(57)【要約】【課題】冷間始動時における速やかな暖機が可能であって、且つ、よりコンパクトなＥＧＲ装置を備えた内燃機関を提供する。【解決手段】エンジンの排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えたエンジンであって、ＥＧＲ装置がＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路は、シリンダボア壁面とシリンダブロック外壁面との間に形成されると共にその内部を流れるＥＧＲガスとシリンダボア壁面との間で熱交換可能な通路であって、シリンダボア壁面に近接しつつ該シリンダボア壁面を覆い、且つシリンダボア軸方向に延設された内部通路を、含んで構成される。【選択図】図１
2010174647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関であって、
前記ＥＧＲ装置がＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路は、シリンダボア壁面とシリンダブロック外壁面との間に形成されると共にその内部を流れるＥＧＲガスとシリンダボア壁面との間で熱交換可能な通路であって、シリンダボア壁面に近接しつつ該シリンダボア壁面を覆い、且つシリンダボア軸方向に延設された内部通路を、含んで構成されていることを特徴とするＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項２】
前記ＥＧＲ通路は、更に、
シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に形成され、前記内部通路における上端縁部或いはその近傍部位と排気ポートとを連通し、排気ポートを流れる排気の一部をＥＧＲガスとして該内部通路に導入させるＥＧＲガス導入ポートと、
シリンダブロックの吸気側の側壁に開口された孔を介して前記内部通路における下端縁部或いはその近傍部位と内燃機関の吸気管とを連通し、該内部通路内のＥＧＲガスを吸気管に導入させる導入管と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項３】
前記導入管と前記内部通路との接続箇所において、前記孔の縁部のうち最も低い部位と内部通路の下端縁部との高さが等しく、
且つ、前記導入管との接続箇所における前記内部通路の下端縁部の高さを、前記ＥＧＲガス導入ポートとの接続箇所における前記内部通路の下端縁部の高さに比べて低くすることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【請求項４】
シリンダブロックの排気側の側壁に開口された孔を介して前記内部流路内の凝縮水をシリンダブロック外部に排出する凝縮水排出管と、
前記凝縮水排出管に接続され、該凝縮水排出管を介した凝縮水が溜められる凝縮水集合部と、
内燃機関の排気系を流れる排気の熱を回収して、前記凝縮水集合部の凝縮水を蒸発させる熱交換器と、
を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のＥＧＲ装置を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関からの窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出を低減させる技術として、排気系を流れる排気の一部を取り出してＥＧＲガスとして吸気系に還流させる内燃機関の排気還流装置（ＥＧＲ装置）が公知である。このように、ＥＧＲガスが吸気系に還流されると内燃機関の燃焼が緩慢となるため、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を低減させることができる。
【０００３】
特許文献１には、シリンダブロックに形成されたウォータージャケットの下方、且つこれに近接した内部通路を気筒列に沿ってシリンダブロック内に形成し、これを排気還流路の主要部分とする排気還流装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０８２３０７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９１８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関を冷間始動させる時には、当該機関を速やかに暖機することが要求される。ここで、上記の構成のように、排気還流路の主要部分としての内部通路をウォータージャケットの下方近傍部分のみに配置する場合、内部通路を流れる還流排気（ＥＧＲガス）とウォータージャケット内の冷却水との熱交換が局所的なものに限られてしまう。そうすると、冷間始動時にシリンダボア全体を効率的に暖機することが難しくなり、内燃機関の早期暖機が難しくなるという実情があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷間始動時における速やかな暖機が可能であって、且つ、よりコンパクトなＥＧＲ装置を備えた内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関は以下の手段を採用する。すなわち、内燃機関の排気系から排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気系に還流させるＥＧＲ装置を備えた内燃機関であって、前記ＥＧＲ装置がＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路は、シリンダボア壁面とシリンダブロック外壁面との間に形成されると共にその内部を流れるＥＧＲガスとシリンダボア壁面との間で熱交換可能な通路であって、シリンダボア壁面に近接しつつ該シリンダボア壁面を覆い、且つシリンダボア軸方向に延設された内部通路を、含んで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成においては、内燃機関の排気系を流れる排気の一部が、シリンダブロック内に形成された内部流路を経由してから吸気系へと還流される。本発明においては、内燃機関の冷間始動時において、内燃機関から排出された直後の高温排気をＥＧＲガスとして内部流路へと導き、該ＥＧＲガスとシリンダボアと間で熱交換を行わせる。ここで、内部流路は、シリンダボアの軸方向に延設されているため、シリンダボアの上下方向に延設されているということもできる。そのため、この構成によれば、シリンダボアの外周全体をＥＧ
Ｒガスとの間で熱交換させることが可能となる。それ故、冷間始動時にシリンダボア全体を効率的に昇温させることができるので、早期暖機が可能となる。尚、シリンダボア壁面の上下方向はシリンダボア内のピストンの摺動方向と一致し、且つシリンダボアの軸方向に一致する。
【０００９】
また、この構成によれば、ＥＧＲ装置がＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路の一部が、シリンダブロック内に形成される内部通路によって構成されるため、当該ＥＧＲ通路の省スペース化・コンパクト化を実現することができる。
【００１０】
また、本発明において、ＥＧＲ通路は、更に、シリンダヘッド及びシリンダブロックの内部に形成され、内部通路における上端縁部或いはその近傍部位と排気ポートとを連通し、排気ポートを流れる排気の一部をＥＧＲガスとして該内部通路に導入させるＥＧＲガス導入ポートと、シリンダブロックの吸気側の側壁に開口された孔を介して内部通路における下端縁部或いはその近傍部位と内燃機関の吸気管とを連通し、該内部通路内のＥＧＲガスを吸気管に導入させる導入管と、を含んで構成されても良い。
【００１１】
この構成によれば、排気ポートを流れる排気が、シリンダブロック外部に形成された外部通路ではなく、シリンダヘッドに形成されたＥＧＲガス導入ポートを介して内部通路へと導入される。そのため、ＥＧＲ装置の更なるコンパクト化を達成することができる。また、ＥＧＲガス導入ポートは、シリンダブロックにおける吸気側の側面に開口しているため、導入管の配管構造をより簡易なものにすることができる。また、導入管を流れるＥＧＲガスを冷却する冷却装置（ＥＧＲクーラ）を導入管に別途設ける場合においても、ＥＧＲガスは内部通路においてシリンダボアとの間で熱交換を行ってから導入管に導入される。つまり、内部通路を通過する際にＥＧＲガスの冷却効果が見込めるため、冷却装置の冷却能力をそれほど大きくする必要がない。そのため、当該冷却装置をよりコンパクトにすることができ、以ってＥＧＲ装置の小型化が可能となり、製造コストの削減も期待することができる。
【００１２】
ところで、内部流路を形成するシリンダブロック壁面は、耐食性が比較的に低い材料によって構成されることが多い。この実情に対し、ＥＧＲガスがシリンダボアとの熱交換によって冷却されると凝縮水（排気凝縮水）が生成されてしまう。そして、この凝縮水が内部流路内に長期間溜まった状態に維持されてしまうと、シリンダブロックが腐食する虞がある。
【００１３】
そこで本発明においては、導入管と内部通路との接続箇所において、孔の縁部のうち最も低い部位と内部通路の下端縁部との高さが等しく、且つ、導入管との接続箇所における内部通路の下端縁部の高さを、ＥＧＲガス導入ポートとの接続箇所における内部通路の下端縁部の高さに比べて低くすると良い。
【００１４】
この構成によれば、内部通路の内部で生成された凝縮水を、該内部通路と導入管との接続箇所に容易に集めることができ、且つ、その凝縮水を導入管へと円滑に排出することができる。これにより、内部通路に凝縮水が長期に亘って溜まることがなく、該内部通路を形成する部材（すなわち、シリンダブロックの内壁面）の腐食が確実に抑制される。尚、導入管は、内部通路と比べて耐食性が高い材料によって構成されていると好適である。これによれば、内部通路から排出された凝縮水によって導入管が腐食することもない。また、内部通路の下端縁部は、ＥＧＲガス導入ポートとの接続箇所から導入管との接続箇所に向けて、その高さが徐々に低くなっていくように傾斜していても良い。これにより、より好適に内部通路内の凝縮水を導入管へと導くことができる。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関は、シリンダブロックの排気側の側壁に開口された孔を介
して内部流路内の凝縮水をシリンダブロック外部に排出する凝縮水排出管と、凝縮水排出管に接続され、該凝縮水排出管を介した凝縮水が溜められる凝縮水集合部と、内燃機関の排気系を流れる排気の熱を回収して、凝縮水集合部の凝縮水を蒸発させる熱交換器と、を更に備えても良い。
【００１６】
この構成によれば、凝縮水排出管を介して凝縮水集合部に集められた凝縮水は、排気系を流れる排気の排気熱を利用して加熱される。これにより、凝縮水集合部に集められた凝縮水を積極的に蒸発させることができるので、内部通路に凝縮水が長期にわたり溜まることがなく、シリンダブロックの内壁面が腐食することを抑制できる。ここで、内燃機関の排気系にターボチャージャのタービンが配置されている場合、熱交換器は、タービンに流入した排気の排気熱を回収しても良い。尚、本構成のように、凝縮水排出管を、シリンダブロックの排気側の側壁に開口された孔に接続することで、凝縮水集合部を熱源（排気管、ターボチャージャのタービン等）に近接させるにあたり、凝縮水排出管の配管構造が複雑になることもなく、好適である。
【００１７】
尚、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、冷間始動時における速やかな暖機が可能であって、且つ、よりコンパクトなＥＧＲ装置を備えた内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係るエンジンの水平断面の概略構成図である。
【図３】実施例１の第１変形例におけるＥＧＲ内部通路を説明するための説明図である。
【図４】実施例１の第２変形例におけるＥＧＲ内部通路を説明するための説明図である。
【図５】実施例１の第３変形例に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。
【図６】実施例２に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。
【図７】実施例２に係るエンジン水平断面内において、ＥＧＲ内部通路における各ＥＧＲガス導入ポートとの接続箇所及び導入管との接続箇所を説明するための説明図である。
【図８】実施例３に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本実施例に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。図１において、エンジン１は、４つの気筒を直列に配置したエンジンであり、シリンダブロック２及び該シリンダブロック２上部に締結されたシリンダヘッド４を備えている。シリンダブロック２には、４つのシリンダボア（気筒）２ａが直列に並んで形成されている。ここで、シリンダブロック２において、シリンダボア２ａを形成する内周面（内周壁）を「シリンダボア壁面２ｂ」と称し、外壁面を「シリンダブロック外壁面２ｃ」と称する。尚、エンジン１の縦断面とは、エンジン１をシリンダボア２ａの軸方向に沿って切断したときの断面をいう。
【００２２】
シリンダボア２ａ内には、ピストン３がシリンダボア壁面２ｂに沿って摺動自在に設けられている。このピストン３は、コンロッドを介してクランクシャフトに接続されており、ピストン３の往復運動に伴ってクランクシャフトが回転する。以下、シリンダボア壁面２ｂの上下方向、シリンダブロック２の上下方向と用いる場合には、特記しない限りシリンダボア２ａの軸線方向、すなわちピストン３の摺動方向を意味するものとする。
【００２３】
シリンダヘッド４には、吸気ポート１１及び排気ポート１２が形成されており、これらには吸気バルブ１３及び排気バルブ１４が夫々設けられている。さらに、吸気ポート１１及び排気ポート１２には、夫々、吸気マニホールド１５及び排気マニホールド１６が接続されている。また、吸気マニホールド１５には吸気管１７が接続され、排気マニホールド１６は排気管１８が接続されている。排気管１８の途中には図示しない排気浄化装置が設けられており、更に下流にてマフラーが接続されている。
【００２４】
エンジン１には、該エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じて運転状態を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０が併設されてい
る。このＥＣＵ１０は、エンジン１の制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等が一時記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成される。
【００２５】
エンジン１は、該エンジン１の排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして取り出して吸気系に還流させる排気還流装置（ＥＧＲ装置）２０を備える。ＥＧＲ装置２０によって吸気系に還流（再循環）されるＥＧＲガスは、吸気管１７を流れる空気と混ざりつつ各シリンダボア２ａへと吸入（導入）される。ＥＧＲガスには、水や二酸化炭素のように自らが燃焼することなく、且つ、熱容量が高い不活性ガス成分が含まれている。そのため、ＥＧＲガスを混合気中に含有させると、混合気の燃焼温度が低くなり、以って窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が低減される。
【００２６】
次に、ＥＧＲ装置２０がＥＧＲガスを還流させる際のＥＧＲガスの流路であるＥＧＲ通路（還流路）について説明する。図示のように、シリンダブロック２内部において、シリンダボア壁面２ｂとシリンダブロック外壁面２ｃとの間には、後記するＥＧＲ内部通路２２がシリンダボア２ａの軸方向に延設して形成されている。図２は、本実施例に係るエンジンの水平断面の概略構成図である。当該水平断面はエンジンの縦断面に直交する断面である。具体的には、図２は、シリンダボアの軸線と直交する方向のシリンダブロック断面を模式的に表す。図示したように、ＥＧＲ内部通路２２は、シリンダブロック２内部において、シリンダボア壁面２ｂに対して近接しつつシリンダボア列（気筒列）に沿って該シリンダボア壁面２ｂを覆っている（囲んでいる）。
【００２７】
また、ＥＧＲ内部通路２２は、図１に示すようにシリンダボア２ａの軸方向（シリンダボア壁面２ｂの上下方向）に延設されているため、シリンダボア列に沿って筒状に形成されている。また、ＥＧＲ内部通路２２の上端縁部２２ａは、シリンダボア壁面２ｂの上下方向（シリンダボア２ａの軸方向）に関しての高さがシリンダボア壁面２ｂの上端縁部と概ね一致しており、ＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂは、その高さがシリンダボア壁面２ｂの下端縁部に比較的近い部位と一致するように形成されている。それ故、ＥＧＲ内部通路２２は、シリンダボア壁面２ｂの上端縁部から下端縁部の大部分を覆うように、シリンダボア壁面２ｂの軸方向に延設される。
【００２８】
シリンダヘッド４及びシリンダブロック２には、ＥＧＲ内部通路２２における上端縁部２２ａと排気ポート１２とを連通する連通孔であるＥＧＲガス導入ポート２３が形成され
ている。ＥＧＲガス導入ポート２３は、具体的には、シリンダヘッド４とシリンダブロック２の締結部分を貫通している。また、図２に示したように、ＥＧＲガス導入ポート２３は、各々のシリンダボア２ａに対応して形成されており、排気ポート１２の各々とＥＧＲ内部通路２２とを、その上端縁部２２ａにて連通している。
【００２９】
シリンダブロック外壁面２ｃのうち吸気側（吸気管１７が配置されている側）の側壁面を符号２ｃ’で表し、「シリンダブロック吸気側外壁面」と称する。図１を参照すると、シリンダブロック吸気側外壁面２ｃ’には、ＥＧＲ内部通路２２における下端縁部２２ｂ近傍部位とシリンダブロック外部とを連通する貫通孔２４が開口されている。そして、この貫通孔２４には、一端が吸気管１７に接続された導入管２５の他端が接続されている。つまり、導入管２５は、貫通孔２４を介してＥＧＲ内部通路２２における下端縁部２２ｂの近傍部位と吸気管１７とを連通する。
【００３０】
そして、導入管２５の途中には、導入管２５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２６、及び導入管２５を流れるＥＧＲガスの流量を調節するＥＧＲバルブ２７が、貫通孔２４に近い側からこれらの順で設けられている。ＥＧＲバルブ２７は、ＥＣＵ１０に電気配線を介して接続されており、その開度がＥＣＵ１０によって制御されることでＥＧＲガス量が調節される。
【００３１】
以上のように構成されたＥＧＲ装置２０においては、各排気ポート１２を流れる排気の一部が各ＥＧＲガス導入ポート２３へと流入し、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ内部通路２２へと上端縁部２２ａから導入される。そして、ＥＧＲ内部通路２２に導かれたＥＧＲガスは、シリンダボア２ａとの間で直接的に熱交換を行いつつ、シリンダブロック吸気側外壁面２ｃ’に開口された貫通孔２４に向かって流れ、この貫通孔２４を介して導入管２５へと流出する。その後、ＥＧＲクーラ２６に流入したＥＧＲガスは該ＥＧＲクーラ２６において冷却され、更に、ＥＧＲバルブ２７によってその流量を調節された上で、吸気管１７へと導入される。
【００３２】
従って、ＥＧＲガスが還流する際のＥＧＲ通路（還流路）は、本実施例においては、ＥＧＲガス導入ポート２３、ＥＧＲ内部通路２２、（貫通孔２４）、導入管２５、ＥＧＲクーラ２６、ＥＧＲバルブ２７によって構成される。尚、本実施例においてはＥＧＲ内部通路２２が本発明における内部通路に相当する。
【００３３】
ところで、冷間始動時においてはエンジン１の速やかな暖機が求められるところ、前述の特許文献１（特開２００８−０８２３０７号公報）では、内部通路がウォータージャケットの下方にのみ配置しており、ウォータージャケットを流れる冷却水とＥＧＲガスと間で熱交換を行っていた。そのため、ＥＧＲガスと冷却水との熱交換が行われる部分が局所的なものとなり、これが冷間始動時におけるエンジン１の暖機の速やかな遂行を阻害する虞があった。
【００３４】
これに対して、本実施例に係るエンジン１の構造によれば、ＥＧＲ内部通路２２は、シリンダボア壁面２ｂの上端縁部から下端縁部の大部分の領域を覆うように、シリンダボア２ａの軸方向に関して延設されているため、シリンダボア２ａ全体を効率的に昇温させることができる。従って、冷間始動時にエンジン１を速やかに暖機することができ、フリクションロスを低減することができる。
【００３５】
また、ＥＧＲガスは、シリンダボア２ａとの直接的な熱交換によって冷却されるので、エンジン１におけるＮＯｘの生成を低減することができる。また、本実施例では、ＥＧＲ内部通路２２を通過する際にＥＧＲガスの冷却効果が見込めるため、ＥＧＲクーラ２６の冷却能力をそれほど大きくする必要がない。つまり、ＥＧＲクーラ２６に関してそれほど
大きな冷却能力は要求されないため、ＥＧＲクーラ３６をよりコンパクトにすることができる。従って、ＥＧＲ装置２０の小型化を実現し、製造コストの削減を実現することができる。
【００３６】
また、本実施例では、ＥＧＲ通路の一部が、シリンダブロック２内に形成されたＥＧＲ内部通路２２によって構成されるため、ＥＧＲ装置２０の配管構造の省スペース化・コンパクト化を実現する。また、排気ポート１２を流れる排気が、シリンダブロック２の外部に配置された外部通路ではなく、シリンダヘッド４内部に形成された各ＥＧＲガス導入ポート２３を介してＥＧＲ内部通路２２に導入されるため、ＥＧＲ装置２０の配管構造をより簡易なものとすることができる。また、導入管２５が接続される貫通孔２４をシリンダブロック吸気側外壁面２ｃ’に開口することで（排気側の外壁面に開口する場合と比して）導入管２５の配管構造が複雑になることを抑制し、以ってＥＧＲ装置のコンパクト化を実現することができる。
【００３７】
次に、本実施例における変形例について説明する。図３は、第１変形例におけるＥＧＲ内部通路を説明するための説明図である。具体的には、図２と同様、シリンダボアの軸線と直交する方向のシリンダブロック断面を模式的に表している。図中の符号２ａ＃１〜２ａ＃４は、１番気筒から４番気筒を区別して表したものである。図３においても、ＥＧＲ内部通路３２は、図１及び２において示したＥＧＲ内部通路２２と同様、シリンダボア壁面２ｂに対して近接しつつシリンダボア列（気筒列）に沿って該シリンダボア壁面２ｂを覆い、且つ、シリンダボア２ａ軸方向に延設されている。
【００３８】
ここで、双方の相違点を中心に説明すると、ＥＧＲ内部通路３２における２ａ＃２と２ａ＃３との境界部にはシリンダボア２ａの上下方向に延びた区画壁３３が設けられている。そして、ＥＧＲ内部通路３２がこの区画壁３３を境に、２ａ＃１及び２ａ＃２側の領域と、２ａ＃３及び２ａ＃４側の領域とに隔てられている。ここで、前者を第１ＥＧＲ内部通路３２ａとすると、該第１ＥＧＲ内部通路３２ａには、シリンダボア２ａ＃１及び２ａ＃２から排出された排気の一部が、ＥＧＲガスとして導入される。一方、後者を第２ＥＧＲ内部通路３２ｂとすると、該第２ＥＧＲ内部通路３２ｂにはシリンダボア２ａ＃３及び２ａ＃４から排出された排気の一部が、ＥＧＲガスとして導入される。
【００３９】
実施例１に係るＥＧＲ装置では、ＥＧＲ内部通路２４内のＥＧＲガスを、単一の貫通孔２４と導入管２５とによって吸気管１７に導入した。これに対して第１変形例においては２本の導入管３５ａ，３５ｂ、具体的にはＥＧＲクーラ２６を設置しないクーラ非設置導入管３５ａとＥＧＲクーラ２６を設置するクーラ設置導入管３５ｂによってＥＧＲ内部通路３２内のＥＧＲガスを吸気管１７に還流させる。
【００４０】
図３において、２ａ＃１及び２ａ＃２の境界部近傍におけるシリンダブロック吸気側外壁面２ｃ’には、図１に図示した貫通孔２４と同様の貫通孔３４ａが開口している。同様に、２ａ＃３及び２ａ＃４の境界部近傍における吸気側外壁面２ｃ’には貫通孔２４と同等の貫通孔３４ｂが開口している。貫通孔３４ａ，３４ｂのシリンダボア壁面２ｂの上下方向に関する配置位置は、貫通孔２４と同様である。ここで、クーラ非設置導入管３５ａは、貫通孔３４ａを介して第１ＥＧＲ内部通路３２ａの下端縁部近傍部位と吸気管１７とを連通する。また、クーラ設置導入管３５ｂは、貫通孔３４ｂを介して第２ＥＧＲ内部通路３２ｂの下端縁部近傍部位と吸気管１７とを連通する。
【００４１】
クーラ非設置導入管３５ａに配置されているＥＧＲバルブ２７ａ、クーラ設置導入管３５ｂに配置されているＥＧＲバルブ２７ｂの夫々の開度は、エンジン１の運転状態、運転条件等に応じてＥＣＵ１０によって制御される。つまり、エンジン１に還流されるＥＧＲガスのうち、ＥＧＲクーラ２６をバイパスするＥＧＲガスの割合は、エンジン１の運転状
態や運転条件等に応じて調節されるようになっている。
【００４２】
ところで、ＥＧＲガスにＥＧＲクーラ２６を通過させることなく（バイパスさせてから）吸気管１７に導入させる目的として、エンジン１に吸入される吸入ガスの温度が過度に低くなることを抑制することを挙げることができる。吸入ガスの温度が過度に低くなると、エンジン１からのＨＣ排出量が増えるからである。この第１変形例では、クーラ非設置導入管３５ａを経由して（ＥＧＲクーラ２６をバイパスして）から吸気管１７に導入されるＥＧＲガスに関しては、第１ＥＧＲ内部通路３２ａを流れる際におけるシリンダボア２ａとの熱交換を積極的には行わず、むしろ該第１ＥＧＲ内部通路３２ａを流れるＥＧＲガスを保温させる。具体的には、第１ＥＧＲ内部通路３２を断熱構造とすべく、第１ＥＧＲ内部通路３２を形成しているシリンダブロック２壁面に断熱層を設けることとした。図中、シリンダブロック２壁面に沿って形成された断熱層を斜めハッチングにて表す。これによれば、第１ＥＧＲ内部通路３２ａを流れるＥＧＲガスを保温することが可能となり、クーラ非設置導入管３５ａを経由して吸気管１７に導入されるＥＧＲガスの温度が低くなりすぎることがない。従って、エンジン１に吸入される吸入ガスの温度が過度に低くなることが抑制され、エンジン１からのＨＣ排出量を低減することができる。
【００４３】
尚、ＥＧＲクーラ２６を通過した上で吸気管１７へと導入されるＥＧＲガスは、第２ＥＧＲ内部通路３２ｂを通過するときにシリンダボア２ａ＃３及び２ａ＃４と間で熱交換が行われるため、冷間始動時におけるエンジン１の早期暖機が担保されるのは勿論である。また、本変形例においては、第１ＥＧＲ内部通路３２ａ及び第２ＥＧＲ内部通路３２ｂとにより構成されるＥＧＲ内部通路３２が本発明における内部通路に相当する。
【００４４】
また、本変形例においては、シリンダボア２ａ＃１及び２ａ＃２を覆う第１ＥＧＲ内部通路３２ａに断熱層を形成させているが、他の部分に断熱層を形成させても構わない。例えば、シリンダボア２ａの配列方向において両端部に位置するシリンダボア２ａ＃１及び２ａ＃４は、内側に位置する２ａ＃２及び２ａ＃３に比べて外部から冷やされ易い。そこで、ＥＧＲ内部通路のうち、外部からの冷気によって冷却され易いシリンダボア２ａ＃１及び２ａ＃４を覆う部分に断熱層を形成し、他の部分（シリンダボア２ａ＃２及び２ａ＃３を覆う部分）には断熱層を形成しないようにすることもできる。これによれば、シリンダボア２ａ同士の温度差を減少させることが可能となり、該シリンダボア２ａの変形等の不具合が生じることが抑制される。
【００４５】
図４は、第２変形例におけるＥＧＲ内部通路を説明するための説明図である。ここでは、図３に示した第１変形例との相違点を中心に説明する。本変形例では外部からの冷気によって冷やされ易いシリンダボア２ａ＃１及び２ａ＃４のみを囲むようにＥＧＲ内部通路を形成することとした。符号４２ａ、４２ｂの夫々は、シリンダボア２ａ＃１と２ａ＃４の夫々を覆うＥＧＲ内部通路である。すなわち、ＥＧＲ内部通路４２ａ，４２ｂの夫々は、シリンダボア２ａ＃１，２ａ＃４の夫々を形成する壁面に近接しつつこれを覆い、シリンダボア２ａ軸方向に延設されている。
【００４６】
ＥＧＲ内部通路４２ａ，４２ｂへは、シリンダボア２ａ＃１，２ａ＃４の夫々に対応するＥＧＲガス導入ポート２３を介して排気ポート１２を流れる排気の一部が導入される。また、図示のように、クーラ非設置導入管３５ａが接続される貫通孔３４ａは、シリンダブロックの吸気側外壁面２ｃ’におけるシリンダボア２ａ＃１に対応する部分に形成されている。また、クーラ設置導入管３５ｂが接続される貫通孔３４ｂは、シリンダブロックの吸気側外壁面２ｃ’におけるシリンダボア２ａ＃４に対応する部分に形成されている。ここでは、ＥＧＲ内部通路符号４２ａを経由してきたＥＧＲガスが、ＥＧＲクーラ２６で冷却されることなく吸気管１７へと導入されるため、本変形例においてはＥＧＲ内部通路４２ａを形成するシリンダブロック２壁面に断熱層（図３と同様に、斜めハッチングにて
表す）を形成させている。これにより、エンジン１に吸入される吸入ガスの温度が過度に低温となることが抑制され、ＨＣ排出量の増加が抑制される。
【００４７】
図中の符号４６はいわゆるウォータージャケット（図中、格子ハッチングにて表す）を示している。この図において、ウォータージャケット４６はシリンダボア２ａ＃２，２ａ＃３に沿って形成されており、その内部を冷却水が循環するようになっている。本変形例においては、シリンダボア２ａの配列方向において内側に位置するシリンダボア２ａ＃２及び２ａ＃３が比較的に高温となりやすいため、ウォータージャケット４６内を循環する冷却水との間で熱交換を行わせる。これにより、シリンダボア２ａ＃１〜２ａ＃４間における温度差が過度に大きくなることを抑制できる。尚、図中における符号４３ａ，４３ｂは、各ＥＧＲ内部通路４２ａ，４２ｂとウォータージャケット４６との間を区画する隔壁である。
【００４８】
図５は、第３変形例に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。図示のように、本変形例では、ＥＧＲバルブ２７が導入管ではなく、シリンダブロック２の内部に設けられている（組み込まれている）。この構成によれば、ＥＧＲ装置２０の省スペース化という観点から有利である。また、当該構成においては、ＥＧＲバルブ２７をＥＧＲ通路におけるより上流側（ＥＧＲガスの取り出し口であるＥＧＲガス導入ポート２３により近い位置を上流側と定義する）に設置することができる。故に、例えばＥＣＵ１０によってＥＧＲバルブ２７が閉弁されている状態でのエンジン１の排気系容積を小さくすることができる。ここで、ＥＧＲバルブ２７が閉弁されている状態での排気系容積が小さいほど、排気バルブ１４の開弁動作に伴って生じる排気の脈動、つまり排気圧力の変動幅が大きくなる。そのため、本変形例に係る構成はターボチャージャを備えるエンジンに適用すると、排気の脈動効果を利用して吸気の過給圧を高めることができるので好適である。
【実施例２】
【００４９】
次に、本実施形態における実施例２について説明する。図６は、本実施例に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。図１及び２と共通する構成部材については同じ符号を付すことで詳しい説明を省略する。排気管１８には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）５２が設けられている。ＮＯｘ触媒５２は、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤（例えば、燃料等）が存在するときは吸蔵していたＮＯｘを還元する機能を有する。
【００５０】
シリンダヘッド４には、排気ポート１２を流れる排気中に還元剤としての燃料を添加する燃料添加弁５３が取り付けられている。燃料添加弁は、燃料を噴射する噴射孔が排気ポート１２内に臨んでいる。本実施例では、シリンダボア２ａ＃４と接続された排気ポート１２のみに燃料添加弁５３を設けているが、別の排気ポートに設けても良い。この燃料添加弁５３はＥＣＵ１０と電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ１０によって燃料添加に係る制御が行われる。燃料添加弁５３からの燃料添加は、例えばＮＯｘ触媒５２に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元処理、ＳＯｘを放出させることにより硫黄被毒を回復する硫黄被毒回復処理を行う際に行われる。これらの処理内容自体は周知な事項であるため、ここでの詳しい説明を割愛する。
【００５１】
排気ポート１２における燃料添加弁５３は、該排気ポート１２とＥＧＲガス導入ポート２３との接続位置よりも下流側に配置されている。これにより、燃料添加弁５３からの燃料添加時に排気中に添加された添加燃料が、排気と共にＥＧＲガス導入ポート２３に流入することが抑制される。つまり、添加燃料がＥＧＲガスとともに吸気管１７に導入され、これに起因してエンジン１の燃焼が悪化することが抑制される。また、この構成によれば、添加燃料の吸気系への回り込みを防止しつつ、シリンダヘッド４に燃料添加弁５３を取り付けることができる。従って、ＮＯｘ触媒５２に添加燃料が導入されるまでに、添加燃
料を排気中で充分に分散させることができる。尚、本実施例では、ＮＯｘ触媒５２との関係で排気ポート１２に燃料添加弁５３を設けているが、例えば排気管１８に選択還元型ＮＯｘ触媒が配置される場合等には燃料添加弁５３の代わりに尿素添加弁を設置しても構わない。
【００５２】
次に、本実施例に係るＥＧＲ内部通路２２について説明する。ＥＧＲ内部通路２２を流れるＥＧＲガスは各シリンダボア２ａとの熱交換を行うことで冷却されるため、凝縮水（排気凝縮水）が生成されることがある。本実施例において、各シリンダボア２ａを形成するシリンダブロック２の壁面はアルミニウムによって構成されており、材料特性上、耐食性があまり高くない。一方、導入管２５はステンレスによって構成されておりシリンダブロック２に比して耐食性が優れている。ここで、ＥＧＲ内部通路２２内で生成された凝縮水が長期に亘って該ＥＧＲ内部通路２２に溜まってしまうと、シリンダブロック２が腐食する虞がある。
【００５３】
そこで、本実施例では、ＥＧＲ内部通路２２内に生成された凝縮水が貫通孔２４から導入管２５に確実に排出されるように、ＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂ（以下、「底部」ともいう）の高さを変化（傾斜）させている（図６参照）。尚、ここでいう「高さ」とは、シリンダボア壁面２ｂの上下方向、つまりシリンダボア２ａの軸方向に関する高低の程度を表したものである。
【００５４】
図７は、本実施例に係るエンジン水平断面内において、ＥＧＲ内部通路２２における各ＥＧＲガス導入ポート２３との接続箇所（符号Ａ〜Ｄ）及び導入管２４との接続箇所（符号Ｅ）を説明するための説明図である。すなわち、接続箇所Ａ〜Ｄの各々からは、シリンダボア２ａ＃１〜２ａ＃４に対応するＥＧＲガス導入ポート２３から排気がＥＧＲ内部通路２２内に導入される。そして、接続箇所Ｅからは、ＥＧＲ内部通路２２内のＥＧＲガスが、貫通孔２４に接続されている導入管２５へと排出される。ここで、接続箇所Ａ〜ＥにおけるＥＧＲ内部通路２２の底部の高さをＡｈ〜Ｅｈにて表すと、本実施例においては接続箇所Ｅに係る底部の高さＥｈが他の部分に係る底部の高さ（Ａｈ，Ｂｈ，Ｃｈ，Ｄｈ）の何れと比較しても低くなるように設定されている。
【００５５】
更に詳しく述べると、シリンダ水平断面内において、接続箇所Ｅから離れた箇所（地点）ほど、ＥＧＲ内部通路２２の底部の高さが高くなるように該ＥＧＲ内部通路２２が形成されている。Ａｈ，Ｂｈ，Ｃｈ，Ｄｈの各々におけるＥＧＲ内部通路２２の底部の高さについて対比すると、接続箇所Ｅに対しては接続箇所Ｂ及びＣが最も離れているため、これらＢｈ及びＣｈにおける底部の高さが最も高くなっている。また、接続箇所Ａは接続箇所ＢとＥとの間に位置するため、ＡｈはＢｈよりも低く且つＥｈよりも高くなっている。ここでは、接続箇所ＢからＥに向かって底部の高さが徐々に低くなるように傾斜している。同様に、接続箇所Ｄは接続箇所ＣとＥとの間に位置するため、ＤｈはＣｈよりも低く且つＥｈよりも高くなっている。そして、本実施例においては接続箇所ＤからＥに向かって底部の高さが徐々に低くなるように傾斜している。
【００５６】
以上のことから、ＥＧＲ内部通路２２における導入管２５との接続箇所Ｅは、ＥＧＲ内部通路２２のうちで最も底部の高さが低くなっているため、ＥＧＲ内部通路２２内で生成された凝縮水を上記接続箇所Ｅに導くことができる。
【００５７】
また、本実施例では、導入管２５とＥＧＲ内部通路２２との接続箇所Ｅにおいて、貫通孔２４の縁部２４ａのうち最も低い部位（以下、「縁最下部」という）とＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂ（底部）との高さが等しくなるように、双方のシリンダボア２ａの上下方向に関する位置関係が設定されている。これによれば、シリンダボア壁面２ｂの上下方向に関して貫通孔２４の縁最下部と、ＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂ（底部）
との間に段差（レベル差）が生じないため、接続箇所Ｅに集められた凝縮水を円滑に導入管２５へと排出することができる。従って、ＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂ（底部）に、凝縮水が長期に亘って溜まることが防止され、シリンダブロック２が腐食することを抑制できる。尚、本実施例における導入管２５は耐食性の優れたステンレスによって構成されているため、導入管２５に排出された凝縮水によって該導入管２５が腐食する虞はない。
【実施例３】
【００５８】
次に、本実施形態における実施例３について説明する。図８は、本実施例に係るエンジンの縦断面の概略構成を示す図である。本実施例におけるエンジン１はターボチャージャを備えたターボチャージャ付きエンジンである。符号５１はターボチャージャのタービンを表し、排気管１８に配置されている。また、本実施例に係るエンジン１は、ＥＧＲ内部通路２２内に生成された凝縮水を、排気熱を利用して蒸発させる凝縮水蒸発機構６０を備える点で実施例２と相違する。
【００５９】
シリンダブロック外壁面２ｃにおける排気側の側壁面、すなわちシリンダブロック吸気側外壁面２ｃ’に対向する面（以下、「シリンダブロック排気側外壁面」と称し、符号２ｃ’’にて表す）には、貫通孔（以下、「凝縮水排出孔」という）６１が開口されている。この凝縮水排出孔６１は、ＥＧＲ内部通路２２における下端縁部２２ｂ（底部）とシリンダブロック２の外部とを貫通するようにシリンダブロック排気側外壁面２ｃ’’に開口している。より詳しくは、凝縮水排出孔６１の縁部のうち最も低い部位である縁最下部とＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂ（底部）との高さが等しくなるように、双方のシリンダボア２ａの軸方向に関する位置関係が設定されている。また、エンジン１の水平断面内において、凝縮水排出孔６１は、ＥＧＲ内部通路２２におけるシリンダボア２ａ＃２及び２ａ＃３の境界部近傍に配置されている。
【００６０】
また、凝縮水排出孔６１には凝縮水排出管６２の一端が接続されている。前述のように、ＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂと凝縮水排出孔６１の縁最下部とはその高さが等しいため、ＥＧＲ内部通路２２で生成された凝縮水は凝縮水排出孔６１から凝縮水排出管６２へと円滑に排出される。凝縮水排出管６２の他端側には凝縮水集合部６３が接続されており、この凝縮水集合部６３には凝縮水排出管６２を介して集められた凝縮水が溜められるようになっている。
【００６１】
符号６４は、タービン５１に流入する排気の排気熱を回収し、凝縮水集合部６３内の凝縮水を蒸発させる熱交換器である。この熱交換器６４は熱媒体循環路６５を具備し、該熱媒体循環路６５内を流れる熱媒体とタービン５１に流入する排気との間で熱交換が可能なように構成されている。更に、この熱媒体循環路６５は、凝縮水集合部６３と熱交換が可能なように接続されている。
【００６２】
本実施例における凝縮水蒸発機構６０は、前述した凝縮水排出孔６１、凝縮水排出管６２、凝縮水集合部６３、熱交換器６４、熱媒体循環路６５によって構成される。このように構成される凝縮水蒸発機構６０によれば、凝縮水集合部６３内に溜められた凝縮水がタービン５１に流入する排気の排気熱を利用して加熱されて蒸発する。そのため、凝縮水が長期に亘ってＥＧＲ内部通路２２の下端縁部２２ｂに溜まった状態となることがなく、シリンダブロック２の腐食を抑制することができる。
【００６３】
尚、この構成においては、凝縮水集合部６３に溜められていた凝縮水が蒸発して生成されたガスは、凝縮水排出管６２を介して再びＥＧＲ内部通路２２内に戻されるが、凝縮水排出管６２とは個別に凝縮水集合部６３とＥＧＲ内部通路２２とを接続する連通路を介して上記ガスをＥＧＲ内部通路２２へと戻しても構わない。
【符号の説明】
【００６４】
１     エンジン
２     シリンダブロック
２ａ   シリンダボア
２ｂ   シリンダボア壁面
２ｃ   シリンダブロック外壁面
４     シリンダヘッド
１１   吸気ポート
１２   排気ポート
１７   吸気管
１８   排気管
２０   ＥＧＲ装置
２２   ＥＧＲ内部通路
２３   ＥＧＲガス導入ポート
２４   貫通孔
２５   導入管
２７   ＥＧＲバルブ
【図１】
2010174647.tif 000003
【図２】
2010174647.tif 000004
【図３】
2010174647.tif 000005
【図４】
2010174647.tif 000006
【図５】
2010174647.tif 000007
【図６】
2010174647.tif 000008
【図７】
2010174647.tif 000009
【図８】
2010174647.tif 000010