JP2016031057A

JP2016031057A - 過給機付き内燃機関

Info

Publication number: JP2016031057A
Application number: JP2014154140A
Authority: JP
Inventors: 信樹川本; Nobuki Kawamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-03-07

Abstract

【課題】インタークーラで発生した凝縮水による内燃機関の腐食を防止することができる。【解決手段】車両搭載時における内燃機関の燃焼室よりも高い位置に設けられたインタークーラと、シリンダヘッドに締結され、インタークーラの出口をシリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続する吸気管と、排気の一部をインタークーラより上流に戻すＥＧＲ装置と、吸気管とシリンダヘッドとの締結部を密閉するゴムガスケットと、を備え、吸気管は吸気ポートとともに、インタークーラにて発生した凝縮水をインタークーラから燃焼室への経路の途中で留まることなく燃焼室内に流すことができる吸気通路を構成し、ゴムガスケットは、吸気通路の底から吸気通路の内側へ伸びる突出部を備え、突出部は吸気通路の幅方向に広がって吸気通路の壁面を流れる凝縮水を蓄えるように構成され、また、吸気流れによって燃焼室側へ倒れるように構成されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

この発明は、過給機付き内燃機関に関する。

従来、排気を利用して吸気を圧縮する過給機を備えた内燃機関が知られている。特許文献１には、過給機によって圧縮された吸気を冷却するインタークーラが設けられた内燃機関が開示されている。インタークーラは、過給機のタービンと燃焼室との間に設けられている。

また、燃焼後の排気を吸気通路へと循環するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えた内燃機関が知られている。例えば、インタークーラの上流の吸気管内に排気の一部をＥＧＲガスとして循環するＥＧＲ装置がある。

特開平８−２９１７１５号公報特開２０１２−１０２６６７号公報

特許文献１に開示されている内燃機関に上記のＥＧＲ装置を適用すると、ＥＧＲガスを含んだ吸気がインタークーラで冷却されることによって、ＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮して凝縮水が発生することがある。また、内燃機関の停止後、吸気管内に滞留した吸気がインタークーラで冷却されることによって、凝縮水が発生することがある。そして、インタークーラで発生した凝縮水が吸気管とシリンダヘッドとの締結部の継ぎ目に入り込むことで、この締結部に腐食が生じることがある。また、インタークーラで発生した凝縮水は、吸気バルブ、燃焼室、そしてインジェクタなどの部品を腐食させる原因となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、インタークーラで発生した凝縮水による内燃機関の腐食を防止することができる過給機付き内燃機関を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、過給機付き内燃機関であって、
車両搭載時における内燃機関の燃焼室よりも高い位置に設けられたインタークーラと、
シリンダヘッドに締結され、前記インタークーラの出口を前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続する吸気管と、
排気の一部を前記インタークーラより上流に戻すＥＧＲ装置と、
前記吸気管と前記シリンダヘッドとの締結部を密閉するゴムガスケットと、を備え、
前記吸気管は前記吸気ポートとともに、前記インタークーラにて発生した凝縮水を前記インタークーラから前記燃焼室への経路の途中で留まることなく前記燃焼室内に流すことができる吸気通路を構成し、
前記ゴムガスケットは、前記吸気通路の底から前記吸気通路の内側へ伸びる突出部を備え、前記突出部は前記吸気通路の幅方向に広がって前記吸気通路の壁面を流れる凝縮水を蓄えるように構成され、また、吸気流れによって前記燃焼室側へ倒れるように構成されることを特徴とする。

第１の発明によれば、ゴムガスケットを用いることによって、吸気管とシリンダヘッドとの締結部の腐食を防止することができる。これにより、この締結部のシール性を維持することができる。また、吸気通路、吸気バルブ、燃焼室、インジェクタ、シリンダなどに凝縮水が溜まることで発生する腐食を防止することができる。これにより、吸気バルブのシート部の摩耗やオイル消費、燃費、排気成分の悪化を防止することができる。また、冬季に吸気バルブのまわりに凝縮水が伝わることで氷結が生じて吸気バルブの噛み込みによる始動不良を防止することができる。

実施の形態１を適用するエンジンの吸気系統を表した図である。図１の一点鎖線Ａを拡大した図である。実施の形態１のゴムガスケットを説明するための図である。実施の形態１のゴムガスケットが装着された締結部を表した図である。図４のＡ方向からみた吸気通路の断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１を適用するエンジンの吸気系統を表した図である。図１に示すエンジン１０は、火花点火式の４サイクルエンジンであって、ＥＧＲ装置付きの過給エンジンである。

図１には、エンジン１０の吸気通路１６が表されている。エンジン１０の吸気通路１６は、吸気管２０とシリンダヘッドに形成された吸気ポート１８とから構成される。吸気通路１６の上流には、インタークーラ１４が設けられている。吸気通路１６とエンジン１０の燃焼室との間には、吸気バルブ１２が設けられている。なお、インタークーラ１４は、車両搭載時におけるエンジン１０の燃焼室よりも高い位置に設けられている。

実施の形態１のエンジン１０は、ＥＧＲ装置によって排気の一部をＥＧＲガスとして吸気に循環させることができる。排気の一部を吸気に循環させることにより、ＮＯｘの生成を抑えることができる。ＥＧＲガスは、インタークーラ１４の上流に導入される。

ところで、ＥＧＲガスには水蒸気が含まれている。このため、ＥＧＲガスがインタークーラ１４で冷却されることによって、水蒸気が凝縮して凝縮水が発生する。図１には、インタークーラ１４で発生した凝縮水がＸで示されている。この凝縮水は、吸気通路１６の壁面を流れる。図１には、壁面を流れる凝縮水が吸気バルブ１２に滞留している様子がＹで表されている。このように、エンジン１０停止時に吸気バルブ１２が閉じている場合、吸気バルブ１２のシート部に凝縮水が溜まる。また、エンジン１０停止時に吸気バルブ１２が開いている場合、燃焼室に凝縮水が入り込む。

凝縮水がシート部に蓄積または凝縮水が燃焼室に入り込むことにより、シール不良が発生し、さらにシート部、シリンダボア、そしてリングなどに摩耗が発生する。また、凝縮水がシート部に溜まり氷結することで、吸気バルブ１２の噛み込みが発生するおそれがある。また、オイル消費、燃費、排気成分の悪化が生じるおそれがある。

また、図１には吸気管２０と吸気ポート１８との締結部が一点鎖線Ａで示されているが、凝縮水がこの締結部に入り込むことにより腐食が生じる。これについて、図２を参照して説明する。

図２は、図１の一点鎖線Ａを拡大した図である。図２には、吸気管２０と吸気ポート１８との締結部が示されている。この締結部には、従来用いられていたゴムガスケット２２０が装着されている。ゴムガスケット２２０が装着されることで、この締結部を密閉することができる。

しかしながら、図２に示す従来用いられていたゴムガスケット２２０の形態では、締結部の端部に隙間（図２の破線）が生じる。この隙間に凝縮水が入り込んだ後、凝縮水の水分が蒸発すると強酸性の濃縮水が発生する。このため、アルミニウムで形成されているシリンダヘッドに腐食が生じてシール性が悪化するおそれがある。

そこで、実施の形態１では、締結部へ凝縮水が入り込むことを防止できるゴムガスケットが採用されている。実施の形態１のゴムガスケットについて、図３及び図４を参照して説明する。

図３は、実施の形態１のゴムガスケット２２を説明するための図である。図３に示すように、吸気管２０と吸気ポート１８との締結部にはゴムガスケット２２が装着されている。ゴムガスケット２２は、締結部を密閉するシール部５０と、吸気通路１６の底から吸気通路１６の内側へ伸びる突出部２５とから構成される。なお、ゴムガスケット２２には、耐水性及び耐摩耗性の高い素材が用いられている。

図４は、実施の形態１のゴムガスケット２２が装着された締結部を表した図である。図５は、図４のＡ方向からみた吸気通路１６の断面図である。図５に示すように、突出部２５は吸気通路１６の幅方向に広がっている。図４のＸは、ゴムガスケット２２の突出部２５に凝縮水が蓄えられている様子を示している。突出部２５は吸気通路１６の幅方向に広がっているため、吸気通路１６の上流から流れる凝縮水を蓄えることができる。凝縮水が突出部２５に蓄えられることで、締結部に凝縮水が入り込むことを防止できる。

また、突出部２５の両端部には弾性部３０が設けられている。弾性部３０の作用によって、エンジン運転時に吸気流れによって突出部２５が吸気通路１６の下流側に倒れる。突出部２５が倒れることによって、吸気圧損を低減し、かつ蓄えられていた凝縮水を吸気に乗せて吹き飛ばすことができる。これにより、凝縮水を燃焼室で気化させて排気とともに排出することができる。

実施の形態１のゴムガスケット２２を用いることによって、締結部の腐食を防止することができる。これにより、締結部のシール性を維持することができる。また、吸気通路１６、吸気バルブ１２、燃焼室、インジェクタ、シリンダなどに凝縮水が溜まることで発生する腐食を防止することができる。これにより、吸気バルブ１２のシート部の摩耗やオイル消費、燃費、排気成分の悪化を防止することができる。また、冬季に吸気バルブ１２のまわりに凝縮水が伝わることで氷結が生じて吸気バルブ１２の噛み込みによる始動不良を防止することができる。

１０エンジン
１４インタークーラ
１６吸気通路
１８吸気ポート
２０吸気管
２２ゴムガスケット
２５突出部

Claims

車両搭載時における内燃機関の燃焼室よりも高い位置に設けられたインタークーラと、
シリンダヘッドに締結され、前記インタークーラの出口を前記シリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続する吸気管と、
排気の一部を前記インタークーラより上流に戻すＥＧＲ装置と、
前記吸気管と前記シリンダヘッドとの締結部を密閉するゴムガスケットと、を備え、
前記吸気管は前記吸気ポートとともに、前記インタークーラにて発生した凝縮水を前記インタークーラから前記燃焼室への経路の途中で留まることなく前記燃焼室内に流すことができる吸気通路を構成し、
前記ゴムガスケットは、前記吸気通路の底から前記吸気通路の内側へ伸びる突出部を備え、前記突出部は前記吸気通路の幅方向に広がって前記吸気通路の壁面を流れる凝縮水を蓄えるように構成され、また、吸気流れによって前記燃焼室側へ倒れるように構成されることを特徴とする過給機付き内燃機関。