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JP2014043772A - Cylinder head - Google Patents

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JP2014043772A
JP2014043772A JP2012184898A JP2012184898A JP2014043772A JP 2014043772 A JP2014043772 A JP 2014043772A JP 2012184898 A JP2012184898 A JP 2012184898A JP 2012184898 A JP2012184898 A JP 2012184898A JP 2014043772 A JP2014043772 A JP 2014043772A
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JP
Japan
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cylinder head
egr
egr passage
passage
intermediate region
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012184898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Harada
高宏 原田
Takehisa Fujita
武久 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012184898A priority Critical patent/JP2014043772A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

【課題】エンジン1の排気ガスの一部(EGRガス)を冷却してエンジン1の吸気側4へ導入させるためのEGR通路12が一体に設けられているシリンダヘッド3において、EGR通路12内のEGRガスの冷却効率を可及的に向上可能とする。
【解決手段】EGR通路12は、シリンダヘッド3内に設けられるウォータジャケット3dの近傍に設置されている。EGR通路12内において導入口12a側から排出口12b側までの中間領域12cには、シリンダヘッド3の区画用壁部12dによって複数に区画された流通空間21〜23が互いに隣り合うように設けられており、導入口12aの中心と排出口12bの中心とがオフセットされている。
【選択図】図4
In a cylinder head (3) in which an EGR passage (12) for cooling a part of exhaust gas (EGR gas) of an engine (1) and introducing it into an intake side (4) of the engine (1) is integrally provided, The cooling efficiency of EGR gas can be improved as much as possible.
An EGR passage 12 is installed in the vicinity of a water jacket 3d provided in a cylinder head 3. In the EGR passage 12, an intermediate region 12c from the inlet 12a side to the outlet 12b side is provided with a plurality of distribution spaces 21 to 23 partitioned by a partition wall portion 12d of the cylinder head 3 so as to be adjacent to each other. The center of the inlet 12a and the center of the outlet 12b are offset.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、冷却液を利用してEGRガスを冷却可能とする構造を備えたシリンダヘッドに関する。   The present invention relates to a cylinder head having a structure capable of cooling EGR gas using a coolant.

従来、エンジン等の内燃機関では、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置が用いられている。EGR装着は、EGRガスをシリンダヘッドの吸気側に導入させる関係より、EGRガスをシリンダヘッドの吸気側に戻す前にEGRクーラで冷却するようにしている。   Conventionally, exhaust gas recirculation (EGR) devices are used in internal combustion engines such as engines. In the EGR mounting, the EGR gas is cooled by the EGR cooler before returning the EGR gas to the intake side of the cylinder head because of the relationship of introducing the EGR gas to the intake side of the cylinder head.

このEGRクーラは、一般に、シリンダヘッドの外側に設置されるが、例えば特許文献1では、EGRクーラを用いずに、EGRガスを排気管からEGR取り出し管、シリンダヘッド内に設けているヘッド内通路、EGRバルブならびに第2ヘッド内通路を経て吸気マニホールドに導入させるようにしている。   This EGR cooler is generally installed outside the cylinder head. For example, in Patent Document 1, an EGR gas is taken from an exhaust pipe to an EGR take-out pipe and a head passage in the cylinder head without using an EGR cooler. , The EGR valve and the passage in the second head are introduced into the intake manifold.

前記第2ヘッド内通路は、シリンダヘッドの燃焼室配列方向(シリンダヘッドの長手方向)の一端側においてウォータジャケットの近傍に前記燃焼室配列方向と直交する方向(シリンダヘッドの短手方向)に沿って設けられている。   The passage in the second head is along one end side of the cylinder head in the combustion chamber arrangement direction (longitudinal direction of the cylinder head) in the vicinity of the water jacket and in a direction orthogonal to the combustion chamber arrangement direction (short direction of the cylinder head). Is provided.

例えば特許文献2には、シリンダヘッドのウォータジャケット内にEGR通路部材を挿通するように設置する構成が開示されている。   For example, Patent Document 2 discloses a configuration in which an EGR passage member is inserted into a water jacket of a cylinder head.

前記EGR通路部材は、シリンダヘッドの短手方向に沿って設置されるようになっている。このEGR通路部材は、複数の中空管を隣り合うように組み合わせた構成であり、例えばプレス成形可能な金属材料(例えば鉄系金属)で形成されている。各中空管の一方開口はEGRガスの入口とされ、また、各中空管の他方開口はEGRガスの出口とされている。そして、各中空管にEGRガスが流通させられると、このEGRガスがウォータジャケット内の冷却液と熱交換されて冷却されるようになっている。   The EGR passage member is installed along the short direction of the cylinder head. The EGR passage member has a configuration in which a plurality of hollow tubes are combined so as to be adjacent to each other, and is formed of, for example, a metal material (for example, iron-based metal) that can be press-molded. One opening of each hollow tube serves as an EGR gas inlet, and the other opening of each hollow tube serves as an EGR gas outlet. And when EGR gas is distribute | circulated through each hollow tube, this EGR gas is heat-exchanged with the cooling fluid in a water jacket, and is cooled.

例えば特許文献3には、シリンダヘッドのウォータジャケット内にEGR通路部を一体に成形した構成が開示されている。   For example, Patent Document 3 discloses a configuration in which an EGR passage portion is integrally formed in a water jacket of a cylinder head.

前記EGR通路部は、シリンダヘッドの短手方向に沿って設置されるようになっている。このEGR通路部は、複数の中空空間からなるEGR通路を櫛歯状に隣り合って連通するように設けた構成であり、例えばシリンダヘッドの鋳造時に同時に形成されるので、EGR通路部はシリンダヘッドと同材料(アルミニウム合金)で形成されている。各中空空間の一方開口はEGRガスの入口とされ、また、各中空空間の他方開口はEGRガスの出口とされている。そして、各中空空間にEGRガスが流通させられると、このEGRガスがウォータジャケット内の冷却液と熱交換されて冷却されるようになっている。   The EGR passage portion is installed along the short direction of the cylinder head. The EGR passage portion is configured so that EGR passages composed of a plurality of hollow spaces are connected to be adjacent to each other in a comb-like shape. For example, the EGR passage portion is formed at the same time when the cylinder head is cast. And the same material (aluminum alloy). One opening of each hollow space is an EGR gas inlet, and the other opening of each hollow space is an EGR gas outlet. And when EGR gas is distribute | circulated through each hollow space, this EGR gas is heat-exchanged with the cooling fluid in a water jacket, and is cooled.

特開2004−278342号公報(図4、図7、段落0034−0037参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-278342 (see FIGS. 4 and 7, paragraphs 0034-0037) 特開2011−252441号公報(図1−図5、段落0030−0032参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2011-252441 (see FIGS. 1 to 5 and paragraphs 0030-0032) 特開2011−111938号公報(図1−図4、段落0037−0040参照)JP 2011-1111938 A (refer to FIGS. 1 to 4 and paragraphs 0037-0040)

上記特許文献1では、シリンダヘッドに断面円形の単一の貫通孔からなる第2ヘッド内通路を設けているだけであるから、冷却性能が不十分である。   In the above-mentioned Patent Document 1, the cylinder head is only provided with the second in-head passage composed of a single through hole having a circular cross section, and thus the cooling performance is insufficient.

上記特許文献2,3は、シリンダヘッドに複数のEGR通路を設けているから、前記特許文献1に比べると、十分な冷却性能を発揮する。   In Patent Documents 2 and 3, since a plurality of EGR passages are provided in the cylinder head, sufficient cooling performance is exhibited as compared with Patent Document 1.

しかしながら、上記特許文献2の場合、EGR通路部材をシリンダヘッドと別体にしているので、組み付けの手間がかかるなど、製造コストが嵩む。上記特許文献3の場合、EGR通路がシリンダヘッドと一体であるから、前記特許文献2のような組み付けの手間がかからない。   However, in the case of the above-mentioned Patent Document 2, since the EGR passage member is separated from the cylinder head, the manufacturing cost increases, such as assembling work. In the case of the above-mentioned patent document 3, since the EGR passage is integrated with the cylinder head, it does not require assembling work as in the above-mentioned patent document 2.

さらに、上記特許文献2の場合、前記EGR通路を作るEGR通路部材がプレス成形可能な金属材料(例えば鉄系金属)であるために、特許文献3のようにEGR通路の仕切り部分をアルミニウム合金にしている場合に比べると、重量が重くなるとともに、EGRガスと冷却液との間の熱交換作用が劣ることが懸念される。   Further, in the case of Patent Document 2, since the EGR passage member that forms the EGR passage is a press-moldable metal material (for example, iron-based metal), the partition portion of the EGR passage is made of an aluminum alloy as in Patent Document 3. Compared with the case where it is, the weight increases and there is a concern that the heat exchange action between the EGR gas and the coolant is inferior.

前記したように特許文献2よりも優れた特許文献3であっても、EGR通路の断面形状が櫛歯状になっているために、そのEGR通路に連通されるEGRガス導入用のパイプの端部形状およびEGRガス排出用通路の端部形状が断面円形になっている場合には、EGR通路へのEGRガス導入時にEGRガスが、櫛歯状のEGR通路の各櫛歯状の仕切り部分の端面に衝突する割合が多くなると考えられ、そのために、EGR通路内に導入されるEGRガスの流通速度が遅くなることが懸念される。   As described above, even in Patent Document 3, which is superior to Patent Document 2, since the cross-sectional shape of the EGR passage is comb-shaped, the end of the EGR gas introduction pipe communicated with the EGR passage When the shape of the portion and the end portion of the EGR gas discharge passage are circular in cross section, the EGR gas is introduced into the comb-shaped EGR passage at the time of introduction of the EGR gas into the EGR passage. It is considered that the rate of collision with the end face is increased, and there is a concern that the flow rate of the EGR gas introduced into the EGR passage may be reduced.

このような事情に鑑み、本発明は、エンジンの排気ガスの一部(EGRガス)を冷却してエンジン吸気側へ導入させるためのEGR通路が一体に設けられているシリンダヘッドにおいて、前記EGR通路内のEGRガスの冷却効率を可及的に向上可能とすることを目的としている。   In view of such circumstances, the present invention provides a cylinder head provided integrally with an EGR passage for cooling a part of engine exhaust gas (EGR gas) and introducing it to the engine intake side. The purpose of this is to make it possible to improve the cooling efficiency of the EGR gas of the inside as much as possible.

本発明は、エンジンの排気ガスの一部を冷却してエンジン吸気側へ導入させるためのEGR通路が一体に設けられているシリンダヘッドであって、前記EGR通路は、前記シリンダヘッド内に設けられるウォータジャケットの近傍に設置されており、このEGR通路内において前記排気ガスの導入口側および排出口側を除く中間領域には、前記シリンダヘッドの区画用壁部によって複数に区画された流通空間が互いに隣り合うように設けられており、前記導入口の中心と前記排出口の中心とがオフセットされている、ことを特徴としている。   The present invention is a cylinder head integrally provided with an EGR passage for cooling a part of the exhaust gas of the engine and introducing it to the engine intake side, and the EGR passage is provided in the cylinder head. It is installed in the vicinity of the water jacket, and in this EGR passage, in the intermediate region excluding the exhaust gas inlet side and the exhaust port side, there are a plurality of distribution spaces partitioned by the partition wall portion of the cylinder head. They are provided adjacent to each other, and the center of the introduction port and the center of the discharge port are offset.

この構成では、EGR通路内に複数の流通空間が区画して設けられているから、当該各流通空間を区画する壁部がシリンダヘッドと同一材料となり、しかも、当該壁部の表面積が、EGR通路内を単一空間とする場合に比べて大きくなる。これにより、EGR通路を流通させられる排気ガス(EGRガス)の熱交換効率が、EGR通路内を単一空間とする場合に比べて向上するようになるので、EGRガスの冷却性能が向上する。   In this configuration, since a plurality of circulation spaces are partitioned and provided in the EGR passage, the wall portion that divides each circulation space is made of the same material as the cylinder head, and the surface area of the wall portion is equal to the EGR passage. Compared to the case where the interior is a single space. Thereby, the heat exchange efficiency of the exhaust gas (EGR gas) circulated through the EGR passage is improved as compared with the case where the inside of the EGR passage is a single space, so that the cooling performance of the EGR gas is improved.

しかも、EGR通路内に複数の流通空間を区画して設けることによって当該EGR通路の中間領域が幅広になるものの、前記EGR通路における導入口側と排出口側とをオフセットして配置しているから、前記EGRガスが導入口側から流入したときに、当該EGRガスが前記幅広な中間領域内を偏って流れることなく、ほぼ全域に分散されて流れるようになる。   Moreover, although the intermediate region of the EGR passage is widened by providing a plurality of distribution spaces in the EGR passage, the introduction port side and the discharge port side in the EGR passage are offset and arranged. When the EGR gas flows in from the inlet side, the EGR gas flows in a substantially dispersed manner without flowing in the wide intermediate region.

好ましくは、前記導入口側は、前記排出口側よりも前記ウォータジャケットに近い位置に配置することができる。   Preferably, the introduction port side can be arranged at a position closer to the water jacket than the discharge port side.

この場合、EGR通路の導入口側をシリンダヘッドのウォータジャケットに近づけているから、導入口に導入される高温のEGRガスが速やかに冷却されることになるなど、熱交換効率が向上する。   In this case, since the introduction port side of the EGR passage is brought close to the water jacket of the cylinder head, the high temperature EGR gas introduced into the introduction port is quickly cooled, thereby improving the heat exchange efficiency.

好ましくは、前記中間領域は、前記導入口側および排出口側よりも幅広に設定することができ、また、前記導入口および前記排出口から前記中間領域への連接部分は、前記導入口側および排出口側から前記中間領域へ向けて漸次幅広になるように設定することができる。   Preferably, the intermediate region can be set wider than the introduction port side and the discharge port side, and the connecting portion from the introduction port and the discharge port to the intermediate region includes the introduction port side and It can be set so as to gradually become wider from the discharge port side toward the intermediate region.

この構成では、前記導入口側から流入する排気ガスが前記中間領域内から前記排出口側へ向けて分散しやすくなる。   In this configuration, the exhaust gas flowing from the introduction port side is easily dispersed from the intermediate region toward the discharge port side.

好ましくは、前記EGR通路内の区画用壁部には、当該区画用壁部を隔てて隣り合う流通空間を互いに連通するための連通路を設けることができる。   Preferably, the partition wall portion in the EGR passage may be provided with a communication passage for communicating adjacent circulation spaces with the partition wall portion therebetween.

この構成では、複数の流通空間を流通するEGRガスの一部が前記連通路を通って隣り合う流通空間へ流入するようになる。これにより、前記流入した一部のEGRガスが流入した後で前記隣り合う流通空間を構成する壁部に衝突または触れるようになるが、それによって当該EGRガスの熱が前記壁部に移動しやすくなるので、さらに熱交換効率が向上する。   In this configuration, part of the EGR gas flowing through the plurality of distribution spaces flows into the adjacent distribution space through the communication path. As a result, after the inflowing part of the EGR gas flows in, it comes to collide with or touch the wall portion constituting the adjacent circulation space, whereby the heat of the EGR gas easily moves to the wall portion. As a result, the heat exchange efficiency is further improved.

好ましくは、前記流通空間は、前記排気ガスの流通方向と直交する方向に長い長孔形状とすることができる。   Preferably, the circulation space may have a long hole shape that is long in a direction orthogonal to the circulation direction of the exhaust gas.

この構成では、EGR通路内における各流通空間の断面積を大きく保ちながら当該各流通空間の内面全域の表面積を大きくすることが可能になる。これにより、EGRガスの圧力損失(流通抵抗)を低くしたまま、熱交換効率を高めることが可能になる。   With this configuration, it is possible to increase the surface area of the entire inner surface of each circulation space while maintaining a large cross-sectional area of each circulation space in the EGR passage. This makes it possible to increase the heat exchange efficiency while reducing the pressure loss (flow resistance) of the EGR gas.

また、仮に、前記EGR通路および複数の流通空間をシリンダヘッドの鋳造時に砂中子を用いて同時に形成する場合には、鋳造型への溶融金属が比較的スムースに流入するようになるので、前記EGR通路および複数の流通空間の形状品質が良好となる。   Further, if the EGR passage and the plurality of flow spaces are simultaneously formed using a sand core at the time of casting the cylinder head, the molten metal into the casting mold flows relatively smoothly. The shape quality of the EGR passage and the plurality of distribution spaces is improved.

本発明に係るシリンダヘッドは、EGR通路内のEGRガスの冷却効率を可及的に向上することが可能になる。   The cylinder head according to the present invention can improve the cooling efficiency of the EGR gas in the EGR passage as much as possible.

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを備えるエンジンの概略構成を示す正面図である。It is a front view showing a schematic structure of an engine provided with a cylinder head concerning one embodiment of the present invention. 図1の(2)−(2)線断面の矢視図である。It is an arrow view of the (2)-(2) line cross section of FIG. 図2の(3)−(3)線断面の矢視図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line (3)-(3) in FIG. 2. 図2のEGR通路内のEGRガスの流通形態を説明するために用いる拡大図である。It is an enlarged view used in order to demonstrate the distribution | circulation form of EGR gas in the EGR channel | path of FIG. 本発明の他実施形態に係るシリンダヘッドのEGR通路を示す図であり、図4に対応する図である。It is a figure which shows the EGR channel | path of the cylinder head which concerns on other embodiment of this invention, and is a figure corresponding to FIG. 本発明のさらに他の実施形態に係るシリンダヘッドを備えるエンジンの概略構成を示す正面図である。It is a front view which shows schematic structure of an engine provided with the cylinder head which concerns on further another embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1から図4に本発明の一実施形態を示している。図中、1はエンジンの全体を示している。   1 to 4 show an embodiment of the present invention. In the figure, 1 indicates the entire engine.

このエンジン1は、直列多気筒型(この実施形態では4気筒型)エンジンである。このエンジン1のシリンダブロック2には、シリンダボア2aが設けられており、このシリンダブロック2に搭載されるシリンダヘッド3には、シリンダボア2aに対応して燃焼室の一部を構成する凹部3aが設けられている。このシリンダヘッド3の吸気ポート3bには吸気管4が連通するように取り付けられており、また、シリンダヘッド3の排気ポート3cには、排気管5が連通するように取り付けられている。排気管5には、触媒コンバータ6が設けられている。   The engine 1 is an in-line multi-cylinder engine (in this embodiment, a four-cylinder engine). The cylinder block 2 of the engine 1 is provided with a cylinder bore 2a, and the cylinder head 3 mounted on the cylinder block 2 is provided with a recess 3a constituting a part of the combustion chamber corresponding to the cylinder bore 2a. It has been. An intake pipe 4 is attached to the intake port 3b of the cylinder head 3 so as to communicate therewith, and an exhaust pipe 5 is attached to the exhaust port 3c of the cylinder head 3 so as to communicate therewith. The exhaust pipe 5 is provided with a catalytic converter 6.

なお、シリンダヘッド3の内部には、図2に示すように、ウォータジャケット3dが設けられている。このウォータジャケット3dは、シリンダヘッド3の前端側(燃焼室配列方向100の一端側)から後端側(燃焼室配列方向100の他端側)の所定位置に設けられている。このウォータジャケット3d内の冷却液は図示していない冷却ポンプにより流動される。   A water jacket 3d is provided inside the cylinder head 3 as shown in FIG. The water jacket 3d is provided at a predetermined position from the front end side (one end side in the combustion chamber arrangement direction 100) to the rear end side (the other end side in the combustion chamber arrangement direction 100) of the cylinder head 3. The coolant in the water jacket 3d is flowed by a cooling pump (not shown).

このエンジン1には、排気再循環装置(符号省略)が設けられている。この排気再循環装置は、排気管5に排出された排気ガスの一部(EGRガス)を吸気管4に導入させて吸入空気と混合させることにより、エンジン1の燃焼室内の燃焼温度を低下させて、窒素酸化物の低減化を図る。   The engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device (reference number omitted). This exhaust gas recirculation device lowers the combustion temperature in the combustion chamber of the engine 1 by introducing a part of the exhaust gas (EGR gas) discharged into the exhaust pipe 5 into the intake pipe 4 and mixing it with the intake air. To reduce nitrogen oxides.

具体的に、排気再循環装置は、取り出しパイプ11、EGR通路12、導入パイプ13、EGRバルブ14などを備えている。   Specifically, the exhaust gas recirculation device includes an extraction pipe 11, an EGR passage 12, an introduction pipe 13, an EGR valve 14, and the like.

取り出しパイプ11は、排気管5において触媒コンバータ6の下流側から排気ガスの一部を取り出してシリンダヘッド3内のEGR通路12に導入させるものである。   The extraction pipe 11 extracts a part of the exhaust gas from the downstream side of the catalytic converter 6 in the exhaust pipe 5 and introduces it into the EGR passage 12 in the cylinder head 3.

EGR通路12は、シリンダヘッド3の内部に一体に設けられており、取り出しパイプ11から導入されるEGRガスを導入パイプ13およびEGRバルブ14を経て吸気管4に導入させるものであり、前記EGRガスをシリンダヘッド3のウォータジャケット3d内を流通する冷却液によって冷却できるようになっている。   The EGR passage 12 is provided integrally inside the cylinder head 3 and introduces the EGR gas introduced from the take-out pipe 11 into the intake pipe 4 through the introduction pipe 13 and the EGR valve 14. Can be cooled by the coolant flowing through the water jacket 3d of the cylinder head 3.

導入パイプ13は、シリンダヘッド3のEGR通路12から排出されるEGRガスを吸気管4に導入させるものである。   The introduction pipe 13 introduces EGR gas discharged from the EGR passage 12 of the cylinder head 3 into the intake pipe 4.

EGRバルブ14は、EGR通路12と導入パイプ13との連通連結部分に設置されており、EGR通路12から導入パイプ13および吸気管4へのEGRガスの排出量を制御するものである。   The EGR valve 14 is installed in a communication connection portion between the EGR passage 12 and the introduction pipe 13, and controls the amount of EGR gas discharged from the EGR passage 12 to the introduction pipe 13 and the intake pipe 4.

次に、図1から図4を参照して、EGR通路12を詳細に説明する。   Next, the EGR passage 12 will be described in detail with reference to FIGS.

図1および図2に示すように、EGR通路12は、シリンダヘッド3内において燃焼室配列方向100の一端側(あるいは長手方向一端側、具体的にはシリンダヘッド3の前端側)に燃焼室配列方向100と直交する方向(あるいは短手方向)に沿って当該方向の両端に向けてそれぞれ開放するように設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the EGR passage 12 is arranged in the cylinder head 3 at one end side in the combustion chamber arrangement direction 100 (or one end side in the longitudinal direction, specifically, the front end side of the cylinder head 3). It is provided so as to open toward both ends of the direction along a direction (or short direction) orthogonal to the direction 100.

このEGR通路12は、その排気ガス流通方向200がシリンダヘッド3とシリンダブロック2との結合面にほぼ平行となる形態で設置されている。このことに加えて、図1に示すように、エンジン1が所定角度傾いた状態で車両に搭載される関係より、EGR通路12が導入口12a側から排出口12b側へ向けて水平方向に対して斜め上向きに傾いた状態になる。   The EGR passage 12 is installed in a form in which the exhaust gas flow direction 200 is substantially parallel to the coupling surface between the cylinder head 3 and the cylinder block 2. In addition to this, as shown in FIG. 1, since the engine 1 is mounted on the vehicle in a state where the engine 1 is inclined at a predetermined angle, the EGR passage 12 extends in the horizontal direction from the inlet 12a side to the outlet 12b side. And tilted upward.

EGR通路12は、図2に示すように、シリンダヘッド3内に設けられるウォータジャケット3dの近傍に設置されている。   As shown in FIG. 2, the EGR passage 12 is installed in the vicinity of a water jacket 3 d provided in the cylinder head 3.

EGR通路12において導入口12a側および排出口12b側までの中間領域12cの燃焼室配列方向100の寸法は、導入口12a側および排出口12b側よりも大きく設定されている。   In the EGR passage 12, the dimension in the combustion chamber arrangement direction 100 of the intermediate region 12c from the inlet 12a side to the outlet 12b side is set to be larger than that of the inlet 12a side and the outlet 12b side.

そして、図2および図4に示すように、導入口12a側は、排出口12b側よりもウォータジャケット3dに近い位置にオフセットして配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the introduction port 12 a side is offset at a position closer to the water jacket 3 d than the discharge port 12 b side.

導入口12aおよび排出口12bから中間領域12cへの連接部分の燃焼室配列方向100の寸法は、導入口12a側および排出口12b側から中間領域12cへ向けて漸次大きく設定されている。   The dimensions in the combustion chamber arrangement direction 100 of the connecting portion from the inlet 12a and the outlet 12b to the intermediate region 12c are set to gradually increase from the inlet 12a and the outlet 12b to the intermediate region 12c.

EGR通路12の中間領域12c内には、複数の区画用壁部12dが設けられており、この区画用壁部12dによって前記中間領域12c内に前記燃焼室配列方向100に互いに隣り合うように複数に区画された複数の流通空間21,22,23が設けられている。   A plurality of partition wall portions 12d are provided in the intermediate region 12c of the EGR passage 12, and a plurality of partition wall portions 12d are adjacent to each other in the combustion chamber arrangement direction 100 in the intermediate region 12c by the partition wall portions 12d. A plurality of distribution spaces 21, 22, and 23 are provided.

この流通空間21〜23は、前記排気ガス流通方向200と直交する方向(シリンダボア2aの中心軸線に沿う方向)300に長くされた長孔形状とされている。この流通空間21〜23の断面形状は、例えば図3に示すように、縦長長方形の長孔形状になっているが、その形状は、特に限定されず、例えば小判形状などとすることも可能である。   The circulation spaces 21 to 23 have a long hole shape elongated in a direction 300 (a direction along the central axis of the cylinder bore 2a) orthogonal to the exhaust gas circulation direction 200. For example, as shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the circulation spaces 21 to 23 is a vertically long oblong hole shape, but the shape is not particularly limited, and may be, for example, an oval shape. is there.

このように、EGR通路12内に複数の流通空間21〜23を区画して設けている場合には、当該EGR通路12の中間領域12cが幅広になるものの、導入口12a側と排出口12b側とをオフセットして配置しているから、EGRガスが導入口12a側から流入したときに、図4に示すように、EGRガスが各流通空間21〜23にそれぞれ分散されて流れるようになって、EGRガスが前記幅広な中間領域12c内を偏って流れずに済むようになる。   As described above, when the plurality of distribution spaces 21 to 23 are partitioned in the EGR passage 12, the intermediate region 12c of the EGR passage 12 is widened, but the introduction port 12a side and the discharge port 12b side. Since the EGR gas flows in from the inlet 12a side, as shown in FIG. 4, the EGR gas flows in a distributed manner in each of the circulation spaces 21 to 23, respectively. , EGR gas does not flow in the wide intermediate region 12c.

また、図3に示すように、導入口12aは、EGR通路12の複数の流通空間21,22,23においてウォータジャケット3d寄りの流通空間21に重なるように配置されており、排出口12bは、ウォータジャケット3dから最も離れている流通空間23に重なるように配置されている。これにより、導入口12aから導入されるEGRガスが、EGR通路の外周壁や区画用壁部12dの端面に衝突する割合が少なくなるので、EGR通路12内に導入されるEGRガスの流通速度が遅くなることが抑制または防止されるようになる。   As shown in FIG. 3, the inlet 12a is arranged so as to overlap the circulation space 21 near the water jacket 3d in the plurality of circulation spaces 21, 22, 23 of the EGR passage 12, and the discharge port 12b is It arrange | positions so that it may overlap with the distribution space 23 furthest away from the water jacket 3d. As a result, the rate at which the EGR gas introduced from the inlet 12a collides with the outer peripheral wall of the EGR passage and the end face of the partition wall 12d is reduced, so that the flow rate of the EGR gas introduced into the EGR passage 12 is increased. Slowness is suppressed or prevented.

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、シリンダヘッド3をEGRガスの冷却を可能とする構造にしているから、シリンダヘッド3と別体のEGRガスクーラをシリンダヘッド3に外付け設置する必要が無くなるか、あるいは外付けするEGRガスクーラを小型化、簡素化することが可能になるなど、設備コストを低減することが可能になる。   As described above, in the embodiment to which the present invention is applied, the cylinder head 3 is configured to be able to cool the EGR gas. Therefore, an EGR gas cooler separate from the cylinder head 3 is installed outside the cylinder head 3. Equipment costs can be reduced by eliminating the necessity or making it possible to downsize and simplify an external EGR gas cooler.

しかも、この実施形態では、EGR通路12内に複数の流通空間21〜23を区画して設けているから、当該各流通空間21〜23を区画する壁部12dがシリンダヘッド3と同一材料となり、しかも、当該区画用壁部12dの表面積が、EGR通路12内を単一空間とする場合に比べて大きくなる。これにより、EGR通路12を流通させられる排気ガス(EGRガス)の熱交換効率が、EGR通路12内を単一空間とする場合に比べて向上するようになるので、EGRガスの冷却性能が向上する。   In addition, in this embodiment, since the plurality of circulation spaces 21 to 23 are provided in the EGR passage 12, the wall portion 12d that partitions each of the circulation spaces 21 to 23 is made of the same material as the cylinder head 3, In addition, the surface area of the partition wall 12d is larger than that in the case where the EGR passage 12 has a single space. As a result, the heat exchange efficiency of the exhaust gas (EGR gas) circulated through the EGR passage 12 is improved as compared with the case where the inside of the EGR passage 12 is a single space, so that the cooling performance of the EGR gas is improved. To do.

また、EGR通路12内に複数の流通空間21〜23を区画して設けることによって当該EGR通路12の中間領域12cが幅広になるものの、導入口12a側と排出口12b側とをオフセットしているから、EGRガスが導入口12a側から流入したときに、当該EGRガスが前記幅広な中間領域12c内を偏って流れることなく、ほぼ全域に分散されて流れるようになる。しかも、EGR通路12の導入口12a側をシリンダヘッド3のウォータジャケット3dに近づけているから、導入口12aに導入される高温のEGRガスが速やかに冷却されることになるなど、熱交換効率が向上する。   Moreover, although the intermediate | middle area | region 12c of the said EGR channel | path 12 becomes wide by partitioning and providing the some distribution space 21-23 in the EGR channel | path 12, the introduction port 12a side and the discharge port 12b side are offset. Therefore, when the EGR gas flows in from the inlet 12a side, the EGR gas does not flow in the wide intermediate region 12c but flows in a substantially distributed manner. Moreover, since the introduction port 12a side of the EGR passage 12 is brought close to the water jacket 3d of the cylinder head 3, the high temperature EGR gas introduced into the introduction port 12a is quickly cooled. improves.

さらに、この実施形態では、EGR通路12内における複数の流通空間21〜23の断面形状を例えば図3に示すような長孔形状にしているから、各流通空間21〜23の断面積を大きく保ちながらEGR通路12の内面全域の表面積を大きくすることが可能になる。これにより、EGRガスの圧力損失(流通抵抗)を低くしたまま、熱交換効率を高めることが可能になる。   Furthermore, in this embodiment, since the cross-sectional shape of the plurality of flow spaces 21 to 23 in the EGR passage 12 is, for example, a long hole shape as shown in FIG. 3, the cross-sectional area of each flow space 21 to 23 is kept large. However, the surface area of the entire inner surface of the EGR passage 12 can be increased. This makes it possible to increase the heat exchange efficiency while reducing the pressure loss (flow resistance) of the EGR gas.

ところで、EGR通路12および複数の流通空間21〜23は、シリンダヘッド3の鋳造時に同時に砂中子を用いることにより形成することができる。そのため、EGR通路12および複数の流通空間21〜23を別加工で形成する場合に比べて製造工程数を少なくできて、シリンダヘッド3の製造コストの低減に貢献できるようになる。   By the way, the EGR passage 12 and the plurality of circulation spaces 21 to 23 can be formed by using a sand core at the same time when the cylinder head 3 is cast. Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the case where the EGR passage 12 and the plurality of distribution spaces 21 to 23 are formed by separate processing, and the manufacturing cost of the cylinder head 3 can be reduced.

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。   In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, It can change suitably in the range equivalent to the claim and the said range.

(1)上記実施形態では、直列4気筒型のエンジン1に用いるシリンダヘッド3を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、気筒数やエンジン型式などは任意である。   (1) In the above embodiment, the cylinder head 3 used in the in-line four-cylinder engine 1 is taken as an example, but the present invention is not limited to this, and the number of cylinders, the engine type, etc. are arbitrary. .

(2)上記実施形態において、例えば図5に示すように、EGR通路12に設置される複数の区画用壁部12dに、当該区画用壁部12dを隔てて隣り合う流通空間21〜23を互いに連通するための連通路24を設けるようにしてもよい。   (2) In the above embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the plurality of partition wall portions 12d installed in the EGR passage 12 are connected to the circulation spaces 21 to 23 adjacent to each other with the partition wall portion 12d interposed therebetween. You may make it provide the communication path 24 for connecting.

この場合、複数の流通空間21〜23を流通するEGRガスの一部が連通路24を通って隣り合う流通空間21〜23へ流入するようになる。これにより、前記流入した一部のEGRガスが流入後の流通空間21〜23を構成する壁部(12dおよび、中間領域12cの外周壁部の内面)に衝突または触れるようになるが、それによって当該EGRガスの熱が前記壁部(12dおよび、中間領域12cの外周壁部の内面)に移動しやすくなるので、さらに熱交換効率が向上するようになる。   In this case, part of the EGR gas flowing through the plurality of distribution spaces 21 to 23 flows into the adjacent distribution spaces 21 to 23 through the communication path 24. As a result, the inflowing part of the EGR gas collides with or touches the walls (12d and the inner surface of the outer peripheral wall of the intermediate region 12c) constituting the distribution spaces 21 to 23 after the inflow. Since the heat of the EGR gas easily moves to the wall portion (12d and the inner surface of the outer peripheral wall portion of the intermediate region 12c), the heat exchange efficiency is further improved.

(3)上記実施形態では、EGR通路12についてその排気ガス流通方向をシリンダヘッド3においてシリンダブロック2との結合面とほぼ平行とする形態で設置した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図6に示すように、EGR通路12は、前記結合面から導入口12aまでの高さよりも前記結合面から排出口12bまでの高さを高く設定する形態で設置することが可能である。   (3) In the above embodiment, the EGR passage 12 is installed in such a manner that the exhaust gas flow direction is set substantially parallel to the coupling surface with the cylinder block 2 in the cylinder head 3. It is not limited. For example, as shown in FIG. 6, the EGR passage 12 can be installed in a form in which the height from the coupling surface to the discharge port 12b is set higher than the height from the coupling surface to the introduction port 12a.

(4)上記実施形態では、EGR通路12内に設ける流通空間21〜23の数を3つにした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図示していないが、2つあるいは4つ以上とすることが可能である。   (4) In the above embodiment, an example is given in which the number of the circulation spaces 21 to 23 provided in the EGR passage 12 is three, but the present invention is not limited to this and is not illustrated. There can be two or more.

本発明は、エンジンの排気ガスの一部(EGRガス)を冷却してエンジン吸気側へ導入させるためのEGR通路が一体に設けられているシリンダヘッドに好適に利用することが可能である。   The present invention can be suitably used for a cylinder head in which an EGR passage for cooling a part of engine exhaust gas (EGR gas) and introducing it to the engine intake side is integrally provided.

1 エンジン
3 シリンダヘッド
3a シリンダヘッドの凹部(燃焼室の一部)
3c シリンダヘッドの排気ポート
3d シリンダヘッドのウォータジャケット
4 吸気管
5 排気管
11 取り出しパイプ
12 EGR通路
12a EGR通路の導入口
12b EGR通路の排出口
12c EGR通路の中間領域
12d 区画用壁部
13 導入パイプ
14 EGRバルブ
21〜23 流通空間
1 engine
3 Cylinder head
3a Cylinder head recess (part of combustion chamber)
3c Cylinder head exhaust port
3d cylinder head water jacket
4 Intake pipe
5 exhaust pipe 11 take-out pipe 12 EGR passage 12a EGR passage introduction port 12b EGR passage discharge port 12c middle region of EGR passage 12d partition wall portion 13 introduction pipe 14 EGR valve 21-23 distribution space

Claims (5)

エンジンの排気ガスの一部を冷却してエンジン吸気側へ導入させるためのEGR通路が一体に設けられているシリンダヘッドであって、
前記EGR通路は、前記シリンダヘッド内に設けられるウォータジャケットの近傍に設置されており、
このEGR通路内において前記排気ガスの導入口側および排出口側を除く中間領域には、前記シリンダヘッドの区画用壁部によって複数に区画された流通空間が互いに隣り合うように設けられており、
前記導入口の中心と前記排出口の中心とがオフセットされている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
A cylinder head provided integrally with an EGR passage for cooling a part of the exhaust gas of the engine and introducing it to the engine intake side;
The EGR passage is installed in the vicinity of a water jacket provided in the cylinder head,
In the EGR passage, in the intermediate region excluding the exhaust gas inlet side and the exhaust port side, a plurality of flow spaces partitioned by a partition wall portion of the cylinder head are provided adjacent to each other,
A cylinder head, wherein the center of the inlet and the center of the outlet are offset.
請求項1に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記導入口側は、前記排出口側よりも前記ウォータジャケットに近い位置に配置されている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
The cylinder head according to claim 1,
The cylinder head according to claim 1, wherein the introduction port side is disposed at a position closer to the water jacket than the discharge port side.
請求項1または2に記載のシリンダヘッドにおいて、
前記中間領域は、前記導入口側および排出口側よりも幅広に設定され、
前記導入口および前記排出口から前記中間領域への連接部分は、前記導入口側および排出口側から前記中間領域へ向けて漸次幅広になるように設定されている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
The cylinder head according to claim 1 or 2,
The intermediate region is set wider than the introduction port side and the discharge port side,
The connecting portion from the inlet and the outlet to the intermediate region is set so as to gradually increase from the inlet and the outlet to the intermediate region. .
請求項1から3のいずれか1つに記載のシリンダヘッドにおいて、
前記EGR通路内の区画用壁部には、当該区画用壁部を隔てて隣り合う流通空間を互いに連通するための連通路が設けられている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
In the cylinder head according to any one of claims 1 to 3,
The cylinder head according to claim 1, wherein the partition wall portion in the EGR passage is provided with a communication passage for communicating adjacent circulation spaces with the partition wall portion therebetween.
請求項1から4のいずれか1つに記載のシリンダヘッドにおいて、
前記流通空間は、前記排気ガスの流通方向と直交する方向に長い長孔形状とされている、ことを特徴とするシリンダヘッド。
In the cylinder head according to any one of claims 1 to 4,
The cylinder head according to claim 1, wherein the circulation space has a long hole shape that is long in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.
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