JP2009052868A - 熱交換器および内燃機関の排気再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減少させて接合部分を減らした低コストの熱交換器を提供し、それを排気冷却器とする低コストの内燃機関の排気再循環装置を提供する。
【解決手段】ケース６１内に形成された一方の流体通路６２と他方の流体通路６３とを流れる流体の間で熱交換させる熱交換器５３において、ケース６１が、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとからなり、第１ケース部材６１ｆに流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｃとこれらに連通する熱交換室６４とが形成され、第２ケース部材６１ｓが、残りの流体通路６３の中間部６３ｃが形成されるとともに熱交換室６４内に収納された熱交換部６５と、その熱交換部６５と一体に形成され熱交換室６４の周囲で第１ケース部材６１ｆに流体密に接合された蓋部６６と、を有し、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとの間に片方の流体通路６２の中間部が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器およびそれを排気冷却器として装着した内燃機関の排気再循環装置に関する。

車両用内燃機関の排気浄化性能に対する要求の高度化に伴って、ＮＯｘ低減に効果的なる排気再循環(ＥＧＲ)を行うＥＧＲ装置を装着した内燃機関が普及してきており、空気量に対し燃料の希薄な燃焼が可能でＥＧＲ量が多くなる内燃機関では、再循環される排気の温度を下げるようＥＧＲクーラが多用されている。

ＥＧＲクーラは、一般に、シェル内のチューブに排気再循環される排気ガスを通し、シェルとチューブの間に導いた冷却水と、チューブ内を通る排気ガスとの間で熱交換させることにより、吸気側に再循環される排気ガスを冷却するようになっている。すなわち、ＥＧＲクーラは、熱交換器として構成されている。

従来のこの種の熱交換器としては、例えば複数の扁平チューブを一定の隙間を隔てて多層配置したコアを構成し、そのコアをケーシング本体内に収納して、複数の扁平チューブ内を通る第１の流体通路と、複数の扁平チューブとケーシング本体との間を通る第２の流体通路とを形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、シェルを管路方向と直交する方向に複数に分割して略コの字形断面としてチューブの形状やレイアウトの自由度を高めたものや、放射状の凹凸形状をなす内管とそれを取り囲む外管とからなる二重管構造として部品点数の削減を図ったものが知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

さらに、ＥＧＲ通路の一部をラジエータによる冷却経路中のサーモスタットのケース内に通してＥＧＲガスを冷却するようにしたもの、あるいは、冷却水ブロックと排気通路ブロックとの間に熱伝モジュールを介装してＥＧＲガス温度が高いときにはその熱の一部を熱伝モジュールにより回収するようにしたものも知られている（例えば、特許文献４〜６参照）。
特開２００６−５７９０１号公報 特開２０００−３８９６３号公報 特開２０００−１６１８７１号公報 特許第３８６７４６４号公報 特開２００５−３２０９８０号公報 特開２００６−２２６７０号公報

しかしながら、上述のようにＥＧＲクーラとして好適な従来の熱交換器にあっては、専らステンレス鋼で形成された複数の部品を高コストのＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接やＭＩＧ（metal inert gas）溶接、Ｎｉろう付け等によって一体化していたため、部品加工のみならず部品の接合もコスト高となっていた。

また、部品点数をある程度減らしたものでも、３つ以上の部品が必要で、それらの加工や溶接、ろう付け等に要する製造コストが高くなるばかりか、エンジン側との冷却水通路および排気還流通路の接続にそれぞれ複数のホースが使用されていたため、その点からもコスト高を招いていた。

そこで、本発明は、部品点数を減少させるとともにそれらの接合部分を減らし、低コストの熱交換器を提供するとともに、それを排気冷却器とする低コストの内燃機関の排気再循環装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、（１）ケース内に形成された一方の流体通路と他方の流体通路とを流れる流体の間で熱交換させる熱交換器において、前記ケースが、第１ケース部材と第２ケース部材とからなり、前記第１ケース部材に、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち少なくとも片方の流体通路の流体入出口と、該流体入出口に連通する凹部とが形成され、前記第２ケース部材が、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち残りの流体通路の一部または全部が形成されるとともに前記第１ケース部材の凹部内に収納された熱交換部と、該熱交換部と一体に形成され前記凹部の周囲で前記第１ケース部材に流体密に接合された蓋部と、を有し、前記第１ケース部材と前記第２ケース部材との間に前記一方の流体通路および前記他方の流体通路うち前記片方の流体通路の一部が形成されていることを特徴とする。

この構成により、ケースが第１ケース部材と第２ケース部材に分割されるものの、その第１ケース部材側に収納される熱交換部を第２ケース部材と一体にして、第２ケース部材を熱交換部の支持と凹部の閉塞とに用いていることから、部品点数が減り、両ケース部材の接合部も第１ケース部材と近接する第２ケース部材の周囲に集まり、接合コストも低減される。

上記（１）記載の熱交換器においては、好ましくは、（２）前記第１ケース部材に前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち両方の流体通路の流体入出口がそれぞれ形成され、前記熱交換部が前記残りの流体通路の流体入出口の近傍で前記第１ケース部材に流体密に接合されている。

この場合、第２ケース部材側の加工の方向が少なくて済み、流体通路の流体入出口の加工も１部品で済むので、より低コストにできる。

また、上記（２）記載の熱交換器においては、（３）前記第１ケース部材の長手方向両端部に前記残りの流体通路の流体入出口が形成され、前記熱交換部がその長手方向両端部で前記残りの流体通路の流体入出口に連通する前記残りの流体通路の一部を有しているのが好ましい。

この場合、第２ケース部材を伝熱面積の大きな断面形状とすることのできる加工法（例えば、重力鋳造や低圧鋳造によるダイキャスティング、押出し加工やさらに引抜き加工）を適宜選択することで、管路を有する熱交換部側の加工の方向が少なくて済み、より低コストにできる。

上記（２）または（３）記載の熱交換器においては、（４）前記第１ケース部材と前記第２ケース部材とがそれぞれアルミニウム合金からなり、前記第２ケース部材が、前記凹部の周囲と前記残りの流体通路の流体入出口の近傍で前記第１ケース部材にろう付けされているのが望ましい。

この構成により、第１ケース部材および第２ケース部材の型成形が容易で、安価なアルミろう付けが採用でき、より低コストとなる。

一方、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、（５）上記（１）〜（４）記載の熱交換器が排気冷却器として装着される排気再循環経路を有し、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路に内燃機関の排気と冷却水とを流通させることを特徴とするものである。

この構成により、低コストの排気冷却器を用いた低コストの排気再循環装置となる。

本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、あるいは、（６）上記（１）〜（４）記載の熱交換器が排気冷却器として装着される排気再循環経路を有する内燃機関の排気再循環装置であって、前記内燃機関の冷却水が前記一方の流体通路を通り、前記排気再循環経路を通る排気還流通路が前記他方の流体通路を通るよう、前記第１ケース部材および前記第２ケース部材のうちいずれか一方が一体に形成された吸気マニホールドを備え、前記吸気マニホールドに前記第１ケース部材および前記第２ケース部材のうちいずれか他方が流体密に接合されていることを特徴とするものである。

この構成により、吸気マニホールドに第１ケース部材または第２ケース部材が一体化されることで、排気冷却器への冷却水通路の接続と排気還流通路の接続とのうち少なくとも一方が不要になり、排気冷却器を一体化した低コストの排気再循環装置となる。

上記（６）記載の内燃機関の排気再循環装置は、好ましくは、（７）前記第１ケース部材が前記吸気マニホールドに一体に形成されるとともに、前記吸気マニホールドに前記第２ケース部材が流体密に接合されたものである。

この構成により、排気冷却器への冷却水通路の接続と排気還流通路の接続とを共に不要にすることができ、排気冷却器を吸気マニホールドに一体化したより低コストの排気再循環装置となる。

また、上記（６）、（７）記載の内燃機関の排気再循環装置においては、（８）前記冷却水通路が、前記排気再循環経路に配置される排気再循環バルブとスロットルバルブとの近傍を通るように形成されているのが好ましい。

この場合、排気冷却器を通る冷却水通路が排気再循環バルブやスロットルバルブの近傍を冷却する冷却水通路と一本化され、コンパクトな低コストの排気再循環装置となる。

本発明によれば、第１ケース部材側に収納される熱交換部を第２ケース部材と一体にして、第２ケース部材を熱交換部の支持と凹部の閉塞とに用いているので、部品点数を減らして溶接やろう付けの必要な部分を減らしつつ、両ケース部材の接合部をも第１ケース部材と近接する第２ケース部材の周囲に集めて、両ケース部材の接合コストをも低減させることができ、低コストの熱交換器を提供することができる。

また、低コストの熱交換器を排気冷却装置として用いることで、さらには、第１ケース部材と第２ケース部材とのうちいずれか一方を吸気マニホールドと一体化することで、低コストの内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１から図３は本発明の第１の実施の形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置とその熱交換器を示す図であり、図１はその第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環（ＥＧＲ）装置の概略構成を示す図、図２はその第１の実施の形態に係る熱交換器であるＥＧＲクーラの分解斜視図、図３はその第１の実施の形態のＥＧＲクーラの一方および他方の流体通路を示す断面図である。

まず、図１によりその全体の概略構成を説明する。

図１に示すように、内燃機関、例えばディーゼル機関であるエンジン１０は複数の気筒１１を有しており、これら複数の気筒１１の周りに冷却水が通るウォータージャケット１２を有している。このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室１３に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１５と、燃焼室１３に空気を吸入させる吸気装置１６と、燃焼室１３からの排気ガスを排気させる排気装置１７と、排気装置１７内の排気エネルギを利用して吸気装置１６内の空気を圧縮し燃焼室１３に空気を過給するターボ過給機１８と、排気の一部を吸気側に還流させ再循環させる排気再循環装置１９とが装備されている。

燃料噴射装置１５は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）からの噴射指令信号に対応するタイミング及び開度（デューティー比）で燃焼室１３内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。

サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、所定時間毎のパルス状の噴射指令信号に応じてその所定時間中の開弁時間の比率を制御されることにより、噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室１３内に噴射・供給することができる。

吸気装置１６には、吸気マニホールド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１８より下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ３４と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３５とが、それぞれ装着されている。

排気装置１７は、排気マニホールド４１と、それより下流側の排気管４２と、アイドル時や軽負荷時に排気温度を上げることができる排気絞りバルブ４３と、ターボ過給機１８より下流側の排気管４２に装着された排気後処理装置４４と、を含んで構成されている。排気後処理装置４４は、例えば排気中の酸素濃度や未燃焼燃料分（ＨＣ）を適宜調整することで、排気中のＮＯｘをＮＯ_２やＮＯに還元し排気中のＨＣやＣＯと反応させてＮ_２としたり、ＨＣやＣＯを酸化させてＨ_２ＯやＣＯ_２としたりできるようになっている。

ターボ過給機１８は、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ１８ａおよび排気タービン１８ｂを有し、排気タービン１８ｂを排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ１８ａを回転させるもので、エンジン１０内に正圧の空気を吸入させることができる。

排気再循環装置１９は、エンジン１０内の燃焼室１３をバイパスして排気マニホールド４１内の排気通路と吸気マニホールド３１内の吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲ通路５１（排気還流通路）を有しており、このＥＧＲ通路５１には排気還流量を調整するＥＧＲバルブ５２（排気還流バルブ）と、ＥＧＲ通路５１を通って還流する排気を熱交換により冷却するＥＧＲクーラ５３（排気冷却器、熱交換器）とが設けられている。

ＥＧＲ通路５１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、ＥＧＲクーラ５３はその排気還流通路の一部を冷却通路としている。すなわち、排気再循環装置１９は、熱交換器が排気冷却器として装着される排気再循環経路を有している。また、ＥＧＲバルブ５２は排気還流通路を吸気通路に接続させる開弁状態と、その接続を制限、例えば遮断する閉弁状態とに切り替え可能になっている。

ＥＧＲクーラ５３は、ケース６１内に形成された一方の流体通路６２を流れる冷却水（一方の流体）と、他方の流体通路６３を流れる還流排気（他方の流体）との間で熱交換させる熱交換器となっており、そのケース６１は、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとからなる。また、第１ケース部材６１ｆには、両流体通路６２、６３のうち少なくとも片方、例えばその両方の流体通路６２、６３の流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂと、これら流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂに連通する凹状の熱交換室６４（凹部）とがそれぞれ形成されている。

第２ケース部材６１ｓは、第１ケース部材６１ｆの熱交換室６４内に収納された熱交換部６５と、その熱交換部６５と一体に形成されて熱交換室６４の周囲で第１ケース部材６１ｆに流体密に接合（すなわち水密および気密に接合；以下、同様）された蓋部６６とを有しており、熱交換部６５には、一方の流体通路６２および他方の流体通路６３のうち前記片方以外の残りの流体通路の一部または全部、例えば他方の流体通路６３の中間部６３ｃが形成されている。また、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとの間には、一方の流体通路６２および他方の流体通路６３のうち前記片方の流体通路である一方の流体通路６２の中間部６２ｃが画成されている。

また、熱交換部６５は、他方の流体通路６３の流体入出口６３ａ、６３ｂの近傍で第１ケース部材６１ｆに流体密に接合されており、第１ケース部材６１ｆの長手方向両端部に他方の流体通路６３の流体入出口６３ａ、６３ｂが形成されることで、熱交換部６５の長手方向両端部で他方の流体通路６３の流体入出口６３ａ、６３ｂに他方の流体通路６３の中間部６３ｃが連通するようになっている。

さらに、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとは、それぞれアルミニウム合金、例えばアルミダイカスト合金からなり、第２ケース部材６１ｓが、熱交換室６４の周囲と他方の流体通路６３の流体入出口６３ａ、６３ｂの近傍とでそれぞれ第１ケース部材６１ｆにアルミろう付けされている。

本実施形態においては、このようにアルミニウム製の２つの成形部品である第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓによって構成された熱交換器がＥＧＲクーラ５３としてＥＧＲ通路５１に装着されており、一方の流体通路６２および他方の流体通路６３にエンジン１０の排気と冷却水とがそれぞれの経路で流通するようになっている。ここでの冷却水は、例えばエンジン１０に装着されたウォーターポンプ７１（図１参照）によってウォータージャケット１２に連通する冷却水通路７２を通して一方の流体通路６２に供給され、エンジン１０からの排気はＥＧＲ通路５１のうち上流側の通路部分から他方の流体通路６３に供給される。

次に、作用について説明する。

上述のように構成された本実施形態の内燃機関の排気再循環装置では、エンジン１０の負荷等に応じた排気再循環がなされるとき、ケース６１の冷却水入口６２ａから一方の流体通路６２の入口６２ａに例えばウォータージャケット１２を通った冷却水が流入し、その冷却水が熱交換室６４内で熱交換部６５の周りを流れ、一方の流体通路６２の出口６２ｂから流出する。この場合、熱交換室６４を通過した熱交換後の冷却水は、図外のラジエータにより放熱されて冷却される。また、ラジエータ側の冷却水循環経路中に配されるサーモスタットやＥＧＲバルブ５２によって冷却水の流量や排気再循環の流量が制御されることで、一方の流体通路６２を流れる冷却水と他方の流体通路６３を流れるＥＧＲガスとの間での熱交換量が制御される。

このとき、ＥＧＲクーラ５３の他方の流体通路６３の流体入出口６３ａ、６３ｂには高温の還流排気が出入りすることになるが、熱伝導率の高いアルミニウム合金製のケース６１の全ての部材が熱交換室６４内の冷却水により冷却され、熱交換部６５のほぼ全周において還流排気と冷却水との間の熱交換がなされることから、ケース６１やそのろう付け部における過熱が抑制されることになる。

このような熱交換を行う本実施形態のＥＧＲクーラ５３において、そのケース６１は熱交換室６４を有する第１ケース部材６１ｆと、蓋部６６を有する第２ケース部材６１ｓとに分割されているものの、その第１ケース部材６１ｆ側の熱交換室６４内に収納される熱交換部６５を蓋部６６と共に第２ケース部材に一体化して、第２ケース部材６１ｓを熱交換部６５の支持と熱交換疾６４の閉塞とに用いていることから、部品点数が非常に少なくなる。また、両ケース部材６１ｆ、６１ｓの接合部が、第１ケース部材６１ｆと近接する第２ケース部材６１ｓの周囲に集まり、その接合コストが低減される。すなわち、熱交換室６４の開口の周りで第２ケース部材６１ｓの蓋部６６に対面する第１ケース部材６１ｆの開口周辺部分６７と、その第１ケース部材６１ｆの開口周辺部分６７に対面する蓋部６６の内面側周辺部分６８（図３参照）とのうち少なくとも一方側に、例えばペースト状のアルミろう付け材料を塗布し、熱交換室６４内で第１ケース部材６１ｆの長手方向両側の内側面（符号なし）に対面する熱交換部６５の両端面６５ａ、６５ｂと、その熱交換部６５の両端面６５ａ、６５ｂに対面する第１ケース部材６１ｆの長手方向両側の内側面とのうち少なくとも一方側に、例えばペースト状のろう付け材料を塗布して、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとを組み合わせ、ろう付け用を溶融させた後に冷却固化させる加熱と冷却を行うだけで、必要なろう付けができる。したがって、ＥＧＲクーラ５３の製造コストが低減できることになる。

また、第２ケース部材６１ｓ側の流体通路用の穴や放熱フィン相当の凹凸形状部分の加工方向が熱交換部６５の長手方向からの加工のみ（例えば型開閉のみ）でも可能となり、流体通路６２、６３の流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂの加工も第１ケース部材６１ｆ側のみの１部品で済むので、加工コストもより低コストにできる。

しかも、第２ケース部材６１ｓを所用の精度で伝熱面積の大きな断面形状とすることのできる加工法、例えばダイカストより溶湯の乱れが少ない重力鋳造や低圧鋳造を用いたり、押出し加工や引抜き加工といった加工法を適宜選択したりすることで、管路を有する環状断面の熱交換部６５の加工の方向や加工コストも抑えることができ、より低コストにできる。

また、アルミニウム合金からなる第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓを上述のような型を用いる成形によって容易にかつ安価に製造でき、かつ、安価なアルミろう付けが採用できることから、第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓの製造コストを低減させ、ＥＧＲクーラ５３の製造コストを低減させることができる。

したがって、ＥＧＲクーラ５３を用いた排気再循環装置１９を低コストに製造できる。

以上のように、本実施形態では、第１ケース部材６１ｆ側に収納される熱交換部６５を第２ケース部材６１ｓと一体にして、第２ケース部材６１ｓを熱交換部６５の支持と熱交換室６４の閉塞とに用いているので、部品点数を減らして溶接部をなくし、ろう付け接合部分を減らしつつ、両ケース部材６１ｆ、６１ｓの接合部をも第１ケース部材６１ｆと近接する第２ケース部材６１ｓの周囲に集めて、両ケース部材６１ｆ、６１ｓの接合コストをも低減させることができ、低コストのＥＧＲクーラ５３を提供することができる。その結果、低コストのＥＧＲクーラ５３を排気冷却装置として用いることで、低コストの排気再循環装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置を示す図である。なお、本実施形態は上述の第１の実施の形態と類似する構成を有しているので、第１の実施の形態と同一または類似の構成要素については図１から図３に示した符号を付し、第１の実施の形態との相違点について詳述する。

本実施形態では、ウォータージャケット１２に連通する冷却水通路７２が一方の流体通路６２に連通し、排気再循環装置１９の一部を構成するＥＧＲ通路５１（排気還流通路）が他方の流体通路６３に連通するよう、第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓのうちいずれか一方、例えば第１ケース部材６１ｆが一体に形成された吸気マニホールド８１を備えており、この吸気マニホールド８１に第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓのうちいずれか他方、例えば第２ケース部材６１ｓが流体密に接合されている。

具体的には、アルミダイカスト合金のようなアルミニウム合金製の第１ケース部材６１ｓが同じくアルミニウム合金製の吸気マニホールド８１に、例えば重力鋳造や低圧鋳造によるダイキャスティングにより一体に形成されており、その吸気マニホールド８１にアルミニウム合金製の第２ケース部材６１ｓが第１の実施の形態と同様なアルミろう付けによって流体密に接合されている。また、一方の流体通路６２をその一部として吸気マニホールド８１内に形成された冷却水通路９１は、図４に点線の矢印で示すように、排気再循環経路に配置されるＥＧＲバルブ５２とスロットルバルブ３５との近傍を通る他の冷却用の冷却水通路と一本化されている。

このように構成された本実施形態の内燃機関の排気再循環装置では、吸気マニホールド８１に第１ケース部材６１ｆが一体化されることで、ＥＧＲクーラ５３への冷却水通路の接続とＥＧＲ通路５１の接続とを共に不要にすることができ、ＥＧＲクーラ５３を吸気マニホールド８１に一体化した低コストの排気再循環装置とすることができる。

さらに、ＥＧＲクーラ５３を通る冷却水通路９１がＥＧＲバルブ５２やスロットルバルブ３５の近傍を冷却する冷却水通路と一本化され、ＥＧＲクーラ５３がコンパクトな吸気マニホールド３１に一体化された低コストの排気再循環装置が実現できる。

本実施形態においても、第１ケース部材６１ｆ側に収納される熱交換部６５を第２ケース部材６１ｓと一体にして、第２ケース部材６１ｓを熱交換部６５の支持と熱交換室６４の閉塞とに用いているので、ＥＧＲクーラ５３の部品点数を減らして溶接やろう付けの必要な部分を減らしつつ、両ケース部材６１ｆ、６１ｓの接合部をも第１ケース部材６１ｆと近接する第２ケース部材６１ｓの周囲に集めて、両ケース部材６１ｆ、６１ｓの接合コストをも低減させることができ、低コストのＥＧＲクーラ５３を提供することができる。

また、低コストのＥＧＲクーラ５３を用いることに加えて、第１ケース部材６１ｆと第２ケース部材６１ｓとのうちいずれか一方である第１ケース部材６１ｆを吸気マニホールド８１と一体化することで、より低コストの内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。

なお、第２の実施の形態においては、吸気マニホールド８１に一方の流体通路６２および他方の流体通路６３の流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂを有する第１ケース部材６１ｆが一体化されるものとしたが、ケース６１が流体入出口６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂのうちいずれか一方の流体入出口６２ａ、６２ｂまたは６３ａ、６３ｂを有する場合であっても、ＥＧＲクーラ５３への冷却水通路の接続と排気還流通路の接続とのうち少なくとも一方の接続を不要にすることができ、ＥＧＲクーラ５３を一体化した低コストの吸気マニホールド３１を備えた低コストでコンパクトな排気再循環装置となる。

また、ケース６１が一方の流体通路６２の流体入出口を有する第１ケース部材と、他方の流体通路６３の流体入出口を有する第２ケース部材とを有するような場合に、吸気マニホールド８１に熱交換部６５を有する第２ケース部材を一体化するようにしてもよい。その場合、熱交換室６４を有する第１ケース部材がその吸気マニホールドにろう付け等により流体密に接合されることになる。また、吸気マニホールド自体が２分割された成形部品を接合する構成となる場合には、その一方側に第１ケース部材６１ｆを、その他方側に第２ケース部材６１ｓをそれぞれ一体成形することも考えられる。また、上述の各実施形態においては、ろう付けをアルミろう付けによるものとしたが、他のろう付け材料によるろう付けであってもよい。さらに、第１ケース部材６１ｆおよび第２ケース部材６１ｓが必ずしもアルミニウム合金からなるものである必要がなく、成形性に優れた他の材料からなるものでもよいことはいうまでもない。

さらに、上述の実施形態では、蓋部６６の片面のみで第１ケース部材６１ｆの熱交換室６４を閉蓋する構造としたが、蓋部６６の外周面、例えば長手方向両端面を熱交換部６５と同一長さにして第１ケース部材６１ｆ内に蓋部６６を収納するようにしてもよく、そのような閉蓋部分の突き合せや嵌め合せの構造自体は公知の任意の方式を採用できる。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、第１ケース部材側に収納される熱交換部を第２ケース部材と一体にして、第２ケース部材を熱交換部の支持と凹部の閉塞とに用いているので、部品点数を減らして溶接やろう付けの必要な部分を減らしつつ、両ケース部材の接合部をも第１ケース部材と近接する第２ケース部材の周囲に集めて、両ケース部材の接合コストをも低減させることができ、低コストの熱交換器を提供することができ、低コストの熱交換器を排気冷却装置として用いることで、さらには、第１ケース部材と第２ケース部材とのうちいずれか一方を吸気マニホールドと一体化することで、低コストの内燃機関の排気再循環装置を提供することができるという効果を奏するものであり、熱交換器およびそれを排気冷却器として装着した内燃機関の排気再循環装置全般に有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器であるＥＧＲクーラの分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態のＥＧＲクーラの一方および他方の流体通路を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る内燃機関の排気再循環装置を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン
１２ ウォータージャケット
１９ 排気再循環装置
３１ 吸気マニホールド
３２ 吸気管
３３ エアクリーナ
３４ インタークーラ
３５ スロットルバルブ
４１ 排気マニホールド
４２ 排気管
４３ 排気絞りバルブ
５１ ＥＧＲ通路（排気再循環経路）
５２ ＥＧＲバルブ（排気再循環経路）
５３ ＥＧＲクーラ（熱交換器、排気再循環経路）
６１ ケース
６１ｆ 第１ケース部材
６１ｓ 第２ケース部材
６２ 一方の流体通路（片方の流体通路）
６３ 他方の流体通路
６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ 流体入出口（少なくとも片方の流体通路の一部）
６２ｃ、６３ｃ 中間部（残りの流体通路の一部）
６４ 熱交換室（凹部）
６５ 熱交換部
６５ａ、６５ｂ 両端面
６６ 蓋部
６７ 開口周辺部分（凹部の周囲）
６８ 内面側周辺部分
７１ ウォーターポンプ
７２、９１ 冷却水通路
８１ 吸気マニホールド

Claims (8)

1. ケース内に形成された一方の流体通路と他方の流体通路とを流れる流体の間で熱交換させる熱交換器において、
   前記ケースが、第１ケース部材と第２ケース部材とからなり、
   前記第１ケース部材に、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち少なくとも片方の流体通路の流体入出口と、該流体入出口に連通する凹部とが形成され、
   前記第２ケース部材が、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち残りの流体通路の一部または全部が形成されるとともに前記第１ケース部材の凹部内に収納された熱交換部と、該熱交換部と一体に形成され前記凹部の周囲で前記第１ケース部材に流体密に接合された蓋部と、を有し、
   前記第１ケース部材と前記第２ケース部材との間に前記一方の流体通路および前記他方の流体通路うち前記片方の流体通路の一部が形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記第１ケース部材に前記一方の流体通路および前記他方の流体通路のうち両方の流体通路の流体入出口がそれぞれ形成され、
   前記熱交換部が前記残りの流体通路の流体入出口の近傍で前記第１ケース部材に流体密に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１ケース部材の長手方向両端部に前記残りの流体通路の流体入出口が形成され、
   前記熱交換部がその長手方向両端部で前記残りの流体通路の流体入出口に連通する前記残りの流体通路の一部を有していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記第１ケース部材と前記第２ケース部材とがそれぞれアルミニウム合金からなり、
   前記第２ケース部材が、前記凹部の周囲と前記残りの流体通路の流体入出口の近傍で前記第１ケース部材にろう付けされていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の熱交換器が排気冷却器として装着される排気再循環経路を有し、前記一方の流体通路および前記他方の流体通路に内燃機関の排気と冷却水とを流通させることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載の熱交換器が排気冷却器として装着される排気再循環経路を有する内燃機関の排気再循環装置であって、
   前記内燃機関の冷却水が前記一方の流体通路を通り、前記排気再循環経路を通る排気還流通路が前記他方の流体通路を通るよう、前記第１ケース部材および前記第２ケース部材のうちいずれか一方が一体に形成された吸気マニホールドを備え、
   前記吸気マニホールドに前記第１ケース部材および前記第２ケース部材のうちいずれか他方が流体密に接合されていることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
7. 前記第１ケース部材が前記吸気マニホールドに一体に形成されるとともに、
   前記吸気マニホールドに前記第２ケース部材が流体密に接合されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の排気再循環装置。
8. 前記冷却水通路が、前記排気再循環経路に配置される排気再循環バルブとスロットルバルブとの近傍を通るように形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の内燃機関の排気再循環装置。