JP2015190697A

JP2015190697A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2015190697A
Application number: JP2014068350A
Authority: JP
Inventors: 秀之石川; Hideyuki Ishikawa
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6505976B2

Abstract

【課題】シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブに対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入し得るようにする。
【解決手段】ＥＧＲクーラの一方のボンネット４に対しシェル１の軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプ８を導いて接続し且つ該ＥＧＲパイプ８からの排気ガス１０を一方のボンネット４内で屈曲させて各チューブ６に導入し得るように構成すると共に、一方のボンネット４におけるガス導入側のプレート２と対峙する部位に該プレート２から離間する側へ反り且つＥＧＲパイプ８側から排気ガス１０の流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレート２に近接して一方のボンネット４を扁平化せしめる窪み部１１を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの排気側から吸気側に再循環されるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラに関するものである。

従来、自動車のエンジン等では、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。

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。

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窒素酸化物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クーラが装備されている。

図３は前記ＥＧＲクーラの一例を示す平面図であって、図中１は矩形断面等の筒形を成すよう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２，３が夫々固着され、該各プレート２，３の反シェル１側には、前記各プレート２，３の端面を被包するようボンネット４，５が固着されており、前記シェル１の内部には、該シェル１の軸心方向（図３中の左右方向）に延び且つその両端を前記各プレート２，３に貫通固着された複数本のチューブ６が収容されている。

そして、前記シェル１の内部には、図示しない水冷系統を介し冷却水７が給排されるようになっていると共に、前記シェル１の両端部には、上流側のＥＧＲパイプ８と下流側のＥＧＲパイプ９とが前記各ボンネット４，５を介して接続されており、上流側のＥＧＲパイプ８から導入された排気ガス１０が前記各チューブ６を流れる間に周囲の冷却水７と熱交換して冷却され、その温度の低下した排気ガス１０が下流側のＥＧＲパイプ９へと抜き出されるようになっている。

尚、この種のＥＧＲクーラに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。

特開２００１−７４３８０号公報

しかしながら、近年におけるＥＧＲクーラでは、排気ガス規制が厳しくなるのに伴い大型化が進んできており、これまでシェル１の両端部にある各ボンネット４，５に対しＥＧＲパイプ８，９を緩やかに曲げて接続することができていたのに対し、図４に示す如く、レイアウト上の制約によりガス導入側のボンネット４に対し前記シェル１の軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプ８を急激に屈曲させて接続しなければならないケースが増えてきているため、この急激なＥＧＲパイプ８の屈曲により排気ガス１０の流れの曲がり方向内側で排気ガス１０の流れが剥離して乱流化が起こり易くなり、曲がり方向外側のボンネット４の壁面に沿い排気ガス１０の主流が偏って流れる結果、該排気ガス１０の主流が一部のチューブ６にばかり偏って導入されて、本来発揮されるべきＥＧＲクーラの冷却性能が十分に引き出されなくなるという問題が生じてきている。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブに対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入し得るようにすることを目的とする。

本発明は、筒形を成したシェルと、該シェルの軸心方向両端にシェル端面を閉塞するよう夫々固着されたプレートと、該各プレートの反シェル側にプレート端面を被包するよう固着されたボンネットと、前記シェルの内部を軸心方向に延び且つその両端を前記各プレートに貫通固着された複数本のチューブとを備え、前記シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記各チューブ内には一方のボンネットから他方のボンネットへ向け排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換させるようにしたＥＧＲクーラであって、前記一方のボンネットに対し前記シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを導いて接続し且つ該ＥＧＲパイプからの排気ガスを前記一方のボンネット内で屈曲させて各チューブに導入し得るように構成すると共に、前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位に該プレートから離間する側へ反り且つ前記ＥＧＲパイプ側から排気ガスの流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレートに近接して前記一方のボンネットを扁平化せしめる窪み部を形成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを介して一方のボンネットに導入された排気ガスがシェルの軸心方向に向きを変えて流れる際に、その曲がり方向外側に向かう排気ガスの流れが窪み部により抑え込まれ、曲がり方向内側へ向かう排気ガスの流れが誘導されるので、曲がり方向外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向が是正され、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布が均一化されることになる。

この際、前記窪み部の形成は、前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から始まっていても良く、このようにすれば、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布の是正がより早い段階から開始されることになる。

また、本発明においては、前記一方のボンネットが前記窪み部の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅されていることが好ましく、このようにすれば、前記窪み部を形成しても圧力損失の増加を招かなくて済む。

上記した本発明のＥＧＲクーラによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブに対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入することができるので、全チューブが排気ガスの熱交換に効率良く利用されて本来発揮されるべきＥＧＲクーラの冷却性能を十分に引き出すことができる。

（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から窪み部の形成を始めているので、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布の是正をより早い段階から開始することができ、更に効果的な流れ分布の均一化を実現することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、一方のボンネットを窪み部の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅しているので、前記窪み部の形成を要因とする圧力損失の増加を未然に回避することができる。

本発明を実施する形態の一例を示す平面図である。図１の窪み部を斜め上方から見た斜視図である。従来のＥＧＲクーラの一例を示す平面図である。従来のＥＧＲクーラの別の例を示す平面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

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、本形態例においては、前述した図４のものと略同様に構成したＥＧＲクーラに関し、ガス導入側のボンネット４に対しシェル１の軸心方向（図１中の左右方向）と略直交（９０°の交差に限定するものではなく７０°〜１１０°程度の交差を含む）する向きからＥＧＲパイプ８を導いて接続し、該ＥＧＲパイプ８からの排気ガス１０を前記ボンネット４内で屈曲させて各チューブ６に導入し得るように構成しており、前記ボンネット４におけるガス導入側のプレート２と対峙する部位には、該プレート２から離間する側（図１中の右側）へ反り且つ前記ＥＧＲパイプ８側から排気ガス１０の流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレート２に近接して前記一方のボンネット４を扁平化せしめる窪み部１１を形成している。

ここに図示している例の場合には、前記窪み部１１の形成が前記一方のボンネット４におけるガス導入側のプレート２と対峙する部位よりも上流側から始まっており、また、前記一方のボンネット４は、前記窪み部１１の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう前記窪み部１１の形成に伴い拡幅されるようになっている。

而して、このようにすれば、シェル１の軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプ８を介して一方のボンネット４に導入された排気ガス１０がシェル１の軸心方向に向きを変えて流れる際に、その曲がり方向外側に向かう排気ガス１０の流れが窪み部１１により抑え込まれ、曲がり方向内側へ向かう排気ガス１０の流れが誘導されるので、曲がり方向外側に相対的に多くの排気ガス１０が偏って流れてしまう傾向が是正され、各チューブ６に導入される排気ガス１０の流れ分布が均一化されることになる。

尚、特に本形態例の場合には、前記窪み部１１の形成が前記ボンネット４におけるガス導入側のプレート２と対峙する部位よりも上流側から始まっているので、各チューブ６に導入される排気ガス１０の流れ分布の是正がより早い段階から開始されることになる。

従って、上記形態例によれば、シェル１の軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプ８を急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブ６に対し排気ガス１０の流れ分布を均一化して導入することができるので、全チューブ６が排気ガス１０の熱交換に効率良く利用されて本来発揮されるべきＥＧＲクーラの冷却性能を十分に引き出すことができる。

ここで、特に本形態例においては、ガス導入側のボンネット４におけるプレート２と対峙する部位よりも上流側から窪み部１１の形成を始めているので、各チューブ６に導入される排気ガス１０の流れ分布の是正をより早い段階から開始することができて、更に効果的な流れ分布の均一化を実現することができ、また、前記ボンネット４を窪み部１１の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅しているので、前記窪み部１１の形成を要因とする圧力損失の増加を未然に回避することができる。

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。

１シェル
２プレート
３プレート
４ボンネット
５ボンネット
６チューブ
７冷却水
８ＥＧＲパイプ
９ＥＧＲパイプ
１０排気ガス
１１窪み部

Claims

筒形を成したシェルと、該シェルの軸心方向両端にシェル端面を閉塞するよう夫々固着されたプレートと、該各プレートの反シェル側にプレート端面を被包するよう固着されたボンネットと、前記シェルの内部を軸心方向に延び且つその両端を前記各プレートに貫通固着された複数本のチューブとを備え、前記シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記各チューブ内には一方のボンネットから他方のボンネットへ向け排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換させるようにしたＥＧＲクーラであって、前記一方のボンネットに対し前記シェルの軸心方向と略直交する向きからＥＧＲパイプを導いて接続し且つ該ＥＧＲパイプからの排気ガスを前記一方のボンネット内で屈曲させて各チューブに導入し得るように構成すると共に、前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位に該プレートから離間する側へ反り且つ前記ＥＧＲパイプ側から排気ガスの流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレートに近接して前記一方のボンネットを扁平化せしめる窪み部を形成したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
前記窪み部の形成が前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から始まっていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
前記一方のボンネットが前記窪み部の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラ。