(57)【要約】【課題】ＥＧＲ装置内において凝縮水が発生することを抑制し、ＥＧＲ装置内の腐食を抑制することができる内燃機関の排気循環装置を提供する。【解決手段】排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に循環させる内燃機関の排気循環装置であって、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路が形成されたＥＧＲ管３３と、排気通路が形成された排気管１６の外周面に対向する内面を有し、排気管１６の外周面上の一部の領域を覆うよう排気管１６の外周面に対し所定の間隔をもって設けられたインシュレータ６１と、を備え、インシュレータ６１は、走行風を内面と排気管１６の外周面との間に流入する流入側開口を形成する上流側縁部６６と、内面と排気管１６の外周面との間に流入した走行風を流出する流出側開口を形成する下流側縁部６８と、を有し、ＥＧＲ管３３は、下流側縁部６８に沿って配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排気通路に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に循環させる内燃機関の排気循環装置であって、
前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路が形成されたＥＧＲ管と、
前記排気通路が形成された排気管の外周面に対向する内面を有し、前記排気管の外周面上の一部の領域を覆うよう前記排気管の外周面に対して所定の間隔をもって設けられたインシュレータと、を備え、
前記インシュレータは、走行風を前記内面と前記排気管の外周面との間に流入する流入側開口を形成する第１の切片と、前記内面と前記排気管の外周面との間に流入した前記走行風を流出する流出側開口を形成する第２の切片と、を有し、
前記ＥＧＲ管は、前記第２の切片に沿って配置されることを特徴とする内燃機関の排気循環装置。
【請求項２】
前記インシュレータは、互いに対向して設置される一面側部材および他面側部材により構成されており、前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記一面側部材および前記他面側部材において対向する縁部の一部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項３】
前記インシュレータは、互いに対向して設置される一面側部材および他面側部材により構成されており、前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記一面側部材および前記他面側部材のいずれか一方にスリットを形成する開口端部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項４】
前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記インシュレータの縁部の一部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項５】
前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記インシュレータにスリットを形成する開口端部により構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項６】
前記ＥＧＲ管に設けられ、前記ＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、
前記インシュレータの第２の切片は、少なくとも前記ＥＧＲクーラより前記排気通路側の前記ＥＧＲ管に並置して延在することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項７】
前記ＥＧＲ管の外周面が、黒体により塗装されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の燃料消費量の低減を図るために、燃焼室において燃焼したガスをＥＧＲガスとして吸気通路に再循環させる排気循環装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に開示された排気循環装置は、排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に再循環させるＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に設けられ、吸気通路に再循環させるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲバルブより排気通路側に設けられ、再循環させるＥＧＲガスを機関冷却水との熱交換により冷却するＥＧＲクーラとが設けられている。
【０００４】
このような排気循環装置は、ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流量をＥＧＲバルブにより調整することによって、内燃機関の運転状態に応じた排気通路から吸気通路へのＥＧＲガスの還流を実現するようになっている。
【０００５】
また、前述したような排気循環装置は、ＥＧＲバルブが開状態から閉状態に切り替わっても、排気脈動などに起因してＥＧＲ通路に排気ガスが入り込む。そのため、内燃機関の暖機中に排気通路からＥＧＲ通路にＥＧＲガスが流入すると、ＥＧＲ通路を形成するＥＧＲ管によりＥＧＲガスが冷却され露点温度以下となり、凝縮水が発生する可能性があった。そこで、排気管とＥＧＲ管とをインシュレータにより覆い、排気管の熱によりＥＧＲ管を加熱する排気循環装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この特許文献２に開示された排気循環装置は、排気マニホールドや排気管からの放熱により内燃機関の他の装置類が影響を受けることを抑制するために、排気マニホールドおよび排気管を覆う遮蔽カバーが設置されている。また、排気還流装置の流入管もこの遮蔽カバーにより覆われている。これにより、内燃機関から排出された高温の排気ガスにより加熱された排気マニホールドおよび排気管の放熱によって、遮蔽カバー内に滞留した空気が加熱される。そして、この加熱された空気により排気還流装置の流入管が加熱されるようになっている。
【０００７】
したがって、排気管が発生する熱をＥＧＲ装置の流入管に伝達させ、ＥＧＲ装置の流入管を排気ガスの露点温度以上に加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２２８５３０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献２に記載の従来の内燃機関の排気循環装置は、遮蔽カバーが排気マニホールドや排気管を内燃機関の他の装置類から遮蔽するよう覆っており、遮蔽カバーの内周側の空気は溜まった状態となっている。そのため、排気マニホールドおよび排気管の近傍において加熱された空気と、ＥＧＲ装置の流入管の近傍において冷却された空気とは、遮蔽カバーの内周側で徐々に混ざり合いながら入れ替わるため、ＥＧＲ装置の流入管の近傍の空気が加熱されるまでに時間がかかった。その結果、暖機中において、ＥＧＲ装置の流入管の加熱が速やかに行われず、ＥＧＲ装置内において凝縮水が発生してしまう可能性があった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ＥＧＲ装置内において凝縮水が発生することを抑制し、ＥＧＲ装置内の腐食を抑制することができる内燃機関の排気循環装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の排気循環装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関から排気通路に排出された排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路に循環させる内燃機関の排気循環装置であって、前記排気通路と前記吸気通路とを連通するＥＧＲ通路が形成されたＥＧＲ管と、前記排気通路が形成された排気管の外周面に対向する内面を有し、前記排気管の外周面上の一部の領域を覆うよう前記排気管の外周面に対して所定の間隔をもって設けられたインシュレータと、を備え、前記インシュレータは、走行風を前記内面と前記排気管の外周面との間に流入する流入側開口を形成する第１の切片と、前記内面と前記排気管の外周面との間に流入した前記走行風を流出する流出側開口を形成する第２の切片と、を有し、前記ＥＧＲ管は、前記第２の切片に沿って配置されることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、車両の走行風は、第１の切片により形成される流入側開口から、インシュレータの内面と排気管の外周面との間に流入し、第２の切片の方向に流れる。このとき、この走行風は、排気管により加熱されるので、第２の切片の近傍に配置されたＥＧＲ管はこの走行風により加熱される。したがって、ＥＧＲ管の壁温を速やかに高めることが可能となり、暖機中に凝縮水が発生することを防止できる。
【００１３】
また、上記（１）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（２）前記インシュレータは、互いに対向して設置される一面側部材および他面側部材により構成されており、前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記一面側部材および前記他面側部材において対向する縁部の一部により構成されることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、排気管の周囲に対する断熱性を高める必要があり排気管のほぼ全面が覆われる場合においても、第１の切片および第２の切片が形成されているので、排気管により加熱された空気がインシュレータの内周側に滞留することを抑制できる。したがって、ＥＧＲ管を第２の切片の近傍に配置することにより、排気管により加熱された走行風をＥＧＲ管に吹きつけ、ＥＧＲ管を加熱することが可能となる。また、第１の切片および第２の切片の少なくともいずれか一方を一面側部材および他面側部材において対向する縁部の一部により構成することができる。したがって、インシュレータに開口を形成する工程が不要となり、製作コストを低減できる。
【００１５】
また、上記（１）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（３）前記インシュレータは、互いに対向して設置される一面側部材および他面側部材により構成されており、前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記一面側部材および前記他面側部材のいずれか一方にスリットを形成する開口端部により構成されることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、排気管の周囲に対する断熱性を高める必要があり排気管のほぼ全面が覆われる場合においても、第１の切片および第２の切片が形成されているので、排気管１６により加熱された空気がインシュレータの内周側に滞留することを抑制できる。したがって、ＥＧＲ管を第２の切片の近傍に配置することにより、排気管により加熱された走行風をＥＧＲ管に吹きつけ、ＥＧＲ管を加熱することが可能となる。また、一面側部材および他面側部材の縁部が、走行風を流入するための流入側開口やＥＧＲ管に走行風を吹きあてるための流出側開口を形成するためには適さない位置にある場合においても、一面側部材および他面側部材のいずれか一方にスリットを形成し、このスリットを流入側開口あるいは流出側開口として用いることにより、排気管により加熱された走行風をＥＧＲ管に吹きつけ、ＥＧＲ管を加熱することが可能となる。
【００１７】
また、上記（１）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（４）前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記インシュレータの縁部の一部により構成されることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、第１の切片および第２の切片の少なくともいずれか一方をインシュレータの縁部の一部により構成することができる。したがって、インシュレータに開口を形成する工程が不要となり、製作コストを低減できる。
【００１９】
また、上記（１）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（５）前記第１の切片および前記第２の切片の少なくともいずれか一方は、前記インシュレータにスリットを形成する開口端部により構成されることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、インシュレータの縁部が、走行風を流入するための流入側開口やＥＧＲ管に走行風を吹きあてるための流出側開口を形成するためには適さない位置にある場合においても、インシュレータにスリットを形成し、このスリットを流入側開口あるいは流出側開口として用いることにより、排気管により加熱された走行風をＥＧＲ管に吹きつけ、ＥＧＲ管を加熱することが可能となる。
【００２１】
また、上記（１）から（５）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（６）前記ＥＧＲ管に設けられ、前記ＥＧＲ通路に流入するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、前記インシュレータの第２の切片は、少なくとも前記ＥＧＲクーラより前記排気通路側の前記ＥＧＲ管に並置して延在することを特徴とする。
【００２２】
この構成により、ＥＧＲクーラより排気通路側のＥＧＲ管は、内燃機関の冷却水により加熱されないので、従来は暖機中において冷却水により加熱されるＥＧＲクーラと比較して温度上昇が遅くなり凝縮水が発生する可能性が高まっていたが、排気管により加熱された走行風によってＥＧＲ管を加熱することができるので、暖機中においてＥＧＲクーラより上流側のＥＧＲ管においても凝縮水が発生することを防止することが可能となる。
【００２３】
また、上記（１）から（６）に記載の内燃機関の排気循環装置において、（７）前記ＥＧＲ管の外周面が、黒体により塗装されていることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、ＥＧＲ管を気体による熱伝導のみならず排気管からの輻射により効率的に加熱することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＥＧＲ装置内において凝縮水が発生することを抑制し、ＥＧＲ装置内の腐食を抑制することができる内燃機関の排気循環装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの排気系周辺のインシュレータを締結していない状態における側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るエンジンの排気系周辺のインシュレータを締結した状態における側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る下側インシュレータを模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＥＧＲ管および下側インシュレータの配置を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る下側インシュレータを模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＥＧＲ管および下側インシュレータの配置を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る下側インシュレータを模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る下側インシュレータを模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る排気循環装置を４気筒のガソリンエンジンを搭載した車両に適用する場合について説明する。
【００２８】
まず、構成について説明する。
【００２９】
図１に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド１０と、不図示のシリンダブロックを備えており、シリンダヘッド１０およびシリンダブロックは、４つの気筒５を形成している。これらの気筒５には、ピストンにより燃焼室７がそれぞれ画成されている。また、シリンダヘッド１０には、外気を気筒５に導入するための吸気ポートおよび排気ガスを気筒５から排出するための排気ポートが形成されている。ここで、本実施の形態に係るエンジン１は、本発明に係る内燃機関を構成する。
【００３０】
各吸気ポートには、燃料を噴射するためのインジェクタが設置されており、噴射された燃料は空気と混ざり混合気として燃焼室７に導入される。シリンダヘッド１０には、各燃焼室７に導入された混合気に点火するための点火プラグ１５が配置されており、点火プラグ１５は後述するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０によって点火時期を制御されるようになっている。
【００３１】
また、インジェクタは電磁駆動式の開閉弁により構成されており、ＥＣＵ２０により所定電圧が印加されると、開弁して各気筒５の吸気ポートに燃料を噴射するようになっている。
【００３２】
エンジン１は、さらに、シリンダヘッド１０に接続される吸気マニホールド９を有しており、この吸気マニホールド９は吸気通路１１の一部を構成している。吸気通路１１は、吸気管１４の内部に形成されており、上流側から順に図示しないエアクリーナおよびエアフロメータ２２が設けられている。吸気通路１１には、さらに、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ１８が吸気マニホールド９の上流側に設けられている。また、吸気マニホールド９には、吸気温センサ２３および圧力センサ２４が設けられている。
【００３３】
スロットルバルブ１８は、その開度を無段階に調整することが可能な電子制御式の開閉弁により構成されており、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整するようになっている。ＥＣＵ２０は、スロットルバルブ１８に設置されたスロットルモータを制御してスロットルバルブ１８の開度を調節するようになっている。
【００３４】
エンジン１は、さらに、シリンダヘッド１０に接続される排気マニホールド８を有しており、この排気マニホールド８は排気通路１２の一部を構成している。排気マニホールド８は、内部に排気通路１２が形成された排気管１６と接続されており、排気管１６には、例えば三元触媒により構成されるスタート触媒１３が配置されている。ここで、本発明に係る排気管とは、排気通路が形成されており排気ガスにより加熱される部材、すなわち本実施の形態に係る排気管１６、排気管１６に設置されるスタート触媒１３および排気マニホールド８の少なくともいずれかを意味する。
【００３５】
スタート触媒１３の上流側の排気通路１２にはＡ／Ｆセンサ２５が配置されている。また、エンジン１のシリンダブロックに形成されたウォータージャケットには、冷却水温センサ２６が配置されている。これらＡ／Ｆセンサ２５および冷却水温センサ２６の各出力信号はＥＣＵ２０に入力される。
【００３６】
エンジン１は、さらに、ＥＧＲ装置３０を備えている。ＥＧＲ装置３０は、排気通路１２を流れる排気ガスの一部を吸気通路１１に還流させて、各気筒５の燃焼室７へＥＧＲガスとして供給するようになっており、これにより、ポンピングロスが低減し、燃費が向上する。
【００３７】
ＥＧＲ装置３０は、吸気マニホールド９と排気管１６とを接続し、内部にＥＧＲ通路３４が形成されたＥＧＲ管３３を備えている。このＥＧＲ管３３には、ＥＧＲガス流れの上流側から順に、ＥＧＲ通路３４を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ３１およびＥＧＲバルブ３２が設けられている。
【００３８】
吸気マニホールド９には、ステンレスにより形成された図示しないデリバリパイプが配置されている。デリバリパイプは、ＥＧＲ通路３４と吸気マニホールド９内とを連通させる管状部材により構成されている。
【００３９】
ＥＧＲクーラ３１は、主にステンレスにより形成されており、筐体３１ａ内におけるＥＧＲガスの通路の外周部に冷却水配管が張り巡らされた構成を有している。排気還流制御の実行中においては、ＥＧＲ通路３４から供給されたＥＧＲガスは、ＥＧＲガスの通路を通過する際に冷却水配管を流れる冷却水との熱交換により冷却され、下流側へ導かれるようになっている。一方、エンジン１の暖機中においては、ＥＧＲクーラ３１は、冷却水配管を流れる冷却水により加熱されるようになっている。
【００４０】
ＥＧＲバルブ３２は、その内部に設けられたＥＧＲバルブ駆動手段３２ａと、基端部分がＥＧＲバルブ駆動手段３２ａに挿通された状態で配設され、その先端部分にＥＧＲ通路３４を開閉する弁体３２ｂが設けられたシャフト３２ｃとを備えている。ＥＧＲバルブ駆動手段３２ａは、例えばステップモータやＤＣモータにより構成されている。そして、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ駆動手段３２ａを通電制御することにより、その電磁力と図示しないスプリングの付勢力によりシャフト３２ｃがその軸方向に往復駆動され、弁体３２ｂによりＥＧＲ通路３４が開閉される。
【００４１】
また、ＥＧＲバルブ３２は、主にアルミニウムやステンレスなどの金属により構成されている。ＥＧＲバルブ３２の筐体３２ｄには、ＥＧＲバルブ水路がシャフト３２ｃを囲むように形成されている。したがって、排気還流制御の実行中においては、ＥＧＲバルブ水路を流れる冷却水により、高温の排気に曝されることとなるシャフト３２ｃおよび弁体３２ｂが冷却されるとともに、ＥＧＲバルブ駆動手段３２ａも冷却されるようになっている。一方、エンジン１の暖機中においては、ＥＧＲバルブ水路を流れる冷却水により筐体３２ｄ、シャフト３２ｃおよび弁体３２ｂが加熱されるようになっている。
【００４２】
ＥＣＵ２０は、ＥＧＲバルブ３２の開度を調整することによって、排気通路１２と吸気通路１１とを連通し排気マニホールド８から吸気マニホールド９に導入されるＥＧＲガス量、すなわち排気還流量を調整するようになっている。
【００４３】
ＥＧＲクーラ３１の筐体３１ａは、熱伝導性を有する金属により形成されており、上流端部および下流端部に締結部３１ｂ、３１ｃをそれぞれ有している。また、ＥＧＲバルブ３２の筐体３２ｄも、熱伝導性を有する金属により形成されており、上流端部に締結部３２ｅを有している。
【００４４】
そして、ＥＧＲクーラ３１およびＥＧＲバルブ３２は、締結部３１ｃ、３２ｅによって互いに締結されるようになっている。これらの締結部３１ｃ、３２ｅは、例えば気密結合用のフランジにより構成されており、ボルト等の締結手段により互いに締め付け固定されたり、溶接など公知の方法により固定されるようになっている。これらの締結部３１ｃおよび３２ｅを介してＥＧＲクーラ３１とＥＧＲバルブ３２との間における熱伝導が可能となっている。
【００４５】
また、ＥＧＲクーラ３１の締結部３１ｂは、ＥＧＲ管３３に形成されている締結部３３ａと互いに締結するようになっている。これらの締結部３１ｂ、３３ａも、例えば気密結合用のフランジにより構成されており、ボルト等の締結手段により互いに締め付け固定されたり、溶接など公知の方法により固定されるようになっている。
【００４６】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および不揮発性のメモリにより構成されたバックアップメモリなどを備えている。ＲＯＭは、排気還流量を調節する排気還流量制御を実施するためのプログラムおよび気筒５に対する燃料噴射量を制御するための制御プログラムを含む各種制御プログラムや、これらの各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行するようになっている。また、ＲＡＭは、ＣＰＵによる演算結果や、上述した各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するようになっている。そして、ＥＣＵ２０は、冷却水温センサ２６から入力される信号に基づいて、冷却水温が所定値以上となりエンジン１の暖機が終了したと判断した場合には、排気還流量制御を開始するようになっている。
【００４７】
図２は、後述するインシュレータ６１を締結していない状態におけるエンジン１の排気系周辺の側面図である。排気マニホールド８は、各排気ポートから排出される排気ガスの排気通路１２の一部を形成する複数の枝管３７と、各枝管３７に連結され、排気ガスを集合して排気管１６に排出するための集合部３８と、枝管３７の開口縁からつば状に延出されシリンダヘッド１０に取り付けられるマニホールドフランジ部３９と、を有している。
【００４８】
枝管３７、集合部３８およびマニホールドフランジ部３９は、溶接により一体に形成されている。マニホールドフランジ部３９には、インシュレータ６１（図３参照）を締結する取り付け用孔４３ａ、４３ｂが形成されている。また、マニホールドフランジ部３９は、ボルト４４ａ〜４４ｅによりシリンダヘッド１０に締結されるようになっている。
【００４９】
集合部３８は、排気下流側でスタート触媒１３に接続されている。また、ＥＧＲ装置３０の一部を構成するＥＧＲ管３３は、排気管１６のうちスタート触媒１３の下流側から分岐している。また、集合部３８の外周面には、後述する上側インシュレータ６２をボルト５７ｃ、５７ｄにより締結するための複数の取り付け金具４６ａ、４６ｂがスポット溶接により接合されている。この取り付け金具４６ａ、４６ｂには、ボルト５７ｃ、５７ｄが螺挿される取り付け用孔４７ａ、４７ｂが形成されている。
【００５０】
スタート触媒１３の外周面には、後述する下側インシュレータ６３をボルト５９ａ〜５９ｃにより締結するための取り付け金具５１ａ〜５１ｃが接合されており、取り付け金具５１ａ〜５１ｃには、ボルト５９ａ〜５９ｃが螺挿される取り付け用孔５２ａ〜５２ｃが形成されている。
【００５１】
図３は、インシュレータ６１を締結した状態におけるエンジン１の排気系周辺の側面図である。本実施の形態においては、インシュレータ６１は、排気マニホールド８および集合部３８を覆う上側インシュレータ６２と、スタート触媒１３を覆う下側インシュレータ６３とによって構成されている。インシュレータ６１は、遮熱性を有する部材により構成されており、プレス加工によって成形されている。
【００５２】
上側インシュレータ６２は、マニホールドフランジ部３９に形成された取り付け用孔４３ａ、４３ｂ（図２参照）や集合部３８に接合された取り付け金具４６ａ、４６ｂの取り付け用孔４７ａ、４７ｂ（図２参照）にボルト５７ａ〜５７ｄが螺挿されることにより固定される。一方、下側インシュレータ６３は、スタート触媒１３に接合された取り付け金具５１ａ〜５１ｃの取り付け用孔５２ａ〜５２ｃ（図２参照）にボルト５９ａ〜５９ｃが螺挿されることにより固定される。
【００５３】
下側インシュレータ６３は、締結された状態において走行風に対して上流側に位置する上流側縁部６６と、走行風に対して下流側に位置する下流側縁部６８と、上流側縁部６６と下流側縁部６８との間に形成される本体部６５を有している。
【００５４】
本体部６５は、スタート触媒１３の表面に沿って、スタート触媒１３の表面、つまり外周面に対し所定の間隔でスタート触媒１３を覆うよう形成されている。スタート触媒１３の外周面１３ａ（図５参照）と下側インシュレータ６３の本体部６５の内面６５ａ（図５参照）とは、所定の間隔を有して対向することにより走行風流路６９（図５参照）を形成している。また、下流側縁部６８は、ＥＧＲ管３３の近傍においてＥＧＲ管３３の長手方向に延在している。
【００５５】
図４は、下側インシュレータ６３を模式的に示す斜視図である。なお、図４においてはボルト５９ｃは省略されている。本実施の形態において、下側インシュレータ６３は、スタート触媒１３の中心軸とＥＧＲ管３３の中心軸とを通る平面に対し、片側の外周面１３ａ（図５参照）のみが覆われるよう構成されている。また、上流側縁部６６および下流側縁部６８は、下側インシュレータ６３のうち、スタート触媒１３の長手方向（図５において紙面と垂直方向）に延在している縁部をそれぞれ構成している。つまり、本発明に係るインシュレータの縁部の一部とは、インシュレータの縁部のうちスタート触媒１３の長手方向に延在している縁部を意味するとともに、本実施の形態に係る上流側縁部６６および下流側縁部６８は、本発明に係る第１の切片および第２の切片をそれぞれ構成する。
【００５６】
図５は、スタート触媒１３の中心軸に対し垂直となる断面において、ＥＧＲ管３３および下側インシュレータ６３の配置を模式的に示す図である。
【００５７】
下側インシュレータ６３の本体部６５の内面６５ａは、スタート触媒１３の外周面１３ａに沿って形成されている。また、ＥＧＲ管３３は、下側インシュレータ６３の下流側縁部６８の近傍に配設されており、ＥＧＲ管３３は、スタート触媒１３の長手方向に延在している。
【００５８】
次に、本実施の形態に係る排気循環装置の作用について図５を用いて説明する。
【００５９】
車両の走行時において、走行風は、図５の矢印で示すように、下側インシュレータ６３の上流側縁部６６およびスタート触媒１３の外周面１３ａにより形成された流入側開口７１から、下側インシュレータ６３の本体部６５の内面６５ａとスタート触媒１３の外周面１３ａとによって形成された走行風流路６９に流入する。走行風流路６９に流入した走行風は、スタート触媒１３により加熱されながらこの走行風流路６９を流れ、下側インシュレータ６３の下流側縁部６８およびスタート触媒１３の外周面１３ａにより形成された流出側開口７２から流出する。
【００６０】
このとき、ＥＧＲ管３３が下流側縁部６８に沿って配設されているので、下側インシュレータ６３の流出側開口７２から流出した走行風は、ＥＧＲ管３３に吹きつけられる。したがって、ＥＧＲ管３３は、スタート触媒１３により高温となった走行風から熱が伝達され、加熱されるようになっている。
【００６１】
これにより、エンジン１の暖機中でありＥＣＵ２０が排気還流制御を実行していない場合には、従来のＥＧＲ装置においてはＥＧＲクーラ３１およびＥＧＲバルブ３２はエンジン１の冷却水により加熱される一方、ＥＧＲクーラ３１より排気通路１２側のＥＧＲ管３３は冷却水により加熱されず、ＥＧＲ通路３４に流入した排気ガスがＥＧＲ管３３により冷却され凝縮水が発生する可能性が生じ得たものの、本実施の形態に係るＥＧＲ装置３０は、暖機中においてもＥＧＲ管３３が走行風により速やかに加熱されるので、凝縮水が発生することを防止できる。
【００６２】
なお、流入側開口７１は、走行風が走行風流路６９に容易に流入可能となる位置に形成されていればよい。具体的には、エンジン１が搭載される車両のエンジンルームを構成する部材には、車両の外部とエンジンルームとを連通しエンジンルームに走行風を流入可能な開口があり、流入側開口７１は当該開口から走行風を流入可能な位置に形成される。また、エンジンルームへの走行風の流入は、ファンにより強制的に行われるようになっていてもよい。また、流入側開口７１が、エンジンルームに形成された開口から走行風を直接流入することができない位置に形成されている場合には、エンジンルームに形成された開口から流入側開口７１に走行風を導くための案内板が設置されていてもよい。
【００６３】
また、ＥＧＲ管３３は、下側インシュレータ６３の流出側開口７２から流出する走行風がＥＧＲ管３３の表面に導かれる位置にあればよく、必ずしもＥＧＲ管３３がスタート触媒１３の長手方向に延在していなくてもよい。
【００６４】
以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置は、車両の走行風が、流入側開口７１から、下側インシュレータ６３の内面６５ａとスタート触媒１３の外周面１３ａとの間に流入し、下流側縁部６８の方向に流れる。このとき、走行風はスタート触媒１３により加熱されるので、下流側縁部６８の近傍に配置されたＥＧＲ管３３はこの走行風により加熱される。したがって、ＥＧＲ管３３の壁温を速やかに高めることが可能となり、暖機中に凝縮水が発生することを防止できる。
【００６５】
また、上流側縁部６６および下流側縁部６８が、下側インシュレータ６３の縁部の一部により形成され下側インシュレータ６３に開口を形成する工程が不要となるので、下側インシュレータ６３の製作コストを低減できる。
【００６６】
なお、以上の説明においては、下側インシュレータ６３は、スタート触媒１３の中心軸とＥＧＲ管３３の中心軸とを通る平面に対し、片側の外周面１３ａ（図５参照）のみが覆われるよう構成される場合について説明した。しかしながら、第２の実施の形態として図６および図７に模式的に示すように、下側インシュレータは、スタート触媒１３の外周面１３ａのほぼ全面が覆われるよう、対向して設置される一面側部材および他面側部材により構成されていてもよい。
【００６７】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図６および図７を参照して説明する。なお、第２の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００６８】
第２の実施の形態に係る下側インシュレータ７３は、図６に示すように、一面側部材７６および他面側部材７７により構成されている。また、一面側部材７６および他面側部材７７の縁部の近傍には、ボルト５９ａ、５９ｂが貫通する貫通孔８３ａ、８３ｂがそれぞれ形成されており、一面側部材７６および他面側部材７７は、ボルト５９ａ、５９ｂによりスタート触媒１３に接合された取り付け金具５１ａ、５１ｂ（図２参照）に共締めされる。なお、図６においてはボルト５９ｃは省略されている。
【００６９】
図７に示すように、一面側部材７６および他面側部材７７の内面は、スタート触媒１３の外周面１３ａと対向し、それぞれ走行風流路８７、８８を形成している。
【００７０】
一面側部材７６および他面側部材７７は、スタート触媒１３に締結された際に走行風に対して下流側に位置し、図７において紙面に対し垂直方向に延在する下流側縁部８１、８２をそれぞれ有しており、下流側縁部８１および８２により流出側開口８０が形成されている。ＥＧＲ管３３は、この流出側開口８０に沿って配設されるようになっている。
【００７１】
また、図６に戻り、他面側部材７７は、走行風の上流側に開口端部７８を有しており、開口端部７８によりスリット状の流入側開口７９が形成されている。流入側開口７９は、走行風が走行風流路８７、８８に容易に流入可能となる位置に形成されている。具体的には、エンジン１が搭載される車両のエンジンルームを構成する部材には、車両の外部とエンジンルームとを連通しエンジンルームに走行風を流入可能な開口があり、流入側開口７９は当該開口から走行風を流入可能な位置に形成される。なお、エンジンルームへの走行風の流入は、ファンにより強制的に行われるようになっていてもよい。また、流入側開口７９が、エンジンルームに形成された開口から走行風を直接流入することができない位置に形成されている場合には、エンジンルームに形成された開口から流入側開口７９に走行風を導くための案内板が設置されていてもよい。
【００７２】
この流入側開口７９は、図６においては他面側部材７７に形成されているが、一面側部材７６に形成されていてもよい。あるいは、流入側開口７９は、一面側部材７６と他面側部材７７とにまたがって形成されていてもよい。
【００７３】
したがって、第２の実施の形態に係る下側インシュレータ７３において、開口端部７８は、本発明に係る第１の切片を構成を構成し、下流側縁部８１、８２は、本発明に係る第２の切片を構成する。
【００７４】
次に、第２の実施の形態に係る下側インシュレータ７３を有する排気循環装置の作用について、図７を用いて説明する。
【００７５】
車両の走行により発生した走行風は、下側インシュレータ７３の流入側開口７９から走行風流路８７、８８にそれぞれ導入される。そして、走行風は、スタート触媒１３により加熱されながら走行風流路８７、８８をそれぞれ通り、下流側縁部８１および８２により形成される流出側開口８０から流出する。
【００７６】
流出側開口８０から流出した走行風は、ＥＧＲ管３３に吹きつけられる。このとき、走行風が有する熱が熱伝達によりＥＧＲ管３３を加熱する。したがって、エンジン１の暖機中においても、ＥＧＲ管３３が速やかに加熱され、ＥＧＲ管３３の壁温が露点温度を超える。これにより、ＥＧＲ通路３４に排気ガスが流入しても、排気ガスによる凝縮水の発生を抑制することができる。
【００７７】
ここで、一面側部材７６と他面側部材７７とは溶接あるいはスポット溶接などにより互いに接合されていてもよい。また、図６においては、下側インシュレータ７３は、一面側部材７６および他面側部材７７が互いに異なる２つの部材により構成される場合について示しているが、これに限定されず、下側インシュレータ７３がプレス加工により１つの部材で構成されていてもよい。この場合、１つの部材でスタート触媒１３のほぼ全面が覆われるよう構成される。
【００７８】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置は、車両の走行風が、流入側開口７９から、走行風通路８７、８８にそれぞれ流入し、下流側縁部８１、８２の方向に流れる。このとき、走行風はスタート触媒１３により加熱されるので、下流側縁部８１、８２の近傍に配置されたＥＧＲ管３３はこの走行風により加熱される。したがって、ＥＧＲ管３３の壁温を速やかに高めることが可能となり、暖機中に凝縮水が発生することを防止できる。
【００７９】
また、スタート触媒１３や排気管１６の周囲に対する断熱性を高める必要があり、下側インシュレータ７３がスタート触媒１３や排気管１６のほぼ全面を覆う場合においても、流入側開口７９および流出側開口８０が形成されているので、スタート触媒１３や排気管１６により加熱された空気が下側インシュレータ７３の内周側に滞留することを抑制できる。したがって、ＥＧＲ管３３を下流側縁部８１、８２の近傍に配置することにより、スタート触媒１３により加熱された走行風をＥＧＲ管３３に吹きつけ、ＥＧＲ管３３を加熱することが可能となる。
【００８０】
なお、以上の説明においては、開口端部７８が本発明に係る第１の切片を構成を構成する場合について説明した。しかしながら、下側インシュレータ７３は、一面側部材７６および他面側部材７７の下流側縁部８１、８２が本発明に係る第２の切片を構成するとともに、一面側部材７６および他面側部材７７の上流側縁部が本発明に係る第１の切片を構成するようにし、これらの上流側縁部により流入側開口が形成されていてもよい。
【００８１】
この場合、一面側部材７６および他面側部材７７は、ボルト５９ａ、５９ｂにより取り付け金具５１ａ、５１ｂ（図２参照）に共締めされる代わりに、一面側部材７６および他面側部材７７の上流側縁部が互いに所定の距離で離隔し流入側開口が形成される位置に設置される。
【００８２】
また、以上の説明においては、下流側縁部８１および８２により流出側開口８０が形成されている場合について説明したが、これに限定されず、下側インシュレータは、図８に第３の実施の形態として模式的に示すように、走行風に対し上流側および下流側にスリット状の流入側開口７９および流出側開口８６がそれぞれ形成されていてもよい。
【００８３】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図８を参照して説明する。なお、第３の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００８４】
下側インシュレータ９３は、一面側部材９６と他面側部材９７により構成されており、一面側部材９６および他面側部材９７は、ボルト５９ａ、５９ｂによりスタート触媒１３に接合された取り付け金具５１ａ、５１ｂ（図２参照）に共締めされる。なお、図８においてはボルト５９ｃは省略されている。一面側部材９６および他面側部材９７は、それぞれ開口端部７８、８５を有している。これらの開口端部７８、８５は、スリット状の流入側開口７９および流出側開口８６をそれぞれ形成している。したがって、第３の実施の形態に係る下側インシュレータ９３において、開口端部７８は、本発明に係る第１の切片を構成を構成し、開口端部８５は、本発明に係る第２の切片を構成する。第３の実施の形態においても、ＥＧＲ管３３が、流出側開口８６に沿って延在するよう配設されると、走行風により効率的に加熱されることができ好適である。また、ＥＧＲ管３３において凝縮水が発生しやすい部分に対応する位置に流出側開口８６を適宜形成してもよい。
【００８５】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置は、下側インシュレータ９３にスリットを形成し、このスリットを流入側開口７９および流出側開口８６として用いることにより、スタート触媒１３や排気管１６により加熱された走行風をＥＧＲ管３３に吹きつけ、ＥＧＲ管３３を加熱することが可能となる。
【００８６】
なお、以上の説明においては、下側インシュレータ９３にスリット状の流入側開口および流出側開口が形成される場合について説明したが、第４の実施の形態として図９に模式的に示すように、走行風に対し上流側および下流側に円形状の流入側開口１００および流出側開口１０１が下側インシュレータに形成されていてもよい。
【００８７】
（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態について、図９を参照して説明する。なお、第４の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図５に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００８８】
下側インシュレータ１０３は、一面側部材１０６と他面側部材１０７により構成されており、一面側部材１０６および他面側部材１０７は、ボルト５９ａ、５９ｂによりスタート触媒１３に接合された取り付け金具５１ａ、５１ｂ（図２参照）に共締めされる。なお、図９においてはボルト５９ｃは省略されている。他面側部材１０７および一面側部材１０６は、それぞれ環状端部１０４、１０５を有している。環状端部１０４、１０５は、円形状の流入側開口１００および流出側開口１０１をそれぞれ形成している。したがって、第４の実施の形態に係る下側インシュレータ１０３において、環状端部１０４は、本発明に係る第１の切片を構成を構成し、環状端部１０５は、本発明に係る第２の切片を構成する。第４の実施の形態において、ＥＧＲ管３３は、走行風が流出側開口１０１から流出する箇所に配設されるようにする。
【００８９】
なお、下側インシュレータ１０３に形成される開口の形状としては、流入側の開口が走行風を走行風流路に導入可能な形状となっており、流出側の開口が走行風をＥＧＲ管３３に吹きつけられる形状となっていれば、上述したスリット状あるいは円形状以外の形状を有していてもよい。このように、開口の形状は、車両に応じて最適な形状が選択される。
【００９０】
また、走行風流路に走行風を導入するための流入側開口と、走行風流路から走行風を吹き出すための流出側開口とは、上述した各例の形状のいずれか２つの組み合わせになっていてもよい。したがって、例えば、流入側開口が一面側部材１０６および他面側部材１０７の上流側縁部により形成され、流出側開口が図９に示した環状端部１０５により形成されていてもよい。
【００９１】
以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る内燃機関の排気循環装置は、下側インシュレータ１０３に円形状の開口を形成し、この円形状の開口を流入側開口１００および流出側開口１０１として用いることにより、スタート触媒１３や排気管１６により加熱された走行風をＥＧＲ管３３に吹きつけ、ＥＧＲ管３３を加熱することが可能となる。
【００９２】
なお、以上の第１ないし第４の実施の形態においては、ＥＧＲ管３３は、走行風による熱伝達により加熱される場合について説明した。しかしながら、ＥＧＲ管３３は、走行風による熱伝達に加え、排気管１６などの輻射により加熱されるようにしてもよい。
【００９３】
例えば、図５に示すように、ＥＧＲ管３３の外周の一部は、スタート触媒１３の外周面１３ａと対向しており、スタート触媒１３の外周面１３ａからの輻射を受けることが可能である。これにより、ＥＧＲ管３３の加熱を促進することが可能となる。この場合、ＥＧＲ管３３の外周において、少なくともスタート触媒１３の外周面１３ａからの輻射を受ける位置に黒体コーティングを施すことにより、輻射による加熱をより一層促進することが可能となる。
【００９４】
また、図６、図８および図９に示すように、下側インシュレータ６３がスリット状や円形状の流出側開口を有している場合においても、ＥＧＲ管３３は、流出側開口を介してスタート触媒１３の輻射により加熱されることが可能である。したがって、このような下側インシュレータ６３を用いる場合においても、ＥＧＲ管３３においてスタート触媒１３の輻射を受ける位置に黒体コーティングを施すことにより、ＥＧＲ管３３の加熱を促進することが可能となる。また、ＥＧＲ管３３は、スタート触媒１３のみならず、排気マニホールド８や排気管１６から輻射熱を受けるようにしてもよい。
【００９５】
また、エンジン１の暖機時においては、ＥＧＲバルブ３２が閉状態となり排気循環が行われない。そのため、ＥＧＲクーラ３１には冷却水の供給により徐々に加熱されるものの、ＥＧＲクーラ３１より排気通路１２側のＥＧＲ管３３は、排気の熱が伝わらないため、ＥＧＲクーラ３１が露点温度を超えた場合においても、まだ露点温度を超えていない可能性があり、排気循環制御が開始された際に、ＥＧＲ管３３に流入した排気により凝縮水が生成される可能性がある。したがって、下側インシュレータ６３の下流側縁部６８は、ＥＧＲクーラ３１よりも排気通路１２側のＥＧＲ管３３の全体に延在することにより、ＥＧＲ管３３の全体に走行風が当たるよう形成されると好適である。
【００９６】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、インシュレータ６１が、上側インシュレータおよび下側インシュレータにより構成され、ＥＧＲ管３３は、下側インシュレータにより導かれる走行風からの熱伝達により加熱される場合について説明した。しかしながら、インシュレータ６１は、上側インシュレータと下側インシュレータとが一体的に形成されていてもよい。この場合、ＥＧＲ管３３は、インシュレータ６１によって導かれる走行風からの熱伝達により加熱される。
【００９７】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、走行風がスタート触媒１３により加熱されるようインシュレータ６１が設置される場合について説明したが、インシュレータ６１は、走行風が排気マニホールド８など、排気ガスの熱により加熱された部材から熱を取得可能となるよう設置されていればよい。
【００９８】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、ＥＧＲ装置３０がターボユニットを備えないエンジン１に適用される場合について説明したが、これに限定されず、ＥＧＲ装置３０がターボユニットを備えるエンジン１に適用されてもよい。
【００９９】
この場合、ＥＧＲ装置３０は、タービンホイールの上流側から排気ガスを取得してコンプレッサホイールの下流側にＥＧＲガスとして還流するいわゆるＨＰＬ（High-Pressure Loop）を構成してもよい。また、ＥＧＲ装置３０が、タービンホイールの下流側から排気ガスを取得してコンプレッサホイールの上流側にＥＧＲガスとして還流するＬＰＬ（Low-Pressure Loop）を構成していてもよい。
【０１００】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、ＥＧＲ管３３がスタート触媒１３の下流側の排気管１６から分岐される場合について説明したが、これに限定されず、ＥＧＲ管３３がスタート触媒１３の上流側の排気管１６あるいは排気マニホールド８から分岐されていてもよい。ＥＧＲ管３３が排気マニホールド８から分岐される場合には、ＥＧＲ管３３は排気マニホールド８と一体的に形成されていてもよく、あるいはＥＧＲ管３３と排気マニホールド８とが気密結合用のフランジ等により互いに接続されていてもよい。
【０１０１】
また、ＥＧＲ装置３０は、ガソリンエンジンにより構成されたエンジン１を搭載した車両に適用される場合について説明したが、これに限定されず、ＥＧＲ装置３０は、ディーゼルエンジンなど公知の内燃機関を搭載した車両に適用されていればよい。
【０１０２】
また、第１ないし第４の実施の形態においては、燃料が吸気ポートに噴射されるポート噴射式エンジンにＥＧＲ装置３０が適用される場合について説明したが、これに限定されず、燃料が各燃焼室７に直接噴射される筒内噴射式エンジンにＥＧＲ装置３０が適用されていてもよい。また、筒内噴射およびポート噴射のいずれもが行われるエンジンにＥＧＲ装置３０が適用されていてもよい。
【０１０３】
また、ＥＧＲ装置３０は、エンジン１のみを動力源とする車両のみならず、エンジンおよび回転電機を動力源とするハイブリッド車両に適用されていてもよい。
【０１０４】
以上のように、本発明に係る排気循環装置は、ＥＧＲ装置３０内において凝縮水が発生することを抑制し、ＥＧＲ装置３０内の腐食を抑制することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の排気循環装置に有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  エンジン（内燃機関）
８  排気マニホールド（排気管）
９  吸気マニホールド
１１  吸気通路
１２  排気通路
１３  スタート触媒（排気管）
１３ａ  外周面
１４  吸気管
１６  排気管
２０  ＥＣＵ
２６  冷却水温センサ
３０  ＥＧＲ装置
３１  ＥＧＲクーラ
３３  ＥＧＲ管
３４  ＥＧＲ通路
６１  インシュレータ
６２  上側インシュレータ
６３、７３、９３、１０３  下側インシュレータ（インシュレータ）
６５  本体部
６５ａ  内面
６６  上流側縁部（第１の切片）
６８、８１、８２  下流側縁部（第２の切片）
６９、８７、８８  走行風流路
７１、７９、１００  流入側開口
７２、８０、８６、１０１  流出側開口
７６、１０６  一面側部材（インシュレータ）
７７、１０７  他面側部材（もう一つのインシュレータ）
７８  開口端部（第１の切片）
８５  開口端部（第２の切片）
１０４  環状端部（第１の切片）
１０５  環状端部（第２の切片）
【図１】
2012246805.tif 000003
【図２】
2012246805.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012246805.tif 000008
【図７】
2012246805.tif 000009
【図８】
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【図９】
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