JP5843865B2 - 内燃機関のegr装置 - Google Patents
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Description
このEGR弁がEGR通路の出口である吸気通路の近傍に配置されていると、吸気通路を流通してきたブローバイオイルがEGR通路内に進入し、EGR弁に付着してバルブ機能が発揮できなくなるおそれがある。
また、EGR弁に凝縮水が滞留した場合には、凝縮水が排気成分の影響を受けて酸性であることから、EGR弁に腐食が発生し、EGR弁に故障が発生する。この腐食を回避しようとすれば、ステンレスのような高価な部材を用いる必要が生じる。
さらに、EGR弁が、EGR通路が吸気通路に合流する合流部よりも下方に配置されるので、吸気通路側に存在する凝縮水が機関停止中にEGR弁に流れ込む可能性がある。
これにより、湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造のEGR通路が合流部側に下方に傾斜しているので、吸気通路からEGR通路に進入するブローバイオイルは、EGR弁に到達し難く、湾曲構造のEGR通路の傾斜に沿って吸気通路へ戻される。また、吸気通路からミスト状のブローバイオイルが飛翔してEGR通路に進入する場合も、湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造が内燃機関を設置した設置面に対し平行な面で切った断面視で湾曲した折り返し部を有するので、ミスト状のブローバイオイルは、EGR弁に直接飛翔していくことはできず湾曲構造における折り返し部の内径側内壁面に突き当たり、EGR弁には到達しない。
また、凝縮水も同様に、湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造のEGR通路が合流部側に下方に傾斜しているので、吸気通路からEGR通路に進入する凝縮水は、傾斜に沿って吸気通路へ戻される。また、特に機関始動時にEGR通路内で発生した凝縮水も、傾斜に沿って吸気通路へ排出される。
また、湾曲構造のEGR通路と上流側吸気通路とが鋭角に合流するので、上流側吸気通路からEGR通路に進入するブローバイオイルは、吸気の流れに乗っていれば、吸気の流れとは略逆方向に向かって湾曲構造のEGR通路に進入することは困難になる。このため、上流側吸気通路からブローバイオイルが湾曲構造のEGR通路に進入することを抑制することができる。
また、仮に、ブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁に到達した場合でも、湾曲構造のEGR通路がEGR弁の設けられた位置から合流部側に向かうに従い下方に傾斜しているので、EGR弁に到達したブローバイオイル及び凝縮水は、湾曲構造のEGR通路の傾斜に沿って吸気通路へ排出される。
以上のように、本発明によれば、EGR弁をブローバイオイル及び凝縮水から防護することができる。
また、湾曲構造のEGR通路とすることで、限られたスペースでもEGR弁までの必要な通路長を確保することができる。このため、スペースが限られていても、吸気通路からEGR通路に進入するブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁に到達することを適切に回避することができる。
また、ヘッド内EGR通路を設けると、EGR通路全体がコンパクトになり、EGR弁の設けられた位置と吸気通路に合流する合流部との間の必要な通路長の確保が困難になる。本発明によれば、この場合であっても、湾曲構造のEGR通路を設けることで、吸気通路からEGR通路に進入するブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁に到達しない通路長を適切に確保することができる。
また、湾曲構造のEGR通路の中心線の長さが135mm以上であることで、EGR弁までの必要な通路長を確保することができる。このため、吸気通路からEGR通路に進入するブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁に到達することを適切に回避することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るEGR装置5を備える内燃機関1を上方から見た横断面図である。詳しくは、図1は、内燃機関1を設置した設置面に対し平行な面で切った断面を上方から見た図である。図1に示す内燃機関1は、4気筒2a〜2dを有するディーゼル内燃機関である。内燃機関1は、吸気通路から流入する吸気が供給され、気筒2a〜2d内で吸気に燃料が噴射され燃焼を行い、内燃機関1から排出される排気を排気通路へ流出させる。
内燃機関1には、吸気通路及び排気通路が接続される。吸気通路は、図1に示すように内燃機関1との接続部にインテークマニホルド3を有する。一方、排気通路は、図1に示すように内燃機関1との接続部にエキゾーストマニホルド4を有する。
EGR装置5は、エキゾーストマニホルド4からインテークマニホルド3に接続されるEGR通路6を有する。
EGR通路6は、エキゾーストマニホルド4から延びる上流側のヘッド内EGR通路7と、ヘッド内EGR通路7の下流側に接続される湾曲構造EGR通路8と、から構成される。なお、EGR通路6は、通路断面形状が各構成により変化するが、少なからず所定の内径を確保するように設けられる。
また、EGR通路6の途中に、EGR通路6を流通するEGRガスの流量を調整するEGR弁9を有する。EGR弁9は、ヘッド内EGR通路7と湾曲構造EGR通路8との間に配置され、内燃機関1のインテークマニホルド3側側面に設置される。EGR弁9は、ECUの指令等によりEGR通路6の通路断面積を変更することで、EGR通路6を流通するEGRガスの流量を調整する。
ここで、内燃機関1のシリンダヘッドは、冷却水が循環していることで冷却される。このため、ヘッド内EGR通路7を流通するEGRガスは、内燃機関1のシリンダヘッドで冷却される。よって、本実施形態のEGR装置5では、別途EGRクーラを設けない構成となっている。
湾曲構造EGR通路8は、具体的には、図1に示すように、まず、EGR弁9から内燃機関1の外方向にまっすぐ延びる直線部8aを有する。直線部8aの先端には、内燃機関1を設置した設置面に対し平行な面で切った断面視(以下、「横断面視」という)で湾曲して折り返された折り返し部8bが設けられている。折り返し部8bは、EGR通路6を、横断面視で略U字形状に曲げたものである。折り返し部8bは、直線部8aとは反対側の接続端で緩曲部8cに接続される。緩曲部8cは、折り返し部8bとEGR通路がインテークマニホルド3の入り口と合流する合流部8dとを緩やかに曲がって接続する。緩曲部8cは、折り返し部8bとは反対側の接続端で合流部8dに接続される。合流部8dは、上流側吸気通路10と湾曲構造EGR通路8とが合流し、インテークマニホルド3の入り口3aへ合流する部分である。
このように、直線部8a、折り返し部8b、緩曲部8c、及び合流部8dで構成された湾曲構造EGR通路8は、全体として横断面視で湾曲した折り返し部8bを有するS字形状の湾曲構造をしている。
EGR弁9の設けられた位置は、合流部8dよりも上方に位置する。そして、湾曲構造EGR通路8は、EGR弁9側から合流部8d側に向かうに従い下方に傾斜している。具体的には、図2に示すように、内燃機関1がインテークマニホルド3側に15°下方に傾斜し、湾曲構造EGR通路8は、EGR弁9側から合流部8d側へ向けて7°下方に傾斜している。即ち、湾曲構造EGR通路8は、EGR弁9側から合流部8d側に下方に緩やかに傾斜している。
即ち、合流部8dにおいて、湾曲構造EGR通路8と上流側吸気通路10とは、鋭角に合流する。
図4に示すように、湾曲構造EGR通路8は、折り返し部8bの外側外壁面が図示する内燃機関1の端部ラインLEをはみ出さない。ここで、端部ラインLEは、他の部品や内燃機関1自体で規定されるラインである。本実施形態の端部ラインLEは、他の部品として上流側吸気通路10で規定された端部ラインである。
また、図4に示すように湾曲構造EGR通路8の中心線の長さclは、135mm以上に設定される。
図5に示すように、合流部8dにおいて、傾斜の緩やかな湾曲構造EGR通路8と、上方から急傾斜で下ってくる上流側吸気通路10とは、鋭角に合流する。このため、上流側吸気通路10の吸気の流れと湾曲構造EGR通路8のEGRガスの流れとが鋭角に合流してぶつからずに略同方向に流れてスムーズにインテークマニホルド3に流入するようになっている。
土手部11は、合流部8dにおける上流側吸気通路10と湾曲構造EGR通路8とが連結する連結部12の真上に、合流部8dで上流側吸気通路10と湾曲構造EGR通路8とが合わさる部分の側方の内周面に至るインテークマニホルド3側の端部11aまで、形成されている。土手部11は、ブローバイオイルや凝縮水等をその土手部11に乗せて端部11aに移動させるように、連結部12の真上から端部11aに向かうに従い下方に傾斜して形成されている。また、土手部11の高さは、連結部12の真上側が高く、端部11a側ほど低くてもよい。
なお、土手部11は、この形状に限られないが、上流側吸気通路10と湾曲構造EGR通路8とが連結される連結部12近くに形成される方が、ブローバイオイルや凝縮水等が湾曲構造EGR通路8に流入することを防止する効果が高い。
これにより、EGR装置5によれば、以下の効果が奏される。
即ちEGR装置5によると、EGR弁9の設けられた位置とインテークマニホルド3の入り口3aに合流する合流部8dとの間に、湾曲構造EGR通路8が設けられており、湾曲構造EGR通路8の湾曲構造は、横断面視で湾曲した折り返し部8bを有する。また、湾曲構造EGR通路8は、EGR弁9側から合流部8d側に向かうに従い下方に傾斜している。
これにより、湾曲構造EGR通路8の湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造EGR通路8が合流部8d側に下方に傾斜しているので、上流側吸気通路10から湾曲構造EGR通路8に進入するブローバイオイルは、EGR弁9に到達し難く、湾曲構造EGR通路8の傾斜に沿ってインテークマニホルド3へ戻される。また、上流側吸気通路10からミスト状のブローバイオイルが飛翔して湾曲構造EGR通路8に進入する場合も、湾曲構造EGR通路8の湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造EGR通路8の湾曲構造が横断面視で湾曲した折り返し部8bを有するので、ミスト状のブローバイオイルは、図3に示すように破線で示す合流部8dの開口位置8dAから折り返し部8bの開口位置8bAへ向かってEGR弁9に直接飛翔していくことはできず、図1に示すような湾曲構造における折り返し部8bの内径側内壁面8b1に突き当たり、EGR弁9には到達しない。
また、凝縮水も同様に、湾曲構造EGR通路8の湾曲構造で通路長を長くし、湾曲構造EGR通路8が合流部側に下方に傾斜しているので、上流側吸気通路10から湾曲構造EGR通路8に進入する凝縮水は、傾斜に沿ってインテークマニホルド3へ戻される。また、特に機関始動時にEGR通路6内で発生した凝縮水も、湾曲構造EGR通路8の傾斜に沿ってインテークマニホルド3へ排出される。
また、仮に、ブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁9に到達した場合でも、湾曲構造EGR通路8がEGR弁9の設けられた位置から合流部8d側に下方に傾斜しているので、EGR弁9に到達したブローバイオイル及び凝縮水は、湾曲構造EGR通路8の傾斜に沿ってインテークマニホルド3へ排出される。
以上により、EGR弁9をブローバイオイル及び凝縮水から防護することができる。また、仮に、ブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁9に到達した場合でも、EGR弁9に至ったブローバイオイル及び凝縮水をEGR弁9から排出させることができる。
また、湾曲構造EGR通路8とすることで、限られたスペースでもEGR弁9までの必要な通路長を確保することができる。このため、スペースが限られていても、上流側吸気通路10から湾曲構造EGR通路8に進入するブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁9に到達することを適切に回避することができる。
また、ヘッド内EGR通路7を設けると、EGR通路全体がコンパクトになり、EGR弁9の設けられた位置とインテークマニホルド3に合流する合流部8dとの間の必要な通路長の確保が困難になる。この場合であっても、図1に示すような湾曲構造EGR通路8を設けることで、上流側吸気通路10から湾曲構造EGR通路8に進入するブローバイオイル及び凝縮水がEGR弁9に到達しない通路長を適切に確保することができる。
本発明者がこの効果を確認するため試験を行った。
試験条件:オイルを上流側吸気通路10から点滴。オイル量は最悪条件を考慮し3.6g/hrとした。
結果:湾曲構造EGR通路8の中心線の長さclが135mmであると、目視でEGR弁9にはオイルの付着は見られなかった。一方、湾曲構造EGR通路8の中心線の長さclが95mm、125mmでは、目視でEGR弁9にオイルの付着が見られた。
例えば、本実施形態では、湾曲構造EGR通路8は、横断面視でS字形状であったが、他の折り返し部を有する湾曲構造、例えば横断面視でU字形状等であってもよい。
また、湾曲構造EGR通路8の合流部8d側への下方への傾斜は、一様に傾斜していれば、どのような角度であってもよい。
また、湾曲構造EGR通路8の上流側EGR通路は、ヘッド内EGR通路に構成しなくてもよい。
また、合流部8dの内壁面に設ける土手部11は、他の形状であってもよい。
2a〜2d…気筒
3…インテークマニホルド(吸気通路)
3a…入り口
4…エキゾーストマニホルド
5…EGR装置
6…EGR通路
7…ヘッド内EGR通路
8…湾曲構造EGR通路(湾曲構造のEGR通路)
8a…直線部
8b…折り返し部
8b1…内径側内壁面
8c…緩曲部
8d…合流部
9…EGR弁
10…上流側吸気通路
11…土手部
12…連結部
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路から吸気通路へ排気の一部をEGRガスとして還流させるEGR通路と、
前記EGR通路の途中に設けられ、前記EGR通路を流通するEGRガスの流量を調整するEGR弁と、を備え、
前記EGR弁が設けられた位置から前記吸気通路に合流する合流部までの前記内燃機関の外側に設けられるEGR通路は、前記内燃機関を設置した設置面に対し平行な面で切った断面視で湾曲した折り返し部を有する湾曲構造であり、
前記EGR弁の設けられた位置は前記合流部よりも上方であり、前記湾曲構造のEGR通路は、前記EGR弁側から前記合流部側に向かうに従い下方に傾斜しており、
前記合流部において、前記湾曲構造のEGR通路と、当該湾曲構造のEGR通路の上流側上方から前記合流部に向かって延びる上流側吸気通路とは、鋭角に合流することを特徴とする内燃機関のEGR装置。 - 前記湾曲構造のEGR通路に繋がる上流側のEGR通路の一部は、前記内燃機関のシリンダヘッドの内部を通過するヘッド内EGR通路として構成されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のEGR装置。
- 前記湾曲構造のEGR通路は、前記内燃機関の端部ラインをはみ出さず、且つ、前記湾曲構造のEGR通路の中心線の長さが135mm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関のEGR装置。
- 前記湾曲構造のEGR通路は、前記内燃機関を設置した設置面に対し平行な面で切った断面視でS字形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関のEGR装置。
- 前記合流部の内壁面には、内側に突出し、ブローバイオイルが前記上流側吸気通路から内壁面を伝って前記湾曲構造のEGR通路に流入することを防止する土手部が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関のEGR装置。
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