JP2008111374A

JP2008111374A - エンジンのｅｇｒガス還流装置

Info

Publication number: JP2008111374A
Application number: JP2006294514A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Kajita; 大輔梶田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】ＥＧＲパイプを使用しない、又は長さの短いＥＧＲパイプを使用したエンジンのＥＧＲガス還流装置を提供する。
【解決手段】排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッド１ａの排気ポート３２より上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路１０ｂと、吸気ポート３３より上方へ開口するＥＧＲガス用入口通路１０ａを設け、該ＥＧＲガス用出口通路１０ｂと入口通路３３ａとの間を、弁腕室カバー３１に形成したガス還流通路１０により連通した。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンのＥＧＲガス還流装置、特にＥＧＲパイプを使用しない、又は長さの短いＥＧＲパイプを使用したエンジンのＥＧＲガス還流装置の技術に関する。

従来、エンジンの燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、排気ガスの一部を吸気側に還流（ＥＧＲ）させるＥＧＲ装置が知られている。窒素酸化物は、高温の排気ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応してできるため、排気還流により燃焼温度を下げて窒素酸化物の発生を抑制するものである。そして、該ＥＧＲ装置は、吸気側に還流させる排気ガスの温度を下げるほど、燃焼時の窒素酸化物の発生が減少することが実験的に明らかとなっている。

そこで、昨今では、エンジンの吸気通路と排気通路との間を連結したＥＧＲ管に、水冷式のクーラを装着したＥＧＲ装置が知られている。上記クーラは、ラジエータの冷却水を利用して排気ガスを冷却するものである。
特開平８−２６１０７２号公報

従来の吸気通路と排気通路との間を連結するためにＥＧＲパイプを用いて接続し、排気ガスを吸気側に再循環させて、排気エミッションを低減する構造としていた。しかし、ＥＧＲパイプを用いると、ＥＧＲパイプのパイプ長が長くなるため、振動や熱歪による応力が課題となり、破損に至る恐れがあった。また、エンジン外部を配管するため、搭載状態によってはエンジンの配置に制限が係る場合があった。また、ＥＧＲ装置の無いエンジンに対し部品点数が増加し、またそれに伴い組立工数も増大し、高コストとなった。また、ＥＧＲクーラを使用しない場合には、高温のＥＧＲガスがそのまま吸気に混入されるため、排気エミッション低減効果が小さくなった。
そこで、本発明は係る課題に鑑み、ＥＧＲパイプを使用しない、又は長さの短いＥＧＲパイプを使用したエンジンのＥＧＲガス還流装置を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの排気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路と、吸気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用入口通路を設け、該ＥＧＲガス用出口通路と入口通路との間を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路により連通したものである。

請求項２においては、前記ＥＧＲガス用出口通路と入口通路の周囲にウォータージャケットを形成したものである。

請求項３においては、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの吸気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス入口通路を設け、該ＥＧＲガス用入口通路を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路と連通し、該ガス還流通路の他端はパイプを介して排気マニホールドと連通したものである。

請求項４においては、前記ＥＧＲガス入口通路と排気ポートの周囲にウォータージャケットを形成したものである。

請求項５においては、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの排気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路を設け、該ＥＧＲガス用出口通路を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路と連通し、該ガス還流通路の他端はパイプとＥＧＲバルブとを介して吸気マニホールドと連通したものである。

請求項６においては、前記ＥＧＲガス用出口通路と吸気ポートの周囲にウォータージャケットを形成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、パイプを使用しないため破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、パイプを使用しないため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。また、パイプを使用しないため、エンジンの外形の状態を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。

請求項２においては、出口通路と入口通路を通過する排気ガスがシリンダヘッド内で冷却水により冷却されるので、簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

請求項３においては、パイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、吸気側のＥＧＲパイプを無くすことができるため、吸気マニホールド周囲を簡素化できる。

請求項４においては、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

請求項５においては、パイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、排気側のＥＧＲパイプを無くすことができるため、排気マニホールド周囲を簡素化できる。

請求項６においては、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので、簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図、図２はエンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図、図３は本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図、図４はエンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図、図５は本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図、図６はエンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図、図７は従来のエンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図である。

従来、図７に示すように、エンジン１０１の上部のシリンダヘッド両側には上部に排気マニホールド１０２及び吸気マニホールド１０３を設けており、前記吸気マニホールド１０３の上方には、ＥＧＲバルブ１０４が設けられており、排気側から吸気側へと流入する排気ガスの量を開閉することにより調節することが可能となっている。該排気マニホールド１０２とＥＧＲバルブ１０４とをＥＧＲパイプ１０５を用いて接続し、排気ガスを吸気側に再循環させて、排気エミッションを低減する構造としていた。しかし、ＥＧＲパイプ１０５を用いると、ＥＧＲパイプのパイプ長が長くなるため、振動や熱歪による応力が課題となり、破損に至る恐れがあった。また、エンジン外部を配管するため、搭載状態によってはエンジンの配置に制限が係る場合があった。また、ＥＧＲ装置の無いエンジンに対し部品点数が増加し、またそれに伴い組立工数も増大し、高コストとなった。また、ＥＧＲクーラを使用しない場合には、高温のＥＧＲガスがそのまま吸気に混入されるため、排気エミッション低減効果が小さくなった。
そこで、かかる課題を解消すべく本発明は、シリンダブロック内部にＥＧＲガス通路を形成したエンジンについて説明する。

本発明の実施例に係るエンジンを図に示す。
図１及び図２に示すように、エンジン１はシリンダブロック上部にシリンダヘッド１ａが設けられており、該シリンダヘッド１ａに吸気弁および排気弁を配置して、該吸気弁および排気弁の上方には弁腕等の動弁機構を配置し、該動弁機構は弁腕室カバー３１内に収納されている。該弁腕室カバー３１内を弁腕室としている。該弁腕室カバー３１の内部にガス還流通路１０が設けられている。該ガス還流通路１０はシリンダヘッド１ａに形成される排気ポート３２と吸気ポート３３の間を連通するものであり、排気ポート３２は排気弁と排気マニホールド２の間に形成され、吸気ポート３３は吸気弁と吸気マニホールド３の間に形成される。ガス還流通路１０は弁腕室カバー３１の上面内に形成される合流室１０ｃと、弁腕室カバー３１の側面内に形成される複数（多気筒の場合）のＥＧＲガス用出口通路１０ｂとＥＧＲガス用入口通路１０ａから構成される。前記合流室１０ｃは弁腕室カバー３１の略上面中央内部に所定の容積を有する空間としている。ＥＧＲガス用出口通路１０ｂはパイプ状に構成して一端をシリンダヘッド１ａに穿設して排気ポート３２に連通させた出口通路３２ａと連通させ、他端を合流室１０ｃと連通させている。ＥＧＲガス用入口通路１０ａはパイプ状に構成して一端をシリンダヘッドに穿設して吸気ポート３３に連通させた入口通路３３ａと連通させ、他端を合流室１０ｃと連通させている。これにより、パイプを使用しないため、パイプの破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、エンジンの外形の状態を保持できる。また、合流室１０ｃをＥＧＲガスが通過する際にエンジン外部へ放熱することが可能となる。

また、前記出口通路３２ａ及び入口通路３３ａの周囲にはウォータージャケット１１が一体的に形成されている。前記ウォータージャケット１１は従来エンジン１のシリンダヘッド１ａを冷却するために用いられていたものを転用するために、新たな冷却機構を設ける必要が無い。これにより、出口通路と入口通路を通過する排気ガスがシリンダヘッド内で冷却水により冷却されるので、簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

また、前記ガス還流通路１０は弁腕室カバー３１に鋳抜き、または、射出成形等によって構成されている。これにより、新たな部品を付加することなくガス還流通路を設けることができるため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。

本発明の他の実施例について説明する。
図３及び図４に示すように、この実施例は、ＥＧＲガスを排気マニホールド２から弁腕室カバー３１に設けたガス還流通路１０を介して各吸気ポート３３に還流させる構成として、ＥＧＲガス用出口通路１０ｂを一つの排気側ＥＧＲパイプ２ｂで構成して前記よりも簡単な構成としている。
すなわち、シリンダヘッド１ａ上部に設けた弁腕室カバー３１の上面内に前記同様に合流室１０ｃを形成し、弁腕室カバー３１の側面内に前記同様に複数（多気筒の場合）のＥＧＲガス用出口通路１０ｂを形成して、吸気ポート３３に連通する入口通路３３ａと連通させている。一方、シリンダヘッド１ａ側面に排気マニホールド２を連通し、該排気マニホールド２の一側上部と合流室１０ｃの間に排気側ＥＧＲパイプ２ｂを介装し連通している。

これにより、排気側のパイプが外部へ突出することがないため、エンジンの外形の状態を保持できる。また、吸気側ではパイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、合流室１０ｃにおいてエンジン外部へ放熱することが可能となる。

前記同様に出口通路３２ａの周囲にはウォータージャケット１１が配置され、冷却水により冷却するので簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

本発明の他の実施例について説明する。
図５及び図６に示すように、この実施例は、ＥＧＲガスを各排気ポート３２から弁腕室カバー３１に設けたガス還流通路１０を介してＥＧＲバルブ４または吸気マニホールド３に還流させる構成として、ＥＧＲガス用入口通路１０ａを一つの吸気側ＥＧＲパイプ３ｂで構成して前記よりも簡単な構成としている。
すなわち、シリンダヘッド１ａ上部に設けた弁腕室カバー３１の上面内に前記同様に合流室１０ｃを形成し、弁腕室カバー３１の側面内に前記同様に複数（多気筒の場合）のＥＧＲガス用入口通路１０ａを形成して、排気ポート３２に連通する出口通路３２ａと連通させている。一方、シリンダヘッド１ａ側面に吸気マニホールド３を連通し、該吸気マニホールド３の一側上部にはＥＧＲバルブ４が設けられており、該ＥＧＲバルブ４と合流室１０ｃの間に吸気側ＥＧＲパイプ３ｂを介装し連通している。これにより、吸気側のパイプが外部へ突出することがないため、エンジンの外形の状態を保持できる。また、合流室１０ｃにおいてエンジン外部へ放熱することが可能となる。

前記ＥＧＲガス用出口通路３２ａの周囲には前記同様にウォータージャケット１１が配置されている。前記ウォータージャケット１１は従来エンジン１のシリンダヘッド１ａ部分を冷却するために用いられていたものを転用するために、新たな冷却機構を設ける必要が無い。これにより、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

以上のように、本発明の一実施例に係るエンジン１のＥＧＲガス還流装置は、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッド１ａの排気ポート３２より上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路１０ｂと、吸気ポート３３より上方へ開口するＥＧＲガス用入口通路１０ａを設け、該ＥＧＲガス用出口通路１０ｂと入口通路３３ａとの間を、弁腕室カバー３１に形成したガス還流通路１０により連通したものである。このように構成することにより、パイプを使用しないため破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、パイプを使用しないため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。また、パイプを使用しないため、エンジンの外形の状態を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。

また、前記ＥＧＲガス用出口通路１０ｂと入口通路３３ａの周囲にウォータージャケット１１を形成したものである。このように構成することにより、出口通路と入口通路を通過する排気ガスがシリンダヘッド内で冷却水により冷却されるので、簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

また、本発明の他の実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置は、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッド１ａの吸気ポート３３より上方へ開口するＥＧＲガス入口通路３３ａを設け、該ＥＧＲガス用入口通路１０ａを、弁腕室カバー３１に形成したガス還流通路１０と連通し、該ガス還流通路１０の他端はパイプ２ｂを介して排気マニホールド２と連通したものである。このように構成することにより、パイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、吸気側のＥＧＲパイプを無くすことができるため、吸気マニホールド周囲を簡素化できる。

また、前記ＥＧＲガス入口通路３３ａと前記排気ポート３２との周囲にウォータージャケット１１を形成したものである。このように構成することにより、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

また、本発明のほかの実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置は、排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッド１ａの排気ポート３２より上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路３２ｂを設け、該ＥＧＲガス用出口通路３２ｂを、弁腕室カバー３１に形成したガス還流通路１０と連通し、該ガス還流通路１０の他端はパイプ３ｂとＥＧＲバルブ４とを介して吸気マニホールド３と連通したものである。このように構成することにより、パイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、排気側のＥＧＲパイプを無くすことができるため、排気マニホールド周囲を簡素化できる。

また、前記ＥＧＲガス用出口通路１０ｂと吸気ポート３３の周囲にウォータージャケット１１を形成したものである。このように構成することにより、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので、簡易的なＥＧＲクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。

本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図。エンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図。本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図。エンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図。本発明の一実施例に係るエンジンのＥＧＲガス還流装置の全体的な構成を示した側面断面図。エンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図。従来のエンジンのＥＧＲガス還流装置の斜視図。

符号の説明

１エンジン
２排気マニホールド
３吸気マニホールド
１０ガス還流通路
１１ウォータージャケット
３１弁腕室カバー
３２排気ポート
３２ａ出口通路
３３吸気ポート
３３ａ入口通路

Claims

排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの排気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路と、吸気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用入口通路を設け、該ＥＧＲガス用出口通路と入口通路との間を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路により連通したことを特徴とするエンジンのＥＧＲガス還流装置。
前記ＥＧＲガス用出口通路と入口通路の周囲にウォータージャケットを形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのＥＧＲガス還流装置。
排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの吸気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス入口通路を設け、該ＥＧＲガス用入口通路を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路と連通し、該ガス還流通路の他端はパイプを介して排気マニホールドと連通したことを特徴とするエンジンのＥＧＲガス還流装置。
前記ＥＧＲガス入口通路と排気ポートの周囲にウォータージャケットを形成したことを特徴とする請求項３に記載のエンジンのＥＧＲガス還流装置。
排気側から排出される排気ガスの一部を吸気側に還流させるエンジンのＥＧＲガス還流装置において、シリンダヘッドの排気ポートより上方へ開口するＥＧＲガス用出口通路を設け、該ＥＧＲガス用出口通路を、弁腕室カバーに形成したガス還流通路と連通し、該ガス還流通路の他端はパイプとＥＧＲバルブとを介して吸気マニホールドと連通したことを特徴とするエンジンのＥＧＲガス還流装置。
前記ＥＧＲガス用出口通路と吸気ポートの周囲にウォータージャケットを形成したことを特徴とする請求項５に記載のエンジンのＥＧＲガス還流装置。