JP2013249761A - Exhaust gas recirculation device of engine for vehicle - Google Patents

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Takaichi Miyazaki
尊一 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the degradation of an exhaust pipe and to protect an exhaust gas sensor in an exhaust gas recirculation device of an engine for a vehicle.SOLUTION: A swelling out section (27) whose inside space (26) swells out from the outer peripheral face of an exhaust pipe (14) to the outside in a radial direction and which temporarily stores condensed water generated in an EGR cooler (20) is arranged in an exhaust pipe side coupling section (24). An introducing hole (29) introducing a part of exhaust gas to the inside space (26) of the swelling out section (27) is formed in the outer peripheral face of the exhaust pipe (14). A discharge hole (30) discharging the exhaust gas of the inside space (26) to an exhaust gas recirculation path (18) is formed in the swelling out section (27). The introducing hole (29) is arranged while offsetting the same in the radial direction of the discharge hole (30) such that the introducing hole (29) and the discharge hole (30) do not overlap in the case of viewing the discharge hole (30) from an axial direction.

Description

この発明は、車両用エンジンの排気ガス還流装置に係り、特に排気管に排気ガスセンサを取り付けるとともに排気ガス還流通路の上流側を連結する排気管側連結部を設けた車両用エンジンの排気ガス還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for a vehicle engine, and more particularly, to an exhaust gas recirculation device for a vehicle engine having an exhaust gas sensor attached to an exhaust pipe and provided with an exhaust pipe side connecting portion for connecting an upstream side of an exhaust gas recirculation passage. About.

車両に搭載されたエンジンの排気ガス還流装置においては、エンジンのシリンダヘッドの一側部にこのシリンダヘッドに形成した吸気ポートに連結する吸気マニホルドを取り付けるとともに、シリンダヘッドの他側部にシリンダヘッドに形成した排気ポートに連結する排気マニホルドを取り付け、さらに、排気マニホルドの下流端に触媒が備えられた排気管を取り付けている。また、排気管と吸気マニホルドとの間には、排気ポートから排気管へと排出された排気ガスの一部を導入する排気ガス還流通路を設ける。この排気ガス還流通路は、排気ガス還流管により形成されている。
排気ガス還流通路の途中には、該排気ガス還流通路に導入した排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを配置している。排気管には、排気ポートから排気管へと排出された排気ガスを検出する排気ガスセンサを取り付けるとともに、この排気ガスセンサの近傍で排気ガス還流通路の上流側が連結する排気管側連結部を設けている。 In an exhaust gas recirculation device for an engine mounted on a vehicle, an intake manifold connected to an intake port formed on the cylinder head is attached to one side of the cylinder head of the engine, and the cylinder head is attached to the other side of the cylinder head. An exhaust manifold connected to the formed exhaust port is attached, and an exhaust pipe provided with a catalyst is attached to the downstream end of the exhaust manifold. Further, an exhaust gas recirculation passage for introducing a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port to the exhaust pipe is provided between the exhaust pipe and the intake manifold. The exhaust gas recirculation passage is formed by an exhaust gas recirculation pipe.
An EGR cooler for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas recirculation passage is disposed in the middle of the exhaust gas recirculation passage. The exhaust pipe is provided with an exhaust gas sensor for detecting the exhaust gas discharged from the exhaust port to the exhaust pipe, and an exhaust pipe side connecting portion for connecting the upstream side of the exhaust gas recirculation passage in the vicinity of the exhaust gas sensor is provided. .

特開２００４−３１６５３９号公報JP 2004-316539 A

特許文献１に係る内燃機関の排気装置は、触媒の上流側に形成される外管に排気ガスセンサを取り付け、また、この排気ガスセンサと同じ高さ位置に、排気ガス還流通路を形成する排気ガス還流管を取り付けた構造であって、さらに、外管の内側に内管を設け、排気ガスの一部を、外管と内管との間の隙間を通して、排気ガス還流通路へと流す構造である。   An exhaust system for an internal combustion engine according to Patent Document 1 is provided with an exhaust gas sensor attached to an outer pipe formed on the upstream side of a catalyst, and an exhaust gas recirculation that forms an exhaust gas recirculation passage at the same height as the exhaust gas sensor. A structure in which a pipe is attached, and further, an inner pipe is provided inside the outer pipe, and a part of the exhaust gas flows into the exhaust gas recirculation passage through a gap between the outer pipe and the inner pipe. .

ところが、エンジンの排気ガス還流装置においては、排気ガス還流通路の上流側を排気ガスセンサの近傍の排気管に連結している。即ち、排気ガス還流通路の上流側を、車両上下方向で排気ガスセンサと同じ高さ、あるいは排気ガスセンサよりも少し上方側に配置している。
排気ガスの一部（以下「ＥＧＲガス」という）は、排気ガス還流通路を通過してＥＧＲクーラで冷却される。そして、ＥＧＲクーラによってＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮されて液体となり、９０℃程度の凝縮水が発生する。排気管の内部（又は内周面）は、高温の排気ガスが流れるため、排気管の外部（又は外周面）に比べて高温となる。また、排気管の内部（又は触媒）の温度は、４００〜９００℃となる。
そこで、ＥＧＲクーラで冷却されて凝縮した凝縮水が、排気ガス還流通路を介して排気管内にそのまま流れ落ちた場合に、排気管内は、凝縮水によって局所的に急激に冷却される。
その際、排気管内の温度と凝縮水の温度の差異によって、排気管内（例えば、排気管の内周面や触媒等）は、急激な温度変化が発生して、排気管に熱応力（熱歪み）が集中的に生じたり、膨張と伸縮を頻繁に繰り返したりする。
この排気管の熱応力（熱歪み）や膨張・伸縮によって、排気管の内周面に錆や亀裂が生じたり、または、触媒に亀裂が生じたりして、排気管が劣化してしまう。そして、排気管や触媒が劣化することで、排気管の寿命が短縮したり、触媒の破片がマフラ等に入り込んで異音を発生したり、又は、触媒の劣化により排気ガス浄化機能が低下したりするおそれがある。特に、触媒（温度：４００〜９００℃）に凝縮水（温度：９０℃程度）が流れることで、触媒と凝縮水との温度差によって触媒に亀裂が生じ易くなり、触媒性能が低下する問題があった。
また、車両が旋回した際に、車両に遠心力等が加わって排気ガス還流通路で発生した凝縮水が排気管内に飛び出て、排気ガスセンサに降りかかった場合、高温になった排気ガスセンサの検出部（センサ素子材のセラミック）と凝縮水との温度差によって、検出部に被水割れが生じるおそれがあった。 However, in the exhaust gas recirculation device for an engine, the upstream side of the exhaust gas recirculation passage is connected to an exhaust pipe near the exhaust gas sensor. That is, the upstream side of the exhaust gas recirculation passage is arranged at the same height as the exhaust gas sensor in the vertical direction of the vehicle or slightly above the exhaust gas sensor.
Part of the exhaust gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) passes through the exhaust gas recirculation passage and is cooled by the EGR cooler. Then, the water vapor contained in the EGR gas is condensed by the EGR cooler to become a liquid, and condensed water of about 90 ° C. is generated. Since high-temperature exhaust gas flows inside the exhaust pipe (or the inner peripheral surface), the temperature is higher than the outside (or outer peripheral surface) of the exhaust pipe. Moreover, the temperature inside the exhaust pipe (or the catalyst) is 400 to 900 ° C.
Therefore, when the condensed water cooled and condensed by the EGR cooler flows down into the exhaust pipe as it is through the exhaust gas recirculation passage, the inside of the exhaust pipe is locally and rapidly cooled by the condensed water.
At that time, due to the difference between the temperature in the exhaust pipe and the temperature of the condensed water, a sudden temperature change occurs in the exhaust pipe (for example, the inner peripheral surface of the exhaust pipe and the catalyst), and thermal stress (thermal distortion) occurs in the exhaust pipe. ) Occur intensively, or expand and contract frequently.
Due to the thermal stress (thermal distortion) and expansion / extension of the exhaust pipe, the exhaust pipe deteriorates due to rust and cracks on the inner peripheral surface of the exhaust pipe or cracks in the catalyst. The exhaust pipe and catalyst are deteriorated to shorten the life of the exhaust pipe, the fragments of the catalyst enter the muffler and the like, or the noise is generated, or the exhaust gas purification function is deteriorated due to the deterioration of the catalyst. There is a risk of In particular, when condensed water (temperature: about 90 ° C.) flows through the catalyst (temperature: 400 to 900 ° C.), the catalyst is liable to crack due to the temperature difference between the catalyst and condensed water, and the catalyst performance deteriorates. there were.
Also, when the vehicle turns, if the condensate generated in the exhaust gas recirculation passage jumps into the exhaust pipe due to centrifugal force applied to the vehicle and falls on the exhaust gas sensor, the detection unit of the exhaust gas sensor that has become hot Due to the temperature difference between (the ceramic of the sensor element material) and the condensed water, there was a risk of water cracking in the detection part.

また、上記の特許文献１の構造では、排気ガス還流通路で凝縮水が発生した場合、凝縮水は、排気ガス還流通路から内管に吹きかけられて、この内管に沿って下流側の触媒コンバータへと流れ落ちる。
しかし、この場合、凝縮水が直接内管に接触するため、内管に熱応力（又は、熱歪み）や膨張・伸縮が頻繁に発生して、内管に疲労応力（疲労歪み）が蓄積される。また、凝縮水が内管だけでなく、外管の内周面に接触したとしても、外管の内周面に疲労応力（疲労歪み）が蓄積される。更に、凝縮水が触媒ヘ流れ落ちた場合、触媒と凝縮水との温度差によって、触媒に亀裂が生じるおそれがある。このため、排気管（内管、外管、触媒）の耐久性が低下するとともに、排気管の機能が低下するおそれがあった。
さらに、最も凝縮水と接触し易く、また、これによって劣化し易い内管を取り除くと、車両の運転状況によって排気ガス還流通路で発生した凝縮水が排気ガスセンサに接触し易くなり、排気ガスセンサが、劣化したり、あるいは、耐久性の低下が生じたりするのを招くおそれがあった。 Further, in the structure of the above-mentioned Patent Document 1, when condensed water is generated in the exhaust gas recirculation passage, the condensed water is sprayed from the exhaust gas recirculation passage to the inner pipe, and the downstream catalytic converter along the inner pipe. It flows down.
However, in this case, since the condensed water directly contacts the inner tube, thermal stress (or thermal strain) and expansion / contraction frequently occur in the inner tube, and fatigue stress (fatigue strain) accumulates in the inner tube. The Further, even if the condensed water contacts not only the inner tube but also the inner peripheral surface of the outer tube, fatigue stress (fatigue strain) is accumulated on the inner peripheral surface of the outer tube. Furthermore, when the condensed water flows down to the catalyst, the catalyst may crack due to a temperature difference between the catalyst and the condensed water. For this reason, the durability of the exhaust pipe (inner pipe, outer pipe, catalyst) is lowered, and the function of the exhaust pipe may be lowered.
Furthermore, if the inner pipe that is most likely to come into contact with condensed water and that is likely to deteriorate due to this is removed, the condensed water generated in the exhaust gas recirculation passage easily comes into contact with the exhaust gas sensor depending on the driving conditions of the vehicle. There was a risk of deteriorating or causing a decrease in durability.

そこで、この発明の目的は、排気管の劣化を抑制するとともに、排気ガスセンサを保護する車両用エンジンの排気ガス還流装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for a vehicle engine that suppresses deterioration of an exhaust pipe and protects an exhaust gas sensor.

この発明は、エンジンのシリンダヘッドの一側部にこのシリンダヘッドに形成された吸気ポートに連結する吸気マニホルドを取り付け、前記シリンダヘッドの他側部に前記シリンダヘッドに形成された排気ポートに連結する排気マニホルドを取り付け、前記排気マニホルドの下流端には触媒が備えられた排気管を取り付け、前記排気管と前記吸気マニホルドとの間に前記排気ポートから前記排気管へと排出された排気ガスの一部を導入する排気ガス還流通路を設け、前記排気ガス還流通路に導入した排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを前記排気ガス還流通路の途中に配置し、前記排気管には前記排気ポートから前記排気管へと排出された排気ガスを検出する排気ガスセンサを取り付けるとともにこの排気ガスセンサの近傍で前記排気ガス還流通路の上流側が連結する排気管側連結部を設けた車両用エンジンの排気ガス還流装置おいて、前記排気管側連結部に前記排気管の外周面から内部空間が径方向外側に膨出して前記ＥＧＲクーラで発生した凝縮水を一時的に溜める膨出部を設け、前記排気管の外周面に排気ガスの一部を前記膨出部の内部空間へ導入する導入孔を形成し、前記膨出部に前記内部空間の排気ガスを前記排気ガス還流通路へ排出する吐出孔を形成し、前記吐出孔を軸心方向から視た場合に前記導入孔と前記吐出孔とが重ならないように前記導入孔を前記吐出孔の径方向へオフセットさせて配置したことを特徴とする。   According to the present invention, an intake manifold connected to an intake port formed on the cylinder head is attached to one side of the cylinder head of the engine, and connected to an exhaust port formed on the cylinder head on the other side of the cylinder head. An exhaust manifold is attached, an exhaust pipe provided with a catalyst is attached to the downstream end of the exhaust manifold, and one of exhaust gases discharged from the exhaust port to the exhaust pipe is interposed between the exhaust pipe and the intake manifold. And an EGR cooler for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas recirculation passage is disposed in the middle of the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust pipe is connected to the exhaust pipe from the exhaust port. An exhaust gas sensor for detecting the exhaust gas discharged to the exhaust is attached and the exhaust gas recirculation is provided in the vicinity of the exhaust gas sensor. In an exhaust gas recirculation device for a vehicle engine provided with an exhaust pipe side connecting portion connected to an upstream side of a road, an internal space bulges radially outward from an outer peripheral surface of the exhaust pipe at the exhaust pipe side connecting portion. A bulging portion for temporarily accumulating condensed water generated in the EGR cooler, and an introduction hole for introducing a part of the exhaust gas into the internal space of the bulging portion is formed on the outer peripheral surface of the exhaust pipe; A discharge hole for discharging the exhaust gas in the internal space to the exhaust gas recirculation passage is formed in the portion, and the introduction hole and the discharge hole are not overlapped when the discharge hole is viewed from the axial direction. The holes are arranged offset in the radial direction of the discharge holes.

この発明は、排気管の劣化を抑制するとともに、排気ガスセンサを保護することができる。   According to the present invention, the exhaust pipe can be prevented from deteriorating and the exhaust gas sensor can be protected.

図１はエンジンの平面図である。（実施例）FIG. 1 is a plan view of the engine. (Example) 図２はエンジンの正面図である。（実施例）FIG. 2 is a front view of the engine. (Example) 図３はエンジンの側面図である。（実施例）FIG. 3 is a side view of the engine. (Example) 図４は排気ガス還流装置の正面図である。（実施例）FIG. 4 is a front view of the exhaust gas recirculation device. (Example) 図５は排気ガス還流装置の平面図である。（実施例）FIG. 5 is a plan view of the exhaust gas recirculation device. (Example) 図６は膨張部の側面図である。（実施例）FIG. 6 is a side view of the inflating portion. (Example) 図７は図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線による膨張部の断面図である。（実施例）FIG. 7 is a cross-sectional view of the expansion portion taken along line VII-VII in FIG. (Example) 図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による膨張部の断面図である。（実施例）FIG. 8 is a cross-sectional view of the expanding portion taken along line VIII-VIII in FIG. (Example) 図９は膨張部の断面図である。（変形例）FIG. 9 is a cross-sectional view of the expanding portion. (Modification)

この発明は、排気管の劣化を抑制するとともに、排気ガスセンサを保護する目的を、排気ガス還流通路で排気ガスの上流側へと流れ落ちる凝縮水を膨出部内で一時的に溜めて、この凝縮水を気化させた後に排気管へと排出させて実現するものである。   In order to suppress the deterioration of the exhaust pipe and protect the exhaust gas sensor, the present invention temporarily accumulates condensed water flowing down to the upstream side of the exhaust gas in the exhaust gas recirculation passage in the bulging portion. This is realized by vaporizing the gas and then discharging it to the exhaust pipe.

図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。
図１〜図３において、１は車両に搭載されるエンジン、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はシリンダヘッドカバー、５はオイルパンである。
エンジン１は、多気筒用エンジンであって、例えば、４気筒として、第１〜第４気筒６Ａ〜６Ｄを備える。
シリンダヘッド３には、第１〜第４気筒６Ａ〜６Ｄに対応して、第１〜第４吸気ポート７Ａ〜７Ｄが車両後方に延びて形成されるとともに、第１〜第４排気ポート８Ａ〜８Ｄが車両前方に延びて形成されている。
シリンダヘッド３の一側部としての後側部には、第１〜第４吸気ポート７Ａ〜７Ｄに連結するように、第１〜第４吸気分岐管９Ａ〜９Ｄを備えた吸気マニホルド１０が取り付けられる。また、シリンダヘッド３の他側部としての前側部には、第１〜第４排気ポート８Ａ〜８Ｄに連結するように、第１〜第４排気分岐管１１Ａ〜１１Ｄを備えた排気マニホルド１２が取り付けられる。
この排気マニホルド１２の下流端には、触媒１３を備えた排気管１４が取り付けられる。触媒１３は、排気マニホルド１２から下方に向かって延設している。排気管１４には、触媒１３の上流側で排気ガスを検出する上流側排気ガスセンサ１５が取り付けられ、また、触媒１３の下流側で排気ガスを検出する下流側排気ガスセンサ１６が取り付けられる。 1 to 8 show an embodiment of the present invention.
1-3, 1 is an engine mounted on a vehicle, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a cylinder head cover, and 5 is an oil pan.
The engine 1 is a multi-cylinder engine and includes, for example, first to fourth cylinders 6A to 6D as four cylinders.
Corresponding to the first to fourth cylinders 6A to 6D, the cylinder head 3 is formed with first to fourth intake ports 7A to 7D extending rearward of the vehicle, and the first to fourth exhaust ports 8A to 8A. 8D extends to the front of the vehicle.
An intake manifold 10 having first to fourth intake branch pipes 9A to 9D is attached to a rear side portion as one side portion of the cylinder head 3 so as to be connected to the first to fourth intake ports 7A to 7D. It is done. An exhaust manifold 12 having first to fourth exhaust branch pipes 11A to 11D is connected to the front side portion as the other side portion of the cylinder head 3 so as to be connected to the first to fourth exhaust ports 8A to 8D. It is attached.
An exhaust pipe 14 provided with a catalyst 13 is attached to the downstream end of the exhaust manifold 12. The catalyst 13 extends downward from the exhaust manifold 12. An upstream exhaust gas sensor 15 that detects exhaust gas is attached to the exhaust pipe 14 upstream of the catalyst 13, and a downstream exhaust gas sensor 16 that detects exhaust gas is attached downstream of the catalyst 13.

エンジン１には、排気ガス還流装置１７が設置される。
この排気ガス還流装置１７において、排気管１４と吸気マニホルド１２との間には、排気ガス還流通路１８を形成する排気ガス還流管１９が設けられる。
排気ガス還流通路１８は、第１〜第４排気ポート８Ａ〜８Ｄから排気管１４へと排出された排気ガスの一部（以下「ＥＧＲガス」という）を導入して吸気マニホルド１０へ還流させるものである。
排気ガス還流通路１８の途中には、ＥＧＲクーラ２０が配置されている。このＥＧＲクーラ２０は、排気ガス還流通路１８に導入したＥＧＲガスを冷却するものであって、排気ガス還流通路１８に連通するＥＧＲガスの排ガス流通路を備える。また、ＥＧＲクーラ２０には、エンジン１からの冷却用の冷却水を導入するＥＧＲクーラ用インレットパイプ２１と、ＥＧＲガスの冷却後の冷却水をエンジン１に戻すＥＧＲクーラ用アウトレットパイプ２２とが接続している。つまり、ＥＧＲクーラ２０では、内部の排ガス流通路を通過するＥＧＲガスを、この排ガス流通路の周辺で流れる冷却水によって冷却する。 The engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device 17.
In the exhaust gas recirculation device 17, an exhaust gas recirculation pipe 19 that forms an exhaust gas recirculation passage 18 is provided between the exhaust pipe 14 and the intake manifold 12.
The exhaust gas recirculation passage 18 introduces a part of exhaust gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) discharged from the first to fourth exhaust ports 8A to 8D to the exhaust pipe 14 and recirculates it to the intake manifold 10. It is.
An EGR cooler 20 is arranged in the middle of the exhaust gas recirculation passage 18. The EGR cooler 20 cools the EGR gas introduced into the exhaust gas recirculation passage 18 and includes an exhaust gas flow passage for EGR gas communicating with the exhaust gas recirculation passage 18. Further, an EGR cooler inlet pipe 21 for introducing cooling water for cooling from the engine 1 and an EGR cooler outlet pipe 22 for returning the cooling water after cooling of the EGR gas to the engine 1 are connected to the EGR cooler 20. doing. That is, in the EGR cooler 20, the EGR gas passing through the internal exhaust gas flow passage is cooled by the cooling water flowing around the exhaust gas flow passage.

排気ガス還流管１９で形成された排気ガス還流通路１８の上流側は、排気ガスセンサとして、例えば、図３、図４に示すように、上流側排気ガスセンサ１５のセンサ取付部２３の近傍で、排気管１４の排気管側連結部２４に連結している。この場合、排気ガス還流管１９の上流端は、排気管側連結部２４に取り付けた取付フランジ２４Ａ及びこの取付フランジ２４Ａに取り付けられた接続部材２４Ｂを介して排気管側連結部２４に連結される。
排気管側連結部２４は、排気管１４の上流側傾斜面部２５の一部で且つ前方に突出して設置され、また、ＥＧＲクーラ２０よりも低位置に配置されている。なお、排気管側連結部２４を、触媒１３の下流側の下流側排気ガスセンサ１６の近傍に配置することも可能である。
そして、排気ガス還流通路１８を形成する排気ガス還流管１９は、エンジン１の正面視で、排気管側連結部２４から車両右方へ水平に延びるとともに途中がシリンダブロック２側へ曲げられ且つ斜め上方に延びてＥＧＲクーラ２０に接続する第１排気ガス還流管１９Ａと、ＥＧＲクーラ２０からエンジン１の右側部位を上方に延びて後側部に配置された吸気マニホルド１０に接続する第２排気ガス還流管１９Ｂとから構成される。
図３、図４、図８に示すように、排気管側連結部２４には、排気管１４の上流側傾斜面部２５の外周面から内部空間２６が径方向外側に膨出してＥＧＲクーラ２０で発生した凝縮水を一時的に溜める膨出部２７が設けられる。この膨出部２７は、図６、図７に示すように、内部空間２６を形成する空間形成壁２８を備える。
そして、膨出部２７が存在する排気管１４の上流側傾斜面部２５には、排気管１４内の排気ガスの一部を内部空間２６へ導入する導入孔２９が形成される。また、膨出部２７の空間形成壁２８には、内部空間２６の排気ガスを排気ガス還流通路１８へ排出する吐出孔３０が形成される。
導入孔２９と吐出孔３０とにあっては、図８に示すように、吐出孔３０を軸心方向から視た場合に、つまり、吐出孔３０の中心Ｐ２方向（排気ガス還流通路１８の入口部位の軸心方向）から視た場合に、導入孔２９と吐出孔３０とが重ならないように、導入孔２９の中心Ｐ１を、吐出孔３０の中心Ｐ２に対して径方向へ距離Ｌだけオフセットさせて配置する。
つまり、図８に示すように、膨出部２７の内部空間２６においては、導入孔２９と吐出孔３０とが重ならないように、排気管１４の径方向に並んで同方向へ指向し且つ同一高さ位置であって、そして、導入孔２９の中心Ｐ１と吐出孔３０の中心Ｐ２とが所定の距離Ｌで離れて配置されている。
導入孔２９の下端部２９Ｂは、車両上下方向において、導入孔側内壁面３１の底面部よりも高さＨだけ上方に離れて配置されている。これにより、膨出部２７の内部空間２６においては、導入孔２９の下方で排気管１４の上流側傾斜面部２５と空間形成壁２８との間に凝縮水溜め部３２が形成される。一方、吐出孔３０下端部３０Ｂは、車両上下方向において、導入孔側内壁面３１よりも高い位置に存在する吐出孔側内壁面３３に接して配置されている。導入孔側内壁面３１と吐出孔側内壁面３３との間には、段差部３４が形成されている。 The upstream side of the exhaust gas recirculation passage 18 formed by the exhaust gas recirculation pipe 19 is an exhaust gas sensor, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, in the vicinity of the sensor mounting portion 23 of the upstream side exhaust gas sensor 15. It is connected to the exhaust pipe side connecting portion 24 of the pipe 14. In this case, the upstream end of the exhaust gas recirculation pipe 19 is connected to the exhaust pipe side connecting portion 24 via a mounting flange 24A attached to the exhaust pipe side connecting portion 24 and a connecting member 24B attached to the mounting flange 24A. .
The exhaust pipe side connecting portion 24 is a part of the upstream inclined surface portion 25 of the exhaust pipe 14 and is disposed so as to protrude forward, and is disposed at a lower position than the EGR cooler 20. Note that the exhaust pipe side connecting portion 24 may be disposed in the vicinity of the downstream side exhaust gas sensor 16 on the downstream side of the catalyst 13.
The exhaust gas recirculation pipe 19 forming the exhaust gas recirculation passage 18 extends horizontally from the exhaust pipe side connecting portion 24 to the right side of the vehicle and is bent halfway toward the cylinder block 2 and obliquely when viewed from the front of the engine 1. A first exhaust gas recirculation pipe 19A extending upward and connected to the EGR cooler 20, and a second exhaust gas extending upward from the EGR cooler 20 to the right side portion of the engine 1 and connected to the intake manifold 10 disposed at the rear side. And a reflux pipe 19B.
As shown in FIGS. 3, 4, and 8, the exhaust pipe side connecting portion 24 has an inner space 26 that bulges radially outward from the outer peripheral surface of the upstream inclined surface portion 25 of the exhaust pipe 14. A bulging portion 27 for temporarily storing the generated condensed water is provided. As shown in FIGS. 6 and 7, the bulging portion 27 includes a space forming wall 28 that forms an internal space 26.
An introduction hole 29 for introducing a part of the exhaust gas in the exhaust pipe 14 into the internal space 26 is formed in the upstream inclined surface portion 25 of the exhaust pipe 14 where the bulging portion 27 exists. A discharge hole 30 for discharging the exhaust gas in the internal space 26 to the exhaust gas recirculation passage 18 is formed in the space forming wall 28 of the bulging portion 27.
In the introduction hole 29 and the discharge hole 30, as shown in FIG. 8, when the discharge hole 30 is viewed from the axial direction, that is, in the direction of the center P2 of the discharge hole 30 (inlet of the exhaust gas recirculation passage 18). The center P1 of the introduction hole 29 is offset from the center P2 of the discharge hole 30 by a distance L in the radial direction so that the introduction hole 29 and the discharge hole 30 do not overlap when viewed from the axial direction of the part). Let them be arranged.
That is, as shown in FIG. 8, in the internal space 26 of the bulging portion 27, the introduction holes 29 and the discharge holes 30 are aligned in the radial direction of the exhaust pipe 14 and directed in the same direction so as not to overlap. At the height position, the center P1 of the introduction hole 29 and the center P2 of the discharge hole 30 are arranged at a predetermined distance L apart from each other.
The lower end portion 29B of the introduction hole 29 is disposed away from the bottom surface portion of the introduction hole side inner wall surface 31 by a height H in the vehicle vertical direction. Thereby, in the internal space 26 of the bulging portion 27, a condensed water reservoir 32 is formed between the upstream inclined surface portion 25 of the exhaust pipe 14 and the space forming wall 28 below the introduction hole 29. On the other hand, the lower end portion 30B of the discharge hole 30 is disposed in contact with the discharge hole side inner wall surface 33 that exists at a position higher than the introduction hole side inner wall surface 31 in the vehicle vertical direction. A step portion 34 is formed between the introduction hole side inner wall surface 31 and the discharge hole side inner wall surface 33.

即ち、通常、排気ガス還流通路１８内を流れるＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２０によって冷却される。そして、ＥＧＲガス中の水蒸気は、ＥＧＲクーラ２０で凝縮される。その後、排気ガス還流通路１８には、凝縮水が発生する。そして、この凝縮水は、排気ガス還流通路１８を排気ガスの下流側から上流側へと流れ落ちる。
そこで、この実施例において、排気管側連結部２４には、排気管１４の外周面から内部空間２６が径方向外側に膨出してＥＧＲクーラ２０で発生した凝縮水を一時的に溜める膨出部２７を設ける。排気管１４の外周面には、排気ガスの一部を膨出部２７の内部空間２６へ導入する導入孔２９を形成する。膨出部２７には、内部空間２６の排気ガスを排気ガス還流通路１８へ排出する吐出孔３０を形成する。さらに、吐出孔３０を軸心方向から視た場合に、導入孔２９と吐出孔３０とが重ならないように、導入孔２９を吐出孔３０の径方向へ距離Ｌだけオフセットさせて配置した。つまり、導入孔２９と吐出孔３０とは、導入孔２９から吐出孔３０が見通すことができないように配置されている。
このような構造により、排気ガス還流通路１８を排気ガスの上流側へと流れ落ちる凝縮水を膨出部２７内で一時的に溜めて、凝縮水を気化させた後に、排気管１４へと排出することができる。
そして、排気ガス還流通路１８で発生した凝縮水が直接に排気管１４内へと流れ出るのを防止することができ、排気管１４内の急激な温度変化によって熱応力（熱ひずみ）が集中的に生じたり、排気管１４や触媒１３が膨張と伸縮とを頻繁に繰り返したりするのを防ぐことができる。これにより、排気管１４内に錆が発生したり又は触媒１３に亀裂が発生したりするのを防いで排気管１４の劣化を抑制して、排気管１４の性能を維持することができる。
また、上記のように、導入孔２９が吐出孔３０と重ならないように、導入孔２９を吐出孔３０に対して径方向外側に距離Ｌだけオフセットさせて配置した構造により、導入孔２９と吐出孔３０との間を迷路状とすることができるため、万一、排気ガス還流通路１８で発生した凝縮水が吐出孔２９から内部空間２６内へと勢い良く流れ出たとしても、吐出孔２９から内部空間２６に流れ出た凝縮水を排気管１８の外周面でせき止めることができる。
この結果、膨出部２７の内部空間２６に流れ出した凝縮水が直接に導入孔２９から跳び出ることを防いで、凝縮水が導入孔２９の近傍に配置される上流側排気ガスセンサ１５に降りかかるのを防止でき、上流側排気ガスセンサ１５の被水割れを防止して、上流側排気ガスセンサ１５を保護することができる。 That is, normally, the EGR gas flowing in the exhaust gas recirculation passage 18 is cooled by the EGR cooler 20. Then, the water vapor in the EGR gas is condensed by the EGR cooler 20. Thereafter, condensed water is generated in the exhaust gas recirculation passage 18. The condensed water flows down the exhaust gas recirculation passage 18 from the downstream side to the upstream side of the exhaust gas.
Therefore, in this embodiment, the exhaust pipe side connecting part 24 has a bulging part for temporarily storing the condensed water generated in the EGR cooler 20 by the inner space 26 bulging from the outer peripheral surface of the exhaust pipe 14 radially outward. 27 is provided. An introduction hole 29 for introducing a part of the exhaust gas into the internal space 26 of the bulging portion 27 is formed on the outer peripheral surface of the exhaust pipe 14. In the bulging portion 27, a discharge hole 30 for discharging the exhaust gas in the internal space 26 to the exhaust gas recirculation passage 18 is formed. Furthermore, when the discharge hole 30 is viewed from the axial direction, the introduction hole 29 is arranged offset by a distance L in the radial direction of the discharge hole 30 so that the introduction hole 29 and the discharge hole 30 do not overlap. That is, the introduction hole 29 and the discharge hole 30 are arranged so that the discharge hole 30 cannot be seen through the introduction hole 29.
With such a structure, the condensed water flowing down the exhaust gas recirculation passage 18 to the upstream side of the exhaust gas is temporarily stored in the bulging portion 27, vaporized, and then discharged to the exhaust pipe 14. be able to.
The condensed water generated in the exhaust gas recirculation passage 18 can be prevented from flowing directly into the exhaust pipe 14, and thermal stress (thermal strain) is concentrated due to a sudden temperature change in the exhaust pipe 14. It is possible to prevent the exhaust pipe 14 and the catalyst 13 from repeatedly expanding and contracting. Thereby, it is possible to prevent the rust from being generated in the exhaust pipe 14 or the catalyst 13 from cracking, thereby suppressing the deterioration of the exhaust pipe 14 and maintaining the performance of the exhaust pipe 14.
In addition, as described above, the introduction hole 29 and the discharge hole 29 have a structure in which the introduction hole 29 is offset by a distance L radially outward from the discharge hole 30 so that the introduction hole 29 does not overlap the discharge hole 30. Since the space between the holes 30 can be a maze, even if the condensed water generated in the exhaust gas recirculation passage 18 flows out of the discharge holes 29 into the internal space 26, The condensed water flowing into the internal space 26 can be blocked by the outer peripheral surface of the exhaust pipe 18.
As a result, the condensed water flowing into the internal space 26 of the bulging portion 27 is prevented from jumping directly from the introduction hole 29, and the condensed water falls on the upstream side exhaust gas sensor 15 arranged in the vicinity of the introduction hole 29. It is possible to prevent the upstream exhaust gas sensor 15 from being cracked and protect the upstream exhaust gas sensor 15.

また、図２、図４に示すように、排気管１４の触媒１３よりも上流側に排気管側連結部２４を設け、この排気管側連結部２４には膨出部２７を形成した。
このような構造により、排気ガス還流通路１８で発生した凝縮水を膨出部２７で一時的に溜めることができる。これにより、凝縮水が排気管１４に流れて直接に触媒１３へと流れるのを防止でき、急激な温度変化や熱応力（歪み）によって触媒１３に亀裂が発生するのを防止して、触媒１３の粉末や破片の発生を防止することができる。
この結果、触媒１３の粉末や破片が排気管１４やマフラ等に入り込んで異音が発生するのを防止できるとともに、排気ガス浄化性能が低下するのを防止できる。 As shown in FIGS. 2 and 4, an exhaust pipe side connecting portion 24 is provided upstream of the catalyst 13 in the exhaust pipe 14, and a bulging portion 27 is formed in the exhaust pipe side connecting portion 24.
With such a structure, the condensed water generated in the exhaust gas recirculation passage 18 can be temporarily stored in the bulging portion 27. Thereby, it is possible to prevent the condensed water from flowing into the exhaust pipe 14 and directly to the catalyst 13, and to prevent the catalyst 13 from cracking due to a rapid temperature change or thermal stress (distortion). The generation of powder and debris can be prevented.
As a result, it is possible to prevent the powder and debris of the catalyst 13 from entering the exhaust pipe 14 and the muffler and so on, and to prevent the generation of noise, and to prevent the exhaust gas purification performance from being deteriorated.

なお、この発明の変形例としては、図９に示すように、車両上下方向において、導入孔２９の下端部２９Ｂが吐出孔３０の下端部３０Ｂよりも所定の高さＳだけ車両上方に位置するように、導入孔２９を膨出部２７内の上部側で開口させた。
これは、もし、導入孔２９を吐出孔３０よりも下側に配置した場合に、凝縮水は、吐出孔３０から落下して、そのまま導入孔２９を介して排気管１４内へと漏れ出るおそれがある。
そこで、この変形例の構造では、凝縮水が吐出孔３０から自由落下したとしても、この凝縮水がそのまま導入孔２９へと流れるのを防止できる。さらに、導入孔２９を膨出部２７の内部空間２６内の上部側で開口しているため、導入孔２９の下側に凝縮水を一時的に溜めるスペースを設けることができ、凝縮水の量がある程度増加したとしても、凝縮水が気化するまで膨出部２７内で凝縮水を一時的に維持できる。 As a modification of the present invention, as shown in FIG. 9, the lower end portion 29B of the introduction hole 29 is positioned above the vehicle by a predetermined height S from the lower end portion 30B of the discharge hole 30 in the vehicle vertical direction. Thus, the introduction hole 29 was opened on the upper side in the bulging portion 27.
This is because if the introduction hole 29 is arranged below the discharge hole 30, the condensed water may fall from the discharge hole 30 and leak into the exhaust pipe 14 through the introduction hole 29 as it is. There is.
Therefore, in the structure of this modified example, even if condensed water freely falls from the discharge hole 30, this condensed water can be prevented from flowing into the introduction hole 29 as it is. Further, since the introduction hole 29 is opened on the upper side in the internal space 26 of the bulging portion 27, a space for temporarily condensing condensed water can be provided below the introduction hole 29, and the amount of condensed water Even if it increases to some extent, the condensed water can be temporarily maintained in the bulging portion 27 until the condensed water is vaporized.

この発明に係る排気ガス還流装置を、各種エンジンに適用可能である。   The exhaust gas recirculation device according to the present invention can be applied to various engines.

１ エンジン
６Ａ〜６Ｄ 第１〜第４気筒
７Ａ〜７Ｄ 第１〜第４吸気ポート
８Ａ〜８Ｄ 第１〜第４排気ポート
１０ 吸気マニホルド
１２ 排気マニホルド
１３ 触媒
１４ 排気管
１５ 上流側排気ガスセンサ
１７ 排気ガス還流装置
１８ 排気ガス還流通路
１９ 排気ガス還流管
２０ ＥＧＲクーラ
２３ 上流側排気ガスセンサの取付部
２４ 排気ガス還流通路の上流側の排気管側連結部
２６ 膨出部の内部空間
２７ 膨出部
２９ 導入孔
３０ 吐出孔
３２ 凝縮水溜め部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 6A-6D 1st-4th cylinder 7A-7D 1st-4th intake port 8A-8D 1st-4th exhaust port 10 Intake manifold 12 Exhaust manifold 13 Catalyst 14 Exhaust pipe 15 Upstream exhaust gas sensor 17 Exhaust gas Reflux device 18 Exhaust gas recirculation passage 19 Exhaust gas recirculation pipe 20 EGR cooler 23 Upstream exhaust gas sensor mounting portion 24 Exhaust gas recirculation passage upstream exhaust pipe side connection portion 26 Swelling portion internal space 27 Swelling portion 29 Introduction Hole 30 Discharge hole 32 Condensate reservoir

Claims (3)

エンジンのシリンダヘッドの一側部にこのシリンダヘッドに形成された吸気ポートに連結する吸気マニホルドを取り付け、前記シリンダヘッドの他側部に前記シリンダヘッドに形成された排気ポートに連結する排気マニホルドを取り付け、前記排気マニホルドの下流端には触媒が備えられた排気管を取り付け、前記排気管と前記吸気マニホルドとの間に前記排気ポートから前記排気管へと排出された排気ガスの一部を導入する排気ガス還流通路を設け、前記排気ガス還流通路に導入した排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを前記排気ガス還流通路の途中に配置し、前記排気管には前記排気ポートから前記排気管へと排出された排気ガスを検出する排気ガスセンサを取り付けるとともにこの排気ガスセンサの近傍で前記排気ガス還流通路の上流側が連結する排気管側連結部を設けた車両用エンジンの排気ガス還流装置おいて、前記排気管側連結部に前記排気管の外周面から内部空間が径方向外側に膨出して前記ＥＧＲクーラで発生した凝縮水を一時的に溜める膨出部を設け、前記排気管の外周面に排気ガスの一部を前記膨出部の内部空間へ導入する導入孔を形成し、前記膨出部に前記内部空間の排気ガスを前記排気ガス還流通路へ排出する吐出孔を形成し、前記吐出孔を軸心方向から視た場合に前記導入孔と前記吐出孔とが重ならないように前記導入孔を前記吐出孔の径方向へオフセットさせて配置したことを特徴とする車両用エンジンの排気ガス還流装置。   An intake manifold connected to an intake port formed on the cylinder head is attached to one side of the cylinder head of the engine, and an exhaust manifold connected to an exhaust port formed on the cylinder head is attached to the other side of the cylinder head. An exhaust pipe provided with a catalyst is attached to the downstream end of the exhaust manifold, and a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port to the exhaust pipe is introduced between the exhaust pipe and the intake manifold. An exhaust gas recirculation passage is provided, and an EGR cooler for cooling the exhaust gas introduced into the exhaust gas recirculation passage is disposed in the middle of the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust pipe is discharged from the exhaust port to the exhaust pipe. An exhaust gas sensor for detecting the exhaust gas is attached and the upstream side of the exhaust gas recirculation passage in the vicinity of the exhaust gas sensor In an exhaust gas recirculation device for a vehicle engine provided with an exhaust pipe side connecting portion to be connected, an internal space bulges radially outward from an outer peripheral surface of the exhaust pipe at the exhaust pipe side connecting portion and is generated in the EGR cooler. A bulging portion for temporarily storing the condensed water is formed, an introduction hole for introducing a part of the exhaust gas into the inner space of the bulging portion is formed on the outer peripheral surface of the exhaust pipe, and A discharge hole for discharging the exhaust gas in the space to the exhaust gas recirculation passage is formed, and the discharge hole is discharged so that the introduction hole and the discharge hole do not overlap when the discharge hole is viewed from the axial direction. An exhaust gas recirculation device for a vehicle engine, wherein the exhaust gas recirculation device is arranged offset in the radial direction of the hole. 前記排気管の前記触媒よりも上流側に前記排気管側連結部を設け、前記排気管側連結部に前記膨出部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。   2. The exhaust of a vehicle engine according to claim 1, wherein the exhaust pipe side connecting portion is provided upstream of the catalyst in the exhaust pipe, and the bulging portion is formed in the exhaust pipe side connecting portion. Gas reflux device. 車両上下方向で前記導入孔の下端部が前記吐出孔の下端部よりも車両上方に位置するように、前記導入孔を前記膨出部内の上部側で開口させたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。   2. The introduction hole is opened on the upper side in the bulging portion so that the lower end portion of the introduction hole is positioned above the lower end portion of the discharge hole in the vehicle vertical direction. Or the exhaust-gas recirculation apparatus of the vehicle engine of Claim 2.
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