JP2008111373A - Engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの技術、特に排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流させるように構成したエンジンの技術に関する。 The present invention relates to an engine technology, and more particularly to an engine technology configured to recirculate a part of exhaust gas discharged from an exhaust manifold to an intake manifold as EGR gas.
従来、エンジンの燃焼時に発生する窒素酸化物(NOx)を低減するため、排気ガスの一部を吸気側に還流(EGR)させるEGR装置が知られている。窒素酸化物は、高温の排気ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応してできるため、このEGR装置は、排気還流により燃焼温度を下げて窒素酸化物の発生を抑制するものである。そして、該EGR装置は、吸気側に還流させる排気ガスの温度を下げるほど、燃焼時の窒素酸化物の発生が減少することが実験的に明らかとなっている。 Conventionally, in order to reduce nitrogen oxide (NOx) generated during engine combustion, an EGR device that recirculates (EGR) part of exhaust gas to the intake side is known. Nitrogen oxides are formed by the reaction of oxygen and nitrogen in the air under high-temperature exhaust gas, so this EGR device suppresses the generation of nitrogen oxides by reducing the combustion temperature by exhaust gas recirculation. . It has been experimentally shown that the EGR device reduces the generation of nitrogen oxides during combustion as the temperature of the exhaust gas recirculated to the intake side decreases.
そこで、昨今では、エンジンの吸気通路と排気通路との間を連結したEGR管に、水冷式のクーラを装着したEGR装置が知られている。上記クーラは、ラジエータの冷却水を利用して排気ガスを冷却するものである。
従来のエンジンは、吸気通路と排気通路との間を連結するためにEGRパイプを用いて接続し、排気ガスを吸気側に再循環させて、排気エミッションを低減する構造としていた。しかし、EGRパイプを用いると、EGRパイプのパイプ長が長くなるため、振動や熱歪による応力が課題となり、破損に至る恐れがあった。また、エンジン外部を配管するため、搭載状態によってはエンジンの配置に制限が係る場合があった。また、EGR装置の無いエンジンに対し部品点数が増加し、またそれに伴い組立工数も増大し、高コストとなった。また、EGRクーラを使用しない場合には、高温のEGRガスがそのまま吸気に混入されるため、排気エミッション低減効果が小さくなった。
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、シリンダブロック内部にEGRガス通路を形成したエンジンを提供する。
Conventional engines have a structure in which an EGR pipe is used to connect between an intake passage and an exhaust passage, and exhaust gas is recirculated to the intake side to reduce exhaust emissions. However, when an EGR pipe is used, since the pipe length of the EGR pipe becomes long, stress due to vibration or thermal strain becomes a problem and there is a risk of damage. In addition, because piping outside the engine, there are cases where the arrangement of the engine is limited depending on the mounting state. In addition, the number of parts is increased with respect to an engine without an EGR device, and the number of assembly steps is increased accordingly, resulting in high cost. Further, when the EGR cooler is not used, the high temperature EGR gas is directly mixed into the intake air, so that the exhaust emission reduction effect is reduced.
Therefore, in view of such problems, the present invention provides an engine in which an EGR gas passage is formed inside a cylinder block.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
即ち、請求項1においては、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流させるように構成したエンジンにおいて、前記排気マニホールドと吸気マニホールドとの間のシリンダブロック内部に、ガス還流通路を形成し、該ガス還流通路の周囲をウォータージャケットで覆う構造としたものである。
That is, in
請求項2においては、前記排気マニホールドは、前記ガス還流通路と接続する出口通路を一体的に形成したものである。 According to a second aspect of the present invention, the exhaust manifold is formed integrally with an outlet passage connected to the gas recirculation passage.
請求項3においては、前記吸気マニホールドは、前記ガス還流通路からEGRバルブを介して入口通路と接続し、該入口通路を吸気マニホールドと一体的に形成したものである。 According to a third aspect of the present invention, the intake manifold is connected to an inlet passage from the gas recirculation passage through an EGR valve, and the inlet passage is formed integrally with the intake manifold.
請求項4においては、前記排気マニホールドとガス還流通路との間を排気側EGRパイプで接続し、前記吸気マニホールドに直接接続したEGRバルブとガス還流通路との間を吸気側EGRパイプで接続したものである。 The exhaust manifold and the gas recirculation passage are connected by an exhaust EGR pipe, and the EGR valve directly connected to the intake manifold and the gas recirculation passage are connected by an intake EGR pipe. It is.
請求項5においては、前記ガス還流通路は吸気側若しくは排気側のどちらか一方が下方になるように傾斜させて配置し、該ガス還流通路の低い側より下方のシリンダブロック内に凝縮水溜りを設けて連通し、該凝縮水溜りと外部との間に排出口を形成したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, the gas recirculation passage is disposed so as to be inclined so that either the intake side or the exhaust side is downward, and a condensate pool is provided in a cylinder block below the lower side of the gas recirculation passage. A discharge port is formed between the condensate reservoir and the outside.
請求項6においては、前記ガス還流通路は吸気側若しくは排気側のどちらか一方が下方になるように傾斜させて配置し、該ガス還流通路の低い側に接続した通路の下部に凝縮水溜りを形成し、該凝縮水溜りの下部に排出口を形成したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, the gas recirculation passage is disposed so as to be inclined so that either the intake side or the exhaust side is downward, and a condensate pool is provided at a lower portion of the passage connected to the lower side of the gas recirculation passage. And a discharge port is formed in the lower part of the condensed water reservoir.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項1においては、パイプを使用しないため、破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、パイプを使用しないため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。また、パイプを使用しないため、エンジンの外形の状態を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。また、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので、簡易的なEGRクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。
In
請求項2においては、出口通路が一体的に形成されるため、部品点数を減少でき、接続部が減少して信頼性が向上する。また、組立工数を減少でき、コスト削減ができる。 According to the second aspect of the present invention, since the outlet passage is integrally formed, the number of parts can be reduced, the number of connecting portions is reduced, and the reliability is improved. In addition, the number of assembly steps can be reduced and the cost can be reduced.
請求項3においては、入口通路が一体的に形成されるため、部品点数を減少でき、接続部が減少して信頼性が向上する。また、組立工数を減少でき、コスト削減が出来る。 According to the third aspect of the present invention, since the inlet passage is integrally formed, the number of parts can be reduced, the number of connecting portions is reduced, and the reliability is improved. In addition, the number of assembly steps can be reduced and the cost can be reduced.
請求項4においては、排気側及び吸気側のEGRパイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、エンジンの外側にパイプを配置しないため、エンジンの外形を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。 According to the fourth aspect of the present invention, the lengths of the exhaust-side and intake-side EGR pipes can be shortened, and stress due to vibration and thermal strain can be reduced. Further, since the pipe is not disposed outside the engine, the outer shape of the engine can be maintained, and the degree of freedom of the engine mounting position is improved.
請求項5においては、凝縮水が決まった場所に溜まるため、凝縮水溜りの周囲部分の肉厚を厚くしておく等の対応がしやすくなり、信頼性が向上する。また、排出口にドレンコック等を設けることで溜まった水を容易に排出できるため、簡便なメンテナンスにより腐食が回避でき、信頼性が向上する。 According to the fifth aspect, since the condensed water is collected at a predetermined place, it is easy to take measures such as increasing the thickness of the peripheral portion of the condensed water reservoir, and the reliability is improved. Moreover, since the accumulated water can be easily discharged by providing a drain cock or the like at the discharge port, corrosion can be avoided by simple maintenance, and reliability is improved.
請求項6においては、凝縮水をシリンダブロック外部に形成した凝縮水溜りに貯めることができ、溜まった水を容易に排出でき、メンテナンスも簡単に出来る。 According to the sixth aspect of the present invention, the condensed water can be stored in a condensed water reservoir formed outside the cylinder block, the accumulated water can be easily discharged, and maintenance can be easily performed.
次に、発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した斜視図、図2は排気マニホールドを示した斜視図、図3は吸気マニホールドを示した斜視図、図4はガス還流通路を示した平面断面図、図5はガス還流通路を示した側面断面図、図6は本発明の一実施例に係るエンジンの全体的な構成を示した斜視図、図7は排気マニホールドを示した斜視図、図8は吸気マニホールドを示した斜視図、図9はガス還流通路を示した正面図、図10はガス還流通路を示した正面図、図11は従来のガス還流装置を示した斜視図である。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an exhaust manifold, FIG. 3 is a perspective view showing an intake manifold, and FIG. FIG. 5 is a side sectional view showing a gas recirculation passage, FIG. 6 is a perspective view showing an overall configuration of an engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exhaust manifold. FIG. 8 is a perspective view showing an intake manifold, FIG. 9 is a front view showing a gas recirculation passage, FIG. 10 is a front view showing a gas recirculation passage, and FIG. 11 shows a conventional gas recirculation device. FIG.
従来、図11に示すように、エンジン101の上部のシリンダヘッド両側には排気マニホールド102及び吸気マニホールド103を設けており、前記吸気マニホールド103の上部には、EGRバルブ104が設けられており、排気側から吸気側へと流入する排気ガスの量を調節することが可能となっている。該排気マニホールド102とEGRバルブ104とはEGRパイプ105を用いて接続し、排気ガスを吸気側に再循環させて、排気エミッションを低減する構造としていた。しかし、EGRパイプ105を用いると、EGRパイプのパイプ長が長くなるため、振動や熱歪による応力が課題となり、破損に至る恐れがあった。また、エンジン外部を配管するため、搭載状態によってはエンジンの配置に制限が係る場合があった。また、EGR装置の無いエンジンに対し部品点数が増加し、またそれに伴い組立工数も増大し、高コストとなった。また、EGRクーラを使用しない場合には、高温のEGRガスがそのまま吸気に混入されるため、排気エミッション低減効果が小さくなった。
そこで、かかる課題を解消すべく本発明は、シリンダブロック内部にEGRガス通路を形成したエンジンについて説明する。
Conventionally, as shown in FIG. 11, an
Accordingly, in order to solve such a problem, the present invention describes an engine in which an EGR gas passage is formed inside a cylinder block.
本発明の実施例に係るエンジン1を図1乃至図3に示す。
図1に示すように、エンジン1はシリンダブロック6上部にシリンダヘッド7が固定され、該シリンダヘッド7両側には排気マニホールド2と吸気マニホールド3とが固設されている。該シリンダヘッド7に吸気バルブや排気バルブ等が配置され、該シリンダヘッド7上部に弁腕等を配置して、該弁腕等は弁腕カバー8により覆われ、弁腕室を形成している。
前記吸気マニホールド3にはエアクリーナーが接続され、浄化した空気を吸入できるようにし、排気マニホールド2にはマフラーが接続されて、騒音を低下するようにしている。また、前記吸気マニホールド3の下部にはEGRバルブ4が設けられており、排気側から吸気側へと流入する排気ガスの量を調節することが可能となっており、低温時等には閉じるようにしている。
An
As shown in FIG. 1, the
An air cleaner is connected to the
図2に示すように、前記排気マニホールド2は排気ガスの一部を吸気側へと送るガス還流通路10へ導くための出口通路2aが一体的に形成されており、該出口通路2aは排気マニホールド2の一側の下面より下方に突出され、該出口通路2aの先端はシリンダブロック6側面よりエンジン1内部に設けられたガス還流通路10の一端に接続している。一方、図3に示すように、前記吸気マニホールド3は、前記EGRバルブ4に接続する入口通路3aが一体的に形成されており、該入口通路3aは吸気マニホールド3の一端の下面に固設され、他方(下端)がEGRバルブ4の一側に接続され、EGRバルブ4の他側がシリンダブロック6側面よりエンジン1内部に設けられたガス還流通路10に接続している。該EGRバルブ4のソレノイドは制御装置と接続され、外気温や始動時等において開閉制御される。これにより、パイプを使用することなく排気マニホールド2と吸気マニホールド3が連通されるため、ガス還流通路の破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、エンジンの外形の状態を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。
As shown in FIG. 2, the
また、前記ガス還流通路10はシリンダブロック6製造時に鋳抜きによってウォータージャケット11とともに一体的に構成されている。これにより、新たな部品を付加することなくガス還流通路を設けることができるため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。
The
図4及び図5に示すように、前記ガス還流通路10はシリンダブロック6内部に水平方向に形成されており、両側に配置する排気マニホールド2と吸気マニホールド3(EGRバルブ4)を最短距離で連通する役割を果たしている。該ガス還流通路10はシリンダブロック6内に形成されるウォータージャケット11の外側に配設され、該ウォータージャケット11は図5に示す側面断面視のように、ガス還流通路10の周囲を覆うように配設されている。こうして、ウォータージャケット11にラジエーターからの冷却水を流すことにより、ガス還流通路10内を流れる排気ガスが冷却されるようになり、簡易的なEGRクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
次に本発明の他の実施例にかかるエンジンについて図6乃至図8を用いて説明する。
図6に示すように、シリンダブロック6上に固設したシリンダヘッド7の両側には排気マニホールド2と吸気マニホールド3とが固設されている。該シリンダヘッド7に吸気バルブや排気バルブ等が配置され、該シリンダヘッド7上部に弁腕等を配置して、該弁腕等は弁腕カバー8により覆われ、弁腕室を形成している。また、前記吸気マニホールド3の長手方向一端の側部にはEGRバルブ4が設けられており、排気側から吸気側へと流入する排気ガスの量を開閉することにより調節することが可能となっている。
Next, an engine according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、前記排気マニホールド2の長手方向一端の下部には、前記排気マニホールド2よりシリンダブロック6内部に設けたガス還流通路10へ排気ガスを導くための排気側EGRパイプ2bの一端が連結され、他端がシリンダブロック6側面よりガス還流通路10に連通されている。一方、図8に示すように前記吸気マニホールド3の側部に設けられたEGRバルブ4とガス還流通路10を連結するために、両者の間に吸気側EGRパイプ3bが連通して設けられている。このようにシリンダブロック6内部にガス還流通路を設けることにより、排気側及び吸気側のEGRパイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。
As shown in FIG. 7, at the lower part of one end in the longitudinal direction of the
また、前記ガス還流通路10は前記同様にシリンダブロック6製造時にウォータージャケット11とともに鋳抜きによって構成されている。これにより、新たな部品を付加することなくガス還流通路を設けることができるため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。
Further, the
図5及び図6に示すように、前記ガス還流通路10はシリンダブロック6内部に設けられており、排気マニホールド2と吸気マニホールド3(EGRバルブ4)を連繋する役割を果たしている。該ガス還流通路10はウォータージャケット11に覆われるように配設されている。前記ウォータージャケット11を流れる冷却水によりガス還流通路10内の排気ガスが冷却されるので、簡易的なEGRクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
次に本発明に係る別の実施例について図9及び図10を用いて説明する。
図9に示すように、シリンダブロック6内部に設けたガス還流通路10は排気ガスの入口、すなわち排気マニホールド2に連結している側から、吸気マニホールド3に連結している側に向けて水平方向に設けられているが、ガス還流通路10の一側の下部には凝縮水溜り20が設けられて、ガス還流通路10の下面は凝縮水溜り20に向かって下方へ傾斜をつけている。本実施例では、ガス還流通路10の下内面10aは、排気マニホールド2からのEGRガス流入口から吸気マニホールド3への流出口に向かって下がるように傾斜して形成され、該ガス還流通路10の吸気マニホールド3側下部に凹状の凝縮水溜り20が形成されて排気ガス中の水分が凝縮されて得られる液体を下方へ集めるようにしている。該凝縮水溜り12の底部からエンジン外側に向かって排水通路が連通され、該排水通路の出口側にはドレンコック21が設けられている。
Next, another embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 9, the
前記ドレンコック21は、開閉することにより、凝縮水溜り20の内部に溜まった水を排水することが可能となっている。よって、適宜ドレンコック21を開けることにより凝縮水溜りに溜まった凝縮水を排出することが可能である。これにより、凝縮水を凝縮水溜りに溜めておくことで、冷却水として、または、気化熱によりシリンダブロック6を冷却することが可能となり、EGRガスも冷却することができる。また、排出口にドレンコックを設けることで溜まった水を容易に排出できるため、簡便なメンテナンスにより腐食が回避でき、信頼性が向上する。
なお、本実施例では、排気マニホールド2側の高さを高くしているが、吸気マニホールド3側の高さを高くする構成とすることも可能である。
The
In the present embodiment, the height on the
また、図10に示すように、ガス還流通路の低い側に接続する通路に凝縮水溜り20を設けることもできる。図10では、ガス還流通路10の下内面10aは吸気マニホールド3側が低くなるように構成され、吸気マニホールド3に連結する吸気側EGRパイプ3bの中途部下側に凝縮水溜り20を設けており、該凝縮水溜りの下側方にドレンコック21が設けられている。前記ドレンコック21を開閉することにより、凝縮水溜り20の内部の水を排水することが可能となっている。これにより、凝縮水をシリンダブロック外部に形成した凝縮水溜りに貯めることができ、溜まった水を容易に排出でき、メンテナンスも簡単にできる。
なお、本実施例では、排気マニホールド2側の高さを高くしているが、吸気マニホールド3側の高さを高くする構成とし、排気側EGRパイプ2bに凝縮水溜り20を設けることもできる。
Moreover, as shown in FIG. 10, the
In the present embodiment, the height on the
以上のように、本実施例に係るエンジン1は、排気マニホールド2から排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気マニホールド3に還流させるように構成したエンジン1において、前記排気マニホールド2と吸気マニホールド3との間のシリンダブロック6内部に、ガス還流通路10を形成し、該ガス還流通路10の周囲をウォータージャケット11で覆う構造としたものである。このように構成することにより、パイプを使用しないため、破損の恐れがなく信頼性が向上する。また、パイプを使用しないため、部品点数の増加を抑制でき、組立工数の増加及びコスト増加を抑制できる。また、パイプを使用しないため、エンジンの外形の状態を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。また、排気ガスがシリンダブロック内で冷却水により冷却されるので、簡易的なEGRクーラの役割を果たし、排気エミッション低減効果が向上する。
As described above, the
また、前記排気マニホールド2は、前記ガス還流通路10と接続する出口通路2aを一体的に形成したものである。このように構成することにより、出口通路が一体的に形成されるため、部品点数を減少でき、接続部が減少して信頼性が向上する。また、組立工数を減少でき、コスト削減ができる。
The
また、前記吸気マニホールド3は、前記ガス還流通路10からEGRバルブ4を介して入口通路3aと接続し、該入口通路3aを吸気マニホールド3と一体的に形成したものである。このように構成することにより、入口通路が一体的に形成されるため、部品点数を減少でき、接続部が減少して信頼性が向上する。また、組立工数を減少でき、コスト削減が出来る。
The
前記排気マニホールド2とガス還流通路10との間を排気側EGRパイプ2bで接続し、前記吸気マニホールド3に直接接続したEGRバルブ4とガス還流通路10との間を吸気側EGRパイプ3bで接続したものである。このように構成することにより、排気側及び吸気側のEGRパイプの長さを短くでき、振動や熱歪による応力を低減できるため、パイプの信頼性が向上する。また、エンジンの外側にパイプを配置しないため、エンジンの外形を保持でき、エンジン搭載位置の自由度が向上する。
The
また、前記ガス還流通路10は吸気側若しくは排気側のどちらか一方が下方になるように傾斜させて配置し、該ガス還流通路10の低い側より下方のシリンダブロック6内に凝縮水溜り20を設けて連通し、該凝縮水溜り20と外部との間に排出口21を形成したものである。このように構成することにより、凝縮水が決まった場所に溜まるため、凝縮水溜りの周囲部分の肉厚を厚くしておく等の対応がしやすくなり、信頼性が向上する。また、排出口にドレンコック等を設けることで溜まった水を容易に排出できるため、簡便なメンテナンスにより腐食が回避でき、信頼性が向上する。
Further, the
また、前記ガス還流通路10は吸気側若しくは排気側のどちらか一方が下方になるように傾斜させて配置し、該ガス還流通路10の低い側に接続した通路の下部に凝縮水溜り20を形成し、該凝縮水溜り20の下部に排出口21を形成したものである。このように構成することにより、凝縮水をシリンダブロック外部に形成した凝縮水溜りに貯めることができ、溜まった水を容易に排出でき、メンテナンスも簡単に出来る。
The
1 エンジン
2 排気マニホールド
3 吸気マニホールド
4 EGRバルブ
10 ガス還流通路
11 ウォータージャケット
20 凝縮水溜り
21 ドレンコック
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The gas recirculation passage is disposed so as to be inclined so that either the intake side or the exhaust side is downward, and a condensed water reservoir is formed at a lower portion of the passage connected to the lower side of the gas recirculation passage. The engine according to claim 1, wherein a discharge port is formed in a lower portion of the pool.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090624 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110405 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110606 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111213 |