JP7400547B2

JP7400547B2 - エンジンにおけるｅｇｒバルブの取り付け構造

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Publication number: JP7400547B2
Application number: JP2020035295A
Authority: JP
Inventors: 幸一白川
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: JP2021139302A

Description

本発明は、エンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造に関する。

例えばキャブオーバー型車両のようにエンジンを床下に搭載した車両においては、エンジンを含む全体シルエットの高さを低くするために、気筒の中心軸を傾斜させるようにエンジンを設置することがある。
ここで、燃費、排気ガス改善の観点からエンジン性能を改善する技術として、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側（例えばサージタンク）に導入するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）が知られている。
特許文献１には、シリンダの軸線をスラントさせたスラント型エンジンにおいて、クランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドを備え、インテークマニホールドの凹形状部にＥＧＲバルブを配置する構成が開示されている。これにより、スラント型エンジンの嵩を高くせず、全体シルエットにおいては、高さの低いエンジンを得ることができる。

特開２０１３－４７５０６号公報

しかしながら、特許文献１では、ＥＧＲバルブからサージタンクの中央部に排気ガスを導入する構成になっている。そのため、各気筒に対する排気ガスの供給に偏りが生じ、排気ガスを各気筒に均等に分配できなくなるおそれがある。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、排気ガスを各気筒に均等に分配できるようにすることを目的とする。

本発明のエンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造は、数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、前記エンジン本体の気筒列方向の端部に設けられた変速機取り付け部と、前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の前記変速機取り付け部側の端部につながり、気筒列方向と直交する方向に直線的に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、前記排気ポートに接続する排気管と、略筒状のハウジングを有し、その軸方向一端部に前記排気管から排気ガスを導入するＥＧＲ配管が接続され、その軸方向他端部に前記ハウジング内のバルブを駆動するアクチュエータが取り付けられるＥＧＲバルブとを備え、上面視において、前記分岐管は、前記タンク部の上方を通って、前記タンク部を挟んで前記吸気ポートと反対方向の部位から湾曲部に到る部分が、前記変速機取り付け部に向かうように延出し、前記湾曲部よりも後の部分が、前記変速機取り付け部と反対側に向かうように延出して、前記吸気ポートに接続する形状を有し、前記ＥＧＲバルブは、前記ハウジングの軸線と前記空気導入部の軸線とが同方向に延びるように、前記空気導入部の前記変速機取り付け部側に隣り合うように配置され、前記ハウジングと前記空気導入部とが連通路を介して連通することを特徴とする。

本発明によれば、排気ガスを各気筒に均等に分配することが可能になる。

実施例に係るエンジンを示す上面図である。実施例に係るエンジンを示す正面図である。実施例に係るエンジンを示す後面図である。実施例に係るエンジンの上面図の要部を示す拡大図である。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲバルブの取り付け構造は、複数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、前記エンジン本体の気筒列方向の端部に設けられた変速機取り付け部と、前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の前記変速機取り付け部側の端部につながり、気筒列方向と直交する方向に直線的に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、前記排気ポートに接続する排気管からの排気ガスが導入される略筒状のハウジングを有するＥＧＲバルブとを備え、上面視において、前記分岐管は、前記タンク部の上方を通って前記変速機取り付け部に向かうように延出し、湾曲部を介して前記吸気ポートに向かって延出する形状を有し、前記ＥＧＲバルブは、前記ハウジングの軸線と前記空気導入部の軸線とが同方向に延びるように、前記空気導入部の前記変速機取り付け部側に隣り合うように配置され、前記ハウジングと前記空気導入部とが連通路を介して連通する。
このようにした構成により、サージタンクに導入される排気ガスを各分岐管に均等に供給して、排気ガスを各気筒に均等に分配することが可能になる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
本実施例に係る内燃機関であるエンジンＥは、動力源として車両に搭載される。図１に、実施例に係るエンジンＥの上面図を、図２に同エンジンＥの正面図を、図３に同エンジンＥの後面図を示す。また、図４に、同エンジンＥの上面図の要部の拡大図を示す。以下の説明において、前後左右の方向は車両の運転席から見る方向を基準として規定するものとし、各図において適宜表示する。なお、各図において、構成要素の一部の図示を簡略化し、また、図示を省略することがある。例えば図２では、後述するチェーンカバー８や排気管２０等の図示を省略している。

エンジンＥにおいて、エンジン本体１の構成として、シリンダブロック２を挟んで右側にオイルパン３が、左側にシリンダヘッド４及びシリンダヘッドカバー５が結合する。エンジンＥは多気筒、本実施例では直列３気筒エンジンとして構成され、１番気筒から３番気筒が前後方向に直列に配置される。図２、図３に示すように、エンジン本体１は、各気筒の中心軸（シリンダ軸線）を傾斜させるように設置され、各気筒の吸気ポート６が上向きに開口し、排気ポート７が下向きに開口する。

シリンダブロック２及びシリンダヘッド４の前面には、不図示の動弁機構のカムシャフトに動力を伝達するスプロケットやカムタイミングチェーンが配置され、それらを覆うチェーンカバー８が取り付けられる。また、シリンダブロック２の後面には、不図示の変速機を取り付けるための変速機取り付け部９が形成される。

エンジンＥには、不図示のエアクリーナから供給される空気を供給する吸気装置と、燃焼後の排気ガスをエンジンＥから排出する排気装置とが付属する。

吸気装置の構成を説明する。
シリンダヘッド４において上向きに開口する各気筒の吸気ポート６に、吸気マニホールド１０が接続する。
吸気マニホールド１０は、シリンダブロック２の上方に配置されるサージタンク１１と、サージタンク１１から分岐して、吸気ポート６にそれぞれ接続する３本の分岐管１２とを備える。各分岐管１２の流路形状は、例えば上下の間隔を狭くし、横幅を広くした扁平形状としてもよい。吸気マニホールド１０は、例えば合成樹脂材料によって成形された複数のパーツを適宜組み合わせて構成される。

サージタンク１１は、中空体であり、図１、図４に示すように、気筒列方向に延びるタンク部１３と、タンク部１３の後端部（変速機取り付け部９側の端部）につながる空気導入部１４とを有する。タンク部１３が気筒列方向に延びるのに対して、空気導入部１４は、気筒列方向と直交する方向であってオイルパン３方向に向かうように直線的に略水平に延びる。

図２に示すように、３本の分岐管１２は、サージタンク１１のタンク部１３の底部に接続して、吸気ポート６と反対方向に延出するように湾曲し、さらにタンク部１３の上方を通るように湾曲した後、吸気ポート６に向かって略水平に延出し、それぞれ吸気ポート６に接続する。すなわち、３本の分岐管１２は、気筒列方向視において、タンク部１３を囲むような（詳細にはタンク部１３の底部、タンク部１３の吸気ポート６と反対方向の端部（オイルパン３側の端部）、及びタンク部１３の上部を囲むような）環状部分と、環状部分につながって吸気ポート６に向かって延出する直線状部分とを有する。このようにタンク部１３を囲む分岐管１２の形状により、分岐管１２の長さを確保して、低中速域でのエンジンＥのトルク性能の向上を図ることができる。

また、図１、図４に示すように、上面視において、３本の分岐管１２は、タンク部１３を挟んでオイルパン３側の位置から吸気ポート６に向かう間に気筒列方向に湾曲する形状を有する。具体的には、３本の分岐管１２は、タンク部１３の上方を通って変速機取り付け部９に向かうように延出し、湾曲部１５を介して吸気ポート６に向かって延出する。このように気筒列方向に湾曲する分岐管１２の形状により、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを高くすることなく分岐管１２の長さを確保して、低中速域でのエンジンＥのトルク性能の向上を図ることができる。

このようにして分岐管１２の長さを確保しつつ、サージタンク１１のタンク部１３を吸気ポート６に近づけることができる。タンク部１３を吸気ポート６に近づけることにより、空気導入部１４を直線的に延ばすスペースを確保することができる。
なお、３本の分岐管１２の上流側部は、強度を維持するために板状部１２ａを介して相互に連結される。

サージタンク１１の空気導入部１４の下流部には、ボス部１７が形成される。また、エンジン本体１の変速機取り付け部９の上部には、ブラケット１６が設けられる。そして、ボス部１７がブラケット１６に連結されることにより、空気導入部１４が変速機取り付け部９に支持される。このように空気導入部１４がブラケット１６を介して変速機取り付け部９で支持されるので、空気導入部１４の振動を抑制することができる。

空気導入部１４の上流端１４ａにフランジ部１４ｂが設けられ、フランジ部１４ｂを介してスロットルボディ１８が連結される。不図示のエアクリーナにより清浄化された空気が、スロットルボディ１８を介して吸気マニホールド１０に導入され、吸気ポート６からエンジンＥに供給される。
スロットルボディ１８の上部には、スロットルボディ１８内のスロットルバルブを駆動させるためのモータを含む駆動装置１９が設けられる。図４に示すように、上面視において、駆動装置１９は略円柱形状を有し、空気導入部１４の軸線Ｃ₁に交差するように配置されて、前方に延出する。

排気装置の構成を説明する。
シリンダヘッド４において下向きに開口する排気ポート７に、排気ガスが排出される排気管２０が接続する。

ここで、本実施例に係るエンジンＥにおいては、排気ガスの一部をサージタンク１１に導入するためにＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ２１が取り付けられる。
ＥＧＲバルブ２１は、サージタンク１１の空気導入部１４に変速機取り付け部９と隣り合うように配置される。ＥＧＲバルブ２１は、略筒状のハウジング２２を有し、図４に示すように、ハウジング２２の軸線Ｃ₂と空気導入部１４の軸線Ｃ₁とが同方向に延びるように配置される。図２、図３に示すように、気筒列方向視において、ハウジング２２は、空気導入部１４と上下方向で重なるように、空気導入部１４よりもやや高い位置に配置される。このように配置することにより、上流側となるハウジング２２から下流側となる空気導入部１４に排気ガスをスムーズに流れ込むようにすることができる。

ハウジング２２の軸方向の一端（シリンダヘッド４側の端部）には、ＥＧＲ配管２３を構成するパイプが接続する。ＥＧＲ配管２３は、排気管２０に接続し、排気ガスの一部をハウジング２２に導入する。図３に示すように、ＥＧＲ配管２３は、エンジン本体１の後方を通り、吸気マニホールド１０よりも上方には突出しないようにして、エンジンＥを含む全体シルエットの高さが高くならないように配置される。
また、ハウジング２２の軸方向の他端（オイルパン３側の端部）には、ハウジング２２内のバルブを駆動させるためのアクチュエータ２４が取り付けられる。

図４に示すように、空気導入部１４における上流端１４ａからボス部１７までの長さＬは、ＥＧＲバルブ２１のハウジング２２の長さｌよりも長く設定されている。そして、ハウジング２２は、空気導入部１４の上流端１４ａのフランジ部１４ｂとボス部１７との間に配置される。これにより、ＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができる。ＥＧＲバルブ２１は、吸入空気量に基づいて排気ガスの還流量を調整するよう制御されており、吸入空気量の変化に対する応答性を向上させるためにスロットルボディ１８の近くに配置することが望ましい。

また、上述したようにスロットルボディ１８に設けられた駆動装置１９は、前方に延出する、すなわちＥＧＲバルブ２１と反対方向に延出するように配置される。これにより、駆動装置１９とＥＧＲバルブ２１とが干渉するのを避け、ＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができる。ＥＧＲバルブ２１は、吸入空気量に基づいて制御されており、吸入空気量の変化に対する応答性を向上させるためにスロットルボディ１８の近くに配置することが望ましい。

空気導入部１４の途中、具体的には上流端１４ａとボス部１７との間の位置には、ＥＧＲバルブ２１のハウジング２２の方向に突出する連結部２５が設けられる。また、ハウジング２２の途中には、空気導入部１４の方向に向く連結部２６が設けられる。これら連結部２５、２６が連結することにより、ハウジング２２が空気導入部１４で支持されるとともに、連結部２５、２６内にハウジング２２と空気導入部１４と連通する連通路が構成される。上述したようにＥＧＲバルブ２１を空気導入部１４及びスロットルボディ１８に近づけることができるので、連結部２５、２６による連結長さを短くすることができる。

以上のように、分岐管１２の長さを確保しつつ、サージタンク１１のタンク部１３を吸気ポート６に近づけることにより、空気導入部１４を直線的に延ばすスペースを確保することができる。
そして、ＥＧＲバルブ２１は、そのハウジング２２の軸線Ｃ₂と空気導入部１４の軸線Ｃ₁とが同方向に延びるように、空気導入部１４に隣り合うように配置される。
これにより、ＥＧＲバルブ２１を上方に突出させることなくエンジンＥに取り付けることができ、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを低く維持することができる。
そして、ＥＧＲバルブ２１を通過した排気ガスを、直線的に延びる空気導入部１４の上流部に導入するので、排気ガスをサージタンク１１に吸入された空気に拡散させ、３本の分岐管１２に均等に吸入させることができる。
このように、各気筒の中心軸を傾斜させるように設置されたエンジンＥにおいて、サージタンク１１に導入される排気ガスを各分岐管１２に均等に供給して、各気筒に均等に分配することが可能になる。

また、空気導入部１４における上流端１４ａからボス部１７までの長さＬを、ハウジング２２の長さｌよりも長くすることで、空気導入部１４においてスロットルボディ１８から吸入した空気とＥＧＲバルブ２１からの排気ガスとを十分に混ぜるための距離を確保することができる。これにより、サージタンク１１に導入される排気ガスを各分岐管１２に均等に供給することができる。

次に、本実施例に係るエンジンにおいては、サージタンク１１の上部に、サージタンク１１内の圧力を検出する圧力センサ２７（ＭＡＰ（Manifold Absolute Pressure）センサとも呼ばれる）が設けられる。
上述したように、上面視において、３本の分岐管１２は、タンク部１３の上方を通って変速機取り付け部９に向かうように延出し、湾曲部１５を介して吸気ポート６に向かって延出する。このように３本の分岐管１２が変速機取り付け部９に向かうように延出する形状により、上面視において、湾曲部１５付近で、タンク部１３の前端部（変速機取り付け部９側の端部とは反対方向の端部）が分岐管１２で覆われずに露出する。そこで、このタンク部１３の露出した箇所に圧力センサ２７を配置する。

以上のように、３本の分岐管１２がタンク部１３の上方を通る場合にも、３本の分岐管１２を気筒列方向に湾曲する形状として、タンク部１３の端部を露出させることにより、サージタンク１１の上部に圧力センサ２７を配置することができる。このように分岐管１２がサージタンク１１の上方を通るようにした構成において、エンジンＥを含む全体シルエットの高さを高くすることなく、サージタンク１１の上部に圧力センサ２７を配置することができる。したがって、吸気中に含まれる水蒸気等の影響を受けにくく、圧力センサ２７の圧力検出の精度を高めることができる。

また、タンク部１３において、空気導入部１４と反対方向の端部に圧力センサ２７を配置することができる。これにより、空気導入部１４からタンク部１３に流れ込む空気及び排気ガスが圧力センサ２７に与える影響を小さくすることができ、圧力センサ２７の圧力検出の精度を高めることができる。また、空気導入部１４の近くに圧力センサ２７は配置されると、圧力センサ２７が排気ガスやオイルによって汚れやすくなるが、空気導入部１４から離れた位置に圧力センサ２７を配置することにより、圧力センサ２７の汚れを防止し、圧力センサ２７の圧力検出の精度が低下するのを防ぐことができる。

以上、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明したが、各実施例は、本発明の実施にあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、各実施例に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。

Ｅ：エンジン、１：エンジン本体、６：吸気ポート、７：排気ポート、９：変速機取り付け部、１０：吸気マニホールド、１１：サージタンク、１２：分岐管、１３：タンク部、１４：空気導入部、１６：ブラケット、１７：ボス部、１８：スロットルボディ、１９：駆動装置、２１：ＥＧＲバルブ、２２：ハウジング、２５、２６：連結部、２７：圧力センサ

Claims

複数の気筒の中心軸を傾斜させるように設置され、吸気ポートが上向きに開口し、排気ポートが下向きに開口するエンジン本体と、
前記エンジン本体の気筒列方向の端部に設けられた変速機取り付け部と、
前記エンジン本体の上方に配置され、気筒列方向に延びるタンク部と、前記タンク部の前記変速機取り付け部側の端部につながり、気筒列方向と直交する方向に直線的に延びる空気導入部とを有するサージタンクと、
前記タンク部の底部に接続して、前記吸気ポートと反対方向に延出するように湾曲し、さらに前記タンク部の上方を通るように湾曲した後、前記吸気ポートに向かって延出し、前記吸気ポートに接続する分岐管と、
前記排気ポートに接続する排気管と、
略筒状のハウジングを有し、その軸方向一端部に前記排気管から排気ガスを導入するＥＧＲ配管が接続され、その軸方向他端部に前記ハウジング内のバルブを駆動するアクチュエータが取り付けられるＥＧＲバルブとを備え、
上面視において、前記分岐管は、前記タンク部の上方を通って、前記タンク部を挟んで前記吸気ポートと反対方向の部位から湾曲部に到る部分が、前記変速機取り付け部に向かうように延出し、前記湾曲部よりも後の部分が、前記変速機取り付け部と反対側に向かうように延出して、前記吸気ポートに接続する形状を有し、
前記ＥＧＲバルブは、前記ハウジングの軸線と前記空気導入部の軸線とが同方向に延びるように、前記空気導入部の前記変速機取り付け部側に隣り合うように配置され、前記ハウジングと前記空気導入部とが連通路を介して連通することを特徴とするエンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造。
前記空気導入部の上流端に、スロットルボディが連結され、
前記空気導入部の下流側に、前記エンジン本体に設けられたブラケットに連結するためのボス部が設けられ、
前記上流端から前記ボス部までの長さが、前記ハウジングの長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載のエンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造。
気筒列方向視において、前記ハウジングは、前記空気導入部の前記上流端と前記ボス部との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のエンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造。
前記スロットルボディには、スロットルバルブを駆動させるための駆動装置が設けられ、前記駆動装置は、前記ＥＧＲバルブと反対方向に延出するように配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンジンにおけるＥＧＲバルブの取り付け構造。