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、冷媒が流れる冷媒流路９７を画成するクーラハウジング７４と、このクーラハウジング７４内に並列に配置される複数の冷却管７３と、を備え、この冷却管７３が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３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、冷媒が流れる冷媒流路９７を画成するクーラハウジング７４と、このクーラハウジング７４内に並列に配置される複数の冷却管７３と、を備え、この冷却管７３が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３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（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、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備える。このＥＧＲクーラは、冷媒が流れる冷媒流路を画成する二つのクーラハウジングと、各クーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、各冷却管を通過したＥＧＲガスがそれぞれ逆流することを止める二つ逆止弁とを備え、二つのＥＧＲ通路によって取り出されるＥＧＲガスが各クーラハウジング内の冷却管を通って冷却されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５９８３号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７３８２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二つのクーラハウジングがそれぞれ設置されると、二つのクーラハウジングに関連して構造が複雑化し、製品の大型化と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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、このＥＧＲクーラは、冷媒が流れる冷媒流路を画成するクーラハウジングと、このクーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、を備え、この冷却管が第一、第二のＥＧＲ支流通路によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション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、第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラにおける第一、第二のＥＧＲ冷却流路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】
ＥＧＲクーラは、単一のクーラハウジング内に第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成する冷却管が並列に配置される構造のため、二つのクーラハウジングか設けられる従来装置に比べて、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。
【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クーラの構成図。
【図５】同じくＥＧＲクーラの断面図。
【図６】同じくクーラ出口ジャンクションの断面図と側面図。
【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ガス流量検出器の斜視図。
【図９】同じくＥＧＲガス流量検出器の正面図。
【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、互いに並列に並んでタービン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、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を通過するＥＧＲガスをＥＧＲクーラ７０に導入するクーラ入口ジャンクション９３と、ＥＧＲクーラ７０を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３と、このクーラ出口ジャンクション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】
図４はＥＧＲクーラ７０の構成図であり、図５は同じくＥＧＲクーラ７０の断面図である。
【００３２】
ＥＧＲクーラ７０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内に多数の冷却管（パイプ）７３が直線状に延び、互いに並列に並び、かつ互いに間隔を持つように配置される。この冷却管７３によってＥＧＲガスが流れる第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２が画成される。
【００３３】
ＥＧＲクーラ７０は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路９７を備える。この冷媒流路９７は、クーラハウジング７４の内部にて冷却管７３のまわりに設けられる。クーラハウジング７４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９７に流入し、冷媒流路９７を流れる過程で第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２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。ＥＧＲクーラ７０を通過するＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。
【００３４】
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、クーラ入口ジャンクション９３を介して第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３５】
クーラ入口ジャンクション９３は、筒型のクーラ入口ハウジング９８を備える。このクーラ入口ハウジング９８は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１０１、１０２、１０３を有し、その内側に隔壁９６を有する。入口側のフランジ１０２、１０３には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３６】
クーラ入口ハウジング９８の出口側のフランジ１０３は、クーラハウジング７４の入口側のフランジ７７が接続される。
【００３７】
クーラ入口ハウジング９８の内側には、隔壁９６によって第一、第二のクーラ導入路９４、９５に仕切られる。第一、第二のクーラ導入路９４、９５は、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２にそれぞれ連通し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を構成する。換言すると、ＥＧＲクーラ７０の各冷却管７３は、第一のクーラ導入路９４に連通するものが第一のＥＧＲ冷却流路７１を画成し、第二のクーラ導入路９５に連通するものが第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成する。これにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を流れるＥＧＲガスは、第一、第二のクーラ導入路９４、９５を介して第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２へと導かれる。
【００３８】
ＥＧＲクーラ７０の第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスは、クーラ出口ジャンクション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。
【００３９】
ＥＧＲ合流通路６４には、ＥＧＲガス流量検出器３とＥＧＲガス流量検出器４が介装される。
【００４０】
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。
【００４１】
クーラ出口ジャンクション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。
【００４２】
図６の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うクーラ出口ジャンクション６３の断面図であり、図（ｂ）は、クーラ出口ジャンクション６３の側面図である。
【００４３】
クーラ出口ジャンクション６３は、筒型のクーラ出口ハウジング１４を備える。このクーラ出口ハウジング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、クーラハウジング７４の出口側フランジ７８が接続される。出口側のフランジ１６には、配管（図示せず）を介してＥＧＲガス流量検出器３のフランジ３５（図７参照）が接続される。
【００４４】
クーラ出口ハウジング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。
【００４５】
クーラ出口ハウジング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。
【００４６】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、クーラ出口ハウジング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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、クーラ出口ジャンクション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。
【００５２】
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。
【００５３】
第一、第二のクーラ導入路９４、９５、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２は、直線状にそれぞれ延び、中心線Ｏについて互いに対称的に形成される。
【００５４】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ通るＥＧＲガスは、図中矢印で示すように第一、第二のクーラ導入路９４、９５を通ってクーラハウジング７４の入口側端部から互いに合流することなく各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２に流入し、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通って冷却された後に、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を通ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれる。
【００５５】
クーラ出口ハウジング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。
【００５６】
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。
【００５７】
ハウジング内壁面１８は、中心線Ｏに対する傾斜角度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ように形成される。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、クーラ出口ハウジング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ガス流量検出器４が接続される。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図８は、ＥＧＲガス流量検出器４の斜視図である。図９は、ＥＧＲガス流量検出器４の正面図である。
【００６９】
ＥＧＲガス流量検出器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。
【００７０】
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。
【００７１】
ＥＧＲガス流量検出器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ガス流量検出器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。
【００７２】
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。
【００７３】
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て窒素酸化物の発生量が抑えられる。
【００７４】
ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７０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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、クーラ出口ジャンクション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。
【００７７】
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ガス流量検出器４の開度をフィードバック制御する。
【００７８】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００７９】
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、排気行程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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ７０と、を備え、このＥＧＲクーラ７０は、冷媒が流れる冷媒流路９７を画成するクーラハウジング７４と、このクーラハウジング７４内に並列に配置される複数の冷却管７３と、を備え、この冷却管７３が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３を備えることを特徴とした。
【００８０】
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ガスが第一、第二の逆止弁５１、５２を開弁し、クーラ出口ジャンクション６３にて合流する。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。
【００８１】
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ガスは、ＥＧＲクーラ７０における第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２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。
【００８２】
ＥＧＲクーラ７０は、単一のクーラハウジング７４内に第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成する冷却管７３が並列に配置される構造のため、二つのクーラハウジングか設けられる従来装置に比べて、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７０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。
【００８３】
本実施形態では、クーラ出口ジャンクション６３は、筒型のクーラ出口ハウジング１４と、このクーラ出口ハウジング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。
【００８４】
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。
【００８５】
本実施形態では、クーラ出口ジャンクション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。
【００８６】
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。
【００８７】
本実施形態では、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２と第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２とが直線状に延びる構成とした。
【００８８】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２から第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２へと向かうＥＧＲガスは、直線状に流れ、ＥＧＲクーラ７０とクーラ出口ジャンクション６３を通過するＥＧＲガスの損失抵抗を抑えられ、吸気に対する充填効率を高められる。
【００８９】
本実施形態では、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ガス流量検出器４と、を備え、ＥＧＲガス流量検出器３の検出信号に応じてＥＧＲガス流量検出器４の開度が制御される構成とする。
【００９０】
上記構成に基づき、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クーラ出口ジャンクション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ガス流量検出器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。
【００９１】
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】
【００９２】
１ エンジン
３ ＥＧＲガス流量検出器
４ ＥＧＲガス流量検出器
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 クーラ出口ジャンクション
６４ ＥＧＲ合流通路
７０ ＥＧＲクーラ
７１ 第一のＥＧＲ冷却流路
７２ 第二のＥＧＲ冷却流路
７３ 冷却管
７４ クーラハウジング
８１ 第一のＥＧＲ支流端
８２ 第二のＥＧＲ支流端
９７ 冷媒流路
【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（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、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備える。このＥＧＲクーラは、冷媒が流れる冷媒流路を画成する二つのクーラハウジングと、各クーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、各冷却管を通過したＥＧＲガスがそれぞれ逆流することを止める二つ逆止弁とを備え、二つのＥＧＲ通路によって取り出されるＥＧＲガスが各クーラハウジング内の冷却管を通って冷却されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５９８３号公報
【特許文献２】特開２００７−３２７３８２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二つのクーラハウジングがそれぞれ設置されると、二つのクーラハウジングに関連して構造が複雑化し、製品の大型化と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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、このＥＧＲクーラは、冷媒が流れる冷媒流路を画成するクーラハウジングと、このクーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、を備え、この冷却管が第一、第二のＥＧＲ支流通路によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション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、第一、第二のＥＧＲ支流通路によってそれぞれ導かれるＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラにおける第一、第二のＥＧＲ冷却流路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】
ＥＧＲクーラは、単一のクーラハウジング内に第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成する冷却管が並列に配置される構造のため、二つのクーラハウジングか設けられる従来装置に比べて、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。
【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クーラの構成図。
【図５】同じくＥＧＲクーラの断面図。
【図６】同じくクーラ出口ジャンクションの断面図と側面図。
【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ガス流量検出器の斜視図。
【図９】同じくＥＧＲガス流量検出器の正面図。
【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、互いに並列に並んでタービン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、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を通過するＥＧＲガスをＥＧＲクーラ７０に導入するクーラ入口ジャンクション９３と、ＥＧＲクーラ７０を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３と、このクーラ出口ジャンクション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】
図４はＥＧＲクーラ７０の構成図であり、図５は同じくＥＧＲクーラ７０の断面図である。
【００３２】
ＥＧＲクーラ７０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内に多数の冷却管（パイプ）７３が直線状に延び、互いに並列に並び、かつ互いに間隔を持つように配置される。この冷却管７３によってＥＧＲガスが流れる第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２が画成される。
【００３３】
ＥＧＲクーラ７０は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路９７を備える。この冷媒流路９７は、クーラハウジング７４の内部にて冷却管７３のまわりに設けられる。クーラハウジング７４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９７に流入し、冷媒流路９７を流れる過程で第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２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。ＥＧＲクーラ７０を通過するＥＧＲガスは、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。
【００３４】
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、クーラ入口ジャンクション９３を介して第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３５】
クーラ入口ジャンクション９３は、筒型のクーラ入口ハウジング９８を備える。このクーラ入口ハウジング９８は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ１０１、１０２、１０３を有し、その内側に隔壁９６を有する。入口側のフランジ１０２、１０３には、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２の配管６５、６６がそれぞれ接続される。
【００３６】
クーラ入口ハウジング９８の出口側のフランジ１０３は、クーラハウジング７４の入口側のフランジ７７が接続される。
【００３７】
クーラ入口ハウジング９８の内側には、隔壁９６によって第一、第二のクーラ導入路９４、９５に仕切られる。第一、第二のクーラ導入路９４、９５は、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２にそれぞれ連通し、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を構成する。換言すると、ＥＧＲクーラ７０の各冷却管７３は、第一のクーラ導入路９４に連通するものが第一のＥＧＲ冷却流路７１を画成し、第二のクーラ導入路９５に連通するものが第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成する。これにより、第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２を流れるＥＧＲガスは、第一、第二のクーラ導入路９４、９５を介して第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２へと導かれる。
【００３８】
ＥＧＲクーラ７０の第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスは、クーラ出口ジャンクション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。
【００３９】
ＥＧＲ合流通路６４には、ＥＧＲガス流量検出器３とＥＧＲガス流量検出器４が介装される。
【００４０】
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。
【００４１】
クーラ出口ジャンクション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。
【００４２】
図６の図（ａ）は、図（ｂ）のＡ−Ａ線に沿うクーラ出口ジャンクション６３の断面図であり、図（ｂ）は、クーラ出口ジャンクション６３の側面図である。
【００４３】
クーラ出口ジャンクション６３は、筒型のクーラ出口ハウジング１４を備える。このクーラ出口ハウジング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、クーラハウジング７４の出口側フランジ７８が接続される。出口側のフランジ１６には、配管（図示せず）を介してＥＧＲガス流量検出器３のフランジ３５（図７参照）が接続される。
【００４４】
クーラ出口ハウジング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。
【００４５】
クーラ出口ハウジング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。
【００４６】
第一、第二の逆止弁５１、５２は、クーラ出口ハウジング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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、クーラ出口ジャンクション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。
【００５２】
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。
【００５３】
第一、第二のクーラ導入路９４、９５、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２は、直線状にそれぞれ延び、中心線Ｏについて互いに対称的に形成される。
【００５４】
第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２をそれぞれ通るＥＧＲガスは、図中矢印で示すように第一、第二のクーラ導入路９４、９５を通ってクーラハウジング７４の入口側端部から互いに合流することなく各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２に流入し、各第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通って冷却された後に、第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２を通ってＥＧＲ合流通路６４へと導かれる。
【００５５】
クーラ出口ハウジング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。
【００５６】
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。
【００５７】
ハウジング内壁面１８は、中心線Ｏに対する傾斜角度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ように形成される。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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、クーラ出口ハウジング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ガス流量検出器４が接続される。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
図８は、ＥＧＲガス流量検出器４の斜視図である。図９は、ＥＧＲガス流量検出器４の正面図である。
【００６９】
ＥＧＲガス流量検出器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。
【００７０】
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。
【００７１】
ＥＧＲガス流量検出器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ガス流量検出器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。
【００７２】
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。
【００７３】
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て窒素酸化物の発生量が抑えられる。
【００７４】
ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ７０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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、クーラ出口ジャンクション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。
【００７７】
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ガス流量検出器４の開度をフィードバック制御する。
【００７８】
以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。
【００７９】
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、排気行程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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁５１、５２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ７０と、を備え、このＥＧＲクーラ７０は、冷媒が流れる冷媒流路９７を画成するクーラハウジング７４と、このクーラハウジング７４内に並列に配置される複数の冷却管７３と、を備え、この冷却管７３が第一、第二のＥＧＲ支流通路６１、６２によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成し、この第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション６３を備えることを特徴とした。
【００８０】
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ガスが第一、第二の逆止弁５１、５２を開弁し、クーラ出口ジャンクション６３にて合流する。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。
【００８１】
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ガスは、ＥＧＲクーラ７０における第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２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。
【００８２】
ＥＧＲクーラ７０は、単一のクーラハウジング７４内に第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２を画成する冷却管７３が並列に配置される構造のため、二つのクーラハウジングか設けられる従来装置に比べて、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７０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。
【００８３】
本実施形態では、クーラ出口ジャンクション６３は、筒型のクーラ出口ハウジング１４と、このクーラ出口ハウジング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。
【００８４】
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。
【００８５】
本実施形態では、クーラ出口ジャンクション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。
【００８６】
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。
【００８７】
本実施形態では、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２と第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２とが直線状に延びる構成とした。
【００８８】
上記構成に基づき、第一、第二のＥＧＲ冷却流路７１、７２から第一、第二のＥＧＲ支流端８１、８２へと向かうＥＧＲガスは、直線状に流れ、ＥＧＲクーラ７０とクーラ出口ジャンクション６３を通過するＥＧＲガスの損失抵抗を抑えられ、吸気に対する充填効率を高められる。
【００８９】
本実施形態では、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ガス流量検出器４と、を備え、ＥＧＲガス流量検出器３の検出信号に応じてＥＧＲガス流量検出器４の開度が制御される構成とする。
【００９０】
上記構成に基づき、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クーラ出口ジャンクション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ガス流量検出器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。
【００９１】
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】
【００９２】
１ エンジン
３ ＥＧＲガス流量検出器
４ ＥＧＲガス流量検出器
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 クーラ出口ジャンクション
６４ ＥＧＲ合流通路
７０ ＥＧＲクーラ
７１ 第一のＥＧＲ冷却流路
７２ 第二のＥＧＲ冷却流路
７３ 冷却管
７４ クーラハウジング
８１ 第一のＥＧＲ支流端
８２ 第二のＥＧＲ支流端
９７ 冷媒流路
【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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、
前記ＥＧＲクーラは、
冷媒が流れる冷媒流路を画成するクーラハウジングと、
前記クーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、を備え、
前記冷却管が前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成し、
前記第一、第二のＥＧＲ冷却流路を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション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】
前記クーラ出口ジャンクションは、
筒型のクーラ出口ハウジングと、
前記クーラ出口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】
前記第一、第二のＥＧＲ冷却流路と前記第一、第二のＥＧＲ支流端とが直線状に延びる構成とした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ガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、を備え、
前記ＥＧＲクーラは、
冷媒が流れる冷媒流路を画成するクーラハウジングと、
前記クーラハウジング内に並列に配置される複数の冷却管と、を備え、
前記冷却管が前記第一、第二のＥＧＲ支流通路によって取り出されるＥＧＲガスをそれぞれ同一方向に導く第一、第二のＥＧＲ冷却流路を画成し、
前記第一、第二のＥＧＲ冷却流路を通過したＥＧＲガスを合流させるクーラ出口ジャンクション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】
前記クーラ出口ジャンクションは、
筒型のクーラ出口ハウジングと、
前記クーラ出口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】
前記第一、第二のＥＧＲ冷却流路と前記第一、第二のＥＧＲ支流端とが直線状に延びる構成とした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６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２７２６９（Ｐ２０１２−１２７２６９Ａ）
【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２０１０−２７９５１７（Ｐ２０１０−２７９５１７）
【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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