JP4835445B2 - エンジンの吸排気系構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの吸排気系構造に関するものである。

従来から、車両前部のエンジンルーム内に横置きに配置されたエンジンがある。特許文献１に示すエンジンでは、エンジンの車両後方側の面にターボ過給機のタービンを有する排気系が設けられ、エンジンの周囲に還流排気冷却用のクーラと還流排気量を調節する還流排気制御弁とが配設されている。
特開２００６−７０８７８号公報

ところで、吸気系へ還流する還流排気は冷却する必要があるので、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁に熱的影響が及ぼないのが望ましい。しかしながら、特許文献１に示すエンジンでは、それらのクーラと還流排気制御弁が、エンジンの燃焼室で燃焼した排気が送り込まれる、ターボ過給機のタービンの比較的近くに配置されているので、クーラと還流排気制御弁はタービンの熱的影響を受けやすい。

また、近年の狭小なエンジンルームにおいては、エンジン周辺の配設スペースも狭小になり、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトにレイアウトすることが必要である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁への熱的影響を抑制しながら、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトに配置することにある。

第１の発明は、車両前部のエンジンルーム内に横置きに配置されたエンジンの車両後方側の面に、ターボ過給機のタービンを有する排気系が設けられ、上記エンジンの周囲に還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁とが配設されているエンジンの吸排気系構造であって、上記ターボ過給機は、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置され、上記エンジンのエンジン後方側の面に沿って配置され、上記コンプレッサに接続されている吸気管を備え、上記吸気管には、該吸気管から下方に向かって延びて上記エンジン又は変速機に取り付けられている、上記吸気管支持用のブラケットが設けられ、上記クーラは、上記吸気管の下方空間に位置するように上記ブラケットに支持され、上記還流排気制御弁は、上記吸気管の上方部分に取り付けられていることを特徴とするものである。

これにより、ターボ過給機を、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置している。そして、還流排気冷却用のクーラを、エンジンのエンジン後方側の面に沿って配置している吸気管の下方空間に配置し、還流排気制御弁をその吸気管の上方部分に配置している。このように、クーラと還流排気制御弁は、ターボ過給機のタービンの比較的遠くに配置されている。このため、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁への熱的影響を抑制することができる。

また、吸気管には、この吸気管から下方に向かって延びてエンジン又は変速機に取り付けられている、吸気管支持用のブラケットを設けている。そして、還流排気冷却用のクーラを吸気管の下方空間に位置するようにそのブラケットに支持させ、還流排気制御弁を吸気管の上方部分に取り付けている。このように、エンジン後方側の空間を有効に利用して、吸排気系は配置されている。さらに、吸気管支持用のブラケットを利用して、クーラは支持されている。これらにより、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトに配置することができる。

以上により、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁への熱的影響を抑制しながら、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトに配置することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記クーラは、略水平に配置され、上記還流排気制御弁は、上記クーラの上方に位置するように配置され、クーラ下流側還流管が、上記吸気管の外側で略Ｕ字状に湾曲して上記還流排気制御弁に接続されていることを特徴とするものである。

これにより、クーラを略水平に配置し、還流排気制御弁をクーラの上方に位置するように配置している。そして、クーラ下流側還流管は、吸気管の外側で略Ｕ字状に湾曲して還流排気制御弁に接続されている。このように、エンジン後方側の空間をより一層有効に利用して、吸排気系は配置されている。このため、吸排気系をエンジン周辺においてより一層コンパクトに配置することができる。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記排気系は、排気中の微粒子を捕集するフィルタを含む排気浄化装置をさらに有し、クーラ上流側還流管が、上記排気浄化装置の下流側に接続され、クーラ下流側還流管が、上記還流排気制御弁に接続され、上記還流排気制御弁と上記吸気管とは、連通していることを特徴とするものである。

これにより、排気浄化装置が排気中の微粒子を捕集するので、吸気系に悪影響を及ぼすことなく、還流排気を吸気系へ還流させることができる。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記排気浄化装置は、上記クーラよりも低い位置になるように配置されていることを特徴とするものである。

これにより、還流排気冷却用のクーラを吸気管の下方空間に配置し、還流排気制御弁を吸気管の上方部分に配置し、排気浄化装置をクーラよりも低い位置になるように配置している。このように、排気浄化装置と、この排気浄化装置の下流側のクーラと、このクーラの下流側の還流排気制御弁を下から上にその順に配置している。このため、排気浄化装置の下流側に接続されているクーラ上流側還流管と、還流排気制御弁に接続されているクーラ下流側還流管を、下から上にその順にコンパクトに配置することができる。したがって、吸排気系をエンジン周辺においてより一層コンパクトに配置することができる。

本発明によれば、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁への熱的影響を抑制しながら、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトに配置することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る吸排気系構造を備えたエンジン１を車両左側から見た図であり、図２は、エンジン１を車両後方から見た図であり、図３は、エンジン１を車両上方から見た図であり、図４は、エンジン１の要部を車両の左斜め後方から見た斜視図であり、図５は、図４の部分拡大図である。なお、図が複雑になり見にくくなるため、ＤＰＦ２２、ＤＰＦ上流側排気管２３、及びＤＰＦ下流側排気管２４は図１〜図３には示していない。

図１〜図５に示すように、エンジン１は、車両前部のエンジンルーム内において、吸気ポート（図示省略）が車両前方を、排気ポート（図示省略）が車両後方を向くように横置きに配置された直列４気筒ディーゼルエンジンである。そして、このエンジン１に燃料燃焼用のエアを供給する吸気系１０がエンジン１の車両前側側面に接続され、エンジン１の排気を大気中に排出する排気系２０がエンジン１の車両後側側面に接続されている。また、エンジン１の周囲には、ＥＧＲクーラ２６とＥＧＲ制御弁２７（還流排気制御弁に相当）とが配設されている。

エンジン１は、シリンダブロック１ａと、このシリンダブロック１ａの上部に配設されたシリンダヘッド１ｂとを有する。このシリンダブロック１ａのクランクシャフト軸と直交する面の一方には、変速機ユニット２が配設されている。本明細書においては、説明の便宜上、エンジン１の長手方向（クランクシャフト軸方向）に対して変速機ユニット２が配設されている側をエンジン後方側、その反対側をエンジン前方側として、エンジン１のエンジン後方側の面をエンジン後面、エンジン前方側の面をエンジン前面と呼ぶ。そして、エンジン前方を向いて、エンジン右側の側面を車両後側側面、エンジン左側の側面を車両前側側面と呼ぶ。上記シリンダヘッド１ｂのエンジン後方側の端部には、高圧燃料ポンプ１ｃが配設されている。

上記吸気系１０は、エアを過給する、ターボ過給機３のコンプレッサ１１と、加圧されたエアをエンジン１の各吸気ポートへ導くための吸気管１２とを有する。このターボ過給機３は、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置されている。

上記吸気管１２は、エンジン１に取り付けられた吸気シャッタバルブ１ｄからエンジン後面に沿って車両後方へ略水平に延びた後、エンジン前方側へ湾曲して（折れ曲って）車両後側側面に沿ってエンジン前方且つ略水平に延び、ターボ過給機３のコンプレッサ１１に接続されている。このように、吸気管１２が吸気シャッタバルブ１ｄから延設されることで、吸気管１２はエンジン１に吸気シャッタバルブ１ｄを介して支持されている。また、吸気管１２の湾曲部１２ａには、吸気管支持用のブラケット３１が制御弁取付座３３を介して取り付けられている。このブラケット３１は、その湾曲部１２ａから下方に向かって延びて変速機ユニット２にブラケット取付座３２を介して取り付けられている。

上記排気系２０は、排気エネルギによって駆動される、ターボ過給機３のタービン２１と、排気中の微粒子を捕集するＤＰＦ２２（排気浄化装置に相当）と、排気をＤＰＦ２２へ導くＤＰＦ上流側排気管２３と、排気を車両後方まで導いて、大気中に排出するＤＰＦ下流側排気管２４と、排気の一部を吸気系１０に還流させるＥＧＲ管２５とを有する。このＤＰＦ２２は、ＥＧＲクーラよりも低い位置になるように配置されていて、フィルタの前段に触媒を配設したものである。また、ＤＰＦ２２の排気導入口には、ＤＰＦ上流側排気管２３の下流端が接続されている一方、排気排出口には、ＤＰＦ下流側排気管２４の上流端が接続されている。

上記ＤＰＦ上流側排気管２３は、その上流端がターボ過給機３のタービン２１に接続されていて、このタービン２１から下方且つ車両後方に向かって延びている。また、ＤＰＦ上流側排気管２３には、振動を吸収するフレキシブルチューブ２３ａが介設されている。上記ＤＰＦ下流側排気管２４は、ＤＰＦ２２から車両後方に向かって延びていて、ＤＰＦ２２を通過した排気を排気サイレンサ等（図示せず）を介して車両後方まで導き、大気中に排出する。

上記ＥＧＲ管２５は、その上流端がＤＰＦ下流側排気管２４の、ＤＰＦ２２近傍に位置するＤＰＦ直下流部２４ａから分岐する一方、その下流端が吸気管１２に合流していて、ＤＰＦ直下流部２４ａと吸気管１２とを連通させている。また、ＥＧＲ管２５には、ＥＧＲ管２５内を流通するＥＧＲガス（還流排気）を冷却する略直方体状のＥＧＲクーラ２６と、ＥＧＲ管２５内を流通するＥＧＲガス量を調節するＥＧＲ制御弁２７とが、ＥＧＲガス流通方向の上流側から順に介設されている。このＥＧＲクーラ２６は、吸気管１２の湾曲部１２ａの下方空間に位置するようにブラケット３１に支持されていて、略水平に配置されているとともに、後述するクーラ上流側ＥＧＲ管２５ａから車両前方且つエンジン後方（車両左斜め前方）へ延びている。上記ＥＧＲ制御弁２７は、ＥＧＲクーラ２６の真上に位置するように吸気管１２の湾曲部１２ａの上方部分に制御弁取付座３３を介して取り付けられている。このように、ＥＧＲ制御弁２７が吸気管１２の上側部分に固定されることで、ＥＧＲ制御弁２７のサービス性を確保することができる。

ＥＧＲ管２５のＥＧＲクーラ２６よりも上流側部分がクーラ上流側ＥＧＲ管２５ａ（クーラ上流側還流管に相当）を構成し、ＥＧＲ管２５のＥＧＲクーラ２６よりも下流側部分がクーラ下流側ＥＧＲ管２５ｂ（クーラ下流側還流管に相当）を構成している。このクーラ上流側ＥＧＲ管２５ａは、ＤＰＦ直下流部２４ａから車両前方且つ上方へ延びた後、エンジン後方側へ湾曲して車両前方且つエンジン後方へ延びている。また、クーラ上流側ＥＧＲ管２５ａには、振動を吸収するフレキシブルチューブ２５ｃが介設されている。上記クーラ下流側ＥＧＲ管２５ｂは、吸気管１２を上下から挟み込むとともにＥＧＲクーラ２６及びＥＧＲ制御弁２７から車両前方且つエンジン後方へ延びるように、吸気管１２の外側で吸気管１２の周囲を取り囲んで略Ｕ字状に湾曲していて、ＥＧＲ制御弁２７に接続されている。

−吸排気系における燃料燃焼用のエア及び排気の流れ−
以下、吸排気系１０，２０における燃料燃焼用のエア及び排気の流れについて説明する。

エア取入口（図示せず）から取り込まれたエアは、ターボ過給機３へ導かれる。ターボ過給機３へ導かれたエアは、コンプレッサ１１によって加圧されて吸気管１２内を流れていく。吸気管１２には、ＥＧＲ管２５が接続されており、吸気管１２内に取り込まれた過給エアは、排気の一部が還流されたＥＧＲガスと混合されて、その後吸気ポートからエンジン１の各燃焼室へ送り込まれる。ここで、ＥＧＲ管２５に介設されたＥＧＲ制御弁２７のバルブ開度を調節することによってＥＧＲガス量を調節している。

エンジン１の各燃焼室で燃焼した既燃ガス、即ち排気は、排気ポートを介してターボ過給機３のタービン２１へ送り込まれ、その排気エネルギによってタービン２１を回転駆動する。タービン２１を駆動した後の排気は、ＤＰＦ上流側排気管２３を介してターボ過給機３から排出される。ＤＰＦ上流側排気管２３へ排出された排気は、ＤＰＦ２２へ導かれる。そして、ＤＰＦ２２を通過することによって排気中の煤等が除去された排気は、ＤＰＦ下流側排気管２４へ導かれる。ＤＰＦ下流側排気管２４へ導かれた排気は、一部がＥＧＲ管２５によって吸気系１０へ還流される一方、残りはＤＰＦ下流側排気管２４をそのまま流れて大気中に排出される。ＥＧＲ管２５へ導かれた排気、即ちＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２６によって冷却されると共に、ＥＧＲ制御弁２７によってＥＧＲガス量を調節されて、吸気管１２へ還流される。

−効果−
以上により、本実施形態によれば、ターボ過給機３を、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置している。そして、還流排気冷却用のＥＧＲクーラ２６を、エンジン後面に沿って配置している吸気管１２の下方空間に配置し、ＥＧＲ制御弁２７をその吸気管１２の上方部分に配置している。このように、ＥＧＲクーラ２６とＥＧＲ制御弁２７は、ターボ過給機３のタービン２１の比較的遠くに配置されている。このため、ＥＧＲクーラ２６とＥＧＲ制御弁２７への熱的影響を抑制することができる。

また、吸気管１２には、この吸気管１２から下方に向かって延びて変速機ユニット２に取り付けられている、吸気管支持用のブラケット３１を設けている。そして、ＥＧＲクーラ２６を吸気管１２の下方空間に位置するようにそのブラケット３１に支持させ、ＥＧＲ制御弁２７を吸気管１２の上方部分に取り付けている。このように、エンジン後方側の空間を有効に利用して、吸排気系は配置されている。さらに、吸気管支持用のブラケット３１を利用して、ＥＧＲクーラ２６は支持されている。

また、ＥＧＲクーラ２６を略水平に配置し、ＥＧＲ制御弁２７をＥＧＲクーラ２６の上方に位置するように配置している。そして、クーラ下流側ＥＧＲ管２５ｂは、吸気管１２の外側で略Ｕ字状に湾曲してＥＧＲ制御弁２７に接続されている。このように、エンジン後方側の空間を有効に利用して、吸排気系は配置されている。

また、ＥＧＲクーラ２６を吸気管１２の下方空間に配置し、ＥＧＲ制御弁２７を吸気管１２の上方部分に配置し、ＤＰＦ２２をＥＧＲクーラ２６よりも低い位置になるように配置している。このように、ＤＰＦ２２と、このＤＰＦ２２の下流側のＥＧＲクーラ２６と、このＥＧＲクーラ２６の下流側のＥＧＲ制御弁２７を下から上にその順に配置している。このため、ＤＰＦ２２の下流側に接続されているクーラ上流側ＥＧＲ管２５ａと、ＥＧＲ制御弁２７に接続されているクーラ下流側ＥＧＲ管２５ｂを、下から上にその順にコンパクトに配置することができる。

以上により、ＥＧＲクーラ２６とＥＧＲ制御弁２７への熱的影響を抑制しながら、吸排気系をエンジン１周辺においてコンパクトに配置することができる。

また、ＤＰＦ２２が排気中の微粒子を捕集するので、吸気系に悪影響を及ぼすことなく、還流排気を吸気系へ還流させることができる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、エンジンの吸排気系構造について説明したが、ターボ過給機３が、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置され、エンジン１のエンジン後方側の面に沿って配置され、コンプレッサ１１に接続されている吸気管１２を備え、吸気管１２には、該吸気管１２から下方に向かって延びて変速機ユニット２に取り付けられている、吸気管支持用のブラケット３１が設けられ、ＥＧＲクーラ２６が、吸気管１２の下方空間に位置するようにブラケット３１に支持され、ＥＧＲ制御弁２７が、吸気管１２の上方部分に取り付けられている限り、その構造は如何なるものであっても良い。

また、上記実施形態では、ブラケット３１を変速機ユニット２に取り付けているが、エンジン１に取り付けても良い。

また、上記実施形態では、ＤＰＦ２２は、フィルタの前段に触媒を配設したものであるが、これに限らず、単に煤を除去するフィルタのみからなるもの、又はフィルタに触媒を担持させたもの等であっても良い。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁への熱的影響を抑制しながら、吸排気系をエンジン周辺においてコンパクトに配置するための用途等に適用できる。

本発明の実施形態に係る吸排気系構造を備えたエンジンを車両左側から見た図である。 エンジンを車両後方から見た図である。 エンジンを車両上方から見た図である。 エンジンの要部を車両の左斜め後方から見た斜視図である。 図４の部分拡大図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 変速機ユニット
３ ターボ過給機
１０ 吸気系
１１ コンプレッサ
１２ 吸気管
２０ 排気系
２１ タービン
２２ ＤＰＦ（排気浄化装置）
２５ ＥＧＲ管
２５ａ クーラ上流側ＥＧＲ管（クーラ上流側還流管）
２５ｂ クーラ下流側ＥＧＲ管（クーラ下流側還流管）
２６ ＥＧＲクーラ
２７ ＥＧＲ制御弁（還流排気制御弁）
３１ ブラケット

Claims (4)

1. 車両前部のエンジンルーム内に横置きに配置されたエンジンの車両後方側の面に、ターボ過給機のタービンを有する排気系が設けられ、上記エンジンの周囲に還流排気冷却用のクーラと還流排気制御弁とが配設されているエンジンの吸排気系構造であって、
   上記ターボ過給機は、そのタービン側がエンジン前方側に、そのコンプレッサ側がエンジン後方側に位置するように配置され、
   上記エンジンのエンジン後方側の面に沿って配置され、上記コンプレッサに接続されている吸気管を備え、
   上記吸気管には、該吸気管から下方に向かって延びて上記エンジン又は変速機に取り付けられている、上記吸気管支持用のブラケットが設けられ、
   上記クーラは、上記吸気管の下方空間に位置するように上記ブラケットに支持され、
   上記還流排気制御弁は、上記吸気管の上方部分に取り付けられていることを特徴とするエンジンの吸排気系構造。
2. 請求項１記載のエンジンの吸排気系構造において、
   上記クーラは、略水平に配置され、
   上記還流排気制御弁は、上記クーラの上方に位置するように配置され、
   クーラ下流側還流管が、上記吸気管の外側で略Ｕ字状に湾曲して上記還流排気制御弁に接続されていることを特徴とするエンジンの吸排気系構造。
3. 請求項１記載のエンジンの吸排気系構造において、
   上記排気系は、排気中の微粒子を捕集するフィルタを含む排気浄化装置をさらに有し、
   クーラ上流側還流管が、上記排気浄化装置の下流側に接続され、
   クーラ下流側還流管が、上記還流排気制御弁に接続され、
   上記還流排気制御弁と上記吸気管とは、連通していることを特徴とするエンジンの吸排気系構造。
4. 請求項３記載のエンジンの吸排気系構造において、
   上記排気浄化装置は、上記クーラよりも低い位置になるように配置されていることを特徴とするエンジンの吸排気系構造。

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