JP2000074592A - Egrシステム - Google Patents

Egrシステム

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JP2000074592A
JP2000074592A JP10249631A JP24963198A JP2000074592A JP 2000074592 A JP2000074592 A JP 2000074592A JP 10249631 A JP10249631 A JP 10249631A JP 24963198 A JP24963198 A JP 24963198A JP 2000074592 A JP2000074592 A JP 2000074592A
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egr
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pipe
pulsation
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Hideo Ryu
秀雄 劉
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一儀 滝川
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 EGRシステムにおけるEGRガス冷却装置
の熱交換率の向上。 【解決手段】 排気ガスの一部をEGRガスとして排気
系から取出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気
に加えるEGRシステムにおいて、EGRガスを冷却媒
体と熱交換して冷却するEGRガス冷却装置の流入側、
流出側のいずれか一方または両側に、EGRガス配管内
のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅するための手段
を設ける。その手段としては、レゾネーターやファンあ
るいは高圧流体を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスの一部を
EGRガスとして排気系から取出して、再びエンジンの
吸気系に戻し、混合気に加えるEGRシステムに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】排気ガスの一部を排気系から取出して、
再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、
EGR(Exhaust Gas Recircula
tion:排気再循環)と称される。EGRはNOx
(窒素酸化物)の発生抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガ
スの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガ
ス量・組成の変化による比熱比の増大と、これに伴うサ
イクル効率の向上など、多くの効果が得られることか
ら、エンジンの熱効率を改善するには有効な方法とされ
ている。
【0003】このEGRシステムは、空気と燃料の混合
気をインタークーラーを経てエンジンの吸気系に導入す
る方式において、エンジンの排気ガスの一部を排気系か
ら取出して、EGRガス冷却装置を介して再びエンジン
の吸気系に戻し循環させる方式であり、前記EGRガス
冷却装置は胴管内壁の両端部付近に固定されたチューブ
シートに伝熱管群が固着配列され、前記胴管の両端部の
外側に固着された端部キャップにEGRガスの流入口と
流出口が設けられた構造の多管式のものが一般的であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のEG
RシステムにおけるEGRガス冷却装置では、EGRガ
スを一定の流れで流通させるだけであるから、EGRガ
スは伝熱管の内周面と一定の接触時間で通過してしまう
ことになり、該接触時間を長くすることによって熱交換
効率を高めることは不可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の前記
した実状に鑑みてなされたもので、比較的簡易な手段で
EGRガス冷却装置の熱交換率を向上できるEGRシス
テムを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気ガスの一
部をEGRガスとして排気系から取出して、再びエンジ
ンの吸気系に戻し、混合気に加えるEGRシステムにお
いて、EGRガス冷却装置の熱交換率を向上できる手段
について鋭意研究した結果、排気ガスがEGR配管を流
通する際、該排気ガスの脈動を強化ないし増幅させると
熱交換率が上昇することを知見し本発明を見い出したも
ので、その要旨はEGRガスを冷却媒体と熱交換して冷
却するEGRガス冷却装置の流入側、流出側のいずれか
一方または両側に、EGRガス配管内のEGRガス流の
脈動を強化ないし増幅するための手段を設けたことを特
徴とするものであり、そのEGRガス流の脈動を強化な
いし増幅するための手段として、第1の実施態様はEG
Rガス冷却装置の流入側、流出側のいずれか一方または
両側にレゾネーターを設けたことを特徴とし、第2の実
施態様はEGRガス冷却装置の流入側、流出側いずれか
一方または両側にファンを設けたことを特徴とし、第3
の実施態様はEGRガス冷却装置の流入側、流出側のい
ずれか一方または両側に高圧流体供給配管を設けたこと
を特徴とするものである。
【0007】排気ガスがEGR配管を流通する際、該排
気ガスの脈動を強化ないし増幅させると熱交換率が上昇
するのは、以下に記載する理由による。すなわち、EG
Rガス配管を流れる排気ガスを脈動させると、伝熱管内
周面との相対速度が一旦低下して接触時間が長くなって
熱交換が促進されてEGRガスの温度が低下する。そし
てつぎの瞬間EGRガスの相対速度が急速に上昇してE
GRガス流を乱流化し、伝熱管内周面の境界層を破壊し
て管内伝熱係数を上昇させる。このようにEGRガス流
が低速と高速を繰返すことによりEGRガスを十分に冷
却することによる。
【0008】本発明はかかる知見に基づいて、EGR配
管を流れる排気ガスをより可及的に大きく脈動させる手
段として、レゾネーターやファンまたは高圧流体を用い
る方式を採用したもので、レゾネーターを用いる方式と
してはEGRガス配管に有底円筒体を分岐接続する方式
を、ファンを用いる方式としてはEGRガス配管内にモ
ーターで断続駆動されるファンを設置する方式を、高圧
流体を用いる方式としてはコンプレッサなどで加圧され
たエアーをEGRガス配管内に断続的に導入する方式を
それぞれ用いることができる。なお、モーター駆動され
るファンとしてはダクディッドファンやタービンなどが
挙げられる。またコンプレッサなどで加圧されたエアー
をEGRガス配管内に導入する具体的手段としては、レ
シプロタイプやロータリータイプのコンプレッサなどに
より加圧されたエアーを導入する配管の自由端を該EG
Rガス配管内に臨ませる構成とすることができる。
【0009】上記レゾネーターやファンあるいは高圧流
体を用いる方式によれば、EGRガス配管内を流れる排
気ガスの脈動が強化ないし増幅されるので、EGRガス
冷却装置の伝熱管内周面と排気ガスの接触時間が長くな
り、かつ流れが乱流化するため熱交換効率が上昇するこ
とになる。
【0010】また、本発明では必要に応じて脈動の状況
を変化させることも可能である。すなわちレゾネーター
方式の場合は例えば内部にスライド式のピストンを設け
て内容積を可変とすることにより脈動の状況を制御する
ことができる。また、ファンによる場合はファンの回転
数をON/OFFしたり、一定の幅で回転数を上下した
りして断続的に制御すればよく、高圧流体による場合は
コンプレッサなどで加圧されたエアーの供給量や圧力を
流量調節弁や圧力調整弁などでON/OFF状態にした
り、供給量や圧力を一定の幅で上下したりして断続的に
制御すればよい。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係るEGRシステ
ムの一実施例を示す概略図、図2は同じく本発明の他の
構成例を示す図1相当図、図3は同じく本発明の別の構
成例を示す概略図であり、1はエンジン、2はターボチ
ャージャー、3は排気管、4はEGRガス冷却装置、5
はEGRガス配管、6は吸気管、7はインタークーラ
ー、8はラジエーター、9はエアーフィルターからの配
管、10a、10bはレゾネーター、11a、11bは
ファン、12a、12bは圧縮空気供給配管、13は制
御器、14はEGRバルブ、15a、15bは圧縮空気
供給バルブ、16はコンプレッサーである。
【0012】すなわち、本発明の対象とするEGRシス
テムは、エアーフィルターからの配管9より導入した空
気と燃料の混合気をインタークーラー7を経て吸気弁に
導入する方式において、エンジン1の排気ガスの一部を
排気系から取出して、EGRガス冷却装置4およびEG
Rバルブ14を介して再びエンジン1の吸気系に戻し循
環させるものであり、EGRガス冷却装置4の流入側、
流出側のいずれか一方または両側に、EGRガス配管5
内のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅するための手
段を設けることにより、熱交換効率の向上をはかったも
のである。
【0013】以下にそのシステム構成例を具体的に説明
すると、まず図1に示すEGRシステムは、EGRガス
配管5内のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅するた
めの手段にレゾネーターを採用したもので、エアーフィ
ルターからの配管9より導入した空気をインタークーラ
ー7を経て吸気弁に導入する方式において、エンジン1
の排気ガスの一部を排気系から取出して、EGRガス冷
却装置4を介して再びエンジン1の吸気系に戻し循環さ
せるシステムにおけるEGRガス冷却装置4の流入側お
よび流出側のEGRガス配管5にレゾネーター10a、
10bを分岐接続した構成となしたものである。
【0014】すなわち、図1に示すEGRシステムは、
EGRガス冷却装置4の流入側および流出側のEGRガ
ス配管5に分岐接続し、EGRガスの所望脈動周波数に
チューニングしたレゾネーター10a、10bの共鳴作
用により、当該EGRガス配管5内を流動する排気ガス
流の脈動が強化ないし増幅される構造となっている。
【0015】次に、図2に示すEGRシステムは、EG
Rガス配管5内のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅
するための手段にファンを採用したもので、エアーフィ
ルターからの配管9より導入した空気をインタークーラ
ー7を経て吸気弁に導入する方式において、エンジン1
の排気ガスの一部を排気系から取出して、EGRガス冷
却装置4を介して再びエンジン1の吸気系に戻し循環さ
せるシステムにおけるEGRガス冷却装置4の流入側の
EGRガス配管5の排気管3との分岐接続部と、EGR
ガス冷却装置4の流出側のEGRガス配管5に、それぞ
れモーター駆動されるファン11a、11bを設けた構
成となしたものである。
【0016】このEGRシステムは、EGRガス配管5
の排気管3との分岐接続部に設けたファン11aにより
EGRガス配管5内を流れる排気ガス流の脈動が強化な
いし増幅され、さらにEGRガス冷却装置4の流出側の
EGRガス配管5に設けたファン11bにより当該EG
Rガス配管5内を流れる排気ガス流の脈動が強化ないし
増幅される構造となしたもので、ファン11a、11b
は断続駆動を原則とするが、連続駆動させてもよい。こ
のEGRシステムの場合は、ファン11a、11bの回
転数すなわち駆動モーターの回転数を制御器13により
制御することによって当該ファンによる排気ガスの脈動
を制御できるがファンを逆回転することにより、EGR
ガス流量を制御してEGRバルブを不要とすることもで
きる。
【0017】また、図3に示すEGRシステムは、EG
Rガス配管5内のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅
するための手段にコンプレッサーにより加圧されたエア
ーをEGRガス配管内に導入する方法を採用したもの
で、エアーフィルターからの配管9より導入した空気を
インタークーラー7を経て吸気弁に導入する方式におい
て、エンジン1の排気ガスの一部を排気系から取出し
て、EGRガス冷却装置4を介して再びエンジン1の吸
気系に戻し循環させるシステムにおけるEGRガス冷却
装置4の流入側および流出側のEGRガス配管5に、別
設のコンプレッサー16の圧縮空気供給配管12a、1
2bの自由端を臨ませるごとく配管するとともに、制御
器13にて圧縮空気供給配管12a、12bの圧縮空気
供給バルブ15a、15bの開度を制御するごとく構成
したものである。
【0018】このEGRシステムの場合は、コンプレッ
サー16で加圧されたエアーを圧縮空気供給配管12
a、12bを介してEGRガス冷却装置4の流入側およ
び流出側のEGRガス配管5に断続的に導入することに
より、この高圧のエアーによりEGRガス配管5内を流
れる排気ガス流の脈動が強化ないし増幅される。この場
合、コンプレッサー16で加圧されたエアーの導入量や
圧力、供給間隙の制御は、前記と同様制御器13により
それぞれの圧縮空気供給バルブ15a、15bを制御し
て行う。
【0019】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明のシステム
はEGRガスを冷却媒体と熱交換して冷却するEGRガ
ス冷却装置の流入側、流出側のいずれか一方または両側
に、EGRガス配管内の排気ガス流の脈動を強化ないし
増幅するための手段を設けたことにより、EGRガス冷
却装置の伝熱管内周面と排気ガスの接触時間を長くした
り流れを乱流化することができる結果、熱交換効率を向
上できるという優れた効果が得られ、またEGRガス配
管内の排気ガス流の脈動を強化ないし増幅するための手
段は比較的簡易で、かつ既存のEGRシステムに低いコ
ストで容易に適用できるので、極めて有用性に富むとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るEGRシステムの一実施例を示す
概略図である。
【図2】同じく本発明の他の構成例を示す図1相当図で
ある。
【図3】同じく本発明の別の構成例を示す図1相当図で
ある。
【符号の説明】
1 エンジン 2 ターボチャージャー 3 排気管 4 EGRガス冷却装置 5 EGRガス配管 6 吸気管 7 インタークーラー 8 ラジエーター 9 エアーフィルターからの配管 10a、10b レゾネーター 11a、11b ファン 12a、12bは圧縮空気供給配管 13 制御器 14 EGRバルブ 15a、15b 圧縮空気供給バルブ 16 コンプレッサー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年7月19日(1999.7.1
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスの一部をEGRガスとして排気
    系から取出して、再びエンジンの吸気系に戻し、混合気
    に加えるEGRシステムにおいて、EGRガスを冷却媒
    体と熱交換して冷却するEGRガス冷却装置の流入側、
    流出側のいずれか一方または両側に、EGRガス配管内
    のEGRガス流の脈動を強化ないし増幅するための手段
    を設けたことを特徴とするEGRシステム。
  2. 【請求項2】 EGRガス配管内のEGRガス流の脈動
    を強化ないし増幅するための手段として、EGRガス冷
    却装置の流入側、流出側のいずれか一方または両側にレ
    ゾネーターを設けたことを特徴とする請求項1記載のE
    GRシステム。
  3. 【請求項3】 EGRガス配管内のEGRガス流の脈動
    を強化ないし増幅するための手段として、EGRガス冷
    却装置の流入側、流出側のいずれか一方または両側にフ
    ァンを設けたことを特徴とする請求項1記載のEGRシ
    ステム。
  4. 【請求項4】 EGRガス配管内のEGRガス流の脈動
    を強化ないし増幅するための手段として、EGRガス冷
    却装置の流入側、流出側のいずれか一方または両側に高
    圧流体供給配管を設けたことを特徴とする請求項1記載
    のEGRシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2841602A1 (fr) * 2002-06-27 2004-01-02 Renault Sa Moteur a combustion interne muni d'un resonateur de helmholtz integre a un circuit de recirculation des gaz d'echappement qui est connecte a un circuit d'admission d'air
FR2865774A1 (fr) 2004-02-03 2005-08-05 Usui Kokusai Sangyo Kk Appareil de refroidissement de gaz rge (recirculation des gaz d'echappement)
WO2008132944A1 (ja) * 2007-04-25 2008-11-06 Ihi Corporation 熱交換器、熱交換器の製造方法及びegrシステム

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FR2865774A1 (fr) 2004-02-03 2005-08-05 Usui Kokusai Sangyo Kk Appareil de refroidissement de gaz rge (recirculation des gaz d'echappement)
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JP2008275183A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Ihi Corp 熱交換器、熱交換器の製造方法及びegrシステム

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