JP3861968B2 - EGR cooler installation structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、EGRクーラの配設構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
排気ガス中のNOxは、混合気が燃焼する際高温度によって混合気中の窒素と酸素とが結合されて生成される。従って、燃焼温度を下げることによりNOxを低減することができる。排気ガス中のNOxを低減させる方法の一つとして、排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置(以下「EGR装置」という)がある。このEGR装置は、燃焼済みの排気ガスの一部を吸入側に導入させることにより燃焼を緩慢にして最高燃焼温度を下げてNOxの発生を低減させるようにしたものである。
【0003】
ところで、排気ガス(以下「EGRガス」という)を吸入側に導入すると上述したようにNOxは軽減されるが、その分新気の吸入空気量が少なくなるために酸素が不足して煙やHC等のPM(有害粒子状物質)が多くなるという問題がある。PMを少なくするためには吸入側に導入するEGRガスの温度を下げて体積を少なくし、その分だけ新気の吸入空気量を多くすることが必要である。即ち、EGR装置による排気ガス中のPMを抑えつつNOxを低減させるためには吸入側に導入するEGRガスの温度を下げることが必要である。
【0004】
そこで、近年、EGRクーラによりEGRガスを冷却してPMを抑えるとともにNOxを低減する手法が実施されてきている。EGRクーラは、EGRガスを通す複数のEGRガス通路としての管路と、これらの管路内のEGRガスを冷却する冷却媒体(冷却水)とからなり、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通して排気ガスの一部を吸入側に導入するEGRガス通路に介装され、EGRガスと冷却媒体との熱交換を可能として、EGRガスを冷却するよう構成されている。
【0005】
このようなEGRクーラを備えたEGR装置としては、例えば、特開平10−2256号公報に開示されている。このEGR装置は、エンジンのシリンダブロックの側面に、EGRバルブと一体化され且つEGRバルブと吸気マニホールドに戻される排気ガスとを冷却するためのEGRクーラを、当該EGRクーラの冷却水流路が前記シリンダブロックの冷却水通路と連通するように直接取り付けた構造としたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
水冷式EGRクーラは、熱交換率の向上を図る上で広い伝熱面積を必要とする。しかしながら、前記従来のシリンダブロック側面にEGR装置を直接取り付ける構造においては、搭載スペースが制限されて冷却効果を発揮するに充分な伝熱面積を確保することが困難である。
【0007】
このため、本発明では、EGRクーラをエンジンのシリンダヘッド上に配置してロッカカバーとして構成し、伝熱面積を広くして熱交換率の向上を図るようにしたEGRクーラの配設構造を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンの排気通路に排出された排気ガスの一部がEGRガス通路を通してEGRクーラに導入される。一方、冷却水通路から供給されるエンジンの冷却水の一部が前記EGRクーラに流入する。EGRクーラ内のEGRガス通路を流れる高温のEGRガスは、冷却水により冷却され、前記エンジンの吸気通路に供給される。EGRクーラは、前記エンジンのシリンダヘッド上面と略同じ大きさの複数の扁平な空間に画成された冷却水通路及びEGR通路が交互に層状をなすべく形成されており、このEGRクーラが、シリンダヘッド上に配設され、且つロッカカバーを兼用する構成とされていることで大きな伝熱面積が確保される。これにより、熱交換率が大幅に向上し、EGRガスが極めて良好に冷却される。冷却されたEGRガスは、前記エンジンの吸気通路に供給され、EGRガスを冷却した冷却水は、前記エンジンへと流れる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。
(実施例1)
図1は、本発明に係るEGRクーラの配設構造を適用したエンジンの正面図、図2は、図1の平面図である。図1及び図2に示すようにエンジン1は、シリンダブロック2にシリンダヘッド3が装着されており、シリンダヘッド3の一側に吸気マニホールド4が、他側に排気マニホールド5が装着されている。吸気マニホールド4は、吸気通路6に接続され、排気マニホールド5は、排気通路7に接続されている。
【0010】
EGRクーラ11は、シリンダヘッド3と略同じ大きさの扁平な箱体をなし、シリンダヘッド3上に配置固定されてロッカカバーと兼用して構成されている。このEGRクーラ11は、EGRガス通路12、13からなるEGRガス通路に介装されており、EGRガス入口11aがEGR通路12を介して排気通路7の排気マニホールド5の出口近傍に接続され、EGRガス出口11bがEGR通路13を介して吸気通路6の吸気マニホールド4の入口近傍に接続されており、EGR通路13にはEGRバルブ14が介装されている。また、EGRクーラ11の冷却水通路は、エンジン1の冷却水通路に介挿されており、冷却水入口11cが冷却水通路15を介してシリンダブロック2の冷却水通路(図示せず)に接続され、冷却水出口11dが冷却水通路16を介してシリンダヘッド3の冷却水通路(図示せず)に接続されている。
【0011】
図3及び図4に示すようにEGRクーラ11の内部は、複数の隔壁板17により所定の間隔で複数の扁平な空間に画成されて、EGRガス通路18と冷却水通路19とが交互に層状をなして複数形成されたものであり、公知の積層型EGRクーラと同様の構成から成っている。
EGRクーラ11は、EGRガス通路18、及び冷却水通路19が扁平で、シリンダヘッド3と略同じ大きさの大きな伝熱面積を有しており、且つEGRガス通路18と冷却水通路19とが伝熱性に優れた隔壁板17により画成されて交互に層状に形成されていることで、熱交換率が大幅に向上する。
【0012】
以下に作用を説明する。
図1乃至図4に示すようにエンジン1の排気通路7に排出された排気ガスの一部がEGRガス通路12を通してEGRクーラ11のEGRガス入口11a側から導入され、当該EGRガスが扁平な各EGRガス通路18を通してEGRガス出口11bへと流れる。一方、エンジン1のシリンダブロック2を冷却した冷却水の一部が冷却水通路15を通してEGRクーラ11の冷却水入口11c側から流入し、扁平な各冷却水通路19を通して冷却水出口11dへと流れる。
【0013】
そして、各冷却水通路19を流れる冷却水が、各EGRガス通路18を流れるEGRガスを冷却する。EGRガス通路18、冷却水通路19は、扁平で大きな伝熱面積を有し、しかも、EGRガス通路18と冷却水通路19とが伝熱性に優れた隔壁板17により交互に層状に形成されていることで、熱交換率が大幅に向上し、EGRガスが極めて良好に冷却される。各EGRガス通路18で冷却されたEGRガスは、EGRガス通路13、EGRバルブ14を通してエンジン1の吸気通路4に供給される。また、EGRガスを冷却した冷却水は、冷却水通路16を通してシリンダヘッド3へと流れる。
【0014】
尚、上述の実施の形態においては、積層型のEGRクーラを適用して説明したが、これに限るものではなく、多管式のEGRクーラを適用してもよい。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンの排気通路から吸気通路にEGRガスを供給するEGR通路に介装され、前記エンジンの冷却水と前記EGRガスとの熱交換を可能に設けられるEGRクーラを、前記エンジンのシリンダヘッド上に配置してロッカカバーとして構成したことで、EGRの熱交換率の大幅な向上が図られ、EGRガスを良好に冷却することが可能となる。また、ロッカカバーと兼用させることで、コストの低減、組付工数の低減が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るEGRクーラの配設構造を適用したエンジンの正面図である。
【図2】図1に示すEGRクーラの配設構造の平面図である。
【図3】図1に示すEGRクーラの一部切欠平面図である。
【図4】図3に示すEGRクーラの一部切欠正面図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 吸気マニホールド
5 排気マニホールド
6 吸気通路
7 排気通路
11 EGRクーラ
12、13 EGRガス通路
18 EGRガス通路
19 冷却水通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arrangement structure of an EGR cooler.
[0002]
[Prior art]
NOx in the exhaust gas is generated by combining nitrogen and oxygen in the mixture at a high temperature when the mixture burns. Therefore, NOx can be reduced by lowering the combustion temperature. One method for reducing NOx in exhaust gas is an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “EGR device”). In this EGR device, a part of the combusted exhaust gas is introduced into the intake side to slow down the combustion, thereby lowering the maximum combustion temperature and reducing the generation of NOx.
[0003]
By the way, when exhaust gas (hereinafter referred to as “EGR gas”) is introduced to the intake side, NOx is reduced as described above. However, since the amount of intake air of fresh air is reduced by that amount, oxygen is insufficient and smoke or HC There is a problem that the amount of PM (hazardous particulate matter) increases. In order to reduce PM, it is necessary to reduce the volume of the EGR gas introduced to the intake side to reduce the volume, and to increase the amount of fresh intake air accordingly. That is, in order to reduce NOx while suppressing PM in the exhaust gas by the EGR device, it is necessary to lower the temperature of the EGR gas introduced to the suction side.
[0004]
Therefore, in recent years, a technique has been implemented in which EGR gas is cooled by an EGR cooler to suppress PM and reduce NOx. The EGR cooler includes a plurality of pipes as EGR gas passages through which EGR gas passes and a cooling medium (cooling water) that cools the EGR gas in these pipes, and communicates the exhaust passage and the intake passage of the engine. The EGR gas passage that introduces a part of the exhaust gas to the suction side is configured to cool the EGR gas by enabling heat exchange between the EGR gas and the cooling medium.
[0005]
An EGR device equipped with such an EGR cooler is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2256. This EGR device is provided with an EGR cooler for cooling exhaust gas that is integrated with the EGR valve and returned to the EGR valve and the intake manifold on the side surface of the cylinder block of the engine, and the cooling water flow path of the EGR cooler is connected to the cylinder. The structure is directly attached so as to communicate with the cooling water passage of the block.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The water-cooled EGR cooler requires a large heat transfer area in order to improve the heat exchange rate. However, in the structure in which the EGR device is directly attached to the side surface of the conventional cylinder block, it is difficult to secure a heat transfer area sufficient for exhibiting a cooling effect due to limited mounting space.
[0007]
For this reason, the present invention provides an EGR cooler arrangement structure in which the EGR cooler is arranged on the cylinder head of the engine as a rocker cover, and the heat transfer area is widened to improve the heat exchange rate. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a part of the exhaust gas discharged to the exhaust passage of the engine is introduced into the EGR cooler through the EGR gas passage. On the other hand, part of the engine coolant supplied from the coolant passage flows into the EGR cooler. The hot EGR gas flowing through the EGR gas passage in the EGR cooler is cooled by the cooling water and supplied to the intake passage of the engine. EGR cooler, said has substantially the same size as the cooling water passage and the EGR passage defined in a plurality of flat space between the cylinder head upper surface of the engine is formed to form a layered alternately, the EGR cooler, A large heat transfer area is ensured by being arranged on the cylinder head and also serving as a rocker cover. Thereby, a heat exchange rate improves significantly and EGR gas is cooled very well. The cooled EGR gas is supplied to the intake passage of the engine, and the cooling water that has cooled the EGR gas flows to the engine.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a front view of an engine to which an EGR cooler arrangement structure according to the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the engine 1 has a
[0010]
The EGR
[0011]
As shown in FIGS. 3 and 4, the interior of the
In the EGR
[0012]
The operation will be described below.
As shown in FIGS. 1 to 4, a part of the exhaust gas discharged into the
[0013]
Then, the cooling water flowing through each
[0014]
In the above-described embodiment, the laminated EGR cooler has been described. However, the present invention is not limited to this, and a multi-tube EGR cooler may be applied.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, an EGR cooler that is interposed in an EGR passage that supplies EGR gas from an exhaust passage of an engine to an intake passage and that can exchange heat between the cooling water of the engine and the EGR gas is provided in the engine. By arranging the rocker cover on the cylinder head, the heat exchange rate of the EGR can be greatly improved, and the EGR gas can be cooled well. Further, by using the same as the rocker cover, the cost can be reduced and the number of assembling steps can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an engine to which an EGR cooler arrangement structure according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a plan view of an arrangement structure of the EGR cooler shown in FIG.
FIG. 3 is a partially cutaway plan view of the EGR cooler shown in FIG. 1;
4 is a partially cutaway front view of the EGR cooler shown in FIG. 3; FIG.
[Explanation of symbols]
1
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