている排気ガス再循環装置は、燃焼に影響を与える周知の方法であり、かつエンジンの全排気ガス流の一部分が再循環されるとともに、この部分流がエンジンの吸気側に導入されて、該吸気側において導入空気と混合されてエンジンシリンダ内へと導かれるようにする手段である。これにより、環境中に放出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）の量を減少させることが可能になる。この技術は、かなり以前からオットー機関用に用いられてきたが、そのうちにディーゼル機関用にもますます関心を持たれるようになった。この技術は、環境要求事項が相対的に厳しい自動車用に特に用いられてきたが、環境学的な要求が一般に厳しさを増すにつれて、たとえば船舶および産業分野においても、ＥＧＲ技術への関心が高まっている。
【０００３】
エンジンシリンダに供給される空気／排気ガス混合気における排気ガスの割合は、排気ガス成分が少なすぎると、一般にＮＯ_ｘの発生が増加し、排気ガス成分が多すぎると、煤煙の発生が大幅に増えるため、正確に制御されなければならない。ＮＯｘおよび煤煙の排出量を低くすることを達成するためには、排気ガス成分の総量を最適化することだけでなく、排気ガス成分の割合を全てのシリンダにおいて均等に大きくすることも重要である。たとえばピストン、ピストンリング、ライニングおよび軸受における摩耗の観点からも、排気ガス成分の割合が全てのシリンダにおいて同じであることが重要である。さまざまなシリンダに対する排気ガス成分のこうした均一な配分を達成するためには、排気ガスの再循環流が導入空気と適切に混合されることが重要になる。
【０００４】
簡単にするために、以下の説明においては、エンジンの全排気ガス流中の再循環される部分流の代わりに「ＥＧＲ流」という用語が数多く用いられる。加えて、別段の記載がない限り、「ＥＧＲ脈流」は、前記部分流における脈流を、「排気ガス脈流」は、前記全排気ガス流における脈流を示す。
【０００５】
シリンダの排気弁が開かれる度毎に、圧力の脈動が排気系において生じしめられ、その結果としてＥＧＲ流の増加が起こる。標準の４行程式内燃機関においては、シリンダの排気弁は、エンジンが２回転する毎に１回開かれるため、たとえば６気筒エンジンの場合は、エンジンの１回転毎に３つの排気ガス脈流が生じしめられる。排気ガス分岐管が分割されて各々が３個のシリンダに対応し、ＥＧＲ流がいずれの排気ガス分岐管からも取られる場合は、結果的にエンジンの１回転毎に３つの脈流を有するＥＧＲ流が得られる。逆に、ＥＧＲ流がこれらの分岐管の１本から取られる場合は、同じエンジンにおいて、エンジンの２回転毎に３つのＥＧＲ脈流が得られる。たとえばエンジンの設計によって、ＥＧＲ装置を多種多様に構成することができ、したがって、エンジンの１回転毎のＥＧＲ脈流の個数をエンジンの１回転毎の排気ガス脈流の全個数より少なくすることができる。混合技術の観点から重要なことは、導入空気と混合されるＥＧＲ流は、脈流でなければならないということである。
【０００６】
パルス整形されたＥＧＲ流をいかなる特別な混合施策も用いずに導入空気に供給すると、ＥＧＲ流は空気とうまく混じり合わず、したがって空気の中に排気ガスの「雲」ができてしまう。このため、ある一定のシリンダに供給される空気／排気ガス混合気（混合気）における排気ガス成分は、シリンダの吸込み弁が開かれる瞬間にシリンダ外における混合気がどのような組成になっているかに依存する。たとえ混合気中における排気ガスの割合が、エンジン全体に対して総量として見たときに、所望の大きさであっても、さまざまなシリンダにおける割合は、低すぎるかまたは高すぎるかのいずれかになることが大いに考えられる。
【０００７】
一般に、ＥＧＲ流は、たとえばシリンダへの分岐部の直前において導入管への空気導入ダクトに周知の態様で接続される小径の供給管により給気に再循環される。前記の「雲」が形成される作用を減少させる周知の方法は、たとえば、いわゆる「タービュレータ」である小型の案内板の装置を用いること、またはさまざまな種類のベンチュリ装置を用いることにより、接続が行なわれた時／後において乱流を生じしめることである。このようなベンチュリ装置は、空気中における圧力低下を利用しており、たとえば、供給管が、空気の流速の増大によって静圧の低下が引き起こされる空気ダクトの縮径部に接続されるように構成されうる。日本国特許第２０００００８９６号に、タービュレータが用いられる周知の技術の例が示されている一方で、米国特許第５６１１２０４号には、数多くの異なるベンチュリ装置が示されている。少なくともベンチュリ装置が導入空気中において個別の各排気ガス脈流の相対的に良好な混合状態をもたらすことは周知である。しかしながら、空気／排気ガス混合気中における排気ガスの「雲」は、気流の移動方向に分断されやすいため、ＥＧＲ流の脈流の影響が依然として残る。このことは、さまざまなシリンダ内に吸込まれる混合気中の排気ガスの割合が、依然として大幅に変動し得、したがって前記の問題が引き起こされうることを意味する。従来技術におけるこうした欠点に加えて、多くのベンチュリ装置は、あまりにも嵩高くて、たとえば重車両の狭いエンジン室には適さず、しかも相対的に高い製造費を要する。
【０００８】
【発明の開示】
本発明の第１の目的は、内燃機関のさまざまなシリンダ内に吸い込まれる空気／排気ガス混合気に含有される再循環排気ガスの割合をできるだけ均等にするとともに、できるだけ小さい空間を占有し、かつできるだけ費用効果的に製造されうる装置を提供することにある。この目的は、請求項１の弁別される特徴に基づく本発明にしたがった解決策により達成される。本発明のまた他の目的は、内燃機関のさまざまなシリンダ内に吸い込まれる空気／排気ガス混合気に含有される再循環排気ガスの割合をできるだけ均等にする前記装置のプロセスを提供することにある。この目的は、請求項１３の弁別される特徴に基づく本発明にしたがった解決策により達成される。その他の請求項には、本発明にしたがった装置（請求項２〜１２）および本発明にしたがったプロセス（請求項１４〜１７）の有利な改良および態様が記載されている。
【０００９】
請求項１の弁別される特徴によれば、装置に関する本発明にしたがった解決策は、供給管が、排気ガスを供給する少なくとも１個の排出口からなる排出部に開口し、前記排出部は、ダクトの長手方向に延在するとともに、供給管の内径より長い長さを持つ排出路を構成することである。この解決策の１つの利点は、ＥＧＲ脈流中の排気ガスは、まさにダクトに供給されるとき、すなわち供給の瞬間に大量の空気中に分配されるところにあり、このことは、従来技術と比べて有意な利点である。この装置は、第１に、ＥＧＲ脈流が供給の瞬間により大量の空気に供給されるため、「雲」形成現象がそれほど顕著ではなくなり、第２に、「雲」の形状がより長くなるため、「雲」が気流の移動方向に分断されにくくなるという効果を持つ。このため、本発明にしたがった前記解決策は、空気と排気ガスとのその後の、すなわち供給の瞬間後の再混合の必要性を、たとえ無くすことはできなくても、最小限に抑えるのに役立つ。
【００１０】
従来技術によれば、気流の移動方向に供給されたＥＧＲ流は、接続される供給管の内径（または非円形形状の対応する寸法）により構成される経路上においてのみ分配される。この従来技術を凌ぐ改良は、換言すれば、ダクトの長手方向に延在する排出路を単に供給管の内径より長くすることによって達成される。この排出路を２重にするだけで、従来技術と比べて有意な改良が達成された。本発明の第１の好適な実施例において、排出路の長さは、供給管の内径より長い。
【００１１】
好ましくは、排出部は、ダクトの長手方向に分散配置されるとともに排出路を形成する複数個の排出口からなる。これに代わる方法として、排出部は、ダクトの長手方向に延在するとともに排出路を形成する少なくとも１個の細長排出口からなる。
【００１２】
供給される再循環排気ガスが空気ダクトの周辺部の小部分にしか分配されない場合、たとえば排気ガスが標準の管またはダクトの長手方向に設けられる長穴から供給される場合は、導入ダクトの長手方向に対して直交的に延在する断面において見たとき、排気ガスの不均等な分布が得られる。ある一定の条件下において、このことは、必然的に、さまざまなシリンダに供給される空気／排気ガス混合気中において排気ガス成分が不均等に分配される危険性を伴い、この危険性は、とりわけ、導入ダクトの下流部の構成に従属する。再循環排気ガスの分配のさらなる向上を達成するためには、これらのガスの排出口もまた導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分散配置されることが好ましい。これに代わる方法として、複数個の細長排出口が、導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って、好ましくは、ダクトの長手方向に実質的に平行なスロットの形態で分散配置される。さらにまた他の方法は、少なくとも１個の細長排出口を導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って、好ましくは１個の螺旋スロット、これに代わる方法として複数個の実質的に平行な螺旋スロットの形態で延在させることである。これによっても、ダクトの長手方向に対して直交的に延在する断面で見たときに、排気ガスの良好な分配が達成される。周という用語は、本明細書においては必ずしも円形の形状を指すわけではなく、長手方向に対して直交的に延在する断面におけるダクトおよび／または排出部の形状は、たとえば正方形、矩形または卵形等の何らかのその他の幾何学形状であっても一向にかまわない。
【００１３】
本発明は、たとえば導入空気のダクトの形状と該ダクトのまわりにおいて利用できる空間とに適応させるために、異なる構成にされうる。ある一定の状況では、排出部を導入空気のダクトの内側に配置すると有利である。また他の状況では、排出部を導入空気のダクトの外側に配置することがより適切である。排出部が内側および外側の両方に配置される態様、換言すれば、排出部が少なくとも部分的に導入空気のダクトの内側、あるいはまた外側に配置される態様が考えられる。
【００１４】
排気ガスが、圧力の脈動と関連して、排出部に導入され、かつ該排出部内において分配されるときに、ある一定の圧力降下が起こる。排出口が排出部内において均等に分散配置されていると、圧力は排出口、あるいはまた排出部内において排気ガス取入口に最も近い位置に配置される細長排出口の部分において最も高いため、これを介して流出する排気ガスの量はいくらか多くなる。このため、長手方向に排出部から流出する排気ガス流の分配がいくらか不均等になり、したがって空気ダクトの長手方向における排気ガスの分配はいくらか不均等になる。ほとんどの場合は、この分配における若干の不均等さはエンジンの動作にいかなる顕著な影響も及ぼさないが、ある一定の状況下においては、それでもやはりこの分配における不均等さに対処することが望ましい。このため、本発明は、排出部における排気ガスの主要な流動方向の方向に単位長毎の排出部の有効開口面積を増大させる有利な方法によって、さらに改良されうる。
【００１５】
好ましくは、排出口は、穴またはスロットまたは可能性としてこれらの２種類を組み合わせたものによって構成される。排出部の設計は、たとえば、穴が製造時に容易に打抜き加工またはプレス加工されうるように選択されうる。単位長毎の排出部の有効開口面積を増大させるためには、たとえばスロットを徐々に拡幅させることができる一方で、穴を徐々に拡大させるか、または徐々に互いに接近させて分散配置することができる。
【００１６】
ある一定の状況において、たとえば空間的な理由から十分な長さの延在排出路を設ける余地を確保することが困難である場合は、本発明をその後の再混合と組み合わせることが望ましい場合もある。したがって、少なくとも１個のタービュレータおよび／または少なくとも１個のベンチュリ装置が装置に取り入れられる。
【００１７】
請求項１３の弁別される特徴によれば、プロセスに関して本発明にしたがった解決策は、ダクトに供給される排気ガスが、ダクトの長手方向に延在するとともに供給管の内径より長い長さを有する排出路全体にわたって分配されることである。この解決策の１つの利点は、ＥＧＲ脈流中の排気ガスが、まさにダクトに供給されるとき、すなわち供給の瞬間に大量の空気中に分配されるところにあり、このことは、従来技術に比べて有意な利点である。この装置は、第１に、ＥＧＲ脈流がより大量の空気に供給されるため、「雲」形成現象がそれほど顕著ではなくなり、第２に、「雲」の形状がより長くなるため、「雲」が気流の移動方向に分断されにくくなるという効果を持つ。このため、本発明にしたがった前記解決策は、空気と排気ガスとのその後の、すなわち供給の瞬間後の再混合の必要性を、たとえ無くすことはできなくても、最小限に抑えるのに役立つ。
【００１８】
供給される排気ガスがダクトに供給されるときに分配される延在排出路の長さは、エンジンからの２つの排気ガス脈流間、すなわち２つのＥＧＲ脈流間の期間中に導入空気がそれに沿って移動する経路に関係付けられうる。本発明の好適な実施例において、ダクトの長手方向に延在する排出路の長さは、内燃機関からの２つの連続する排気ガス脈流間の期間中にダクト内において導入空気が移動する経路の少なくとも２０％である。
【００１９】
プロセスに関する本発明にしたがった解決策のさらなる改良は、ダクトに供給される排気ガスを導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分配することにより達成される。前記のように、周という用語は、本明細書においては、必ずしも円形の形状を指すわけではなく、たとえば正方形、矩形または卵形等のその他の形状も含む。
【００２０】
以下に添付図を参照して本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
【発明を実施するための最良の形態】
図１に、例として、６気筒式内燃機関と従来技術にしたがった空気および排気ガスの流れとの略図が示されている。この図には、本発明を適用して再循環排気ガス流をエンジンの導入空気に供給することができるエンジン系の一例が示されている。エンジン２１内に流入する空気は、ダクト２内においてコンプレッサ２４と冷却器２５とを経由してエンジン２１の吸気側２３からさらにシリンダ２６へと進む。エンジン２１の排気側２７において、排気ガスは、本例では分割された分岐管２８ａ、２８ｂを通って、タービン２９を経由してさらに排気ガス管３０へと導かれる。タービン２９は、コンプレッサ２４を駆動する。再循環排気ガス流（ＥＧＲ流）は、分割された分岐管２８ａ、２８ｂから２箇所の地点３１ａ、３１ｂにおいて取り出される。このＥＧＲ流は、共通の供給管１内においてＥＧＲ冷却器３３を経由して導入空気のダクト２への接続部３４を通って再びエンジン２１の吸気側２３へと導かれる。本例においては、本発明は、接続部３４において適用されうる。したがって、再循環排気ガスの供給管１および導入空気のダクト２のみが、本発明の適用を必要とする。
【００２２】
同様に本発明を適用することができるその他の態様のエンジン系において、接続部３４は、ダクト２に沿ったその他の何らかの位置、たとえばコンプレッサ２４と冷却器２５との間またはコンプレッサ２４の手前に配置されうる。さらに他の態様において、より多数または少数の冷却器とコンプレッサとタービンとがエンジン系の一部分を構成しうる。また、導入空気への複数個の接続部３４を備えうる。本発明は、さらにまた、これ以外の気筒数のもの、分岐管２８ａ、２８ｂの構成が異なるものおよび異なる態様の方法でＥＧＲ流がエンジンの全排気ガス流から取り出されるものにも適用可能である。
【００２３】
図２に、本発明の第１の有利な実施例の単純な形態が示されている。接続部３４（図１による）において、パルス整形された再循環排気ガス流の供給管１は、内燃機関（図示せず）に導入される空気のダクト２への３個の排出口４を備えた排出部３内に開口する。これらの排出口４は、ダクトの長手方向に分散配置されるとともに、該ダクトの長手方向に延在する排出路ａ、すなわち排気ガスがダクト２に供給される全通路を形成する。排気ガス脈流が供給管１内に流入すると、排出部３における排気ガスは、さまざまな排出口４に分配されるとともに、ダクトの長手方向に延在する排出路ａ全体にわたってダクト２に供給される。排出口４を備えた排出部３は、各排出口４を通る排気ガスの流出量が略均等な大きさになるように構成されると有利である。図に示された３個の排出口４に代わる方法として、２個または３個より多数の排出口４が、延在排出部ａ全体にわたって分散配置されてもよい。これらの排出口４は、さらにまた、ダクト２の周全体またはその一部分にわたって分散配置されてもよい。図に示された３個の排出口４に代わるまた他の方法は、排出部の内側空間の形状を変更して、ダクトの長手方向に延在排出路ａ全体にわたって延在する１個以上の細長排出口、たとえばスロットを介して排気ガスをダクト２に供給することである。
【００２４】
図３に、本発明の第２の有利な実施例が示されている。接続部３４（図１による）において、パルス整形された再循環排気ガス流の供給管１は、内燃機関（図示せず）に導入される空気のダクト２に接続される。この供給管１は、ベンド５を経由して、ダクト２の内側に配置される排出部３へと開口する。排出部３は、ダクトの長手方向に延在する排出路ａ全体にわたって分散配置される複数個の排出口４を備える。これらの排出口４は、さらにまた、排出部３の周に沿って、すなわち導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分散配置される。この場合は、前記周は円形であるが、すでに述べたように、この周は、異なる幾何学形状を有していてもよい。排出部３は、さらにまた、排気ガスが排出口４ではなしに排出部３の端部を通って軸方向に流出することを大体において防ぐ端部止め６を備える。この実施例のまた他の態様において、前記端部止め６は、除去されてもよく、または小さな排出口４を備えてもよい。排出部３を安定させるために、支持体７が排出部３の端部止め６に取り付けられる。排気ガス脈流が供給管１に流入すると、排気ガスは、排出部３内において分配されるとともに、排出口４を経由して、ダクトの長手方向に延在する排出路ａ全体にわたって配置されるダクト２に供給される。これに代わる実施例として、ベンド５を逆方向に曲げて、排出部３がダクト２内における空気の移動方向と同一または逆のいずれかの方向に曲がるようにすることができる。これに代わる方法として、供給管１を、たとえば排出部の中間部において開口させて、排気ガスが排出部３において異なる方向に流れた後に排出口４を介してダクト２に供給されるようにしてもよい。図３に示された実施例に代わるさらにまた他の態様は、排出口４を異なる構成にすることである。たとえば、排出口は、延在排出路ａ全体にわたって排出部３の長手方向に延在する細長排出口、たとえばスロットにより構成されてもよい。さらにまた、排出部３の長手方向と該排出部の周沿いとのいずれにも延在する螺旋スロットの形態をとる１個以上の排出口４を用いることも可能である。
【００２５】
図４に、本発明の第３の有利な実施例が示されている。接続部３４（図１による）において、パルス整形された再循環排気ガス流の供給管１は、内燃機関（図示せず）に導入される空気のダクト２に接続される。この供給管１は、ダクト２を外部的に取り巻く排出部３内に開口する。排出部３は、中空円筒体の形状を有しており、ダクトの長手方向に延在する排出路ａ全体にわたって延在する複数個の細長排出口４、たとえばスロットを備える。これらの排出口４は、さらにまた、前記排出部３の周に沿って、すなわち導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分散配置される。この場合は、前記周は、円形であるが、すでに述べたように、この周は、異なる幾何学形状を有しうる。排気ガス脈流が供給管１に流入すると、排気ガスは、排出部３において分配されるとともに、排出口４を経由して、ダクト２の長手方向に延在する排出路ａ全体にわたって配置されるダクト２に供給される。前記の実施例の場合と同様に、排出口４は、異なる構成であってもよい。図の細長排出口４の代わりに、たとえば排出路ａ全体にわたって分散配置されるより小さい排出口４を用いることもできる。
【００２６】
排出口を備えた排出部は、多くの異なる外観を有しうる。図示された実施例は、いくつかの態様の案である。第１の例では、排出部は、管接続部の形態をとる排出口を備えた供給管の分岐部によって構成され、第２の例では、排出部は、管の壁部に設けられる穴の形態をとる排出口を備えた管の一部分を構成し、第３の例では、排出部は、ダクトの壁部に設けられるスロットの形態をとる排出口を備えた中空円筒室を構成する。
【００２７】
本発明にしたがったプロセスの好適な実施例において、ダクトに供給される排気ガスが分配される延在排出路の長さは、導入空気が２つのＥＧＲ脈流間の期間中にダクト内においてそれに沿って移動する通路と全く同じ長さである。この場合には、排出路の下流のダクト内の空気／排気ガス混合気の各断面において均等な量の排気ガス成分を含有させることができ、このため、さまざまなシリンダに吸い込まれる空気／排気ガス混合気に均等な量の排気ガス成分を含有させることができる見込みが非常に高くなる。排気ガスを空気ダクトにこのように効果的に混入させる基本的な手順は、図３にしたがった第２の実施例を参照して、図５に示されている。前記のように、パルス整形された再循環排気ガス流の供給管１は、内燃機関（図示せず）に導入される空気のダクト２に接続される。空気は、矢印の方向、すなわち図では右側に流れる。通路ａ_１、ａ_２およびａ_３は、均等な長さを有し、かつダクト２の長手方向に延在するとともにその内部においてダクト２に供給される排気ガスが分配される排出路ａの長さに対応する。各通路ａ_１、ａ_２およびａ_３には、対応するダクト容積Ｖ_１、Ｖ_２およびＶ_３がある。図５ａにおいて、ＥＧＲ脈流は、容積Ｖ_１に供給されたばかりである。ダクト容積内における排気ガスの存在は、網点で示されている。この場合は、導入空気、したがって容積Ｖ_１、Ｖ_２およびＶ_３は、２つのＥＧＲ脈流間の期間中に通路ａに沿って移動する。この状態、すなわち次のＥＧＲ脈流が容積Ｖ_２に供給される直前の状態は、図５ｂに示されている。図５ｃにおいて、ＥＧＲ脈流は、図５ａの容積Ｖ_１に対応する容積Ｖ_２に供給されたばかりである。次の段階において、空気、したがって容積Ｖ_１、Ｖ_２およびＶ_３は、通路ａに沿って再び図の右側に移動し、その後、次のＥＧＲ脈流が容積Ｖ_３に供給される。ダクト２への再循環排気ガスの混入は、このようにして継続される。原則的に、この手順により、前記の「雲」の形成が解消される。
【００２８】
しかし、ダクトの長手方向に延在する排出路を２つのＥＧＲ脈流間の期間中に導入空気がそれに沿って移動する通路より短くしなければならない理由、すなわち空気の移動通路の１００％未満にしなければならない理由があることもある。１つの理由として、たとえば、ある一定の長さの排出路を設ける余地しかないといったような空間的理由がありうる。また他の理由として、より短い長さの排出路でも導入空気中に排気ガスが十分良好に分配されてエンジンを要求どおりに作動させることができるということもありうる。排出路を２つのＥＧＲ脈流間における空気の移動通路より短くすることは、排気ガスを含む容積間において、排気ガスを全く含まないある一定の介在空間を生じしめる作用を持つ。図５ｃに関して、このことは、ある一定の介在空間が容積Ｖ_１およびＶ_２間に生じることを意味する。このことがさまざまなシリンダ内における排気ガスの割合にどの程度の影響を及ぼすかは、とりわけ前記介在空間の大きさと、空気と排気ガスとがダクト内において連続的に流れる間にどの程度うまく再混合されるかとによる。排出路を２つのＥＧＲ脈流間における空気の移動通路より短くすることは、ＥＧＲ流がエンジンシリンダの全個数の内の一部分から取られる場合に、特に興味深い。このような場合には、ＥＧＲ脈流間の期間がエンジンからの排気ガス脈流間の期間より長くなるため、空気の移動通路は引き伸ばされる。
【００２９】
本発明においては、空気ダクトにおけるＥＧＲ流の排出路の、空気の移動方向における長さが現状では一般にどの程度かを見積もることが重要である。ディーゼル機関は、しばしば最大１５％の排気ガスを導入空気に含有させて運転される。再循環排気ガスの供給管は、この最大流量の状態を対象として設計されるため、供給管の面積（Ａ_１）と導入空気のダクトの面積（Ａ_２）との間における関係も一般に約１５％、すなわち０．１５である。供給管とダクトとが円筒状であると仮定すると、幾何学の法則にしたがって、供給管の直径（ｄ_１）とダクトの直径（ｄ_２）との間における比は、０．１５の根＝０．３９であることになる。２つのＥＧＲ脈流間におけるダクトの空気の移動通路（Ｌ）は、シリンダ毎の行程容積（Ｖ_ｃｙｌ）とダクトの面積（Ａ_２）とＥＧＲ流がどこから取られるかとに従属する。ＥＧＲ流が全てのシリンダから取られる場合は、２つの脈流間における空気の移動通路は、Ｌ＝Ｖ_ｃｙｌ／Ａ_２として計算される。たとえば、ＥＧＲ流が半分のシリンダから得られる場合は、脈流間の時間は２倍になり、したがって結果的にＬ＝２・Ｖ_ｃｙｌ／Ａ_２となる。空気の移動方向におけるＥＧＲ流の排出路の長さは、供給管の直径（ｄ_１）であるため、排出路と空気の移動通路との間における関係は、比ｄ_１／Ｌから計算される。この比を百分率で計算すると、たとえば１０％は、移動通路がＥＧＲ流の排出路の１０倍の長さであること、すなわちＥＧＲの「雲」が空気の移動方向に分断されやすいことを示す。ＥＧＲ流が全てのシリンダから取られる場合は、前記比は、ｄ_１／Ｌ＝ｄ_１・Ａ_２／Ｖ_ｃｙｌとして書き表される。前記のように、Ａ_２＝π・ｄ_２ ^２／４かつｄ_１＝０．３９・ｄ_２であるため、ｄ_１／Ｌ＝π・ｄ_２ ^３・０．３９／（Ｖ_ｃｙｌ・４）と書き表すことができる。ｄ_２とＶ_ｃｙｌとの一般的な値を代入することにより、比ｄ_１／Ｌが現状では一般にどの程度かを確かめることができる。より大きなシリンダにはより大流量の空気が必要とされるため、ｄ_２は、Ｖ_ｃｙｌの増加に伴って増加する。１０００ｃｍ^３程度のシリンダ容量の場合は、ｄ_２は、一般に７〜７．５ｃｍ、２０００ｃｍ^３の場合は、約８ｃｍ、３０００ｃｍ^３の場合は、約９ｃｍである。これらの値を代入してｄ_１／Ｌを求めると、ＥＧＲ流の排出路は、一般に２つの排気ガス脈流間における空気の移動通路の１０％以下程度を構成することがわかる。ＥＧＲ流が全てのシリンダから取られるわけではない場合は、ｄ_１／Ｌの値はさらに低下して、吸気路は空気の移動通路のさらに小さい部分を構成する。換言すれば、排出路が空気の移動経路の２０％に達するやいなや、現状に比べて大幅な改良が達成される。したがって、ダクトの長手方向に延在する排出路の長さを、前記内燃機関からの２つの連続する排気ガス脈流間の期間中に導入空気がそれに沿って移動する通路の少なくとも２０％にすると有利である。
【００３０】
本発明は、前記の実施例に制限されると見なされるべきではなく、むしろ特許保護の範囲から逸脱することなしに一連の改変が考えられうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関と従来技術にしたがった空気および排気ガスの流れとの略図である。
【図２】
本発明の第１の有利な実施例の図である。
【図３】
本発明の第２の有利な実施例の図である。
【図４】
本発明の第３の有利な実施例の図である。
【図５】
図３にしたがった本発明の第２の実施例において再循環排気ガスを混入させる基本的な手順を示す図である。

Claims (16)

1. 再循環排気ガスをピストン式内燃機関への導入空気に供給する装置であって、導入空気用のダクト（２）と、排気ガスを分配供給する少なくとも１個の排出口（４）からなる排出部（３）内に開口する、前記排気ガス用の供給管（１）とからなり、前記排出部（３）は、前記ダクトの長手方向に延在する排出路（ａ）を構成するとともに、前記供給管（１）の内径より長い長さを有する装置において、前記排出路（ａ）の前記長さは、前記供給管（１）の前記内径の寸法の少なくとも２倍であり、前記供給管（１）を介して輸送される排気ガス脈流が、前記ダクト（２）内において前記排出部（３）を通過する導入空気の一部分（ａ_１）中に分配されうることを特徴とする装置。
2. 前記排出路（ａ）の前記長さは、少なくとも３倍、好ましくは少なくとも４倍であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記排出部（３）は、前記ダクトの長手方向に分散配置されるとともに前記排出路（ａ）を形成する複数個の排出口（４）からなることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記排出口（４）は、さらにまた、導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分散配置されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記排出部（３）は、前記ダクトの長手方向に延在するとともに前記排出路（ａ）を形成する少なくとも１個の細長排出口（４）からなることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
6. 好ましくは前記ダクト（２）の長手方向に実質的に平行なスロットの形態をとる複数個の細長排出口（４）が、導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分散配置されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 好ましくは１個の螺旋スロット、もしくは複数個の実質的に平行な螺旋スロットの形態をとる少なくとも１個の細長排出口（４）が、導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って延在することを特徴とする請求項５に記載の装置。
8. 前記排出部（３）は、少なくとも部分的に、導入空気用の前記ダクト（２）の内側に配置されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
9. 前記排出部（３）は、少なくとも部分的に、導入空気用の前記ダクト（２）の外側に配置されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
10. 前記排出部（３）の単位長毎の有効排出面積は、前記排出部（３）における前記排気ガスの主要な流動方向の方向に増加することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
11. 少なくとも１個のタービュレータおよび／または少なくとも１個のベンチュリ装置をさらに含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
12. 前記内燃機関は、好ましくは重車両に取り付けられるディーゼル機関であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の装置。
13. 再循環排気ガスをピストン式内燃機関への導入空気に供給するプロセスであって、前記内燃機関は、導入空気用のダクト（２）と前記排気ガス用の供給管（１）とを含み、前記ダクト（２）に供給される前記排気ガスは、前記ダクトの長手方向に延在するとともに前記供給管（１）の内径より長い長さを有する排出路（ａ）全体にわたって分配されるプロセスにおいて、前記ダクトの長手方向に延在する前記排出路（ａ）の前記長さは、導入空気が前記内燃機関からの２つの連続する排気ガス脈流間の期間中に前記ダクト（２）内においてそれに沿って移動する通路の少なくとも２０％、特に少なくとも４０％、好ましくは少なくとも６０％、より好ましくは少なくとも８０％、理想的には約１００％であることを特徴とするプロセス。
14. 前記ダクトの長手方向に延在する前記排出路（ａ）の前記長さは、前記導入空気が前記再循環排気ガス流中の２つの連続する排気ガス脈流間の期間中に前記ダクト（２）内においてそれに沿って移動する通路と略同じ長さであることを特徴とする請求項１３に記載のプロセス。
15. 前記ダクト（２）に供給される前記排気ガスは、さらにまた、導入空気の移動方向に対して直交的に延在する周に沿って分配されることを特徴とする請求項１４に記載のプロセス。
16. 供給された排気ガスは、前記ダクト（２）内において、１個以上のタービュレータおよび／またはベンチュリ装置の補助により再混合されることを特徴とする請求項１５に記載のプロセス。