JP2007285163A - 内燃機関における排気再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気通路へ還流される排気ガスの還流量を増やし、且つ吸気通路へ還流される排気ガスの過冷却を回避できる排気再循環装置を提供する。
【解決手段】過給機１９のコンプレッサ部１９１とインタークーラー２７との間の吸気通路１７には吸気バイパス通路３１が接続されている。吸気バイパス通路３１は、流量調整弁２９より下流の排気ガス供給通路２８に合流されている。吸気バイパス通路３１と排気ガス供給通路２８との合流部４１は、吸気バイパス通路３１を流れる吸気流によって負圧を発生させて排気ガス供給通路２８から引きガスを吸い出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関における排気再循環装置に関する。

ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気通路に還流させて窒素酸化物の発生を低減する排気再循環装置は、よく知られた技術である。特許文献１，２，３，４に開示の排気再循環装置は、過給機付き内燃機関を前提としている。エンジン出力を高めるために過給機が作動しているときには吸気の圧力が高いのであるが、この状況は、排気ガスを吸気通路へ供給する際の妨げとなる。特許文献２に開示の排気再循環装置では、過給機が作動しているときにも排気ガスを吸気通路へ適正に供給する技術思想の開示はない。

特許文献１，３，４に開示の排気再循環装置は、過給機の存在を考慮して排気ガスを吸気通路へ適正に供給すべく対策した構成となっている。つまり、特許文献１，３，４に開示の排気再循環装置では、排気ガスを吸気通路へ供給する通路の出口にベンチュリ効果を生じさせる絞り部が設けられている。特許文献１，３，４のいずれの排気再循環装置においても、排気ガスを吸気通路へ供給する通路内の排気ガスが絞りによるベンチュリ効果によって吸い出されるようになっており、ベンチュリ効果は、吸気通路内の吸気流によって得られるようになっている。

特許文献１に開示の排気再循環装置における絞り部は、絞り断面積を固定にした構成となっている。しかし、エンジンの軽負荷状態では吸気通路内の吸気流量が少ない上に流速も遅いため、エンジンの中負荷状態におけるベンチュリ効果を想定した絞り部では、軽負荷状態における十分なベンチュリ効果（十分な負圧）が発生しない。軽負荷状態における十分なベンチュリ効果をもたらすことを前提とした絞り部を設けた場合には、中負荷以上の負荷状態では絞り部における流路抵抗が大きくなり過ぎ、エンジン出力の向上が阻害されるという問題がある。

特許文献３に開示の排気再循環装置では、排気ガスを吸気通路へ供給しない場合には、絞り部における絞り断面積を拡げてベンチュリ効果を低減する機構が設けられている。
特許文献４に開示の排気再循環装置では、排気ガスを吸気通路へ供給する通路の出口は、進退可能なインジェクタチューブにより形成されている。絞り部における絞り断面積は、インジェクタチューブの進退位置を調整することによって変更可能であり、絞り部における絞り断面積を調整することによってベンチュリ効果を増減することができる。

特許文献３，４のいずれの排気再循環装置においても、特許文献１における問題を生じないようにすることができる。
実開平５−６１４４５号公報 特開平７−３４９８３号公報 特開平８−３１９９０１号公報 特表２００３−５０７６３３号公報

しかし、特許文献３，４のいずれの排気再循環装置においても、ベンチュリ効果は、インタークーラーよりも下流の吸気通路内の吸気流によってもたらされるようになっており、吸気流量が少ないときには、吸気が冷やされ過ぎることがあり、燃焼温度が下がることで、燃焼が不安定になり易い。

本発明は、吸気通路へ還流される排気ガスの還流量を増やし、且つ吸気通路へ還流される排気ガスの過冷却を回避できる排気再循環装置を提供することを目的とする。

本発明は、吸気を圧縮して吸気通路に送る過給機と、前記過給機よりも下流の前記吸気通路に介在されたインタークーラーと、前記インタークーラーより下流の前記吸気通路へ排気ガスを供給する排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路における排気ガス供給量を制御する排気供給量制御弁とを備えた内燃機関における排気再循環装置とを備えた内燃機関における排気再循環装置を対象とし、請求項１の発明は、前記インタークーラーより上流の前記吸気通路から分岐して前記インタークーラーを迂回する吸気バイパス通路が前記排気供給量制御弁より下流の前記排気ガス供給通路に合流されており、前記吸気バイパス通路と前記排気ガス供給通路との合流部は、前記吸気バイパス通路から前記合流部を通過する吸気によって、前記排気ガス供給通路内の排気ガスを前記排気ガス供給通路の上流から下流へ吸い出す吸い出し部となっていることを特徴とする。

排気ガス供給通路内の排気ガスは、インタークーラーを迂回した吸気バイパス通路を流れる吸気流によって吸気通路側へ吸い出される。吸気バイパス通路内の吸気は、インタークーラーによって冷却されないため、吸気通路へ還流される排気ガスが過冷却されることはない。

好適な例では、前記吸い出し部は、前記排気ガス供給通路の周囲に旋回流を発生させる旋回流発生手段を備えている。
前記旋回流は、負圧を発生させると共に、排気ガスと吸気とを均一に混合させる。

好適な例では、前記旋回流発生手段は、前記排気ガス供給通路をその周囲で包囲する包囲筒と、前記包囲筒の周方向に間隔をおくように前記包囲筒の周囲に配設された複数の区画壁と、隣り合う区画壁の間の吸気を前記包囲筒の半径方向の外方へ誘導する誘導壁とを備え、前記複数の区画壁は、該区画壁の基端に接する前記包囲筒の半径線に対して左回り又は右回りの一方に揃えて傾けられている。

このような構成は、旋回流を発生させる上で簡便な構成である。
好適な例では、前記吸気バイパス通路における吸気供給量を制御する吸気供給量制御弁が設けられている。

吸気供給量制御弁を設けた構成は、負圧の強さを調整して排気ガス還流量を調整可能にする。

本発明は、吸気通路へ還流される排気ガスの還流量を増やし、且つ吸気通路へ還流される排気ガスの過冷却を回避できるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、複数の気筒１１を備えており、シリンダヘッド１２には気筒１１毎に燃料噴射ノズル１３が取り付けられている。燃料は、燃料ポンプ１４及びコモンレール１５を経由して燃料噴射ノズル１３へ供給され、燃料噴射ノズル１３は、各気筒１１内に燃料を噴射する。

シリンダヘッド１２にはインテークマニホールド１６が接続されている。インテークマニホールド１６は、吸気通路１７に接続されており、吸気通路１７は、エアクリーナ１８に接続されている。吸気通路１７の途中には過給機１９のコンプレッサ部１９１が介在されている。過給機１９は、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

吸気通路１７の途中にはインタークーラー２７及びスロットル弁２０が設けられている。スロットル弁２０は、エアクリーナ１８を経由して吸気通路１７に吸入される空気流量を調整するためのものである。スロットル弁２０は、図示しないアクセルペダルの操作に伴って開度調整される。

アクセルペダルの踏み込み角は、アクセル開度検出器２１によって検出される。図示しないクランクシャフトの回転角度（クランク角度）は、クランク角度検出器２２によって検出される。アクセル開度検出器２１によって得られた踏み込み角検出情報、及びクランク角度検出器２２によって得られたクランク角度検出情報は、制御コンピュータＣに送られる。制御コンピュータＣは、クランク角度検出器２２によって検出されるクランク角度の時間変化からエンジン回転数を算出する。又、制御コンピュータＣは、踏み込み角検出情報及びクランク角度検出情報に基づいて、燃料噴射ノズル１３における燃料噴射期間（噴射開始時期及び噴射終了時期）を算出して制御する。

シリンダヘッド１２にはエキゾーストマニホールド２３が接続されている。エキゾーストマニホールド２３は、排気通路２４に接続されている。排気通路２４上にはＮＯｘ触媒を用いた排気浄化装置２６が介在されている。気筒１１から排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２３、排気通路２４及び排気浄化装置２６を経由して大気に放出される。

過給機１９のコンプレッサ部１９１より上流の吸気通路１７にはエアフローメータ２５が配設されている。エアフローメータ２５は、吸気通路１７内における空気流量を検出する。エアフローメータ２５によって検出された空気流量の情報は、制御コンピュータＣに送られる。制御コンピュータＣには、吸気温度検出器３８、大気圧検出器３９及び水温検出器４０が信号接続されている。吸気温度検出器３８は、吸気温度の検出情報を制御コンピュータＣに送り、大気圧検出器３９は、大気圧の検出情報を制御コンピュータＣに送る。水温検出器４０は、エンジン冷却用の冷却水の温度の検出情報を制御コンピュータＣに送る。

スロットル弁２０よりも下流の吸気通路１７とエキゾーストマニホールド２３とは、排気ガス供給通路２８を介して接続されており、排気ガス供給通路２８には流量調整弁２９が介在されている。流量調整弁２９は、制御コンピュータＣの制御を受ける。流量調整弁２９における通過断面積（以下、開度と記す）が零でない場合には、エキゾーストマニホールド２３内の排気ガスが排気ガス供給通路２８を経由して吸気通路１７へ流出可能である。流量調整弁２９は、排気ガス供給通路２８における排気ガス供給量を制御する排気供給量制御弁である。

インテークマニホールド１６には圧力検出器３０が配設されている。圧力検出器３０は、インテークマニホールド１６内の圧力（過給圧）を検出する。圧力検出器３０によって検出された過給圧の情報は、制御コンピュータＣに送られる。制御コンピュータＣは、エンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて、予め設定されたマップから目標過給圧を決定する。又、制御コンピュータＣは、前記した燃料噴射期間から燃料噴射量を算出する。そして、制御コンピュータＣは、圧力検出器３０によって検出される過給圧が目標過給圧になるように、過給機１９のタービン部１９２におけるベーン開度を制御する。

過給機１９のコンプレッサ部１９１とインタークーラー２７との間の吸気通路１７には、吸気通路１７よりも流露面積の小さな吸気バイパス通路３１が接続されている。吸気バイパス通路３１は、排気ガス供給通路２８と吸気通路１７との接続部に合流している。つまり、過給機１９とインタークーラー２７との間の吸気通路１７から分岐してインタークーラー２７を迂回する吸気バイパス通路３１は、流量調整弁２９より下流の排気ガス供給通路２８に合流されている。

吸気バイパス通路３１の途中には流量調整弁３６が介在されている。流量調整弁３６は、制御コンピュータＣの制御を受ける。流量調整弁３６における通過断面積（以下、開度と記す）が零でない場合には、吸気バイパス通路３１内の吸気がインタークーラー２７より下流の吸気通路１７へ流出可能である。流量調整弁３６は、吸気バイパス通路３１における吸気供給量を制御する吸気供給量制御弁である。

図２（ａ）に示すように、流量調整弁２９より下流の排気ガス供給通路２８を構成する排気ガス供給管２８１の出口端部には旋回流発生器３２が嵌合して固定されている。旋回流発生手段としての旋回流発生器３２は、排気ガス供給管２８１に嵌合して排気ガス供給管２８１をその周囲で包囲する包囲筒３３と、包囲筒３３の周方向に間隔をおくように包囲筒３３の周囲に配設された複数の区画壁３４と、包囲筒３３の端部と全ての区画壁３４の端部とに連結された環状の誘導壁３５とから一体に構成されている。包囲筒３３の中心軸線３３１は、インタークーラー２７より下流の吸気通路１７Ａに略直交している。

複数の区画壁３４は、放射状に包囲筒３３に連結されている。複数の区画壁３４は、包囲筒３３に連結する区画壁３４の基端３４１に接する包囲筒３３の半径線ｒ〔図２（ｂ）に一例を示す〕に対して包囲筒３３の周方向における左回りに揃えて傾けられている。ここにおける左回りとは、排気ガス供給管２８１内の排気ガスの流れ方向Ｒ１に見て、包囲筒３３の周囲を左側へ回る方向〔図２（ｂ）に矢印Ｑ１で示す方向〕である。なお、複数の区画壁３４は、半径線ｒに対して包囲筒３３の周方向における右回りに揃えて傾けようにしてもよい。

図２（ａ）に示すように、流量調整弁３６より下流の吸気バイパス通路３１は、吸気バイパス管３１１と、吸気バイパス管３１１に接続された旋回流ガイド３７とから構成されている。旋回流ガイド３７は、円筒部３７１と、円筒部３７１に一体形成された円錐部３７２と、端壁３７３とからなる。円錐部３７２は、その小径部を円錐部３７２に接続されていると共に、その大径部をインタークーラー２７より下流の吸気通路１７に接続されている。排気ガス供給管２８１は、円筒部３７１の端壁を貫通するように円筒部３７１に結合されており、吸気バイパス管３１１は、端壁３７３を貫通するように旋回流ガイド３７に接続されている。旋回流発生器３２、旋回流発生器３２の周囲に設けられた旋回流ガイド３７、及び排気ガス供給管２８１は、排気ガス供給通路２８と吸気バイパス通路３１との合流部４１を構成する。

吸気バイパス通路３１を流れる吸気は、円筒部３７１内に流入した後に、隣り合う区画壁３４の間、及び円錐部３７２内を通過してインタークーラー２７より下流の吸気通路１７へ流出する。誘導壁３５は、隣り合う区画壁３４の間を流れる吸気を包囲筒３３の半径方向の外方へ誘導する。隣り合う区画壁３４の間を通って円錐部３７２内を流れる吸気流は、図２（ｂ）に矢印Ｒ２で示すように円錐部３７２内を旋回する旋回流となる。この旋回流は、円錐部３７２内の中心部に負圧をもたらし、排気ガス供給管２８１内の排気ガスが前記負圧によって吸い出される。つまり、排気ガス供給通路２８と吸気バイパス通路３１との合流部４１は、吸気バイパス通路３１から合流部４１を通過する吸気によって排気ガス供給通路２８内の排気ガスをインタークーラー２７より下流の吸気通路１７側へ吸い出す吸い出し部となっている。

図３（ａ）のグラフは、エンジン回転数Ｎと、エンジン負荷を反映する燃料噴射量Ｆとの組（Ｎ，Ｆ）に対して、流量調整弁２９を開状態にして排気ガスを還流する領域Ｇ，Ｊと、流量調整弁２９を閉状態にして排気ガスを還流しない領域Ｈとを表すマップである。領域Ｊは、流量調整弁３６を開状態にして吸気を吸気バイパス通路３１に流す領域でもある。領域Ｈの外側の境界Ｈ１は、エンジン回転数Ｎに対して最大となる燃料噴射量Ｆを表す上限曲線である。領域Ｇの外側の境界Ｇ１は、領域Ｇに含まれており、領域Ｊの外側の境界Ｊ１は、領域Ｊに含まれている。領域Ｊは、エンジンの軽負荷運転状態の燃焼不安定となり易い領域である。そのため、領域Ｊは、排気ガス還流量を増やしたい領域であり、且つ暖かい吸気を気筒１１に供給したいという領域である。

図３（ｂ）のグラフにおける曲線Ｋ１１は、所定の燃料噴射量Ｆ１をもたらすエンジン回転数Ｎとスロットル弁２０における基本通過断面積（以下、基本開度Ｘｏと記す）との組（Ｎ，Ｘｏ）を表す特性曲線の例である。曲線Ｋ１２は、所定の燃料噴射量Ｆ２（≠Ｆ１）をもたらすエンジン回転数Ｎとスロットル弁２０の基本開度Ｘｏとの組（Ｎ，Ｘｏ）を表す特性曲線の例である。つまり、図３（ｂ）のグラフは、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎとスロットル弁２０の基本開度Ｘｏとの組（Ｎ，Ｘｏ）を表すマップである。例えば、燃料噴射量ＦがＦ１であってエンジン回転数ＮがＮ１である場合には、スロットル弁２０の基本開度Ｘｏは、Ｘｏ１となり、燃料噴射量ＦがＦ２であってエンジン回転数ＮがＮ２である場合には、スロットル弁２０の基本開度Ｘｏは、Ｘｏ２となる。

図３（ｃ）における曲線Ｋ２１は、所定の燃料噴射量Ｆ３をもたらすエンジン回転数Ｎと流量調整弁２９における通過断面積（以下、開度Ｚと記す）との組（Ｎ，Ｚ）を表す特性曲線の例である。曲線Ｋ２２は、所定の燃料噴射量Ｆ４（≠Ｆ３）をもたらすエンジン回転数Ｎと流量調整弁２９の開度Ｚとの組（Ｎ，Ｚ）を表す特性曲線の例である。つまり、図３（ｃ）のグラフは、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと流量調整弁２９の開度Ｚとの組（Ｎ，Ｚ）を表すマップである。例えば、燃料噴射量ＦがＦ３であってエンジン回転数ＮがＮ３である場合には、流量調整弁２９の開度Ｚは、Ｚ１となり、燃料噴射量ＦがＦ４であってエンジン回転数ＮがＮ４である場合には、流量調整弁２９の開度Ｚは、Ｚ２となる。

図３（ｄ）における曲線Ｋ３１は、所定の燃料噴射量Ｆ５をもたらすエンジン回転数Ｎと流量調整弁３６における基本通過断面積（以下、基本開度Ｙｏと記す）との組（Ｎ，Ｙｏ）を表す特性曲線の例である。曲線Ｋ３２は、所定の燃料噴射量Ｆ６（≠Ｆ５）をもたらすエンジン回転数Ｎと流量調整弁３６の基本開度Ｙｏとの組（Ｎ，Ｙｏ）を表す特性曲線の例である。つまり、図３（ｄ）のグラフは、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと流量調整弁３６の基本開度Ｙｏとの組（Ｎ，Ｙｏ）を表すマップである。例えば、燃料噴射量ＦがＦ５であってエンジン回転数ＮがＮ５である場合には、流量調整弁３６の基本開度Ｙｏは、Ｙｏ１となり、燃料噴射量ＦがＦ６であってエンジン回転数ＮがＮ６である場合には、流量調整弁３６の基本開度Ｙｏは、Ｙｏ２となる。

スロットル弁２０における通過断面積（以下、開度と記す）は、図３（ｂ）のマップに示す基本開度Ｘｏと、環境補正量Ｖｘとの和（Ｘｏ＋Ｖｘ）によって、特定される。この環境補正量Ｖｘは、図３（ｅ１）のグラフで示す基本補正量Ｘと、図３（ｅ２）のグラフで示す補正係数θ１と、図３（ｅ３）のグラフで示す補正係数Ｐ１と、図３（ｅ４）のグラフで示す補正係数Ｗ１との積〔Ｘ×θ１×Ｐ１×Ｗ１（＝Ｖｘ）〕で表される。図３（ｅ２）のグラフは、吸気温度検出器３８によって検出された吸気温度から補正係数θ１を求めるマップである。図３（ｅ３）のグラフは、大気圧検出器３９によって検出された大気圧から補正係数Ｐ１を求めるマップであり、図３（ｅ４）のグラフは、水温検出器４０によって検出された水温から補正係数Ｗ１を求めるマップである。

図３（ｅ１）における曲線Ｋ４１は、所定の燃料噴射量Ｆ７に対するエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｘとの組（Ｎ，Ｘ）を表す特性曲線の例である。曲線Ｋ４２は、所定の燃料噴射量Ｆ８（≠Ｆ７）をもたらすエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｘとの組（Ｎ，Ｘ）を表す特性曲線の例である。つまり、図３（ｅ１）のグラフは、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｘとの組（Ｎ，Ｘ）を表すマップである。例えば、燃料噴射量ＦがＦ７であってエンジン回転数ＮがＮ７である場合には、基本補正量Ｘは、Ｘ１となり、燃料噴射量ＦがＦ８であってエンジン回転数ＮがＮ８である場合には、基本補正量Ｘは、Ｘ２となる。図３（ｅ１）における基本補正量Ｘは、０又は負の値をとる。

流量調整弁３６における通過断面積（以下、開度と記す）は、図３（ｄ）のマップに示す基本開度Ｙｏと、環境補正量Ｖｙとの和（Ｙｏ＋Ｖｙ）によって、特定される。この環境補正量Ｖｙは、図３（ｆ１）のグラフで示す基本補正量Ｙと、図３（ｆ２）のグラフで示す補正係数θ２と、図３（ｆ３）のグラフで示す補正係数Ｐ２と、図３（ｆ４）のグラフで示す補正係数Ｗ２との積〔Ｙ×θ２×Ｐ２×Ｗ２（＝Ｖｙ）〕で表される。図３（ｆ２）のグラフは、吸気温度検出器３８によって検出された吸気温度から補正係数θ２を求めるマップである。図３（ｆ３）のグラフは、大気圧検出器３９によって検出された大気圧から補正係数Ｐ２を求めるマップであり、図３（ｆ４）のグラフは、水温検出器４０によって検出された水温から補正係数Ｗ２を求めるマップである。

図３（ｆ１）における曲線Ｋ５１は、所定の燃料噴射量Ｆ９に対するエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｙとの組（Ｎ，Ｙ）を表す特性曲線の例である。曲線Ｋ５２は、所定の燃料噴射量Ｆ１０（≠Ｆ９）をもたらすエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｙとの組（Ｎ，Ｙ）を表す特性曲線の例である。つまり、図３（ｆ１）のグラフは、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｙとの組（Ｎ，Ｙ）を表すマップである。例えば、燃料噴射量ＦがＦ９であってエンジン回転数ＮがＮ９である場合には、基本補正量Ｙは、Ｙ１となり、燃料噴射量ＦがＦ１０であってエンジン回転数ＮがＮ１０である場合には、基本補正量Ｙは、Ｙ２となる。図３（ｆ１）における基本補正量Ｙは、０又は正の値をとる。

制御コンピュータＣは、算出したエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとの組（Ｎ，Ｆ）が領域Ｈ内にある場合には、流量調整弁２９，３６を閉じる制御を行なう。そして、制御コンピュータＣは、図３（ｂ），（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３），（ｅ４）のマップを用いてスロットル弁２０の開度を特定する。

制御コンピュータＣは、算出したエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとの組（Ｎ，Ｆ）が領域Ｇ内にある場合には、流量調整弁２９を開くと共に、流量調整弁３６を閉じる制御を行なう。そして、制御コンピュータＣは、図３（ｂ），（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３），（ｅ４）のマップを用いてスロットル弁２０の開度を特定し、且つ図３（ｃ）のマップを用いて流量調整弁２９の開度を特定する。

制御コンピュータＣは、算出したエンジン回転数Ｎと燃料噴射量Ｆとの組（Ｎ，Ｆ）が領域Ｊ内にある場合には、流量調整弁２９，３６を開く制御を行なう。そして、制御コンピュータＣは、図３（ｂ），（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３），（ｅ４）のマップを用いてスロットル弁２０の開度を特定し、且つ図３（ｃ）のマップを用いて流量調整弁２９の開度を特定し、且つ図３（ｄ），（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３），（ｆ４）のマップを用いて流量調整弁３６の開度を特定する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）流量調整弁２９，３６が開いているときには、排気ガス供給通路２８内の排気ガスは、インタークーラー２７を迂回した吸気バイパス通路３１を流れる吸気流によって生じる負圧によって、インタークーラー２７より下流の吸気通路１７Ａ側へ吸い出される。

図４は、吸気量Ｓと排気ガス還流量Ｅとの組（Ｓ，Ｅ）によって表される使用域を表すグラフである。線Ｌ１は、吸気バイパス通路３１及び吸い出し部がない場合の使用域の上限であり、線Ｌ２は、吸気バイパス通路３１及び吸い出し部がある場合の使用域の上限である。線Ｌ２上における吸気量Ｓの増加に対する排気ガス還流量Ｅの減少程度は、線Ｌ１上における吸気量Ｓの増加に対する排気ガス還流量Ｅの減少程度に比べて、少ないが、これは、吸気量が増すほど、負圧が増して排気ガス還流量が増すことによる。

線Ｌ２が線Ｌ１よりも上側にあることから、吸気バイパス通路３１及び吸い出し部を備えた本実施形態の構成では、吸気バイパス通路３１及び吸い出し部を備えていない構成に比べて、吸気量及び排気ガス還流量を共に増やせるという効果が得られる。

（２）負圧によって吸気通路１７Ａ側へ吸い出される吸気バイパス通路３１内の吸気は、インタークーラー２７によって冷却されないため、吸気通路１７Ａへ還流される排気ガスが過冷却されることはなく、気筒１１の燃焼室内温度が下がり過ぎることもない。

（３）旋回流発生器３２は、排気ガス供給管２８１の周囲に旋回流を発生させる。この旋回流は、負圧を発生させて排気ガス供給管２８１から排気ガスを吸い出すが、負圧を発生させる旋回流発生器３２は、特許文献１，３，４に開示のベンチュリ効果をもたらす絞りの構成とはなっていない。従って、旋回流発生器３２が吸気バイパス通路３１を流れる吸気の流れに対する抵抗とはならず、絞り利用による吸気の流れに対する抵抗に起因する出力低下というような問題は、生じない。

（４）旋回流発生器３２によって発生される旋回流は、排気ガス供給管２８１から吸い出された排気ガスと吸気とを均一に混合させる。このような混合の均一化は、各気筒１１における出力の均一化に寄与すると共に、黒煙発生の抑制に寄与する。

（５）包囲筒３３と誘導壁３５と複数の区画壁３４とを一体的に連結して構成された旋回流発生器３２は、旋回流を発生させる上で簡便な構成である。
（６）吸気バイパス通路３１を流れる吸気の流れを利用した吸い出し部の存在は、流量調整弁２９における流量能力の低減化（流し得る最大流量の低減化）、つまり流量調整弁２９の小型化を可能にする。小型の流量調整弁は、流量のきめ細かな調整に関して、大型の流量調整弁よりも有利であり、流量調整弁２９の小型化は、還流される排気ガスの流量精度の向上に寄与する。還流される排気ガスの流量精度の向上は、黒煙発生の抑制に寄与する。

（７）流量調整弁３６を設けた構成は、負圧の強さを調整して排気ガス還流量を調整可能にする。
次に、図５（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。

第２の実施形態では、区画壁３４が傾けられている。区画壁３４の傾き方向は、誘導壁３５に近づくにつれて矢印Ｒ２の方向（旋回方向）に向かう方向である。区画壁３４を傾けた構成は、第１の実施形態の場合よりも旋回流の旋回成分を大きくし、吸い出し作用が第１の実施形態の場合よりも強くなる。

次に、図６（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第３の実施形態では、吸気バイパス管３１１が円筒部３７１の周面を貫通するように円筒部３７１に接続されている。吸気バイパス管３１１の出口は、包囲筒３３の中心軸線３３１から偏心した位置を指向しており、吸気バイパス管３１１から円筒部３７１内へ流出した吸気流は、円筒部３７１内で矢印Ｒ２で示す旋回流の旋回方向と同じ方向に旋回する。矢印Ｒ３は、円筒部３７１内の旋回流を表す。円筒部３７１内にこのような旋回流を生成させる構成は、円錐部３７２内の旋回流の旋回成分を大きくし、吸い出し作用が第１の実施形態の場合よりも強くなる。

次に、図７（ａ），（ｂ）の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第４の実施形態では、吸気バイパス管３１１Ｂが吸気通路１７Ａに接続されている。吸気バイパス管３１１Ｂは、流量調整弁３６に連結された主管３１２と、吸気通路１７Ａに連結された副管３１３と、主管３１２と副管３１３とを繋ぐ繋ぎ管３１４とから構成されている。繋ぎ管３１４によって包囲された主管３１２の部分と副管３１３の部分とには縮径部３１５，３１６が形成されている。縮径部３１５，３１６は、吸気バイパス管３１１Ｂの管内に張り出しており、縮径部３１５，３１６と繋ぎ管３１４との間には環状の流路３１７が形成されている。縮径部３１５と縮径部３１６との間には隙間３１８が設けられている。隙間３１８は、流路３１７と吸気バイパス管３１１Ｂの管内とを連通している。

繋ぎ管３１４の外周面には筒状の継ぎ手３１９が形成されており、継ぎ手３１９には排気ガス供給管２８１が接続されている。流量調整弁２９が開いているときには、排気ガス供給管２８１内の排気ガスが継ぎ手３１９内、流路３１７及び隙間３１８を経由して吸気バイパス管３１１Ｂ内へ流入する。吸気バイパス管３１１Ｂ内を流れる吸気は、縮径部３１５，３１６の内側で絞り作用を受け、隙間３１８付近には負圧が生じる。これにより、排気ガス供給管２８１内の排気ガスが隙間３１８を経由して吸気バイパス管３１１Ｂ内へ吸い出される。

吸気バイパス管３１１Ｂと排気ガス供給管２８１との合流させた合流部４１Ｂは、排気ガス供給管２８１から吸気通路１７Ａ側へ排気ガスを吸い出す吸い出し部となっている。
第４の実施形態においても、第１の実施形態における（１），（２），（６）項と同様の効果が得られる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、包囲筒３３の中心軸線３３１が吸気通路１７Ａに近づくにつれて吸気通路１７Ａの下流側に向かうように、中心軸線３３１が吸気通路１７Ａに対して斜交するようにしてもよい。

○区画壁３４及び誘導壁３５を排気ガス供給管２８１に直接設けてもよい。
○第１，２の実施形態において、旋回流ガイド３７の円錐部３７２を円筒形状にしてもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕吸気供給量制御弁は、エンジンの軽負荷運転時に開かれる請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関における排気再循環装置。

〔２〕旋回流発生器の周囲に旋回流ガイドが設けられている請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関における排気再循環装置。

第１の実施形態を示す排気ガス浄化装置の全体構成図。 （ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）は、エンジン回転数Ｎと、エンジン負荷を反映する燃料噴射量Ｆとの組（Ｎ，Ｆ）に対して、排気ガスを還流する領域Ｇ，Ｊと、排気ガスを還流しない領域Ｈとを表すマップ。（ｂ）は、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎとスロットル弁２０の基本開度Ｘｏとの組（Ｎ，Ｘｏ）を表すマップ。（ｃ）は、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと流量調整弁２９の開度Ｚとの組（Ｎ，Ｚ）を表すマップ。（ｄ）は、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと流量調整弁３６の基本開度Ｙｏとの組（Ｎ，Ｙｏ）を表すマップ。（ｅ１）は、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｘとの組（Ｎ，Ｘ）を表すマップ。（ｅ２）は、吸気温度検出器３８によって検出された吸気温度から補正係数θ１を求めるマップ。（ｅ３）は、大気圧検出器３９によって検出された大気圧から補正係数Ｐ１を求めるマップ。（ｅ４）は、水温検出器４０によって検出された水温から補正係数Ｗ１を求めるマップ。（ｆ１）は、燃料噴射量Ｆをパラメーターとするエンジン回転数Ｎと基本補正量Ｙとの組（Ｎ，Ｙ）を表すマップ。（ｆ２）は、吸気温度検出器３８によって検出された吸気温度から補正係数θ２を求めるマップ。（ｆ３）は、大気圧検出器３９によって検出された大気圧から補正係数Ｐ２を求めるマップ。（ｆ４）は、水温検出器４０によって検出された水温から補正係数Ｗ２を求めるマップ。 吸気量Ｓと排気ガス還流量Ｅとの組（Ｓ，Ｅ）によって表される使用域を表すグラフ。 第２の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 第３の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 第４の実施形態を示し、（ａ）は、排気ガス浄化装置の部分構成図。（ｂ）は、部分拡大断面図。

符号の説明

１０…内燃機関としてのディーゼルエンジン。１７，１７Ａ…吸気通路。１９…過給機。２７…インタークーラー。２８…排気ガス供給通路。２９…排気供給量制御弁としての流量調整弁。３１…吸気バイパス通路。３２…吸い出し部（合流部）を構成する旋回流発生手段としての旋回流発生器。３３…包囲筒。３４…区画壁。３４１…基端。３５…誘導壁。３６…吸気供給量制御弁としての流量調整弁。３７…吸い出し部（合流部）を構成する吸い出し器。４１，４１Ｂ…合流部。ｒ…半径線。

Claims (4)

1. 吸気を圧縮して吸気通路に送る過給機と、前記過給機よりも下流の前記吸気通路上に介在されたインタークーラーと、前記インタークーラーより下流の前記吸気通路へ排気ガスを供給する排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路における排気ガス供給量を制御する排気供給量制御弁とを備えた内燃機関における排気再循環装置において、
   前記インタークーラーより上流の前記吸気通路から分岐して前記インタークーラーを迂回する吸気バイパス通路が前記排気供給量制御弁より下流の前記排気ガス供給通路に合流されており、前記吸気バイパス通路と前記排気ガス供給通路との合流部は、前記吸気バイパス通路から前記合流部を通過する吸気によって、前記排気ガス供給通路内の排気ガスを前記排気ガス供給通路の上流から下流へ吸い出す吸い出し部となっている内燃機関における排気再循環装置。
2. 前記吸い出し部は、前記排気ガス供給通路の周囲に旋回流を発生させる旋回流発生手段を備えている請求項１に記載の内燃機関における排気再循環装置。
3. 前記旋回流発生手段は、前記排気ガス供給通路をその周囲で包囲する包囲筒と、前記包囲筒の周方向に間隔をおくように前記包囲筒の周囲に配設された複数の区画壁と、隣り合う区画壁の間の吸気を前記包囲筒の半径方向の外方へ誘導する誘導壁とを備え、前記複数の区画壁は、該区画壁の基端に接する前記包囲筒の半径線に対して左回り又は右回りの一方に揃えて傾けられている請求項２に記載の内燃機関における排気再循環装置。
4. 前記吸気バイパス通路における吸気供給量を制御する吸気供給量制御弁が設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関における排気再循環装置。

Images