JP4228209B2

JP4228209B2 - EGR cooler

Info

Publication number: JP4228209B2
Application number: JP2003325136A
Authority: JP
Inventors: 輝展蒲原; 耕一高田; 康夫山口; 誠安藤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: JP2005090361A

Description

本発明は、ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラに関する。 The present invention relates to an EGR cooler for cooling EGR gas in an EGR system.

エンジンにおいて、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に再循環させる排気循環システム、すなわちＥＧＲシステムが知られている。このＥＧＲシステムを用いると、燃焼温度の低下によるＮＯｘ排出量の低減効果に加えて吸気の際のポンピングロスを低減させることができ、燃費を向上させることも可能である。
しかし、ＥＧＲガスは温度が高く、このＥＧＲガスを吸気系に還流させると、吸気の温度が上昇して吸気密度が低くなり、充填効率が低下するという問題がある。また、吸気温度の上昇によりノッキングを起こしやすくなるため、点火時期を遅らせる等の措置を行った場合には、燃費向上効果が低減するという問題もある。 An exhaust circulation system that recirculates a part of exhaust gas as EGR gas to an intake system in an engine, that is, an EGR system is known. When this EGR system is used, in addition to the effect of reducing the NOx emission amount due to the decrease in the combustion temperature, the pumping loss during intake can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
However, the temperature of EGR gas is high, and when this EGR gas is recirculated to the intake system, there is a problem that the intake air temperature rises, the intake air density decreases, and the charging efficiency decreases. In addition, knocking is likely to occur due to an increase in the intake air temperature. Therefore, when measures such as delaying the ignition timing are taken, there is a problem that the effect of improving fuel efficiency is reduced.

そこで、ＥＧＲガスを吸気系に導入する前に冷却する技術が種々開発されている。例えば、ＥＧＲ通路に別体のＥＧＲクーラを装着し、ＥＧＲガスを冷却する技術がある。また、ＥＧＲガスを吸気管に導入する接続導管の一部分に冷却水の通路を介在させる構造とし、ＥＧＲガスを冷却してから吸気管に導入する技術がある（特許文献１参照）。これにより、ＥＧＲシステムの燃費向上効果の低減が抑えられる。
特表２００１−５１６８４１号公報 Therefore, various techniques for cooling the EGR gas before introducing it into the intake system have been developed. For example, there is a technique in which a separate EGR cooler is attached to the EGR passage to cool the EGR gas. Further, there is a technique in which a passage of cooling water is interposed in a part of a connection conduit for introducing EGR gas into an intake pipe, and the EGR gas is introduced into the intake pipe after being cooled (see Patent Document 1). Thereby, reduction of the fuel consumption improvement effect of an EGR system is suppressed.
JP 2001-516841 A

しかしながら、別体のＥＧＲクーラを装着する場合には、エンジンの省スペース化を図れず、余計なコストがかかってしまうという問題がある。
また、上記特許文献１に開示された技術では、冷却が行われるのはＥＧＲガスが通る接続導管の一部分だけなので、ＥＧＲガスの冷却時間が短く、冷却性能に劣るという問題がある。さらに、特許文献１では、接続導管などを設けなくてはならず、構造が複雑になってしまうという欠点もある。 However, when a separate EGR cooler is mounted, there is a problem that the space of the engine cannot be saved and extra cost is required.
Moreover, in the technique disclosed in Patent Document 1, since cooling is performed only in a part of the connection conduit through which the EGR gas passes, there is a problem that the cooling time of the EGR gas is short and the cooling performance is poor. Furthermore, in Patent Document 1, a connection conduit or the like must be provided, and there is a disadvantage that the structure becomes complicated.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、余計なコストをかけることなく、簡単な構造でありながら、ＥＧＲガス導入による吸気の温度上昇を抑え、燃費向上効果を十分に発揮可能なＥＧＲクーラを提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to suppress an increase in the temperature of the intake air due to the introduction of EGR gas while not requiring extra cost and having a simple structure, An object of the present invention is to provide an EGR cooler that can sufficiently exhibit the fuel efficiency improvement effect.

上記した目的を達成するために、請求項１のＥＧＲクーラでは、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラにおいて、エンジンのシリンダヘッドと吸気マニホールドとの間にプレート状のスペーサ部材を介在させ、該スペーサ部材に、気筒列方向に一端側から他端側に延びる冷却水通路と、該冷却水通路の周辺に沿うように、気筒列方向の一端側から他端側に向けて延び、該他端側で折り返して該冷却水通路に沿い前記一端に向けて延びており、ＥＧＲガスを吸気系に還流させるＥＧＲガス通路と、を形成したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the EGR cooler of claim 1, in the EGR cooler for cooling EGR gas, a plate-like spacer member is interposed between the cylinder head of the engine and the intake manifold, and the spacer A cooling water passage extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction in the member, and extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction along the periphery of the cooling water passage , the other end side And an EGR gas passage extending back toward the one end along the cooling water passage to recirculate EGR gas to the intake system.

したがって、ＥＧＲガスは、スペーサ部材内の他端側で折り返して、冷却水通路の周縁に沿って流れ、冷却水により十分に冷却されて吸気系に還流する。
また、請求項２のＥＧＲクーラでは、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラにおいて、エンジンのシリンダヘッドと吸気マニホールドとの間に介在され、前記シリンダヘッドの複数の吸気ポートと前記吸気マニホールドの前記複数の吸気ポートに対応する複数の通路とを各々連通する複数の貫通孔を有したプレート状のスペーサ部材を備え、該スペーサ部材に、前記複数の貫通孔よりもエンジンのシリンダブロック側にて気筒列方向に一端側から他端側に延びる冷却水通路と、該冷却水通路の周縁に沿うように、冷却水通路のシリンダブロック側にて気筒列方向の一端側から他端側に向けて延び、該他端側で折り返して、前記複数の貫通孔と前記冷却水通路との間を一端側に向けて延びており、ＥＧＲガスを吸気系に還流させるＥＧＲガス通路と、を形成したことを特徴としている。 Therefore, the EGR gas is folded back at the other end in the spacer member, flows along the periphery of the cooling water passage, is sufficiently cooled by the cooling water, and returns to the intake system.
Further, in the EGR cooler according to claim 2, in the EGR cooler for cooling EGR gas, the EGR cooler is interposed between an engine cylinder head and an intake manifold, and the plurality of intake ports of the cylinder head and the plurality of intake manifolds are arranged. A plate-like spacer member having a plurality of through holes communicating with a plurality of passages corresponding to the intake ports of the cylinders, and the cylinder member is arranged on the cylinder block side of the engine block block side of the plurality of through holes. A cooling water passage extending from one end side to the other end side in the direction, and extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction on the cylinder block side of the cooling water passage along the periphery of the cooling water passage, The EGR gas is turned back at the other end side and extends toward the one end side between the plurality of through holes and the cooling water passage, and recirculates EGR gas to the intake system. It is characterized by forming a passage .

したがって、スペーサ部材には貫通孔、冷却水通路及びＥＧＲガス通路が上下方向に略一列に形成され、吸気流方向におけるスペーサ部材の厚さを薄くしつつ、ＥＧＲガスは、スペーサ部材内でスペーサ部材の他端側で折り返して該冷却水通路に沿って流れ、冷却水により十分に冷却されて吸気系に還流する。 Accordingly, the through hole, the cooling water passage, and the EGR gas passage are formed in a substantially vertical line in the spacer member, and the EGR gas is separated into the spacer member while reducing the thickness of the spacer member in the intake air flow direction. the return folded at the other end to flow along the cooling water passage is recirculated to the intake system is sufficiently cooled by the cooling water.

上記手段を用いる本発明の請求項１のＥＧＲクーラによれば、プレート状のスペーサ部材という加工しやすくコンパクトな部材を用いて低コスト化、省スペース化も図りつつ、冷却水によるＥＧＲガスの冷却時間を十分に長くでき、ＥＧＲガスの冷却を効果的に行うことができる。これにより、ＥＧＲガス導入による吸気の温度上昇を抑え、燃費向上効果を十分に発揮することができる。 According to the EGR cooler of the first aspect of the present invention using the above-described means, cooling of the EGR gas by cooling water while reducing the cost and saving the space by using a plate-like spacer member that is easy to process and is compact. The time can be made sufficiently long and the EGR gas can be effectively cooled. Thereby, the temperature rise of the intake air due to the introduction of EGR gas can be suppressed, and the fuel efficiency improvement effect can be sufficiently exhibited.

請求項２のＥＧＲクーラによれば、特に吸気流方向の省スペース化を図りつつ冷却水によるＥＧＲガス冷却時間を十分に長くできる。 According to the EGR cooler 請 Motomeko 2, sufficiently long EGR gas cooling time by the cooling water especially while saving space in the intake flow direction.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると、本発明に係るＥＧＲクーラを備えたエンジン１の全体斜視図が示されており、以下同図に基づき説明する。
同図に示すように、エンジン１は、例えば４サイクル直列４気筒エンジンであって、シリンダブロック２にシリンダヘッド４が載置され、さらにシリンダヘッド４にロッカカバー６が載置されて構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown an overall perspective view of an engine 1 equipped with an EGR cooler according to the present invention, which will be described below with reference to FIG.
As shown in the figure, the engine 1 is, for example, a four-cycle in-line four-cylinder engine, in which a cylinder head 4 is placed on a cylinder block 2 and a rocker cover 6 is placed on the cylinder head 4. Yes.

シリンダヘッド４の一側面には各気筒の燃焼室に連通する吸気ポートが開口する表面平面状の吸気口部２０が形成されており、この吸気口部２０にはスペーサ部材を構成する吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０を介して吸気マニホールド８が接続されている。なお、同図に示すように、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０は各々プレート状に形成され且つ吸気口部２０と同じ外形形状を成している。 On one side surface of the cylinder head 4 is formed a surface-planar intake port portion 20 in which an intake port communicating with the combustion chamber of each cylinder is opened. The intake port portion 20 includes an intake port cover constituting a spacer member. 30, the intake manifold 8 is connected via a gasket 40 and a spacer 50. As shown in the figure, the air inlet cover 30, the gasket 40, and the spacer 50 are each formed in a plate shape and have the same outer shape as the air inlet portion 20.

ここで、図２を参照すると、本発明に係るＥＧＲクーラの分解斜視図が示されており、以下同図に基づき、吸気口部２０、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０の各構造及び接続関係について説明する。
同図に示すように、吸気口部２０には、シリンダヘッド４におけるエンジン１の高さ方向中央よりやや上方部に位置し且つエンジン１の気筒列方向に一列に並ぶようにして、４つの吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄが各気筒に対応して形成されている。 Here, referring to FIG. 2, there is shown an exploded perspective view of the EGR cooler according to the present invention. Hereinafter, based on the same drawing, each structure of the intake port portion 20, the intake port cover 30, the gasket 40, the spacer 50, and The connection relationship will be described.
As shown in the figure, the intake port portion 20 has four intake ports that are positioned slightly above the center of the cylinder head 4 in the height direction of the engine 1 and aligned in the cylinder row direction of the engine 1. Ports 22A to 22D are formed corresponding to the respective cylinders.

そして、吸気口部２０の外周部には、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０、吸気マニホールド８を図示しないボルトでシリンダヘッド４に締結するためのボルト孔２４Ａ〜２４Ｉが形成されている。詳しくは、ボルト孔２４Ａ〜２４Ｅは吸気口部２０から吸気マニホールド８まで、ボルト孔２４Ｆ〜ボルト孔２４Ｉは吸気口部２０からスペーサ５０までを取り付けるためのものである。 Bolt holes 24 A to 24 I for fastening the intake port cover 30, the gasket 40, the spacer 50, and the intake manifold 8 to the cylinder head 4 with bolts (not shown) are formed in the outer peripheral portion of the intake port portion 20. Specifically, the bolt holes 24A to 24E are for attaching the intake port portion 20 to the intake manifold 8, and the bolt holes 24F to 24I are for attaching the intake port portion 20 to the spacer 50.

また、同図に示すように、吸気口部２０の一端側にはエンジン１の排気系からのＥＧＲガスをスペーサ５０側に導くＥＧＲガス導入孔２８が形成されている。
吸気口カバー３０には、吸気口部２０の吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄに対応するようにして貫通孔３２Ａ〜３２Ｄが形成されている。また、吸気口部２０のボルト孔２４Ａ〜２４Ｉに対応するようにして貫通孔３４Ａ〜３４Ｉが形成されている。さらに、吸気口部２０のＥＧＲガス導入孔２８に対応するようにして貫通孔３８が形成されている。 Further, as shown in the figure, an EGR gas introduction hole 28 that guides EGR gas from the exhaust system of the engine 1 to the spacer 50 side is formed on one end side of the intake port portion 20.
Through holes 32 A to 32 D are formed in the intake port cover 30 so as to correspond to the intake ports 22 A to 22 D of the intake port portion 20. Further, through holes 34 A to 34 I are formed so as to correspond to the bolt holes 24 A to 24 I of the air inlet portion 20. Further, a through hole 38 is formed so as to correspond to the EGR gas introduction hole 28 of the intake port 20.

ガスケット４０についても、吸気口カバー３０と同様に、吸気口部２０の吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄに対応するようにして貫通孔４２Ａ〜４２Ｄが、ボルト部２４Ａ〜２４Ｉに対応するようにして貫通孔４４Ａ〜４４Ｉがそれぞれ形成されている。
また、ガスケット４０には、エンジン１の高さ方向中央よりやや下方に位置し且つエンジン１の気筒列方向に延びるようにして、貫通孔４６が形成されている。この貫通孔４６は、例えば両端が上向き三角形に膨らんだ形状をしており、後述するスペーサ５０の冷却水溝５６の周縁形状に対応している。さらに、吸気口カバー３０の貫通孔３８に対応するようにして貫通孔４８が形成されている。 Similarly to the air inlet cover 30, the gasket 40 also has through holes 44A to 42D so as to correspond to the intake ports 22A to 22D of the air inlet portion 20 and to the bolt portions 24A to 24I. .About.44I are formed.
Further, a through hole 46 is formed in the gasket 40 so as to be located slightly below the center in the height direction of the engine 1 and to extend in the cylinder row direction of the engine 1. The through hole 46 has, for example, a shape in which both ends swell in an upward triangle, and corresponds to a peripheral shape of a cooling water groove 56 of the spacer 50 described later. Further, a through hole 48 is formed so as to correspond to the through hole 38 of the intake port cover 30.

スペーサ５０は例えば熱伝導性の高いアルミ部材からなり、当該スペーサ５０についても、吸気口カバー３０、ガスケット４０と同様に、吸気口部２０の吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄに対応するようにして貫通孔５２Ａ〜５２Ｄが、ボルト孔２４Ａ〜２４Ｉに対応するようにして貫通孔５４Ａ〜５４Ｉがそれぞれ形成されている。
ここで、図３を参照すると、図２に示したスペーサ５０の背面、即ちスペーサ５０のシリンダヘッド４側の面構造が示されており、以下スペーサ５０の詳細について説明する。 The spacer 50 is made of, for example, an aluminum member having high thermal conductivity, and the spacer 50 also has a through hole 52 A corresponding to the intake ports 22 A to 22 D of the intake port portion 20, similar to the intake port cover 30 and the gasket 40. Through holes 54A to 54I are formed so that .about.52D corresponds to the bolt holes 24A to 24I.
Here, referring to FIG. 3, the back surface of the spacer 50 shown in FIG. 2, that is, the surface structure of the spacer 50 on the cylinder head 4 side is shown. The details of the spacer 50 will be described below.

同図に示すように、スペーサ５０には、エンジン１の高さ方向中央よりやや下方に位置し且つエンジン１の気筒列方向にスペーサ５０の一端から他端に向けて延びるようにして、冷却水溝５６が形成されている。この冷却水溝５６は、上述したように、例えば両端が上向き三角形に膨らんだ周縁形状をしている。
そして、スペーサ５０の一端に冷却水導入管７１が、他端に排水管７２が設けられており、冷却水溝５６の一端には冷却水導入管７１内部と連通する冷却水導入孔５９が形成され、他端には排水管７２内部と連通する排水孔５７が形成されている。 As shown in the figure, the spacer 50 has cooling water that is located slightly below the center in the height direction of the engine 1 and extends from one end of the spacer 50 toward the other end in the cylinder row direction of the engine 1. A groove 56 is formed. As described above, the cooling water groove 56 has, for example, a peripheral shape in which both ends swell upward in a triangular shape.
A cooling water introduction pipe 71 is provided at one end of the spacer 50 and a drain pipe 72 is provided at the other end, and a cooling water introduction hole 59 communicating with the inside of the cooling water introduction pipe 71 is formed at one end of the cooling water groove 56. A drain hole 57 that communicates with the inside of the drain pipe 72 is formed at the other end.

また、スペーサ５０には、冷却水溝５６の周縁に沿い当該冷却水溝５６を取り巻くようにしてＥＧＲガス溝５８が形成されている。詳しくは、ＥＧＲガス溝５８は、ガスケット４０の貫通孔４８に対応した部分を始点として、冷却水溝５６の下側の周縁に沿ってスペーサ５０の一端から他端に向けて延びた後、該他端で折り返し、冷却水溝５６の上側の周縁に沿って上記一端に向けて戻るように形成されている。 Further, an EGR gas groove 58 is formed in the spacer 50 so as to surround the cooling water groove 56 along the periphery of the cooling water groove 56. Specifically, the EGR gas groove 58 starts from a portion corresponding to the through hole 48 of the gasket 40 and extends from one end of the spacer 50 toward the other end along the lower peripheral edge of the cooling water groove 56. It is formed so as to be folded back at the other end and return toward the one end along the upper peripheral edge of the cooling water groove 56.

一方、ＥＧＲガス溝５８のうち、冷却水溝５６の上側の周縁に沿う部分には、各貫通孔５２Ａ〜５２Ｄと連通するようにしてそれぞれＥＧＲガス導入溝６０Ａ〜６０Ｄが形成されている。
これより、図４を参照すると、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図、即ちシリンダヘッド４の吸気口部２０に、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０を介して吸気マニホールド８がボルトで接続された状態のエンジン１の断面図が示されているが、同図に示すように、スペーサ５０の冷却水溝５６とガスケット４０の貫通孔４６とが吸気口カバー３０によって塞がれることで冷却水通路９０が形成され、ＥＧＲガス溝５８がガスケット４０によって塞がれることでＥＧＲガス通路１００が形成されている。 On the other hand, EGR gas introduction grooves 60 A to 60 D are formed in portions along the upper peripheral edge of the cooling water groove 56 in the EGR gas groove 58 so as to communicate with the respective through holes 52 A to 52 D.
Referring to FIG. 4, a sectional view taken along line XX in FIG. 1, that is, the intake manifold 8 is bolted to the intake port portion 20 of the cylinder head 4 via the intake port cover 30, the gasket 40, and the spacer 50. As shown in the drawing, the cooling water groove 56 of the spacer 50 and the through hole 46 of the gasket 40 are blocked by the intake port cover 30. Thus, the cooling water passage 90 is formed, and the EGR gas groove 58 is closed by the gasket 40, so that the EGR gas passage 100 is formed.

即ち、冷却水通路９０の周縁に沿い当該冷却水通路９０を取り巻くようにしてＥＧＲガス通路１００が形成されている。
また、吸気口部２０の吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄ、吸気口カバー３０の貫通孔３２Ａ〜３２Ｄ、ガスケット４０の貫通孔４２Ａ〜４２Ｄ及びスペーサ５０の貫通孔５２Ａ〜５２Ｄから各気筒の吸気通路が形成されている。つまり、当該エンジン１では、各吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄに、それぞれピストン８１の上面とシリンダブロック２のシリンダ壁８２とシリンダヘッド４の下面とから形成される燃焼室８３と吸気ポートとの連通と遮断とを行う吸気バルブ８４が設けられ、各気筒の排気ポート８５Ａ〜８５Ｄに、それぞれ燃焼室８３と排気ポートとの連通と遮断を行う排気バルブ８６が設けられているが、ピストン８１や吸気バルブ８４、排気バルブ８６の作動に応じ、吸気マニホールド８から吸気ポート２２Ａ〜２２Ｄ、貫通孔３２Ａ〜３２Ｄ、貫通孔４２Ａ〜４２Ｄ及び貫通孔５２Ａ〜５２Ｄを介して燃焼室８３への吸気が行われる。 That is, the EGR gas passage 100 is formed along the periphery of the cooling water passage 90 so as to surround the cooling water passage 90.
An intake passage for each cylinder is formed from the intake ports 22A to 22D of the intake port portion 20, the through holes 32A to 32D of the intake port cover 30, the through holes 42A to 42D of the gasket 40, and the through holes 52A to 52D of the spacer 50. ing. That is, in the engine 1, the intake ports 22 A to 22 D are respectively connected to and disconnected from the intake ports of the combustion chamber 83 formed by the upper surface of the piston 81, the cylinder wall 82 of the cylinder block 2, and the lower surface of the cylinder head 4. And an exhaust valve 86 for connecting and disconnecting the combustion chamber 83 and the exhaust port is provided at each of the exhaust ports 85A to 85D of each cylinder. In response to the operation of the exhaust valve 86, intake air from the intake manifold 8 to the combustion chamber 83 is performed through the intake ports 22A to 22D, the through holes 32A to 32D, the through holes 42A to 42D, and the through holes 52A to 52D.

再び図１、図２を参照すると、シリンダヘッド４の一端にはＥＧＲガスの流量調節を行うＥＧＲバルブ７０が設けられており、当該ＥＧＲバルブ７０の一方のポートは図示しないもののシリンダヘッド４の内部を経由して排気通路（例えば、排気ポート８５Ａ〜８５Ｄ）に連通しており、他方のポートは上記ＥＧＲガス導入孔２８、貫通孔３８，４８を介してＥＧＲガス通路１００に連通している。 Referring to FIGS. 1 and 2 again, an EGR valve 70 for adjusting the flow rate of EGR gas is provided at one end of the cylinder head 4, and one port of the EGR valve 70 is the interior of the cylinder head 4 although not shown. And the other port communicates with the EGR gas passage 100 via the EGR gas introduction hole 28 and the through holes 38 and 48. As shown in FIG.

また、上記スペーサ５０に設けられた冷却水導入管７１はシリンダブロック２内の図示しない冷却水通路と連通するように接続されており、排水管７２は図示しないウォーターポンプに接続されている。
即ち、これら吸気口部２０、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０、ＥＧＲバルブ７０、冷却水導入管７１、排水管７２により本発明のＥＧＲクーラが構成されている。 The cooling water introduction pipe 71 provided in the spacer 50 is connected so as to communicate with a cooling water passage (not shown) in the cylinder block 2, and the drain pipe 72 is connected to a water pump (not shown).
That is, the intake port portion 20, the intake port cover 30, the gasket 40, the spacer 50, the EGR valve 70, the cooling water introduction pipe 71, and the drain pipe 72 constitute the EGR cooler of the present invention.

以下、このように構成された、本発明に係るＥＧＲクーラの作用について図２〜図４を参照しながら説明する。
冷却水は、図示しないものの、エンジン１内を回流した後、冷却水導入管７１を通り冷却水導入孔５９から冷却水通路９０に導入される。そして、このように導入された冷却水は、冷却水通路９０を通って排水孔５７から排水管７２へと流れ、最終的にウォーターポンプに返戻される。 Hereinafter, the operation of the EGR cooler according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS.
Although not shown, the coolant is circulated in the engine 1 and then introduced into the coolant passage 90 from the coolant introduction hole 59 through the coolant introduction pipe 71. The cooling water introduced in this way flows through the cooling water passage 90 from the drain hole 57 to the drain pipe 72 and is finally returned to the water pump.

一方、ＥＧＲバルブ７０が開弁されると、ＥＧＲガスは、排気通路からＥＧＲバルブ７０を通ってＥＧＲガス導入孔２８より貫通孔３８，４８を介してＥＧＲガス通路１００に導入される。そして、このように導入されたＥＧＲガスは、冷却水通路９０の周縁に沿ってＥＧＲガス通路１００を流れ、ＥＧＲガス導入溝６０Ａ〜６０Ｄから各気筒の吸気通路に振り分けられて吸気系に還流される。 On the other hand, when the EGR valve 70 is opened, the EGR gas is introduced from the exhaust passage through the EGR valve 70 into the EGR gas passage 100 from the EGR gas introduction hole 28 through the through holes 38 and 48. The EGR gas thus introduced flows through the EGR gas passage 100 along the periphery of the cooling water passage 90, is distributed from the EGR gas introduction grooves 60A to 60D to the intake passages of the respective cylinders, and is returned to the intake system. The

この際、ＥＧＲガス通路１００は、冷却水通路９０の周縁に沿い当該冷却水通路９０を取り巻くように形成されているため、ＥＧＲガス通路１００を流れるＥＧＲガスと冷却水通路９０を流れる冷却水との熱交換時間、即ちＥＧＲガスの冷却時間が十分に得られることになり、ＥＧＲガスが十分に冷却される。
また、ここでは、ＥＧＲクーラを加工が困難なシリンダヘッド４内に設けず、シリンダヘッド４とは別体にして加工しやすい吸気カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０を用いて構成するようにしているため、余計な加工コストをかけずに低コスト化が図られており、さらに、ＥＧＲクーラは吸気マニホールド８とシリンダブロック４の間に構成されているので、省スペース化も図られている。 At this time, since the EGR gas passage 100 is formed so as to surround the cooling water passage 90 along the periphery of the cooling water passage 90, the EGR gas flowing through the EGR gas passage 100, the cooling water flowing through the cooling water passage 90, and Thus, a sufficient heat exchange time, that is, a cooling time of the EGR gas is obtained, and the EGR gas is sufficiently cooled.
Further, here, the EGR cooler is not provided in the cylinder head 4 which is difficult to process, and is configured using the intake cover 30, the gasket 40, and the spacer 50 which are separated from the cylinder head 4 and are easy to process. For this reason, cost reduction is achieved without incurring extra processing costs, and space is also saved because the EGR cooler is configured between the intake manifold 8 and the cylinder block 4.

したがって、本発明に係るＥＧＲクーラを用いることで、低コスト化、省スペース化を図りながら、ＥＧＲガスの冷却を効率よく効果的に行うことができ、ＥＧＲガス導入による吸気の温度上昇を抑え、燃費向上効果を十分に発揮することができる。
つまり、図５を参照すると、ＥＧＲガス流量とＥＧＲガスの温度降下効率｛（ＥＧＲ入口温度−ＥＧＲ出口温度）／（ＥＧＲ入口温度−冷却水の温度）を百分率で表したもの｝との関係が、本発明のＥＧＲクーラを用いた場合（□印）と上記従来の別体のＥＧＲクーラを用いた場合（△印）とで実験結果に基づき比較して示されており、同図によれば、温度降下率が１００％に近いほど温度降下効率が良く、ＥＧＲガスの冷却効率の良いＥＧＲクーラが実現されているといえるが、このように、本発明のＥＧＲクーラを用いることで、従来の別体のＥＧＲクーラを用いた場合よりも温度降下率を高くできる。即ち、ＥＧＲクーラを上記の如く構成することにより、ＥＧＲガスを効率良く効果的に冷却でき、性能の良いＥＧＲクーラを実現可能となる。なお、上記温度降下効率の計算式中、具体的には、ＥＧＲ導入孔２８がＥＧＲ入口に、ＥＧＲガス導入溝６０Ａ〜６０ＤがＥＧＲ出口に対応している。 Therefore, by using the EGR cooler according to the present invention, it is possible to efficiently and effectively cool the EGR gas while reducing the cost and saving the space, suppressing the rise in the temperature of the intake air due to the introduction of the EGR gas, The fuel efficiency improvement effect can be sufficiently exhibited.
That is, referring to FIG. 5, the relationship between the EGR gas flow rate and the temperature drop efficiency of EGR gas {(EGR inlet temperature−EGR outlet temperature) / (EGR inlet temperature−cooling water temperature) as a percentage} The comparison between the case of using the EGR cooler of the present invention (marked with □) and the case of using the above-mentioned conventional separate EGR cooler (marked with Δ) is shown based on the experimental results. As the temperature drop rate is closer to 100%, the temperature drop efficiency is better, and it can be said that an EGR cooler with good EGR gas cooling efficiency has been realized. Thus, by using the EGR cooler of the present invention, The temperature drop rate can be made higher than when a separate EGR cooler is used. That is, by configuring the EGR cooler as described above, the EGR gas can be efficiently and effectively cooled, and a high-performance EGR cooler can be realized. In the temperature drop efficiency calculation formula, specifically, the EGR introduction hole 28 corresponds to the EGR inlet, and the EGR gas introduction grooves 60A to 60D correspond to the EGR outlet.

以上で本発明に係るＥＧＲクーラの実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、冷却水溝５６に対応した貫通孔４６をガスケット４０に形成し、冷却水溝５６と貫通孔４６とから冷却水通路９０を構成するようにしたが、貫通孔４６をガスケット４０に形成せず、冷却水溝５６のみで冷却水通路を形成してもよい。 Although the description about the embodiment of the EGR cooler according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the through hole 46 corresponding to the cooling water groove 56 is formed in the gasket 40 and the cooling water passage 90 is configured by the cooling water groove 56 and the through hole 46. The cooling water passage may be formed only by the cooling water groove 56 without being formed in the gasket 40.

また、上記実施形態では、吸気口カバー３０、ガスケット４０、スペーサ５０とを組み合わせてスペーサ部材を構成し、これにより冷却水通路９０とＥＧＲガス通路１００とを形成するようにしたが、スペーサ部材を例えばアルミ部材のみで一体に構成し、当該スペーサ部材内に冷却水通路９０とＥＧＲガス通路１００とを形成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、冷却水溝５６を例えば両端が上向き三角形に膨らんだ形状としたが、これに限られるものではない。 In the above embodiment, the inlet cover 30, the gasket 40, and the spacer 50 are combined to form the spacer member, thereby forming the cooling water passage 90 and the EGR gas passage 100. For example, the cooling water passage 90 and the EGR gas passage 100 may be formed integrally with only the aluminum member, and the cooling water passage 90 and the EGR gas passage 100 may be formed in the spacer member.
Moreover, in the said embodiment, although the cooling water groove 56 was made into the shape which the both ends swelled in the upward triangle, for example, it is not restricted to this.

また、上記実施形態では、ＥＧＲガス溝５８を冷却水溝５６の下側に形成しているが、冷却水溝５６の横側に形成してもよい。
また、上記実施形態では、エンジン１として４サイクル直列４気筒エンジンを採用したが、エンジン１は如何なる形式のものであってもよい。 In the above embodiment, the EGR gas groove 58 is formed below the cooling water groove 56, but may be formed on the side of the cooling water groove 56.
In the above embodiment, a 4-cycle in-line four-cylinder engine is adopted as the engine 1, but the engine 1 may be of any type.

本発明に係るＥＧＲクーラを備えたエンジンの全体斜視図である。1 is an overall perspective view of an engine provided with an EGR cooler according to the present invention. 本発明に係るＥＧＲクーラの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the EGR cooler concerning the present invention. スペーサのシリンダヘッド側の面構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the surface structure by the side of the cylinder head of a spacer. 図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the XX line of FIG. 本発明のＥＧＲクーラと従来の別体のＥＧＲクーラとの性能比較グラフである。It is a performance comparison graph of the EGR cooler of this invention, and the conventional separate EGR cooler.

Explanation of symbols

１エンジン
２シリンダブロック
４シリンダヘッド
２０吸気口部
２２Ａ〜２２Ｄ吸気ポート
２８ＥＧＲガス導入孔
３０吸気口カバー
４０ガスケット
４６貫通孔
５０スペーサ
５６冷却水溝
５７排水孔
５８ＥＧＲガス溝
５９冷却水導入孔
６０Ａ〜６０ＤＥＧＲガス導入溝
７０ＥＧＲバルブ
７１冷却水導入管
７２排水管
９０冷却水通路
１００ＥＧＲガス通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder block 4 Cylinder head 20 Intake port part 22A-22D Intake port 28 EGR gas introduction hole 30 Inlet cover 40 Gasket 46 Through-hole 50 Spacer 56 Cooling water groove 57 Drain hole 58 EGR gas groove 59 Cooling water introduction hole 60A -60D EGR gas introduction groove 70 EGR valve 71 Cooling water introduction pipe 72 Drain pipe 90 Cooling water passage 100 EGR gas passage

Claims

In an EGR cooler for cooling EGR gas,
A plate-shaped spacer member is interposed between the cylinder head of the engine and the intake manifold,
A cooling water passage extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction on the spacer member, and extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction along the periphery of the cooling water passage. An EGR cooler characterized in that an EGR gas passage is formed which is folded back at the end side and extends toward the one end along the cooling water passage to recirculate EGR gas to the intake system.

  In an EGR cooler for cooling EGR gas,
  A plurality of through holes that are interposed between the cylinder head and the intake manifold of the engine and communicate with the plurality of intake ports of the cylinder head and the plurality of passages corresponding to the plurality of intake ports of the intake manifold; It has a plate-like spacer member,
  A cooling water passage extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction on the cylinder block side of the engine from the plurality of through holes in the spacer member, and a cooling water passage extending along the periphery of the cooling water passage Extending from one end side to the other end side in the cylinder row direction on the cylinder block side, folded back at the other end side, and extending between the plurality of through holes and the cooling water passage toward the one end side. And an EGR gas passage for returning EGR gas to the intake system.