JP2002147291A - クーラ付き排ガス再循環装置 - Google Patents

クーラ付き排ガス再循環装置

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JP2002147291A
JP2002147291A JP2000341890A JP2000341890A JP2002147291A JP 2002147291 A JP2002147291 A JP 2002147291A JP 2000341890 A JP2000341890 A JP 2000341890A JP 2000341890 A JP2000341890 A JP 2000341890A JP 2002147291 A JP2002147291 A JP 2002147291A
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egr
cooling water
refrigerant
pipe
egr cooler
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Kiyoshi Suginuma
清志 杉沼
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】EGRクーラにおける冷却水の沸騰を防止す
る。 【解決手段】クーラ付き排ガス再循環装置は、排気マニ
ホルド14に一端が接続され他端が吸気マニホルド12
に接続されたEGRパイプ18と、EGRパイプ18に
設けられたEGRクーラ19と、エンジン11の冷却水
をEGRクーラ19に供給する冷媒供給管22と、EG
Rクーラ19を循環してEGRガスを冷却した冷却水を
エンジン11に還流させる冷媒排出管23とを備える。
冷媒供給管22に設けられ冷媒供給管22を開閉する冷
媒バルブ24と、冷媒排出管23に設けられ排出管23
を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ27と、
EGRクーラ19周囲の気圧を検出する気圧センサ28
と、水温センサ27及び気圧センサ28の検出出力に基
づいて冷媒バルブ24の開度を制御するコントローラ2
6とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排ガス
の一部を排気系から取出し、吸気系に再循環させてNO
xを低減する排ガス再循環装置に関する。更に詳しく
は、エンジンの冷却水によりEGRガスを冷却する水冷
式のEGRクーラが設けられたクーラ付き排ガス再循環
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンなどの排ガス
を浄化する対策において、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再循環する
ことで、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制する
排ガス再循環装置が知られている。この排ガス再循環装
置はエンジンの排気マニホルドに一端が接続され他端が
エンジンの吸気マニホルドに接続されたEGRパイプを
備え、排気ガスの再循環量の割合を増加してEGR率を
高めることによって、NOxの排出量を低減できるよう
になっている。しかし、エンジンのシリンダ内には、新
気にEGRガスが混入した混合ガスが吸入されることに
なり、EGRガスが増加する分だけ空気量が減少するの
で、燃焼が悪くなってスモークの増加を招くという問題
がある。
【0003】この点を解消するために、従来では、EG
Rパイプに水冷式EGRクーラを設け、エンジンの水冷
水循環流路から導入した冷却水をこの水冷式EGRクー
ラ循環させて、EGRガスと熱交換することにより、E
GRガスの冷却を行い、この冷却されたEGRガスを空
気に混合してEGRを行っている。従来のEGRクーラ
は多管式の熱交換器が使用されており、この多管式の熱
交換器は円筒形の胴体の両端に2枚の管板を配置し、こ
れらの管板の間に多数の細い伝熱パイプを配設してこの
伝熱パイプの内側にEGRガスを通過させ、外側の冷却
水循環部にエンジン冷却水を循環させてEGRガスを冷
却している。このようにEGRガスを冷却してその体積
を減少させることにより、シリンダ内に入る混合ガス中
のEGRガスの占める体積を少なくして、シリンダ内に
入る空気量を十分に確保してスモークの増加を抑制して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、EGRクーラ
の冷却水はエンジンの冷却水循環路から導入されるた
め、EGRガスを冷却した冷却水の水温は沸点に近くな
る。このため、特に高地のように気圧の低い場所では冷
却水の沸点が低下し、EGRクーラでEGRガスと熱交
換する際に冷却水が沸騰して伝熱パイプ自体またはその
取り付け部が破損する可能性がある。特に近年では伝熱
効率の向上と伝熱面積の増加を図り、冷却効果を上げて
EGRクーラを軽量化及び小型化するために、伝熱パイ
プを薄肉にするとともに細くして本数を多くしている。
このため、これらの伝熱パイプは冷却水の沸騰により比
較的破損し易く、伝熱パイプの破損が起きると冷却水が
EGRガス通路側に漏れてシリンダ内に吸引され、潤滑
油に混入し潤滑不良を起こしてエンジンを破損させるお
それがある。本発明の目的は、EGRクーラにおける冷
却水の沸騰を防止し得るクーラ付き排ガス再循環装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1に示すように、エンジン11の排気マニホルド14
に一端が接続され他端がエンジン11の吸気マニホルド
12に接続されたEGRパイプ18と、EGRパイプ1
8に設けられたEGRクーラ19と、エンジン11の冷
却水をEGRクーラ19に供給する冷媒供給管22と、
EGRクーラ19を循環してEGRガスを冷却した冷却
水をエンジン11に還流させる冷媒排出管23とを備え
たクーラ付き排ガス再循環装置の改良である。その特徴
ある構成は、冷媒供給管22を開閉する冷媒バルブ24
と、排出管23を流通する冷却水の温度を検出する水温
センサ27と、EGRクーラ19周囲の気圧を検出する
気圧センサ28と、水温センサ27及び気圧センサ28
の検出出力に基づいて冷媒バルブ24の開度を制御する
コントローラ26とを備えたことところにある。
【0006】この請求項1に記載されたクーラ付き排ガ
ス再循環装置では、コントローラ26が、冷却水の水温
が上昇すると冷媒供給管22を開放し、冷却水の水温が
降下すると冷媒供給管22を絞るように冷媒バルブ24
の開度を制御する。また、コントローラ26は気圧セン
サ28の検出出力に基づき、その気圧における冷却水の
沸点に達する以前に冷媒バルブ24の開度を調整して冷
媒供給管22を流れる水量を増加させる。冷媒供給管2
2が全開になるとEGRクーラ19に供給される冷却水
の流量は増加してその温度上昇は抑制され、EGRクー
ラ19における冷却水の温度が沸点に達して沸騰するこ
とは防止される。
【0007】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図1に示すように、トラックのディ
ーゼルエンジン11の吸気ポートには吸気マニホルド1
2を介して吸気管13が接続され、排気ポートには排気
マニホルド14を介して排気管16が接続される。吸気
マニホルド12と排気マニホルド14との間には排ガス
再循環装置17が設けられる。この排ガス再循環装置1
7は、一端が排気マニホルド14に接続され他端が吸気
マニホルド12に接続されたEGRパイプ18と、この
EGRパイプ18に設けられた図示しないEGRバルブ
を備える。EGRパイプ18は吸気マニホルド12と排
気マニホルド14にエンジン11をバイパスして接続さ
れ、図示しないEGRバルブはEGRパイプ18を通過
して排気マニホルド14から吸気マニホルド12に還流
される排ガスの流量を調整するように構成される。
【0008】EGRパイプ18には水冷式EGRクーラ
19が設けられる。この実施の形態におけるEGRクー
ラ19は多管式の熱交換器であり、図2及び図3に示す
ように、円筒形の胴体19aの両端に2枚の管板19
b,19bを配置し、これらの管板19b,19bの間
に多数の細い伝熱パイプ19cを配設したものである。
2枚の管板19b,19bの間であってその管板19
b,19b近傍の胴体19aには冷媒取入口19dと冷
媒排出口19eが設けられ、2枚の管板19b,19b
の間であって熱パイプより外側の空間により冷却水循環
部19fが形成される。この水冷式EGRクーラ19で
は。伝熱パイプ19cの内側にEGRガスを通過させ、
冷却水循環部19fにエンジン冷却水を循環させること
によりEGRガスを冷却可能に構成される。
【0009】図1に戻って、エンジン11にはその冷却
水循環流路に冷媒供給管22の一端が接続される。冷媒
供給管22の他端はEGRクーラ19の冷媒取入口19
d(図2)に接続され、この冷媒供給管22はエンジン
11の冷却水をEGRクーラ19に供給するように構成
される。一方、EGRクーラ19の冷媒排出口19e
(図2)には冷媒排出管23の一端が接続され、冷媒排
出管23の他端はエンジン11の冷却水循環流路に接続
される。この冷媒排出管23は、EGRクーラ19を循
環してEGRガスを冷却した冷却水をエンジン11に還
流させるように構成される。
【0010】冷媒供給管22には冷媒供給管22を開閉
する冷媒バルブ24が設けられ、この冷媒バルブ24の
開度を制御するコントローラ26が設けられる。冷媒排
出管23にはこの排出管を流通する冷却水の温度を検出
する水温センサ27が設けられ、車両にはEGRクーラ
19周囲の気圧を検出する気圧センサ28が設けられ
る。コントローラ26の制御入力には水温センサ27及
び気圧センサ28の検出出力が接続され、コントローラ
26の制御出力は冷媒バルブ24に接続される。またコ
ントローラ26にはメモリ26aが設けられ、このメモ
リ26aには冷却水の温度と冷媒バルブ24の開度との
関係を示すマップが所定の気圧毎に記憶される。
【0011】このように構成されたエンジンの排ガス再
循環装置の動作を説明する。この実施の形態では、図4
に示すように、メモリ26aには複数の気圧における冷
却水の温度と冷媒バルブ24の開度との関係がマップと
して記憶される。それぞれのマップにおける冷媒バルブ
24の開度は0%から全開を示す100%までを示し、
冷却水の水温が上昇すると冷媒供給管22を開放し、冷
却水の水温が降下すると冷媒供給管22を絞るような関
係を示す。それぞれのマップは、その気圧における冷却
水の沸点温度よりt1℃低い温度において冷媒バルブ2
4を全開させるようになっており、コントローラ26は
気圧センサ28の検出出力に適合する気圧のマップを特
定し、そのマップから温度センサ27の検出出力に対応
する冷媒バルブ24の開度を特定し、その特定された開
度になるように冷媒バルブ24を制御する。
【0012】具体的に説明すると、トラック(図示せ
ず)が、例えば気圧がA1Paのところを走行するとき
には、気圧センサ28の検出出力によりコントローラ2
6は図4のA1Paにおけるマップを特定する。次にコ
ントローラ26は温度センサ27の検出出力を入力しそ
の特定されたマップに従って冷媒バルブ24の開度を特
定する。例えば温度センサ27の検出出力が70℃であ
れば、図の破線で示すように68%の開度を特定し、冷
媒バルブ24が68%開くようにその冷媒バルブ24を
制御する。ここで、それぞれのマップはその気圧におけ
る冷却水の沸点温度よりt1℃低い温度において冷媒バ
ルブ24を全開させるようになっているため、冷却水が
沸点近くまで上昇しても、その気圧における冷却水の沸
点に達する以前に冷媒バルブ24は全開になり、冷媒供
給管22からEGRクーラ19の冷却水循環部19fに
供給される冷却水の流量は増加する。冷却水の流量が増
加すると、その冷却水のEGRクーラ19における温度
上昇は抑制され、冷却水が沸点に達して沸騰することは
防止される。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、冷
媒供給管に設けられ冷媒供給管を開閉する冷媒バルブ
と、冷媒排出管に設けられ排出管を流通する冷却水の温
度を検出する水温センサと、EGRクーラ周囲の気圧を
検出する気圧センサと、水温センサ及び気圧センサの検
出出力に基づいて冷媒バルブの開度を制御するコントロ
ーラとを備え、コントローラが気圧センサの検出出力に
基づき、その気圧における冷却水の沸点に達する以前に
冷媒供給管を全開にしてEGRクーラに供給される冷却
水の流量は増加させる。この結果、冷却水の流量の増加
によりEGRクーラにおける冷却水の温度上昇は抑制さ
れ、EGRクーラにおける冷却水の沸騰を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクーラ付き排ガス再循環装置の構成
図。
【図2】そのEGRクーラの側面図。
【図3】図2のA−A線断面図。
【図4】コントローラのメモリに記憶された冷却水の温
度と冷媒バルブの開度との関係。
【符号の説明】
11 エンジン 12 吸気マニホルド 14 排気マニホルド 18 EGRパイプ 19 EGRクーラ 22 冷媒供給管 23 冷媒排出管 24 冷媒バルブ 26 コントローラ 27 水温センサ 28 気圧センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン(11)の排気マニホルド(14)に一
    端が接続され他端が前記エンジン(11)の吸気マニホルド
    (12)に接続されたEGRパイプ(18)と、前記EGRパイ
    プ(18)に設けられた水冷式EGRクーラ(19)と、前記エ
    ンジン(11)の冷却水を前記EGRクーラ(19)に供給する
    冷媒供給管(22)と、前記EGRクーラ(19)を循環してE
    GRガスを冷却した冷却水を前記エンジン(11)に還流さ
    せる冷媒排出管(23)とを備えたクーラ付き排ガス再循環
    装置において、 前記冷媒供給管(22)を開閉する冷媒バルブ(24)と、 前記排出管(23)を流通する冷却水の温度を検出する水温
    センサ(27)と、 前記EGRクーラ(19)周囲の気圧を検出する気圧センサ
    (28)と、 前記水温センサ(27)及び前記気圧センサ(28)の検出出力
    に基づいて前記冷媒バルブ(24)の開度を制御するコント
    ローラ(26)とを備えたことを特徴とするクーラ付き排ガ
    ス再循環装置。
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