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JP2003214261A - エンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents

エンジンのｅｇｒ装置

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JP2003214261A
JP2003214261A JP2002018790A JP2002018790A JP2003214261A JP 2003214261 A JP2003214261 A JP 2003214261A JP 2002018790 A JP2002018790 A JP 2002018790A JP 2002018790 A JP2002018790 A JP 2002018790A JP 2003214261 A JP2003214261 A JP 2003214261A
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egr
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catalyst
exhaust
exhaust manifold
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朋宏 大橋
Kazuo Koga
一雄 古賀
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Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気系での触媒の設置状態に関わらず、ＥＧ
Ｒ管路の延長化や自在継手の設置を要することなく、Ｓ
ＯＦ分の除去後のＥＧＲガスを還流でき、その結果、製
造コストを低減した上で、吸気系へのデポジットの堆積
を防止できるエンジンのＥＧＲ装置を提供する。 【解決手段】 エキマニ２の集合部分とエンジン側取付
フランジ２ａとをＥＧＲ管路７ａ，７ｂで接続すると共
に、ＥＧＲ管路７ａ，７ｂにＥＧＲ専用の触媒６を設
け、エキマニ２を流通する排ガスの一部をＥＧＲガスと
してＥＧＲ管路７ａ，７ｂを経てエンジンの吸気系に還
流させ、その際に触媒６によりＥＧＲガス中のＳＯＦ分
を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのＥＧＲ装
置に係り、詳しくはＥＧＲガス中に含有されるＳＯＦ分
によるデポジットの堆積を防止可能なＥＧＲ装置に関す
るものである。
【０００２】
【関連する背景技術】エンジンからの排ガスの一部を吸
気系に還流して燃焼温度を低下させ、これによりＮＯx
（窒素酸化物）の排出量を低減するＥＧＲ装置が広く実
施されている。周知のように排ガス中には未燃燃料やオ
イル等を主成分とするＳＯＦ分が含有され、ＥＧＲガス
と共に吸気系に還流されたＳＯＦ分はデポジットを堆積
させる要因となることから、例えば特開２０００−３５
６１３４号公報に記載のＥＧＲ装置のように、エキゾー
ストマニホールド直下に設置された近接触媒の下流側に
ＥＧＲガス導入口を接続して、ＳＯＦ分を除去した後の
排ガスを還流させている。
【０００３】一方、コスト面やエンジンの出力面等から
近接触媒を省略した車両もあり、このような車両のＥＧ
Ｒ装置では、例えば特開２０００−２４９００３号公報
に記載のように、床下触媒の下流側からＥＧＲガスを還
流させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、床下触
媒はエンジンからかなり離間しているため、必然的にＥ
ＧＲ管路を大幅に延長化する必要が生じる上に、エンジ
ンのロールや振動のＥＧＲ管路への影響を避けるため
に、ＥＧＲ管路上にベローズや球面継手等の自在継手を
設ける必要が生じ、結果として製造コストを高騰させて
しまうという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、排気系での触媒の設置状
態に関わらず、ＥＧＲ管路の延長化や自在継手の設置を
要することなく、ＳＯＦ分の除去後のＥＧＲガスを還流
でき、その結果、製造コストを低減した上で、吸気系へ
のデポジットの堆積を防止することができるエンジンの
ＥＧＲ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、一端がエキゾーストマニホール
ドに接続されてＥＧＲガス導入口をなし、他端がエンジ
ン側取付フランジに接続されて、下流側ＥＧＲ通路への
ＥＧＲガス導出口をなすＥＧＲ管路と、ＥＧＲ管路に設
けられてＥＧＲガスの浄化を行う触媒とを備えたもので
ある。
【０００７】従って、エンジンからの排ガスがエキゾー
ストマニホールド及び排気通路を経て外部に排出される
一方、排ガスの一部は、エキゾーストマニホールドから
ＥＧＲ管路、触媒、下流側ＥＧＲ通路を経てエンジンの
吸気系に還流されて、ＮＯx排出量の低減が図られる。
一方、排ガスは触媒を通過する際に浄化されてＳＯＦ分
を除去され、これにより吸気系を構成する各部材へのデ
ポジットの堆積が防止される。
【０００８】そして、このようにエキゾーストマニホー
ルドに設けたＥＧＲ専用の触媒によりＥＧＲガス中のＳ
ＯＦ分の除去が行われるため、エンジンから離間した床
下触媒の下流側からＥＧＲガスを還流させる必要がなく
なり、そのための長いＥＧＲ管路、及びそれに付随する
ベローズや球面継手等の自在継手を必要とせずに、製造
コストが低減可能となる。
【０００９】又、触媒を流通するＥＧＲガス量は全体の
排ガス流量に比して格段に少ないため、触媒自体を小型
化できる上に、ＥＧＲガスは全体の排ガスに比べると比
較的温度が低く、触媒に高い耐熱性が要求されないた
め、安価な触媒種を利用でき、結果として安価な触媒で
十分な作用が得られる。請求項２の発明は、請求項１に
おいて、エンジン側取付フランジが、エキゾーストマニ
ホールドのエンジン側取付フランジと一体化されたもの
である。従って、エキゾーストマニホールドを含めたこ
れらの部材を、エンジン組立工程の段階でエンジンに設
置でき、その組付け作業を合理化可能となる。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１において、触
媒が、ＥＧＲ管路のＥＧＲガス導入口側に近接して配設
されるものである。従って、触媒は排気直後の温度の高
いＥＧＲガスが導入されて速やかに昇温され、冷態始動
時等にも迅速にＳＯＦ分の除去が開始される。請求項４
の発明は、請求項１において、ＥＧＲガス導入口が、エ
キゾーストマニホールドの集合部分に接続されるもので
ある。従って、触媒はエキゾーストマニホールドの集合
部分近傍、つまり、従来は利用されなかったデッドスペ
ースに配設されるため、触媒の付加による周辺機器への
影響がない。
【００１１】請求項５の発明は、請求項１において、触
媒の両端に対するＥＧＲ管路の何れか一方が、軸方向に
伸縮可能又は円周方向に回動可能な可動部材を有するも
のである。従って、エキゾーストマニホールドが熱膨張
しても、可動部材の軸方向の伸縮や円周方向の回動によ
り熱膨張が吸収されるため、このときの応力による触媒
の破損が未然に防止される。
【００１２】請求項６の発明は、請求項１において、触
媒がエキゾーストマニホールドに対し、支持部材を介し
て軸方向への相対移動を許容された状態で支持されたも
のである。従って、エキゾーストマニホールドが熱膨張
しても、支持部材により触媒の軸方向への移動が許容さ
れるため、このときの応力による触媒の破損が未然に防
止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を４気筒ガソリンエ
ンジン用のＥＧＲ装置に具体化した一実施形態を説明す
る。図１は本実施形態のエンジンのＥＧＲ装置を示す正
面図、図２は同じくＥＧＲ装置を示す斜視図であり、図
中の１はエンジンのシリンダヘッドである。シリンダヘ
ッド１の排気側面にはエキゾーストマニホールド（以
下、エキマニと略す）２のエンジン側取付フランジ２ａ
がボルト３により固定され、エンジン側取付フランジ２
ａには各気筒毎に排気パイプ２ｃの上端が溶接固定され
ている。各排気パイプ２ｃは２気筒ずつ集合されて、そ
の下端が排気側連結フランジ２ｂに溶接固定され、図示
はしないが、この排気側連結フランジ２ｂは排気管を介
して床下触媒及び消音器に接続されている。尚、本実施
形態では、エキマニ２直下に設置される近接触媒は備え
られていない。
【００１４】上記１本の排気パイプ２ｃの中程には支持
部材としての環状ブラケット４がボルト５で固定され、
この環状ブラケット４内には筒状をなす触媒６が保持さ
れている。この触媒６には排ガス全体を浄化する作用は
要求されず、後述のように未燃燃料やオイル等を主成分
とするＳＯＦ分のボンドを切り離す作用のみが要求され
る。よって、担持する触媒種としては、一般的な酸化触
媒に利用されるＰt（プラチナ），Ｐd（パラジウム），
Ｒh（ロジウム）等に限らず、より酸化作用が低い触媒
種、例えばＨＣトラップや選択還元型ＮＯx触媒に利用
されるゼオライトが担持されていてもよい。
【００１５】上記触媒６の下部からは下側ＥＧＲ管路７
ａが下方に延設され、下側ＥＧＲ管路７ａの下端８ａ
は、上記排気パイプ２ｃの一方の集合部分に溶接固定さ
れ、この接続箇所がＥＧＲガス導入口１０ａを構成して
いる。同様に、触媒６の上部からは上側ＥＧＲ管路７ｂ
が上方に延設され、上側ＥＧＲ管路７ｂの上端８ｂは、
上記エンジン側取付フランジ２ａの一側に溶接固定さ
れ、この接続箇所がＥＧＲガス導出口１０ｂを構成して
いる。
【００１６】ここで、上側ＥＧＲ管路７ｂには、金属パ
イプを蛇腹状に加工した可動部材としてのベローズ９ｂ
が取り付けられ、且つ上記環状ブラケット４の内径は触
媒６の外径より若干大きく設定されているため、エキゾ
ーストマニホールド２の熱膨張によらず、触媒６を保持
することができる。又、下側ＥＧＲ管路７ａの全長は可
能な限り短く設定されており、その結果、図１から明ら
かなように触媒６はエキマニ２の集合部分近傍、つま
り、従来は利用されなかったデッドスペースに配設され
ると共に、ＥＧＲガス導入口１０ａに近接することで、
排気直後の温度の高いＥＧＲガスが内部に導入されるこ
とになる。
【００１７】一方、図２に破線で示すように、シリンダ
ヘッド１の排気側面には、上記エンジン側取付フランジ
２ａと対応するように下流側ＥＧＲ通路１１の一端が開
口し、この下流側ＥＧＲ通路１１の他端はシリンダヘッ
ド１を貫通して吸気側面に開口し、図示はしないが、Ｅ
ＧＲバルブを介してエンジンの吸気通路に接続されてい
る。
【００１８】以上のように構成されたＥＧＲ装置では、
エンジンの運転に伴う排ガスがエキマニ２から排気管の
床下触媒及び消音器を経て外部に排出される一方、排ガ
スの一部は、エキマニ２の集合部分から下側ＥＧＲ管路
７ａ、触媒６、上側ＥＧＲ管路７ｂ、下流側ＥＧＲ通路
１１、ＥＧＲバルブを経て吸気通路側に還流され、この
ときの還流量がＥＧＲバルブの開度に応じて調整され
て、エンジンからのＮＯx排出量の低減が図られる。
【００１９】上記触媒６を通過する際の排ガスは、触媒
種の作用により含有するＳＯＦ分を除去されて吸気通路
に還流され、これにより吸気系を構成する各部材、例え
ばスロットルバルブや吸気バルブ等へのデポジットの堆
積が防止される。上記のようにＥＧＲガス導入口１０ａ
に近接配置された触媒６は、高温のＥＧＲガスにより速
やかに昇温されるため、冷態始動時等にも迅速にＳＯＦ
分の除去を開始できる。
【００２０】そして、このようにエキマニ２にＥＧＲ専
用の触媒６を備えているため、本来の排ガス浄化用触媒
の設置状態に何ら影響されることなく、ＥＧＲガス中の
ＳＯＦ分を除去できる。具体的には、本実施形態のよう
に近接触媒を備えない場合であっても、エンジンから離
間した床下触媒の下流側からＥＧＲガスを還流させる必
要がないことから、そのための長いＥＧＲ管路、及びそ
れに付随するベローズや球面継手等の自在継手を必要と
せずに、製造コストを低減することができる。
【００２１】又、触媒６を流通するＥＧＲガス量は全体
の排ガス量に比して格段に少ないため、触媒６自体を小
型化できる上に、ＥＧＲが実施されるのは主に低中負荷
域で、触媒６内を流通するＥＧＲガスはそれほど高温に
達しないことから、触媒６は熱劣化に対して比較的余裕
を有する。よって、触媒６を安価に製造でき、触媒６の
付加による製造コストへの影響は軽微であり、全体とし
ては十分にコスト低減を達成できる。又、上記のように
触媒６がデッドスペースに配設されるため、触媒６の付
加による周辺機器への影響も少なく、エンジンルーム内
のスペース効率を低下させずに実施することができる。
【００２２】加えて、上記のようにエキマニ２に対して
触媒６及び上下のＥＧＲ管路７ａ，７ｂが一体化されて
いるため、エキマニ２を含めたこれらの部材を、エンジ
ン組立工程の段階でエンジンに設置可能となる。つま
り、従来技術として説明した特開２０００−２４９００
３号公報に記載のように、床下触媒とエンジンとをＥＧ
Ｒ管路で接続する場合には、エンジン組立工程の段階で
はＥＧＲ管路を設置できず、組立完了したエンジンを車
体に搭載する段階で始めてＥＧＲ管路の設置が可能とな
り、組付け作業が煩雑化してしまう。よって、本実施形
態のＥＧＲ装置によれば、組付け作業を合理化できると
いう利点も得られる。
【００２３】一方、周知のようにエキマニ２の排気パイ
プ２ｃは、エンジン運転の度に排気熱で膨張するため、
ＥＧＲ管路７ａ，７ｂの上下端８ａ，８ｂ間の距離が変
動したり、上下端８ａ，８ｂが円周方向（捻れ方向）に
角度変化したりするが、ベローズ９ａが上記熱膨張を吸
収し、且つ、触媒６に対して環状ブラケット４が軸方向
に移動することで上記熱膨張の影響を受けることなく支
持できるため、このときの応力による触媒６の破損を未
然に防止でき、ひいては耐久性を向上させることができ
る。
【００２４】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、４気筒ガソリンエンジン用のＥ
ＧＲ装置に具体化したが、エンジンの形式はこれに限ら
ず、エンジンの気筒数を変更したり、ディーゼルエンジ
ン用のＥＧＲ装置に具体化したりしてもよい。又、近接
触媒の有無も限定されることはなく、近接触媒を備えた
エンジンに適用してもよく、この場合でも、上記組付け
作業の合理化等の利点を得ることができる。
【００２５】又、上記実施形態では、ＥＧＲ管路７ｂの
エンジン側取付フランジを、エキゾーストマニホールド
２のエンジン側取付フランジ２ａと一体型としたが、Ｅ
ＧＲ管路７ｂのための専用のエンジン側取付フランジ別
体で設けてもよい。更に、ＥＧＲ管路７ｂは、シリンダ
ヘッド１内の下流側ＥＧＲ通路１１に接続されるものに
限らず、シリンダヘッド１外に設けたＥＧＲ通路に接続
されていてもよい。
【００２６】更に、上記実施形態では、触媒６の外径に
対して環状ブラケット４の内径を大きくすることで、触
媒６の軸方向への移動を許容したが、その構造は限定さ
れるものではなく、例えば環状ブラケット４は触媒６を
移動不能に保持する一方、固定用のボルト５を中心とし
て環状ブラケット４を揺動させることで、触媒６の軸方
向の移動を許容してもよいし、或いは、環状ブラケット
４自体の撓みによって触媒６の移動を許容してもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明のエ
ンジンのＥＧＲ装置によれば、排気系での触媒の設置状
態に関わらず、ＥＧＲ管路の延長化や自在継手の設置を
要することなく、ＳＯＦ分の除去後のＥＧＲガスを還流
でき、その結果、製造コストを低減した上で、吸気系へ
のデポジットの堆積を防止できすることができる。
【００２８】請求項２の発明のエンジンのＥＧＲ装置に
よれば、請求項１の発明に加えて、車体への組付け作業
を合理化することができる。請求項３の発明のエンジン
のＥＧＲ装置によれば、請求項１の発明に加えて、触媒
を速やかに昇温して、冷態始動時等にも迅速にＳＯＦ分
の除去を開始し、もって、吸気系へのデポジットの堆積
をより確実に防止することができる。
【００２９】請求項４の発明のエンジンのＥＧＲ装置に
よれば、請求項１の発明に加えて、触媒をデッドスペー
スに配設し、エンジンルーム内のスペース効率を低下さ
せずに実施することができる。請求項５及び６の発明の
エンジンのＥＧＲ装置によれば、請求項１の発明に加え
て、エキゾーストマニホールドの熱膨張に起因する触媒
の破損を防止して、その耐久性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のエンジンのＥＧＲ装置を示す正面図
である。
【図２】同じくＥＧＲ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
２ エキゾーストマニホールド ４ 環状ブラケット（支持部材） ６ 触媒 ７ａ 下側ＥＧＲ管路 ７ｂ 上側ＥＧＲ管路 ９ｂ ベローズ（可動部材） １０ａ ＥＧＲガス導入口 １０ｂ ＥＧＲガス導出口 １１ 下流側ＥＧＲ通路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端がエキゾーストマニホールドに接続
    されてＥＧＲガス導入口をなし、他端がエンジン側取付
    フランジに接続されて、下流側ＥＧＲ通路へのＥＧＲガ
    ス導出口をなすＥＧＲ管路と、 上記ＥＧＲ管路に設けられて上記ＥＧＲガスの浄化を行
    う触媒とを備えたことを特徴とするエンジンのＥＧＲ装
    置。
  2. 【請求項２】 上記エンジン側取付フランジを、上記エ
    キゾーストマニホールドのエンジン側取付フランジと一
    体化したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの
    ＥＧＲ装置。
  3. 【請求項３】 上記触媒は、上記ＥＧＲ管路の上記ＥＧ
    Ｒガス導入口側に近接して配設されることを特徴とする
    請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
  4. 【請求項４】 上記ＥＧＲガス導入口は、上記エキゾー
    ストマニホールドの集合部分に接続されることを特徴と
    する請求項１に記載のエンジンのＥＧＲ装置。
  5. 【請求項５】 上記触媒の両端に対する上記ＥＧＲ管路
    の何れか一方は、軸方向に伸縮可能又は円周方向に回動
    可能な可動部材を有することを特徴とする請求項１に記
    載のエンジンのＥＧＲ装置。
  6. 【請求項６】 上記触媒は、上記エキゾーストマニホー
    ルドに対し、支持部材を介して軸方向への相対移動を許
    容された状態で支持されることを特徴とする請求項１に
    記載のエンジンのＥＧＲ装置。
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