JPH01203611A

JPH01203611A - 機関排気システム

Info

Publication number: JPH01203611A
Application number: JP63024860A
Authority: JP
Inventors: James Bowman Timothy; ティモシイ　ジェームス　ボウマン; Anthony Marshall Robert; ロバート　アンソニー　マーシャル; Biddolph Trevor; トレバー　ビッドルフ
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は自動串の液体冷却機関用排気システムに関する
。

課題を解決するための手段本発明によれば、排気ダクトが機関冷却剤と良好な熱的
接触をして設けられ、且つ分流弁が、機関が冷えている
時に暖機を加速するために排気ガスを前記排気ダクトに
流通させるべく設けられ、該弁がダクトを正規作動状態
下においてバイパスさせる内燃ｌｌ閏が提供される。

従来の技術、発明が解決しようとする課題マジクルツア
ク（Ｈａｊｋｒｚａｋ）の米国特許第４゜３９１．２３
５号は機関排気ガスが熱交換器３２を通過してライン３
８及び４０中のａｍ冷却剤を加熱するシステムを示して
いる。分流弁は流れを１ＩＩＩｌｌする。しかしながら
、このシステムは機関に対して完全に外部にある。これ
に対して、冷却剤を加熱する。本発明の排気ガスダクト
は冷却ジャケットと熱的に接触しているシリンダヘッド
中に形成されている。ダクトはこの場合シリンダヘッド
の長さに沿って延びる穴によって形成される。

排気ダクトは入口マニホルドの一部分と熱的に接触して
いる枝路を含むことができる。これは燃料及び空気を予
熱することによって冷温作動を助ける。入口マニホルド
のそのような加熱は燃料噴射内燃機関の場合には必要で
ないことがある。

分流弁はａｍが冷えている時でさえ排気ガスが若干の作
動状態下において分流されるのを阻止するように制御さ
れ得る。例えば、高速度及び／又は烏口荷下において排
気ガス流の分流によって生じる背圧は望ましくないこと
があり且つ排気ダクト中の熱は特に吸気マニホルドに対
して過大であることを立証し得る。しかしながら、急速
暖機システムが作動している時にバイパス通路が過大の
背圧を妨げるために使用され得る。

分流弁は便宜上シリンダの選択された一つから排気ダク
トを通る排気流を分流させる蝶形弁であり得る。全ての
排気ガスを分流させることは必須ではなく且つ四シリン
ダ機関の場合には、ブロック中の中間の二つのシリンダ
だけからの流れを分流させることが最も実用的である。

所望により、ＥＧＲ（排気ガス再′＠環）取出しはそれ
が排気ガスが入口マニホルドに近接して利用し得る便利
な場所を提供するので排気ダクト中に形成され得る。

上述したように排気ガスがダクトを通して分流される時
に増大した背圧が生じる。各新たな充填中にこの時存在
する排気ガスのより大きい濃度を補償するために、点火
を早めることは可能である。

選択されたシリンダだけからのガスが分流される場合、
割当てられたシリンダの点火だけを進めることは必要で
ある。

このようにして、本発明の排気システムは排気ガスの熱
を暖機中に水ジャケットへ、且つ所望により油へも再循
環させ、それにより１１１ｇ１時間を縮める。短い道程
でしばしば使用される自動車にとって、これは、冷温作
動が通常はＩＩ燃料混合物を必要として経済性の一層少
ない作動に向ける時、全燃料消費量を減少させる。また
、急速暖機は、機関がその正規作動ｍ度に達するまで暖
房器が適正に作動し得ない時、乗客の快適さを改善する
。

実施例第１図は四シリンダ内燃機関の平面図を概略的に例示す
る。シリンダ１及び４の排気口は図示した点線によって
排気マニホルドの一つの枝路１４へ連結されているが、
シリンダ２及び３の排気口は点線１２′によって排気マ
ニホルドの第二の枝路１２へ連結されている。排気マニ
ホルドの二つの枝路１２及び１４はあとで指示したよう
に互いに連結され且つ排気管へ′Ｉ！結される。これは
四シリンダＩｌ！１ｌＩｌの排気システムの既知の且つ
一般に使用される配置計画図である。

＠＊＠Ｉ２１１を改善するために、シリンダ２及び３か
らの排気ガスは機関冷却剤を加熱するために分流され得
る。これを行うために、これら二つのシリンダの排気口
２０．２２（第３図参照）はシリンダヘッドの長さを延
びる排気ダクト１６（第１図、第２図及び第３図）へ連
結される。第２図にみられるように、ダクト１６はシリ
ンダブロックと一体的にあり且つシリンダの上部を冷却
するために使用される二つの水通路１８及び２６０間に
ある。シリンダブロック中の黄なる通路を互いに直ちに
区別させるために、第２図で、冷却剤のための水通路は
斜線が引かれているが、排気ダクトは点が入れである。

シリンダブロックの各端部において、ダクト１６は第２
図に３２で示す水ジヤケツト通路と平行に延びる上方排
気ダクト３０まで横通路２８（第１図〜第３図参照）に
よって連結されている。排気ダクト３０は入口マニホル
ド４２の外部連結部３４へ通じる。また、バイパス通路
３６を通して戻り排気ダクト３８へ直接に連結され、戻
り排気ダクト３８は第３図に最良に示されるようにダク
ト３０と平行に且つその下を延びる。入口マニホルド４
２からの戻りライン４０も戻り通路３８に通じている。

シリンダブロックの端部において、戻りダクト３ｏは二
つ（第１図参照）の横通路４４によって別の通路４６へ
連結され、通路４６はシリンダブロック中に形成され且
つ水ジャケットの通路４８に近接してブロックの他方の
側を下方へ延びている（第２図参照）。

第１図に戻って、前述したように、シリンダ２及び３の
排気口は入口マニホルド４２まで二つの枝路のうちの第
一の枝路１２′を介して連結され、その他方の枝ＶＢ１
２“は排気戻りダクト４６へ連結されている。二つの枝
路１２′及び１２＃のそれぞれは５０及び５２でそれぞ
れ指示した弁を含む。二つの弁５０．５２は例えば蝶形
弁又は平井であることができ且つそれらは相互連結され
て一方が閉じる時に他方が開くように作動する。

弁５０．５２は電子的に又は機械的に制御されることが
でき且つ水ジャケットの加熱を増加するために排気ガス
を分流するように作用する。このため、ｍｉｎが冷えて
いる時、第１図に示すように弁５０は閉じられ且つ弁５
２は開かれる。弁のこの位置において、シリンダ２及び
３からの排気ガスは枝路１２′を通して排気マニホルド
中へ直接に流れ出ることはできないが、その代わりにラ
イン１６．３４．４０．３８．４４及び４６を通って分
流して第１図及び第３図に矢印で指示した経路に従う。

特に、弁５０が閉じられることによって、排気ガスは最
初にダクト１６を通ってブロックの端部２８の方へ流れ
る。これはガスを水通路１８及び２６と良好な熱的接触
をさせる（第２図参照）。

次に、シリンダブロックの端部を旋回した後、ガスはダ
クト３０を通って流れ且つ冷却剤通路３２中の水を加熱
する。この点において、ガスの一部はバイパス３６を通
って排気管へ戻るが、一部のガスは入口マニホルド４２
を通過して燃料の霧化を改善するように吸込空気を加熱
する。この点において、栓５４も所望によりＥＧＲのた
めに利用し得る。

入口マニホルド４２を通過するガスはライン４０を通っ
て戻りダクト３８へ流れて通路３２を再び加熱する。シ
リンダブロックの端部の周りを通った後、ダクト４６を
流れるガスは、ライン１２″を通る排気システム中へ通
り且つ戻り弁５２及びライン１２を通りすぎる前に、通
路４８中の水を加熱する。

分流を通して、排気ガスは水ジャケットの通路に近接す
るダクトを通過し、それにより冷却水が一層急速に加熱
され且つ燃焼が吸気マニホルドの加熱によって援助され
ることは理解され得る。吸気マニホルドが排気ガスの全
加熱作用を受けることは必要でなく、且つ加熱の程度は
バイパスライン３６を適当な寸法にすることによって調
整され得る。

一旦機関がその正規作動温度に達すると、排気ガスの分
流はもはや必要ではなく且つ弁５０はこの時開かれ且つ
弁５２は閉じられることができる。

これらの位置において、ガスは最小抵抗の経路をとり且
つ排気マニホルド中へ妨げられずに直接に流れるのに対
して、ダクト１６を通るガスの流れは弁５２の閉鎖によ
って生じる背圧のために阻止される。

弁５２の閉鎖の結果として増加される背圧の故に、より
多くの憬の排気が急速暖機システムを補充するシリンダ
への各新たな充填中に存在する。

しかしながら、これは混合物を点火する時に考慮に入れ
られ且つ好ましくは割当られたシリンダ中の点火は排気
流が分流されている間早められる。

上述したシステムは二つのシリンダ２及び３の排気から
の流れだけを分流する。四つのシリンダからの流れの分
流が一層急速な＠機時間を与えると期待されるが、設計
はそれを行うことを一層困難にし且つ機関効率に干渉す
ることがある。

弁５０及び５２はシリンダヘッド又はシリンダブロック
中に形成され得る。別の例として、二つの弁を含む別体
のユニットをブロックのシリンダヘッド及び排気マニホ
ルドの間に挿入することができる。

弁５０及び５２のｖｉ御は作動温度以外のファクターを
考慮に入れることができる。特に、ｉｔｉが高負萄又は
高速度下で作動しているならば、排気の分流から生じる
背圧は望ましくないことがある。

第４図のシステムは別のＩＩ３＆を示す。それは、別の
通路６０がシリンダ２及び３の排気口からシリンダブロ
ックを横切って吸気マニホルド４２まで延びるように含
まれることが前述の図面の構造と相違する。それは分流
弁５０の上流の排気マニホルドの枝路１２′の点への追
加の管６２を通って排気システムへ戻る。管６２及び排
気マニホルド１２′の間の接合点はベンチュリを含むこ
とができ、ライン６２中の圧力を減少し、且つ主排気流
が弁５０の解放時に分流されない時に通路６０及び管６
２によって形成される経路を通る流れを促進する。

この場合、弁５０が閉じられて排気ガスを分流する時、
吸気マニホルドは分流されたガスによって加熱されるが
、この時ライン６２中のベンチュリは効力をもたないの
で通路６２中のガスによって加熱されない。他方、弁５
０が開かれている時、冷却剤はライン１６中の分流ガス
によって加熱されることを停止するが、吸気マニホルド
は通路６０中のガスによって加熱され続ける。換言すれ
ば、吸気マニホルドは排気ガスによって永久的に加熱さ
机る。この構成は、排気マニホルドが吸気マニホルドに
近接して通ることができ且つ管６２が二つのマニホルド
の間の延びる短い立ち管によって形成され得るので実行
するのに特に便利である。

吸気マニホルドの加熱は体積効率を低下し且つ最大動力
出力を減少することができる。しかしながら、加熱は霧
化を改善し且つ一部絞り状態における燃料消費量及び放
出を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分岐排気を有する機関の排気ガス流れ線図、第
２図は単一ブロック機関の概略的な垂直部分断面図であ
って本発明を具現化する構成を示す図、第３図は第２図
の排気システムの部分的な概略図の三次元的図、第４図
は分岐排気加熱マニホルドを有しｎつ安定状態下で燃料
蒸発及び充填加熱のためのマニホルド熱点への連続的な
排気流を有するｗｏｎの、第１図の線図と同様な排気ガ
ス流れ線図である。１．２．３．４・・・シリンダ、１２．１４・・・枝路１２’、１２“・・・ライン、１６．３０・・・排気ダクト、１８．２６・・・水通路、２０．２２・・・排気口、３２．４８・・・水ジヤケツト通路、３６・・・バイパス通路、３８・・・戻り排気ダクト、４０・・・戻りライン、４２・・・入口マニホルド、２８．４４・・・横通路、４６・・・ダクト、５０．５２・・・弁、５４・・・栓、６０・・・通路、６２・・・外部管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸気及び排気ダクトと冷却剤流れ通路とを有し、
排気ダクトの一部分が機関冷却剤と良好な熱的接触をし
て配置され、排気ダクトは、機関が冷えている場合機関
暖機を加速するべく排気ガスを前記排気ダクト部分に流
通させて排気ダクトを暖める際に作動し得る分流弁を含
み、その他の時に該弁は前記ダクト部分が正規作動状態
下においてバイパスされるように作動し、前記排気ダク
ト部分が冷却剤流れ通路と熱的に接触するようにシリン
ダヘッドの一体的な部分として形成される内燃機関。
（２）排気ダクト部分がシリンダヘッドの長さに沿つて
延びる穴を有する特許請求の範囲第１項に記載の機関。
（３）排気ダクト部分が吸気ダクトの一部分と熱的に接
触する枝路を有する特許請求の範囲第１項に記載の機関
。
（４）分流弁が、機関が冷えている場合でさえ排気ガス
の分流を阻止するように作動し得る特許請求の範囲第１
項に記載の機関。
（５）排気ダクト部分中の分流弁が蝶形弁である特許請
求の範囲第１項に記載の機関。
（６）排気ダクト部分が機関シリンダの選択されたシリ
ンダだけからの排気流を有する特許請求の範囲第１項に
記載の機関。
（７）排気ガス再循環（ＥＧＲ）通路が排気ダクト部分
に連結されている特許請求の範囲第１項に記載の機関。
（８）排気ガスが排気ダクト部分を通して分流されるシ
リンダの点火を早める特許請求の範囲第１項に記載の機
関。