JP2005307960A

JP2005307960A - Ｅｇｒシステム

Info

Publication number: JP2005307960A
Application number: JP2004312318A
Authority: JP
Inventors: Jea-Woong Yi; 在雄李
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-10-27
Also published as: KR20050101895A; US20050235972A1; JP4564333B2; DE102004063267A1; DE102004063267B4; US7073491B2

Abstract

【課題】製造原価が安く、優れたＥＧＲ効果が期待できるＥＧＲシステムのＥＧＲ分配装置を提供する。
【解決手段】排気ガス再循環装置（以下ＥＧＲと言う）において、シリンダーヘッドと，各ランナーを含む吸気マニホルドと，吸気マニホルドをシリンダーヘッドに締結するフランジと，シリンダーヘッドと前記吸気マニホルドとの間にＥＧＲ冷却用冷却水通路と統合して形成されたＥＧＲ分配装置と，を含むことを特徴とし、ＥＧＲ分配装置１０は、吸気マニホルド側と接する面部に冷却水通路１１が形成されていて、シリンダーヘッド側と接する面部に排気ガス通路１２が形成されている少なくとも一つ以上のＥＧＲプレート１３からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車エンジンのシリンダーヘッドと吸気マニホルドとの間に設けられる排気ガス再循環装置（ＥＧＲシステム）に関するものであって、さらに詳細には、単板構造のプレートの前面と背面を利用し、ＥＧＲデリバリー手段とＥＧＲクーラー手段とを一体に具備したシンプルな構造のＥＧＲ分配装置を提供することにより、別途のＥＧＲクーラーの削除による費用の節減及び構造の単純化を図ることができるＥＧＲシステムに関するものである。

一般に、ＥＧＲシステムは、自動車の排気ガスを吸気系統へ再循環させて、シリンダー内の燃焼温度を下げることにより、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑える装置である。
即ち、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する手段であって、排気ガスの一部を吸気系統に戻した後、混合器が燃焼する際最高温度を低くして、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を低減するものである。
このようなＥＧＲ装置としては、例えば、特開２００３−９７３６９号に開示された、吸気マニホルドを分割構造に構成し、その部分構成品上にＥＧＲガス通路を直接形成して剛性を向上させた吸気装置、特開２００３−３２８８６４号に開示された、中心側を保温通路とし、外周側を冷却通路とする二重管構造の熱交換器が設けられたＥＧＲ装置、そして特開２０００−２９１４５５号に開示された冷却フィンを形成してＥＧＲ用排気ガスを冷却させるＥＧＲ装置が挙げられる。

以下、公知のＥＧＲシステムの典型的な構成について説明する。
ＥＧＲシステムは、エンジンから排気マニホルドを通じて排出される排気ガスの一部がＥＧＲパイプを通じて吸気マニホルドに再循環する構造からなっており、前記ＥＧＲパイプ上には、コントロールバルブ、ＥＧＲクーラーなどが装着されている。
特に、排気ガスが最終的に入る吸気マニホルド側には、ＥＧＲシステムが設けられ、排気ガスが各気筒に分配できるようになっている。
ここで、前記ＥＧＲクーラーは、再循環される排気ガスの温度を低めるような働きをして、一般に円筒状のハウジング、複数個の内装型パイプ、内部のチャンバ、冷却水の出入りのための配管用パイプなどから構成されている。
また、前記ＥＧＲシステムの場合、従来は、各々のパイプを通じて吸気マニホルドの各気筒側に排気ガスを供給していたが、最近は、二つの板部材を組合せたプレート接合型ＥＧＲシステムが提供され、構造的な複雑さがある程度改善されている趨勢である。

しかし、上記のようなＥＧＲシステムの構成は、別途のＥＧＲクーラーなどの採用により全体的な構造が複雑であると共に、構成部品点数が多すぎて製造原価の上昇を招来することや、冷却水を引き込むための配管用パイプなどの連結作業が難しいという短所があった。特に既存のＥＧＲシステムの場合、ＥＧＲパイプから送られてくる排気ガスが各気筒を順に経ながら供給される構造であるため、各気筒に供給される排気ガス量のばらつきが発生し、高いＥＧＲ効果を期待し難い問題点があった。
特開２００３−２１００２号公報

本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、単板構造のプレートの前面と背面を利用し、ＥＧＲデリバリー手段とＥＧＲクーラー手段とを一体に具備することにより、別途のＥＧＲクーラーの削除による費用の節減及び構造の単純化を図り、ＥＧＲシステムの分配装置を、アルミダイキャストを利用した１個の部品から製造できるようにして、ＥＧＲシステムの製造原価を大幅に節減し、また、各気−筒に通じる排気ガス供給通路の長さを均等にして、各気筒に供給される排気ガス量のばらつきを完全に無くすことにより、優れたＥＧＲ効果が期待できるＥＧＲシステムのＥＧＲ分配装置を提供することにある。

本発明は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲシステム）において、シリンダーヘッドと；各ランナーを含む吸気マニホルドと；前記吸気マニホルドをシリンダーヘッドに締結するフランジと；前記シリンダーヘッドと前記吸気マニホルドとの間にＥＧＲ冷却用冷却水通路と統合して形成されたＥＧＲ分配装置と；を含むことを特徴とし、前記ＥＧＲ分配装置１０は、吸気マニホルド側と接する面部に冷却水通路１１が形成されていて、シリンダーヘッド側と接する面部に排気ガス通路１２が形成されている、少なくとも一つ以上のＥＧＲプレート１３からなることを特徴とする。

前記ＥＧＲプレート１３の前面部に形成されている冷却水通路１１は、シリンダーヘッドにある冷却水通路に連結され、一つの板構造からなり、排気ガス通路部の周りに肉厚を形成していることを特徴とする。
また、前記冷却水通路１１は、グルーブ形態からなり、冷却水チャンバ１９をさらに含み、前記ＥＧＲ分配装置の吸気通路及び前記フランジ１３０の周囲を経由するように形成されることを特徴とし、前記冷却水通路及び排気ガス通路と前記シリンダーヘッド１００及び前記フランジの密着面は、シール手段を共に備えることを特徴とする。

前記ＥＧＲプレート１３は、背面部はシリンダーヘッド１００側と、前面部は吸気マニホルド１１０側と、各々接するようにして、フランジ１３０と共に締結され、前記ＥＧＲプレート１３の背面に形成されている排気ガス通路１２は、一側の排気ガス流入口１４から各気筒の左右側の対称位置となる中間位置まで延長され，第１の分岐点１５を形成して、前記第１の分岐点１５から再びその残りの気筒の左右側の対称位置となる中間位置まで延長され、各々の第２の分岐点１６を形成した後、ここから各気筒に分配される経路を有するグルーブ形態の構造からなることを特徴とする。

前記第１の分岐点１５及び各第２の分岐点１６は、気筒の中心を通る水平線上と並んだ位置に配列され、前記ＥＧＲプレート１３は、アルミダイキャストにより製造されることを特徴とする。

本発明のＥＧＲデリバリー及びＥＧＲクーラー一体式のＥＧＲ分配装置は、次のような長所を有する。
１．ＥＧＲクーラー、冷却水供給のための付属部品などが削除できるため、システムの全体的な構造を単純化することができる。
２．別途のＥＧＲクーラーを使用していないため、ＥＧＲクーラーの費用が節減できる。
３．ＥＧＲクーラーに冷却水を供給するための別途の連結構造がないため、ウォーターホースなどの付属部品の費用が節減できる。
４．アルミダイキャストにより１個の部品から生産できるため、製造コストを下げることができる。
５．各気筒に排気ガスを供給する通路の長さが均等であるため、各気筒に供給される排気ガス量のばらつきを無くすことができ、優れたＥＧＲ効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明によるＥＧＲシステムの前面を示す斜視図である。
図１では、既存のＥＧＲクーラーの代わりになるクーラー手段の構造を示す。
ＥＧＲ分配装置１０は、排気系統から送られた排気ガスがＥＧＲパイプを通じて吸気通路に供給される際、吸気通路に排気ガスを分配する働きをするＥＧＲ分配装置であって、単板或いは複数構造のＥＧＲプレート１３からなっており、プレート上には、吸気マニホルド側と一対一に配属される各々の吸気通路、例えば、４気筒エンジンの場合、四つの吸気通路が備えられている。
ＥＧＲプレート１３の前面部、即ち吸気マニホルドと接する面には、一側の冷却水入口１７と反対側の冷却水出口１８とを連結するグルーブ形態の冷却水通路１１が形成されて、冷却水入口１７と冷却水出口１８とは、各々シリンダーヘッドにある冷却水通路の一側及び反対側に連結される。

これにより、シリンダーヘッド側の冷却水が冷却水入口１７を通じて流入し、冷却水通路１１を経由した後、冷却水出口１８を通じて再びシリンダーヘッド側に抜け出ることができる。
即ち、排気ガスの冷却を、従来のように別のクーラー手段によらず、シリンダーヘッドを流れる冷却水を利用して行うことができる。
冷却水通路１１は、下端部に沿って並んでいる直線区間を基本として、各吸気通路１２０の周囲を経由しながら連通する構造となっており、プレートの全体面積に対し釣り合いのある冷却作用を行うことができる。また、冷却水通路１１の各吸気通路１２０の間に一つ以上の冷却水チャンバが形成されて、ここから熱交換が起こり、ＥＧＲガス温度を下げることができる。

図２は、本発明によるＥＧＲ分配装置の背面を示す斜視図であり、各気筒に供給される排気ガスを均等に分配する排気ガス通路１２の構造を示している。
ＥＧＲパイプと連結している一側の排気ガス流入口１４から、プレートの上側に沿って各吸気通路１２０の中間位置、例えば４気筒エンジンの場合、１／２気筒と３／４気筒との間の中間位置まで排気ガス通路１２が伸びて第１の分岐点１５を形成する。
ここから再び二つの通路に分かれ、プレートの下側に沿って、例えば１気筒と２気筒との間の中間位置及び３気筒と４気筒との間の中間位置まで伸びて各々の第２の分岐点１６を形成する。この第２の分岐点１６からさらに左右側の各気筒に分配する経路を設定する。

また、上記のような経路を有する排気ガス通路１２において、第１の分岐点１５及び各第２の分岐点１６は、気筒１２０の中心を通る水平線と並んだ位置に配列されるため、各気筒に対する排気ガスの供給条件においてバランスを取ることができる。
これにより、排気ガス流入口１４を通じて排気ガス通路１２側に流入した排気ガスは、第１の分岐点１５を経て、第２の分岐点１６まで同じ距離の経路を経由した後、第２の分岐点１６で各吸気通路１２０に供給される。従って、吸気通路１２０に排気ガスの供給される通路の長さが同一であるため、応答性の向上はもちろんのこと吸気通路１２０に供給される排気ガス量のばらつきを無くすことができ、各気筒に供給される排気ガス量のばらつきがなくなるため、優れたＥＧＲ効果が得られる。

図３は、本発明によるＥＧＲ分配装置の側面を示す斜視図である。
図３では、吸気通路１２０の周りに沿って流れる冷却水及び排気ガスの進行経路を示している。
ＥＧＲプレート１３の前面には、グルーブ形態の冷却水通路１１が形成される。冷却水は、冷却水チャンバ１９を経由し循環した後、吸気通路１２０及びフランジ１３０の周囲から抜け出る。背面にもグルーブ形態の排気ガス通路１２が形成され、排気ガスは、吸気通路１２０の周りに沿って流れる。
ＥＧＲプレートは、前記排気ガス通路部の周りに肉厚１４０を形成し、ＥＧＲプレートの前面部に冷却水通路１１及び冷却水チャンバ１９を形成している。
ＥＧＲプレート１３の両面に形成される冷却水チャンバを経由する冷却水通路１１及び排気ガス通路１２は、互いの経路がプレート上で近似の面積分布を有するため、排気ガス通路１２を流れる排気ガスと冷却水通路１１を流れる冷却水との間の熱交換効果、即ち排気ガスに対する冷却効果を高めることができる。

図４及び図５は、本発明によるＥＧＲ分配装置の設置状態を示す。
前面と背面に冷却のための冷却水通路と分配のための排気ガス通路とを設け、これを一体形成したＥＧＲプレートからなるＥＧＲチャンバ１０は、単板構造であるため、アルミダイキャストを利用した１個の部品により製造可能である。この単板構造のＥＧＲプレート１０は、組立て時、背面はシリンダーヘッド１００側と、前面は吸気マニホルド１１０側と、各々締結して組立てる。
この際ＥＧＲ分配装置１０は、締結のための複数のホールを備えている。ＥＧＲ分配装置１０の有するホールは、シリンダーヘッド１００及び吸気マニホルド１１０の有する吸気通路に合わせると同時に、両側の冷却水入口及び冷却水出口もシリンダーヘッド１００側の両側の冷却水通路（図示せず）に合わせて組立てる。
従って、ＥＧＲ分配装置１０の有するグルーブ形態の冷却水通路及び排気ガス通路は、シリンダーヘッド１００及び吸気マニホルド１１０と接合し、その密着面は、縁に沿うシール手段により気密効果を高めるのが好ましい。

本発明によるＥＧＲシステムの前面を示す斜視図である。本発明によるＥＧＲシステムの背面を示す斜視図である。本発明による図２のＥＧＲシステムのＡ−Ａ線断面を示す斜視図である。本発明によるＥＧＲシステムの設置状態を示す斜視図である。図４におけるＥＧＲシステム上に吸気マニホルドを設置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ＥＧＲ分配装置
１１冷却水通路
１２排気ガス通路
１３ＥＧＲプレート
１４排気ガス流入口
１５第１の分岐点
１６第２の分岐点
１７冷却水入口
１８冷却水出口
１９冷却水チャンバ
１００シリンダーヘッド
１１０吸気マニホルド
１２０吸気通路
１３０フランジ
１４０肉厚

Claims

排気ガス再循環装置（以下ＥＧＲと言う）において、
シリンダーヘッドと；
各ランナーを含む吸気マニホルドと；
前記吸気マニホルドをシリンダーヘッドに締結するフランジと；
前記シリンダーヘッドと前記吸気マニホルドとの間にＥＧＲ冷却用冷却水通路と統合して形成されたＥＧＲ分配装置と；
を含むことを特徴とするＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲ分配装置（１０）は、吸気マニホルド側と接する面部に冷却水通路（１１）が形成されていて、シリンダーヘッド側と接する面部に排気ガス通路（１２）が形成されている、少なくとも一つ以上のＥＧＲプレート（１３）からなることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレート（１３）の前面部に形成されている冷却水通路（１１）は、シリンダーヘッドにある冷却水通路に連結されることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレートは、一つの板構造からなることを特徴する請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレートは、排気ガス通路部の周りに肉厚を形成していることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記冷却水通路（１１）は、グルーブ形態からなることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記冷却水通路（１１）は、冷却水チャンバ（１９）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記冷却水通路（１１）は、前記ＥＧＲ分配装置の吸気通路及び前記フランジ（１３０）の周囲を経由するように形成されることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記冷却水通路及び排気ガス通路と前記シリンダーヘッド（１００）及び前記フランジの密着面は、シール手段を共に備えることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレート（１３）は、背面部はシリンダーヘッド（１００）側と、前面部は吸気マニホルド（１１０）側と、各々接するようにして、フランジ（１３０）と共に締結されることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレート（１３）の背面に形成されている排気ガス通路（１２）は、一側の排気ガス流入口（１４）から各気筒の左右側の対称位置となる中間位置まで延長され，第１の分岐点（１５）を形成して、前記第１の分岐点（１５）から再びその残りの気筒の左右側の対称位置となる中間位置まで延長され、各々の第２の分岐点（１６）を形成した後、ここから各気筒に分配される経路を有するグルーブ形態の構造からなることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲシステム。
前記第１の分岐点（１５）及び各第２の分岐点（１６）は、気筒の中心を通る水平線上と並んだ位置に配列されることを特徴とする請求項１１に記載のＥＧＲシステム。
前記ＥＧＲプレート（１３）は、アルミダイキャストにより製造されることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか一項に記載のＥＧＲシステム。