| 【発明の名称】 |
エンジンの排気ガス還流装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】水掫 文浩
【氏名】小沢 一則
【氏名】下山 和明
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| 【要約】 |
【課題】エンジンの排気ガス還流装置において、排気ガスの還流量を簡単な構造で安定させる。
【解決手段】ディーゼルエンジンＥの排気ポート２７から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気マニホールド２５に還流させる排気ガス還流装置において、シリンダヘッド１３の排気側の側面に排気ガス還流バルブＶを設ける。エンジンＥから排出された直後の高温の排気ガスが排気ガス還流バルブＶを通過するので、排気ガスの温度低下により発生するカーボン粒子が排気ガス還流バルブＶに堆積して作動を妨げたり、排気ガスの温度低下に伴う体積減少により、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブＶを通過する排気ガスの質量が変動したりするのを防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジン（Ｅ）の排気系（２７）から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系（２５）に還流させるエンジンの排気ガス還流装置において、シリンダヘッド（１３）の排気側の側面に前記排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブ（Ｖ）を設け、この排気ガス還流バルブ（Ｖ）と前記吸気系（２５）とを接続する排気ガス還流通路（４６）をシリンダヘッド（１３）の内部に配置したことを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項２】 シリンダヘッド（１３）の内部に配置した排気ガス還流通路（４６）をウオータジャケット（４８）で囲んだことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの排気ガス還流装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気系から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるエンジンの排気ガス還流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる排気ガス還流装置は、特開昭６２−７９４３号公報により公知である。この排気ガス還流装置は、エンジンの排気通路と吸気通路とを排気ガス還流通路で接続し、ＥＧＲガスとしての排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブを前記吸気通路の近傍に設けたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら排気ガス還流バルブを吸気通路の近傍に設けると、排気通路を出た排気ガスが排気ガス還流バルブに達するまでに温度低下し、排気ガスに含まれるカーボン成分が排気ガス還流バルブの内部に堆積して作動不良を起こす可能性があり、この傾向は排気ガス還流バルブの上流側の排気ガス還流通路にクーラーを設けて排気ガスの冷却を行う場合に特に顕著なものとなる。
【０００４】その理由は、排気ガス中に含まれるカーボンは高温下では酸化して二酸化炭素になるが、低温下ではカーボンのままの状態で相互に結合して粒子化する傾向があるからである。
【０００５】しかも排気ガスの還流量（排気ガスの質量）をエンジンの運転状態に応じて制御しようとしても、排気ガス還流バルブの上流側の排気ガス還流通路の全長が長くなるため、排気ガスが排気ガス還流通路を通過する間の温度低下量が外的要因によって大きく左右されてしまう。従って、排気ガスの温度低下に伴う体積変化を予測することが難しくなり、排気ガス還流バルブの開度をエンジンの運転状態に応じて的確に制御しても、実際に吸気通路に戻される排気ガスの還流量（質量）が不安定になる可能性がある。
【０００６】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンの排気ガス還流装置において、排気ガスの還流量を簡単な構造で安定させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンの排気系から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流させるエンジンの排気ガス還流装置において、シリンダヘッドの排気側の側面に前記排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブを設け、この排気ガス還流バルブと前記吸気系とを接続する排気ガス還流通路をシリンダヘッドの内部に配置したことを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置が提案される。
【０００８】上記構成によれば、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブをシリンダヘッドの排気側の側面に設けたので、エンジンから排出された直後の高温の排気ガスが排気ガス還流バルブを通過することになり、排気ガスの温度低下により発生するカーボン粒子が排気ガス還流バルブに堆積して作動を妨げたり、排気ガスの温度低下に伴う体積減少により、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブを通過する排気ガスの質量が変動したりするのを防止することができる。しかも排気ガス還流バルブを通過した排気ガスを吸気系に戻す排気ガス還流通路をシリンダヘッドの内部に配置したので、排気ガス還流通路をエンジンの外部の部材と干渉しないようにコンパクトにレイアウトすることができる。
【０００９】また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、シリンダヘッドの内部に配置した排気ガス還流通路をウオータジャケットを囲んだことを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置が提案される。
【００１０】上記構成によれば、シリンダヘッドの内部の排気ガス還流通路をウオータジャケットを囲んで排気ガスを冷却するので、排気ガスの還流による吸気の温度上昇を回避して吸気の充填効率を高め、エンジン出力低下を回避することができる。
【００１１】尚、実施例の吸気マニホールド２５および排気ポート２７はそれぞれ本発明の吸気系および排気系に対応し、実施例のディーゼルエンジンＥは本発明のエンジンに対応する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１はディーゼルエンジンの全体構成を示す図、図２はシリンダヘッド部の水平断面図、図３は図２の３−３線断面図である。
【００１４】図１に示すように、直列４気筒のディーゼルエンジンＥは、クランクケース１１と、クランクケース１１の上部に一体に形成されたシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上部に結合されたシリンダヘッド１３と、シリンダブロック１２の下部に結合されたオイルパン１４とを備えており、クランクケース１１に回転自在に支持したクランクシャフト１５と、シリンダブロック１２の内部に形成したシリンダ１６に摺動自在に嵌合するピストン１７とが、コネクティングロッド１８を介して連接される。シリンダヘッド１３には２個の吸気バルブ１９，１９および２個の排気バルブ２０，２０が設けられており、これら吸気バルブ１９，１９および排気バルブ２０，２０はシリンダヘッド１３に設けられた１本のカムシャフト２１により、図示せぬロッカーアームを介して開閉駆動される。ピストン１７の頂面の中央部にはリエントラント型の燃焼室２２が凹設されており、この燃焼室２２の中心に臨むようにシリンダヘッド１３にインジェクタ２３が設けられる。
【００１５】吸気バルブ１９，１９から延びる吸気ポート２４Ｕ，２４Ｌに接続された吸気マニホールド２５は上下２層に形成されており、その上流側にサージタンク２６が設けられる。排気バルブ２０，２０に連なる排気ポート２７には排気マニホールド２８が接続される。エアクリーナ２９から延びる吸気通路３０に吸入された空気は、ターボチャージャ３１の吸気側インペラ３２で加圧され、吸気通路３３を経て前記サージタンク２６に供給される。また排気マニホールド２８から出た排気ガスは、ターボチャージャ３１の排気側インペラ３４を駆動した後に、排気通路３５に設けた排気ガス浄化触媒装置３６を通過して外部に排出される。
【００１６】燃料タンク３７の内部に設けた低圧ポンプ３８から供給された燃料は低圧フィードパイプ３９に設けたフィルター４０を経て高圧ポンプ４１に供給され、そこで加圧された燃料は高圧フィードパイプ４２を経てコモンレール４３に供給される。コモンレール４３に蓄圧された高圧の燃料は、４本の燃料噴射パイプ４４…を介して４個のインジェクタ２３に所定のタイミングで供給される。尚、符号４５は高圧ポンプ４１から余剰の燃料を燃料タンク３７に戻すリターンパイプである。
【００１７】吸気マニホールド２８の近傍には排気ガス還流バルブＶが設けられており、排気ガスを排気ガス還流通路４６を経てサージタンク２６の上流位置に戻すようになっている。尚、図１では排気ガス還流通路４６がディーゼルエンジンＥの外部に示されているが、実際にはシリンダヘッド１３の内部に配置されている。
【００１８】図２はディーゼルエンジンＥのシリンダヘッド１３を、吸気マニホールド２５および排気マニホールド２８と共に水平方向に切断した横断面を示すものである。シリンダヘッド１３の排気側の側面に固定された排気マニホールド２８は、４個のシリンダ１６…に対応して４方向に分岐しており、それぞれがシリンダヘッド１３の内部に形成した４本の排気ポート２７…に連なっている。各々の排気ポート２７…の基端部は２個の排気バルブ２０，２０に向かって延びている。
【００１９】図１を併せて参照すると明らかなように、シリンダヘッド１３の吸気側の側面に固定されてサージタンク２６を一体に備えた吸気マニホールド２５と、シリンダヘッド１３の内部に設けた吸気ポート２４Ｕ…，２４Ｌ…とは上下２層に分離している。
【００２０】即ち、図２に実線で示すように、吸気マニホールド２５の上層の４本の吸気通路２５Ｕ…は、それぞれ上層の４本の吸気ポート２４Ｕ…を介して対応する４個の吸気バルブ１９…に延びており、また一部を破線で示すように、吸気マニホールド２５の下層の４本の吸気通路２５Ｌ…は、それぞれ下層の４本の吸気ポート２４Ｌ…を介して対応する４個の吸気バルブ１９…に延びている。そしてシリンダヘッド１３の排気ポート２７…および吸気ポート２４Ｕ…，２４Ｌ…に挟まれた空間を埋めるようにウオータジャケット４８…が形成される。
【００２１】シリンダヘッド１３の排気側の側面には取付部材４９を介して前記排気ガス還流バルブＶが支持される。排気ガス還流バルブＶはリニアソレノイド５０を介して駆動される弁体５１を備えており、♯４シリンダの排気ポート２７から分岐してシリンダヘッド１３の内部および取付部材４９の内部を延びる排気ガス還流通路５２，５３は、前記弁体５１の弁座５４への着座により閉塞される。排気ガス還流バルブＶの弁体５１の下流側は、取付部材４９の内部を延びる排気ガス還流通路５５を介してシリンダヘッド１３内に配置された排気ガス還流通路４６の上流端に連通する。そしてシリンダヘッド１３内に配置された排気ガス還流通路４６の下流端は、吸気マニホールド２５に形成した排気ガス還流通路５６を介してサージタンク２６に連通する。
【００２２】図３に示すように、シリンダヘッド１３の内部に配置された排気ガス還流通路４６は、その外周部がウオータジャケット４８によって囲まれている。
【００２３】而して、ディーゼルエンジンＥの運転状態に応じて図示せぬ制御装置から排気ガス還流バルブＶに開弁指令が出力されると、その指令値に応じてリニアソレノイド５０が作動することにより弁体５１が弁座５４から離反し、排気ガス還流バルブＶが所定の開度で開弁する。
【００２４】その結果、♯４シリンダの排気ポート２７に排出された排気ガスの一部が、シリンダヘッド１３の排気ガス還流通路５２、取付部材４９の排気ガス還流通路５３、排気ガス還流バルブＶ、取付部材４９の排気ガス還流通路５５、シリンダヘッド１３の排気ガス還流通路４６および吸気マニホールド２５の排気ガス還流通路５６を経てサージタンク２６に戻され、そこから吸気マニホールド２５の吸気通路２５Ｕ…，２５Ｌ…を経てシリンダヘッド１３の吸気ポート２４Ｌ…，２４Ｕ…に供給されるため、排気ガスに含まれる有害成分の低減に寄与することができる。
【００２５】以上説明したように、排気ガス還流バルブＶをシリンダヘッド１３の排気側の側面に取り付けので、燃焼室を出た直後の高温の排気ガスを温度低下する以前に排気ガス還流バルブＶに導くことが可能となり、排気ガス中のカーボン成分が温度低下により粒子化して排気ガス還流バルブＶの内部に付着するのを防止して作動不良の発生を回避することができる。
【００２６】また排気ガスの還流量、つまり排気ガス還流バルブＶの開度をディーゼルエンジンＥの運転状態に応じて制御する際に、排気ガスの温度が変化すると排気ガスの密度が変化するため、排気ガス還流バルブＶの開度を所望の開度に制御しても実際に吸気マニホールド２５に戻される排気ガスの還流量（質量）が不安定になる可能性がある。しかしながら、本実施例によれば燃焼室を出た直後の高温の排気ガスが排気ガス還流バルブＶに導かれるため、排気ガスの温度低下に伴う上記不具合を解消して排気ガス還流量を精密に制御することができる。
【００２７】また排気ガス還流バルブＶを通過した排気ガスがシリンダヘッド１３の内部に配置した排気ガス還流通路４６を通過するとき、その外周を囲むウオータジャケット４８を流れる冷却水によって冷却されるので、排気ガスの還流による吸気の温度上昇を回避して吸気の充填効率を高め、ディーゼルエンジンＥの出力低下を回避することができる。尚、シリンダヘッド１３の内部に配置した排気ガス還流通路４６を流れる排気ガスは既に排気ガス還流バルブＶを通過した後のものであるため、その冷却によって排気ガス還流量（質量）が変動することはない。
【００２８】しかも主要な排気ガス還流通路４６がシリンダヘッド１３の内部に配置されているので、その排気ガス還流通路４６をディーゼルエンジンＥの外部の部材と干渉しないようにコンパクトにレイアウトすることができる。
【００２９】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】例えば、実施例ではディーゼルエンジンＥを例示したが、本発明はガソリンエンジンに対しても適用することができ、エンジンの気筒数や気筒の配置形態も適宜変更可能である。また排気ガス還流バルブＶを通過した後の排気ガスをクーラーで冷却することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明によれば、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブをシリンダヘッドの排気側の側面に設けたので、エンジンから排出された直後の高温の排気ガスが排気ガス還流バルブを通過することになり、排気ガスの温度低下により発生するカーボン粒子が排気ガス還流バルブに堆積して作動を妨げたり、排気ガスの温度低下に伴う体積減少により、排気ガスの流量を制御する排気ガス還流バルブを通過する排気ガスの質量が変動したりするのを防止することができる。しかも排気ガス還流バルブを通過した排気ガスを吸気系に戻す排気ガス還流通路をシリンダヘッドの内部に配置したので、排気ガス還流通路をエンジンの外部の部材と干渉しないようにコンパクトにレイアウトすることができる。
【００３２】また請求項２に記載された発明によれば、シリンダヘッドの内部の排気ガス還流通路をウオータジャケットを囲んで排気ガスを冷却するので、排気ガスの還流による吸気の温度上昇を回避して吸気の充填効率を高め、エンジン出力低下を回避することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月１８日（２０００．２．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１８７０
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２２７４１４（Ｐ２００１−２２７４１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月２４日（２００１．８．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４６８１３（Ｐ２０００−４６８１３） |
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