JP2004053107A - Egr gas cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるいわゆるEGRガスの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記のようなエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物を低減させる等の目的で、エンジンの排気系から排出される排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるいわゆる排気ガス再循環(EGR)装置を設けることは知られている。この場合、吸気系に再循環させるEGRガスは、適度に冷却する必要があり、従来はEGR配管の途中に冷却手段を備えたEGRガス冷却装置を設けるようにしている。
【0003】
上記のようなEGRガス冷却装置としては、例えば特開平11−193992号や特開平11−193993号公報に開示されているように、EGRガスを流通させるEGR配管を多数の管材で構成し、それらを覆う外管と上記EGR配管との間に冷却水を流通させて上記EGRガスを冷却するものが知られているが、構造が複雑で製造コストが嵩み、また装置が大型化して車載重量が増大する等の問題がある。
【0004】
そこで、例えば特開2001−207919のようにEGR配管の外周に冷却水を流通させる筒状の外側水冷ジャケットを設けると共に、上記EGR配管内に細い管状の内側水冷ジャケットを設けることが提案されている。しかしながら、EGR配管内に細い管状の内側水冷ジャケットを設けるのは、煩雑かつ面倒で製作コストが嵩む等の不具合がある。
【0005】
また例えば特開2000−265908のようにEGR配管を単管とし、そのEGR配管の外周に冷却水を流通させる冷却管(外管)を設けると共に、上記EGR配管の周方向複数箇所に軸線方向に延びる凹部を形成することによって上記EGR配管を横断面波状に形成し、それによってEGR配管の表面積を増大させて冷却効率を高めるが提案されているが、上記のEGR配管内を流れるEGRガスは単にそのまま通過するだけなので、必ずしも充分な冷却効果が得られない等の問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、簡単な構成により、冷却効果の優れたEGRガス冷却装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明によるEGRガス冷却装置は、以下の構成としたものである。即ち、エンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるEGR配管の外周に外管を設け、その外管とEGR配管との間に冷却水を流通させて上記EGR配管内を通る排気ガスを冷却するEGRガス冷却装置において、上記EGR配管内に狭窄部を設けたことを特徴とする。
【0008】
上記EGR配管には、必要に応じて上記外管の内方において大径の膨出部を形成し、その膨出部に狭窄部を設けるようにしてもよい。また上記の狭窄部としては、それによって例えばEGR配管1の軸線方向におけるそれと直交方向の内空横断面積または内空横断面形状を変化させ得る構成であればよく、具体的には例えばEGR配管にリング状または螺旋状もしくは突起状の突出部を設ける、あるいは複数個の貫通孔を有する仕切板、もしくは周面に複数個の貫通孔を有する筒体を、前記EGR配管内に設けるようにしてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるEGRガス冷却装置を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【0010】
図1は本発明によるEGRガス冷却装置の一実施形態を示すもので、図において、1はEGR配管で、その一端側はフランジ継手2および図に省略した接続管等を介してエンジンの排気マニホールド等に連通接続され、他端はフランジ継手3および図に省略した接続管等を介してエンジンの吸気マニホールド等に連通接続されている。
【0011】
上記EGR配管1は、本実施形態においては、その中間部にハイドロフォーム加工等により両端部1a,1bよりも大径の膨出部(拡径部)1cを形成し、その膨出部1cの軸線方向略中央部に、狭窄部Aとして配管1の内方に突出するリング状の突出部(縮径部)1dを設けたものである。その突出部1dは、本実施形態においては上記両端部1a,1bの内径と略同径に形成したものであるが、両端部1a,1bの内径よりも小さく、或いは大きく形成してもよい。
【0012】
上記EGR配管1の周囲には、上記膨出部1cおよび突出部1dを覆うようにして外管4を上記配管1と略同心状に設けることによって、上記配管1と外管4との間に冷却水を流通させるための通路Sを形成したもので、上記外管4の両端部は、図の場合は配管1と外管4とに溶接等で一体的に固着したリング状の端板4a,4bで閉塞した構成であるが、外管4のいずれか一方もしくは両方の端部を絞り加工して閉塞するようにしてもよい。
【0013】
図中、5は冷却水導入管で、その導入管5に図に省略した連通管等を接続してエンジン冷却水の一部を上記配管1と外管4との間の上記通路S内に導入した後、配水管6から図に省略した連通管等を介してエンジン冷却水の管路内等に帰還させる構成である。7は上記配管1と外管4との間に残留する空気を排出させるための抜気管である。なお、図中の6を上記通路S内への冷却水導入管とし、5を配水管としてもよい。
【0014】
なお上記のEGRガス冷却装置を構成する部材の材質等は適宜であるが、好ましくはステンレス等の耐食性および耐熱性のよい金属を用いるとよく、特にEGR配管1としては、SUS436を用いると、耐食性および耐熱性がよいだけでなく、熱伝導性がよく、冷却効率を向上させることができる。
【0015】
上記の構成において、EGR配管1と外管4との間の冷却水通路S内に冷却水を流通させた状態で、図に省略したエンジンからの排気ガスの一部をEGRガスとして上記EGR配管1の一端側(図の場合は左側の端部1a側)から該配管1内に導入すると、本実施形態においては、EGR配管1の中間部に両端部1a,1bよりも大径の膨出部1cが形成されているので、先ず、その膨出部1cでEGRガスが膨張する。その際、EGRガスの大部分は、図1(a)に矢印で示すようにEGR配管1の半径方向外方に拡がる傾向となり、上記膨出部1cの内面に押し付けられるようにして上記内面に沿って移動する。次いで、EGRガスは狭窄部Aとしての突出部1dで圧縮された後、再び膨出部1cで膨張して膨出部1cの内面に向かって拡散し、その内面に押し付けられるようにして移動する。それによって、EGRガス中の熱が配管1の内面に順次良好に伝達され、上記配管1と外管4との間に流通する冷却水で効率よく冷却することができるものである。なお、その冷却されたEGRガスは上記EGR配管1の他端側(図の場合は右側の端部1b側)から図に省略した接続管等を介してエンジンの吸気マニホールド等に導かれる。
【0016】
上記のように本発明においては、EGR配管1の途中に狭窄部Aとしての突出部1dを設けたから、その突出部1dでEGRガスが圧縮されたのち膨張し、その膨張する際のEGRガスが拡がる作用でEGRガス中の熱を配管1に効率よく伝達して冷却することができる。また図示例のように外管4の内側のEGR配管1に膨出部1cを形成すると、EGR配管1の表面積が増し、そのEGR配管1と外管4との間の冷却水通路S内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることが可能となる。
【0017】
なお上記実施形態は、突出部1dの両側の膨出部1cを直管状に形成したが、例えば図2のように膨出部1cを滑らかな紡錘形状に形成してもよい。このように構成すると、EGRガスが突出部1dを通過する際の上記の膨張・拡散機能を維持した上でEGRガスの流れをスムーズにすることができると共に、EGRガスが膨出部1cから突出部1dに移動する際に膨出部1c内面へのEGRガスの接触頻度や接触圧力等が増大して冷却効果を高めることができる。
【0018】
上記のような狭窄部を構成する突出部1dは、例えば図3のようにEGR配管1の軸線方向に複数個設けてもよく、その場合、突出部1dの大きさ形状等は図のように適宜異ならせてもよく、あるいは同一の大きさ形状に形成してもよい。上記のように突出部1dを複数個設けると、EGRガスが膨張・拡散する回数が増えて冷却効果が向上すると共に、配管1の表面積が増し、その配管1と外管4との間の冷却水通路S内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることができる。
【0019】
また上記のような突出部1dは、例えば図4に示すように螺旋状に形成してもよく、そのようにすると、配管1内を流れるEGRガスを前記と同様の作用で配管1の内面側に押し付けるように移動付勢することができると共に、EGRガスが螺旋状の突出部1dに沿って旋回し、その遠心力でEGRガスが配管1の内面に更に強く押し付けられて、より効果的に冷却することが可能となる。
【0020】
さらに前記の狭窄部Aを形成する手段として上記のようなリング状もしくは螺旋状の突出部1dを設ける代わり例えば図5に示すようにEGR配管1に突起状の突出部1dを設けてもよく、その場合にも上記と同様の作用効果が得られる。なお上記の突起状の突出部1dとして図の場合は略半球状の突出部1dを、EGR配管1の膨出部1cの軸線方向ほぼ中央部において周方向に4つ設けたが、その形状や配置位置および個数等は適宜である。
【0021】
また上記のような突出部1d等による狭窄部Aを設けたEGR配管1の周面に、例えば図6(a)および(b)のように多数の小突起1eを設けるようにしてもよく、そのような小突起1eを設けると、上記配管1の表面積、ひいては配管1と外管4との間の通路S内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることができる。後述する実施形態においても同様である。なお、上記図6の場合は小突起1eをEGR配管1の内側に突出させたが、EGR配管1の外側に突出させてもよい。
【0022】
以上の実施形態は狭窄部Aを形成する手段としてEGR配管1の周面に突出部1dを形成したが、例えば図7に示すように多数の貫通孔11a,12aを有する仕切板11,12をEGR配管1内に設けてもよい。その仕切板11,12および貫通孔11a,12aの配置位置や個数は適宜であるが、図の場合はEGR配管1の膨出部1c内の上流側と下流側とに仕切板11,12を設け、その各仕切板11,12の周縁部に複数個の貫通孔11a,12aを設けた構成である。また一方の仕切板11の貫通孔11aは円形に、他方の仕切板12の貫通孔12aは仕切板12の周縁に沿う円弧状の長孔に形成してものであるが、それらの形状は適宜である。
【0023】
上記のように構成すると、EGR配管1の一端1a側から導入されたEGRガスは、膨出部1cで膨張した後、仕切板11,12の貫通孔11a,12aを経てEGR配管1の他端1b側から排出されるもので、その際、上記貫通孔11a,12aを通過する過程で、EGRガスが収縮および膨張を繰り返すと共に、上記上記貫通孔11a,12aは仕切板11,12の周縁部に形成されているので、その各貫通孔11a,12aを通過したEGRガスはEGR配管1の内面に沿って移動する。それによって、EGRガス中の熱が配管1に順次良好に伝達され、上記配管1と外管4との間に流通する冷却水で効率よく冷却される。
【0024】
さらに前記の狭窄部Aとして例えば図8に示すように周面に多数の貫通孔13cを有する筒体13をEGR配管1内に設けてもよい。その筒体13は、その一端13a側が開口し、その開口側の端部をEGR配管1の端部1aの内面に嵌合固着すると共に、他端13bを図8(b)のように十字状に押し潰すことによって閉塞した構成である。
【0025】
上記のように構成すると、EGR配管1の一端1a側から導入されたEGRガスは、上記筒体13内を通って、その周面の貫通孔13cからEGR配管1の内面に向かって排出された後、そのEGR配管1の内面近傍を通ってEGR配管1の他端1b側から排出されるもので、そのとき、上記EGRガスがEGR配管1の内面近傍を通ることによってEGRガス中の熱が配管1に順次良好に伝達され、上記配管1と外管4との間に流通する冷却水で効率よく冷却することができるものである。
【0026】
なお上記各実施形態は、EGR配管1の中間部に大径の膨出部1cを形成したが、そのような膨出部1cを設けることなく、EGR配管1をその略全長にわたって略同一径とし、その配管1の途中に前記各実施形態のような狭窄部Aを設けるようにしてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明によるEGRガス冷却装置は、EGR配管1内に狭窄部Aを設けたから、その狭窄部AによってEGR配管1の軸線方向におけるそれと直交方向の内空横断面積または内空横断面形状を変化させることが可能となり、その狭窄部AをEGRガスが通過する際に、該EGRガスが一旦収縮もしくは圧縮されたのちに膨張し、その膨張力でEGRガスがEGR配管1の内面に押し付けられるように順次接触してEGRガス中の熱がEGR配管1に良好に伝達される。そして、そのEGR配管1に伝達された熱は、上記EGR配管1と外管4との間に流通する冷却水によって効率よく冷却することができるもので、EGR配管内に狭窄部を設けるだけの極めて簡単な構成によって冷却効率の優れたEGRガス冷却装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明によるEGRガス冷却装置の一実施形態を示す縦断面図。
(b)は(a)におけるb−b線断面図。
【図2】本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図3】本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図4】本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図5】(a)は本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
(b)は(a)におけるb−b線断面図。
【図6】(a)および(b)はEGR配管の周面に小突起を設けた例の縦断面図。
【図7】(a)は本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
(b)は(a)におけるb−b線断面図。
(c)は(a)におけるc−c線断面図。
【図8】(a)は本発明によるEGRガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
(b)は(a)におけるb−b線断面図。
【符号の説明】
1 EGR配管
1a、1b 端部
1c 膨出部
1d 突出部
1e 小突起
2、3 フランジ継手
4 外管
4a,4b 端板
5 冷却水導入管
6 配水管
7 抜気管
A 狭窄部
S 冷却水通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called EGR gas cooling device that recirculates a part of exhaust gas discharged from an exhaust system of an engine of an automobile or the like as EGR gas to an intake system of the engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a part of the exhaust gas discharged from the exhaust system of the engine is recirculated to the intake system of the engine as EGR gas for the purpose of reducing nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the engine as described above. It is known to provide a so-called exhaust gas recirculation (EGR) device that causes the exhaust gas recirculation. In this case, the EGR gas to be recirculated to the intake system needs to be appropriately cooled. Conventionally, an EGR gas cooling device including a cooling means is provided in the middle of the EGR pipe.
[0003]
As the EGR gas cooling device as described above, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-193998 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-193939, an EGR pipe through which the EGR gas flows is constituted by a large number of pipes, and It is known to cool the EGR gas by flowing cooling water between an outer pipe covering the EGR pipe and the EGR pipe. However, the structure is complicated, the production cost is increased, and the size of the apparatus is increased, so that the weight of the vehicle is reduced. There is a problem such as an increase in
[0004]
Therefore, it has been proposed to provide a cylindrical outer water cooling jacket for flowing cooling water around the outer periphery of the EGR pipe and to provide a thin tubular inner water cooling jacket inside the EGR pipe as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-207919. . However, providing a thin tubular inner water cooling jacket in the EGR pipe has problems such as cumbersome and troublesome, and the production cost increases.
[0005]
Further, for example, as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-265908, the EGR pipe is formed as a single pipe, and a cooling pipe (outer pipe) for flowing cooling water is provided around the outer circumference of the EGR pipe. It has been proposed that the EGR pipe is formed in a wavy cross section by forming an extending recess, thereby increasing the surface area of the EGR pipe to increase the cooling efficiency. However, the EGR gas flowing through the EGR pipe is simply There was a problem that a sufficient cooling effect could not always be obtained because the gas passed only as it was.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above problems, and has as its object to provide an EGR gas cooling device having a simple structure and excellent cooling effect.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an EGR gas cooling device according to the present invention has the following configuration. That is, an outer pipe is provided on the outer periphery of an EGR pipe for recirculating a part of the exhaust gas discharged from the exhaust system of the engine as EGR gas to the intake system of the engine, and cooling water is provided between the outer pipe and the EGR pipe. An EGR gas cooling device that cools exhaust gas flowing through the EGR pipe is characterized in that a constriction is provided in the EGR pipe.
[0008]
The EGR pipe may have a large-diameter bulge formed inside the outer pipe as necessary, and a narrowed portion may be provided in the bulge. Further, the constricted portion may have a configuration that can change the inner cross-sectional area or the inner cross-sectional shape in a direction orthogonal to that in the axial direction of the
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an EGR gas cooling device according to the present invention will be specifically described based on an embodiment shown in the drawings.
[0010]
FIG. 1 shows an embodiment of an EGR gas cooling apparatus according to the present invention. In the figure,
[0011]
In the present embodiment, in the present embodiment, the EGR
[0012]
Around the EGR
[0013]
In the drawing,
[0014]
In addition, although the material etc. of the member which comprises the said EGR gas cooling apparatus are suitable, Preferably it is good to use the metal with good corrosion resistance and heat resistance, such as stainless steel, Especially when using SUS436 as the
[0015]
In the above configuration, in a state where the cooling water is circulated in the cooling water passage S between the
[0016]
As described above, in the present invention, since the protruding
[0017]
In the above embodiment, the
[0018]
A plurality of
[0019]
Further, the above-mentioned
[0020]
Further, instead of providing the ring-shaped or spiral-shaped
[0021]
In addition, a large number of
[0022]
In the above-described embodiment, the protruding
[0023]
With the above configuration, the EGR gas introduced from one
[0024]
Further, a
[0025]
With the above configuration, the EGR gas introduced from the one
[0026]
In each of the above embodiments, the large-
[0027]
【The invention's effect】
As described above, in the EGR gas cooling device according to the present invention, since the constricted portion A is provided in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an EGR gas cooling device according to the present invention.
(B) is a bb line sectional view in (a).
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
(B) is a bb line sectional view in (a).
FIGS. 6A and 6B are longitudinal sectional views of an example in which small projections are provided on a peripheral surface of an EGR pipe.
FIG. 7A is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
(B) is a bb line sectional view in (a).
(C) is a sectional view taken along line cc in (a).
FIG. 8A is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the EGR gas cooling device according to the present invention.
(B) is a bb line sectional view in (a).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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