JP2015014292A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッド７２のうちクランク軸線ａと平行な一側部に吸気マニホールド７３を、他側部に排気マニホールド７１を備えていると共に、ＤＰＦ１とＥＧＲ装置９１を備えているエンジン７０において、エンジン７０の高さを低く構成できるようにする。
【解決手段】ＥＧＲ装置９１を排気マニホールド７１にＥＧＲクーラ９４を介して接続するとともに、ＤＰＦ１の排気入口側を排気マニホールド７１の排気出口側と過給機１００を介して連通させている。ＤＰＦ１を、エンジン７０のうちクランク軸線ａと直行する一側部に設けられたフライホイールハウジング７８の上部に配置する。ＥＧＲクーラ９４と過給機１００とをエンジン７０のうちクランク軸線ａと平行な一側部に配置する。
【選択図】図３

Description

本願発明は、排気マニホールドから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）を備えたエンジンに関するものである。

従来から、ディーゼルエンジン等の排気ガス対策として、排気ガスの一部を吸気側に還流させるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）を設けることにより、燃焼温度を低く抑えて排気ガス中のＮＯｘ量（窒素酸化物量）を低減させるという技術が知られている。

この種のＥＧＲ装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１のＥＧＲ装置においては、ディーゼルエンジンの排気マニホールドから分岐した還流管路が吸気マニホールドに接続されている。排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を還流管路経由で吸気マニホールドに供給することによって、ＥＧＲガスと吸気側からの新気とが混合され、当該混合ガスがディーゼルエンジンの各気筒内（吸気行程の気筒内）に導入される。

特開平８−２６１０７２号公報

ところで、ディーゼルエンジンの搭載スペースは搭載対象の作業車両（建設機械や農作業機等）によって様々だが、近年は、軽量化・コンパクト化の要請で、搭載スペースに制約がある（狭小である）ことが多い。このため、ディーゼルエンジンにＥＧＲ装置を配置するに当たっては、ＥＧＲ装置をできるだけコンパクトにレイアウトする必要がある。また、搭載スペースの制約という問題もさることながら、ディーゼルエンジンの発熱にてＥＧＲ装置が高温になると、ＥＧＲガス温度が高くなって燃焼温度を低下させ難くなり、排気ガス中のＮＯｘ量を低減するのが難しくなる。従って、発熱の悪影響を受けないように、ＥＧＲ装置の適切な配置構造や冷却構造を検討する必要もある。

そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施したエンジンを提供することを技術的課題とするものである。

本願発明は、シリンダヘッドのうちクランク軸線と平行な一側部に吸気マニホールドを、他側部に排気マニホールドを備えていると共に、前記排気マニホールドから排出される排気ガスを浄化して排出する排気ガス浄化装置と、前記排気マニホールドからの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ装置とを備えているエンジンであって、前記ＥＧＲ装置を前記排気マニホールドにＥＧＲクーラを介して接続するとともに、前記排気ガス浄化装置の排気入口側を前記排気マニホールドの排気出口側と過給機を介して連通させており、前記排気ガス浄化装置を、前記エンジンのうち前記クランク軸線と直行する一側部に設けられたフライホイールハウジングの上部に配置するとともに、前記ＥＧＲクーラと前記過給機とを前記エンジンのうち前記クランク軸線と平行な一側部に配置したというものである。

上記エンジンにおいて、前記排気ガス浄化装置を前記クランク軸線との直交方向に平行に配置するとともに、前記ＥＧＲ装置を前記エンジンのうち前記クランク軸線と平行な一側部に配置し、前記ＥＧＲクーラと前記ＥＧＲ装置とを連結する環流管路を、前記排気ガス浄化装置と前記過給機とを連通させる排気ガス排出管の下側で、該排気ガス排出管と交差させるものとしてもよい。

また、前記排気ガス浄化装置は、前記エンジンのうち前記クランク軸線と直交する一側部に設けられたフライホイールハウジングの上部であって、前記排気ガス浄化装置の上端が前記シリンダヘッド上面のヘッドカバーの上端より低い位置となるように、前記クランク軸線との直交方向に平行に配置されるとともに、前記ＥＧＲ装置が、前記シリンダヘッドの外側に設置され、前記シリンダヘッドのうちクランク軸線と直交する一測部を迂回して前記排気マニホールドと前記ＥＧＲ装置とを連結する環流管路は、前記排気ガス浄化装置の排気ガス取入れ側に接続される排気ガス排出管の下側で該排気ガス排出管と交差するものとしてもよい。

本願発明によると、シリンダヘッドのうちクランク軸線と平行な一側部に吸気マニホールドを、他側部に排気マニホールドを備えていると共に、前記排気マニホールドから排出される排気ガスを浄化して排出する排気ガス浄化装置と、前記排気マニホールドからの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ装置とを備えているエンジンであって、前記ＥＧＲ装置を前記排気マニホールドにＥＧＲクーラを介して接続するとともに、前記排気ガス浄化装置の排気入口側を前記排気マニホールドの排気出口側と過給機を介して連通させており、前記排気ガス浄化装置を、前記エンジンのうち前記クランク軸線と直行する一側部に設けられたフライホイールハウジングの上部に配置するとともに、前記ＥＧＲクーラと前記過給機とを前記エンジンのうち前記クランク軸線と平行な一側部に配置したものであるので、ＥＧＲ装置及び排気ガス浄化装置等の部品を組み込んだエンジンの高さを低く構成できる。そのため、作業車両において操縦座席下にエンジンルームを設ける場合などのように、エンジンの高さ方向に規制される場合にも、エンジンを設置可能とできる。

本願発明によると、前記排気マニホールドの出口側は、前記排気マニホールドの上方に配置されるとともに前記排気ガス排出管と接続した過給機を介して、前記排気ガス浄化装置の排気ガス取入れ側と連結するものとすることで、シリンダヘッドの左右側面それぞれにＥＧＲ装置及び過給機が配置されるとともに、シリンダヘッドの前側面に排気ガス浄化装置が配置された構成と成る。従って、エンジン上方を平面視したときに、シリンダヘッド上部のヘッドカバーと、ＥＧＲ装置、過給機、及び排気ガス浄化装置とを、同一面に配置した構成とできる。これにより、ＥＧＲ装置、過給機、及び排気ガス浄化装置等の部品を組み込んだエンジンの高さを低く構成できるため、作業車両において操縦座席下にエンジンルームを設ける場合など、エンジンの高さ方向に規制される場合にも設置可能な構成とできるだけでなく、エンジン上側のメンテナンス作業等の煩雑さを解消できる。

また、前記吸気マニホールドの上方に配置されたＥＧＲバルブ部材と、前記シリンダヘッド上のヘッドカバーとの間は、冷却ファンからの冷却風が通過する通風路になっており、前記排気マニホールドから延びる還流管路の出口側を、平面視で前記通風路寄りに位置するように前記ＥＧＲバルブ部材に対してオフセットさせ、前記還流管路の出口側と前記ＥＧＲバルブ部材のＥＧＲガス取入れ側とが中間継手を介して連結されているものとすることで、前記中間継手のうち前記通風路寄りの部位には、前記冷却ファンからの冷却風が当たることになる。このため、冷却風による前記中間継手の温度上昇を抑制し、ひいてはその内部のＥＧＲガス温度を低下できる。その結果、混合ガスの冷却に寄与して、混合ガスによるＮＯｘ量低減効果を適正な状態に維持し易くなるという効果を奏する。

また、前記中間継手のうちＥＧＲガス排出側の内部には、ＥＧＲガスを前記ＥＧＲガス排出側の中心線回りに旋回させるための隆起部が形成されているものとすることで、前記中間継手においてＥＧＲガス取入れ側から流れてくるＥＧＲガスは、内向き突出状の前記隆起部の存在にて、前記ＥＧＲガス排出側付近でその中心線回りに旋回し渦流を形成しながら、前記ＥＧＲバルブ部材のＥＧＲガス取入れ側に送り込まれる。そうすると、渦流状のＥＧＲガスは、前記ＥＧＲバルブ部材内のバルブの開放時に、前記バルブに遮られることなく、前記ＥＧＲバルブ部材のＥＧＲガス取入れ側の開口部と前記バルブとの間の隙間にスムーズに流入することになる。従って、前記ＥＧＲバルブ部材を経由したＥＧＲガスと新気との混合の円滑化を図れるという効果を奏する。

また、前記中間継手のうち前記隆起部より上流側に、ＥＧＲガスの温度を検出するためのＥＧＲガス温度センサが取り付けられているものとすることで、前記ＥＧＲバルブ部材に流入する前の比較的流速が速い箇所に、前記ＥＧＲガス温度センサは位置することになる。このため、ＥＧＲガスによる前記ＥＧＲガス温度センサの汚れや性能劣化を防止できるという効果を奏する。その上、新気が混ざり得ない箇所でＥＧＲガスの温度測定をすることになるから、正確なＥＧＲガス温度を測定できるというメリットもある。

ディーゼルエンジンの平面図である。 ディーゼルエンジンの吸気マニホールド設置側の側面図である。 ディーゼルエンジンの排気マニホールド設置側の側面図である。 ディーゼルエンジンの冷却ファン設置側の側面図である。 ディーゼルエンジンのフライホイールハウジング設置側の側面図である。 ＤＰＦの断面説明図である。 ディーゼルエンジンの燃料系統説明図である。 コモンレールシステムの要部拡大側面図である。 吸気マニホールド周辺の拡大側面図である。 吸気マニホールド周辺の拡大平面図である。 吸気マニホールドとコレクタとの関係を示す平面断面図である。 再循環排気ガス管とＥＧＲバルブ部材との接続関係を示す拡大平面図である。 通風路を示す冷却ファン設置側の拡大側面図である。 （ａ）は中間継手の斜視図、（ｂ）はＥＧＲバルブ部材側から見た中間継手の側面図である。 中間継手の平面断面図である。

以下に、本願発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（１）．ディーゼルエンジンの全体構造
まず、主として図１〜図５を参照しながら、コモンレール式のディーゼルエンジン７０の全体構造について説明する。なお、以下の説明では、クランク軸線ａと平行な両側部（クランク軸線ａを挟んで両側の側部）を左右、フライホイールハウジング７８設置側を前側、冷却ファン７６設置側を後側と称して、これらを便宜的に、ディーゼルエンジン７０における四方及び上下の位置関係の基準としている。

図１〜図３に示すように、ディーゼルエンジン７０におけるクランク軸線ａと平行な一側部に吸気マニホールド７３を、他側部に排気マニホールド７１を備えている。実施形態では、シリンダヘッド７２の左側面に吸気マニホールド７３が配置されており、シリンダヘッド７２の右側面に排気マニホールド７１が配置されている。シリンダヘッド７２は、クランク軸７４とピストン（図示省略）が内蔵されたエンジンブロック７５上に搭載されている。エンジンブロック７５の前後両側面から、クランク軸７４の前後先端側を突出させている。ディーゼルエンジン７０におけるクランク軸線ａと交差する一側部には、冷却ファン７６が設けられている。実施形態では、エンジンブロック７５の後側面側に冷却ファン７６が位置している。クランク軸７４の後端側からＶベルト７７を介して冷却ファン７６に回転力を伝達するように構成されている。

図１〜図３に示す如く、ディーゼルエンジン７０におけるクランク軸線ａと交差する他側部（実施形態ではエンジンブロック７５の前側面側）に、フライホイールハウジング７８が固着されている。フライホイールハウジング７８内にフライホイール７９が配置されている。フライホイール７９はクランク軸７４の前端側に軸支されていて、クランク軸７４と一体的に回転するように構成されている。作業機械（例えば油圧ショベルやフォークリフト等）の作動部に、フライホイール７９を介してディーゼルエンジン７０の動力を取り出すように構成されている。

また、エンジンブロック７５の下面にはオイルパン８１が配置されている。エンジンブロック７５の左右側面とフライホイールハウジング７８の左右側面とには、機関脚取付部８２がそれぞれ設けられている。各機関脚取付部８２には、防振ゴムを有する機関脚体８３がボルト締結されている。ディーゼルエンジン７０は、各機関脚体８３を介して、作業機械（例えば油圧ショベルやフォークリフト等）等のエンジン支持シャーシ８４に防振支持される。

吸気マニホールド７３の入口側は、後述するＥＧＲ装置９１（排気ガス再循環装置）のコレクタ９２を介してエアクリーナ（図示省略）に連結されている。エアクリーナに吸い込まれた新気（外部空気）は、当該エアクリーナにて除塵・浄化されたのち、コレクタ９２を介して吸気マニホールド７３に送られ、そして、ディーゼルエンジン７０の各気筒に供給される。

ＥＧＲ装置９１は、ディーゼルエンジン７０の再循環排気ガス（排気マニホールド７１からのＥＧＲガス）と新気（エアクリーナからの外部空気）とを混合させて吸気マニホールド７３に供給する中継管路としてのコレクタ（ＥＧＲ本体ケース）９２と、エアクリーナにコレクタ９２を連通させる吸気スロットル部材９３と、排気マニホールド７１にＥＧＲクーラ９４を介して接続する還流管路としての再循環排気ガス管９５と、再循環排気ガス管９５にコレクタ９２を連通させるＥＧＲバルブ部材９６とを有している。

すなわち、吸気マニホールド７３と新気導入用の吸気スロットル部材９３とがコレクタ９２を介して連通接続されている。コレクタ９２には、再循環排気ガス管９５の出口側につながるＥＧＲバルブ部材９６が連通接続されている。コレクタ９２は、前後長手の略筒状に形成されていて、当該コレクタ９２の給気取入れ側（長手方向の前部側）に吸気スロットル部材９３がボルト締結されている。コレクタ９２の給気排出側は吸気マニホールド７３の入口側にボルト締結されている。なお、ＥＧＲバルブ部材９６は、その内部にあるＥＧＲバルブ９７（図１５参照）の開度を調節することにより、コレクタ９２へのＥＧＲガスの供給量を調節するものである。

コレクタ９２内には新気が供給されると共に、排気マニホールド７１からＥＧＲバルブ部材９６を介してコレクタ９２内にＥＧＲガス（排気マニホールド７１から排出される排気ガスの一部）が供給される。新気と排気マニホールド７１からのＥＧＲガスとがコレクタ９２内で混合されたのち、コレクタ９２内の混合ガスが吸気マニホールド７３に供給される。すなわち、ディーゼルエンジン７０から排気マニホールド７１に排出された排気ガスの一部が、吸気マニホールド７３からディーゼルエンジン７０に還流されることによって、高負荷運転時の最高燃焼温度が下がり、ディーゼルエンジン７０からのＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が低減されることになる。

以上の構成から明らかなように、吸気マニホールド７３と新気導入用の吸気スロットル部材９３とを連通させる中継管路としてのコレクタ９２を備えており、排気マニホールド７１から延びる還流管路の出口側がＥＧＲバルブ部材９６を介してコレクタ９２に連通接続されているから、新気とＥＧＲガスとが吸気マニホールド７３に送り込まれる前に混合されることになる。このため、混合ガス中においてＥＧＲガスを広く分散でき、吸気マニホールド７３に送り込まれる前段階でガス混合状態のバラツキ（ムラ）が少なくなる。その結果、ディーゼルエンジン７０の各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、各気筒間のＥＧＲガス量のバラツキを抑制できる。その結果、黒煙の発生を抑制して、ディーゼルエンジン７０の燃焼状態を良好に保ちながら、ＮＯｘ量を低減できる。

図１及び図３に示すように、シリンダヘッド７２の右側方で排気マニホールド７１の上方には、ターボ過給機１００が配置されている。ターボ過給機１００は、タービンホイール（図示省略）を内蔵したタービンケース１０１と、ブロアホイール（図示省略）を内蔵したコンプレッサケース１０２とを有している。タービンケース１０１の排気ガス取入れ管１０５に、排気マニホールド７１の出口側が接続されている。タービンケース１０１の排気ガス排出管１０３には、排気ガス浄化装置としてのディーゼルパティキュレートフィルタ１（以下、ＤＰＦという）を介してテールパイプ（図示省略）が接続される。ディーゼルエンジン７０の各気筒から排気マニホールド７１に排出された排気ガスは、ターボ過給機１００及びＤＰＦ１等を経由して、テールパイプから外部に放出される。

一方、コンプレッサケース１０２の給気取入れ側に、給気管１０４を介してエアクリーナの給気排出側が接続される。コンプレッサケース１０２の給気排出側に、過給管１０８を介して吸気スロットル部材９３の給気取入れ側が接続される。エアクリーナにて除塵された新気（外部空気）は、コンプレッサケース１０２から吸気スロットル部材９３及びコレクタ９２を経由して、吸気マニホールド７３に送られ、そして、ディーゼルエンジン７０の各気筒に供給される。

排気ガス浄化装置としてのＤＰＦ１は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）等を捕集するためのものであり、図１〜図４に示すように、平面視でクランク軸７４と交差する左右方向に長く延びた略円筒形状で、シリンダヘッド７２の前側面に相対向するようにフライホイールハウジング７８上に配置されている。ＤＰＦ１の左右両側（長手方向一端側と長手方向他端側）には、排気ガス取入れ側と排気ガス排出側とが左右振り分けて設けられている。ＤＰＦ１の排気ガス取入れ側は、タービンケース１０１の排気ガス排出管１０３に接続されている。ＤＰＦ１の排気ガス排出側は、テールパイプ１０７の排気ガス取入れ側に接続されている。

ＤＰＦ１は、耐熱金属材料製のＤＰＦケーシング６０に内蔵された略筒型の内側ケース４，２０に、例えば白金等のディーゼル酸化触媒２とハニカム構造のスートフィルタ３とを直列に並べて収容した構造になっている（図６参照）。図１〜図４に示すように、実施形態のＤＰＦ１は、支持体としての左右一対のブラケット脚６１，６２を介してフライホイールハウジング７８に取り付けられている。この場合、左ブラケット脚６１の一端側は、ＤＰＦケーシング６０の外周側に設けられたフランジにボルト締結されている。右ブラケット脚６２の一端側は、ＤＰＦケーシング６０の外周側に溶接固定されている。左右両ブラケット脚６１，６２の他端側は、フライホイールハウジング７８の上面に形成されたＤＰＦ取付部８０にボルト締結されている。つまり、上記したＤＰＦ１は、左右両ブラケット脚６１，６２とタービンケース１０１の排気ガス排出管１０３とにより、高剛性部材であるフライホイールハウジング７８の上部に安定的に連結支持されている。

図１〜図４に示すように、ＤＰＦケーシング６０には、内部の詰り状態を検出する差圧センサ６３の入口側感知体６４と出口側感知体６５とが設けられている。差圧センサ６３は、ＤＰＦ１内におけるスートフィルタ３を挟んだ上流側及び下流側間の圧力差を検出するためのものである。当該圧力差に基づいてスートフィルタ３の粒子状物質堆積量を換算され、ＤＰＦ１内の詰り状態を把握できる。差圧センサ６３にて検出された圧力差に基づいて例えば吸気スロットル部材９３を作動させることによって、スートフィルタ３の再生制御を実行するように構成されている。実施形態では、シリンダヘッド７２の前側面に固定されたセンサブラケット６６に検出本体６７が取り付けられている。ＤＰＦケーシング６０側の両感知体６４，６５は、それぞれハーネス６８，６９を介して差圧センサ６３の検出本体６７に接続されている。

上記の構成において、ディーゼルエンジン７０の排気ガスは、タービンケース１０１の排気ガス排出管１０３から、ＤＰＦケーシング６０のうちディーゼル酸化触媒２より上流側の空間に流入し、ディーゼル酸化触媒２からスートフィルタ３の順に通過して浄化処理される。排気ガス中の粒子状物質は、この段階でスートフィルタ３における各セル間の多孔質な仕切り壁を通り抜けできずに捕集される。その後、ディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３を通過した排気ガスがテールパイプ１０７に放出される。

排気ガスがディーゼル酸化触媒２及びスートフィルタ３を通過するに際して、排気ガス温度が再生可能温度（例えば約３００℃）を超えていれば、ディーゼル酸化触媒２の作用にて、排気ガス中のＮＯ（一酸化窒素）が不安定なＮＯ２（二酸化窒素）に酸化する。そして、ＮＯ２がＮＯに戻る際に放出するＯ（酸素）にて、スートフィルタ３に堆積した粒子状物質が酸化除去されることにより、スートフィルタ３の粒子状物質捕集能力が回復する（スートフィルタ３が再生する）ことになる。

（２）．コモンレールシステム及びディーゼルエンジンの燃料系統構造
次に、図２、図７及び図８を参照しながら、コモンレールシステム１１７とディーゼルエンジン７０の燃料系統構造を説明する。なお、図８では説明の便宜上、吸気マニホールド７３に取り付けられるコレクタ９２、ＥＧＲバルブ部材９６等のＥＧＲ装置９１の図示を省略している。図２、図７及び図８に示すように、ディーゼルエンジン７０に設けられた４気筒分の各インジェクタ１１５に、燃料ポンプ１１６とコモンレールシステム１１７とを介して、燃料タンク１１８が接続されている。各インジェクタ１１５は、電磁開閉制御型の燃料噴射バルブ１１９を有している。コモンレールシステム１１７は、円筒状のコモンレール１２０（蓄圧室）を有している。

図２、図７及び図８に示すように、燃料ポンプ１１６の吸入側には、燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料タンク１１８が接続される。燃料タンク１１８内の燃料が、燃料フィルタ１２１及び低圧管１２２を介して燃料ポンプ１１６に吸い込まれる。一方、燃料ポンプ１１６の吐出側には、高圧管１２３を介してコモンレール１２０が接続される。円筒状のコモンレール１２０の長手中途部に高圧管コネクタ１２４が設けられている。当該高圧管コネクタ１２４に、高圧管１２３の端部が高圧管コネクタナット１２５の螺着にて連結されている。また、コモンレール１２０には、４本の燃料噴射管１２６を介して４気筒分の各インジェクタ１１５がそれぞれ接続されている。円筒状のコモンレール１２０の長手方向に４気筒分の燃料噴射管コネクタ１２７が設けられている。当該燃料噴射管コネクタ１２７に、燃料噴射管１２６の端部が燃料噴射管コネクタナット１２８の螺着にて連結されている。

上記の構成により、燃料タンク１１８の燃料が燃料ポンプ１１６によってコモンレール１２０に圧送され、高圧の燃料がコモンレール１２０に蓄えられる。各燃料噴射バルブ１１９がそれぞれ開閉制御されることによって、コモンレール１２０内の高圧の燃料が各インジェクタ１１５からディーゼルエンジン７０の各気筒に噴射される。すなわち、各燃料噴射バルブ１１９を電子制御することによって、各インジェクタ１１５から供給される燃料の噴射圧力、噴射時期、噴射期間（噴射量）が高精度にコントロールされる。このため、ディーゼルエンジン７０から排出される窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減できると共に、ディーゼルエンジン７０の騒音振動を低減できる。

なお、図７に示すように、燃料タンク１１８には、ポンプ燃料戻り管１２９を介して燃料ポンプ１１６が接続されている。円筒状のコモンレール１２０の長手方向の端部に、コモンレール１２０内の燃料の圧力を制限する圧力調整バルブ付きの戻り管コネクタ１３０を介して、コモンレール燃料戻り管１３１が接続されている。燃料ポンプ１１６の余剰燃料とコモンレール１２０の余剰燃料とは、ポンプ燃料戻り管１２９及びコモンレール燃料戻り管１３１を介して、燃料タンク１１８に回収されることになる。

（３）．ディーゼルエンジンの吸気系の詳細構造
次に、主として図８〜図１１を参照しながら、ディーゼルエンジン７０の吸気系の詳細構造を説明する。ディーゼルエンジン７０におけるクランク軸線ａと平行な一側部（実施形態ではシリンダヘッド７２の左側面）には、ディーゼルエンジン７０の各気筒に向かう吸気ポート（図示省略）を開口させていると共に、これら各吸気ポートに新気及びＥＧＲガスの混合ガスを分配するための吸気マニホールド７３が取り付けられている（図８〜図１０参照）。

吸気マニホールド７３は横方向内向きに開口した前後長手の箱型に形成されている。実施形態では、横方向内向きのヘッド側開口部１４１の周囲に一体形成されたヘッド側フランジ１４２を複数本のボルト１４３にてシリンダヘッド７２の左側面に締結することにより、吸気マニホールド７３は、前記吸気ポート群に被さって連通した状態でシリンダヘッド７２の左側面にフランジ接合されている。なお、図示は省略するが、ヘッド側フランジ１４２とシリンダヘッド７２の左側面との間には、ヘッド側開口部１４１の周囲を囲う軟質材製のシール部材が介挿されている。吸気マニホールド７３の横外側面（左側面）のうち冷却ファン７６寄りの後部側には、入口側である給気取入れ側開口部１４４が形成されている。給気取入れ側開口部１４４の周囲には吸気側フランジ１４５が一体形成されている。

図８及び図９に示すように、吸気マニホールド７３の下面側には前後一対の締結台部１３３が一体形成されている。また、コモンレール１２０には、吸気マニホールド７３の締結台部１３３に対応する上向き突出状の締結ボス部１３４が一体形成されている。横方向外側（左方）からのレール取付ボルト１３５にて締結台部１３３に締結ボス１３４を締結することにより、コモンレール１２０は、吸気マニホールド７３に沿って延びる姿勢で当該吸気マニホールド７３に着脱可能に吊り下げ固定されている。実施形態では、吸気マニホールド７３の左斜め下方の角隅部にコモンレール１２０を近接させている。また、コモンレール１２０は、これに設けられた高圧管コネクタ１２４及び燃料噴射管コネクタ１２７が横方向外向き（左外向き）になるように長手軸線回りに傾倒している（寝かされている）。

一方、ＥＧＲ装置９１を構成する中継管路としてのコレクタ９２は、吸気マニホールド７３の横方向外側（実施形態では左側）に位置している。前述の通り、コレクタ９２は前後長手の略筒状に形成されていて、吸気マニホールド７３の横外側面（左側面）に、吸気マニホールド７３の長手方向（前後方向）に沿って延びるように取り付けられている。従って、吸気マニホールド７３とコレクタ９２とは横並び状の配置関係に設定されている。

コレクタ９２の横内側面（右側面）のうち冷却ファン７６寄りの後部側には、給気排出側開口部１４６が形成されている。給気排出側開口部１４６の周囲にはコレクタ側フランジ１４７が一体形成されている。吸気マニホールド７３の吸気側フランジ１４５にコレクタ側フランジ１４７を重ね合わせて複数本のボルト１４８にて締結することにより、吸気マニホールド７３とコレクタ９２とは、給気取入れ側開口部１４４と給気排出側開口部１４６とを連通させた状態でフランジ接合されている。そして、前述の通り、吸気スロットル部材９３は、コレクタ９２の給気取入れ側である長手方向の前部側にボルト締結されている。

従って、図１１に示すように、吸気マニホールド７３及びコレクタ９２の内部は、吸気スロットル部材９３から両開口部１４４，１４６の連通部分を経て各吸気ポートに至るまでの間をＵターン状に折り返した吸気通路になっている。また、吸気マニホールド７３とコレクタ９２との連通部分（両開口部１４４，１４６の連通部分でもある）は、冷却ファン７６寄りの後部側に位置している。なお、図示は省略するが、吸気側フランジ１４５とコレクタ側フランジ１４７との間には、給気取入れ側開口部１４４及び給気排出側開口部１４６の周囲を囲う軟質材製のシール部材が介挿されている。

図１０及び図１１に示すように、コレクタ９２における連通部分寄りの部位には、平面視で吸気マニホールド７３に近付くに連れてクランク軸線ａと交差する方向（実施形態では左右方向）の長さが短くなる傾斜部１５０が形成されている。換言すると、コレクタ９２における連通部分寄りの部位は、平面視で角を斜めに切り落としたような形状の傾斜部１５０になっている。図１１に示すように、傾斜部１５０の傾斜内面１５１は、コレクタ９２の給気取入れ側の通路に被さる状態になっていて、吸気スロットル部材９３から流入する新気のうち一方の内側面（左内側面）に沿って流れるものを、傾斜内面１５１にて中心（真ん中寄り）の方向に偏流させるように構成されている。コレクタ９２の上面のうち傾斜部１５０の上流側には、上向きに開口する還流開口部１５２が形成されている。還流開口部１５２の周囲にはバルブ用フランジ１５３が一体形成されている。バルブ用フランジ１５３上にＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス排出側がボルト締結されている。

上記の構成において、吸気スロットル部材９３からコレクタ９２内に流入した新気は冷却ファン７６（後方側）に向けて流れる。前記新気のうち一方の内側面（左内側面）に沿って流れるものは、傾斜部１５０の傾斜内面１５１に衝突して、還流開口部１５２の下方付近で中心の方向に偏流する。このため、還流開口部１５２の下方付近では、新気の流れが図１１に示す反時計回りの渦を形成するかのように乱れることになる。このように乱れた新気の流れに対して、再循環排気ガス管９５からのＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ部材９６を介して上方から流入するから、ＥＧＲガスは、コレクタ９２内への流入と同時に、内部を流れる新気にスムーズに混合される。従って、コレクタ９２内において、新気とＥＧＲガスとを吸気マニホールド７３に送り込む前に撹拌しながら効率よく混合でき（混合ガス中においてＥＧＲガスをスムーズに分散でき）、コレクタ９２内でのガス混合状態のバラツキ（ムラ）をより確実に抑制できる。

還流開口部１５２の下方付近で混合された混合ガスは、傾斜部１５０の傾斜内面１５１に沿って給気排出側開口部１４６（連通部分）に案内され、給気取入れ側開口部１４４からフライホイールハウジング７８側（前方側）に方向転換して、吸気マニホールド７３内を流れ、ディーゼルエンジン７０の各気筒に分配される。このように吸気マニホールド７３内部の混合ガスの流れ方向は、給気取入れ側開口部１４４からフライホイールハウジング７８側に向かう一方方向になるから、ディーゼルエンジン７０の各気筒にムラの少ない混合ガスを分配して、各気筒間のＥＧＲガス量がばらつくのを格段に低減できる。その結果、黒煙の発生が抑制され、ディーゼルエンジン７０の燃焼状態を良好に保ちながら、ＮＯｘ量を低減できる。すなわち、特定の気筒で失火を招来することなく、ＥＧＲガスの還流による排気ガスの清浄化（クリーン化）を達成できるのである。

上記の記載並びに図１、図２、図９及び図１０から明らかなように、クランク軸線ａと平行な一側部に吸気マニホールド７３を、他側部に排気マニホールド７１を備えていると共に、前記排気マニホールド７１から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールド７３に還流させるＥＧＲ装置９１を備えているエンジン７０であって、前記吸気マニホールド７３と新気導入用の吸気スロットル部材９３とを連通させる中継管路９２を備えており、前記排気マニホールド７１から延びる還流管路９５の出口側が前記中継管路９２に連通接続されており、前記中継管路９２は、前記吸気マニホールド７３の横外側部に、前記吸気マニホールド７３に沿って延びるように取り付けられているから、新気とＥＧＲガスとを前記吸気マニホールド７３に送り込む前に混合して、ガス混合状態のバラツキ（ムラ）を少なくできる。その上、前記中継管路９２を前記吸気マニホールド７３の横外側方に位置させて、前記エンジン７０の全高を低く抑制でき、前記エンジン７０のコンパクト化に寄与するという効果を奏する。

また、前記中継管路９２は、前記吸気マニホールド７３の横外側部に、前記吸気マニホールド７３に沿って延びるように取り付けられているから、前記中継管路９２の長さを前記吸気マニホールド７３の長手方向に沿って長くできるので、新気とＥＧＲガスとの混合空間が広がり、新気とＥＧＲガスとの混合促進に寄与する（混合ガス中においてＥＧＲガスをより効率よくに拡散させることが可能になる）という効果を奏する。

上記の記載並びに図１、図２、図９及び図１０から明らかなように、前記クランク軸線ａと交差する一側部に冷却ファン７６を備えており、前記吸気マニホールド７３と前記中継管路９２との連通部分１４４，１４６が前記冷却ファン７６寄りに形成されているから、吸気マニホールド７３内部の混合ガスの流れ方向が一方方向になる。このため、前記エンジン７０の各気筒にムラの少ない混合ガスを分配でき、前記各気筒間のＥＧＲガス量がばらつくのを格段に低減できる。また、前記吸気マニホールド７３と前記中継管路９２との連通部分１４４，１４６に冷却ファン７６からの冷却風が当たるので、ムラの少なくなった混合ガスの冷却に効果的である。その結果、黒煙の発生が抑制され、前記エンジン７０の燃焼状態を良好に保ちながら、ＮＯｘ量を確実に低減できる。すなわち、特定の気筒で失火を招来することなく、ＥＧＲガスの還流による排気ガスの清浄化（クリーン化）を達成できるという効果を奏する。

上記の記載並びに図９〜図１１から明らかなように、前記中継管路９２における前記連通部分寄りの部位には、平面視で前記吸気マニホールド７３に近付くに連れて前記クランク軸線ａと交差する方向の長さが短くなる傾斜部１５０が形成されており、前記中継管路９２のうち前記傾斜部１５０の上流側に前記還流管路９５の出口側が連通接続されているから、前記中継管路９２に流入した新気のうち一方の内側面（左内側面）に沿って流れるものは、前記傾斜部１５０の内面側に衝突して、前記中継管路９２における前記還流管路９５の出口側付近で中心の方向に偏流する。このため、前記中継管路９２における前記還流管路９５の出口側付近では、新気の流れが渦を形成するかのように乱れる。このように乱れた新気の流れに対して、前記還流管路９５からのＥＧＲガスが前記中継管路９２内に流入するから、ＥＧＲガスは、前記中継管路９２内への流入と同時に、内部を流れる新気にスムーズに混合される。従って、前記中継管路９２内において、新気とＥＧＲガスとを前記吸気マニホールド７３に送り込む前に撹拌しながら効率よく混合でき（混合ガス中においてＥＧＲガスをスムーズに分散でき）、前記中継管路９２内でのガス混合状態のバラツキ（ムラ）をより確実に抑制できるという効果を奏する。

（４）．再循環排気ガス管とＥＧＲバルブ部材との接続構造
次に、主として図１２〜図１５を参照しながら、再循環排気ガス管９５とＥＧＲバルブ部材９６との接続構造について説明する。図１、図２、図１２及び図１３に示すように、吸気マニホールド７３の上方には、吸気マニホールド７３へのＥＧＲガスの供給量を調節するためのＥＧＲバルブ部材９６が配置されている。実施形態では、吸気マニホールド７３の横方向外側（実施形態では左側）に位置するコレクタ９２上に、ＥＧＲバルブ部材９６が吸気マニホールド７３の長手方向（クランク軸線ａと平行な前後方向）に沿って延びた姿勢で配置されている。コレクタ９２のバルブ用フランジ１５３に、ＥＧＲバルブ部材９６における下向き開口状のＥＧＲガス排出側がボルト締結されている。

一方、シリンダヘッド７２の上面のうち吸気マニホールド７３寄りの部位からは、４気筒分のインジェクタ１１５の上部側が、クランク軸線ａと平行な前後方向に並んだ状態で上向きに突出している。シリンダヘッド７２の上面のうち排気マニホールド７１寄りの部位にはヘッドカバー１６０が取り付けられている。従って、各インジェクタ１１５の上部側は、ヘッドカバー１６０にて覆われずにシリンダヘッド７２上に露出している。また、ＥＧＲバルブ部材９６とヘッドカバー１６０とは、例えば冷却ファン７６側から見た側面視で、シリンダヘッド７２及び吸気マニホールド７３の上面に比して一段高い状態になっている。従って、ディーゼルエンジン７０の上部（ＥＧＲバルブ部材９６とヘッドカバー１６０との間）は上向き凹状に凹んでいて、当該凹み空間（ＥＧＲバルブ部材９６とヘッドカバー１６０との間において前後に延びる凹み空間）が、冷却ファン７６からフライホイールハウジング７８側へ向かう冷却風が通過する通風路１６１になっている。

図１２及び図１４に示すように、排気マニホールド７１から延びる還流管路としての再循環排気ガス管９５の出口側を、平面視で通風路１６１寄りに位置させるべく、ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側に対してオフセットさせている。そして、再循環排気ガス管９５の出口側とＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側とが中間継手１６２を介して連結されている。なお、図１５に示すように、ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側の開口部には、当該開口部を開閉するためのＥＧＲバルブ９７が設けられている。

図１２、図１４及び図１５に示すように、中間継手１６２は平面視逆Ｓ字の筒状に形成されている。中間継手１６２におけるガス管側開口部１６３の直径Ｄｇは、バルブ側開口部１６４の直径Ｄｂより小さく設定されている。ガス管側開口部１６３の中心線Ｃｇはバルブ側開口部１６４の中心線Ｃｂに対して適宜寸法だけ上方にオフセットしている。中間継手１６２におけるガス管側開口部１６３とバルブ側開口部１６４との間の中間連通部１６５には、両開口部１６３，１６４の直径Ｄｇ，Ｄｂ及びオフセット位置の関係で、ガス管側開口部１６３からバルブ側開口部１６４に向けて段状に下がる段差１６６が形成されている。中間継手１６２の中間連通部１６５のうち段差１６６と対峙する内部には、当該段差１６６の上方に被さるように内向き突出する隆起部１６７が形成されている。中間継手１６２のバルブ側開口部１６４付近では、内向き突出状の隆起部１６７の存在によって、ガス管側開口部１６３から段差１６６を介して流れ降りてくるＥＧＲガスを、バルブ側開口部１６４の中心線Ｃｂ回りに旋回させて、渦流を形成するように構成されている。

上記の構成において、排気マニホールド７１から再循環排気ガス管９５を介して中間継手１６２のガス管側開口部１６３内に流入したＥＧＲガスは、中間連通部１６５のうち段差１６６より上流側の湾曲内面１６８に衝突して、段差１６６側に流れ降りていく。このとき、再循環排気ガス管９５の出口側が平面視で通風路１６１寄りにオフセットして位置している関係上、中間継手１６２の湾曲内面１６８周辺（外周部）は、ＥＧＲバルブ部材９６よりも通風路１６１寄りに突き出ていて、冷却ファン７６からの冷却風が当たっている。このため、冷却風による中間継手１６２の温度上昇を抑制し、ひいてはその内部のＥＧＲガス温度を低下できる。その結果、混合ガスの冷却に寄与して、混合ガスによるＮＯｘ量低減効果を適正な状態に維持し易くなるという効果を奏する。

ガス管側開口部１６３から段差１６６を介して流れ降りてくるＥＧＲガスは、内向き突出状の隆起部１６７の存在にて、バルブ側開口部１６４付近でその中心線Ｃｂ回りに旋回し渦流を形成しながら、ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側に送り込まれる。そうすると、渦流状のＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ９７の開放時に、ＥＧＲバルブ９７に遮られることなく、ＥＧＲバルブ９７とＥＧＲガス取入れ側の開口部との間の隙間にスムーズに流入することになる。従って、ＥＧＲバルブ部材９６を経由したＥＧＲガスと新気との混合の円滑化を図れるという効果を奏する。かかる構成は、実施形態のように、ターボ過給機１００を用いて新気を圧縮して吸気マニホールド７３に供給する場合に特に有益である。吸気マニホールド７３やコレクタ９２内の圧縮空気の圧力は、ＥＧＲバルブ部材９６内にＥＧＲガスを流入し難くする方向に寄与するが、ＥＧＲガスを渦流にすることによって、流入し難さを打ち消す方向に貢献できるからである。

なお、実施形態では、中間継手１６２におけるガス管側開口部１６３の直径Ｄｇがバルブ側開口部１６４の直径Ｄｂより小さく設定されているから、ガス管側開口部１６３からバルブ側開口部１６４に至る経路の断面積を中間連通部１６５において拡大できる。従って、ガス管側開口部１６３からバルブ側開口部１６４に至るＥＧＲガスの流れ抵抗の増大を回避できるという利点もある。

さて、図２、図９及び図１２に示すように、中間継手１６２のうち隆起部１６７より上流側（実施形態ではガス管側開口部１６３付近の外面側）には、中間継手１６２に流入したＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ１７１が取り付けられている。また、コレクタ９２のうち吸気スロットル部材９３寄りの部位に、新気の温度を検出する新気温度センサ１７２が取り付けられている。コレクタ９２の傾斜部１５０には、混合ガスの温度を検出するための混合ガス温度センサ１７３が取り付けられている。温度センサ１７１〜１７３群は、混合ガスのＥＧＲ率を求めるのに用いられるものである。ここで、ＥＧＲ率とは、ＥＧＲガス量と新気量との和で、ＥＧＲガス量を割った値（＝ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋新気量））のことを言う。

この場合、各ガスの流量や流速を検出するための手段（センサ）がなくても、新気温度、ＥＧＲガス温度及び混合ガス温度を用いて、簡単に精度よくＥＧＲ率を算出できる。また、これらの算出結果に基づいてＥＧＲバルブ部材９６をフィードバック制御する構成を採用することによって、各ガスの流量や流速を検出してＥＧＲ率を求める複雑な制御システムを構築しなくても、コレクタ９２に適正量のＥＧＲガスを供給できる。

更に、ＥＧＲガス温度センサ１７１が中間継手１６２のうち隆起部１６７より上流側に取り付けられているので、ＥＧＲバルブ部材９６に流入する前の比較的流速が速い箇所に、ＥＧＲガス温度センサ１７１は位置することになる。このため、ＥＧＲガスによるＥＧＲガス温度センサ１７１の汚れや性能劣化を防止できるという効果を奏する。その上、新気が混ざり得ない箇所でＥＧＲガスの温度測定をすることになるから、正確なＥＧＲガス温度を測定できるというメリットもある。

上記の記載並びに図１２〜図１５から明らかなように、シリンダヘッド７２のうちクランク軸線ａと平行な一側部に吸気マニホールド７３を、他側部に排気マニホールド７１を備えていると共に、前記排気マニホールド７１から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールド７３に還流させるＥＧＲ装置９１を備えているエンジン７０であって、前記吸気マニホールド７３の上方に配置されたＥＧＲバルブ部材９６と、前記シリンダヘッド７２上のヘッドカバー１６０との間は、冷却ファン７６からの冷却風が通過する通風路１６１になっており、前記排気マニホールド７１から延びる還流管路９５の出口側を、平面視で前記通風路１６１寄りに位置するように前記ＥＧＲバルブ部材９６に対してオフセットさせ、前記還流管路９５の出口側と前記ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側とが中間継手１６２を介して連結されているから、前記中間継手１６２のうち前記通風路１６１寄りの部位には、前記冷却ファン７６からの冷却風が当たることになる。このため、冷却風による前記中間継手１６２の温度上昇を抑制し、ひいてはその内部のＥＧＲガス温度を低下できる。その結果、混合ガスの冷却に寄与して、混合ガスによるＮＯｘ量低減効果を適正な状態に維持し易くなるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１４及び図１５から明らかなように、前記中間継手１６２のうちＥＧＲガス排出側の内部には、ＥＧＲガスを前記ＥＧＲガス排出側の中心線Ｃｂ回りに旋回させるための隆起部１６７が形成されているから、ＥＧＲガス取入れ側１６３から流れてくるＥＧＲガスは、内向き突出状の前記隆起部１６７の存在にて、前記ＥＧＲガス排出側１６４付近でその中心線Ｃｂ回りに旋回し渦流を形成しながら、前記ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側に送り込まれる。そうすると、渦流状のＥＧＲガスは、ＥＧＲバルブ９７の開放時に、前記ＥＧＲバルブ９７に遮られることなく、前記ＥＧＲバルブ部材９６のＥＧＲガス取入れ側の開口部と前記ＥＧＲバルブ９７との間の隙間にスムーズに流入することになる。従って、前記ＥＧＲバルブ部材９６を経由したＥＧＲガスと新気との混合の円滑化を図れるという効果を奏する。

上記の記載並びに図１２、図１４及び図１５から明らかなように、前記中間継手１６２のうち前記隆起部１６７より上流側に、ＥＧＲガスの温度を検出するためのＥＧＲガス温度センサ１７１が取り付けられているから、前記ＥＧＲバルブ部材９６に流入する前の比較的流速が速い箇所に、前記ＥＧＲガス温度センサ１７１は位置することになる。このため、ＥＧＲガスによる前記ＥＧＲガス温度センサ１７１の汚れや性能劣化を防止できるという効果を奏する。その上、新気が混ざり得ない箇所でＥＧＲガスの温度測定をすることになるから、正確なＥＧＲガス温度を測定できるというメリットもある。

（５）．その他
なお、本願発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明に係るエンジンは、例えばコンバイン、トラクタ等の農作業機や、バックホウ、フォークリフトカー等の特殊作業用車両のような各種車両に対して広く適用できる。また、本願発明における各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

ａ クランク軸線
Ｃｂ バルブ側開口部の中心線
１ ＤＰＦ
２ ディーゼル酸化触媒
３ スートフィルタ
６０ ＤＰＦケーシング
７０ ディーゼルエンジン
７１ 排気マニホールド
７３ 吸気マニホールド
７４ クランク軸
７５ エンジンブロック
７６ 冷却ファン
７８ フライホイールハウジング
９１ ＥＧＲ装置
９２ コレクタ
９３ 吸気スロットル部材
９４ ＥＧＲクーラ
９５ 再循環排気ガス管
９６ ＥＧＲバルブ部材
９７ ＥＧＲバルブ
１６０ ヘッドカバー
１６１ 通風路
１６２ 中間継手
１６３ ガス管側開口部
１６４ バルブ側開口部
１６５ 中間連通部
１６７ 隆起部

Claims (2)

1. シリンダヘッドのうちクランク軸線と平行な一側部に吸気マニホールドを、他側部に排気マニホールドを備えていると共に、前記排気マニホールドから排出される排気ガスを浄化して排出する排気ガス浄化装置と、前記排気マニホールドからの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ装置とを備えているエンジンであって、
   前記ＥＧＲ装置を前記排気マニホールドにＥＧＲクーラを介して接続するとともに、前記排気ガス浄化装置の排気入口側を前記排気マニホールドの排気出口側と過給機を介して連通させており、
   前記排気ガス浄化装置を、前記エンジンのうち前記クランク軸線と直行する一側部に設けられたフライホイールハウジングの上部に配置するとともに、前記ＥＧＲクーラと前記過給機とを前記エンジンのうち前記クランク軸線と平行な一側部に配置したことを特徴とする、
   エンジン。
2. 前記排気ガス浄化装置を前記クランク軸線との直交方向に平行に配置するとともに、前記ＥＧＲ装置を前記エンジンのうち前記クランク軸線と平行な一側部に配置し、
   前記ＥＧＲクーラと前記ＥＧＲ装置とを連結する環流管路を、前記排気ガス浄化装置と前記過給機とを連通させる排気ガス排出管の下側で、該排気ガス排出管と交差させたことを特徴とする、
   請求項１に記載したエンジン。

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