(57)【要約】【課題】ＥＧＲ通路の腐食を抑制することのできるＥＧＲ通路構造を提供する。【解決手段】このＥＧＲ通路構造は、冷却水通路１２が形成されたシリンダヘッド１１を備える内燃機関１０のＥＧＲ通路構造であり、シリンダヘッド１１内に配設されるヘッド内ＥＧＲ通路２２と、ヘッド内ＥＧＲ通路２２と内燃機関１０の吸気通路との間に配設されて吸気通路に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラ２３とを備えている。そして、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、内燃機関１０が車両に搭載されるときの姿勢において、内燃機関１０の排気通路から排気が導入される排気側端部２２ａが、ＥＧＲクーラ２３に接続される吸気側端部２２ｂよりも鉛直方向下方に位置するように配設されており、吸気側端部２２ｂから排気側端部２２ａに向かって下り勾配で傾斜している。【選択図】図１
2015140712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水通路が形成されたシリンダヘッドを備える内燃機関のＥＧＲ通路構造であって、
前記シリンダヘッド内に配設されるヘッド内ＥＧＲ通路と、該ヘッド内ＥＧＲ通路と前記内燃機関の吸気通路との間に配設されて前記吸気通路に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラと、を備え、
前記ヘッド内ＥＧＲ通路は、前記内燃機関が車両に搭載されるときの姿勢において、前記内燃機関の排気通路から排気が導入される排気側端部が前記ＥＧＲクーラに接続される吸気側端部よりも鉛直方向下方に位置し、前記吸気側端部から前記排気側端部に向かって下り勾配で傾斜している
ことを特徴とするＥＧＲ通路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に適用されるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）機構のＥＧＲ通路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を吸気通路に還流することによって、排気を再循環させるＥＧＲ機構が知られている。こうしたＥＧＲ機構では、ＥＧＲ機構によって還流されるＥＧＲガスを冷却する構成が採用されている。たとえば、特許文献１には、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドの内部に設けたＥＧＲ通路構造が開示されている。このＥＧＲ通路構造によれば、シリンダヘッドが備える冷却水通路を循環する冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【０００３】
ＥＧＲガスが冷却される際には、ＥＧＲガスの温度低下に伴ってＥＧＲ通路内に凝縮水が発生することがある。そこで、特許文献１では、シリンダヘッドの内部に配設されたＥＧＲ通路に屈曲部を設けて下方に窪んだ凹部を形成している。そして、ＥＧＲ通路の内部に発生した凝縮水をこの凹部に貯留させ、貯留した凝縮水をシリンダヘッドの熱によって蒸発させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２‐００４９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＥＧＲガスが冷却されることに伴って発生する凝縮水には腐食成分が含まれているが、冷却水によって熱を奪われているＥＧＲ通路では凝縮水に含まれる腐食成分を蒸発させ得るだけの熱を得ることができない。そのため、特許文献１に開示されているＥＧＲ通路構造では、凝縮水の水分が蒸発する一方で腐食成分は残存し、腐食成分が濃縮されてしまう。したがって、特許文献１に開示されているＥＧＲ通路構造では、ＥＧＲ通路の腐食が進行する虞があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＥＧＲ通路の腐食を抑制することのできるＥＧＲ通路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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのＥＧＲ通路構造は、冷却水通路が形成されたシリンダヘッドを備える内燃機関のＥＧＲ通路構造であって、前記シリンダヘッド内に配設されるヘッド内ＥＧＲ通路と、該ヘッド内ＥＧＲ通路と前記内燃機関の吸気通路との間に配設されて前記吸気通路に還流される排気を冷却するＥＧＲクーラと、を備え、前記ヘッド内ＥＧＲ通路は、前記内燃機関が車両に搭載されるときの姿勢において、前記内燃機関の排気通路から排気が導入される排気側端部が前記ＥＧＲクーラに接続される吸気側端部よりも鉛直方向下方に位置し、前記吸気側端部から前記排気側端部に向かって下り勾配で傾斜していることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、ヘッド内ＥＧＲ通路の内部に発生する凝縮水は排気側端部に向かって流れ、排気側端部から排出される。すなわち、凝縮水がヘッド内ＥＧＲ通路に留まらずシリンダヘッドの外部、つまり排気管側へと流れるようになる。これにより、ＥＧＲクーラにヘッド内ＥＧＲ通路で発生した凝縮水が流れ込むことが抑制される。また、排気管の温度は、冷却水によって冷却されて温度が低下しているシリンダヘッドの内部よりも高い。そのため、排気管の熱によって、凝縮水の水分と腐食成分とを併せて蒸発させることができる。したがって、ＥＧＲ通路の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＥＧＲ通路構造の一実施形態について、ヘッド内ＥＧＲ通路の周辺を示す模式的な断面図。
【図２】図１における２‐２線に沿ったヘッド内ＥＧＲ通路の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ＥＧＲ通路構造の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１には、鉛直方向上方、鉛直方向下方、水平方向を示す矢印を表示している。
図１に示すように、本実施形態にかかるＥＧＲ通路構造が採用される内燃機関１０は水平方向に対して傾斜して車両に搭載される。内燃機関１０は、シリンダヘッド１１を備える。シリンダヘッド１１には、内燃機関１０の各気筒に新気を導入するための吸気ポートと、各気筒から排気を排出するための排気ポートとがそれぞれの気筒に対応して設けられている。シリンダヘッド１１には、冷却水が循環する冷却水通路１２が形成されている。こうしたシリンダヘッド１１の内部にヘッド内ＥＧＲ通路２２が配設されている。
【００１１】
次に、内燃機関１０に排気を再循環させるＥＧＲ通路の構成について説明する。内燃機関１０の各気筒に対応した排気ポートから排出された排気は、排気通路へと流れる。排気通路には、排気通路を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして還流させるためのＥＧＲガス導入通路２１が接続している。ＥＧＲガス導入通路２１には、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の排気側端部２２ａが接続している。ヘッド内ＥＧＲ通路２２の吸気側端部２２ｂには、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２３が接続している。ＥＧＲクーラ２３はシリンダヘッド１１に当接して配設されている。そして、ＥＧＲクーラ２３は、ＥＧＲクーラ２３を通過したＥＧＲガスが吸気通路に還流されるように、吸気通路に接続している。このようにして、内燃機関１０に排気を再循環させるＥＧＲ通路が構成される。なお、ＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲバルブによって調節される。
【００１２】
上述したように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２はシリンダヘッド１１の内部に配設されており、図１に示すように、シリンダヘッド１１を図１における左右方向に貫通するように配設されている。また、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、冷却水通路１２内に配設されており、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の外側には冷却水が循環している。
【００１３】
また、図１に示すように、内燃機関１０が車両に搭載されるときの姿勢において、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、排気側端部２２ａが吸気側端部２２ｂよりも鉛直方向下方に位置するように配設されている。つまり、内燃機関１０が車両に搭載されるときの姿勢において、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、吸気側端部２２ｂから排気側端部２２ａに向かって下り勾配で傾斜している。なお、この下り勾配は、水平方向に対して角度θだけ傾斜したものである。
【００１４】
図２に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、その壁面２２ｄを略一定の厚さに形成した中空の通路である。また、ヘッド内ＥＧＲ通路２２には、長手方向全長に亘って、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内側に窪むように形成した溝が、上方と下方に２本ずつ設けられており、これらの溝により合計４つのフィン２２ｃが形成されている。
【００１５】
次に本実施形態にかかるＥＧＲ通路構造の作用について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、冷却水通路１２を備えるシリンダヘッド１１の内部に配設される。したがって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２は、その内側をＥＧＲガスが通過し、外側を冷却水が循環している。すなわち、冷却水通路１２を循環する冷却水によって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２を通過するＥＧＲガスが冷却される。ＥＧＲガスの冷却に伴い、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部では凝縮水が発生する。
【００１６】
本実施形態では、ヘッド内ＥＧＲ通路２２が水平方向に対して角度θだけ傾斜し、吸気側端部２２ｂから排気側端部２２ａに向かって下り勾配となっている。ここで角度θは、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に発生した凝縮水が、排気側端部２２ａ側に流れることのできる角度である。したがって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に発生する凝縮水は、排気側端部２２ａに向かって流れ、排気側端部２２ａから排出される。すなわち、凝縮水がヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に留まることが抑制される。換言すれば、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に発生する凝縮水が、シリンダヘッド１１の外部、つまり内燃機関１０の排気管側へと流れるようになる。
【００１７】
また、図２に示すように、ヘッド内ＥＧＲ通路２２がフィン２２ｃを備えることによって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２を形成する壁面２２ｄの表面積が増加している。したがって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２がフィン２２ｃを備えていない構成と比較して、壁面２２ｄと冷却水通路１２を循環する冷却水との接触面積が増加する。また、壁面２２ｄとヘッド内ＥＧＲ通路２２を通過するＥＧＲガスとの接触面積が増加する。すなわち、冷却水とＥＧＲガスとの熱交換が効率よく行われるようになり、ＥＧＲガスの冷却効果が向上する。
【００１８】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に発生する凝縮水は排気側端部２２ａに向かって流れ、排気側端部２２ａから排出される。すなわち、凝縮水がヘッド内ＥＧＲ通路２２に留まらずシリンダヘッド１１の外部、つまり内燃機関１０の排気管側へと流れるようになる。これにより、ＥＧＲクーラ２３にヘッド内ＥＧＲ通路２２で発生した凝縮水が流れ込むことが抑制される。また、排気管の温度は、冷却水によって冷却されて温度が低下しているシリンダヘッド１１の内部よりも高い。そのため、排気管の熱によって、凝縮水の水分と腐食成分とを併せて蒸発させることができる。したがって、ＥＧＲ通路の腐食を抑制することができる。
【００１９】
（２）ヘッド内ＥＧＲ通路２２がフィン２２ｃを備えることによって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２を形成する壁面２２ｄと冷却水通路１２を循環する冷却水との接触面積が増加し、ヘッド内ＥＧＲ通路２２を通過するＥＧＲガスの冷却効果が向上する。したがって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部にて凝縮水を十分発生させることができるようになる。すなわち、ヘッド内ＥＧＲ通路２２よりも下流側のＥＧＲクーラ２３の内部にて凝縮水が発生することを抑制できるようになる。
【００２０】
（３）ＥＧＲガスが含有する水分は、そのほとんどがヘッド内ＥＧＲ通路２２にて凝縮水となる。本実施形態では、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の下流にＥＧＲクーラ２３を配設しているため、ＥＧＲクーラ２３の内部にて凝縮水が発生することが抑制される。すなわち、凝縮水に含まれる腐食成分によってＥＧＲクーラ２３の腐食が進行することが抑制される。ＥＧＲクーラ２３の腐食が抑制されるため、ＥＧＲクーラ２３を形成する素材選択の自由度が高まる。
【００２１】
（４）ＥＧＲクーラ２３がシリンダヘッド１１に当接して配設されているため、ＥＧＲ通路の経路長を短くすることができる。すなわち、脈動により流入するＥＧＲガス量を減らすことができる。
【００２２】
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ヘッド内ＥＧＲ通路２２が、排気側端部２２ａから吸気側端部２２ｂまで連続したフィン２２ｃを４つ備えるように構成した。この構成に限らず、フィン２２ｃはヘッド内ＥＧＲ通路２２に適宜形成することができる。たとえば、図２におけるヘッド内ＥＧＲ通路２２の上側若しくは下側のみにフィン２２ｃを形成してもよい。また、図２における右側の側面若しくは左側の側面にフィン２２ｃを形成してもよい。また、フィン２２ｃは、排気側端部２２ａから吸気側端部２２ｂまで連続して形成しなくてもよい。
【００２３】
また、フィン２２ｃは、ヘッド内ＥＧＲ通路２２を通過するＥＧＲガスを効率よく冷却するために形成したものである。したがって、ヘッド内ＥＧＲ通路２２が排気側端部２２ａに向かう下り勾配となっていれば、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の腐食を抑制する効果が得られるため、フィン２２ｃを形成しなくてもよい。
【００２４】
・上記実施形態では、シリンダヘッド１１の内部においてヘッド内ＥＧＲ通路２２の外側をすべて覆う態様で冷却水通路１２を形成したが、ヘッド内ＥＧＲ通路２２及び冷却水通路１２の構成はこれに限らない。ヘッド内ＥＧＲ通路２２が冷却されてヘッド内ＥＧＲ通路２２の内部に凝縮水が発生すればよく、必ずしもヘッド内ＥＧＲ通路２２の外側がすべて冷却水通路１２に覆われていなくてもよい。
【００２５】
・上記実施形態では、ＥＧＲガス導入通路２１とヘッド内ＥＧＲ通路２２とを異なる部材として構成したが、ＥＧＲガス導入通路２１とヘッド内ＥＧＲ通路２２とを一体に形成してもよい。
【００２６】
・上記実施形態では、ＥＧＲクーラ２３をシリンダヘッド１１に当接するように配設し、ＥＧＲクーラ２３とヘッド内ＥＧＲ通路２２とを接続するように構成したが、ＥＧＲクーラ２３とシリンダヘッド１１とは、直接接続されていなくてもよい。ＥＧＲクーラ２３とシリンダヘッド１１とが直接接続されていなくても、ヘッド内ＥＧＲ通路２２が排気側端部２２ａに向かう下り勾配となっていれば、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の腐食を抑制する効果が得られる。
【００２７】
・上記実施形態では、内燃機関１０は、水平方向に対して傾斜して車両に搭載されるように構成したが、内燃機関１０は傾斜していなくてもよい。仮に内燃機関１０が車両に水平に搭載される構成であっても、内燃機関１０が車両に搭載される姿勢において排気側端部２２ａに向かう下り勾配となっていれば、ヘッド内ＥＧＲ通路２２の腐食を抑制する効果が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…内燃機関、１１…シリンダヘッド、１２…冷却水通路、２１…ＥＧＲガス導入通路、２２…ヘッド内ＥＧＲ通路、２２ａ…排気側端部、２２ｂ…吸気側端部、２２ｃ…フィン、２２ｄ…壁面、２３…ＥＧＲクーラ。
【図１】
2015140712.tif 000003
【図２】
2015140712.tif 000004