JP6761571B2 - エンジン構造 - Google Patents

Description

本発明はエンジン構造に関し、より詳しくは、エキゾーストマニホールド及びＥＧＲ（排気ガス再循環）装置とそれらが連結されるシリンダヘッドの連結箇所の改良に関する。

従来、排気ガスの一部をエキゾーストマニホールドからエンジンへ還流させるようにしたＥＧＲ装置は公知である（例えば特許文献１、特許文献２）。
そして、エキゾーストマニホールドのフランジ部とシリンダヘッドとの間に介在されてそれらの間のシールを維持するエキゾーストマニホールド用のガスケットは知られており（例えば特許文献３）、また、ＥＧＲ装置のフランジ部とシリンダヘッドとの間に介在されて、それらの間のシールを維持するＥＧＲ装置用のガスケットも知られている（例えば特許文献４）。

特開２０１５−６３９１０号公報 特開２０１５−１２４７２９号公報 特開２０１３−７６３５２号公報 特開平１１−１５９６２１号公報

ところで、従来一般的に、エキゾーストマニホールドのフランジ部が連結されるシリンダヘッドの取り付け面と、ＥＧＲ装置のフランジ部が連結されるシリンダヘッドの取り付け面は、離隔させて異なる向きに配置されていた。これに関連して、従来では、エキゾーストマニホールド用のガスケットとＥＧＲ装置用のガスケットは、分離して形成されていたものである。
そして、このような従来のエンジン構造においては、エキゾーストマニホールド用のガスケットをシリンダヘッドの取り付け面に装着してからエキゾーストマニホールドのフランジ部をシリンダヘッドに連結する作業と、ＥＧＲ用のガスケットをシリンダヘッドの取り付け面にＥＧＲ用のガスケットを装着してからＥＧＲのフランジ部をシリンダヘッドに連結する作業を、異なる位置で違う方向から行う必要があり、そのような連結作業が煩雑で時間が掛かるという問題があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、排気用の複数の排気穴及びＥＧＲ装置用の吸入穴が開口された側壁を有するシリンダヘッドと、上記側壁の排気穴の位置に連結されるエキゾーストマニホールドの第１フランジ部と、上記側壁の吸入穴の位置に連結されるＥＧＲ装置の第２フランジ部と、上記シリンダヘッドの側壁と上記両フランジ部との間に介在されて、それらの間のシールを維持するガスケットとを備えたエンジン構造において、
上記第１フランジ部と第２フランジ部とは分離して構成されており、
上記シリンダヘッドの側壁に、上記排気穴が開口されるともに上記第１フランジ部が連結される第１突出平坦部と、上記吸入穴が開口されるとともに上記第２フランジ部が連結される第２突出平坦部とが離隔させて形成されており、上記第１突出平坦部及び第２突出平坦部の取り付け面となる表面は、本来のシリンダヘッドの側壁の表面よりも同じ高さだけ盛り上がるとともに同一平面上に位置しており、
上記ガスケットは、上記排気穴に対応する排気用穴が穿設されるとともに第１突出平坦部の表面と第１フランジ部との間に介在される第１シール部と、上記吸入穴に対応する吸入用穴が穿設されるとともに第２突出平坦部の表面と第２フランジ部との間に介在される第２シール部とを備え、上記第１シール部と第２シール部とは連続して一体に形成されており、
上記第１フランジ部と第２フランジ部が上記ガスケットを介在させてそれぞれシリンダヘッドの上記第１突出平坦部と第２突出平坦部に連結された状態では、ガスケットにおける第１シール部と第２シール部との境界部分が外部に露出していることを特徴とするものである。

このような構成によれば、シリンダヘッドの２つの取り付け面は、隣り合わせて同一平面となるように形成されている。また、従来では２つに分離されていたガスケットは連続して一体に形成されている。そのため、ガスケットをシリンダヘッドの取り付け面とフランジ部との間に介在させて、それらを連結する作業を簡略化することができる。

本発明の一実施例を示す概略の斜視図。 図１の要部の正面図。 図１のガスケットの正面図。 図３のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。 図３のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。 図３の要部の拡大図。 図１に示す構成要素の連結状態を簡略化して示す断面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１は自動車用エンジンの要部を示したものであり、シリンダヘッド１の側壁１Ａ（端面）にガスケット２を介在させてエキゾーストマニホールド３のフランジ部３Ａ及びＥＧＲ装置４のフランジ部４Ａを複数の締結ボルト５で連結するようになっている。側壁１Ａと両フランジ部３Ａ、４Ａとの間にガスケット２を挟持することで、側壁１Ａと両フランジ部３Ａ、３Ｂとの間のシールを維持するようになっている。
シリンダヘッド１の側壁１Ａには台形状の第１突出平坦部１ａが形成されるとともに、その隣の位置に略円形をした第２突出平坦部１ｂが形成されている。両突出平坦部１ａ、１ｂは本来の側壁１Ａの表面よりも同じ高さだけ盛り上って形成されている。両平坦部１ａ、１ｂの表面（取り付け面）は平坦面となっており、かつ同一平面上に位置している。両突出平坦部１ａ、１ｂは離隔させて形成されているので、第１突出平坦部１ａの長手方向の一端（図面上の左端）と第２突出平坦部１ｂとの間には、溝状の空間部１Ｃが形成されている。
第１突出平坦部１ａには、横方向（水平方向）に等ピッチで４か所の排気穴６を開口させてあり、第２突出平坦部１ｂには、ＥＧＲ装置４によって還流する排気ガスを導入するための吸入穴７を開口させている。
第１突出平坦部１ａには、排気穴６の隣接位置に合計５本の締結ボルト５が千鳥状に配置されている。また、第２突出平坦部１ｂには、吸入穴７を挟む両側に１対の締結ボルト５が配置されている。両突出平坦部１ａ、１ｂの表面（取り付け面）にガスケット２を装着し、その状態のガスケット２に両フランジ部３Ａ、４Ａを当接させてから締結ボルト５で締結するようになっている。

図１ないし図２に示すように、エキゾーストマニホールド３は、略台形状のフランジ部３Ａと、このフランジ部３Ａに等ピッチで接続された４本の分岐管３Ｂと、それらの分岐管３Ｂを１つに合流させる排気管３Ｃとを備えている。
フランジ部３Ａは上記第１突出平坦部１ａの輪郭に合わせて台形状に形成されており、このフランジ部３Ａに、上記各排気穴６の位置に合わせて４本の分岐管３Ｂの先端が開口している。フランジ部３Ａの表面（取り付け面）は平坦面となっており、フランジ部３Ａには、上記第１突出平坦部１ａの締結ボルト５の位置に合わせて５か所のボルト穴３Ｄが穿設されている。
エキゾーストマニホールド３がガスケット２を介して締結ボルト５により第１突出平坦部１ａに連結されると、各排気穴６から排出される排気ガスを分岐管３Ｂと排気管３Ｃを介して外部へ排出できるようになっている。
次に、ＥＧＲ装置４は、上記第２突出平坦部１ｂの形状に合わせたフランジ部４Ａと、一端を上記排気管３Ｃに接続されるとともに他端を上記フランジ部４Ａに開口させた回収管４Ｂとを備えている。フランジ部４Ａの表面（取り付け面）は平坦面となっており、フランジ部４Ａには、上記第２突出平坦部１ｂの締結ボルト５の位置に合わせて、１対のボルト穴４Ｃが穿設されている。
エキゾーストマニホールド３のフランジ部３Ａと、ＥＧＲ装置４のフランジ部４Ａとは分離しているが、両突出平坦部１ａ、１ｂへの連結前の状態において、両フランジ部３Ａ、４Ａの表面（取り付け面）は同一平面上に位置するように構成されている。そして、そのように同一平面上に位置する両フランジ３Ａ、４Ａは、上記シリンダヘッド１の両突出平坦部１ａ、１ｂの表面（取り付け面）と対向するようになっている。

次に、図３ないし図５に示すように、本実施例のガスケット２は、上記シリンダヘッド１側の両突出平坦部１ａ、１ｂの表面（取り付け面）にわたって装着できるように、全体として横長の略短冊状に形成されている。ガスケット２の輪郭は、上記シリンダヘッド１側の両突出平坦部１ａ、１ｂにわたる輪郭に倣った形状となっている。
本実施例のガスケット２は、同一形状の２枚の金属基板２Ａ、２Ｂを重合させて構成されており、それらの所要箇所をカシメて上下の金属基板２Ａ、２Ｂが一体に連結されている。

ガスケット２には、上記４か所の排気穴６の位置と大きさに合わせて４つの排気用穴２Ｃが穿設されており、また、長手方向の一端側（図３の左端）となる位置には、上記吸入穴７の位置と大きさに合わせて、吸入用穴２Ｄが穿設されている。
各排気用穴２Ｃを囲繞する上下の金属基板２Ａ、２Ｂの重合位置には、ビード部２ａ、２ｂが形成されている（図４）。これらのビード部２ａ、２ｂは、半径方向断面で見たときに、内周縁が相互に離隔するように傾斜して形成されている。また、それらと同様に、吸入用穴２Ｄを囲繞する上下の金属基板２Ａ、２Ｂの重合位置にビード部２ａ、２ｂが形成されている（図５）。
このように、各排気用穴２Ｃと吸入用穴２Ｄを囲繞してビード部２ａ、２ｂが形成されているので、ガスケット２が両突出平坦部１ａ、１ｂと両フランジ部３Ａ、４Ａとの間に装着されて挟持された際には、上記ビード部２ａ、２ｂが相手材と密着することで、両突出平坦部１ａ、１ｂと両フランジ部３Ａ、４Ａとのシールが維持されるようになっている。

ガスケット２における第１突出平坦部１ａの表面と接触する領域がエキゾーストマニホールド３用の第１シール部Ｓ１となっており、ガスケット２における第２突出平坦部１ｂの表面と接触する領域がＥＧＲ装置４用の第２シール部Ｓ２となっている。つまり、本実施例のガスケット２は、エキゾーストマニホールド３用の第１シール部Ｓ１と、ＥＧＲ装置４用の第２シール部Ｓ２とが連続して一体に構成されている。
第１シール部Ｓ１には、上記第１突出平坦部１ａの締結ボルト５の位置に合わせて合計５か所にボルト穴２Ｅが穿設されている。これらのボルト穴２Ｅは、排気用穴２Ｃを挟んで千鳥状の位置に形成されている。また、第２シール部Ｓ２には、上記第２突出平坦部１ａの一対の締結ボルト５の位置に合わせて一対のボルト穴２Ｆが穿設されている。つまり、吸入用穴２Ｄを挟んで一対のボルト穴２Ｆが形成されている。

さらに、本実施例のガスケット２は、上記第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２との接続部となる境界部分Ｓ３に、ガスケット２全体の長手方向と交差する方向に、細長い三角の穴からなるスリット２Ｇが形成されている。このスリット２Ｇは、２枚の金属基板２Ａ、２Ｂの重合位置に同一形状で形成されている。
このスリット２Ｇの長手方向は、ガスケット２全体の長手方向と交差する方向となっている。より詳細には、スリット２Ｇの長手方向は、境界部分Ｓ３を挟んで隣り合う排気用穴２Ｃと吸入用穴２Ｄの中心を結ぶ直線と交差する方向となっている。
このスリット２Ｇの長手方向の両端の隣接箇所が第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２を接続する残留接続部として残されており、それら２か所の残留接続部が亀裂許容部２Ｈとなっている。
ガスケット２をシリンダヘッド１の両突出平坦面１ａ、１ｂの表面（取り付け面）に装着して取り付ける際には、両突出平坦面１ａ、１ｂの間の空間部１Ｃに、ガスケット２の境界部分Ｓ３とそこのスリット２Ｇ、亀裂許容部２Ｈが位置するようになっている（図７参照）。
それにより、ガスケット２をシリンダヘッド１に取り付けた後に、両シール部Ｓ１、Ｓ２の境界部分Ｓ３に内部応力が集中すると、スリット２Ｇによって内部応力を吸収できるとともに、亀裂許容部２Ｈに亀裂が生じるようになっている。それによって、境界部分Ｓ３に内部応力が集中した際に、境界部分Ｓ３を挟んで隣り合う位置の排気用穴２Ｃ及び吸入用穴２Ｄのビード部２ａ、２ｂにひびや損傷が生じるのを防止できるようになっている。以上のように、本実施例のガスケット２は、エキゾーストマニホールド３用の第１シール部Ｓ１とＥＧＲ装置４用の第２シール部Ｓ２とが一体になっており、しかも、それらの境界部分Ｓ３にスリット２Ｇ、亀裂許容部２Ｈが形成されていることが特徴となっている。

以上の構成において、シリンダヘッド１に対して両フランジ部３Ａ、４Ａは次のようにして連結される。
まず、図１に示すように、ガスケット２のボルト穴２Ｅ、２Ｆに締結ボルト５を挿通させてからシリンダヘッド１の両突出平坦部１ａ、１ｂの表面にガスケット２が重合され、その状態において、エキゾーストマニホールド３のフランジ部３Ａ及びＥＧＲ装置４のフランジ部４Ａを外方からガスケット２に重合させ、その後に締結ボルト５によって両フランジ部３Ａ、４Ａを両突出平坦部１ａ、１ｂに連結する。
それによって、ガスケット２は両突出平坦部１ａ、１ｂと両フランジ部３Ａ、４Ａとの間に挟持されて、それらの間のシールを維持するようになっている。
そして、図７に簡略化した断面図で示すように、取り付け終了後の状態において、ガスケット２の境界部分Ｓ３とそこに設けたスリット２Ｇ及び亀裂許容部２Ｈは、シリンダヘッド１の両突出平坦部１ａ、１ｂの間の空間部１Ｃに位置するようになっている。

以上のように、本実施例のエンジン構造においては、シリンダヘッド１の両突出平坦部１ａ、１ｂは、隣合わせて形成されるとともに、それらの表面（取り付け面）は同一平面上に位置している。また、ガスケット２は、第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２が連続して一体に構成されている。さらに、連結前の状態において、両フランジ部３Ａ、４Ａが同一平面上に位置するように構成されている。
そのため、同一平面上にある両突出平坦部１ａ、１ｂの表面（取り付け面）に対して同じ向きから単一のガスケット２を装着することができ、その状態のガスケット２に対して、同一平面となっている両フランジ部３Ａ、４Ａを重合させることができる。したがって、本実施例によれば、両突出平坦部１ａ、１ｂに対する両フランジ部３Ａ、４Ａの連結作業を従来と比較して簡略化することができる。
また、本実施例のガスケット２は、エキゾーストマニホールド３用の第１シール部Ｓ１とＥＧＲ装置４用の第２シール部Ｓ２とが連続して一体に構成されている。そのため、第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２とが分離していた従来品と比較すると、部品点数を１つ減少させることができ、この点においても、シリンダヘッド１へのガスケット２の装着作業の手間を減少させることができる。
さらに、シリンダヘッド１へのガスケット２、両フランジ部３Ａ、４Ａの取り付け後において、エンジンの作動と停止が繰り返されることにより、ガスケット２は、主に第１突出平坦部１ａに装着された第１シール部Ｓ１がその長手方向に熱膨張と収縮とが繰り返されることになる。その際に図６に示すように、ＥＧＲ装置４用の締結ボルト５が境界部分Ｓ３の隣に位置しているため、第１シール部Ｓ１の長手方向への弾性変形が拘束されることになる。そのため、空間部１Ｃに面した境界部分Ｓ３に内部応力が集中するが、境界部分Ｓ３にはスリット２Ｇがあることで内部応力が吸収されるとともに、亀裂許容部２Ｈに亀裂が生じる。これにより、境界部分Ｓ３に作用する内部応力によって該境界部分Ｓ３に隣接する排気用穴２Ｃ、吸入用穴２Ｄのビード部２ａ、２ｂに亀裂が生じたり、損傷することを防止できる。それによって、ガスケット２にシール漏れが生じるのを効果的に抑制することができる。

なお、上記実施例においては、連結前の状態において両フランジ部３Ａ、４Ａが同一平面上となるように構成されているが、回収管４Ｂが可撓性を備えていれば、ＥＧＲ装置４のフランジ部４Ａは、連結前の状態において必ずしもエキゾーストマニホールド３のフランジ部３Ａと同一平面上に位置していなくても良い。
また、図７に示すように、本実施例のスリット２Ｇは細長い三角形状になっているが、スリット２Ｇの形状は、幅広の直線状又はく字形であっても良い。
さらに、上記実施例においては、２枚の金属基板２Ａ、２Ｂを重合させて上記ガスケット２が構成されているが、３枚以上の金属基板を重合させてガスケットを構成しても良い。

１‥シリンダヘッド １Ａ‥側壁
１ａ‥第１突出平坦部 １ｂ‥第２突出平坦部
２‥ガスケット ２Ｃ‥排気用穴
２Ｄ‥吸入用穴 ３‥エキゾーストマニホールド
３Ａ‥フランジ部 ４‥ＥＧＲ装置
４Ａ‥フランジ部 ６‥排気穴
７‥吸入穴 Ｓ１‥第１シール部
Ｓ２‥第２シール部

Claims (3)

1. 排気用の複数の排気穴及びＥＧＲ装置用の吸入穴が開口された側壁を有するシリンダヘッドと、上記側壁の排気穴の位置に連結されるエキゾーストマニホールドの第１フランジ部と、上記側壁の吸入穴の位置に連結されるＥＧＲ装置の第２フランジ部と、上記シリンダヘッドの側壁と上記両フランジ部との間に介在されて、それらの間のシールを維持するガスケットとを備えたエンジン構造において、
   上記第１フランジ部と第２フランジ部とは分離して構成されており、
   上記シリンダヘッドの側壁に、上記排気穴が開口されるともに上記第１フランジ部が連結される第１突出平坦部と、上記吸入穴が開口されるとともに上記第２フランジ部が連結される第２突出平坦部とが離隔させて形成されており、上記第１突出平坦部及び第２突出平坦部の取り付け面となる表面は、本来のシリンダヘッドの側壁の表面よりも同じ高さだけ盛り上がるとともに同一平面上に位置しており、
   上記ガスケットは、上記排気穴に対応する排気用穴が穿設されるとともに第１突出平坦部の表面と第１フランジ部との間に介在される第１シール部と、上記吸入穴に対応する吸入用穴が穿設されるとともに第２突出平坦部の表面と第２フランジ部との間に介在される第２シール部とを備え、上記第１シール部と第２シール部とは連続して一体に形成されており、
   上記第１フランジ部と第２フランジ部が上記ガスケットを介在させてそれぞれシリンダヘッドの上記第１突出平坦部と第２突出平坦部に連結された状態では、ガスケットにおける第１シール部と第２シール部との境界部分が外部に露出していることを特徴とするエンジン構造。
2. 上記第１フランジ部と第２のフランジ部は、シリンダヘッドの上記両突出平坦部への連結前の状態において同一平面上に位置することを特徴とする請求項１に記載のエンジン構造。
3. 上記ガスケットにおける第１シール部と第２シール部との境界部分に、長手方向と交差する方向のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン構造。

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