ＥＧＲ構造
【課題】スラント型エンジンの場合は、ＥＧＲバルブをシリンダヘッド近傍に配置すると、エンジンが嵩高くなってしまう。
【解決手段】クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、スラントさせ、吸気ポートに接続された一端から始まる凸形状部とそれに続く凹形状部からなるクランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、インテークマニホールドの凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、ＥＧＲバルブからサージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有するＥＧＲ構造。
【解決手段】クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、スラントさせ、吸気ポートに接続された一端から始まる凸形状部とそれに続く凹形状部からなるクランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、インテークマニホールドの凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、ＥＧＲバルブからサージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有するＥＧＲ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダの軸を水平方向に対して傾斜させたスラント型エンジンのＥＧＲ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャブオーバー型車両用のエンジンは、車両の床下に配置されるため、高さの低い形状が望ましい。そこで、縦型シリンダの軸線を垂直方向から水平方向に傾けたスラント型内燃機関（以後、「スラント型エンジン」とも呼ぶ）が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、このスラント型エンジンにおける課題として、各気筒毎の吸気管の長さが、吸気管をサージタンクの側面に対して水平横向きに接続する分だけ短くなるので、吸気の慣性効果が低下するという課題を上げている。
【０００４】
そこで、特許文献１では、吸気管をクランク軸方向から見て、一端が斜め下向きに傾斜し、他端が斜め上向きに傾斜するように横向きＳ字状に湾曲して、斜め下向きの一端を吸気ポートに接続する一方、斜め上向きの他端をサージタンク側面に接続する構成が開示されている。しかし、特許文献１では、スラント型エンジンのＥＧＲ構造に関しての開示はない。
【０００５】
ＥＧＲバルブは、排気側から吸気側（例えばサージタンク等）へ、排気を還流させるためのバルブである。通常は特許文献２に示されるように、シリンダヘッドに接続配置される。ＥＧＲバルブを含むＥＧＲ構造の課題は、排気ガス中のＮＯｘ等の成分と、排気ガスが高温多湿という条件から還流路中で強酸性液ができる可能性が高いということである。すなわち、まず、高温多湿の排気ガスは、還流路中で凝縮し水滴となる。その水滴に排気ガス成分が溶け込むことで、硝酸等の強酸性溶液が生成されるおそれがある。そして強酸性液は還流路やＥＧＲバルブ等を腐食させる原因となる。
【０００６】
また、ＥＧＲバルブは、通常制御装置等からの指示によって開閉する電磁弁で動作する。したがって、排気直後の高温の排気ガスが通過すると、ＥＧＲバルブ自体が高温に曝され、動作不良を起こすと言う問題も発生する。特許文献３には、ＥＧＲバルブを冷却液で冷却する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１８４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０９７７５号公報
【特許文献３】特開２０００−０８７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示されるＳ字状の吸気管は、スラント型エンジンのインテークマニホールドとしては、高さを押さえる事ができ、なおかつ吸気の慣性効果を確保できる点で、好ましい。しかし、この形状のスラント型エンジンに特許文献２に示される、従来通りのＥＧＲバルブを取付けたのでは、エンジン全体の嵩が高くなってしまう。
【０００９】
また、Ｓ字状のインテークマニホールドを搭載したスラント型エンジンでは、シリンダヘッドとサージタンクがほぼ同じ高さに配置される。また、サージタンクはオイルパンの近傍に配置されるため、シリンダヘッドとサージタンクの間の距離も遠くなる。つまり、サージタンクに連結されるスロットルボディはシリンダブロックやシリンダヘッドといった熱源から遠い位置に配置されるので、冷間始動時には暖まりにくい。
【００１０】
さらに、低燃費という観点からは、エンジン始動直後から高い温度を供給できる排気ガスの熱エネルギーを効率的に利用する方法が常に要求されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以上のような課題に鑑み想到された、スラント型エンジンにおけるＥＧＲ構造を提供するものである。より具体的には、本発明のＥＧＲ構造は、
クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、シリンダの軸線をスラントさせ、
一端が前記吸気ポートに接続され、前記一端から始まる凸形状部と前記凸形状部に続く凹形状部からなる前記クランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、
前記サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、
前記インテークマニホールドの前記凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、
前記排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、
前記ＥＧＲバルブから前記サージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記のＥＧＲ構造ではさらに、
前記スロットルボディと前記ＥＧＲバルブは、冷却水入口と冷却水出口を有する冷却水路が形成されており、
前記エンジンのウォータジャケットから前記ＥＧＲバルブを経由して前記スロットルボディへ流れ、前記ウォータジャケットに戻る冷却水路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＥＧＲ構造は、ＥＧＲバルブをＳ字状インテークマニホールドの凹み部分（凹み形状）に配置するので、スラント型エンジンの嵩を高くせず、全体シルエットにおいては、高さの低いエンジンを得る事ができる。
【００１４】
また、そのような構成であるにもかかわらず、ＥＧＲバルブは、排気側からサージタンクへのＥＧＲガス経路中最も高い点に配置されることとなるので、強酸性液がＥＧＲバルブやＥＧＲガス経路に滞留することがなく、ＥＧＲバルブやＥＧＲガス経路が腐食されることがない。
【００１５】
また、エンジン始動直後であっても、高熱の排気ガスが流れるＥＧＲバルブに冷却水を通し、その冷却水路の下流にスロットルボディを配置する構成としたので、ＥＧＲバルブは冷却し、スロットルボディはエンジン始動直後から温めることができる。したがって、暖機運転を短縮することができる。また、これは排気ガスの熱エネルギーの有効活用につながる。その結果、燃費の向上につながるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のＥＧＲ構造を搭載したスラント型エンジンの概略をクランク軸方向から視た側面図である。
【図２】本発明のＥＧＲ構造を搭載したスラント型エンジンの概略を示す平面図である。
【図３】本発明に係るＥＧＲバルブの側面断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を用いて本発明のＥＧＲ構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００１８】
図１に本発明のＥＧＲ構造を有するスラント型エンジン１を示す。エンジン１は、オイルパン２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４からなる。なお、シリンダヘッド４の上部にはヘッドカバー５が形成されていてもよいし、上記より多くの分割された部分から形成されていてもよい。
【００１９】
シリンダブロック３中のシリンダの軸線９は、垂直方向６から水平方向７に対して、角度θだけ傾いて形成されている。本実施例ではθは７０度前後であるが、これに限定されるものではない。このようにシリンダの軸線９を傾けるのはオイルパン２の底面２ｕからのエンジン高さを低くするためである。
【００２０】
シリンダの軸線９の傾斜の方向は、シリンダブロック３のオイルパン２と反対側に連結されるシリンダヘッド４において、オイルパン２の底面２ｕを重力下側に向け、クランク軸１０側から見た時に、吸気ポート１２が上方側、排気ポート１４が下方側となるように傾斜させる。なお、以後の説明では、エンジン１はオイルパン２の底面２ｕを重力下側に向けて配置されるものとし、重力上方向を上方側、重力下方向を下方側と呼ぶ。
【００２１】
下方側に向けられた排気ポート１４には、エキゾーストマニホールド１６が取り付けられる。エキゾーストマニホールド１６は、触媒１７に連結される。触媒１７から下流には排気管を介してマフラーが連結される（図示せず）。
【００２２】
一方、上方側に向けられた吸気ポート１２には、インテークマニホールド１８が連結される。インテークマニホールド１８は、吸気の慣性効果を得るために、クランク軸１０方向から見て、略Ｓ字形状をしている。インテークマニホールド１８の長さを確保するためである。略Ｓ字状のインテークマニホールド１８は、その一端が吸気ポート１２に連結される。連結されたインテークマニホールド１８の一端からは、上方側に凸となる凸形状部２０と、その凸形状部２０に続き、下方側に凹む凹形状部２２によって、クランク軸１０側から視て略Ｓ字形状が形成される。
【００２３】
インテークマニホールド１８は、ほぼオイルパン２まで達する長さが確保される。そしてインテークマニホールド１８の他端は、サージタンク２３の一方の側面に連結される。つまりサージタンク２３はオイルパン２の上方側に配置される。なお、オイルパン２の上方側とは、オイルパン２の真上でなくてもよく、シリンダブロック３上であってもよいし、オイルパン２からシリンダブロック３の反対側にはみ出ていてもよい。サージタンク２３の他方の側面には、スロットルボディ２４が連結され、そこからはエアクリーナ（図示せず）といった吸気系の上流部品が連結される。スロットルボディ２４は、オイルパン２の上方側に配置されることになる。このように、吸気ポート１２からスロットルボディ２４までほぼ水平に配置されることで、エンジン１の高さを低く抑えることができる。
【００２４】
図２には、エンジンの平面図を示す。ここでは、３気筒のエンジンについて例示するが、気筒数は特に限定するものではない。吸気ポート１２に連結されたインテークマニホールド１８は、サージタンク２３の側面に連結される。スロットルボディ２４はオイルパン２の上方側でサージタンク２３に連結される。ここで、インテークマニホールド１８は、気筒の数にかかわらず、クランク軸１０方向から視れば、略Ｓ字状の断面形状を有している。なお、図２では、クランク軸１０方向から視る方向を矢印１０ｖで示した。
【００２５】
再び図１および図２を参照して、ＥＧＲバルブ３０は、ちょうどインテークマニホールド１８の凹形状部２２に配置される。図２の平面図では、エンジン１の中心線８よりエキゾーストマニホールド１６が延設される側の側面に近い方に配置されるのがよい。ＥＧＲバルブ３０は、排気ポート１４若しくはエキゾーストマニホールド１６から排気ガスの一部を還流させるため、排気ポート１４に近い方がよいからである。ＥＧＲバルブ３０の取付の足場は、インテークマニホールド１８であってもよいし、エンジン１本体から取付用のブラケット（図示せず）を延設させてもよい。インテークマニホールド１８が樹脂で形成されている場合は、インシュレータ等を介しておく、若しくは後述するように、冷却水の一部をＥＧＲバルブ３０側の取付面に流すようにしてもよい。
【００２６】
ＥＧＲバルブ３０から排気ポート１４までの間には上流側ＥＧＲガス通路３２が配置される。上流側ＥＧＲガス通路３２は、排気ポート１４の出口に連結される。ここで、排気ポート１４の出口とは、排気ポート１４とエキゾーストマニホールド１６の連結面だけでなく、エキゾーストマニホールド１６および、触媒１７との連結部や、触媒１７と排気管の連結部など、排気ガスを取り出すことができる部分を含む。
【００２７】
排気ポート１４の出口に連結された上流側ＥＧＲガス通路３２は、上向き傾斜を有したままＥＧＲバルブ３０に連通される。ここで、上向きの傾斜を有したままとは、上流側ＥＧＲガス通路３２のどこをとっても、上向きの傾斜を有していることであり、水平若しくは下向きの傾斜を有していないということである。上向き傾斜を有するのは、排気ガスが凝縮することによって強酸性液が生成した場合でも、排気ポート１４側に流れ、滞留しないようにするためである。従って、傾斜の角度は一様でなくてもよく、何段かに分かれていてもよい。
【００２８】
ＥＧＲバルブ３０からサージタンク２３までの間は、下流側ＥＧＲガス通路３４で連通される。この時下流側ＥＧＲガス通路３４は、下向き傾斜を有した状態でサージタンク２３に連結される。ここで、下向き傾斜を有したままとは、下流側ＥＧＲガス通路３４のどこをみても下向きの傾斜を有していることであり、水平若しくは上向きの傾斜を有していないことである。下流側ＥＧＲガス通路３４が下向き傾斜を有するのは、下流側ＥＧＲガス通路３４内に強酸性液が生成した場合は、滞留させることなく、サージタンク２３側へ流すためである。
【００２９】
図３には、本発明のＥＧＲ構造に係るＥＧＲバルブ３０の概略断面図を示す。ＥＧＲバルブ３０は、筒状の本体４０と、本体４０の内部を２分し、貫通孔４１を有する弁座部４２と、本体４０の頂上に取り付けられたアクチュエータ４３と、アクチュエータ４３に接続され、弁座部４２の貫通孔４１を開閉するバルブ体４４からなる。
【００３０】
本体４０は、ＥＧＲガスが通過する本体内の外側に冷却水路４０ｗを有する。この冷却水路４０ｗには、冷却液が入ってくる冷却水入口４０ｉと、冷却水が出てゆく冷却水出口４０ｏが形成されている（冷却水入口４０ｉと冷却水出口４０ｏについては図２参照）。
【００３１】
本体４０の下方には、上流側ＥＧＲガス通路３２が連結されている。上流側ＥＧＲガス通路３２の連結口３０ｉから本体４０内に入ると、本体４０内部を上下に二分する弁座部４２が配設されている。弁座部４２には、中央に貫通孔４１が形成されている。弁座部４２の上部側の部屋である上室４０ａには、下流側ＥＧＲガス通路３４との連結口３０ｏが形成されている。本体４０の上部に取り付けられたアクチュエータ４３には本体４０内部に向けてシャフト４５が取り付けられている。シャフト４５の先端にはバルブ体４４が取り付けられており、アクチュエータ４３の動きによって、弁座部４２の貫通孔４１はバルブ体４４によって開閉される。
【００３２】
ＥＧＲバルブ３０に連結されている下流側ＥＧＲガス通路３４は、サージタンク２３に連結される。サージタンク２３と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口２３ｉは、ＥＧＲバルブ３０と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏより低い。上述したように、ＥＧＲバルブ３０からサージタンク２３に至る下流側ＥＧＲガス通路３４は、下向き傾斜を有しているので、サージタンク２３と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口２３ｉは、ＥＧＲバルブ３０と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏより低くなるからである。図３では、その差を符号ｈで表した。
【００３３】
また、ＥＧＲバルブ３０を保持する取付ステー３６は、サージタンク２３側に傾斜して取付けられていてもよい。ＥＧＲバルブ３０の上室４０ａで凝縮した水分が下流側ＥＧＲガス通路３４に流れやすくするためである。また、ＥＧＲバルブ３０の下室４０ｂに連結されている上流側ＥＧＲガス通路３２も傾斜した側に連結することで、ＥＧＲバルブ３０の下室４０ｂ内で凝縮した水分を上流側ＥＧＲガス通路３２に戻しやすくすることができる。
【００３４】
このように、ＥＧＲバルブ３０の上流側ＥＧＲガス通路３２の連結口３０ｉと下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏをＥＧＲバルブ３０の一方側面側に設け、その一方側面側にＥＧＲバルブ３０を傾斜させることで、ＥＧＲバルブ３０内でＥＧＲガスが凝縮して水分が残留することが回避される。
【００３５】
以上のように、排気ポート１４出口からサージタンク２３に至る排気ガスの通路においては、ＥＧＲバルブ３０が最も高い位置に配置され、通路中で強酸性液が生成したとしても、排気ポート１４側若しくはサージタンク２３側に必ず流れ落ち、ＥＧＲガス通路３２、３４内若しくはＥＧＲバルブ３０内に貯留することが無い。すなわち、ＥＧＲバルブ３０やＥＧＲガス通路３２、３４の腐食といった問題が回避される。
【００３６】
次に、ＥＧＲ構造の冷却について説明する。図３で示したように、ＥＧＲバルブ３０の表面には、冷却水入口４０ｉと冷却水出口４０ｏが形成されており、内部に冷却水が通過する冷却水路４０ｗが形成されている。また、図示していないが、同様にスロットルボディ２４も冷却水入口、冷却水出口および内部に冷却水路が形成されている。
【００３７】
通常の縦置きエンジンの場合は、スロットルボディは、エンジンのシリンダヘッド近辺に配置されるため、高温に曝される。一方で、スロットルボディは、冷間始動時には、スロットルが凍結し、動きにくい場合がある。つまり、冷間始動時にはスロットルボディは温めることが必要で、暖気完了後の運転時は冷却する必要がある。しかし、縦置きエンジンの場合は、もともとスロットルボディは、熱源の近くにあるので、冷却を主とした冷却構造が採用されている。
【００３８】
しかしスラント型エンジンの場合は、スロットルボディ２４は、シリンダヘッド４等の熱源から遠い位置に配置されるので、そもそもスロットルボディ２４は暖まりにくい構造となっている。そこで本発明では、ＥＧＲバルブ３０を、スロットルボディ２４を冷却する冷却路のスロットルボディ２４より上流側に配置し、ＥＧＲバルブ３０を通過するＥＧＲガスからの熱でスロットルボディ２４に供給する冷却水を温める。
【００３９】
まず、図２を参照して、エンジン１のウォータジャケットからは、第１の冷却水パイプ５０が引き出され、ＥＧＲバルブ３０に連結される。連結されるのは、ＥＧＲバルブ３０の冷却水入口４０ｉである。ＥＧＲバルブ３０内には、図３に示すように、冷却水路４０ｗが形成されている。そして、ＥＧＲバルブ３０の冷却水出口４０ｏには、第２の冷却水パイプ５１が連結される。
【００４０】
第２の冷却水パイプ５１は、スロットルボディ２４の冷却水入口２４ｉに接続される。そしてスロットルボディ２４の冷却水出口２４ｏには、第３の冷却水パイプ５２が連結される。第３の冷却水パイプ５２は、再びウォータジャケットに連結される。ここで、第１の冷却水パイプ５０が引き出されたウォータジャケットの部分は、第３の冷却水パイプ５２が連結された部分よりウォータジャケット内で上流側である。
【００４１】
以上のような構成にすると、冷間始動時には、冷却水はまずＥＧＲバルブ３０に供給される。ＥＧＲバルブ３０は、始動直後から高温を有する排気ガスが供給されているので、ＥＧＲバルブ３０に供給された冷却水は、ＥＧＲバルブ３０を冷却するとともに、温度が上がる。温度の上がった冷却水はスロットルボディ２４に供給され、冷間始動時のスロットルボディ２４を温める。このような動作によって、仮にスロットルボディ２４が冷間始動時に凍結していても、すぐに解凍され、動作させることができる。
【００４２】
なお、通常運転時には、熱源であるＥＧＲバルブ３０を通過した冷却水がスロットルボディ２４に供給される。すなわち、比較的温度の高い冷却水が供給される。しかし、スラント型エンジンでは、スロットルボディ２４はエンジン１のオイルパン２付近に配置されるため、最も温度が高くなるシリンダヘッド４やシリンダブロック３からは離れて配置されている。従って、スラントさせていないエンジンの場合より、比較的高温の冷却水が供給されても、温度が高くなりすぎるといった問題は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のＥＧＲ構造はスラント型エンジンに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ スラント型エンジン
２ オイルパン
２ｕ オイルパンの底面
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ ヘッドカバー
６ 垂直方向
７ 水平方向
８ エンジンの中心線
９ シリンダの軸線
１０ クランク軸
１０ｖ クランク軸方向視
１２ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１６ エキゾーストマニホールド
１７ 触媒
１８ インテークマニホールド
２０ 凸形状部
２２ 凹形状部
２３ サージタンク
２３ｉ サージタンクと下流側ＥＧＲガス通路との連結口
２４ スロットルボディ
２４ｉ スロットルボディの冷却水入口
２４ｏ スロットルボディの冷却水出口
３０ ＥＧＲバルブ
３０ｉ ＥＧＲバルブと上流側ＥＧＲガス通路の連結口
３０ｏ ＥＧＲバルブと下流側ＥＧＲガス通路の連結口
３２ 上流側ＥＧＲガス通路
３４ 下流側ＥＧＲガス通路
３６ 取付ステー
４０ 本体
４０ａ 上室
４０ｂ 下室
４０ｗ 冷却水路
４０ｉ 冷却水入口
４０ｏ 冷却水出口
４１ 貫通孔
４２ 弁座部
４３ アクチュエータ
４４ バルブ体
４５ シャフト
５０ 第１の冷却水パイプ
５１ 第２の冷却水パイプ
５２ 第３の冷却水パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダの軸を水平方向に対して傾斜させたスラント型エンジンのＥＧＲ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャブオーバー型車両用のエンジンは、車両の床下に配置されるため、高さの低い形状が望ましい。そこで、縦型シリンダの軸線を垂直方向から水平方向に傾けたスラント型内燃機関（以後、「スラント型エンジン」とも呼ぶ）が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、このスラント型エンジンにおける課題として、各気筒毎の吸気管の長さが、吸気管をサージタンクの側面に対して水平横向きに接続する分だけ短くなるので、吸気の慣性効果が低下するという課題を上げている。
【０００４】
そこで、特許文献１では、吸気管をクランク軸方向から見て、一端が斜め下向きに傾斜し、他端が斜め上向きに傾斜するように横向きＳ字状に湾曲して、斜め下向きの一端を吸気ポートに接続する一方、斜め上向きの他端をサージタンク側面に接続する構成が開示されている。しかし、特許文献１では、スラント型エンジンのＥＧＲ構造に関しての開示はない。
【０００５】
ＥＧＲバルブは、排気側から吸気側（例えばサージタンク等）へ、排気を還流させるためのバルブである。通常は特許文献２に示されるように、シリンダヘッドに接続配置される。ＥＧＲバルブを含むＥＧＲ構造の課題は、排気ガス中のＮＯｘ等の成分と、排気ガスが高温多湿という条件から還流路中で強酸性液ができる可能性が高いということである。すなわち、まず、高温多湿の排気ガスは、還流路中で凝縮し水滴となる。その水滴に排気ガス成分が溶け込むことで、硝酸等の強酸性溶液が生成されるおそれがある。そして強酸性液は還流路やＥＧＲバルブ等を腐食させる原因となる。
【０００６】
また、ＥＧＲバルブは、通常制御装置等からの指示によって開閉する電磁弁で動作する。したがって、排気直後の高温の排気ガスが通過すると、ＥＧＲバルブ自体が高温に曝され、動作不良を起こすと言う問題も発生する。特許文献３には、ＥＧＲバルブを冷却液で冷却する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１８４３７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０９７７５号公報
【特許文献３】特開２０００−０８７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に示されるＳ字状の吸気管は、スラント型エンジンのインテークマニホールドとしては、高さを押さえる事ができ、なおかつ吸気の慣性効果を確保できる点で、好ましい。しかし、この形状のスラント型エンジンに特許文献２に示される、従来通りのＥＧＲバルブを取付けたのでは、エンジン全体の嵩が高くなってしまう。
【０００９】
また、Ｓ字状のインテークマニホールドを搭載したスラント型エンジンでは、シリンダヘッドとサージタンクがほぼ同じ高さに配置される。また、サージタンクはオイルパンの近傍に配置されるため、シリンダヘッドとサージタンクの間の距離も遠くなる。つまり、サージタンクに連結されるスロットルボディはシリンダブロックやシリンダヘッドといった熱源から遠い位置に配置されるので、冷間始動時には暖まりにくい。
【００１０】
さらに、低燃費という観点からは、エンジン始動直後から高い温度を供給できる排気ガスの熱エネルギーを効率的に利用する方法が常に要求されている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以上のような課題に鑑み想到された、スラント型エンジンにおけるＥＧＲ構造を提供するものである。より具体的には、本発明のＥＧＲ構造は、
クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、シリンダの軸線をスラントさせ、
一端が前記吸気ポートに接続され、前記一端から始まる凸形状部と前記凸形状部に続く凹形状部からなる前記クランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、
前記サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、
前記インテークマニホールドの前記凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、
前記排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、
前記ＥＧＲバルブから前記サージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有することを特徴とする。
【００１２】
また、上記のＥＧＲ構造ではさらに、
前記スロットルボディと前記ＥＧＲバルブは、冷却水入口と冷却水出口を有する冷却水路が形成されており、
前記エンジンのウォータジャケットから前記ＥＧＲバルブを経由して前記スロットルボディへ流れ、前記ウォータジャケットに戻る冷却水路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＥＧＲ構造は、ＥＧＲバルブをＳ字状インテークマニホールドの凹み部分（凹み形状）に配置するので、スラント型エンジンの嵩を高くせず、全体シルエットにおいては、高さの低いエンジンを得る事ができる。
【００１４】
また、そのような構成であるにもかかわらず、ＥＧＲバルブは、排気側からサージタンクへのＥＧＲガス経路中最も高い点に配置されることとなるので、強酸性液がＥＧＲバルブやＥＧＲガス経路に滞留することがなく、ＥＧＲバルブやＥＧＲガス経路が腐食されることがない。
【００１５】
また、エンジン始動直後であっても、高熱の排気ガスが流れるＥＧＲバルブに冷却水を通し、その冷却水路の下流にスロットルボディを配置する構成としたので、ＥＧＲバルブは冷却し、スロットルボディはエンジン始動直後から温めることができる。したがって、暖機運転を短縮することができる。また、これは排気ガスの熱エネルギーの有効活用につながる。その結果、燃費の向上につながるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のＥＧＲ構造を搭載したスラント型エンジンの概略をクランク軸方向から視た側面図である。
【図２】本発明のＥＧＲ構造を搭載したスラント型エンジンの概略を示す平面図である。
【図３】本発明に係るＥＧＲバルブの側面断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を用いて本発明のＥＧＲ構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００１８】
図１に本発明のＥＧＲ構造を有するスラント型エンジン１を示す。エンジン１は、オイルパン２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４からなる。なお、シリンダヘッド４の上部にはヘッドカバー５が形成されていてもよいし、上記より多くの分割された部分から形成されていてもよい。
【００１９】
シリンダブロック３中のシリンダの軸線９は、垂直方向６から水平方向７に対して、角度θだけ傾いて形成されている。本実施例ではθは７０度前後であるが、これに限定されるものではない。このようにシリンダの軸線９を傾けるのはオイルパン２の底面２ｕからのエンジン高さを低くするためである。
【００２０】
シリンダの軸線９の傾斜の方向は、シリンダブロック３のオイルパン２と反対側に連結されるシリンダヘッド４において、オイルパン２の底面２ｕを重力下側に向け、クランク軸１０側から見た時に、吸気ポート１２が上方側、排気ポート１４が下方側となるように傾斜させる。なお、以後の説明では、エンジン１はオイルパン２の底面２ｕを重力下側に向けて配置されるものとし、重力上方向を上方側、重力下方向を下方側と呼ぶ。
【００２１】
下方側に向けられた排気ポート１４には、エキゾーストマニホールド１６が取り付けられる。エキゾーストマニホールド１６は、触媒１７に連結される。触媒１７から下流には排気管を介してマフラーが連結される（図示せず）。
【００２２】
一方、上方側に向けられた吸気ポート１２には、インテークマニホールド１８が連結される。インテークマニホールド１８は、吸気の慣性効果を得るために、クランク軸１０方向から見て、略Ｓ字形状をしている。インテークマニホールド１８の長さを確保するためである。略Ｓ字状のインテークマニホールド１８は、その一端が吸気ポート１２に連結される。連結されたインテークマニホールド１８の一端からは、上方側に凸となる凸形状部２０と、その凸形状部２０に続き、下方側に凹む凹形状部２２によって、クランク軸１０側から視て略Ｓ字形状が形成される。
【００２３】
インテークマニホールド１８は、ほぼオイルパン２まで達する長さが確保される。そしてインテークマニホールド１８の他端は、サージタンク２３の一方の側面に連結される。つまりサージタンク２３はオイルパン２の上方側に配置される。なお、オイルパン２の上方側とは、オイルパン２の真上でなくてもよく、シリンダブロック３上であってもよいし、オイルパン２からシリンダブロック３の反対側にはみ出ていてもよい。サージタンク２３の他方の側面には、スロットルボディ２４が連結され、そこからはエアクリーナ（図示せず）といった吸気系の上流部品が連結される。スロットルボディ２４は、オイルパン２の上方側に配置されることになる。このように、吸気ポート１２からスロットルボディ２４までほぼ水平に配置されることで、エンジン１の高さを低く抑えることができる。
【００２４】
図２には、エンジンの平面図を示す。ここでは、３気筒のエンジンについて例示するが、気筒数は特に限定するものではない。吸気ポート１２に連結されたインテークマニホールド１８は、サージタンク２３の側面に連結される。スロットルボディ２４はオイルパン２の上方側でサージタンク２３に連結される。ここで、インテークマニホールド１８は、気筒の数にかかわらず、クランク軸１０方向から視れば、略Ｓ字状の断面形状を有している。なお、図２では、クランク軸１０方向から視る方向を矢印１０ｖで示した。
【００２５】
再び図１および図２を参照して、ＥＧＲバルブ３０は、ちょうどインテークマニホールド１８の凹形状部２２に配置される。図２の平面図では、エンジン１の中心線８よりエキゾーストマニホールド１６が延設される側の側面に近い方に配置されるのがよい。ＥＧＲバルブ３０は、排気ポート１４若しくはエキゾーストマニホールド１６から排気ガスの一部を還流させるため、排気ポート１４に近い方がよいからである。ＥＧＲバルブ３０の取付の足場は、インテークマニホールド１８であってもよいし、エンジン１本体から取付用のブラケット（図示せず）を延設させてもよい。インテークマニホールド１８が樹脂で形成されている場合は、インシュレータ等を介しておく、若しくは後述するように、冷却水の一部をＥＧＲバルブ３０側の取付面に流すようにしてもよい。
【００２６】
ＥＧＲバルブ３０から排気ポート１４までの間には上流側ＥＧＲガス通路３２が配置される。上流側ＥＧＲガス通路３２は、排気ポート１４の出口に連結される。ここで、排気ポート１４の出口とは、排気ポート１４とエキゾーストマニホールド１６の連結面だけでなく、エキゾーストマニホールド１６および、触媒１７との連結部や、触媒１７と排気管の連結部など、排気ガスを取り出すことができる部分を含む。
【００２７】
排気ポート１４の出口に連結された上流側ＥＧＲガス通路３２は、上向き傾斜を有したままＥＧＲバルブ３０に連通される。ここで、上向きの傾斜を有したままとは、上流側ＥＧＲガス通路３２のどこをとっても、上向きの傾斜を有していることであり、水平若しくは下向きの傾斜を有していないということである。上向き傾斜を有するのは、排気ガスが凝縮することによって強酸性液が生成した場合でも、排気ポート１４側に流れ、滞留しないようにするためである。従って、傾斜の角度は一様でなくてもよく、何段かに分かれていてもよい。
【００２８】
ＥＧＲバルブ３０からサージタンク２３までの間は、下流側ＥＧＲガス通路３４で連通される。この時下流側ＥＧＲガス通路３４は、下向き傾斜を有した状態でサージタンク２３に連結される。ここで、下向き傾斜を有したままとは、下流側ＥＧＲガス通路３４のどこをみても下向きの傾斜を有していることであり、水平若しくは上向きの傾斜を有していないことである。下流側ＥＧＲガス通路３４が下向き傾斜を有するのは、下流側ＥＧＲガス通路３４内に強酸性液が生成した場合は、滞留させることなく、サージタンク２３側へ流すためである。
【００２９】
図３には、本発明のＥＧＲ構造に係るＥＧＲバルブ３０の概略断面図を示す。ＥＧＲバルブ３０は、筒状の本体４０と、本体４０の内部を２分し、貫通孔４１を有する弁座部４２と、本体４０の頂上に取り付けられたアクチュエータ４３と、アクチュエータ４３に接続され、弁座部４２の貫通孔４１を開閉するバルブ体４４からなる。
【００３０】
本体４０は、ＥＧＲガスが通過する本体内の外側に冷却水路４０ｗを有する。この冷却水路４０ｗには、冷却液が入ってくる冷却水入口４０ｉと、冷却水が出てゆく冷却水出口４０ｏが形成されている（冷却水入口４０ｉと冷却水出口４０ｏについては図２参照）。
【００３１】
本体４０の下方には、上流側ＥＧＲガス通路３２が連結されている。上流側ＥＧＲガス通路３２の連結口３０ｉから本体４０内に入ると、本体４０内部を上下に二分する弁座部４２が配設されている。弁座部４２には、中央に貫通孔４１が形成されている。弁座部４２の上部側の部屋である上室４０ａには、下流側ＥＧＲガス通路３４との連結口３０ｏが形成されている。本体４０の上部に取り付けられたアクチュエータ４３には本体４０内部に向けてシャフト４５が取り付けられている。シャフト４５の先端にはバルブ体４４が取り付けられており、アクチュエータ４３の動きによって、弁座部４２の貫通孔４１はバルブ体４４によって開閉される。
【００３２】
ＥＧＲバルブ３０に連結されている下流側ＥＧＲガス通路３４は、サージタンク２３に連結される。サージタンク２３と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口２３ｉは、ＥＧＲバルブ３０と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏより低い。上述したように、ＥＧＲバルブ３０からサージタンク２３に至る下流側ＥＧＲガス通路３４は、下向き傾斜を有しているので、サージタンク２３と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口２３ｉは、ＥＧＲバルブ３０と下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏより低くなるからである。図３では、その差を符号ｈで表した。
【００３３】
また、ＥＧＲバルブ３０を保持する取付ステー３６は、サージタンク２３側に傾斜して取付けられていてもよい。ＥＧＲバルブ３０の上室４０ａで凝縮した水分が下流側ＥＧＲガス通路３４に流れやすくするためである。また、ＥＧＲバルブ３０の下室４０ｂに連結されている上流側ＥＧＲガス通路３２も傾斜した側に連結することで、ＥＧＲバルブ３０の下室４０ｂ内で凝縮した水分を上流側ＥＧＲガス通路３２に戻しやすくすることができる。
【００３４】
このように、ＥＧＲバルブ３０の上流側ＥＧＲガス通路３２の連結口３０ｉと下流側ＥＧＲガス通路３４の連結口３０ｏをＥＧＲバルブ３０の一方側面側に設け、その一方側面側にＥＧＲバルブ３０を傾斜させることで、ＥＧＲバルブ３０内でＥＧＲガスが凝縮して水分が残留することが回避される。
【００３５】
以上のように、排気ポート１４出口からサージタンク２３に至る排気ガスの通路においては、ＥＧＲバルブ３０が最も高い位置に配置され、通路中で強酸性液が生成したとしても、排気ポート１４側若しくはサージタンク２３側に必ず流れ落ち、ＥＧＲガス通路３２、３４内若しくはＥＧＲバルブ３０内に貯留することが無い。すなわち、ＥＧＲバルブ３０やＥＧＲガス通路３２、３４の腐食といった問題が回避される。
【００３６】
次に、ＥＧＲ構造の冷却について説明する。図３で示したように、ＥＧＲバルブ３０の表面には、冷却水入口４０ｉと冷却水出口４０ｏが形成されており、内部に冷却水が通過する冷却水路４０ｗが形成されている。また、図示していないが、同様にスロットルボディ２４も冷却水入口、冷却水出口および内部に冷却水路が形成されている。
【００３７】
通常の縦置きエンジンの場合は、スロットルボディは、エンジンのシリンダヘッド近辺に配置されるため、高温に曝される。一方で、スロットルボディは、冷間始動時には、スロットルが凍結し、動きにくい場合がある。つまり、冷間始動時にはスロットルボディは温めることが必要で、暖気完了後の運転時は冷却する必要がある。しかし、縦置きエンジンの場合は、もともとスロットルボディは、熱源の近くにあるので、冷却を主とした冷却構造が採用されている。
【００３８】
しかしスラント型エンジンの場合は、スロットルボディ２４は、シリンダヘッド４等の熱源から遠い位置に配置されるので、そもそもスロットルボディ２４は暖まりにくい構造となっている。そこで本発明では、ＥＧＲバルブ３０を、スロットルボディ２４を冷却する冷却路のスロットルボディ２４より上流側に配置し、ＥＧＲバルブ３０を通過するＥＧＲガスからの熱でスロットルボディ２４に供給する冷却水を温める。
【００３９】
まず、図２を参照して、エンジン１のウォータジャケットからは、第１の冷却水パイプ５０が引き出され、ＥＧＲバルブ３０に連結される。連結されるのは、ＥＧＲバルブ３０の冷却水入口４０ｉである。ＥＧＲバルブ３０内には、図３に示すように、冷却水路４０ｗが形成されている。そして、ＥＧＲバルブ３０の冷却水出口４０ｏには、第２の冷却水パイプ５１が連結される。
【００４０】
第２の冷却水パイプ５１は、スロットルボディ２４の冷却水入口２４ｉに接続される。そしてスロットルボディ２４の冷却水出口２４ｏには、第３の冷却水パイプ５２が連結される。第３の冷却水パイプ５２は、再びウォータジャケットに連結される。ここで、第１の冷却水パイプ５０が引き出されたウォータジャケットの部分は、第３の冷却水パイプ５２が連結された部分よりウォータジャケット内で上流側である。
【００４１】
以上のような構成にすると、冷間始動時には、冷却水はまずＥＧＲバルブ３０に供給される。ＥＧＲバルブ３０は、始動直後から高温を有する排気ガスが供給されているので、ＥＧＲバルブ３０に供給された冷却水は、ＥＧＲバルブ３０を冷却するとともに、温度が上がる。温度の上がった冷却水はスロットルボディ２４に供給され、冷間始動時のスロットルボディ２４を温める。このような動作によって、仮にスロットルボディ２４が冷間始動時に凍結していても、すぐに解凍され、動作させることができる。
【００４２】
なお、通常運転時には、熱源であるＥＧＲバルブ３０を通過した冷却水がスロットルボディ２４に供給される。すなわち、比較的温度の高い冷却水が供給される。しかし、スラント型エンジンでは、スロットルボディ２４はエンジン１のオイルパン２付近に配置されるため、最も温度が高くなるシリンダヘッド４やシリンダブロック３からは離れて配置されている。従って、スラントさせていないエンジンの場合より、比較的高温の冷却水が供給されても、温度が高くなりすぎるといった問題は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のＥＧＲ構造はスラント型エンジンに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１ スラント型エンジン
２ オイルパン
２ｕ オイルパンの底面
３ シリンダブロック
４ シリンダヘッド
５ ヘッドカバー
６ 垂直方向
７ 水平方向
８ エンジンの中心線
９ シリンダの軸線
１０ クランク軸
１０ｖ クランク軸方向視
１２ 吸気ポート
１４ 排気ポート
１６ エキゾーストマニホールド
１７ 触媒
１８ インテークマニホールド
２０ 凸形状部
２２ 凹形状部
２３ サージタンク
２３ｉ サージタンクと下流側ＥＧＲガス通路との連結口
２４ スロットルボディ
２４ｉ スロットルボディの冷却水入口
２４ｏ スロットルボディの冷却水出口
３０ ＥＧＲバルブ
３０ｉ ＥＧＲバルブと上流側ＥＧＲガス通路の連結口
３０ｏ ＥＧＲバルブと下流側ＥＧＲガス通路の連結口
３２ 上流側ＥＧＲガス通路
３４ 下流側ＥＧＲガス通路
３６ 取付ステー
４０ 本体
４０ａ 上室
４０ｂ 下室
４０ｗ 冷却水路
４０ｉ 冷却水入口
４０ｏ 冷却水出口
４１ 貫通孔
４２ 弁座部
４３ アクチュエータ
４４ バルブ体
４５ シャフト
５０ 第１の冷却水パイプ
５１ 第２の冷却水パイプ
５２ 第３の冷却水パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、シリンダの軸線をスラントさせ、
一端が前記吸気ポートに接続され、前記一端から始まる凸形状部と前記凸形状部に続く凹形状部からなる前記クランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、
前記サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、
前記インテークマニホールドの前記凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、
前記排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、
前記ＥＧＲバルブから前記サージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有するＥＧＲ構造。
【請求項２】
前記スロットルボディと前記ＥＧＲバルブは、冷却水入口と冷却水出口を有する冷却水路が形成されており、
前記エンジンのウォータジャケットから前記ＥＧＲバルブを経由して前記スロットルボディへ流れ、前記ウォータジャケットに戻る冷却水路を有する請求項１に記載されたＥＧＲ構造。
【請求項１】
クランク軸から見て吸気ポート入口が上方側となり、排気ポート出口が下方側となるように、シリンダの軸線をスラントさせ、
一端が前記吸気ポートに接続され、前記一端から始まる凸形状部と前記凸形状部に続く凹形状部からなる前記クランク軸側から見て略Ｓ字状のインテークマニホールドと、
前記インテークマニホールドの他端に接続され、オイルパンの上方側に配置されるサージタンクと、
前記サージタンクに連結されたスロットルボディを有するエンジンに搭載されるＥＧＲ構造であって、
前記インテークマニホールドの前記凹形状部に配置されたＥＧＲバルブと、
前記排気ポート出口から前記ＥＧＲバルブまで上向き傾斜を持って連結された上流側ＥＧＲガス通路と、
前記ＥＧＲバルブから前記サージタンクまで下向き傾斜を持って連結された下流側ＥＧＲガス通路を有するＥＧＲ構造。
【請求項２】
前記スロットルボディと前記ＥＧＲバルブは、冷却水入口と冷却水出口を有する冷却水路が形成されており、
前記エンジンのウォータジャケットから前記ＥＧＲバルブを経由して前記スロットルボディへ流れ、前記ウォータジャケットに戻る冷却水路を有する請求項１に記載されたＥＧＲ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４７５０６（Ｐ２０１３−４７５０６Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６６０４（Ｐ２０１１−１８６６０４）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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