JP2015129619A - Engine egr cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系に還流するエンジンのEGRクーラに関する。 The present invention relates to an engine EGR cooler that recirculates a part of exhaust gas as EGR gas to an intake system.
従来、エンジンにおいては、NOxの排出量の低減や燃費の向上等を目的として、排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス循環(Exhaust Gas Recirculation:EGR)装置が広く採用されている。このEGR装置には、一般に、エンジンから排出される高温の排気ガス(EGRガス)を冷却するためのEGRクーラが設けられている。EGRクーラとしては、気体であるEGRガスをエンジン冷却水で冷却する気−液熱交換タイプのEGRクーラが数多く採用されている。 Conventionally, in an engine, an exhaust gas recirculation (EGR) device that recirculates a part of exhaust gas to an intake system has been widely used for the purpose of reducing NOx emissions and improving fuel consumption. The EGR device is generally provided with an EGR cooler for cooling high-temperature exhaust gas (EGR gas) discharged from the engine. As the EGR cooler, many gas-liquid heat exchange type EGR coolers that cool the gas EGR gas with engine cooling water are employed.
この種のEGRクーラの冷却効率を向上させるための技術として、例えば、特許文献1には、所謂シェルアンドチューブ型の熱交換器を構成する扁平伝熱管に、断面略矩形のチャンネル形状をなすコルゲートフィンを内装するとともに、コルゲートフィン上に複数のスリット状の切欠部を設けた技術が開示されている。
As a technique for improving the cooling efficiency of this type of EGR cooler, for example,
しかしながら、上述の特許文献1に開示された技術は、伝熱管に別体のコルゲートフィンを内装する必要があるため、構造が複雑化する。
However, since the technique disclosed in
また、上述の特許文献1に開示された技術のように、単にコルゲートフィン上にスリット状の切欠部を設けただけの構成では、コルゲートフィンによって区画された小流路間でのEGRガスの流通が局所的にしか行われないため、十分な冷却効率の向上を図ることが困難となる虞がある。
In addition, as in the technique disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で良好な冷却効率を実現することができるエンジンのEGRクーラ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 thereof is to provide an EGR cooler for an engine that can achieve good cooling efficiency with a simple configuration.
本発明の一態様によるエンジンのEGRクーラは、冷却水通路に一体的に併設され、上流側が排気系に連通するとともに下流側が吸気系に連通されたガス冷却通路と、前記ガス冷却通路の内壁部から突出されて前記ガス冷却通路の上流側から下流側に延在する複数の第1のリブと、前記ガス冷却通路の内壁部から突出されて前記第1のリブと微少間隔隔てて対向するよう前記ガス冷却通路の上流側から下流側に延在する複数の第2のリブと、を備えたものである。 An EGR cooler for an engine according to one aspect of the present invention is provided integrally with a cooling water passage, and has an upstream side communicating with an exhaust system and a downstream side communicating with an intake system, and an inner wall portion of the gas cooling passage A plurality of first ribs extending from the upstream side to the downstream side of the gas cooling passage and protruding from an inner wall portion of the gas cooling passage so as to face the first rib with a slight gap therebetween. And a plurality of second ribs extending from the upstream side to the downstream side of the gas cooling passage.
本発明のエンジンのEGRクーラによれば、簡単な構成で良好な冷却効率を実現することができる。 According to the EGR cooler of the engine of the present invention, good cooling efficiency can be realized with a simple configuration.
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図1はエンジンの概略構成図、図2はエンジンの冷却水通路を構成する水渡し通路をシリンダブロックの背面側から見た斜視図、図3は水渡し通路の要部を一部破砕して示す平面図、図4は図3のIV−IV線に沿う断面図、図5は図3のV−V線に沿う断面図、図6は水渡し通路及びEGRクーラの要部断面斜視図、図7は水渡し通路及びEGRクーラの要部断面分解斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine, FIG. 2 is a perspective view of a water passage constituting the cooling water passage of the engine as viewed from the back side of the cylinder block, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is a sectional view taken along line V-V in FIG. 3, and FIG. The principal part sectional perspective view of a passage and an EGR cooler, FIG. 7 is a principal part sectional perspective view of a water passing passage and an EGR cooler.
図1において、符号1はエンジンであり、本実施形態では水平対向4気筒エンジンを示す。このエンジン1のシリンダヘッド2には、各気筒の吸気ポート2aが形成されている。これら各吸気ポート2aは、吸気マニホルド4を介して集合され、その集合端が吸気管5の下流に形成されたエアチャンバ5aに連通されている。また、吸気管5の上流側の空気取り入れ口側にはエアクリーナ10が介装され、さらに、吸気管5の中途には電子制御式のスロットル弁11が介装されている。
In FIG. 1,
また、各吸気ポート2aに連通する吸気マニホルド4の下流端には、インジェクタ13が配設されている。さらに、シリンダヘッド2には、その先端が各気筒の燃焼室に臨まされた点火プラグ14が取り付けられている。
An
一方、シリンダヘッド2に形成された排気ポート2bには、排気マニホルド6を介して排気管7が連通されている。この排気管7には、上流端に排気浄化触媒8が介装され、下流端にマフラ9が取り付けられている。
On the other hand, an exhaust pipe 7 is communicated with an
また、4つの気筒のうち例えば#3気筒の排気ポート2bに連通する排気マニホルド6の管路からは、EGR装置20を構成する排気ガス還流(EGR)通路21が延出され、エアチャンバ5aに連通されている。このEGR通路21の中途には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ22が介装され、さらに、EGR量を調整するための流量制御弁であるEGR弁23が介装されている。本実施形態のEGRクーラ22は、気−液熱交換タイプのEGRクーラであり、例えば、シリンダブロック3の左右バンクを連通する冷却水通路(所謂水渡し通路)15に一体的に併設されている。
Also, an exhaust gas recirculation (EGR)
具体的に説明すると、図2に示すように、本実施形態の水渡し通路15は、例えば、シリンダブロック3の上部後方寄りに固設されている。この水渡し通路15は、例えば、熱伝導性の良好なアルミニウム合金製の鋳造品からなる略角筒形状をなす扁平な管路によって構成されている。水渡し通路15の左右端部は断面積が徐々に縮小するよう絞り形成されており(図3参照)、これら絞り形成された左右端部の底面側には、シリンダブロック3の各バンクのウォータジャケット3aに連通する連通口15aが開口されている(図1,2参照)。
More specifically, as shown in FIG. 2, the
また、例えば、水渡し通路15の左側端部には冷却水をラジエータ(図示せず)に循環させるための主循環通路16が接続され、右側端部には冷却水をヒータコア(図示せず)に循環させるための副循環通路17が連通されている。さらに、水渡し通路15の中途には、冷態時等にラジエータをバイパスして冷却水を循環させるためのボトムバイパス通路18が連通されている。
Further, for example, a
図4乃至図7に示すように、水渡し通路15の底面側には、EGRクーラ22を構成するガス冷却通路25が併設されている。このガス冷却通路25は、例えば、水渡し通路15に沿って延在するものであり、水渡し通路15の底面側の外壁部に凹設された溝部からなる第1の通路部材27と、水渡し通路15とは別体の鋳造品で構成された第2の通路部材28と、が互いに接合されることによって構成されている。
As shown in FIGS. 4 to 7, a
例えば、図2〜4に示すように、ガス冷却通路25の上流側である右側端部には水渡し通路15の内外を貫通する上流側連結パイプ30が連通され、この上流側連結パイプ30には、上流側が排気マニホルド6に連通するEGR通路21の上流側通路21aが連結されている。
For example, as shown in FIGS. 2 to 4, an upstream
一方、例えば、図3,6に示すように、ガス冷却通路25の下流側である左側端部には水渡し通路の内外を貫通する下流側連結パイプ31が連通され、この下流側連結パイプ31には、下流側がエアチャンバ5aに連通するEGR通路21の下流側通路21bが連結されている。さらに、ガス冷却通路25と下流側連結パイプ31との間にはバルブ保持穴32が介装され、このバルブ保持穴32にはEGR弁23(図1参照)が保持されている。そして、このEGR弁23の開度が調整されることにより、排気系から吸気系に還流されるEGR量が調整される。
On the other hand, for example, as shown in FIGS. 3 and 6, a downstream
また、第1の通路部材27の内壁部(すなわち、水渡し通路15の外壁部)からは、突条形状をなす複数の第1のリブ35が突設されている。これら第1のリブ35は、例えば、水渡し通路15の鋳造時(すなわち、第1の通路部材27の鋳造時)に一体形成されるものであり、ガス冷却通路25の上流側から下流側にかけて延在されている。
Further, a plurality of
また、第2の通路部材28の内壁部からは、突条形状をなす複数の第2のリブ36が突設されている。これら第2のリブ36は、第2の通路部材28の鋳造時に一体形成されるものであり、各第1のリブ35と微少間隔隔ててそれぞれ対向するよう、ガス冷却通路25の上流側から下流側にかけて延在されている。
Further, a plurality of
ここで、互いに対向する第1,第2のリブ35,36の間隔D1は、例えば、鋳造品に対して精度上安定的に加工可能な限界値近傍の間隔に設定されており、具体的には、D1=1mm前後の間隔に設定されている。但し、ガス冷却通路25の上流側端部領域(右側端部領域)と下流側端部領域(左側端部領域)における第1,第2のリブ35,36の間隔D2は、D1よりも相対的に広い間隔に設定されており、具体的には、D2=3mm以上に設定されている。
Here, the distance D1 between the first and
すなわち、第1,第2のリブ35,36はガス冷却通路25の上流側から下流側にかけての全域に亘って離間され、これらの間隔Dは、基本的には微少間隔D1に設定されるものであるが、ガス冷却通路25の上流側端部領域及び下流側端部領域に限り、微少間隔D1よりも相対的に広い間隔D2に設定されている。
That is, the first and
また、例えば、図3,5,7に示すように、第1,第2のリブ35,36の配列方向の側部において、ガス冷却通路25の内壁部からは、上下方向(すなわち、第1,第2のリブ35,36の延在方向と略直交する方向)に延在する複数の第3のリブ37が突設されている。これら第3のリブ37は、例えば、第1の通路部材27から第2の通路部材28にかけて形成される一連のリブによって構成され(図5参照)、第1,第2のリブ35,36の間隔が微少間隔D1に設定されるガス冷却通路25の中途領域において所定間隔毎に設けられている(図3参照)。
For example, as shown in FIGS. 3, 5, and 7, in the side portion in the arrangement direction of the first and
このような構成において、各燃焼室から排気マニホルド6に排出された排気ガスの一部(EGRガス)がEGR通路21の上流側通路21aを介してガス冷却通路25内に導入されると、EGRガスは、ガス冷却通路25の上流側端部領域において、第1,第2のリブ35,36によって区画された各小通路25a内に配分される。このとき、上流側端部領域における第1,第2のリブ35,36の間隔D2は、中途領域の間隔D1よりも相対的に広く設定されているため、ガス冷却通路25内における上流側端部領域はエアチャンバとして機能し、上流側通路21aから導入されるEGRガスに対して過大な流路抵抗を発生させることなく、各小通路25a内にEGRガスを効率良く配分することができる。
In such a configuration, when a part of the exhaust gas (EGR gas) discharged from each combustion chamber to the
また、ガス冷却通路25の上流側端部領域で各小通路25aに配分されたEGRガスは、ガス冷却通路25(各小通路25a)内を流通する過程において各第1,第2のリブ35,36との熱交換等によって冷却される。その際、各小通路25a間に圧力差等により、EGRガスの一部は、第1,第2のリブ35,36の間隙を介して、隣接する小通路25a間を相互に移動する。この場合において、特に、第1,第2のリブ35,36の間隔が微少間隔D1に設定された中途領域においては、隣接する小通路25a間を比較的速い流速でEGRガスが移動し、小通路25a内のEGRガスを攪拌した後、第1,第2のリブ35,36に衝突する。これにより、第1,第2のリブ35,36とEGRガスとの熱交換が促進され、EGRガスの良好な冷却効率が実現される。
Further, the EGR gas distributed to the small passages 25a in the upstream end region of the
加えて、EGRガスの一部が第3のリブ37に衝突すると、ガス冷却通路25内にEGRガスの乱流が発生し、これによっても小通路25a間のEGRガスの移動等がより促進される。従って、第1,第2のリブ35,36とEGRガスとの熱交換がさらに促進され、EGRガスの良好な冷却効率が実現される。
In addition, when a part of the EGR gas collides with the
また、ガス冷却通路25の中途領域を流通して下流側端部領域に到達したEGRガスは、EGR弁23を介して、下流側通路21bに流出される。このとき、下流側端部領域における第1,第2のリブ35,36の間隔D2は、中途領域の間隔D1よりも相対的に広く設定されているため、ガス冷却通路25内における下流側端部領域はエアチャンバとして機能し、各小通路25aに配分されたEGRガスを効率良く集合させてEGR弁23に導くことができる。
Further, the EGR gas that has flowed through the middle region of the
このような実施形態によれば、水渡し通路15に併設されたガス冷却通路25と、ガス冷却通路25の内壁部から突出されてガス冷却通路25の上流側から下流側に延在する複数の第1のリブ35と、ガス冷却通路25の内壁部から突出されて第1のリブ35と微少間隔隔てて対向するようガス冷却通路25の上流側から下流側に延在する複数の第2のリブ36とを備えてEGRクーラ22を構成することにより、簡単な構成でEGRガスの良好な冷却効率を実現することができる。
According to such an embodiment, a plurality of
すなわち、第1,第2のリブ35,36によってガス冷却通路25内を複数の小通路25aに区画するとともに、第1,第2のリブ35,36間に形成した微少間隔D1の間隙によってEGRガスの一部を各小通路25a間で速い流速にて移動させることにより、EGRガスの良好な冷却効率を実現することができる。この場合、第1,第2のリブ35,36をガス冷却通路25から突出させる構成を採用することにより、スリットを設けたコルゲートフィン等の別部材を用いることなく、簡単な構成により、ガス冷却通路25内を複数の小通路25aに区画するとともに、EGRガスの一部を各小通路25a間で移動可能とすることができる。
That is, the
また、ガス冷却通路25の上流側端部領域及び下流側端部領域における第1,第2のリブ35,36の間隔Dを中途領域の間隔(微少間隔D1)よりも相対的に広い間隔D2に設定することにより、第1,第2のリブ35,36を設けた場合にも、ガス冷却通路25に対するEGRガスの流入出時における流路抵抗の増大等を好適に抑制することができる。
In addition, the distance D2 between the first and
また、第1,第2のリブ35,36の配列方向の側部においてガス冷却通路25の内壁部から突出する第3のリブ37を設けることにより、小通路25a間のEGRガスの移動等をより好適に促進することができる。
Further, by providing a
また、第1のリブ35を有する鋳造品からなる第1の通路部材27と、第2のリブ36を有する鋳造品からなる第2の通路部材28と、でガス冷却通路25を分割形成することにより、高い加工精度で第1,第2のリブ35,26の間隔を管理することができ、1mm程度の微少間隔D1を広範囲に亘って設定することができる。その際、第1の通路部材27を水渡し通路15と一体的に形成することにより、部品点数を削減してEGRクーラ22の更なる簡素化を実現することができる。
Further, the
なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。 In addition, this invention is not limited to each embodiment described above, A various deformation | transformation and change are possible, and they are also in the technical scope of this invention.
1 … エンジン
2 … シリンダヘッド
2a … 吸気ポート
2b … 排気ポート
3 … シリンダブロック
3a … ウォータジャケット
4 … 吸気マニホルド
5 … 吸気管
5a … エアチャンバ
6 … 排気マニホルド
7 … 排気管
8 … 排気浄化触媒
9 … マフラ
15 … 水渡し通路(冷却水通路)
15a … 連通口
16 … 主循環通路
17 … 副循環通路
18 … ボトムバイパス通路
20 … EGR装置
21 … EGR通路
21a … 上流側通路
21b … 下流側通路
22 … EGRクーラ
23 … EGR弁
25 … ガス冷却通路
25a … 小通路
27 … 第1の通路部材
28 … 第2の通路部材
30 … 上流側連結パイプ
31 … 下流側連結パイプ
32 … バルブ保持穴
35 … 第1のリブ
36 … 第2のリブ
37 … 第3のリブ
D1 … 中途領域の間隔(微少間隔)
D2 … 上流側端部領域及び下流側端部領域の間隔
DESCRIPTION OF
15a ...
D2: Distance between upstream end region and downstream end region
Claims (4)
前記ガス冷却通路の内壁部から突出されて前記ガス冷却通路の上流側から下流側に延在する複数の第1のリブと、
前記ガス冷却通路の内壁部から突出されて前記第1のリブと微少間隔隔てて対向するよう前記ガス冷却通路の上流側から下流側に延在する複数の第2のリブと、を備えたことを特徴とするエンジンのEGRクーラ。 A gas cooling passage integrally provided in the cooling water passage, the upstream side communicating with the exhaust system and the downstream side communicating with the intake system;
A plurality of first ribs protruding from an inner wall portion of the gas cooling passage and extending from the upstream side to the downstream side of the gas cooling passage;
A plurality of second ribs projecting from the inner wall portion of the gas cooling passage and extending from the upstream side to the downstream side of the gas cooling passage so as to face the first rib with a slight gap therebetween. An engine EGR cooler characterized by
前記冷却水通路とは別体の鋳造品で構成され、前記第2のリブを有する第2の通路部材と、が接合されて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のエンジンのEGRクーラ。 The gas cooling passage is recessed in an outer wall portion of the cooling water passage made of a cast product, and has a first passage member having the first rib;
4. The cooling water passage according to claim 1, wherein the cooling water passage is formed of a separate casting and is joined to a second passage member having the second rib. The engine EGR cooler according to any one of the preceding claims.
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Cited By (2)
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KR101836766B1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-03-08 | 현대자동차주식회사 | Engine And Cooling Method For Vehicle |
US9926892B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-03-27 | Hyundai Motor Company | Apparatus for cooling vehicle engine and cooling method thereof |
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2014
- 2014-01-08 JP JP2014001860A patent/JP2015129619A/en active Pending
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US9926892B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-03-27 | Hyundai Motor Company | Apparatus for cooling vehicle engine and cooling method thereof |
KR101836766B1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-03-08 | 현대자동차주식회사 | Engine And Cooling Method For Vehicle |
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