JP4048931B2

JP4048931B2 - EGR device for engine

Info

Publication number: JP4048931B2
Application number: JP2002340646A
Authority: JP
Inventors: 理揮替地
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: CN1502802A; KR100589101B1; KR20040045365A; CN1308575C; JP2004176553A; EP1422411B1; EP1422411A2; EP1422411A3; DE60335442D1; CN2742167Y

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンのＥＧＲ（排気還流）装置に関し、特にＥＧＲ通路のレイアウトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのＥＧＲ装置は、排気系より排気の一部をＥＧＲガスとして取出して吸気系に還流させるものであり、ＥＧＲガス取出口を排気系における触媒コンバータの下流側に設けたものがある（特許文献１）。
【０００３】
これによれば、触媒コンバータにて未燃炭化水素や塵埃を除去された後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができ、ＥＧＲ通路、吸気ポート、吸気弁、インジェクタ、スロットル弁等へのデポジットの付着、堆積を防止することができる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平１−７８２５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＦＦ車（横置きエンジン）で、後方排気の場合、又は、ＦＲ車（縦置きエンジン）で、排気マニホールド等長化や排気系低圧損化を図る場合に、エンジンからの排気マニホールドの突出長さが長くなり、エンジン揺動中心から触媒コンバータまでのオーバーハングが大きくなることがある。
【０００６】
オーバーハング大の状態で排気マニホールドと触媒コンバータとを剛に結合すると、エンジン揺動による触媒コンバータの振れ代が大きくなり、車体との干渉が懸念される。このため、排気マニホールドと触媒コンバータとを互いに相対運動可能に継手（球面継手やフレキシブルチューブ）を介して連結し、エンジン揺動から触媒コンバータを分離する構造が必要となる。
【０００７】
しかしながら、ＥＧＲチューブをエンジン揺動を吸収し得るようにできなかったため、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す構造との両立ができなかった。
【０００８】
すなわち、排気マニホールドと触媒コンバータとの間に継手を介在させることにより、エンジンが揺動したとき、排気マニホールドと触媒コンバータとの間では継手部で折れ曲がって揺動を吸収するが、ＥＧＲチューブは揺動を吸収できないため、応力大となり、変形に至ることがあるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような実状に鑑み、エンジン揺動から触媒コンバータを分離する構造と、触媒コンバータの下流側からＥＧＲガスを取出す構造との両立を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、エンジン排気系における触媒コンバータの下流側のＥＧＲガス取出口からエンジン吸気系に向かうＥＧＲ通路を、排気マニホールドと触媒コンバータとの連結部に介在する継手内に形成した通路を経由させる構成とする。そして、前記継手は、排気マニホールドと触媒コンバータとの連結部にて互いに相対する管部材のいずれか一方の端面に形成された凸球面と、他方の端面に形成された凹球面とを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手内のＥＧＲ通路は、両管部材にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒コンバータの下流側にＥＧＲガス取出口を設けることで、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、ＥＧＲ通路は排気マニホールドと触媒コンバータとを連結する継手内に形成した通路を経由させることで、エンジン揺動により排気マニホールドと触媒コンバータとが継手部で相対運動しても、ＥＧＲ通路が継手内を通るため揺動を吸収し、その前後のＥＧＲチューブに応力がかからないという効果が得られる。
また、前記継手は、排気マニホールドと触媒コンバータとの連結部にて互いに相対する管部材のいずれか一方の端面に形成された凸球面と、他方の端面に形成された凹球面とを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手内のＥＧＲ通路は、両管部材にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通することにより、上記効果をより確実なものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示すもので、車両の側方から見たエンジンの概略図である。
【００１３】
エンジン本体１は車両前後方向に対して横置きに配置されている。エンジン本体１の前側（車両前方）に吸気マニホールド２が取付けられ、そのコレクタ３はエンジン本体１の上方に位置している。
【００１４】
エンジン本体１の後側（ダッシュパネル側）には排気マニホールド４が取付けられ、この排気マニホールド４の集合部出口側のフランジ５には、球面継手６を介して、排気浄化用の触媒コンバータ７が接続されている。触媒コンバータ７の出口側は排気管８に接続されている。
【００１５】
その一方、触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９が設けられている。このＥＧＲガス取出口９は、触媒コンバータ７のケースの側部に触媒担体が収納される排気通路と並列にＥＧＲ通路１０を形成し、触媒担体の下流側で排気通路とＥＧＲ通路１０とを連通させることで、形成してある。そして、このＥＧＲ通路１０の開口端（ＥＧＲガス取出口９と反対側）に第１ＥＧＲチューブ１１が接続されている。この第１ＥＧＲチューブ１１は、球面継手６内に形成したＥＧＲ通路に接続されている。球面継手６内のＥＧＲ通路の詳細については後述するが、これには第２ＥＧＲチューブ１２が接続されている。この第２ＥＧＲチューブ１２は、前記コレクタ３に向かい、ＥＧＲ量制御用のＥＧＲ弁１３を介して、前記コレクタ内３に開口している。
【００１６】
排気マニホールド４と触媒コンバータ７との球面継手６による連結構造について説明する。
図２は排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の平面視の断面図、図３は排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の側面視の断面図である。
【００１７】
排気マニホールド４の集合部出口管端部に固定されるフランジ５の管部５ａ外周に、環状のガスケット１４が圧入固定されている。このガスケット１４は、球面継手６の一方の管部材をなし、その先端面は凸球面１４ａをなしている。
【００１８】
一方、触媒コンバータ７は、触媒担体１５を保持マット１６を介して収納する筒状のケース１７と、このケース１７の上流側及び下流側にそれぞれ接合される入口側ディフューザ１８及び出口側ディフューザ１９とからなり、入口側ディフューザ１８には更にフレアフランジ２０が接合されている。このフレアフランジ２０は、球面継手６の他方の管部材をなし、その先端面はガスケット１４側の凸球面１４ａと対応する凹球面２０ａをなしている。
【００１９】
ここにおいて、ガスケット１４の凸球面１４ａとフレアフランジ２０の凹球面２０ａとを摺動自在に嵌合させ、フレアフランジ２０の凹球面２０ａより外側のフランジ部２０ｂのボルト挿通孔に挿入したボルト２１の先端部をガスケット１４側のフランジ５に形成したねじ孔に螺合して、両者を連結することで、球面継手６を構成してある。
【００２０】
連結用のボルト２１は、フランジ５、２０の円周方向に１８０°間隔で、しかも、水平な直径方向線上の２点に設けてある。従って、球面継手６は、２つのボルト２１位置を結ぶ水平線を揺動軸Ｌとして、この揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されている。これにより、エンジン本体１の上下方向の振動に起因する、排気マニホールド４及び触媒コンバータ７の垂直面内での揺動を確実かつ効果的に吸収することができる。尚、フランジ５とフランジ２０との間にはボルト２１の軸部の回りにコイルスプリング２２を収納してある。
【００２１】
次にＥＧＲ通路構造のうちの触媒コンバータ７部分の構造について説明する。図４に触媒コンバータ７のケース１７及び出口側ディフューザ１９の接合部の端面図（図３のＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図）を示す。
【００２２】
触媒コンバータ７のケース１７は、１枚の板材をまるめて円筒状に形成するが、断面Ｓ字状に曲げ加工して、端縁を溶接する（図４（Ａ）のＷ部参照）ことで、ケース１７の下側の側部に、触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に、その外壁により隔てられたＥＧＲ通路１０を形成する。
【００２３】
そして、出口側ディフューザ１９は、円周方向の一部（下側）をプレス成形時に外側に拡張して、拡張部２３を形成し、ケース１７と出口側ディフューザ１９とを接合したときに、ＥＧＲ通路１０の開口端と拡張部２３の開口部とが一致するようにする。これにより、出口側ディフューザ１９の拡張部２３において、排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とが連通し、このＥＧＲ通路１０の開口端（拡張部２３内）が触媒下流側のＥＧＲガス取出口９をなす（図３参照）。
【００２４】
ＥＧＲ通路１０の反対側の開口端は入口側ディフューザ１８の外側に位置しており、これには球面継手６側へ向かう第１ＥＧＲチューブ１１が接続される（図３参照）。
【００２５】
尚、触媒コンバータ７は車載状態で図１に示したように下り勾配で搭載されるレイアウトとしている。これにより、ＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、排気凝縮水が滞留するのを防止できる。
【００２６】
次にＥＧＲ通路構造のうちの球面継手６部分の構造について説明する。
図５に球面継手部分の平面視の分解図、図６に図５中の矢印方向から見た部品図、図７に球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す。
【００２７】
球面継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方（ガスケット１４）の端面に形成された凸球面１４ａと、他方（フレアフランジ２０）の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能となっているが、ガスケット１４及びフレアフランジ２０にＥＧＲ通路２４、２５をそれぞれ形成し、これらのＥＧＲ通路２４、２５が摺接面（凸球面１４ａ、凹球面２０ａ）への開口部にて連通するようにする。
【００２８】
ここで、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、ガスケット１４及びフレアフランジ２０が相対移動したときの、他方のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成される（図７参照）。
【００２９】
また、球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており（図７の揺動角θ参照）、前記ＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、円周方向で、前記揺動軸Ｌ付近に形成する（図６参照）。これにより、揺動による両開口部の位置ズレを最小にして、開口部の大きさを小さくすることができる。
【００３０】
また、球面継手６（ガスケット１４及びフレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５は、揺動軸Ｌの両側に、並列に２つ設けている（図６参照）。
一方、フレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設けてある（図２、図３参照）。この隔壁２７はコーン形状として、その内周部及び外周部の全周を、フレアフランジ２０に、凹球面２０ａから離れた位置で、溶接する構造（図２のＷ部参照）としている。これにより、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６を、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５と連通し、これにＥＧＲガスを導くＥＧＲ通路としている。
【００３１】
隔壁２７には、その下側、より詳しくは車載状態で最も低い位置に、フレアフランジ２０と隔壁２７との間の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を開口させる（図３参照）。そして、このＥＧＲガス入口部２８に前記第１ＥＧＲチューブ１１を接続する。
【００３２】
他方、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４に連通させて、排気マニホールド４のフランジ５にＥＧＲ通路２９を形成する（図２参照）。そして、このＥＧＲ通路２９の開口端に吸気系（コレクタ３側のＥＧＲ弁１３）への第２ＥＧＲチューブ１２を接続する。尚、第２ＥＧＲチューブ１２は入口側で２つに分岐しており、１本に合流した後に吸気系へ向かう。
【００３３】
かかる構成において、ＥＧＲガスは、触媒コンバータ７下流側のＥＧＲガス取出口９（出口側ディフューザ１９の拡張部２３）より取出され、触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０、第１ＥＧＲチューブ１１、隔壁２７内の空間２６、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５、ガスケット１４のＥＧＲ通路２４、排気マニホールド４のフランジ５のＥＧＲ通路２９、第２ＥＧＲチューブ１２を通り、ＥＧＲ弁１３を介して、吸気系のコレクタ３内に導入される。
【００３４】
本実施形態によれば、エンジン排気系における排気マニホールド４とその下流側の触媒コンバータ７とを互いに相対運動可能に継手６を介して連結する一方、エンジン排気系における触媒コンバータ７の下流側にＥＧＲガス取出口９を設け、このＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、前記継手６内に形成した通路２４、２５を経由させたことにより、浄化後のきれいな排気をＥＧＲガスとして取出すことができる一方、エンジン揺動により排気マニホールド４と触媒コンバータ７とが継手６部で相対運動しても、ＥＧＲ通路が継手６内を通るため揺動を吸収し、その前後のＥＧＲチューブ１１、１２に応力がかかることを防止できるという効果が得られる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、前記継手６は、排気マニホールド４と触媒コンバータ７との連結部にて互いに相対する管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のいずれか一方の端面に形成された凸球面１４ａと、他方の端面に形成された凹球面２０ａとを摺接させることで、揺動可能な球面継手であり、前記継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、両管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）にそれぞれ形成されて、これらの摺接面への開口部にて連通することにより、上記効果をより確実なものとすることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、いずれか一方の管部材（フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２５の前記摺接面への開口部が、両管部材が相対移動したときの、他方の管部材（ガスケット１４）のＥＧＲ通路２４の前記摺接面への開口部の移動軌跡を、包絡する大きさに形成されることにより、球面継手６が揺動しても、常に必要な通路面積を維持でき、ＥＧＲ流量変化による運転性やエミッションの悪化を招くことがない。
【００３７】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６は、所定の揺動軸Ｌ回りに揺動するよう揺動方向を規定されており、前記管部材（ガスケット１４、フレアフランジ２０）のＥＧＲ通路２４、２５の前記摺接面への開口部は、球面継手６の円周方向で前記揺動軸Ｌ付近に形成することにより、球面継手６が揺動しても、ＥＧＲ通路２４、２５の開口部のズレ量が少なく、これらＥＧＲ通路２４、２５の開口面積を最小にすることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６内のＥＧＲ通路２４、２５は、並列に複数設けることにより、通路径を拡大せずに、トータルでの通路面積を確保し、必要なＥＧＲ流量を確保することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、前記球面継手６の凹球面２０ａを形成する管部材は、触媒コンバータ７の入口側のフレアフランジ２０であり、このフレアフランジ２０の外側に空間２６を形成するように隔壁２７を設け、この隔壁２７内の空間２６をＥＧＲ通路の一部とすることにより、次のような効果が得られる。すなわち、フレアフランジ２０のＥＧＲ通路２５に直接ＥＧＲチューブを溶接すると、ガスケット１４との摺接面が熱で変形してシール性が損なわれるが、隔壁２７の溶接部は摺接面から離すことができるので（図２のＷ部参照）、摺接面の変形によるシール性の悪化を防止することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７をコーン形状として、その内周部及び外周部の全周（図２のＷ部参照）をフレアフランジ２０に溶接する構造とすることにより、溶接形状が単純となり、溶接作業性が向上する。
【００４１】
また、本実施形態によれば、前記隔壁２７内の空間２６へのＥＧＲガス入口部２８を車載状態で隔壁２７の最も低い位置に設けることにより、排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あき等を防止できる。
【００４２】
更に、本実施形態によれば、前記ＥＧＲガス取出口９からエンジン吸気系へ向かうＥＧＲ通路を、触媒コンバータ７の側部に形成した通路１０を経由させてから、継手６内に形成した通路２４、２５を経由させたことにより、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路を一体化でき、ＥＧＲ通路構造を簡素化できる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７側部のＥＧＲ通路１０は、触媒コンバータ７のケース１７の側部に触媒担体１５が収納される排気通路１７ａと並列に形成し、触媒担体１５の下流側で排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、ＥＧＲガス取出口９の部分にＥＧＲチューブが単独で存在しなくなるなど、触媒コンバータ７付近のＥＧＲ通路構造を大幅に簡素化でき、低コスト化と車両搭載性向上とを図ることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７のケース１７側部のＥＧＲ通路１０は、１枚の板材を断面Ｓ字状に曲げ加工して端縁を溶接することで、ケース１７と一体に形成することにより、製作性も向上する。
【００４５】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７の出口側ディフューザ１９の一部を外側に拡張して、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０の開口端に相対させ、該拡張部２３にて排気通路１７ａとＥＧＲ通路１０とを連通させてＥＧＲガス取出口９を形成することにより、出口側ディフューザ１９のプレス成形により簡単に製作できる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、前記触媒コンバータ７が車載状態で下り勾配で搭載されるレイアウトとしたことにより、ケース１７側部のＥＧＲ通路１０も下り勾配となり、ＥＧＲ通路１０内の排気凝縮水が排出されるため、錆による穴あきを防止できる。
【００４７】
次に本発明の他の実施形態を図８により説明する。
本実施形態では、触媒コンバータ７の下流側の排気管８（又は出口側ディフューザ）の管壁にＥＧＲガス取出口３１を設け、これに触媒コンバータ７とは別体に形成された第１ＥＧＲチューブ３２の一端を接続し、触媒コンバータ７の側方を経由させて、他端を球面継手６側のＥＧＲ通路（図３の隔壁２７のＥＧＲガス入口部２８）に接続してある。このようにしても、基本的な効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両の側方から見たエンジンの概略図
【図２】排気マニホールド及び触媒コンバータの平面視の断面図
【図３】排気マニホールド及び触媒コンバータの側面視の断面図
【図４】触媒コンバータのケース及び出口側ディフューザの端面図
【図５】球面継手部分の平面視の分解図
【図６】図５中の矢印方向から見た部品図
【図７】球面継手部分の側面視での揺動の様子を示す図
【図８】本発明の他の実施形態を示す車両の側方から見たエンジンの概略図
【符号の説明】
１エンジン本体
２吸気マニホールド
３コレクタ
４排気マニホールド
５排気マニホールドのフランジ
５ａ管部
６球面継手
７触媒コンバータ
８排気管
９ＥＧＲガス取出口
１０触媒コンバータ側部のＥＧＲ通路
１１第１ＥＧＲチューブ
１２第２ＥＧＲチューブ
１３ＥＧＲ弁
１４ガスケット
１４ａ凸球面
１５触媒担体
１６保持マット
１７触媒コンバータのケース
１７ａ排気通路
１８入口側ディフューザ
１９出口側ディフューザ
２０フレアフランジ
２０ａ凹球面
２０ｂフランジ部
２１ボルト
２２コイルスプリング
２３拡張部
２４ガスケットのＥＧＲ通路
２５フレアフランジのＥＧＲ通路
２６空間
２７隔壁
２８ＥＧＲガス入口部
２９排気マニホールドフランジのＥＧＲ通路
３１ＥＧＲガス取出口
３２第１ＥＧＲチューブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EGR (exhaust gas recirculation) device for a vehicle engine, and more particularly to a layout of an EGR passage.
[0002]
[Prior art]
Some engine EGR devices extract part of exhaust gas from an exhaust system as EGR gas and recirculate it to the intake system, and have an EGR gas outlet provided downstream of the catalytic converter in the exhaust system (Patent Literature). 1).
[0003]
According to this, clean exhaust after removing unburned hydrocarbons and dust by the catalytic converter can be taken out as EGR gas, and deposits to the EGR passage, intake port, intake valve, injector, throttle valve, etc. Adhesion and deposition can be prevented.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication No. 1-78256 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of rear exhaust in an FF vehicle (horizontal engine), or in the case of FR vehicle (vertical engine), when the exhaust manifold is lengthened or the exhaust system pressure drop is reduced, the exhaust manifold protrudes from the engine. The length may increase and the overhang from the center of engine swing to the catalytic converter may increase.
[0006]
If the exhaust manifold and the catalytic converter are rigidly coupled in a state where the overhang is large, the fluctuation amount of the catalytic converter due to the engine swing increases, and there is a concern about interference with the vehicle body. For this reason, a structure is required in which the exhaust manifold and the catalytic converter are connected via a joint (a spherical joint or a flexible tube) so as to be capable of relative movement, and the catalytic converter is separated from the engine swing.
[0007]
However, since the EGR tube could not absorb engine fluctuation, it was impossible to achieve compatibility with a structure for taking out EGR gas from the downstream side of the catalytic converter.
[0008]
That is, by interposing a joint between the exhaust manifold and the catalytic converter, when the engine swings, the joint between the exhaust manifold and the catalytic converter is bent at the joint to absorb the swing, but the EGR tube is swung. Since the motion cannot be absorbed, there is a problem that the stress increases and deformation may occur.
[0009]
In view of such a situation, the present invention has an object to achieve both a structure for separating a catalytic converter from engine oscillation and a structure for taking out EGR gas from the downstream side of the catalytic converter.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the present invention, an EGR passage from the EGR gas outlet on the downstream side of the catalytic converter in the engine exhaust system to the engine intake system is formed in a joint that is interposed in the joint between the exhaust manifold and the catalytic converter. The configuration is to be routed. The joint slides a convex spherical surface formed on one end surface of the pipe members facing each other at a connecting portion between the exhaust manifold and the catalytic converter and a concave spherical surface formed on the other end surface. Thus, it is a swingable spherical joint, and the EGR passages in the joint are formed in both pipe members, and communicate with each other through openings to the sliding contact surfaces.
[0011]
【The invention's effect】
According to the present invention, by providing the EGR gas outlet on the downstream side of the catalytic converter, clean exhaust after purification can be taken out as EGR gas, while the EGR passage is in the joint that connects the exhaust manifold and the catalytic converter. If the exhaust manifold and the catalytic converter move relative to each other at the joint due to engine swing, the swing is absorbed by the EGR tube before and after the EGR passage. The effect that stress is not applied is acquired.
Further, the joint slides a convex spherical surface formed on one end surface of the pipe members facing each other at a connecting portion between the exhaust manifold and the catalytic converter and a concave spherical surface formed on the other end surface. Therefore, the EGR passages in the joint are formed in both pipe members and communicate with each other through openings to the sliding contact surfaces, thereby ensuring the above effect more reliably. Can be.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and is a schematic view of an engine viewed from the side of a vehicle.
[0013]
The engine body 1 is disposed horizontally with respect to the vehicle longitudinal direction. An intake manifold 2 is attached to the front side of the engine body 1 (front of the vehicle), and its collector 3 is located above the engine body 1.
[0014]
An exhaust manifold 4 is attached to the rear side (dash panel side) of the engine body 1, and a catalytic converter 7 for purifying exhaust gas is connected to a flange 5 on the outlet side of the collecting portion of the exhaust manifold 4 via a spherical joint 6. It is connected. The outlet side of the catalytic converter 7 is connected to the exhaust pipe 8.
[0015]
On the other hand, an EGR gas outlet 9 is provided on the downstream side of the catalytic converter 7. The EGR gas outlet 9 forms an EGR passage 10 in parallel with the exhaust passage in which the catalyst carrier is housed in the side portion of the case of the catalytic converter 7, and communicates the exhaust passage and the EGR passage 10 on the downstream side of the catalyst carrier. It is formed by letting. A first EGR tube 11 is connected to the open end of the EGR passage 10 (on the side opposite to the EGR gas outlet 9). The first EGR tube 11 is connected to an EGR passage formed in the spherical joint 6. Details of the EGR passage in the spherical joint 6 will be described later, and a second EGR tube 12 is connected to the EGR passage. The second EGR tube 12 faces the collector 3 and opens into the collector 3 via an EGR valve 13 for controlling the EGR amount.
[0016]
A connection structure by the spherical joint 6 between the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7 will be described.
2 is a cross-sectional view of the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7 in a plan view, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7 in a side view.
[0017]
An annular gasket 14 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the pipe part 5a of the flange 5 fixed to the collecting part outlet pipe end of the exhaust manifold 4. The gasket 14 constitutes one pipe member of the spherical joint 6, and the tip surface thereof forms a convex spherical surface 14 a.
[0018]
On the other hand, the catalytic converter 7 includes a cylindrical case 17 that houses the catalyst carrier 15 via a holding mat 16, and an inlet side diffuser 18 and an outlet side diffuser 19 that are joined to the upstream side and the downstream side of the case 17, respectively. The flare flange 20 is further joined to the inlet side diffuser 18. The flare flange 20 forms the other pipe member of the spherical joint 6, and the tip surface thereof forms a concave spherical surface 20 a corresponding to the convex spherical surface 14 a on the gasket 14 side.
[0019]
Here, the convex spherical surface 14a of the gasket 14 and the concave spherical surface 20a of the flare flange 20 are slidably fitted, and the bolt 21 inserted into the bolt insertion hole of the flange portion 20b outside the concave spherical surface 20a of the flare flange 20 is inserted. The spherical joint 6 is configured by screwing the tip portion into a screw hole formed in the flange 5 on the gasket 14 side and connecting the two.
[0020]
The connecting bolts 21 are provided at two points on the horizontal diametric line at 180 ° intervals in the circumferential direction of the flanges 5 and 20. Therefore, the spherical joint 6 has a swing direction defined so as to swing around the swing axis L with the horizontal line connecting the positions of the two bolts 21 as the swing axis L. Thereby, it is possible to reliably and effectively absorb the oscillation in the vertical plane of the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7 caused by the vibration in the vertical direction of the engine body 1. A coil spring 22 is accommodated around the shaft portion of the bolt 21 between the flange 5 and the flange 20.
[0021]
Next, the structure of the catalytic converter 7 portion in the EGR passage structure will be described. FIG. 4 shows end views of the joint portion of the case 17 of the catalytic converter 7 and the outlet side diffuser 19 (viewed along arrows AA and BB in FIG. 3).
[0022]
The case 17 of the catalytic converter 7 is formed by rounding a single plate material into a cylindrical shape, but bending it into an S-shaped cross section and welding the edges (see W part in FIG. 4A). The EGR passage 10 separated by the outer wall is formed in the lower side portion of the case 17 in parallel with the exhaust passage 17a in which the catalyst carrier 15 is accommodated.
[0023]
The outlet side diffuser 19 expands a part (lower side) in the circumferential direction to the outside during press molding to form an expanded portion 23, and when the case 17 and the outlet side diffuser 19 are joined, EGR The opening end of the passage 10 and the opening of the extension 23 are made to coincide. As a result, the exhaust passage 17a and the EGR passage 10 communicate with each other in the expansion portion 23 of the outlet side diffuser 19, and the open end (inside the expansion portion 23) of the EGR passage 10 forms the EGR gas outlet 9 on the downstream side of the catalyst. (See FIG. 3).
[0024]
The opening end on the opposite side of the EGR passage 10 is located outside the inlet side diffuser 18, and the first EGR tube 11 directed to the spherical joint 6 side is connected to this end (see FIG. 3).
[0025]
Note that the catalytic converter 7 is mounted in a descending gradient as shown in FIG. As a result, the EGR passage 10 also has a downward slope and can prevent the exhaust condensed water from staying.
[0026]
Next, the structure of the spherical joint 6 portion in the EGR passage structure will be described.
FIG. 5 is an exploded view of the spherical joint portion in plan view, FIG. 6 is a component diagram seen from the direction of the arrow in FIG. 5, and FIG.
[0027]
The spherical joint 6 includes a convex spherical surface 14a formed on the end surface of one of the pipe members (gasket 14 and flare flange 20) facing each other at the connecting portion between the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7; It can be swung by sliding contact with the concave spherical surface 20a formed on the other end surface (flare flange 20). EGR passages 24 and 25 are formed in the gasket 14 and the flare flange 20, respectively. The EGR passages 24 and 25 communicate with each other at an opening to the sliding contact surfaces (the convex spherical surface 14a and the concave spherical surface 20a).
[0028]
Here, in the EGR passages 24 and 25 of the spherical joint 6 (the gasket 14 and the flare flange 20), the opening to the sliding contact surface of one of the EGR passages 25 is relatively moved by the gasket 14 and the flare flange 20. At this time, the movement trajectory of the opening to the sliding contact surface of the other EGR passage 24 is formed in an envelope size (see FIG. 7).
[0029]
Further, the spherical joint 6 has a swinging direction defined so as to swing around a predetermined swinging axis L (see the swinging angle θ in FIG. 7), and to the sliding contact surface of the EGR passages 24 and 25. Is formed in the circumferential direction in the vicinity of the swing axis L (see FIG. 6). Thereby, the position shift of both opening parts by rocking | fluctuation can be minimized, and the magnitude | size of an opening part can be made small.
[0030]
Further, two EGR passages 24 and 25 of the spherical joint 6 (the gasket 14 and the flare flange 20) are provided in parallel on both sides of the swing shaft L (see FIG. 6).
On the other hand, a partition wall 27 is provided so as to form a space 26 outside the flare flange 20 (see FIGS. 2 and 3). The partition wall 27 has a cone shape and is welded to the flare flange 20 at a position away from the concave spherical surface 20a (see the W portion in FIG. 2). Thereby, the space 26 between the flare flange 20 and the partition wall 27 communicates with the EGR passage 25 of the flare flange 20 and serves as an EGR passage that guides EGR gas to this.
[0031]
The partition wall 27 is opened with an EGR gas inlet 28 to the space 26 between the flare flange 20 and the partition wall 27 at the lower side thereof, more specifically, at the lowest position in the vehicle-mounted state (see FIG. 3). The first EGR tube 11 is connected to the EGR gas inlet portion 28.
[0032]
On the other hand, an EGR passage 29 is formed in the flange 5 of the exhaust manifold 4 in communication with the EGR passage 24 of the gasket 14 (see FIG. 2). The second EGR tube 12 to the intake system (the EGR valve 13 on the collector 3 side) is connected to the open end of the EGR passage 29. The second EGR tube 12 is branched into two on the inlet side, and after joining the one, goes to the intake system.
[0033]
In this configuration, the EGR gas is taken out from the EGR gas outlet 9 on the downstream side of the catalytic converter 7 (the extended portion 23 of the outlet side diffuser 19), and the EGR passage 10 and the first EGR tube 11 on the case 17 side portion of the catalytic converter 7. , The space 26 in the partition wall 27, the EGR passage 25 of the flare flange 20, the EGR passage 24 of the gasket 14, the EGR passage 29 of the flange 5 of the exhaust manifold 4, and the second EGR tube 12 through the EGR valve 13 and the intake system Are introduced into the collector 3.
[0034]
According to this embodiment, the exhaust manifold 4 in the engine exhaust system and the catalytic converter 7 on the downstream side thereof are connected to each other via the joint 6 so as to be able to move relative to each other, while the EGR is connected to the downstream side of the catalytic converter 7 in the engine exhaust system. A gas outlet 9 is provided, and the EGR passage from the EGR gas outlet 9 to the engine intake system is routed through the passages 24 and 25 formed in the joint 6, so that clean exhaust gas after purification is used as EGR gas. On the other hand, even if the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7 move relative to each other at the joint 6 due to the engine swing, the EGR passage passes through the joint 6 and absorbs the swing. , 12 can be prevented from being stressed.
[0035]
Further, according to the present embodiment, the joint 6 is formed on one end face of the pipe members (the gasket 14 and the flare flange 20) facing each other at the connecting portion between the exhaust manifold 4 and the catalytic converter 7. The EGR passages 24 and 25 in the joint 6 are swingable spherical joints by sliding the convex spherical surface 14a and the concave spherical surface 20a formed on the other end surface. The above-described effects can be further ensured by forming the flare flanges 20) in communication with each other through the openings to the sliding contact surfaces.
[0036]
Further, according to the present embodiment, the EGR passages 24 and 25 in the spherical joint 6 are configured so that the opening to the sliding contact surface of the EGR passage 25 of any one of the pipe members (flared flange 20) is a double pipe. By forming the movement locus of the opening to the sliding contact surface of the EGR passage 24 of the other pipe member (gasket 14) when the member relatively moves, the spherical joint 6 is shaken. Even if it moves, the necessary passage area can always be maintained, and the operability and emission due to the EGR flow rate change are not deteriorated.
[0037]
Further, according to this embodiment, the spherical joint 6 has a swinging direction defined so as to swing around a predetermined swinging axis L, and an EGR passage of the pipe member (the gasket 14 and the flare flange 20). Openings to the sliding contact surfaces of 24 and 25 are formed in the vicinity of the swing axis L in the circumferential direction of the spherical joint 6, so that even if the spherical joint 6 swings, the EGR passages 24 and 25 The amount of deviation of the opening is small, and the opening area of these EGR passages 24 and 25 can be minimized.
[0038]
Further, according to the present embodiment, a plurality of EGR passages 24 and 25 in the spherical joint 6 are provided in parallel, thereby ensuring a total passage area without enlarging the passage diameter and necessary EGR flow rate. Can be secured.
[0039]
Further, according to the present embodiment, the tube member forming the concave spherical surface 20 a of the spherical joint 6 is the flare flange 20 on the inlet side of the catalytic converter 7, and the space 26 is formed outside the flare flange 20. By providing the partition wall 27 and making the space 26 in the partition wall 27 a part of the EGR passage, the following effects can be obtained. That is, if the EGR tube is welded directly to the EGR passage 25 of the flare flange 20, the sliding contact surface with the gasket 14 is deformed by heat and the sealing performance is impaired, but the welded portion of the partition wall 27 may be separated from the sliding contact surface. Since it can do (refer W section of FIG. 2), the deterioration of the sealing performance by the deformation | transformation of a sliding contact surface can be prevented.
[0040]
In addition, according to the present embodiment, the partition wall 27 has a cone shape, and the entire circumference of the inner and outer peripheral portions (see the W portion in FIG. 2) is welded to the flare flange 20. This simplifies the welding workability.
[0041]
Further, according to the present embodiment, by providing the EGR gas inlet portion 28 to the space 26 in the partition wall 27 at the lowest position of the partition wall 27 in the vehicle-mounted state, the exhaust condensed water is discharged, so the hole due to rust. Can prevent perforations.
[0042]
Furthermore, according to the present embodiment, the EGR passage from the EGR gas outlet 9 to the engine intake system passes through the passage 10 formed in the side portion of the catalytic converter 7 and then the passage 24 formed in the joint 6. , 25, the EGR passage in the vicinity of the catalytic converter 7 can be integrated, and the EGR passage structure can be simplified.
[0043]
Further, according to the present embodiment, the EGR passage 10 on the side of the catalytic converter 7 is formed in parallel with the exhaust passage 17a in which the catalyst carrier 15 is accommodated on the side of the case 17 of the catalytic converter 7, By connecting the exhaust passage 17a and the EGR passage 10 downstream of each other to form the EGR gas outlet 9, there is no EGR tube alone in the portion of the EGR gas outlet 9, etc. The EGR passage structure can be greatly simplified, and cost reduction and vehicle mountability can be improved.
[0044]
Further, according to the present embodiment, the EGR passage 10 on the side of the case 17 of the catalytic converter 7 is integrated with the case 17 by bending one plate material into a S-shaped cross section and welding the edges. By forming it, the manufacturability is also improved.
[0045]
In addition, according to the present embodiment, a part of the outlet side diffuser 19 of the catalytic converter 7 is expanded outward so as to be opposed to the opening end of the EGR passage 10 on the side of the case 17, and the expanded portion 23 performs exhaust. By forming the EGR gas outlet 9 by connecting the passage 17a and the EGR passage 10, the outlet-side diffuser 19 can be easily manufactured by press molding.
[0046]
Further, according to the present embodiment, the layout in which the catalytic converter 7 is mounted in a down-gradient state in the on-vehicle state, the EGR passage 10 on the side of the case 17 also has a down-gradient, and the exhaust condensed water in the EGR passage 10 Can be prevented, so that holes due to rust can be prevented.
[0047]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the EGR gas outlet 31 is provided on the tube wall of the exhaust pipe 8 (or the outlet side diffuser) on the downstream side of the catalytic converter 7, and the first EGR tube 32 formed separately from the catalytic converter 7. Is connected to the EGR passage on the spherical joint 6 side (the EGR gas inlet portion 28 of the partition wall 27 in FIG. 3). Even in this way, basic effects can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an engine as viewed from the side of a vehicle, showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view in plan view of an exhaust manifold and a catalytic converter. [Fig. 4] End view of the case of the catalytic converter and the outlet side diffuser [Fig. 5] Exploded view of the spherical joint portion in plan view [Fig. 6] Parts drawing seen from the arrow direction in Fig. 5 [Fig. 7] FIG. 8 is a view showing a state of swinging of a spherical joint portion in a side view. FIG. 8 is a schematic view of an engine as viewed from the side of a vehicle showing another embodiment of the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Intake manifold 3 Collector 4 Exhaust manifold 5 Exhaust manifold flange 5a Pipe part 6 Spherical joint 7 Catalytic converter 8 Exhaust pipe 9 EGR gas outlet 10 EGR passage 11 of catalyst converter side 1st EGR tube 12 2nd EGR tube 13 EGR valve 14 Gasket 14a Convex spherical surface 15 Catalyst carrier 16 Holding mat 17 Catalytic converter case 17a Exhaust passage 18 Inlet side diffuser 19 Outlet side diffuser 20 Flare flange 20a Concave spherical surface 20b Flange part 21 Bolt 22 Coil spring 23 Expansion part 24 EGR of gasket Passage 25 EGR passage 26 of flare flange 26 Space 27 Partition 28 EGR gas inlet 29 EGR passage 31 of exhaust manifold flange EGR gas outlet 32 First EGR tube

Claims

The exhaust manifold in the engine exhaust system and the catalytic converter on the downstream side thereof are connected to each other via a joint so as to be capable of relative movement,
An EGR gas outlet is provided downstream of the catalytic converter in the engine exhaust system, and an EGR passage from the EGR gas outlet to the engine intake system is routed through a passage formed in the joint .
The joint is formed by sliding a convex spherical surface formed on one end surface of a pipe member facing each other at a connecting portion between the exhaust manifold and the catalytic converter and a concave spherical surface formed on the other end surface. An EGR device for an engine , wherein the EGR passage is a swingable spherical joint, and the EGR passages in the joint are formed in both pipe members and communicate with each other through openings to the sliding contact surfaces .

The EGR passage in the spherical joint is the sliding contact of the EGR passage of the other pipe member when the opening portion of the EGR passage of one of the pipe members to the sliding contact surface moves relative to each other. The engine EGR device according to claim 1 , wherein the movement trajectory of the opening to the surface is formed to have an envelope size.

The spherical joint has a swinging direction defined so as to swing around a predetermined swinging axis, and an opening to the sliding contact surface of the EGR passage of the pipe member is in a circumferential direction of the spherical joint. The engine EGR device according to claim 1 , wherein the EGR device is formed in the vicinity of the swing shaft.

The engine EGR device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a plurality of EGR passages in the spherical joint are provided in parallel.

The tube member that forms the concave spherical surface of the spherical joint is a flare flange on the inlet side of the catalytic converter, and a partition is provided so as to form a space outside the flare flange. The engine EGR device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the engine EGR device is a part.

6. The engine EGR device according to claim 5, wherein the partition wall is formed in a cone shape, and the entire circumference of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion thereof is welded to the flare flange.

The EGR device for an engine according to claim 5 or 6 , wherein an EGR gas inlet to the space in the partition wall is provided at the lowest position of the partition wall in a vehicle-mounted state.

2. The EGR passage from the EGR gas outlet to the engine intake system is routed through a passage formed in a side portion of the catalytic converter and then through a passage formed in the joint. The engine EGR device according to claim 7 .

The EGR passage on the side of the catalytic converter is formed in parallel with the exhaust passage in which the catalyst carrier is accommodated in the side of the case of the catalytic converter, and the exhaust passage and the EGR passage are communicated with each other on the downstream side of the catalyst carrier. The engine EGR device according to claim 8 , wherein a gas outlet is formed.

EGR passage Case side of the catalytic converter, by welding the edges are bent to a single plate material S-shaped cross-section, according to claim 9, wherein the forming the case and integrally Engine EGR device.

A part of the outlet-side diffuser of the catalytic converter is expanded to the outside so as to be opposed to the opening end of the EGR passage on the side of the case, and the exhaust passage and the EGR passage are communicated with each other at the extended portion. The engine EGR device according to claim 10, which is formed.

The engine EGR device according to any one of claims 8 to 11 , wherein the catalytic converter has a layout in which the catalytic converter is mounted in a descending gradient in an on-vehicle state.