(57)【要約】【課題】  排気系に対するＥＧＲパイプの接続部に集中的に作用する応力を吸収緩和し、接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させ、溶接することなしに排気系に対するＥＧＲパイプの接続部におけるガスシール性を確保し、排気系に対するＥＧＲパイプの接続作業を簡略化すること。【解決手段】  接続パイプ１２の先端部外側に環状隙間２１を形成した状態でＥＧＲパイプ２の先端部が装着され、環状隙間２１内にはＥＧＲパイプ２と接続パイプ１２との間をガスシールする断面円形のリング状ガスケット３が挿入され、接続パイプ１２の先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプ２にはリング状ガスケット３の抜け落ちを阻止するストッパ部２２が内向きに突出形成され、環状隙間２１内にはリング状ガスケット３をストッパ部２２に向けて押圧付勢するコイルスプリング４が収容されている構成とした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系からＥＧＲパイプを介して排気ガスの一部を取り出し、エンジンの吸気系に循環させるようにしたエンジンのＥＧＲ構造において、
前記排気系側には該排気系の側壁に形成される排気ガス取出穴の開口縁部から外側に向けて起立する接続パイプが設けられ、
該接続パイプの外径が前記ＥＧＲパイプ先端部の内径より小径に形成されていて該接続パイプの先端部外側に環状隙間を形成した状態で前記ＥＧＲパイプの先端部が装着され、  前記環状隙間内にはＥＧＲパイプと接続パイプとの間をガスシールする断面略円形のリング状ガスケットが挿入され、
前記接続パイプの先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプには前記リング状ガスケットの抜け落ちを阻止するストッパ部が内向きに突出形成され、
前記環状隙間内には前記リング状ガスケットを前記ストッパ部に向けて押圧付勢するコイルスプリングが収容されていることを特徴とするエンジンのＥＧＲ構造。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ構造において、前記ストッパ部の内面が前記接続パイプの先端部に向かうにつれて小径となる裁頭円錐状テーパ面に形成され、
前記コイルスプリングが前記リング状ガスケットを前記裁頭円錐状テーパ面と接続パイプの先端部分との間に向けて押圧することにより前記ＥＧＲパイプと接続パイプとの間のガスシール性を高める方向に付勢するように構成されていることを特徴とするエンジンのＥＧＲ構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエンジンのＥＧＲ構造において、前記ストッパ部がＥＧＲパイプの側壁を内側に環状に窪ませることにより形成されていることを特徴とするエンジンのＥＧＲ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのＥＧＲ構造に関し、特に、エキゾーストマニホールドに対するＥＧＲパイプ接続構造の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エキゾーストマニホールド（排気系）からＥＧＲパイプを介して排気ガスの一部を取り出し、ＥＧＲパイプの途中に介装されたＥＧＲバルブにより適当な温度・時期・流量等の制御をしてエンジン吸気系へ再循環させることにより、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減させるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）が広く実施されている。
【０００３】
ところで、前記ＮＯｘは、エンジンの燃焼室内での燃焼時に、高温下で空気中の窒素（Ｎ2 ）と酸素（Ｏ2 ）が反応することにより生成され、その生成量は酸素濃度・燃焼温度が高い程増大するものであるため、酸素濃度・燃焼温度を低減させて反応を抑制することがＮＯｘ低減の一つの有効な手段となる。
【０００４】
そこで、排気ガス、つまり燃焼ずみのガスはその大部分が不活性ガス（Ｈ2 Ｏ、Ｎ2 、ＣＯ2 等）であるため、それを燃焼混合気中に入れると、吸入空気の酸素濃度が低減すると共に、不活性ガスの持つ熱容量により最高燃焼温度が低下するためにＮＯｘが低減される。
【０００５】
そして、従来のＥＧＲ装置は、一般に、エンジンの吸気系に接続されたＥＧＲパイプを、エキゾーストマニホールド本体部の側壁に形成された穴に対し溶接により接続固定するという接続構造となっている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００６】
また、ＥＧＲパイプは、主に良好な流通、成形性を確保するために、ＥＧＲパイプが溶接固定されるエキゾーストマニホールド本体部とは異なる材質で製造されることが多い。例えば、ＥＧＲパイプはＳＵＳ３０４、エキゾーストマニホールドはＳＵＳ４２４やＳＵＳ４３０で製造される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１４２６１号公報  （明細書（３）頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−７３７６０号公報  （明細書（２）頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のＥＧＲ装置は、上述のように、ＥＧＲパイプとエキゾーストマニホールド本体部とが異なる材質で製造され、また、エンジンの吸気系に接続されたＥＧＲパイプを、排気系であるエキゾーストマニホールド本体部の側壁に形成された穴に対し溶接により接続固定するという接続構造となっていたため、以下に述べるような問題点があった。
【０００９】
即ち、上述のように、ＥＧＲパイプと該ＥＧＲパイプが溶接固定されるエキゾーストマニホールド本体部の材質が異なることによる熱膨張の差および形状の相違等による剛性バランスの差により、表面温度が高い溶接固定部に熱応力が集中する。なお、ＥＧＲパイプとエキゾーストマニホールド本体部の材質が同じ場合であっても、排気ガス規制に対処する上でエキゾーストマニホールド本体部の表面温度はより高いものとなるため、溶接固定部に熱応力が集中することは避けられない。
【００１０】
また、前述のようにＥＧＲ装置を備えることによってＮＯｘの排出量を減らすことができるが、同時にＥＧＲガス量に相当する分だけ新気の供給量が減少するため、特に、高負荷域でのエンジン出力不足が懸念され、また燃焼が不安定となるため、運転性の悪化、ＨＣエミッションの悪化等の問題をもたらすことになる。そこで、そうした犠牲を極力少なくするために、ＥＧＲバルブにより運転状況に応じたＥＧＲ量および時期の制御を行うことが必要となる。一般的には冷寒時、アイドル時、高負荷時等にはＥＧＲバルブを閉じることにより、エンジン吸気系への還流排気ガスの流れを遮断させるようにしている。
【００１１】
このように、高温の還流排気ガスがＥＧＲパイプ内を流れたり止まったりすることで、ＥＧＲパイプの温度が頻繁に大きく変動し、これにより、膨張・収縮の繰り返しによる応力が溶接固定部（接続部）に集中する。
【００１２】
さらに、ＥＧＲパイプはエンジンの吸気系とエキゾーストマニホールドとの間を接続するパイプであるためその長さが長く、かつ排気系のパイプに比べて細いため、その剛性が低く、このため、エンジンや車体の振動が伝わることで揺れ動き易いのに対し、エキゾーストマニホールドは剛性が高いため、相対振動量に大きな差が生じ、従って、溶接固定部に曲げ応力が集中する。
従って、エキゾーストマニホールドの本体部に対するＥＧＲパイプの溶接固定部に複数種類の応力が集中することで、溶接固定部（接続部）に亀裂等を発生させる虞があるという問題がある。
【００１３】
本発明の解決しようとする課題は、排気系に対するＥＧＲパイプの接続部に集中的に作用する応力を吸収緩和することにより、接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させることができると共に、溶接することなしに排気系に対するＥＧＲパイプの接続部におけるガスシール性を確保することができ、これにより、排気系に対するＥＧＲパイプの接続作業を簡略化することができるエンジンのＥＧＲ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため請求項１記載のエンジンのＥＧＲ構造は、排気系からＥＧＲパイプを介して排気ガスの一部を取り出し、エンジンの吸気系に循環させるようにしたエンジンのＥＧＲ構造において、前記排気系側には該排気系の側壁に形成される排気ガス取出穴の開口縁部から外側に向けて起立する接続パイプが設けられ、該接続パイプの外径が前記ＥＧＲパイプ先端部の内径より小径に形成されていて該接続パイプの先端部外側に環状隙間を形成した状態で前記ＥＧＲパイプの先端部が装着され、前記環状隙間内にはＥＧＲパイプと接続パイプとの間をガスシールする断面略円形のリング状ガスケットが挿入され、前記接続パイプの先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプには前記リング状ガスケットの抜け落ちを阻止するストッパ部が内向きに突出形成され、前記環状隙間内には前記リング状ガスケットを前記ストッパ部に向けて押圧付勢するコイルスプリングが収容されていることを特徴とする手段とした。
【００１５】
請求項２記載のエンジンのＥＧＲ構造は、請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ構造において、前記ストッパ部の内面が前記接続パイプの先端部に向かうにつれて小径となる裁頭円錐状テーパ面に形成され、前記コイルスプリングが前記リング状ガスケットを前記裁頭円錐状テーパ面と接続パイプの先端部分との間に向けて押圧することにより前記ＥＧＲパイプと接続パイプとの間のガスシール性を高める方向に付勢するように構成されていることを特徴とする手段とした。
【００１６】
請求項３記載のエンジンのＥＧＲ構造は、請求項１または２に記載のエンジンのＥＧＲ構造において、前記ストッパ部がＥＧＲパイプの側壁を内側に環状に窪ませることにより形成されていることを特徴とする手段とした。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載のエンジンのＥＧＲ構造では、上述のように、排気系の側壁に形成される排気ガス取出穴の開口縁部から外側に向けて起立する接続パイプの外径が前記ＥＧＲパイプ先端部の内径より小径に形成されていて、該接続パイプの先端部外側に環状隙間を形成した状態でＥＧＲパイプの先端部が装着され、環状隙間内にはＥＧＲパイプと接続パイプとの間をガスシールする断面略円形のリング状ガスケットが挿入され、接続パイプの先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプにはリング状ガスケットの抜け落ちを阻止するストッパ部が内向きに突出形成され、環状隙間内にはリング状ガスケットをストッパ部に向けて押圧付勢するコイルスプリングが収容されている構成としたことにより、溶接することなしに排気系に対するＥＧＲパイプの接続部におけるガスシール性を確保することができるようになる。
従って、排気系に対するＥＧＲパイプの接続作業を簡略化することができるようになるという効果が得られる。
【００１８】
また、ＥＧＲパイプが加熱されて軸方向に熱膨張すると、ＥＧＲパイプの内面に内向きに突出形成されたストッパ部がコイルスプリングの押圧付勢力に抗してリング状ガスケットを排気系方向に押圧摺動させることにより、接続パイプとＥＧＲパイプとの間におけるガスシール性を維持しつつ、排気系に対するＥＧＲパイプの接続部に集中的に作用する応力が吸収緩和されるもので、これにより、接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００１９】
また、ＥＧＲパイプが振動することで、接続部に曲げ応力が集中するが、この場合も、ＥＧＲパイプと接続パイプとが断面略円形のリング状ガスケットを中心として屈曲可能であるため、ガスシール性を維持しつつ曲げ応力を吸収緩和することができるようになり、これにより、曲げ応力に対しても接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００２０】
また、請求項２記載のエンジンのＥＧＲ構造では、上述のように、前記ストッパ部の内面が接続パイプの先端部に向かうにつれて小径となる裁頭円錐状テーパ面に形成され、コイルスプリングがリング状ガスケットを裁頭円錐状テーパ面と接続パイプの先端部分との間に向けて押圧することによりＥＧＲパイプと接続パイプとの間のガスシール性を高める方向に付勢するように構成したことにより、リング状ガスケットが劣化しても接続パイプとＥＧＲパイプとの間のガスシール性を長期に亙って維持させることができるようになる。
【００２１】
また、請求項３記載のエンジンのＥＧＲ構造では、上述のように、前記ストッパ部をＥＧＲパイプの側壁を内側に環状に窪ませることにより形成するようにしたことで、ＥＧＲパイプ自体の簡単な加工のみで、別部材を用いることなしにストッパ部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
この実施例１のエンジンのＥＧＲ構造は、請求項１、３に記載の発明に対応する。
まず、この実施例１のエンジンのＥＧＲ構造を図面に基づいて説明する。
図１はこの実施例１のエンジンのＥＧＲ構造における要部を示す断面図である。
【００２４】
この実施例１のエンジンのＥＧＲ構造は、排気系からＥＧＲパイプを介して排気ガスの一部を取り出し、エンジンの吸気系に循環させるようにしたものであり、ＥＧＲパイプ２は基端側が図示を省略した吸気系に接続されている。
【００２５】
一方、排気系を構成するエキゾーストマニホールド本体部１の側壁１１に形成される排気ガス取出穴１１ａの開口縁部から外側に向けて起立する接続パイプ１２が一体に設けられている。
【００２６】
この接続パイプ１２は、その外径がＥＧＲパイプ２の先端部の内径より小径に形成されていて該接続パイプ１２の先端部外側に環状隙間２１を形成した状態でＥＧＲパイプ２の先端部が装着され、この環状隙間２１内にはＥＧＲパイプ２と接続パイプ１２との間をガスシールする断面円形のリング状ガスケット３が挿入されている。
【００２７】
また、前記接続パイプ１２の先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプ２には、その側壁を内側に環状に窪ませることにより、リング状ガスケット３の抜け落ちを阻止するストッパ部２２が内向きに突出形成されている。
そして、前記環状隙間２１内にはリング状ガスケット３をストッパ部２２に向けて押圧付勢するコイルスプリング４が収容されている。
【００２８】
なお、前記ＥＧＲパイプ２の途中には、ＥＧＲバルブ（図示せず）が介装されていて、運転状況に応じてＥＧＲ量および時期の制御を行うことにより、ＥＧＲ
による犠牲（運転性の悪化、ＨＣエミッションの悪化等）を抑制しつつ、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減させるようになっている。
【００２９】
次に、この実施例１の作用・効果を説明する。
この実施例１のエンジンのＥＧＲ構造では、上述のように、接続パイプ１２の外径がＥＧＲパイプ２の先端部の内径より小径に形成されていて、該接続パイプ１２の先端部外側に環状隙間２１を形成した状態でＥＧＲパイプ２の先端部が装着され、環状隙間２１内にはＥＧＲパイプ２と接続パイプ１２との間をガスシールする断面円形のリング状ガスケット３が挿入され、接続パイプ１２の先端部分と径方向に対面する部分のＥＧＲパイプ２にはリング状ガスケット３の抜け落ちを阻止するストッパ部２２が内向きに突出形成されると共に、環状隙間２１内にはリング状ガスケット３をストッパ部２２に向けて押圧付勢するコイルスプリング４が収容されている構成としたことにより、溶接することなしにエキゾーストマニホールド本体部１に対するＥＧＲパイプ２の接続部におけるガスシール性を確保することができるよになる。
従って、エキゾーストマニホールド本体部１に対するＥＧＲパイプ２の接続作業を簡略化することができるようになるという効果が得られる。
【００３０】
また、ＥＧＲパイプ２が加熱されて軸方向に熱膨張すると、図１（ロ）に示すように、ＥＧＲパイプ２の内面に内向きに突出形成されたストッパ部２２がコイルスプリング４の押圧付勢力に抗してリング状ガスケット３をエキゾーストマニホールド本体部１の側壁１１方向に押圧摺動させることにより、接続パイプ１２とＥＧＲパイプ２との間におけるガスシール性を維持しつつ、エキゾーストマニホールド本体部１に対するＥＧＲパイプ２の接続部に集中的に作用する応力が吸収緩和されるもので、これにより、接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００３１】
また、ＥＧＲパイプ２が振動することで、接続部に曲げ応力が集中するが、この場合も、ＥＧＲパイプ２と接続パイプ１２とが断面円形のリング状ガスケット３を中心として屈曲可能であるため、ガスシール性を維持しつつ曲げ応力を吸収緩和することができるようになり、これにより、曲げ応力に対しても接続部に亀裂等が発生することを防止して耐久性および信頼性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００３２】
以上のように、ＥＧＲパイプ２の接続部に集中的に作用する種々の応力を吸収緩和することができるため、ガスシール性を維持しつつ接続部に亀裂や破損が生じることを防止して耐久性および信頼性を向上させることができるようになるという効果が得られる。
【００３３】
また、前記ストッパ部２２をＥＧＲパイプ２の側壁を内側に環状に窪ませることにより形成させるようにすることで、ＥＧＲパイプ２自体の簡単な加工のみで、別部材を用いることなしにストッパ部２２を形成することができる。
【００３４】
次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分に同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【実施例２】
【００３５】
この実施例２のエンジンのＥＧＲ構造は、請求項１〜３に記載の発明に対応する。
この実施例２のエンジンのＥＧＲ構造は、図２（要部を示す断面図）に示すように、前記ストッパ部２２の内面が接続パイプ１２の先端部に向かうにつれて小径となる裁頭円錐状テーパ面２２ａに形成され、コイルスプリング４がリング状ガスケット３を裁頭円錐状テーパ面２２ａと接続パイプ１２の先端部分との間に向けて押圧することによりＥＧＲパイプ２と接続パイプ１２との間のガスシール性を高める方向に付勢するように構成した点が前記実施例１とは相違したものである。
【００３６】
従って、この実施例２では、リング状ガスケット３が劣化しても接続パイプ１２とＥＧＲパイプ２との間のガスシール性を長期に亙って維持させることができるようになるという追加の効果が得られる。
【００３７】
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、エキゾーストマニホールド本体部１にＥＧＲパイプ２を接続させるようにしたが、エキゾーストマニホールド以外の排気系に接続させるようにしてもよい。
【００３８】
また、実施例では、接続パイプ１２をエキゾーストマニホールド本体部１の側壁１１と一体に形成したが、別体に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１のエンジンのＥＧＲ構造における要部を示す断面図である。
【図２】実施例２のエンジンのＥＧＲ構造における要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  エキゾーストマニホールド本体部（排気系）
１１  側壁
１１ａ  排気ガス取出穴
１２  接続パイプ
２  ＥＧＲパイプ
２１  環状隙間
２２  ストッパ部
３  リング状ガスケット
４  コイルスプリング
【図１】
2005083365.tif 000003
【図２】
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