JP2003075091A - Ｅｇｒクーラー - Google Patents
ＥｇｒクーラーInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
- F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/11—Manufacture or assembly of EGR systems; Materials or coatings specially adapted for EGR systems
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＥＧＲクーラにおけるＰＭ（パーティキュレ
ートマター）やカーボン微粒子の付着による伝熱管路の
閉塞、伝熱性能の劣化などの欠点を、特定の金属（合
金）による表面層を形成した鋼材を用いることにより解
消する。 【解決手段】 ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を
循環再使用するために、前記排気ガスの一部を所望温度
に冷却するＥＧＲクーラにおいて、前記ＥＧＲクーラー
の少なくとも一部の構成要素が、鋼材（基材）表面に排
気ガス中の酸素分及び硫酸分と反応しやすい金属からな
る表面層を設けた部材により構成されたこと、を特徴と
するＥＧＲクーラ。
ートマター）やカーボン微粒子の付着による伝熱管路の
閉塞、伝熱性能の劣化などの欠点を、特定の金属（合
金）による表面層を形成した鋼材を用いることにより解
消する。 【解決手段】 ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を
循環再使用するために、前記排気ガスの一部を所望温度
に冷却するＥＧＲクーラにおいて、前記ＥＧＲクーラー
の少なくとも一部の構成要素が、鋼材（基材）表面に排
気ガス中の酸素分及び硫酸分と反応しやすい金属からな
る表面層を設けた部材により構成されたこと、を特徴と
するＥＧＲクーラ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンからの燃焼ガス（排気ガス）の一部を排気系から取出
し、所定温度に冷却し、再びエンジンの吸気系に戻し、
混合気に加える方式、即ちＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇ
ａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）方式
に関する。
ンからの燃焼ガス（排気ガス）の一部を排気系から取出
し、所定温度に冷却し、再びエンジンの吸気系に戻し、
混合気に加える方式、即ちＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇ
ａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）方式
に関する。
【０００２】更に詳しくは、本発明は、前記ＥＧＲ方式
（システム）の主要な構成要素である排気ガスを所定温
度に冷却する冷却装置（以下、ＥＧＲクーラという。）
において、特に排気ガスと接触する部位における排気ガ
スのカーボン（炭素）微粒子の付着防止を図ったＥＧＲ
クーラーに関する。
（システム）の主要な構成要素である排気ガスを所定温
度に冷却する冷却装置（以下、ＥＧＲクーラという。）
において、特に排気ガスと接触する部位における排気ガ
スのカーボン（炭素）微粒子の付着防止を図ったＥＧＲ
クーラーに関する。
【０００３】
【従来の技術】ＥＧＲ（排気再循環）システムは、排気
ガスの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の放燃損失の低
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、などの多くの効果が得られ
ることから注目されている。
ガスの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の放燃損失の低
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、などの多くの効果が得られ
ることから注目されている。
【０００４】図１は、典型的なＥＧＲシステムを示すも
のである。また、図２は、ＥＧＲシステムの主要な構成
要素である典型的なＥＧＲクーラ（多管式の熱交換器）
の構造を説明するものである。
のである。また、図２は、ＥＧＲシステムの主要な構成
要素である典型的なＥＧＲクーラ（多管式の熱交換器）
の構造を説明するものである。
【０００５】図１のＥＧＲシステムにおいて、（１）は
エンジン、（２）は吸気系、（３）は排気系、（４）は
マフラー、（５）は排気ガスの回収（取入れ）用配管
路、（６）はＥＧＲクーラである。即ち、ＥＧＲシステ
ムは、エンジン（１）からの燃焼済み排気ガスの一部を
排気系（３）に分岐接続した排気ガス回収用配管路
（５）にて回収し、ＥＧＲクーラ（６）により所定の温
度に冷却した後、再びエンジン（１）の吸気系（２）に
戻し、新しい燃焼用気体と混合してエンジン（１）に排
気ガスの一部を供給するシステムである。図１におい
て、参考符号（７）はＥＧＲクーラへ流入するＥＧＲガ
ス量を調整するＥＧＲバルブを示している。
エンジン、（２）は吸気系、（３）は排気系、（４）は
マフラー、（５）は排気ガスの回収（取入れ）用配管
路、（６）はＥＧＲクーラである。即ち、ＥＧＲシステ
ムは、エンジン（１）からの燃焼済み排気ガスの一部を
排気系（３）に分岐接続した排気ガス回収用配管路
（５）にて回収し、ＥＧＲクーラ（６）により所定の温
度に冷却した後、再びエンジン（１）の吸気系（２）に
戻し、新しい燃焼用気体と混合してエンジン（１）に排
気ガスの一部を供給するシステムである。図１におい
て、参考符号（７）はＥＧＲクーラへ流入するＥＧＲガ
ス量を調整するＥＧＲバルブを示している。
【０００６】ＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲクーラを
用いて排気ガスの温度を所望の温度に冷却するのは、次
の理由による。排気ガスの温度が高くなりかつ排気ガス
量が増大すると、エンジン側での吸気温度が上昇し燃費
の低下が生じたり、排気ガスの熱作用により排気ガスバ
ルブの耐久性が劣化し早期破損に至ったりするためであ
る。
用いて排気ガスの温度を所望の温度に冷却するのは、次
の理由による。排気ガスの温度が高くなりかつ排気ガス
量が増大すると、エンジン側での吸気温度が上昇し燃費
の低下が生じたり、排気ガスの熱作用により排気ガスバ
ルブの耐久性が劣化し早期破損に至ったりするためであ
る。
【０００７】図２に示される典型的な多管式ＥＧＲクー
ラは、次のように構成されるものである。図示されるよ
うにＥＧＲクーラ（６）は、 ・ 胴管（６１）、その両側に配設されたヘッド部材
（６６）、前記ヘッド部材（６６）の両側に配設された
端部キャップ（６４）、に区画され、 ・ 左右の一方若しくは両側にＥＧＲシステムを流れる
排気ガス（以下、ＥＧＲガスという。）の流入口（６４
ａ）又は流出口（６４ｂ）を備えた端部キャップ（６
４）と胴管（６１）は、仕切り壁（６５）を介して区画
され、 ・ 冷却媒体用流入口（６６ａ）及び冷却媒体用流出口
（６６ｂ）を有する両側のヘッド部材（６６）には胴管
（６１）が連接固定され、 ・ 胴管（６１）の内部には多数の伝熱管（６２）が前
記両側の仕切り壁（６５）に設けた組付け孔部において
固着配列され、 ・ 冷却媒体用流入口（６６ａ）及び冷却媒体用流出口
（６６ｂ）にはニップル（６７）が螺着され、かつ、前
記ニップル（６７）には枝管（６８）が配設されて、Ｅ
ＧＲクーラ（６）が構成される（実公昭５７−３０９号
公報参照）。
ラは、次のように構成されるものである。図示されるよ
うにＥＧＲクーラ（６）は、 ・ 胴管（６１）、その両側に配設されたヘッド部材
（６６）、前記ヘッド部材（６６）の両側に配設された
端部キャップ（６４）、に区画され、 ・ 左右の一方若しくは両側にＥＧＲシステムを流れる
排気ガス（以下、ＥＧＲガスという。）の流入口（６４
ａ）又は流出口（６４ｂ）を備えた端部キャップ（６
４）と胴管（６１）は、仕切り壁（６５）を介して区画
され、 ・ 冷却媒体用流入口（６６ａ）及び冷却媒体用流出口
（６６ｂ）を有する両側のヘッド部材（６６）には胴管
（６１）が連接固定され、 ・ 胴管（６１）の内部には多数の伝熱管（６２）が前
記両側の仕切り壁（６５）に設けた組付け孔部において
固着配列され、 ・ 冷却媒体用流入口（６６ａ）及び冷却媒体用流出口
（６６ｂ）にはニップル（６７）が螺着され、かつ、前
記ニップル（６７）には枝管（６８）が配設されて、Ｅ
ＧＲクーラ（６）が構成される（実公昭５７−３０９号
公報参照）。
【０００８】ＥＧＲクーラの構造としては、前記したよ
うな多管式のもののほかに、 ・ ヘッド部材（６６）に代えて胴管（６１）と端部キ
ャップ（６４）の間に設けたチューブシートに複数の伝
熱管を固着配列したシェル アンドチューブタイプのも
の、 ・ 相互にかつ間隔をおいて複数の金属製の平板と波板
を固着配列したプレートタイプのもの、 などが知られている（特開平１０−８９８８０号公報参
照）。なお、本発明は、後述するようにこれら各種タイ
プのＥＧＲクーラを改良の対象とするものである。
うな多管式のもののほかに、 ・ ヘッド部材（６６）に代えて胴管（６１）と端部キ
ャップ（６４）の間に設けたチューブシートに複数の伝
熱管を固着配列したシェル アンドチューブタイプのも
の、 ・ 相互にかつ間隔をおいて複数の金属製の平板と波板
を固着配列したプレートタイプのもの、 などが知られている（特開平１０−８９８８０号公報参
照）。なお、本発明は、後述するようにこれら各種タイ
プのＥＧＲクーラを改良の対象とするものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記したＥＧＲシステ
ムにおいて大きな問題点は、特にＥＧＲクーラの部位に
おいて、その排気ガス経路には、排気ガス中のパーティ
キュレートマター（一般に「ＰＭ」と言われているもの
であり、これは、主として固体状の炭素微粒子および液
状あるいは固体状の高分子量の炭化水素微粒子などから
なる微粒子状物質である。）などが付着堆積することに
より、 ・ ＥＧＲクーラの伝熱管群の排気ガス経路（流路）を
狭くしたり、場合においては閉塞したり（圧力損失を上
昇させ）、 ・ ＥＧＰクーラの熱交換器としての伝熱性能を著しく
低下させる（熱交換性能を長期にわたって維持すること
ができない）、 という欠点があるということである。
ムにおいて大きな問題点は、特にＥＧＲクーラの部位に
おいて、その排気ガス経路には、排気ガス中のパーティ
キュレートマター（一般に「ＰＭ」と言われているもの
であり、これは、主として固体状の炭素微粒子および液
状あるいは固体状の高分子量の炭化水素微粒子などから
なる微粒子状物質である。）などが付着堆積することに
より、 ・ ＥＧＲクーラの伝熱管群の排気ガス経路（流路）を
狭くしたり、場合においては閉塞したり（圧力損失を上
昇させ）、 ・ ＥＧＰクーラの熱交換器としての伝熱性能を著しく
低下させる（熱交換性能を長期にわたって維持すること
ができない）、 という欠点があるということである。
【００１０】また、前記した付着堆積した異物が何らか
の原因により一度に剥離し、異物が一時的に大量にエン
ジン燃焼室に侵入すると、エンジンの摺動部分の摩耗が
増大し、エンジン寿命を低下させる原因となる。更にま
た、従来はカーボン付着による冷却効果の低下を考慮し
て、伝熱面積（伝熱管本数、長さ）をより多くとる必要
があるなど、レイアウト設計の制約となる。
の原因により一度に剥離し、異物が一時的に大量にエン
ジン燃焼室に侵入すると、エンジンの摺動部分の摩耗が
増大し、エンジン寿命を低下させる原因となる。更にま
た、従来はカーボン付着による冷却効果の低下を考慮し
て、伝熱面積（伝熱管本数、長さ）をより多くとる必要
があるなど、レイアウト設計の制約となる。
【００１１】本発明は、前記した従来のＥＧＲシステ
ム、特に従来のＥＧＲクーラの欠点を解消しようとする
ものである。即ち、本発明は、ＥＧＲクーラの構成要
素、典型例には排気ガスと接触する管材またはプレート
材からなる伝熱（熱交換）要素の表面を、排気ガス中の
ＰＭやカーボン微粒子の付着堆積を可及的に少なくした
材料（部材）を用いて構成し、前記問題点を解消しよう
とするものである。
ム、特に従来のＥＧＲクーラの欠点を解消しようとする
ものである。即ち、本発明は、ＥＧＲクーラの構成要
素、典型例には排気ガスと接触する管材またはプレート
材からなる伝熱（熱交換）要素の表面を、排気ガス中の
ＰＭやカーボン微粒子の付着堆積を可及的に少なくした
材料（部材）を用いて構成し、前記問題点を解消しよう
とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を循環再
使用するために、前記排気ガスの一部を所望温度に冷却
するＥＧＲクーラにおいて、前記ＥＧＲクーラーの少な
くとも一部の構成要素が、鋼材（基材）表面に排気ガス
中の酸素分及び硫酸分と反応しやすい金属からなる表面
層を設けた部材により構成されたこと、を特徴とするＥ
ＧＲクーラに関するものである。
発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を循環再
使用するために、前記排気ガスの一部を所望温度に冷却
するＥＧＲクーラにおいて、前記ＥＧＲクーラーの少な
くとも一部の構成要素が、鋼材（基材）表面に排気ガス
中の酸素分及び硫酸分と反応しやすい金属からなる表面
層を設けた部材により構成されたこと、を特徴とするＥ
ＧＲクーラに関するものである。
【００１３】以下、本発明の技術的構成及び実施態様を
図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は図示の
ものに限定されないことはいうまでもないことである。
図面を参照して詳しく説明する。なお、本発明は図示の
ものに限定されないことはいうまでもないことである。
【００１４】本発明者は、従来のＥＧＲクーラの欠点、
特に例えば多管式の伝熱管群（熱交換器）の排気ガス経
路（流路）における排気ガス中のＰＭやカーボン微粒子
などの異物の付着の問題について、鋭意検討した。即
ち、本発明者は、 1)．この種のＥＧＲクーラの伝熱管は、高温下での耐食
性の観点から典型的にはＳＵＳ３１６Ｌ（１６〜１８％
Ｃｒ、１２〜１６％Ｎｉ、２〜３％Ｍｏ）などのステン
レス鋼が特段に表面処理もされずにそのもの自体が使用
されていること、 2)．排気ガス中には、ディーゼルエンジンの排気ガスと
いうことで、酸素分及び硫黄分がかなりの高濃度に含ま
れていること、 3)．前記したことから、伝熱管を単純にＳＵＳ３１６Ｌ
で構成するのではなく、伝熱管の内壁面（排気ガスと接
触する部位）の表面構造を改善することにより、付着堆
積しようとするＰＭやカーボンなどの異物の付着量を低
減化できるのではないか、 という考え方に立脚して、鋭意検討を進めた。
特に例えば多管式の伝熱管群（熱交換器）の排気ガス経
路（流路）における排気ガス中のＰＭやカーボン微粒子
などの異物の付着の問題について、鋭意検討した。即
ち、本発明者は、 1)．この種のＥＧＲクーラの伝熱管は、高温下での耐食
性の観点から典型的にはＳＵＳ３１６Ｌ（１６〜１８％
Ｃｒ、１２〜１６％Ｎｉ、２〜３％Ｍｏ）などのステン
レス鋼が特段に表面処理もされずにそのもの自体が使用
されていること、 2)．排気ガス中には、ディーゼルエンジンの排気ガスと
いうことで、酸素分及び硫黄分がかなりの高濃度に含ま
れていること、 3)．前記したことから、伝熱管を単純にＳＵＳ３１６Ｌ
で構成するのではなく、伝熱管の内壁面（排気ガスと接
触する部位）の表面構造を改善することにより、付着堆
積しようとするＰＭやカーボンなどの異物の付着量を低
減化できるのではないか、 という考え方に立脚して、鋭意検討を進めた。
【００１５】本発明者は、前記検討過程において、ＳＵ
Ｓ３１６Ｌ（ステンレス鋼）などの耐熱鋼（基材）の表
面に排気ガス中の酸素分及び／又は硫黄分と反応しやす
い金属から成る表面層（被覆層）を形成したものにおい
て、この表面層（被覆層）が前記高温の排気ガスが高速
に流通しているという環境下において酸素分及び／又は
硫黄分と反応して不安定な表面構造のものに変化する場
合、更にはカーボン微粒子に対する新和性が低い表面構
造のものに変化する場合、ＰＭやカーボンの付着量を効
果的に低減できるのではないかと考え研究を進めた。
Ｓ３１６Ｌ（ステンレス鋼）などの耐熱鋼（基材）の表
面に排気ガス中の酸素分及び／又は硫黄分と反応しやす
い金属から成る表面層（被覆層）を形成したものにおい
て、この表面層（被覆層）が前記高温の排気ガスが高速
に流通しているという環境下において酸素分及び／又は
硫黄分と反応して不安定な表面構造のものに変化する場
合、更にはカーボン微粒子に対する新和性が低い表面構
造のものに変化する場合、ＰＭやカーボンの付着量を効
果的に低減できるのではないかと考え研究を進めた。
【００１６】その結果、耐熱鋼（基材）の排気ガスと接
触する側の表面に形成する金属層として、銀（Ａｇ）、
銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、及
び、これら金属基合金（例えばＺｎ−Ｓｎ合金）が有力
であることをつきとめた。
触する側の表面に形成する金属層として、銀（Ａｇ）、
銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、及
び、これら金属基合金（例えばＺｎ−Ｓｎ合金）が有力
であることをつきとめた。
【００１７】本発明者は、ＰＭやカーボン微粒子の付着
量の低減化理由を、次のように推察している。これら金
属（合金）の表面層は、排気ガス中の酸素分及び／又は
硫黄分により酸化及び硫化されて不安定し、かつカーボ
ン微粒子との親和性が低下するため、 ・ 不安定化した（脆化した）表面層が前記排気ガス系
の雰囲気下で徐々に剥離（消失）し、このときカーボン
微粒子などの付着物を一緒に随伴除去すること、 ・ またカーボン微粒子との親和力の低下によりカーボ
ン微粒子の付着それ自体を低下させること、 ・ 金属（合金）層の表面は持続的に酸化及び／又は硫
化される環境が維持されること、 などにより金属（合金）層の表面にＰＭやカーボン微粒
子が付着堆積されることを効果的かつ持続的に阻止され
る。
量の低減化理由を、次のように推察している。これら金
属（合金）の表面層は、排気ガス中の酸素分及び／又は
硫黄分により酸化及び硫化されて不安定し、かつカーボ
ン微粒子との親和性が低下するため、 ・ 不安定化した（脆化した）表面層が前記排気ガス系
の雰囲気下で徐々に剥離（消失）し、このときカーボン
微粒子などの付着物を一緒に随伴除去すること、 ・ またカーボン微粒子との親和力の低下によりカーボ
ン微粒子の付着それ自体を低下させること、 ・ 金属（合金）層の表面は持続的に酸化及び／又は硫
化される環境が維持されること、 などにより金属（合金）層の表面にＰＭやカーボン微粒
子が付着堆積されることを効果的かつ持続的に阻止され
る。
【００１８】本発明者は、前記したことは、後述する実
施例において実証されるように、Ｃｒ含有量の高いＳＵ
Ｓ３１６Ｌ（約１８％Ｃｒ）やＮｉ被膜を有する鋼材
は、酸化によりその表面は酸化クロム被膜、酸化ニッケ
ル被膜となるが、これらは緻密な安定した酸化被膜であ
り、前記したＰＭやカーボン微粒子に対する付着防止能
を持たないものであり、これとの関連において肯定され
たものと考えている。
施例において実証されるように、Ｃｒ含有量の高いＳＵ
Ｓ３１６Ｌ（約１８％Ｃｒ）やＮｉ被膜を有する鋼材
は、酸化によりその表面は酸化クロム被膜、酸化ニッケ
ル被膜となるが、これらは緻密な安定した酸化被膜であ
り、前記したＰＭやカーボン微粒子に対する付着防止能
を持たないものであり、これとの関連において肯定され
たものと考えている。
【００１９】本発明において、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３
１６などのオーステナイト系ステンレス鋼などの耐熱鋼
（基材）上に前記した金属（合金）の表面層を形成する
には、めっきやクラッドなど所望の方法により行えばよ
い。本発明において、前記金属（合金）の表面層の厚さ
は、５〜５０μｍが好ましい。５μｍよりも薄いと効果
の持続性が十分でなく、また、５０μｍ以上では効果に
差がなく、かつ、経済的でない。
１６などのオーステナイト系ステンレス鋼などの耐熱鋼
（基材）上に前記した金属（合金）の表面層を形成する
には、めっきやクラッドなど所望の方法により行えばよ
い。本発明において、前記金属（合金）の表面層の厚さ
は、５〜５０μｍが好ましい。５μｍよりも薄いと効果
の持続性が十分でなく、また、５０μｍ以上では効果に
差がなく、かつ、経済的でない。
【００２０】本発明において、ＥＧＲクーラの構成要素
の全てもしくは一部が、前記した特定の金属（合金）か
らなる表面層を有する耐熱鋼材で構成される。具体的に
は、ＥＧＲクーラの排気ガスと接触する流路や伝熱管な
どの構成要素の全部もしくは一部が、前記した特定の金
属（合金）からなる表面層を有する耐熱鋼材で構成され
る。また、ＥＧＲクーラのタイプとしては、多管式タイ
プ、チューブシートタイプ、プレートタイプなどいずれ
のものであっても良いものである。
の全てもしくは一部が、前記した特定の金属（合金）か
らなる表面層を有する耐熱鋼材で構成される。具体的に
は、ＥＧＲクーラの排気ガスと接触する流路や伝熱管な
どの構成要素の全部もしくは一部が、前記した特定の金
属（合金）からなる表面層を有する耐熱鋼材で構成され
る。また、ＥＧＲクーラのタイプとしては、多管式タイ
プ、チューブシートタイプ、プレートタイプなどいずれ
のものであっても良いものである。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。
する。
【００２２】(1).実験方法：本発明の特定の金属（合
金）を、長さ１５０ｍｍ、幅５５ｍｍのステンレス板
（ＳＵＳ３１６Ｌ）にめっきしてこれを試験片とし、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス中に曝し（排気ガス温度
２５０℃、ガス流量 １．８ｍ3／分）、カーボン微粒
子の堆積重量（ｍｇ）を時間の経過と共に測定する。試
験時間を１６時間とした。
金）を、長さ１５０ｍｍ、幅５５ｍｍのステンレス板
（ＳＵＳ３１６Ｌ）にめっきしてこれを試験片とし、デ
ィーゼルエンジンの排気ガス中に曝し（排気ガス温度
２５０℃、ガス流量 １．８ｍ3／分）、カーボン微粒
子の堆積重量（ｍｇ）を時間の経過と共に測定する。試
験時間を１６時間とした。
【００２３】(2).実験装置：実験装置を図３〜図５に示
す。図３において、参考符号（６）がＥＧＲクーラに相
当する部位であって、試験片が組込まれた試験部であ
る。試験部（６）の大きさは１５０ｍｍ×７０ｍｍ×７
０ｍｍである。なお、実験において、試験部（６）の試
験片の組込面に対し、外部からエアーノズルにより圧縮
エアーを吹き付けて冷却し、試験片表面に設置された温
度センサーにより実際にＥＧＲクーラを設置した場合の
電熱管内表面の温度と等しくなるように制御した。図４
は、図３の試験部（６）の拡大断面図である。図５は、
図４のＩ−Ｉ線断面図である。
す。図３において、参考符号（６）がＥＧＲクーラに相
当する部位であって、試験片が組込まれた試験部であ
る。試験部（６）の大きさは１５０ｍｍ×７０ｍｍ×７
０ｍｍである。なお、実験において、試験部（６）の試
験片の組込面に対し、外部からエアーノズルにより圧縮
エアーを吹き付けて冷却し、試験片表面に設置された温
度センサーにより実際にＥＧＲクーラを設置した場合の
電熱管内表面の温度と等しくなるように制御した。図４
は、図３の試験部（６）の拡大断面図である。図５は、
図４のＩ−Ｉ線断面図である。
【００２４】(3).実験結果：実験結果をグラフにしたも
のを図６に示す。図６において、各参考符号は以下の試
験片を意味する。 １ ………… Ｚｎ ２ ………… Ｓｎ／Ｚｎ ３ ………… Ａｇ ４ ………… Ａｌ ５ ………… Ｃｕ ６ ………… ＳＵＳ３１６Ｌ（めっきなし） ７ ………… Ｎｉ
のを図６に示す。図６において、各参考符号は以下の試
験片を意味する。 １ ………… Ｚｎ ２ ………… Ｓｎ／Ｚｎ ３ ………… Ａｇ ４ ………… Ａｌ ５ ………… Ｃｕ ６ ………… ＳＵＳ３１６Ｌ（めっきなし） ７ ………… Ｎｉ
【００２５】図６より、次のことがわかる。
1)．ＳＵＳ３１６Ｌ（めっきなし）（６）及びＮｉめっ
き（７）のものは、時間とともにカーボン微粒子の付着
重量の増加が続き、低下の傾向が見られず、このことは
実際の細い電熱管を使用するＥＧＲクーラにおいては、
やがてカーボン微粒子の堆積に伴う伝熱性能の劣化と伝
熱管の閉塞が発生することを意味する。 2)．Ｚｎ（１）、Ｓｎ／Ｚｎ（２）、Ａｇ（３）、Ａｌ
（４）、Ｃｕ（５）めっきのものは、６〜８時間までは
カーボン微粒子の付着重量の増加が続くが、その後は重
量増加がみられずほぼ堆積がとまり、このことは実際の
細い電熱管を使用するＥＧＲクーラにおいては、伝熱性
能の劣化と伝熱管の閉塞を効果的に防止することができ
ることを意味する。
き（７）のものは、時間とともにカーボン微粒子の付着
重量の増加が続き、低下の傾向が見られず、このことは
実際の細い電熱管を使用するＥＧＲクーラにおいては、
やがてカーボン微粒子の堆積に伴う伝熱性能の劣化と伝
熱管の閉塞が発生することを意味する。 2)．Ｚｎ（１）、Ｓｎ／Ｚｎ（２）、Ａｇ（３）、Ａｌ
（４）、Ｃｕ（５）めっきのものは、６〜８時間までは
カーボン微粒子の付着重量の増加が続くが、その後は重
量増加がみられずほぼ堆積がとまり、このことは実際の
細い電熱管を使用するＥＧＲクーラにおいては、伝熱性
能の劣化と伝熱管の閉塞を効果的に防止することができ
ることを意味する。
【００２６】
【発明の効果】本発明のＥＧＲクーラにおいて、特にＥ
ＧＲクーラの構成要素の排気ガスに接触する部位におい
て、次の効果を得ることができる。 1)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積を効果的に抑制するこ
とができる。 2)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積層の厚さが厚くなら
ず、すぐに剥離するため伝熱性能の劣化が少ない。 3)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積層の厚さが厚くなら
ず、すぐに剥離するためＥＧＲガスの通過抵抗（圧力損
失）が少ない。 4)．伝熱管（平板と波板で形成されるものも含む）がＰ
Ｍやカーボン微粒子の堆積により閉塞することがない。
ＧＲクーラの構成要素の排気ガスに接触する部位におい
て、次の効果を得ることができる。 1)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積を効果的に抑制するこ
とができる。 2)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積層の厚さが厚くなら
ず、すぐに剥離するため伝熱性能の劣化が少ない。 3)．ＰＭやカーボン微粒子の堆積層の厚さが厚くなら
ず、すぐに剥離するためＥＧＲガスの通過抵抗（圧力損
失）が少ない。 4)．伝熱管（平板と波板で形成されるものも含む）がＰ
Ｍやカーボン微粒子の堆積により閉塞することがない。
【図１】 ＥＧＲシステムを説明する図である。
【図２】 ＥＧＲシステムの主要な構成要素であるＥＧ
Ｒクーラの構造を説明する図である。
Ｒクーラの構造を説明する図である。
【図３】 本発明の評価用試験片の試験に供した実験装
置を説明する図である。
置を説明する図である。
【図４】 図３の試験部（６）の拡大断面図である。
【図５】 図４のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】 実験結果（各材料のすす付着量の時系列化）
のグラフである。
のグラフである。
１ ………… ディーゼルエンジン
２ ………… 吸気系
３ ………… 排気系
４ ………… マフラー
５ ………… 排気ガスの回収用配管路
６ ………… 試験部
Claims (4)
- 【請求項１】 ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を
循環再使用するために、前記排気ガスの一部を所望温度
に冷却するＥＧＲクーラにおいて、前記ＥＧＲクーラー
の少なくとも一部の構成要素が、鋼材（基材）表面に排
気ガス中の酸素分及び硫酸分と反応しやすい金属からな
る表面層を設けた部材により構成されたこと、を特徴と
するＥＧＲクーラ。 - 【請求項２】 排気ガス中の酸素分及び硫黄分と反応し
やすい金属からなる表面層が、銀、銅、アルミニウム、
亜鉛、及びこれら金属基合金から成る群から選ばれたも
ので構成されたものである請求項１に記載のＥＲＧクー
ラ。 - 【請求項３】 表面層の厚さが、５〜５０μｍである請
求項１または２に記載のＥＧＲクーラ。 - 【請求項４】 鋼材（基材）が、ステンレス鋼である請
求項１または２に記載のＥＧＲクーラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262870A JP2003075091A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Ｅｇｒクーラー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262870A JP2003075091A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Ｅｇｒクーラー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003075091A true JP2003075091A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19089705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001262870A Pending JP2003075091A (ja) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Ｅｇｒクーラー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003075091A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010090761A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関のｅｇｒクーラ |
| WO2012160606A1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | トヨタ自動車株式会社 | 排気系部品およびｅｇｒクーラ、ならびに排気系部品の窒化処理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61183186A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-08-15 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関用吸音材 |
| JPH09303989A (ja) * | 1996-05-16 | 1997-11-28 | Showa Alum Corp | 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器及びその製造方法 |
| JP2000257512A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-19 | Isuzu Motors Ltd | Ｅｇｒクーラー |
| JP2001090639A (ja) * | 2000-08-14 | 2001-04-03 | Hitachi Ltd | 内燃機関及びそれを用いた自動車 |
-
2001
- 2001-08-31 JP JP2001262870A patent/JP2003075091A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| CN102906412A (zh) * | 2011-05-26 | 2013-01-30 | 丰田自动车株式会社 | 排气系统部件和egr冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法 |
| JP5293899B2 (ja) * | 2011-05-26 | 2013-09-18 | トヨタ自動車株式会社 | 排気系部品およびｅｇｒクーラ、ならびに排気系部品の窒化処理方法 |
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