(57)【要約】【課題】デポジットや凝縮水が生じ難い構成の簡素な内燃機関の排気再循環装置を提供する。【解決手段】多気筒の内燃機関の排気通路３側から吸気通路２側に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路５１を有する内燃機関の排気再循環装置５０において、ＥＧＲ通路５１が、内燃機関のヘッドカバー１３に形成され、排気通路３側からの排気をシリンダヘッド１１に形成された気筒毎の吸気ポート部分３１に分配する分配通路５１ｂを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒の上部を形成するシリンダヘッドと該シリンダヘッドの上方に配置されたヘッドカバーとを備えた内燃機関に装備され、前記内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路を有する内燃機関の排気再循環装置において、
前記排気還流通路が、前記内燃機関のヘッドカバーに形成され、前記排気通路側からの排気を前記内燃機関のシリンダヘッドに形成された気筒毎の吸気ポート部分に分配する分配通路を有していることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
前記内燃機関が、該内燃機関中で発生するブローバイガスを該内燃機関の吸気通路側に還流させるブローバイガス還元装置を備え、
前記ブローバイガス還元装置が、前記分配通路に近接して前記ヘッドカバーに形成されるオイルミスト分離通路を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記内燃機関が、前記気筒毎の吸気ポート部分に吸入される空気の流れ方向を変化させる吸気流制御デバイスを備え、
前記分配通路が、前記吸気流制御デバイスより下流側で前記気筒毎の吸気ポート部分に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記吸気流制御デバイスが、前記気筒毎の吸気ポート部分に吸入される空気に縦渦を生じさせるタンブルコントロールバルブであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記排気還流通路の前記分配通路より排気通路側に排気冷却器が設けられたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項６】
前記ヘッドカバーが、前記気筒毎の吸気ポート部分に向かって前記気筒の軸線方向に延在する複数の縦孔部と、複数の縦孔部の一端が内低面に開口する横溝部と、該横溝部を覆うカバー部と、を有し、前記複数の縦孔部、前記横溝部および前記カバー部によって前記分配通路の一部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項７】
前記シリンダヘッドに、前記複数の縦孔部と前記気筒毎の吸気ポート部分とに連通する複数の連通孔が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環装置、特に排気の一部を吸気側に還流させることに伴う吸気側でのデポジットや凝縮水の発生を抑えるのに好適な内燃機関の排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関において、排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の低減や燃費向上のために、排気の一部を吸気側に還流させる排気再循環装置が多用されているが、高温の排気ガスが吸気側に還流する際、吸気側にデポジット（未燃焼の燃料分等からの燃焼性生物が堆積した固形物）や凝縮水が発生し易いため、その発生を抑える工夫がなされている。
【０００３】
従来のこの種の内燃機関の排気再循環装置としては、例えばヘッドカバーの内方に、ＥＧＲ（排気再循環）ガスの導入部と排出部の間でＥＧＲガスからの凝縮水を溜める耐食性の水滴保持手段を設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、排気還流管をヘッドカバー内に通して、排気通路側からスロットルバルブより上流側の吸気管内にＥＧＲガスを還流させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、Ｖ型のシリンダブロックの一対のバンク上にそれぞれくさび形断面のシリンダヘッドを装着して両バンクに共通する平坦なヘッドカバー取付面を形成し、両バンクに跨るヘッドカバー内にＥＧＲ通路やＥＧＲ冷却器を配したものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、ＥＧＲ装置やＥＧＲ冷却器をヘッドカバー内の空間に配置するもの（例えば、特許文献４参照）や、ＥＧＲ冷却器をヘッドカバー上に装着したもの（例えば、特許文献５参照）も知られている。
【特許文献１】特開２００６−３３６５６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８２３７号公報
【特許文献３】特開２００１−３２７５０号公報
【特許文献４】特開２００２−２５０２５３号公報
【特許文献５】特開２００２−３０９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環装置にあっては、ＥＧＲ通路を形成する管状の部材等をヘッドカバー内に通しているものでは、構成が複雑で組立てが容易でなく、凝縮水やデポジットの処理も容易でなかった。
【０００８】
また、ＥＧＲ通路を形成する管状の部材等をヘッドカバー内に通していないものでは、ヘッドカバー内に配置されたブローバイガス還元装置のオイルセパレータ（いわゆるオイル切り室）内にブローバイガスに含まれる水分の凝縮水が溜ってオイルにスラッジが発生し、これが堆積して換気性能が低下したり、潤滑油が早期に劣化してしまうという問題があった。なお、一般に、内燃機関を駆動源とする車両の冷間の短時間走行時には、オイル切り室の温度が低いため、ブローバイガス中の水分が凝縮し易く、オイル（潤滑油）の劣化が進み易い。
【０００９】
さらに、ＥＧＲ通路を形成する管状の部材等をヘッドカバー内に通しているか否かにかかわらず、従来のいずれの排気再循環装置にあっても、集中的な排気還流と吸気によるその冷却がなされていたため、排気ガス中の水分から凝縮水が生じ、それに伴ってデポジットも増加するということを有効に防止できなかった。それに加えて、ブローバイガスがタンブルコントロールバルブ等の吸気流制御デバイスより上流側の吸気通路に還流されていたため、その吸気流制御デバイスにデポジットが堆積したり腐食が発生したりして、吸気流制御デバイスが動作不良を起こす可能性があった。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、デポジットや凝縮水が生じ難い構成の簡素な内燃機関の排気再循環装置を提供することを目的とし、さらに吸気流制御デバイスが装備される場合にその動作不良を防止することができる内燃機関の排気再循環装置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】
【００１１】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、（１）複数の気筒の上部を形成するシリンダヘッドと該シリンダヘッドの上方に配置されたヘッドカバーとを備えた内燃機関に装備され、前記内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路を有する内燃機関の排気再循環装置において、前記排気還流通路が、前記内燃機関のヘッドカバーに形成され、前記排気通路側からの排気を前記内燃機関のシリンダヘッドに形成された気筒毎の吸気ポート部分に分配する分配通路を有していることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、ヘッドカバーに一体化された分配通路を通して、気筒毎の吸気ポート部分（吸気ポート近傍）にＥＧＲガスが分配されて注入されることになる。この場合、吸気通路側に近い分配通路を配管により空中に出す必要がなく、気筒毎の吸気ポート部分の直前では気筒毎の分岐通路形状となっているので、ＥＧＲガスの保温効果が高く、ＥＧＲガスからの凝縮水やデポジットの発生が有効に抑制される。
【００１３】
上記（１）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（２）前記内燃機関が、該内燃機関中で発生するブローバイガスを該内燃機関の吸気通路側に還流させるブローバイガス還元装置を備え、前記ブローバイガス還元装置が、前記分配通路に近接して前記ヘッドカバーに形成されるオイルミスト分離通路を有するのが好ましい。
【００１４】
この構成により、ヘッドカバー内が適度に加熱され、ヘッドカバー内のオイルミスト分離通路内でのブローバイガスの凝縮が有効に抑制され、その凝縮水によるオイルの劣化が抑制される。
【００１５】
上記（１）、（２）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（３）前記内燃機関が、前記気筒毎の吸気ポート部分に吸入される空気の流れ方向を変化させる吸気流制御デバイスを備え、前記分配通路が、前記吸気流制御デバイスより下流側で前記気筒毎の吸気ポート部分に接続されているのがよい。
【００１６】
この構成により、吸気流制御デバイスが排気ガスにさらされることがなくなり、吸気流制御デバイスへのデポジットの堆積や腐食による吸気流制御デバイスの動作不良が防止される。
【００１７】
上記（３）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（４）前記吸気流制御デバイスが、前記気筒毎の吸気ポート部分に吸入される空気に縦渦を生じさせるタンブルコントロールバルブであるのも好ましい。
【００１８】
この構成により、分配通路から気筒毎の吸気ポート部分に注入された排気ガスがタンブルコントロールバルブを通過した吸気流によって吸気中で十分に拡散される。
【００１９】
上記（１）〜（４）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（５）前記排気還流通路の前記分配通路より排気通路側に排気冷却器が設けられているのが好ましい。
【００２０】
この構成により、排気冷却器を通った排気ガスによってヘッドカバーが適度に加熱されることになり、ヘッドカバー内のオイルの劣化が有効に抑制される。
【００２１】
上記（１）〜（５）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（６）前記ヘッドカバーが、前記気筒毎の吸気ポート部分に向かって前記気筒の軸線方向に延在する複数の縦孔部と、複数の縦孔部の一端が内低面に開口する横溝部と、該横溝部を覆うカバー部と、を有し、前記複数の縦孔部、前記横溝部および前記カバー部によって前記分配通路の一部が形成されているのが好ましい。
【００２２】
この構成により、ヘッドカバーに分配通路を容易に、かつ低コストに形成できる。
【００２３】
また、上記（６）記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（７）前記シリンダヘッドに、前記複数の縦孔部と前記気筒毎の吸気ポート部分とに連通する複数の連通孔が形成されているのがよい。
【００２４】
この構成により、シリンダヘッドに分配通路の分岐通路部分を容易に、かつ低コストに形成できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、吸気通路側に近い分配通路を空中に出すことなくヘッドカバーに形成し、気筒毎の吸気ポート部分の直前では気筒毎の分岐通路形状として、ＥＧＲガスを気筒毎の吸気ポート部分に分配して注入するようにしているので、ＥＧＲガスの保温効果を高め、ＥＧＲガスからの凝縮水やデポジットが生じることを防止することができる。その結果、デポジットや凝縮水が生じ難い構成の簡素な内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置の概略構成を示す要部断面図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置の概略構成を示す要部平面図である。
【００２８】
図１および図２に示すように、本実施の形態の内燃機関は、車両用の多気筒内燃機関、例えば直列４気筒のエンジン１として構成され、吸気通路２および排気通路３を有している。このエンジン１は、全体を図示していないが、シリンダブロック上に下から順にシリンダヘッド１１、カムハウジング１２およびヘッドカバー１３を備えている。
【００２９】
エンジン１の各気筒１ａ（図２中では、＃１、＃２、＃３、＃４で示す）にはピストンで仕切られた燃焼室２１が形成されており、吸気弁２２は動弁機構のカムシャフト２４によりラッシュアジャスタ付のロッカーアーム２６を介して気筒毎の吸気行程のタイミングで開弁駆動され、排気弁２３は、動弁機構のカムシャフト２５によりラッシュアジャスタ付のロッカーアーム２７を介して気筒毎の排気行程のタイミングで開弁駆動されるようになっている。
【００３０】
気筒上部を形成するシリンダヘッド１１には、吸気弁２２の開弁時に燃焼室２１に連通する吸気ポート部分３１と、排気弁２３の開弁時に燃焼室２１に連通する排気ポート部分３２が形成されており、前記シリンダブロックおよびシリンダヘッド１１には、冷却水を通すウォータジャケット３３と、潤滑および冷却をなすオイル（エンジンオイル）を図示しないオイルポンプから各摺動部に供給し、その潤滑および冷却に供されたオイルを順次エンジン１の下部のオイルパンに流下させる図示しないオイル通路とが形成されている。
【００３１】
また、シリンダヘッド１１の気筒毎の吸気ポート部分３１の上流端側を形成するヘッドポート部１１ａには、吸気ポート部分３１に吸入される空気の流れ方向を変化させる吸気流制御デバイス、例えば気筒毎の吸気ポート部分３１に吸入される空気に縦渦を生じさせるタンブルコントロールバルブ４１と、吸気ポート部分３１または燃焼室２１内に燃料を噴射するインジェクタ４２（燃料噴射弁）とが装着されており、さらにその上流側の吸気通路２には、吸気マニホールド４４、サージタンク４５、スロットルバルブ４６およびエアクリーナ４７等が設けられている。シリンダヘッド１１の気筒毎の排気ポート部分３２には排気マニホールド４８が接続され、この排気マニホールド４８を介して公知の排気浄化装置４９が接続されている。タンブルコントロールバルブ４１は、支軸部４１ａを中心に回動して吸気通路を部分的に絞り、上下方向の渦を生じさせるようになっており、インジェクタ４２と共にヘッドポート部１１ａに装着された吸気管部材９１に回動可能に支持されている。
【００３２】
エンジン１の複数の気筒１ａに対応する複数のインジェクタ４２は、複数の気筒１ａに燃料を供給するデリバリパイプ４３にそれぞれ接続しており、このデリバリパイプ４３には、車両に搭載された燃料タンク内の燃料ポンプから吐出された燃料（例えばガソリン）が所定の燃料通路を通して供給される。なお、エンジン１は、筒内噴射型のエンジン、ポート噴射型のエンジン、あるいは、ポート噴射と筒内噴射を組み合わせて実行するデュアル噴射型のエンジンのいずれであってもよいし、ディーゼルエンジンやガス燃料（ＬＰＧ又はＬＮＧ）等のように異なる燃料を用いるエンジンであってもよい。
【００３３】
一方、エンジン１には、排気再循環装置５０が装着されている。この排気再循環装置５０は、エンジン１の排気通路３側から吸気通路２側に排気の一部を還流させるＥＧＲ通路５１（排気還流通路）と、このＥＧＲ通路５１上に配置されて吸気通路２側に還流される排気ガスの割合（ＥＧＲ率）を制御するＥＧＲバルブ５２と、吸気通路２側に還流される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５３（排気冷却器）とを有している。ここで、ＥＧＲクーラ５３（排気冷却器）は、ＥＧＲバルブ５２より排気通路３側に位置しており、ＥＧＲバルブ５２は、シリンダヘッド１１、カムハウジング１２またはヘッドカバー１３に支持されている。
【００３４】
また、ＥＧＲ通路５１は、排気ガスの一部を配管により排気通路３側からＥＧＲクーラ５３を通してＥＧＲバルブ５２に導く集合通路部分５１ａと、ヘッドカバー１３に形成され、排気通路３側からの排気をシリンダヘッド１１の気筒毎の吸気ポート部分３１に分配する分配通路５１ｂとを有している。この分配通路５１ｂは、タンブルコントロールバルブ４１の配設位置よりも下流側で気筒毎の吸気ポート部分３１にそれぞれ接続された複数の注入口５１ｃを有している。
【００３５】
また、エンジン１は、その内部で発生するブローバイガスを吸気通路２側に還流させるブローバイガス還元装置６０を備えている。
【００３６】
このブローバイガス還元装置６０は、分配通路５１ｂに近接してヘッドカバー１３にオイル切り室として形成される公知のオイルミスト分離通路６１と、逆止弁機能を有するＰＣＶバルブ６２を介してスロットルバルブ４６より下流側の吸気通路２内にオイルミスト分離通路６１を連通させることができる第１の換気通路６３と、スロットルバルブ４６より上流側の吸気通路２内にオイルミスト分離通路６１を連通させ、ヘッドカバー１３内と吸気通路２の上流側の間の圧力差に応じてヘッドカバー１３内に新気を導入したりブローバイガスを吸気通路２の上流側に還流させたりすることができる第２の換気通路６４と、を有している。なお、このブローバイガス還元装置６０の基本構成自体は公知であるので、ここではその点について詳述しない。
【００３７】
また、ヘッドカバー１３は、気筒毎の吸気ポート部分３１に向かって各気筒の軸線方向（図１中の上下方向）に延在する複数の縦孔部７１と、エンジン１の気筒配列方向に延在するとともに複数の縦孔部７１の一端がそれぞれ開口する内低面７２ａを有する横溝部７２と、この横溝部７２を覆うカバー部７３とを有しており、これら複数の縦孔部７１と、横溝部７２およびカバー部７３により形成される通路とによって、分配通路５１ｂが形成されている。
【００３８】
より具体的には、ヘッドカバー１３は、オイルミスト分離通路６１を形成するよう隔壁部６６が装着されたカバー本体部１３１と、このカバー本体１３１に固着された分配通路形成部材１３２とによって構成されており、複数の縦孔部７１、横溝部７２およびカバー部７３は、図１中で略Ｔ字形の断面を有する分配通路形成部材１３２によって構成されている。また、ヘッドカバー１３内を図１中の上下に区画する隔壁部６６には、その上下両側のヘッドカバー内空間を連通させる換気通路が形成されている。
【００３９】
また、シリンダヘッド１１およびカムハウジング１２には、それぞれ複数の縦孔部７１と気筒毎の吸気ポート部分３１とを連通させるよう、これら複数の縦孔部７１と気筒毎の吸気ポート部分３１の間に介在する複数の連通孔８１、８２が形成されている。
【００４０】
次に、動作について説明する。
【００４１】
上述のように構成された本実施形態の排気再循環装置５０においては、エンジン１の運転時にＥＧＲバルブ５２が開弁しているとき、ヘッドカバー１３の壁中に一体化された分配通路５１ｂを通して、気筒毎の吸気ポート部分３１の近傍にＥＧＲガスが分配されて、それぞれに注入される。
【００４２】
この状態において、吸気通路２側に近い分配通路５１ｂは、空中に出ることがなく、気筒毎の吸気ポート部分３１の直前では気筒毎の分岐通路形状となっているので、ＥＧＲガスの保温効果が非常に高く、ＥＧＲガスからの凝縮水やデポジットの発生が有効に抑制されることになる。
【００４３】
また、ブローバイガス還元装置６０が、分配通路５１ｂに近接してヘッドカバー１３に形成されるオイルミスト分離通路６１を有しているので、ヘッドカバー１３内が適度に加熱され、ヘッドカバー１３内のオイルミスト分離通路６１内でのブローバイガスの凝縮が有効に抑制され、その凝縮水によるオイルの劣化が抑制される。
【００４４】
しかも、分配通路５１ｂが、吸気流制御デバイスであるタンブルコントロールバルブ４１より下流側で気筒毎の吸気ポート部分３１に接続されているので、タンブルコントロールバルブ４１が排気ガスにさらされることがなくなり、タンブルコントロールバルブ４１へのデポジットの堆積や腐食によるタンブルコントロールバルブ４１の動作不良が防止されるのに加えて、タンブルコントロールバルブ４１を通過し縦渦を生じた吸気流により、分配通路５１ｂから気筒毎の吸気ポート部分３１に注入された排気ガスが吸気中で十分に拡散され、各気筒における安定した燃焼が得られる。
【００４５】
また、ＥＧＲ通路５１の分配通路５１ｂより排気通路３側にＥＧＲクーラ５３が設けられているので、ＥＧＲクーラ５３を通った排気ガスによってヘッドカバー１３が適度に加熱されることになり、ブローバイガスからの凝縮水によるヘッドカバー１３内のオイルの劣化が有効に抑制される。
【００４６】
さらに、ヘッドカバー１３の複数の縦孔部７１、横溝部７２およびカバー部７３によって分配通路５１ｂの大部分が形成されているので、ヘッドカバー１３に分配通路を容易に、かつ低コストに形成でき、シリンダヘッド１１に、複数の縦孔部７１と気筒毎の吸気ポート部分３１とに連通する複数の連通孔８１が形成されているので、シリンダヘッド１１にも分配通路の分岐通路部分を容易に、かつ低コストに形成できる。
【００４７】
このように、本実施形態の排気再循環装置によれば、吸気通路２側に近い分配通路５１ｂを空中に出すことなくヘッドカバー１３の外壁部中に形成し、気筒毎の吸気ポート部分３１の直前では気筒毎の分岐通路形状として、ＥＧＲガスを気筒毎の吸気ポート部分３１に分配して注入するようにしているので、ＥＧＲガスの保温効果を高め、ＥＧＲガスからの凝縮水やデポジットが生じることを防止することができる。その結果、デポジットや凝縮水が生じ難い構成の簡素な内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【００４８】
なお、上述の実施形態においては、吸気流制御デバイスを縦渦を生じさせるタンブルコントロールバルブとしたが、横渦を生じさせるスワークコントロールバルブであってもよい。また、上述の実施の形態では、ヘッドカバーをオイルミストセパレータ側と分配通路側に分けて作製し、それらを一体的に結合していたが、単一部品構成のヘッドカバーの壁面中に分配通路を形成してもよいことはいうまでもないし、必ずしもオイルミストセパレータをヘッドカバーに設ける必要はない。
【００４９】
以上説明したように、本発明は、吸気通路２側に近い分配通路を、空中に出すことなくヘッドカバーに形成し、気筒毎の吸気ポート部分の直前では気筒毎の分岐通路形状として、ＥＧＲガスを気筒毎の吸気ポート部分に分配して注入するようにしているので、ＥＧＲガスの保温効果を高めて凝縮水やデポジットが生じることを防止することができ、その結果、デポジットや凝縮水が生じ難い構成の簡素な内燃機関の排気再循環装置を提供することができるという効果を奏するものであり、内燃機関の排気再循環装置、特に排気の一部を吸気側に還流させることに伴う吸気側でのデポジットや凝縮水の発生を抑えるのに好適な内燃機関の排気再循環装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置の概略構成を示す要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置の概略構成を示す要部平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  エンジン
１ａ  気筒
１１  シリンダヘッド
１２  カムハウジング
１３  ヘッドカバー
１３ａ  カバー本体
２１  燃焼室
２２  吸気弁
２３  排気弁
２４、２５  カムシャフト
２６、２７  ロッカーアーム
３１  吸気ポート部分
３２  排気ポート部分
３３  ウォータジャケット
４１  タンブルコントロールバルブ（吸気流制御デバイス）
４２  インジェクタ
４３  デリバリパイプ
５０  排気再循環装置
５１  ＥＧＲ通路
５１ａ  集合通路部分
５１ｂ  分配通路
５２  ＥＧＲバルブ
５３  ＥＧＲクーラ
６０  ブローバイガス還元装置
６１  オイルミスト分離通路
６２  ＰＣＶバルブ
６６  隔壁部
７１  縦孔部
７２  横溝部
７２ａ  内低面
７３  カバー部
８１、８２  連通孔
１３１  カバー本体部
１３２  分配通路形成部材
【図１】
2009209853.tif 000003
【図２】
2009209853.tif 000004