(57)【要約】【課題】ＥＧＲシステムを含めた内燃機関のコンパクト化を図る。【解決手段】内部にウォータジャケット３１を有するシリンダヘッド３１と、ＥＧＲクーラ４８と、を備え、ＥＧＲクーラ４８は、同じ方向に開口した排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８と、これらの排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８の周囲に形成されたフランジ４８６と、を有する。そして、シリンダヘッド３０は、その内部に吸気通路に通じる排気再循環通路３２と、その内部のウォータジャケット３１に通じる冷却水戻り通路３３と、をさらに有し、ＥＧＲクーラ４８の排ガス出口４８３ａは、シリンダヘッド３０の排気再循環通路３２にフランジ４８６を介して接続され、ＥＧＲクーラ４８の冷却水出口４８８は、冷却水戻り通路３３にフランジ４８６を介して接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にウォータジャケットを有するシリンダ形成部材と、
同じ方向に開口した排ガス出口および冷却水出口と、これらの排ガス出口および冷却水出口の周囲に形成されたフランジと、を有するＥＧＲクーラと、
を備える内燃機関であって、
前記シリンダ形成部材は、その内部に吸気通路に通じる排気再循環通路と、その内部のウォータジャケットに通じる冷却水戻り通路と、をさらに有し、
前記ＥＧＲクーラの前記排ガス出口は、前記シリンダ形成部材の前記排気再循環通路に前記フランジを介して接続され、
前記ＥＧＲクーラの前記冷却水出口は、前記冷却水戻り通路に前記フランジを介して接続されたものである、ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、
前記排ガス出口の周囲に形成されたフランジと、前記冷却水出口の周囲に形成されたフランジとは同じ１枚のフランジである、ことを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関において、
前記ＥＧＲクーラは、冷却水と排ガスとの熱交換を行う熱交換器を収容した本体部を有し、前記フランジには、前記本体部が固着されている、ことを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラを備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガスの一部を内燃機関の吸気側に戻して再循環させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムにおいて、内燃機関の吸気側に戻す排ガスを冷却するためにＥＧＲクーラが設置される場合がある。一般に、ＥＧＲクーラには、排ガスを供給するための排ガス用配管と、エンジン冷却水を供給するための冷却水用配管とが接続されている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００３】
特許文献２には、ＥＧＲクーラをブラケットを用いてシリンダブロックに取付けたものが開示されており、そのブラケット内には、冷却水通路が設けられている。ブラケット内の冷却水通路は、シリンダブロック内のウォータジャケットと連通しており、ウォータジャケットからブラケット内にエンジン冷却水が供給され、更にブラケット内の冷却水通路を介してＥＧＲクーラに冷却水が供給されるようになっている。
【０００４】
なお、上記特許文献１，２には開示されていないが、ＥＧＲクーラ内を通過した排ガスをシリンダヘッド内に設けた貫通穴を通じて内燃機関の吸気側に戻すようにしたものが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４３３７６号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＥＧＲクーラに接続される排ガス用配管や冷却水用配管の配置には設計上の制約（例えば、曲げ半径を所定半径以上にしなければならない、シリンダヘッドや他の配管とのクリアランスを十分に確保しなければならないなど）が課されるため、配管の設置には、配管自体が占める体積の割りに大きなスペースが必要となることが多い。
【０００７】
したがって、ＥＧＲクーラに接続されている配管の一部を省略することができれば、ＥＧＲシステムの設置に必要なスペースを大幅に小さくすること（つまり、ＥＧＲシステムのコンパクト化）が可能となる。
【０００８】
本発明は、このような点に着目してなされたものであり、ＥＧＲクーラを備える内燃機関において、ＥＧＲクーラに接続される配管の一部を省略することで、ＥＧＲシステムのコンパクト化を可能とし、ひいては、ＥＧＲシステムを含めた内燃機関のコンパクト化を可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の内燃機関は、以下のように構成されている。
【００１０】
すなわち、本発明の内燃機関は、内部にウォータジャケットを有するシリンダ形成部材と、ＥＧＲクーラと、を備え、ＥＧＲクーラは、同じ方向に開口した排ガス出口および冷却水出口と、これらの排ガス出口および冷却水出口の周囲に形成されたフランジと、を有するものである。そして、前記シリンダ形成部材は、その内部に吸気通路に通じる排気再循環通路と、その内部のウォータジャケットに通じる冷却水戻り通路と、をさらに有し、前記ＥＧＲクーラの前記排ガス出口は、前記シリンダ形成部材の前記排気再循環通路に前記フランジを介して接続され、前記ＥＧＲクーラの前記冷却水出口は、前記冷却水戻り通路に前記フランジを介して接続されたものである。なお、上記シリンダ形成部材は、シリンダヘッド、シリンダブロックなどのシリンダを形成するための部材である。
【００１１】
かかる構成を備える内燃機関によれば、ＥＧＲクーラの排ガス出口をシリンダヘッド内に形成された排気再循環通路に配管を用いることなく接続することができ、ＥＧＲクーラの冷却水出口をシリンダ形成部材内のウォータジャケットに通じる冷却水戻り通路に配管を用いることなく接続することができる。
【００１２】
前記排ガス出口の周囲に形成されたフランジと、前記冷却水出口の周囲に形成されたフランジとは同じ１枚のフランジであることが望ましい。
【００１３】
このようにすることで、前記１枚のフランジが熱媒体となって、排ガス出口を通過する排ガスが冷却水出口を通過する冷却水によって冷却される。
【００１４】
前記ＥＧＲクーラは、冷却水と排ガスとの熱交換を行う熱交換器を収容した本体部を有し、前記フランジには、前記本体部が固着されていることが望ましい。
【００１５】
このようにすることで、ＥＧＲクーラをシリンダ形成部材に対して固定するためのブラケットを小型化でき、あるいは、ＥＧＲクーラをシリンダ形成部材に対して固定するためのブラケットを省略することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内燃機関によれば、従来、ＥＧＲクーラの冷却水出口に接続されていた配管を省略することができ、ＥＧＲシステムのコンパクト化、さらには、ＥＧＲシステムを含めた内燃機関のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】エンジンの冷却系を示す回路図である。
【図２】エンジンの後側から視たＥＧＲクーラ等の概略図である。
【図３】エンジンの上側から視たＥＧＲクーラ等の概略図である。
【図４】エンジンの排気側から視たＥＧＲクーラ等の概略図である。
【図５】ＥＧＲクーラの冷却水出口に冷却水戻り用配管を接続した場合のエンジンの冷却系を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は内燃機関（以下、「エンジン」という。）の冷却系を示す回路図である。本実施形態では、エンジンの一例として直列多気筒エンジンを挙げる。
【００１９】
エンジン１０のシリンダブロック２０内およびシリンダヘッド３０内には、それぞれウォータジャケット２１，３１が形成されている。各ウォータジャケット２１，３１は図示しないヘッドガスケットにより仕切られている。図１に示すシリンダブロック２０、シリンダヘッド３０、各ウォータジャケット２１，３１は、シリンダヘッド３０側から視たものを表している。よって、シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０が重ねて表示され、シリンダブロック２０内のウォータジャケット２１とシリンダヘッド３０内のウォータジャケット３１が重ねて表示されている。
【００２０】
ウォータポンプ４０から吐出する冷却水は、ウォータジャケット２１，３１に供給されるとともに、分岐点４１から分岐した第３冷却水流路４７を通じてＥＧＲクーラ４８へも供給される。
【００２１】
両ウォータジャケット２１，３１内に供給された冷却水は、概ね、気筒５１〜５４の配列方向一端側から他端側に向かって流れ、冷却水導入側と反対側のシリンダヘッド３０内で合流する。この合流した冷却水は、シリンダヘッド３０のウォータジャケット３１の下流端に接続された第１冷却水流路４５および第２冷却水流路４６よりシリンダヘッド３０から導出される。
【００２２】
第１冷却水流路４５は、車室内の暖房用熱源を供給するヒータコア４４へ冷却水を供給する。ヒータコア４４に供給された冷却水は、ヒータコア４４内で放熱した後、サーモスタット弁４３を経由してウォータポンプ４０に還流される。一方、第２冷却水流路４６は、冷却水をラジエータ４２に供給する。ラジエータ４２に供給された冷却水は、ラジエータ４２内で放熱した後、サーモスタット弁４３を経由してウォータポンプ４０に還流される。
【００２３】
サーモスタット弁４３は、冷却水が所定水温Ｔｗ未満のとき、その弁体を閉弁してラジエータ４２内の冷却水の循環を停止させ、冷却水が所定水温Ｔｗ以上のとき、その弁体を開弁してラジエータ４２内の冷却水を循環させる。但し、サーモスタット弁４３の開閉状態にかかわらずヒータコア４４側からウォータポンプ４０に還流する冷却水の流路は常に開放されている。
【００２４】
ウォータポンプ４０から第３冷却水流路４７を通じてＥＧＲクーラ４８に供給された冷却水は、ＥＧＲクーラ４８内で排ガスと熱交換をした後、シリンダヘッド３０内のウォータジャケット３１内に導入され、同ウォータジャケット３１内を流れる冷却水と合流する。
【００２５】
つぎに、ＥＧＲクーラ４８の周囲の構成について説明する。以下では、説明の便宜上、ウォータジャケット２１，３１に対して冷却水が導入される、エンジン１０の気筒５１〜５４の配列方向の一端側をエンジン１０の「前」とし、エンジン１０の気筒５１〜５４の配列方向の他端側をエンジン１０の「後」とする。また、排気ポートから排ガスが排出される方を「排気側」、吸気ポートから新気が吸入される方を「吸気側」とする。但し、エンジン１０の前後と、このエンジン１０が搭載される車両の前後とは必ずしも一致するとは限らない。
【００２６】
図２は、エンジン１０の後側から視たＥＧＲクーラ４８等の概略図であり、図３は、エンジン１０の上側から視たＥＧＲクーラ４８等の概略図であり、図４は、エンジン１０の排気側から視たＥＧＲクーラ４８等の概略図である。
【００２７】
ＥＧＲクーラ４８は、本体部４８１、排ガス導入筒４８２、排ガス排出筒４８３、冷却水導入ホース接続部４８４、排ガス導入側フランジ４８５、排ガス排出側フランジ４８６等を備えている。
【００２８】
本体部４８１は、冷却水と排ガスとの熱交換を行う熱交換器を収容した角筒状のケースで構成されている。本体部４８１の両端には、排ガス導入筒４８２および排ガス排出筒４８３がそれぞれ接続されている。排ガス導入筒４８２は、図示しない排気マニホールド（エンジン１０の排気通路）から排ガスを導入する排ガス導入配管４９に対して、フランジ４８５，４９１を介して接続されている。また、排ガス排出筒４８３は、フランジ４８６を介してシリンダヘッド３０内の排ガス流路３２の端部に接続されている。この排ガス流路３２は、シリンダヘッド３０を排気側から吸気側に亘って貫通して形成され、図示しない吸気マニホールド（エンジン１０の吸気通路）へ通じる排気再循環通路を構成している。
【００２９】
また、本体部４８１には、冷却水導入口４８７および冷却水出口４８８が設けられている。冷却水導入口４８７には、冷却水導入ホース接続部４８４が形成されており、この接続部４８４に冷却水導入ホース５０（第３冷却水流路４７）が接続されている。一方、冷却水出口４８８は、フランジ４８６を介してシリンダヘッド３０に形成された冷却水戻り通路３３に接続されている。この冷却水戻り通路３３は、シリンダヘッド３０内に形成されたウォータジャケット３１に通じている。
【００３０】
上記排ガス案内筒４８３の排ガス出口４８３ａと上記冷却水出口４８８とは、同じ方向に開口しており、同じ１枚のフランジ４８６がこれらの排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８の周囲に形成されている。このフランジ４８６は、シリンダヘッド３０のフランジ被締結面３４に対して３本のボルト等にて締結されている。また、フランジ４８６は、排ガス案内筒４８３の端部および本体部４８１に対して溶接にて固着されている。
【００３１】
符号４８９は、一端が本体部４８１に溶接され、他端がシリンダヘッド３０にボルトにて締結されたブラケットである。このブラケット４８９は、本体部４８１を支持するためのものであるが、本実施形態では、シリンダヘッド３０に締結されたフランジ４８５に本体部４８１が固着支持されているので、ブラケット４８９が分担する負荷は小さく、このブラケット４８９として小型のものを用いることができる。
【００３２】
上記ＥＧＲクーラ４８においては、第３冷却水流路４７（冷却水導入ホース５０）に接続された冷却水導入口４８７から冷却水が導入され、本体部４８１内の熱交換器において排ガス導入筒４８２を通じて排気マニホールド側から導入された排ガスと熱交換が行われる。熱交換を終えた冷却水は冷却水出口４８８から、シリンダヘッド３０内の冷却水戻り通路３３を通じてウォータジャケット３１内に送出される。一方、熱交換により冷却された排ガスは、排ガス排出筒４８３、シリンダヘッド３０内に形成された排ガス流路３２を通じて吸気マニホールド側へ還流される。
【００３３】
本実施形態では、配管を用いることなく、フランジ締結によって、ＥＧＲクーラ４８の排ガス出口４８３ａをシリンダヘッド３０内に形成された排ガス流路３２に接続し、ＥＧＲクーラ４８の冷却水出口４８８をウォータジャケット３１に通じる冷却水戻り通路３３に接続している。この結果、ＥＧＲシステム（ＥＧＲクーラ４８、ＥＧＲクーラ４８に接続された配管類などからなるシステム）のコンパクト化が図られ、ひいては、ＥＧＲシステムを含めたエンジン１０のコンパクト化が図られる。
【００３４】
図５は、ＥＧＲクーラ４８の冷却水出口４８８に冷却水戻り用配管５５を接続した場合のエンジン１０の冷却系を示す図である。ここでは、シリンダヘッド３０の排気側にＥＧＲクーラ４８Ａが設置され、ＥＧＲクーラ４８Ａのシリンダヘッド３０側に設けられた冷却水出口４８８と第１冷却水流路４５とが冷却水戻り用配管５５によって接続されている。なお、図５に示す構成のうち以下に説明しないものについては、既述の構成と同様のものとして同符号を付している。
【００３５】
このようなエンジンの冷却系では、冷却水戻り用配管５５について、設計上の制約（曲げ半径Ｒを所定半径以上にしなければならない、シリンダヘッド３０とのクリアランスＣを十分に確保しなければならないなど）が課されるため、冷却水戻り用配管５５の設置に多くのスペースが必要となる。例えば、そのようなスペースを確保するために、ＥＧＲクーラ４８Ａをシリンダヘッド３０から大きく離して設置することが必要となったり、シリンダヘッド３０の一部に冷却水戻り用配管５５との干渉を避けるための凹みを設けることが必要となる場合がある。そうなると、ＥＧＲシステムを含めたエンジン１０のコンパクト化が困難となる。しかし、本実施形態によれば、上記冷却水戻り用配管５５を省略して、ＥＧＲクーラ４８をシリンダヘッド３０に直付けすることができるので、ＥＧＲシステムを含めたエンジン１０のコンパクト化が可能となる。
【００３６】
本実施形態におけるその他の効果について説明する。例えば、既述したように、ＥＧＲクーラ４８の排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８の周囲に形成されたフランジ４８５として同じ１枚のフランジが用いられているが、これにより、当該フランジ４８５を熱媒体として、排ガス出口４８３ａを通過する排ガスを冷却水出口４８８を通過する冷却水によって冷却することができる。その結果、ＥＧＲクーラ４８による排ガスの冷却効率が向上する。
【００３７】
また、ＥＧＲクーラ４８の排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８の周囲に別個にフランジを設けた場合と比較して、本実施形態のように、ＥＧＲクーラ４８の排ガス出口４８３ａおよび冷却水出口４８８の周囲に同じ１枚のフランジ４８５を設けることにより、フランジの合わせ面の加工工数を低減することができる。
【００３８】
なお、既述の実施形態では、シリンダヘッド３０内のウォータジャケット３１に通じる冷却水戻り通路３３にＥＧＲクーラ４８の冷却水出口４８８を接続したが、上記冷却水戻り通路をシリンダブロック２０内のウォータジャケット２１に通じるものとし、該冷却水戻り通路にＥＧＲクーラ４８の冷却水出口４８８を接続するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、自動車に搭載される、ＥＧＲクーラ付き内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  エンジン（内燃機関）
２０  シリンダブロック（シリンダ形成部材）
２１  ウォータジャケット
３０  シリンダヘッド（シリンダ形成部材）
３１  ウォータジャケット
３２  排ガス流路（排気再循環通路）
３３  冷却水戻り通路
４８  ＥＧＲクーラ
４８１  本体部
４８３ａ  排ガス出口
４８６  フランジ
４８８  冷却水出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2012047154.tif 000006
【図５】
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