JP2018091222A - 排気再循環配管構造 - Google Patents

Abstract

【課題】通気抵抗を増大させることなく、再循環排気ガスを効率良く空冷することが可能な排気再循環配管構造の提供。【解決手段】空冷管状体１６は、エンジン２の排気の一部を再循環排気ガスとしてエンジン２の吸気に還流する排気再循環管１３に設けられる。空冷管状体１６の内面は、再循環排気ガスの流通方向と略直交する断面において凸部２８と凹部２９とが交互に連続し、再循環排気ガスの流通方向に沿って凸部２８と凹部２９とが延びる凹凸領域２７を有する【選択図】図１

Description

本発明は、排気再循環配管構造に関する。

特許文献１には、エンジンの排気マニホールドから分岐し、ＥＧＲバルブを介して吸気マニホールドに連通しているＥＧＲ管を、車両前方から冷却ファンの冷却空気により冷却する還流ガスの冷却機構が記載されている。また、上記公報には、ＥＧＲ管に冷却フィンを設けることや、コルゲートチューブをＥＧＲ管に用いることが記載されている。

特開２００１−２２１１０６号公報

上記特許文献１では、ＥＧＲ管（排気再循環管）の冷却ファン（冷却用ファン）と対向する車両前方面に冷却フィン（リブ）を設けている。この場合、排気再循環管の外周面の表面積は冷却フィンによって増加するが、排気再循環管の内周面の表面積は冷却フィンによって増加しない。このため、排気再循環管内を流通するＥＧＲガス（再循環排気ガス）と排気再循環管の内周面との接触面積が増加せず、再循環排気ガスを効率良く空冷することができないおそれがある。一方、排気再循環管にコルゲートチューブを用いる場合は、コルゲートチューブ（蛇腹状のチューブ）の凹凸形状によってＥＧＲ管の外周面及び内周面の表面積が増加し、排気再循環管内を流通する再循環排気ガスと排気再循環管の内周面との接触面積も増加するため、再循環排気ガスを効率良く空冷することができる。しかし、コルゲートチューブは、再循環排気ガスの流通方向に沿った断面において凸部と凹部とが連続する凹凸形状であるため、凹凸形状によって再循環排気ガスの通気抵抗が増大する。

そこで、本発明は、通気抵抗を増大させることなく、再循環排気ガスを効率良く空冷することが可能な排気再循環配管構造の提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、排気再循環管と空冷管状体とを備える。排気再循環管は、エンジンの排気の一部を再循環排気ガスとしてエンジンの吸気に還流する。空冷管状体は、排気再循環管に設けられる。空冷管状体の内周面は、再循環排気ガスの流通方向と略直交する断面において凸部と凹部とが交互に連続し、再循環排気ガスの流通方向に沿って凸部と凹部とが延びる凹凸領域を有する。

上記構成では、空冷管状体の凹凸領域によって空冷管状体の内面の表面積が増加し、空冷管状体内を流通する再循環排気ガスと空冷管状体の内面との接触面積も増加するので、再循環排気ガスを効率よく冷却することができる。また、凹凸領域では、再循環排気ガスの流通方向と交叉する断面において凸部と凹部とが交互に連続し、再循環排気ガスの流通方向に沿って凸部と凹部とが延びるので、再循環排気ガスは、凹凸領域の内面によって上流から下流側に向かって整流される。従って、通気抵抗を増大させることなく、再循環排気ガスを効率よく空冷することができる。

また、凹凸領域は、再循環排気ガスの流通方向と略直交断面において凸部と凹部とが交互に連続し、再循環排気ガスの流通方向に沿って凸部と凹部とが延びる外面を有してもよい。

上記構成では、空冷管状体の外面の表面積が増加し、空冷管状体外の空気と空冷管状体の外面との接触面積も増加するので、空冷管状体が冷却される。従って、再循環排気ガスを効率良く冷却することができる。

また、空冷管状体をエンジンの冷却水を冷却するラジエータを通過する空気の流通方向の上流側又は下流側に配置してもよい。

上記構成では、空冷管状体をラジエータを通過する空気の流通方向の上流側又は下流側に配置するので、ラジエータを通過する空気の流れを有効に活用して再循環排気ガスを冷却することができる。

また、空冷管状体をラジエータへ通風する冷却用ファンが生成する空気の流通方向の下流側に配置してもよい。

上記構成では、空冷管状体を冷却用ファンが生成する空気の流通方向の下流側に配置するので、冷却用ファンが生成する空気の流れを有効に活用して再循環排気ガスを冷却することができる。

また、排気再循環管は、車両に搭載されてもよい。凹凸領域は、車両の前後方向と交叉する。

上記構成では、車両の前後方向に空気が通過し、車両に搭載された排気再循環管の空冷管状体の凹凸領域が前後方向と交叉するので、空気の流れ（走行風等）をさらに有効に活用して再循環排気ガスを空冷することができる。

本発明によれば、通気抵抗を増大させることなく、再循環排気ガスを効率良く空冷することができる。

本実施形態に係る排気再循環配管構造の吸気・排気系統の概略図である。 図１の排気再循環配管構造の模式正面図である。 図１の空冷管状体の斜視図である。 図３のIV−IV断面図である。 空冷管状部の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、車両に搭載したエンジンを想定しており、矢印ＦＲは車両の前方を、矢印ＵＰは上方を、矢印ＩＮは車幅内側をそれぞれ示す。なお、図１中の太線矢印Ｇ１は吸気した空気の流れ、太線矢印Ｇ２は排気ガスの流れ、太線矢印Ｇ３はＥＧＲガスの流れをそれぞれ示し、図１中の白が中抜きされた矢印Ｗは、車両の外部から流入する空気の流れを示す。また、以下の説明において、前後方向は車両の前後方向を意味し、車幅方向は車両の前方を向いた状態での左右方向（車両の幅方向）を意味する。

図１に示すように、本実施形態に係る車両１は、エンジン２と、エンジン２の車両前方に配置された冷却用ファン３と、その冷却用ファン３の車両前方に配置されたラジエータ４と、エンジン２から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガス（再循環排気ガス）として吸気側へ再循環させる排気再循環システム（以下、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムと称する）５とを備える。ＥＧＲシステム５は、エンジン２から排出された排気ガスの一部を再循環させるＥＧＲ管１３（排気再循環管）と、ＥＧＲ管１３に設けられてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１４と、ＥＧＲ管１３に設けられてＥＧＲガスの量を調整するＥＧＲバルブ１５とを有し、エンジン２から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ再循環させて吸気に混入させることにより、エンジン２の燃焼温度を抑えてＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制する。

図１及び図２に示すように、エンジン２は、エンジン２の複数の燃焼室６へ吸入される空気等（吸気）が流通する吸気マニフォールド７と、エンジン２から排出された排気ガスが流通する排気マニフォールド８を有し、その前方にはラジエータ４及び冷却用ファン３が配置される。排気マニフォールド８には、車両１の外部へ排気ガスを排出する排気孔３１へ流通する排気ガスの流通路となる排気管１０と、ＥＧＲシステム５によって吸気側へ再循環されるＥＧＲガスの流通路となるＥＧＲ管１３の上流側とがそれぞれ連通する。吸気マニフォールド７には、車両１の外部より空気を吸入する吸気孔３０からエンジン２へ吸入される空気等の流通路となる吸気管９が連通する。吸気管９には、ＥＧＲシステム５によって吸気側へ再循環されるＥＧＲガスの流通路となるＥＧＲ管１３の下流側が接続される。

ラジエータ４は、前後方向と交叉する前面４ａ及び後面４ｂを有する板状の構造体であり、エンジン２の前方に配置される。ラジエータ４には、エンジン２等の冷却水（冷媒）が送り込まれ、ラジエータ４に送り込まれた冷却水は、ラジエータ４内を上方から下方へ通過する際に、ラジエータ４の前面４ａから後面４ｂへ通過する冷却風との間で熱交換することによって冷却される。

冷却用ファン３は、ラジエータ４とエンジン２との間に配置される。一例として、冷却用ファン３は、軸流ファンであって、ハブ１２と、ハブ１２の外周から略放射状に延びる複数の羽根１１とを有し、回転軸に連結される。冷却用ファン３は、回転軸側のプーリーやＶベルトやエンジン２側のプーリー等を介してエンジン２に連結され、エンジン２によって回転駆動される。冷却用ファン３は、回転駆動された際にラジエータ４の前面４ａから後面４ｂへ通過する冷却風の流れを発生させる。なお、本実施形態では、冷却用ファン３の後面４ｂの後方にエンジン２が配置されているが、これに限定されず、例えば、冷却用ファン３をラジエータ４の後面４ｂの後方に配置せず、ラジエータ４の前面４ａの前方に配置して、ラジエータ４の前面４ａから後面４ｂへ通過する冷却風の流れを発生させてもよい。

ＥＧＲ管１３は、冷却用ファン３とエンジン２との間に設けられた空冷管状体１６と、空冷管状体１６と排気マニフォールド８とを連結する上流側通気路１７と、空冷管状体１６と吸気マニフォールド７とを吸気管９を介して連結する下流側通気路１８とを有し、ＥＧＲシステム５がＥＧＲガスを再循環させる際のＥＧＲガスの流通路となる。

図１〜図４に示すように、空冷管状体１６は、車幅方向に沿って延びて、その両端が流入口１９及び流出口２０として開口する矩形筒形状であり、流入口１９には上流側通気路１７が接続され、流出口２０には下流側通気路１８が接続される。空冷管状体１６は、前面部２１と後面部２２と上面部２３と下面部２４とを一体的に有し、冷却用ファン３とエンジン２との間に配置される。前面部２１及び後面部２２は、車両搭載時に車両前後方向と略直交し、空冷管状体１６の車両搭載時の車両前後方向の高さ２５を規定する。上面部２３及び下面部２４は、車両搭載時に車両上下方向と略直交し、空冷管状体１６の車両搭載時に車両上下方向の幅２６を規定する。空冷管状体１６の車両搭載時の車両前後方向の高さ２５は、空冷管状体の車両搭載時の車両前後方向の幅２６よりも長く設定されている。

空冷管状体１６の前面部２１の略全域には、凹凸領域２７が形成される。凹凸領域２７は、ＥＧＲガスの流通方向（車両搭載時の車幅方向）と略直交する方向（車両搭載時の車両上下方向）の断面において複数の凸部２８と複数の凹部２９とを有する。複数の凸部２８と複数の凹部２９とは、車両搭載時の車両上下方向に交互に連続し、ＥＧＲガスの流通方向に沿って凸部２８と凹部２９とが直線状に延びている。

なお、本実施形態では、空冷管状体１６を冷却用ファン３とエンジン２との間に配置する構造を例示したがこれに限定されるものではない。例えば、空冷管状体１６をラジエータ４の前面４ａの前方に配置してもよい。

また、空冷管状体１６の前面部２１に代えて又は加えて後面部２２に凹凸領域２７を形成してもよく、さらに上面部２３や下面部２４に凹凸領域２７を形成してもよい。

図１及び図２に示すように、上流側通気路１７は、一端側がエンジン２の排気マニフォールド８に連結され、他端側が空冷管状体１６の流入口１９に連結されることによって、排気マニフォールド８と空冷管状体１６とを連通させる。下流側通気路１８は、一端側が空冷管状体１６の流出口２０に連結され、他端側が吸気管９に連結されることによって、空冷管状体１６と吸気マニフォールド７とを吸気管９を介して連通させる。

ＥＧＲクーラ１４は、上流側通気路１７に配置され、ＥＧＲ管１３を介して排気マニフォールド８から吸気マニフォールド９へ還流するＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲバルブ１５は、下流側通気路１８に配置され、下流側通気路１８内を開閉することのよってＥＧＲ管１３内を流通するＥＧＲガスの流量を調節する。

次に、車両１の走行時の走行風Ｗ及び冷却用ファン３が生成する空気の流れについて説明する。

図１に示すように、車両１の走行時には、車両１の外部から流入した走行風Ｗの動圧がラジエータ４の前面４ａに作用する。これにより、ラジエータ４では、ラジエータ４の前面４ａ側に外部の空気（走行風Ｗ）が当たり、ラジエータ４の前面４ａから後面４ｂへ空気が通過し、その空気がラジエータ４の後方に配置されるＥＧＲ管１３の空冷管状体１６の前面部２１に吹き付ける。また、ラジエータ４内の冷却水を冷却するために、冷却用ファン３が回転軸を介してエンジン２によって回転駆動される。冷却用ファン３が回転駆動されると冷却用ファン３の前方に負圧が発生し、冷却用ファン３の前面側が負圧域となる。これにより、ラジエータ４では、ラジエータ４の前面４ａ側の外圧域と、ラジエータ４の後面４ｂ側の負圧域との圧力差により、ラジエータ４の前面４ａから後面４ｂへ空気が通過し、ラジエータ４を通過した空気は、さらに圧力が低い冷却用ファン３側へ向かって流れる。冷却用ファン３を通過した空気は、さらに後方に流れて、ラジエータ４の後方に配置されるＥＧＲ管１３の空冷管状体１６の前面部２１に吹き付ける。

上記のように構成された、排気再循環配管構造では、空冷管状体１６の凹凸領域２７によって空冷管状体１６の内面の表面積が増加し、空冷管状体１６内を流通するＥＧＲガスと空冷管状体１６の内面との接触面積も増加するので、ＥＧＲガスを効率よく冷却することができる。また、凹凸領域２７では、ＥＧＲガスの流通方向と交叉する断面において凸部２８と凹部２９とが交互に連続し、ＥＧＲガスの流通方向に沿って凸部２８と凹部２９とが延びるので、ＥＧＲガスは、凹凸領域２７の内面によって上流から下流側に向かって整流される。従って、通気抵抗を増大させることなく、ＥＧＲガスを効率よく空冷することができる。

また、空冷管状体１６の外面の表面積が増加し、空冷管状体１６外の空気と空冷管状体１６の外面との接触面積も増加するので、空冷管状体１６が効率よく冷却される。従って、ＥＧＲガスを効率よく冷却することができる。

また、空冷管状体１６をラジエータ４を通過する空気の流通方向の下流側に配置するので、ラジエータ４を通過する空気の流れを有効に活用してＥＧＲガスを冷却することができる。

また、空冷管状体１６を冷却用ファン３が生成する空気の流通方向の下流側に配置するので、冷却用ファン３が生成する空気の流れを有効に活用してＥＧＲガスを冷却することができる。

また、車両１の前後方向に空気が通過し、車両１に搭載されたＥＧＲ管１３の空冷管状体１６の凹凸領域２７が前後方向と交叉するので、空気の流れ（走行風等）をさらに有効に活用してＥＧＲガスを空冷することができる。

なお、上記実施形態では、ＥＧＲ管１３の空冷管状体１６は、前面部２１と後面部２２と上面部２３と下面部２４とを一体的に有し、前面部２１の略全領域に凹凸領域が形成される矩形筒状体であるが、これに代えて、図５に示すように、空冷管状体１６の全周域に複数の凸部２８と複数の凹部２９とを有する凹凸領域が波板形状に形成された円状管であってもよい。

また、ラジエータ４の前面４ａの前方には、インタークーラやエアコン用のコンデンサやオイルクーラ等が前面から後面への空気の流れを許容するように配置されてもよい。

また、冷却用ファン３は、エンジン２に連結されるエンジンファンに限定されるものではなく、例えば、モータに接続されて電気によって回転駆動する電動ファンであってもよい。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

本発明の排気再循環配管構造は、ＥＧＲシステムを備える車両に広く利用することができる。

１ 車両
２ エンジン
３ 冷却用ファン
４ ラジエータ
４ａ 前面
４ｂ 後面
５ 排気再循環システム（ＥＧＲシステム）
７ 吸気マニフォールド
８ 排気マニフォールド
９ 吸気管
１０ 排気管
１３ ＥＧＲ管（排気再循環管）
１６ 空冷管状体
１７ 上流側通気路
１８ 下流側通気路
１９ 流入口
２０ 流出口
２１ 前面部
２２ 後面部
２７ 凹凸領域
２８ 凸部
２９ 凹部

Claims (5)

1. エンジンの排気の一部を再循環排気ガスとして前記エンジンの吸気に還流する排気再循環管と、
   前記排気再循環管に設けられた空冷管状体と、を備え、
   前記空冷管状体の内面は、前記再循環排気ガスの流通方向と略直交する断面において凸部と凹部とが交互に連続し、前記再循環排気ガスの流通方向に沿って前記凸部と前記凹部とが延びる凹凸領域を有する
   ことを特徴とする排気再循環配管構造。
2. 請求項１に記載の排気再循環配管構造であって、
   前記凹凸領域は、前記再循環排気ガスの流通方向と略直交する断面において凸部と凹部とが交互に連続し、前記再循環排気ガスの流通方向に沿って前記凸部と前記凹部とが延びる外面を有する
   ことを特徴とする排気再循環配管構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の排気再循環配管構造であって、
   前記空冷管状体を前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータを通過する空気の流通方向の上流側又は下流側に配置する
   ことを特徴とする排気再循環配管構造。
4. 請求項３に記載の排気再循環配管構造であって、
   前記空冷管状体を前記ラジエータへ通風する冷却用ファンが生成する空気の流通方向の下流側に配置する
   ことを特徴とする排気再循環配管構造。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の排気再循環配管構造であって、
   前記排気再循環管は、車両に搭載され、
   前記凹凸領域は、前記車両の前後方向と交叉する
   ことを特徴とする排気再循環配管構造。

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