特許 6035987 排気再循環用ベンチュリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6035987

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】排気再循環用ベンチュリ

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/19 20160101AFI20161121BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   F02M26/19 331

   F02M26/19 321

   F02M35/10 311E

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-178165(P2012-178165)

(22)【出願日】2012年8月10日

(65)【公開番号】特開2014-34956(P2014-34956A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2015年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】飯島 章

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５０７６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１３１８５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１９９５４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００５０１２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０７１１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３２９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５３−０９７２２０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２６／００−７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気管に接続されたＥＧＲ管と前記内燃機関の吸気管との接続部に設けられる排気再循環用ベンチュリであって、
前記吸気管に設けられ、前記吸気管の通路面積を絞るノズル部と、前記ノズル部の下流端に接続され、前記吸気管の下流側に行くに従い前記吸気管の通路面積を増加させるディフューザ部と、前記ＥＧＲ管に基端が接続されると共に、先端が前記ノズル部の中心部分に開口される排気ガス供給管と、前記ノズル部よりも上流の前記吸気管に設けられ、前記吸気管を流れる新気に旋回流を付与する新気側スワーラとを備え、
前記排気ガス供給管は、前記ＥＧＲ管に接続されて前記ノズル部よりも上流側の前記吸気管内を前記吸気管の径方向に延びる第一供給管と、前記第一供給管の下流端から前記吸気管の軸線方向に延びて前記ノズル部の中心部分に開口される第二供給管とを有し、
前記新気側スワーラは、前記吸気管の内周壁面と前記第二供給管との間に周方向に複数設けられたプロペラ状の羽根を有することを特徴とする排気再循環用ベンチュリ。

【請求項2】

前記排気ガス供給管に設けられ、前記排気ガス供給管から前記ノズル部に供給される排気ガスに旋回流を付与する排気ガス側スワーラを更に備える請求項１に記載の排気再循環用ベンチュリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の排気通路に接続された排気再循環通路と内燃機関の吸気通路との接続部に設けられる排気再循環用ベンチュリに関する。

【背景技術】

【0002】

ディーゼルエンジンにおいては、ＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させるためにＥＧＲシステムが用いられるが、このＥＧＲシステムにおいては、新気と排気ガスとを均一に混ぜるためにＥＧＲ用ベンチュリ（排気再循環用ベンチュリ）が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ＥＧＲ用ベンチュリの一例を図５に示す。

【0004】

図５に示すＥＧＲ用ベンチュリ３０は、エンジン１（図２参照）の吸気管２に設けられ、吸気管２の通路面積を絞るノズル部３１と、ノズル部３１よりも下流の吸気管２にノズル部３１と間隔を隔てて設けられ、吸気管２の下流側に行くに従い吸気管２の通路面積を増加させるディフューザ部３２と、ノズル部３１とディフューザ部３２との間隙の外周に設けられると共にＥＧＲ管６に接続される環状チャンバ３３を有する排気ガス供給部３４とを備える。

【0005】

そして、図５に示すＥＧＲ用ベンチュリ３０に限らず、一般的な構造のＥＧＲ用ベンチュリでは、流速が上がり圧力が下がった新気の周囲に、ＥＧＲガス（排気ガス）が吸引されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−９２５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本来、ＥＧＲ用ベンチュリの機能は、排気ガスの吸入及び混合後、新気の圧力を元のレベル（元の圧力とほぼ同等の状態）まで回復させることにある。しかしながら、類例のＥＧＲ用ベンチュリも含め、新気の周囲に排気ガスを吸引させるＥＧＲ用ベンチュリでは、図５に示すように新気がディフューザ部内の内周側を流れ且つ排気ガスがディフューザ部内の外周側を流れ、新気の圧力がさほど回復されないのである。

【0008】

そこで、本発明の目的は、新気の圧力を元の圧力とほぼ同等の状態まで回復させることが可能な排気再循環用ベンチュリを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述の目的を達成するために、本発明に係る排気再循環用ベンチュリは、内燃機関の排気通路に接続された排気再循環通路と前記内燃機関の吸気通路との接続部に設けられる排気再循環用ベンチュリであって、前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路の通路面積を絞るノズル部と、前記ノズル部の下流端に接続され、前記吸気通路の下流側に行くに従い前記吸気通路の通路面積を増加させるディフューザ部と、前記排気再循環通路に基端が接続されると共に、先端が前記ノズル部の中心部分に開口される排気ガス供給路とを備えるものである。

【0010】

前記排気ガス供給路は、前記排気再循環通路に接続されて前記ノズル部よりも上流側の前記吸気通路内を前記吸気通路の径方向に延びる第一供給路と、前記第一供給路の下流端から前記吸気通路の軸線方向に延びて前記ノズル部の中心部分に開口される第二供給路とを有するものであっても良い。

【0011】

前記排気再循環用ベンチュリは、前記ノズル部よりも上流の前記吸気通路に設けられ、前記吸気通路を流れる新気に旋回流を付与する新気側スワーラを更に備えるものであっても良い。

【0012】

前記排気再循環用ベンチュリは、前記排気ガス供給路に設けられ、前記排気ガス供給路から前記ノズル部に供給される排気ガスに旋回流を付与する排気ガス側スワーラを更に備えるものであっても良い。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、新気の圧力を元の圧力とほぼ同等の状態まで回復させることが可能な排気再循環用ベンチュリを提供することができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は本発明の一実施形態に係る排気再循環用ベンチュリの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図2】排気再循環用ベンチュリが用いられるＥＧＲシステムの一例を示す概略図である。

【図3】（ａ）は変形例に係る排気再循環用ベンチュリの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図4】（ａ）は変形例に係る排気再循環用ベンチュリの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図5】（ａ）は比較例に係る排気再循環用ベンチュリの側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

【0016】

図２に本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ（排気再循環用ベンチュリ）が用いられるＥＧＲシステムを示す。

【0017】

図２に示すように、内燃機関（エンジン）１は、エンジン本体１ａと、エンジン本体１ａに吸気を供給する吸気管（吸気通路）２と、エンジン本体１ａからの排気を排出する排気管（排気通路）３と、エンジン本体１ａに供給する吸気を昇圧するためのターボチャージャ（過給機）４と、排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路に戻すＥＧＲシステム５とを備える。

【0018】

エンジン１は、エンジン本体１ａに複数の気筒（燃焼室）１ｂが形成された多気筒エンジン（図示例では、直列６気筒ディーゼルエンジン）であり、エンジン本体１ａには、吸気通路の下流端部をなす吸気マニホールド１ｃと、排気通路の上流端部をなす排気マニホールド１ｄとが接続される。

【0019】

ターボチャージャ４は、排気管３に配設されたタービン４ａと、吸気管２に配設されたコンプレッサ４ｂとを有する。タービン４ａよりも下流の排気管３には、図示しない排気ガス後処理装置やマフラー等が設けられる。コンプレッサ４ｂよりも上流の吸気管２には、図示しないエアクリーナ等が設けられ、コンプレッサ４ｂよりも下流の吸気管２には、インタークーラ９等が設けられる。

【0020】

ＥＧＲシステム５は、所謂高圧ＥＧＲシステムであり、タービン４ａよりも上流の排気管３とコンプレッサ４ｂよりも下流の吸気管２とを連通するＥＧＲ管（排気再循環通路）６と、ＥＧＲ管６に設けられたＥＧＲバルブ７とを有する。なお、図示はしないが、ＥＧＲクーラを、ＥＧＲ管６におけるＥＧＲバルブ７の上流側又は下流側に設けても良い。

【0021】

図２に示すＥＧＲシステム５では、ＥＧＲ用ベンチュリ１０が、ＥＧＲ管６と吸気管２との接続部に配設される。より詳細には、ＥＧＲ用ベンチュリ１０は、インタークーラ９と吸気マニホールド１ｃとの間の吸気管２（つまり、インタークーラ９よりも下流の吸気管２）に配設される。

【0022】

図１に本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０を示す。

【0023】

図１に示すように、本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０は、吸気管２に設けられ、吸気管２の通路面積を絞るノズル部１１と、ノズル部１１の下流端に接続され、吸気管２の下流側に行くに従い吸気管２の通路面積を増加させるディフューザ部１２と、ＥＧＲ管６に基端が接続されると共に、先端がノズル部１１の中心部分に開口される排気ガス供給管（排気ガス供給路）１３とを備える。

【0024】

ノズル部１１は、吸気管２の上流側から下流側に行くに従い吸気管２の通路面積を減少させることにより、新気の流速を上げ、新気の圧力を下げるものである。ノズル部１１は、図示例では内周壁面１４が吸気管２の軸線方向に関して曲線状に形成されているが、内周壁面１４が吸気管２の軸線方向に関して直線状に形成されていても良い。

【0025】

ディフューザ部１２は、吸気管２の上流側から下流側に行くに従い吸気管２の通路面積を増加させることにより、新気の流速を下げ、新気の圧力を上げる（回復させる）ものである。ディフューザ部１２は、ノズル部１１に対して同心的に配設される。また、ディフューザ部１２は、図示例では内周壁面１５が吸気管２の軸線方向に関して直線状に形成されているが、内周壁面１５が吸気管２の軸線方向に関して曲線状に形成されていても良い。

【0026】

排気ガス供給管１３は、ＥＧＲ管６からの排気ガスをノズル部１１の中心部分に供給するものである。排気ガス供給管１３は、ＥＧＲ管６に接続されてノズル部１１よりも上流側の吸気管２内を吸気管２の径方向（つまり、吸気管２内の外周側から内周側）に延びる第一供給管（第一供給路）１６と、第一供給管１６の下流端から吸気管２の軸線方向（つまり、吸気管２内の上流側から下流側）に延びてノズル部１１の中心部分に開口される第二供給管（第二供給路）１７とを有する。つまり、排気ガス供給管１３は、第一供給管１６及び第二供給管１７を含むＬ字管（エルボ管）から構成されている。また、第二供給管１７は、ノズル部１１及びディフューザ部１２に対して同心的に配設される。

【0027】

次に、本実施形態の作用効果を説明する。

【0028】

本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０は、排気ガス供給管１３により排気ガスがノズル部１１の中心部分に供給されることにより、新気がディフューザ部１２内の外周側を流れ、排気ガスがディフューザ部１２内の内周側（ディフューザ部１２の中心部分）を流れるようにしたものである。つまり、本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０では、流速が上がり圧力が下がった新気の内方に排気ガスが吸引される。

【0029】

図５に示す比較例に係るＥＧＲ用ベンチュリ３０では、新気の周囲に排気ガスが吸引されるので、排気ガスが邪魔をして新気はディフューザ部１２の中心部分を流れる。そのため、新気の実質の通路面積は細いままなので、新気の流速が下がらず、新気の圧力は低いままである。つまり、図５に示すＥＧＲ用ベンチュリ３０では、新気の圧力はさほど回復しない。

【0030】

他方、図１に示す本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０では、図１に示すように新気がディフューザ部１２内の外周側を流れ、排気ガスがディフューザ部１２内の内周側を流れるので、新気の圧力が元のレベル（元の圧力とほぼ同等の状態）まで回復される。つまり、本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０では、新気はディフューザ部１２の内周壁面１５に沿って流れるので、新気の実質の通路面積が徐々に増え、新気の流速が下がり、新気の圧力が完全に元のレベルまで回復されるのである。

【0031】

また、本実施形態に係るＥＧＲ用ベンチュリ１０では、排気ガス供給管１３は、ＥＧＲ管６に接続されてノズル部１１よりも上流側の吸気管２内を吸気管２の径方向に延びる第一供給管１６と、第一供給管１６の下流端から吸気管２の軸線方向に延びてノズル部１１の中心部分に開口される第二供給管１７とを有するので、排気ガス供給管１３により排気ガスを効率よくノズル部１１内に供給することが可能となる。つまり、排気ガス供給管１３の大部分はノズル部１１よりも上流側の吸気管２内に位置し、第二供給管１７の先端部のみがノズル部１１内に位置するので、ノズル部１１及びディフューザ部１２を含む吸気管２の圧力損失増加を抑制することができる。

【0032】

以上要するに、本実施形態によれば、簡単な構造変更により、新気の圧力を元の圧力とほぼ同等の状態まで回復させることが可能なＥＧＲ用ベンチュリを提供することができる。

【0033】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

【0034】

例えば、図３に示すように、ノズル部１１よりも上流の吸気管２に、吸気管２を流れる新気に旋回流を付与するスワーラ（新気側スワーラ）１８を設けても良い。新気側スワーラ１８は、吸気管２の内周壁面２ａと排気ガス供給管１３の第二供給管１７との間に周方向に複数（図示例では、六枚）設けられたプロペラ状の斜板（羽根）１９を有している。このように、吸気管２に新気側スワーラ１８を設けることで、新気と排気ガスとの混合を良くすることが可能である。

【0035】

また、図４に示すように、排気ガス供給管１３に、排気ガス供給管１３からノズル部１１に供給される排気ガスに旋回流を付与するスワーラ（排気ガス側スワーラ）２０を設けても良い。排気ガス側スワーラ２０は、排気ガス供給管１３の第二供給管１７内に周方向に複数（図示例では、四枚）設けられたプロペラ状の斜板（羽根）２１を有している。このように、排気ガス供給管１３に排気ガス側スワーラ２０を設けることで、新気と排気ガスとの混合を良くすることも可能である。もちろん、ノズル部１１よりも上流の吸気管２及び排気ガス供給管１３の両方にスワーラ（新気側スワーラ１８、排気ガス側スワーラ２０）を設けても良い。

【0036】

更に、エンジン１は、ディーゼルエンジンには限定はされず、例えばガソリンエンジン等であっても良い。

【符号の説明】

【0037】

１ エンジン（内燃機関）
２ 吸気管（吸気通路）
３ 排気管（排気通路）
６ ＥＧＲ管（排気再循環通路）
１０ ＥＧＲ用ベンチュリ（排気再循環用ベンチュリ）
１１ ノズル部
１２ ディフューザ部
１３ 排気ガス供給管（排気ガス供給路）
１６ 第一供給管（第一供給路）
１７ 第二供給管（第二供給路）
１８ スワーラ（新気側スワーラ）
２０ スワーラ（排気ガス側スワーラ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】