JP6387379B2 - 内燃機関のegr装置 - Google Patents

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Description

本開示は、過給器を備える内燃機関のEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置に関する。
内燃機関のEGR装置として、EGR弁装置が、シリンダヘッドにおけるカム軸方向の一端部側に固定されて、内部に排ガス通路を排気側から吸気側へ延びるように形成しており、排ガス通路の吸気側の上流端が排ガス導入管を介して排気管の集合部内に接続され、排ガス通路の吸気側の下流端が排ガス導出管を介して吸気マニホールド内の吸気通路に接続されたものが公知である(特許文献1)。
特開2000−87807号公報 特開号公報
ところで、近年では燃費の向上等を目的として、ターボチャージャを設けた内燃機関が多く開発されている。ターボチャージャが設けられた内燃機関では、過給器により圧縮された空気が燃焼室に送り込まれ、燃焼空気量が大きくなるため、小さなシリンダで大きな出力が得られる。過給器が設けられる内燃機関では、排気系の上流側の高圧排ガスを圧縮後の高圧吸気に還流させる高圧EGR装置と、排気系の下流側の低圧排ガスを圧縮前の負圧吸気に還流させる低圧EGR装置とが併用されることが多く、これらのEGR装置を含む吸排気系の構造が複雑になる。そのため、吸排気系のコンパクト化を図るために、EGR通路に設けられるEGRバルブを過給器の近傍に配置することがある。
ところが、EGRバルブが過給器の近傍に配置されると、EGR装置の組付け後、正確にはEGR装置を含む吸排気系を車両のエンジンルームに搭載された機関本体に組付けた後には、過給器を取り外さないとEGRバルブを取り外せなくなることがあり、メンテナンス性が低下する。
本発明は、このような背景に鑑み、過給器の近傍にEGRバルブが設けられても、組付け後にEGRバルブを容易に取り外すことができるEGR装置を提供することを課題とする。
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、過給器(41)を備えた内燃機関(E)の排気系(30)から吸気系(20)に排ガスを戻すためのEGR装置(60)であって、前記過給器から延出し、基端側に第1肩面(41c)を有する第1接続管部(41b)と、前記排気系から延出し、前記過給器から前記第1接続管部の延出方向に離間した位置で前記第1接続管部に向く下流端(64b)を有する上流側EGR管(62〜64)と、一端(65b)にて前記上流側EGR管の前記下流端に着脱可能に接続されるEGRバルブ(65)と、前記第1接続管部の遊端に向けて延出するように前記EGRバルブの他端(65c)に着脱可能に接続され、基端側に前記第1肩面に対向する第2肩面(71c)を有する第2接続管部(71b)と、前記第1接続管部及び前記第2接続管部に外嵌される上流側端部(72a)及び下流側端部(72b)を有する弾性管部材(72)と、前記弾性管部材の前記上流側端部及び前記下流側端部を周方向に締め付ける1対の締め付け部材(73)とを備え、前記弾性管部材が、前記第1肩面と前記第2肩面との間の距離(L2)よりも小さい長さ(L1)を有することを特徴とする。
この構成によれば、弾性管部材が第1肩面に当接するまで弾性管部材及び第2接続管部を過給器側へ軸方向に動かすか、又は第2接続管部をその第2肩面が弾性管部材に当接するまで過給器側へ軸方向に動かすことが可能になる。これにより、過給器を取り外さなくても、容易にEGRバルブを取り外すことができる。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記過給器(41)はタービン(42)及びコンプレッサ(41)を備えたターボチャージャ(40)からなり、前記コンプレッサは、前記内燃機関(E)の機関本体(4)の排気側にて、前記機関本体のシリンダ列方向の一端(左端)を超えて突出するように設けられ、前記上流側EGR管(62〜64)の前記下流端(64b)、前記EGRバルブ(65)、前記第2接続管部(71b)、前記弾性管部材(72)及び前記第1接続管部(41b)が、前記機関本体のシリンダ列方向の前記一端に沿ってシリンダ列方向に直交する方向配置されることを特徴とする。
この構成によれば、EGR装置を機関本体の近傍にコンパクトに配置することができる。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記タービンの下流側に触媒コンバータ(33)が接続され、前記上流側EGR管(62〜64)が前記触媒コンバータの下流側に接続され、前記第1接続管部(41b)が前記コンプレッサ(41)の上流側の部分に接続されることを特徴とする。
この構成によれば、排気系における触媒コンバータの下流側から温度が低下した低圧の排ガスがEGR装置を介して吸気系の負圧の吸気に還流される。即ち、排ガス中には酸性の水分が含まれるが、触媒コンバータを通過して酸性度が低下した水分を含む排ガスが弾性管部材を流通する。そのため、弾性管部材の劣化が抑制される。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記上流側EGR管(62〜64)の中間部にEGRクーラ(63)が接続され、前記触媒コンバータ(33)が前記機関本体(4)の排気側にて前記タービン(42)の下方位置に配置され、前記EGRクーラが前記機関本体と前記触媒コンバータとの間に配置されて前記機関本体に固定され、前記上流側EGR管(62〜64)が、前記触媒コンバータの下流側から前記機関本体と前記触媒コンバータとの間を通って、前記機関本体の前記一端(左端)側に向けて延出し、前記機関本体の前記一端に沿って前記機関本体の吸気側に向けて延出した後、上方に湾曲して前記機関本体の排気側に向けて折り返していることを特徴とする。
この構成によれば、弾性管部材を流通する排ガスの温度を低下させて弾性管部材の熱劣化を抑制できる上、機関本体と触媒コンバータとの間のスペースを利用して上流側EGR管をコンパクトに配置できる。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記上流側EGR管(62〜64)は、前記EGRクーラ(63)と前記EGRバルブ(65)とを接続し、前記機関本体に固定された剛体からなる上流側EGR管部材(64)を含むことを特徴とする。
この構成によれば、上流側EGR管部材の製造コストを低減できる。また、上流側EGR管部材が内燃機関に固定されるため、上流側EGR管部材の支持剛性が高くなり、EGRバルブの取り付けや取り外しの作業が行い易い。また、EGRバルブを取り外す際に、EGRクーラの取り外しや取り付けが不要となり、流通する冷却水の抜き取りや充填の作業が省ける。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記上流側EGR管(62〜64)と、前記EGRバルブ(65)と、前記第2接続管部(71b)とを着脱可能に締結する締結手段(81〜83)が、一端にて前記上流側EGR管(62〜64)と前記第2接続管部(71b)との一方に着脱可能に固定され、前記EGRバルブ(65)のハウジング(65a)を貫通し、他端にて前記上流側EGR管と前記第2接続管部との他方にナット(83)により締結される少なくとも1つのスタッドボルト(81)を含むことを特徴とする。
この構成によれば、EGR装置の組付け時に、スタッドボルトが固定された部材にスタッドボルトを介してEGRバルブを仮組し、スタッドボルトが固定されていない上流側EGR管又は第2接続管部に組付けることができる。従って、EGR装置の組付け作業が容易である。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記スタッドボルト(81)の前記一端が前記上流側EGR管(62〜64)と前記第2接続管部(71b)との前記一方にねじ込まれていることを特徴とする。
この構成によれば、スタッドボルトを、上流側EGR管と第2接続管部との一方に容易に着脱可能に固定することができる。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記スタッドボルト(81)は、前記他端に係合部(81a)を有すると共に、前記上流側EGR管(62〜64)、前記EGRバルブ(65)及び前記第2接続管部(71b)を互いに締結している状態で追加のナット(83a)を螺合させ得る長さを有することを特徴とする。
この構成によれば、工具を係合部に係合させてスタッドボルトの着脱を容易に行えると共に、追加のナットをスタッドボルトに螺合させて基端側のナットを工具の把持部として利用することで着脱時にスタッドボルトに大きなトルクを加えることもできる。
本発明の他の実施形態は、上記構成において、前記EGRバルブ(65)と、前記上流側EGR管(62〜64)及び前記第2接続管部(71b)との間に配置される2つのガスケット(68、69)を更に備え、前記弾性管部材(72)と、前記第1肩面(41c)及び前記第2肩面(71c)との間の空隙(G)の寸法(L3)が、2つの前記ガスケットを未使用状態で前記EGRバルブと前記上流側EGR管及び前記第2接続管部との間に挿入し得る程度の大きさ((t3+t4)≧2つのガスケットの未使用状態の厚みの和)を有することを特徴とする。
この構成によれば、上流側EGR管と過給器との間に、EGRバルブ、第2接続管部及び弾性管部材を配置した状態で、これらの部材のうちの互いに隣接する2つの間に未使用状態のガスケットの厚みよりも大きな隙間を形成することができ、EGRバルブの取り外し作業やその後の組付け作業が容易である。
このように本発明によれば、過給器の近傍にEGRバルブが設けられても、組付け後にEGRバルブを容易に取り外すことができるEGR装置を提供することができる。
実施形態に係るEGR装置が適用された自動車のエンジンルームの平面図 実施形態に係る吸排気系のブロック図 図2に示される低圧EGR装置を前方斜め右上から見た斜視図 図3に示される低圧EGR装置の要部縦断面図 図3に示される低圧EGR装置の要部分解斜視図 メンテナンス後の組立作業時における低圧EGR装置の要部縦断面図
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、本発明に係るEGR装置が、自動車1の車体2の前部に設けられたエンジンルーム3に配置されている。以下の説明で方向を示す場合には、自動車1に搭載された状態に基づいて、自動車1の進行方向を基準とする。
図1に示されるように、自動車1の前部には車体2によりエンジンルーム3が画成されている。エンジンルーム3の後部右寄りの位置には、直列多気筒のディーゼルエンジンからなる内燃機関Eの機関本体(以下、エンジン4という)がシリンダ列方向を左右に向けた横置きに配置されている。エンジン4は、シリンダ軸線の上部を若干後方に傾斜させた後傾姿勢で図示しないエンジンマウントを介して車体2に支持されている。エンジン4の左端面の下部にはトランスミッションが結合される。エンジンルーム3の後部の左右端であって、前後に延びる左右のフロントサイドフレーム6(図1には右側のみ示される)には、フロントホイールを支持する左右のダンパベース7が設けられている。
左側のダンパベース7の車幅方向内側には、長方形のバッテリ8が長手方向を前後に向けて配置されている。バッテリ8の前方には、自動車1の各部の制御を行うECUユニット9が車幅方向に延在するように設けられ、ECUユニット9の前方には、エアクリーナ10が設けられている。左側のダンパベース7の前方であってバッテリ8の車幅方向外側には、長方形の箱体からなるリレーボックス11が長手方向の前後に向けて配置されている。
車体2の前部の設けられたカバー部材12の下方には、前後方向に開口する矩形状を呈するフロントバルクヘッドが設けられている。フロントバルクヘッドにはラジエータが支持され、ラジエータの前方にはフロントグリルが設けられている。また、エンジンルーム3には、エンジン4に対する吸排気を行う吸排気系18が設けられている。吸排気系18は、エンジン4に空気を供給する吸気系20、エンジン4から排ガスを外部に排出する排気系30の上流側部分、排ガスのエネルギーを利用して吸気を過給するターボチャージャ40、排気系30を流れる排ガスをターボチャージャ40の下流側及び上流側でそれぞれ吸気系20に還流させる高圧EGR装置50及び低圧EGR装置60等により構成される。
まず、吸排気系18を模式的に示すブロック図である図2を参照して、吸排気系18の概略構成を説明する。図示されるように、吸気系20は、上流側から順に、吸気インレット21aを備えた第1吸気ダクト21、エアクリーナ10、第2吸気ダクト22、スロットルバルブ23、過給器であるターボチャージャ40のコンプレッサ41、第3吸気ダクト24、インタークーラ25、第4吸気ダクト26、吸気シャッターバルブ27、第5吸気ダクト28、吸気マニホールド29を備えている。排気系30は、上流側から順に、排気マニホールド31、ターボチャージャ40のタービン42、第1排気管32、触媒コンバータ33、DPF34、第2排気管35を備えている。高圧EGR装置50は、排気系30側から順に、第1高圧EGR配管51、高圧EGRバルブ52、第2高圧EGR配管53を備えている。低圧EGR装置60は、排気系30側から順に、EGRフィルタ装置61、第1低圧EGR配管62、低圧EGRクーラ63、第2低圧EGR配管64、低圧EGRバルブ65、第3低圧EGR配管66を備えている。スロットルバルブ23は、気筒内へ送られる吸気の吸気量及び吸気圧を制御する。吸気シャッターバルブ27は、DPF34が捕集した粒子状物質(PM)を燃焼させるDPF再生時に、排ガス温度を上げるために弁体で吸気通路を絞って吸気量を低下させ、それ以外の時には吸気通路を全開にする。低圧EGRバルブ65よりも上流側の第1低圧EGR配管62、低圧EGRクーラ63、第2低圧EGR配管64は、請求項に記載の上流側EGR管を構成する。即ち、上流側EGR管における第1低圧EGR配管62と第2低圧EGR配管64との間の中間部に低圧EGRクーラ63が接続されている。また、第2低圧EGR配管64は、請求項に記載の上流側EGR管部材を構成する。
図1を併せて参照しながら、エンジン4やこれらの部材の配置や関係について説明する。エンジン4は、シリンダ列に直交する一方の側面に複数の吸気ポートを開口させ、他方の側面に複数の排気ポートを開口させており、排気ポートが開口する排気側の側面を前方に向けて配置されている。エンジン4の前面(排気側の側面)には、複数の排気ポートが互いに集合することで形成される単一の排気接合面が形成されている。排気接合面には、排気をエンジン4の左端に集め、前方に開口する排気出口を左端に形成する横長の排気集合管36が接合されている。即ち、排気集合管36がエンジン4のシリンダヘッドと協働して排気マニホールド31を形成している。排気集合管36の排気出口にはターボチャージャ40のタービン42が接合される。
タービン42は、エンジン4の排気側の側方である前方に配置され、外殻をなす中空のタービンハウジングと、タービンハウジング内に回転可能に受容され、シリンダ列方向と平行に左右方向に延在する回転軸を有するタービンホイールとを有している。タービンハウジングは、その外周部の接線方向に向けて延びるタービン入口部を外周壁に有し、軸線方向に向けて延びるタービン出口部を右側壁の中央部に有している。タービン入口部は排気集合管36の排気出口に接続され、タービン出口部はタービンハウジングの右側壁に接続された第1排気管32の排気通路に接続される。
タービン42の右側面に接続された第1排気管32は、タービン42から右方に向けて下方へ湾曲した後、エンジン4の排気側でエンジン4から前方に離間してタービン42の下方位置に設けられた触媒コンバータ33の上部に接続している。触媒コンバータ33は、排ガス中のHC、CO及びNOxを浄化する。触媒コンバータ33の下方にはDPF34(図2)が連続するように設けられている。DPF34は、排気浄化フィルタを備えており、排気浄化フィルタによって排ガス中の粒子状物質を捕集する。第2排気管35(図2)は、DPF34の下面に接続され、エンジン4の下方を通過してエンジン4の後方へ延び、エンジンルーム3内をフロアパネルの下方へ向けて後方へ延びる。
エアクリーナ10には第1吸気ダクト21(図2)の下流端が接続されている。第1吸気ダクト21は、フロントグリルからエンジンルーム3内に取り込まれた空気を吸気インレット21aから取り入れてエアクリーナ10に送る。エアクリーナ10の右側面には吸気出口が形成されると共に第2吸気ダクト22の上流端が接続されている。第2吸気ダクト22の下流端は、スロットルバルブ23の左面に接続される。スロットルバルブ23は、吸気通路を左右方向に延在するように内部に形成している。
スロットルバルブ23の右方であってタービン42の左方には、ターボチャージャ40のコンプレッサ41が、タービン42と同軸に且つエンジン4のシリンダ列方向の一端である左端を超えて左側に突出するように設けられている。コンプレッサ41は、外殻をなす中空のコンプレッサハウジング41a(図4参照)と、コンプレッサハウジング41a内に回転可能に受容され、左右方向に延在する回転軸を有するコンプレッサホイールとを有している。コンプレッサハウジング41aは、軸線方向に沿って延びるコンプレッサ入口部を左側壁の中央部に有すると共に、前後方向に沿って延び、コンプレッサ入口部の内周面の後部に開口する低圧EGR導入部を後壁に有している。また、コンプレッサハウジング41aは、その外周部の接線方向に向けて延びるコンプレッサ出口部を外周壁の下部に有している。コンプレッサ入口部はスロットルバルブ23の吸気通路に接続され、低圧EGR導入部は低圧EGR装置60のEGRガス通路に接続され、コンプレッサ出口部はコンプレッサハウジング41aの下壁に接続された第3吸気ダクト24の吸気通路に接続される。
ターボチャージャ40は、排気系30に設けられたタービンホイールと吸気系20に設けられたコンプレッサホイールとを連結する駆動軸40a(図2)を有している。排気ガスによってタービンホイールが回転されることにより、駆動軸40aがコンプレッサホイールを回転駆動する。これにより、ターボチャージャ40は、スロットルバルブ23から供給される空気及び低圧EGR装置60から供給される排ガスを圧縮し、大気よりも高圧の圧縮空気(圧縮ガス)をエンジン4に供給する。
コンプレッサ41の下側の外周面に接続された第3吸気ダクト24は、カバー部材12の下方に配置されたインタークーラ25(図2)に接続される。第4吸気ダクト26(図2)は、インタークーラ25からエンジン4の後方に回り込み、エンジン4の後面に接合された吸気マニホールド29(図2)に接続される。
高圧EGR装置50の第1高圧EGR配管51は、排気集合管36の右端に接続され、排気集合管36から排ガスを取り込む。高圧EGRバルブ52は、シリンダヘッドの前面に接合されると共にその前面に第1高圧EGR配管51の後端を接合される。エンジン4のシリンダヘッド内には、高圧EGRバルブ52のEGR通路に連通する第2高圧EGR配管53(図2)の上流側通路部が前後方向に延在するように形成されている。エンジン4の後面に接続される第2高圧EGR配管53の下流側通路部は、吸気マニホールド29の吸気導入部に接続されており、高圧EGRバルブ52を通過した排ガスを吸気系20に還流させる。第2高圧EGR配管53の下流側通路部は、吸気系20におけるコンプレッサ41の下流側且つ吸気導入部の上流側であれば、吸気マニホールド29以外の部位に接続されてもよい。
図3は、低圧EGR装置60を前方斜め右上から見た斜視図である。図3に示されるように、第1低圧EGR配管62は、下端に配置されてDPF34の下端にボルトにより締結される第1上流側フランジ62aと、上端に配置された第1下流側フランジ62bとを備えている。第1低圧EGR配管62は、第1上流側フランジ62aから右方へ向かって上方へ湾曲し、DPF34の右方で湾曲して後方斜め上方に延びている。第1上流側フランジ62aは概ね左方に向いており、第1下流側フランジ62bは後方斜め上方に向いている。第1低圧EGR配管62の下部はじゃばら形をしたベローズ62cとして構成されている。これにより、第1上流側フランジ62aと第1下流側フランジ62bとが相対変位可能であり、排気系30の熱膨張による第1低圧EGR配管62における応力集中を抑制できる。
EGRフィルタ装置61は、第1低圧EGR配管62の第1上流側フランジ62aとDPF34に一体に設けられた図示しない接続フランジとの間に介装される金属製のメッシュ部材によって構成される。EGRフィルタ装置61は、第1低圧EGR配管62に流入するDPF34の欠片や金属片などの異物を捕捉する。
低圧EGRクーラ63は、左右方向に長く、且つ前後方向寸法が上下方向寸法よりも小さな横断面形状を有する直方体形状のクーラ本体部63aを備えている。クーラ本体部63aの右端には、前方斜め下方に延出する上流側接続管部63bが一体に設けられ、クーラ本体部63aの左端には、前方に延出する下流側接続管部63cが一体に設けられている。上流側接続管部63b及び下流側接続管部63cの先端には接続フランジが一体形成されている。クーラ本体部63aにはエンジン4に結合するための複数の結合片63dが設けられている。クーラ本体部63aは、エンジン4とその前方に離間して配置された触媒コンバータ33との間に配置され、結合片63dがエンジン4の前面にボルトにより締結されることによってエンジン4に固定される。クーラ本体部63aは、エンジン4の内部を流れる冷却水を流通させるように構成されており、クーラ本体部63aを流通する冷却水と排ガスとの熱交換により排ガスを冷却する。
第2低圧EGR配管64は、下端に配置されて低圧EGRクーラ63の下流側接続管部63cにボルトにより締結される第2上流側フランジ64aと、上端に配置された第2下流側フランジ64bとを備えている。第2低圧EGR配管64は、第2上流側フランジ64aから湾曲しながら前方へ延びた後に上方斜め左方へエンジン4の左端側に向けて延び、エンジン4の左端周辺で再び湾曲しながらエンジン4の左方を左端に沿って後方(吸気側)へ延びた後、上方に湾曲し、後方に凸となるように折り返して前方(排気側)へ延びている。第2低圧EGR配管64は、金属製であり、全体を剛体に構成されている(即ち、じゃばら形を有していない)。第2低圧EGR配管64の適宜な位置にはエンジン4に結合するための複数の結合片64dが設けられている。第2低圧EGR配管64は、結合片64dがエンジン4の左側面にボルトにより締結されることによってエンジン4に固定される。
図4は、低圧EGR装置60の要部である第3低圧EGR配管66の縦断面図である。図3及び図4に示されるように、ジョイント部材71の前方に配置されたコンプレッサ41には、コンプレッサハウジング41aの低圧EGR導入部が形成された後壁部分の後面から後方に突出するコンプレッサ接続管部41bが一体に形成されている。コンプレッサ接続管部41bは、基端部に後方に向くコンプレッサ肩面41cを有している。図示例のコンプレッサ肩面41cは、コンプレッサハウジング41aの後面から後方に離間した位置に設けられているが、コンプレッサハウジング41aの後面と一致する位置に設けられてもよい。
第2低圧EGR配管64の第2下流側フランジ64bは、コンプレッサ41からコンプレッサ接続管部41bの延出方向である後方に離間した位置に配置され、コンプレッサ接続管部41bが配置された前方に向いている。第2下流側フランジ64bには、上部の中央付近と、下部の左右との3箇所にボルト締結用のボルト挿通孔64cが形成されている。
低圧EGRバルブ65は、前後方向に延びる低圧EGR通路を形成するバルブハウジング65aと、バルブハウジング65aの後端に一体形成されたバルブ上流側フランジ65bと、バルブハウジング65aの前端に一体形成されたバルブ下流側フランジ65cとを備えている。バルブハウジング65aの内部には、低圧EGR通路を開閉する円板状のバタフライ弁65dが回転可能に設けられている。バルブ上流側フランジ65b及びバルブ下流側フランジ65cは、前後に向く互いに平行な接合面を形成している。バルブ上流側フランジ65b及びバルブ下流側フランジ65cには、第2低圧EGR配管64のボルト挿通孔64cに整合する位置に、3つのボルト挿通孔65eが形成されている。これら3つのボルト挿通孔65eは、バルブハウジング65aの外周面に一体形成された肉厚部65fの内部にも形成されることによって低圧EGRバルブ65の全長に亘って形成され、バルブハウジング65aを貫通している。低圧EGRバルブ65の一端であるバルブ上流側フランジ65bは、第1ガスケット68を介して第2低圧EGR配管64に接合される。低圧EGRバルブ65の他端であるバルブ下流側フランジ65cは、第2ガスケット69を介して第3低圧EGR配管66に接合される。
第3低圧EGR配管66は、低圧EGRバルブ65の下流側に配置されるジョイント部材71と、弾性管部材72と、締め付け部材である1対のバンド73とにより構成されている。図5は、第3低圧EGR配管66周辺の分解斜視図である。図4及び図5に示されるように、ジョイント部材71は、低圧EGRバルブ65のバルブ下流側の端面に第2ガスケット69を介して接合されるジョイントフランジ部71aと、ジョイントフランジ部71aの前面からコンプレッサ接続管部41bの遊端に向けて前方に延出するジョイント接続管部71bとを備えている。ジョイント接続管部71bは、コンプレッサ肩面41cに対向するように前方に向くジョイント肩面71cを基端部に有している。図示例のジョイント肩面71cは、ジョイントフランジ部71aの前面から前方に離間した位置に設けられているが、ジョイントフランジ部71aの前面と一致する位置に設けられてもよい。コンプレッサ接続管部41bとジョイント接続管部71bとは、遊端を互いに離間させる位置に同軸に配置されている。
ジョイントフランジ部71aには、第2低圧EGR配管64のボルト挿通孔64c及び低圧EGRバルブ65のボルト挿通孔65eに整合する位置に、3つのボルト孔70が形成されている。ボルト孔70は、ジョイントフランジ部71aを貫通する雌ねじ孔として構成されている。3つのボルト孔70のうち、上部と下部の左側に配置された2つには、両端に雄ねじが形成されたスタッドボルト81の一端がねじ込まれている。即ち、基端を着脱可能に固定されたスタッドボルト81がジョイントフランジ部71aに植設されている。スタッドボルト81は、低圧EGRバルブ65及び第2下流側フランジ64bを貫通して第2下流側フランジ64bの後面から突出する。スタッドボルト81の突出部分に螺合されたナット83が、スタッドボルト81の遊端を第2下流側フランジ64b又はジョイントフランジ部71aに締結する。ジョイントフランジ部71aの3つのボルト孔70のうち、下部の右側に配置された1つには、後方から挿入された、頭部を有するボルト(図示例では六角ボルト82)の軸部が螺合している。これらにより、第2低圧EGR配管64の第2下流側フランジ64b及び低圧EGRバルブ65が第1ガスケット68及び第2ガスケット69を挟んでジョイントフランジ部71aに共締めされる。即ち、これらのスタッドボルト81、六角ボルト82及びナット83は、第2低圧EGR配管64と、低圧EGRバルブ65と、ジョイント部材71とを着脱可能に締結する締結手段をなしている。
スタッドボルト81は、第2下流側フランジ64b及び低圧EGRバルブ65がジョイントフランジ部71aに共締めされた状態で、第2下流側フランジ64bの後面からナット83の厚さの2倍以上突出する長さとされており、想像線で示される追加のナット84を螺合させることが可能である。また、スタッドボルト81の遊端には、工具を係合させるための係合部81aが形成されている。本実施形態では、係合部81aは、スタッドボルト81の後面から後方に突出する六角断面形状の係合突部として構成されている。他の実施形態では、六角形以外の多角形の係合突部や多角形の係合凹部として構成されてもよい。なお、上記のスタッドボルト81の突出長さは、追加のナット84を係合させることができる雄ねじ部の長さを指しており、係合部81aの長さを含むものではない。
弾性管部材72は、合成ゴムや天然ゴム、或いはウレタンゴムやシリコーンゴム等のエラストマを含む弾性材料から形成されており、径方向及び軸方向に弾性変形可能である。弾性管部材72は、ジョイント部材71とコンプレッサ41との間に配置されており、ジョイント接続管部71bに外嵌される上流側端部72aと、コンプレッサ接続管部41bに外嵌される下流側端部72bとを備えている。上流側端部72a及び下流側端部72bのそれぞれの外周面には、バンド73の軸方向のずれを防止する2本の環状突起72cがバンド73の幅よりも若干大きく離間して形成されている。バンド73は、公知の構成であってよく、例えばねじ部材等の図示しない締め付け部を操作することによって周長を変化させることができる。バンド73が弾性管部材72の上流側端部72a及び下流側端部72bを周方向に締め付けることにより、弾性管部材72の上流側端部72a及び下流側端部72bが径方向に収縮し、ジョイント接続管部71b及びコンプレッサ接続管部41bに気密に接続される。
低圧EGR装置60に排ガスが流れると、第2低圧EGR配管64や低圧EGRバルブ65は高温になって熱膨張する。弾性管部材72はこれらの部材の伸縮を吸収し、熱膨張による応力集中を防止する。また、弾性管部材72は、低圧EGR装置60が高温になっていない状態(メンテナンス作業を行い得る状態)で、互いに対向するコンプレッサ肩面41cとジョイント肩面71cとの間の距離L2よりも短い長さL1とされている。これにより、コンプレッサ肩面41c及びジョイント肩面71cと弾性管部材72の軸方向端面との間には空隙Gが形成される。図示例では、弾性管部材72がジョイント肩面71cに当接するように配置されており、コンプレッサ肩面41cとジョイント部材71の前端面との間に、ジョイント部材71の軸方向において寸法L3(=L2−L1)を有する空隙Gが形成されている。
空隙Gのこの寸法L3は、第1ガスケット68及び第2ガスケット69を未使用状態で低圧EGRバルブ65と第2低圧EGR配管64及びジョイント部材71との間に挿入し得る程度の大きさとされている。具体的には、寸法L3は、未使用状態の第1ガスケット68の厚みに未使用状態の第2ガスケット69の厚みを加えた値から、図4に示される締結状態の第1ガスケット68の厚みt1に第2ガスケット69の厚みt2を加えた値を引いた値よりも大きな値に設定されている。ここで、ガスケットの厚みとは、局所的な部分の厚みではなく、全体の厚みのことである。即ち、使用状態(締結状態)の第1ガスケット68の厚みt1は、第2下流側フランジ64bとバルブ上流側フランジ65bとの接合面間距離であり、使用状態の第2ガスケット69の厚みt2は、バルブ下流側フランジ65cとジョイントフランジ部71aとの接合面間距離である。また、未使用状態のガスケットの厚みとは、これらの厚みt1、t2に、締結によって圧縮された図示しないビード部等の圧縮変形分と、第1ガスケット68や第2ガスケット69が有する反りによる厚み増大分とを加えた値である。また、空隙Gの寸法L3は、ジョイント接続管部71b及びコンプレッサ接続管部41bと重なる弾性管部材72の重なり部分の軸方向寸法に比べて十分小さく(例えば、1/2以下に)設定されている。
次に、低圧EGR装置60の組付け手順の一例を説明する。
図3に示されるように、低圧EGR装置60を組付ける際には、第1低圧EGR配管62が接続された低圧EGRクーラ63を、結合片63dを介してエンジン4に固定する。次いで、第2低圧EGR配管64の第2上流側フランジ64aを低圧EGRクーラ63の下流側接続管部63cに接続すると共に、第2低圧EGR配管64を、結合片64dを介してエンジン4に固定する。第2低圧EGR配管64はエンジン4に固定されているため、その支持剛性は高く、2本のスタッドボルト81も安定している。図5に示されるように、2本のスタッドボルト81はジョイント部材71に予め植設された状態とされており、この状態では、2本のスタッドボルト81はジョイント部材71のジョイントフランジ部71aから後方に突出している。
次に、第2ガスケット69の貫通孔に2本のスタッドボルト81を挿通させて第1ガスケット68をジョイント部材71に仮組する。続いて、低圧EGRバルブ65のボルト挿通孔65eに2本のスタッドボルト81を挿通させて低圧EGRバルブ65をジョイント部材71に仮組する。2本のスタッドボルト81が第2上流側フランジ64aの上部と下部の左側の2箇所に取り付けられているため、低圧EGRバルブ65のジョイント部材71に対する軸直角方向の位置が決まる。
その後、第1ガスケット68の貫通孔に2本のスタッドボルト81を挿通させて第2ガスケット69をジョイント部材71に仮組する。これにより、第1ガスケット68、低圧EGRバルブ65、第2ガスケット69及びジョイント部材71は、軸直角方向の相対位置が決められ且つ保持が容易な仮組状態のアセンブリとなる。続いて、このアセンブリを保持したまま、第2低圧EGR配管64のボルト挿通孔64cに2本のスタッドボルト81を挿通させ、アセンブリを第2下流側フランジ64bに当接させた上で2本のスタッドボルト81にナット83を螺合させ、ナット83を緩く締めてこれらの部材の位置を仮固定する。この状態では、低圧EGRバルブ65やジョイント部材71はスタッドボルト81により懸吊され、第2低圧EGR配管64に安定的に支持される。続いて、六角ボルト82をこれらの部材に後方から挿通し、ジョイント部材71のボルト孔70に螺合させる。2つのナット83及び六角ボルト82を順次きつく締め回すことで、第2低圧EGR配管64、低圧EGRバルブ65及びジョイント部材71の共締めが完了する。
その後、図3及び図4に示されるように、緩い状態(周方向長さが長い状態)のバンド73が装着された弾性管部材72の上流側端部72aをジョイント接続管部71bの外周に嵌め込み、弾性管部材72をジョイント肩面71cに当接させる。この位置でバンド73を締め付けることで弾性管部材72がジョイント接続管部71bに気密に接続される。
その後、ターボチャージャ40をエンジン4に組付ける際には、コンプレッサ接続管部41bを弾性管部材72の下流側端部72bに挿入し、ターボチャージャ40を適切な位置でエンジン4に固定する。これにより、コンプレッサ肩面41cとジョイント部材71の前端面との間に、寸法L3の空隙Gが形成される。最後に、下流側のバンド73を締め付けて弾性管部材72の下流側端部72bをコンプレッサ接続管部41bに気密に接続し、低圧EGR装置60の組付けが完了する。
その後、触媒コンバータ33やDPF34をタービン42の下流側に接続する。この際に、低圧EGR装置60が邪魔になることはない。更に、DPF34の下端に第1低圧EGR配管62の第1上流側フランジ62aを接続する。第1低圧EGR配管62の下部はベローズ62cとして構成されているため、排気系30の熱膨張による第1低圧EGR配管62における応力集中が抑制される。
次に、メンテナンス時に低圧EGRバルブ65を取り外す際の手順の一例を説明する。
図4及び図5に示されるように、最初に下流側のバンド73を緩める。続いて2つのナット83及び六角ボルト82を緩める。これにより、ジョイント部材71及び弾性管部材72を空隙Gが形成されたコンプレッサ41側に移動させることが可能になる。続いて、六角ボルト82を後方へ抜き取ると共に、スタッドボルト81を後方へ抜き取る。スタッドボルト81を抜き取る際には、遊端に形成された係合部81aに工具を係合させてスタッドボルト81を回転させればよい。スタッドボルト81がジョイントフランジ部71aに固着して回らない場合には、スタッドボルト81の遊端にナット83及び追加のナット84を順に螺合させ、基端側のナット83に工具を係合させるとよい。係合部81aに比べてナット83の径は大きいため、より大きなトルクをスタッドボルト81に加えることができる。
全てのスタッドボルト81及び六角ボルト82を抜き取った後、低圧EGRバルブ65を上方又は左方にスライドさせることで低圧EGRバルブ65を取り外すことができる。低圧EGRバルブ65をスライドさせる際の摩擦抵抗が大きい場合には、ジョイント部材71及び弾性管部材72を、コンプレッサ肩面41cに弾性管部材72が当接するまで移動させておくとよい。これにより、第2下流側フランジ64bとジョイント部材71との間隔が大きくなり、低圧EGRバルブ65を容易にスライドできると共に、メンテナンスが終わった低圧EGRバルブ65又は新しい低圧EGRバルブ65を元の位置に戻す作業も容易になる。
上記のように上記空隙Gの寸法L3は、第1ガスケット68及び第2ガスケット69を未使用状態で低圧EGRバルブ65と第2低圧EGR配管64及びジョイント部材71との間に挿入し得る程度の大きさとされている。そのため、図6に示されるように、低圧EGRバルブ65を元の位置に戻した状態で、低圧EGRバルブ65と第2低圧EGR配管64及びジョイント部材71との間には、未使用状態の第1ガスケット68の厚みよりも大きな寸法t3を有する隙間及び未使用状態の第2ガスケット69の厚みよりも大きな寸法t4を有する隙間が生じ、第1ガスケット68や第2ガスケット69を低圧EGRバルブ65の配置後に容易に隙間に挿入できる。第1ガスケット68及び第2ガスケット69を隙間に挿入した後の組立は、取り外し手順と逆の手順を行えばよい。
このように構成された低圧EGR装置60によれば、次のような作用効果を得ることができる。即ち、図4に示されるように、第2低圧EGR配管64の第2下流側フランジ64bに低圧EGRバルブ65のバルブ上流側フランジ65bが着脱可能に接続され、コンプレッサ接続管部41bの遊端に向けて延出するジョイント接続管部71bが低圧EGRバルブ65のバルブ下流側フランジ65cに着脱可能に接続される。そして、バンド73によりコンプレッサ接続管部41b及びジョイント接続管部71bに接続される弾性管部材72が、コンプレッサ肩面41cとジョイント肩面71cとの間の距離L2よりも小さい長さL2を有する。そのため、弾性管部材72とコンプレッサ肩面41cとの間に空隙Gが形成される。これにより、弾性管部材72がコンプレッサ肩面41cに当接するまで弾性管部材72及びジョイント部材71をコンプレッサ41側へ軸方向に動かすことでき、コンプレッサ41を取り外さなくても、低圧EGRバルブ65を容易に取り外すことができる。
また、図1、図3及び図4に示されるように、コンプレッサ41がエンジン4の左端を越えて突出するように設けられ、第2低圧EGR配管64の第2下流側フランジ64b、低圧EGRバルブ65、ジョイント接続管部71b、弾性管部材72及びコンプレッサ接続管部41bが、エンジン4の左側において前後方向に沿って配置される。そのため、低圧EGR装置60がエンジン4の近傍にコンパクトに配置される。
図2及び図3に示されるように、第1低圧EGR配管62の第1上流側フランジ62aが排気系30における触媒コンバータ33よりも下流側の部分に接続され、コンプレッサ接続管部41bがコンプレッサ41の上流側の部分に接続される。つまり、触媒コンバータ33を通過することによって酸性が弱まった水分を含む排ガスが低圧EGR装置60を介して吸気系20の負圧の吸気に還流される。そのため、弾性管部材72の劣化が抑制される。
図3に示されるように、低圧EGR装置60は、エンジン4と触媒コンバータ33との間に配置されてエンジン4に固定された低圧EGRクーラ63を、第1低圧EGR配管62と第2低圧EGR配管64との間の中間部に有している。また、低圧EGR装置60は、第1上流側フランジ62aからエンジン4と触媒コンバータ33との間を通って、エンジン4の左側に向けて延出し、エンジン4の左側にてエンジン4の吸気側に向けて延出した後、上方に湾曲してエンジン4の排気側に向けて折り返している。そのため、弾性管部材72を流通する排ガスの温度が低下し、弾性管部材72の熱劣化が抑制される上、エンジン4と触媒コンバータ33との間のスペースを利用して低圧EGR装置60をコンパクトに配置することができる。
低圧EGRクーラ63と低圧EGRバルブ65とを接続する第2低圧EGR配管64は、剛体からなると共にエンジン4に固定される。そのため、第2低圧EGR配管64の支持剛性が高くなる。これにより、低圧EGRバルブ65の取り付けや取り外しの作業が行い易い上、低圧EGRバルブ65を取り外す際に、低圧EGRクーラ63の取り外しや取り付けが不要となり、流通する冷却水の抜き取りや充填の作業が省ける。
図4及び図5に示されるように、第2低圧EGR配管64と、低圧EGRバルブ65と、ジョイント接続管部71bを有するジョイント部材71とを着脱可能に締結する締結手段として、基端にてジョイント部材71に着脱可能に固定され、低圧EGRバルブ65を貫通し、遊端にて第2低圧EGR配管64にナット83により締結される少なくとも1本のスタッドボルト81が用いられている。そのため、スタッドボルト81が固定されたジョイント部材71にスタッドボルト81を介して低圧EGRバルブ65を先に仮組した状態で、第2低圧EGR配管64に組付けることができる。従って、低圧EGR装置60の組付け作業が容易である。本実施形態では、締結手段として2本のスタッドボルト81が用いられている。そのため、低圧EGRバルブ65のジョイント部材71に対する軸直角方向の相対位置が定まり、低圧EGR装置60の組付け作業がより容易である。
本実施形態では、スタッドボルト81の基端がジョイント部材71のジョイントフランジ部71aにねじ込まれている。そのため、スタッドボルト81を、上流側EGR管とジョイント接続管部71bとの一方に容易に着脱可能に固定することができる。
図4に示されるように、スタッドボルト81は、遊端に係合部81aを有する。また、スタッドボルト81は、第2低圧EGR配管64、低圧EGRバルブ65及びジョイント部材71を互いに締結している状態で、追加のナット84の全体を螺合可能である。即ち、スタッドボルト81は、ジョイント部材71からナット83の厚みの2倍以上突出する長さを有している。そのため、係合部81aに工具を係合させて容易にスタッドボルト81を着脱できると共に、ナット83と追加のナット84とを螺合させて基端側のナット83を工具の把持部として利用することでスタッドボルト81に大きなトルクを加えることもできる。
図4及び図6に示されるように、弾性管部材72の軸方向における空隙Gの寸法L3が、第1ガスケット68及び第2ガスケット69を未使用状態で低圧EGRバルブ65と第2低圧EGR配管64及びジョイント部材71との間に挿入し得る程度の大きさを有する。即ち、隙間の寸法t3が第1ガスケット68の未使用状態の厚みよりも大きく、且つ隙間の寸法t4が第2ガスケット69の未使用状態の厚みよりも大きくなるため、低圧EGRバルブ65の取り外し作業やその後の組付け作業が容易である。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、一例として自動車1用のディーゼルエンジンにEGR装置を適用したが、ガソリンエンジンに適用してもよく、鉄道、船舶、航空機用のエンジン等に適用してもよい。また、上記実施形態では、エンジン4が自動車1に横置きに搭載されたが、縦置きに搭載されてもよい。上記実施形態では、EGR装置を低圧EGR装置60に適用したが、高圧EGR装置50に適用することも可能である。上記実施形態では過給器としてターボチャージャ40のコンプレッサ41が用いられているが、スーパーチャージャが用いられてもよい。上記実施形態では、コンプレッサ接続管部41bがコンプレッサハウジング41aに一体形成されているが、コンプレッサハウジング41aと別体に形成されてコンプレッサハウジング41aに結合されてもよい。上記実施形態では、2本のスタッドボルト81がジョイント部材71に植設されているが、1本又は3本以上のスタッドボルト81が用いられてもよく、スタッドボルト81が第2低圧EGR配管64に植設されてもよい。或いはスタッドボルト81が用いられなくてもよい。また、上記実施形態ではスタッドボルト81及び六角ボルト82が、低圧EGRバルブ65のバルブハウジング65aを貫通して、第2低圧EGR配管64、低圧EGRバルブ65及びジョイント部材71をナット83により共締めしているが、第2低圧EGR配管64と低圧EGRバルブ65とを互いに締結する締結部材と、低圧EGRバルブ65とジョイント部材71とを互いに締結する締結部材とが別々に設けられてもよい。或いは、ボルト・ナット以外のものが締結部材に用いられてもよい。また、上記実施形態では、空隙Gがコンプレッサ肩面41cと弾性管部材72との間に形成されているが、ジョイント肩面71cと弾性管部材72との間に形成されてもよい。更に、コンプレッサ接続管部41bとジョイント接続管部71bとが同軸に配置されなくてもよい。この他、各部材や部位の具体的構成や配置、数量、素材、寸法、手順など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択することができる。
4 エンジン(機関本体)
20 吸気系
30 排気系
33 触媒コンバータ
40 ターボチャージャ
41 コンプレッサ(過給器)
41b コンプレッサ接続管部(第1接続管部)
41c コンプレッサ肩面(第1肩面)
42 タービン
50 高圧EGR装置
60 低圧EGR装置
62 第1低圧EGR配管(上流側EGR管)
63 低圧EGRクーラ(上流側EGR管)
64 第2低圧EGR配管(上流側EGR管部材、上流側EGR管)
64b 第2下流側フランジ(上流側EGR管の下流端)
65 低圧EGRバルブ
65a バルブハウジング
65b バルブ上流側フランジ(一端)
65c バルブ下流側フランジ(他端)
68 第1ガスケット
69 第2ガスケット
71 ジョイント部材
71b ジョイント接続管部(第2接続管部)
71c ジョイント肩面(第2肩面)
72 弾性管部材
72a 上流側端部
72b 下流側端部
73 バンド(締め付け部材)
81 スタッドボルト(締結手段)
81a 係合部
82 六角ボルト(締結手段)
83 ナット(締結手段)
84 追加のナット
E 内燃機関
G 空隙
L1 弾性管部材72の長さ
L2 コンプレッサ肩面41cとジョイント肩面71cとの距離

Claims (9)

  1. 過給器を備えた内燃機関の排気系から吸気系に排ガスを戻すためのEGR装置であって、
    前記過給器から延出し、基端側に第1肩面を有する第1接続管部と、
    前記排気系から延出し、前記過給器から前記第1接続管部の延出方向に離間した位置で前記第1接続管部に向く下流端を有する上流側EGR管と、
    一端にて前記上流側EGR管の前記下流端に着脱可能に接続されるEGRバルブと、
    前記第1接続管部の遊端に向けて延出するように前記EGRバルブの他端に着脱可能に接続され、基端側に前記第1肩面に対向する第2肩面を有する第2接続管部と、
    前記第1接続管部及び前記第2接続管部に外嵌される上流側端部及び下流側端部を有する弾性管部材と、
    前記弾性管部材の前記上流側端部及び前記下流側端部を周方向に締め付ける1対の締め付け部材とを備え、
    前記弾性管部材が、前記第1肩面と前記第2肩面との間の距離よりも小さい長さを有することを特徴とするEGR装置。
  2. 前記過給器はタービン及びコンプレッサを備えたターボチャージャからなり、
    前記コンプレッサは、前記内燃機関の機関本体の排気側にて、前記機関本体のシリンダ列方向の一端を超えて突出するように設けられ、
    前記上流側EGR管の前記下流端、前記EGRバルブ、前記第2接続管部、前記弾性管部材及び前記第1接続管部が、前記機関本体のシリンダ列方向の前記一端に沿ってシリンダ列方向に直交する方向配置されることを特徴とする請求項1に記載のEGR装置。
  3. 前記タービンの下流側に触媒コンバータが接続され、
    前記上流側EGR管が前記触媒コンバータの下流側に接続され、
    前記第1接続管部が前記コンプレッサの上流側の部分に接続されることを特徴とする請求項2に記載のEGR装置。
  4. 前記上流側EGR管の中間部にEGRクーラが接続され、
    前記触媒コンバータが前記機関本体の排気側にて前記タービンの下方位置に配置され、
    前記EGRクーラが前記機関本体と前記触媒コンバータとの間に配置されて前記機関本体に固定され、
    前記上流側EGR管が、前記触媒コンバータの下流側から前記機関本体と前記触媒コンバータとの間を通って、前記機関本体の前記一端側に向けて延出し、前記機関本体の前記一端に沿って前記機関本体の吸気側に向けて延出した後、上方に湾曲して前記機関本体の排気側に向けて折り返していることを特徴とする請求項3に記載のEGR装置。
  5. 前記上流側EGR管は、前記EGRクーラと前記EGRバルブとを接続し、前記機関本体に固定された剛体からなる上流側EGR管部材を含むことを特徴とする請求項4に記載のEGR装置。
  6. 前記上流側EGR管と、前記EGRバルブと、前記第2接続管部とを着脱可能に締結する締結手段が、一端にて前記上流側EGR管と前記第2接続管部との一方に着脱可能に固定され、前記EGRバルブのハウジングを貫通し、他端にて前記上流側EGR管と前記第2接続管部との他方にナットにより締結される少なくとも1つのスタッドボルトを含むことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載のEGR装置。
  7. 前記スタッドボルトの前記一端が前記上流側EGR管と前記第2接続管部との前記一方にねじ込まれていることを特徴とする請求項6に記載のEGR装置。
  8. 前記スタッドボルトは、前記他端に係合部を有すると共に、前記上流側EGR管、前記EGRバルブ及び前記第2接続管部を互いに締結している状態で追加のナットを螺合させ得る長さを有することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のEGR装置。
  9. 前記EGRバルブと、前記上流側EGR管及び前記第2接続管部との間に配置される2つのガスケットを更に備え、
    前記弾性管部材と、前記第1肩面及び前記第2肩面との間の空隙の寸法が、2つの前記ガスケットを未使用状態で前記EGRバルブと前記上流側EGR管及び前記第2接続管部との間に挿入し得る程度の大きさを有することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載のEGR装置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017212393A1 (de) * 2017-07-19 2019-01-24 Mahle International Gmbh Bereichsweise flexibel ausgebildete Abgasrückführleitung
JP6879160B2 (ja) * 2017-10-06 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6913007B2 (ja) * 2017-11-16 2021-08-04 株式会社神戸製鋼所 配管部材及び流体輸送装置
JP7043849B2 (ja) * 2018-01-26 2022-03-30 マツダ株式会社 エンジンの吸排気装置
JP7000969B2 (ja) * 2018-04-09 2022-01-19 トヨタ自動車株式会社 Egr装置
DE102018205920B4 (de) * 2018-04-18 2021-01-07 Ford Global Technologies, Llc Motoranordnung mit einer Hochdruckabgasrückführung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Kühlen eines rückgeführten Hochdruckabgases
US10844817B2 (en) * 2018-04-23 2020-11-24 Ford Global Technologies, Llc Convolute-swirl integrated duct for swirl generation
JP7067243B2 (ja) * 2018-04-26 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
GB2582245B (en) 2018-12-14 2021-05-19 Plessey Semiconductors Ltd Active matrix LED array precursor
CN110792534A (zh) * 2019-11-28 2020-02-14 哈尔滨东安汽车动力股份有限公司 一种集成egr阀的出水转接座
JP2021161980A (ja) * 2020-04-01 2021-10-11 マツダ株式会社 エンジンのegrシステム
JP2022060646A (ja) * 2020-10-05 2022-04-15 三菱自動車工業株式会社 内燃機関
CN114992005B (zh) * 2022-05-12 2023-08-04 东风汽车股份有限公司 一种插入式egr阀与进气歧管的安装结构及安装方法

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3104898A (en) * 1963-09-24 Tube couplers
US683312A (en) * 1900-11-20 1901-09-24 Joseph Marquardt Coupling device.
US927635A (en) * 1907-12-28 1909-07-13 Calvert Sectional Hose Company Hose-pipe.
US1639225A (en) * 1924-07-05 1927-08-16 Worthington Pump & Mach Corp Expansion joint for turbine and condenser connections
US2261948A (en) * 1940-04-30 1941-11-11 Gerotor May Company Pipe line noise eliminator
US2470989A (en) * 1943-12-16 1949-05-24 Chicago Metal Hose Corp Flexible connector
US2433588A (en) * 1944-05-15 1947-12-30 Frederick S Wreford Welding cable
US2452057A (en) * 1946-05-21 1948-10-26 James W Kehoe Flexible leakproof coupling
US2742305A (en) * 1951-09-13 1956-04-17 George L Nankervis Company Quick detachable, fluid pressure actuated coupling
US2726682A (en) * 1952-11-07 1955-12-13 Aeroduct Inc Flexible duct
US2905488A (en) * 1952-12-09 1959-09-22 Spence Paulsen Flanged elastomeric sleeve type flexible coupling for pipes
US3043612A (en) * 1958-12-22 1962-07-10 Gates Rubber Co Flexible molded hose
US3107931A (en) * 1959-06-01 1963-10-22 Pratt Co Henry Pipe expansion joint
US3233922A (en) * 1963-07-29 1966-02-08 Cast Iron Soil Pipe Inst Pipe joint
US3365218A (en) * 1965-01-25 1968-01-23 Richard T. Denyes Hose and clamp preassembly
US3394952A (en) * 1965-05-03 1968-07-30 Ben B. Garrett Sewer pipe joint
US3378282A (en) * 1965-12-30 1968-04-16 Amp Inc Tube coupling
US3402946A (en) * 1966-10-03 1968-09-24 Dedian Charles Threadless pipe connection system
US3359017A (en) * 1967-03-01 1967-12-19 Ideal Corp Pipe coupling of corrugated shield type
US3464721A (en) * 1967-11-02 1969-09-02 Emhart Corp Tube coupling
US3424482A (en) * 1968-01-22 1969-01-28 Dickey Clay Mfg Co W S Pipe coupling clamp
US3529664A (en) * 1969-04-23 1970-09-22 Du Pont End structure for thermoplastic tubing
US4059293A (en) * 1975-12-01 1977-11-22 Sipler Clarence L Connector
US4036513A (en) * 1976-02-02 1977-07-19 Gerald F. Hofberger Pipe fitting
DE3128040A1 (de) * 1981-07-16 1983-02-03 Bayerische Motoren Werke AG, 8000 München Anordnung einer abgasrueckfuehrvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine mit einem abgasturbolader
US4457543A (en) * 1981-10-02 1984-07-03 Lowell Justus Pipe coupling apparatus
DE3529543A1 (de) * 1985-08-17 1987-02-26 Daimler Benz Ag Verbindungsleitung zwischen einem verdichter eines am abgaskruemmer einer brennkraftmaschine angeflanschten abgasturboladers und einem saugrohr
GB2245944B (en) * 1990-07-09 1993-12-15 Thermopol Limited Hose and hollow member arrangements
US5143408A (en) * 1991-11-22 1992-09-01 Holtsmark Eric B Variable size pipe connector
JP4071370B2 (ja) * 1998-09-10 2008-04-02 ヤマハ発動機株式会社 筒内噴射式エンジン用egr弁装置
JP4496632B2 (ja) * 2000-09-29 2010-07-07 マツダ株式会社 エンジンの排気ガス還流通路構造
JP4067798B2 (ja) * 2001-08-31 2008-03-26 本田技研工業株式会社 Egr配管構造
US20030197371A1 (en) * 2002-04-22 2003-10-23 Mcalpine & Company Limited Flexible piping connector
JP2004044394A (ja) * 2002-07-08 2004-02-12 Yamaha Motor Co Ltd 連結部材の取り付け構造
KR100825511B1 (ko) * 2002-12-26 2008-04-25 가부시키가이샤히로테크 플렉시블 튜브
CA2530260C (en) * 2004-12-15 2009-02-10 Thomas & Betts International, Inc. Expansion-deflection coupling
US7878550B2 (en) * 2006-06-30 2011-02-01 The Boeing Company Apparatus, system, and method for joining and sealing conduits
US7997626B2 (en) * 2009-08-06 2011-08-16 Krausz Industries Development Ltd Pipe coupling with auxiliary clamp
ES2393720T3 (es) * 2010-09-20 2012-12-27 Fiat Powertrain Technologies S.P.A. Unidad turbosobrealimentadora con un componente auxiliar asociado para un motor de combustión interna
GB2484481B (en) * 2010-10-12 2015-03-04 Gm Global Tech Operations Inc EGR valve assembly for internal combustion engines
US20150068503A1 (en) 2013-09-11 2015-03-12 GM Global Technology Operations LLC Compressor cover with integrated egr valve
US20150137509A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-21 Mann+Hummel Gmbh Clamp apparatus having indexing feature
JP5920381B2 (ja) 2014-02-27 2016-05-18 株式会社デンソー 内燃機関の吸排気系システム
CN206000645U (zh) * 2016-08-26 2017-03-08 东风商用车有限公司 一种增压柴油机用带波纹的双层egr进气管路

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