JP3780729B2

JP3780729B2 - 再循環排気ガス冷却装置

Info

Publication number: JP3780729B2
Application number: JP05131699A
Authority: JP
Inventors: 好之赤尾; 浩司荻田; 晋纐纈
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP2000213426A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン、特にトラック等に搭載されるディーゼルエンジン用の再循環排気ガス冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック等の車両用ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の有害成分である窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を低減するため、エンジンの排気ガスの一部を同エンジンの吸気に混入してシリンダ内に還流させ、燃焼温度及び圧力を抑制するようにした排気ガス再循環装置は公知である。（以下、場合により、この装置をＥＧＲ装置と称し、排気ガスを再循環させることをＥＧＲと謂い、また再循環される排気ガスをＥＧＲガスという。）
【０００３】
上記ＥＧＲ装置付エンジンでは、高温の排気ガスをそのまま吸気に混入すると、吸気温度が上昇して体積効率が低下するため、エンジンの出力、燃費等の性能が悪化すると共に、場合により、燃焼が悪化して黒煙の増加等排気ガス中の他の有害成分の増加を招く、等の問題がある。
そこで、上記ＥＧＲガスを冷却することによって吸気温度を低下させ、体積効率の相対的な向上を図り、エンジンの出力、燃費及び排出ガス性能を改善するようにした種々の再循環排気ガス冷却装置（以下、場合により、ＥＧＲクーラという）が、既に提案され実用に供せられている。
【０００４】
従来のＥＧＲクーラには、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと本質的に同様の構造を有するプレートフィン式及び多管式の冷却装置が広く使用されているが、排気ガスがＥＧＲクーラを通過する際の圧力損失が大きく、所要量の冷却されたＥＧＲガスをエンジンに供給するために必要なＥＧＲクーラの容積及び重量が相対的に著しく大きくなる不具合がある。
【０００５】
また、排気ガス中のＮＯ_ｘを一層低減するために、ＥＧＲガスの還流量をさらに増大しようとする場合、特に、吸気圧力が高い過給機付エンジンにおいて、ＥＧＲガスを吸気通路内に流入させる場合、上記プレートフィン式及び多管式のＥＧＲクーラを通過する排気ガスの圧力損失を低減してその流量を増加させるためには、熱交換体（コア部）の管路断面積を増大させる必要があるので、ＥＧＲクーラの容積が一層大きくなって車両への搭載性が悪化し、さらに重量が増大する不具合がある。
【０００６】
上記プレートフィン式及び多管式ＥＧＲクーラの不具合を改善するために、熱交換要素として、短円柱状又は円盤状の外形を備え、その内部に中心線に対し実質的に平行な多数の小断面積のコア内通路を貫設したハニカム構造のセラミックス製熱交換コア部材を、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたり介装して、上記中心線を回転軸線として回転させ、上記冷却空気により冷却されたコア内通路部分に還流排気ガスを流通させることにより冷却するようにしたＥＧＲクーラが、既に本出願人により提案されている。（平成９年特許願第３３４７４２号及び平成９年特許願第３４６９８６号等参照）
【０００７】
上記ハニカム構造のセラミックス製熱交換コア部材を備えたＥＧＲクーラ（以下場合により、既提案のＥＧＲクーラという）は、従来のプレートフィン式及び多管式のＥＧＲクーラと較べて、単位体積当りでより多くの熱交換表面積を確保することができ、またＥＧＲガス及び冷却空気の流通時の圧力損失が小さく、従って、小型軽量で車両用ディーゼルエンジンに対する搭載性が優れたＥＧＲクーラを提供し得る利点がある。
【０００８】
しかしながら、上記既提案のＥＧＲクーラにおいても、稼働中、ＥＧＲガス温度の低下により、熱交換コア部材のコア内通路の壁面にＥＧＲガス中の煤その他の粒子が次第に付着堆積して流路面積が減少し、冷却性能が低下することを免れない。
上記コア内通路の壁面に煤等の異物が付着堆積する原因は、ＥＧＲガスの冷却によって、ガス中の水蒸気及び気化した未燃燃料の一部が露点以下となり液化して、ＥＧＲガス温度より低温のコア内通路壁面に付着し、これらの粘性がある水分及び油分がバインダとなって煤その他の粒子が引き寄せられて堆積するものと推測される。このようにして、コア内通路壁面に付着した堆積物は、熱交換コア部材の回転により、冷却空気流及びＥＧＲガス流に接することとなるが、粘着力が強いため、冷却空気流によって容易に剥離せず、結局コア内通路の断面積が次第に低減して所謂目詰りが発生し、ＥＧＲクーラの冷却性能が低下することとなる。
【０００９】
特に、上記既提案のＥＧＲクーラにおける熱交換コア部材の一般的な構造は、主としてセラミックス成形技術上の便宜から、図５の部分的拡大断面図に示すとおりである。同図中、符号０１は総括的にセラミックス製の熱交換コア部材を示し、０２は同コア部材０１内に形成された縦壁０３及び横壁０４によって区画された一辺がｈの正方形断面のコア内通路であり、一例として、上記縦壁及び横壁０３及び０４の厚さｔは０．１ｍｍ、辺の長さｈは、０．８〜１．２ｍｍ程度である。
【００１０】
上記正方形断面のコア内通路０２の内部をＥＧＲガス及び冷却空気が、図の紙面に直角方向に流れる場合、大部分のＥＧＲガス及び冷却空気が、最初、コア内通路０２の縦壁０３及び横壁０４に内接する円柱状をなして中心部分を流れ、上記内接円と縦壁０３及び横壁０４との間の隅角部０５には淀みが発生し易い。このため隅角部０５から上記煤等の堆積が発生して、その後次第に成長し、コア内通路０２の縦壁０３及び横壁０４の全面に堆積して流路面積が漸次減少し、稼働時間の経過と共に、ＥＧＲガスの冷却効率が低下すると共に、ＥＧＲガスの流量が減少する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み創案されたもので、上記既提案のＥＧＲクーラをさらに改良して、同ＥＧＲクーラにおける熱交換コア部材のコア内通路の目詰りに起因するＥＧＲガスの冷却性能の低下及び流量の低減を効果的に防止して、エンジンの体積効率を向上し、燃費及び排気ガス性能を改善することができると共に、通過する排気ガス及び冷却空気の圧力損失が小さく、従って、所要の冷却されたＥＧＲガス流量を安定的に確保することができる小型軽量でエンジンへの搭載性が優れたＥＧＲクーラを提供することを、主たる目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段と、上記熱交換コア部材に設けられたコア内通路の目詰りを検知する目詰り検知手段とを備え、同目詰り検知手段により上記コア内通路の目詰りが設定状態を超えたことが検知されたとき、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に設定時間減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする再循環排気ガス冷却装置（以下第１発明という）を提案するものである。
【００１３】
上記第１発明によれば、上記熱交換コア部材に設けられているコア内通路の目詰りが予め定められた設定状態を超えたことが目詰り検知手段により検知されたとき、上記コア部材駆動手段により熱交換コア部材の回転が設定時間停止されるか又は減速駆動されると共に、送風手段からの冷却空気の供給が設定時間停止されるので、熱交換コア部材が排気ガスにより高温度に加熱される。熱交換コア部材が高温度に加熱されることによって、目詰り堆積物のバインダとなっていた水分や油性揮発分が短時間で気化してバインダとしての機能を失ない、煤等の粒子間の結合が緩められ、上記設定時間の経過後に、熱交換コア部材の回転が通常の状態に復し、かつ冷却空気の供給が再開されることによって、冷却空気流及び排気ガス流により上記コア内通路の堆積物が効果的に除去され洗浄されることとなる。上記設定時間は、通常数秒ないし十数秒の短時間で十分であるので、実際上、エンジンの運転性能に殆んど悪影響を与えることはない。
【００１４】
上記第１発明においては、上記目詰り検知手段が、上記冷却空気通路又は排気還流通路に設けられ、上記熱交換コア部材のコア内通路の目詰りによって生起する同コア内通路上流側の冷却空気の圧力変化を検知し、又は熱交換コア部材を流れる冷却空気又は排気ガスの圧力損失を検知する差圧検知手段であることが好ましい。
【００１５】
さらに、上記目的を達成するため、本発明は、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段とを備え、上記熱交換コア部材の予め設定された稼働時間毎に、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする再循環排気ガス冷却装置（以下第２発明という）を提案するものである。
【００１６】
上記第２発明によれば、熱交換コア部材の予め設定された稼働時間毎に、上記コア部材駆動手段により、熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は減速駆動されると共に、送風手段からの冷却空気の供給が設定時間停止されるので、熱交換コア部材が排気ガスにより高温度に加熱される。熱交換コア部材が高温度に加熱されることによって、上記第１発明と同様の理由で、コア内通路の堆積物が効果的に除去されて目詰りが解消され又は少なくとも低減される。上記熱交換コア部材の設定稼働時間は、仕様が異るエンジン毎に予め実験的に定めることができ、上記熱交換コア部材の回転停止又は減速回転を行なう設定時間、及び冷却空気の供給を停止する設定時間も同様に実験により定めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を添付図面について具体的に説明する。
先ず、第１発明を示す図１の概略構成図において、符号１０は車両用の４サイクル多気筒ディーゼルエンジン（図示の場合は４気筒）を示し、同エンジン１０は排気マニホールド１２を含む排気通路１４を備えると共に、吸気マニホールド１６を含む吸気通路１８を備えている。また、一端上流端が上記排気通路１４の適所に連通すると共に、他端下流端が上記吸気通路１８の適所に連通する排気ガス還流通路２０（以下場合により、ＥＧＲ通路という）が備えられ、同ＥＧＲ通路２０には、総括的に符号２２で示したＥＧＲクーラが介装され、また同ＥＧＲ通路２０のＥＧＲクーラ２２より下流側に再循環排気ガスの流量を制御する可変開度のＥＧＲ弁２４が介装されている。
【００１８】
上記ＥＧＲ弁２４は、エンジン１０の回転数を検知する回転数センサ２６の回転数信号Ｎ_ｅ、エンジン１０の冷却水温を検知する温度センサ２８の水温信号Ｔ_ｗ、エンジン１０の負荷センサ３０により検知される負荷信号Ｌ_ｅ、吸気通路１８内の吸気圧力を検知する吸気圧センサ３２の吸気圧信号Ｐ_ｂ、その他エンジン１０の運転状態を示す信号を受容して、エンジン１０に供給される適量のＥＧＲガス量を設定し、ＥＧＲガス量に応じた弁開度を設定するコントロールユニット３４によって制御される。
【００１９】
上記ＥＧＲクーラ２２は、可変速度の電動モータ３６によって回転軸線Ｏ−Ｏの回りを緩速度で回転駆動される熱交換コア部材３８（以下単にコア部材という）と、同コア部材３８を収容するハウジング４０とを備え、同ハウジング４０には、上記ＥＧＲ通路２０が連通すると共に、冷却空気通路４２が連通している。同冷却空気通路４２には、可変速度の電動モータ４４によって駆動されるファン又はブロワ４６からなる送風手段によって、制御された量の冷却空気が供給され、ＥＧＲクーラ２２を通過した冷却空気は上記排気通路１４に排出されるか、又は図中に一点鎖線で示されているように外気に排出される。なお、図中に矢印で示されているように、ＥＧＲガスと冷却空気とは、ＥＧＲクーラ２２内を反対方向、即ち向流的に流れることが好ましい。
【００２０】
また、上記ＥＧＲクーラ２２の上流側における冷却空気通路４２に、上記コア部材３８の目詰りを検知する目詰り検知手段を構成する圧力検知装置４８が設けられ、同圧力検知装置４８は、コア部材３８の目詰りが設定状態（一例として、コア部材３８内の排気ガス及び冷却空気通路、即ちコア内通路５２の合計断面積が２０％閉塞された状態）を超えたときに、流通抵抗の増大に起因する入口側冷却空気圧力の増大を検知して、目詰り信号又は情報を上記コントロールユニット３４に供給する。
【００２１】
上記可変速度の電動モータ３６及び４４は、上記コア部材３８の目詰りが設定状態に達しない通常時においては、エンジン１０の回転数センサ２６の回転数信号Ｎ_ｅ、負荷センサ３０により検知されるエンジン負荷Ｌ_ｅ、ＥＧＲ弁２４の開度等エンジンの運転条件に応じ夫々制御された回転数でコントロールユニット３４により駆動される。このとき、コア部材３８の回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転数は、通常の回転数、例えば３０ｒｐｍ前後である。
【００２２】
上記ＥＧＲクーラ２２の詳細な構造が、図２の側断面図、図３の横断面図及び図４の部分的拡大断面図に示されている。
図２に良く示されているように、ＥＧＲクーラ２２のハウジング４０は、その内部に上記コア部材３８を収容する一端が開口した第１ハウジング部材４０ａと、同第１ハウジング部材４０ａの開口端にＶ型環状クランプ５０によって締結された蓋部材を形成する第２ハウジング部材４０ｂとから構成され、第１ハウジング部材４０ａの上記開口端とは反対側の端部には、前記ＥＧＲ通路２０の出口側端部材２０ｂと、冷却空気通路４２の入口側端部材４２ａとが一体的に形成され、同様に、第２ハウジング部材４０ｂには、ＥＧＲ通路２０の入口側端部材２０ａと冷却空気通路４２の出口側端部材４２ｂとが一体的に形成されている。
【００２３】
コア部材３８は、前記既提案のＥＧＲクーラと同様に、好ましくは、コージェライト、β−スポジューメン等のセラミックス材を押出し成形して形成したハニカム構造の円柱状部材であり、その中心線即ち回転軸線Ｏ−Ｏに対し実質的に平行に形成された多数の小断面積の排気ガス及び冷却空気流通用の貫通したコア内通路５２を備えている。同コア内通路５２は、図４の部分的拡大断面図に示されているように、なるべく円形に近い正六角形の断面形状を有することが好ましく、各コア内通路５２は仕切壁５４によって相互に離隔された独立の通路として形成されている。なお、上記コア内通路５２の断面積及び仕切壁５４の厚さは、所要の熱交換表面積を確保しながら、コア部材３８をなるべく小型軽量なものとするために、既提案のＥＧＲクーラと略同様に設定されることが好ましい。
【００２４】
また、上記コア部材３８は、シリカ、アルミナ等からなる断熱性耐火繊維を押し固めて成形した円筒状の断熱兼シール部材として作用するセラミックスマット５６を介して金属材料、例えばステンレス鋼板製の外筒５８内に収容され、同外筒５８は、上記第１ハウジング部材４０ａの内側面に、回転軸線Ｏ−Ｏに対し直角方向の二つの平面内に、夫々円周方向に等間隔を存して配設された各３個の支持ローラ又は車輪６０によって、上記回転軸線Ｏ−Ｏの回りに自在に回転し得るように支持されている。
【００２５】
上記外筒５８の外側面に、環状のスプロケットホイール６２が溶接圧入等適宜の手段によって固着され、同スプロケットホイール６２の歯６４は、ピニオン６６に多数列設されたピニオンピン６８と噛合する。ピニオン６６は、可変速度の電動モータ３６の出力軸７０に固着され、従って、同電動モータ３６の回転速度を上記コントロールユニット３４により制御することによって、コア部材３８を収蔵した外筒５８を所望の速度で回転させることができる。なお、上記ピニオン６６を多数のスプロケット歯を備えたスプロケットピニオンとし、同スプロケットピニオン６６と上記スプロケットホイール６２との間に、チエーンを捲装して、同チェーンを介しスプロケットホイール６２を回転させるように変更することができる。
【００２６】
上記コア部材３８の冷却空気入口側端部材４２ａ及び排気ガス出口側端部材２０ｂに対向する端面には、第１シール部材７２が板ばね７４により圧接され、同様にコア部材３８の冷却空気出口側端部材４２ｂ及び排気ガス入口側端部材２０ａに対向する端面には、第２シール部材７６が板ばね７８により圧接されている。
【００２７】
上記第１及び第２シール部材７２及び７６は実質的に同一の形状を有し、夫々銅系、炭素系、フッ化物系又は酸化物系の固体潤滑材、特に好ましくはアルミ青銅で作られる。アルミ青銅製の第１及び第２シール部材７２及び７６は、高温下での摩擦係数が十分小さく、摺動相手のコア部材３８の端面を傷めることがない利点があり、さらに鋳造が可能であるので、複雑な形状の成形が容易な利点がある。
【００２８】
図３に第２シール部材７６の正面形状が示されているように、同シール部材７６はコア部材３８の外周縁に当接する円環状外枠部７６ａと、直径方向の架橋部７６ｂとからなるΘ型の正面形状を備え、同架橋部７６ｂの上方の略半円状透孔が、冷却空気出口端側端部材４２ｂの略半円状をなす開口端とコア部材３８の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５２とを連通させると共に、架橋部７６ｂの下方の略半円状透孔が、排気ガス入口側端部材２０ａの略半円状をなす開口端とコア部材３８の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５２とを連通させる。なお、既に述べたように第１シール部材７２も同様のΘ型の正面形状を備え、その架橋部７２ｂの上方の略半円状透孔を介して冷却空気入口端側端部材４２ａの略半円状をなす開口端とコア部材３８の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５２とを連通させると共に、架橋部７２ｂの下方の略半円状透孔が、排気ガス出口側端部材２０ｂの略半円状をなす開口端とコア部材３８の対向する略半円部分内の多数のコア内通路５２とを連通させる。なお、図示は省略されているが、コア部材３８の回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転によって上記第１及び第２シール部材７２及び７６が連れ回りしないように、回り止めピンその他適宜の手段によって、第１及び第２シール部材７２及び７６は、第１ハウジング部材４０ａ及び第２ハウジング部材４０ｂ側に、回転方向に関し夫々係止されている。
【００２９】
上記構成において、エンジン１０の運転中、排気通路に排出された排気ガスの一部が、エンジン１０の運転状態に応じて、コントロールユニット３４によって開度を制御されるＥＧＲ弁２４により流量を制御されてＥＧＲ通路２０内を流れる。
一方、コア部材３８のコア内通路５２の目詰りが設定状態に達しない間は、エンジンの運転状態に応じて、コントロールユニット３４により制御された回転速度で可変速度の電動モータ３６及び４４が夫々駆動される。上記電動モータ３６の回転により、ピニオン６６及び協働するスプロケットホイール６２を介して、コア部材３８が回転軸線Ｏ−Ｏの回りを制御された速度、例えば３０ｒｐｍ前後の速度で回転する。また上記電動モータ４４によってファン又はブロワー４６が駆動され、ＥＧＲ通路２０内を流れるＥＧＲガスを所望の温度に冷却するのに必要な流量の冷却空気がコア部材３８に供給される。
【００３０】
コア部材３８の回転により、多数の小断面積のコア内通路５２の略半数に冷却空気が流れて仕切壁５４を冷却する。一方、残りの略半数のコア内通路５２には、上記ＥＧＲ通路２０からのＥＧＲガスが流れるので、高温のＥＧＲガスが仕切壁５４に接して冷却されたのち、エンジン１０の吸気通路１８に供給され、吸気と混合してエンジン１０の各シリンダの燃焼室に供給される。冷却されたＥＧＲガスが吸気と共にエンジンの燃焼室に供給されるので、体積効率が向上し、エンジン１０の出力及び燃費が改善され、またＮＯ_ｘ等の排出ガス性能が向上する。
【００３１】
エンジン１０の運転時間の増大、従ってＥＧＲクーラ２２の稼働時間が累積すると共に、次第にコア部材３８のコア内通路５２の仕切壁５４に、排気ガス中の水分、未燃燃料が液化して付着し、これに煤その他の固形粒子が付着して堆積し、所謂目詰りが発生する。目詰りが発生してコア内通路５２の断面積が小さくなると、冷却空気通路４２を流れる冷却空気量が減少してＥＧＲガスの冷却性能が低下すると共に、ＥＧＲガスの流量も減少する。
【００３２】
そこで、コア部材３８の目詰りが予め設定された状態、一例として、冷却空気通路４２に臨むコア内通路５２の合計断面積が、最初の断面積の２０％に減少した場合、コア内通路５２の目詰り堆積物を除去し、所謂洗浄を行なう必要がある。上記コア内通路５２の目詰りが進むと、冷却空気通路４２からコア部材３８に流入する空気圧が、流通抵抗の増大によって当然に上昇するので、予め種々の目詰り状態における冷却空気通路４２のＥＧＲクーラ上流側の圧力変化を実験的に調べておくことによって、前記圧力検知装置４８の出力信号に基づき、上記目詰りが設定状態を超えたかどうかが、コントロールユニット３４で判断される。
【００３３】
コア部材３８の目詰りが設定状態を超えると、コントロールユニット３４から可変速度の電動モータ３６及び４４に制御信号が供給され、電動モータ３６は、予め設定された時間停止するか又は通常の回転数より著しく低い回転数に減速される。この結果、同電動モータ３６によりピニオン６６及びスプロケットホイール６２を介して駆動される外筒５８内のコア部材３８が回転軸線Ｏ−Ｏの回りの回転を停止するか、又は、一例として５〜１０ｒｐｍの極めて低い回転数で回転する。一方、電動モータ４４は予め設定された時間停止されるので、ファン又はブロワ４６からコア部材３８への冷却空気の供給が停止される。
【００３４】
コア部材３８が停止し又は低速回転を行なうと共に、冷却空気の供給が停止されるので、コア部材３８の温度がＥＧＲガスの高温によって短時間（例えば数秒）で上昇する。コア部材３８の温度上昇によって、コア内通路５２の堆積物のバインダとして作用していた水分、液化未燃燃料が気化してバインダとしての機能を失なうので、煤等の粒子状堆積物が結合力を失ない又は結合力が著しく小さくなって、容易に除去され得る状態となる。
【００３５】
上記設定時間の経過後に、コントロールユニット３４から上記電動モータ３６及び４４に駆動信号が発せられて、コア部材３８の回転が通常の回転数に復帰すると共に、ファン又はブロワ４６からコア部材３８に冷却空気が供給されると、コア内通路５２内の堆積物は、大部分が冷却空気流によって吹き飛ばされて排気通路１４に排出され（又は冷却空気流と共に外気に排出され）、一部分は、ＥＧＲガスにより吹き飛ばされて吸気通路１８に流入し、この結果、コア部材３８の目詰りが効果的に解消され、又は少くとも上記設定状態より大幅に軽減される。この結果、ＥＧＲガスの冷却が効果的に行なわれると共に、必要なＥＧＲガス流量を確保することができる。
【００３６】
上記のように、短時間の設定時間内にコア部材３８の目詰り洗浄が行なわれ、この洗浄時間中にもＥＧＲガスの供給は停止されることなく行なわれる（エンジン１０の運転状態により、ＥＧＲの必要がなくＥＧＲ弁２４が全閉されている場合は、勿論除外する）ので、エンジン１０の出力、燃費及び排出ガス性能に、格別悪影響を与える不具合はない。なお、上記コア部材３８の目詰り洗浄時におけるコア部材３８の停止又は低速回転の設定時間と、送風手段としてのファン又はブロワ４６の停止の設定時間とは、実質的に等しい時間（開始及び終了時点を含む）とすることが最も簡単かつ便利であるが、ファン又はブロワ４６の送風性能その他の事情により、夫々の設定時間を僅かに変化させても良い。
【００３７】
また、セラミックス製コア部材３８に設けられるコア内通路５２の断面形状を従来一般に用いられている正方形ではなく、図４に示されているような円形に一層近い正六角形とすることによって、目詰りを起す付着物の堆積を少くし、目詰りの発生を効果的に抑止し上記洗浄の回数を低減し得る利点がある。さらに、コア部材３８のコア内通路５２を限界する仕切壁５４の表面に、白金、パラジューム等の酸化触媒を担持させることによって、上記洗浄時における堆積物中の未燃燃料成分の酸化除去を促進することができるので、洗浄時間の短縮及び洗浄効果即ち堆積物の除去効果を、一層向上し得る利点がある。
【００３８】
さらに、上述したように、コア部材３８をセラミックス材料により製造することにより、従来から車両用エンジンの排気浄化用触媒コンバータに広く使用され、多量に生産されている触媒担体の製造技術を適用して、容易かつ安価に同コア部材３８を製造し得ると共に、耐熱性、耐食性等に関しても問題がなく、耐久性及び信頼性が優れている利点がある。しかしながら、適宜の金属薄板、例えばステンレス薄鋼板を素材として、平らなステンレス薄鋼板に、予め波型の凹凸を列設した波板状のステンレス薄板を接着したものを幾重にも巻いて多数のコア内通路５２を有するコア部材３８を製造することができ、この場合にも、上記と同様の手法によりコア内通路５２の目詰りを解消し又は少くとも軽減することができる。
【００３９】
また、上記装置では、冷却空気通路４２におけるＥＧＲクーラ２２の上流側に、コア部材３８の目詰りを検知する手段として圧力検知装置４８が設けられているが、ＥＧＲクーラ２２の上流側及び下流側における冷却空気通路４２の双方に圧力検知装置を設けて、ＥＧＲクーラ２２を流れる冷却空気の圧力損失を差圧ととして検知することにより目詰り状態を検知することができる。同様に、コア部材３８の目詰り検知手段として、ＥＧＲ通路２０におけるＥＧＲクーラ２２の上流側及び下流側に夫々圧力検知装置を設けて、ＥＧＲクーラ２２を流れるＥＧＲガスの圧力損失を差圧として検出することもできる。
【００４０】
次に、第２発明は、上記第１発明におけるコア部材３８の目詰り状態を検知する目詰り検知手段に代え、上記コア部材３８の累積稼働時間を制御要素として採用するものであり、その他の構成は、上記図１ないし図４に示した構成と実質的に同一である。即ち、図１における圧力検知装置４８を廃し、代りに、コントロールユニット３４内に、コア部材３８の稼働時間を累積して検知する時計装置が組み込まれる。
【００４１】
或る特定の機種のエンジン１０と、協働して稼働する特定のＥＧＲクーラ２２とを備えた再循環排気ガス冷却装置においては、ＥＧＲクーラ２２が或る一定の累積時間稼働した後に、コア部材３８の目詰りが略設定状態（例えばコア内通路５２に堆積物が付着することによって、その断面積の合計が最初の断面積の５０％に低減する状態）に達するという事実がある。従って、予め実験によって、コア部材３８の目詰りが設定状態となる累積稼働時間を確認してコントロールユニット３４内の時計装置に設定しておくことによって、ＥＧＲクーラ２２の設定時間の稼働毎に、コントロールユニット３４から図１の電動モータ３６及び４４に、上記同様の制御信号を供給することにより、コア部材３８の目詰りを解決し、又は少くとも軽減し、ＥＧＲクーラ２２のＥＧＲガス冷却性能及びガス流量を確保することができる。
【００４２】
上記第２発明におけるコア部材３８の設定稼働時間は、場合によりエンジン１０の運転時間に換算して代替することができる。（例えば、エンジンの全運転状態の１０％でＥＧＲを行なわず、９０％の運転状態でＥＧＲを行なうとすれば、エンジン１０の累積運転時間に０．９を乗ずることによって、ＥＧＲクーラ２２の累積稼働時間と近似的に換算することができる。）
【００４３】
なお、上記第１発明及び第２発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、夫々の特許請求の範囲内で、上記実施形態に種々の修正及び変更を加え実施することができる。例えば、図１に示されている構成にターボ過給機を付設した場合にも、実質的に同様に適用することができ、略同等の効果及び利点を収めることができる。さらに、冷却空気の送風手段の駆動源として、例示した電動モータに代えエンジンの軸出力を利用することにより、安価なシステムとすることも可能である。
【００４４】
叙上のように、本発明に係る再循環排気ガス冷却装置は、エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段と、上記熱交換コア部材に設けられたコア内通路の目詰りを検知する目詰り検知手段とを備え、同目詰り検知手段により上記コア内通路の目詰りが設定状態を超えたことが検知されたとき、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に設定時間減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする第１発明、及びエンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段とを備え、上記熱交換コア部材の予め設定された稼働時間毎に、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする第２発明によって、熱交換コア部材のコア内通路が、排気ガス中の未燃燃料や煤等の堆積により目詰りを起すことを防止し又は軽減して、ＥＧＲガスの冷却性能の低下及び流量の低減を効果的に防止して、エンジンの体積効率を向上し、燃費及び排気ガス性能を改善することができる小型軽量でエンジンへの搭載性が優れたＥＧＲクーラを提供することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の好ましい実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１におけるＥＧＲクーラ２２を拡大して示した側断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿い矢印方向に視た断面図である。
【図４】図２におけるコア部材３８の部分的拡大正面図である。
【図５】既提案のＥＧＲクーラにおけるコア部材０１の部分的拡大正面図である。
【符号の説明】
１０…車両用多気筒ディーゼルエンジン、１２…排気マニホールド、１４…排気通路、１６…吸気マニホールド、１８…吸気通路、２０…排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）、２２…ＥＧＲクーラ、２４…ＥＧＲ弁、２６…回転数センサ、２８…温度センサ、３０…負荷センサ、３２…吸気圧センサ、３４…コントロールユニット、３６…電動モータ、３８…熱交換コア部材、４０…ハウジング、４２…冷却空気通路、４４…電動モータ、４６…ファン又はブロワ（送風手段）、４８…圧力検知装置（目詰り検知手段）、５２…コア内通路、５４…仕切壁、５６…セラミックスマット、５８…外筒、６０…支持ローラ、６２…スプロケットホイール、６６…ピニオン、７２…第１シール部材、７４…板ばね、７６…第２シール部材、７８…板ばね。

Claims

エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段と、上記熱交換コア部材に設けられたコア内通路の目詰りを検知する目詰り検知手段とを備え、同目詰り検知手段により上記コア内通路の目詰りが設定状態を超えたことが検知されたとき、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に設定時間減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする再循環排気ガス冷却装置。
上記目詰り検知手段が、上記冷却空気通路又は排気還流通路に設けられ、上記熱交換コア部材のコア内通路の目詰りによって生起する同コア内通路上流側の冷却空気の圧力変化を検知し、又は熱交換コア部材を流れる冷却空気又は排気ガスの圧力損失を検知する差圧検知手段であることを特徴とする請求項１記載の再循環排気ガス冷却装置。
エンジンの排気ガスの一部を吸気と共に同エンジンのシリンダ内に還流させる排気還流通路と冷却空気通路とにわたって回転可能に介装され、その内部に回転軸線に対し実質的平行に多数貫設され上記還流排気ガス及び冷却空気を流通させる小断面積のコア内通路を有する熱交換コア部材と、同熱交換コア部材を上記回転軸線の回りに回転させるコア部材駆動手段と、上記冷却空気通路に冷却空気を供給する送風手段とを備え、上記熱交換コア部材の予め設定された稼働時間毎に、上記コア部材駆動手段が上記熱交換コア部材の回転を設定時間停止させるか又は通常の回転速度より著しく低い回転速度に減速駆動すると共に、上記送風手段が冷却空気通路への冷却空気の供給を設定時間停止するように構成されたことを特徴とする再循環排気ガス冷却装置。