JP5413221B2 - 排気再循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気系から吸気系へと再循環させる排気再循環装置に関する。

従来、内燃機関（エンジン）の燃費の改善や排気浄化性能の向上を目的として、排気ガスを排気系から吸気系へと再循環させる技術が知られている。すなわち、排気通路と吸気通路との間を還流路で接続し、排気ガスの一部を再び燃焼室内に導入するものである。
ところで、排気ガスには、筒内での燃焼によって生じたパティキュレート（炭素を主成分とする粒子状物質）や未燃燃料，その他の油分（オイル）等の異物が含まれている。また、触媒が排気系に設けられている場合には、触媒の過昇温による微細クラック片や触媒層の剥離片といった異物が排気ガスに混入する可能性もある。これらの異物は、吸気系のバルブ類や過給器のコンプレッサーホイールといった部材の動作に悪影響を与えかねないため、還流ガス中から極力取り除いておきたい。そこで、還流ガス中に含まれる異物を捕集するフィルタを還流路上に設けて、還流ガスを濾過する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、フィルタと冷却装置（ＥＧＲクーラ）とを一体に形成して還流路上に設けたものが記載されている。この技術では、ＥＧＲクーラの内部に、排気ガスを冷却するためのガス冷却層とパティキュレートを捕集して燃焼させる触媒層とを隣り合わせに配置し、これらの層の間に断熱層を設けている。このような構成により、ＥＧＲクーラ本体をコンパクトにしつつ、パティキュレートの除去作用と冷却作用とを別々に発揮させることができるとされている。

特許第３９３７６３５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、フィルタとして機能する触媒層がガス冷却層よりも上流側に配置されており、触媒層を通過する排気ガスは、触媒で浄化される際に発生する熱により高温となる。また、このフィルタは触媒機能を持つものであり、パティキュレートの燃焼反応によっても高温化する。つまり、比較的高温で密度の低い排気ガスが触媒層を通過することになり、同一質量の排気ガスを導入するには排気ガスの流量を増大させなければならない。したがって、触媒層やその下流のＥＧＲクーラを排気ガスが通過する際に発生する圧力損失が増大するという課題がある。

一方、圧力損失を低減させるべく触媒層の密度を小さくすれば、十分なフィルタリング性能の確保が困難となる。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、内燃機関の排気の一部を吸気系に再循環させる排気再循環装置において、フィルタリング性能を確保しつつ圧力損失を低く抑えることである。

なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

開示の排気再循環装置は、排気通路及び吸気通路にまたがって設けられ、排気圧を用いて内燃機関に過給する過給器と、該過給器よりも該排気通路の下流側に設けられた触媒とを備える。また、該排気通路における該触媒の下流側と、該吸気通路における該過給器の上流側との間を接続して、該内燃機関の排気の一部を該排気通路から該吸気通路側へと戻す還流路を備える。また、該吸気通路と該還流路との間に形成され、該吸気通路と該還流路とを連通する合流部と、該合流部に設けられ、還流ガスに含まれる異物を捕集するフィルタとを備える。さらに、該合流部よりも上流側の該還流路上に設けられ、該還流ガスを冷却する冷却装置を備える。なお、該吸気通路と該還流路との合流部の位置は、該還流路の最下流となる。

該フィルタは、該フィルタに流入する該還流路内の該還流ガスの流速が大きい位置ほど高いメッシュ密度を有することが好ましい。
また、該合流部が、該吸気通路の周囲を囲むように環状に形成されるとともに、該還流路から導入された該還流ガスを循環させる環状通路を有し、該フィルタが、該環状通路と該吸気通路とを区画するとともに該吸気通路の全周にわたって設けられていることが好ましい。
また、該環状通路は、該環状通路の内周面に沿って流れる該還流ガス流れの下流側ほど幅が狭くなるように形成されていることが好ましい。

また、該環状通路の内部において下方に凹んだ形状に形成されたくぼみ部をさらに備えることが好ましい。この場合、該くぼみ部の底面に形成された開口部と、磁性材料を含有し、該開口部を閉塞する閉塞部材と、をさらに備えることが好ましい。

開示の排気再循環装置によれば、フィルタを還流路の最下流に設けることにより、還流ガスがフィルタを通過する際の圧力損失を低く抑えつつ、還流ガス内の異物を除去することができる。また、フィルタに流入する還流ガスが冷却装置で冷却されるため、還流ガスがフィルタに到達するまでにその還流ガスの気体密度を増大させることができる。したがって、還流ガスがフィルタを通過する際の温度及び流速をともに低下させることができ、圧力損失の低減効果をさらに向上させつつ、フィルタの温度上昇を抑制することができる。

第一実施形態に係る排気再循環装置が適用された車両の吸排気システムを示す模式図である。 本排気再循環装置の構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は吸気通路内の新気の流通方向に垂直な断面のもの、（ｂ）は新気の流通方向に沿った断面のものである。 図２の排気再循環装置の内部を部分的に透視した斜視図である。 第二実施形態に係る排気再循環装置の構成を模式的に示す断面図である。 図４の排気再循環装置の内部を部分的に透視した斜視図である。

以下、図面を参照して排気再循環装置の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す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．第一実施形態］
［１−１．吸排気システム構成］
第一実施形態に係る車両の吸排気システム１０（排気再循環装置）を図１に示す。エンジン１１（内燃機関）の吸気ポートには吸気通路６が接続され、排気ポートには排気通路７が接続されている。これらの吸気通路６及び排気通路７での空気の流通方向を図１中に黒矢印で示す。

この吸排気システム１０では、吸気通路６及び排気通路７の双方にまたがってターボチャージャー１５が介装されている。ターボチャージャー１５は、排気通路７を流通する排気ガスの排気圧でタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサを駆動することにより、吸気通路６側の吸気を圧縮してエンジン１１への過給を行う過給器である。なお、吸気通路６上におけるターボチャージャー１５とエンジン１１との間にはインタクーラ１６が設けられ、圧縮された空気が冷却されている。

排気通路７におけるターボチャージャー１５よりも下流側には、触媒付きフィルタ１７（触媒）が介装されている。この触媒付きフィルタ１７は、排気ガス中のパティキュレートマター（炭素Ｃを主体とする粒子状物質）を捕集する多孔質フィルタ部（例えば、セラミックフィルタ）と、捕集されたパティキュレートマターを燃焼させるための酸化触媒部とを備えたフィルタユニットである。触媒付きフィルタ１７では、排気ガス中に含まれる窒素酸化物等を酸化剤として、所定の温度条件下でパティキュレートマターが焼却されている。

吸気通路６と排気通路７との間には、二本の還流路１８，１９が形成されている。これらの還流路１８，１９は、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路であり、排気通路７側の排気ガスの一部を吸気通路６側へと再循環させるものである。ここで、排気通路７における触媒付きフィルタ１７の下流側と吸気通路６におけるターボチャージャー１５の上流側とを繋ぐ還流路のことを、低圧ＥＧＲ通路１８と呼ぶ。また、排気通路７におけるターボチャージャーの上流側と吸気通路６におけるインタクーラ１６の下流側とを繋ぐ還流路のことを、高圧ＥＧＲ通路１９と呼ぶ。

高圧ＥＧＲ通路１９は、燃焼室１２から排出されて間もない排気ガスを再び燃焼室１２の直上流側へと導く通路である。この高圧ＥＧＲ通路１９には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１３が介装されている。還流ガスを冷却することで燃焼室１２内での燃焼温度が低下し、窒素酸化物の発生率が低下する。また、高圧ＥＧＲ通路１９と吸気通路６との合流部近傍には、ＥＧＲ弁１４が介装されている。このＥＧＲ弁１４は、高圧ＥＧＲ通路１９から導入される還流ガスの量を調節するための開度可変バルブである。なお、高圧ＥＧＲ通路１９の入口側（排気通路７側）と出口側（吸気通路６側）との圧力に関して、吸気通路６側の圧力が排気通路７側の圧力よりも低いほど、還流ガスの流れが促進される。つまり高圧ＥＧＲ通路１９は、エンジン回転数が比較的低い運転状態や、過給圧が比較的低い運転状態で排気ガスを還流させるのに適している。

低圧ＥＧＲ通路１８（還流路）は、触媒付きフィルタ１７を通過した後の排気ガスを過給前の吸気通路６に導く通路である。低圧ＥＧＲ通路１８の出口側（吸気通路６側）はターボチャージャー１５よりも上流側に接続されている。つまり低圧ＥＧＲ通路１８は、過給圧の大きさに関わらず排気ガスを還流させるのに適している。
低圧ＥＧＲ通路１８には、還流ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ８（冷却装置）が介装されている。また、低圧ＥＧＲ通路１８と吸気通路６との合流部には、ＥＧＲ合流部材１（合流部）が設けられる。低圧ＥＧＲ通路１８内の還流ガスは、ＥＧＲ合流部材１の内部を通って吸気通路６に導入される。以下、吸気通路６の輪郭を形成するものを吸気管６ａと呼ぶ。吸気管６ａの内側が吸気通路６をなしており、車外からの新気はこの吸気通路６を流れている。また、ＥＧＲ合流部材１よりも吸気通路６の上流側にはスロットルバルブ９が設けられる。スロットルバルブ９は、吸空量（新気の流入量）を調整するための絞り弁である。

［１−２．ＥＧＲ合流部材］
図２（ａ），（ｂ）を用いてＥＧＲ合流部材１について詳述する。このＥＧＲ合流部材１は、還流ガスを吸気管６ａの周方向に導きつつ管内の新気（外気）と混合するための内部構造を持った鋳造部材であり、環状部２及びくぼみ部４を備えて構成される。
環状部２は、吸気管６ａよりも大径のほぼ円筒状に形成された部位である。環状部２の頂面及び底面には、それぞれの面に対してほぼ垂直に吸気管６ａが接続されている。吸気通路６は環状部２の内部をその筒軸方向に貫通している。なお、図２（ａ）では環状部２の筒軸が紙面に垂直となり、図２（ｂ）では紙面に平行となる。以下、環状部２の筒面のうちの外側を外筒面２ｂと呼び、内側を内筒面２ｃと呼ぶ。

内筒面２ｃの内側には筒状のフィルタ３が固定されている。フィルタ３は、図２（ｂ）に示すように、吸気管６ａを環状部２の内部側へと延長した位置に設けられており、その内部が吸気通路６として機能している。すなわち、図２（ｂ），図３中に黒矢印で示すように、環状部２よりも上流側の吸気管６ａから導入された新気は、フィルタ３の内側を通過して環状部２よりも下流側へと流れる。

フィルタ３は、網目状の金属メッシュシート（あるいは、金属メッシュシートと不織布等を積層してなるフィルタシート等）を筒状に形成したものであり、フィルタシートを通過する還流ガスを濾過する機能を有する。フィルタ３の筒面の配向は、新気の流れる方向とフィルタ３の筒軸とがほぼ平行となる向きである。また、フィルタ３の内径は吸気管６ａの内径とほぼ同一であり、フィルタ３は吸気管６ａに対して隙間なく配置されている。一方、フィルタ３は内筒面２ｃに対して間隔をあけて設けられている。

環状部２の外筒面２ｂには、ＥＧＲクーラ８よりも下流側の通路５が接続されている。通路５の接続方向は、通路５が環状部２に接続される位置における外筒面２ｂの接線方向にほぼ平行であり、通路５の一側が外筒面２ｂ，内筒面２ｃに対して滑らかに接続されている。ここでは、図２（ａ）に示すように、環状部２の右端部に対して通路５が下方から鉛直に接続されている。

環状部２の内部には、フィルタ３の周囲を囲むように環状に形成された環状通路２ａが設けられている。フィルタ３の表面と内筒面２ｃとの間の空間が環状通路２ａである。図２（ａ）中に白矢印で示すように、通路５内の還流ガスは通路５内から上方へ移動しつつ環状通路２ａ内に導入され、内筒面２ｃに沿って渦状の軌跡を描いて流れる。
本第一実施形態では、環状通路２ａ内における還流ガスの下流側ほど幅が狭くなるように形成されている。例えば、図３に示すように、通路５と環状部２との接続部近傍における環状通路２ａの幅Ｗ_１は、その下流側における幅Ｗ_２よりも大きな寸法となっている。

通路５からＥＧＲ合流部材１に導入される還流ガスは全て、フィルタ３を通過してから吸気通路６内へと導入される。フィルタ３では、例えば還流ガス中に含まれるパティキュレートマターや、触媒付きフィルタ１７の表面から脱落した微細クラック片や触媒層の剥離片といった異物が除去される。
フィルタ３のメッシュ粗さは、環状通路２ａ内における還流ガスの上流側ほど（すなわち、通路５と環状部２との接続部近傍ほど）細かく、下流側ほど粗く設定されている。ここでは、図２（ａ），図３に示すように、フィルタ３のメッシュ粗さが三段階に設定されている。

メッシュ粗さとは、フィルタ３のメッシュ（空隙）の粗密の度合いのことを意味する。例えば、同一径のワイヤを格子状に編んだワイヤメッシュの場合には、ワイヤの配置間隔が狭いほど、又はワイヤ径が大きいほど、メッシュ粗さが細かい。また、板状の部材に複数の丸穴をあけたパンチングメタル状のメッシュの場合には、丸穴の配置間隔が狭いほど、又は丸穴が小さいほど、メッシュ粗さが細かい。なお、メッシュ粗さが細かいほど通過する還流ガスの流路抵抗が増大し、メッシュ粗さが粗いほど流路抵抗が減少する。

ここで、図２（ａ）中で環状通路２ａ内における還流ガスの最も上流側に位置するフィルタ３のことを第一メッシュ３ａと呼ぶ。また、還流ガスの流通方向の下流側のフィルタ３を順に、第二メッシュ３ｂ，第三メッシュ３ｃと呼ぶ。これらのメッシュ３ａ〜３ｃの粗さは、第一メッシュが最も細かく、第三メッシュが最も粗い。
本第一実施形態の構造では、通路５からの還流ガスの導入方向が、環状部２の内筒面２ｃに沿って循環する還流ガスの流通方向にほぼ一致する。したがって、環状通路２ａ内の上流側の位置ほどフィルタ３を流入する還流ガスの流速が大きくなり、下流側ほど還流ガスの流速が小さくなる。つまり、フィルタ３は、流入する還流ガスの流速が大きい位置ほど高いメッシュ密度となるように形成されている。

環状通路２ａ内におけるフィルタ３の下方には、鉛直下方に凹んだ形状のくぼみ部４が設けられている。ここでは、くぼみ部４の位置が環状通路２ａ内で還流ガスの下流側であって、還流ガスの流速が比較的遅い位置に設定されている。くぼみ部４の底面にはボルト穴４ａ（開口部）が穿孔され、このボルト穴４ａに対してボルト４ｂ（閉塞部材）がガスケット４ｃを挟んで締結固定されている。また、ボルト４ｂは、磁性を有する金属でできた締結具（あるいは磁性材料を含有する締結具）を帯磁させたものである。これにより、環状通路２ａ内の還流ガス中に含まれる異物のうち、金属を含む触媒剥離片や溶接スパッタ，加工くず等はフィルタ３でふるい落とされた後、くぼみ部４に集積され、ボルト４ｂの表面に磁着する。

［１−３．作用，効果］
低圧ＥＧＲ通路１８を流れる還流ガスは、ＥＧＲ合流部材１に内蔵されたフィルタ３を通過して吸気通路６へと導入される。フィルタ３は、低圧ＥＧＲ通路１８の最下流となる位置に設けられており、つまり、低圧ＥＧＲ通路１８の中でも還流ガスの温度が最も低い位置に設けられている。したがって、フィルタ３の通過時における還流ガスの圧力損失を低く抑えることができる。また、フィルタ３自体の温度上昇を抑制することができる。

また、ＥＧＲ合流部材１よりも上流側にＥＧＲクーラ８が配置されているため、還流ガスの気体密度がＥＧＲ合流部材１に至るまでの間に増大し、ＥＧＲクーラ８を通過する前の還流ガスよりも流速が低下する。したがって、フィルタ３の通過時における還流ガスの圧力損失をさらに低く抑えることができ、フィルタ３の温度上昇もより抑制することができる。

また、万が一製造時のスパッタや加工くずといった異物が吸排気系に残留していたとしても、それらの異物はフィルタ３で捕集される。したがって、吸気通路６のＥＧＲ合流部材１よりも下流側への異物の流出を防止することができる。さらに、触媒の過昇温による微細クラック片や触媒層の剥離片といった異物が触媒付きフィルタ１７の下流側へ流出したとしても、それらの異物をフィルタ３で除去することができる。

特に、本第一実施形態では、このようなフィルタ３を備えたＥＧＲ合流部材１が低圧ＥＧＲ通路１８に設けられているため、ターボチャージャー１５への異物の進入を防止することができ、コンプレッサーホイールの保護性を高めることができる。
なお、上記のような異物によるＥＧＲクーラ８へのダメージの軽減をするには、フィルタ３をＥＧＲクーラ８の上流側に設けることも考えられるが、本実施形態のようにフィルタ３をＥＧＲクーラ８の下流側に設けることで圧力損失を効果的に低減することができる。

通路５を介して環状通路２ａの内部に導入された還流ガスは、環状通路２ａ内の上流側ほどその流速が大きく、下流側ほどその流速が小さい。したがって、第二メッシュ３ｂに流入して吸気通路６内に入ろうとする還流ガスの流速は、第一メッシュ３ａに流入して吸気通路６内に入ろうとする還流ガスの流速よりも小さくなる。さらに、第三メッシュ３ｃに流入する還流ガスの流速はさらに小さくなる。

一方、フィルタ３のメッシュ粗さは、第一メッシュ３ａ，第二メッシュ３ｂ，第三メッシュ３ｃの順に粗くなるように設定されているため、流速の大きい位置ほど流路抵抗が大きく、流速の小さい位置ほど流路抵抗が小さい。
したがって、図２（ａ）に示すように、吸気通路６の全周のあらゆる位置から均一な流量で還流ガスが導入される。これにより、吸気通路６内における還流ガスと新気との混合が促進され、吸気管６ａの断面方向についての温度分布が均一化される。

このように、環状通路２ａから吸気通路６に流入する還流ガスの流れを均一にすることができ、吸気管６ａ内の新気と還流ガスとの混合することができる。また、吸気通路６内に導入される還流ガスの流れに偏りがなくなるため、吸気管６ａの断面方向における温度分布を均一にすることができ、ＥＧＲ合流部材１よりも下流側の吸気通路６での熱的偏流の発生を防止することができる。また、フィルタ３上での熱の偏りも防止されるため、熱膨張の影響を均一にすることができ、フィルタ性能を維持しやすくすることができる。

さらに、吸気通路６の全周にわたってフィルタ３を設けることにより、還流ガスを吸気通路６の全周から流入させることができ、吸気管６ａ内の新気と還流ガスとの混合性を高めることができる。これにより、吸気管６ａの断面方向における温度分布をより確実に均一にすることができる。また、フィルタ面積を大きくすることができ、還流ガスの圧力損失をより小さくすることができる。

フィルタ３でふるい落とされた還流ガス中の異物は、環状通路２ａ内の下方へ、あるいは還流ガスの流れに沿って移動してくぼみ部４内に落下する。くぼみ部４は環状通路２ａから下方に凹んだ形状となっているため、異物が再び環状通路２ａ側に散乱するようなこともない。また、ボルト４ｂをボルト穴４ａから取り外すことでくぼみ部４内を清掃し、異物を除去することができる。なお、還流ガス中に含まれる異物のうち、金属を含む触媒剥離片や溶接スパッタ，加工くず等は、くぼみ部４内でボルト４ｂの表面に磁着する。したがって、異物の飛散を確実に防止することができる。

また、上記のＥＧＲ合流部材１では、フィルタ３がＥＧＲ合流部材１に内蔵されているため、部品点数を削減することができ、製品コスト及び重量を減少させることが可能であり、かつ信頼性を向上させることが可能である。また、装置のサイズがコンパクトになるため省スペース化が容易となり、搭載レイアウトの自由度を向上させることが可能であるとともに、例えば車両のクラッシャブルゾーンを拡大することができる。

なお、網目状のフィルタシートからなるフィルタ３では、メッシュよりも下流側に乱流（カルマン渦）が生じやすく、還流ガスの熱的エネルギーの拡散性が向上する。したがって、このようなフィルタ３をＥＧＲ合流部材１内に配置することで、還流ガスの混合性を向上させることができる。
このように、本排気再循環装置によれば、フィルタリング性能を確保しつつ圧力損失を低く抑えることができ、還流ガスの流量を増大させることでエンジン１１から排出されるＮＯｘを減少させることができる。

［２．第二実施形態］
［２−１．ＥＧＲ合流部材］
図４，図５を用いて、第二実施形態の吸排気システム１０（排気再循環装置）のＥＧＲ合流部材２１について詳述する。なお、第一実施形態のＥＧＲ合流部材１と同様の構成要素については同一の符号を用いて説明を省略する。

このＥＧＲ合流部材２１は、環状部２２及びくぼみ部４を備えて構成される。環状部２２は、吸気管６ａよりも大径のほぼ円筒状に形成された部位である。環状部２２の頂面及び底面には、それぞれの面に対してほぼ垂直に吸気管６ａが接続されている。吸気通路６は環状部２２の内部をその筒軸方向に貫通している。以下、環状部２２の筒面のうちの外側を外筒面２２ｂと呼び、内側を内筒面２２ｃと呼ぶ。

内筒面２２ｃの内側には筒状のフィルタ２３が固定され、フィルタ２３の内部が吸気通路６として機能している。また、ここではフィルタ２３が内筒面２２ｃに対して一定の間隔をあけて設けられている。つまり、内筒面２２ｃとフィルタ２３との間の隙間寸法がほぼ一定となる位置にフィルタ２３が設けられている。内筒面２２ｃとフィルタ２３との間の空間は、環状通路２２ａとして機能している。

外筒面２２ｂには、通路５がほぼ垂直に接続されている。通路５の接続方向は、通路５が環状部２２に接続される位置における外筒面２２ｂの法線方向である。ここでは、図４に示すように、環状部２２の右端部に対して通路５が右側から水平に接続されている。したがって、図中に白矢印で示すように、通路５内の還流ガスはフィルタ２３の上方及び下方に二分され、内筒面２２ｃに沿って流れる。

フィルタ２３のメッシュ粗さは、外筒面２２ｂと通路５との接続部に近い位置ほど（環状通路２２ａ内における還流ガスの上流側ほど）細かく、外筒面２２ｂと通路５との接続部から離れるに連れて粗く設定されている。ここでは、フィルタ２３のメッシュ粗さが三段階に設定されている。
図４中で環状通路２ａ内における還流ガスの最も上流側に位置するフィルタ２３のことを第一メッシュ２３ａと呼ぶ。第一メッシュ２３ａは、通路５から流入した還流ガスを正面から直接的に受ける部位である。また、還流ガスの流通方向の下流側のフィルタ２３を順に、第二メッシュ２３ｂ，第三メッシュ２３ｃと呼ぶ。第二メッシュ２３ｂは、フィルタ２３の上面及び下面をなす部位であり、第三メッシュ２３ｃはフィルタ２３の中心を挟んで第一メッシュ２３ａの反対側に位置する部位である。これらのメッシュ２３ａ〜２３ｃの粗さは、第一メッシュが最も細かく、第三メッシュが最も粗い。

本第一実施形態の構造では、通路５側に面して配置された第一メッシュ２３ａに流入する還流ガスの流速が大きく、環状通路２２ａの下流側となる第二メッシュ２３ｂに流入する還流ガスの流速は小さい。また、環状通路２２ａの最下流側の第三メッシュ２３ｃに流入する還流ガスの流速はさらに小さい。つまり、第一実施形態と同様に、フィルタ２３は流入する還流ガスの流速が大きい位置ほど高いメッシュ密度となるように形成されている。

［２−２．作用，効果］
図４，図５に示すように、通路５からＥＧＲ合流部材１の内部に導入された還流ガスは、そのまま直進してフィルタ２３の第一メッシュ２３ａの表面に衝突するため、第一メッシュ２３ａに流入する還流ガスの流速は比較的大きくなる。一方、第一メッシュ２３ａの表面で上下方向に二分された残りの還流ガスは、内筒面２２ｃに沿って環状通路２２ａを流れる。これにより、下流側の第二メッシュ２３ｂに流入する還流ガスの流速は比較的小さくなり、第三メッシュ２３ｃに流入する還流ガスの流速はさらに小さくなる。

一方、フィルタ２３のメッシュ粗さは、第一メッシュ２３ａが最も細かく、第二，第三メッシュ２３ｂ，２３ｃの順に粗くなるように設定されているため、流速の大きい位置では流路抵抗が大きく、流速の小さい位置では流路抵抗が小さい。
したがって、図４に示すように、吸気通路６の全周のあらゆる位置から均一な流量で還流ガスが導入される。これにより、吸気通路６内における還流ガスと新気との混合を促進することができ、吸気管６ａの断面方向についての温度分布を均一化することができる。また、フィルタ２３上での熱の偏りも防止でき、フィルタ性能を維持しやすくすることができる。
このように、第二実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を獲得することができる。

［３．その他］
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。

上述の各実施形態では、低圧ＥＧＲ通路１８と吸気通路６との合流部に設けられたＥＧＲ合流部材１，２１を例示したが、同様のものを高圧ＥＧＲ通路１９と吸気通路６との合流部分に設けてもよいし、あるいは図示しない他のＥＧＲ通路上に介装してもよい。少なくとも、排気を排気系から吸気系へと導く還流路と吸気通路との合流部にフィルタ３を備えればよい。

また、上述の各実施形態では、フィルタ３，２３のメッシュ粗さが段階的に異なるものとしたが、その意図はメッシュ粗さを還流ガスの流速に応じて変化させることで、フィルタ３，２３面を通過する還流ガスの流れを均一にする点にある。したがって、メッシュ粗さの具体的な設定手法はこれに限定されることなく種々考えられ、例えば還流ガスの流入方向に対して垂直な面内におけるメッシュ粗さの分布を連続的に変化させてもよい。

なお、フィルタ３，２３の具体的な形状や組成等に関しても任意であり、セラミックフィルタや帯電フィルタ，触媒付きフィルタといった種々のフィルタを用いることが可能である。少なくとも、還流ガスの流路抵抗を変化させる特性を有するものであればよい。また、フィルタ３，２３を多角柱状に形成して、その柱軸を吸気通路６の流路方向に向けて配置してもよい。具体的な形状は、還流ガスの流路及び吸気通路６の形状に応じて設定することが考えられる。

また、上述の各実施形態のくぼみ部４は、環状通路２ａ内の下方に設けられていればよく、その具体的な位置は任意に設定することができる。例えば、ＥＧＲ合流部材１の周囲に配置される各種装置レイアウトや清掃性を考慮して適宜の位置に設ければよい。
なお、開示の排気再循環装置は、ディーゼルエンジン及びガソリンエンジンの双方に適用することができる。

１ ＥＧＲ合流部材（合流部）
２ 環状部
２ａ 環状通路
３ フィルタ
４ くぼみ部
４ａ ボルト穴（開口部）
４ｂ ボルト（閉塞部材）
５ 通路（還流路）
６ 吸気通路
６ａ 吸気管
７ 排気通路
８ ＥＧＲクーラ
９ スロットルバルブ
１０ 吸排気システム（排気再循環装置）
１１ エンジン（内燃機関）
１３ ＥＧＲクーラ
１８ 低圧ＥＧＲ通路（還流路）
１９ 高圧ＥＧＲ通路（還流路）
２１ ＥＧＲ合流部材（合流部）
２２ 環状部
２２ａ 環状通路
２３ フィルタ

Claims (6)

1. 排気通路及び吸気通路にまたがって設けられ、排気圧を用いて内燃機関に過給する過給器と、
   該過給器よりも該排気通路の下流側に設けられた触媒と、
   該排気通路における該触媒の下流側と、該吸気通路における該過給器の上流側との間を接続して、該内燃機関の排気の一部を該排気通路から該吸気通路側へと戻す還流路と、
   該吸気通路と該還流路との間に形成され、該吸気通路と該還流路とを連通する合流部と、
   該合流部に設けられ、還流ガスに含まれる異物を捕集するフィルタと、
   該合流部よりも上流側の該還流路上に設けられ、該還流ガスを冷却する冷却装置と、
   を備えたことを特徴とする、排気再循環装置。
2. 該フィルタは、該フィルタに流入する該還流路内の該還流ガスの流速が大きい位置ほど高いメッシュ密度を有する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の排気再循環装置。
3. 該合流部が、該吸気通路の周囲を囲むように環状に形成されるとともに、該還流路から導入された該還流ガスを循環させる環状通路を有し、
   該フィルタが、該環状通路と該吸気通路とを区画するとともに該吸気通路の全周にわたって設けられている
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の排気再循環装置。
4. 該環状通路は、該環状通路の内周面に沿って流れる該還流ガス流れの下流側ほど幅が狭くなるように形成されている
   ことを特徴とする、請求項３に記載の排気再循環装置。
5. 該環状通路の内部において下方に凹んだ形状に形成されたくぼみ部をさらに備えた
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の排気再循環装置。
6. 該くぼみ部の底面に形成された開口部と、
   磁性材料を含有し、該開口部を閉塞する閉塞部材と、をさらに備えた
   ことを特徴とする、請求項５に記載の排気再循環装置。

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