JP5818543B2 - EGR valve cooling structure - Google Patents
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Description
本発明は、ＥＧＲバルブの冷却構造に関するものであり、特にシリンダヘッドを含むエンジン本体にＥＧＲバルブを直接取付けた場合の冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for an EGR valve, and more particularly to a cooling structure when an EGR valve is directly attached to an engine body including a cylinder head.
内燃機関で発生するＮＯXなどの排気ガスは、環境汚染を促進する物質として排出を低減するように努力されている。この効果的な方法の１つに、排気ガスの一部を吸気側に返すＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）がある。ＥＧＲの技術は以下の原理に基づくものである。まず、窒素は安定な元素であるが、超高温下では酸素と反応してＮＯXを生成する。 Exhaust gases, such as NO X generated in the internal combustion engine is an effort to reduce emissions as a substance that promotes environmental pollution. One effective method is EGR (Exhaust Gas Recirculation) that returns part of the exhaust gas to the intake side. EGR technology is based on the following principle. First, nitrogen is a stable element, but reacts with oxygen to generate NO x at an extremely high temperature.
つまり、燃焼室での燃焼が超高温になるためＮＯXが生成すると言える。そこで、すでに燃焼したガスの一部（以後「ＥＧＲガス」と呼ぶ。）を吸気に戻すことで、吸気中の酸素割合を減少させ、内燃機関中の燃焼温度を下げることで、ＮＯXの生成を抑制する。また、排気ガスを再循環させると熱効率が向上するので、燃費の向上が図れるという効果も得られる。これは、排気還流と呼ばれ特許文献１等ですでに知られている。 That is, it can be said that NO x is generated because combustion in the combustion chamber becomes extremely high temperature. Therefore, a part of the already burned gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) is returned to the intake air, thereby reducing the oxygen ratio in the intake air and lowering the combustion temperature in the internal combustion engine, thereby generating NO x . Suppress. Moreover, since the heat efficiency is improved when the exhaust gas is recirculated, the effect of improving the fuel consumption can be obtained. This is called exhaust gas recirculation and is already known from Patent Document 1 and the like.
ここで、排気ポートから吸気ポートにＥＧＲガスを返す際には、電気的に開閉制御ができるＥＧＲバルブを用いる。ＥＧＲガスの混入比率は、運転の場面によって変える必要があるからである。このＥＧＲバルブは、排気ポートと吸気ポートの間に配置されるので、エンジン付近若しくはエンジンに直接結合固定される。すると、エンジンからの熱を受け、高温に曝される環境に置かれる。 Here, when returning the EGR gas from the exhaust port to the intake port, an EGR valve capable of being electrically opened and closed is used. This is because the mixing ratio of the EGR gas needs to be changed depending on the scene of operation. Since the EGR valve is disposed between the exhaust port and the intake port, the EGR valve is connected and fixed to the vicinity of the engine or directly to the engine. Then, it is placed in an environment where it receives heat from the engine and is exposed to high temperatures.
電気的に動作を制御されるＥＧＲバルブにとっては、高温に曝されるのは、好ましいことではない。そのため、ＥＧＲバルブを冷却する構造が提案されている。 For EGR valves that are electrically controlled, exposure to high temperatures is not desirable. Therefore, a structure for cooling the EGR valve has been proposed.
特許文献２には、循環する冷却液を冷却手段として有するタイプのエンジン表面にＥＧＲバルブを直接結合し、エンジン冷却用の冷却液を利用してＥＧＲバルブを冷却する構造が開示されている。 Patent Document 2 discloses a structure in which an EGR valve is directly coupled to a surface of an engine having a circulating coolant as a cooling means, and the EGR valve is cooled using the coolant for cooling the engine.
特許文献２で開示されているＥＧＲバルブの冷却構造は、エンジンの冷却液を利用するものであり、自然冷却と比較すると効果的であると言える。しかし、特許文献２のように、エンジン冷却液をＥＧＲバルブ中に導入し、冷却効果を得ようとすると、エンジン停止時には、ＥＧＲバルブ中に冷却液が残留することとなる。 The cooling structure of the EGR valve disclosed in Patent Document 2 uses engine coolant and can be said to be more effective than natural cooling. However, as in Patent Document 2, when the engine coolant is introduced into the EGR valve to obtain a cooling effect, the coolant remains in the EGR valve when the engine is stopped.
このような冷却液の残留は、特に冬季においては、冷却液の凍結を招くおそれが生じる。よく知られているように、凍結した冷却液は体積膨張するため、ＥＧＲバルブ中の冷却液の通路に強い応力がかかる。応力が大きい場合は冷却液通路の破壊ということも生じるおそれがある。 Such residual coolant may cause the coolant to freeze, especially in winter. As is well known, since the frozen coolant expands in volume, a strong stress is applied to the coolant passage in the EGR valve. When the stress is large, the coolant passage may be broken.
本発明は上記課題に鑑みて想到された発明であり、シリンダヘッドを含むエンジン表面に直接結合固定されるＥＧＲバルブの冷却構造を提供するものである。 The present invention has been conceived in view of the above-described problems, and provides a cooling structure for an EGR valve that is directly coupled and fixed to an engine surface including a cylinder head.
より具体的に本発明のＥＧＲバルブ冷却構造は、
エンジンのウォータージャケットから冷却液が供給されるＥＧＲバルブの冷却構造であって、
前記ウォータージャケットの外壁には、冷却液を外部に取り出す冷却液送路と冷却液返路が形成され、
前記冷却液送路および前記冷却液返路のいずれかのうち少なくとも一方は、前記ウォータージャケットの中で前記冷却液が存在する最下面より重力方向で位置が高い上面の外壁に形成された載置水平面に設けられ、
前記ＥＧＲバルブは、前記冷却液送路と連結される冷却液導入口と、前記冷却液返路と連結される冷却液排出口を有する冷却液路を内部に有し、
前記冷却液路は前記冷却液導入口および前記冷却液排出口よりも重力上方向に配設されることを特徴とする。
More specifically, the EGR valve cooling structure of the present invention is:
A cooling structure of an EGR valve to which a coolant is supplied from an engine water jacket,
On the outer wall of the water jacket, a cooling liquid feed path and a cooling liquid return path for taking out the cooling liquid to the outside are formed,
At least one of the cooling liquid feed path and the cooling liquid return path is a mounting formed on the outer wall of the upper surface whose position in the gravity direction is higher than the lowermost surface in the water jacket where the cooling liquid exists. Provided on a horizontal surface ,
The EGR valve has a cooling liquid passage therein having a cooling liquid inlet connected to the cooling liquid feed path and a cooling liquid outlet connected to the cooling liquid return path,
The cooling liquid passage is disposed in a direction of gravity higher than the cooling liquid inlet and the cooling liquid outlet.
本発明のＥＧＲバルブ冷却構造では、ＥＧＲバルブは、エンジンのウォータージャケットの上面に隣接する外壁面若しくはその近傍に設置される。また、ＥＧＲバルブ内には、エンジンのウォータージャケットから冷却液が流れる冷却液路を形成する。そして、冷却液導入口と冷却液排出口より冷却液路を重力上方向になるように配置する。 In the EGR valve cooling structure of the present invention, the EGR valve is installed on or near the outer wall surface adjacent to the upper surface of the water jacket of the engine. In addition, a coolant path through which coolant flows from the water jacket of the engine is formed in the EGR valve. And it arrange | positions so that a cooling fluid path may become a gravity upward direction from a cooling fluid inlet and a cooling fluid discharge port.
したがって、エンジンが停止し、ウォータージャケット内の冷却液の循環が止まった後、ウォータージャケット内の気泡は、ウォータージャケット上面に浮き上がり、ＥＧＲバルブの冷却液路中に入り残留する。結果、エンジン停止後にはＥＧＲバルブの冷却液路には空気の気泡が溜まる。すると、仮に周囲温度が低くなり、冷却液が凍結したとしても、冷却液の体積膨張は気泡が圧縮することで、吸収することができ、冷却液路への応力負担が軽減される。 Therefore, after the engine is stopped and the circulation of the coolant in the water jacket is stopped, the bubbles in the water jacket float on the upper surface of the water jacket and remain in the coolant passage of the EGR valve. As a result, air bubbles accumulate in the coolant passage of the EGR valve after the engine is stopped. Then, even if the ambient temperature becomes low and the cooling liquid freezes, the volume expansion of the cooling liquid can be absorbed by the compression of the bubbles, and the stress load on the cooling liquid path is reduced.
また、エンジン停止時にＥＧＲバルブ内の冷却液路から冷却液を排出するなどの新たな機構を必要とせず、軽量化、低コスト化に資するところとなり、低燃費に貢献するＥＧＲガスの冷却構造を得ることができる。 In addition, it does not require a new mechanism such as discharging the coolant from the coolant passage in the EGR valve when the engine is stopped, and contributes to weight reduction and cost reduction. Can be obtained.
以下に図面を用いて本発明のＥＧＲバルブ冷却構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。 The EGR valve cooling structure of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description exemplifies an embodiment of the present invention, and changes within the scope of the present invention are included in the technical scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention. Needless to say.
図１に本実施形態のＥＧＲバルブ冷却構造１を有するシリンダヘッド１０の側面図を示す。ここではシリンダの軸線３が重力方向４に対してα度だけ傾いたエンジンで、３気筒の場合を例示するが、特にこの条件に限定されるものではない。ヘッドカバー５とシリンダブロック６は２点鎖線で示した。また、インテークマニホールド（図示せず）は、シリ
ンダヘッド１０の紙面上方に配置され、エキゾーストマニホールド（図示せず）は下方に配置される。したがって、吸気は矢印１１方向からシリンダヘッド１０に供給され、矢印１２方向に排出される。
FIG. 1 shows a side view of a cylinder head 10 having an EGR valve cooling structure 1 of the present embodiment. Here, an example is shown in which the cylinder axis 3 is inclined by α degrees with respect to the direction of gravity 4 and there are three cylinders, but the present invention is not particularly limited to this condition. The head cover 5 and the cylinder block 6 are indicated by a two-dot chain line. Further, the intake manifold (not shown) is arranged above the plane of the cylinder head 10, and the exhaust manifold (not shown) is arranged below. Accordingly, the intake air is supplied to the cylinder head 10 from the direction of the arrow 11 and discharged in the direction of the arrow 12.
図２は、図１のＡ方向からシリンダヘッド１０を見た図である。３気筒エンジンなので、シリンダヘッド１０からの排気口（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が３つある。排気口に隣接してＥＧＲガス通路２０の開口２１が設けられている。 FIG. 2 is a view of the cylinder head 10 as viewed from the direction A in FIG. Since it is a three-cylinder engine, there are three exhaust ports (14a, 14b, 14c) from the cylinder head 10. An opening 21 of the EGR gas passage 20 is provided adjacent to the exhaust port.
この開口２１は、ＥＧＲガスが吸気側まで返される通路のスタート点であり、ＥＧＲガス通路２０の第１の開口２１と呼ぶ。排気口（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）とＥＧＲガス通路２０の開口２１は、共通の接続面２６上に形成されており、図示しないエキゾーストマニホールドは、３つの排気口（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）とＥＧＲガス通路２０の第１の開口２１を共通に覆った上で、エキゾーストパイプに繋がる。エキゾーストパイプの方向は符号Ｅで示す。 The opening 21 is a starting point of a passage where the EGR gas is returned to the intake side, and is referred to as a first opening 21 of the EGR gas passage 20. The exhaust ports (14a, 14b, 14c) and the opening 21 of the EGR gas passage 20 are formed on a common connection surface 26, and the exhaust manifold (not shown) has three exhaust ports (14a, 14b, 14c) and EGR. The first opening 21 of the gas passage 20 is covered in common and connected to the exhaust pipe. The direction of the exhaust pipe is indicated by E.
図３（ａ）は、図１のＢ方向から見たシリンダヘッド１０である。図３（ｂ）は一部拡大図である。ヘッドカバーで覆われている部分は省略している。傾斜して載置されるシリンダヘッド１０の隅のうち、重力方向で位置が高い方（重力上方向）の隅にＥＧＲバルブ３０を載置するための水平面が設けられる。これを載置水平面２５と呼ぶ。シリンダヘッド１０内に設けられたＥＧＲガス通路２０は、この載置水平面２５に開口２２を有する。この開口２２は第１の開口２１から見るとＥＧＲガス通路２０の下流にあたり、ＥＧＲガス通路２０の第２の開口２２と呼ぶ。なお、ＥＧＲバルブの取り付け位置は例示であり、この位置に限定されるものではない。 FIG. 3A shows the cylinder head 10 viewed from the direction B in FIG. FIG. 3B is a partially enlarged view. The portion covered with the head cover is omitted. A horizontal plane for placing the EGR valve 30 is provided at the corner of the cylinder head 10 that is placed in an inclined manner and that is higher in the direction of gravity (upward in the direction of gravity). This is referred to as a mounting horizontal surface 25. The EGR gas passage 20 provided in the cylinder head 10 has an opening 22 in the mounting horizontal surface 25. The opening 22 is downstream of the EGR gas passage 20 when viewed from the first opening 21, and is referred to as a second opening 22 of the EGR gas passage 20. In addition, the attachment position of the EGR valve is an example, and is not limited to this position.
また、載置水平面２５には、開口２２とは別にシリンダヘッド１０のウォータージャケット（図示せず）と連通した２つの開口が形成されている（図３（ｂ）参照）。これは、ウォータージャケットから冷却液をＥＧＲバルブ３０に送出するための開口と、ＥＧＲバルブ３０から冷却液を排出するための開口である。これらはそれぞれ、冷却液送路口４１ａと冷却液返路口４２ａと呼ぶ。 In addition to the opening 22, the mounting horizontal surface 25 is formed with two openings communicating with a water jacket (not shown) of the cylinder head 10 (see FIG. 3B). This is an opening for sending the cooling liquid from the water jacket to the EGR valve 30 and an opening for discharging the cooling liquid from the EGR valve 30. These are respectively referred to as a coolant feed path port 41a and a coolant return path port 42a.
シリンダヘッド１０に設けられた載置水平面２５に配設されたＥＧＲバルブ３０は、ＥＧＲガス排出口３１を有する。このＥＧＲガス排出口３１は、吸気側（例えばインテークマニホールド）に連通される。ＥＧＲバルブ３０は、載置水平面２５上に設けられた第２の開口２２からＥＧＲガスを吸込み、このＥＧＲガス排出口３１から吸気側にＥＧＲガスを送る。 The EGR valve 30 disposed on the mounting horizontal surface 25 provided in the cylinder head 10 has an EGR gas discharge port 31. The EGR gas discharge port 31 communicates with an intake side (for example, an intake manifold). The EGR valve 30 sucks EGR gas from the second opening 22 provided on the mounting horizontal surface 25 and sends the EGR gas from the EGR gas discharge port 31 to the intake side.
再び図１を参照して、図２のＥＧＲガス通路２０の第１の開口２１からは、シリンダヘッド１０中をＥＧＲガス通路２０が形成されている。ＥＧＲガス通路２０は、シリンダヘッド１０とシリンダブロック６の連結部分１０ａに沿って、所定の長さ分形成され、そこから方向を変える。そして、載置水平面２５の中央に、第２の開口２２が形成されるように、形成する。つまり、ＥＧＲガス通路２０は、第１の開口２１と第２の開口２２の間に形成された連通路といえる。 Referring to FIG. 1 again, an EGR gas passage 20 is formed in the cylinder head 10 from the first opening 21 of the EGR gas passage 20 of FIG. The EGR gas passage 20 is formed for a predetermined length along the connecting portion 10a between the cylinder head 10 and the cylinder block 6, and changes its direction therefrom. And it forms so that the 2nd opening 22 may be formed in the center of the mounting horizontal surface 25. That is, the EGR gas passage 20 can be said to be a communication passage formed between the first opening 21 and the second opening 22.
図４には、ＥＧＲバルブ３０および載置水平面２５およびその下のウォータージャケット４０部分の断面を示す。ＥＧＲバルブ３０は、下方にエンジン側との取付面３０ｆが形成されている。取付面３０ｆは載置水平面２５と対向し突き合わされ、図示しないボルトなどで締結固定される。取付面３０ｆには、ＥＧＲガスを導く導管口３５ｉが形成されている。導管口３５ｉは、載置水平面２５の第２の開口２２と対向する。 In FIG. 4, the cross section of the EGR valve | bulb 30, the mounting horizontal surface 25, and the water jacket 40 part under it is shown. The EGR valve 30 has an attachment surface 30f formed on the engine side below. The mounting surface 30f is opposed to and abutted against the mounting horizontal surface 25, and is fastened and fixed with a bolt or the like (not shown). A conduit port 35i that guides EGR gas is formed in the mounting surface 30f. The conduit port 35 i faces the second opening 22 of the placement horizontal surface 25.
導管口３５ｉからは導管３５が形成されている。導管３５の途中には導管３５を塞ぐ弁
座３４が配置されている。弁座３４は中央に貫通孔が形成されたドーナツ状の部材である。弁座３４の周囲部分は導管３５の内壁に密着配置されている。導管３５の奥には、アクチュエータ３６が配置される。アクチュエータ３６にはバルブ軸３２が連結されている。したがって、バルブ軸３２は軸方向に移動可能な状態になる。
A conduit 35 is formed from the conduit port 35i. A valve seat 34 that closes the conduit 35 is disposed in the middle of the conduit 35. The valve seat 34 is a donut-shaped member having a through hole formed in the center. The peripheral portion of the valve seat 34 is disposed in close contact with the inner wall of the conduit 35. An actuator 36 is disposed in the back of the conduit 35. A valve shaft 32 is connected to the actuator 36. Therefore, the valve shaft 32 is movable in the axial direction.
バルブ軸３２の先端は、弁座３４より導管口３５ｉ側で、バルブ体３３の中心と連結されている。バルブ体３３は、外径が弁座３４の貫通孔の内径より大きい略円板状の部材である。つまり、バルブ軸３２の軸方向の移動によって、バルブ体３３もバルブ軸３２方向に移動する。そして、バルブ体３３が弁座３４に密着接触させることで流路は遮断され、ＥＧＲガスは、導管３５を先に進めない。また、バルブ体３３が弁座３４より導管口３５ｉ側に移動すれば導管３５は開通し、ＥＧＲガスは弁座３４を超えて導管３５を先に進める。 The tip of the valve shaft 32 is connected to the center of the valve body 33 on the conduit port 35 i side from the valve seat 34. The valve body 33 is a substantially disk-shaped member whose outer diameter is larger than the inner diameter of the through hole of the valve seat 34. That is, as the valve shaft 32 moves in the axial direction, the valve body 33 also moves in the valve shaft 32 direction. When the valve body 33 is brought into close contact with the valve seat 34, the flow path is blocked, and the EGR gas does not advance the conduit 35 first. Further, if the valve body 33 moves from the valve seat 34 to the conduit port 35i side, the conduit 35 is opened, and the EGR gas advances the conduit 35 beyond the valve seat 34.
導管３５の先は導管３５に略直角方向にＥＧＲガス排出口３１が設けられており、導管３５を通過してきたＥＧＲガスはこのＥＧＲガス排出口３１から排出される。排出されたＥＧＲガスはすでに説明したように、ＥＧＲガスパイプ（図示せず）を介して吸気側（たとえばインテークマニホールド）に流れる。 The EGR gas discharge port 31 is provided at the tip of the conduit 35 in a direction substantially perpendicular to the conduit 35, and the EGR gas that has passed through the conduit 35 is discharged from the EGR gas discharge port 31. As described above, the discharged EGR gas flows to the intake side (for example, the intake manifold) via the EGR gas pipe (not shown).
このように、ＥＧＲバルブ３０は、排気側からＥＧＲガス通路２０を通ってくるＥＧＲガスを吸気側に通過させることを制御するバルブである。したがって、排気ポート、吸気ポートの最短経路中に設けるのが好ましい。すると、本実施の形態で説明するように、シリンダヘッド１０若しくはその周辺に配設される。エンジンは内部にウォータージャケット４０が形成され、冷却されているとはいえ、かなり高温となる熱源である。つまり、熱源の近傍に配置されるＥＧＲバルブ３０は高温に曝される。 Thus, the EGR valve 30 is a valve that controls the passage of EGR gas that passes through the EGR gas passage 20 from the exhaust side to the intake side. Therefore, it is preferably provided in the shortest path of the exhaust port and the intake port. Then, as will be described in the present embodiment, the cylinder head 10 is disposed at or around the cylinder head 10. Although the engine has a water jacket 40 formed therein and is cooled, it is a heat source that becomes considerably hot. That is, the EGR valve 30 disposed in the vicinity of the heat source is exposed to a high temperature.
アクチュエータ３６等の電気素子を有するＥＧＲバルブ３０は高温に曝され続けるのは経年的な動作の確実性とう観点から好ましくない。そこで、本実施形態のＥＧＲバルブ３０の冷却構造では、ＥＧＲバルブ３０内に、冷却液路３９を形成する。 It is not preferable that the EGR valve 30 having an electric element such as the actuator 36 is continuously exposed to a high temperature from the viewpoint of the certainty of operation over time. Therefore, in the cooling structure of the EGR valve 30 of the present embodiment, the cooling liquid passage 39 is formed in the EGR valve 30.
冷却液路３９は、ＥＧＲバルブ３０の取付面３０ｆ側に設けられた冷却液導入口３９ａから冷却液排出口３９ｂまでを連通する連通路である。また冷却液路３９は、ＥＧＲバルブ３０内で冷却液をめぐらせれば、効果的な冷却ができる部分に配置することができ、分岐となる部分があってもよい。本実施形態のＥＧＲバルブ冷却構造１では、ＥＧＲバルブ内の冷却液路を冷却液が流れるからである。 The coolant passage 39 is a communication passage that communicates from the coolant introduction port 39a provided on the mounting surface 30f side of the EGR valve 30 to the coolant discharge port 39b. Further, the cooling liquid passage 39 can be arranged in a portion where effective cooling can be performed if the cooling liquid is passed through the EGR valve 30, and there may be a branching portion. This is because in the EGR valve cooling structure 1 of the present embodiment, the coolant flows through the coolant path in the EGR valve.
冷却液導入口３９ａと冷却液排出口３９ｂは、それぞれ載置水平面２５の冷却液送路口４１ａと冷却液返路口４２ａに対向させる。すなわち、本実施形態のＥＧＲバルブ冷却構造１では、ＥＧＲバルブ３０の取付面３０ｆには、冷却液のための開口として冷却液導入口３９ａと冷却液排出口３９ｂが設けられ、ＥＧＲガスのための開口として導管口３５ｉが設けられている。 The coolant introduction port 39a and the coolant discharge port 39b are opposed to the coolant supply passage port 41a and the coolant return passage port 42a of the mounting horizontal surface 25, respectively. That is, in the EGR valve cooling structure 1 of the present embodiment, the mounting surface 30f of the EGR valve 30 is provided with a coolant introduction port 39a and a coolant discharge port 39b as openings for the coolant, and for the EGR gas. A conduit port 35i is provided as an opening.
すなわち、載置水平面２５上に配置されたＥＧＲバルブにおいては、冷却液導入口３９ａと冷却液排出口３９ｂが重力方向４で最下部となる。言い換えると、冷却液路３９は、冷却液導入口３９ａと冷却液排出口３９ｂより重力上方向に配置されている。また、載置水平面２５には、ＥＧＲバルブ３０の取付面３０ｆの開口に対応して、冷却液送路口４１ａと、冷却液返路口４２ａ、第２の開口２２の３つの開口が形成される。 In other words, in the EGR valve disposed on the mounting horizontal surface 25, the coolant introduction port 39 a and the coolant discharge port 39 b are the lowest in the gravity direction 4. In other words, the coolant path 39 is arranged in the direction of gravity above the coolant inlet 39a and the coolant outlet 39b. In addition, on the mounting horizontal surface 25, three openings of a coolant supply passage port 41 a, a coolant return passage opening 42 a, and a second opening 22 are formed corresponding to the openings of the mounting surface 30 f of the EGR valve 30.
一方、シリンダヘッド１０側の内部には、シリンダヘッド１０冷却用のウォータージャケット４０が形成されている。ウォータージャケット４０は、シリンダヘッド１０の一方から他方に冷却液が流れるように形成される。内部で冷却液が滞留してしまっては、冷却できないからである。 On the other hand, a water jacket 40 for cooling the cylinder head 10 is formed inside the cylinder head 10. The water jacket 40 is formed so that the coolant flows from one side of the cylinder head 10 to the other side. This is because if the coolant stays inside, it cannot be cooled.
本実施形態のＥＧＲバルブ冷却構造１では、ＥＧＲバルブ３０は、傾斜して載置されるシリンダヘッド１０隅のうち、重力方向４で位置が高い方（重力上方向）の隅の載置水平面２５に形成されているので、ウォータージャケット４０の上面に隣接する外壁面に配置されているといえる。 In the EGR valve cooling structure 1 of the present embodiment, the EGR valve 30 is placed on the horizontal surface 25 at the corner of the cylinder head 10 that is placed at an inclination in the direction of the higher gravitational direction 4 (the upward direction of gravity). Therefore, it can be said that it is disposed on the outer wall surface adjacent to the upper surface of the water jacket 40.
なお、ここで、「ウォータージャケット４０の上面」とは、ウォータージャケット４０の中で重力方向で位置が高い部分を指し、ウォータージャケット４０中、最下面でなければ、載置水平面２５より高い箇所があってもよい。冷却液路３９中に気泡を残留させればよいので、最上位面でなくてもよいからである。 Here, the “upper surface of the water jacket 40” refers to a portion of the water jacket 40 that has a high position in the direction of gravity. There may be. This is because it is sufficient that bubbles remain in the cooling liquid passage 39, so that the uppermost surface is not necessary.
また、本実施形態のＥＧＲバルブ冷却構造１では、このウォータージャケット４０の流路の中で、ＥＧＲバルブ３０近傍に、流路を絞った絞り部４５を形成してもよい。絞り部４５はウォータージャケット４０の流路において、冷却液の流れの上流から下流に向かう箇所で流路の断面積を狭く形成した部分である。 Further, in the EGR valve cooling structure 1 of the present embodiment, in the flow path of the water jacket 40, a throttle portion 45 that narrows the flow path may be formed in the vicinity of the EGR valve 30. The throttle portion 45 is a portion in which the cross-sectional area of the flow path is narrowed in the flow path of the water jacket 40 at a location from the upstream to the downstream of the coolant flow.
すなわち、絞り部４５の上流側では冷却液の液圧が高くなり、絞り部４５の下流側では液圧が低くなる。そして、冷却液送路口４１ａと絞り部４５の上流部分を連通させる冷却液送路４１をシリンダヘッド１０内に形成する。さらに、冷却液返路口４２ａと絞り部４５の下流部分を連通させる冷却液返路４２をシリンダヘッド１０内に形成する。 That is, the hydraulic pressure of the coolant is increased on the upstream side of the throttle portion 45, and the hydraulic pressure is decreased on the downstream side of the throttle portion 45. Then, a coolant feed path 41 is formed in the cylinder head 10 to communicate the coolant feed path port 41 a with the upstream portion of the throttle 45. Further, a coolant return path 42 is formed in the cylinder head 10 for communicating the coolant return path opening 42 a with the downstream portion of the throttle 45.
なお、ここで、絞り部４５の上流側４０ｕおよび下流側４０ｄとはウォータージャケット４０内での冷却液の流れに沿っての、上流側、下流側を意味する。また、上流部分とは、絞り部４５の上流側４０ｕであって、冷却液の液圧が高くなるウォータージャケット４０の内壁面を意味し、下流部分とは、絞り部４５の下流側４０ｄであって、冷却液の液圧が上流部分より低くなるウォータージャケット４０の内壁面を意味する。 Here, the upstream side 40u and the downstream side 40d of the throttle portion 45 mean the upstream side and the downstream side along the flow of the coolant in the water jacket 40. Further, the upstream portion means the upstream wall 40u of the throttle portion 45 and the inner wall surface of the water jacket 40 where the coolant pressure increases, and the downstream portion means the downstream side 40d of the throttle portion 45. Thus, it means the inner wall surface of the water jacket 40 where the liquid pressure of the coolant is lower than that of the upstream portion.
絞り部４５は、シリンダヘッド１０の外壁面特にＥＧＲバルブ３０を搭載する載置水平面２５の近傍に設けるのが望ましい。冷却液送路４１や冷却液返路４２は送液抵抗となるため短い方が好ましいからである。また、絞り部４５は、上記の説明のような上流部分と下流部分が形成できる箇所に設ける必要がある。絞り部４５を形成し、上流側４０ｕの液圧が上がったとして、予定していた下流側４０ｄよりもっと液圧の低い場所に冷却液が流れてしまったのでは、ＥＧＲバルブ３０に効果的に冷却液を供給できないからである。 The throttle portion 45 is desirably provided on the outer wall surface of the cylinder head 10, particularly in the vicinity of the mounting horizontal surface 25 on which the EGR valve 30 is mounted. This is because the cooling liquid feed path 41 and the cooling liquid return path 42 are preferably shorter because of the liquid feeding resistance. Further, the throttle portion 45 needs to be provided at a location where an upstream portion and a downstream portion can be formed as described above. If the throttle portion 45 is formed and the fluid pressure on the upstream side 40u is increased, the coolant has flowed to a place where the fluid pressure is lower than the planned downstream side 40d. This is because the coolant cannot be supplied.
図４では、絞り部４５に対して上流側４０ｕのウォータージャケット４０の内壁面は分岐部分であっても、冷却液の液圧が高いので、冷却液送路４１がウォータージャケット４０内壁面に開口している部分（４１ｂ）も上流部分である。一方、冷却液返路４２がウォータージャケット４０内壁面に開口している部分（４２ｂ）は絞り部４５の下流側４０ｄにあたり、上流側４０ｕと比べると液圧は低くなっている。 In FIG. 4, even if the inner wall surface of the water jacket 40 on the upstream side 40 u with respect to the throttle portion 45 is a branched portion, the coolant pressure is high, so the coolant feed path 41 opens to the inner wall surface of the water jacket 40. The part (41b) which is carrying out is also an upstream part. On the other hand, the portion (42b) in which the coolant return path 42 is open on the inner wall surface of the water jacket 40 is on the downstream side 40d of the throttle 45, and the hydraulic pressure is lower than that on the upstream side 40u.
以上のようにウォータージャケット４０を構成すると、冷却液は、下流側４０ｄに対して圧力の高い上流側４０ｕから設けた冷却液送路４１からＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９に入り、ＥＧＲバルブ３０内を冷却した後、冷却液返路４２からウォータージャケット４０内に戻る。すると、ＥＧＲバルブ３０内を常に冷却液が通過することになるため、高い冷却効果を得る事ができる。すなわち、高熱源に近い環境であっても、経年的な熱損傷からアクチュエータといった電気素子を守ることができる。 When the water jacket 40 is configured as described above, the coolant enters the coolant passage 39 of the EGR valve 30 from the coolant feed path 41 provided from the upstream side 40u having a higher pressure than the downstream side 40d, and enters the EGR valve 30. After cooling the interior, the coolant returns from the coolant return path 42 into the water jacket 40. Then, since the coolant always passes through the EGR valve 30, a high cooling effect can be obtained. That is, even in an environment close to a high heat source, an electrical element such as an actuator can be protected from aged thermal damage.
また、エンジン停止後は、ウォータージャケット４０中に残留する気泡がウォータージャケット４０内を上昇し、冷却液送路４１や冷却液返路４２からＥＧＲバルブ３０内に入り込み、冷却液路３９の最上部に蓄積される。したがって、エンジン停止後に周囲環境が
低温になり、仮に冷却液が凍結したとしても、ＥＧＲバルブ３０内の冷却液路３９では、冷却液の膨張した体積容量は冷却液路３９内に残留した気泡が圧縮されることで、吸収される。
Further, after the engine is stopped, bubbles remaining in the water jacket 40 rise in the water jacket 40 and enter the EGR valve 30 from the cooling liquid feed path 41 and the cooling liquid return path 42, and the uppermost part of the cooling liquid path 39. Accumulated in. Therefore, even if the surrounding environment becomes low temperature after the engine is stopped and the coolant is frozen, the volume of the expanded coolant in the coolant passage 39 in the EGR valve 30 is caused by bubbles remaining in the coolant passage 39. It is absorbed by being compressed.
本発明のＥＧＲバルブ冷却構造１では、ウォータージャケット４０から冷却液を供給され、かつ冷却液をウォータージャケット４０に返す構造で、エンジンが停止した際に、ＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９に気泡が貯留する構造であれば、冷却液の凍結からＥＧＲバルブ３０を保護することができる。したがって、ＥＧＲバルブ３０や、ＥＧＲバルブ３０の導管３５や冷却液路３９は、エンジン（シリンダヘッド）に直接連結されていなくてもよい。 In the EGR valve cooling structure 1 of the present invention, the coolant is supplied from the water jacket 40 and the coolant is returned to the water jacket 40. When the engine is stopped, bubbles are generated in the coolant path 39 of the EGR valve 30. If it is the structure to store, the EGR valve 30 can be protected from freezing of the coolant. Therefore, the EGR valve 30, the conduit 35 of the EGR valve 30, and the coolant passage 39 may not be directly connected to the engine (cylinder head).
一方、ウォータージャケット４０側では、冷却液送路４１および冷却液返路４２のいずれかのうち少なくとも一方は、ウォータージャケット４０の上面に配置される。エンジン停止後に気泡を冷却液送路４１または冷却液返路４２に導く必要があるからである。 On the other hand, on the water jacket 40 side, at least one of the coolant feed path 41 and the coolant return path 42 is disposed on the upper surface of the water jacket 40. This is because it is necessary to guide the bubbles to the coolant supply path 41 or the coolant return path 42 after the engine is stopped.
図５には、その１例として、ＥＧＲバルブ３０の冷却液排出口３９ｂとウォータージャケット４０の冷却液返路口４２ａが直接連結されていない場合を示す。図５では、ＥＧＲガス通路２０と、ウォータージャケット４０内の冷却液送路４１、その外壁面側開口である冷却液送路口４１ａ、ＥＧＲバルブ３０側の冷却液導入口３９ａは、図４と同じである。しかし、冷却液排出口３９ｂは、延長パイプ４６によってＥＧＲバルブ３０の取付面である載置水平面２５以外の方向に向け配置される。 As an example, FIG. 5 shows a case where the coolant discharge port 39b of the EGR valve 30 and the coolant return passage 42a of the water jacket 40 are not directly connected. In FIG. 5, the EGR gas passage 20, the coolant supply passage 41 in the water jacket 40, the coolant supply passage port 41 a that is the outer wall surface side opening, and the coolant introduction port 39 a on the EGR valve 30 side are the same as in FIG. 4. It is. However, the coolant discharge port 39 b is arranged by the extension pipe 46 in a direction other than the mounting horizontal surface 25 that is the mounting surface of the EGR valve 30.
ウォータージャケット４０側では、載置水平面２５以外の箇所に、冷却液返路口４２ａとそれに続く冷却液返路４２が形成される。この時、エンジン側に設けられる冷却液返路口４２ａが仮にＥＧＲバルブ３０より高い位置にあったとしても、ＥＧＲバルブ３０の冷却液排出口３９ｂがＥＧＲバルブ３０内の冷却液路３９の最高位置より重力下方向にあればよい。ウォータージャケット４０の上面に形成された冷却液返路４２からＥＧＲバルブ３０内に入った気泡は、ＥＧＲバルブ３０内に残留することができるからである。 On the water jacket 40 side, a coolant return passage 42 a and a coolant return passage 42 that follows the coolant return passage 42 a are formed at locations other than the mounting horizontal plane 25. At this time, even if the coolant return passage 42 a provided on the engine side is at a position higher than the EGR valve 30, the coolant discharge port 39 b of the EGR valve 30 is more than the highest position of the coolant passage 39 in the EGR valve 30. It only needs to be under gravity. This is because air bubbles that have entered the EGR valve 30 from the coolant return path 42 formed on the upper surface of the water jacket 40 can remain in the EGR valve 30.
言い換えると、ＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９は冷却液導入口３９ａおよび冷却液排出口３９ｂよりも重力上方向に配設される。なお、冷却液返路４２の形成位置は、ウォータージャケット４０内の絞り部４５から見た時は、冷却液送路４１側より圧力が低い箇所（下流側４０ｄ）である。ＥＧＲバルブ３０中に冷却液を流すためである。しかし、ウォータージャケット４０の上面でなくてもよい。冷却液の排出側は、冷却液が流れればよいからである。図５では、冷却液返路４２は、ウォータージャケット４０側の傾斜面に設ける例を示している。 In other words, the coolant passage 39 of the EGR valve 30 is arranged in the direction of gravity above the coolant introduction port 39a and the coolant discharge port 39b. The cooling liquid return path 42 is formed at a position where the pressure is lower than the cooling liquid feed path 41 side (downstream side 40d) when viewed from the throttle 45 in the water jacket 40. This is because the coolant flows through the EGR valve 30. However, the upper surface of the water jacket 40 may not be used. This is because the cooling liquid only has to flow on the discharge side of the cooling liquid. FIG. 5 shows an example in which the coolant return path 42 is provided on the inclined surface on the water jacket 40 side.
また、ＥＧＲバルブ３０自体も、エンジン（シリンダヘッド）に直接取り付けていなくてもよい。他の部材との関係で、エンジンと離隔した近傍の取付ステージ等に配置される場合もあるからである。その際にも、ＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９は冷却液導入口３９ａおよび冷却液排出口３９ｂよりも重力上方向に配設されることが必要である。エンジン停止時に気泡を冷却液路３９内に貯留させる必要があるからである。 Further, the EGR valve 30 itself may not be directly attached to the engine (cylinder head). This is because it may be arranged on a mounting stage or the like in the vicinity of the engine in relation to other members. Also in this case, the cooling liquid passage 39 of the EGR valve 30 needs to be arranged in the direction of gravity above the cooling liquid introduction port 39a and the cooling liquid discharge port 39b. This is because it is necessary to store the bubbles in the cooling liquid passage 39 when the engine is stopped.
上記実施形態においては、エンジン停止時に冷却液送路４１を通じてＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９に気泡を送る構造を示したが、冷却液返路４２をウォータージャケット４０の上面に配置することで、エンジン停止時には冷却液返路４２を通じてＥＧＲバルブ３０の冷却液路３９に気泡を送る構造とすることも可能である。 In the above embodiment, the structure is shown in which bubbles are sent to the cooling liquid path 39 of the EGR valve 30 through the cooling liquid supply path 41 when the engine is stopped, but by arranging the cooling liquid return path 42 on the upper surface of the water jacket 40, It is also possible to adopt a structure in which bubbles are sent to the coolant passage 39 of the EGR valve 30 through the coolant return passage 42 when the engine is stopped.
なお、ＥＧＲバルブ３０をエンジンの外壁から隔離して固定した場合は、冷却液送路口４１ａと、冷却液導入口３９ａは、パイプなどで連結されることとなるが、この場合、パイプは
Ｕ字等の屈曲部を有しない形状にするのが望ましい。パイプに屈曲部があると、そこに気泡がたまり冷却液路３９内に気泡が貯留しないおそれがあるからである。
Note that when the EGR valve 30 is fixed separately from the outer wall of the engine, the coolant supply passage port 41a and the coolant introduction port 39a are connected by a pipe or the like. In this case, the pipe is U-shaped. It is desirable to have a shape that does not have a bent portion. This is because if the pipe has a bent portion, bubbles may accumulate therein and the bubbles may not be stored in the cooling liquid passage 39.
なお、ウォータージャケット４０内にはわざわざ気泡を入れなくても、冷却液用の循環ポンプなどで、冷却液に加えられるキャビテーションによって、自然に気泡は発生する。 In addition, even if it does not bother to put bubbles in the water jacket 40, bubbles are naturally generated by cavitation applied to the cooling liquid by a circulation pump for the cooling liquid.
また、気泡の圧縮は冷却液路３９内側から膨張する方向で応力を発生させるが、冷却液自体が凍結し体積膨張を起こす際の応力と比較すると十分に小さい。すなわち、冷却液が凍結しても、冷却液路にかかる応力を緩和させているといえる。 In addition, the compression of the bubbles generates a stress in the direction of expansion from the inside of the cooling liquid passage 39, but is sufficiently smaller than the stress when the cooling liquid itself freezes and causes volume expansion. That is, even if the cooling liquid freezes, it can be said that the stress applied to the cooling liquid path is relaxed.
また、本実施形態のＥＧＲバルブの冷却構造では、エンジン停止後はＥＧＲバルブの冷却液路３９中に気泡が残留するが、上記のように、本実施形態のＥＧＲバルブの冷却構造では、ウォータージャケット４０内の絞り部４５の作用によって、冷却液が自然に冷却液路３９内を通過するので、エンジンを始動すれば、自然に気泡は押し出される。 In the EGR valve cooling structure of the present embodiment, bubbles remain in the cooling fluid passage 39 of the EGR valve after the engine is stopped. As described above, in the cooling structure of the EGR valve of the present embodiment, the water jacket Since the cooling liquid naturally passes through the cooling liquid passage 39 by the action of the throttle portion 45 in 40, the bubbles are naturally pushed out when the engine is started.
また、上記のようなＥＧＲバルブ３０の冷却は、特にＥＧＲバルブ３０に冷却液を送るためのポンプやそのための動力を用意する必要が無い。ウォータージャケット４０内の冷却液の流れを利用してＥＧＲバルブ３０を冷却していることになる。したがって、エンジンに対する負荷がなく、燃費の向上に繋がる。 Further, the cooling of the EGR valve 30 as described above does not particularly require a pump for sending the coolant to the EGR valve 30 or power for that purpose. The EGR valve 30 is cooled using the flow of the cooling liquid in the water jacket 40. Therefore, there is no load on the engine, which leads to an improvement in fuel consumption.
なお、上記の説明ではシリンダヘッド１０にＥＧＲバルブ３０を取付ける場合について説明したが、ＥＧＲバルブ３０の取付箇所は、シリンダヘッド１０に限らず、エンジン表面であり、ウォータージャケット４０が形成されている部分の外壁面であり、ウォータージャケット４０の上面であれば、どこでもよい。 In the above description, the case where the EGR valve 30 is attached to the cylinder head 10 has been described. However, the mounting location of the EGR valve 30 is not limited to the cylinder head 10 and is a portion of the engine surface where the water jacket 40 is formed. As long as it is an outer wall surface of the water jacket 40 and the upper surface of the water jacket 40, it may be anywhere.
本発明は、内部にＥＧＲバルブをエンジン外壁に直接連結するタイプのエンジンに好適に用いることができる。 The present invention can be suitably used for an engine of the type in which an EGR valve is directly connected to the outer wall of the engine.
１ ＥＧＲバルブ冷却構造
３ エンジンのシリンダ方向
４ 重力方向
５ ヘッドカバー
６ シリンダブロック
１０ シリンダヘッド
１１ 吸気の供給方向
１２ 排気の排出方向
１４ シリンダヘッドの排気口
２０ ＥＧＲガス通路
２１ 第１の開口
２２ 第２の開口
２５ 載置水平面
３０ ＥＧＲバルブ
３１ ＥＧＲガス排出口
３２ バルブ軸
３３ バルブ体
３４ 弁座
３５ 導管
３５ｉ 導管口
３６ アクチュエータ
３９ 冷却液路
３９ａ 冷却液導入口
３９ｂ 冷却液排出口
４０ ウォータージャケット
４０ｕ 上流側
４０ｄ 下流側
４１ 冷却液送路
４１ａ 冷却液送路口
４２ 冷却液返路
４２ａ 冷却液返路口
４５ 絞り部
４６ 延長パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 EGR valve cooling structure 3 Engine cylinder direction 4 Gravity direction 5 Head cover 6 Cylinder block 10 Cylinder head 11 Intake supply direction 12 Exhaust discharge direction 14 Cylinder head exhaust port 20 EGR gas passage 21 1st opening 22 2nd opening Opening 25 Mounted horizontal plane 30 EGR valve 31 EGR gas discharge port 32 Valve shaft 33 Valve body 34 Valve seat 35 Conduit 35i Conduit port 36 Actuator 39 Cooling liquid passage 39a Cooling liquid inlet 39b Cooling liquid discharge port 40 Water jacket 40u Upstream side 40d Downstream side 41 Coolant feed path 41a Coolant feed path 42 Coolant return path 42a Coolant return path 45 Constriction section 46 Extension pipe
Claims (1)
前記ウォータージャケットの外壁には、冷却液を外部に取り出す冷却液送路と冷却液返路が形成され、
前記冷却液送路および前記冷却液返路のいずれかのうち少なくとも一方は、前記ウォータージャケットの中で前記冷却液が存在する最下面より重力方向で位置が高い上面の外壁に形成された載置水平面に設けられ、
前記ＥＧＲバルブは、前記冷却液送路と連結される冷却液導入口と、前記冷却液返路と連結される冷却液排出口を有する冷却液路を内部に有し、
前記冷却液路は前記冷却液導入口および前記冷却液排出口よりも重力上方向に配設されることを特徴とするＥＧＲバルブ冷却構造。 A cooling structure of an EGR valve to which a coolant is supplied from an engine water jacket,
On the outer wall of the water jacket, a cooling liquid feed path and a cooling liquid return path for taking out the cooling liquid to the outside are formed,
At least one of the cooling liquid feed path and the cooling liquid return path is a mounting formed on the outer wall of the upper surface whose position in the gravity direction is higher than the lowermost surface in the water jacket where the cooling liquid exists. Provided on a horizontal surface ,
The EGR valve has a cooling liquid passage therein having a cooling liquid inlet connected to the cooling liquid feed path and a cooling liquid outlet connected to the cooling liquid return path,
The EGR valve cooling structure according to claim 1, wherein the cooling liquid passage is arranged in a direction of gravity higher than the cooling liquid inlet and the cooling liquid outlet.
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