JP2015124669A

JP2015124669A - 内燃機関の構造

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Publication number: JP2015124669A
Application number: JP2013268893A
Authority: JP
Inventors: 方貴越村; Masaki Koshimura; 宏介青木; Kosuke Aoki; 孝倉内; Takashi Kurauchi; 山田　哲; Satoru Yamada; 哲山田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-07-06
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP6185383B2

Abstract

【課題】排気ガス再循環装置を組み付ける際に組み付け応力が大きくなる問題を解消する。
【解決手段】排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置２）が付帯した内燃機関において、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）のうち排気ガス再循環弁（ＥＧＲ弁２３）と吸気マニホルド３４との間の部分を、下流に向けて順次分岐し排気ガス（ＥＧＲガス）を各気筒に分配する排気分配通路２４とし、前記排気分配通路２４の前記ＥＧＲ弁２３との接続部である接続フランジ２４ａ１から最上流の分岐箇所までの部位を、該排気分配通路２４の他の部位よりも剛性が低い低剛性部２４ａ２とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される内燃機関の構造に関する。

従来より、複数の気筒に排気通路からの排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）を均等に分配し、排気ガス再循環を行うことによる効果を好適に得ることを目的とする構成が知られている。例として、排気ガス再循環通路（以下、ＥＧＲ通路と称する）のうち、排気ガス再循環弁（以下、ＥＧＲ弁と称する）より下流の部分が、いわゆるトーナメント方式の構成を有する、すなわち下流に向けて順次分岐している排気分配通路であるものが挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、トーナメント方式の排気分配通路は複数の樹脂部品を溶着して形成していることが多く、各部品にはそれぞれ公差が存在する。加えて、排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）を構成する部品には、排気分配通路の他に、ＥＧＲ弁や、排気通路から排気分配通路までの還流路であるＥＧＲパイプといったものもあり、これらの部品にもそれぞれ公差が存在する。

そのため、ＥＧＲ装置を内燃機関本体に組み付けるときに部品相互の位置のズレが蓄積され、最終工程において、接続すべき２つの部品の間の位置のズレ、換言すれば締結部の位置公差が大きくなることがある。この際に、接続すべき２つの部品の少なくとも一方を他方に対して全体的に変位させることにより締結部の位置公差を吸収させる必要が生じ、組み付け応力が大きくなるという問題が存在する。

さらに、内燃機関を横置き（クランクシャフトが車両の巾方向に伸びるように配置）かつ前方排気（排気ポートが前方に開口している）の態様でマウントした車両が衝突すると、内燃機関が車体に対して後方に相対移動し、ＥＧＲ弁及び排気分配通路は内燃機関本体に対して後方に位置しているので、該内燃機関の後方に位置するカウル等の部品とＥＧＲ弁及び排気分配通路が干渉する。これに伴い、排気分配通路が前方に押しやられて燃料供給部に接触し、燃料供給部が損傷するおそれがある。

しかし、前段で述べた不都合を防止又は抑制すべく排気分配通路と燃料供給部との間にガード用部品を設けると、部品点数や組み立て工数が増大し、コスト面で不利となる。

特開２０１２−２２５１７０号公報

本発明は、以上に述べたうち、少なくとも、排気ガス再循環装置を組み付ける際に組み付け応力が大きくなる問題を解消することを目的とする。

以上の課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の構造は、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係る内燃機関の構造は、排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関の構造であって、排気ガス再循環通路のうち排気ガス再循環弁と吸気マニホルドとの間の部分を、下流に向けて順次分岐し排気ガスを各気筒に分配する排気分配通路とし、前記排気分配通路の前記排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位を、該排気分配通路の他の部位よりも剛性が低い低剛性部としている。

このようなものであれば、排気ガス再循環装置を組み付ける際に、低剛性部を変形させることによって位置公差、換言すれば寸法誤差を吸収することができる。従って、組付けの際の組み付け応力を低減することができる。

また、内燃機関を横置きかつ前方排気の態様でマウントした車両において、このような車両が衝突すると排気分配通路が燃料供給部に接触し燃料供給部が損傷する問題を、部品点数や組み立て工数の増大を招くことなく解決するには、前記排気分配通路よりも車両における前方側かつ前記排気分配通路の低剛性部よりも下方に燃料供給部を配する構成を採用するとよい。このようなものであれば、燃料供給部よりも上方に位置する低剛性部が屈曲ないし破断することとなるので、排気分配通路が燃料供給部と干渉することを防止できるからである。

なお、本発明において、「燃料供給部」とは、燃料デリバリパイプやインジェクタといった、燃料を燃料タンクから吸気通路又は燃焼室に供給するための部位全般を含む概念である。

本発明によれば、排気ガス再循環装置を組み付ける際に組み付け応力が大きくなる問題を解消することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の車両の方向を基準とした左側面図（内燃機関の背面図）。同実施形態に係る内燃機関を示す車両の方向を基準とした背面図（内燃機関の右側面図）。図１に係る要部を示す拡大図。同実施形態に係る内燃機関の要部を示す車両の方向を基準とした右側面図（内燃機関の要部の正面図）。同実施形態に係る内燃機関の要部を示す拡大斜視図。

本発明の一実施形態を、図１〜図５を参照しつつ以下に示す。なお、本実施形態では、「前方」、「後方」、「左側」及び「右側」は、いずれも車両の方向を基準とする。

本実施形態の内燃機関は、図１〜図２に示すように、車両の前部に配され、内部をピストンが昇降可能なシリンダボアを有するシリンダブロック１ａと、シリンダブロック１ａの上方を被覆するシリンダヘッド１ｂと、シリンダヘッド１ｂの吸気ポート１４に連通し吸気を供給する吸気通路３と、シリンダヘッド１ｂの排気ポート１５に連通し排気を排出する排気通路４と、排気通路４から吸気通路３に向けて排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）を還流させる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置２と称する）とを備えており、横置き（クランクシャフトが車両の巾方向に伸びるように配置）かつ前方排気（排気ポートが前方に開口している）の態様でマウントされている。

シリンダブロック１ａは、複数、例えば４つの図示しないシリンダボアを車両の巾方向、換言すれば左右方向に並べて配置した構成を有する。

シリンダヘッド１ｂは、図１及び図３に示すように、後方に開口する吸気ポート１４と、前方に開口する排気ポート１５とを有する。また、吸気ポート１４近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。インジェクタ１１には、図示しない燃料タンクから燃料デリバリパイプ１６を経て燃料が供給される。インジェクタ１１及び燃料デリバリパイプ１６は、請求項中の燃料供給部を構成している。

吸気通路３上には、図示しないエアクリーナ、図示しないスロットルバルブ、図示しないサージタンク及びシリンダヘッド１ｂの吸気ポート１４に固定された吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。

排気通路４上には、図１に示すように、シリンダヘッド１ｂの排気ポート１５に固定された排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。

ＥＧＲ装置２は、図１、図２及び図５に示すように、排気通路４と吸気通路３とを連通する、より具体的には排気通路４の三元触媒４１の下流側と吸気通路３の吸気マニホルド３４とを連通する排気ガス再循環通路（以下、ＥＧＲ通路２１と称する）と、ＥＧＲ通路２１中に設けられＥＧＲガスを冷却するための排気ガス冷却装置（以下、ＥＧＲクーラ２２と称する）と、ＥＧＲクーラ２２の下流側に接続されてＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御する排気ガス再循環弁（以下、ＥＧＲ弁２３と称する）とを備える。ＥＧＲ弁２３は、ＥＧＲブラケット２９を介してシリンダヘッド１ｂに支持固定させている。

ＥＧＲ通路２１は、図１、図２及び図５に示すように、ＥＧＲクーラ２２より上流の部分、換言すれば排気通路４とＥＧＲクーラ２２との間の部分を構成する金属製のＥＧＲパイプ２５と、ＥＧＲ弁２３より下流の部分、換言すればＥＧＲ弁２３と吸気マニホルド３４との間の部分を構成する樹脂製の排気分配通路２４とからなる。

排気分配通路２４は、図２〜図４に示すように、下流に向けて順次分岐しＥＧＲガスを各気筒に分配する、いわゆるトーナメント方式のものである。具体的には、上部に位置しており最上流端にＥＧＲ弁２３との接続部である接続フランジ２４ａ１を有するＥＧＲガス導入部２４ａと、下部に位置しておりＥＧＲガス導入部２４ａの最下流端からそれぞれ分岐している第１の分岐通路２４ｂ及び第２の分岐通路２４ｃとを備えている。また、この排気分配通路２４は、内燃機関全体のコンパクト化を図るべく、上方に向かうほど車両の前方に向かう側に傾斜している。

ＥＧＲガス導入部２４ａは、接続フランジ２４ａ１から最上流の分岐箇所までの部位であり、燃料デリバリパイプ１６よりも上方に位置している。換言すれば、燃料デリバリパイプ１６は、ＥＧＲガス導入部２４ａよりも下方かつ排気分配通路２４よりも車両における前方側に配している。

第１の分岐通路２４ｂは、ＥＧＲガス導入部２４ａの最下流端に接続する基部２４ｂ１と、基部２４ｂ１の最下流端からそれぞれ分岐しておりそれぞれ吸気マニホルド３４に接続している第１の先端部２４ｂ２及び第２の先端部２４ｂ３とを備えている。

第２の分岐通路２４ｃは、ＥＧＲガス導入部２４ａの最下流端に接続する基部２４ｃ１と、基部２４ｃ１の最下流端からそれぞれ分岐しておりそれぞれ吸気マニホルド３４に接続している第３の先端部２４ｃ２及び第４の先端部２４ｃ３とを備えている。

本実施形態では、ＥＧＲ弁２３との接続部から最上流の分岐箇所までの部位、具体的にはＥＧＲガス導入部２４ａのうち接続フランジ２４ａ１を除く部分（図面中で網点を付した部位）の剛性を、該排気分配通路２４の他の部位すなわち第１及び第２の分岐通路２４ｂ、２４ｃよりも低くしている。すなわち、ＥＧＲガス導入部２４ａのうち接続フランジ２４ａ１を除く部分を、低剛性部２４ａ２としている。さらに詳述すると、図２及び図３に示すように、ＥＧＲガス導入部２４ａの長さを分岐通路２４ｂ、２４ｃの長さよりも長くしているとともに、ＥＧＲガス導入部２４ａのうち接続フランジ２４ａ１を除く部分を分岐通路２４ｂ、２４ｃよりも薄肉に形成することにより、該部分を他の部位すなわち分岐通路２４ｂ、２４ｃよりも剛性が低い低剛性部２４ａ２としている。

ＥＧＲ装置２の組付けは、例えば、以下に述べる手順により行われる。まず、排気通路４の三元触媒４１の下流側にＥＧＲパイプ２５の最上流端を接続し、ＥＧＲパイプ２５の最下流端にＥＧＲクーラ２２を接続し、ＥＧＲクーラ２２の下流側に隣接させてＥＧＲ弁２３を接続し、ＥＧＲブラケット２９を介してＥＧＲ弁２３をシリンダヘッド１ｂに支持固定させる。次いで、吸気マニホルド３４に排気分配通路２４の第１〜第４の先端部２３ｂ、２３ｃ、２４ｂ、２４ｃの最下流端をそれぞれ接続する。そして、排気分配通路２４の低剛性部２４ａ２を弾性変形させて各部品の位置公差を吸収させつつ排気分配通路２４の接続フランジ２４ａ１とＥＧＲ弁２３とを接続する。

なお、ＥＧＲ装置２の各部品の組付けの順序は任意であるが、最終の工程において排気分配通路２４の低剛性部２４ａ２が弾性変形することにより各部品の位置公差が吸収されるのは、前段で述べた順序を採用したときと同様である。

また、本実施形態の内燃機関を搭載した車両が他の車両等の物体に衝突した際には、内燃機関の後方に位置するカウル９等の部品と排気分配通路２４の上部、換言すれば低剛性部２４ａ２が干渉し、この低剛性部２４ａ２を含むＥＧＲガス導入部２４ａが屈曲しつつ前方に押し出される。図３に示すように、排気分配通路２４のＥＧＲガス導入部２４ａは燃料デリバリパイプ１６よりも上方に、換言すれば燃料デリバリパイプ１６は排気分配通路２４のＥＧＲガス導入部２４ａよりも下方に配されているとともに、燃料デリバリパイプ１６は排気分配通路２４よりも車両における前方側に配されている。従って、排気分配通路２４のＥＧＲガス導入部２４ａが屈曲しつつ前方に押し出されても、燃料デリバリパイプ１６が排気分配通路２４と干渉することはない。

以上に述べたように、本実施形態によれば、ＥＧＲ装置２を組み付ける際に排気分配通路２４の低剛性部２４ａ２を変形させることにより各部品の位置公差、換言すれば寸法誤差を吸収できるので、組付けの際の組み付け応力を低減することができる。

加えて、ＥＧＲブラケット２９を介してＥＧＲ弁２３をシリンダヘッド１ｂに支持固定しているので、ＥＧＲ弁２３に接続する排気分配通路２４に低剛性部２４ａ２を設けているにも関わらずＥＧＲ弁２３を安定してシリンダヘッド１ｂに保持させておくことができる。

さらに、排気分配通路２４よりも車両における前方側かつ排気分配通路２４のＥＧＲガス導入部２４ａよりも下方に燃料デリバリパイプ１６を配しているので、車両が衝突した際にはＥＧＲガス導入部２４ａが屈曲ないし破断することにより、排気分配通路２４が燃料デリバリパイプ１６と接触することを防止できる。従って、車両が衝突した際に排気分配通路２４が燃料デリバリパイプ１６に接触し燃料デリバリパイプ１６が損傷する問題を、部品点数や組み立て工数の増大を招くことなく解決することができる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、排気ガス再循環通路のうち排気ガス再循環弁と吸気マニホルドとの間の部分を、下流に向けて順次分岐し排気ガスを各気筒に分配する排気分配通路としている構成の内燃機関においては、横置きかつ後方排気の態様でマウントされるものや縦置き態様でマウントされるものであっても、排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位を、該排気分配通路の他の部位よりも剛性が低い低剛性部とすることにより、少なくとも部品の大型化や部品点数の増加を招くことなく、組付けの際の組み付け応力を低減することができる。

また、２〜３気筒又は５気筒以上を有する内燃機関においても、排気ガス再循環通路のうち排気ガス再循環弁と吸気マニホルドとの間の部分を、下流に向けて順次分岐し排気ガスを各気筒に分配する排気分配通路とし、排気分配通路の排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位を該排気分配通路の他の部位よりも剛性が低い低剛性部とすれば、本発明にかかる効果は得られる。

加えて、排気ガス再循環通路が排気通路の三元触媒の上流側と吸気通路の吸気マニホルドとを連通する構成を備えている内燃機関に本発明を適用してももちろんよい。

そして、低剛性部を形成するための態様としては、排気分配通路の全体の肉厚を均一とした上で排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位の長さを最上流の分岐箇所から吸気通路との接続部までの長さより長くするものや、排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位の少なくとも一部を排気分配通路の他の部位よりも薄肉にするものも挙げられる。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

２…排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）
２１…排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）
２３…排気ガス再循環弁（ＥＧＲ弁）
２４…排気分配通路
２４ａ２…低剛性部
３…吸気通路
３４…吸気マニホルド
４…排気通路

Claims

排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関の構造であって、
排気ガス再循環通路のうち排気ガス再循環弁と吸気マニホルドとの間の部分を、下流に向けて順次分岐し排気ガスを各気筒に分配する排気分配通路とし、
前記排気分配通路の前記排気ガス再循環弁との接続部から最上流の分岐箇所までの部位を、該排気分配通路の他の部位よりも剛性が低い低剛性部としていることを特徴とする内燃機関の構造。
前記排気分配通路よりも車両における前方側かつ前記排気分配通路の低剛性部よりも下方に燃料供給部を配していることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の構造。