CN107208578B - Egr装置及具备该egr装置的自卸卡车 - Google Patents

Egr装置及具备该egr装置的自卸卡车 Download PDF

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Abstract

使从发动机的排气歧管排出的排出气体向发动机的进气歧管循环的EGR装置(20)，具备：EGR冷却器(21)，其设置在排气歧管的下游，冷却从排气歧管排出的排出气体；一对EGR阀，其设置在进气歧管的上游，调节向进气歧管供给的排出气体的供给量；排出气体连接器(24)，其使EGR冷却器(21)及所述排气歧管连通；排出气体连接器(24)具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路(24D)。

Description

EGR装置及具备该EGR装置的自卸卡车
技术领域
本发明涉及排气再循环(Exhaust Gas Recirculation：EGR)装置及具备该EGR装置的自卸卡车。
背景技术
以往，已知有降低柴油发动机中的燃烧温度而抑制NOx的产生的EGR装置。在这种EGR装置中，使来自发动机的排出气体的一部分向进气侧再循环，而有时会为了冷却再循环的排出气体而设置EGR冷却器。
例如，专利文献1及专利文献2中，公开了如下的结构，即，在V型发动机的外侧设置EGR装置，使从在左右配置的排气歧管排出的排出气体在V型发动机的V形空间内合流，利用配置于V形空间内的EGR冷却器进行冷却，并向进气歧管进行再循环。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2007－291948号公报
专利文献2：(日本)特开2008－255970号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，上述专利文献1及专利文献2中记载的结构是如下的结构，即，使从左右排气歧管排出的排出气体合流，并用一个EGR冷却器进行冷却。
然而，当V型发动机的排量大时，需要提升冷却能力，故而必须将EGR冷却器大型化，具有难以在V形空间内收纳EGR冷却器的课题。
本发明的目的在于提供一种能够以所需最小限度的大小设置在发动机上且冷却效率高的EGR装置及具备该EGR装置的自卸卡车。
用于解决课题的手段
本发明的EGR装置是使从发动机的排气歧管排出的排出气体向所述发动机的进气歧管循环的EGR装置，具备：EGR冷却器，其设置在所述排气歧管的下游，冷却从所述排气歧管排出的排出气体；EGR阀，其设置在所述进气歧管的上游，调节向所述进气歧管供给的排出气体的供给量；排出气体连接器，其使所述EGR冷却器及所述排气歧管连通；所述排出气体连接器具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路。
本发明中，优选地，在所述排出气体连接器供给有通过了所述EGR冷却器的冷却水。
本发明中，优选地，具备：托架，其将所述EGR装置安装于所述发动机；所述托架具备内部被供给通过了所述EGR冷却器的冷却水的冷却水通路，向所述排出气体连接器供给通过了所述托架的冷却水。
本发明的EGR装置是设于一对气缸列被分开配置在左右的V型发动机，使从所述V型发动机的排气歧管排出的排出气体向所述V型发动机的进气歧管循环的EGR装置，具备：一对EGR冷却器，其设置在所述一对气缸列的各排气歧管的下游，冷却从各排气歧管排出的排出气体；一对EGR阀，其设置在所述一对气缸列的各进气歧管的上游，调节向各进气歧管供给的排出气体的供给量；一对排出气体连接器，其使各所述EGR冷却器及各所述排气歧管连通；各所述排出气体连接器具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路。
本发明的自卸卡车的特征在于，具备上述任一个EGR装置。
本发明中，优选地，所述EGR装置是收纳于发动机的俯视投影面内的大小。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的自卸卡车的立体图。
图2是表示所述实施方式的自卸卡车的侧视图。
图3是表示所述实施方式的自卸卡车的架体上搭载的V型发动机的俯视图。
图4是表示所述实施方式的自卸卡车的架体上搭载的V型发动机的主视图。
图5是表示所述实施方式的自卸卡车的架体上搭载的V型发动机的侧视图。
图6是表示所述实施方式的V型发动机、可变容量涡轮装置及EGR装置的俯视图。
图7是表示所述实施方式的可变容量涡轮装置及EGR装置的示意图。
图8是表示所述实施方式的EGR装置的立体图。
图9是表示所述实施方式的EGR装置的俯视图。
图10是表示沿图9的A－A线的EGR冷却器的剖面图。
图11是表示沿图9的B－B线的托架的剖面图。
图12是表示沿图11的C－C线的排出气体连接器的剖面图。
图13是表示所述实施方式的EGR冷却器、托架及排出气体连接器的结构的立体图。
图14是表示所述实施方式的排出气体连接器的内部结构的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
[1]自卸卡车1的整体结构
图1及图2表示本发明实施方式的自卸卡车1。图1是从俯瞰状态进行观察的立体图，图2是从与行驶方向正交的宽度方向进行观察的侧视图。
需要说明的是，各图所示的本实施方式中的X轴、Y轴、Z轴分别为正交的关系。进一步地，为了便于说明，本实施方式中，以图1为基准，将自卸卡车1的前进行驶方向作为X轴的箭头方向，将车宽方向的从左到右的方向作为Y轴的箭头方向，将与地面垂直朝上的方向作为Z轴的箭头方向。另外，在以下的实施方式中，有时将行驶方向称作“前”，另一方称作“后”；将车宽方向的右方向称作“右”，另一方称作“左”。
自卸卡车1是在矿山等采掘现场搬运砂土等装载物的作业车辆，具备底盘2和自卸本体3。
底盘2通过悬架装置由四个车轮4支承，四个车轮4在车宽度方向的两端配置于行驶方向。
底盘2具有架体5，架体5具备：沿架体5的宽度方向端部延伸的一对侧梁5A、5B(参照图5)；沿车辆宽度方向延伸且将一对侧梁5A、5B彼此连结的多根横梁5C、5D(参照图4)。
在底盘2上，通过未图示的铰链在后方侧可俯仰地安装有自卸本体3，底盘2的左前方上方设有作为驾驶座的驾驶室6。需要说明的是，驾驶室6也可以设置在底盘2的宽度方向中央上方。
自卸本体3具有矩形状的载货空间，以铰链为旋转轴可旋转地设于底盘2上。通过使设于底盘2后部的举升油缸3A伸缩，自卸本体3相对于底盘2产生俯仰，对砂土等装载物进行排土。
如图1所示，驾驶室6起到使操纵者乘车并操纵自卸卡车1的驾驶座的功能，操纵者通过升降在自卸卡车1前方设置的梯子6A，能够坐上驾驶室6，或从驾驶室6下车。
图3～图5表示在底盘2的架体5上搭载的V型发动机7。图3是俯视图，图4是主视图，图5是侧视图。
架体5具备：沿底盘2的行驶方向延伸的一对下侧梁5A及一对上侧梁5B、沿底盘2的宽度方向延伸的一对下横梁5C及一对上横梁5D、沿垂直方向配置的四根立梁5E。
立梁5E在下侧梁5A及上侧梁5B之间连结，下横梁5C在立梁5E的下端之间连结，上横梁5D在立梁5E的上端之间连结。于是，该一对立梁5E、下横梁5C及上横梁5D构成门型框架。
[2]EGR装置20的结构
图6～图8中表示V型发动机上设置的可变容量涡轮装置(Variable GeometryTurbo：VGT)10及EGR装置20。图6是卸下了排出气体后处理装置8的状态下的V型发动机7的俯视图，图7是表示可变容量涡轮装置10及EGR装置20的示意图，图8是组合了可变容量涡轮装置10及EGR装置20的立体图。
本实施方式中，可变容量涡轮装置10及EGR装置20独立地设置在V型发动机7的各气缸列7A。(参照图7)。
如图7所示，V型发动机7具备在自卸卡车1的宽度方向的左右分开直列配置的气缸列7A的结构，收纳在架体5的门型框架5内。在V型发动机7的气缸列7A分别设有排气歧管7B及进气歧管7C。排气歧管7B是为了将来自V型发动机7的燃烧室的排出气体排出而将排出气体合而为一的管路，进气歧管7C是为了向V型发动机7的燃烧室导入空气而分支的管路。
在V型发动机的上部设有排出气体后处理装置8和EGR装置20，排出气体后处理装置8及EGR装置20被设为俯视时收纳于V型发动机7的投影面内的大小。
排出气体后处理装置8是在圆筒状的壳体内部收纳了柴油微粒过滤器(DieselParticulate Filter：DPF)的结构，设置在V型发动机7的一对气缸列的每个气缸列。DPF捕集通过的排出气体中的粒状物质，在壳体内，也可以在DPF的上游侧设置氧化催化剂。氧化催化剂将在其上游侧被供给的后喷射燃料或计量燃料(均与柴油发动机的燃料相同)氧化而活性化，使向DPF流入的排出气体的温度上升至DPF的可再生温度。通过该高温排出气体，在DPF被捕集到的粒状物质自燃而烧尽，DPF再生。
可变容量涡轮装置10对从空气滤清器9供给的空气进行压缩，并向V型发动机7的气缸列7A的进气歧管7C进行供给，具备排气涡轮11、后冷却器12及发动机控制单元(EngineControl Unit：ECU)13。
可变容量涡轮装置10具备设于排气路径上的排气涡轮11和经由旋转轴与排气涡轮11连接且设于进气路径上的压缩机，排气涡轮11利用从V型发动机7的排气歧管7B排出的排出气体旋转，压缩机随之旋转而压缩进气路径中的空气。
后冷却器12具有如下的功能，即，使在排气涡轮11中被压缩的空气降温，使空气密度上升，确保向进气歧管7C供给的空气的供给量。
如图7所示，ECU13是对可变容量涡轮装置10整体进行控制的控制器，设置在V型发动机7的各气缸列7A。ECU13彼此通过控制器局域网络(Control Area Network：CAN)可通信地连接，在V型发动机7驱动时，以协作的方式进行控制。
如图7～图9所示，EGR装置20是使从V型发动机7的排气歧管7B排出的排出气体的一部分向进气歧管7C再循环，通过使其再燃烧，降低排出的NOx的装置。
具体地，如图8所示，EGR装置20具备：EGR冷却器21、EGR阀22、托架23、排出气体连接器24。
EGR冷却器21在V型发动机7的气缸列7A的排气歧管7B的下游设有两处，使从V型发动机7排出的排出气体分支，并利用各EGR冷却器21对排出气体进行冷却。
具体地，如沿图9的A－A线的剖面图即图10所示，EGR冷却器21具备：内管21A、外管21B、弯管21C，排出气体流过内管21A的内部，冷却水在内管21A及外管21B之间流动，通过进行排出气体及冷却水之间的热交换，排出气体被冷却。
被冷却了的排出气体在弯管21C合流，经由配管21D，在从后冷却器12到进气歧管7C的配管12A合流(参照图8)。
如图7及图8所示，EGR阀22设置在V型发动机7的气缸列7A的进气歧管7C的上游，通过变更其开度，调节向进气歧管7C供给的排出气体的供给量。
如图8及图9所示，托架23是将EGR冷却器21固定在图8及图9中未图示的V型发动机7的部件，冷却水在其内部通过。
具体地，如沿图9的B－B线的剖面图即图11所示，托架23具备：固定于V型发动机7上的固定部23A、与固定部23A的上部一体形成的冷却水通路23B。向冷却水通路23B供给有EGR冷却器21的冷却水。
这样在托架23设置冷却水通路23B是为了通过向托架23的冷却水通路23B供给EGR冷却器21的冷却水，减少EGR冷却器21与托架23间的温差，防止在EGR冷却器21及托架23之间产生热应力。
托架23的冷却水通路23B的下游侧端部与排出气体连接器24连接。
排出气体连接器24具备向在内部流动的排出气体供给冷却水的冷却水通路24D，排出气体连接器24使排气歧管7B及EGR冷却器21连通，冷却从排气歧管7B排出的排出气体，向EGR冷却器21供给。
具体地，如沿图11的C－C线的剖面图即图12所示，排出气体连接器24具备：内管24A、外管24B、冷却水导入孔24C，内管24A及外管24B之间的间隙被作为冷却水通路24D。冷却水导入孔24C连接有托架23的冷却水通路23B的下游侧端部。
内管24A由在外管24B的内部设置的圆筒状的钢管构成，内管24A的上游侧通过右侧的配管24F与V型发动机7的排气歧管7B连接。另外，内管24A的下游侧与EGR冷却器21的内管21A连接。
如图13及图14所示，外管24B由正面开口的箱形的钢制部件构成，图13及图14中，虽省略了图示，但通过用盖部件24E(参照图11)覆盖而将冷却水通路24D密闭。
在外管24B的上游侧形成有三处冷却水导入孔24C，冷却水导入孔24C与托架23的冷却水通路23B连接。外管24B的下游侧端部与冷却水排出用的配管24G连接。
[3]排出气体及冷却水的流动
接着，基于图8～图12对本实施方式的EGR装置20的排出气体及冷却水的流动进行说明。
如图8所示，从V型发动机7的排气歧管7B排出的排出气体顺着图8的黑色箭头的流向而流动，在排出气体连接器24的内管24A内通过(图9及图12的流向A1)，被供给至EGR冷却器(图9及图10的流向A2)。被供给至EGR冷却器21的排出气体通过内管21A(图9及图10的流向A3)，在弯管21C合流(图9的流向A4)，一边通过EGR阀22对供给量进行调节，一边在自后冷却器12起的进气路径合流，向进气歧管7C供给。
另一方面，冷却水顺着图8的白色箭头的流向而流动，通过泵等被供给至EGR冷却器21(图10的流向B1)，沿着排出气体的流动而向V型发动机7的上游侧流动，进行排出气体的冷却(图10的流向B2)。
接着，冷却水在EGR冷却器21的下游侧端部被供给至托架23的冷却水通路23B(图10的流向B3)，从与冷却水通路23B的下游侧端部连接的排出气体连接器24的冷却水导入孔24C被供给至排出气体连接器24的冷却水通路24D内(图11的流向B4及流向B5)。在排出气体连接器24内，进行与从排气歧管7B排出的排出气体间的热交换，进行排出气体的冷却(图12的流向B6)。
最后，对排出气体连接器24的内管24A进行了冷却的冷却水从配管24G被供给至V型发动机7的缸体(图12的流向B7)。
[4]实施方式的效果
根据这样的本实施方式，排出气体连接器24具备冷却水通路24D，由此在冷却从排气歧管7B排出的排出气体的基础上，还能够进行EGR冷却器21实现的排出气体的冷却，故而能够有效地冷却排出气体。
另外，通过与V型发动机7的气缸列7A相对应地设置EGR装置20，避免了大型化，并能够通过两个EGR装置20，有效地冷却从各气缸列7A排出的排出气体。
[5]实施方式的变形
需要说明的是，本发明不限于前述的实施方式，在可达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也包含在本发明中。
例如，在上述实施方式中，将本发明适用于固定式自卸卡车1，但不限于此，也可以适用于铰接式自卸卡车，还可以将本发明适用于轮式装载机等其他的作业车辆。
另外，EGR冷却器21中所使用的冷却水被供给至托架23的冷却水通路，在使托架23升温后，向排出气体连接器24的冷却水通路24D供给，但本发明不限于此。例如，也可以构成为从EGR冷却器21直接向排出气体连接器24的冷却水通路24D供给。
除此以外，本发明实施时的具体结构及形状等也可以在可达成本发明目的的范围内设为其他的结构等。
附图标记说明
1…自卸卡车、2…底盘、3…自卸本体、3A…举升油缸、4…车轮、5…架体、5A…下侧梁、5B…上侧梁、5C…下横梁、5D…上横梁、5E…立梁、6…驾驶室、6A…梯子、7…V型发动机、7A…气缸列、7B…排气歧管、7C…进气歧管、8…排出气体后处理装置、9…空气滤清器、10…可变容量涡轮装置、11…排气涡轮、12…后冷却器、12A…配管、13…ECU、20…EGR装置、21…EGR冷却器、21A…内管、21B…外管、21C…弯管、21D…配管、22…EGR阀、23…托架、23A…固定部、23B…冷却水通路、24…排出气体连接器、24A…内管、24B…外管、24C…冷却水导入孔、24D…冷却水通路、24E…盖部件、24F…配管、24G…配管。

Claims (5)

1.一种EGR装置，使从发动机的排气歧管排出的排出气体向所述发动机的进气歧管循环，其特征在于，具备：
EGR冷却器，其设置在所述排气歧管的下游，冷却从所述排气歧管排出的排出气体；
EGR阀，其设置在所述进气歧管的上游，调节向所述进气歧管供给的排出气体的供给量；
排出气体连接器，其使所述EGR冷却器及所述排气歧管连通；
所述排出气体连接器具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路，
向所述排出气体连接器供给有通过了所述EGR冷却器的冷却水。
2.一种EGR装置，使从发动机的排气歧管排出的排出气体向所述发动机的进气歧管循环，其特征在于，具备：
EGR冷却器，其设置在所述排气歧管的下游，冷却从所述排气歧管排出的排出气体；
EGR阀，其设置在所述进气歧管的上游，调节向所述进气歧管供给的排出气体的供给量；
排出气体连接器，其使所述EGR冷却器及所述排气歧管连通；
托架，其将所述EGR装置安装于所述发动机；
所述托架具备内部被供给通过了所述EGR冷却器的冷却水的冷却水通路，
所述排出气体连接器具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路，
向所述排出气体连接器供给通过了所述托架的冷却水。
3.一种EGR装置，设于一对气缸列被分开配置在左右的V型发动机，使从所述V型发动机的排气歧管排出的排出气体向所述V型发动机的进气歧管循环，其特征在于，具备：
一对EGR冷却器，其设置在所述一对气缸列的各排气歧管的下游，冷却从各排气歧管排出的排出气体；
一对EGR阀，其设置在所述一对气缸列的各进气歧管的上游，调节向各进气歧管供给的排出气体的供给量；
一对排出气体连接器，其使各所述EGR冷却器及各所述排气歧管连通；
各所述排出气体连接器具备供给有对在内部流动的排出气体进行冷却的冷却水的冷却水通路，
向各所述排出气体连接器供给有通过了各所述EGR冷却器的冷却水。
4.一种自卸卡车，其特征在于，具备：
权利要求1～3中任一项所述的EGR装置。
5.如权利要求4所述的自卸卡车，其特征在于，
所述EGR装置是收纳于发动机的俯视投影面内的大小。
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