(57)【要約】【課題】簡易な構成で内部ＥＧＲガスを冷却する。【解決手段】エンジンは、吸気ポート１１を第１流路と第２流路に区分けする隔壁２１を有するとともに、排気ガスを吸気ポート１１に逆流させて燃焼室に再度流入させる内部ＥＧＲを行い、吸気ポート１１に設けられた隔壁２１は、吸気ポート１１内に収容される本体部２１ａと、本体部２１ａから延伸され、吸気ポート１１の内壁面１１ａを貫通して吸気ポート１１の外側に突出する突出部２１ｂと、を有し、突出部２１ｂには、本体部２１ａから伝わった熱を放熱するヒートシンク２１ｃが設けられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートを第１流路と第２流路に区分けする隔壁を有するとともに、排気ガスを該吸気ポートに逆流させて燃焼室に再度流入させる内部ＥＧＲを行うエンジンであって、
前記隔壁は、
前記吸気ポート内に収容される本体部と、
前記本体部から延伸され、前記吸気ポートの内壁面を貫通して該吸気ポートの外側に突出する突出部と、
を有し、
前記突出部には、前記本体部から伝わった熱を放熱するヒートシンクが設けられることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記ヒートシンクの少なくとも一部は、前記エンジンの冷却水路が設けられることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ポートから吸気ポートに排気ガスが逆流するエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンでは、排気行程から吸入行程に移行する際に、吸気バルブと排気バルブとの双方が開いているバルブオーバーラップを行うことで、排気ガスの一部を吸気ポートに逆流させ、当該排気ガスを燃焼室に再度流入させる内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）の技術が実用化されている。
【０００３】
内部ＥＧＲで再度燃焼室に流入される排気ガス（以下、内部ＥＧＲガスと称す）は高温である。そのため、内部ＥＧＲガスによって燃焼室内の温度が上昇し過ぎると、ノックの要因となってしまう。そこで、吸気ポート内に、冷媒流路の一部を配設し、吸気ポートに逆流した内部ＥＧＲガスを冷媒流路により冷却させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５３４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載の構成では、吸気ポート内に冷媒流路を配設しなければならず、複雑な構成となってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成で内部ＥＧＲガスを冷却することが可能なエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、吸気ポートを第１流路と第２流路に区分けする隔壁を有するとともに、排気ガスを吸気ポートに逆流させて燃焼室に再度流入させる内部ＥＧＲを行う、本発明のエンジンは、隔壁は、吸気ポート内に収容される本体部と、本体部から延伸され、吸気ポートの内壁面を貫通して吸気ポートの外側に突出する突出部と、を有し、突出部には、本体部から伝わった熱を放熱するヒートシンクが設けられることを特徴とする。
【０００８】
ヒートシンクの少なくとも一部は、エンジンの冷却水路が設けられてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で内部ＥＧＲガスを冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンの構成を説明する図である。
【図２】バルブオーバーラップを説明するための説明図である。
【図３】隔壁を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１２】
図１は、エンジン１の構成を説明する図である。図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２と一体形成されたクランクケース３と、シリンダブロック２の上部に固定されたシリンダヘッド４とが設けられている。
【００１３】
シリンダブロック２には、シリンダボア５が形成されており、シリンダボア５には、ピストン６が摺動自在にコンロッド１０に支持されている。そして、エンジン１では、シリンダヘッド４と、シリンダボア５と、ピストン６の上面とによって囲まれた空間が燃焼室７として形成されている。
【００１４】
また、エンジン１では、クランクケース３内に形成されたクランク室８内に、クランクシャフト９が回転自在に支持されている。コンロッド１０はクランクシャフト９に回転自在に支持されており、ピストン６がコンロッド１０を介してクランクシャフト９に連結されている。
【００１５】
シリンダヘッド４には、吸気ポート１１および排気ポート１２が燃焼室７に連通するように設けられている。シリンダヘッド４のうち、吸気ポート１１および排気ポート１２の周囲には、冷却水が循環する冷却水路４ａが形成されている。
【００１６】
また、吸気ポート１１と燃焼室７との間には、吸気バルブ１３の先端が位置し、排気ポート１２と燃焼室７との間には、排気バルブ１４の先端が位置している。そして、シリンダヘッド４およびヘッドカバー（不図示）に囲まれたカム室内に、カム１５ａを有する吸気カムシャフト１５、および、カム１６ａを有する排気カムシャフト１６が設けられている。
【００１７】
吸気カムシャフト１５は、カム１５ａが吸気バルブ１３の他端に当接されており、回転することで吸気バルブ１３を上下方向に移動させる。これにより、吸気バルブ１３は、吸気ポート１１と燃焼室７との間を開閉する。排気カムシャフト１６は、カム１６ａが排気バルブ１４の他端に当接されており、回転することで排気バルブ１４を上下方向に移動させる。これにより、排気バルブ１４は、排気ポート１２と燃焼室７との間を開閉する。
【００１８】
また、吸気カムシャフト１５および排気カムシャフト１６は、タイミングベルトまたはタイミングチェーンを介してクランクシャフト９に連結されている。そして、吸気カムシャフト１５には、吸気バルブ１３の開閉タイミングを変更するバルブタイミング可変装置１７が設けられている。
【００１９】
バルブタイミング可変装置１７は、クランクシャフト９に対する排気カムシャフト１６の相対的な位相を油圧により調節することで、排気バルブ１４の開閉タイミングを変更する。なお、バルブタイミング可変装置１７は、排気バルブ１４の開閉タイミングを、最も進角側のタイミングと、最も遅角側のタイミングとの間で連続的に変更することが可能である。
【００２０】
また、バルブタイミング可変装置１７は、クランクシャフト９に対する吸気カムシャフト１５の相対的な位相を油圧により調節することで、吸気バルブ１３の開閉タイミングを変更してもよい。さらに、吸気バルブ１３および排気バルブ１４の双方の開閉タイミングを変更するように、バルブタイミング可変装置１７を吸気カムシャフト１５および排気カムシャフト１６にそれぞれ設けてもよい。
【００２１】
シリンダヘッド４には、先端が燃焼室７内に位置するように点火プラグ１８が設けられている。そして、吸気ポート１１を介して燃焼室７に流入した空気と燃料との混合気が、所定のタイミングで点火プラグ１８に点火されて燃焼される。かかる燃焼により、ピストン６が往復運動を行い、その往復運動が、コンロッド１０を通じてクランクシャフト９の回転運動に変換される。
【００２２】
また、シリンダヘッド４の外壁面のうち、吸気ポート１１の開口部分には、吸気配管１９が取り付けられている。吸気配管１９の内部には、吸気が導かれる吸気流路２０が形成されており、吸気流路２０と吸気ポート１１が連通している。
【００２３】
吸気ポート１１の内部には、隔壁２１が配設されている。隔壁２１は、板状の本体部２１ａを有しており、本体部２１ａが、吸気ポート１１の内部から吸気流路２０の内部まで延在している。本体部２１ａは、吸気流路２０の下流側および吸気ポート１１の上流側を、吸気の流れ方向に沿って、図１における上下方向に区分けして、第１流路２２と第２流路２３を形成する。すなわち、吸気流路２０および吸気ポート１１のそれぞれ一部が、隔壁２１によって第１流路２２と第２流路２３とに仕切られる。
【００２４】
また、隔壁２１は、吸気流路２０や吸気ポート１１の中心よりも、図１中、下側に偏って配されており、隔壁２１によって仕切られた上側の第１流路２２は、下側の第２流路２３よりも流路が広くなっている。ＴＧＶ（Tumble Generation Valve）２４は、吸気流路２０のうち、隔壁２１より上流側に配設され、この第１流路２２を開閉する。
【００２５】
図１に示すように、ＴＧＶ２４の開度が最小となり、ＴＧＶ２４の弁体２４ａによって第１流路２２がほとんど閉じられると、吸気流路２０に導かれた吸気は、第２流路２３を通過して燃焼室７に向かう。
【００２６】
エンジン負荷が小さく吸気流量が少量のとき、第１流路２２の開度を絞り、吸気のほとんどを第２流路２３側に通過させる。こうして、流速を高めた吸気を燃焼室７に流入させることで、燃焼室７内で縦渦流（タンブル流）を形成して燃料の急速燃焼を実現し、燃費改善や燃焼安定性の向上を可能とする。
【００２７】
ＥＣＵ２５は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータで構成される。ＥＣＵ２５は、不図示のアクチュエータにより上記のＴＧＶ２４の開度を制御するとともに、バルブタイミング可変装置１７を制御する。
【００２８】
具体的に、ＥＣＵ２５は、バルブタイミング可変装置１７に対し、吸気ポート１１および排気ポート１２の双方が開いた状態となるバルブオーバーラップが生じるように、吸気ポート１１および排気ポート１２の開閉タイミングを制御させる。
【００２９】
図２は、バルブオーバーラップを説明するための説明図である。ここでは、４ストロークエンジンを例に、クランクシャフト９が２回転するまでに一巡する吸気バルブ１３および排気バルブ１４の開閉動作を説明する。また、図２（ａ）には、吸気バルブ１３の開閉タイミングを示し、図２（ｂ）には、排気バルブ１４の開閉タイミングを示す。図２中、一点鎖線の矢印は、吸気バルブ１３が開いている期間を示し、破線の矢印は、排気バルブ１４が開いている期間を示す。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、ピストン６の上死点（図２中、ＴＤＣで示す）の手前で吸気バルブ１３が開く（図２（ａ）中、ＩＯで示す）。このとき、すでに排気バルブ１４は開いており、図２中、実線の矢印ａで示すように、バルブオーバーラップ期間が開始する。
【００３１】
そして、ピストン６の上死点を超えた後、排気バルブ１４が閉じ（図２（ｂ）中、ＥＣで示す）、バルブオーバーラップ期間が終了する。その後、図２（ａ）に示すように、ピストン６の下死点（図２中、ＢＤＣで示す）を超え、吸気バルブ１３が閉じ（図２（ａ）中、ＩＣで示す）、圧縮行程が開始する。
【００３２】
そして、上死点付近で点火プラグ１８により燃料が点火し、燃焼行程に入った後、ピストン６が下死点に到達する手前で排気バルブ１４が開き（図２（ｂ）中、ＥＯで示す）、下死点を超えて上死点より手前で、吸気バルブ１３が再び開き、再びバルブオーバーラップ期間が開始する。
【００３３】
バルブタイミング可変装置１７は、吸気バルブ１３が開くタイミングを早くしたり、排気バルブ１４が閉じるタイミングを遅くしたりすることで、バルブオーバーラップの期間を調節できる。
【００３４】
ＥＣＵ２５は、バルブタイミング可変装置１７を制御しバルブオーバーラップを生じさせることで、燃焼室７から吸気ポート１１に排気ガスを逆流させ、燃焼室７に再度流入させる内部ＥＧＲを行う。
【００３５】
図３は、隔壁２１を説明するための説明図であり、図３（ａ）には、図１のＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ａ）線断面を示し、図３（ｂ）には、変形例における図３（ａ）に対応する部位の断面を示す。図３中、冷却水路４ａ内の冷却水をハッチングで示す。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、隔壁２１は、吸気ポート１１に収容される本体部２１ａに対し、図３（ａ）中、左右方向（本体部２１ａの幅方向）の両端側に、それぞれ、突出部２１ｂが設けられている。
【００３７】
突出部２１ｂは、本体部２１ａから延伸され（本体部２１ａに連続形成され）、吸気ポート１１の内壁面１１ａを貫通して吸気ポート１１の外側に突出している。ここでは、吸気ポート１１の外側には、壁部４ｂ（シリンダヘッド４の一部）を挟んで、冷却水路４ａが形成されている。突出部２１ｂは、壁部４ｂを貫通して（壁部４ｂに形成された貫通孔４ｃを通って）、冷却水路４ａまで突出する。
【００３８】
図１に示すように、本体部２１ａは、板形状であって、吸気の流れ方向に延在しており、突出部２１ｂおよび貫通孔４ｃは、本体部２１ａと同様、吸気の流れ方向（図３（ａ）中、図面に垂直な方向）に延在する。
【００３９】
また、隔壁２１は、シリンダヘッド４に鋳込まれ、壁部４ｂの貫通孔４ｃと突出部２１ｂの間のシール性は高くなっており、吸気ポート１１への冷却水の漏出が抑制されている。
【００４０】
２つの突出部２１ｂには、それぞれ、ヒートシンク２１ｃが設けられている。ヒートシンク２１ｃは、基部２１ｄから起立する複数のフィン２１ｅを備えている。フィン２１ｅは、本体部２１ａと同様、吸気の流れ方向（図３（ａ）中、図面に垂直な方向）に延在する。
【００４１】
フィン２１ｅは、図３（ａ）中、左右方向に等間隔に離隔して配置されており、図３（ａ）中、左右方向の肉厚よりも、図３（ａ）中、上下方向に長く延在している。このように、フィン２１ｅは、容積に対して表面積が大きくなる形状であり、フィン２１ｅの表面からの放熱性が優れている。
【００４２】
そして、ヒートシンク２１ｃは、冷却水路４ａの冷却水中に浸漬しており、本体部２１ａから伝熱する熱を冷却水に放熱する。
【００４３】
上述したように、内部ＥＧＲを行う場合、バルブタイミング可変装置１７は、ＥＣＵ２５の制御に応じ、バルブオーバーラップ期間を設ける、または、バルブオーバーラップ期間を延長する。そして、吸気ポート１１には、排気ガスが逆流してくる。
【００４４】
吸気ポート１１内の隔壁２１の本体部２１ａは、ヒートシンク２１ｃによって冷やされていることから、逆流した排気ガスは、本体部２１ａに接触して冷却される。そのため、燃焼室７の過度な温度上昇が抑制され、ノックの発生を抑制することができる。また、内部ＥＧＲガスの温度が低下することから、内部ＥＧＲガスの量を増量することも可能となる。
【００４５】
また、エンジン１の始動時など、吸気の温度が低く、冷却水の温度の方が温かい場合、隔壁２１によって吸気を昇温することができ、燃焼室７を迅速に昇温することが可能となる。
【００４６】
また、変形例においては、図３（ｂ）に示すように、隔壁３１は、本体部３１ａ、突出部３１ｂ、ヒートシンク３１ｃのフィン３１ｅが、一枚の平板を加工して形成されている。
【００４７】
具体的には、ヒートシンク３１ｃに基部を設けず、フィン３１ｅは、突出部３１ｂから連続する平板を折り曲げて、例えば、星型に形成されている。そのため、より簡易な構成でヒートシンク３１ｃの表面積を拡大することが可能となる。なお、図３（ｂ）の例では、隔壁３１を一枚の平板を加工して形成するようにしたが、例えばテーラードブランク素材のように、複数枚の鋼板を溶接にて接合した素材を用いて形成してもよい。この場合、例えば、本体部３１ａの厚さに対し、ヒートシンク３１ｃ（フィン３１ｅ）の厚さを小さくするなど、部位によって厚さが異なるようにしてもよい。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば、上述した実施形態および変形例では、シリンダヘッド４に設けられた冷却水路４ａに、ヒートシンク２１ｃ、３１ｃの少なくとも一部が配される場合について説明したが、ヒートシンク２１ｃ、３１ｃは、冷却水路４ａに配されずともよい。ただし、ヒートシンク２１ｃ、３１ｃが冷却水路４ａに配されることで、内部ＥＧＲガスの冷却効果を大幅に上昇させることが可能となる。
【００５０】
また、上述した実施形態および変形例に示したフィン２１ｅ、３１ｅの形状は一例であって、本体部２１ａ、３１ａからの熱を放熱できれば、どのような形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、排気ポートから吸気ポートに排気ガスが逆流するエンジンに利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  エンジン
４ａ  冷却水路
１１  吸気ポート
１１ａ  内壁面
２１、３１  隔壁
２１ａ、３１ａ  本体部
２１ｂ、３１ｂ  突出部
２１ｃ、３１ｃ  ヒートシンク
２２  第１流路
２３  第２流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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