JP2006052712A

JP2006052712A - 内燃機関の排気ガス還流装置

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Publication number: JP2006052712A
Application number: JP2004236665A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Fukuda; 利実福田; Nobuaki Murakami; 信明村上; Fumiaki Hiraishi; 文昭平石
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-16
Also published as: JP4345610B2

Abstract

【課題】制御応答性を損なうことなく、コスト増や制御の複雑化を招くことなく、各気筒毎の排ガス分配量の均一化を図れる排気ガス還流装置を提供する。
【解決手段】内燃機関２の排気ガスを吸気路Ｒｉ側の複数の分岐吸気路ｒｉにＥＧＲガスとして分配する排気ガス還流装置１において、ＥＧＲガスを複数の分岐吸気路ｒｉの近傍に導く還流主路ｅｍ２と、同還流主路ｅｍ２の上流部位より下流部位に向かう複数箇所に点在された各分岐部ｐ１〜ｐ４でそれぞれ分岐して延出して分岐吸気路ｒｉにＥＧＲガスを流入させる複数の還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４とを有し、分岐部ｐ１〜ｐ４に向かう還流主路ｅｍ２の流路中心線ｇ１と分岐部より分岐吸気路に向かう還流枝路の流路中心線ｈ１〜ｈ４とがなす向かい角α１〜α４が還流主路ｅｍ２の下流側より上流側における分岐部の向かい角α１ほど大きくなるように設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを燃焼室に還流して、排気中のＮＯｘ成分を無害化し、あるいはエンジン負荷を低減させることのできる排気ガス還流装置、特に、排気路からの排気ガスを分岐して吸気路側の複数の分岐吸気路に流入させるようにした内燃機関の排気ガス還流装置に関する。

内燃機関、例えば４サイクルガソリンエンジンはその駆動時に排出する排気ガスを浄化するために排気系に排気ガス還流装置を装着している。この排気ガス還流装置はエンジン排気路の排気ガスの一部を還流排ガス（以後ＥＧＲガスと記す）として還流路や吸気路を経て再度燃焼室に還流させ、これにより、燃焼温度を抑えてＮＯｘ等の発生を抑えて排ガス改善を図り、あるいは低負荷時のエンジン駆動損失を低減させて燃費改善を図っている。

なお、このような排気ガス還流装置ではＥＧＲガスの流量の増減制御での応答性を確保することや、サージタンクより上流の吸気流路がＥＧＲガスで汚されることを防止できることより、排ガス還流路であるＥＧＲ通路により導入されてくるＥＧＲガスを分流させた上で吸気ポートに比較的近い複数の各分岐吸気路内に流入させるものが知られている。

ところで、図９に示すように、吸気マニホールド１００内の複数の分岐吸気路ｉにＥＧＲガスを流入させる排ガス分配用配管１２０として、例えば、還流排ガスを排気路１３０より吸気路側に導く主路１４０と、主路１４０の複数部位に点在される各分岐部ｐ１〜ｐ４でそれぞれ分岐して分岐吸気路ｉに還流排ガスを導く複数の分岐枝路１５０とをくし形に配備してなるものが知られており、この場合、ＥＧＲ通路の取り回しの良さを保持できる。

なお、特開平６−１０８９２８号公報（特許文献１）には、排ガス分配ブロック内のＥＧＲガスチャンバに排ガスを導き、ここより第１〜第４のブランチを経て第１〜第４の分岐吸気路に還流排ガスを導入する技術が開示される。ここでは各気筒へのガス分配量のばらつきを抑制できるように、第１〜第４のブランチの長さを所定値に保持するように形成されている。

更に、特開平１１−３５１０６６号公報（特許文献２）には排気ガス還流路により導入した排ガスを分岐室で複数の分岐管路に分岐し、各分岐管路に配備された排ガス還流弁を通して各吸気分岐管路に還流排ガスを導入する技術が開示されている。ここでは各気筒毎に排ガス還流弁と排気ガス還流用入口を経て吸気ポートに達する距離をほぼ等しくし、各気筒毎の還流排ガス量を均一化している。

特開平６−１０８９２８号公報特開平１１−３５１０６６号公報

ところで、図９に示すようなくし形の排ガス分配用配管を用いた場合、排気路１３０より還流排ガスを分岐吸気路ｉ側に導く主路１４０の各分岐部ｐ１〜ｐ４における各分岐枝路１５０の入り口近傍の静圧ｐａ１〜ｐａ４は下流側の分岐部ｐ４の還流枝路１５０における静圧（ｐａ４）ほど高く、上流側の分岐部ｐ１の還流枝路１５０の静圧（ｐａ１）ほど低くなる。更に、主路１４０の各分岐部ｐ１〜ｐ４における排ガスの流速ｖ１〜ｖ４は下流側（ｖ４側）ほど小さくなる。なお、このようなくし形の排ガス分配用配管１２０では各分岐枝路１５０の流路は主路１４０の流路とほぼ直交しており、各分岐枝路１５０の入り口への流れ込みを助けるような動圧はほとんど作用しない。

このため、主路１４０に沿って流動してきた還流排ガスは各分岐部ｐ１〜ｐ４より各分岐路１５０を経て複数の気筒の各吸気分岐管路ｉに導かれるが、その還流排ガスの分配量は静圧ｐａ１〜ｐａ４に応じたものとなり、下流側の分岐部ｐ４の分岐枝路１５０で比較的多く、上流側の分岐部ｐ１の分岐路１５０では比較的少なくなり、各気筒毎の排ガス分配量にばらつきが生じ、結果として、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を招き、エンジンの運転性能を低下させている。

なお、特許文献１の場合は、各気筒毎の排ガス分配量のばらつきを抑制できるが、第１〜第４のブランチの長さを所定値以上に保持する必要があり、還流排ガス量の制御応答性が低下し易いという問題が生じる。更に、特許文献２の場合は、各気筒毎の排ガス分配量のばらつきを抑制できるが、各分岐管路に排ガス還流弁をそれぞれ備える必要があり、コスト増や排ガス還流弁の制御の複雑化を招くという問題がある。

本発明は、以上のような課題に基づき、内燃機関の排気ガス還流装置の制御応答性を損なうことなく、更に、コスト増や制御の複雑化を招くことなく、各気筒毎の排ガス分配量の均一化を図れる内燃機関の排気ガス還流装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数気筒を有する内燃機関の排気路の排気ガスを吸気路側の複数の分岐吸気路に還流排ガスとして分配する内燃機関の排気ガス還流装置において、上記還流排ガスを複数の分岐吸気路の近傍に導く還流主路と、同還流主路の上流部位より下流部位に向かう複数箇所に点在された各分岐部でそれぞれ分岐して延出して上記分岐吸気路に還流排ガスを流入させる複数の還流枝路と、を有し、上記分岐部に向かう還流主路の流路中心線と分岐部より分岐吸気路に向かう還流枝路の流路中心線とがなす向かい角が上記還流主路の下流側より上流側における分岐部の向かい角ほど大きくなるように設定されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、少なくとも上記還流主路と還流枝路のいずれかが上記内燃機関に設けられた流路形成部材に形成されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、上記流路形成部材は上記内燃機関の吸気マニホールドと一体の厚板であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、少なくとも上記還流主路と還流枝路のいずれかが上記内燃機関にブラケットを介し支持されるパイプ部材で形成されたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、上記還流主路の最上流側の分岐部より上流側に排気ガス還流量を制御する制御弁が配備されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、還流主路の下流側より上流側の分岐部における向かい角ほど大きく設定されることで、下流側より上流側の分岐部において還流主路と還流枝路の両流線の向きが近くなり、下流側より上流側の還流枝路の動圧を高めることが出来、還流主路より還流枝路を経て分岐吸気路に還流排ガスが流入しやすくなるので、本来、還流主路の下流側ほど静圧が高まることで、下流側の分岐部より還流枝路を経て分岐吸気路に流入する還流排ガス量が多くなることを抑制することが出来、還流主路の各分岐部より各還流枝路を経て各分岐吸気路に流入する還流排ガス量を均一化することが出来、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を防止してエンジンの運転性能を常に良好にできる。

請求項２の発明によれば、少なくとも上記還流主路と還流枝路のいずれかが内燃機関に設けられた流路形成部材に形成されるので、還流主路と還流枝路の取付けスペース確保が容易化される。例えば、内燃機関のシリンダヘッドやシリンダヘッドカバーの各一部をなす壁部を流路形成部材として用いることでスペース確保がより容易化される。

請求項３の発明によれば、上記流路形成部材が吸気マニホールドと一体の厚板なので、還流主路と還流枝路を比較的短く出来、その取付けスペース確保が容易化され、制御応答性を改善できる。
請求項４の発明によれば、パイプ部材で上記還流主路と還流枝路が形成されるので、還流主路と還流枝路のレイアウトの自由度が増す。
請求項５の発明によれば、最上流側の分岐部より上流側に配備された単一の制御弁がすべての還流排ガスの還流量を増減制御でき、装置の簡素化を図れる。

以下、本発明の一実施形態としての内燃機関の排気ガス還流装置１を説明する。
この排気ガス還流装置１は図１、２に示す４サイクル４気筒ガソリンエンジン（以後、単にエンジン２と記す）に装着され、還流排ガスであるＥＧＲガスの燃焼室９への還流により、燃焼温度を抑制してＮＯｘ等の発生を抑えて排ガス改善を図り、あるいは低負荷時のエンジン駆動損失を低減させて燃費改善を図るよう機能する。

エンジン２はシリンダブロック３、シリンダヘッド４、ヘッドカバー５、オイルパン６等を一体結合してなるエンジン本体と、シリンダヘッドの両側に結合される吸気マニホールド７及び排気マニホールド１６とを備える。エンジン本体は不図示の動弁系に連動する吸排バルブの開閉駆動により、燃焼室９に対して吸気路Ｒｉ側の吸気ポート１１及び排気路Ｒｅ側の排気ポート１２をそれぞれ断続制御し、吸気及び排気作動を行う。

吸気路Ｒｉはエアクリーナ１３からのエアをスロットルバルブ１５を備えた吸気管１４、吸気マニホールド７、吸気ポート１１を介し燃焼室９内に流入させる。ここで、吸気マニホールド７はサージタンク７０１及びその下流の複数の分岐吸気管７０２からなり、サージタンク７０１内から吸気を分岐して複数の分岐吸気路ｒｉ及び各吸気ポート１１を経て各燃焼室９に吸気を分配供給する。

一方、排気路Ｒｅは各燃焼室９内から排出される排ガスを排気マニホールド１６、排気マニホールドの合流連結部１６２に先端が連結され、途中に不図示の排ガス浄化装置やマフラーが配設され大気開放端まで連続して延びる排気管１７とを備える。ここで、排気マニホールド１６は複数の分岐排気管１６１と合流連結端１６２とにより各気筒からの排ガスを各分岐排気路ｒｅを経て合流部ｒｅｔに集め、排気管１７側に流下させる。

ところで、各気筒の分岐吸気路ｒｉより吸気ポート１１を経て燃焼室９に流入する吸気流中には、不図示の吸気バルブの開閉作動に応じて吸気路内を音速で移動し、正負に脈動する圧力波が生じ、この内の正の圧力波が吸気ポート１１に戻るタイミングと不図示の吸気バルブの開放時期が重なることで、燃焼室９の充填効率が高まることが知られている。このため、分岐吸気路ｒｉの長さＬ０は単に応答性の観点からいうと短いほうが望ましいが、燃焼室９の充填効率を定常運転において高めることを考慮して、所定値に適宜設定されている。
これに対し、後述する還流排ガスであるＥＧＲガスの還流路の長さは制御応答性の観点からできるだけ短いほうが望ましく、吸気ポート１１に接近する位置にＥＧＲガスの流入開口部１８が形成されている。

このようなエンジン２の排気ガス還流装置１では、排気マニホールド１６の合流連結端１６２の近傍に形成される排ガス取出し口１９と、同口１９に一端が連結されＥＧＲガスを複数の分岐吸気路ｒｉの近傍に導く上下還流主路ｅｍ１、ｅｍ２と、下還流主路ｅｍ２より分岐してＥＧＲガスを各分岐吸気管７０２の流入開口部１８に導く各還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４と、上還流主路ｅｍ１に設けられ排気ガス還流量であるＥＧＲガス量を制御する制御弁であるＥＧＲ弁２１と、ＥＧＲ弁２１の駆動系である負圧導入系２２と、ＥＧＲ弁２１のコントローラ２３とを備える。

上還流主路ｅｍ１は合流連結端１６２近傍のボス部１６３に形成された排ガス取出し口１９とＥＧＲ弁２１の流入口ａとの間に設けられる上流主路パイプ２４により形成される。
ところで、エンジン本体のヘッドカバー５はシリンダヘッド４の上部に重なり一体結合されることで、動弁系の収容空間１０を覆うように形成される。このヘッドカバーの上壁５０１の後側（図１において左側)半部の全域には段状に切り込みが形成され、同切り込み部Ｃに板状部材８が重ね合わされ、互いは複数個所で、それぞれボルトにより締結される。

ヘッドカバー５の切り込み部Ｃは中央側の位置規制用の縦壁ｗ１と上向きの平坦面である上向き壁部ｗ２とを備える。特に、図２に示すように、上向き壁部ｗ２のエンジン本体の幅方向Ｙにおける側端にはヘッドカバー５の側壁端より突き出た肉厚の膨出部２０にまで連続形成される。この膨出部２０はエンジン本体の長手方向Ｘに連続して形成され、その長手方向Ｘに４つの縦貫通孔２５が点在するように形成されている。

なお、図３に示すように、ヘッドカバー５はその長手方向Ｘの一端に板状部材８と干渉しない状態でＥＧＲ弁取付部２８を延出形成している。ＥＧＲ弁取付部２８は縦向きの壁面を形成され同面にＥＧＲ弁２１の取付け基部２１１が重なり、両者がボルト止めされるように形成される。

ＥＧＲ弁２１の弁体２１０は負圧アクチュエータ２１２に取付けられて下還流主路ｅｍ２の流路面積を増減調整可能に形成される。負圧アクチュエータ２１２はスロットル弁１５の下流の吸気負圧を制御弁２９を介して受ける負圧室２１３を備える。制御弁２９はコントローラ２３により開閉制御される。コントローラ２３はエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷としてのスロットル開度θｓに応じて設定される目標ＥＧＲ量を所定のＥＧＲマップ（不図示）により演算し、目標ＥＧＲ量相当の開度出力を制御弁２９に加えて吸気負圧を調整し、ＥＧＲ弁２１の開度を調整する。なお、ＥＧＲマップは、例えば、中速中負荷域をＥＧＲ大量域に設定して排気ガス改善を図り、その回りをＥＧＲ中量域に設定して排気ガス改善及び回転安定化を図り、高回転高負荷域ではＥＧＲ量ゼロ域に設定して高出力確保するというような特性を設定することとなる。

ところで、図３、図１に示すように、ヘッドカバー５の上向き壁部ｗ２とこれに重なり一体結合される板状部材８とが流路形成部材Ａを形成している。
板状部材８はその低壁面ｆ１が下向きの平坦面として形成され、更に、低壁面ｆ１には下還流主路ｅｍ２をなす直状のＵ字溝ｑ１と、下還流主路ｅｍ２の上流側より下流側に順次点在する４つの分岐部ｐ１〜ｐ４より延びる還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４をなすＵ字溝ｑ２がそれぞれ形成されている。ここで、板状部材８の低壁面ｆ１が上向き壁部ｗ２の上向きの平坦面に重なり、互いがボルトの締結処理で一体化されることで、下還流主路ｅｍ２や還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４は密閉された流路を形成できる。

還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４の延出端部は膨出部２０の長手方向Ｘに点在する４つの縦貫通孔２５の上端開口と対向するように形成されており、４つの縦貫通孔２５の下端にはパイプジョイントｊ１を介し縦向きの枝パイプ２７が連結されている。各枝パイプ２７の下端は吸気マニホールド７のそれぞれ対向する各分岐吸気管７０２に形成された流入開口部１８にパイプジョイントｊ２を介して連結される。

このように、上向き壁部ｗ２と板状部材８Ｃ２６とからなる流路形成部材Ａには変形くし形の流路形状構成が形成された。図１、図４に示すように、下還流主路ｅｍ２は長手方向Ｘに直状をなす。これに対し、下還流主路ｅｍ２の上流側より下流側に順次点在する４つの分岐部ｐ１〜ｐ４より延びる還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４はその延出方向が順次異なって形成される。

即ち、図１に示すように、４つの分岐部ｐ１〜ｐ４に向かう下還流主路ｅｍ２の流路中心線ｇ１と各分岐部ｐ１〜ｐ４より分岐吸気路に向かう還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４の流路中心線ｈ１〜ｈ４とが互いに向かい合うことで形成される向かい角α１〜α４が下還流主路ｅｍ２の下流側より上流側における分岐部ｐ１〜ｐ４の向かい角α１〜α４ほど大きくなるように、つまり、α１＞α２＞α３＞α４として設定された。
このような流路形状構成を採用する排気ガス還流装置１がエンジン２の駆動と共に作動するとする。

このエンジン２の駆動時において、排気ガス還流装置１はコントローラ２３がエンジン回転数Ｎｅとスロットル開度θｓに応じて演算した目標ＥＧＲ量を不図示のＥＧＲマップにより演算し、これを確保するように制御弁２９を介しＥＧＲ弁２１を駆動する。このような運転時において、合流連結端１６２近傍の排ガスがＥＧＲガスとして上流主路パイプ２４に導入され、ＥＧＲ弁２１で調量され、下還流主路ｅｍ２に流入され、各分岐部ｐ１〜ｐ４より各還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４に分配され、対向する各分岐吸気路ｒｉに流入される。

この際、下還流主路ｅｍ２に達したＥＧＲガスは、図１、４に示すように、下流側分岐部（例えばｐ４）より上流側の分岐部（例えばｐ１）において下還流主路ｅｍ２の中心線ｇ１と還流枝路ｅｂ１の中心線ｈ１の向きが、還流枝路ｅｂ３の中心線ｈ３等と比べてより近似した向きにあることより、下流側より上流側の還流枝路ｅｂ１の動圧Ｐｍ１(流速ｖ^２に比例する)を高めることが出来る。

即ち、図１、４に示すように、動圧Ｐｍ１〜Ｐｍ４のみを考慮して見た場合、還流主路ｅｍ２より還流枝路ｅｂ１を経て分岐吸気路ｒｉに向かうものと、還流主路ｅｍ２より還流枝路ｅｂ３を経て分岐吸気路ｒｉに向かうＥＧＲガスとでは還流枝路ｅｂ１を経てきたもののほうが流入しやすくなる。

このため、図４に示すように、本来、下還流主路ｅｍ２の下流側分岐部（例えばｐ４）ほど静圧Ｐｈ４が高まることで、下流側分岐部ｐ４より還流枝路ｅｂ４を経て分岐吸気路ｒｉに流入するＥＧＲガス量が多くなるということを、動圧Ｐｍ１〜Ｐｍ４を付加することにより調整することが出来る。即ち、還流主路ｅｍ２の各分岐部ｐ１〜ｐ４より各還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４を経て各分岐吸気路ｒｉに流入するＥＧＲガス量を均一化することが出来る。このように、排気ガス還流装置１では各気筒におけるＥＧＲガス量を均一化するので、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を防止でき、エンジンの運転性能を常に良好に維持できる。

更に、流路形成部材Ａをヘッドカバー５と一体に形成するので、本発明の適用された排気ガス還流装置の取付けスペース確保が容易化される。更に、図１の排気ガス還流装置１では最上流側の分岐部ｐ１より上流側にＥＧＲ弁２１が配備されたので、この単一のＥＧＲ弁２１がすべての還流排ガスの還流量を増減制御でき、装置の簡素化を図れる。

上述の排気ガス還流装置１で採用していた流路形成部材Ａでは、それぞれ直状の還流枝路ｅｂ１〜ｅｂ４を形成されていたが、これに代えて、図５に示すように、流路形成部材Ａ’を形成しても良い。ここでの流路形成部材Ａ’は湾曲還流枝路ｅｃ１〜ｅｃ４を採用する。この場合も下還流主路ｅｍ２の中心線ｇ１に対して、各分岐部ｐ１〜ｐ４での各湾曲還流枝路ｅｃ１〜ｅｃ４の流入口近傍での実質的な中心線ｈ１〜ｈ４との向きが、α１＞α２＞α３＞α４として形成されることとなる。ここでも流路形成部材Ａの場合と同様に、各還流枝路ｅｃ１〜ｅｃ４を経て各分岐吸気路ｒｉに流入するＥＧＲガス量を均一化することができ、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を防止してエンジンの運転性能を常に良好に維持できる。

図６には第２の実施形態を示した。ここでの排気ガス還流装置１ａは図１の排気ガス還流装置１と比較して流路形成部材Ａ１が異なる点以外は同一構成を採ることより、重複する構成の説明を略す。
ここでの排気ガス還流装置１ａもヘッドカバー５の上向き壁部ｗ２とこれに重なり一体結合される板状部材８ａとが流路形成部材Ａ１を形成している。

板状部材８ａの低壁面ｆ１には、図３で説明したとほぼ同様に、屈曲する下還流主路ｅｍ２’をなすＵ字溝と、下還流主路ｅｍ２’の上流側より下流側に順次点在する４つの分岐部ｐ１〜ｐ４より延びる還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４をなすＵ字溝がそれぞれ形成される。ここで、板状部材８ａが上向き壁部ｗ２に重なり、一体化されることで、下還流主路ｅｍ２’や還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４が密閉された流路として形成される。

ここで下還流主路ｅｍ２は４つの分岐部ｐ１〜ｐ４において、長手方向Ｘに対して夫々傾斜して屈曲形成されると共に、還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４を分岐して延出する。しかも、４つの分岐部ｐ１〜ｐ４において、各分岐部ｐ１〜ｐ４に向かう下還流主路ｅｍ２の流路中心線ｍ１と各分岐部ｐ１〜ｐ４より分岐吸気路に向かう還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４の流路中心線ｎ１〜ｎ４とが互いに向かい合うことで形成される向かい角α１’〜α４’が下還流主路ｅｍ２の下流側より上流側における分岐部ｐ１〜ｐ４における向かい角α１’〜α４’ほど大きくなるように、つまり、α１’＞α２’＞α３’＞α４’として設定された。

この場合も下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１での動圧Ｐｍを高めることが出来、下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１での静圧が低くなることによる流入量のずれを、調整された動圧の付加により調整することが出来る。これにより、各還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４を経て各分岐吸気路ｒｉに流入するＥＧＲガス量を均一化することができ、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を防止してエンジンの運転性能を常に良好に維持できる。特に、下還流主路ｅｍ２が４つの分岐部ｐ１〜ｐ４において、長手方向Ｘに対して夫々傾斜して屈曲形成されるので、各還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４の長さや向かい角α１’〜α４’の調整の自由度が増す。

図７には第３の実施形態を示した。ここでの排気ガス還流装置１ｂは図１の排気ガス還流装置１と比較して流路形成部材Ａ２が異なる点以外は同一構成を採ることより、重複する構成の説明を略す。
ここでの排気ガス還流装置１ｂもヘッドカバーの上向き壁部ｗ２とこれに重なり一体結合される板状部材８ｂとが流路形成部材Ａ２を形成している。

板状部材８ｂの低壁面ｆ１には、図３で説明したとほぼ同様に、湾曲する下還流主路ｅｍ２”をなすＵ字溝と、下還流主路ｅｍ２”の上流側より下流側に順次点在する４つの分岐部ｐ１〜ｐ４より延びる還流枝路ｅｅ１〜ｅｅ４をなすＵ字溝がそれぞれ形成される。ここで、板状部材８ｂが上向き壁部ｗ２に重なり、一体化されることで、下還流主路ｅｍ２”や還流枝路ｅｅ１〜ｅｅ４が密閉された流路として形成される。
ここで下還流主路ｅｍ２”は４つの分岐部ｐ１〜ｐ４の近傍において、長手方向Ｘと直交する幅方向Ｙに突き出すように曲率半径ｒ１〜ｒ３で夫々湾曲する湾曲路として形成され、その突き出し頂部において幅方向Ｙに還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４を分岐して形成されている。

ここで４つの分岐部ｐ１〜ｐ３における各湾曲路の曲率半径ｒ１〜ｒ３は下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１でより小さい値に設定され、即ち、より急激に湾曲される。なお、分岐部ｐ４は直交される（曲率半径ｒ４は無限大）。これにより、下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１において、各湾曲路を流れるＥＧＲガスに曲率半径ｒ１〜ｒ３で外側に向かう遠心力をより強化して加え、各湾曲路を流れるＥＧＲガスに対して幅方向Ｙに延びる還流枝路ｅｅ１〜ｅｅ４に向かう遠心力に基づく動圧Ｐｒ１〜Ｐｒ４を高め、流入しやすいようにしている。

このように、下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１において遠心力による動圧Ｐｒ１〜Ｐｒ４をより高めるので、下流側分岐部ｐ４より上流側分岐部ｐ１での静圧Ｐｈ１が低くなることによる流入量のずれを、遠心力に基づく動圧Ｐｒ１〜Ｐｒ４（Ｐｒ４は実質ゼロとなる）の付加により調整することが出来る(図８参照)。これにより、各還流枝路ｅｄ１〜ｅｄ４を経て各分岐吸気路ｒｉに流入するＥＧＲガス量を均一化することができ、燃費、排ガス悪化や燃焼不安定化を防止してエンジンの運転性能を常に良好に維持できる。

上述のところにおいて、下還流主路ｅｍ２と還流枝路(例えばｅｂ１〜ｅｂ４）を形成していたのは、ヘッドカバー５の上壁部であったが、これに限定されるものではなく、シリンダヘッド４の縦側壁部分や、吸気マニホール７の分岐多岐管７０２上に一体形成される不図示の厚板内に形成されても良い。これらの場合も本発明の適用された流路形成部材の取付けスペース確保が容易化される。特に、流路形成部材が吸気マニホールド７と一体の厚板内に形成されるとした場合、還流主路や還流枝路を比較的短く出来、制御応答性を改善できる。

上述のところにおいて、還流主路と還流枝路を形成していたのは、板状の流路形成部材であったが、これに代えて、不図示のパイプ部材で還流主路と還流枝路を夫々形成しても良い。この場合、還流主路と還流枝路を形成するパイプ部材がブラケット等を用いてエンジン本体側に取付け支持されることとなり、パイプ部材及びブラケットがここでの流路形成部材をなすこととなる。この場合、還流主路と還流枝路のレイアウトの自由度が増すこととなる。

上述のところにおいて、本発明の内燃機関の排気ガス還流装置は車両のエンジンに搭載されるものとして説明したが、その他の産業機器のエンジンにも同様に有効利用できる。

本発明の一実施形態としての内燃機関の排気ガス還流装置を装備したエンジンの概略平面図である。図１のエンジンの概略側面図である。図１中のIII−III線拡大切欠断面図である。図１の排気ガス還流装置で用いる流路形成部材の機能説明図である。図１の排気ガス還流装置で用いる流路形成部材の変形例の平面図である。本発明の他の実施形態としての排気ガス還流装置で用いる流路形成部材の平面図である。本発明の他の実施形態としての排気ガス還流装置で用いる流路形成部材の平面図である。図７の排気ガス還流装置で用いる流路形成部材の機能説明図である。従来の排気ガス還流装置の概略構成図である。

符号の説明

１排気ガス還流装置
２エンジン
ｅｍ２還流主路
α１〜α４向かい角
ｅｂ１〜ｅｂ４還流枝路
ｅｃ１〜ｅｃ４湾曲還流枝路
ｒｉ分岐吸気路
ｐ１〜ｐ４分岐部
ｈ１〜ｈ４流路中心線
ｇ１還流主路の流路中心線
Ｒｉ吸気路
Ｒｅ排気路

Claims

複数気筒を有する内燃機関の排気路の排気ガスを吸気路側の複数の分岐吸気路に還流排ガスとして分配する内燃機関の排気ガス還流装置において、
上記還流排ガスを複数の分岐吸気路の近傍に導く還流主路と、
同還流主路の上流部位より下流部位に向かう複数箇所に点在された各分岐部でそれぞれ分岐して延出して上記分岐吸気路に還流排ガスを流入させる複数の還流枝路と、を有し、
上記分岐部に向かう還流主路の流路中心線と分岐部より分岐吸気路に向かう還流枝路の流路中心線とがなす向かい角が上記還流主路の下流側より上流側における分岐部の向かい角ほど大きくなるように設定されたことを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。
請求項１記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
少なくとも上記還流主路と還流枝路のいずれかが上記内燃機関に設けられた流路形成部材に形成されたことを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。
請求項２記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
上記流路形成部材は上記内燃機関の吸気マニホールドと一体の厚板であることを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。
請求項１記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
少なくとも上記還流主路と還流枝路のいずれかが上記内燃機関にブラケットを介し支持されるパイプ部材で形成されたことを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
上記還流主路の最上流側の分岐部より上流側に排気ガス還流量を制御する制御弁が配備されることを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。