JP4060616B2 - エンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、エンジンから排出される排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_X ）を低減するため、排気の一部をエンジンの吸気側へ還流させるＥＧＲ装置が知られている（例えば特開２０００−８９７２号公報）。
図６によりエンジンのＥＧＲ装置の一例を説明する。
【０００３】
図において、エンジン２１の吸気系２２と排気系２３とはＥＧＲ管２４を介して連結されている。ＥＧＲ管２４に、該ＥＧＲ管２４を開閉するＥＧＲ弁２５が介装される。
そして、ＥＧＲ弁２５はコントローラ２６によってエンジン負荷状態等に応じて開弁することにより、排気の一部をエンジン２１の吸気系２２に還流し、もって、窒素酸化物の発生量を低減させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のエンジンのＥＧＲ装置にあっては、次の問題があった。
上述のように、ＥＧＲ弁２５はコントローラ２６により開閉制御されるが、ＥＧＲ弁２５が開いている時、ＥＧＲ管２４は出口端側を開口した開回路となり、ＥＧＲ管２４から騒音（放射音）が発生しないことが確認されている。
【０００５】
一方、ＥＧＲ弁２５が閉じている時、ＥＧＲ管２４内に出口端側をＥＧＲ弁２５で閉じた閉回路が形成され、ＥＧＲ管２４から騒音（放射音）が発生することが確認されている。
特に、図６に示すように、排気系３には排気管２３Ａの途中に排気シャッタ２７が配置されており、排気ブレーキの作動時に排気シャッタ２７が駆動されている。この場合、排気シャッタ２７により排気管２３Ａが閉塞されると、ＥＧＲ管２４内の排気ガスの圧力が増大し、ＥＧＲ管２４から発生する騒音（放射音）は顕著になる。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＥＧＲ管から発生する騒音を低減することができるエンジンのＥＧＲ装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに連続するとともにエアークリーナを途中に介装した吸気管とを有するエンジンの吸気系と、排気マニホールドと、前記排気マニホールドに連続するとともに排気シャッタおよび消音器を途中に介装した排気管とを有するエンジンの排気系とを連結するＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管に装着され該ＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁とを備え、前記排気シャッタは排気ブレーキ時に前記排気管を閉塞するとともに、前記ＥＧＲ管内の排気ガスの圧力を増大するエンジンのＥＧＲ装置において、前記ＥＧＲ管に、前記排気系から前記吸気系に向かってＥＧＲクーラ、チャンバー、蛇腹部および前記ＥＧＲ弁を順に配列して成り、前記チャンバーは、前記排気シャッタが排気ブレーキ時に前記排気管を閉塞するとともに、前記ＥＧＲ管内の排気ガスの圧力を増大する際に前記ＥＧＲ管から発生する騒音 ( 放射音）を低減することを特徴とする。
【０００８】
（作用）
請求項１記載の発明においては、ＥＧＲ弁は開閉制御される。
ＥＧＲ弁が閉じている時、ＥＧＲ管に閉回路が形成される。この時、チャンバーにより、ＥＧＲ管から発生する騒音（放射音）が低減されることが確認されている。
【０００９】
加えて、蛇腹部はチャンバーより吸気側に位置しているので、騒音（放射音）の低減が顕著であることが確認されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１ないし図５により、本発明のエンジンのＥＧＲ装置の一実施の形態を、エンジンとしてディーゼルエンジンに適用して説明する。
図１ないし図３において、ディーゼルエンジン１はエンジン本体１Ａを有している。
エンジン本体１Ａの一側に吸気系２が配置されている。吸気系２は吸気マニホールド２Ａと、吸気マニホールド２Ａに連続する吸気管２Ｂと、吸気管２Ｂの途中に介装されたエアークリーナ２Ｃとを有している。
【００１２】
エンジン本体１Ａの一側に排気系３が配置されている。排気系３は、排気マニホールド３Ａと、排気マニホールド３Ａに連続する排気管３Ｂと、排気管３Ｂの途中に介装された消音器３Ｃとで構成されている。
吸気系２と排気系３とは、ＥＧＲ管４を介して連結されている。
ＥＧＲ管４は、ＥＧＲクーラ５と、ＥＧＲクーラ５に連続するパイプ部６とを有している。パイプ部６は、折曲部６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが形成された３次元の折曲形状をしている。パイプ部６の途中に、チャンバー７と蛇腹部８とが折曲部６Ｂ，６Ｃの間に位置して設けられている。蛇腹部８はチャンバー７より吸気側に位置している。また、パイプ部６にはブラケット６Ｅ，６Ｆが取り付けられ、ブラケット６Ｅ，６Ｆは図示しないエンジン１の支持部に支持されている。
【００１３】
チャンバー７は、円筒形状で、所定の体積以上の体積を必要とし、細長い円筒形状や扁平な円筒形状がある。また、２個以上のチャンバー７を直列に連続または離して設けても良い。
蛇腹部８は、排気系３と吸気系２の組付け誤差を吸収するためのものである。
ＥＧＲ管４の途中にＥＧＲ弁９が装着されている。ＥＧＲ弁９はパイプ部６の蛇腹部８より吸気側寄りに位置している。
【００１４】
そして、ＥＧＲ弁９に第１配管１０の一端が接続され、第１配管１０の途中に電磁バルブ１０Ａが介装されている。
ＥＧＲ弁９に第２配管１１の一端が接続され、第２配管１１の途中に電磁バルブ１１Ａが介装されている。
第１配管１０の他端と第２配管１１の他端は、第３配管１２の一端に接続され、第３配管１２の他端はエアータンク１３に接続されている。
【００１５】
第３配管１２の途中部分に第４配管１４の一端が接続され、第４配管１４の他端は前記排気管３Ｂに連結されている。この連結部に排気シャッタ１５が設けられている。第４配管１４の途中に排気ブレーキ用電磁バルブ１４Ａが介装されている。
前記電磁バルブ１０Ａ，１１ＡＣ，排気ブレーキ用電磁バルブ１４Ａはコントローラ１６の出力側に接続され、コントローラ１６の入力側にエンジン回転数センサ（図示せず），燃料噴射ポンプ（図示せず）に装着されたラックセンサ（図示せず）からの信号等が入力されるようになっている。
【００１６】
そして、ＥＧＲ弁９はコントローラ１６によってエンジン１の負荷，回転数等に応じて開弁することにより、排気の一部をエンジン１の吸気系２に還流し、もって、窒素酸化物の発生量を低減させる。
しかして、本実施の形態においては、ＥＧＲ弁９はコントローラ１６により開閉制御される。ＥＧＲ弁９の開閉制御でＥＧＲ管４の流路が開閉される。
【００１７】
ＥＧＲ管４が開いている時、開回路が形成される。開回路の場合、ＥＧＲ管４から放射音は発生しない。
ＥＧＲ弁９が閉じている時、排気は排気系３から吸気系２へ環流せず、ＥＧＲ管４に、出口端側をＥＧＲ弁９で閉じた閉回路が形成される。この時、チャンバー７により、ＥＧＲ管４の表面から発生する騒音（放射音）が低減されることが確認された（図４，図５）。
【００１８】
図４においては、チャンバー容積Ｖ（Ｃ）／基準容積Ｖ（Ｅ）に対する騒音の低減効果がテストの結果として示されている。チャンバー容積Ｖ（Ｃ）が大きくなるにつれて騒音の低減効果が大きくなる。
ここで、
基準容積Ｖ（Ｅ）＝ＥＧＲ管（パイプ部）の断面積Ｓ（Ｅ）×チャンバーの長さＬ
チャンバー容積Ｖ（Ｃ）＝チャンバーの断面積Ｓ（Ｃ）×チャンバーの長さＬで与えられる。
【００１９】
図５において、騒音の周波数（ｋＨ_Z）に対する騒音レベルの低減効果がテストの結果として示されている。６ｋＨ_Z付近の周波数にて騒音の低減効果が大きくなっている。
なお、図４，図５において、「ｄＢ Ａ」における「Ａ」は、騒音計の周波数補正特性”Ａ”を使用して騒音を測定することを意味する。
【００２０】
以下、チャンバー７の作用について説明する。
ＥＧＲ管４の出口端側（パイプ部６の端部６Ｇ）をＥＧＲ弁９で閉じた時、出口端側をＥＧＲ弁９で閉じた閉回路が形成される。排気は、閉回路であるＥＧＲ管４から吐出されることはない。従って、ＥＧＲ管４から吐出音が発生する余地はなく、ＥＧＲ管４の表面からＥＧＲ管４の振動により放射音が放射される。
【００２１】
ＥＧＲ管４に閉回路が形成されると、ＥＧＲ管４内にエンジン１から排出される排気の脈動により気柱振動が生成される。気柱振動で排気の回りの構造であるＥＧＲ管４は振動する。外力としての気柱振動の振動数がＥＧＲ管４の固有振動数に一致する（共振）と、ＥＧＲ管４の表面から特定周波数の騒音（放射音）が発生する。
【００２２】
チャンバー７により、チャンバー７が無い場合に比して、排気の流れ方が変化してＥＧＲ管４内に排気圧力変化，流速変化，流量変化が生じ、排気の回りの構造であるＥＧＲ管４への圧力分布が変化する。これにより、騒音（放射音）は低減されるが、前記共振現象がくずれることが要因の１つとして挙げられる。
放射音の一般的な低減対策として、ＥＧＲ管４（パイプ部６）自体の制振，２重管構造等を採用すること等により、ＥＧＲ管４自体の振動を低減し、その結果、放射音を低減することが考えられるが、本実施の形態では吐出騒音低減対策として通常採用される消音器の拡張室を、放射音低減対策として用いていることが特徴である。
【００２３】
なお、消音器３Ｃの拡張室は、一端が音源で末端を開口した開回路である排気管の途中に装着され、排気管の末端開口から吐き出される排気の吐出音の低減のために使用するもので、拡張室内の入射波と反射波の相互作用によって、特定の周波数成分を低減するものである。
また、チャンバー７により、ＥＧＲ管４（パイプ部６）自体の剛性も高くなるので、制振作用により放射音が低くなる。
【００２４】
さらに、従来、排気の温度が高い時ＥＧＲ管４から騒音が大きく、排気の温度が低い時ＥＧＲ管４から騒音が小さい傾向があるが、この騒音はチャンバー７により低減される。
以上の如き構成によれば、次の効果を奏する。
第１に、チャンバー７により、ＥＧＲ弁９が閉じている時、ＥＧＲ管４から発生する騒音（放射音）を低減することができる。
【００２５】
特に、排気系３には、排気ブレーキの作動時に駆動される排気シャッタ１５により、排気管３Ａが閉塞され、ＥＧＲ管４内の排気ガスの圧力が増大し、ＥＧＲ管４から発生する騒音（放射音）は顕著になるが、この状況で大きな消音効果がある。
また、ＥＧＲ管４は蛇腹部８の形成で振動が顕著になり、放射音を発生させ易くしているが、ＥＧＲ管４はチャンバー７を有しているので、剛性が高くなり、制振作用を大きくできる。従って、蛇腹部８の形成に起因するＥＧＲ管４の振動を少なくし、消音効果がある。
【００２６】
第２に、蛇腹部８はチャンバー７より吸気側に位置しているので、騒音（放射音）の低減を顕著にすることができる。
なお、本実施の形態においては、ＥＧＲ管４の途中にＥＧＲ弁９が装着されている例について説明したが、ＥＧＲ管４と吸気系２の連結部にＥＧＲ弁９を装着することもでき、ＥＧＲ管４と排気系２の連結部にＥＧＲ弁９を装着することもできる。
【００２７】
また、本実施の形態においては、ＥＧＲ管４に蛇腹部８を形成した例について説明したが、蛇腹部８が無くても適用することができる。
さらに、本実施の形態においては、エンジンとしてディーゼルエンジンに適用した例を挙げて説明したが、ガソリンエンジンに適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、チャンバーにより、ＥＧＲ弁が閉じている時、ＥＧＲ管から発生する騒音（放射音）を低減することができる。
【００２９】
加えて、蛇腹部はチャンバーより吸気側に位置しているので、騒音（放射音）の低減を顕著にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のエンジンのＥＧＲ装置を示す配管構成図である。
【図２】図１のＥＧＲ管及び排気マニホールドを示す斜視図である。
【図３】図１のＥＧＲ管のパイプ部を示す一部断面正面図である。
【図４】チャンバーの容積と騒音の低減効果との関連を示す説明図である。
【図５】チャンバーによる消音効果の説明図である。
【図６】従来のエンジンのＥＧＲ装置を示す配管構成図である。
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン（エンジン）
２ 吸気系
３ 排気系
４ ＥＧＲ管
６ パイプ部
７ チャンバー
８ 蛇腹部
９ ＥＧＲ弁

Claims (1)

1. 吸気マニホールドと、前記吸気マニホールドに連続するとともにエアークリーナを途中に介装した吸気管とを有するエンジンの吸気系と、排気マニホールドと、前記排気マニホールドに連続するとともに排気シャッタおよび消音器を途中に介装した排気管とを有するエンジンの排気系とを連結するＥＧＲ管と、
   前記ＥＧＲ管に装着され該ＥＧＲ管を開閉するＥＧＲ弁とを備え、
   前記排気シャッタは排気ブレーキ時に前記排気管を閉塞するとともに、前記ＥＧＲ管内の排気ガスの圧力を増大するエンジンのＥＧＲ装置において、
   前記ＥＧＲ管に、前記排気系から前記吸気系に向かってＥＧＲクーラ、チャンバー、蛇腹部および前記ＥＧＲ弁を順に配列して成り、
   前記チャンバーは、前記排気シャッタが排気ブレーキ時に前記排気管を閉塞するとともに、前記ＥＧＲ管内の排気ガスの圧力を増大する際に前記ＥＧＲ管から発生する騒音 ( 放射音）を低減する
   ことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。

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