JP4904231B2

JP4904231B2 - 内燃機関

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Publication number: JP4904231B2
Application number: JP2007234304A
Authority: JP
Inventors: 和明下山; 健治塚原; 一博松井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: CN102317610A; ATE508272T1; US8567374B2; CN102317610B; EP2172637B1; EP2172637A4; JP2009068343A; DE602008006730D1; US20100154753A1; EP2172637A1; WO2009034672A1

Description

本発明は、内燃機関に関し、特に、排気ガス再循環を行う内燃機関の排ガス還流通路部材の取り回しおよびその周辺構造に関する。

自動車等に用いられる内燃機関は、一般に、シリンダブロックとシリンダヘッドとにより構成されているエンジン本体に複数の気筒を備え、エンジン本体の気筒配列方向に対して一方側の吸気側エンジン本体側面に吸気通路部材である吸気マニホールドが、他方側の排気側エンジン本体側面に排気通路部材である排気マニホールドが各々配設されている。

排気ガス性能の向上のために、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行う内燃機関では、排気ガスを排気側より吸気側に還流するための排ガス還流通路が設けられる。

排ガス還流通路としては、エンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部を迂回するように配管されて、あるいはシリンダヘッドカバーの上方を乗り越えて配管されて吸気マニホールドと排気マニホールドとを連通接続する排ガス還流管（ＥＧＲパイプ）によって構成されたもの（例えば、特許文献１）、排ガス還流通路の主要部をシリンダヘッドの吸気側と排気側とを貫通する内部通路によって構成されたもの（例えば、特許文献２）がある。
特開平８−２１８９５０号公報特開平１１−８２１８５号公報

ＥＧＲパイプがエンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部を迂回するように配管されたものは、排ガス還流通路の通路長が長く、排ガス還流通路を流れる間の排気ガス（ＥＧＲガス）の温度低下が大きく、それによる燃焼温度低下によって内燃機関の燃焼悪化を招くことがある。

ＥＧＲパイプがシリンダヘッドカバーの上方を乗り越えて配管されたものは、ＥＧＲパイプがエンジン本体端部を迂回するものに比して排ガス還流通路の通路長を短くでき、排ガス還流通路を流れる間のＥＧＲガスの温度低下を抑えることができる。

しかし、シリンダヘッドカバーの上方には、エアクリーナ、吸気チューブ等、樹脂製の耐熱性が低い部材、部品が多く散在するため、高温になるＥＧＲパイプがシリンダヘッドカバーの上方を乗り越えて配管されたものでは、それらの部材、部品が、ＥＧＲパイプを流れる排気ガスの熱影響を受け、耐久性、性能を低下する原因になる。つまり、ＥＧＲパイプの周辺部の熱害を招くことになる。また、シリンダヘッドカバーの上方にＥＧＲパイプ配管のための場所を取り、車体前方のノーズ部の設計の自由度を阻害する。

排ガス還流通路の主要部がシリンダヘッドの吸気側と排気側とを貫通する内部通路によって構成されたものは、排ガス還流通路の通路長を短くできるが、内燃機関の冷間〜暖気過程時に、低温で、ヒートマスの大きいシリンダヘッドによってＥＧＲガスが過剰に冷却され、ＥＧＲガスの過冷却による燃焼温度低下によって内燃機関の燃焼悪化を招くことがある。

本発明が解決しようとする課題は、ＥＧＲガスの過冷却を回避しつつ、排ガス還流通路部材（ＥＧＲパイプ）の通路長を極力減らし、併せて排ガス還流通路部材の周辺部の熱害を抑制することである。

本発明による内燃機関は、エンジン本体に複数の気筒を備え、前記エンジン本体の気筒配列方向に対して一方側となる吸気側エンジン本体側面に吸気通路部材が、他方側となる排気側エンジン本体側面に排気通路部材が各々配設され、前記吸気通路部材と前記排気通路部材とを連通接続して排気ガスを排気側より吸気側に還流する排ガス還流通路部材を備えた内燃機関であって、前記エンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部に、前記吸気側エンジン本体側面と前記排気側エンジン本体側面とを結ぶ方向に延在するオーバハング部を備え、前記排ガス還流通路部材は、前記オーバハング部の下方空間部に、前記エンジン本体端部との間に空隙を存した状態で配設されている。

本発明による内燃機関は、前記排ガス還流通路部材は前記エンジン本体端部あるいは前記オーバハング部の壁面と対向しない非対向部を有し、当該非対向部を非接触状態で覆う遮熱板が設けられている。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記遮熱板は、上端部を前記オーバハング部に取り付けられ、下方側に向けて垂下された態様で延出し、当該遮熱板は前記オーバハング部の下方空間部を含む排ガス還流通路部材延在空間を画定している。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記エンジン本体端部は、前記オーバハング部の前記遮熱板の取付部より上方位置に、燃料ポンプが取り付けられる燃料ポンプ取付面部を備え、前記遮熱板は前記燃料ポンプ取付面部と前記排ガス還流通路部材の配設部とを隔成するように延在している。

本発明による内燃機関は、更に、前記オーバハング部の前記遮熱板の取付部よりも上方であって、前記燃料ポンプ取付面部よりも下方に、前記エンジン本体端部から前記オーバハング部の突出方向と同じ方向に突出したリブが形成されている。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記リブの先端は、前記オーバハング部の前記遮熱板の取付部より外側にまで突出している。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記リブは鉛直方向に対して傾斜した傾斜部位を含み、前記遮熱板は、前記リブの前記傾斜部位の最下部の下方に位置する箇所に、前記リブの根元側に凹んだ凹み部を有する。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記遮熱板は前記凹み部をもって前記エンジン本体端部に固定されている。

本発明による内燃機関は、好ましくは、前記排ガス還流通路部材は、前記エンジン本体と非接触で、前記エンジン本体と直接的な熱伝導関係にない。

本発明による内燃機関によれば、エンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部に設けられたオーバハング部の下方空間部に、排ガス還流通路部材がエンジン本体端部との間に空隙を存した状態で配置されているので、特に、冷間〜暖気過程時の、シリンダブロックやシリンダヘッドの内部に形成されている冷却水通路の冷却水によって冷えていて、ヒートマスが大きいエンジン本体に、排ガス還流通路部材から熱伝導によって熱を奪われることがない。これにより、排ガス還流通路部材を流れるＥＧＲガスの過冷却が回避される。

また、デッドスペースであるオーバハング部の下方空間部の有効利用のもとに、排ガス還流通路部材の通路長を従来の外廻し配管のものに比して短くでき、併せて、排ガス還流通路部材の占有面積を極力減らしてエンジンルームのレイアウトの自由度の低下を回避できる。

更に、排ガス還流通路部材は、オーバハング部の下方空間部に配置されているから、オーバハング部が庇になり、排ガス還流通路部材から放散される熱が上方へ拡散することがオーバハング部の障壁効果によって抑制される。これにより、排ガス還流通路部材の周辺部の熱害が抑制される。

以下に、本発明による内燃機関の一つの実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。

これらの図をおいて、１０はシリンダブロックを、２０はシリンダブロック１０の上部に取り付けられるシリンダヘッドを、３０はシリンダヘッド２０の上部に取り付けられるカムホルダを各々示しており、これらがエンジン本体１００を構成している。

シリンダブロック１０は、複数のシリンダボア（図示省略）を形成され、シリンダボアの上端を閉じるシリンダヘッド２０と協働して複数の気筒を一列に構成している。なお、複数の気筒の並び方向である気筒配列方向は、これらの図において、矢印Ａにより示されている。

シリンダヘッド２０には、気筒配列方向Ａに対して一方側となる吸気側エンジン本体側面２１に開口した各気筒の吸気ポート２２、気筒配列方向Ａに対して他方側となる排気側エンジン本体側面２３に開口した各気筒の排気ポート（図示省略）、冷却水が通る冷却水通路２４等が形成されている。

シリンダヘッド２０の吸気側エンジン本体側面２１には吸気通路部材である吸気マニホールド（図示省略）が、排気側エンジン本体側面２３には排気通路部材である排気マニホールド２５が各々取り付けられている。

シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６は、吸気側エンジン本体側面２１と排気側エンジン本体側面２３とを結ぶ方向に連続して延在するオーバハング部１０１が形成されている。オーバハング部１０１は、シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６の上部が、エンジンブロック１０の気筒配列方向Ａの一方の端部１１よりエンジン外方（気筒配列方向外方）に突き出ることにより形成され、その下方に下方空間部１０２を画定し、下方空間部１０２に庇のように覆い被さっている。このオーバハング部１０１は、本実施形態では、吸気側エンジン本体側面２１と排気側エンジン本体側面２３との間の全域に亘って略一様に形成されている。エンジンブロック１０の気筒配列方向Ａの一方の端部１１は、シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６の下端とほぼ連続している。

カムホルダ３０は、機関動弁系のカム軸３１、３２等を支持するものである。カムホルダ３０の気筒配列方向Ａの一方の端部には、燃料ポンプ４０が取り付けられる燃料ポンプ取付面部３３が設けられている。燃料ポンプ取付面部３３は、オーバハング部１０１より上方位置にある。燃料ポンプ４０は、カム軸３１と駆動連結され、カム軸３１によって回転駆動される。

内燃機関には、排気ガス再循環装置として、排ガス還流通路部材をなすＥＧＲパイプ４１、４２、ＥＧＲガスクーラ４３、ＥＧＲバイパスバルブ４４、ＥＧＲバルブ４５等が設けられている。これらが、吸気マニホールド（図示省略）と排気マニホールド２５とを連通接続して排気ガスを排気側より吸気側に還流する。

ＥＧＲパイプ４２、ＥＧＲガスクーラ４３、ＥＧＲバイパスバルブ４４、ＥＧＲバルブ４５は、吸気側エンジン本体側面２１の側にあって、吸気側エンジン本体側面２１に取り付けられた吸気マニホールド（図示省略）の配置部近傍に配置される。

ＥＧＲパイプ４１は、その大部分をオーバハング部１０１の下方空間部１０２に配置され、一端を排気マニホールド２５に形成されているＥＧＲポート２７に連通接続され、他端を当該ＥＧＲパイプ４１より下流側に接続されたもう一つのＥＧＲパイプ４２の端部に連通接続されている。そして、ＥＧＲパイプ４１は、この連通接続だけで、エンジン本体１００と直接接触することも、途中部位をステー等によってエンジン本体１００に接続される等によってエンジン本体１００に間接的に接触することもなく、エンジン本体１００と非接触で、エンジン本体１００と直接的な熱伝導関係にない。

換言すると、ＥＧＲパイプ４１は、オーバハング部１０１の下方空間部１０２にあって、シリンダブロック１０の端部１１、シリンダヘッド２０の端部２６に空隙１０３をおいて接近した態様で、排気側エンジン本体側面２３と吸気側エンジン本体側面２１との間の方向に略水平に延在している。つまり、ＥＧＲパイプ４１は、エンジン本体端部であるシリンダブロック１０の端部１１、シリンダヘッド２０の端部２６との間に空隙１０３を存した状態で、オーバハング部１０１の下方空間部１０２に、エンジン本体端部を短い距離で迂回するように配設されている。

シリンダヘッド２０の端部２６には、換言すると、オーバハング部１０１の先端部には、遮熱板５０が取り付けられている。遮熱板５０は、オーバハング部１０１の先端部より下方空間部１０２の側に向けて垂下された態様で、上端部をボルト５１、５２、５３によってシリンダヘッド２０の端部２６に取り付けられている。つまり、遮熱板５０は、上端部をオーバハング部１０１に取り付けられ、これより下方側に向けて垂下された態様で延出し、オーバハング部１０１の下方空間部１０２を含むＥＧＲパイプ延在空間１０４を画定している。

遮熱板５０は、ＥＧＲパイプ４１のうち、シリンダヘッド２０の端部２６またはオーバハング部１０１の壁面と対向しない部分である非対向部４１Ａを非接触状態で覆い、シリンダヘッド２０の端部２６とオーバハング部１０１と協働してＥＧＲパイプ延在空間１０４を画定すると共に、燃料ポンプ取付面部３３とＥＧＲパイプ４１の配設部（ＥＧＲパイプ延在空間１０４）とを隔成している。

本実施形態では、ＥＧＲパイプ４１はオーバハング部１０１の下方空間部１０２より外方へはみ出したはみ出し部分を有しており、遮熱板５０は、エンジン外方に向けて曲折して形成されており、ＥＧＲパイプ４１のはみ出し部分を非接触状態で覆う形態になっている。

遮熱板５０のシリンダヘッド２０の端部２６に対する取付部よりも上方で、燃料ポンプ取付面部３３よりも下方の位置には、シリンダヘッド２０の端部２６からオーバハング部１０１の突出方向と同じ方向に突出したリブ２８が形成されている。リブ２８は、正面（立面）より見てＶ字形をしていて、遮熱板５０のシリンダヘッド２０の端部２６に対する取付部５５より外側にまで突出している。リブ２８は、正面（立面）より見てＶ字形をしていることにより、上下方向に傾斜した上下傾斜部位２８Ａを含んでいる。

遮熱板５０は、リブ２８の上下傾斜部位２８Ａの最下部２８Ｂの下方(真下）に位置する箇所に、リブ２８の根元側に凹んだ凹み部５６を有し、凹み部５６においてボルト５１によりシリンダヘッド２０の端部２６に固定されている。

上述の構成による内燃機関は、以下の効果を有する。

（１）エンジン本体１００の気筒配列方向Ａの一方のエンジン本体端部に設けられたオーバハング部１０１の下方空間部に、ＥＧＲパイプ４１がエンジン本体端部との間に空隙１０３を存した状態で配置されているので、特に、冷間〜暖気過程時の、シリンダブロック１０やシリンダヘッド２０の内部に形成されている冷却水通路２４の冷却水によって冷えていて、ヒートマスが大きいエンジン本体に、ＥＧＲパイプ４１から熱伝導によって熱を奪われることがない。これにより、ＥＧＲパイプ４１を流れるＥＧＲガスの過冷却が回避される。

しかも、また、デッドスペースであるオーバハング部１０１の下方空間部１０２の有効利用のもとに、ＥＧＲパイプ４１の通路長を従来の外廻し配管のものに比して短くでき、併せて、ＥＧＲパイプ４１の占有面積を極力減らしてエンジンルームのレイアウトの自由度の低下を回避できる。

更に、ＥＧＲパイプ４１は、オーバハング部１０１の下方空間部１０２に配置されているから、オーバハング部１０１が庇になり、ＥＧＲパイプ４１から放散される熱が上方へ拡散することがオーバハング部１０１の障壁効果によって抑制される。これによりＥＧＲパイプ４１の周辺部の熱害が抑制され、これら部材、部品の熱害による性能低下、耐久性低下が軽減される。

（２）ＥＧＲパイプ４１がエンジン本体端部またはオーバハング部１０１の壁面と対向しない非対向部４１Ａが、遮熱板５０によって非接触状態で覆われているので、ＥＧＲパイプ４１から放散される熱が上方へ拡散することが、より一層効果的に抑制される。

（３）遮熱板５０が、オーバハング部１０１の先端部より下方空間部１０２の側に向けて垂下された態様で、上端部をエンジン本体端部に取り付けられ、オーバハング部１０１の下方空間部を含むＥＧＲパイプ延在空間１０４を画定していることにより、ＥＧＲパイプ４１から放散される熱のエンジンルームへの放射拡散が抑制される。併せてＥＧＲパイプ４１から放散される熱がＥＧＲパイプ延在空間１０４にこもることになり、ＥＧＲパイプ４１を流れるＥＧＲガスの温度低下が抑制される。

（４）エンジン本体端部のオーバハング部１０１より上方位置に、燃料ポンプ４０が取り付けられる燃料ポンプ取付面部３３が設けられていて、遮熱板５０が燃料ポンプ取付面部３３とＥＧＲパイプ４１の配設部とを隔成するように延在していることにより、燃料ポンプ取り外し時に、燃料ポンプ取付面部３３より垂れ落ちるオイル、燃料がＥＧＲパイプ４１に付着することを回避できる。

（５）遮熱板５０のエンジン本体端部に対する取付部５５よりも上方であって、燃料ポンプ取付面部３３よりも下方に、エンジン本体端部からオーバハング部１０１の突出方向と同じ方向に突出したリブ２８が形成されていることにより、エンジン本体端部の外壁面をつたって流れるオイル、燃料の壁面流を遮熱板５０の外側にそらせ、オイル、燃料の壁面流が遮熱板５０に到達することを防いで遮熱板５０を汚損することを抑制できる。

（６）リブ２８が、遮熱板５０のエンジン本体端部に対する取付部５５より外側にまで突出していることにより、遮熱板５０のエンジン本体端部に対する取付部５５における遮熱板５０とエンジン本体端部との隙間からオイル、燃料がＥＧＲパイプ延在空間１０４に浸入することを防止することができる。

（７）リブ２８が上下方向に傾斜した上下傾斜部位２８Ａを含んでいて、遮熱板５０は、リブ２８の上下傾斜部位２８Ａの最下部２８Ｂの下方に位置する箇所に、リブ２８の根元側に凹んだ凹み部５６を有していることにより、遮熱板５０のエンジン本体端部に対する取付部５５における遮熱板５０とエンジン本体端部との隙間からオイル、燃料がＥＧＲパイプ延在空間１０４に浸入することを一層防止することができる。

（８）遮熱板５０は凹み部５６をもってエンジン本体端部に固定されていることにより、遮熱板５０のエンジン本体端部に対する取付部５５における遮熱板５０とエンジン本体端部との隙間からのオイル、燃料がＥＧＲパイプ延在空間１０４に浸入することをさらに一層防止することができる。

（９）ＥＧＲパイプ４１は、途中部位をステー等によってエンジン本体１００に接続されることもなく、エンジン本体１００と非接触で、エンジン本体１００と直接的な熱伝導関係にないから、ＥＧＲパイプ４１の熱が熱伝導によってヒートマスが大きいエンジン本体１００に奪われることがない効果が増す。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の実施形態、変形例で実施することができる。例えば、オーバハング部１０１の下方空間部１０２には、ＥＧＲガスクーラ４３、ＥＧＲバイパスバルブ４４、ＥＧＲバルブ４５等の他のＥＧＲ構成要素が配置されてもよい。

また、オーバハング部１０１は、必ずしも、エンジン本体端部の吸気側エンジン本体側面２１と排気側エンジン本体側面２３との間の全域に亘って略一様に形成されている必要はなく、エンジン本体端部に部分的に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、ＥＧＲパイプ４１は、オーバハング部１０１の下方空間部１０２より外方へはみ出したはみ出し部分を有しているが、オーバハング部１０１、ＥＧＲパイプ４１の大きさにより、はみ出し部分がない実施形態もある。

また、上述の実施形態では、シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６の上部を突き出すことによりオーバハング部１０１を形成して、その下方空間部１０２にＥＧＲパイプ４１を配置したが、シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６の下部を凹ませて凹部を形成し、当該凹部にＥＧＲパイプ４１を配置してもよい。

また、シリンダヘッド２０の気筒配列方向Ａの一方の端部２６の上下部分の全体が、エンジンブロック１０の気筒配列方向Ａの一方の端部１１よりエンジン外方（気筒配列方向外方）に突出していることによってオーバハング部１０１が形成されていてもよい。この場合には、オーバハング部１０１の天井面の高さ位置は、エンジンブロック１０とシリンダヘッド２０との接合面の高さ位置にほぼ等しくなる。

本発明による内燃機関の一つの実施形態の要部の斜視図である。本発明による内燃機関の一つの実施形態の要部の拡大正面図である。本発明による内燃機関の一つの実施形態の要部の拡大斜視図である。本発明による内燃機関の一つの実施形態の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１０シリンダブロック
２０シリンダベッド
２１吸気側エンジン本体側面
２３排気側エンジン本体側面
２４冷却水通路
２５排気マニホールド
２８リブ
３０カムホルダ
３３燃料ポンプ取付面部
４０燃料ポンプ
４１、４２ＥＧＲパイプ
４３ＥＧＲガスクーラ
４４ＥＧＲバイパスバルブ
４５ＥＧＲバルブ
５０遮熱板
１００エンジン本体
１０１オーバハング部
１０２下方空間部
１０３空隙
１０４ＥＧＲパイプ延在空間

Claims

エンジン本体に複数の気筒を備え、前記エンジン本体の気筒配列方向に対して一方側となる吸気側エンジン本体側面に吸気通路部材が、他方側となる排気側エンジン本体側面に排気通路部材が各々配設され、前記吸気通路部材と前記排気通路部材とを連通接続して排気ガスを排気側より吸気側に還流する排ガス還流通路部材を備えた内燃機関であって、
前記エンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部に、前記吸気側エンジン本体側面と前記排気側エンジン本体側面とを結ぶ方向に延在するオーバハング部を備え
前記排ガス還流通路部材は、前記オーバハング部の下方空間部に、前記エンジン本体端部との間に空隙を存した状態で配設されて前記エンジン本体端部または前記オーバハング部の壁面と対向しない非対向部を有し、
更に、前記非対向部を非接触状態で覆う遮熱板が前記エンジン本体に取り付けらていることを特徴とする内燃機関。
エンジン本体に複数の気筒を備え、前記エンジン本体の気筒配列方向に対して一方側となる吸気側エンジン本体側面に吸気通路部材が、他方側となる排気側エンジン本体側面に排気通路部材が各々配設され、前記吸気通路部材と前記排気通路部材とを連通接続して排気ガスを排気側より吸気側に還流する排ガス還流通路部材を備えた内燃機関であって、
前記エンジン本体の気筒配列方向の一方のエンジン本体端部に、前記吸気側エンジン本体側面と前記排気側エンジン本体側面とを結ぶ方向に延在するオーバハング部を備え
前記排ガス還流通路部材は、前記オーバハング部の下方空間部に、前記エンジン本体端部との間に空隙を存した状態で配設され、
更に、上端部を前記オーバハング部に取り付けられ、前記オーバハング部より下方側に向けて前記排ガス還流通路部材に対して非接触状態で垂下された態様で延出して前記オーバハング部の下方空間部を含む排ガス還流通路部材延在空間を画定する遮熱板を有する内燃機関。
前記エンジン本体端部は、前記オーバハング部の前記遮熱板の取付部より上方位置に、燃料ポンプが取り付けられる燃料ポンプ取付面部を備え、前記遮熱板は前記燃料ポンプ取付面部と前記排ガス還流通路部材の配設部とを隔成するように延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
前記オーバハング部の前記遮熱板の取付部よりも上方であって、前記燃料ポンプ取付面部よりも下方に、前記エンジン本体端部から前記オーバハング部の突出方向と同じ方向に突出したリブが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
前記リブの先端は、前記遮熱板の前記オーバハング部に対する取付部より外側にまで突出していることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
前記リブは鉛直方向に対して傾斜した傾斜部位を含み、前記遮熱板は、前記リブの前記傾斜部位の最下部の下方に位置する箇所に、前記リブの根元側に凹んだ凹み部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関。
前記遮熱板は前記凹み部をもって前記エンジン本体端部に固定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。
前記排ガス還流通路部材は、前記エンジン本体と非接触で、前記エンジン本体と直接的な熱伝導関係にないことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の内燃機関。