JP3960486B2

JP3960486B2 - Ｅｇｒガス冷却装置

Info

Publication number: JP3960486B2
Application number: JP26769395A
Authority: JP
Inventors: 正佳臼井
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JPH0988731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＥＧＲガス冷却装置、特に、排気系から排気ガスの一部を取出し、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気口に戻し、混合気に加える排気再循環（以下ＥＧＲという）に際して、ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
排気系から排気ガスの一部を取出して、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気口に戻し、混合気に加えるＥＧＲが行われている。このＥＧＲを行うと、燃焼混合気中の窒素ガス、炭酸ガスなどの不活性ガスの割合が増加するために、燃焼温度が低下しＮＯｘの発生を抑えることが可能になる。
さらに適量のＥＧＲを行うことにより、ポンプ損失の低減と燃焼ガスの温度低下により、冷却液への放熱損失が低減し、作動ガス量及び組成の変化により、比熱比の増大によるサイクル効率が向上する。
しかし、ＥＧＲに際して、ＥＧＲガスの温度が高すぎると、ＥＧＲガスの体積が増加して冷えた外気（吸気）量を増せず、したがって吸気温度が低下しないため燃費が悪くなるとともに、ＥＧＲ配管のバルブの耐久性を劣化させ、バルブを破損することがあるため、ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを、特にＥＧＲ率を高めた場合等には適度に冷却することが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このＥＧＲ配管内のＥＧＲガスの冷却のために、従来は、例えば、実公昭５７−３０９号公報に開示されているように、ＥＧＲ配管を多管伝熱管構造にし、この多管伝熱管にエンジンの冷却水を接触流動させる多管式熱交換器を車両に搭載し、この多管式熱交換器によって、多管伝熱管内のＥＧＲガスを冷却していた。しかし、この多管式熱交換器は、構造が複雑で製造コスト上で問題があり、また装置が大型化し車載重量が増大するという面でも問題がある。
【０００４】
本発明は、前述したようなこの種のＥＧＲガス冷却の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単で低製造コストで製造でき、また燃費を向上させるためＥＧＲガスを効率的に冷却するＥＧＲガス冷却装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、排気系から排気ガスの一部を取出し、断面円形のＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気口に戻し、混合気に加える排気再循環に際して、前記ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置であって、前記ＥＧＲ配管の外周壁を貫通して、エンジン冷却用の冷却水がＥＧＲガスの流れに対向して流される冷却配管が、前記ＥＧＲ配管の内部に挿入され、前記貫通位置間において前記ＥＧＲ配管内の軸芯方向のみに延設されていることを特徴とするものである。
【０００６】
また本発明では、前記冷却配管の外周面に放射状のフィンが前記冷却配管の中心軸線に対して平行に突出形成されていることが好ましい。
【０００７】
さらに本発明は、前記冷却配管の周面が、螺旋状の波状曲面に形成されていることが好ましい。
【０００８】
さらにまた本発明は、前記冷却配管の外周面に突出形成されたフィンが該冷却配管の中心軸線に対してなだらかなピッチでスパイラル状に形成されていることが一層好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を、図１を参照して説明する。
図１は本実施例の要部の構成を示す説明図である。
【００１０】
本発明が使用される車両にはＥＧＲが設けられ、図１に示すように、一端側を車両の排気系の排気口に位置させ、他端側を車両のエンジンの吸気口に位置させ、排気系から排出される排気ガスの一部Ｅを取出して、エンジンの吸気口に戻す断面円形のＥＧＲ配管１が設けられている。この断面円形のＥＧＲ配管１を周面の外壁部で貫通して、エンジンの冷却水ＷがＥＧＲガスの流れに対向して流される冷却配管２が、貫通部間においてＥＧＲ配管１の軸芯方向のみにほぼ平行に、ＥＧＲ配管１内に延設されている。
このＥＧＲ配管１の管径は、エンジン排気量とＥＧＲ率によって定まるが、冷却配管２の管径、貫通部間の間隔は、エンジンの吸気口に戻されるＥＧＲガスを、あらゆる運転条件下において予め設定した所定の温度に冷却するように選択されている。
【００１１】
このような構成では、排気系から排出される排気ガスの一部Ｅが排気戻し管１の一端から、ＥＧＲ配管１内に取込まれ、ＥＧＲ配管１を介して、エンジンの吸気口に送られ、混合気に加えられてＥＧＲが行われる。
この場合にＥＧＲ配管１により、エンジンの吸気口に送られるＥＧＲガスの流量は、目的とするＮＯｘレベルとエンジンの安定性とが満足する範囲内に、予め設定され制御されている。
このようにして、ＥＧＲを行うことにより、エンジンの燃焼混合気中の窒素ガス、炭酸ガスなどの不活性ガスの割合が増加するために、燃焼温度が低下してＮＯｘの発生が抑えられる。また、適量のＥＧＲを行うことにより、ポンプ損失が低減し、燃焼ガスの温度が低下するために、冷却液への放熱損失が低減し、作動ガス量及び組成の変化によって、比熱比が増大してサイクル効率が向上する。
【００１２】
この場合、本実施例によると、断面円形のＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスが、該ＥＧＲガスの流れに対向して流れる冷却配管２内のエンジンの冷却水によって、最適のＥＧＲを実行するために最適の温度に冷却されるので、ＥＧＲガスの体積が減少して冷えた外気量を増やすことができ、したがって吸気温度が低下して燃費が向上するとともに、ＥＧＲガスの温度が高すぎるために発生するＥＧＲ配管１のバルブの耐久性の劣化やバルブの破損は発生せず、また、ＥＧＲガスの温度が低過ぎるために発生する腐食性の強い水分が凝縮したり、デポジットが付着して通路が腐食することもない。
【００１３】
このように、本実施例によると、排気系から排出される排気ガスの一部Ｅを取出して、エンジンの吸気口に戻す断面円形のＥＧＲ配管１の周面の外壁部を貫通して、エンジンの冷却水ＷがＥＧＲガスの流れに対向して流される冷却配管２が、ＥＧＲ配管１内に挿入され、貫通部間において、ＥＧＲ配管１の軸芯方向のみにほぼ平行に延設される簡単な構成により、別途複雑な多管式熱交換器の組込みが不要となり、製造コストを低減させることができ、最適の温度のＥＧＲガスによるＥＧＲを実行して、ＥＧＲ配管１のバルブの耐久性の劣化やバルブの破損なしに、ＮＯｘの発生を抑えることが可能になり、また、比熱比の増大によりサイクル効率を向上させることも可能である。
なお、図１において３は、冷却配管として接続される可撓ホースであり、さらに４は、貫通部において冷却配管２とＥＧＲ配管１とを接合するろう付けまたは溶接部である。
【００１４】
次に本発明の他の実施例を、図２を参照して説明する。
図２は本実施例の要部の構成を示す説明図である。
【００１５】
本実施例では、図２に示すように、断面円形のＥＧＲ配管１に対して、冷却配管２が、ＥＧＲ配管１の弯曲部分の周面の外壁部を貫通して、ＥＧＲ配管１の内部に挿入されている。
【００１６】
本実施例では、冷却配管２が、ＥＧＲ配管１の弯曲部において、周面の外壁部を貫通して、ＥＧＲ配管１内に挿入されるので、冷却配管２に挿入のために、曲げ加工を施す必要がなくなり、製造コストを低減することが可能になる。
なお、図２においても３は、冷却配管として接続される可撓ホースであり、さらに４は、貫通部において冷却配管２とＥＧＲ配管１とを接合するろう付けまたは溶接部であり、また５は可撓ホース４の接続を確実にするためのバンド、８は取付用フランジである。
【００１７】
また本発明のさらに他の実施例を、図３及び図４を参照して説明する。
図３は本実施例の要部の構成を示す説明図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
この実施例では、図３及び図４に示すように、冷却配管２Ａの外周面には長手方向において、中心に対称に半径方向に突出形成された複数のフィン６が、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスとの接触面積を増すために固着されている。なお、図３で１０、１１、１２は、ＥＧＲ配管１内に、冷却配管２Ａを挿入配置するために設けられたろう付け部または溶接部である。
【００１９】
本実施例では、冷却配管２Ａが、その外周面及びフィン６によって、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスと、前記実施例よりも広い接触面積で接触する状態で、ＥＧＲ配管１内に延設されているので、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスの冷却効率をさらに向上させることが可能になる。
【００２０】
さらに本発明のさらに別の実施例を、図５及び図６を参照して説明する。
図５は本実施例の要部の構成を示す説明図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図である。
【００２１】
この実施例では、図５及び図６に示すように、ＥＧＲ配管１の外周面の外壁部を貫通して、ＥＧＲ配管１内に延設される冷却配管２Ｂの周面には、長手方向において螺旋状の波状曲面７が形成されている。
【００２２】
この実施例でも、冷却配管２Ｂには、長手方向において螺旋状の波状曲面７が形成されているので、この螺旋状の波状曲面７によって、冷却配管２Ｂは、図３及び図４の実施例と同様に、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスと広い接触面積で接触するので、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスの冷却効率をさらに向上させることが可能になるとともに、曲面７のフレキシブル効果によってエンジンの起動、停止に伴うＥＧＲ配管１の膨脹、収縮を効果的に吸収することができる。
【００２３】
さらにまた本発明のさらに別の実施例を、図７及び図８を参照して説明する。
図７は本実施例を示す説明図、図８は図７のＣ−Ｃ断面図である。
【００２４】
この実施例は、図７及び図８に示すように、すでに図３及び図４で説明した実施例に対して、フィン６の形状を替えたものであり、冷却配管２の中心軸線に対してなだらかなピッチでスパイラル状に形成されたフィン６Ａをその外周面に備えた冷却配管２Ｃが使用されている。
【００２５】
この実施例では、冷却配管２Ｃの外周面には、該冷却配管の中心軸線に対してフィン６Ａがなだらかなピッチでスパイラル状に形成されているので、このスパイラル状の曲面によって、冷却配管２Ｃは、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスと図３及び図４の実施例よりも広い接触面積で接触するとともに、ＥＧＲガスの流れを攪拌するので、ＥＧＲ配管１内のＥＧＲガスの冷却効率を一層向上させることが可能になる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によると、排気系から排気ガスの一部を取出し、ＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気口に戻し、混合気に加える排気再循環を行う場合、断面円形のＥＧＲ配管の外周壁を貫通して、エンジン冷却用の冷却水がＥＧＲガスの流れに対向して流される冷却配管が、ＥＧＲ配管の内部に挿入され、貫通位置間においてＥＧＲ配管の軸芯方向のみに延設され、冷却配管によってＥＧＲ配管内のＥＧＲガスが冷却されるので、複雑で大型の熱交換器の構成が不要となり、製造コストを削減し、車載重量を低減して、ＥＧＲガスを効率的に冷却することが可能になる。
また本発明によると、冷却配管の外周面に放射状のフィンが当該冷却配管の中心軸線に対して平行に突出形成されているか、あるいは冷却配管の周面が、螺旋状の波状曲面に形成されているので、冷却配管とＥＧＲ配管内のＥＧＲガスとの対接面積が増加し、冷却効果を向上させることが可能になるとともに、エンジンの起動、停止に伴うＥＧＲ配管の膨脹、収縮を効果的に吸収することができる。
さらに本発明によると、フィンが冷却配管の中心軸線に対してなだらかなピッチでスパイラル状に形成されているので、冷却配管とＥＧＲ配管内のＥＧＲガスとの対接面積が一層増加するとともに、ＥＧＲガスの流れを撹拌するので、冷却効果をさらに向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の要部の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施例の要部の構成を示す説明図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１ＥＧＲ配管
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ冷却配管
３可撓ホース
４、１０、１１ろう付けまたは溶接部
６、６Ａフィン
７波状の曲面

Claims

排気系から排気ガスの一部を取出し、断面円形のＥＧＲ配管を介してエンジンの吸気口に戻し、混合気に加える排気再循環に際して、前記ＥＧＲ配管内のＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置であって、前記ＥＧＲ配管の外周壁を貫通して、エンジン冷却用の冷却水がＥＧＲガスの流れに対向して流される冷却配管が、前記ＥＧＲ配管の内部に挿入され、前記貫通位置間において前記ＥＧＲ配管内の軸芯方向のみに延設されていることを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
前記冷却配管の外周面に放射状のフィンが前記冷却配管の中心軸線に対して平行に突出形成されていることを特徴とする請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記冷却配管の周面が、螺旋状の波状曲面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置。
前記フィンが前記冷却配管の中心軸線に対してなだらかなピッチでスパイラル状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のＥＧＲガス冷却装置。