JP4267654B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の排気還流装置に関し、より詳しくは、内燃機関の排気系から排気を取り出して吸気系にＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ取り出し管の配置構造に関する。

内燃機関の排気還流装置において、上記したＥＧＲ取り出し管の構造としては、以下の特許文献１，２に記載のものが知られている。
特開平４−１７５４４９号公報 特開２００２−１８０９１２号公報

特許文献１に記載の内燃機関の排気還流装置にあっては、内燃機関の排気系に設けられた触媒装置の下流において排気を取り出してその吸気系にＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ取り出し管であって、ＥＧＲガスを冷却するべく、機関冷却水で冷却（放熱）する冷却器を備えたものが開示される。

特許文献２に記載の内燃機関の排気還流装置においては、同様のＥＧＲ取り出し管であって、排気マニホルドを内燃機関の本体にフランジを介して取り付けると共に、ＥＧＲ取り出し管をそのフランジと同一面上に形成された別のフランジを介して内燃機関の本体に接続するようにしたものが開示される。

この種の内燃機関の排気還流装置にあっては、機関の振動が伝達されることからＥＧＲ取り出し管は可能な限り高い剛性を備えるのが望ましいと共に、ＥＧＲ取出し管を配置するとき、排気系のスペースが限られていることから、省スペースとなる適宜な位置を選択するのが望ましい。しかしながら、上記した特許文献１，２に記載の技術は、その点に関して何ら開示するものではなかった。

また、ＡＣＧ（オルタネータ）、エアコンディショナのコンプレッサなどの内燃機関によって駆動される補機を配置する側にはＥＧＲ取り出し管を配置するスペースが制約されると共に、ＥＧＲ取り出し管からの放熱によりそれらの捕機に対して影響を与えてしまう場合があるため、その点についても対策することが望ましい。しかしながら、上記した特許文献１，２に記載の技術は、その点に関しても何ら開示するものではなかった。

さらに、この種の内燃機関の排気還流装置にあっては、機関の振動が伝達されることからＥＧＲ取り出し管は可能な限り高い剛性を備えるのが望ましいと共に、走行時においてＥＧＲ取り出し管は高温になることから、その放熱を図ることが望ましい。しかしながら、上記した特許文献１，２に記載の技術は、その点に関しても何ら開示するものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した不具合を解消し、ＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ取り出し管の剛性を高めると共に、その配置位置を適正に決定して排気系の省スペース化を図るようにした内燃機関の排気還流装置を提供することにある。

さらに、ＥＧＲ取り出し管によって補機が配置されるスペースを制約されることがないと共に、ＥＧＲ取り出し管からの放熱による補機への影響を低減するようにした内燃機関の排気還流装置を提供することにある。

さらに、ＥＧＲ取り出し管の剛性を高めると共に、ＥＧＲ取り出し管の放熱を図るようにした内燃機関の排気還流装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１項にあっては、内燃機関の排気系に設けられた触媒装置の下流にＥＧＲ取り出し管を接続し、排気を取り出して前記内燃機関の吸気系にＥＧＲガスとして還流させる内燃機関の排気還流装置において、前記排気系は前記内燃機関の本体にフランジを介して取り付けられる排気マニホルドと前記触媒装置の下流に曲げて接続される排気管とからなり、前記ＥＧＲ取り出し管の一端を前記排気管の曲げ方向側であって前記触媒装置に対して前記内燃機関の回転で駆動される補機の反対側において接続する一方、他端を前記フランジを介して前記内燃機関に接続すると共に、前記内燃機関を、車両の長手方向に対して横向きで、前記排気マニホルドと前記触媒装置が前記車両の前方に位置するように搭載する如く構成した。

請求項２項にあっては、前記ＥＧＲ取り出し管と前記フランジの間に架橋されると共に、前記フランジと一体的に形成されるステーを備えるように構成した。

請求項３項にあっては、前記ＥＧＲ取り出し管に前記ＥＧＲガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成すると共に、前記ステーを前記コルゲート状部よりも前記排気系から前記吸気系に流れる排気の流れにおいて下流で前記ＥＧＲ取り出し管に取り付けるように構成した。

請求項１にあっては、触媒装置の下流に排気管を曲げながら接続すると共に、ＥＧＲ取り出し管を排気管の曲げ方向側において接続するように構成したので、ＥＧＲ取り出し管の長さをその分だけ短縮できて剛性を高めることができると共に、突出することがないので、排気系の省スペース化を図ることができる。

また、ＥＧＲ取り出し管を、触媒装置に対し、内燃機関で駆動される補機の反対側で接続、換言すれば、触媒装置を挟んで補機側と反対側で接続したので、前記した効果に加え、ＥＧＲ取り出し管からの放熱が、ＡＣＧ（オルタネータ）、エアコンディショナのコンプレッサなどの内燃機関によって駆動される補機に与える影響を低減することができる。また、補機が配置される側はスペースが一層制約されるが、そのような位置を避けることによって、ＥＧＲ取り出し管を適正に配置することができる。

請求項２にあっては、ＥＧＲ取り出し管とフランジの間に架橋されると共に、フランジと一体的に形成されるステーを備えるように構成したので、ステーによってＥＧＲ取り出し管の剛性を一層高めることができる。また、ステーを介した熱伝導によってＥＧＲ取り出し管の熱をフランジに伝達する、あるいは大気中に放熱することができる。

請求項３にあっては、ＥＧＲガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成すると共に、ステーをそれよりも排気系から吸気系に流れる排気の流れにおいて下流でＥＧＲ取り出し管に取り付けるように構成したので、ステーを短縮することができ、結果としてＥＧＲ取り出し管の剛性も高めることができる。

また、請求項２の効果について付言すると、フランジとステーを一体的に形成するように構成したので、部品点数と組み付け工数を削減することができる。

以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置について説明する。

図１は、この実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置を車両に搭載した状態で示す説明斜視図であり、図２は内燃機関に取り付けた状態で示す説明斜視図であり、図３は排気マニホルドと共に示す説明斜視図である。さらに、図４は図３に示す部位の部分断面図であり、図５はその側面図である。

図１から図５を参照して説明すると、符合１０は内燃機関（以下「エンジン」という）を示す。エンジン１０は、火花点火式直列４気筒４サイクルのＳＯＨＣエンジンからなり、車両１２のエンジンルーム１２ａ内に、車両の長手方向に対して横向きとなるように配置される。

図２に良く示す如く、エンジン１０の付近にはＡＣＧ（オルタネータ）１４およびエアコンディショナ（図示せず）のコンプレッサ１６が配置される。これらの補機は、エンジン１０の回転によって駆動される。尚、図示の簡略化のため、図１においてエンジン１０以外の部材の図示を省略すると共に、図１などにおいてエンジン１０を模式的に示すようにした。

エンジン１０にあっては、エアクリーナ（図示せず）から取り入れられた空気は吸気管（図示せず）を流れ、スロットルバルブ（図示せず）で調量されて吸気マニホルドを経て各気筒の吸気ポート（図示せず）に至り、そこでインジェクタ（図示せず）でガソリン燃料を噴射される（図１などで、吸気管および吸気マニホルドなどが配置される吸気側を符号１８で示す）。

よって生じた混合気は吸気バルブ（図示せず）が開放されるときに燃焼室（図示せず）に流入し、点火されて燃焼し、燃焼で生じた排気（排ガス）は排気バルブ（図示せず）が開放されるとき、排気マニホルド２０を流れる。排気マニホルド２０の下流（直下）には触媒装置２２が設けられ、排気はそこで有害成分が除去された後、排気管２４を通って外部に排出される。

排気マニホルド２０は、図３に良く示す如く、その上流端にはフランジ２０ａが形成され、図２に示すようにフランジ２０ａを介してエンジン１０の本体１０ａ、より詳しくはシリンダヘッドに取り付けられる。より具体的には、図３に示す如く、排気マニホルド２０は、フランジ２０ａに穿設された孔にボルト２６を通し、ガスケット３０を挟んでエンジン本体１０ａの壁面に穿設されたボルト挿通孔（図示せず）に止めることで取り付けられる。

図５などに良く示す如く、エンジン１０の、排気マニホルド２０と排気管２４からなる排気系に設けられる触媒装置２２は、円筒状のケース２２ａと、その内部に気密に収容される触媒床２２ｂとからなる。触媒床２２ｂは、三元型の触媒からなる。

触媒床２２ｂとケース２２ａの内面の間には断熱材（図示せず）が収納され、エンジン１０の始動時の触媒床２２ｂの昇温を促進する。図３および図４に示す如く、ケース２２ａはブラケット２２ｃによってエンジン本体１０ａにボルト止めされる。詳細な図示は省略するが、ブラケット２２ｃはケース２２ａの背面に溶接されると共に、ブラケット２２ｃに穿設された孔にボルト２６を通して本体壁面に穿設されたボルト挿通孔に止められ、よって触媒装置２２をエンジン本体１０ａに固定するように構成される。

触媒装置２２のケース２２ａの下流には排気管２４が接続される。排気管２４には触媒装置２２の直下から徐々に縮径するテーパ状部２４ａが形成される。排気管２４は、図２などに良く示すようにＡＣＧ１４およびエアコンディショナのコンプレッサ１６からなる補機から離間する方向に曲がりながら延びるように構成される。排気管２４は、フランジ２４ｂを介してさらに下流の排気管に接続される。

排気管２４のテーパ状部２４ａには、排気を取り出してエンジン１０の、吸気管と吸気マニホルドからなる吸気系にＥＧＲガスとして還流させるＥＧＲ取り出し管３２が接続される。即ち、テーパ状部２４ａは穿設され、そこにＥＧＲ取出し管３２が挿入され、溶接されて固定される。このように、排気管２４は曲げられながら触媒装置２２に接続されると共に、ＥＧＲ取り出し管３２は排気管２４の曲げ方向側において接続される。またＥＧＲ取り出し管３２は、触媒装置２２に対し、ＡＣＧ１４などの補機の反対側で接続される。

ＥＧＲ取り出し管３２には途中にコルゲート状部３２ａが形成される。コルゲート状部３２ａは図示のような凹凸形状とされることで外気と接触する表面積が増加させられ、ＥＧＲ取り出し管３２の内部を通る排気（ＥＧＲガス）の放熱（冷却）を促進する。

ＥＧＲ取り出し管３２は、他端側において、触媒装置２２の下流位置から延び、前記したフランジ２０ａを介してエンジン本体１０ａに接続される。即ち、ＥＧＲ取り出し管３２は、図６に示す如く、フランジ２０ａに穿設された孔２０ａ１に先端３２ｂが挿入され、そこに溶接されてフランジ２０ａに取り付けられ、次いで、図３に示す如く、そのフランジ２０ａに穿設された孔にボルト２６を通し、エンジン本体１０ａの壁面に穿設されたボルト挿通孔に止めることで接続される。

ＥＧＲ取り出し管３２とフランジ２０ａの間にはステー３２ｃが架橋され、ＥＧＲ取り出し管３２はステー３２ｃを介してフランジ２０ａに接続されるように構成される（図３でステー３２ｃの図示省略）。ステー３２ｃは、コルゲート状部３２ａよりも下流（排気系から吸気系に流れるＥＧＲガスの流れにおいて）でＥＧＲ取り出し管３２に取り付けられる。ステー３２ｃはフランジ２０ａに溶接されて接合され、よってフランジ２０ａとステー３２ｃは一体的に形成される。

ＥＧＲ取り出し管３２は、図６に示す如く、フランジ２０ａに取り付けられる部位において先端３２ｂが縮径される。即ち、ＥＧＲ取り出し管３２は、エンジン本体１０ａとの接続部位に至るまでの径（内径ｄ１）が、その接続部位の径（内径ｄ２）よりも大きくなるように構成される。それによって、接続部位に至るまでの部位の外気と接する表面積が増加させられ、同様にＥＧＲ取り出し管３２の内部を通るＥＧＲガスを放熱（冷却）することができる。

図７に示す如く、ＥＧＲ取り出し管３２は、エンジン本体１０ａに接続された後、エンジン本体１０ａを構成するシリンダヘッド内に形成されたヘッド内通路１０ａ１を介してＥＧＲバルブ３６に接続され、ＥＧＲバルブ３６によってＥＧＲガスの流量が調節される。ＥＧＲバルブ３６は第２のヘッド内通路１０ａ２を介して吸気側１８と接続される。それによって、ＥＧＲガスは、ヘッド内通路１０ａ１、ＥＧＲバルブ３６、第２のヘッド内通路１０ａ２と流れ、吸気マニホルドに還流される。図に示す如く、第２のヘッド内通路１０ａ２の付近にはエンジン冷却水通路１０ａ３が形成され、ＥＧＲガスを放熱（冷却）する。

図１に示す如く、この実施の形態に係る排気還流装置において、排気マニホルド２０は車両１２の前方に位置し、触媒装置２２も同様に前方に位置することから、走行時、フロントグリル１２ｂから走行風が進入する。フロントグリル１２ｂの後方にラジエータ３８が配置される。ラジエータ３８はコアやファンなどの通気抵抗が大きいため、走行風がラジエータ３８を通過して触媒装置２２に到達することは少ないが、それ以外の走行風は図示しないその外の搭載部品群の間を縫って触媒装置２２に突き当たり、触媒装置２２を冷却する。

この実施の形態に係るエンジンの排気還流装置は、上記の如く、エンジン（内燃機関）１０の排気系に設けられた触媒装置２２の下流にＥＧＲ取り出し管３２を接続し、排気を取り出してエンジン（内燃機関）１０の吸気系にＥＧＲガスとして還流させるエンジン（内燃機関）の排気還流装置において、触媒装置２２の下流に排気管２４を曲げながら接続すると共に、ＥＧＲ取り出し管３２を、排気管２４の曲げ方向側において接続するように構成したので、ＥＧＲ取り出し管３２の長さをその分だけ短縮できて剛性を高めることができ。また、それによって、ＥＧＲ取り出し管３２は突出することがないので、排気系の省スペース化を図ることができる。

また、ＥＧＲ取り出し管３２を、触媒装置２２に対し、エンジン（内燃機関）１０で駆動される補機の反対側で接続、換言すれば、触媒装置２２を挟んで補機側と反対側で接続したので、剛性の向上と排気系の省スペース化に加え、ＥＧＲ取り出し管３２からの放熱が、ＡＣＧ（オルタネータ）１４、エアコンディショナのコンプレッサ１６などのエンジン１０によって駆動される補機に与える影響を低減することができる。また、補機が配置される側はスペースが一層制約されるが、そのような位置を避けることによって、ＥＧＲ取り出し管３２を適正に配置することができる。

また、排気系はエンジン１０の本体にフランジ２０ａを介して取り付けられる排気マニホルド２０を備えると共に、ＥＧＲ取り出し管３２を、ステー３２ｃを介してフランジ２０ａに接続するように構成したので、ステー３２ｃによってＥＧＲ取り出し管３２の剛性を一層高めることができると共に、ステー３２ｃを介した熱伝導によってＥＧＲ取り出し管３２の熱をフランジ２０ａに伝達する、あるいは大気中に放熱することができる。

また、ＥＧＲ取り出し管３２にＥＧＲガスの放熱を促進するコルゲート状部３２ａを形成すると共に、ステー３２ｃをコルゲート状部３２ａよりも下流（排気系から吸気系に流れるＥＧＲガスの流れにおいて、換言すればフランジ２０ａに接近する側）でＥＧＲ取り出し管３２に取り付けるように構成したので、ステー３２ｃを短縮することができ、結果としてＥＧＲ取り出し管３２の剛性も高めることができる。

また、フランジ２０ａとステー３２ｃを一体的に形成するように構成したので、剛性の向上に加え、部品点数と組み付け工数を削減することができる。

尚、上記において、触媒装置２２の構成は図示のものに限られるものではなく、どのような構成であっても良い。

尚、この発明は、エンジン１０のクランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用のエンジンにも適用が可能である。

この発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置を車両に搭載した状態で示す説明斜視図である。 図１に示す排気還流装置を内燃機関に取り付けた状態で示す説明斜視図である。 図１に示す排気還流装置を、排気マニホルドと共に示す説明斜視図である。 図３に示す排気還流装置の部分断面図である。 図３に示す排気還流装置の側面図である。 図４に示す排気還流装置の部分拡大断面図である。 図２に模式的に示すシリンダヘッドの縦断面図である。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）、１２ 車両、１４ ＡＣＧ（補機）、１６ エアコンディショナのコンプレッサ（補機）、１８ 吸気側、２０ 排気マニホルド（排気系）、２０ａ フランジ、２２ 触媒装置、２４ 排気管（排気系）、３２ ＥＧＲ取り出し管、３２ａ コルゲート状部、３２ｃ ステー

Claims (3)

1. 内燃機関の排気系に設けられた触媒装置の下流にＥＧＲ取り出し管を接続し、排気を取り出して前記内燃機関の吸気系にＥＧＲガスとして還流させる内燃機関の排気還流装置において、前記排気系は前記内燃機関の本体にフランジを介して取り付けられる排気マニホルドと前記触媒装置の下流に曲げて接続される排気管とからなり、前記ＥＧＲ取り出し管の一端を前記排気管の曲げ方向側であって前記触媒装置に対して前記内燃機関の回転で駆動される補機の反対側において接続する一方、他端を前記フランジを介して前記内燃機関に接続すると共に、前記内燃機関を、車両の長手方向に対して横向きで、前記排気マニホルドと前記触媒装置が前記車両の前方に位置するように搭載したことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 前記ＥＧＲ取り出し管と前記フランジの間に架橋されると共に、前記フランジと一体的に形成されるステーを備えることを特徴とする請求項１項記載の内燃機関の排気還流装置。
3. 前記ＥＧＲ取り出し管に前記ＥＧＲガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成すると共に、前記ステーを前記コルゲート状部よりも前記排気系から前記吸気系に流れる排気の流れにおいて下流で前記ＥＧＲ取り出し管に取り付けたことを特徴とする請求項２項記載の内燃機関の排気還流装置。

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