JP2016114003A

JP2016114003A - エンジン排気系の熱交換器

Info

Publication number: JP2016114003A
Application number: JP2014254878A
Authority: JP
Inventors: 敬章中川; Takaaki Nakagawa
Original assignee: Nakagawa Sangyo Co Ltd
Current assignee: Nakagawa Sangyo Co Ltd
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることが可能なエンジン排気系の熱交換器を提供する。【解決手段】エンジンのＥＧＲ管３に設けたＥＧＲクーラ１は、エンジン排気ガスを流通させるガス流通管５１を備え、当該ガス流通管５１の周囲に密接させて、冷却液を流通させる金属細管５２を、これらを互いに密接させて複数配設する。金属細管５２は、ガス流通管５１よりも薄肉かつ小径である。【選択図】図２

Description

本発明はエンジン排気系の熱交換器に関し、特に、エンジン排気ガスとの熱交換効率に優れた熱交換器に関するものである。

エンジン排気系の熱交換器の一例として特許文献１にはＥＧＲクーラが示されている。ここでは筒状のクーラ本体内を前後のエンドプレートで区画して冷却水室となし、この冷却水室内に冷却水を供給するとともに、エンドプレート間に複数のＥＧＲガス管を架け渡して、これらガス管内にＥＧＲガス（エンジン排気ガス）を流通させることによって、冷却水との間の熱交換によるＥＧＲガスの冷却を行っている。

特開２０１４−６６１４０

ところで、ＥＧＲクーラはエンジンルーム内の限られたスペースに設置されるためコンパクトで高い熱交換効率（放熱性能）が求められるが、上記従来の構造のＥＧＲクーラでは未だ十分に高い熱交換効率が得られないという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることが可能なエンジン排気系の熱交換器を提供することを目的とする。

本第１発明では、エンジン排気ガスないし冷却液の一方を流通させる第１金属管路を備え、当該第１金属管路の周囲に密接させて、前記エンジン排気ガスないし冷却液の他方を流通させる第２金属管路を、これらを互いに密接させて複数配設する。なお、第１金属管路と第２金属管路を密接させ、あるいは第２金属管路同士を密接させる方法としては、ロウ付け、凝着溶接等の方法があり、いずれも管路を強固に密接させることが可能である。

本第１発明においては、第１金属管路の周囲に第２金属管路を密接させて複数配設したことにより、両金属管路を流通するエンジン排気ガスと冷却液の間で効率的な熱交換が行われ、熱交換をコンパクト化することができる。

本第２発明では、前記第２金属管路を、前記第１金属管路よりも薄肉で小径の金属細管で構成する。

本第２発明によれば、両金属配管を流通するエンジン排気ガスと冷却液の間でさらに効率的な熱交換が行われる。

本第３発明では、前記熱交換器をエンジンのＥＧＲ路に設ける。

本第３発明によれば、ＥＧＲ路に設ける熱交換器でＥＧＲクーラが構成され、その熱交換効率の向上とコンパクト化が実現される。

以上のように、本発明のエンジン排気系の熱交換器によれば、コンパクトな形状で高い熱交換効率を得ることができる。

本発明の第１実施形態における、ＥＧＲクーラを設置したエンジン排気系の系統図である。ＥＧＲクーラの縦断面図である。ＥＧＲクーラの横断面図で、図２のIII−III線に沿った断面図である。本発明の第２実施形態における、ＥＧＲクーラを設置したエンジン排気系の系統図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

（第１実施形態）
本実施形態は本発明の熱交換器をＥＧＲクーラに適用した例を示すもので、図１にはＥＧＲクーラ１を設置したエンジン排気系を示す。図１において、エンジン２の排気管２１から排気再循環（ＥＧＲ）管３が分岐してエンジン２の吸気管２２へ連結されており、エンジン排気ガス（以下、単に排気ガスという）の一部がＥＧＲ管３を経てエンジン吸気側へ戻されている。

ＥＧＲクーラ１はＥＧＲ管３の途中に設けられており、ＥＧＲクーラ１に冷却液配管４によってエンジン冷却液（クーラント）の一部が供給されて排気ガスと熱交換し、この結果、高温の排気ガスは適温に冷却されてエンジン吸気管内の吸入空気に合流させられる。

図２にはＥＧＲクーラ１の縦断面図を示し、図３には図２のIII−III線に沿ったＥＧＲクーラ１の横断面図を示す。ＥＧＲクーラ１は閉鎖円筒状のハウジング１１を備えており、その一端面にはエンジン排気管２１から延びるＥＧＲ管３の上流側部３１が連結され、一方、ハウジング１の他端面にはエンジン吸気管２２へ至るＥＧＲ管３の下流側部３２が連結されている。

ハウジング１１内には筒軸方向へ間隔をおいて前後一対の端板１２，１３が設けられており、これら端板１２，１３によって閉鎖されてハウジング１１内に冷却室１４が形成されている。冷却室１４の一端部には冷却液配管４の上流側部４１が連結されて冷却液がエンジン２の冷却系（ないしラジエータ）から冷却室１４内に供給されており、冷却室１４の他端部には冷却液配管４の下流部４２が連結されて、熱交換後の冷却液が冷却室１からエンジン２の冷却系（ないしラジエータ）へ戻される。

前後の端板１２，１３間に複数（本実施形態では５本）の、第１金属管路としてのガス流通管５１がその両端をそれぞれ端板１２，１３に貫通させて設けられている。ＥＧＲ管３の上流側部３１を経てハウジング１１内に流入したエンジン排気ガス（図２の白矢印）は各ガス流通管５１内を流通した後、ハウジング１１からＥＧＲ管３の下流側部３２へ流出させられる。

ここで、本実施形態では、冷却室１４内のガス流通管５１の周囲には当該冷却室１４内を隙無く埋めるように、第２金属管路としての両端開放の円形金属細管５２が互いに密接させて多数配設されている。なお、図３は冷却室１４を埋める金属細管５２の一部のみを示したものである。金属細管これら金属細管５２同士および金属細管５２とガス流通管５１は、ロウ付け等によって互いに隙を生じないように強固に接合されている。金属細管５２としては、例えばフェライト系ステンレス鋼のシームレス管あるいはセミシームレス管が好適に使用でき、その形状の一例は外径２ｍｍ、肉厚０．１ｍｍのものである。ガス流通管５１としては通常の銅管が使用できる。

このような構造のＥＧＲクーラ１においては、ガス流通管５１を通過するエンジン排気ガスが、当該ガス流通管５１と外周面同士を密着させた金属細管５２内を通過する冷却液（図２の黒矢印）と効率的に熱交換する。したがって、熱交換効率が格段に向上するから、ＥＧＲクーラ１をコンパクトなものにすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では図４に示すようにエンジン排気管２１の途中にエンジン冷却液加熱用の熱交換器６を設けた例を示す。熱交換器６の内部構造は上記第１実施形態で説明したＥＧＲクーラと基本的に同一であり、同一部分には同一符号を記してある。本実施形態においては、冬季のエンジン暖機初期において、過度に低温となっているエンジン冷却液が上記熱交換器６において高温の排気ガスによって効率的に加熱されるから、エンジンの暖機時間を短縮することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態においては、第１金属管路をガス流通管として排気ガスを流通させ、第２金属管路の金属細管内に冷却液を流通させるようにしたが、第１金属管路に冷却液を流通させ、第２金属管路の金属細管内に排気ガスを流通させるようにしても同様の作用効果が得られる。なお、金属細管は円形断面である必要は無く、三角、四角、六角断面等、必要に応じて選択できる。

１…ＥＧＲクーラ（熱交換器）、１１…ハウジング、１２，１３…端板、１４…冷却室、２…エンジン、２１…エンジン排気管、２２…エンジン吸気管、３…ＥＧＲ管、４…冷却液配管、５１…ガス流通管（第１金属管路）、５２…金属細管（第２金属管路）、６…熱交換器。

Claims

エンジン排気ガスないし冷却液の一方を流通させる第１金属管路を備え、当該第１金属管路の周囲に密接させて、前記エンジン排気ガスないし冷却液の他方を流通させる第２金属管路を、これらを互いに密接させて複数配設したエンジン排気系の熱交換器。
前記第２金属管路を、前記第１金属管路よりも薄肉で小径の金属細管で構成した請求項１に記載のエンジン排気系の熱交換器。
前記熱交換器をエンジンのＥＧＲ路に設けた請求項１又は２に記載のエンジン排気系の熱換機。