JP2000038962A - Egrクーラーとegrクーラー付きegr装置 - Google Patents
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Abstract
触媒に接触させて、二酸化炭素と水に分解して排出する
ことにより、EGRクーラー内における付着及び堆積を
防止して冷却性能を維持でき、また、圧力損失の増加も
防止できるEGRクーラー及びEGRクーラー付きEG
R装置を提供する。 【解決手段】エンジン1のEGRガスGeを冷却するE
GRクーラー11のEGRガスGe通路11a内にEGRガ
スGeに含まれる成分を浄化する触媒13を設けて形成す
る。
Description
において、EGR通路に設けて、EGRガスを冷却して
ガス体積を減少させることにより、シリンダにおける空
気の吸入効率を向上させてエンジンの燃焼を良好に保つ
と共に、低温のEGRガスにより燃焼温度を下げて排気
ガス中のNOxを効率良く低減するEGRクーラー及び
EGRクーラー付きEGR装置に関するものである。
において、排気ガス中のNOxの排出量を低減するため
に、排気ガスの一部を吸気に還流することによって、燃
焼温度を低く抑えて、NOxの生成を抑制するEGR
(排気還流:排気再循環)が有効であることが知られ、
広く実用化されている。
すように、エンジン1の排気マニホールド2(又は排気
通路)と吸気通路5aとの間に排気ガスGからEGRガ
スGeを分流して還流するEGR通路8、8aを設け
て、このEGR通路8、8aに配置したEGR弁10で、
EGRガスGeの流量を調整しながらEGRを行ってい
る。
そのまま吸気側に還流させると、EGRガスの充填率が
下がり、所定のEGR量にならない為に、NOxの低減
効果が下がってしまう。これを防止するために、EGR
通路8、8aの途中に水冷式等のEGRクーラー11、11
Aを設けて、EGRガスGeを冷却して体積を減少して
から、吸気マニホールド6に供給して、シリンダー内に
供給される空気量を確保している。
腐蝕性が高く、かつ高温の排気ガスが流れるために、耐
蝕性と耐熱性に優れているステンレス(SUS)材を使
用することが多いが、このステンレス材は熱伝導率が悪
いので、EGRガスの流路を細くしたり、内側にフィン
を設けて伝熱面積を大きくすることにより冷却効率の向
上を図っている。
ガス通路は、狭い通路や内部フィン等のEGRガスが通
過しにくい構造をしているために、EGRガス中に含ま
れている粒子状物質(パティキュレート:Particlate M
atter )がガス通路の壁面に付着及び堆積するという問
題がある。
は、カーボン等のスス分と、未燃の燃料や潤滑油のミス
ト分であるSOF(可溶性有機物質)成分と、燃料中の
硫黄から発生する硫酸ミスト等のサルフェートとを主成
分としており、このSOF成分はHC(炭化水素)が主
成分であるが、EGRクーラー内で冷却されると凝集及
び液化して、スス分と共にEGRガス通路内に付着及び
堆積し、伝熱不良部分を形成することになる。
堆積のために、冷却管の壁面の熱伝達率が悪化してEG
Rクーラーの冷却性能が劣化し、その上、EGRクーラ
ーの圧力損失も増加させるという問題がある。本発明
は、上述の問題を解決するためになされたもので、その
目的は、EGRクーラー内に触媒を配設したり、EGR
クーラー上流のEGR通路に触媒装置を配設して、EG
Rガス中の成分であるSOF分やスス分を触媒に接触さ
せて、二酸化炭素と水に分解して排出することにより、
EGRクーラー内における付着及び堆積を防止して冷却
性能を維持でき、また、圧力損失の増加も防止できるE
GRクーラー及びEGRクーラー付きEGR装置を提供
することにある。
するためのEGRクーラー及びEGRクーラー付きEG
R装置は、次のように構成される。先ず、EGRクーラ
ーは、エンジンのEGRガスを冷却するEGRクーラー
において、EGRガスの通路内にEGRガスに含まれる
成分を浄化する触媒を設けたことを特徴とする。
EGR通路に配設し、EGRガスを冷却するEGRクー
ラーであって、本体の内部の両側に対面して配置した二
枚の管板の間に複数本の冷却管を配管し、該冷却管内側
にEGRガスを、外側の冷却水通路に冷却水をそれぞれ
流通すると共に、更に、前記冷却管の内周面に触媒層を
設けたことを特徴として構成される。
のEGRガスが通過する通路内に触媒を設けたことによ
り、EGRガス中の未燃燃料や潤滑油等のHC成分であ
るSOF成分やスス分が触媒作用により酸化及び分解さ
れて気体となり、このSOF成分が冷却管に付着するこ
とが抑制される。また、スス分の主成分であるカーボン
はSOF成分に比べると酸化されにくいが、このカーボ
ンの付着を促進するSOF成分の付着が無くなるので、
カーボンの酸化が不十分であっても結果としてカーボン
の付着量も少なくなる。
とスス分は二酸化炭素と水に分解さて浄化され、ミスト
やススから気体に変化してEGRクーラーから排出され
る。また、EGRクーラー付きEGR装置は、エンジン
のEGR通路のEGRクーラーの上流側にEGRガスに
含まれる成分を浄化する触媒を具備した触媒装置を設け
たことを特徴として構成される。
の触媒装置(触媒コンバータ)を通過した後のEGRガ
スにおいては、触媒反応によって、EGRガス中の粒子
状物質が減少するので、壁面への付着性や粒子同士の凝
着性が減少し、粒子状物質のEGRクーラーの冷却通路
の壁面への付着及び堆積が防止される。
の形態を説明する。本発明に係るEGRクーラー付きE
GR装置は、図1に示すような構成をしており、エンジ
ン1の排気マニホールド2にタービン3を連結して排気
ガスGで駆動し、このタービン3に連結したコンプレッ
サ4で空気(新気)Aを吸入及び加圧し、吸気通路5、
5aを経由してエンジン1の吸気マニホールド6に供給
するように構成される。
7を設けて、コンプレッサ4で加圧されて高温になった
圧縮空気aを冷却して体積を減少させてから、低温の密
度の高い新気bとして吸気通路5aを経由して吸気マニ
ホールド6に供給している。そして、排気マニホールド
2より分岐したEGRガスGeを吸気通路5aに還流す
るためのEGR通路8、8aを設ける。このEGR通路
8、8aには、EGRガスGeの流量を調整するEGR
弁10と、EGRガスGeを冷却して温度を下げて体積を
減少させるEGRクーラー11を設けて構成する。
て、必要に応じてEGRを行い、冷却した冷却EGRガ
スgeを新気bに混合して、この混合ガスEを吸気マニ
ホールド6に供給する。このEGRクーラー11は図2に
示すように、本体(ケーシング)20の入口側にEGR通
路8、出口側にEGR通路8aをそれぞれ連結し、本体
20の内部の両端近傍に管板23、23aを設けて、この管板
23、23aで本体20を仕切って入口側のEGR通路8に連
通する供給室24と、冷却水通路11bと、出口側のEGR
通路8aに連通する排出室24aをそれぞれ形成し、更
に、この両管板23、23a間にEGRガスGeが流通する
複数本の冷却管11aを配設して形成する。
冷却水供給管11cを、供給室24近傍に冷却水排出管11d
を設けて、エンジン1のウォータージャケットと連通さ
せて冷却水Wを循環させる構造とする。そして、更に、
図3に示すように、この冷却管11aの内周面に触媒をコ
ーティングして触媒層13を形成し、触媒作用を有する活
性成分を冷却管11aの内周面に担持させる。
分、即ちEGRガス中の粒子状物質のSOF(可溶性有
機物質)成分やカーボン成分などを、浄化する、即ち、
酸化及び分解して二酸化炭素や水とする触媒である。こ
の触媒としては、酸化触媒、還元触媒、三元触媒のいず
れも適用できるが、反応温度が低いこと、特に冷却管11
a内面に触媒層13を設けた場合には反応温度が低くなる
ことや、酸化反応では温度が上昇し触媒作用に必要な温
度維持が容易であることから、酸化触媒を使用すること
が好ましい。
ウムPd等の一種類若しくは二種類以上の白金系の酸化
触媒を使用することができるが、特にこれに限定される
ものではなく、通過する気体及び付着した固体、液体の
SOF成分等を排気ガス温度である200℃〜500℃
の範囲で酸化することができる触媒活性を持つものであ
れば良い。
SOF成分やカーボンを還元剤として使用するので利用
でき、この場合にはNOx低減効果も得ることができ
る。また、EGRクーラー11の、本体20、管板23、23
a、冷却管11aなどの材質はステンレス材に限定されず
に、アルミニウム、銅やこれらの合金の金属材料や、複
合材や金属メッキ等で構成してもよく、特にEGRガス
Geの通過し、触媒を設ける部分はこの触媒を担持でき
るものであれば良い。
説明した多管式熱交換器でも、その他のプレート式熱交
換器等の別の形式の熱交換器でも良く、またフィンを有
するものでもフィンの無いものでもよい。以上のような
触媒層13を設けたEGRクーラー11によれば、このEG
Rクーラー11のEGRガスGeが通過する冷却管11a内
の触媒13に、EGRガスGe中の未燃燃料や潤滑油等の
HC成分であるSOF成分を接触させることができるの
で、これらの成分が触媒作用により酸化されて二酸化炭
素や水蒸気の気体となる。
ボンが液化や固化して、冷却管11aの内周面に付着及び
堆積することを防止できる。また、例え、付着したとし
ても触媒層13に付着することになり、触媒作用を受けて
酸化分解されるので気体となって排出される。また、ス
ス分の主成分であるカーボンはSOF分に比べると酸化
されにくいが、このカーボンの付着を促進するSOF分
の付着が無くなるので、カーボンの酸化が不十分であっ
ても結果としてカーボンの付着量を少なくすることがで
きる。
ーの上流側に触媒装置(触媒コンバータ)を配設した例
について説明する。この実施の形態は図4に示すよう
に、上述したエンジンの吸・排気システムにおいて、触
媒装置(触媒コンバータ)9をEGR通路8、8aのE
GR弁10とEGRクーラー11Aとの間に配設したもので
ある。このEGRクーラー11Aは従来技術で使用されて
いるEGRクーラーでよい。
上流側に配設したの触媒装置9により、EGRガスGe
中に含まれる粒子状物質のSOF分、スス分を二酸化炭
素や水に分解できるので、触媒装置9を通過した後のE
GRガスGe中のSOF成分、スス分が減少し、通路壁
への付着性や粒子状物質の粒子同士の凝着性が減少する
ために、後流側のEGRクーラー11AのEGRガスGe
の通路内に粒子状物質が付着及び堆積するのを防止でき
る。
Rクーラー11や触媒装置9をEGRクーラー11Aの上流
側に設けたEGR装置によれば、触媒の作用によりEG
Rクーラー11、11A内の粒子状物質の付着及び堆積を防
止できるので、EGRクーラー11、11Aの冷却効率を高
く維持でき、EGRガスの還流率(EGR率)を上げる
ことができるので、燃焼温度を低くでき、NOx生成の
抑制に効果を上げることができる。
入してエンジン各部の摩耗の原因にもなっていたが、エ
ンジン1に還流されるEGRガスge中の粒子状物質を
減少させることができるので、この摩耗を防止すること
ができ、エンジン1の耐久性を向上できる。
クーラー付きEGR装置によれば、EGRクーラー内を
通過するEGRガスを触媒に接触させることができるの
で、EGRガス中に含まれる粒子状物質中のSOF成分
やカーボンを酸化して二酸化炭素と水に分解して排出し
て、粒子状物質が冷却管内に付着及び堆積することを防
止できる。
な状態に維持でき、熱伝達率の悪化による冷却性能の低
下および圧力損失の増加を防止できる。そのため、EG
Rガスに対する冷却性能を良好な状態に維持でき、EG
Rガス温度を低下させてEGRガスの体積を減少できる
ので、高いEGR率でEGRでき、効率よくNOxを低
減できる。
入してエンジン各部の摩耗の原因にもなっていたが、エ
ンジンに還流されるEGRガス中の粒子状物質を減少さ
せることができるので、この摩耗を防止することがで
き、エンジンの耐久性を向上させることができる。
である。
る。
る。
成図のEGR通路部分を示す部分図である。
ド 3 タービン 4 コンプレッサ 5、5a 吸気通路 6 吸気マニホール
ド 7 インタークーラー 8、8a EGR通
路 9 触媒装置(触媒コンバータ) 10 EGR弁 11、11A EGRクーラー 11a 冷却管 11b 冷却水通路 11c 冷却水供給管 11d 冷却水排出管 12 ステンレス管 13 触媒層 20 EGRクーラー
本体 23、23a 管板 24 供給室 24a 排出室 A 空気 a 加熱加圧空気 b 冷却加圧空気 G 排気ガス Ge EGRガス ge 冷却EGRガ
ス W 冷却水
Claims (3)
- 【請求項1】 エンジンのEGRガスを冷却するEGR
クーラーにおいて、EGRガスの通路内にEGRガスに
含まれる成分を浄化する触媒を設けたことを特徴とする
EGRクーラー。 - 【請求項2】 エンジンのEGR通路に配設し、EGR
ガスを冷却するEGRクーラーであって、本体の内部の
両側に対面して配置した二枚の管板の間に複数本の冷却
管を配管し、該冷却管内側にEGRガスを、外側の冷却
水通路に冷却水をそれぞれ流通すると共に、更に、前記
冷却管の内周面に触媒層を設けたことを特徴とするEG
Rクーラー。 - 【請求項3】エンジンのEGR通路のEGRクーラーの
上流側にEGRガスに含まれる成分を浄化する触媒を具
備した触媒装置を設けたことを特徴とするEGRクーラ
ー付きEGR装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10207389A JP2000038962A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Egrクーラーとegrクーラー付きegr装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10207389A JP2000038962A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Egrクーラーとegrクーラー付きegr装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000038962A true JP2000038962A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16538939
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10207389A Pending JP2000038962A (ja) | 1998-07-23 | 1998-07-23 | Egrクーラーとegrクーラー付きegr装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000038962A (ja) |
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