JPH11210564A - エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents
エンジンの排気ガス還流装置Info
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- JPH11210564A JPH11210564A JP10012430A JP1243098A JPH11210564A JP H11210564 A JPH11210564 A JP H11210564A JP 10012430 A JP10012430 A JP 10012430A JP 1243098 A JP1243098 A JP 1243098A JP H11210564 A JPH11210564 A JP H11210564A
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- intake pipe
- egr
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Landscapes
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Abstract
スロットルバルブへのデポジット形成を防止する。 【解決手段】 排気系から外部還流路31を介しEGR
ガスを吸気系のスロットルバルブ27後方かつコレクタ
24上流の吸気管23に導入するエンジン20の排気ガ
ス還流装置において、外部還流路31の吸気管23への
EGRガス導入口34を、吸気管23断面の円周接線上
の一方向から配設した。これにより、EGR率のバラツ
キ低減とデポジット形成防止を両立することができる。
Description
環により、燃費改善あるいは排気性能向上を図るエンジ
ンの排気ガス還流装置(EGR装置)に関する。
高出力を要求されない通常の運転時に、燃費改善による
CO2の排出量低減、あるいは燃焼温度低下によるNO
xの排出量低減を狙って、排気ガスの一部を吸気系に戻
す排気ガス還流装置(EGR装置)が種々提案されてい
る。
ば、図30の例(実開平3−114563号公報)、図
31の例(実開平3−114564号公報)、図32の
例(特開平8−218949号公報)等が知られてい
る。
EGRガスを、吸気管2回りに設けたガス案内溝3を介
し、水平方向に対向する2ヶ所の開口部4から吸気管2
内に導入して新気とEGRガスを混合しており、また、
図31のものでは、吸気管5外周にEGRガスが導入さ
れる環状路6を形成し、吸気管5壁面と環状路6とを連
結する複数の孔7を介してEGRガスを吸気管5内へ導
入することにより、新気とEGRガスを混合している。
これらは、いずれも各気筒間のEGR率のバラツキの低
減を目的としたものである。
第1のサージタンク11の下流に第2のサージタンク1
2を設け、その第2のサージタンク12にEGRガス導
入部13を配している。このようにスロットルバルブ1
4から離れた位置の第2のサージタンク13にEGRガ
スを導入することにより、排気ガスの劣化成分(デポジ
ット)がスロットルバルブ14に付着するのを防いでい
る。
従来の排気ガス還流装置にあっては、吸気管へのEGR
ガス導入部が最適な位置、方向にあるとは言えなかっ
た。
る開口部4からEGRガスを導入するだけ、あるいは図
31のように吸気管5壁面に設けた孔7からEGRガス
を導入するだけでは、EGRガスと新気の混合を良好に
行うことができなかった。また、図31のものでは、ス
ロットルバルブによる新気の流れ状態が、EGRガスと
新気の混合およびスロットルバルブへのデポジットの付
着に大きく影響していた。また、図32のように、第2
のサージタンク12にEGRガスを導入するものでは、
そのサージタンク12からEGRガスを各気筒へ均等に
分配するのが難しかった。
に、EGRガスと新気の混合が不十分となり、結果とし
て各気筒間のEGR率にバラツキが生じ、エンジンの安
定度の悪化、エミッションの増加、燃費の悪化の原因と
なっていた。また、図30、図31のものでは、スロッ
トルバルブにデポジットが形成され、スロットルバルブ
が固着したり、吸気量の制御精度が低下する心配もあっ
た。
されたもので、その目的は各気筒間のEGR率のバラツ
キを改善し、スロットルバルブへのデポジット形成を防
止する排気ガス還流装置を提供することにある。
につながる分岐管およびコレクタを備えた吸気管の上流
側にスロットルバルブを介装した吸気系を持ち、排気系
から外部還流路を介しEGRガスを吸気系のスロットル
バルブ後方かつコレクタ上流の吸気管に導入するエンジ
ンの排気ガス還流装置において、外部還流路の吸気管へ
のEGRガス導入口を、吸気管断面の円周接線上の一方
向から配設したことを特徴とするものである。
Rガス導入口をスロットルバルブの前傾自由端後方に配
設したことを特徴とするものである。
いて、EGRガス導入口を吸気管内の新気流れに直交す
る方向に対し所定角度だけ下流方向に傾けたことを特徴
とするものである。
て、EGRガス導入口を吸気管内へ突出させるガイドパ
イプを備えたことを特徴とするものである。
て、EGRガス導入口の形状を新気流れ方向に長い長円
形状に形成したことを特徴とするものである。
発明において、スロットルボディを含む吸気管がコレク
タに対してスロットルバルブ軸芯を含む面に沿って曲が
りを持っている場合、EGRガス導入口を曲がりの外側
から配し、その曲がり角度に応じてEGRガス導入口の
位置を補正するようにしたことを特徴とするものであ
る。
発明において、EGRガス導入口をスロットルバルブの
後傾自由端後方に配設した場合、スロットルバルブの後
傾自由端とEGRガス導入口の間の吸気管内壁に偏向リ
ブを備えたことを特徴とするものである。
周接線方向から導入されたEGRガスが新気に押され、
吸気管の内周下流方向の螺旋流れ(スパイラル流れ)が
形成される。これにより、内周面に沿って流れるEGR
ガスが徐々に管中心部へ拡散するので混合が促進され、
大量のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率のバラツ
キを低減でき、燃費および排気性能を改善できる。ま
た、円周接線方向からEGRガスを導入するので、スロ
ットルバルブ下流の管中心部に生じる逆流域にEGRガ
スが直接進入せず、スロットルバルブへのデポジット形
成を防止できる。
発生するが、スロットルバルブの両自由端を通過した新
気主流の領域はスロットルバルブ前傾自由端後方で大き
く成長し、第2の発明によると、この前傾自由端後方に
EGRガス導入口を備えたことによりEGRガスが逆流
域と干渉しにくくなり、より上流側にEGRガス導入口
を配設することができる。これにより、分岐管までのE
GRガスの滞留時間(距離)が長くなるとともに、新気
主流の巻き込みにより吸気管内周の螺旋流れも強化さ
れ、新気とEGRガスの混合がより促進される。したが
って、大量のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率の
バラツキを十分に低減でき、また、新気主流域の大きな
領域へEGRガスを導入するので逆流域へのEGRガス
進入を防止でき、スロットルバルブへのデポジット形成
を十分に防止できる。
吸気管内の新気流れに直交する方向に対し所定角度だけ
下流方向に傾けたことにより、新気とEGRガスの衝突
によりEGRガス吹き出し速度が低下するのを抑えるこ
とができ、かつスパイラル流れを強めることができる。
したがって、新気とEGRガスの混合が促進され、大量
のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率のバラツキを
十分に低減できる。また、衝突により失速して吸気管中
心へ流れ込むEGRガスの量も少なくなるので、EGR
ガスの逆流域への進入がさらに防止され、スロットルバ
ルブへのデポジット形成を十分に防止できる。
吸気管内へ突出させるガイドパイプを備えたことによ
り、新気とEGRガスの衝突によりEGRガス吹き出し
速度が低下するのを防止できる。また、新気主流がガイ
ドパイプ方向に誘導されるので、さらにスパイラル流れ
を強めることができる。したがって、新気とEGRガス
の混合がより促進され、大量のEGR率のもとでも各気
筒間のEGR率のバラツキを十分に低減できる。また、
衝突により吸気管中心へ流れ込むEGRガスの量も少な
くなるので、EGRガスが逆流域へ進入せず、スロット
ルバルブへのデポジット形成を十分に防止できる。
形状を長円形状に形成したことにより、吸気管内の主流
域が狭くなるスロットルバルブ近傍にEGRガス導入口
を配設できるので、分岐管入り口までのスパイラル流れ
が延長され、新気とEGRガスのミキシング時間を長く
できる。したがって、大量のEGR率のもとでも各気筒
間のEGR率のバラツキを十分に低減でき、また、スロ
ットルバルブへのデポジット形成を十分に防止できる。
曲がりの外側から配し、その曲がり角度に応じてEGR
ガス導入口の位置補正することにより、吸気管とコレク
タが曲がりを持っている場合でもスロットルバルブ近傍
にEGRガス導入口を配設できる。これにより、分岐管
入り口までのスパイラル流れが延長され、新気とEGR
ガスのミキシング時間が長くできる。したがって、大量
のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率のバラツキを
十分に低減でき、また、スロットルバルブへのデポジッ
ト形成を十分に防止できる。
主流を偏向させるとともに逆流域の形を変化させるの
で、EGRガスを逆流域に干渉させないで吸気管に導入
することができ、また、偏向リブで新気主流をEGRガ
ス吹き出し方向に誘導することでスパイラル流れが強化
されるので、新気とEGRガスのミキシングが促進し、
大量のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率のバラツ
キを十分に低減できる。また、スロットルバルブへのデ
ポジット形成を十分に防止できる。
に基づいて説明する。
である。
ンジン、21は吸気マニホールド、22は排気マニホー
ルドである。
吸気管23に続く所定容積のコレクタ24と、コレクタ
24からエンジン20の各気筒に接続する分岐管25か
ら構成され、吸気管23の上流側に接続されたスロット
ルボディ26(スロットルチャンバー)にはスロットル
バルブ27が介装される。
各気筒に接続する分岐管28と、分岐管28が集合する
排気管30から構成される。
の一部を吸気系に還流するためのEGR通路31(外部
還流路)が分岐形成され、EGR通路31は吸気系のス
ロットルバルブ27の後方かつコレクタ24の上流の吸
気管23に接続される。
GR通路31から吸気管23にEGRガスを導入するE
GRガス導入口34を、吸気管23断面の円周接線方向
より開口するよう配設した。EGRガス導入口34の配
設位置は吸気管23断面の円周接線方向であればどの位
置でも良い。
されたEGRガスの挙動について考察する。
で表した常用運転域及びEGR領域を示したものであ
り、常用運転域の中でEGRを利用する領域は、スロッ
トル全開に近い高負荷領域とアイドル付近の低負荷領域
を除いた領域となっている。
ットルバルブ27下流の流れを示したものであり、スロ
ットルバルブ27の開口部を通る主流(上主流、下主
流)に対して、スロットルバルブ27の背面には流れが
下流側から上流側に循環する逆流域が存在する。逆流域
の大きさは、図6に示すようにスロットル開度に依存し
ており、スロットル開度が大きくなるほど逆流域の大き
さは小さくなる。この逆流域にEGRガスを導入すると
新気との混合状態は良くなるがデポジット形成が強くな
り、逆に、逆流域外にEGRガスを導入するとデポジッ
ト形成は弱くなるが新気との混合状態が悪化する。図
7、図8はそれぞれ高負荷領域と低負荷領域における逆
流域の形態を示している。
するEGRガス導入位置Aの影響を図9〜図13に基づ
き説明する。
平導入した場合を示し、この場合、EGRガスはスロッ
トルバルブ27の両自由端側を通った新気主流に挟まれ
て拡散できず、最短時間で下流に流されてしまうため、
デポジット形成は防止できるものの、新気との混合状態
が悪化する。
逆流域内にEGRガスを水平導入した場合を示し、この
場合、逆流域によって上流に戻されたEGRガスがスロ
ットルバルブ27に直接当たってしまい、デポジット形
成が強くなる。
を水平導入した場合を示し、この場合、スロットル開度
によるエンジン負荷状態の変動の影響を受けやすく、E
GRガスと新気の混合状態、デポジット形成防止がとも
に安定しない可能性がある。
向よりEGRガスを導入した場合を示し、逆流域の影響
によるEGRガスと新気の混合状態及びデポジット形成
防止に関する性能は図9、図10の水平方向導入と同様
であり、図12の場合、流速によらずEGRガスは偏流
となり新気との混合状態が悪化する。また、図13の場
合、EGRガスの流速の大小により変化しやすく、具体
的には、流速が強い場合はEGRガスが新気主流を横断
して逆流域に達するのでデポジット形成が強くなり、流
速が弱い場合は偏流となって新気との混合状態が悪化す
る。
スと新気の混合促進とデポジット形成防止の両方を満足
する要件は次のようになる。
ットルバルブ27の両自由端側を通った主流に混ぜる。
である。
からEGRガスが導入されているときの吸気管23内の
スロットルバルブ27下流の流れを示し、吸気管23断
面の円周接線上の一方向より集中的に導入されたEGR
ガスは、スロットルバルブ27の両自由端27a、27
b側を通った新気主流に押されるとともに、吸気管23
の内周下流方向のスパイラル流れを発生させ、EGRガ
スと新気とのミキシングを行う。
なり、また、新気主流の領域である吸気管内周近傍にて
合流するため偏流要因がなくなり、下流へのスパイラル
流れにより外周から吸気管23中心に拡散が進行する。
されるので、スロットルバルブ27背面の逆流域にEG
Rガスが直接進入せず、スロットルバルブ27へのデポ
ジット形成が防止される。
り口までのEGRガスの移動距離(滞留時間)およびE
GR率の気筒分配バラツキ率を示したものであり、従来
の移動距離に対して、本実施形態ではスパイラル流れに
よりEGRガスの移動距離が格段に長くなり(L1→L
2に増大)、新気とEGRガスの混合が良好になり、E
GR率の気筒分配バラツキ率が十分に小さくなる。
する改善効果を説明する図であり、(a)は従来のEG
Rガスを吸気管23の中心方向に開口するEGR導入口
34から導入する管中心方向導入方式を示し、(b)は
本実施形態の吸気管23断面の円周接線方向に開口する
EGR導入口34から導入する円周接線方向導入方式を
示している。管中心方向導入方式に比べて円周接線方向
導入方式ではEGRガスが逆流域に直接進入しないの
で、図19に示すようにどのEGR導入円周位置おいて
もデポジット形成を十分に防止できる。
筒間のEGR率のバラツキを十分に低減でき、燃費及び
排気性能を改善することができる。また、デポジット形
成による吸気精度への影響を防止できる。
に開口させれば、EGRガス中の水分がエンジン停止後
に凝集し、EGR通路31中に溜まるのを防止すること
ができる。
る。
示し、EGRガス導入口34をスロットルバルブ27の
前傾自由端27b後方、すなわち主流域の最も大きい吸
気管23内下流に配設している。
にスロットルバルブ27に近い上流側に配設できるの
で、EGRガスの滞留時間が長くなるとともに新気主流
の巻き込みで吸気管23内周のスパイラル流れも強化さ
れる。
り促進され、大量のEGR率のもとでも各気筒間のEG
R率のバラツキを十分に低減できる。また、大きな新気
主流域にEGRガスを導入することで、EGRガスが新
気主流域を越えて逆流域へ進入するのを防止でき、スロ
ットルバルブ27にデポジットが形成されるのを十分防
止できる。
る。
示し、EGRガス導入口34を吸気管23内の新気流れ
に直交する方向に対し所定の角度θだけ下流方向に傾け
ている。これにより、新気とEGRガスが衝突してEG
Rガス吹き出し速度が低下するのを緩和でき、かつスパ
イラル流れを強めることができる。
進され、大量のEGR率のもとでも各気筒間のEGR率
のバラツキを十分に低減することができる。また、衝突
により吸気管23中心へ流れ込むEGRガスの量も少な
くなるので、EGRガスの逆流域への進入がさらに防止
され、スロットルバルブ27へのデポジット形成を十分
に防止できる。
る。
示し、EGRガス導入口34を吸気管23内へ突出させ
るガイドパイプ40を備えている。具体的には、吸気管
23に設けた穴にガイドパイプ40が嵌挿され、その先
端(EGRガス導入口34)が吸気管23の中心線付近
まで突き出されている。
気とEGRガスの衝突によるEGRガス吹き出し速度が
低下するのが防止され、しかも、ガイドパイプ40方向
に新気主流が誘導されるので、さらにスパイラル流れを
強めることができる。
り促進され、大量のEGR率のもとでも各気筒間のEG
R率のバラツキを十分に低減できる。また、新気とEG
Rガスの衝突によるEGRガスの吸気管中心への曲がり
も無くなるので、EGRガスが逆流域へ進入しなくな
り、スロットルバルブ27へのデポジット形成を十分に
防止できる。
る。
GRガス導入口34の形状を新気流れ方向に長い長円形
状に形成している。
く主流域が狭くなるスロットルバルブ27近傍にEGR
ガス導入口34を配設できるので、最上流側の分岐管2
5入口までのスパイラル流れが延長され、新気とEGR
ガスのミキシング時間を長くすることができる。
気筒間のEGR率のバラツキを十分に低減でき、また、
スロットルバルブ27へのデポジット形成を十分に防止
することができる。
る。
ロットルボディ26を含む吸気管23がコレクタ24に
対してスロットルバルブ27の軸芯を含む面に沿って曲
がりを持っている場合、曲がり内側で逆流域が大きく外
側で主流域が大きくなるので、EGRガス導入口34を
曲がりの外側から配設し、その曲がり角度に応じてEG
Rガス導入口34の位置補正している。
曲がりを有している場合でも、スロットルバルブ27近
傍にEGRガス導入口34を配設できるので、最上流側
の分岐管25入口までのスパイラル流れが延長され、新
気とEGRガスのミキシング時間が長くできる。
でも、各気筒間のEGR率のバラツキを十分に低減で
き、また、スロットルバルブ27へのデポジット形成を
十分に防止できる。
る。
示し、ガスパイプ40の下流側にガスパイプ40に沿っ
てEGRガス吹き出し方向に延びる偏向リブ63が吸気
管23内壁に鋳物で一体形成されている。
りEGRガス吹き出し方向に誘導されるので、スパイラ
ル流れが強化されて新気とEGRガスのミキシングが促
進され、大量のEGR率のもとでも各気筒間のバラツキ
を十分に低減できる。また、逆流域の形も変化し、EG
Rガス導入口34近傍で逆流域が小さくなるので、EG
Rガスを逆流域に干渉させないで吸気管23に導入する
ことができ、スロットルバルブ27へのデポジット形成
も防止できる。
GRガス導入口34は、新気主流が広く逆流域が遠くな
る前傾自由端27b後方に設けるほうが良いが、EGR
通路31のレイアウトの制約、あるいは、前傾自由端2
7b後方に設けるとEGRガス導入口34が鉛直上向き
に開口して水溜まりが発生してしまうなどの理由によ
り、EGRガス導入口34をスロットルバルブ27の後
傾自由端27a後方に設けざるを得ない場合に本実施形
態は有効で、本実施形態のように偏向リブ63を設ける
ことにより後傾自由端27a後方に設けた場合であって
も、EGR率の分配性能およびデポジット形成防止の両
面で前傾自由端27b側に設けた場合と同様の効果を得
ることができる。
る。
る。
特性図である。
る。
る。
す説明図である。
示す説明図である。
示す説明図である。
示す説明図である。
示す説明図である。
図である。
図である。
図で、(a)は管中心方向導入方式(b)は円周接線方
向導入方式を示す。
図である。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 各気筒につながる分岐管およびコレクタ
を備えた吸気管の上流側にスロットルバルブを介装した
吸気系を持ち、排気系から外部還流路を介しEGRガス
を吸気系のスロットルバルブ後方かつコレクタ上流の吸
気管に導入するエンジンの排気ガス還流装置において、 外部還流路の吸気管へのEGRガス導入口を、吸気管断
面の円周接線上の一方向から配設したことを特徴とする
エンジンの排気ガス還流装置。 - 【請求項2】 EGRガス導入口をスロットルバルブの
前傾自由端後方に配設したことを特徴とする請求項1に
記載のエンジンの排気ガス還流装置。 - 【請求項3】 EGRガス導入口を吸気管内の新気流れ
に直交する方向に対し所定角度だけ下流方向に傾けたこ
とを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排
気ガス還流装置。 - 【請求項4】 EGRガス導入口を吸気管内へ突出させ
るガイドパイプを備えたことを特徴とする請求項1から
3のいずれか一つに記載のエンジンの排気ガス還流装
置。 - 【請求項5】 EGRガス導入口の形状を新気流れ方向
に長い長円形状に形成したことを特徴とする請求項1か
ら4のいずれか一つに記載のエンジンの排気ガス還流装
置。 - 【請求項6】 スロットルボディを含む吸気管がコレク
タに対してスロットルバルブ軸芯を含む面に沿って曲が
りを持っている場合、EGRガス導入口を曲がりの外側
から配し、その曲がり角度に応じてEGRガス導入口の
位置を補正するようにしたことを特徴とする請求項1お
よび請求項3から5のいずれか一つに記載のエンジンの
排気ガス還流装置。 - 【請求項7】 EGRガス導入口をスロットルバルブの
後傾自由端後方に配設した場合、スロットルバルブの後
傾自由端とEGRガス導入口の間の吸気管内壁に偏向リ
ブを備えたことを特徴とする請求項1および請求項3か
ら5のいずれか一つに記載のエンジンの排気ガス還流装
置。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP01243098A JP3675150B2 (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | エンジンの排気ガス還流装置 |
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JPH11210564A true JPH11210564A (ja) | 1999-08-03 |
JP3675150B2 JP3675150B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=11805082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP01243098A Expired - Lifetime JP3675150B2 (ja) | 1997-05-30 | 1998-01-26 | エンジンの排気ガス還流装置 |
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