JP2000345926A - Exhaust gas reflux device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas reflux device for internal combustion engine

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JP2000345926A
JP2000345926A JP11159111A JP15911199A JP2000345926A JP 2000345926 A JP2000345926 A JP 2000345926A JP 11159111 A JP11159111 A JP 11159111A JP 15911199 A JP15911199 A JP 15911199A JP 2000345926 A JP2000345926 A JP 2000345926A
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JP
Japan
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egr gas
passage
internal combustion
combustion engine
exhaust
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JP11159111A
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Japanese (ja)
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Shunji Yamada
俊次 山田
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To allow an EGR device to function efficiently even at the cold time of an internal combustion engine by forming EGR gas passages almost parallel with water jackets provided inside a cylinder head of the internal combustion engine, and introducing EGR gas into an intake passage via these EGR gas passages. SOLUTION: A cylinder head 1 fitted to the upper part of a cylinder block of an internal combustion engine is provided inside thereof with three water jackets 4a-4c arranged at the upper part of a combustion chamber and on the lateral sides of the combustion chamber in a cylinder row direction and connected to a water pump 2, and EGR gas passages 5a, 5b into which EGR gas are introduced, are arranged at the side of the water jackets 4b, 4c. In this case, the EGR gas passages 5a, 5b are provided almost parallel with the water jackets 4b, 4c, outside of the water jackets 4b, 4c arranged inside the cylinder head 1 almost horizontally in the cylinder row direction and below intake and exhaust ports on the outside of the combustion chamber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス還流装置（以下、ＥＧＲ装置）の改良に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an exhaust gas recirculation device (hereinafter, EGR device) for an internal combustion engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、内燃機関の中負荷域での排出ガス
中に含有される窒素酸化物を低減する目的で、排出ガス
の一部を吸気通路内に戻し、燃焼室内の燃焼ガス温度を
低下させて窒素酸化物の発生を抑制するＥＧＲ装置が知
られている（特開平５‐１０２１３号公報参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas in a medium load region of an internal combustion engine, a part of the exhaust gas is returned to an intake passage and the temperature of the combustion gas in a combustion chamber is reduced. There is known an EGR device that suppresses the generation of nitrogen oxides by lowering it (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-102213).

【０００３】図８に代表的なＥＧＲ装置を示す。FIG. 8 shows a typical EGR device.

【０００４】吸気ダクトより導入された空気を燃焼室内
に導く吸気マニホールド８と燃焼室内から排気ガスを排
出させる排気マニホールド９とがシリンダヘッド１に接
続されている。[0004] An intake manifold 8 for guiding air introduced from an intake duct into a combustion chamber and an exhaust manifold 9 for discharging exhaust gas from the combustion chamber are connected to the cylinder head 1.

【０００５】吸気マニホールド８と排気マニホールド９
はＥＧＲ通路２１で接続され、その途中には、排気ガス
の循環量を運転条件に応じて制御する制御バルブ７が介
装される。An intake manifold 8 and an exhaust manifold 9
Is connected by an EGR passage 21, and a control valve 7 for controlling the amount of exhaust gas circulated in accordance with the operating conditions is provided in the middle of the EGR passage 21.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関の冷間時には燃料の気化や霧化が不十分で、燃焼が不
安定となりやすく、この状態でＥＧＲを行うと燃焼温度
が低下し、一層燃焼が不安定になり、炭化水素が急増す
るという問題があった。However, when the internal combustion engine is cold, the fuel is insufficiently vaporized or atomized, and the combustion tends to be unstable. If EGR is performed in this state, the combustion temperature decreases, and the combustion further proceeds. Has become unstable and the amount of hydrocarbons has increased rapidly.

【０００７】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、内燃機関の冷間時においてもＥＧＲ装置を効
率的に機能させることを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to make the EGR device function efficiently even when the internal combustion engine is cold.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】第１の発明は、内燃機関
の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に導入する排
気ガス還流装置において、内燃機関のシリンダヘッド内
に設けられ、その内部に冷却水を流通させて燃焼室の周
囲を冷却すると共に、シリンダ列方向に互いに連通して
延びるウォータージャケットと、前記ウォータージャケ
ットに対して略平行にシリンダヘッド内に配設されたＥ
ＧＲガス通路とを備え、前記ＥＧＲガス通路を経由して
ＥＧＲガスを吸気通路に導入する。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation device for introducing a part of exhaust gas of an internal combustion engine from an exhaust passage into an intake passage, provided in a cylinder head of the internal combustion engine. And a water jacket extending in communication with each other in the cylinder row direction and cooling water flowing through the cooling chamber, and an E disposed in the cylinder head substantially parallel to the water jacket.
A GR gas passage is provided, and EGR gas is introduced into the intake passage via the EGR gas passage.

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
シリンダヘッドは点火プラグを排気側にオフセット配置
し、前記ＥＧＲガス通路を吸気側にのみ配置した。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the cylinder head has an ignition plug arranged offset to the exhaust side, and the EGR gas passage arranged only to the intake side.

【００１０】第３の発明は、第１の発明において、前記
シリンダヘッドは点火プラグを吸気側にオフセット配置
し、前記ＥＧＲガス通路を排気側にのみ配置した。[0010] In a third aspect based on the first aspect, the cylinder head has an ignition plug offset to the intake side and the EGR gas passage arranged only to the exhaust side.

【００１１】第４の発明は、第１から３のいずれかひと
つの発明において、前記ＥＧＲガス通路を通過するＥＧ
Ｒガスの流れ方向はウォータージャケットの冷却水の流
れ方向と同じとする。According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the EG passing through the EGR gas passage is provided.
The flow direction of the R gas is the same as the flow direction of the cooling water in the water jacket.

【００１２】第５の発明は、第１から３のいずれかひと
つの発明において、前記内燃機関はシリンダ列を車両前
後方向に配置した縦置きの内燃機関であって、ＥＧＲガ
スを車両走行時に走行風によって冷却される内燃機関前
側より後側に通過させる一方、ウォータージャケットの
冷却水の流れ方向を後側から前側とする。According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the internal combustion engine is a vertically mounted internal combustion engine having a cylinder array arranged in a vehicle front-rear direction. The cooling water in the water jacket flows from the rear side to the front side while the water is passed from the front side to the rear side of the internal combustion engine cooled by the wind.

【００１３】第６の発明は、第１から５のいずれか一つ
の発明において、前記排気通路に触媒を設け、前記ＥＧ
Ｒガス通路出口側を吸気通路と前記触媒の下流の排気通
路とに接続し、これら吸気通路と排気通路への分岐部に
切換手段を設置し、ＥＧＲガス通路から排出されたＥＧ
Ｒガスの流れを切換手段によって吸気通路と排気通路に
切換えられるようにした。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, a catalyst is provided in the exhaust passage, and the EG is provided.
The outlet side of the R gas passage is connected to the intake passage and the exhaust passage downstream of the catalyst, and a switching means is provided at a branch portion between the intake passage and the exhaust passage so that the EG discharged from the EGR gas passage is provided.
The flow of the R gas can be switched between the intake passage and the exhaust passage by the switching means.

【００１４】第７の発明は、第６の発明において、前記
内燃機関の冷間時に、前記ＥＧＲガスの切換手段によっ
てＥＧＲガス通路から排出されたＥＧＲガスの一部を排
気通路に導入するようにした。In a seventh aspect based on the sixth aspect, a portion of the EGR gas discharged from the EGR gas passage by the EGR gas switching means is introduced into the exhaust passage when the internal combustion engine is cold. did.

【００１５】第８の発明において、第１から７のいずれ
か一つの発明において、冷却水が通過する冷却水通路に
備えられ、冷却水温度に応じて冷却水の流れを制御する
サーモスタットを設け、ＥＧＲガスによってシリンダヘ
ッドが暖められる分だけ、サーモスタットの設定温度を
低く設定するようにした。According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, a thermostat is provided in a cooling water passage through which the cooling water passes, and the thermostat controls a flow of the cooling water according to the temperature of the cooling water. The set temperature of the thermostat is set to be lower by the amount by which the cylinder head is warmed by the EGR gas.

【００１６】[0016]

【発明の作用および効果】第１の発明では、ＥＧＲガス
を通過させるＥＧＲガス通路をシリンダヘッド内にシリ
ンダ列方向に延びるウォータージャケットと略平行に設
け、排気通路から吸気通路に供給されるＥＧＲガスをシ
リンダヘッド内を経由するようにしたので、エンジン冷
間時において、ＥＧＲガスをシリンダヘッド内に導入す
ることによって、シリンダヘッドの温度を速やかに上昇
させ、燃料の気化、霧化を促すとともに、燃焼室壁温を
上昇させることによって、燃焼を安定させることがで
き、炭化水素の発生を抑止することが可能となる。According to the first aspect of the present invention, the EGR gas passage through which the EGR gas passes is provided substantially in parallel with the water jacket extending in the cylinder row direction in the cylinder head, and the EGR gas supplied from the exhaust passage to the intake passage is provided. Is passed through the inside of the cylinder head, so that when the engine is cold, the temperature of the cylinder head is quickly raised by introducing EGR gas into the cylinder head to promote gasification and atomization of fuel. By raising the combustion chamber wall temperature, the combustion can be stabilized, and the generation of hydrocarbons can be suppressed.

【００１７】このため機関始動後、早期にＥＧＲを開始
することができＮＯｘの発生を効果的に抑制できる。Therefore, the EGR can be started early after the engine is started, and the generation of NOx can be effectively suppressed.

【００１８】第２の発明では、前記シリンダヘッドは点
火プラグを排気側にオフセット配置し、前記ＥＧＲガス
通路を吸気側にのみ配置したので、高温のＥＧＲガスを
吸気側のＥＧＲガス通路に導入することで、吸気側のシ
リンダヘッド温度を上昇させ、燃焼室回りの温度分布を
ほぼ均一にすることができる。In the second aspect of the present invention, since the cylinder head has the ignition plug offset to the exhaust side and the EGR gas passage only to the intake side, high-temperature EGR gas is introduced into the intake side EGR gas passage. Thus, the temperature of the cylinder head on the intake side can be increased, and the temperature distribution around the combustion chamber can be made substantially uniform.

【００１９】第３の発明では、前記シリンダヘッドは点
火プラグを吸気側にオフセット配置し、前記ＥＧＲガス
通路を排気側にのみ配置したので、高温のＥＧＲガスを
排気側のＥＧＲガス通路に導入することで、排気側のシ
リンダヘッド温度を上昇させ、燃焼室回りの温度分布を
ほぼ均一にすることができる。In the third aspect of the invention, the cylinder head has the spark plug offsetly arranged on the intake side and the EGR gas passage arranged only on the exhaust side. Therefore, high-temperature EGR gas is introduced into the exhaust side EGR gas passage. Thus, the temperature of the cylinder head on the exhaust side can be increased, and the temperature distribution around the combustion chamber can be made substantially uniform.

【００２０】第４の発明では、前記ＥＧＲガス通路を通
過するＥＧＲガスの流れ方向はウォータージャケットの
冷却水の流れ方向と同じとしたので、冷却水が導入され
る上流側の気筒側ほどシリンダヘッド温度が低くなる傾
向にあるが、同じ方向からＥＧＲガスを導入すること
で、上流の気筒ほど高温のＥＧＲガスで加熱され、この
伝熱された冷却水が伝熱され、機関内を循環することに
より、冷却水の温度分布を均一にすることができ、気筒
間の燃焼のばらつきを抑制できる。In the fourth aspect of the present invention, since the flow direction of the EGR gas passing through the EGR gas passage is the same as the flow direction of the cooling water in the water jacket, the cylinder head becomes closer to the upstream cylinder side where the cooling water is introduced. Although the temperature tends to decrease, by introducing the EGR gas from the same direction, the upstream cylinder is heated by the high-temperature EGR gas, and the transferred coolant is transferred and circulated in the engine. Thereby, the temperature distribution of the cooling water can be made uniform, and the variation in combustion between the cylinders can be suppressed.

【００２１】第５の発明では、前記内燃機関はシリンダ
列を車両前後方向に配置した縦置きの内燃機関であっ
て、ＥＧＲガスを車両走行時に走行風によって冷却され
る内燃機関前側より後側に通過させる一方、ウォーター
ジャケットの冷却水の流れ方向を後側から前側と前記Ｅ
ＧＲガス通路を通過するＥＧＲガスの流れ方向は冷却水
の流れ方向と異なるようにしたので、走行風によって機
関の前側が冷却される場合に、冷却水は後側から導入
し、ＥＧＲガスは前側から導入することによって、機関
の前側を暖め、走行風による温度低下を打ち消し、機関
内温度の均一を保つことができる。According to a fifth aspect of the present invention, the internal combustion engine is a vertically installed internal combustion engine having a cylinder array arranged in a vehicle front-rear direction. While passing the cooling water in the water jacket from the rear side to the front side,
Since the flow direction of the EGR gas passing through the GR gas passage is different from the flow direction of the cooling water, when the front side of the engine is cooled by the traveling wind, the cooling water is introduced from the rear side, and the EGR gas is supplied to the front side. , The front side of the engine is warmed, the temperature drop due to the traveling wind is canceled, and the temperature inside the engine can be kept uniform.

【００２２】第６、７の発明では、前記排気通路に触媒
を設け、前記ＥＧＲガス通路出口側を吸気通路と前記触
媒の下流の排気通路とに接続し、これら吸気通路と排気
通路への分岐部に切換手段を設置し、ＥＧＲガス通路か
ら排出されたＥＧＲガスの流れを切換手段によって吸気
通路と排気通路に切換えられるようにしたので、機関冷
間時にはＥＧＲガスを吸気通路のみに導入することなし
にシリンダヘッドを暖めることができる。また機関暖機
終了後もシリンダヘッドをＥＧＲガスを通過させるの
で、ＥＧＲガスの温度を低下させ、高率のＥＧＲを行う
ことが可能となる。In the sixth and seventh inventions, a catalyst is provided in the exhaust passage, and the outlet side of the EGR gas passage is connected to an intake passage and an exhaust passage downstream of the catalyst. A switching means is provided in the section so that the flow of the EGR gas discharged from the EGR gas passage can be switched between the intake passage and the exhaust passage by the switching means. Without having to warm up the cylinder head. In addition, since the EGR gas is passed through the cylinder head even after the engine warm-up is completed, the temperature of the EGR gas can be reduced, and high-rate EGR can be performed.

【００２３】第８の発明では、冷却水が通過する冷却水
通路に備えられ、冷却水温度に応じて冷却水の流れを制
御するサーモスタットを設け、ＥＧＲガスによってシリ
ンダヘッドが暖められる分だけ、サーモスタットの設定
温度を低く設定するようにしたので、機関高負荷時にＥ
ＧＲを停止したとき、機関を冷却する冷却水量を相対的
に増量することができるため、機関の冷却性が高まり、
耐ノッキング性等の性能が向上する。In the eighth invention, a thermostat is provided in the cooling water passage through which the cooling water passes, and the thermostat controls the flow of the cooling water in accordance with the temperature of the cooling water. Temperature is set low, so that E
When the GR is stopped, the amount of cooling water for cooling the engine can be relatively increased, so that the cooling performance of the engine increases,
Performance such as knocking resistance is improved.

【００２４】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
添付図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【００２５】まず図１及び２を説明する。１は図示しな
いシリンダブロックの上部に取り付けられたシリンダヘ
ッドであり、シリンダヘッド１の側面には冷却水を循環
させるウォーターポンプ２が配置される。シリンダヘッ
ド１内にはシリンダ列方向に３本のウォータージャケッ
ト４ａ、４ｂ、４ｃが、それぞれ、燃焼室上部、燃焼室
左右に設けられ、ウォーターポンプ２と接続される。First, FIGS. 1 and 2 will be described. Reference numeral 1 denotes a cylinder head mounted on an upper portion of a cylinder block (not shown), and a water pump 2 for circulating cooling water is disposed on a side surface of the cylinder head 1. Three water jackets 4 a, 4 b, 4 c are provided in the cylinder head 1 in the cylinder row direction, respectively, at the upper part of the combustion chamber, at the left and right sides of the combustion chamber, and connected to the water pump 2.

【００２６】ウォーターポンプ２に冷却水を導入するラ
ジエーター６は、一方をサーモスタット３を介してシリ
ンダヘッド内のウォータージャケット４ａ、４ｂ、４ｃ
に接続する。One of the radiators 6 for introducing cooling water into the water pump 2 is connected to the water jackets 4a, 4b, 4c in the cylinder head via the thermostat 3.
Connect to

【００２７】さらにウォータージャケット４ｂ、４ｃの
側方にはＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス通路５ａ、
５ｂが配置されており、ＥＧＲガス通路５ａ、５ｂにつ
いては詳細を後述する。Further, EGR gas passages 5a, into which EGR gas is introduced, are provided beside the water jackets 4b, 4c.
The EGR gas passages 5a and 5b will be described later in detail.

【００２８】シリンダヘッド１内に設けられたウォータ
ージャケット４ａ、４ｂ、４ｃにてシリンダヘッド１を
冷却した冷却水はシリンダヘッド１からサーモスタット
３を通過し、冷却水温をチェックし、ラジエーター６に
送られ、所定温度以上の時には図示しない電動ファンが
作動し、冷却水温を低下させる。所定温度に達しない時
には電動ファンは作動しない。The cooling water that has cooled the cylinder head 1 by the water jackets 4a, 4b, 4c provided in the cylinder head 1 passes through the thermostat 3 from the cylinder head 1, checks the cooling water temperature, and is sent to the radiator 6. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, an electric fan (not shown) operates to lower the cooling water temperature. When the predetermined temperature is not reached, the electric fan does not operate.

【００２９】次に冷却水はラジエーター６からウォータ
ーポンプ２に送られ、ウォーターポンプ２から再びシリ
ンダヘッド１内のウォータージャケット４ａ、４ｂ、４
ｃに冷却水が送られる。Next, the cooling water is sent from the radiator 6 to the water pump 2, and from the water pump 2, the water jackets 4 a, 4 b, 4
Cooling water is sent to c.

【００３０】シリンダヘッド１内に設けられたウォータ
ージャケット４ａ、４ｂ、４ｃは、吸気ポートおよび排
気ポートを避けるように各気筒の燃焼室回りに設けられ
ており、これらは互いに各気筒間で連通されシリンダ列
方向に延びており、このうち一つは燃焼室上部に配置さ
れ、燃焼室を挟んで左右方向、ポートの下側に各一つず
つ計三つのウォータージャケット４ａ、４ｂ、４ｃがシ
リンダヘッド１内に配置されている。The water jackets 4a, 4b, 4c provided in the cylinder head 1 are provided around the combustion chambers of each cylinder so as to avoid the intake port and the exhaust port, and these are communicated with each other between the cylinders. One of the three water jackets 4a, 4b, and 4c is provided in the cylinder row direction. 1.

【００３１】なお第１の実施形態の燃焼室形状は点火プ
ラグを中心にして対称な形状となっている。The shape of the combustion chamber of the first embodiment is symmetrical with respect to the spark plug.

【００３２】ＥＧＲガスが導入されるＥＧＲガス通路５
ａ、５ｂは、シリンダヘッド１の内部に、シリンダ列に
略水平に、かつ燃焼室外側で吸気および排気ポート下に
配置されたウォータージャケット４ｂ、４ｃの外側にウ
ォータージャケット４ｂ、４ｃと略平行に設けられてお
り、その上流側には排気マニホールド９からＥＧＲガス
が排気側ＥＧＲパイプ５ｃを介して導入される。排気側
ＥＧＲパイプ５ｃの途中にはＥＧＲガスの還流量を制御
する制御バルブ７が設けられる。ＥＧＲガス通路５ａ、
５ｂに還流するＥＧＲガスは、冷却水と同様にＥＧＲガ
ス通路５ａ、５ｂ内に＃１気筒側よりシリンダヘッド内
に導入される。EGR gas passage 5 into which EGR gas is introduced
a and 5b are arranged substantially horizontally in the cylinder row inside the cylinder head 1 and substantially parallel to the water jackets 4b and 4c outside the water jackets 4b and 4c arranged outside the combustion chamber and below the intake and exhaust ports. EGR gas is introduced from the exhaust manifold 9 to the upstream side through an exhaust-side EGR pipe 5c. A control valve 7 for controlling the recirculation amount of the EGR gas is provided in the middle of the exhaust-side EGR pipe 5c. EGR gas passage 5a,
The EGR gas recirculating to the 5b is introduced into the cylinder head from the # 1 cylinder side into the EGR gas passages 5a and 5b in the same manner as the cooling water.

【００３３】ＥＧＲガス通路５ａ、５ｂの下流側は互い
に合流し、ＥＧＲガスは吸気側ＥＧＲパイプ５ｄを介し
て吸気マニホールド８に導入され、ＥＧＲ装置としての
機能を果たす。The downstream sides of the EGR gas passages 5a and 5b merge with each other, and the EGR gas is introduced into the intake manifold 8 through the intake side EGR pipe 5d and functions as an EGR device.

【００３４】なお、ＥＧＲガス通路５ａ、５ｂはシリン
ダヘッド内に設ける構造としたが、シリンダヘッド１側
面に別部品にて取り付けるように構成されてもよい。Although the EGR gas passages 5a and 5b are provided in the cylinder head, the EGR gas passages 5a and 5b may be configured to be attached to the side surface of the cylinder head 1 by a separate component.

【００３５】次に本発明の作用について説明する。Next, the operation of the present invention will be described.

【００３６】排気マニホールド６から還流するＥＧＲガ
スを導入するＥＧＲガス通路５ａ、５ｂをシリンダヘッ
ド１内に、シリンダヘッド１内のウォータージャケット
４と略平行に設け、排気ガスを冷却水と同様にシリンダ
列方向にＥＧＲガス通路５ａ、５ｂ内に流すようにした
ので、機関冷間時にあっても、冷却水よりも温度が高く
かつ、流速も早いＥＧＲガスとシリンダヘッド１との間
で熱交換が行われ、このことによってシリンダヘッド１
が速やかに暖められ、燃焼室内の燃料の気化が促進され
る。したがって燃焼状態が改善されて、排気ガス、特に
排気ガス中の炭化水素成分を低減することができる。EGR gas passages 5a and 5b for introducing EGR gas recirculated from the exhaust manifold 6 are provided in the cylinder head 1 substantially in parallel with the water jacket 4 in the cylinder head 1, and the exhaust gas is supplied to the cylinder similarly to the cooling water. Since the gas flows in the EGR gas passages 5a and 5b in the row direction, even when the engine is cold, heat exchange between the EGR gas having a higher temperature than the cooling water and the high flow rate and the cylinder head 1 is performed. And the cylinder head 1
Is quickly heated, and the vaporization of the fuel in the combustion chamber is promoted. Therefore, the combustion state is improved, and the exhaust gas, in particular, the hydrocarbon component in the exhaust gas can be reduced.

【００３７】またウォータージャケット４ｂ、４ｃと略
平行にＥＧＲガス通路５ａ、５ｂを設け、ＥＧＲガスの
流れ方向を冷却水が流入する上流側の気筒側（＃１気
筒）から導入するようにしたので、シリンダヘッド１を
介して熱伝導によって冷却水が暖められ、冷却水が機関
内を循環することにより、各気筒間の冷却水温をほぼ均
一にすることができる。The EGR gas passages 5a and 5b are provided substantially parallel to the water jackets 4b and 4c, and the flow direction of the EGR gas is introduced from the upstream cylinder side (# 1 cylinder) into which the cooling water flows. The coolant is warmed by heat conduction through the cylinder head 1, and the coolant circulates through the engine, so that the coolant temperature between the cylinders can be made substantially uniform.

【００３８】すなわち、ラジエーター６からの冷却水が
導入される上流側に位置する＃１気筒と最も下流側の＃
４気筒では、冷却水温に違いが生じる。下流の＃４気筒
に到達した冷却水は、すでに＃１から＃３の気筒で熱が
伝達されていることから、冷却水温は下流側ほど高い温
度となる。That is, the # 1 cylinder located on the upstream side where the cooling water from the radiator 6 is introduced and the # 1 cylinder located on the most downstream side
In four cylinders, there is a difference in cooling water temperature. Since the cooling water that has reached the downstream # 4 cylinder has already been transferred to the cylinders # 1 to # 3, the cooling water temperature becomes higher toward the downstream side.

【００３９】しかしながら本発明では、ＥＧＲガスをウ
ォータージャケット４ｂ、４ｃと略平行に、かつＥＧＲ
ガスの流れ方向を冷却水が流入される＃１気筒側から流
すことによって、ＥＧＲガス導入前には、図３Ａに示す
ようにシリンダヘッド１の温度と冷却水温は＃４気筒側
ほど高温となっていたものが、ＥＧＲガス導入によっ
て、上流側のＥＧＲガス温度との温度差が大きい＃１気
筒側ほどＥＧＲガスの熱量を得ることになり、シリンダ
ヘッド１およびその冷却水温度は図中Ｃで示すように略
均一に制御することが可能となる。However, in the present invention, the EGR gas is supplied substantially parallel to the water jackets 4b and 4c and
By flowing the gas from the # 1 cylinder side into which the cooling water flows, before the EGR gas is introduced, the temperature of the cylinder head 1 and the cooling water temperature become higher toward the # 4 cylinder side as shown in FIG. 3A. However, due to the introduction of EGR gas, the amount of heat of the EGR gas is obtained on the # 1 cylinder side where the temperature difference from the EGR gas temperature on the upstream side is larger, and the temperature of the cylinder head 1 and its cooling water is C in FIG. As shown in FIG.

【００４０】したがってシリンダヘッド１の温度分布を
均等化することによって、気筒間の燃焼のばらつきを抑
制し、良好な燃焼状態を維持することができる。Therefore, by equalizing the temperature distribution of the cylinder head 1, variation in combustion between the cylinders can be suppressed, and a favorable combustion state can be maintained.

【００４１】なお図中Ｂはシリンダヘッド１内に導入さ
れたＥＧＲガスの温度分布を示している。In the figure, B shows the temperature distribution of the EGR gas introduced into the cylinder head 1.

【００４２】また、サーモスタットの設定温度をＥＧＲ
ガスによってシリンダヘッドが暖められる分だけ低く設
定できるので、機関高負荷時にＥＧＲを停止したとき、
機関を冷却する冷却水量を相対的に増量することができ
るため、機関の冷却性が高まり、耐ノッキング性等の性
能が向上する。Further, the set temperature of the thermostat is set to EGR.
When the EGR is stopped when the engine is under a high load,
Since the amount of cooling water for cooling the engine can be relatively increased, the cooling performance of the engine is improved, and the performance such as knock resistance is improved.

【００４３】図４に第２の実施形態を示す。FIG. 4 shows a second embodiment.

【００４４】これは第１の実施形態に対して排気マニホ
ールド９下流側に第１触媒１０と、さらにその下流に第
２触媒１１を設け、吸気側ＥＧＲパイプ５ｄの途中から
三方弁１２を介して、第１触媒１０と第２触媒１１との
間の排気ダクトにＥＧＲパイプ５ｅを接続し、吸気マニ
ホールド８との間でＥＧＲガスの流れを切換え可能とし
ている。This is different from the first embodiment in that a first catalyst 10 is provided on the downstream side of the exhaust manifold 9 and a second catalyst 11 is further provided on the downstream side thereof. An EGR pipe 5e is connected to an exhaust duct between the first catalyst 10 and the second catalyst 11, so that the flow of EGR gas can be switched between the EGR pipe 5e and the intake manifold 8.

【００４５】機関の運転状態に応じて制御バルブ７と三
方弁１２の開閉を制御するコントローラ１９が設けられ
ている。このため、コントローラ１９には、シリンダヘ
ッド１にシリンダヘッド１の温度Ｔｈを検出する温度セ
ンサ１３と、制御バルブ７には制御バルブ７の開閉状態
を検出するセンサ１４と、三方弁１２には三方弁１２の
開閉状態を検出するセンサ１５と、機関の回転数Ｎｅを
検出するセンサ１６と、機関の負荷Ｔを検出する検出装
置１７とからの出力信号が送られ、コントローラ１９が
制御バルブ７と三方弁１２の開閉を制御し、ＥＧＲガス
の流れを制御する。A controller 19 is provided for controlling the opening and closing of the control valve 7 and the three-way valve 12 according to the operating state of the engine. For this reason, the controller 19 includes a temperature sensor 13 for detecting the temperature Th of the cylinder head 1 on the cylinder head 1, a sensor 14 for detecting the open / close state of the control valve 7 for the control valve 7, and a three-way valve 12 for the three-way valve 12. Output signals are sent from a sensor 15 for detecting the open / closed state of the valve 12, a sensor 16 for detecting the engine speed Ne, and a detection device 17 for detecting the load T of the engine. The opening and closing of the three-way valve 12 is controlled to control the flow of the EGR gas.

【００４６】なおシリンダヘッド１の温度の代わりとし
て冷却水温度を検出してもよい。The temperature of the cooling water may be detected instead of the temperature of the cylinder head 1.

【００４７】図５にコントローラ１９で制御される内容
を示すフローチャートであり、これに基づき制御内容を
詳しく説明する。FIG. 5 is a flowchart showing the contents controlled by the controller 19, based on which the control contents will be described in detail.

【００４８】制御内容は機関の状態、すなわち冷間時、
中負荷時、高負荷時によって制御内容が異なっており、
全体の制御の流れを説明した後、それぞれについて順次
説明する。The control content is the state of the engine, that is, when the engine is cold.
The control content differs depending on the medium load and high load.
After describing the overall control flow, each will be described sequentially.

【００４９】まずステップＳ１でシリンダヘッド１の温
度を温度センサ１３より読込む。First, in step S 1, the temperature of the cylinder head 1 is read from the temperature sensor 13.

【００５０】引き続き、ステップＳ２で、三方弁１２の
開閉状態をセンサ１５を用いて検出する。なお開閉状態
が不定の時には三方弁１２をＥＧＲガスが排気ダクト側
に流れるように切換える。Subsequently, in step S2, the open / close state of the three-way valve 12 is detected using the sensor 15. When the open / close state is undefined, the three-way valve 12 is switched so that the EGR gas flows to the exhaust duct side.

【００５１】ステップＳ３で、シリンダヘッド１の検出
温度Ｔｈとしきい値Ｔａとを比較し、検出温度Ｔｈがし
きい値Ｔａより低い場合には、ステップＳ４に進み、検
出温度Ｔｈが高い場合にはステップＳ５に進む。In step S3, the detected temperature Th of the cylinder head 1 is compared with a threshold value Ta. If the detected temperature Th is lower than the threshold value Ta, the process proceeds to step S4. If the detected temperature Th is higher, the process proceeds to step S4. Proceed to step S5.

【００５２】ステップＳ４では三方弁１２をＥＧＲガス
が排気ダクト側に流れるように切換え、さらに制御バル
ブ７を全開にするようにコントローラ１９が制御バルブ
７と三方弁１２を制御する。In step S4, the three-way valve 12 is switched so that the EGR gas flows toward the exhaust duct, and the controller 19 controls the control valve 7 and the three-way valve 12 so that the control valve 7 is fully opened.

【００５３】このような制御を行うことにより、シリン
ダヘッド１の温度が低い場合にＥＧＲガスをヘッド１内
に導入してヘッド１を暖め、またＥＧＲガスは吸気中に
導入しないことで燃焼状態を改善することができる。By performing such control, when the temperature of the cylinder head 1 is low, EGR gas is introduced into the head 1 to warm the head 1, and the combustion state is reduced by not introducing EGR gas into the intake air. Can be improved.

【００５４】シリンダヘッド１の温度Ｔｈがしきい値Ｔ
ａよりも高いときにステップＳ５に進み、ステップＳ５
で制御バルブ７の開閉状態をセンサ１４で検出し、開い
ている時にはステップＳ７に進み、閉じている時にはス
テップＳ６に進む。これはＥＧＲ制御中に本ルーチンに
入った時に、制御バルブ７を閉じないための処理であ
る。The temperature Th of the cylinder head 1 is equal to the threshold value T.
If it is higher than a, the process proceeds to step S5, and step S5
Then, the open / close state of the control valve 7 is detected by the sensor 14. When the control valve 7 is open, the process proceeds to step S7. This is a process for not closing the control valve 7 when entering this routine during the EGR control.

【００５５】ステップＳ６では、制御バルブ７を初期化
し、閉状態とする。これは三方弁１２が作動したときに
ＥＧＲガスが急激に流れ、エンジンのの安定度が悪化す
ることを防止する処理である。In step S6, the control valve 7 is initialized and closed. This is a process for preventing the EGR gas from flowing rapidly when the three-way valve 12 is operated, thereby preventing the stability of the engine from deteriorating.

【００５６】ステップＳ７で、三方弁１２をＥＧＲガス
が吸気マニホールド８側に流れるように切換える。In step S7, the three-way valve 12 is switched so that the EGR gas flows toward the intake manifold 8.

【００５７】続くステップＳ８では、回転数センサ１６
と負荷検出手段１７を用いて、機関回転数Ｎｅと機関負
荷Ｔとを検出し、ステップＳ９でこれら検出値からＥＧ
Ｒを行うかどうかを判定し、ＥＧＲを行うときはステッ
プＳ１０に進み、制御バルブ７の開度を機関回転数と機
関負荷によりＥＧＲマップに基づいてコントローラ１９
が制御し、運転状態に対応したＥＧＲ量とすることがで
きる。In the following step S8, the rotation speed sensor 16
And the load detecting means 17 to detect the engine speed Ne and the engine load T.
It is determined whether or not to perform R. If EGR is to be performed, the process proceeds to step S10, and the opening of the control valve 7 is determined by the controller 19 based on the EGR map based on the engine speed and the engine load.
Is controlled to obtain an EGR amount corresponding to the operating state.

【００５８】ＥＧＲを実施する条件に適合しない時には
ステップＳ１１に進み、制御バルブ７を閉じ、制御を終
了する。When the condition for performing EGR is not satisfied, the process proceeds to step S11, the control valve 7 is closed, and the control is terminated.

【００５９】以上のような制御内容に基づき、機関冷間
時の制御の流れについて説明する。The flow of control when the engine is cold will be described based on the above control contents.

【００６０】冷間時で機関が冷えており、このため三方
弁１２はＥＧＲガスが排気ダクト側に流れるように切換
えられ、さらに制御バルブ７が全開にされる。これによ
り、吸気マニホールド８へＥＧＲガスを導入することな
しに、第１触媒１０の前後の圧力差によってＥＧＲガス
通路５ａ、５ｂにＥＧＲガスが導入される。このためシ
リンダヘッド１の暖機が促され、燃料の気化の促進、燃
料壁流の減少によって、燃焼状態が改善されて、炭化水
素を低減することができる。なおこの場合には、ＥＧＲ
ガスは第１触媒１０の下流に導入されることになるが、
第２触媒１１によって排気の浄化が行われた後に排出さ
れることになる。Since the engine is cold at the time of cold, the three-way valve 12 is switched so that the EGR gas flows to the exhaust duct side, and the control valve 7 is fully opened. Thus, the EGR gas is introduced into the EGR gas passages 5a and 5b by the pressure difference before and after the first catalyst 10 without introducing the EGR gas into the intake manifold 8. For this reason, the warming-up of the cylinder head 1 is promoted, the fuel vaporization is promoted, and the fuel wall flow is reduced, so that the combustion state is improved and the amount of hydrocarbons can be reduced. In this case, EGR
The gas will be introduced downstream of the first catalyst 10,
The exhaust gas is discharged after the second catalyst 11 purifies the exhaust gas.

【００６１】暖機が完了した低負荷、中負荷状態では、
三方弁１２をＥＧＲガスが吸気マニホールド側に流れる
ように切換え、機関回転数Ｎｅと機関負荷Ｔに応じて制
御バルブ７の開度が調整され、最適なＥＧＲを実施し、
ＮＯｘの低減を図る。In the low-load and medium-load state where the warm-up is completed,
The three-way valve 12 is switched so that the EGR gas flows to the intake manifold side, the opening of the control valve 7 is adjusted according to the engine speed Ne and the engine load T, and the optimum EGR is performed.
Reduce NOx.

【００６２】機関が高負荷のときはＥＧＲは行わない。
制御バルブ７を閉じることで、シリンダヘッド１内のＥ
ＧＲガス通路５へのＥＧＲガスの流入は遮断され、この
ときサーモスタット３の設定温度はＥＧＲガスによるシ
リンダヘッド１の加熱分を考慮して通常よりも低く設定
しておくことで、冷却水量が増大し、シリンダヘッド１
の温度を通常よりも低く抑えることができるので、耐ノ
ッキング特性が向上する。When the engine has a high load, EGR is not performed.
By closing the control valve 7, the E
The flow of the EGR gas into the GR gas passage 5 is shut off. At this time, the set temperature of the thermostat 3 is set lower than usual in consideration of the amount of heating of the cylinder head 1 by the EGR gas, so that the cooling water amount increases. And cylinder head 1
Can be suppressed lower than usual, so that knocking resistance is improved.

【００６３】図６、７に第２、第３の実施形態が示され
ており、これは燃焼室２１、２２に配置された点火プラ
グ２０がシリンダヘッドの左右方向にオフセットしてい
るものである。FIGS. 6 and 7 show the second and third embodiments, in which the spark plugs 20 arranged in the combustion chambers 21 and 22 are offset in the left-right direction of the cylinder head. .

【００６４】図６の燃焼室２１の場合には、点火プラグ
２０が排気側にオフセットしているので、吸気側にウォ
ータージャケット２３のスペースが確保しやすいため、
吸気側が冷却されやすく、排気側との間で温度差が生じ
るが、吸気側にＥＧＲガス通路２５を設けることによっ
て、温度差を解消することができる。In the case of the combustion chamber 21 shown in FIG. 6, since the spark plug 20 is offset to the exhaust side, it is easy to secure a space for the water jacket 23 on the intake side.
Although the intake side is easily cooled and a temperature difference occurs between the intake side and the exhaust side, the temperature difference can be eliminated by providing the EGR gas passage 25 on the intake side.

【００６５】図７の燃焼室２２の場合には、点火プラグ
２０が吸気側にオフセットしているので、図６と反対
に、排気側が冷却されやすく、吸気側との間で温度差が
生じるが、排気側にＥＧＲガス通路２６を設けることに
よって、温度差を解消することができる。In the case of the combustion chamber 22 shown in FIG. 7, since the spark plug 20 is offset to the intake side, the exhaust side is easily cooled, and a temperature difference is generated between the exhaust side and the intake side, contrary to FIG. The temperature difference can be eliminated by providing the EGR gas passage 26 on the exhaust side.

【００６６】さらにシリンダヘッド１内の冷却水の流れ
方向とＥＧＲガスの流れ方向を同じ方向として説明して
きたが、これに限る必要はなく、冷却水の流れ方向とＥ
ＧＲガスの流れ方向を逆方向にしてもよい。例えば機関
を車両に縦置きにした場合に走行風が機関の前面にしか
あたらず、機関前面のみが冷却され、機関全体では、そ
の温度分布に不均一が生じることになる。このような温
度不均一を解消するために機関前側よりＥＧＲガスを導
入し、冷却水を後側より導入することによって、機関前
面を暖めて、機関内の温度の不均一を解消することがで
きる。Furthermore, the flow direction of the cooling water in the cylinder head 1 and the flow direction of the EGR gas have been described as the same direction. However, the present invention is not limited to this.
The flow direction of the GR gas may be reversed. For example, when the engine is placed vertically on the vehicle, the traveling wind only hits the front of the engine, and only the front of the engine is cooled, and the temperature distribution of the entire engine becomes uneven. By introducing EGR gas from the front side of the engine and introducing cooling water from the rear side in order to eliminate such temperature non-uniformity, it is possible to warm the front of the engine and eliminate non-uniform temperature in the engine. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施形態を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図２】同じくＥＧＲガスの流れを示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a flow of an EGR gas.

【図３】気筒位置とシリンダヘッド温度の関係を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cylinder position and a cylinder head temperature.

【図４】第２の実施形態のＥＧＲガスの流れを示す説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flow of an EGR gas according to a second embodiment.

【図５】同じく制御内容を説明するフローチャート。FIG. 5 is a flowchart for explaining control contents.

【図６】他の燃焼室形状を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing another combustion chamber shape.

【図７】他の燃焼室形状を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing another combustion chamber shape.

【図８】従来例のＥＧＲガスの流れを示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a flow of an EGR gas in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ シリンダヘッド ２ ウォーターポンプ ３ サーモスタット ４ａ ウォータージャケット ４ｂ ウォータージャケット ４ｃ ウォータージャケット ５ａ ＥＧＲガス通路 ５ｂ ＥＧＲガス通路 ５ｃ ＥＧＲガス通路 ５ｄ ＥＧＲガス通路 ５ｅ ＥＧＲガス通路 ６ ラジエータ ７ 制御バルブ ８ 吸気マニホールド ９ 排気マニホールド １０ 第１触媒 １１ 第２触媒 １２ 三方弁 Reference Signs List 1 cylinder head 2 water pump 3 thermostat 4a water jacket 4b water jacket 4c water jacket 5a EGR gas passage 5b EGR gas passage 5c EGR gas passage 5d EGR gas passage 5e EGR gas passage 6 radiator 7 control valve 8 intake manifold 9 exhaust manifold 1 catalyst 11 second catalyst 12 three-way valve

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 内燃機関の排気ガスの一部を排気通路か
ら吸気通路に導入する排気ガス還流装置において、 内燃機関のシリンダヘッド内に設けられ、その内部に冷
却水を流通させて燃焼室の周囲を冷却すると共に、シリ
ンダ列方向に互いに連通して延びるウォータージャケッ
トと、 前記ウォータージャケットに対して略平行にシリンダヘ
ッド内に配設されたＥＧＲガス通路とを備え、 前記ＥＧＲガス通路を経由してＥＧＲガスを吸気通路に
導入することを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装
置。An exhaust gas recirculation device for introducing a part of exhaust gas of an internal combustion engine from an exhaust passage into an intake passage is provided in a cylinder head of the internal combustion engine, through which cooling water is circulated to form a combustion chamber. A water jacket that cools the surroundings and extends in communication with each other in the cylinder row direction; and an EGR gas passage disposed in the cylinder head substantially parallel to the water jacket, and via the EGR gas passage. Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein an EGR gas is introduced into an intake passage. 【請求項２】 前記シリンダヘッドは点火プラグを排気
側にオフセット配置し、前記ＥＧＲガス通路を吸気側に
のみ配置したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気ガス還流装置。2. An exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein said cylinder head has an ignition plug offsetly disposed on an exhaust side and said EGR gas passage disposed only on an intake side. 【請求項３】 前記シリンダヘッドは点火プラグを吸気
側にオフセット配置し、前記ＥＧＲガス通路を排気側に
のみ配置したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機
関の排気ガス還流装置。3. The exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinder head has an ignition plug offset to the intake side and the EGR gas passage disposed only to the exhaust side. 【請求項４】 前記ＥＧＲガス通路を通過するＥＧＲガ
スの流れ方向はウォータージャケットの冷却水の流れ方
向と同じとすることを特徴とする請求項１から３のいず
れか一つに記載の内燃機関の排気ガス還流装置。4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the flow direction of the EGR gas passing through the EGR gas passage is the same as the flow direction of the cooling water in the water jacket. Exhaust gas recirculation device. 【請求項５】 前記内燃機関はシリンダ列を車両前後方
向に配置した縦置きの内燃機関であって、ＥＧＲガスを
車両走行時に走行風によって冷却される内燃機関前側よ
り後側に通過させる一方、ウォータージャケットの冷却
水の流れ方向を後側から前側とすることを特徴とする請
求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の排気ガ
ス還流装置。5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is a vertically disposed internal combustion engine having a cylinder row arranged in a front-rear direction of the vehicle. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow direction of the cooling water in the water jacket is from a rear side to a front side. 【請求項６】 前記排気通路に触媒を設け、 前記ＥＧＲガス通路出口側を吸気通路と前記触媒の下流
の排気通路とに接続し、これら吸気通路と排気通路への
分岐部に切換手段を設置し、 ＥＧＲガス通路から排出されたＥＧＲガスの流れを切換
手段によって吸気通路と排気通路に切換えられるように
したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに
記載の内燃機関の排気ガス還流装置。6. A catalyst is provided in the exhaust passage, an outlet side of the EGR gas passage is connected to an intake passage and an exhaust passage downstream of the catalyst, and switching means is provided at a branch portion between the intake passage and the exhaust passage. The exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein a flow of the EGR gas discharged from the EGR gas passage is switched between an intake passage and an exhaust passage by a switching means. Gas reflux device. 【請求項７】 前記内燃機関の冷間時に、前記ＥＧＲガ
スの切換手段によってＥＧＲガス通路から排出されたＥ
ＧＲガスの一部を排気通路に導入することを特徴とする
請求項６に記載の内燃機関の排気ガス還流装置。7. An EGR gas discharged from an EGR gas passage by the EGR gas switching means when the internal combustion engine is cold.
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein a part of the GR gas is introduced into the exhaust passage. 【請求項８】 冷却水が通過する冷却水通路に備えら
れ、冷却水温度に応じて冷却水の流れを制御するサーモ
スタットを設け、ＥＧＲガスによってシリンダヘッドが
暖められる分だけ、サーモスタットの設定温度を低く設
定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一つ
に記載の内燃機関の排気ガス還流装置。8. A thermostat provided in a cooling water passage through which the cooling water passes and controlling the flow of the cooling water in accordance with the temperature of the cooling water is provided, and the set temperature of the thermostat is set to the extent that the cylinder head is warmed by the EGR gas. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the exhaust gas recirculation device is set low.
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