JP5278458B2

JP5278458B2 - 排気還流装置

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Publication number: JP5278458B2
Application number: JP2011017607A
Authority: JP
Inventors: 洋之木村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP2012159001A; EP2481908A1; CN102619647B; EP2481908B1; CN102619647A

Description

本発明は、例えば車両に搭載される内燃機関に用いられる排気還流装置に関する。

従来、内燃機関から排出される排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減するために、排気の一部を吸気路に戻す排気還流装置（Exhaust Gas Recirculation 装置）がある。排気の一部が燃焼室に供給されることによって、燃焼室内の温度上昇が抑制されるので、ＮＯｘの発生が抑制される。

一方、内燃機関の運転状態によっては、排気中に未燃燃料と煤とが含まれる場合がある。排気中に含まれる未燃燃料と煤とが組み合わさることによって、排気還流装置において排気が流動する流路中にデポジットが堆積する。

このため、排気還流装置は、排気を浄化するための触媒を備えている。触媒は、活性温度まで温度が上昇することによって性能が充分に発揮される。触媒の温度を活性温度まで早く昇温するために、触媒を収容するハウジングを排気マニホールドに当接させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２５７９０５号公報

触媒を収容するハウジングや排気マニホールドは、排気の温度によって昇温すると、熱膨張する。ハウジングと排気マニホールドとは、熱膨張の程度に差がある。特許文献１に開示されるようにハウジングが排気マニホールドに当接される構造であると、ハウジングと排気マニホールドとの熱膨張の差によって、排気マニホールドとハウジングとの当接部分が互いに付勢し合い、それゆえ、当該当接部分の負担が大きくなる。

このため、本願発明は、触媒を早期に活性化するとともに装置への負担を抑制できる排気還流装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明の排気還流装置は、内燃機関の燃焼室に連通し排気系の一部を構成する排気マニホールドと、前記排気系から排気を吸気通路へ導く排気還流通路と、前記排気還流通路に形成されるとともに、前記排気マニホールドから離間した位置であって、かつ、少なくとも一部が車体上下方向に前記排気マニホールドに重なる位置に配置される触媒装置と、前記排気マニホールドと前記触媒装置とを覆うカバー部材とを備える。

請求項２に記載の発明の排気還流装置では、請求項１の記載の発明において、前記内燃機関は、少なくとも２つの燃焼室を備える。前記排気マニホールドは、前記燃焼室の各々に連通する枝部と、前記各枝部が合流する合流部とを備える。前記触媒装置の少なくとも一部は、前記車体上下方向に、前記合流部に重なる。

請求項３に記載の発明の排気還流装置では、請求項１または２に記載の発明において、前記触媒装置は、前記カバー部材の内側に露出する少なくとも１つのフィンを備える。

請求項４に記載の発明の排気還流装置では、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の発明において、前記排気還流通路は、前記触媒装置の上流またはた下流の少なくとも一方に、蛇腹形状の蛇腹通路部を備える。

請求項５に記載の発明の排気還流装置では、請求項４に記載の発明において、前記蛇腹通路部は、前記触媒装置の上流と下流のそれぞれにおいて該触媒装置に連通する。

請求項６に記載の発明の排気還流装置は、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の発明において、さらに、冷却装置を備える。前記冷却装置は、前記燃焼室を冷却する冷媒を共通して用いるとともに、前記排気還流通路に設けられて前記排気を冷却する。

請求項７に記載の発明の排気還流装置では、請求項６の記載の発明において、前記排気還流通路は、前記冷却装置を迂回する迂回通路を備える。

排気還流装置を早期に活性化するとともに装置への負担を抑制できる排気還流装置をできる。

本発明の第１の実施形態に係る排気還流装置を備える内燃機関システムを示す概略図。図１に示すＦ２―Ｆ２線に沿って示す、内燃機関システムの断面図。図２に示すカバー部材を車体上下方向に沿って上側から見た平面図。図２に示すＦ４−Ｆ４線に沿って示す排気還流装置の断面図。排気還流装置を図４と同じに切断した状態を示すとともに、開口が開いた状態を示す断面図。本発明の第２の実施形態に係る排気還流装置を備える内燃機関システムを示す概略図。本発明の第３の実施形態に係る排気還流装置を備える内燃機関システムを示す概略図。

本発明の第１の実施形態に係る排気還流装置を、図１〜５を用いて説明する。図１は、内燃機関システム１０を示している。図１に示すように、内燃機関システム１０は、内燃機関２０と、吸気系３０と、排気系４０と、排気還流装置５０とを備えている。内燃機関２０は、自動車１に搭載されている。自動車１は、排気還流装置を備える車両の一例である。車両は、車体に車輪が組みつけられた状態を示す。

図１中、自動車１のエンジンルーム２の外郭を２点鎖線で示している。自動車１は、内燃機関２０の図示しないクランクシャフトから得られる回転力によって車輪を駆動し、走行可能となる。内燃機関２０は、本実施形態では一例として、４気筒のレシプロ式の内燃機関であり、燃焼室２１〜２４を備えている。内燃機関２０は、シリンダヘッド２５と、図示しないシリンダブロックとを備えている。図１中、燃焼室２１〜２４を点線で示している。

吸気系３０は、燃焼室２１〜２４に空気、または、空気と後述する排気還流装置５０によって吸気系３０に戻される排気Ｇとの混合気とを導く吸気通路３８と、スロットルバルブ３１とを備える。吸気通路３８は、吸気マニホールド３２を備える。吸気マニホールド３２は、シリンダヘッド２５に固定されており、燃焼室２１〜２４に連通する枝部３３〜３６と、枝部３３〜３６が合流する合流部３７とを備えている。合流部３７は、枝部３３〜３６が１つになる部位である。

吸気通路３８において吸気マニホールド３２の上流には、スロットルバルブ３１が設けられている。スロットルバルブ３１は、開度を調整することによって、燃焼室２１〜２４に供給される空気、または、空気と排気Ｇとの混合気の量を調整する。

排気系４０は、燃焼室２１〜２４に連通する排気通路４１を備えている。排気通路４１は、排気マニホールド４２を備えている。排気マニホールド４２は、燃焼室２１〜２４に連通している。排気マニホールド４２は、燃焼室２１〜２４に連通する枝部４３〜４６と、枝部４３〜４６が合流する合流部４８とを備えている。合流部４８は、枝部４３〜４６が１つになる部位である。図１中、合流部４８は、２点鎖線で囲ってされている。また、図１中、排気マニホールド４２において合流部４８と合流部４８の近傍である２点鎖線で示す範囲Ｆ２１を拡大して示している。範囲２１中においても合流部４８を２点鎖線で示している。

なお、図１中では、排気通路４１において排気マニホールド４２以外の部分４１ａは、一部のみ図示されている。排気マニホールド４２については、後で具体的に説明する。

内燃機関２０は、吸気マニホールド３２に対して排気マニホールド４２が車体後側に位置するように、かつ、燃焼室２１〜２４が並ぶ方向が車幅方向沿うように配置され、固定されている。

図２は、図１中に示されるＦ２―Ｆ２線に沿って示す、内燃機関システム１０の断面図である。図２は、排気還流装置５０の内側を示している。図１，２に示すように、排気還流装置５０は、燃焼室２１〜２４から排出される排気Ｇの一部を、吸気系３０に導く。

排気還流装置５０は、排気マニホールド４２と、上流側排気還流通路６０と、触媒装置７０と、下流側排気還流通路８０と、カバー部材９０と、カバー部材９０に形成される開口９１を開閉する開閉装置１００と、排気還流装置用バルブ装置１１０とを備えている。

上流側排気還流通路６０は、排気マニホールド４２に連通するとともに、触媒装置７０に連通する。下流側排気還流通路８０は、触媒装置７０に連通するとともに吸気通路３８に連通する。上流側排気還流通路６０と、触媒装置７０と、下流側排気還流通路８０とは、排気Ｇを吸気系３０へ導く排気還流通路１２０を構成する。

図１，２に示すように、排気マニホールド４２は、枝部４３〜４６が車幅方向に並でおり、それゆえ、車幅方向に長い形状である。合流部４８は、排気マニホールド４２において枝部４３〜４６が並ぶ方向（本実施形態では、車幅方向）にそって中央に配置されている。

上流側排気還流通路６０は、第１の連結通路部６１と、上流側蛇腹管部材６２とを備えている。第１の連結通路部６１は、例えば管部材で形成される。第１の連結通路部６１の上流端６３は、排気マニホールド４２の複数の枝部４３〜４６において枝部４３〜４６が並ぶ方向の一端に配置される枝部４６に連通している。また、第１の連結通路部６１は、枝部４６の車体上側の壁部に固定されている。

ここで、車体上下方向Ａについて説明する。車体上下方向Ａは、排気還流装置５０を備える車両（本実施形態では自動車１）が、重力の作用する方向に垂直な平面上に配置されたときに重力の作用する方向と平行な方向である。そして、重力の作用する方向を下方向とし、重力の働く方向に逆らう方向を上方向とする。

排気還流装置５０の説明に戻る。第１の連結通路部６１は、排気マニホールド４２の車体上方において、枝部４３〜４６の並ぶ方向に延びている。第１の連結通路部６１の全体は、図１，２に示すように、排気マニホールド４２に車体上下方向Ａに重なる。

上流側蛇腹管部材６２は、第１の連結通路部６１の下流端に連通している。上流側蛇腹管部材６２は、排気マニホールド４２に対して車体上下方向Ａに沿って上方に配置されている。上流側蛇腹管部材６２は、枝部４３〜４６が並ぶ方向に延びている。上流側蛇腹管部材６２の全体は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２に重なっている。上流側蛇腹管部材６２は、蛇腹形状であることによって、当該上流側蛇腹管部材６２の延びる方向に伸縮可能である。上流側蛇腹管部材６２の下流端は、触媒装置７０に連通している。

触媒装置７０は、排気マニホールド４２に対して車体上下方向Ａに沿って上方に配置されている。なお、触媒装置７０は、排気マニホールド４２に接触していない。触媒装置７０は、ハウジング７１と、触媒７２と、複数のフィン７３とを備えている。ハウジング７１は、後述される触媒７２を収容する本体部７１ａと、上流側蛇腹管部材６２に連通する上流側連通部７１ｂと、後述する下流側排気還流通路８０に連通する下流側連通部７１ｃとを備えている。本体部７１ａは、例えば円筒形状である。

触媒７２は、ハウジング７１の本体部７１ａ内に収容されている。図２では、本体部７１ａの一部が切りかかれており、内部に収容される触媒７２の一部が示されている。上流側連通部７１ｂが上流側蛇腹管部材６２の下流端に連通している。触媒装置７０（ハウジング７１）の略全体は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２に重なっている。なお、触媒装置７０の全体が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なっていてもよい。触媒７２の略全体は、車体上下方向Ａに、排気マニホールド４２に重なっている。なお、触媒７２の全体は車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なってもよい。また、ハウジング７１の本体部７１ａの上流側端部７４は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２の合流部４８に重なっている。このため、触媒７２の上流側端部は、車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なっている。

複数のフィン７３は、内側にハウジング７１が嵌る複数貫通孔を有している。貫通孔の縁部全域は、ハウジング７１の外周面に接触している。各フィン７３は、車体上下方向Ａに延びており、ハウジング７１の延びる方向に互いに離間して配置されている。複数のフィン７３は、本体部７１ａに均等に配置されている。各フィン７３は、排気マニホールド４２に接触しない。

フィン７３と排気マニホールド４２との間の隙間について説明する。内燃機関２０が運転を開始し、排気マニホールド４２内と触媒装置７０内とを排気Ｇが流動すると、排気マニホールド４２とハウジング７１とは、排気Ｇの熱によって熱膨張をする。ハウジング７１と排気マニホールド４２とが熱膨張をしていない状態での各フィン７３と排気マニホールド４２との間の隙間は、内燃機関２０の運転時に各フィン７３と排気マニホールド４２とが熱膨張をしても、各フィン７３と排気マニホールド４２とが接触しないように考慮されて設定されている。この隙間は、実験などによって求めることができる。

図１に示すように、下流側排気還流通路８０は、下流側蛇腹管部材８１と、第２の連結通路部８２とを備えている。図２に示すように、下流側蛇腹管部材８１の上流端は、触媒装置７０のハウジング７１の下流側連通部７１ｃに連通している。図１，２に示すように、下流側蛇腹管部材８１は、排気マニホールド４２に対して車体上下方向Ａに沿って車体上方に配置されている。そして、下流側蛇腹管部材８１の略全体は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２に重なっている。なお、下流側蛇腹管部材８１の全体は、上流側蛇腹管部材６２のように、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２に重なってもよい。下流側蛇腹管部材８１は、枝部４３〜４６が延びる方向に沿って延びている。下流側蛇腹管部材８１は、延びる方向に伸縮可能である。

第２の連結通路部８２は、例えば管部材で形成される。第２の連結通路部８２は、下流側蛇腹管部材８１の下流端に連通している。図１に示すように、第２の連結通路部８２は、吸気系３０においてスロットルバルブ３１の下流であって吸気マニホールド３２の上流に連通している。第２の連結通路部８２には、排気還流装置用バルブ装置１１０が設けられている。

排気還流装置用バルブ装置１１０は、第２の連結通路部８２内の流路を開閉するとともに開度を調整するバルブ１１１と、バルブ１１１を駆動する駆動部１１２とを備える。駆動部１１２によって動作されるバルブ１１１によって第２の連結通路部８２内の流路が開閉、または、開度が調整されることによって、吸気系３０へ導かれる排気Ｇの量が調整される。排気還流装置用バルブ装置１１０の動作は、図示しない制御部によってなされる。

図１中、カバー部材９０は、２点鎖線で示している。図３は、カバー部材９０を車体上下方向Ａに沿って上側から見た平面図である。図１〜３に示すように、カバー部材９０は、排気マニホールド４２の全体と、上流側排気還流通路６０の全体と、下流側蛇腹管部材８１の全体と、第２の連結通路部８２の上流端部とを覆っている。図４は、図２に示すＦ４−Ｆ４線に沿って示す排気還流装置５０の断面図である。図１〜４に示すように、カバー部材９０は、車体上下方向Ａに沿って上側に位置する上壁部９２と、周壁部９３とを備えている。カバー部材９０は、図示しないブラケットによって、例えば排気マニホールド４２に固定されている。

周壁部９３は、触媒装置７０と内燃機関２０との間に配置される第１の縦壁部９４と、触媒装置７０を挟んで内燃機関２０と反対側に配置される第２の縦壁部９５と、第１，２の縦壁部９４，９５を連結する第３，４の縦壁部９６，９７を備えている。

図４に示すように、第１の縦壁部９４は、排気マニホールド４２の車体上下方向Ａに沿って上端から上方に延びている。第１の縦壁部９４の下端と排気マニホールド４２との間の隙間は、小さい。または、第１の縦壁部９４の下端は、排気マニホールド４２に固定されて隙間がなくてもよい。第２〜４の縦壁部９５〜９７は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２の下端と略同じ位置まで延びている。または、第２〜４の縦壁部９５〜４７は、車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２の下端と同じ位置または排気マニホールド４２の下端よりも下方の位置まで延びてもよい。第２の縦壁部９５と排気マニホールド４２との間の隙間は小さい。または、第２の縦壁部９５は排気マニホールド４２に接触しており、それゆえ、排気マニホールドと第２の縦壁部９５との間に隙間がなくてもよい。

同様に、第３，４の縦壁部９６，９７と排気マニホールド４２との間に隙間がなくてもよい。言い換えると、カバー部材９０と排気マニホールド４２との間に隙間がなくてもよい。

上壁部９２は、周壁部９３の上端に設けられており、周壁部９３の上端を覆っている。図２，３に示すように、上壁部９２には、開口９１が設けられている。開口９１は、車体上下方向Ａに触媒装置７０の触媒７２の少なくとも一部と重なる大きさを有している。本実施形態では、開口９１は、枝部４３〜４６が並ぶ方向に長い長孔である。

開口９１には、開閉装置１００が設けられている。開閉装置１００は、開口９１を開閉する。開閉装置１００は、一例として、開口９１を覆う扉部材１０１と、扉部材１０１の姿勢（位置）を変化することによって開口９１が開く状態と開口９１が扉部材１０１によって覆われて閉じる状態とを切り替え可能な駆動装置１０２とを備えている。

扉部材１０１は、車体上下方向Ａに見たときに開口９１より若干小さい大きさを有する。扉部材１０１は、回転軸１０３が設けられている。回転軸１０３は、枝部４３〜４６が並ぶ方向に延びている。回転軸１０３の両端部１０４，１０５は、扉部材１０１が開口９１にセットされたときに開口９１よりも外側に出る。回転軸１０３は、扉部材１０１において長手方向と直交する方向に沿って中央に配置されている。開口９１の縁部には、回転軸１０３の両端部１０４，１０５を回転可能に支持する軸受部１０６，１０７が設けられている。

回転軸１０３の両端部１０４，１０５が軸受部１０６，１０７に支持されている状態において扉部材１０１が回転軸１０３回りに回転することによって、開口９１は、開いた状態Ｐ１と、閉じた状態Ｐ２とを切り替わる。図３，４に示す状態は、開口９１が閉じた状態Ｐ２である。図５は、排気還流装置５０を、図４と同じに切断した状態を示すとともに、開口９１が開いた状態Ｐ１を示している。開口９１が開いた状態では、扉部材１０１の姿勢は、車体上下方向Ａに沿う。

駆動装置１０２は、回転軸１０３を回転駆動するアクチュエータである。本実施形態では、アクチュエータの一例として電動モータが用いられる。回転軸１０３は、駆動装置１０２によって回転される。駆動装置１０２の動作は、図示しない制御部によって動作される。

つぎに、排気還流装置５０の動作を説明する。内燃機関２０が運転を開始すると、排気マニホールド４２は、排気Ｇの熱によって昇温される。昇温された排気マニホールド４２によって、排気マニホールド４２の周囲の空気は昇温される。排気マニホールド４２の周囲はカバー部材９０によって囲まれているため、排気マニホールド４２の熱は、排気マニホールド４２の周囲の空気（カバー部材９０の内側の空気）に効率よく伝達される。このため、内燃機関２０の運転開始時のように排気Ｇの温度が低い場合であっても、カバー部材９０の内側の温度は、早く昇温される。

昇温された空気は、車体上下方向Ａに沿って上方に流れるとともに、触媒装置７０に当たる。昇温された空気が当たることによって、触媒装置７０（触媒７２）は、昇温される。上記のように、運転開始時のように排気Ｇの温度が低い場合であっても、触媒７２は効率よく昇温される。また、排気マニホールド４２から放射される放射熱が触媒装置７０に到達することによって、触媒７２が昇温される。また、ハウジング７１に複数のフィン７３が設けられることによって、触媒装置７０における熱を受け取る表面積が大きくなるので、触媒７２がより一層早期に昇温される。

排気マニホールド４２によって暖められた空気と、排気マニホールド４２から放射される放射熱は、上記のように触媒７２を昇温すると同様に、カバー部材９０の内側に収容される上流側排気還流通路６０（第１の連結通路部６１と上流側蛇腹管部材６２）と、下流側排気還流通路８０（第２の連結通路部８２の一部と下流側蛇腹管部材８１）とを昇温する。

上流側蛇腹管部材６２は、蛇腹形状であることによって表面積が大きい。このため、上流側蛇腹管部材６２は、排気マニホールド４２から供給される熱が効率よく伝達されるので、早期に昇温される。この結果、触媒７２に導かれる排気Ｇを昇温できるので、触媒７２を早期に昇温できる。

第１の連結通路部６１と、上流側蛇腹管部材６２と、触媒装置７０のハウジング７１と、下流側蛇腹管部材８１と、第２の連結通路部８２とは、昇温されることによって熱膨張をする。上流側蛇腹管部材６２と下流側蛇腹管部材８１とは、第１の連結通路部６１と上流側蛇腹管部材６２と触媒装置７０のハウジング７１と下流側蛇腹管部材８１と第２の連結通路部８２とが並ぶ方向に伸縮可能な蛇腹形状である。このため、上流側蛇腹管部材６２と下流側蛇腹管部材８１とは、上記の各構成要素の熱膨張に合わせて伸縮する。このことによって、上記構成要素の熱膨張が吸収される。

図示しない制御部によって燃焼室２１〜２４に排気Ｇを導く状態になったと判断されると、導くべき排気Ｇの量に応じて、排気還流装置用バルブ装置１１０のバルブ１１１を開くとともにその開度が調整される。なお、バルブ１１１が閉じた状態では、排気Ｇは、吸気系３０に導かれない。

バルブ１１１が開くことによって、排気マニホールド４２を流れる排気Ｇの一部が、排気還流通路１２０を通って吸気系３０に導かれる。排気還流通路１２０を流れる排気Ｇは、触媒７２を通ることによって浄化される。浄化された排気Ｇが燃焼室２１〜２４に導かれる。

暖機運転の完了を図示しない検出手段（一例として水温センサ）によって検出し、検出結果は、図示しない制御部に送信される。制御部は、暖機運転が完了したと判定すると、駆動装置１０２を駆動して扉部材１０１を回転し、開口９１を開いた状態Ｐ１にする。

開口９１が開いた状態Ｐ１になることによって、開口９１を通してカバー部材９０の外側の空気がカバー部材９０内に導かれる。カバー部材９０内に導かれる空気によって、触媒７２が冷却される。自動車１が走行している状態では、扉部材１０１が車体上下方向Ａに沿う姿勢になることによって、車体前方から供給される走行風Ｗは、扉部材１０１に当りカバー部材９０内に導かれる。そして、カバー部材９０内を流動した後、開口９１から排出される。扉部材１０１は、走行風をカバー部材９０内に導くガイドとして機能する。

カバー部材９０内の温度が低くなると、カバー部材９０内の収容される構成要素の熱膨張が解除されて縮む。カバー部材９０内の構成要素が縮むと、上流側蛇腹管部材６２と下流側蛇腹管部材８１とが延びることによって、熱膨張による変化を吸収する。

また、下流側蛇腹管部材８１は蛇腹形状であることによって表面積が大きいので、開口９１を開くことによって、触媒７２を通過することによって触媒反応熱によって昇温された排気Ｇを冷却する。

このように構成される排気還流装置５０では、排気マニホールド４２と触媒７２とがカバー部材９０の内側に収容されることによって、排気マニホールド４２の周囲の空気が効率よく昇温される。さらに、触媒装置７０が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なることによって、排気マニホールド４２によって昇温された空気が触媒装置７０に当る。このことによって、排気マニホールド４２の熱が触媒装置７０を昇温することに効率よく用いられるので、触媒７２を早期に活性温度まで昇温することができる。また、触媒装置７０を排気マニホールド４２に直接接触させることがないので、これらを接触させることによって生じる負担の発生を防止できる。

ここで言う負担は、排気マニホールド４２と触媒装置７０とが接触する場合、熱膨張によって排気マニホールド４２と触媒装置７０との接触部どうしが互いに押圧することによって生じる、排気マニホールド４２への負担と触媒装置７０の負担である。

さらに、触媒装置７０の略全体が車体上下方向Ａに沿って排気マニホールド４２に重なることによって、排気マニホールド４２の熱が効率よく触媒７２に伝達される。なお、触媒装置７０の少なくとも一部が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なることによって、排気マニホールド４２によって昇温された空気が効率よく触媒装置７０に当り、排気マニホールド４２の熱が効率よく触媒７２に伝達される。好ましくは、触媒装置７０の全体が車体上下方向Ａに重なることによって、排気マニホールド４２の熱がより一層効率よく触媒７２に伝達される。

さらに、触媒７２の略全体が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なることによって、触媒７２が効率よく昇温される。なお、触媒７２の少なくとも一部が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なることによって、排気マニホールド４２の熱が効率よく触媒７２に伝達される。好ましくは、触媒７２の全体が車体上下方向Ａに排気マニホールド４２に重なることによって、排気マニホールド４２の熱がより一層効率よく触媒７２に伝達される。

また、上流側蛇腹管部材６２が用いられることによって、触媒７２に導かれる排気Ｇを昇温することによって触媒７２を早期に昇温できるとともに、カバー部材９０内の部品の熱膨張を吸収することができる。

また、下流側蛇腹管部材８１が用いられることによって、開口９１を開くことによって触媒７２の反応熱によって昇温された排気Ｇを冷却することができるとともに、カバー部材９０内の部品の熱膨張を吸収することができる。

また、触媒装置７０の少なくとも一部（本実施形態では、上流側端部７４）が、車体上下方向Ａに排気マニホールド４２の合流部４８に重なることによって、触媒７２が効率よく昇温される。この点について具体的に説明する。合流部４８は、枝部４３〜４６が合流する部位であるので、内燃機関２０の運転時では合流部４８には常に排気Ｇが流動している。このため、車体上下方向Ａに合流部４８と重なることによって、触媒７２が効率よく昇温される。さらに、触媒７２の少なくとも一部（実施形態では、上流側端部）が合流部４８と車体上下方向Ａに重なることによって、触媒７２が効率よく昇温される。

また、触媒装置７０のハウジング７１に複数のフィン７３が設けられることによって、排気マニホールド４２の熱が効率よく触媒７２に伝達されるので、触媒７２が効率よく昇温される。本実施形態では、複数のフィン７３が設けられているが、フィン７３は、例えば１つでもよい。少なくとも１つのフィン７３が設けられることによって、触媒７２が効率よく昇温される。なお、フィン７３は、本実施形態のように複数設けられると触媒７２はさらに効率よく昇温される。

また、カバー部材９０に開閉装置１００が設けられることによって、触媒７２が高温（触媒７２の活性温度を超える温度）となるとカバー部材９０外の空気によって触媒７２を冷却することができる。

なお、暖機運転終了後は、排気Ｇ中の未燃燃料やＣＯは少ない状態であるので、冷却されることによって触媒７２の温度が活性温度より低くなっても、排気還流装置５０および吸気系３０が排気Ｇによって汚れることはない。

つぎに、本発明の第２の実施形態に係る排気還流装置を、図６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、排気還流装置用クーラ１３０を備える点が、第１の実施形態と異なる。他の構造は、第１の実施形態と同じである。上記異なる点について具体的に説明する。

なお、本実施形態の排気還流装置に符号５０ａを付す。上記したように、排気還流装置５０ａは、第１の実施形態で説明された排気還流装置５０に対して、排気還流装置用クーラ１３０を備える点のみ異なる。他の構造は、排気還流装置５０と同じである。

図６は、排気還流装置５０ａを示す平面図である。図６に示すように。排気還流装置５０ａは、第１の実施形態で説明された排気還流装置５０に対して、さらに排気還流装置用クーラ１３０を備える。

排気還流装置用クーラ１３０は、第２の連結通路部８２中に組み込まれており、下流側蛇腹管部材８１の下流であって、かつ、バルブ１１１の上流の位置に設けられている。排気Ｇは、排気還流装置用クーラ１３０内を流動する。排気還流装置用クーラ１３０は、カバー部材９０の外側に配置されている。排気還流装置用クーラ１３０は、排気を冷却する冷却装置の一例である。

排気還流装置用クーラ１３０は、冷媒の一例としての冷却水Ｃを用いることによって、内部を流動する排気Ｇを冷却する。排気還流装置用クーラ１３０に用いられる冷却水Ｃは、内燃機関２０にも共通して用いられており、内燃機関２０も冷却する。冷却水Ｃは、排気還流装置用クーラ１３０の内部と内燃機関２０の内部とを循環しており、排気還流装置用クーラ１３０内を流動する排気Ｇと、内燃機関２０とを冷却する。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、冷態時では、カバー部材９０によって効率よく昇温された排気Ｇが排気還流装置用クーラ１３０を流動する。このため、排気還流装置用クーラ１３０を流れる冷却水Ｃが排気Ｇによって昇温されるので、内燃機関２０の暖機をすることができる。

また、内燃機関２０の温態時では、触媒７２を通過する際の触媒反応によって昇温された排気Ｇを排気還流装置用クーラ１３０によって冷却することによって、多くの排気Ｇを燃焼室２１〜２４に供給することができる。

つぎに、本発明の第３の実施形態に係る排気還流装置を、図７を用いて説明する。なお、第２の実施形態と同様の機能を有する構成は、第２の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０と、流路切替バルブ装置１５０とを備える点が、第２の実施形態と異なる。他の構造は、第２の実施形態と同じである。上記異なる点について具体的に説明する。

なお、本実施形態の排気還流装置に符号５０ｂを付す。上記したように、排気還流装置５０ｂは、第２の実施形態で説明された排気還流装置５０ａに対して、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０と、流路切替バルブ装置１５０とを備える点のみ異なる。他の構造は、第２の実施形態の排気還流装置５０ａと同じである。

図７は、排気還流装置５０ｂを示す概略図である。図７に示すように、排気還流装置５０ｂは、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０と、流路切替バルブ装置１５０とを備える。

排気還流装置用クーラバイパス通路１４０は、下流側排気還流通路８０の一部を構成する。排気還流装置用クーラバイパス通路１４０は、排気還流装置用クーラ１３０を迂回する。具体的には、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０の上流端は、第２の連結通路部８２において排気還流装置用クーラ１３０よりも上流に連通している。排気還流装置用クーラバイパス通路１４０の下流端は、第２の連結通路部８２において排気還流装置用クーラ１３０よりも下流に連通している。

流路切替バルブ装置１５０は、駆動部１５１と、第１のバルブ１５２と、第２のバルブ１５３とを備えている。駆動部１５１は、第１，２のバルブ１５２，１５３を駆動可能である。駆動部１５１は、一例として、第１，２のバルブ１５２，１５３を開閉および開度を調整可能な電動モータである。

第１のバルブ１５２は、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０内に設けられており、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０を開閉可能であるとともに、排気還流装置用クーラバイパス通路１４０の開度を調整可能である。第２のバルブ１５３は、下流側排気還流通路８０において、排気還流装置用クーラ１３０の下流であってかつ排気還流装置用クーラバイパス通路１４０との合流部１６０よりも上流の位置に設けられている。第２のバルブ１５３は、排気還流装置用クーラ１３０より下流を開閉可能であるとともに、開度を調整可能である。排気還流装置用クーラバイパス通路１４０は、排気還流装置用クーラを迂回する迂回通路の一例である。

本実施形態では、第２の実施形態と同様の効果をえることができる。また、内燃機関２０の冷態時には、扉部材１０１を閉じ状態Ｐ２にするとともに排気還流装置用クーラ１３０を迂回させることによって、つまり、第２のバルブ１５３を閉じて第１のバルブ１５２を開き、排気Ｇを排気還流装置用クーラバイパス通路１４０に導くことによって、昇温された排気Ｇを各燃焼室２１〜２４に供給することができる。

また、内燃機関２０の温態時では、扉部材１０１の開度を調整することによって触媒７２の活性を保つとともに、第１，２のバルブ１５２，１５３の開度を調整することによって、排気還流装置用クーラ１３０を通過する排気Ｇの量を調整することができるので、各燃焼室２１〜２４に供給される排気Ｇの量を細かく調整することができる。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

４０…排気系、４２…排気マニホールド、４８…合流部、５０…排気還流装置、５０ａ…排気還流装置、５０ｂ…排気還流装置、６２…上流側蛇腹管部材（蛇腹通路部）、７０…触媒装置、７３…フィン、８１…下流側蛇腹管部材（蛇腹通路部）、９０…カバー部材、１２０…排気還流通路、１３０…排気還流装置用クーラ（冷却装置）、排気還流装置用クーラバイパス通路（迂回通路）、Ｃ…冷却水（冷媒）。

Claims

内燃機関の燃焼室に連通し排気系の一部を構成する排気マニホールドと、
前記排気系から排気を吸気通路へ導く排気還流通路と、
前記排気還流通路に形成されるとともに、前記排気マニホールドから離間した位置であって、かつ、少なくとも一部が車体上下方向に前記排気マニホールドに重なる位置に配置される触媒装置と、
前記排気マニホールドと前記触媒装置とを覆うカバー部材と
を具備することを特徴とする排気還流装置。
前記内燃機関は、少なくとも２つの燃焼室を有し、
前記排気マニホールドは、前記燃焼室の各々に連通する枝部と、前記各枝部が合流する合流部とを具備し、
前記触媒装置の少なくとも一部は、前記車体上下方向に、前記合流部に重なる
ことを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
前記触媒装置は、前記カバー部材の内側に露出する少なくとも１つのフィンを具備する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気還流装置。
前記排気還流通路は、前記触媒装置の上流またはた下流の少なくとも一方に、蛇腹形状の蛇腹通路部を具備する
ことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の排気還流装置。
前記蛇腹通路部は、前記触媒装置の上流と下流のそれぞれにおいて該触媒装置に連通する
ことを特徴とする請求項４に記載の排気還流装置。
前記燃焼室を冷却する冷媒を共通して用いるとともに、前記排気還流通路に設けられて前記排気を冷却する冷却装置を具備する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の排気還流装置。
前記排気還流通路は、前記冷却装置を迂回する迂回通路を具備する
ことを特徴とする請求項６に記載の排気還流装置。