JP2018188983A - エンジンの吸気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの吸気装置において、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進する。
【解決手段】吸気装置１は、エンジン１０のシリンダ１１に吸気を供給する吸気通路２と、エンジン１０の排気の一部をＥＧＲガスとして再循環させて吸気と混合するＥＧＲ通路３と、を備えている。吸気通路２及びＥＧＲ通路３は、吸気がＥＧＲガスに略直角に交わるように接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸気通路とＥＧＲ通路とを備えた、エンジンの吸気装置に関する。

従来、エンジンから排出された排気（燃焼ガス）の一部をＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムが知られている。例えば特許文献１には、還流排ガス（ＥＧＲガス）を新気（吸気）と合流させるためのＥＧＲ通路を備えた、内燃機関の吸気装置が開示されている。

特許文献１の吸気装置では、吸気通路とＥＧＲ通路との合流部に、吸気及びＥＧＲガスの流れを制御するための制御壁部が突設されている。特許文献１の技術によれば、吸気及びＥＧＲガスが、制御壁部の表裏面にそれぞれ衝突した後、制御壁部の先端に向かって案内されて合流するとされている。このように吸気及びＥＧＲガスを制御壁部の表裏面にそれぞれ沿わせて流せば、吸気及びＥＧＲガスが互いの流れを邪魔しにくくなる。

特開2009-293562号公報

ところで、ＥＧＲシステムを備えたエンジンでは、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進し、シリンダに供給される混合気中の成分を均一化することで、排気性能が向上することが知られている。したがって、特許文献１の技術のように、吸気とＥＧＲガスとを互いに平行に流した後に合流させると、吸気とＥＧＲガスとが良好に混合しない虞がある。

本件は、上述したような課題に鑑み創案されたものであり、エンジンの吸気装置において吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することを目的の一つとする。

（１）ここで開示するエンジンの吸気装置は、エンジンのシリンダに吸気を供給する吸気通路と、前記エンジンの排気の一部をＥＧＲガスとして再循環させて前記吸気と混合するＥＧＲ通路と、を備えている。また、前記吸気通路及び前記ＥＧＲ通路は、前記吸気が前記ＥＧＲガスに略直角に交わるように接続されている。
これにより、吸気がＥＧＲガスに略直角にぶつかるため、吸気とＥＧＲガスとの混合が促進される。

（２）前記吸気通路が、前記ＥＧＲ通路との接続部位で前記ＥＧＲガスに向けて前記吸気を案内するガイド部材を有することが好ましい。
この場合、ガイド部材を設けるだけで、吸気とＥＧＲガスとの混合が促進される。

（３）前記吸気装置が、前記ＥＧＲ通路に配置されたリード弁を備えていることが好ましい。
この場合、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流れ方向がリード弁で規制されることにより、シリンダへのＥＧＲガスの供給量が適切な量になる。

（４）前記吸気装置が、前記吸気通路内であって前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流側に配置されたヒータを備えていることが好ましい。
この場合、ヒータとＥＧＲガスとの接触が防止されるため、ＥＧＲガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）がヒータに付着することがなくなり、ヒータの性能低下が抑制される。

（５）前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との接続部位が、前記エンジンの吸気マニホールドの端部に位置することが好ましい。
この場合、シリンダに対するＥＧＲガスの分配率にバラツキが生じやすくなるが、上述したように吸気とＥＧＲガスとの混合が促進されることにより、シリンダに対するＥＧＲガスの分配率が均一化される。

開示のエンジンの吸気装置によれば、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。

実施形態に係るエンジンの吸気装置をエンジンと共に示す模式的な概略図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

図面を参照して、実施形態としてのエンジンの吸気装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

［１．構成］
本実施形態に係るエンジンの吸気装置１は、図１に示すエンジン１０に適用されている。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンであって、図示しない車両に搭載される。本実施形態では、四つのシリンダ１１が直列に配置されたエンジン１０を例示する。

なお、図１では、四つのシリンダ１１を互いに区別するために、図示する最も左方のシリンダ１１から最も右方のシリンダ１１まで順に「１１Ａ」〜「１１Ｄ」の符号を付している。また、以下の説明では、シリンダ１１が並ぶ方向を列設方向Ｄという。

各シリンダ１１には、吸気マニホールド１２の下流端が接続されている。また、吸気マニホールド１２の上流端は、吸気マニホールド１２の列設方向Ｄにおける端部に設けられている。本実施形態では、吸気マニホールド１２の上流端が、吸気マニホールド１２の右方（シリンダ１１Ｄ側）の端部に設けられている場合を例示する。なお、吸気マニホールド１２の上流端から各シリンダ１１までの通路長さは、図１中で最も左方のシリンダ１１Ａまでの通路が最も長く、図１中で最も右方のシリンダ１１Ｄまでの通路が最も短い。

吸気装置１は、エンジン１０の各シリンダ１１に吸気を供給する吸気通路２と、エンジン１０の排気の一部をＥＧＲガスとして再循環させて吸気と混合するＥＧＲ通路３とを備えている。これらの吸気通路２及びＥＧＲ通路３は、気体の通り道として機能する空間であって、例えば管状の部材で形成されている。なお、図１及び図２において、白抜き矢印は吸気の流れ方向を示し、黒塗り矢印はＥＧＲガスの流れ方向を示している。

吸気通路２は、吸気の通り道であって、外気を取り入れる吸気口から吸気マニホールド１２の上流端まで延設されている。吸気通路２は、吸気マニホールド１２と接続される部位でＥＧＲ通路３と合流する。言い換えると、吸気通路２とＥＧＲ通路３とは、吸気マニホールド１２の上流端で互いに接続される。本実施形態では、上述したように吸気マニホールド１２の上流端が吸気マニホールド１２の端部に設けられているため、吸気通路２とＥＧＲ通路３との接続部位Ｘは、吸気マニホールド１２の端部に位置する。

また、本実施形態の吸気通路２は、ＥＧＲ通路３と合流する部分に、吸気を所定の方向へ案内するガイド部材４を有する。ガイド部材４の詳細については後述する。

ＥＧＲ通路３は、ＥＧＲガスの通り道であって、エンジン１０の排気通路（図示略）から吸気通路２まで延設される。ＥＧＲ通路３の下流端は、吸気マニホールド１２の上流端に正対するように設けられる。言い換えると、ＥＧＲ通路３は、吸気マニホールド１２の上流端に向けてＥＧＲガスを真っ直ぐに流出させるような向きに配置されている。

本実施形態の吸気装置１は、吸気通路２の内部に配置されたヒータ５と、ＥＧＲ通路３の下流端に並設された二つのリード弁６とを備えている。ヒータ５は、例えば外気温が低い場合に、吸気を温めるためのものである。ヒータ５は、吸気通路２内であって、吸気通路２とＥＧＲ通路３との接続部位Ｘよりも上流側に配置される。

リード弁６は、ＥＧＲガスの流れ方向を規制するための一方向弁であり、薄くて弾力のある二枚一組の板部材で形成されている。リード弁６は、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路３から吸気マニホールド１２へ流出することは許容し、吸気が吸気通路２からＥＧＲ通路３へ流入することは阻止するように設けられる。リード弁６は、ＥＧＲ通路３におけるＥＧＲガスの逆流を防止し、各シリンダ１１に対するＥＧＲガスの供給量の低下を抑制する機能を持つ。

吸気通路２及びＥＧＲ通路３は、吸気が接続部位ＸでＥＧＲガスに略直角に交わるように接続されている。すなわち、吸気通路２とＥＧＲ通路３とは、吸気通路２を流れる吸気がＥＧＲ通路３から流出するＥＧＲガスに対して略直角にぶつかるように接続されている。本実施形態では、ガイド部材４により、吸気がＥＧＲガスに略垂直にぶつかるように案内される。

ガイド部材４は、吸気通路２とＥＧＲ通路３との接続部位Ｘで、ＥＧＲガスに向けて吸気を案内するものである。図２に示すように、本実施形態のガイド部材４は、薄いプレート状に形成され、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路３から流出する方向と直交する向きに立設されている。また、ガイド部材４は、吸気を受け止める表面４ａが、滑らかな湾曲面状に形成されている。

［２．作用，効果］
（１）上述した吸気装置１では、吸気がＥＧＲガスに略直角に交わるように吸気通路２とＥＧＲ通路３とが接続されているため、吸気をＥＧＲガスに略直角にぶつけることができる。これにより、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。よって、各シリンダ１１に対するＥＧＲガスの分配率を目標の範囲内に収める（分配率の均一化を図る）ことができ、排気性能の向上を図ることができる。

また、一般に吸気通路２における吸気の流量は、ＥＧＲ通路３におけるＥＧＲガスの流量よりも多いことから、上述したように吸気をＥＧＲガスにぶつけることで、ＥＧＲガスを吸気にぶつける場合よりも、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。

さらに、吸気装置１によれば、吸気がＥＧＲガスに略直角に交わるように吸気通路２とＥＧＲ通路３とを接続するだけで上述したように吸気とＥＧＲガスとの混合を促進できるため、装置の大型化を防止しながら（コンパクトな構造で）排気性能の向上を実現することができる。したがって、例えば小型トラックのように吸気装置１を設置するためのスペースが制限される車両に対しても、容易に適用することができる。

（２）上述した吸気通路２には、ＥＧＲ通路３との接続部位ＸでＥＧＲガスに向けて吸気を案内するガイド部材４が設けられることから、簡素な構成で吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。すなわち、既存の吸気通路にガイド部材４を追加するだけで、吸気とＥＧＲガスとの混合を促進することができる。このため、装置の大型化を防止するとともに製造コストを抑えることができる。

（３）上述したＥＧＲ通路３にはリード弁６が配置されるため、ＥＧＲガスの流れ方向を規制することができ、各シリンダ１１に対するＥＧＲガスの供給量を適切な量とすることができる。また、吸気装置１によれば、リード弁６を配置したとしても上述したようにコンパクトな構造とすることができる。

（４）上述した吸気通路２には、ＥＧＲ通路３との接続部位Ｘよりも上流側にヒータ５が配置されることから、必要に応じてヒータ５で吸気を温めることにより、排気性能を向上させることができる。また、ヒータ５が吸気通路２のうちのＥＧＲ通路３との接続部位Ｘよりも上流側に配置されるため、ヒータ５とＥＧＲガスとの接触を防止することができる。これにより、ＥＧＲガスに含まれる煤などの粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）がヒータ５に付着することを防止できるため、ヒータ５の性能低下を抑制することができる。

（５）上述した吸気装置１では、吸気通路２とＥＧＲ通路３との接続部位Ｘが吸気マニホールド１２の端部に位置するため、吸気及びＥＧＲガスが各シリンダ１１に到達するまでの道のり（通路長さ）の差が大きくなる。具体的には、上述したように、図１中において最も左方のシリンダ１１Ａまでの通路長さと、最も右方のシリンダ１１Ｄまで通路長さとの差が大きくなる。

吸気とＥＧＲガスとの混合が不十分であると、各シリンダ１１までの通路長さの差に応じてＥＧＲガスの分配率にバラツキが生じるため、少なくとも何れかのシリンダ１１では排気性能が低下する虞がある。これに対し、吸気装置１によれば、上述したように吸気及びＥＧＲガスの混合が促進されることから、たとえ各シリンダ１１までの通路長さに大きな差があったとしても、各シリンダ１１に対するＥＧＲガスの分配率を目標の範囲内に収めることができる。よって、全てのシリンダ１１において排気性能を向上させることができる。

（６）上述したガイド部材４は、吸気を受け止める表面４ａが滑らかな湾曲面状に形成されているため、吸気をＥＧＲガスに向けて滑らかに案内することができ、吸気の圧力損失を抑制することができる。

［３．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

上述した実施形態では、吸気通路２にヒータ５が配置され、ＥＧＲ通路３の下流端にリード弁６が配置された場合について説明したが、これらのヒータ５及びリード弁６の何れか一方又は両方が吸気装置１から省略されてもよい。また、上述した吸気マニホールド１２の構成は一例であって、吸気通路２とＥＧＲ通路３との接続部位Ｘが吸気マニホールド１２の端部以外に位置していてもよい。

上述したエンジン１０は、ガソリンエンジンであってもよい。すなわち、上述した吸気装置１は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに対しても同様に適用可能である。

１ 吸気装置
２ 吸気通路
３ ＥＧＲ通路
４ ガイド部材
５ ヒータ
６ リード弁
１０ エンジン
１１（１１Ａ〜１１Ｄ） シリンダ
１２ 吸気マニホールド
Ｘ 接続部位

Claims (5)

1. エンジンのシリンダに吸気を供給する吸気通路と、
   前記エンジンの排気の一部をＥＧＲガスとして再循環させて前記吸気と混合するＥＧＲ通路と、を備え、
   前記吸気通路及び前記ＥＧＲ通路は、前記吸気が前記ＥＧＲガスに略直角に交わるように接続されている
   ことを特徴とする、エンジンの吸気装置。
2. 前記吸気通路が、前記ＥＧＲ通路との接続部位で前記ＥＧＲガスに向けて前記吸気を案内するガイド部材を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの吸気装置。
3. 前記ＥＧＲ通路に配置されたリード弁を備えている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンの吸気装置。
4. 前記吸気通路内であって前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との接続部位よりも上流側に配置されたヒータを備えている
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの吸気装置。
5. 前記吸気通路と前記ＥＧＲ通路との接続部位が、前記エンジンの吸気マニホールドの端部に位置する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジンの吸気装置。

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