JP2008045498A - エンジンのシリンダヘッド構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】EGR通路が設けられた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、鋳物砂の残留による不具合発生の可能性を特に高めることなく、EGR通路内を流れる環流排気ガスの冷却効果をより高めることができるようにする。
【解決手段】排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路17の一部がウォータジャケット15を区画する壁部に沿って設けられてなる多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、前記ウォータジャケット15を区画する、シリンダヘッド1の気筒列方向の端部となる縦壁部10に、前記ウォータジャケット15に沿ってシリンダヘッド1の幅方向へ延びるEGR通路17を形成し、該EGR通路17の前記ウォータジャケット15から離れた側に、当該EGR通路17に沿って延びるオイル通路22を形成した、ことを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路17の一部がウォータジャケット15を区画する壁部に沿って設けられてなる多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、前記ウォータジャケット15を区画する、シリンダヘッド1の気筒列方向の端部となる縦壁部10に、前記ウォータジャケット15に沿ってシリンダヘッド1の幅方向へ延びるEGR通路17を形成し、該EGR通路17の前記ウォータジャケット15から離れた側に、当該EGR通路17に沿って延びるオイル通路22を形成した、ことを特徴とする。
【選択図】図4
Description
この発明は、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路が設けられた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関する。
従来、エンジンのシリンダヘッド構造として、排気ガスの一部を吸気側に環流させる所謂EGR通路(排気ガス再循環通路)の一部がシリンダヘッド内部に形成されたものが知られている。
かかるEGR機構は、混合気の燃焼温度を低下させてNOx発生量を低減することなどを目的として設けられるものであるが、周知のようにエンジンの排気ガスは非常に高温であるので、これを吸気側に環流させる際には、その温度を極力低下せしめて環流させることが求められる。
かかるEGR機構は、混合気の燃焼温度を低下させてNOx発生量を低減することなどを目的として設けられるものであるが、周知のようにエンジンの排気ガスは非常に高温であるので、これを吸気側に環流させる際には、その温度を極力低下せしめて環流させることが求められる。
EGR通路の一部をシリンダヘッド内に設けて排気ガスを吸気側に環流させる場合における環流排気ガスの温度を低下させる手法の一つとして、シリンダヘッド内のウォータジャケットを区画する壁部に沿ってEGR通路を形成し、ウォータジャケット内を流れる冷却水の作用により、EGR通路内を流れる環流排気ガスを冷却するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照)。
このような環流排気ガスの冷却効果をより高めることを企図して、この特許文献1に開示された構成では、ウォータジャケットを区画する壁部のEGR通路に沿った部分の内面に多数のリブを設け、この多数のリブを設けることによる放熱作用でEGR通路内を流れる環流排気ガスの冷却効率をより高めることが開示されている。
特開2002−122044号公報
しかしながら、前記従来の構成では、ウォータジャケットの内壁面に多数のリブを設ける必要があり、この部分については、シリンダヘッドを鋳造した際に鋳物砂を除去するのに非常に手間が掛かり、完全に除去しきれないで部分的に残留してしまう可能性がある。このような鋳物砂が多少なりとも残留した状態でシリンダヘッドが使用に供されると、残留した鋳物砂が冷却水に運ばれてウォータジャケットの下流側に流下することとなり、下流側の冷却系の機器や部品類の損傷や故障を招くおそれがある。
ところで、通常、シリンダヘッド内には、例えば、エンジンの動弁系への潤滑オイルや、吸気弁/排気弁の開弁角度やリフト特性を制御し得る油圧式のバルブタイミング可変機構に対して給排するオイルなどを流通させるオイル通路が設けられている。これらオイル通路内を流れるオイルも、EGR通路内の環流排気ガスよりも遙かに低温であり、環流排気ガスに対する冷却媒体として十分に利用し得るものである。
そこで、この発明は、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路が設けられた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、シリンダヘッド内のオイル通路内を流れるオイルの環流排気ガスに対する冷却能力に着目することにより、鋳物砂の残留による不具合発生の可能性を特に高めることなく、EGR通路内を流れる環流排気ガスの冷却効果をより高めることができるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。
このため、本願請求項1の発明(以下、第1の発明という)は、複数の気筒を列状に並べた多気筒エンジンのシリンダヘッドに、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路の一部がウォータジャケットを区画する壁部に沿って設けられてなるエンジンのシリンダヘッド構造において、前記ウォータジャケットを区画する、シリンダヘッドの気筒列方向の端部となる縦壁部に、前記ウォータジャケットに沿ってシリンダヘッドの幅方向へ延びるEGR通路を形成し、該EGR通路の前記ウォータジャケットから離れた側に、当該EGR通路に沿って延びるオイル通路を形成した、ことを特徴とするものである。
また、本願の請求項2に係る発明(以下、第2の発明という)は、前記第1の発明において、前記オイル通路は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁角度およびリフト特性の少なくとも何れか一方を油圧制御するためのオイルを流通させる通路であることを特徴としたものである。
更に、本願の請求項3に係る発明(以下、第3の発明という)は、前記第1又は第2の発明において、前記EGR通路の一端は、エンジンの排気ポートフランジ部に接続され、該フランジ部に設けられた溝部を介してエンジンの排気通路と連通していることを特徴としたものである。
本願の第1の発明によれば、EGR通路の片側にはウォータジャケットが延び、該ウォータジャケットから離れた側(例えば反対側)にはオイル通路が延びているので、ウォータジャケット内を流れる冷却水のみならず、オイル通路内を流れるオイルをも冷却媒体として利用することができ、EGR通路内を流れる環流排気ガスをより効果的に冷却することができる。この場合、ウォータジャケットの内壁面に多数のリブを設けた従来構成のように、鋳物砂の残留による不具合発生の可能性を特に心配する必要もない。
また、本願の第2の発明によれば、基本的には前記第1の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記オイル通路は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁角度およびリフト特性の少なくとも何れか一方を油圧制御するためのオイルを流通させる通路であるので、冷間時にEGR制御を行うことにより、前記オイル通路内のオイルが早期に暖められ、前記吸気弁および/又は排気弁のリフト特性等の作動特性制御における応答性を高めることが可能になる。
更に、本願の第3の発明によれば、基本的には前記第1又は第2の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、前記EGR通路の一端は、エンジンの排気ポートフランジ部に接続され、該フランジ部に設けられた溝部を介してエンジンの排気通路と連通しているので、簡単な構成で排気ガスの一部をEGR通路内に導くことができる。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドの前端部分の平面説明図である。図2は、前記シリンダヘッドの前端部分の正面説明図で、図1における矢印Y2−Y2方向からの矢視図である。また、図3は図1におけるY3−Y3線に沿ったシリンダヘッドの縦断面説明図であり、図4は図3におけるY4−Y4線に沿ったシリンダヘッドの縦断面説明図である。
図1は、本実施形態に係るエンジンのシリンダヘッドの前端部分の平面説明図である。図2は、前記シリンダヘッドの前端部分の正面説明図で、図1における矢印Y2−Y2方向からの矢視図である。また、図3は図1におけるY3−Y3線に沿ったシリンダヘッドの縦断面説明図であり、図4は図3におけるY4−Y4線に沿ったシリンダヘッドの縦断面説明図である。
前記シリンダヘッド1は、複数の気筒(本実施形態では4気筒)を列状に並べた直列4気筒タイプで、1つの気筒毎に2個の吸気弁および2個の排気弁を備えた吸気2弁・排気2弁式とされたDOHC(ダブル・オーバヘッド・カム)型のエンジンに用いられるもので、図1から図4に示されているのは、シリンダヘッドの気筒列方向(図1における矢印F及び矢印Rの方向)における前側端部およびその近傍で、第1気筒の中心よりも前側(矢印F側)に位置する部分である。
図1及び図2から良く分かるように、シリンダヘッド1の上面には、吸気弁および排気弁(共に不図示)を所定のタイミングで開閉する吸気側および排気側の一対のカムシャフト3,4が、気筒列方向に配置されている。カムシャフト3,4は、図2及び図3に示されるように、シリンダヘッド1の前端部の近傍における縦壁部10の上面に形成された軸受部11でその下部が支承されており、この支承された部分の上方は軸受キャップ5で覆われている。この軸受キャップ5を複数のボルト部材6によりシリンダヘッド1の上面に固定することにより、カムシャフト3,4がシリンダヘッド1の上面に回転自在に取り付けられている。尚、前記縦壁部10は、後述するウォータジャケット15を区画し、シリンダヘッド1の気筒列方向の端部(前端部)となる壁部である。
前記一対のカムシャフト3,4の片方(本実施形態では、吸気側カムシャフト3)の前端には、開弁角度やリフト特性を制御し得る油圧式のバルブタイミング可変機構7が取り付けられている。前記カムシャフト3,4には、所謂タイミングスプロケット3k、4kが一体的に取り付けられている。また、前記軸受キャップ5には、バルブタイミング可変機構7へのオイルの給排を制御するオイル制御弁8が取り付けられている。
軸受キャップ5の内面および軸受部11の内面には、両者を組み合わせることで環状をなす前後一対の溝部9が設けられる一方、吸気側カムシャフト3の前端部分には、一端が前記バルブタイミング可変機構7の内部に繋がり、他端が前記一対の環状溝9のそれぞれに連通し得るオイル流路3a,3bが形成されている。
尚、前記オイル制御弁8および前記バルブタイミング可変機構7は何れも、従来公知のものと同様のものであり、また、本発明の要旨に係るものではないので、その内部構造および作動の詳細については省略する。
尚、前記オイル制御弁8および前記バルブタイミング可変機構7は何れも、従来公知のものと同様のものであり、また、本発明の要旨に係るものではないので、その内部構造および作動の詳細については省略する。
本実施形態では、図3及び図4に示されるように、ウォータジャケット15を区画する、シリンダヘッド1の気筒列方向の端部(前端部)となる前記縦壁部10に、前記ウォータジャケット15に沿って(つまり、ウォータジャケット15の上部内面15fに沿うようにして)シリンダヘッド1の幅方向へ延びるEGR通路17が形成されている。このEGR通路17は、シリンダヘッド1の吸気側および排気側(図4における右側および左側)の両側からドリル加工を行うことによって形成されたもので、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR機構の一部を構成するものである。
前記EGR通路17の排気側(図4における左側)の排気ポートフランジ部30には、エンジンの排気マニホールドのフランジ部28が固定され、前記排気ポートフランジ部30にはエンジンの排気通路(不図示)に連通する溝部30gが形成されており、EGR通路17の排気側の端部は、前記排気マニホールドのフランジ部28で閉じられることにより、排気ポートフランジ部30の溝部30gを介して排気通路と連通するようになっている。
このように、EGR通路17の排気側の端部が、排気ポートフランジ部30に設けられた溝部30gを介してエンジンの排気通路と連通することにより、簡単な構成で排気ガスの一部をEGR通路17内に導くことができる。
また、具体的には図示していないが、前記EGR通路17の吸気側(図4における右側)には、EGR制御弁が直接に又はエンジンの吸気マニホールドを介して取り付けられ、EGR通路17の吸気側の端部は、前記EGR制御弁を介して吸気通路と連通する。尚、EGR通路17とエンジンの吸気系とを連通させる前記構造は、従来公知のものと同様のものである。
本実施形態では、更に、前記EGR通路17のウォータジャケット15から離れた側、より好ましくは、ウォータジャケット15とは反対側(つまり、上側)に、当該EGR通路17に沿って延びるオイル通路22(第2オイル通路)が形成されている。このオイル通路22は、前記オイル制御弁8にオイルを供給するためのオイル供給路の一部をなすものである。このオイル供給路は、各々ドリル加工により形成された第1,第2及び第3のオイル通路21,22及び23で構成されている。
前記第2オイル通路22は、図4から良く分かるように、例えば、シリンダヘッド1の排気側(図4における左側)から、前記EGR通路17に沿って吸気側に向かってシリンダヘッド1の幅方向における中央まで穿設されており、その排気側の基端部はプラグ25によって液密に閉塞されている。
第1オイル通路21は、シリンダヘッド1の下面から垂直上方に延び、第2オイル通路22の途中部に対応する位置まで穿設され、更に、シリンダヘッド1の前面から水平に延び、第2オイル通路22の前記途中部を通って接続されるまで穿設されている。この第1オイル通路21の前面の基端部はプラグ24によって液密に閉塞されている。
第1オイル通路21は、シリンダヘッド1の下面から垂直上方に延び、第2オイル通路22の途中部に対応する位置まで穿設され、更に、シリンダヘッド1の前面から水平に延び、第2オイル通路22の前記途中部を通って接続されるまで穿設されている。この第1オイル通路21の前面の基端部はプラグ24によって液密に閉塞されている。
また、第3オイル通路23は、シリンダヘッド1の幅方向における中央部において上面から垂直下方に延び、第2オイル通路22の先端部分に接続するまで穿設されている。
油圧制御に用いられるオイルは、シリンダヘッド1の下方に位置するシリンダブロック(不図示)側から、第1,第2,第3のオイル通路21,22,23を順次介して、前記オイル制御弁8に供給されるようになっている。
油圧制御に用いられるオイルは、シリンダヘッド1の下方に位置するシリンダブロック(不図示)側から、第1,第2,第3のオイル通路21,22,23を順次介して、前記オイル制御弁8に供給されるようになっている。
以上、説明したように、本実施形態によれば、EGR通路17の片側(下側)にはウォータジャケット15が延び、その反対側(上側)にはオイル通路22が延びているので、ウォータジャケット15内を流れる冷却水のみならず、オイル通路22内を流れるオイルをも冷却媒体として利用することができ、EGR通路17内を流れる環流排気ガスをより効果的に冷却することができるのである。この場合、ウォータジャケットの内壁面に多数のリブを設けた従来構成のように、鋳物砂の残留による不具合発生の可能性を特に心配する必要もない。
また、前記第2オイル通路22は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁角度およびリフト特性の少なくとも何れか一方を油圧制御するバルブタイミング可変機構7に用いる制御用のオイルを流通させるオイル供給路の一部をなす通路である。従って、冷間時にEGR制御を行うことにより、前記第2オイル通路22内のオイルを、ひいてはバルブタイミング可変機構7への供給オイルを、非常に早期に暖めることができる。これにより、吸気弁および/又は排気弁のリフト特性等の作動特性制御における応答性を高めることが可能になる。
尚、以上の説明は、EGR通路17内の環流排気ガスの冷却効率を高めるために、バルブタイミング可変機構7に用いる制御用のオイルを冷却媒体に利用したものであったが、かかるオイルに限定されるものではなく、シリンダヘッド1内に設けられるオイル通路を流れるオイルであれば他の用途のもであっても良い。例えば、カムシャフト3,4の軸受部11の潤滑に用いる潤滑油を冷却媒体として利用することもできる。
また、ウォータジャケット15,EGR通路17及びオイル通路22を設ける部位は、シリンダヘッド1の列方向における前端部分の縦壁部10に限られることはなく、後端部分の縦壁部に設けるようにしても良い。
更に、ウォータジャケット15,EGR通路17及びオイル通路22は上下方向に並んでいたが、かかる配列に限定されることはなく、配置スペースが確保できるのであれば、これら3者が水平方向に並ぶように設けても良い。
更に、ウォータジャケット15,EGR通路17及びオイル通路22は上下方向に並んでいたが、かかる配列に限定されることはなく、配置スペースが確保できるのであれば、これら3者が水平方向に並ぶように設けても良い。
また更に、前記オイル通路22の延設位置は、EGR通路17のウォータジャケット15と反対側に限定されるものではなく、ウォータジャケット15と干渉することのない離れた側であればよい。例えば、配置スペースが確保できるのであれば、EGR通路17をウォータジャケットの中間位置に配置し、オイル通路22をEGR通路17の前側あるいは後側に延設するようにしても良い。
このように、本発明は、前記実施態様に限定されるものではなく、また、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
本発明は、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路が設けられた多気筒エンジンのシリンダヘッド構造において、シリンダヘッド内のオイル通路内を流れるオイルの環流排気ガスに対する冷却能力に着目することにより、鋳物砂の残留による不具合発生の可能性を特に高めることなく、EGR通路内を流れる環流排気ガスの冷却効果をより高めることができるようにするもので、例えば、普通乗用車等の自動車またはバスやトラックなどの車両に搭載されるエンジンのシリンダヘッド構造として、好適に利用することができる。
1…シリンダヘッド
3,4…カムシャフト
7…バルブタイミング可変機構
8…オイル制御弁
10…縦壁部
15…ウォータジャケット
17…EGR通路
22…第2オイル通路
30…排気ポートフランジ部
30g…排気ポートフランジ部の溝部
3,4…カムシャフト
7…バルブタイミング可変機構
8…オイル制御弁
10…縦壁部
15…ウォータジャケット
17…EGR通路
22…第2オイル通路
30…排気ポートフランジ部
30g…排気ポートフランジ部の溝部
Claims (3)
- 複数の気筒を列状に並べた多気筒エンジンのシリンダヘッドに、排気ガスの一部を吸気側に環流させるEGR通路の一部がウォータジャケットを区画する壁部に沿って設けられてなるエンジンのシリンダヘッド構造において、
前記ウォータジャケットを区画する、シリンダヘッドの気筒列方向の端部となる縦壁部に、前記ウォータジャケットに沿ってシリンダヘッドの幅方向へ延びるEGR通路を形成し、
該EGR通路の前記ウォータジャケットから離れた側に、当該EGR通路に沿って延びるオイル通路を形成した、
ことを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。 - 前記オイル通路は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁角度およびリフト特性の少なくとも何れか一方を油圧制御するためのオイルを流通させる通路であることを特徴とする請求項1記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
- 前記EGR通路の一端は、エンジンの排気ポートフランジ部に接続され、該フランジ部に設けられた溝部を介してエンジンの排気通路と連通していることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
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2006
- 2006-08-17 JP JP2006222474A patent/JP2008045498A/ja active Pending
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