JP2016056778A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの性能を確保しつつコストを低減することが可能なＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】ＥＧＲ装置は、エンジンの排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路内のＥＧＲガスを昇圧するＥＧＲポンプと、ＥＧＲポンプを駆動するモータ６３と、を備える。モータ６３は、冷却フィン６５を有する空冷式モータである。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＧＲ装置に関する。

従来、自動車のエンジン等においては、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。排気ガス再循環では、排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ戻し、当該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、ＮＯ_Ｘの発生を低減する。例えば、特許文献１に記載されたＥＧＲ装置では、エンジンの排気側と吸気側とがＥＧＲ通路によって接続されている。そして、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲポンプによってＥＧＲ通路内のＥＧＲガスが昇圧され、吸気側へ供給されている。

特開２０１４−５８９１４号公報

上記特許文献１のＥＧＲ装置では、ＥＧＲポンプは、モータによって駆動される。モータは、発熱しつつ動作する。モータは、高温になると熱だれ等で性能が劣化するおそれがある。このため、モータを十分に冷却して性能を確保する必要がある。従来のＥＧＲ装置では、モータの冷却のために、冷却液を供給する配管や、冷却液を昇圧するポンプ、冷却液とモータとの間で熱交換させる熱交換器等を設置し、液冷によって冷却していた。しかし、部品点数が多いことから、コストが嵩むという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの性能を確保しつつコストを低減することが可能なＥＧＲ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＥＧＲ装置は、エンジンの排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路内のＥＧＲガスを昇圧するＥＧＲポンプと、ＥＧＲポンプを駆動するモータと、を備え、モータは、冷却フィンを有する空冷式モータである。

このＥＧＲ装置によれば、冷却フィンを用いた空冷によってモータを冷却できることから、従来のＥＧＲ装置のように冷却のために多くの部品を必要とせず、部品点数を削減することができる。これにより、モータの性能を確保しつつコストを低減することが可能となる。

また、本発明に係るＥＧＲ装置では、冷却フィンは、エンジンの吸気通路内に配置されてもよい。このＥＧＲ装置によれば、エンジン駆動中に常に空気が流動する吸気通路内に冷却フィンが配置されることから、モータを効果的に空冷することが可能となる。

また、本発明に係るＥＧＲ装置では、冷却フィンは、吸気通路に設けられた過給機よりも上流側に配置されてもよい。このＥＧＲ装置によれば、過給機の下流側よりも空気の流速が大きい過給機の上流側に冷却フィンが配置されることから、モータを更に効果的に空冷することが可能となる。

本発明によれば、モータの性能を確保しつつコストを低減することが可能なＥＧＲ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るＥＧＲ装置が搭載されたエンジンを示す概略構成図である。 ＥＧＲポンプのモータを示す概略図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＥＧＲ装置が搭載されたエンジンを示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態のＥＧＲ装置６０は、車両のエンジン１０に搭載されている。ＥＧＲ装置６０は、エンジン１０の排気ガス７の少なくとも一部を吸気通路３０へ還流させるために用いられる。

エンジン１０は、ターボチャージャ２０（過給機）を備えた過給機付きエンジンとされている。エンジン１０は、少なくとも１つの気筒１１（本実施形態では、６つの気筒１１）を有している。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンである。なお、エンジン１０としては、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、適用される車両は限定されるものではなく、例えばトラック、バスもしくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等であってもよい。

エンジン１０では、吸気通路３０によってエンジン外部（車両外部）から空気が取り込まれる。取り込まれた空気は、吸気５として、吸気通路３０を通過して吸気マニホールド１３へ導かれる。吸気通路３０は、エンジン外部とターボチャージャ２０のコンプレッサ２１とを接続する第１の吸気通路３１と、コンプレッサ２１とインタークーラ４０とを接続する第２の吸気通路３３と、インタークーラ４０と吸気マニホールド１３とを接続する第３の吸気通路３５と、を有している。換言すれば、吸気通路３０上にコンプレッサ２１及びインタークーラ４０が上流側から順に配置され、吸気通路３０の最下流部が吸気マニホールド１３に接続されている。第１の吸気通路３１は、コンプレッサ２１の空気取り入れダクトとして機能している。

ターボチャージャ２０は、コンプレッサ２１と、コンプレッサ２１にシャフト２５を介して連結されたタービン２３と、を有している。タービン２３は、後述するように気筒１１から排出された排気ガス７によって回転駆動される。この駆動力がシャフト２５を介してコンプレッサ２１に伝達されることで、コンプレッサ２１に駆動力が付与される。コンプレッサ２１は、第１の吸気通路３１から流入した吸気５を当該駆動力によって圧縮し、圧縮した吸気５を第２の吸気通路３３へ送出する。この圧縮により、吸気通路３０内においては、コンプレッサ２１の上流側に位置する第１の吸気通路３１の方が、下流側に位置する第２の吸気通路３３よりも吸気５の流速が大きくなる。

インタークーラ４０は、第２の吸気通路３３から流入した吸気５を冷却し、冷却した吸気５を第３の吸気通路３５へ送出する。インタークーラ４０としては、例えば水冷式の公知のものを用いることができる。インタークーラ４０で冷却された吸気５は、第３の吸気通路３５を通過して吸気マニホールド１３へ導かれる。

また、エンジン１０では、各気筒１１から排出された排気ガス７が排気マニホールド１５を通過してターボチャージャ２０のタービン２３へ導かれ、これによりタービン２３が回転駆動される。タービン２３を駆動した後の排気ガス７は、排気通路５０を通過して車両外部へ排出される。

ＥＧＲ装置６０は、排気ガス７の少なくとも一部をＥＧＲガス９として吸気通路３０へ還流させる。ＥＧＲ装置６０は、エンジン１０の排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ通路７０に設けられたＥＧＲポンプ６１と、ＥＧＲポンプ６１を駆動するモータ６３と、を有している。ＥＧＲ通路７０におけるＥＧＲポンプ６１よりも下流側には、排気ガス７を冷却するＥＧＲクーラ６７が配置されている。

ＥＧＲ通路７０は、例えば、その一端が排気マニホールド１５に接続されると共に、他端が第３の吸気通路３５に接続されている。すなわち、この例では、タービン２３を通過する前の高圧の排気ガス７を吸気通路３０へ還流している。なお、ＥＧＲ通路７０の一端を排気通路５０に接続し、タービン２３を通過した後の排気ガス７を吸気通路３０へ還流してもよい。

ＥＧＲポンプ６１は、モータ６３によって駆動され、ＥＧＲ通路７０内のＥＧＲガス９を昇圧して第３の吸気通路３５側へ送り出す。ＥＧＲポンプ６１は、図示しない制御弁との組み合わせにより、第３の吸気通路３５側へ送り出すＥＧＲガス９の流量を自在としている。モータ６３は、箱状のケース６４（外筒）と、ケース６４の外面に突設された放熱用の冷却フィン６５と、を有する空冷式モータである。モータ６３は、例えば電動モータであり、車両に搭載されたバッテリ（図示せず）を電源として駆動される。

図２は、ＥＧＲポンプ６１のモータ６３を示す概略図である。図２では、モータ６３は、第１の吸気通路３１内における吸気５の流動方向、及びケース６４の延在方向の双方に垂直な方向から見た側面視で示されている。ケース６４は、第１の部分６４ａと、第１の部分６４ａよりも幅が小さい第２の部分６４ｂと、を有している。

冷却フィン６５は、ケース６４の第２の部分６４ｂの外面に垂直に突設された複数の放熱板６６により構成されている。これらの放熱板６６は、側面視においてケース６４の延びる方向と垂直な方向に延在するように形成されている。また、これらの放熱板６６は、所定の間隔を空けて互いに平行に配置されている。

本実施形態では、冷却フィン６５は、吸気通路３０内に配置されている。より具体的には、冷却フィン６５は、第１の吸気通路３１内に配置されている。すなわち、冷却フィン６５は、吸気通路３０において、ターボチャージャ２０のコンプレッサ２１よりも上流側に配置されている。また、冷却フィン６５は、側面視（図２）において放熱板６６の延在方向が吸気５の流動方向に沿う方向となるように配置されている。より具体的には、側面視において放熱板６６の延在方向が吸気５の流動方向と一致するように配置されている。

また、本実施形態では、ケース６４の一部についても第１の吸気通路３１内に配置されている。より具体的には、第１の部分６４ａの一部と第２の部分６４ｂの全体とが、第１の吸気通路３１内に配置されている。これらケース６４の一部及び冷却フィン６５は、第１の吸気通路３１に形成された孔３２に挿入され、第１の吸気通路３１内に突出するように配置されている。ケース６４（第２の部分６４ｂ）の先端は、第１の吸気通路３１における孔３２と対向する側の内面に突き当てられている。これにより、ケース６４の第１の吸気通路３１に対するガタつきの抑制が図られている。また、ケース６４（第１の部分６４ａ）の外面と孔３２の内面との間には、第１の吸気通路３１内の気密性を保つための環状のパッキン６８が介挿されている。

ＥＧＲ装置６０では、冷却フィン６５が第１の吸気通路３１内に配置されていることから、第１の吸気通路３１内を流動する吸気５によってモータ６３の熱が空冷される。つまり、モータ６３からの発熱は、第１の吸気通路３１へ取り入れられた吸気５によって冷却フィン６５からモータ６３の外部へ持ち去られることとなる。

以上説明したＥＧＲ装置６０によれば、冷却フィン６５を用いた空冷によりモータ６３を冷却できることから、従来のＥＧＲ装置のように冷却のために多くの部品を必要とせず、部品点数を削減することができる。これにより、モータ６３の性能を確保しつつコストを低減することが可能となる。

また、ＥＧＲ装置６０によれば、エンジン１０の駆動中に常に空気が流動する吸気通路３０内に冷却フィン６５が配置されることから、モータ６３を効果的に空冷することが可能となる。また、冷却フィン６５が吸気通路３０内に配置されていることから、省スペース化を図ることができる。

また、ＥＧＲ装置６０では、冷却フィン６５は、吸気通路３０内に配置されるコンプレッサ２１よりも上流側に配置されている（第１の吸気通路３１に配置されている）。これにより、コンプレッサ２１の下流側よりも吸気５の流速が大きいコンプレッサ２１の上流側に冷却フィン６５が配置されることから、モータ６３を更に効果的に空冷することが可能となる。

また、ＥＧＲ装置６０では、冷却フィン６５は、側面視において放熱板６６の延在方向が吸気５の流動方向に沿う方向となるように配置されている。これにより、冷却フィン６５の周りに吸気５を効果的に流動させることができることから、モータ６３を更に効果的に空冷することが可能となる。また、冷却フィン６５によって吸気５の流動が妨げられることを抑制できることから、作動効率の低下を抑制することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、冷却フィン６５が吸気通路３０内に配置されているとしたが、冷却フィン６５は任意の箇所に配置されてもよい。例えば、エンジンルーム内の他の箇所に配置されてもよい。ただし、空気の流れが速い箇所に配置されることが好ましい。

また、上記実施形態では、冷却フィン６５が第１の吸気通路３１内に配置されているとしたが、吸気通路３０における第２の吸気通路３３内や第３の吸気通路３５内に配置されてもよい。ただし、上述したように、第１の吸気通路３１の方が第２の吸気通路３３よりも流速の観点から好ましい。

また、上記実施形態では、冷却フィン６５と共にケース６４の一部についても吸気通路３０内に配置されているとしたが、冷却フィン６５のみが吸気通路３０内に配置されていてもよい。また、冷却フィン６５と共にケース６４の全体が吸気通路３０内に配置されていてもよい。

５…吸気、７…排気ガス、９…ＥＧＲガス、１０…エンジン、１１…気筒、１３…吸気マニホールド、１５…排気マニホールド、２０…ターボチャージャ（過給機）、２１…コンプレッサ、２３…タービン、２５…シャフト、３０…吸気通路、３１…第１の吸気通路、３２…孔、３３…第２の吸気通路、３５…第３の吸気通路、４０…インタークーラ、５０…排気通路、６０…ＥＧＲ装置、６１…ＥＧＲポンプ、６３…モータ、６４…ケース、６５…冷却フィン、６６…放熱板、６７…ＥＧＲクーラ、６８…パッキン、７０…ＥＧＲ通路。

Claims (3)

1. エンジンの排気側と吸気側とを接続するＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲ通路内のＥＧＲガスを昇圧するＥＧＲポンプと、
   前記ＥＧＲポンプを駆動するモータと、を備え、
   前記モータは、冷却フィンを有する空冷式モータであることを特徴とするＥＧＲ装置。
2. 前記冷却フィンは、前記エンジンの吸気通路内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
3. 前記冷却フィンは、前記吸気通路に設けられた過給機よりも上流側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のＥＧＲ装置。

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