JP2009250174A - 内燃機関における排気ガス還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路３に還流制御弁５を設け，この還流制御弁のうち弁体１３を内蔵の弁室６を備えた弁ケース７に，冷却水通路を，前記弁室を囲うように設けて成る排気ガス還流装置において，前記冷却水通路による冷却性能の向上を図る。
【解決手段】前記冷却水通路を，前記弁体における軸線方向から見て，前記弁室の外側を横切る方向に延びて一端１６ａに冷却水が入る第１冷却水通路１６と，その終端１６ｂから前記弁室の外側を前記第１冷却水通路と直角の方向に延びる第２冷却水通路１７と，その終端から前記弁室の外側を前記第２冷却水通路と直角の方向に延びて終端に冷却水出口を備えた第３冷却水通路１８とで構成し，更に，前記第１冷却水通路，前記第２冷却水通路及び前記第３冷却水通路のうち少なくとも一つを，前記弁室又は排気ガス入口通路１１或いは排気ガス出口通路１２に沿って延びる構成にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は，内燃機関において，その排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス還流装置に関するものである。

前記した排気ガス還流装置は，内燃機関における排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路に，還流制御弁を設けるという構成にしているが，前記還流制御弁は，これを流れる排気ガスにて高い温度になるから，その弁体を開閉作動する電磁ソレノイド又はステップモータ等のアクチェータに対して強い熱害が及ぶことになる。

そこで，先行技術としての特許文献１及び２は，前記排気ガス還流制御弁を，内燃機関に対する冷却水にて強制的に冷却することを提案している。

前者の特許文献１は，前記排気ガス還流制御弁のうち制御用弁体を内蔵する弁室と，アクチェータとの間の部分に，冷却水通路を設けて，この冷却水通路に，内燃機関におけるシリンダヘッドから排出される冷却水の一部を流すという構成である。

後者の特許文献２は，前記排気ガス還流制御弁のうち弁室の部分に，冷却水通路を，前記弁室をその略半周にわたって囲うように設けて，この冷却水通路に，内燃機関におけるシリンダヘッドから排出される冷却水の一部を流すという構成である。
特開平７−１０３０８３号公報 特開２０００−８７８０７号公報

前者の構成によると，弁室とアクチェータとの間の部位に設けた冷却水通路は，アクチェータに対する熱害阻止に寄与できるものの，その反面，同時に，排気ガスを冷却する効果が低いという問題がある。

一方，後者の構成によると，弁室に対する冷却水通路は，アクチェータに対する熱害阻止と，排気ガスの冷却との両方に寄与することができるものの，この冷却水通路は前記弁室を略半周にわたって囲うものに過ぎないから，排気ガスの冷却が不十分であり，しかも，前記冷却水通路の全体を，鋳造に際しての中子型による鋳抜きにて形成してことにより，製造コストが嵩むばかりか，全体が，前記冷却水通路を鋳抜きにするだけ大型化するという問題がある。

本発明は，これらの問題を解消した排気ガス還流制御弁を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「内燃機関における排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路に還流制御弁を設け，この還流制御弁のうち弁体を内蔵の弁室を備えた弁ケースに，冷却水通路を，前記弁室を囲うように設けて成る排気ガス還流装置において，
前記冷却水通路は，前記弁体における軸線方向から見て，前記弁室の外側を横切る方向に延びて一端に冷却水入口を有する第１冷却水通路と，この第１冷却水通路の終端から前記弁室の外側を前記第１冷却水通路と実質的に直角の方向に延びる第２冷却水通路と，この第２冷却水通路の終端から前記弁室の外側を前記第２冷却水通路と実質的に直角の方向に延びて終端に冷却水出口を備えた第３冷却水通路とで構成されており，更に，前記第１冷却水通路，前記第２冷却水通路及び前記第３冷却水通路のうち少なくとも一つは，前記弁室，又は前記弁室への排気ガス入口通路，或いは前記弁室からの排気ガス出口通路に沿って延びている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記還流制御弁における弁ケースには，内燃機関におけるシリンダヘッドへの取付け面が設けられ，この取付け面には，前記弁室への排気ガス入口通路が，前記シリンダヘッドにおける排気ガス還流通路に連通するように開口するとともに，前記第１冷却水通路への冷却水入口が，前記シリンダヘッドにおける冷却水ジャケットに連通するように開口しており，更に，前記シリンダヘッドのうち前記取付け面部分及び前記取付け面のいずれか一方又は両方には，前記第１冷却水通路が，溝型通路の形態にして設けられている。」
ことを特徴としている。

本発明の請求項３は，
「前記請求項２の記載において，前記第２冷却水通路は，前記取付け面からのドリル加工によって形成され，前記第３冷却水通路は，その終端の冷却水出口からのドリル加工によって形成されている。」
ことを特徴としている。

前記請求項１によると，還流制御弁における弁室は，弁体の軸線方向から見て，第１冷却水通路，第２冷却水通路及び第３冷却水通路とによって，コ字状に囲われた状態になっているから，前記還流制御弁のうち前記弁室の部分における冷却を促進できる。

これに加えて，前記第１冷却通路，前記第２冷却水通路及び前記第３冷却水通路のうち少なくとも一つが，前記弁室，又は前記弁室への排気ガス入口通路，或いは前記弁室からの排気ガス出口通路に沿って延びていることにより，この部分においても排気ガスの冷却水による冷却を促進できるから，還流制御弁における電磁ソレノイド又はステップモータ等のアクチェータに対する確実な熱害阻止と，排気ガスの冷却性の大幅な向上とを同時に達成できる。

また，請求項２によると，前記還流制御弁のシリンダヘッドに対する取付けと同時に，当該還流制御弁における弁室及び第１冷却水通路を，前記シリンダヘッドにおける排気ガス還流通路及び冷却水ジャケットに連通できて，その接続構成が著しく簡単になることに加えて，少なくとも前記第１冷却水通路を中子型を使用することなく形成できるから，コストの大幅な低減を達成できる。

更にまた，請求項３によると，前記第１冷却水通路を中子型を使用することなく形成できることに加えて，第２冷却水通路及び第３冷却水通路をドリル加工にて形成できるから，コストの更なる低減を図ることができる。

以下，本発明の実施の形態を，図１〜図４の図面について説明する。

これらの図において，符号１は，内燃機関におけるシリンダヘッドを示し，このシリンダヘッド１における一つの側面２には，当該シリンダヘッド１の内部に設けられている排
気ガス還流通路３の一端部３ａが開口しているとともに，当該シリンダヘッド１の内部に設けられている冷却水ジャケット４からの冷却水出口４ａが開口している。

なお，前記排気ガス還流通路３の他端は，前記シリンダヘッド１の内部に設けられている排気ポート（図示せず）又はこの排気ポートに接続される排気マニホールド（図示せず）に連通している。

前記各図において，符号５は，還流制御弁を示し，この還流制御弁５は，内部に弁室６を形成して成る弁ケース７を備え，この弁ケース７は，前記シリンダヘッド１における側面２に対して，当該弁ケース７に一体に設けた取付け座部８を，当該取付け座部８における取付け面８ａとの間にシール用のガスケット９を挟んだ状態で，複数本のボルト１０にて締結することにより，着脱可能に取付けられている。

前記弁ケース７における弁室６内には，当該弁室６への排気ガス入口通路１１と，当該弁室６からの排気ガス出口通路１２とが連通していることに加えて，弁体１３が設けられ，この弁体１３は，前記弁ケース７の上部に取付けた電磁ソレノイド又はステップモータ等のアクチェータ１４にて開閉作動される。

前記排気ガス入口通路１１は，前記取付け座部８のうち前記シリンダヘッド１の側面２への取付け面８ａに開口し，前記弁ケース７のシリンダヘッド１に対する取付けと同時に前記排気ガス還流通路３に連通するように構成されている。

一方，前記排気ガス出口通路１２は，前記弁室６から斜め上向きの方向に直線状に延びて，前記弁ケース１２の上部側面に一体に設けたフランジ部１５における接合面１５ａに開口しており，この排気ガス出口通路１２には，図示していないが，吸気マニホールドへの排気ガス還流管路が接続される。

そして，前記還流制御弁５における弁ケース７のうち前記弁室６の部分には，第１冷却水通路１６，第２冷却水通路１７及び第３冷却水通路１８が，図３に示すように，前記弁体１３における軸線方向から見て，前記弁室６の外側をコ字状に囲うように設けられている。

すなわち，前記第１冷却水通路１６は，前記取付け面８ａに，溝型通路の形態にして凹み形成され，前記弁体１３の軸線方向から見て，前記弁室６の外側を横切る方向に延びており，その始端１６ａには，前記シリンダヘッド１の冷却水ジャケット４における冷却水出口４ａが連通している。

この第１冷却水通路１６における溝幅寸法は，前記始端１６ａにおいて拡大されていて，前記シリンダヘッド１に対する還流制御弁５の取付け位置の寸法誤差を吸収するとともに，前記シリンダヘッド１から前記第１冷却水通路１６内への冷却水の流入抵抗を低減するように構成されている。

なお，この第１冷却水通路１６は，前記シリンダヘッド１における側面２のうち前記取付け面８ａの部分に凹み形成した溝型通路の形態にしたり，或いは，前記シリンダヘッド１における側面２及び前記取付け面８ａとの両方に凹み形成した溝型通路の形態にしたりすることができる。また，これらの溝型通路は，弁ケース７及びシリンダヘッド１の鋳造の際に鋳型によって形成できるほか，鋳造後における機械加工によっても形成できる。

前記第２冷却水通路１７は，前記第１冷却水通路１６における終端１６ｂから前記弁室６の外側を前記弁体１３の軸線方向から見て前記第１冷却水通路１６と実質的に直角の方
向に延びており，この第２冷却水通路１７は，図３に二点鎖線で示すように，前記第１冷却水通路１６における終端１６ｂからのドリルＡによるドリル加工にて穿設される。

前記第３冷却水通路１８は，前記第２冷却水通路１７における終端１７ａから前記弁室６の外側を前記弁体１３の軸線方向から見て前記第２冷却水通路１７と実質的に直角の方向に延びて，その終端における冷却水出口１８ａが前記フランジ部１５における接合面１５ａに開口しており，この第３冷却水通路１８は，図３に二点鎖線で示すように，前記フランジ部１５における接合面１５ａからのドリルＢによるドリル加工にて穿設される。

更に，この第３冷却水通路１８は，図３及び図４に示すように，前記弁室６からの排気ガス出口通路１２に沿ってこれと略平行に延びており，その終端における冷却水出口１８ａには，ラジエータ（図示せず）を経て冷却水ポンプ（図示せず）への冷却水循環管路１９が接合されている。

この構成において，前記シリンダヘッド１の冷却水ジャケット４における冷却水は，前記還流制御弁５における前記第１冷却水通路１６内の始端に入り，この第１冷却水通路１６内を流れ，次いで，前記第２冷却水通路１７内を流れ，そして，前記第３冷却水通路１８内を流れることにより，前記還流制御弁５における弁ケース７の冷却と，排気ガスの冷却とを同時に行うことができる。

特に，前記第１冷却水通路１６，前記第２冷却水通路１７及び前記第３冷却水通路１８うち少なくとも前記第３冷却水通路１８は，前記還流制御弁５における弁室６からの排気ガス出口通路１２に沿って延びていることにより，前記第３冷却水通路１８と前記排気ガス出口通路１２との間における熱交換をより積極的に促進できる。

なお，前記実施の形態に代えて，前記第１冷却水通路１６，前記第２冷却水通路１７及び前記第３冷却水通路１８うち少なくとも一つを，前記弁室６，又は前記排気ガス入口通路１１，或いは前記排気ガス出口通路１２に沿って延びる構成にすることができる。

また，前記実施例において，排気ガス入口通路１１，排気ガス出口通路１２，弁室６についても中子を使わずにドリル等の切削加工にて形成することができ，冷却水通路と合せて，制御弁全体を中子なしで作成することができる。

本発明の実施の形態を示す正面図である。 図１のII−II視断面図である。 図１のIII −III 視断面図である。 図２のIV−IV視断面図である。

符号の説明

１ シリンダヘッド
２ シリンダヘッドの側面
３ 排気ガス還流通路
４ 冷却水ジャケット
５ 還流制御弁
６ 弁室
７ 弁ケース
８ 取付け座部
８ａ 取付け面
１１ 排気ガス入口通路
１２ 排気ガス出口通路
１３ 弁体
１６ 第１冷却水通路
１７ 第２冷却水通路
１８ 第３冷却水通路

Claims (3)

1. 内燃機関における排気系から吸気系に至る排気ガス還流通路に還流制御弁を設け，この還流制御弁のうち弁体を内蔵の弁室を備えた弁ケースに，冷却水通路を，前記弁室を囲うように設けて成る排気ガス還流装置において，
   前記冷却水通路は，前記弁体における軸線方向から見て，前記弁室の外側を横切る方向に延びて一端に冷却水入口を有する第１冷却水通路と，この第１冷却水通路の終端から前記弁室の外側を前記第１冷却水通路と実質的に直角の方向に延びる第２冷却水通路と，この第２冷却水通路の終端から前記弁室の外側を前記第２冷却水通路と実質的に直角の方向に延びて終端に冷却水出口を備えた第３冷却水通路とで構成されており，更に，前記第１冷却水通路，前記第２冷却水通路及び前記第３冷却水通路のうち少なくとも一つは，前記弁室，又は前記弁室への排気ガス入口通路，或いは前記弁室からの排気ガス出口通路に沿って延びていることを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。
2. 前記請求項１の記載において，前記還流制御弁における弁ケースには，内燃機関におけるシリンダヘッドへの取付け面が設けられ，この取付け面には，前記弁室への排気ガス入口通路が，前記シリンダヘッドにおける排気ガス還流通路に連通するように開口するとともに，前記第１冷却水通路への冷却水入口が，前記シリンダヘッドにおける冷却水ジャケットに連通するように開口しており，更に，前記シリンダヘッドのうち前記取付け面部分及び前記取付け面のいずれか一方又は両方には，前記第１冷却水通路が，溝型通路の形態にして設けられていることを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。
3. 前記請求項２の記載において，前記第２冷却水通路は，前記取付け面からのドリル加工によって形成され，前記第３冷却水通路は，その終端の冷却水出口からのドリル加工によって形成されていることを特徴とする内燃機関における排気ガス還流装置。

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