JP6051136B2 - エンジン - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンに関し、詳しくは、寒冷時のブローバイガス出口の氷結を防止することできるエンジンに関する。
従来、エンジンとして、エンジン本体と、ＤＰＦケースと、高圧ＥＧＲ経路と、過給機と、低圧ＥＧＲ経路とを備え、高圧ＥＧＲ通路が排気マニホールドと吸気マニホールドとの間に介設され、ＤＰＦケースから排気放出経路が導出され、過給機のエアコンプレッサから吸気管が導出され、低圧ＥＧＲ経路がＤＰＦケースの排気放出経路と吸気管との間に介設され、低圧ＥＧＲ経路に低圧ＥＧＲクーラが設けられ、低圧ＥＧＲ経路の終端部に吸気管で開口する低圧ＥＧＲ出口が設けられ、ブローバイガス通路の終端部に吸気管で開口するブローバイガス出口が設けられたものがある(例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンによれば、ブローバイガスを吸気に還流させて、再燃焼させ、ブローバイガスの排出を抑制することができる利点がある。
しかし、この特許文献１のものでは、寒冷時のブローバイガス出口の氷結を防止することができないという問題がある。
特開２０１２−２４１５９８号公報(図１参照)
《問題点》 寒冷時のブローバイガス出口の氷結を防止することができない。
特許文献１のものでは、エンジンの冷始動時期間や、その後の暖機運転期間に、温度の低い吸気が吸気管を通過し、ブローバイガス出口の温度を低下させるため、寒冷時のブローバイガス出口の氷結を防止することができない。
本発明の課題は、寒冷時のブローバイガス出口の氷結を防止することできるエンジンを提供することにある。
請求項１に係る発明の発明特定事項は、次の通りである。
図１、図２に例示するように、エンジン本体(１)と、ＤＰＦケース(２)と、高圧ＥＧＲ経路(３)と、過給機(４)と、低圧ＥＧＲ経路(５)とを備え、
高圧ＥＧＲ経路(３)が排気マニホールド(６)と吸気マニホールド(７)との間に介設され、
ＤＰＦケース(２)から排気放出経路(８)が導出され、過給機(４)のエアコンプレッサ(４ａ)から吸気管(９)が導出され、低圧ＥＧＲ経路(５)がＤＰＦケース(２)の排気放出経路(８)と吸気管(９)との間に介設され、低圧ＥＧＲ経路(５)に低圧ＥＧＲクーラ(１０)が設けられ、
図３に例示するように、低圧ＥＧＲ経路(５)の終端部(５ａ)に吸気管(９)で開口する低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が設けられ、ブローバイガス通路(１９)の終端部(１９ａ)に吸気管(９)で開口するブローバイガス出口(１９ｂ)が設けられたエンジンにおいて、
図３に例示するように、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)とブローバイガス出口(１２ｂ)とが、吸気管(９)の吸気管内通路(９)を挟んで対向する位置に配置され、
エンジンの冷始動期間と、その後の暖機期間とからなるエンジン冷始動暖機期間のうちの所定期間、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)からブローバイガス出口(１２ｂ)に向けて低圧ＥＧＲガス(２０)が流出するように構成され、
図３に例示するように、吸気管(９)が斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)を備え、傾斜吸気管部分(９ａ)の下寄りの周壁(９ｃ)に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置され、傾斜吸気管部分(９)の上寄りの周壁(９ｄ)にブローバイガス出口(１９ｂ)が配置され、
ブローバイガス出口(１９ｂ)真下に位置する下寄りの周壁(９ｃ)の真下位置(９ｅ)よりも高い位置に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置されている、ことを特徴とするエンジン。
(請求項１に係る発明)
請求項１に係る発明は、次の効果を奏する。
《効果》 寒冷時のブローバイガス出口付近の氷結を防止することができる。
図３に例示するように、エンジンの冷始動期間と、その後の暖機期間とからなるエンジン冷始動暖機期間のうちの所定期間、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)からブローバイガス出口(１２ｂ)に向けて低圧ＥＧＲガス(２０)が流出するように構成されているので、ブローバイガス出口(１２ｂ)が低圧ＥＧＲガス(２０)の熱で加温され、寒冷時のブローバイガス出口(１２ｂ)の氷結を防止することができる。
《効果》 低圧ＥＧＲ出口の詰まりを防止することができる。
図３に例示するように、吸気管(９)が斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)を備え、傾斜吸気管部分(９ａ)の下寄りの周壁(９ｃ)に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置され、傾斜吸気管部分(９)の上寄りの周壁(９ｄ)にブローバイガス出口(１９ｂ)が配置され、ブローバイガス出口(１９ｂ)真下に位置する下寄りの周壁(９ｃ)の真下位置(９ｅ)よりも高い位置に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置されているので、ブローバイガス出口(１９ｂ)から流出したブローバイガス(２２)中の水やオイルやカーボンが低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)に進入しにくく、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)の詰まりを防止することができる。
本発明の実施形態に係るエンジンの背面図である。 図１のエンジンの右側面図である。 図１のエンジンで用いる下凸迂回経路と低圧ＥＧＲバルブケースと吸気管の縦断側面図である。 図１のエンジンの平面図である。 図１のエンジンの正面図である。 図１のエンジンの左側面図である。 図１のエンジンを右前方から見下ろした斜視図である。
図１〜図７は本発明の実施形態に係るエンジンを説明する図であり、この実施形態では、水冷の立形直列多気筒ディーゼルエンジンについて説明する。
エンジン本体の概要は、次の通りである。
図１、図２に示すように、シリンダブロック(２３)の上部にシリンダヘッド(１５)が組み付けられ、シリンダヘッド(１５)の上部にシリンダヘッドカバー(１６)が組み付けられ、シリンダブロック(２３)の前部に水ポンプケース(２４)が組み付けられ、シリンダブロック(２３)の後部にフライホイールハウジング(２５)が配置され、その内部にフライホイール(１２)が収容され、シリンダブロック(２３)の下部にオイルパン(２６)が組み付けられている。
シリンダヘッド(１５)の横一側には排気マニホールド(６)が組付けられ、横他側には吸気マニホールド(７)が組み付けられている。
このエンジンの概要は、次の通りである。
図１、図２に示すように、エンジン本体(１)と、ＤＰＦケース(２)と、高圧ＥＧＲ経路(３)と、過給機(４)と、低圧ＥＧＲ経路(５)とを備えている。
高圧ＥＧＲ経路(３)が排気マニホールド(６)と吸気マニホールド(７)との間に介設されている。
ＤＰＦケース(２)から排気放出経路(８)が導出され、過給機(４)のエアコンプレッサ(４ａ)から吸気管(９)が導出され、低圧ＥＧＲ経路(５)がＤＰＦケース(２)の排気放出経路(８)と吸気管(９)との間に介設され、低圧ＥＧＲ経路(５)に低圧ＥＧＲクーラ(１０)が設けられている。
ＤＰＦケース(２)はエンジン本体(１)に搭載されている。
クランク軸(１１)の架設方向を前後方向、フライホイール(１２)側を後側、エンジン本体(１)の幅方向を横方向とする。
図１、図２に示すように、低圧ＥＧＲ経路(５)は、エンジン本体(１)後側に沿う後側経路部分(１３)と、排気マニホールド(６)側のエンジン本体(１)横側に沿う横側経路部分(１４)とを備えている。
これにより、ＤＰＦケース(２)がエンジン本体(１)に搭載されたコンパクトな形状でありながら、低圧ＥＧＲ経路(５)の経路長さを後側経路部分(１３)と横側経路部分(１４)とによって長くすることができ、低圧ＥＧＲクーラ(１０)以外の部分からの放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図１、図２に示すように、シリンダヘッド(１５)の上面(１５ａ)よりも低い位置で、低圧ＥＧＲ経路(５)の横側経路部分(１４)に低圧ＥＧＲクーラ(１０)が配置されている。
低圧ＥＧＲ経路(５)の後側経路部分(１３)の始端寄り部分(１３ａ)が、シリンダヘッドカバー(１６)の真後ろに配置され、後側経路部分(１３)の終端寄り部分(１３ｂ)が、始端寄り部分(１３ａ)から下方に折り曲げられ、後側経路部分(１３)の終端部(１３ｃ)が低圧ＥＧＲクーラ(１０)に接続されている。
これにより、終端寄り部分(１３ｂ)の折り曲げによって後側経路部分(１３)の経路長さが長くなり、後側経路部分(１３)の放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図２に示すように、シリンダヘッド(１５)よりも低い低圧ＥＧＲクーラ(１０)の冷媒にシリンダヘッド(１５)の冷却水ジャケットを通過するエンジン冷却水が用いられている。
これにより、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に溜まろうとするエアや水蒸気が、シリンダヘッド(１５)の冷却水ジャケットに抜けやすく、低圧ＥＧＲクーラ(１０)の冷却性能を高く維持することができる。
図１に示すように、吸気マニホールド(７)側のＤＰＦケース端部(２ａ)から排気放出経路(８)が導出され、吸気マニホールド(７)側で、排気放出経路(８)から低圧ＥＧＲ経路(５)の後側経路部分(１３)が分岐されている。
これにより、吸気マニホールド(７)側の排気放出経路(８)から排気マニホールド(６)側の横側経路部分(１４)に至る後側経路部分(１３)の経路長さが長くなり、後側経路部分(１３)の放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図４に示すように、ＤＰＦケース(２)がエンジン本体(１)の上方に配置され、
真上から見て、排気放出経路(８)と低圧ＥＧＲ経路(５)の後側経路部分(１３)とが、ＤＰＦケース(２)の下方で、ＤＰＦケース(２)と重なる位置に配置されている。
これにより、排気放出経路(８)と低圧ＥＧＲ経路(５)の後側経路部分(１３)とが、ＤＰＦケース(２)よりも後側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全長を短く維持することができる。
図４に示すように、ＤＰＦケース(２)がエンジン本体(１)の上方に配置され、真上から見て、低圧ＥＧＲ経路(５)の横側経路部分(１４)の一部がＤＰＦケース(２)と重なる位置に配置されている。
これにより、横側経路部分(１４)の一部がＤＰＦケース(２)よりも横側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全幅を短く維持することができる。
図４に示すように、排気マニホールド(６)に過給機(４)が取り付けられ、真上から見て、低圧ＥＧＲ経路(５)の横側経路部分(１４)の一部が過給機(４)と重なる位置に配置されている。
これにより、横側経路部分(１４)の一部が過給機よりも横側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全幅を短く維持することができる。
図４に示すように、真上から見て、高圧ＥＧＲ経路(３)がＤＰＦケース(２)の下方でＤＰＦケース(２)と重なる位置に配置されている。
これにより、高圧ＥＧＲ経路(３)がＤＰＦケース(２)よりも後側及び横側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全長と全幅とを短く維持することができる。
図２、図３に示すように、低圧ＥＧＲ経路(５)の横側経路部分(１４)が、一旦下降して上昇する下凸迂回経路部分(１４ａ)を備え、この下凸迂回経路部分(１４ａ)の上側の終端部(１４ｂ)が吸気管(９)に接続されている。
これにより、下凸迂回経路部分(１４ａ)によって横側経路部分(１４)の経路長さが長くなり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図２、図３に示すように、下凸迂回経路部分(１４ａ)の上流側に低圧ＥＧＲクーラ(１０)が配置され、下凸迂回経路部分(１４ａ)の上昇経路部分(１４ｃ)に低圧ＥＧＲバルブケース(１７)が配置され、下凸迂回経路部分(１４ａ)の最も低い部分(１４ｄ)が低圧ＥＧＲクーラ(１０)と低圧ＥＧＲバルブケース(１７)から流出する凝縮水の凝縮水溜(１８)とされている。
これにより、硫酸成分を含む凝縮水が低圧ＥＧＲクーラ(１０)や低圧ＥＧＲバルブケース(１７)に溜まりにくく、低圧ＥＧＲクーラ(１０)内や低圧ＥＧＲバルブケース(１７)内の腐食を抑制することができる。
図２、図３に示すように、低圧ＥＧＲバルブケース(１７)が凝縮水溜(１８)のある側に向けて下り傾斜状に傾けられている。
これにより、硫酸成分を含む凝縮水(２１)が低圧ＥＧＲバルブケース(１７)に溜まりにくく、低圧ＥＧＲバルブケース(１７)内の腐食を抑制することができる。
図２、図３に示すように、下凸迂回経路部分(１４ａ)の最も低い部分(１４ｄ)が排気マニホールド(６)よりも低い位置に配置されている。
排気マニホールド(６)の上部に過給機(４)が配置され、吸気管(９)が斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)を備え、この傾斜吸気管部分(９ａ)に低圧ＥＧＲ経路(５)の終端部(５ａ)が接続されている。
これにより、斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)によって、低圧ＥＧＲ経路(５)の経路長さが長くなり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)以外の部分からの放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図２、図３に示すように、下凸迂回経路部分(１４ａ)の上昇経路部分(１４ｃ)が吸気管(９)の形状に沿う折れ曲がり形状とされている。
これにより、折れ曲がり形状によって、上昇経路部分(１４ｃ)の経路長さが長くなり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)以外の部分からの放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
図４に示すように、真上から見て、下凸迂回経路部分(１４ａ)の一部が過給機(４)の下方で、過給機(４)に重なる位置に配置されている。
これにより、下凸迂回経路部分(１４ａ)の一部が過給機(４)よりも横側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全幅を短く維持することができる。
図４に示すように、真上から見て、下凸迂回経路部分(１４ａ)の一部が吸気管(９)の下方で、吸気管(９)と重なる位置に配置されている。
これにより、下凸迂回経路部分(１４ａ)の一部が吸気管(９)よりも横側に大きく張り出すことがなく、エンジンの全幅を短く維持することができる。
図３に示すように、低圧ＥＧＲ経路(５)の終端部(５ａ)に吸気管(９)で開口する低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が設けられ、ブローバイガス通路(１９)の終端部(１９ａ)に吸気管(９)で開口するブローバイガス出口(１９ｂ)が設けられ、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)とブローバイガス出口(１２ｂ)とが、吸気管(９)の吸気管内通路(９)を挟んで対向する位置に配置されている。
エンジンの冷始動期間と、その後の暖機期間とからなるエンジン冷始動暖機期間のうちの所定期間、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)からブローバイガス出口(１２ｂ)に向けて低圧ＥＧＲガス(２０)が流出するように構成されている。
これにより、ブローバイガス出口(１２ｂ)が低圧ＥＧＲガス(２０)の熱で加温され、寒冷時のブローバイガス出口(１２ｂ)の氷結を防止することができる。
図３に示すように、吸気管(９)が斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)を備え、傾斜吸気管部分(９ａ)の下寄りの周壁(９ｃ)に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置され、傾斜吸気管部分(９)の上寄りの周壁(９ｄ)にブローバイガス出口(１９ｂ)が配置されている。
ブローバイガス出口(１９ｂ)真下に位置する下寄りの周壁(９ｃ)の真下位置(９ｅ)よりも高い位置に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置されている。
これにより、ブローバイガス出口(１９ｂ)から流出したブローバイガス(２２)中の水やオイルやカーボンが低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)に進入しにくく、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)の詰まりを防止することができる。
図１に示すように、排気放出経路(８)の始端部を構成し、低圧ＥＧＲ経路(５)の後側経路部分(１３)を分岐させるＤＰＦケース(２)の排気放出パイプ(２ｂ)は、排気マニホールド(６)側から離れる方向に傾けられている。
これにより、後側経路部分(１３)の経路長さが長くなり、後側経路部分(１３)の放熱性が高まり、低圧ＥＧＲクーラ(１０)に対する放熱の依存度が低下し、低圧ＥＧＲクーラ(１０)を小型化することができる。
排気放出パイプ(２ｂ)の先には排気放出経路(８)を構成する排気ダクト(図示せず)が接続され、排気ダクトの先にはＳＣＲ触媒ケースが接続されている。
ＤＰＦケース(２)内には、上流側にＤＯＣ(３２)、下流側にＤＰＦ(３３)が配置されている。ＤＯＣはディーゼル酸化触媒、ＤＰＦはディーゼル・パティキュレート・フィルタである。
ＳＣＲ触媒は、選択還元型ＮＯＸ触媒である。
図１、図２に示すように、高圧ＥＧＲ経路(３)は、シリンダヘッド(１５)の真後ろの後部高圧ＥＧＲクーラ(２７)とシリンダヘッド(１５)の真横の横部高圧ＥＧＲクーラ(２８)とを備えている。この後部高圧ＥＧＲクーラ(２７)と横部高圧ＥＧＲクーラ(２８)はいずれもシリンダヘッド(１５)の上面(１５ａ)よりも低い位置に配置され、冷媒に冷媒にシリンダヘッド(１５)の冷却水ジャケットを通過するエンジン冷却水が用いられている。
このため、後部高圧ＥＧＲクーラ(２７)や横部高圧ＥＧＲクーラ(２８)に溜まろうとするエアや水蒸気が、シリンダヘッド(１５)の冷却水ジャケットに抜けやすく、低圧ＥＧＲクーラ(１０)の冷却性能を高く維持することができる。
高圧ＥＧＲ経路(３)のうち、後部高圧ＥＧＲクーラ(２７)や横部高圧ＥＧＲクーラ(２８)を除くパイプ部分と、低圧ＥＧＲ経路(５)のうち、低圧ＥＧＲクーラ(１０)と低圧ＥＧＲバルブケース(１７)を除くパイプ部分は、放熱しやすい金属パイプで構成されている。
図３に示す低圧ＥＧＲバルブケース(１７)内にはＥＧＲバルブ(１７ａ)が収容され、バルブステム(１７ｂ)の周囲がステムシール(１７ｃ)で封止されている。
ＥＧＲバルブ(１７ａ)とバルブステム(１７ｂ)とステムシール(１７ｃ)とは、いずれも低圧ＥＧＲバルブケース(１７)と同様、凝縮水溜(１８)のある側に向けて下り傾斜状に傾けられている。
これにより、ＥＧＲバルブ(１７ａ)とバルブステム(１７ｂ)とステムシール(１７ｃ)に硫酸成分を含む凝縮水(２１)が付着しても、この凝縮水(２１)は凝縮水溜(１８)側に流れ落ちやすい。
ＥＧＲバルブケース(１７)の前側にはバルブアクチュエータ(２９)が取り付けられ、バルブアクチュエータ(２９)でＥＧＲバルブ(１７ａ)が開閉される。
バルブアクチュエータ(２９)も、低圧ＥＧＲバルブケース(１７)と同様、凝縮水溜(１８)のある側に向けて下り傾斜状に傾けられている。
図２に示すように、ブローバイガス通路(１９)の途中にはオイルセパレータ(１９ｃ)が設けられ、図４に示すように、オイルセパレータ(１９ｃ)はシリンダヘッドカバー(１６)の真上に配置されている。
図６に示すように、エンジン本体の吸気マニホールド(７)側には、コモンレールシステム(３０)と電子スロットル装置(３１)が配置されている。図４に示すように、電子スロットル装置(３１)は、吸気マニホールド(７)の真上に配置されている。
(１) エンジン本体
(２) ＤＰＦケース
(３) 高圧ＥＧＲ経路
(４) 過給機
(４ａ) エアコンプレッサ
(５) 低圧ＥＧＲ経路
(５ａ) 終端部
(５ｂ) 低圧ＥＧＲ出口
(６) 排気マニホールド
(７) 吸気マニホールド
(８) 排気放出経路
(９) 吸気管
(９ａ) 傾斜吸気管部分
(９ｂ) 内部通路
(９ｃ) 下寄りの周壁
(９ｄ) 上寄りの周壁
(９ｅ) 真下位置
(１９) ブローバイガス通路
(１９ａ) 終端部
(１９ｂ) ブローバイガス出口
(２０) 低圧ＥＧＲガス

Claims (1)

  1. エンジン本体(１)と、ＤＰＦケース(２)と、高圧ＥＧＲ経路(３)と、過給機(４)と、低圧ＥＧＲ経路(５)とを備え、
    高圧ＥＧＲ経路(３)が排気マニホールド(６)と吸気マニホールド(７)との間に介設され、
    ＤＰＦケース(２)から排気放出経路(８)が導出され、過給機(４)のエアコンプレッサ(４ａ)から吸気管(９)が導出され、低圧ＥＧＲ経路(５)がＤＰＦケース(２)の排気放出経路(８)と吸気管(９)との間に介設され、低圧ＥＧＲ経路(５)に低圧ＥＧＲクーラ(１０)が設けられ、
    低圧ＥＧＲ経路(５)の終端部(５ａ)に吸気管(９)で開口する低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が設けられ、ブローバイガス通路(１９)の終端部(１９ａ)に吸気管(９)で開口するブローバイガス出口(１９ｂ)が設けられた、エンジンにおいて、
    低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)とブローバイガス出口(１２ｂ)とが、吸気管(９)の吸気管内通路(９)を挟んで対向する位置に配置され、
    エンジンの冷始動期間と、その後の暖機期間とからなるエンジン冷始動暖機期間のうちの所定期間、低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)からブローバイガス出口(１２ｂ)に向けて低圧ＥＧＲガス(２０)が流出するように構成され、
    吸気管(９)が斜め上向きに導出された傾斜吸気管部分(９ａ)を備え、傾斜吸気管部分(９ａ)の下寄りの周壁(９ｃ)に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置され、傾斜吸気管部分(９)の上寄りの周壁(９ｄ)にブローバイガス出口(１９ｂ)が配置され、
    ブローバイガス出口(１９ｂ)真下に位置する下寄りの周壁(９ｃ)の真下位置(９ｅ)よりも高い位置に低圧ＥＧＲ出口(５ｂ)が配置されている、ことを特徴とするエンジン。
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