JP2005273651A - 内燃機関の過給システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 内燃機関の過給システムを単純な構造と容易な製作技術で形成し、廉価で耐久性に優れる製品を得る。この過給システムを設けた装置のコンパクト化や軽量化により、レイアウト性の向上及び耐久性の向上を可能とし、エンジンルーム等の狭い空間等にも設置が可能なレイアウト性能に優れる製品を得るものである。
【解決手段】 内燃機関からの排気ガスが流入する排気導入路２と、この排気導入路２からの排気ガスを導入して外部に排出する排気導出路４と、この排気導出路４と排気導入路２との間に設け排気導入路２よりも直径を小径とし流路を狭める事により排気ガスの流動速度を加速させて内圧を負圧化する混合部７と、この混合部７内に負圧を利用して外気を導入し外気と排気ガスとを混合させる吸引路10と、混合部10内で混合された混合ガスの一部を取り出して内燃機関側に戻す吸気路12とで構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気の一部を吸入空気と混合して内燃機関に戻すための、内燃機関の過給システムに係るものである。
従来、自動車のエンジン等では、特許文献１〜４に示す如く、排気ガスの一部を排気ガス系から取り出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気や吸入空気に加えるＥＧＲシステムが、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンともに用いられていた。このＥＧＲシステムでは、ターボチャージャー等の過給器を備え、内燃機関から排出される排気ガスによってターボチャージャーのタービンを駆動する事により、コンプレッサーが回転して外気を吸気して圧縮し、この圧縮空気がインタークーラーで冷却された後、エンジン等の内燃機関に供給される。この供給の際に、内燃機関からの排気ガスの一部が取り出され、前記吸気に混合されて、ＥＧＲガスとして内燃機関に戻されるものである。
また、ＥＧＲシステムは、特にディーゼルエンジンの高ＥＧＲ率のクールドＥＧＲシステムでは、排気ガス中のNOxを低減し、燃費の悪化を防止するとともに、過剰な温度上昇によるＥＧＲバルブの機能低下や耐久性の低下を防止するため、特許文献５に示す如く、高温化したＥＧＲガスを冷却水、冷却風、カーエアコン用冷媒、その他の冷媒液で冷却するＥＧＲガスクーラー等を配設したものが存在する。
特開昭６０−２３７１５３号公報 特開平１１−６２６３２号公報 特開平１１−１８２３５８号公報 特開２００３−２８６８７１号公報 特開平１１−１０８５７８号公報
しかしながら、ターボチャージャー等の過給器は、構造が複雑で高価であるとともに、コンプレッサーやタービンへの石、砂等の異物の侵入、過度に高温の排気ガスの導入等により、ベアリングやシール、シャフト等の部品の破損や変形やスティック、オイル漏れ等を生じる事があり、メンテナンス等に手間が掛かって煩わしいものであった。また、ＥＧＲシステムとは別個に過給器やインタークーラーを設ける必要があるし、更にはＥＧＲガスクーラーも備えているから、ＥＧＲシステムの複雑化や巨大化を生じていた。
本発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、内燃機関の過給システムを単純な構造と容易な製作技術で得て、製品コストの低減及び耐久性の向上を可能とするものである。また、この過給システムの作動に大きな電力や燃料等を使用する事なく、排気ガスの運動エネルギーを利用して行う事を可能として、経済性を高めるものである。また、部品点数の削減や兼用等により、内燃機関に設けるＥＧＲシステム等の再循環装置のコンパクト化や軽量化を可能とし、エンジンルーム等の狭い空間等にも設置が可能でレイアウト性能に優れるとともに、破損や変形等を生じにくく耐久性に優れる製品を得るものである。
本発明は上述の如き課題を解決するため、内燃機関からの排気ガスを導入する排気導入路と、この排気導入路からの排気ガスを導入して外部に排出する排気導出路と、この排気導出路と排気導入路との間に設け排気導入路よりも直径を小径とし流路を狭める事により排気ガスの流動速度を加速させて内圧を負圧化する混合部と、この混合部内に負圧を利用して外気を導入し外気と排気ガスとを混合部内で混合させる吸引路と、混合部内で混合された混合ガスの一部を取り出して内燃機関側に戻す吸気路とから成るものである。
また、排気導入路と排気導出路とは、近接方向又は離間方向に移動可能に形成する事により、混合部の形成長さを調整可能としても良い。
また、排気導入路を設けた排気導入管の先端側を小径に形成して小径部を設け、この小径部を、内部に排気ガスの流路を設けた第１導出管に連結し、この連結部内を排気ガスと外気との混合部とし、この混合部の上流側に開口する吸引路を設けた吸引管を、排気導入管に貫通挿入して配設し、この混合部の下流側に、混合部にて混合された混合ガスの一部を導入する流路を設けた第２導出管を、第１導出管に貫通挿入して配設し、第１、第２導出管の一方の流路を、混合ガスを外部に排出する排気導出路とし、他方の流路を混合ガスを内燃機関側に戻す吸気路としても良い。
また、排気導入管と第１導出管との連結部には、外部と連通し混合部へ外気を導入可能な間隙部を設けて吸引路としても良い。
また、排気導入路を設けた排気導入管の先端側を小径に形成して小径部を設け、この小径部を、該小径部の外径よりも内径を大径とし内部に排気ガスの流路を設けた第１導出管に連結し、この第１導出管の内周と小径部の外周との間に、外部と連通し外気の導入が可能な間隙部を設けて吸引路とし、この吸引路及び小径部の下流側を排気ガスと外気との混合部とし、この混合部の下流側に、混合部にて混合された混合ガスの一部を導入する流路を設けた第２導出管を、第１導出管に貫通挿入して配設し、第１、第２導出管の一方の流路を、混合ガスを外部に排出する排気導出路とし、他方の流路を混合ガスを内燃機関側に戻す吸気路としても良い。
また、吸引路は混合部に気体の流通方向と垂直に接続し、この混合部内に外気を吸入するものであっても良い。
また、吸引路には、エアークーラーを設け、外気を冷却して吸入しても良い。
また、吸引路には、コンプレッサーを設け、外気を加圧吸入しても良い。
また、吸気路には、コンプレッサーにより外気を加圧して導入する加圧空気導入管を設け、混合ガスを加圧吸気しても良い。
また、コンプレッサーは、コンプレッサー駆動用のモーターを接続して作動するものであっても良い。
また、コンプレッサーは、内燃機関の補機類の駆動部にプーリーを介して接続することにより作動するものであっても良い。
本発明は上述の如く構成したものであり、排気導入路を流動する排気ガスが、この排気導入路よりも直径を小径として流路が狭められた混合部内に流出する事により、排気ガスの流速が加速されて混合部内が負圧化する。この負圧を利用して、吸引路を介して混合部内に外気が吸引される事により、排気ガスと外気とが混合部内で混合され、この混合ガスが排気導出路を介して外部に排出されると同時に、混合ガスの一部が吸気路内に導入され、この吸気路を介して内燃機関に戻される。従って、排気ガスの運動エネルギーを回収して、外気の吸引及び外気と排気ガスとの混合を行う事が可能となり、エネルギーの効率的な再利用が可能となり、装置使用時に於ける経済性を向上させる事ができる。更に、ターボチャージャー等を設ける必要がなくなり、内燃機関の過給システムを、簡易な構造と容易な製作技術で得る事ができる。また、外気と排気ガスとの混合作用により、排気ガスの冷却効果も生じ、インタークーラーやＥＧＲガスクーラー等を設ける必要もないし、例えこれらのクーラーを設けた場合でも、従来に比べて小型なもので十分となる。
そして、ＥＧＲシステムに於いては、過給機能とＥＧＲガスクーラーをも兼ね備えるものが得られるので、部品点数を少なくする事ができ、ＥＧＲシステムの簡易化、コンパクト化及び軽量化等が可能となる。その結果、製造コストを低減して廉価な製品が得られるとともに、エンジンルーム等の狭い空間等にも設置が可能なレイアウト性能に優れる製品が得られる。また、単純な構造であるから、破損や変形等が少なく耐久性に優れるとともに、メンテナンス作業等も容易な製品を得る事ができる。
以下、自動車のＥＧＲシステムに本発明を実施した実施例１を図１及び図２に於て説明すれば、(１)は排気導入管で、エギゾーストマニホールドから流出される排気ガスが流動する排気導入路(２)を内部に設けている。この排気導入管(１)の先端には、排気導出路(４)を設けた第１導出管(３)が直列に接続され、排気導入管(１)を流動してきた排気ガスがこの排気導出路(４)に導入された後、マフラー等を介して外部に排出されるものである。また、この第１導出管(３)と排気導入管(１)との接続は、排気導入管(１)の先端側を本体部分より小径に形成して排気導入路(２)よりも小径で所望長さの小径部(５)を設け、この小径部(５)を第１導出管(３)に設けた挿入部(６)内に挿入配設する事により行っている。また、この小径部(５)を挿入する挿入部(６)は、排気導出路(４)を設けた本体部分よりも僅かに大径に形成し、この挿入部(６)と第１導出管(３)本体との境界の段部に小径部(５)を当接可能とする事により、第１導出管(３)内への排気導入管(１)の過剰な挿入を防止可能としている。
そして、この排気導入管(１)と排気導出路(４)との接続部に於いて、排気導入路(２)と排気導出路(４)との間に形成され、小径部(５)と挿入部(６)とで構成される空間を、後述の排気ガスと外気との混合部(７)としている。また、小径部(５)と挿入部(６)とは固定接続する事なく、管軸方向に任意に移動可能とし、図１、図２に示す如く、混合部(７)の形成長さを任意に調整可能とするとともに、小径部(５)の外周と挿入部(６)の内周との間に、パッキン等の気密部材(８)を配設し、互いの接続部分からのガス漏れや進退移動時の摩擦による管の摩耗等を防止するとともに、排気導入管(１)と第１導出管(３)との接続安定性も高めている。
また、排気導入管(１)には、外気を吸引するための吸引路(10)を設けている。この吸引路(10)は、先端側をＲ状に屈曲させた吸引管(11)内に形成し、この吸引管(11)を排気導入管(１)内に貫通挿入して配設している。この吸引管(11)の先端を混合部(７)の上流側に臨ませて位置させ、吸引した外気を混合部(７)内に供給して該混合部(７)内にて排気ガスと外気とを混合可能としている。他方、第１導出管(３)には、混合部(７)の下流側に臨ませて吸気路(12)を設けている。この吸気路(12)は、先端をＲ状に屈曲させた第２導出管(13)内に形成し、この第２導出管(13)を第１導出管(３)内に貫通挿入する事により配設している。そして、混合部(７)からの混合ガス(ＥＧＲガス)を、吸気路(12)内に導入して、インテークマニホールド(図示せず)に戻す事を可能としている。
上述の如く形成したＥＧＲシステムでは、エキゾーストマニホールド(図示せず)から排出された排気ガスが、排気導入管(１)の排気導入路(２)を通過し、第１導出管(３)の排気導出路(４)内に流入しようとする。この際に、排気ガスは小径部(５)内を流動する事により流路を急激に狭められるので、その流速が加速され、混合部(７)内が負圧状態となる。この負圧を利用して、混合部(７)に臨ませて配置した吸引路(10)を介して外気が吸引され、この外気が混合部(７)に導入される。そして、この外気及び排気ガスの流動力によって、外気と排気ガスとが混合部(７)にて撹拌・混合されながら排気導出路(４)方向に流動する。そして、この混合ガスが排気導出路(４)を介して外部に排出されるとともに、混合ガスの一部が、混合部(７)の出口に臨ませて配設した第２導出管(13)の吸気路(12)内に流入し、インテークマニホールドに供給されるものである。
また、前述の如く、排気導入管(１)と第１導出管(３)とを、軸方向に相対的に移動させる事により、混合部(７)の形成長さを調整する事ができ、これにより、混合ガス中の排気ガス濃度を所望濃度に調整したり、インテークマニホールドへ戻す際の吸気温度を調整する事ができる。この混合部(７)の長さ調整による排気ガスの濃度調整等は、自動車の使用時に、排気ガスその他の温度センサー、NOxの分析センサー等からの情報を基に、ＥＣＵの制御により常時行われ、エンジンの運転条件に応じて最適のコンディションを維持する事が可能となっている。
例えば、混合部(７)の形成長さを短尺にする程、外気と排気ガスとの撹拌の度合いが低くなり、外気と排気ガスとの混合時間が短くなる。そのため、混合ガス中の排気ガス濃度が高くなって、ＥＧＲ率を高める事ができる。また、混合部(７)の形成長さを長尺にする程、外気と排気ガスとが十分に撹拌され、外気と排気ガスとの混合時間が長くなる。そのため、混合ガス中の排気ガス濃度が低くなって、ＥＧＲ率を低くする事ができるとともに、インテークマニホールドに戻される吸気の温度を低くする事ができる。尚、本実施例では、混合部(７)の形成長さの最長〜最短時に於いて、ＥＧＲ率が５〜７０％となるような寸法合わせで配管を構成している。
このように、本実施例のＥＧＲシステムでは、従来の如くターボチャージャー等の過給器を別個に設けなくても、排気導入路(２)の出口に小径部(５)を設け、この小径部(５)を流動する排気ガスの運動エネルギーを回収して、外気を吸引する事ができるとともに、この外気と排気ガスとの撹拌・混合も容易に行う事が可能となり、過給機能を有するＥＧＲシステムを、簡易な構造と容易な製作技術で得る事ができる。また、従来は、過給器側ではターボチャージャーによる外気の圧縮により、高温化した外気をインタークーラーにより冷却したり、高温で排出される排気ガスをＥＧＲガスクーラーで冷却する等した後に、インテークマニホールドに戻す必要があり、ＥＧＲシステムの複雑化や巨大化、重量の増大等を招いていた。しかし、本実施例では、ＥＧＲシステムの外気と排気ガスとの混合作用により、排気ガスの冷却効果も生じ、インタークーラーやＥＧＲガスクーラー等を設ける必要がなくなったり、例え設けても従来に比べてこれらのクーラーの大幅な小型化が可能となり、ＥＧＲシステムの構造の簡略化、コンパクト化及び軽量化が可能となる。その結果、車体の狭い空間等にも設置が容易なレイアウト性能に優れる廉価な製品を得る事ができる。
また、従来は過給器内への異物の侵入や高温化により、シャフトやベアリング、シール等の部品の破損や変形、スティック、オイル漏れ等を生じ易かった。しかし、実施例１の過給機構は、シャフトやベアリング等を使用せず、配管のみから成る単純な構成であるとともに、小径部(５)と挿入部(６)との接続部分に、気密部材(８)を介在させて、気密性を保つとともに小石や砂等の異物の侵入を防止している。従って、異物や高熱による破損や変形等を生じにくく、耐久性やメンテナンス性に優れた製品を得る事ができる。尚、外気を吸引する吸引管(11)に異物の侵入対策等を施す事により、ＥＧＲシステム内への異物の侵入を良好に防止して、耐久性の信頼性を更に高いものとする事ができる。
また、上記実施例１では、小径部(５)と挿入部(６)との接続部は、気密部材(８)を介在させて気密性を保っているが、他の異なる実施例として、小径部(５)の外径よりも挿入部(６)の内径を大径にしたり、小径部(５)に凹凸等を設ける事により、小径部(５)の外周と挿入部(６)の内周との間に、外部と連通する間隙部(図示せず)を設け、この間隙部を吸引路(10)としても良い。このように間隙部を設けると、混合部(７)の負圧化により、吸引管(11)に設けた吸引路(10)だけでなく、間隙部により形成される吸引路(10)からも外気が吸引されるものとなり、外気の混合率や冷却効果を高める事が可能となる。尚、間隙部を設ける際には、小径部(５)と挿入部(６)との接続部をフード部材等で被覆したり、支持体で支持する等により、間隙部からの異物の侵入を防止するとともに、排気導入管(１)、第１導出管(３)等の支持安定性を高めて、振動やブレ等を抑制するのが好ましい。
また、上記実施例１では、第１導出管(３)内を排気導出路(４)とし、第２導出管(13)内を吸気路(12)としている。これに対して、他の異なる実施例として、第１導出管(３)をインテークマニホールド側に接続して、この第１導出路(３)内を吸気路(12)とし、第２導出管(13)をマフラー等に接続して、この第２導出管(13)内を排気導出路(４)としても良い。この場合も、排気導入管(１)と第１導出管(３)とを、軸方向に相対移動させる事により、第１導出管(３)に貫通して配設した第２導出管(13)内の排気導出路(４)との距離が短尺又は長尺に変化させて、混合部(７)の形成長さを変える事ができ、ＥＧＲ率等の調整を容易に行う事ができる。
上記実施例１では、排気導入管(１)と第１導出管(３)とは別個に吸引管(11)を配設して吸引路(10)を設けているが、他の異なる実施例２では、図３に示す如く、排気導入管(１)の小径部(５)を、この小径部(５)よりも内径を大径とした略Ｌ字形の第１導出管(３)に挿入配設している。そして、この小径部(５)と第１導出管(３)との間に形成される間隙部を、外気の吸引路(10)とし、第１導出管(３)をインテークマニホールド側に接続している。また、第１導出管(３)の屈曲部付近に円筒形のホルダー部(14)を固定し、このホルダー部(14)内に、排気ガスの排気導出路(４)を設けるとともにマフラー側に接続される第２導出管(13)を進退可能に挿入配設し、この第２導出管(13)の入口を、所望間隔を介して小径部(５)の下流側に臨ませて配設している。そして、第１導出管(３)内に於いて、排気導入管(１)と排気導出路(４)との間を、排気ガスと外気とを混合するための混合部(７)としている。
また、前記ホルダー部(14)の内周と、これに進退可能に挿入配設した第２導出管(13)の外周との間に、気密部材(８)を介在させて、第２導出管(13)と第１導出管(３)との接続部分からの異物の侵入やガス漏れ、摩耗等を防止するとともに、互いの接続安定性を高めている。
上記ＥＧＲシステムでは、エキゾーストマニホールドから排気導入路(２)に流入した排気ガスが小径部(５)を通過して流路を狭められる事で、流速が加速された状態で混合部(７)内に流入し、この混合部(７)内が負圧化する。この負圧を利用して、小径部(５)と第１導出管(３)との間隙に形成された吸引路(10)から混合部(７)内に外気が吸引され、この外気と排気ガスとが混合部(７)内で混合された後、第１導出管(３)の吸気路(12)を介してインテークマニホールド側に戻される。尚、第１導出管(３)の混合部(７)に流入した排気ガスは、一部は前述の如く外気と混合されて吸気路(12)側に流動するが、排気ガスの大部分は、小径部(５)に臨ませて配置した第２導出管(13)の排気導出路(４)に導入されて、外部に排出されるものである。
そして、第２導出管(13)を小径部(５)と近接方向に移動させる事により、排気導入路(２)と排気導出路(４)とが近接して混合部(７)が短尺となり、排気導入路(２)からの排気ガスが混合部(７)内を高速に通過して排気導出路(４)内に導入されるので、混合部(７)内で外気と混合される排気ガス割合が多くなって、インテークマニホールド側に戻す吸気のＥＧＲ率が高くなる。逆に、第２導出管(13)を小径部(５)と離間方向に移動させる事により、排気導入路(２)と排気導出路(４)が離間して混合部(７)が長尺となり、混合部(７)での排気ガスの通過時間が長くなって、排気ガスの混合割合が少なくなり、インテークマニホールド側に戻す吸気のＥＧＲ率が低くなる。
このように、実施例２に於いても、過給機能とＥＧＲガスクーラー機能を備えたＥＧＲシステムを、単純な構造と簡易な製作技術で得る事ができ、製品コストの低減、製品の耐久性の向上、製品のコンパクト化や軽量化によるレイアウト性能の向上等を可能とする事ができる。
また、実施例２に於いても、第１導出管(３)をマフラー側に接続して、この第１導出路(３)内を排気導出路(４)とするとともに、第２導出管(13)をインテークマニホールド側に接続して、この第２導出管(13)内を吸気路(12)としても良い。
また、上記実施例１では、排気導入管(１)内に吸引管(１１)を貫通挿入して配置し、この吸引管(１１)に設けた吸引路(１０)から吸引した外気を混合部(７)内に供給して、混合部(７)内にて外気を排気ガスと混合することにより、排気ガスを冷却可能なものとしているが、本発明の実施例３では、図４に示す如く、上記吸引路(１０)にエアークーラー(１５)を設けることにより吸引される外気を予め冷却可能なものとし、冷却された外気を混合部(７)内に供給することにより、混合部(７)内の排気ガスの冷却効果を更に高めることを可能としている。
本発明の実施例３を図４において説明すると、排気導入管(１)から外部に突出した吸引管(１１)の基端側にエアークーラー(１５)を設けている。このようにエアークーラー(１５)を設けることにより、吸引路(１０)の基端から吸引された外気が排気導入管(１)の混合部(７)内に供給される前に、この外気をエアークーラー(１５)にて冷却することが可能となる。そして、このように冷却した外気を混合部(７)内に供給して混合部(７)内の排気ガスと混合することにより混合ガスが冷却される。従って、混合ガスの体積は膨張せず、混合部(７)内における混合ガスの充填効率を良好に保つことが可能となる。
また、上記の如く混合ガスを冷却することができるため、他にＥＧＲガスクーラーやインタークーラー等を設ける必要がなくなるか、たとえ設けても従来のものよりも大幅に小型化することが可能となり、ＥＧＲシステムの構造の簡略化、コンパクト化及び軽量化が可能となる。また、上記エアークーラー(１５)が除湿機能付きのものであれば、外気が冷却されるとともに除湿されるため、外気が通過する吸引管(１１)や排気導入管(１)等の内部が結露しなくなり、吸引管(１１)や排気導入管(１)等の錆びによる劣化を防止するとともに、腐食性の高い凝縮液の燃焼室内への侵入を防止してエンジン構成部品の耐久性及び信頼性を高めることとなり、より好ましい。
また、前記実施例３では、吸引管(１１)にエアークーラー(１５)のみを設けていたが、本発明の実施例４では吸引管(１１)にエアークーラー(１５)及びコンプレッサー(１６)を設けている。本発明の実施例４を図５において説明すると、吸引管(１１)には実施例３と同様にエアークーラー(１５)を設け、更にこの吸引管(１１)の排気導入管(１)接続側とは反対側の基端部側に、コンプレッサー(１６)を接続している。また、このコンプレッサー(１６)にはプーリー(１８)が設けられており、このプーリー(１８)を内燃機関の補機類の駆動部に接続し、当該補機類の駆動部によって駆動させることにより、コンプレッサー(１６)をエンジンの回転に同期させて作動可能なものとしている。
尚、本実施例では上記の如く、吸引管(１１)に設けたコンプレッサー(１６)を、内燃機関の補機類の駆動部にプーリー(１８)を介して接続することにより作動させているが、他の異なる実施例では、コンプレッサー(１６)にモーター(１７)を取り付け、このモーター(１７)により当該コンプレッサー(１６)を作動可能としたものであってもよい。
また、このように吸引管(１１)にコンプレッサー(１６)を設けることにより、混合部(７)内に送り込まれる外気が圧縮されて高圧となるため、コンプレッサー(１６)を設けない場合よりも高圧で多くの外気を混合部(７)内に送り込むことが可能となる。そのため、混合ガス中の温度を低くすることができるとともに、インテークマニホールドに戻される吸気を高い圧力で過給することが可能となり、エンジンの出力増加、トルクの上昇等、高効率化を企てることができる。
また、上記実施例４のＥＧＲシステムでは、吸引管(１１)にコンプレッサー(１６)を設けることにより外気のみを加圧しているが、本発明の実施例５では、第２導出管(１３)に取り付けられた加圧空気導入管(１９)にコンプレッサー(２０)を設けている。本発明の実施例５を図６において説明すると、第２導出管(１３)内に先端を貫通挿入した加圧空気導入管(１９)が設けられており、この加圧空気導入管(１９)にコンプレッサー(２０)を接続している。そして、加圧空気導入管(１９)から導入された外気をコンプレッサー(２０)により加圧し、この高圧の外気を混合部(７)から吸気路(１２)内に流入した混合ガス中に噴出してインテークマニホールドに供給している。このように混合ガス中に圧縮された高圧外気を噴出することにより、吸気路(１２)内が負圧となることなく正圧となるため、より多くの混合ガスを混合部(７)内からインテークマニホールドを経由して燃焼室内に供給することが可能となる。
また、加圧空気導入管(１９)側のコンプレッサー(２０)にはモーター(２１)を取り付けており、このモーター(２１)によりコンプレッサー(２０)を作動可能なものとしている。尚、本実施例では加圧空気導入管(１９)側のコンプレッサー(２０)をモーター(２１)にて作動させているが、他の異なる実施例ではこれに限らず、当該コンプレッサー(２０)を内燃機関の補機類の駆動部にプーリー(１８)を介して接続することにより作動させても良い。また、本実施例５では、上記の如く加圧空気導入管(１９)側にのみコンプレッサー(２０)を設けているが、他の異なる実施例では、加圧空気導入管(１９)側及び吸引管(１１)側にそれぞれコンプレッサー(１６)(２０)を設けることもできる。
また、前記実施例１、３、４、５では、排気導入管(１)の先端に第１導出管(３)を、排気導入管(１)とは別体に接続するとともに、排気導入管(１)側に吸引管(１１)を貫通挿入しているが、本発明の実施例６では、排気導入管(１)と第１導出管(３)を一体に形成するとともに、排気導入管(１)と第１導出管(３)の間に吸引管(１１)の先端を貫通挿入している。
本発明の実施例６を図７において説明すると、本実施例では円筒形の管体(２２)の一側を排気導入管(１)とし、他側を第１導出管(３)とすることにより、排気導入管(１)と第１導出管(３)を一体形成している。そして、排気導入管(１)と第１導出管(３)の内径をほぼ同一とするとともに、排気導入管(１)と第１導出管(３)との中間部分の内径を徐々に小径に形成し、且つ徐々に大径に形成してベンチュリー部(２３)を設けている。このように排気導入管(１)と第１導出管(３)を一体に形成することにより、単純な構造と簡易な製作技術で製品を得ることができ、製造コストの低減、製品のコンパクト化や軽量化によるレイアウト性能の向上等を可能とすることができる。そして本実施例では、管体(２２)内の吸引管(１１)と第２導出管(１３)との間を混合部(７)としている。
また、前記実施例１、３、４、５では、先端側をＲ状に屈曲させた吸引管(１１)を混合部(７)に臨ませて排気導入管(１)に貫通挿入しているが、本実施例６では図７に示す如く、吸引管(１１)を屈曲させずに、吸引管(１１)の先端を管体(２２)とは垂直方向に管体(２２)のベンチュリー部(２３)内に貫通挿入し、排気ガスの流通方向と垂直に外気を流通させている。そのため、製造時において吸引管(１１)の混合部(７)への組み付けを容易なものとすることができる。
また、図７に示す如く、吸引管(１１)の基端側にエアークーラー(１５)を設けることにより、外気を冷却可能としているため、混合ガスの冷却効果を更に高めて混合ガスの充填効率をより良好にすることを可能としている。尚、本実施例では、吸引路(１０)からの外気の吸引量を変えることにより、混合ガスのＥＧＲ率を適宜調整することが可能である。
また、上記実施例６では上述の如く、排気導入管(１)と第１導出管(３)とを一体形成した管体に、第２導出管(１３)を接続固定しているため、管体(２２)内の吸引管(１１)と第２導出管(１３)の間の混合部(７)の形成長さが一定に固定されているが、本発明の実施例７では、第２導出管(１３)を接続固定した第３導出管(２４)を、管体(２２)に別個に接続することにより、混合部(７)の形成長さを調整可能なものとしている。本実施例７を図８において説明すると、第３導出管(２４)の内径を管体(２２)の第１導出管(３)側の先端部(２５)の外径よりも大径としており、この第３導出管(２４)の一端に管体(２２)の先端部(２５)を挿入することにより、管体(２２)に第３導出管を接続している。
また、この第３導出管(２４)には第２導出管(１３)が設けられており、また、第３導出管(２４)と管体(２２)との接続部は固定されず、第３導出管(２４)と管体(２２)がそれぞれ管軸方向に任意に移動可能となっている。そのため、第３導出管(２４)と管体(２２)を管軸方向に移動することにより、管体(２２)に設けられた吸気管(１１)と第３導出管(２４)に設けられた第２導出管(１３)の間の混合部(７)の形成長さを任意に調整することができ、ＥＧＲ率の調整を容易に行うことが可能となる。また、図８に示す如く、管体(２２)の先端部(２５)の外周と第３導出管(２４)の内周との間に気密部材(８)を配設しており、ガス漏れや管の摩擦などを防止するとともに、管体(２２)と第３導出管(２４)との接続安定性を高めている。
また、外気と排気ガスとを混合する混合部(７)を、実施例１、３、４、５では、排気導入管(１)の小径部(５)と第１導出管(３)の挿入部(６)とで構成される空間内に設け、実施例２では小径部(５)とは別個に第１導出管(３)内に設け、実施例６では管体(２２)内の吸引管(１１)と第２導出管(１３)との間に設け、実施例７では管体(２２)内の吸引管(１１)と第３導出管(２４)内の第２導出管(１３)との間に設けているが、何れも小径部(５)により排気ガスが流速を加速され、これにより内圧が負圧化し、外気を吸引可能であれば、排気導入路(２)と排気導出路(４)との間の何れの箇所に設けても良い。
また、本実施例７では上記実施例２と同様に、第３導出管(２４)を略Ｌ字型に屈曲して形成し、この屈曲部付近に第２導出管(１３)を挿入配設しても良い。また、上記実施例４と同様に、吸引管(１１)にコンプレッサー(１６)を設けて混合部(７)内に送り込まれる外気を圧縮したり、上記実施例５と同様に、第２導出管(１３)に加圧空気導入管(１９)を介してコンプレッサー(２０)を設け、当該コンプレッサー(２０)にて圧縮した高圧外気を混合ガス中に噴出させても良い。
また、上記各実施例では、エンジンからの排気ガスを再循環するための自動車のＥＧＲシステムに本発明を設けているが、船舶用、発電用、建機用、農業機械用等の様々のディーゼルエンジン、その他の内燃機関に本発明を設けることも可能である。
本発明の実施例１の過給システムを設けたＥＧＲシステムの断面図。 排気導入管と第１導出管とを離間方向に移動して混合部の形成長さを長くした状態の断面図。 本発明の実施例２の過給システムを設けたＥＧＲシステムの断面図。 本発明の実施例３の吸引管にエアークーラーを設けたＥＧＲシステムの断面図。 本発明の実施例４の吸引管に吸引コンプレッサーを設けたＥＧＲシステムの断面図。 本発明の実施例５の加圧空気噴出管に吸気コンプレッサーを設けたＥＧＲシステムの断面図。 本発明の実施例６の過給システムを設けたＥＧＲシステムの断面図。 本発明の実施例７の過給システムを設けたＥＧＲシステムの断面図。
符号の説明
２ 排気導入路
４ 排気導出路
５ 小径部
７ 混合部
１０ 吸引路
１２ 吸気路
１５ エアークーラー
１６、２０ コンプレッサー
１８ プーリー
１９ 加圧空気導入管
２１ モーター

Claims (11)

  1. 内燃機関からの排気ガスを導入する排気導入路と、この排気導入路からの排気ガスを導入して外部に排出する排気導出路と、この排気導出路と排気導入路との間に設け排気導入路よりも直径を小径とし流路を狭める事により排気ガスの流動速度を加速させて内圧を負圧化する混合部と、この混合部内に負圧を利用して外気を導入し外気と排気ガスとを混合部内で混合させる吸引路と、混合部内で混合された混合ガスの一部を取り出して内燃機関側に戻す吸気路とから成る事を特徴とする内燃機関の過給システム。
  2. 排気導入路と排気導出路とは、近接方向又は離間方向に移動可能に形成する事により、混合部の形成長さを調整可能とした事を特徴とする請求項１の内燃機関の過給システム。
  3. 排気導入路を設けた排気導入管の先端側を小径に形成して小径部を設け、この小径部を、内部に排気ガスの流路を設けた第１導出管に連結し、この連結部内を排気ガスと外気との混合部とし、この混合部の上流側に開口する吸引路を設けた吸引管を、排気導入管に貫通挿入して配設し、この混合部の下流側に、混合部にて混合された混合ガスの一部を導入する流路を設けた第２導出管を、第１導出管に貫通挿入して配設し、第１、第２導出管の一方の流路を、混合ガスを外部に排出する排気導出路とし、他方の流路を混合ガスを内燃機関側に戻す吸気路とした事を特徴とする請求項１又は２の内燃機関の過給システム。
  4. 排気導入管と第１導出管との連結部には、外部と連通し混合部へ外気を導入可能な間隙部を設けて吸引路とした事を特徴とする請求項３の内燃機関の過給システム。
  5. 排気導入路を設けた排気導入管の先端側を小径に形成して小径部を設け、この小径部を、該小径部の外径よりも内径を大径とし内部に排気ガスの流路を設けた第１導出管に連結し、この第１導出管の内周と小径部の外周との間に、外部と連通し外気の導入が可能な間隙部を設けて吸引路とし、この吸引路及び小径部の下流側を排気ガスと外気との混合部とし、この混合部の下流側に、混合部にて混合された混合ガスの一部を導入する流路を設けた第２導出管を、第１導出管に貫通挿入して配設し、第１、第２導出管の一方の流路を、混合ガスを外部に排出する排気導出路とし、他方の流路を混合ガスを内燃機関側に戻す吸気路とした事を特徴とする請求項１の内燃機関の過給システム。
  6. 吸引路は混合部に気体の流通方向と垂直に接続し、この混合部内に外気を吸入することを特徴とする請求項１の内燃機関の過給システム。
  7. 吸引路には、エアークーラーを設け、外気を冷却して吸入することを特徴とする請求項１または６の内燃機関の過給システム。
  8. 吸引路には、コンプレッサーを設け、外気を加圧吸入することを特徴とする請求項１の内燃機関の過給システム。
  9. 吸気路には、コンプレッサーにより外気を加圧して導入する加圧空気導入管を設け、混合ガスを加圧吸気することを特徴とする請求項１の内燃機関の過給システム。
  10. コンプレッサーは、コンプレッサー駆動用のモーターを接続して作動することを特徴とする請求項８または９の内燃機関の過給システム。
  11. コンプレッサーは、内燃機関の補機類の駆動部にプーリーを介して接続することにより作動することを特徴とする請求項８または９の内燃機関の過給システム。
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