(57)【要約】【課題】特別に製造されたＥＧＲクーラを設けることなくＥＧＲガスを的確に冷却できるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】シリンダヘッド２の内部にヘッド内主ＥＧＲ通路１１が形成されている。ヘッド内主ＥＧＲ通路１１には、クーラ部として、多数のフィン１５ａを有する放熱促進部材１５が装着されている。かつ、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１は、冷却水ジャケット１６、１７によって外側から囲われている。ＥＧＲクーラを内蔵したのと同じ状態になるため、ＥＧＲガスを的確に冷却できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに形成されたＥＧＲ通路の少なくとも一部に、ＥＧＲガスから前記シリンダヘッドへの放熱性を高めるため放熱面積を増大させたクーラ部が形成されている、
内燃機関のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関において、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用等の内燃機関において、燃費の向上や排気ガス浄化性向上等のために、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気系に還流させることは広く行われている。この場合、ＥＧＲガスは高温であることから、充填効率向上のために、ＥＧＲガスを冷却する水冷式等のＥＧＲクーラを設けることが行われている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、ＥＧＲガスは、排気系から取り出されてＥＧＲ通路を通って吸気系に還流するが、ＥＧＲ通路の態様としては、ａ）全体をＥＧＲパイプで構成している場合、ｂ）一部はＥＧＲパイプで構成して他の一部はシリンダヘッドに形成している場合、及び、ｃ）全体をシリンダヘッドに形成している場合、の３つの態様に大別される。
【０００５】
このうち、ｂ）ｃ）のように、シリンダヘッドにＥＧＲ通路の一部又は全部を形成すると、内燃機関全体としてコンパクト化できると共に、ＥＧＲパイプが不要になるか又は使用量を低減できるためコストも抑制できる。
【０００６】
他方、特許文献１のものを初めとした従来のＥＧＲクーラは、ＥＧＲ通路の態様とは関係なく、シリンダヘッドの外側に配置されていてＥＧＲ通路に介挿されており、冷却水パイプも接続されているため、本体の費用や配管の費用が必要でコストが嵩むのみならず、配置にはある程度のスペースを要するため、内燃機関のコンパクト化の障害にもなっていた。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明のＥＧＲ装置は、請求項１に記載したとおり、
「シリンダヘッドに形成されたＥＧＲ通路の少なくとも一部に、ＥＧＲガスから前記シリンダヘッドへの放熱性を高めるため放熱面積を増大させたクーラ部が形成されている」
という構成になっている。
【０００９】
この場合、クーラ部の具体的な構造としては、フィンなどの表面積増大手段を設けた放熱促進部材をシリンダヘッドに設けた通路穴に内蔵する方法と、ＥＧＲ通路自体に鋳抜きや後加工によってフィン等の表面積増大部を一体に形成する方法とがある。勿論、両者を併用することも可能である。
【００１０】
また、シリンダヘッドには冷却水が流れる冷却水ジャケットを備えているが、本願発明では、この冷却水を有効利用するのが好ましい。すなわち、冷却水ジャケットの一部をＥＧＲ通路の外周の少なくとも一部に近づけることにより、冷却水とＥＧＲガスとの間での熱交換を促進させることが好ましい。冷却水ジャケットによってＥＧＲ通路を囲うと、特に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明によると、シリンダヘッドに形成したクーラ部により、シリンダヘッドに対するＥＧＲガスの放熱性を向上できるため、従来のような独立した形態のＥＧＲクーラを無くすことが可能になったり、小型化することが可能になる。これにより、コストの低減と内燃機関のコンパクト化とに貢献できる。
【００１２】
特に、シリンダヘッドに形成されている冷却水ジャケットを利用して、冷却水ジャケットを流れている冷却水でクーラ部を冷却する構造を採用すると、従来のＥＧＲクーラに代替することを確実化して、コスト低減とコンパクト化とを確実化できる。
【００１３】
また、ＥＧＲ通路を冷却水ジャケットで囲うと、ＥＧＲガスから冷却水ジャケットの冷却水に直接熱交換できるため、暖機運転時には、冷却水の早期昇温に貢献して暖機運転時間の短縮に貢献できる。また、自動車用内燃機関の場合、車内の暖房に冷却水の熱の利用することが行われているが、冷却水を早期昇温させて暖房の立ち上がりを良くすることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態をクランク軸と直交した方向から見た側面図である。
【図２】実施形態をクランク軸線方向から見た背面図である。
【図３】（Ａ）は図２のIIIA-IIIA 視断面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は別例図である。
【図４】他の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後や左右の文言を使用するが、この方向は、内燃機関について一般的に使用されている用法に倣って、クランク軸線方向を前後方向、クランク軸線及び気筒軸線と直交した方向を左右方向としている。
【００１６】
更に、前後方向については、タイミングチェーンが配置される側を前、ミッションが配置される側を後ろとしており、後ろから見た方向は背面視方向であり、左右方向は側面視方向である。
【００１７】
(1).第１実施形態
まず、図１〜図３（Ａ）に示す第１実施形態を説明する。図１に示すように、内燃機関は、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを備えており、シリンダヘッド２の排気側面２ａに排気マニホールド３が固定されて、排気マニホールド３の集合部に触媒ケース４が接続されている。
【００１８】
なお、本実施形態では、シリンダヘッド２の排気側面２ａに、各気筒に対応した複数の排気出口を開口させており、従って、排気マニホールド３も複数の枝管５を有しているが、シリンダヘッド２に排気集合部を内蔵して、シリンダヘッド２の排気側面２ａに１つの排気出口が開口した形態とすることも可能である。
【００１９】
触媒ケース４の下部は下窄まりの下コーン部４ａになっており、下コーン部４ａの下端に、排気管６が接続されるストレート状の排気口７を設けている。排気口７には、シリンダブロック１に固定するためのブラケット８を設けている。
【００２０】
触媒ケース４の下コーン部４ａには、ＥＧＲ通路の一部を構成するＥＧＲパイプ９の始端（下端）が接続されている。ＥＧＲパイプ９は、触媒ケース４の下コーン部４ａから横向きに延びてから上向きに曲がっており、上端部９ａはＬ形に曲げられて、フランジ板１０を介してシリンダヘッド２の排気側面２ａの後端部に固定されている。
【００２１】
そして、図２のとおり、シリンダヘッド２の後端部には、ＥＧＲパイプ９の上端部９ａに連通したヘッド内主ＥＧＲ通路１１が、左右方向に長い姿勢で形成されている。本実施形態では、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１は、シリンダヘッド２の吸気側面２ｂには貫通しておらず、シリンダヘッド２の左右幅の約２／３強程度の深さに形成されている。
【００２２】
ヘッド内主ＥＧＲ通路１１の後端には、シリンダヘッド２の上面に開口したヘッド副主ＥＧＲ通路１２が連通しており、ヘッド副ＥＧＲ通路１２にＥＧＲバルブ１３が接続されている。なお、ＥＧＲバルブ１３は、シリンダヘッド２の上方に露出させずに、その一部又は全部をシリンダヘッド２に内蔵することも可能である。
【００２３】
また、図２に一点鎖線で示すように、ヘッド副ＥＧＲ通路１２をシリンダヘッド２の後面に開口させて、ＥＧＲバルブ１３をシリンダヘッド２の後面部に配置したり、図２に二点鎖線で示すように、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１をシリンダヘッド２の吸気側面２ｂに開口させて、ＥＧＲバルブ１３をシリンダヘッド２の吸気側面２ｂに配置することも可能である。更に、ＥＧＲバルブ１３は、ＥＧＲ通路のうち、シリンダヘッド２よりも下流側の部位（例えばサージタンク）に設けてもよい。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１の略全長は、丸穴１４に放熱促進部材１５をきっちり嵌め込んだ構造になっている。放熱促進部材１５は、丸穴１４に嵌着する管と、管の内面から内向き突出した多数枚のフィン１５ａとで構成されている。フィン１５ａは、管の軸心と平行に延びているが、緩いリード角で捩じられていてもよい。
【００２５】
ヘッド内主ＥＧＲ通路１１は、シリンダヘッド２に設けた第１ウォータジャケット１６と第２ウォータジャケット１７とによって、上下両側から囲われている（挟まれている。）。第１ウォータジャケット１６は、シリンダヘッド２を冷却するために形成されているウォータジャケットの一部として形成している。
【００２６】
他方、第２ウォータジャケット１７は、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１を冷却するために新設したもので、冷却水は、シリンダブロック１のウォータジャケット１８から取り込んでいる。第２ウォータジャケット１７についても、シリンダヘッド２の冷却のために形成したウォータジャケットの一部として形成してもよい。
【００２７】
図示は省略しているが、第１ウォータジャケット１６及び第２ウォータジャケット１７とも、シリンダヘッド２の後端部に設けた冷却水分配部に連通しており、冷却水分配部には、ラジエータ送りポートやラジエータ戻りポート、ウォータポンプへの送りポートなどが連通している。従って、冷却水は、冷却水分配部に向けて流れながらヘッド内主ＥＧＲ通路１１に接触して、ＥＧＲガスから冷却水に熱交換される。
【００２８】
本実施形態では、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１には、フィン１５ａの群を有する放熱促進部材１５によって、放熱面積を増大させたクーラ部が形成されており、かつ、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１は、上下両側からウォータジャケット１６，１７で囲われている。このため、ＥＧＲガスから冷却水への熱交換が促進されて、従来のＥＧＲクーラを内蔵したのと同様の高い冷却効果を得ることができる。
【００２９】
従って、従来のＥＧＲクーラに置き換えることが可能であり、その結果、部材のコストを大幅に抑制したり、配管に要するコストを無くしたりして、コストを大幅に抑制できると共に、内燃機関をコンパクト化できる。放熱促進部材１５は、耐蝕性を確保しつつ、できるだけ熱伝導率が高い材料で製造するのが好ましい。
【００３０】
(2).他の実施形態
図３（Ｂ）に示す第２実施形態では、クーラ部の例として、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１に内向きフィン（リブ）２０を一体に形成している。内向きフィン２０は４本だけ表示しているが、本数や厚さ、内向き突出寸法などは任意に設定できる。内向きフィン２０は、コストの面からは、シリンダヘッド２を鋳造するに際して鋳込みで形成するのが好適であるが、ブローチ加工などで後加工することも可能である。
【００３１】
図３（Ｃ）に示す第３実施形態では、クーラ部の例として、内向きのねじ山を２１を形成している。図では、ねじ山２１は一条ねじになっているが、２条ねじや３条ねじのような多条ねじに形成すると、ピッチをできるだけ小さくしつつリード角が大きくなるため、ＥＧＲガスの流れ抵抗を抑制しつつ伝熱性を向上できる利点がある。
【００３２】
ねじ山２１も、鋳込みで形成してもよいし、後加工（タップ加工）で形成してもよい。また、ねじ山２１は形状は角形に表示しているが、三角形や台形など他の形状も採用可能である。
【００３３】
図４に示す第４実施形態では、ヘッド内主ＥＧＲ通路１１を、第１及び第２のウォータジャケット１６，１７で囲うことによって筒状に形成した場合において、クーラ部の例として、外周面に、ウォータジャケット１６，１７に露出した多数のフィン２２を形成している。この実施形態も、本願発明の範疇に入っている。図４の形態と図３の各形態とを組み合わせることも可能であり、この場合は、ＥＧＲガスの冷却性能は更にアップする。
【００３４】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、クーラ部としてシリンダヘッドとは別体の放熱促進部材を使用する場合、放熱促進部材の形態として、中心筒の外面に多数のフィンを設けた形態や、内筒と外筒との間に多数のフィンを設けた形態など、様々な形態を採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明は、実際にＥＧＲ装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
２  シリンダヘッド
４  触媒ケース
９  ＥＧＲパイプ
１１  クーラ部を形成しているヘッド内主ＥＧＲ通路
１２  ヘッド内副ＥＧＲ通路
１３  ＥＧＲバルブ
１４  ヘッド内主ＥＧＲ通路を構成する丸穴
１５  クーラ部を構成する放熱促進部材
１５ａ  フィン
１６，１７  ウォータジャケット
２０  クーラ部を構成する内向きフィン
２１  クーラ部を構成するねじ山
２２  クーラ部を構成する外向きフィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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