JP2008057360A - エンジンの排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御弁より下流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の溝により形成するエンジンの排気還流装置の、制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を改善し、制御弁の耐久性を向上させる。
【解決手段】直列４気筒エンジンのシリンダヘッド２の後端壁にＥＧＲ弁１０を取り付ける。そして、排気ポート８側にて気筒列方向に延びる溝１１をシリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に設け、その先端をＥＧＲ弁１０から最も遠い第１気筒♯１の排気ポート８に連通させてＥＧＲ弁１０より上流側の排気還流通路とし、また、吸気ポート７側にて気筒列方向に延びる溝１３をシリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に設け、この溝１３を各気筒♯１〜♯４の吸気ポート７に連通させてＥＧＲ弁１０より下流側の排気還流通路とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用等のエンジンから排出された排気の一部を制御弁を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置に関する。

自動車用のエンジンから排出される排気の一部を制御弁（排気還流制御弁）を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置であって、制御弁より下流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面に設けた気筒列方向の溝により形成したものが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このようにシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面に気筒列方向の溝を設けることで、制御弁から各気筒の吸気ポートに至る下流側の排気還流通路を簡便に形成できる。そして、シリンダヘッドおよびシリンダブロックのウォータジャケットの近くを流れることにより、排気還流通路の冷却性が向上する。

しかし、上記従来の技術は、制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を考慮したものではなく、排気ポートから導出された高温の還流排気の熱による制御弁の耐久性の悪化を防止することができない。

特開平１０−１２２０３６号公報

したがって、制御弁より下流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の溝により形成するエンジンの排気還流装置の、制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を改善し、制御弁の耐久性を向上させることが課題である。

本発明のエンジンの排気還流装置は、上記課題を解決するもので、複数の気筒を列状に配置したシリンダブロックとシリンダブロックの頂部を覆うシリンダヘッドを備え、シリンダヘッドの気筒列方向に直交する幅方向の一側に各気筒の吸気ポートが形成されるとともに幅方向の他側に各気筒の排気ポートが形成され、シリンダブロックおよびシリンダヘッドに冷却水が循環するウォータジャケットが形成されたエンジン本体の、吸気ポート側におけるシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路を形成する気筒列方向の溝が設けられ、その溝を各気筒の吸気ポートに連通させる連通孔がシリンダヘッドに形成され、排気ポートから排出された排気の一部を還流排気として排気還流制御弁の開閉により排気還流通路を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置であって、制御弁がエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続されて、該排気還流制御弁の排気導出口に、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路を形成する気筒列方向の溝が連通し、エンジン本体のシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、排気還流制御弁より上流側の排気還流通路を形成する溝が形成され、その溝が一端で排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通していることを特徴とする。

このようにエンジンの排気還流装置を構成することで、排気ポートから導出された還流排気は、排気還流制御弁の上流側でシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に設けられた溝により形成される排気還流通路を流れ、エンジン本体のウォータジャケットを循環する冷却水によって冷却される。

そして、特に、その上流側の排気還流通路を形成する溝が、一端でエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続された排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通する長い溝であることにより、上流側の排気還流通路の冷却性が向上して、還流排気の温度が効果的に低下し、排気還流制御弁の耐久性が向上する。

しかも、このように、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路に加えて、上流側の排気還流通路をシリンダヘッドとシリンダブロックの合せ面のいずれか一方に形成した溝により形成することで、下流側の排気還流通路だけでなく、上流側の排気還流通路も、ほとんどの部分をエンジン本体の鋳造時に一挙に、簡便且つ効率的に形成することができる。

上記エンジンの排気還流装置において、上流側の排気還流通路を形成する溝が他端で連通する排気ポートは、排気還流制御弁から最も遠い気筒の排気ポートとするのがよい。そうすることで、上流側の排気還流通路を長くしてエンジン本体のウォータジャケットによる冷却効果を一層高めることができ、還流排気の温度を一層効果的に低下させることができて、排気還流制御弁の耐久性が一層向上する。

また、上流側の排気還流通路を形成する溝および下流側の排気還流通路を形成する溝は、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するヘッドボルト挿通用のヘッドボルト穴より外側に、ヘッドボルト穴に接近して形成するのがよい。そうすることで、溝はヘッドボルト締結位置に沿った部分ができ、シール性が安定する。

また、このエンジンの排気還流装置は、排気還流制御弁をエンジン本体の気筒列方向一端側であるタイミング駆動機構とは反対側（後端側）の端壁に取り付けるとともに、その排気還流制御弁を取り付けたエンジン本体の端壁に、上流側の排気還流通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導入口に連通させる上流側連通孔と、下流側の排気通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導出口に連通させる下流側連通孔を形成するのがよい。そうすることで、吸気系および排気系のレイアウトを阻害することなく排気還流制御弁を安定配置でき、また、鋳造後に小加工で簡単に排気還流通路の残り部分を形成できる。

このように、本発明によれば、排気還流制御弁より上流側の排気還流通路の冷却性を改善し還流排気の温度を効果的に低下させて排気還流制御弁の耐久性を向上させることができ、しかも、排気還流通路のほとんどの部分をパイプ等を用いることなくエンジン本体の鋳造時に一挙に、簡便且つ効率的に形成することができる。

特に、上流側の排気還流通路を形成する溝を、排気還流制御弁から最も遠い気筒の排気ポートから還流排気を導入するよう構成することで、還流排気の温度を一層効果的に低下させ、排気還流制御弁の耐久性を一層向上させることができる。

また、特に、上流側の排気還流通路を形成する溝および下流側の排気還流通路を形成する溝をヘッドボルト穴より外側にヘッドボルト穴に接近して形成することにより、溝のシール性の安定性を高めることがする。

また、特に、排気還流制御弁をエンジン本体の後端側の端壁に取り付け、その端壁に上流側の排気還流通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導入口に連通させる連通孔と、下流側排気通路を形成する溝の端部を排気還流制御弁の排気導出口に連通させる連通孔を形成することにより、吸気系および排気系のレイアウトを阻害することなく排気還流制御弁を安定配置でき、鋳造後に小加工で簡単に排気還流通路の残り部分を形成できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、実施形態の一例を示している。図１は、シリンダヘッドの底面図、図２はシリンダヘッドの背面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。

この実施形態のエンジンは、直列４気筒の水冷ガソリンエンジンで、第１乃至第４の４つの気筒♯１〜♯４を平行配置で列状に形成するシリンダブロック１と、このシリンダブロック１の頂部を覆うシリンダヘッド２とでエンジン本体が構成され、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２には、それぞれ、冷却水が循環するウォータジャケット３，４が形成されている。

シリンダヘッド２は、下面に、各気筒♯１〜♯４の燃焼室凹部５が形成され、それら燃焼室凹部５の周囲のシリンダブロック１との合せ面に、各気筒♯１〜♯４のボア輪郭の外側に沿う配置で、シリンダブロック１側およびシリンダヘッド２側のウォータジャケット３，４を図示しないメタルガスケットの孔を介して連通させる複数の開口部６が設けられている。

また、シリンダヘッド２には、気筒列方向に直交する幅方向の一側に各気筒♯１〜♯４の吸気ポート７が形成され、該幅方向の他側に各気筒♯１〜♯４の排気ポート８が形成されている。

また、シリンダヘッド２には、各気筒♯１〜♯４のボア輪郭の周囲４箇所となる配置で、シリンダヘッド２をシリンダブロック１に締結するヘッドボルト挿通用のヘッドボルト穴９が設けられている。

シリンダヘッド２には、エンジン本体の気筒列方向一端側であるタイミング駆動機構とは反対側（後端側）の端壁の吸気ポート７側寄りの位置に、その外壁面に接続する配置で、排気ポート８から導出された排気の一部を還流排気として各気筒♯１〜♯４の吸気ポート７に導入する排気還流装置のＥＧＲ弁１０（排気還流制御弁）が取り付けられる。

そして、ＥＧＲ弁１０より上流側の排気還流通路として、シリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に溝１１が形成されている。

この溝１１は、ＥＧＲ弁１０が取り付けられたヘッド後端側の吸気ポート７寄りの位置を一端として、ヘッド後端面に沿って幅方向に排気ポート８側まで延び、次いで、排気ポート８側を各気筒♯１〜♯４のボア輪郭周囲のヘッドボルト穴９より外側で、ヘッドボルト穴９に接近して、一部がヘッドボルト締結位置に沿う配置で気筒列方向に延びて、他端がＥＧＲ弁１０から最も遠い第１気筒♯１の排気ポート８の直下に達している。そして、この溝１１の先端部（他端）を第１気筒♯１の排気ポート８に連通させるよう、シリンダヘッド２に連通孔１２が形成されている。

また、ＥＧＲ弁１０より下流側の排気還流通路として、吸気ポート７側におけるシリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に気筒列方向に延びる溝１３が形成されている。

この溝１３は、吸気ポート７側を各気筒♯１〜♯４のボア輪郭周囲のヘッドボルト穴９より外側で、ヘッドボルト穴９に接近して、一部がヘッドボルト締結位置に沿う配置で、ＥＧＲ弁１０が取り付けられたヘッド後端側の吸気ポート７寄りの位置を一端として気筒列方向に延び、他端がＥＧＲ弁１０から最も遠い第１気筒♯１の吸気ポート７の直下に達している。そして、この溝１３を各気筒♯１〜♯４の吸気ポート７直下の４箇所でそれぞれの吸気ポート７に連通させるよう、シリンダヘッド２に連通孔１４が形成されている。

これら上流側および下流側の排気還流通路を形成する溝１１，１３および連通孔１２，１４は、エンジン本体の鋳造時に同時に成形される。

そして、シリンダヘッド２の後端壁には、ＥＧＲ弁１０が取り付けられる位置に、上流側の排気還流通路を形成する溝１１の端部を気筒列方向にＥＧＲ弁１０の排気導入口に連通させる導入側連通孔１５と、下流側の排気通路を形成する溝１３の端部を気筒列方向にＥＧＲ弁１０の排気導出口に連通させる導出側連通孔１６が、導入側連通孔１５が下側で導出側連通孔１６が上側となる配置で上下平行に形成されている。これら導入側連通孔１５および導出側連通孔１６は、導入側連通孔１５が気筒列方向に比較的短く、導出側連通孔１６が比較的長い。そして、上流側の排気還流通路を形成する溝１１と下流側の排気還流通路を形成する溝１３が、気筒列方向に相互にずれた位置でそれぞれ連通孔１７，１８を介して導入側連通孔１５および導出側連通孔１６に連通している。

これら導入側連通孔１５、導出側連通孔１６、および連通孔１７，１８は、いずれも鋳造後に機械加工で形成される。

このようにエンジンの排気還流装置を構成することで、還流排気はＥＧＲ弁１０から最も遠い第１気筒♯１の排気ポート８から導出されて、シリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に設けられた溝１１により形成される長い排気還流通路を流れ、ウォータジャケット４を循環する冷却水により冷却されたシリンダヘッド２への熱放散により、ＥＧＲ弁１０の耐久性を損なわない程度に温度が低下してＥＧＲ弁１０に導入される。そして、還流排気は、ＥＧＲ弁１０の開閉により下流側でもシリンダヘッド２のシリンダブロック１との合せ面に設けられた溝１３により形成される排気還流通路に流れ、吸気ポート７側でシリンダヘッド２への熱放散により更に温度が低下して、連通孔１４を介し各気筒♯１〜♯４の吸気ポート７に導入される。

なお、この実施形態は、還流排気をＥＧＲ弁１０から最も遠い第１気筒♯１の排気ポート８から上流側の排気還流通路に導出するよう、先端が第１気筒♯１の排気ポート８に連通する溝１１を形成した例であり、還流排気を冷却するためにはこれが最善であるが、この溝１１は、先端が少なくとも気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通するものであればよく、適宜設計変更が可能である。

図４は、上記実施形態の変形例を示すシリンダヘッドの断面図である。
この例は、上流側の排気還流通路を、シリンダヘッド２側の合せ面に設けた溝１１Ａとシリンダブロック１側の合せ面に設けた溝１１Ｂとで構成し、下流側の排気還流通路も、シリンダヘッド２側の合せ面に設けた溝１３Ａとシリンダブロック１側の合せ面に設けた溝１３Ｂとで構成したものである。その他の構成は図１〜図３に示す実施形態のものと同様である。この場合、還流排気はシリンダヘッド２側とシリンダブロック１側の両方への熱放散によりより効率的に温度が低下する。

その他、上流側および下流側の排気通路を構成する溝を、いずれもシリンダブロック側に設けることもできる。また、上流側および下流側の排気通路を構成する溝の一方をシリンダヘッド側に設け、他方をシリンダブロック側に設けることもできる。本発明は、その他様々な態様で実施することが可能である。

実施形態におけるシリンダヘッドの底面図である。 実施形態におけるシリンダヘッドの背面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 実施形態の変形例を示すシリンダヘッドの断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック
２ シリンダヘッド
３、４ ウォータジャケット
７ 吸気ポート
８ 排気ポート
９ ヘッドボルト穴
１０ ＥＧＲ弁（排気還流制御弁）
１１、１１Ａ、１１Ｂ 溝（上流側の排気還流通路）
１２ 連通孔
１３、１３Ａ、１３Ｂ 溝（下流側の排気還流通路）
１４ 連通孔
１５ 導入側連通孔
１６ 導出側連通孔
１７、１８ 連通孔
♯１〜♯４ 気筒（第１気筒〜第４気筒）

Claims (4)

1. 複数の気筒を列状に配置したシリンダブロックと該シリンダブロックの頂部を覆うシリンダヘッドを備え、前記シリンダヘッドの気筒列方向に直交する幅方向の一側に各気筒の吸気ポートが形成されるとともに該幅方向の他側に各気筒の排気ポートが形成され、前記シリンダブロックおよび前記シリンダヘッドに冷却水が循環するウォータジャケットが形成されたエンジン本体の、吸気ポート側における前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、排気還流制御弁より下流側の排気還流通路を形成する気筒列方向の溝が設けられ、該溝を各気筒の吸気ポートに連通させる連通孔が前記シリンダヘッドに形成され、前記排気ポートから排出された排気の一部を還流排気として前記排気還流制御弁の開閉により前記排気還流通路を介して各気筒の吸気ポートに導入するエンジンの排気還流装置であって、
   前記排気還流制御弁が前記エンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に接続されて、該排気還流制御弁の排気導出口に前記溝が連通し、
   前記エンジン本体の前記シリンダヘッドと前記シリンダブロックの合せ面の少なくともいずれか一方に、前記排気還流制御弁より上流側の排気還流通路を形成する溝が形成され、該溝が一端で前記排気還流制御弁の排気導入口に連通し、排気ボート側を気筒列方向に延びて、他端で気筒列の中間に位置する気筒若しくはそれより前記排気還流制御弁から遠い気筒の排気ポートに連通していることを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 前記上流側の排気還流通路を形成する溝が前記他端で連通する排気ポートは、前記排気還流制御弁から最も遠い気筒の排気ポートである請求項１記載のエンジンの排気還流装置。
3. 前記上流側の排気還流通路を形成する溝および前記下流側の排気還流通路を形成する溝が、前記シリンダヘッドを前記シリンダブロックに締結するヘッドボルト挿通用のヘッドボルト穴より外側に、該ヘッドボルト穴に接近して形成されている請求項１または２記載のエンジンの排気還流装置。
4. 前記排気還流制御弁が前記エンジン本体の気筒列方向一端側であるタイミング駆動機構とは反対側の端壁に取り付けられ、該端壁に、前記上流側の排気還流通路を形成する溝の端部を前記排気還流制御弁の排気導入口に連通させる上流側連通孔と、前記下流側の排気通路を形成する溝の端部を前記排気還流制御弁の排気導出口に連通させる下流側連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載のエンジンの排気還流装置。

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