JP5812688B2

JP5812688B2 - 排気ガス還流装置

Info

Publication number: JP5812688B2
Application number: JP2011115029A
Authority: JP
Inventors: 康裕三戸
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: JP2012241671A

Description

本発明は、車両等に搭載される内燃機関に用いられる排気ガス還流装置に関する。

従来、排気ガスを吸気系のスロットル弁よりも下流側に還流させる排気ガス還流装置には、還流させる排気ガスの流量を調整する排気ガス還流弁と、この排気ガス還流弁を収納するとともに吸気系の吸気集合部に直接接続してなる弁ケースと、この弁ケースより上流側に設けられ排気ガスを冷却すべく設けられる排気ガスクーラとを備え、吸気系と排気ガスクーラとを接続する第１の管路と、排気ガスクーラと排気ガス還流弁とを接続する第２の管路と、排気ガス還流弁と吸気系とを接続する第３の管路とを備える構成が採用されてきた。

しかし、このような構成を採用した場合、上述した第１〜第３の各管路の両端にこれら管路を取り付けるためのジョイント及び排気ガスの漏れを防ぐためのシールを必要とすることから、部品点数及び組立工数を多く必要とし、また、接合箇所が多くなることから信頼性が低下するという不具合が存在する。

このような不具合を低減するための方法として、排気系と排気ガスクーラとを管路を介することなく直結するとともに、排気ガス還流弁と吸気系とをも管路を介することなく直結することが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。なお、この特許文献１記載の構成では、排気ガス還流弁と吸気系との間に逆止弁を設けていて、排気ガス還流弁と逆止弁との間、及び逆止弁と吸気系との間を管路を介することなく直結している。

しかし、特許文献１記載の構成では、排気ガスクーラと排気ガス還流弁との間になお管路が存在しているので、この管路と排気ガスクーラ又は排気ガス還流弁との間の接合箇所にジョイント及びシールが必要である。また、特許文献１記載の構成では、排気ガス還流装置の取り付けに当たって、吸気系を構成する吸気集合部とシリンダヘッドとの間の結合部の向きと、吸気系と排気ガス還流弁の下流に設けた逆止弁との間の結合部の向きとをそれぞれ別々に調節する必要があるので、この点からもシールの信頼性が低下することがある。

特許第４１７１７１４号公報

本発明は以上の点に着目し、内燃機関に排気ガス還流装置を取り付けるにあたって、組付工数及び部品点数の低減によるコスト低下を図りつつ、シールの信頼性を向上することを目的とする。

すなわち本発明に係る排気ガス還流装置は、内燃機関に備えられ、排気ガスを吸気系のスロットル弁よりも下流側に還流させる排気ガス還流装置であって、還流させる排気ガスの流量を調整する排気ガス還流弁と、この排気ガス還流弁を収納するとともに吸気系の吸気集合部に直接接続してなる弁ケースと、この弁ケース内部と排気系とを接続する管路である排気ガスクーラとを備え、前記弁ケースと吸気系の吸気集合部とを接続する接続面が、吸気系の吸気集合部とシリンダヘッドとを接続する接続面と平行で、かつ前記吸気集合部における前記弁ケースとの接続面と前記シリンダヘッドとの接続面とが、同じ方向を向き開口を有することを特徴とする。

このようなものであれば、管路を介することなく、排気系と排気ガスクーラとの間、排気ガスクーラと弁ケースとの間、及び弁ケースと吸気系との間を接続しているので、排気ガス還流装置を内燃機関に取り付ける際の取付工数、及び排気ガス還流装置の部品点数を低減することができる。さらに、前記弁ケースと吸気系の吸気集合部とを接続する接続面と吸気系の吸気集合部とシリンダヘッドとを接続する接続面とが平行であるので、各接続面の精度を容易に管理でき、従って排気ガスのシールの信頼性を向上できるとともに、吸気集合部を支持させるためのステーとして弁ケースを利用できるので、吸気集合部の振動を抑制することもできる。

なお、本発明において、「吸気系の吸気集合部とシリンダヘッドとを接続する接続面」とは、吸気集合部を一体に備えたインテークマニホルドとシリンダヘッドとを接続する接続面を含む概念である。

本発明によれば、内燃機関に排気ガス還流装置を取り付けるにあたって、組付工数及び部品点数の低減によるコスト低下を図りつつ、シールの信頼性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図。同実施形態に係る内燃機関の要部を示す平面図。同実施形態に係る内燃機関の要部を示す正面図。同実施形態に係る内燃機関の要部を示す側面図。本発明の他の実施形態に係る内燃機関を概略的に示す図。

本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ以下に述べる。

本実施形態に係る内燃機関たるエンジン１００は、図１に概略的に示すように、内部にそれぞれ燃焼室を備えた２気筒を有するとともに各気筒の上部を被覆するシリンダヘッド１ａを備えたエンジン本体１と、エンジン本体１の各気筒に空気を供給する吸気系２と、エンジン本体１からの排気ガスを外部に排出するための排気系３と、排気ガスで駆動されるタービン５及びタービン５に回転軸で接続されるコンプレッサ６を備えるターボチャージャ４とを備えている。吸気系は、上流側から順に、エアクリーナ７と、コンプレッサ６と、コンプレッサ６から吐き出される過給空気を冷却するインタークーラ８と、エンジン本体１に供給する過給空気の流量を制御するスロットル弁９と、吸気集合部たるサージタンク１１及び分岐管１２を一体に有するインテークマニホルド１０とを備えている。一方、排気系には、上流側から順に、エキゾーストマニホルド１３と、タービン５と、三元触媒１４とを備えている。なお、エキゾーストマニホルド１３の上流側の部位は、シリンダヘッド１ａ内に形成している。加えて、このエンジン１００は、排気系のエキゾーストマニホルド１３からの排気ガスの一部を吸気系のスロットル弁９よりも下流側に還流させて吸入空気に混合するための排気ガス還流装置たるＥＧＲ装置１５を備えている。なお、図２〜図４においては、エンジン本体１は想像線により示している。

このＥＧＲ装置１５は、図１〜図４に示すように、還流させる排気ガスの流量を調整する排気ガス還流弁たるＥＧＲ弁２１と、このＥＧＲ弁２１を収納するとともにサージタンク１１に直接接続してなる弁ケース２２と、この弁ケース２２に一体的に取り付けられる逆止弁２４と、前記弁ケース２２内部と排気系のエキゾーストマニホルド１３とを接続する管路である排気ガスクーラ（ＥＧＲクーラ）２３とを備えている。

ＥＧＲ弁２１は、図３に示すように、前記弁ケース２２に形成した弁座２２ｘに着座し排気ガスの流通を遮断する閉止位置と前記弁座２２ｘから離間し排気ガスの流通を許可する全開位置との間で移動可能なポペット弁である。このＥＧＲ弁２１は、前記弁ケース２２に取り付けてなるアクチュエータ２２ｃにより駆動される。このアクチュエータ２２ｃは、外部に備えた図示しない電子制御装置からの信号を受け付けることにより、ＥＧＲ弁２１の弁体を駆動する電磁弁である。

弁ケース２２は、上述したように、また図３に示すように、内部にＥＧＲ弁２１を収納している。また、この弁ケース２２の内部には、図２及び図３に示すように、一端部を前記排気ガスクーラ２３に接続し、他端部を吸気系の吸気集合部たるサージタンク１１に接続してなる排気ガス流通路２２ａを設けている。この排気ガス流通路２２ａの途中には、閉止位置にあるＥＧＲ弁２１を着座させるための前記弁座２２ｘを設けている。ここで、排気ガス流通路２２ａのうち弁座２２ｘよりも下流側の部分２２ａ１は、サージタンク１１の長手方向に延びる中心軸と略同一平面上にあり、該サージタンク１１の長手方向と交差する方向に延びている。そして、図２に示すように、この排気ガス流通路２２ａの下流端側とサージタンク１１とを接続する接続面２２ｂは、サージタンク１１に一体に設けた分岐管１２とエンジン本体１のシリンダヘッド１ａとを接続する接続面１２ａと平行である。

逆止弁２４は、図２及び図３に示すように、前記弁ケース２２の下流側の端部に一体的に取り付けられる。また、この逆止弁２４は、吸気の流れの上流側の端部を弁ケース２２に枢着して固定端２４ａとしているとともに、下流側の端部を自由端としている板状の部材である。さらに、この逆止弁２４は、サージタンク１１内の圧力が排気系のエキゾーストマニホルド１３内の圧力を上回る場合に、圧力差により自由端が弁ケース２２に接する閉止位置側に付勢されるよう構成している。そして、この逆止弁２４を通過した排気ガスは、サージタンク１１内において新気の流れに対して角度を有する方向に流れ、新気と混合した状態でエンジン本体１の各シリンダ内に導かれる。

排気ガスクーラ２３は、図２、図３及び図４に示すように、一端部を排気ポートからエグゾーストマニホルド１３に接続してなるとともに、他端部を弁ケース２２に接続してなる管路である。より具体的には、シリンダヘッド１ａ内におけるエグゾーストマニホルド１３の上流部分からＥＧＲガス通路を分岐させて設けているとともにこのＥＧＲガス通路の端部がシリンダヘッド１ａの外方に向けて開口していて、排気ガスクーラ２３の一端部を前記ＥＧＲガス通路の開口部に接続している。排気ガスは、この排気ガスクーラ２３を通過することにより外気と熱交換を行い冷却される。また、本実施形態では、排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して発生する水分を回収させるべく、排気系側すなわち上流側よりも弁ケース２２側すなわち下流側が上方となるような傾斜を有する。加えて、この排気ガスクーラ２３と弁ケース２２とは、サージタンク１１と弁ケース２２との接続面と略直交する面にて結合されており、サージタンク１１及び弁ケース２２の相対位置のばらつきを、この排気ガスクーラ２３と弁ケース２２との結合面部分において吸収するようにしている。そして、図示は省略するが、上流側に、水分を回収するための排水口を設けている。この排水口は、図示しない排水管路を経てサージタンク１１に連通している。

すなわち、一方の気筒の燃焼室から排気弁を経て排出される排気ガスの一部は、シリンダヘッド１ａ内のエグゾーストマニホルド１３からＥＧＲ装置６の排気ガスクーラ２３に導かれ、排気ガスクーラ２３内を流通する間に外気と熱交換を行うことにより冷却される。それから、排気ガスは弁ケース２２内に導かれ、ＥＧＲ弁２１が開放位置に位置している場合には弁ケース２２内の排気ガス流通路２２ａを経て逆止弁２４の直前に達する。そして、サージタンク１１内の圧力がエグゾーストマニホルド１３内の圧力を上回らない場合には、圧力差により逆止弁２４が開弁して排気ガスがサージタンク１１内に導入される。

以上に述べたように、本実施形態のＥＧＲ装置１５の構成によれば、排気系のエグゾーストマニホルド１３と排気ガスクーラ２３との間、排気ガスクーラ２３と弁ケース２２との間、及び弁ケース２２と吸気系のサージタンク１１との間を特別な管路を介することなく接続しているので、ＥＧＲ装置６を取り付ける際の取付工数、及び部品点数を低減することができる。さらに、前記弁ケース２２とサージタンク１１とを接続する接続面２２ｂと、サージタンク１１に一体に設けた分岐管１２とエンジン本体１のシリンダヘッド１ａとを接続する接続面１２ａとが平行であるので、各接続面２２ｂ，１２ａの精度を容易に管理でき、従って排気ガスのシールの信頼性を向上できるとともに、サージタンク１１を備えたインテークマニホルド１０を支持させるためのステーとして弁ケース２２を利用できるので、インテークマニホルド１０の振動を抑制することもできる。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。

例えば、弁ケースとサージタンクとの接続態様に、図５を参照しつつ以下に述べるような態様を採用してもよい。なお、以下の説明において、図１〜図４を参照しつつ前述した実施態様に係るものに対応する各部位には、それぞれ同一の名称を付し、前述した実施態様に係るものの先頭にＡを付加した符号を付している。

この態様では、弁ケースＡ２２内の排気ガス流通路が吸気系の吸気集合部たるサージタンクＡ１３と交差する方向に延びているとともに、サージタンクＡ１３の長手方向軸中心とオフセットするように配している。

この排気ガス流通路を通過した排気ガスは、サージタンクＡ１３内の圧力が排気系内の圧力を上回らず圧力差により逆止弁Ａ２４が開弁している場合、サージタンクＡ１３の内壁に沿って螺旋状に流れ、下流側に進むにつれ新気と混合される。

すなわち、この態様を採用した場合も、排気ガスと新気とを従来の構成と比較してより均一に混ぜることができ、従って燃焼の安定性の向上を図ることができる。

さらに、排気ガスクーラの上流側の端縁は、エキゾーストマニホルドの下流側すなわちシリンダヘッドの外側の部分と接続してもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

１１…サージタンク（吸気集合部）
１５…ＥＧＲ装置（排気ガス還流装置）
２１…ＥＧＲ弁（排気ガス還流弁）
２２…弁ケース
２３…排気ガスクーラ
１２ａ、２２ｂ…接続面

Claims

内燃機関に備えられ、排気ガスを吸気系のスロットル弁よりも下流側に還流させる排気ガス還流装置であって、
還流させる排気ガスの流量を調整する排気ガス還流弁と、この排気ガス還流弁を収納するとともに吸気系の吸気集合部に直接接続してなる弁ケースと、この弁ケース内部と排気系とを接続する管路である排気ガスクーラとを備え、
前記弁ケースと吸気系の吸気集合部とを接続する接続面が、吸気系の吸気集合部とシリンダヘッドとを接続する接続面と平行で、かつ前記吸気集合部における前記弁ケースとの接続面と前記シリンダヘッドとの接続面とが、同じ方向を向き開口を有することを特徴とする排気ガス還流装置。