JP5383453B2 - インテークマニホールドの還流排気ガス導入構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用等のエンジンから排出された排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置において、ＥＧＲ通路からの還流排気ガスをインテークマニホールドに導入する、インテークマニホールドの還流排気ガス導入構造に関する。

このようなインテークマニホールドにおけるＥＧＲ通路からの還流排気ガス導入構造は、下記の特許文献１〜３などに開示されている。ＥＧＲ通路からの還流排気ガスをインテークマニホールドに導入するのに、従来、特許文献１、２に開示され、また、図５に示すように、還流排気ガスの冷却効果、ＥＧＲ通路長の短縮化などのため、シリンダヘッド内を経由してくる内部通路からの導入構造とされる場合が多々ある。図５に示す例の排気ガス還流構造は、シリンダヘッドａ内を経由してくる内部通路ｃとインテークマニホールドｂとを、シリンダヘッドａとインテークマニホールドｂとに外部から連結した外部パイプｄによって連通させて、還流排気ガスを外部パイプｄを通じインテークマニホールドｂ内に導入するようにしている。特許文献１に記載の排気ガス還流構造は、ＥＧＲ通路のシリンダヘッド側との関係は開示していないが、サージタンクに一端側で外部から連結されたＥＧＲパイプが記載されており、図５に示す外部パイプに相当すると認められる。一方、特許文献２、３は、インテークマニホールドのシリンダヘッドへの取り付け座部に内外を連通させる連通口を形成して、この連通口にシリンダヘッドのインテークマニホールド取付面にシリンダヘッド内を経由してくる内部通路の還流口を同心に臨ませ、この還流口に基部を接続した排気ガス導入パイプを通じ、還流口からの還流排気ガスをインテークマニホールド内に導入するようにしている。特許文献２の導入パイプは、サージタンクの上流部の吸気通路中心に先端が臨み、特許文献３の導入パイプは、インテークマニホールド側の側面で共通通路と対応する側面に導入パイプが開口している。

実開昭６２―２８０６７号公報 実開平１０―１２２０６１号公報 特開平１１―２１０５７６号公報

しかし、図５に示す還流排気ガス導入構造は、シリンダヘッドａの内部通路ｃから還流排気ガスを外部パイプｄを介してインテークマニホールド内に導入するために、外部パイプｄの両端に、シリンダヘッドａおよびインテークマニホールドｂへの取付座ｅ、ｆを設け、かつ、これら２つの取付座ｅ、ｆごとに、接続部のシール確保などのために少なくとも２箇所ずつ合計４本のボルトｇにて取り付ける必要がある。従って、連結構造が複雑で、ワッシャｈを含め部品点数、締結工数ともに多く、コスト上昇の原因になる。同時に、外部パイプは熱による伸縮変化で取付座ｅ、ｆからの立ち上がり基部に応力が集中するので強度対策が必要になる不利がある。また、外部パイプｄは図５に示すように、シリンダヘッドａのインテークマニホールドｂの取り付け部を避けた位置の開口部から、インテークマニホールドｂの好適な還流排気ガス導入位置に回り込むことになるので、全長を一定以下に短くできない。これによってもコスト上昇、重量化の原因になる。さらに、外部パイプからインテークマニホールドへの熱害を防止するために、双方間に断熱部材や隙間などによる断熱スペースを設ける必要もあり、インテークマニホールドの寸法、延いてはエンジン寸法が拡大傾向になる不利がある。

一方、特許文献２に開示の還流排気ガス導入構造は、シリンダヘッドの内部通路の還流口に接続した排気ガス導入パイプを、インテークマニホールド側の連通口に通し、還流排気ガスをインテークマニホールド内に導入しているので、還流排気ガスのシリンダヘッドからの導入経路は簡略化している。しかし、特許文献２に記載のものは、排気ガス導入パイプの基部を、金属板を２枚接合して形成した単段蛇腹形状のホルダー内周に嵌合して、このホルダーの外周を還流口まわりと連通口まわりとの間にシール部材を介し挟み付けることで、同心な連通口および排気ガス導入パイプとの間に樹脂製とされるインテークマニホールドへの熱害のない十分な間隔を確保するのに併せ、シリンダヘッド内部通路からインテークマニホールド側に排気ガスが導入パイプを介さないでバイパスするのを防止する構造上、シールおよび組付けに多数の部品および組立工数が必要となっているので、なお、コスト上昇の原因になっている。

また、特許文献３に開示の還流排気ガス導入構造は、シリンダヘッドの還流口に排気ガス導入パイプの基部を螺子合わせた上で、螺子合わせ部基部のナットを還流口のまわりに締結することで、同心な連通口および排気ガス導入パイプとの間に樹脂製とされるインテークマニホールドへの熱害のない十分な間隔を確保するのに併せ、前記バイパスを回避しているが、還流口および排気ガス導入パイプ双方に、パイプ径に合致したねじ切りをする必要があり、これがコスト上昇の原因になる。

さらに、特許文献２、３に開示の還流排気ガス導入構造は、還流口、直状な排気ガス導入パイプ、連通口の同心配置上、インテークマニホールドの連通口を持った取付座はサージタンクのさらに上流側に延びる延長通路に設けるしかなく、このような還流排気ガスの導入に専用な延長通路は図５に示す外部通路に対応し、排気ガス導入パイプよりも太く、インテークマニホールド、延いてはエンジン全体を大きくかさ張らせている。

しかし、本発明者は、種々な実験から、排気ガス導入パイプ側からインテークマニホールド側への熱害は、排気ガス導入パイプよりもむしろＥＧＲ通路側からインテークマニホールド側にバイパスする排気ガス導入パイプを介さないで流入する七、八百度といった高温な還流排気ガスが、樹脂製のインテークマニホールドに即時に触れてしまうことが熱害の主要因になることを知見している。

本発明は、上記のような新たな知見に基づき、より嵩張らず簡単かつ安価な構造および組立性で、インテークマニホールドへの熱害を回避して還流排気ガスを導入できる、インテークマニホールドの還流排気ガス導入構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造は、インテークマニホールドのシリンダヘッド側取付面への取付座に、インテークマニホールドの内外を連通させる連通口を設け、この連通口に、ＥＧＲ通路のシリンダヘッド内を経由してきた内部通路のシリンダヘッド側取付面に開口した還流口を臨ませ、この還流口に接続した排気ガス導入パイプを通じ、還流口からの還流排気ガスをインテークマニホールド内に導入するようにしたインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造であって、排気ガス導入パイプは、その基部を還流口へインテークマニホールド側から所定量差し込んで接続し、排気ガス導入パイプからシリンダヘッド側取付面に対向するように張り出した締結座の一箇所をシリンダヘッド側取付面にねじ締めして排気ガス導入パイプを前記接続状態に締結し、ねじ締め操作に対する排気ガス導入パイプの締結座を介した供回り方向が、還流口との遊び内でのインテークマニホールドの連通口周壁への近寄り側となるようにねじ締め操作方向を設定したことを特徴とする。

このような構成では、排気ガス導入パイプを還流口に差し込んで接続するのに、人手によって容易に行える遊びが双方間に確保できる。また、排気ガス導入パイプは、排気ガス導入パイプのまわりにシリンダヘッド側取付面と対向するように張り出した締結座の一箇所をシリンダヘッド側取付面にねじ締めするだけで前記接続状態に締結することができる。さらに、締結時のねじ締め操作に対し通常生じる排気ガス導入パイプの締結座を介した供回りによって、前記遊び範囲内で、排気ガス導入パイプがインテークマニホールドの連通口の周壁へ近寄る挙動を得て、この周壁への近寄り側で排気ガス導入パイプが還流口に圧接して双方間の遊びを無くすことができる。

本発明のインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造によれば、排気ガス導入パイプは、これとの間に遊びのある還流口に手で差し込んで容易かつ迅速に接続し、かつ締結座が自身の片側に張り出すだけでシリンダヘッド側取付面への一箇所でのねじ締めにより前記接続状態に簡単に締結できる。従って、部品点数、組立工数共に少なくなり、さらなるコスト低減と軽量化が実現する。同時に、締結時に排気ガス導入パイプのねじ締め操作への供回りでインテークマニホールドの連通口の周壁へ近寄らせ、この近寄り側で還流口に圧接させ双方間の遊びを無くすことができる。従って、排気ガス導入パイプが近寄った側の連通口周壁側で還流排気ガスがバイパスして、連通口周壁に即時に接触し、熱害を及ぼすようなことを回避させられる。

本発明の実施の形態に係るインテークマニホールドの排気ガス導入構造の１つの具体例を使用状態で示すシリンダヘッド一部とインテークマニホールドの一部を示すの断面図。 図１に示す構造をスロットル取付開口部側から見た図。 図１、図２に示す構造でのインテークマニホールドのシリンダヘッドへの取付座に形成した連通口、シリンダヘッド側取付面に開口し連通口に臨む還流口、この還流口に接続された排気ガス導入通路との、連通口部を横断してシリンダヘッド側を見た断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線でみた断面図。 インテークマニホールドの排気ガス導入構造の１つの従来例を示す斜視図およびＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図。

本実施の形態に係るインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造は、図１〜図４に示すように、インテークマニホールド１の、シリンダヘッド２側の取付面２ａへの取付座１０に、インテークマニホールド１の内外を連通させる連通口３を設け、この連通口３に、ＥＧＲ通路４のシリンダヘッド２内を経由してきた内部通路４ａのシリンダヘッド側取付面２ａに開口した還流口４ｂを臨ませ、この還流口４ｂに接続した排気ガス導入パイプ５を通じ、還流口４ｂからの還流排気ガス６をインテークマニホールド１内に導入するようにしたインテークマニホールド１の還流排気ガス導入構造であって、１つの具体例として、排気ガス導入パイプ５は図１〜図４に示すように、その基部５ａを還流口４ｂへインテークマニホールド１側から所定量差し込んで接続し、排気ガス導入パイプ５からシリンダヘッド側取付面２ａに対向するように張り出した締結座５ｂの一箇所をシリンダヘッド側取付面２ａにねじ７により、具体的にはボルト７によりねじ締めして、排気ガス導入パイプ５を前記接続状態に締結している。さらに、ボルト７によるねじ締め操作に対する排気ガス導入パイプ５の締結座５ｂを介した供回り方向Ｇが、還流口４ｂと図４に片寄った状態で示す遊びＳ内でのインテークマニホールド１の連通口３の周壁３ａへの、図３に矢印Ｇで例示する近寄り側となるようにねじ締め操作方向Ｆを設定している。本例では、ボルト７のねじ締め操作方向Ｆが右ねじに対応する向きとしているが、場合により左ねじに対応する逆向きに設定してもよいのは勿論である。

これにより、排気ガス導入パイプ５を還流口４ｂに差し込んで接続するのに、人手によって容易に行える遊びＳが双方間に確保できる。また、排気ガス導入パイプ５は、自身のまわりにシリンダヘッド側取付面２ａと対向するように張り出した締結座５ｂの一箇所をシリンダヘッド側取付面２ａにねじ締めするだけで前記接続状態に締結することができる。さらに、締結時の図３に示す矢印Ｆ方向のねじ締め操作に対し通常生じる排気ガス導入パイプ５の締結座５ｂを介した矢印Ｇ方向の供回りによって、前記遊びＳの範囲内で排気ガス導入パイプ５がインテークマニホールド１の連通口３の周壁３ａに近寄る挙動を得て、この周壁３ａへの近寄り側、つまり矢印Ｇの方向側で、排気ガス導入パイプ５が、具体的には基部５ａが、還流口４ｂに図４に示すように圧接して双方間の遊びＳを無くすことができる。

因みに遊びＳの実施例を示すと、排気ガス導入パイプ５の外径が１４ｍｍであるのに対し、還流口３の内径は１４．４ｍｍとしており、遊びＳは排気ガス導入パイプ５の両側で０．２ｍｍずつとなる。従って、遊びＳの範囲内で排気ガス導入パイプ５がインテークマニホールド１の連通口３の周壁３ａに近寄り、基部５ａが還流口４ｂの片側に圧接した部分では遊びＳがゼロとなり、反対側の遊びＳが０．４ｍｍとなる。この隙間Ｓは還流排気ガス６が内部通路４ａからインテークマニホールド１内にバイパスするバイパス通路となるが、排気ガス導入パイプ５の基部５ａが還流口４ｂに差し込まれた図４に示す差し込み長さＬに比例して通気抵抗を増すのと併せて、還流排気ガス６のバイパス量を適度に抑えられるし、片側によった遊びＳの部分から還流排気ガス６が１テークマニホールド１側にバイパスしても、その片側は排気ガス導入パイプ５が連通口３の周壁に近寄った側と反対側、つまり排気ガス導入パイプ５が連通口３の周壁から遠ざかった側であるので、バイパスした還流排気ガス６が即時に連通口３の周壁に触れることはなく、拡散した温度低下した一部が触れるだけとなり、連通口３の周壁に熱害を及ぼすことはない。長さＬによる還流排気ガス６のバイパス制限を標準化するため、還流口４ｂの排気ガス導入パイプ５を差し込む長さＬを内部通路４ａとの間の段部３１で規制し、段部３１に規制されるまでの差し込みを図ることで、挿し込み長さＬが組立の時々で、また個人差により変動するのを防止することができる。

以上の結果、排気ガス導入パイプ５は、これとの間に遊びＳのある還流口４ｂに手で差し込んで容易かつ迅速に接続し、かつ締結座５ｂが自身の片側に張り出すだけでシリンダヘッド側取付面２ａへの一箇所でのねじ締めにより前記接続状態に簡単に締結できる。従って、部品点数、組立工数共に少なくなり、さらなるコスト低減と軽量化が実現する。同時に、締結時に排気ガス導入パイプ５のねじ締め操作への供回りで、インテークマニホールドの連通口の周壁へ近寄らせて、この近寄り側で還流口４ｂに圧接させ双方間の遊びを無くすことができる。従って、排気ガス導入パイプが近寄った側の連通口周壁側で還流排気ガスがバイパスして、連通口周壁に即時に接触して、熱害を及ぼすようなことを回避させられる。

さらに、インテークマニホールド１は、図示しないスロットルを経て導入した吸気を図示しないシリンダブロックの各シリンダボアに分配する例えば３つある分岐通路９ａ、９ｂ、９ｃに分配するサージタンク１１に、シリンダヘッド２への前記取付座１０を、図１、図２に示すようにスロットル取付座１２を避けた位置に直接設け、この取付座１０に前記連通口３を貫通させてインテークマニホールド１の内外、具体的にはサージタンク１１の内外を連通させ、これに臨むシリンダヘッド取付面２ａの還流口４ｂに接続した排気ガス導入パイプ５を連通口３を通じサージタンク１１内の所定位置に受け入れている。これにより、インテークマニホールド１は、サージタンク１１の上流側に還流排気ガス導入構造を付加する特別の通路を設けるのを省略して、しかも、還流排気ガス６が排気ガス導入パイプ５を通じ、サージタンク１１内の特定域、具体的には、スロットルからの吸気を導入して各分岐通路９ａ、９ｂ、９ｃへ均等配分できる位置および大きさで前記取付座１２に開口している吸気口１３の中心部下流域に向け吐出し、サージタンク１１に図１に示すように繋がる各分岐通路９ａ、９ｂ、９ｃへ均等配分される吸気に導入した還流排気ガスが均等に混合されやすくしている。

ここで、還流口４ｂおよび排気ガス導入パイプ５は、図２に示すように前記吸気口１３に対して、サージタンク１１の各分岐通路９ａ、９ｂ、９ｃとの連通口１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配列域を跨ぐ一方の側にほぼ片寄らせて配置することで、吸気口１３から各分岐通路９ａ、９ｂ、９ｃへ均等配分される吸気の流を乱さないようにしている。これに関連して、このように吸気口１３に対し偏って配置した排気ガス導入パイプ５の先端から吐出する還流排気ガス６が、サージタンク１１内の所定域、吸気口１３の中心部下流域に向くように、排気ガス導入パイプ５の先端に設ける吐出口５ｃを図２に実線および仮想線で示すように横向きに開口させている。実線で示す状態は排気ガス導入パイプ５の先端に吐出口５ｃを形成したキャップ２１を嵌め付けて形成しているのに対し、仮想線で示す状態は排気ガス導入パイプ５の先端に開口させた吐出口５ｃが吸気口１３の中心部下流位置に向くように、排気ガス導入パイプ５の先端部を曲げ加工して製作コストをより低減している。

このようなサージタンク１１に対する排気ガス導入パイプ５の片寄った配置は、サージタンク１１を安定にシリンダヘッド２に取り付けるために好適な位置および大きさとされる図示するような取付座１０に明ける連通口３に対しても片寄らせることで実施しやすくなるが、前記排気ガス導入パイプ５のねじ締め操作に対する近寄り側を、排気ガス導入パイプ５の配置上連通口３に対し片寄らせる側に一致させることで、バイパスする還流排気ガス６が連通口３の周壁の排気ガス導入パイプ５の近寄り側に即時働くのを回避することができるので本発明の構成を採用して特に有効である。

さらに詳細に説明すると、排気ガス導入パイプ５とその締結座５ｂ、ボルト７や締結に用いるワッシャ２２は耐食上ステンレス鋼製とするのが好適である。ボルト７は、締結力の高く締結座５ｂを介した排気ガス導入パイプ５に対する供回り力を高めるよう、圧接面の大きさなフランジ付きを採用している。より確実な供回り効果を得るには必要に応じてボルト頭部とワッシャ間、ワッシャと締結座間、の摩擦係数を粗面化などで高めればよい。

なお、本発明は図示しないが、ＥＧＲ通路の内部通路４ａがシリンダヘッド２とシリンダブロックとの合わせ目間に設けられる場合にも適用でき、この場合、インテークマニホールド１の取り付け座１０はシリンダヘッド２とシリンダブロックとの双方に跨って取付られることになる。

本発明は、ＥＧＲ通路のシリンダヘッド内を経由してくる内部通路からの還流排気ガスをインテークマニホールド内に導入する排気ガス導入構造に実用でき、より嵩張らず簡単かつ安価な構造および組立性で、インテークマニホールドへの熱害を回避できる。

１ インテークマニホールド
２ シリンダヘッド
２ａ 取付面
３ 連通口
４ ＥＧＲ通路
４ａ 内部通路
４ｂ 還流口
５ 排気ガス導入パイプ
５ａ 基部
５ｂ 取付座
５ｃ 吐出口
６ 還流排気ガス
７ ボルト
９ａ、９ｂ、９ｃ 分岐路
１０ 取付座
１１ サージタンク
１２ 取付座
１３ 吸気口
１４ａ、１４ｂ、１4ｃ 連通口

Claims (1)

1. インテークマニホールドのシリンダヘッド側取付面への取付座に、インテークマニホールドの内外を連通させる連通口を設け、この連通口に、ＥＧＲ通路のシリンダヘッド内を経由してきた内部通路のシリンダヘッド側取付面に開口した還流口を臨ませ、この還流口に接続した排気ガス導入パイプを通じ、還流口からの還流排気ガスをインテークマニホールド内に導入するようにしたインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造であって、
   排気ガス導入パイプは、その基部を還流口へインテークマニホールド側から所定量差し込んで接続し、排気ガス導入パイプからシリンダヘッド側取付面に対向するように張り出した締結座の一箇所をシリンダヘッド側取付面にねじ締めして排気ガス導入パイプを前記接続状態に締結し、ねじ締め操作に対する排気ガス導入パイプの締結座を介した供回り方向が、還流口との遊び内でのインテークマニホールドの連通口周壁への近寄り側となるようにねじ締め操作方向を設定したことを特徴とするインテークマニホールドの還流排気ガス導入構造。