JP6866783B2 - 排ガス再循環装置 - Google Patents

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Description

本発明は、リードバルブを有する排ガス再循環装置に関する。
エンジンの排ガス中のＮＯｘを低減するために、エンジンに排ガスを再循環する排ガス再循環装置（以下「ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置」と呼ぶことがある）が広く使用されている。
このＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブを制御することにより、還流するＥＧＲガスの質量流量を調節できる。ここで、エンジンの仕様によっては、ＥＧＲバルブの出入口の差圧が小さく、運転状態により負圧となるものがある。このようなエンジンでは、ＥＧＲ通路とエンジンのインテーク通路との接続位置にリードバルブ（逆止弁）を設け、ＥＧＲガスの逆流を防ぐとともに、シリンダ吸排気行程の脈動により生じる周期的な差圧変動を利用してＥＧＲガスを汲み出している。このようなリードバルブとしては、主にリード式ワンウエイバルブが使用されている（特許文献１，２参照）。
特開２０００−２４９００４号公報 特開２００１−１３２５５７号公報
ところで、上述したようなリードバルブを用いたＥＧＲ装置においては、リードバルブの開閉音がＥＧＲ通路内で共鳴することで、シャカシャカという異音が発生し、これが外部で聞こえると商品性の悪化に繋がるおそれがある。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、リードバルブによる異音を抑制し得る排ガス再循環装置を提供する。
本発明の排ガス再循環装置の一つの態様は、
エンジンの排ガスの一部を、ＥＧＲ通路を通して前記エンジンの吸気側へ還流する排ガス再循環装置であって、
前記ＥＧＲ通路と前記エンジンのインテーク通路との接続位置に設けられたリードバルブと、
前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、
前記ＥＧＲ通路のうち、前記ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラーとを接続する通路を形成するＥＧＲダクトと、
を備え、
前記ＥＧＲダクトは、前記リードバルブにより発生する開閉音の前記ＥＧＲ通路内での共鳴を抑制するように形成されている。
本発明によれば、ＥＧＲダクトを、リードバルブにより発生する開閉音のＥＧＲ通路内での共鳴を抑制するように形成したので、リードバルブによる異音を抑制できる。
実施の形態の全体構成を示す概略図 実施の形態によるＥＧＲダクト、ＥＧＲバルブ及びインテークダクトの様子を示す斜視図 従来のＥＧＲダクト、ＥＧＲバルブ及びインテークダクトの様子を示す斜視図 ＥＧＲバルブの入口側（つまりＥＧＲダクト側）で観測した周波数特性を示す図 実施の形態によるＥＧＲダクトの固定の様子を示す斜視図
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、直列四気筒のディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定されずに、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒数や、気筒の配列も限定されない。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。
図１に示すように、エンジン（内燃機関）１は、エンジン本体２、排気通路Ｅｘ、インテーク通路Ｉｎ、及びＥＧＲ（排ガス再循環）通路Ｅｇを備え、さらに、エキゾーストマニホールド３、インレットマニホールド４、可変タービン５ａとコンプレッサ５ｂからなるターボチャージャー５、エアクリーナー６、インタークーラー７、吸気スロットル８、インテークダクト８ａ、ＤＯＣ（ディーゼル酸化触媒）９ａとＤＰＦ（捕集装置）９ｂからなる後処理装置９、及びＥＧＲ装置１０を備える。
ＥＧＲ装置１０は、ＥＧＲクーラー１１と、ＥＧＲバルブ（ＥＧＲ弁）１２と、リードバルブ（逆止弁）１３とを備える。ＥＧＲクーラー１１とＥＧＲバルブ１２とはＥＧＲダクト１４によって接続されている。
エンジン１は、ターボチャージャー５の排ガス上流側からＥＧＲガスを還流させる、所謂高圧式のＥＧＲシステムとなっており、このため、ＥＧＲバルブ１２の出入口の差圧が小さくなり、運転状態によっては負圧となる。そこで、ＥＧＲ通路Ｅｇとエンジン１のインテーク通路Ｉｎとの接続位置にリードバルブ１３を設け、ＥＧＲガスの逆流を防ぐとともに、シリンダ吸排気行程の脈動により生じる周期的な差圧変動を利用してインテーク通路Ｉｎ内にＥＧＲガスを汲み出すことができるようになっている。
図２は、本実施の形態のＥＧＲダクト１４、ＥＧＲバルブ１２及びインテークダクト８ａの様子を示す斜視図である。一方、図３は、比較例として、従来のＥＧＲダクト１４ｘ、ＥＧＲバルブ１３及びインテークダクト８ａの様子を示す斜視図である。
図２と図３とを比較すれば明らかなように、本実施の形態のＥＧＲダクト１４は、従来のＥＧＲダクト１４ｘと比較して、体積が大きくされている。これにより、本実施の形態のＥＧＲダクト１４は、リードバルブ１３が開閉したときに生じるシャカシャカ音を消音するサイレンサーとしての機能を有するようになっている。
実際上、ＥＧＲダクト１４は、リードバルブ１３により発生する開閉音のＥＧＲ通路Ｅｇ内での共鳴を抑制するように形成されている。つまり、本実施の形態では、ＥＧＲダクト１４の中空部の体積を、従来のＥＧＲダクト１４ｘの中空部の体積よりも大きくすることで、共鳴を抑制するようになっている。
図４は、ＥＧＲバルブ１２の入口側（つまりＥＧＲダクト１４側）で観測したリードバルブ１３の開閉音の周波数特性を示す図である。図４から、２０８〜２５６Ｈｚの区間にリードバルブ１３によって生じる開閉音の共振周波数が存在することが分かる。本実施の形態では、この共振周波数がＥＧＲダクト１４で共鳴しないようにＥＧＲダクト１４の体積などの形状が決められている。
本実施の形態の場合、ＥＧＲダクト１４は、２００〜２６０Ｈｚの周波数で共鳴しない形状とされている。具体的には、ＥＧＲダクト１４の体積を従来よりも大きくすることで、共鳴周波数（つまりＥＧＲダクト１４の共振周波数）を２００Ｈｚよりも低くしている。これにより、リードバルブ１３の開閉音がＥＧＲダクト１４内で共鳴することを防止できる。
さらに、本実施の形態では、ＥＧＲダクト１４は鋳物によって形成されている。これにより、リードバルブ１３の開閉によって生じる異音がＥＧＲダクト１４を介して外部に漏れ出ることをより抑制できる。つまり、ＥＧＲダクト１４の形状をリードバルブ１３により発生する開閉音のＥＧＲ通路Ｅｇ内での共鳴を抑制するようにすることでＥＧＲ通路Ｅｇ内での異音の大きさ自体を抑制しつつ、さらにＥＧＲダクト１４を鋳物で形成することで外部への異音の漏出を抑制する。これにより、外部で聞こえる異音をより低減できるようになる。
なお、ＥＧＲダクト１４を鋳物によって構成するとＥＧＲダクト１４の重量が大きくなるので、本実施の形態では、図２及び図５に示したように、ＥＧＲダクト１４の外面にＥＧＲダクト１４を外部に固定するための固定部１４ａが形成されている。そして、ＥＧＲダクト１４は、図５に示したように、固定部１４ａを介して、例えば一点鎖線で示したエンジンブロックに固定される。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＧＲダクト１４を、リードバルブ１３により発生する開閉音のＥＧＲ通路Ｅｇ内での共鳴を抑制する形状としたことにより、リードバルブ１３による異音を抑制し得る排ガス再循環装置１０を実現できる。
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
上述の実施の形態では、リードバルブ１３の開閉によって生じる共振周波数が図４に示したように２０８〜２５６Ｈｚの区間に存在するので、ＥＧＲダクト１４の共鳴周波数（つまりＥＧＲダクト１４の共振周波数）を２００Ｈｚよりも低くした場合について述べたが、リードバルブ１３の開閉によって生じる共振周波数に応じて、ＥＧＲダクト１４の共鳴周波数（つまりＥＧＲダクト１４の共振周波数）を設定すればよい。つまり、ＥＧＲダクト１４の形状を、リードバルブ１３の開閉によって生じる共振周波数でＥＧＲダクト１４が共鳴（共振）しない形状とすればよい。
本発明は、リードバルブを有する排ガス再循環装置に好適である。
１ エンジン
２ エンジン本体
１０ ＥＧＲ（排ガス再循環）装置
１１ ＥＧＲクーラー
１２ ＥＧＲバルブ
１３ リードバルブ
１４、１４ｘ ＥＧＲダクト
１４ａ 固定部
Ｅｇ ＥＧＲ（排ガス再循環）通路
Ｅｘ 排気通路
Ｉｎ インテーク通路

Claims (3)

  1. エンジンの排ガスの一部を、ＥＧＲ通路を通して前記エンジンの吸気側へ還流する排ガス再循環装置であって、
    前記ＥＧＲ通路と前記エンジンのインテーク通路との接続位置に設けられたリードバルブと、
    前記ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブと、
    前記ＥＧＲ通路のうち、前記ＥＧＲバルブとＥＧＲクーラーとを接続する通路を形成するＥＧＲダクトと、
    を備え、
    前記ＥＧＲダクトは、２００Ｈｚ以下の共鳴周波数特性を有し、前記リードバルブにより発生する開閉音の前記ＥＧＲ通路内での共鳴を抑制する、
    排ガス再循環装置。
  2. 前記ＥＧＲダクトは、鋳物により形成されている、
    請求項１に記載の排ガス再循環装置。
  3. 前記ＥＲＧダクトの外面には、前記ＥＧＲダクトを外部に固定するための固定部が設けられている、
    請求項２に記載の排ガス再循環装置。
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