(57)【要約】      （修正有）【課題】ＥＧＲ通路を変形させずにシリンダヘッド部材に圧入することができる、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】第一筒状部材４３における内周側面に係合突起部４３ａが形成され、係合突起部４３ａに係合部材５１を係合させて、係合部材５１によって第一筒状部材４３を牽引すると同時に、押圧部材５２によって第二筒状部材４５を第一筒状部材４３の牽引方向へ押圧することにより、ＥＧＲ通路４０がシリンダヘッド１１に圧入される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管と、該中空管の一端部に形成された第一筒状部材と、前記中空管の他端部に前記第一筒状部材よりも大きな径で形成された第二筒状部材と、を備えるＥＧＲ通路が、ヘッド部材に圧入されて構成される、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドであって、
前記第一筒状部材における内周側面に係合突起部が形成され、
前記係合突起部に係合部材を係合させて、該係合部材によって前記第一筒状部材を牽引すると同時に、押圧部材によって前記第二筒状部材を前記第一筒状部材の牽引方向へ押圧することにより、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入される、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド。
【請求項２】
前記第一筒状部材の内周側面のうち、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入された際の下側を除く部分の何れかに、前記係合突起部が形成される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド。
【請求項３】
中空管と、該中空管の一端部に形成された第一筒状部材と、前記中空管の他端部に前記第一筒状部材よりも大きな径で形成された第二筒状部材と、を備えるＥＧＲ通路を、ヘッド部材に圧入して形成する、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの製造方法であって、
前記第一筒状部材における内周側面に係合突起部を形成し、
前記係合突起部に係合部材を係合させて、該係合部材によって前記第一筒状部材を牽引すると同時に、押圧部材によって前記第二筒状部材を前記第一筒状部材の牽引方向へ押圧することにより、前記ＥＧＲ通路を前記ヘッド部材に圧入する、
ことを特徴とする、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記係合部材と前記押圧部材とを一体的に形成した圧入治具によって、前記第一筒状部材を牽引すると同時に前記第二筒状部材を押圧することにより、前記ＥＧＲ通路を前記ヘッド部材に圧入する、
ことを特徴とする、請求項３に記載のＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第一筒状部材の内周側面のうち、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入された際の下側を除く部分の何れかに、前記係合突起部を形成する、
ことを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド、及び、その製造方法に関し、詳しくは、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドに組付ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の内燃機関において、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減化や燃費向上を達成するために、排気再循環装置（ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置）が用いられている。
窒素酸化物は、エンジン燃焼室の燃焼温度が高くなることによって、空気中の窒素が酸化して発生する。排気再循環装置は、不活性な（酸素量の少ない）気体となった排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を、シリンダヘッドの排気側から吸気側に再び環流して吸入空気と混合させ、燃焼室内の燃焼温度を低下させることにより、発生する窒素酸化物の低減を図るものである。
このような排気再循環装置において、熱交換器用の伝熱管（ＥＧＲ通路）をシリンダヘッドのウォータージャケットの内部に配設することにより、ＥＧＲガスを効率的に冷却する技術が公知となっている(例えば、特許文献１及び特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４９６０６号公報
【特許文献２】特開２００７−２２４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来技術において、ＥＧＲ通路を低コストでシリンダヘッドに組み込むために、ＥＧＲ通路をシリンダヘッド部材に圧入する方法が用いられることがある。
具体的には図５（ａ）に示す如く、シリンダヘッド部材のうちＥＧＲ通路を圧入する部分には、第一圧入孔と、第一圧入孔よりも大きな径で形成された第二圧入孔とが開口されている。一方、ＥＧＲ通路は、中空管と、中空管の両端部に、それぞれの外径が第一圧入孔及び第二圧入孔の内径と略同一に形成された、第一筒状部材及び第二筒状部材と、を備えている。
【０００５】
そして、第二圧入孔から、ＥＧＲ通路の第一筒状部材の側をシリンダヘッド部材に挿入する。さらに、図５（ａ）中の矢印ａに示す如く、押圧治具で第二筒状部材を押圧することにより、第一筒状部材を第一圧入孔に、第二筒状部材を第二圧入孔にそれぞれ圧入することにより、ＥＧＲ通路をシリンダヘッドに組み込むのである。
【０００６】
しかし、上記の如くＥＧＲ通路をシリンダヘッド部材に圧入する構成によれば、ＥＧＲ通路に対して第二筒状部材側の片側から荷重を付与するため、図５（ｂ）に示す如く、ＥＧＲ通路のうち薄板で形成されている中空管に大きな応力が発生し、中空管が変形するという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、上記現状に鑑み、ＥＧＲ通路を変形させずにシリンダヘッド部材に圧入することができる、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、中空管と、該中空管の一端部に形成された第一筒状部材と、前記中空管の他端部に前記第一筒状部材よりも大きな径で形成された第二筒状部材と、を備えるＥＧＲ通路が、ヘッド部材に圧入されて構成される、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドであって、前記第一筒状部材における内周側面に係合突起部が形成され、前記係合突起部に係合部材を係合させて、該係合部材によって前記第一筒状部材を牽引すると同時に、押圧部材によって前記第二筒状部材を前記第一筒状部材の牽引方向へ押圧することにより、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入されるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記第一筒状部材の内周側面のうち、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入された際の下側を除く部分の何れかに、前記係合突起部が形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、中空管と、該中空管の一端部に形成された第一筒状部材と、前記中空管の他端部に前記第一筒状部材よりも大きな径で形成された第二筒状部材と、を備えるＥＧＲ通路を、ヘッド部材に圧入して形成する、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの製造方法であって、前記第一筒状部材における内周側面に係合突起部を形成し、前記係合突起部に係合部材を係合させて、該係合部材によって前記第一筒状部材を牽引すると同時に、押圧部材によって前記第二筒状部材を前記第一筒状部材の牽引方向へ押圧することにより、前記ＥＧＲ通路を前記ヘッド部材に圧入するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記係合部材と前記押圧部材とを一体的に形成した圧入治具によって、前記第一筒状部材を牽引すると同時に前記第二筒状部材を押圧することにより、前記ＥＧＲ通路を前記ヘッド部材に圧入するものである。
【００１３】
請求項５においては、前記第一筒状部材の内周側面のうち、前記ＥＧＲ通路が前記ヘッド部材に圧入された際の下側を除く部分の何れかに、前記係合突起部を形成するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
本発明により、ＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド及びその製造方法において、ＥＧＲ通路を変形させずにシリンダヘッド部材に圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態に係るＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドを備えた内燃機関の概略図。
【図２】（ａ）はＥＧＲ通路をシリンダヘッド部材に組付ける際の概略断面図、（ｂ）はＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの概略断面図。
【図３】（ａ）は第一筒状部材の正面図、（ｂ）、（ｃ）は第一筒状部材と係合部材との関係を示した図。
【図４】（ａ）から（ｄ）は別実施形態に係る第一筒状部材と係合部材との関係を示した図。
【図５】（ａ）は従来技術に係るＥＧＲ通路内蔵をシリンダヘッド部材に組付ける際の概略断面図、（ｂ）は同じくＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッドの概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００１８】
［内燃機関１０の構成］
まず始めに、本発明の一実施形態に係るＥＧＲ通路内蔵シリンダヘッド１１（以下、単に「シリンダヘッド１１」と記載する）を備えた内燃機関１０の概略について、図１を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側及び下側をそれぞれ内燃機関１０の上方及び下方とし、同じく左側及び右側を内燃機関１０の左側方及び右側方とし、同じく紙面手前側及び紙面奥行側を内燃機関１０の前方及び後方として説明する。
【００１９】
図１に示す如く、内燃機関１０はシリンダブロック２１の上面にシリンダヘッド１１が配設されて構成される。そして、シリンダヘッド１１には、スロットルバルブ２２ａを備える吸気管２２、及び、排気管２３が接続されている。
シリンダブロック２１には、上面に開口部を有する円筒形状のシリンダ２１ａが形成されており、シリンダ２１ａの内部には図示しないピストンがシリンダ２１ａの軸心方向に往復して摺動可能に収容されている。
【００２０】
シリンダヘッド１１の内部には燃焼室１４が形成されており、シリンダヘッド１１がシリンダブロック２１に配設された際には、燃焼室１４はシリンダブロック２１のシリンダ２１ａと連通される。また、燃焼室１４には図示しない点火プラグが配設される。
シリンダヘッド１１の内部には、吸気管２２と燃焼室１４とを連通する吸気ポート１２が形成されており、吸気ポート１２の燃焼室１４を挟んだ反対側の位置には、排気管２３と燃焼室１４とを連通する排気ポート１３が形成されている。吸気ポート１２及び排気ポート１３には、燃焼室１４に対して開閉するための図示しない排気弁及び吸気弁がそれぞれ設けられる。
【００２１】
また、シリンダヘッド１１の内部には排気ポート１３等を冷却するために、中空状のウォータージャケット１５が形成されている。ウォータージャケット１５の内部には図示しない冷却水が満たされており、シリンダヘッド１１の外部において図示しない冷却ポンプやラジエータと接続されている。そして、冷却ポンプを駆動させることによって、ウォータージャケット１５の内部を冷却水が流通し、シリンダヘッド１１の内部を冷却するように構成されている。本実施形態においては、冷却水はウォータージャケット１５の内部を前側から後側に向かって（図１における紙面奥行方向に向かって）流れるように構成されている。
【００２２】
内燃機関１０は、ＥＧＲパイプ３１、ＥＧＲクーラーであるＥＧＲ通路４０、及び、ＥＧＲバルブ３２で構成されるシリンダヘッドの排気再循環装置を備える。ＥＧＲ通路４０は、複数の中空管４１と、中空管４１の両端部に形成された、第一筒状部材４３及び第二筒状部材４５と、を備えている。そして、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１におけるウォータージャケット１５の内部に配設され、その内部は第二筒状部材４５及び第一筒状部材４３を介して外部と連通される。
【００２３】
ＥＧＲ通路４０は、冷却装置に配設され、冷却対象を冷却するための部材であって、図１に示す如く、左右に長手方向を有する長尺部材である。ＥＧＲ通路４０には、例えば冷却される対象である高温のガス等が流通する、複数の中空管４１・４１・・が軸心を左右方向に向けて配設されている。また、それぞれの中空管４１・４１・・の間には、例えば冷却水が流通する、流通経路が形成されている。つまり、ＥＧＲ通路４０は流通経路に冷却水を流通させながら、中空管４１・４１・・に対して左右方向に冷却対象を流通させることにより、冷却対象を冷却する構成としている。
このように、ＥＧＲ通路４０においては、冷却対象の流通路である複数の中空管４１・４１・・が長手方向に形成されるとともに、各中空管４１・４１・・の間に冷却水が流通する流通経路が形成されている。
【００２４】
ＥＧＲパイプ３１は、シリンダヘッド１１の排気ポート１３の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における第二筒状部材４５の側に配設され、排気管２３とＥＧＲ通路４０における第二筒状部材４５とを連通している。また、ＥＧＲバルブ３２は、シリンダヘッド１１の吸気ポート１２の配設側、つまりＥＧＲ通路４０における第一筒状部材４３の側に配設され、第一筒状部材４３と吸気管２２の間に介装されて両者を連通している。換言すれば、ＥＧＲ通路４０は、シリンダヘッド１１の内部に配置されて、ＥＧＲパイプ３１とＥＧＲバルブ３２とを連通するのである。
【００２５】
上記の如く構成された内燃機関１０においては、スロットルバルブ２２ａが開かれることにより、図１中の矢印Ａに示す如く吸気管２２に空気が流入する。そして、図１中の矢印Ｂの如く吸気ポート１２を通じてシリンダヘッド１１に空気が流入し、燃料とともに燃焼室１４で燃焼する。その後、排気ガスが図１中の矢印Ｃの如くシリンダヘッド１１から排気ポート１３を通じて流出し、さらに図１中の矢印Ｄの如く排気管２３を通じて外気に排出されるのである。
【００２６】
内燃機関１０の駆動中にＥＧＲバルブ３２が開かれると、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が図１中の矢印Ｅの如くＥＧＲパイプ３１に流入する。そして、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｆの如くＥＧＲ通路４０へと導かれ、ＥＧＲ通路４０を流通する際にウォータージャケット１５の内部を流れる冷却水によって冷却される。その後、ＥＧＲガスは図１中の矢印Ｇの如く、ＥＧＲバルブ３２を介して吸気管２２へと還流されるのである。
【００２７】
内燃機関１０においては上記の如く、本実施形態に係るシリンダヘッド１１の排気再循環装置を駆動させることにより、不活性な（酸素量の少ない）気体となったＥＧＲガスをシリンダヘッド１１の排気管２３から吸気管２２に再び環流して吸入空気と混合させている。これにより、燃焼室１４の内部の燃焼温度を低下させることで窒素酸化物の低減化を図っているのである。
【００２８】
［ＥＧＲ通路４０の構成］
次に、ＥＧＲ通路４０をヘッド部材であるシリンダヘッド１１に組み込む方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２（ａ）はＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に組付ける際の平面視による概略断面図である。また、図２（ｂ）はＥＧＲ通路４０を内蔵するシリンダヘッド１１の平面視による概略断面図である。
【００２９】
図２（ａ）に示す如く、ヘッド部材であるシリンダヘッド１１にはＥＧＲ通路４０が圧入される。具体的には、シリンダヘッド１１のうちＥＧＲ通路４０を圧入する部分には、第一圧入孔１１ａと、第一圧入孔１１ａよりも大きな径で形成された第二圧入孔１１ｂとが開口されている。一方、ＥＧＲ通路４０は、複数の中空管４１・４１・・と、中空管４１・４１・・の両端部に、それぞれの外径が第一圧入孔１１ａ及び第二圧入孔１１ｂの内径と略同一に形成された、第一筒状部材４３及び第二筒状部材４５と、を備えている。つまり、第二筒状部材４５の外径は、第一筒状部材４３の外径よりも大きく形成されている。
また、第一筒状部材４３における内周側面には、図３（ａ）に示す如く、半径方向内側に向かって二個の係合突起部４３ａ・４３ａが１８０度位相を変えて形成されている。
本実施形態において、それぞれの中空管４１は円筒形状に形成され、前後方向及び上下方向に複数配列される構成としているが、中空管を平筒状に形成して複数配列したり、一個の平筒状の中空管を蛇腹状に折り曲げて形成したりすることも可能である。
【００３０】
シリンダヘッド１１にＥＧＲ通路４０を圧入する際は、第二圧入孔１１ｂからＥＧＲ通路４０の第一筒状部材４３の側をシリンダヘッド１１に挿入する。そして、係合突起部４３ａ・４３ａに係合部材５１を係合させる。
具体的には、図３（ｂ）に示す如く係合部材５１を、シリンダヘッド１１の外部から第一圧入孔１１ａに挿入し、係合突起部４３ａ・４３ａが形成されていない部分（切欠き部分）を通して第一筒状部材４３に挿入する。その後に、係合部材５１を図３（ｂ）に示す如く軸心周りに約９０度回転させて、係合部材５１の半径方向外側に向かって形成された二個の係合部５１ａ・５１ａを係合突起部４３ａ・４３ａに係合させるのである。
【００３１】
一方、押圧面５２ａが形成された押圧部材５２を、第二筒状部材４５の開口側端部に当接させる。この状態で、図２（ａ）に示す如く、係合部材５１と押圧部材５２とを、それぞれ連結部材５３の端部に対してボルト等の締結部材で締結することにより連結し、圧入治具５０を構成するのである。
【００３２】
そして、圧入治具５０を左側方に移動させて、係合突起部４３ａ・４３ａに係合させた係合部材５１によって、図２（ａ）中の矢印Ａ１に示す如く、第一筒状部材４３を牽引する。それと同時に、押圧部材５２の押圧面５２ａによって、図２（ａ）中の矢印Ａ２に示す如く、第二筒状部材４５を第一筒状部材４３の牽引方向へ押圧するのである。これにより、第一筒状部材４３を第一圧入孔１１ａに、第二筒状部材４５を第二圧入孔１１ｂにそれぞれ圧入し、図２（ｂ）に示す如くＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に組み込むのである。
【００３３】
上記の如くＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に組み込む際には、係合部材５１による牽引と押圧部材５２による押圧とのそれぞれのストローク速度を同期させて制御し、それぞれの相対位置を変化させずに圧入する構成としている。つまり、係合部材５１のストローク速度に合わせて押圧部材５２のストローク速度を制御し、又はその逆に制御することによって、それぞれのストローク速度を同期させるのである。
【００３４】
本実施形態においては、上記の如くＥＧＲ通路４０に対してその両側に荷重を付与してシリンダヘッド１１に圧入する構成であるため、ＥＧＲ通路４０における中空管４１・４１・・・の変形を防止できる。即ち、係合部材５１と押圧部材５２との相対位置が一定の状態で、ＥＧＲ通路４０に対して軸心方向に圧縮荷重だけでなく引張荷重も付与するため、中空管４１・４１・・・に発生する応力を低減させることができ、中空管４１・４１・・・が変形することを防止できるのである。
【００３５】
本実施形態においては、係合部材５１と押圧部材５２とを一体的に形成した圧入治具５０によって、第一筒状部材４３を牽引すると同時に第二筒状部材４５を押圧することにより、ＥＧＲ通路４０をシリンダヘッド１１に圧入する構成としている。このため、必然的に係合部材５１による牽引と押圧部材５２による押圧とのそれぞれのストローク速度が同期することとなり、それぞれを別途制御する必要がないように構成している。
【００３６】
また、本実施形態においては、第一筒状部材４３の内周側面のうち、ＥＧＲ通路４０がシリンダヘッド１１に圧入された際の下側を除く部分に、係合突起部４３ａ・４３ａが形成されている。換言すれば、第一筒状部材４３の内周側面のうち、ＥＧＲ通路４０がシリンダヘッド１１に圧入された際の下側には、係合突起部４３ａ・４３ａのない切欠き部分（図３（ａ）中に示す矢印Ｄの範囲）が形成されているのである。
【００３７】
このように構成することにより、ＥＧＲ通路４０の内部でガスが液化して発生した凝縮水を排出するようにしている。つまり、第一筒状部材４３の内周側面に係合突起部４３ａ・４３ａを形成しても、凝縮水の排出の妨げとなるのを防止しているのである。
【００３８】
本実施形態においては、第一筒状部材４３における内周側面に、１８０度位相を変えて二個の係合突起部４３ａ・４３ａを形成し、それぞれの係合突起部４３ａ・４３ａに二個の係合部５１ａ・５１ａを係合させる構成としたが、係合突起部及び係合部の個数や形状は限定されるものではない。つまり、係合部材５１が第一筒状部材４３を牽引する際に重心位置が第一筒状部材４３の軸心と一致する個数や形状であればよい。
【００３９】
例えば図４（ａ）に示すように、１２０度ずつ位相を変えて三個の係合突起部１４３ａが形成された第一筒状部材１４３に三個の係合部１５１ａが形成された係合部材１５１を挿入し、図４（ｂ）に示すように、係合部材１５１を軸心周りに６０度回転させて係合させる構成とすることも可能である。
また、図４（ｃ）に示すように、９０度ずつ位相を変えて四個の係合突起部２４３ａが形成された第一筒状部材２４３に四個の係合部２５１ａが形成された係合部材２５１を挿入し、図４（ｄ）に示すように、係合部材２５１を軸心周りに４５度回転させて係合させる構成とすることも可能である。
【００４０】
このように、第一筒状部材における係合突起部及び係合部材における係合部の個数や形状は、適宜変更することができるのである。この場合においても、図４（ｂ）及び（ｄ）に示す如く、凝縮水を排出するための切欠き部分（図４（ｂ）及び（ｄ）中に示す矢印Ｄの範囲）を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００４１】
１１    シリンダヘッド
１１ａ  第一圧入孔
１１ｂ  第二圧入孔
４０    ＥＧＲ通路
４１    中空管
４３    第一筒状部材
４３ａ  係合突起部
４５    第二筒状部材
５０    圧入治具
５１    係合部材
５２    押圧部材
【図１】
2012154202.tif 000003
【図２】
2012154202.tif 000004
【図３】
2012154202.tif 000005
【図４】
2012154202.tif 000006
【図５】
2012154202.tif 000007