JP3852255B2 - Egr及びオイルの冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、EGRガスおよび潤滑油をエンジンの冷却水によって冷却する水冷式のEGR及びオイルの冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
EGRガスをエンジンの冷却水によって水冷し、ガス密度を上昇させてEGR率を向上させるEGRクーラーとして、図8に示すものが知られている。
【0003】
このEGRクーラーaは、エンジンの排気系(エキゾーストマニホールド)と吸気系(インテークマニホールド)との間に介設された筒体状のケーシングbと、ケーシングb内をガス入口室cと冷却水室dとガス出口室eとの三部屋に仕切る仕切壁f、fと、各仕切壁f、fを掛け渡して冷却水室d内に収容された複数の熱交換管gと、冷却水室d内にエンジンの冷却水の一部を導く冷却水入口hと、冷却水室d内から冷却水を排出する冷却水出口iと、加熱される冷却水より生じたエアを冷却水室d内から取り出すエア抜き口jとを備えている。
【0004】
かかるEGRクーラーaによれば、エキゾーストマニホールドから排出された排気ガス(高温)の一部がEGRガスとしてインテークマニホールドに還流される際に、ケーシングbの熱交換管g内を流れる高温のEGRガスが冷却水室d内を流れる冷却水によって冷却されるため、ガス密度が高まってEGR率が向上することになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記EGRクーラーaは、エキゾーストマニホールドとインテークマニホールドとの間に介設する都合上、それらマニホールドの近傍であるシリンダヘッド回りの限られたスペースに、設置・搭載する必要がある。しかしながら、この部位はエンジンフード他、車両側構造物が多いため、実際には、スペースの問題から搭載できないこともある。
【0006】
また、エンジンから冷却水を一旦取り出してEGRクーラーaに導き、これを再びエンジンに戻すようにしているため、冷却水入口hおよび冷却水出口iとエンジンとを夫々接続する冷却水用配管や、エア抜き口jに接続するエア用配管が、必要になる。このため、各配管がエンジンの振動によって加振され亀裂が生じる可能性があり、各配管をブラケット等でエンジンに固定し、亀裂耐久性を確保しなければならない。
【0007】
また、図8のEGRクーラーaは、エンジンの潤滑油を冷却するオイルクーラーとは全く無関係に設けられているため、低温始動時において粘度が低い潤滑油をEGRガスによって暖めることができない。すなわち、低温始動時に潤滑油をEGRガスによって暖めて、エンジンの始動性を高め、オイルポンプのフリクションを小さくする点について、改善の余地が残されている。
【0008】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、設置スペースが小さく、振動耐久性に優れ、低温始動時に潤滑油を暖めることができるEGR及びオイルの冷却装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るEGR及びオイルの冷却装置は、シリンダブロックに直接取り付けられ、エンジンの冷却水が流入出するクーラー収容部と、該クーラー収容部内に上記冷却水に浸漬させて収容され、内部にEGRガスが流れるEGR熱交換器と、上記クーラー収容部内に上記冷却水に浸漬させると共に上記EGR熱交換器に隣接させて収容され、内部に潤滑油が流れるオイル熱交換器と、上記冷却水を冷却するために該冷却水の循環水路上に設けられたラジエターと、上記冷却水の水温が所定値より低いとき、上記冷却水が上記ラジエターをバイパスし、上記水温が上記所定値以上のとき上記冷却水が上記ラジエターを通過するように上記水路を切換えるサーモスタットとを備え、上記水温が上記所定値より低いとき、上記ラジエターをバイパスして該ラジエターにより冷却されない上記冷却水を、上記EGR熱交換器内のEGRガスの熱を上記オイル熱交換器内の潤滑油に伝達するための媒体とし、上記水温が上記所定値以上のとき、上記ラジエターを通過して該ラジエターにより冷却された上記冷却水を、上記EGR熱交換器及び上記オイル熱交換器を冷却するための媒体としたものである。
【0010】
本発明によれば、シリンダブロックに直接クーラー収容部を取り付けてその内部にエンジンの冷却水が流入出するようにし、かかるクーラー収容部内にEGR熱交換器およびオイル熱交換器を収容して冷却水に浸漬しているので、エンジンの冷却水をクーラ収容部内に導くための冷却水用の配管が不要となり、振動耐久性が向上すると共に設置スペースが小さくなる。
【0011】
また、EGR熱交換器とオイル熱交換器とが隣接配置されているので、低温始動時には、EGR熱交換器内を流れる高温のEGRガスの熱が冷却水を介してオイル熱交換器内を流れる低温の潤滑油に伝わり、潤滑油が暖められる。ここで、低温始動時、冷却水は、サーモスタットによりラジエターをバイパスするので、ラジエターにより冷却されることはなく、潤滑油を暖める媒体として十分機能し得る。また、クーラー収容部内の冷却水が加熱されて生じたエアは、シリンダブロックを経由してシリンダヘッドに逃げるため、エア抜き用の配管が不要となる。
【0012】
上記クーラー収容部が、シリンダブロックにウォータジャケットの一部を露出するように形成された開口部と、該開口部を覆うように装着されたカバー部とからなり、該カバー部内に、上記EGR熱交換器とオイル熱交換器とを隣接させて収容してもよい。
【0013】
こうすれば、シリンダブロックに開口形成された1のみの開口部を、EGR熱交換器およびオイル熱交換器に共用することになるので、シリンダブロックの剛性低下を最小限に抑えることができる。よって、騒音悪化を抑えることができ、ひいては振動による耐久性悪化をも抑えることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【0015】
図1は本実施形態に係るEGR及びオイルの冷却装置1のシステム全体を表す概略図、図2はEGR及びオイルの冷却装置1の断面図、図3は図2の III-III線矢示図、図4は図2の IV-IV線矢示図、図5は図3の V-V線断面図、図6は図3の VI-VI線断面図、図7はEGR及びオイルの冷却装置1のエンジンブロックへの取り付けの様子を示す斜視図である。なお、図1と図7とはエンジンの気筒数が異なるが、本質的な相違ではない。
【0016】
図1に示すように、エンジン2のシリンダブロック3内には、シリンダボア4を囲むように冷却水が流れるウォータジャケット5が設けられている。ウォータジャケット5内の冷却水は、通路6から取り出され、ラジエター7によって冷却され、水ポンプ8によって加圧され、再びウォータジャケット5内に戻される。通路6には、サーモスタット9が設けられている。サーモスタット9は、冷却水の水温が所定値より低いとき冷却水をラジエター7をバイパスして水ポンプ8に導き、冷却水の水温が所定値以上のとき冷却水をラジエター7を介して水ポンプ8に導くものである。
【0017】
シリンダブロック3の側部には、冷却水が流入出するクーラー収容部10が、直接取り付けられている。クーラー収容部10は、図7に示すように、シリンダブロック3の側部にウォータジャケットの一部を露出するように形成された開口部11と、その開口部11を覆うように装着されボルト12で固定されるカバー部13とからなる。カバー部13内には、ウォータジャケット5の冷却水が充満される。カバー部13内の冷却水は、図1に示すように、ウォータジャケット5内の冷却水の流れに伴ってカバー部13内を流れる。図4に示すように、カバー部13の開口14の周囲には、冷却水の漏洩を防止する環状のパッキン15が設けられている。
【0018】
カバー部13は、図1および図2に示すように、エンジンの軸方向に長く幅方向に薄く形成されたオイルクーラー部13aと、軸方向に短く幅方向に厚く形成されたEGRクーラー部13bとが積層されて構成されている。オイルクーラー部13a内には、内部に潤滑油が流れるオイル熱交換器15が収容され、EGRクーラー部13b内には、内部にEGRガスが流れるEGR熱交換器16が収容される。なお、図例ではシリンダブロック3に対して、オイルクーラー部13aを内側にEGRクーラー部13bを外側に配置しているが、これらを逆の配置としてもよい。
【0019】
オイル熱交換器15は、図1および図2に示すように、複数積層されたオイル中空薄板体17と、各オイル中空薄板体17の一端部を連通して設けられたオイル入口ヘッダ18と、各オイル中空薄板体17の他端部を連通して設けられたオイル出口ヘッダ19とからなる。各オイル中空薄板体17には、複数の熱交換フィン20が設けられている。これらオイル中空薄板体17、オイル入口ヘッダ18およびオイル出口ヘッダ19は、カバー部13内を流れる冷却水に浸漬される。なお、オイル熱交換器15は、このような積層型に限らず、図8に示すような多管型のタイプであってもよい。
【0020】
オイル入口ヘッダ18には、図1に示すように、オイルポンプ21によって加圧された潤滑油が導入される。詳しくは、オイルポンプ21で加圧された潤滑油は、シリンダブロック3内から図4に示すカバー部13の裏面に設けられたオイル入口22を通ってカバー部13内に導かれ、図2に示すオイル入口通路24に至る。そして、オイル入口通路24からオイル入口ヘッダ18に導かれ、各オイル中空薄板体17を通ってオイル出口ヘッダ19に至る。その後、潤滑油は、オイル出口通路25を通り、図4に示すオイル出口27からシリンダブロック3に戻される。
【0021】
こうして最終的にシリンダブロック3に戻された潤滑油は、図1に示すように、エンジン内の各潤滑部30に給油され、シリンダブロック3下方のオイルパン31に落ち、再びオイルポンプ21で吸引・加圧されてオイル熱交換器15に導かれる。なお、図4に示すオイル出口27の周囲には、潤滑油の漏洩を防止する環状のパッキン28が設けられている。
【0022】
EGR熱交換器16は、図1、図2および図5に示すように、カバー部13のEGRクーラー部13b内にオイル熱交換器15に隣接させて収容されており、複数積層されたEGR中空薄板体32と、各EGR中空薄板体32の一端部を連通して設けられたEGR入口ヘッダ33と、各EGR中空薄板体32の他端部を連通して設けられたEGR出口ヘッダ34とからなる。各EGR中空薄板体32には、複数の熱交換フィン35が設けられている。これらEGR中空薄板体32、EGR入口ヘッダ33およびEGR出口ヘッダ34は、カバー部13内を流れる冷却水に浸漬される。なお、EGR熱交換器16は、このような積層型に限らず、図8に示すような多管型のタイプであってもよい。
【0023】
EGR入口ヘッダ33には、図1および図2に示すように、EGR入口通路36を介して、エンジンの排気系(エキゾーストマニホールド)から取り出された排気の一部が、EGRガスとして導かれる。EGR入口ヘッダ33内に導かれたEGRガスは、各EGR中空薄板体32を通り、その際にカバー部材13内を流れる冷却水によって冷却され、ガス密度が高まった後にEGR出口ヘッダ34に至り、その後、EGR出口通路37から排出され、図1に示すようにエンジンの吸気系(インテークマニホールド38)に導かれる。これにより、EGR率が高まることになる。
【0024】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【0025】
本実施形態に係る「EGR及びオイルの冷却装置1」によれば、図1および図7に示すように、シリンダブロック3の開口部11に直接カバー部13を取り付けその内部にエンジンの冷却水が流入出するようにしてクーラ収容部10を構成し、かかるクーラ収容部10内にEGR熱交換器16およびオイル熱交換器15を収容して冷却水に浸漬しているので、エンジンの冷却水をクーラ収容部10内に導くための冷却水用の専用配管およびクーラ収容部10内の冷却水をエンジンに戻すための専用配管が不要となる。
【0026】
よって、各配管がエンジンの振動に加振されることによる振動耐久性の悪化を回避でき、振動耐久性が向上する。また、配管がなくなって、「EGR及びオイルの冷却装置1」がシリンダブロック3に一体化されるということは、狭隘なエンジンルーム内にて設置スペース上有利となる。また、配管がなくなって、冷却水が配管による絞りを受けることなく直接各熱交換器15、16に作用するため、冷却水による各熱交換器15、16の冷却効率が向上する。また、配管がなくなるため、図8に示すEGRクーラーaにおいて配管の閉塞時にケーシングb内の冷却水が沸騰して生じるキャビテーションを回避できる。
【0027】
また、図1および図2に示すように、EGR熱交換器16とオイル熱交換器15とがカバー部13内に隣接配置されているので、エンジンの低温始動時には、EGR熱交換器16内を流れる高温のEGRガスの熱が冷却水を介してオイル熱交換器15内を流れる低温の潤滑油に伝わり、潤滑油が暖められる。このように、低温始動時に、高粘度の潤滑油をEGRガスにより暖めて粘度を低くできるので、エンジンの始動性が高まると共にオイルポンプのフリクションを小さくすることができる。なお、低温始動時、冷却水は、図1に示すサーモスタット9によりラジエター7をバイパスするので、ラジエター7により冷却されることはなく、潤滑油を暖める媒体として十分機能し得る。
【0028】
また、カバー部13内の冷却水が加熱されて生じたエアは、シリンダブロック3のウォータジャケット5を経由してシリンダヘッドに逃げるため、図8のタイプでは必要であったエア抜き用の配管jが不要となる。すなわち、カバー部13内の冷却水から生じたエアは、図5においてカバー部13の内側天井面39の斜面部分を伝って図7に示すシリンダブロック3の開口部11を通り、シリンダヘッドに逃げるのである。このように、エア抜き用の配管および上述した冷却水用の配管が不要となるため、その分低コスト化を図ることができる。
【0029】
また、本実施形態に係る「EGR及びオイルの冷却装置1」にあっては、図7に示すように、クーラー収容部10が、シリンダブロック3にウォータジャケットの一部を露出するように形成された開口部11と、開口部11を覆うように装着されたカバー部13とからなり、カバー部13内に、EGR熱交換器16とオイル熱交換器15とを隣接させて収容しているので、カバー部13がEGR熱交換器16およびオイル熱交換器15の共用となり、コストダウンを図れる。すなわち、各熱交換器15、16をシリンダブロック3の別々の部位に配置して夫々別々のカバーで覆ったタイプよりコストダウンを図れる。
【0030】
また、かかる構成は、シリンダブロック3に開口形成された1のみの開口部11を、EGR熱交換器16およびオイル熱交換器15に共用することになるので、シリンダブロック3の剛性低下を最小限に抑えることができる。すなわち、各熱交換器15、16をシリンダブロック3の別々の部位に配置すべくシリンダブロック3に2つの開口部を設けたタイプよりも剛性低下を抑えることができる。このように、シリンダブロック3の剛性低下を最小限に抑えることができるので、シリンダブロック3の振動による騒音悪化を抑えることができ、ひいては振動に起因する耐久性悪化をも抑えることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るEGR及びオイルの冷却装置によれば、設置スペースが小さく、振動耐久性に優れ、低温始動時に潤滑油を暖めることができる、という優れた効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すEGR及びオイルの冷却装置のシステム全体を表す概略図である。
【図2】上記EGR及びオイルの冷却装置の断面図である。
【図3】図2の III-III線矢示図である。
【図4】図2の IV-IV線矢示図である。
【図5】図3の V-V線断面図である。
【図6】図3の VI-VI線断面図である。
【図7】上記EGR及びオイルの冷却装置のエンジンブロックへの取り付けの様子を示す斜視図である。
【図8】従来例を示すEGRクーラーの概略図である。
【符号の説明】
1 EGR及びオイルの冷却装置
3 シリンダブロック
5 ウォータジャケット
10 クーラー収容部
11 開口部
13 カバー部
15 オイル熱交換器
16 EGR熱交換器
Claims (2)
- シリンダブロックに直接取り付けられ、エンジンの冷却水が流入出するクーラー収容部と、
該クーラー収容部内に上記冷却水に浸漬させて収容され、内部にEGRガスが流れるEGR熱交換器と、
上記クーラー収容部内に上記冷却水に浸漬させると共に上記EGR熱交換器に隣接させて収容され、内部に潤滑油が流れるオイル熱交換器と、
上記冷却水を冷却するために該冷却水の循環水路上に設けられたラジエターと、
上記冷却水の水温が所定値より低いとき、上記冷却水が上記ラジエターをバイパスし、上記水温が上記所定値以上のとき上記冷却水が上記ラジエターを通過するように上記水路を切換えるサーモスタットとを備え、
上記水温が上記所定値より低いとき、上記ラジエターをバイパスして該ラジエターにより冷却されない上記冷却水を、上記EGR熱交換器内のEGRガスの熱を上記オイル熱交換器内の潤滑油に伝達するための媒体とし、
上記水温が上記所定値以上のとき、上記ラジエターを通過して該ラジエターにより冷却された上記冷却水を、上記EGR熱交換器及び上記オイル熱交換器を冷却するための媒体としたことを特徴とするEGR及びオイルの冷却装置。 - 上記クーラー収容部が、シリンダブロックにウォータジャケットの一部を露出するように形成された開口部と、該開口部を覆うように装着されたカバー部とからなり、該カバー部内に、上記EGR熱交換器とオイル熱交換器とを隣接させて収容した請求項1記載のEGR及びオイルの冷却装置。
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