JP2022047648A - 排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多気筒エンジンにおけるそれぞれの吸気管の分岐前に排気還流管を接続した場合であってもそれぞれの気筒へ均等にＥＧＲガスを分配することができる排気還流装置を提供する。【解決手段】エンジン１１において吸気管１２と排気管とを排気還流管１５によって接続し、排気ガスの一部を吸気管１２に還流する排気還流装置１０であって、吸気管１２の内部において排気還流管１５の吸気側端部１５Ａから吸気管１２の内部に延出して設けられ、排気還流管１５に接続される導入筒１６を備え、導入筒１６は、導入筒１６の延出方向に沿って長尺状に形成される開口部１６Ａを有し、開口部１６Ａは、吸気管１２における空気の流れの下流側を向いて開口される。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関であって特に多気筒エンジンにおける排気還流装置に関する。

排気還流装置は、内燃機関において吸気管と排気管とを排気還流管によって接続し、排気ガスの一部を排気再循環ガス（以下、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガス）として吸気管に還流する装置である。例えば、特許文献１には、多気筒エンジンのそれぞれの吸気管に接続される排気還流管を備える排気還流装置が開示されている。

特開２００５－１５５４４９号公報

しかし、上述した排気還流装置では、ＥＧＲガスをそれぞれの気筒に分配するため配管径が小さい排気還流管が用いられ、デポジット（不完全燃焼生成物）の詰まりが発生しやすい。一方、多気筒エンジンのそれぞれの吸気管の分岐前に排気還流管を接続する構成では、排気還流管の配管径は大きく設計できるものの、ＥＧＲガスをそれぞれの気筒へ均等に分配することが困難である。

そこで、本発明は、多気筒エンジンのそれぞれの吸気管の分岐前に排気還流管を接続した場合であってもそれぞれの気筒へ均等にＥＧＲガスを分配することができる排気還流装置を提供することを目的とする。

本発明に係る排気還流装置は、内燃機関において吸気管と排気管とを排気還流管によって接続し、排気ガスの一部を吸気管に還流する排気還流装置であって、吸気管の内部において排気還流管の一端部から吸気管の内部に延出して設けられ、排気還流管に接続される導入筒を備え、導入筒は、導入筒の延出方向に沿って長尺状に形成される開口部を有し、開口部は、吸気管における空気の流れの下流側を向いて開口されることを特徴とする。

本発明は、多気筒エンジンのそれぞれの吸気管の分岐前に排気還流管を接続した場合であってもそれぞれの気筒へ均等にＥＧＲガスを分配することができる。

実施形態の一例である排気還流装置を示す斜視図である。 実施形態の一例である排気還流装置の要部を示す拡大斜視図である。 導入筒を示す側面図である。 導入筒を示す模式図である。 図４のＡＡ断面図である。

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。

図１を用いて、実施形態の一例である排気還流装置１０について説明する。図１は、排気還流装置１０を示す斜視図である。

図１に示すように、排気還流装置１０は、内燃機関としてのエンジン１１において吸気管１２と排気管（図示なし）とを排気還流管１５によって接続し、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気管１２に還流する装置である。

排気還流装置１０によれば、ＮＯｘを低減することができ、冷却損失及びポンピング損失の低減によって燃費を向上することができる。本例の排気還流装置１０によれば、詳細は後述するが、エンジン１１のそれぞれの吸気管への分岐前に排気還流管１５を接続する構成であるもののそれぞれの気筒へ均等にＥＧＲガスを分配することができる。

エンジン１１は、多気筒エンジンであって、本例では直列４気筒のガソリンエンジンが用いられる。エンジン１１の気筒数は特に限定されない。エンジン１１は、空気を燃焼室へ吸入する吸気管１２と、吸気管１２からそれぞれの気筒に分岐する多岐管である吸気マニホールド１３と、エンジン１１への吸気流入量を調整するスロットル１４と、吸気管１２と排気管とを接続する排気還流管１５とを備える。

スロットル１４は、吸気管１２の流路断面積を変化させて吸気管１２を通過する空気流量を制御する装置である。スロットル１４は、図４及び図５に示すように吸気管１２の流路断面と略同一直径の円盤状のスロットルバルブ１４Ａと、スロットルバルブ１４Ａを回転させて吸気管１２の流路を開閉するスロットル軸１４Ｂとを有する。

図２を用いて、実施形態の一例である排気還流装置１０についてさらに詳細に説明する。図２は、吸気管１２の一部を破断して排気還流装置１０の要部を示す拡大斜視図である。なお、図２ではスロットルバルブ１４Ａの図示を省略している。

図２に示すように、排気還流装置１０は、上述した吸気管１２と排気管とを接続する排気還流管１５と、吸気管１２の内部において排気還流管１５の吸気側端部１５Ａから延出して設けられ、排気還流管１５と接続される導入筒１６とを有する。

排気還流管１５は、１本の配管で構成され、スロットル１４と吸気マニホールド１３との間の吸気管１２に接続される。換言すれば、排気還流管１５は、吸気マニホールド１３によって吸気系統が分岐される前の吸気管１２に接続される。これにより、多気筒エンジンのそれぞれの吸気管に接続され、複数の配管から構成される排気還流配管と比較して、簡易な形状で構成することができる。また、複数の配管から構成される排気還流配管と比較して、排気還流管１５の製造コストを低減することができる。

排気還流管１５は、１本の配管で構成されるため、上述した複数の配管から構成される排気還流配管と比較して、配管径を大きく設計することができる。これにより、上述した複数の配管から構成される排気還流配管と比較して、デポジット（不完全燃焼生成物）の詰まりを低減することができる。

導入筒１６は、吸気管１２の内部を通過する空気に対し、ＥＧＲガスを導入する円筒状の部材である。導入筒１６によれば、詳細は後述するが、エンジン１１のそれぞれの気筒へ均等にＥＧＲガスを分配することができる。

導入筒１６は、上述したように吸気管１２の内部における排気還流管１５の吸気側端部１５Ａから延出して設けられる。導入筒１６は、円筒状の部材であって、基端側が排気還流管１５の吸気側端部１５Ａと接続され、先端側が閉塞されている。導入筒１６は、導入筒１６の延出方向に沿って長尺状に形成される開口部１６Ａを有する。本例では、導入筒１６は、２つの開口部１６Ａを有する（図４参照）。開口部１６Ａについて詳細は後述する。

導入筒１６の延出方向は、吸気管１２の内部を通過する空気の流れの向きと略直交することが好ましい。また、導入筒１６の長さは、吸気管１２の径の大きさの１／２よりも大きいことが好ましい。さらに、導入筒１６は、吸気管１２の軸線（吸気管１２の断面積の中心）を通過することが好ましい。

図３から図５を用いて、導入筒１６についてさらに詳細に説明する。図３は、導入筒１６を示す側面図である。図４は、導入筒１６を示す模式図である。図５は、図４のＡＡ断面図である。

図３に示すように、導入筒１６は、吸気管１２の内部においてスロットル１４の下流のよどみ位置に設けられることが好ましい。具体的には、導入筒１６は、スロットル１４の下流側において、スロットル軸１４Ｂからスロットルバルブ１４Ａの直径の１．０～１．４倍の大きさに相当する距離の範囲に位置することが好ましい。これにより、導入筒１６を設けた場合であっても吸気管１２を通過する空気の流れの変化を最小限とすることができる。

図４に示すように、導入筒１６の貫通位置は、吸気管１２の周方向においてスロットル軸１４Ｂの一方の支持位置と略同一位置に設けられることが好ましい。換言すれば、排気還流管１５は、吸気管１２の周方向において、スロットル軸１４Ｂの一方の支持位置と略同一位置において吸気管１２に接続されることが好ましい。

上述した構成によれば、吸気管１２の内部を通過する空気から見てスロットル軸１４Ｂと導入筒１６とが略同一の周方向位置から吸気管１２の軸線に向かって延出して存在する。これにより、図４に示すように吸気管１２の内部においてスロットル１４が開かれて形成される吸気管１２を通過する空気の２つの主流に対し、導入筒１６が障害物とならず、吸気管１２を通過する空気の圧力損失を最小限とすることができる。

２つの開口部１６Ａは、吸気管１２の空気の流れの下流側を向いてそれぞれ開口される。換言すれば、導入筒１６において吸気管１２の空気の流れの上流側は閉塞されている。これにより、導入筒１６からＥＧＲガスに含まれる凝縮水、デポジット等は、一旦、導入筒１６の先端に溜まり、空気流により吸い出されるため、導入筒１６の上流側に設けられるスロットル１４に向かって流れ落ちることはない。

なお、開口部１６Ａが吸気管１２の空気の流れの下流側を向いて開口されるとは、開口部１６Ａの一部が上流側に向いて開口されているものであっても、開口部１６Ａの中心が下流側を向いて開口されている場合も含む。

上述したように２つの開口部１６Ａは、吸気管１２の空気の流れの下流側を向いてそれぞれ開口される。これにより、ＥＧＲガスは、吸気管１２の内部において吸気管１２を流れる空気と同方向に吹き出される。同様に、前述したＥＧＲガスに含まれる凝縮水、デポジット等も吸気管１２を流れる空気と同方向に吹き出されるものの、それぞれの気筒に分配される。これにより、上述した複数の配管から構成される排気還流配管のように、特定の気筒に凝縮水、デポジット等が燃焼室に流入することを抑制できる。

２つの開口部１６Ａは、導入筒１６の延出方向から見て５０°～７０°の角度分が開口されることが好ましい。これにより、吸気管１２を流れる空気に対し広範囲にＥＧＲガスを合流させて、吸気管１２を流れる空気全体にＥＧＲガスが混ぜ合わされ、それぞれの気筒へＥＧＲガスが均等に分配される。

２つの開口部１６Ａは、導入筒１６の延出方向から見て吸気管１２の軸線に対し対称的にそれぞれが形成されることが好ましい。これにより、吸気管１２の内部において上述した２つの主流のそれぞれに偏りなくＥＧＲガスを合流させて、吸気管１２を流れる空気全体にＥＧＲガスが混ぜ合わされ、それぞれの気筒へＥＧＲガスが均等に分配される。

図５に示すように、開口部１６Ａは、開口部１６Ａの長尺方向（導入筒１６の延出方向）における中心位置と吸気管１２の軸線とが一致するように形成されることが好ましい。これにより、上述した主流の幅方向（スロットル軸１４Ｂの平行な方向）において偏りなくＥＧＲガスを合流させて、吸気管１２を流れる空気全体にＥＧＲガスが混ぜ合わされ、それぞれの気筒へＥＧＲガスが均等に分配される。

本例の排気還流装置１０によれば、エンジン１１のそれぞれの吸気管の分岐前に排気還流管１５を接続した構成であっても、上述したようにそれぞれへ均等にＥＧＲガスを分配することができる。

また、本例のエンジン１１のように、スロットル１４からそれぞれの吸気管に分岐されるまでの距離が短い場合には、吸気管１２を通過する空気が中央部分に配置された吸気管に偏って流れる傾向がある。しかし、排気還流装置１０の導入筒１６を設けることによって、このような吸気マニホールド１３の形状による気筒間における流量ばらつきを抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更又は改良が可能であることは勿論である。

１０ 排気還流装置、 １１ エンジン、 １２ 吸気管、 １３ 吸気マニホールド、 １４ スロットル、 １４Ａ スロットルバルブ、 １４Ｂ スロットル軸、 １５ 排気還流管、 １５Ａ 吸気側端部、 １６ 導入筒、 １６Ａ 開口部

Claims (1)

1. 内燃機関において吸気管と排気管とを排気還流管によって接続し、排気ガスの一部を前記吸気管に還流する排気還流装置であって、
   前記吸気管の内部において前記排気還流管の一端部から前記吸気管の内部に延出して設けられ、前記排気還流管に接続される導入筒を備え、
   前記導入筒は、該導入筒の延出方向に沿って長尺状に形成される開口部を有し、
   前記開口部は、前記吸気管における空気の流れの下流側を向いて開口される、
   排気還流装置。
   

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