JP5508621B2 - 内燃機関における排気ガス還流装置 - Google Patents

Description

本発明は，内燃機関において，その排気ガスのクリーン等を図るために，その排気ガスの一部を吸気系に還流させる装置に関するものである。

先行技術としての特許文献１及び２には，
「内燃機関のシリンダヘッドにおける左右両側面のうち排気ポートが開口する一方の側面に，クランク軸の方向に延びる凹み溝を設け，この凹み溝の一端を，前記一方の側面において前記排気ポート内に，この凹み溝の他端を，前記シリンダヘッドにその一方の側面から他方の側面に延びるように設けた排気ガス還流通路に各々連通する一方，前記一方の側面に接合される排気マニホールドにおける接合用フランジ板には，前記一方の側面に沿って延びるように延長した蓋板を一体に設け，前記凹み溝を，この蓋板にて塞ぐことにより，密閉した流れ通路に構成して成る排気ガス還流装置。」
が提案されている。

特開２００１−３４２９０７号公報 特開２００２−１０６４２０号公報

この先行技術によると，排気ガス還流経路の一部を構成する凹み溝を，シリンダヘッドを鋳造する際に，その一方の側面に凹み形成することができるから，部品点数の低減，スペースの縮小化及び軽量化等を図ることができる。

しかし，その反面，前記凹み溝を塞ぐ蓋板は，排気マニホールドにおける接合用フランジ板から延長して突出するという構成であることにより，この蓋板における板厚さ方向の剛性は，前記接合用フランジ板における板厚さ方向の剛性に比べて著しく低いから，当該蓋板にて前記凹み溝を塞ぐ場合における気密性を確保することのために，この蓋板のシリンダヘッドに対する締結用ボルトの本数を多くしなければならず，しかも，前記排気マニホールドにおける接合用フランジ板及びこれに一体の蓋板を金属板製にした場合に，前記蓋板の部分に排気ガスの脈動に起因して膜振動が発生して，これにより騒音が大きくなるという問題があった。

しかも，前記凹み溝とこれを塞ぐ蓋板とによって形成される排気ガス還流通路の流れ通路における通路断面積を大きくするには，前記凹み溝の深さを深くするか，或いは，シリンダヘッドの一方の側面と前記蓋板との間にスペーサを挟むようにしなければならないが，前者の方法は，シリンダヘッドに前記深い凹み溝を設ける場合の鋳造加工又は機械加工を困難になるという問題があり，後者の方法は，部品点数の増大を招来するという問題があった。

本発明は，これらの問題を解消した排気ガス還流装置を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明は，請求項１に記載したように，
「左右両側面のうち一方の側面に複数の排気ポートが並んで開口しているシリンダヘッドと，前記シリンダヘッドにおける一方の側面に固定された排気マニホールドとを有しており，
前記シリンダヘッドにおける一方の側面のうちクランク軸の軸線方向に沿って前記排気ポートの群の外側に位置した部位に，排気ガス還流通路の一部と成る凹み溝をクランク軸の軸線方向に延びるように形成している一方，前記排気マニホールドには，前記シリンダヘッドに固定される接合用フランジ板を設けており，この接合用フランジ板に延長形成した蓋板で前記凹み溝が塞がれている内燃機関において，
前記蓋板のうち前記凹み溝を塞ぐ部分には，前記凹み溝と反対側に外向き突出した膨らみ部が，前記凹み溝の長手方向に長く延びるように形成されており，前記膨らみ部は，クランク軸の軸線方向から見て互いに逆向きに傾斜した上下２つの傾斜部から成る山形に形成されている一方，前記排気マニホールドにおける接合用フランジ板の上下辺には前記シリンダヘッドと反対側に外向き突出したリップを設けており，前記リップを，前記膨らみ部と部分的にオーバーラップしてクランク軸の軸線方向に延びるように前記蓋板の一部まで延長形成している。」
ことを特徴としている。

この構成によると，凹み溝及び蓋板で形成される排気ガス還流通路の通路断面積を，前記蓋板に形成した膨らみ部の分だけ大きくできるから，シリンダヘッドの鋳造加工又は機械加工の困難性が増加したり部品点数が増加したりすることを確実に回避できる。

しかも，前記蓋板に形成した膨らみ部が前記凹み溝に沿って延びていることによって，前記蓋板における板厚さ方向の剛性を大幅に向上できるから，前記蓋板にて前記凹み溝を塞ぐ場合における気密性を，当該蓋体のシリンダヘッドに対する締結用ボルトの本数を多くすることがない状態のもとで確実に確保することができ，しかも，前記排気マニホールドにおける接合用フランジ板及びこれに一体の蓋板を金属板製にした場合に，前記蓋板の部分に排気ガスの脈動に起因して膜振動が発生すること，ひいては，騒音が大きくなることを確実に低減できる。
更に，蓋板の膨らみ部と接合用フランジ板のリップとクランク軸の軸線方向にオーバーラップさせているため，蓋板の板厚さ方向の剛性を一層向上できる。

シリンダヘッドの要部を示す一部切欠平面図である。 図１のII−II視断面図である。 図２のIII −III 視断面図である。 図２のIV−IV視断面図である。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図４の図面について説明する。

これらの図において，符号１は複数の気筒を備えた内燃機関におけるシリンダヘッドを示す。

このシリンダヘッド１には，前記各気筒における燃焼室２からの排気ポート３が，当該シリンダヘッド１における左右両側面４，５のうち一方の側面４に開口するように設けられているほか，前記燃焼室２への吸気ポート６が，前記左右両側面４，５のうち他方の側面５に開口するように設けられている。

この場合，前記排気ポート３は，平面視（図１）において，一つの燃焼室２に対する二つの排気弁７から前記一方の側面４への一つの開口部８に合流する形状である。

前記シリンダヘッド１における一方の側面４には，前記排気ポート３に対する排気マニホールド９が，その間にシール用のガスケット１０を挟んで接合されている。

この排気マニホールド９は，前記シリンダヘッド１に対して複数本のボルト１２にて締結される接合用フランジ板１１と，このフランジ板１１のうち前記排気ポート３に連通するように溶接にて接合した複数本の排気管１３とで構成されており，前記接合用フランジ板１１は金属板製であり，その上辺及び下辺に，外向きに折り曲げて成るリップ１４を一体に設けることにより，前記接合用フランジ板１１における板厚さ方向の剛性を高くするように構成している。

また，前記シリンダヘッド１における左右両側面４，５のうち他方の側面５には，図示していないが，前記吸気ポート６に連通した吸気マニホールドが接合されている。

更にまた，前記シリンダヘッド１の内部には，従来から良く知られているように，冷却水ジャケット１５が形成されているほか，クランク軸線方向に沿った端部の部分には，前記一方の側面４から他方の側面５に向かって延びる第１排気ガス還流通路１６が形成されている。

前記シリンダヘッド１における一方の側面４のうち最も端に位置した排気ポート３の開口部８と前記第１排気ガス還流通路１６との間の部分には，前記第１排気ガス還流通路１６と共に排気ガス還流通路の一部（第２排気ガス還流通路）を構成する凹み溝１７が，クランク軸の軸線方向に延びるように凹み形成されている。

前記凹み溝１７は，前記シリンダヘッド１の鋳造の際に鋳物型にて同時に形成されるか，或いは，前記シリンダヘッド１を鋳造したあとにおける機械加工によって形成されるものであり，その一端部１７ａは，最も端の排気ポート３に，前記シリンダヘッド１の鋳造後に機械加工にて穿設された通孔１８を介して連通している一方，他端部１７ｂは前記第１排気ガス還流通路１６に連通している。

この場合，前記凹み溝１７は，図２に示すように，その一端部１７ａが他端部１７ｂよりも低い部位に位置するように傾斜していて，この内部に凝縮水が溜まることがない構成になっている。

一方，前記排気マニホールド９における接合用フランジ板１１には，前記凹み溝１７を塞ぐ金属板製の蓋板１９が，前記一方の側面４に沿って延びるように延長して一体に設けられており，この蓋板１９は，その周囲の適宜個所に配設したボルト２０により前記シリンダヘッド１に締結されている。

そして，前記蓋板１９のうち凹み溝１７を塞ぐ部分には，凹み溝１７から離れる方向に外向き突出した膨らみ部２１が，前記凹み溝１７に沿って延びるように設けられており，この膨らみ部２１は，図４のとおり，クランク軸の軸線方向から見て反対側に傾斜した２つの傾斜部によって断面山形に形成されている。

この場合，図示した実施の形態においては，前記膨らみ部２１における一端部２１ａの内面には，図１に示すように，前記通孔１８に対する傾斜面２１ａ′が設けられていて，この傾斜面２１ａ′によって，前記通孔１８から前記凹み溝１７への排気ガスの流れをより円滑にするという構成にしているほか，前記膨らみ部２１における一端部２１ａと，前記接合用フランジ板１１における上下のリップ１４とは，クランク軸の軸線方向に適宜長さＬだけオーバーラップしている。

この構成において，前記燃焼室２から排気ポート３を介して排気マニホールド９に排出された排気ガスの一部は，前記通孔１８を通って前記凹み溝１７に入り，この凹み溝１７から前記第１排気ガス還流通路１６を介して吸気系に還流する。

この場合，前記凹み溝１７を塞ぐ前記蓋板１９には，山形の膨らみ部２１が前記凹み溝１７に沿って延びるように設けられていることにより，前記凹み溝１７とこれを塞ぐ蓋板１９とで形成される排気ガス還流通路の断面積を大きくできるとともに，前記蓋板１９におけるその板厚さ方向の剛性を大幅に向上できる。

また，前記膨らみ部２１と接合用フランジ板１１の上下のリップ１４とをクランク軸の軸線方向に適宜長さＬだけオーバーラップさせたことにより，前記接合用フランジ板１１に対する前記蓋板１９の板厚さ方向の剛性を一層向上できる。

１ シリンダヘッド
２ 燃焼室
３ 排気ポート
４ 一方の側面
５ 他方の側面
９ 排気マニホールド
１１ 接合用フランジ板
１２ 接合用ボルト
１３ 排気管
１４ リップ
１６ 排気ガス還流通路
１７ 凹み溝
１８ 通孔
１９ 蓋板
２０ 接合用ボルト
２１ 膨らみ部

Claims (1)

1. 左右両側面のうち一方の側面に複数の排気ポートが並んで開口しているシリンダヘッドと，前記シリンダヘッドにおける一方の側面に固定された排気マニホールドとを有しており，
   前記シリンダヘッドにおける一方の側面のうちクランク軸の軸線方向に沿って前記排気ポートの群の外側に位置した部位に，排気ガス還流通路の一部と成る凹み溝をクランク軸の軸線方向に延びるように形成している一方，前記排気マニホールドには，前記シリンダヘッドに固定される接合用フランジ板を設けており，この接合用フランジ板に延長形成した蓋板で前記凹み溝が塞がれている内燃機関において，
   前記蓋板のうち前記凹み溝を塞ぐ部分には，前記凹み溝と反対側に外向き突出した膨らみ部が，前記凹み溝の長手方向に長く延びるように形成されており，前記膨らみ部は，クランク軸の軸線方向から見て互いに逆向きに傾斜した上下２つの傾斜部から成る山形に形成されている一方，前記排気マニホールドにおける接合用フランジ板の上下辺には前記シリンダヘッドと反対側に外向き突出したリップを設けており，前記リップを，前記膨らみ部と部分的にオーバーラップしてクランク軸の軸線方向に延びるように前記蓋板の一部まで延長形成している，
   内燃機関における排気ガス還流装置。