JP2001227414A - エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス還流装置

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Fumihiro Suiso
文浩 水掫
Kazunori Ozawa
一則 小沢
Kazuaki Shimoyama
和明 下山
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    • F02M26/29Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32Liquid-cooled heat exchangers

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの排気ガス還流装置において、排気
ガスの還流量を簡単な構造で安定させる。 【解決手段】 ディーゼルエンジンEの排気ポート27
から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホール
ド25に還流させる排気ガス還流装置において、シリン
ダヘッド13の排気側の側面に排気ガス還流バルブVを
設ける。エンジンEから排出された直後の高温の排気ガ
スが排気ガス還流バルブVを通過するので、排気ガスの
温度低下により発生するカーボン粒子が排気ガス還流バ
ルブVに堆積して作動を妨げたり、排気ガスの温度低下
に伴う体積減少により、排気ガスの流量を制御する排気
ガス還流バルブVを通過する排気ガスの質量が変動した
りするのを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気系
から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系に還流さ
せるエンジンの排気ガス還流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる排気ガス還流装置は、特開昭62
−7943号公報により公知である。この排気ガス還流
装置は、エンジンの排気通路と吸気通路とを排気ガス還
流通路で接続し、EGRガスとしての排気ガスの流量を
制御する排気ガス還流バルブを前記吸気通路の近傍に設
けたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら排気ガス
還流バルブを吸気通路の近傍に設けると、排気通路を出
た排気ガスが排気ガス還流バルブに達するまでに温度低
下し、排気ガスに含まれるカーボン成分が排気ガス還流
バルブの内部に堆積して作動不良を起こす可能性があ
り、この傾向は排気ガス還流バルブの上流側の排気ガス
還流通路にクーラーを設けて排気ガスの冷却を行う場合
に特に顕著なものとなる。
【0004】その理由は、排気ガス中に含まれるカーボ
ンは高温下では酸化して二酸化炭素になるが、低温下で
はカーボンのままの状態で相互に結合して粒子化する傾
向があるからである。
【0005】しかも排気ガスの還流量(排気ガスの質
量)をエンジンの運転状態に応じて制御しようとして
も、排気ガス還流バルブの上流側の排気ガス還流通路の
全長が長くなるため、排気ガスが排気ガス還流通路を通
過する間の温度低下量が外的要因によって大きく左右さ
れてしまう。従って、排気ガスの温度低下に伴う体積変
化を予測することが難しくなり、排気ガス還流バルブの
開度をエンジンの運転状態に応じて的確に制御しても、
実際に吸気通路に戻される排気ガスの還流量(質量)が
不安定になる可能性がある。
【0006】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、エンジンの排気ガス還流装置において、排気ガスの
還流量を簡単な構造で安定させることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、エンジンの排
気系から排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系に還
流させるエンジンの排気ガス還流装置において、シリン
ダヘッドの排気側の側面に前記排気ガスの流量を制御す
る排気ガス還流バルブを設け、この排気ガス還流バルブ
と前記吸気系とを接続する排気ガス還流通路をシリンダ
ヘッドの内部に配置したことを特徴とするエンジンの排
気ガス還流装置が提案される。
【0008】上記構成によれば、排気ガスの流量を制御
する排気ガス還流バルブをシリンダヘッドの排気側の側
面に設けたので、エンジンから排出された直後の高温の
排気ガスが排気ガス還流バルブを通過することになり、
排気ガスの温度低下により発生するカーボン粒子が排気
ガス還流バルブに堆積して作動を妨げたり、排気ガスの
温度低下に伴う体積減少により、排気ガスの流量を制御
する排気ガス還流バルブを通過する排気ガスの質量が変
動したりするのを防止することができる。しかも排気ガ
ス還流バルブを通過した排気ガスを吸気系に戻す排気ガ
ス還流通路をシリンダヘッドの内部に配置したので、排
気ガス還流通路をエンジンの外部の部材と干渉しないよ
うにコンパクトにレイアウトすることができる。
【0009】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、シリンダヘッドの内部に配置
した排気ガス還流通路をウオータジャケットを囲んだこ
とを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置が提案され
る。
【0010】上記構成によれば、シリンダヘッドの内部
の排気ガス還流通路をウオータジャケットを囲んで排気
ガスを冷却するので、排気ガスの還流による吸気の温度
上昇を回避して吸気の充填効率を高め、エンジン出力低
下を回避することができる。
【0011】尚、実施例の吸気マニホールド25および
排気ポート27はそれぞれ本発明の吸気系および排気系
に対応し、実施例のディーゼルエンジンEは本発明のエ
ンジンに対応する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】図1〜図3は本発明の一実施例を示すもの
で、図1はディーゼルエンジンの全体構成を示す図、図
2はシリンダヘッド部の水平断面図、図3は図2の3−
3線断面図である。
【0014】図1に示すように、直列4気筒のディーゼ
ルエンジンEは、クランクケース11と、クランクケー
ス11の上部に一体に形成されたシリンダブロック12
と、シリンダブロック12の上部に結合されたシリンダ
ヘッド13と、シリンダブロック12の下部に結合され
たオイルパン14とを備えており、クランクケース11
に回転自在に支持したクランクシャフト15と、シリン
ダブロック12の内部に形成したシリンダ16に摺動自
在に嵌合するピストン17とが、コネクティングロッド
18を介して連接される。シリンダヘッド13には2個
の吸気バルブ19,19および2個の排気バルブ20,
20が設けられており、これら吸気バルブ19,19お
よび排気バルブ20,20はシリンダヘッド13に設け
られた1本のカムシャフト21により、図示せぬロッカ
ーアームを介して開閉駆動される。ピストン17の頂面
の中央部にはリエントラント型の燃焼室22が凹設され
ており、この燃焼室22の中心に臨むようにシリンダヘ
ッド13にインジェクタ23が設けられる。
【0015】吸気バルブ19,19から延びる吸気ポー
ト24U,24Lに接続された吸気マニホールド25は
上下2層に形成されており、その上流側にサージタンク
26が設けられる。排気バルブ20,20に連なる排気
ポート27には排気マニホールド28が接続される。エ
アクリーナ29から延びる吸気通路30に吸入された空
気は、ターボチャージャ31の吸気側インペラ32で加
圧され、吸気通路33を経て前記サージタンク26に供
給される。また排気マニホールド28から出た排気ガス
は、ターボチャージャ31の排気側インペラ34を駆動
した後に、排気通路35に設けた排気ガス浄化触媒装置
36を通過して外部に排出される。
【0016】燃料タンク37の内部に設けた低圧ポンプ
38から供給された燃料は低圧フィードパイプ39に設
けたフィルター40を経て高圧ポンプ41に供給され、
そこで加圧された燃料は高圧フィードパイプ42を経て
コモンレール43に供給される。コモンレール43に蓄
圧された高圧の燃料は、4本の燃料噴射パイプ44…を
介して4個のインジェクタ23に所定のタイミングで供
給される。尚、符号45は高圧ポンプ41から余剰の燃
料を燃料タンク37に戻すリターンパイプである。
【0017】吸気マニホールド28の近傍には排気ガス
還流バルブVが設けられており、排気ガスを排気ガス還
流通路46を経てサージタンク26の上流位置に戻すよ
うになっている。尚、図1では排気ガス還流通路46が
ディーゼルエンジンEの外部に示されているが、実際に
はシリンダヘッド13の内部に配置されている。
【0018】図2はディーゼルエンジンEのシリンダヘ
ッド13を、吸気マニホールド25および排気マニホー
ルド28と共に水平方向に切断した横断面を示すもので
ある。シリンダヘッド13の排気側の側面に固定された
排気マニホールド28は、4個のシリンダ16…に対応
して4方向に分岐しており、それぞれがシリンダヘッド
13の内部に形成した4本の排気ポート27…に連なっ
ている。各々の排気ポート27…の基端部は2個の排気
バルブ20,20に向かって延びている。
【0019】図1を併せて参照すると明らかなように、
シリンダヘッド13の吸気側の側面に固定されてサージ
タンク26を一体に備えた吸気マニホールド25と、シ
リンダヘッド13の内部に設けた吸気ポート24U…,
24L…とは上下2層に分離している。
【0020】即ち、図2に実線で示すように、吸気マニ
ホールド25の上層の4本の吸気通路25U…は、それ
ぞれ上層の4本の吸気ポート24U…を介して対応する
4個の吸気バルブ19…に延びており、また一部を破線
で示すように、吸気マニホールド25の下層の4本の吸
気通路25L…は、それぞれ下層の4本の吸気ポート2
4L…を介して対応する4個の吸気バルブ19…に延び
ている。そしてシリンダヘッド13の排気ポート27…
および吸気ポート24U…,24L…に挟まれた空間を
埋めるようにウオータジャケット48…が形成される。
【0021】シリンダヘッド13の排気側の側面には取
付部材49を介して前記排気ガス還流バルブVが支持さ
れる。排気ガス還流バルブVはリニアソレノイド50を
介して駆動される弁体51を備えており、♯4シリンダ
の排気ポート27から分岐してシリンダヘッド13の内
部および取付部材49の内部を延びる排気ガス還流通路
52,53は、前記弁体51の弁座54への着座により
閉塞される。排気ガス還流バルブVの弁体51の下流側
は、取付部材49の内部を延びる排気ガス還流通路55
を介してシリンダヘッド13内に配置された排気ガス還
流通路46の上流端に連通する。そしてシリンダヘッド
13内に配置された排気ガス還流通路46の下流端は、
吸気マニホールド25に形成した排気ガス還流通路56
を介してサージタンク26に連通する。
【0022】図3に示すように、シリンダヘッド13の
内部に配置された排気ガス還流通路46は、その外周部
がウオータジャケット48によって囲まれている。
【0023】而して、ディーゼルエンジンEの運転状態
に応じて図示せぬ制御装置から排気ガス還流バルブVに
開弁指令が出力されると、その指令値に応じてリニアソ
レノイド50が作動することにより弁体51が弁座54
から離反し、排気ガス還流バルブVが所定の開度で開弁
する。
【0024】その結果、♯4シリンダの排気ポート27
に排出された排気ガスの一部が、シリンダヘッド13の
排気ガス還流通路52、取付部材49の排気ガス還流通
路53、排気ガス還流バルブV、取付部材49の排気ガ
ス還流通路55、シリンダヘッド13の排気ガス還流通
路46および吸気マニホールド25の排気ガス還流通路
56を経てサージタンク26に戻され、そこから吸気マ
ニホールド25の吸気通路25U…,25L…を経てシ
リンダヘッド13の吸気ポート24L…,24U…に供
給されるため、排気ガスに含まれる有害成分の低減に寄
与することができる。
【0025】以上説明したように、排気ガス還流バルブ
Vをシリンダヘッド13の排気側の側面に取り付けの
で、燃焼室を出た直後の高温の排気ガスを温度低下する
以前に排気ガス還流バルブVに導くことが可能となり、
排気ガス中のカーボン成分が温度低下により粒子化して
排気ガス還流バルブVの内部に付着するのを防止して作
動不良の発生を回避することができる。
【0026】また排気ガスの還流量、つまり排気ガス還
流バルブVの開度をディーゼルエンジンEの運転状態に
応じて制御する際に、排気ガスの温度が変化すると排気
ガスの密度が変化するため、排気ガス還流バルブVの開
度を所望の開度に制御しても実際に吸気マニホールド2
5に戻される排気ガスの還流量(質量)が不安定になる
可能性がある。しかしながら、本実施例によれば燃焼室
を出た直後の高温の排気ガスが排気ガス還流バルブVに
導かれるため、排気ガスの温度低下に伴う上記不具合を
解消して排気ガス還流量を精密に制御することができ
る。
【0027】また排気ガス還流バルブVを通過した排気
ガスがシリンダヘッド13の内部に配置した排気ガス還
流通路46を通過するとき、その外周を囲むウオータジ
ャケット48を流れる冷却水によって冷却されるので、
排気ガスの還流による吸気の温度上昇を回避して吸気の
充填効率を高め、ディーゼルエンジンEの出力低下を回
避することができる。尚、シリンダヘッド13の内部に
配置した排気ガス還流通路46を流れる排気ガスは既に
排気ガス還流バルブVを通過した後のものであるため、
その冷却によって排気ガス還流量(質量)が変動するこ
とはない。
【0028】しかも主要な排気ガス還流通路46がシリ
ンダヘッド13の内部に配置されているので、その排気
ガス還流通路46をディーゼルエンジンEの外部の部材
と干渉しないようにコンパクトにレイアウトすることが
できる。
【0029】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0030】例えば、実施例ではディーゼルエンジンE
を例示したが、本発明はガソリンエンジンに対しても適
用することができ、エンジンの気筒数や気筒の配置形態
も適宜変更可能である。また排気ガス還流バルブVを通
過した後の排気ガスをクーラーで冷却することも可能で
ある。
【0031】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バル
ブをシリンダヘッドの排気側の側面に設けたので、エン
ジンから排出された直後の高温の排気ガスが排気ガス還
流バルブを通過することになり、排気ガスの温度低下に
より発生するカーボン粒子が排気ガス還流バルブに堆積
して作動を妨げたり、排気ガスの温度低下に伴う体積減
少により、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バル
ブを通過する排気ガスの質量が変動したりするのを防止
することができる。しかも排気ガス還流バルブを通過し
た排気ガスを吸気系に戻す排気ガス還流通路をシリンダ
ヘッドの内部に配置したので、排気ガス還流通路をエン
ジンの外部の部材と干渉しないようにコンパクトにレイ
アウトすることができる。
【0032】また請求項2に記載された発明によれば、
シリンダヘッドの内部の排気ガス還流通路をウオータジ
ャケットを囲んで排気ガスを冷却するので、排気ガスの
還流による吸気の温度上昇を回避して吸気の充填効率を
高め、エンジン出力低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディーゼルエンジンの全体構成を示す図
【図2】シリンダヘッド部の水平断面図
【図3】図2の3−3線断面図
【符号の説明】
13 シリンダヘッド 25 吸気マニホールド(吸気系) 27 排気ポート(排気系) 46 排気ガス還流通路 48 ウオータジャケット E ディーゼルエンジン(エンジン) V 排気ガス還流バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下山 和明 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3G024 AA01 CA05 DA00 3G062 EA12 ED08 ED10 ED13 GA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン(E)の排気系(27)から排
    気ガスの一部をEGRガスとして吸気系(25)に還流
    させるエンジンの排気ガス還流装置において、 シリンダヘッド(13)の排気側の側面に前記排気ガス
    の流量を制御する排気ガス還流バルブ(V)を設け、こ
    の排気ガス還流バルブ(V)と前記吸気系(25)とを
    接続する排気ガス還流通路(46)をシリンダヘッド
    (13)の内部に配置したことを特徴とするエンジンの
    排気ガス還流装置。
  2. 【請求項2】 シリンダヘッド(13)の内部に配置し
    た排気ガス還流通路(46)をウオータジャケット(4
    8)で囲んだことを特徴とする、請求項1に記載のエン
    ジンの排気ガス還流装置。
JP2000046813A 2000-02-18 2000-02-18 エンジンの排気ガス還流装置 Pending JP2001227414A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2370073A (en) * 2000-10-13 2002-06-19 Honda Motor Co Ltd Engine cylinder head with EGR (exhaust gas recirculation) passage formed within it
US7516737B2 (en) 2005-07-05 2009-04-14 Daimler Ag Internal combustion engine with cooling system and exhaust gas recirculation system
US8936012B2 (en) 2010-09-27 2015-01-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cylinder head

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