KR20180059847A - 엔진 장치 - Google Patents

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KR20180059847A
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마사타카 우치보리
마사히로 아케이
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얀마 가부시키가이샤
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Abstract

엔진 장치(1)는 배기 매니폴드(4)로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 흡기 매니폴드(3)에 환류시키는 EGR 장치(24)와, EGR 가스를 냉각하여 EGR 장치(24)에 공급하는 EGR 쿨러(27)를 구비한다. EGR 쿨러(27)는 냉각수 유로와 EGR 가스 유로가 교대로 적층된 열교환부(91)와, 열교환부(91)의 일측면에 있어서의 좌우 양단 부분에 설치된 좌우 한쌍의 플랜지부(92, 93)를 구비한다. 냉각수의 입구와 출구가 플랜지부(92, 93)에 나뉘어서 설치되는 한편, EGR 가스의 입구와 출구가 플랜지부(92, 93)에 나뉘어서 설치되어 있다.

Description

엔진 장치
본원 발명은 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 흡기측에 환류시키는 엔진 장치에 관한 것이다.
종래부터, 디젤 엔진 등의 배기 가스 대책으로서 배기 가스의 일부를 흡기측에 환류시키는 EGR 장치(배기 가스 재순환 장치)를 설치함으로써 연소 온도를 낮게 억제하여 배기 가스 중의 NOx량(질소 산화물량)을 저감시킨다고 하는 기술이 알려져 있다.
이 종류의 EGR 장치의 일례가 특허문헌 1~특허문헌 4 등에 개시되어 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 3의 EGR 장치에 있어서는 디젤 엔진의 배기 매니폴드로부터 분기한 환류관로가 흡기 매니폴드에 접속되어 있다. 배기 가스의 일부(EGR 가스)를 환류관로 경유로 흡기 매니폴드에 공급함으로써 EGR 가스와 흡기측으로부터의 신선공기가 혼합되고, 상기 혼합 가스가 디젤 엔진의 각 기통 내(흡기 행정의 기통 내)에 도입된다.
일본 특허 제3852255호 공보 일본 특허 제4071370호 공보 일본 특허 제4484800호 공보 일본 특허 공개 평2000-008969호 공보
그런데, 디젤 엔진의 탑재 스페이스는 탑재 대상의 작업 차량(건설 기계나 농작업기 등)에 따라서 다양하지만, 최근에는 경량화·콤팩트화의 요청으로 탑재 스페이스에 제약이 있는(협소한) 경우가 많다. 이 때문에, 디젤 엔진의 구성부품을 콤팩트하게 레이아웃 할 필요가 있다. 또한, 탑재 스페이스의 제약이라고 하는 문제도 그렇지만, EGR 장치나 터보 과급기 등의 부품을 실린더 헤드에 연결해서 지지시키기 위해 실린더 헤드에 있어서는 강성이 높은 구조가 요구된다.
또한, 특허문헌 1과 같이 EGR 쿨러(EGR 열교환기)와 오일 쿨러(오일 열교환기)를 일체로 구성한 경우, 액체인 오일 및 냉각수와 기체인 EGR 가스 양쪽을 밀봉할 필요가 있어 각각의 유체 특성의 차에 의해 시일 구조가 복잡화한다고 하는 문제가 있다. 그리고, 실린더 헤드에 연결하는 경우에 있어서는 실린더 헤드의 열변형이 연결 상태에 영향을 주기 때문에 EGR 쿨러와 오일 쿨러를 일체화함으로써 대형화한 장치로 했을 경우, 실린더 헤드로의 연결 부분도 한정되어 버려, 결과적으로 엔진 장치의 대형화로 이어진다. 한편, 특허문헌 2와 같이 EGR 밸브 장치에 냉각수를 흘리는 구조로 한 경우, EGR 밸브 장치 자체의 구성이 복잡화할뿐만 아니라 냉각수 배관이나 EGR 가스관을 연결시킬 필요가 있었다.
또한, EGR 쿨러 배관 접속한 경우, 디젤 엔진의 발열에 의한 EGR 가스 온도의 상승에 의해 EGR 가스의 체적이 증대되기 때문에 충분한 EGR 가스량을 유지할 수 없어 배기 가스 중의 NOx량을 저감하는 것이 곤란해진다. 한편, 냉각 팬으로부터의 냉각풍 등에 EGR 배관이 노출되거나 해서 EGR 가스가 지나치게 냉각된 경우에도 실린더 내의 연소에 악영향을 준다. 따라서, EGR 가스를 적정 온도로 공급하기 위해서, 디젤 엔진에 있어서의 각 부품의 적절한 배치 구조나 냉각 구조를 검토할 필요도 있다. 또한, EGR 가스와 신선공기의 혼합 분포에 치우침이 발생된 경우, 복수의 기통에 공급되는 신선공기 중의 EGR 가스량이 불균일해짐으로써 기통마다의 연소 작용이나 NOx 저감 작용에 영향을 주어서 디젤 엔진의 운전 효율이 저하될 우려가 있다.
본원 발명은 상기와 같은 현상을 검토하여 개선을 실시한 엔진 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.
본원 발명은 실린더 헤드의 좌우 양측에 나뉘어서 배치되는 배기 매니폴드 및 흡기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 상기 흡기 매니폴드에 환류시키는 EGR 장치와, 상기 EGR 가스를 냉각하여 상기 EGR 장치에 공급하는 EGR 쿨러를 구비하는 엔진 장치로서, 상기 EGR 쿨러는 냉각수 유로와 EGR 가스 유로가 교대로 적층된 열교환부와, 열교환부의 일측면에 있어서의 좌우 양단 부분에 설치된 좌우 한쌍의 플랜지부를 구비하고, 상기 냉각수의 입구와 출구가 좌우의 상기 플랜지부에 나뉘어서 설치되는 한편, 상기 EGR 가스의 입구와 출구가 좌우의 상기 플랜지부에 나뉘어서 설치되고, 상기 실린더 헤드의 앞뒷측면의 한쪽에 좌우의 상기 플랜지부가 연결되어 있는 것이다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 EGR 쿨러에 있어서의 상기 열교환부와 상기 실린더 헤드 사이에 공간이 구성되도록 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 좌우의 플랜지부의 한쪽에 상기 냉각수의 입구와 상기 EGR 가스의 출구가 설치되는 한편, 상기 좌우의 플랜지부의 다른쪽에 상기 냉각수의 출구와 상기 EGR 가스의 입구가 설치되고, 상기 냉각수의 입구 및 상기 EGR 가스의 출구와, 상기 냉각수의 출구 및 상기 EGR 가스의 입구가 상기 플랜지부에서 상하로 설치되어 있고, 상기 냉각수의 입구와 상기 EGR 가스의 입구가 동일 높이에 배치되는 한편, 상기 냉각수의 출구와 상기 EGR 가스의 출구가 동일 높이에 배치되는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 실린더 헤드는 상기 배기 매니폴드가 배치되는 측면으로부터 상기 EGR 쿨러가 배치되는 측면으로 연통된 상류측 EGR 유로와, 상기 흡기 매니폴드가 배치되는 측면으로부터 상기 EGR 쿨러가 배치되는 측면으로 연통된 하류측 EGR 유로와, 상기 냉각수의 입구와 연통하는 상류측 냉각수 유로와, 상기 냉각수의 출구와 연통하는 하류측 냉각수 유로를 구비하고 있고, 상기 상류측 EGR 유로 근방에 상기 하류측 냉각수 유로가 설치되는 한편, 상기 하류측 EGR 유로 근방에 상기 상류측 냉각수 유로가 설치되는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 판형상의 개스킷이 상기 좌우의 플랜지부를 가설(架設)하도록 해서 상기 실린더 헤드와 상기 플랜지부 사이에 협지되어 있고, 상기 플랜지부에 있어서의 상기 냉각수의 입구 및 출구 각각과 연통하는 상기 실린더 헤드에 있어서의 상기 냉각수의 출구 및 입구 각각에 링형상의 시일 부재가 매설되고, 상기 시일 부재가 상기 플랜지부에 의해 덮여져 있는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 EGR 장치가 상기 신선공기와 상기 EGR 가스를 혼합하여 상기 흡기 매니폴드에 공급하는 본체 케이스를 구비하고 있고, 상기 본체 케이스 내에 있어서 신선공기 흐름 방향과 상기 EGR 가스 흐름 방향이 직교 또는 둔각을 형성하며 교차되어 EGR 가스와 신선공기의 혼합 가스를 상기 흡기 매니폴드에 흡기시키는 방향이 상기 신선공기 흐름 방향 및 상기 EGR 가스 흐름 방향 각각과 교차하는 방향이 되는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 신선공기가 공급되는 신선공기 입구와, 상기 EGR 가스가 공급되는 EGR 가스 입구가 상기 본체 케이스의 앞뒤 양측면에 나뉘어서 개구됨과 아울러, 상기 흡기 매니폴드와 연결되는 흡기 출구가 상기 본체 케이스의 좌우 양측면의 한쪽에 개구되고, 상기 흡기 출구와 상기 EGR 가스 입구가 동일 높이 위치에 배치됨과 아울러 상기 신선공기 입구와 상기 EGR 가스 입구가 다른 높이 위치에 배치되도록 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 본체 케이스가 상기 신선공기 입구를 갖는 제 1 케이스와, 상기 흡기 출구와 상기 EGR 가스 입구를 갖는 제 2 케이스가 연결되어서 구성되는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 EGR 가스가 흐르는 EGR 가스 유로의 일부인 제 1 EGR 가스 유로와, 신선공기와 상기 EGR 가스를 혼합하는 혼합실이 상기 제 1 케이스에 설치되어 있고, 상기 제 1 EGR 가스 유로와 상기 EGR 가스 입구를 연통시키는 제 2 EGR 가스 유로와, 신선공기와 상기 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 상기 혼합실로부터 상기 흡기 매니폴드로 공급하는 혼합 가스 유로가 상기 제 2 케이스에 설치되어 있는 것으로 해도 좋다.
상기 엔진 장치에 있어서, 상기 제 1 EGR 가스 유로가 상기 혼합실의 중심축에 대하여 상기 흡기 출구가 설치된 측면과 반대측의 측면측에 오프셋하여 연결되어 있고, 상기 제 1 EGR 가스 유로와 상기 제 2 EGR 가스 유로가 연통되어서 EGR 가스 유로가 나선형상으로 구성되어 있는 것으로 해도 좋다.
(발명의 효과)
본원 발명에 의하면, 좌우 한쌍의 플랜지부 각각에 냉각수용의 개구 부분과 EGR 가스용의 개구 부분을 형성한 구성으로 함으로써, 플랜지부 각각을 공통의 부재로 구성할 수 있을뿐만 아니라 플랜지부에 드는 재료 비용을 억제할 수 있다. 또한, 플랜지부와 열교환부의 연결 부분을 최저한으로 구성할 수 있기 때문에 열교환부에 대한 실린더 헤드로부터의 열의 전달량을 저감할 수 있어 열교환부에 있어서의 EGR 가스의 냉각 효과를 높인다.
본원 발명에 의하면, 열교환부와 실린더 헤드 사이에 공간이 구성되기 때문에 EGR 쿨러는 열교환부의 앞뒷면의 넓은 범위가 바깥 공기에 노출된 상태가 되어 열교환부로부터도 방열되기 때문에, EGR 쿨러에 있어서의 EGR 가스의 냉각 효과가 높아진다. 따라서, 열교환부 전체면이 장착되는 경우에 비해서 열교환부의 용량을 저감할 수 있기 때문에 엔진 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
본원 발명에 의하면, 한쪽의 플랜지부에 상하로 냉각수 출구와 EGR 가스 입구를 설치하는 한편, 다른쪽의 플랜지부에 상하로 EGR 가스 출구와 냉각수 입구를 설치하는 구성으로 했기 때문에, 동일 형상으로 되는 플랜지부가 교대로 상하 반전되어서 열교환부에 장착되게 된다. 그 때문에, EGR 쿨러를 구성하는 부품의 종류가 저감될 수 있어 EGR 쿨러의 조립성이 양호해짐과 아울러 부품 비용이 저감된다.
본원 발명에 의하면, EGR 쿨러는 냉각수 출구와 냉각수 입구가 대각으로 배치됨과 아울러 EGR 가스 입구와 EGR 가스 출구가 대각으로 배치되어서, 열량이 다른 EGR 가스 및 냉각수 각각이 대각 위치로부터 공급 또는 배출되기 때문에, EGR 쿨러와 실린더 헤드의 연결 부분에 있어서의 열변형을 서로 완화하여 연결 부분의 휨이나 느슨함을 억제할 수 있다. 따라서, EGR 쿨러와 실린더 헤드에 있어서의 EGR 가스나 냉각수의 누설을 방지할뿐만 아니라 연결 강도의 저하도 방지할 수 있다.
본원 발명에 의하면, 개스킷에 의해 EGR 가스를 밀봉시킴과 아울러 O링에 의해 냉각수를 밀봉시키는 향상으로 함으로써, 액체 및 기체의 유출입을 행하는 EGR 쿨러를 실린더 헤드에 연결한다고 해도, 액체 및 기체 각각에 있어서의 시일성을 충분히 확보할 수 있어 EGR 가스 및 냉각수 각각의 누설을 방지할 수 있다.
본원 발명에 의하면, EGR 장치의 본체 케이스 내에서는 신선공기 흐름 방향에 대한 EGR 가스 흐름 방향이 90° 이상이 되어서 신선공기 흐름과 EGR 가스 흐름이 교차함으로써 신선공기에 대한 EGR 가스의 혼합 분포를 균일한 것으로 하여 흡기 매니폴드 내에서의 EGR 가스의 편류를 억제할 수 있다. 그 결과, 흡기 매니폴드로부터 복수의 흡기 유로 각각에 공급되는 혼합 가스의 EGR 가스 농도를 균일화하여 엔진 장치에 있어서의 각 기통의 연소 작용의 편차를 억제할 수 있음과 아울러 EGR 장치를 콤팩트하게 구성할 수 있다.
본원 발명에 의하면, 신선공기 입구에 도입된 신선공기가 앞뒤 방향으로부터 상하 방향으로 L자 형상으로 굴곡해서 흐르는 한편, EGR 입구에 도입된 EGR 가스가 비스듬히 상방을 향해 흘러서 혼합실에서 혼합되기 때문에, 신선공기가 흐르는 방향을 향하도록 해서 EGR 가스가 유입되게 되어 신선공기에 대하여 EGR 가스가 혼합되기 쉬워진다. 신선공기와 EGR 가스의 혼합 가스가 상하 방향으로부터 좌우 방향으로 L자 형상으로 굴곡되어 흘러 흡기 출구로부터 흡기 매니폴드로 유입되기 때문에, 혼합 가스의 도출 방향이 신선공기의 도입 방향 및 EGR 가스의 도입 방향뿐만 아니라 본체 케이스 내에서의 신선공기와 EGR 가스가 흐르는 방향과도 교차하기 때문에 EGR 가스의 신선공기에 대한 혼합 분포를 균일화할 수 있다.
본원 발명에 의하면, 본체 케이스를 제 1 케이스와 제 2 케이스로 분할 가능한 구성으로 함으로써 EGR 가스 흐름과 신선공기 흐름이 90° 이상으로 교차하는 혼합 유로를 본체 케이스 내에 용이하게 구성할 수 있다. 그 때문에, 본체 케이스를 강성이 높은 주물로 구성할 수 있을뿐만 아니라 알루미늄계의 주조물로 함으로써 경량화를 도모할 수 있다. 또한, 본체 케이스 내에 형성되는 EGR 가스 유로, 혼합실, 및 혼합 가스 유로 각각을 콤팩트하게 구성할 수 있어 본체 케이스의 소형화가 도모된다.
본원 발명에 의하면, 제 2 케이스에 EGR 가스 입구가 설치되는 한편, 제 1 케이스에 신선공기 입구와 혼합실이 설치되기 때문에, 혼합실에 있어서 신선공기로부터 흘러들어가는 신선공기와 제 2 케이스로부터 흘러들어가는 EGR 가스가 서로 교차하도록 해서 흐르게 되어 신선공기와 EGR 가스가 효율적으로 혼합된다. 또한, 제 2 케이스에 흡기 출구가 설치됨으로써 제 1 케이스에 유입된 신선공기가 제 2 케이스를 향해서 흐르게 함으로써 제 1 케이스를 향해서 흐르는 EGR 가스의 신선공기에 대한 혼합이 균일화된다.
본원 발명에 의하면, 혼합실에 있어서 EGR 가스 유로와의 연통 개소가 흡기 출구와 반대측이 되기 때문에 혼합실 내에 유입되는 EGR 가스는 신선공기의 흐름에 유도되어서 흡기 출구까지 도달하게 되어 신선공기에 대하여 EGR 가스를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 또한, EGR 가스 유로로부터 혼합실로 흘러들어가는 EGR 가스는 혼합실로부터 혼합 유로를 향하는 흐름에 거슬러 나아가는 방향으로 흐르기 때문에, 혼합실 내에 있어서 신선공기와 EGR 가스가 서로 충돌하도록 해서 흐르게 되어 EGR 가스가 신선공기에 스무드하게 혼합된다.
도 1은 엔진의 정면도이다.
도 2는 엔진의 배면도이다.
도 3은 엔진의 좌측면도이다.
도 4는 엔진의 우측면도이다.
도 5는 엔진 평면도이다.
도 6은 엔진의 저면도이다.
도 7은 엔진을 비스듬히 전방에서 본 사시도이다.
도 8은 엔진을 비스듬히 후방에서 본 사시도이다.
도 9는 실린더 헤드를 흡기 매니폴드측에서 본 확대 사시도이다.
도 10은 실린더 헤드를 배기 매니폴드측에서 본 분해 사시도이다.
도 11은 실린더 헤드를 흡기 매니폴드측에서 본 분해 사시도이다.
도 12는 실린더 헤드의 평면도이다.
도 13은 실린더 헤드의 정면도이다.
도 14는 실린더 헤드 및 EGR 장치의 단면 사시도이다.
도 15는 실린더 헤드 및 배기 매니폴드의 단면 사시도이다.
도 16은 실린더 헤드에 있어서의 EGR 쿨러와의 연결 부분의 단면 사시도이다.
도 17은 EGR 장치의 단면 사시도이다.
도 18은 EGR 장치의 평면도이다.
도 19는 EGR 장치의 분해 사시도이다.
도 20은 EGR 장치에 있어서의 컬렉터의 분해도이다.
도 21은 EGR 장치에 있어서의 컬렉터의 분해도이다.
도 22는 실린더 헤드에 있어서의 EGR 쿨러와의 연결 부분의 분해도이다.
도 23은 EGR 쿨러의 배면도이다.
도 24는 실린더 헤드에 있어서의 EGR 쿨러와의 연결 부분의 단면도이다.
이하에, 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다. 우선, 도 1~도 8을 참조하면서 디젤 엔진(엔진 장치)(1)의 전체 구조에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 크랭크축(5)과 평행한 양측부(크랭크축(5)을 사이에 두고 양측의 측부)를 좌우, 플라이휠 하우징(7) 설치측을 앞측, 냉각 팬(9) 설치측을 뒷측이라고 칭하고, 이것들을 편의적으로 디젤 엔진(1)에 있어서의 사방 및 상하의 위치 관계의 기준으로 하고 있다.
도 1~도 8에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(1)에 있어서의 크랭크축(5)과 평행한 일측부에 흡기 매니폴드(3)를, 타측부에 배기 매니폴드(4)를 배치하고 있다. 실시형태에서는 실린더 헤드(2)의 우측면에 흡기 매니폴드(3)가 실린더 헤드(2)와 일체로 성형되어 있고, 실린더 헤드(2)의 좌측면에 배기 매니폴드(4)가 설치되어 있다. 실린더 헤드(2)는 크랭크축(5)과 피스톤(도시생략)이 내장된 실린더 블록(6) 상에 탑재되어 있다.
실린더 블록(6)의 앞뒤 양측면으로부터, 크랭크축(5)의 앞뒤 선단측을 돌출시키고 있다. 디젤 엔진(1)에 있어서의 크랭크축(5)과 교차하는 일측부(실시형태에서는 실린더 블록(6)의 앞측면측)에 플라이휠 하우징(7)이 고착되어 있다. 플라이휠 하우징(7) 내에 플라이휠(8)이 배치되어 있다. 플라이휠(8)은 크랭크축(5)의 전단측에 축지지되어 있고, 크랭크축(5)과 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다. 작업 기계(예를 들면, 유압 셔블이나 포크리프트 등)의 작동부에 플라이휠(8)을 통해서 디젤 엔진(1)의 동력을 인출하도록 구성되어 있다. 디젤 엔진(1)에 있어서의 크랭크축(5)과 교차하는 타측부(실시형태에서는 실린더 블록(6)의 뒷측면측)에 냉각 팬(9)이 설치되어 있다. 크랭크축(5)의 후단측으로부터 V 벨트(10)를 통해서 냉각 팬(9)에 회전력을 전달하도록 구성되어 있다.
실린더 블록(6)의 하면에는 오일 팬(11)을 배치한다. 오일 팬(11) 내에는 윤활유가 저장되어 있다. 오일 팬(11) 내의 윤활유는 실린더 블록(6)의 플라이휠 하우징(7)과의 연결 부분이며 실린더 블록(6)의 우측면측에 배치된 오일 펌프(도시생략)에 의해 흡입되고, 실린더 블록(6)의 우측면에 배치된 오일 쿨러(13) 및 오일 필터(14)를 통해서 디젤 엔진(1)의 각 윤활부에 공급된다. 각 윤활부에 공급된 윤활유는, 그 후 오일팬(11)으로 되돌려진다. 오일 펌프(도시생략)는 크랭크축(5)의 회전에 의해 구동하도록 구성되어 있다.
실린더 블록(6)의 플라이휠 하우징(7)과의 연결 부분에 연료를 공급하기 위한 연료 공급 펌프(15)가 장착되고, 연료 공급 펌프(15)가 EGR 장치(24) 하방에 배치된다. 커먼 레일(16)이 실린더 헤드(2)의 흡기 매니폴드(3) 하측에서 실린더 블록(6) 측면에 고정되어 있고, 연료 공급 펌프(15) 상방에 배치되어 있다. 헤드 커버(18)로 덮여 있는 실린더 헤드(2) 상면부에 전자 개폐 제어형의 연료 분사 밸브를 갖는 4기통분의 각 인젝터(도시생략)가 설치되어 있다.
각 인젝터가 연료 공급 펌프(15) 및 원통형상의 커먼 레일(16)을 통해서 작업 차량에 탑재되는 연료 탱크(도시생략)가 접속되어 있다. 연료 탱크의 연료가 연료 공급 펌프(15)로부터 커먼 레일(16)로 압송되어 고압의 연료가 커먼 레일(5)에 저장된다. 각 인젝터의 연료 분사 밸브를 각각 개폐 제어함으로써 커먼 레일(16) 내의 고압의 연료가 각 인젝터로부터 디젤 엔진(1)의 각 기통에 분사된다.
실린더 헤드(2) 상면부에 설치되는 흡기 밸브 및 배기 밸브(도시생략) 등을 덮는 헤드 커버(18) 상면에 디젤 엔진(1)의 연소실 등으로부터 실린더 헤드(2) 상면측으로 누출된 블로바이 가스를 도입하는 블로바이 가스 환원 장치(19)가 설치되어 있다. 블로바이 가스 환원 장치(19)의 블로바이 가스 출구가 환원 호스(68)를 통해서 2단 과급기(30)의 흡기부에 연통된다. 블로바이 가스 환원 장치(19) 내에서 윤활유 성분이 제거된 블로바이 가스는 2단 과급기(30)를 통해서 흡기 매니폴드(3)로 환원된다.
플라이휠 하우징(7)에 엔진 시동용 스타터(20)가 장착되고, 엔진 시동용 스타터(20)가 배기 매니폴드(4) 하방에 배치된다. 엔진 시동용 스타터(20)는 실린더 블록(6)과 플라이휠 하우징(7)의 연결부 하방이 되는 위치에서 플라이휠 하우징(7)에 장착된다.
실린더 블록(6)의 뒷면 좌측 근처의 부위에는 냉각수 윤활용의 냉각수 펌프(21)가 냉각 팬(9)의 하방에 배치되어 있다. 크랭크축(5)의 회전에 의해 냉각 팬 구동용 V 벨트(9)를 통해서 냉각 팬(9)과 함께 냉각수 펌프(21)가 구동된다. 작업 차량에 탑재되는 라디에이터(도시생략) 내의 냉각수가 냉각수 펌프(21)의 구동에 의해서 냉각수 펌프(21)에 공급된다. 그리고, 실린더 헤드(2) 및 실린더 블록(6)에 냉각수가 공급되어 디젤 엔진(1)을 냉각한다.
냉각수 펌프(21)는 배기 매니폴드(4) 하방에 배치되어 있고, 라디에이터의 냉각수 출구와 연통되는 냉각수 입구관(22)이 실린더 블록(6)의 좌측면이며 냉각수 펌프(21)와 동일 높이 위치에 고정 설치된다. 한편, 라디에이터의 냉각수 입구와 연통되는 냉각수 출구관(23)이 실린더 헤드(2)의 후면 상방에 고정 설치되어 있다. 실린더 헤드(2)는 흡기 매니폴드(3) 후방으로 돌출시킨 냉각수 배수부(35)를 갖고 있으며, 상기 냉각수 배수부(35) 상면에 냉각수 출구관(23)이 설치된다.
흡기 매니폴드(3)의 입구측은 후술하는 EGR 장치(24)(배기 가스 재순환 장치)의 컬렉터(EGR 본체 케이스)(25)를 통해서 에어 클리너(도시생략)에 연결되어 있다. 에어 클리너에 흡입된 신선공기(외부 공기)는 상기 에어 클리너에서 제진·정화된 후, 컬렉터(25)를 통해서 흡기 매니폴드(3)로 이송되고, 그리고 디젤 엔진(1)의 각 기통에 공급된다. 실시형태에서는 EGR 장치(24)의 컬렉터(25)가 실린더 헤드(2)와 일체 성형되어서 실린더 헤드(2)의 우측면을 구성하고 있는 흡기 매니폴드(3)의 우측방에 연결되어 있다. 즉, 실린더 헤드(2)의 우측면에 설치되는 흡기 매니폴드(3)의 입구 개구부에 EGR 장치(24)의 컬렉터(25)의 출구 개구부가 연결되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 후술하는 바와 같이 EGR 장치(24)의 컬렉터(25)는 인터쿨러(도시생략) 및 2단 과급기(30)를 통해서 에어 클리너에 연결되어 있다.
EGR 장치(24)는 디젤 엔진(1)의 재순환 배기 가스(배기 매니폴드(4)로부터의 EGR 가스)와 신선공기(에어 클리너로부터의 외부 공기)를 혼합시켜 흡기 매니폴드(3)에 공급하는 중계관로로서의 컬렉터(25)와, 에어 클리너에 컬렉터(25)를 연통시키는 흡기 스로틀 부재(26)와, 배기 매니폴드(4)에 EGR 쿨러(27)를 통해서 접속하는 환류관로의 일부가 되는 재순환 배기 가스관(28)과, 재순환 배기 가스관(28)에 컬렉터(25)를 연통시키는 EGR 밸브 부재(29)를 갖고 있다.
EGR 장치(24)는 실린더 헤드(2)에 있어서의 흡기 매니폴드(3)의 우측방에 배치되어 있다. 즉, EGR 장치(24)는 실린더 헤드(2)의 우측면에 고정되고, 실린더 헤드(2) 내의 흡기 매니폴드(3)와 연통되어 있다. EGR 장치(24)는 컬렉터(25)가 실린더 헤드(2) 우측면의 흡기 매니폴드(3)에 연결됨과 아울러 재순환 배기 가스관(28)의 EGR 가스 입구가 실린더 헤드(2) 우측면의 흡기 매니폴드(3) 전방 부분과 연결되어 고정된다. 또한, 컬렉터(25)의 앞뒤 각각에 EGR 밸브 부재(29) 및 흡기 스로틀 부재(26)가 연결되고, EGR 밸브 부재(29)의 후단에 재순환 배기 가스관(28)의 EGR 가스 출구가 연결된다.
EGR 쿨러(27)는 실린더 헤드(2)의 앞측면에 고정되어 있고, 실린더 헤드(2) 내를 흐르는 냉각수와 EGR 가스가 EGR 쿨러(27)에 유출입되어 EGR 쿨러(27)에 있어서 EGR 가스가 냉각된다. 실린더 헤드(2)의 앞측면은 그 좌우 위치에 EGR 쿨러(27)를 연결하는 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)를 돌출시키고, 연결 받침대(33, 34)에 EGR 쿨러(27)가 연결되어 있다. 즉, EGR 쿨러(27)는 EGR 쿨러(27) 후단면과 실린더 헤드(2)의 앞측면이 이간하도록 해서 플라이휠 하우징(7) 상방 위치이고 실린더 헤드(2) 전방 위치에 배치되어 있다.
배기 매니폴드(4)의 측방(실시형태에서는 좌측방)에 2단 과급기(30)가 배치되어 있다. 2단 과급기(30)는 고압 과급기(51)와 저압 과급기(52)를 구비한다. 고압 과급기(51)가 터빈휠(도시생략)을 내장한 고압 터빈(53)과 블로어휠(도시생략)을 내장한 고압 콤프레서(54)를 가짐과 아울러, 저압 과급기(52)가 터빈휠(도시생략)을 내장한 저압 터빈(55)과 블로어휠(도시생략)을 내장한 저압 콤프레서(56)를 갖는다.
배기 매니폴드(4)에 고압 터빈(53)의 배기 가스 입구(57)를 연결시키고, 고압 터빈(53)의 배기 가스 출구(58)에 고압 배기 가스관(59)을 통해서 저압 터빈(55)의 배기 가스 입구(60)를 연결시키고, 저압 터빈(55)의 배기 가스 출구(61)에 배기 가스 배출관(도시생략)의 배기 가스 도입측 단부를 연결시키고 있다. 한편, 저압 콤프레서(56)의 신선공기 도입구(신선공기 입구)(63)에 급기관(62)을 통해서 에어 클리너(도시생략)의 신선공기 공급측(신선공기 출구측)을 접속하고, 저압 콤프레서(56)의 신선공기 공급구(신선공기 출구)(64)에 저압의 신선공기 통로관(65)을 통해서 고압 콤프레서(54)의 신선공기 도입구(66)를 연결시키고, 고압 콤프레서(54)의 신선공기 공급구(67)에 고압의 신선공기 통로관(도시생략)을 통해서 인터쿨러(도시생략)의 신선공기 도입측을 접속시킨다.
고압 과급기(51)가 배기 매니폴드(4)의 배기 가스 출구(58)에 연결되어 배기 매니폴드(4)의 좌측방에 고정되는 한편, 저압 과급기(52)가 고압 배기 가스관(59) 및 저압의 신선공기 통로관(65)을 통해서 고압 과급기(51)와 연결되어 배기 매니폴드(4)의 상방에 고정된다. 즉, 소경으로 되는 고압 과급기(51)와 배기 매니폴드(4)가 대경으로 되는 저압 과급기(52) 하방에서 좌우로 병설됨으로써, 2단 과급기(30)가 배기 매니폴드(4)의 좌측면 및 상면을 둘러싸도록 배치된다. 즉, 배기 매니폴드(4)와 2단 과급기(30)가 배면에서 볼 때(정면에서 볼 때)에 직사각형 형상으로 배치되도록 해서 실린더 헤드(2) 좌측면에 콤팩트하게 고정되어 있다.
이어서, 실린더 헤드(2)의 구성에 대해서 도 9~도 16을 참조해서 이하에 설명한다. 도 9~도 16에 나타내는 바와 같이, 실린더 헤드(2)는 복수의 흡기 포트(도시생략)에 신선공기를 도입시키는 복수의 흡기 유로(36)와 복수의 배기 포트로부터 배기 가스를 도출시키는 복수의 배기 유로(37)가 형성되어 있다. 그리고, 복수의 흡기 유로(36)를 집합하는 흡기 매니폴드(3)가 실린더 헤드(2)의 우측부에 일체로 형성되어 있다. 실린더 헤드(2)와 흡기 매니폴드(3)를 일체로 구성함으로써 흡기 매니폴드(3)로부터 흡기 유로(36)에 대한 기체 시일성을 향상시킴과 아울러 실린더 헤드(2)의 강성을 높일 수 있다.
실린더 헤드(2)는 흡기 매니폴드(3)가 구성되는 우측면과 반대측으로 되는 좌측면에 배기 매니폴드(4)가 연결되고, 좌우측면과 인접하는 앞측면(플라이휠 하우징(7)측 측면)에 EGR 쿨러(27)가 연결된다. 그리고, EGR 쿨러(27)와 연결되는 연결 받침대(EGR 쿨러 연결 받침대)(33, 34)가 실린더 헤드(2)의 앞측면으로부터 돌출해서 형성되고, 연결 받침대(33, 34) 내에 EGR 가스 유로(EGR 가스 중계 유로)(31, 32)와 냉각수 유로(냉각수 중계 유로)(38, 39)가 형성되어 있다.
EGR 쿨러(27)가 연결되는 연결 받침대(33, 34)에 EGR 가스 중계 유로(31, 32) 및 냉각수 유로(38, 39)를 구성함으로써 EGR 쿨러(27)와 실린더 헤드(2) 사이 에 냉각수용 배관 및 EGR 가스용 배관을 설치할 필요가 없다. 그 때문에, EGR 가스나 냉각수에 의한 배관의 신축 등에 영향을 받는 일 없이 EGR 쿨러(27)와의 연결 부분에 있어서의 시일성을 확보할 수 있을뿐만 아니라, 열이나 진동 등에 의한 외부로부터의 변동 요소에 대한 내성(구조 안정성)이 향상되는데다가 콤팩트하게 구성할 수 있다.
실린더 헤드(2)는 좌측면 전방 부분으로부터 앞측면으로 연통하는 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)를 구비하고 있고, 배기 매니폴드(4) 전단측에 설치된 EGR 가스 출구(41)가 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)와 연통하고 있다. 또한, 실린더 헤드(2)는 우측면 전방 부분(흡기 매니폴드(3) 전방)으로부터 앞측면으로 연통하는 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)를 구비하고 있고, 재순환 배기 가스관(28)의 EGR 가스 입구가 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)와 연통하고 있다. 실린더 헤드(2)는 그 앞측면의 좌우 양가장자리측(실린더 헤드(2)의 전방 좌측 모서리 부분 및 전방 우측 모서리 부분)을 전방으로 돌출시킨 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)를 구비하고 있다. 그리고, 연결 받침대(33) 내에 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)가 설치되고, 연결 받침대(34) 내에 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)가 설치되어 있다.
EGR 장치(24)가 실린더 헤드(2)의 우측면에서 돌출되어 있는 흡기 매니폴드(3)와 연결되어 있다. 흡기 매니폴드(3)는 실린더 헤드(2) 우측면 후방(냉각 팬(9)측) 근처에 설치되어 있고, 실린더 헤드(2) 우측면 하측 부분을 우측방으로 돌출시켜 구성되어 있고, 그 앞뒤 중심 위치에 흡기 입구(40)를 갖고 있다. EGR 장치(24)의 컬렉터(25)에 있어서의 흡기 출구(83)가 실린더 헤드(2) 우측면에 돌출된 흡기 매니폴드(3)의 흡기 입구(40)와 연결되고, 실린더 헤드(2)의 우측방에 EGR 장치(24)가 고정된다.
실린더 헤드(2)의 우측면 전방(플라이휠 하우징(7)측)에 EGR 쿨러(27)와 연결하는 연결 받침대(34)가 전방을 향해서 돌출되어 있고, 연결 받침대(34) 우측면에 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)의 EGR 가스 출구가 개구되어 있다. 그리고, EGR 장치(24)의 재순환 배기 가스관(28)의 일단이 연결 받침대(34)의 우측면에 연결됨으로써 EGR 장치(24)의 컬렉터(9)가 재순환 배기 가스관(28) 및 EGR 밸브 부재(29)를 통해서 실린더 헤드(2) 내의 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)와 연통한다.
실린더 헤드(2)의 우측면 후방(냉각 팬(9)측)에 상면이 개구되어 냉각수 출구관(서모스탯 커버)(23)과 연통되는 냉각수 배수부(서모스탯 케이스)(35)가 후방을 향해서 돌출되어 있고, 그 내부에 서모스탯(도시생략)이 설치된다. 실린더 헤드(2)의 우측면 후방에서 오프셋하여 냉각수 배수부(35)가 구성되기 때문에 냉각 팬(9)이 고정되는 팬 풀리(9a)에 권회되는 V 벨트(10)를 냉각수 배수부(35)의 하측 의 공간에 통과시킬 수 있어 디젤 엔진(1)의 앞뒤 방향 길이를 짧게 할 수 있다. 냉각수 배수부(35)는 실린더 헤드(2) 우측면으로부터 돌출되어 있고, 실린더 헤드(2)의 우측면에 있어서 흡기 매니폴드(3)와 냉각수 배수부(35)가 앞뒤로 나란히 설치되어 있다.
실린더 헤드(2)의 좌측면 전방(플라이휠 하우징(7)측)에 EGR 쿨러(27)와 연결하는 연결 받침대(33)가 전방을 향해서 돌출되어 있고, 연결 받침대(33) 좌측면 에 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)의 EGR 가스 입구가 개구되어 있다. 즉, 실린더 헤드(2)의 좌측면에서는 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)의 EGR 가스 입구와 복수 의 배기 유로(37)의 배기 출구가 앞뒤 방향으로 나란히 개구되어 있다. 한편, 배기 매니폴드(4)는 실린더 헤드(2)의 좌측면과의 연결면이 되는 우측면에 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)와 연통하는 EGR 가스 출구(41)와, 복수의 배기 유로(37)와 연통하는 배기 입구(42)가 앞뒤 방향으로 나란히 개구되어 있다. 그 때문에, 실린더 헤드(2)의 동일면에 EGR 입구 및 배기 출구를 나열하여 설치하기 때문에 실린더 헤드(2)와 배기 매니폴드(4)의 연결 부분은 1장의 개스킷(45)을 협지시킴으로써 용이하게 기밀성(가스 시일성)을 확보할 수 있다.
배기 매니폴드(4)에는 EGR 가스 출구(41) 및 배기 입구(42)와 연통하고 있는 배기 집합부(43)가 앞뒤 방향을 길이 방향으로 하도록 내설되어 있고, 배기 매니폴드(4)의 후방 좌측면에 배기 집합부(43)와 연통하는 배기 출구(44)가 개구되어 있다. 배기 매니폴드(4)는 실린더 헤드(2)의 배기 유로(37)로부터의 배기 가스가 배기 입구(42)를 통해서 배기 집합부(43)로 흘러들어가면, 배기 가스의 일부가 EGR 가스가 되고, EGR 가스 출구(41)로부터 실린더 헤드(2)의 상류측 EGR 가스 중계유로(31)로 흘러들어가고, 배기 가스의 나머지가 배기 출구(44)로부터 2단 과급기 (30)로 흘러들어간다.
실린더 헤드(2)의 앞측면에는 좌우 한쌍이 되는 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)가 배기 매니폴드(4)측 및 흡기 매니폴드(3)측 각각에 설치되어 있다. 그리고, EGR 쿨러 연결 받침대(33)에 배기 매니폴드(4) 및 EGR 쿨러(27) 각각의 EGR 가스 유로를 연통시키는 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)를 설치하고 있다. 한편, EGR 쿨러 연결 받침대(34)에 EGR 장치(24) 및 EGR 쿨러(27) 각각의 EGR 가스 유로를 연통시키는 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)를 설치하고 있다. 또한, EGR 쿨러 연결 받침대(8)에 EGR 쿨러(27)로부터 냉각수가 배출되는 하류측 냉각수 유로(38)를 설치하고 있다. 한편, EGR 쿨러 연결 받침대(34)에 EGR 장치(24) 및 EGR 쿨러(27)로 냉각수를 공급하는 상류측 냉각수 유로(39)를 설치하고 있다.
EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)를 돌출시킨 구성으로 함으로써 배기 매니폴드(4), EGR 쿨러(27) 및 EGR 장치(24) 각각을 연통시키는 EGR 가스용의 배관이 불필요해져서 EGR 가스 유로에 있어서의 연결 개소가 적어진다. 따라서, EGR 가스에 의한 NOx 저감을 도모하는 디젤 엔진(1)에 있어서 EGR 가스 누설을 저감할 수 있을뿐만 아니라 배관의 신축에 의한 응력 변화 등에 의한 변형을 억제할 수 있다. 또한, EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)에 EGR 가스 중계 유로(31, 32)와 냉각수 유로(38, 39)를 구성하기 때문에, 실린더 헤드(2) 내에 구성하는 각 유로(31, 32, 38, 39)의 형상이 단순화되므로 복잡한 코어를 사용하지 않고 실린더 헤드(2)를 용이하게 주조할 수 있다.
흡기 매니폴드(3)측의 EGR 쿨러 연결 받침대(33)와, 배기 매니폴드(4)측의 EGR 쿨러 연결 받침대(34)가 이간되어 있기 때문에 연결 받침대(33, 34) 각각에 있어서의 열변형에 의한 상호의 영향을 억제할 수 있다. 따라서, EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)와 EGR 쿨러(27)의 연결 부분에 있어서의 가스 누설이나 파손을 방지할수 있을뿐만 아니라 실린더 헤드(2)의 강성 밸런스를 유지할 수 있다. 또한, 실린더 헤드(2) 앞측면에 있어서의 용적을 저감할 수 있기 때문에 실린더 헤드(2)의 경량화를 도모할 수 있다. 또한, EGR 쿨러(27)를 실린더 헤드(2) 앞측면으로부터 이간시켜서 배치할 수 있어 EGR 쿨러(27)의 앞뒤로 공간을 갖는 구성으로 할 수 있기 때문에, EGR 쿨러(27)의 주변에 냉각 공기를 흐르게 할 수 있기 때문에 EGR 쿨러(27)에 있어서의 냉각 효율을 높일 수 있다.
EGR 쿨러 연결 받침대(33)에는 하류측 냉각수 유로(38)와 상류측 EGR 가스 중계 유로(31)가 상하로 배치되어 있고, EGR 쿨러 연결 받침대(34)에는 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)와 상류측 냉각수 유로(39)가 상하로 배치되어 있다. 그리고, 하류측 냉각수 유로(38)의 냉각수 입구와 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)의 EGR 가스 입구가 동일 높이에 배치되는 한편, 상류측 냉각수 유로(39)의 냉각수 출구와 하류측 EGR 가스 중계 유로(32)의 EGR 가스 출구가 동일 높이에 배치된다.
분리하여 돌출시킨 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)에 EGR 가스 중계 유로(31, 32) 및 냉각수 유로(38, 39)를 내설한 구성으로 함으로써 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34) 쌍방에 있어서의 열변형의 영향이 완화된다. 또한, EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34) 내에 있어서 EGR 가스 중계 유로(31, 32)를 흐르는 EGR 가스가 냉각수 유로(38, 39)를 흐르는 냉각수에 의해 냉각되어 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)에 있어서의 열변형 자체도 억제된다. 또한, EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34) 각각에 있어서 EGR 가스 중계 유로(31, 32)와 냉각수 유로(38, 39)가 각각의 상하 높이 위치를 치환하여 배치되어 있다. 그 때문에, EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34)에 있어서의 열분포가 상하 역방향으로 되어 실린더 헤드(2)에 있어서의 높이 방향의 열변형의 영향을 저감할 수 있다.
실린더 헤드(2)는 그 상면 둘레가장자리로부터 상방향을 향해서 세워설치시킨 외주벽에 의해 헤드 커버(18) 하면 둘레가장자리와 연결하는 스페이서(46)를 구비하고 있다. 스페이서(46)는 우측면에 복수의 개구부(47)를 구비하고 있고, 상기 개구부(47)에는 실린더 헤드(2)에 설치된 인젝터(도시생략)와 커먼 레일(16)을 연결하는 연료관(48)이 통과되어 있다. 실린더 헤드(2) 상방에 스페이서(46)를 일체로 설치한 구성으로 함으로써 실린더 헤드(2)의 강성을 높이게 되어 실린더 헤드(2) 자체의 변형을 저감할 수 있을뿐만 아니라 실린더 헤드(2)에 연결시키는 각 부품을 고강성으로 지지할 수 있다.
이어서, EGR 장치(24)의 구성에 대해서 도 9~도 15, 및 도 17~도 21을 참조하여 이하에 설명한다. 도 9~도 15, 및 도 17~도 21에 나타내는 바와 같이, EGR 장치(24)는 신선공기와 EGR 가스를 혼합하여 흡기 매니폴드(3)에 공급하는 컬렉터(본체 케이스)(25)를 구비하고 있고, 흡기 매니폴드(3)와 신선공기 도입용의 흡기 스로틀 부재(26)가 컬렉터(25)를 통해서 연통 접속되어 있다. 컬렉터(25)에는 재순환 배기 가스관(28)의 출구측으로 연결되는 EGR 밸브 부재(29)가 연통 접속되어 있다.
컬렉터(25) 내에 있어서, 신선공기 흐름 방향과 EGR 가스 흐름 방향이 직교 또는 둔각을 형성하며 교차되고, EGR 가스와 신선공기의 혼합 가스를 흡기 매니폴드(3)에 흡기시키는 방향이 신선공기 흐름 방향 및 EGR 가스 흐름 방향 각각과 교차하는 방향이 된다. 또한, 신선공기가 공급되는 신선공기 입구(81)와 EGR 가스가 공급되는 EGR 가스 입구(82)가 컬렉터(25)의 앞뒤 양측면으로 나뉘어서 개구되고, 흡기 매니폴드(3)와 연결하는 흡기 출구(83)가 컬렉터(25)의 좌측면에 개구되어 있다. EGR 가스 입구(82)와 흡기 출구(83)가 동일 높이 위치에 배치됨과 아울러 신선공기 입구(81)와 EGR 가스 입구(82)가 다른 높이 위치에 배치되어 있다.
컬렉터(25) 내에 있어서, 흡기 스로틀 부재(26)로부터 신선공기 입구(81)에 도입된 신선공기가 앞뒤 방향으로부터 상하 방향으로 L자 형상으로 굴곡해서 흐르는 한편, EGR 밸브 부재(29)로부터 EGR 가스 입구(82)에 도입된 EGR 가스가 비스듬히 상방을 향해서 흐른다. 그 때문에, 신선공기가 흐르는 방향을 향하도록 하여 EGR 가스가 흘러들어가게 되어 신선공기에 대하여 EGR 가스가 혼합되기 쉬워진다. 또한, 신선공기와 EGR 가스의 혼합 가스가 상하 방향에서 좌우 방향으로 L자 형상으로 굴곡되어 흘러서 흡기 출구(83)로부터 흡기 매니폴드(3)로 유입된다. 혼합 가스의 도출 방향이 신선공기의 도입 방향 및 EGR 가스의 도입 방향뿐만 아니라 컬렉터(25) 내에서의 신선공기 및 EGR 가스가 흐르는 방향과도 교차하기 때문에 EGR 가스의 신선공기에 대한 혼합 분포를 균일화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 컬렉터(25) 내에서는 신선공기 흐름 방향에 대한 EGR 가스 흐름 방향이 90° 이상으로 되어 신선공기 흐름과 EGR 가스 흐름이 교차함으로써, 신선공기에 대한 EGR 가스의 혼합 분포를 균일한 것으로 하여 흡기 매니폴드(3) 내에서의 EGR 가스의 편류를 억제할 수 있다. 그 결과, 실린더 헤드(2)에 있어서의 복수의 흡기 유로(36) 각각에 공급되는 흡기의 EGR 가스 농도를 균일화 하여 디젤 엔진(1)에 있어서의 각 기통의 연소 작용의 편차를 억제할 수 있다. 그 결과, 흑연의 발생이 억제되어 디젤 엔진(1)의 연소 상태를 양호하게 유지하면서 NOx량을 저감할 수 있다. 즉, 특정의 기통에서 실화를 초래하지 않고 EGR 가스의 역류에 의한 배기 가스의 청정화(클린화)를 달성할 수 있는 것이다.
컬렉터(25)는 신선공기 입구(81)를 갖는 상측 케이스(제 1 케이스)(84)와 EGR 가스 입구(82)와 흡기 출구(83)를 갖는 하측 케이스(제 2 케이스)(85)가 연결되어 구성된다. 컬렉터(25)를 상측 케이스(84)와 하측 케이스(85)에 의해 상하 분할 가능한 구성으로 함으로써 EGR 가스 흐름과 신선공기 흐름이 90° 이상으로 교차하는 혼합 유로를 컬렉터(25) 내에 용이하게 구성할 수 있다. 그 때문에, 컬렉터(25)를 강성이 높은 주물로 구성할 수 있을뿐만 아니라 알루미늄계의 주조물로 함으로써 경량화를 도모할 수 있다.
EGR 가스가 흐르는 EGR 가스 유로(86)의 일부인 하류측 EGR 가스 유로(제 1 EGR 가스 유로)(86a)와, 신선공기와 EGR 가스를 혼합하는 혼합실(87)이 상측 케이스(84)에 설치되어 있다. 하류측 EGR 가스 유로(86a)와 EGR 가스 입구(82)를 연통시키는 상류측 EGR 가스 유로(제 2 EGR 가스 유로)(86b)와, 신선공기와 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 혼합실(87)로부터 흡기 매니폴드(3)로 공급하는 혼합 가스 유로(88)가 하측 케이스(85)에 설치되어 있다.
하측 케이스(85)에 EGR 가스 입구(82)가 설치되는 한편, 상측 케이스(84)에 신선공기 입구(81)와 혼합실(87)이 설치되기 때문에, 혼합실(87)에 있어서 신선공기 입구(81)로부터 흘러들어가는 신선공기와 하측 케이스(85)로부터 흘러들어가는 EGR 가스가 서로 교차하도록 해서 흐르게 되어 신선공기와 EGR 가스가 효율적으로 혼합된다. 또한, 하측 케이스(85)에 흡기 출구(83)가 설치됨으로써 상측 케이스(84)에 유입된 신선공기가 하측 케이스(85)를 향해서 흐르도록 함으로써 상측 케이스(84)를 향해서 흐르는 EGR 가스의 신선공기에 대한 혼합이 균일화된다. 또한, EGR 가스 유로(86), 혼합실(87), 및 혼합 가스 유로(88) 각각을 컬렉터(25) 내에 콤팩트하게 구성할 수 있어 컬렉터(25)의 소형화가 도모된다.
평면으로 볼 때에 있어서, 하류측 EGR 가스 유로(86a)가 혼합실(87)의 중심축에 대하여 흡기 출구(83)가 설치된 측면(좌측면)과 반대측의 측면측(우측)에 오프셋해서 연결되고, 하류측 EGR 가스 유로(86a)와 상류측 EGR 가스 유로(86b)가 연통되어서 EGR 가스 유로(86)가 나선형상으로 구성되어 있다. 즉, 하류측 EGR 가스 유로(86a)와 상류측 EGR 가스 유로(86b)에 의한 EGR 가스 유로(86)가 평면으로 볼 때에 흡기 출구(83)와 반대측(우측)으로 팽창하도록 굴곡시킨 형상으로 되어 있다. 그리고, 상류측 EGR 가스 유로(86b)의 바닥이 EGR 가스 입구(82)로부터 상측 케이스(84)를 향하는 경사면(후방 상측으로의 경사면)으로 구성된다.
혼합실(87)에 있어서 EGR 가스 유로(86)의 연통 개소가 흡기 출구(83)와 반대측으로 되기 때문에 혼합실(87) 내에 유입되는 EGR 가스는 신선공기의 흐름으로 유도되어서 흡기 출구(83)까지 도달하게 되어 신선공기에 대하여 EGR 가스를 균일하게 혼합시킬 수 있다. 또한, EGR 가스 유로(86)로부터 혼합실(87)로 흘러들어가는 EGR 가스는 혼합실(87)로부터 혼합 가스 유로(88)를 향하는 흐름에 거슬러 나아가는 방향으로 흐르기 때문에, 혼합실(87) 내에 있어서 신선공기와 EGR 가스가 서로 충돌하도록 해서 흐르게 되어 EGR 가스가 신선공기에 스무드하게 혼합된다.
또한, 나선형상의 EGR 가스 유로(86)를 따라서 EGR 가스가 흐르고 있기 때문에 EGR 가스는 시계 방향의 소용돌이를 형성하는 선회류가 되어 혼합실(87) 내에 유입되게 된다. 이와 같이, 흐트러진 EGR 가스가 신선공기 가스의 흐름에 거슬러 나아가는 방향으로 흘러들어가기 때문에 EGR 가스는 혼합실(87) 내로의 유입과 동시에 내부를 흐르는 신선공기에 스무드하게 혼합된다. 따라서, 컬렉터(25) 내에 있어서 신선공기와 EGR 가스를 흡기 매니폴드(3)에 이송시키기 전에 교반하면서 효율적으로 혼합할 수 있고(혼합 가스 중에 있어서 EGR 가스를 스무드하게 분산시킬 수 있고), 컬렉터(25) 내에서의 가스 혼합 상태의 편차(불균일)를 보다 확실하게 억제할 수 있다. 그 결과, 디젤 엔진(1)의 각 기통에 불균일이 적은 혼합 가스를 분배하여 각 기통 사이의 EGR 가스량의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 매연의 발생을 억제하여 디젤 엔진(1)의 연소 상태를 양호하게 유지하면서 NOx량을 저감할 수 있다. 또한, EGR 가스 유로(86)를 나선형상으로 함으로써 혼합실(87) 내에 유입시키는 EGR 가스에 충분한 선회성을 부여하기 때문에 컬렉터(25)의 앞뒤 방향 길이를 짧게 형성할 수 있다.
상측 케이스(84)의 하면 플랜지(84a)와 하측 케이스(85)의 상면 플랜지(85a)를 볼트 체결하여 3방향(앞뒤 방향 및 좌방향)의 개구부(신선공기 입구(81), EGR 가스 입구(82), 및 흡기 출구(83))를 갖는 컬렉터(25)가 구성된다. 상측 케이스(84)는 신선공기 입구(81)를 개구한 후면 플랜지(84b)에 흡기 스로틀 부재(26)의 신선공기 출구가 볼트 체결되어 있다. 흡기 스로틀 부재(26)는 그 내부에 있는 흡기 밸브(버터플라이 밸브)(26a)의 개방도를 조절함으로써 컬렉터(25)에 대한 신선공기의 공급량을 조절한다.
하측 케이스(85)는 EGR 가스 입구(82)를 개구한 앞면 플랜지(85b)에 직사각형 관형상의 중계 플랜지(89)를 통해서 EGR 밸브 부재(29)의 EGR 가스 출구가 볼트 체결되어 있다. EGR 밸브 부재(29)는 그 내부에 있는 EGR 밸브(도시생략)의 개방도를 조절함으로써 컬렉터(25)에 대한 EGR 가스의 공급량을 조절한다. EGR 가스 입구(82)에 삽입되는 리드 밸브(90)가 하측 케이스(85)의 앞면 플랜지(85b) 내측에서 고정되어 있다. 그리고, 앞면 플랜지(85b)에 볼트 체결되는 중계 플랜지(스페이서)(89)가 리드 밸브(90) 전방을 덮음으로써 컬렉터(25)는 EGR 가스 유로(86)의 EGR 가스 입구(82)측에 리드 밸브(90)를 내설한다.
중계 플랜지(89)는 컬렉터(25)와 연결되는 후면에 EGR 가스 입구(82)와 연통하는 EGR 가스 출구(89a)가 개구되어 있다. 중계 플랜지(89)의 앞면은 EGR 밸브 부재(29)와 연결되는 밸브 연결 시트(89b, 89c)가 돌출되어 있고, 밸브 연결 시트(89b, 89c)의 개구부가 EGR 밸브 부재(29)의 EGR 가스 출구와 연통하고 있다. 중계 플랜지(89)에서는 상하의 밸브 연결 시트(89b, 89c)에 있어서의 EGR 가스 입구 에 EGR 가스를 합류시켜서, EGR 가스 입구(82)로부터 리드 밸브(90)를 통해서 컬렉터(25) 내의 EGR 가스 유로(86)에 유입시킨다.
EGR 밸브 부재(29)는 밸브 본체(29e)에 설치된 EGR 가스 유로(29f)에 EGR 밸브(도시생략)를 내설하고, 상기 EGR 밸브의 개방도를 조절하는 액츄에이터(29d)를 밸브 본체(29e) 상방에 설치하고, 상하 방향을 길이 방향으로 하여 중계 플랜지(89)를 통해서 컬렉터(25) 전방에 연결된다. EGR 밸브 부재(29)는 하측 밸브 본체(29e)의 후면에 있어서 중계 플랜지(89)의 밸브 연결 시트(89b, 89c) 각각과 연결하는 출구측 플랜지(29a, 29b)를 상하로 설치하고 있다. 한편, EGR 밸브 부재(29)의 앞면에는 재순환 배기 가스관(28)의 EGR 가스 출구와 연통하는 EGR 가스 입구를 구비한 입구측 플랜지(29c)를 구비한다.
EGR 밸브 부재(29)는 EGR 쿨러(27)에서 냉각된 EGR 가스가 EGR 쿨러 연결 받침대(34)의 하류측 EGR 가스 중계 유로(32) 및 재순환 배기 가스관(28)을 통해서 입구측 플랜지(29c)의 EGR 가스 입구에 유입되면, 밸브 본체(29e)의 EGR 가스 유로(29f)를 통과해서 EGR 가스가 상하로 나뉘어진다. 그리고, EGR 가스 유로(29f)에 의해 상하로 흐른 EGR 가스는 EGR 밸브에 의해 유량 조정되어서 상하의 출구측 플랜지(29a, 29b)에 있어서의 EGR 가스 출구로부터 중계 플랜지(89) 내에 흘러들어간다.
재순환 배기 가스관(28)은 평면으로 볼 때에 L자형상으로 굴곡된 가스관부(28a)와, 가스관부(28a)의 외벽 내주측으로부터 돌출시킨 평판형상의 리브(28b)를 갖고 있다. 또한, 재순환 배기 가스관(28)은 EGR 밸브 부재(29)의 입구측 플랜지(29c)와 연결되는 출구측 플랜지(28c)를 가스관부(28a) 일단(후단)에 설치하는 한편, EGR 쿨러 연결 받침대(34)의 우측면과 연결하는 입구측 플랜지(28d)를 가스관부(28a) 타단(좌단)에 설치하고 있다. 또한, 재순환 배기 가스관(28)은 가스관부(28a)의 굴곡 부분의 상면에 EGR 가스 온도 센서를 장착하는 센서 장착 시트(28e)가 설치되어 있다.
EGR 장치(24)는 컬렉터(25)의 길이를 짧게 구성할 수 있기 때문에 EGR 밸브 부재(29)와 흡기 스로틀 부재(26)의 거리를 짧게 할 수 있고, 그 결과 EGR 장치(24)의 앞뒤 길이를 짧게 구성할 수 있다. 또한, EGR 밸브 부재(29)는 액츄에이터(29d)를 상방에 설치한 구성으로 하기 때문에 EGR 밸브 부재(29), 컬렉터(25) 및 흡기 스로틀 부재(26) 각각의 최상부를 동일 높이로 할 수 있기 때문에, EGR 장치(24)의 상하 높이를 낮게 구성할 수 있을뿐만 아니라 EGR 장치(24)의 좌우폭을 좁게 구성할 수 있다. 따라서, EGR 장치(24)가 콤팩트하게 구성되기 때문에 흡기 매니폴드(2)와 일체 형성된 실린더 헤드(2) 우측 방향에 있어서 재순환 배기 가스관(28)에 의해 조정하는 것만으로 용이하게 연결할 수 있을뿐만 아니라 디젤 엔진(1)의 소형화에 공헌한다.
재순환 배기 가스관(28)은 가스관부(28a)의 양단을 연결하도록 해서 평판형상의 리브(28b)가 연결된 구성으로 되기 때문에, 재순환 배기 가스관(28)이 고강성 으로 구성됨과 아울러 실린더 헤드(2)에 대하여 EGR 장치(24)의 전단측의 지지 강도도 높인다. 또한, 재순환 배기 가스관(28)은 가스관부(28a) 내의 EGR 가스 유로(28f)를 따라서 평판형상의 리브(28b)를 설치한 구성으로 되기 때문에, 리브(28b)에 의해 가스관부(28a)에 있어서의 방열 면적이 넓어지기 때문에 EGR 가스 유로(28f)를 흐르는 EGR 가스의 냉각 효과를 높이게 된다. 그 결과, EGR 장치(24)에서 정제되는 혼합 가스의 냉각에 기여하여 혼합 가스에 의한 NOx량 저감 효과를 적정한 상태로 유지하기 쉬워진다고 하는 효과를 나타낸다.
이어서, EGR 쿨러(27)의 구성에 대해서 도 9~도 16 및 도 22~도 24를 참조하여 이하에 설명한다. 도 9~도 16, 및 도 22~도 24에 나타내는 바와 같이, EGR 쿨러(27)는 냉각수 유로와 EGR 가스 유로가 교대로 적층된 열교환부(91)와, 열교환부(91)의 일측면에 있어서의 좌우 양단 부분에 설치된 좌우 한쌍의 플랜지부(92, 93)를 구비한다. 그리고, 냉각수 출구(94) 및 냉각수 입구(95)가 좌우의 플랜지부(92, 93)로 나뉘어서 설치되는 한편, EGR 가스 입구(96) 및 EGR 가스 출구(97) 가 좌우의 플랜지부(92, 93)로 나뉘어서 구성되어 있다. 또한, 실린더 헤드(2)의 앞측면에 좌우의 플랜지부(92, 93)가 연결되어 EGR 쿨러(27)가 실린더 헤드(2)에 고정된다.
좌우 한쌍의 플랜지부(92, 93) 각각에 냉각수용의 개구 부분과 EGR 가스용의 개구 부분을 형성한 구성으로 함으로써 플랜지부(92, 93) 각각을 공통의 부재로 구성할 수 있을뿐만 아니라, 플랜지부(92, 93)에 드는 재료 비용을 억제할 수 있다. 또한, 플랜지부(92, 93)는 냉각수용 및 EGR 가스용 각각의 관통 구멍(94~97)을 실린더 헤드(2)와의 연결용의 평판에 형성하여 구성되기 때문에 EGR 쿨러(27)에 있어서의 제조가 용이하다. 또한, 플랜지부(92, 93)와 열교환부(91)의 연결 부분을 최저한으로 구성할 수 있기 때문에 열교환부(91)에 대한 실린더 헤드(2)로부터의 열의 전달량을 저감할 수 있어 열교환부(91)에 있어서의 EGR 가스의 냉각 효과를 높인다.
EGR 쿨러(27)는 플랜지부(92, 93)를 열교환부(91) 뒷면으로부터 돌출시킨 구성으로 함으로써 열교환부(91)와 실린더 헤드(2) 사이에 공간이 구성된다. 따라서, EGR 쿨러(27)는 열교환부(91)의 앞뒷면의 넓은 범위가 바깥 공기에 노출된 상태로 되어 열교환부(91)로부터 방열되기 때문에, EGR 쿨러(27)에 있어서의 EGR 가스의 냉각 효과가 높아진다. 따라서, 열교환부(91) 뒷면 앞면이 장착되는 경우에 비해서 열교환부(91)에 있어서의 적층수를 감소시킬 수 있고, EGR 쿨러(27)의 앞뒤 길이를 짧게 할 수 있기 때문에 디젤 엔진(1)의 소형화도 도모할 수 있다.
좌측 플랜지부(92)에 냉각수 출구(94)와 EGR 가스 입구(96)가 설치되는 한편, 우측 플랜지부(93)에 냉각수 입구(95)와 EGR 가스 출구(97)가 설치된다. 그리고, 좌측 플랜지부(92)에 있어서 냉각수 출구(94)와 EGR 가스 입구(96)가 상하로 설치되어 있는 한편, 우측 플랜지부(93)에 있어서 EGR 가스 출구(97)와 냉각수 입구(95)가 상하로 설치되어 있다. 또한, 냉각수 출구(94)와 EGR 가스 출구(97)가 동일 높이에 배치되는 한편, 냉각수 입구(95)와 EGR 가스 입구(96)가 동일 높이에 배치된다.
이 때, 실린더 헤드(2) 앞측면으로부터 돌출되어 형성된 EGR 쿨러 연결 받침대(33, 34) 각각에 EGR 쿨러(27)의 좌우 플랜지부(92, 93)가 연결된다. 그리고, 좌측 EGR 쿨러 연결 받침대(33)에 있어서의 상류측 EGR 가스 중계 유로(31) 및 하류측 냉각수 중계 유로(38) 각각이 좌측 플랜지부(92)의 EGR 가스 입구(96) 및 냉각수 출구(94)와 연통하고, 우측 EGR 쿨러 연결 받침대(34)에 있어서의 하류측 EGR 가스 중계 유로(32) 및 상류측 냉각수 중계 유로(39) 각각이 우측 플랜지부(93)의 EGR 가스 출구(97) 및 냉각수 입구(95)와 연통한다.
EGR 쿨러(27)의 플랜지부(92, 93)가 연결되는 연결 받침대(33, 34)에 EGR 가스 중계 유로(31, 32) 및 냉각수 유로(38, 39)를 구성하고, 플랜지부(92, 93)에 EGR 가스 입구(96) 및 출구(97)와 냉각수 출구(94) 및 입구(95)를 연통시키고 있다. 그 때문에, EGR 쿨러(27)와 실린더 헤드(1) 사이에 냉각수용 배관 및 EGR 가스용 배관을 설치할 필요가 없다. 따라서, EGR 가스나 냉각수에 의한 배관의 신축 등에 영향을 받지 않고, EGR 쿨러(27)와 실린더 헤드(2)의 연결 부분에 있어서의 시일성을 확보할 수 있으면서 EGR 쿨러(27)는 열이나 진동 등에 의한 외부로부터의 변동 요소에 대한 내성이 향상되어, 실린더 헤드(2)에 콤팩트하게 설치할 수 있다.
플랜지부(92)에 상하로 냉각수 출구(94)와 EGR 가스 입구(96)를 설치하는 한편, 플랜지부(93)에 상하로 EGR 가스 출구(97)와 냉각수 입구(95)를 설치하는 구성으로 했기 때문에, 동일 형상으로 되는 플랜지부(92 및 93)가 서로 상하 반전시켜서 열교환부(91)에 장착되게 된다. 그 때문에, EGR 쿨러(27)를 구성하는 부품의 종류가 저감될 수 있어 EGR 쿨러(27)의 조립성이 양호해짐과 아울러 부품 비용이 저감된다.
또한, 플랜지부(92)에는 열량이 큰 냉각수 또는 EGR 가스가 통과하는 냉각수 출구(94)와 EGR 가스 입구(96)가 형성되는 한편, 플랜지부(93)에는 열량이 작은 냉각수 또는 EGR 가스가 통과하는 냉각수 입구(95)와 EGR 가스 출구(97)가 형성된다. 그 때문에, 플랜지부(92, 93) 각각에 있어서의 열변형에 의한 변형이 억제될뿐만 아니라 플랜지부(92, 93)가 별체로서 구성되어서 서로의 열변형에 의한 영향이 적기 때문에 EGR 쿨러(27)의 파손이나 고장을 방지할 수 있다.
EGR 쿨러(27)는 배면에서 볼 때에 있어서 냉각수 출구(94)와 냉각수 입구(95)가 대각으로 배치됨과 아울러, EGR 가스 입구(96)와 EGR 가스 출구(97)가 대각으로 배치된다. 열량이 다른 EGR 가스 및 냉각수 각각이 대각 위치로부터 공급 또는 배출되기 때문에 EGR 쿨러(27)와 실린더 헤드(2)의 연결 부분에 있어서의 열 변형을 서로 완화하여 연결 부분의 휨이나 느슨함을 억제할 수 있다. 따라서, EGR 쿨러(27)와 실린더 헤드(2)에 있어서의 EGR 가스나 냉각수의 누설을 방지할 수 있을뿐만 아니라 연결 강도의 저하도 방지할 수 있다.
판형상의 개스킷(98)이 좌우의 플랜지부(92, 93)를 가설하도록 해서 실린더 헤드(2)와 플랜지부(92, 93) 사이에 협지되어 있다. 플랜지부(92, 93)에 있어서의 냉각수 출구(94) 및 냉각수 입구(95) 각각과 연통하는 실린더 헤드(2)에 있어서의 냉각수 입구 및 냉각수 출구 각각에 링형상의 시일 부재인 O링(99)이 매설되고, O링(99)이 플랜지부(92, 93)로 덮여져 있다.
별체로 되는 플랜지부(92, 93)가 실린더 헤드(2)의 연결 받침대(33, 34)에 개스킷(98)를 통해서 연결되기 때문에, 실린더 헤드(2)와의 연결 부분에 있어서의 열변형에 의해 개스킷(98)에 장력이 작용한다. 그 때문에, EGR 가스 입구(96) 및 EGR 가스 출구(97) 각각의 연결 부분에 있어서 개스킷(98)에 의한 시일성(밀봉성)이 향상하게 되어 실린더 헤드(2)와 EGR 쿨러(27) 사이를 오가는 EGR 가스의 누설을 방지할 수 있다. 또한, O링(99)이 실린더 헤드(2)의 연결 받침대(33, 34)에 있어서의 냉각수 입구 및 냉각수 출구와 플랜지부(92, 93)의 후단면으로 구성되는 공간에 매설되어 있기 때문에, 냉각수가 흘렀을 때에 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93)의 연통 부분을 O링(99)에 접촉하게 되어 냉각수 출입구에 있어서의 연결 부분의 시일성(밀봉성)을 확보할 수 있다. 따라서, 액체 및 기체의 유출입을 행하는 EGR 쿨러(27)를 실린더 헤드(2)에 연결했다고 해도, 액체 및 기체 각각에 있어서의 시일성을 확보할 수 있어 EGR 가스 및 냉각수 각각의 누설을 방지할 수 있다.
플랜지부(92, 93)의 외주부이고 외측 위치에 볼트 체결용의 관통 구멍(100)이 형성되어 있다. 즉, 좌측 플랜지부(92)는 상하 및 좌측에 5개의 관통 구멍(100)을 갖고 있고, 우측 플랜지부(93)는 상하 및 우측에 5개의 관통 구멍(100)을 갖고 있다. 따라서, 좌측 플랜지부(92)는 냉각수 출구(94)의 상측, EGR 가스 입구(96)의 하측, 및 냉각수 출구(94) 및 EGR 가스 입구(96) 사이의 좌측 각각에 관통 구멍(100)이 형성됨으로써, 실린더 헤드(2)의 연결 받침대(33)와 볼트 체결한 경우에 냉각수 출구(94) 및 EGR 가스 입구(96)에 있어서의 시일성이 확보된다. 마찬가지로, 우측 플랜지부(93)는 냉각수 입구(95)의 하측, EGR 가스 출구(97)의 상측, 및 냉각수 입구(95) 및 EGR 가스 출구(97) 사이의 우측 각각에 관통 구멍(100)이 형성됨으로써, 실린더 헤드(2)의 연결 받침대(34)와 볼트 체결한 경우에 냉각수 입구(95) 및 EGR 가스 출구(97)에 있어서의 시일성이 확보된다.
개스킷(98)은 관통 구멍(101~103)을 형성한 2장의 판(98a, 98b)을 접합시켜서 구성되어 있고, 관통 구멍(EGR 가스용 관통 구멍)(101)을 EGR 가스가 통과하고, 관통 구멍(냉각수용 관통 구멍)(102)을 냉각수가 통과하며, 관통 구멍(볼트용 관통 구멍)(103)에 체결용 볼트가 삽입된다. 개스킷(98)은 EGR 가스용 관통 구멍(101)에 있어서의 내주 가장자리가 앞뒤 방향으로 젖혀지도록 분기시킨 형상을 갖고 있고, 냉각수용 관통 구멍(102)의 개구 면적을 냉각수 출입구(94, 95)의 개구 면적보다 넓게 되도록 구성하고 있다.
개스킷(98)은 앞측판(98a)의 EGR 가스용 관통 구멍(101)에 있어서의 내주 가장자리를 앞측으로 젖혀지게 하는 한편, 뒷측판(98b)의 EGR 가스용 관통 구멍(101)에 있어서의 내주 가장자리를 뒷측으로 젖히고 있고, 앞측판(98a)과 뒷측판(98b)을 용접에 의해 접합시킴으로써 EGR 가스용 관통 구멍(101)에 있어서의 내주 가장자리가 Y자 형상의 단면이 된다. EGR 가스용 관통 구멍(101)에 있어서의 내주 가장자리가 앞뒤로 젖혀진 형상으로 함으로써 EGR 가스용 관통 구멍(101)의 내주 가장자리에 있어서의 앞뒷면을 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93) 각각의 끝면에 밀착시키게 되어 충분한 기밀성을 확보할 수 있다.
개스킷(98)은 냉각수용 관통 구멍(102)의 개구를 냉각수 출입구(94, 95)보다 넓어지도록 구성함으로써 O링(99)이 냉각수용 관통 구멍(102)에 삽입된다. 즉, 플랜지부(92, 93)의 냉각수 출입구와 연결 받침대(33, 34) 내의 냉각수 중계 유로(38, 39)의 연통 부분이 개스킷(98)의 냉각수용 관통 구멍(102)에 감합된 O링(99)에 의해 밀봉된다.
또한, 실린더 헤드(2)의 연결 받침대(33, 34)는 냉각수 출입구 각각을 단차가 있게 개구함으로써 연결 받침대(33, 34) 내의 냉각수 중계 유로(38, 39)의 유로 지름보다 크게 개구시켜서 연결 받침대(33, 34)의 냉각수 출입구에 대하여 냉각수 중계 유로(38, 39)의 외주측에 O링(99)이 감합된다. 즉, O링(99)은 개스킷(98)에 삽입됨과 아울러 연결 받침대(33, 34)에 있어서의 냉각수 출입구의 단차 부분에 감합되어서 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93)에 의해 협지된다. 따라서, 탄성재로 구성되는 O링(99)의 내측을 냉각수가 통과함으로써 O링(99)이 외측으로 넓어지도록 변형하여 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93)와 밀착함으로써 냉각수의 시일성을 확보한다.
링형상의 O링(99)은 내주 부분이 앞뒤로 팽창한 형상을 구비하고 있고, O링의 내주 부분을 통과하는 냉각수에 의해 압박됨으로써 내주 부분의 앞뒤 가장자리가 앞뒤로 돌출되도록 변형된다. 이것에 의해, O링(99)의 내주 부분이 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93)와 밀착하기 때문에 실린더 헤드(2)와 EGR 쿨러(27)의 연결 부분에 있어서의 냉각수의 시일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 링형상의 O링(99)은 내주 부분이 앞뒤로 팽창한 형상으로 한데다가, 그 내주면에 오목부를 구비한 형상을 갖고 있다. 즉, O링(99)의 내주면을 앞뒤로 젖혀진 Y자 형상의 단면으로 구성함으로써 O링의 내주 부분을 통과하는 냉각수에 의해 압박되어서 내주 부분의 앞뒤 가장자리를 앞뒤로 더욱 돌출시키게 되어 O링(99)의 내주 부분과 연결 받침대(33, 34) 및 플랜지부(92, 93)의 밀착성을 높이고, 따라서 실린더 헤드(2)와 EGR 쿨러(27)의 연결 부분에 있어서의 냉각수의 시일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본원 발명에 있어서의 각 부의 구성은 도시의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본원 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다.
1 : 엔진 2 : 실린더 헤드
3 : 흡기 매니폴드 4 : 배기 매니폴드
5 : 크랭크축 6 : 실린더 블록
7 : 플라이휠 하우징 8 : 플라이휠
9 : 냉각 팬 24 : EGR 장치
25 : 컬렉터(EGR 본체 케이스) 26 : 흡기 스로틀 부재
27 : EGR 쿨러 28 : 재순환 배기 가스관
29 : EGR 밸브 부재 31 : 상류측 EGR 가스 중계 유로
32 : 하류측 EGR 가스 중계 유로 33 : EGR 쿨러 연결 받침대
34 : EGR 쿨러 연결 받침대 35 : 냉각수 배수부
36 : 흡기 유로 37 : 배기 유로
38 : 하류측 냉각수 중계 유로 39 : 상류측 냉각수 중계 유로
40 : 흡기 입구 91 : 열교환부
92 : 플랜지부 93 : 플랜지부
94 : 냉각수 출구 95 : 냉각수 입구
96 : EGR 가스 입구 97 : EGR 가스 출구
98 : 개스킷 98a : 앞측판
98b : 뒷측판 99 : O링
100 : 관통 구멍(볼트 체결용) 101 : EGR 가스용 관통 구멍
102 : 냉각수용 관통 구멍 103 : 볼트용 관통 구멍

Claims (10)

  1. 실린더 헤드의 좌우 양측에 나뉘어서 배치되는 배기 매니폴드 및 흡기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드로부터 배출되는 배기 가스의 일부를 EGR 가스로서 상기 흡기 매니폴드에 환류시키는 EGR 장치와, 상기 EGR 가스를 냉각하여 상기 EGR 장치에 공급하는 EGR 쿨러를 구비하는 엔진 장치로서,
    상기 EGR 쿨러는 냉각수 유로와 EGR 가스 유로가 교대로 적층된 열교환부와, 열교환부의 일측면에 있어서의 좌우 양단 부분에 설치된 좌우 한쌍의 플랜지부를 구비하고, 상기 냉각수의 입구와 출구가 좌우의 상기 플랜지부에 나뉘어서 설치되는 한편, 상기 EGR 가스의 입구와 출구가 좌우의 상기 플랜지부에 나뉘어서 설치되고, 상기 실린더 헤드의 앞뒷측면의 한쪽에 좌우의 상기 플랜지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러에 있어서의 상기 열교환부와 상기 실린더 헤드 사이에 공간이 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌우의 플랜지부의 한쪽에 상기 냉각수의 입구와 상기 EGR 가스의 출구가 설치되는 한편, 상기 좌우의 플랜지부의 다른쪽에 상기 냉각수의 출구와 상기 EGR 가스의 입구가 설치되고,
    상기 냉각수의 입구 및 상기 EGR 가스의 출구와, 상기 냉각수의 출구 및 상기 EGR 가스의 입구가 상기 플랜지부에서 상하로 설치되어 있고, 상기 냉각수의 입구와 상기 EGR 가스의 입구가 동일 높이에 배치되는 한편, 상기 냉각수의 출구와 상기 EGR 가스의 출구가 동일 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는 상기 배기 매니폴드가 배치되는 측면으로부터 상기 EGR 쿨러가 배치되는 측면으로 연통된 상류측 EGR 유로와, 상기 흡기 매니폴드가 배치되는 측면으로부터 상기 EGR 쿨러가 배치되는 측면으로 연통된 하류측 EGR 유로와, 상기 냉각수의 입구와 연통하는 상류측 냉각수 유로와, 상기 냉각수의 출구와 연통하는 하류측 냉각수 유로를 구비하고 있고, 상기 상류측 EGR 유로 근방에 상기 하류측 냉각수 유로가 설치되는 한편, 상기 하류측 EGR 유로 근방에 상기 상류측 냉각수 유로가 설치되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    판형상의 개스킷이 상기 좌우의 플랜지부를 가설하도록 하여 상기 실린더 헤드와 상기 플랜지부 사이에 협지되어 있고, 상기 플랜지부에 있어서의 상기 냉각수의 입구 및 출구 각각과 연통하는 상기 실린더 헤드에 있어서의 상기 냉각수의 출구 및 입구 각각에 링형상의 시일 부재가 매설되고, 상기 시일 부재가 상기 플랜지부에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 EGR 장치가 상기 신선공기와 상기 EGR 가스를 혼합하여 상기 흡기 매니폴드에 공급하는 본체 케이스를 구비하고 있고, 상기 본체 케이스 내에 있어서 신선공기 흐름 방향과 상기 EGR 가스 흐름 방향이 직교 또는 둔각을 형성하며 교차하여, EGR 가스와 신선공기의 혼합 가스를 상기 흡기 매니폴드에 흡기시키는 방향이 상기 신선공기 흐름 방향 및 상기 EGR 가스 흐름 방향 각각과 교차하는 방향이 되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    신선공기가 공급되는 신선공기 입구와 상기 EGR 가스가 공급되는 EGR 가스 입구가 상기 본체 케이스의 앞뒤 양측면에 나뉘어서 개구됨과 아울러, 상기 흡기 매니폴드와 연결하는 흡기 출구가 상기 본체 케이스의 좌우 양측면의 한쪽에 개구되고, 상기 흡기 출구와 상기 EGR 가스 입구가 동일 높이 위치에 배치됨과 아울러, 상기 신선공기 입구와 상기 EGR 가스 입구가 다른 높이 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 본체 케이스가 상기 신선공기 입구를 갖는 제 1 케이스와, 상기 흡기 출구와 상기 EGR 가스 입구를 갖는 제 2 케이스가 연결되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 EGR 가스가 흐르는 EGR 가스 유로의 일부인 제 1 EGR 가스 유로와, 신선공기와 상기 EGR 가스를 혼합하는 혼합실이 상기 제 1 케이스에 설치되어 있고,
    상기 제 1 EGR 가스 유로와 상기 EGR 가스 입구를 연통시키는 제 2 EGR 가스 유로와, 신선공기와 상기 EGR 가스가 혼합된 혼합 가스를 상기 혼합실로부터 상기 흡기 매니폴드로 공급하는 혼합 가스 유로가 상기 제 2 케이스에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 EGR 가스 유로가 상기 혼합실의 중심축에 대하여 상기 흡기 출구가 설치된 측면과 반대측의 측면측에 오프셋하여 연결되어 있고,
    상기 제 1 EGR 가스 유로와 상기 제 2 EGR 가스 유로가 연통되어서 EGR 가스 유로가 나선형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진 장치.
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