(57)【要約】【課題】ＥＧＲガス冷却用の熱交換器の増設を必要とせず、よりコンパクトな構成でＥＧＲガスを冷却し得るＥＧＲガスの冷却構造を提供すること。【解決手段】エンジンのシリンダヘッドに取り付けられると共に冷却水用の配管が接続されて前記シリンダヘッドから前記配管へ渡る冷却水流通通路を形成する配管接続部材に、ＥＧＲガスを通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガスの冷却構造において、前記シリンダヘッドと前記配管接続部材との各合わせ面のうちの少なくともいずれか一方に、ＥＧＲガスが通過する通路を形成する溝を、前記冷却水流通通路を囲むように形成したことを特徴とする。【選択図】図３
2010084581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダヘッドに取り付けられると共に冷却水用の配管が接続されて前記シリンダヘッドと前記配管との間に渡る冷却水流通通路を形成する配管接続部材に、ＥＧＲガスを通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガスの冷却構造において、
前記シリンダヘッドと前記配管接続部材との各合わせ面のうちの少なくともいずれか一方に、ＥＧＲガスが通過する通路を形成する溝を、前記冷却水流通通路を囲むように形成したことを特徴とするＥＧＲガスの冷却構造。
【請求項２】
前記シリンダヘッドの前記合わせ面と、前記配管接続部材の前記合わせ面との双方に前記溝を形成し、
前記シリンダヘッド及び前記配管接続部材の各々の前記溝に、前記溝の底部から突起した複数の壁部を設け、
前記シリンダヘッド側の前記壁部と、前記配管接続部材側の前記壁部とを、ＥＧＲガスの流れ方向に離間して交互に設けたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲガスの冷却構造。
【請求項３】
前記配管接続部材には、ＥＧＲバルブが取り付けられ、
前記配管接続部材は、前記冷却水流通通路から分岐して前記ＥＧＲバルブへ冷却水を導くサブ流通通路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲガスの冷却構造。
【請求項４】
前記シリンダヘッドの前記合わせ面には、前記シリンダヘッド内で排気ポートと連通したＥＧＲガス排気口が形成され、
前記溝が前記ＥＧＲガス排気口と連通していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＥＧＲガスの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲガスの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスの一部を吸気通路に還流させる排気ガス再循環（ＥＧＲ）が知られている。このＥＧＲは、燃焼温度の抑制化を図り、例えば、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減効果がある。ここで、吸気充填効率の低下等を防止するため、ＥＧＲガスを冷却することが望ましい。ＥＧＲガスの冷却にあたっては、例えば、エンジンの冷却水を用いた別途の熱交換器を増設することが知られている。しかし、熱交換器を増設すると部品点数の増加や、エンジンの組立作業性を低下させるという問題がある。
【０００３】
そこで、エンジンの冷却系の一部の構成に、ＥＧＲガスの冷却機能を付加したものが提案されている。例えば、特許文献１には、シリンダヘッドと冷却水用の配管とを接続する部品をケース状に形成したガスクーラハウジングを備えたものが開示されている。このガスクーラハウジングはＥＧＲガスの通路を有し、エンジンの冷却水によりＥＧＲガスを冷却するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２４８９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のガスクーラハウジングは、ＥＧＲガスの通路を形成する、ガスクーラハウジングを貫通した管状の部分を一体に有すると共に、管状の部分の周囲に冷却水を導入するチャンバを形成したものであり、ガスクーラハウジングが大型化する。これはエンジンの大型化を招くことになる。
【０００６】
本発明の目的は、ＥＧＲガス冷却用の熱交換器の増設を必要とせず、よりコンパクトな構成でＥＧＲガスを冷却し得るＥＧＲガスの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、エンジンのシリンダヘッドに取り付けられると共に冷却水用の配管が接続されて前記シリンダヘッドと前記配管との間に渡る冷却水流通通路を形成する配管接続部材に、ＥＧＲガスを通過させてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガスの冷却構造において、前記シリンダヘッドと前記配管接続部材との各合わせ面のうちの少なくともいずれか一方に、ＥＧＲガスが通過する通路を形成する溝を、前記冷却水流通通路を囲むように形成したことを特徴とするＥＧＲガスの冷却構造が提供される。
【０００８】
この冷却構造では、前記溝により、前記冷却水流通通路回りにＥＧＲガスが通過する空間が形成され、冷却水との熱交換でＥＧＲガスが冷却される。したがって、ＥＧＲガス冷却用の熱交換器の増設を必要とせずにＥＧＲガスを冷却できる。また、前記シリンダヘッドと前記配管接続部材との合わせ面において、前記冷却水流通通路回りの前記空間を形成したことで、前記配管接続部材内部のＥＧＲガスの通路を短くすることができ、また、前記配管接続部材内に冷却水のチャンバを設ける必要がなく、前記配管接続部材を、よりコンパクト化できる。
【０００９】
本発明においては、前記シリンダヘッドの前記合わせ面と、前記配管接続部材の前記合わせ面との双方に前記溝を形成し、前記シリンダヘッド及び前記配管接続部材の各々の前記溝に、前記溝の底部から突起した複数の壁部を設け、前記シリンダヘッド側の前記壁部と、前記配管接続部材側の前記壁部とを、ＥＧＲガスの流れ方向に離間して交互に設けてもよい。この構成によれば、ＥＧＲガスが蛇行状に流れるので、前記溝により形成されるＥＧＲガスが通過する空間の有効長を長くでき、冷却性能を向上しながらコンパクト化を図れる。
【００１０】
また、本発明においては、前記配管接続部材には、ＥＧＲバルブが取り付けられ、前記配管接続部材は、前記冷却水流通通路から分岐して前記ＥＧＲバルブへ冷却水を導くサブ流通通路を有していてもよい。この構成によれば、ＥＧＲバルブの冷却も、よりコンパクトに行える。
【００１１】
また、本発明においては、前記シリンダヘッドの前記合わせ面には、前記シリンダヘッド内で排気ポートと連通したＥＧＲガス排気口が形成され、前記溝が前記ＥＧＲガス排気口と連通していてもよい。この構成によれば、別途の配管を必要とせずに前記溝へＥＧＲガスを導入できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べた通り、本発明によれば、ＥＧＲガス冷却用の熱交換器の増設を必要とせず、よりコンパクトな構成でＥＧＲガスを冷却し得るＥＧＲガスの冷却構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係るＥＧＲガスの冷却構造Ａを適用したエンジン１００のブロック図である。エンジン１００はシリンダブロック１１０と、シリンダヘッド１２０とを備える。図１において、実線矢印は冷却水の流れ方向を示し、破線矢印はＥＧＲガスの流れ方向を示す。
【００１４】
エンジン１００は４つの気筒＃１乃至＃４が列状に配置された直列４気筒ガソリンエンジンである。本実施形態では直列４気筒ガソリンエンジンを例に挙げるが、気筒数、気筒配置が異なる他の種類のガソリンエンジン或いは、ディーゼルエンジン等の他の種類のエンジンにも本発明は適用可能である。また、エンジン１００は、１気筒あたり吸気バルブ、排気バルブをそれぞれ２つ設けたバルブ機構を設けたエンジンである。
【００１５】
シリンダブロック１１０の気筒列方向前部には、ウォータポンプ１１２が設けられている。ウォータポンプ１１２はエンジン１００のクランク軸（不図示）から動力伝達機構を介して動力を伝達されて駆動され、冷却水をシリンダブロック１１０内のウォータジャケット１１１及びシリンダヘッド１２０内のウォータジャケット１２１へ圧送する。なお、ウォータポンプ１１２は電動式のものでもよい。
【００１６】
シリンダヘッド１２０の気筒列方向後部には、配管接続部材１０が取り付けられている。配管接続部材１０は、シリンダヘッド１２０と冷却水用の配管１１５とを接続し、シリンダヘッド１２０から配管１１５へ渡る冷却水流通通路を形成する部材である。シリンダヘッド１２０内のウォータジャケット１２１を流通した冷却水は、配管接続部材１０に排出され、配管１１５へ流れ出る。配管１１５は途中で分岐し、一方はサーモスタット１１３へ、他方はラジエータ１１４を介してサーモスタット１１３へ接続される。サーモスタット１１３は、エンジン１００の冷間時にはラジエータ１１４を介さずに冷却水をウォータポンプ１１２へ流し、エンジン１００の温間時にはラジエータ１１４を介して冷却水をウォータポンプ１１２へ流す。なお、サーモスタット１１３を配管接続部材１０に取り付ける構成も採用可能である。
【００１７】
こうして本実施形態の場合、冷却水は、ウォータポンプ１１２→ウォータジャケット１１１、１２１→配管接続部材１０→（ラジエータ１１４）→サーモスタット１１３→ウォータポンプ１１２と流れてエンジン１００内を循環し、エンジン１００を冷却する。
【００１８】
次に、シリンダヘッド１２０内の排気ポート１２３のうち、気筒＃４の排気ポート１２３には、ＥＧＲガス通路１２４が連通している。ＥＧＲガス通路１２４には気筒＃４の排気ポート１２３を流れる排気ガスの一部が導入される。本実施形態では、気筒＃４の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして利用するが、他の気筒又は前記気筒の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして利用してもよい。
【００１９】
ＥＧＲガス通路１２４を流れるＥＧＲガスは、シリンダヘッド１２０から配管接続部材１０へ流れ、その際、後述する冷却構造Ａにより冷却される。配管接続部材１０を通過したＥＧＲガスはＥＧＲバルブ３０及び配管１２６を介して吸気系に還流される。本実施形態の場合、ＥＧＲバルブ３０は配管接続部材１０に取り付けられている。また、本実施形態の場合、配管１２６は吸気マニホールド１２５に接続されており、ＥＧＲガスは吸気マニホールド１２５から各吸気ポート１２２へ導入されることになる。
【００２０】
次に、ＥＧＲガスの冷却構造Ａについて図２乃至図５を参照して説明する。図２（ａ）はエンジン１００の気筒列方向後部の配管接続部材１０近傍の平面図、図２（ｂ）はエンジン１００の気筒列方向後部の配管接続部材１０近傍の正面図である。図３（ａ）はシリンダヘッド１２０の気筒列方向後部の正面図、図３（ｂ）は配管接続部材１０を、合わせ面１４側から見た図である。図４（ａ）は図２（ｂ）の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、図４（ｂ）は図２（ｂ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。
【００２１】
シリンダヘッド１２０の後部には、配管接続部材１０が取り付けられる合わせ面２０が形成されている。本実施形態ではシリンダヘッド１２０の合わせ面２０と配管接続部材１０の合わせ面１４とは互いに平坦であるが、両者の形状が互いに合致しておれば、起伏があってもよい。
【００２２】
合わせ面２０には、ウォータジャケット１２１と連通した冷却水の排水口２１と、ＥＧＲガス通路１２４と連通したＥＧＲガスの排気口２２と、有底の溝２３と、複数のネジ孔２５と、が形成されている。溝２３は、その底部から突起した複数の壁部２４（ここでは２つ）を有し、３つの溝２３ａ乃至２３ｃに区画されている。
【００２３】
配管接続部材１０は、配管１１５（図１）が接続される筒状の接続部１１と、ＥＧＲガスをＥＧＲバルブ３０へ排出するための筒状の排気部１２と、ＥＧＲバルブ３０へ冷却水の一部を供給するサブ排水部１３と、シリンダヘッド１２０の合わせ面２０との合わせ面となる合わせ面１４と、を備える。
【００２４】
合わせ面１４には、複数のボルト４１（図２（ａ）及び（ｂ））が挿通する複数の孔１８が形成されており、孔１８にボルト４１を挿通して合わせ面２０のネジ孔２５に螺着することで、配管接続部材１０をシリンダヘッド１２０に取付けることができる。
【００２５】
合わせ面１４には、また、取付け時に排水口２１と連通する、冷却水の入口１５が形成されている。この入口１５と接続部１１の内部空間とは互いに連通してシリンダヘッド１２０から配管１１５（図１）へ渡る冷却水流通通路を形成する。
【００２６】
サブ排水部１３は、この冷却水流通通路から分岐して、図４（ａ）に示すようにＥＧＲバルブ３０へ冷却水を導くサブ流通通路を形成する。ＥＧＲバルブ３０には戻り配管４０が接続されており、ＥＧＲバルブ３０へ供給された冷却水は戻り配管４０を介して配管１１５（図１）へ導かれることになる。ＥＧＲバルブ３０は、不図示のＥＣＵからの指令により、開閉する電磁制御バルブである。ＥＧＲバルブ３０へ冷却水を供給することで、そのアクチュエータを冷却して安定した動作を得ることができる。本実施形態では、このように、ＥＧＲバルブ３０を配管接続部材１０に取り付け、冷却水を供給するようにしたことで、ＥＧＲバルブ３０の冷却を、よりコンパクトな構成で行うことができる。
【００２７】
次に、合わせ面１４には、また、有底の溝１６が形成されている。溝１６は、その底部から突起した複数の壁部１７（ここでは３つ）を有し、４つの溝１６ａ乃至１６ｄに区画されている。溝１６ａは、その端部に、取付時に排気口２２と対峙するＥＧＲガスの導入部１６ａ'を有する。溝１６ｄは、その端部に、排気部１２に内部空間と連通する連通孔１６ｄ'が形成されている。
【００２８】
後述するように、溝１６と溝２３とは、ＥＧＲガスが通過する空間を形成し、排気口２２から排気されたＥＧＲガスは、排気部１２内を通って図４（ｂ）に示すようにＥＧＲバルブ３０へ導かれる。ＥＧＲバルブ３０は、不図示のＥＣＵからの指令により、開閉する電磁制御バルブである。ＥＧＲバルブ３０の開弁時、排気部１２から供給されたＥＧＲガスは、配管１２６を介して吸気系に戻されることになる。
【００２９】
次に、溝１６と溝２３とにより形成される、ＥＧＲガスが通過する空間（以下、ＥＧＲガス冷却用通路ともいう。）について説明する。図５は、シリンダブロック１２０に配管接続部材１０を取り付けた状態での図３（ａ）の線Ｚ−Ｚに沿う断面図であり、ＥＧＲガス冷却用通路の平面展開図である。図５において、矢印はＥＧＲガスの流れ方向を示す。
【００３０】
溝１６ａは、排気口２２と連通しており、排気口２２から排出されるＥＧＲガスは、まず、溝１６ａに導入される。溝１６ａは溝２３ａに、溝１６ｂは溝２３ａと溝２３ｂとに、溝１６ｃは溝２３ｂと溝２３ｃとに、溝１６ｄは溝２３ｃに、それぞれ連通している。このため、排気口２２から排出されるＥＧＲガスは、これらの溝により形成されるＥＧＲガス冷却用通路を通って、排気部１２からＥＧＲバルブ３０へ流れ出ることになる。
【００３１】
ここで、溝１６及び溝２３は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、排水口２１や入口１５により形成される冷却水流通通路を囲むように形成されているため、ＥＧＲガスは冷却水回りを回って流れる。このため、シリンダヘッド１２０及び配管接続部材１０の壁を介して冷却水と熱交換がなされて冷却される。
【００３２】
このように本実施形態では、溝１６、２３により、冷却水流通通路回りにＥＧＲガス冷却用通路が形成され、冷却水との熱交換でＥＧＲガスが冷却される。したがって、ＥＧＲガス冷却用の熱交換器の増設を必要とせずにＥＧＲガスを冷却できる。また、シリンダヘッド１２０と配管接続部材１０との合わせ面２０、１４において、冷却水流通通路回りのＥＧＲガス冷却用通路を形成したことで、配管接続部材１０内部のＥＧＲガスの通路（例えば、連通孔１６ｄ'から排気部１２内部の通路）を短くすることができ、また、配管接続部材１０内に冷却水のチャンバを設ける必要がなく、配管接続部材１０を、よりコンパクト化できる。
【００３３】
加えて、溝１６及び２３に、それぞれ、複数の壁部１７、２４を、図５に示すように、ＥＧＲガスの流れ方向に離間して交互に設けたので、同図矢印で示すようにＥＧＲガスが蛇行状に流れることになる。これにより、ＥＧＲガス冷却用通路の有効長を長くでき、冷却性能を向上しながらコンパクト化を図れる。
【００３４】
なお、溝１６及び溝２３により形成されるＥＧＲガス冷却用通路は、本実施形態のように冷却水流通通路回りの略全周を囲むようにすることで、ＥＧＲガスの冷却性能を最も高めることができるが、必ずしも略全周を囲む必要はなく、必要な冷却性能が得られる範囲で囲むようにすればよい。また、シリンダヘッド１２０及び配管接続部材１０は例えばアルミ合金で形成されるが、熱交換効率の点で、熱伝導性のよい材料が好ましい。
【００３５】
本実施形態では、シリンダヘッド１２０と配管接続部材１０との双方にそれぞれ溝１６、２３を形成したが、いずれか一方に溝を形成し、他方は溝を閉鎖する面状に形成すれば、ＥＧＲガス冷却用通路を形成できる。尤も、双方に溝を形成した方が、ＥＧＲガス冷却用通路の容積をより大きくすることができ、より多くのＥＧＲガスを冷却できる。
【００３６】
また、本実施形態では、シリンダヘッド１２０の合わせ面２０に、排気口２２を形成し、シリンダヘッド１２０内のＥＧＲガス通路１２４を介して、排気ポート１２３と連通した構成としたが、少なくとも一部に外部配管を用いた構成により、排気ポート１２３や不図示の排気マニホールドからＥＧＲガスをＥＧＲガス冷却用通路に導く構成としてもよい。尤も、本実施形態の構成であれば、別途の外部配管を必要とせずにＥＧＲガス冷却用通路にＥＧＲガスを導くことができ、部品点数の削減や組立作業性の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＧＲガスの冷却構造Ａを適用したエンジン１００のブロック図である。
【図２】（ａ）はエンジン１００の気筒列方向後部の配管接続部材１０近傍の平面図、（ｂ）はエンジン１００の気筒列方向後部の配管接続部材１０近傍の正面図である。
【図３】（ａ）シリンダヘッド１２０の気筒列方向後部の正面図、（ｂ）は配管接続部材１０を、合わせ面１４側から見た図である。
【図４】（ａ）は図２（ｂ）の線Ｘ−Ｘに沿う断面図、（ｂ）は図２（ｂ）の線Ｙ−Ｙに沿う断面図である。
【図５】シリンダブロック１２０に配管接続部材１０を取り付けた状態での図３（ａ）の線Ｚ−Ｚに沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ  冷却構造
１０  配管接続部材
１４、２０  合わせ面
１６、２３  溝
１００  エンジン
１１５  配管
１２０  シリンダヘッド
【図１】
2010084581.tif 000003
【図２】
2010084581.tif 000004
【図３】
2010084581.tif 000005
【図４】
2010084581.tif 000006
【図５】
2010084581.tif 000007