Exhaust gas recirculation system

本発明の実施形態は、概ね、改良された排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置に関し、特に、空気と排気ガスとのより適切な混合を容易にするために使用されるスクロール混合装置を備える改良された排気ガス再循環装置に関する。

ＥＧＲ装置は自動車産業において公知である。 ＥＧＲ装置は、一般的に、空気／排気ガス混合ガスを内燃機関の吸気マニホルドの中に送り込む前に、燃焼排気ガスを空気と混合する。 排気ガスの混合は、空気／排気ガス混合ガスの比熱を増大させ、これによってピーク燃焼温度を低下させる。 燃焼温度を低下させることは、窒素及び酸素がエンジン内部で高温度に曝されたときに多くなるＮＯｘの発生を制限する。

この結果として、燃焼温度とＮＯｘ放出とを低下させ且つエンジン全体の性能を向上させる、改良されたＥＧＲ装置が求められている。

一実施態様によって、排気ガス再循環（ＥＧＲ）混合装置が提供される。 ＥＧＲ混合パイプは、混合パイプの一端に配置された空気入口ポートと、混合パイプの他端に配置された出口ポートと、空気入口ポート及び出口ポート間の混合パイプの一部を占める排気ガス供給装置（ｅｘｈａｕｓｔ ｆｅｅｄｅｒ）とを有する。 この排気ガス供給装置は、複数の場所で排気ガスを受け入れる働きをする複数の開口部を備えるスクロール混合チャンバと、混合パイプ上に配置されスクロール混合チャンバに排気ガスを配送するように構成されている開放端型排気ガス吸気管（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ ｅｘｈａｕｓｔ ｉｎｌｅｔ ｔｕｂｅ）とを備え、この開放端型排気ガス吸気管はその一端において排気ガスを受け入れ、その他端においてスクロール混合チャンバに連結されている。 この排気ガス供給装置は、この排気ガス吸気管の一部とスクロール混合チャンバの一部との内側に長手方向に配置された供給排気ガス分割ビーム（ｅｘｈａｕｓｔ ｆｅｅｄ ｓｐｌｉｔｔｅｒ ｂｅａｍ）を更に備え、この供給排気ガス分割ビームは、排気ガス流がスクロール混合チャンバの中に入る前に、その排気ガスを複数の排気ガス通路の中に分配するように構成される。

別の実施態様では、排気ガス再循環（ＥＧＲ）混合装置が、混合パイプの一端に配置された空気入口ポートと、混合パイプの他端に配置された出口ポートと、空気入口ポート及び出口ポート間の混合パイプの一部を占める排気ガス供給装置とを備える混合パイプを有する。 この排気ガス供給装置は、複数の場所で排気ガスを受け入れる働きをする複数の開口部を備えるスクロール混合チャンバと、混合パイプ上に配置され且つスクロール混合チャンバに排気ガスを配送するように構成されている開放端型排気ガス吸気管とを有し、この開放端型排気ガス吸気管はその一端において排気ガスを受け入れ、且つ、その他端においてスクロール混合チャンバに連結されている。 この排気ガス供給装置は、この排気ガス吸気管の一部とスクロール混合チャンバの一部との内側に長手方向に配置された供給排気ガス分割ビームを更に備え、この供給排気ガス分割ビームは、排気ガス流がスクロール混合チャンバの中に入る前に、その排気ガスを第１及び第２の通路の中に分配する。 この第２の通路は、第１の通路に比べてより大きな距離を画定し且つより幅広の開口部を備える。

本発明のこれらの実施態様によって提供されるこれらの特徴と追加の特徴とが、図面に関連付けて後述の詳細な説明を考察することによってより完全に理解されるだろう。

本発明の特定の実施形態の次の詳細な説明が、本明細書に添付されている図面に関連付けて検討される時に、最も適切に理解されることが可能である。

本発明の１つ又は複数の実施形態によるＥＧＲ混合パイプを備える排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置の斜視図である。

本発明の１つ又は複数の実施形態によるＥＧＲ混合パイプから分離した形で示されている排気ガス供給装置を有するＥＧＲ混合装置である。

本発明の１つ又は複数の実施形態による排気ガス供給装置の断面図である。

本発明の１つ又は複数の実施形態による排気ガス供給装置の断面図を更に示す、ＥＧＲ混合パイプの切り取り部分である。

本発明の１つ又は複数の実施形態によるＥＧＲ混合パイプの概略図である。

図面に示されている実施形態は、実際は例示的であって、特許請求項によって定義されている発明を限定することは意図されていない。 更に、図面及び発明の個別的な特徴は、詳細な説明によってより完全に明らかとなり且つ理解されるだろう。

本発明は、改良されたＥＧＲ混合装置に関し、このＥＧＲ混合装置は、吸気マニホルドに入る前に空気と排気ガス（例えば、内燃機関からの燃焼排気ガス）との混合の増大を容易にする。 空気と排気ガスとの混合を改善するために、本発明の実施形態は、複数の排気ガス供給管の中に排気ガスを分配する排気ガス供給装置を使用する。 このことが、排気ガスが複数の場所において流入する供給空気に接触することを可能にし、これによって、吸気マニホルドに配送する前に空気と排気ガスとの混合の改善を実現する。

図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、ＥＧＲ混合装置１が示されている。 このＥＧＲ混合装置１は、吸気マニホルド１００と連通しているＥＧＲ混合パイプ１０を備える。 このＥＧＲ混合パイプ１０は、この混合パイプ１０の一端に配置された空気入口ポート２０と、混合パイプ１０の他端に配置された出口ポート２２とを備える。 図１Ｂを参照すると、この混合パイプ１０は、空気入口ポート２０及び出口ポート２２間の混合パイプ１０の一部を占める排気ガス供給装置３０を更に備える。 図１Ｄと図２とに示されている混合反応では、空気入口ポート２０の中に配送された空気が、排気ガス供給装置３０を通して配送される排気ガスと混合し、その空気／排気ガス混合ガスが混合パイプ１０の出口ポート２２を通して排出される。

図１Ｂを参照すると、排気ガス供給装置３０は、混合パイプ１０の周りに少なくとも部分的に配置された開放端型排気ガス吸気管３１を備えてもよい。 一実施形態では、この開放端型排気ガス吸気管３１は、混合パイプ１０から垂直方向に外方に延びてもよい。 図１Ｃに示されているように、この開放端型排気ガス吸気管３１は、排気ガスを受け入れる端部３２と、スクロール混合チャンバ３４に隣接した反対側の端部とを備える。 スクロール混合チャンバ３４は、排気ガスを受け入れ、その排気ガスを空気と混合するための複数の開口部を備えてもよい。 図１Ｃの実施形態に示されているように、通路１と通路２の端部には開口部があってもよい。 図示されているように、スクロール混合チャンバ３４は略円筒形の形状を形成してもよい。 しかし、他の形状が本明細書において想定されている。 図１Ｄを参照すると、この略円筒形のスクロール混合チャンバ３４の直径は、排気ガス供給装置３０によって占められていない領域における混合パイプ１０の直径よりも大きい。 このより大きい直径が、流入空気が占めるためのより大きい混合体積を実現する。 このことは、更に、排気ガスが中で接触して混合する、より大きい空気表面積も実現する。 従って、スクロール混合チャンバ３４のより大きい直径が、混合パイプ１０の内側の混合区域を増大させる。

図１Ｃの実施形態に示されているように、スプリッタ３６が、２つの排気ガス供給通路を形成するように構成されている。 １つの例示的な実施形態では、スプリッタ３６全体に亘って延びる通路２の開口部３７Ａが、通路１の開口部３７Ｂよりも大きくてもよい。 このことが、通路２内の排気ガスが、供給空気を受け入れる混合チャンバ３４の部分に到達する前に、その排気ガスがより長い距離を移動しなければならないということを補償している。 例えば、通路２の開口部３７Ａは、通路１の開口部３７Ｂの面積の少なくとも２倍を画定してもよい。 １つの例示的な実施形態では、開口部３７Ａは８３０ｍｍ ²の面積を有するのに対して、開口部３７Ｂは３６０ｍｍ ²の面積を有してもよい。 図１Ｃに示されているように、通路面積は通路の長さに沿って増大又は減少する。 例えば、通路１の開始部分が１２ｍｍ×３０ｍｍの開口部を画定するのに対して、通路１の端部が１０ｍｍ×３０ｍｍの開口部を画定してもよい。

更に図１Ｃに示されているように、排気ガス供給装置３０は、開放端型排気ガス吸気管３１とスクロール混合チャンバ３４との内側に長手方向に配置された供給排気ガス分割ビーム３６を備えてもよい。 この構成が、排気ガス流がスクロール混合チャンバ３４内に入る前にその排気ガス流が２つ以上の排気ガス流又は排気ガス領域の形に分割されることを可能にする。 供給排気ガス分割ビーム３６は、その長手方向の延長部分に加えて、供給排気ガス分割ビーム３６の互いに反対側に位置した端縁が開放端型排気ガス吸気管３１とスクロール混合チャンバ３４とに接触するように、幅方向に延びてもよい。 円筒形のスクロール混合チャンバ３４を備える実施形態では、供給排気ガス分割ビーム３６は、図１Ｃと図１Ｄとに示されているように、スクロール混合装置３４の輪郭に適合するように湾曲させてもよい。 しかし、供給排気ガス分割ビームの任意の寸法が本発明において使用可能であるということが理解されなければならない。

本明細書で説明しているＥＧＲ装置は、内側に配置された供給排気ガス分割ビーム３６を備え、混合パイプ１０の周りを少なくとも部分的に延びる円筒形のスクロール混合チャンバ３４の構成の結果として、空気／排気ガス混合ガスの乱流を増大させる。 特に、図１Ｄを参照すると、排気ガスを配送する端部３２に入る排気ガスが、排気ガスの或る部分が空気流の中に直接入ると共に、排気ガスの別の部分が混合パイプ１０の外周周り及び供給排気ガス分割ビーム３６の上方を移動するように、分割される。 混合パイプの外周周りを移動する排気ガスの部分は、空気／排気ガスのより適切な混合を実現するように流入空気流を撹拌するようになる。

本発明を説明し定義するために、任意の量的な比較、値、測定値、又は、他の表現に帰属する固有の度合いの不確実性を表すために、用語「略（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」と「約（ａｂｏｕｔ）」とが本明細書で使用されているということに留意されたい。 これらの用語は、更に、量的表現が、当該の主題の基本的機能の変化を結果的に生じさせることなく、上述された基準から外れる度合いを表すためにも使用される。

本発明の特定の実施形態を参照しながら本発明を詳細に説明してきたが、添付されている特許請求項に定義されている本発明の範囲から逸脱することなしに、変更と変形とが可能であるということが明らかだろう。 更に明確に述べると、本発明の幾つかの態様が、好ましい態様又は特に有利な態様として本明細書で言及されているが、本発明がこれらの本発明の好ましい態様に必ずしも限定されないということが意図されている。

１ ＥＧＲ混合装置 １０ ＥＧＲ混合パイプ ２０ 空気入口ポート ２２ 出口ポート ３０ 排気ガス供給装置 ３１ 開放端型排気ガス吸気管 ３４ スクロール混合チャンバ ３６ 供給排気ガス分割ビーム １００ 吸気マニホルド