(57)【要約】【課題】触媒ケースの熱膨張吸収機能に優れたＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲ装置は、触媒ケース９に接続されたＥＧＲ取り出しパイプ１３と、ＥＧＲ取り出しパイプ１３に接続されたＥＧＲクーラ１４と、ＥＧＲクーラ１４に接続された中間パイプ１５とを有しており、中間パイプ１５は、フランジ板１６を介してシリンダヘッド２に固定されている。ＥＧＲ取り出しパイプ１３は、複数の曲がり部を有して蛇行した形態になっている。また、触媒ケース９とＥＧＲクーラ１４は、側面視で逆ハ字の姿勢になっている。触媒ケース９の熱膨張はＥＧＲ取り出しパイプ１３の曲がり変形によって吸収されるため、中間パイプ１５とフランジ板１６との接合部に大きな負担がかかることはない。【選択図】図３
2019173720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体の排気側面部に、シリンダヘッドから排出された排気ガスが流れる排気通路と、前記排気通路から分岐したＥＧＲ取り出しパイプと、前記ＥＧＲ取り出しパイプの終端に接続されたＥＧＲクーラとを配置している構成であって、
前記ＥＧＲクーラは、前記機関本体の排気側面と対向した側面視において前記排気通路の側方に配置されており、前記ＥＧＲ取り出しパイプは、前記側面視において、一部が前記排気通路の後ろを通るように蛇行した形態になっている、
内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項２】
機関本体の排気側面部に、シリンダヘッドから排出された排気ガスが流れる排気通路と、前記排気通路から分岐したＥＧＲ取り出しパイプと、前記ＥＧＲ取り出しパイプの終端に接続されたＥＧＲクーラとを配置している構成であって、
前記排気通路と前記ＥＧＲクーラとは、前記機関本体の排気側面と対向した側面視において、上に向けて間隔が広がる略ハ字形の姿勢に配置されている、
内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記排気通路は触媒ケースを備えている一方、
前記ＥＧＲクーラは、横断面形状が前記機関本体の排気側面と対向した方向に長い略長方形になっている箱型であり、前記ＥＧＲクーラを、前記側面視で前記触媒ケースの側方に配置している、
請求項１又は２に記載した内燃機関のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲクーラの上端部が、ブラケットを介して機関本体に直接に又はフランジ板を介して固定されている、
請求項３に記載した内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関において、排気ガスの浄化促進等のために、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置を設けることは広く行われている。ＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスを冷却するために、水冷式等のＥＧＲクーラを備えていることが多い。
【０００３】
ＥＧＲクーラを備えてＥＧＲ装置の例として、特許文献１には、触媒ケースの下流端部にＥＧＲ取り出しパイプ（上流側ＥＧＲパイプ）の下端を接続して、ＥＧＲ取り出しパイプの上端に上下長手のＥＧＲクーラを接続し、ＥＧＲクーラの上端をＥＧＲバルブに接続した構成において、機関本体の排気側面と対向した方向から見て、ＥＧＲ取り出しパイプを略逆Ｌ形の姿勢に形成することにより、触媒ケースの熱膨張をＥＧＲ取り出しパイプの曲がり変形で吸収することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８０５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ＥＧＲ取り出しパイプの下端は、機関本体の排気側面と直交した方向から見て、触媒ケースの前面に接続している。従って、ＥＧＲ取り出しパイプは、機関本体の排気側面の外側に大きく張り出しているが、この構成では、機関本体の排気側面の外側に他の部材を配置するにおいて、他の部材はＥＧＲ取り出しパイプに当たらないように配置位置を選択しなければならないため、機関の設計の自由性が損なわれると共に、機関が大型化することが懸念される。
【０００６】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明のＥＧＲ装置は、
「機関本体の排気側面部に、シリンダヘッドから排出された排気ガスが流れる排気通路と、前記排気通路から分岐したＥＧＲ取り出しパイプと、前記ＥＧＲ取り出しパイプの終端に接続されたＥＧＲクーラとを配置している」
という基本構成である。
【０００８】
そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、
「前記ＥＧＲクーラは、前記機関本体の排気側面と対向した側面視において前記排気通路の側方に配置されており、前記ＥＧＲ取り出しパイプは、前記側面視において、一部が前記排気通路の後ろを通るように蛇行した形態になっている」
という構成になっている。
【０００９】
また、請求項２の発明は、上記基本構成において、
「前記排気通路と前記ＥＧＲクーラとは、前記機関本体の排気側面と対向した側面視において、上に向けて間隔が広がる略ハ字形（或いはＶ形）の姿勢に配置されている」
という構成になっている。
【００１０】
本願発明は、更に様々な構成を有している。その例として請求項３の発明では、請求項１又は２において、
「前記排気通路は触媒ケースを備えている一方、
前記ＥＧＲクーラは、横断面形状が前記機関本体の排気側面と対向した方向に長い略長方形になっている箱型であり、前記ＥＧＲクーラを、前記側面視で前記触媒ケースの側方に配置している」
という構成になっている。
【００１１】
請求項３の展開例として、請求項４では、前記ＥＧＲクーラの上端部が、ブラケットを介して機関本体に直接に又はフランジ板を介して固定されている。
【００１２】
なお、請求項１の発明は請求項２の発明とは相反するものではない。互いに組み合わせると好適である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明では、ＥＧＲ取り出しパイプは蛇行した形態になっていて容易に曲がり変形するため、排気通路が熱膨張して、伸びを的確に吸収できる。従って、排気通路の熱膨張のためにＥＧＲクーラが強く引っ張られることはなくて、ＥＧＲクーラを安定的に保持できる。
【００１４】
そして、ＥＧＲ取り出しパイプはその一部が排気通路の後ろ（排気通路と機関本体との間の空間）に位置しており、ＥＧＲ取り出しパイプは、その全体を排気通路の外側（シリンダブロックと反対側）にはみ出ない状態に配置できる。すなわち、排気通路と機関本体との間の空間はデットスペースになっているが、このデッドスペースを利用して、ＥＧＲ取り出しパイプを蛇行した形態に形成できる。
【００１５】
従って、他の部材を機関本体の排気通路の外側に配置するにおいて、ＥＧＲ取り出しパイプが邪魔になることはなくて、設計の自由性を向上できると共に、内燃機関のコンパクト化にも貢献できる。
【００１６】
請求項２の発明では、排気通路が熱膨張して伸び変形すると、ＥＧＲクーラは、機関本体への取付け部を支点にして回動するような作用を受ける。従って、ＥＧＲクーラに引っ張り力が作用することは殆ど無く、シリンダヘッドとの接合部が破損したり変形したりすることを防止できる。
【００１７】
従って、請求項２の発明でも、特許文献１のように排気通路の外側にはみ出たＥＧＲ取り出しパイプは不要であり、その結果、請求項１と同様に、設計の自由性を向上できると共に、内燃機関のコンパクト化にも貢献できる。
【００１８】
排気通路には一般に触媒ケースを配置しているが、触媒ケースは相当の外径があるため、側面視において、触媒ケースの側方には大きな空間が空いている。そして、請求項３の発明では、触媒ケースの側方の空間を有効利用してＥＧＲクーラを配置できる。すなわち、請求項３では、機関の側面視において、ＥＧＲクーラは横断面形状が奥行き方向に長い（クランク軸線と直交した方向に長い）形状になっているため、機関の側面視でのＥＧＲクーラの配置面積（投影面積）を小さくできる。従って、他の部材を配置するにおいて、ＥＧＲクーラとの干渉を回避するように設計する手間を抑制して、設計の自由性向上に貢献できる。
【００１９】
請求項４の構成を採用すると、ＥＧＲクーラの取付けがブラケットによって補強されるため、ＥＧＲクーラの安定性を更に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】内燃機関の概略側面図である。
【図２】図１のII-II 視図（後面図）である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】（Ａ）は図３の IVA-IVA視後面図、（Ｂ）は図３の IVA-IVA視一部破断平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後や側面視等の文言を使用するが、前後方向はクランク軸線方向であり、タイミングチェーンやクランクプーリ（いずれも図示せず）を設けている側を前としている。上下方向は鉛直方向であり、左右方向は、鉛直方向及びクランク軸線方向と直交した方向である。念のため、図面に方向を明示している。
【００２２】
内燃機関の基本構成は従来と同様であり、図１，２に示すように、機関本体の中核部材として、シリンダボア（図示せず）が複数形成されたシリンダブロック１と、その頂面に固定されたシリンダヘッド２とを備えている。なお、図１において描いている平行斜線はシリンダブロック１の後端面の表示であり、断面の表示ではない。
【００２３】
シリンダブロック１の下面にはオイルパン３が固定されており、シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー４が固定されている。また、シリンダヘッド２の後面には，冷却水分配ユニット５が配置されている。シリンダブロック１とシリンダヘッド２の前面には、タイミングチェーンを覆うフロントカバー６が固定されており、ヘッドカバー４の前端部はフロントカバー６にボア軸線方向から重なっている。シリンダブロック１及びオイルパン３の後面に、ミッションケース７が多数のボルトで固定されている。
【００２４】
本実施形態のシリンダヘッド２は排気集合部を内蔵したタイプであり、排気側面に１つの排気出口が開口しており、この排気出口に、排気通路の一部として、エルボ管８を介して触媒ケース９が接続されている。エルボ管８はフランジ板１０を備えており、フランジ板１０がボルト（及びナット）でシリンダヘッド２に固定されている。
【００２５】
触媒ケース９は、触媒が内蔵されたストレート部９ａと、その上端に一体に設けた上窄まりのアッパーコーン部９ｂと、ストレート部９ａの下端に一体に設けた下窄まりのロアコーン部９ｃとを有しており、ロアコーン部９ｃの下端に、フランジ板１１を備えた排気継手管１２が一体に設けられている。
【００２６】
触媒ケース９は、図１、３のとおり、側面視では、下に行くに従って後ろにずれるように鉛直線に対して若干の角度で傾斜している。また、図２のとおり、後面視（及び正面視）では、下に行くに従ってシリンダブロック１から僅かに離れるように傾斜している（後面視での傾斜は僅かであり、シリンダブロック１の排気側面と略平行と云っても差し支えない。）。
【００２７】
(2).ＥＧＲ装置
次に、ＥＧＲ装置を説明する。触媒ケース９におけるロアコーン部９ｃのうちその上部でかつ後面部に、ＥＧＲガスを取り出すＥＧＲ取り出しパイプ１３の下端（上流端）が溶接等で接続されている。図４（Ｂ）の表示では、触媒ケース９のロアコーン部９ｃに、ＥＧＲ取り出しパイプ１３の下端が嵌入する受け部材９ｄを溶接で固定しているが、ロアコーン部９ｃに、ＥＧＲ取り出しパイプ１３の下端が嵌入する筒部をバーリング加工で形成してもよい。
【００２８】
ＥＧＲ取り出しパイプ１３は蛇行して上向きに延びており、上端（下流端）にＥＧＲクーラ１４が接続されており、ＥＧＲクーラ１４の上端は、Ｌ形の中間パイプ１５及びフランジ板１６を介してシリンダヘッド２の後部側面に固定されている。ＥＧＲクーラ１４は、機関の側面視で、触媒ケース９の側方（横方向）に配置されており、機関の方向でいうと、触媒ケース９の後ろに配置されている。
【００２９】
図２に示すように、シリンダヘッド２の後部には、排気側面と吸気側面とに開口したＥＧＲ内部通路１７が形成されており、中間パイプ１５はＥＧＲ内部通路１７の始端に接続されている。
【００３０】
ＥＧＲ取り出しパイプ１３は、図１や図３に示すように、側面視では略Ｓ形に蛇行しており、図４（Ａ）に示すように、後面視では逆Ｌ形に曲がっている。正確には、ＥＧＲ取り出しパイプ１３は、触媒ケース９に接続された第１部分１３ａと、ＥＧＲクーラ１４に接続された第３部分１３ｃと、両者を繋ぐ第２部分１３ｂとを有しており、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとは第１曲がり部１８を介して繋がって、第２部分１３ｂと第３部分１３ｃとは第２曲がり部１９を介して繋がっている。
【００３１】
そして、第１部分１３ａの下端は、触媒ケース９におけるロアコーン部９ｃのほぼ真後ろ部分に接続されていて、図４（Ａ）のとおり、後面視では、上に行くに従ってシリンダヘッド２に近づくように傾斜しつつ、側面視では斜め後ろ向きに傾斜している。
【００３２】
第１部分１３ａと第２部分１３ｂとは、殆ど同一平面上で曲がっている。従って、第２部分１３ｂは、図４（Ａ）のとおり、後面視では上に行くに従ってシリンダブロック１に近づくように傾斜しつつ、側面視では、図３に示すように、前向きに傾斜している。すなわち、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとは、側面視で逆向きの姿勢になっている。第１部分１３ａと第２部分１３ｂとは、平面視では、図４（Ｂ）に示すように、全体としてつ字形になっている。
【００３３】
第３部分１３ｃは、側面視では、上に向けて後ろに向かうように斜め上向きに傾斜しており、側面視では、図４（Ａ）のとおり、上に行くに従ってシリンダブロック１から離れるように傾斜している。従って、第２部分１３ｂと第３部分１３ｃとは、全体としてく字状に緩く湾曲している。第２部分１３ｂと第３部分１３ｃとは、平面視では、図４（Ｂ）のとおりＵターンしたような形態になっている。
【００３４】
結局、ＥＧＲ取り出しパイプ１３は、側面視と平面視とでＳ字形かそれに近い状態に蛇行しており、後面視力ではＬ形に曲がっている。すなわち、ＥＧＲ取り出しパイプ１３は立体的に蛇行しており、上下方向・前後方向・左右方向のいずれの方向にも容易に曲がり変形するようなっている。従って、触媒ケース９が熱膨張したり前後方向や左右方向に振れ動いたりしても、それら熱膨張や振れ動きを曲がり変形によって容易に吸収できる。
【００３５】
ＥＧＲクーラ１４は、横断面形状が細長い長方形になっている箱型であり、図３のとおり、側面視では、上に行くほど後ろに行くように傾斜している。従って、側面視では、触媒ケース９とＥＧＲクーラ１４とは、上に向けて間隔が広がる逆ハ字の姿勢（或いはＶ形の姿勢）になっている。
【００３６】
ＥＧＲ取り出しパイプ１３のうち、第３部分１３ｃの全体と第２部分１３ｂの半分ほどは、側面視で触媒ケース９の裏に隠れている（正確には、触媒ケース９とシリンダブロック１との間の空間に入り込んでいる。）。そして、機関の後面視では、例えば図４（Ａ）に示すように、ＥＧＲクーラ１４と触媒ケース９とが重なっているが、ＥＧＲクーラ１４は触媒ケース９の後ろに配置されているので、ＥＧＲクーラ１４と触媒ケース９とが当たることはない。
【００３７】
また、ＥＧＲクーラ１４は、その軸心方向から見て幅方向Ｘと長手方向Ｙとを有する長方形の形状（横断面形状）になっているが、図４のとおり、機関の側面視において、長手方向Ｙが奥行き方向となる姿勢で配置している。従って、側面視で幅方向Ｘが奥行き方向の姿勢にした場合に比べて、側面視での面積（投影面積）は遥かに小さくなっている。
【００３８】
ＥＧＲクーラ１４は水冷式であり、下部には冷却水導入ポート２０を設けて、上部に冷却水排出ポート２１を設けている。冷却水排出ポート２１と冷却水導入ポート２０とは、図１や図３の側面視で左右に振り分けて配置している。
【００３９】
シリンダヘッド２に固定されるフランジ板１６は略前後長手の形態であり、その前端部と後端部とがボルトでシリンダヘッド２に固定されている。そして、図４に示すように、ＥＧＲクーラ１４の上端部とフランジ板１６とが、ブラケット２２で固定されている。ブラケット２２は、上端部はフランジ板１６に溶接されて、下端部はＥＧＲクーラ１４の側面（シリンダヘッド２と対向した面）に溶接されており、上端部と下端部とは傾斜部によって繋がっている。
【００４０】
ブラケット２２は、側面視で中間パイプ１５と重なる姿勢になっている（このため、図１や図３には、ブラケット２２は現れていない。）。ブラケット２２は、シリンダヘッド２の排気側面に固定することも可能である。但し、本実施形態のようにフランジ板１６に固定すると、ＥＧＲ装置の全体をユニット化できるため、取付け作業が容易になる等の利点がある。
【００４１】
(3).まとめ
既に述べたように、触媒ケース９は熱膨張によって伸びたり、機関の振動によって振れ動いたりするが、これらの伸びや振れ動きはＥＧＲ取り出しパイプ１３によって吸収されて、中間パイプ１５とフランジ板１６との接合部に強い外力が作用することはない。従って、中間パイプ１５がフランジ板１６から外れる現象は発生せず、高い耐久性を維持できる。
【００４２】
また、触媒ケース９とＥＧＲクーラ１４とが逆ハ字（或いはＶ形）の姿勢になっているため、触媒ケース９が熱膨張すると、ＥＧＲ取り出しパイプ１３及びＥＧＲクーラ１４は、中間パイプ１５の上端を支点にして回動するような外力を受けることになり、ＥＧＲクーラ１４をその長手方向に引っ張るような外力は小さい。
【００４３】
そして、ＥＧＲ取り出しパイプ１３及びＥＧＲクーラ１４を回動させるような外力は、主としてＥＧＲ取り出しパイプ１３が変形することによって吸収される。この面でも、中間パイプ１５とフランジ板１６との接合部に過大な負荷がかかることを防止して、高い耐久性を確保することができる。
【００４４】
本実施形態では、ＥＧＲ取り出しパイプ１３は立体的に曲がっていて、螺旋に近い状態になっている。このため、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ取り出しパイプ１３をスムースに流れる。従って、ＥＧＲ取り出しパイプ１３を蛇行した形態にしつつ、ＥＧＲガスが曲がり部に強く当たって劣化を促進させるような不具合を防止できる。
【００４５】
ＥＧＲクーラ１４は、機関の側面視で奥行き方向に長くなっているため、側面視においてＥＧＲクーラ１４が占める面積は小さくなっている。従って、触媒ケース９の後ろに他の部材を配置するにおいて、設計の自由性を向上できる。
【００４６】
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、ＥＧＲクーラ１４の上端部は、中間パイプ１５を使用せずに、シリンダヘッド２の排気側面に直接重ね固定してもよい。実施形態では、ＥＧＲ取り出しパイプ１３は２つの曲がり部を設けて蛇行させたが、１つ又は３つ以上の曲がり部を有する形態に形成したり、曲がり部が明確でない螺旋状に形成したりすることも可能である。
【００４７】
また、ＥＧＲ取り出しパイプの接続先は必ずしも触媒ケースである必要はないのであり、排気管に接続することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本願発明は、内燃機関のＥＧＲ装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１  シリンダブロック
２  シリンダヘッド
８  排気通路を構成するエルボ管
９  排気通路を構成する触媒ケース
１３  ＥＧＲ取り出しパイプ
１３ａ  第１部分
１３ｂ  第２部分
１３ｃ  第３部分
１４  ＥＧＲクーラ１
１５  中間パイプ
１６  フランジ板
１８，１９  曲がり部
２２  ブラケット
【図１】
2019173720.tif 000003
【図２】
2019173720.tif 000004
【図３】
2019173720.tif 000005
【図４】
2019173720.tif 000006