JP2002195106A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Ｅｇｒ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気側へ再循環される排気ガスを冷却水によ
る水冷を行わずに冷却し得るようにして、ラジエータの
大型化及びこれに伴う車両搭載性の悪化の問題を同時に
回避する。 【解決手段】 排気通路側からＥＧＲパイプ１１を介し
排気ガス８の一部を抜き出して吸気通路側へ再循環する
ようにしたＥＧＲ装置に関し、前記ＥＧＲパイプ１１の
途中に吸熱部１６を設けると共に、前記排気通路におけ
る排気ガス８の抜き出し箇所より下流の排気温度が相対
的に低い位置に放熱部１７を設け、該放熱部１７と前記
吸熱部１６との間をヒートパイプ１８により接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＧＲ装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車のエンジン等では、排
気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、
その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の
燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx
（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる
排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculatio
n）が行われている。
【０００３】一般的に、この種の排気ガス再循環を行う
場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路
の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気
通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該
ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにして
いる。
【０００４】尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧ
Ｒパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり
且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力
を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯx
の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガ
スを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲク
ーラを装備したものもある。
【０００５】図３は前述した排気ガス再循環を行う為の
ＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機
関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャ
ージャ２を備えており、エアクリーナ３から導いた吸気
４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレ
ッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気
４をインタークーラ６へと送って冷却し、該インターク
ーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４を導いて
エンジン１の各気筒に分配するようにしてある。
【０００６】また、このエンジン１の各気筒から排出さ
れた排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボ
チャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを
駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出する
ようにしてある。
【０００７】そして、排気マニホールド９における各気
筒の並び方向の一端部と、吸気マニホールド７に接続さ
れている吸気管５の一端部との間がＥＧＲパイプ１１に
より接続されており、排気マニホールド９から排気ガス
８の一部を抜き出して吸気管５に導き得るようにしてあ
る。
【０００８】ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該Ｅ
ＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、
再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１
３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、冷却
水１４と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガ
ス８の温度を低下し得るようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来のＥＧＲ装置においては、エンジン１の冷却に使用
している冷却水１４の一部をラジエータ１５の出側から
抜き出してＥＧＲクーラ１３での冷却に使用し、該ＥＧ
Ｒクーラ１３で排気ガス８と熱交換して昇温した冷却水
１４を、前記エンジン１を冷却して昇温した冷却水１４
と合流させてラジエータ１５に導くようにしているの
で、該ラジエータ１５では、エンジン１での収熱量だけ
でなくＥＧＲクーラ１３での収熱量も大気へ放出させな
ければならなくなり、これによって、ラジエータ１５の
サイズを冷却能力の向上のために大幅に大型化しなけれ
ばならなくなるという問題が生じる一方、ラジエータ１
５の大型化が車両への搭載性を悪化させるという二律背
反の問題が生じることとなった。
【００１０】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、吸気側へ再循環される排気ガスを冷却水による水冷
を行わずに冷却し得るようにして、ラジエータの大型化
及びこれに伴う車両搭載性の悪化の問題を同時に回避す
ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気通路側か
らＥＧＲパイプを介し排気ガスの一部を抜き出して吸気
通路側へ再循環するようにしたＥＧＲ装置において、前
記ＥＧＲパイプの途中に吸熱部を設けると共に、前記排
気通路における排気ガスの抜き出し箇所より下流の排気
温度が相対的に低い位置に放熱部を設け、該放熱部と前
記吸熱部との間をヒートパイプにより接続したことを特
徴とするものである。
【００１２】而して、このようにすれば、ＥＧＲパイプ
を通し吸気側へ再循環される排気ガスが保有する熱を吸
熱部にて吸収し、その吸収した熱をヒートパイプを介し
放熱部へと熱輸送して該放熱部を通る排気ガスに放出さ
せることが可能となるので、吸気側へ再循環される排気
ガスを冷却水による水冷を行わずに冷却することが可能
となる。
【００１３】これによって、水冷式のＥＧＲクーラを不
要としたり、或いは、水冷式のＥＧＲクーラを併用する
場合であっても該ＥＧＲクーラでの収熱量を減らしたり
することが可能となるので、ラジエータの負担を軽減し
得て該ラジエータの大幅な大型化を回避することが可能
となる。
【００１４】更に、本発明においては、吸熱部及び放熱
部を構成するにあたり、これらのうちの少なくとも何れ
か一方を、排気ガスの流れに晒されたヒートパイプの端
部と、該端部外周面に形成されたフィンとにより構成す
ることが可能であり、このようにすれば、フィンにより
排気ガスとの熱交換面積を増加して効率の良い吸熱又は
放熱を実現させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
【００１６】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例を示すもので、図３と同一の符号を付した部分は同一
物を表わしている。
【００１７】図１に示す如く、本形態例のＥＧＲ装置に
おいては、ＥＧＲパイプ１１におけるＥＧＲクーラ１３
の上流側に吸熱部１６を設けると共に、ターボチャージ
ャ２のタービン２ｂより下流側の排気管１０における排
気温度が相対的に低い位置に放熱部１７を設け、該放熱
部１７と前記吸熱部１６との間をヒートパイプ１８によ
り接続した構造としている。
【００１８】ここで、前記ヒートパイプ１８は、図２に
示す如く、毛細管作用を有する多孔性物質（例えば金属
細線を編んだものや焼結金属等）から成るウィック１９
を内嵌装着したパイプ容器２０内に揮発性の作動流体
（熱輸送媒体）を封入した従来周知のもので、このパイ
プ容器２０の内部は、作動流体とその飽和蒸気のみで満
たされており、空気のような非凝縮性ガスは完全に除去
された状態となっている。
【００１９】また、ＥＧＲパイプ１１途中の吸熱部１６
は、ＥＧＲパイプ１１の軸心に対し略直交する向きから
挿入されて排気ガス８の流れに晒されるようにした前記
ヒートパイプ１８の一端部と、該ヒートパイプ１８の一
端部外周面に形成された多数のフィン２１とにより構成
されており、このフィン２１には、様々な形状を適用す
ることが可能であるが、そのフィン２１が成す伝熱面に
ついては、ＥＧＲパイプ１１の排気ガス８の流れに沿う
ようにしてある。
【００２０】他方、排気管１０途中の放熱部１７も前記
吸熱部１６と略同様の構造であり、排気管１０の軸心に
対し略直交する向きから挿入されて排気ガス８の流れに
晒されるようにした前記ヒートパイプ１８の他端部と、
該ヒートパイプ１８の他端部外周面に形成された多数の
フィン２２とにより構成されており、このフィン２２が
成す伝熱面も排気管１０の排気ガス８の流れに沿うよう
にしてある。
【００２１】而して、このようにＥＧＲ装置を構成すれ
ば、ＥＧＲパイプ１１を通し吸気側へ再循環される排気
ガス８が保有する熱が、ＥＧＲパイプ１１途中の吸熱部
１６にてフィン２１等を介しヒートパイプ１８の一端部
に吸収され、該ヒートパイプ１８の一端部にて作動流体
が蒸発し、この蒸発によりヒートパイプ１８の一端部側
と他端部側とで圧力差が生じ、図２中に矢印Ａで示すよ
うに、作動流体の蒸気がヒートパイプ１８の他端部側と
なる放熱部１７へ向けて移動する。
【００２２】そして、排気管１０途中の放熱部１７へと
移動した蒸気が、該放熱部１７にて凝縮して潜熱を放出
し、排気管１０を流れる排気ガス８に対しフィン２２等
を介して熱を与える結果、吸気側へ再循環される排気ガ
ス８が冷却されることになる。
【００２３】尚、図２中に矢印Ｂで示すように、放熱部
１７における作動流体の凝縮液は、ウィック１９の毛細
管作用により吸熱部１６へ環流され、更なる蒸発・凝縮
を繰り返すことになる。
【００２４】また、特に本形態例においては、ターボチ
ャージャ２を備えたエンジン１に関し、前記ターボチャ
ージャ２のタービン２ｂより下流側の排気管１０に放熱
部１７を設けるようにしているので、タービン２ｂで膨
張させられて該タービン２ｂの入口側より約１００〜２
００℃程度温度が低下した排気ガス８に熱を放出させる
ことになり、タービン２ｂの入口側の排気温度と略同等
と見なせる吸熱部１６の排気温度と前記放熱部１７の排
気温度との間に十分大きな温度差を設定し得てヒートパ
イプ１８による確実な熱輸送を行わせることが可能であ
る。
【００２５】従って、上記形態例によれば、ＥＧＲパイ
プ１１を通し吸気側へ再循環される排気ガス８が保有す
る熱を吸熱部１６にて吸収し、その吸収した熱をヒート
パイプ１８を介し放熱部１７へと熱輸送して該放熱部１
７を通る排気ガス８に放出させるようにしているので、
吸気側へ再循環される排気ガス８を冷却水１４による水
冷を行わずに冷却することができる。
【００２６】即ち、ＥＧＲパイプ１１の排気ガス８の温
度を吸熱により極力低減させてからＥＧＲクーラ１３に
導入させるようにして、該ＥＧＲクーラ１３での収熱量
を減らすことができるので、ラジエータ１５の負担を軽
減し得て該ラジエータの大幅な大型化を回避することが
でき、これにより車両への搭載性の悪化も回避すること
ができる。
【００２７】尚、本形態例においては、ＥＧＲクーラ１
３を併用した場合について説明しているが、ヒートパイ
プ１８による熱輸送で吸熱部１６における十分な収熱が
期待できる場合には、ＥＧＲクーラ１３を不要としてラ
ジエータ１５の更なる負担軽減を図ることもできる。
【００２８】また、ここに図示しているＥＧＲ装置で
は、吸熱部１６及び放熱部１７を構成するにあたり、排
気ガス８の流れに晒されたヒートパイプ１８の端部と、
該端部外周面に形成されたフィン２１，２２とにより構
成しているが、このようにすれば、フィン２１，２２に
より排気ガス８との熱交換面積を増加して効率の良い吸
熱又は放熱を確実に行い得るようにした実用性の高い吸
熱部１６及び放熱部１７を簡単な装置構成により実現す
ることができる。
【００２９】尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例
にのみ限定されるものではなく、図示では排気マニホー
ルドから排気ガスを抜き出すようにしているが、排気管
の途中から排気ガスを抜き出すようにしても良く、その
排気ガスを吸気マニホールドに戻すようにしても良いこ
と、また、図示では説明の便宜上から一本のヒートパイ
プで説明してあるが、ヒートパイプの使用本数は目標の
交換熱量に応じて任意に選定し得ること、また、吸熱部
及び放熱部の構造は図示する例に限定されないこと、更
には、ターボチャージャを備えていない自然吸気エンジ
ンであっても、吸熱部と放熱部とにおける排気ガスの温
度差を適切に設定することにより同様に本発明のＥＧＲ
装置を適用し得ること、その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【００３０】
【発明の効果】上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、
下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３１】（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によ
れば、ＥＧＲパイプを通し吸気側へ再循環される排気ガ
スが保有する熱を吸熱部にて吸収し、その吸収した熱を
ヒートパイプを介し放熱部へと熱輸送して該放熱部を通
る排気ガスに放出させるようにしているので、吸気側へ
再循環される排気ガスを冷却水による水冷を行わずに冷
却することができ、水冷式のＥＧＲクーラを不要とした
り、或いは、水冷式のＥＧＲクーラを併用する場合であ
っても該ＥＧＲクーラでの収熱量を減らしてラジエータ
の負担を軽減することができ、これによりラジエータの
大幅な大型化を回避し得て車両搭載性の悪化も回避する
ことができる。
【００３２】（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明に
よれば、フィンにより排気ガスとの熱交換面積を増加し
て効率の良い吸熱又は放熱を確実に行い得るようにした
実用性の高い吸熱部及び放熱部を簡単な装置構成により
実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。
【図２】図１のヒートパイプの基本構造を概略的に示す
断面図である。
【図３】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
５ 吸気管（吸気通路） ７ 吸気マニホールド（吸気通路） ８ 排気ガス ９ 排気マニホールド（排気通路） １０ 排気管（排気通路） １１ ＥＧＲパイプ １６ 吸熱部 １７ 放熱部 １８ ヒートパイプ ２１ フィン ２２ フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 EA04 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 3G092 AA02 AA13 AA17 AA18 DB03 DC08 DG06 DG07 FA17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気通路側からＥＧＲパイプを介し排気
    ガスの一部を抜き出して吸気通路側へ再循環するように
    したＥＧＲ装置において、前記ＥＧＲパイプの途中に吸
    熱部を設けると共に、前記排気通路における排気ガスの
    抜き出し箇所より下流の排気温度が相対的に低い位置に
    放熱部を設け、該放熱部と前記吸熱部との間をヒートパ
    イプにより接続したことを特徴とするＥＧＲ装置。
  2. 【請求項２】 吸熱部及び放熱部のうちの少なくとも何
    れか一方が、排気ガスの流れに晒されたヒートパイプの
    端部と、該端部外周面に形成されたフィンとにより構成
    されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装
    置。
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