JP5306039B2 - Ｅｇｒガス混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気通路側からＥＧＲパイプを介して抜き出した排気ガスの一部と吸気通路側の吸気との良好な混合を図り得るようにしたＥＧＲガス混合装置に関するものである。

従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。

一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。

ただし、吸気管の側面に単純にＥＧＲパイプを接続するだけでは、吸気管内を流れる吸気に対して排気ガスを均一に混合させることが難しく、排気側から再循環される排気ガスが一部の気筒に偏って導入されて黒煙が発生し易くなったり、燃焼が不安定になったりしてエンジン性能の低下につながる虞れがあった。

このような不都合を改善するため、例えば、下記の特許文献１などが既に提案されており、斯かる特許文献１においては、吸気管の途中にベンチュリ部を形成して該ベンチュリ部の外周に環状チャンバを設けると共に、該環状チャンバに対し排気側から排気ガスの一部を抜き出して導くＥＧＲパイプを接続し、前記ベンチュリ部に環状チャンバ内部と吸気管内部とを連通する環状スリットを形成して前記ベンチュリ部を上流側の縮径部と下流側の拡径部とに分割した構造が提案されている。

このようにすれば、ＥＧＲパイプにより環状チャンバに導かれた排気ガスが、ベンチュリ部に形成した環状スリットを通して全周から吸気管内部に流入し、しかも、前記ベンチュリ部の拡径部側に生じる負圧部により環状チャンバ内の排気ガスが良好に吸引されることになるので、大量の排気ガスを吸気管内の吸気に対し均一に混合せしめることができる。

特開２００６−１３２３７３号公報

しかしながら、このような構造では、環状チャンバ及び環状スリットを備えたベンチュリ部を鋳造により一体製作するのが一般的であるため、鋳造後に縮径部の終端と拡径部の始端とに傾斜面を後加工する作業が技術的に困難となる問題があり、ベンチュリ部の鋳造による一体製作を諦めて分割構造を採用するなどといった対策を採らなければならなくなって、製作コストの大幅な高騰や生産性の低下を招いてしまうという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みて成したもので、吸気通路内を流れる吸気に対して排気ガスを均一に混合し得るＥＧＲガス混合装置を製作コストの高騰や生産性の低下を招くことなく実現することを目的としている。

本発明は、排気通路側からＥＧＲパイプを介して抜き出した排気ガスの一部を吸気通路の吸気に対し混合するためのＥＧＲガス混合装置であって、吸気通路に対するＥＧＲパイプの接続箇所で該ＥＧＲパイプを吸気通路の中心付近まで挿入し且つその挿入端部の先端を斜めに切断して吸気の流れの下流側に向けて開口する排出口を設けると共に、前記ＥＧＲパイプの挿入端部における吸気の流れと対峙する側に、ＥＧＲパイプの軸心方向に細長く延び且つ該ＥＧＲパイプの先端まで開いたスリットとして開口部を形成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、ＥＧＲパイプが吸気通路の中心付近まで挿入されているので、ＥＧＲパイプからの排気ガスが吸気通路の中心付近まで確実に到達して吸気の流れの中心に混合され、また、ＥＧＲパイプの挿入端部の先端が斜めに切断されて排出口を吸気の流れの下流側に向け開口しているので、該排出口から吸気の流れが適当に遮られて排気ガスが円滑に合流され、しかも、ＥＧＲパイプの挿入端部における吸気の流れと対峙する側に開口部が設けられているので、該開口部から吸気が流入してＥＧＲパイプの排出口の排気ガスと積極的に衝突・混合されることになる。

この結果、排気通路からＥＧＲパイプを通して再循環される排気ガスが均一に吸気通路の吸気と混合され、各気筒における排気ガスの再循環量のばらつきが極力小さく抑えられるので、各気筒に対し排気ガスが略均等に導入され、排気ガスが一部の気筒に偏って導入されて黒煙が発生したり、燃焼が不安定になったりする虞れが未然に回避されることになる。

しかも、このような排気ガスの良好な均一性を得るにあたり、従来の如き複雑なベンチュリ部を構成しなくても良く、基本的にシンプルな直管のＥＧＲパイプを使用して該ＥＧＲパイプの挿入端部に僅かな加工を施すだけで済むので、ＥＧＲガス混合装置の製作コストを大幅に削減し且つ生産性を著しく向上することが可能となる。

上記した本発明のＥＧＲガス混合装置によれば、ＥＧＲパイプからの排気ガスを吸気通路の中心付近まで確実に到達させて吸気の流れの中心に混合し、ＥＧＲパイプの挿入端部の排出口から吸気の流れを適当に遮りつつ排気ガスを円滑に合流せしめ、開口部から吸気を流入させてＥＧＲパイプの排出口の排気ガスと積極的に衝突・混合させることができ、これにより排気通路から再循環される排気ガスを均一に吸気通路の吸気と混合させることができて、各気筒における排気ガスの再循環量のばらつきを極力小さく抑え、各気筒に対し排気ガスを略均等に導入することができるので、排気ガスが一部の気筒に偏って導入されて黒煙が発生したり、燃焼が不安定になったりする虞れを未然に回避することができ、しかも、従来の如き複雑なベンチュリ部の構成を不要とし、基本的にシンプルな直管のＥＧＲパイプを使用して該ＥＧＲパイプの挿入端部に僅かな加工を施すだけで構成することができるので、前述の如き吸気通路内を流れる吸気に対して排気ガスを均一に混合し得るＥＧＲガス混合装置を製作コストの高騰や生産性の低下を招くことなく実現することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明を実施する形態の一例を示す部分断面図である。 吸気管に対するＥＧＲパイプの接続箇所を説明する平面図である。 図１のＥＧＲパイプの挿入端部の詳細を示す斜視図である。 図２の各気筒におけるＥＧＲ率を示すグラフである。 本発明の参考例を示す斜視図である。 本発明の別の参考例を示す斜視図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１及び図２に示す如く、本形態例のＥＧＲガス混合装置１においては、図示しない排気マニホールド（排気通路）から排気ガス２の一部を抜き出して導くＥＧＲパイプ３が、吸気マニホールド４の入口部に近い吸気管５（吸気通路）に接続され、該吸気管５内を流れる吸気６に対し前記排気ガス２の一部を混合させるようにしてある。

ここで、前記ＥＧＲパイプ３は、吸気管５の中心付近まで挿入され且つその挿入端部先端を斜めに切断して吸気６の流れの下流側に向けて排出口７が開口されるようにしてあり、しかも、図３に示す如く、前記ＥＧＲパイプ３の挿入端部における吸気６の流れと対峙する側には、ＥＧＲパイプ３の軸心方向に細長く延び且つ該ＥＧＲパイプ３の先端まで開いたスリットとして開口部８が形成されている。

尚、図２中における符号９はエンジンの各気筒、１０は吸気マニホールド４から各気筒９へ吸気６を送り込むための吸気ポートを示している。

而して、このようにすれば、ＥＧＲパイプ３が吸気管５の中心付近まで挿入されているので、ＥＧＲパイプ３からの排気ガス２が吸気管５の中心付近まで確実に到達して吸気６の流れの中心に混合され、また、ＥＧＲパイプ３の挿入端部の先端が斜めに切断されて排出口７を吸気６の流れの下流側に向け開口しているので、該排出口７から吸気６の流れが適当に遮られて排気ガス２が円滑に合流され、しかも、ＥＧＲパイプ３の挿入端部における吸気６の流れと対峙する側にスリット状の開口部８が設けられているので、該開口部８から吸気６が流入してＥＧＲパイプ３の排出口７の排気ガス２と積極的に衝突・混合されることになる。

この結果、図示しない排気マニホールド（排気通路）からＥＧＲパイプ３を通して再循環される排気ガス２が均一に吸気管５の吸気６と混合され、各気筒９における排気ガス２の再循環量のばらつきが極力小さく抑えられるので、各気筒９に対し排気ガス２が略均等に導入され、排気ガス２が一部の気筒９に偏って導入されて黒煙が発生したり、燃焼が不安定になったりする虞れが未然に回避されることになる。

しかも、このような排気ガス２の良好な均一性を得るにあたり、従来の如き複雑なベンチュリ部を構成しなくても良く、基本的にシンプルな直管のＥＧＲパイプ３を使用して該ＥＧＲパイプ３の挿入端部に僅かな加工を施すだけで済むので、ＥＧＲガス混合装置１の製作コストを大幅に削減することが可能となる。

従って、以上に述べた如き形態例によれば、ＥＧＲパイプ３からの排気ガス２を吸気管５の中心付近まで確実に到達させて吸気６の流れの中心に混合し、ＥＧＲパイプ３の挿入端部の排出口７から吸気６の流れを適当に遮りつつ排気ガス２を円滑に合流せしめ、開口部８から吸気６を流入させてＥＧＲパイプ３の排出口７の排気ガス２と積極的に衝突・混合させることができ、これにより図示しない排気マニホールド（排気通路）から再循環される排気ガス２を均一に吸気管５の吸気６と混合させることができて、各気筒９における排気ガス２の再循環量のばらつきを極力小さく抑え、各気筒９に対し排気ガス２を略均等に導入することができるので、排気ガス２が一部の気筒９に偏って導入されて黒煙が発生したり、燃焼が不安定になったりする虞れを未然に回避することができる。

ここで、本発明者らによる検証実験によれば、特にＥＧＲパイプ３の挿入端部の上流側に開口部８を設けた点が、排気ガス２の良好な均一性を得る上で特に重要な構成要件を成していることが確認されており、図４にグラフで示している通り、開口部８を形成しなかった場合（曲線Ａ）と、開口部８を形成した場合（曲線Ｂ）とを比較すると、開口部８を形成した場合（曲線Ｂ）の方が、より均等に各気筒９へ排気ガス２を導入することができた。

しかも、本形態例によれば、従来の如き複雑なベンチュリ部の構成を不要とし、基本的にシンプルな直管のＥＧＲパイプ３を使用して該ＥＧＲパイプ３の挿入端部にスリット状に開口部８を形成するための僅かな加工を施すだけで構成することができるので、前述の如き吸気管５内を流れる吸気６に対して排気ガス２を均一に混合し得るＥＧＲガス混合装置１を製作コストの高騰や生産性の低下を招くことなく実現することができる。

また、本発明者らによる鋭意研究の成果から、先の図３の如きＥＧＲパイプ３の軸心方向に細長く延び且つ該ＥＧＲパイプ３の先端まで開いたスリットとして開口部８を形成した場合に最も好ましい結果が得られることが確認されているが、参考例として、図５に示す如く、ＥＧＲパイプ３の挿入端部に複数（図示する例では３つ）の開口部８’を穿設したり、図６に示す如く、ＥＧＲパイプ３の挿入端部に単一の開口部８”を穿設したりすることも可能である。

尚、本発明のＥＧＲガス混合装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、開口部の形状は図示例に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ＥＧＲガス混合装置
２ 排気ガス
３ ＥＧＲパイプ
５ 吸気管（吸気通路）
６ 吸気
７ 排出口
８ 開口部
８’ 開口部
８” 開口部

Claims (1)

1. 排気通路側からＥＧＲパイプを介して抜き出した排気ガスの一部を吸気通路の吸気に対し混合するためのＥＧＲガス混合装置であって、吸気通路に対するＥＧＲパイプの接続箇所で該ＥＧＲパイプを吸気通路の中心付近まで挿入し且つその挿入端部の先端を斜めに切断して吸気の流れの下流側に向けて開口する排出口を設けると共に、前記ＥＧＲパイプの挿入端部における吸気の流れと対峙する側に、ＥＧＲパイプの軸心方向に細長く延び且つ該ＥＧＲパイプの先端まで開いたスリットとして開口部を形成したことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。

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