(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数シリンダを有するエンジンの各シリンダヘッドに形成された吸気ポートと、前記各吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記各吸気ポートに接続される各シリンダ分の吸気枝管を有する吸気マニホールドとを具え、
前記各シリンダの吸気弁を、排気行程時に吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて燃焼室内の燃焼ガスの一部（以下内部ＥＧＲガスという）を、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポートに送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の前記主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンにおいて、
前記吸気マニホールドより、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポート内に挿設される冷却チューブを設け、該冷却チューブ内に冷却液を通流させて、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポートに送り込まれた前記内部ＥＧＲガスを含む吸気ガスを冷却させるとともに、前記冷却チューブを２つ割りの吸気マニホールドに取付けてなることを特徴とする内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として４サイクルディーゼルエンジン及び４サイクガスエンジンに適用され、吸気弁を排気行程時に吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンであって、内部ＥＧＲガスを含む吸気通路内のガスを冷却する吸気通路冷却手段をそなえた内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルディーゼルエンジン、４サイクルガスエンジン等においては、吸気弁を排気行程時に吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンが提供されている。
【０００３】
図５は前記吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムが適用される４シリンダ４サイクルディーゼルエンジンにおける吸気装置のエンジン周りの配置を示す平面構成図である。
図５において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）で、この例では４シリンダの４サイクルディーゼルエンジンを示し、１は該エンジン１００のシリンダである。
５はエンジン１００のシリンダヘッド２０に形成された吸気ポート、２は前記各吸気ポート５を開閉する吸気弁、７は前記各吸気ポート５に接続される吸気枝管である。４は４シリンダ分の前記吸気枝管７が接続される吸気マニホールドである。
６はエンジン１のシリンダヘッド２０に形成された排気ポート、３は前記各排気ポート６を開閉する排気弁、９は前記各排気ポート６に接続される排気枝管である。８は４シリンダ分の前記排気枝管９が接続される排気マニホールドである。
【０００４】
図４は図５に示されるような４シリンダ４サイクルディーゼルエンジンに適用される吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムの♯１、♯２における吸、排気タイミング線図である。
図４において、Ｉｎは吸気弁２の主リフト、Ｉｓは吸気弁２のサブリフト、Ｅｘは排気弁３のリフト（主リフト）であり、該吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムにおいては、たとえば♯１シリンダにおいて、排気弁３が主リフトＥｘしている排気行程時に、吸気弁２を吸気行程時の主リフトＩｎとは離れて（進角して）微小量サブリフトＩｓさせ、シリンダ１の燃焼室内の燃焼ガスの一部である内部ＥＧＲガスを吸気ポート５、吸気枝管７、吸気マニホールド４等の吸気通路に送り込み該吸気通路中の吸気に混入させ、この内部ＥＧＲガスを吸気弁２の主リフトＩｎによる開弁時に前記燃焼室内に還流するようになっている。
【０００５】
尚、かかる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンに関する技術の１つに、特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）にて提供された技術がある。
前記特許文献１の技術においては、吸気通路に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、排気行程の終了直前に吸気制御弁よりも先に吸気弁を開き、負圧になっている吸気通路内にピストンの上昇によって燃焼ガス（ＥＧＲガス）を押し込み、吸気行程時にＥＧＲガス混入の吸気を燃焼室内に還流し、前記吸気制御弁を吸気弁の開閉時期と関連させるとともにエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって開閉制御して、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力（負圧）を制御して内部ＥＧＲ量を所望の値に制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンのうち、特に図４に示されるような吸気弁サブリフト方式の内部ＥＧＲシステムをそなえたエンジンでは、図４〜図５において、排気弁３が主リフトＥｘしている排気行程時に、吸気弁２を吸気行程時の主リフトＩｎに対して進角して微小量サブリフトＩｓさせ、燃焼室内の内部ＥＧＲガスを吸気ポート５、吸気枝管７、吸気マニホールド４等の吸気通路に送り込み該吸気通路中の吸気に混入させてから、この内部ＥＧＲガスを吸気弁２の主リフトＩｎによる開弁時に燃焼室内に還流するようになっている。
【０００８】
このため、内部ＥＧＲガスとして高温の燃焼ガスを吸気通路に送り込み、吸気に混入させてから吸気弁２の主リフトＩｎによる開弁時に燃焼室内に還流することから、高温の燃焼ガスを混入したことによって吸気温度が上昇する。
従って、かかる吸気弁サブリフト方式の内部ＥＧＲシステムをそなえたエンジンでは、前述のような吸気温度の上昇によって、吸気の流量（重量流量）が減少することによるエンジンの出力低下、吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、筒内燃焼温度の上昇に伴う内部ＥＧＲでのＮＯｘ低減効果の低下等の問題が生ずる。
尚、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）にて提供された技術は、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、前記のような、吸気温度の上昇に伴う問題を解決する手段は示されていない。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、内部ＥＧＲに伴う吸気温度の上昇を抑制して、かかる吸気温度の上昇に伴なう、吸気流量の減少によるエンジンの出力低下、筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、及び筒内燃焼温度の上昇によるＮＯｘ低減効果の低下、等を防止した内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる目的を達成するもので、複数シリンダを有するエンジンの各シリンダヘッドに形成された吸気ポートと、前記各吸気ポートを開閉する吸気弁と、前記各吸気ポートに接続される各シリンダ分の吸気枝管を有する吸気マニホールドとを具え、
前記各シリンダの吸気弁を、排気行程時に吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて燃焼室内の燃焼ガスの一部（以下内部ＥＧＲガスという）を、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポートに送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の前記主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する内部ＥＧＲ（排気再循環）システムを備えた４サイクルエンジンにおいて、
前記吸気マニホールドより、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポート内に挿設される冷却チューブを設け、該冷却チューブ内に冷却液を通流させて、前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポートに送り込まれた前記内部ＥＧＲガスを含む吸気ガスを冷却させるとともに、前記冷却チューブを２つ割りの吸気マニホールドに取付けてなることを特徴とする。
【００１１】
かかる発明によれば、冷却チューブ内若しくは冷却ジャケットからなる吸気通路に冷却液を通流させて吸気通路冷却手段を構成し、該吸気通路冷却手段により前記吸気枝管を介して前記各シリンダヘッドの吸気ポートに送り込まれた前記内部ＥＧＲガスを含む吸気ガスを冷却するようにしたので、排気行程時に吸気弁をサブリフトさせることにより、吸気通路内に送り込まれた内部ＥＧＲガスによって温度上昇せしめられている吸気通路内の吸気を、前記吸気通路冷却手段によって冷却することによって、内部ＥＧＲガスの混入による吸気温度の上昇を抑制することができる。
これにより、内部ＥＧＲガスの混入による吸気温度の上昇に伴なって吸気流量が減少することによるエンジンの出力低下、吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、及び吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇によるＮＯｘ低減効果の低下、等の不具合の発生を防止でき、所要のエンジン出力を保持し、燃焼室構成部材の耐久性を向上し、さらには所要のＮＯｘ低減効果が得られる内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンを提供できる。
【００１２】
かかる発明によれば、冷却チューブを各シリンダの吸気弁近傍まで吸気ポートの奥深く挿入して吸気通路内のガスを冷却でき、しかも薄肉の冷却チューブを吸気通路の形状に従って自在に曲げて設置できるので、吸気の冷却効果がきわめて大きくなって、前記のような吸気温度の上昇防止効果も大きくなる。
また、冷却チューブを吸気マニホールドに取付けて吸気枝管及び吸気ポート内に挿入することによって設置できるので、既設のシリンダヘッドに該シリンダヘッドの改修を行なうことなく設置できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、前記構成により、内部ＥＧＲガスの混入による吸気温度の上昇に伴なって吸気流量が減少することによるエンジンの出力低下、吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、及び吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇によるＮＯｘ低減効果の低下、等の不具合の発生を防止でき、所要のエンジン出力を保持し、燃焼室構成部材の耐久性を向上し、さらには所要のＮＯｘ低減効果が得られる内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施例に係る吸気通路冷却手段をそなえた内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンのエンジン周りの配置を示す平面構成図、図２は前記実施例における吸気通路冷却手段の詳細を示し（Ａ）は図１のＺ部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図１〜２において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）で、この実施例では４シリンダの４サイクルディーゼルエンジンを示し、１は該エンジン１００のシリンダである。
５はエンジン１００の各シリンダヘッド２０に形成された吸気ポート、２は前記各吸気ポート５を開閉する吸気弁、７は前記各吸気ポート５に接続される吸気枝管である。４は４シリンダ分の前記吸気枝管７が接続される吸気マニホールドである。
６はエンジン１の各シリンダヘッド２０に形成された排気ポート、３は前記各排気ポート６を開閉する排気弁、９は前記各排気ポート６に接続される排気枝管である。８は４シリンダ分の前記排気枝管９が接続される排気マニホールドである。
【００１７】
１０は内部を冷却水が流過する冷却チューブで、前記吸気マニホールド４内を長手方向に貫通するとともに、各シリンダ毎に屈曲して吸気枝館７及び吸気ポート５の内部に入り込む冷却管吸気ポート挿入部１０ａをそなえて、吸気ポート５の奥まった部位まで冷却可能に構成されている。
前記のような、長尺の冷却チューブ１０を吸気マニホールド４から各シリンダの吸気ポート５の奥まった部位まで挿入するため、図２のように前記吸気マニホールド４は吸気枝館７側の本体部４２と蓋部４１との２つ割に構成され、前記冷却チューブ１０を挿入後、複数のボルト４３で流体密に締め付けるようになっている。
【００１８】
上記のように構成することにより、前記冷却チューブ１０を各シリンダ１の吸気弁２の近傍まで吸気ポート５の奥深く挿入して、吸気枝館７及び吸気ポート５内のガスを冷却でき、しかも薄肉の冷却チューブ１０を吸気通路（吸気枝館７及び吸気ポート５）の形状に従って自在に曲げて設置できるので、吸気の冷却効果がきわめて大きくなって、吸気温度の上昇防止効果も大きくなる。
また、冷却チューブ１０を２つ割りの吸気マニホールド４１，４２に取付けて吸気枝管７及び吸気ポート５内に挿入することによって設置できるので、既設のシリンダヘッド２０に該シリンダヘッド２０の改修を行なうことなく設置できる。
【００１９】
かかる第１実施例において、図示しない過給機のコンプレッサから圧送された吸気（空気）は、前記吸気マニホールド４を通って各吸気枝管７及び吸気ポート５及び吸気弁２を通ってシリンダ１内に導入される。
また、前記各シリンダ１内からの排気ガスは、前記各排気弁３の開弁毎にそれぞれの排気弁３、排気ポート６及び排気枝管９を通って排気マニホールド８に溜められてから、図示しない過給機に送り込まれて該過給機のタービンを駆動する。
吸気の冷却水は、吸気マニホールド４内の冷却チューブ１０から各シリンダ１の冷却管吸気ポート挿入部１０ａを順に流過することにより、各吸気枝管７及び吸気ポート５内の吸気を冷却してから、吸気マニホールド４内の冷却チューブ１０を経て外部に送出される。
【実施例２】
【００２０】
図３は、本発明の第２実施例に係る吸気通路冷却手段をそなえた内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンのエンジン周りの配置を示す平面構成図（図１対応図）である。
この第２実施例においては、各シリンダ１の前記吸気枝管７の外周を覆って、内部を冷却水が通流する冷却ジャケット２３を設けている。
２０は前記吸気マニホールド４内に長手方向に貫通して設けられた冷却水主管で、該冷却水主管２０に各シリンダ１の入口枝管２１及び出口枝管２３が接続されている。各シリンダ１の前記入口枝管２１及び出口枝管２３は、前記冷却ジャケット２３の両端部に開口して、冷却水が冷却ジャケット２３内を万遍なく流れるようになっている。
【００２１】
かかる第２実施例において、吸気の冷却水は、吸気マニホールド４内の冷却水主管２０から各シリンダ毎に分岐して、入口枝管２１から冷却ジャケット２３に入り、該冷却ジャケット２３の内側の吸気枝管７内を流れる吸気を冷却し、出口枝管２３を通って冷却水主管２０の出口側に流出する。
かかる第２実施例によれば、冷却ジャケット２３の冷却水循環流量を増加することが可能となるので、かかる冷却液循環流量の増加によって吸気の冷却効果を上昇できる。
【００２２】
以上の第１、第２実施例によれば、吸気枝館７及び吸気ポートからなる吸気通路に、冷却水を通流させて該吸気通路に送り込まれた内部ＥＧＲガスを含む該吸気通路内のガスを冷却する冷却チューブ１０、冷却ジャケット２３等の吸気通路冷却手段を設けたので、排気行程時に吸気弁２をサブリフトさせることによって、前記吸気通路内に送り込まれた内部ＥＧＲガスによって温度上昇せしめられている該吸気通路内の吸気を、前記吸気通路冷却手段によって冷却することにより、内部ＥＧＲガスの混入による吸気温度の上昇を抑制することができる。
これにより、内部ＥＧＲガスの混入による吸気温度の上昇に伴なって吸気流量が減少することによるエンジンの出力低下、吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、及び吸気温度の上昇に伴なう筒内燃焼温度の上昇によるＮＯｘ低減効果の低下、等の不具合の発生を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、内部ＥＧＲに伴う吸気温度の上昇を抑制して、かかる吸気温度の上昇に伴なう、吸気流量の減少によるエンジンの出力低下、筒内燃焼温度の上昇による燃焼室周りの熱負荷の上昇、及び筒内燃焼温度の上昇によるＮＯｘ低減効果の低下、等を防止した内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例に係る吸気通路冷却手段をそなえた内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンのエンジン周りの配置を示す平面構成図である。
【図２】前記実施例における吸気通路冷却手段の詳細を示し（Ａ）は図１のＺ部拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る吸気通路冷却手段をそなえた内部ＥＧＲシステム付き４サイクルエンジンのエンジン周りの配置を示す平面構成図（図１対応図）である。
【図４】４シリンダ４サイクルディーゼルエンジンに適用される吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムの♯１、♯２における吸、排気タイミング線図である。
【図５】従来の吸気サブリフト式内部ＥＧＲシステムが適用される４シリンダ４サイクルディーゼルエンジンにおける吸気装置のエンジン周りの配置を示す平面構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    シリンダ
２    吸気弁
３    排気弁
４    吸気マニホールド
５    吸気ポート
６    排気ポート
７    吸気枝管
８    排気マニホールド
９    排気枝管
１０    冷却チューブ
１０ａ    冷却管吸気ポート挿入部
【図１】
0004563301.tif 000002
【図２】
0004563301.tif 000003
【図３】
0004563301.tif 000004
【図４】
0004563301.tif 000005
【図５】
0004563301.tif 000006