JPH01346A - エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気系に還流さ
せて燃焼ガスの温度を低下させ、これにより排気ガス中
の窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するようにした排
気ガス還流装置に関する。

（従来技術） 現在のエンジンには、排気浄化のため、排気ガスの一部
を吸気系に還流する排気ガス還流装置（以下ｒＥＧＲ装
置」と呼ぶ）が設けられるのが普通であり、排気ガスの
一部がエンジンの負荷状態に応じて開閉制御されるＥＧ
Ｒ弁を通じて吸気系に還流されるようになっているが、
このＥＧＲ装置のための配管を設けるために吸気系まわ
りの構成が＋ｙｔになるという問題があった。

また従来、エンジンの各気筒と気筒別の吸気通路の上流
側開口端との間で伝播される圧力波を利用し、低回転域
と高回転域とでそれぞれ上記圧力波による吸気の動的効
果（吸気慣性効果）により充填効率を高めるようにした
吸気装置が知られている。

例えば、本出願人の出願になる特願昭６１−１５３７７
８号明細書には、サージタンクと各気筒とが、互いに独
立した吸気通路で接続された吸気装置において、各独立
吸気通路の途中から分岐して各独立吸気通路相互間を連
通ずる連通路と、この連通路をエンジンの運転状態に応
じて開閉する開閉弁とを設けることにより、エンジンの
低回転載および高回転域の双方で優れた吸気慣性効果が
得られる可変吸気慣性効果システム（ＶＩＣ３）が記載
されている。すなわち、低回転域では、上記開閉弁が閉
じられることによって、各独立吸気通路相互間の連通が
遮断され、吸気工程で生じる負圧波およびサージタンク
で反射される反射波が吸気ポートからサージタンクに至
る比較的長い通路を通って伝播することにより、エンジ
ンの低回転域においてこのような圧力波の振動周期が吸
気弁の開閉周期と同期し、吸気慣性効果によって吸気充
填効率が高められる。一方、エンジンの高回転域では、
上記開閉弁が開かれることによって各独立吸気通路相互
間が上記連通路を介して連通し、吸気工程で生じる負圧
波は上記連通路で反射される。すなわち、上記負圧波お
よびその反射波の伝播に供される通路の長さが短くなる
ことにより、高回転域での吸気慣性効果が高められる。

また上記連通路が介在することによって、各気筒に対し
てそれぞれ他の気筒から上記連通路を介して伝播される
圧力波も有効に作用することになる。ところで、このよ
うな可変吸気４ｎ性効果制御システムでは、上記連通路
を開閉する開閉弁が、負圧で作、動するダイヤフラム式
のアクチュエータにより開閉作動されるようになってい
るとともに、エンジン高回転時に上記アクチュエータに
対し負圧を供給するために、低回転時における吸気通路
内の負圧を貯えておくためのバキュームチャンバが必要
になる。そこで、湾曲した吸気通路の上流側にサージタ
ンクを形成するとともに、上記吸気通路湾曲部に、上記
サージタンクに仕切壁を介して隣接する容積部を形成し
、この容積部をバキュームチャンバとして使用するよう
にしている。

しかしながら、バキュームチャンバをサージタンクに隣
接して設けた場合、エンジンの低負荷運転域においては
、サージタンク内の圧力も負圧になっているから、隣接
するバキュームチャンバ内の負圧と釣合って仕切壁に対
しさしたる応力は加わらないものの、エンジンの高負荷
運転域においては、スロットルバルブが大きく開かれて
サージタンク内の圧力が大気圧に近くなるから、仕切壁
゛　　　　が負圧のバキュームチャンバ側に引かれ、こ
の仕切壁の耐久性を劣化させるのみでなく、仕切壁が吸
気脈動に伴って振動して振動音を発生するという問題が
あった。

また、バキュームチャンバを吸気通路の湾曲部に形成し
た場合、バキュームチャンバの容積を大きくとることが
できないから、バキュームチャンバ内の負圧を必要とす
る状態（高回転域）が連続して発生する場合には、バキ
ュームチャンバ内の負圧が不足して開閉弁を全開するこ
とが不可能になり、可変吸気慣性効果システムの機能を
十分に発揮することができなくなるという問題もあった
。

（発明の目的） そこで本発明は、排気ガス還流装置の動作域がエンジン
の中回転、中負荷域までであって、高温の排気ガスを流
す排気ガス還流通路が、高回転、高負荷域ではＥＧＲ弁
によって遮断されるということに着目して、上述した種
々の問題点を一挙に解決することができるエンジンの排
気ガス還流装置を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明によるエンジンの排気ガス還流装置は、サージタ
ンクに隣接して吸気通路の湾曲部に形成した容積部とサ
ージタンクとの間の仕切壁に排気ガス還流通路を形成し
たことを特徴とする。

（発明の効果） 本発明によれば、排気ガス還流通路をサージタンクと容
積部との間の仕切壁に設けたことによって、吸気系まわ
りの構成を単純化することができるのみでなく、仕切壁
の剛性を高めることができるから、吸気脈動に伴う振動
を低減することができる。

さらに、エンジンの高回転、高負荷運転域ではＥＧＲ装
置の動作が停止されるため、高温の排気ガスが排気ガス
還流通路内を流れなくなるから、容積部の温度が下降し
、空気が収縮して負圧が高まる。したがって可変吸気慣
性効果システムを作動するための十分な負圧を確保する
ことができる。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図〜第６図は本発明を４気筒エンジンに適用した場
合の実施例を示し、エンジン本体ｌの側面１ａには、各
気筒（図示は省略）にそれぞれ独立して開口する吸気ポ
ート２が開口し、これら吸気ポート２には、気筒別に互
いに独立した４つの第１吸気通路３を構成する下部吸気
マニホールド４が接続され、さらに第１吸気通路３の上
流側に、互いに独立した４つの第２吸気通路５を構成す
る上部吸気マニホールド６が接続されている。第１吸気
通路３は、エンジン本体１から側方に延び、途中で上方
に湾曲してＬ字型に構成され、この第１吸気通路３の上
流側に接続されて上方へ延びる第２吸気通路５は、エン
ジン本体１側に向って湾曲し、気筒列方向（クランクシ
ャフト方向）と平行に延びるサージタンク７に連通して
いる。このような構成によって、第１および第２吸気通
路３．５は、エンジンの低回転域で吸気慣性効果が得ら
れるように、十分な長さが確保されている。

サージタンク７には、２連式のスロットルボディ８が接
続され、このスロットルボディ８には、その内部の隔壁
８ａによってプライマリ通路９とセカンダリ１Ｊｌｌ路
１０とが画成され、各通路９．１０内にはそれぞれスロ
ットル弁１１．１２がそれぞれ配設されている。そして
エンジン低負荷時にはプライマリ側のスロットル弁１１
のみが開き、エンジン負荷が所定値以上になるとセカン
ダリ側のスロットル弁１２も開くように制御される。ま
た、第１吸気通路３の下流端近傍には、燃料噴射弁１３
が配設されている。

上部吸気マニホールド６には、サージタンク７および各
第２吸気通路５とともに、第２吸気通路５の湾曲部に、
仕切壁１４を介してサージタンク７に隣接する容積部１
５が一体に形成されている。

この容積部１５は、第２吸気通路５とサージタンクとの
間および各第２吸気通路５間のデッドスペースを利用し
て形成されるものであり、サージタンク７．と平行に延
び、かつ、上部吸気マニホールド６の下面に開口してい
る。また、下部吸気マニホールド４には、各第１吸気通
路３とともに、上記容積部１５に対応した上面の凹部１
６と、各第１吸気通路３から分岐して凹部１６に開口す
るポート部分１７とが一体に形成されている。このよう
に構成された上部吸気マニホールド６と下部吸気マニホ
ールド４とは、ガスゲットを兼ねる仕切板１８を介して
結合されており、この仕切板１８の上記凹部１６に対応
する部分は上方に膨出し、この仕切板１８の膨出部分と
凹部１６との間に、サージタンク７と平行に延びて各ポ
ート部分１７を連結する連結路１９が形成されている。

そして各ポート部分１７と連通路１９とによって、第１
吸気通路３をその上流端において相互に連通ずる連通部
２０が構成されている。

仕切板１８の上方の容積部１５は、サージタンク７内の
吸気負圧を貯えておくバキュームチャンバとして利用さ
れるようになっており、第３図および第４図を参照すれ
ば明らかなようた、容積部１５は配管２１を介してサー
ジタンク７に接続され、この配管２１の途中に、容積部
１５からサージタンク７へ向けての負圧の流れを阻止す
るチエツクバルブ２２が接続されている。これにより、
エンジンの運転に伴って生じるサージタンク７内の負圧
が、バキュームチャンバとしての容積部１５内に貯えら
れるようになっている。

一方、下部吸気マニホールド４の上端に形成された連通
部２０の各ポート部分１７には、開閉弁２３がそれぞれ
配設されている。これら開閉弁２３は連通路１９と平行
に延びる共通の回転軸２４に固定されている。開閉弁２
３は、下部喚気マニホールド４の側部に固定された負圧
作動式のアクチュエータ２５によって開閉駆動されるよ
うになっており、回転軸２４と７クチユエータ２５のロ
ンド２６とが、リンク２７を介して連結されている（第
１図および第２図参照）、アクチュエータ２５の負圧室
は、配管２８を介してバキュームチャンバとしての容積
部１５に接続されるとともに、この配管２８の途中に、
車体側に取付けられた電磁切換弁（三方弁）２９が接続
されている。この配管２８は、上部吸気マニホールド６
にサージタンク７と容積部１５とを接続する配管２１が
設けられている側部とは反対側の側部において容積部１
５に接続されている。そして、エンジン回転数信号を受
けるコントロールユニット３０から電磁切換弁２９に出
力される制御信号により、アクチュエータ２５に大気圧
またはバキュームチャンバ内の負圧が選択的に導入され
て、開閉弁２３が開閉制御されるようになっている。

このように構成すると、エンジン回転数が設定値未満の
低回転域では、アクチュエータ２５に大気圧が導入され
ていることによって開閉弁２３が閉じられ、連通部２０
による各第１吸気通路３相互間の連通が遮断され、吸気
工程で生じる負圧波が第１吸気通路３および第２吸気通
路５を通ってサージタンク７まで伝播してここで反射さ
れる。

すなわち、上記負圧波およびその反射波が比較的長い通
路を通じて伝播することにより、エンジンの低回転域に
おいてこのような圧力波の振動周期が吸気弁の開閉周期
と同期し、吸気慣性効果によって吸気充填効率が高めら
れる。

一方、エンジン回転数が設定値以上の高回転域では、ア
クチュエータ２５に、バキュームチャンバとしての空間
１５内の負圧が専大されることによって開閉弁２３が開
かれ、各第１吸気通路３相互間が連通部２０を介して連
通し、吸気工程で生じる負圧波は上記連通部２０で反射
される。すなわち、上記負圧波およびその反射波の伝播
に供される通路の長さが短いことにより、高回転域での
吸気慣性効果が高められる。またこのように各第１吸気
通路３相互間が連通部２０を介して連通ずることにより
、各気筒に対してそれぞれ他の気筒から連通部２０を介
して伝播される圧力波も有効に作用するようになる。

上述のように、バキュームチャンバとしての容積部１５
とサージタンク７とは仕切壁１４を介して隣接している
が、本発明の特徴は、この仕切壁１４に排気ガス還流通
路（以下ｒＥＧＲ通路」と呼ぶ）３１を形成したことで
ある。すなわち、本実施例においては、仕切壁１４を比
較的厚く形成し、また上部吸気マニホールド６の一側に
ＥＧＲ弁取付用フランジ３２を形成し、このフランジ３
２のＥＧＲ弁取付面３２ａからＥＧＲｉｌｌ路３１を仕
路壁１４に沿ってサージタンク７と平行に形成したもの
である。なお、仕切壁１４は本実施例のように全体を厚
く形成せずに、ＥＧＲ通路３１の周囲のみにボス部を形
成してもよい、このＥＧＲ通路３１は第３図および第４
図から明らかなように、上部吸気マニホールド６の幅の
２／３程度の長さに亘って形成されており、その途中で
仕切壁１４に形成した孔３３によってサージタンク７内
に連通している。さらに、上記フランジ３２内には短い
排気ガス供給用通路３４が一体に形成されており、この
通路３４の一端は、フランジ３２のＥＧＲ弁取付面３２
ａに、ＥＧＲ通路３１の開口に隣接して開口している。

排気ガス供給用通路３４は、第４図から明らかなように
下方に湾曲してその他端が上部吸気マニホールド６の下
面に開口しており、ここに配管３５の一端が接続される
。配管３５の他端は排気系に接続される。上記フランジ
３２には負圧作動式ＥＧＲ弁３６が取付けられる。この
ＥＧＲ弁３６は、その内部に、ＥＧＲ通路３１と排気ガ
ス供給用通路３４とを連通ずる連通路とこの連通路の途
中に設けられた弁体３７とを備えており、吸気系から負
圧室３８に供給される負圧の強弱に応じて弁体３７が駆
動されて、排気ガス還流量を制御するようになっている
。すなわち、エンジンの中回転、中負荷域までは弁体３
７が開かれていることにより、エンジンの排気ガスの一
部がＥＧＲ通路３１を通ってサージタンク７内に還流さ
れ、エンジンの高負荷、高回転域では弁体３７が閉じら
れて、サージタンク７に対する排気ガスの還流が遮断さ
れるようになっている。

以上が本発明によるエンジンの排気ガス還流装置の一実
施例であるが、本実施例においては、サージタンク７と
バキュームチャンバとしての容積部１５との間の仕切壁
１４を比較的厚く形成し、この仕切壁１４の内部にＥＧ
Ｒ通路３１を形成しているから、仕切壁１４の剛性が高
くなり、吸気脈動に伴う振動を低減することができる。

また、仕切壁１４にＥＧＲ通路３１を設けたことにより
、ＥＧＲ装置の吸気系周囲の構成を単純化することがで
きる効果も得られる。さらに本実施例では下記のような
利点がある。すなわち、周知のように、ＥＧＲ装置の作
動領域は、エンジンの低回転、低負荷運転域から中回転
、中負荷運転域までであるから、高回転、高負荷運転域
でＥＧＲ装置の作動が停止すると、ＥＧＲ通路３１内に
高温の排気ガスが供給されなくなる。したがってＥＧＩ
？装置作動中にこのＥＧＲ通路３１内を流れる排気ガス
によって熱せられた容積部１５内の空気の温度は、ＥＧ
Ｒ装置の作動停止に伴って下降し、空気が収縮する。こ
の空気の収縮により、バキュームチャンバとしての容積
部１５内の負圧が高まるから、この容積部１５が前述の
ように第２吸気通路５間にまで拡大されていることと相
俟って、エンジンの高回転時に可変吸気慣性効果システ
ムの開閉弁２３を開方向に駆動するアクチュエータ２５
のための負圧を、十分に確保することができるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すもので第２図および第
３図のＩ−１線に沿った側面断面図、第２図は下部吸気
マニホールドの平面図、第３図〜第５図はそれぞれ上部
吸気マニホールドの平面図、正面図および側面図、第６
図は第３図のＶｔ−Ｖｔ線に沿った断面図である。 １−エンジン本体　　　　　２−吸気ボート３・・・第
１吸気通路 ４・−下部吸気マニホールド ５−第２吸気通路 ６−・・上部吸気マニホールド ７・・−サージタンク ８・・−フロ７）ルボディ　　　１４−仕切壁１５・・
−容積部　　　　　　　１７−・・ボート部分１８・−
・仕切板　　　　　　　１９一連通路２０−・一連通部 ２２−・・チエツクバルブ　　　２３−開閉弁２５・・
・アクチュエータ　　　２９・・・電磁切換弁３１−・
・８０８通路 ３２−・・ＥＧＲ弁取付用フランジ ３４・・−排気ガス供給用通路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 湾曲した吸気通路の上流にサージタンクを形成するとと
   もに、上記吸気通路の湾曲部に上記サージタンクに隣接
   する容積部を形成し、この容積部をバキュームチャンバ
   として使用するエンジンにおいて、 上記サージタンクと上記容積部とを仕切る仕切壁に排気
   ガス還流通路を形成したことを特徴とするエンジンの排
   気ガス還流装置。