多気筒エンジンのＥＧＲ装置
【課題】ＥＧＲクーラに関連する構造の簡素化がはか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ガスを冷却するＥＧＲクーラ７１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ガスを冷却するＥＧＲクーラ７１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、着火順序が互いに連続し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ＥＧＲクーラがそれぞれ介装され、各ＥＧＲクーラによってＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲクーラによって冷却されたＥＧＲガスが逆止弁に導かれることにより、逆止弁が過熱されることを防止している。
【０００４】
特許文献２に開示されたエンジンは、吸気の逆流を止める逆止弁として、リードバルブを用いる構造を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０８４８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２００７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、二つの逆止弁の上流側にＥＧＲクーラがそれぞれ設置されると、二つのＥＧＲクーラに関連する構造が複雑化し、製品の大型化やコストアップを招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲクーラに関連する構造の簡素化がはか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】
【０００８】
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、着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えることを特徴とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスは、ＥＧＲ合流通路に介装されるＥＧＲクーラに導かれ、ＥＧＲクーラを通過する過程にて冷却され、吸気に対する充填効率を高められる。
【００１０】
単一のＥＧＲクーラがＥＧＲジャンクションの下流側に配置されることにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路にＥＧＲクーラがそれぞれ介装される従来構造に比べて、構造の簡素化がはかれ、製品の小型化とコストダウンがはかれる。
【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】同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。
【図３】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４】同じくＥＧＲジャンクションの斜視図。
【図５】同じくＥＧＲジャンクションの断面図と側面図。
【図６】同じくＥＧＲクーラの斜視図。
【図７】同じくＥＧＲガス流量検出器の断面図と側面図。
【図８】同じくＥＧＲガス流量制御弁の斜視図。
【図９】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、着火順序が互いに連続しない（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、着火順序が互いに連続しない＃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、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３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３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、図３に矢印で示すように、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図４は、ＥＧＲジャンクション６３を示す斜視図である。図５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。
【００３６】
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６５、６６を有し、その内側に隔壁１７を有する。入口側のフランジ６５には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管がそれぞれ接続される。出口側のフランジ６６には、ＥＧＲクーラ７１のフランジ７７（図６参照）が接続される。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５９によってバルブシート５３に締結される。
【００４２】
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。
【００４３】
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５の図（ａ）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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
ジャンクションハウジング１４は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒ジャケット５６〜５８を備え、この冷媒ジャケット５６〜５８が第一、第二の逆止弁５１、５２を冷却するようになっている。
【００５１】
冷媒ジャケット５６、５７、５８は、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を画成する部位に沿って形成される。
【００５２】
ジャンクションハウジング１４の側壁１５、１６は、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８６、８８が形成される。この冷却壁面８６、８８に沿って冷媒ジャケット５６、５８が形成される。
【００５３】
冷却壁面８６、８８は、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ画成し、開弁状態のリードバルブ５４に沿って湾曲して形成される。
【００５４】
隔壁１７は、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８７ａ、８７ｂが形成される。この冷却壁面８７ａ、８７ｂに沿って冷媒ジャケット５７が形成される。
【００５５】
冷却壁面８７ａ、８７ｂは、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ画成し、図５の図（ａ）に２点鎖線で示す開弁状態のリードバルブ５４に沿って湾曲して形成される。
【００５６】
ジャンクションハウジング１４の外側に冷媒入口管９１と冷媒出口管９２が設けられる。この冷媒入口管９１と冷媒出口管９２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、図５の図（ｂ）に矢印示すように、冷媒入口管９１からジャンクションハウジング１４内の冷媒ジャケット５６、５７、５８に流入し、冷媒ジャケット５６、５７、５８を流れる過程でジャンクションハウジング１４の熱を吸収し、冷媒出口管９２からエンジン１の冷却水循環回路へと戻される。
【００５７】
前述したように、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、各リードバルブ５４がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面５５から離れる開弁作動し、各リードバルブ５４の背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接する。この開弁作動時に、各リードバルブ５４は高温のＥＧＲガスの流れにさらされるが、それぞれの背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接することにより、各リードバルブ５４の熱がジャンクションハウジング１４の側壁１６、１８と隔壁１７に伝熱し、冷媒ジャケット５６、５７、５８を流れるエンジン冷却水に吸収される。こうして、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁作動時に、各リードバルブ５４は、ジャンクションハウジング１４の側壁１６、１８と隔壁１７を介してエンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。
【００５８】
ＥＧＲガスは、ジャンクションハウジング１４の第一、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クーラ７１へと導かれる。
【００５９】
図６は、ＥＧＲクーラ７１を示す斜視図である。ＥＧＲクーラ７１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。入口側のフランジ７７には、ジャンクションハウジング１４のフランジ６６が接続される。
【００６０】
ＥＧＲクーラ７１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冷却流路を通ってクーラハウジング７４の他端へと流出する。
【００６１】
ＥＧＲクーラ７１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。
【００６２】
ＥＧＲクーラ７１を通過するＥＧＲガスは、ＥＧＲ冷却流路を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、冷却される。ＥＧＲクーラ７１を通過したＥＧＲガスは、下流側のＥＧＲガス流量検出器３へと導かれる。
【００６３】
図７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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。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。
【００６６】
センサハウジング３４の内壁面６９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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
図８は、ＥＧＲガス流量制御弁４の斜視図である。図は、ＥＧＲガス流量制御弁４の正面図である。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
ＥＧＲガス流量制御弁４が開弁すると、ＥＧＲガスが、図８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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が交互に開弁する。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。
【００７９】
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に介装されたＥＧＲクーラ７１、ＥＧＲガス流量検出器３、ＥＧＲガス流量制御弁４を通って吸気通路２０へと導かれる。ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７１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。
【００８０】
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。
【００８１】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００８２】
本実施形態では、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、着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラ７１と、を備える構成とする。
【００８３】
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。
【００８４】
ＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスは、ＥＧＲ合流通路６４に介装されるＥＧＲクーラ７１に導かれ、ＥＧＲクーラ７１を通過する過程にて冷却され、吸気に対する充填効率を高められる。
【００８５】
ＥＧＲジャンクション６３の下流側に単一のＥＧＲクーラ７１が介装されることにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２にＥＧＲクーラがそれぞれ介装される従来構造に比べて、構造の簡素化がはかれ、エンジン本体まわりの限られたスペースにおいてＥＧＲクーラ７１を設置する自由度を高められるとともに、製品の小型化とコストダウンがはかれる。
【００８６】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は冷媒が流れる冷媒ジャケット５６〜５８を備える構成とした。
【００８７】
上記構成に基づき、冷媒ジャケット５６〜５８を流れる冷媒によってＥＧＲジャンクション６３に収容される第一、第二の逆止弁５１、５２が冷却され、第一、第二の逆止弁５１、５２が過熱されることが抑えられる。第一、第二の逆止弁５１、５２の冷却性が確保されことにより、ＥＧＲクーラ７１をジャンクションハウジング１４の下流側に配置することが可能となる。
【００８８】
本実施形態では、第一、第二の逆止弁５１、５２はバネ板からなるリードバルブ５４を備え、ＥＧＲジャンクション６３に第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８が形成され、この冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に沿って冷媒ジャケット５６、５８が形成される構成とした。
【００８９】
上記構成に基づき、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁作動時に、各リードバルブ５４は、それぞれの背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接し、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、第一、第二の逆止弁５１、５２の冷却性が十分に確保される。
【００９０】
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】
【００９１】
１ エンジン
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
５４ リードバルブ
５６〜５８ 冷媒ジャケット
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
８６、８７ａ、８７ｂ、８８ 冷却壁面
【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、着火順序が互いに連続し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ＥＧＲクーラがそれぞれ介装され、各ＥＧＲクーラによってＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲクーラによって冷却されたＥＧＲガスが逆止弁に導かれることにより、逆止弁が過熱されることを防止している。
【０００４】
特許文献２に開示されたエンジンは、吸気の逆流を止める逆止弁として、リードバルブを用いる構造を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０８４８７号公報
【特許文献２】特開２００１−２００７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、二つの逆止弁の上流側にＥＧＲクーラがそれぞれ設置されると、二つのＥＧＲクーラに関連する構造が複雑化し、製品の大型化やコストアップを招くという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲクーラに関連する構造の簡素化がはか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】
【０００８】
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、着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備えることを特徴とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ＥＧＲジャンクションにて合流したＥＧＲガスは、ＥＧＲ合流通路に介装されるＥＧＲクーラに導かれ、ＥＧＲクーラを通過する過程にて冷却され、吸気に対する充填効率を高められる。
【００１０】
単一のＥＧＲクーラがＥＧＲジャンクションの下流側に配置されることにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路にＥＧＲクーラがそれぞれ介装される従来構造に比べて、構造の簡素化がはかれ、製品の小型化とコストダウンがはかれる。
【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】同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。
【図３】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４】同じくＥＧＲジャンクションの斜視図。
【図５】同じくＥＧＲジャンクションの断面図と側面図。
【図６】同じくＥＧＲクーラの斜視図。
【図７】同じくＥＧＲガス流量検出器の断面図と側面図。
【図８】同じくＥＧＲガス流量制御弁の斜視図。
【図９】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、着火順序が互いに連続しない（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、着火順序が互いに連続しない＃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、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３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３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、図３に矢印で示すように、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図４は、ＥＧＲジャンクション６３を示す斜視図である。図５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。
【００３６】
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６５、６６を有し、その内側に隔壁１７を有する。入口側のフランジ６５には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管がそれぞれ接続される。出口側のフランジ６６には、ＥＧＲクーラ７１のフランジ７７（図６参照）が接続される。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５９によってバルブシート５３に締結される。
【００４２】
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。
【００４３】
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５の図（ａ）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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
ジャンクションハウジング１４は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒ジャケット５６〜５８を備え、この冷媒ジャケット５６〜５８が第一、第二の逆止弁５１、５２を冷却するようになっている。
【００５１】
冷媒ジャケット５６、５７、５８は、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を画成する部位に沿って形成される。
【００５２】
ジャンクションハウジング１４の側壁１５、１６は、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８６、８８が形成される。この冷却壁面８６、８８に沿って冷媒ジャケット５６、５８が形成される。
【００５３】
冷却壁面８６、８８は、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ画成し、開弁状態のリードバルブ５４に沿って湾曲して形成される。
【００５４】
隔壁１７は、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８７ａ、８７ｂが形成される。この冷却壁面８７ａ、８７ｂに沿って冷媒ジャケット５７が形成される。
【００５５】
冷却壁面８７ａ、８７ｂは、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２をそれぞれ画成し、図５の図（ａ）に２点鎖線で示す開弁状態のリードバルブ５４に沿って湾曲して形成される。
【００５６】
ジャンクションハウジング１４の外側に冷媒入口管９１と冷媒出口管９２が設けられる。この冷媒入口管９１と冷媒出口管９２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、図５の図（ｂ）に矢印示すように、冷媒入口管９１からジャンクションハウジング１４内の冷媒ジャケット５６、５７、５８に流入し、冷媒ジャケット５６、５７、５８を流れる過程でジャンクションハウジング１４の熱を吸収し、冷媒出口管９２からエンジン１の冷却水循環回路へと戻される。
【００５７】
前述したように、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、各リードバルブ５４がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面５５から離れる開弁作動し、各リードバルブ５４の背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接する。この開弁作動時に、各リードバルブ５４は高温のＥＧＲガスの流れにさらされるが、それぞれの背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接することにより、各リードバルブ５４の熱がジャンクションハウジング１４の側壁１６、１８と隔壁１７に伝熱し、冷媒ジャケット５６、５７、５８を流れるエンジン冷却水に吸収される。こうして、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁作動時に、各リードバルブ５４は、ジャンクションハウジング１４の側壁１６、１８と隔壁１７を介してエンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。
【００５８】
ＥＧＲガスは、ジャンクションハウジング１４の第一、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クーラ７１へと導かれる。
【００５９】
図６は、ＥＧＲクーラ７１を示す斜視図である。ＥＧＲクーラ７１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。入口側のフランジ７７には、ジャンクションハウジング１４のフランジ６６が接続される。
【００６０】
ＥＧＲクーラ７１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冷却流路を通ってクーラハウジング７４の他端へと流出する。
【００６１】
ＥＧＲクーラ７１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。
【００６２】
ＥＧＲクーラ７１を通過するＥＧＲガスは、ＥＧＲ冷却流路を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、冷却される。ＥＧＲクーラ７１を通過したＥＧＲガスは、下流側のＥＧＲガス流量検出器３へと導かれる。
【００６３】
図７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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。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。
【００６６】
センサハウジング３４の内壁面６９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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
図８は、ＥＧＲガス流量制御弁４の斜視図である。図は、ＥＧＲガス流量制御弁４の正面図である。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
ＥＧＲガス流量制御弁４が開弁すると、ＥＧＲガスが、図８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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が交互に開弁する。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。
【００７９】
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に介装されたＥＧＲクーラ７１、ＥＧＲガス流量検出器３、ＥＧＲガス流量制御弁４を通って吸気通路２０へと導かれる。ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７１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。
【００８０】
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。
【００８１】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００８２】
本実施形態では、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、着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラ７１と、を備える構成とする。
【００８３】
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。
【００８４】
ＥＧＲジャンクション６３にて合流したＥＧＲガスは、ＥＧＲ合流通路６４に介装されるＥＧＲクーラ７１に導かれ、ＥＧＲクーラ７１を通過する過程にて冷却され、吸気に対する充填効率を高められる。
【００８５】
ＥＧＲジャンクション６３の下流側に単一のＥＧＲクーラ７１が介装されることにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２にＥＧＲクーラがそれぞれ介装される従来構造に比べて、構造の簡素化がはかれ、エンジン本体まわりの限られたスペースにおいてＥＧＲクーラ７１を設置する自由度を高められるとともに、製品の小型化とコストダウンがはかれる。
【００８６】
本実施形態では、ＥＧＲジャンクション６３は冷媒が流れる冷媒ジャケット５６〜５８を備える構成とした。
【００８７】
上記構成に基づき、冷媒ジャケット５６〜５８を流れる冷媒によってＥＧＲジャンクション６３に収容される第一、第二の逆止弁５１、５２が冷却され、第一、第二の逆止弁５１、５２が過熱されることが抑えられる。第一、第二の逆止弁５１、５２の冷却性が確保されことにより、ＥＧＲクーラ７１をジャンクションハウジング１４の下流側に配置することが可能となる。
【００８８】
本実施形態では、第一、第二の逆止弁５１、５２はバネ板からなるリードバルブ５４を備え、ＥＧＲジャンクション６３に第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁時にリードバルブ５４が当接する冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８が形成され、この冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に沿って冷媒ジャケット５６、５８が形成される構成とした。
【００８９】
上記構成に基づき、第一、第二の逆止弁５１、５２の開弁作動時に、各リードバルブ５４は、それぞれの背面が冷却壁面８６、８７ａ、８７ｂ、８８に当接し、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、第一、第二の逆止弁５１、５２の冷却性が十分に確保される。
【００９０】
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】
【００９１】
１ エンジン
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
５４ リードバルブ
５６〜５８ 冷媒ジャケット
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
８６、８７ａ、８７ｂ、８８ 冷却壁面
【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、
着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え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ジャンクションは冷媒が流れる冷媒ジャケットを備え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】
前記第一、第二の逆止弁はバネ板からなるリードバルブを備え、
前記ＥＧＲジャンクションに前記第一、第二の逆止弁の開弁時に前記リードバルブが当接する冷却壁面が形成され、
前記冷却壁面に沿って前記冷媒ジャケットが形成されることを特徴とする請求項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、
着火順序が互いに連続し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ガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え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ジャンクションは冷媒が流れる冷媒ジャケットを備え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】
前記第一、第二の逆止弁はバネ板からなるリードバルブを備え、
前記ＥＧＲジャンクションに前記第一、第二の逆止弁の開弁時に前記リードバルブが当接する冷却壁面が形成され、
前記冷却壁面に沿って前記冷媒ジャケットが形成されることを特徴とする請求項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６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１２７２６６（Ｐ２０１２−１２７２６６Ａ）
【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２０１０−２７９４９５（Ｐ２０１０−２７９４９５）
【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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