JPWO2020145009A1 - Egrガス分配器及びそれを備えたegr装置 - Google Patents

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Abstract

吸気マニホールド2に設けられるEGRガス分配器1は、分岐管4A〜4DにEGRガスを分配する樹脂製のガス分配部11と、ガス分配部11に設けられる金属製の加熱部12とを備える。ガス分配部11は、EGRガスを集合させるガスチャンバ14と、ガスチャンバ14から分岐され、分岐管4A〜4Dに連通する複数のガス分配通路15とを含む。加熱部12は、ガスチャンバ14の中に配置される加熱金属板17と、加熱金属板17と一体をなし、熱源から熱を受ける受熱金属部材18(金属管19)とを含む。加熱金属板17は、その内面の少なくとも一部がガスチャンバ14の中に露出し、加熱金属板17の露出部分以外の非露出部分がガス分配部11を構成する樹脂材料により覆われると共にガス分配部11に密着して設けられる。

Description

この明細書に開示される技術は、エンジンの複数の気筒へEGRガスを分配するために吸気マニホールドに設けられるEGRガス分配器及びそれを備えたEGR装置に関する。
従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献1に記載される吸気マニホールドのガス分配部が知られている。図75に断面図により示すように、この吸気マニホールド161は、サージタンク162と、サージタンク162から分岐した複数の分岐管163と、複数の分岐管163のそれぞれに補助ガスを分配するためのガス分配部164,165と、ガス分配部164,165の内壁を暖めるためにガス分配部164,165に隣接して設けられ、温水が流れる温水通路部166とを備える。ガス分配部164,165と温水通路部166は、複数の分岐管163を横切るよう並列に伸びるように設けられる。ガス分配部164,165は、補助ガスが導入されるガス入口(図示略)と、ガス入口から導入される補助ガスを集合させるガスチャンバ167,168と、ガスチャンバ167,168から分岐され、各分岐管163にそれぞれ連通する複数のガス分配通路169とを含む。ガス分配部164,165と温水通路部166との間は、壁170,171で隔てられており、少なくとも壁170,171の部分が、他の部分よりも熱伝導率のよい材料により構成された伝熱壁となっている。ここで、伝熱壁は、樹脂材料にカーボン粉を混ぜたり、金属板を樹脂材料で覆ったり(完全に埋め込み成形)することで構成される。この構成により、ガス分配部164,165の内壁を効率よく早期に暖めることができる。
特開2018−44518号公報
ところが、特許文献1に記載の技術では、ガス分配部164,165と温水通路部166との間の熱伝導率のよい伝熱壁が、樹脂材料にカーボン粉を混ぜたり、金属板を樹脂材料で覆ったりすることで構成されるので、金属材料そのもので構成された場合と比べると、伝熱壁の熱伝導率は大幅に低いと考えられる。そのため、温水通路部166からガス分配部164,165への熱の伝わりが遅く、ガス分配部164,165の中の温度上昇が速くならないおそれがあった。
この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、加熱部からガス分配部の内部への熱伝導を向上させ、そのガス分配部の内部の温度を速やかに上昇させることを可能としたEGRガス分配器及びそれを備えたEGR装置を提供することにある。
(1)上記目的を達成するために、本発明の一態様は、吸気マニホールドに設けられ、吸気マニホールドを構成する複数の分岐管のそれぞれにEGRガスを分配するためのEGRガス分配器であって、複数の分岐管のそれぞれにEGRガスを分配するための樹脂製のガス分配部と、ガス分配部は、EGRガスが導入されるガス入口と、ガス入口から導入されるEGRガスを集合させるガスチャンバと、ガスチャンバから分岐され、各分岐管にそれぞれ連通する複数のガス分配通路とを含むことと、ガス分配部を加熱するための金属製の加熱部とを備えたEGRガス分配器において、加熱部は、少なくともガスチャンバの中に配置される加熱金属板と、加熱金属板と一体に設けられ、所定の熱源から熱の供給を受ける受熱金属部材とを含むことと、加熱金属板は、その内面の少なくとも一部が少なくともガスチャンバの中に露出するように設けられることと、加熱金属板のガスチャンバの中に露出する露出部分以外の非露出部分がガス分配部を構成する樹脂材料により覆われると共にガス分配部に密着して設けられることとを備えたことを趣旨とする。
上記(1)の構成によれば、金属製の加熱部が、樹脂製のガス分配部を加熱するために設けられる。この加熱部が、ガス分配部の少なくともガスチャンバの中に配置される加熱金属板と、加熱金属板と一体に設けられる受熱金属部材とを含む。従って、熱源から受熱金属部材に供給される熱が、加熱金属板を介して少なくともガスチャンバの中に伝えられる。また、加熱金属板の内面の少なくとも一部が少なくともガスチャンバの中に露出し、加熱金属板の非露出部分がガス分配部を構成する樹脂材料により覆われると共にガス分配部に密着して設けられる。従って、受熱金属部材から加熱金属板へ伝わる熱が、ガス分配部の外部へ逃げ難く、ガス分配部の少なくともガスチャンバの中へ伝わり易くなる。
(2)上記目的を達成するために、上記(1)の構成において、加熱金属板は、ガス分配部の少なくともガスチャンバの内壁の全体を覆うように設けられ、加熱金属板の内面が少なくともガスチャンバの中に露出するように設けられることを趣旨とする。
上記(2)の構成によれば、上記(1)の構成の作用に加え、ガス分配部の少なくともガスチャンバの内壁の全体を覆うように設けられた加熱金属板を介して、少なくともガスチャンバの中の全体に熱が素早く伝えられる。
(3)上記目的を達成するために、上記(1)の構成において、加熱金属板は、ガスチャンバの内壁の一部を覆うように設けられ、加熱金属板の内面がガスチャンバの中に露出するように設けられることを趣旨とする。
上記(3)の構成によれば、上記(1)の構成の作用に加え、ガス分配部のガスチャンバの内壁の一部を覆うように設けられた加熱金属板を介して、ガスチャンバの中に熱が伝えられる。
(4)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成において、EGRガス分配器が設けられた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態で、加熱金属板の少なくとも一部が、ガス分配部の垂直方向の天側に配置されることを趣旨とする。
上記(4)の構成によれば、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成の作用に加え、加熱金属板の少なくとも一部が、ガス分配部の垂直方向の天側に配置されるので、ガス分配部の天側が外気で冷やされ易くても、その天側が加熱金属板により加熱される。ガス分配部の天側で凝縮水が発生しても、その凝縮水が落下し加熱金属板から離れ易くなる。
(5)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成において、EGRガス分配器が設けられた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態で、加熱金属板の少なくとも一部が、ガス分配部の垂直方向の地側に配置されることを趣旨とする。
上記(5)の構成によれば、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成の作用に加え、ガス分配部の中で凝縮水が発生した場合、その凝縮水が加熱金属板に近付いて溜まり易くなり、加熱金属板から熱を受け易くなる。
(6)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成において、熱源は温水であり、受熱金属部材は金属管又は金属通路部より構成され、温水が金属管又は金属通路部を流れることにより、金属管又は金属通路部が温水から熱の供給を受けることを趣旨とする。
上記(6)の構成によれば、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成の作用に加え、温水から金属管又は金属通路部に供給される熱が、加熱金属板を介してガス分配部に伝わる。また、金属管又は金属通路部に供給される熱が、ガス分配部の外部へ逃げ難く、ガス分配部へ伝わり易くなる。
(7)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成において、熱源はエンジンであり、受熱金属部材はエンジンに接触する接触金属板より構成され、接触金属板がエンジンに接触することにより、接触金属板がエンジンから熱の供給を受けることを趣旨とする。
上記(7)の構成によれば、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成の作用に加え、エンジンから接触金属板に供給される熱が、加熱金属板を介してガス分配部に伝わる。また、接触金属板に供給される熱が、ガス分配部の外部へ逃げ難く、ガス分配部へ伝わり易くなる。
(8)上記目的を達成するために、上記(6)の構成において、加熱金属板と金属管が別々に形成され、金属管が、加熱金属板の露出部分の上にてロウ付け又は溶接されると共に、加熱金属板の上に突出するように設けられ、金属管の両端部がガス分配部を形成する樹脂材料により覆われることを趣旨とする。
上記(8)の構成によれば、上記(6)の構成の作用に加え、加熱金属板と別々に形成された金属管が、加熱金属板の露出部分の上にて固定され、加熱金属板の上に突出するので、加熱金属板の露出部分にて金属管が堤として機能する。また、金属管の両端部がガス分配部に固定されるので、加熱金属板が、ガス分配部と金属管との間に位置決めされる。
(9)上記目的を達成するために、上記(6)の構成において、加熱金属板と金属管が別々に形成され、金属管が、加熱金属板と樹脂材料との間にて加熱金属板の非露出部分にロウ付け又は溶接され、加熱金属板の露出部分の金属管の配置と対応する部分がガスチャンバの中へ突出することを趣旨とする。
上記(9)の構成によれば、上記(6)の構成の作用に加え、加熱金属板と別々に形成された金属管が、加熱金属板の非露出部分にて加熱金属板とガス分配部との間に挟まれて位置決めされるので、加熱金属板と金属管との接合が保持される。また、加熱金属板の露出部分の金属管の配置と対応する部分がガスチャンバの中へ突出するので、その突出部分が加熱金属板の露出部分にて堤として機能する。
(10)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(7)のいずれかの構成において、加熱部は、加熱金属板と受熱金属部材が一体成形されることを趣旨とする。
上記(10)の構成によれば、上記(1)乃至(7)のいずれかの構成の作用に加え、加熱部を得るために加熱金属板と受熱金属部材との接合を省略できる。
(11)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(10)のいずれかの構成において、加熱金属板の露出部分に、ガスチャンバの中に突出すると共に、ガスチャンバの長手方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの突条が設けられることを趣旨とする。
上記(11)の構成によれば、上記(1)乃至(10)のいずれかの構成の作用に加え、加熱金属板の露出部分に、ガスチャンバの長手方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの突条が設けられる。従って、ガス分配部の中で発生した凝縮水が加熱金属板の露出部分の上に溜まっても、その突条により、ガスチャンバの長手方向への移動が規制される。
(12)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(11)のいずれかの構成において、加熱金属板の非露出部分の表面であって樹脂材料により覆われる部分の少なくとも一部に、樹脂材料との密着性を高めるための密着構造が設けられることを趣旨とする。
上記(12)の構成によれば、上記(1)乃至(11)のいずれかの構成の作用に加え、加熱金属板とガス分配部との密着性が密着構造により高められるので、両者の間の保持力が向上する。
(13)上記目的を達成するために、上記(1)乃至(12)のいずれかの構成において、加熱金属板の非露出部分とガス分配部との間に、加熱金属板の一部とガス分配部の一部とが所定の係合長さをもって互いに係合する係合部が設けられ、係合長さは、ガス分配部を構成する樹脂材料と加熱金属板との間の熱膨張差により係合部にてガス分配部と加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定されることを趣旨とする。
上記(13)の構成によれば、上記(1)乃至(12)のいずれかの構成の作用に加え、係合部の係合長さが、ガス分配部と加熱金属板との間の熱膨張差により係合部にてガス分配部と加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定されるので、ガス分配部と加熱金属板との間に変形により隙間が生じても、係合部の係合が保たれる。
(14)上記目的を達成するために、上記(6)、(8)又は(9)の構成のEGRガス分配器を備えたEGR装置において、EGR装置は、EGR通路と、EGR通路を流れるEGRガスを冷却するためのEGRクーラとを備え、EGRクーラには、冷却水が流れるように構成され、EGRガス分配器には、EGRクーラで冷却されたEGRガスが流れるように構成されると共に、加熱部の金属管又は金属通路部には、EGRクーラを流れて暖められた冷却水が流れるように構成されることを趣旨とする。
上記(14)の構成によれば、上記(6)、(8)又は(9)の構成の作用に加え、EGRガス分配器には、EGRクーラで冷却されたEGRガスが流れると共に、加熱部の金属管又は金属通路部には、EGRクーラを流れて暖められた冷却水が流れる。従って、加熱部の温度がEGRクーラのそれとほぼ同じとなり、EGRガス中の水分はEGRガス分配器を流れる前にEGRクーラにて凝縮される。
(15)上記目的を達成するために、上記(14)の構成において、加熱金属板の非露出部分とガス分配部との間に、加熱金属板の一部とガス分配部の一部とが所定の係合長さをもって互いに係合する係合部が設けられ、係合長さは、ガス分配部を構成する樹脂材料と加熱金属板との間の熱膨張差により係合部にてガス分配部と加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定されることを趣旨とする。
上記(15)の構成によれば、上記(14)の構成の作用に加え、係合部の係合長さが、ガス分配部と加熱金属板との間の熱膨張差により係合部にてガス分配部と加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定されるので、ガス分配部と加熱金属板との間に変形により隙間が生じても、係合部の係合が保たれる。
上記(1)の構成によれば、加熱部からガス分配部の内部への熱伝導を向上させることができ、ガス分配部の内部の温度を速やかに上昇させることができる。
上記(2)の構成によれば、上記(1)の構成の効果に加え、加熱部からガス分配部の内部への熱伝導をより一層向上させることができ、ガス分配部の内部の温度をより一層速やかに均一に上昇させることができる。
上記(3)の構成によれば、加熱部からガス分配部の内部への熱伝導を向上させることができ、ガス分配部の内部の温度を速やかに上昇させることができる。
上記(4)の構成によれば、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成の効果に加え、ガス分配部の天側の外気による冷却を抑制することができる。また、樹脂製のガス分配部と金属製の加熱部との間の熱膨張差を抑制することができる。更に、加熱金属板の表面に残留する凝縮水を減少させることができ、加熱金属板の腐食のリスクを低減することができる。
上記(5)の構成によれば、上記(1)乃至(3)のいずれかの構成の効果に加え、ガス分配部に溜まった凝縮水を蒸発し易くすることができる。
上記(6)の構成によれば、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成と同等の効果を得ることができる。
上記(7)の構成によれば、上記(1)乃至(5)のいずれかの構成と同等の効果を得ることができる。
上記(8)の構成によれば、上記(6)の構成の効果に加え、加熱金属板の露出部分にある程度の凝縮水を溜めることができる。また、金属管が突出した分だけ、ガスチャンバへの放熱面積を拡大することができる。更に、ガス分配部に対する加熱金属板の保持力を向上させることができる。
上記(9)の構成によれば、上記(6)の構成の効果に加え、金属管から加熱金属板への伝熱性を向上させることができる。また、加熱金属板の露出部分にある程度の凝縮水を溜めることができる。更に、加熱金属板が突出した分だけガスチャンバへの放熱面積を拡大することができる。
上記(10)の構成によれば、上記(1)乃至(7)のいずれかの構成の効果に加え、加熱部の製造工数を少なくできる。
上記(11)の構成によれば、上記(1)乃至(10)のいずれかの構成の効果に加え、加熱金属板の露出部分の一部に溜まった凝縮水が、ガスチャンバの長手方向へ拡散することを抑えることができる。
上記(12)の構成によれば、上記(1)乃至(11)のいずれかの構成の効果に加え、EGRガス分配器の耐久性を向上させることができる。
上記(13)の構成によれば、上記(1)乃至(12)のいずれかの構成の効果に加え、加熱金属板がガス分配部から剥がれたとしても、加熱金属板のガス分配部からの離脱、脱落を防止することができる。
上記(14)の構成によれば、上記(6)、(8)又は(9)の構成の効果に加え、EGRガス分配器での凝縮水の発生を抑えることができる。
上記(15)の構成によれば、上記(14)の構成の効果に加え、加熱金属板がガス分配部から剥がれたとしても、加熱金属板のガス分配部からの離脱、脱落を防止することができる。
第1実施形態に係り、EGRガス分配器を含む吸気マニホールドを示す斜視図。 第1実施形態に係り、吸気マニホールドを示す正面図。 第1実施形態に係り、吸気マニホールドを示す背面図。 第1実施形態に係り、吸気マニホールドを示す左側面図。 第1実施形態に係り、第1のサブアッセンブリを示す斜視図。 第1実施形態に係り、第2のサブアッセンブリの外側を示す斜視図。 第1実施形態に係り、第2のサブアッセンブリの内側を示す斜視図。 第1実施形態に係り、ケーシングを示す斜視図。 第1実施形態に係り、加熱部を示す斜視図。 第1実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図2のA−A線断面図。 第1実施形態に係り、EGR装置を示す概念図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドを背面側から視た斜視図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドを示す左側面図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を示す斜視図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を示す正面図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を示す左側面図。 第2実施形態に係り、上ケーシングの外側を示す斜視図。 第2実施形態に係り、下ケーシングの内側を示す斜視図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態におけるEGRガス分配器を示す図15のB−B線断面図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態におけるEGRガス分配器を示す図15のC−C線断面図。 第2実施形態に係り、EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態におけるEGRガス分配器を示す図15のD−D線断面図。 第3実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図20に準ずる断面図。 第4実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図22に準ずる断面図。 第4実施形態に係り、加熱部を加熱金属板の上側から視て示す斜視図。 第4実施形態に係り、加熱金属板を示す斜視図。 第4実施形態に係り、金属管を示す斜視図。 第5実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図23に準ずる断面図。 第5実施形態に係り、メッシュ状の筋溝を示す拡大図。 第5実施形態に係り、図27の鎖線四角で囲った部分を示す拡大断面図。 第6実施形態に係り、EGRガス分配器の下ケーシングを示す図18に準ずる斜視図。 第6実施形態に係り、下ケーシング等を示す図30のE−E線断面図。 第6実施形態に係り、図31の鎖線四角で囲った部分を示す拡大断面図。 第7実施形態に係り、EGRガス分配器を含む吸気マニホールドを示す正面側から視た斜視図。 第7実施形態に係り、第1のサブアッセンブリを示す斜視図。 第7実施形態に係り、第2のサブアッセンブリの外側を示す斜視図。 第7実施形態に係り、第2のサブアッセンブリの内側を示す斜視図。 第7実施形態に係り、ケーシングを示す斜視図。 第7実施形態に係り、加熱部を示す斜視図。 第7実施形態に係り、吸気マニホールドを示す図10に準ずる断面図。 第8実施形態に係り、EGRガス分配器の正面側を示す斜視図。 第8実施形態に係り、EGRガス分配器の背面側を示す斜視図。 第8実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図41のF−F線断面図。 第8実施形態に係り、加熱部を示す斜視図。 第8実施形態に係り、上加熱部を示す斜視図。 第8実施形態に係り、下加熱部を示す斜視図。 第8実施形態に係り、上加熱部の内側を示す平面図。 第8実施形態に係り、上加熱部を示す左側面図。 第8実施形態に係り、上加熱部を示す図46のG−G線断面図。 第8実施形態に係り、下加熱部の内側を示す平面図。 第8実施形態に係り、下加熱部を示す左側面図。 第8実施形態に係り、下加熱部を示す図49のH−H線断面図。 第8実施形態に係り、EGRガス分配器の昇温効果を示すグラフ。 第8実施形態に係り、ハイブリッド車のモード走行におけるエンジン冷却水温度の推移を示すグラフ。 第9実施形態に係り、EGRガス分配器の正面側を示す斜視図。 第9実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図54のI−I線断面図。 第9実施形態に係り、上加熱部がインサート成形された上ケーシングを示す斜視図。 第9実施形態に係り、下加熱部がインサート成形された下ケーシングを示す斜視図。 第9実施形態に係り、上加熱部がインサート成形された上ケーシングを示す図56のJ−J線断面図。 第9実施形態に係り、下加熱部がインサート成形された下ケーシングを示す図57のK−K線断面図。 第9実施形態に係り、上加熱部を示す斜視図。 第9実施形態に係り、下加熱部を示す斜視図。 第10実施形態に係り、上ケーシングと上加熱金属板との間に、熱膨張差と熱応力により隙間が生じた状態を概略的に示す断面図。 第10実施形態に係り、上ケーシングに対し上加熱金属板をインサート成形した状態を概略的に示す断面図。 第10実施形態に係り、係合部を含む図63の一部を示す拡大断面図。 第10実施形態に係り、ケーシングと加熱金属板との間に、熱膨張差と熱応力により隙間が生じた状態を概略的に示す断面図。 第10実施形態に係り、係合構造を備えたEGRガス分配器の一具体例を、第8実施形態の図42に準じて示す断面図。 第10実施形態に係り、係合部を含む図66の一部を示す拡大断面図。 第10実施形態に係り、係合構造を備えたEGRガス分配器の別の具体例を、図66に準じて示す断面図。 第11実施形態に係り、EGRガス分配器を示す斜視図。 第11実施形態に係り、EGRガス分配器を示す平面図。 第11実施形態に係り、EGRガス分配器を示す正面図。 第11実施形態に係り、EGRガス分配器を示す右側面図。 第11実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図71のL−L線断面図。 別の実施形態に係り、EGRガス分配器を示す図42に準ずる断面図。 従来例に係り、ガス分配部を含む吸気マニホールドを示す断面図。
<第1実施形態>
以下、EGRガス分配器を具体化した第1実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[吸気マニホールドについて]
図1に、この実施形態のEGRガス分配器1を含む吸気マニホールド2を斜視図により示す。図1において、吸気マニホールド2の手前側を正面と規定する。図2に、吸気マニホールド2を正面図により示す。図3に、吸気マニホールド2を背面図により示す。図4に、吸気マニホールド2を左側面図により示す。この吸気マニホールド2は、図1〜図4に示す状態が、エンジン(図示略)に取り付けられる状態を示し、その垂直方向及び水平方向は図1〜図4に示す通りである。周知のように、吸気マニホールド2は、エンジンの複数の気筒に吸気を導入するためにエンジンに取り付けられる。吸気マニホールド2は、全体がほぼ樹脂材料により形成され、サージタンク3と、そのサージタンク3から分岐する複数の分岐管4A,4B,4C,4Dとを備える。各分岐管4A〜4Dは、サージタンク3から並列に同一方向へ伸び、湾曲して形成される。この実施形態で、吸気マニホールド2は、4気筒のエンジンに対応した四つの分岐管4A〜4Dを有する。
図1〜図4に示すように、サージタンク3には、同タンク3内へ吸気を導入するための吸気入口5が設けられる。吸気入口5の外周には、入口フランジ6が設けられる。入口フランジ6には、周知のスロットル装置が装着される。また、各分岐管4A〜4Dの下流端には、エンジンの各吸気ポートへ吸気を導出するための複数の吸気出口7A,7B,7C,7Dが設けられる。吸気出口7A〜7Dの外周には、出口フランジ8が設けられる。出口フランジ8はエンジン(エンジンブロック)に接続される。
図1〜図4に示すように、各分岐管4A〜4Dの湾曲部の内側には、各分岐管4A〜4DのそれぞれにEGRガスを分配するためのEGRガス分配器1が設けられる。図1〜図4において、EGRガス分配器1は全体に濃い紗を付して示す。EGRガスは、後述するように、エンジンから排出される排気の一部であり、後述するEGR装置を介してエンジンへ還流される補助ガスの一種である。
[EGRガス分配器について]
この実施形態で、EGRガス分配器1を含む吸気マニホールド2は、大きく分けて二つのサブアッセンブリ9,10により構成される。図5に、第1のサブアッセンブリ9を斜視図により示す。図6に、第2のサブアッセンブリ10の外側を斜視図により示す。図7に、第2のサブアッセンブリ10の内側を斜視図により示す。EGRガス分配器1は、これら二つのサブアッセンブリ9,10を接合することで構成される。
第1のサブアッセンブリ9は、主として樹脂材料により構成され、前述したサージタンク3及び各分岐管4A〜4D等を含む。図5に示すように、第1のサブアッセンブリ9の内側には、第2のサブアッセンブリ10が接合される接合代9aと、EGRガス分配器1を構成する凹部9bが形成される。
第2のサブアッセンブリ10は、図6、図7に示すように、樹脂材料より構成されるケーシング11(図6〜図8に淡い紗を付して示す。)と、そのケーシング11に対しインサート成形される金属製の加熱部12(図6〜図8に白抜きで示す。)とを含む。第1のサブアッセンブリ9とケーシング11は、複数の分岐管4A〜4DのそれぞれにEGRガスを分配するための本開示技術のガス分配部の一例を構成する。加熱部12は、このケーシング11の内部を加熱するために設けられる。ここで、加熱部12は、一例としてステンレスにより形成される。図8に、ケーシング11を斜視図により示す。図9に、加熱部12を斜視図により示す。図10に、吸気マニホールド2を図2のA−A線断面図により示す。図6、図7、図10に示すように、第2のサブアッセンブリ10は、EGRガスが導入されるガス入口13と、ガス入口13から導入されるEGRガスを集合させると共に複数の分岐管4A〜4Dを横切るよう配置されるガスチャンバ14と、ガスチャンバ14から分岐され、各分岐管4A〜4Dにそれぞれ連通する複数(4つの)のガス分配通路15(図10にその一つが示される。)と、ガス入口13から二つに分岐され、ガスチャンバ14に連通する分岐通路16とを含む。
図9に示すように、加熱部12は、ガスチャンバ14と分岐通路16の中に配置される加熱金属板17と、加熱金属板17と一体に設けられ、所定の熱源から熱の供給を受ける受熱金属部材18とを含む。この実施形態で、前記熱源は温水であり、受熱金属部材18は金属管19より構成される。温水が金属管19を流れることにより、金属管19が温水から熱の供給を受け、加熱金属板17へ熱を伝えるようになっている。この実施形態で、加熱部12は、加熱金属板17と金属管19とが一体成形される。
図7、図10に示すように、加熱金属板17は、その内面がガスチャンバ14及び分岐通路16の中に露出するように設けられる。加熱金属板17のガスチャンバ14及び分岐通路16に露出する露出部分以外の非露出部分は、ケーシング11を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング11に密着して設けられる。また、加熱金属板17は、ガスチャンバ14の内壁の一部を除く大部分を覆うように設けられる。この実施形態では、ガスチャンバ14及び分岐通路16における加熱金属板17の露出部分の面積は、一例として、ガスチャンバ14及び分岐通路16それぞれの内壁の面積のほぼ7割程度に相当する。また、図10に示すように、EGRガス分配器1が設けられた吸気マニホールド2がエンジンに取り付けられた状態で、加熱金属板17の少なくとも一部が、ケーシング11(ガス分配部)の垂直方向の地側、すなわちガスチャンバ14及び分岐通路16の底側に配置される。また、ガス分配通路15は、ケーシング11(ガス分配部)の天側(上側)に配置される。
[EGR装置について]
この実施形態で、EGRガス分配器1は、EGR装置の一部を構成する。図11に、EGR装置を概念図により示す。この実施形態で、EGR装置は、図11に示すように、EGRガスが流れるEGR通路21と、EGR通路21を流れるEGRガスを冷却するためのEGRクーラ22と、EGR通路21を流れるEGRガスの流量を調節するためのEGR弁23と、EGRガス分配器1と備える。EGRクーラ22には、冷却水通路24を介してエンジン25を冷却する冷却水が循環するように構成される。EGR通路21には、エンジン25から排出された排気の一部が流れる。EGRガス分配器1の加熱部12の金属管19には、EGRクーラ22を流れて暖められた冷却水(温水)が流れるように構成される。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器1の構成によれば、金属製の加熱部12が、ガスチャンバ14と分岐通路16を含む樹脂製のケーシング11(ガス分配部)の内部を加熱するために設けられる。この加熱部12が、ガスチャンバ14及び分岐通路16の中に配置される加熱金属板17と、加熱金属板17と一体をなす金属管19(受熱金属部材18)とを含む。従って、熱源から金属管19に供給される熱が、加熱金属板17を介してガスチャンバ14及び分岐通路16の中に伝えられる。また、加熱金属板17の内面の少なくとも一部がガスチャンバ14及び分岐通路16の中に露出し、加熱金属板17の非露出部分がケーシング11を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング11に密着して設けられる。従って、金属管19から加熱金属板17へ伝わる熱が、ケーシング11の外部へ逃げ難く、ガスチャンバ14及び分岐通路16の中へ伝わり易くなる。このため、加熱部12からケーシング11(ガス分配部)の内部、すなわちガスチャンバ14及び分岐通路16の内部への熱伝導を向上させることができ、ガスチャンバ14及び分岐通路16の内部の温度を速やかに上昇させることができる。この結果、ガスチャンバ14における凝縮水の発生を早期に抑えることができる。例えば、エンジンの冷間始動時の比較的早い時期から、金属管19に冷却水(温水)を流すことで、ガスチャンバ14及び分岐通路16の内部を効率良く昇温させることができ、エンジン25の冷間始動時における比較的早い時期からガスチャンバ14での凝縮水の発生を抑えることができ、冷間始動時における比較的早い時期からEGRを開始することができる。
特に、この実施形態では、ガスチャンバ14及び分岐通路16それぞれの中に露出した加熱金属板17の露出部分の面積が、
それらの内面の面積のほぼ7割程度と広いので、ガスチャンバ14及び分岐通路16の内部に加熱金属板17から多くの熱を伝えることができる。よって、その分だけガスチャンバ14及び分岐通路16の中の最高温度及び最低温度を高めることができる。
この実施形態の構成によれば、加熱金属板17の少なくとも一部が、ケーシング11(ガス分配部)の垂直方向の地側に配置されるので、ガスチャンバ14の中で凝縮水が発生した場合、その凝縮水が加熱金属板17に近付いて溜まり易くなり、加熱金属板17から熱を受け易くなる。このため、ガスチャンバ14に溜まった凝縮水を蒸発し易くすることができる。
この実施形態の構成によれば、加熱金属板17と金属管19(受熱金属部材18)とが一体成形されるので、加熱部12を得るために加熱金属板17と金属管19との接合を省略できる。この意味で、加熱部12の製造工数を少なくできる。
この実施形態の構成によれば、EGRガス分配器1には、EGRクーラ22で冷却されたEGRガスが流れると共に、加熱部12の金属管19には、EGRクーラ22を流れて暖められた冷却水が流れる。従って、加熱部12の温度がEGRクーラ22のそれとほぼ同じとなり、EGRガス中の水分はEGRガス分配器1を流れる前にEGRクーラ22にて凝縮される。このため、EGRガス分配器1での凝縮水の発生を抑えることができる。
また、この実施形態の構成によれば、図10に示す状態において、加熱部12が、EGRガス分配器1の垂直方向の地側、すなわちガスチャンバ14及び分岐通路16の底側に配置され、ガス分配通路15が、同分配器1の天側(上側)に配置される。従って、ガスチャンバ14や分岐通路16で凝縮水が発生しても、その凝縮水がガスチャンバ14や分岐通路16の底側に溜まるものの、上側に配置されるガス分配通路15へ浸入することはない。このため、EGRガス分配器1から吸気マニホールド2の各分岐管4A〜4Dへ、更には、エンジン25の各気筒へ凝縮水が浸入することを防止することができる。
また、この実施形態の構成によれば、図10に示すように、加熱金属板17が、各分岐管4A〜4Dの吸気出口7A〜7Dから適度に離れているので、加熱金属板17に伝わる熱が、吸気マニホールド2からエンジン25へ流れる吸気に伝わり難くなる。このため、エンジン25への吸気の充填効率が低下することを抑えることができる。
<第2実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第2実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に説明する各実施形態において前記第1実施形態と同等の構成要素については、必要に応じて同一の符号を付して説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
[EGRガス分配器を設けた吸気マニホールドについて]
図12に、この実施形態のEGRガス分配器31を設けた吸気マニホールド32を背面側から視た斜視図により示す。図13に、EGRガス分配器31を設けた吸気マニホールド32を左側面図により示す。図12、図13において、EGRガス分配器31は、濃い紗を付して示す。この実施形態で、吸気マニホールド32とEGRガス分配器31は別々に形成され、EGRガス分配器31の完成品が、吸気マニホールド32の完成品に後付けされる。また、この実施形態では、第1実施形態とは異なり、EGRガス分配器31が、吸気マニホールド32の複数の分岐管4A〜4Dの上側に配置される。
[EGRガス分配器について]
図14に、EGRガス分配器31を斜視図により示す。図15に、EGRガス分配器31を正面図により示す。図16に、EGRガス分配器31を左側面図により示す。図14〜図16に示すように、この実施形態のEGRガス分配器31は、その外形が上ケーシング33と下ケーシング34により構成される。図17に、上ケーシング33の外側を斜視図により示す。図18に、下ケーシング34の内側を斜視図により示す。図19に、EGRガス分配器31を設けた吸気マニホールド32がエンジンに取り付けられた状態におけるEGRガス分配器31を、図15のB−B線断面図により示す。図20に、EGRガス分配器31を設けた吸気マニホールド32がエンジンに取り付けられた状態におけるEGRガス分配器31を、図15のC−C線断面図により示す。図21に、EGRガス分配器31を設けた吸気マニホールド32がエンジンに取り付けられた配置におけるEGRガス分配器31を、図15のD−D線断面図により示す。
図14〜図18において薄い紗を付して示す上ケーシング33及び下ケーシング34は、それぞれ樹脂材料により形成される。下ケーシング34には、金属製の加熱部35がインサート成形される。上ケーシング33及び下ケーシング34は、本開示技術の樹脂製のガス分配部の一例を構成する。加熱部35は、上ケーシング33及び下ケーシング34の内部を加熱するために下ケーシング34に設けられる。図12〜図21に示すように、このEGRガス分配器31は、EGRガスが導入されるガス入口36と、ガス入口36から導入されるEGRガスを集合させるガスチャンバ37と、ガスチャンバ37から分岐され、各分岐管4A〜4Dにそれぞれ連通する複数(4つの)のガス分配通路38(図13等には一部を示す。)と、ガス入口36から二股に分岐され、ガスチャンバ37に連通する分岐通路39とを含む。図12〜図15等に示すように、この実施形態では、ガスチャンバ37を形成する両ケーシング33,34の中央部分が山形に湾曲して形成される。
図18に白抜きで示すように、加熱部35は、ガスチャンバ37の中に配置される加熱金属板40と、加熱金属板40と一体に設けられ、所定の熱源から熱の供給を受ける受熱金属部材18とを含む。この実施形態では、前記熱源は温水であり、受熱金属部材18は金属管41により構成される。第1実施形態と同様にEGRクーラ22から流れてくる冷却水(温水)が金属管41を流れることで、金属管41が温水から熱の供給を受ける。この実施形態の加熱部35も、加熱金属板40と金属管41が一体成形される。
図18〜図21に示すように、加熱金属板40は、その内面がガスチャンバ37の中に露出するように設けられる。また、加熱金属板40は、ガスチャンバ37の内壁の一部を除く大部分を覆うように設けられる。この露出部分は、滑らかな湾曲平面をなしている。この露出部分は、一例として、ガスチャンバ37の内面の面積のほぼ5割程度に相当する。加熱金属板40の非露出部分は、下ケーシング34を構成する樹脂材料により覆われると共に下ケーシング34に密着して設けられる。また、EGRガス分配器31が吸気マニホールド32に取り付けられた状態で、加熱部35は、下ケーシング34(ガス分配部)において垂直方向の地側に配置される。この実施形態では、金属管41は、加熱金属板40の下側にて、下ケーシング34との間に配置される。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器31の構成によれば、第1実施形態のEGRガス分配器1と構成及び構造が多少異なるものの、第1実施形態のEGRガス分配器1と同等の作用及び効果を得ることができる。
この実施形態のEGRガス分配器31は、その配置が、吸気マニホールド32の湾曲した各分岐管4A〜4Dの外側(上側)に配置され、EGRガス分配器31と吸気マニホールド32が別々に形成され、EGRガス分配器31が吸気マニホールド32に対し後付けされる点で、第1実施形態のEGRガス分配器1と異なる。この点、EGRガス分配器31が吸気マニホールド32と別々に形成されることから、吸気マニホールド32の形状や構造に関わりなくEGRガス分配器31の構成の自由度を高めることができる。
<第3実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第3実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図22に、この実施形態のEGRガス分配器31を、図20に準ずる断面図により示す。ただし、図22は、加熱金属板40を全幅(長手方向と直交する方向全域)に渡って示すために、EGRガス分配器31を変則的に切断した点で図20の断面図と異なる。図22に示すように、この実施形態では、加熱部35を構成する加熱金属板40と金属管41とが別々に形成される。また、金属管41が、加熱金属板40の露出部分の上にてロウ付け又は溶接されると共に、金属管41の一部が加熱金属板40の上に突出するように突状に設けられる。金属管41の両端部は、下ケーシング34に対しインサート成形される。すなわち、金属管41の両端部が、下ケーシング34を構成する樹脂材料に覆われる。このEGRガス分配器31は、図12、図13に示すように、吸気マニホールド32に対しその上側に配置されて取り付けられる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器31の構成によれば、第2実施形態の作用及び効果に加え次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、EGRガス分配器31において、加熱金属板40と別々に形成された金属管41が、加熱金属板40の露出部分の上に固定され、その露出部分から上方へ突出するので、加熱金属板40の露出部分にて金属管41が堤として機能する。このため、加熱金属板40の露出部分にて、ある程度の凝縮水を溜めることができる。また、金属管41が上方へ突出した分だけ、ガスチャンバ37への放熱面積を拡大することができる。この実施形態では、金属管41を挟んで、凝縮水が溜まった側とは反対側にガス分配通路38が設けられるが、金属管41が堤として機能するので、ガス分配通路38の側への凝縮水の浸入を抑えることができる。また、金属管41の両端部が下ケーシング34(ガス分配部)に固定されるので、加熱金属板40が、下ケーシング34と金属管41との間に位置決めされる。このため、下ケーシング34に対する加熱金属板40の保持力を向上させることができる。
<第4実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第4実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図23に、この実施形態のEGRガス分配器31を、図22に準ずる断面図により示す。図24に、この実施形態の加熱部35を、加熱金属板40の上側から視た斜視図により示す。図25に、加熱金属板40を斜視図により示す。図26に、金属管41を斜視図により示す。この実施形態では、図23に示すように、加熱金属板40と金属管41が別々に形成され、金属管41が、加熱金属板40と下ケーシング34(ガス分配部)との間にて加熱金属板40の非露出部分にロウ付け又は溶接される。また、加熱金属板40の露出部分の金属管41の配置と対応する部分が、ガスチャンバ37の中へ突出するように突条に形成される。金属管41の両端部は、下ケーシング34に対しインサート成形される。すなわち、金属管41の両端部は、下ケーシング34を構成する樹脂材料に覆われる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器31の構成によれば、第2実施形態の作用及び効果に加え次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、加熱金属板40と別々に形成された金属管41が、加熱金属板40の非露出部分にて加熱金属板40と下ケーシング34(ガス分配部)との間に挟まれて位置決めされるので、加熱金属板40と金属管41との接合が保持される。このため、金属管41から加熱金属板40への伝熱性を向上させることができる。また、加熱金属板40の露出部分の金属管41の配置と対応する部分がガスチャンバ37の中へ突出するので、その突出部分が加熱金属板40の露出部分にて堤として機能する。このため、加熱金属板40の露出部分にて、ある程度の凝縮水を溜めることができる。また、加熱金属板40が突出した分だけ、ガスチャンバ37への放熱面積を拡大することができる。この実施形態では、加熱金属板40の突出部分を挟んで、凝縮水が溜まった側とは反対側にガス分配通路38が設けられるが、加熱金属板40の突出部分が堤として機能するので、ガス分配通路38の側への凝縮水の浸入を抑えることができる。
<第5実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第5実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図27に、この実施形態のEGRガス分配器31を、図23に準ずる断面図により示す。この実施形態では、図27において1点鎖線で示す部分、すなわち、加熱金属板40の非露出部分の表面であって下ケーシング34(樹脂材料)により覆われる部分の少なくとも一部に、樹脂材料との密着性を高めるための密着構造46が設けられる。この実施形態では、密着構造46として、例えば、加熱金属板40の非露出部分の表面に、図28に拡大して示すようなメッシュ状の筋溝47が形成される。そして、加熱部35の下ケーシング34に対するインサート成形時に、この筋溝47に樹脂材料が入り込むようになっている。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器31の構成によれば、第4実施形態の作用及び効果に加え次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、加熱金属板40と下ケーシング34(ガス分配部)との密着性が密着構造46により高められるので、両者の間の保持力が向上する。このため、EGRガス分配器31の耐久性を向上させることができる。ここで、図29に、図27の鎖線四角S1で囲った部分を拡大断面図により示す。第4実施形態では、加熱金属板40の表面に密着構造46を設けていないので、経年変化によって加熱金属板40と下ケーシング34(樹脂材料)との間の密着性が低下すると、図29に矢印で示すように、両者40,34の隙間に凝縮水が浸入して金属管41へ流れ、金属管41が腐食するおそれがあった。この実施形態では、このような問題を抑えることができる。すなわち、加熱金属板40と金属管41との接合部への凝縮水の浸入を抑制することができ、金属管41の腐食を防止することができる。よって、金属管41までの凝縮水の浸入を防止することで、凝縮水による金属管41の腐食による孔空きを防止するための板厚を、加熱金属板40の板厚と金属管41の管厚の合計で保証することができる。このため、金属管41の管厚を必要以上に大きくする必要がなくなり、金属管41から加熱金属板40へ伝熱低下を防止することができる。
<第6実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第6実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図30に、この実施形態のEGRガス分配器31の下ケーシング34の部分を、図18に準ずる斜視図により示す。この実施形態では、図30に示すように、加熱金属板40の露出部分に、ガスチャンバ37の中に突出すると共に、ガスチャンバ37の長手方向Xにおいて間隔を置いて配置され、その長手方向Xと交差する方向に延びる複数の突条48が設けられる。この実施形態では、各ガス分配通路38に対応して加熱金属板40の露出部分が区画されるように、3つの突条48が設けられる。図31に、下ケーシング34等を図30のE−E線断面図により示す。図32に、図31の鎖線四角S2で囲った部分を拡大断面図により示す。この実施形態では、第4及び第5の実施形態と同様、金属管41が加熱金属板40の非露出部分に固定され、加熱金属板40と下ケーシング34との間に配置される。突条48は、図31、図32に示すように、断面山形に形成され、その内側と金属管41との間には、空間ができる。この空間には、加熱部35が下ケーシング34に対しインサート成形される際に、樹脂材料が入り込んでいる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器31の構成によれば、第4実施形態の作用及び効果に加え次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、加熱金属板40の露出部分に、ガスチャンバ37の長手方向Xにおいて間隔を置いて配置され、その長手方向と交差する方向に延びる複数の突条48が設けられる。よって、下ケーシング34(ガス分配部)の中で発生した凝縮水が加熱金属板40の露出部分の上に溜まっても、それら突条48により、ガスチャンバ37の長手方向Xへの移動が規制される。そのため、加熱金属板40の露出部分の一部に溜まった凝縮水が、ガスチャンバ37の長手方向Xへ拡散することを抑えることができる。よって、ある一つのガス分配通路38に対応した区画に凝縮水が溜まったとしても、その凝縮水が他のガス分配通路38に対応した区画へ移動することを抑えることができる。また、突条48は、その内側と金属管41との間にできる空間に、下ケーシング34を構成する樹脂材料が入り込んでいるので、加熱部35と下ケーシング34との密着性及び保持性を高める効果を得ることができる。
<第7実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第7実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[吸気マニホールドについて]
図33に、この実施形態のEGRガス分配器51を含む吸気マニホールド2を正面側から視た斜視図により示す。この実施形態では、吸気マニホールド2とEGRガス分配器51とが、第1実施形態と同様の状態で一体に形成される。
図33に示すように、この実施形態でも、EGRガス分配器51を含む吸気マニホールド2は、大きく分けて二つのサブアッセンブリ59,60によって構成される。図34に、第1のサブアッセンブリ59を斜視図により示す。図35に、第2のサブアッセンブリ60の外側を斜視図により示す。図36に、第2のサブアッセンブリ60の内側を斜視図により示す。EGRガス分配器51は、これら二つのサブアッセンブリ59,60を接合することにより構成される。
[EGRガス分配器について]
第1のサブアッセンブリ59は、樹脂材料により構成され、図34に示すように、サージタンク3、各分岐管4A〜4D、接合代59a及び凹部59bを含む。図35、図36に示すように、第2のサブアッセンブリ60は、樹脂材料より構成されるケーシング52と、そのケーシング52に対しインサート成形された金属製の加熱部53とを含む。第1のサブアッセンブリ59とケーシング52は、この開示技術における樹脂製のガス分配部の一例を構成する。このケーシング52は、複数の吸気出口7A〜7Dとそれら吸気出口7A〜7Dの周りの出口フランジ8とを含む。加熱部53は、第2のサブアッセンブリ60の内部を加熱するために同アッセンブリ60に設けられる。図37に、ケーシング52を斜視図により示す。図38に、加熱部53を斜視図により示す。図39に、吸気マニホールド2を図10に準ずる断面図により示す。図37〜図39に示すように、第2のサブアッセンブリ60は、EGRガスが導入されるガス入口13と、ガス入口13から導入されるEGRガスを集合させるガスチャンバ14を構成する部分とを含む。ガスチャンバ14から分岐され、各分岐管4A〜4Dにそれぞれ連通する複数(4つの)のガス分配通路15(図34参照)は、第1のサブアッセンブリ59の側に設けられる。
図39に示すように、加熱部53は、複数の分岐管4A〜4Dを横切るようガスチャンバ14及び分岐通路16の中に配置される加熱金属板54と、加熱金属板54と一体に設けられ、所定の熱源から熱の供給を受ける受熱金属部材18とを含む。この実施形態では、熱源はエンジン(エンジンシリンダヘッド)25そのものであり(図39参照)、受熱金属部材18はエンジン25に接触する複数の接触金属板55により構成される。接触金属板55は、エンジン25に接触することにより、接触金属板55がエンジン25から熱の供給を受けるようになっている。この実施形態では、加熱部53は、加熱金属板54と接触金属板55(受熱金属部材18)とが一体成形される。
図36、図39に示すように、加熱金属板54は、その内面がガスチャンバ14及び分岐通路16の中に露出するように設けられる。加熱金属板54の非露出部分は、ケーシング52を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング52に密着して設けられる。また、図39に示すように、EGRガス分配器51が吸気マニホールド2に設けられた状態で、加熱部53が、ケーシング52(ガス分配部)において垂直方向の地側に配置される。また、ガス分配通路15は、ケーシング52の天側(上側)に配置される。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器51の構成によれば、第1実施形態の作用及び効果に加え次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、エンジン25から接触金属板55に供給される熱が、加熱金属板54を介してケーシング52(ガス分配部)のガスチャンバ14及び分岐通路16の中に伝えられる。また、接触金属板55から加熱金属板54へ伝わる熱が、ケーシング52の外部へ逃げ難く、ガスチャンバ14及び分岐通路16の中へ伝わり易くなる。このため、加熱部53からガスチャンバ14及び分岐通路16(ガス分配部の内部)への熱伝導を向上させることができ、ガスチャンバ14及び分岐通路16の中(ガス分配部の内部)の温度を速やかに上昇させることができる。
また、この実施形態の構成によれば、受熱金属部材18をエンジン25に接触させる接触金属板55により構成したので、前記各実施形態と異なり、熱源として温水(冷却水)を使う必要がなく、加熱部53が冷却水によって腐食するおそれがなく、吸気へ冷却水が浸入するおそれもない。また、接触金属板55が、エンジン25に直に接触して熱を受けるので、同板55の温度上昇が早くなり、加熱部53の加熱応答性を高めることもできる。
<第8実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第8実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図40に、EGRガス分配器61の正面側を斜視図により示す。図41に、EGRガス分配器61の背面側を斜視図により示す。図42に、EGRガス分配器61を、図41のF−F線断面図により示す。 この実施形態のEGRガス分配器61は、吸気マニホールドに後付けされるタイプであり、図40〜図42に示すように、樹脂製のケーシング62と、金属製(例えば、アルミ製)の加熱部63とを備える。ケーシング62は、二分割に形成された上ケーシング64と下ケーシング65により構成される。ケーシング62の内側には、加熱部63がインサート成形される。加熱部63は、二分割に形成された上加熱部66と下加熱部67により構成される。上ケーシング64の内側には、上加熱部66がインサート成形され、下ケーシング65の内側には、下加熱部67がインサート成形される。この実施形態で、上加熱部66は、上加熱金属板66aと、受熱金属部材としての上金属通路部66bとを含む。上金属通路部66bは、上冷却水通路68aを有し、上加熱金属板66aと一体成形される。同様に、下加熱部67は、下加熱金属板67aと、受熱金属部材としての下金属通路部67bとを含む。下金属通路部67bは、下冷却水通路68bを有し、下加熱金属板67aと一体成形される。
この実施形態で、ケーシング62は、EGRガスが導入されるガス入口69と、ガス入口69から導入されるEGRガスを集合させるガスチャンバ70(図42参照)と、ガスチャンバ70から分岐され、各分岐管にそれぞれ連通する複数(4つの)のガス分配通路71と、ガス入口69から二股に分岐され、ガスチャンバ70に連通する分岐通路72とを含む(図42参照)。この実施形態において、ケーシング62は、この開示技術におけるガス分配部の一例に相当する。
この実施形態では、図42に示すように、上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aは、その内面がガス入口69、ガスチャンバ70、分岐通路72及びガス分配通路71それぞれの中に露出するように設けられる。また、上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aの露出部分以外の非露出部分は、ケーシング62(上ケーシング64及び下ケーシング65)を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング62に密着して設けられる。更に、上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aは、ガス入口69、ガスチャンバ70、分岐通路72及びガス分配通路71の内壁の全体を覆うように設けられる。
この実施形態では、上加熱部66がインサート成形された上ケーシング64と、下加熱部67がインサート成形された下ケーシング65とが、互いに突き合わされ、振動溶着等により接合されることにより、EGRガス分配器61が形成される。
図43に、加熱部63を斜視図により示す。図44に、上加熱部66を斜視図により示す。図45に、下加熱部67を斜視図により示す。図46に、上加熱部66の内側を平面図により示す。図47に、上加熱部66を左側面図により示す。図48に、上加熱部66を、図46のG−G線断面図により示す。図49に、下加熱部67の内側を平面図により示す。図50に、下加熱部67を左側面図により示す。図51に、下加熱部67を、図49のH−H線断面図により示す。
図43に、この実施形態の加熱部63を斜視図により示す。図44に、上加熱部66を斜視図により示す。図45に、下加熱部67を斜視図により示す。図43〜図45に示すように、加熱部63は、上加熱部66と下加熱部67を突き合わせることにより形成される。この実施形態でも、上加熱部66に設けられる上冷却水通路68aと下加熱部67に設けられる下冷却水通路68bのそれぞれに、第1実施形態と同様にEGRクーラ22から冷却水(温水)が流れることで、上金属通路部66bと下金属通路部67bが温水から熱の供給を受け、その熱が上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aのそれぞれに伝わり、上加熱部66及び下加熱部67、すなわち加熱部63の全体が加熱されるようになっている。
図40と図43とを対比してわかるように、ケーシング62と加熱部63は、ほぼ同じ形状を有し、加熱部63がケーシング62の内側の略全部に対応してインサート成形されている。図46に示すように、上加熱部66には、ガスチャンバ70に対応する凹部66c、分岐通路72に対応する凹部66dがそれぞれ形成される。図49に示すように、下加熱部67には、ガス入口69に対応する孔67c、ガスチャンバ70に対応する凹部67d、ガス分配通路71に対応する孔67e、分岐通路72に対応する凹部67fがそれぞれ形成される。これにより、加熱部63を構成する上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aは、その内面の全体がガス入口69、ガスチャンバ70、複数のガス分配通路71及び分岐通路72の中に露出するように設けられる。この露出部分は、一例として、ケーシング62の内側の面積のほぼ全部に相当する。上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aの非露出部分は、ケーシング62を構成する樹脂材料、すなわち上ケーシング64及び下ケーシング65により覆われる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器61の構成によれば、金属製の加熱部63が、樹脂製のケーシング62(ガス分配部)の内部を加熱するために設けられる。この加熱部63が、ケーシング62のガス入口69、ガスチャンバ70、ガス分配通路71及び分岐通路72の中に配置される上加熱金属板66a及び下加熱金属板67aと、両加熱金属板66a,67aと一体をなす上金属通路部66b及び下金属通路部67bとを含む。従って、熱源から各金属通路部66b,67bに供給される熱が、各加熱金属板66a,67aを介して、ガス入口69、ガスチャンバ70、ガス分配通路71及び分岐通路72の中の全体に素早く伝えられる。また、各加熱金属板66a,67aの内面の全体がガス入口69、ガスチャンバ70、ガス分配通路71及び分岐通路72それぞれの中に露出し、各加熱金属板66a,67aの非露出部分がケーシング62を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング62に密着して設けられる。従って、各金属通路部66b,67bから各加熱金属板66a,67aへ伝わる熱が、ケーシング62の外部へ逃げ難く、ケーシング62の中の全体へ伝わり易くなる。特に、この実施形態では、加熱部63を構成する上加熱部66と下加熱部67のそれぞれに、上金属通路部66bと下金属通路部67bが一体に設けられるので、これら二つの金属通路部66b,67bにより、上加熱金属板66aと下加熱金属板67aのそれぞれを効率よく加熱することができる。このため、加熱部63からケーシング62の内部への熱伝導をより一層向上させることができ、ケーシング62の内部、すなわちガス入口69、ガスチャンバ70、複数のガス分配通路71及び分岐通路72の中の温度をより一層速やかに均一に上昇させることができる。
図52に、EGRガス分配器の昇温効果をグラフにより示す。図52において、縦軸はEGRガス分配器の壁温度を示し、横軸はエンジン始動後時間を示す。また、図52において、実線L1は本実施形態のEGRガス分配器61の場合を、破線L2は加熱部を持たない従来のEGRガス分配器の場合をそれぞれ示す。図52に破線L2で示すように、従来の壁温度は、エンジン始動後の早い時刻t1では、ほとんど上昇しておらず、エンジンの冷却水温度が所定値(例えば「65℃」)に達する時刻t2で、EGRガス導入を開始することで上昇し始め、その後、時刻t4で露点温度を越える。ここで、時刻t2から時刻t4までの時間T2が凝縮水が発生する凝縮水時間となる。これに対し、図52に実線L1で示すように、本実施形態の壁温度は、エンジン始動後の早い時刻t1で、すでに所定値Th1まで上昇しており、このときEGRガス導入を開始することで更に上昇し始め、その後、時刻t4より早い時刻t3で露点温度を越える。本実施形態において、エンジン始動後の早い時刻t1で、壁温度が所定値Th1まで上昇するのは、加熱部63によりケーシング62の内部のほぼ全体を速やかに暖められるからである。ここで、時刻t1から時刻t3までの時間T1(時間T2より短い)が、本実施形態の凝縮水発生時間となる。従って、本実施形態では、従来より早い時刻t1からEGRガス導入を開始し、従来より早い時刻t3で壁温度が露点温度を越えることから、凝縮水発生時間が従来より短くなり、凝縮水の発生量が従来より少なくなる。このため、本実施形態では、EGRガス導入を開始する冷却水温度を従来より低く設定することができる。
図53に、ハイブリッド車のモード走行におけるエンジンの冷却水温度の推移の一例をグラフにより示す。図53において、縦軸は冷却水温度を示し、横軸はモード走行開始後時間を示す。図53に実線で示すように、ハイブリッド車では、間欠運転によりエンジンが停止するときに、冷却水温度の上昇が一旦緩やかになることから、段階的な上昇を伴って冷却水温度が上限値に達することになる。従来のEGRガス分配器を搭載したハイブリッド車では、冷却水温度が所定値Thw1となる時刻t2で、EGRガス導入開始を判定する。これに対し、本実施形態のEGRガス分配器61を搭載したハイブリッド車では、冷却水温度が所定値Thw1より低い所定値Thw2となる時刻t1(時刻t2より早いタイミング)で、EGRガス導入開始を判定する。ここで、EGR終了時刻(モード走行終了時)を時刻t3とすると、本実施形態では、時刻t1から時刻t3までの時間T11がEGRガス導入時間となり、従来では、時刻t2から時刻t3までの時間T12(時間T11より短い)がEGRガス導入時間となる。従って、本実施形態では、時刻t2から時刻t1までの時間だけ、従来よりもEGR導入時間を拡大することができ、この点でエンジン燃費向上を図ることができることがわかる。
<第9実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第9実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図54に、EGRガス分配器81の正面側を斜視図により示す。図55に、EGRガス分配器81を、図54のI−I線断面図により示す。この実施形態のEGRガス分配器81も吸気マニホールドに後付けされるタイプであり、図54、図55に示すように、樹脂製のケーシング82と、金属製(例えば、アルミ製)の加熱部83とを備える。ケーシング82は、二分割に形成された上ケーシング84と下ケーシング85により構成される。ケーシング82の内側には、加熱部83がインサート成形される。加熱部83は、二分割に形成された上加熱部86と下加熱部87により構成される。上ケーシング84の内側には、上加熱部86がインサート成形され、下ケーシング85の内側には、下加熱部87がインサート成形される。この実施形態で、上加熱部86は、上加熱金属板86aと、受熱金属部材としての上金属通路部86bとを含む。上金属通路部86bは、上冷却水通路88aを有し、上加熱金属板86aと一体成形される。同様に、下加熱部87は、下加熱金属板87aと、受熱金属部材としての下金属通路部87bとを含む。下金属通路部87bは、下冷却水通路88bを有し、下加熱金属板87aと一体成形される。
この実施形態で、ケーシング82は、EGRガスが導入されるガス入口89と、ガス入口89から導入されるEGRガスを集合させると共に吸気マニホールドの複数の分岐管(図示略)を横切るよう配置されるガスチャンバ90(図55参照)と、ガスチャンバ90から分岐され、各分岐管にそれぞれ連通する複数(4つの)のガス分配通路91と、ガス入口89から二股に分岐され、ガスチャンバ90に連通する分岐通路92とを含む(図55参照)。また、この実施形態のケーシング82には、ガス入口89と分岐通路92との間において、ガス入口89を前方へ変位させるための延長通路93が設けられ、ガスチャンバ90の中間部が略U字状に曲がる屈曲部94が設けられる。この実施形態において、ケーシング82は、この開示技術におけるガス分配部の一例に相当する。
この実施形態では、図55に示すように、上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aは、その内面がガス入口89、ガスチャンバ90、ガス分配通路91、分岐通路92及び延長通路93それぞれの中に露出するように設けられる。また、上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aの露出部分以外の非露出部分は、ケーシング82(上ケーシング84及び下ケーシング85)を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング82に密着して設けられる。更に、上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aは、ガス入口89、ガスチャンバ90、分岐通路92及びガス分配通路91の内壁の全体を覆うように設けられる。
この実施形態では、上加熱部86がインサート成形された上ケーシング84と、下加熱部87がインサート成形された下ケーシング85とが、互いに突き合わされ、振動溶着等により接合されることにより、EGRガス分配器81が形成される。この実施形態では、図54、図55に示すように、上ケーシング84及び下ケーシング85の、互いに接合される開口端外周には、外周リブ84aと外周リブ85aがそれぞれ形成される。これら外周リブ84a,85aは、両ケーシング84,85の接合時の便宜と接合後の補強として機能する。
図56に、上加熱部86がインサート成形された上ケーシング84を斜視図により示す。図57に、下加熱部87がインサート成形された下ケーシング85を斜視図により示す。図58に、上加熱部86がインサート成形された上ケーシング84を図56のJ−J線断面図により示す。図59に、下加熱部87がインサート成形された下ケーシング85を図57のK−K線断面図により示す。図60に、上加熱部86を斜視図により示す。図61に、下加熱部87を斜視図により示す。
図54〜図61に示すように、加熱部83は、上加熱部86と下加熱部87を突き合わせることにより形成される。この実施形態でも、上加熱部86に設けられる上冷却水通路88aと下加熱部87に設けられる下冷却水通路88bのそれぞれに、第1実施形態と同様にEGRクーラ22から冷却水(温水)が流れる。これにより、上金属通路部86bと下金属通路部87bが温水から熱の供給を受け、その熱が上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aのそれぞれに伝わり、上加熱部86及び下加熱部87、すなわち加熱部83の全体に熱が伝えられる。
図56と図60とを対比してわかるように、上ケーシング84と上加熱部86は、ほぼ同じ形状を有し、上加熱部86が上ケーシング84の内側の略全部に対応してインサート成形されている。また、図57と図61とを対比してわかるように、下ケーシング85と下加熱部87は、ほぼ同じ形状を有し、下加熱部87が下ケーシング85の内側の略全部に対応してインサート成形されている。図57、図59及び図61に示すように、下加熱部87には、ガスチャンバ90に対応する凹部87d、ガス分配通路91に対応する孔87e、分岐通路92に対応する凹部87fがそれぞれ形成される。同様に、上加熱部86にも、ガス入口89、ガスチャンバ90及び分岐通路92に対応する凹部86c,86d等がそれぞれ形成される。これにより、加熱部83を構成する上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aは、その内面の全体がガス入口89、ガスチャンバ90、複数のガス分配通路91及び分岐通路92及び延長通路93の中に露出するように設けられる。上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aの非露出部分は、ケーシング82を構成する樹脂材料、すなわち上ケーシング84及び下ケーシング85により覆われる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器81の構成によれば、金属製の加熱部83が、樹脂製のケーシング82(ガス分配部)の内部を加熱するために設けられる。この加熱部83が、ケーシング82のガス入口89、ガスチャンバ90、ガス分配通路91及び分岐通路92の中に配置される上加熱金属板86a及び下加熱金属板87aと、両加熱金属板86a,87aと一体をなす上金属通路部86b及び下金属通路部87bとを含む。従って、熱源から各金属通路部86b,87bに供給される熱が、各加熱金属板86a,87aを介して、ガス入口89、ガスチャンバ90、ガス分配通路91、分岐通路92及び延長通路93の中の全体に素早く伝えられる。また、各加熱金属板86a,87aの内面の全体がガス入口89、ガスチャンバ90、ガス分配通路91、分岐通路92及び延長通路93それぞれの中に露出し、各加熱金属板86a,87aの非露出部分がケーシング82を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング82に密着して設けられる。従って、各金属通路部86b,87bから各金属通路部86b,87bへ伝わる熱が、ケーシング82の外部へ逃げ難く、ケーシング82の中の全体へ伝わり易くなる。特に、この実施形態では、加熱部83を構成する上加熱部86と下加熱部87のそれぞれに、上金属通路部86bと下金属通路部87bが一体に設けられるので、これら二つの金属通路部86b,87bにより、上加熱金属板86aと下加熱金属板87aのそれぞれを効率よく加熱することができる。このため、加熱部83からケーシング82の内部への熱伝導をより一層向上させることができ、ケーシング82の内部、すなわちガス入口89、ガスチャンバ90、複数のガス分配通路91、分岐通路92及び延長通路93の中の温度をより一層速やかに均一に上昇させることができる。
<第10実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第10実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[インサート成形に関する課題について]
前記各実施形態では、樹脂製のケーシングの内面に対し加熱金属板をインサート成形することで加熱金属板をケーシングに固定するようにしている。ここで、ケーシングと加熱金属板との間に、樹脂と金属の熱膨張差と残留応力解放による熱応力が生じると、例えば、図62に断面図で示すように、上ケーシング101と上加熱金属板102との間に隙間GPが生じることがある。この状態で振動が加わると、図62に矢印で示すように、上加熱金属板102が動いて上ケーシング101から脱落するおそれがある。そこで、この実施形態では、前記各実施形態の構成に対し次のような係合構造を付加するようにしている。図62は、上ケーシング101と上加熱金属板102との間に、熱膨張差と熱応力により隙間GPが生じた状態を概略的に断面図により示す。
[上ケーシングと上加熱金属板との係合構造について]
図63には、この実施形態に係り、上ケーシング111に対し上加熱金属板112をインサート成形した状態を概略的に断面図により示す。図64には、後述する係合部115を含む図63の一部を拡大断面図により示す。図65には、上ケーシング111と上加熱金属板112との間に、熱膨張差と熱応力により隙間GPが生じた状態を概略的に断面図により示す。図63に示すように、この実施形態では、上加熱金属板112の非露出部分とガス分配部を構成する上ケーシング111との間に、上加熱金属板112の一部と上ケーシング111の一部とが所定の係合長さELをもって互いに係合する係合部115(図63〜図65に鎖線円で囲って示す。)が設けられる。この実施形態で、係合部115は、上加熱金属板112の外周縁部と上ケーシング111の開口近傍との間に設けられる。上ケーシング111の開口外周には、外周リブ111aが形成される。係合部115は、上ケーシング111の内側に形成された凹部117と、上加熱金属板112の非露出部に形成された凸部118とを含む。また、係合部115は、上加熱金属板112の外周端面112aとそれを覆う上ケーシング111の一部を含む。この係合部115は、上加熱金属板112を上ケーシング111にインサート成形した状態で互いに係合する。
ここで、係合部115の係合長さELは、上ケーシング111を構成する樹脂材料と上加熱金属板112との間の熱膨張差により係合部115にて上ケーシング111と上加熱金属板112との間で変形により生じる隙間GP(図65参照)より大きく設定される。この係合部115を構成する凸部118については、上加熱金属板112の非露出部にて短い横幅で複数並べて形成したり、その非露出部の外縁に沿って突条に形成したりすることができる。また、凹部117については、凸部118の形状や寸法に合わせて形成することができる。
[EGRガス分配器の作用及び効果について]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器の構成によれば、EGRガス分配器に設けられた係合部115の係合長さELが、上ケーシング111(ガス分配部)と上加熱金属板112との間の熱膨張差により係合部115にて上ケーシング111と上加熱金属板112との間で変形により生じる隙間GPより大きく設定されるので、上ケーシング111と上加熱金属板112との間に変形により隙間GPが生じても、係合部115の係合が保たれる。このため、上加熱金属板112が上ケーシング111から剥がれたとしても、上加熱金属板112の上ケーシング111からの離脱、脱落を防止することができる。
[EGRガス分配器における係合構造の具体例について]
図66には、係合構造を備えたEGRガス分配器の一具体例(EGRガス分配器121)を、前記第8実施形態の図42に準ずる断面図により示す。図66は、図42と同様、上ケーシング64と下ケーシング65の内側の両方に上加熱部66と下加熱部67(上加熱金属板66aと下加熱金属板67a)を設けた場合を想定する。図66の中の図42と同じ符号は、図42と同じ構成要素を示す。図67に、係合部115を含む図66の一部を拡大断面図により示す。図66、図67に示すように、この具体例では、図42に示す構成に加え、上ケーシング64及び下ケーシング65の開口端の外周にそれぞれ外周リブ64a,65aが形成される。また、上ケーシング64において、外周リブ64aの近傍に、凹部117と凸部118を含む係合部115が形成される。同様に、下ケーシング65において、外周リブ65aの近傍に、凹部117と凸部118からなる係合部115が形成される。ここでは、前記第8実施形態の構成を前提として係合部115を設けたが、前記第9実施形態の構成を前提として同様に係合部を設けることもできる。
図68には、係合構造を備えたEGRガス分配器の別の具体例(EGRガス分配器122)を、図66に準ずる断面図により示す。図68は、図66とは異なり、下ケーシング65の内側のみに下加熱部57(下加熱金属板67a)を設けた場合を想定する。図68の中の図66と同じ符号は、図66と同等の構成要素を示す。図68に示すように、この具体例では、下ケーシング65において、外周リブ65aの近傍に、凹部117と凸部118を含む係合部115が形成される。ここでは、下ケーシング65の内側のみに下加熱部57(下加熱金属板67a)を設ける構成をとして係合部115を設けたが、前記第1〜第7の実施形態の構成を前提として同様に係合部を設けることもできる。
<第11実施形態>
次に、EGRガス分配器を具体化した第11実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
[EGRガス分配器について]
図69に、この実施形態のEGRガス分配器131を斜視図により示す。図70に、同じくEGRガス分配器131を平面図により示す。図71に、同じくEGRガス分配器131を正面図により示す。図72に、同じくEGRガス分配器131を右側面図により示す。図73に、同じくEGRガス分配器131を、図71のL−L線断面図により示す。
この実施形態のEGRガス分配器131は、主としてその形状と加熱部の配置の点で前記各実施形態と構成が異なる。図69〜図73に示すように、EGRガス分配器131の外観は、全体として横長な形状を有し、その長手方向Xにおいて、吸気マニホールド(図示略)の複数の分岐管を横切るように配置される。この実施形態で、EGRガス分配器131は、吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態において、各分岐管の上側に設けられる。EGRガス分配器131は、予め吸気マニホールドとは別に形成され、吸気マニホールドに対し後付けされる。EGRガス分配器131は、大きく分けて三つの部分、すなわち、ガス入口132を含むガス導入通路133と、ガス導入通路133に連通するガスチャンバ134と、ガスチャンバ134から分岐され、各分岐管にそれぞれ連通する複数(4つ)のガス分配通路135とから構成される。
ガス入口132には、EGR通路の一端(図示略)が接続されてEGRガスが導入される。ガス導入通路133は、ガス入口132から伸びる一つの通路部133aと、その通路部133aから二股に分岐した分岐通路部133b,133cとを含む。ガス入口132は、EGRガス分配器131の前側に向けて開口する。一つの通路部133aは同分配器131の前側から後側へ回り込んで各分岐通路部133b,133cに続く。ガスチャンバ134は、横長な筒形状をなす。複数のガス分配通路135は、ガスチャンバ134の前側から分岐すると共に、各分岐管へ向けて斜め下方へ伸びて開口する。
図72及び図73は、EGRガス分配器131が設けられた吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態を示し、その垂直方向は、EGRガス分配器131の搭載状態を示す。図73に示すように、このEGRガス分配器131は、樹脂製のケーシング141と、金属製(例えば、アルミ製)の加熱部142とを備える。この実施形態で、加熱部142は、ケーシング141のガスチャンバ134を構成する部分の内側であって天側に、インサート成形により設けられる。この実施形態で、加熱部142は、加熱金属板143と、受熱金属部材としての金属通路部144とを含む。金属通路部144は、冷却水通路145を有し、加熱金属板143と一体成形される。
図73に示すように、加熱金属板143は、その内面がガスチャンバ134の中に露出するように設けられる。加熱金属板143の露出部分以外の非露出部分と金属通路部144は、ケーシング141を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング141に密着して設けられる。また、加熱金属板143は、ガスチャンバ134の内部の天側の略全体を覆うように設けられる。
この実施形態でも、加熱部142に設けられる冷却水通路145には、EGRクーラを冷却して温められた冷却水(温水)が流れることで、金属通路部144が温水から熱の供給を受け、その熱が加熱金属板143に伝わり、加熱金属板143の全体が加熱されるようになっている。
図69〜図73に示すように、ガスチャンバ134の上側には、上方へ突出すると共に長手方向Xへ伸びる突部137が設けられる。冷却水通路145を含む金属通路部144は、この突部137の内部に設けられる。この突部137の長手方向Xの一端部には、冷却水通路145に通じる水導入継手138が設けられ、この突部137の長手方向Xの他端部には、冷却水通路145に通じる水導出継手139が設けられる。これら水導入継手138及び水導出継手139には、冷却水の配管が接続される。そして、水温水導入継手56から冷却水通路145へ温水(エンジンの冷却水)が導入され、冷却水通路145を流れた温水が水導出継手139から導出される。
[EGRガス分配器の作用及び効果]
以上説明したこの実施形態のEGRガス分配器131の構成によれば、前記各実施形態のEGRガス分配器1,31,51,61,81,121,122と同等の作用及び効果を得ることができる。すなわち、金属製の加熱部142が、ガスチャンバ134を構成する樹脂製のケーシング141(ガス分配部)の内部を加熱するために設けられる。この加熱部142が、ガスチャンバ134の中に配置される加熱金属板143と、加熱金属板143と一体をなす金属通路部144(受熱金属部材)とを含む。従って、熱源から金属通路部144に供給される冷却水(温水)の熱が、加熱金属板143を介してガスチャンバ134の中に伝えられる。また、加熱金属板143の内面がガスチャンバ134の中に露出し、加熱金属板143の非露出部分がケーシング141を構成する樹脂材料により覆われると共にケーシング141に密着して設けられる。従って、金属通路部144から加熱金属板143へ伝わる熱が、ケーシング141の外部へ逃げ難く、ガスチャンバ134の中へ伝わり易くなる。このため、加熱部142からガスチャンバ134を構成するケーシング141(ガス分配部)の内部への熱伝導を向上させることができ、ガスチャンバ134の内部の温度を速やかに上昇させることができる。この結果、エンジンの冷間始動時の比較的早い時期から、ガスチャンバ134の内部における凝縮水の発生を抑えることができ、冷間始動時の比較的早い時期からEGRを開始することができる。
加えて、この実施形態の構成によれば、加熱金属板143が、ガスチャンバ134(ガス分配部)の内部の垂直方向の天側に配置されるので、ガスチャンバ134の天側が外気で冷やされ易くても、その天側が加熱金属板143により加熱される。このため、ガスチャンバ134の天側の外気による冷却を抑制することができる。また、樹脂製のケーシング141と金属製の加熱部142との間の熱膨張差を抑制することができる。また、ガスチャンバ134(ガス分配部)の内部の天側で凝縮水が発生しても、その凝縮水が落下し加熱金属板143から離れ易くなる。このため、加熱金属板143の表面に残留する凝縮水を減少させることができ、加熱金属板143の腐食のリスクを低減することができる。さらに、ガスチャンバ134の内部の天側には、ガス分配通路135が配置されず、その内面が断絶しない。このため、インサート部品としての加熱部142のインサート成形をし易くすることができる。
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。
(1)前記第5実施形態では、加熱金属板40の表面に密着構造46を設けたが、加熱金属板の表面と金属管の表面の両方に密着構造を設けることもできる。また、これら密着構造を、第5実施形態以外の他の実施形態のEGRガス分配器にも設けることができる。
(2)前記第5実施形態では、密着構造46として加熱金属板40の表面にメッシュ状の筋溝47を形成したが、メッシュ状の筋溝47に限らず、不規則なエッチングや凹凸を形成したりすることもできる
(3)前記第6実施形態では、加熱金属板40の露出部分に、ガスチャンバ37の中に突出すると共に、ガスチャンバ37の長手方向と交差する方向に延びる複数の突条48を設けたが、この突条を一つだけ設けることもできる。また、これら突条を、第6実施形態以外の他の実施形態のEGRガス分配器にも設けることができる。
(4)前記各実施形態では、EGRガス分配器1,31,51,61,81を、吸気マニホールド2,32の複数の分岐管4A〜4DにEGRガスを分配するために使用した。これに対し、このEGRガス分配器を、吸気マニホールドの複数の分岐管にEGRガス以外の補助ガス(例えば、蒸発燃料(ベーパ)やブローバイガス)を分配するために使用することもできる。
(5)前記第8実施形態では、上ケーシング64及び下ケーシング65の開口端の外周に外周リブを設けなかったが、図74に図42に準ずる断面図で示すように、上ケーシング64及び下ケーシング65の開口端の外周にそれぞれ外周リブ64a,65aを形成することもできる。
(6)前記第5実施形態では、加熱金属板40の非露出部分の表面であって下ケーシング34(樹脂材料)により覆われる部分の少なくとも一部に、樹脂材料との密着性を高めるための密着構造46(メッシュ状の筋溝47)を設けた。これと同様に、前記第8及び第9の実施形態でも、上加熱金属板及び下加熱金属板の非露出部分の表面であって上ケーシング(樹脂材料)と下ケーシング(樹脂材料)により覆われる部分の少なくとも一部に、樹脂材料との密着性を高めるための密着構造(例えば、メッシュ状の筋溝)を設けることもできる。
(7)前記第11実施形態では、ガスチャンバ134のみにおいて、その内部の垂直方向の天側に加熱金属板143を設けたが、ガスチャンバの他に、ガス導入通路やガス分配通路において、その内部の垂直方向の天側に加熱金属板を設けることもできる。
この開示技術は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの吸気マニホールドに適用することができる。
1 EGRガス分配器
2 吸気マニホールド
4A〜4D 分岐管
11 ケーシング(ガス分配部)
12 加熱部
13 ガス入口(ガス分配部)
14 ガスチャンバ(ガス分配部)
15 ガス分配通路(ガス分配部)
17 加熱金属板
18 受熱金属部材
19 金属管
21 EGR通路
22 EGRクーラ
24 冷却水通路
25 エンジン
31 EGRガス分配器
32 吸気マニホールド
33 上ケーシング(ガス分配部)
34 下ケーシング(ガス分配部)
35 加熱部
36 ガス入口(ガス分配部)
37 ガスチャンバ(ガス分配部)
38 ガス分配通路(ガス分配部)
40 加熱金属板
41 金属管
46 密着構造
48 突条
51 EGRガス分配器
52 ケーシング(ガス分配部)
53 加熱部
54 加熱金属板
55 接触金属板
61 EGRガス分配器
62 ケーシング(ガス分配部)
63 加熱部
64 上ケーシング
65 下ケーシング
66 上加熱部
66a 上加熱金属板
66b 上金属通路部(受熱金属部材)
67 下加熱部
67a 下加熱金属板
67b 下金属通路部(受熱金属部材)
68a 上冷却水通路
68b 下冷却水通路
69 ガス入口(ガス分配部)
70 ガスチャンバ(ガス分配部)
71 ガス分配通路(ガス分配部)
72 分岐通路
81 EGRガス分配器
82 ケーシング(ガス分配部)
83 加熱部
84 上ケーシング
85 下ケーシング
86 上加熱部
86a 上加熱金属板
86b 上金属通路部(受熱金属部材)
87 下加熱部
87a 下加熱金属板
87b 下金属通路部(受熱金属部材)
88a 上冷却水通路
88b 下冷却水通路
89 ガス入口(ガス分配部)
90 ガスチャンバ(ガス分配部)
91 ガス分配通路(ガス分配部)
92 分岐通路
93 延長通路
101 上ケーシング(ガス分配部)
102 上加熱金属板
111 上ケーシング(ガス分配部)
112 上加熱金属板
115 係合部
121 EGRガス分配器
122 EGRガス分配器
131 EGRガス分配器
132 ガス入口(ガス分配部)
134 ガスチャンバ(ガス分配部)
135 ガス分配通路(ガス分配部)
141 ケーシング(ガス分配部)
142 加熱部
143 加熱金属板
144 金属通路部(受熱金属部材)
145 冷却水通路
GP 隙間
EL 係合長さ

Claims (15)

  1. 吸気マニホールドに設けられ、前記吸気マニホールドを構成する複数の分岐管のそれぞれにEGRガスを分配するためのEGRガス分配器であって、
    前記複数の分岐管のそれぞれに前記EGRガスを分配するための樹脂製のガス分配部と、
    前記ガス分配部は、前記EGRガスが導入されるガス入口と、前記ガス入口から導入される前記EGRガスを集合させるガスチャンバと、前記ガスチャンバから分岐され、前記各分岐管にそれぞれ連通する複数のガス分配通路とを含むことと、
    前記ガス分配部を加熱するための金属製の加熱部と
    を備えたEGRガス分配器において、
    前記加熱部は、少なくとも前記ガスチャンバの中に配置される加熱金属板と、前記加熱金属板と一体に設けられ、所定の熱源から熱の供給を受ける受熱金属部材とを含むことと、
    前記加熱金属板は、その内面の少なくとも一部が少なくとも前記ガスチャンバの中に露出するように設けられることと、
    前記加熱金属板の前記ガスチャンバの中に露出する露出部分以外の非露出部分が前記ガス分配部を構成する樹脂材料により覆われると共に前記ガス分配部に密着して設けられることと
    を備えたことを特徴とするEGRガス分配器。
  2. 請求項1に記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板は、前記ガス分配部の少なくとも前記ガスチャンバの内壁の全体を覆うように設けられ、前記加熱金属板の前記内面が少なくとも前記ガスチャンバの中に露出するように設けられる
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  3. 請求項1に記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板は、前記ガスチャンバの内壁の一部を覆うように設けられ、前記加熱金属板の前記内面が前記ガスチャンバの中に露出するように設けられる
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記EGRガス分配器が設けられた前記吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態で、前記加熱金属板の少なくとも一部が、前記ガス分配部の垂直方向の天側に配置される
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  5. 請求項1乃至3のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記EGRガス分配器が設けられた前記吸気マニホールドがエンジンに取り付けられた状態で、前記加熱金属板の少なくとも一部が、前記ガス分配部の垂直方向の地側に配置される
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記熱源は温水であり、前記受熱金属部材は金属管又は金属通路部より構成され、前記温水が前記金属管又は前記金属通路部を流れることにより、前記金属管又は前記金属通路部が前記温水から熱の供給を受ける
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  7. 請求項1乃至5のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記熱源はエンジンであり、前記受熱金属部材は前記エンジンに接触する接触金属板より構成され、前記接触金属板が前記エンジンに接触することにより、前記接触金属板が前記エンジンから熱の供給を受ける
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  8. 請求項6に記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板と前記金属管が別々に形成され、前記金属管が、前記加熱金属板の前記露出部分の上にてロウ付け又は溶接されると共に、前記加熱金属板の上に突出するように設けられ、前記金属管の両端部が前記ガス分配部を形成する樹脂材料により覆われる
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  9. 請求項6に記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板と前記金属管が別々に形成され、前記金属管が、前記加熱金属板と前記樹脂材料との間にて前記加熱金属板の前記非露出部分にロウ付け又は溶接され、前記加熱金属板の前記露出部分の前記金属管の配置と対応する部分が前記ガスチャンバの中へ突出する
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  10. 請求項1乃至7のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱部は、前記加熱金属板と前記受熱金属部材が一体成形される
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  11. 請求項1乃至10のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板の前記露出部分に、前記ガスチャンバの中に突出すると共に、前記ガスチャンバの長手方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの突条が設けられる
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  12. 請求項1乃至11のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板の前記非露出部分の表面であって前記樹脂材料により覆われる部分の少なくとも一部に、前記樹脂材料との密着性を高めるための密着構造が設けられる
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  13. 請求項1乃至12のいずれかに記載のEGRガス分配器において、
    前記加熱金属板の前記非露出部分と前記ガス分配部との間に、前記加熱金属板の一部と前記ガス分配部の一部とが所定の係合長さをもって互いに係合する係合部が設けられ、
    前記係合長さは、前記ガス分配部を構成する前記樹脂材料と前記加熱金属板との間の熱膨張差により前記係合部にて前記ガス分配部と前記加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定される
    ことを特徴とするEGRガス分配器。
  14. 請求項6、8又は9に記載のEGRガス分配器を備えたEGR装置において、
    前記EGR装置は、EGR通路と、前記EGR通路を流れる前記EGRガスを冷却するためのEGRクーラとを備え、
    前記EGRクーラには、冷却水が流れるように構成され、
    前記EGRガス分配器には、前記EGRクーラで冷却されたEGRガスが流れるように構成されると共に、前記加熱部の前記金属管又は前記金属通路部には、前記EGRクーラを流れて暖められた冷却水が流れるように構成される
    ことを特徴とするEGRガス分配器を備えたEGR装置。
  15. 請求項14に記載のEGRガス分配器を備えたEGR装置において、
    前記加熱金属板の前記非露出部分と前記ガス分配部との間に、前記加熱金属板の一部と前記ガス分配部の一部とが所定の係合長さをもって互いに係合する係合部が設けられ、
    前記係合長さは、前記ガス分配部を構成する前記樹脂材料と前記加熱金属板との間の熱膨張差により前記係合部にて前記ガス分配部と前記加熱金属板との間で変形により生じる隙間より大きく設定される
    ことを特徴とするEGRガス分配器を備えたEGR装置。
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