JP4039152B2 - エンジンの排気システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気熱の回収を好適に行うことができるエンジンの排気システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
小型化を図ったエンジンの構成例が、例えば特開平9−264155号に開示されており、各シリンダの燃焼室から延びる排気マニホールドが、それぞれ略L字型に湾曲させて下方に立ち下がる構造となっている。そして、各排気マニホールドの先端が集合する集合部に対して、排気管が接続されており、シリンダブロックに形成された各シリンダ(シリンダボア)に沿うように、シリンダブロックの外側に排気管が配設された状態となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って、このようにシリンダブロックから離れた位置に排気マニホールドが配設されているため、冬季のエンジン始動時などに、排気マニホールドに導かれた排気熱を有効に回収するには、シリンダブロックと排気マニホールドとの間に、熱回収用の配管部材などを別途設ける必要がある。
【0004】
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、エンジンの小型化を進めた場合にも、熱回収用の配管部材を別途設けることなく、排気マニホールドに導かれた排気熱を回収することができるエンジンの排気システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1にかかるエンジンの排気システムは、シリンダブロックとシリンダヘッドとを突き合わせて一体化するエンジンの排気システムであって、ピストンを収容するシリンダ部と、シリンダ部に隣接され、シリンダヘッド側から流入する燃焼後の排気ガスを流通させる排気流通部と、シリンダ部及び排気流通部の周囲に配置され、このシリンダ部及び排気流通部との間で熱交換を行う熱交換部とが、シリンダブロックの本体側に一体形成され、シリンダブロックのシリンダヘッドとの突き合わせ面において、熱交換部が、排気流通部の外側では開口されておらず、シリンダ部に接する周囲のみで開口されていることを特徴とする。
【0006】
シリンダ部及び排気流通部との間で熱交換を行う熱交換部を、シリンダブロックの本体側に一体形成することで、熱交換用の配管などを別途設けることなく、排気流通部から得られる排熱を回収することができる。
【0007】
請求項2にかかるエンジンの排気システムは、請求項1記載のエンジンの排気システムにおいて、シリンダブロックは、シリンダヘッドとの突き合わせ面に、シリンダ部及び排気流通部の各開口部を形成したことを特徴とする。
【0008】
このように構成することで、シリンダブロックとシリンダヘッドとを組み付けた際に、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間を連通する一連の排気流通部が形成される。
【0009】
請求項3にかかるエンジンの排気システムは、請求項1又は2記載のエンジンの排気システムにおいて、シリンダブロックとシリンダヘッドとの組み付け部には、板状のガスケットを介在させており、このガスケットは、シリンダ部に対応する開口部と排気流通部に対応する開口部との双方を備えることを特徴とする。
【0010】
ガスケットをこのように構成することで、シリンダ部に対応するガスケットと排気流通部に対応するガスケットとを、1枚の共通のガスケットによって構成することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。
【0012】
図1及び図2は、実施形態にかかるエンジンブロックを示しており、一例として4つの気筒を有する車両用4気筒エンジンを示す。
【0013】
エンジンEは、シリンダブロック100とシリンダヘッド200との間に、後述するヘッドガスケットを介在させて、一体的に固定している。
【0014】
シリンダヘッド200は、吸気を導く吸気マニホールド212や、排気を導く排気マニホールド214を備えて一体で鋳造されており、吸気マニホールド212の一端部には吸気ポート216が、排気マニホールド214の一端部には排気ポート218がそれぞれ形成されている。
【0015】
この吸気ポート216には吸気ポート216を開閉する吸気バルブ220を備え、排気ポート218には排気ポート216を開閉する排気バルブ222を備えている。そして、スプリングを備えるバルブリフタによって吸気バルブ220、排気バルブ222を、それぞれカム224,226側に常時付勢する構造となっており、カムシャフトに取り付けられたカム224,226が回転することにより、吸気バルブ220、排気バルブ222が前進・後退する機構となっている。
【0016】
また、シリンダヘッド200におけるシリンダブロック100との突合わせ面には、凹部内に吸気ポート216及び排気ポート218が形成された開口部や、シリンダヘッド200とシリンダブロック100との間を流通する冷却水通路(ウォータジャケット)の開口部、オイル通路の開口部などと共に、さらに排気マニホールド214の開口部が形成されている。この排気マニホールド214は、シリンダヘッド200内において排気ポート218から延び、シリンダブロック200側に向けてほぼL字型に湾曲した状態に形成されており、その開口端が、シリンダヘッド200におけるシリンダブロック100との突き合わせ面に形成されている。
【0017】
これに対し、シリンダブロック100には、各気筒を構成する筒形のシリンダ部100、クランクケース上部112及び後述する排気マニホールド130などが一体で鋳造されており、クランクケース上部112の下端には、このクランクケース上部112とは別体のクランクケース下部114が連結されており、クランクケース上部112とクランクケース下部114とによって、クランクシャフト120を両側から挟持して支持する構造となっている。また、クランクケース下部114には、さらに、潤滑オイルを溜めるオイルパン116を備えている。なお、各シリンダ部110は、シリンダヘッド200の吸気ポート210及び排気ポート212に相対するような位置に形成されている。
【0018】
シリンダ部110は、その内部に、ピストン118が摺動可能な状態で配設されており、ピストン118とクランクシャフト120とはコネクティングロッド122を介して連結され、ピストン118の上下動が、コネクティングロッド122を介して、クランクシャフト120の回転駆動力として伝達される。
【0019】
図1に、シリンダ部110の中心を示す軸線をL1、クランクシャフト120の回転中心線を通り軸線L1に平行な線をL2として示す。図示したように、クランクシャフト120の軸線位置を示す線L2が、シリンダ部110の軸線L1に対して、吸気マニホールド212側に距離dだけオフセットした配置構成をとっており、これにより、膨張行程前半のピストンスピードを遅くなるように設定することができ、この作用によって熱効率が向上して有効仕事量が増加するため、燃費を向上させることができる。
【0020】
また、シリンダブロック100には、シリンダ部100の軸線L1に沿うように、シリンダ部110に隣接して排気マニホールド130が形成されている。この排気マニホールド130は、シリンダヘッド200とシリンダブロック100との突き合わせ面において、シリンダヘッド200内に形成された排気マニホールド214と一連に接続された状態となっている。
【0021】
図2は、シリンダブロック100における、シリンダヘッド200との突き合わせ面を示しており、排気マニホールド130は各シリンダ部110に対応して形成されている。そして、各シリンダ部110に沿うように形成された個々の排気マニホールド130は、排気管300側に近づくに連れて徐々に集合する形状として、シリンダブロック100内に一体鋳造されており、シリンダブロック100の外方に突出する端部130A付近において一本に集合し、排気管300に接続されている。
【0022】
また、シリンダブロック100には、各シリンダ部110を形成するシリンダボア110Aの周囲を取り囲むように、冷却水通路としてのウォータ・ジャケット140が形成されている。このウォータ・ジャケット140は、さらに排気マニホールド130を取り囲むように延びており、これにより各シリンダ部110と各排気マニホールド130とを取り囲む、一連の冷却水通路が形成されている。
【0023】
なお、ウォータ・ジャケット140は、シリンダ部110の周辺では、突き合わせ面に開口しているが、シリンダブロック100の外縁部となる、排気マニホールド130の周辺では、漏水を十分に防止する観点で、突き合わせ面に開口することなく、シリンダブロック100の内部側に形成されており、この状態を図2に点線で示している。
【0024】
また、図2において、参照符号150はシリンダブロック100とシリンダヘッド200とをボルトで締結する際のボルト孔であり、参照符号152はオイルが流通するオイル通路である。
【0025】
このように、シリンダブロック100内において、シリンダ部110の近傍に排気マニホールド130を形成し、シリンダ部110と排気マニホールド130との周囲にウォータ・ジャケット140を設ける構成とすることで、排気マニホールド130に導かれる排気ガスの熱を、別の配管等を設ける必要なく、シリンダブロック100内のウォータ・ジャケット140において回収することができる。従って、特に冬季におけるエンジン始動に、排気マニホールド130からの排気熱を、暖機として有効に利用することも可能となる。
【0026】
また、このように構成するエンジンEは、前述したようにクランクシャフト120の軸線位置(線L2で示す位置)をシリンダ部110の軸線L1に対して吸気マニホールド212側にオフセットしている構造であるため、その反対側となる排気マニホールド130側にスペースを確保することが可能であり、このスペースを利用して、シリンダブロック100側に排気マニホールドを一体的に形成することで、限られたスペースを有効に利用でき、エンジンの小型化により一層寄与することができる。
【0027】
さらに、このようにエンジンEを構成することで、シリンダブロック100とシリンダヘッド200との突き合わせ面(組み付け部)に介在するシリンダヘッドガスケット400は、図3に示すように、1枚の板状のシリンダヘッドガスケット400として構成することができる。このシリンダヘッドガスケット400には、シリンダ部110に対応する燃焼室孔410、排気マニホールド130に対応するマニホールド孔420、ウォータ・ジャケット140に対応する位置に形成された、冷却水を流通させる水孔430、オイルを流通させるオイル孔440、ボルト孔150に対応するボルト孔450などが形成されている。
【0028】
以上説明した実施形態では、シリンダヘッド200側における排気マニホールド214の開口端と、シリンダブロック100側における排気マニホールド130の開口端とが、シリンダブロック100とシリンダヘッド200との突き合わせ面に沿って相対する位置に配設される構成を例示したが、この例に限定するものではない。すなわち、シリンダブロック100に形成されるシリンダ部110の開口端と、排気マニホールド130の開口端とは、突き合わせ面と同一面に形成されることが望ましいが、相対するシリンダヘッド200における排気マニホールド214の開口端は、シリンダブロック100との突き合わせ面とは異なる面に形成することもできる。
【0029】
この一例を図4に模式的に示す。シリンダブロック500におけるシリンダ部を形成する開口端510と、排気マニホールドを形成する開口端520とを、同一面に形成し、シリンダヘッド600における排気マニホールドの開口端610を、シリンダヘッド600の側面に開口させている。そして、互いの排気マニホールドの開口端520、610を、排気マニホールドの一部を構成する、L字型に湾曲する短い接続管700によって接続する。このように構成した場合にも、シリンダブロック500のシリンダ部を形成する開口端510と排気マニホールドを形成する開口端520とが、同一面に形成されているため、シリンダブロック500とシリンダヘッド600との間に介在するシリンダヘッドガスケット800は、前述した実施形態と同様に、一枚の板状のガスケットとして構成することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項にかかるエンジンの排気システムによれば、排気流通部との間で熱交換を行う熱交換部を、シリンダブロックの本体側に一体形成する構成を採用した。このため、熱交換用の配管などを別途設けることなく、排気流通部から得られる排熱を回収することができ、これによりエンジンの小型化をより一層進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかるエンジンを示す断面図である。
【図2】シリンダブロックの組み付け面を示す平面図である。
【図3】シリンダヘッドガスケットを示す平面図である。
【図4】他の実施形態にかかるエンジンの排気システムを示す模式図である。
【符号の説明】
E…エンジン、100…シリンダブロック、110…シリンダ部、118…ピストン、120…クランクシャフト、130…排気マニホールド(排気流通部)、140…ウォータ・ジャケット(熱交換部)、200…シリンダヘッド、212…吸気マニホールド、214…排気マニホールド、300…排気管、400…シリンダヘッドガスケット、410…燃焼室孔、420…マニホールド孔、430…水孔、440…オイル孔、450…ボルト孔、500…シリンダブロック、510、520…開口端、600…シリンダヘッド、610…開口端、700…接続管、800…シリンダヘッドガスケット
Claims (3)
- シリンダブロックとシリンダヘッドとを突き合わせて一体化するエンジンの排気システムであって、
ピストンを収容するシリンダ部と、前記シリンダ部に隣接され、前記シリンダヘッド側から流入する燃焼後の排気ガスを流通させる排気流通部と、前記シリンダ部及び排気流通部の周囲に配置され、このシリンダ部及び排気流通部との間で熱交換を行う熱交換部とが、前記シリンダブロックの本体側に一体形成され、
前記シリンダブロックの前記シリンダヘッドとの突き合わせ面において、前記熱交換部が、前記排気流通部の外側では開口されておらず、前記シリンダ部に接する周囲のみで開口されていることを特徴とするエンジンの排気システム。 - 前記シリンダブロックは、前記シリンダヘッドとの突き合わせ面に、前記シリンダ部及び排気流通部の各開口部を形成したことを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気システム。
- 前記シリンダブロックとシリンダヘッドとの組み付け部には、板状のガスケットを介在させており、このガスケットは、前記シリンダ部に対応する開口部と前記排気流通部に対応する開口部との双方を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの排気システム。
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