JP6177604B2

JP6177604B2 - Ｅｇｒガス混合装置

Info

Publication number: JP6177604B2
Application number: JP2013137716A
Authority: JP
Inventors: 石森　崇; 崇石森
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: JP2015010567A

Description

本発明は、ＥＧＲガス混合装置に関するものである。

従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われており、一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に至る排気通路の適宜位置と、吸気マニホールドの入口付近の吸気管との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。

ただし、吸気管の側面に単純にＥＧＲパイプを接続するだけでは、吸気管内を流れる吸気に対して排気ガスを均一に混合することが難しく、更には、吸気管に対するＥＧＲパイプの接続部分における開口が狭いために吸気に対する排気ガスの混入割合を急激に高めることができないなどの不都合があった。

このような不都合を改善するため、図５及び図６に示す如く、吸気管１の途中に吸気２の流れを絞り込むベンチュリ部３を形成して該ベンチュリ部３の外周に環状チャンバ４を設け、該環状チャンバ４に対し排気側から排気ガス５の一部を抜き出して導くＥＧＲパイプ６を接続し、前記ベンチュリ部３のスロート部に環状チャンバ４と吸気管１内部とを連通する環状スリット７を形成して前記ベンチュリ部３を上流側の縮径部８と下流側の拡張部９とに分割したＥＧＲガス混合装置が提案されている。

即ち、このようにすれば、ＥＧＲパイプ６により環状チャンバ４に導かれた排気ガス５が、ベンチュリ部３に形成した環状スリット７を通して全周から吸気管１内部に流入し、しかも、前記ベンチュリ部３の拡張部９側に生じる負圧部により環状チャンバ４内の排気ガス５が良好に吸引されることになるので、大量の排気ガス５を吸気管１内の吸気２に対し良好に混合せしめて混合ガスとすることができる。

また、本発明と同じ出願人は、環状スリット７の最下レベルより低い環状チャンバ４の領域を前記環状スリット７の最下レベルまで底上げして形成することも提案しており（下記の特許文献１を参照）、このようにすれば、排気側から吸気側へ再循環される排気ガスが結露して凝縮水が生じても、その凝縮水が環状チャンバ４内に大量に溜まってしまう事態が起こらなくなる。

特許第５０４７９２４号公報

しかしながら、斯かる従来のＥＧＲガス混合装置においては、そのベンチュリ部３と環状スリット７とを鋳造により一体成形するようにしていたため、その内部における狭い場所に煤分などが溜まっても清掃を行うことが難しいという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みて成したもので、必要時に適宜に分解して内部の清掃を簡便に行い得るＥＧＲガス混合装置を提供することを目的としている。

本発明は、吸気管の途中を着脱自在に分割し且つその分割部より上流側の吸気管の内径に対し下流側の吸気管の内径を相対的に大きく構成し、下流側の吸気管の最上流部に吸気の流れ方向へ向け徐々に拡径して上流側の吸気管の流路を下流側の吸気管の流路に対し段差無く連続せしめるコーン形状のベンチュリ部品を配置して該ベンチュリ部品の外周に環状チャンバを区画すると共に、該環状チャンバに対し排気側から排気ガスの一部を抜出して導くＥＧＲパイプを接続し、前記ベンチュリ部品の周方向複数箇所にスリットを開口し、該スリットの上流側端から下流側へ向け延在し且つその上流側から下流側に向かうにつれ徐々に前記スリットから前記ベンチュリ部品の内側へ離間するように邪魔板を設け、該邪魔板により吸気の流れが前記スリットに向かわないように構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、ＥＧＲパイプにより環状チャンバに導かれた排気ガスが、ベンチュリ部品の各スリットを通し周方向複数箇所から分散して吸気管内部に流入することになり、しかも、上流側の吸気管から直進して流れようとする吸気の流れによりベンチュリ部品の内周部分に圧力降下が生じて前記環状チャンバ内の排気ガスがベンチュリ部品内に吸い込まれ易くなるため、既に提案されている従来のＥＧＲガス混合装置と同様に、大量の排気ガスを吸気の流れに対し良好に混合させて混合ガスとすることが可能となる。

しかも、排気側から還流される排気ガスを吸気に混合するためのベンチュリ構造を別体のベンチュリ部品で構成しているので、煤分などが溜まった場合に上流側の吸気管と下流側の吸気管とを切り離して内部からベンチュリ部品を取り出し、各吸気管の内部やベンチュリ部品に対し簡便に清掃を行うことが可能である。

また、このようにすれば、特に吸気の流速が高い運転領域でベンチュリ部品内を流れる吸気の一部が前記ベンチュリ部品の内周面に沿う流れを形成しても、その吸気の流れが各スリットに向かわないように邪魔板により逸らされ、排気ガスの吸い込まれ易さが損なわれる虞れが未然に回避されることになる。

更に、本発明においては、邪魔板の片方の側部に吸気の流れに旋回を与えるガイドフィンを付設することが好ましく、このようにすれば、ガイドフィンにより吸気の流れに旋回を与え、その吸気の旋回流に対し周方向複数箇所から排気ガスを導入して効果的に撹拌させることが可能となる。

本発明のＥＧＲガス混合装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、必要時に適宜に分解して内部の清掃を簡便に行うことができるので、長期間に亘りＥＧＲガス混合装置の健全性を良好に保つことができ、メンテナンス作業時の労力も大幅に軽減することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、特に吸気の流速が高い運転領域でベンチュリ部品内を流れる吸気の一部が前記ベンチュリ部品の内周面に沿う流れを形成しても、邪魔板により前記吸気の流れを各スリットに向かわないように逸らせることができ、排気ガスの吸い込まれ易さが損なわれる虞れを未然に回避することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、ガイドフィンにより吸気の流れに旋回を与えることができ、その吸気の旋回流に対し周方向複数箇所から排気ガスを導入して効果的に撹拌させることができるので、吸気と排気ガスとの混合を著しく促進することができる。

本発明を実施する形態の一例を側方から見た断面図である。図１のベンチュリ部品の単品図である。図１のスリットの詳細を示す断面図である。本発明の別の形態例を示す斜視図である。従来例を側方から見た断面図である。図５のＶＩ−ＶＩ矢視の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、吸気管１の途中が着脱自在に分割されており、その分割部より上流側の吸気管１Ａの内径に対し下流側の吸気管１Ｂの内径が相対的に大きく構成されており、これら上流側の吸気管１Ａと下流側の吸気管１Ｂとは、相互の対向端に設けたフランジ１ａ，１ｂ同士をボルト締結することにより連結されるようになっているが、下流側の吸気管１Ｂの最上流部には、吸気２の流れ方向（図１中における右から左へ向かう方向）へ向け徐々に拡径して上流側の吸気管１Ａの流路を下流側の吸気管１Ｂの流路に対し段差無く連続せしめるコーン形状のベンチュリ部品１０（図２参照）が配置されており、該ベンチュリ部品１０の上流側端に設けたフランジ１０ａを前記両吸気管１Ａ，１Ｂのフランジ１ａ，１ｂ同士の間に挟んで共締めでボルト締結することにより前記ベンチュリ部品１０の固定が図られるようにしてある。

また、下流側の吸気管１Ｂの最上流部にベンチュリ部品１０を配置することによって、該ベンチュリ部品１０の外周に環状チャンバ１１が区画されるようになっており、この環状チャンバ１１に対し排気側から排気ガス５の一部を抜出して導くＥＧＲパイプ６が接続されていると共に、前記ベンチュリ部品１０の周方向複数箇所にスリット１２が開口されており、該各スリット１２を介して前記環状チャンバ１１の排気ガス５がベンチュリ部品１０内の吸気２の流れに導入されるようになっている。

特に本形態例においては、前記ベンチュリ部品１０におけるスリット１２が開口している場所に、該スリット１２の上流側端から下流側へ向け延在し且つその上流側から下流側に向かうにつれ徐々にスリット１２からベンチュリ部品１０の内側へ離間するように邪魔板１３が設けられており、該邪魔板１３により吸気２の流れがスリット１２に向かわないようにしてある。

即ち、このような邪魔板１３を設けてあれば、特に吸気２の流速が高い運転領域でベンチュリ部品１０内を流れる吸気２の一部が前記ベンチュリ部品１０の内周面に沿う流れを形成しても、その吸気２の流れが各スリット１２に向かわないように邪魔板１３により逸らされ、排気ガス５の吸い込まれ易さが損なわれる虞れが未然に回避されることになる。

ここで、前記ベンチュリ部品１０が金属素材により製作される場合には、図３に示す如く、前記ベンチュリ部品１０のスリット１２に相当する部位に切れ目を入れて内側へ折り込むことにより前記スリット１２を開口せしめ且つその内側へ折り込んだ部分を邪魔板１３とすることが可能であり、このようにした場合、邪魔板１３を内側へ折り込む深さを、上流側の吸気管１Ａの流路を下流側へ延長した範囲（図３中の二点鎖線より下側の範囲）に入らない程度に浅く設定しておけば、吸気抵抗の上昇を回避して良好なベンチュリ効果を得ることが可能である。

而して、このようにすれば、ＥＧＲパイプ６により環状チャンバ１１に導かれた排気ガス５が、ベンチュリ部品１０の各スリット１２を通し周方向複数箇所から分散して吸気管１内部に流入することになり、しかも、上流側の吸気管１Ａから直進して流れようとする吸気２の流れによりベンチュリ部品１０の内周部分に圧力降下が生じて前記環状チャンバ１１内の排気ガス５がベンチュリ部品１０内に吸い込まれ易くなるため、既に提案されている従来のＥＧＲガス混合装置と同様に、大量の排気ガス５を吸気２の流れに対し良好に混合させて混合ガスとすることが可能となる。

しかも、排気側から還流される排気ガス５を吸気２に混合するためのベンチュリ構造を別体のベンチュリ部品１０で構成しているので、煤分などが溜まった場合に上流側の吸気管１Ａと下流側の吸気管１Ｂとを切り離して内部からベンチュリ部品１０を取り出し、各吸気管１の内部やベンチュリ部品１０に対し簡便に清掃を行うことが可能である。

従って、上記形態例によれば、必要時に適宜に分解して内部の清掃を簡便に行うことができるので、長期間に亘りＥＧＲガス混合装置の健全性を良好に保つことができて、メンテナンス作業時の労力も大幅に軽減することができ、しかも、特に吸気２の流速が高い運転領域でベンチュリ部品１０内を流れる吸気２の一部が前記ベンチュリ部品１０の内周面に沿う流れを形成しても、邪魔板１３により前記吸気２の流れを各スリット１２に向かわないように逸らせることができ、排気ガス５の吸い込まれ易さが損なわれる虞れを未然に回避することもできる。

また、図４は本発明の別の形態例を示すもので、前記ベンチュリ部品１０が樹脂素材により型成形される場合には、邪魔板１３をスリット１２の開口形状の制約を受けずに自由に形成することが可能であるので、邪魔板１３の片方の側部に吸気２の流れに旋回を与えるガイドフィン１４を付設した構成を採用しており、このようにすれば、ガイドフィン１４により吸気２の流れに旋回を与え、その吸気２の旋回流に対し周方向複数箇所から排気ガス５を導入して効果的に撹拌させることができるので、吸気２と排気ガス５との混合を著しく促進することができる。

この際、ガイドフィン１４の部分をベンチュリ部品１０や邪魔板１３とは異なる相対的に柔らかい樹脂で成形するようにしても良く、このようにすれば、吸気２の流速が高い時に前記ガイドフィン１４が撓んで逃げることで吸気２の流れを無理に堰き止めないようにして吸気抵抗の過剰な上昇を回避することができる。

尚、本発明のＥＧＲガス混合装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１吸気管
１Ａ上流側の吸気管
１Ｂ下流側の吸気管
２吸気
５排気ガス
６ＥＧＲパイプ
１０ベンチュリ部品
１１環状チャンバ
１２スリット
１３邪魔板
１４ガイドフィン

Claims

吸気管の途中を着脱自在に分割し且つその分割部より上流側の吸気管の内径に対し下流側の吸気管の内径を相対的に大きく構成し、下流側の吸気管の最上流部に吸気の流れ方向へ向け徐々に拡径して上流側の吸気管の流路を下流側の吸気管の流路に対し段差無く連続せしめるコーン形状のベンチュリ部品を配置して該ベンチュリ部品の外周に環状チャンバを区画すると共に、該環状チャンバに対し排気側から排気ガスの一部を抜出して導くＥＧＲパイプを接続し、前記ベンチュリ部品の周方向複数箇所にスリットを開口し、該スリットの上流側端から下流側へ向け延在し且つその上流側から下流側に向かうにつれ徐々に前記スリットから前記ベンチュリ部品の内側へ離間するように邪魔板を設け、該邪魔板により吸気の流れが前記スリットに向かわないように構成したことを特徴とするＥＧＲガス混合装置。
邪魔板の片方の側部に吸気の流れに旋回を与えるガイドフィンを付設したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲガス混合装置。