特許第6799489号(P6799489)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6799489
(24)【登録日】2020年11月25日
(45)【発行日】2020年12月16日
(54)【発明の名称】EGR装置
(51)【国際特許分類】
   F02M 26/19 20160101AFI20201207BHJP
   F02M 35/10 20060101ALI20201207BHJP
【FI】
   F02M26/19 331
   F02M35/10 301T
【請求項の数】2
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2017-59539(P2017-59539)
(22)【出願日】2017年3月24日
(65)【公開番号】特開2018-162695(P2018-162695A)
(43)【公開日】2018年10月18日
【審査請求日】2019年12月6日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社SUBARU
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】古河 俊彦
【審査官】 小関 峰夫
(56)【参考文献】
【文献】 特開平11−210561(JP,A)
【文献】 特開2011−074850(JP,A)
【文献】 特開2013−007357(JP,A)
【文献】 特開2004−225670(JP,A)
【文献】 特開2014−234789(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F02M 26/19
F02M 35/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吸気が導入される吸気口と、導入された吸気を各気筒の吸気ポートに流出するブランチ孔とが形成されたインテークコレクターに、EGR管が接続されたEGR装置であって、
前記インテークコレクターは、
前記吸気口および前記ブランチ孔が直線上に配設されたメインコレクター部と、
該メインコレクター部に並設されたサブコレクター部と、
を有し、
前記インテークコレクターの内壁、前記吸気口から導入された吸気を前記ブランチ孔から離隔する方向に案内した後、再び該ブランチ孔に向けて案内するガイド内壁を有し、
前記ガイド内壁は、
前記吸気口から導入された吸気を前記メインコレクター部の内壁に沿って流す第1ガイド内壁部と、
該第1ガイド内壁部に沿って流れる吸気を前記サブコレクター部の内壁に案内する第2ガイド内壁部と、
該第2ガイド内壁部に案内された吸気を該サブコレクター部の内壁に沿って流す第3ガイド内壁部と、
該第3ガイド内壁部に沿って流れる吸気を前記ブランチ孔に向けて案内する第4ガイド内壁部と、
を有し、
前記第4ガイド内壁に、前記EGR管が設けられ、
前記EGR管に、前記第4ガイド内壁によって前記ブランチ孔に向けて案内される吸気の下流側に向けてEGR排出口が形成されたことを特徴とするEGR装置。
【請求項2】
前記メインコレクター部の鉛直下方に前記サブコレクター部が配置され、
前記第1ガイド内壁部と前記第2ガイド内壁部とが第1カーブ内壁部で接続され、
前記第2ガイド内壁部と前記第3ガイド内壁部とが第2カーブ内壁部で接続され、
前記第3ガイド内壁部と前記第4ガイド内壁部とが第3カーブ内壁部で接続された、ことを特徴とする請求項に記載のEGR装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エンジンの排気ガスの一部をEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスとしてエンジンの吸気系に還流するEGR装置に関する。
【背景技術】
【0002】
EGR装置は、エンジンの排気ガスの一部を、EGRガスとしてエンジンの吸気系に還流するものである。そして、EGR装置では、エンジンの吸気系に介設されたインテークコレクターに、EGRガスを還流させるためのEGR管を接続したものが知られている。このようなEGR装置においては、一般に、インテークコレクターの吸気口にスロットルバルブが設けられており、スロットルバルブの直後にEGR管の出口が配設されている。かかるEGR装置によれば、EGR管の出口から排出されたEGRガスは、スロットルバルブを通過した直後の吸気とインテークコレクター内で混合された後、インテークコレクターからエンジンの各気筒に供給される。
【0003】
ところで、エンジン高回転時には、スロットルバルブからインテークコレクターに流入する吸気の流速が速まる。このため、上述のEGR装置においては、エンジン高回転時に、EGR管から排出されたEGRガスが、流速の速い吸気と十分に混合する前にインテークコレクターから各気筒に供給されてしまい、各気筒へのEGRガスの分配に偏りが生じるという問題があった。
【0004】
そこで、従来、エンジンの各気筒の吸気ポートに夫々スロットルバルブを設け、各スロットルバルブのバルブ軸部に夫々EGRガスの排出口を設けたEGR装置が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2013−256913号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載のEGR装置によれば、エンジンの各気筒の吸気ポートに、夫々スロットルバルブおよびEGRガスの排出口が設けられているため、EGRガスの各気筒への供給量を気筒毎に調整できる。しかし、エンジンの気筒の数に応じて、スロットルバルブおよびEGRガスの供給ラインを設ける必要があるため、部品数の増加が避けられず、構成が複雑となってコストアップに繋がる。
【0007】
本発明の目的は、このような課題に鑑み、簡単な構成で吸気にEGRガスを効率よく混合できるEGR装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明のEGR装置は、吸気が導入される吸気口と、導入された吸気を各気筒の吸気ポートに流出するブランチ孔とが形成されたインテークコレクターに、EGR管が接続されたEGR装置であって、前記インテークコレクターは、前記吸気口および前記ブランチ孔が直線上に配設されたメインコレクター部と、該メインコレクター部に並設されたサブコレクター部と、を有し、前記インテークコレクターの内壁が、前記吸気口から導入された吸気を前記ブランチ孔から離隔する方向に案内した後、再び該ブランチ孔に向けて案内するガイド内壁を有し、前記ガイド内壁は、前記吸気口から導入された吸気を前記メインコレクター部の内壁に沿って流す第1ガイド内壁部と、該第1ガイド内壁部に沿って流れる吸気を前記サブコレクター部の内壁に案内する第2ガイド内壁部と、該第2ガイド内壁部に案内された吸気を該サブコレクター部の内壁に沿って流す第3ガイド内壁部と、該第3ガイド内壁部に沿って流れる吸気を前記ブランチ孔に向けて案内する第4ガイド内壁部と、を有し、前記第4ガイド内壁に、前記EGR管が設けられ、前記EGR管に、前記第4ガイド内壁によって前記ブランチ孔に向けて案内される吸気の下流側に向けてEGR排出口が形成される。
【0010】
また、前記メインコレクター部の鉛直下方に前記サブコレクター部が配置され、前記第1ガイド内壁部と前記第2ガイド内壁部とが第1カーブ内壁部で接続され、前記第2ガイド内壁部と前記第3ガイド内壁部とが第2カーブ内壁部で接続され、前記第3ガイド内壁部と前記第4ガイド内壁部とが第3カーブ内壁部で接続されるとよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係るEGR装置によれば、簡単な構成でEGRガスを効率よく混合できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施形態に係るEGR装置を備えたエンジンの概略図である。
図2】上記実施形態に係るEGR装置の要部を示す側断面図である。
図3図2のIII−III線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0014】
(EGR装置1を備えたエンジン2の概要)
図1に、本発明の一実施形態に係るEGR装置1を備えたエンジン2の概略図を示す。エンジン2の各気筒の吸気ポート3には、吸気ブランチ4が接続されており、各吸気ブランチ4は、インテークコレクター5に接続されている。これら吸気ブランチ4およびインテークコレクター5は、吸気マニホールド6を構成する。なお、エンジン2は、本実施形態においては水平対向エンジンを示したが、直列エンジンでもV型エンジンでも構わない。
【0015】
インテークコレクター5には、吸気が導入される吸気口7と、導入された吸気を吸気ブランチ4に流出するブランチ孔8とが形成されている。吸気口7には、スロットルバルブ9が配設されており、その上流側に吸気管10が接続されている。吸気管10には、エアクリーナー11が設けられている。エアクリーナー11から吸入された吸気は、吸気管10、スロットルバルブ9、インテークコレクター5および吸気ブランチ4を通って、各気筒の吸気ポート3に流入する。
【0016】
一方、エンジン2の各気筒の排気ポート12には、排気マニホールド13が接続されている。排気マニホールド13の集合部には排気管14が接続されており、排気管14には触媒15が介設されている。排気管14にはEGR管16の一端が接続されており、EGR管16の他端はインテークコレクター5に接続されている。EGR管16には、EGRガスを冷却するEGRクーラー17と、EGRガスの流量を調節するEGR弁18とが介設されている。エンジン2の排気ポート12から排出された排気ガスは、その殆どが排気マニホールド13および触媒15を通って排出され、一部がEGR管16を通ってインテークコレクター5にEGRガスとして還流される。
【0017】
(EGR装置1の概要)
図2に本実施形態に係るEGR装置1の要部を示す側断面図を示し、図3にEGR装置1の平断面図(図2のIII−III線断面図)を示す。このEGR装置1は、吸気が導入される吸気口7と、導入された吸気を各気筒の吸気ポート3に流出するブランチ孔8とが形成されたインテークコレクター5に、EGR管16を接続して構成されている。インテークコレクター5の内壁は、吸気口7から導入された吸気を一旦ブランチ孔8から離隔する方向に案内した後、再びブランチ孔8に向けて案内するようにカーブして形成されたガイド内壁19を有する。ガイド内壁19の終端部19xには、EGR管16が配設されている。EGR管16には、ガイド内壁19の終端部19xによってブランチ孔8に向けて案内される吸気の下流側に向けてEGR排出口16aが形成されている。以下、本実施形態に係るEGR装置1の各構成要素について説明する。
【0018】
(インテークコレクター5)
図1に示すように、インテークコレクター5は、車体に縦置されたエンジン2の上方に配置されている。また、図2および図3に示すように、インテークコレクター5には、車長方向の後方に吸気口7が形成され、車幅方向の右側に1番気筒のブランチ孔8と3番気筒のブランチ孔8が形成され、車幅方向の左側に2番気筒のブランチ孔8と4番気筒のブランチ孔8が形成されている。各ブランチ孔8には夫々吸気ブランチ4が接続されている。吸気口7には、筒状のスロットルボディー20が装着されており、スロットルボディー20の内部には、スロットルバルブ9が開閉自在に設けられている。スロットルボディー20には、吸気管10(図1参照)が接続される。
【0019】
インテークコレクター5は、側方(車幅方向)から見て、吸気口7およびブランチ孔8が直線上に配設されたメインコレクター部5aと、メインコレクター部5aに並設されたサブコレクター部5bとを有する。サブコレクター部5bは、メインコレクター部5aの鉛直下方に形成された窪み部から成り(図3参照)、エンジン2の排気量に応じたインテークコレクター5の容積(サージ容量)を確保するために設けられる。
【0020】
(ガイド内壁19)
インテークコレクター5の内壁は、吸気口7から導入された吸気を案内するガイド内壁19を備えている。ガイド内壁19は、第1ガイド内壁部19a、第2ガイド内壁部19b、第3ガイド内壁部19cおよび第4ガイド内壁部19dを有する。第1ガイド内壁部19aは、吸気口7から導入された吸気をメインコレクター部5aの天井の内壁に沿って流す。第2ガイド内壁部19bは、第1ガイド内壁部19aに沿って流れる吸気をサブコレクター部5bの内壁に沿って鉛直下方に案内する。第3ガイド内壁部19cは、第2ガイド内壁部19bに案内された吸気をサブコレクター部5bの底部の内壁に沿って流す。第4ガイド内壁部19dは、第3ガイド内壁部19cに沿って流れる吸気をブランチ孔8に向けて鉛直上方に案内する。この第4ガイド内壁部19dが、ガイド内壁19の終端部19xに相当する。
【0021】
第1ガイド内壁部19aと第2ガイド内壁部19bとは、第1カーブ内壁部19eで接続されている。また、第2ガイド内壁部19bと第3ガイド内壁部19cとは第2カーブ内壁部19fで接続されている。また、第3ガイド内壁部19cと第4ガイド内壁部19dとは第3カーブ内壁部19gで接続されている。ガイド内壁19の終端部19xに相当する第4ガイド内壁部19dには、EGR管16が設けられている(図3参照)。
【0022】
(EGR管16)
EGR管16は、車長方向の後方から、第4ガイド内壁部19dに装着されたグロメット21の孔を通して、サブコレクター部5bの内部に差し入れられている。グロメット21の孔は、EGR管16の外周に密着し、シールとして機能する。グロメット21の孔に差し入れられたEGR管16には、図3に示すように、EGR排出口16aが、鉛直上方に向けて、長孔状に形成されている。すなわち、EGR管16には、第4ガイド内壁部19dによってブランチ孔8に向けて鉛直上方に案内される吸気の下流側に、EGR排出口16aが長孔状に形成されている。
【0023】
本実施形態に係るEGR装置1によれば、図2に示すように、スロットルバルブ9を介して吸気口7からインテークコレクター5の内部に導入された吸気は、メインコレクター部5aの第1ガイド内壁部19aおよび第2ガイド内壁部19bに沿って流れ、一旦ブランチ孔8から離隔して下方のサブコレクター部5bに案内される。その後、サブコレクター部5bの第3ガイド内壁部19cおよび第4ガイド内壁部19dに沿って流れ、再びブランチ孔8に向けて上方に案内され、メインコレクター部5aとサブコレクター部5bとを縦向きに循環する旋回流(図2の実線矢印A)となる。
【0024】
この旋回流(実線矢印A)は、エンジン高回転時には、吸気口7からインテークコレクター5に流入する吸気の流速が高まるため、強い渦となる。よって、第4ガイド内壁部19dに設けられたEGR管16のEGR排出口16aから排出されたEGRガス(図2の破線矢印B)は、ブランチ孔8に向けて案内された吸気の渦によって効率よく均等に分配され、各ブランチ孔8を通って各気筒の吸気ポート3に供給される。これにより、EGRガスの各気筒への分配が均等化され、燃費が向上する。
【0025】
一方、エンジン低回転時には、吸気口7からインテークコレクター5に流入する吸気の流速が低くなるため、上述した吸気の旋回流(図2の実線矢印A)は弱まる。かかるエンジン低回転時には、EGR管16のEGR排出口16aから排出されたEGRガス(図2の破線矢印B)は、スロットルバルブ9の下端とスロットルボディー20の底部との隙間を通って導入された吸気(図2の一点鎖線矢印C)と混合され、各ブランチ孔8を通って各気筒の吸気ポート3に供給される。これにより、EGRガスの各気筒への分配が均等化され、燃費が向上する。
【0026】
詳しくは、スロットルバルブ9は、水平なバルブ軸9aを中心として上下方向に回動する。そのため、スロットルバルブ9を介して吸気口7からインテークコレクター5に導入される吸気は、スロットルバルブ9の上端とスロットルボディー20の天井部との隙間を通って導入される第1主流(実線矢印A)と、スロットルバルブ9の下端とスロットルボディー20の底部との隙間を通って導入される第2主流(一点鎖線矢印C)とに分けられる。
【0027】
そして、スロットルバルブ9が所定開度(例えば50%)以上に開かれるエンジン高回転時には、第1主流(実線矢印A)が第2主流(一点鎖線矢印C)よりも強くなって上述した旋回流が強くなり、その旋回流によってEGRガスのミキシングがなされる。一方、スロットルバルブ9が所定開度(例えば50%)未満に閉じられるエンジン低回転時には、第2主流(一点鎖線矢印C)が第1主流(実線矢印A)よりも強くなり、第2主流(一点鎖線矢印C)によってEGRガスのミキシングがなされる。
【0028】
すなわち、スロットルバルブ9は、図2に示す閉状態からバルブ軸9aを中心として時計回りに回動して開状態となるため、所定開度(例えば50%)未満では、斜めの姿勢となって、吸気をスロットルバルブ9の下端に案内するノズルとして機能する。従って、スロットルバルブ9が所定開度(例えば50%)未満に閉じられるエンジン低回転時には、第2主流(一点鎖線矢印C)が第1主流(実線矢印A)よりも強くなり、第2主流(一点鎖線矢印C)によってEGRガスのミキシングがなされる。
【0029】
一方、スロットルバルブ9が所定開度(例えば50%)以上に開かれた状態となると、吸気をインテークコレクター5の内壁に沿って流す第1主流(実線矢印A)が、吸気をインテークコレクター5の空間中央に向けて流出する第2主流(一点鎖線矢印C)よりも強くなる。従って、スロットルバルブ9が所定開度(例えば50%)以上に開かれるエンジン高回転時には、第1主流(実線矢印A)が第2主流(一点鎖線矢印C)よりも強くなり、第1主流(実線矢印A)により生起される旋回流によってEGRガスのミキシングがなされる。
【0030】
また、インテークコレクター5の第3ガイド内壁部19cから第4ガイド内壁部19dに沿って上方に案内される吸気は、第4ガイド内壁部19dに設けられたEGR管16の外周面を左右(図3中、上下方向)から巻き込むようにして上方に流れる。その後、上方に流れた吸気は、EGR管16の上方に向けて開口されたEGR排出口16aにて合流するため、EGR排出口16aから排出されたEGRガスと効率よくミキシングされる。
【0031】
以上説明したように本実施形態に係るEGR装置1によれば、簡単な構成で、エンジン高回転時にインテークコレクター5内にて吸気に効率よく旋回流を生成でき、その旋回流にEGRガスを効率よく混合できる。また、エンジン低回転時においても、インテークコレクター5内にて、吸気とEGRガスとを的確に混合できる。
【0032】
以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明は、エンジンの吸気系に介設されたインテークコレクターにEGR管を接続したEGR装置に利用できる。
【符号の説明】
【0034】
1 EGR装置
2 エンジン
3 吸気ポート
5 インテークコレクター
5a メインコレクター部
5b サブコレクター部
7 吸気口
8 ブランチ孔
9 スロットルバルブ
16 EGR管
16a EGR排出口
19 ガイド内壁
19x 終端部
19a 第1ガイド内壁部
19b 第2ガイド内壁部
19c 第3ガイド内壁部
19d 第4ガイド内壁部
19e 第1カーブ内壁部
19f 第2カーブ内壁部
19g 第3カーブ内壁部
図1
図2
図3