(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの一部を吸気系に還流する内燃機関の排気還流装置において、
樹脂製の吸気マニホルドが、金属製のスペーサと金属製のガスケットとを介してシリンダヘッドに接続され、
前記シリンダヘッドには、一連なりのＥＧＲガス吸入通路と、気筒数に応じた本数のＥＧＲガス吐出通路とが形成され、
前記ＥＧＲガス吸入通路は、その一端が、排気ポートに開口し、その他端が、前記シリンダヘッドの前記吸気マニホルドとの接続面に形成された集合室に開口し、その途中が、前記シリンダヘッドに取り付けられたＥＧＲ弁を経由するようにされ、
前記ガスケットには、１個のＥＧＲガス共通連通口と、気筒数に応じた個数のＥＧＲガス分岐連通口とが形成され、
前記スペーサには、その前記ガスケットとの接合面に、前記ＥＧＲガス共通連通口と前記ＥＧＲガス分岐連通口とに連通し、気筒数に応じた本数の、等しい長さのＥＧＲガス分岐通路が溝状に形成され、
前記排気ポートから吸入されたＥＧＲガスが、前記ＥＧＲガス吸入通路、前記集合室、前記ＥＧＲガス共通連通口、前記ＥＧＲガス分岐通路、前記ＥＧＲガス分岐連通口を経て、前記ＥＧＲガス吐出通路に入り、該ＥＧＲガス吐出通路を吸入空気の流れ方向に指向して流れて、その吐出口から吸入ポートに吐出されるようにされたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、特に樹脂製の吸気マニホルドを有する内燃機関の排気還流装置において、吸気マニホルドの熱変形の回避、各気筒へのＥＧＲガスの均等分配等を図った内燃機関の排気還流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の排気還流装置において、還流されるＥＧＲガスは、シリンダヘッドの排気ポートあるいは排気マニホルドから取り出され、ＥＧＲ弁を通り、スロットルバルブ下流の吸気マニホルドのサージタンクあるいは吸気通路に吐出される構造となっている。
【０００３】
このような構造の排気還流装置において、吸気マニホルドが樹脂材料により形成される場合、高温のＥＧＲガスによる熱変形を防ぐために、吸気マニホルドに断熱材を付設したり、放熱構造にしたり、冷却システムを組み込んだりすることが行なわれている（実公平４−５７２０号公報、特開平６−１０１５８７号公報、実公平５−４０２９４号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術においては、高温のＥＧＲガスを直接吸気マニホルドに吐出するため、その熱変形や熱劣化を回避することが困難であり、これらを回避しようとして、特別の部材や構造、システムを取り入れようとすると、付加部品の追加による重量アップやコストアップの問題が生じ、また、メンテナンス項目の増加につながる。
【０００５】
さらに、ＥＧＲガスが吸気マニホルドのサージタンクに吐出される場合には、ＥＧＲガス中の水蒸気の凝縮水がそこに滞留し、堆積するといった問題が生じていた。
【０００６】
本願の発明は、前記のような問題点を解決して、樹脂製吸気マニホルドのＥＧＲガスによる熱変形、熱劣化を回避し、サージタンクなどの吸気通路内におけるＥＧＲガス凝縮水の滞留をなくし、しかも、ＥＧＲガスの各気筒への均等分配を図ることができる簡易な構造の内燃機関の排気還流装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した内燃機関の排気還流装置に係り、その請求項１に記載された発明は、排気ガスの一部を吸気系に還流する内燃機関の排気還流装置において、樹脂製の吸気マニホルドが、金属製のスペーサと金属製のガスケットとを介してシリンダヘッドに接続され、前記シリンダヘッドには、一連なりのＥＧＲガス吸入通路と、気筒数に応じた本数のＥＧＲガス吐出通路とが形成され、前記ＥＧＲガス吸入通路は、その一端が、排気ポートに開口し、その他端が、前記シリンダヘッドの前記吸気マニホルドとの接続面に形成された集合室に開口し、その途中が、前記シリンダヘッドに取り付けられたＥＧＲ弁を経由するようにされ、前記ガスケットには、１個のＥＧＲガス共通連通口と、気筒数に応じた個数のＥＧＲガス分岐連通口とが形成され、前記スペーサには、その前記ガスケットとの接合面に、前記ＥＧＲガス共通連通口と前記ＥＧＲガス分岐連通口とに連通し、気筒数に応じた本数の、等しい長さのＥＧＲガス分岐通路が溝状に形成され、前記排気ポートから吸入されたＥＧＲガスが、前記ＥＧＲガス吸入通路、前記集合室、前記ＥＧＲガス共通連通口、前記ＥＧＲガス分岐通路、前記ＥＧＲガス分岐連通口を経て、前記ＥＧＲガス吐出通路に入り、該ＥＧＲガス吐出通路を吸入空気の流れ方向に指向して流れて、その吐出口から吸入ポートに吐出されるようにされたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
【０００８】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、樹脂製の吸気マニホルドを有する内燃機関の排気還流装置において、排気ポートから吸入されたＥＧＲガスは、シリンダヘッドのＥＧＲガス吸入通路、同集合室、金属製のガスケットのＥＧＲガス共通連通口、金属製のスペーサの溝状のＥＧＲガス分岐通路、同ガスケットのＥＧＲガス分岐連通口を経て、シリンダヘッドのＥＧＲガス吐出通路に入り、該ＥＧＲガス吐出通路を吸入空気の流れ方向に指向して流れて、その吐出口から吸入ポートに吐出されるようになっている。
【０００９】
この結果、ＥＧＲガスは、金属製のスペーサおよび金属製のガスケットの介在により、直接吸気マニホルドに吐出されることなしに、吸入ポートに導かれるので、樹脂製の吸気マニホルドの熱変形や熱劣化を回避することができ、また、サージタンクなどの吸気通路内にＥＧＲガス中の水蒸気の凝縮水が滞留、堆積するといった問題も生ぜず、ＥＧＲガスを速やかに燃焼室内に還流させることができる。
【００１０】
また、パイプ等のジョイント手段を一切介さずに、ＥＧＲガス通路をシリンダヘッドおよびスペーサに容易に形成可能である。しかも、シリンダヘッド、ガスケット、スペーサ、吸気マニホルド間の各接合部分を巧みに使用して、ＥＧＲガス通路を形成することができる。これらにより、重量ダウンやコストダウン、省スペース化を図ることができる。
【００１１】
さらに、ＥＧＲガスの吸入ポートへの吐出直前の通路（ＥＧＲガス吐出通路）がシリンダヘッドに形成されるので、負圧発生源に隣接して、大きな負圧を得ることができて、効率的にＥＧＲガスを燃焼室内に還流させることができる。また、ＥＧＲガスは、ＥＧＲガス吐出通路を吸入空気の流れ方向に指向して流れるので、ＥＧＲガスの吸入ポートへのスムースな吐出が可能になる。
【００１２】
また、ＥＧＲガスは、ガスケットのＥＧＲガス共通連通口を通った後、スペーサのＥＧＲガス分岐通路を流れるが、このＥＧＲガス分岐通路は、等しい長さにされているので、ＥＧＲガスの各気筒への均等分配が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図８に図示される本願の請求項１に記載された発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における排気還流装置が適用される内燃機関の部分立面図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、図１の内燃機関のシリンダヘッドカバーを取り除いて見た概略平面図、図４は、図１の内燃機関のシリンダヘッドの吸気マニホルド側との接続面を正面に見たシリンダヘッドの側面図、図５は、図３のＡ方向から見たガスケットの正面図、図６は、図３のＡ方向から見たスペーサの正面図、図７は、図６のスペーサの裏面図、図８は、図６および図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視拡大断面図である。
【００１４】
図１ないし図３において、本実施形態における排気還流装置が適用される内燃機関１は、直列３気筒内燃機関であって、３本に分岐した吸気通路３−１、３−２、３−３を有する樹脂製の吸気マニホルド３の共通フランジ部４が、金属製のスペーサ５と、金属製の比較的薄い板状のガスケット６とを介して、図示されない締結手段により、シリンダヘッド２の接続面２ａ  に締結接続されている。フランジ部４とスペーサ５との間は、実際にはラバー製の異形断面リングでシールされているが、図示省略されている。
【００１５】
吸気マニホルド３の共通フランジ部４と反対側は、サージタンク７とされ、該サージタンク７は、さらに、図示されないスロットルボディに接続されている。該スロットルボディは、サージタンク７側のスロットルボディ取付け用フランジ８の取付け面８ａ  に取り付けられる。
【００１６】
以下、排気還流装置の排気還流通路の構成について説明する。
先ず、シリンダヘッド２の器壁には、図３に図示されるように、一連なりのＥＧＲガス吸入通路９と、気筒数に応じた３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３とがそれぞれ形成されている。
【００１７】
ＥＧＲガス吸入通路９は、シリンダヘッド２に取り付けられるＥＧＲ弁１１（図３に想像線で示す）より上流側の通路部分９ａ  と、下流側の通路部分９ｂ  とからなり、これらが一連なりに接続されることにより構成されている。ＥＧＲ弁１１は、シリンダヘッド２の吸気マニホルド３との接続面２ａ  と同一の面上にボルトにより取り付けられ、ＥＧＲガス吸入通路９を流れるＥＧＲガス量を機関運転状態に応じて制御する。
【００１８】
ＥＧＲガス吸入通路９の上流側通路部分９ａ  の基端は、第３気筒の排気ポート１２−３を構成する２つの分岐排気ポートのうちの１つに開口されており、該開口を通じて、排気ガス（ＥＧＲガス）が該上流側通路部分９ａ  に取り込まれる。なお、１２−１、１２−２は、それぞれ第１気筒、第２気筒の排気ポートである。
【００１９】
ＥＧＲガス吸入通路９の下流側通路部分９ｂ  は、ＥＧＲ弁１１との接続部分を直角に折れて、シリンダヘッド２の接続面２ａ  に平行に走り、その末端は、該接続面２ａ  に細長く陥没形成された集合室１３（図４参照）に開口されている。
【００２０】
次に、ガスケット６は、図５に図示されるように、細長い板状体をなし、その左右および中央に３個の第１混合気連通口１４−１、１４−２、１４−３と、その中央の第１混合気連通口１４−２の下方に１個のＥＧＲガス共通連通口１５と、３個の小径のＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３とが、それぞれ打ち抜き形成されている。３個の小径のＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３は、３個の第１混合気連通口１４−１、１４−２、１４−３の左方もしくは右方に隣接して、それぞれ形成されている。
【００２１】
第１混合気連通口１４−１、１４−２、１４−３とＥＧＲガス連通口（ＥＧＲガス共通連通口１５、ＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３）との間には、詳細には図示されていないが、ビード１７が設定されており、これにより、これらの連通口を通って流れる異なる気体が混合しないようにシールされている。
【００２２】
ＥＧＲガス共通連通口１５は、図５に図示されるように、正面視鍋蓋亠状の形状をなし、シリンダヘッド２の接続面２ａ  に形成された集合室１３に臨んでおり、該集合室１３内に導入されたＥＧＲガスを、後続のスペーサ５のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３（後述）に導く。
【００２３】
次に、スペーサ５は、図６および図７に図示されるように、その輪郭形状がガスケット６と略同様にされ、その左右および中央に３個の第２混合気連通口１８−１、１８−２、１８−３が貫通形成され、そのガスケット６との接合面には、これら３個の第２混合気連通口１８−１、１８−２、１８−３の間を縫って、３本の湾曲した等しい長さのＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３が溝状（図８参照）に形成されている。各ＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３の溝の断面積は等しくされている。
【００２４】
これらの３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３は、それらの基端部において、ガスケット６のＥＧＲガス共通連通口１５の正面視鍋蓋亠形状と略同じ形状に集合して、該ＥＧＲガス共通連通口１５を介して集合室１３内のＥＧＲガスをそれぞれ受け取る。
【００２５】
集合室１３の容積は、そこに集められるＥＧＲガスの脈動を吸収するのに十分な程度に大きくされ、また、その断面積は、３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３の通路断面積の総和より大きくされている。
ＥＧＲガス共通連通口１５の形状は、３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３の基端集合部の形状に沿っているが、該基端集合部の形状からはみ出さない大きさに形成されている。
【００２６】
これら３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３は、また、それらの末端部において、ガスケット６の３個のＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３にそれぞれ連通されており、集合室１３から受け取ったＥＧＲガスを、これら３個のＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３を介してシリンダヘッド２の３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３にそれぞれ送り込む。
【００２７】
３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３は、３つの気筒の各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３にそれぞれ開口されており、３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３から送り込まれたＥＧＲガスを、これらの吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３にそれぞれ吐出し、さらに、そこから各気筒の燃焼室（図示されず）へと導く。
【００２８】
ここで、３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３は、図３に図示されるように、３つの気筒の各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３にそれぞれ鋭角をなして寄り添うようにして、シリンダヘッド２に形成されている。このため、ＥＧＲガスは、ＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３内を吸入空気の流れ方向に指向して流れるようになり、ＥＧＲガスの各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３へのスムースな吐出が可能である。
【００２９】
以上の説明から明らかなとおり、本実施形態における排気還流装置の排気還流通路は、シリンダヘッド２に形成されたＥＧＲガス吸入通路９、同集合室１３、ガスケット６に形成されたＥＧＲガス共通連通口１５、スペーサ５に形成された３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３、ガスケット６に形成された３個のＥＧＲガス分岐連通口１６−１、１６−２、１６−３、シリンダヘッド２に形成された３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３およびシリンダヘッド２に形成された３本のＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３を、この順に連通接続することにより構成されている。
【００３０】
したがって、第３気筒の排気ポート１２−３のうちの１つの分岐排気ポートから吸入されたＥＧＲガスは、これらの通路および開口を通って流れて、各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３に吐出され、そこからさらに各気筒の燃焼室に導かれて、そこに還流されるようになっている。
【００３１】
本実施形態は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
排気ポート１２−３から吸入されたＥＧＲガスは、前記のように、シリンダヘッド２およびスペーサ５に形成された各ＥＧＲガス通路を流れ、ガスケット６に形成された各開口を通って、各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３に吐出され、そこからさらに各気筒の燃焼室に導かれて、そこに還流されるようになっている。
【００３２】
この結果、ＥＧＲガスは、スペーサ５およびガスケット６の介在により、直接吸気マニホルド３に吐出されることなしに、各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３に導かれるので、吸気マニホルド３の熱変形や熱劣化を回避することができる。また、サージタンク７などの吸気通路内にＥＧＲガス中の水蒸気の凝縮水が滞留、堆積することもないので、ＥＧＲガスを速やかに燃焼室内に還流させることができる。
【００３３】
また、スペーサ５およびガスケット６は、金属製であるので、これら自体がＥＧＲガスにより熱変形や熱劣化を受けることもなく、吸気やＥＧＲガスを燃焼室に送り込むことに何ら支障を生じさせることがない。
【００３４】
また、ＥＧＲガスの還流通路を形成するのに、パイプ等のジョイント手段を一切介さずに、これをシリンダヘッド２およびスペーサ５に容易に形成可能である。しかも、シリンダヘッド２、ガスケット６、スペーサ５、吸気マニホルド３間の各接合部分を巧みに使用して、ＥＧＲガス通路を形成することができる。これらにより、重量ダウンやコストダウン、省スペース化を図ることができる。
【００３５】
さらに、ＥＧＲガスの各吸入ポートポート２０−１、２０−２、２０−３への吐出直前の通路（ＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３）がシリンダヘッド２に形成されるので、負圧発生源に隣接して、大きな負圧を得ることができて、効率的にＥＧＲガスを燃焼室内に還流させることができる。
【００３６】
また、ＥＧＲガス吐出通路１０−１、１０−２、１０−３は、各吸入ポート２０−１、２０−２、２０−３にそれぞれ鋭角をなして寄り添うようにしてシリンダヘッド２に形成されているので、ＥＧＲガスは、これらの吸入ポート内を流れる吸入空気の流れ方向に指向して流れることになり、ＥＧＲガスのこれらの吸入ポートへのスムースな吐出が可能になる。
【００３７】
また、ＥＧＲガスは、ガスケット６の共通のＥＧＲガス連通口１５を通った後、スペーサ５の３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３を流れるが、この３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３は、等しい断面積にされ、かつ、等しい長さにされているので、ＥＧＲガスの各気筒への均等分配が可能である。
【００３８】
さらに、ガスケット６のＥＧＲガス共通連通口１５も、スペーサ５の３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３の基端集合部も、ともに正面視鍋蓋亠状の形状をなし、互いに沿うようにして形成されているので、シリンダヘッド２の集合室１３から３本のＥＧＲガス分岐通路１９−１、１９−２、１９−３への流入が、ＥＧＲガス共通連通口１５にガイドされて、円滑に行なわれる。
【００３９】
本実施形態における排気還流装置は、直列３気筒内燃機関に適用されたが、これに限定されず、直列多気筒内燃機関や該直列多気筒内燃機関を２列Ｖ型にして有する内燃機関等にも好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１に記載された発明の一実施形態における排気還流装置が適用される内燃機関の部分立面図である。
【図２】図１の要部拡大図である
【図３】図１の内燃機関のシリンダヘッドカバーを取り除いて見た概略平面図である。
【図４】図１の内燃機関のシリンダヘッドの吸気マニホルド側との接続面を正面に見たその側面図である。
【図５】図３のＡ方向から見たガスケットの正面図である。
【図６】図３のＡ方向から見たスペーサの正面図である
【図７】図６のスペーサの裏面図である。
【図８】図６および図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視拡大断面図である。
【符号の説明】
１…内燃機関、２…シリンダヘッド、２ａ  …接続面、３…吸気マニホルド、３−１、３−２、３−３…吸気通路、４…共通フランジ部、５…スペーサ、６…ガスケット、７…サージタンク、８…スロットルボディ取付け用フランジ、８ａ  …取付け面、９…ＥＧＲガス吸入通路、９ａ  …上流側通路部分、９ｂ  …下流側通路部分、１０−１、１０−２、１０−３…ＥＧＲガス吐出通路、１１…ＥＧＲ弁、１２−１、１２−２、１２−３…排気ポート、１３…集合室、１４−１、１４−２、１４−３…第１混合気連通口、１５…ＥＧＲガス共通連通口、１６−１、１６−２、１６−３…ＥＧＲガス分岐連通口、１７…ビード、１８−１、１８−２、１８−３…第２混合気連通口、１９−１、１９−２、１９−３…ＥＧＲガス分岐通路、２０−１、２０−２、２０−３…吸入ポート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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