JP2015218662A - エンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ＥＧＲガス温度を任意の温度に調整する機能をコンパクトな構造で実現するとともに耐久性が向上する構造を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを有するエンジンであって、エンジンの排気通路から取り出された排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を備えるエンジンのＥＧＲ装置において、ＥＧＲ通路として、シリンダヘッドの内部に、シリンダヘッドの排気ポートから排気ガスを取り入れるＥＧＲ導入通路を形成し、シリンダブロックの内部に、ＥＧＲ導入通路に連通するとともに、シリンダボアを囲むウォータジャケットの側面に隣接するようにＥＧＲ冷却通路を形成し、シリンダヘッドの内部に、ＥＧＲ冷却通路と連通するとともに、ＥＧＲバルブを介して吸気通路にＥＧＲガスを送出するＥＧＲ送出通路を形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明はエンジンのＥＧＲ装置に係り、特に、新たな装置を設けることなくＥＧＲガスを冷却可能なエンジンのＥＧＲ装置に関する。

エンジンのＥＧＲ装置においては、一般的に、排気マニホルドから排気ガスの一部をＥＧＲ通路を形成するＥＧＲパイプに取り出し、取り出したＥＧＲガスの流量をＥＧＲバルブで調整して吸気マニホルドに還流させることで、燃焼温度を低下させ、排気ガス中の窒素酸化物低減や燃費の向上を図っている。
また、ＥＧＲ装置には、高温のＥＧＲガスが吸気通路に還流されることで、吸気効率が低下することを防止するために、ＥＧＲ通路の途中にエンジンの冷却水でＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備えたものがある。しかし、ＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置は、エンジン周辺に隙間を取ってＥＧＲパイプやＥＧＲクーラを配置する必要があるため、エンジンが大型化する問題がある。

このような問題に対して、特開２００８−８２３０７号公報には、シリンダブロックのウォータジャケットの底面の近傍にＥＧＲ通路を構成する内部通路を形成し、排気マニホルド下流の排気管と内部通路のシリンダブロックの排気側側面に開口する排気導入孔とを取出管で接続し、内部通路のシリンダブロックの吸気側側面に開口する排気導出孔と吸気マニホルドとを取入管で接続することで、ＥＧＲガスをウォータジャケットの冷却水で冷却し、配管系を簡素化した技術が開示されている。

特開２００８−８２３０７号公報

ところが、前記特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、ＥＧＲ通路を構成する内部通路と排気マニホルド及び吸気マニホルドとを、それぞれ取出管や取入管で接続しているため、配管系の簡素化を充分に達成できない問題があった。
また、前記特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、シリンダブロックのウォータジャケットの面積の大きい側面でなく、面積の小さい底面の近傍に内部通路を形成しているため、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換効率が低く、ＥＧＲガスを充分に冷却することができない問題があった。
さらに、前記特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、ＥＧＲクーラを配置する場合、ＥＧＲパイプの内部にＥＧＲガスの凝縮水が発生するため、腐食により、耐久性が低下するおそれがあった。

この発明は、ＥＧＲガス温度を任意の温度に調整する機能をコンパクトな構造で実現するとともに耐久性が向上する構造を提供することを目的とする。

この発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを有するエンジンであって、前記エンジンの排気通路から取り出された排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を備えるエンジンのＥＧＲ装置において、前記ＥＧＲ通路として、前記シリンダヘッドの内部に、前記シリンダヘッドの排気ポートから排気ガスを取り入れるＥＧＲ導入通路を形成し、前記シリンダブロックの内部に、前記ＥＧＲ導入通路に連通するとともに、シリンダボアを囲むウォータジャケットの側面に隣接するようにＥＧＲ冷却通路を形成し、前記シリンダヘッドの内部に、前記ＥＧＲ冷却通路と連通するとともに、ＥＧＲバルブを介して前記吸気通路にＥＧＲガスを送出するＥＧＲ送出通路を形成したことを特徴とする。

この発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドの内部にＥＧＲ通路を形成することにより、エンジンの外部にＥＧＲ通路を形成するＥＧＲパイプを配置する必要が無くなり、ＥＧＲパイプを削減できる。また、この発明は、ＥＧＲパイプを削減できるため、腐食のおそれがある部品が減り、耐久性が向上する。
この発明は、シリンダブロックの内部に形成したＥＧＲ冷却通路がウォータジャケットと隣接しているため、冷却水によってＥＧＲガスを冷却することができ、別体のＥＧＲクーラを配置する必要が無くなり、ＥＧＲクーラを削減できる。
これにより、この発明は、ＥＧＲパイプとＥＧＲクーラとを削減できるため、エンジンをコンパクトにできる。

図１はエンジンの平面図である。（実施例１） 図２は排気マニホルドを省略したエンジンの正面図である。（実施例１） 図３はシリンダブロックを断面としてエンジンの側面図である。（実施例１） 図４はシリンダブロックの平面図である。（実施例１） 図５は図１のＡ−Ａ線による断面図である。（実施例１） 図６はエンジンの平面図である。（実施例２） 図７は排気マニホルドを省略したエンジンの正面図である。（実施例２） 図８はバイパス通路を閉鎖した状態の図７のＢ−Ｂ線による断面図である。（実施例２） 図９はＥＧＲ冷却通路を閉鎖した状態の図７のＢ−Ｂ線による断面図である。（実施例２）

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１を示すものである。図１〜図３において、エンジン１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とシリンダヘッドカバー４とオイルパン５とを有している。
シリンダブロック２には、複数（実施例では３つ）のシリンダボア６が列状に並べて形成される。シリンダヘッド２には、列状に並べたシリンダボア６を囲むウォータジャケット７が形成される（図４参照）。各シリンダボア６には、ピストン８が内蔵される。ピストン８は、コンロッド９によりクランクシャフト１０に連結される。エンジン１は、シリンダボア６とピストン８とシリンダヘッド３とにより囲まれる３つの燃焼室１１を備える。
シリンダヘッド３には、各燃焼室１１に連通する吸気ポート１２及び排気ポート１３が形成される。吸気ポート１２は、シリンダボア６が列状に並べられた方向（以下「シリンダボア列方向Ｃ」と記す。）と直交する方向の一側（以下「吸気側」と記す。）に形成される。排気ポート１３は、シリンダボア列方向Ｃと直交する方向の他側（以下「排気側」と記す。）に形成される。
各吸気ポート１２は、上流側をシリンダヘッド３の吸気側側面１４にそれぞれ開口され、下流側をそれぞれ２つに分岐して各燃焼室１１に連通される。各排気ポート１３は、上流側をそれぞれ２つに分岐して各燃焼室１１に連通され、下流側を１つに集合してシリンダヘッド３の排気側側面１５に開口される。シリンダヘッド３は、燃焼室１１毎に、吸気ポート１２を開閉する２つの吸気弁１６と、排気ポート１３を開閉する２つの排気弁１７とを備える。

エンジン１は、燃焼室１１に吸気を導入する吸気マニホルド１８を備える。吸気マニホルド１８は、吸気が導入されるサージタンク１９と、サージタンク１９に接続され吸気を各吸気ポート１２に供給する吸気分岐管２０とを備える。サージタンク１９は、上流側に、図示しないエアクリーナと、吸気管と、スロットルボディとを順次に接続される。吸気分岐管２０は、上流側をサージタンク１９に接続され、下流側をシリンダヘッド３の吸気側側面１４に取り付けられ、吸気ポート１２に連通される。エンジン１は、エアクリーナと、吸気管と、スロットルボディと、吸気マニホルド１８のサージタンク１９及び吸気分岐管２０と、シリンダヘッド３の吸気ポート１２とによって形成される吸気通路２１を備える。
エンジン１は、燃焼室１１の排気ガスが導入される排気マニホルド２２を備える。排気マニホルド２２は、上流側をシリンダヘッド３の排気側側面１５に取り付けられて排気ポート１３に連通され、下流側に触媒コンバータ２３が接続される。触媒コンバータ２３には、図示しない排気管が接続される。エンジン１は、排気ポート１３と、排気マニホルド２２と、触媒コンバータ２３と、排気管とによって形成される排気通路２４を備える。

エンジン１は、ＥＧＲ装置２５を備える。ＥＧＲ装置２５は、排気通路２４から取り出された排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路２１に還流させるＥＧＲ通路２６を備える。ＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲ通路２６として、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の内部に、ＥＧＲ導入通路２７と、ＥＧＲ冷却通路２８と、ＥＧＲ送出通路２９とを形成する。

ＥＧＲ導入通路２７は、図１、図２に示すように、シリンダヘッド３の排気側の内部に形成され、排気ポート１３から排気ガスを取り入れる。
ＥＧＲ導入通路２７は、上流部を、シリンダボア列方向Ｃ一側に形成した排気ポート１３の排気通路２４に連通する。また、ＥＧＲ投入通路２７は、上流部に連続する中間部を、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側に向かって延ばす。そして、ＥＧＲ投入通路２７は、中間部に連続する下流部を、シリンダブロック２側に向かって折り曲げて、ヘッド側デッキ面３０に開口する。

ＥＧＲ冷却通路２８は、図２、図３に示すように、シリンダブロック２の排気側の内部に形成され、ＥＧＲ導入通路２７に連通するとともに、シリンダボア６を囲むウォータジャケット７の側面に隣接するように形成される。
ＥＧＲ冷却通路２８は、上流部を、シリンダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ一側のブロック側デッキ面３１に開口する。ＥＧＲ冷却通路２８は、上流部を、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側のヘッド側デッキ面３０に開口したＥＧＲ導入通路２７の下流側と連通する。また、ＥＧＲ冷却通路２８は、上流部に連続する中間部を、ウォータジャケット７に沿ってシリシダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ他側に向かって延びた後、折り返してシリンダボア列方向Ｃ一側に戻す。そして、ＥＧＲ冷却通路２８は、中間部に連続する下流部を、シリンダヘッド３側に折り曲げて、シリンダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ一側のブロック側デッキ面３１に開口する。

ＥＧＲ送出通路２９は、図１〜図３に示すように、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側の内部に形成され、ＥＧＲ冷却通路２８と連通するとともに、ＥＧＲバルブ３２を介して吸気マニホルド１８のサージタンク１９の吸気通路２１にＥＧＲガスを送出する。
ＥＧＲ送出通路２９は、上流部を、シリンダブロック２側に向かって折り曲げて、シリングヘッド３の排気側のヘッド側デッキ面３０に開口する。ＥＧＲ送出通路２９は、上流部を、シリンダブロック２のブロック側デッキ面３１に開口したＥＧＲ冷却通路２８の下流側と連通する。また、ＥＧＲ送出通路２９は、上流部に連続する中間部を、シリンダヘッド３の排気側から吸気側に向かって延ばす。そして、ＥＧＲ送出通路２９は、中間部に連続する下流部を、シリンダヘッド３の吸気側側面１４に開口する。ＥＧＲ送出通路２９は、下流部を、吸気マニホルド１８のサージタンク１９の吸気通路２１に連通する。

ＥＧＲバルブ３２は、図１、図２に示すように、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側の一側端壁３３に取り付けられる。ＥＧＲバルブ３２は、ＥＧＲ送出通路２９の中間部に弁体３４を配置している。ＥＧＲバルブ３２は、弁体３４によりＥＧＲ送出通路２９を開閉自在に仕切ることで、ＥＧＲガスの流量を調整する。
図５に示すように、ＥＧＲ送出通路２９は、シリンダヘッド３の吸気側側面１４に開口する下流部にＥＧＲ排出パイプ３５の一端側を接続している。ＥＧＲ排出パイプ３５は、他端側をサージタンク１９に挿通し、吸気通路２１に連通する。サージタンク１９は、ＥＧＲ排出パイプ３５を覆う環状支持部材３６によりシリンダヘッド３の吸気側側面１４に支持される。

エンジン１のＥＧＲ装置２７は、シリンダヘッド３の内部の排気ポート１３からＥＧＲ導入通路２７に排気ガスをＥＧＲガスとして導入し、シリンダブロック２の内部のＥＧＲ冷却通路２８に導く。ＥＧＲ冷却通路２８を流れるＥＧＲガスは、ウォータジャケット７を流れる冷却水により冷却される。ＥＧＲ冷却通路２８で冷却されたＥＧＲガスは、シリンダヘッド３の内部のＥＧＲ送出通路２９に導入される。ＥＧＲ送出通路２９のＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ３２で流量を調節されて、吸気マニホルド１８のサージタンク１９の吸気通路２１に送出される。サージタンク１９の吸気通路２１に送出されたＥＧＲガスは、吸気ポート１２から燃焼室１１に供給される。
これにより、ＥＧＲ装置２７は、燃焼室１１内の混合気の燃焼温度を低下させ、排気ガス中の窒素酸化物低減や燃費の向上を図ることができる。

このように、エンジン１のＥＧＲ装置２５は、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の内部に、ＥＧＲ通路２６としてＥＧＲ導入通路２７とＥＧＲ冷却通路２８とＥＧＲ送出通路２９とを形成する。
これにより、ＥＧＲ装置２５は、エンジン１の外部にＥＧＲ通路を形成するＥＧＲパイプを配置する必要が無くなり、ＥＧＲパイプを削減できる。また、ＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲパイプを削減できるため、腐食のおそれがある部品が減り、耐久性が向上する。
エンジン１のＥＧＲ装置２５は、シリンダブロック２の内部に形成したＥＧＲ冷却通路２８がウォータジャケット７と隣接しているため、エンジン１の冷却水によってＥＧＲガスを冷却することができ、別体のＥＧＲクーラを配置する必要が無くなり、ＥＧＲクーラを削減できる。
これにより、ＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲパイプとＥＧＲクーラとを削減できるため、エンジン１をコンパクトにできる。
さらに、ＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲ冷却通路２８を中間で折り返すＵターン形状に形成することにより、シリンダブロック２の狭い範囲でも通路長さを確保でき、冷却効果を高めることができる。

図６〜図９は、この発明の実施例２を示すものである。実施例２のＥＧＲ装置２５は、図６、図７に示すように、ＥＧＲ通路２６として、シリンダブロック２とシリンダヘッド３の内部に、ＥＧＲ導入通路２７と、ＥＧＲ冷却通路２８と、ＥＧＲ送出通路２９とを形成する。

ＥＧＲ導入通路２７は、実施例１と同様に、上流部を、シリンダボア列方向Ｃ一側に形成した排気ポート１３の排気通路２４に連通する。また、ＥＧＲ投入通路２７は、上流部に連続する中間部を、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側に向かって延ばす。そして、ＥＧＲ投入通路２７は、中間部に連続する下流部を、シリンダブロック２側に向かって折り曲げて、ヘッド側デッキ面３０に開口する。
ＥＧＲ導入通路２７は、図８、図９に示すように、ＥＧＲ冷却通路２８を迂回してＥＧＲ送出通路２９に連通するバイパス通路３７を有している。バイパス通路３７は、ＥＧＲ導入通路２７からシリンダボア列方向Ｃ一側に向かって延びる。バイパス通路３７は、ＥＧＲ送出通路２９の中間部の、通路径方向においてシリンダボア列方向Ｃ他側に連通する。ＥＧＲ送出通路２９は、中間部のバイパス通路３７が連通する部分にバイパス用弁座３８を備える。

ＥＧＲ冷却通路２８は、実施例１と同様に、上流部を、シリンダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ一側のブロック側デッキ面３１に開口する。ＥＧＲ冷却通路２８は、上流部を、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側のヘッド側デッキ面３０に開口したＥＧＲ導入通路２７の下流側と連通する。また、ＥＧＲ冷却通路２８は、上流部に連続する中間部を、ウォータジャケット７に沿ってシリシダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ他側に向かって延びた後、折り返してシリンダボア列方向Ｃ一側に戻す。そして、ＥＧＲ冷却通路２８は、中間部に連続する下流部を、シリンダヘッド３側に折り曲げて、シリンダブロック２のシリンダボア列方向Ｃ一側のブロック側デッキ面３１に開口する。

ＥＧＲ送出通路２９は、上流部を、シリンダブロック２側に向かって折り曲げて、シリングヘッド３の排気側のヘッド側デッキ面３０に開口する。ＥＧＲ送出通路２９は、上流部を、シリンダブロック２のブロック側デッキ面３１に開口したＥＧＲ冷却通路２８の下流側と連通する。また、ＥＧＲ送出通路２９は、上流部に連続する中間部を、シリンダヘッド３の排気側から吸気側に向かって延ばす。そして、ＥＧＲ送出通路２９は、中間部に連続する下流部を、シリンダヘッド３の吸気側側面１４に開口する。ＥＧＲ送出通路２９は、下流部を、吸気マニホルド１８のサージタンク１９の吸気通路２１に連通する。
ＥＧＲ送出通路２９は、中間部のバイパス通路３７が連通する部分と通路径方向において反対側の、シリンダボア列方向Ｃ一側に上流部を連続する。ＥＧＲ送出通路２９は、上流部を、シリンダボア列方向Ｃ一側に延びた後にシリンダブロック２側に向かって折り曲げて、シリンダヘッド３のヘッド側デッキ面３０に開口する。ＥＧＲ送出通路２９は、中間部の通路径方向においてバイパス用弁座３８と対向し、上流部が連続する部分に冷却通路用弁座３９を備える。バイパス用弁座３８と冷却通路用弁座３９とは、シリンダボア列方向Ｃにおいて同軸上に配置される。

ＥＧＲ装置２５は、ＥＧＲ送出通路２９に対して、ＥＧＲ冷却通路２８とバイパス通路３７とを開閉自在に仕切る流量調整バルブ４０を備える。
流量調整バルブ４０は、シリンダヘッド３のシリンダボア列方向Ｃ一側の一側端壁３３に取り付けられる。流量調整バルブ４０は、ＥＧＲ送出通路２９のバイパス用弁座３８と冷却通路用弁座３９との間に弁体４１を配置している。流量調整バルブ４０は、弁体４１によりバイパス用弁座３８と冷却通路用弁座３９とを開閉自在に仕切ることで、ＥＧＲ導入通路２７に導入されたＥＧＲガスとＥＧＲ冷却通路２８を流れたＥＧＲガスとの流量を調整して、ＥＧＲ送出通路２９に流す。

これにより、ＥＧＲ装置２５は、排気ポート１３からＥＧＲ導入通路２７に導入された冷却前のＥＧＲガスと、ＥＧＲ冷却通路２８で冷却されたＥＧＲガスとの各流量を調整して、吸気通路２１に流すことができる。
このため、ＥＧＲ装置２５は、吸気通路２１に還流させるＥＧＲガスの温度調整を簡易な構造で実施することができ、運転状況に合わせたＥＧＲガス温度の最適化を図ることができる。

この発明は、ＥＧＲガス温度を任意の温度に調整する機能をコンパクトな構造で実現するとともに耐久性が向上する構造を提供することができるものであり、ウォータジャケットを有するエンジンに適用することができる。

１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
６ シリンダボア
７ ウォータジャケット
１１ 燃焼室
１２ 吸気ポート
１３ 排気ポート
１８ 吸気マニホルド
１９ サージタンク
２０ 吸気分岐管
２１ 吸気通路
２２ 排気マニホルド
２３ 触媒コンバータ
２４ 排気通路
２５ ＥＧＲ装置
２６ ＥＧＲ通路
２７ ＥＧＲ導入通路
２８ ＥＧＲ冷却通路
２９ ＥＧＲ送出通路
３２ ＥＧＲバルブ

Claims (3)

1. シリンダブロックとシリンダヘッドとを有するエンジンであって、前記エンジンの排気通路から取り出された排気ガスをＥＧＲガスとして吸気通路に還流させるＥＧＲ通路を備えるエンジンのＥＧＲ装置において、前記ＥＧＲ通路として、前記シリンダヘッドの内部に、前記シリンダヘッドの排気ポートから排気ガスを取り入れるＥＧＲ導入通路を形成し、前記シリンダブロックの内部に、前記ＥＧＲ導入通路に連通するとともに、シリンダボアを囲むウォータジャケットの側面に隣接するようにＥＧＲ冷却通路を形成し、前記シリンダヘッドの内部に、前記ＥＧＲ冷却通路と連通するとともに、ＥＧＲバルブを介して前記吸気通路にＥＧＲガスを送出するＥＧＲ送出通路を形成したことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装置。
2. 前記ＥＧＲ冷却通路は、前記シリンダブロックのシリンダボア列方向一側で前記シリンダヘッドのＥＧＲ導入通路と連通し、前記シリシダブロックのシリンダボア列方向他側に向かって延びた後、折り返してシリンダ列方向一側に戻り、前記シリンダブロックのシリンダボア列方向一側で前記シリングヘッドのＥＧＲ送出通路と連通することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
3. 前記ＥＧＲ導入通路は、前記ＥＧＲ冷却通路を迂回して前記ＥＧＲ送出通路に連通するバイパス通路を有し、前記ＥＧＲ送出通路に対して前記ＥＧＲ冷却通路と前記バイパス通路とを開閉自在に仕切る流量調整バルブを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
   
   
   
   

Images