JP2019183726A - EGR device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGR(Exhaust Gas Recuirculation)装置に関する。 The present invention relates to an EGR (Exhaust Gas Recuirculation) apparatus.
エンジンから排出されたEGRガスをEGRクーラーにより冷却しEGRバルブを通して再循環させる構成が知られている(例えば特許文献1参照)。 A configuration is known in which EGR gas discharged from an engine is cooled by an EGR cooler and recirculated through an EGR valve (see, for example, Patent Document 1).
EGRクーラー及びEGRバルブは、EGRガスが流れる配管を介して連結され、エンジンにそれぞれ組付けられる。このため、配管の剛性が高くなるようにその板厚や素材などを設計すると、EGRクーラー及びEGRバルブの各取り付け位置の誤差により配管に加わる応力を緩和することが難しい。 The EGR cooler and the EGR valve are connected via a pipe through which EGR gas flows, and are each assembled to the engine. For this reason, when the thickness and material of the pipe are designed so as to increase the rigidity of the pipe, it is difficult to relieve the stress applied to the pipe due to errors in the mounting positions of the EGR cooler and the EGR valve.
これに対し、配管の剛性が低くなるように板厚や素材などを設計すると、EGRクーラー及びEGRバルブの各取り付け位置の誤差による応力は低減されるが、エンジンの振動によってEGRクーラー及びEGRバルブから生ずる相対的な振動により配管に加わる応力が増加する。このような応力が加わると、配管に亀裂や歪みなどが生ずるおそれがある。 On the other hand, if the plate thickness, material, etc. are designed so that the rigidity of the piping is low, the stress due to errors in the mounting positions of the EGR cooler and EGR valve is reduced, but the EGR cooler and EGR valve are affected by the vibration of the engine. The relative vibration that occurs increases the stress on the pipe. When such stress is applied, there is a risk that cracks or distortions may occur in the piping.
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、エンジンに対する取り付け位置の誤差及びエンジンの振動により配管に加わる応力を低減することができるEGR装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an EGR device capable of reducing stress applied to piping due to an error in an attachment position with respect to an engine and vibration of the engine.
本発明のEGR装置は、エンジンに組付けられ、前記エンジンから排出されたEGRガスを冷却するEGRクーラーと、前記EGRガスを前記EGRクーラーから、前記エンジンに組付けられたEGRバルブに導く矩形状の配管とを有し、前記配管は、第1板部材及び第2板部材を有し、前記第1板部材及び前記第2板部材は、それぞれ、幅が長辺方向に広がるベース板と、幅が短辺方向に広がり前記ベース板の両端に設けられた一対の側板とを含み、前記第1板部材及び前記第2板部材は、互いの前記一対の側板が重なり合うように接合され、前記第1板部材及び前記第2板部材の前記ベース板同士は、前記EGRクーラーが前記エンジンに組付けられる方向において対向し、前記第1板部材及び前記第2板部材の前記一対の側板は、前記エンジンが振動する方向において対向する。 The EGR device of the present invention is assembled in an engine, and has an EGR cooler that cools EGR gas discharged from the engine, and a rectangular shape that guides the EGR gas from the EGR cooler to an EGR valve assembled in the engine. The pipe has a first plate member and a second plate member, and the first plate member and the second plate member each have a base plate whose width extends in the long side direction, and And a pair of side plates provided at both ends of the base plate, the first plate member and the second plate member are joined so that the pair of side plates overlap each other, The base plates of the first plate member and the second plate member face each other in a direction in which the EGR cooler is assembled to the engine, and the pair of side plates of the first plate member and the second plate member are Said Engine faces in a direction vibrations.
本発明によれば、エンジンに対する取り付け位置の誤差及びエンジンの振動により配管に加わる応力を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stress added to piping by the error of the attachment position with respect to an engine and the vibration of an engine can be reduced.
図1はEGR装置の一例を示す側面図であり、図2はEGR装置の一例を示す上面図である。より具体的には、図1には、後方からエンジン1を見たときのEGR装置が示され、図2には、上方からエンジン1を見たときのEGR装置が示されている。図2の紙面において、上方はエンジン1の前方側であり、下方はエンジン1の後方側である。また、図1及び図2において、X軸方向はエンジン1の幅方向を指し、Y軸方向はエンジン1の前後方向を指し、Z軸方向はエンジン1の上下方向を指す。なお、本例のエンジン1は、例えば、FF(Front-engine Front-drive)及びFR(Front-engine Rear-drive)の何れかの駆動方式に対応する。
FIG. 1 is a side view showing an example of the EGR device, and FIG. 2 is a top view showing an example of the EGR device. More specifically, FIG. 1 shows the EGR device when the
EGR装置は、EGRクーラー2と、EGRバルブ3と、配管4とを有する。EGR装置は、エンジン1のシリンダヘッドの近傍に組付けられる。EGRクーラー2及び配管4は、後方からエンジン1の背面に組付けられている(「組付け方向」参照)。また、EGRバルブ3は、エンジン1の側面に組付けられている。
The EGR device includes an EGR cooler 2, an
エンジン1は、ガソリンを燃焼させることにより車両を駆動し、燃焼により生じた排気ガスをEGRガスとしてEGRクーラー2に排出する。EGRガスは、符号Fで示される経路に従ってEGRクーラー2、配管4、及びEGRバルブ3をこの順に流れてエンジン1に再循環される。
The
EGRクーラー2は、エンジン1から排出されたEGRガスを、例えば冷却水により冷却する。EGRクーラー2は、略直方体形状を有し、エンジン1の背面に沿って斜め上方に傾いた状態でエンジン1に組み付けられている。
The EGR cooler 2 cools the EGR gas discharged from the
EGRクーラー2の両端には接続管部21,22がそれぞれ設けられている。接続管部21は、EGRクーラー2の上流側の一端からエンジン1の背面に向けて曲がった経路を有し、フランジ20を介してエンジン1の背面に組付けられている。フランジ20は、複数のボルト80によりエンジン1に固定されている。
また、接続管部22は、EGRクーラー2の下流側の一端において配管4と接続され、冷却されたEGRガスをEGRクーラー2から配管4内に導入する。
The connecting
配管4は、矩形状の外周を有し、EGRガスをEGRクーラー2からEGRバルブ3に導く。配管4は、互いに連通する主管路部41及び副管路部42を有する。主管路部41は、EGRクーラー2から、エンジン1の背面に沿って斜め上方に延びている。このため、主管路部41の下流側端部は、エンジン1の後方の左側に位置する。主管路部41はEGRガスの下流側において副管路部42に接続されている。
The pipe 4 has a rectangular outer periphery, and guides EGR gas from the EGR cooler 2 to the
副管路部42は、主管路部41の下流側端部からEGRバルブ3に向かって略L字状に曲がった経路を有する。副管路部42は、エンジン1の背面に沿ってEGRバルブ3と同じ高さ位置まで上方に延び、EGRバルブ3に向かって略直角に曲がっている。なお、副管路部42の長さは、主管路部41と比較すると十分に短い。
The
副管路部42は、下流側においてフランジ44を介してEGRバルブ3の一端に接続されている。フランジ44は、例えばボルト81によりEGRバルブ3に固定されている。
The
EGRバルブ3は、固定金具30によりエンジン1後部の側方に組み付けられている。固定金具30は、ボルト82によりエンジン1の上面に固定されている。EGRバルブ3は、例えばEGRガスの流量を制御する。EGRガスはEGRバルブ3から再循環用配管5を流れてエンジン1に再循環される。再循環用配管5は、フランジ50を介してEGRバルブ3に組み付けられている。フランジ50は、ボルト83によりEGRバルブ3に固定されている。
The EGR
このように、EGRクーラー2及びEGRバルブ3は、EGRガスが流れる配管4を介して連結され、エンジン1にそれぞれ組付けられる。このため、配管4の剛性が高くなるようにその板厚や素材などを設計すると、EGRクーラー2及びEGRバルブ3の各取り付け位置の誤差により配管に加わる応力を緩和することが難しい。
As described above, the EGR cooler 2 and the
例えば図2に示されるように、Y軸方向において、EGRクーラー2のフランジ20とEGRバルブ3の組み付け位置に誤差ΔPが生じると、EGRクーラー2とEGRバルブ3を連結する主管路部41に応力が加わるおそれがある。
For example, as shown in FIG. 2, if an error ΔP occurs in the assembly position of the
これに対し、配管4の剛性が低くなるように板厚や素材などを設計すると、EGRクーラー2及びEGRバルブ3の各取り付け位置の誤差による応力は低減されるが、エンジン1の振動によってEGRクーラー2及びEGRバルブ3から生ずる相対的な振動により配管4に加わる応力が増加する。このような応力が加わると、配管4に亀裂や歪みなどが生ずるおそれがある。
On the other hand, if the plate thickness, material, etc. are designed so that the rigidity of the pipe 4 is low, stress due to errors in the mounting positions of the EGR cooler 2 and the
例えば図1に示されるように、エンジン1が上下方向(「エンジンの上下方向」参照)及びローリング方向(「エンジンのローリング方向」参照)に振動すると、主管路部41に応力が生ずるおそれがある。エンジン1の上下方向及びローリング方向は、エンジン1が振動する方向の一例である。ここで、エンジン1の上下方向は、シリンダヘッド内でピストンが動作する方向であり、Z軸方向に該当する。また、エンジン1のローリング方向は、クランクシャフトの動作によりエンジン1がローリングする方向であり、X軸方向に該当する。
For example, as shown in FIG. 1, when the
そこで、主管路部41は、以下に述べるように、エンジン1の上下方向及びローリング方向において剛性が高くなり、エンジン1の組み付け方向において剛性が低くなるような構造を備える。
Therefore, as described below, the
図3は、A−A線(図1参照)に沿った主管路部41の断面図である。主管路部41は、コ字形状の一対の板部材41a,41bを含む。板部材41a,41bは、例えば鉄などの金属板をプレス成型することにより得られる。板部材41a,41bの一方は第1板部材の一例であり、板部材41a,41bの他方は第2板部材の一例である。主管路部41は、板部材41a,41b同士を組み合わせて、溶接などの接合手段により接合することにより構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
板部材41aは、ベース板60と、その両端に設けられた一対の側板61,62とを有する。ベース板60は、主管路部41の外周の長辺方向に幅hが広がっており、一対の側板61,62は、主管路部41の外周の短辺方向に幅b(<h)が広がっている。
The
板部材41bは、ベース板70と、その両端に設けられた一対の側板71,72とを有する。ベース板70は、主管路部41の外周の長辺方向に幅が広がっており、一対の側板71,72は、主管路部41の外周の短辺方向に幅が広がっている。ベース板70の幅は、他方の板部材41aの各側板61,62の厚み分だけベース板60の幅hより短い。側板71,72の幅は、他方の板部材41aのベース板60の厚み分だけ側板61,62の幅bより短い。
The
このように、一方の板部材41bは、他方の板部材41aよりサイズが小さく、その板部材41aのベース板60及び側板61,62に囲まれた領域に収容されて接続される。一方の板部材41aと他方の板部材41bは、側板61及び側板71が重なり合い、側板62及び側板72が重なり合うように接合される。
Thus, the one
これにより、板部材41a,41bは、EGRガスが流れる流路Sを形成する。主管路部41の外周のサイズ(長辺×短辺)はh×bである。
Thereby,
また、主管路部41は、EGRクーラー2がエンジン1に組付けられる方向において、各ベース板60,70同士が対向するように構成されている。このため、主管路部41は、側板61,62,71,72同士が重なり合った短辺方向がEGRクーラー2の組付け方向に一致するので、その組付け方向において剛性が低くなる。したがって、主管路部41は、EGRクーラー2の組付けの誤差ΔPに応じて柔軟に変形することにより、誤差ΔPによって生ずる応力を緩和することができる。
In addition, the
主管路部41は、さらにエンジン1の振動方向に沿った断面の断面係数が高くなるため、エンジン1の振動により生ずる応力を抑制することができる。
Since the section coefficient of the cross section along the vibration direction of the
図4は、B−B線またはC−C線(図1参照)に沿った主管路部41の断面図である。B−B線はエンジン1の上下方向に一致し、C−C線はエンジン1のローリング方向に一致する。なお、図4において、図3と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
主管路部41の断面において、短辺方向の長さはbとなり、長辺方向の長さはh’(>h)となる。このため、長辺方向の断面係数はb×h’3から算出されるので、長辺方向に加わる応力は長さh’の影響が支配的となる。これに対し、短辺方向の断面係数はh’×b3から算出されるので、短辺方向に加わる応力は長さbの影響が支配的となる。
In the cross section of the
ここで、長辺方向はエンジン1の振動方向に一致し、短辺方向はEGRクーラー2の組付け方向に一致する。したがって、主管路部41の剛性は、エンジン1の振動方向において高くなり、EGRクーラー2の組付け方向において低くなる。よって、主管路部41は、エンジン1の振動により生ずる応力が低減されて、その応力による変形が抑制される。
Here, the long side direction coincides with the vibration direction of the
このように、各板部材41a,41bの一対の側板61,62,71,72は、エンジン1の振動方向において対向するため、その方向における断面係数が低減され、エンジン1の振動による応力が低減される。よって、本実施例のEGR装置は、エンジン1に対する取り付け位置の誤差及びエンジン1の振動により配管4に加わる応力を低減することができる。
Thus, since the pair of
また、上述したように、板部材41a,41bを組み合わせることにより配管4を構成する場合、側板61,62,71,72同士の重なり合う領域の長さを調整することにより、配管4の引き回しによらずに、EGRガスの流路の断面形状を、例えば流量に応じて自由に形成することが可能となる。これに対し、例えば、外周が円形状の一体成型の配管を用いた場合、配管の引き回しに応じて配管の流路の断面形状が変形する。
Further, as described above, when the pipe 4 is configured by combining the
図5は、比較例の配管の一例を示す断面図である。符号90は、比較例の配管の通常の断面を示し、符号91は、配管の引き回しにおける曲げ部の断面を示す。配管の曲げ部では配管の流路の断面が扁平に変形するため、EGRガスの圧損が増加する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a pipe of a comparative example.
これに対し、実施例のように、板部材41a,41bを組み合わせることにより配管4を構成すれば、配管の引き回しに応じて配管の流路の断面形状を設計することができるため、設計の自由度が高まる。
On the other hand, if the pipe 4 is configured by combining the
次に、主管路部41の他の例について述べる。
Next, another example of the
図6は、A−A線に沿った他の例の主管路部41の断面図である。図6において、図3と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。一対の板部材41a,41bは、図3の例とは異なり、一対の側板71,72がベース板60から一定の距離Δbだけ離れている。このため、主管路部41の幅は、図3の例よりΔbだけ大きくなる(b’=b+Δb)。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another example
本例においても、主管路部41は、長辺方向において断面係数が高く剛性が高くなるため、エンジン1の振動により生ずる応力を抑制することができる。
Also in this example, since the main
さらに、図7は、A−A線に沿った他の例の主管路部41の断面図である。図7において、図6と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。本例では、一方の板部材41bの側板71,72及びベース板70のサイズが、他方の板部材41aの側板61,62からはみ出さないように調整されている。
Further, FIG. 7 is a cross-sectional view of another example of the
本例においても、主管路部41は、長辺方向において断面係数が高く剛性が高くなるため、エンジン1の振動により生ずる応力を抑制することができる。
Also in this example, since the main
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに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形実施可能である。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 エンジン
2 EGRクーラー
3 EGRバルブ
4 配管
41 主管路部
42 副管路部
41a,41b 板部材
60,70 ベース板
61,62,71,72 側板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記EGRガスを前記EGRクーラーから、前記エンジンに組付けられたEGRバルブに導く矩形状の配管とを有し、
前記配管は、第1板部材及び第2板部材を有し、
前記第1板部材及び前記第2板部材は、それぞれ、幅が長辺方向に広がるベース板と、幅が短辺方向に広がり前記ベース板の両端に設けられた一対の側板とを含み、
前記第1板部材及び前記第2板部材は、互いの前記一対の側板が重なり合うように接合され、
前記第1板部材及び前記第2板部材の前記ベース板同士は、前記EGRクーラーが前記エンジンに組付けられる方向において対向し、
前記第1板部材及び前記第2板部材の前記一対の側板は、前記エンジンが振動する方向において対向することを特徴とするEGR装置。 An EGR cooler that is assembled to the engine and cools the EGR gas discharged from the engine;
A rectangular pipe for guiding the EGR gas from the EGR cooler to an EGR valve assembled to the engine;
The pipe has a first plate member and a second plate member,
Each of the first plate member and the second plate member includes a base plate having a width extending in the long side direction and a pair of side plates extending in the short side direction and provided at both ends of the base plate,
The first plate member and the second plate member are joined so that the pair of side plates overlap each other,
The base plates of the first plate member and the second plate member face each other in a direction in which the EGR cooler is assembled to the engine,
The pair of side plates of the first plate member and the second plate member oppose each other in a direction in which the engine vibrates.
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