JP2006132373A - Egr gas mixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGRガス混合装置に関するものである。 The present invention relates to an EGR gas mixing device.
EGRガス混合装置は、一般に図9に示される如く、給気パイプ1に取り入れた給気2(新気)を、給気マニホールド3を介してエンジンの各気筒4に供給する構成において、エンジンから排出される排ガスの一部を、図示しない排気パイプ側から途中にEGRバルブ5を備えたEGRパイプ6を介して、開口7からEGRガス8として給気パイプ1側へ再循環する構成を有している。
As shown in FIG. 9, the EGR gas mixing apparatus generally supplies the air supply 2 (fresh air) taken into the
この構成によれば、EGRガス8が混入された給気2が給気マニホールド3からエンジンの各気筒4へ送り込まれるため、排ガスの大部分を構成する不活性ガスのもつ熱容量によって燃焼温度が低下され、排ガス中におけるNOxは低減される。
According to this configuration, the
しかしながら、図9に示すように、給気パイプ1の側面に接続した1本のEGRパイプ6によってEGRガス8を給気2に混合する構成では、給気2に対してEGRガス8を均一に混合することは難しく、更に、大量のEGRガス8を瞬時に給気2に混合する必要が生じた場合には、開口7の面積が狭いために、給気2に対してEGRガス8の混入割合を急激に高めることはできなかった。
However, as shown in FIG. 9, in the configuration in which the
このような問題を解決するための装置を開示する先行技術情報としては、例えば特許文献1がある。特許文献1では、給気パイプにベンチュリ部を形成し、このベンチュリ部に、主要な給気ガスの流れ方向に対して横向きの方向で且つベンチュリ部の接線方向からEGRガスを供給する複数のEGRガス入口通路を接続した構成としている。
例えば、ターボチャージャーエンジンや過給機関等の強制吸込みエンジンにおいては、給気にEGRガスを混合するためには好ましくない圧力差が存在する。このため、特許文献1に示すように、給気パイプにベンチュリ部を設けて該ベンチュリ部にEGR入口を接続し、給気がベンチュリ部を流動する際に生じる負圧を利用してEGRガスを引込んで混合することは有効である。
For example, in a forced suction engine such as a turbocharger engine or a supercharged engine, there is an undesired pressure difference for mixing EGR gas with the supply air. For this reason, as shown in
しかしながら、特許文献1に示されるように、ベンチュリ部に対してEGRガス入口通路を接線方向に接続した構成では、ベンチュリ部の作用によってEGRガスを給気パイプに吸引する吸引作用を充分に発揮させることができず、そのために、特許文献1に示すように複数のEGRガス入口通路を設けたとしても、瞬時に大量のEGRガスを給気ガスに混合する要求が生じた場合には対応することができず、従って、EGRガス混合によるNOx低減効果は制限されてしまうという問題がある。
However, as shown in
又、特許文献1においては、ベンチュリ部によってEGRガスを給気に効果的に混合するための、ベンチュリ部に対するEGRガス入口通路の接続位置、接続部の開口形状等の具体的な構成については何ら開示されていない。
Further, in
本発明は、斯かる実情に鑑みて成したもので、大量のEGRガスを給気に混合できるようにしたEGRガス混合装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an EGR gas mixing device that can mix a large amount of EGR gas with the supply air.
本発明は、給気マニホールドに連通する給気パイプにベンチュリ部を形成し、該ベンチュリ部の外周に環状チャンバを設けて該環状チャンバにEGRパイプを接続し、前記ベンチュリ部に、前記環状チャンバ内部と前記給気パイプ内部とを連通する環状スリットを形成したことを特徴とするEGRガス混合装置に係るものである。 In the present invention, a venturi portion is formed in an air supply pipe communicating with an air supply manifold, an annular chamber is provided on the outer periphery of the venturi portion, an EGR pipe is connected to the annular chamber, and the inside of the annular chamber is connected to the venturi portion. And an EGR gas mixing device characterized in that an annular slit that communicates with the inside of the air supply pipe is formed.
上記手段によれば、EGRパイプによって環状チャンバに導かれたEGRガスは、ベンチュリ部に形成した環状スリットを通して全周から給気パイプの給気に混合することができるので、給気に対してEGRガスを大量に混合することが可能になり、更に、EGRガスが全周から給気に混合されるので、給気に対するEGRガスの混合性を高めることができる。 According to the above means, the EGR gas guided to the annular chamber by the EGR pipe can be mixed with the supply air of the supply pipe from the entire circumference through the annular slit formed in the venturi portion. It becomes possible to mix a large amount of gas, and furthermore, since the EGR gas is mixed into the supply air from the entire circumference, it is possible to improve the mixability of the EGR gas with respect to the supply air.
前記EGRガス混合装置において、前記環状スリットは、前記ベンチュリ部の最小内径部位置よりも給気マニホールド側に設けることが好ましく、この構成では、ベンチュリ部に生じる負圧によってEGRガスを有効に吸引することができ、よって更に大量のEGRガスを給気に混合することができるようになる。 In the EGR gas mixing apparatus, the annular slit is preferably provided on the supply manifold side with respect to the position of the minimum inner diameter portion of the venturi portion. In this configuration, the EGR gas is effectively sucked by the negative pressure generated in the venturi portion. Therefore, a larger amount of EGR gas can be mixed into the supply air.
又、前記EGRガス混合装置において、前記ベンチュリ部に形成する環状スリットの端面は、その延長線がベンチュリ部の軸中心線に対して給気マニホールド側で交差する傾斜面とすることが好ましく、この構成では、ベンチュリ部によって生じる負圧部が前記傾斜した環状スリット内部に入り込み易くなることによりEGRガスの吸引作用が高まり、よって更に大量のEGRガスを給気に混合することができるようになる。 In the EGR gas mixing device, the end surface of the annular slit formed in the venturi part is preferably an inclined surface whose extension line intersects the axial center line of the venturi part on the air supply manifold side. In the configuration, the negative pressure portion generated by the venturi portion easily enters the inclined annular slit, so that the suction action of the EGR gas is enhanced, so that a larger amount of EGR gas can be mixed with the supply air.
又、前記EGRガス混合装置において、前記ベンチュリ部は、給気パイプの曲り部に設けることが好ましく、この構成では、前記給気パイプの曲り部によって給気が乱れる部分に環状スリットによって全周からEGRガスが供給されるため、給気に対するEGRガスの混合性が高められる。 Further, in the EGR gas mixing device, the venturi section is preferably provided at a bent portion of the air supply pipe. In this configuration, an annular slit is provided from the entire circumference to a portion where supply air is disturbed by the bent portion of the air supply pipe. Since the EGR gas is supplied, the mixing property of the EGR gas with respect to the supply air is improved.
本発明のEGRガス混合装置によれば、ベンチュリ部に形成した環状スリットによってEGRガスを給気に対して全周から混合するようにしたので、大量のEGRガスを給気に混合することが可能になり、更に、EGRガスが全周から給気に混入されるので、給気に対するEGRガスの混合性が高まるという優れた効果を奏し得る。 According to the EGR gas mixing device of the present invention, since the EGR gas is mixed from the entire circumference with respect to the supply air by the annular slit formed in the venturi portion, it is possible to mix a large amount of EGR gas into the supply air. Furthermore, since the EGR gas is mixed into the supply air from the entire circumference, it is possible to achieve an excellent effect that the mixing property of the EGR gas with respect to the supply air is increased.
更に、環状スリットをベンチュリ部の最小内径部位置よりも給気マニホールド側に設けること、及び、環状スリットの端面に傾斜面を形成することにより、環状スリットによるEGRガスの吸引作用が高められ、これによって更に大量のEGRガスを給気に混合できる効果がある。 Furthermore, by providing the annular slit closer to the air supply manifold than the position of the minimum inner diameter of the venturi, and by forming an inclined surface on the end face of the annular slit, the suction action of EGR gas by the annular slit is enhanced. As a result, a larger amount of EGR gas can be mixed with the supply air.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図4は本発明を実施する形態の一例であり、図1はEGRガス混合装置の側面図、図2は図1のII−II方向断面図、図3は図2のIII−III方向断面図、図4は図1の部分切断説明図であり、図9と同一の構成部分には同一の符号を付している。 1 to 4 show an example of an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a side view of an EGR gas mixing device, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view of a direction, and FIG. 4 is a partial cutaway explanatory view of FIG. 1, and the same components as those in FIG.
図1に示す如く、給気マニホールド3に連通する給気パイプ1に、約90゜方向に曲げた曲り部9を形成し、該曲り部9に、給気2の上流側の縮径部10aと下流側の拡径部10bとが連続したベンチュリ部10を形成する。従って、ベンチュリ部10は、その軸中心線Sが給気パイプ1の曲り部9に沿って曲った形状を有している。
As shown in FIG. 1, a
更に、前記ベンチュリ部10の外周に、該ベンチュリ部10を取り巻く環状チャンバ11を設け、該環状チャンバ11にEGRパイプ12を接続する。更に、前記ベンチュリ部10に、前記環状チャンバ11内部と給気パイプ1内部とを連通する環状スリット13を形成する。図3中、14は給気マニホールド用厚肉部であり、前記環状チャンバ11及び環状スリット13を備えたベンチュリ部10は鋳造等にて一体に構成されている。
Furthermore, an
前記環状スリット13は、図4に示す如く縮径部10aの下流側の端面15と拡径部10bの上流側の端面16とによって構成されており、更に、前記環状スリット13は、前記ベンチュリ部10の内径が一番小さくなる最小内径部位置Xよりも給気マニホールド3側(拡径部10b側)に設けるようにしている。図4では、環状スリット13を形成する上流側の端面15が最小内径部位置Xと一致している。
As shown in FIG. 4, the
更に、前記環状スリット13を形成する前記端面15,16は、前記ベンチュリ部10の軸中心線Sと直交する面に対して給気マニホールド3側(拡径部10b側)に夫々傾斜している。即ち、図4に示す如く、前記端面15,16は、その延長線がベンチュリ部10の軸中心線Sに対して給気マニホールド3側(拡径部10b側)で交差するように平行に傾斜した傾斜面15’,16’を形成している。ベンチュリ部10の軸中心線Sに対する傾斜面15’,16’の傾斜角度αは約30〜60゜とすることが好ましい。この傾斜面15’,16’はC面取りによって形成することができる。更にこの時、前記端面15,16は一方のみを傾斜面とし、他方は軸中心線Sと直交する面に平行とすることもできる。
Further, the end faces 15 and 16 forming the
次に、上記図示例の作動を説明する。 Next, the operation of the illustrated example will be described.
図1〜図4において、EGRパイプ12により環状チャンバ11に導かれたEGRガス8は、ベンチュリ部10に形成した環状スリット13を通して全周から給気パイプ1内部に流入するようになるので、給気2に対して大量のEGRガス8を混合できるようになる。更に、EGRガス8が全周から給気2に混合されることによって、給気2に対するEGRガス8の混合性が高まる。
1 to 4, the EGR
この時、前記ベンチュリ部10を、給気パイプ1に設けた曲り部9に形成したので、前記給気パイプ1の曲り部9によって給気2が乱れる部分に環状スリット13により全周からEGRガス8が供給されるため、給気2に対するEGRガス8の混合性は更に高められる。
At this time, since the
前記ベンチュリ部10によれば、図5に示すように、給気2の流動によってベンチュリ部10の最小内径部位置Xより給気マニホールド3側(拡径部10b側)に負圧部17が生じる。従って、前記環状スリット13を前記ベンチュリ部10の最小内径部位置Xよりも拡径部10b側に設けることにより、前記ベンチュリ部10の拡径部10b側に生じる負圧部17によって環状チャンバ11内のEGRガス8が有効に吸引され、これによって更に大量のEGRガス8を給気2に混合できるようになる。
According to the
更に、前記ベンチュリ部10に形成する環状スリット13の端面15,16を、その端面15,16の延長線が、ベンチュリ部10の軸中心線Sに対して給気マニホールド3側(拡径部10b側)で交差するように傾斜した傾斜面15’,16’としているので、図6に示す如く、ベンチュリ部10の拡径部10b側に生じる負圧部17が前記傾斜面15’,16’による環状スリット13の内部に入り込み易くなることによりEGRガス8の吸引作用が高まり、これによって更に大量のEGRガス8を吸引して給気2に混合することができるようになる。
Further, the end surfaces 15 and 16 of the
本発明者らは、本発明の作用を確認する為に以下の如き試験を実施した。 The present inventors conducted the following tests in order to confirm the action of the present invention.
図7(a)、(b)、(c)、(d)に示す如く、給気2が流動する同一形状としたベンチュリ部10に、環状チャンバ11を備えると共に、同一のスリット幅(7mm)で異なる4つの形状の環状スリット13を備えた装置を用意した。図7(a)はベンチュリ部10の軸中心線Sに対して直角な端面15,16からなる環状スリット13を、最小内径部位置Xを跨ぐように設けた場合であり、図7(b)は図7(a)と同様の環状スリット13を最小内径部位置Xより拡径部10b側に設けた場合であり、図7(c)は環状スリット13を最小内径部位置Xより拡径部10b側に設け、更に拡径部10b側の端面16のみに傾斜面16’を形成した場合であり、図7(d)は環状スリット13を最小内径部位置Xより拡径部10b側に設け、更に両側の端面15,16に傾斜面15’,16’を形成した場合(前記形態例と同様の構成)である。
As shown in FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D, the
そして、上記各装置のベンチュリ部10内に同一流量の給気2を供給し、且つ環状チャンバ11に同一流量のEGRガス8を供給して、前記各環状スリット13を介してベンチュリ部10内部の給気2にEGRガス8を混合する際における給気2の入口圧力とEGRガス8の入口圧力とを計測し、その圧力の差圧を解析した結果を図8に示した。
Then, the
図8によれば、図7(a)に示したベンチュリ部10の軸中心線Sに対して直角な環状スリット13を、最小内径部位置Xを跨ぐように設けた場合に比して、図7(b)の如く環状スリット13を最小内径部位置Xより拡径部10b側に設けた場合には差圧が減少した。従って、前記環状スリット13を最小内径部位置Xの拡径部10b側に設けることは差圧を小さくできるために有効であり、給気2に対してEGRガス8が混入され易くなる効果がある。更に、図7(c)の如く下流側の端面16のみに傾斜面16’を形成した場合には、図7(b)の場合よりも更に差圧が小さくなっており、よって端面15,16の一方にのみ傾斜面16’を形成しても有効であることが分かった。更に、図7(d)の如く環状スリット13の両方の端面15,16に傾斜面15’,16’を形成した場合には図7(c)の場合よりも更に差圧が小さくなっており、その差圧はマイナスの値を示した。このように差圧がマイナスの値になることは、環状スリット13によって更に大量のEGRガス8を吸引して給気2に混合できる余裕があることを示している。
According to FIG. 8, as compared with the case where the
従って、上記から明らかなように、ベンチュリ部10に設けた環状スリット13によれば開口面積を増加できることによってEGRガス8の混入が容易になり、更に、環状スリット13を前記ベンチュリ部10の最小内径部位置Xよりも給気マニホールド3側に設けること、及び、前記環状スリット13の端面15,16に、その端面15,16の延長線がベンチュリ部10の軸中心線Sに対して給気マニホールド3側で交差する傾斜面15’,16’を形成することにより、環状スリット13によるEGRガス8の吸引作用が高められ、これによって、大量のEGRガス8を給気2に混合できるようになる。
Therefore, as apparent from the above, according to the
なお、本発明のEGRガス混合装置は、上記形態にのみ限定されることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, the EGR gas mixing apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 給気パイプ
3 給気マニホールド
9 曲り部
10 ベンチュリ部
11 環状チャンバ
12 EGRパイプ
13 環状スリット
15,16 端面
15’,16’ 傾斜面
S 軸中心線
X 最小内径部位置
α 傾斜角度
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A02 | Decision of refusal |
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