多気筒エンジンのＥＧＲ装置
【課題】ＥＧＲガス流量のフィードバック制御が精度良く行われる多気筒エンジンのＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路２０に還流させる多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３に介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲ合流通路６４を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁４とを備える。
【解決手段】排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路２０に還流させる多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３に介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲ合流通路６４を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、着火順序が連続しない（排気行程期間が互いに重ならない）気筒群からの排気をそれぞれ集める二つの排気マニホールドと、各排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出して吸気通路へと導く二つのＥＧＲ通路と、各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める二つの逆止弁（リードバルブ）とを備え、過給器の作動により排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも二つのＥＧＲ通路に伝播する排気脈動圧を利用して逆止弁が開弁し、ＥＧＲガスを各気筒に還流させるようになっている。
【０００３】
このＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路にそれぞれＥＧＲガス流量制御弁が設けられ、二つのＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を調節するようになっている。
【０００４】
特許文献２に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路を集合する合流部を備え、この合流部に各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める逆止弁（リードバルブ）が介装され、合流部より下流側にＥＧＲガス流量制御弁が介装され、単一のＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を調節するようになっている。
【０００５】
特許文献３に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、単一のＥＧＲ通路にＥＧＲガス流量検出器とＥＧＲガス流量制御弁が並んで介装され、ＥＧＲガス流量検出器によって検出されるＥＧＲガスの流量が目標値に近づくようにＥＧＲガス流量制御弁の開度をフィードバック制御す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】特開平９−１３７７５４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１５９８３号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置にあって、ＥＧＲガスの流量がフィードバック制御される場合に、二つのＥＧＲ通路にそれぞれＥＧＲガス流量検出器を介装すると、ＥＧＲガス流量検出器が排気脈動圧の影響を受けて、ＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガス流量のフィードバック制御が精度良く行われる多気筒エンジンのＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、排気行程期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、このＥＧＲジャンクションに介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、このＥＧＲ合流通路を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁とを備え、ＥＧＲガス流量検出器の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、第一、第二のＥＧＲ支流通路によって伝播する排気脈動圧がＥＧＲジャンクションにて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたＥＧＲガスがＥＧＲガス流量検出器に導かれる。これにより、ＥＧＲガス流量検出器が排気脈動圧の影響を受けることが抑えられ、ＥＧＲガスの流量の検出が安定して行われるため、ＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す多気筒エンジンのＥＧＲ装置の概略構成図。
【図２】同じく吸気通路、排気通路、ＥＧＲ装置の斜視図。
【図３】同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。
【図４】同じく中央ブロックのタービンに接続する部位を示す断面図。
【図５】同じく第二のＥＧＲクーラの斜視図。
【図６】同じく第一のＥＧＲクーラの斜視図。
【図７】同じくＥＧＲジャンクションの斜視図。
【図８】同じくＥＧＲジャンクションの断面図と側面図。
【図９】同じくＥＧＲガス流量検出器の断面図と側面図。
【図１０】同じくＥＧＲガス流量制御弁の斜視図。
【図１１】同じくＥＧＲガス流量制御弁の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に概略構成を示すように、多気筒エンジン１は、吸気を各気筒に導く吸気通路２０、各気筒からの排気を排出する排気通路３０、排気の一部（以下ＥＧＲガスという）を吸気通路２０を介して各気筒に還流させるＥＧＲ装置６０、排気エネルギによって吸気を過給するターボチャージャ１０等を備える。
【００１４】
吸気通路２０は、上流側より順に、外気から塵埃等の異物を取り除くエアクリーナ２１、ターボチャージャ１０を構成するコンプレッサ１１、吸気を冷却するインタークーラ２２、吸気を各気筒に分配する吸気マニホールド１９、各気筒の燃焼室壁に開口する吸気ポート（図示せず）等を備える。
【００１５】
排気通路３０は、上流側より順に、各気筒の燃焼室壁に開口する排気ポート（図示せず）、各排気ポートからの排気を集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２、ターボチャージャ１０を構成するタービン１２、触媒を介して排気を浄化するとともに排気音を消音する触媒付きマフラ３９等を備える。
【００１６】
ディーゼル式のエンジン１は、吸気ポートから吸気を気筒に吸入する吸入行程、気筒に噴射供給される燃料を圧縮着火して燃焼させる燃焼行程、気筒内におけるピストンの下降により出力軸を回転駆動する膨張行程、気筒内の排気を排気ポートから排出する排気行程が順に各気筒毎にて行われる。
【００１７】
なお、本発明は、ディーゼル式のエンジン１に限らず、火花点火式のエンジンにも適用できる。
【００１８】
エンジン１は、＃１〜＃６の６気筒を備え、例えば＃１、＃４、＃２、＃６、＃３、＃５気筒の順に１２０ｄｅｇの間隔を持って排気行程を迎える。
【００１９】
第一の排気マニホールド３１は、排気開弁期間が重ならない＃１、＃２、＃３気筒からの排気を集める。同様に、第二の排気マニホールド３２は、排気開弁期間が重ならない＃４、＃６、＃５気筒からの排気を集める。これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。
【００２０】
なお、本発明は、６気筒エンジン１に限らず、例えば８気筒、１０気筒を有する他の多気筒エンジンにも適用できる。そして、排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に限らず、第三、第四、それ以上の排気マニホールドを備える構成としても良い。これに対応して後述する第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２、第一、第二の逆止弁５１、５２等の設置数も増やされる。
【００２１】
図２は、吸気通路２０、排気通路３０、ＥＧＲ装置６０を示す斜視図である。図３は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２の側面図である。第一、第二の排気マニホールド３１、３２は、中央ブロック４１と、前後ブロック４２、４３を組み立てて形成される。
【００２２】
前ブロック４２は、＃１、＃２気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６１に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２３】
後ブロック４３は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６２に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２４】
図４は、中央ブロック４１のタービン１２に接続する部位を示す断面図である。中央ブロック４１は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）４７、４８と、前後ブロック４２、４３に対する開口（排気入口）４５、４６と、ターボチャージャ１０ののタービン１２に対する開口として第一、第二のエゼクタ４９、５０を有する。
【００２５】
排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２によって導かれる排気を合流してターボチャージャ１０のタービン１２へと導く排気ジャンクション３３を備える。この排気ジャンクション３３において、第一、第二のエゼクタ４９、５０は、それぞれの流路断面積が上流側の流路断面積より小さく形成され、互いに並んでタービン１２のハウジング入口１３に接続される。図４に矢印で示すように、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００２６】
過給器付きエンジン１は、過給器としてターボチャージャ１０が設けられる。ターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車（図示せず）とコンプレッサ１１の翼車（図示せず）が同軸上にて連結されている。排気のエネルギによってタービン１２の翼車が高速回転し、コンプレッサ１１の翼車がその回転により回転軸方向から吸気を吸引し、圧縮した吸気をその回転半径方向に吐出する。
【００２７】
可変容量式のターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車に排気を導く入口に図示しない可変ノズルが設けられ、この可変ノズルが回動することによってノズル面積が変えられる。
【００２８】
可変ノズルの開度は、コントローラ９によってエンジン１の運転状態に応じて制御される。これにより、可変ノズルの開度に応じてターボチャージャ１０の回転速度が調節され、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧が得られる。
【００２９】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側に導き、各気筒に還流させるようになっている。
【００３０】
ＥＧＲ装置６０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２からＥＧＲガスをそれぞれ取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれる排気を合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０に導くＥＧＲ合流通路６４とを備える。
【００３１】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２には、ＥＧＲガスを冷却する第一、第二のＥＧＲクーラ７１、７２がそれぞれ介装される。第一のＥＧＲクーラ７１は、エンジン本体の側方に配置され、第二のＥＧＲクーラ７２は、エンジン本体の後方に配置される。
【００３２】
図５は、第二のＥＧＲクーラ７２を示す斜視図である。ＥＧＲクーラ７２は、筒状のクーラハウジング７４を備え、クーラハウジング７４の入口側と出口側のそれぞれにフランジ７７、７８を有する。図２に示すように、入口側のフランジ７７には、第二のＥＧＲ支流通路６２の配管６９が接続される。出口側のフランジ７８には、配管６６が接続される。
【００３３】
ＥＧＲクーラ７２は、そのクーラハウジング７４内に多数の管路が直線状に延び、この管路（パイプ）によってＥＧＲガスが流れるＥＧＲ冷却流路７３が画成される。ＥＧＲガスは、図中矢印で示すように、クーラハウジング７４の一端から流入し、ＥＧＲ冷却流路７３を通ってクーラハウジング７４の他端へと流出する。
【００３４】
ＥＧＲクーラ７２は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路（図示せず）を備える。この冷媒流路は、クーラハウジング７４の内部にてＥＧＲ冷却流路７３のまわりに設けられる。クーラハウジング７４の外側に冷媒入口管７５と冷媒出口管７６が設けられる。この冷媒入口管７５と冷媒出口管７６は、図示しない配管を介してエンジン１の冷却水循環回路（図示せず）に接続される。エンジン１の冷却水循環回路を循環するエンジン冷却水は、冷媒入口管７５からクーラハウジング７４内の冷媒流路に流入し、冷媒流路を流れる過程でＥＧＲ冷却流路７３を流れるＥＧＲガスの熱を吸収し、冷媒出口管７６からエンジン１の冷却水循環回路へと戻される。
【００３５】
第二のＥＧＲクーラ７２を通過するＥＧＲガスは、ＥＧＲ冷却流路７３を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、冷却される。
【００３６】
図６は、第一のＥＧＲクーラ７１を示す斜視図である。第一のＥＧＲクーラ７１のクーラハウジング５６は、入口側と出口側のそれぞれにフランジ５７、５８を有する。図２に示すように、入口側のフランジ５７には、第一のＥＧＲ支流通路６１の配管６８が接続される出口側のフランジ５８には、配管５９が接続される。クーラハウジング７４の外側に冷媒入口管８６と冷媒出口管８８が設けられる。第一のＥＧＲクーラ７１も第二のＥＧＲクーラ７２と同様の構成を持っており、これを通過するＥＧＲガスとエンジン冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００３７】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスは、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００３８】
ＥＧＲ合流通路６４には、ＥＧＲガス流量検出器３とＥＧＲガス流量制御弁４が介装される。
【００３９】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２には、エンジン速度域に応じて第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気の圧力脈動が伝播する。
【００４０】
ＥＧＲジャンクション６３は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ開閉する第一、第二の逆止弁５１、５２を備える。
【００４１】
図７は、ＥＧＲジャンクション６３を示す斜視図である。図８の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲジャンクション６３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲジャンクション６３の側面図である。
【００４２】
ＥＧＲジャンクション６３は、筒型のジャンクションハウジング１４を備える。このジャンクションハウジング１４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１５、１６を有し、その内側に隔壁１７を有する。入口側のフランジ１５には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６（図２参照）がそれぞれ接続される。出口側のフランジ１６には、ＥＧＲガス流量検出器３のフランジ３５（図９参照）が接続される。
【００４３】
ジャンクションハウジング１４の内側には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２と、ＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３とが設けられる。
【００４４】
ジャンクションハウジング１４内の上流側は、隔壁１７によって第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に仕切られる。第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２には、第一、第二の逆止弁５１、５２がそれぞれ収容される。
【００４５】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、ジャンクションハウジング１４内に介装されるバルブシート５３と、このバルブシート５３に着座する２枚のリードバルブ５４とを備える。
【００４６】
バルブシート５３は、その断面形状がＶ字形を中空構造をして、互いに傾斜するバルブシート面５５を有する。バルブシート面５５は、リードバルブ５４の端部を着座させるように環状に形成される。バルブシート面５５の内側にＥＧＲガスが通り抜ける開口（図示せず）が形成されている。
【００４７】
リードバルブ５４は、矩形のバネ板からなり、その基端部が複数のビス９１によってバルブシート５３に締結される。
【００４８】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値以下の場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力によってバルブシート面５５に着座し、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ閉塞する。
【００４９】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値を超えて高まる場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面５５から離れて、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ開通する。こうして第一、第二の逆止弁５１、５２が開弁すると、ＥＧＲガスが、図７に矢印で示すように、バルブシート５３を抜けて第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れる。
【００５０】
これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える高負荷運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００５１】
隔壁１７は、リードバルブ５４、バルブシート５３の先端より下流方向に突出して形成される。第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れるＥＧＲガスがハウジング内壁面１８と隔壁１７に沿ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれるとともに、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の一方に伝播する排気圧力波が隔壁１７を超えて他方に伝播することを抑えられる。
【００５２】
ジャンクションハウジング１４は、筒形のハウジング内壁面１８を有する。ハウジング内壁面１８の内側に画成される流路の断面積は、上流側から下流側にかけて次第に減少する。
【００５３】
流路の距離に対して流路断面積が減少する比率は、隔壁１７が設けられる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２より、隔壁１７より下流側に設けられるＥＧＲ合流端８３の方が小さくなる。
【００５４】
ハウジング内壁面１８の中心線をＯとすると、この中心線Ｏに対するハウジング内壁面１８の傾斜角度θ／２が、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を画成する部位より、ＥＧＲ合流端８３を画成する部位の方が大きくなる。
【００５５】
ＥＧＲ合流端８３を画成する部位におけるハウジング内壁面１８の絞り角度θは、４５°以下の範囲で、例えば３０°程度に設定される。
【００５６】
これにより、ＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２からＥＧＲ合流端８３へと円滑に流れて、ＥＧＲガス流量検出器３へと導かれる。
【００５７】
図９の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲガス流量検出器３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲガス流量検出器３の側面図である。
【００５８】
ＥＧＲガス流量検出器３は、ＥＧＲ合流通路６４に介装される筒状のセンサハウジング３４を備え、センサハウジング３４内の圧力によりＥＧＲガスの流量を検出するようになっている。
【００５９】
センサハウジング３４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ３５、３６を有する。入口側のフランジ３５は、ジャンクションハウジング１４のフランジ１６に接続される。出口側のフランジ３６には、配管を介してＥＧＲガス流量制御弁４が接続される。
【００６０】
センサハウジング３４の内壁面９２は、絞り部３７を画成する。この絞り部３７は、その断面積が上流側からその中央部にかけて次第に減少し、その中央部から下流側にかけて次第に増大する。
【００６１】
絞り部３７の上流側には孔３８が開口し、この孔３８にその圧力を検出する高圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００６２】
絞り部３７の中央部には孔８９が開口し、この孔８９にその圧力を検出する低圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００６３】
絞り部３７の下流側には孔４４が開口し、この孔４４にその温度を検出する温度検出器（図示せず）が介装される。
【００６４】
コントローラ９は、高圧側圧力検出器と低圧側圧力検出器の検出信号を入力し、両者の圧力差に基づいてＥＧＲガスの流量を算出する。さらに、コントローラ９は、温度検出器の検出信号を入力し、検出されたＥＧＲガスの温度に基づいてＥＧＲガスの流量を補正するようになっている。
【００６５】
図１０は、ＥＧＲガス流量制御弁４の斜視図である。図１１は、ＥＧＲガス流量制御弁４の正面図である。
【００６６】
ＥＧＲガス流量制御弁４は、ＥＧＲガス流量検出器３から流出するＥＧＲガスを吸気マニホールド１９へと導くバルブハウジング２３と、このバルブハウジング２３内に収容されるバルブ（図示せず）と、このバルブを開閉駆動するアクチュエータ２７とを備える。
【００６７】
バルブハウジング２３は、３つのフランジ２４、２５、２６を有する。２つの入口側フランジ２４、２５は、配管を介してセンサハウジング３４の出口側のフランジ３６に接続される。バルブハウジング２３の出口側のフランジ２６は、吸気マニホールド１９に接続される。
【００６８】
ＥＧＲガス流量制御弁４が開弁すると、ＥＧＲガスが、図１０に矢印で示すように、２つの入口側フランジ２４、２５の開口からバルブハウジング２３内に流入し、出口側のフランジ２６の開口から吸気マニホールド１９へと流出する。ＥＧＲガス流量制御弁４は、その開度に応じてＥＧＲガスの流量を変えるようになっている。
【００６９】
エンジン１の運転時、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。排気ジャンクション３３において、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００７０】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側からＥＧＲガスを取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側へと導入する。ＥＧＲガスが各気筒に再循環されることにより、燃焼室内での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生量が抑えられる。
【００７１】
ＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲクーラ７１、７２によって冷却されることにより、吸気に対する充填効率（ＥＧＲ率）を高められるとともに、第一、第二の逆止弁５１、５２等が過熱されることを防止できる。
【００７２】
ターボチャージャ１０は、排気のエネルギによって圧縮した吸気を吸気通路２０から各気筒へと過給する。これにより、各気筒に供給される吸気中の酸素量が確保される。
【００７３】
第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。これにより、吸気マニホールド１９の吸気圧力が第一、第二の排気マニホールド３１、３２の平均排気圧力よりも高くなる高負荷運転状態でもＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００７４】
コントローラ９は、予め設定されたマップに基づきエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲガスの流量の目標値を求め、ＥＧＲガス流量検出器３を介して検出されるＥＧＲガスの流量が目標値に近づくようにＥＧＲガス流量制御弁４の開度をフィードバック制御する。
【００７５】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００７６】
本実施形態では、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスに吸気通路２０に還流させる多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、排気開弁期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２からそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３に介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０へと導くＥＧＲ合流通路６４と、このＥＧＲ合流通路６４を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁４と、を備え、ＥＧＲガス流量検出器３の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁４の開度が制御される構成とする。
【００７７】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスがＥＧＲジャンクション６３にて第一、第二の逆止弁５１、５２を開弁して合流する。排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播する排気脈動圧を利用して第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁してＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００７８】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって伝播する排気脈動圧がＥＧＲジャンクション６３にて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたＥＧＲガスがＥＧＲガス流量検出器３に導かれる。これにより、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられ、ＥＧＲガスの流量の検出が安定して行われるため、ＥＧＲガス流量制御弁４を介してＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。
【００７９】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は、筒型のジャンクションハウジング１４と、このジャンクションハウジング１４の内側に設けられる隔壁１７と、この隔壁１７によって仕切られ第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２とを備え、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に第一、第二の逆止弁５１、５２がそれぞれ介装される構成とした。
【００８０】
上記構成に基づき、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れるＥＧＲガスが隔壁１７に沿ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれるとともに、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の一方に伝播する排気圧力波が隔壁１７を超えて他方に伝播することを抑えられ、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを効率良く各気筒に還流させることが可能になる。
【００８１】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は、隔壁１７の下流側にてＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３を備え、ＥＧＲ合流端８３の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少する構成とした。
【００８２】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２からＥＧＲ合流端８３へと向かうＥＧＲガスの流れは、円滑に絞られ、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられる。
【００８３】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００８４】
１ エンジン
３ ＥＧＲガス流量検出器
４ ＥＧＲガス流量制御弁
１０ ターボチャージャ
１７ 隔壁
２０ 吸気通路
３０ 排気通路
３１ 第一の排気マニホールド
３２ 第二の排気マニホールド
５１ 第一の逆止弁
５２ 第二の逆止弁
６０ ＥＧＲ装置
６１ 第一のＥＧＲ支流通路
６２ 第二のＥＧＲ支流通路
６３ ＥＧＲジャンクション
６４ ＥＧＲ合流通路
８１ 第一のＥＧＲ支流端
８２ 第二のＥＧＲ支流端
８３ ＥＧＲ合流端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、着火順序が連続しない（排気行程期間が互いに重ならない）気筒群からの排気をそれぞれ集める二つの排気マニホールドと、各排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出して吸気通路へと導く二つのＥＧＲ通路と、各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める二つの逆止弁（リードバルブ）とを備え、過給器の作動により排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも二つのＥＧＲ通路に伝播する排気脈動圧を利用して逆止弁が開弁し、ＥＧＲガスを各気筒に還流させるようになっている。
【０００３】
このＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路にそれぞれＥＧＲガス流量制御弁が設けられ、二つのＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を調節するようになっている。
【０００４】
特許文献２に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、二つのＥＧＲ通路を集合する合流部を備え、この合流部に各ＥＧＲ通路によって導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める逆止弁（リードバルブ）が介装され、合流部より下流側にＥＧＲガス流量制御弁が介装され、単一のＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を調節するようになっている。
【０００５】
特許文献３に開示された多気筒エンジンのＥＧＲ装置は、単一のＥＧＲ通路にＥＧＲガス流量検出器とＥＧＲガス流量制御弁が並んで介装され、ＥＧＲガス流量検出器によって検出されるＥＧＲガスの流量が目標値に近づくようにＥＧＲガス流量制御弁の開度をフィードバック制御す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】特開平９−１３７７５４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１５９８３号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置にあって、ＥＧＲガスの流量がフィードバック制御される場合に、二つのＥＧＲ通路にそれぞれＥＧＲガス流量検出器を介装すると、ＥＧＲガス流量検出器が排気脈動圧の影響を受けて、ＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガス流量のフィードバック制御が精度良く行われる多気筒エンジンのＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、排気行程期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、このＥＧＲジャンクションに介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、このＥＧＲ合流通路を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁とを備え、ＥＧＲガス流量検出器の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、第一、第二のＥＧＲ支流通路によって伝播する排気脈動圧がＥＧＲジャンクションにて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたＥＧＲガスがＥＧＲガス流量検出器に導かれる。これにより、ＥＧＲガス流量検出器が排気脈動圧の影響を受けることが抑えられ、ＥＧＲガスの流量の検出が安定して行われるため、ＥＧＲガス流量制御弁を介してＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す多気筒エンジンのＥＧＲ装置の概略構成図。
【図２】同じく吸気通路、排気通路、ＥＧＲ装置の斜視図。
【図３】同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。
【図４】同じく中央ブロックのタービンに接続する部位を示す断面図。
【図５】同じく第二のＥＧＲクーラの斜視図。
【図６】同じく第一のＥＧＲクーラの斜視図。
【図７】同じくＥＧＲジャンクションの斜視図。
【図８】同じくＥＧＲジャンクションの断面図と側面図。
【図９】同じくＥＧＲガス流量検出器の断面図と側面図。
【図１０】同じくＥＧＲガス流量制御弁の斜視図。
【図１１】同じくＥＧＲガス流量制御弁の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に概略構成を示すように、多気筒エンジン１は、吸気を各気筒に導く吸気通路２０、各気筒からの排気を排出する排気通路３０、排気の一部（以下ＥＧＲガスという）を吸気通路２０を介して各気筒に還流させるＥＧＲ装置６０、排気エネルギによって吸気を過給するターボチャージャ１０等を備える。
【００１４】
吸気通路２０は、上流側より順に、外気から塵埃等の異物を取り除くエアクリーナ２１、ターボチャージャ１０を構成するコンプレッサ１１、吸気を冷却するインタークーラ２２、吸気を各気筒に分配する吸気マニホールド１９、各気筒の燃焼室壁に開口する吸気ポート（図示せず）等を備える。
【００１５】
排気通路３０は、上流側より順に、各気筒の燃焼室壁に開口する排気ポート（図示せず）、各排気ポートからの排気を集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２、ターボチャージャ１０を構成するタービン１２、触媒を介して排気を浄化するとともに排気音を消音する触媒付きマフラ３９等を備える。
【００１６】
ディーゼル式のエンジン１は、吸気ポートから吸気を気筒に吸入する吸入行程、気筒に噴射供給される燃料を圧縮着火して燃焼させる燃焼行程、気筒内におけるピストンの下降により出力軸を回転駆動する膨張行程、気筒内の排気を排気ポートから排出する排気行程が順に各気筒毎にて行われる。
【００１７】
なお、本発明は、ディーゼル式のエンジン１に限らず、火花点火式のエンジンにも適用できる。
【００１８】
エンジン１は、＃１〜＃６の６気筒を備え、例えば＃１、＃４、＃２、＃６、＃３、＃５気筒の順に１２０ｄｅｇの間隔を持って排気行程を迎える。
【００１９】
第一の排気マニホールド３１は、排気開弁期間が重ならない＃１、＃２、＃３気筒からの排気を集める。同様に、第二の排気マニホールド３２は、排気開弁期間が重ならない＃４、＃６、＃５気筒からの排気を集める。これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。
【００２０】
なお、本発明は、６気筒エンジン１に限らず、例えば８気筒、１０気筒を有する他の多気筒エンジンにも適用できる。そして、排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に限らず、第三、第四、それ以上の排気マニホールドを備える構成としても良い。これに対応して後述する第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２、第一、第二の逆止弁５１、５２等の設置数も増やされる。
【００２１】
図２は、吸気通路２０、排気通路３０、ＥＧＲ装置６０を示す斜視図である。図３は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２の側面図である。第一、第二の排気マニホールド３１、３２は、中央ブロック４１と、前後ブロック４２、４３を組み立てて形成される。
【００２２】
前ブロック４２は、＃１、＃２気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６１に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２３】
後ブロック４３は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）と、中央ブロック４１に対する開口（排気出口）と、ＥＧＲ支流通路６２に対する開口（ＥＧＲガス取り出し口）とを有する。
【００２４】
図４は、中央ブロック４１のタービン１２に接続する部位を示す断面図である。中央ブロック４１は、＃５、＃６気筒の排気ポートに対する開口（排気入口）４７、４８と、前後ブロック４２、４３に対する開口（排気入口）４５、４６と、ターボチャージャ１０ののタービン１２に対する開口として第一、第二のエゼクタ４９、５０を有する。
【００２５】
排気通路３０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２によって導かれる排気を合流してターボチャージャ１０のタービン１２へと導く排気ジャンクション３３を備える。この排気ジャンクション３３において、第一、第二のエゼクタ４９、５０は、それぞれの流路断面積が上流側の流路断面積より小さく形成され、互いに並んでタービン１２のハウジング入口１３に接続される。図４に矢印で示すように、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００２６】
過給器付きエンジン１は、過給器としてターボチャージャ１０が設けられる。ターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車（図示せず）とコンプレッサ１１の翼車（図示せず）が同軸上にて連結されている。排気のエネルギによってタービン１２の翼車が高速回転し、コンプレッサ１１の翼車がその回転により回転軸方向から吸気を吸引し、圧縮した吸気をその回転半径方向に吐出する。
【００２７】
可変容量式のターボチャージャ１０は、タービン１２の翼車に排気を導く入口に図示しない可変ノズルが設けられ、この可変ノズルが回動することによってノズル面積が変えられる。
【００２８】
可変ノズルの開度は、コントローラ９によってエンジン１の運転状態に応じて制御される。これにより、可変ノズルの開度に応じてターボチャージャ１０の回転速度が調節され、エンジン１の運転状態に応じた目標過給圧が得られる。
【００２９】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側に導き、各気筒に還流させるようになっている。
【００３０】
ＥＧＲ装置６０は、第一、第二の排気マニホールド３１、３２からＥＧＲガスをそれぞれ取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれる排気を合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０に導くＥＧＲ合流通路６４とを備える。
【００３１】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２には、ＥＧＲガスを冷却する第一、第二のＥＧＲクーラ７１、７２がそれぞれ介装される。第一のＥＧＲクーラ７１は、エンジン本体の側方に配置され、第二のＥＧＲクーラ７２は、エンジン本体の後方に配置される。
【００３２】
図５は、第二のＥＧＲクーラ７２を示す斜視図である。ＥＧＲクーラ７２は、筒状のクーラハウジング７４を備え、クーラハウジング７４の入口側と出口側のそれぞれにフランジ７７、７８を有する。図２に示すように、入口側のフランジ７７には、第二のＥＧＲ支流通路６２の配管６９が接続される。出口側のフランジ７８には、配管６６が接続される。
【００３３】
ＥＧＲクーラ７２は、そのクーラハウジング７４内に多数の管路が直線状に延び、この管路（パイプ）によってＥＧＲガスが流れるＥＧＲ冷却流路７３が画成される。ＥＧＲガスは、図中矢印で示すように、クーラハウジング７４の一端から流入し、ＥＧＲ冷却流路７３を通ってクーラハウジング７４の他端へと流出する。
【００３４】
ＥＧＲクーラ７２は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路（図示せず）を備える。この冷媒流路は、クーラハウジング７４の内部にてＥＧＲ冷却流路７３のまわりに設けられる。クーラハウジング７４の外側に冷媒入口管７５と冷媒出口管７６が設けられる。この冷媒入口管７５と冷媒出口管７６は、図示しない配管を介してエンジン１の冷却水循環回路（図示せず）に接続される。エンジン１の冷却水循環回路を循環するエンジン冷却水は、冷媒入口管７５からクーラハウジング７４内の冷媒流路に流入し、冷媒流路を流れる過程でＥＧＲ冷却流路７３を流れるＥＧＲガスの熱を吸収し、冷媒出口管７６からエンジン１の冷却水循環回路へと戻される。
【００３５】
第二のＥＧＲクーラ７２を通過するＥＧＲガスは、ＥＧＲ冷却流路７３を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、冷却される。
【００３６】
図６は、第一のＥＧＲクーラ７１を示す斜視図である。第一のＥＧＲクーラ７１のクーラハウジング５６は、入口側と出口側のそれぞれにフランジ５７、５８を有する。図２に示すように、入口側のフランジ５７には、第一のＥＧＲ支流通路６１の配管６８が接続される出口側のフランジ５８には、配管５９が接続される。クーラハウジング７４の外側に冷媒入口管８６と冷媒出口管８８が設けられる。第一のＥＧＲクーラ７１も第二のＥＧＲクーラ７２と同様の構成を持っており、これを通過するＥＧＲガスとエンジン冷却水との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。
【００３７】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスは、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００３８】
ＥＧＲ合流通路６４には、ＥＧＲガス流量検出器３とＥＧＲガス流量制御弁４が介装される。
【００３９】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２には、エンジン速度域に応じて第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気の圧力脈動が伝播する。
【００４０】
ＥＧＲジャンクション６３は、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ開閉する第一、第二の逆止弁５１、５２を備える。
【００４１】
図７は、ＥＧＲジャンクション６３を示す斜視図である。図８の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲジャンクション６３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲジャンクション６３の側面図である。
【００４２】
ＥＧＲジャンクション６３は、筒型のジャンクションハウジング１４を備える。このジャンクションハウジング１４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１５、１６を有し、その内側に隔壁１７を有する。入口側のフランジ１５には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６（図２参照）がそれぞれ接続される。出口側のフランジ１６には、ＥＧＲガス流量検出器３のフランジ３５（図９参照）が接続される。
【００４３】
ジャンクションハウジング１４の内側には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２と、ＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３とが設けられる。
【００４４】
ジャンクションハウジング１４内の上流側は、隔壁１７によって第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に仕切られる。第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２には、第一、第二の逆止弁５１、５２がそれぞれ収容される。
【００４５】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、ジャンクションハウジング１４内に介装されるバルブシート５３と、このバルブシート５３に着座する２枚のリードバルブ５４とを備える。
【００４６】
バルブシート５３は、その断面形状がＶ字形を中空構造をして、互いに傾斜するバルブシート面５５を有する。バルブシート面５５は、リードバルブ５４の端部を着座させるように環状に形成される。バルブシート面５５の内側にＥＧＲガスが通り抜ける開口（図示せず）が形成されている。
【００４７】
リードバルブ５４は、矩形のバネ板からなり、その基端部が複数のビス９１によってバルブシート５３に締結される。
【００４８】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値以下の場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力によってバルブシート面５５に着座し、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ閉塞する。
【００４９】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、それぞれの前後差圧が所定値を超えて高まる場合には、リードバルブ５４がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面５５から離れて、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ開通する。こうして第一、第二の逆止弁５１、５２が開弁すると、ＥＧＲガスが、図７に矢印で示すように、バルブシート５３を抜けて第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れる。
【００５０】
これにより、第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える高負荷運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。
【００５１】
隔壁１７は、リードバルブ５４、バルブシート５３の先端より下流方向に突出して形成される。第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れるＥＧＲガスがハウジング内壁面１８と隔壁１７に沿ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれるとともに、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の一方に伝播する排気圧力波が隔壁１７を超えて他方に伝播することを抑えられる。
【００５２】
ジャンクションハウジング１４は、筒形のハウジング内壁面１８を有する。ハウジング内壁面１８の内側に画成される流路の断面積は、上流側から下流側にかけて次第に減少する。
【００５３】
流路の距離に対して流路断面積が減少する比率は、隔壁１７が設けられる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２より、隔壁１７より下流側に設けられるＥＧＲ合流端８３の方が小さくなる。
【００５４】
ハウジング内壁面１８の中心線をＯとすると、この中心線Ｏに対するハウジング内壁面１８の傾斜角度θ／２が、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を画成する部位より、ＥＧＲ合流端８３を画成する部位の方が大きくなる。
【００５５】
ＥＧＲ合流端８３を画成する部位におけるハウジング内壁面１８の絞り角度θは、４５°以下の範囲で、例えば３０°程度に設定される。
【００５６】
これにより、ＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２からＥＧＲ合流端８３へと円滑に流れて、ＥＧＲガス流量検出器３へと導かれる。
【００５７】
図９の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うＥＧＲガス流量検出器３の断面図であり、図（ｂ）は、ＥＧＲガス流量検出器３の側面図である。
【００５８】
ＥＧＲガス流量検出器３は、ＥＧＲ合流通路６４に介装される筒状のセンサハウジング３４を備え、センサハウジング３４内の圧力によりＥＧＲガスの流量を検出するようになっている。
【００５９】
センサハウジング３４は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ３５、３６を有する。入口側のフランジ３５は、ジャンクションハウジング１４のフランジ１６に接続される。出口側のフランジ３６には、配管を介してＥＧＲガス流量制御弁４が接続される。
【００６０】
センサハウジング３４の内壁面９２は、絞り部３７を画成する。この絞り部３７は、その断面積が上流側からその中央部にかけて次第に減少し、その中央部から下流側にかけて次第に増大する。
【００６１】
絞り部３７の上流側には孔３８が開口し、この孔３８にその圧力を検出する高圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００６２】
絞り部３７の中央部には孔８９が開口し、この孔８９にその圧力を検出する低圧側圧力検出器（図示せず）が介装される。
【００６３】
絞り部３７の下流側には孔４４が開口し、この孔４４にその温度を検出する温度検出器（図示せず）が介装される。
【００６４】
コントローラ９は、高圧側圧力検出器と低圧側圧力検出器の検出信号を入力し、両者の圧力差に基づいてＥＧＲガスの流量を算出する。さらに、コントローラ９は、温度検出器の検出信号を入力し、検出されたＥＧＲガスの温度に基づいてＥＧＲガスの流量を補正するようになっている。
【００６５】
図１０は、ＥＧＲガス流量制御弁４の斜視図である。図１１は、ＥＧＲガス流量制御弁４の正面図である。
【００６６】
ＥＧＲガス流量制御弁４は、ＥＧＲガス流量検出器３から流出するＥＧＲガスを吸気マニホールド１９へと導くバルブハウジング２３と、このバルブハウジング２３内に収容されるバルブ（図示せず）と、このバルブを開閉駆動するアクチュエータ２７とを備える。
【００６７】
バルブハウジング２３は、３つのフランジ２４、２５、２６を有する。２つの入口側フランジ２４、２５は、配管を介してセンサハウジング３４の出口側のフランジ３６に接続される。バルブハウジング２３の出口側のフランジ２６は、吸気マニホールド１９に接続される。
【００６８】
ＥＧＲガス流量制御弁４が開弁すると、ＥＧＲガスが、図１０に矢印で示すように、２つの入口側フランジ２４、２５の開口からバルブハウジング２３内に流入し、出口側のフランジ２６の開口から吸気マニホールド１９へと流出する。ＥＧＲガス流量制御弁４は、その開度に応じてＥＧＲガスの流量を変えるようになっている。
【００６９】
エンジン１の運転時、第一、第二の排気マニホールド３１、３２には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。排気ジャンクション３３において、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ４９、５０から交互にハウジング入口１３へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ４９、５０からの排気が交互にハウジング入口１３へと吸引され、排気効率を高められる。
【００７０】
ＥＧＲ装置６０は、排気通路３０のタービン１２より上流側からＥＧＲガスを取り出し、吸気通路２０のコンプレッサ１１より下流側へと導入する。ＥＧＲガスが各気筒に再循環されることにより、燃焼室内での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生量が抑えられる。
【００７１】
ＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲクーラ７１、７２によって冷却されることにより、吸気に対する充填効率（ＥＧＲ率）を高められるとともに、第一、第二の逆止弁５１、５２等が過熱されることを防止できる。
【００７２】
ターボチャージャ１０は、排気のエネルギによって圧縮した吸気を吸気通路２０から各気筒へと過給する。これにより、各気筒に供給される吸気中の酸素量が確保される。
【００７３】
第一、第二の排気マニホールド３１、３２に生じる排気脈動圧が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路２０の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に導かれるＥＧＲガスが、ＥＧＲジャンクション６３にて合流し、ＥＧＲ合流通路６４を通って吸気通路２０へと導かれる。これにより、吸気マニホールド１９の吸気圧力が第一、第二の排気マニホールド３１、３２の平均排気圧力よりも高くなる高負荷運転状態でもＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００７４】
コントローラ９は、予め設定されたマップに基づきエンジン１の運転状態に応じてＥＧＲガスの流量の目標値を求め、ＥＧＲガス流量検出器３を介して検出されるＥＧＲガスの流量が目標値に近づくようにＥＧＲガス流量制御弁４の開度をフィードバック制御する。
【００７５】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００７６】
本実施形態では、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスに吸気通路２０に還流させる多気筒エンジン１のＥＧＲ装置６０であって、排気開弁期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールド３１、３２からそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２と、この第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクション６３と、このＥＧＲジャンクション６３に介装され第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスを吸気通路２０へと導くＥＧＲ合流通路６４と、このＥＧＲ合流通路６４を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器３と、ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁４と、を備え、ＥＧＲガス流量検出器３の検出信号に応じてＥＧＲガス流量制御弁４の開度が制御される構成とする。
【００７７】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスがＥＧＲジャンクション６３にて第一、第二の逆止弁５１、５２を開弁して合流する。排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２に伝播する排気脈動圧を利用して第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁してＥＧＲガスを各気筒に還流させることが可能になる。
【００７８】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって伝播する排気脈動圧がＥＧＲジャンクション６３にて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたＥＧＲガスがＥＧＲガス流量検出器３に導かれる。これにより、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられ、ＥＧＲガスの流量の検出が安定して行われるため、ＥＧＲガス流量制御弁４を介してＥＧＲガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。
【００７９】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は、筒型のジャンクションハウジング１４と、このジャンクションハウジング１４の内側に設けられる隔壁１７と、この隔壁１７によって仕切られ第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２とを備え、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２に第一、第二の逆止弁５１、５２がそれぞれ介装される構成とした。
【００８０】
上記構成に基づき、第一、第二の逆止弁５１、５２が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を流れるＥＧＲガスが隔壁１７に沿ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれるとともに、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２の一方に伝播する排気圧力波が隔壁１７を超えて他方に伝播することを抑えられ、排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを効率良く各気筒に還流させることが可能になる。
【００８１】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は、隔壁１７の下流側にてＥＧＲ合流通路６４の上流端となるＥＧＲ合流端８３を備え、ＥＧＲ合流端８３の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少する構成とした。
【００８２】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２からＥＧＲ合流端８３へと向かうＥＧＲガスの流れは、円滑に絞られ、ＥＧＲガス流量検出器３が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられる。
【００８３】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【符号の説明】
【００８４】
１ エンジン
３ ＥＧＲガス流量検出器
４ ＥＧＲガス流量制御弁
１０ ターボチャージャ
１７ 隔壁
２０ 吸気通路
３０ 排気通路
３１ 第一の排気マニホールド
３２ 第二の排気マニホールド
５１ 第一の逆止弁
５２ 第二の逆止弁
６０ ＥＧＲ装置
６１ 第一のＥＧＲ支流通路
６２ 第二のＥＧＲ支流通路
６３ ＥＧＲジャンクション
６４ ＥＧＲ合流通路
８１ 第一のＥＧＲ支流端
８２ 第二のＥＧＲ支流端
８３ ＥＧＲ合流端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを各気筒に吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、
排気行程期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、
前記ＥＧＲジャンクションに介装され前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
前記ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを前記吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、
前記ＥＧＲ合流通路を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器と、
ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁と、を備え、
前記ＥＧＲガス流量検出器の検出信号に応じて前記ＥＧＲガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とする多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲジャンクションは、
筒型のジャンクションハウジングと、
前記ジャンクションハウジングの内側に設けられる隔壁と、
前記隔壁によって仕切られ前記第一、第二のＥＧＲ支流通路の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端と、を備え、
前記第一、第二のＥＧＲ支流端に前記第一、第二の逆止弁がそれぞれ介装されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲジャンクションは、前記隔壁の下流側にて前記ＥＧＲ合流通路の上流端となるＥＧＲ合流端を備え、
前記ＥＧＲ合流端の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少することを特徴とする請求項１または２に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項１】
排気脈動圧を利用してＥＧＲガスを各気筒に吸気通路に還流させる多気筒エンジンのＥＧＲ装置であって、
排気行程期間が互いに重ならない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれＥＧＲガスを取り出す第一、第二のＥＧＲ支流通路と、
前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスを合流させるＥＧＲジャンクションと、
前記ＥＧＲジャンクションに介装され前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
前記ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスを前記吸気通路へと導くＥＧＲ合流通路と、
前記ＥＧＲ合流通路を流れるＥＧＲガスの流量を検出するＥＧＲガス流量検出器と、
ＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲガス流量制御弁と、を備え、
前記ＥＧＲガス流量検出器の検出信号に応じて前記ＥＧＲガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とする多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲジャンクションは、
筒型のジャンクションハウジングと、
前記ジャンクションハウジングの内側に設けられる隔壁と、
前記隔壁によって仕切られ前記第一、第二のＥＧＲ支流通路の下流端となる第一、第二のＥＧＲ支流端と、を備え、
前記第一、第二のＥＧＲ支流端に前記第一、第二の逆止弁がそれぞれ介装されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲジャンクションは、前記隔壁の下流側にて前記ＥＧＲ合流通路の上流端となるＥＧＲ合流端を備え、
前記ＥＧＲ合流端の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少することを特徴とする請求項１または２に記載の多気筒エンジンのＥＧＲ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２７２６１（Ｐ２０１２−１２７２６１Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９４１０（Ｐ２０１０−２７９４１０）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３９０８）ＵＤトラックス株式会社 (1,028)
【Ｆターム（参考）】
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