JP2012047143A - 内燃機関における排気ガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転停止したときにおける排気ガス還流通路の凍結による閉塞を，再始動の際に早期に解消する。
【解決手段】排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路のうち少なくとも一部を，内燃機関におけるシリンダヘッド６のうち排気ポート９側における内部に，クランク軸線の方向に延びるように形成して成る排気ガス還流装置において，排気ガス還流通路のうちシリンダヘッドの内部に形成した部分１６ａ，１６ｂを，シリンダヘッド内のうち気筒からの排気ポート９と，シリンダヘッド内における冷却水ジャケット８との間の部位に配設する。
【選択図】図３

Description

本発明は，内燃機関において，その気筒から排出される排気ガスの一部を，前記気筒への吸気系に還流する装置に関する。

最近の内燃機関においては，排気ガスのクリーン化等を図る目的で，排気ガスの一部を吸気系に還流することが行なわれており，この排気ガス還流の効果をより確実に達成するためには，吸気系に還流する排気ガスの温度を出来るだけ低くすることが好ましい。

そこで，先行技術としての特許文献１は，排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路を，シリンダヘッドのうち排気ポート側における内部に，クランク軸線の方向に延びるように形成することを提案している。

この構成によると，吸気に還流する排気ガスを，シリンダヘッドにおける冷却水ジャケット内を流れる冷却液体にて確実に冷却することができ，しかも，排気ガス還流通路をパイプ製に構成する場合に比べて，小型・軽量化及び部品点数の低減等を達成することができる。

特開２００８−０５７３６０号公報

ところで，排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路内には，内燃機関の運転を停止しているときに，排気ガス中の水分による凝縮水が溜まり，この凝縮水が冬季等のように温度の低いときにおいて凍結して，前記排気ガス還流通路を閉塞したり，或いは，前記排気ガス還流通路における通路面積を狭めたりすることになる。なお，ここに凍結した凝縮水は，内燃機関を次に始動したとき，融解したのち蒸発して消失する。

この場合，前記先行技術は，シリンダヘッドの内部に形成する排気ガス還流通路を，シリンダブロックとシリンダヘッドとの合わせ面に溝型の通路として形成した構成であることにより，この排気ガス還流通路内を流れる排気ガスは，シリンダヘッドにおける冷却水ジャケットと，シリンダブロックにおける冷却水ジャケットとの両方からの熱的影響を受けるから，以下に述べるような問題があった。

すなわち，運転を停止しているときに前記排気ガス還流通路内においてその通路面積を閉塞又は狭める状態に凍結した凝縮水は，シリンダヘッド及びシリンダブロックの両方における温度が高くならないと融解及び蒸発することはなく，換言すると，前記排気ガス還流通路内における凍結凝縮水の融解及び蒸発による消失は，内燃機関の再始動から相当遅れて始まることになるから，その間において，吸気系への排気ガスの還流不能又は還流不良を招来するのであった。

本発明は，前記排気ガス還流通路をシリンダヘッドの内部に形成する場合に，前記の問題を招来しないようにすることを技術的課題としている。

この技術的課題を達成するため本発明は，
「排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路のうち少なくとも一部を，内燃機関におけるシリンダヘッドのうち排気ポート側における内部に，クランク軸線の方向に延びるように形成して成る排気ガス還流装置において，
前記排気ガス還流通路のうち前記シリンダヘッドの内部に形成した部分を，シリンダヘッド内のうち気筒からの排気ポートと，シリンダヘッド内における冷却水ジャケットとの間の部位に配設した。」
ことを特徴としている。

この構成によると，排気ガス還流通路のうちシリンダヘッドの内部に形成した部分は，排気ポートと，冷却水ジャケットとの両方からの熱的影響を受けるから，内燃機関の運転中においては，吸気系に還流する排気ガスを，前記冷却水ジャケットにて的確に冷却することができる。

その一方において，内燃機関を再始動したときには，排気ポートから熱にて急速に温度上昇することになって，その内部で凍結した凝縮水を，速やかに融解及び蒸発によって消失することができるから，再始動に際して排気ガスの還流不能又は還流不良を招来する時間を大幅に短縮することができるし，凝縮水を速やかに融解及び蒸発できることにより，シリンダヘッドに腐食を発生することを大幅に低減できる。

これに加え，前記排気ガス還流通路のうちシリンダヘッドの内部に形成した部分は，排気ポートと冷却水ジャケットとの間に位置し，排気ポートから冷却水ジャケットへの熱伝達を妨げていることにより，内燃機関を再始動したときに，排気ポートを高い温度に維持できるから，排気ガスの酸化触媒による浄化処理が遅れることを確実に回避できる。

内燃機関の平面図である。 図１のII−II視拡大断面図である。 図１のIII−III視拡大断面図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図３の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，クランク軸線２の方向に並ぶ複数の気筒３を有する内燃機関を示す。

この内燃機関１は，前記各気筒３におけるシリンダ５を有するシリンダブロック４と，このシリンダブロック４の上面に前記シリンダ５を塞ぐように締結したシリンダヘッド６とによって構成されており，前記シリンダブロック４の内部には，前記シリンダ５の周囲を囲う冷却水ジャケット７が形成されている。

また，前記シリンダヘッド６の内部には，冷却水ジャケット８が，前記シリンダブロック４の冷却水ジャケット７に連通するように形成されているほか，前記各気筒３からの排気ポート９が形成されている。

この各気筒３からの排気ポート９は，前記シリンダヘッド６の内部において一つのメイン排気ポート１０に合流し，このメイン排気ポート１０として，前記シリンダヘッド６のうち前記クランク軸線２と平行な一方の排気長手側面１１に開口しており，前記排気長手側面１１には，前記メイン排気ポート１０からの排気ガスを，図示しない触媒式排気ガス浄化装置に導く排気管１２が接合されている。

一方，前記シリンダヘッド６の内部には，前記各気筒３への吸気ポート１３が，前記シリンダヘッド５のうち前記クランク軸線２と平行な他方の吸気長手側面１４に開口するように形成されており，前記吸気長手側面１４には，図示しないエアクリーナからの吸気を各気筒３に分配するための吸気マニホールド１５が接合されている。

なお，前記シリンダヘッド６の内部における冷却水ジャケット８は，前記各排気ポート９及び各吸気ポート１３の外側を囲う形状であることはいうまでもない。

そして，前記シリンダヘッド６の内部のうち前記排気長手側面１１の部分には，排気ガス還流通路を一部を構成する上流側排気ガス還流通路１６が，前記排気長手側面１１及び前記クランク軸線２に沿って延びるように形成されている。

この上流側排気ガス還流通路１６を，前記各排気ポート９の上側と冷却水ジャケット８との間に配設した上部通路１６ａと，前記各排気ポート９の下側と冷却水ジャケット８との間に配設した下部通路１６ｂとで構成して，これらの一端部１６′に，前記排気管１２における排気ガスを連通管１７より導入する一方，他端部１６″を，前記シリンダヘッド６の内部にクランク軸線２と直交する方向に形成した下流側排気ガス還流通路１８を介して，前記吸気マニホールド１５に連通するように構成しており，前記下流側排気ガス還流通路１８の途中には，排気ガス還流制御弁１９が設けられている。

なお，本実施の形態の場合，前記上流側排気ガス還流通路１６は，その上部通路１６ａ及び下部通路１６ｂのいずれもが前記排気長手側面１１に開口する溝型通路の形態にして，これを，前記排気長手側面１１にボルトにて締結した蓋板２０にて塞ぐという構成にしている。

また，上流側排気ガス還流通路１６の一端部１６′には，これに近い排気ポート９における排気ガスを導入するという構成にできる。

この構成において，各気筒３からの排気ガスは，各気筒３における排気ポート９からメイン排気ポート１０に集められ，このメイン排気ポート１０から排気管１２を介して触媒式排気ガス浄化装置に導かれて，ここで浄化されたのち大気に排出される。

前記メイン排気ポート１０に集められた排気ガスの一部は，連通管１７等を介して上流側排気ガス還流通路１６に導入され，この上流側排気ガス還流通路１６内をクランク軸線２の方向に流れたのち，排気ガス還流制御弁１９を備えた下流側排気ガス還流通路１８及び吸気マニホールド１５を介して各気筒３に還流される。

前記上流側排気ガス還流通路１６を構成する上部通路１６ａ及び下部通路１６ｂの両方は，前記排気ポート９と，冷却水ジャケット８との間に配設されていることにより，この上流側排気ガス還流通路１６内をクランク軸線２の方向に流れる排気ガスは，各排気ポート９と，冷却水ジャケット８との両方からの熱的影響を受ける。

これにより，内燃機関の運転中においては，吸気系に還流する排気ガスを，前記冷却水ジャケット８にて的確に冷却することができ，内燃機関を再始動したときには，各排気ポート９から熱にて急速に温度上昇することになって，凍結した凝縮水を，速やかに融解及び蒸発によって消失することができる。

また，前記上流側排気ガス還流通路１６における上部通路１６ａ及び下部通路１６ｂは，そのいずれも各排気ポート９と冷却水ジャケット８との間に位置し，排気ポート９から冷却水ジャケット８への熱伝達を妨げていることにより，内燃機関を再始動したときに，排気ポート９を高い温度に維持できるから，排気ガスの酸化触媒による浄化処理が遅れることを回避できる。

なお，前記シリンダヘッド６の内部に設ける上流側排気ガス還流通路１６を，その上部通路１６ａ及び下部通路１６ｂのうちいずれか一方のみに構成しても良いが，前記上部通路１６ａ及び下部通路１６ｂの両方を有する構成にした場合は，その下部通路１６ｂに，凍結凝縮水による閉塞等が発生しても，吸気系への排気ガスの還流を上部通路１６ａによって確保できる利点がある。

１ 内燃機関
２ クランク軸線
３ 気筒
４ シリンダブロック
６ シリンダヘッド
７，８ 冷却水ジャケット
９ 排気ポート
１０ メイン排気ポート
１１ 排気長手側面
１２ 排気管
１６ 上流側排気ガス還流通路
１６ａ 上部通路
１６ｂ 下部通路
１８ 下流側排気ガス還流通路

Claims (1)

1. 排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路のうち少なくとも一部を，内燃機関におけるシリンダヘッドのうち排気ポート側における内部に，クランク軸線の方向に延びるように形成して成る排気ガス還流装置において，
   前記排気ガス還流通路のうち前記シリンダヘッドの内部に形成した部分を，シリンダヘッド内のうち気筒からの排気ポートと，シリンダヘッド内における冷却水ジャケットとの間の部位に配設したことを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。

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