JP2008045444A

JP2008045444A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2008045444A
Application number: JP2006219968A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Watabe; 俊介渡部; Shinichi Sasaki; 眞一佐々木
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: JP4755953B2

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラの車両への搭載性を悪化させることなく冷却水の澱みの形成を防止する。
【解決手段】チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水９とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラに関し、前記シェル１の軸心方向一端近傍に当該位置の円周方向の一部分のみを限定的に被包する冷却水供給チャンバ１５を設けると共に、該冷却水供給チャンバ１５に対し冷却水９を導く冷却水入口管４を接続し、前記シェル１の前記冷却水供給チャンバ１５により被包された部分に前記シェル１の全体を通して冷却水９が澱みを生じないようにメイン連通孔１６と該メイン連通孔１６より小さなサブ連通孔１７とを適切にレイアウトして穿設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気ガスを再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置に付属されて再循環用排気ガスを冷却するＥＧＲクーラに関するものである。

従来より自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環して窒素酸化物の発生を低減させるＥＧＲ装置が知られているが、このようなＥＧＲ装置では、エンジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該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って、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窒素酸化物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ラインの途中に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したものがある。

図４は前記ＥＧＲクーラの一例を示す断面図であって、図中１は円筒状に形成されたシェルを示し、該シェル１の軸心方向両端には、シェル１の端面を閉塞するようプレート２，２が固着されていて、該各プレート２，２には、多数のチューブ３の両端が貫通状態で固着されており、これら多数のチューブ３はシェル１の内部を軸心方向に延びている。

そして、シェル１の一方の端部近傍には冷却水入口管４が取り付けられ、シェル１の他方の端部近傍には冷却水出口管５が取り付けられており、冷却水９が冷却水入口管４からシェル１の内部に供給されてチューブ３の外側を流れ、冷却水出口管５からシェル１の外部に排出されるようになっている。

更に、各プレート２，２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６，６が前記各プレート２，２の端面を被包するように固着され、一方のボンネット６の中央には排気ガス入口７が、他方のボンネット６の中央には排気ガス出口８が夫々設けられており、エンジンの排気ガス１０が排気ガス入口７から一方のボンネット６の内部に入り、多数のチューブ３を通る間に該チューブ３の外側を流れる冷却水９との熱交換により冷却された後に、他方のボンネット６の内部に排出されて排気ガス出口８からエンジンに再循環するようになっている。

斯かる従来のＥＧＲクーラにおいては、冷却水入口管４からシェル１の内部に流入した後、冷却水出口管５に対し最短距離で斜めに向かう流れが形成され易くなり、シェル１内における冷却水入口管４に対峙する側の隅部近傍に冷却水９の澱みが形成されてしまうため、この部分で熱交換効率が低下してチューブ３が局部的に熱変形を起こす虞れがあった。

そこで、図５に示す如く、シェル１の軸心方向一端近傍（図５における左端近傍）に環状の冷却水供給チャンバ１１を外嵌装着すると共に、該冷却水供給チャンバ１１の円周方向の適宜位置（図示では最下部）に冷却水入口管４を接続し、前記シェル１の前記冷却水供給チャンバ１１により被包された部分の周方向複数箇所に連通孔１２を穿設し、該各連通孔１２から略均等に冷却水９がシェル１内に導入されるように構成したＥＧＲクーラが創案された（下記の特許文献１参照）。

尚、ここに図示している例では、シェル１の軸心方向他端近傍（図５における右端近傍）にも環状の冷却水排出チャンバ１３を外嵌装着すると共に、該冷却水排出チャンバ１３の円周方向の適宜位置（図示では最上部）に冷却水出口管５を接続し、前記シェル１の前記冷却水排出チャンバ１３により被包された部分の周方向複数箇所にも連通孔１４を穿設しているが、従来通りに冷却水出口管５だけを配設しても良い。

即ち、冷却水９の排出側においては、既に主たる熱交換が終了して排気ガス１０と冷却水９との温度差が小さくなっており、冷却水９の澱みに起因したチューブ３の局所的な高温化の心配がないため、冷却水９の澱みの形成がそれほど問題視されないからである。

而して、このようにすれば、冷却水入口管４から冷却水供給チャンバ１１に導入された冷却水９が冷却水供給チャンバ１１内の全周に行き亘り、各連通孔１２からシェル１内に分散導入されることになるので、該シェル１の軸心方向一端近傍にて冷却水９の澱みが形成され難くなる。
特開２００５−３６７６５号公報

しかしながら、斯かる従来構造においては、シェル１の外周部に環状の冷却水供給チャンバ１１が張り出すことになるため、ＥＧＲクーラを車両に搭載するにあたり、冷却水供給チャンバ１１が周辺構造物と干渉し易くなり、ＥＧＲクーラの車両への搭載性を悪化させてしまうという問題があった。

本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、ＥＧＲクーラの車両への搭載性を悪化させることなく冷却水の澱みの形成を防止することを目的としている。

本発明は、チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、前記シェルの軸心方向一端近傍に当該位置の円周方向の一部分のみを限定的に被包する冷却水供給チャンバを設けると共に、該冷却水供給チャンバに対し冷却水を導く冷却水入口管を接続し、前記シェルの前記冷却水供給チャンバにより被包された部分に前記シェルの全体を通して冷却水が澱みを生じないようにメイン連通孔と該メイン連通孔より小さなサブ連通孔とを適切にレイアウトして穿設したことを特徴とするものである。

而して、このように冷却水供給チャンバをシェルの円周方向の一部分のみに限定的に設けた場合であっても、冷却水入口管から冷却水供給チャンバに導入された冷却水がメイン連通孔とサブ連通孔とに振り分けられてシェル内に導入され、相対的に大きく開口したメイン連通孔から冷却水の主流が積極的に導き入れられる一方、相対的に小さく開口したサブ連通孔により流れが絞り込まれながら冷却水の副流が導き入れられることになるので、これらメイン連通孔とサブ連通孔とを適切にレイアウトすれば、冷却水の流れの均一化が図られてシェルの全体を通し澱みの形成を防止することが可能となる。

尚、メイン連通孔とサブ連通孔とを適切にレイアウトするだけでシェルの全体を通し澱みの形成を防止し得ることに関しては、本発明者による鋭意研究を経て既に確認済みの事項となっており、また、その際に、冷却水供給チャンバをシェルの円周方向の全周に亘り設けた場合と変わらない冷却性能が得られることも本発明者の検証実験により確認されている。

また、本発明を具体的に実施するに際しては、シェルの軸心方向他端側における冷却水の排水位置に応じて冷却水入口管からの冷却水の流れが誘導され易くなる側の流動抵抗を上げ且つ該冷却水の流れが誘導され難くなる側の流動抵抗を下げるようにメイン連通孔とサブ連通孔とをレイアウトすることが好ましい。

即ち、冷却水入口管からシェルの内部に導入される冷却水は、その導入位置から排水位置へ最短距離で向かう流れが誘導され易くなるので、このような流れが誘導され易くなる側の流動抵抗を上げ且つ該冷却水の流れが誘導され難くなる側の流動抵抗を下げるようにメイン連通孔とサブ連通孔とをレイアウトすれば、冷却水の流れの均一化が図られることになる。

尚、メイン連通孔を開口した位置が最も流動抵抗が低くなり、サブ連通孔を開口した位置がその次に流動抵抗が低くなり、メイン連通孔もサブ連通孔も開口しない位置で流動抵抗が最も高くなることは勿論である。

上記した本発明のＥＧＲクーラによれば、冷却水供給チャンバをシェルの円周方向の一部分のみに限定的に設けるだけでも、メイン連通孔とサブ連通孔とを適切にレイアウトすることによりシェルの全体を通し澱みの形成を防止することができるので、冷却水の澱みに起因した熱交換効率の低下やチューブの局部的な熱変形を確実に防止しながらも、シェルの外周部に冷却水供給チャンバが張り出す範囲を大幅に縮小することができ、ＥＧＲクーラの車両への搭載性を従来よりも著しく向上することができるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の実施する形態の一例を示すもので、図４及び図５と同一部分については同一符号を付してある。

図１及び図２に示す如く、本形態例のＥＧＲクーラにおいては、シェル１の軸心方向一端近傍（図１における左端近傍）に、当該位置の円周方向の一部分のみを限定的に被包する冷却水供給チャンバ１５を設けると共に、該冷却水供給チャンバ１５に対し冷却水９を導く冷却水入口管４を接続し、前記シェル１の前記冷却水供給チャンバ１５により被包された部分に前記シェル１の全体を通して冷却水９が澱みを生じないようにメイン連通孔１６と該メイン連通孔１６より小さなサブ連通孔１７とを適切にレイアウトして穿設している。

即ち、ここに図示している例では、シェル１に対し冷却水入口管４が冷却水供給チャンバ１５を介して斜め下方から上向きに接続されており、図２では図示を省略されているシェル１の軸心方向他端近傍（図２のシェル１の右端近傍）に、前記冷却水入口管４と直径方向に対向するような向きで冷却水出口管５（図１中の二点鎖線参照）が接続されているので、冷却水入口管４から導入された冷却水９が冷却水出口管５に対し最短距離で斜めに上昇しながら向かう流れが誘導され易いという傾向が潜在していることになる。

そこで、シェル１の冷却水供給チャンバ１５で被包された部分に関し、冷却水入口管４からの冷却水９の流れが誘導され易くなる側の流動抵抗を上げるべく、その上方部分の冷却水出口管５に向かう側（図２中の右側）にメイン連通孔１６もサブ連通孔１７も開口しない非開口部１８を確保する一方、冷却水９の流れが誘導され難くなる側の流動抵抗を下げるべく、その下方部分の冷却水出口管５から離間する側寄り（図２中の左側寄り）にメイン連通孔１６を大きく開口せしめ、その上方部分の冷却水出口管５から離間する側（図２中の左側）にもサブ連通孔１７を小さく開口せしめてある。

ただし、図１及び図２は一例を示しているにすぎず、冷却水９の排水位置が図示と異なれば、それにより誘導される冷却水９の流れも異なるものとなるので、メイン連通孔１６とサブ連通孔１７のレイアウトは必ずしも図示例に限定されるものではないが、冷却水９の排水位置に応じてメイン連通孔１６とサブ連通孔１７とを適切にレイアウトすれば、従来のようにシェル１の全周の複数箇所から冷却水９を導入しなくても、シェル１の全体を通し澱みの形成を防止することが可能であり、このようなメイン連通孔１６とサブ連通孔１７の最適なレイアウトは、冷却水９の流れを解析して求めることが可能である。

尚、メイン連通孔１６とサブ連通孔１７とを適切にレイアウトするだけでシェル１の全体を通し澱みの形成を防止し得ることに関しては、本発明者による鋭意研究を経て既に確認済みの事項となっており、また、その際に、冷却水供給チャンバ１５をシェル１の円周方向の全周に亘り設けた場合と変わらない冷却性能が得られることも本発明者の検証実験により確認されている。

而して、このように冷却水供給チャンバ１５をシェル１の円周方向の一部分のみに限定的に設けた場合であっても、冷却水入口管４から冷却水供給チャンバ１５に導入された冷却水９がメイン連通孔１６とサブ連通孔１７とに振り分けられてシェル１内に導入され、相対的に大きく開口したメイン連通孔１６から冷却水９の主流が積極的に導き入れられる一方、相対的に小さく開口したサブ連通孔１７により流れが絞り込まれながら冷却水９の副流が導き入れられることになるので、これらメイン連通孔１６とサブ連通孔１７との適切なレイアウトにより冷却水９の流れの均一化が図られてシェル１の全体を通し澱みの形成が防止されることになる。

従って、上記形態例によれば、冷却水供給チャンバ１５をシェル１の円周方向の一部分のみに限定的に設けるだけでも、メイン連通孔１６とサブ連通孔１７とを適切にレイアウトすることによりシェル１の全体を通して澱みの形成を防止することができるので、冷却水９の澱みに起因した熱交換効率の低下やチューブの局部的な熱変形を確実に防止しながらも、シェル１の外周部に冷却水供給チャンバ１５が張り出す範囲を大幅に縮小することができ、ＥＧＲクーラの車両への搭載性を従来よりも著しく向上することができる。

例えば、図３に示す如く、シリンダヘッド１９と排気マニホールド２０とが成す隅部にＥＧＲクーラを搭載しようとした場合、従来の如きシェル１の外周部の全周に亘り冷却水供給チャンバ１１を設けたＥＧＲクーラ（図３中の二点鎖線参照）と比較して、シェル１の円周方向の一部分のみに限定的に冷却水供給チャンバ１５を設けたＥＧＲクーラの方が明らかに占有スペースが少なくて済み、該ＥＧＲクーラの極めてコンパクトな搭載形態を実現することができる。

尚、本発明のＥＧＲクーラは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、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。

本発明を実施する形態の一例を示す正面図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視の断面図である。図１のＥＧＲクーラのコンパクトな搭載形態を示す説明図である。従来のＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。従来のＥＧＲクーラの別の例を示す断面図である。

符号の説明

１シェル
３チューブ
４冷却水入口管
９冷却水
１０排気ガス
１５冷却水供給チャンバ
１６メイン連通孔
１７サブ連通孔

Claims

チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、前記シェルの軸心方向一端近傍に当該位置の円周方向の一部分のみを限定的に被包する冷却水供給チャンバを設けると共に、該冷却水供給チャンバに対し冷却水を導く冷却水入口管を接続し、前記シェルの前記冷却水供給チャンバにより被包された部分に前記シェルの全体を通して冷却水が澱みを生じないようにメイン連通孔と該メイン連通孔より小さなサブ連通孔とを適切にレイアウトして穿設したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
シェルの軸心方向他端側における冷却水の排水位置に応じて冷却水入口管からの冷却水の流れが誘導され易くなる側の流動抵抗を上げ且つ該冷却水の流れが誘導され難くなる側の流動抵抗を下げるようにメイン連通孔とサブ連通孔とをレイアウトしたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。