JP2021085397A - EGR cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本開示はEGRクーラに係り、特に、EGRガスを冷却するための水冷式EGRクーラに関する。ここでEGR(Exhaust Gas Recirculation)とは排気再循環の略称であり、内燃機関の排気ガスの一部(EGRガスという)を取り出して吸気系に環流させることをいう。 The present disclosure relates to an EGR cooler, and more particularly to a water-cooled EGR cooler for cooling the EGR gas. Here, EGR (Exhaust Gas Recirculation) is an abbreviation for exhaust gas recirculation, and means taking out a part of the exhaust gas (called EGR gas) of an internal combustion engine and circulating it in an intake system.
かかる水冷式EGRクーラでは一般的に、ハウジング内に、EGRガスが流れる複数のガス管を配置すると共に、入口側エンドプレートと出口側エンドプレートでハウジング内を仕切り、冷却水が流れる水室をハウジング内に画成している(例えば特許文献1参照)。そして、水室内の冷却水によりEGRガスの熱を奪うことで、EGRガスを冷却している。ハウジングの入口側端部には、EGR管との接続のために使用される入口側フランジが固定されている。 In such a water-cooled EGR cooler, generally, a plurality of gas pipes through which EGR gas flows are arranged in the housing, and the inside of the housing is partitioned by an inlet side end plate and an outlet side end plate to house a water chamber through which cooling water flows. It is defined in (see, for example, Patent Document 1). Then, the EGR gas is cooled by removing the heat of the EGR gas from the cooling water in the water chamber. An inlet flange used for connection with the EGR tube is fixed to the inlet end of the housing.
かかるEGRクーラにおいて、入口側エンドプレートの表面(入口側の面)ではEGRガスが直接当たるため、入口側エンドプレートが加熱される一方、入口側エンドプレートの裏面(出口側の側)では冷却水が接触されるため、入口側エンドプレートが冷却される。 In such an EGR cooler, the EGR gas directly hits the surface of the inlet side end plate (inlet side surface), so that the inlet side end plate is heated, while the back surface of the inlet side end plate (outlet side side) is cooled water. Is contacted, so that the inlet side end plate is cooled.
また、入口側エンドプレートが入口側フランジに固定された場合、入口側フランジがEGRガスにより加熱されて伸長すると、これに合わせて入口側エンドプレートも伸長する。 Further, when the inlet side end plate is fixed to the inlet side flange, when the inlet side flange is heated by the EGR gas and stretches, the inlet side end plate also stretches accordingly.
このように入口側エンドプレートと入口側フランジが共に熱膨張した状態で、EGRガスの流れが停止されると、冷却水に接触する入口側エンドプレートの方が入口側フランジよりも先に冷却され、収縮する。すると両者の間で熱歪が発生し、強度的に弱い入口側エンドプレートに亀裂が発生することがある。 When the flow of EGR gas is stopped while both the inlet side end plate and the inlet side flange are thermally expanded in this way, the inlet side end plate in contact with the cooling water is cooled before the inlet side flange. , Shrink. Then, thermal strain occurs between the two, and cracks may occur in the inlet side end plate, which is weak in strength.
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、入口側エンドプレートにおける亀裂発生を抑制することができるEGRクーラを提供することにある。 Therefore, the present disclosure was devised in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an EGR cooler capable of suppressing the occurrence of cracks in the inlet side end plate.
本開示の一の態様によれば、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されEGRガスが流れる複数のガス管と、
前記複数のガス管の入口側端部と前記ハウジングの入口側端部とに固定され、冷却水が流れる水室を区画する入口側エンドプレートと、
前記入口側エンドプレートよりも出口側に離間した位置で前記ハウジングの入口側端部に固定された入口側フランジと、
を備えることを特徴とするEGRクーラが提供される。
According to one aspect of the present disclosure
With the housing
A plurality of gas pipes arranged in the housing and through which EGR gas flows,
An inlet-side end plate fixed to an inlet-side end of the plurality of gas pipes and an inlet-side end of the housing to partition a water chamber through which cooling water flows.
An inlet flange fixed to the inlet end of the housing at a position separated from the inlet end plate on the outlet side.
An EGR cooler is provided that comprises.
好ましくは、前記入口側フランジを固定する固定部は、前記入口側エンドプレートよりも出口側に離間されている。 Preferably, the fixing portion for fixing the inlet side flange is separated from the inlet side end plate on the outlet side.
好ましくは、前記入口側フランジは、前記ハウジングの入口側端部にロー付けにより固定される。 Preferably, the inlet flange is brazed to the inlet end of the housing.
好ましくは、前記入口側フランジは、断面L字状に形成される。 Preferably, the inlet side flange is formed in an L-shaped cross section.
本開示によれば、入口側エンドプレートにおける亀裂発生を抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to suppress the occurrence of cracks in the inlet side end plate.
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments.
図1は、本開示の実施形態に係るEGRクーラの概略断面図である。本実施形態のEGRクーラは、車両に搭載された内燃機関に適用されるものである。例えば、車両はトラック等の大型車両であり、内燃機関(エンジンともいう)はディーゼルエンジンである。しかしながら、車両および内燃機関の種類、用途等に特に限定はなく、例えば車両は乗用車等の小型車両であってもよいし、エンジンはガソリンエンジンであってもよい。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the EGR cooler according to the embodiment of the present disclosure. The EGR cooler of the present embodiment is applied to an internal combustion engine mounted on a vehicle. For example, the vehicle is a large vehicle such as a truck, and the internal combustion engine (also referred to as an engine) is a diesel engine. However, the types and uses of the vehicle and the internal combustion engine are not particularly limited. For example, the vehicle may be a small vehicle such as a passenger car, and the engine may be a gasoline engine.
なおエンジンは、車両以外の移動体、例えば船舶、建設機械、または産業機械に搭載されたものであってもよい。またエンジンは、移動体に搭載されたものでなくてもよく、定置式のものであってもよい。 The engine may be mounted on a moving body other than a vehicle, for example, a ship, a construction machine, or an industrial machine. Further, the engine does not have to be mounted on a moving body, and may be a stationary engine.
図示するEGRクーラ1においては、図中右側が、EGRガスGが導入される入口側であり、図中左側が、EGRガスGが排出される出口側である。以下便宜上、入口側を前、出口側を後とし、その他の上下左右の各方向を図示の如く定める。但しこれら各方向が説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。
In the illustrated EGR
EGRクーラ1の中心軸すなわちクーラ軸を符号Cで示す。以下特に断らない限り、軸方向、半径方向および周方向といった場合、クーラ軸Cを基準とした軸方向、半径方向および周方向を意味するものとする。クーラ軸Cは前後方向に平行である。EGRクーラ1は概して、軸方向に沿って直線的に延びた細長い形状を有している。
The central axis of the
EGRクーラ1は、ハウジング2と、ハウジング2内に配置されEGRガスGが流れる複数のガス管3と、複数のガス管3の前側端部3Aとハウジング2の前側端部2Aとに固定された入口側エンドプレート4と、複数のガス管3の後側端部3Bとハウジング2の後側端部2Bとに固定された出口側エンドプレート5とを備える。入口側エンドプレート4と出口側エンドプレート5は、両者の間に、冷却水Wが流れる水室6を区画する。複数のガス管3は水室6内に収容され、水室6内の冷却水Wが、ガス管3内のEGRガスの熱を奪うことで、EGRガスが冷却される。
The EGR
EGRクーラ1は、ハウジング2の前側端部2Aに固定された入口側フランジ7と、ハウジング2の後側端部2Bに固定された出口側フランジ8とをさらに備える。これらフランジ7,8は、EGRクーラ1の上下流側に配置された上流側EGR管9および下流側EGR管10との接続に使用される。
The EGR
入口側フランジ7は、上流側EGR管9のフランジ11に入口側ガスケット12を挟んで接合され、図示しない複数のボルトによりフランジ11に締結される。同様に、出口側フランジ8は、下流側EGR管10のフランジ13に出口側ガスケット14を挟んで接合され、図示しない複数のボルトによりフランジ13に締結される。
The inlet-
EGRガスGは、上流側EGR管9からEGRクーラ1に導入され、EGRクーラ1を通じて冷却された後、EGRクーラ1から下流側EGR管10へと排出される。
The EGR gas G is introduced from the upstream EGR pipe 9 into the
またEGRクーラ1は、ハウジング2の前側端部2Aに固定された冷却水入口管15と、ハウジング2の後側端部2Bに固定された冷却水出口管16とをさらに備える。これら冷却水入口管15および冷却水出口管16は、水室6に対する冷却水Wの入口および出口をなす。冷却水入口管15および冷却水出口管16は対角状に配置され、すなわち、冷却水入口管15はハウジング2の前側端部2Aの上端部に配置され、冷却水出口管16はハウジング2の後側端部2Bの下端部に配置される。
Further, the EGR
ハウジング2は、軸方向に延びる断面円形の直管により形成される。ガス管3も、軸方向に延びる断面円形の直管により形成され、ハウジング2より小径とされる。複数のガス管3は、軸方向から見て概ね千鳥状に配列されるが、その配列方法は任意であり、例えば格子状に配列されても構わない。
The
入口側エンドプレート4および出口側エンドプレート5は、軸方向に垂直でかつハウジング2と同軸の円形板により形成される。これらプレート4,5には、複数のガス管3の通過を許容すべく複数の穴が設けられている。入口側フランジ7および出口側フランジ8の外形は任意であり、三角形、円形、四角形等とすることができる。
The inlet side end plate 4 and the outlet side end plate 5 are formed of a circular plate that is perpendicular to the axial direction and coaxial with the
EGRクーラ1を構成する上述の各部品は金属製、例えばステンレス製であり、各部品をロー付けによって組み立てることで、EGRクーラ1が作製される。
Each of the above-mentioned parts constituting the EGR
EGRクーラ1は、入口側フランジ7および出口側フランジ8の形状および固定方法が異なることと、冷却水入口管15および冷却水出口管16の配置が上下逆であることとを除き、前後対称に構成される。まず、図2を参照して、EGRクーラ1の前端部の構造を説明する。
The EGR
図2に示すように、ハウジング2の前端面に、同一外径の入口側エンドプレート4が、ロー付けにより液密かつ同軸に固定される。入口側エンドプレート4には複数の管挿通穴21が設けられる。ガス管3は、その前端がフレア状に拡径され、前方から管挿通穴21に挿通された後、入口側エンドプレート4にロー付けで液密に固定される。ガス管3と入口側エンドプレート4のロー付け部(固定部)を参考までに符号22で示す。なおガス管3の前端はフレア状に拡径されていなくてもよい。
As shown in FIG. 2, an inlet-side end plate 4 having the same outer diameter is fixed to the front end surface of the
入口側フランジ7は、概して周方向に延びる環状に形成され、かつ断面L字状に形成される。入口側フランジ7は、その後端内周部に形成されたハウジング嵌合面23と、ハウジング嵌合面23から半径方向外側に延び、その後、前方に向かって屈曲されるフランジ本体24と、フランジ本体24の前端面に形成されたフランジ面25とを有する。
The inlet-
ハウジング嵌合面23は、ハウジング2の前端部2Aの外周面に嵌合される。その後フランジ本体24は、ハウジング嵌合面23に前後に隣接した位置でロー付けにより外周面に固定される。本実施形態の場合、前側ロー付け部(固定部)26によりフランジ本体24が前側から固定され、後側ロー付け部(固定部)27によりフランジ本体24が後側から固定される。
The
特に、入口側フランジ7は、入口側エンドプレート4よりも後側に離間した位置で、ハウジング2の前端部2Aに固定される。また本実施形態ではさらに、入口側エンドプレート4に近い方で入口側フランジ7を固定する固定部としての前側ロー付け部26が、入口側エンドプレート4よりも後側に離間されている。従って入口側エンドプレート4は、入口側フランジ7に直接接触しておらず、入口側フランジ7から熱的に隔離される。また同様に、入口側エンドプレート4は、前側ロー付け部26にも直接接触しておらず、前側ロー付け部26から熱的に隔離される。
In particular, the inlet-
入口側エンドプレート4と入口側フランジ7の前後方向の離間距離X1、および、入口側エンドプレート4と前側ロー付け部26の前後方向の離間距離X2(<X1)は、図示例では極僅かであるが、図示例より大きくしてもよい。また入口側エンドプレート4と入口側フランジ7(フランジ本体24)は半径方向にも離間され、入口側フランジ7は入口側エンドプレート4よりも半径方向外側に位置される。
The distance between the inlet side end plate 4 and the
フランジ面25は、図1に示したように、入口側ガスケット12を挟んで上流側EGR管9のフランジ11に接合される面である。このフランジ面25は、入口側エンドプレート4および複数のガス管3よりも前方に位置される。フランジ本体24の半径方向内側には、EGRガスGを導入するためのガス入口30が画成される。ここに導入されたEGRガスGは、複数のガス管3に分配供給される。
As shown in FIG. 1, the
次に図3を参照して、EGRクーラ1の後端部の構造を説明する。
Next, the structure of the rear end portion of the
ハウジング2の後端面に、同一外径の出口側エンドプレート5が、ロー付けにより液密かつ同軸に固定される。出口側エンドプレート5の複数の管挿通穴51に、複数のガス管3の後端部3Bがそれぞれ挿通され、ロー付けで液密に固定される。ガス管3の後端はフレア状に拡径されているが、拡径されていなくてもよい。ロー付け部(固定部)を参考までに符号52で示す。
An outlet-side end plate 5 having the same outer diameter is fixed to the rear end surface of the
出口側フランジ8は、概して周方向に延びる環状の板状に形成される。出口側フランジ8は、その前端内周部に形成されたハウジング嵌合面53と、ハウジング嵌合面53の後方に隣接して段差状に縮径された縮径部54と、縮径部54の後方に隣接されたテーパ部55とを備える。
The
ハウジング嵌合面53は、出口側エンドプレート5が縮径部54の前端面に突き当たるまで、ハウジング2および出口側エンドプレート5の外周面に、後方から前方に向かって嵌合される。出口側フランジ8は、こうした嵌合により軸方向および径方向に正確に位置決めされた後、ロー付けによりハウジング2および出口側エンドプレート5に固定される。このように出口側フランジ8は、出口側エンドプレート5に接触され、出口側エンドプレート5に固定されている。
The
出口側フランジ8の半径方向内側には、EGRガスGを排出するためのガス出口56が画成される。
A
さて、図2に示すように、ガス入口30に導入されたEGRガスGは、そのまま後方に流れて入口側エンドプレート4の表面すなわち前面に直接当たる。これにより入口側エンドプレート4は前面側から加熱される。一方、入口側エンドプレート4の裏面すなわち後面には冷却水Wが接触されているため、入口側エンドプレート4は後面側から冷却される。入口側フランジ7は、ガス入口30に導入されたEGRガスGにより半径方向内側から加熱される。
As shown in FIG. 2, the EGR gas G introduced into the
また、仮に図3に示した後端部の構造に類似して、入口側エンドプレート4が入口側フランジ7に固定された場合、入口側フランジ7がEGRガスにより加熱されて伸長すると、これに合わせて入口側エンドプレート4も伸長する。
Further, if the inlet side end plate 4 is fixed to the
このように入口側エンドプレート4と入口側フランジ7が共に熱膨張した状態で、例えばEGR停止等により、EGRガスの流れが停止されると、冷却水に接触する入口側エンドプレート4の方が入口側フランジ7よりも先に冷却され、収縮する。すると両者の間で熱歪が発生し、強度的に弱い入口側エンドプレート4に亀裂が発生することがある。
When the inlet side end plate 4 and the
そこで本実施形態では、入口側フランジ7を、入口側エンドプレート4よりも後側に離間した位置でハウジング2の前側端部2Aに固定した。こうすると、入口側エンドプレート4を入口側フランジ7から離間させることができるため、入口側フランジ7の熱による伸縮の影響を、入口側エンドプレート4が受け難くすることができる。言い換えれば、入口側フランジ7の熱による伸縮と、入口側エンドプレート4の熱による伸縮とを、別個独立に行わせることができる。
Therefore, in the present embodiment, the inlet-
従って、入口側エンドプレート4が冷却水によって入口側フランジ7よりも先に冷却され、収縮しても、その収縮を自由に行わせることができる。そして両者の間の熱歪を抑制し、入口側エンドプレート4における亀裂発生を抑制することができる。
Therefore, even if the inlet-side end plate 4 is cooled by the cooling water before the inlet-
また本実施形態では、入口側フランジ7を、入口側エンドプレート4よりも後側に離間した位置でハウジング2の前側端部2Aに固定したので、入口側エンドプレート4よりも前側に離間した位置で固定する場合に比べ、フランジ面25を後方に位置させることができ、EGRクーラ1の軸方向の全長短縮に有利である。
Further, in the present embodiment, since the
また本実施形態では、入口側フランジ7を固定するための前側ロー付け部26を、入口側エンドプレート4よりも後側に離間させている。これにより、前側ロー付け部26を介して入口側フランジ7と入口側エンドプレート4の間で熱伝達や熱干渉が起こるのを抑制でき、入口側フランジ7と入口側エンドプレート4をより確実に熱的に隔離できる。そして入口側エンドプレート4の亀裂発生抑制に有利となる。
Further, in the present embodiment, the
入口側フランジ7を断面L字状に形成したので、入口側フランジ7の固定部を入口側エンドプレート4よりも後側に離間し、入口側フランジ7を入口側エンドプレート4より半径方向外側に離間しつつ、フランジ面25を入口側エンドプレート4および複数のガス管3より前側の好適な位置に位置付けることができる。
Since the inlet-
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, various other embodiments and modifications of the present disclosure can be considered.
(1)例えば、入口側フランジ7等の固定方法はロー付けに限られない。通常の溶接やネジ止め等の他の固定方法が可能である。
(1) For example, the fixing method of the
(2)入口側フランジ7の前端内周部に、図3に示したテーパ部55と前後対称のテーパ部を設けてもよい。テーパ部を設けると、ガス入口30に導入されたEGRガスGを、最も半径方向外側のガス管3までスムーズに案内できる。
(2) A tapered portion symmetrical to the tapered
(3)EGRクーラ1の後端部の構造を、図2に示した前端部の構造と前後対称の構造としても良い。
(3) The structure of the rear end portion of the
前述の各実施形態および変形例の構成は、特に矛盾が無い限り、部分的にまたは全体的に組み合わせることが可能である。本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 The configurations of the above-described embodiments and modifications can be combined partially or wholly, unless otherwise inconsistent. The embodiments of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and all modifications, applications, and equivalents included in the ideas of the present disclosure defined by the scope of claims are included in the present disclosure. Therefore, the present disclosure should not be construed in a limited manner and may be applied to any other technique belonging within the scope of the ideas of the present disclosure.
1 EGRクーラ
2 ハウジング
2A 前側端部
3 ガス管
3A 前側端部
4 入口側エンドプレート
6 水室
7 入口側フランジ
26 前側ロー付け部
G EGRガス
W 冷却水
1
Claims (4)
前記ハウジング内に配置されEGRガスが流れる複数のガス管と、
前記複数のガス管の入口側端部と前記ハウジングの入口側端部とに固定され、冷却水が流れる水室を区画する入口側エンドプレートと、
前記入口側エンドプレートよりも出口側に離間した位置で前記ハウジングの入口側端部に固定された入口側フランジと、
を備えることを特徴とするEGRクーラ。 With the housing
A plurality of gas pipes arranged in the housing and through which EGR gas flows,
An inlet-side end plate fixed to an inlet-side end of the plurality of gas pipes and an inlet-side end of the housing to partition a water chamber through which cooling water flows.
An inlet flange fixed to the inlet end of the housing at a position separated from the inlet end plate on the outlet side.
An EGR cooler characterized by being equipped with.
請求項1に記載のEGRクーラ。 The EGR cooler according to claim 1, wherein the fixing portion for fixing the inlet-side flange is separated from the inlet-side end plate on the outlet side.
請求項1または2に記載のEGRクーラ。 The EGR cooler according to claim 1 or 2, wherein the inlet-side flange is fixed to the inlet-side end of the housing by brazing.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のEGRクーラ。 The EGR cooler according to any one of claims 1 to 3, wherein the inlet side flange is formed in an L-shaped cross section.
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---|---|---|---|
JP2019216970A JP2021085397A (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | EGR cooler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019216970A JP2021085397A (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | EGR cooler |
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JP2021085397A true JP2021085397A (en) | 2021-06-03 |
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JP2019216970A Pending JP2021085397A (en) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | EGR cooler |
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