JP2019157757A - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドは、油温の過度な上昇を抑制することを課題とする。【解決手段】シリンダヘッドは、シリンダヘッド本体に設けられ、上側開口部と下側開口部を有し、前記シリンダヘッド内のオイルをオイルパンへ戻すオイル落とし通路と、前記シリンダヘッド本体の排気側側面に入口側開口部を備え、前記シリンダヘッド本体の他の側面に出口側開口部を備え、前記オイル落とし通路と交差するヘッド内ＥＧＲ通路と、を備え、前記オイル落とし通路は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流れの上流側の壁面の周囲に設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドに関する。

従来、シリンダヘッド内にウォータジャケットを形成するとともに、ＥＧＲ通路（排気ガス再循環通路）を通過させるシリンダヘッド構造の提案が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のシリンダヘッド構造では、ＥＧＲ通路のウォータジャケットから離れた側に、ＥＧＲ通路に沿って延びるオイル通路が形成されている。オイル通路には、バルブ駆動制御に用いられるオイルが流通している。このような特許文献１のシリンダヘッド構造は、オイルをＥＧＲガスの冷却媒体として、ＥＧＲガスの冷却性の向上を図っている。

特開２００８−４５４９８号公報

しかしながら、特許文献１のシリンダヘッド構造は、ＥＧＲガスの流量が多い場合や、ＥＧＲガスが高温である場合等、ＥＧＲガスの熱量が増すと、オイル通路内を流通するオイルの粘度が低くなり、バルブ駆動制御の精度が低下することが懸念される。オイルの粘度が低くなるのは、ＥＧＲガスの熱によって油温が上昇することに起因する。

そこで、本明細書開示のシリンダヘッドは、油温の過度な上昇を抑制することを課題とする。

本明細書に開示されたシリンダヘッドは、シリンダヘッド本体に設けられ、上側開口部と下側開口部を有し、前記シリンダヘッド内のオイルをオイルパンへ戻すオイル落とし通路と、前記シリンダヘッド本体の排気側側面に入口側開口部を備え、前記シリンダヘッド本体の他の側面に出口側開口部を備え、前記オイル落とし通路と交差するヘッド内ＥＧＲ通路と、を備え、前記オイル落とし通路は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流れの上流側の壁面の周囲に設けられている。

本明細書開示のシリンダヘッドによれば、油温の過度な上昇を抑制することができる。

図１は実施形態のシリンダブロックを模式的に示す平面図である。 図２は実施形態のシリンダブロックの排気側の様子を模式的に示す側面図である。 図３は実施形態のシリンダブロックのリア側の様子を模式的に示す説明図である。 図４はヘッド内ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスの温度分布を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

（実施形態）
図１から図３を参照すると、３気筒である内燃機関３０は、シリンダヘッド１を備える。シリンダヘッド１のシリンダヘッド本体１ａには、オイル落とし通路２が設けられている。また、シリンダヘッド本体１ａの排気側（ＥＸ側）側面１ａ１には、排気ポート３が設けられている。排気ポート３には、エキゾーストマニホールド４が取り付けられている。エキゾーストマニホールド４には、排気管５が接続されている。排気管５からは、ＥＧＲ通路６が分岐している。ＥＧＲ通路６は、シリンダヘッド本体１ａ内を通過するヘッド内ＥＧＲ通路６ａを含んでいる。ＥＧＲ通路６のヘッド内ＥＧＲ通路よりも下流側には、ＥＧＲクーラ７及びＥＧＲバルブ８が設けられている。ＥＧＲ通路６の他端は、吸気側に接続されており、ＥＧＲガス再循環経路が形成されている。なお、図２及び図３では、ＥＧＲ通路６のヘッド内ＥＧＲ通路６ａ以外の部分、ＥＧＲクーラ７及びＥＧＲバルブ８は省略している。

シリンダヘッド１の下側には、シリンダブロック９が設けられている。シリンダブロック９内には、オイル落とし通路２と接続されたブロック内通路１０が設けられている。シリンダブロック９の下側には、クランクケース１１が設けられており、クランクケース１１の下側には、オイルパン１２が設けられている。クランクケース１１とオイルパン１２は、連続した空間を形成している。ブロック内通路１０は、クランクケース１１内に開口しており、オイル落とし通路２、ブロック内通路１０を通過したオイルは、オイルパン１２内へ戻される。オイルパン内には、図示内オイルストレーナが設けられている。オイルストレーナによって吸い上げられたオイルは、シリンダヘッド１に設けられた動弁機構等、内燃機関３０における給油箇所へ分配され、供給される。

シリンダヘッド本体１ａに設けられたオイル落とし通路２は、シリンダヘッド本体１ａの上面側に上側開口部２ａを備える。また、オイル落とし通路２は、シリンダヘッド本体１ａの下面側に、ブロック内通路１０が接続される下側開口部２ｂを備えている。このため、オイル落とし通路２は、概ね垂直方向（ピストンの往復動方向）に延びている。これにより、オイル落とし通路２は、動弁機構に供給されたシリンダヘッド本体１ａ内のオイルを下方に配置されたオイルパン１２に戻すことができる。

ヘッド内ＥＧＲ通路６ａは、排気ポート３が設けられている排気側側面１ａ１に入口側開口部６ａ１を備え、シリンダヘッド本体１ａの他の側面、本実施形態にあっては、リア（Ｒｒ）側側面１ａ２に出口側開口部６ａ２を備えている。ヘッド内ＥＧＲ通路６ａは、シリンダヘッド本体１ａを概ね水平方向（シリンダの配列方向）に延びている。

オイル落とし通路２とヘッド内ＥＧＲ通路６ａとは、ともに、シリンダヘッド本体１ａの肉部に穿設された状態とされている。このため、オイル落とし通路２を通過するオイルと、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａを通過するＥＧＲガスとの間で肉部を介して熱交換が行われる。このため、オイル落とし通路２を通過するオイルが、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａを通過するＥＧＲガスによって温められる。油温は水温と比較して上昇し難いが、ＥＧＲガスから熱を得ることで油温を上昇させ易くなる。この結果、内燃機関３０の冷間始動時等に、オイルが早期に昇温し、内燃機関３０の暖機が促進される。内燃機関３０の暖機が促進されると、内燃機関３０の各部のフリクションが低減され、燃費等の面で有利となる。

ここで、オイル落とし通路２とヘッド内ＥＧＲ通路６ａとの位置関係について説明する。図４を参照すると、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａ内を流れるＥＧＲガスの温度分布が示されている。図４では、ハッチングの濃淡によって温度分布を示しており、濃い部分ほど温度が高いことを示している。図４によれば、ＥＧＲガスが導入される入口側開口部６ａ１に近いほど温度が高いことが分かる。このため、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａにＥＧＲガスが流れているとき、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａの壁面６ａａの温度も、ＥＧＲガス流れの下流側よりも上流側の方が高くなる。そこで、本実施形態のオイル落とし通路２は、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａのＥＧＲガス流れの上流側の壁面６ａａの周囲に設けられている。ここで、ＥＧＲガス流れの上流側とは、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａの全長の半分よりも入口側開口部６ａ１側であり、ＥＧＲガス流れの下流側とは、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａの全長の半分よりも出口側開口部６ａ２側である。本実施形態のオイル落とし通路２は、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａのＥＧＲガス流れの上流側の壁面６ａａの周囲に設けられることで、油温を効果的に上昇させることができる。

なお、本実施形態では、リア側側面１ａ２に出口側開口部６ａ２を設けているが、出口側開口部６ａ２は、排気側側面１ａ１以外の側面であれば設けることができる。出口側開口部６ａ２を設ける位置は、配管や補器類のレイアウトを考慮して適宜選定することができる。

上述のように、本実施形態のオイル落とし通路２は、概ね垂直方向に延びており、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａは、概ね水平方向に延びている。このため、オイル落とし通路２とヘッド内ＥＧＲ通路６ａは、概ね直交した状態に設けられている。仮に、例えば、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａがオイル落とし通路２に沿うように設けられていると、熱交換に費やされる時間が長期化し、ＥＧＲガスが高温となっているときやＥＧＲガス流量が多いときに、油温が上昇しすぎることが懸念される。本実施形態では、オイル落とし通路２とヘッド内ＥＧＲ通路６ａは、概ね直交した状態であり、オイルとＥＧＲガスとが熱交換に供される時間は短い。このため、オイルの過度の温度上昇が抑制される。

本実施形態のオイル落とし通路２は、シリンダヘッド本体１ａ内のオイルをオイルパン１２へ戻すのみであり、直接、動弁機構等へ供給されることはない。このため、油温や粘度等が動弁系の制御性に与える影響は小さい。また、シリンダヘッド１を流通するオイルの油温だけを急激に上昇させることもない。

内燃機関３０の高負荷時にＥＧＲガスを導入すると、出力が得にくくなることから、ＥＧＲバルブを閉じ、ＥＧＲガスの流通を抑制する制御が行われる。高負荷時には、油温が高くなるが、ＥＧＲガスの流通が抑制されることで、オイルの過度の温度上昇が抑制される。このような制御が積極的に行われない場合であっても、内燃機関３０の高負荷時は、吸気と排気との間の差圧が小さいため、ＥＧＲガスの流量は制限されたものとなる。このような現象もオイルの過度の温度上昇の抑制に有利に働く。

本実施形態のシリンダヘッド１によれば、オイル落とし通路２をヘッド内ＥＧＲ通路６ａと交差させ、ヘッド内ＥＧＲ通路６ａの出口側開口部６ａ２よりも入口側開口部６ａ１に近い位置に設けた。これにより、油温の過度な上昇を抑制しつつ、暖機時の油温を上昇させることができる。

仮に、排気ポート３からオイルへ受熱させる仕組みとすると、内燃機関３０の高負荷時には、高排気温度となり、ＥＧＲガス流量も増すことから、高油温であるにもかかわらず、さらに熱が付与されることとなる。これは、内燃機関３０の信頼性上、大きな問題であり、これを解決するためには、大型のオイルクーラの設置等が必要となり、コストや搭載スペースの課題が生じることとなる。本実施形態のシリンダヘッド１であれば、これらの課題が生じることもない。

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

１ シリンダヘッド
１ａ シリンダヘッド本体
２ オイル落とし通路
２ａ 上側開口部
２ｂ 下側開口部
３ 排気ポート
６ ＥＧＲ流路
６ａ ヘッド内ＥＧＲ通路
６ａ１ 入口側開口部
６ａ２ 出口側開口部
６ａａ 壁面
７ ＥＧＲクーラ
８ ＥＧＲバルブ
９ シリンダブロック
１０ ブロック内通路
１１ クランクケース
１２ オイルパン
３０ 内燃機関

Claims (1)

1. シリンダヘッド本体に設けられ、上側開口部と下側開口部を有し、前記シリンダヘッド内のオイルをオイルパンへ戻すオイル落とし通路と、
   前記シリンダヘッド本体の排気側側面に入口側開口部を備え、前記シリンダヘッド本体の他の側面に出口側開口部を備え、前記オイル落とし通路と交差するヘッド内ＥＧＲ通路と、を備え、
   前記オイル落とし通路は、前記ヘッド内ＥＧＲ通路のＥＧＲガス流れの上流側の壁面の周囲に設けられたシリンダヘッド。

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