JP2018150927A - エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ装置を備えたエンジンの排気装置において、排気浄化装置から排出される排気ガスの排気ガス排出口への流れとの干渉を抑えつつ、排気浄化装置の下流側からＥＧＲガスを取り出す。【解決手段】排気浄化装置を通過した排気ガスの主流を排出する排気ガス排出口を排気浄化装置の中心軸から一方側に偏倚させて配置するとともに、ＥＧＲガス取出口を前記中心軸から排気ガス出口とは反対側に偏倚させて配置する。【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの排気装置に関するものである。

従来より、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の自動車エンジンの排気経路に、排気ガスを浄化する排気浄化装置を配置することが行われている。

そして、ノッキングの発生防止や窒素酸化物ＮＯｘ量の低減を目的として、排気浄化装置を通過し浄化された排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させるＥＧＲを採用することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００４−１７６５５４号公報 特開２０１２−０３１７８２号公報

ところで、特許文献１、２に記載のように、排気浄化装置の下流側からＥＧＲ経路を分岐させる場合、排気浄化装置のケースのメイン排気経路につながるコーン部やフランジから分岐させると、メイン排気経路に流れる排気ガスの流れとＥＧＲ経路に向かう排気ガスの流れ干渉により通気抵抗が大きくなる虞がある。

そこで、本発明は、ＥＧＲを備えたエンジンの排気装置において、前記排気ガスの流れの干渉を低減し、通気抵抗の上昇を抑制する。

前記課題を解決するために、本発明は、排気浄化装置の下流側の端部に、排気ガス排出口とＥＧＲガス取出口とを排気浄化装置の中心軸から互いに反対側に偏倚させて配置するようにした。

ここに開示するエンジンの排気装置は、エンジンの排気経路上に配設され、該エンジンから排出される排気ガスを浄化する浄化装置本体がケースに収容されてなる排気浄化装置と、
前記排気浄化装置の排気ガス流れ方向下流側に接続され、該浄化装置本体を通過した排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に環流するＥＧＲ装置とを備え、
前記ケースの下流側の端部には、前記浄化装置本体の中心軸から偏倚した位置に排気ガス排出口が設けられ、前記浄化装置本体の中心軸から前記排気ガス排出口とは反対側に偏倚した位置にＥＧＲガス取出口が設けられ、
前記ＥＧＲ装置は、前記浄化装置本体の中心軸に対し、前記ＥＧＲガス取出口と同じ側に配置されていることを特徴とする。

これによれば、排気ガス排出口への排気ガス流れとの干渉を抑えつつ、排気浄化装置の下流側からＥＧＲガスを取り出すことができ、通気抵抗の上昇抑制に有利になるとともに、ＥＧＲ装置の配管の単純化にも有利になる。

一実施形態では、前記排気浄化装置の排気ガス流れ方向上流側には、Ｌ字状に屈曲したＬ字状排気管の下流部が接続されており、
前記排気ガス排出口は、前記浄化装置本体の中心軸から前記Ｌ字状排気管におけるＬ字状の曲がりの内周側に偏倚し、
前記ＥＧＲガス取出口は、前記浄化装置本体の中心軸から前記Ｌ字状排気管におけるＬ字状の曲がりの外周側に偏倚している。

この場合、排気ガスがＬ字状排気管を通過するときに、慣性によって、排気ガスの多くがＬ字状排気管におけるＬ字状の曲がりの外周側を通って排気浄化装置に流入する。その結果、排気浄化装置の前記Ｌ字状の曲がりの外周側に対応する部位を通る排気ガス流量が多くなる。これに対して、ＥＧＲガス取出口が、浄化装置本体の中心軸から前記Ｌ字状の曲がりの外周側、すなわち、排気浄化装置の排気ガス流量が多くなる側に偏倚しているから、ＥＧＲガス取出口に排気ガスが流れやすくなる。よって、ＥＧＲ性能を確保に有利になる。

一実施形態では、前記Ｌ字状排気管の上流部に接続された上流側排気浄化装置を備え、
前記排気浄化装置の軸方向に視たとき、前記上流側排気浄化装置の下流部が前記排気浄化装置の上流側の端面の一部に重なっている。

前記上流側排気浄化装置からみて下流側に配置されている前記排気浄化装置を下流側排気浄化装置と称して説明すると、上流側排気浄化装置がＬ字状排気管の上流部に接続され、該上流側排気浄化装置の下流部が下流側排気浄化装置の上流側の端面の一部に重なっているということは、上流側排気浄化装置の下流部は、Ｌ字状排気管におけるＬ字状の曲がりの内周側、つまりは排気ガス排出口が配置された側において、下流側排気浄化装置の上流側の端面の一部に重なっているということである。

下流側排気浄化装置においては、その上流側の端面における上流側排気浄化装置が重なった部分には、排気ガスが流入しにくくなる。しかし、上流側排気浄化装置と下流側排気浄化装置とは、ＥＧＲガス取出口に比べて多量の排気ガスが流れ出る排気ガス排出口側において重なっている。従って、下流側排気浄化装置における上流側排気浄化装置が重なって言わば影になっている部分にも、排気ガス排出口に向かう排気ガスが多く流れこむことになる。すなわち、上述の如く、排気浄化装置同士を部分的に重なるようにしているにも拘わらず、下流側排気浄化装置の上記影になった部分も排気ガスの浄化に有効に働くから、下流側排気浄化装置の利用効率が大きく低することがない。

従って、当該実施形態によれば、下流側排気浄化装置の利用効率の低下を抑制しながら、上述の排気浄化装置同士の重なりによって排気装置全体のコンパクト化を図ることができることになる。

一実施形態では、前記排気浄化装置は、自動車のエンジンルーム内に配設されており、
前記ＥＧＲガス取出口は、前記排気浄化装置の前記ケースの下流側の端部の中心よりも下側に配置されており、
前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ経路は、前記ＥＧＲガス取出口に接続された基端側から前記エンジンの吸気系に接続される先端側まで、上方に向かって延びている。

これによれば、ＥＧＲ経路内に発生した凝縮水がＥＧＲ経路中に溜まることを抑制できる。

一実施形態では、前記排気浄化装置の前記ケース内の前記浄化装置本体よりも下流側に、ＥＧＲガス取出口よりも底部が低くなった空間部が形成されている。

これによれば、ＥＧＲ経路に生じた凝縮水が排気浄化装置のケース内に逆流しても、空間部に溜まり、ＥＧＲガス取出口が閉塞されることを防ぐことができ、その凝縮水を排気ガス排出口から排出させることができる。

一実施形態では、前記排気浄化装置の前記ケースと前記ＥＧＲ経路を構成するＥＧＲ管を結合する第１支持部材と、
前記ＥＧＲ管における前記ＥＧＲガス取出口と前記第１支持部材が結合された部位との間の部分を支持する第２支持部材とを備えている。

これによれば、ＥＧＲ管及び第１支持部材を介して排気浄化装置を第２支持部材に支持することができる。

一実施形態では、前記エンジンは、直列多気筒エンジンであり、
前記排気浄化装置は、前記浄化装置本体の中心軸が前記エンジンの気筒列方向に対して略垂直になるように設けられ、且つ前記中心軸が前記エンジンの気筒列方向中心位置から前記ＥＧＲ装置が配置される側に偏倚している。

これによれば、排気浄化装置の下流側の端部のＥＧＲガス取出口からエンジンの吸気系に至るＥＧＲ経路をエンジン本体の気筒列方向の端部に沿って配置することができ、ＥＧＲ経路を単純化する上で有利になる。

なお、本明細書において、「エンジンの気筒列方向に対して略垂直」とは、「エンジンの気筒列方向に対して８０度以上１００度以下の角度をなしていること」を言う。

本発明によれば、排気浄化装置のケースの下流側の端部に排気ガス排出口とＥＧＲガス取出口が設けられ、排気ガス排出口は浄化装置本体の中心軸から片側に偏倚し、ＥＧＲガス取出口は前記浄化装置本体の中心軸から前記排気ガス排出口とは反対側に偏倚しているから、排気ガス排出口への排気ガス流れとの干渉を抑えつつ、排気浄化装置の下流側からＥＧＲガスを取り出すことができ、通気抵抗の上昇抑制に有利になるとともに、ＥＧＲ装置の配管の単純化にも有利になる。

図１は、実施形態１に係る排気装置が取り付けられたエンジンの斜視図である。 図２は、同排気装置の一部を示す側面図である。 図３は、同排気装置の一部を示す平面図である。 図４は、同排気装置の一部を左上後方から見た斜視図である。 図５は、同排気浄化装置の背面図である。 図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 図７は、ＧＰＦのケースの下流側の端部を上流側から見た図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

（実施形態１）
＜エンジン＞
実施形態１に係る排気装置１が適用されるエンジンは、自動車に搭載された直列４気筒ガソリンエンジン（直列多気筒エンジン）である。このエンジンは、ＦＦ車両の前方に横置きされている。

なお、本発明は、４気筒のガソリンエンジンに限らず、その他の多気筒エンジンや、ディーゼルエンジンにも適用することができる。また、ＦＦ車両に限らず、例えばＲＲ車両、４ＷＤ車両等、バイクも含め種々のレイアウトを採用する車両に適用可能である。

図１に示すように、エンジンは、シリンダブロックＥ１とシリンダヘッドＥ２とを有するエンジン本体Ｅを備えている。詳細な図示は省略するが、エンジンは、シリンダブロックＥ１とシリンダヘッドＥ２とにより構成される第１気筒乃至第４気筒を備える。この第１気筒乃至第４気筒は、図１の紙面に垂直な方向に紙面の手前から奥側に向かって順に直列に配置されている。そして、シリンダブロックＥ１のシリンダボア（図示せず）と、該シリンダボア内のピストン（図示せず）と、シリンダヘッドＥ２とにより、気筒毎に燃焼室が形成されている。

シリンダヘッドＥ２には、４つの燃焼室にそれぞれ接続された４つの排気ポート（図示せず）が形成されている。燃焼室において発生した排気ガスは、この排気ポートを含む排気経路を通じて車外に排出される。

＜排気経路＞
上述の排気ポートには、図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る排気装置１が接続され、さらにその下流側に、テールパイプを有する下流側排気システム（図示せず）が接続されている。このようにエンジンの排気経路は、上述の排気ポートと、排気装置１と、下流側排気システムとにより構成されている。

＜排気装置＞
本実施形態に係る排気装置１は、エンジンルーム内に配設されており、図１乃至図３に示すように、エンジン本体Ｅの４つの排気ポートに接続された排気マニホールドＭと、排気マニホールドＭの下流端出口Ｍ７に接続部Ｎを介して接続された排気浄化装置Ｑと、触媒装置Ｑを通過した排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置Ｗとを備えている。

＜排気マニホールド及び接続部＞
エンジンの４つの燃焼室から排気ポートを通して排出される排気ガスは、排気マニホールドＭから接続部Ｎを介して触媒装置Ｑに送り込まれる。排気マニホールドＭは、図３乃至図５に示すように、４つの各排気ポートに接続された各独立排気管と、気筒列方向の一端側に配置され、４つの前記独立排気管が接続されて下方に延びる集合管を備えている。

接続部Ｎは、排気マニホールドＭの集合管から排気ガスを排気浄化装置Ｑに導入する管状の部材である。

＜方向＞
本明細書の説明において、「上下方向」及び「前後方向」とは、図２に示すように、エンジン本体Ｅを基準として、シリンダヘッドＥ２側を上側、シリンダブロックＥ１側を下側、エンジン本体Ｅ側を前側、排気マニホールドＭ側を後側とする方向をいうものとする。また、「左右方向」とは、図３に示すように、エンジン本体Ｅを基準として気筒の配列方向、言い換えると、図２の紙面に垂直であって、手前側を左側、奥側を右側とする方向をいうものとする。さらに、「上流」や「下流」は、燃焼室から排気ポートを通じて排出される排気ガスの流れる方向を基準とし、「排気ガス流れ方向上流側」や「排気ガス流れ方向下流側」と称することがある。

なお、本実施形態において、「前後方向」は、後述するガソリンパティキュレートフィルタ３（以下、「ＧＰＦ３」と称する。）の中心軸Ｌ３と平行になっている。

＜排気浄化装置＞
排気浄化装置Ｑは、図３〜図５に示すように、接続部Ｎの出口に接続された上流側排気浄化装置としての三元触媒２と、その下流側に配置された下流側排気浄化装置としてのＧＰＦ３と、三元触媒２とＧＰＦ３とを接続するＬ字状排気管４とを備えている。

＜三元触媒＞
三元触媒２は、排気ガス中の炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、窒素酸化物ＮＯｘを浄化するための触媒である。三元触媒２は、詳細な説明は省略するが、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の貴金属を金属酸化物からなるサポート材上に担持してなる触媒成分を、ハニカム担体上にコートしてなる触媒等が挙げられる。三元触媒２としては、特に限定されるものではなく、いかなる公知のものも用いることができる。

三元触媒２は、図６に示すように、中心軸Ｌ２を有する円筒状の触媒である。三元触媒２の形状は、特に限定されるものではないが、排気経路への配設が容易であり、均一な排気ガス流れを得る観点から、筒状であることが好ましい。三元触媒２の中心軸Ｌ２に垂直な断面の形状は、特に限定されるものではなく、真円状、楕円状、矩形状、多角形状等のいかなる形状を採用することができるが、均一な排気ガス流れを得るとともに製造コストを抑える観点から、好ましくは真円状、楕円状である。

図６に示すように、三元触媒２の排気ガスを浄化する触媒本体は、上流側の端面２Ａと下流側の端面２Ｂを有する。便宜上、触媒本体の上流側の端面２Ａ及び触媒本体の下流側の端面２Ｂを、三元触媒２の上流側の端面２Ａ及び三元触媒２の下流側の端面２Ｂと称することがある。両端面２Ａ，２Ｂは同一径の円形である。

三元触媒２は、触媒本体として、上流側に配置された前段部２１と下流側に配置された後段部２２とを備えている。前段部２１は、エンジン本体Ｅの低負荷運転時の低温の排気ガスの浄化を行う低温活性に優れた三元触媒である。また後段部２２は、高負荷運転時等の高温の排気ガスの浄化を行う高温活性に優れた三元触媒である。なお、本実施形態において、三元触媒２は、前段部２１及び後段部２２を備えた２段構成であるが、これに限られるものではなく、単一の触媒構成であってもよいし、さらに３つ以上に分割された多段構成であってもよい。

さらに、三元触媒２は、触媒本体としての前段部２１及び後段部２２の外周全体を覆うマット２３と、そのマット２３の外周全体を覆うケース２４とを備えている。

排気ガス温度は、エンジンの軽負荷運転時では４００℃前後である一方、エンジンの高負荷運転時には８００℃前後の高温となる。そうすると、三元触媒２を通過した後の高温の排気ガスに、三元触媒２自身が常に曝されることで、三元触媒２が熱害により劣化する虞が生じる。

マット２３は、高温の排気ガスに曝される環境下においても安定して触媒本体としての前段部２１及び後段部２２を保持するためのものであり、例えばセラミックなどの高耐熱性、保温性を有する材料で形成されている。

ケース２４は、触媒本体（前段部２１及び後段部２２）並びにマット２３を保持するためのものであり、例えば鉄、ステンレス鋼等の金属製である。なお、マット２３及びケース２４としては、公知のものを使用してもよい。

＜ＧＰＦ＞
図６に示すように、ＧＰＦ３は、三元触媒２の下流側に配設されており、三元触媒２を通過した排気ガス中のパティキュレートマター（以下、「ＰＭ」と称する。）をトラップするためのフィルタ本体（浄化装置本体）３３を備えている。フィルタ本体３３は、詳細な説明は省略するが、例えばハニカム担体等に目封じを施し、フィルタ機能を追加したものであり、トラップしたＰＭの燃焼を促進するため触媒コートを有するものであってもよい。排気ガス中のＰＭはフィルタ本体３３の隔壁に捕集され、ＰＭが堆積したところで、例えば、出力を得るために燃料をエンジンの燃焼室に噴射するメイン噴射の後、エンジンの膨張行程においてフィルタ本体３３の温度を高めるための燃料を燃焼室に噴射するポスト噴射を行い、フィルタ本体３３に堆積したＰＭを焼却除去する。フィルタ本体３３としては、特に限定されるものではなく、いかなる公知のものも用いることができる。

ＧＰＦ３は、図３に示すように、中心軸Ｌ３を有する円筒状のものである。フィルタ本体３３の形状は、特に限定されるものではないが、排気経路への配設が容易であり、均一な排気ガス流れを得る観点から、筒状であることが好ましい。フィルタ本体３３の中心軸Ｌ３に垂直な断面の形状は、特に限定されるものではなく、真円状、楕円状、矩形状、多角形状等のいかなる形状を採用することができるが、均一な排気ガス流れを得るとともに製造コストを抑える観点から、好ましくは真円状、楕円状である。

図６に示すように、ＧＰＦ３のフィルタ本体３３は、上流側の端面３Ａ及び下流側の端面３Ｂを有する。便宜上、フィルタ本体３３の上流側の端面２Ａ及びフィルタ本体３３の下流側の端面２Ｂを、ＧＰＦ３の上流側の端面２Ａ及びＧＰＦ３の下流側の端面２Ｂと称することがある。両端面３Ａ，３Ｂは同一径の円形である。

図３及び図６に示すように、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３上に位置し、ＧＰＦ３の上流側の端面３Ａ及び下流側の端面３Ｂの中間に位置する点をＧＰＦ中心Ｏ３とする。ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３はフィルタ本体３３の中心軸となっている。なお、図６（図２のＶＩ−ＶＩ線断面図）では、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３及び中心Ｏ３のＶＩ−ＶＩ断面上への投影線及び投影点を、それぞれ符号ＰＲＬ３１及びＰＲＯ３で示している。

ここに、ＧＰＦ３は、図３に示すように、中心軸Ｌ３がエンジン本体Ｅの気筒列方向、すなわち左右方向に対して略垂直になって略水平方向に延びる横置きにされている。そして、ＧＰＦ３は、中心軸Ｌ３がエンジン本体Ｅの気筒列方向の中心位置（図３のＬＥは当該中心位置を通って気筒列方向に直交する線である）から、気筒列方向の一方側（左側）に偏倚している。

ＧＰＦ３は、三元触媒２と同様に、フィルタ本体３３と、フィルタ本体３３の外周全体を覆うマット３４と、そのマット３４の外周全体を覆う筒状ケース３５と、フィルタ本体３３の下流側の端面３Ｂを、スペースを空けて覆う下流側カバー７とを備えている。筒状ケース３５と下流側カバー７とがフィルタ本体３３を収容するＧＰＦケースを構成している。マット３４及び筒状ケース３５は、上述の三元触媒２のマット２３及びケース２４と同様の目的で用いられ、これらと同様の構成のものを用いることができる。

＜Ｌ字状排気管＞
Ｌ字状排気管４は、三元触媒２とＧＰＦ３とを接続するためのＬ字状に屈曲した管状部材であり、排気経路の一部を形成している。

図６に示すように、Ｌ字状排気管４は、上流側開口４Ａと、下流側開口４Ｂと、両開口４Ａ，４Ｂ間の曲がり部４Ｃとを備えている。そして、曲がり部４Ｃは、上流側開口４Ａから気筒列方向（下流側）に延びる第１管状部４Ｃ１と、下流側開口４Ｂからエンジン本体側に向かって延びる第２管状部４Ｃ２と、これら第１管状部４Ｃ１と第２管状部４Ｃ２とを接続する屈曲部４Ｃ３とを備えている。そして、屈曲部４Ｃ３は、Ｌ字状の曲がりの外周側に位置する外周側屈曲部４Ｃ３１と、内周側に位置する内周側屈曲部４Ｃ３２とを備えている。

図６に示すように、三元触媒２は、その下流部がＬ字状排気管４に上流側開口４Ａから挿入されている。一方、ＧＰＦ３は、その上流端部がＬ字状排気管４に下流側開口４Ｂから挿入されている。

−三元触媒とＧＰＦの相対配置−
図６に示すように、三元触媒２の下流側の端面２ＢとＧＰＦ３の上流側の端面３Ａとは、曲がり部４Ｃ内で、二面角αが約９０度となるように配置されている。この二面角αは、この角度に限定されるものではないが、三元触媒２からＧＰＦ３への排気ガス流れを十分に確保する観点から、互いに好ましくは６０度以上１２０度以下、より好ましくは７０度以上１１０度以下、特に好ましくは８０度以上１００度以下である。

加えて、三元触媒２とＧＰＦ３とは、ＧＰＦ３の軸方向に視て、三元触媒２の下流部がＧＰＦ３の上流側の端面の一部に重なる関係になるように配設されている。すなわち、三元触媒２とＧＰＦ３とに重複部分３１が形成されている。

図６は、図２におけるＶ−Ｖ断面を示す図であるが、三元触媒２の中心軸Ｌ２を含み且つＧＰＦ３の中心軸Ｌ３と平行な断面を上側から見た図である。図６に記載された断面を以下「Ｖ−Ｖ断面」と称する。図６に示すように、Ｖ−Ｖ断面上で、重複部分３１を形成する三元触媒２の側面の長さＨ３１は、三元触媒２及びＧＰＦ３をコンパクトに配置させつつ、ＧＰＦ３内の排気ガス流れを均一にする観点から、三元触媒２の全長Ｈ２の好ましくは１０％以上５０％未満である。

また、三元触媒２の側面の長さＨ３１は、図６のＶ−Ｖ断面において、三元触媒２及びＧＰＦ３をコンパクトに配置させつつ、ＧＰＦ３内の排気ガス流れを均一にする観点から、ＧＰＦの幅Ｗ３の好ましくは１０％以上５０％未満である。

このように、三元触媒２とＧＰＦ３とを互いに横方向に配置するときに、三元触媒２及びＧＰＦ３の重複部分３１を形成することで、排気マニホールドＭの下流端からＧＰＦ３までの距離を短縮化できる。また重複部分３１を形成しつつも、その範囲を上述の範囲未満に抑えることにより、排気装置１のコンパクト化を実現させるとともに、ＧＰＦ３の、特に重複部分３１の影になる部分の利用効率を向上させることができる。

−第１管部材及び第２管部材−
Ｌ字状排気管４は、図６に示すように、下流側開口４Ｂの略中心を通る略垂直な面に接合ラインを設けて接合された第１管部材４０と第２管部材４１とにより構成されている。接合ラインは、三元触媒２の下流側の端面２Ｂ近傍であって、該端面２Ｂよりも下流側を通っている。

第１管部材４０が上流側開口４Ａを形成し、第１管部材４０と第２管部材４１との接合により下流側開口４Ｂが形成されている。具体的に説明すると、第１管部材４０は、上流側開口４Ａを形成しているとともに、下流側開口４Ｂの一部と、曲がり部４Ｃの内周側屈曲部４Ｃ３２を含む一部を形成している。第２管部材４１が、下流側開口４Ｂの残部と、曲がり部４Ｃの外周側屈曲部４Ｃ３１を含む残部を形成している。

Ｌ字状排気管４を第１管部材４０と第２管部材４１によって形成するから、該Ｌ字状排気管４の形成が容易になる。また、応力が集中し易い曲率半径の小さな内周側屈曲部４Ｃ３２を第１管部材４０によって形成したから、すなわち、応力が集中しやすい部位を避けて接合ラインを設けたから、Ｌ字状排気管４の耐久性確保に有利になる。

−第１壁部及び第２壁部−
Ｌ字状排気管４は、図６に示すように、三元触媒２を通過した排気ガスをＧＰＦ３へと案内するための第１壁部４２及び第２壁部４３を備えている。第１壁部４２は、三元触媒２の下流側の端面２Ｂと対向しており、第２壁部４３は、ＧＰＦ３の上流側の端面３Ａと対向していて、外周側屈曲部４Ｃ３１を形成している。

第１壁部４２及び第２壁部４３はＬ字状排気管４を構成する一方の第２管部材４１に形成されている。従って、第１壁部４２及び第２壁部４３によって接合ラインがない滑らかな壁面を得ることができるから、排気ガス流れの乱れの抑制に有利になる。

三元触媒２の下流側の端面２Ｂに対向する第１壁部４２は、図６に示すように、下流側開口４Ｂを形成する上流側壁部４２Ｃと、外周側屈曲部４Ｃ３１に続く下流側壁部４２Ａと、両壁部４２Ａ，４２Ｃを滑らかに繋ぐ傾斜壁部４２Ｂを備えている。上流側壁部４２Ｃは下流側壁部４２Ａよりも三元触媒２側に出張っている。換言すれば、下流側壁部４２Ａが外側へ凹んだ段部になっている。これら壁部４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは第２管状部４Ｃ２の一部を構成している。

上流側壁部４２Ｃが下流側壁部４２Ａよりも三元触媒２側に出張っているから、図６に示すように、三元触媒２を通過して上流側壁部４２Ｃに到達した排気ガスはＧＰＦ３の上流側の端面３Ａの中央側に向かいやすくなる。すなわち、排気ガスがＧＰＦ３におけるＬ字状排気管４におけるＬ字状の曲がりの外周側に対応する部位に集中することが抑制され、ＧＰＦ３の重複部分３１の影になる部位に向かう排気ガス流れが誘起される。

図６に示すように、下流側壁部４２Ａには、図２に示す後述する差圧検出装置８の上流側排気ガス取出部８１が設置される台座４７が設けられ、この台座４７に圧力検出のための排気ガス取出口４７Ａが開口している。

三元触媒２を通過した排気ガスは、図６に実線矢印で示すように、第１壁部４２の壁面に沿って巻き上がるように流れ、Ｌ字状排気管４からＰＦ３に流入していく。Ｌ字状排気管４の下流側壁部４２Ａは上流側壁部４２Ｃよりも三元触媒２から離間しているため、下流側壁部４２Ａ付近の排気ガスの流速は低い。従って、下流側壁部４２Ａの台座４７に設置された上流側排気ガス取出部８１からの排気ガスの取り出しにより、排気ガスの流れの影響を大きく受けることなく、安定して、ＧＰＦ３の上流側の圧力を検出することができる。

なお、台座４７には、上流側排気ガス取出部８１以外の各種センサ等の制御用デバイスを設置する構成としてもよい。これにより、安定した検出精度を確保することができる。

＜ＧＰＦの下流側の端部＞
図６及び図７に示すように、ＧＰＦ３の下流側カバー７には、ＧＰＦ３を通過した排気ガスを排気ガス排出管５に導く排気ガス排出口７１と、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に供給するためのＥＧＲガス取出口７０が設けられている。ＥＧＲガス取出口７０にＥＧＲガス導入部７２Ａを介してＥＧＲガス取出管６が接続されている。

＜排気ガス排出管＞
排気ガス排出管５は、ＧＰＦ３を通過した排気ガスを下流側排気システムへ導くとともに、三元触媒２及びＧＰＦ３による排気ガスの浄化に伴い発生した水分を溜めて除去するためのものである。

図６（図２のＶ−Ｖ線断面図）に示す、符号ＰＲＬ３１で示す線は、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３のＶ−Ｖ断面上への投影線である。また、符号Ｌ５で示す線は、排気ガス排出管５の中心軸を示している。そして、符号Ｐ５で示す点は、排気ガス排出管５の中心軸Ｌ５上の点であって、排気ガス排出管５の入口の中心を示す。

図６に示すように、排気ガス排出口７１の中心は、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３に対応する投影線ＰＲＬ３１から三元触媒２側へ偏倚している。これに対応して、排気ガス排出管５の入口の中心Ｐ５も、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３に対応する投影線ＰＲＬ３１から三元触媒２側へ偏倚している。

本構成によれば、図６に実線矢印で示すように、ＧＰＦ３に流入した排気ガスについて、排気ガス排出管５に向かう流れが生じる。この排気ガス排出管５に向かう排気ガス流れにつられて、重複部分３１の影になる部分に流れ込む排気ガス量が増加する。よって、ＧＰＦ３の利用効率を向上させることができる。

なお、排気ガス排出管５の中心Ｐ５の偏倚量は、重複部分３１に流入する排気ガス量を十分に確保して、ＧＰＦ３の利用効率を向上させる観点から、好ましくは、Ｖ−Ｖ断面上で、排気ガス排出管５の三元触媒２側の右側面５Ａが、ＧＰＦ３の三元触媒２側のＧＰＦ側面３Ｃよりも右側、すなわち三元触媒２側に位置する程度に設定することができる。このとき、排気ガス排出管５付近の通気抵抗の増加を抑制する観点から、Ｖ−Ｖ断面上で、排気ガス排出管５の左側面５Ｂが、ＧＰＦ３の三元触媒２側の側面３Ｃよりも左側に位置する程度に、排気ガス排出管５の偏倚量を設定することが好ましい。

＜ＥＧＲ装置＞
排気装置１は、ノッキングの発生防止や窒素酸化物ＮＯｘ量の低減を目的として、排気ガスの一部をエンジンの吸気系に再循環させるＥＧＲ装置Ｗを備えている。

ＥＧＲ装置Ｗは、図１、図３及び図４に示すように、ＥＧＲガス取出管６（ＥＧＲ経路）と、ＥＧＲガス取出管６に接続された第１ＥＧＲ管６２（ＥＧＲ経路）と、第１ＥＧＲ管６２に接続されたＥＧＲクーラー６３（ＥＧＲ経路）と、ＥＧＲクーラー６３に接続された第２ＥＧＲ管６４（ＥＧＲ経路）とを備え、第２ＥＧＲ管６４がエンジンの吸気系の通路に接続され、該接続部にＥＧＲガスの環流量を調節するＥＧＲバルブ６５が設けられている。

図６に示すように、ＥＧＲガス取出口７０の中心は、ＧＰＦ３の中心軸Ｌ３に対応する投影線ＰＲＬ３１から排気ガス排出口７１の反対側に偏倚している。ＥＧＲガス取出管６は、ＧＰＦ３の側方（排気ガス排出管５が設けられている側とは反対側）に突出したＥＧＲガス導入部７２Ａの先端部のＥＧＲガス導入口７２に接続されている。ＥＧＲガス取出管６は、ＧＰＦ３の側方をＥＧＲガス導入口７２からエンジン本体側に向かってＧＰＦ３の中心軸と平行に延び、さらに、ＧＰＦ３から離れるように側方に屈曲して第１ＥＧＲ管６２に続いている。

これにより、図６に実線矢印で示すように、三元触媒２から排出された排気ガスがＬ字状排気管４を通過するときの該排気ガスの慣性方向にＥＧＲガスを取り出すことができる。よって、十分な量のＥＧＲガスを確保できる。また、排気ガス排出管５への排気ガス流れとの相互干渉を抑えつつＥＧＲガスを取り出すことができる。さらに、ＧＰＦ３内の排気ガスの流れを左右に分散させて均一化させることができ、ＧＰＦ３の利用効率・機能・性能をさらに向上させることができる。

ＧＰＦ３の下流側カバー７における排気ガス排出口７１とＥＧＲガス取出口７０との間には、下流側排気ガス取出口７７Ａが開口した台座７７が設けられ、この台座７７に、後述する差圧検出装置８の下流側排気ガス取出部８２が設置されている。台座７７付近は、排気ガスの流れが、排気ガス排出口７１側と、ＥＧＲガス取出口７０側とに分岐するところであり、排気ガスの流速が穏やかで均一となる傾向がある。従って、下流側排気ガス取出部８２からの排気ガスの取出により、排気ガスの圧力変化の影響を大きく受けることなく、排気ガス圧力を検出することができる。

図７に示すように、ＥＧＲガス取出口７０と排気ガス排出口７１の間であって、台座７７の下側には、ＥＧＲガス取出口７０よりも底部が低くなった空間部７８が形成されている。ＥＧＲガス取出管６に生じた凝縮水が逆流しても空間部７８に溜まるため、ＥＧＲガス取出口７０やＥＧＲガス導入部７２Ａが凝縮水で閉塞されることを防ぐことができる。

図２及び図４に示すように、ＥＧＲガス取出管６とＧＰＦ３のケースとは第１支持部材３８によって結合されている。そうして、ＥＧＲガス取出管６は、ＥＧＲガス取出口７０と第１支持部材３８が結合された部位との間の部分が第２支持部材６１によって図外の例えば変速機や動力分割装置等のエンジン関連部品に支持されている。従って、ＧＰＦ３は、第１支持部材３８、ＥＧＲガス取出管６及び第２支持部材６１を介し当該エンジン関連部品に支持されていることになる。

また、ＥＧＲ装置Ｗ及びＥＧＲガス導入部７２Ａを、Ｌ字状排気管４の外周側屈曲部４Ｃ３１側（Ｌ字状排気管４におけるＬ字状の曲がりの外周側）に配置し、ＥＧＲ装置Ｗよりも排気ガス流量の多い排気ガス排出管５をＬ字状排気管４の内周側屈曲部４Ｃ３２側（Ｌ字状の曲がりの内周側）においてＧＰＦ３に接続したことにより、ＧＰＦ３における重複部分３１の影になる部分にも効率良く排気を流すことが可能になり、ＧＰＦ３の利用効率が高まる。

また、ＥＧＲガス導入部７２Ａは、図７に示すように、ＧＰＦ３の下流側カバー７の中心位置Ｏ７よりも下側に配置されている。また、ＥＧＲガス取出管６、第１ＥＧＲ管６２、ＥＧＲクーラー６３、第２ＥＧＲ管６４により形成されるＥＧＲ経路は、ＥＧＲ用導入口７２に接続された基端側からエンジンの吸気系に接続される先端側まで、上方に向かって延びている。このように構成することで、ＥＧＲ経路内に発生した凝縮水が経路中に溜まることを抑制できる。

また、上述のごとく、ＧＰＦ３は、ＧＰＦ３の中心Ｏ３がエンジン本体Ｅの気筒列方向の中心位置から、気筒列方向の一方側（左側）に偏倚しているから、ＥＧＲ経路を単純化することができる。

＜差圧検出装置＞
図２に示す差圧検出装置８は、ＧＰＦ３のフィルタ本体３３よりも上流側及び下流側の排気ガスの差圧を検出するものであり、その差圧からフィルタ本体３３に堆積したＰＭ量が算出される。

差圧検出装置８は、フィルタ本体３３よりも上流側の排気ガスを取り出す上流側排気ガス取出部８１と、フィルタ本体３３よりも下流側の排気ガスを取り出す下流側排気ガス取出部８２と、両取出部８１，８２から取り出した排気ガスの圧力から前記差圧を検出する差圧センサ（差圧検出部）８３とを備えている。

上流側排気ガス取出部８１は、上述のごとく、Ｌ字状排気管４の台座４７に設けられている。一方、下流側排気ガス取出部８２は、上述のごとく、ＧＰＦ３の下流側カバー７の台座７７に設けられている。上流側排気ガス取出部８１と差圧センサ８３とは、図２及び図４に示す上流側排気ガス取出管８１Ａにより接続されている。下流側排気ガス取出部８２と差圧センサ８３とは、下流側排気ガス取出管８２Ａにより接続されている。

図２に示すように、上流側排気ガス取出管８１Ａは、取出管８１Ａ１と、この取出管８１Ａ１に接続された取出管８１Ａ２からなる。また、下流側排気ガス取出管８２Ａは、取出管８２Ａ１と、この取出管８２Ａ１に接続された取出管８２Ａ２からなる。

図３に示すように、Ｌ字状排気管４には第１支持部材８５が固定され、この第１支持部材８５に、図４に示す第２支持部材８４が固定され、この第２支持部材８４に差圧センサ８３が差圧センサ取付板８３Ａを介して支持されている。第２支持部材８４は、図２に示すように、シリンダブロックＥ１に固定されている。第２支持部材８４は、シリンダブロックＥ１とＬ字状排気管４に結合されているから、シリンダブロックＥ１による差圧センサ８３とＬ字状排気管４の支持に兼用されていることになる。

図４に示すように、差圧センサ８３及び上流側排気ガス取出部８１は、ＧＰＦ３の片側（ＥＧＲガス取出管６が配置されたと同じ左側）に配置されている。ゆえに、上流側排気ガス取出管８１Ａも、ＥＧＲガス取出管６と同じく、ＧＰＦ３の片側に配置することができる。さらに、ＧＰＦ３及びＥＧＲガス取出管６を支持するための第１支持部材３８には、上流側排気ガス取出管８１Ａを支持する取出管支持部材８１Ａ３が固定されている。従って、上流側排気ガス取出管８１Ａも、ＧＰＦ３及びＥＧＲガス取出管６を支持するための第２支持部材６１により支持されている。このように、第２支持部材６１を利用して、上流側排気ガス取出経管８１Ａを支持することで、装置のコンパクト性及びレイアウト性を高めることができる。

（その他の実施形態）
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

実施形態１の排気装置１はＦＦ車両に適用されていたが、４つの排気ポートに接続された排気マニホールドＭの独立排気管を後方に延ばしつつ集合させ、エンジン本体Ｅの後方において車幅方向中央側を後方に延ばすようにすることでＦＲ車両にも適用することができる。

実施形態１では、上流側排気浄化装置が三元触媒２、下流側排気浄化装置がＧＰＦ３であったが、排気浄化装置はかかる構成に限られるものではなく、種々の浄化装置を採用することができる。例えば、排気装置１をディーゼルエンジンに適用する場合には、ＧＰＦに代えてディーゼルパティキュレートフィルタを採用してよい。また、上流側排気浄化装置として酸化触媒を採用し、下流側排気浄化装置としてＮＯｘ浄化用触媒を採用し、或いはその逆の構成としてもよい。

実施形態１では、排気マニホールドＭの下流端出口がエンジンの気筒列方向における第１気筒側に配置されて、Ｌ字状排気管４の上流側開口４Ａが気筒列方向における第１気筒側を向いているが、車両レイアウトに応じて、上流側開口４Ａが他の方向、例えば第４気筒側や上側或いは下側を向くようにしてもよい。

本発明は、ＥＧＲ装置を備えたエンジンの排気装置において、排気浄化装置から排出される排気ガスの排気ガス排出口への流れとの干渉を抑制しつつ、排気浄化装置の下流側からＥＧＲガスを確実に取り出すことができるので、極めて有用である。

１ エンジンの排気装置
２ 三元触媒（上流側排気浄化装置）
２Ａ 三元触媒（上流側排気浄化装置）の上流側の端面
２Ｂ 三元触媒（上流側排気浄化装置）の下流側の端面
３ ＧＰＦ（下流側排気浄化装置）
３Ａ ＧＰＦ（下流側排気浄化装置）の上流側の端面
３Ｂ ＧＰＦ（下流側排気浄化装置）の下流側の端面
３Ｃ ＧＰＦ（下流側排気浄化装置）の側面
４ Ｌ字状排気管
４Ａ 上流側開口
４Ｂ 下流側開口
４Ｃ 曲がり部
４Ｃ３１ 外周側屈曲部
４Ｃ３２ 内周側屈曲部
６ ＥＧＲガス取出管（ＥＧＲ管，ＥＧＲ経路）
７ ＧＰＦの下流側カバー（ＧＰＦの下流側の端部）
８ 差圧検出装置
３１ 重複部分
３３ フィルタ本体（浄化装置本体）
３５ ケース（ＧＰＦのケース）
３８ 第１支持部材
６１ 第２支持部材
７０ ＥＧＲガス取出口
７１ 排気ガス排出口
７８ 空間部
Ｅ エンジン本体
Ｅ１ シリンダブロック
Ｅ２ シリンダヘッド
Ｌ２ 三元触媒の中心軸（上流排気浄化装置の中心軸）
Ｌ３ ＧＰＦの中心軸（下流側排気浄化装置の中心軸）
Ｍ 排気マニホールド
Ｗ ＥＧＲ装置

Claims (7)

1. エンジンの排気経路上に配設され、該エンジンから排出される排気ガスを浄化する浄化装置本体がケースに収容されてなる排気浄化装置と、
   前記排気浄化装置の排気ガス流れ方向下流側に接続され、該浄化装置本体を通過した排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に環流するＥＧＲ装置とを備え、
   前記ケースの下流側の端部には、前記浄化装置本体の中心軸から偏倚した位置に排気ガス排出口が設けられ、前記浄化装置本体の中心軸から前記排気ガス排出口とは反対側に偏倚した位置にＥＧＲガス取出口が設けられ、
   前記ＥＧＲ装置は、前記浄化装置本体の中心軸に対し、前記ＥＧＲガス取出口と同じ側に配置されていることを特徴とするエンジンの排気装置。
2. 請求項１において、
   前記排気浄化装置の排気ガス流れ方向上流側には、Ｌ字状に屈曲したＬ字状排気管の下流部が接続されており、
   前記ＥＧＲガス取出口は、前記浄化装置本体の中心軸から前記Ｌ字状排気管におけるＬ字状の曲がりの外周側に偏倚していることを特徴とするエンジンの排気装置。
3. 請求項２において、
   前記Ｌ字状排気管の上流部に接続された上流側排気浄化装置を備え、
   前記排気浄化装置の軸方向に視たとき、前記上流側排気浄化装置の下流部が前記排気浄化装置の上流側の端面の一部に重なっていることを特徴とするエンジンの排気装置。
4. 請求項３において、
   前記排気浄化装置は、自動車のエンジンルーム内に配設されており、
   前記ＥＧＲガス取出口は、前記排気浄化装置の前記ケースの下流側の端部の中心よりも下側に配置されており、
   前記ＥＧＲ装置のＥＧＲ経路は、前記ＥＧＲガス取出口に接続された基端側から前記エンジンの吸気系に接続される先端側まで、上方に向かって延びていることを特徴とするエンジンの排気装置。
5. 請求項４において、
   前記排気浄化装置の前記ケース内の前記浄化装置本体よりも下流側に、ＥＧＲガス取出口よりも底部が低くなった空間部が形成されていることを特徴とするエンジンの排気装置。
6. 請求項４又は請求項５において、
   前記排気浄化装置の前記ケースと前記ＥＧＲ経路を構成するＥＧＲ管を結合する第１支持部材と、
   前記ＥＧＲ管における前記ＥＧＲガス取出口と前記第１支持部材が結合された部位との間の部分を支持する第２支持部材とを備えていることを特徴とするエンジンの排気装置。
7. 請求項２乃至請求項６のいずれか一において、
   前記エンジンは、直列多気筒エンジンであり、
   前記排気浄化装置は、前記浄化装置本体の中心軸が前記エンジンの気筒列方向に対して略垂直になるように設けられ、且つ前記中心軸が前記エンジンの気筒列方向中心位置から前記ＥＧＲ装置が配置される側に偏倚していることを特徴とするエンジンの排気装置。

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