JP7340449B2 - Exhaust manifold for engine with EGR - Google Patents

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Description

本発明は、農用トラクタやバックホウに搭載されるＥＧＲを備えたディーゼルエンジンなどに適用される排気マニホルドであって、ＥＧＲ付エンジン用排気マニホルドに関するものである。 The present invention relates to an exhaust manifold applied to a diesel engine equipped with EGR mounted on an agricultural tractor or a backhoe, and relates to an exhaust manifold for an engine equipped with EGR.

排ガス規制の厳格化に伴い、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）システムを採用するエンジンが増えている。即ち、排気ガスの一部を排気マニホルドから抜き取り、専用のＥＧＲ通路を通して吸気通路に戻す装置であり、特許文献１などにおいて開示されている技術である。 As exhaust gas regulations become stricter, more and more engines are adopting EGR (Exhaust Gas Recirculation) systems. That is, it is a device that extracts a portion of exhaust gas from an exhaust manifold and returns it to an intake passage through a dedicated EGR passage, and is a technique disclosed in Patent Document 1 and the like.

通常、ＥＧＲ通路は、特許文献１において開示されるように、排気マニホルドやエンジン本体（シリンダヘッド）とは別の通路部品に構成される、いわゆる「外部ＥＧＲ」と呼ばれる構造のものが一般的である。 Normally, as disclosed in Patent Document 1, the EGR passage generally has a structure called "external EGR", which is configured in a passage part separate from the exhaust manifold and the engine body (cylinder head). be.

外部ＥＧＲにおける問題点や要改善点には次の（１），（２）が挙げられる。
（１）ＥＧＲ通路（経路）が別部品で構成されているので、ＥＧＲ通路とその近傍の構造物（排気マニホルドなど）とが振動によって互いに干渉し、傷ついたり破損したりするおそれがある。そのため、前記両者の間には相応の隙間を設ける必要があり、それによってエンジンが嵩高く（大型化）し易い傾向がある。 The following (1) and (2) are listed as problems with external EGR and points that need improvement.
(1) Since the EGR passage (route) is composed of separate parts, there is a risk that the EGR passage and nearby structures (exhaust manifold, etc.) may interfere with each other due to vibrations, resulting in damage or damage. Therefore, it is necessary to provide a corresponding gap between the two, which tends to make the engine bulky (larger).

（２）ＥＧＲ通路は、長尺のパイプ材を用いて構成されることが多いので、強度や剛性が不足がちになり、振動によって亀裂が生じるなどの破損のリスクを抱えやすい不利がある。 (2) Since EGR passages are often constructed using long pipe materials, they tend to lack strength and rigidity, and have the disadvantage of being susceptible to damage such as cracks caused by vibration.

特開２００５－２９１００２号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-291002

本発明の目的は、比較的強度に余裕のある排気マニホルドに着目しての構造工夫により、ＥＧＲ通路を強度十分でかつ、省スペースに配置できるようにして、小型エンジンにも信頼性を持って適用可能となるように改善されたＥＧＲ付エンジン用排気マニホルドを提供する点にある。 The purpose of the present invention is to make the EGR passage strong enough and space-saving by devising the structure of the exhaust manifold, which has relatively sufficient strength. An object of the present invention is to provide an exhaust manifold for an engine with EGR that is improved so as to be applicable.

本発明は、ＥＧＲ付エンジン用排気マニホルドにおいて、
複数の排気ポートに対応した排気入口部と、１つの排気出口部と、前記排気入口部からの排気ガスを集約して前記排気出口部に送るための排気合流部とを備えるとともに、
吸気通路に向けてＥＧＲガスを送るためのＥＧＲ通路部が形成され、
前記ＥＧＲ通路部は、前記排気合流部における長手方向の一端部に形成されるとともに、前記排気合流部における長手方向の他端部には、ＥＧＲガスを取り出すためのガス導出部が形成され、
前記ガス導出部及び前記ＥＧＲ通路部の始端部には、これら両者を繋ぐＥＧＲクーラを取付けるための取付部が設けられ、
前記ＥＧＲ通路部の取付部は、前記ＥＧＲクーラをボルト止めするためのフランジ部であり、前記フランジ部は前記排気合流部に連続されていることを特徴とする。 The present invention provides an exhaust manifold for an engine with EGR,
An exhaust inlet corresponding to a plurality of exhaust ports, one exhaust outlet, and an exhaust merging part for collecting exhaust gas from the exhaust inlet and sending it to the exhaust outlet,
An EGR passage section for sending EGR gas toward the intake passage is formed ,
The EGR passage portion is formed at one longitudinal end of the exhaust merging portion, and a gas outlet portion for taking out the EGR gas is formed at the other longitudinal end of the exhaust merging portion.
A mounting part for mounting an EGR cooler that connects these two is provided at the starting end of the gas outlet part and the EGR passage part,
The mounting portion of the EGR passage portion is a flange portion for bolting the EGR cooler, and the flange portion is continuous with the exhaust gas merging portion.

本発明に関して、上述した構成（手段）以外の特徴構成や手段ついては、請求項２，３を参照のこと。 Regarding the present invention, please refer to claims 2 and 3 for features and means other than those described above.

本発明によれば、ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路部）が排気マニホルドに一体に形成されているので、ＥＧＲ通路としての強度や剛性が向上し、ＥＧＲ通路とその近傍の構造物（排気マニホルドなど）とが振動によって互いに干渉し、傷ついたり破損したりするおそれがある、という従来の問題が起きない又は殆ど生じないようになる。 According to the present invention, since the EGR passage (EGR passage portion) is integrally formed with the exhaust manifold, the strength and rigidity of the EGR passage are improved, and the EGR passage and structures in its vicinity (such as the exhaust manifold) are improved. The conventional problem of interference with each other due to vibration, which could result in damage or damage, does not occur, or almost never occurs.

排気マニホルドは強度・合成に優れているから、ＥＧＲ通路が排気マニホルド以外の付近の構造物に触れる現象も生じないようになる。また、ＥＧＲ通路部と排気マニホルドとは一体であるから、相応の隙間を設ける必要があってエンジンが嵩高く（大型化）し易い傾向がある、という従来の問題も解消されるようになる。 Since the exhaust manifold has excellent strength and composition, the EGR passage does not come into contact with nearby structures other than the exhaust manifold. Furthermore, since the EGR passage portion and the exhaust manifold are integrated, it is necessary to provide a corresponding gap, which solves the conventional problem that the engine tends to be bulky (larger).

その結果、比較的強度に余裕のある排気マニホルドに着目しての構造工夫により、ＥＧＲ通路を強度十分でかつ、省スペースに配置できるようにして、小型エンジンにも信頼性を持って適用可能となるように改善されたＥＧＲ付エンジン用排気マニホルドを提供することができる。 As a result, by focusing on the structure of the exhaust manifold, which has relatively sufficient strength, we were able to make the EGR passage strong enough and space-saving, making it possible to reliably apply it to small engines. It is possible to provide an exhaust manifold for an engine with EGR that is improved in this way.

ＥＧＲ付ディーゼルエンジンの正面図Front view of diesel engine with EGR 図１のエンジンの左側面図Left side view of the engine in Figure 1 図１のエンジンの背面図Rear view of the engine in Figure 1 排気マニホルドの左側面図Left side view of exhaust manifold 排気マニホルドを合流管部で水平に切り上から見た断面平面図Cross-sectional plan view of the exhaust manifold cut horizontally at the merging pipe section and viewed from above. 排気マニホルドを排気出口部で縦に切り後方から見た断面背面図Cross-sectional rear view of the exhaust manifold cut vertically at the exhaust outlet and seen from the rear 排気マニホルドの右側面図Right side view of exhaust manifold 排気マニホルド後部を縦に切って横から見た一部切欠きの斜視図A partially cutaway perspective view of the rear part of the exhaust manifold cut vertically and viewed from the side. 排気マニホルドとＥＧＲクーラとを示す要部の拡大側面図Enlarged side view of main parts showing exhaust manifold and EGR cooler

以下に、本発明によるＥＧＲ付エンジン用排気マニホルドの実施の形態を、農用トラクタなどに好適な産業用ディーゼルエンジンの排気マニホルドについて、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an exhaust manifold for an engine with EGR according to the present invention will be described below with reference to the drawings, regarding an exhaust manifold for an industrial diesel engine suitable for agricultural tractors and the like.

図１～図３に直列４気筒のＥＧＲ付ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと略称する）Ｅが示されている。このエンジンＥは、シリンダブロック１の上にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上にヘッドカバー３が組付けられている。シリンダブロック１の下にはオイルパン４が組付けられ、ヘッドカバー３の上方には排気処理装置５が搭載されている。 1 to 3 show an in-line four-cylinder diesel engine E with EGR (hereinafter simply referred to as engine). In this engine E, a cylinder head 2 is assembled on a cylinder block 1, and a head cover 3 is assembled on the cylinder head 2. An oil pan 4 is assembled under the cylinder block 1, and an exhaust treatment device 5 is mounted above the head cover 3.

エンジンＥの前側には、伝動ケース９、クランクプーリ（駆動プーリ）６、ウォータポンプ７などが配備され、後側にはフライホイール８が配備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド（ＥＧＲ付エンジン用排気マニホルド）１０、ＥＧＲクーラ１１、過給機１２、オイルフィルタ１３などが配備され、右側には吸気マニホルド１４、オイルレベルゲージ１５などが配備されている。 A transmission case 9, a crank pulley (drive pulley) 6, a water pump 7, etc. are arranged on the front side of the engine E, and a flywheel 8 is arranged on the rear side. On the left side of engine E, an exhaust manifold (exhaust manifold for engines with EGR) 10, EGR cooler 11, supercharger 12, oil filter 13, etc. are arranged, and on the right side, an intake manifold 14, oil level gauge 15, etc. are arranged. has been done.

図２に示されるように、シリンダヘッド２の左側面に、排気マニホルド１０がボルト止めにより取り付けられており、排気マニホルド１０の排気出口部１０Ｃに、過給機１２の排気導入部１２Ｃがボルト止めにより連結されている。また、排気マニホルド１０の直下位置には、ＥＧＲクーラ１１が排気マニホルド１０で両端支持される状態の前後向き姿勢で配置されている。過給機１２は、排気導入部１２Ｃを備えるタービン１２Ｂと、コンプレッサ１２Ａとを有するターボチャージャーである。 As shown in FIG. 2, an exhaust manifold 10 is attached to the left side of the cylinder head 2 by bolts, and an exhaust introduction part 12C of the supercharger 12 is bolted to the exhaust outlet part 10C of the exhaust manifold 10. are connected by. Further, directly below the exhaust manifold 10, an EGR cooler 11 is disposed in a front-rear posture with both ends supported by the exhaust manifold 10. The supercharger 12 is a turbocharger that includes a turbine 12B including an exhaust gas introduction section 12C and a compressor 12A.

図４～図６に示されるように、排気マニホルド１０は、シリンダヘッド２の各排気ポートｐ１，ｐ２、ｐ３、ｐ４に連結される４つ（複数の一例）の排気枝管１０Ａと、各排気枝管１０Ａの端部どうしを互いに連通する合流管部１０Ｂと、排気出口部１０Ｃと、ガス導出部１０Ｄと、ＥＧＲ通路部１０Ｅとを有して構成されている。排気マニホルド１０は鋳鉄製であって、複数のボルト用孔１０ｈが主に各排気枝管１０Ａに形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the exhaust manifold 10 includes four (one example of a plurality of) exhaust branch pipes 10A connected to each exhaust port p1, p2, p3, p4 of the cylinder head 2, and each exhaust branch pipe 10A. It is configured to include a merging pipe section 10B that communicates the ends of the branch pipes 10A with each other, an exhaust outlet section 10C, a gas outlet section 10D, and an EGR passage section 10E. The exhaust manifold 10 is made of cast iron, and a plurality of bolt holes 10h are formed mainly in each exhaust branch pipe 10A.

シリンダヘッド２から４つの排気枝管１０Ａに出された排気ガスは、合流管部１０Ｂで合流されるとともに、その一部が合流管部１０Ｂの前端部に形成されているガス導出部１０ＤからＥＧＲクーラ１１に流れ、残りの排気ガスは排気出口部１０Ｃから過給機１２に流れていく。なお、ガス導出部１０ＤとＥＧＲ通路部１０Ｅとには、ＥＧＲクーラ１１をボルト止め連結するための前及び後フランジ部２２，２３が形成されている。 Exhaust gas discharged from the cylinder head 2 to the four exhaust branch pipes 10A is merged at the merging pipe section 10B, and a part of the exhaust gas is connected to the EGR from the gas outlet section 10D formed at the front end of the merging pipe section 10B. The exhaust gas flows to the cooler 11, and the remaining exhaust gas flows to the supercharger 12 from the exhaust outlet portion 10C. Note that front and rear flange portions 22 and 23 for connecting the EGR cooler 11 with bolts are formed in the gas outlet portion 10D and the EGR passage portion 10E.

各排気枝管１０Ａには、一対のボルト用孔１０ｈ，１０ｈを有してシリンダヘッド２に取り付けるための取付フランジ１０ｆが形成されている。最後尾の第４排気枝管１０Ａについては、ＥＧＲ通路部１０Ｅを終端側ＥＧＲ通路部２Ａ（後述）にボルト連結する機能も発揮するため、３つのボルト用孔１０ｈを有する大取付フランジ（終端取付部の一例）２４に形成されている。図５においては、隣り合う取付フランジ１０ｆ，１０ｆ（又は２４）の間を前後に繋いで強度・合成の向上に寄与可能な連結肉部１０ｍが形成されているが、連結肉部１０ｍを省いて各取付フランジ１０ｆ、２４が互いに独立する構成でもよい。 Each exhaust branch pipe 10A is formed with a mounting flange 10f having a pair of bolt holes 10h and 10h for mounting on the cylinder head 2. The last fourth exhaust branch pipe 10A also has the function of bolting the EGR passage section 10E to the end-side EGR passage section 2A (described later), so it has a large mounting flange (end-mounting) with three bolt holes 10h. (Example) 24. In FIG. 5, a connecting flesh part 10m is formed which can contribute to improving strength and composition by connecting the adjacent mounting flanges 10f, 10f (or 24) back and forth, but the connecting flesh part 10m is omitted. The mounting flanges 10f and 24 may be independent from each other.

ガス導出部１０Ｄの排気ガスは、ＥＧＲガスとしてＥＧＲクーラ１１及びＥＧＲ通路部１０Ｅを通り、シリンダヘッド２の後端部に形成された終端側ＥＧＲ通路部２Ａ（図３を参照）に流れていく。終端側ＥＧＲ通路部２Ａを経たＥＧＲガスは、吸気マニホルド１４などの吸気通路に戻される。過給機１２を経た排気ガスは、排気ダクト１６を通って排気処理装置５に送られる。 The exhaust gas from the gas outlet section 10D passes through the EGR cooler 11 and the EGR passage section 10E as EGR gas, and flows into the terminal end side EGR passage section 2A (see FIG. 3) formed at the rear end of the cylinder head 2. . The EGR gas that has passed through the terminal end EGR passage section 2A is returned to the intake passage such as the intake manifold 14. Exhaust gas that has passed through the supercharger 12 is sent to the exhaust treatment device 5 through an exhaust duct 16.

図４～図６に示されるように、過給機１２への排気出口部１０Ｃは、合流管部１０Ｂの長手方向（前後方向）での中央部以外の位置に、詳しくは前から３番目の第３排気枝管１０Ａの位置に合致させて設けられている。排気出口部１０Ｃは、合流管部１０Ｂからその長手方向に交差する方向（左方向）に取り出され、かつ、前後方向視で湾曲した迂回形状を持つ状態に形成されている As shown in FIGS. 4 to 6, the exhaust outlet section 10C to the supercharger 12 is located at a position other than the center in the longitudinal direction (front and rear direction) of the merging pipe section 10B, specifically at the third position from the front. It is provided to match the position of the third exhaust branch pipe 10A. The exhaust outlet section 10C is taken out from the confluence pipe section 10B in a direction (to the left) intersecting the longitudinal direction thereof, and is formed to have a curved detour shape when viewed from the front and back directions.

各排気枝管１０Ａ及びその内部通路である枝管通路１０ａは左右向きに延びており、合流管部１０Ｂ及びその内部通路である合流通路１０ｂは前後方向に延びている。排気出口部１０Ｃには、合流管部１０Ｂからの取出し箇所の左右方向から、排気導入部１２Ｃに連結される出口フランジ１９の右上から左下に延びる斜め方向に向きを変えるように約湾曲した排気出口通路１０ｃが内部形成されている。 Each exhaust branch pipe 10A and the branch pipe passage 10a, which is an internal passage thereof, extend in the left-right direction, and the merging pipe portion 10B and the merging passage 10b, which is an internal passage thereof, extend in the front-rear direction. The exhaust outlet section 10C has an exhaust outlet that is approximately curved so as to change direction in an oblique direction extending from the upper right to the lower left of the outlet flange 19 connected to the exhaust introduction section 12C from the left and right direction of the extraction point from the confluence pipe section 10B. A passage 10c is formed inside.

排気出口部１０Ｃにおける合流管部１０Ｂからの取出し箇所である合流始端部２０での排気出口通路１０ｃの軸心２０ｐと、出口フランジ１９での排気出口通路１０ｃの軸心１９ｐとは、約１２０～１３０度（例：１２４度）の交差角θでもって交わる状態に排気出口通路１０ｃが湾曲形成されている。合流始端部での軸心２０ｐは、第３枝管通路１０ａの軸心でもある。 The axis 20p of the exhaust outlet passage 10c at the merging start end 20, which is the point where the exhaust outlet 10C is taken out from the merging pipe 10B, and the axis 19p of the exhaust outlet passage 10c at the outlet flange 19 are approximately 120~ The exhaust outlet passages 10c are curved so that they intersect at an intersection angle θ of 130 degrees (eg, 124 degrees). The axis 20p at the merging start end is also the axis of the third branch pipe passage 10a.

出口フランジ１９には、左前と左後と右中との３箇所に雌ねじ部１８が形成され、右中の雌ねじ部１８をその下方及び前方に避けるように排気出口通路１０ｃが形成されている。つまり、排気出口部１０Ｃに、過給機１２の排気導入部１２Ｃをボルト止めするための雌ねじ部１８が形成され、排気出口部１０Ｃに形成される排気出口通路１０ｃが、雌ねじ部１８を迂回する湾曲形状に形成されている。 The outlet flange 19 has female threaded portions 18 formed at three locations: front left, rear left, and middle right, and an exhaust outlet passage 10c is formed below and in front of the female threaded portion 18 on the right. That is, a female threaded portion 18 for bolting the exhaust gas introduction portion 12C of the supercharger 12 is formed in the exhaust outlet portion 10C, and an exhaust outlet passage 10c formed in the exhaust outlet portion 10C bypasses the female threaded portion 18. It is formed into a curved shape.

そして、排気出口通路１０ｃにおける雌ねじ部１８を迂回する部分２１は、迂回方向に交差する方向（前後方向）の幅が拡張されている。ここで、「迂回方向」とは、合流始端部での軸心２０ｐ及び出口フランジでの軸心１９ｐを含んで左右上下に延びる仮想の縦面に沿う方向（上下方向や左右方向など）であり、その仮想の縦面に交差する方向の一例が、直交する方向としての前後方向である。 The width of the portion 21 of the exhaust outlet passage 10c that detours around the female threaded portion 18 is increased in the direction (front-back direction) that intersects with the detour direction. Here, the "detour direction" is a direction (vertical direction, horizontal direction, etc.) along an imaginary vertical plane extending horizontally, vertically, and including the axis 20p at the merging start end and the axis 19p at the outlet flange. , an example of a direction intersecting the imaginary vertical plane is the front-rear direction, which is orthogonal.

図５に示されるように、迂回する部分２１の幅の拡張は、具体的には、合流管部１０Ｂに形成される合流通路１０ｂと排気出口通路１０ｃとの境目に大きな角Ｒが施されることにより構成されている。迂回する部分２１は、その上下方向長さが雌ねじ部１８の存在により圧縮されているので、左右幅を他の部分よりも拡げることで断面積の縮小を解消（又は抑制）させる手段である。 As shown in FIG. 5, the width of the detour portion 21 is increased by forming a large angle R at the boundary between the merging passage 10b and the exhaust outlet passage 10c formed in the merging pipe portion 10B. It is composed of: Since the length of the detouring portion 21 in the vertical direction is compressed due to the presence of the female threaded portion 18, this is a means for eliminating (or suppressing) the reduction in cross-sectional area by increasing the left and right width more than the other portions.

合流通路１０ｂと排気出口通路１０ｃとを大きな角Ｒで繋ぐことにより、排気出口部１０Ｃにおける迂回する部分２１の前後幅が実質的に拡張されており、断面積の確保が可能になっている。なお、幅の拡張手段としては、迂回する部分２１の前後幅の寸法自体をその他の部分よりも大きく設定する、という構成を採ってもよい。 By connecting the merging passage 10b and the exhaust outlet passage 10c at a large angle R, the front-to-back width of the detouring portion 21 in the exhaust outlet portion 10C is substantially expanded, making it possible to secure a sufficient cross-sectional area. Note that the width expanding means may be configured such that the longitudinal width of the detoured portion 21 is set larger than the other portions.

図５に示されるように、基本前後に延びる合流管部１０Ｂ及び合流通路１０ｂのうち、前から３番目の第３排気枝管１０Ａと、最後部の第４排気枝管１０Ａとの間の部分は、後に行くほど右による斜め通路１０ｎとされている。配置スペースの制約などから、第４排気枝管１０Ａを短くし、ＥＧＲ通路部１０Ｅと干渉無くコンパクトに構成することができている。 As shown in FIG. 5, the portion between the third exhaust branch pipe 10A, which is the third from the front, and the fourth exhaust branch pipe 10A, which is the rearmost part, of the merging pipe section 10B and the merging passage 10b, which basically extend back and forth. The passage 10n is diagonal to the right as it goes further back. Due to constraints on the arrangement space, the fourth exhaust branch pipe 10A can be shortened and configured compactly without interfering with the EGR passage section 10E.

次に、排気マニホルド１０とＥＧＲクーラ１１などについて説明する。図４～図９に示されるように、ＥＧＲ通路部１０Ｅは、合流管部（排気合流部の一例）１０Ｂにおける後端部（長手方向の一端部の一例）に形成されるとともに、合流管部１０Ｂにおける前端部（長手方向の他端部の一例）には、ＥＧＲガスを取り出すためのガス導出部１０Ｄが形成されている。排気枝管（排気入口部の一例）１０Ａ、合流管部１０Ｂ、排気出口部１０Ｃ、及びＥＧＲ通路部１０Ｅが鋳鉄材により一体形成されている。即ち、排気マニホルド１０は鋳鉄製である。 Next, the exhaust manifold 10, EGR cooler 11, etc. will be explained. As shown in FIGS. 4 to 9, the EGR passage section 10E is formed at the rear end (an example of one end in the longitudinal direction) of the confluence pipe section (an example of an exhaust gas confluence section) 10B. A gas outlet portion 10D for taking out EGR gas is formed at the front end portion (an example of the other end portion in the longitudinal direction) of 10B. An exhaust branch pipe (an example of an exhaust inlet part) 10A, a merging pipe part 10B, an exhaust outlet part 10C, and an EGR passage part 10E are integrally formed of cast iron. That is, the exhaust manifold 10 is made of cast iron.

図４，５，７，９に示されるように、ガス導出部１０Ｄは、合流通路１０ｂの前端と第１枝管通路１０ａの終端（左端）との交わり部位に開口する１／４円弧状のＥＧＲ導出路１０ｄが、左前方で下向きに向かう状態で形成されている。そして、ＥＧＲ導出路１０ｄが下向きで開口する部分は前フランジ部（取付部の一例）２２に形成されている。 As shown in FIGS. 4, 5, 7, and 9, the gas outlet portion 10D has a quarter-arc shape that opens at the intersection of the front end of the merging passage 10b and the terminal end (left end) of the first branch passage 10a. An EGR lead-out path 10d is formed at the left front and faces downward. A portion where the EGR outlet path 10d opens downward is formed in a front flange portion (an example of a mounting portion) 22.

前フランジ部２２は、２箇所のボルト止め用の丸孔（図示省略）を有するとともに、下向きで水平面状の当接面２２ａを有している。ガス導出部１０Ｄの左端の位置は、排気出口部１０Ｃの左端の位置と同程度が若しくは僅かに右側（内側）に寄せた位置に設定されている（図５参照）。ＥＧＲ導出路１０ｄの径（断面積）は、枝管通路１０ａの径（断面積）よりも小さい。 The front flange portion 22 has two round holes (not shown) for bolting, and has a downward, horizontal contact surface 22a. The left end position of the gas outlet portion 10D is set to be approximately the same as the left end position of the exhaust outlet portion 10C, or at a position slightly closer to the right (inner side) (see FIG. 5). The diameter (cross-sectional area) of the EGR outlet path 10d is smaller than the diameter (cross-sectional area) of the branch pipe passage 10a.

図４～図９に示されるように、ＥＧＲ通路部１０Ｅは、後フランジ部２３の前向きの入口開口２５と、大取付フランジ２４の右向きの出口開口２６との間の屈曲したＥＧＲ通路１０ｅが形成されている。入口開口２５は合流管部１０Ｂに対して下方かつ左側によった位置にあり、出口開口２６は第４枝管通路の直後で僅かに下となる位置に配置されている。従って、ＥＧＲ通路部１０Ｅ及びＥＧＲ通路１０ｅは、その前端部と後端部との２箇所で向きを変える斜め通路に形成されている。 As shown in FIGS. 4 to 9, the EGR passage section 10E is formed by a bent EGR passage 10e between the forward-facing inlet opening 25 of the rear flange section 23 and the right-facing outlet opening 26 of the large mounting flange 24. has been done. The inlet opening 25 is located below and to the left of the merging pipe section 10B, and the outlet opening 26 is located immediately below and slightly below the fourth branch pipe passage. Therefore, the EGR passage portion 10E and the EGR passage 10e are formed as diagonal passages that change direction at two points, the front end and the rear end.

大取付フランジ２４は、下が広い略台形で右向き縦面の接続面２４ａと、上１箇所かつ下２箇所で計３箇所のボルト用孔１０ｈを有している。前下側のボルト用孔１０ｈは、ＥＧＲ通路部１０Ｅの前側であるＥＧＲ始端部２７と合流管部１０Ｂとの上下中間でかつ、ＥＧＲ通路１０ｅ及び合流通路１０ｂ（斜め通路１０ｎ）の何れにも干渉しない位置に設けることができている。また、前下側のボルト用孔１０ｈの座穴２８は、一般的なボルト回し工具（ソケットレンチ用ソケットなど）が問題無く使用できる大きさの径が得られている。 The large mounting flange 24 has a substantially trapezoidal connecting surface 24a with a right-facing vertical surface that is wide at the bottom, and a total of three bolt holes 10h, one on the top and two on the bottom. The bolt hole 10h on the lower front side is located vertically midway between the EGR starting end 27 on the front side of the EGR passage section 10E and the confluence pipe section 10B, and is connected to both the EGR passage 10e and the confluence passage 10b (diagonal passage 10n). It can be installed in a position where it will not interfere. Further, the seat hole 28 of the bolt hole 10h on the lower front side has a diameter large enough to use a general bolt-driving tool (such as a socket for a socket wrench) without any problem.

図５及び図９に示されるように、ＥＧＲクーラ（ＥＧＲ通路部材の一例）１１は、前端及び後端のそれぞれの支着フランジ２９，３０と、これら前支着フランジ２９と後支着フランジ３０との間の筒状のクーラ本体１１Ａとからなり、内部に大なるＥＧＲ通路（図示省略）が形成されている。前支着フランジ２９にはエルボ管３１が螺着されており、そのエルボ管３１が前フランジ部２２にボルト止めされるとともに、後支着フランジ３０は後フランジ部２３にその螺着用孔２３ａ，２３ａ（図８を参照）を用いてボルト止めされている。 As shown in FIGS. 5 and 9, the EGR cooler (an example of an EGR passage member) 11 has support flanges 29 and 30 at the front end and rear end, and between the front support flange 29 and the rear support flange 30. It consists of a cylindrical cooler body 11A, and a large EGR passage (not shown) is formed inside. An elbow pipe 31 is screwed to the front support flange 29, and the elbow pipe 31 is bolted to the front flange portion 22, and the rear support flange 30 has screw holes 23a, 23a ( (see Figure 8).

エルボ管３１は、前取付フランジ３１Ａと、後取付フランジ３１Ｂと、パイプ材製のエルボ管体３１Ｃと、を有してなる９０度の曲がり管である。前取付フランジ３１Ａが前フランジ部２２にボルト止めされ、後取付フランジ３１Ｂは前支着フランジ２９にボルト止めされている。つまり、排気マニホルド１０のガス導出部１０ＤからのＥＧＲガス（排気ガス）は、エルボ管３１を通ってＥＧＲクーラ１１に入り、ＥＧＲクーラ１１である程度冷されたＥＧＲガスはＥＧＲ通路部１０Ｅを通ってから、シリンダヘッド２の終端側ＥＧＲ通路部２Ａのガス通路２ａ（図５を参照）へと流れる。 The elbow pipe 31 is a 90 degree bent pipe having a front mounting flange 31A, a rear mounting flange 31B, and an elbow pipe body 31C made of pipe material. The front mounting flange 31A is bolted to the front flange portion 22, and the rear mounting flange 31B is bolted to the front support flange 29. That is, EGR gas (exhaust gas) from the gas outlet part 10D of the exhaust manifold 10 passes through the elbow pipe 31 and enters the EGR cooler 11, and the EGR gas cooled to some extent by the EGR cooler 11 passes through the EGR passage part 10E. From there, it flows into the gas passage 2a (see FIG. 5) of the terminal end side EGR passage portion 2A of the cylinder head 2.

ＥＧＲクーラ１１は前後に長い長尺形状であって、排気マニホルド１０との上下間及びシリンダヘッド２との左右間には適度な隙間が確保されている。従って、エンジン前部に装備されている冷却ファン３２（図２を参照）による後方向きの冷却風ｗはＥＧＲクーラ１１の表面付近をよく流れるので、良好な空冷作用が発揮される。 The EGR cooler 11 has an elongated shape that is long in the front and back, and has an appropriate clearance between the upper and lower sides with the exhaust manifold 10 and between the left and right sides with the cylinder head 2. Therefore, the rearward cooling air w generated by the cooling fan 32 (see FIG. 2) installed at the front of the engine flows well near the surface of the EGR cooler 11, so that a good air cooling effect is exhibited.

〔作用効果について〕
排気マニホルド１０は、複数の排気ポートｐ１～ｐ４に対応した４箇所の排気枝管（排気入口部）１０Ａと、１つの排気出口部１０Ｃと、排気枝管１０Ａからの排気ガスを集約して排気出口部１０Ｃに送るための排気管部（排気合流部）１０Ｂとを備え、吸気通路に向けてＥＧＲガスを送るためのＥＧＲ通路部１０Ｅが形成されている。つまり、排気マニホルド１０にＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路部１０Ｅ）が一体に形成されている。 [About effects]
The exhaust manifold 10 has four exhaust branch pipes (exhaust inlets) 10A corresponding to a plurality of exhaust ports p1 to p4, one exhaust outlet part 10C, and exhaust gases from the exhaust branch pipes 10A, which are collected and exhausted. An exhaust pipe section (exhaust gas merging section) 10B is provided for sending EGR gas to the outlet section 10C, and an EGR passage section 10E is formed for sending EGR gas toward the intake passage. That is, an EGR passage (EGR passage portion 10E) is integrally formed in the exhaust manifold 10.

故に、「ＥＧＲ通路とその近傍の構造物（排気マニホルドなど）とが振動によって互いに干渉し、傷ついたり破損したりするおそれ」が起きない又は殆ど生じないようになる。排気マニホルド１０は強度・合成に優れているので、ＥＧＲ通路部１０Ｅが排気マニホルド１０以外の付近の構造物に触れる現象も生じないようになる。ＥＧＲ通路部１０Ｅと排気マニホルド１０とは一体であるから、「相応の隙間を設ける必要があり、それによってエンジンが嵩高く（大型化）し易い傾向がある」という従来の問題も解消されるようになる。 Therefore, ``the risk that the EGR passage and structures in its vicinity (exhaust manifold, etc.) will interfere with each other due to vibration and be damaged or damaged'' does not occur or almost never occurs. Since the exhaust manifold 10 has excellent strength and composition, a phenomenon in which the EGR passage portion 10E touches nearby structures other than the exhaust manifold 10 does not occur. Since the EGR passage section 10E and the exhaust manifold 10 are integrated, the conventional problem of ``needing to provide a corresponding gap, which tends to make the engine bulkier (larger)'' can also be solved. become.

その結果、比較的強度に余裕のある排気マニホルド１０に着目しての構造工夫により、ＥＧＲ通路（ＥＧＲ通路部１０Ｅ）を強度十分で、かつ、省スペースに配置できるようにして、小型エンジンにも信頼性を持って適用可能となるように改善されたＥＧＲ付エンジン用排気マニホルド１０を提供することができている。 As a result, by focusing on the structure of the exhaust manifold 10, which has relatively sufficient strength, the EGR passage (EGR passage section 10E) can be arranged with sufficient strength and in a small space, making it suitable for small engines. It has been possible to provide an exhaust manifold 10 for an engine with EGR that has been improved so that it can be reliably applied.

ＥＧＲ通路部１０Ｅは、合流管部１０Ｂにおける長手方向の一端部である後端部に形成されるとともに、合流管部１０Ｂにおける長手方向の他端部である前端部には、ＥＧＲガスを取り出すためのガス導出部１０Ｄが形成されている。従って、ガス導出部１０ＤとＥＧＲ通路部１０Ｅの始端部との間に、ＥＧＲクーラ１１などの外付けＥＧＲ通路（外部ＥＧＲ）を設けることができ、設計の自由度の向上が可能になる。 The EGR passage section 10E is formed at the rear end, which is one longitudinal end of the confluence pipe section 10B, and is formed at the front end, which is the other longitudinal end of the confluence pipe section 10B, for taking out EGR gas. A gas outlet portion 10D is formed. Therefore, an external EGR passage (external EGR) such as the EGR cooler 11 can be provided between the gas outlet part 10D and the starting end of the EGR passage part 10E, and the degree of freedom in design can be improved.

この場合、ガス導出部１０Ｄ及びＥＧＲ通路部１０Ｅの始端部には、これら両者１０Ｄ，１０Ｅを繋ぐＥＧＲクーラ１１（ＥＧＲ通路部材１１）を取付けるための取付部２２，２３が設けられていると、ＥＧＲクーラ１１の着脱が容易化されて好都合である。ＥＧＲ通路部１０Ｅの取付部２３は、ＥＧＲ通路部材１１をボルト止めするためのフランジ部であり、フランジ部２３は合流管部１０Ｂに連続されていると、ＥＧＲ通路部１０Ｅの強度・剛性がより向上して好都合である。 In this case, mounting parts 22 and 23 for mounting the EGR cooler 11 (EGR passage member 11) that connects these two parts 10D and 10E are provided at the starting ends of the gas outlet part 10D and the EGR passage part 10E. This is convenient because the EGR cooler 11 can be easily attached and detached. The attachment part 23 of the EGR passage part 10E is a flange part for bolting the EGR passage member 11, and if the flange part 23 is continuous with the merging pipe part 10B, the strength and rigidity of the EGR passage part 10E are increased. It is good to improve.

ＥＧＲ通路部１０Ｅの終端部に、終端側ＥＧＲ通路部２Ａを連結するための終端取付部２４が形成され、終端取付部２４は、４つの排気枝管１０Ａのうちの最後部の第４排気枝管１０Ａをシリンダヘッド２に取付けるための取付部（取付フランジ１０ｆ）でもある。従って、ＥＧＲ通路部１０Ｅと排気枝管１０Ａとの機能の兼用化が図れて、より合理的なＥＧＲ通路一体形排気マニホルドが実現できている。 A terminal fitting part 24 for connecting the terminal side EGR passage part 2A is formed at the terminal part of the EGR passage part 10E, and the terminal fitting part 24 connects to the fourth exhaust branch at the rearmost part of the four exhaust branch pipes 10A. It is also a mounting portion (mounting flange 10f) for mounting the pipe 10A to the cylinder head 2. Therefore, the functions of the EGR passage portion 10E and the exhaust branch pipe 10A can be shared, and a more rational exhaust manifold integrated with the EGR passage can be realized.

〔別実施形態〕
エルボ管３１及びＥＧＲクーラ１１の双方が、鋳物材などによって排気マニホルド１０に一体形成されている構造でも良い。
本発明は、実質的に排気枝管（排気入口部）１０Ａが極短い又は無い（箱型排気マニホルド）構造の排気マニホルドにも適用可能である。シリンダヘッドの複数の排気ポートを覆う１つの開口を持つ箱型排気マニホルドの場合は、排気入口部１０Ａは大開口部の１つである。また、箱型排気マニホルドでは、合流管部１０Ｂは１つの大きな排気合流部である。 [Another embodiment]
A structure in which both the elbow pipe 31 and the EGR cooler 11 are integrally formed with the exhaust manifold 10 by casting or the like may be used.
The present invention is also applicable to an exhaust manifold structure in which the exhaust branch pipe (exhaust inlet portion) 10A is substantially short or absent (box-type exhaust manifold). In the case of a box-type exhaust manifold with one opening covering multiple exhaust ports of the cylinder head, the exhaust inlet section 10A is one of the large openings. Further, in the box-type exhaust manifold, the confluence pipe section 10B is one large exhaust confluence section.

２Ａ 終端側ＥＧＲ通路部
１０ 排気マニホルド
１０Ａ 排気入口部（排気枝管）
１０Ｂ 排気合流部（合流管部）
１０Ｃ 排気出口部
１０Ｄ ガス導出部
１０Ｅ ＥＧＲ通路部
１１ ＥＧＲ通路部材（ＥＧＲクーラ）
２２ 取付部（前フランジ部）
２３ 取付部（後フランジ部）
２４ 終端取付部 2A Terminal side EGR passage section 10 Exhaust manifold 10A Exhaust inlet section (exhaust branch pipe)
10B Exhaust merging section (merging pipe section)
10C Exhaust outlet section 10D Gas outlet section 10E EGR passage section 11 EGR passage member (EGR cooler)
22 Mounting part (front flange part)
23 Mounting part (rear flange part)
24 End mounting part

Claims (3)

複数の排気ポートに対応した排気入口部と、１つの排気出口部と、前記排気入口部からの排気ガスを集約して前記排気出口部に送るための排気合流部とを備えるとともに、吸気通路に向けてＥＧＲガスを送るためのＥＧＲ通路部が形成され、
前記ＥＧＲ通路部は、前記排気合流部における長手方向の一端部に形成されるとともに、前記排気合流部における長手方向の他端部には、ＥＧＲガスを取り出すためのガス導出部が形成され、
前記ガス導出部及び前記ＥＧＲ通路部の始端部には、これら両者を繋ぐＥＧＲクーラを取付けるための取付部が設けられ、
前記ＥＧＲ通路部の取付部は、前記ＥＧＲクーラをボルト止めするためのフランジ部であり、前記フランジ部は前記排気合流部に連続されているＥＧＲ付エンジン用排気マニホルド。 It includes an exhaust inlet section corresponding to a plurality of exhaust ports, one exhaust outlet section, and an exhaust confluence section for collecting exhaust gas from the exhaust inlet section and sending it to the exhaust outlet section. An EGR passage section is formed to send EGR gas toward the
The EGR passage portion is formed at one longitudinal end of the exhaust merging portion, and a gas outlet portion for taking out the EGR gas is formed at the other longitudinal end of the exhaust merging portion.
A mounting part for mounting an EGR cooler that connects these two is provided at the starting end of the gas outlet part and the EGR passage part,
The mounting part of the EGR passage part is a flange part for bolting the EGR cooler, and the flange part is continuous with the exhaust merging part. 前記ＥＧＲ通路部の終端部に、終端側ＥＧＲ通路部を連結するための終端取付部が形成されるとともに、前記終端取付部は、複数の前記排気入口部のうちの一つをシリンダヘッドに取付けるための取付部でもある請求項１に記載のＥＧＲ付エンジン用排気マニホルド。 A terminal mounting portion for connecting the terminal side EGR passage portion is formed at a terminal end portion of the EGR passage portion, and the terminal mounting portion attaches one of the plurality of exhaust inlet portions to the cylinder head. The exhaust manifold for an engine with EGR according to claim 1, which is also a mounting part for an engine. 前記排気入口部、前記排気合流部、前記排気出口部、及び前記ＥＧＲ通路部が鋳鉄材により一体形成されている請求項１又は２に記載のＥＧＲ付エンジン用排気マニホルド。 The exhaust manifold for an engine with EGR according to claim 1 or 2, wherein the exhaust inlet section , the exhaust merging section , the exhaust outlet section, and the EGR passage section are integrally formed of cast iron.
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