本発明の第1の実施形態に係る排出ガス還流装置を、図1〜7を用いて説明する。本実施形態の排出ガス還流装置は、一例としてディーゼルエンジン11を備えるエンジンシステム10に用いられる。エンジンシステム10は、例えば図示しない自動車に搭載される。
図1は、エンジンシステム10を示す概略図である。図1に示すように、エンジンシステム10は、レシプロ式のディーゼルエンジン11と、ディーゼルエンジン11に吸気を導く吸気系20と、ディーゼルエンジン11から排出される排出ガスを自動車の外部に導く排気系30と、ターボチャージャ70とを備えている。
ディーゼルエンジン11は、本実施形態では、シリンダブロック12とシリンダヘッド13となどから構成されており、気筒14内に吸気を導く吸気通路(吸気系20の一部)や、気筒14から排出される排出ガスを外部に導く排気通路(排気系30の一部)は除いた部分である。
吸気系20は、エアクリーナ21と、インタクーラ22と、スロットルバルブ24と、これらエアクリーナ21、インタクーラ22、気筒14間を接続するとともに気筒14に吸気を導く吸気通路23となどを備えている。エアクリーナ21は、吸気通路23の上流に配置されており、吸気通路23に連通している。エアクリーナ21を通過した空気(新気)が吸気通路23内に導かれ、ディーゼルエンジン11に導かれる。インタクーラ22は、吸気通路23中においてエアクリーナ21の下流に配置されている。
ターボチャージャ70のコンプレッサ71(図3に示す)は、吸気通路23中において、エアクリーナ21とインタクーラ22との間に設けられている。スロットルバルブ24は、吸気通路23中においてエアクリーナ21とコンプレッサ71との間に設けられている。吸気通路23は、例えば管部材25で形成されている。
排気系30は、排気通路31と、触媒32と、フィルタ33と、高圧EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置40と、低圧EGR装置50となどを備えている。排気通路31は、ディーゼルエンジン11の各気筒14に連通しており、各気筒14から排出される排出ガスGを外部に導く。ターボチャージャ70のタービン72は、排気通路31中に設けられている。
触媒32と、フィルタ33とは、排気通路31中に設けられるとともに、タービン72の下流に配置されている。触媒32は、例えば酸化触媒であって、排出ガスG中のHC,COを酸化する。フィルタ33は、触媒32の下流に配置されている。フィルタ33は、排出ガスG中のパティキュレータマターを捕集する。
排気通路31は、例えば管部材34で形成されている。管部材34は、タービン72、触媒32、フィルタ33など排気系30が備える各装置を連結し、排出ガスGを外部へ導く。
高圧EGR装置40は、高圧EGR用循環通路41と、高圧EGR用触媒42と、高圧EGR用バルブ43とを備えている。高圧EGR用循環通路41は、排気通路31においてタービン72の上流の位置と、吸気通路23においてインタクーラ22の下流の位置とを連結し、連通している。
高圧EGR用触媒42は、高圧EGR用循環通路41中に設けられている。高圧EGR用触媒42は、高圧EGR用循環通路41に流入した排出ガスG中のデポジットを捕集する。
高圧EGR用バルブ43は、高圧EGR用循環通路41と吸気通路23との連結部に設けられており、高圧EGR用循環通路41と吸気通路23とを連通する高圧EGR用導入口44を開閉可能に閉塞する。高圧EGR用バルブ43は、例えば図示しない制御部によって制御されており、要求されるEGRガスの量に応じて開閉および開き度が調整される。
低圧EGR装置50は、本願の排出ガス還流装置の一例である。低圧EGR装置50は、低圧EGR用循環通路51と、EGRクーラ52、低圧EGR用バルブ300とを備えている。低圧EGR用循環通路51は、排気通路31においてフィルタ33の下流の位置と、吸気通路23においてスロットルバルブ24とコンプレッサ71との間の位置とに連結されており、排気通路31と吸気通路23とを連通している。
EGRクーラ52は、低圧EGR用循環通路51内に設けられている。低圧EGR用バルブ300は、低圧EGR用循環通路51においてEGRクーラ52の下流に配置されており、低圧EGR用循環通路51(本実施形態では、後述される排出ガス導入流路80)を開閉する。低圧EGR用バルブ300が開くと、低圧EGR用循環通路51が開き、それゆえ、排出ガスGが吸気通路23に導かれる。低圧EGR用バルブ300が閉じると、低圧EGR用循環通路51が閉じ、それゆえ、排気ガスGが吸気通路23に導かれない。
低圧EGR用循環通路51は、吸気通路23に連結される連結部60と、排気通路31に連結されて排出ガスGを連結部60へ導く排出ガス導入流路80とを備えている。
図1中2点鎖線で囲まれる範囲F1は、連結部60、および、吸気系20において連結部60の近傍の部位を示している。図2は、連結部60、および、吸気系20において連結部60の近傍の部位を、一部切り書いて示す斜視図である。
図1,2に示すように、連結部60は、吸気通路23においてスロットルバルブ24とコンプレッサ71との間に連結されている。図3は、図2中に示されるF3−F3線に沿って示される連結部60、および、吸気系20において連結部60の近傍の部位の断面図である。図4は、図3のように断面された連結部60、および、吸気系20において連結部60の近傍の部位を示す斜視図である。図5は、図3中に示されるF5−F5線に沿って示される連結部60の断面図である。
図2〜4に示されるように、連結部60は、吸気通路23を周方向の内側に囲んでいる。連結部60は、吸気通路23の一部である主流路61と、主流路61の周囲に形成されて主流路61に連通する環状流路62とを備えている。
図5に示されるように、環状流路62は、主流路61を内側に囲むように、主流路61の周方向に沿って形成されている。環状流路62は、主流路61の周方向Aに沿って環状に形成されている。周方向は、図中矢印で示されている。
主流路61と環状流路62との間には、流入口63が形成されている。主流路61と環状流路62とは、流入口63を通して連通している。流入口63は、主流路61の周方向Aに沿って環状に形成されている。つまり、流入口63は、主流路61の周方向全域に形成されている。このため、主流路61と環状流路62とは、主流路61の周方向Aに環状に、環状流路62に連通しており、主流路61と環状流路62とは、主流路61の周方向全域で互いに連通している。
環状流路62について、具体的に説明する。図3に示すように、環状流路62は、外周壁部64の内面によって規定されている。外周壁部64は、流入口63に対向する底壁部65と、主流路61の上流側に対向する上流側側壁部66と、主流路61の下流側に対向する下流側側壁部67とを有している。底壁部65は、主流路61を内側に囲むように、主流路61の周方向Aにそってなだらかな環状に形成されている。
上流側側壁部66は、底壁部65の上流側縁に連結されており、一体である。また、上流側側壁部66は、吸気通路23において主流路61より上流に位置して主流路61に連通する第1の連通口26の縁26aに連結されている。また、縁26aより直ぐ上流の吸気通路23は、吸気通路23の断面中心に向けて流路断面積が小さくなるように絞り部110を形成して、縁26aに連結されている。下流側側壁部67は、底壁部65の下流側縁に連結されている。また、下流側側壁部67は、吸気通路23において主流路61より下流に位置して主流路61に連通する第2の連通口27の縁27aに連結されている。
流入口63は、上記のように、環状流路62を規定する外周壁部64のうち上・下側側壁部と吸気通路との連結部によって規定されている。
排出ガス導入流路80は、環状流路62内の周方向Aのうち一方向A1に排出ガスGの流れが生じるように、環状流路62に連結されている。一方向A1は、コンプレッサ71の回転方向と同じ方向である。図5は、環状流路62を、主流路61の軸心線61aを垂直に横切るように断面した状態が示されている。図5に示されるように、排出ガス導入流路80は、底壁部65の内面によって規定される環状流路62の外周縁62aの接線方向に沿って、環状流路62に連結されている。排出ガス導入流路80は、当該排出ガス導入流路80から環状流路62内に流入した際の排出ガスGの流れる方向Bに主流路61と重ならない位置に、連結されている。
なお、図中、排出ガス導入流路80から環状流路62内に流入した際の排出ガスGの流れる方向Bを矢印で示している。また、図中、方向Bに沿って見た場合に主流路61と重なる範囲を一対の2点鎖線101,102で囲われる範囲103で示し、重ならない範囲を、符号100,104で示している。範囲100は、図中2点鎖線101より右側の範囲である。範囲104は、図中2点鎖線102より左側の範囲である。このように、排出ガスGは、範囲100内に連結されている。
排出ガス導入流路80が上記のように環状流路62に連結されていることによって、排出ガス導入流路80から環状流路62内に導入された排出ガスGは、図中矢印で示されるように、周方向Aのうちの一方向A1にそって流れる。
なお、上記された排出ガス導入流路80の連結構造は、一例である。排出ガス導入流路80と環状流路62との連結構造が上記と異なってもよい。要するに、排出ガス導入流路80は、当該排出ガス導入流路80から環状流路62内へ導入された排出ガスが、環状流路62内の周方向Aのうち一方向A1に沿って流れればよい。
つぎに、流入口63の幅w1について説明する。なお、ここで言う幅w1は、図3に示されるように、主流路61の軸心線61aに沿う流入口63の開口の長さを示している。幅w1は、本発明で言う開口幅である。本実施形態では、吸気通路23の軸心線23aと主流路61の軸心線61aとは重なっており、それゆえ、同一である。
まず、図5に示すように、流入口63に、第1の位置P1と、第2の位置P2とを設定する。なお、図5中には、流入口63を規定する縁27aが図示している。第1の位置P1は、流入口63において、排出ガス導入流路80が環状流路62に連結される連結部200に対向する位置に設定される。図5中では、第1の位置P1は、流入口63において軸心線61aが延びる方向にそって縁27aと重なる位置に設定される。このため、図中では、第1の位置P1は、縁27a上に示されている。
第2の位置P2は、流入口63において、第1の位置P1から一方向A1(排出ガスGの流れる方向)に沿って下流側のいずれかの位置に設定される。本実施形態では、第2の位置P2は、一例として、第1の位置P1から軸心線61aのまわりに270度下流に進んだ位置である。言い換えると、図5において第1の位置P1と主流路61の軸心線61aとを結ぶ第1の仮想線v1と、第2の位置P2と軸心線61aとを結ぶ第2の仮想線v2とがなす角度が、90度となる。図5中では、第2の位置P2は、流入口63において軸心線61aが延びる方向にそって縁27aと重なる位置に設定される。このため、図中では、第2の位置P2は、縁27a上に示されている。
図6は、環状流路62内に規定される流路を、周方向Aを横切る方向に断面した場合の流路断面を概略的に示すとともに、当該流路断面の流入口63の幅w1と、底壁部65の内面65aの幅w2とを示している。ここで言う底壁部65の内面65aの幅とは、内面65aにおいて主流路61の軸心線61aにそう長さである。また、内面65aは、本発明で言う底縁の一例である。
なお、図6では、第1の位置P1と主流路61の軸心線61aとを通る第1,2の流路断面s1,s2と、第2の位置P2と主流路61の軸心線61aとを通る第3,4の流路断面s3,s4とを一例として示している。図6中に示される環状流路62は、第1〜4の流路断面s1〜s4の環状流路62中の位置を示すために示されたものであって、図に示される環状流路62に対する第1〜4の流路断面s1〜s4の大きさは、厳密なものではない。
図6に示されるように、流入口63の幅w1は、第1の位置P1から第2の位置P2に向かって(一方向Aにそって)連続的に長くなっている(増加している)。言い換えると、流入口63は、第1の位置P1から第2の位置P2に向かって連続的に広くなっている。また、流入口63は、一方向A1に沿って第2の位置P2から第1の位置P1の範囲で狭まる。言い換えると、流入口63の幅w1は、一方向A1に沿って第2の位置P2から第1の位置P1の範囲で、短くなる。
底壁部65の幅w2は、変化しない。言い換えると、底壁部65の幅w2は、周方向に一定である。
環状流路62の流路断面(流路断面の面積)は、第1の流路断面s1から第4の流路断面s4まで、下流に進むにつれて連続的に小さくなるように設定されている。各流路断面において流入口63と底壁部65とを結ぶ長さを幅w3とすると、幅w3は、第1の位置P1から第2の位置P2まで、一方向A1に沿って進むにつれて連続的に短くなる。幅w3は、本発明でいう、流入口と該流入口に対向する底縁とを結ぶ長さである。
図6中の範囲F6内には、第1〜4の流路断面s1〜s4の各々の、流入口63の幅w1と、底壁部65の幅w2と、流入口63と底壁部65との間の幅w3と、面積とを概略的に示す概略図が示されている。
範囲F6について具体的に説明する。本実施形態では、図に示すように、流入口63の幅w1(流入口63の開口の長さ)は、底壁部65の幅w2(側壁部65の内面の長さ)を基準に、幅w2に対する相対値が示されている。本実施形態では、底壁部65の幅w2は、主流路61の周方向に一定値である。底壁部65の幅w2を基準値1とする。
第1の位置P1での第1の流路断面s1では、流入口63の幅w1は、0.4となる。第3の流路断面s3では、流入口63の幅w2は、0.6となる。第2の流路断面s2では、流入口63の幅w1は、0.8でとなる。第2の位置P2での第4の流路断面s4では、流入口63の幅w1は、1となる。
流入口63と底壁部65との間の幅w3は、底壁部65の幅w2に対する相対値では表現されておらず、第1の位置P1の第1の流路断面s1での幅w3を基準値1とし、当該第1の位置P1での幅w3に対する各位置での幅w3の相対値が示されている。
第1の位置P1での第1の流路断面s1では、幅w3は、1となる。第3の流路断面s3では、幅w3は、0.7となる。第2の流路断面s2では、幅w3は、0.6となる。第2の位置P2での第4の流路断面s4では、幅w3は、0.5となる。
このため、各流路断面の相対値は、第1の位置P1での第1の流路断面s1の面積は0.7となる。第3の流路断面s3の面積は、0.56となる。第2の流路断面s2の面積は、0.54となる。第2の位置P2での第4の流路断面s4の面積は、0.5となる。
つぎに、環状流路62について説明する。環状流路62は、底壁部65と上流側側壁部66と下流側側壁部67との各々の内面65a,66a,67aによって規定されている。
図3に示すように、下流側側壁部67の内面67aは、平面状である。下流側側壁部67の内面67aと、吸気通路23を規定する管部材25の内面25aとによって規定される角度αは、主流路61の周方向全周にわたって90度である。下流側側壁部67の内面67aは、本発明で言う下流側縁の一例である。下流側側壁部67の内面67aと吸気通路23を構成する管部材25の内面25aとの連結部90は、内面67aから内面25aにわたってなだらかに形成されている。角度αは、本発明で言う、流入口の吸気通路の下流側開口縁部を形成する環状流路の内壁面と吸気通路の内壁面とがなす角度である。
また、上流側側壁部66の内面66aは、平面状である。上流側側壁部66の内面66aと、吸気通路23を規定する管部材25の内面25aとによって規定される角度θは、主流路61の周方向A全周にわたって角度αよりも小さく、本実施形態では角度αが90度であるので、角度θは、鋭角である。角度θは、吸気通路23の内面25aと上流側側壁部66の内面66aとが互いに接続する部分である縁26aにおける内面25a,66aによって規定される角度である。角度θは、本発明で言う、流入口の吸気通路の上流側開口縁部を形成する環状流路の内壁面と吸気通路の内壁面とがなす角度である。
上流側側壁部66の内面66aは、本発明で言う上流側縁の一例である。上流側側壁部66の内面66aと吸気通路23を構成する管部材25の内面25aとの連結部は、内面25aから内面66aにわたってなだらかに形成されている。
底壁部65の内面65aは、図3に示すように、周方向Aを横切る断面でみると、直線状である。底壁部65の内面65aと下流側側壁部67の内面67aとがなす角度βは、主流路61の周方向全周にわたって90度である。内面65aと内面67aとの連結部91は、内面65aから内面67aにわたってなだらかに形成されている。
上流側側壁部66の内面66aは、周方向Aを横切る方向に環状流路62を断面して見た場合は、直線状である。上流側側壁部66の内面66aは、底壁部65の内面65aに対して傾斜しており、内面65aと内面66aとによって規定される角度γは、鋭角(0<γ<90度)となる。内面66aは、本発明で言う上流側縁の一例である。内面65aと内面66aとは、なだらかに連続している。
上記したように、流入口63の幅w1は、一方向A1に沿って第1の位置P1から第2の位置P2まで、連続的に大きくなる。具体的には、底壁部65の内面65aに対する上流側側壁部66の内面66aの傾斜(角度γ)が変化することによって、流入口63の幅w1が変化する。上流側側壁部66の内面66aと吸気通路23の内面25aとの連結部92は、内面66aから内面25aにわたってなだらかに形成されている。
このとき、底壁部65の内面65aと下流側側壁部67の内面67aとは、変化しない。すなわち、内面65aと内面67aとによって規定される角度αは、90度が保たれる。
つぎに、吸気通路23において主流路61より上流の位置の構造について説明する。吸気通路23において主流路61より直ぐ上流の位置は、絞り部110となっている。絞り部110は、当該絞り部110より上流の部位に対して流路断面が小さくなるように絞られている。本実施形態では、絞り部110は、スロットルバルブ24の下流に位置している。
つぎに、低圧EGR装置50の動作を説明する。ディーゼルエンジン11の運転状態に応じて低圧EGR装置50を用いて排出ガスGを供給する状態になると低圧EGR用バルブ300が開く。低圧EGRガスが供給されるべき状態になると、つまり、低圧EGR用バルブ300が開くと、排気通路31から排出ガス導入流路80に排出ガスGの一部が流入する。図5に示されるように、排出ガス導入流路80に流入した排出ガスGは、排出ガス導入流路80から環状流路62内に流入する。
環状流路62内に流入した排出ガスGは、一方向A1に沿って第1の位置P1から下流側に向かって流れる。この際、図中に示されるように、排出ガスGの一部は、流入口63から主流路61内流入する。
環状流路62内での排出ガスGの流れの勢いは、排出ガス導入流路80と環状流路62との連結部200で最も強く、一方向A1に沿って下流に流れるにつれて小さくなる。このため、流入口63において第1の位置P1の近傍では、排出ガスGの流れの勢いが強くなる。これに対し、下流に位置する第2の位置P2の近傍での排出ガスGの流れの勢いは、小さくなっている。
流入口63の幅w1は、排出ガスGの流れの勢いが小さくなるに応じて大きくなり、流入口63の各部位から主流路61に流入する排出ガスGの量が均一になるように設定されている。
言い換えると、流入口63において排出ガス導入流路80と環状流路62との連結部200に対向する第1の位置P1では、排出ガスGの流れの勢いが強いので、流入口63の幅w1が小さくなっている。このため、第1の位置P1から主流路61の流入する排出ガスGの量が制限される。また、流入口63の第2の位置P2では、排出ガスGの流れの勢いが小さくなっているので、流入口63の幅w1が大きくなっている。このため、下流の第2の位置P2であっても、主流路61に流入する排出ガスGの量を確保することができる。この結果、流入口63の各部位において主流路61に流入する排出ガスGの量が、均一になる。また、環状流路62の流路断面(流路断面の面積)は、第1の流路断面s1から第4の流路断面s4まで、下流に進むにつれて連続的に小さくなるように設定されているため、環状流路62内の排出ガスGは、下流に進むにつれて主流路へ向けて押し出されるようになる。更に、流入口63と底壁部65とを結ぶ長さを幅w3が、第1の位置P1から第2の位置P2まで、一方向A1に沿って進むにつれて連続的に短くなっているため、環状流路62内の排出ガスGは、下流に進むにつれて主流路へ向けて案内される形となる。このことによって、環状流路62の下流側においても排出ガスGが主流路61内に流入しやすくなり、流入口63の各部位において主流路61に流入する排出ガスGの量が、均一になる。
主流路61内では、エアクリーナ21を通過して流れてきた新気Nと排出ガスGとが均一に混ざる。このため、吸気通路23において主流路61よりも下流域では、主流路61の直下であっても、吸気通路23の軸心線23aを垂直に横切る流路断面内の新気Nと排出ガスGとの混合気Mの流速分布は、略均一になる。
吸気通路23内において主流路61の直ぐ下流の部位での流速分布が略均一になることによって、コンプレッサ71に加わる圧力も各部位において均一になる。
図7は、吸気通路23においてスロットルバルブ24の近傍を側方から見た状態を示す側面図である。図中、吸気通路23を構成する管部材25は、スロットルバルブ24の近傍が切り欠かれている。
図7に示されるように、吸気通路23内では、スロットルバルブ24の周辺では新気Nの流れが滞る死水領域120が形成される傾向にある。図中1点鎖線で示される範囲が死水領域120である。しかしながら、絞り部110があることによって、絞り部110では,吸気流路23の軸心に向かう流速ベクトルが発生するので,死水領域120は、上流側に移動する。この結果、死水領域120は、主流路61より上流側に収まる。言い換えると、絞り部110は、死水領域120が主流路61および主流路61よりも下流に形成されないように考慮されて形成されている。また、絞り部110があることによって、吸気通路23から主流路61へ流入する新気Nが主流路61の軸心方向へ案内され、環状流路62内へ流入することを抑制できる。
また、環状流路62の下流側側壁部67の内面67aと吸気通路23を規定する内面25aとの連結部90がなだらかに形成される(いわゆる、R面取りされる)、また上流側側壁部66の内面66aと吸気通路23を規定する内面25aとがなす、内面66aと内面25aとの連結部における角度θよりも大きくされることによって、排出ガスGが環状流路62から主流路61内に流入する際に、排出ガスGが内面25aから剥離することが抑制される。排出ガスGが内面25aから剥離することによって、内面25a近傍での排出ガスGの流速が小さくなる。つまり、排出ガスGが内面25aから剥離することが抑制されることによって、吸気通路23において主流路61よりも下流での混合気Mの流速分布が均一になる。
このように、本実施形態では、流入口63の幅w1が一方向A1に沿って下流側に進むにつれて大きくなることによって、流入口63から主流路61内に流入する排出ガスGの量が、流入口63の各部位において均一になる。このため、吸気通路23において主流路61よりも下流側での混合気Mの流速分布が均一になる。
この結果、本実施形態のように、主流路61の直ぐ下流にコンプレッサ71が配置される構造であっても、混合気Mの流速分布が不均一になることに起因する、コンプレッサ71と当該コンプレッサ71を収容するハウジング71aとの接触、コンプレッサ71の回転軸73と当該回転軸73を支持する軸受け74との間で生じる磨耗などの不具合の発生が防止される。
また、流入口63が周方向Aに沿って連続して開口する環状に形成されることによって、排出ガスGが吸気通路23内に流入する際の抵抗を小さく抑えることができるので、排出ガスGが吸気通路23に効率よく導入される。
また、流入口63の幅w1の変化は、底壁部65の内面65aに対する上流側側壁部66の内面66aの傾斜の変化によって調整される。このことによって、下流側側壁部67の内面67aと吸気通路23を規定する管部材25の内面25aとによって規定される角度αを90度に一定に保つことができる。
下流側側壁部67の内面67aと管部材25の内面25aとによって規定される角度αが小さくなるほど、排出ガスGが内面25aから剥離しやすくなる。
なお、本実施形態では、内面67aと内面25aとによって規定される角度αは、90度であるが、これに限定されない。内面67aと内面25aとがなす角度αは、90度以上180度未満のいずれかの値に固定されることによって、内面67aから内面25aにわたってなだらかにつながるようになるので、排出ガスGが内面25aから剥離することが抑制される。
図3中の範囲F3内には、内面67aと内面25aとによって規定される角度αの他の例(90度以外)として、120度である状態と150である状態とが示されている。これらの場合であっても内面67aと内面65aとの連結部90は、なだらかに形成されている。これらの場合であっても、本実施形態と同様の作用と効果とが得られる。
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る排出ガス還流装置を、図8,9を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、底壁部65の内面65a幅w2が、第1の実施形態と異なる。他の構造は、第1の実施形態と同様であってよい。上記異なる構造を説明する。
図8は、連結部60と、連結部60の近傍とを、主流路61の軸心線61aと第1の位置P1とを通るように断面した状態を斜めに見る断面図である。図9は、環状流路62の第1〜4の流路断面s1〜s4を概略的に示す概略図である。
図8,9に示されるように、本実施形態では、第1の実施形態で説明された、第1の位置P1から第2の位置P2にわたって、流入口63の幅w1が変化することと、環状流路62の一方向A1を横切る流路断面の面積が下流に進むにつれて小さくなることに加えて、底壁部65の内面65aの幅w2も変化する。具体的には、底壁部65の内面65aの幅w2は、一方向A1にそって下流に進むにつれて、連続的に短くなる。
図9中に示される範囲F9内には、第1〜4の流路断面s1〜s4の各々の、流入口63の幅w1、底壁部65の内面65aの幅w2、流入口63と内面65aと間の幅w3と、面積が示されている。
図9中のF9に示されるように、底壁部65の内面65aの幅w2と、流入口63の幅w1とは、第1の位置P1を通る第1の断面s1での内面65aの幅w2を基準長さ1として、当該基準長さ1に対する相対値が表されている。F9内に示すように、第1の位置P1での第1の流路断面s1では、底壁部65の内面65aの幅は、1であり、流入口63の幅w1は、0.4である。第3の流路断面s3では、底壁部65の内面65aの幅w2は、0.8であり、流入口63の幅w1は、0.6である。第2の流路断面s2では、底壁部65の内面65aの幅w2は、0.6であり、流入口63の幅w1は、0.8である。第2の位置P2での第4の流路断面s4では、底壁部65の内面65aの幅w2は、0.4であり、流入口63の幅w1は、1である。
F9内では、流入口63と底壁部65の内面65aとの間の幅w3は、底壁部65の内面65aの幅w2に対する相対値としては表されておらず、第1の位置P1の第1の流路断面s1での流入口63と底壁部65の内面65aとの間の幅w3を基準長さ1として、当該基準長さ1に対する各流路断面での幅w3の相対値が示されている。F9に示されるように、第1の位置P1での第1の流路断面s1では、幅w3は、1である。第3の流路断面s3では、幅w3は、0.7である。第2の流路断面s2では、幅w3は、0.6である。第2の位置P2での第4の流路断面s4では、幅w3は、0.5である。
F9内では、流路断面s1〜s4の面積の互いの相対値が示されている。第1の位置P1での第1の流路断面の面積は、0.7となる。第3の流路断面s3の面積は、0.49となる。第2の流路断面s2の面積は、0.42となる。第2の位置P2での第4の流路断面s4の面積は、0.35となる。
つぎに、底壁部65の内面65a幅w2が短くなることについて、具体的に説明する。図8に示されるように、本実施形態においても、下流側側壁部67の内面67aと吸気通路23を規定する管部材25の内面25aとによって規定される角度αは、90度である。また、底壁部65の内面65aと下流側側壁部67の内面67aとによって規定される角度βも90度である。このため、底壁部65は、上流側側壁部66側の端部65bが下流側に短くなる。
本実施形態では、底壁部65の内面65aの幅w2が、一方向A1に沿って連続的に小さくなることによって、第1の実施形態の効果に加えて、環状流路62の下流側においても主流路61内に排出ガスGが流入しやすくなる。この点について具体的に説明する。
排出ガスGは、排出ガス導入流路80から環状流路62内に流入すると、その一部が流れの勢いによって底壁部65の内面65aに沿って流れる。このため、底壁部65に沿って下流に向かって流れる排出ガスGは、主流路61内に流入しにくくなる傾向にある。
しかしながら、環状流路62が下流に向かうにつれて底壁部65の内面65aの幅w2が小さくなることによって、底壁部65に沿って流れていた排出ガスGは、内側(流入口63側)に向かって押し出される。このことによって、環状流路62の下流側においても排出ガスGが主流路61内に流入しやすくなる。幅w1,w2の相対関係は、流入口63の各部位から流入する排出ガスGの量が均一になるように設定されている。
また、底壁部65の幅w2が小さくなる際に、下流側側壁部67の内面67aと吸気通路23を規定する管部材25の内面25aとによって規定される角度αは、一定に保たれる。本実施形態では、一例として、第1の実施形態と同様に90度であるが、90度以上であって180度未満のいずれかの角度であればよい。このため、排出ガスGが管部材25の内面25aから剥離することが抑制される。
また、内面25a,66aによって規定される角度θが第1の実施形態と同様に、角度αよりも小さくなるように設定されている。排出ガスGが環状流路62から主流路61内に流入する際に、排出ガスGが内面25aから剥離することが抑制される。排出ガスGが内面25aから剥離することによって、内面25a近傍での排出ガスGの流速が小さくなる。つまり、排出ガスGが内面25aから剥離することが抑制されることによって、吸気通路23において主流路61よりも下流での混合気Mの流速分布が均一になる。
なお、第1,2の実施形態では、本発明の排気還流装置は、一例として低圧EGRガス装置50に用いられた。しかしながら、本発明の排気還流装置は、低圧EGRガス装置50のみに限定されるものではない。
また、第1,2の実施形態では、流入口63を周方向Aに連続して開口する1つの長孔として説明したが、流入口63は複数存在してもよく、この場合、第1の位置P1側の流入口の孔の径を小さくし、第2の位置P2側に進むにつれ、流入口の孔の径を大きくするか、流入口の孔の径を等しくし、第1の位置P1側の流入口の数を少なく、第2の位置P2側に進むにつれ、流入口の数を多くしてもよい。
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
吸気が流動する吸気通路と、
前記吸気通路の周方向に沿って延びて環状に形成され、内側に前記吸気通路を囲む環状流路と、
前記吸気通路と前記環状流路との間に形成され、前記吸気通路と前記環状流路とを連通する流入口と、
前記環状流路に連通し、前記周方向のうち一方向に流れるように前記排出ガスを該環状流路内に導く排出ガス導入路と
を具備し、
前記流入口は、前記排出ガス導入流路から前記環状流路に流入する排気ガスの流れに対し前記一方向に沿って上流から下流に進むにつれて開口面積を大きくした
ことを特徴とする排気還流装置。
[2]
前記流入口は、前記吸気通路と前記環状流路との間において前記周方向に延びて環状に形成された環状開口である
ことを特徴とする[1]に記載の排気還流装置。
[3]
前記流入口は、その開口幅が前記一方向に沿って上流から下流に進むにつれて連続的に大きくなる
ことを特徴とする[2]に記載の排気還流装置。
[4]
前記流入口の前記吸気通路の上流側開口縁部を形成する前記環状流路の内壁面と前記吸気通路の内壁面とがなす角度より、前記流入口の前記吸気通路の下流側開口縁部を形成する前記環状流路の内壁面と前記吸気通路の内壁面とがなす角度を大きくした
ことを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1に記載の排気還流装置。
[5]
前記流入口の前記吸気通路の上流側開口縁部側に前記吸気通路の流路断面積を小さくする絞り部が形成された
ことを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1に記載の排気還流装置。
[6]
前記環状流路において前記一方向を横切る流路断面が、前記一方向に沿って下流に進むにつれて小さくなる
ことを特徴とする[1]〜[5]のうちのいずれか1に記載の排気還流装置。
[7]
前記環状流路の前記一方向を横切る流路断面において、前記流入口と該流入口に対向する底縁とを結ぶ長さが、前記一方向に沿って下流に進むにつれて短くなる
ことを特徴とする[1]〜[6]のうちのいずれか1に記載の排気還流装置。