JP5561554B2

JP5561554B2 - 内燃機関の吸気装置

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Publication number: JP5561554B2
Application number: JP2011015474A
Authority: JP
Inventors: 秀文粉川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: WO2012101944A1; JP2012154280A

Description

本発明は、内燃機関の吸気装置に関し、詳しくは、内燃機関の燃焼室に空気を送る吸気管に排ガスの一部を還元する構成の改良に関する。

上記のように構成された内燃機関の吸気装置として特許文献１には、金属製のＥＧＲ案内管を、樹脂製のインテークマニホールドの貫通孔から内部に挿通し、このＥＧＲ管の先端からインテークマニホールドの内部にＥＧＲガスを送り出す構成が示されている。この特許文献１では、ＥＧＲ管の先端がインテークマニホールドに送られる空気の流れ方向と平行するように湾曲しており、インテークマニホールドに送られる空気の流れ方向にＥＧＲガスを送り出すように構成されている。

また、特許文献２には、樹脂製の吸気マニホールドに対して金属製のＥＧＲパイプの先端をＥＧＲパイプ継手構造により接続し、このＥＧＲパイプの先端からＥＧＲガスを吸気マニホールドの内部に送り出す構成が示されている。この特許文献２では、ＥＧＲパイプ継手構造がＥＧＲパイプの先端挿入部の外部を覆う包囲チューブを備え、この包囲チューブに対してフランジが形成され、吸気マニホールドの挿入口にＥＧＲパイプを挿入し、このＥＧＲパイプをフランジにより吸気マニホールドに固定するように構成されている。

特開２０００‐１６１１６１号公報特開２００４‐３３２０６７６号公報

特許文献１に示される構成では、排ガスの供給管から排出される排ガスがインテークマニホールドに対して直接吹き付けられるものではない。しかし、外部から取り込まれる空気の流れによりインテークマニホールドが供給管から排出された排ガスの熱を受熱するおそれがあるため、特にインテークマニホールドが樹脂製である場合は改善の余地がある。
特許文献２に示される構成でも同様に、ＥＧＲパイプから排出される排ガスがインテークマニホールドに対して直接吹き付けられるものではない。しかし、外部から取り込まれる空気の流れによりインテークマニホールドがＥＧＲパイプから排出された排ガスを受熱するおそれがあるため、特にインテークマニホールドが樹脂製である場合には改善の余地がある。

また、ＥＧＲガスはエンジンの燃焼室に供給される空気に対して充分に混合することも重要である。これに対して特許文献１、２に示されるようにＥＧＲ管やＥＧＲパイプの端部から単純にＥＧＲガスを送り出す構成では充分な混合を得難く改善の余地がある。

本発明の目的は、内燃機関に空気を送る吸気管を排ガスの熱によって損傷させる不都合を抑制しながら排ガスを吸気管に送られる空気に良好に混合し得る吸気装置を合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、内燃機関の燃焼室に空気を送る樹脂製の吸気管の内部に、この内燃機関の排ガスの一部を還元する排ガス還元手段として、前記排ガスを吸気管の内部に送るダクトと、このダクトから送られる排ガスを吸気管の内部に送り出すデフューザとが備えられると共に、前記ダクトは、前記吸気管の壁面に形成された挿通開口から前記吸気管の内部に挿通され、前記デフューザには、前記ダクトの先端から送り出される排ガスが前記吸気管の内壁に直接的に接触する流れを阻止する壁部を有する内部空間が形成されると共に、この内部空間に受け入れた排ガスを前記吸気管の内部に拡散して送り出す排出口が形成され、前記デフューザが、前記吸気管における空気の流れ方向の上流側の端部を尖らせた形状に形成されている点にある。

この構成によると、排ガスはダクトからデフューザに送られ、このデフューザの排出口から吸気管の内部に拡散する状態で送り出される。また、ダクトからデフューザに排ガスが送り込まれる場合には、排ガスが吸気管の内壁に直接的に接触する流れをデフューザの壁部が阻止する。
従って、内燃機関に空気を送る吸気管を排ガスの熱によって損傷させる不都合を抑制し、排ガスに含まれる未燃焼炭化水素やオイルミスト等を主成分とするデポジットが吸気管に付着する不都合を抑制しながら排ガスを吸気管に送られる空気に良好に混合し得る吸気装置が合理的に構成された。特に、本発明では、ダクトの先端にデフューザを連結する構成であるため、ダクトより大径となるデフューザを連結することで排出口の断面積を大きくし、吸気管に送られる空気との接触面積を拡大して良好な混合を現出する。
特に、吸気管における空気の流れがデフューザの尖った端部においてデフューザの側面に案内されることになり、空気の流れが抑制される不都合がなく、吸気管に対して円滑に空気を送ることも可能となる。

本発明は、前記デフューザの排出口が、前記内部空間から送り出される前記排ガスの流れを乱すことにより、この排ガスを拡散させる拡散部を備えても良い。

これによると、拡散部により排ガスが拡散する状態で吸気管の内部に送り出されることになり、渦流を招く等、拡散部から送り出される混合気体と、空気との流れを乱すことにより良好な混合が実現する。

本発明は、前記デフューザを前記吸気管の吸気空間の断面の中央位置に保持するために前記吸気管路の内面に接する複数の脚部が前記デフューザの外面に備えられても良い。

これによると、複数の脚部によって吸気管の吸気空間の断面の中央位置にデフューザが保持されるため、吸気管の吸気空間の断面における排ガスの混合の不均一が抑制され、一層良好な混合状態を現出する。また、吸気管を流れる空気が脚部に接触して熱を奪うため、デフューザの放熱を良好に行うことになり、吸気管に耐熱性の高い材料を用いることや断熱材を用いる等の不都合を解消する。

本発明は、前記デフューザが、前記吸気管における空気の流れ方向の上流側の導入口の断面積の大きさと、前記吸気管における空気の流れ方向の下流側の排出口の断面積の大きさが異なり、前記排出口側の部位に前記ダクトが連通状態で連結しても良い。

これによると、デフューザの導入口から流入した空気が排出口から流れ出す際の空気の流速が、デフューザの外側を流れる空気の流速と異なることになるため、排出口から送り出される空気と排ガスとの混合気体が排出口から送り出される際には、夫々の速度差から空気の流れに乱れを招き混合が促進され、良好な混合が現出する。

本発明は、前記吸気管が、空気の流れの方向の下流側に前記内燃機関に接続するインテークマニホールドを構成し、空気の流れ方向の上流側に空気量を制御するスロットルバルブが接続しており、前記デフューザは、前記スロットルバルブが接続する開口から前記吸気管の内部に挿入された後に、前記挿通開口から挿通される前記ダクトの先端に連結されても良い。

これによると、吸気装置を組み立てる際には、吸気管の挿通開口にダクトを挿入し、スロットルバルブが接続する開口からデフューザを挿入し、このデフューザをダクトの先端に連結する手順となる。これにより、吸気管に対してデフューザの挿入が可能となる大きい開口を形成しなくて済むだけではなく、デフューザの外径が吸気管の挿通開口より大きい構造の吸気装置も構成できる。

第１の実施形態のＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンの平面図である。第１の実施形態の吸気管の断面図である。第１の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第１の実施形態のＥＧＲ装置の横断面図である。第２の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第３の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第４の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第５の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第６の実施形態のＥＧＲ装置の斜視図である。第７の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。第８の実施形態のＥＧＲ装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施形態〕
図１には吸気装置を備えた内燃機関としてディーゼルエンジンＥが示されている。このディーゼルエンジンＥは、燃焼室に供給される空気量をスロットルバルブＡにより制御する吸気量制御系と、燃焼室に対してインジェクター（図示せず）により燃料を供給する燃料供給系とを備え、排気経路の排ガスの一部を吸気経路に還元する排ガス還元手段としてのＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置Ｂを備えている。

ＥＧＲ装置Ｂは、排ガスの一部を燃焼室に還元するものであり、特にディーゼルエンジンＥでは、排ガスの主成分としての水蒸気と二酸化炭素とを含む排ガスを吸気に混入させることで燃焼温度を低下させＮＯｘの生成量を減少させる機能を有する。

ディーゼルエンジンＥのシリンダヘッド１の一方の側面には、吸気バルブ（図示せず）を介して燃焼室に空気を供給する樹脂製のインテークマニホールド２が連結され、シリンダヘッド１の他方の側面には、排気バルブ（図示せず）を介して燃焼室から排出される排ガスを送り出す金属製のエキゾーストマニホールド３が連結されている。インテークマニホールド２は円筒状となる単一の吸気管２０からの空気を複数の燃焼室に供給するためのサージ空間２１を有しており、エキゾーストマニホールド３は複数の燃焼室から排出される排ガスを導く複数のブランチ部を有している。このような構成において吸気管２０とインテークマニホールド２とで吸気経路が形成され、エキゾーストマニホールド３で排気経路が形成されている。尚、インテークマニホールド２にもエキゾーストマニホールド３と同様に複数のブランチ部が形成されたものを用いても良い。

スロットルバルブＡは、バルブケース１１に貫通する軸体１２と、この軸体１２と一体回転するようにバルブケース１１の内部に配置される板状の弁体１３とを有しており、軸体１２の回転操作により弁体１３の角度を設定して吸気量の調節を行えるように構成されている。このスロットルバルブＡのバルブケース１１の端部にはフランジ部１４が一体形成され、このフランジ部１４はインテークマニホールド２の吸気管２０の端部に形成されたフランジ部２２に連結される。

エキゾーストマニホールド３には、上記したＥＧＲ装置Ｂに排ガスを還元する還元経路４の基端側が接続され、このエキゾーストマニホールド３の排ガスの排出経路の下流側には、排気浄化装置（図示せず）が備えられ、還元経路４に還流されなかった排ガスは、排気浄化装置で浄化された後に大気中に放出される。

還元経路４は、エキゾーストマニホールド３に基端側が接続する金属製のパイプで構成されている。図面には示していないが、この還元経路４の中間において排ガスを冷却するＥＧＲクーラや、排ガスの還流量を設定するＥＧＲバルブを備えても良い。

〔ＥＧＲ装置〕
図１〜図４に示すように、還元経路４の先端側で連結用のフランジ体５が形成された金属パイプ部分（排ガスが送られる方向の下流側の部分）を特にダクト６と称している。排ガス還元手段としてのＥＧＲ装置Ｂは、ダクト６と、このダクト６に連結する状態で吸気管２０の内部に配置される金属製のデフューザ３０とで構成されている。特に、吸気管２０と、ＥＧＲ装置Ｂと、ディーゼルエンジンＥに空気と排ガスとの混合気体を供給する混合機体供給系とによって吸気装置が構成される。

吸気管２０の壁部から外方に突出された筒状構造の内部に挿通開口２０Ａが形成され、この筒状構造の外端に連結フランジ２０Ｂが形成されている。ダクト６は、挿通開口２０Ａから吸気管２０の内部に挿通され、連結フランジ２０Ｂにフランジ体５を密着させてボルトで連結することで吸気管２０に保持される。

デフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１と、円錐形の先端部材３２と、板状の脚部３３と、板状の抑制壁部材３４とで構成され、これらは耐熱性の高い金属材で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６から排出される排ガスの流れを筒状部材３１の壁部が遮ることにより、ダクト６の先端から送り出される排ガスが吸気管２０の内面に対して直接的に接触する流れを阻止する機能（この機能は後述する第２〜８の実施形態のデフューザ３０にも共通する）を有している。このデフューザ３０は、ダクト６から筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れた排ガスと、筒状部材３１の先端側の吸気口Ｆから取り入れた空気と混合し、この混合気体を筒状部材３１の後端の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。筒状部材３１のうち吸気管２０における空気の流れ方向の上流側の端部には上流側を尖がらせた円錐状となる先端部材３２を備え、筒状部材３１の中央部の外面には一対の脚部３３を備え、空気の流れ方向の下流側の端部には抑制壁部材３４を備えている。

筒状部材３１は、吸気管２０の軸芯と同軸芯上に配置され、先端側（吸気管２０の空気の流通方向の上流側の端部）は、単純な円形の断面となる導入口３１Ａが形成され、これの反対側の後端側の開口縁には、複数の拡散片３１Ｂが一体的に形成され、中間部分にはダクト６が挿通する挿通孔３１Ｃが形成されている。複数の拡散片３１Ｂは筒状部材３１の後端側から排出される排ガスを拡散させるように混合気体の流れに抵抗を作用させる姿勢で形成されている。

先端部材３２は、導入口３１Ａを覆う位置に配置されるものであり、上流側が尖る円錐状に成形され、空気の流れ方向の下流側ほど直径が拡大するガイド部３２Ａと、このガイド部３２Ａの外周部分に連なり筒状部材３１の外径より大径となる外周部３２Ｂとを一体的に形成した形状を有している。この外周部３２Ｂの複数箇所に切り欠き部が形成され、この外周部分の一部を折り曲げることで複数の連結片３２Ｃが形成されている。複数の連結片３２Ｃの端部を筒状部材３１の前端の外周位置にスポット溶接等の技術により連結することで筒状部材３１の前端部に先端部材３２が連結されている。このような構成から先端部材３２の外周部３２Ｂの複数の切り欠き部から筒状部材３１の導入口３１Ａに空気を導く吸気口Ｆが形成されている。

単一の板状部材の中間部分を筒状部材３１の中間部分にスポット溶接等の技術によって固定することで側方に張り出す部分を一対の脚部３３として形成されている。この脚部３３の外端位置を吸気管２０の内壁面に接触させることで筒状部材３１が吸気管２０の断面方向視での中央位置（吸気管２０の軸芯と筒状部材３１の軸芯とが一致する位置）に配置される。尚、脚部３３を３つ以上備えるようにデフューザ３０を構成しても良い。

抑制壁部材３４は、円盤状の部材の中央位置を空気の流れ方向の上流側に突出させた突出部３４Ａを有し、拡散片３１Ｂの後端から空気の流れ方向の下流側に離間した位置において、その外周部と筒状部材３１とが連結部材３５によって連結されている。これにより、筒状部材３１の後端と抑制壁部材３４との間の空間によって排出口Ｇが形成され、この排出口Ｇに拡散片３１Ｂが配置されることになる。また、抑制壁部材３４と複数の拡散片３１Ｂとによって拡散部が構成される。

このＥＧＲ装置Ｂを組み立てる場合には、筒状部材３１と先端部材３２と脚部３３と抑制壁部材３４とを連結してデフューザ３０を製造しておき、スロットルバルブＡのバルブケース１１を吸気管２０のフランジ部２２に連結する以前に、このフランジ部２２の開口からデフューザ３０を挿入する。次に、挿通開口２０Ａから挿通したダクト６の先端を筒状部材３１の挿通孔３１Ｃに挿通し、デフューザ３０の筒状部材３１とダクト６とを溶接等の技術によって連結する作業が行われる。

尚、筒状部材３１とダクト６とを連結する構成として、例えば、ダクト６の外周に凹部を形成すると共に、この凹部に弾性的に嵌合するバネ材等を筒状部材３１の挿通孔３１Ｃの近傍に備えておき、挿通孔３１Ｃにダクト６が挿入された際に、バネ材等が凹部に弾性嵌合することで連結状態を作り出すように構成しても良い。この他に、筒状部材３１とダクト６とをビス等で連結する構成を採用しても良い。また、脚部３３により筒状部材３１が支持されていれば、筒状部材３１とダクト６との間に隙間を設けて組み付けても良い。

〔第１の実施形態の作用・効果〕
このように第１の実施形態のＥＧＲ装置Ｂが構成されることにより、ダクト６から筒状部材３１に送り込まれた排ガスを筒状部材３１の内壁で遮るため吸気管２０の内壁面に対して直接的に接触することがなく、熱による吸気管２０の損傷を阻止すると共に、排ガスに含まれる未燃焼炭化水素やオイルミスト等を主成分とするデポジットが吸気管２０の内壁面に付着することがない（この作用・効果は後述する第２〜８の実施形態と共通する）。また、脚部３３によってデフューザ３０が吸気管２０の吸気空間の断面の中央位置に保持され、吸気管２０に流れる空気によって脚部３３の熱が奪われるため、デフューザ３０から伝わる熱に起因する吸気管２０の損傷が抑制される。

吸気管２０に送られる空気は、先端部材３２の尖った端部においてデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。また、吸気管２０に送られる空気は、デフューザ３０の吸気口Ｆから筒状部材３１の内部空間Ｓに流入する。また、先端部材３２の外周部３２Ｂに流れる空気により筒状部材３１の先端側と、これを覆う位置の外周部３２Ｂとの間に負圧を発生させるため、この部位では筒状部材３１の内部から排ガスが流れ出し吸気管２０に送られる空気と混合する。このような複雑な流れから筒状部材３１の内部空間Ｓには渦流が発生し排ガスと空気とが混合する。そして、排ガスと空気とが混合した混合気体が排出口Ｇから送り出される際には、抑制壁部材３４によって流れが抑制されながら、複数の拡散片３１Ｂによって拡散される状態で送り出され、吸気管２０に送られる空気と良好に混合することになる。

特に、ダクト６の先端にデフューザ３０を連結する構成であるため、ダクト６より大径となるデフューザ３０を備えることも可能であり、このように大径のデフューザ３０を備えることにより、大容量となる内部空間Ｓにおいて排ガスと空気とを予め混合して混合気体を作り出した後に、断面積の大きい排出口Ｇから拡散させる状態で混合気体を送り出し、吸気管２０に送られる空気に一層良好に混合させることも可能となる。

〔第２の実施形態〕
この第２の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第２の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図５に示すようにデフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１と、円錐形の先端部材３２とで構成され、これらは耐熱性の高い金属材で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、筒状部材３１の先端側の吸気口Ｆから取り入れた空気と混合し、この混合気体を筒状部材３１の後端の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。筒状部材３１において吸気管２０における空気の流れ方向の上流側の端部には上流側が尖る円錐状となる先端部材３２を備えている。

先端部材３２は、導入口３１Ａを覆う位置に配置されるものであり、上流側が尖る円錐状に成形され空気の流れ方向の下流側ほど直径が拡大するガイド部３２Ａと、このガイド部３２Ａの外周部分に連なり筒状部材３１に外嵌する内径の筒状部３２Ｄとが形成され、この筒状部３２Ｄの一部を切り欠くことにより導入口３１Ａに空気を導く吸気口Ｆが形成されている。この筒状部３２Ｄの端部を筒状部材３１の前端位置に外嵌し、この外嵌部分をスポット溶接等の技術により固定することで先端部材３２が筒状部材３１に連結されている。

このＥＧＲ装置Ｂを組み立てる場合には、第１の実施形態と同様にフランジ部２２の開口からデフューザ３０を挿入し、挿通開口２０Ａから挿通したダクト６の先端をデフューザ３０の筒状部材３１の挿通孔３１Ｃに挿通し、筒状部材３１とダクト６とを溶接等の技術によって連結する作業が行われる。

〔第２の実施形態の作用・効果〕
このように第２の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる空気は、先端部材３２の尖った端部においてデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。吸気管２０に送られる空気はデフューザ３０の吸気口Ｆから流入して筒状部材３１の内部空間Ｓに流れ込み、熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、ダクト６から排出される排ガスとの混合した後に、複数の拡散片３１Ｂによって拡散される状態で送り出され、吸気管２０に送られる空気と良好に混合することになる。特に、吸気口Ｆは先端部材３２の外周部３２Ｂに形成されているため、筒状部材３１の内部から排ガスが送り出されることもあり、空気と排ガスの流れを乱し良好な混合を実現する。

〔第３の実施形態〕
この第３の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第３の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図６に示すようにデフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１と、円錐形の先端部材３２とで構成され、これらは耐熱性の高い金属材で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、複数の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。筒状部材３１において吸気管２０における空気の流れ方向の上流側の端部には上流側が尖る円錐状となる先端部材３２を備えている。

筒状部材３１は、先端側（吸気管２０の空気の流通方向の上流側の端部）の部位が吸気管２０の軸芯と同軸芯上に配置され、後端側（吸気管２０の空気の流通方向の下流側の端部）がシリンダヘッド１の方向に向かう姿勢で配置されるように後端部分が緩やかに湾曲した形状に成形されている。

この筒状部材３１の後端側はインテークマニホールド２のサージ空間２１の内部に達しており、この後端側には、単純な円形の断面となる排出口Ｇが形成されると共に、この後端近傍の側面には、吸気口Ｆとしても機能する２つの排出口Ｇが形成され、中間部分にはダクト６が挿通する挿通孔３１Ｃが形成されている。

筒状部材３１の後端近傍の２つの排出口Ｇは、単一の仮想軸芯上（図６において紙面に直交する姿勢の軸芯上）に配置され、この仮想軸芯の方向を、シリンダヘッド１において複数の吸気ポートの並ぶ方向に沿わせている。これにより、２つの排出口Ｇから排出される排ガスは直線的に吸気ポートの方向に流れることになる。

先端部材３２は、上流側が尖る円錐状に成形された空気の流れ方向の下流側ほど直径が拡大するガイド部３２Ａと、このガイド部３２Ａの外周部分に連なり筒状部材３１に外嵌する内径の筒状部３２Ｄとが形成されている。この筒状部３２Ｄの端部を筒状部材３１の前端位置に外嵌し、この外嵌部分がスポット溶接等の技術により連結されている。

〔第３の実施形態の作用・効果〕
このように第３の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる空気は、先端部材３２の尖った端部においてデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、筒状部材３１の後端の排出口Ｇと後端近傍の複数の排出口Ｇとから送り出される。特に、後端近傍の複数の排出口Ｇは空気の侵入も許されるため（吸気口Ｆとしても機能するため）、この排出口Ｇから侵入した空気が排ガスとが混合して、後端近傍の複数の排出口Ｇから送り出され、排出の後には吸気管２０の空気と良好に混合する。更に、後端近傍に形成された２つの排出口Ｇから送り出される混合気体はシリンダヘッド１の複数の吸気ポートに対して遮られることなく供給されることになる。

〔第４の実施形態〕
この第４の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第４の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図７に示すようにデフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１と、円錐形の先端部材３２とで構成され、これらは耐熱性の高い金属材で構成されている。デフューザ３０は、ダクト６の先端から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、２つの排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。筒状部材３１において吸気管２０における空気の流れ方向の上流側の端部には上流側が尖る円錐状となる先端部材３２を備えている。

この筒状部材３１の後端側はインテークマニホールド２のサージ空間２１の内部に達しており、導入口３１Ａの反対側の後端側は閉塞している。この後端近傍の側面には、吸気口Ｆとしても機能する２つの排出口Ｇが形成され、中間部分にはダクト６が挿通する挿通孔３１Ｃが形成されている。

筒状部材３１の後端近傍の２つの排出口Ｇは、単一の仮想軸芯上（図７において紙面に直交する姿勢の軸芯上）に配置され、この仮想軸芯の方向を、シリンダヘッド１において複数の吸気ポートの並ぶ方向に沿わせている。これにより、２つの排出口Ｇから送り出された排ガスは直線的に吸気ポートの方向に流れることになる。

先端部材３２は、上流側が尖る円錐状に成形され空気の流れ方向の下流側ほど直径が拡大するガイド部３２Ａと、このガイド部３２Ａの外周部分に連なり筒状部材３１に外嵌する内径の筒状部３２Ｄとが形成されている。この筒状部３２Ｄの端部を筒状部材３１の前端位置に外嵌し、この外嵌部分がスポット溶接等の技術により連結されている。

〔第４の実施形態の作用・効果〕
このように第４の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる空気は、先端部材３２の尖った端部においてデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、筒状部材３１の後端近傍の２つの排出口Ｇから送り出される。この複数の排出口Ｇは空気の侵入も許されるため（吸気口Ｆとしても機能するため）、この排出口Ｇから侵入した空気が排ガスとが混合しつつ排出口Ｇから送り出される。そして、２つの排出口Ｇから送り出される混合気体はシリンダヘッド１の複数の吸気ポートに対して遮られることなく供給されることになる。

〔第５の実施形態〕
この第５の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第５の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図８に示すようにデフューザ３０は、ダクト６の先端側をエルボー状となるように直角に屈曲させることでダクト６と等しい内径で一体的に形成された筒状部材３１で構成され、筒状部材３１は耐熱性の高い金属で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６の先端から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、筒状部材３１の先端側の複数の吸気口Ｆから取り入れた空気と混合し、この混合気体を筒状部材３１の後端の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。

筒状部材３１は、吸気管２０の軸芯と同軸芯上に配置され、先端側（吸気管２０の空気の流通方向の上流側の端部）には複数の吸気口Ｆが形成され、後端側（吸気管２０の空気の流通方向の下流側の端部）には、筒状部材３１の断面と同じサイズとなる円形の排出口Ｇが形成されている

このＥＧＲ装置Ｂを組み立てる場合には、挿通開口２０Ａからダクト６とともに筒状部材３１を挿通する作業が行われる。

〔第５の実施形態の作用・効果〕
このように第５の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる一部の空気はデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、他の一部の空気は複数の吸気口Ｆから筒状部材３１の内部に流入して排ガスとの混合した後に、混合気体として排出口Ｇから送り出され吸気管２０の空気と混合する。この構成では、筒状部材３１の内部空間Ｓに対して複数の吸気口Ｆから空気が流入することから、内部空間Ｓにおいて空気の流れが乱れ、空気と排ガスとが良好に混合した混合気体が作り出される。

〔第６の実施形態〕
この第６の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第６の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図９に示すようにデフューザ３０は、このダクト６の先端側にダクト６と一体的に形成された筒状部材３１とで構成され、筒状部材３１は耐熱性の高い金属で構成されている。このデフューザ３０は、筒状部材３１の後端の排出口Ｇから吸気管２０（同図には示していない）の内部に排ガスを拡散させて送り出すように構成されている。排出口Ｇは一辺の寸法が他辺の寸法より長い長方形となる矩形に形成されている。

〔第６の実施形態の作用・効果〕
このように第６の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる空気は、デフューザ３０の側面に送られることになる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、排ガスは排出口Ｇから送り出され、吸気管２０の空気と混合する。特に、筒状部材３１が、断面形状が長方形となる角パイプ状に形成されているため、この筒状部材３１の外面と吸気管２０の内面との距離に異なる領域があり、夫々の領域に流れる空気の流速に差を生ずるため、空気の流れを乱し、排出口Ｇから送り出される排ガスは撹拌される形態で良好に空気と混合することになる。

〔第７の実施形態〕
この第７の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第７の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図１０に示すようにデフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１で構成され、この筒状部材３１は耐熱性の高い金属材で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、筒状部材３１の先端側の吸気口Ｆから取り入れた空気と混合し、この混合気体を筒状部材３１の後端の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。

筒状部材３１は、吸気管２０の軸芯と同軸芯上に配置され、先端側（吸気管２０の空気の流通方向の上流側の端部）は、直径Ｄ１の円形の断面となる吸気口Ｆが形成され、これの反対側の後端側には、直径Ｄ１より小さい直径Ｄ２の円形の断面の排出口Ｇが形成され、中間部分にはダクト６が挿通する挿通孔３１Ｃが形成されている。このような構成から、筒状部材３１の後端側にダクト６が連通状態で連結している。尚、筒状部材３１の断面は円形に限るものではなく、楕円形や多角形であっても良い。また、筒状部材３１として、先端側の吸気口Ｆの断面積が後端の排出口Ｇの断面積より小さい形状となるように構成しても良い。

〔第７の実施形態の作用・効果〕
このように第７の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる一部の空気はデフューザ３０の側面に流れる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、一部の空気は吸気口Ｆから流入して筒状部材３１の内部において排ガスとの混合した後に、混合気体として排出口Ｇから送り出され吸気管２０の空気と混合する。

特に、デフューザ３０の吸気口Ｆから流入した空気が排出口Ｇから流れ出す際の空気の流速が、デフューザ３０の外側を流れる空気の流速より低下するため、デフューザ３０の内部で排ガスと空気とが混合した混合気体が排出口Ｇから送り出される際には、夫々の速度差から空気の流れに乱れから渦流を発生させ混合が促進される。

〔第８の実施形態〕
この第８の実施形態では、ディーゼルエンジンＥや吸気量制御系や燃料供給系は第１の実施形態と変わるところはなく、ＥＧＲ装置Ｂの構成が第１の実施形態と異なっている。この第８の実施形態で第１の実施形態と共通する構成は第１の実施形態と同じ番号・符号を附している。

〔ＥＧＲ装置〕
図１１に示すようにデフューザ３０は、筒状となる筒状部材３１と、円錐形の先端部材３２とで構成され、これらは耐熱性の高い金属材で構成されている。このデフューザ３０は、ダクト６から送り出される排ガスを筒状部材３１の内部空間Ｓに受け入れ、筒状部材３１の先端側の排出口Ｇから吸気管２０の内部に拡散させて送り出すように構成されている。筒状部材３１において吸気管２０における空気の流れ方向の上流側の端部には上流側が尖る円錐状となる先端部材３２を備えている。

筒状部材３１は、吸気管２０の軸芯と同軸芯上に配置され、先端側（吸気管２０の空気の流通方向の上流側の端部）の外周には、複数の排出口Ｇが形成され、中間部分にはダクト６が挿通する挿通孔３１Ｃが形成されている。先端部材３２は、上流側が尖る円錐状に成形され空気の流れ方向の下流側ほど直径が拡大するガイド部３２Ａと、このガイド部３２Ａの外周部分に連なり、筒状部材３１の外周に外嵌する連結部３２Ｅと、この連結部３２Ｅに連なり排出口Ｇを覆う位置に配置される筒状部３２Ｄとが形成されている。そして、連結部３２Ｅを筒状部材３１の前端位置に外嵌し、この外嵌部分をスポット溶接等の技術により固定することで先端部材３２が筒状部材３１に連結されている。

〔第８の実施形態の作用・効果〕
このように第８の実施形態の吸気装置が構成されることにより、吸気管２０に送られる空気は、先端部材３２の尖った端部においてデフューザ３０の側面に円滑に送られることになる。排ガスは、デフューザ３０の内部空間Ｓに流れ込むことになり熱による吸気管２０の損傷が阻止されると共に、排出口Ｇから送り出され、吸気管２０の空気と混合する。特に、複数の排出口Ｇが筒状部材３１の前端側で、先端部材３２の筒状部３２Ｄで覆われる空間に配置されているため、吸気管２０を流れる空気の一部は筒状部３２Ｄの内部側に流れ込むことで渦流を作り出し、排出口Ｇから送り出された排ガスと良好に混合することになる。また、この構成では、筒状部材３１の後端に排出口Ｇを形成したものと比較して、排出口Ｇからシリンダヘッドの吸気ポートまでの距離を長くできるので、長い距離を排ガスが通過する際において空気との良好な混合を実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）デフューザ３０に形成される吸気口Ｆの形状を、例えば、十字状の開口にすることや、星形状に形成することにより、吸気口Ｆの中央部分と外端部分とにおいて空気に作用する抵抗値を異ならせ、積極的に空気の流れを乱すように構成する。これにより筒状部材３１の内部空間Ｓにおいて空気と排ガスとの混合が良好に行われる。

（ｂ）デフューザ３０に形成される排出口Ｇの形状を、例えば、十字状の開口にすることや、星形状に形成することにより、排出口Ｇの中央部分と外端部分とにおいて混合気体や排ガスが排出される際に作用する抵抗値を異ならせ、積極的に流れを乱すように構成する。これにより、筒状部材３１の内部空間Ｓから送り出される混合気体や排ガスの流れを乱して渦流等を作り出し、吸気管２０に送られる空気と良好に混合させることが可能となる。

（ｃ）第１〜第８の実施形態の構成の一部を適宜組み合わせる。具体的には、第３の実施形態や第５の実施形態において筒状部材３１の後端の排出口Ｇに対して、第１、第２の実施形態の拡散片３１Ｂを形成することや、抑制壁部材３４を取り付ける構成を採用する。これと同様に、第１の実施形態の脚部３３を他の実施形態の筒状部材３１の外面に取る付ける構成を採用する。このように構成を付加することにより各実施形態において付加した構成の良好な面を奏することが可能となる。

本発明は、ディーゼルエンジンの他にガソリンエンジン等の内燃機関全般に利用することができる。

２インテークマニホールド
６ダクト
２０吸気管
２０Ａ挿通開口
３０デフューザ
３１Ａ拡散部（拡散片）
３４拡散部（抑制壁部材）
３３脚部
Ａスロットルバルブ
Ｂ排ガス還元手段（ＥＧＲ装置）
Ｅ内燃機関（ディーゼルエンジン）
Ｇ排出口

Claims

内燃機関の燃焼室に空気を送る樹脂製の吸気管の内部に、この内燃機関の排ガスの一部を還元する排ガス還元手段として、前記排ガスを吸気管の内部に送るダクトと、このダクトから送られる排ガスを吸気管の内部に送り出すデフューザとが備えられると共に、
前記ダクトは、前記吸気管の壁面に形成された挿通開口から前記吸気管の内部に挿通され、
前記デフューザには、前記ダクトの先端から送り出される排ガスが前記吸気管の内壁に直接的に接触する流れを阻止する壁部を有する内部空間が形成されると共に、この内部空間に受け入れた排ガスを前記吸気管の内部に拡散して送り出す排出口が形成され、
前記デフューザが、前記吸気管における空気の流れ方向の上流側の端部を尖らせた形状に形成されている内燃機関の吸気装置。
前記デフューザの排出口が、前記内部空間から送り出される前記排ガスの流れを乱すことにより、この排ガスを拡散させる拡散部を備えている請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
前記デフューザを前記吸気管の吸気空間の断面の中央位置に保持するために前記吸気管路の内面に接する複数の脚部が前記デフューザの外面に備えられている請求項１又は２記載の内燃機関の吸気装置。
前記デフューザが、前記吸気管における空気の流れ方向の上流側の導入口の断面積の大きさと、前記吸気管における空気の流れ方向の下流側の排出口の断面積の大きさが異なり、前記排出口側の部位に前記ダクトが連通状態で連結している請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
前記吸気管が、空気の流れの方向の下流側に前記内燃機関に接続するインテークマニホールドを構成し、空気の流れ方向の上流側に空気量を制御するスロットルバルブが接続しており、
前記デフューザは、前記スロットルバルブが接続する開口から前記吸気管の内部に挿入された後に、前記挿通開口から挿通される前記ダクトの先端に連結されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸気装置。