(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】エンジンの排気循環装置
(51)【国際特許分類】
F02M 26/15 20160101AFI20231212BHJP
F01N 3/24 20060101ALI20231212BHJP
F02B 77/11 20060101ALI20231212BHJP
F02M 26/23 20160101ALI20231212BHJP
F02M 26/41 20160101ALI20231212BHJP
【ＦＩ】
F02M26/15
F01N3/24 S
F02B77/11 D
F02M26/23
F02M26/41 311
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020180182
(22)【出願日】2020-10-28
(65)【公開番号】P2022071297
(43)【公開日】2022-05-16
【審査請求日】2023-02-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000003137
【氏名又は名称】マツダ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西田 智宣
(72)【発明者】
【氏名】小島 裕司
(72)【発明者】
【氏名】藤田 典昭
(72)【発明者】
【氏名】吉田 健
(72)【発明者】
【氏名】苅谷 喬
(72)【発明者】
【氏名】冨永 敬幸
(72)【発明者】
【氏名】松本 直也
(72)【発明者】
【氏名】松村 優作
(72)【発明者】
【氏名】江田 紘基
(72)【発明者】
【氏名】西原 拓哉
(72)【発明者】
【氏名】大村 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】井村 嵐
(72)【発明者】
【氏名】田中 房利
(72)【発明者】
【氏名】山田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】梅崎 慎大郎
【審査官】津田 真吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１４０７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－１０１４６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５７９０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１２３９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｍ ２６／１３
Ｆ０１Ｎ ３／１０
Ｆ０２Ｂ ７７／１１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多気筒エンジンの排気循環装置であって、上記エンジンのシリンダヘッドに接続され、上記エンジンの各気筒から排出される排気ガスを集合させる排気マニホールドと、
上記排気マニホールドにおける排気ガス流れの下流側の端部に接続され、上記排気ガスを浄化する触媒と、
上記触媒よりも排気ガス流れの下流側に設けられ、上記排気ガスの一部を、上記エンジンの吸気側に再循環させるＥＧＲガスとして取り出すＥＧＲガス取出口と、
上記シリンダヘッドを貫通した上記ＥＧＲガスを通すためのヘッド内ＥＧＲ通路と、
上記ＥＧＲガス取出口から延び、上記ＥＧＲガスを上記ヘッド内ＥＧＲ通路に導くＥＧＲパイプとを備え、
上記触媒は、上記排気ガスが当該触媒内部を上記エンジンの気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように配置され、
上記ＥＧＲガス取出口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記他方の側に位置し、
上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記一方の側に位置し、
上記ＥＧＲガス取出口から延びる上記ＥＧＲパイプが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口に直接接続されていることを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【請求項2】
請求項１において、上記ＥＧＲガス取出口は上記気筒列方向の上記他方に向かって開口していて、
上記ＥＧＲパイプは、上記ＥＧＲガス取出口から上記他方に向かって流れる上記ＥＧＲガスが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口が存する上記気筒列方向の一方に向かうように該ＥＧＲガスの流れ方向を変える湾曲部を有することを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【請求項3】
請求項２において、上記ＥＧＲパイプは、上記湾曲部の通路断面積が、上記湾曲部に続いて上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口まで延びる下流部分の通路断面積よりも大きくなっていることを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【請求項4】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、上記排気マニホールド及び上記触媒を覆うヒートインシュレータを備え、
上記ＥＧＲパイプが上記ヒートインシュレータの内部に配置されていることを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、上記エンジンは直列４気筒の４サイクルエンジンであり、
上記排気マニホールドは、上記エンジンの気筒列方向における中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第１集合管と、上記エンジンの気筒列方向における両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第２集合管と、上記第１集合管と上記第２集合管が集合した第３集合管とを備える４－２－１型であり、
上記エンジンは、上記中央側２つの気筒の排気時期が重ならないように、且つ上記両端側２つの気筒の排気時期が重ならないように、上記４気筒の排気順序が定められており、
上記第３集合管に上記触媒が接続されていることを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【請求項6】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、さらに、上記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、
上記ＥＧＲクーラは、上記エンジンにおける上記排気マニホールドが配置された排気側とは反対の吸気側に配置され、上記ヘッド内ＥＧＲ通路を通過したＥＧＲガスが導入されることを特徴とするエンジンの排気循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はエンジンの排気循環装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車用エンジンにおいては、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の低減や熱効率の向上を目的として、排気ガスの一部を燃焼室に再度吸入させる排気再循環（ＥＧＲ）が行なわれている。例えば、特許文献１には、排気ガス浄化用触媒の下流側の排気管から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして取り出すことが記載されている。この特許文献１では、上記触媒の傍らにＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが配置されている。そうして、上記触媒下流側の排気管とＥＧＲクーラが長さの短い上流側ＥＧＲパイプによって接続されている。ＥＧＲクーラは、シリンダヘッドの内部を通るヘッド内ＥＧＲ通路に下流側ＥＧＲパイプによって接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１５－１２４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、排気管のＥＧＲガス取出口からＥＧＲパイプに流入する排気ガスが高温になると、ＥＧＲパイプ自体の温度も高くなってくる。このＥＧＲパイプの温度は、そのパイプからの放熱があるため、上記排気管のＥＧＲガス取出口から離れるに従って低くなる。しかし、上記特許文献１の上流側ＥＧＲパイプのように、パイプ長さが短いケースでは、排気管のＥＧＲガス取出口からＥＧＲクーラに対する接続部に至る間での放熱量は少ない。そのため、ＥＧＲパイプの熱膨張量が大きくなるとともに、ＥＧＲパイプ先端の接続部でもその温度はそれ相応に高くなる。
【0005】
ＥＧＲパイプ先端の接続部はＥＧＲクーラによって熱変形が拘束されているから、その接続部に温度変化に応じて熱応力が発生するところ、熱膨張量が大きくなると、それに応じて熱応力も大きくなる。従って、ＥＧＲ及びその停止による熱サイクルが加わると、弾塑性変形の繰返しによるＥＧＲパイプの熱疲労も大きくなり、外力が加わったときに接続部が破損し易くなる。特に、ＥＧＲパイプを重量物であるＥＧＲクーラに接続しているケースでは、ＥＧＲクーラの振動（エンジンの振動に伴って生ずる）が加わるから、ＥＧＲパイプの接続部が破損し易い。
【0006】
そこで、本発明は、ＥＧＲパイプが排気ガスから受ける熱害に対策する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するために、触媒下流側のＥＧＲガス取出口から延びるＥＧＲパイプをヘッド内ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを介さずに直接接続するようにした。
【0008】
ここに開示する多気筒エンジンの排気循環装置は、
上記エンジンのシリンダヘッドに接続され、上記エンジンの各気筒から排出される排気ガスを集合させる排気マニホールドと、
上記排気マニホールドにおける排気ガス流れの下流側の端部に接続され、上記排気ガスを浄化する触媒と、
上記触媒よりも排気ガス流れの下流側に設けられ、上記排気ガスの一部を、上記エンジンの吸気側に再循環させるＥＧＲガスとして取り出すＥＧＲガス取出口と、
上記シリンダヘッドを貫通した上記ＥＧＲガスを通すためのヘッド内ＥＧＲ通路と、
上記ＥＧＲガス取出口から延び、上記ＥＧＲガスを上記ヘッド内ＥＧＲ通路に導くＥＧＲパイプとを備え、
上記触媒は、上記排気ガスが当該触媒内部を上記エンジンの気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように配置され、
上記ＥＧＲガス取出口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記他方の側に位置し、
上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記一方の側に位置し、
上記ＥＧＲガス取出口から延びる上記ＥＧＲパイプが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口に直接接続されていることを特徴とする。
上記エンジンのシリンダヘッドに接続され、上記エンジンの各気筒から排出される排気ガスを集合させる排気マニホールドと、
上記排気マニホールドにおける排気ガス流れの下流側の端部に接続され、上記排気ガスを浄化する触媒と、
上記触媒よりも排気ガス流れの下流側に設けられ、上記排気ガスの一部を、上記エンジンの吸気側に再循環させるＥＧＲガスとして取り出すＥＧＲガス取出口と、
上記シリンダヘッドを貫通した上記ＥＧＲガスを通すためのヘッド内ＥＧＲ通路と、
上記ＥＧＲガス取出口から延び、上記ＥＧＲガスを上記ヘッド内ＥＧＲ通路に導くＥＧＲパイプとを備え、
上記触媒は、上記排気ガスが当該触媒内部を上記エンジンの気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように配置され、
上記ＥＧＲガス取出口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記他方の側に位置し、
上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口は、上記エンジンの気筒列方向の中央よりも上記一方の側に位置し、
上記ＥＧＲガス取出口から延びる上記ＥＧＲパイプが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口に直接接続されていることを特徴とする。
【0009】
これによれば、触媒、ＥＧＲガス取出口、ヘッド内ＥＧＲ通路の入口及びＥＧＲパイプの上記レイアウトにより、ＥＧＲパイプをＥＧＲクーラに接続する場合に比べて、ＥＧＲガス取出口からヘッド内ＥＧＲ通路の入口に延びるＥＧＲパイプの長さを長くすることが可能になる。従って、ＥＧＲパイプは、ＥＧＲガス取出口から高温の排気ガスが導入されても、ヘッド内ＥＧＲ通路の入口に至る途中でのＥＧＲパイプからの放熱量が大きくなるから、パイプ長が短い場合に比べて、パイプ全長の伸び量が小さくなり、ヘッド内ＥＧＲ通路の入口付近の温度が大きく上昇することも避けられる。
【0010】
そのため、ＥＧＲパイプのヘッド内ＥＧＲ通路に対する接続部に大きな熱応力を生ずることがなく、当該接続部の熱疲労が抑えられる。さらに、その接続部にＥＧＲクーラから振動が直接加わることもない。よって、ＥＧＲパイプが上記接続部において早期に破損してしまうことがなくなり、その耐久性が高くなる。
【0011】
一実施形態では、上記ＥＧＲガス取出口は上記気筒列方向の上記他方に向かって開口していて、
上記ＥＧＲパイプは、上記ＥＧＲガス取出口から上記他方に向かって流れる上記ＥＧＲガスが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口が存する上記気筒列方向の上記一方に向かうように該ＥＧＲガスの流れ方向を変える湾曲部を有する。
上記ＥＧＲパイプは、上記ＥＧＲガス取出口から上記他方に向かって流れる上記ＥＧＲガスが上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口が存する上記気筒列方向の上記一方に向かうように該ＥＧＲガスの流れ方向を変える湾曲部を有する。
【0012】
これによれば、ＥＧＲパイプは湾曲部を有することによって長さが長くなり、それだけ放熱面積が大きくなる。従って、ＥＧＲパイプにおけるヘッド内ＥＧＲ通路の入口付近の温度上昇の抑制に有利になる。
【0013】
一実施形態では、上記ＥＧＲパイプは、上記湾曲部の通路断面積が、上記湾曲部に続いて上記ヘッド内ＥＧＲ通路の入口まで延びる下流部分の通路断面積よりも大きくなっている。
【0014】
従って、ＥＧＲパイプの湾曲部において、ＥＧＲガスの流速が遅くなることによって放熱しやすくなるため、ヘッド内ＥＧＲ通路の入口付近の温度上昇の抑制に有利になる。
【0015】
一実施形態では、上記排気マニホールド及び上記触媒を覆うヒートインシュレータを備え、
上記ＥＧＲパイプが上記ヒートインシュレータの内部に配置されている。
上記ＥＧＲパイプが上記ヒートインシュレータの内部に配置されている。
【0016】
これによれば、エンジンの運転を停止したときにＥＧＲパイプに滞留するＥＧＲガスが低温の外気で急激に冷却されることがヒートインシュレータによって防止される。従って、ＥＧＲパイプが長く、滞留するＥＧＲガスが多い場合でも、ＥＧＲガスに含まれていた水分が凝縮することが抑制される。
【0017】
この実施形態は、ＥＧＲパイプの温度をＥＧＲパイプのレイアウトとヒートインシュレータによってコントロールするものであり、エンジン運転時のＥＧＲパイプのヘッド内ＥＧＲ通路に対する接続部の破損を防止しつつ、エンジン停止時の凝縮水の発生を防止することができる。
【0018】
一実施形態では、上記エンジンは直列４気筒の４サイクルエンジンであり、
上記排気マニホールドは、上記エンジンの気筒列方向における中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第１集合管と、上記エンジンの気筒列方向における両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第２集合管と、上記第１集合管と上記第２集合管が集合した第３集合管とを備える４－２－１型であり、
上記エンジンは、上記中央側２つの気筒の排気時期が重ならないように、且つ上記両端側２つの気筒の排気時期が重ならないように、上記４気筒の排気順序が定められており、
上記第３集合管に上記触媒が接続されている。
上記排気マニホールドは、上記エンジンの気筒列方向における中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第１集合管と、上記エンジンの気筒列方向における両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管が集合した第２集合管と、上記第１集合管と上記第２集合管が集合した第３集合管とを備える４－２－１型であり、
上記エンジンは、上記中央側２つの気筒の排気時期が重ならないように、且つ上記両端側２つの気筒の排気時期が重ならないように、上記４気筒の排気順序が定められており、
上記第３集合管に上記触媒が接続されている。
【0019】
４－２－１型排気マニホールドでは、第１集合管及び第２集合管各々の集合部（独立排気管の合流部）において排気圧力波の反転を生じ、第３集合管の集合部でも排気圧力波の反転を生ずるが、第１集合管及び第２集合管各々が接続された２つの気筒は排気時期が重ならないから、排気干渉は起こらない。第３集合管の集合部での排気圧力波の反転は排気干渉を招くことがあるが、気筒からの排気ガスの排出に及ぼす影響は小さい。このように、４－２－１型の採用によって、排気干渉が抑えられて各気筒から排気ガスが排出されやすくなるため、ＥＧＲの安定化ないし効率化に有利になる。
【0020】
一実施形態では、上記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備え、
上記ＥＧＲクーラは、上記エンジンにおける上記排気マニホールドが配置された排気側とは反対の吸気側に配置され、上記ヘッド内ＥＧＲ通路を通過したＥＧＲガスが導入される。
上記ＥＧＲクーラは、上記エンジンにおける上記排気マニホールドが配置された排気側とは反対の吸気側に配置され、上記ヘッド内ＥＧＲ通路を通過したＥＧＲガスが導入される。
【0021】
従って、ＥＧＲクーラとＥＧＲパイプの間にシリンダヘッドが介在することにより、ＥＧＲクーラの振動はＥＧＲパイプへは伝わりにくくなり、ＥＧＲパイプの破損防止に有利になる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、ＥＧＲパイプにＥＧＲガス取出口から高温の排気ガスが導入されても、ＥＧＲパイプからの放熱によって、ＥＧＲパイプのヘッド内ＥＧＲ通路に対する接続部に大きな熱応力を生ずることがなくなって、該接続部の熱疲労が抑えられ、しかもその接続部にＥＧＲクーラから振動が直接加わることもないから、ＥＧＲパイプが上記接続部において早期に破損してしまうことがなくなり、その耐久性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】エンジンをその斜め後方上側から見た斜視図。
【図2】ヒートインシュレータを取り外したエンジンをその真後ろ上側から見た斜視図。
【図3】エンジンをシリンダヘッドの部位で水平に切断して上方から見た断面図。
【図4】触媒から延びるＥＧＲパイプを示す斜視図。
【図5】ＥＧＲパイプの湾曲部を構成する半割り管の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【0025】
＜エンジンの基本構成＞
図１に示すエンジン１は、車両を駆動する多気筒エンジンであり、本例では直列４気筒の４サイクルエンジンである。同エンジン１において、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２の上面に結合されたシリンダヘッド、４はシリンダブロック２の下面に結合されたオイルパン、９はシリンダヘッド３の上に固定されたシリンダヘッドカバーである。エンジン１は、車両の前部に搭載され、気筒列方向を車幅方向に配向した所謂横置きエンジンである。図１の矢符Ｆは車両前方を示し、矢符Ｒは車両後方を示す。この点は他の図も同様である。
図１に示すエンジン１は、車両を駆動する多気筒エンジンであり、本例では直列４気筒の４サイクルエンジンである。同エンジン１において、２はシリンダブロック、３はシリンダブロック２の上面に結合されたシリンダヘッド、４はシリンダブロック２の下面に結合されたオイルパン、９はシリンダヘッド３の上に固定されたシリンダヘッドカバーである。エンジン１は、車両の前部に搭載され、気筒列方向を車幅方向に配向した所謂横置きエンジンである。図１の矢符Ｆは車両前方を示し、矢符Ｒは車両後方を示す。この点は他の図も同様である。
【0026】
エンジン１の車両前側に吸気マニホールドが配置され、エンジン１の車両後側に排気マニホールド５が配置されている。吸気マニホールドからシリンダヘッド３の車両前側の側面に開口した各気筒の吸気ポートに吸気が導入される。各気筒の燃焼室で発生する排気ガスは、シリンダヘッド３の車両後側の側面に開口した各気筒の排気ポートから排気マニホールド５に排出される。このように、当該エンジン１は、車両前側が吸気側となり、車両後側が排気側となった前方吸気後方排気のエンジンである。
【0027】
以下の排気循環装置の説明において、「上流端」は、説明に係る物の排気ガス流れ又はＥＧＲガス流れにおける上流側の端部を意味し、「下流端」は、説明に係る物の排気ガス流れ又はＥＧＲガス流れにおける下流側の端部を意味する。
【0028】
＜排気マニホールド＞
排気マニホールド５は、第１集合管６、第２集合管７及び第３集合管８を備えている。第１集合管６は、エンジン１の気筒列方向における中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管１２，１３を集合させた管である。第２集合管７は、エンジン１の気筒列方向における両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管１１，１４を集合させた管である。第３集合管８は、第１集合管６と第２集合管７を集合させた管である。すなわち、排気マニホールド５は４－２－１型のマニホールドである。
排気マニホールド５は、第１集合管６、第２集合管７及び第３集合管８を備えている。第１集合管６は、エンジン１の気筒列方向における中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管１２，１３を集合させた管である。第２集合管７は、エンジン１の気筒列方向における両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管１１，１４を集合させた管である。第３集合管８は、第１集合管６と第２集合管７を集合させた管である。すなわち、排気マニホールド５は４－２－１型のマニホールドである。
【0029】
エンジン１は、上記中央側２つの気筒の排気時期が重ならないように、且つ上記両端側２つの気筒の排気時期が重ならないように、上記４気筒の排気順序が定められている。具体的には、車両左端側の気筒を第１気筒としてそこから車両右側に向かって並ぶ各気筒を第２気筒、第３気筒及び第４気筒と名付けると、排気は、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒と順に進む。各気筒の排気ポートから、第１集合管６と第２集合管７との第３集合管８に対する集合位置までの距離を長くとることによって排気干渉が抑えられている。
【0030】
図２にも示すように、独立排気管１１～１４はシリンダヘッド３の車両後側の側面から車両後方に延びている。上記両端側２つの各気筒に通ずる独立排気管１１，１４は、上記中央側２つの各気筒に通ずる独立排気管１２，１３よりも長い。両端側の独立排気管１１，１４は、中央側の独立排気管１２，１３が集合してなる第１集合管６の下側において集合して第２集合管７に続いている。第１集合管６と第２集合管７は、前者が後者の上側に位置して車両後方に延び、続いて斜めに下降しながら車両幅方向（気筒列方向）の一方に向かって且つシリンダブロック２の方へ引き返すように曲がり、集合して第３集合管８に接続されている。第３集合管８は、シリンダブロック２の方へ向かって延びている。
【0031】
＜触媒＞
第３集合管８の下流端、すなわち、排気マニホールド５の下流端に、エンジン１の排気ガスを浄化する触媒１５が接続されている。触媒１５は、ハニカム担体に触媒成分を担持させたハニカム触媒を円筒状ケースに収容してなる。触媒１５は、第１集合管６及び第２集合管７の下をシリンダブロック２の車両後側の側面に沿って気筒列方向の他方に向かって延びている。換言すれば、触媒１５は、排気ガスが当該触媒内部をエンジン１の気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように、触媒中心軸が気筒列方向に若しくは気筒列方向に近似する方向に配置されている。
第３集合管８の下流端、すなわち、排気マニホールド５の下流端に、エンジン１の排気ガスを浄化する触媒１５が接続されている。触媒１５は、ハニカム担体に触媒成分を担持させたハニカム触媒を円筒状ケースに収容してなる。触媒１５は、第１集合管６及び第２集合管７の下をシリンダブロック２の車両後側の側面に沿って気筒列方向の他方に向かって延びている。換言すれば、触媒１５は、排気ガスが当該触媒内部をエンジン１の気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように、触媒中心軸が気筒列方向に若しくは気筒列方向に近似する方向に配置されている。
【0032】
触媒１５の円筒状ケースの上流端に上記第３集合管８が接続され、当該ケースの下流端が車両後方に延びる排気ガス流出管１６に接続されている。排気ガス流出管１６はフレキシブルチューブ１７を介して車両後方に延びる排気管１８に接続されている。
【0033】
＜ＥＧＲパイプ＞
触媒１５の上記ケースに接続された排気ガス流出管１６の上流端に、触媒１５を通過した排気ガスの一部をエンジン１の吸気側に再循環させるＥＧＲガスとして取り出すＥＧＲガス取出口２１が設けられている。ＥＧＲガス取出口２１は、エンジン１の気筒列方向の中央よりも該気筒列方向の上記他方（排気ガスが触媒１５から流出する方向）の側に位置し、且つ当該他方に向かって開口している。
触媒１５の上記ケースに接続された排気ガス流出管１６の上流端に、触媒１５を通過した排気ガスの一部をエンジン１の吸気側に再循環させるＥＧＲガスとして取り出すＥＧＲガス取出口２１が設けられている。ＥＧＲガス取出口２１は、エンジン１の気筒列方向の中央よりも該気筒列方向の上記他方（排気ガスが触媒１５から流出する方向）の側に位置し、且つ当該他方に向かって開口している。
【0034】
図３に示すように、シリンダヘッド３には、ＥＧＲガスを通過させるための該シリンダヘッド３を貫通するヘッド内ＥＧＲ通路２２が形成されている。ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、ＥＧＲガスをエンジン１の排気側から吸気側に送る通路であり、その入口２３は、シリンダヘッド３における気筒列方向の一方（第１気筒側）の端部において、シリンダヘッド３の排気側の側面に開口している。
【0035】
そうして、ＥＧＲガスをＥＧＲガス取出口２１からヘッド内ＥＧＲ通路２２に導く第１ＥＧＲパイプ２４が、ＥＧＲガス取出口２１から気筒列方向の上記一方に向かって延び、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に直接接続されている。すなわち、ＥＧＲガス取出口２１からヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に延びる第１ＥＧＲパイプ２４には、ＥＧＲクーラは設けられていない。後に説明するが、図１等に示すように、ＥＧＲクーラ２５はエンジン１の排気側ではなく、エンジン１の吸気側に配置されている。
【0036】
先に説明したように、ＥＧＲガス取出口２１は気筒列方向の他方に向かって開口している。そのため、図４に示すように、第１ＥＧＲパイプ２４は、ＥＧＲガス取出口２１から上記他方に向かって流出するＥＧＲガスがヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３が存する気筒列方向の一方に向かうように、該ＥＧＲガスの流れ方向を変えるＵ字状の湾曲部２４ａを備えている。
【0037】
具体的に説明すると、第１ＥＧＲパイプ２４は、一端がＥＧＲガス取出口２１に接続された上流側の湾曲部２４ａと、該湾曲部２４ａの他端に続いてヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３まで延びる下流部分２４ｂを備えてなる。下流部分２４ｂは、シリンダヘッド３と触媒５の間の排気マニホールド５の下側を通って気筒列方向の一方に向かって延び、エンジン１の気筒列方向の一方の端部に対応する位置で車両前方に向かうように曲がり、先端がヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に接続されている。
【0038】
湾曲部２４ａは一対の半割り管を管状になるように合わせて形成されている。図５に湾曲部２４ａの一方の半割り管２４ａ１を示すように、湾曲部２４ａにおける湾曲した部分の内径Ｄ１は下流部分２４ｂに対する接続部の内径Ｄ２よりも大きい。すなわち、第１ＥＧＲパイプ２４は、湾曲部２４ａにおける湾曲した部分の通路断面積が下流部分２４ｂの通路断面積よりも大きい。
【0039】
＜ヘッド内ＥＧＲ通路から吸気マニホールドまでのＥＧＲ経路＞
図３に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、シリンダヘッド３の排気側の側面に開口した入口２３からシリンダヘッド３の気筒列方向の一方の端部をエンジン１の吸気側に向かって延びている。そのヘッド内ＥＧＲ通路２２は、シリンダヘッド３の吸気側の側面に達する手前で気筒列方向の一方に曲がって、シリンダヘッド３における気筒列方向の一方の端面に出口２６が開口している。
図３に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、シリンダヘッド３の排気側の側面に開口した入口２３からシリンダヘッド３の気筒列方向の一方の端部をエンジン１の吸気側に向かって延びている。そのヘッド内ＥＧＲ通路２２は、シリンダヘッド３の吸気側の側面に達する手前で気筒列方向の一方に曲がって、シリンダヘッド３における気筒列方向の一方の端面に出口２６が開口している。
【0040】
シリンダヘッド３の上記一方の端面には、燃料ポンプ２７をシリンダヘッド３に支持するポンプ取付板２８が固定されている。ポンプ取付板２８には、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の出口２６からＥＧＲガスが流入するＥＧＲ通路２９が形成されている。
【0041】
図６に示すように、ＥＧＲ通路２９は上方に延びていて、このＥＧＲ通路２９に第２ＥＧＲパイプ３１の上流端が接続されている。図２に示すように、第２ＥＧＲパイプ３１は、エンジン１の吸気側に延び、この吸気側において長手方向が気筒列方向（ないしは気筒列方向に近似する方向）に延びたＥＧＲクーラ２５の入口に下流端が接続されている。ＥＧＲクーラ２５は、気筒列方向の一方の端がＥＧＲガスの入口になり、他方の端が出口になっている。第２ＥＧＲパイプ３１はプロテクタ３２によって覆われている。
【0042】
ＥＧＲクーラ２５の出口には第３ＥＧＲパイプ３３の上流端が接続されている。第３ＥＧＲパイプ３３の下流端は、吸気マニホールドのサージタンクに対するＥＧＲガス流量を調節するＥＧＲバルブ３４に接続されている。
【0043】
＜ヒートインシュレータ＞
図７に示すように、エンジン１の排気側には、排気マニホールド５及び触媒１５を覆うヒートインシュレータ（排気インシュレータ）３５が設けられている。ヒートインシュレータ３５は、排気マニホールド５及び触媒１５を上側から覆う上側インシュレータと下側から覆う下側インシュレータとを上下に合わせてなる。第１ＥＧＲパイプ２４はヒートインシュレータ３５の内部に配置されている。また、図１乃至図３に示すように、エンジン１の気筒列方向の他方の端部にウォータポンプ３６が設けられている。このウォータポンプ３６から燃料ポンプ２７にエンジン冷却水を送る冷却水パイプ３７もヒートインシュレータ３５の内部を通っている。第１ＥＧＲパイプ２４と冷却水パイプ３７はヒートインシュレータ３５の内部において相近接して交差している。
図７に示すように、エンジン１の排気側には、排気マニホールド５及び触媒１５を覆うヒートインシュレータ（排気インシュレータ）３５が設けられている。ヒートインシュレータ３５は、排気マニホールド５及び触媒１５を上側から覆う上側インシュレータと下側から覆う下側インシュレータとを上下に合わせてなる。第１ＥＧＲパイプ２４はヒートインシュレータ３５の内部に配置されている。また、図１乃至図３に示すように、エンジン１の気筒列方向の他方の端部にウォータポンプ３６が設けられている。このウォータポンプ３６から燃料ポンプ２７にエンジン冷却水を送る冷却水パイプ３７もヒートインシュレータ３５の内部を通っている。第１ＥＧＲパイプ２４と冷却水パイプ３７はヒートインシュレータ３５の内部において相近接して交差している。
【0044】
＜排気循環装置の利点等＞
上記エンジン１では、その排気側において、触媒１５を排気ガスが気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように配置することにより、エンジン１の気筒列方向の中央よりも上記他方の側にＥＧＲガス取出口２１を配置している。一方、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３は、シリンダヘッド３における気筒列方向の一方の端部に配置している。そうして、ＥＧＲガス取出口２１から延設した第１ＥＧＲパイプ２４を、途中にＥＧＲクーラ２５を介在させることなく、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に直接接続している。
上記エンジン１では、その排気側において、触媒１５を排気ガスが気筒列方向の一方から他方に向かって流れるように配置することにより、エンジン１の気筒列方向の中央よりも上記他方の側にＥＧＲガス取出口２１を配置している。一方、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３は、シリンダヘッド３における気筒列方向の一方の端部に配置している。そうして、ＥＧＲガス取出口２１から延設した第１ＥＧＲパイプ２４を、途中にＥＧＲクーラ２５を介在させることなく、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に直接接続している。
【0045】
従って、第１ＥＧＲパイプ２４は、これをＥＧＲクーラ２５に接続する場合に比べて、ＥＧＲガス取出口２１から延びるパイプ長さが長くなり、さらに、湾曲部２４ａを備えて長くなっている。そのため、第１ＥＧＲパイプ２４にＥＧＲガス取出口２１から高温の排気ガスが導入されても、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３に至る途中の放熱量が大きくなる。しかも、上記実施形態では、通路断面積が大きい湾曲部２４ａにおいてＥＧＲガスの流速が遅くなるため、第１ＥＧＲパイプ２４から熱が放散されやすい。
【0046】
これにより、第１ＥＧＲパイプ２４は、排気ガスの熱による伸びが抑えられ、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の入口２３付近の温度が大きく上昇することも避けられる。そのため、第１ＥＧＲパイプ２４のヘッド内ＥＧＲ通路２２に対する接続部に大きな熱応力を生ずることがなくなり、該接続部の熱疲労が抑えられる。しかも、第１ＥＧＲパイプ２４とＥＧＲクーラ２５の間にシリンダヘッド３が介在するから、ＥＧＲクーラ２５の振動が第１ＥＧＲパイプ２４の上記接続部に直接加わることもない。よって、第１ＥＧＲパイプ２４が上記接続部において早期に破損してしまうことがなくなり、その耐久性が高くなる。
【0047】
上記実施形態によれば、排気マニホールド５及び触媒１５をヒートインシュレータ２５で覆ったことにより、エンジン１の冷間始動において触媒１５の温度を速やかに上昇させて活性化させることに、また、寒冷地での触媒温度（触媒活性）の低下防止に有利になる。そうして、第１ＥＧＲパイプ２４をヒートインシュレータ３５の内部に配置したことにより、エンジン１の運転を停止したときに第１ＥＧＲパイプ２４に滞留するＥＧＲガスが低温の外気で急激に冷却されることが防止される。従って、第１ＥＧＲパイプ２４が長く、滞留するＥＧＲガスが多い場合でも、ＥＧＲガスに含まれていた水分が凝縮することが抑制される。
【0048】
また、上記実施形態では、４－２－１型排気マニホールド５を採用したことにより、排気干渉が抑えられて各気筒から排気ガスが排出されやすくなるため、排気再循環の安定化ないし効率化に有利になる。
【0049】
なお、上記実施形態では、４－２－１型排気マニホールド５を採用したが、排気マニホールドは４－１型であってもよい。
【0050】
また、エンジン１は、４気筒に限らず、６気筒エンジンであってもよく、また、気筒列方向を車両前後方向に配向させた縦置きエンジンであってもよい。
【符号の説明】
【0051】
１ エンジン
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
５ 排気マニホールド
６ 第１集合管
７ 第２集合管
８ 第３集合管
９ シリンダヘッドカバー
１１～１４ 独立排気管
１５ 触媒
１６ 排気ガス流出管
２１ ＥＧＲガス取出口
２２ ヘッド内ＥＧＲ通路
２３ ヘッド内ＥＧＲ通路の入口
２４ 第１ＥＧＲパイプ
２４ａ 湾曲部
２４ｂ 下流部分
２５ ＥＧＲクーラ
３５ ヒートインシュレータ
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
５ 排気マニホールド
６ 第１集合管
７ 第２集合管
８ 第３集合管
９ シリンダヘッドカバー
１１～１４ 独立排気管
１５ 触媒
１６ 排気ガス流出管
２１ ＥＧＲガス取出口
２２ ヘッド内ＥＧＲ通路
２３ ヘッド内ＥＧＲ通路の入口
２４ 第１ＥＧＲパイプ
２４ａ 湾曲部
２４ｂ 下流部分
２５ ＥＧＲクーラ
３５ ヒートインシュレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】