JP2010150927A

JP2010150927A - 内燃機関の排気ガス再循環装置

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Publication number: JP2010150927A
Application number: JP2008326714A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Taira; 貴浩平
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-23
Also published as: US8161950B2; CN101761422B; CN101761422A; JP4923036B2; US20100154759A1

Abstract

【課題】内燃機関の排気ガス再循環装置において、内燃機関本体からの吸気の吹き返しが生じた場合でも、カーボンやオイル等の付着によりＥＧＲ導入路に詰まりが発生することを防止する。
【解決手段】排気ガス再循環装置１は、シリンダヘッド２と吸気マニホールド５１との間に介装され、エンジンへの吸気流が通過する吸気通路２０と、当該吸気通路にＥＧＲガスを導入するＥＧＲ導入路３２とを有するＥＧＲプレート４を備え、ＥＧＲ導入路は、吸気マニホールドに向けて吸気通路の上部に開口するとともに、その開口端４９に向けて断面積が増大する構成とした。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の排気ガスの一部を吸気側に再循環させる排気ガス再循環装置に関する。

内燃機関（例えば、自動車のエンジン）では、燃費向上や排気ガス中のＮＯｘ低減等の目的で排気ガスの一部（以下、ＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)ガスという。）を吸気側に再循環させる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という。）が搭載されたものが普及している。

この種のＥＧＲ装置においては、ＥＧＲガスを吸気通路に導入するための導入孔の詰まりを防止するための技術が開発されており、例えば、吸気マニホールドとシリンダヘッドの間に配置されたプレート部材によってＥＧＲガスおよびブローバイガスの分配路をそれぞれ構成するとともに、ブローバイガスの分配路出口（ブローバイガス導入口）をＥＧＲガスの分配路出口（ＥＧＲガス導入口）よりも吸気流の下流側に開口させたものが知られている（特許文献１参照）。これによると、エンジンにおける吸気通路周辺の構造を簡素化しつつ、ブローバイガスに混入したオイル成分の炭化等によるＥＧＲガスの分配路出口の詰まりを防止することが可能となる。

特開２００８−７５５２２号公報

ところで、例えば、４ストロークエンジンにおいて、吸気行程の開始時に吸気バルブと排気バルブとがともに開状態にある場合（バルブオーバーラップ時）や、圧縮行程の開始時に吸気バルブが完全に閉状態となってない場合には、シリンダヘッド側から吸気マニホールド側に吸気の吹き返し（吸気の一部の逆流）が生じ得る。しかしながら、上記特許文献１に記載された従来技術では、ＥＧＲガスの分配路出口が吸気の主流付近に形成されているため、そのような吸気の吹き返しが生じると、ＥＧＲガスの分配路出口にＥＧＲガス中のカーボンやブローバイガス中のオイル等が付着し、ＥＧＲガスの分配路出口に詰まりが生じるという課題があった。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、内燃機関本体からの吸気の吹き返しが生じた場合でも、カーボンやオイル等の付着によりＥＧＲ導入路に詰まりが発生することを防止する内燃機関の排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、内燃機関の排ガス再循環に供される排気ガス再循環装置（１）であって、内燃機関本体（２）と吸気管（５１）との間に介装され、前記吸気管から前記内燃機関本体への吸気流が通過する吸気通路（２０）と、当該吸気通路に排気ガスを導入するＥＧＲ導入路（３２）とを有するＥＧＲ導入部材（４）を備え、前記ＥＧＲ導入路は、前記吸気管に向けて前記吸気通路の上部に開口するとともに、その開口端（４９）に向けて断面積が増大する構成とする。

また、第２の発明は、前記内燃機関は、複数の気筒を列状に配置してなる多気筒内燃機関であり、前記ＥＧＲ導入部材は、各気筒に対応して前記吸気通路（２０ａ〜２０ｄ）が複数設けられるとともに、当該吸気通路に対応して前記ＥＧＲ導入路（３２ａ〜３２ｄ）が複数設けられ、当該各ＥＧＲ導入路が接続されるＥＧＲチャンバ（３１）を有する構成とすることができる。

また、第３の発明は、前記ＥＧＲ導入路は、前記ＥＧＲチャンバにおける前記吸気管側の端面近傍に形成される構成とすることができる。

また、第４の発明は、前記ＥＧＲ導入路は、その軸方向に沿って前記開口端から延長した仮想通路が前記吸気通路の前記吸気管側の開口（５３）内を通過する構成とすることができる。

また、第５の発明は、前記ＥＧＲ導入部材は、前記吸気通路にブローバイガスを導入するブローバイガス導入路（３５）を更に有し、前記ブローバイガス導入路は、前記ＥＧＲ導入部材の前記内燃機関本体側の端面に形成された構成とすることができる。

上記第１の発明によれば、吸気通路の上部に開口するＥＧＲ導入路を、吸気管（即ち、吸気流の上流側）に向けるとともに、開口端に向けて断面積が増大する構成としたため、内燃機関本体からの吸気の吹き返しが生じた場合でも、カーボンやオイル等の付着によりＥＧＲ導入路に詰まりが発生することを防止することが可能となる。また、第２の発明によれば、複数のＥＧＲ導入路が接続されるＥＧＲチャンバを設けることで、排気ガスを吸気通路に対して均等に分配することができるため、ＥＧＲ導入路の詰まりの発生をより効果的に防止することが可能となる。また、第３の発明によれば、ＥＧＲ導入路の開口が内燃機関本体からより離間した位置に配置されるため、ＥＧＲ導入路の詰まりの発生をより効果的に防止することが可能となる。また、第４の発明によれば、吸気通路の開口を介してＥＧＲ導入路を容易に加工することができるため、製作コストを低減することが可能となる。また、第５の発明によれば、簡易な構成により、ブローバイガス導入路の開口をＥＧＲ導入路の開口から離間した位置に配置することができ、ブローバイガス中のオイル等の付着によるＥＧＲ導入路の詰まりの発生をより効果的に防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明にあたり、方向を示す用語「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」等については、特に断り書きのない限り図１に示す矢印の方向に従うものとする。また、エンジンの各気筒（ここでは、４気筒）に対応して配置された部材、即ち、吸気ポート等については、それぞれ数字の符号に添字（ａ〜ｄ）を付して、例えば、吸気ポート１０ａ〜１０ｄ（ただし、総称する場合には、吸気ポート１０）と記す。

図１は本発明の実施形態に係るＥＧＲ装置の分解斜視図であり、図２〜図４はそれぞれ図１のＥＧＲ装置に用いられるＥＧＲプレートの正面図、背面図および図３中のIV−IV断面図であり、図５および図６はそれぞれ図１のＥＧＲ装置に用いられるガスケットの正面図および背面図である。

ＥＧＲ装置１は、自動車用の直列４気筒４ストロークエンジン（内燃機関）に搭載され、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に再循環させる装置であり、シリンダブロック（図示せず）の上部に結合されるシリンダヘッド２に設けられた吸気接続部３と、この吸気接続部３と吸気マニホールド５１（図７参照）との間に介装されるＥＧＲプレート４およびガスケット５と、エンジンの運転状態に応じてＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁６とを主として備える。

シリンダヘッド２の吸気接続部３には、エンジンの各気筒に対応する４つの吸気ポート１０ａ〜１０ｄが左右方向に所定間隔をおいて配置されている。また、吸気接続部３には、シリンダヘッドからＥＧＲ弁６に向けてＥＧＲガスを排出するＥＧＲ排出孔１１と、ＥＧＲ弁６で調量されたＥＧＲガスが流入するＥＧＲ流入孔１２と、このＥＧＲ流入孔１２に連通されるとともに、吸気ポート１０の上方において左右方向に略直線状に延在するＥＧＲ流入溝１３とが設けられている。吸気ポート１０は、略円形の開口を有し、この開口の左右一方側にはブローバイガスを吸気に導入するためのブローバイ導入溝１４ａ〜１４ｄが延設されている。また、吸気接続部３の周縁部には、ＥＧＲプレート４およびガスケット５をボルト締結するための複数のボルト孔１５と、ＥＧＲ弁６をボルト締結するための複数のボルト孔１６とが設けられている。

ＥＧＲプレート４は、金属製のプレート状部材であり、図２にも示すように、吸気マニホールドからシリンダヘッド２への吸気流が通過する吸気通路２０ａ〜２０ｄが、吸気接続部３の各吸気ポート１０ａ〜１０ｄに対応して配置されている。また、ＥＧＲプレート４の周縁部には、吸気接続部３のＥＧＲ排出孔１１およびＥＧＲ流入孔１２にそれぞれ対応して配置された貫通孔２１，２２と、吸気接続部３のボルト孔１５，１６にそれぞれ対応して配置された貫通孔２３，２４とが設けられている。また、ＥＧＲプレート４の前面側の中央下部付近には、ブローバイガス供給用の配管（図示せず）が接続されるブローバイ流入パイプ２５が突設されている。

図３に示すように、ＥＧＲプレート４の後面側には、略方形の開口を有する２つのＥＧＲスロット３０Ｌ，３０Ｒが、正面視において吸気接続部３のＥＧＲ流入溝１３に重なる位置に設けられている。両ＥＧＲスロット３０Ｌ，３０Ｒは、図４にも示すように、ＥＧＲプレート４内に設けられたＥＧＲチャンバ３１の入口を構成する。ＥＧＲチャンバ３１は、吸気通路２０ａの上方から吸気通路２０ｄの上方にわたって延在する略直方体状の内部空間として形成され、その底部前端に開口する４つのＥＧＲ導入路３２ａ〜３２ｄによって各吸気通路２０と連通されている。

また、図３に示すように、ＥＧＲプレート４の後面側には、ブローバイ流入パイプ２５と連通されるブローバイ分配溝３５が設けられている。ブローバイ分配溝３５は、ブローバイ流入パイプ２５が開口するとともに、中央の２つの吸気通路２０ｂ，２０ｃの下方において左右方向に延在する上流部３６と、この上流部３６に接続される吸気通路２０ａ，２０ｂの間および吸気通路２０ｃ，２０ｄの間において左右方向に延在する２つの下流部３７，３８とを有する。ＥＧＲ装置１の正面視において、下流部３７は吸気接続部３のブローバイ導入溝１４ａ，１４ｂと重なる位置に配置され、また、下流部３８はブローバイ導入溝１４ｃ，１４ｄと重なる位置に配置される。

ガスケット５は、金属製の比較的薄いプレート状部材であり、図１に示すように、吸気接続部３とＥＧＲプレート４との間に介装される。図５にも示すように、ガスケット５では、吸気流が通過する吸気用開口４０ａ〜４０ｄが、吸気接続部３の各吸気ポート１０ａ〜１０ｄおよびＥＧＲプレート４の吸気通路２０ａ〜２０ｄに対応して配置されている。また、ガスケット５の周縁部には、吸気接続部３のＥＧＲ排出孔１１およびＥＧＲ流入孔１２にそれぞれ対応して配置された貫通孔４１，４２と、吸気接続部３のボルト孔１５，１６にそれぞれ対応して配置された貫通孔４３，４４とが設けられている。更に、ガスケット５では、ＥＧＲガスの分配に供されるＥＧＲ分配孔４５Ｌ，４５Ｒが、正面視においてＥＧＲプレート４のＥＧＲスロット３０Ｌ，３０Ｒ（図５中に二点鎖線で示す）とそれぞれ重なる位置、ならびに背面視において吸気接続部３のＥＧＲ流入溝１３（図６中に二点鎖線で示す）と重なる位置に設けられている。ＥＧＲ分配孔４５Ｌの開口面積は、ＥＧＲ分配孔４５Ｒに比べて大きく設定されており、これにより、ＥＧＲチャンバ３１へのＥＧＲガスの十分な流入量を得るとともに、各気筒へのＥＧＲガスの流入量が均一化される。

また、図６に示すように、ガスケット５では、ブローバイガスの導入に供されるブローバイ導入孔５０ａ〜５０ｄが、吸気接続部３のブローバイ導入溝１４ａ〜１４ｄ（図６中に二点鎖線で示す）と重なる位置にそれぞれ設けられている。ブローバイ導入孔５０の開口面積は、吸気接続部３のブローバイ導入溝１４よりも小さく設定されており、これにより、吸気ポート１０に対するブローバイガスの導入量が調整される。ブローバイ導入孔５０ａ，５０ｂおよびブローバイ導入孔５０ｃ，５０ｄの位置は、それぞれ正面視においてＥＧＲプレート４のブローバイ分配溝３５（図５中に二点鎖線で示す）の下流部３７，３８の左右端部に重なる。

図７は図１のＥＧＲ装置の模式的な断面図であり、図８は図７のＥＧＲ導入路の構造を示す模式的な拡大図である。

図７に示すように、ＥＧＲ導入路３２は、ＥＧＲチャンバ３１下面における吸気マニホールド５１側の端面近傍に形成され、吸気通路２０の上部に開口する。吸気マニホールド５１は、吸気通路２０に連なる管路５２を有している。また、ＥＧＲ導入路３２は、その通路軸Ｘが吸気マニホールド５１側（即ち、吸気流の上流側）に向けられるとともに、通路軸Ｘの方向に沿って開口端４９から延長した仮想通路３２Ｖが、吸気通路２０の吸気マニホールド５１側の開口５３内を通過するように形成される。また、図８に示すように、ＥＧＲ導入路は、その開口端４９に向けて断面積が増大するように、上流側に位置する断面積の小さい縮径部５５と、下流側に位置するより断面積の大きい拡径部５６とを有している。

なお、上記ＥＧＲ導入路３２の断面積を増大させる構成は、図８に示すものに限らず、例えば、図９に示すように、ＥＧＲ導入路３２の断面が、下流側（即ち、ＥＧＲチャンバ３１側）から開口端４９に向けて徐々に拡大するテーパ状をなすようにしてもよい。

図１０および図１１はそれぞれ図１のＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスおよびブローバイガスの流れを説明する模式図である。ここでは、説明の便宜上、図１と同様の分解斜視図にＥＧＲガスまたはブローバイガスの流れ経路を矢印で示すものとする。

図１０に示すように、シリンダヘッド２における吸気接続部３のＥＧＲ排出孔１１から排出されたＥＧＲガスは、ＥＧＲ弁６により流量を調整された後、ＥＧＲ流入孔１２から再び吸気接続部３に流入する。このとき、ＥＧＲ弁６の開度は、エンジンの運転状態に応じて制御される。その後、ＥＧＲガスは、吸気接続部３のＥＧＲ流入溝１３に流入し、更に、ガスケット５のＥＧＲ分配孔４５Ｌ，４５ＲおよびＥＧＲプレート４のＥＧＲスロット３０Ｌ，３０Ｒ（図３参照）を通ってＥＧＲチャンバ３１に流入する。ＥＧＲチャンバ３１内のＥＧＲガスは、ＥＧＲ導入路３２（図５参照）によって各吸気通路２０内に導入される。

この場合、図７，図８に示したように、ＥＧＲ導入路３２を、吸気通路２０の上部に開口させたため、エンジン（シリンダヘッド２）からの吸気の吹き返しが生じた場合でも、ブローバイガス中に含まれる比重の高いオイル等の大半は吸気通路２０の下部を流れ、これにより、オイル等がＥＧＲ導入路３２付近に付着することを抑制できる。また、ＥＧＲ導入路３２を、その通路軸Ｘが吸気マニホールド５１側に向けた構成としたため、エンジンからの吸気の吹き返しが生じた場合でも、ＥＧＲガス中のカーボンやブローバイガス中のオイル等がＥＧＲ導入路３２内に流れ込むことを抑制できる。また、ＥＧＲ導入路を、その開口端４９に向けて断面積が増大する構成としたため、仮にカーボンやオイル等がＥＧＲ導入路３２の開口端４９周辺に付着した場合でも、必要な流路面積を確保することが容易となる。従って、ＥＧＲ導入路に詰まりが発生することを防止することが可能となる。なお、ＥＧＲ導入路３２の下流側に縮径部（絞り部）５５を設けた（即ち、ＥＧＲ導入路３２全体を拡径した構成ではない）ため、ＥＧＲガスの流量を適切に調整することができるという利点もある。

また、複数のＥＧＲ導入路３２が接続されるＥＧＲチャンバ３１を設けたため、ＥＧＲガスを吸気通路２０に対して均等に分配することが可能となり、ＥＧＲ導入路３２の詰まりの発生をより効果的に防止することができる。

また、ＥＧＲ導入路３２を、吸気通路２０における吸気マニホールド５１側に開口させたため、ＥＧＲ導入路３２の開口をエンジン（シリンダヘッド２）から離間させて、ＥＧＲ導入路３２の詰まりの発生をより効果的に防止することができる。

また、ＥＧＲ導入路３２は、その通路軸Ｘの方向に沿って開口端４９から延長した仮想通路３２Ｖが、吸気通路２０の吸気マニホールド５１の開口５３内を通過するように構成したため、吸気通路２０の開口５３を介してＥＧＲ導入路３２を容易に加工することが可能となり、製作コストを低減することができる。この場合、例えば、アルミダイカストによりＥＧＲプレート４を鋳造した後、ドリルを用いて吸気マニホールド５１の開口５３からＥＧＲ導入路３２を穿設することができる。

図１１に示すように、ブローバイ流入パイプ２５から流入したブローバイガスは、ＥＧＲプレート４のブローバイ分配溝３５（図３参照）の上流部３６に流入する。その後、ブローバイガスは、ブローバイ分配溝３５の下流部３７，３８からガスケット５のブローバイ導入孔５０ａ〜５０ｄを通って吸気接続部３のブローバイ導入溝１４ａ〜１４ｄに流入し、各吸気通路２０に導入される。

この場合、ＥＧＲプレート４において、ブローバイガスを吸気通路２０に導入するためのブローバイ分配溝３５をエンジン側端面（背面）に形成したため、ＥＧＲガスを導入するＥＧＲ導入路３２とブローバイガスを導入するブローバイ導入溝１４とを簡易な構成により離間させることができ、ブローバイガス中のオイル等の付着によるＥＧＲ導入路３２の詰まりの発生をより効果的に防止することが可能となる。

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る排気ガス再循環装置は、自動車用の直列４気筒４ストロークエンジンに限らず、排気ガスの一部を吸気側に再循環させる任意の内燃機関に適用することが可能である。

実施形態に係るＥＧＲ装置の分解斜視図実施形態に係るＥＧＲプレートの正面図実施形態に係るＥＧＲプレートの背面図図３中のIV−IV断面図実施形態に係るガスケットの正面図実施形態に係るガスケットの背面図実施形態に係るＥＧＲ装置の断面図図７のＥＧＲ導入路の構造を示す拡大図図８のＥＧＲ導入路の変形例を示す図図１のＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスの流れの説明図図１のＥＧＲ装置におけるブローバイガスの流れの説明図

符号の説明

１ＥＧＲ装置
２シリンダヘッド
３吸気接続部
４ＥＧＲプレート
５ガスケット
６ＥＧＲ弁
１０吸気ポート
１１ＥＧＲ排出孔
１２ＥＧＲ流入孔
１３ＥＧＲ流入溝
１４ブローバイ導入溝
２０吸気通路
２５ブローバイ流入パイプ
３０ＥＧＲスロット
３１ＥＧＲチャンバ
３２ＥＧＲ導入路
３５ブローバイ分配溝
４０吸気用開口
４２Ｌ，４２Ｒブローバイ分配孔
４５ＥＧＲ分配孔
４９開口端（ＥＧＲ導入路）
５０ブローバイ導入孔
５１吸気マニホールド
５３開口（吸気通路）
５５縮径部
５６拡径部

Claims

内燃機関の排ガス再循環に供される排気ガス再循環装置であって、
内燃機関本体と吸気管との間に介装され、前記吸気管から前記内燃機関本体への吸気流が通過する吸気通路と、当該吸気通路に排気ガスを導入するＥＧＲ導入路とを有するＥＧＲ導入部材を備え、
前記ＥＧＲ導入路は、前記吸気管に向けて前記吸気通路の上部に開口するとともに、その開口端に向けて断面積が増大することを特徴とする排気ガス再循環装置。
前記内燃機関は、複数の気筒を列状に配置してなる多気筒内燃機関であり、
前記ＥＧＲ導入部材は、各気筒に対応して前記吸気通路が複数設けられるとともに、当該吸気通路に対応して前記ＥＧＲ導入路が複数設けられ、当該各ＥＧＲ導入路が接続されるＥＧＲチャンバを有することを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス再循環装置。
前記ＥＧＲ導入路は、前記ＥＧＲチャンバにおける前記吸気管側の端面近傍に形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の排気ガス再循環装置。
前記ＥＧＲ導入路は、その軸方向に沿って前記開口端から延長した仮想通路が前記吸気通路の前記吸気管側の開口内を通過することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の排気ガス再循環装置。
前記ＥＧＲ導入部材は、前記吸気通路にブローバイガスを導入するブローバイガス導入路を更に有し、
前記ブローバイガス導入路は、前記ＥＧＲ導入部材の前記内燃機関本体側の端面に形成されたことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の排気ガス再循環装置。