JP6303870B2 - 内燃機関のシリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、シリンダヘッド部とシリンダブロック部とが一体に鋳造された内燃機関のシリンダブロックに関する。

自動車用として実用化されている内燃機関の多くは、シリンダブロックとシリンダヘッドとが個々に鋳造され、これらを複数のシリンダヘッドボルトによって互いに締結した構成となっている。

これに対し、特許文献１や特許文献２には、シリンダヘッドとシリンダブロックとが一体に鋳造された内燃機関が開示されている。

実開平４−１１７１６２号公報 特開平４−１４５２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された従来のシリンダヘッド一体型のシリンダブロックにおいては、シリンダヘッド一体化による構造上の利点を十分に活用しているとはいえず、更なる改善の余地がある。

本発明は、複数のシリンダが形成されたシリンダブロック部と、各気筒の燃焼室が形成されたシリンダヘッド部と、が一体に鋳造された内燃機関のシリンダブロックにおいて、ＥＧＲ通路の一部が、上記シリンダを冷却するウォータジャケットの外周側に形成され、各気筒の排気を集合させる排気マニホールド部が、上記シリンダブロック部及び上記シリンダヘッド部と一体に鋳造され、上記ブロック内ＥＧＲ通路の上流端が、上記排気マニホールド部から排気の一部を取り出す排気取り出し口となり、上記ブロック内ＥＧＲ通路の上流側端部にＥＧＲガスの吸気系への還流量を変更可能なＥＧＲ制御弁が配置されることを特徴としている。

本発明によれば、シリンダブロック部とシリンダヘッド部とが一体に鋳造されているので、両者を締結するためのヘッドボルトや両者間に挟み込まれるガスケットが不要となるため、ヘッドボルトやガスケットが占有していたスペースを利用して、シリンダブロックを大型化することなく、シリンダブロックにＥＧＲ通路を設定することが可能となる。

本発明に係る内燃機関のシリンダブロックの概略構成を模式的に示した説明図。 本発明に係る内燃機関のシリンダブロックの要部の縦断面図。

以下、本発明を直列３気筒内燃機関のシリンダブロック１として構成した一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明に係る内燃機関のシリンダブロック１を示す説明図であって、図１は概略構成を模式的に示した説明図、図２は要部の縦断面図である。

シリンダブロック１は、アルミニウム合金等の金属材料を用いて各部を一体に鋳造したものであって、３つのシリンダ２が直列に配置されたシリンダブロック部３と、各シリンダ２の上端を覆って燃焼室４を形成するシリンダヘッド部５と、シリンダヘッド部５の一側面側に位置して各気筒の排気を集合させる排気マニホールド部６と、から大略構成されている。

シリンダヘッド部５には、吸気ポート７及び排気ポート８が形成されている。吸気ポート７は、シリンダヘッド部５の他方の側面における吸気マニホールド取付面９に開口している。この吸気マニホールド取付面９には、例えば樹脂材料からなる吸気マニホールド１０が取り付けられている。

吸気マニホールド１０は、空気が導入されるコレクタ部１１と、コレクタ部１１の空気を各気筒に分配する３本（気筒数と同数）の分岐管部１２と、を有し、各分岐管部１２の下流側端が吸気マニホールド取付面９において各気筒の吸気ポート７に接続される。

排気ポート８は、シリンダヘッド部５の一方の側面側に位置する排気マニホールド部６まで連続する。

排気マニホールド部６は、シリンダヘッド部５から連続する排気ポート８と、これら排気ポート８が接続され各気筒からの排気が合流する排気集合部１３と、を有している。

シリンダブロック部３は、気筒列方向に沿って連続するウォータジャケット２１及びＥＧＲ通路３１を有している。本実施例において、ＥＧＲ通路３１のＥＧＲガスは、シリンダブロック部３のウォータジャケット２１によって冷却され、吸気マニホールド１０のコレクタ部１１に還流される。

ウォータジャケット２１は、中子により形成されるものであって、３つのシリンダ２の上部外周全体を略一定幅で囲む本体部２２と、本体部２２に冷却水を供給する冷却水導入部２３と、本体部２２の冷却水を排出する冷却水排出部２４と、から大略構成されている。

冷却水導入部２３は、その上流端がシリンダブロック部３の気筒列方向の一端側（図１における左側）に開口する冷却水導入口２５となっている。冷却水導入口２５には、電動ウォータポンプ２６から冷却水が供給されている。

本体部２２は、シリンダ２と同心状に湾曲した形状となっている。この本体部２２は、気筒列方向の一端側（図１における左側）に冷却水導入部２３の下流端が接続され、気筒列方向の他端側（図１における右側）に冷却水排出部２４の上流端が接続される。

冷却水排出部２４は、その下流端がシリンダブロック部３の気筒列方向の他端側（図１における右側）に開口する冷却水排出口２７となっている。つまり、冷却水は、ウォータジャケット２１を気筒列方向の一端側（図１における左側）から気筒列方向の他端側（図１における右側）に向かって流れることになる。

ＥＧＲ通路３１は、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流するものであって、シリンダブロック部３に中子により形成されたブロック内ＥＧＲ通路３２と、シリンダブロック１の外側に位置し、シリンダブロック１とは別部材の管部材からなるブロック外ＥＧＲ通路３３と、を有している。

ブロック内ＥＧＲ通路３２は、ウォータジャケット２１の本体部２２の外周全体を、略一定幅で本体部２２の湾曲形状に合わせて囲むように形成されている。また、ブロック内ＥＧＲ通路３２は、図２に示すように、シリンダ軸線方向（図２における上下方向）に沿った長さが、シリンダ軸線方向に沿ったウォータジャケット２１の本体部２２の長さと略等しく、かつシリンダ軸線方向に沿った全長に亙ってウォータジャケット２１の本体部２２と重なり合うように形成されている。そのため、ブロック内ＥＧＲ通路３２のＥＧＲガスとウォータジャケット２１の冷却水との間で効率良く熱交換が実施されることになり、ＥＧＲガスの冷却効率を向上させることができる。

なお、ブロック内ＥＧＲ通路３２は、ウォータジャケット２１の本体部２２の湾曲形状に合わせて湾曲させるのではなく、気筒列方向に沿って直線状に形成することも可能である。また、ブロック内ＥＧＲ通路３２は、シリンダ軸線方向（図２における上下方向）に沿った長さがシリンダ軸線方向に沿ったウォータジャケット２１の本体部２２の長さよりも短くなるように設定してもよい。

ブロック内ＥＧＲ通路３２は、上流端がシリンダブロック部３の気筒列方向の一端側（図１における左側）で排気マニホールド部６から排気の一部を取り出す排気取り出し口３４となり、下流端がシリンダブロック部３の気筒列方向の他端側（図１における右側）に開口するＥＧＲ排出口３５となっている。このＥＧＲ排出口３５には、ブロック外ＥＧＲ通路３３の上流側端が接続される。つまり、ＥＧＲガスは、ブロック内ＥＧＲ通路３２を気筒列方向の一端側（図１における左側）から気筒列方向の他端側（図１における右側）に向かって流れることになる。

ブロック内ＥＧＲ通路３２の下流側端部には、ＥＧＲガス温度センサ４１が設けられ、筒内に導入されるＥＧＲガスの温度に最も近い温度状態にあるシリンダブロック出口付近（ブロック内ＥＧＲ通路３２とブロック外ＥＧＲ通路３３との接続部付近）でのＥＧＲガス温度を検出可能となっている。ＥＧＲガス温度センサ４１は、シリンダブロック部３に形成されたＥＧＲガス温度センサ取付ボス４２に固定される。

ＥＧＲガス温度センサ４１で検出されたＥＧＲガス温度に応じて、電動ウォータポンプ２６からの冷却水流量を調整すれば、ＥＧＲガス温度を所望の温度に温度調整することが可能となる。

ブロック内ＥＧＲ通路３２の上流側端部には、ＥＧＲガスの吸気系への還流量を変更可能なＥＧＲ制御弁４３が介装されている。このＥＧＲ制御弁４３は、シリンダブロック部３に形成されたＥＧＲ制御弁取付ボス４４に固定される。ＥＧＲ制御弁４３は、ＥＧＲガス温度センサ４１で検出されるＥＧＲガス温度等に基づいて、その弁開度が制御される。

ブロック外ＥＧＲ通路３３は、シリンダブロック１で冷却されたＥＧＲガスを吸気系に還流するものであり、上流端がブロック内ＥＧＲ通路３２のＥＧＲ排出口３５に接続され、下流端が吸気マニホールド１０のコレクタ部１１に接続されている。

このような本実施例のシリンダブロック１においては、シリンダブロック部３とシリンダヘッド部５とが一体に鋳造されているので、両者を締結するためのヘッドボルトや両者間に挟み込まれるガスケットが不要となるため、ヘッドボルトやガスケットが占有していたスペースを利用して、シリンダブロック１を大型化することなく、シリンダブロック１にＥＧＲ通路３１の一部であるブロック内ＥＧＲ通路３２を設定することが可能となる。

そして、ウォータジャケット２１を利用してシリンダブロック１でＥＧＲガスを冷却することが可能となり、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ及びＥＧＲクーラに付随する管部材等の部品を省略できるので、総じて内燃機関全体の軽量化、小型化及びコスト低減を図ることができる。

また、シリンダブロック１にＥＧＲ通路３１の一部であるブロック内ＥＧＲ通路３２が形成されるので、シリンダブロック１の外側に位置するＥＧＲ通路用の管部材の長さを相対的に短くすることができ、この点でも、内燃機関全体の軽量化、小型化、及びコスト低減に寄与することができる。

ブロック内ＥＧＲ通路３２の上流端が排気マニホールド部６から排気の一部を取り出す排気取り出し口３４となっているので、シリンダブロック１の内部でＥＧＲガスが排気マニホールド部６から取り出され、そのままシリンダブロック１の外部へ出ることなくウォータジャケット２１で冷却され、ウォータジャケット２１で冷却された後にブロック外ＥＧＲ通路３３を経て吸気マニホールド１０のコレクタ部１１に還流される。つまり、ＥＧＲ通路３１全体で、シリンダブロック１に形成されるＥＧＲ通路の割合が相対的に大きくなるため、この点でもシリンダブロック１の外側に位置するＥＧＲ通路用の管部材の通路長を相対的に短くすることができる。

ＥＧＲ制御弁４３がブロック内ＥＧＲ通路３２の上流側端部に配置されるので、排気マニホールド部６から取り出されたＥＧＲガスがＥＧＲ制御弁４３に到達するまでの距離を短くでき、ＥＧＲガスがＥＧＲ制御弁４３に到達するまでの流路抵抗の影響を小さくすることができるので、ＥＧＲ制御弁４３によるＥＧＲガスの制御量のばらつきを小さくすることができる。

ブロック内ＥＧＲ通路３２の下流側端部にＥＧＲガス温度センサ４１が設けられているので、筒内に導入されるＥＧＲガスの温度に最も近い温度状態にあるシリンダブロック出口付近（ブロック内ＥＧＲ通路３２とブロック外ＥＧＲ通路３３との接続部付近）でのＥＧＲガス温度を検出できるので、ＥＧＲ制御弁によるＥＧＲガス流量の制御を精度よく実施することが可能となる。

ウォータジャケット２１は、気筒列方向の一端側（図１における左側）から気筒列方向の他端側（図１における右側）に冷却水が流れ、ブロック内ＥＧＲ通路３２は、気筒列方向の一端側（図１における左側）から気筒列方向の他端側（図１における右側）にＥＧＲガスが流れる。つまり、ウォータジャケット２１の冷却水導入口２５が位置する側からブロック内ＥＧＲ通路３２にＥＧＲガスが導入されるため、ＥＧＲガスを温度の低い冷却水によって冷却することができ、ＥＧＲガスを効率良く冷却することができる。

１…シリンダブロック
３…シリンダブロック部
５…シリンダヘッド部
６…排気マニホールド部
８…排気ポート
２１…ウォータジャケット
２２…本体部
２３…冷却水導入部
２４…冷却水排出部
２５…冷却水導入口
２６…電動ウォータポンプ
３１…ＥＧＲ通路
３２…ブロック内ＥＧＲ通路
３３…ブロック外ＥＧＲ通路
３４…排気取り出し口
３５…ＥＧＲ排出口
４１…ＥＧＲガス温度センサ
４３…ＥＧＲ制御弁

Claims (5)

1. 複数のシリンダが形成されたシリンダブロック部とシリンダヘッド部と、が一体に鋳造された内燃機関のシリンダブロックにおいて、
   排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流するＥＧＲ通路の一部であるブロック内ＥＧＲ通路が、上記シリンダを冷却するウォータジャケットの外周側に形成され、
   各気筒の排気を集合させる排気マニホールド部が、上記シリンダブロック部及び上記シリンダヘッド部と一体に鋳造され、
   上記ブロック内ＥＧＲ通路の上流端が、上記排気マニホールド部から排気の一部を取り出す排気取り出し口となり、
   上記ブロック内ＥＧＲ通路の上流側端部にＥＧＲガスの吸気系への還流量を変更可能なＥＧＲ制御弁が配置されることを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
2. 上記ブロック内ＥＧＲ通路の下流側端部にＥＧＲガス温度センサが設けられ、当該ＥＧＲガス温度センサで検出されるＥＧＲガス温度に基づいて、上記ＥＧＲ制御弁の開度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
3. ＥＧＲガス温度に応じて、上記ウォータジャケットに冷却水を供給する電動ウォータポンプからの冷却水流量が調整されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
4. 上記ブロック内ＥＧＲ通路及び上記ウォータジャケットは気筒列方向に連続するよう形成されたものであって、
   上記ウォータジャケットの冷却水導入口が位置する側から上記ブロック内ＥＧＲ通路にＥＧＲガスが導入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。
5. 上記ブロック内ＥＧＲ通路は、シリンダ軸線方向に沿って所定の長さを有し、かつシリンダ軸線方向に沿った全長に亙って上記ウォータジャケットと重なり合うよう形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。

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