JP2008057359A - 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において、排気還流通路を介し吸気ポート間が連通することによる動的過給への悪影響を防止する。
【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、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、互に独立して気筒列方向に延びる２つの溝１３Ａ，１３Ｂを形成し、第１の溝１３Ａを爆発順が連続しない第１気筒♯１および第４気筒♯４の吸気ポート７に連通させ、第２の溝１３Ｂを、爆発順が連続しない第２気筒♯２および第３気筒♯３の吸気ポート７に連通させ、ＥＧＲ弁１０より下流側の独立した２系統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することは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、吸気脈動による動的過給への影響を考慮したものではなく、制御弁より下流側の排気還流通路が、連通路を介して各気筒の吸気ポートに連通する一つの溝により形成されるものでは、爆発順が連続する気筒の吸気ポート同士が排気還流通路を介して短絡的につながることにより、吸気脈動の同調点がずれてしまい、必要な運転領域で出力を高めることが難しくなる。

また、上記従来の技術は、制御弁下流の排気還流通路を各気筒の吸気ポートに連通する複数の通路に分岐させることも開示しているが、それも、膨大室を介して分岐させることにより還流排気の脈動を抑えるとともに分配性を高めることを狙いとするものであって、吸気脈動による動的過給への影響を考慮したものではなく、排気還流通路を介し吸気ポート間が連通することによる動的過給への悪影響を防止することはできない。

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において、排気還流通路を介し吸気ポート間が連通することによる動的過給への悪影響を防止す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、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互に独立した複数の溝に分かれて形成され、それら複数の溝を溝ごとにそれぞれ爆発順が連続しない気筒の吸気ポートに連通するよう気筒ごとに連通孔が形成され、エンジン本体の気筒列方向一端側の端壁に、分かれて形成された複数の溝のそれぞれに連通するとともにその端壁の外壁面に開口する互いに独立した複数の連通孔が形成され、排気還流制御弁が単一の開閉弁で構成され、その排気導出口が複数の連通孔の外壁面側の開口部に連通するよう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、下流側の排気還流通路のほとんどの部分を、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とともに、特に、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、互に独立した複数の溝に分かれて形成され、それら複数の溝を溝ごとにそれぞれ爆発順が連続しない気筒の吸気ポートに連通するよう気筒ごとに連通孔が形成されたものとすることにより、爆発順が連続する気筒の吸気ポート同士が排気還流通路を介して短絡的につながるのを防止することができ、吸気脈動による動的過給への悪影響を抑制することができる。

また、特に、エンジン本体の気筒列方向一端側の端壁に、分かれて形成された複数の溝のそれぞれに連通するとともにその端壁の外壁面に開口する互いに独立した複数の連通孔が形成され、排気還流制御弁が単一の開閉弁で構成され、その排気導出口が複数の連通孔の外壁面側の開口部に連通するよう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ものとすることで、排気還流制御弁を増やす必要がなくなる。

上記エンジンの排気還流装置において、複数の溝は、それぞれエンジン本体の気筒列方向一端側の端壁近傍において該端壁の端面に沿う方向に延びる溝部分を有し、該溝部分の端部が端壁の外壁面に開口する複数の連通孔にそれぞれ連通するよう構成するのがよい。そうすることで、排気還流制御弁下流の排気還流通路を効果的に長くすることができ、動的過給への悪影響を一層効果的に抑制できる。

また、排気還流制御弁は、排気導出口がエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に開口する前記複数の連通孔に対応して互に独立した複数の導出口に仕切られ、それら複数の導出口が複数の連通孔にそれぞれ独立して連通しているものとするのがよい。そうすることで、排気還流制御弁の構成を大幅に変更することなく排気還流制御弁下流の複数に分かれて形成される排気還流通路をそれぞれ長くすることができ、動的過給への悪影響を一層効果的に抑制できる。

このように、本発明によれば、下流側の排気還流通路のほとんどの部分を、エンジン本体の鋳造時に一挙に形成することができ、爆発順が連続する気筒の吸気ポート同士が排気還流通路を介して短絡的につながるのを防止して吸気脈動による動的過給への悪影響を抑制することができ、排気還流制御弁を増やすことなく排気還流通路を簡便且つ効率的に形成することができる。

また、特に、複数の溝を、それぞれエンジン本体の気筒列方向一端側の端壁近傍において該端壁の端面に沿う方向に延びる溝部分を介して端壁の外壁面に開口する複数の連通孔にそれぞれ連通するよう構成することで、排気還流制御弁下流の排気還流通路を効果的に長くすることができ、動的過給への悪影響を一層効果的に抑制できる。

また、特に、排気還流制御弁を、排気導出口がエンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に開口する前記複数の連通孔に対応して互に独立した複数の導出口に仕切られ、それら複数の導出口が複数の連通孔にそれぞれ独立して連通しているものとすることで、排気還流制御弁の構成を大幅に変更することなく排気還流制御弁下流の複数に分かれて形成される排気還流通路をそれぞれ長くすることができ、動的過給への悪影響を一層効果的に抑制できる。

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４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、図４はＥＧＲ弁の正面図（ａ）および部分断面図（ｂ）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の後端部に、３箇所からそれぞれ機械加工にて形成され順次連通して一つの曲折した通路を構成する三つの孔１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが設けられている。

第１の孔１１Ａ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側まで延びるようシリンダヘッド２の排気ポート８側の側部壁面からきり穴加工されて、ヘッド側壁面側が塞がれたものであり、第２の孔１１Ｂは、第１の孔１１Ａに排気ポート８側の側部壁面に近い位置にて連通し、気筒列方向に第４気筒♯４の排気ポート８近傍まで延びるようシリンダヘッド２の後端面からきり穴加工されて、ヘッド後壁面側が塞がれたものであり、第３の孔１１Ｃは、第２の孔１１Ｂと先端部にて相互に連通するよう、第４気筒♯４の排気ポート８の近傍において排気マニホールド取付用のフランジ面の後端部からヘッド幅方向にきり穴加工されたものである。図示はしていないが、シリンダヘッド２に取り付けられる排気マニホールドのフランジ部には、第３の孔１１Ｃの開口部を排気ポート８側に連通するよう溝が形成されている。

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、互に独立して気筒列方向に延びる２つの溝１３Ａ，１３Ｂが形成されている。

これら２つの溝１３Ａ，１３Ｂ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、互にヘッド幅方向の外側および内側となる配置で、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それぞれ気筒列方向に延びている。そして、ヘッド幅方向の外側に位置する第１の溝１３Ａは、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、ヘッド幅方向の内側に位置する第２の溝１３Ｂは、他端が第１気筒♯１に隣接する第２気筒♯２の吸気ポート７の直下に達している。

そして、シリンダヘッド２には、第１の溝１３Ａを、第１気筒♯１の吸気ポート７と、第１気筒♯１とは爆発順が連続しない第４気筒♯４の吸気ポート７とにそれぞれ各吸気ポート７直下にて連通させるよう２箇所に連通孔１４が形成され、また、第２の溝１３Ｂを、第２気筒♯２の吸気ポート７と、第２気筒♯１とは爆発順が連続しない第３気筒♯３の吸気ポート７とにそれぞれ各吸気ポート７直下にて連通させるよう２箇所に連通孔１４が形成されている。このエンジンの４つの気筒♯１〜♯４は、爆発順序が、第１気筒♯１、第３気筒♯１、第４気筒♯１、第２気筒♯１の順である。

また、第１の溝１３Ａおよび第２の溝１３Ｂは、それぞれシリンダヘッド２の後端壁近傍において後端面に沿う方向に延びる溝部分１３ａ，１３ｂを有している。

これら下流側の排気還流通路を形成する溝１３Ａ，１３Ｂおよび連通孔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の第１の孔１１Ａの端部を気筒列方向にＥＧＲ弁１０の排気導入口１０１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第１および第２の溝１３Ａ，１３Ｂの、ヘッド後端面に沿って延びる溝部分１３ａ，１３ｂの端部を、ＥＧＲ弁１０の後述のように仕切られた２つの排気導出口１０２Ａ，１０２Ｂにそれぞれ連通させる、互いに独立した気筒列方向の２つの導出側連通孔１６Ａ，１６Ｂが、導入側連通孔１５が下側で導出側連通孔１６Ａ，１６Ｂが上側となる配置で形成されている。

導入側連通孔１５および導出側連通孔１６Ａ，１６Ｂ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１６Ａ，１６Ｂが比較的長い。また、２つの導出側連通孔１６Ａ，１６Ｂは、第１の導出側連通孔１６Ａが比較的短く、第２の導出側連通孔１６Ｂが比較的長い。そして、下流側の排気通路を形成する第１および第２の溝１３Ａ，１３Ｂの、ヘッド後端面に沿って延びる溝部分１３ａ，１３ｂが、気筒列方向に相互にずれた位置でそれぞれ連通孔１８ａ，１８ｂを介して第１および第２の導出側連通孔１６にそれぞれ連通している。

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

ＥＧＲ弁１０は、開閉弁として単一のポペット弁１００を有するもので、ポペット弁１００を挟んで、排気導入口１０１と、左右に仕切られた２つの排気導出口１０２Ａ，１０２Ｂとが、排気導入口１０１が下側で排気導出口１０２Ａ，１０２Ｂが上側となる配置となるよう形成され、排気導出口１０２Ａ，１０２Ｂがシリンダヘッド２側の２つの導出側連通孔１６Ａ，１６Ｂに連通するようシリンダヘッド２の後端面に接続されている。

シリンダブロック１とシリンダヘッド２の合せ面に介設するメタルガスケット（図示せず）には、ヘッド側の溝１３Ａ，１３Ｂに対応する溝を設け、その溝沿いにシール用のビードを形成する。

図５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、下流側の２系統の排気還流通路を、それぞれシリンダヘッド２側の合せ面に設けた溝３１Ａ，３１Ｂと、シリンダブロック１側の合せ面に設けた溝３２Ａ，３２Ｂとで構成したものである。その他の構成は図１〜図４に示す実施形態のものと同様である。こうすることで、各排気還流通路の通路面積を大きくすることができる。この場合、シリンダブロック１とシリンダヘッド２の合せ面に介設するメタルガスケット（図示せず）には、ヘッド側の溝３１Ａ，３１Ｂおよびブロック側の溝３２Ａ，３２Ｂに対応する溝を設け、その溝沿いにシール用のビードを形成する。

その他、下流側の排気通路を構成する２系統の溝を、いずれもシリンダブロック側に設けることもでき、また、いずれか１方の溝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。 実施形態におけるＥＧＲ弁の正面図（ａ）および部分断面図（ｂ）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）
１３Ａ、１３Ｂ 溝
１４ 連通孔
１６Ａ、１６Ｂ 導出側連通孔
１８Ａ、１８Ｂ 連通孔
３１Ａ、３２Ａ、３１Ｂ、３２Ｂ 溝
♯１〜♯４ 気筒（第１気筒〜第４気筒）

Claims (3)

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、
   前記溝が互に独立した複数の溝に分かれて形成され、
   それら複数の溝を溝ごとにそれぞれ爆発順が連続しない気筒の吸気ポートに連通するよう気筒ごとに前記連通孔が形成され、
   前記エンジン本体の気筒列方向一端側の端壁に、前記複数の溝のそれぞれに連通するとともに該端壁の外壁面に開口する互いに独立した複数の連通孔が形成され、
   前記排気還流制御弁が単一の開閉弁で構成され、該排気還流制御弁の排気導出口が前記複数の連通孔の前記外壁面側の開口部に連通するよう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いることを特徴とするエンジンの排気還流装置。
2. 前記複数の溝は、それぞれ前記エンジン本体の気筒列方向一端側の端壁近傍において該端壁の端面に沿う方向に延びる溝部分を有し、該溝部分の端部が前記端壁の外壁面に開口する前記複数の連通孔にそれぞれ連通している請求項１記載のエンジンの排気還流装置。
3. 前記排気還流制御弁は、前記排気導出口が前記エンジン本体の気筒列方向一端側の外壁面に開口する前記複数の連通孔に対応して互に独立した複数の導出口に仕切られ、それら複数の導出口が前記複数の連通孔にそれぞれ独立して連通している請求項１または２記載のエンジンの排気還流装置。

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