JP2004176554A - エンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
- F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
Abstract
【課題】触媒コンバータ７の下流側からＥＧＲガスを取出す場合に、ＥＧＲ通路構造を簡素化する。
【解決手段】触媒コンバータ７のケース１７の側部に、触媒担体１５が収納される排気通路と並列に、ＥＧＲ通路１０を形成し、出口側ディフューザ１９の拡張部２３にて排気通路とＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成する。
【選択図】 図３
【解決手段】触媒コンバータ７のケース１７の側部に、触媒担体１５が収納される排気通路と並列に、ＥＧＲ通路１０を形成し、出口側ディフューザ１９の拡張部２３にて排気通路とＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンのＥＧＲ（排気還流）装置に関し、特にＥＧＲ通路のレイアウトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのＥＧＲ装置は、排気系より排気の一部をＥＧＲガスとして取出して吸気系に還流させるものであり、ＥＧＲガス取出口を排気系における触媒コンバータの下流側に設けたものがある（特許文献１）。
【０００３】
これによれば、触媒コンバータにて未燃炭化水素や塵埃を除去された後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができ、ＥＧＲ通路、吸気ポート、吸気弁、インジェクタ、スロットル弁等へのデポジットの付着、堆積を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】実開平１−７８２５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す場合、下流側の管壁にＥＧＲガス取出口を設け、これに一端を接続したＥＧＲチューブを吸気系まで引き回す構造が一般的であり、長いＥＧＲチューブを触媒コンバータ周辺の車両部品の隙間に引き回すため、車両搭載性が悪く、また、排気マニホールド、触媒コンバータ、排気管を搭載した後に、車載上でＥＧＲチューブを取付けるため、取付作業性も悪いという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す場合のＥＧＲ通路構造を簡素化できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン排気系における触媒コンバータの下流側のＥＧＲガス取出口からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させる構成とする。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒コンバータの下流側にＥＧＲガス取出口を設けることで、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、ＥＧＲ通路は触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させることで、触媒コンバータ周辺のＥＧＲ通路構造をすっきりさせて、車両搭載性、取付作業性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すもので、車両の側方から見たエンジンの概略図である。
【００１０】
エンジン本体１は車両の前後方向に対して横置きに配置されている。エンジン本体１の前側（車両前方）に吸気マニホールド２が取付けられ、そのコレクタ３はエンジン本体１の上方に位置している。
【００１１】
エンジン本体１の後側（ダッシュパネル側）には排気マニホールド４が取付けられ、この排気マニホールド４の集合部出口側のフランジ５には、球面継手６を介して、排気浄化用の触媒コンバータ７が接続されている。触媒コンバータ７の出口側は排気管８に接続されている。
【００１２】
排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に球面継手６を介して連結しているのは、次の理由による。ＦＦ車（横置きエンジン）で、後方排気の場合、又は、ＦＲ車（縦置きエンジン）で、排気マニホールド等長化や排気系低圧損化を図る場合に、エンジン本体１からの排気マニホールド４の突出長さが長くなり、エンジン揺動中心から触媒コンバータ７までのオーバーハングが大きくなることがある。オーバーハング大の状態で排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを剛に結合すると、エンジン揺動による触媒コンバータ７の振れ代が大きくなり、車体との干渉が懸念される。このため、排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に球面継手６を介して連結し、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造としている。
【００１３】
その一方、触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９が設けられている。このＥＧＲガス取出口９は、触媒コンバータ７のケースの側部に触媒担体が収納される排気通路と並列にＥＧＲ通路１０を形成し、触媒担体の下流側で排気通路とＥＧＲ通路１０とを連通させることで、形成してある。そして、このＥＧＲ通路１０の開口端（ＥＧＲガス取出口９と反対側）に第１ＥＧＲチューブ１１が接続されている。この第１ＥＧＲチューブ１１は、球面継手６内に形成したＥＧＲ通路に接続されている。球面継手６内のＥＧＲ通路の詳細については後述するが、これには第２ＥＧＲチューブ１２が接続されている。この第２ＥＧＲチューブ１２は、前記コレクタ３に向かい、ＥＧＲ量制御用のＥＧＲ弁１３を介して、前記コレクタ内３に開口している。
【００１４】
排気マニホールド４と触媒コンバータ７との球面継手６による連結構造について説明する。
図２は排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の平面視の断面図、図３は排気マニホールド５及び触媒コンバータ７の側面視の断面図である。
【００１５】
排気マニホールド４の集合部出口管端部に固定されるフランジ５の管部５ａ外周に、環状のガスケット１４が圧入固定されている。このガスケット１４は、球面継手６の一方の管部材をなし、その先端面は凸球面１４ａをなしている。
【００１６】
一方、触媒コンバータ７は、触媒担体１５を保持マット１６を介して収納する筒状のケース１７と、このケース１７の上流側及び下流側にそれぞれ接合される入口側ディフューザ１８及び出口側ディフューザ１９とからなり、入口側ディフューザ１８には更にフレアフランジ２０が接合されている。このフレアフランジ２０は、球面継手６の他方の管部材をなし、その先端面はガスケット１４側の凸球面１４ａと対応する凹球面２０ａをなしている。
【００１７】
ここにおいて、ガスケット１４の凸球面１４ａとフレアフランジ２０の凹球面２０ａとを摺動自在に嵌合させ、フレアフランジ２０の凹球面２０ａより外側のフランジ部２０ｂのボルト挿通孔に挿入したボルト２１の先端部をガスケット１４側のフランジ５に形成したねじ孔に螺合して、両者を連結することで、球面継手６を構成してある。
【００１８】
連結用のボルト２１は、フランジ５、２０の円周方向に１８０°間隔で、しかも、水平な直径方向線上の２点に設けてある。従って、球面継手６は、２つのボルト２１位置を結ぶ水平線を揺動軸Ｌとして、この揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されている。これにより、エンジン本体１の上下方向の振動に起因する、排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の垂直面内での揺動を確実かつ効果的に吸収することができる。尚、フランジ５とフランジ２０との間にはボルト２１の軸部の回りにコイルスプリング２２を収納してある。
【００１９】
次にＥＧＲ通路構造のうちの触媒コンバータ７部分の構造について説明する。
図４に触媒コンバータ７のケース１７及び出口側ディフューザ１９の接合部の端面図（図３のＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図）を示す。
【００２０】
触媒コンバータ７のケース１７は、１枚の板材をまるめて円筒状に形成するが、断面Ｓ字状に曲げ加工して、端縁を溶接する（図４（Ａ）のＷ部参照）ことで、ケース１７の下側の側部に、触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に、その外壁により隔てられたＥＧＲ通路１０を形成する。
【００２１】
そして、出口側ディフューザ１９は、円周方向の一部（下側）をプレス成形時に外側に拡張して、拡張部２３を形成し、ケース１７と出口側ディフューザ１９とを接合したときに、ＥＧＲ通路１０の開口端と拡張部２３の開口部とが一致するようにする。これにより、出口側ディフューザ１９の拡張部２３において、排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とが連通し、このＥＧＲ通路１０の開口端（拡張部２３内）が触媒下流側のＥＧＲガス取出口９をなす（図３参照）。
【００２２】
ＥＧＲ通路１０の反対側の開口端は入口側ディフューザ１８の外側に位置しており、これには球面継手６側へ向かう第１ＥＧＲチューブ１１が接続される（図３参照）。
【００２３】
尚、触媒コンバータ７は車載状態で図１に示したように下り勾配で搭載されるレイアウトとしている。これにより、ＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、排気凝縮水が滞留するのを防止できる。
【００２４】
次にＥＧＲ通路構造のうちの球面継手６部分の構造について説明する。
図５に球面継手部分の平面視の分解図、図６に図５中の矢印方向から見た部品図、図７に球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す。
【００２５】
球面継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方（ガスケット１４）の端面に形成された凸球面１４ａと、他方（フレアフランジ２０）の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能となっているが、ガスケット１４及びフレアフランジ２０にＥＧＲ通路２４、２５をそれぞれ形成し、これらのＥＧＲ通路２４、２５が摺接面（凸球面１４ａ、凹球面２０ａ）への開口部にて連通するようにする。
【００２６】
ここで、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、ガスケット１４及びフレアフランジ２０が相対移動したときの、他方のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成される（図７参照）。
【００２７】
また、球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており（図７の揺動角θ参照）、前記ＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、円周方向で、前記揺動軸Ｌ付近に形成する（図６参照）。これにより、揺動による両開口部の位置ズレを最小にして、開口部の大きさを小さくすることができる。
【００２８】
また、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、揺動軸Ｌの両側に、並列に２つ設けている（図６参照）。
一方、フレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設けてある（図２、図３参照）。この隔壁２７はコーン形状として、その内周部及び外周部の全周を、フレアフランジ２０に、凹球面２０ａから離れた位置で、溶接する構造（図２のＷ部参照）としている。これにより、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６を、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５と連通し、これにＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路としている。
【００２９】
隔壁２７には、その下側、より詳しくは車載状態で最も低い位置に、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を開口させる（図３参照）。そして、このＥＧＲガス入口部２８に前記第１ＥＧＲチューブ１１を接続する。
【００３０】
他方、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４に連通させて、排気マニホールド４のフランジ５にＥＧＲ通路２９を形成する（図２参照）。そして、このＥＧＲ通路２９の開口端に吸気系（コレクタ３側のＥＧＲ弁１３）への第２ＥＧＲチューブ１２を接続する。尚、第２ＥＧＲチューブ１２は入口側で２つに分岐しており、１本に合流した後に吸気系へ向かう。
【００３１】
かかる構成において、ＥＧＲガスは、触媒コンバータ７下流側のＥＧＲガス取出口９（出口側ディフューザ１９の拡張部２３）より取出され、触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０、第１ＥＧＲチューブ１１、隔壁２７内の空間２６、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４、排気マニホールド４のフランジ５のＥＧＲ通路２９、第２ＥＧＲチューブ１２を通り、ＥＧＲ弁１３を介して、吸気系のコレクタ３内に導入される。
【００３２】
本実施形態によれば、エンジン排気系における触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９を設け、このＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータ７の側部に形成した通路１０を経由させたことにより、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路の一体化によりＥＧＲ通路構造を簡素化でき、車両搭載性、取付作業性を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７側部のＥＧＲ通路１０は、触媒コンバータ７のケース１７の側部に触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に形成し、触媒担体１５の下流側で排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、ＥＧＲガス取出口９の部分にＥＧＲチューブが単独で存在しなくなるなど、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路構造を大幅に簡素化でき、低コスト化と車両搭載性向上とを図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０は、１枚の板材を断面Ｓ字状に曲げ加工して端縁を溶接することで、ケース１７と一体に形成することにより、製作性も向上する。
【００３５】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７の出口側ディフューザ１９の一部を外側に拡張して、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０の開口端に相対させ、該拡張部２３にて排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、出口側ディフューザ１９のプレス成形により簡単に製作できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７が車載状態で下り勾配で搭載されるレイアウトとしたことにより、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、ＥＧＲ通路１０内の排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あきを防止できる。
【００３７】
更に、本実施形態によれば、エンジン排気系における排気マニホールド４とその下流側の触媒コンバータ７とが互いに相対運動可能に継手６を介して連結されており、前記ＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータ７の側部に形成した通路１０を経由させてから、前記継手６内に形成した通路２４、２５を経由させたことにより、次のような効果が得られる。排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に継手６を介して連結し、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造を採用する場合、エンジンが揺動したとき、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との間では継手６部で折れ曲がって揺動を吸収するが、ＥＧＲチューブでは揺動を吸収できないため、応力大となり、変形に至ることがある。この場合に、継手６内に形成した通路２４、２５を経由させることで、エンジン揺動により排気マニホールド４と触媒コンバータ７とが継手６部で相対運動しても、ＥＧＲ通路が継手６内を通るため揺動を吸収し、その前後のＥＧＲチューブ１１、１２に応力がかかることを防止でき、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造と、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す構造との両立を図ることができるという効果が得られる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、前記継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方の端面に形成された凸球面１４ａと、他方の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、両管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通することにより、上記効果をより確実なものとすることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方の管部材（フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、両管部材が相対移動したときの、他方の管部材（ガスケット１４）のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成されることにより、球面継手６が揺動しても、常に必要な通路面積を維持でき、ＥＧＲ流量変化による運転性やエミッションの悪化を招くことがない。
【００４０】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており、前記管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、球面継手６の円周方向で前記揺動軸Ｌ付近に形成することにより、球面継手６が揺動しても、ＥＧＲ通路２４、２５の開口部のズレ量が少なく、これらＥＧＲ通路２４、２５の開口面積を最小にすることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、並列に複数設けることにより、通路径を拡大せずに、トータルでの通路面積を確保し、必要なＥＧＲ流量を確保することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６の凹球面２０ａを形成する管部材は、触媒コンバータ７の入口側のフレアフランジ２０であり、このフレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設け、この隔壁２７内の空間２６をＥＧＲ通路の一部とすることにより、次のような効果が得られる。すなわち、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５に直接ＥＧＲチューブを溶接すると、ガスケット１４との摺接面が熱で変形してシール性が損なわれるが、隔壁２７の溶接部は摺接面から離すことができるので（図２のＷ部参照）、摺接面の変形によるシール性の悪化を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７をコーン形状として、その内周部及び外周部の全周（図２のＷ部参照）をフレアフランジ２０に溶接する構造とすることにより、溶接形状が単純となり、溶接作業性が向上する。
【００４４】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７内の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を車載状態で隔壁２７の最も低い位置に設けることにより、排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あき等を防止できる。
【００４５】
次に本発明の他の実施形態を図８により説明する。
本実施形態では、排気マニホールド４と触媒コンバータ７とが一体化している場合であり、触媒コンバータ７の側部に一体に設けたＥＧＲ通路１０の出口側に接続してＥＧＲチューブ３１を設けることで、排気マニホールド４、ＥＧＲ通路１０付き触媒コンバータ７、ＥＧＲチューブ３１を全て一体化している。これにより、車両への搭載性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両の側方から見たエンジンの概略図
【図２】排気マニホールド及び触媒コンバータの平面視の断面図
【図３】排気マニホールド及び触媒コンバータの側面視の断面図
【図４】触媒コンバータのケース及び出口側ディフューザの端面図
【図５】球面継手部分の平面視の分解図
【図６】図５中の矢印方向から見た部品図
【図７】球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す図
【図８】本発明の他の実施形態を示す排気マニホールド及び触媒コンバータの斜視図
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 吸気マニホールド
３ コレクタ
４ 排気マニホールド
５ 排気マニホールドのフランジ
５ａ 管部
６ 球面継手
７ 触媒コンバータ
８ 排気管
９ ＥＧＲガス取出口
１０ 触媒コンバータ側部のＥＧＲ通路
１１ 第１ＥＧＲチューブ
１２ 第２ＥＧＲチューブ
１３ ＥＧＲ弁
１４ ガスケット
１４ａ 凸球面
１５ 触媒担体
１６ 保持マット
１７ 触媒コンバータのケース
１７ａ 排気通路
１８ 入口側ディフューザ
１９ 出口側ディフューザ
２０ フレアフランジ
２０ａ 凹球面
２０ｂ フランジ部
２１ ボルト
２２ コイルスプリング
２３ 拡張部
２４ ガスケットのＥＧＲ通路
２５ フレアフランジのＥＧＲ通路
２６ 空間
２７ 隔壁
２８ ＥＧＲガス入口部
２９ 排気マニホールドフランジのＥＧＲ通路
３１ ＥＧＲチューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンのＥＧＲ（排気還流）装置に関し、特にＥＧＲ通路のレイアウトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのＥＧＲ装置は、排気系より排気の一部をＥＧＲガスとして取出して吸気系に還流させるものであり、ＥＧＲガス取出口を排気系における触媒コンバータの下流側に設けたものがある（特許文献１）。
【０００３】
これによれば、触媒コンバータにて未燃炭化水素や塵埃を除去された後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができ、ＥＧＲ通路、吸気ポート、吸気弁、インジェクタ、スロットル弁等へのデポジットの付着、堆積を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】実開平１−７８２５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す場合、下流側の管壁にＥＧＲガス取出口を設け、これに一端を接続したＥＧＲチューブを吸気系まで引き回す構造が一般的であり、長いＥＧＲチューブを触媒コンバータ周辺の車両部品の隙間に引き回すため、車両搭載性が悪く、また、排気マニホールド、触媒コンバータ、排気管を搭載した後に、車載上でＥＧＲチューブを取付けるため、取付作業性も悪いという問題点があった。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す場合のＥＧＲ通路構造を簡素化できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン排気系における触媒コンバータの下流側のＥＧＲガス取出口からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させる構成とする。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒コンバータの下流側にＥＧＲガス取出口を設けることで、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、ＥＧＲ通路は触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させることで、触媒コンバータ周辺のＥＧＲ通路構造をすっきりさせて、車両搭載性、取付作業性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すもので、車両の側方から見たエンジンの概略図である。
【００１０】
エンジン本体１は車両の前後方向に対して横置きに配置されている。エンジン本体１の前側（車両前方）に吸気マニホールド２が取付けられ、そのコレクタ３はエンジン本体１の上方に位置している。
【００１１】
エンジン本体１の後側（ダッシュパネル側）には排気マニホールド４が取付けられ、この排気マニホールド４の集合部出口側のフランジ５には、球面継手６を介して、排気浄化用の触媒コンバータ７が接続されている。触媒コンバータ７の出口側は排気管８に接続されている。
【００１２】
排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に球面継手６を介して連結しているのは、次の理由による。ＦＦ車（横置きエンジン）で、後方排気の場合、又は、ＦＲ車（縦置きエンジン）で、排気マニホールド等長化や排気系低圧損化を図る場合に、エンジン本体１からの排気マニホールド４の突出長さが長くなり、エンジン揺動中心から触媒コンバータ７までのオーバーハングが大きくなることがある。オーバーハング大の状態で排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを剛に結合すると、エンジン揺動による触媒コンバータ７の振れ代が大きくなり、車体との干渉が懸念される。このため、排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に球面継手６を介して連結し、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造としている。
【００１３】
その一方、触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９が設けられている。このＥＧＲガス取出口９は、触媒コンバータ７のケースの側部に触媒担体が収納される排気通路と並列にＥＧＲ通路１０を形成し、触媒担体の下流側で排気通路とＥＧＲ通路１０とを連通させることで、形成してある。そして、このＥＧＲ通路１０の開口端（ＥＧＲガス取出口９と反対側）に第１ＥＧＲチューブ１１が接続されている。この第１ＥＧＲチューブ１１は、球面継手６内に形成したＥＧＲ通路に接続されている。球面継手６内のＥＧＲ通路の詳細については後述するが、これには第２ＥＧＲチューブ１２が接続されている。この第２ＥＧＲチューブ１２は、前記コレクタ３に向かい、ＥＧＲ量制御用のＥＧＲ弁１３を介して、前記コレクタ内３に開口している。
【００１４】
排気マニホールド４と触媒コンバータ７との球面継手６による連結構造について説明する。
図２は排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の平面視の断面図、図３は排気マニホールド５及び触媒コンバータ７の側面視の断面図である。
【００１５】
排気マニホールド４の集合部出口管端部に固定されるフランジ５の管部５ａ外周に、環状のガスケット１４が圧入固定されている。このガスケット１４は、球面継手６の一方の管部材をなし、その先端面は凸球面１４ａをなしている。
【００１６】
一方、触媒コンバータ７は、触媒担体１５を保持マット１６を介して収納する筒状のケース１７と、このケース１７の上流側及び下流側にそれぞれ接合される入口側ディフューザ１８及び出口側ディフューザ１９とからなり、入口側ディフューザ１８には更にフレアフランジ２０が接合されている。このフレアフランジ２０は、球面継手６の他方の管部材をなし、その先端面はガスケット１４側の凸球面１４ａと対応する凹球面２０ａをなしている。
【００１７】
ここにおいて、ガスケット１４の凸球面１４ａとフレアフランジ２０の凹球面２０ａとを摺動自在に嵌合させ、フレアフランジ２０の凹球面２０ａより外側のフランジ部２０ｂのボルト挿通孔に挿入したボルト２１の先端部をガスケット１４側のフランジ５に形成したねじ孔に螺合して、両者を連結することで、球面継手６を構成してある。
【００１８】
連結用のボルト２１は、フランジ５、２０の円周方向に１８０°間隔で、しかも、水平な直径方向線上の２点に設けてある。従って、球面継手６は、２つのボルト２１位置を結ぶ水平線を揺動軸Ｌとして、この揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されている。これにより、エンジン本体１の上下方向の振動に起因する、排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の垂直面内での揺動を確実かつ効果的に吸収することができる。尚、フランジ５とフランジ２０との間にはボルト２１の軸部の回りにコイルスプリング２２を収納してある。
【００１９】
次にＥＧＲ通路構造のうちの触媒コンバータ７部分の構造について説明する。
図４に触媒コンバータ７のケース１７及び出口側ディフューザ１９の接合部の端面図（図３のＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図）を示す。
【００２０】
触媒コンバータ７のケース１７は、１枚の板材をまるめて円筒状に形成するが、断面Ｓ字状に曲げ加工して、端縁を溶接する（図４（Ａ）のＷ部参照）ことで、ケース１７の下側の側部に、触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に、その外壁により隔てられたＥＧＲ通路１０を形成する。
【００２１】
そして、出口側ディフューザ１９は、円周方向の一部（下側）をプレス成形時に外側に拡張して、拡張部２３を形成し、ケース１７と出口側ディフューザ１９とを接合したときに、ＥＧＲ通路１０の開口端と拡張部２３の開口部とが一致するようにする。これにより、出口側ディフューザ１９の拡張部２３において、排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とが連通し、このＥＧＲ通路１０の開口端（拡張部２３内）が触媒下流側のＥＧＲガス取出口９をなす（図３参照）。
【００２２】
ＥＧＲ通路１０の反対側の開口端は入口側ディフューザ１８の外側に位置しており、これには球面継手６側へ向かう第１ＥＧＲチューブ１１が接続される（図３参照）。
【００２３】
尚、触媒コンバータ７は車載状態で図１に示したように下り勾配で搭載されるレイアウトとしている。これにより、ＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、排気凝縮水が滞留するのを防止できる。
【００２４】
次にＥＧＲ通路構造のうちの球面継手６部分の構造について説明する。
図５に球面継手部分の平面視の分解図、図６に図５中の矢印方向から見た部品図、図７に球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す。
【００２５】
球面継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方（ガスケット１４）の端面に形成された凸球面１４ａと、他方（フレアフランジ２０）の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能となっているが、ガスケット１４及びフレアフランジ２０にＥＧＲ通路２４、２５をそれぞれ形成し、これらのＥＧＲ通路２４、２５が摺接面（凸球面１４ａ、凹球面２０ａ）への開口部にて連通するようにする。
【００２６】
ここで、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、ガスケット１４及びフレアフランジ２０が相対移動したときの、他方のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成される（図７参照）。
【００２７】
また、球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており（図７の揺動角θ参照）、前記ＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、円周方向で、前記揺動軸Ｌ付近に形成する（図６参照）。これにより、揺動による両開口部の位置ズレを最小にして、開口部の大きさを小さくすることができる。
【００２８】
また、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、揺動軸Ｌの両側に、並列に２つ設けている（図６参照）。
一方、フレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設けてある（図２、図３参照）。この隔壁２７はコーン形状として、その内周部及び外周部の全周を、フレアフランジ２０に、凹球面２０ａから離れた位置で、溶接する構造（図２のＷ部参照）としている。これにより、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６を、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５と連通し、これにＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路としている。
【００２９】
隔壁２７には、その下側、より詳しくは車載状態で最も低い位置に、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を開口させる（図３参照）。そして、このＥＧＲガス入口部２８に前記第１ＥＧＲチューブ１１を接続する。
【００３０】
他方、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４に連通させて、排気マニホールド４のフランジ５にＥＧＲ通路２９を形成する（図２参照）。そして、このＥＧＲ通路２９の開口端に吸気系（コレクタ３側のＥＧＲ弁１３）への第２ＥＧＲチューブ１２を接続する。尚、第２ＥＧＲチューブ１２は入口側で２つに分岐しており、１本に合流した後に吸気系へ向かう。
【００３１】
かかる構成において、ＥＧＲガスは、触媒コンバータ７下流側のＥＧＲガス取出口９（出口側ディフューザ１９の拡張部２３）より取出され、触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０、第１ＥＧＲチューブ１１、隔壁２７内の空間２６、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４、排気マニホールド４のフランジ５のＥＧＲ通路２９、第２ＥＧＲチューブ１２を通り、ＥＧＲ弁１３を介して、吸気系のコレクタ３内に導入される。
【００３２】
本実施形態によれば、エンジン排気系における触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９を設け、このＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータ７の側部に形成した通路１０を経由させたことにより、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路の一体化によりＥＧＲ通路構造を簡素化でき、車両搭載性、取付作業性を向上させることができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７側部のＥＧＲ通路１０は、触媒コンバータ７のケース１７の側部に触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に形成し、触媒担体１５の下流側で排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、ＥＧＲガス取出口９の部分にＥＧＲチューブが単独で存在しなくなるなど、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路構造を大幅に簡素化でき、低コスト化と車両搭載性向上とを図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０は、１枚の板材を断面Ｓ字状に曲げ加工して端縁を溶接することで、ケース１７と一体に形成することにより、製作性も向上する。
【００３５】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７の出口側ディフューザ１９の一部を外側に拡張して、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０の開口端に相対させ、該拡張部２３にて排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、出口側ディフューザ１９のプレス成形により簡単に製作できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７が車載状態で下り勾配で搭載されるレイアウトとしたことにより、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、ＥＧＲ通路１０内の排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あきを防止できる。
【００３７】
更に、本実施形態によれば、エンジン排気系における排気マニホールド４とその下流側の触媒コンバータ７とが互いに相対運動可能に継手６を介して連結されており、前記ＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータ７の側部に形成した通路１０を経由させてから、前記継手６内に形成した通路２４、２５を経由させたことにより、次のような効果が得られる。排気マニホールド４と触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に継手６を介して連結し、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造を採用する場合、エンジンが揺動したとき、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との間では継手６部で折れ曲がって揺動を吸収するが、ＥＧＲチューブでは揺動を吸収できないため、応力大となり、変形に至ることがある。この場合に、継手６内に形成した通路２４、２５を経由させることで、エンジン揺動により排気マニホールド４と触媒コンバータ７とが継手６部で相対運動しても、ＥＧＲ通路が継手６内を通るため揺動を吸収し、その前後のＥＧＲチューブ１１、１２に応力がかかることを防止でき、エンジン揺動から触媒コンバータ７を分離する構造と、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す構造との両立を図ることができるという効果が得られる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、前記継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方の端面に形成された凸球面１４ａと、他方の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、両管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通することにより、上記効果をより確実なものとすることができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方の管部材（フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、両管部材が相対移動したときの、他方の管部材（ガスケット１４）のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成されることにより、球面継手６が揺動しても、常に必要な通路面積を維持でき、ＥＧＲ流量変化による運転性やエミッションの悪化を招くことがない。
【００４０】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており、前記管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、球面継手６の円周方向で前記揺動軸Ｌ付近に形成することにより、球面継手６が揺動しても、ＥＧＲ通路２４、２５の開口部のズレ量が少なく、これらＥＧＲ通路２４、２５の開口面積を最小にすることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、並列に複数設けることにより、通路径を拡大せずに、トータルでの通路面積を確保し、必要なＥＧＲ流量を確保することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６の凹球面２０ａを形成する管部材は、触媒コンバータ７の入口側のフレアフランジ２０であり、このフレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設け、この隔壁２７内の空間２６をＥＧＲ通路の一部とすることにより、次のような効果が得られる。すなわち、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５に直接ＥＧＲチューブを溶接すると、ガスケット１４との摺接面が熱で変形してシール性が損なわれるが、隔壁２７の溶接部は摺接面から離すことができるので（図２のＷ部参照）、摺接面の変形によるシール性の悪化を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７をコーン形状として、その内周部及び外周部の全周（図２のＷ部参照）をフレアフランジ２０に溶接する構造とすることにより、溶接形状が単純となり、溶接作業性が向上する。
【００４４】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７内の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を車載状態で隔壁２７の最も低い位置に設けることにより、排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あき等を防止できる。
【００４５】
次に本発明の他の実施形態を図８により説明する。
本実施形態では、排気マニホールド４と触媒コンバータ７とが一体化している場合であり、触媒コンバータ７の側部に一体に設けたＥＧＲ通路１０の出口側に接続してＥＧＲチューブ３１を設けることで、排気マニホールド４、ＥＧＲ通路１０付き触媒コンバータ７、ＥＧＲチューブ３１を全て一体化している。これにより、車両への搭載性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両の側方から見たエンジンの概略図
【図２】排気マニホールド及び触媒コンバータの平面視の断面図
【図３】排気マニホールド及び触媒コンバータの側面視の断面図
【図４】触媒コンバータのケース及び出口側ディフューザの端面図
【図５】球面継手部分の平面視の分解図
【図６】図５中の矢印方向から見た部品図
【図７】球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す図
【図８】本発明の他の実施形態を示す排気マニホールド及び触媒コンバータの斜視図
【符号の説明】
１ エンジン本体
２ 吸気マニホールド
３ コレクタ
４ 排気マニホールド
５ 排気マニホールドのフランジ
５ａ 管部
６ 球面継手
７ 触媒コンバータ
８ 排気管
９ ＥＧＲガス取出口
１０ 触媒コンバータ側部のＥＧＲ通路
１１ 第１ＥＧＲチューブ
１２ 第２ＥＧＲチューブ
１３ ＥＧＲ弁
１４ ガスケット
１４ａ 凸球面
１５ 触媒担体
１６ 保持マット
１７ 触媒コンバータのケース
１７ａ 排気通路
１８ 入口側ディフューザ
１９ 出口側ディフューザ
２０ フレアフランジ
２０ａ 凹球面
２０ｂ フランジ部
２１ ボルト
２２ コイルスプリング
２３ 拡張部
２４ ガスケットのＥＧＲ通路
２５ フレアフランジのＥＧＲ通路
２６ 空間
２７ 隔壁
２８ ＥＧＲガス入口部
２９ 排気マニホールドフランジのＥＧＲ通路
３１ ＥＧＲチューブ
Claims (13)
- エンジン排気系における触媒コンバータの下流側にＥＧＲガス取出口を設け、このＥＧＲガス取出口からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、前記触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させたことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記触媒コンバータ側部のＥＧＲ通路は、前記触媒コンバータのケースの側部に触媒担体が収納される排気通路と並列に形成し、触媒担体の下流側で排気通路とＥＧＲ通路とを連通させてＥＧＲガス取出口を形成したことを特徴とする請求項１記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記触媒コンバータのケース側部のＥＧＲ通路は、１枚の板材を断面Ｓ字状に曲げ加工して端縁を溶接することで、ケースと一体に形成することを特徴とする請求項２記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記触媒コンバータの出口側ディフューザの一部を外側に拡張して、ケース側部のＥＧＲ通路の開口端に相対させ、該拡張部にて排気通路とＥＧＲ通路とを連通させてＥＧＲガス取出口を形成したことを特徴とする請求項３記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記触媒コンバータが車載状態で下り勾配で搭載されるレイアウトとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- エンジン排気系における排気マニホールドとその下流側の触媒コンバータとが互いに相対運動可能に継手を介して連結されており、
前記ＥＧＲガス取出口からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、前記触媒コンバータの側部に形成した通路を経由させてから、前記継手内に形成した通路を経由させたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のエンジンのＥＧＲ装置。 - 前記継手は、排気マニホールドと触媒コンバータとの連結部にて互いに相対する管部材のいずれか一方の端面に形成された凸球面と、他方の端面に形成された凹球面とを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手内のＥＧＲ通路は、両管部材にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通することを特徴とする請求項６記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記球面継手内のＥＧＲ通路は、いずれか一方の管部材のＥＧＲ通路の前記摺接面への開口部が、両管部材が相対移動したときの、他方の管部材のＥＧＲ通路の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成されることを特徴とする請求項７記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記球面継手は、所定の揺動軸回りに揺動するよう揺動方向を規定されており、前記管部材のＥＧＲ通路の前記摺接面への開口部は、前記球面継手の円周方向で前記揺動軸付近に形成することを特徴とする請求項７又は請求項８記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記球面継手内のＥＧＲ通路は、並列に複数設けることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１つに記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記球面継手の凹球面を形成する管部材は、触媒コンバータの入口側のフレアフランジであり、このフレアフランジの外側に空間を形成するように隔壁を設け、この隔壁内の空間をＥＧＲ通路の一部とすることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか１つに記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記隔壁をコーン形状として、その内周部及び外周部の全周を前記フレアフランジに溶接する構造とすることを特徴とする請求項１１記載のエンジンのＥＧＲ装置。
- 前記隔壁内の空間へのＥＧＲガス入口部を車載状態で前記隔壁の最も低い位置に設けることを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載のエンジンのＥＧＲ装置。
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