JP2006348873A - Egr cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のためのEGR装置に用いるEGRクーラに関する。 The present invention relates to an EGR cooler used in an EGR device for an internal combustion engine.
EGR装置は、内燃機関からの排気の一部を適温まで冷却して吸気系へ再循環させる装置であり、EGRクーラは上記の冷却を行なうための熱交換器である。再循環される排気(EGRガス)は燃焼済のガスであり大部分が不活性ガス(H2O、N2、CO2等)なので、これを冷却して燃焼混合気中に入れると、不活性ガスの熱容量により最高燃焼温度が低下するため、NOxが低減される。 The EGR device is a device that cools a part of the exhaust gas from the internal combustion engine to an appropriate temperature and recirculates it to the intake system, and the EGR cooler is a heat exchanger for performing the above cooling. The recirculated exhaust gas (EGR gas) is a burned gas, and most of it is an inert gas (H 2 O, N 2 , CO 2, etc.). Since the maximum combustion temperature is lowered by the heat capacity of the active gas, NOx is reduced.
しかし、EGRガス中には微量の未燃焼の燃料分が含まれていて、EGRクーラ内で凝縮・液化してEGRクーラのEGRガス通路壁面に連続した液膜として付着し、更にそこに煤等が付着・堆積する。その結果、EGRガスとの伝熱面である通路壁面が付着・堆積層に覆われてしまい、EGRクーラの冷却性能が低下する。同時に、EGRクーラの下流側にある吸気系入口のEGRバルブに同様の付着・堆積が発生し、バルブの作動不良を引き起こす。 However, the EGR gas contains a small amount of unburned fuel, which is condensed and liquefied in the EGR cooler and adheres as a continuous liquid film to the wall of the EGR gas passage of the EGR cooler. Adheres and accumulates. As a result, the passage wall surface, which is a heat transfer surface with the EGR gas, is covered with the adhesion / deposition layer, and the cooling performance of the EGR cooler is deteriorated. At the same time, similar adhesion / deposition occurs on the EGR valve at the inlet of the intake system on the downstream side of the EGR cooler, causing malfunction of the valve.
その対策として、特許文献1には、排気ガス中に放電によりプラズマを発生させて未燃焼成分を酸化分解することが提案されている。しかし、これには大掛かりなプラズマ発生装置が必要であるため実用性に欠ける。
As a countermeasure,
また特許文献2には、EGRクーラ内に付着する煤を酸化除去することが提案されている。しかし、この方法も特別な付帯設備を必要とする点でやはり実用上不利である。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、特別な設備を必要とせずに、未燃焼成分の付着を防止し回収効率を高めたEGRクーラを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an EGR cooler that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art and prevents the adhesion of unburned components and improves the recovery efficiency without requiring special equipment.
上記の目的を達成するために、本発明のEGRクーラは、内燃機関の排気の一部を冷却してEGRガスとして吸気側へ再循環させるEGR装置内で上記冷却を行なうEGRクーラにおいて、
上記EGRガスの通路の壁面に撥油被膜を被覆したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an EGR cooler according to the present invention is an EGR cooler that performs the above cooling in an EGR device that cools a part of exhaust gas of an internal combustion engine and recirculates it as EGR gas to the intake side.
An oil repellent film is coated on the wall surface of the EGR gas passage.
EGRガス通路の壁面に撥油被膜を被覆してあるので、壁面に接触して凝縮し液化した油分は液膜状には広がらずに液滴となり、重力によって壁面から直ちに落下し離脱する。そのため、従来のように壁面が液膜で覆われることが無く常に露出していて、EGRガスに対する伝熱面として実効作用が維持される。このように、EGRガス通路壁面でEGRガス中の未燃焼成分→液滴生成→落下離脱の機構が安定して持続するため、液膜や煤の付着・堆積が発生することがなく、EGRクーラの冷却性能が良好に維持される。 Since the oil repellent coating is coated on the wall surface of the EGR gas passage, the oil component condensed and liquefied by contact with the wall surface becomes droplets without spreading in the form of a liquid film, and immediately falls from the wall surface by gravity and leaves. Therefore, the wall surface is not always covered with a liquid film as in the prior art, and is always exposed, and the effective action is maintained as a heat transfer surface for EGR gas. In this way, the mechanism of unburned components in EGR gas → droplet generation → falling / leaving is stably maintained on the wall surface of the EGR gas passage, so that no adhesion or deposition of liquid film or soot occurs, and the EGR cooler The cooling performance is maintained well.
また、液化した高温の油分がEGRガスから分離されるので、EGRガス温度の低下が促進される。 Moreover, since the liquefied high temperature oil component is isolate | separated from EGR gas, the fall of EGR gas temperature is accelerated | stimulated.
本発明のEGRクーラにおいては、撥油被膜を被覆した通路より下流側に未燃焼燃料を含む油分の捕集手段を設けることが望ましい。 In the EGR cooler of the present invention, it is desirable to provide oil collecting means including unburned fuel downstream from the passage coated with the oil repellent coating.
これにより、未燃焼成分が液化した油分がそのまま吸気系に還流することを容易に防止できる。 Thereby, it is possible to easily prevent the oil component in which the unburned component has been liquefied from returning to the intake system.
本発明のEGRクーラの典型的な実施形態の一つにおいては、
ターボチャージャより上流側の排気流路から分岐した取入流路の先端に接続されたEGRガス流入口、
冷却され未燃焼燃料含有油分を分離されたEGRガスを吸気へ導く供給流路の始端部に接続されたEGRガス流出口、および
上記捕集手段により捕集された未燃焼燃料含有油分を上記ターボチャージャより下流側の排気流路に合流させるための油分通路、
を備えている。
In one exemplary embodiment of the EGR cooler of the present invention,
An EGR gas inlet connected to the tip of the intake passage branched from the exhaust passage upstream of the turbocharger,
The EGR gas outlet connected to the start end of the supply flow path that guides the cooled EGR gas separated from the unburned fuel-containing oil, and the unburned fuel-containing oil collected by the collecting means to the turbo An oil passage for joining the exhaust passage downstream of the charger;
It has.
EGRクーラへのEGRガス取り入れ部位であるターボチャージャの上流側は、EGRクーラで液化した油分を捕集する部位であるターボチャージャの下流側に比べてガス圧が高いので、この圧力差を利用してターボチャージャ下流側にあるDPNRへリッチスパイク用添加燃料の一部として捕集油分を供給できる。 The upstream side of the turbocharger that is the EGR gas intake part to the EGR cooler has a higher gas pressure than the downstream side of the turbocharger that is the part that collects oil liquefied by the EGR cooler. Thus, the collected oil can be supplied to the DPNR downstream of the turbocharger as part of the rich spike additive fuel.
図1および図2を参照して、本発明のEGRクーラの一実施形態を説明する。 An embodiment of the EGR cooler of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1には、コモンレール式直噴ディーゼルエンジンに、本発明のEGRクーラを含むEGR系統とDPNR触媒を組み合わせたシステムを模式的に示し、図2には、本発明のEGRクーラの望ましい一実施形態を示す。 FIG. 1 schematically shows a system in which an EGR system including an EGR cooler of the present invention and a DPNR catalyst are combined with a common rail direct injection diesel engine, and FIG. 2 shows a preferred embodiment of the EGR cooler of the present invention. Indicates.
図1に示したディーゼルエンジン100は、図の左端に示した流入空気量センサ10を介して取り入れられた流入空気Iが矢印のようにインタークーラ12、吸気制御バルブ14を経た後、燃料ライン16からの燃料と混合されて各燃焼室18に噴射され、発生した排気Eはターボチャージャ20、DPNR22を通って排出される。
In the
排気の一部はターボチャージャ20より上流側で分岐してEGRガスGとしてEGRガス流入口24からEGRクーラ26に流入し、冷却された後にEGRガス流出口28から流出し、上方のEGRバルブ30から吸気Iに還流される。
A part of the exhaust gas is branched upstream of the
EGRクーラ26内でEGRガスGから分離捕集された未燃焼燃料含有油分は、EGRクーラ26のEGRガス流出口28の手前から分岐している油分通路32を介して、ターボチャージャ20の下流の排気流へ合流する。
The unburned fuel-containing oil component separated and collected from the EGR gas G in the
添加剤インジェクタ34からは、DPNR22に対するリッチスパイク用の添加燃料が排気中へ噴射され、上記の油分通路32を介して排気中へ合流した未燃焼燃料がこれに付加される。
From the
上記において、ターボチャージャ20の上流の排気からEGRガスGを取り込み、ターボチャージャ20の下流で排気に未燃焼燃料(軽油)分を供給するのは、ターボチャージャ20の上流側の高いガス圧を引き継いで比較的高圧のEGRクーラ26と、ターボチャージャ20の下流の排気の低いガス圧との圧力差を利用して、軽油の供給を促進できるからである。
In the above description, the EGR gas G is taken in from the exhaust upstream of the
図2(1)に長手方向断面図で示した本発明の望ましい実施形態によるEGRクーラ26は、全体として管体36から成り、右端の流入口24からEGRガスGが流入して、左端の流出口28から流出する。管体36の内部には多数のEGRガス通路38が並列しており、各通路38は水冷ジャケット40により水冷されている。EGRガス通路38はパイプ部材38Pにより形成されている。
The
本発明の特徴として、図2(2)に部分拡大断面図で示したように、EGRガス通路38の壁面Sに撥油被膜Tを被覆してある。図示の便宜上、撥油被膜Tは極端に厚く描いてあるが、実際には図中の外形線の太さよりも薄いほどなので、通路壁面SとEGRガスGとの伝熱の妨げにはならない。
As a feature of the present invention, the oil repellent coating T is coated on the wall surface S of the
流入口24からEGRクーラ26に流入したEGRガスGは通路38を通過する際に、伝熱面としての水冷壁面Sによって冷却され、EGRガスG中の未燃焼燃料である軽油分が凝縮により液化され通路壁面S上に析出する。通路壁面Sには本発明により撥油被膜Tが被覆されているので、析出した油液は壁面S上に油膜として広がらずに油滴となり、重力によって壁面Sから直ちに滑落して離脱する。そのため、伝熱面としての通路壁面Sは油膜に覆われることなく常に露出状態に維持されており、EGRクーラ26の高い冷却性能が常に確保される。
When the EGR gas G flowing into the
更に付加的な冷却効果として、ガスに比べて圧倒的に熱容量の大きい油液が高温で大きな熱量を持った状態で効率的に離脱するので、それによってもEGRガスGの冷却が促進される。 Further, as an additional cooling effect, the oil liquid having an overwhelmingly large heat capacity as compared with the gas is efficiently separated at a high temperature and with a large amount of heat, thereby promoting the cooling of the EGR gas G.
また、通路壁面Sが油液で濡れないため、煤の付着・堆積が起きず、それによる壁面Sの劣化が防止される。 Further, since the passage wall surface S does not get wet with the oil solution, soot does not adhere and accumulate, and the deterioration of the wall surface S due to this does not occur.
EGRガス通路38の壁面Sから滑落した油滴は、通路38の下流にある油ピット42内に収集されて、油分通路32へ流入し、ターボチャージャ20の下流側排気へと案内される。
The oil droplets that have slid down from the wall surface S of the
上記のように油滴の滑落とピット42への進行を容易にするために、EGRクーラ26は水平面Hに対して適度な角度θだけ傾斜させてある。
As described above, the
EGRガスGの進行方向に対して油ピット42を挟んで直ぐ上流側と直ぐ下流側には、多数の貫通孔が開口している多孔板44をEGRガスGの進行を遮るように複数枚配置して未燃焼燃料等の油分の捕集手段を構成してある。これは通路38内で析出した油滴の一部が飛沫となってEGRガスGの流れに乗って吸気系へ進行することを防止し、効率良く収集するためである。
A plurality of
多孔板44の表面にも撥油被膜が被覆されていることが望ましい。これにより、多孔板44にトラップされた油液飛沫が多孔板44の表面に油膜として広がらずに油滴となって直ちにピット42へ滑落し、回収効率が高まる。また、油膜として多孔板44の表面に付着していると、再びEGRガスGの流れに乗って吸気系へ進行してしまう虞もある。
It is desirable that the surface of the
隣接する多孔板44は互いに孔Pの位置がずれるように作製および/または配置することが望ましい。これにより、複数枚の多孔板44からなる油分捕集手段を油の飛沫が素通りすることが防止され、燃料回収効率が高まる。
Adjacent
図3に多孔板44の望ましい実施形態の一例を示す。図3(1)は平面図であり、図3(2)は図3(1)の線II−IIに沿った断面図である。
FIG. 3 shows an example of a preferred embodiment of the
図3に示した望ましい多孔板44は、貫通孔Pの周囲がBで示したようにバーリング加工されている。多孔板44にトラップされた油滴Qは、多孔板44の板面上を滑落する際にバーリングBに遮られて貫通孔Pの周囲を迂回するので、貫通孔P内に落ち込むことがない。これにより、多孔板44に一旦トラップされた油飛沫が再度貫通孔Pを通って吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
The desirable
図4に、本発明の別の望ましい実施形態によるEGRクーラの長手方向断面図を示す。図2の実施形態と対応する部位には同じ参照符号を付した。 FIG. 4 shows a longitudinal cross-sectional view of an EGR cooler according to another preferred embodiment of the present invention. The parts corresponding to those in the embodiment of FIG.
図4に示したEGRクーラ26’は通路38より下流部分に、油ピット42の位置を挟んで上流側および下流側に水冷フィン46を備えており、この点のみが、多孔板44を備えた図2のEGRクーラ26と異なる。他の構成については、図4の実施形態と図2の実施形態とは共通である。水冷フィン46は水冷ジャケット48により内部水冷されている。2枚の水冷フィン46同士はEGRガスGの進行方向に対して逆向きに延在してジグザグのガス進路を形成している。これにより、EGRガスGの流れはフィン46に衝突して冷却され、通路38で析出しなかった未燃焼燃料の残留分がここで凝縮して油液として析出し、油ピット42へ落下する。
The
この場合も、フィン46の表面には撥油被膜が被覆されていることが望ましい。これにより、フィン46の表面に析出した油液は油膜として広がらずに油滴を形成して直ちに滑落する。それにより、残留油分が吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
Also in this case, it is desirable that the surface of the
図5に、水冷フィン46の望ましい実施形態の一例を示す。2枚の水冷フィン46A、46Bのうち、下流側の水冷フィン46Bは、延在する先端部に折り返し50が形成されていて、EGRガスGから析出した油滴Qがガス流に連れ去られ難くしてある。これにより更に、残留油分が吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
FIG. 5 shows an example of a preferred embodiment of the
本発明によれば、特別な設備を必要とせずに、未燃焼成分の付着を防止し回収効率を高めたEGRクーラが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the EGR cooler which prevented adhesion of an unburned component and improved collection | recovery efficiency is provided, without requiring special equipment.
100 ディーゼルエンジン
I 流入空気、吸気
G EGRガス
S EGRガス通路の壁面
T 撥油被膜
10 流入空気量センサ
12 インタークーラ
14 吸気制御バルブ
16 燃料ライン
18 燃焼室
20 ターボチャージャ
22 DPNR
24 EGRガス流入口
26 EGRクーラ
28 EGRガス流出口
30 EGRバルブ
32 油分通路
34 添加剤インジェクタ
36 管体
38 EGRガス通路
38P パイプ部材
40 水冷ジャケット
42 油ピット
44 多孔板
46、46A、46B 水冷フィン
48 水冷ジャケット
50 折り返し
DESCRIPTION OF
24
Claims (3)
上記EGRガスの通路の壁面に撥油被膜を被覆したことを特徴とするEGRクーラ。 In an EGR cooler that performs the above cooling in an EGR device that cools a part of the exhaust gas of the internal combustion engine and recirculates it as EGR gas to the intake side.
An EGR cooler characterized in that an oil repellent film is coated on the wall surface of the EGR gas passage.
ターボチャージャより上流側の排気流路から分岐した取入流路の先端に接続されたEGRガス流入口、
冷却され未燃焼燃料含有油分を分離されたEGRガスを吸気へ導く供給流路の始端部に接続されたEGRガス流出口、および
上記捕集手段により捕集された未燃焼燃料含有油分を上記ターボチャージャより下流側の排気流路に合流させるための油分通路、
を備えていることを特徴とするEGRクーラ。 In claim 2,
An EGR gas inlet connected to the tip of the intake passage branched from the exhaust passage upstream of the turbocharger,
The EGR gas outlet connected to the start end of the supply flow path that guides the cooled EGR gas separated from the unburned fuel-containing oil, and the unburned fuel-containing oil collected by the collecting means to the turbo An oil passage for joining the exhaust passage downstream of the charger;
An EGR cooler characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005177378A JP2006348873A (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Egr cooler |
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