JP2009215972A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成にてシリンダヘッドの排気ポートから低温の排気ガスを有効に取り出して吸気に還流する。
【解決手段】排気通路４の排気ガス５の一部を取り出し、ＥＧＲ配管６を介してエンジン１の吸気７０に戻すようにしている内燃機関の排気還流装置であって、水冷ジャケット８を備えたシリンダヘッド２に設けられる排気ポート３の出口部３０に、排気ポート３内に仕切板１１を挿入して排気ポート３の内壁３ａに沿って環状空間１２を区画する仕切部材１３を設け、排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する排気ガス５０ａを前記環状空間１２から取出口１６により取り出してＥＧＲ配管６に導くようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼル機関等に適用され、エンジン（内燃機関）の排気通路から排気ガスの一部を抽出して給気通路に還流するＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）を備えた内燃機関の排気還流装置に関する。
ディーゼル機関において、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減する有効な手段として、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）がある。このＥＧＲ装置は、その一例を図３に示すように、エンジン１のシリンダヘッド２に形成される排気ポート３から排気通路４に排出される排気ガス５の一部をＥＧＲガス５０として抽出し、ＥＧＲ配管６を通して給気通路７の吸気７０に還流する構成となっている。図３中、８はシリンダヘッド２に形成される水冷ジャケット、９はＥＧＲ配管６に備えたＥＧＲ弁、１０は排気通路４の下流側に備えて排気ガス５中の粒子状物質を酸化除去するためのパティキュレートフィルタである。
かかるディーゼル機関において、図３のようにＥＧＲガス５０を円滑に再循環させてＥＧＲ装置の機能を発揮させるためには、ＥＧＲ配管６の圧力損失を増加させることなくより多くのＥＧＲガス５０を吸気７０に還流させる必要があるが、このためにはＥＧＲガス５０の温度を低くすることが好ましい。又、ＥＧＲガス５０の温度を低く抑えると、ＥＧＲ装置作動時における吸気７０の温度を低く保持することができるため、窒素酸化物の排出量抑制効果を高めることができる。
ＥＧＲガスの温度を低下させる手段としては、たとえば特許文献１に示すものがある。特許文献１では、シリンダヘッド内に、排気ガスの一部をＥＧＲガス専用として導く長い長さのＥＧＲガス通路を形成し、これによってＥＧＲガス通路を流動するＥＧＲガスがシリンダヘッドと熱交換されて冷却されるようになっている。
特開２００２−２８５９１５号公報
しかし、特許文献１に示される方式では、ＥＧＲガスを通すＥＧＲガス通路をシリンダヘッド内に長い長さで形成するようにしているため、シリンダヘッドを全く新しい構造のものに変更する必要があり、更に、長い長さのＥＧＲガス通路を設けるためにシリンダヘッドの構造が複雑且つ大型になるという問題がある。
また、シリンダヘッド内に形成したＥＧＲガス通路内を流動するＥＧＲガスは、ＥＧＲガス通路の内壁に沿って流れる膜状のガス部分は壁面からの冷却を受けて温度が低下されるが、ＥＧＲガス通路の中心を流動するガス部分は壁面からの冷却を受け難くしかもＥＧＲガス通路の中心を流れるガス部分は流速が大きいため、結果として吸気に還流されるＥＧＲガス全体の温度は余り低くならないという問題がある。
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、簡単な構成にてシリンダヘッドの排気ポートから低温の排気ガスを有効に取り出して吸気に還流できるようにした内燃機関の排気還流装置を提供しようとするものである。
本発明は、排気通路の排気ガスの一部を取り出し、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気に戻すようにしている内燃機関の排気還流装置であって、水冷ジャケットを備えたシリンダヘッドに設けられる排気ポートの出口部に、排気ポート内に仕切板を挿入して排気ポートの内壁に沿って環状空間を区画する仕切部材を設け、排気ポートの内壁に沿って流動する排気ガスを前記環状空間から取出口により取り出してＥＧＲ配管に導くようにしたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置、に係るものである。
上記内燃機関の排気還流装置において、前記取出口は仕切部材に備えられていてもよい。
又、上記内燃機関の排気還流装置において、前記取出口はシリンダヘッドに備えられていてもよい。
本発明の内燃機関の排気還流装置によれば、シリンダヘッドの排気ポートの出口部に仕切板を挿入して排気ポートの内壁に沿って流動する低温の排気ガスを環状空間に集め、取出口により取り出してＥＧＲ配管に導くようにしたので、簡単な構成にて排気ポートから低温の排気ガスを有効に取り出すことができ、よってより多くの排気ガスを吸気に還流することができると共に、吸気の温度が低く抑えられることにより内燃機関のＮＯｘ低減効果を高められるという優れた効果を奏し得る。
又、排気ポートの内壁に沿って流動する低温の排気ガスが仕切板により環状通路に分離されるので、排気ポートの中心を流動する高温の排気ガスは下流のパティキュレートフィルタに導かれて粒子状物質の除去が行われるが、パティキュレートフィルタは作動温度が高いため、前記したように高温の排気ガスがパティキュレートフィルタに導かれることによって粒子状物質の除去効果が高められる効果がある。
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図３と同一の構成を有するエンジン１において、水冷ジャケット８で冷却されるシリンダヘッド２に備えられる排気ポート３の出口部３０に、排気ポート３内に向けて仕切板１１を挿入して排気ポート３の内壁に沿う環状空間１２を区画するようにした仕切部材１３を嵌合部１４を介して配置し、仕切部材１３のフランジ１５により前記シリンダヘッド２の排気ポート３の出口部３０の外側に対してボルト等により固定している。この仕切部材１３は、図１に示すように排気通路４と一体に形成されていてもよく、或いは排気通路４と別体に形成されて排気通路４に接続されるようになっていてもよい。
前記仕切部材１３には、前記環状空間１２から延長された所要深さの延長空間１２'が形成してあり、更に、該延長空間１２'の下流側（図１の右側の最深部）にはＥＧＲ配管６に接続される取出口１６を設けている。従って、前記排気ポート３の内壁３ａに沿い流動して冷却された低温の排気ガス５０ａは仕切板１１により分離されて前記環状空間１２に集められた後、延長空間１２'の取出口１６から取り出されてＥＧＲ配管６に導かれて吸気７０（図３）に還流されるようになっている。
又、排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する低温の排気ガス５０ａが仕切板１１により環状空間１２に集められて取り出されることにより、排気ポート３の中心を流動する高温の排気ガス５０ｂのみが下流のパティキュレートフィルタ１０（図３）に導かれるようになっている。
次に、上記図１の形態の作動を説明する。
シリンダヘッド２に形成される排気ポート３の出口部３０に、排気ポート３内に仕切板１１を挿入して排気ポート３の内壁３ａに沿う環状空間１２を形成する仕切部材１３を備え、排気ポート３内を流動する排気ガス５のうち、排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する低温の排気ガス５０ａを仕切板１１により環状空間１２に集め、集めた低温の排気ガス５０ａを取出口１６からＥＧＲ配管６に導くようにしたので、シリンダヘッド２の構造には何らの変更も加えることなしに、排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する冷却された低温の排気ガス５０ａを有効に取り出して、ＥＧＲ配管６により吸気７０に還流することができる。
このように、シリンダヘッド２の水冷ジャケット８により冷却された排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する温度が低い排気ガス５０ａをＥＧＲガス５０として効果的に取り出すことができ、よって、より多くの排気ガス５０ａを吸気７０に還流することができると共に、吸気７０の温度を低く抑えることができるため、内燃機関のＮＯｘ低減効果を高めることができる。
又、排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する低温の排気ガス５０ａが仕切板１１により仕切られて取り出されるため、残りの排気ポート３の中心を流動する高温の排気ガス５０ｂのみが下流のパティキュレートフィルタ１０に導かれて粒子状物質の除去が行われるが、この時、パティキュレートフィルタ１０は作動温度が高いため、前記したように排気ポート３の中心を流動する高温の排気ガス５０ｂがパティキュレートフィルタ１０に導かれることにより粒子状物質の除去効果が向上されるようになる。
図２は本発明を実施する形態の他の例を示すもので、図２では排気ポート３の出口部３０に、排気ポート３内に向けて仕切板１１を挿入して排気ポート３の内壁３ａに沿って環状空間１２を区画するようにした仕切部材１７を、図１の仕切部材１３と同様に嵌合部１４を介して配置している。ここで、仕切部材１７は、図１のような延長空間１２'は備えていない。そして、前記環状空間１２の下流側位置（図２の右側の最深部）に対応するシリンダヘッド２の位置には、ＥＧＲ配管６に接続するようにした取出口１８を設けており、前記排気ポート３の内壁３ａに沿って流動する低温の排気ガス５０ａを前記環状空間１２から取出口１８により取り出して前記ＥＧＲ配管６へ導くようにしている。
上記図２の形態においては、シリンダヘッド２に取出口１８を形成するため、シリンダヘッド２に対する僅かな加工が必要となるが、図１の形態と同様に、排気ポート３の内壁３ａに沿う冷却された低温の排気ガス５０ａをＥＧＲガス５０として吸気７０に還流することができると共に、下流のパティキュレートフィルタ１０に高温の排気ガス５０ｂを供給することができる。
なお、本発明の内燃機関の排気還流装置は、上記形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明を実施する形態の一例としての内燃機関の排気還流装置の部分断面図である。 本発明を実施する形態の他の例としての内燃機関の排気還流装置の部分断面図である。 従来の内燃機関の排気還流装置の一例を示す断面図である。
符号の説明
１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ 排気ポート
３ａ 内壁
４ 排気通路
５ 排気ガス
６ ＥＧＲ配管
８ 水冷ジャケット
１１ 仕切板
１２ 環状空間
１３ 仕切部材
１６ 取出口
１７ 仕切部材
１８ 取出口
３０ 出口部
５０ ＥＧＲガス
５０ａ 低温の排気ガス
７０ 吸気

Claims (3)

  1. 排気通路の排気ガスの一部を取り出し、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気に戻すようにしている内燃機関の排気還流装置であって、水冷ジャケットを備えたシリンダヘッドに設けられる排気ポートの出口部に、排気ポート内に仕切板を挿入して排気ポートの内壁に沿って環状空間を区画する仕切部材を設け、排気ポートの内壁に沿って流動する排気ガスを前記環状空間から取出口により取り出してＥＧＲ配管に導くようにしたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
  2. 前記取出口が仕切部材に備えられている請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
  3. 前記取出口がシリンダヘッドに備えられている請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
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