JP2007292012A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ型内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる際に、その還流排気を冷却するための熱交換装置の搭載性を高めるとともに、その熱交換効率を高めた、Ｖ型内燃機関の排気還流装置を提供する。
【解決手段】還流排気を冷却するためのＥＧＲクーラー１を有し、ＥＧＲクーラー１は、円筒ハウジング部２と、左右バンク（６Ｌ，６Ｒ）のシリンダヘッドに円筒ハウジング部２を固定するフランジ部（４Ｌ，４Ｒ）と、フランジ部を通してシリンダヘッドから直接排気およびウォータジャケット内の水を流入させ、流入させた排気と水との間で熱交換を行う熱交換機構（円筒ハウジング部２内に収容される）とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる排気還流（ＥＧＲ；Exhaust Gas Recirculation）技術に係り、特に、排気還流装置を備えたＶ型内燃機関において、還流排気を効率良く冷却してＮＯｘの発生を低減させるための排気冷却技術に関する。

内燃機関の排気還流装置としてのＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系から排出される排ガスの一部を、排気側と吸気側との間の圧力差を利用し排ガス再循環路を介して内燃機関の吸気系に戻し、吸気系に戻された排ガス（還流排気）により内燃機関内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げ、ＮＯxの発生を低減する。その際、還流排気の温度が高い場合には、吸気系の温度が上昇するため、吸気系で吸入される吸気重量が減少し、特に高負荷時において出力が低下する。また、吸気系に戻す還流排気の量を制御するＥＧＲバルブに高温の還流排気が流通すると、バルブ摺動部分の磨耗やスティックが発生する。
したがって、内燃機関の排気還流装置には、たとえば下記特許文献１に開示されるように、還流排気を冷却するための熱交換装置（ＥＧＲクーラー）が搭載される。

特開平１０−２２５６号公報

ところで、ＥＧＲクーラーを有する従来の排気還流装置を、Ｖ型６気筒やＶ型８気筒などのＶ型内燃機関に搭載しようとした場合、搭載性に問題が生ずる場合がある。これは、各気筒が左右バンクに配列されたＶ型内燃機関の側面には、スタータモータ、オルタネータなどの補機類、クーラーコンプレッサ、オイルフィルタ、エンジンマウントなどの部品が搭載されるため、ＥＧＲクーラーの搭載位置を設けることは容易ではないためである。たとえば、上記特許文献１に開示されたような従来のＥＧＲクーラーは、当該文献の図１および図２から明らかなように、機関側面のシリンダブロックに配設されるが、実際には他の部品と干渉して搭載が困難である。

また、上記特許文献１に開示されたような従来のＥＧＲクーラーは、当該文献の図２から明らかなように、実質的にはシリンダブロック内のウォータジャケット近辺に排気の還流路を設けることで熱交換を行っているが、この還流路の付近では水の移動が少なく、熱交換の効率が低い。

したがって、本発明の目的は、Ｖ型内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる際に、その還流排気を冷却するための熱交換装置の搭載性を高めるとともに、その熱交換効率を高めた、Ｖ型内燃機関の排気還流装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、各気筒が左右バンクに配列されたＶ型内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる排気還流装置であって、還流排気を冷却するための熱交換装置を有し、その熱交換装置は、第１筐体と、左右一対の固定部と、左右一対の第１流入口と、左右一対の第２流入口と、熱交換機構と、第１流出口と、第２流出口とを備えている。

固定部は、第１筐体の左右端に設けられ、左右バンクのシリンダヘッドに第１筐体を固定する。これにより、Ｖ型内燃機関の左右バンクにおける左右方向の剛性が向上するため、機関騒音が低減する。

一方、第１流入口は、左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンクの排気ポートからの排気が流入する。第２流入口は、左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンク内に設けられたウォータジャケットから水が流入する。熱交換機構は、第１筐体に収容され、第１流入口から流入する排気と、第２流入口から流入する水との間で熱交換を行う。第１流出口は、熱交換機構によって冷却された排気が、内燃機関の吸気系に向けて流出する。第２流出口は、熱交換機構において熱交換を受けた水が、内燃機関に取り付けられたウォータポンプに向けて流出する。

本発明に係る排気還流装置の熱交換装置は、第１流入口および第２流入口がシリンダヘッドに連結しているため、各バンクのシリンダヘッドから排気および水を導入するための管を必要とせず、車両における機関室内の搭載性が高い。

本発明に係る排気還流装置の熱交換装置では、各バンク内に設けられたウォータジャケットから第２流入口から水が導入され、その導入された水が熱交換機構によって熱交換を受け、その後に第２流出口からウォータポンプに向けて流出する。すなわち、常に熱交換用の水が循環しているため、熱交換効率が高い。したがって、排気を効率良く冷却して内燃機関の吸気系に戻すことができる。

本発明によれば、Ｖ型内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる際に、その還流排気を冷却するための熱交換装置の搭載性を高めることができるとともに、その熱交換効率を高めることができる。

以下、本発明に係るＶ型内燃機関の排気還流装置の実施の形態について図を参照して説明する。ここで、Ｖ型内燃機関としてはガソリン機関またはディーゼル機関のいずれでも構わない。
なお、以下の実施形態の説明では、機関が車両に搭載された場合の気筒の配列方向を基準として左右前後の方向を規定するものとする。

図１は、本発明の一実施形態に係る排気還流装置を含むＶ型内燃機関の背面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る排気還流装置を含むＶ型内燃機関の平面図である。
図１および図２に示すように、Ｖ型内燃機関では、各気筒が左右バンク（左バンク６Ｌ，右バンク６Ｒ）に配列されて収容されている。左バンク６Ｌは、左シリンダヘッド７Ｌを含み、右バンク６Ｒは、右シリンダヘッド７Ｒを含む。左右のシリンダヘッドの下部には、シリンダブロック３が設けられる。

（排気還流装置の構成）
以下、図１および図２を参照して、本実施形態に係る排気還流装置の構成を説明する。
実施形態に係る排気還流装置は、ＥＧＲバルブを一体化したＥＧＲクーラー１（熱交換装置）を有している。
図１および図２に示すように、ＥＧＲクーラー１は、主要部として略円筒状の筐体（第１筐体）として円筒ハウジング部２を含み、この円筒ハウジング部２の左右端に設けられる左右一対のフランジ部４Ｌ，４Ｒによって、円筒ハウジング部２が左右バンク間に固定される。すなわち、図２において、左フランジ部４Ｌは、Ｐ１Ｌ面において左バンク６Ｌの左シリンダヘッド７Ｌに取り付けられ、右フランジ部４Ｒは、Ｐ１Ｒ面において右バンク６Ｒの右シリンダヘッド７Ｒに取り付けられる。Ｐ１Ｌ面とＰ１Ｒ面は必ずしも同一平面である必要はない。

このＥＧＲクーラー１では、後述するように、左右のフランジ部４Ｌ，４Ｒにそれぞれ水路およびガス路が形成されており、左右のシリンダヘッド７Ｌ，７Ｒから、ウォータジャケット内の水と、排気ポートから排出される排気とを導入することができるようになっている。すなわち、図示しないが、各バンクのシリンダヘッド７Ｌ，７Ｒには、左右のフランジ部４Ｌ，４Ｒの水路およびガス路に対応する位置に、ウォータジャケット内の水および排気ポートから排出される排気を導入する通路が加工されている。

ＥＧＲクーラー１では、各バンクからそれぞれ導入された水と排気との熱交換を行う。この熱交換によって冷却された排気のうち、ＥＧＲバルブ３１の動作によって定まる一部の量の排気（還流排気）が、図２に示すように、ＥＧＲクーラー１に設けられた排気還流ポート３２から流出し、この排気還流ポート３２に接続されたＥＧＲチューブ９０を通って吸気パイプ８０（吸気系）に戻される。そして、エアクリーナからの新気と還流排気とが混合された吸気は、吸気コレクタ８１に導入され、燃焼のために各気筒に送られる。
なお、図１では、排気還流ポート３２、ＥＧＲチューブ９０、吸気パイプ８０、吸気コレクタ８１を図示していない。

一方、熱交換によって高温となった水の一部は、図２に示すように、ＥＧＲクーラー１に設けられた第１流出ポート３３と、その第１流出ポート３３に接続されたチューブ９１とを介して、ラジエータ、さらにはウォータポンプに戻される。これによって、機関冷却システム内に、本実施形態に係る排気還流装置のＥＧＲクーラー１が組み込まれる。

また、熱交換によって高温となった水の他の一部は、図２に示すように、ＥＧＲクーラー１に設けられた第２流出ポート３４と、その第２流出ポート３４に接続されたチューブ９２とを介して、車室内空調装置の熱交換器（ヒータコア）に向かう。
なお、熱交換によって高温となった水の一部を車室内空調装置の熱交換器に向ける構成は、還流排気の冷却のためには必ずしも必要ないが、一般に熱損失の少ないディーゼル機関ではヒータ効率が良くないため、ディーゼル機関ではかかる構成が好ましい。

（ＥＧＲクーラー１の構成）
次に、実施形態に係る排気還流装置に搭載されたＥＧＲクーラー１の構成を、図３〜８を参照して説明する。
図３において、（ａ）はＥＧＲクーラー１の平面図、（ｂ）はＥＧＲクーラー１の背面図（内燃機関の背面側から見た図）である。図４は、ＥＧＲクーラー１の側面図（図３（ａ）の矢視Ｇ）である。図５は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、図３（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図７は、図３（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図８において、（ａ）は図３（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は図３（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は図３（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。

先ず図３および図４を参照すると、本実施形態におけるＥＧＲクーラー１は、熱交換機構を収容する円筒ハウジング部２（第１筐体）と、ＥＧＲバルブを収容するバルブハウジング部３（第２筐体）と、フランジ部４とを有する。各ハウジング部は、たとえばステンレス材などの排気ガスの耐腐食性を備えた材質で形成されることが望ましい。

フランジ部４は、円筒ハウジング部２の端部の左右２箇所に配設され、内燃機関のシリンダヘッドに対する取り付け部位となる左取付穴４１Ｌ（２箇所）および右取付穴４１Ｒ（２箇所）が設けられる。この左取付穴４１Ｌおよび右取付穴４１Ｒを利用して、ＥＧＲクーラー１がＶ型内燃機関の各バンクに締結（固定）される。すなわち、左取付穴４１Ｌは、左バンクのシリンダヘッドに締結され、右取付穴４１Ｒは右バンクのシリンダヘッドに締結される。左右の取付穴の距離は、Ｖバンクの形状、バンク角に応じて適宜設定される。

バルブハウジング部３に収容されるＥＧＲバルブ３１は、機関負荷、機関速度等に応じて、熱交換機構によって冷却された排気のうち、外部のＥＧＲチューブ９０（図２参照）に流出する量（吸気系に戻す量）を決定する。
バルブハウジング部３には、還流排気を流出させるための排気還流ポート３２が取り付けられ、排気還流ポート３２にはＥＧＲチューブ９０が接続される。

バルブハウジング部３は、熱交換機構において熱交換を受けた水を流出させるための２系統のポート、すなわち、第１流出ポート３３および第２流出ポート３４が取り付けられている。
第１流出ポート３３は、バルブハウジング部３に対して円筒ハウジング部２の長手方向と略平行であって、かつ、水の流出方向が右方向となるように取り付けられている。第１流出ポート３３には、ＥＧＲクーラー１から排水される水を車両のラジエータ、さらにはウォータポンプに導くためのチューブ９１（図２参照）が接続される。
第２流出ポート３４は、第１流出ポート３３と垂直方向であって、かつ、水の流出方向が車両後方となるように取り付けられる。この第２流出ポート３４には、ＥＧＲクーラー１から排水される水を車両のルームヒータ（車室内空調装置）のヒータコア（熱交換器）に導くための外部のチューブ９２（図２参照）が接続される。

なお、排気還流ポート３２、第１流出ポート３３および第２流出ポート３４の各ポート向きについて、図３に示したポート向きは一例であって、内燃機関が搭載されるエンジンルームのレイアウトに応じて適宜変更させることは可能である。たとえば、各ポートをバルブハウジング部３に対してロー付けする場合、バルブハウジング部３におけるロー付け前のポート部分の加工角度を変更させることで、ポート向きを変更することができる。

次に、図５〜８を参照して、円筒ハウジング部２、バルブハウジング部３およびフランジ部４の内部構造を説明する。なお、円筒ハウジング部２およびフランジ部４の内部構造は左右対称であるため、重複説明を適宜省略する。

先ず、フランジ部４（左フランジ部４Ｌ，右フランジ部４Ｒ）の内部構造を説明する。
図５には、理解の容易のため、Ａ−Ａ断面図のみではなく、フランジ部４の断面を点線によって表示している。たとえば、左フランジ部４Ｌには、水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌとしての円形の開口部が２箇所設けられている。そして、ＥＧＲクーラー１がシリンダヘッドに取り付けられる状態で、水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌが接合するシリンダヘッドの面には、水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌと対応する位置に、それぞれ水および排気を流出させるための連通路（図示せず）が設けられている。かかるシリンダヘッドにおける連通路は、ウォータジャケットおよび左バンクの排気ポートと連通し、この連通路を通して、水および排気がそれぞれ水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌ導かれる。

水路（左側）４２Ｌは、円筒ハウジング部２内の水容積室（左側）２３Ｌと連通しており、ガス路（左側）４３Ｌは、円筒ハウジング部２内のガス容積室（左側）２１Ｌと連通している。ここで、円筒ハウジング部２内では、水容積室（左側）２３Ｌとガス容積室（左側）２１Ｌとは、第１仕切り板（左側）５１Ｌによって区画されている。したがって、図５では、水路（左側）４２Ｌがガス路（左側）４３Ｌよりも上方に設けられているものの、これに限られず、水および排気をそれぞれ水容積室（左側）２３Ｌおよびガス容積室（左側）２１Ｌに導入できればよい。すなわち、図５において、水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌの上下方向の位置は変更可能である。

同様に、右フランジ部４Ｒには、水路（右側）４２Ｒおよびガス路（右側）４３Ｒとしての円形の開口部が２箇所設けられ、それぞれ右バンクのシリンダヘッドから水および排気を導くための流路を形成する。

ここで、左フランジ部４Ｌのシリンダヘッド取付面は、同一平面とし、水路（左側）４２Ｌおよびガス路（左側）４３Ｌに対して単一のシール材（ガスケット）をシリンダヘッド取付面に設けることが、コストおよび取付工数の低減の観点から好ましい。右フランジ部４Ｒについても同様である。

次に、円筒ハウジング部２（第１筐体）とバルブハウジング部３（第２筐体）の内部構造を説明する。なお、円筒ハウジング部２の内部構造は、本発明の熱交換機構の一実施形態である。

図６および図８に示すように、円筒ハウジング部２は、ガス容積室（左側）２１Ｌおよびガス容積室（右側）２１Ｒ（一対の第１ガス容積室）、ガス容積室（中央）２２（第２ガス容積室）、水容積室（左側）２３Ｌおよび水容積室（右側）２３Ｒ（一対の第１水容積室）、複数のガス管（左側）２６Ｌ、および、複数のガス管（右側）２６Ｒを収容する。
ガス容積室（左側）２１Ｌと水容積室（左側）２３Ｌは、第１仕切り板（左側）５１Ｌによって区画される。ガス容積室（右側）２１Ｒと水容積室（右側）２３Ｒは、第１仕切り板（右側）５１Ｒによって区画される。水容積室（左側）２３Ｌとガス容積室（中央）２２は、第２仕切り板（左側）５２Ｌによって区画される。水容積室（右側）２３Ｒとガス容積室（中央）２２は、第２仕切り板（右側）５２Ｒによって区画される。

ガス容積室（左側）２１Ｌとガス容積室（中央）２２との間には、複数のガス管（左側）２６Ｌが並設される。ガス容積室（右側）２１Ｒとガス容積室（中央）２２との間には、複数のガス管（右側）２６Ｒが並設される。ガス管（左側）２６Ｌおよびガス管（右側）２６Ｒの両端は開口している。したがって、このガス管（左側）２６Ｌおよびガス管（右側）２６Ｒは、それぞれガス容積室（左側）２１Ｌおよびガス容積室（右側）２１Ｒ内の排気をガス容積室（中央）２２へ導くための流路を形成する。

なお、ガス容積室（中央）２２とこれに対応した位置に設けられるバルブハウジング部３は、円筒ハウジング部２の略中央、すなわち、ＥＧＲクーラー１を内燃機関に搭載した場合に左右バンク間の略中央位置にあることが好ましい。これによって、水容積室（左側）２３Ｌおよび水容積室（右側）２３Ｒ内の水の通流による冷却効率が左右で均等になるため、左右バンクからの排気を均等に冷却させることができる。また、ガス容積室（中央）２２とこれに対応した位置に設けられるバルブハウジング部３を、円筒ハウジング部２の中央に配置することで、円筒ハウジング部２の内部構造を左右対称とすることができるため、部品点数および組み付け工数が低減される。

図８には、ガス管２６Ｌ，２６Ｒの断面形状が図示されている。図８に示すように、本実施形態では、細径のパイプに排気を通流させ、太径の円筒ハウジング部２内に水を通流させている。これは、排気を細径のパイプに通流させることによって、排気（ガス）の流速を高め、円筒ハウジング部２内のガス容積室に煤（スス）を付着させないためである。ガス管２６Ｌ，２６Ｒの内面や端部に煤が付着したとしても、高速のガス流によって付着した煤を脱落させる効果も期待できる。

図６において、円筒ハウジング部２の円筒外壁２０には、水容積室２３（２３Ｌ，２３Ｒ）と水容積室５７（第２水容積室）とが接する左右２箇所の位置に、左開口部２８Ｌおよび右開口部２８Ｒ（一対の第２開口部）が設けられる。この左開口部２８Ｌおよび右開口部２８Ｒによって、水容積室（左側）２３Ｌおよび水容積室（右側）２３Ｒを通流する水がそれぞれバルブハウジング部３内の水容積室５７に導入される。
図７において、円筒ハウジング部２の円筒外壁２０には、ガス容積室（中央）２２とガス容積室５８（第３ガス容積室）とが接する位置に、中央開口部５５（第１開口部）が設けられる。この中央開口部５５によって、ガス容積室（中央）２２内の排気がバルブハウジング部３内のガス容積室５８に導入される。

図７に示すように、バルブハウジング部３の内部では、水容積室５７とガス容積室５８とは、通路壁５６で区画されている。そして、左開口部２８Ｌおよび右開口部２８Ｒから水容積室５７に導入される水は、第１流出ポート３３および第２流出ポート３４へ通流する。中央開口部５５からガス容積室５８に導入される排気は、中央開口部５５よりも上方のＥＧＲバルブ３１へ向かう。

図８（ｃ）に示すように、ＥＧＲバルブ３１（制御弁）は、ステッピングモータ３５と、そのステッピングモータ３５によって上下方向に動作するシャフト３６とを含んで構成される。ＥＧＲバルブ３１は、外部のＥＣＵ(Engine Control Unit；図示せず)からの制御指令によってシャフト３６の上下方向の動作量が特定され、これによりバルブ開口面積が規定される。かかる構成により、ガス容積室５８の排気のうち、バルブ開口面積に応じた量の排気が還流排気として吸気系に戻されることになる。
なお、ＥＧＲバルブ３１は、ステッピングモータではなく、リニアソレノイドによってシャフト３６を駆動するような構成にしてもよい。

ここで、図７および図８（ｃ）に示すように、本実施形態におけるＥＧＲクーラー１では、水容積室５７がＥＧＲバルブ３１に隣接して配置されているため、水容積室５７に導入された水がＥＧＲバルブ３１のバルブハウジング部３に対する取付位置近辺まで通流する。したがって、ＥＧＲバルブ３１の冷却が還流排気の冷却と同時に行われる。ＥＧＲバルブは、一般に、内部にバルブ冷却用の水路を設けている場合があるが、本実施形態におけるＥＧＲバルブ３１は、そのようなバルブ冷却用水路を設ける必要がないので、低コスト化を図ることができる。

以上、ＥＧＲクーラー１の構造について説明してきたが、かかる構造は点付け（溶接）およびロー付けによって用意に製造することができる。この製造方法では、（１）すべての構成部品を予め点付け（溶接）しておき、（２）各部品間の接合部分にロー材を塗布し、（３）ロー材を塗布した状態で電気炉を通す。これによって、電気炉に通した後には、ロー材が溶解し、ＥＧＲクーラー１の各構成部品間が完全に接合されることになる。なお、各部品を２段階でロー付けするときには、最初のロー材に溶解温度よりも、後のロー材の溶解温度を高く設定する必要がある。

（ＥＧＲクーラー１の動作）
次に、実施形態に係る排気還流装置に搭載されたＥＧＲクーラー１の動作を、図９および図１０を参照して説明する。
図９は、図６同様のＢ−Ｂ断面図であるが、水の通流状態を矢印で示してある。図１０は、図７同様のＣ−Ｃ断面図であるが、排気の通流状態を矢印で示してある。

機関の運転が開始されると、クランクの回転に連動してウォータポンプが動作を開始し、各バンク内のウォータジャケット内の水が循環し、その水が水路（左側）４２Ｌおよび水路（右側）４２Ｒを通してＥＧＲクーラー１内に導入される。
図９に示すように、ＥＧＲクーラー１では、左バンクから水路（左側）４２Ｌに導入された水が水容積室（左側）２３Ｌを通流し、左開口部２８Ｌを介して水容積室５７に導入される。右バンクから水路（右側）４２Ｒに導入された水が水容積室（右側）２３Ｒを通流し、右開口部２８Ｒを介して水容積室５７に導入される。左右から流れ込んだ水は、水容積室５７で合流し、一部は第１流出ポート３３から流出し、その他の一部は第２流出ポート３４から流出する。

円筒ハウジング部２内の熱交換機構によって高温となった水の一部は、第１流出ポート３３と、その第１流出ポート３３に接続された外部のチューブ９１とを介して、ラジエータ、さらにはウォータポンプに戻される（図２参照）。
円筒ハウジング部２内の熱交換機構によって高温となった水の他の一部は、第２流出ポート３４と、その第２流出ポート３４に接続された外部のチューブ９２とを介して、車室内空調装置の熱交換器（ヒータコア）に向かう（図２参照）。

一方、機関の運転が開始されると、各気筒が燃焼を開始し、各気筒に連通する排気ポートから排気が排出される。そして、左バンクからの排気はガス路（左側）４３Ｌに導入され、右バンクからの排気はガス路（右側）４３Ｒに導入される。
図１０に示すように、ＥＧＲクーラー１では、左バンクからガス路（左側）４３Ｌに導入された排気が、ガス容積室（左側）２１Ｌを通過した後、ガス管（左側）２６Ｌを通流し、ガス容積室（中央）２２および中央開口部５５を介してガス容積室５８に導入される。右バンクからガス路（右側）４３Ｒに導入された排気が、ガス容積室（右側）２１Ｒを通過した後、ガス管（右側）２６Ｒを通流し、ガス容積室（中央）２２および中央開口部５５を介してガス容積室５８に導入される。すなわち、左右から流れ込んだ排気は、ガス容積室（中央）２２で合流して、中央開口部５５を介してガス容積室５８へ向かう。

ここで、ガス管（左側）２６Ｌおよびガス管（右側）２６Ｒの周囲では、上述したように、それぞれ水容積室（左側）２３Ｌおよび水容積室（右側）２３Ｒ内の水が通流しているために、その水と管内の排気ガスとの間で効率良く熱交換が行われる。また、排気ガスがガス容積室５８に導入された後も、ガス容積室５８の周囲は水容積室５７で覆われているため、熱交換が行われる。すなわち、ＥＧＲクーラー１に導入された排気ガスは十分に冷却された状態で、ＥＧＲバルブ３１を通過する。このようにして、十分に冷却された還流排気が吸気系に戻されることになる。

＜本排気還流装置の特徴＞
（１）
以上説明したように、この排気還流装置は、Ｖ型内燃機関に取り付けられ、還流排気を冷却するためのＥＧＲクーラー１（熱交換装置）を有し、ＥＧＲクーラー１は、円筒ハウジング部２（第１筐体）と、円筒ハウジング部２の左右端に設けられ、左右バンクのシリンダヘッドに円筒ハウジング部２を固定する左右一対のフランジ部４（固定部）と、左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンクの排気ポートからの排気が流入する左右一対のガス路４３（第１流入口）と、左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンク内に設けられたウォータジャケットから水が流入する左右一対の水路４２（第２流入口）と、円筒ハウジング部２に収容され、ガス路４３（第１流入口）から流入する排気と、水路４２（第２流入口）から流入する水との間で熱交換を行う熱交換機構と、熱交換機構によって冷却された排気が、内燃機関の吸気系に向けて流出する排気還流ポート３２（第１流出口）と、熱交換機構において熱交換を受けた水が、内燃機関に取り付けられたウォータポンプに向けて流出する第１流出ポート３３（第２流出口）と、を有する。

すなわち、本排気還流装置のＥＧＲクーラー１は、ガス路４３（第１流入口）および水路４２（第２流入口）がシリンダヘッドに連結しているため、各バンクのシリンダヘッドから排気および水を導入するための管を必要とせず、車両における機関室内の搭載性が高い。

また本排気還流装置のＥＧＲクーラー１では、各バンク内に設けられたウォータジャケットから第１流出ポート３３（第２流入口）から水が導入され、その導入された水が円筒ハウジング部２内の熱交換機構によって熱交換を受け、その後に第１流出ポート３３（第２流出口）から外部のウォータポンプに向けて流出する。すなわち、常に熱交換用の水が循環しているため、熱交換効率が高い。

（２）
この排気還流装置が装備された内燃機関が、車室内空調装置を備えた車両に搭載される場合には、円筒ハウジング部２内の熱交換機構において熱交換を受けた水が、その車室内空調装置の熱交換器（ヒータコア）に向けて流出する第２流出ポート３４（第３流出口）をさらに備えることが好ましい。
かかる構成によれば、円筒ハウジング部２内の熱交換機構によって高温となった水がヒータコアに与えられるので、ヒータコアにおける熱交換機能を向上させることができる。

（３）
本実施形態に係る排気還流装置のＥＧＲクーラー１では、排気還流ポート３２（第１流出口）および第１流出ポート３３（第２流出口）は、Ｖ型内燃機関の左右バンクの略中央位置に配設されていることが好ましい。
かかる構成によれば、円筒ハウジング部２において、水容積室（左側）２３Ｌおよび水容積室（右側）２３Ｒ内の水の通流による冷却効率が左右で均等になるため、左右バンクからの排気を均等に冷却させることができる。また、ガス容積室（中央）２２とこれに対応するバルブハウジング部３を、ＥＧＲクーラー１の中央に配置することで、円筒ハウジング部２の内部構造を左右対称とすることができるため、部品点数および組み付け工数が低減される。

（４）
本実施形態に係る排気還流装置のＥＧＲクーラー１では、ガス路４３（第１流入口）と水路４２（第２流入口）とは、同一面によって形成され、その同一面において、単一のシール材によって封止しつつ、シリンダヘッドと接合されることが好ましい。
かかる構成によれば、部品点数および組み付け工数が低減される。

（５）
本実施形態に係る排気還流装置のＥＧＲクーラー１では、バルブハウジング部３において、ＥＧＲバルブ３１と隣接する位置に水容積室５７（第２水容積室）を設けている。
かかる構成によれば、水容積室５７内の水によって、ＥＧＲバルブ３１の冷却が行われる。したがって、ＥＧＲバルブの内部に冷却用水路を設ける必要がなく、ＥＧＲバルブの低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成及びシステムは本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更や、他のシステムへの適応なども含まれる。
たとえば、上述したＥＧＲクーラー１の構成に公知の技術を組み合わせることで、ＥＧＲクーラー１の熱交換効率をさらに高めることもできる。そのような公知の技術としては、水容積室２３Ｌおよび２３Ｒに螺旋状の偏流板を設ける技術を挙げることができる。この偏流板によって、ガス管２６Ｌおよび２６Ｒの表面における水の流速を高めることができるので、熱交換効率がさらに向上する。

また、上述した本発明の実施形態は、ＥＧＲバルブがＥＧＲクーラーと一体の構造であったが、別体の構造とすることも可能である。ただし、その場合には、水容積室５７内の水によってＥＧＲバルブ３１の冷却ができないため、ＥＧＲバルブの内部に冷却用水路を設ける必要がある。

実施形態に係る排気還流装置を含むＶ型内燃機関の背面図である。 実施形態に係る排気還流装置を含むＶ型内燃機関の平面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーの平面図および背面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーの側面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーのＡ−Ａ断面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーのＢ−Ｂ断面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーのＣ−Ｃ断面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーのＤ−Ｄ断面図、Ｅ−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーの水流動作を示す図である。 実施形態におけるＥＧＲクーラーの排気流動作を示す図である。

符号の説明

１…ＥＧＲクーラー（熱交換装置）
２…円筒ハウジング部（第１筐体）
２０…円筒外壁
２１Ｌ…ガス容積室（左側），２１Ｒ…ガス容積室（右側）
２２…ガス容積室（中央）
２３Ｌ…水容積室（左側），２３Ｒ…水容積室（右側）
２６Ｌ…ガス管（左側），２６Ｒ…ガス管（右側）
２８Ｌ…左開口部，２８Ｒ…右開口部
５１Ｌ…第１仕切り板（左側），５１Ｒ…第１仕切り板（右側）
５２Ｌ…第２仕切り板（左側），５２Ｒ…第２仕切り板（右側）
５５…中央開口部
３…バルブハウジング部（第２筐体）
３１…ＥＧＲバルブ
３２…排気還流ポート
３３…第１流出ポート
３４…第２流出ポート
５６…通路壁
５７…水容積室
５８…ガス容積室
４…フランジ部
４１Ｌ…左取付穴，４１Ｒ…右取付穴
４２Ｌ…水路（左側），４２Ｒ…水路（右側）
４３Ｌ…ガス路（左側），４３Ｒ…ガス路（右側）

Claims (6)

1. 各気筒が左右バンクに配列されたＶ型内燃機関の排気の一部を排気系から吸気系に還流させる排気還流装置であって、還流排気を冷却するための熱交換装置を有し、
   当該熱交換装置は、
   第１筐体と、
   前記第１筐体の左右端に設けられ、左右バンクのシリンダヘッドに前記第１筐体を固定する左右一対の固定部と、
   左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンクの排気ポートからの排気が流入する左右一対の第１流入口と、
   左右バンクのシリンダヘッドに連結され、各バンク内に設けられたウォータジャケットから水が流入する左右一対の第２流入口と、
   前記第１筐体に収容され、前記第１流入口から流入する排気と、前記第２流入口から流入する水との間で熱交換を行う熱交換機構と、
   前記熱交換機構によって冷却された排気が、内燃機関の吸気系に向けて流出する第１流出口と、
   前記熱交換機構において熱交換を受けた水が、内燃機関に取り付けられたウォータポンプに向けて流出する第２流出口と、を備えた
   Ｖ型内燃機関の排気還流装置。
2. Ｖ型内燃機関は、車室内空調装置を備えた車両に搭載され、
   前記熱交換機構において熱交換を受けた水が、前記車室内空調装置の熱交換器に向けて流出する第３流出口、をさらに備えた
   請求項１記載のＶ型内燃機関の排気還流装置。
3. 前記第１流出口および前記第２流出口は、Ｖ型内燃機関の左右バンクの略中央位置に配設されている
   請求項１または２記載のＶ型内燃機関の排気還流装置。
4. 前記第１流入口と前記第２流入口とは、同一面によって形成され、その同一面において、単一のシール材によって封止しつつ、シリンダヘッドと接合される
   請求項１〜３のいずれかに記載のＶ型内燃機関の排気還流装置。
5. 前記熱交換機構は、前記一対の第１流入口および前記一対の第２流入口が前記第１筐体の左右の端部に配設されるとともに、
   前記第１筐体の左右の端部に設けられ、前記一対の第１流入口と連通する左右一対の第１ガス容積室と、
   前記第１筐体の略中央位置に設けられた第２ガス容積室と、
   前記一対の第１ガス容積室と前記第２ガス容積室との間に並設された複数のガス管と、
   前記第１筐体の外壁の略中央位置に設けられ、前記第２ガス容積室と前記第１流出口とを連通させるための第１開口部と、
   前記一対の第２流入口と連通するとともに、前記一対の第１ガス容積室と前記第２ガス容積室との間に形成される左右一対の第１水容積室と、
   前記第１筐体の外壁の略中央位置に設けられ、前記一対の第１水容積室と前記第２流出口とを連通させるための左右一対の第２開口部と、を備えた
   請求項３記載のＶ型内燃機関の排気還流装置。
6. 前記熱交換装置は、
   前記第１筐体に対して略中央位置に併設され、前記第１流出口と前記第２流出口とが取り付けられる第２筐体を有し、当該第２筐体は、
   前記第１開口部によって前記筐体内の第２ガス容積室と連通するとともに、前記第１流出口に連通する第３ガス容積室と、
   前記第２開口部によって前記筐体内の第１水容積室と連通するとともに、前記第２流出口に連通する第２水容積室と、
   前記第２水容積室に隣接して配設されるとともに、内燃機関の運転状態に応じて、第３ガス容積室内の排気のうち、前記第１流出口を介して内燃機関の吸気系へ還流させる排気の量を制御する制御弁と、を収容する
   請求項５に記載のＶ型内燃機関の排気還流装置。

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