JP2008163930A

JP2008163930A - 内燃機関の排気還流装置

Info

Publication number: JP2008163930A
Application number: JP2007000539A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hiyoshi; 力日吉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2007-01-05
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスの圧力脈動を低減させ、圧力脈動に起因する騒音を低減する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関１の排気通路１０に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして内燃機関１の吸気通路９に還流するＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２に配置されＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１４と、ＥＧＲクーラ１４よりも上流のＥＧＲ通路１２に配置されＥＧＲガスの圧力脈動を低減させる消圧器１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

車両などに搭載される内燃機関には、内燃機関から排気通路へ排出される排気の一部（以下、ＥＧＲガスという）を内燃機関の吸気通路へ還流させるＥＧＲ通路が設けられている。そして、ＥＧＲ通路内に、回転可能に配置されＥＧＲガス中のカーボンをトラップしカーボン収集手段へ送る螺旋状の羽根からなるカーボン除去手段を備える技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９３３９０号公報特開２０００−２９１４５５号公報特開２０００−８９６７号公報

ところで、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスには、圧力脈動が生じている。そして、この圧力脈動を有するＥＧＲガスがケースを有するＥＧＲクーラに流入すると、ＥＧＲガスの高圧の圧力波がＥＧＲクーラに作用し、ＥＧＲクーラを振動させて騒音を発生させてしまう場合があった。

本発明の目的は、内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスの圧力脈動を低減させ、圧力脈動に起因する騒音を低減する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラよりも上流の前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲガスの圧力脈動を低減させる圧力脈動低減手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

本発明によると、ＥＧＲクーラよりも上流のＥＧＲ通路において、ＥＧＲガスの圧力脈動が低減される。このため、ＥＧＲクーラに流入するＥＧＲガスの圧力波は小さなものとなる。よって、ＥＧＲガスの高圧の圧力波がＥＧＲクーラに作用することはなくなり、ＥＧＲクーラの振動を抑制でき、騒音を低減できる。

前記圧力脈動低減手段は、前記ＥＧＲ通路の途中に設けられた空間部と、該空間部に配置される回転体と、該回転体の表面に形成され前記回転体の回転によって前記ＥＧＲガスを前記空間部よりも下流の前記ＥＧＲ通路へ送り出す羽根と、を有するとよい。

本発明によると、空間部に配置された回転体が回転し、この回転によって回転体の表面に形成された羽根がＥＧＲガスを空間部よりも下流のＥＧＲ通路へ送り出す。これにより、ＥＧＲガスの流れを制御し、ＥＧＲガスの圧力脈動を低減できる。

前記圧力脈動低減手段は、前記ＥＧＲ通路を流れる前記ＥＧＲガスの量を調整するとよい。

本発明によると、他の機器を用いることなく圧力脈動低減手段によってＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を調整できる。よって、機器数を削減できる。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、ＥＧＲガスの圧力脈動を低減でき、圧力脈動に起因する騒音を低減できる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関及びその吸気系・排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関１の気筒２内には、ピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室には、吸気ポート４及び排気ポート５が接続されている。また、気筒２には、気筒２内の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁６が設けられている。

吸気ポート４の燃焼室への開口部は吸気弁７によって開閉され、排気ポート５の燃焼室への開口部は排気弁８によって開閉される。吸気ポート４は吸気通路９に接続され、排気ポート５は排気通路１０に接続されている。

吸気通路９には、気筒２に導入される吸気量を調節する吸気絞り弁１１が配置されている。

また、前記した吸気通路９と排気通路１０は、ＥＧＲ通路１２により相互に接続されている。詳細には、排気通路１０と吸気絞り弁１１より下流の吸気通路９とは、ＥＧＲ通路１２によって相互に接続されている。

前記ＥＧＲ通路１２の途中には、該ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスの圧力脈動を低減する消圧器１３と、当該消圧器１３よりも下流において該ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１４と、該ＥＧＲ通路１２の流路断面積を調節するＥＧＲ弁１５と、が配置されている。ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁１５及び吸気絞り弁１１の開度によって調整される。

ここで、消圧器１３は、ＥＧＲクーラ１４よりも上流側のＥＧＲ通路１２においてＥＧＲ通路１２の流路断面よりも高さ及び幅が大きな円柱状の中空空間の空間部１３１を形成し、その空間部１３１に空間部１３１を一回り小さくした形状の円柱状回転体１３２を配置している。この円柱状回転体１３２はモータ１３３によって駆動され、回転する。また、図２に示すように、円柱状回転体１３２の表面には螺旋状に延びる羽根１３４が形成されており、円柱状回転体１３２が回転することによって当該羽根１３４が空間部１３１からそれよりも下流のＥＧＲ通路１２へＥＧＲガスを送り出している。なお、本実施例における消圧器１３が本発明の圧力脈動低減手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、電子制御ユニットであるＥＣＵ１６が併設されている。ＥＣＵ１６には、各種センサが電気的に接続されている。また、ＥＣＵ１６には、燃料噴射弁６、吸気絞り弁１１、ＥＧＲ弁１５、及び、円柱状回転体１３２を駆動するモータ１３３が電気的に接続されている。ＥＣＵ１６によってこれらが制御される
。

ところで、ＥＧＲ通路１２を流通するＥＧＲガスは、内燃機関１から排出される排気の脈動に起因して圧力脈動が生じており、図３に示すＰ１のような圧力波形をしている。そして、この圧力脈動を有するＥＧＲガスがステンレス製のケースを有するＥＧＲクーラ１４に流入すると、ＥＧＲガスの高圧の圧力波（高さΔＰ１）がＥＧＲクーラ１４、特にステンレス製のケースに作用し、当該ケースを振動させて騒音を発生させてしまう場合があった。

そこで、本実施例では、ＥＧＲクーラ１４よりも上流側のＥＧＲ通路１２に消圧器１３を配置している。

消圧器１３は、空間部１３１に配置された円柱状回転体１３２がＥＣＵ１６の指令を受けたモータ１３３に駆動されて回転し、この回転によって円柱状回転体１３２の表面に形成された羽根１３４がＥＧＲガスを空間部１３１からそれよりも下流のＥＧＲ通路１２へ送り出す。これにより、ＥＧＲガスの流れを制御し、ＥＧＲガスの圧力脈動を低減する。

したがって、消圧器１３よりも下流、かつ、ＥＧＲクーラ１４よりも上流のＥＧＲ通路１２において、ＥＧＲガスの圧力脈動が低減され、図３に示すＰ２のような圧力波形とすることができる。

このため、図３に示すように、消圧器１３よりも上流のＥＧＲガスには高圧の圧力波（高さΔＰ１）が存在するが、ＥＧＲクーラ１４に流入するＥＧＲガスには低圧の圧力波（高さΔＰ２）しか存在せず、圧力波が小さなものとなる。よって、ＥＧＲガスの高圧の圧力波（高さΔＰ１）はＥＧＲクーラ１４、特にステンレス製のケースに作用しなくなり、低圧の圧力波（高さΔＰ２）が作用するだけなので、当該ケースの振動を抑制でき、騒音を低減できる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

例えば、図４に示すように、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲ弁や吸気絞り弁をなくしてしまう構成とすることもできる。これは、本実施例の消圧器１３によるＥＧＲガスの送り出しによって、ＥＧＲガス量を調整することができるからである。よって、大量のＥＧＲガス量が必要であれば円柱状回転体１３２の回転速度を早め、羽根１３４で送り出すＥＧＲガス量を増加させる。また、少量のＥＧＲガス量しか必要なければ円柱状回転体１３２の回転速度を遅くし、羽根１３４で送り出すＥＧＲガス量を減少させる。このようにして、ＥＧＲガス量を調整してもよい。これによると、ＥＧＲ弁や吸気絞り弁を削減でき、コストダウンを図ることができる。

また、羽根１３４の形状も本実施例に限定されるものではなく、図５に示すように、真っ直ぐに周面に形成される板状でもよく、ＥＧＲガスを空間部１３１からそれより下流のＥＧＲ通路１２へ送り出すことができればこれらに限定されない。

実施例１に係る内燃機関とその吸気系・排気系を示す図である。実施例１に係る円柱状回転体及び羽根を示す図であり、（ａ）は上視図、（ｂ）は側面図である。実施例１に係る圧力脈動で生じる圧力波形及び消圧後の圧力波形を示す図である。実施例１の他の例に係る内燃機関とその吸気系・排気系を示す図である。実施例１の他の例に係る円柱状回転体及び羽根を示す図であり、（ａ）は上視図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１内燃機関
２気筒
３ピストン
４吸気ポート
５排気ポート
６燃料噴射弁
７吸気弁
８排気弁
９吸気通路
１０排気通路
１１吸気絞り弁
１２ＥＧＲ通路
１３消圧器
１４ＥＧＲクーラ
１５ＥＧＲ弁
１３１空間部
１３２円柱状回転体
１３３モータ
１３４羽根

Claims

内燃機関の排気通路に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気通路に還流するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラよりも上流の前記ＥＧＲ通路に配置され、前記ＥＧＲガスの圧力脈動を低減させる圧力脈動低減手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
前記圧力脈動低減手段は、前記ＥＧＲ通路の途中に設けられた空間部と、該空間部に配置される回転体と、該回転体の表面に形成され前記回転体の回転によって前記ＥＧＲガスを前記空間部よりも下流の前記ＥＧＲ通路へ送り出す羽根と、を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
前記圧力脈動低減手段は、前記ＥＧＲ通路を流れる前記ＥＧＲガスの量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。