JP2009097340A - Egr device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGR装置に関するものである。 The present invention relates to an EGR device.
従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOx(窒素酸化物)の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が行われている。 Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of the exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and the exhaust gas returned to the intake side suppresses the combustion of fuel in the engine to increase the combustion temperature. So-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which the generation of NOx (nitrogen oxide) is reduced by lowering.
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。 In general, when this type of exhaust gas recirculation is performed, an EGR pipe is used between an appropriate position of the exhaust passage extending from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage extending from the intake pipe to the intake manifold. The exhaust gas is recirculated through the EGR pipe.
この際、エンジンに再循環する排気ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、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り、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NOxの発生を低減させることができるため、エンジンに排気ガスを再循環するEGRパイプの途中に水冷式のEGRクーラを装備したものがあり、更には、その下流側に空冷式EGRクーラを併用したものも知られている。 At this time, if the exhaust gas recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the temperature of the exhaust gas decreases and its volume decreases, thereby reducing the combustion temperature without significantly reducing the engine output. Since the generation of NOx can be reduced, there is an EGR pipe equipped with a water-cooled EGR cooler in the middle of the EGR pipe that recirculates exhaust gas to the engine. Further, an air-cooled EGR cooler is installed downstream of the EGR pipe. The combination is also known.
図4は従来における水冷式EGRクーラと空冷式EGRクーラとを併用したEGR装置の一例を示すもので、図中1はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン1は、ターボチャージャ2を備えており、エアクリーナ3から導いた吸気4を吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ送り、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4をインタークーラ6へと送って冷却し、該インタークーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4を導いてエンジン1の各気筒(図4では直列6気筒の場合を例示している)に分配するようにしてある。
FIG. 4 shows an example of an EGR apparatus using a conventional water-cooled EGR cooler and an air-cooled EGR cooler. In the figure, 1 shows an engine that is a diesel engine, and the
また、このエンジン1の各気筒から排出された排気ガス8を排気マニホールド9を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を排気管10を介し車外へ排出するようにしてある。
The
そして、排気マニホールド9と吸気マニホールド7との間がEGRパイプ11により接続されており、該EGRパイプ11を介し排気マニホールド9から排気ガス8の一部を抜き出して吸気マニホールド7に導き得るようにしてある。
The exhaust manifold 9 and the intake manifold 7 are connected by an EGR
ここで、前記EGRパイプ11には、排気ガス8の再循環量を適宜に調節し得るよう開度調整可能なEGRバルブ12と、再循環される排気ガス8を冷却水13との熱交換により冷却する水冷式EGRクーラ14と、該水冷式EGRクーラ14からの排気ガス8をエンジン1前面のファン15により吸引される外気16との熱交換により冷却する空冷式EGRクーラ17とが装備されている。
Here, the EGR
また、この種のEGR装置にあっては、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、空冷式EGRクーラ17の出口付近で排気ガス8中の水蒸気が凝縮し、その凝縮水が空冷式EGRクーラ17のチューブ内で凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブに損傷を及ぼしたりする虞れがあったため、EGRパイプ11に空冷式EGRクーラ17を迂回するバイパスパイプ18を付設し、バイパスバルブ19で流路を切り替えることにより排気ガス8をバイパスパイプ18側へ流し得るようになっている。
Further, in this type of EGR device, for example, when traveling in a cold region where the outside air temperature is below freezing point, water vapor in the
尚、前述の如き水冷式EGRクーラ14と空冷式EGRクーラ17とを併用したEGR装置に関連する先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献1等が既に存在している。
しかしながら、斯かる従来構造では、限られたエンジンルーム内でファン15の前方に図示しないラジエータを避けながらインタークーラ6と一緒に空冷式EGRクーラ17を配置し、しかも、これらに吸気管5やEGRパイプ11を配管するというだけでもレイアウトが困難であるのに、ここに更に凍結対策のためのバイパスパイプ18やバイパスバルブ19の配置スペースを確保するというのは容易なことではなく、非常に厳しいレイアウト上の制約を強いられていた。
However, in such a conventional structure, an air-cooled
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備の配置を不要としてレイアウト上の制約を緩和し得るEGR装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an EGR device that can alleviate restrictions on the layout by eliminating the need for large-scale equipment such as bypass pipes and bypass valves for countermeasures against freezing. To do.
本発明は、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するEGRパイプの途中に水冷式EGRクーラを備え、該水冷式EGRクーラの下流側に空冷式EGRクーラを更に備えたEGR装置において、前記空冷式EGRクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に加熱手段を設けたことを特徴とするものである。 The present invention includes a water-cooled EGR cooler in the middle of an EGR pipe that extracts a part of exhaust gas from the exhaust side and recirculates to the intake side, and further includes an air-cooled EGR cooler downstream of the water-cooled EGR cooler. In the EGR apparatus, a heating means is provided in the vicinity of the outlet of the tube through which the exhaust gas of the air-cooled EGR cooler flows.
而して、このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式EGRクーラで冷却された排気ガスが後段の空冷式EGRクーラで更に冷却されることでチューブの出口付近で排気ガス中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、空冷式EGRクーラ自体に備えた加熱手段によりチューブの出口付近を加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。 Thus, for example, when traveling in a cold region where the outside air temperature is below freezing point, the exhaust gas cooled by the preceding water-cooled EGR cooler is further passed by the latter-stage air-cooled EGR cooler. Even if the water vapor in the exhaust gas is condensed near the outlet of the tube due to cooling, the vicinity of the outlet of the tube is heated by the heating means provided in the air-cooled EGR cooler itself to prevent the condensed water from freezing. It becomes possible.
この結果、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式EGRクーラのチューブ内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブに損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避されることになる。 As a result, the condensate freezes in the tube of the air-cooled EGR cooler and the gas flow path is blocked without the installation of large facilities such as bypass pipes and bypass valves for measures against freezing. The risk of damage to the tube due to changes in deposition is avoided beforehand.
また、本発明においては、空冷式EGRクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配管され且つその内部にエンジン冷却水を流通させて前記チューブの出口付近を加熱する温水パイプを加熱手段としたり、或いは、空冷式EGRクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配索され且つ通電により発熱して前記チューブの出口付近を加熱する電熱線を加熱手段としたりすることが可能である。 Further, in the present invention, the heating means is provided with a hot water pipe that is arranged adjacent to the vicinity of the outlet of the tube through which the exhaust gas of the air-cooled EGR cooler flows, and heats the vicinity of the outlet of the tube by circulating engine cooling water therein Or, the heating means can be a heating wire that is arranged adjacent to the vicinity of the outlet of the tube through which the exhaust gas of the air-cooled EGR cooler flows and that generates heat by energization to heat the vicinity of the outlet of the tube. It is.
上記した本発明のEGR装置によれば、空冷式EGRクーラのチューブの出口付近で排気ガス中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、空冷式EGRクーラ自体に備えた加熱手段によりチューブの出口付近を加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも大幅に緩和することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the above-described EGR device of the present invention, even if water vapor in the exhaust gas is condensed near the outlet of the tube of the air-cooled EGR cooler, the heating means provided in the air-cooled EGR cooler itself makes the vicinity of the outlet of the tube Can be used to prevent the condensation water from freezing, eliminating the need for large-scale equipment such as bypass pipes and bypass valves to prevent freezing. It is possible to achieve an excellent effect that it can be greatly relaxed.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図4と略同様に構成したEGR装置における空冷式EGRクーラ17の詳細を示しており、以下の説明で空冷式EGRクーラ17以外の構成要件については図4を参照するものとする。
1 and 2 show an example of an embodiment for carrying out the present invention, showing details of an air-cooled
ここに図示している空冷式EGRクーラ17は、既存のインタークーラと類似した基本構造を有しており、水冷式EGRクーラ14(図4参照)から導かれた排気ガス8を入口タンク20に受け、ここから複数本のチューブ21に振り分けて流す間に外気16(図4参照)との熱交換により冷却し、これにより冷却された排気ガス8を出口タンク22に回収して吸気マニホールド7(図4参照)へと送り出すようにしてあり、前記チューブ21の相互間には、外気16(図4参照)との熱交換効率を高めるためのフィン23が介装されている。
The air-cooled
ただし、本形態例における空冷式EGRクーラ17のチューブ21の出口付近では、該各チューブ21の相互間にフィン23が介装されておらず、ここには各チューブ21の相互間を縫うように紆余曲折して該各チューブ21と近接するように温水パイプ24が加熱手段として配管されており、該温水パイプ24には、その近傍に配置されている図示しないラジエータ(図4中の空冷式EGRクーラ17とファン15との間に配置)の高温側からエンジン冷却水25の一部を導いて流通させてから前記ラジエータの低温側に戻すようにしてある。
However, in the vicinity of the outlet of the
而して、このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式EGRクーラ14(図4参照)で冷却された排気ガス8が後段の空冷式EGRクーラ17で更に冷却されることでチューブ21の出口付近で排気ガス8中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、温水パイプ24にラジエータからエンジン冷却水25の一部を導いて流通させ、これにより各チューブ21の出口付近をエンジン冷却水25が持つ熱により加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。
Thus, for example, when traveling in a cold region where the outside air temperature is below freezing point, the
この結果、凍結対策のためのバイパスパイプ18(図4参照)やバイパスバルブ19(図4参照)といった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式EGRクーラ17のチューブ21内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブ21に損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避されることになる。
As a result, the condensed water is frozen in the
従って、上記形態例によれば、空冷式EGRクーラ17自体に備えた温水パイプ24により各チューブ21の出口付近をエンジン冷却水25の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプ18(図4参照)やバイパスバルブ19(図4参照)といった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも大幅に緩和することができる。
Therefore, according to the above embodiment, the vicinity of the outlet of each
また、図3は本発明の別の形態例を示すもので、空冷式EGRクーラ17の各チューブ21の出口付近における相互間に、通電により発熱して各チューブ21の出口付近を加熱し得るよう電熱線26を組み込んだ特殊なフィン27を加熱手段として介装しており、該各フィン27に組み込まれた各電熱線26はバッテリ28に対しスイッチ29を介して並列に接続されるようにしてある。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, and heat is generated by energization between the vicinity of the outlets of the
このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式EGRクーラ14(図4参照)で冷却された排気ガス8が後段の空冷式EGRクーラ17で更に冷却されることでチューブ21の出口付近で排気ガス8中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、フィン27の電熱線26に通電することより各チューブ21の出口付近を電熱線26の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。
In this way, for example, when traveling in a cold region where the outside air temperature is below freezing, the
この結果、凍結対策のためのバイパスパイプ18(図4参照)やバイパスバルブ19(図4参照)といった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式EGRクーラ17のチューブ21内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブ21に損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避される。
As a result, the condensed water is frozen in the
従って、このようにした場合でも、空冷式EGRクーラ17自体に備えた電熱線26により各チューブ21の出口付近を電熱線26の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプ18(図4参照)やバイパスバルブ19(図4参照)といった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも大幅に緩和することができる。
Therefore, even in this case, the vicinity of the outlet of each
尚、本発明のEGR装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、温水パイプの形状は図示例に限定されないこと、また、電熱線は必ずしもフィンに組み込ませて配置しなくても良いこと、その他、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。 The EGR device of the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and the shape of the hot water pipe is not limited to the illustrated example, and the heating wire does not necessarily have to be installed in the fin. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 エンジン
4 吸気
7 吸気マニホールド
8 排気ガス
9 排気マニホールド
10 排気管
11 EGRパイプ
13 冷却水
14 水冷式EGRクーラ
17 空冷式EGRクーラ
21 チューブ
24 温水パイプ(加熱手段)
25 エンジン冷却水
26 電熱線(加熱手段)
DESCRIPTION OF
25
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