JP3547917B2 - ４気筒内燃機関の排ガス再循環装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダブロックの上面に、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッドが結合され、排気ポートから排出される排ガスの一部が制御弁を介して吸気ポートに導かれる４気筒内燃機関の排ガス再循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる排ガス再循環装置は、たとえば特公昭６１−５８６６０号公報等により既によく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の排ガス再循環装置において、再循環ガスは吸気マニホールドに設けられた通路から該吸気マニホールド内の吸気通路を経て各吸気ポートに導入される構成となっており、排気ポートから吸気ポートまで比較的長い距離にわたって排ガスが導かれている。しかるに、近年の希薄燃焼を可能とした内燃機関ではその希薄燃焼時に排ガス再循環の応答性が重視されるのに対し、上記従来のような構成では、排ガスが排気ポートから吸気ポートに達するまでの時間が比較的長くなることにより、応答性に改善の余地がある。また吸気マニホールドに排ガスを導く通路が設けられる構成のため、吸気マニホールドの材質およびレイアウトに制限が加えられる可能性があり、さらに機関本体から吸気マニホールドまで排ガスを導くためのパイプが必要であって部品点数が多くなる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めるとともに部品点数の低減を可能とした上で、排ガス再循環の応答性を高め得るようにした４気筒内燃機関の排ガス再循環装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、シリンダブロックに第１〜第４シリンダがこの順序で互いに並列して設けられ、そのシリンダブロックの上面に結合されるシリンダヘッドに、該シリンダヘッドの幅方向一側の側面に開口する吸気ポートと、該シリンダヘッドの幅方向他側の側面に開口する排気ポートとが、各シリンダにそれぞれ対応して設けられ、各排気ポートの少なくとも１つから排出される排ガスの一部が制御弁を介して各吸気ポートにそれぞれ導かれるようにした多気筒内燃機関の排ガス再循環装置において、各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びる溝が、シリンダヘッドのシリンダブロックへの合わせ面に設けられ、前記溝およびシリンダブロック間に、前記制御弁を介して排気ポートに接続される排ガス流通路が形成され、その排ガス流通路を各シリンダに対応した吸気ポートにそれぞれ連通させる複数の連通路がシリンダヘッドに設けられ、更にシリンダヘッドの幅方向一側寄りの部分には、第１および第２シリンダ間、ならびに第３および第４シリンダ間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路が設けられ、前記溝は、前記ブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成され、第２及び第３シリンダ間に対応する位置でシリンダヘッドの幅方向一側には、シリンダブロックにシリンダヘッドを締結せしめるための締結部が設けられる。
【０００６】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、シリンダブロックおよびシリンダヘッド間に排ガス流通路が形成されることにより、排ガスを導く通路が吸気マニホールドに設けられることを不要として、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることが可能となり、また排ガスを導くパイプ等の部品点数の低減を図ることができ、さらに排気ポートから吸気ポートまで排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となることにより排ガスが排気ポートから吸気ポートに達する時間を短縮して排ガス再循環の応答性を高めることができる。また排ガス流通路が各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びるものであるため、排ガス流通路を形成するための溝が設けられることに起因したシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることが可能である。また特に前記溝がブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成されていても、締結部がシリンダの配列方向に沿ってブローバイガス通路に対応する部分とは異なる位置に配設されている（即ち第１および第２シリンダ間、ならびに第３および第４シリンダ間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路に対し、第２及び第３シリンダ間に対応する位置（即ち前記配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部）に締結部が設けられる）ことにより、排ガス流通路のシール性を高めるとともに、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結力を高めるための締結部がシリンダヘッドの幅方向一側に設けられることによるシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることができる。その上、前記締結部は、シリンダの配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部に設けられるため、前記シール性および締結力をより高めることができる。
【０００７】
請求項２記載の発明によれば、前記複数の連通路の各流通面積が、前記制御弁に連なる通路の前記排ガス流通路への接続部から離反するにつれて大きく設定される。
【０００８】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、各吸気ポートに排ガス流通路から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図１ないし図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は内燃機関の縦断面図であって図３の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２矢視方向から見たシリンダヘッドの側面図、図３は図２の３矢視底面図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図２の６−６線断面図である。
【００１０】
先ず図１〜図３において、この内燃機関は多気筒たとえば４気筒の内燃機関であり、シリンダブロック１１には、第１から第４までのシリンダＣ1 〜Ｃ4 が並列して設けられており、該シリンダブロック１１の上面に設けられた合わせ面１２と、シリンダヘッド１３の下面に設けられた合わせ面１４とがガスケット１５を介在させて相互に結合される。
【００１１】
シリンダヘッド１３の下面には、シリンダブロック１１の各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に摺動自在に嵌合されるピストン（図示せず）の頂部との間に燃焼室１６をそれぞれ形成するための複数たとえば４つの凹部１７…が設けられる。またシリンダヘッド１３には、該シリンダヘッド１３の幅方向（図１の左右方向）一側の側面１３ａに開口する吸気ポート１８…と、該シリンダヘッド１３の幅方向他側の側面１３ｂに開口する排気ポート１９…とが、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に対応して設けられ、燃焼室１６の天井面すなわち凹部１７に開口する一対の吸気弁口２０，２０が各吸気ポート１８…に連通され、凹部１７に開口する一対の排気弁口２１，２１が各排気ポート１９…に連通される。さらにシリンダヘッド１３には、図示しない点火プラグを挿入、装着せしめるための点火プラグ取付け孔２２…が前記凹部１７…に開口するようにして設けられる。
【００１２】
シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の合わせ面１２，１４の少なくとも一方、たとえば両合わせ面１２，１４には、相互に対応した溝２３，２４が設けられており、それらの溝２３，２４は共働して排ガス流通路２５1 を形成する。而してシリンダブロック１１の合わせ面１２に設けられる溝２３は、シリンダヘッド１３の合わせ面１４に設けられる溝２４よりも浅く形成されており、両溝２３，２４の開口縁に対応してガスケット１５には開口部１５ａが設けられる。
【００１３】
ところで、シリンダヘッド１３においてその幅方向一側寄りの部分には、第１〜第４シリンダＣ1 〜Ｃ4 のうち特定のシリンダ相互間、たとえば第１および第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、ならびに第３および第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路２６，２６…が設けられる。一方、排ガス流通路２５1 は、前記一対ずつ２組のブローバイガス通路２６，２６…をシリンダヘッド１３の幅方向一側（図３の上側）に避けるとともに各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向にほぼ沿って延びるように形成され、シリンダヘッド１３には、排ガス流通路２５1 を各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に対応した吸気ポート１８…にそれぞれ連通させる複数たとえば４つの連通路２７1 〜２７4 が設けられる。しかもシリンダヘッド１３の幅方向一側には、シリンダブロック１１にシリンダヘッド１３を締結せしめるためのボルト（図示せず）を挿通する挿通孔２９を有した締結部２８が設けられるのであるが、該締結部２８は、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って前記ブローバイガス通路２６，２６…に対応する部分とは異なる位置、たとえば第２および第３シリンダＣ2 ，Ｃ3 間に対応する位置すなわち各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央位置でシリンダヘッド１３の幅方向一側に設けられる。
【００１４】
図４ないし図６を併せて参照して、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って第１シリンダＣ1 よりも外方側でのシリンダヘッド１３の幅方向一側の側面１３ａにおいて、排ガス流通路２５1 に比較的近い位置には弁取付け座３１が設けられており、この弁取付け座３１には複数のボルト３３，３３により制御弁３２が取付けられる。
【００１５】
シリンダヘッド１３には、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端に連通する通路３４と、一端を弁取付け座３１に開口せしめるとともに他端を前記通路３４に連通させる出口孔３５とが、たとえば略Ｌ字状をなすように設けられる。ところで、排ガス流通路２５1 は、シリンダブロック１１側の溝２３とシリンダヘッド１３側の溝２４とにより、通路３４および各連通路２７1 〜２７4 の流通面積よりも大なる流通面積を有した容量の比較的大きな膨大室として形成されるものであり、各連通路２７1 〜２７4 の流通面積をＡ1 〜Ａ4 としたときにＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 に設定される。すなわち、各連通路２７1 〜２７4 の流通面積Ａ1 〜Ａ4 は、通路３４の排ガス流通路２５1 への接続部から離反するにつれて、この実施例では各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端から離反するにつれて、順次大きくなるように設定されている。
【００１６】
シリンダヘッド１３には、弁取付け座３１に一端を開口させる入口孔３６と、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って延びて中間部を前記入口孔３６の他端に連通させる通路３７と、該通路３７の内端に中間部を連通させるとともに内端部を第１シリンダＣ1 における排気ポート１９および一方の出口弁孔２１間に連通せしめた通路３８とが設けられる。而して各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の端部において前記通路３７の外端はキャップ３９で閉塞され、シリンダヘッド１３の幅方向一側の側面１３ａにおいて前記通路３８の外端はキャップ４０で閉塞される。したがって各排気ポート１９…の１つに通路３８，３７を介して通じる入口孔３６と、通路３４を介して排ガス流通路２５1 に通じる出口孔３５との間に制御弁３２が設けられることになり、この制御弁３２の作動により、排気ポート１９…の１つから導出された排ガスの一部が流量を調節されて排ガス流通路２５1 に導かれ、該排ガス流通路２５1 から各連通路２７…を介して各吸気ポート１８…にそれぞれ導かれることになる。
【００１７】
次にこの実施例の作用について説明すると、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の合わせ面１２，１４に、相互間に排ガス流通路２５1 を形成する溝２３，２４が設けられ、その排ガス流通路２５1 が制御弁３２を介して排気ポート１９…の１つに接続されることにより、排ガスを導く通路を従来のように吸気マニホールドに設けることが不要であり、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることが可能となるとともに機関本体から吸気マニホールドまで排ガスを導くパイプ等を不要として部品点数を低減することができる。しかも排気ポート１９から吸気ポート１８…までの排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となり、それにより排ガスが排気ポート１９から吸気ポート１８…に達する時間を短縮して希薄燃焼の内燃機関に必要とされる排ガス再循環の応答性を高めることができるとともに、排気ポート１９から吸気ポート１８…に達するまでの排ガスの温度低下を極力抑えることができ、制御弁３２において排ガス温度低下に伴なうカーボン固着が生じることもない。
【００１８】
しかも制御弁３２は、排ガス流通路２５1 に近接してシリンダヘッド１３に取付けられるものであり、再循環用の排ガスを導く通路をより一層短くして、排ガス再循環の応答性をさらに高めることができ、しかも制御弁３２の取付け剛性を高めることができる。
【００１９】
また第１および第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、ならびに第３および第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路２６，２６…がシリンダヘッド１３に設けられているのに対し、排ガス流通路２５1 は、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向にほぼ沿って延びるように形成されるものであり、排ガス流通路２５1 を形成するための溝２４が設けられることに起因したシリンダヘッド１３の幅の増大を極力抑えることが可能である。しかも溝２４が、各ブローバイガス通路２６，２６…をシリンダヘッド１３の幅方向一側に避けるように形成されていても、ボルト締結用の締結部２８が各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿ってブローバイガス通路２６，２６…に対応する部分とは異なる位置に配設される（即ち第１及び第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、並びに第３及び第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路２６，２６…に対し、第２及び第３シリンダＣ2 ，Ｃ3 間に対応する位置（即ち前記配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央部）に締結部２８が設けられる）ので、締結部２８が設けられることに起因したシリンダヘッド１３の幅の増大を極力抑えることができる。この締結部２８は、排ガス流通路２５1 のシール性を高めるとともにシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の締結力を高めるためのものであるが、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央部に締結部２８が設けられることにより、前記シール性および締結力をより一層高めることができる。
【００２０】
排ガス流通路２５1 は、シリンダヘッド１３に設けられた連通路２７1 〜２７4 を介して吸気ポート１８…に連通されるものであるので、排ガス流通路２５1 および各吸気ポート１８…間の通路構成を単純化することができる。
【００２１】
さらに各連通路２７1 〜２７4 の流通面積が、制御弁３２に連なる通路３４の排ガス流通路２５1 への接続部、すなわち各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端から離反するにつれて大きく設定されることにより、排ガス流通路２５1 から各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…に至るまでの排ガス流通抵抗をほぼ均等化して、各吸気ポート１８…に排ガス流通路２５1 から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【００２２】
また排ガス流通路２５1 は、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の両方に設けられた溝２３，２４により、通路３４および各連通路２７1 〜２７4 の流通面積よりも大なる流通面積を有した容量の比較的大きな膨大室として形成されるものであり、制御弁３２を介して排ガス流通路２５1 に導入される排ガスに脈動が生じていても、膨大室である排ガス流通路２５1 により脈動を吸収することが可能であり、脈動に伴なう排ガス再循環制御量の変動を抑え、排ガス再循環量をより正確に制御することができる。
【００２３】
図７は排ガス流通路の第１変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５2 は、制御弁３２に一端が連なる共通通路４１と、該共通通路４１の他端が通じる膨大室４２と、該膨大室４２から分岐して各連通路２７1 〜２７4 にそれぞれ連なる分配通路４３1 〜４３4 とから成り、膨大室４２は、排ガス流通路２５2 の他の部分すなわち共通通路４１および分配通路４３1 〜４３4 の横断面積よりも大きな横断面積を有するように形成されるものである。しかも膨大室４２から各分配通路４３1 〜４３4 および各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…（図１および図２参照）に至るまでのガス通路の容積がほぼ等しく設定される。すなわち各連通路２７1 〜２７4 の容積が等しいときには、各分配通路４３1 〜４３4 の容積がほぼ等しく設定されるものであり、この際、この第１変形例で示すように各分配通路４３1 〜４３4 の流通面積および長さをそれぞれほぼ等しく設定するようにしてもよいが、各分配通路４３1 〜４３4 の流通面積および長さを変化させるようにしてもよく、そうすれば、図７で示したように各分配通路４３1 〜４３4 の配置を複雑化することなく、単純な配置にすることも可能である。
【００２４】
この第１変形例によっても、上記実施例の効果と同様の効果を奏することができ、特に排ガス流通路２５2 に形成された膨大室４２により排ガスの脈動を抑えて各連通路２７1 〜２７4 から吸気ポート１８…に正確な量の再循環排ガスを導くことができ、しかも膨大室４２から各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…に至るまでのガス通路の容積がほぼ等しく設定されることにより、ガス通路の配置上の自由度を高めつつ、各吸気ポート１８…への排ガスの分配性を高めることができる。
【００２５】
図８は排ガス流通路の第２変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５3 は、制御弁３２に一端が連なる共通通路４５と、該共通通路４５の中間部から分岐して連通路２７1 ，２７2 に通じる第１分配通路４６1 と、共通通路４５の他端から分記して連通路２７3 ，２７4 に通じる第２分配通路４６2 とから成り、共通通路４５および両分配通路４６1 ，４６2 の流通面積は、全体として膨大室となるように形成される。また図９は排ガス流通路の第３変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５4 は、制御弁３２に一端が連なる第１共通通路４７と、第１共通通路４７が中間部に連通される第２共通通路４８とから成り、第２共通通路４８から各連通路２７1 〜２７4 が分岐される。而して第１および第２共通通路４７，４８の流通面積は全体として膨大室となるように形成される。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２７】
たとえば排ガス流通路２５1 〜２５4 を形成するための溝がシリンダブロック１１側に設けられず、シリンダヘッド１３側だけに設けられるようにしてもよい。また制御弁３２がシリンダブロック１１側に取付けられていてもよく、その場合にも制御弁３２の取付け剛性を高めることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２の各発明によれば、４気筒内燃機関の排ガス再循環装置において、排ガスを導く通路が吸気マニホールドに設けられることを不要として、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることを可能とするとともに排ガスを導くパイプ等を不要として部品点数の低減を図ることができ、また排気ポートから吸気ポートまで排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となることにより、排ガスが排気ポートから吸気ポートに達する時間を短縮して排ガス再循環の応答性を高めることができる。また排ガス流通路が各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びるものであることにより、排ガス流通路を形成するための溝が設けられることに起因したシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることが可能である。また特に前記溝がブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成されていても、締結部がシリンダの配列方向に沿ってブローバイガス通路に対応する部分とは異なる位置に配設されている（即ち第１及び第２シリンダ間、ならびに第３及び第４シリンダ間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路に対し、第２及び第３シリンダ間に対応する位置に締結部が設けられる）ことにより、排ガス流通路のシール性を高めるとともに、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結力を高めるための締結部がシリンダヘッドの幅方向一側に設けられることによるシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることができる。その上、前記締結部は、シリンダの配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部に設けられるため、前記シール性および締結力をより高めることができる。
【００２９】
また特に請求項２の発明によれば、排ガス流通路を各吸気ポートに連通させる各連通路の流通面積が、制御弁に連なる通路の排ガス流通路への接続部から離反するにつれて大きく設定されるので、各吸気ポートに排ガス流通路から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の縦断面図であって図３の１−１線に沿う断面図である。
【図２】図１の２矢視方向から見たシリンダヘッドの側面図である。
【図３】図２の３矢視底面図である。
【図４】図２の４−４線拡大断面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図２の６−６線断面図である。
【図７】排ガス流通路の第１変形例を示す概略図である。
【図８】排ガス流通路の第２変形例を示す概略図である。
【図９】排ガス流通路の第３変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
１１・・・シリンダブロック
１２，１４・・・合わせ面
１３・・・シリンダヘッド
１３ａ・・・シリンダヘッドの幅方向一側の側面
１３ｂ・・・シリンダヘッドの幅方向他側の側面
１８・・・吸気ポート
１９・・・排気ポート
２３，２４・・・溝
２５1 ，２５2 ，２５3 ，２５4 ・・・排ガス流通路
２６・・・ブローバイガス通路
２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 ・・・連通路
２８・・・締結部
３２・・・制御弁
３４・・・通路
Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ4 ・・・第１，第２，第３，第４シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダブロックの上面に、吸気ポートおよび排気ポートを有するシリンダヘッドが結合され、排気ポートから排出される排ガスの一部が制御弁を介して吸気ポートに導かれる４気筒内燃機関の排ガス再循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる排ガス再循環装置は、たとえば特公昭６１−５８６６０号公報等により既によく知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の排ガス再循環装置において、再循環ガスは吸気マニホールドに設けられた通路から該吸気マニホールド内の吸気通路を経て各吸気ポートに導入される構成となっており、排気ポートから吸気ポートまで比較的長い距離にわたって排ガスが導かれている。しかるに、近年の希薄燃焼を可能とした内燃機関ではその希薄燃焼時に排ガス再循環の応答性が重視されるのに対し、上記従来のような構成では、排ガスが排気ポートから吸気ポートに達するまでの時間が比較的長くなることにより、応答性に改善の余地がある。また吸気マニホールドに排ガスを導く通路が設けられる構成のため、吸気マニホールドの材質およびレイアウトに制限が加えられる可能性があり、さらに機関本体から吸気マニホールドまで排ガスを導くためのパイプが必要であって部品点数が多くなる。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めるとともに部品点数の低減を可能とした上で、排ガス再循環の応答性を高め得るようにした４気筒内燃機関の排ガス再循環装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明によれば、シリンダブロックに第１〜第４シリンダがこの順序で互いに並列して設けられ、そのシリンダブロックの上面に結合されるシリンダヘッドに、該シリンダヘッドの幅方向一側の側面に開口する吸気ポートと、該シリンダヘッドの幅方向他側の側面に開口する排気ポートとが、各シリンダにそれぞれ対応して設けられ、各排気ポートの少なくとも１つから排出される排ガスの一部が制御弁を介して各吸気ポートにそれぞれ導かれるようにした多気筒内燃機関の排ガス再循環装置において、各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びる溝が、シリンダヘッドのシリンダブロックへの合わせ面に設けられ、前記溝およびシリンダブロック間に、前記制御弁を介して排気ポートに接続される排ガス流通路が形成され、その排ガス流通路を各シリンダに対応した吸気ポートにそれぞれ連通させる複数の連通路がシリンダヘッドに設けられ、更にシリンダヘッドの幅方向一側寄りの部分には、第１および第２シリンダ間、ならびに第３および第４シリンダ間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路が設けられ、前記溝は、前記ブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成され、第２及び第３シリンダ間に対応する位置でシリンダヘッドの幅方向一側には、シリンダブロックにシリンダヘッドを締結せしめるための締結部が設けられる。
【０００６】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、シリンダブロックおよびシリンダヘッド間に排ガス流通路が形成されることにより、排ガスを導く通路が吸気マニホールドに設けられることを不要として、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることが可能となり、また排ガスを導くパイプ等の部品点数の低減を図ることができ、さらに排気ポートから吸気ポートまで排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となることにより排ガスが排気ポートから吸気ポートに達する時間を短縮して排ガス再循環の応答性を高めることができる。また排ガス流通路が各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びるものであるため、排ガス流通路を形成するための溝が設けられることに起因したシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることが可能である。また特に前記溝がブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成されていても、締結部がシリンダの配列方向に沿ってブローバイガス通路に対応する部分とは異なる位置に配設されている（即ち第１および第２シリンダ間、ならびに第３および第４シリンダ間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路に対し、第２及び第３シリンダ間に対応する位置（即ち前記配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部）に締結部が設けられる）ことにより、排ガス流通路のシール性を高めるとともに、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結力を高めるための締結部がシリンダヘッドの幅方向一側に設けられることによるシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることができる。その上、前記締結部は、シリンダの配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部に設けられるため、前記シール性および締結力をより高めることができる。
【０００７】
請求項２記載の発明によれば、前記複数の連通路の各流通面積が、前記制御弁に連なる通路の前記排ガス流通路への接続部から離反するにつれて大きく設定される。
【０００８】
このような請求項２記載の発明の構成によれば、各吸気ポートに排ガス流通路から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図１ないし図６は本発明の一実施例を示すものであり、図１は内燃機関の縦断面図であって図３の１−１線に沿う断面図、図２は図１の２矢視方向から見たシリンダヘッドの側面図、図３は図２の３矢視底面図、図４は図２の４−４線拡大断面図、図５は図４の５−５線断面図、図６は図２の６−６線断面図である。
【００１０】
先ず図１〜図３において、この内燃機関は多気筒たとえば４気筒の内燃機関であり、シリンダブロック１１には、第１から第４までのシリンダＣ1 〜Ｃ4 が並列して設けられており、該シリンダブロック１１の上面に設けられた合わせ面１２と、シリンダヘッド１３の下面に設けられた合わせ面１４とがガスケット１５を介在させて相互に結合される。
【００１１】
シリンダヘッド１３の下面には、シリンダブロック１１の各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に摺動自在に嵌合されるピストン（図示せず）の頂部との間に燃焼室１６をそれぞれ形成するための複数たとえば４つの凹部１７…が設けられる。またシリンダヘッド１３には、該シリンダヘッド１３の幅方向（図１の左右方向）一側の側面１３ａに開口する吸気ポート１８…と、該シリンダヘッド１３の幅方向他側の側面１３ｂに開口する排気ポート１９…とが、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に対応して設けられ、燃焼室１６の天井面すなわち凹部１７に開口する一対の吸気弁口２０，２０が各吸気ポート１８…に連通され、凹部１７に開口する一対の排気弁口２１，２１が各排気ポート１９…に連通される。さらにシリンダヘッド１３には、図示しない点火プラグを挿入、装着せしめるための点火プラグ取付け孔２２…が前記凹部１７…に開口するようにして設けられる。
【００１２】
シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の合わせ面１２，１４の少なくとも一方、たとえば両合わせ面１２，１４には、相互に対応した溝２３，２４が設けられており、それらの溝２３，２４は共働して排ガス流通路２５1 を形成する。而してシリンダブロック１１の合わせ面１２に設けられる溝２３は、シリンダヘッド１３の合わせ面１４に設けられる溝２４よりも浅く形成されており、両溝２３，２４の開口縁に対応してガスケット１５には開口部１５ａが設けられる。
【００１３】
ところで、シリンダヘッド１３においてその幅方向一側寄りの部分には、第１〜第４シリンダＣ1 〜Ｃ4 のうち特定のシリンダ相互間、たとえば第１および第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、ならびに第３および第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路２６，２６…が設けられる。一方、排ガス流通路２５1 は、前記一対ずつ２組のブローバイガス通路２６，２６…をシリンダヘッド１３の幅方向一側（図３の上側）に避けるとともに各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向にほぼ沿って延びるように形成され、シリンダヘッド１３には、排ガス流通路２５1 を各シリンダＣ1 〜Ｃ4 に対応した吸気ポート１８…にそれぞれ連通させる複数たとえば４つの連通路２７1 〜２７4 が設けられる。しかもシリンダヘッド１３の幅方向一側には、シリンダブロック１１にシリンダヘッド１３を締結せしめるためのボルト（図示せず）を挿通する挿通孔２９を有した締結部２８が設けられるのであるが、該締結部２８は、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って前記ブローバイガス通路２６，２６…に対応する部分とは異なる位置、たとえば第２および第３シリンダＣ2 ，Ｃ3 間に対応する位置すなわち各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央位置でシリンダヘッド１３の幅方向一側に設けられる。
【００１４】
図４ないし図６を併せて参照して、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って第１シリンダＣ1 よりも外方側でのシリンダヘッド１３の幅方向一側の側面１３ａにおいて、排ガス流通路２５1 に比較的近い位置には弁取付け座３１が設けられており、この弁取付け座３１には複数のボルト３３，３３により制御弁３２が取付けられる。
【００１５】
シリンダヘッド１３には、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端に連通する通路３４と、一端を弁取付け座３１に開口せしめるとともに他端を前記通路３４に連通させる出口孔３５とが、たとえば略Ｌ字状をなすように設けられる。ところで、排ガス流通路２５1 は、シリンダブロック１１側の溝２３とシリンダヘッド１３側の溝２４とにより、通路３４および各連通路２７1 〜２７4 の流通面積よりも大なる流通面積を有した容量の比較的大きな膨大室として形成されるものであり、各連通路２７1 〜２７4 の流通面積をＡ1 〜Ａ4 としたときにＡ1 ＜Ａ2 ＜Ａ3 ＜Ａ4 に設定される。すなわち、各連通路２７1 〜２７4 の流通面積Ａ1 〜Ａ4 は、通路３４の排ガス流通路２５1 への接続部から離反するにつれて、この実施例では各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端から離反するにつれて、順次大きくなるように設定されている。
【００１６】
シリンダヘッド１３には、弁取付け座３１に一端を開口させる入口孔３６と、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿って延びて中間部を前記入口孔３６の他端に連通させる通路３７と、該通路３７の内端に中間部を連通させるとともに内端部を第１シリンダＣ1 における排気ポート１９および一方の出口弁孔２１間に連通せしめた通路３８とが設けられる。而して各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の端部において前記通路３７の外端はキャップ３９で閉塞され、シリンダヘッド１３の幅方向一側の側面１３ａにおいて前記通路３８の外端はキャップ４０で閉塞される。したがって各排気ポート１９…の１つに通路３８，３７を介して通じる入口孔３６と、通路３４を介して排ガス流通路２５1 に通じる出口孔３５との間に制御弁３２が設けられることになり、この制御弁３２の作動により、排気ポート１９…の１つから導出された排ガスの一部が流量を調節されて排ガス流通路２５1 に導かれ、該排ガス流通路２５1 から各連通路２７…を介して各吸気ポート１８…にそれぞれ導かれることになる。
【００１７】
次にこの実施例の作用について説明すると、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の合わせ面１２，１４に、相互間に排ガス流通路２５1 を形成する溝２３，２４が設けられ、その排ガス流通路２５1 が制御弁３２を介して排気ポート１９…の１つに接続されることにより、排ガスを導く通路を従来のように吸気マニホールドに設けることが不要であり、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることが可能となるとともに機関本体から吸気マニホールドまで排ガスを導くパイプ等を不要として部品点数を低減することができる。しかも排気ポート１９から吸気ポート１８…までの排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となり、それにより排ガスが排気ポート１９から吸気ポート１８…に達する時間を短縮して希薄燃焼の内燃機関に必要とされる排ガス再循環の応答性を高めることができるとともに、排気ポート１９から吸気ポート１８…に達するまでの排ガスの温度低下を極力抑えることができ、制御弁３２において排ガス温度低下に伴なうカーボン固着が生じることもない。
【００１８】
しかも制御弁３２は、排ガス流通路２５1 に近接してシリンダヘッド１３に取付けられるものであり、再循環用の排ガスを導く通路をより一層短くして、排ガス再循環の応答性をさらに高めることができ、しかも制御弁３２の取付け剛性を高めることができる。
【００１９】
また第１および第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、ならびに第３および第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路２６，２６…がシリンダヘッド１３に設けられているのに対し、排ガス流通路２５1 は、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向にほぼ沿って延びるように形成されるものであり、排ガス流通路２５1 を形成するための溝２４が設けられることに起因したシリンダヘッド１３の幅の増大を極力抑えることが可能である。しかも溝２４が、各ブローバイガス通路２６，２６…をシリンダヘッド１３の幅方向一側に避けるように形成されていても、ボルト締結用の締結部２８が各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿ってブローバイガス通路２６，２６…に対応する部分とは異なる位置に配設される（即ち第１及び第２シリンダＣ1 ，Ｃ2 間、並びに第３及び第４シリンダＣ3 ，Ｃ4 間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路２６，２６…に対し、第２及び第３シリンダＣ2 ，Ｃ3 間に対応する位置（即ち前記配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央部）に締結部２８が設けられる）ので、締結部２８が設けられることに起因したシリンダヘッド１３の幅の増大を極力抑えることができる。この締結部２８は、排ガス流通路２５1 のシール性を高めるとともにシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の締結力を高めるためのものであるが、各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿うシリンダヘッド１３の略中央部に締結部２８が設けられることにより、前記シール性および締結力をより一層高めることができる。
【００２０】
排ガス流通路２５1 は、シリンダヘッド１３に設けられた連通路２７1 〜２７4 を介して吸気ポート１８…に連通されるものであるので、排ガス流通路２５1 および各吸気ポート１８…間の通路構成を単純化することができる。
【００２１】
さらに各連通路２７1 〜２７4 の流通面積が、制御弁３２に連なる通路３４の排ガス流通路２５1 への接続部、すなわち各シリンダＣ1 〜Ｃ4 の配列方向に沿う排ガス流通路２５1 の一端から離反するにつれて大きく設定されることにより、排ガス流通路２５1 から各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…に至るまでの排ガス流通抵抗をほぼ均等化して、各吸気ポート１８…に排ガス流通路２５1 から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【００２２】
また排ガス流通路２５1 は、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１３の両方に設けられた溝２３，２４により、通路３４および各連通路２７1 〜２７4 の流通面積よりも大なる流通面積を有した容量の比較的大きな膨大室として形成されるものであり、制御弁３２を介して排ガス流通路２５1 に導入される排ガスに脈動が生じていても、膨大室である排ガス流通路２５1 により脈動を吸収することが可能であり、脈動に伴なう排ガス再循環制御量の変動を抑え、排ガス再循環量をより正確に制御することができる。
【００２３】
図７は排ガス流通路の第１変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５2 は、制御弁３２に一端が連なる共通通路４１と、該共通通路４１の他端が通じる膨大室４２と、該膨大室４２から分岐して各連通路２７1 〜２７4 にそれぞれ連なる分配通路４３1 〜４３4 とから成り、膨大室４２は、排ガス流通路２５2 の他の部分すなわち共通通路４１および分配通路４３1 〜４３4 の横断面積よりも大きな横断面積を有するように形成されるものである。しかも膨大室４２から各分配通路４３1 〜４３4 および各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…（図１および図２参照）に至るまでのガス通路の容積がほぼ等しく設定される。すなわち各連通路２７1 〜２７4 の容積が等しいときには、各分配通路４３1 〜４３4 の容積がほぼ等しく設定されるものであり、この際、この第１変形例で示すように各分配通路４３1 〜４３4 の流通面積および長さをそれぞれほぼ等しく設定するようにしてもよいが、各分配通路４３1 〜４３4 の流通面積および長さを変化させるようにしてもよく、そうすれば、図７で示したように各分配通路４３1 〜４３4 の配置を複雑化することなく、単純な配置にすることも可能である。
【００２４】
この第１変形例によっても、上記実施例の効果と同様の効果を奏することができ、特に排ガス流通路２５2 に形成された膨大室４２により排ガスの脈動を抑えて各連通路２７1 〜２７4 から吸気ポート１８…に正確な量の再循環排ガスを導くことができ、しかも膨大室４２から各連通路２７1 〜２７4 を経て各吸気ポート１８…に至るまでのガス通路の容積がほぼ等しく設定されることにより、ガス通路の配置上の自由度を高めつつ、各吸気ポート１８…への排ガスの分配性を高めることができる。
【００２５】
図８は排ガス流通路の第２変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５3 は、制御弁３２に一端が連なる共通通路４５と、該共通通路４５の中間部から分岐して連通路２７1 ，２７2 に通じる第１分配通路４６1 と、共通通路４５の他端から分記して連通路２７3 ，２７4 に通じる第２分配通路４６2 とから成り、共通通路４５および両分配通路４６1 ，４６2 の流通面積は、全体として膨大室となるように形成される。また図９は排ガス流通路の第３変形例を示す概略図であり、この排ガス流通路２５4 は、制御弁３２に一端が連なる第１共通通路４７と、第１共通通路４７が中間部に連通される第２共通通路４８とから成り、第２共通通路４８から各連通路２７1 〜２７4 が分岐される。而して第１および第２共通通路４７，４８の流通面積は全体として膨大室となるように形成される。
【００２６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００２７】
たとえば排ガス流通路２５1 〜２５4 を形成するための溝がシリンダブロック１１側に設けられず、シリンダヘッド１３側だけに設けられるようにしてもよい。また制御弁３２がシリンダブロック１１側に取付けられていてもよく、その場合にも制御弁３２の取付け剛性を高めることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように請求項１，２の各発明によれば、４気筒内燃機関の排ガス再循環装置において、排ガスを導く通路が吸気マニホールドに設けられることを不要として、吸気マニホールドの材質およびレイアウトの自由度を高めることを可能とするとともに排ガスを導くパイプ等を不要として部品点数の低減を図ることができ、また排気ポートから吸気ポートまで排ガスを導く距離を比較的短くすることが可能となることにより、排ガスが排気ポートから吸気ポートに達する時間を短縮して排ガス再循環の応答性を高めることができる。また排ガス流通路が各シリンダの配列方向にほぼ沿って延びるものであることにより、排ガス流通路を形成するための溝が設けられることに起因したシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることが可能である。また特に前記溝がブローバイガス通路をシリンダヘッドの幅方向一側に避けるように形成されていても、締結部がシリンダの配列方向に沿ってブローバイガス通路に対応する部分とは異なる位置に配設されている（即ち第１及び第２シリンダ間、ならびに第３及び第４シリンダ間にそれぞれ対応して設けられるブローバイガス通路に対し、第２及び第３シリンダ間に対応する位置に締結部が設けられる）ことにより、排ガス流通路のシール性を高めるとともに、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの締結力を高めるための締結部がシリンダヘッドの幅方向一側に設けられることによるシリンダヘッドの幅の増大を極力抑えることができる。その上、前記締結部は、シリンダの配列方向に沿うシリンダヘッドの略中央部に設けられるため、前記シール性および締結力をより高めることができる。
【００２９】
また特に請求項２の発明によれば、排ガス流通路を各吸気ポートに連通させる各連通路の流通面積が、制御弁に連なる通路の排ガス流通路への接続部から離反するにつれて大きく設定されるので、各吸気ポートに排ガス流通路から排ガスをほぼ均等に分配することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の縦断面図であって図３の１−１線に沿う断面図である。
【図２】図１の２矢視方向から見たシリンダヘッドの側面図である。
【図３】図２の３矢視底面図である。
【図４】図２の４−４線拡大断面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図２の６−６線断面図である。
【図７】排ガス流通路の第１変形例を示す概略図である。
【図８】排ガス流通路の第２変形例を示す概略図である。
【図９】排ガス流通路の第３変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
１１・・・シリンダブロック
１２，１４・・・合わせ面
１３・・・シリンダヘッド
１３ａ・・・シリンダヘッドの幅方向一側の側面
１３ｂ・・・シリンダヘッドの幅方向他側の側面
１８・・・吸気ポート
１９・・・排気ポート
２３，２４・・・溝
２５1 ，２５2 ，２５3 ，２５4 ・・・排ガス流通路
２６・・・ブローバイガス通路
２７1 ，２７2 ，２７3 ，２７4 ・・・連通路
２８・・・締結部
３２・・・制御弁
３４・・・通路
Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ4 ・・・第１，第２，第３，第４シリンダ
Claims (2)
- シリンダブロック（１１）に第１〜第４シリンダ（Ｃ1 〜Ｃ4 ）がこの順序で互いに並列して設けられ、そのシリンダブロック（１１）の上面に結合されるシリンダヘッド（１３）に、該シリンダヘッド（１３）の幅方向一側の側面（１３ａ）に開口する吸気ポート（１８）と、該シリンダヘッド（１３）の幅方向他側の側面（１３ｂ）に開口する排気ポート（１９）とが、各シリンダ（Ｃ1 〜Ｃ4 ）にそれぞれ対応して設けられ、各排気ポート（１９）の少なくとも１つから排出される排ガスの一部が制御弁（３２）を介して各吸気ポート（１８）にそれぞれ導かれるようにした４気筒内燃機関の排ガス再循環装置において、
各シリンダ（Ｃ1 〜Ｃ4 ）の配列方向にほぼ沿って延びる溝（２４）が、シリンダヘッド（１３）のシリンダブロック（１１）への合わせ面（１４）に設けられ、
前記溝（２４）およびシリンダブロック（１１）間に、前記制御弁（３２）を介して排気ポート（１９）に接続される排ガス流通路（２５1 ）が形成され、
その排ガス流通路（２５1 ）を各シリンダ（Ｃ1 〜Ｃ4 ）に対応した吸気ポート（１８）にそれぞれ連通させる複数の連通路（２７1 〜２７4 ）がシリンダヘッド（１３）に設けられ、
更にシリンダヘッド（１３）の幅方向一側寄りの部分には、第１および第２シリンダ（Ｃ 1 ，Ｃ 2 ）間、ならびに第３および第４シリンダ（Ｃ 3 ，Ｃ 4 ）間にそれぞれ対応して、それぞれ一対ずつのブローバイガス通路（２６）が設けられ、
前記溝（２４）は、前記ブローバイガス通路（２６）をシリンダヘッド（１３）の幅方向一側に避けるように形成され、
第２及び第３シリンダ（Ｃ 2 ，Ｃ 3 ）間に対応する位置でシリンダヘッド（１３）の幅方向一側には、シリンダブロック（１１）にシリンダヘッド（１３）を締結せしめるための締結部（２８）が設けられることを特徴とする、４気筒内燃機関の排ガス再循環装置。 - 前記複数の連通路（２７ 1 〜２７ 4 ）の各流通面積が、前記制御弁（３２）に連なる通路（３４）の前記排ガス流通路（２５ 1 ）への接続部から離反するにつれて大きく設定されることを特徴とする、請求項１記載の４気筒内燃機関の排ガス再循環装置。
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