JP3917716B2 - Egrガス冷却装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系からEGR管路を介して吸気マニホールドに再循環されるEGRガスを冷却するためのEGRガス冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンでは、排気ガス中における窒素酸化物(NOx)を低減させるために、排気ガスの一部を排気系から取り出し、混合気に加えるEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)が行われている。
このようなEGRを行うためのEGR装置は、排気系からの排気ガスの一部をEGRガスとして燃焼室に吸入される混合気に再循環させるように構成されており、例えば、図7に示すように、排気マニホールド(または排気管)1と吸気マニホールド2との間を接続するEGR通路3と、このEGR通路3に設けられたEGR弁4とを備えている。
【0003】
そして、EGR弁4の開度をエンジンの運転状態に応じて適宜に制御することにより、吸入混合気に対するEGRガスの割合が調整される。
このようなEGR装置では、EGRガスが混合気と共に燃焼室に取り込まれるため、EGRガスの温度を適度な温度に維持する必要がある。
すなわち、EGRガスは、本来高温であるが、このEGRガスの温度が高すぎると、混合気が加熱されて熱膨張することにより空気の充填効率が悪くなり、混合気の燃焼率が悪化してエンジンの出力低下を招く虞がある。
【0004】
一方、EGRガスの温度が低すぎると、EGRガス中のタール等の付着物質の粘度が増加して、付着物質がEGR通路,EGR弁等に付着し易くなり、装置の信頼性を低下させる虞がある。
従来、EGRガスを冷却する冷却装置を備えたEGR装置として、例えば、特開平7−180620号公報等に開示されるものが知られている。
【0005】
図8は、この種のEGR装置に配置される冷却装置を示すもので、この冷却装置は、排気マニホールドとEGR弁とを接続する管路に配置されている。
この冷却装置は、金属製の外筒5の軸長方向に、多数のパイプ6を配置して構成されており、図9に示すように、パイプ6の両端が端板7に支持されている。外筒5の外周には、冷却水の入口パイプ8および出口パイプ9が取り付けられている。
【0006】
また、外筒5の上端および下端には、フランジ部10,11が形成されている。
上端のフランジ部10には、排気マニホールドからの配管12が取付フランジ13を介して連結され、下端のフランジ部11には、EGR弁への配管14が取付フランジ15を介して連結されている。
この冷却装置では、排気マニホールド側の配管12からEGRガスがパイプ6内に導入され、外筒5内のパイプ6の間を流れる冷却水により冷却された後、EGR弁側の配管14に導出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のEGRガス冷却装置では、外筒5に入口パイプ8および出口パイプ9を取り付ける構造にしているため、複数の部品が必要になり、部品コストおよび組立コストが増大するという問題があった。
また、EGRガスの流通により、外筒5のフランジ部10側が高温になるため、外筒5を耐熱性のある金属等で形成しなくてはならず、重量が大きくなるという問題があった。
【0008】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、従来に比べ重量を大幅に低減することができるEGRガス冷却装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1のEGRガス冷却装置は、排気ガスを吸気系に再循環させるEGR管路に、複数のパイプの両端を端板で固定した熱交換部が収容され、EGRガスが流通される前記パイプの周囲に外筒を配置するとともに、この外筒の外周に冷却水用の入口パイプと出口パイプを形成してなるEGRガス冷却装置において、前記外筒を樹脂により形成するとともに、この外筒における排気ガスが流入する排気側開口端および前記熱交換部により熱交換された排ガスが流出する吸気側開口端に排気側中継管および吸気側中継管を接続し、前記熱交換部における前記パイプの前記排気側開口端側を排気側中継管内に突出させてなり、前記外筒内における前記パイプの周囲と、前記排気側中継管内における前記パイプの周囲とに、前記冷却水が流れる共通の熱交換空間を形成してなることを特徴とする。
【0010】
請求項2のEGRガス冷却装置は、請求項1記載のEGRガス冷却装置において、前記熱交換部の吸気側端を、前記外筒の前記吸気側開口端から突出させてなることを特徴とする。
請求項3のEGRガス冷却装置は、請求項1または請求項2記載のEGRガス冷却装置において、前記外筒に入口パイプおよび出口パイプを一体形成してなることを特徴とする。
【0011】
請求項4のEGRガス冷却装置は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、前記外筒と前記排気側中継管および前記吸気側中継管とを、シール部材を介して接続してなることを特徴とする。
請求項5のEGRガス冷却装置は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、前記外筒の外周にエンジンルーム内取付用の取付部を一体形成してなることを特徴とする。
【0012】
請求項6のEGRガス冷却装置は、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、前記吸気側中継管を樹脂により形成してなることを特徴とする。
【0013】
(作用)
請求項1のEGRガス冷却装置では、樹脂からなる外筒の排気側開口端および吸気側開口端に排気側中継管および吸気側中継管が接続され、熱交換部が、熱交換部の排気側端を外筒の排気側開口端から排気側中継管内に突出した状態で外筒に収容される。
【0014】
そして、冷却水が熱交換部に形成される入口パイプから熱交換部に流入され、排気側中継管から流入されるEGRガスが、先ず、排気側中継管内に突出した熱交換部により外筒の耐熱温度以下に冷却され、次に、このEGRガスが外筒内の熱交換部により所望の温度まで冷却され、吸気側中継管から吸気系に流通され、熱交換された冷却水が出口パイプから排出される。
【0015】
請求項2のEGRガス冷却装置では、熱交換部が、熱交換部の吸気側端を外筒の吸気側開口端から突出した状態で外筒に収容され、熱交換部の伝熱面積が大きくされ、高い熱交換効率でEGRガスが冷却される。
請求項3のEGRガス冷却装置では、外筒に入口パイプおよび出口パイプが一体形成され、部品の構造が簡易にされ、部品コストが従来に比べ大幅に低減される。
【0016】
請求項4のEGRガス冷却装置では、外筒と排気側中継管および吸気側中継管とが、シール部材を介して、容易に密着状態で接続される。
請求項5のEGRガス冷却装置では、外筒の外周に取付部が一体形成され、容易に冷却装置がエンジンルーム内に取り付けられる。
請求項6のEGRガス冷却装置では、吸気側中継管が、樹脂により形成され、この吸気側中継管が、容易に外筒および吸気系側に接続される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図1および図2は、本発明のEGRガス冷却装置の第1の実施形態(請求項1ないし請求項5)を示しており、符号21は、例えば、ナイロン66等の樹脂からなる長尺状の外筒である。
【0018】
外筒21の吸気側加工端21a側の外周には、冷却水用の入口パイプ23が一体形成されている。
外筒21の排気側開口端21b側の入口パイプ23と対向側の外周には、出口パイプ25が一体形成されている。
外筒21の外周の入口パイプ23と出口パイプ25の間には、外筒21をエンジンルーム内等に取り付けるための取付部27が一体形成されている。
【0019】
外筒21の吸気側開口端21aおよび排気側開口端21bには、例えば、ステンレス鋼等からなり、先端側が細径化された吸気側中継管29および排気側中継管31が配置されている。
吸気側中継管29の先端側には環状凸部29aが形成されている。
排気側中継管31の先端にはフランジ部31aが形成されている。
【0020】
吸気側中継管29の外筒21側の外周には、環状溝29bが形成され、この環状溝29bには、Oリング33aが取り付けられている。
また、外筒21の吸気側中継管29側の内周には環状溝21cが形成され、この環状溝21cと環状溝29bとがOリング33aを介して嵌合され、外筒21と吸気側中継管29とが密着状態で接続されている。
【0021】
一方、外筒21の排気側中継管31側の端には、肉厚部21dが形成され、この肉厚部21dの排気側中継管31側には、環状溝21eが形成されている。
環状溝21eには、Oリング33bが取り付けられている。
排気側中継管31の外筒21側の端には、環状の鍔部31bが形成されている。
この鍔部31bと肉厚部21dとは、Oリング33bを介して密着されている。
【0022】
そして、密着した鍔部31bと肉厚部21dとを覆って、例えば、ステンレス鋼等からなる断面コ字状をした半円クリップ35,35が取り付けられ、排気側中継管31と外筒21とが密着状態で接続されている。
【0023】
さらに、外筒21内には、外筒21の軸長方向に沿って、例えば、ステンレス鋼等からなる複数のパイプ37が配置されている。
これ等パイプ37の両端側には、パイプ37の先端を貫通して、例えば、ステンレス鋼等からなる円形形状の端板39,39が固定され、これ等パイプ37と端板39,39とにより、熱交換部41が形成されている。
【0024】
熱交換部41の排気側端は、外筒21の排気側開口端21bから突出して排気側中継管31内に延在して配置されている。
熱交換部41の吸気側端は、外筒21の吸気側開口端21aから突出して吸気側中継管29内に延在して配置されている。
上述したEGRガス冷却装置は、以下に述べるようにして組み立てられる。
【0025】
すなわち、先ず、図3に示すように、複数のパイプ37の両端に、端板39,39が配置され、熱交換部41が形成される。
次に、端板39,39の外周が、排気側中継管31,吸気側中継管29の内周に当接される。
この状態で、パイプ37,端板39,39および排気側中継管31,吸気側中継管29が、例えば、ニッケルろう材により、一体ろう付けされる。
【0026】
次に、図4に示すように、吸気側中継管29の環状溝29bおよび外筒21の肉厚部21dの環状溝21eに、Oリング33aおよびOリング33bが取り付けられる。
さらに、一体ろう付けされた吸気側中継管29が、外筒21の排気側開口端21bから、外筒21内に収容され、吸気側中継管29の環状溝29bと外筒21の環状溝21cとが、Oリング33aを介して嵌合される。
【0027】
同時に、外筒21の肉厚部21dと排気側中継管31の鍔部31bとが、Oリング33bを介して密着される。
そして、鍔部31bと肉厚部21dとが半円クリップ35,35により固定され、本実施形態のEGRガス冷却装置の組立が完了する。
【0028】
上述したEGRガス冷却装置では、以下に述べるようにして、EGRガスが冷却される。
すなわち、図5に示すように、先ず、冷却水43が、入口パイプ23から外筒21内に流入される。
また、EGRガス45が、フランジ部31aから排気側中継管31内に流入され、パイプ37内の排気系側に流通される。
この際、EGRガス45は、排気側中継管31内に突出した熱交換部41により、外筒21の耐熱温度以下に冷却される。
【0029】
さらに、EGRガス45は、パイプ37内を吸気系側に向けて流通され、外筒21内の熱交換部41により所望の温度まで冷却された後、吸気側中継管29から吸気系に流通される。
そして、熱交換され昇温した冷却水43は出口パイプ25から排出される。
以上のように構成されたEGRガス冷却装置では、熱交換部41を、熱交換部41の排気側端を外筒21の排気側開口端21bから排気側中継管31内に突出した状態で外筒21に収容したので、排気側中継管31側から流入されるEGRガス45を、排気側中継管31内に突出した熱交換部41により冷却することができ、従来、耐熱性の問題により金属で形成していた外筒21を樹脂により形成することができる。
【0030】
このため、外筒21の重量を従来に比べ大幅に低減することができる。
また、熱交換部41を、熱交換部41の吸気側端を外筒21の吸気側開口端21aから突出した状態で外筒21に収容したので、熱交換部41の伝熱面積を大きくすることができ、高い熱交換効率でEGRガス45を冷却することができる。
さらに、外筒21に入口パイプ23および出口パイプ25を一体形成したので、部品の構造を簡易にすることができ、部品コストを従来に比べ大幅に低減することができる。
【0031】
また、吸気側中継管29の環状溝29bと外筒21の環状溝21cとをOリング33aを介して嵌合し、排気側中継管31の鍔部31bと外筒21の環状溝21eとをOリング33bを介して密着したので、容易に外筒21と排気側中継管31および吸気側中継管29とを密着状態で接続することができる。
そして、外筒21の外周に取付部27を一体形成したので、容易に冷却装置をエンジンルーム内に取り付けることができる。
【0032】
図6は、本発明のEGRガス冷却装置の第2の実施形態(請求項6に対応する)を示している。
本実施形態は、吸気側中継管29が、例えば、シリコーン樹脂等により形成されており、これに伴い、熱交換部41の吸気側の構造が、第1の実施形態と異なっている。
【0033】
熱交換部41の吸気側の端板39は、肉厚に形成され、この端板39の外周には、環状溝39aが形成されている。
この環状溝39aには、Oリング33aが取り付けられ、Oリング33aを介して、外筒21の環状溝21cと環状溝39aとが嵌合されている。
また、外筒21の吸気側開口端21aが吸気側中継管29に挿入され、吸気側中継管29の外周が固定バンド47で固定されている。
【0034】
この実施形態のEGRガス冷却装置においても、第1の実施形態と略同様の効果を得ることができるが、この実施形態では、吸気側中継管29をシリコーン樹脂により形成したので、この吸気側中継管29を、容易に外筒21および吸気系側に接続することができる。
なお、上述した第1の実施形態では、外筒21をナイロン66で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、例えば、芳香族ポリアミド樹脂等で形成しても良い。
【0035】
なお、上述した第2の実施形態では、吸気側中継管29をシリコーン樹脂で形成した例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものでなく、例えば、フッ素ゴム等で形成しても良い。
【0036】
【発明の効果】
請求項1のEGRガス冷却装置では、熱交換部を、熱交換部の排気側端を外筒の排気側開口端から排気側中継管内に突出した状態で外筒に収容したので、排気側中継管から流入されるEGRガスを、排気側中継管内に突出した熱交換部により冷却することができ、従来、耐熱性の問題により金属で形成していた外筒を樹脂により形成することができる。
【0037】
このため、外筒の重量を従来に比べ大幅に低減することができる。
請求項2のEGRガス冷却装置では、熱交換部を、熱交換部の吸気側端を外筒の吸気側開口端から突出した状態で外筒に収容したので、熱交換部の伝熱面積を大きくすることができ、高い熱交換効率でEGRガスを冷却することができる。請求項3のEGRガス冷却装置では、外筒に入口パイプおよび出口パイプを一体形成したので、部品の構造を簡易にすることができ、部品コストを従来に比べ大幅に低減することができる。
【0038】
請求項4のEGRガス冷却装置では、外筒と排気側中継管および吸気側中継管とを、シール部材を介して接続したので、容易に外筒と排気側中継管および吸気側中継管とを密着状態で接続することができる。
請求項5のEGRガス冷却装置では、外筒の外周に取付部を一体形成したので、容易に冷却装置をエンジンルーム内に取り付けることができる。
請求項6のEGRガス冷却装置では、吸気側中継管を樹脂により形成したので、この吸気側中継管を、容易に外筒および吸気系側に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のEGRガス冷却装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1の分解斜視図である。
【図3】熱交換部を排気側中継管および吸気側中継管にろう付けした状態を示す斜視図である。
【図4】ろう付けした熱交換部および排気側中継管,吸気側中継管を外筒内に収容する状態を示す斜視図である。
【図5】冷却水およびEGRガスの流通状態を示す断面図である。
【図6】吸気側中継管を樹脂により形成した例を示す断面図である。
【図7】従来のEGR装置を示す説明図である。
【図8】従来のEGRガス冷却装置を示す斜視図である。
【図9】図8の要部の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
21 外筒
21a 吸気側開口端
21b 排気側開口端
23 入口パイプ
25 出口パイプ
27 取付部
29 吸気側中継管
31 排気側中継管
33a,33b Oリング(シール部材)
37 パイプ
39 端板
41 熱交換部
43 冷却水
45 EGRガス
Claims (6)
- 排気ガスを吸気系に再循環させるEGR管路に、複数のパイプ(37)の両端を端板(39,39)で固定した熱交換部(41)が収容され、EGRガス(45)が流通される前記パイプ(37)の周囲に外筒(21)を配置するとともに、この外筒(21)の外周に冷却水(43)用の入口パイプ(23)と出口パイプ(25)を形成してなるEGRガス冷却装置において、
前記外筒(21)を樹脂により形成するとともに、この外筒(21)における排気ガスが流入する排気側開口端(21b)および前記熱交換部により熱交換された排ガスが流出する吸気側開口端(21a)に排気側中継管(31)および吸気側中継管(29)を接続し、前記熱交換部(41)における前記パイプ(37)の前記排気側開口端(21b)側を排気側中継管(31)内に突出させてなり、
前記外筒(21)内における前記パイプ(37)の周囲と、前記排気側中継管(31)内における前記パイプ(37)の周囲とに、前記冷却水(43)が流れる共通の熱交換空間を形成してなることを特徴とするEGRガス冷却装置。 - 請求項1記載のEGRガス冷却装置において、
前記熱交換部(41)の吸気側端を、前記外筒(21)の前記吸気側開口端(21a)から突出させてなることを特徴とするEGRガス冷却装置。 - 請求項1または請求項2記載のEGRガス冷却装置において、
前記外筒(21)に入口パイプ(23)および出口パイプ(25)を一体形成してなることを特徴とするEGRガス冷却装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、
前記外筒(21)と前記排気側中継管(31)および前記吸気側中継管(29)とを、シール部材(33a,33b)を介して接続してなることを特徴とするEGRガス冷却装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、
前記外筒(21)の外周にエンジンルーム内取付用の取付部(27)を一体形成してなることを特徴とするEGRガス冷却装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載のEGRガス冷却装置において、
前記吸気側中継管(29)を樹脂により形成してなることを特徴とするEGRガス冷却装置。
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