WO2019130760A1 - 多気筒エンジンの吸気構造 - Google Patents

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WO2019130760A1
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fresh air
air distribution
collection chamber
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正崇 内堀
慎 霜野
亜以 池谷
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ヤンマー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an intake structure of a multi-cylinder engine in which part of exhaust gas is recirculated as EGR gas to fresh air drawn into a plurality of cylinders.
  • Patent Document 1 As a conventional multi-cylinder engine, one provided with a mechanism for promoting diffusion of EGR gas in fresh air is known (see, for example, Patent Document 1).
  • an exhaust gas dispersion chamber into which the EGR gas is introduced is formed along the outer peripheral portion of the connection portion of the air introduction pipe for introducing air to the intake chamber.
  • the discharge port of the exhaust gas dispersion chamber is opened along the periphery of the air introduction pipe outlet of the intake chamber.
  • the intake chamber is formed as a space in an intake manifold attached to a cylinder head, and in the intake manifold, an exhaust gas dispersion chamber is formed around the connection portion of the air introduction pipe to the intake chamber. Because of the formation, the structure of the intake manifold becomes complicated, which causes a cost increase.
  • the main problem of the present invention is that, in a multi-cylinder engine performing EGR, while adopting a simple and rational configuration, mixed gas in which EGR gas is substantially homogeneously distributed is distributed to each intake port as fresh air Then, each cylinder is made to take in air to provide a technique for suppressing the deterioration of the exhaust emission caused by the variation of the EGR rate.
  • a first feature of the present invention is an intake structure of a multi-cylinder engine in which a portion of exhaust gas is recirculated as EGR gas to fresh air drawn into a plurality of cylinders, A fresh air distribution chamber in which a plurality of fresh air distribution ports leading to respective intake ports of the plurality of cylinders are opened; A gas collection chamber having an air inlet through which the air is introduced, an EGR gas inlet through which the EGR gas is introduced, and a first communication port communicating with the fresh air distribution chamber; The gas collection chamber has a communication region in which the first communication port opens, the air inlet port and the EGR gas inlet port, and the flow direction of the mixed gas of the air and the EGR gas.
  • the first mixing area is located upstream of the communication area, and the second mixing area is located downstream of the communication area along the flow direction of the mixed gas.
  • the first communication port to the fresh air distribution chamber in addition to the fresh air distribution chamber for distributing fresh air to the plurality of fresh air distribution ports, the first communication port to the fresh air distribution chamber And a gas collection chamber in which the air and the EGR gas are introduced. That is, in the gas collection chamber, mixed gas of air and EGR gas is generated by merging EGR gas with air, and the mixed gas is introduced into the fresh air distribution chamber from the first communication port, It is distributed to each fresh air distribution port as fresh air, and is taken into each cylinder from each intake port.
  • the gas collection chamber along the flow direction of the mixed gas, on the upstream side, there is provided a first mixing area in which the air inlet and the EGR gas inlet are open, and the downstream side of the first mixing area A communication area is provided in which the first communication port opens, and a second mixing area is provided downstream of the communication area.
  • the mixed gas immediately after being generated flows into the communication area.
  • the second mixing area located downstream of the gas collection chamber the mixed gas that has not flowed out from the first communication port and has passed through the communication area is turned back to form a flow toward the communication area again.
  • the communication area located in the middle part of the gas collection chamber a collision of the mixed gas reached from the first mixing area and the mixed gas reaching from the second mixing area occurs.
  • the mixing of the EGR gas with the air is promoted by the simple and rational configuration of turning back the flow of the mixed gas. Furthermore, in the communication region of the gas collection chamber, the mixing of EGR gas with air is further promoted by the simple and rational configuration of colliding the mixed gas.
  • a mixed gas of air and EGR gas sufficiently mixed exists in the communication region of the gas collection chamber. Then, the mixed gas sufficiently mixed can be introduced into the fresh air distribution chamber from the first communication port, distributed as fresh air to the respective intake ports, and can be taken into the respective cylinders.
  • mixed gas in which EGR gas is substantially homogeneously diffused is distributed as fresh air to each intake port and intake to each cylinder It is possible to provide a technology for suppressing the deterioration of the exhaust emission caused by the variation of the EGR rate.
  • the fresh air distribution chamber is a concave internal space formed on the side surface of the cylinder head
  • the gas collection chamber is an internal space of a collector attached to a side surface of the cylinder head in a state of covering an open portion of the fresh air distribution chamber; A point interposed between the side surface portion of the cylinder head and the mounting surface portion of the collector to separate the fresh air distribution chamber from the gas collection chamber, and a partition plate having the first communication port formed therein It is in.
  • the fresh air distribution chamber is formed as a concave internal space in the side surface portion of the cylinder head, the installation of the intake manifold separate from the cylinder head can be omitted. Also, simply by attaching a collector of a simple shape that does not need to have a complicated branch flow channel like the above intake manifold to the side surface of the cylinder head in a state covering the fresh air distribution chamber, It can be used as a collection room. Furthermore, the fresh air distribution chamber on the cylinder head side and the collector side are simply adopted by adopting a simple configuration in which a partition plate having a first communication port is interposed between the side surface portion of the cylinder head and the mounting surface portion of the collector.
  • the 1st communicating port can be made to communicate by the 1st communicating port, dividing suitably with the gas collection room of. And by adopting such a configuration, the size, shape, position, etc. of the first communication port formed in the partition plate can be easily changed, whereby air and EGR gas in the gas collection chamber can be changed.
  • the mixing state can be easily adjusted to a suitable one.
  • the fresh air distribution chamber is a concave internal space formed on a side surface of the cylinder head
  • the gas collection chamber is an internal space of a collector attached to a side surface of the cylinder head in a state of covering an open portion of the fresh air distribution chamber;
  • a plurality of bosses into which mounting bolts are inserted are provided at the mounting portion of the collector with respect to the side surface portion of the cylinder head,
  • An outer peripheral portion of the plurality of bosses is configured as a convex portion for promoting mixing formed on an inner wall surface of the gas collection chamber.
  • the convex portion for promoting mixing is formed on the inner wall surface of the gas collection chamber where the EGR gas joins the air and the mixed gas is generated.
  • the mixing of air and EGR gas in the mixed gas can be further promoted by the turbulent flow or the like generated by flowing along.
  • the gas collection chamber is an internal space of a collector attached in a state covering the open portion of the fresh air distribution chamber formed as a concave internal space in the side surface of the cylinder head, the collector for the side surface of the cylinder head
  • a plurality of bosses into which mounting bolts are inserted can be provided in the mounting portion, and the outer peripheral portion of the boss can be used as a convex portion for promoting mixing formed on the inner wall surface of the gas collection chamber.
  • a fourth characterizing feature of the present invention resides in that the second mixing area of the gas collection chamber is communicated with the fresh air distribution chamber, and a second communication port formed smaller in diameter than the first communication port is provided. is there.
  • the second communication port for connecting the second mixing area of the gas collection chamber and the fresh air distribution chamber since the second communication port for connecting the second mixing area of the gas collection chamber and the fresh air distribution chamber is provided, the second communication is performed between the second mixing area and the fresh air distribution chamber. Appropriate gas exchange will take place through the mouth. Therefore, in the gas collection chamber, it is possible to suppress the generation of deposits resulting from the stagnation of the EGR gas in the second mixing area where the flow of the mixed gas that has passed through the communication area from the first mixing area and reaches is returned. . Further, the size of the second communication port for communicating the second mixing area to the fresh air distribution chamber is smaller than the size of the first communication port for communicating the communication area to the fresh air distribution chamber. The mixed gas with insufficient mixing present in the second mixing area flows through the second communication port while the mixed gas with sufficient mixing promoted in the area is introduced into the fresh air distribution chamber from the first communication port. It is possible to suppress the flow into the distribution chamber.
  • the first mixed region is a region in which the mixed gas flows along a direction intersecting the central axis direction of the first communication port
  • the second mixing area is an area located behind the communication area along the flowing direction of the mixed gas in the first mixing area.
  • the mixed gas flows in the direction intersecting the central axis direction of the first communication port with respect to the communication region in which the first communication port opens from the first mixing region.
  • the flow direction of the mixed gas flowing from the first mixing area into the communication area is changed with respect to the second mixing area located behind the communication area along the flowing direction of the mixed gas. It is possible to allow the mixture to flow more smoothly and to further promote the mixing of air and EGR gas in the mixed gas.
  • the mixed gas flowing into the fresh air distribution chamber from the first communication port changes the flow direction in the communication region of the gas collection chamber and passes through the first communication port, so that the change in the flow direction Mixing can also be promoted at times.
  • the EGR gas introduced from the EGR gas introduction port flows along the flowing direction of the mixed gas, and the EGR gas flowing through
  • it is a point where it is an area where new air introduced from the air inlet is merged along a direction intersecting the flow direction of the mixed gas.
  • the EGR gas Air can be merged in the direction intersecting the flow direction. That is, the mixing of the air and the EGR gas is promoted because the air and the EGR gas merge in the direction in which they cross each other.
  • the air having a large flow rate as compared with the EGR gas flows into the gas collection chamber from the air inlet along the direction intersecting the flow direction of the EGR gas toward the communication region, the air that has flowed in Immediately after it joins the EGR gas, it collides with the inner wall of the gas collection chamber, and the turbulent flow generated by the collision can further promote the mixing of the air and the EGR gas.
  • FIG. 1 Perspective view of the cylinder head portion of a multi-cylinder engine Flat cross-sectional view of the cylinder head portion of a multi-cylinder engine Side view of intake structure of multi-cylinder engine An exploded perspective view of the intake structure of a multi-cylinder engine A perspective view showing the disassembled state of the collector and the partition plate The perspective view which shows the assembled state of a collector and a partition plate Side view of the open side of the collector
  • FIG. 1 the multi-cylinder engine (hereinafter sometimes referred to as “the present engine”) of the present embodiment has an engine main body 1 including four cylinders 10 arranged in series as shown in FIGS. 1 and 2. It is configured as an in-line four-cylinder diesel engine. Furthermore, the present engine is configured to perform EGR for recirculating a part of the exhaust gas E as EGR gas R to fresh air taken into each cylinder 10.
  • a cylinder head 2 is provided on the upper surface portion of the engine body 1.
  • the side surface 2a on one side of the cylinder head 2 extends along the arrangement direction of the plurality of cylinders 10 in plan view (hereinafter referred to as "cylinder arrangement direction") as mainly shown in FIG.
  • a fresh air distribution chamber 20, which is a concave internal space, is formed.
  • four fresh air distribution ports 25 communicating with the intake ports 12 of the four cylinders 10 are provided in the fresh air distribution chamber 20 in a state of being opened outward.
  • the fresh air distribution chamber 20 is formed as the internal space of the cylinder head 2, the installation of the intake manifold separate from the cylinder head 2 is omitted.
  • a collector 3 is attached to the side surface 2a of the cylinder head 2 on the side where the fresh air distribution chamber 20 is formed so as to cover the open portion of the fresh air distribution chamber 20.
  • a gas collection chamber 30 is formed inside the collector 3. That is, the collector 3 does not have a complicated branched flow passage inside as in the intake manifold, but has a simple shape in which the gas collection chamber 30 is formed as a concave space opened to the surface on the cylinder head 2 side. It is done.
  • exhaust outlets 27 communicating with the exhaust ports 14 of the plurality of cylinders 10 are formed on the other side surface 2 b of the cylinder head 2.
  • An exhaust manifold 8 is attached to the side surface 2 b of the cylinder head 2 on the side where the exhaust outlet 27 is formed in a state of being connected to the exhaust outlet 27.
  • An exhaust gas collection chamber 80 extending in the cylinder arrangement direction is formed inside the exhaust manifold 8.
  • the air A and the EGR gas R are introduced into the gas collection chamber 30 inside the collector 3 and merge, and the air A and the air A are mixed in the gas collection chamber 30.
  • a mixed gas M with the EGR gas R is generated.
  • the mixed gas M flows into the fresh air distribution chamber 20 inside the cylinder head 2, is distributed to the fresh air distribution ports 25 as fresh air, and is taken into the cylinders 10 through the intake ports 12.
  • exhaust gas E discharged from each cylinder 10 through each exhaust port 14 is introduced into an exhaust gas collecting chamber 80 inside the exhaust manifold 8 from each exhaust outlet 27.
  • Most of the exhaust gas E introduced into the exhaust gas collecting chamber 80 is sent from the exhaust gas discharge port 81 opened to the exhaust gas collecting chamber 80 to the exhaust gas processing unit (not shown) and appropriately detoxified. It is released to the atmosphere above.
  • a part of the exhaust gas E introduced into the exhaust gas collecting chamber 80 is taken out as an EGR gas R to the EGR gas pipeline 29 through the EGR gas takeout pipe portion 82 provided in the exhaust manifold 8.
  • the extracted EGR gas R is introduced into the gas collection chamber 30 inside the collector 3 through the EGR gas introduction pipe 5 and the EGR control valve 6 (see FIGS. 1 and 3).
  • the present engine employs a simple and rational air supply structure.
  • the mixed gas M in which the EGR gas R is substantially homogeneously diffused is distributed as fresh air to each intake port 12 and taken to each cylinder 10, and this is caused by the variation of the EGR rate Deterioration of the exhaust emission can be suppressed.
  • the details of the intake structure will be described below.
  • a partition plate 7 made of a steel plate is interposed between the side surface 2a of the cylinder head 2 on the side where the fresh air distribution chamber 20 is formed and the mounting surface 3a of the collector 3. It is done.
  • a first communication port 7a and a second communication port 7b smaller in diameter than the first communication port 7a are formed. That is, the fresh air distribution chamber 20 formed as the internal space of the cylinder head 2 and the gas collection chamber 30 formed as the internal space of the collector 3 communicate with each other by the first communication port 7a and the second communication port 7b. However, they are separated from each other by the partition plate 7.
  • the size, shape, number, formation position, and the like of the first communication port 7a and the second communication port 7b can be appropriately changed. By changing these, the mixing state of the air A and the EGR gas R in the gas collection chamber 30 can be easily adjusted to a suitable one. Further, a gasket 72 is interposed between the outer peripheral edge of the partition plate 7 and the side surface 2 a of the cylinder head 2 and the mounting surface 3 a of the collector 3. If the partition plate 7 is made of a material having a gasket function, the separately added gasket 72 can be omitted.
  • the fresh air distribution chamber 20 formed as the internal space of the cylinder head 2 is formed as a space extending along the cylinder arrangement direction. Therefore, the mixed gas M introduced along the direction orthogonal to the cylinder arrangement direction from the first communication port 7a formed in the partition plate 7 changes the flow direction in the direction along the cylinder arrangement direction, It will be distributed to each fresh air distribution port 25.
  • connection portion 31 to which the air introduction pipe 4 is connected and a connection portion 32 to which the EGR control valve 6 is connected are provided on the upper surface portion of the collector 3.
  • an air introduction port 31a into which the air A is introduced from the air introduction pipe 4 is opened.
  • Each of the air inlet 31a and the EGR gas inlet 32a is an opening for introducing the air A and the EGR gas R vertically downward.
  • the gas collection chamber 30 formed as an internal space of the collector 3 is adjacent to the outside of the fresh air distribution chamber 20 inside the cylinder head 2 and, similarly to the fresh air distribution chamber 20, a cylinder It is formed as a space extending along the arrangement direction. That is, in the gas collection chamber 30, the air A and the EGR gas R are introduced vertically downward from the air inlet 31a and the EGR gas inlet 32a. Then, the introduced air A and EGR gas R collide with the bottom of the gas collection chamber 30 and change the flow direction in the direction along the cylinder arrangement direction (direction indicated by symbol FM in FIG. 2) It will later flow through the gas collection chamber 30.
  • the EGR gas inlet 32 a is opened adjacent to an end of one side of the gas collection chamber 30 along the cylinder arrangement direction. Further, in the collector 3, the air inlet 31a is opened adjacent to the central portion side along the cylinder arrangement direction with respect to the EGR gas inlet 32a. That is, in the gas collection chamber 30, the EGR gas R introduced vertically downward from the EGR gas inlet 32a changes the flow direction to the direction along the cylinder arrangement direction (the direction indicated by symbol FR in FIG. 7). Flow. Furthermore, the air A introduced to the EGR gas R flowing along the cylinder arrangement direction is merged along the direction (vertically indicated by symbol FA in FIG. 7) vertically downward from the air inlet 31a and mixed. Gas M is produced. Then, the mixed gas M flows along the cylinder arrangement direction (direction indicated by symbol FM in FIG. 7).
  • the first communication port 7a for communicating the gas collection chamber 30 inside the collector 3 with the fresh air distribution chamber 20 inside the cylinder head 2 is a partition plate 7 parallel to the cylinder arrangement direction in plan view. It is provided. Therefore, the flow direction of the mixed gas M in the gas collection chamber 30 is orthogonal to the direction of the central axis A7a of the first communication port 7a, and is the direction along the cylinder arrangement direction.
  • the gas collection chamber 30 inside the collector 3 has a communication area 30B, a first mixing area 30A, and a second mixing area 30C.
  • the first communication port 7a of the partition plate 7 is opened.
  • the first mixing area 30A is located upstream of the communication area 30B along the flow direction FM of the mixed gas M, with the air inlet 31a and the EGR gas inlet 32a open.
  • the second mixed region 30C is located downstream of the communication region 30B along the flow direction FM of the mixed gas M. That is, in the gas collection chamber 30, a first mixing area 30A, a communication area 30B, and a second mixing area 30C are provided in this order from the upstream side along the flowing direction FM of the mixed gas M.
  • the EGR gas R introduced from the EGR gas inlet 32a flows along the cylinder arrangement direction which is the flow direction FM of the mixed gas M . Further, air A introduced from the air inlet 31 a flows into the flowing EGR gas R and joins along a vertically downward direction FA intersecting the cylinder arrangement direction which is the flowing direction FM of the mixed gas M, A mixed gas M is generated. Then, the mixed gas M immediately after being generated flows toward the communication region 30B along the flow direction FM which is a cylinder arrangement direction which intersects the direction of the central axis A7a of the first communication port 7a substantially orthogonally. become.
  • air A and the EGR gas R merge in the direction in which the air A and the EGR gas R cross each other, their mixing is promoted. Furthermore, air A having a large flow rate as compared with the EGR gas R flows from the air inlet 31a to the gas collection chamber 30 along the direction FA intersecting the flow direction FM of the EGR gas R toward the communication region 30B. It flows in and joins with the EGR gas R. Therefore, the inflowing air A collides with the inner wall of the gas collection chamber 30 immediately after joining the EGR gas R, and the turbulent flow generated by the collision further promotes the mixing of the air A and the EGR gas R.
  • the EGR gas R is wound up near the ceiling.
  • the concentration of the EGR gas R becomes higher toward the upper side.
  • the first communication port 7a is provided in the partition plate 7 parallel to the cylinder arrangement direction in plan view. From this, a part of the mixed gas M arrives from the first mixing region 30A along the flowing direction FM which is the cylinder arrangement direction. A portion of the mixed gas M that has arrived reaches the fresh air distribution chamber 20 side without flowing out from the first communication port 7a having the central axis A7a in the direction orthogonal to the flow, and passes through the communication area 30B. 2 will flow toward the mixing area 30C.
  • the concentration of the EGR gas R is higher toward the upper side. Therefore, in order to positively feed the EGR gas R in the mixed gas M to the second mixing region 30C, the first communication port 7a can be provided on the lower side. Further, by providing the first communication port 7a on the lower side, the generation of deposits resulting from the stagnation of the EGR gas R in the vicinity of the bottom portion is suitably suppressed.
  • the mixed gas M that has passed through the communication area 30B arrives, the mixed gas M is folded back, and a flow toward the communication area 30B is formed again. become. Therefore, in the communication area 30B, a collision occurs between the mixed gas M reached from the first mixing area 30A and the mixed gas M reaching from the second mixing area 30C, and the collided mixed gas M is extracted from the first communication port 7a. It will flow out to the fresh air distribution room 20.
  • the second mixing area 30C is an area located behind the communication area 30B along the cylinder arrangement direction which is the flow direction FM of the mixed gas M in the first mixing area 30A. From this, in the gas collection chamber 30, the mixed gas M that has flowed from the first mixing area 30A along the flowing direction FM, which is the cylinder arrangement direction, and reaches the communicating area 30B does not change the flowing direction. It can be directed well to the second mixing area 30C. As a result, as much mixed gas M as possible flows into the second mixing region 30C, and mixing of the air A and the EGR gas R in the mixed gas M is further promoted. Furthermore, in the communication region 30B, the mixed gas M flows from the first communication port 7a to the fresh air distribution chamber 20 side after the flow direction is changed substantially at right angles. The mixing in the mixed gas M is promoted even at such a change in the flow direction.
  • the shape of the first communication port 7a can be appropriately set to a circle, an ellipse, a rectangle, etc.
  • the shape of the first communication port 7a is elongated in order to generate a uniform flow while maximizing the flow passage area. It is assumed. As a result, the flow velocity of the mixed gas M flowing into the fresh air distribution chamber 20 from the first communication port 7a is reduced as much as possible while making the flow uniform to each fresh air distribution port 25 in the fresh air distribution chamber 20. It is prevented.
  • a plurality of bosses 22 and 36 are provided at the outer peripheral edge of the opening of the fresh air distribution chamber 20 in the side surface 2a of the cylinder head 2 and the outer peripheral edge of the opening of the gas collection chamber 30 in the mounting surface 3a of the collector 3 It is provided.
  • the cylinder head 2 and the collector 3 are coupled by the plurality of bosses 22 and 36.
  • the outer peripheral portions of the bosses 22 and 36 serve as convex portions 21 and 35 for promoting mixing that protrude inward on the bottom and ceiling surfaces which are the inner wall surfaces of the fresh air distribution chamber 20 and the gas collection chamber 30, respectively. It is formed.
  • the mixed gas M flows along the cylinder arrangement direction between the bottom portion where the plurality of convex portions 21 and 35 are formed and the ceiling surface. .
  • turbulent flow occurs due to the mixed gas M flowing in the vicinity of the convex portions 21 and 35, and this turbulent flow promotes mixing of the air A and the EGR gas R in the mixed gas M.
  • the flow of the mixed gas M reached from the first mixing area 30A through the communication area 30B is turned back, so that the EGR gas R stagnates near the bottom, for example, Due to that, deposits are more likely to be generated. Therefore, a second communication port 7b having a diameter smaller than that of the first communication port 7a is opened, for example, on the lower side of a portion of the partition plate 7 facing the second mixing region 30C.
  • the second mixing area 30C and the fresh air distribution chamber 20 are in communication with each other. That is, since the second mixing area 30C and the fresh air distribution chamber 20 communicate with each other via the second communication port 7b having a small diameter, the second communication is established between the second mixing area 30C and the fresh air distribution chamber 20.
  • the present engine is configured as an in-line four-cylinder diesel engine, but the number and arrangement of cylinders, the type of fuel, and the like may be changed as appropriate.
  • the fresh air distribution chamber 20 is formed as an internal space of the cylinder head 2, and the fresh air distribution chamber 20 is provided with a plurality of fresh air distribution ports 25 communicating with the intake ports 12. Installation of the intake manifold was omitted. However, a plurality of fresh air distribution ports may be formed in the side surface portion 2 a of the cylinder head 2, and the intake manifold may be attached in a state of being connected to the fresh air distribution ports.
  • the collector 3 is attached to the side surface 2a on the side where the fresh air distribution chamber 20 is formed in the cylinder head 2 with the partition plate 7 in which the first communication port 7a and the like are formed.
  • a gas collection chamber 30 communicating with the fresh air distribution chamber 20 via the first communication port 7 a was formed inside the collector 3.
  • the configuration of the first communication port 7a and the gas collection chamber 30 can be modified as appropriate.
  • the gas collection chamber may be spaced apart from the fresh air distribution chamber, and these may be connected by a communication pipe, and the connection port of the communication pipe to the gas collection chamber may be the first communication port.
  • the outer peripheral parts of the plurality of bosses 36 provided on the outer peripheral part of the open part of the gas collection chamber 30 are projected inward on the bottom and ceiling surfaces of the gas collection room 30. It formed as convex part 21 and 35 for mixing promotion. However, such a convex portion for promoting mixing can be omitted or modified as appropriate. For example, regardless of the bosses 36, the projections may be disposed at positions suitable for promoting mixing.
  • the mixed gas M in the first mixing area 30A is along the flow direction FM, which is a cylinder arrangement direction orthogonal to the direction of the central axis A7a of the first communication port 7a.
  • the mixing area is an area located behind the communication area 30B along the flowing direction FM of the mixed gas M in the first mixing area 30A.
  • the mixed gas M that has reached the communicating area 30B from the first mixing area 30A It can be suitably changed in the range which can control suitably that most of the 1st communication ports 7a flow out directly.
  • the EGR gas R introduced from the EGR gas inlet 32a flows along the flowing direction FM of the mixed gas M while the EGR gas R
  • the fresh air introduced from the air inlet 31a is joined along a direction FA orthogonal to the flow direction FM of the mixed gas M.
  • the merging state of the EGR gas R and the air A in the first mixing region 30a may be modified as appropriate.
  • the present invention is applicable to a multi-cylinder engine in which part of exhaust gas is recirculated as EGR gas to fresh air drawn into a plurality of cylinders.

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Abstract

多気筒エンジンにおいて、簡単且つ合理的な構成を採用しながら、ＥＧＲガスが略均質に拡散した混合ガスを新気として各吸気ポートに分配して各気筒に吸気させて、ＥＧＲ率のばらつきに起因する排気エミッションの悪化を抑制する技術を提供する。各吸気ポート１２に通じる複数の新気分配口２５が開口する新気分配室２０とガス収集室３０とを備え、ガス収集室３０が、新気分配室２０に通じる第１連通口７ａが開口する連通領域３０Ｂと、空気導入口３１ａ及びＥＧＲガス導入口３２ａが開口すると共に空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合ガスＭの通流方向に沿って連通領域３０Ｂよりも上流側に位置する第１混合領域３０Ａと、混合ガスＭの通流方向に沿って連通領域３０Ｂよりも下流側に位置する第２混合領域３０Ｃとを有する。

Description

多気筒エンジンの吸気構造
　本発明は、複数の気筒に吸気される新気に対して排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる多気筒エンジンの吸気構造に関する。
　所謂ＥＧＲを行う多気筒エンジンにおいて、新気におけるＥＧＲガスの拡散が十分に行われない場合には、新気におけるＥＧＲガスの還流割合であるＥＧＲ率の各気筒間でのばらつきや変動が生じ、それに起因して排気ガス中のＮＯｘ濃度が増加するなどの排気エミッションの悪化が発生する。
　従来の多気筒エンジンとして、新気におけるＥＧＲガスの拡散を促進させるための機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。例えば、特許文献１に記載の多気筒エンジンでは、空気を導入する空気導入管の吸気チャンバーへの接続部の外周部に沿って、ＥＧＲガスが導入される排気分散室が形成される。更に、吸気チャンバーの空気導入管出口の周囲に沿って排気分散室の吐出口が開口されている。この構成により、新気の大きな脈動に起因するＥＧＲガスの逆流を防止しながら、導入空気を囲むようにＥＧＲガスを吸気チャンバーに導入することで、空気とＥＧＲガスとの混合の促進が図られている。
特開平１０－１３１８１２号公報
　上記特許文献１に記載の多気筒エンジンでは、複数の気筒の各吸気ポートに通じる複数の新気分配口が開口する吸気チャンバーにおいて、空気とＥＧＲガスとの夫々が導入されて合流して混合ガスが生成される。そのため、例えそれらの混合を促進させた場合であっても、混合が不十分な段階で混合ガスが新気として各吸気ポートに流入して各気筒に吸気される可能性がある。また、このような多気筒エンジンでは、吸気チャンバーをシリンダヘッドに取り付けられる吸気マニホールド内の空間として形成すると共に、その吸気マニホールドにおいて、吸気チャンバーへの空気導入管の接続部の周囲に排気分散室を形成することから、当該吸気マニホールドの構造が複雑なものとなり、コストアップの要因となる。
　この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、ＥＧＲを行う多気筒エンジンにおいて、簡単且つ合理的な構成を採用しながら、ＥＧＲガスが略均質に拡散した混合ガスを新気として各吸気ポートに分配して各気筒に吸気させて、ＥＧＲ率のばらつきに起因する排気エミッションの悪化を抑制する技術を提供する点にある。
　本発明の第１特徴構成は、複数の気筒に吸気される新気に対して排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる多気筒エンジンの吸気構造であって、
　前記複数の気筒の各吸気ポートに通じる複数の新気分配口が開口する新気分配室と、
　前記空気が導入される空気導入口と、前記ＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入口と、前記新気分配室に通じる第１連通口とが開口するガス収集室と、を備え、
　前記ガス収集室が、前記第１連通口が開口する連通領域と、前記空気導入口及び前記ＥＧＲガス導入口が開口すると共に前記空気と前記ＥＧＲガスとの混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも上流側に位置する第１混合領域と、前記混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも下流側に位置する第２混合領域とを有する点にある。
　本構成によれば、ＥＧＲを行う多気筒エンジンにおいて、複数の新気分配口に対して新気を分配するための新気分配室に加えて、当該新気分配室に対して第１連通口を介して連通すると共に空気とＥＧＲガスとが導入されるガス収集室が設けられている。即ち、ガス収集室では、空気に対してＥＧＲガスが合流されることで空気とＥＧＲガスとの混合ガスが生成され、その混合ガスが第１連通口から新気分配室に導入された後に、新気として各新気分配口に分配されて各吸気ポートから各気筒に吸気されることになる。
　更に、ガス収集室において、混合ガスの通流方向に沿って、上流側には空気導入口及びＥＧＲガス導入口が開口する第１混合領域が設けられており、その第１混合領域の下流側には、第１連通口が開口する連通領域が設けられており、更に、その連通領域の下流側には、第２混合領域が設けられている。そして、ガス収集室の上流側に位置する第１混合領域では、生成された直後の混合ガスが連通領域に向かう流れが形成されることになる。一方、ガス収集室の下流側に位置する第２混合領域では、第１連通口から流出せずに連通領域を通過した混合ガスが折返して再度連通領域に向かう流れが形成されることになる。更に、ガス収集室の中間部に位置する連通領域では、第１混合領域から到達した混合ガスと第２混合領域から到達した混合ガスとの衝突が生じることになる。
　以上のことから、ガス収集室の第２混合領域では、混合ガスの流れを折返すという簡単且つ合理的な構成により、空気に対するＥＧＲガスの混合が促進されることになる。更に、ガス収集室の連通領域では、混合ガスを衝突させるという簡単且つ合理的な構成により、空気に対するＥＧＲガスの混合が一層促進されることになる。よって、ガス収集室の連通領域には、十分に混合された空気とＥＧＲガスとの混合ガスが存在することになる。そして、十分に混合された混合ガスを第１連通口から新気分配室に導入させて、新気として各吸気ポートに分配して各気筒に吸気させることができる。
　従って、本発明により、ＥＧＲを行う多気筒エンジンにおいて、簡単且つ合理的な構成を採用しながら、ＥＧＲガスが略均質に拡散した混合ガスを新気として各吸気ポートに分配して各気筒に吸気させて、ＥＧＲ率のばらつきに起因する排気エミッションの悪化を抑制する技術を提供することができる。
　本発明の第２特徴構成は、前記新気分配室が、シリンダヘッドの側面部に形成された凹状の内部空間であり、
　前記ガス収集室が、前記新気分配室の開放部を覆う状態で前記シリンダヘッドの側面部に取り付けられたコレクタの内部空間であり、
　前記シリンダヘッドの側面部と前記コレクタの取付面部との間に介装されて前記新気分配室と前記ガス収集室とを仕切ると共に、前記第１連通口が形成された仕切り板を備えた点にある。
　本構成によれば、シリンダヘッドの側面部に新気分配室が凹状の内部空間として形成されているので、当該シリンダヘッドとは別体の吸気マニホールドの設置を省略することができる。また、新気分配室を覆う状態でシリンダヘッドの側面部に、上記吸気マニホールドのように複雑な分岐流路を有する必要がない単純な形状のコレクタを取り付けるだけで、そのコレクタの内部空間をガス収集室として利用することができる。更には、シリンダヘッドの側面部とコレクタの取付面部との間に第１連通口を有する仕切り板を介装するという簡単な構成を採用するだけで、シリンダヘッド側の新気分配室とコレクタ側のガス収集室とを好適に仕切りながら、それらを第１連通口で連通させることができる。そして、このような構成を採用することにより、仕切り板に形成される第１連通口のサイズや形状や位置等を簡単に変更することができ、それによりガス収集室における空気とＥＧＲガスとの混合状態を好適なものに簡単に調整することができる。
　本発明の第３特徴構成は、前記新気分配室が、シリンダヘッドの側面部に形成された凹状の内部空間であり、
　前記ガス収集室が、前記新気分配室の開放部を覆う状態で前記シリンダヘッドの側面部に取り付けられたコレクタの内部空間であり、
　前記シリンダヘッドの側面部に対する前記コレクタの取り付け部に取り付け用ボルトが内挿されるボス部が複数設けられ、
　前記複数のボス部の外周部が、前記ガス収集室の内壁面に形成される混合促進用の凸部として構成されている点にある。
　本構成によれば、空気に対してＥＧＲガスが合流して混合ガスが生成されるガス収集室の内壁面に混合促進用の凸部が形成されているので、混合ガスの流れが凸部に沿って流れることにより発生する乱流等により、当該混合ガスでの空気とＥＧＲガスとの混合を一層促進させることができる。
　また、ガス収集室が、シリンダヘッドの側面部に凹状の内部空間として形成された新気分配室の開放部を覆う状態で取り付けられたコレクタの内部空間であるので、シリンダヘッドの側面部に対するコレクタの取り付け部に取り付け用ボルトが内挿されるボス部を複数設け、そのボス部の外周部を、上記ガス収集室の内壁面に形成される混合促進用の凸部として利用することができる。
　本発明の第４特徴構成は、前記ガス収集室の第２混合領域と前記新気分配室とを連通させると共に前記第１連通口よりも小径に形成された第２連通口を備えた点にある。
　本構成によれば、ガス収集室の第２混合領域と新気分配室とを連通させる第２連通口が設けられているので、第２混合領域と新気分配室との間で第２連通口を通じて適宜ガス交換が行われることになる。よって、ガス収集室において、第１混合領域から連通領域を通過して到達した混合ガスの流れが折返される第２混合領域でのＥＧＲガスの滞留に起因するデポジットの生成を抑制することができる。更に、第２混合領域を新気分配室に連通させる第２連通口の大きさが、連通領域を新気分配室に連通させる第１連通口の大きさよりも小径に形成されているので、連通領域に存在する混合が十分に促進された混合ガスを第１連通口から新気分配室に流入させながら、第２混合領域に存在する混合が不十分な混合ガスが第２連通口から新気分配室へ流入することを抑制することができる。
　本発明の第５特徴構成は、前記第１混合領域が、前記第１連通口の中心軸方向に交差する方向に沿って前記混合ガスが流れる領域であり、
　前記第２混合領域が、前記第１混合領域での前記混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも奥側に位置する領域である点にある。
　本構成によれば、ガス収集室において、第１混合領域から第１連通口が開口する連通領域に対して、第１連通口の中心軸方向に交差する方向に沿って混合ガスが流入するので、その第１混合領域から連通領域に流入した混合ガスの多くを、その混合ガスの通流方向に沿って連通領域よりも奥側にある第２混合領域に対して、通流方向を変化させることなく良好に流入させて、その混合ガスでの空気とＥＧＲガスとの混合を一層促進させることができる。更に、第１連通口から新気分配室に流入する混合ガスは、ガス収集室の連通領域において通流方向を変化させて第１連通口を通過したものとなるため、その通流方向の変化時においても混合を促進させることができる。
　本発明の第６特徴構成は、前記第１混合領域が、前記ＥＧＲガス導入口から導入されたＥＧＲガスが前記混合ガスの通流方向に沿って通流すると共に、当該通流するＥＧＲガスに対して前記空気導入口から導入された新気を前記混合ガスの通流方向と交差する方向に沿って合流させる領域である点にある。
　本構成によれば、ガス収集室の第１混合領域において、混合ガスの通流方向に沿って第１連通口が開口する連通領域に向けて通流するＥＧＲガスに対して、当該ＥＧＲガスの通流方向と交差する方向に空気を合流させることができる。即ち、空気とＥＧＲガスとの夫々が互いに交差する方向で合流するため、それらの混合が促進される。更に、ＥＧＲガスと比べて大流量である空気が、連通領域に向かうＥＧＲガスの通流方向に対して交差する方向に沿って、空気導入口からガス収集室に流入するため、その流入した空気がＥＧＲガスと合流した直後にガス収集室の内壁に衝突し、その衝突により発生する乱流により、空気とＥＧＲガスとの混合を一層促進させることができる。
多気筒エンジンのシリンダヘッド部分の斜視図 多気筒エンジンのシリンダヘッド部分の平断面図 多気筒エンジンの吸気構造部分の側面図 多気筒エンジンの吸気構造部分の分解斜視図 コレクタ及び仕切り板の分解状態を示す斜視図 コレクタ及び仕切り板の組み立て状態を示す斜視図 コレクタの開放部側の側面図
　本発明に係る多気筒エンジンの吸気構造の実施形態について、図１～図７に基づいて説明する。
　本実施形態の多気筒エンジン（以下、「本エンジン」と略称する場合がある。）は、図１及び図２に示すように、４つの気筒１０を直列で配列して備えたエンジン本体１を備えた直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。更に、本エンジンは、各気筒１０に吸気される新気に対して排気ガスＥの一部をＥＧＲガスＲとして還流させるＥＧＲを行うものとして構成されている。
　エンジン本体１の上面部には、シリンダヘッド２が設けられている。シリンダヘッド２の一方側の側面部２ａには、主に図２に示すように、平面視における複数の気筒１０の配列方向（以下、「気筒配列方向」と呼ぶ。）に沿って延在する凹状の内部空間である新気分配室２０が形成されている。また、この新気分配室２０には、４つの気筒１０の各吸気ポート１２に通じる４つの新気分配口２５が外方に向けて開口する状態で設けられている。このように、新気分配室２０がシリンダヘッド２の内部空間として形成されているので、シリンダヘッド２とは別体の吸気マニホールドの設置が省略されている。
　シリンダヘッド２において新気分配室２０が形成された側の側面部２ａには、当該新気分配室２０の開放部を覆う状態でコレクタ３が取り付けられている。このコレクタ３の内部にはガス収集室３０が形成されている。即ち、コレクタ３は、吸気マニホールドのように複雑な分岐流路を内部に有するものではなく、シリンダヘッド２側の面に開放する凹状空間としてガス収集室３０を形成した単純な形状のものとして構成されている。
　一方、シリンダヘッド２の他方側の側面部２ｂには、複数の気筒１０の各排気ポート１４に通じる４つの排気流出口２７が形成されている。この排気流出口２７が形成された側のシリンダヘッド２の側面部２ｂには、当該排気流出口２７に接続する状態で排気マニホールド８が取り付けられている。この排気マニホールド８の内部には、気筒配列方向に沿って延在する排気ガス集合室８０が形成されている。
　そして、この種の多気筒エンジンでは、図２に示すように、空気ＡとＥＧＲガスＲとがコレクタ３内部のガス収集室３０に導入されて合流し、当該ガス収集室３０にて空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合ガスＭが生成される。その混合ガスＭは、シリンダヘッド２内部の新気分配室２０に流入して、新気として各新気分配口２５に分配され、各吸気ポート１２を通じて各気筒１０に吸気される。
　一方、各気筒１０から各排気ポート１４を通じて排出された排気ガスＥは、各排気流出口２７から排気マニホールド８内部の排気ガス集合室８０に導入される。この排気ガス集合室８０に導入された排気ガスＥの殆どは、排気ガス集合室８０に開口する排気ガス排出口８１から排ガス処理部（図示省略）に送られて適宜無害化処理が施された上で大気に放出される。
　また、排気ガス集合室８０に導入された排気ガスＥの一部は、ＥＧＲガスＲとして、排気マニホールド８に設けられたＥＧＲガス取出管部８２を通じてＥＧＲガス管路２９に取り出される。この取り出されたＥＧＲガスＲは、ＥＧＲガス導入管５及びＥＧＲ制御弁６（図１及び図３参照）を通じてコレクタ３内部のガス収集室３０に導入される。
　本エンジンには、簡単且つ合理的な構成の給気構造が採用されている。このような給気構造を採用することにより、ＥＧＲガスＲが略均質に拡散した混合ガスＭを新気として各吸気ポート１２に分配して各気筒１０に吸気させて、ＥＧＲ率のばらつきに起因する排気エミッションの悪化を抑制することができる。その吸気構造の詳細について、以下に説明を加える。
　図４及び図５に示すように、新気分配室２０が形成された側のシリンダヘッド２の側面部２ａとコレクタ３の取付面部３ａとの間には、鋼板製の仕切り板７が介装されている。この仕切り板７には、第１連通口７ａ及びそれよりも小径の第２連通口７ｂが形成されている。即ち、シリンダヘッド２の内部空間として形成された新気分配室２０と、コレクタ３の内部空間として形成されたガス収集室３０とは、第１連通口７ａ及び第２連通口７ｂにより互いに連通しながら、上記仕切り板７により互いに仕切られることになる。
　尚、仕切り板７において、第１連通口７ａ及び第２連通口７ｂのサイズや形状や数や形成位置等については適宜変更することができる。これらを変更することにより、ガス収集室３０における空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合状態を好適なものに簡単に調整することができる。
　また、仕切り板７の外周縁部と、シリンダヘッド２の側面部２ａやコレクタ３の取付面部３ａとの間にはガスケット７２が介装されている。尚、仕切り板７を、ガスケット機能を有する材質で構成すれば、別途追加したガスケット７２を省略することもできる。
　図２に示すように、シリンダヘッド２の内部空間として形成された新気分配室２０は、気筒配列方向に沿って延在する空間として形成されている。よって、仕切り板７に形成された第１連通口７ａから気筒配列方向に直交する方向に沿って導入された混合ガスＭは、気筒配列方向に沿った方向に通流方向を変化させた後に、各新気分配口２５に分配されることになる。
　図１及び図３に示すように、コレクタ３の上面部には、空気導入管４が接続される接続部３１や、ＥＧＲ制御弁６が接続される接続部３２が設けられている。そして、主に図５及び図７に示すように、そのコレクタ３の内部空間として形成されたガス収集室３０の天井面部には、空気導入管４から空気Ａが導入される空気導入口３１ａや、空気導入管４からＥＧＲガスＲが導入されるＥＧＲガス導入口３２ａが開口している。これら空気導入口３１ａ及びＥＧＲガス導入口３２ａは何れも、空気Ａ及びＥＧＲガスＲを鉛直下向きに導入する開口となる。
　図２に示すように、コレクタ３の内部空間として形成されたガス収集室３０は、シリンダヘッド２内部の新気分配室２０の外方に隣接すると共に、当該新気分配室２０と同様に気筒配列方向に沿って延在する空間として形成されている。即ち、ガス収集室３０において、空気Ａ及びＥＧＲガスＲが、空気導入口３１ａ及びＥＧＲガス導入口３２ａの夫々から鉛直下向きに導入される。そして、その導入された空気Ａ及びＥＧＲガスＲは、ガス収集室３０の底面部に衝突して気筒配列方向に沿った方向（図２において符号ＦＭで示す方向）に通流方向を変化させた後に、ガス収集室３０を通流することになる。
　図７に示すように、コレクタ３において、ＥＧＲガス導入口３２ａは、気筒配列方向に沿ったガス収集室３０の一方側の端部に隣接して開口している。また、コレクタ３において、空気導入口３１ａは、そのＥＧＲガス導入口３２ａに対して気筒配列方向に沿って中央部側に隣接して開口している。即ち、ガス収集室３０において、ＥＧＲガス導入口３２ａから鉛直下向きに導入されたＥＧＲガスＲが通流方向を気筒配列方向に沿った方向（図７において符号ＦＲで示す方向）に変化させて通流する。更に、その気筒配列方向に沿って通流するＥＧＲガスＲに対して導入された空気Ａが空気導入口３１ａから鉛直下向きの方向（図７において符号ＦＡで示す方向）に沿って合流されて混合ガスＭが生成される。そして、その混合ガスＭが、気筒配列方向（図７において符号ＦＭで示す方向）沿って通流することになる。
　図２に示すように、コレクタ３内部のガス収集室３０とシリンダヘッド２内部の新気分配室２０とを連通させる第１連通口７ａは、平面視において気筒配列方向に平行な仕切り板７に設けられている。よって、ガス収集室３０における混合ガスＭの通流方向は、第１連通口７ａの中心軸Ａ７ａ方向に直交し、気筒配列方向に沿った方向となる。
　図２及び図７に示すように、コレクタ３内部のガス収集室３０は、連通領域３０Ｂと、第１混合領域３０Ａと、第２混合領域３０Ｃとを有するものとなる。連通領域３０Ｂは、仕切り板７の第１連通口７ａが開口する。第１混合領域３０Ａは、空気導入口３１ａ及びＥＧＲガス導入口３２ａが開口すると共に混合ガスＭの通流方向ＦＭに沿って連通領域３０Ｂよりも上流側に位置する。また、第２混合領域３０Ｃは、混合ガスＭの通流方向ＦＭに沿って連通領域３０Ｂよりも下流側に位置する。即ち、ガス収集室３０には、混合ガスＭの通流方向ＦＭに沿って上流側から順に、第１混合領域３０Ａと連通領域３０Ｂと第２混合領域３０Ｃとが設けられている。
　ガス収集室３０の最も上流側に位置する第１混合領域３０Ａでは、ＥＧＲガス導入口３２ａから導入されたＥＧＲガスＲが混合ガスＭの通流方向ＦＭである気筒配列方向に沿って通流する。更に、その通流するＥＧＲガスＲに対して空気導入口３１ａから導入された空気Ａが混合ガスＭの通流方向ＦＭである気筒配列方向と交差する鉛直下向き方向ＦＡに沿って合流して、混合ガスＭが生成される。そして、その生成された直後の混合ガスＭが、第１連通口７ａの中心軸Ａ７ａ方向に略直交して交差する気筒配列方向である通流方向ＦＭに沿って連通領域３０Ｂに向けて流れることになる。
　即ち、空気ＡとＥＧＲガスＲとの夫々が互いに交差する方向で合流するため、それらの混合が促進される。更に、ＥＧＲガスＲと比べて大流量である空気Ａが、連通領域３０Ｂに向かうＥＧＲガスＲの通流方向ＦＭに対して交差する方向ＦＡに沿って、空気導入口３１ａからガス収集室３０に流入してＥＧＲガスＲに合流する。そのため、その流入した空気ＡがＥＧＲガスＲと合流した直後にガス収集室３０の内壁に衝突し、その衝突により発生する乱流により、空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合が一層促進される。
　尚、この第１混合領域３０Ａにおいて、空気Ａの導入量が、ＥＧＲガスＲの導入量よりも大きいため、ＥＧＲガスＲは天井部付近に巻き上げられる。このことで、連通領域３０Ｂに向かう混合ガスＭでは、上方ほどＥＧＲガスＲの濃度が高い状態となる。
　ガス収集室３０の中間部に位置する連通領域３０Ｂでは、第１連通口７ａが平面視において気筒配列方向に平行な仕切り板７に設けられている。このことから、混合ガスＭの一部が、第１混合領域３０Ａから気筒配列方向である通流方向ＦＭに沿って到達する。その到達した混合ガスＭの一部は、その流れと直交する方向に中心軸Ａ７ａを有する第１連通口７ａから新気分配室２０側に流出することなく、当該連通領域３０Ｂを通過して第２混合領域３０Ｃに向けて流れることになる。
　また、前述のように、第１混合領域３０Ａから連通領域３０Ｂに到達した混合ガスＭでは、上方ほどＥＧＲガスＲの濃度が高い。よって、その混合ガスＭ中のＥＧＲガスＲを積極的に第２混合領域３０Ｃに送り込むためには、上記第１連通口７ａを下方側に設けることができる。また、第１連通口７ａを下方側に設けることで、底部付近でのＥＧＲガスＲの滞留に起因するデポジットの生成が好適に抑制されることになる。
　ガス収集室３０の最も下流側に位置する第２混合領域３０Ｃでは、連通領域３０Ｂを通過した混合ガスＭが到達し、その混合ガスＭが折返して再度連通領域３０Ｂに向かう流れが形成されることになる。よって、連通領域３０Ｂでは、第１混合領域３０Ａから到達した混合ガスＭと第２混合領域３０Ｃから到達した混合ガスＭとの衝突が生じ、その衝突した混合ガスＭが、第１連通口７ａから新気分配室２０に流出することになる。
　ガス収集室３０において上述のような混合ガスＭの流れが形成されることで、ガス収集室３０の第２混合領域３０Ｃでは、混合ガスＭの流れを折返すという簡単且つ合理的な構成により、空気Ａに対するＥＧＲガスＲの混合が促進されることになる。更に、ガス収集室３０の連通領域３０Ｂでは、混合ガスＭを衝突させるという簡単且つ合理的な構成により、空気Ａに対するＥＧＲガスＲの混合が一層促進されることになる。よって、ガス収集室３０の連通領域３０Ｂには、十分に混合された空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合ガスＭが存在することになる。そして、十分に混合された混合ガスＭが、仕切り板７の第１連通口７ａから新気分配室２０に流入し、それが新気として各吸気ポート１２に分配されて各気筒１０に吸気されることになる。
　第２混合領域３０Ｃは、第１混合領域３０Ａでの混合ガスＭの通流方向ＦＭである気筒配列方向に沿って連通領域３０Ｂよりも奥側に位置する領域となっている。このことから、ガス収集室３０において、第１混合領域３０Ａから気筒配列方向である通流方向ＦＭに沿って通流して連通領域３０Ｂに到達した混合ガスＭは、通流方向を変化させることなく良好に第２混合領域３０Ｃに向かわせることができる。これにより、できるだけ多くの混合ガスＭが第２混合領域３０Ｃに流入して、その混合ガスＭでの空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合が一層促進されることになる。
　更に、連通領域３０Ｂにおいて、混合ガスＭは、通流方向を略直角に変化させた上で第１連通口７ａから新気分配室２０側に流出する。このような通流方向の変化時においても混合ガスＭにおける混合が促進されることになる。
　尚、第１連通口７ａの形状は、円形、楕円形、矩形など適宜設定することができるが、本実施形態では、流路面積をできるだけ大きくしながら均質な流れを生成するために長穴状とされている。このことで、第１連通口７ａから新気分配室２０へ流入する混合ガスＭの流速をできるだけ低下させながら均質なものとして、当該新気分配室２０における各新気分配口２５への偏流が防止されている。
　シリンダヘッド２の側面部２ａにおける新気分配室２０の開放部の外周縁部及びコレクタ３の取付面部３ａにおけるガス収集室３０の開放部の外周縁部には、複数のボス部２２，３６が設けられている。その複数のボス部２２，３６により、シリンダヘッド２とコレクタ３とが結合される。そして、これらボス部２２，３６の外周部は、新気分配室２０及びガス収集室３０の夫々の内壁面である底面及び天井面において内方に突出する混合促進用の凸部２１，３５として形成されている。即ち、ガス収集室３０及び新気分配室２０において、混合ガスＭが、複数の凸部２１，３５が形成された底部と天井面との間を気筒配列方向に沿って通流することになる。このことで、凸部２１，３５の近傍では混合ガスＭが通流することで乱流が生じ、この乱流により混合ガスＭでの空気ＡとＥＧＲガスＲとの混合が促進されることになる。
　ガス収集室３０の第２混合領域３０Ｃでは、第１混合領域３０Ａから連通領域３０Ｂを通過して到達した混合ガスＭの流れが折返されるので、そのままでは例えば底部付近においてＥＧＲガスＲが滞留し、それに起因してデポジットが生成されやすくなる。そこで、仕切り板７の第２混合領域３０Ｃに臨む部分の例えば下方側には、第１連通口７ａよりも小径の第２連通口７ｂが開口されており、この第２連通口７ｂにより、第２混合領域３０Ｃと新気分配室２０とが連通されている。即ち、第２混合領域３０Ｃと新気分配室２０とが、小径の第２連通口７ｂで連通しているので、それら第２混合領域３０Ｃと新気分配室２０との間で、第２連通口７ｂを通じて適宜ガス交換が行われる。このことで、第２混合領域３０ＣにおけるＥＧＲガスＲの滞留が抑制されて、デポジットの生成が好適に防止されることになる。また、第２連通口７ｂが第１連通口７ａよりも小径であることから、第２混合領域３０Ｃに存在する混合が不十分な混合ガスＭが、第２連通口７ｂから新気分配室２０へ流入することが好適に抑制されている。
〔別実施形態〕
　本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）上記実施形態では、本エンジンを直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成したが、気筒の数や配置状態並びに燃料の種類等については適宜変更しても構わない。
（２）上記実施形態では、新気分配室２０をシリンダヘッド２の内部空間として形成すると共に、その新気分配室２０に各吸気ポート１２に通じる複数の新気分配口２５を設けることで、吸気マニホールドの設置を省略した。しかし、シリンダヘッド２の側面部２ａに複数の新気分配口を形成し、それら新気分配口に接続する状態で吸気マニホールドを取り付けるように構成しても構わない。
（３）上記実施形態では、シリンダヘッド２において新気分配室２０が形成された側の側面部２ａに、第１連通口７ａ等を形成した仕切り板７を介在させてコレクタ３を取り付け、そのコレクタ３の内部に新気分配室２０に対して第１連通口７ａを介して連通するガス収集室３０を形成した。しかし、これら第１連通口７ａやガス収集室３０の構成については適宜改変することができる。例えば、ガス収集室を新気分配室に対して離間させて配置し、これらを連通管で接続して、当該連通管のガス収集室に対する接続口を第１連通口としても構わない。
（４）上記実施形態では、ガス収集室３０の開放部の外周縁部に設けられた複数のボス部３６の外周部を、ガス収集室３０の夫々の底面及び天井面において内方に突出する混合促進用の凸部２１，３５として形成した。しかし、このような混合促進用の凸部については適宜省略又は改変することができる。例えば、ボス部３６とは関係なく、混合促進に適した位置に凸部を配置しても構わない。
（５）上記実施形態では、第１混合領域３０Ａにおいて混合ガスＭを第１連通口７ａの中心軸Ａ７ａ方向に直交する気筒配列方向である通流方向ＦＭに沿ったものとすると共に、第２混合領域を、第１混合領域３０Ａでの混合ガスＭの通流方向ＦＭに沿って連通領域３０Ｂよりも奥側に位置する領域とした。しかし、第１連通口７ａの中心軸Ａ７ａ方向に対する第１混合領域３０Ａでの混合ガスＭの通流方向ＦＭの交差角度については、当該第１混合領域３０Ａから連通領域３０Ｂに到達した混合ガスＭの殆どが直接第１連通口７ａから流出することを適切に抑制することができる範囲において適宜変更することができる。
（６）上記実施形態では、第１混合領域３０ａにおいて、混合ガスＭの通流方向ＦＭに沿ってＥＧＲガス導入口３２ａから導入されたＥＧＲガスＲを通流させながら、そのＥＧＲガスＲに対して混合ガスＭの通流方向ＦＭと直交する方向ＦＡに沿って空気導入口３１ａから導入された新気を合流させるように構成した。しかし、第１混合領域３０ａにおけるＥＧＲガスＲと空気Ａとの合流状態については適宜改変しても構わない。
　本発明は、複数の気筒に吸気される新気に対して排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる多気筒エンジンエンジンに適用できる。
２　　　シリンダヘッド
２ａ　　側面部
２ｂ　　側面部
３　　　コレクタ
３ａ　　取付面部
７　　　仕切り板
７ａ　　第１連通口
７ｂ　　第２連通口
１０　　気筒
１２　　吸気ポート
２０　　新気分配室
２１　　凸部
２５　　新気分配口
３０　　ガス収集室
３０Ａ　第１混合領域
３０Ｂ　連通領域
３０Ｃ　第２混合領域
３０ａ　第１混合領域
３１ａ　空気導入口
３２ａ　ＥＧＲガス導入口
Ａ　　　空気
Ｅ　　　排気ガス
Ｍ　　　混合ガス
Ｒ　　　ＥＧＲガス

 

Claims (6)

  1. 　複数の気筒に吸気される新気に対して排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流させる多気筒エンジンの吸気構造であって、
    　前記複数の気筒の各吸気ポートに通じる複数の新気分配口が開口する新気分配室と、
    　前記空気が導入される空気導入口と、前記ＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス導入口と、前記新気分配室に通じる第１連通口とが開口するガス収集室と、を備え、
    　前記ガス収集室が、前記第１連通口が開口する連通領域と、前記空気導入口及び前記ＥＧＲガス導入口が開口すると共に前記空気と前記ＥＧＲガスとの混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも上流側に位置する第１混合領域と、前記混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも下流側に位置する第２混合領域とを有する多気筒エンジンの吸気構造。
  2. 　前記新気分配室が、シリンダヘッドの側面部に形成された凹状の内部空間であり、
    　前記ガス収集室が、前記新気分配室の開放部を覆う状態で前記シリンダヘッドの側面部に取り付けられたコレクタの内部空間であり、
    　前記シリンダヘッドの側面部と前記コレクタの取付面部との間に介装されて前記新気分配室と前記ガス収集室とを仕切ると共に、前記第１連通口が形成された仕切り板を備えた請求項１に記載の多気筒エンジンの吸気構造。
  3. 　前記新気分配室が、シリンダヘッドの側面部に形成された凹状の内部空間であり、
    　前記ガス収集室が、前記新気分配室の開放部を覆う状態で前記シリンダヘッドの側面部に取り付けられたコレクタの内部空間であり、
    　前記シリンダヘッドの側面部に対する前記コレクタの取り付け部に取り付け用ボルトが内挿されるボス部が複数設けられ、
    　前記複数のボス部の外周部が、前記ガス収集室の内壁面に形成される混合促進用の凸部として構成されている請求項１又は２に記載の多気筒エンジンの吸気構造。
  4. 　前記ガス収集室の第２混合領域と前記新気分配室とを連通させると共に前記第１連通口よりも小径に形成された第２連通口を備えた請求項１～３の何れか１項に記載の多気筒エンジンの吸気構造。
  5. 　前記第１混合領域が、前記第１連通口の中心軸方向に交差する方向に沿って前記混合ガスが流れる領域であり、
    　前記第２混合領域が、前記第１混合領域での前記混合ガスの通流方向に沿って前記連通領域よりも奥側に位置する領域である請求項１～４の何れか１項に記載の多気筒エンジンの吸気構造。
  6. 　前記第１混合領域が、前記ＥＧＲガス導入口から導入されたＥＧＲガスが前記混合ガスの通流方向に沿って通流すると共に、当該通流するＥＧＲガスに対して前記空気導入口から導入された新気を前記混合ガスの通流方向と交差する方向に沿って合流させる領域である請求項１～５の何れか１項に記載の多気筒エンジンの吸気構造。

     
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