JP2013133724A - 車両用エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用エンジンの排気ガス還流装置において、部品点数の増加による重量増加及びコストアップを招くことなく、排気ガス還流管内を流れる排気ガスの過度な温度上昇を抑制して、燃費を向上。
【解決手段】車両用エンジン６の排気ガス還流装置２１において、触媒コンバータ１７の車両幅方向側部に排気ガスの一部を排気ガス還流管２２へと排出する触媒コンバータ側排出部を形成する一方、触媒コンバータ１７に対して触媒コンバータ側排出部の反対側に形成される空間内にＥＧＲクーラ２３を配置し、排気ガス還流管２２のうち触媒コンバータ側排出部とＥＧＲクーラ２３のクーラ入口部とを連絡する上流側排気ガス還流管３０を、触媒コンバータ側排出部から触媒コンバータ１７の車両前側に延出したのち、ＥＧＲクーラ２３のクーラ入口部へ向かって触媒コンバータ１７の車両前側を車両幅方向に横切るように配置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用エンジンの排気ガス還流装置に係り、特に、エンジンから排出された排気ガスの一部を燃焼室に戻すことで燃費を向上させる車両用エンジンの排気ガス還流装置に関する。

一般的に、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃費の向上や有害排気ガス成分の低減を図るべく、エンジンから排気マニホルドを介して触媒コンバータヘと排出された排気ガスの一部を吸気マニホルド側に再循環させる排気ガス還流装置を広く採用している。
排気ガス還流装置内を通過する排気ガス（ＥＧＲガス）は、高温のままで吸気マニホルド側に還流させると、燃料温度が上昇してＮＯｘの排出量が増加することになるため、低温の排気ガスを還流させるのが望ましい。吸気マニホルド側に還流させる排気ガスを冷却する構造には、排気ガス還流管の途中にＥＧＲクーラを配置した構造などがある。

従来の排気ガス還流装置では、エンジンの車両前側に排気マニホルドを介して触媒コンバータや排気管を取り付ける一方、その車両後側に吸気マニホルドを取り付けて、触媒コンバータ（または、排気管）と吸気マニホルド側とを排気ガス還流管で連絡した構造が開示されている。（特許文献１：特開２０１１−３８４６７号公報）
しかし、特許文献１の構造では、排気ガス還流管の上流側が触媒コンバータ（または排気管）および排気マニホルドの後方側に位置するため、車両の走行時に、車両前方からエンジンに向けて導入される冷却風が触媒コンバータ（または、排気管）や排気マニホルドに当たり、触媒コンバータ（または、排気管）や排気マニホルドから発生する熱気が冷却風の流れに伴って排気ガス還流管へと流れ込むことになる。
そのため、特許文献１の構造では、触媒コンバータ（または、排気管）や排気マニホルドの熱気で排気ガス還流管内を流れる排気ガスが加熱され、排気ガス還流管の途中にＥＧＲクーラを配置したとしても、加熱された状態の排気ガスがＥＧＲクーラヘと導入され、ＥＧＲクーラを通過した後の排気ガスの温度が充分に下がり難くなり、エンジンの燃費の低下を招く虞があった。

このようなエンジンの熱問題に対して、従来のエンジンの遮熱構造では、エンジンのシリンダヘッドに排気マニホルドを取り付け、排気マニホルドと加熱したくない部品（本文献では「シリンダヘッドとヘッドカバーとの間に介装するラバーガスケット」）との間に遮熱板（２１）を設け、排気マニホルドの熱気が加熱したくない部品に伝達されるのを防止した構造が開示されている。（特許文献２：特開２００９−１５０９５２号公報）
そこで、前記特許文献２の遮熱板を前記特許文献１の触媒コンバータ（または、排気マニホルド）と加熱したくない部品である排気ガス還流管との間に配置し、触媒コンバータや排気マニホルドからの熱気が排気ガス還流管に触れないようにする構造が考えられる。
さらに、従来の排気ガス還流装置では、排気浄化装置（８）が配置される空間とクーラ通路（１４）およびＥＧＲクーラ（１３）が配置される空間との間に、夫々の空間を区画する区画部材を設け、排気浄化装置（８）の熱気がクーラ通路（１４）およびＥＧＲクーラ（１３）ヘと伝わらないようにして、排気ガス還流管を流れる排気ガスが加熱されないようにした構造が開示されている。（特許文献３：特開２０１１−７０７８号公報）

特開２０１１−３８４６７号公報 特開２００９−１５０９５２号公報 特開２０１１−７０７８号公報

しかし、前記特許文献２を特許文献１に適用した構造や、前記特許文献３に記載の構造では、大型の遮熱板（または、区画部材）を設ける必要があり、部品点数が増加して、コストアップとなる。そして、大型の遮熱板を設けることで、車両総重量の増加の要因となって、エンジンの燃費低下に繋がる。
また、吸気マニホルド側に還流させる排気ガスを冷却する構造には、排気ガス還流管の途中に配置したＥＧＲクーラの大型化があるが、ＥＧＲクーラの大型化により重量増加及びコストアップを招き、又、ＥＧＲクーラ内部の冷却水容量増加によりエンジンの暖機時間が長くなり燃費向上効果が低減する。さらに、特許文献３においては、囲繞部材（区画部材）の追加による重量増加及びコストアップとなる。このため、車両の重量軽減、コストダウン及び低燃費化が要求されるなか、低燃費化の背反として、重量増加及びコストアップが発生すると言う課題がある。

この発明は、車両用エンジンの排気ガス還流装置において、エンジンルーム内の排気ガス還流装置系部品を効率的に配役することによって、部品点数の増加による重量増加及びコストアップを招くことなく、排気ガス還流管内を流れる排気ガスの過度な温度上昇を抑制して、燃費を向上させることを目的とする。

この発明は、車両のエンジンルームの前部にラジエータを配置し、前記ラジエータの後面に冷却ファンを収納するファンシュラウドを備え、前記ファンシュラウドの車両後方にクランク軸を車両幅方向に向けたエンジンを搭載し、前記エンジンの車両前側に排気マニホルドを介して触媒コンバータを取り付ける一方、前記エンジンの車両後側に吸気マニホルドを取り付け、前記触媒コンバータと前記吸気マニホルドとの間を排気ガス還流管で連絡し、前記排気ガス還流管の途中に排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを配置し、前記エンジンから前記排気マニホルドを経由して前記触媒コンバータヘと排出された排気ガスの一部を前記排気ガス還流管へと導入し、前記ＥＧＲクーラを通過させて前記吸気マニホルドへと還流する車両用エンジンの排気ガス還流装置において、前記触媒コンバータの車両幅方向側部に排気ガスの一部を前記排気ガス還流管へと排出する触媒コンバータ側排出部を形成する一方、前記触媒コンバータに対して前記触媒コンバータ側排出部の反対側に形成される空間内に前記ＥＧＲクーラを配置し、前記排気ガス還流管のうち前記触媒コンバータ側排出部と前記ＥＧＲクーラのクーラ入口部とを連絡する上流側排気ガス還流管を、前記触媒コンバータ側排出部から前記触媒コンバータの車両前側に延出したのち、前記ＥＧＲクーラのクーラ入口部へ向かって前記触媒コンバータの車両前側を車両幅方向に横切るように配置したことを特徴とする。

この発明は、触媒コンバータとＥＧＲクーラとを連絡する上流側排気ガス還流管を、ＥＧＲクーラへ向かって触媒コンバータの車両前側を車両幅方向に横切るように配置した構造によって、車両走行時に、ファンシュラウドによって車両後方へと導かれる冷却風を、排気マニホルドや触媒コンバータに当たる前に、上流側排気ガス還流管に吹きかけることができる。そして、触媒コンバータから上流側排気ガス還流管に流れ込む排気ガスの一部は、上流側排気ガス還流管を流れる途中で冷却風によって冷却されたのち、ＥＧＲクーラヘと導入される。
これによって、この発明は、排気ガス還流管内を流れる排気ガスの温度を、上流側排気ガス還流管とＥＧＲクーラとで低下させることができ、冷却された排気ガスをエンジンヘと確実に流し込むことができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
さらに、この発明は、上流側排気ガス還流管を触媒コンバータの車両上方でなく車両前側に配置した構造によって、車両停止時に、触媒コンバータから車両上方に立ち昇る熱気に直接晒されることがなくなる。これによって、触媒コンバータから立ち昇る熱気で上流側排気ガス還流管が過度に加熱されることがなく、エンジンの再始動時に、上流側排気ガス還流管を通過する排気ガスが上流側排気ガス還流管の熱で過剰に加熱されるのを防止できる。
また、この発明は、上流側排気ガス還流管の配置によって、車両走行時には冷却風が吹きかけられ、車両停止時には触媒コンバータの熱気に直接晒されることがない構造としたことで、従来構造のような遮蔽板などの部材を設ける必要がなくなり、部品点数が増加するのを抑えることができる。

図１は車両のエンジンルームの平面図である。（実施例） 図２は車両のエンジンルームの左側面図である。（実施例） 図３は排気ガス還流装置を備えたエンジンの正面図である。（実施例） 図４は排気ガス還流装置を備えたエンジンの右側面図である。（実施例） 図５は排気ガス還流装置の拡大平面図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図１、図２において、１は車両、２はエンジンルームである。車両１は、エンジンルーム２の前部にラジエータ３を配置している。ラジエータ３の後面には、冷却ファンを収納するファンシュラウド４を備えている。エンジンルーム２には、ファンシュラウド４の後方にクランク軸５を車両幅方向に向けた車両用エンジン（以下、「エンジン」と記す。）６を搭載している。エンジン６は、図３、図４に示すように、シリンダブロック７、シリンダヘッド８、シリンダヘッドカバー９、オイルパン１０を有し、車両幅方向一側（右側）にチェーンカバー１１を取り付け、前記クランク軸５を軸支している。エンジン６は、車両幅方向他側（左側）の端面１２の下部に変速機１３を連結している。
前記ラジエータ３は、図１、図２に示すように、エンジン６から昇温した冷却水を取り込むラジエータインレット配管１４と、ラジエータ３で冷却された冷却水をエンジン６に戻すラジエータアウトレット配管１５とを備えている。ラジエータインレット配管１４は、上流端をエンジン６の車両幅方向他側の端面１２であって変速機１３よりも上方の前側に接続し、中間部をラジエータ３とエンジン６との間で車両幅方向一側に延ばし、下流端をラジエータ３の車両幅方向一側の上部に接続している。ラジエータアウトレット配管１５は、上流端をラジエータ３の車両幅方向他側の下部に接続し、中間部を変速機１３の前側において上方に延ばしてから折曲して変速機１３の上方を車両後側へと延ばし、下流端をエンジン６の車両幅方向他側の端面１２であって変速機１３よりも上方の後部に接続している。
前記エンジン６は、シリンダヘッド８の車両前側に排気マニホルド１６を介して触媒コンバータ１７を取り付け、触媒コンバータ１７に排気ガスを車両後方に導く排気管１８を取り付けている。一方、エンジン６は、シリンダヘッド８の車両後側に吸気マニホルド１９を取り付けている。吸気マニホルド１９には、吸気量を調整するスロットルボディ２０が取り付けられている。スロットルボディ２０は、吸気ホースを介してエアクリーナに接続されている。

前記エンジン６は、排気ガス還流装置２１を備えている。排気ガス還流装置２１は、図１〜図３に示すように、触媒コンバータ１７と吸気マニホルド１９との間を排気ガス還流管２２で連絡し、排気ガス還流管２２の途中に導入した排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却水で冷却するＥＧＲクーラ２３を配置している。ＥＧＲクーラ２３は、図２、図５に示すように、触媒コンバータ１７および吸気マニホルド１９に対して車両幅方向他側の前側であって、ファンシュラウド４の後方に形成される空間２４内に長手方向を上下に向けて配置している。ＥＧＲクーラ２３は、シリンダブロック７の車両前側にブラケット２５により取り付けている。
前記触媒コンバータ１７は、図３、図４に示すように、車両幅方向一側で上方の側部に、排気ガスの一部を排気ガス還流管２２へと排出する触媒コンバータ側排出部２６を形成している。前記ＥＧＲクーラ２３には、図３に示すように、排気ガスを導入するクーラ入口部２７を下部に形成し、冷却した排気ガスを取り出すクーラ出口部２８を上部に形成している。前記吸気マニホルド１９には、図１に示すように、車両幅方向他側の上部に、排気ガス還流管２２から排気ガスを導入する吸気マニホルド側導入部２９を形成している。
これにより、排気ガス還流管２２は、触媒コンバータ１７の触媒コンバータ側排出部２６とＥＧＲクーラ２３のクーラ入口部２７とを連絡する上流側排気ガス還流管３０と、ＥＧＲクーラ２３のクーラ出口部２８と吸気マニホルド１９の吸気マニホルド側導入部２９とを連絡する下流側排気ガス還流管３１とから構成される。下流側排気ガス還流管３１の途中には、吸気マニホルド１９に還流される排気ガスの流量を調整するＥＧＲ弁３２を設けている。ＥＧＲ弁３２は、シリンダヘッド８の車両幅方向他側の端面１２の後部に取り付けている。
排気ガス還流装置２１は、エンジン６から排気マニホルド１６を経由して触媒コンバータ１７ヘと排出された排気ガスの一部を排気ガス還流管２２の上流側排気ガス還流管３０へと導入し、導入した排気ガス（ＥＧＲガス）をＥＧＲクーラ２３を通過させて冷却し、下流側排気ガス還流管３１により吸気マニホルド１９へと還流する。

この排気ガス還流装置２１は、図３〜図５に示すように、触媒コンバータ１７の車両幅方向一側の側部に触媒コンバータ側排出部２６を形成する一方、触媒コンバータ１７に対して触媒コンバータ側排出部２６の反対側（車両幅方向他側）に形成されるシリンダブロック７およびファンシュラウド４間の空間２４内にＥＧＲクーラ２３を配置している。排気ガス還流装置２１は、排気ガス還流管２２のうち触媒コンバータ側排出部２６とクーラ入口部２７とを連絡する上流側排気ガス還流管３０を、触媒コンバータ側排出部２６から触媒コンバータ１７の車両前側に延出したのち、ＥＧＲクーラ２３の下部のクーラ入口部２７へ向かって触媒コンバータ１７の車両前側を車両幅方向他側に向かって横切るように配置している。
このように、排気ガス還流装置２１は、触媒コンバータ１７とＥＧＲクーラ２３とを連絡する上流側排気ガス還流管３０を、ＥＧＲクーラ２３へ向かって触媒コンバータ１７の車両前側を車両幅方向他側に向かって横切るように配置した構造によって、車両走行時に、ファンシュラウド４によって車両後方へと導かれる冷却風を、排気マニホルド１６や触媒コンバータ１７に当たる前に、上流側排気ガス還流管３０に吹きかけることができる。そして、触媒コンバータ１７から上流側排気ガス還流管３０に流れ込む排気ガスの一部は、上流側排気ガス還流管３０を流れる途中でファンシュラウド４を通過した冷却風によって冷却されたのち、ＥＧＲクーラ２３ヘと導入される。
これによって、排気ガス還流装置２１は、排気ガス還流管２２内を流れる排気ガスの温度を、上流側排気ガス還流管３０とＥＧＲクーラ２３とで低下させることができ、冷却された排気ガス（ＥＧＲガス）をエンジン６ヘと確実に流し込むことができ、エンジン６の燃費を向上させることができる。
さらに、この排気ガス還流装置２１は、上流側排気ガス還流管３０を触媒コンバータ１７の車両上方でなく車両前側に配置した構造によって、車両停止時に、触媒コンバータ１７から車両上方に立ち昇る熱気に直接晒されることがなくなる。これによって、触媒コンバータ１７から立ち昇る熱気で上流側排気ガス還流管３０が過度に加熱されることがなく、エンジン６の再始動時に、上流側排気ガス還流管３０を通過する排気ガスが上流側排気ガス還流管３０の熱で過剰に加熱されるのを防止できる。
また、この排気ガス還流装置２１は、上流側排気ガス還流管３０の配置によって、車両走行時には冷却風が吹きかけられ、車両停止時には触媒コンバータ１７の熱気に直接晒されることがない構造としたことで、従来構造のような遮蔽板などの部材を設ける必要がなくなり、部品点数が増加するのを抑えることができる。

排気ガス還流装置２１は、図４に示すように、ＥＧＲクーラ２３を、触媒コンバータ１７の前端部および排気マニホルド１６の前端部よりも車両前側方に位置するように配置している。
この排気ガス還流装置２１は、ＥＧＲクーラ２３を触媒コンバータ１７および排気マニホルド１６よりも車両前方に配置した構造によって、車両走行時に、ファンシュラウド４からエンジンルーム２内に導入する冷却風を、排気マニホルド１６および触媒コンバータ１７に当てる前に、直接ＥＧＲクーラ２３に吹きかけることができる。
これによって、ＥＧＲクーラ２３は、排気マニホルド１６および触媒コンバータ１７の熱気に晒されることがなくなり、ＥＧＲクーラ２３を走行風によって冷却でき、上流側排気ガス還流管３０内を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）を確実に冷却できる。

排気ガス還流装置２１は、図２、図３に示すように、ラジエータ３で冷却された冷却水をエンジン６ヘ戻すラジエータアウトレット配管１５を、ラジエータ３からＥＧＲクーラ２３のクーラ出口部２８近傍に近づけたのち、エンジン６の車両幅方向でＥＧＲクーラ２３が配置された側の端面１２に沿って車両後方へと延ばして配置している。この排気ガス還流装置２１は、排気ガス還流管２２のうちＥＧＲクーラ２３のクーラ出口部２８と吸気マニホルド１９の吸気マニホルド側導入部２９とを連絡する下流側排気ガス還流管３１を、ラジエータアウトレット配管１５の外周面に沿って車両後方に延ばして配置している。
この排気ガス還流装置２１は、車両後方へと延ばして配置したラジエータアウトレット配管１５に沿ってＥＧＲクーラ２３と吸気マニホルド１９とを連絡する下流側排気ガス還流管３１を車両後方に延ばして配置した構造によって、ラジエータアウトレット配管１５と上流側排気ガス還流管３０との間で熱交換でき、ラジエータアウトレッド配管１５の熱によって上流側排気ガス還流管３０内を流れる排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却することができる。
これによって、排気ガス還流装置２１は、冷却された排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気マニホルド１８側へと確実に流し込むことができる。

排気ガス還流装置２１は、図２、図３に示すように、ＥＧＲクーラ２３と下流側排気ガス還流管３１とが車両幅方向で重ならないように、下流側排気ガス還流管３１をＥＧＲクーラ２３のクーラ出口部２８からエンジン６の車両幅方向で変速機１３の上方に向けて突出させて配置している。
この排気ガス還流装置２１は、下流側排気ガス還流管３１をＥＧＲクーラ２３から変速機１３の上方に向けて突出させて配置した構造によって、車両前方から導入される冷却風を、ＥＧＲクーラ２３に遮られることなく下流側排気ガス還流管３１に吹きかけることができる。また、この排気ガス還流装置２１は、下流側排気ガス還流管３１を変速機１３の上方に突出したことで、冷却風がエンジンルーム２内を車両前方から後方にかけて通り抜け易い位置に下流側排気ガス還流管３１を配置できる。
これによって、排気ガス還流装置２１は、下流側排気ガス還流管３１内を通過する排気ガス（ＥＧＲガス）を冷却風の吹きかけでさらに冷却でき、冷却された排気ガス（ＥＧＲガス）をエンジン６ヘと導入できる。

この発明の車両用エンジンの排気ガス還流装置は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの各種エンジンに適用可能である。

１ 車両
２ エンジンルーム
３ ラジエータ
４ ファンシュラウド
５ クランク軸
６ 車両用エンジン（エンジン）
１３ 変速機
１４ ラジエータインレット配管
１５ ラジエータアウトレット配管
１６ 排気マニホルド
１７ 触媒コンバータ
１９ 吸気マニホルド
２１ 排気ガス還流装置
２２ 排気ガス還流管
２３ ＥＧＲクーラ
２４ 空間
２６ 触媒コンバータ側排出部
２７ クーラ入口部
２８ クーラ出口部
２９ 吸気マニホルド側導入部
３０ 上流側排気ガス還流管
３１ 下流側排気ガス還流管
３２ ＥＧＲ弁

Claims (4)

1. 車両のエンジンルームの前部にラジエータを配置し、前記ラジエータの後面に冷却ファンを収納するファンシュラウドを備え、前記ファンシュラウドの車両後方にクランク軸を車両幅方向に向けたエンジンを搭載し、前記エンジンの車両前側に排気マニホルドを介して触媒コンバータを取り付ける一方、前記エンジンの車両後側に吸気マニホルドを取り付け、前記触媒コンバータと前記吸気マニホルドとの間を排気ガス還流管で連絡し、前記排気ガス還流管の途中に排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを配置し、前記エンジンから前記排気マニホルドを経由して前記触媒コンバータヘと排出された排気ガスの一部を前記排気ガス還流管へと導入し、前記ＥＧＲクーラを通過させて前記吸気マニホルドへと還流する車両用エンジンの排気ガス還流装置において、前記触媒コンバータの車両幅方向側部に排気ガスの一部を前記排気ガス還流管へと排出する触媒コンバータ側排出部を形成する一方、前記触媒コンバータに対して前記触媒コンバータ側排出部の反対側に形成される空間内に前記ＥＧＲクーラを配置し、前記排気ガス還流管のうち前記触媒コンバータ側排出部と前記ＥＧＲクーラのクーラ入口部とを連絡する上流側排気ガス還流管を、前記触媒コンバータ側排出部から前記触媒コンバータの車両前側に延出したのち、前記ＥＧＲクーラのクーラ入口部へ向かって前記触媒コンバータの車両前側を車両幅方向に横切るように配置したことを特徴とする車両用エンジンの排気ガス還流装置。
2. 前記ＥＧＲクーラを、前記触媒コンバータの前端部および前記排気マニホルドの前端部よりも車両前方に位置するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。
3. 前記ラジエータで冷却された冷却水を前記エンジンヘ戻すラジエータアウトレット配管を、前記ラジエータから前記ＥＧＲクーラのクーラ出口部近傍に近づけたのち、前記エンジンの車両幅方向で前記ＥＧＲクーラが配置された側の端面に沿って車両後方へと延ばして配置し、前記排気ガス還流管のうち前記ＥＧＲクーラのクーラ出口部と前記吸気マニホルドの吸気マニホルド側導入部とを連絡する下流側排気ガス還流管を、前記ラジエータアウトレット配管の外周面に沿って車両後方に延ばして配置したことを特徴とする請求項２に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。
4. 前記ＥＧＲクーラと前記下流側排気ガス還流管とが車両幅方向で重ならないように前記下流側排気ガス還流管を前記ＥＧＲクーラのクーラ出口部から前記エンジンの車両幅方向で変速機の上方に向けて突出させて配置したことを特徴とする請求項３に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。

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