JP2002013442A - エンジンの排気ガス再循環装置 - Google Patents

エンジンの排気ガス再循環装置

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JP2002013442A
JP2002013442A JP2000199271A JP2000199271A JP2002013442A JP 2002013442 A JP2002013442 A JP 2002013442A JP 2000199271 A JP2000199271 A JP 2000199271A JP 2000199271 A JP2000199271 A JP 2000199271A JP 2002013442 A JP2002013442 A JP 2002013442A
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JP
Japan
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engine
exhaust gas
egr pipe
egr
dynamic damper
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JP2000199271A
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English (en)
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Yoichi Sakurai
陽一 櫻井
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UD Trucks Corp
Original Assignee
UD Trucks Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGR配管のレイアウトを変更せずに、ま
た、EGR配管にステーやダイナミックダンパー等の付
加構造物を追加することなく、EGR配管の振動を抑制
する。 【解決手段】 EGR配管4の一部を分割してダイナミ
ックダンパー45のマス体に形成し、この分割したEG
R配管46の両端部をこの両端部に対向するEGR配管
41,42にダイナミックダンパー45のばね材と機能
する中空状弾性部材47,48で夫々連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
ス再循環装置に関し、特に、排気ガスを再循環する配管
振動の低減に好適なエンジンの排気ガス再循環装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から排気エミッションを低減するた
め、エンジンの排気管と吸気管とをEGRパイプで連結
し、EGRパイプに設けられたEGRバルブにより、エ
ンジンの運転状態に応じてEGR流量を制御すること
で、エンジンの燃焼室内での燃焼ガスの温度を低くして
窒素と酸素との反応を抑制し、NOxの排出を低減する
ようにしている。
【0003】このEGR配管(EGRバルブを途中に備
えたEGRパイプを総称する)は、吸気マニホールドの
振動が吸気マニホールドへの取付け部分例えば取付けフ
ランジから入力されるとともに、排気マニホールドの振
動が排気マニホールドへの取付け部分例えばその取付け
フランジから入力される。そして、これらの振動が一方
側、例えば排気マニホールドからEGR配管を介して吸
気マニホールドに伝達されると吸気マニホールド自体を
振動させ、吸気マニホールドに連結された他の部品まで
振動させることとなる。このことは、吸気マニホールド
の振動がEGR配管を介して排気マニホールドへ伝達さ
れた場合についても同様である。また、EGR配管自体
も、振動を受けることで、吸気マニホールドや排気マニ
ホールドへの取付けフランジ部分に繰返し応力が加わ
り、また、EGRバルブの機構部品を加振することとな
る。
【0004】この振動伝達を遮断するため、EGR配管
を中途部で切り離し、この切り離し部分を耐熱性と柔軟
性のある金属ベローズ等で連結して上記の振動伝達を遮
断しているのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
振動遮断する構造にあっては、金属ベローズによりEG
R配管が連結されているものの、分離された個々のEG
R配管は、それが取付けられている吸気マニホールドや
排気マニホールドとともに別個に振動し、金属ベローズ
で連結された端部間の相対的な動きや振動は金属ベロー
ズの変形で吸収するものである。しかし、金属ベローズ
で連結された端部間の相対的な動きや振動が大きい場合
には、一つの解決方法としては、其々のEGR配管の一
部をエンジンに基部が固定されたステー等により保持さ
せてその振動を抑制することが考えられる。また、別の
解決方法としては、EGR配管の金属ベローズで連結さ
れる端部の内少なくともより振動している端部にその振
動を抑制するダイナミックダンパー(例えば、特開平7
−4466号公報に開示されている)を付設することも
考えられる。
【0006】しかし、前者の解決方法では、ステーを余
分に必要とするとともに、エンジンにステー取付け部分
を設ける必要があり、また、後者の解決方法では、EG
R配管から断熱した状態でダンパー用弾性部材とダンパ
ー用マスを必要とし、しかも、これらはEGR配管から
突出して形成しなければならない。いずれの解決方法に
あってもエンジン周りのレイアウトの制約から配置でき
ない場合もある。
【0007】そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなさ
れたもので、EGR配管のレイアウトを変更せずに、ま
た、EGR配管にステーやダイナミックダンパー等の付
加構造物を追加することなく、EGR配管の振動を抑制
することができるエンジンの排気ガス再循環装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、一端がエ
ンジンの排気系統に接続され他端がエンジンの吸気系統
に接続され、前記エンジンの運転状態に応じて前記エン
ジンの排気ガスの一部を吸気系統へ再循環するEGR配
管を備えたエンジンの排気ガス再循環装置において、E
GR配管の一部を分割してダイナミックダンパーのマス
体に形成し、この分割した配管の両端部をこの両端部に
対向するEGR配管にダイナミックダンパーのばね材と
機能する中空状弾性部材で夫々連結したことを特徴とし
ている。
【0009】第2の発明は、第1の発明において、中空
状弾性部材は、金属製のベローズであることを特徴とし
ている。
【0010】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、前記ダイナミックダンパーのマス体は、さらに複
数に分割されており、夫々の分割部分はダイナミックダ
ンパーのばね材として機能する中空状弾性部材で連結さ
れていることを特徴としている。
【0011】
【発明の効果】したがって、第1の発明は、EGR配管
の一部を分割した配管とその両端に接続した中空状弾性
部材とでダイナミックダンパーを形成し、これによって
EGR配管の振動を減衰しているため、EGR配管のレ
イアウトを変更せずに、EGR配管の振動を抑制するこ
とができる。
【0012】また、EGR配管にステーやダイナミック
ダンパー等の付加構造物を追加することなくEGR配管
の振動を抑制することができ、構成部品の増加が少な
く、安価に構成できる。
【0013】さらに、マス体として機能する分割したE
GR配管の質量は、その長さや内外径の設定を変えるこ
と、更には、外径部に質量体を固定することで容易に調
整でき、また、ばね常数についても、中空状弾性体の形
状や全長を変えることで容易に調整可能であり、広範な
固有振動数に対応できるものとすることができる。
【0014】第2の発明では、第1の発明の効果を奏す
ることはもちろんであるが、さらに、中空状弾性部材を
ステンレススチールを含む金属製のベローズとしている
ため、内部を通過する排気ガスが比較的高温であって
も、また、排気ガス自体に腐食性があっても、耐熱性と
耐腐食性があり、長期の使用に耐えるものである。
【0015】そして、金属製のベローズは柔軟性があ
り、かつ、蛇腹の枚数を変更するとか長さを変えること
で、そのばね常数を変更でき、広範な固有振動数に対応
できるものとすることができる。
【0016】第3の発明では、第1または第2のいずれ
かに記載の効果を奏することはもちろんであるが、ダイ
ナミックダンパーのマス体をさらに複数に分割し、夫々
の分割部分をダイナミックダンパーのばね材として機能
する中空状弾性部材で連結している。このため、最も外
側の中空状弾性部材とそれらに挟まれている分割したE
GR配管および中空状弾性部材とで構成される最も固有
振動数の低いダイナミックダンパーから、分割したEG
Rパイプの内最も質量が低いマス体とこのEGRパイプ
を隣接するEGRパイプに連結する中空状弾性部材とで
構成される最も固有振動数の高いダイナミックダンパー
まで複数のダイナミックダンパーを構成できる。従っ
て、適用しようとしているEGR配管の振動周波数を分
析して、複数の振動ピークに対応するよう、調整するこ
とで、複数の振動ピークを抑制することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0018】図1は、本発明を適用したエンジンの排気
ガス再循環装置の第一の実施形態を示す。
【0019】図1において、1はエンジン本体を示し、
吸気マニホールド2と排気マニホールド3とを備えてい
る。この吸気マニホールド2と排気マニホールド3と連
結した状態でEGR配管4が設けられている。このEG
R配管4は、排気マニホールド3にフランジ部41aで
固定され図1中上方へ延び、略水平方向に曲げられた
後、水平方向に延びるEGRパイプ41と、吸気マニホ
ールド2にフランジ部42aで固定され図1中斜め上方
に湾曲しながら延び終端が略水平方向に延びていて、中
途部にEGRバルブ43を備えたEGRパイプ42と、
対向しているEGRパイプ41,42の先端間に配置さ
れたダイナミックダンパー45と、から構成されてい
る。そして、EGRバルブ43の開弁時には、排気マニ
ホールド3内の排気ガスを吸気マニホールド2に導入で
きるようになっている。
【0020】ダイナミックダンパー45は、排気ガスの
通過を許容するようEGRパイプ42の一部を分割して
形成した中空のパイプよりなるマス体46と、マス体4
6の夫々の端部に一端が嵌合固定し、ばねとして機能す
る金属ベローズ47,48とから構成され、これら金属
ベローズ47,48の他端は、対向しているEGRパイ
プ41,42の各々の先端に嵌合固定される。
【0021】金属ベローズ47,48は、内部を通過す
る排気ガスが比較的高温であり、また、排気ガス自体に
腐食性があることから、耐熱性と耐腐食性のあるステン
レススチールから構成されるが、耐熱性と耐腐食性があ
りしかもばね機能をもつものであれば、他の材質のもの
でもよい。
【0022】本実施形態におけるダイナミックダンパー
45は、マス体46の質量m、金属ベローズ47,48
のばね常数kとすれば、固有振動数ωは、ω=(k/
m)1/ 2 となり、この固有振動数ωを、EGR配管4
の振動が大きくなる周波数に、合致するように質量mお
よびばね常数kを調整する。
【0023】調整方法としては、質量mについては、マ
ス体46の長さや内外径の設定を変えること、更には、
外径部に質量体を固定することで調整でき、また、ばね
常数kについては、金属ベローズの蛇腹の枚数を増減す
ることから、また、その全長を変えることで調整可能で
ある。
【0024】このようにして、EGR配管4の一部と、
これに連結したベローズ47,48とで構成したダイナ
ミックダンパー45により、EGR配管4に生じる振動
を吸収減衰することができ、この場合、EGR配管4に
ステーやダイナミックダンパー等の付加構造物を追加す
ることなくEGR配管4の振動を抑制することができ、
構成部品の増加が少なく、安価に構成できる。そして、
マス体46として機能する分割したEGR配管の質量
は、その長さや内外径の設定を変えること、更には、外
径部に質量体を固定することで容易に調整でき、また、
ばね常数についても、中空状弾性部材47,48の形状
や全長を変えることで容易に調整可能であり、広範な固
有振動数に対応できるものとすることができる。
【0025】図1に示した実施形態では、固有振動数ω
が一個であり、EGR配管4の振動が最も大きくなる周
波数に対応するよう設定して、EGR配管4の振動を減
衰するものであるが、複数の共振振動数をもつ場合に
は、その内の一個の共振振動数(通常は最も振動レベル
が大きい振動数に設定される)にのみ対応するものであ
った。これに対して複数の共振振動数に対応させたの
が、図2の例である。
【0026】図2は、本発明を適用したエンジンの排気
ガス再循環装置の第二の実施形態を示す。本実施形態で
は、対向しているEGRパイプ41,42の先端間に配
置されたダイナミックダンパー50は、質量が異なる中
空のパイプによりなるマス体51,52と、マス体5
1,52の夫々の端部に両端が嵌合固定さればねとして
機能する金属ベローズ53と、マス体51,52の他の
端部に一端が嵌合固定し、ばねとして機能する金属ベロ
ーズ54,55とから構成され、これら金属ベローズ5
4,55の他端は、対向しているEGRパイプ41,4
2の各々の先端に嵌合固定される。
【0027】この場合の、第1の固有振動数ω1は、マ
ス体51,52および金属ベローズ53のトータルの質
量と、金属ベローズ54,55からなるばねのばね常数
とで決定される。
【0028】また、第2の固有振動数ω2は、マス体5
1の質量と、金属ベローズ53,54とからなるばねの
ばね常数とで決定される。
【0029】更に、第3の固有振動数ω3は、マス体5
2の質量と、金属ベローズ53,55とからなるばねの
ばね常数とで決定される。
【0030】これらの固有振動数の関係は、マス体51
の質量がマス体52の質量より大きい場合には、ω1<
ω2<ω3 の関係となる。そして、夫々の固有振動数
ω1〜ω3を、適用しようとしているEGR配管の振動
周波数を分析して、複数の振動ピークに対応するよう、
第一の実施形態に記載した方法で調整することで、複数
の振動ピークを抑制することができる。
【0031】なお、上記実施形態において、中空状弾性
部材として、金属ベローズを用いることについて説明し
たが、例えば、密着したコイルばねを基材としてシール
性を持たせたもの等図示はしないが、中空状でありかつ
弾性があれば、他の同様なものであっても、本発明に適
用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すエンジンの排気ガス
再循環装置の構成図。
【図2】本発明の他の実施形態を示すエンジンの排気ガ
ス再循環装置の構成図。
【符号の説明】
1 エンジン 2 吸気マニホールド(吸気系統) 3 排気マニホールド(排気系統) 4 EGR配管 45,50 ダイナミックダンパー 46,51,52 マス体(EGR分割配管) 47,48,53,54,55 金属ベローズ(中空状弾性
部材)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端がエンジンの排気系統に接続され他
    端がエンジンの吸気系統に接続され、前記エンジンの運
    転状態に応じて前記エンジンの排気ガスの一部を吸気系
    統へ再循環するEGR配管を備えたエンジンの排気ガス
    再循環装置において、 EGR配管の一部を分割してダイナミックダンパーのマ
    ス体に形成し、この分割した配管の両端部をこの両端部
    に対向するEGR配管にダイナミックダンパーのばね材
    と機能する中空状弾性部材で夫々連結したことを特徴と
    するエンジンの排気ガス再循環装置。
  2. 【請求項2】 前記中空状弾性部材は、金属製のベロー
    ズであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの
    排気ガス再循環装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイナミックダンパーのマス体は、
    さらに複数に分割されており、夫々の分割部分はダイナ
    ミックダンパーのばね材として機能する中空状弾性部材
    で連結されていることを特徴とする請求項1または2の
    いずれかに記載のエンジンの排気ガス再循環装置。
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