JP2015203355A - Arrangement structure for egr gas cooling device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関のEGRガス冷却装置の配置構造に係り、特にEGRガスを冷却するEGRガス冷却装置(EGRクーラ)を備えた内燃機関のEGRガス冷却装置の配置構造に関する。 The present invention relates to an arrangement structure of an EGR gas cooling device for an internal combustion engine, and more particularly to an arrangement structure of an EGR gas cooling device for an internal combustion engine provided with an EGR gas cooling device (EGR cooler) for cooling EGR gas.
車両のエンジンルームには、内燃機関と変速機とを備えたパワートレインが搭載される。内燃機関の側面には、EGR装置が備えられる。
EGR装置は、内燃機関から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGRガス通路と、EGRガス通路に配置されて冷媒(冷却水)との熱交換によりEGRガス通路を通過するEGRガスを冷却するEGR冷却装置(EGRクーラ)とを備える。
内燃機関のエンジン本体と変速機の変速機ケースとの間の締結ボルトの配置は、本来、必要な大きさのフライホイールが収まる範囲で締結ラインに設定される。
しかしながら、実際には、振動・騒音に影響を与える内燃機関と変速機との間におけるパワートレインの剛性、とりわけ縦曲げやねじりに対する剛性を確保する必要があるため、締結ボルトの締結ラインは、シリンダブロックの形状に合わせて縦長となりやすく、シリンダブロックの上面(シリンダブロックとシリンダヘッドとの接合面)に近づけられて配置される場合が多かった。
このような内燃機関のEGRガス冷却装置の配置構造としては、例えば、以下のような先行技術文献がある。
A power train including an internal combustion engine and a transmission is mounted in the engine room of the vehicle. An EGR device is provided on a side surface of the internal combustion engine.
The EGR device uses an EGR gas passage that recirculates a part of exhaust gas discharged from an internal combustion engine as an EGR gas to an intake passage, and an EGR gas passage that is disposed in the EGR gas passage and exchanges heat with a refrigerant (cooling water). An EGR cooling device (EGR cooler) for cooling the EGR gas passing therethrough.
The arrangement of the fastening bolts between the engine body of the internal combustion engine and the transmission case of the transmission is originally set on the fastening line within a range in which a flywheel having a required size can be accommodated.
However, in reality, it is necessary to secure the rigidity of the power train between the internal combustion engine and the transmission, which affects vibration and noise, especially the rigidity against vertical bending and torsion. It tends to be vertically long according to the shape of the block, and is often placed close to the upper surface of the cylinder block (joint surface between the cylinder block and the cylinder head).
As an arrangement structure of such an EGR gas cooling device for an internal combustion engine, for example, there are the following prior art documents.
特許文献1に係るエンジンのEGR冷却装置配設構造は、内燃機関の排気側にEGRガス冷却装置(EGRクーラ)を取り付け、また、EGRガスを上下方向に通して冷却する縦置きのEGRガス冷却装置と、EGRガスの流れ方向を上下反転させる反転EGRガス通路と、EGRガスをEGR冷却装置を通る方向に対して上下逆方向に通すEGRガス通路とを備えた構造である。
The engine EGR cooling device disposition structure according to
ところが、上記の引用文献1では、内燃機関の排気側にEGRガス冷却装置が取り付けられるため、EGRガス冷却装置及びEGRガス通路が熱せられて、EGRガスの温度を効率良く下げることができず、EGRガスを効果的に冷却することができなく、また、内燃機関における補機駆動装置が取り付けられる側(前側)では補機やベルトが配置されているため、EGRガス冷却装置を取り付けるための取付スペースが十分に取れなかった。
However, in the above cited
そこで、この発明は、EGRガス冷却装置を最適な位置に配置できる内燃機関のEGRガス冷却装置の配置構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an arrangement structure of an EGR gas cooling device for an internal combustion engine in which the EGR gas cooling device can be arranged at an optimal position.
この発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に還流させるEGRガス通路と、前記EGRガス通路に配置されて冷媒との熱交換により前記EGRガス通路を通過するEGRガスを冷却するEGRガス冷却装置と、前記内燃機関の側方に配置された変速機とを備える内燃機関のEGRガス冷却装置の配置構造において、前記変速機の変速機ケースは、取付上部が前記内燃機関のシリンダブロックの上面よりも前記内燃機関のシリンダ軸線方向でクランク軸側に位置するように配置され、前記EGRガス冷却装置は、前記内燃機関における前記変速機ケースのある側面に、前記変速機ケースよりも上方に取り付けられたことを特徴とする。 In the present invention, a part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is recirculated to the intake passage as EGR gas, and the EGR gas passage is disposed in the EGR gas passage and exchanges heat with the refrigerant to pass through the EGR gas passage. An arrangement structure of an EGR gas cooling device for an internal combustion engine comprising an EGR gas cooling device for cooling EGR gas and a transmission arranged on a side of the internal combustion engine, wherein a transmission case of the transmission has an upper mounting portion. The EGR gas cooling device is disposed on the side of the internal combustion engine in the cylinder axis direction of the cylinder block of the internal combustion engine in the cylinder axis direction of the internal combustion engine. It is mounted above the transmission case.
この発明は、変速機の変速機ケースのある側の内燃機関の側面にEGRガス冷却装置を取り付け、EGRガス冷却装置を最適な位置に配置することができる。 According to the present invention, the EGR gas cooling device can be attached to the side surface of the internal combustion engine on the side where the transmission case of the transmission is located, and the EGR gas cooling device can be arranged at an optimum position.
この発明は、EGRガス冷却装置を最適な位置に配置する目的を、変速機の変速機ケースを従来よりも下方にオフセットして配置し、変速機ケースとエアクリーナケースとの間にEGR装置の取付用スペースを確保して実現するものである。 In the present invention, for the purpose of arranging the EGR gas cooling device at an optimum position, the transmission case of the transmission is arranged to be offset downward from the conventional case, and the EGR device is attached between the transmission case and the air cleaner case. This is achieved by securing a space for use.
図1〜図8は、この発明の実施例を示すものである。
図1に示すように、車両1のエンジンルーム2には、パワートレイン3が搭載される。パワートレイン3は、動力源としての内燃機関4と内燃機関4の側方に配置された変速機5とを備え、横置きに配置される。
内燃機関4は、多気筒用の内燃機関として、例えば、過給機付きの直列2気筒用内燃機関であって、エンジン本体6を備える。エンジン本体6は、図2に示すように、シリンダブロック7と、シリンダヘッド8と、ロアキャップ9とから構成される。
図5に示すように、シリンダヘッド8の上部には、シリンダヘッドカバー10が取り付けられる。また、ロアキャップ9の下部には、アルミ製のオイルパン11が取り付けられる。
エンジン本体6の左側部には、図5に示すように、チェーンケース12が取り付けられる。
シリンダブロック7とロアキャップ9との間には、図2に示すように、クランク軸13が回転自在に支持される。クランク軸13には、左側の端部に、フライホイール14が固定される。フライホイール14は、所定の慣性力を発生するように、必要な大きさに形成される。
1 to 8 show an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a
The
As shown in FIG. 5, a
A
As shown in FIG. 2, the
変速機5は、図6に示すように、変速機ケース15を備える。変速機ケース15は、図2に示すように、チェーンケース12(又はシリンダブロック7)の左側面及びオイルパン11の左側面のケース取付面部16に、図6に示すように、複数の締結ボルト17によって取り付けられる。これら締付ボルト17の配置は、フライホイール14が収まる範囲で、締結ラインRに設定される。
図2に示すように、ケース取付面部16の上部、つまり、変速機ケース15の取付上部H1は、シリンダブロック7の上面、つまり、シリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりも、シリンダ軸線方向(上下方向)Zでクランク軸13側の下方に配置される。取付上部H1は、従来の取付上部H2の位置よりも距離S1だけ下方に位置する。また、ケース取付面部16の下部、つまり、変速機ケース15の取付下部L1は、従来の取付下部L2の位置よりも距離S2だけ下方に位置する。
シリンダブロック7の前方には、図6に示すように、ラジエータ18が配置される。ラジエータ18の上部タンク19には、シリンダヘッド8に接続されたウォータインレットパイプ20が取り付けられる。ラジエータ18の下部タンク21には、シリンダブロック7に接続されるウォータアウトプットパイプ22が取り付けられる。
The
As shown in FIG. 2, the upper portion of the case
As shown in FIG. 6, a
チェーンケース12には、図6に示すように、フィルタ取付用ブラケット23を介してオイルフィルタ24が取り付けられる。オイルフィルタ24は、変速機ケース15よりも上方、かつ前部に配置される。
また、チェーンケース12には、図2、図4に示すように、前部、かつ左側部に燃料フィルタ24が取り付けられる。
As shown in FIG. 6, an
Further, as shown in FIGS. 2 and 4, a
図1、図5に示すように、シリンダヘッド8の後部には、吸気マニホルド25が取り付けられる。図5に示すように、吸気マニホルド25は、上流端にサージタンク26を備える。サージタンク26には、吸気通路27を形成する吸気配管28の一端の下流端が接続される。吸気配管28は、内燃機関4の右側を回って内燃機関4の前部に延びて、他端の上流端がエアクリーナ29に接続される。吸気配管28の途中には、図1に示すように、シリンダヘッド8の前部に取り付けられた過給機30のコンプレッサ側が配置される。
エアクリーナ29は、図4に示すように、エアクリーナケース31を備える。エアクリーナケース31は、長方体であり、下側のロアケース(ダーティサイドケース)32と上側のアッパケース(クリーンサイドケース)33とからなり、シリンダヘッド8の左側方に配置される。
ロアケース32には、図4に示すように、新気導入パイプ34が接続される。新気導入パイプ34の外気側開放端である吸気口35は、車両前方に向かって配置される。
アッパケース33には、図1に示すように、シリンダヘッド8の上方で、かつ車両幅方向(車両左右方向Y)に配置された吸気配管28の他端の上流端が接続される。
As shown in FIGS. 1 and 5, an
The
As shown in FIG. 4, a fresh
As shown in FIG. 1, the
シリンダヘッド8の前部には、過給機30よりも下方で、図7、図8に示すように、排気マニホルド36が取り付けられる。排気マニホルド36には、図2に示すように、過給機30のタービン側を介して排気管37が接続される。排気管37は、触媒コンバータ38を備える。
As shown in FIGS. 7 and 8, an
エンジン本体6には、内燃機関4から排出された排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路27に還流させるEGR装置39が備えられる。
EGR装置39は、図6に示すように、エアクリーナ29の下方、かつ内燃機関4の車両幅方向側部(左側部)に配置される。
EGR装置39は、図7、図8に示すように、EGRガスを吸気通路27に還流させるEGRガス通路40が形成されたEGRガスパイプ41を備える。また、EGR装置39は、EGRガスパイプ41に排気マニホルド36側から取り付けられたEGRガスバルブ42とEGRガス冷却装置(EGRクーラ)43とを備える。
The
As shown in FIG. 6, the
As shown in FIGS. 7 and 8, the
EGRガスパイプ41は、図7、図8に示すように、一端がエンジン本体6の前部の排気マニホルド36に接続され、中央部位が水平で右方に延びるとともに、他端がエンジン本体6の後部の吸気マニホルド25に接続される。
EGRガスバルブ42は、EGRガスの流量を調整する。EGRガスバルブ42は、図3、図6に示すように、チェーンケース12の上部とエアクリーナケース31のロアケース32との間に配設される。EGRガスバルブ42には、図7、図8に示すように、負圧調整弁(VSV)44が備えられた負圧配管(ホース)45が接続される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
EGRガス冷却装置43は、円筒体であり、長手方向がクランク軸13と同方向の車両前後方向Xに向かって水平に配置される。
EGRガス冷却装置43は、EGRガス通路40に配置されて冷媒(冷却水)との熱交換によりEGRガス通路40を通過するEGRガスを冷却する。
EGRガス冷却装置43には、図7、図8に示すように、ラジエータ18の下部タンク21に接続されて冷却水を導入する冷却水導入パイプ46と、EGRガスを冷却した後の冷却水を排出する冷却水排出パイプ47とが接続される。
冷却水導入パイプ46の中間部位は、図4に示すように、保持具48によって新気導入パイプ34に保持される。これにより、変速機5側の離れた箇所からのEGRガス冷却水導入パイプ46は、堅固に保持される。
また、図4に示すように、冷却水導入パイプ46は、内燃機関4の前方のラジエータ18から右方を回って内燃機関4の後部のEGRガス冷却装置43に接続する。これにより、変速機ケース15の上方で燃料フィルタ24のフィルタ取付用ブラケット23及びEGRガス冷却装置43の後述するクーラ取付用ブラケットの支持部を大きく形成することができるので、冷却水導入パイプ46を内燃機関4から大きく変速機5側に遠ざけて配置しても、振動に対して各ブラケットを強固に固定することができる。また、EGRガスバルブ42は、冷却水導入パイプ46を気にすることなく、内燃機関4の近くに取け付られる。
The EGR
The EGR
As shown in FIGS. 7 and 8, the EGR
As shown in FIG. 4, the intermediate portion of the cooling
Further, as shown in FIG. 4, the cooling
図2に示すように、EGRガス冷却装置43は、変速機ケース15の組み付け時の干渉を避けるため、変速機ケース15の締結ボルト17の締結ラインRよりも上方に配置される。また、EGRガス冷却装置43は、図3、図4に示すように、締付部として、例えば、上側締付ボルト49A、下側締付ボルト49B・49Cによって内燃機関4の側面としてのチェーンケース12(又はシリンダブロック7)に固定される。上側締付ボルト49A、下側締付ボルト49B・49Cは、図8に示すように、EGRガス冷却装置43に備えられた上側クーラ取付用ブラケット50A・下側クーラ取付用ブラケット50B、50Cをチェーンケース12に固定することで、EGRガス冷却装置43をチェーンケース12に取り付ける。なお、締付ボルト及びクーラ取付用ブラケットは、EGRガス冷却装置43の上側又は下側、あるいは上側及び下側に配置することが可能である。これにより、高さスペースの確保により、EGRガス冷却装置43の上下にクーラ取付用ブラケットを配置することができ、高さ方向の取付ピッチを大きくして、EGRガス冷却装置43の取付剛性を高くすることができる。
As shown in FIG. 2, the EGR
図4、図6に示すように、エアクリーナケース31の長手方向は、EGRガス冷却装置43の長手方向と同方向(車両前後方向X)に配置される。
エアクリーナケース31は、図3に示すように、前側エアクリーナ固定用ブラケット51・後側エアクリーナ固定用ブラケット52によってオーバーハング状態で支持される。前側エアクリーナ固定用ブラケット51は、図3に示すように、変速機ケース15上に前側取付ボルト53で設置される。後側エアクリーナ固定用ブラケット52は、EGRガス冷却装置43の上面に後側取付ボルト54で設置される。
As shown in FIGS. 4 and 6, the longitudinal direction of the
As shown in FIG. 3, the
この実施例において、図2に示すように、変速機5の変速機ケース15は、取付上部H1が内燃機関4のシリンダブロック7の上面、つまり、シリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりも内燃機関4のシリンダ軸線方向Zでクランク軸13側に位置するように配置される。また、EGRガス冷却装置43は、図4に示すように、内燃機関4における変速機ケース15のある側面としてのチェーンケース12に、変速機ケース15よりも上方に取り付けられる。
このような構造により、変速機ケース15の取り付けられる側の内燃機関4の側面にEGRガス冷却装置43を取り付けるため、変速機ケース15をシリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりも下方に配置することができ、EGRガス冷却装置43の取付スペースを十分に確保することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
With such a structure, the EGR
また、図1に示すように、内燃機関4に対してクランク軸13の軸線方向(車両左右方向Y)で変速機ケース15側には、少なくともエアクリーナ29の一部が配置される。また、図4に示すように、EGRガス冷却装置43を内燃機関4の側面としてのチェーンケース12に固定するための締付部である上側締付ボルト49A・下側締付ボルト49B、49Cは、クランク軸13の軸線方向Yから視て、変速機ケース15とエアクリーナ29とで挟まれた領域に、少なくとも1箇所以上配置される。
一般に、エアクリーナ29の一部が変速機5側に張り出し、かつEGRガス冷却装置43を変速機5側に配置する場合に、EGRガス冷却装置43を締め付けるための取付スペースを確保することが困難である。
そこで、変速機ケース15の取付上部H1をシリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりもシリンダ軸線方向Zでクランク軸13の下側に配置することにより、締付工具がクランク軸13の軸線方向Yで変速機5側から簡単にアクセスできる領域が広がるので、EGRガス冷却装置43を容易に締め付けることができる。
As shown in FIG. 1, at least a part of the
Generally, when a part of the
Therefore, by arranging the mounting upper portion H <b> 1 of the
更に、図4に示すように、EGRガス冷却装置43は、シリンダ軸線方向Zでクランク軸13側に延びるブラケットであるクーラ取付用ブラケット50A、50B、50Cにより内燃機関4の側面に固定される。また、クーラ取付用ブラケット50A、50B、50Cは、エアクリーナ29との間に少なくとも1箇所以上配置される。
このような構造により、変速機ケース15の取付上部H1をシリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりもクランク軸13側に配置したので、EGRガス冷却装置43に対してクランク軸13側の空間が大きくなり、大きなクーラ取付用ブラケットでEGRガス冷却装置43を取り付けることができるので、振動に対する強度を確保した上で、エアクリーナ29をEGRガス冷却装置43に取り付けることができる。
Further, as shown in FIG. 4, the EGR
With such a structure, the upper mounting portion H1 of the
更にまた、EGR装置39には、クランク軸13の軸線方向Yから視て、EGRガス冷却装置43に対してシリンダ軸線方向Zでいずれか一方に突出するEGRガスバルブ42が備えられる。
このような構造により、EGRガス冷却装置43だけでなく、クランク軸13の軸線方向Yから視て、シリンダ軸線方向Zでいずれか一方に突出するEGRガスバルブ42を内燃機関4の側面に配置する場合は、さらにスペースが必要になるが、変速機ケース15の取付上部H1をシリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面Pよりもクランク軸13側に配置することにより、EGRガスバルブ42を容易に取り付けることができる。
Furthermore, the
With such a structure, not only the EGR
また、EGRガス冷却装置43は、直列2気筒用内燃機関としての内燃機関4に取り付けられる。
このような構造により、直列2気筒用内燃機関としての内燃機関4では、吸排気側の側面の面積が小さくなるため、変速機ケース15側にEGRガス冷却装置43の取付スペースを拡大させることが有効となる。
The EGR
With such a structure, in the
一般的に、直列2気筒用内燃機関としての内燃機関4にあっては、EGRガス冷却装置43を吸排気面へ搭載することが難しく、エアクリーナ29も必要容積を確保しようとすると、エンジンルーム2のレイアウトスペース上の制約がある。
そこで、この実施例において、変速機5の変速機ケース15は、図2に示すように、上部がシリンダブロック7の上面(シリンダブロック7とシリンダヘッド8との接合面P)よりも内燃機関4のクランク軸19側の下方に位置するように配置される。EGRガス冷却装置43は、図4に示すように、内燃機関4における変速機ケース15のある側面としてのチェーンケース12で、かつ変速機ケース15よりも上方に取り付けられる。これにより、変速機ケース15の上方の空間を大きくし、EGRガス冷却装置43に備えられたクーラ取付ブラケット49A、49B、49Cを大きくし、EGRガス冷却装置43を堅固に固定することが可能となる。
即ち、この実施例では、図2に示すように、変速機ケース15の締結ラインRをフライホイール14が収まる範囲で、シリンダブロック7の上面、つまり、シリンダヘッド8との接合面Pに対して最大限低い位置となるように設定する。また、変速機ケース15を締結する取付下部L1をアルミ製のオイルパン11の側面の下端に設定する。さらに、変速機ケース15の締結ラインRの直上スペースでは、取付剛性を高めるために、EGRガス冷却装置43に備えられた下側クーラ取付用ブラケット49B、49Cをチェーンケース12(又はシリンダブロック7)に固定する。また、取付剛性が高められたEGRガス冷却装置43上には、エアクリーナ29の後側エアクリーナ固定用ブラケット52を設置し、EGRガス冷却装置43上にエアクリーナ29を搭載する。
これにより、内燃機関4と変速機5との締結ラインRの上部位である取付上部H1の高さを低く設定する(断面係数が小さくなる)。さらに、締結ラインRの下部位である取付下部L1をアルミ製のオイルパン11の下端まで延長したことにより、締結剛性の低下を抑制することができる。
同時に、エンジンルーム2内で、変速機ケース15の上方の部品配置スペース(高さ方向)が確保できるため、内燃機関4の吸排気面の利用が困難な2気筒内燃機関においても、EGRガス冷却装置43の搭載スペースを確保できる。従って、内燃機関4と変速機ケース15との締結剛性を確保しながら、変速機ケース15の上方のレイアウトスペースを確保できるため、EGRガス冷却装置43を取付剛性、エアクリーナ29等の部品を大型のクリーナ取付用ブラケットを用いることなく配置することができる。
また、変速機ケースの15上方のスペースが高さ方向に大きくとれるようになったことにより、クーラ取付用ブラケット50は、EGRガス冷却装置43の取付剛性を高くするように配置することができ、EGRガス冷却装置43上へのエアクリーナ29等の重量物の配置や、EGRガス冷却装置43から離れた位置へのEGR装置39の関連配管等の固定用ブラケットの配設が容易となる。
さらに、EGRガス冷却装置43を変速機ケース15の直上スペースに配置し、EGRガス冷却装置43のクーラ取付用ブラケット49A、49B、49CをEGRガス冷却装置43の上側又は下側、あるいは上下両側に配置した。このようなクーラ取付用ブラケット49A、49B、49Cの配置より、EGRガス冷却装置43の取付剛性を高めることができる。この結果、EGRガス冷却装置43上へのエアクリーナ29等の他部品の配置並びにEGRガス冷却装置43から離れた位置へのEGRガス冷却装置43の配管等の固定用ブラケットの配置が可能となる。
In general, in the
Therefore, in this embodiment, the
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the fastening line R of the
Thereby, the height of the attachment upper part H1 which is the upper part of the fastening line R between the
At the same time, since a space for arranging components (in the height direction) above the
Further, since the space above the
Further, the EGR
この発明に係るEGRガス冷却装置の配置構造は、縦置きの内燃機関にも適用可能である。 The arrangement structure of the EGR gas cooling device according to the present invention can also be applied to a vertically installed internal combustion engine.
1 車両
2 エンジンルーム
3 パワートレイン
4 内燃機関
5 変速機
6 エンジン本体
7 シリンダブロック
8 シリンダヘッド
12 チェーンケース(内燃機関の側面)
15 変速機ケース
25 吸気マニホルド
27 吸気通路
29 エアクリーナ
30 過給機
31 エアクリーナケース
36 排気マニホルド
39 EGR装置
41 EGRガスパイプ
42 EGRガスバルブ
43 EGRガス冷却装置
46 冷却水導入パイプ
47 冷却水排出パイプ
49A 上側締付ボルト
49B・49C 下側締付ボルト
50A 上側クーラ取付用ブラケット
50B、50C 下側クーラ取付用ブラケット
51 前側エアクリーナ固定用ブラケット
52 後側エアクリーナ固定用ブラケット
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