JPH0942069A - 排気還流装置 - Google Patents

排気還流装置

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JPH0942069A
JPH0942069A JP7191325A JP19132595A JPH0942069A JP H0942069 A JPH0942069 A JP H0942069A JP 7191325 A JP7191325 A JP 7191325A JP 19132595 A JP19132595 A JP 19132595A JP H0942069 A JPH0942069 A JP H0942069A
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JP
Japan
Prior art keywords
egr
intake
exhaust gas
passage
egr supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP7191325A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiyuki Gokan
俊行 後閑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP7191325A priority Critical patent/JPH0942069A/ja
Publication of JPH0942069A publication Critical patent/JPH0942069A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用される吸気管の形状にかかわらず各気筒
間のEGR率のばらつきを抑制することができる排気還
流装置を提供する。 【解決手段】 吸気マニフォールド1の集合部3に、吸
気の流れを横切るように且つEGRバルブ6と一体的に
EGR供給用の分配向上パイプ5を配置すると共に、こ
の分配向上パイプ5の周面にその周方向に複数個、且つ
軸線方向に複数列EGR供給口7を穿設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用内燃機関
の排気還流装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】排出ガス対策のうち、NOX低減対策と
して種々検討されている技術の中で、排気還流(以下E
GRと呼ぶ)はNOX低減効果が大きく、エンジンの大
幅な改造を必要としないなど多くの利点を持ち、ディー
ゼルエンジンにも多く採用されている。
【0003】前記EGRシステムによるNOX低減は、
EGRガス量を適切に制御することによって目標を達成
するものであり、そのEGRガス量は吸入空気重量に対
するEGRガス重量の割合を意味するEGR率により表
現することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のEG
Rシステムでは、エンジンの回転数や負荷の条件で、あ
る気筒のEGR率が極端に高くなることに起因して、E
GR率の気筒間差が大きくなり、各気筒へのEGR(以
下EGR分配と呼ぶ)が悪化するという問題点があっ
た。
【0005】尚、実開昭59−159767号公報に
は、吸気マニフォールドの集合部内に排気還流通路の排
気吐出管部を突出させ、該排気吐出管部に吸気の流れに
対向して開口する排気吐出口を設け、吸気流れに対して
EGRガスを還流する際に混合を促進するようにした技
術が開示されている。
【0006】ところが、その一例である排気吐出口を単
に吸気の流れに対向して開口したものは、還流口(排気
吐出口)を淀み点として一見良いと思われるが、吸気圧
力は最大となるので排気圧力との差圧が重要になる。ま
た、上記のものの剥離点付近に突起をつけたものは、上
述の排気圧力との差圧が重要となり、更にはこの管の抗
力が著しく増大するのでたやすく吸気抵抗になるという
問題点がある。
【0007】加えて、これらのように排気吐出口が周方
向に単孔であると、その方向によっては効果が変化して
しまうことから、複雑な吸気管には到底適用できないと
いう問題点も包含している。
【0008】そこで、本発明の目的は、使用される吸気
管の形状にかかわらず各気筒間のEGR率のばらつきを
抑制することができる排気還流装置を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る排気還流装
置は、エンジンの吸気ポートに連通される分岐管の上流
に設けられた集合通路と、下流端が同集合通路に接続さ
れ上流端が大気開放される吸気通路と、一端が排気通路
にEGRバルブを介して連通され他端が閉塞され全体と
して管状に形成されると共に、上記集合通路内の上記吸
気通路の下流端接続部に対向して、且つその軸線方向が
上記吸気通路から流入する吸気の流れを横切るように配
置されたEGR供給部材と、同EGR供給部材の周面に
その周方向に複数個、且つ軸線方向に複数列穿設された
EGR供給口と、を備えたことを特徴とする。
【0010】前記EGR供給部材は、その軸線方向が、
吸気通路から流入する吸気の流動方向と略直交するよう
に配置されていると分配性の面で好適である。
【0011】前記EGR供給部材がEGRバルブのハウ
ジングと一体的に配置されていると組付性の面で好適で
ある。
【0012】前記EGR供給口は、各々の列が周方向に
おいて放射状に均等間隔となるように配置されている
と、分配性と組付性の面で好適である。
【0013】前記分岐管が、エンジンの複数の気筒に対
応して複数設けられると共に、EGR供給部材の軸線に
交わる平面で複数の領域に分割した際に各領域内に位置
する上記供給口総面積の比率が上記複数の分岐管に対し
て略均等となるように、EGR供給口が放射状に均等間
隔で配置されていると、分配性の面で好適である。
【0014】前記構成によれば、複数のEGR供給口か
らEGRガスを供給でき、新気との混合均一化が促進さ
れる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気還流装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1
に示すように、吸気マニフォールド1は、図示しない多
気筒エンジンの各吸気ポートに接続される複数本のブラ
ンチ部(分岐管部)2とこれらが集合された集合部3と
ここから一本に立ち上がって図示しない吸気ホースが接
続されるライザー部4とからなる。
【0016】そして、前記集合部3には、吸気の流れを
略直角に横切るようにして分配向上パイプ5が突出さ
れ、この分配向上パイプ5を通して図示しないEGR通
路よりEGRガスが供給されるようになっている。
【0017】前記分配向上パイプ5は、そのフランジ部
5aを介して、前記集合部3に対しEGRバルブ6のハ
ウジングと一体的にボルト等により共締めされている。
【0018】また、前記分配向上パイプ5は、図2に示
すように、集合部3の幅寸法Dが略43.4mmで高さ
Hが略65mmに対して、直径φが略24.5mmで長
さLが略66mmに設定されると共に、前端面が閉塞さ
れて周面に複数のEGR供給口7が開口形成される。
【0019】前記EGR供給口7は、図3に示すよう
に、例えば孔径がφ3.5とφ5とφ6との3種類の内
から適宜一つが選択されると共に、周方向に所定間隔離
間してφ3.5とφ5との場合は6個でφ6の場合は8
個形成される。
【0020】また、前記EGR供給口7は、分配向上パ
イプ5の長さ方向に4列(図中A−A,B−B,C−C
及びD−D断面箇所参照)形成され、そのうちφ3.5
とφ5の分配向上パイプ5は前後の2列が一組となって
計12個のEGR供給口7が周方向に均等に配置され
る。尚、φ6のEGR供給口7は1列毎周方向に均等に
配置される。また、φ3.5とφ5とφ6の全てのEG
R供給口7は新気の流れ中心に対し対称に配置される。
【0021】次に、このような分配向上パイプを用いた
排気還流装置の各試験結果を説明する。
【0022】図6に排気ガス試験の代表ポイントにおけ
る、各分配向上パイプ及びBASE(分配向上パイプを
用いない通常の排気還流通路)の各気筒のEGR率並び
に気筒間最大差を示す。
【0023】BASEに比し、全ての供試品(各分配向
上パイプを用いた排気還流装置)において、EGR分配
の改善が望める。その中でも、φ3.5とφ5について
は気筒間最大差の最悪値はBASEに対して著しく向上
していることが分かる。
【0024】そこで、BASEに対してNOXを合わせ
たときの、総EGR率、スモーク、燃料消費率及びPM
の比較を行なった。これを図7に示す。
【0025】燃料消費率についてはBASEと同等であ
る。若干ではあるが総EGR率、即ち、EGRガス量を
減少させることができることが分かる。また、スモーク
については、BASEに比し減少し、それに伴いPMの
排出量も減少している。PMについてはBASEに対し
て約16%向上しており、EGR分配改善による効果が
高い。
【0026】以上の結果から、分配向上パイプを用いる
ことによりEGR分配は改善され、排気ガス試験の代表
ポイントにおいて燃料消費率を悪化させることなく、総
EGR率、スモーク、PMはBASEに比し減少させる
ことが可能であると言える。
【0027】さて、図1より明らかなように、分配向上
パイプ5は吸気マニフォールド1の分岐部において、か
なりの容積を有しており、全負荷運転時には、これが吸
気抵抗になり性能に影響を及ぼすことが懸念される。
【0028】そこで、これを確かめるために、BASE
及びφ5の分配向上パイプ5を取り付けた際の全負荷性
能を図9に示す。
【0029】これより明らかなように、出力、トルク、
スモーク、燃料消費率のいずれにおいても、BASEと
同等、もしくはBASEに比し若干の性能向上が望める
ことが分かる。
【0030】このようにして、分配向上パイプ5は吸気
マニフォールド1の集合部3中心に突出し、単一ではな
く複数のEGR供給口7からEGRガスを供給すること
で新気との混合均一化促進をはかるので、EGR供給口
7から吸気ポートまでの距離に束縛されず、パイプ周り
は新気上流圧力より低くなるのでEGRガスとの圧力差
を大きくとれる。
【0031】また、その形状からEGR供給口7の配置
に対する自由度が高く、EGR供給口7の方向、面積を
適宜決定することができ、吸気マニフォールド1の気筒
列方向に対し積極的にEGRガスを供給できるので、使
用される吸気マニフォールド1の形状にかかわらず各気
筒間のEGR率のばらつきを抑制することができる。
【0032】ところで、図4に示すように、集合部3中
心に分配向上パイプ5が位置することにより吸気入口か
らみてパイプ裏にあたる領域(IV)は、特異点から進
行サイドの反対側から回り込む流れによって生じる剥離
によって淀み流れとなり、的確にEGRガスを吸気主流
に混流することができないため、EGR分配をコントロ
ールする上で不必要と思えるが、例えば縦型4気筒の内
の中間の2気筒がそばにある場合は、この領域でのEG
R供給口面積AIVをゼロにすることはできない。従っ
て、 AI≧AIV の関係が成り立つ。また、左右対称の吸気マニフォール
ド1にあっては、 AII=AIII でなければならない。今回の試験では、 AI=AII=AIII=AIV (226.4mm2 ≧AI〜AIV≧57.6mm2 ) においてEGR分配が改善されることを示した。
【0033】また、図5に示すように、新気は集合部3
でその流れが拡大することとなる。つまり、EGR供給
口7の領域Bと吸気入口直径Aは、 B+2ΔC≧A=39mm の関係にあるが、ΔCの領域は新気主流中心付近より乱
れの影響を受けやすく、EGRガスを的確に新気主流に
混流するためには、 A≧B でなければならない。今回の試験では、 24≧B≧21.5mm の領域においてEGR分配が改善されることを示した。
【0034】また、今回の試験におけるEGRバルブ6
の最大リフト時の有効通路面積は597mm2 であり、
分配向上パイプ5の通路面積は397mm2 である。
【0035】供試した分配向上パイプそれぞれのEGR
供給口総面積a1は、 906mm2 (8−φ6) 470mm2 (6−φ5) 230mm2 (6−φ3.5) EGRバルブ最大リフト時の有効通路面積とEGR供給
口総面積との面積比Ra1はそれぞれ、 1.52 (8−φ6) 0.787(6−φ5) 0.385(6−φ3.5) となる。
【0036】また、図4に示した各エリアにおける分配
向上パイプそれぞれのEGR供給口面積a2は、 226.4mm2 (8−φ6) 117.6mm2 (6−φ5) 57.6mm2 (6−φ3.5) で、EGRバルブ最大リフト時の有効通路面積とEGR
供給口面積との面積比Ra2はそれぞれ 0.379(8−φ6) 0.197(6−φ5) 0.096(6−φ3.5) となり、分配向上パイプ通路面積とEGR供給口面積と
の面積比Ra3はそれぞれ 0.570(8−φ6) 0.296(6−φ5) 0.145(6−φ3.5) である。従って、試験結果から面積比Ra1,Ra2,
Ra3がそれぞれ 1.52 ≦Ra1≦0.385 0.379≦Ra2≦0.096 0.570≦Ra3≦0.145 の領域についてはEGR分配が改善されることを示し
た。尚、EGR供給口単一面積の面積a3はそれぞれ 28.3mm2 (8−φ6) 19.6mm2 (6−φ5) 9.6mm2 (6−φ3.5) である。
【0037】以上、このような領域の中で、 I(II、III、IV)=117.6mm2 ,B=2
4mm a1=470mm2 ,a2=117.6mm2 ,a3=
19.6mm2 Ra1=0.787,Ra2=0.197,Ra3=
0.296 である6−φ5の分配向上パイプ5について、図6及び
図9に示すように、排気ガス試験の代表ポイントにおけ
るEGR率の気筒間最大差の平均値並びに最悪値をBA
SEに比し略6割低減できること、図7に示すように、
排気ガス試験の代表ポイントにおいて燃料消費率を悪化
させることなく、総EGR率、スモーク、PMを低減で
きること、さらに図8に示すように、全負荷性能におい
て、出力、トルク、スモーク、燃料消費率のいずれにお
いても、BASEと同等、もしくはBASEに比し若干
向上する結果を得た。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジンの吸気ポートに連通される分岐管の上流に設けら
れた集合通路と、下流端が同集合通路に接続され上流端
が大気開放される吸気通路と、一端が排気通路にEGR
バルブを介して連通され他端が閉塞され全体として管状
に形成されると共に、上記集合通路内の上記吸気通路の
下流端接続部に対向して、且つその軸線方向が上記吸気
通路から流入する吸気の流れを横切るように配置された
EGR供給部材と、同EGR供給部材の周面にその周方
向に複数個、且つ軸線方向に複数列穿設されたEGR供
給口と、を備えたので、使用される吸気管の形状にかか
わらず各気筒間のEGR率のばらつきを抑制することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す吸気マニフォールドの
側断面図である。
【図2】同じく分配向上パイプの構造図である。
【図3】同じく異なった種類の分配向上パイプの断面図
である。
【図4】同じく吸気マニフォールドの吸気流れモデルで
ある。
【図5】図4の分岐部拡大吸気流れモデルである。
【図6】モードに対するEGR率並びに気筒間最大差の
比較説明図である。
【図7】モードに対するNOX合わせの各性能の比較説
明図である。
【図8】全負荷性能曲線における各性能の比較説明図で
ある。
【図9】Ra1からみたEGR気筒間最大差の平均の比
較説明図である。
【符号の説明】
1 吸気マニフォールド 2 ブランチ部 3 集合部 4 ライザー部 5 分配向上パイプ 6 EGRバルブ 7 EGR供給口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの吸気ポートに連通される分岐
    管の上流に設けられた集合通路、 下流端が同集合通路に接続され上流端が大気開放される
    吸気通路、 一端が排気通路にEGRバルブを介して連通され他端が
    閉塞され全体として管状に形成されると共に、上記集合
    通路内の上記吸気通路の下流端接続部に対向して、且つ
    その軸線方向が上記吸気通路から流入する吸気の流れを
    横切るように配置されたEGR供給部材、 同EGR供給部材の周面にその周方向に複数個、且つ軸
    線方向に複数列穿設されたEGR供給口、 を備えたことを特徴とする排気還流装置。
  2. 【請求項2】 EGR供給部材は、その軸線方向が、吸
    気通路から流入する吸気の流動方向と略直交するように
    配置されている請求項1に記載の排気還流装置。
  3. 【請求項3】 EGR供給部材がEGRバルブのハウジ
    ングと一体的に配置されている請求項1に記載の排気還
    流装置。
  4. 【請求項4】 EGR供給口は、各々の列が周方向にお
    いて放射状に均等間隔となるように配置されている請求
    項1に記載の排気還流装置。
  5. 【請求項5】 分岐管が、エンジンの複数の気筒に対応
    して複数設けられると共に、EGR供給部材の軸線に交
    わる平面で複数の領域に分割した際に各領域内に位置す
    る上記供給口総面積の比率が上記複数の分岐管に対して
    略均等となるように、EGR供給口が放射状に均等間隔
    で配置されている請求項1に記載の排気還流装置。
JP7191325A 1995-07-27 1995-07-27 排気還流装置 Pending JPH0942069A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011522989A (ja) * 2008-06-12 2011-08-04 パーキンズ エンジンズ カンパニー リミテッド 排気ガス混合システム
JP2014514489A (ja) * 2011-03-31 2014-06-19 ヴァレオ システム テルミク 再循環排気ガスの注入装置、分配ボックスおよび前記デバイスを備える供給モジュール

Cited By (3)

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US8881712B2 (en) 2008-06-12 2014-11-11 Perkins Engines Company Limited Exhaust gas mixing system
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Effective date: 20001114