JP2019127851A - 多気筒エンジン - Google Patents
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Abstract
【課題】それぞれが集合排気通路部を有する2つの排気通路群をシリンダヘッド内に備えながら、シリンダヘッドにおける集合排気通路部同士の間の領域での熱的な負荷を軽減することができる多気筒エンジンを提供する。【解決手段】シリンダヘッド31には、第1排気ポート群31Aと第2排気ポート群31Bとが設けられている。第1排気ポート群31Aは、気筒3a〜3cに接続された6つの排気ポートと、6つの排気ポートが集合されてなるポート集合部31iと、を有する。第2排気ポート群31Bも、複数の排気ポートとポート集合部31pとを有する。シリンダヘッド31には、排気側ウォータージャケット16が設けられている。排気側ウォータージャケット16は、ポート集合部31iとポート集合部31pとの間に設けられた間部通路部16aを有する。【選択図】図7
Description
本発明は、多気筒エンジンに関し、特に多気筒エンジンのシリンダヘッド構造に関する。
車両用のエンジンでは、各気筒に接続された複数の独立排気通路部(排気ポート)と、当該複数の独立排気通路部が集合されてなる集合排気通路部(ポート集合部)と、がシリンダヘッド内に設けられた構成が採用されたものがある(特許文献1)。特許文献1に開示されたエンジンでは、それぞれが複数の独立排気通路部と集合排気通路部とを有する2つの排気通路群がシリンダヘッド内に形成されている。
2つの排気通路群のそれぞれでは、排気集合部の開口部がシリンダヘッドの側面部に設けられている。それぞれの集合排気通路部における開口部は、排気管が接続されている。
上記特許文献1に開示されたエンジンでは、シリンダヘッドにおいて、一方の排気通路群の集合排気通路部と他方の排気通路群の集合排気通路部との間の領域で熱的な負荷が大きくなることが懸念される。即ち、エンジンの駆動中においては、シリンダヘッドという限られた領域の中で隣接する2つの集合排気通路部を交互に排気ガスが流れることになる。このため、シリンダヘッドにおいては、2つの集合排気通路部同士の間の領域で相対的に熱的な負荷が大きくなる。
このようにシリンダヘッドにおける一部領域の熱的な負荷が大きくなると、シリンダヘッドに歪を生じたり、周囲の機器へ悪影響を及ぼしたりするおそれが生じ得る。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、それぞれが集合排気通路部を有する2つの排気通路群をシリンダヘッド内に備えながら、シリンダヘッドにおける集合排気通路部同士の間の領域での熱的な負荷を軽減することができる多気筒エンジンを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る多気筒エンジンは、シリンダヘッドを含むエンジン本体を有し、車両に搭載される多気筒エンジンにおいて、前記エンジン本体に設けられ、隣接配置された複数の気筒からなる第1気筒群と、前記エンジン本体に設けられ、隣接配置された複数の気筒からなるとともに前記第1気筒群に隣接した第2気筒群と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記第1気筒群における前記複数の気筒の各々に接続された複数の独立排気通路部と、排気ガスの流れ方向の下流側で前記複数の独立排気通路部が集合されてなる集合排気通路部と、を有する第1排気通路群と、前記シリンダヘッドに設けられ、前記第2気筒群における前記複数の気筒の各々に接続された複数の独立排気通路部と、前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記複数の独立排気通路部が集合されてなる集合排気通路部と、を有する第2排気通路群と、前記シリンダヘッドに設けられ、冷却媒体が流通する通路であって、少なくとも前記第1排気通路群における前記集合排気通路部と前記第2排気通路群における前記集合排気通路部との間に設けられた間部通路部を有する冷却媒体通路と、を備える。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、エンジン本体のシリンダヘッドにおいて、冷却媒体通路の間部通路部が、少なくとも前記第1排気通路群における前記集合排気通路部と前記第2排気通路群における前記集合排気通路部との間に設けられている。このため、上記態様に係る多気筒エンジンでは、シリンダヘッドにおける第1排気通路群における集合排気通路部からの熱、及び第2排気通路群における集合排気通路部からの熱が冷却媒体通路の間部通路部で吸熱される。
従って、上記態様に係る多気筒エンジンでは、それぞれが集合排気通路部を有する2つの排気通路群をシリンダヘッド内に備えながら、シリンダヘッドにおける集合排気通路部同士の間の領域での熱的な負荷の軽減が可能である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記冷却媒体通路は、前記第1排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における上方の少なくとも一部に設けられた第1上方通路部と、前記第2排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における上方の少なくとも一部に設けられた第2上方通路部と、を更に有する。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、冷却媒体通路が第1上方通路部と第2上方通路部とを有するので、第1排気通路群における集合排気通路部から上方に伝達される熱、及び第2排気通路群における集合排気通路部から上方に伝達される熱が第1上方通路部及び第2上方通路部で吸熱される。よって、上記態様に係る多気筒エンジンでは、シリンダヘッドにおける各集合排気通路部が設けられた領域の上方での熱的な負荷の軽減を図ることも可能である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記冷却媒体通路は、前記第1排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における下方の少なくとも一部に設けられた第1下方通路部と、前記第2排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における下方の少なくとも一部に設けられた第2下方通路部と、を更に有する。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、冷却媒体通路が第1下方通路部と第2下方通路部とを有するので、第1排気通路群における集合排気通路部から下方に伝達される熱、及び第2排気通路群における集合排気通路部から下方に伝達される熱が第1下方通路部及び第2下方通路部で吸熱される。よって、上記態様に係る多気筒エンジンでは、シリンダヘッドにおける各集合排気通路部が設けられた領域の下方での熱的な負荷の軽減を図ることも可能である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記第1排気通路群における前記集合排気通路部及び前記第2排気通路群における前記集合排気通路部の各々は、前記シリンダヘッドの側面部に開口部を有し、前記第2排気通路群を気筒軸方向から平面視する場合に、当該第2排気通路群では、前記複数の独立排気通路部の配列方向において、前記集合排気通路部の前記開口部が前記第1排気通路群が隣接する側にオフセット配置されており、前記第1排気通路群を気筒軸方向から平面視する場合に、当該第1排気通路群では、前記複数の独立排気通路部の配列方向において、前記集合排気通路部の前記開口部が前記第2排気通路群における前記開口部の配置形態に比べて、中央側に配置されている。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、第1排気通路群における集合排気通路部の開口部の配置と、第2排気通路群における集合排気通路部の開口部の配置と、が互いに異なっており、集合排気通路部同士の間に間部通路部を設ける領域が確保される。よって、シリンダヘッドにおける集合排気通路部同士の間の領域での熱的な負荷の増大を抑えるのに優位である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記第1排気通路群における前記集合排気通路部の前記開口部に対して接続された第1排気管部と、前記第2排気通路群における前記集合排気通路部の前記開口部に対して接続された第2排気管部と、を更に備える。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、各集合排気通路部の開口部に対して第1排気管部と第2排気管部とを接続する構成としているので、当該開口部から導出される排気ガスの排気抵抗を低く抑えることが可能である。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、前記第1排気管部及び前記第2排気管部に対して前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられ、前記第1排気管部と前記第2排気管部とが集合されてなる集合排気管部と、前記集合排気管部に対して前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられたターボ過給機と、を更に備える。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、集合排気管部の下流側にターボ過給機が設けられているので、排気ガスの運動エネルギを回収し、高効率化を図ることができる。
本発明の別態様に係る多気筒エンジンは、上記態様であって、燃料噴射は、前記第1気筒群に属する前記気筒と、前記第2気筒群に属する前記気筒と、に対して経時的に交互になされる。
上記態様に係る多気筒エンジンでは、第1気筒群に属する気筒と、第2気筒群に属する気筒と、に対して経時的に交互に燃料噴射を行う構成としているので、排気干渉の抑制を図ることができ、さらに高い排気効率を実現することができる。
上記の各態様に係る多気筒エンジンでは、それぞれが集合排気通路部を有する2つの排気通路群をシリンダヘッド内に備えながら、シリンダヘッドにおける集合排気通路部同士の間の領域での熱的な負荷を軽減することができる。
以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。
なお、以下で用いる図面においては、詳細な車両の図示を省略しているが、+Z側が車両の上下方向における上方側であり、−Z側が車両の上下方向における下方側である。
[実施形態]
1.多気筒エンジン2の概略構成
多気筒エンジン(以下では、単に「エンジン」と記載する。)2の概略構成について、図1を用い説明する。
1.多気筒エンジン2の概略構成
多気筒エンジン(以下では、単に「エンジン」と記載する。)2の概略構成について、図1を用い説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る車両1は、当該車両1に搭載されたエンジン2と、当該エンジン2の駆動制御を実行するECU(Engine Control Unit)10と、を有する。
エンジン2は、エンジン本体3と、吸気装置4と、排気装置5と、ターボ過給機6と、を備える。本実施形態では、エンジン本体3として、6つの気筒3a〜3fを有する多気筒のディーゼルエンジンを一例として採用している。
吸気装置4は、エンジン本体3の吸気ポート(図示を省略。)に接続された吸気通路41を有する。吸気通路41の上流端には、エアクリーナ42が設けられており、新気は、エアクリーナ42を通り吸気通路41に取り込まれる。
吸気通路41には、ターボ過給機6のコンプレッサ61、スロットルバルブ43、インタークーラ44、及びサージタンク45が介挿されている。吸気通路41を流れてきた空気は、ターボ過給機6のコンプレッサ61により過給され、スロットルバルブ43を通りインタークーラ44に送られる。インタークーラ44では、コンプレッサ61による圧縮により温度上昇した空気の冷却がなされる。
なお、スロットルバルブ43は、エンジン2の運転中において、基本的に全開若しくはこれに近い状態に維持するように開閉制御が実行される。そして、エンジン2の停止時等の必要時のみ閉弁される。
サージタンク45は、エンジン本体3の吸気ポート(図示を省略。)との接続部分の直前に設けられており、各気筒3a〜3fへの流入空気量の平準化を図るために設けられている。
排気装置5は、ターボ過給機6のタービン62が設けられた部分に一端が接続された排気通路51を有する。排気通路51には、DOC(ディーゼル酸化触媒)52、DPF(ディーゼル微粒子除去フィルタ)53、排気シャッターバルブ54、及びサイレンサ55が介挿されている。
DOC52は、エンジン本体3から排出された排気ガス中のCO及びHCを酸化することにより無害化するものであり、DPF53は、排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。排気シャッターバルブ54は、排気ガスの流れ方向におけるDPF53とサイレンサ55との間に設けられており、サイレンサ55を通り外部に排気される排気ガスの流量を制御するバルブである。
ターボ過給機6は、コンプレッサ61及びタービン62の他に、ケーシング通路部(第1排気管部)63、ケーシング通路部(第2排気管部)64、及びケーシング集合部(集合排気管部)65を有する。ケーシング通路部63は、気筒3a〜3cからなる第1気筒群3Aに接続されており、ケーシング通路部64は、気筒3d〜3fからなる第2気筒群3bに接続されている。ケーシング集合部65は、ケーシング通路部63とケーシング通路部64とが集合されてなる管部であり、タービン62が設けられた部分に接続されている。
エンジン2は、HP−EGR(High Pressure−Exhaust Gas Recirculation)装置7、LP−EGR(Low Pressure−Exhaust Gas Recirculation)装置8、及びブローバイガス装置9を更に備える。HP−EGR装置7は、HP−EGR通路(EGR通路)71を有している。HP−EGR通路71は、エンジン本体3のシリンダヘッドと吸気通路41との間を接続するように設けられている。なお、吸気通路41におけるHP−EGR通路71の接続箇所は、インタークーラ44が介挿された箇所とサージタンク45との間の箇所である。HP−EGR通路71には、EGRバルブ72が介挿されている。EGRバルブ72は、吸気通路41に対して還流させる排気ガスの量を調節するためのバルブである。
LP−EGR装置8は、LP−EGR通路81を有している。LP−EGR通路81は、排気通路51と吸気通路41とを接続するように設けられている。排気通路51におけるLP−EGR通路81の接続箇所は、DPF53が介挿された箇所と排気シャッターバルブ54が介挿された箇所との間の箇所である。吸気通路41におけるLP−EGR通路81の接続箇所は、エアクリーナ42が介挿された箇所とターボ過給機6のコンプレッサ61が介挿された箇所との間の箇所である。
LP−EGR通路81には、EGRクーラ82とEGRバルブ83とが介挿されている。EGRバルブ83は、HP−EGR装置7におけるEGRバルブ72と同様に、吸気通路41に対して還流させる排気ガスの量を調節するためのバルブである。EGRクーラ82は、吸気通路41に還流させる排気ガスを冷却するために設けられている。
ブローバイガス装置9は、ブローバイガス通路91を有している。ブローバイガス通路91は、エンジン本体3のヘッドカバ内と吸気通路41とを接続するように設けられている。ブローバイガス通路91は、エンジン本体3内で発生したブローバイガスを吸気通路41へと戻すための通路である。
ECU10は、エンジン本体3における燃料噴射タイミングの制御や、各種バルブ43,54,72,83の開閉制御などを実行する。
2.エンジン2の外観構成
エンジン2の外観構成について、図2及び図3を用い説明する。図2は、エンジン2を側方から見た模式側面図であり、図3は、エンジン2を正面から見た模式正面図である。
エンジン2の外観構成について、図2及び図3を用い説明する。図2は、エンジン2を側方から見た模式側面図であり、図3は、エンジン2を正面から見た模式正面図である。
図2及び図3に示すように、エンジン2において、エンジン本体3の−Y側の側面部には、LP−EGR装置8のLP−EGR通路81及びEGRクーラ82や、排気装置5のDOC52及びDPF53や、ターボ過給機6等が沿うように配置されている。LP−EGR通路81は、+Z側に配されたターボ過給機6におけるコンプレッサ61(図1を参照。)の直前部分と、−Z側に配されたDPF53の下流部分と、を接続するように設けられている。EGRクーラ82は、Z方向に略沿うように配置されている。
図2に示すように、排気装置5におけるDOC52が設けられた箇所からDPF53が設けられた箇所に至る部分は、略U字形状となるように曲折されている。そして、排気通路51におけるDPF53よりも下流側(排気ガスの流れ方向の下流側)の部分は、−Z側(エンジン本体3のオイルパン33の側)であって−Y側(図2の紙面手前側)を向くように曲折されている。
図3に示すように、排気装置5におけるDOC52は、エンジン本体3のシリンダヘッド31及びヘッドカバ34の−Y側に近接して配置されている。DPF53は、エンジン本体3のシリンダブロック32の−Y側に近接して配置されている。
図2に示すように、ターボ過給機6の−X側には、カバー101とカバー102とが設けられている。これらカバー101,102は、断熱性を有するものである。
ここで、本実施形態では、ターボ過給機6として可変容量ターボ過給機を採用している。このため、容量を可変するためのVGTアクチュエータを備えている(詳細な図示などは省略)。カバー101は、ターボ過給機6のVGTアクチュエータを、近接するエンジン本体3やDPF53などの熱から保護するために設けられている。
同様に、カバー102は、LP−EGR装置8におけるEGRバルブ83(図2及び図3では、図示を省略。)を、近接するエンジン本体3やDPF53などの熱から保護するために設けられている。なお、カバー101とカバー102とは、別体であってもよいし、一体形成されたものであってもよい。
3.エンジン本体3におけるウォータージャケット11,12,15,16
エンジン本体3におけるウォータージャケット11,12,15,16の概略構成について、図4を用い説明する。図4は、エンジン本体3におけるウォータージャケット11,12,15,16を示す模式図である。
エンジン本体3におけるウォータージャケット11,12,15,16の概略構成について、図4を用い説明する。図4は、エンジン本体3におけるウォータージャケット11,12,15,16を示す模式図である。
図4に示すように、エンジン本体3には、冷却液(冷却媒体)WFを送り出すためのウォーターポンプ18が付帯されている。図4では、ウォーターポンプ18がシリンダブロック32に取り付けられた状態で図示しているが、ウォーターポンプ18の配設箇所はこれに限定を受けるものではない。
シリンダブロック32には、気筒3a〜3fの吸気側(IN側)に沿って吸気側ウォータージャケット11が設けられ、気筒3a〜3fの排気側(EX側)に沿って排気側ウォータージャケット12が設けられている。吸気側ウォータージャケット11及び排気側ウォータージャケット12には、気筒3a側の各端部に対してウォーターポンプ18から冷却液WFが供給されるようになっている。
また、シリンダブロック32では、気筒3f側の端部に導出部13が設けられており、当該導出部13で吸気側ウォータージャケット11と排気側ウォータージャケット12とが合流されている。
シリンダブロック32の導出部13は、シリンダヘッド31の導入部14に接続されている。シリンダヘッド31において、導入部14は、気筒3f側の端部に設けられている。導入部14には、シリンダヘッド31における気筒3a〜3fの吸気側(IN側)に沿って設けられた吸気側ウォータージャケット15と、気筒3a〜3fの排気側(EX側)に沿って設けられた排気側ウォータージャケット16と、が接続されている。
シリンダヘッド31では、気筒3a側の端部に導出部17が設けられており、当該導出部17で吸気側ウォータージャケット15と排気側ウォータージャケット16とが合流されている。そして、導出部17は、ウォーターポンプ18に接続されている。
図4に示すように、ウォーターポンプ18から送り出された冷却液WFは、シリンダブロック32の吸気側ウォータージャケット11及び排気側ウォータージャケット12を通り、導出部13に流れる。そして、シリンダブロック32のウォータージャケット11,12を流通した冷却液WFは、シリンダヘッド31の導入部14へと送られ、吸気側ウォータージャケット15及び排気側ウォータージャケット16を通り、導出部17へと送られる。導出部17に送られた冷却液WFは、ラジエータ等(図示を省略。)を経由してウォーターポンプ18へと戻される。
4.シリンダヘッド31とターボ過給機6との配置関係
シリンダヘッド31とターボ過給機6との配置関係について、図5を用い説明する。図5は、エンジン2におけるシリンダヘッド31とターボ過給機6とを抜き出して示す模式斜視図である。
シリンダヘッド31とターボ過給機6との配置関係について、図5を用い説明する。図5は、エンジン2におけるシリンダヘッド31とターボ過給機6とを抜き出して示す模式斜視図である。
図5に示すように、シリンダヘッド31は、X方向に長い略直方体形状を有している。シリンダヘッド31の+Z側は開口されており(上方開口部31a)、ヘッドカバ34が取り付けられることにより塞がれる(図3を参照)。
ターボ過給機6は、シリンダヘッド31の−Y側の側面部31bに沿うように配置されている。そして、ターボ過給機6のケーシング通路部63,64(図5では、図示の都合上、ケーシング通路部63のみを図示。)が、シリンダヘッド31の側面部31bに設けられた排気ポートの開口部に接続されている。これについては、後述する。
ケーシング通路部63,64に続くケーシング集合部65は、ケーシング通路部63,64の−Y側で+Z側に向けて曲折されている。そして、ケーシング集合部65は、タービン62が設けられた部分に接続されている。
なお、ケーシング通路部63には、排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度センサ103が取り付けられている。
5.シリンダヘッド31における排気ポート31c〜31h,31j〜31o及びポート集合部31i,31pの構成
シリンダヘッド31における排気ポート31c〜31h,31j〜31o及びポート集合部31i,31pの構成について、図6を用い説明する。図6は、図5のVI−VI断面を示す模式断面図である。
シリンダヘッド31における排気ポート31c〜31h,31j〜31o及びポート集合部31i,31pの構成について、図6を用い説明する。図6は、図5のVI−VI断面を示す模式断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係るエンジン本体3では、+Z側から順に、#1気筒3a、#2気筒3b、#3気筒3c、#4気筒3d、#5気筒3e、#6気筒3fが配列されている。なお、図6では、シリンダヘッド31の気筒3a〜3fに相当する箇所を示すために符号3a〜3fを付している。
本実施形態では、#1気筒3a〜#3気筒3cからなるグループを第1気筒群3Aとし、#4気筒3d〜#6気筒3fからなるグループを第2気筒群3Bとする。本実施形態に係るエンジン2では、第1気筒群3Aに属する#1気筒3a〜#3気筒3cに対しては、連続して燃料噴射がされず、同様に、第2気筒群3Bに属する#4気筒3d〜#6気筒3fに対しても、連続して燃料噴射がされないように駆動制御される。具体的に、エンジン2においては、#1気筒3a⇒#5気筒3e⇒#3気筒3c⇒#6気筒3f⇒#2気筒3b⇒#4気筒3dの順に燃料が噴射される。
#1気筒3aには、排気ポート(独立排気通路部)31cと排気ポート(独立排気通路部)31dとが接続されている。同様に、#2気筒3bには、排気ポート(独立排気通路部)31eと排気ポート(独立排気通路部)31fとが接続され、#3気筒3cには、排気ポート(独立排気通路部)31gと排気ポート(独立排気通路部)31hとが接続されている。
排気ポート31c〜31hは、シリンダヘッド31における−Y側の部分に設けられたポート集合部31iで集合されている。本実施形態では、排気ポート31c〜31hとポート集合部31iとを纏めて第1排気ポート群(第1排気通路群)31Aと呼ぶ。即ち、本実施形態では、第1気筒群3Aに対応して設けられた排気通路を第1排気ポート群31Aと呼ぶ。
ターボ過給機6のケーシング通路部63は、第1排気ポート群31Aにおけるポート集合部31iに接続されている。具体的には、ケーシング通路部63は、ポート集合部31iにおける排気ガスの流れ方向下流側の開口部31uに対して接続されている。
#4気筒3dには、排気ポート(独立排気通路部)31jと排気ポート(独立排気通路部)31kとが接続されて、#5気筒3eには、排気ポート(独立排気通路部)31lと排気ポート(独立排気通路部)31mとが接続され、#6気筒3fには、排気ポート(独立排気通路部)31nと排気ポート(独立排気通路部)31oとが接続されている。
排気ポート31j〜31oは、シリンダヘッド31における−Y側の部分に設けられたポート集合部31pで集合されている。上記同様に、本実施形態では、排気ポート31j〜31oとポート集合部31pとを纏めて第2排気ポート群(第2排気通路群)31Bと呼ぶ。
ターボ過給機6のケーシング通路部64は、第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pに接続されている。具体的には、ケーシング通路部64は、ポート集合部31pにおける排気ガスの流れ方向下流側の開口部31vに対して接続されている。
第1排気ポート群31Aでは、X方向において、#1気筒3aに排気ポート31cが接続された箇所から#3気筒3cに排気ポート31hが接続された箇所までの範囲の略中央となる部分にポート集合部31iの開口部31uが配置されている。換言すると、ポート集合部31iの開口部31uは、#2気筒3bに排気ポート31fが接続された箇所の−Y側にポート集合部31iが配置されている。即ち、第1排気ポート群31Aでは、排気ポート31c〜31hが等長(略等長)に設定されている。
一方、第2排気ポート群31Bでは、X方向において、#4気筒3dに排気ポート31jが接続された箇所から#6気筒3fに排気ポート31oが接続された箇所までの範囲の中央に対して、+X側(第1排気ポート群31Aが隣接する側)にオフセットした状態でポート集合部31pの開口部31vが配置されている。より具体的には、ポート集合部31pの開口部31vは、X方向において、#4気筒3dに排気ポート31jが接続された箇所よりも+X側に配置されている。
図6に示すように、ケーシング通路部64は、ポート集合部31pとの接続部分からケーシング集合部65との接続部分までの間を略直線状に延びるように設けられている。即ち、ケーシング通路部64の通路の中心軸Ax64は、ポート集合部31pの開口部31vからケーシング集合部65までの間において、略直線状に設けられている。
一方、ケーシング通路部63は、ポート集合部31iとの接続部分からケーシング集合部65との接続部分までの間で−X側に向けて曲折された部分を有する。即ち、ケーシング通路部63の通路の中心軸Ax63は、ポート集合部31iの開口部31uからケーシング集合部65までの間において、曲折された状態で設けられている。
図6に示すように、エンジン本体3のシリンダヘッド31においては、HP−EGR通路71が排気ポート31cにのみ選択的に接続されている。HP−EGR通路71は、その少なくとも一部がシリンダヘッド31内に形成されている。
HP−EGR通路71は、排気ポート31cとの接続部分から+X側に向けて延び、先端部分で+Y側に向けて曲折されている。HP−EGR通路71は、排気ポート31cにおける排気ポート31dとの合流箇所よりも+Y側(排気ガスの流れ方向の上流側)の箇所に接続されている。
6.シリンダヘッド31におけるポート集合部31i,31pと排気側ウォータージャケット16との関係
シリンダヘッド31におけるポート集合部31i,31pと排気側ウォータージャケット16との関係について、図7及び図8を用い説明する。図7は、図5のVII−VII断面を示す模式断面図であり、図8は、図7のVIII−VIII断面を示す模式断面図である。
シリンダヘッド31におけるポート集合部31i,31pと排気側ウォータージャケット16との関係について、図7及び図8を用い説明する。図7は、図5のVII−VII断面を示す模式断面図であり、図8は、図7のVIII−VIII断面を示す模式断面図である。
図7に示すように、シリンダヘッド31をZ方向(気筒軸方向)から平面視する場合に、第1排気ポート群31Aのポート集合部31iと第2排気ポート群31Bのポート集合部31pとは、間隔を空けて配されている。そして、ポート集合部31iとポート週後凹部31pとの間の領域には、排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aが設けられている。
排気側ウォータージャケット16においては、間部通路部16aを経由して冷却液WFが流れるようになっている。
図7に示すように、排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aは、ポート集合部31iの−X側側壁部に近接して沿った状態で設けられているとともに、ポート集合部31pの+X側側壁部に近接して沿った状態で設けられている。
図8に示すように、シリンダヘッド31の排気側ウォータージャケット16は、ポート集合部31iに対して+Z側(車両1の上下方向における上方側)に設けられた上方通路部(第1上方通路部)16bと、ポート集合部31pに対して+Z側(車両1の上下方向における上方側)に設けられた上方通路部(第2上方通路部)16cと、を有する。
上方通路部16b及び上方通路部16cは、間部通路部16aと連続しており、冷却液WFが流れるようになっている。
7.効果
本実施形態に係るエンジン2では、図7及び図8を用い説明したように、エンジン本体3のシリンダヘッド31において、排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aが、少なくとも第1排気ポート群31Aにおけるポート集合部31iと第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pとの間に設けられている。このため、本実施形態に係るエンジン2では、シリンダヘッド31における第1排気ポート群におけるポート集合部31iからの熱、及び第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pからの熱が排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aで吸熱される。
本実施形態に係るエンジン2では、図7及び図8を用い説明したように、エンジン本体3のシリンダヘッド31において、排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aが、少なくとも第1排気ポート群31Aにおけるポート集合部31iと第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pとの間に設けられている。このため、本実施形態に係るエンジン2では、シリンダヘッド31における第1排気ポート群におけるポート集合部31iからの熱、及び第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pからの熱が排気側ウォータージャケット16の間部通路部16aで吸熱される。
従って、本実施形態に係るエンジン2では、それぞれがポート集合部31i,31pを有する2つの排気ポート群31A,31Bをシリンダヘッド31内に備えながら、シリンダヘッド31におけるポート集合部31iとポート集合部31pとの間の領域での熱的な負荷の軽減が可能である。
また、本実施形態に係るエンジン2では、図8を用い説明したように、排気側ウォータージャケット16が上方通路部16b,16cを有するので、第1排気ポート群31Aにおけるポート集合部31iから+Z側に伝達される熱、及び第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pから+Z側に伝達される熱が上方通路部16b,16cで吸熱される。よって、本実施形態に係るエンジン2では、シリンダヘッド31における各ポート集合部31i,31pが設けられた領域の+Z側部分での熱的な負荷の軽減を図ることも可能である。
また、本実施形態に係るエンジン2では、図6を用い説明したように、第1排気ポート群31Aにおけるポート集合部31iの開口部31uのX方向配置と、第2排気ポート群31Bにおけるポート集合部31pの開口部31vのX方向配置と、が互いに異なっており、ポート集合部31iとポート集合部31pとの間に間部通路部16aを設ける領域が確保される。よって、シリンダヘッド31におけるポート集合部31iとポート集合部31pとの間の領域での熱的な負荷の増大を抑えるのに優位である。
また、本実施形態に係るエンジン2では、図5及び図6を用い説明したように、ポート集合部31iの開口部31uに対してケーシング通路部63が接続され、ポート集合部31pの開口部31vに対してケーシング通路部64が接続された構成を採用しているので、開口部31u,31vから導出される排気ガスの排気抵抗を低く抑えることが可能である。
また、本実施形態に係るエンジン2では、図1を用い説明したように、ケーシング通路部63及びケーシング通路部64に接続されたケーシング集合部65に対して、排気ガスの流れ方向における下流側にターボ過給機6のタービン62が設けられているので、排気ガスの運動エネルギを回収し、高効率化を図ることができる。
また、本実施形態に係るエンジン2では、ECU10が、第1気筒群3Aに属する気筒3a〜3cと、第2気筒群3Bに属する気筒3d〜3fと、に対して経時的に交互に燃料噴射を行うこととしているので、排気干渉の抑制を図ることができ、さらに高い排気効率を実現することができる。
以上のように、本実施形態に係るエンジン2では、それぞれがポート集合部31i,31pを有する2つの排気ポート群31A,31Bをシリンダヘッド31内に備えながら、シリンダヘッド31におけるポート集合部31iとポート集合部31pとの間の領域での熱的な負荷を軽減することができる。
[変形例]
変形例に係る多気筒エンジンの構成について、図9を用い説明する。図9は、上記実施形態の説明で用いた図8に対応する図であって、シリンダヘッド131におけるポート集合部131i及びポート集合部131pと排気側ウォータージャケット116との位置関係を示す模式断面図である。
変形例に係る多気筒エンジンの構成について、図9を用い説明する。図9は、上記実施形態の説明で用いた図8に対応する図であって、シリンダヘッド131におけるポート集合部131i及びポート集合部131pと排気側ウォータージャケット116との位置関係を示す模式断面図である。
なお、本変形例に係る多気筒エンジンでは、以下で説明する部分を除き上記実施形態と同じ構成を有するので、重複説明を省略する。
図9に示すように、本変形例に係るシリンダヘッド131にも、第1排気ポート群のポート集合部131iと、第2排気ポート群のポート集合部131pと、がX方向に間隔を空けた状態で設けられている。各ポート集合部131i,131pは、紙面に垂直な方向に延びている。
シリンダヘッド31にも、X方向におけるポート集合部131iとポート集合部131pとの間の領域に設けられた間部通路部116aを有する排気側ウォータージャケット116が設けられている。また、排気側ウォータージャケット116は、ポート集合部131iに対して+Z側となる領域に設けられた上方通路部116b、及びポート集合部131pに対して+Z側となる領域に設けられた上方通路部116cを有する。
さらに、本変形例に係る多気筒エンジンのシリンダヘッド131では、排気側ウォータージャケット116が、ポート集合部131iに対して−Z側となる領域に設けられた下方通路部116d、及びポート集合部131pに対して−Z側となる領域に設けられた下方通路部116eを有する。
排気側ウォータージャケット116において、上方通路部116b,116c及び下方通路部116d,116eは、間部通路部116aに連続した状態で設けられている。このため、排気側ウォータージャケット116を流通する冷却液WFは、上方通路部116b,116c及び下方通路部116d,116eも経由する。
本変形例に係る多気筒エンジンでは、エンジン本体のシリンダヘッド131に上記構成の排気側ウォータージャケット116を備えることにより、上記実施形態に係る多気筒エンジン2が奏する効果に加えて、次のような効果を奏することができる。
本変形例に係る多気筒エンジンでは、排気側ウォータージャケット116が間部通路部116a及び上方通路部116b,116cに加えて、下方通路部116d,116eを有するので、第1排気ポート群におけるポート集合部131iから−Z側に伝達される熱、及び第2排気ポート群におけるポート集合部131pから−Z側に伝達される熱が下方通路部116d,116eで吸熱される。よって、本変形例に係る多気筒エンジンでは、シリンダヘッド131におけるポート集合部131i及びポート集合部131pが設けられた各領域の−Z側での熱的な負荷の軽減を図ることも可能である。
[その他の変形例]
上記実施形態及び上記変形例では、冷却媒体の一例として冷却液を用いることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、気体や気液混合体を用いてシリンダヘッド及びシリンダブロックの冷却を行うこととしてもよい。
上記実施形態及び上記変形例では、冷却媒体の一例として冷却液を用いることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、気体や気液混合体を用いてシリンダヘッド及びシリンダブロックの冷却を行うこととしてもよい。
上記実施形態及び上記変形例では、ポート集合部31i,131iとポート集合部31p,131pとの間に設けられた間部通路部16a,116aについて説明したが、本発明では、第1排気ポート群31A及び第2排気ポート群31Bの他の部分に隣接するようにウォータージャケットの通路部を設けることとしてもよい。
上記実施形態及び上記変形例では、排気側ウォータージャケット16,116の一部として間部通路部16a,116aを設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、排気側ウォータージャケットとは別系統のウォータージャケットをシリンダヘッドに設け、当該別系統のウォータージャケットでポート集合部を通過する排気ガスを冷却することとしてもよい。
上記実施形態及び上記変形例では、シリンダヘッド31,131の内部において、排気ポート31cからHP−EGR通路71を分岐することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、シリンダヘッドの側面部に接続される排気管部(上記実施形態の「ケーシング通路部63」に相当。)からEGR通路を分岐することもできる。
上記実施形態及び上記変形例では、1つの気筒に対して2つの排気ポートを接続してなる構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、1つの気筒に対して1つの排気ポートを接続してなる構成や、1つの気筒に対して3つ以上の排気ポートを接続してなる構成を採用することもできる。
上記実施形態及び上記変形例では、エンジン2が1つのターボ過給機6を備える構成を一例として採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ターボ過給機を備えない自然吸気エンジンを採用することもできるし、2つ以上のターボ過給機を備える構成、電動過給機や機械式過給機などを備える構成などを採用することもできる。
上記実施形態及び上記変形例では、エンジン本体3の一例として6気筒のディーゼルエンジンを採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、気筒数については、4気筒や5気筒であってもよいし、7気筒以上であってもよい。また、エンジン種類については、ガソリンエンジンであってもよいし、エンジンの形式についても、直列型に限らず、V型やW型、あるいは水平対向などを採用することもできる。
2 多気筒エンジン
3 エンジン本体
3A 第1気筒群
3B 第2気筒群
3a〜3f 気筒
4 吸気装置
5 排気装置
6 ターボ過給機
16,116 排気側ウォータージャケット(冷却媒体通路)
16a,116a 間部通路部
16b,116b 上方通路部(第1上方通路部)
16c,116c 上方通路部(第2上方通路部)
31,131 シリンダヘッド
31A 第1排気ポート群(第1排気通路群)
31B 第2排気ポート群(第2排気通路群)
31c〜31h,31j〜31o 排気ポート(独立排気通路部)
31i,31p,131i,131p ポート集合部(集合排気通路部)
41 排気通路
63 ケーシング通路部(第1排気管部)
64 ケーシング通路部(第2排気管部)
65 ケーシング集合部(集合排気管部)
116d 下方通路部(第1下方通路部)
116e 下方通路部(第2下方通路部)
3 エンジン本体
3A 第1気筒群
3B 第2気筒群
3a〜3f 気筒
4 吸気装置
5 排気装置
6 ターボ過給機
16,116 排気側ウォータージャケット(冷却媒体通路)
16a,116a 間部通路部
16b,116b 上方通路部(第1上方通路部)
16c,116c 上方通路部(第2上方通路部)
31,131 シリンダヘッド
31A 第1排気ポート群(第1排気通路群)
31B 第2排気ポート群(第2排気通路群)
31c〜31h,31j〜31o 排気ポート(独立排気通路部)
31i,31p,131i,131p ポート集合部(集合排気通路部)
41 排気通路
63 ケーシング通路部(第1排気管部)
64 ケーシング通路部(第2排気管部)
65 ケーシング集合部(集合排気管部)
116d 下方通路部(第1下方通路部)
116e 下方通路部(第2下方通路部)
Claims (7)
- シリンダヘッドを含むエンジン本体を有し、車両に搭載される多気筒エンジンにおいて、
前記エンジン本体に設けられ、隣接配置された複数の気筒からなる第1気筒群と、
前記エンジン本体に設けられ、隣接配置された複数の気筒からなるとともに前記第1気筒群に隣接した第2気筒群と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記第1気筒群における前記複数の気筒の各々に接続された複数の独立排気通路部と、排気ガスの流れ方向の下流側で前記複数の独立排気通路部が集合されてなる集合排気通路部と、を有する第1排気通路群と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記第2気筒群における前記複数の気筒の各々に接続された複数の独立排気通路部と、前記排気ガスの流れ方向の下流側で前記複数の独立排気通路部が集合されてなる集合排気通路部と、を有する第2排気通路群と、
前記シリンダヘッドに設けられ、冷却媒体が流通する通路であって、少なくとも前記第1排気通路群における前記集合排気通路部と前記第2排気通路群における前記集合排気通路部との間に設けられた間部通路部を有する冷却媒体通路と、
を備える、
多気筒エンジン。 - 請求項1に記載の多気筒エンジンであって、
前記冷却媒体通路は、
前記第1排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における上方の少なくとも一部に設けられた第1上方通路部と、
前記第2排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における上方の少なくとも一部に設けられた第2上方通路部と、
を更に有する、
多気筒エンジン。 - 請求項1又は請求項2に記載の多気筒エンジンであって、
前記冷却媒体通路は、
前記第1排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における下方の少なくとも一部に設けられた第1下方通路部と、
前記第2排気通路群における前記集合排気通路部に対して、前記車両の上下方向における下方の少なくとも一部に設けられた第2下方通路部と、
を更に有する、
多気筒エンジン。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の多気筒エンジンであって、
前記第1排気通路群における前記集合排気通路部及び前記第2排気通路群における前記集合排気通路部の各々は、前記シリンダヘッドの側面部に開口部を有し、
前記第2排気通路群を気筒軸方向から平面視する場合に、当該第2排気通路群では、前記複数の独立排気通路部の配列方向において、前記集合排気通路部の前記開口部が前記第1排気通路群が隣接する側にオフセット配置されており、
前記第1排気通路群を気筒軸方向から平面視する場合に、当該第1排気通路群では、前記複数の独立排気通路部の配列方向において、前記集合排気通路部の前記開口部が前記第2排気通路群における前記開口部の配置形態に比べて、中央側に配置されている、
多気筒エンジン。 - 請求項4に記載の多気筒エンジンであって、
前記第1排気通路群における前記集合排気通路部の前記開口部に対して接続された第1排気管部と、
前記第2排気通路群における前記集合排気通路部の前記開口部に対して接続された第2排気管部と、
を更に備える、
多気筒エンジン。 - 請求項5に記載の多気筒エンジンであって、
前記第1排気管部及び前記第2排気管部に対して前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられ、前記第1排気管部と前記第2排気管部とが集合されてなる集合排気管部と、
前記集合排気管部に対して前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられたターボ過給機と、
を更に備える、
多気筒エンジン。 - 請求項1から請求項6の何れかに記載の多気筒エンジンであって、
燃料噴射は、前記第1気筒群に属する前記気筒と、前記第2気筒群に属する前記気筒と、に対して経時的に交互になされる、
多気筒エンジン。
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