JP2010127114A - 排ガス再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要に応じて排気ガスと吸入空気との混合を促進することが可能なエンジンの排ガス再循環装置を提供する。
【解決手段】エンジンに接続された吸気マニホールドと、エンジンに接続された排気マニホールドとを連通するＥＧＲ管１５と、吸気マニホールド内へ出没自在に設けられ、吸気マニホールドを流れる吸入空気と、ＥＧＲ管１５を介して排気マニホールドから吸気マニホールドへ流入する排気ガスと、を混合させるためのピストン２５と、ピストン２５を吸気マニホールド内へ出没させるピストン出没機構２６と、を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、排気通路を流れる排気ガスの一部を、ＥＧＲ通路を介して吸気通路へ循環させる排ガス再循環装置に関するものである。

従来、吸気マニホールドと排気マニホールドとの間に還流通路を形成して、排気ガスの一部を吸気側に還流する内燃機関のＥＧＲ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このとき、吸気マニホールドには、還流通路と連通するＥＧＲガス戻り口が形成されており、このＥＧＲガス戻り口は、吸気マニホールドの空気吸入口近傍に設けられている。そして、吸気マニホールドは、その壁部を、ＥＧＲガス戻り口よりも下流側の位置から吸入空気の上流方向へ延出することで、ＥＧＲガスと吸入空気とを混合する混合室を形成している。

特開２００７−２０５２６４号公報

しかしながら、従来の内燃機関のＥＧＲ装置では、吸気マニホールドに混合室を形成しているため、常にＥＧＲガスと吸入空気とが混合されてしまう。このため、必要に応じてＥＧＲガスと吸入空気とを混合の促進を図ることができず、混合の促進の必要がない場合であっても、混合の促進を行ってしまう問題がある。

そこで、本発明は、必要に応じて排気ガスと吸入空気との混合を促進することが可能な内燃機関の排ガス再循環装置を提供することを課題とする。

本発明の排ガス再循環装置は、内燃機関に接続された吸気通路と、内燃機関に接続された排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、吸気通路内へ出没自在に設けられ、吸気通路を流れる吸入空気と、ＥＧＲ通路を介して排気通路から吸気通路へ流入する排気ガスと、を混合させるための混合部材と、混合部材を吸気通路内へ出没させる混合部材出没手段と、を備えたことを特徴とする。

この場合、混合部材出没手段は、ＥＧＲ通路内の圧力に応じて、混合部材を出没させることが、好ましい。

また、この場合、混合部材出没手段は、ＥＧＲ通路内の圧力が高くなるにつれて、混合部材を突出させる一方、ＥＧＲ通路内の圧力が低くなるにつれて、混合部材を没入させることが、好ましい。

一方、この場合、混合部材出没手段は、ＥＧＲ通路内の圧力が高くなるにつれて、混合部材を没入させる一方、ＥＧＲ通路内の圧力が低くなるにつれて、混合部材を突出させることが、好ましい。

また、この場合、混合部材出没手段は、吸気通路の内周面に対し混合部材が没入するように、混合部材を収容可能な部材収容部と、混合部材を没入方向へ付勢する付勢手段と、部材収容部および混合部材により区画されると共に付勢手段の付勢に抗して混合部材を突出させるための突出側収容空間と、ＥＧＲ通路とを連通するＥＧＲ側圧力配管と、を有していることが、好ましい。

また、この場合、混合部材出没手段は、吸気通路の内周面に対し混合部材が没入するように、混合部材を収容可能な部材収容部と、混合部材を突出方向へ付勢する付勢手段と、部材収容部および流路側混合部材により区画されると共に付勢手段の付勢に抗して混合部材を没入させるための没入側収容空間と、ＥＧＲ通路とを連通するＥＧＲ側圧力配管と、を有していることが、好ましい。

また、この場合、吸気通路内の圧力を検出可能な吸気側圧力センサと、ＥＧＲ通路内の圧力を検出可能なＥＧＲ側圧力センサと、吸気側圧力センサにより検出された圧力と、ＥＧＲ側圧力センサにより検出された圧力とに基づいて、混合部材出没手段を制御可能な出没制御部と、をさらに備えたことが、好ましい。

また、この場合、ＥＧＲ通路に介設された流量調整弁と、流量調整弁の絞り量に応じて、混合部材出没手段を制御可能な出没制御部と、をさらに備えたことが、好ましい。

また、この場合、吸気通路には、ＥＧＲ通路と連通する接続口が形成され、混合部材は、接続口に対し、吸気通路の空気流れ方向の上流側に配設されていることが、好ましい。

また、この場合、混合部材は、円柱状に形成された混合部材本体を有していることが、好ましい。

また、この場合、混合部材本体は、突出側の端部を軸方向に対し斜めに切り欠いて形成されていることが、好ましい。

また、この場合、混合部材は、円盤状に形成された混合部材本体を有しており、混合部材本体は、軸方向に対し斜めに配設されていることが、好ましい。

また、この場合、吸気通路には、ＥＧＲ通路と連通する接続口が形成され、接続口には、ＥＧＲ通路を介して排気通路から吸気通路へ流入する排気ガスを乱流とする乱流部材が設けられていることが、好ましい。

また、この場合、乱流部材は、接続口を被覆するように配設した多孔板であることが、好ましい。

また、この場合、乱流部材は、接続口から吸気通路の内部まで延在するＥＧＲ延長通路であり、ＥＧＲ延長通路には、排気ガスを吸気通路へ流入させるための排気口が形成されていることが、好ましい。

また、この場合、ＥＧＲ延長通路は、その断面が翼型形状に形成されていることが、好ましい。

請求項１の排ガス再循環装置によれば、混合部材出没手段により混合部材を吸気通路内へ出没させることができる。これにより、混合部材を吸気通路内へ突出させることで、吸気通路を流れる吸入空気が混合部材により遮られるため、混合部材の空気流れ方向下流側において乱流となる。そして、この乱流により、吸気通路を流れる吸入空気と、ＥＧＲ通路を介して吸気通路へ流入する排気ガスとを混合させることができる。一方、混合の促進を行う必要がない場合、混合部材出没手段により混合部材を吸気通路内から没入させることができる。

請求項２の排ガス再循環装置によれば、ＥＧＲ通路内の圧力に応じて、混合部材を出没させることができる。つまり、ＥＧＲ通路内の圧力が高いと、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量は多く、また、ＥＧＲ通路内の圧力が低いと、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量は少ない。これにより、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量に応じて混合部材を出没させることで、ガス流入量に応じた混合の促進を行うことが可能となる。

請求項３の排ガス再循環装置によれば、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量が少ない場合、混合部材を没入させることで、混合の促進を行わない一方、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量が多い場合、混合部材を突出させることで、混合の促進を行うことができる。

請求項４の排ガス再循環装置によれば、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量が多い場合、混合部材を没入させることで、混合の促進を行わない一方、吸気通路に流入する排気ガスのガス流入量が少ない場合、混合部材を突出させることで、混合の促進を行うことができる。

請求項５の排ガス再循環装置によれば、ＥＧＲ通路内の圧力が高くなることで、ＥＧＲ側圧力配管により連通する収容空間の圧力も高くなる。これにより、混合部材は、付勢手段の付勢に抗して突出方向に移動することができる。一方、ＥＧＲ通路内の圧力が低くなることで、ＥＧＲ側圧力配管により連通する収容空間の圧力も低くなる。これにより、混合部材は、付勢手段の付勢に従って没入方向に移動することができる。

請求項６の排ガス再循環装置によれば、ＥＧＲ通路内の圧力が低くなることで、ＥＧＲ側圧力配管により連通する収容空間の圧力も低くなる。これにより、混合部材は、付勢手段の付勢に従って突出方向に移動することができる。一方、ＥＧＲ通路内の圧力が高くなることで、ＥＧＲ側圧力配管により連通する収容空間の圧力も高くなる。これにより、混合部材は、付勢手段の付勢に抗して没入方向に移動することができる。

請求項７の排ガス再循環装置によれば、吸気側圧力センサおよびＥＧＲ側圧力センサを用いると共に、これらセンサの検出結果に基づいて、混合部材を吸気通路内に出没させることができる。これにより、吸気通路およびＥＧＲ通路の圧力に基づいて、混合部材を正確に出没させることが可能となる。

請求項８の排ガス再循環装置によれば、流量調整弁の絞り量に応じて、混合部材を吸気通路内に出没させることができる。これにより、流量調整弁の絞り量に基づいて、混合部材を正確に出没させることが可能となる。

請求項９の排ガス再循環装置によれば、混合部材を接続口の上流側に配設することで、混合部材から内燃機関に至る吸気通路を長くしつつ、混合部材の下流側に発生する乱流により接続口から流入する排気ガスを、吸入空気と好適に混合させることができる。

請求項１０の排ガス再循環装置によれば、混合部材本体を円柱状に形成することができるため、混合部材本体を簡易な構成とすることができる。

請求項１１の排ガス再循環装置によれば、円柱状に形成された混合部材本体に対し、突出側の端部を軸方向に対し斜めに切り欠いて形成することで、混合部材本体の下流側において乱流を好適に形成することができる。

請求項１２の排ガス再循環装置によれば、円盤状に形成された混合部材本体を軸方向に対し斜めに配設することで、混合部材本体の下流側において乱流を好適に形成することができる。

請求項１３の排ガス再循環装置によれば、乱流部材により接続口を介して吸気通路へ流入する排気ガスを乱流とすることができる。これにより、排気ガスと吸入空気との混合をさらに好適に行うことができる。

請求項１４の排ガス再循環装置によれば、乱流部材として多孔板を用いることにより簡易な構成とすることができる。

請求項１５の排ガス再循環装置によれば、乱流部材としてＥＧＲ延長通路とすることにより、ＥＧＲ延長通路が吸気通路内を流れる吸入空気を遮るため、排気ガスと吸入空気との混合をさらに好適に行うことができる。

請求項１６の排ガス再循環装置によれば、ＥＧＲ延長通路を断面翼状に形成することができるため、ＥＧＲ延長通路の下流側において、乱流を好適に発生させることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る排ガス再循環装置について説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

ここで、図１は、実施例１に係る排ガス再循環装置を模式的に表した概略構成図であり、図２は、排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図であり、また、図３は、排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。

実施例１に係る排ガス再循環装置１４は、内燃機関（以下、エンジン１という）から排出された排気ガスを循環させるものであり、エンジン１としては、例えば、レシプロ式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が適用される。このエンジン１は、例えば、４つの気筒２を有しており、このエンジン１には、吸気マニホールド３（吸気通路）、および排気マニホールド４（排気通路）がそれぞれ接続されている。

吸気マニホールド３は、４本の吸気枝通路７、吸気チャンバ８および吸気管９を有している。そして、４本の吸気枝通路７は、その空気流れ方向の下流側端部が、４つの気筒２にそれぞれ接続されており、その上流側端部が吸気チャンバ８に接続されている。吸気チャンバ８は、その下流側が４本の吸気枝通路７に接続されており、その上流側が吸気管９に接続されている。これにより、吸気管９から吸入空気が導入されると、吸入空気は、吸気チャンバ８を通過した後、各吸気枝通路７を通過し、この後、エンジン１の各気筒２に導入される。

排気マニホールド４は、４本の排気枝通路１１、排気チャンバ１２および排気管１３を有している。そして、４本の排気枝通路１１は、その空気流れ方向の上流側端部が、４つの気筒２にそれぞれ接続されており、その下流側端部が排気チャンバ１２に接続されている。排気チャンバ１２は、その上流側が４本の排気枝通路１１に接続されており、その下流側が排気管１３に接続されている。これにより、エンジン１の各気筒２から排気ガスが導出されると、排気ガスは、各排気枝通路１１を通過した後、排気チャンバ１２を通過し、この後、排気管１３から外部へ排出される。

ここで、排ガス再循環装置１４は、ＥＧＲ管１５（ＥＧＲ通路）と、ＥＧＲ触媒１６と、ＥＧＲ弁１７（流量調整弁）と、を備えている。また、排ガス再循環装置１４は、吸気管９と吸気チャンバ８との接続部分近傍に配設された排ガス混合機構２０を備えている。

ＥＧＲ管１５は、排気マニホールド４の排気管１３と吸気マニホールド３の吸気管９とを連通している。つまり、ＥＧＲ管１５は、その上流側端部が排気管１３と接続され、その下流側端部が吸気管９と接続されている。ＥＧＲ触媒１６は、ＥＧＲ管１５に介設されており、ＥＧＲ管１５を流れる排気ガスを浄化している。そして、ＥＧＲ触媒１６は、排気管１３に近い位置に設けられている。ＥＧＲ弁１７は、ＥＧＲ触媒１６の下流側のＥＧＲ管１５に介設されており、ＥＧＲ管１５を流れる排気ガスの流量を調整可能に構成されている。

従って、排気マニホールド４を流れる排気ガスは、排気管１３からＥＧＲ管１５へ流入し、この後、ＥＧＲ触媒１６、ＥＧＲ弁１７を順に通過して吸気管９へ流入する。吸気管９へ流入した排気ガスは、吸気管９を流れる吸入空気と共に、吸気チャンバ８へ送られ、この後、各吸気枝通路７を経て各気筒２に流入する。これにより、ＥＧＲ管１５を介してエンジン１の気筒２内に排気ガスを還流させることができ、エンジン１の燃費向上等を図ることができる。

図２および図３に示すように、排ガス混合機構２０は、排気ガスと吸入空気との混合を良好に行うためのものである。排ガス混合機構２０は、吸気チャンバ８内へ出没自在に設けられたピストン２５（混合部材）と、ピストンを出没させるピストン出没機構２６（混合部材出没手段）とを有している。そして、ピストン出没機構２６は、ピストン２５を収容可能なシリンダ３０（部材収容部）と、シリンダ３０に対しピストン２５を没入方向へ付勢する引張りバネ３１（付勢手段）と、ピストン２５およびシリンダ３０により区画された収容空間Ｖ１とＥＧＲ管１５とを連通するＥＧＲ側圧力配管３２と、で構成されている。

ピストン２５は、円柱状に形成されており、吸気管９と吸気チャンバ８との接続部の下流側近傍の吸気チャンバ８に配設されている。このため、ピストン２５は、吸気管９とＥＧＲ管１５との接続口３４の下流側に位置している。また、ピストン２５は、その軸方向が、吸気管９の管軸方向に対し直交するように配設されており、軸方向に出没自在となっている。

シリンダ３０は、上記のピストン２５が収容可能なように、ピストン２５よりも僅かに大径となる円柱状の収容空間Ｖ１が形成されている。また、収容空間Ｖ１の軸方向における長さは、ピストン２５の軸方向における長さに比して、長くなるよう構成されている。このため、この収容空間Ｖ１にピストン２５を収容すると、ピストン２５は、収容空間Ｖ１の内周面に案内されて出没することができる。このとき、ピストン２５の外周面には、Ｏリング３３が配設されており、Ｏリング３３は、ピストン２５の外周面と収容空間Ｖ１の内周面との間をシールしている。

引張りバネ３１は、その一端が収容空間Ｖ１の底部に接続され、その他端が収容空間底部側のピストン２５の端面に接続されている。そして、引張りバネ３１は、所定のバネ定数となっており、ピストン２５を没入方向へ、すなわち、収容空間Ｖ１の底部側へ付勢している。

ＥＧＲ側圧力配管３２は、その一端がピストン２５およびシリンダ３０により区画された収容空間Ｖ１の底部に接続され、その他端がＥＧＲ管１５に接続されている。すなわち、ＥＧＲ管１５には、収容空間Ｖ１へ向けて排気ガスを導入する導入口３５が形成されており、導入口３５は、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４近傍に形成されている。

従って、ＥＧＲ弁１７を開放して、排気管１３から導入された排気ガスがＥＧＲ管１５内を流れると、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量に応じて、ＥＧＲ管１５内の圧力が変化する。具体的に、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量が多い場合、すなわち、吸気管９へ流入する排気ガスのガス流入量が多い場合、ＥＧＲ管１５内の圧力が高まり、これに伴って、ＥＧＲ側圧力配管３２の圧力が高まる。すると、ピストン２５およびシリンダ３０により区画された収容空間Ｖ１内の圧力が高まり、ピストン２５は、引張りバネ３１の付勢力に抗して突出方向へ、すなわち吸気チャンバ８の内周面側へ移動する。すると、ピストン２５は、その先端が吸気チャンバ８の内周面から突出する。これにより、吸気管９から流入した吸入空気および接続口３４から流入した排気ガスは、ピストン２５に吹き当たり、これにより、ピストン２５の下流側において乱流が発生する。そして、この乱流により、吸入空気および排気ガスの混合を促進することができる。

一方、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量が少ない場合、すなわち、吸気管９へ流入する排気ガスのガス流入量が少ない場合、ＥＧＲ管１５内の圧力が低くなり、これに伴って、ＥＧＲ側圧力配管３２の圧力も低くなる。すると、ピストン２５およびシリンダ３０により区画された収容空間Ｖ１内の圧力が低くなり、ピストン２５は、引張りバネ３１の付勢力に従って没入方向へ、すなわち収容空間Ｖ１の底部側へ移動する。すると、ピストン２５は、その先端が吸気チャンバ８の内周面に対し没入する。これにより、吸気管９から流入した吸入空気および接続口３４から流入した排気ガスは、ピストン２５に吹き当たることがないため、吸入空気および排気ガスは、吸気マニホールド３内を好適に流れることができる。

以上の構成によれば、ピストン出没機構２６は、ＥＧＲ管１５内の圧力に応じて、ピストン２５を吸気チャンバ８内に出没させることができる。これにより、ＥＧＲ管１５内の圧力が高いときは、ピストンを吸気チャンバ８内に突出させて、吸入空気と排気ガスとの混合を促進させることができる。一方で、ＥＧＲ管１５内の圧力が低いときは、ピストン２５を吸気チャンバ８内から没入させて、吸入空気および排気ガスのガス流れをスムーズにさせることができる。

次に、図４を参照して、実施例２に係る排ガス再循環装置について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図４は、実施例２に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。この排ガス再循環装置５０は、ＥＧＲ管１５内の圧力が高くなる場合、ピストン５５を没入させる一方、ＥＧＲ管１５内の圧力が低くなる場合、ピストン５５を突出させる。以下、実施例２に係る排ガス再循環装置５０について具体的に説明する。

排ガス再循環装置５０の排ガス混合機構５１は、吸気管９内へ出没自在に設けられたピストン５５（混合部材）と、ピストン５５を出没させるピストン出没機構５６（混合部材出没手段）とを有している。そして、ピストン出没機構５６は、ピストン５５を収容可能なシリンダ６０（部材収容部）と、シリンダ６０に対しピストン５５を突出方向へ付勢する圧縮バネ６１（付勢手段）と、ピストン５５を没入方向へ移動させるためのＥＧＲ側圧力配管６２と、ピストン５５を突出方向へ移動させるための吸気側圧力配管６３と、で構成されている。

ピストン５５は、吸気管９に配設されており、吸気管９とＥＧＲ管１５との接続口３４の上流側に位置するように配設されている。また、ピストン５５は、その軸方向が、吸気管９の管軸方向に対し直交するように配設されており、軸方向に出没自在となっている。ピストン５５は、円柱状に形成されたピストン本体７０（混合部材本体）と、一端をピストン本体７０の端面に接続した支持棒７１と、支持棒７１の他端に接続された円盤状の平板７２と、で構成されている。そして、ピストン本体７０、支持棒７１および平板７２は、同軸上に配設されており、一体となって出没自在に構成されている。

シリンダ６０は、上記のピストン５５が収容可能なように、ピストン５５よりも僅かに大径となる円柱状の収容空間Ｖ２が形成されている。このとき、収容空間Ｖ２には、軸方向に直交する隔壁７５が形成されており、この隔壁７５を境にして、その吸気管９側が、ピストン本体７０が収容されるピストン収容空間Ｖ３となっており、その底部側が、平板７２が収容される平板収容空間Ｖ４となっている。なお、隔壁７５には、支持棒７１を挿通するための貫通孔７７が形成されており、貫通孔７７の内周面には、Ｏリング７８が配設されている。このため、Ｏリング７８は、支持棒７１の外周面と貫通孔７７の内周面との間をシールしている。また、平板７２の外周面にも、Ｏリング７９が配設されており、Ｏリング７９は、平板７２の外周面と平板収容空間Ｖ４の内周面との間をシールしている。これにより、平板収容空間Ｖ４は、平板７２を境にして、その吸気管９側が、没入側収容空間Ｖ５となっており、その底部側が突出側収容空間Ｖ６となっている。

圧縮バネ６１は、その一端が平板収容空間Ｖ４の底部に接続され、その他端が平板収容空間Ｖ４の底部に対面する平板７２の端面に接続されている。そして、圧縮バネ６１は、所定のバネ定数となっており、ピストン５５を突出方向へ、すなわち、吸気管９側へ付勢している。

ＥＧＲ側圧力配管６２は、その一端が平板７２およびシリンダ６０により区画された没入側収容空間Ｖ５の底部側に接続され、その他端がＥＧＲ管１５に接続されている。すなわち、ＥＧＲ管１５には、没入側収容空間Ｖ５へ向けて排気ガスを導入する導入口３５が形成されており、導入口３５は、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４近傍に形成されている。

吸気側圧力配管６３は、その一端が平板７２およびシリンダ６０により区画された突出側収容空間Ｖ６の先端側周面に接続され、その他端が吸気管９に接続されている。すなわち、吸気管９には、突出側収容空間Ｖ６へ向けて吸入空気を導入する導入口８０が形成されており、導入口８０は、ピストン５５の上流側近傍に形成されている。

従って、ＥＧＲ弁１７を開放して、排気管１３から導入された排気ガスがＥＧＲ管１５内を流れると、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量に応じて、ＥＧＲ管１５内の圧力が変化する。具体的に、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量が多い場合、すなわち、吸気管９へ流入する排気ガスのガス流入量が多い場合、ＥＧＲ管１５内の圧力が高まり、これに伴って、ＥＧＲ側圧力配管６２の圧力が高まる。すると、平板７２およびシリンダ６０により区画された没入側収容空間Ｖ５内の圧力が高まる。このとき、没入側収容空間Ｖ５内の圧力が、突出側収容空間Ｖ６内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に比して高くなると、ピストン５５は、突出側収容空間Ｖ６内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に抗して没入方向へ移動する。すると、ピストン５５は、その先端が吸気管９の内周面に対し没入する。これにより、吸気管９から流入した吸入空気および接続口３４から流入した排気ガスは、ピストン５５に吹き当たることがないため、吸入空気および排気ガスは、吸気マニホールド３内を好適に流れることができる。

一方、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量が少ない場合、すなわち、吸気管９へ流入する排気ガスのガス流入量が少ない場合、ＥＧＲ管１５内の圧力が低くなり、これに伴って、ＥＧＲ側圧力配管６２の圧力も低くなる。すると、平板７２およびシリンダ６０により区画された没入側収容空間Ｖ５内の圧力が低くなる。このとき、没入側収容空間Ｖ５内の圧力が、突出側収容空間Ｖ６内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に比して低くなると、ピストン５５は、突出側収容空間Ｖ６内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に従って突出方向へ移動する。すると、ピストン５５は、その先端が吸気管９の内周面から突出する。これにより、吸気管９から流入した吸入空気および接続口３４から流入した排気ガスは、ピストン５５に吹き当たり、これにより、ピストン５５の下流側において乱流が発生する。そして、この乱流により、吸入空気および排気ガスの混合を促進することができる。

以上の構成によれば、ピストン出没機構５６は、ＥＧＲ管１５内の圧力および吸気管９内の圧力に応じて、ピストン５５を吸気管９内に出没させることができる。これにより、ＥＧＲ管１５内の圧力が吸気管９内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に比して高いときは、ピストン５５を吸気管９内から没入させて、吸入空気および排気ガスのガス流れをスムーズにさせることができる。一方で、ＥＧＲ管１５内の圧力が吸気管９内の圧力および圧縮バネ６１の付勢力に比して低いときは、ピストン５５を吸気管９内に突出させて、吸入空気と排気ガスとの混合を促進させることができる。

また、ピストン５５を接続口３４の上流側に位置するように配設したため、ピストン５５と各気筒２までとの距離を、実施例１に比して長くすることができるため、排気ガスおよび吸入空気の混合の促進をより好適に行うことができる。なお、実施例２では、ピストン５５を接続口３４の上流側に位置する吸気管９に設けたが、実施例１と同様に接続口３４の下流側に位置する吸気チャンバ８に設けてもよい。

次に、図５を参照して、実施例３に係る排ガス再循環装置について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図５は、実施例３に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。この排ガス再循環装置１００は、吸気管９内の圧力を検出する吸気側圧力センサ１０４およびＥＧＲ管１５内の圧力を検出するＥＧＲ側圧力センサ１０５の検出結果に基づいて、ピストン２５を出没させている。以下、実施例３に係る排ガス再循環装置１００について具体的に説明する。

排ガス再循環装置１００の排ガス混合機構１０１は、吸気チャンバ８内へ出没自在に設けられた実施例１と同様のピストン２５（混合部材）と、ピストン２５を出没させるピストン出没機構１０３（混合部材出没手段）とを有している。そして、ピストン出没機構１０３は、ピストン２５を収容可能な実施例１と同様のシリンダ３０（部材収容部）と、ピストン２５を出没移動させるアクチュエータ１１０と、で構成されている。また、ピストン出没機構１０３は、吸気管内の圧力を検出する吸気側圧力センサ１０４と、ＥＧＲ管１５内の圧力を検出するＥＧＲ側圧力センサ１０５と、アクチュエータ１１０を駆動制御する駆動制御部１１１（出没制御部）とを有しており、駆動制御部１１１は、各圧力センサ１０４，１０５の検出結果に基づいて、アクチュエータ１１０を駆動制御している。

従って、ＥＧＲ弁１７を開放して、排気管１３から導入された排気ガスがＥＧＲ管１５内を流れると、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量に応じて、ＥＧＲ管１５内の圧力が変化する。このとき、ＥＧＲ側圧力センサ１０５は、ＥＧＲ管１５内の圧力を検出すると共に、吸気側圧力センサ１０４は、吸気管９内の圧力を検出する。そして、駆動制御部１１１は、ＥＧＲ側圧力センサ１０５および吸気側圧力センサ１０４により検出された圧力に基づいて、アクチュエータ１１０を駆動制御し、ピストン２５を吸気管９およびＥＧＲ管１５の圧力に応じて出没させる。

以上の構成によれば、ピストン出没機構１０３は、吸気管９およびＥＧＲ管１５の圧力に応じて、ピストン２５を正確に動作させることができ、また、ピストン２５の出没量を吸気管９およびＥＧＲ管１５の圧力に応じた最適なものとすることができる。

次に、図６を参照して、実施例４に係る排ガス再循環装置について説明する。なお、重複した記載を避けるべく、異なる部分についてのみ説明する。図６は、実施例４に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。この排ガス再循環装置１２０は、ＥＧＲ弁１７の絞り量に基づいて、ピストン２５を出没させている。以下、実施例３に係る排ガス再循環装置１２０について具体的に説明する。

排ガス再循環装置１２０の排ガス混合機構１２１は、吸気チャンバ８内へ出没自在に設けられた実施例１と同様のピストン２５（混合部材）と、ピストン２５を出没させるピストン出没機構１２３（混合部材出没手段）とを有している。そして、ピストン出没機構１２３は、ピストン２５を収容可能な実施例１と同様のシリンダ３０（部材収容部）と、ピストン２５を出没移動させるアクチュエータ１３０と、で構成されている。また、ピストン出没機構１２３は、アクチュエータ１３０を駆動制御する駆動制御部１３２（出没制御部）を有しており、駆動制御部１３２は、ＥＧＲ弁１７の絞り量を検出可能な絞り量検出部１３１を有している。そして、駆動制御部１３２は、絞り量検出部１３１の検出結果に基づいて、アクチュエータ１３０を駆動制御している。

従って、ＥＧＲ弁１７を開放して、排気管１３から導入された排気ガスがＥＧＲ管１５内を流れると、ＥＧＲ管１５内を流れる排気ガスの流量に応じて、ＥＧＲ管１５内の圧力が変化する。このとき、絞り量検出部１３１は、ＥＧＲ弁１７の絞り量を検出する。そして、駆動制御部１３２は、絞り量検出部１３１により検出されたＥＧＲ弁１７の絞り量に基づいて、アクチュエータ１３０を駆動制御し、ピストン２５を出没させる。

以上の構成によれば、ピストン出没機構１２３は、ＥＧＲ弁１７の絞り量に応じて、ピストン２５を正確に動作させることができ、また、ピストン２５の出没量をＥＧＲ弁１７の絞り量に応じた最適なものとすることができる。

なお、上記の実施例１ないし実施例４に記載した排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０において、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４に、ＥＧＲ管１５から吸気管９へ流入する排気ガスを乱流とする乱流部材を配設してもよい。ここで、乱流部材としては、図７に示す多孔板１４０を配設してもよいし、図８および図９に示すＥＧＲ延長管１４１を配設してもよい。

ここで、図７を参照し、実施例１ないし実施例４の変形例１に係る排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０について説明する。図７は、変形例１に係る排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図である。この排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０は、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４に多孔板１４０を被覆して配設している。従って、多孔板１４０を通過した排気ガスは、その下流側において、すなわち、吸気管９内において乱流となる。このため、乱流となった排気ガスは、吸気管９を流れる吸入空気と好適に混合する。これにより、変形例１に係る排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０は、接続口３４を多孔板１４０で被覆することにより、多孔板１４０を配設しない場合に比べ、混合の促進をより好適に行うことが可能となる。

次に、図８および図９を参照し、実施例１ないし実施例４の変形例２に係る排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０について説明する。図８は、変形例２に係る排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図であり、図９は、変形例２に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。この排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０は、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４にＥＧＲ延長管１４１（ＥＧＲ延長通路）を接続している。具体的に、ＥＧＲ延長管１４１は、ＥＧＲ管１５と吸気管９との接続口３４から、吸気管９内を跨いで、管軸を挟んで接続口３４に対向する吸気管９の内周面に接続されている。つまり、ＥＧＲ延長管１４１は、吸気管９の管軸を直交する径方向に延在するように配設されている。そして、ＥＧＲ延長管１４１には、複数の排気口１４２が、吸気管９の径方向に列設して形成されており、複数の排気口１４２は、空気流れ方向の下流側に形成されている。また、ＥＧＲ延長管１４１は、その断面が翼形状に形成されている。

従って、ＥＧＲ管１５の接続口３４から流出した排気ガスは、ＥＧＲ延長管１４１に流入し、ＥＧＲ延長管１４１に形成された複数の排気口１４２を介して、吸気管９内へ導入される。これにより、ＥＧＲ延長管１４１は、排気ガスを分散させて吸気管９に導入することができるため、排気ガスと吸入空気との混合を好適に促進させることができる。また、ＥＧＲ延長管１４１の断面を翼形状としているため、吸気管９内の空気流れをスムーズにすることができる。

また、上記の実施例１ないし実施例４に記載した排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０において、ピストン２５（ピストン本体７０）は、円柱形状としたが、これに限らず、乱流を好適に発生可能な形状としてもよい。具体的に、図１０に示すように、円柱形状に形成したピストン２５，７０の吸気管側（突出側）の端部を軸方向に対し斜めに切り欠いて形成してもよい。また、図１１に示すように、実施例１ないし実施例４のピストン２５，７０に代えて、円盤形状のピストン本体１５１と、支持棒１５２と、平板１５３とで構成したピストン１５０としてもよい。

ここで、図１０を参照し、実施例１ないし実施例４の変形例３に係る排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０について説明する。図１０は、変形例３に係る排ガス再循環装置のピストンを模式的に表した構成図である。このように、ピストン２５，７０を円柱形状に形成し、その吸気管側（突出側）の端部を軸方向に対し斜めに切り欠いて形成することで、ピストン２５，７０の下流側において乱流を好適に形成することができる。

次に、図１１を参照し、実施例１ないし実施例４の変形例４に係る排ガス再循環装置１４，５０，１００，１２０について説明する。図１１は、変形例４に係る排ガス再循環装置のピストンを模式的に表した構成図である。このピストン１５０は、円盤形状に形成されたピストン本体１５１と、一端をピストン本体１５１の端面に接続した支持棒１５２と、支持棒１５２の他端に接続された円盤状の平板１５３と、で構成されている。そして、ピストン本体１５１、支持棒１５２および平板１５３は、同軸上に配設されており、ピストン本体１５１は、軸方向に対し斜めに取り付けられている。このように、ピストン１５０を構成することで、ピストン本体１５１の下流側において乱流を好適に形成することができる。

以上のように、本発明に係る排ガス再循環装置は、排気ガスと吸入空気との混合を促進する場合に有用であり、特に、必要に応じて排気ガスと吸入空気との混合を促進する場合に適している。

実施例１に係る排ガス再循環装置を模式的に表した概略構成図である。 実施例１に係る排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図である。 実施例１に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。 実施例２に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。 実施例３に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。 実施例４に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。 変形例１に係る排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図である。 変形例２に係る排ガス再循環装置の要部を上方から模式的に表した要部構成図である。 変形例２に係る排ガス再循環装置の要部を側方から模式的に表した要部構成図である。 変形例３に係る排ガス再循環装置のピストンを模式的に表した構成図である。 変形例４に係る排ガス再循環装置のピストンを模式的に表した構成図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 気筒
３ 吸気マニホールド
４ 排気マニホールド
１４ 排ガス再循環装置
１５ ＥＧＲ管
１６ ＥＧＲ触媒
１７ ＥＧＲ弁
２０ 排ガス混合機構
２５ ピストン
２６ ピストン出没機構
３０ シリンダ
３１ 引張りバネ
３２ ＥＧＲ側圧力配管
Ｖ１ 収容空間
５０ 排ガス再循環装置（実施例２）
５１ 排ガス混合機構（実施例２）
５５ ピストン（実施例２）
５６ ピストン出没機構（実施例２）
６０ シリンダ（実施例２）
６１ 圧縮バネ
６２ ＥＧＲ側圧力配管（実施例２）
６３ 吸気側圧力配管
Ｖ５ 没入側収容空間
Ｖ６ 突出側収容空間
１００ 排ガス再循環装置（実施例３）
１０１ 排ガス混合機構（実施例３）
１０３ ピストン出没機構（実施例３）
１０４ 吸気側圧力センサ
１０５ ＥＧＲ側圧力センサ
１１０ アクチュエータ
１１１ 駆動制御部
１２０ 排ガス再循環装置（実施例４）
１２１ 排ガス混合機構（実施例４）
１２３ ピストン出没機構（実施例４）
１３０ アクチュエータ（実施例４）
１３１ 絞り量検出部
１３２ 駆動制御部（実施例４）
１４０ 多孔板
１４１ ＥＧＲ延長管
１４２ 排気口
１５０ ピストン（変形例４）
１５１ ピストン本体（変形例４）
１５２ 支持棒（変形例４）
１５３ 平板（変形例４）

Claims (16)

1. 内燃機関に接続された吸気通路と、前記内燃機関に接続された排気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
   前記吸気通路内へ出没自在に設けられ、前記吸気通路を流れる吸入空気と、前記ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路へ流入する排気ガスと、を混合させるための混合部材と、
   前記混合部材を前記吸気通路内へ出没させる混合部材出没手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス再循環装置。
2. 前記混合部材出没手段は、前記ＥＧＲ通路内の圧力に応じて、前記混合部材を出没させることを特徴とする請求項１に記載の排ガス再循環装置。
3. 前記混合部材出没手段は、前記ＥＧＲ通路内の圧力が高くなるにつれて、前記混合部材を突出させる一方、前記ＥＧＲ通路内の圧力が低くなるにつれて、前記混合部材を没入させることを特徴とする請求項２に記載の排ガス再循環装置。
4. 前記混合部材出没手段は、前記ＥＧＲ通路内の圧力が高くなるにつれて、前記混合部材を没入させる一方、前記ＥＧＲ通路内の圧力が低くなるにつれて、前記混合部材を突出させることを特徴とする請求項２に記載の排ガス再循環装置。
5. 前記混合部材出没手段は、
   前記吸気通路の内周面に対し前記混合部材が没入するように、前記混合部材を収容可能な部材収容部と、
   前記混合部材を没入方向へ付勢する付勢手段と、
   前記部材収容部および前記混合部材により区画されると共に前記付勢手段の付勢に抗して前記混合部材を突出させるための突出側収容空間と、前記ＥＧＲ通路とを連通するＥＧＲ側圧力配管と、を有していることを特徴とする請求項３に記載の排ガス再循環装置。
6. 前記混合部材出没手段は、
   前記吸気通路の内周面に対し前記混合部材が没入するように、前記混合部材を収容可能な部材収容部と、
   前記混合部材を突出方向へ付勢する付勢手段と、
   前記部材収容部および前記流路側混合部材により区画されると共に前記付勢手段の付勢に抗して前記混合部材を没入させるための没入側収容空間と、前記ＥＧＲ通路とを連通するＥＧＲ側圧力配管と、を有していることを特徴とする請求項３に記載の排ガス再循環装置。
7. 前記吸気通路内の圧力を検出可能な吸気側圧力センサと、
   前記ＥＧＲ通路内の圧力を検出可能なＥＧＲ側圧力センサと、
   前記吸気側圧力センサにより検出された圧力と、前記ＥＧＲ側圧力センサにより検出された圧力とに基づいて、前記混合部材出没手段を制御可能な出没制御部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の排ガス再循環装置。
8. 前記ＥＧＲ通路に介設された流量調整弁と、
   前記流量調整弁の絞り量に応じて、前記混合部材出没手段を制御可能な出没制御部と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の排ガス再循環装置。
9. 前記吸気通路には、前記ＥＧＲ通路と連通する接続口が形成され、
   前記混合部材は、前記接続口に対し、前記吸気通路の空気流れ方向の上流側に配設されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の排ガス再循環装置。
10. 前記混合部材は、円柱状に形成された混合部材本体を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の排ガス再循環装置。
11. 前記混合部材本体は、突出側の端部を軸方向に対し斜めに切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の排ガス再循環装置。
12. 前記混合部材は、円盤状に形成された混合部材本体を有しており、
    前記混合部材本体は、軸方向に対し斜めに配設されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の排ガス再循環装置。
13. 前記吸気通路には、前記ＥＧＲ通路と連通する接続口が形成され、
    前記接続口には、前記ＥＧＲ通路を介して前記排気通路から前記吸気通路へ流入する排気ガスを乱流とする乱流部材が設けられていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の排ガス再循環装置。
14. 前記乱流部材は、前記接続口を被覆するように配設した多孔板であることを特徴とする請求項１３に記載の排ガス再循環装置。
15. 前記乱流部材は、前記前記接続口から前記吸気通路の内部まで延在するＥＧＲ延長通路であり、
    前記ＥＧＲ延長通路には、前記排気ガスを前記吸気通路へ流入させるための排気口が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の排ガス再循環装置。
16. 前記ＥＧＲ延長通路は、その断面が翼型形状に形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の排ガス再循環装置。

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