JP3579643B2 - エンジンのシリンダヘッド - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータジャケットと、排気通路内に一端が開口し、吸気側の側面に他端が開口した排気環流通路とを内設してなるエンジンのシリンダヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気中の窒素酸化物を低減するために、燃焼室からの排気ガスの一部を吸気系路へ環流させることが一般に行われている。この排気ガスを環流させる通路（以下ＥＧＲ通路と略称する）として、シリンダヘッドの内部にドリル加工で穿設し、燃焼室の排気ポート直後にその上流端を開口させた形態のものが知られている（実開昭６３−１４３７５４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に示されたようにして、排気ポートの直後から取り出した排気ガスを、比較的短いＥＧＲ通路を経て吸気側へ環流させると、高温の排気ガスが吸気通路に流入することとなる。これは、ＥＧＲバルブの早期劣化を招いたり、ブローバイガス中のオイルやガソリンがタール状に固化して通路を狭窄させたりする要因となり得る。
【０００４】
環流ガスを冷却するための冷却器を外付けすることも知られてはいるが、これはエンジンのコンパクト化を阻害する上、コスト的にも不利である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、環流ガスの冷却性を十分に確保し得ることはもとより、ＥＧＲ通路を内設してもシリンダヘッドの剛性低下を招くことのないように改良されたエンジンのシリンダヘッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明の請求項１においては、ウォータジャケット（１０）と、排気通路（７）内に一端が開口し且つ吸気側の側面に他端が開口したＥＧＲ通路（１２）とを内設してなるエンジンのシリンダヘッド（１）におけるＥＧＲ通路を、当該シリンダヘッドに内設された排気通路の内周面における気筒列方向一端のヘッドボルト挿通孔（９）よりも排気下流側からドリル加工で斜めに穿設された上流部分（１２ａ）と、当該シリンダヘッドの吸気側の側面から気筒列中心に直交してドリル加工で一直線に穿設された下流部分（１２ｂ）とからなり、その全長に渡って気筒列方向一端の前記ヘッドボルト挿通孔の気筒列方向の外側に延在させていることを特徴とするものとした。
【０００７】
このようにすれば、ＥＧＲ通路の上流側部分の開口を、排気通路内面の排気下流側に極力寄せることができるので、温度の低くなった排気をＥＧＲ通路へ流すことができる。また排気通路の内面からドリル加工ができるので、ドリル先端が突き抜けることで生ずるバリが排気通路の内面に発生せずに済む上、ヘッドボルト挿通孔の外側はスペース的に余裕のある個所なので、比較的口径が大きく十分な通路長の通路を一度の加工で形成することができるため、加工工数を削減することができる。しかもヘッドボルトを燃焼室から離間させずにＥＧＲ通路を設けることができるので、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの燃焼室周りの面圧低下を招かずに済む。
【０００８】
本発明の請求項２においては、ウォータジャケット（１０）と、排気通路（７）内に一端が開口し且つ吸気側の側面に他端が開口したＥＧＲ通路（１２）とを内設してなるエンジンのシリンダヘッド（１）を、一つの燃焼室に複数の排気ポートを備えるものとし、前記ＥＧＲ通路を、当該シリンダヘッドに内設された前記複数の排気ポートのそれぞれから延出された排気通路の集合部（１４）の内周面における気筒列方向一端のヘッドボルト挿通孔（９）よりも排気下流側からドリル加工で斜めに穿設された上流部分（１２ａ）と、当該シリンダヘッドの吸気側の側面から気筒列中心に直交してドリル加工で一直線に穿設された下流部分（１２ｂ）とからなり、その全長に渡って気筒列方向一端のヘッドボルト挿通孔（２９）の気筒列方向の外側に延在させていることを特徴とするものとした。
【０００９】
このようにすれば、上記請求項１でもたらされる作用に加えて、複数の排気通路の集合部から吸気系へ排気を環流させるので、排気成分にむらが生ずることを回避し得る。
【００１０】
本発明の請求項３においては、上記構成に加えて、ＥＧＲ通路の少なくとも一部をウォータジャケットを形成する壁内（実施の形態中の肉盛り部１３）に穿設すると共にヘッドボルト挿通孔（９）が設けられたボス部（１１）に近接させ、ウォータジャケットの内面におけるＥＧＲ通路のボス部同士間に対応する部分に複数のリブ（１５）を設け、該複数のリブの内の一つを、ウォータジャケット内に気筒列方向に延設されたリブ（１６）に連結するものとした。
【００１１】
このようにすれば、ウォータジャケット内に突出したリブによって冷却水との接触面積を大きくすることができるので、熱交換容量を増大できる上、これらのリブにより、ウォータジャケットを構成する壁の剛性向上を企図し得るのみならず、シリンダヘッド全体の剛性をより一層増強することができる。従って、ＥＧＲ通路を内設してもシリンダヘッドの剛性低下を招かずに済む。
【００１２】
本発明の請求項４においては、前記ＥＧＲ通路の少なくとも一部をウォータジャケットを形成する壁内に穿設すると共にヘッドボルト挿通孔が設けられたボス部に近接させ、ＥＧＲ通路のボス部同士間の部分にウォータジャケットの上壁と側壁とを互いに連結する複数のリブを設けたことを特徴とするものとした。
【００１３】
このようにすれば、ウォータジャケット内に突出したリブによって冷却水との接触面積を大きくすることができるので、熱交換容量を増大できる上、これらのリブにより、ウォータジャケットを構成する壁の剛性向上を企図し得るので、ＥＧＲ通路を内設してもシリンダヘッドの剛性低下を招かずに済む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１５】
図１及び図２は、本発明による直列多気筒エンジンのシリンダヘッドを示しており、図１は、吸・排気両バルブ軸の中心を通り、且つ気筒軸に平行する平面に沿う断面を示し、図２は、ＥＧＲ通路の中心を通り、且つ気筒軸に直交する平面に沿う断面を示している。
【００１６】
このシリンダヘッド１は、その下面、つまりシリンダブロック（図示せず）との接合面に、各気筒に対応する燃焼室２が凹設されている。各燃焼室２には、排気ポート３並びに吸気ポート４が、それぞれ２つずつ開口している。そして各排気ポート３並びに各吸気ポート４の中心を通る軸線上に、バルブガイド５が設けられている。また、２つの排気ポート３に挟まれた位置には、点火プラグ装着孔６が設けられている。
【００１７】
排気ポート３並びに吸気ポート４から延出された排気通路７並びに吸気通路８は、シリンダヘッド１の気筒列方向に平行する両側面にそれぞれ開口している。ここで排気通路７は、２つの排気ポート３から個々に延出された後に、後記するヘッドボルト挿通孔の位置よりも下流側で集合している。
【００１８】
各燃焼室２を囲む円周上には、ヘッドボルト挿通孔９が穿設されている。これらの孔９のうちの気筒列方向一端に設けられたものは、シリンダヘッド１の内部に画成されたウォータジャケット１０内を上下に貫設されたボス部１１の中心に穿設されている（図３参照）。
【００１９】
シリンダヘッド１における気筒列方向の一端には、燃焼室２からの排気ガスの一部を吸気系に環流させるためのＥＧＲ通路１２が設けられている。このＥＧＲ通路１２は、ウォータジャケット１０を形成する壁に、ウォータジャケット１０内に突出するように形成された肉盛り部１３に内設されており、シリンダヘッド１の一側における排気通路７の開口を経て排気通路７の内周面から斜めにドリル加工で穿設された上流側部分１２ａと、吸気通路８が開口したシリンダヘッド１の他側からドリル加工で一直線に穿設された下流側部分１２ｂとからなっている。この２つの部分１２ａ・１２ｂの内端同士を接続させ、シリンダヘッド１の気筒列方向の一端側の排気通路７とシリンダヘッド１の他側面とを互いに連通させている。なお、この通路１２の吸気側には、ＥＧＲバルブ（図示せず）が接続される。
【００２０】
上記の如く、ウォータジャケット１０内に肉盛り部１３を膨出させることにより、冷却水との接触面積を大きくすることができるので、熱交換容量を増大できる。なお、ウォータジャケット内における肉盛り部１３の長さ寸法は、熱交換容量を勘案して適宜に定めると良い。
【００２１】
一方、図３に示すように、ＥＧＲ通路１２が設けられた肉盛り部１３は、シリンダヘッド１のシリンダ列方向一端のヘッドボルト挿通孔９が設けられたボス部１１に接続されている。これにより、ＥＧＲ通路１２を内設してもシリンダヘッド１の剛性低下を招かずに済むようにしている。
【００２２】
肉盛り部１３における両ボス部１１同士間の部分には、ウォータジャケット１０の壁面に接続された複数のリブ１５が形成されている。これらのリブ１５は、ＥＧＲ通路１２の中心と同心の円弧状をなし、ウォータジャケット１０の上壁と側壁とを互いに連結している。また複数のリブ１５のうちの一つは、ウォータジャケット１０の底面に気筒列方向に延設されたリブ１６に連結されている。
【００２３】
このように、ヘッドボルト挿通用のボス部１１間にリブ１５を設けることにより、ウォータジャケット１０内の冷却水の流動抵抗を増大させずに冷却フィン作用による冷却効率の向上を実現できる。しかもこれらのリブ１５により、ウォータジャケット１０を構成する壁のみならず、シリンダヘッド１全体の剛性をより一層増強することができる。
【００２４】
ＥＧＲ通路の上流側部分１２ａは、ヘッドボルト挿通孔９の位置よりも下流側に位置する２つの排気通路７の集合部１４にその始端Ｓを置いている。これにより、吸気系へ環流させる排気成分にむらが生ずることを回避可能とし、しかも弁休止モードのあるエンジンに適合させる場合の設計自由度の向上をも企図している。またＥＧＲ通路１２は、上記の如く、その全長に渡ってヘッドボルト挿通孔９の外側に延在している。これにより、通路長をできるだけ大きくとることができるようにすると共に、ヘッドボルト（図示せず）を燃焼室２の周囲に近接させ、シリンダブロックに対する燃焼室回りの面圧を高められるようにしている。
【００２５】
以上、各燃焼室２に各２個の排気ポート３と吸気ポート４とが設けられたシリンダヘッド１を例に上げて本発明について説明したが、本発明は、燃焼室に各１個の吸気弁と排気弁とが設けられたものであっても、図４に示すように、シリンダ列の一端側に設けられたヘッドボルト挿通孔２９の外側にＥＧＲ通路２２を延設することができる。この場合、排気通路２７は単一なので、ＥＧＲ通路２２の始端Ｓの位置は、上流側部分２２ａをヘッドボルト挿通孔２９の外側に通すことができさえすれば、排気通路２７のどこであっても良い。なお、図４に示すシリンダヘッド２１は、排気ポート２３及び吸気ポート２４のそれぞれに点火プラグ装着孔２６が隣接配置されているが、各燃焼室に１個の点火プラグが設けられるシリンダヘッドであっても、本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の請求項１によれば、ＥＧＲ通路の上流部分を斜めにすることで排気通路の内面からのドリル加工が可能となり、下流部分を気筒列中心に直交する一直線にドリル加工することと相俟って、ＥＧＲ通路の加工性を高める上に大きな効果を奏することができる。しかも排気通路内におけるＥＧＲ通路の上流端の開口を排気通路の下流側へ寄せられるので、温度が低くなった状態の排気をＥＧＲ通路に導入することができるため、スペース的に余裕のあるヘッドボルト挿通孔の外側に、大口径で十分な通路長の通路を比較的容易に形成し得ることと相俟って、ＥＧＲガスの冷却性の向上にも寄与するところ大である。しかもヘッドボルトを燃焼室から離間させずにＥＧＲ通路を設けることができることから、シリンダブロックに対するシリンダヘッドの燃焼室周りの面圧を低下させずに済む。
【００２７】
また請求項２によれば、上記請求項１で得られる効果に加えて、複数の排気通路の集合部から吸気系へ排気を環流させるので、排気成分にむらが生ずることを回避し得る。
【００２８】
さらに本発明の請求項３によれば、ウォータジャケット内に突出したリブによって冷却水との接触面積を大きくすることができるので、熱交換容量を増大できる上、これらのリブにより、ウォータジャケットを構成する壁の剛性向上を企図し得るのみならず、シリンダヘッド全体の剛性をより一層増強することができる。従って、ＥＧＲ通路を内設してもシリンダヘッドの剛性低下を招かずに済む。
【００２９】
そして本発明の請求項４によれば、ウォータジャケット内に突出したリブによって冷却水との接触面積を大きくすることができるので、熱交換容量を増大できる上、これらのリブにより、ウォータジャケットを構成する壁の剛性向上を企図し得るので、ＥＧＲ通路を内設してもシリンダヘッドの剛性低下を招かずに済む。
【００３０】
以上の如くして本発明によれば、ＥＧＲ通路の狭窄やＥＧＲバルブの劣化を抑制し得るので、良好な燃費やエミッション性能を長期に亘って維持する上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシリンダヘッドの、気筒軸に平行し且つ吸・排気両バルブ軸の中心を通る面の断面図
【図２】本発明によるシリンダヘッドの、気筒軸に直交し且つＥＧＲ通路の中心を通る面の要部断面図
【図３】本発明によるシリンダヘッドの、気筒列に平行し且つ燃焼室中心を通る面の要部断面図
【図４】本発明による別のシリンダヘッドの図２と同様な要部断面図
【符号の説明】
１ シリンダヘッド
７ 排気通路
９ ヘッドボルト挿通孔
１０ ウォータジャケット
１１ ボス部
１２ ＥＧＲ通路
１３ 肉盛り部
１４ 集合部
１５ リブ

Claims (4)

  1. ウォータジャケットと、排気通路内に一端が開口し且つ吸気側の側面に他端が開口した排気環流通路とを内設してなるエンジンのシリンダヘッドであって、
    前記排気還流通路は、当該シリンダヘッドに内設された排気通路の内周面における気筒列方向一端のヘッドボルト挿通孔よりも排気下流側からドリル加工で斜めに穿設された上流部分と、当該シリンダヘッドの吸気側の側面から気筒列中心に直交してドリル加工で一直線に穿設された下流部分とからなり、その全長に渡って気筒列方向一端の前記ヘッドボルト挿通孔の気筒列方向の外側に延在させていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
  2. ウォータジャケットと、排気通路内に一端が開口し且つ吸気側の側面に他端が開口した排気環流通路とを内設してなるエンジンのシリンダヘッドであって、
    当該シリンダヘッドは、一つの燃焼室に複数の排気ポートを備えるものであり、
    前記排気還流通路は、当該シリンダヘッドに内設された前記複数の排気ポートのそれぞれから延出された排気通路の集合部の内周面における気筒列方向一端のヘッドボルト挿通孔よりも排気下流側からドリル加工で斜めに穿設された上流部分と、当該シリンダヘッドの吸気側の側面から気筒列中心に直交してドリル加工で一直線に穿設された下流部分とからなり、その全長に渡って気筒列方向一端の前記ヘッドボルト挿通孔の気筒列方向の外側に延在させていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド。
  3. 前記排気環流通路は、その少なくとも一部が前記ウォータジャケットを形成する壁内に穿設されると共に前記ヘッドボルト挿通孔が設けられたボス部に接しており、前記ウォータジャケットの内面における前記排気環流通路の前記ボス部同士間に対応する部分には複数のリブが設けられ、該複数のリブの内の一つは、前記ウォータジャケット内に気筒列方向に延設されたリブに連結されていることを特徴とする請求項１若しくは２に記載のエンジンのシリンダヘッド。
  4. 前記排気環流通路は、その少なくとも一部が前記ウォータジャケットを形成する壁内に穿設されると共に前記ヘッドボルト挿通孔が設けられたボス部に接しており、前記ウォータジャケットの内面における前記排気環流通路の前記ボス部同士間に対応する部分には、該ウォータジャケットの上壁と側壁とを互いに連結する複数のリブが設けられていることを特徴とする請求項１若しくは２に記載のエンジンのシリンダヘッド。
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