JP5917987B2 - Ｅｇｒガス導入構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用エンジン等における吸気通路へのＥＧＲガス導入構造に係り、詳しくは吸気通路内での吸気乱流の発生等を抑制する技術に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃費の向上や有害排出ガス成分の低減を図るべく、ＥＧＲガス（排気ガスの一部）を燃焼室に再循環させる排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲと記す）装置が広く採用されている。ＥＧＲガスは吸気マニホールド等の吸気通路に導入されるが、ＥＧＲガス導入管の屈曲管部（アール部）を吸気通路構成部材（吸気マニホールドのコレクタ）内に設置し、屈曲管部の先端に設けられた開放端から吸気の流れ方向に沿うかたちで（すなわち、上流側から下流側に向けて）ＥＧＲガスを導入する技術が公知となっている（特許文献１参照）。
特許３９９２８１３号公報

特許文献１の構造では、図６，図７に示すように、屈曲管部５４が吸気通路構成部材３２の内壁から立ち上がった後に下流側に曲げられたＬ字形状を呈しているが、特にＥＧＲガスの非導入時に開放端５８における吸気通路構成部材３２の内壁に面した部位（Ｌ字の内側）５４ａに回り込んだ吸気流によって吸気乱流（渦流）７０が発生し、燃焼室に導入される吸気流量が減少してエンジン出力の低下等がもたらされる問題があった。また、図７に示すように、吸気乱流が発生する部位において吸気流の流速が高くなることで外側（図７中、下方）の吸気流が弱くなり、内側（図７中、上方）に吸気流が偏ることで圧損による吸気流量の低下ももたらされていた。なお、上述した吸気乱流は、ＥＧＲガスの非導入時だけでなく、ＥＧＲガスの導入時にもある程度発生する。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、吸気通路内での吸気乱流の発生等を抑制したＥＧＲガス導入構造を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面は、内燃機関の吸気通路にＥＧＲガスを導入する構造であって、前記吸気通路を構成する吸気通路構成部材（３２）と、当該吸気通路構成部材の外部から当該吸気通路内にＥＧＲガスを導くＥＧＲガス導入部（６０）とを備え、前記ＥＧＲガス導入部は、前記吸気通路の内壁側から当該吸気通路内に立ち上がり、吸気流れ方向の下流に向けて屈曲した後に開口する屈曲管部（５４）と、前記屈曲管部と前記吸気通路の内壁側との間を埋める縦壁部（６１）とを有する。

また、本発明の第２の側面は、前記ＥＧＲガス導入部は、前記吸気通路構成部材に締結されるＥＧＲブロック（２３）に形成された。

本発明によれば、屈曲管部と吸気通路の内壁との間が縦壁部によって埋められるため、吸気通路内の吸気流に渦流が発生し難くなり、燃焼室に導入される吸気流量の減少によるエンジン出力の低下等が生じなくなる。また、ＥＧＲガス導入管がＥＧＲブロックに形成されたものでは、吸気通路構成部材やＥＧＲガス導入管の製造が容易になる。

実施形態に係るエンジンの吸気側要部の分解斜視図である。 実施形態に係るＥＧＲブロックを内側から見た斜視図である。 実施形態に係るＥＧＲブロックを外側から見た斜視図である。 実施形態における吸気導入管内での吸気の流れを示す横断面図である。 実施形態における吸気導入管内での吸気の流れを示す縦断面図である。 従来装置における吸気導入管内での吸気の流れを示す横断面図である。 従来装置における吸気導入管内での吸気の流れを示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を自動車用エンジンのＥＧＲガス導入部に適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、各部材の説明にあたっては、図１中に上下・左右・前後を矢印で示し、位置や方向をこれらに沿って表記する。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、本実施形態のエンジン１は、自動車のエンジンルームに横置きに搭載される直列４気筒エンジンであり、図示しないシリンダブロックの上面に締結されるシリンダヘッド２、シリンダヘッド２の上面を覆うヘッドカバー３、シリンダヘッド２に取り付けられた燃料噴射弁４、燃料噴射弁４に燃料を分配するデリバリパイプ５、デリバリパイプ５に燃料を供給する燃料配管６等を備えている。シリンダヘッド２の前面（吸気サイド）には、４つの吸気ポート７が左右方向に所定の間隔をもって開口する吸気フランジ８と、吸気フランジ８の左方にあってＥＧＲガス供給孔１０が開口するＥＧＲガス供給フランジ１１とが設けられている。なお、吸気ポート７は図示しない燃焼室に連通し、ＥＧＲガス供給孔１０は図示しないＥＧＲガス導入路やＥＧＲバルブを介して排気マニホールドに連通している。なお、ＥＧＲガス供給フランジ１１には、ＥＧＲガス供給孔１０の左右側方にねじ孔１２（図２参照）がそれぞれ設けられている。

シリンダヘッド２の吸気サイドには、吸気ポート７（すなわち、燃焼室）に新気を導入するための吸気装置２０が装着される。吸気装置２０は、樹脂射出成型品の吸気マニホールド２１と、吸気マニホールド２１と吸気ポート７との間に介装されるアルミ合金ダイキャスト成型品の吸気プレート２２（間座）と、吸気マニホールド２１とＥＧＲガス供給フランジ１１との間に介装されるアルミ合金ダイキャスト成型品のＥＧＲブロック２３とを備えている。

吸気マニホールド２１は、図示しないスロットルバルブが締結されるスロットル締結フランジ３１が左端に形成された略Ｌ字形状の吸気導入管３２と、吸気導入管３２の上端に接続するサージチャンバ３３と、サージチャンバ３３の下部と吸気プレート２２とを接続する略Ｕ字形状の分岐管３４〜３７とを有している。図３にも示すように、吸気導入管３２には、シリンダヘッド２に面する側の上流側（スロットル締結フランジ３１の近傍）に、ＥＧＲブロック２３が締結されるＥＧＲガス導入フランジ４０が形成されている。図３に示すように、ＥＧＲガス導入フランジ４０には、ＥＧＲブロック２３のＥＧＲガス導入部６０（後述）が嵌入する嵌入孔４１（貫通孔）と、上下一対のボルト孔４２とが設けられており、嵌入孔４１の周囲にはＥＧＲブロック２３のマニホールド側フランジ５２（後述）に密着するゴム製のシールリング４３が嵌め込まれている。

＜ＥＧＲブロック＞
図２，図３に示すように、ＥＧＲブロック２３は、ＥＧＲガス供給フランジ１１（すなわち、シリンダヘッド２）にガスケット４５を介して締結されるエンジン側フランジ５１と、ＥＧＲガス導入フランジ４０（すなわち、吸気マニホールド２１の吸気導入管３２）に締結されるマニホールド側フランジ５２と、マニホールド側フランジ５２のシリンダヘッド２側に突設されたエンジン側屈曲管部５３と、マニホールド側フランジ５２の吸気マニホールド２１側に突設されたマニホールド側屈曲管部５４とから構成されている。エンジン側フランジ５１は、ＥＧＲガス供給フランジ１１に対応する形状を呈しており、ＥＧＲガス供給孔１０に連通するＥＧＲガス導入開口５５と、締結用のボルト４７が挿通される左右一対のボルト孔５６とを有している。一方、マニホールド側フランジ５２は、ＥＧＲガス導入フランジ４０に対応する形状を呈しており、締結用のボルト４７がねじ込まれる上下一対のねじ孔５７を有している。また、マニホールド側屈曲管部５４の前端には、吸気導入管３２内にＥＧＲガスを放出するためのＥＧＲガス放出開口５８が設けられている。

エンジン側屈曲管部５３およびマニホールド側屈曲管部５４の内部には、ＥＧＲガス導入開口５５とＥＧＲガス放出開口５８とを連絡するＥＧＲガス通路５９が形成されている。マニホールド側屈曲管部５４は、嵌入孔４１から吸気導入管３２内に嵌挿され（すなわち、吸気通路の内壁側から吸気通路内に突出し）、サージチャンバ３３側に向けて（すなわち、吸気流れ方向の下流に向けて）屈曲した後にＥＧＲガス放出開口５８で吸気流れ方向の下流に向けて開口する。

ＥＧＲブロック２３にはマニホールド側屈曲管部５４とマニホールド側フランジ５２とを結ぶ縦壁部６１がマニホールド側屈曲管部５４と一体に設けられ、この縦壁部６１によってマニホールド側屈曲管部５４と吸気導入管３２の内壁との間が埋められている。すなわち、本実施形態の場合、マニホールド側屈曲管部５４と縦壁部６１とがＥＧＲガス導入部６０を構成している。

≪実施形態の作用≫
エンジンが運転を開始すると、図示しないピストンのレシプロ運動に伴ってエアクリーナから新気が負圧吸引され、この新気がスロットルバルブを介して吸気マニホールド２１に流入する。吸気マニホールド２１に流入した新気は、吸気導入管３２からサージチャンバ３３に導入された後、分岐管３４〜３７および吸気プレート２２を介してシリンダヘッド２の吸気ポート７に供給され、吸気弁が開放することによって燃焼室に供給される。

一方、エンジン１を制御するエンジンＥＣＵ（図示せず）は、エンジン回転速度や冷却水温、吸気温、エンジン負荷等の各種運転情報に基づいてＥＧＲガスの環流量を設定し、ＥＧＲバルブ等を駆動制御してＥＧＲガス供給孔１０からＥＧＲブロック２３にＥＧＲガスを供給する。ＥＧＲガスは、ＥＧＲブロック２３内のＥＧＲガス通路５９を通過してＥＧＲガス放出開口５８から吸気導入管３２内に放出され、サージチャンバ３３、分岐管３４〜３７、吸気プレート２２を経て吸気ポート７に導入される。

本実施形態では、縦壁部６１によってマニホールド側屈曲管部５４と吸気導入管３２の内壁との間が埋められているため、図４，図５に示すように、吸気導入管３２を通過する吸気流がマニホールド側屈曲管部５４と吸気導入管３２の内壁との間に回り込まず、前述した従来装置で発生していた吸気乱流（渦流）が殆ど生じなくなる。そして、ＥＧＲブロック２３の下流に位置する吸気導入管３２の曲がり部３２ａにおいても吸気流の流速が比較的低く抑えられることで、吸気流が分散して前述した圧損による吸気流量の低下も生じにくくなる。これらにより、燃焼室に導入される吸気流量が十分に確保され、エンジン出力の低下等が効果的に抑制されるようになる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態は屈曲管部や縦壁部を吸気導入管内に設置したが、サージチャンバ等に設けるようにしてもよい。また、屈曲管部や縦壁部は、必ずしもＥＧＲブロックに形成する必要はなく、例えば射出成形等によって吸気通路構成部材と一体に形成するようにしてもよい。更に、屈曲管部を金属配管とし、吸気通路構成部材側に縦壁部を形成するようにしてもよい。その他、吸気装置の具体的構成や屈曲管部や縦壁部の具体的形状等についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ エンジン
２ シリンダヘッド
２１ 吸気マニホールド
２３ ＥＧＲブロック
３２ 吸気導入管（吸気通路構成部材）
５４ マニホールド側屈曲管部（屈曲管部）
５８ ＥＧＲガス放出開口
５９ ＥＧＲガス通路
６１ 縦壁部

Claims (1)

1. 内燃機関の吸気通路にＥＧＲガスを導入する構造であって、
   前記内燃機関の吸気サイドに設けられ、吸気ポートが開口する吸気フランジと、
   前記吸気フランジに装着され、前記吸気通路を構成する吸気マニホールドと、
   前記内燃機関の吸気サイドにおける前記吸気フランジの側方に配置され、ＥＧＲガス供給孔が開口するＥＧＲガス供給フランジと、
   前記吸気マニホールドと前記ＥＧＲガス供給フランジとの間に介装され、前記吸気マニホールドの外部から前記吸気通路内にＥＧＲガスを導くＥＧＲブロックとを備え、
   前記吸気マニホールドは、吸気導入管と、複数の分岐管と、前記吸気導入管の前記内燃機関に面する側の上流側に形成されたＥＧＲガス導入フランジとを有し、
   前記ＥＧＲブロックは、前記ＥＧＲガス供給フランジに締結されるエンジン側フランジと、前記ＥＧＲガス導入フランジに締結されるマニホールド側フランジと、当該マニホールド側フランジの前記吸気マニホールド側に突設されたマニホールド側屈曲管部とを有し、
   前記マニホールド側屈曲管部は、前記吸気通路の内壁側から当該吸気通路内に立ち上がり、吸気流れ方向の下流に向けて屈曲した後に開口する屈曲管部と、前記屈曲管部と前記吸気通路の内壁側との間を埋める縦壁部とを有することを特徴とするＥＧＲガス導入構造。

Images