JP2009162205A - 内燃機関における排気ガス還流装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関における排気系から吸気系への排気ガス還流通路21の一部を,金属製の還流パイプ28に構成し,この金属製還流パイプを,内燃機関の外側に配設して成る排気ガス還流装置において,前記金属製還流パイプに詰まりが発生することを回避する。
【解決手段】前記金属製還流パイプ28のうち少なくとも一部に低い部分28aを設け,この低い部分を,前記内燃機関における排気マニホールド24の下側の部位に,当該排気マニホールドに沿って延びるように配設する。
【選択図】図2

Description

本発明は,内燃機関において,その気筒からの排気ガスの一部を,前記気筒への吸気系に還流するための装置に関するものである。
最近の内燃機関においては,排気ガスのクリーン化等を図る目的で,排気ガスの一部を吸気系に還流することが行われており,この排気ガス還流の効果をより確実に達成するためには,吸気系に還流する排気ガスの温度を出来るだけ低くすることが必要である。
そこで,従来は,例えば特許文献1〜4等に記載されているように,内燃機関における排気系から吸気系への排気ガス還流通路の一部を,金属製の還流パイプに構成し,この金属製還流パイプを,内燃機関の外側に配設することにより,この金属製還流パイプにおいて,排気ガスの冷却を行うように構成している。
特開平8−246964号公報 特開平10−274103号公報 特開平2000−282959号公報 特開平2004−92443号公報
しかし,前記従来の構成においては,前記排気ガス還流通のうち前記金属製の還流パイプは,内燃機関の運転を停止すると直ちに冷めて,その部分の内部に,排気ガス中の水分が凝縮して溜まり,この凝縮水が冬季等において凍結して,前記金属製還流パイプを閉塞したり,前記金属製還流パイプにおける通路面積を窄めたりするから,次に,内燃機関の運転を再開したときにおける排気ガスの還流不能又は還流不良の発生を招来するという問題があった。
また,前記従来の構成においては,前記排気ガス還流通路のうち最も低い部分に,内燃機関の運転を停止したときに前記排気ガス還流通路の各所において発生する凝縮水が集まって溜まり,この部分に腐食が発生することになる。
この場合,前記特許文献1においては,前記排気ガス還流通路の途中に,凝縮水の溜め室を設けて,これに前記排気ガス還流通路の箇所で発生する凝縮水を捕集し,この溜め室から排出するという構成にしているが,この構成にすることは,これだけ構造の複雑化及び大型化等を招来するという問題がある。
本発明は,これらの問題を解消した排気ガス還流装置を提供することを技術的課題とするものである。
この技術的課題を達成するため本発明の排気ガス還流装置は,請求項1に記載したように,
「内燃機関における排気系から吸気系への排気ガス還流通路の一部を,金属製の還流パイプに構成し,この金属製還流パイプを,内燃機関の外側に配設して成る排気ガス還流装置において,
前記金属製還流パイプのうち少なくとも一部に低い部分が設けられ,この低い部分が,前記内燃機関における排気マニホールドの下側の部位に,当該排気マニホールドに沿って延びるように配設されている。」
ことを特徴としている。
また,本発明の排気ガス還流装置は,請求項1に記載したように,
「前記請求項1の記載において,前記金属製還流パイプが,前記排気ガス還流通路のうち最も低い部位に位置している。」
ことを特徴としている。
請求項1に記載した構成によると,内燃機関の運転を停止したときに排気ガス還流通路のうち金属製の還流パイプ内に発生した凝縮水は,当該金属製還流パイプのうち低い部分に溜まって,例え冬季等において凍結したとしても,次に内燃機関の運転を再開したとき,前記金属製還流パイプのうち低い部分が排気マニホールドからの輻射熱を受けて加熱されることにより,前記低い部分に溜まる凝縮水は,気化し速やかに消失することになるから,内燃機関の運転再開後における排気ガスの還流を確実に確保できる。
また,請求項2に記載した構成にすることにより,前記排気ガス還流通路の各所において発生した凝縮水を,前記金属製還流パイプの箇所に集めて,次に内燃機関の運転を再開したときに速やかに消失できるから,前記特許文献1のように前記排気ガス還流通路に凝縮水の溜め部を設けることを省略できる利点がある。
以下,本発明の実施の形態を,図1〜図4の図面について説明する。
これらの図において,符号1は,複数個の気筒A1,A2,A3をクランク軸線2の方向に並べて成る多気筒内燃機関を示す。
この多気筒内燃機関1は,前記各気筒A1,A2,A3におけるシリンダボア3を備えたシリンダブロック4と,このシリンダブロック4の上面にその各シリンダボア3の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッド5とから構成されている。
前記シリンダヘッド5には,その下面に各気筒A1,A2,A3における燃焼室6が凹み形成されているとともに,各気筒A1,A2,A3の燃焼室6への吸気ポート7と,各気筒A1,A2,A3の燃焼室6からの排気ポート8とが形成されており,前記各気筒A1,A2,A3の吸気ポート7は,前記シリンダヘッド5における気筒列方向の左右両長手側面5a,5bのうち一方の吸気側長手側面5aに開口し,前記各気筒A1,A2,A3の排気ポート8は,前記左右両長手側面5a,5bのうち他方の排気側長手側面5bに開口している。
更に,前記シリンダヘッド5には,前記各吸気ポート7に対する吸気弁9と,前記各排気ポート8に対する排気弁10が設けられているほか,その上面側には,前記各吸気弁9及び各排気弁10を開閉作動するための動弁機構(図示せず)が設けられ,その内部には,冷却水ジャケット11が形成されている。
なお,前記多気筒内燃機関1は,走行車体等に対して,前記クランク軸線2の方向から見て,前記各気筒A1,A2,A3のシリンダボア3における軸線3aを鉛直にして搭載するか,前記各気筒A1,A2,A3のシリンダボア3における軸線3aを,前記シリンダヘッド5における吸気側長手側面5aが上向きで排気側長手側面5bが下向きになるように傾斜して搭載される。
そして,前記シリンダヘッド5における吸気側長手側面5aには,排気ガス室12が凹み形成されており,この排気ガス室12は,前記吸気側長手側面5aと直角方向から見て,前記各気筒A1,A2,A3における吸気ポート7の下側の部分を気筒列の方向に延びる溝型にて構成されているとともに,前記シリンダヘッド5における冷却水ジャケット11に一枚の隔壁13を挟んで隣接する構成である。
前記排気ガス室12は,前記吸気側長手側面5aに密接する金属製のスペーサ板14にて密閉されており,このスペーサ板14の外側面には,図示しないエアクリーナからの吸気を前記各気筒A1,A2,A3に分配するための耐熱合成樹脂製の吸気マニホールド15が着脱可能に接合されている。
すなわち,前記吸気マニホールド15は,前記各気筒A1,A2,A3の吸気ポート7ごとへの吸気管路16を備えて,この各吸気管路16に一体に設けた接合用フランジ部17を,前記スペーサ板14を貫通して前記シリンダヘッド5側に螺合する複数本のボルト18にて締結することにより,前記シリンダヘッド5に対して接合されており,この各ボルト18の締結による接合と同時に,その間における前記スペーサ板14を締め付けるように構成している。
この場合,前記吸気側長手側面5aと前記スペーサ板14との間,及び前記スペーサ板14と吸気マニホールド15の接合用フランジ部17との間の各々には,シール用ガスケット19,20が介挿されていることは勿論である。
前記シリンダヘッド5には,気筒列方向の一端の部分に排気ガス還流通路21の一部を構成する取り出しポート22が,気筒列方向の他端の部分に同じく排気ガス還流通路21の一部を構成する連通ポート23が各々形成されている。
前記取り出しポート22は,その一端が前記一端部分に位置する一つの気筒A1における排気ポート8に連通し,他端が前記シリンダヘッド5のうち前記排気側長手側面5bに開口する構成である。
一方,前記連通ポート23は,その一端が前記排気ガス室12に連通し,他端が前記シリンダヘッド5のうち前記排気側長手側面5bに開口する構成であり,この連通ポート23の途中部分には,吸気系に還流する排気ガスを制御するための還流制御弁(EGRバルブ)24が設けられている。
前記シリンダヘッド5における排気側長手側面5bには,前記各気筒A1,A2,A3から排気ガスを合流するための排気マニホールド25が,その接合用フランジ部26をシリンダヘッド5側に螺合する複数本のボルト27にて締結することで着脱可能に接合されており,更に,この排気側長手側面5bの部分には,排気ガス還流通路21の一部を構成する還流パイプ28が,当該排気側長手側面5bに沿って気筒列の方向に延びるように配設されている。
この還流パイプ28の一端は,前記シリンダヘッド5に,前記取り出しポート22に連通するようにフランジ部29にて着脱可能に接合され,また,他端は,前記シリンダヘッド5に,前記連通ポート23に連通するようにフランジ部30にて着脱可能に接合されている。
前記還流パイプ28は,その全体が金属製であり,その途中のうち少なくとも適宜長さLの部分28aは,他の部分よりも低くするように構成されており,且つ,この適宜長さLの低い部分28aは,当該還流パイプ28,前記取り出し通路22及び連通ポート23によって構成される排気ガス還流通路21のうち最も低い部分に位置している。
これに加えて,前記還流パイプ28のうち前記適宜長さLの低い部分28aは,前記排気マニホールド25の下側に,これに沿って延びるように構成されている。
なお,前記還流パイプ28における一端のフランジ部29は,前記排気マニホールド25を接合するためのボルト27の一部により,排気マニホールド25における接合用フランジ部26と同時に締結するように構成されている。
そして,前記シリンダヘッド5における各気筒A1,A2,A3の部分の各々には,各気筒ごとに独立する構成にした個別排気通路31が,前記排気ガス室12から各気筒における燃焼室6の方向に延びてその吸気ポート7内に開口するように設けられている。
前記各個別排気通路31は,一直線状に延びる構成であることに加えて,前記シリンダボア3における軸線3aの方向から見た平面視において,前記シリンダボア3に対して接線状であり,前記シリンダヘッド5を鋳造又はダイキャストした後において,前記排気ガス室12内から挿入したドリル等の穿設加工工具による機械加工にて形成される。
また,前記各個別排気通路31における前記排気ガス室12内への開口部31aは,前記排気ガス室12内のうち最も低い部位に位置しており,前記排気ガス室12の内底面12aは,図3に示すように,前記各個別排気通路31における開口部31aに向かって船底型に傾斜する構成になっている。
この構成において,前記各気筒A1,A2,A3のうち一つの気筒A1が排気行程のとき,この一つの気筒A1よりその排気ポート8を通って排気マニホールド24に排出される排気ガスの一部は,取り出しポート22,還流パイプ28及び連通ポート23とで構成される排気ガス還流通路21を介して,前記排気ガス室12内に入り,この排気ガス室12内から,前記各気筒A1,A2,A3のうち吸気行程中の気筒に個別排気通路31を介して導入(還流)される。
この場合,前記排気ガス還流通路21を介して吸気系に還流される排気ガスは,当該排気ガス還流通路21のうち金属製の還流パイプ28の部分を通るときにおいて,大気等にて冷却される。
そして,前記排気ガス還流通路21のうち金属製還流パイプ28の部分は,内燃機関1の運転を停止すると直ちに冷めることにより,この金属製還流パイプ28のうち適宜長さLの低い部分28aの内部には,排気ガス中の水分が凝縮して,その凝縮水が溜まることになるが,この適宜長さLの低い部分28aは,内燃機関1を運転を再開すると,前記排気マニホールド24からの熱輻射を受けて直ちに加熱されるから,この低い部分内に溜まる凝縮水を,気化して速やかに消失することができる。
また,前記金属製還流パイプ28のうち適宜長さLの低い部分28aは,前記排気ガス還流通路21の全体のうち最も低い部位に位置していることにより,この部分に,前記排気ガス還流通路21の各所で発生する凝縮水を集めて,次に内燃機関1の運転を再開したときに気化して消失することができる。
本発明の実施の形態を示す一部切欠平面図である。 図1のII−II視拡大断面図である。 図1のIII −III 視断面図である。 図1のIV−IV視側面図である。
符号の説明
1 多気筒内燃機関
A1,A2,A3 気筒
2 クランク軸線
3 シリンダボア
4 シリンダブロック
5 シリンダヘッド
5a 吸気側長手側面
5b 排気側長手側面
6 燃焼室
7 吸気ポート
8 排気ポート
12 排気ガス室
14 スペーサ板
15 吸気マニホールド
21 排気ガス還流通路
22 取り出しポート
23 連通ポート
28 還流パイプ
31 個別排気通路

Claims (2)

  1. 内燃機関における排気系から吸気系への排気ガス還流通路の一部を,金属製の還流パイプに構成し,この金属製還流パイプを,内燃機関の外側に配設して成る排気ガス還流装置において,
    前記金属製還流パイプのうち少なくとも一部に低い部分が設けられ,この低い部分が,前記内燃機関における排気マニホールドの下側の部位に,当該排気マニホールドに沿って延びるように配設されていることを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。
  2. 前記請求項1の記載において,前記金属製還流パイプが,前記排気ガス還流通路のうち最も低い部位に位置していることを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。
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