JP4039152B2 - エンジンの排気システム - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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