JPH0118259B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気熱を利用して吸気管を加熱する
ようにした、内燃機関の吸気管加熱装置に関する
ものである。

（従来の技術） 吸気管内での混合気霧化を促進し、また暖機運
転時間を短縮する等の目的のために吸気管を加熱
することが行われており、このための加熱源とし
て排気熱を利用したものがある。

この種の従来技術としては、吸気管（吸気マニ
ホールド）と排気管（排気マニホールド）とを上
下に近接して配置するようにしたものがあるが、
この形式のものでは、吸気管と排気管とをシリン
ダヘツドの同一側端面に位置させた、いわゆる反
転流型の機関にしか適用できず、クロスフロー型
の機関に対しては事実上適用不可能であつた。

このクロスフロー型の機関においては排気熱を
利用して吸気管を加熱する場合、排気管とは別途
に吸気管加熱用の排気ガス循環通路を形成するこ
とも考えられるが、この場合には加熱用通路をシ
リンダヘツド等の大型部材を跨んで配設しなけれ
ばならず、構造上およびコスト上きわめて不利な
ことになる。特に最近の自動車用内燃機関におい
ては、排気ガス浄化対策等の関係もあつて種々の
機器類が付設されるため、エンジンルーム内に充
分なスペースを確保することが難しくなつてきて
いることを考えたならば、上記問題点の解決は早
急に望まれるものである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記問題点を解決することを課題とし
て成されたものであり、最近の内燃機関において
排気ガスの浄化対策上EGR（排気ガス再循環）を
行なうことが多い点に着目し、このEGR通路を、
吸気管加熱用の排気ガス循環路として利用すると
共に、排気ガスの流通を機関の温度によつて制御
し得るようにしたものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するための手段とし
て、排気系路に排気ガス取出口を開口させると共
にこの排気ガス取出口の下流側に排気ガス戻り口
を開口させ、前記排気ガス取出口に一端を接続し
たEGR通路の途中部分を２本に分岐して、本路
となるそのうちの一方の分岐路の途中にEGRバ
ルブを接続して先端を吸気系路に接続し、バイパ
ス路となる他方の分岐路は、その内部を流れる排
気ガスにより前記吸気系路を加熱するように配設
して先端を前記排気ガス戻り口に接続し、前記排
気系路の排気ガス取出口と排気ガス戻り口との間
に、これらの間の圧力差を制御することにより排
気ガスの前記バイパス路への流量制御を行なう弁
機構を設けた構成としたものである。

（作用） このような構成とすれば、２本に分岐された
EGR通路のうちの本路はEGRバルブの開閉によ
つて吸気系への排気ガス還流量を制御し、バイパ
ス路は、その内部を流れる排気ガスにより吸気系
路を加熱した後、その排気ガスを排気ガス戻り口
に戻すことになる。そしてバイパス路への排気ガ
スの流量制御は、排気系路における排気ガス取出
口と排気ガス戻り口との間の圧力差を制御するこ
とによつて行なわれることになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図について説明する
が、まずその前提技術を第１図について説明す
る。１はシリンダであり、２はそのシリンダヘツ
ド、３はピストン、４は燃焼室、５は吸気ポー
ト、６は排気ポート、７は吸気管、８は排気管で
あり、９は気化器である。図示する機関は吸気管
７と排気管８とがシリンダヘツド２の一方側と他
方側に位置した、いわゆるクロスフロー型の機関
となつている。本発明の特徴の一つは、排気管内
の排気ガス取出口と排気ガス戻り口との間に、こ
れらの間の圧力差を制御することにより排気ガス
の前記バイパス路への流量制御を行なう弁機構を
設けた点であるが、この点については別図により
後述する。

排気管８には膨張室１０が設けられており、こ
の膨張室１０の下流側には絞り部１１が形成され
ている。そして膨張室１０には排気ガス取出口１
２が開口し、膨張室１０には排気ガス戻り口１３
が開口している。排気ガス取出口１２にはEGR
通路１４の一端が接続されている。このEGR通
路１４は、シリンダヘツド２を跨いで気化器９の
近傍を通つた後、２本に分岐されている。この
EGR通路１４の２本の分岐路のうち、一方の分
岐路はEGR通路の本路１４ａとなるもので、こ
れはEGRバルブ１５を介して従来同様に吸気管
７に接続されている。また他方の分岐路はEGR
通路のバイパス路１４ｂとなるもので、吸気管７
の底壁内に形成された加熱室１６を通つて、前記
排ガス戻り口１３に接続されている。

加熱室１６は、ここを通る排気ガスの熱によつ
て吸気管７（特に吸気管７内に形成されたジヤケ
ツト１７内の冷却水）を加熱するもので、伝熱表
面積を大きくする関係上、その上壁が凹凸状にな
つている。このように、排気ガスの熱によつて吸
気管７を加熱するには、各気筒に対する混合気分
配部分となる吸気マニホールドの分岐部分（機関
が多気筒の場合）でもつて行なうのが、各気筒に
対して充分に露化された混合気を供給する上で好
ましいものとなる。

以上説明した構造部分の作動を説明する。まず
機関の温度が低い冷機時において機関の始動を行
なうと、排気管８内に排出された排気ガスは、排
気ガス取出口１２からEGR通路１４に入つて分
岐部分に向うが、冷機時には一般にEGRバルブ
１５が閉じているから、この排気ガスは本路１４
ａ側には流れず、バイパス路１４ａを通つて吸気
管７の底壁内に形成された加熱室１６に流れ、こ
こで吸気管７を加熱する。この加熱により、混合
気の霧化促進が行なわれる。加熱室１６を加熱し
た後の排気ガスは、排ガス戻り口１３から排気管
８に戻される。

この排気ガスによる吸気管７の加熱により、冷
機時における気化器９からの霧化が促進され、ま
た冷却水温も早く上昇して暖機時間が短縮され
る。この場合において排気ガス取出口１２と排気
ガス戻り口１３との間に、排気ガス取出口１２側
が高い圧力差があれば、この圧力差によつて
EGR通路１４のバイパス路１４ｂに排気ガスが
流れ易くなり、圧力差が小さければ排気ガスは流
れにくくなる。本発明にあつては、この点に着目
してこの部分に弁機構を設けてあるが、その説明
はあとで行なう。暖機運転によつて機関が所定の
温度にまで上昇すると、EGRバルブ１５は開き
易くなるので、その開閉にしたがつて本路１４ａ
を排気ガスが流れ、EGRが行われることになる。

第２図および第３図は、第１図のものの一部を
変更したものの要部を示すものである。第２図の
ものでは、第１図のものにおいては設けていた吸
気管７の管壁内の加熱室１６を設けずに、吸気管
７内に形成されたジヤケツト１７内に直接EGR
通路１４のバイパス路１４ｂを貫通させたもので
ある。一方、第３図のものでは、たとえばアルミ
ニウム等の良質伝導性部材からなるストープレー
ト１８によつて実質的に吸気管７の底壁とEGR
通路１４のバイパス路１４ｂとを構成し、加熱効
果をより一層高めたものとしている。そしてスト
ープレート１８の組付けは第３図における下方か
ら行なうので、EGR通路１４におけるバイパス
路１４ｂの底壁を実質的に蓋板１９によつて構成
している。

第４図について排気管８内に設けられる、本発
明の大きな特徴を成す弁機構の説明をする。排気
管８には前述のようにEGR通路１４と、その分
岐されたバイパス路１４ｂとが位置を変えて接続
されているが、その間の部分には、弁機構として
のバタフライ弁２０が回転軸２０ａにより回転自
在に装備されている。回転軸２０ａには、一端を
排気管８の管壁に固定したコイル状のバイメタル
２１の他端が固定されている。このバイメタル２
１によつて、排気ガスの温度が低い冷機時にはバ
タフライ弁２０の開度は小さくなり、また排気ガ
スの温度が高くなつた暖機後はその開度が大とな
ることになる。

第５図は、第４図に示すバタフライ弁２０を用
いたものの作動を図式的に示したものである。こ
のときの作動を説明すると、排気ガスの温度が低
い冷機時にはバイメタル２１によつてバタフライ
弁２０の開度が小さいため、その絞り作用によつ
て排気ガス取出口１２と排気ガス戻り口１３との
間に圧力差が生ずることになる。すなわち、バタ
フライ弁２０の開度が小さいために、排気管８内
の圧力は、排気ガスが継続して排出される排気ポ
ート６側がバタフライ弁２０の先側より高い圧力
になるので、排気ガスは排気ガス取出口１２に流
入し、EGR通路１４からバイパス路１４ｂを通
つて吸気管７を加熱した後、排気ガス戻り口１３
より排気管８内に戻されることになる。吸気管７
を加熱することの効果は前述のとうりである。機
関が暖機状態になると、バイメタル２１の作用に
よつてバタフライ弁２０の開度が大きくなるた
め、排気ガスはEGRバルブ１５の制御下におい
て吸気管７へ還流されることになり、EGRバイ
パス路１４ｂには殆ど流れないことになる。

第６図に示すものは、本発明の他の実施例であ
る。この実施例においては、第４図に示した実施
例におけるバタフライ弁２０を吸気管負圧によつ
て駆動するようにしてある。すなわち、バタフラ
イ弁２０の回転軸２０ａにレバー２２の一端部を
固定し、このレバー２２の他端部に、ダイアフラ
ム型駆動装置２３のダイアフラム２３ａに基端を
固定したロツド２３ｂの先端を結合してある。そ
して、このダイアフラム型駆動装置２３の負圧室
２３ｃを、機関の冷却水温度に応じて作動する感
温型切換弁（BVSV）２４を介して吸気管負圧
発生部へ接続してある。この実施例の場合、機関
の冷機時には、負圧室２３ｃが吸気管負圧発生部
と連通されてバタフライ弁２０の開度が小さくな
り、また暖機後は、負圧室２３ｃが大気を連通し
てバタフライ弁２０の開度が大きくなる。

第７図に示すものは、本発明の更に他の実施例
である。この実施例においては、機関の冷機時に
吸気管７を加熱するのは勿論のこと、混合気の霧
化が生じ易い低負荷時であつても吸気管７を加熱
し、高負荷時にのみ吸気管７の加熱を行なわない
ようにしたものである。すなわち、第４図と第６
図に示すバタフライ弁２０の位置に、弁機構とし
て負圧作動型のコントロール弁２５を設け、この
コントロール弁２５の負圧室２５ａを、互いに並
列となるように接続された一方弁２６とBVSV
２７とを介して吸気管負圧発生部に接続した構成
としてある。

この実施例の場合、機関の冷機時にはBVSV
２７が閉となり、一方弁２６により負圧制御され
たコントロール弁２５が閉となつて、排気ガスに
よる吸気管加熱が行なわれる。また機関の暖機後
は、BVSV２７が開となり、吸気管負圧の大き
さに応じてコントロール弁２５が制御される。す
なわち、低負荷時にあつては、吸気管負圧が大き
いためコントロール弁２５が閉となつて吸気管加
熱が行なわれ、高負荷時にはコントロール弁２５
が開となつて、吸気管加熱を停止する。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成により、クロ
スフロー型の内燃機関において排気熱を利用して
吸気管を加熱するのに、排気ガスを吸気管まで導
く通路としてEGR通路をそのまま利用したので、
吸気管加熱用の排気ガス循環通路としては新たに
吸気管から排気管を接続する通路（バイパス路）
のみを設ければよいこととなり、機関周囲の構成
をコンパクトにすることが可能となる。そして排
気系路に装備した弁機構によつて、排気系路内の
圧力差を制御することにより排気ガスの流量制御
を行なうようにしたものであるから、この弁機構
の開閉を排気系路の温度や吸気管負圧等に応じて
制御することにより、EGRを機関にもつとも適
した状態で行なうことができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例中排気管に装備する弁
機構のみを除いて示した断面系統図、第２図およ
び第３図は排気熱により吸気管を加熱する部分を
示す要部断面図、第４図は本発明中の弁機構部分
を示す要部断面図、第５図は第４図のものの作動
特性線図、第６図および第７図は弁機構部分の変
形例を示す本発明の他の実施例の要部断面系統図
である。 １……シリンダ、７……吸気管、８……排気
管、１２……排気ガス取出口、１３……排気ガス
戻り口、１４……EGR通路、１４ａ……本路、
１４ｂ……バイパス路、１５……EGRバルブ、
２０……バタフライ弁、２５……コントロール
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気系路に排気ガス取出口を開口させると共
   に該排気ガス取出口の下流側に排気ガス戻り口を
   開口させ、前記排気ガス取出口に一端を接続した
   EGR通路の途中部分を２本に分岐して、本路と
   なるそのうち一方の分岐路の途中にEGRバルブ
   を接続して先端を吸気系路に接続し、バイパス路
   となる他方の分岐路は、その内部を流れる排気ガ
   スにより前記吸気系路を加熱するように配設して
   先端を前記排気ガス戻り口に接続し、前記排気系
   路の排気ガス取出口と排気ガス戻り口との間に、
   これらの間の圧力差を制御することにより排気ガ
   スの前記バイパス路への流量制御を行なう弁機構
   を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気管加熱
   装置。