JP4267349B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は内燃機関の排気還流装置に関し、より詳しくは、内燃機関の排気系から排気を取り出して吸気系にEGRガスとして還流させるEGR取り出し管の配置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の排気還流装置において、上記したEGR取り出し管の構造としては、以下の特許文献1,2に記載のものが知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−175449号公報
【特許文献2】
特開2002−180912号公報
【0004】
特許文献1に記載の内燃機関の排気還流装置にあっては、内燃機関の排気系に設けられた触媒装置の下流において排気を取り出してその吸気系にEGRガスとして還流させるEGR取り出し管であって、EGRガスを冷却するべく、機関冷却水で冷却(放熱)する冷却器を備えたものが開示される。
【0005】
特許文献2に記載の内燃機関の排気還流装置においては、同様のEGR取り出し管であって、排気マニホルドを内燃機関の本体にフランジを介して取り付けると共に、EGR取り出し管をそのフランジと同一面上に形成された別のフランジを介して内燃機関の本体に接続するようにしたものが開示される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この種の内燃機関の排気還流装置にあっては、機関の振動が伝達されることからEGR取り出し管は可能な限り高い剛性を備えるのが望ましい。しかしながら、上記した特許文献1,2に記載の技術は、その点に関して何ら開示するものではなかった。
【0008】
さらに、走行時においてEGR取り出し管は高温になることから、その放熱を図ることが望ましい。しかしながら、上記した特許文献1,2に記載の技術は、その点に関しても何ら開示するものではなかった。
【0009】
従って、この発明の目的は上記した不具合を解消し、EGRガスを還流させるEGR取り出し管の剛性を高めると共に、EGR取り出し管の放熱を図るようにした内燃機関の排気還流装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1項にあっては、内燃機関の排気系にEGR取り出し管を接続し、排気を取り出して前記内燃機関の吸気系にEGRガスとして還流させる内燃機関の排気還流装置において、前記排気系は前記内燃機関の本体にフランジを介して取り付けられる排気マニホルドと前記排気マニホルドの下流に配置される排気管とからなり、前記EGR取り出し管の一端を前記排気管に接続する一方、他端を前記フランジを介して前記内燃機関に接続し、前記EGR取り出し管に前記EGRガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成し、前記EGR取り出し管と前記フランジの間に架橋されると共に、前記フランジと一体的に形成されるステーを備えると共に、前記ステーを前記コルゲート状部よりも前記排気系から前記吸気系に流れる排気の流れにおいて下流で前記EGR取り出し管に取り付けるように構成した。
【0013】
排気系は内燃機関の本体にフランジを介して取り付けられる排気マニホルドと排気マニホルドの下流に配置される排気管とからなり、EGR取り出し管の一端を排気管に接続する一方、他端をフランジを介して内燃機関に接続し、EGR取り出し管にEGRガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成し、EGR取り出し管とフランジの間に架橋されると共に、フランジと一体的に形成されるステーを備えると共に、ステーをコルゲート状部よりも排気系から吸気系に流れる排気の流れにおいて下流でEGR取り出し管に取り付けるように構成したので、ステーによってEGR取り出し管の剛性を高めることができると共に、ステーを介した熱伝導によってEGR取り出し管の熱をフランジに伝達する、あるいは大気中に放熱することができる。また、ステーを短縮することができ、結果としてEGR取り出し管の剛性も高めることができる。
【0015】
また、フランジとステーを一体的に形成するように構成したので、上記の効果に加え、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0016】
請求項2項にあっては、前記ステーは前記フランジに溶接され、よって前記フランジとステーを一体的に形成するように構成した。
【0017】
ステーはフランジに溶接され、よってフランジとステーを一体的に形成するように構成したので、上記と同様、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0018】
請求項3項にあっては、前記ステーは前記フランジに溶接されて前記フランジとステーを一体的に形成すると共に、前記EGR取り出し管は、前記フランジに設けられた孔に先端が挿入され、そこに溶接されて前記フランジに取り付けられるように構成した。
【0019】
ステーはフランジに溶接されてフランジとステーを一体的に形成すると共に、EGR取り出し管は、フランジに設けられた孔に先端が挿入され、溶接されてフランジに取り付けられるように構成したので、上記と同様、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0020】
請求項4項にあっては、前記EGR取り出し管は、前記内燃機関の本体との接続部位に至るまでの径が、その接続部位の径よりも大きくなるように構成した。
【0021】
EGR取り出し管は、内燃機関の本体との接続部位に至るまでの径が、その接続部位の径よりも大きくなるように構成したので、EGR取り出し管の接続部位に至るまでの部位の外気と接する表面積が増加させられ、EGR取り出し管の内部を通るEGRガスを放熱(冷却)することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置について説明する。
【0023】
図1は、この実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置を車両に搭載した状態で示す説明斜視図であり、図2は内燃機関に取り付けた状態で示す説明斜視図であり、図3は排気マニホルドと共に示す説明斜視図である。さらに、図4は図3に示す部位の部分断面図であり、図5はその側面図である。
【0024】
図1から図5を参照して説明すると、符合10は内燃機関(以下「エンジン」という)を示す。エンジン10は、火花点火式直列4気筒4サイクルのSOHCエンジンからなり、車両12のエンジンルーム12a内に、車両の長手方向に対して横向きとなるように配置される。
【0025】
図2に良く示す如く、エンジン10の付近にはACG(オルタネータ)14およびエアコンディショナ(図示せず)のコンプレッサ16が配置される。これらの補機は、エンジン10の回転によって駆動される。尚、図示の簡略化のため、図1においてエンジン10以外の部材の図示を省略すると共に、図1などにおいてエンジン10を模式的に示すようにした。
【0026】
エンジン10にあっては、エアクリーナ(図示せず)から取り入れられた空気は吸気管(図示せず)を流れ、スロットルバルブ(図示せず)で調量されて吸気マニホルドを経て各気筒の吸気ポート(図示せず)に至り、そこでインジェクタ(図示せず)でガソリン燃料を噴射される(図1などで、吸気管および吸気マニホルドなどが配置される吸気側を符号18で示す)。
【0027】
よって生じた混合気は吸気バルブ(図示せず)が開放されるときに燃焼室(図示せず)に流入し、点火されて燃焼し、燃焼で生じた排気(排ガス)は排気バルブ(図示せず)が開放されるとき、排気マニホルド20を流れる。排気マニホルド20の下流(直下)には触媒装置22が設けられ、排気はそこで有害成分が除去された後、排気管24を通って外部に排出される。
【0028】
排気マニホルド20は、図3に良く示す如く、その上流端にはフランジ20aが形成され、図2に示すようにフランジ20aを介してエンジン10の本体10a、より詳しくはシリンダヘッドに取り付けられる。より具体的には、図3に示す如く、排気マニホルド20は、フランジ20aに穿設された孔にボルト26を通し、ガスケット30を挟んでエンジン本体10aの壁面に穿設されたボルト挿通孔(図示せず)に止めることで取り付けられる。
【0029】
図5などに良く示す如く、エンジン10の、排気マニホルド20と排気管24からなる排気系に設けられる触媒装置22は、円筒状のケース22aと、その内部に気密に収容される触媒床22bとからなる。触媒床22bは、三元型の触媒からなる。
【0030】
触媒床22bとケース22aの内面の間には断熱材(図示せず)が収納され、エンジン10の始動時の触媒床22bの昇温を促進する。図3および図4に示す如く、ケース22aはブラケット22cによってエンジン本体10aにボルト止めされる。詳細な図示は省略するが、ブラケット22cはケース22aの背面に溶接されると共に、ブラケット22cに穿設された孔にボルト26を通して本体壁面に穿設されたボルト挿通孔に止められ、よって触媒装置22をエンジン本体10aに固定するように構成される。
【0031】
触媒装置22のケース22aの下流には排気管24が接続される。排気管24には触媒装置22の直下から徐々に縮径するテーパ状部24aが形成される。排気管24は、図2などに良く示すようにACG14およびエアコンディショナのコンプレッサ16からなる補機から離間する方向に曲がりながら延びるように構成される。排気管24は、フランジ24bを介してさらに下流の排気管に接続される。
【0032】
排気管24のテーパ状部24aには、排気を取り出してエンジン10の、吸気管と吸気マニホルドからなる吸気系にEGRガスとして還流させるEGR取り出し管32が接続される。即ち、テーパ状部24aは穿設され、そこにEGR取出し管32が挿入され、溶接されて固定される。このように、排気管24は曲げられながら触媒装置22に接続されると共に、EGR取り出し管32は排気管24の曲げ方向側において接続される。またEGR取り出し管32は、触媒装置22に対し、ACG14などの補機の反対側で接続される。
【0033】
EGR取り出し管32には途中にコルゲート状部32aが形成される。コルゲート状部32aは図示のような凹凸形状とされることで外気と接触する表面積が増加させられ、EGR取り出し管32の内部を通る排気(EGRガス)の放熱(冷却)を促進する。
【0034】
EGR取り出し管32は、他端側において、触媒装置22の下流位置から延び、前記したフランジ20aを介してエンジン本体10aに接続される。即ち、EGR取り出し管32は、図6に示す如く、フランジ20aに穿設された孔20a1に先端32bが挿入され、そこに溶接されてフランジ20aに取り付けられ、次いで、図3に示す如く、そのフランジ20aに穿設された孔にボルト26を通し、エンジン本体10aの壁面に穿設されたボルト挿通孔に止めることで接続される。
【0035】
EGR取り出し管32とフランジ20aの間にはステー32cが架橋され、EGR取り出し管32はステー32cを介してフランジ20aに接続されるように構成される(図3でステー32cの図示省略)。ステー32cは、コルゲート状部32aよりも下流(排気系から吸気系に流れるEGRガスの流れにおいて)でEGR取り出し管32に取り付けられる。ステー32cはフランジ20aに溶接されて接合され、よってフランジ20aとステー32cは一体的に形成される。
【0036】
EGR取り出し管32は、図6に示す如く、フランジ20aに取り付けられる部位において先端32bが縮径される。即ち、EGR取り出し管32は、エンジン本体10aとの接続部位に至るまでの径(内径d1)が、その接続部位の径(内径d2)よりも大きくなるように構成される。それによって、接続部位に至るまでの部位の外気と接する表面積が増加させられ、同様にEGR取り出し管32の内部を通るEGRガスを放熱(冷却)することができる。
【0037】
図7に示す如く、EGR取り出し管32は、エンジン本体10aに接続された後、エンジン本体10aを構成するシリンダヘッド内に形成されたヘッド内通路10a1を介してEGRバルブ36に接続され、EGRバルブ36によってEGRガスの流量が調節される。EGRバルブ36は第2のヘッド内通路10a2を介して吸気側18と接続される。それによって、EGRガスは、ヘッド内通路10a1、EGRバルブ36、第2のヘッド内通路10a2と流れ、吸気マニホルドに還流される。図に示す如く、第2のヘッド内通路10a2の付近にはエンジン冷却水通路10a3が形成され、EGRガスを放熱(冷却)する。
【0038】
図1に示す如く、この実施の形態に係る排気還流装置において、排気マニホルド20は車両12の前方に位置し、触媒装置22も同様に前方に位置することから、走行時、フロントグリル12bから走行風が進入する。フロントグリル12bの後方にラジエータ38が配置される。ラジエータ38はコアやファンなどの通気抵抗が大きいため、走行風がラジエータ38を通過して触媒装置22に到達することは少ないが、それ以外の走行風は図示しないその外の搭載部品群の間を縫って触媒装置22に突き当たり、触媒装置22を冷却する。
【0039】
この実施の形態に係るエンジンの排気還流装置は、上記の如く、エンジン(内燃機関)10の排気系に設けられた触媒装置22の下流にEGR取り出し管32を接続し、排気を取り出してエンジン(内燃機関)10の吸気系にEGRガスとして還流させるエンジン(内燃機関)の排気還流装置において、触媒装置22の下流に排気管24を曲げながら接続すると共に、EGR取り出し管32を、排気管24の曲げ方向側において接続するように構成したので、EGR取り出し管32の長さをその分だけ短縮できて剛性を高めることができ。また、それによって、EGR取り出し管32は突出することがないので、排気系の省スペース化を図ることができる。
【0040】
また、EGR取り出し管32を、触媒装置22に対し、エンジン(内燃機関)10で駆動される補機の反対側で接続、換言すれば、触媒装置22を挟んで補機側と反対側で接続したので、剛性の向上と排気系の省スペース化に加え、EGR取り出し管32からの放熱が、ACG(オルタネータ)14、エアコンディショナのコンプレッサ16などのエンジン10によって駆動される補機に与える影響を低減することができる。また、補機が配置される側はスペースが一層制約されるが、そのような位置を避けることによって、EGR取り出し管32を適正に配置することができる。
【0041】
また、排気系はエンジン10の本体にフランジ20aを介して取り付けられる排気マニホルド20を備えると共に、EGR取り出し管32を、ステー32cを介してフランジ20aに接続するように構成したので、ステー32cによってEGR取り出し管32の剛性を一層高めることができると共に、ステー32cを介した熱伝導によってEGR取り出し管32の熱をフランジ20aに伝達する、あるいは大気中に放熱することができる。
【0044】
尚、上記において、触媒装置22の構成は図示のものに限られるものではなく、どのような構成であっても良い。
【0045】
尚、この発明は、エンジン10のクランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用のエンジンにも適用が可能である。
【0046】
【発明の効果】
請求項1項にあっては、ステーによってEGR取り出し管の剛性を高めることができると共に、ステーを介した熱伝導によってEGR取り出し管の熱をフランジに伝達する、あるいは大気中に放熱することができる。また、ステーを短縮することができ、結果としてEGR取り出し管の剛性も高めることができる。
【0047】
また、前記した効果に加え、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0048】
請求項2項にあっては、上記と同様、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0049】
請求項3項にあっては、上記と同様、部品点数と組み付け工数を削減することができる。
【0050】
請求項4項にあっては、EGR取り出し管の接続部位に至るまでの部位の外気と接する表面積が増加させられ、EGR取り出し管の内部を通るEGRガスを放熱(冷却)することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の排気還流装置を車両に搭載した状態で示す説明斜視図である。
【図2】図1に示す排気還流装置を内燃機関に取り付けた状態で示す説明斜視図である。
【図3】図1に示す排気還流装置を、排気マニホルドと共に示す説明斜視図である。
【図4】図3に示す排気還流装置の部分断面図である。
【図5】図3に示す排気還流装置の側面図である。
【図6】図4に示す排気還流装置の部分拡大断面図である。
【図7】図2に模式的に示すシリンダヘッドの縦断面図である。
【符号の説明】
10 エンジン(内燃機関)
12 車両
14 ACG(補機)
16 エアコンディショナのコンプレッサ(補機)
18 吸気側
20 排気マニホルド(排気系)
20a フランジ
22 触媒装置
24 排気管(排気系)
32 EGR取り出し管
32a コルゲート状部
32c ステー
Claims (4)
- 内燃機関の排気系にEGR取り出し管を接続し、排気を取り出して前記内燃機関の吸気系にEGRガスとして還流させる内燃機関の排気還流装置において、前記排気系は前記内燃機関の本体にフランジを介して取り付けられる排気マニホルドと前記排気マニホルドの下流に配置される排気管とからなり、前記EGR取り出し管の一端を前記排気管に接続する一方、他端を前記フランジを介して前記内燃機関に接続し、前記EGR取り出し管に前記EGRガスの放熱を促進するコルゲート状部を形成し、前記EGR取り出し管と前記フランジの間に架橋されると共に、前記フランジと一体的に形成されるステーを備えると共に、前記ステーを前記コルゲート状部よりも前記排気系から前記吸気系に流れる排気の流れにおいて下流で前記EGR取り出し管に取り付けることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
- 前記ステーは前記フランジに溶接され、よって前記フランジとステーを一体的に形成したことを特徴とする請求項1項記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記ステーは前記フランジに溶接されて前記フランジとステーを一体的に形成すると共に、前記EGR取り出し管は、前記フランジに設けられた孔に先端が挿入され、そこに溶接されて前記フランジに取り付けられることを特徴とする請求項1項記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記EGR取り出し管は、前記内燃機関の本体との接続部位に至るまでの径が、その接続部位の径よりも大きくなるように構成されることを特徴とする請求項3項記載の内燃機関の排気還流装置。
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