JP2014034955A - 排気冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジンの振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができる排気冷却装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の外周側には、冷却水出口通路３０を内部通路３４やハウジング部３１の外部から液密的に仕切るシール部材６３、６４が装着され、ＥＧＲパイプフランジ５１、５２と配管接続部４３、４４との間には、内部通路３４やＥＧＲパイプ３６、３７の内部をハウジング部３１の外部から気密的に遮断するＥＧＲパイプガスケット５５、５６が装着され、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６には、ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０とＥＧＲパイプフランジ５１、５２との間で弾性的に圧縮され、内部通路３４を通過する排気ガスを６３、６４から遮断する弾性ガスシール部５５ａ、５６ａが設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用内燃機関の排気再循環装置に設けられた排気冷却装置に関する。

従来、排気冷却装置は、一般に、ハウジング内のＥＧＲクーラコアに排気ガス（ＥＧＲガス、還流排気ガス）を通し、ハウジングとＥＧＲクーラコアの間に導いた冷却水とＥＧＲクーラコア内を通る排気ガスとの間で熱交換させることにより、吸気側に還流する排気ガスを冷却するようになっている。

従来のこの種の排気冷却装置としては、例えば、鋼鉄、ステンレス鋼、プラスチックまたはセラミックスからなる第１部品と、アルミニウムからなる第２部品と、を備え、第１部品および第２部品を、接合領域において摩擦撹拌溶接接合によって互いに堅く接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−７８０８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、第１部品としてのＥＧＲクーラコアをステンレス鋼から構成し、第２部品としてのハウジングをアルミニウムから構成したような場合に、異種金属間の熱膨張率の差異によって双方の接合部に金属疲労が生じるため、接合部のシール性能のロバスト性が低下してしまうという問題があった。

一方、ＥＧＲクーラコアとハウジングとを溶接ではなくОリング等のシール部材によってシールする構成を用いることにより、金属疲労によるシール性能のロバスト性の低下を回避し得るが、この場合、シール部材として一般的に用いられるゴム材が高温の排気ガスに晒されて劣化してしまうという問題があった。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、シール部材を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジンの振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができる排気冷却装置を提供するものである。

本発明に係る排気冷却装置は、上記課題の解決のため、（１）排気再循環可能な内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させる内部通路を有するＥＧＲクーラコアと、前記ＥＧＲクーラコアを内方に収納して該ＥＧＲクーラコアとの間に冷却水通路を形成するとともに、前記排気ガスの還流方向における前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側のうち少なくとも一方側に配管接続部を有するハウジングと、前記ハウジングの前記配管接続部に接続された接続端部を有するＥＧＲパイプと、を備えた排気冷却装置であって、前記ＥＧＲクーラコアが、前記ＥＧＲパイプの前記接続端部側に対向する対向端部を有し、該対向端部の外周側には、前記冷却水通路を前記内部通路および前記ハウジングの外部から液密的に仕切るシール部材が装着されており、前記ＥＧＲパイプの前記接続端部と前記ハウジングの前記配管接続部との間には、前記内部通路および前記ＥＧＲパイプの内部を前記ハウジングの外部から気密的に遮断するガスケット部材が装着され、該ガスケット部材には、前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部との間で弾性的に圧縮され、前記内部通路を通過する排気ガスを前記シール部材から遮断する弾性ガスシール部が設けられているものから構成されている。

この構成により、ガスケット部材の弾性ガスシール部によりシール部材を高温の排気ガスから遮断でき、シール部材が排気ガスに晒されてシール性能が劣化することを防止することができる。

また、弾性ガスシール部がＥＧＲクーラコアの対向端部とＥＧＲパイプの接続端部との間で弾性的に圧縮される構造であることにより、ＥＧＲクーラコアがハウジング内で弾性的に支持されることとなるため、ＥＧＲクーラコアの熱膨張や内燃機関の振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができる。

したがって、シール部材を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジンの振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができる排気冷却装置を提供することができる。

上記（１）に記載の排気冷却装置においては、（２）前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側の一方側に、前記ＥＧＲパイプの前記接続端部に代えて、前記ＥＧＲクーラコアに連結されて前記内部通路を通過する前記排気ガスの流量を可変制御するとともに、その一部が前記冷却水通路を通過する冷却水に接触するＥＧＲバルブを備え、前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側の他方側に、前記シール部材および前記弾性ガスシール部が配置されることが好ましい。

この構成により、内燃機関の運転時に、ＥＧＲバルブを冷却水通路を通過する冷却水で冷却できるとともに、低温時はＥＧＲバルブの凍結を防止することができる。

上記（１）または（２）に記載の排気冷却装置においては、（３）前記ハウジングは、前記ＥＧＲクーラコアの前記内部通路の上流側および下流側に位置する上流側および下流側の接続穴を有するとともに、該上流側および下流側の接続穴の内周壁面をそれぞれ複数に分割可能な複数のハウジング分割体で構成されていることが好ましい。

この構成により、冷却水との接触面積増大のためにＥＧＲクーラコアの形状を湾曲させたり大型化しても、ハウジングを分割してＥＧＲクーラコアをハウジング内に組み付けることができるため、冷却能力を高めることができる。

上記（１）〜（３）に記載の排気冷却装置においては、（４）前記シール部材は、ゴム弾性を有する素材を含んで構成されていることが好ましい。

この構成により、シール部材がゴム弾性を有する素材から構成されていても、シール部材が排気ガスの熱により劣化することを防止することができる。

上記（１）〜（４）に記載の排気冷却装置においては、（５）前記ガスケット部材の前記弾性ガスシール部は、前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部とが対向する方向に伸縮可能な蛇腹状に形成されていることが好ましい。

この構成により、弾性ガスシール部を伸縮可能な蛇腹状に形成することで、弾性ガスシール部にスプリングのような弾性を与えることができる。

上記（１）〜（５）に記載の排気冷却装置においては、（６）前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部は、前記ＥＧＲクーラコアの本体部分から放射外方に突出する環状凸形状をなしており、前記ガスケット部材の前記弾性ガスシール部は、前記環状凸形状の前記対向端部の一側面と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部との間で圧縮されていることが好ましい。

この構成により、ＥＧＲクーラコアの対向端部を放射外方に突出する環状凸形状としたことにより、弾性ガスシール部に対する対向端部の接触面積を十分に安定して確保できるので、弾性ガスシール部によって、内部通路を通過する排気ガスをシール部材から確実に遮断することができる。

本発明によれば、シール部材を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジンの振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができる排気冷却装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る排気冷却装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る排気冷却装置の他の例の概略構成を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングへのＥＧＲクーラコアの取付け状態を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る排気冷却装置の弾性ガスシール部の形状を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る排気冷却装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングへのＥＧＲクーラコアの取付け状態を示す断面図であり、図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングを示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングを示す正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングの下側分割体を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のＥＧＲクーラコアの形状を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置の弾性ガスシール部およびＥＧＲクーラコアハウジングの構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のシリンダブロックへの取り付け態様を示す側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置が取り付けられるシリンダブロックの斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置のハウジングを示す斜視図および側面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る排気冷却装置のＥＧＲクーラコアの形状を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る排気冷却装置のＥＧＲクーラコアの形状の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る排気冷却装置のＥＧＲクーラコアの形状の他の例を示す上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態に係る排気冷却装置を示している。

図１において、ＥＧＲクーラ２３（排気冷却装置）は、多気筒のエンジン１０（内燃機関）に、ＥＧＲ装置２０（排気再循環装置）の一部として実装されている。

エンジン１０は、エンジン１０の排気の一部を排気マニホールド１４側から吸気マニホールド１３側に還流させ再循環させるＥＧＲ装置２０を備えている。

ＥＧＲ装置２０は、排気マニホールド１４内の排気通路１４ａと吸気マニホールド１３内の吸気通路１３ａとを連通させる排気還流用のＥＧＲガス通路２１（排気還流通路）を有している。

ＥＧＲガス通路２１の途中には、ＥＧＲガス通路２１を通って還流する排気を冷却する排気冷却装置としてのＥＧＲクーラ２３が設けられている。なお、ＥＧＲガス通路２１の途中には、排気還流量を調整する図示しない電磁式のＥＧＲバルブ（排気還流バルブ）が設けられている。

ＥＧＲガス通路２１は、エンジン１０の排気通路１４ａ側から吸気通路１３ａ側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、そのＥＧＲガス通路２１の一部の区間がＥＧＲクーラ２３中の排気ガス（ＥＧＲガス、還流排気ガス）の冷却通路となっている。

ＥＧＲクーラ２３は、アルミダイカスト合金等からなるシリンダヘッド１２の端部に、このシリンダヘッド１２の一部位として一体的に形成されたハウジング部３１に設けられている。換言すると、図１において、ＥＧＲクーラ２３は、シリンダヘッド１２を筺体（ハウジング）として、このシリンダヘッド１２の内部に配置されている。ＥＧＲクーラ２３は、このハウジング部３１の内部において、冷却水と排気通路１４ａ側からの排気ガスとの間で熱交換をさせる熱交換器となっており、この熱交換により排気ガスを冷却するようになっている。

具体的には、ハウジング部３１は、シリンダヘッド１２の内部を通過する冷却水の下流側の端部に形成されており、シリンダヘッド１２の高さ方向および短手方向の幅においてシリンダヘッド１２と略同等の幅を有する比較的大きな凹状をなしている。ハウジング部３１には、冷却水を排出するウォータアウトレット７２が一体的に設けられている。

これにより、ハウジング部３１の内部には、シリンダヘッド１２内の各部を冷却した冷却水をウォータアウトレット７２から図示しないウォータポンプ側に流出させる比較的容積の大きい略直方体形状の冷却水出口通路３０（図３参照）が形成されている。

なお、図２に示すように、ＥＧＲクーラ２３は、シリンダヘッド１２の端部にこのシリンダヘッド１２とは別体で形成されたヘッドリヤハウジング３２の内部において冷却水と排気通路１４ａ側からの排気ガスとの間で熱交換をさせて排気ガスを冷却する熱交換器であってもよい。

すなわち、ＥＧＲクーラ２３の筺体としては、図１のようなシリンダヘッド１２と一体構造のハウジング部３１に代えて、図２のようなシリンダヘッド１２と別体構造のヘッドリヤハウジング３２を用いることができる。ヘッドリヤハウジング３２は、ボルト等によってシリンダヘッド１２に固定されており、冷却水が通過する内部空間がシリンダヘッド１２の内部空間と連通している。

以下、図１のハウジング部３１の内部構成について説明する。なお、図２のヘッドリヤハウジング３２の内部もハウジング部３１と同様に構成されている。

図３に示すように、ハウジング部３１には、排気ガスを通すＥＧＲクーラコア３３が、冷却水出口通路３０における冷却水の通過方向に直交する方向に向けた姿勢で収容されている。

このＥＧＲクーラコア３３は、ハウジング部３１に対し線膨張係数が小さい素材、例えばステンレス鋼からなるパイプで構成されており、冷却水出口通路３０における冷却水の流通方向である図１〜図３中の左右方向（右から左への向き）に対して略直交する上下方向に延在している。

また、ＥＧＲクーラコア３３は、その内周側にエンジン１０のＥＧＲガス通路２１の一部となる内部通路３４を形成するとともに、その外周側で冷却水出口通路３０中の冷却水に接触するように、その軸方向の両端側でハウジング部３１に支持されている。

なお、ＥＧＲガス通路２１のうち内部通路３４より排気通路１４ａ側の通路部分２１ａは、排気マニホールド１４とハウジング部３１との間に介装された排気側のＥＧＲパイプ３６によって形成されている。

また、ＥＧＲガス通路２１のうち内部通路３４より吸気通路１３ａ側の通路部分２１ｂは、吸気マニホールド１３とハウジング部３１との間に介装された吸気側のＥＧＲパイプ３７によって形成されている。

ＥＧＲパイプ３６、３７のハウジング部３１側の端部には、フランジ形状のＥＧＲパイプフランジ５１、５２がそれぞれ設けられている。

また、図３に示すように、ハウジング部３１には、それらＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２を締結するための複数のボルト穴部４１が形成されている。

ハウジング部３１のボルト穴部４１が形成された部位は、ＥＧＲパイプフランジ５１、５２をボルト締結によりハウジング部３１に接続するための配管接続部４３、４４となっており、この配管接続部４３、４４には接続穴４５、４６が形成されている。

ＥＧＲパイプフランジ５１、５２と配管接続部４３、４４との間には、ステンレス鋼等の金属からなるＥＧＲパイプガスケット５５、５６が設けられている。

ＥＧＲパイプガスケット５５、５６は、ＥＧＲパイプフランジ５１、５２が配管接続部４３、４４にボルト締結された状態で、これらＥＧＲパイプフランジ５１、５２と配管接続部４３、４４に挟持されることにより位置が固定されるとともに、ＥＧＲパイプフランジ５１、５２と配管接続部４３、４４との間をシールしている。

ＥＧＲパイプガスケット５５、５６は、全体として円環状に形成されており、その中心部には、蛇腹状に形成されることでＥＧＲクーラコア３３の側に向って弾性変形可能な弾性ガスシール部５５ａ、５６ａを有している。

弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、軸長の短い略円筒状をなし、ＥＧＲクーラコア３３の端部３３ａまたは３３ｂの周りでＥＧＲクーラコア３３の径方向に凹凸をなすように断面が湾曲する蛇腹状に形成されたスプリング構造を有しており、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の中心部に一体的に設けられている。

この弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、後述するＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０側に対向する面がＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０にそれぞれ弾性的に圧接されている。

ここで、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、ＥＧＲクーラコア３３がハウジング部３１との熱膨張差によってハウジング部３１に対し伸縮するとき、その伸縮に応じてＥＧＲクーラコア３３の伸縮方向（本実施の形態では軸線方向と一致する方向）に変形することにより、ＥＧＲクーラコア３３やハウジング部３１に熱膨張差に伴う応力が生じることを抑制するようになっている。

また、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、ＥＧＲクーラコア３３をハウジング部３１内で弾性的に支持することにより、ＥＧＲクーラコア３３に生じる振動を抑制するようになっている。

なお、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａの形状は、図３に示す形状に限定されるものではない。例えば、弾性ガスシール部５５ａの形状は、図４（ａ）に示す断面上で湾曲部を２つ有する構成であっても、また、図４（ａ）に示す断面上で湾曲部を１つ有する構成であってもよい。

すなわち、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、少なくとも１回の折返し形状を有し波形に湾曲した断面の蛇腹状をなすことにより、弾性変形可能なスプリング構造を備えるようになっている。また、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａを有するＥＧＲパイプガスケット５５、５６は、ステンレス鋼に限らず、耐熱性やばね性を持ち得る素材から構成することができる。

一方、ＥＧＲクーラコア３３は、その少なくとも一方側の端部、例えば両側の端部３３ａ、３３ｂに、ＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２側に対向するＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を有している。

このＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の外周側には、冷却水出口通路３０を内部通路３４およびハウジング部３１の外部から液密的に仕切るシール部材６３、６４が装着されている。

ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０は、ＥＧＲクーラコア３３の本体部分から放射外方に突出する環状凸形状をなしており、本実施の形態では、断面が略コの字状の円環状に形成されている。

そして、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の一側面とＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２との間で圧縮されている。

ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０は、その内周部においてＥＧＲクーラコア３３に溶接またはロウ付けにより接合され、その外周部においてシール部材６３、６４が装着されている。

このように、ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の断面を略コの字状としたことにより、ＥＧＲクーラコア３３の熱がＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を介してシール部材６３、６４に伝達されることが抑制される。

ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の外周部には、シール部材６３、６４が装着される凹部が形成されている。ＥＧＲクーラコア３３は、両端にＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０が固定され、さらにＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の外周部にシール部材６３、６４が装着された状態で、ハウジング部３１内への組み付けが行われる。シール部材６３、６４としては、ゴム材からなる環状のОリングまたはゴムガスケットを用いることができる。

具体的には、ハウジング部３１の接続穴４５、４６の一方が他方に対して大径に形成されており、接続穴４５、４６のうち大径側の方を入口として、ＥＧＲクーラコア３３にＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を固定およびシール部材６３、６４を装着した組立体を挿入することにより、ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付けが行われる。

図３において、接続穴４５の径であるφａは、接続穴４６の径であるφｂより大きく形成されており、接続穴４５を入口としてＥＧＲクーラコア３３の組み付けが行われる。また、接続穴４５と接続穴４６の径の差異に対応させるため、ＥＧＲクーラコアハウジング５９およびシール部材６３は、ＥＧＲクーラコアハウジング６０およびシール部材６４より大径に形成されている。

ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付けの際には、組み付け作業者は、ＥＧＲクーラコア３３にＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を固定およびシール部材６３、６４を装着した組立体を、入口側である大径に形成された接続穴４５に概ね挿入した状態で、奥側のシール部材６４がＥＧＲクーラコアハウジング６０に正しく装着された状態を維持したままＥＧＲクーラコアハウジング６０と接続穴４６との間をシールしているか否かを、接続穴４５とＥＧＲクーラコア３３の隙間から目視で確認して、組み付けを行う。

本実施の形態では、接続穴４５の径であるφａは、接続穴４６の径であるφｂより大きく形成されているため、接続穴４５からの目視によるシール部材６４の設置状態の確認が容易となるので、ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付け作業の確実性が向上し、結果としてシール性能のロバスト性が向上する。

次に、その作用について説明する。

上述のように構成された本実施の形態のＥＧＲクーラ２３およびＥＧＲ装置２０においては、エンジン１０の運転中に高温の排気ガスがＥＧＲクーラコア３３を通るときには、ＥＧＲクーラコア３３が冷却水を通すハウジング部３１に対し熱膨張差により伸長する。このとき、ハウジング部３１とＥＧＲクーラコア３３との間に介在する弾性ガスシール部５５ａ、５６ａが、そのＥＧＲクーラコア３３の伸長分を吸収するように軸方向に圧縮され、収縮する。

一方、ＥＧＲクーラコア３３が冷却水出口通路３０内の冷却水により冷却されてハウジング部３１に対し収縮するときには、ハウジング部３１とＥＧＲクーラコア３３との間で弾性ガスシール部５５ａ、５６ａがそのＥＧＲクーラコア３３の収縮分を吸収するように弾性回復し、伸長する。

このため、ＥＧＲクーラコア３３およびハウジング部３１には、熱膨張差に起因する大きな熱応力が生じることがない。

また、ＥＧＲクーラコア３３が、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａによりハウジング部３１に弾性的に支持されているため、ＥＧＲクーラコア３３の振動を抑制することができる。

また、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａとＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０との圧接により、ＥＧＲクーラコア３３の内部から高温の排気ガスがシール部材６３、６４の側に漏えいすることが防止されるため、シール部材６３、６４が高温の排気ガスから遮断され、シール性能のロバスト性を向上することができる。また、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａがＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０とＥＧＲパイプ３６、３７の接続端部との間で弾性的に圧縮される構造であることにより、ＥＧＲクーラコア３３がハウジング部３１内で弾性的に支持されることとなるため、ＥＧＲクーラコア３３の熱膨張やエンジン１０の振動によるＥＧＲクーラコア３３の振れを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態では、ＥＧＲクーラコア３３が、ＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２側に対向するＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を有し、このＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の外周側には、冷却水出口通路３０を内部通路３４およびハウジング部３１の外部から液密的に仕切るシール部材６３、６４が装着されており、ＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２とハウジング部３１の配管接続部４３、４４との間には、内部通路３４およびＥＧＲパイプ３６、３７の内部をハウジング部３１の外部から気密的に遮断するＥＧＲパイプガスケット５５、５６が装着され、このＥＧＲパイプガスケット５５、５６には、ＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０とＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２との間で弾性的に圧縮され、内部通路３４を通過する排気ガスを６３、６４から遮断する弾性ガスシール部５５ａ、５６ａが設けられている。

この構成により、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａによりシール部材６３、６４を高温の排気ガスから遮断でき、シール部材６３、６４が排気ガスに晒されてシール性能が劣化することを防止することができる。

また、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａがＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０とＥＧＲパイプ３６、３７の接続端部との間で弾性的に圧縮される構造であることにより、ＥＧＲクーラコア３３がハウジング部３１内で弾性的に支持されることとなるため、ＥＧＲクーラコア３３の熱膨張やエンジン１０の振動によるＥＧＲクーラコア３３の振れを抑制することができる。

したがって、シール部材６３、６４を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジン１０の振動によるＥＧＲクーラコア３３の振れを抑制することができる。

また、本実施の形態では、シール部材６３、６４は、ゴム弾性を有する素材を含んで構成されている。

この構成により、シール部材６３、６４がゴム弾性を有する素材から構成されていても、シール部材６３、６４が排気ガスの熱により劣化することを防止することができる。

また、本実施の形態では、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、ＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０とＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２とが対向する方向に伸縮可能な蛇腹状に形成されている。

この構成により、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａを伸縮可能な蛇腹状に形成することで、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａにスプリングのような弾性を与えることができる。

また、本実施の形態では、ＥＧＲクーラコア３３のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０は、ＥＧＲクーラコア３３の本体部分から放射外方に突出する環状凸形状をなしており、ＥＧＲパイプガスケット５５、５６の弾性ガスシール部５５ａ、５６ａは、環状凸形状のＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の一側面とＥＧＲパイプ３６、３７のＥＧＲパイプフランジ５１、５２との間で圧縮されている。

この構成により、ＥＧＲクーラコアのＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０を放射外方に突出する環状凸形状としたことにより、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａに対するＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の接触面積を十分に安定して確保できるので、弾性ガスシール部５５ａ、５６ａによって、内部通路３４を通過する排気ガスをシール部材６３、６４から確実に遮断することができる。

（第２の実施の形態）
図５、図６は、本発明の第２の実施の形態に係る排気冷却装置の要部の構成を示している。なお、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第１の実施の形態と同一の符号を用い、第１の実施の形態との相違点についてのみ以下に述べる。

図５に示すように、本実施の形態では、ＥＧＲパイプ３７の端部には、第１の実施の形態のＥＧＲパイプフランジ５２に代わって、ＥＧＲクーラコア３３を通過する排気ガスの流量を制御するＥＧＲバルブ８０が設けられている。

図６に示すように、ＥＧＲバルブ８０は、ボルト７４によりハウジング部３１に固定されるフランジ部８１と、このフランジ部８１内に設けられたバルブ本体８２と、バルブ本体８２が開いているときに排気ガスをＥＧＲパイプ３７側に排出する排出口８３と、バルブ本体８２を開閉する電磁ソレノイド８４およびスプリング８５とを備えている。

ＥＧＲクーラコア３３とＥＧＲバルブ８０は、これらＥＧＲクーラコア３３とＥＧＲバルブ８０の双方に固定されたＥＧＲバルブ連結ハウジング８６によって一体的に構成されている。

具体的には、ＥＧＲクーラコア３３とＥＧＲバルブ連結ハウジング８６の間、および、ＥＧＲバルブ８０とＥＧＲバルブ連結ハウジング８６の間は、溶接またはロウ付け等によって接合されている。

また、ＥＧＲバルブ８０のフランジ部８１とハウジング部３１との間には、ＥＧＲパイプガスケット５７が設けられている。ＥＧＲパイプガスケット５７は、ステンレス鋼等の金属から構成されており、ＥＧＲバルブ８０のフランジ部８１とハウジング部３１との間を液密的に遮断している。

すなわち、ＥＧＲパイプガスケット５７は、冷却水がＥＧＲバルブ８０のフランジ部８１とハウジング部３１との間から漏洩することを防止する水シールの役割を果たす。

本実施の形態でも、ハウジング部３１の接続穴４５、４６の一方は他方に対して大径に形成されており、接続穴４５、４６のうち大径側の方を入口として、ＥＧＲクーラコア３３にＥＧＲクーラコアハウジング５９とＥＧＲバルブ８０を固定およびシール部材６３を装着した組立体を挿入することにより、ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付けが行われる。

図６において、接続穴４６の径であるφｂは、接続穴４５の径であるφａより大きく形成されており、接続穴４６を入口としてＥＧＲクーラコア３３を挿入することで組み付けが行われる。

本実施の形態では、ＥＧＲクーラコア３３にＥＧＲクーラコアハウジング５９とＥＧＲバルブ８０を固定およびシール部材６３を装着してなる組立体を接続穴４６に挿入することにより、ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付けが行われるため、ＥＧＲバルブ８０を含めた組立体を一度にハウジング部３１に組み付けることができ、組み付け作業性を向上することができる。

また、接続穴４６の径であるφｂは、接続穴４５の径であるφａより大きく形成されているため、接続穴４６からの目視によるシール部材６３の設置状態の確認が容易となるので、ハウジング部３１内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付け作業の確実性が向上し、結果としてシール性能のロバスト性が向上する。

また、ＥＧＲバルブ８０がハウジング部３１を通過する冷却水に晒される構造であるため、エンジン１０の運転中において、ＥＧＲバルブ８０の高温化を防止できるとともに、低温時でのＥＧＲバルブ８０の凍結を防止することができる。

以上のように、本実施の形態では、ＥＧＲクーラコア３３の上流側および下流側の一方側に、ＥＧＲパイプ３７のＥＧＲパイプフランジ５２に代えて、ＥＧＲクーラコア３３に連結されて内部通路３４を通過する排気ガスの流量を可変制御するとともに、その一部が冷却水出口通路３０を通過する冷却水に接触するＥＧＲバルブ８０を備え、ＥＧＲクーラコア３３の上流側および下流側の他方側に、シール部材６３および弾性ガスシール部５５ａが配置されたものから構成されている。

この構成により、エンジン１０の運転時に、ＥＧＲバルブ８０を冷却水出口通路３０を通過する冷却水で冷却できるとともに、低温時はＥＧＲバルブ８０の凍結を防止することができる。

（第３の実施の形態）
図７〜図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る排気冷却装置の要部の構成を示している。

図７に示すように、本実施の形態では、ＥＧＲクーラ２３の筺体として、シリンダヘッド１２と別体構造のヘッドリヤハウジング３２を用いている。また、図７、図８、図９に示すように、ヘッドリヤハウジング３２は、接続穴４５、４６の内周壁面をそれぞれ複数に分割可能な上側分割体３２ａ、下側分割体３２ｂで構成されている。

この接続穴４５、４６を通過する空間には、ＥＧＲクーラコア３３が収められるため、ヘッドリヤハウジング３２は、ＥＧＲクーラコア３３の中央となる位置で上側分割体３２ａおよび下側分割体３２ｂに分割されている。

上側分割体３２ａおよび下側分割体３２ｂは、ボルトによってそれぞれヘッドリヤハウジング３２に固定される。また、上側分割体３２ａと下側分割体３２ｂとの合わせ面（図９でハッチングで表示された面）は、ＦＩＰＧ（Ｆｏｒｍｅｄ ｉｎ Ｐｌａｃｅ Ｇａｓｋｅｔ：液状成型ガスケット）等でシールされる。

ヘッドリヤハウジング３２は、図３、図６のハウジング部３１と同様にウォータアウトレット７２を有しており、上側分割体３２ａと下側分割体３２ｂとの分割面は、ウォータアウトレット７２の内周壁面も通過する。

ヘッドリヤハウジング３２を上側分割体３２ａと下側分割体３２ｂからなる分割構造としたことにより、ヘッドリヤハウジング３２内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付け作業は、接続穴４５または接続穴４６からＥＧＲクーラコア３３を挿入する代わりに、上側分割体３２ａと下側分割体３２ｂとを分割した状態で行うことができる。

このため、図１０（ａ）に示すように、拡大されたＥＧＲクーラコア３３、すなわち接続穴４５、４６より大径のＥＧＲクーラコア３３をヘッドリヤハウジング３２に収容する構成としたり、図１０（ｂ）に示すように、湾曲されたＥＧＲクーラコア３３をヘッドリヤハウジング３２に収容する構成とすることができる。

したがって、ＥＧＲクーラコア３３の拡大または湾曲により、ＥＧＲクーラコア３３の表面積を増加することができ、ＥＧＲクーラ２３の冷却能力を向上することができる。

また、ヘッドリヤハウジング３２内へのＥＧＲクーラコア３３の組み付けを接続穴４５、４６を介して行う必要がなくなるため、接続穴４５の径φａと接続穴４６の径φｂを同径（φａ＝φｂ）とすることができるため、ＥＧＲクーラコア３３の両端部にそれぞれ設けられるＥＧＲクーラコアハウジング５９とＥＧＲクーラコアハウジング６０を同形状の共通部品とすることができる。

同様に、ＥＧＲクーラコア３３の両端部にそれぞれ配置されるシール部材６３とシール部材６４を同形状の共通部品とすることができる。さらに、ＥＧＲクーラコア３３の両端部となる位置にそれぞれ配置されるＥＧＲパイプガスケット５５とＥＧＲパイプガスケット５６を同形状の共通部品とすることができる。

また、図１１（ａ）に示すように、ＥＧＲパイプガスケット５６の弾性ガスシール部５６ａとＥＧＲクーラコアハウジング６０とを、溶接等で接合することにより一体化することができる。図１１（ａ）において、ＥＧＲパイプガスケット５６の弾性ガスシール部５６ａとＥＧＲクーラコアハウジング６０とは、溶接部６５において接合されている。

さらに、ＥＧＲパイプガスケット５６の弾性ガスシール部５６ａとＥＧＲクーラコアハウジング６０に代わって、図１１（ｂ）に示すように、これらを同一部材から構成することで一体化したＥＧＲクーラコアガスケットハウジング６６を用いることができる。

このため、ＥＧＲパイプガスケット５６とＥＧＲクーラコアハウジング６０とを一体化することで、ＥＧＲクーラコアハウジング６０を通過する排気ガスがシール部材６３側に漏えいすることがなくなるため、シール部材６３を高温の排気ガスから完全に遮断することができる。

なお、図１２〜図１４に示すように、ＥＧＲクーラ２３の筺体として、シリンダブロック１１の側面に配置されるブロック側面ハウジング３８を用いるとともに、このブロック側面ハウジング３８を、図７〜図９のヘッドリヤハウジング３２と同様に、上側分割体３８ａと下側分割体３８ｂとから構成してもよい。

シリンダブロック１１には、シリンダ１１ｅを冷却するウォータジャケット１１ｃと、シリンダヘッド１２に結合するためのヘッドボルト穴１１ｄと、シリンダヘッド１２からオイルを流下させるオイル落とし穴１１ｆとが設けられている。

また、シリンダブロック１１には、ウォータジャケット１１ｃに通じるウォータジャケット開口部１１ａと、このウォータジャケット開口部１１ａの周囲に形成されたボルト穴座面１１ｂが設けられている。

上側分割体３８ａと下側分割体３８ｂとから構成されるブロック側面ハウジング３８は、ウォータジャケット開口部１１ａにボルト締結により固定される。ブロック側面ハウジング３８は、図７〜図９のヘッドリヤハウジング３２と同様に、接続穴４５、４６およびウォータアウトレット７２を有している。

ウォータアウトレット７２から排出された冷却水は、金属またはゴム等からなる外部配管によって図示しないウォータポンプに還流される。ブロック側面ハウジング３８には、図７〜図９のヘッドリヤハウジング３２と同様に、ＥＧＲパイプ３６、３７を有している。

図１２〜図１４に示すように、ＥＧＲクーラ２３の筺体として分割構造のブロック側面ハウジング３８を用いる場合も、図７〜図９の分割構造のヘッドリヤハウジング３２を用いる場合と同様の作用効果を有する。

また、図１２〜図１４に示すように、ＥＧＲクーラ２３の筺体として分割構造のブロック側面ハウジング３８を用いる場合は、ＥＧＲパイプ３６、３７の取り回しがやや複雑化するが、シリンダブロック１１の側面のウォータジャケット開口部１１ａにブロック側面ハウジング３８を設置できるため、ブロック側面ハウジング３８の設置のレイアウトの自由度が高くなる。

以上のように、本実施の形態では、ヘッドリヤハウジング３２は、ＥＧＲクーラコア３３の内部通路３４の上流側および下流側に位置する上流側および下流側の接続穴４５、４６を有するとともに、上流側および下流側の接続穴４５、４６の内周壁面をそれぞれ複数に分割可能な上側分割体３２ａ、下側分割体３２ｂで構成され、ブロック側面ハウジング３８も同様に、上側分割体３８ａと下側分割体３８ｂで構成されている。

この構成により、冷却水との接触面積増大のためにＥＧＲクーラコア３３の形状を湾曲させたり大型化しても、ヘッドリヤハウジング３２、ブロック側面ハウジング３８を分割した状態でＥＧＲクーラコア３３をヘッドリヤハウジング３２、ブロック側面ハウジング３８内に組み付けることができるため、冷却能力を高めることができる。

（第４の実施の形態）
図１５〜図１７は、本発明の第４の実施の形態に係る排気冷却装置の要部の構成を示している。

本実施の形態では、ＥＧＲクーラコア３３の種々の形状について例示し、ＥＧＲクーラコア３３の形状に適合するようにＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０の形状を変化させることにより、ＥＧＲクーラコア３３とＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０との接合が可能であり、かつ、ＥＧＲクーラコア３３を通過する排気ガスと冷却水との熱交換が可能であることを説明する。

図１５（ａ）、図１５（ｂ）において、ＥＧＲクーラコア３３は、このＥＧＲクーラコア３３の外周を構成する円筒形状の円筒部３３ｃと、円筒部３３ｃの内部に断面が格子状に配置され、軸線方向に延在するとともに軸線方向と直交する方向に互いに離間する複数の仕切り部３３ｓとを有している。

仕切り部３３ｓによって仕切られた各区画は、ＥＧＲクーラコア３３の一方側から他方側に連通している。これにより、円筒部３３ｃの内部は仕切り部３３ｓによって断面が略正方形の複数の通路に区画されている。

ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０は、溶接またはロウ付けにより円筒部３３ｃの両端にそれぞれ接合されている。また、冷却水は、円筒部３３ｃの外側を通過するときに、仕切り部３３ｓから円筒部３３ｃに伝わった排気ガスの熱を冷却する。

図１６（ａ）、図１６（ｂ）および図１７（ａ）、図１７（ｂ）において、ＥＧＲクーラコア３３は、軸線方向と直交する方向に互いに離間する複数の管状部３３ｔから構成されている。また、ＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０は、複数の管状部３３ｔの端部同士の集合管の機能を有する略円盤形状の円盤部５９ａ、６０ａを有している。各管状部３３ｔの両端は、溶接またはロウ付けにより円盤部５９ａ、６０ａにそれぞれ接合されている。

図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示す構成では、ＥＧＲクーラコア３３は、断面が矩形の２つの管状部３３ｔを有しており、これら管状部３３ｔは、円盤部５９ａ、６０ａとの接合部では相対的に広い断面積を有するとともに対向面が互いに密着している。また、各管状部３３ｔは、両端部以外では、相対的に狭い断面積を有するとともに互いに離隔しており、各管状部３３ｔの隙間が冷却水の通路となっている。

図１７（ａ）、図１７（ｂ）に示す構成では、ＥＧＲクーラコア３３は、円筒状の５つの管状部３３ｔを有しており、これら管状部３３ｔは互いに離隔しており、各管状部３３ｔの間の空間が冷却水の通路となっている。

このように、図１５〜図１７の何れの構成であっても、ＥＧＲクーラコア３３とＥＧＲクーラコアハウジング５９、６０との接合が可能であり、かつ、ＥＧＲクーラコア３３を通過する排気ガスと冷却水との熱交換が可能である。

以上説明したように、本発明は、シール部材を高温の排気ガスから遮断してシール性能のロバスト性を向上することができるとともに、熱膨張やエンジンの振動によるＥＧＲクーラコアの振れを抑制することができるという効果を奏するものであり、車両用内燃機関の排気再循環装置に設けられた排気冷却装置全般に有用である。

１０…エンジン（内燃機関）、１１…シリンダブロック、１２…シリンダヘッド、１３…吸気マニホールド、１４…排気マニホールド、２０…ＥＧＲ装置、２１…ＥＧＲガス通路、２３…ＥＧＲクーラ（排気冷却装置）、３０…冷却水出口通路（冷却水通路）、３１…ハウジング部（ハウジング）、３２…ヘッドリヤハウジング（ハウジング）、３２ａ…上側分割体（ハウジング分割体）、３２ｂ…下側分割体（ハウジング分割体）、３３…ＥＧＲクーラコア、３３ａ，３３ｂ…端部、３４…内部通路、３６，３７…ＥＧＲパイプ、３８…ブロック側面ハウジング（ハウジング）、３８ａ…上側分割体（ハウジング分割体）、３８ｂ…下側分割体（ハウジング分割体）、４３，４４…配管接続部、４５，４６…接続穴、５１，５２…ＥＧＲパイプフランジ（接続端部）、５５，５６，５７…ＥＧＲパイプガスケット（ガスケット部材）、５５ａ，５６ａ…弾性ガスシール部、５９，６０…ＥＧＲクーラコアハウジング（対向端部）、６３，６４…シール部材、７２…ウォータアウトレット、８０…ＥＧＲバルブ

Claims (6)

1. 排気再循環可能な内燃機関の排気ガスを吸気側に還流させる内部通路を有するＥＧＲクーラコアと、
   前記ＥＧＲクーラコアを内方に収納して該ＥＧＲクーラコアとの間に冷却水通路を形成するとともに、前記排気ガスの還流方向における前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側のうち少なくとも一方側に配管接続部を有するハウジングと、
   前記ハウジングの前記配管接続部に接続された接続端部を有するＥＧＲパイプと、を備えた排気冷却装置であって、
   前記ＥＧＲクーラコアが、前記ＥＧＲパイプの前記接続端部側に対向する対向端部を有し、該対向端部の外周側には、前記冷却水通路を前記内部通路および前記ハウジングの外部から液密的に仕切るシール部材が装着されており、
   前記ＥＧＲパイプの前記接続端部と前記ハウジングの前記配管接続部との間には、前記内部通路および前記ＥＧＲパイプの内部を前記ハウジングの外部から気密的に遮断するガスケット部材が装着され、
   該ガスケット部材には、前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部との間で弾性的に圧縮され、前記内部通路を通過する排気ガスを前記シール部材から遮断する弾性ガスシール部が設けられていることを特徴とする排気冷却装置。
2. 前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側の一方側に、前記ＥＧＲパイプの前記接続端部に代えて、前記ＥＧＲクーラコアに連結されて前記内部通路を通過する前記排気ガスの流量を可変制御するとともに、その一部が前記冷却水通路を通過する冷却水に接触するＥＧＲバルブを備え、
   前記ＥＧＲクーラコアの上流側および下流側の他方側に、前記シール部材および前記弾性ガスシール部が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の排気冷却装置。
3. 前記ハウジングは、前記ＥＧＲクーラコアの前記内部通路の上流側および下流側に位置する上流側および下流側の接続穴を有するとともに、該上流側および下流側の接続穴の内周壁面をそれぞれ複数に分割可能な複数のハウジング分割体で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気冷却装置。
4. 前記シール部材は、ゴム弾性を有する素材を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の排気冷却装置。
5. 前記ガスケット部材の前記弾性ガスシール部は、前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部とが対向する方向に伸縮可能な蛇腹状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の排気冷却装置。
6. 前記ＥＧＲクーラコアの前記対向端部は、前記ＥＧＲクーラコアの本体部分から放射外方に突出する環状凸形状をなしており、
   前記ガスケット部材の前記弾性ガスシール部は、前記環状凸形状の前記対向端部の一側面と前記ＥＧＲパイプの前記接続端部との間で圧縮されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の排気冷却装置。

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