JP7480732B2

JP7480732B2 - Ｅｇｒ装置

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Publication number: JP7480732B2
Application number: JP2021047899A
Authority: JP
Inventors: 淳一大橋; 泰啓斉藤
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2041-03-22
Also published as: CN115111093A; US11732681B2; JP2022146766A; US20220298992A1

Description

本発明は、ＥＧＲ装置に関する。

特許文献１には、内燃機関から排出された排気ガスの一部を吸気通路へ還流させる排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置が開示されている。特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスが導入される導入部と、ＥＧＲガスを導出する複数の導出部とを有している。各導出部は、吸気通路に設けられた複数の分岐通路部のうち異なる分岐通路部に連通している。導入部と各導出部とは、流路部によって繋がっている。導入部に導入されたＥＧＲガスは、流路部を通じて各導出部へ流動し、分岐通路部に導出される。

特開２０１２－２２５１７０号公報

ＥＧＲガスは、分岐通路部内の吸気負圧の作用によって、導入部から導出部へと導かれる。特許文献１に記載のＥＧＲ装置では、複数の導出部は異なる分岐通路部に連通している。そのため、１つの分岐通路部内に発生した吸気負圧は、導入部から導出部へ向けてＥＧＲガスを流動させるとともに、他の導出部を介して他の分岐通路部からＥＧＲ装置内へ新気を逆流させるようにも作用する。こうして逆流した新気は、ＥＧＲガスの流れに合流してＥＧＲガスに混入する虞がある。ＥＧＲガスに新気が混入すると、ＥＧＲガスが新気によって薄められ、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスの還流量が変化する。こうした点については、特許文献１には開示されておらず、改善の余地がある。

本発明の目的は、ＥＧＲガスに新気が混入することを抑制することで、ＥＧＲガスの還流量を確保しやすくできるＥＧＲ装置を提供することにある。

上記課題を解決するためのＥＧＲ装置は、内燃機関から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に設けられた複数の分岐通路部へ還流させるためのＥＧＲ装置であって、前記ＥＧＲガスが導入される導入部と、前記複数の分岐通路部のうち異なる分岐通路部に連通していて前記導入部から導入された前記ＥＧＲガスを前記分岐通路部に導出する第１導出部及び第２導出部と、前記導入部と前記第１導出部及び前記第２導出部との間でガスが流動する流路部とを備え、前記流路部は、前記導入部から前記第１導出部及び前記第２導出部までを繋ぐ本体流路と、該本体流路から外側に拡張された拡張室とを含み、前記本体流路は、前記第２導出部が接続されているとともに第１方向に延びる接続部を有し、前記拡張室は、前記接続部から外側に拡張されている。

ＥＧＲ装置では、第１導出部が連通している分岐通路部内の吸気負圧によって導入部から第１導出部へＥＧＲガスが流動している場合、第２導出部にも上記負圧が作用することで第２導出部が連通している分岐通路部からＥＧＲ装置に新気が逆流する。

上記構成では、流路部には、本体流路の他に、該本体流路から外側に拡張された拡張室を設けている。そして、この拡張室は、本体流路において第２導出部が接続されている接続部から外側に設けられている。そのため、吸気通路からＥＧＲ装置に新気が逆流した場合、該新気は第２導出部から拡張室に拡散して滞留しやすくなり、導入部から各導出部へ流れるＥＧＲガスの流れに新気が合流しにくくなる。したがって、上記構成によれば、ＥＧＲガスに新気が混入することを抑制することができ、ＥＧＲガスの還流量を確保しやすくできる。

一実施形態のＥＧＲ装置を備えるインテークマニホールドの構成を模式的に示す斜視図。インテークマニホールドを図１のＡから見たときの構成を示す模式図。図２の３－３線に沿った断面図。ＥＧＲ装置におけるガスの流れを示す模式図。ＥＧＲ装置の拡張室における水滴の流れを模式的に示す断面図。ＥＧＲ装置の他の例における流路部の構成を示す模式図。ＥＧＲ装置の他の例における流路部の構成を示す模式図。

ＥＧＲ装置２０の一実施形態について、図１～図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、ＥＧＲ装置を樹脂製のインテークマニホールドと一体化して設けた構成を例に説明する。

図１に示すように、インテークマニホールド１０には、サージタンク１１が設けられている。サージタンク１１には、図示しないスロットルバルブが組付けられる第１フランジ部１１Ａが設けられている。サージタンク１１の下部には、複数（本実施形態では４つ）の分岐通路部１２が接続されている。各分岐通路部１２は、サージタンク１１の下方から該サージタンク１１の外周に沿って上方まで湾曲して延びている。以下では、各分岐通路部１２を、第１フランジ部１１Ａから遠い側から順に、第１分岐通路部１２Ａ、第２分岐通路部１２Ｂ、第３分岐通路部１２Ｃ、及び第４分岐通路部１２Ｄという。

各分岐通路部１２の先端には、第２フランジ部１３が設けられている。第２フランジ部１３は、図示しない内燃機関のシリンダヘッドに連結される。インテークマニホールド１０は、第１フランジ部１１Ａからサージタンク１１に導入された新気を、各分岐通路部１２を通じてシリンダヘッドに形成されている吸気ポートへ導出する。このように、インテークマニホールド１０が内燃機関に新気を流動させるための吸気通路を構成している。

ＥＧＲ装置２０は、インテークマニホールド１０の上部に設けられている。すなわち、ＥＧＲ装置２０は、各分岐通路部１２における先端部分の外周側に配置されている。
図２に示すように、ＥＧＲ装置２０は、各分岐通路部１２に跨がって設けられている。

図３に示すように、ＥＧＲ装置２０は、各分岐通路部１２の外周壁を構成する樹脂製の第１分割体２１と、該第１分割体２１に接合されている樹脂製の第２分割体２２とによって構成されている。

図２に示すように、ＥＧＲ装置２０には、内燃機関から排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとして導入される導入部２５が設けられている。また、ＥＧＲ装置２０には、導入部２５から導入されたＥＧＲガスを各分岐通路部１２に導出する複数の導出部２６を有している。各導出部２６は、複数の分岐通路部１２のうち異なる分岐通路部１２に連通している。本実施形態では、第１分岐通路部１２Ａに連通している導出部２６を第１導出部２６Ａといい、第２分岐通路部１２Ｂに連通している導出部２６を第２導出部２６Ｂという。また、第３分岐通路部１２Ｃに連通している導出部２６を第３導出部２６Ｃといい、第４分岐通路部１２Ｄに連通している導出部２６を第４導出部２６Ｄという。各導出部２６は、各分岐通路部１２内の新気の流れに沿ってＥＧＲガスを導出できるように、新気の流れ方向上流側（図２における上側）に向かって延びている。

ＥＧＲ装置２０は、導入部２５と各導出部２６との間でガスが流動する流路部３０を備えている。流路部３０は、導入部２５から各導出部２６までを繋ぐ本体流路３１を有している。本体流路３１は、導入部２５と連通している分配室３２と、該分配室３２から各導出部２６に分岐して延びている複数の分流路３３とからなる。分流路３３は、分配室３２と第１導出部２６Ａとを繋ぐ第１分流路３５と、分配室３２と第２導出部２６Ｂとを繋ぐ第２分流路４０と、分配室３２と第３導出部２６Ｃとを繋ぐ第３分流路４５と、分配室３２と第４導出部２６Ｄとを繋ぐ第４分流路５０とからなる。第１分流路３５の構成と第４分流路５０の構成とは左右対称であり、第２分流路４０の構成と第３分流路４５の構成とは左右対称である。そのため、以下では、第１分流路３５及び第２分流路４０の構成について説明し、第３分流路４５及び第４分流路５０の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第１分流路３５は、第１導出部２６Ａが接続されているとともに第１方向（図２の左右方向）に延びる第１接続部３６と、第１接続部３６から湾曲して第１方向と直交する第２方向（図２の上下方向）に延びる第１湾曲部３７とを有している。また、第１分流路３５は、第１湾曲部３７と分配室３２とを繋ぐ連結部３８とを有している。

第２分流路４０は、第２導出部２６Ｂが接続されているとともに上記第１方向に延びる第２接続部４１と、第２接続部４１から湾曲して上記第２方向に延びている第２湾曲部４２が設けられている。第２湾曲部４２の先端部は、分配室３２に接続されている。

また、流路部３０は、本体流路３１のうち第２分流路４０から外側に拡張された第１拡張室６０と、第３分流路４５から外側に拡張された第２拡張室６５を有している。第１拡張室６０の構成は、第２拡張室６５の構成と左右対称である。以下では、第１拡張室６０の構成について説明し、第２拡張室６５の構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第１拡張室６０は、第２分流路４０における第２接続部４１から第１方向とは異なる第２方向に拡張されている。より詳細には、第１拡張室６０は、第２接続部４１から第１分流路３５の連結部３８側に拡張されている。そのため、流路部３０は、第１拡張室６０が設けられている部分において、部分的に流路断面積が大きくなっている。

図３に示すように、第１拡張室６０は、鉛直方向（図３の上下方向）における下方に配置されている底壁６０Ａと、該底壁６０Ａの周縁から立設した周壁６０Ｂと、底壁６０Ａと対向して周壁６０Ｂの先端を繋ぐ上壁６０Ｃとを有している。これにより、第１拡張室６０は、第２接続部４１との接続部分側、すなわち第２導出部２６Ｂ側が開口した形状に形成されている。

底壁６０Ａは、第２接続部４１との接続部分に近づくほど鉛直方向の下方に位置するように水平方向に対して傾斜角度θだけ傾斜している。すなわち、底壁６０Ａは、第２導出部２６Ｂ側ほど鉛直方向の下方に位置するように傾斜している。

図２に示すように、ＥＧＲ装置２０は、第１拡張室６０と第２分流路４０との間を仕切る第１隔壁７０を有している。すなわち、第１隔壁７０は、第１拡張室６０の周壁６０Ｂの一部を構成しているとともに、第２分流路４０の側壁の一部を構成している。第１隔壁７０は、第２分流路４０における導入部２５に近い側の上流部から第２導出部２６Ｂに近い側の下流部にかけて湾曲した形状に形成されており、導入部２５から流動するＥＧＲガスの流れを第２導出部２６Ｂへ向けて案内する。換言すれば、第１隔壁７０は、第２方向において下流部側ほど第２導出部２６Ｂ側（図２の左側）に位置するように湾曲した形状に形成されている。

また、ＥＧＲ装置２０は、第２拡張室６５と第３分流路４５との間を仕切る第２隔壁７５を有している。すなわち、第２隔壁７５は、第２拡張室６５の周壁６０Ｂの一部を構成しているとともに、第３分流路４５の側壁の一部を構成している。第２隔壁７５は、第３分流路４５における導入部２５に近い側の上流部から第３導出部２６Ｃに近い側の下流部にかけて湾曲した形状に形成されており、導入部２５から流動するＥＧＲガスの流れを第３導出部２６Ｃへ向けて案内する。換言すれば、第２隔壁７５は、第２方向において下流部側ほど第３導出部２６Ｃ側（図２の右側）に位置するように湾曲した形状に形成されている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）図４に実線の矢印で示すように、ＥＧＲ装置２０では、例えば第１分岐通路部１２Ａに吸気負圧が発生すると、導入部２５から第１導出部２６ＡへＥＧＲガスが流動する。このとき、図４に一点鎖線の矢印で示すように、第２導出部２６Ｂ、第３導出部２６Ｃ、及び第４導出部２６Ｄにも上記負圧が作用することで、これらの導出部２６が連通している各分岐通路部１２からＥＧＲ装置２０に新気が逆流する。本実施形態では、第２導出部２６Ｂは、第３導出部２６Ｃ及び第４導出部２６Ｄに比して第１導出部２６Ａに近い位置に配置されている。そのため、第２導出部２６Ｂから逆流した新気は、第３導出部２６Ｃから逆流した新気及び第４導出部２６Ｄから逆流した新気に比べて第１導出部２６Ａへ流れるＥＧＲガスに混入しやすい。

本実施形態では、ＥＧＲ装置２０の流路部３０には、分配室３２及び各分流路３３からなる本体流路３１の他に、該本体流路３１から外側に拡張された第１拡張室６０及び第２拡張室６５を設けている。第１拡張室６０は、第２導出部２６Ｂが接続されている第２分流路４０の第２接続部４１から第２方向に沿って外側に設けられている。そのため、図４に二点鎖線の矢印で示すように、第２分岐通路部１２ＢからＥＧＲ装置２０に逆流した新気は、その一部が第２導出部２６Ｂから第１拡張室６０に拡散して滞留しやすくなる。その結果、逆流した新気は、導入部２５から第１導出部２６Ａへ流れるＥＧＲガスの流れに合流しにくくなる。

また、第４分岐通路部１２Ｄに吸気負圧が発生したときには、第３導出部２６Ｃから逆流した新気が第４導出部２６Ｄへ流れるＥＧＲガスに混入しやすくなる。第２拡張室６５は、第３導出部２６Ｃが接続されている第３分流路４５の第２接続部４１から第２方向に沿って外側に設けられている。そのため、第３分岐通路部１２ＣからＥＧＲ装置２０に逆流した新気は、第３導出部２６Ｃから第２拡張室６５に拡散して滞留しやすくなり、導入部２５から第４導出部２６Ｄへ流れるＥＧＲガスの流れに合流しにくくなる。

なお、第１導出部２６Ａ及び第４導出部２６Ｄから新気が逆流した場合、第１分流路３５及び第４分流路５０の長さが第２分流路４０及び第３分流路４５の長さ路に比べて長いことから、新気のＥＧＲガスへの混入は生じにくい。

したがって、本実施形態によれば、ＥＧＲガスに新気が混入することを抑制することができ、ＥＧＲガスの還流量を確保しやすくできる。
（２）第２導出部２６Ｂを通じて吸気通路からＥＧＲ装置２０に逆流した新気は、第２接続部４１に沿って第１方向に流れやすい。本実施形態では、第１拡張室６０は、第２接続部４１から該第２接続部４１が延びる第１方向とは異なる第２方向に拡張されている。そのため、第２導出部２６Ｂから第２接続部４１に流れて第１拡張室６０に拡散した新気は、該第１拡張室６０に滞留しやすくなる。そのため、ＥＧＲガスに新気が混入することを一層抑制できる。なお、第２拡張室６５についても同様の構成を備えていることから、上記と同様の作用及び効果を得ることができる。

（３）本実施形態では、第１拡張室６０と第２分流路４０との間を仕切る第１隔壁７０を有し、第１隔壁７０は、第２分流路４０における導入部２５に近い側の上流部から第２導出部２６Ｂに近い側の下流部にかけて湾曲した形状に形成されている。そして、第１隔壁７０によって導入部２５から流動するＥＧＲガスの流れを第２導出部２６Ｂへ向けて案内している。これにより、第１拡張室６０を設けることに起因して導入部２５から第２導出部２６ＢへＥＧＲガスが流れにくくなることを抑制できる。したがって、第１拡張室６０を第２接続部４１から外側に設けた構成において、第２導出部２６ＢへのＥＧＲガスの分配性の低下を抑制できる。なお、第２拡張室６５と第３分流路４５との間を仕切る第２隔壁７５も同様の構成を有することから、同様に第３導出部２６ＣへのＥＧＲガスの分配性の低下を抑制できる。

（４）第１拡張室６０に逆流した新気が滞留した場合、該新気に含まれる水分が第１拡張室６０の壁面に付着して水滴が発生する。本実施形態では、第１拡張室６０には、第２接続部４１との接続部分に近づくほど、すなわち第２導出部２６Ｂ側ほど鉛直方向の下方に位置するように傾斜した底壁６０Ａを設けている。

そのため、図５に実線の矢印で示すように、第１拡張室６０の壁面に付着した水滴を第２接続部４１、牽いては第２導出部２６Ｂへ向けて排出し易くできる。したがって、第１拡張室６０内に水が滞留することを抑制できる。なお、第２拡張室６５についても同様の構成を備えていることから、上記と同様の作用及び効果を得ることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、第１拡張室６０及び第２拡張室６５を設けたが、いずれか一方を省略してもよい。また、流路部３０が、第１分流路３５及び第４分流路５０の少なくとも一方の第１接続部３６から外側に拡張された拡張室を備えるものであってもよい。

・上記実施形態では、第１拡張室６０及び第２拡張室６５において、第２接続部４１との接続部分に近づくほど鉛直方向の下方に位置するように傾斜した底壁６０Ａを設けたが、こうした構成は適宜変更が可能である。例えば、底壁６０Ａを水平方向に沿って配置してもよいし底壁６０Ａを上記接続部分から離間するほど鉛直方向下方に位置するように傾斜させてもよい。

・上記実施形態では、第１隔壁７０及び第２隔壁７５を湾曲形状にして、導入部２５から流動するＥＧＲガスの流れを第２導出部２６Ｂ及び第３導出部２６Ｃへ向けて案内するようにした。こうした構成に変えて、第１隔壁７０及び第２隔壁７５のいずれか一方を湾曲させない形状としてもよい。

・上記実施形態では、流路部３０として、分配室３２、各分流路３３、第１拡張室６０、及び第２拡張室６５を備える構成を例示したが、流路部の構成はこれに限らない。例えば、図６に示す構成を採用してもよい。

図６に示すように、流路部８０は、導入部２５と各導出部２６との間でガスが流動する本体流路８１を有している。本体流路８１は、第１導出部２６Ａ及び第２導出部２６Ｂを第１方向（図６の左右方向）に延びて直線状に繋いでいる第１接続部８２を有している。また、本体流路８１は、第１接続部８２の中央位置から該第１接続部８２に対して直交する第２方向（図６の上下方向）に延びる第１共用部８３と、第１共用部８３と導入部２５とを繋ぐ第１連通部８４とを有している。また、本体流路８１は、第３導出部２６Ｃ及び第４導出部２６Ｄを第１方向に延びて直線状に繋いでいる第２接続部８５を有している。また、本体流路８１は、第２接続部８５の中央位置から該第２接続部８５に対して直交する第２方向に延びる第２共用部８６と、第２共用部８６と導入部２５とを繋ぐ第２連通部８７とを有している。こうした構成では、導入部２５から第１導出部２６ＡへＥＧＲガスが流れるときの流路と、導入部２５から第２導出部２６ＢへＥＧＲガスが流れるときの流路との一部が共通化されている。また、導入部２５から第３導出部２６ＣへＥＧＲガスが流れるときの流路と、導入部２５から第４導出部２６ＤへＥＧＲガスが流れるときの流路との一部が共通化されている。

流路部８０は、第１接続部８２から外側に拡張された第３拡張室９０と、第２接続部８５から外側に拡張された第４拡張室９５とを有している。第３拡張室９０は、第１接続部８２から第１方向とは異なる第２方向に拡張されている。すなわち、第３拡張室９０は、第１接続部８２から第１連通部８４側（図６の上側）に拡張されている。第４拡張室９５は、第２接続部８５から第１方向とは異なる第２方向に拡張されている。すなわち、第４拡張室９５は、第２接続部８５から第２連通部８７側（図６の上側）に拡張されている。第３拡張室９０及び第４拡張室９５の構成は、上記第１拡張室６０及び第２拡張室６５の構成と同様である。

なお、図７に示すように、第３拡張室９０を、第１接続部８２の中央位置から第２方向に沿って外側（図７の下側）に拡張して設けることも可能である。また、第４拡張室９５を、第２接続部８５の中央位置から第２方向に沿って外側（図７の下側）に拡張して設けることも可能である。

これら図６及び図７の構成であっても、上記（１）～（４）に記載した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることはできる。
・上記実施形態において、拡張室を接続部から第１方向と同じ方向に拡張して設けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、ＥＧＲ装置２０に４つの導出部２６を設けた構成を例示したが、導出部２６の数は、２つ以上であれば他の数を採用してもよい。
・ＥＧＲ装置２０をインテークマニホールド１０と一体化して設けた構成を例示したが、ＥＧＲ装置２０の構成はこれに限らない。例えば、ＥＧＲ装置２０をインテークマニホールド１０と別々に構成してもよい。また、ＥＧＲ装置２０をインテークマニホールド１０に組付けずに他の吸気装置における分岐通路部に組付けるようにしてもよい。

１０…インテークマニホールド
１１…サージタンク
１１Ａ…第１フランジ部
１２…分岐通路部
１２Ａ…第１分岐通路部
１２Ｂ…第２分岐通路部
１２Ｃ…第３分岐通路部
１２Ｄ…第４分岐通路部
１３…第２フランジ部
２０…ＥＧＲ装置
２１…第１分割体
２２…第２分割体
２５…導入部
２６…導出部
２６Ａ…第１導出部
２６Ｂ…第２導出部
２６Ｃ…第３導出部
２６Ｄ…第４導出部
３０…流路部
３１…本体流路
３２…分配室
３３…分流路
３５…第１分流路
３６…第１接続部
３７…第１湾曲部
３８…連結部
４０…第２分流路
４１…第２接続部
４２…第２湾曲部
４５…第３分流路
５０…第４分流路
６０…第１拡張室
６０Ａ…底壁
６０Ｂ…周壁
６０Ｃ…上壁
６５…第２拡張室
７０…第１隔壁
７５…第２隔壁
８０…流路部
８１…本体流路
８２…第１接続部
８３…第１共用部
８４…第１連通部
８５…第２接続部
８６…第２共用部
８７…第２連通部
９０…第３拡張室
９５…第４拡張室

Claims

内燃機関から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路に設けられた複数の分岐通路部へ還流させるためのＥＧＲ装置であって、
前記ＥＧＲガスが導入される導入部と、
前記複数の分岐通路部のうち異なる分岐通路部に連通していて前記導入部から導入された前記ＥＧＲガスを前記分岐通路部に導出する第１導出部及び第２導出部と、
前記導入部と前記第１導出部及び前記第２導出部との間でガスが流動する流路部とを備え、
前記流路部は、前記導入部から前記第１導出部及び前記第２導出部までを繋ぐ本体流路と、該本体流路から外側に拡張された拡張室とを含み、
前記本体流路は、前記第２導出部が接続されているとともに第１方向に延びる接続部を有し、
前記拡張室は、前記接続部から前記第１方向とは異なる方向に拡張されており、
前記拡張室と前記本体流路との間を仕切る隔壁を有し、
前記隔壁は、前記本体流路における前記導入部に近い側の上流部から前記第２導出部に近い側の下流部にかけて湾曲した形状に形成されており、前記導入部から流動する前記ＥＧＲガスの流れを前記第２導出部へ向けて案内するＥＧＲ装置。
前記拡張室は、前記接続部との接続部分に近づくほど鉛直方向の下方に位置するように傾斜した底壁を有する
請求項１に記載のＥＧＲ装置。