JP6230585B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。より詳しくは、EGR通路及びEGRクーラを備える内燃機関の排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including an EGR passage and an EGR cooler.
従来、排気の一部をEGRガスとして吸気通路に還流するEGR通路と、EGRガスを冷却するためのEGRクーラと、を備える内燃機関の排気浄化装置が知られている。EGRクーラは、EGR通路の途中に設けられ、内燃機関を冷却するための機関冷却回路から導入した冷却水と熱交換させることで、EGRガスを冷却する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine is known that includes an EGR passage that recirculates part of exhaust gas as EGR gas to an intake passage and an EGR cooler that cools the EGR gas. The EGR cooler is provided in the middle of the EGR passage, and cools EGR gas by exchanging heat with cooling water introduced from an engine cooling circuit for cooling the internal combustion engine.
上記EGRクーラには、冷却水の導入口及び排出口が形成されるとともに、これら導入口及び排出口と機関冷却回路とを接続するEGR冷却回路が設けられる。このEGR冷却回路は、EGR通路とは別体として設けられていたところ、その周辺には例えば排気マニホールド等の高温部品が存在するため、成形が困難で高価な耐熱性部材を用いる必要があった。また、高温部品との近接を避け、高温部品とのクリアランスを確保する必要がありコンパクト化が困難であったため、パッケージング・レイアウト性に難があった。 The EGR cooler is provided with an inlet and an outlet for cooling water, and an EGR cooling circuit for connecting the inlet and outlet to the engine cooling circuit. This EGR cooling circuit was provided separately from the EGR passage. However, because there are high-temperature parts such as an exhaust manifold around the EGR passage, it was necessary to use an expensive heat-resistant member that was difficult to mold. . Further, since it is necessary to avoid proximity to high temperature parts and to ensure clearance with high temperature parts, it is difficult to reduce the size and packaging and layout are difficult.
その一方で、上記EGRクーラでは、EGRガスの冷却効率の向上が求められている。一案としては、EGRクーラを大型化することが考えられるが、その場合には、上記と同様にパッケージング・レイアウト性に悪影響を及ぼすため、好ましい対応策とは言えない。 On the other hand, the EGR cooler is required to improve the cooling efficiency of EGR gas. One possible solution is to increase the size of the EGR cooler. In that case, however, the packaging and layout properties are adversely affected in the same manner as described above, which is not a preferable countermeasure.
そこで、冷却水が流通する複数のチューブを有する熱交換コア(本体)の上流側に、内側管にEGRガスが導入されるとともに外側管に冷却水が導入される二重管部を接続したEGRクーラが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このEGRクーラによれば、熱交換コアに導入される前のEGRガスを二重管部で冷却できるため、従来よりもEGRガスの冷却効率を向上できるとともに、EGRクーラを小型化できるとされている。 Therefore, an EGR in which a double pipe part in which EGR gas is introduced into the inner pipe and cooling water is introduced into the outer pipe is connected upstream of the heat exchange core (main body) having a plurality of tubes through which the cooling water flows. A cooler has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this EGR cooler, since the EGR gas before being introduced into the heat exchange core can be cooled by the double pipe portion, the cooling efficiency of the EGR gas can be improved as compared with the conventional one, and the EGR cooler can be downsized. Yes.
しかしながら、特許文献1のEGRクーラでは、二重管部が熱交換コアの上流側に設けられるため、熱交換コアに導入される前の高温のEGRガスがその内側管を流通する。そのため、アルミの鋳物等と比べて成形が困難な鋼管や鋳鉄等の高温耐熱部材で二重管部を成形する必要があるため実際にはコンパクト化が困難であり、パッケージング・レイアウト性に難があるとともに、重量及び製造コストが嵩むものとなっていた。また、二重管部と熱交換コアとの接続部に用いられるシール部材として、ゴム以外のOリングや積層ガスケット、ロウ付け等の高温耐熱性を有するものが必要となり、この点からも製造コストが嵩むものとなっていた。
However, in the EGR cooler of
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that has a cooling efficiency superior to that of the prior art, can be made compact with an inexpensive configuration, and has excellent packaging and layout properties. Is to provide.
上記目的を達成するため本発明は、内燃機関(例えば、後述のエンジン2)を冷却するための冷却水が循環する機関冷却回路(例えば、後述の機関冷却回路3)を備える内燃機関の排気浄化装置(例えば、後述の排気浄化装置1)であって、前記内燃機関の排気通路(例えば、後述の排気マニホールド22)から排気の一部をEGRガスとして吸気通路(例えば、後述の吸気管)に還流するEGR通路(例えば、後述のEGR管11)と、前記EGR通路に設けられ、前記機関冷却回路から導入した冷却水と熱交換させることでEGRガスを冷却するEGRクーラ(例えば、後述のEGRクーラ12)と、前記EGRクーラに形成された冷却水の導入口(例えば、後述の導入口123)及び排出口(例えば、後述の排出口124)と前記機関冷却回路とを接続するEGR冷却回路(例えば、後述のEGR冷却回路13)と、を備え、前記EGR冷却回路の少なくとも一部(例えば、後述の排出側第2冷却管132b)は、EGRガスの還流方向において前記EGRクーラよりも下流側における前記EGR通路と前記EGRクーラとの接続部(例えば、後述の接続部10)を通って、該EGR通路に沿って延びるとともに、該EGR通路と熱伝導性の分離壁(例えば、後述の分離壁110)を介して一体形成され、前記接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット(例えば、後述のガスケット100)が設けられる内燃機関の排気浄化装置を提供する。
To achieve the above object, the present invention provides an exhaust purification system for an internal combustion engine including an engine cooling circuit (for example, an
本発明では、EGR冷却回路の少なくとも一部を、EGRガスの還流方向においてEGRクーラよりも下流側のEGR通路とEGRクーラとの接続部を通って、該EGR通路に沿って延びるように設けるとともに、該EGR通路と熱伝導性の分離壁を介して一体形成する。また、EGRクーラよりも下流側のEGR通路とEGRクーラとの接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケットを設ける。
本発明によれば、EGR冷却回路の少なくとも一部をEGR通路と一体形成することで、排気浄化装置をコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性を向上できる。このとき、EGRクーラを通過してすでに十分冷却されたEGRガスが流通する下流側のEGR通路とEGR冷却回路を一体化するため、これらEGR通路とEGR冷却回路をアルミの鋳物等の安価な材料で成形でき、重量及び製造コストを低減できる。
また、EGR冷却回路の少なくとも一部を、熱伝導性の分離壁を介してEGR通路と一体形成することで、EGR冷却回路を流通する冷却水によりEGR通路内を流通するEGRガスをさらに冷却できるため、EGRガスの冷却効率を向上できる。
また、EGRクーラよりも下流側のEGR通路とEGRクーラとの接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケットが設けられるが、この接続部を通過するEGRガスはすでにEGRクーラで十分に冷却された後のEGRガスであるため、ガスケットの構成部材として、高温耐熱性は必須ではなく安価な部材を用いることができる。
従って本発明によれば、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置を提供できる。
In the present invention, at least a part of the EGR cooling circuit is provided so as to extend along the EGR passage through the connection portion between the EGR passage downstream of the EGR cooler and the EGR cooler in the recirculation direction of the EGR gas. The EGR passage and the thermally conductive separation wall are integrally formed. Further, a gasket for sealing the cooling water and the EGR gas is provided at a connection portion between the EGR passage downstream of the EGR cooler and the EGR cooler.
According to the present invention, by forming at least a part of the EGR cooling circuit integrally with the EGR passage, the exhaust emission control device can be made compact, and the packaging layout can be improved. At this time, in order to integrate the EGR passage and the EGR cooling circuit on the downstream side through which the EGR gas that has already been sufficiently cooled after passing through the EGR cooler is integrated, the EGR passage and the EGR cooling circuit are made of an inexpensive material such as an aluminum casting. Can reduce the weight and manufacturing cost.
Further, by forming at least a part of the EGR cooling circuit integrally with the EGR passage through the thermally conductive separation wall, the EGR gas flowing through the EGR passage can be further cooled by the cooling water flowing through the EGR cooling circuit. Therefore, the cooling efficiency of EGR gas can be improved.
In addition, a gasket for sealing cooling water and EGR gas is provided at the connection portion between the EGR passage downstream of the EGR cooler and the EGR cooler, and the EGR gas passing through this connection portion is already in the EGR cooler. Since the EGR gas is sufficiently cooled, high-temperature heat resistance is not essential as a constituent member of the gasket, and an inexpensive member can be used.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that has a cooling efficiency superior to that of the prior art, can be made compact with an inexpensive configuration, and has excellent packaging and layout properties.
前記EGR冷却回路は、前記分離壁を介して前記EGR通路と一体形成された部分における前記EGR冷却回路の中心軸方向(例えば、後述の中心軸X)に対して垂直な方向の断面形状が、前記分離壁に対して略垂直な方向の長さ(例えば、後述の長さL1)よりも前記分離壁に対して略平行な方向の長さ(例えば、後述の長さL2)の方が長い楕円状又は略長方形状であることが好ましい。 The EGR cooling circuit has a cross-sectional shape in a direction perpendicular to a central axis direction of the EGR cooling circuit (for example, a central axis X described later) in a portion integrally formed with the EGR passage via the separation wall. A length in a direction substantially parallel to the separation wall (for example, a length L2 to be described later) is longer than a length in a direction substantially perpendicular to the separation wall (for example, a length L1 to be described later). An elliptical shape or a substantially rectangular shape is preferable.
この発明では、分離壁を介してEGR通路と一体形成された部分におけるEGR冷却回路の中心軸方向に対して垂直な方向の断面形状を、楕円状又は略長方形状とする。より詳しくは、上記断面形状を、分離壁に対して略垂直な方向の長さよりも、分離壁に対して略平行な方向の長さの方が長い楕円状又は略長方形状とする。
これにより、熱伝導性の分離壁を介したEGR通路とEGR冷却回路との接触面積を高めることができる。従って、熱伝導性の分離壁を介して、EGR通路を流通するEGRガスとEGR冷却回路を流通する冷却水との間における熱交換効率を高めることができ、EGR通路を流通するEGRガスの冷却効率をより向上できる。
In the present invention, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the central axis direction of the EGR cooling circuit in the portion integrally formed with the EGR passage via the separation wall is an elliptical shape or a substantially rectangular shape. More specifically, the cross-sectional shape is an ellipse or a substantially rectangular shape in which the length in the direction substantially parallel to the separation wall is longer than the length in the direction substantially perpendicular to the separation wall.
Thereby, the contact area of the EGR passage and the EGR cooling circuit through the thermally conductive separation wall can be increased. Therefore, the heat exchange efficiency between the EGR gas flowing through the EGR passage and the cooling water flowing through the EGR cooling circuit can be increased via the thermally conductive separation wall, and cooling of the EGR gas flowing through the EGR passage can be performed. The efficiency can be further improved.
前記EGRクーラの前記接続部には、フランジ面(例えば、後述のフランジ面121f)を有するEGRクーラフランジ部(例えば、後述のEGRクーラフランジ部121)が設けられ、前記EGR通路の前記接続部には、フランジ面(例えば、後述のフランジ面111f)を有するEGR通路フランジ部(例えば、後述のEGR管フランジ部111)が設けられ、前記EGRクーラフランジ部、前記EGR通路フランジ部及び前記ガスケットには、それぞれ対応する位置に、EGRガスが通過するEGR孔(例えば、後述のEGR孔111a,121a,100a)と、冷却水が通過する冷却水孔(例えば、後述の冷却水孔111b,121b,100b)と、が形成され、前記EGRクーラフランジ部及び前記EGR通路フランジ部のうち少なくとも一方の前記フランジ面における前記EGR孔と前記冷却水孔の間には、前記EGR孔と前記冷却水孔とを区画するとともに前記フランジ面の外縁まで延びて外部に開口する溝(例えば、後述の溝111g,121g)が形成されることが好ましい。
The connection portion of the EGR cooler is provided with an EGR cooler flange portion (for example, an EGR
この発明では、上述の接続部におけるEGRクーラフランジ部及びEGR通路フランジ部とガスケットに対して、それぞれ対応する位置に、EGRガスが通過するEGR孔と、冷却水が通過する冷却水孔を形成する。また、EGRクーラフランジ部及びEGR通路フランジ部のうち少なくとも一方のフランジ面におけるEGR孔と冷却水孔の間に、EGR孔と冷却水孔とを区画するとともにフランジ面の外縁まで延びて外部に開口する溝を形成する。
これにより、上述の接続部において、EGR冷却回路を流通する冷却水が、EGR通路を流通するEGR通路内に混入するのを確実に回避でき、ウォーターハンマーの発生や内燃機関の失火等を確実に回避できる。また、EGR通路を流通するEGRガスが、EGR冷却回路内に混入して不具合が生じるのを確実に回避できる。
In the present invention, an EGR hole through which EGR gas passes and a cooling water hole through which cooling water passes are formed at positions corresponding to the EGR cooler flange portion, the EGR passage flange portion, and the gasket in the connection portion described above. . Further, the EGR hole and the cooling water hole are defined between the EGR hole and the cooling water hole in at least one of the EGR cooler flange portion and the EGR passage flange portion, and the EGR hole and the cooling water hole are extended to the outer edge of the flange surface and opened to the outside. Grooves to be formed are formed.
As a result, it is possible to reliably prevent the cooling water flowing through the EGR cooling circuit from being mixed into the EGR passage flowing through the EGR passage at the above-described connecting portion, and reliably generating a water hammer or misfire of the internal combustion engine. Can be avoided. In addition, it is possible to reliably avoid the occurrence of problems due to the EGR gas flowing through the EGR passage being mixed into the EGR cooling circuit.
本発明によれば、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine that has a cooling efficiency superior to that of the prior art, can be made compact with an inexpensive configuration, and has excellent packaging and layout properties.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の正面図である。図2は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の側面図である。図3は、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置1の分解斜視図である。図1及び図2において、Uは上方、LWは下方、Rは運転者から見た右方向、Lは運転者から見た左方向、Frは車両前方、Rrは車両後方を表している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view of an exhaust
図1及び図2に示すように、本実施形態の排気浄化装置1は、内燃機関(以下、「エンジン」という。)2の車両前方側に配置される。
エンジン2は、図2に示すように、タービン211及びコンプレッサ212から構成されるターボチャージャー21を備える過給式エンジンである(図1ではターボチャージャー21の図示は省略している)。このエンジン2は、エンジン2を冷却するための冷却水が循環する機関冷却回路3を備える。
機関冷却回路3は、シリンダブロック20内に設けられた図示しない冷却流路の他、機関冷却回路3内で冷却水を循環させるためのウォーターポンプ31等を含んで構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust
As shown in FIG. 2, the
The
排気浄化装置1は、EGR管11と、EGRクーラ12と、EGR冷却回路13と、を備える。
The exhaust
EGR管11は、一端側が後述するEGRクーラ12の下流側(EGRガスの還流方向下流側)に接続され、他端側が図示しない吸気管に接続される。このEGR管11は、排気通路を構成する排気マニホールド22内を流通する排気の一部を、EGRガスとして図示しない吸気管内に還流する。より詳しくは、本実施形態のEGR管11は、ターボチャージャー21を構成するタービン211の上流側に位置する排気マニホールド22から、排気の一部を取り出して図示しない吸気管に戻す高圧EGR通路を構成する。
One end side of the
EGRクーラ12は、一端側が排気マニホールド22に接続され、他端側が上述のEGR管11の上流側(EGRガスの還流方向上流側)に接続される。このEGRクーラ12は、上述の機関冷却回路3から導入した冷却水と熱交換させることで、EGRガスを冷却する。図1及び図3に示すように、EGRクーラ12は、上流側(EGRガスの還流方向上流側)に設けられた連結部120と、下流側(EGRガスの還流方向下流側)に設けられた熱交換コア部122と、を含んで構成される。
One end side of the
連結部120は、排気マニホールド22の下流側と熱交換コア部122とを連結する連結管で構成される。この連結部120は、排気マニホールド22側から大きく下方に湾曲した後、蛇腹部120aを介して下方に延び、熱交換コア部122に接続される。
熱交換コア部122は、左右方向に長い略直方体状のケース122aと、ケース122aの上流側(EGRガスの還流方向上流側)に設けられて冷却水が導入される導入口123と、ケース122aの下流側(EGRガスの還流方向下流側)に設けられて冷却水が排出される排出口124と(図3参照)、ケース122a内に収容されて導入口123と排出口124とを連結する図示しない冷却水管と、を有する。
以上の構成により、EGRクーラ12は、連結部120により排気マニホールド22から導入された排気の一部(EGRガス)を、熱交換コア部122にて冷却可能となっている。
The connecting
The
With the above configuration, the
EGR冷却回路13は、EGRクーラ12の熱交換コア部122に形成された上述の導入口123及び排出口124と、上述の機関冷却回路3とを接続する。本実施形態のEGR冷却回路13は、機関冷却回路3と上述の熱交換コア部122の導入口123とを接続する導入側冷却管131と、上述の熱交換コア部122の排出口124と機関冷却回路3とを接続する排出側冷却管132と、を含んで構成される。
この排出側冷却管132は、排出口124側から順に、排出側第1冷却管132aと、後述する排出側第2冷却管132bと、排出側第3冷却管132cと、を含んで構成される。
The
The discharge
ここで、EGR冷却回路13及びEGRクーラ12を流通する冷却水の圧力は、シリンダブロック20内を流通する冷却水の圧力よりも低いため、シリンダブロック20内に直接戻すことは困難である。そのため、従来では、排出側冷却管132をシリンダブロック20に直接接続することはできず外廻りにせざるを得なかったため、多数の高温の周辺部品とのクリアランスを確保しなければならず、パッケージング・レイアウト性に悪影響を及ぼしていたところ、本実施形態では、後述するEGR管11との一体形成によって、これが回避されている。
Here, since the pressure of the cooling water flowing through the
そこで、EGR冷却回路13について、図4及び図5を参照してさらに詳しく説明する。ここで、図4は、図3のA−A線断面図であり、図5は、図3のB−B線断面図である。
図3及び図4に示すように、本実施形態のEGR冷却回路13では、排出側冷却管132の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bが、EGR管11とEGRクーラ12との接続部10を通って、EGR管11に沿って延びるとともに、EGR管11と熱伝導性の分離壁110を介して一体形成されている。なお、一体形成されたこれらEGR管11及び排出側第2冷却管132bは、アルミの鋳物により成形される。
Therefore, the
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
また、図5に示すように、分離壁110を介してEGR管11と一体形成された排出側第2冷却管132bは、排出側第2冷却管132bの中心軸X方向(冷却水の流れ方向)に対して垂直な方向の断面形状が、分離壁110に対して略垂直な方向の長さL1よりも、分離壁110に対して略平行な方向の長さL2の方が長い楕円形状に形成されている。
Further, as shown in FIG. 5, the discharge-side
図3に戻って、EGR管11とEGRクーラ12との接続部10には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100が設けられている。即ち、EGR管11とEGRクーラ12は、後述する各フランジ部がガスケット100を介して連結されている。
なお、本実施形態のガスケット100は、ゴム製の1枚のガスケットで構成される。また、ガスケット100には、後述するように所定の位置に、EGRガスが通過するEGR孔100aと、冷却水が通過する冷却水孔100bが形成されるとともに、EGR管フランジ部111及びEGRクーラフランジ部121と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔100c,100d,100eが形成される。
Returning to FIG. 3, the connecting portion 10 between the
In addition, the
EGR管11とEGRクーラ12との接続部10の構造について、図6及び図7を参照してさらに詳しく説明する。
ここで、図6は、EGR管11の接続部10に設けられたEGR管フランジ部111を示す図である。図7は、EGRクーラ12の接続部10に設けられたEGRクーラフランジ部121を示す図である。これら図6及び図7はいずれも、各フランジ部を各フランジ面に直交する方向から見た図である。
The structure of the connecting portion 10 between the
Here, FIG. 6 is a view showing the EGR
図6に示すように、EGR管フランジ部111には、EGR孔111aと、冷却水孔111bが形成されている。これらEGR孔111a及び冷却水孔111bは、それぞれ、後述するEGRクーラフランジ部121及びガスケット100に形成されたEGR孔121a,100a及び冷却水孔121b,100bに対応する位置に形成される。即ち、ガスケット100を介してEGR管フランジ部111とEGRクーラフランジ部121が連結されると、EGR管フランジ部111、ガスケット100及びEGRクーラフランジ部121にそれぞれ形成されたEGR孔及び冷却水孔が連結される結果、EGRガス流路及び冷却水流路が形成されるようになっている。
As shown in FIG. 6, the EGR
EGR孔111aには、EGR管11を流通するEGRガスが通過する。冷却水孔111bには、EGR冷却回路13を流通する冷却水が通過する。
また、EGR管フランジ部111には、ガスケット100を介してEGRクーラフランジ部121と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔111c,111d,111eが形成されている。
The EGR gas flowing through the
The EGR
また、EGR管フランジ部111のフランジ面111fには、EGR孔111aと冷却水孔111bとの間に、EGR孔111aと冷却水孔111bとを区画する溝111gが形成されている。この溝111gは、フランジ面111fの両外縁まで延び、外部に開口している。即ち、溝111gは、その延設方向の両端に外部に開口する開口111h,111iを有している。これにより、仮に溝111g内に冷却水が流れ込んだ場合であっても、冷却水が溝111g内を流れて開口111h,111iから外部へと排出される。その結果、冷却水がEGR孔111aを通過してEGR管11内に混入する事態が回避される。また、EGRガスが冷却水孔111bを通過してEGR冷却回路13内に混入する事態が回避される。
Further, a
同様に、図7に示すように、EGRクーラフランジ部121には、上述した位置にそれぞれ、EGR孔121aと、冷却水孔121bが形成される。
また、EGRクーラフランジ部121にも、ガスケット100を介してEGR管フランジ部111と連結するための締結部材が挿通される3つの締結孔121c,121d,121eが形成されている。
Similarly, as shown in FIG. 7, the EGR
The EGR
また、EGR管フランジ部111と同様に、EGRクーラフランジ部121のフランジ面121fには、EGR孔121aと冷却水孔121bとの間に、EGR孔121aと冷却水孔121bとを区画する溝121gが形成されている。この溝121gは、フランジ面121fの両外縁まで延び、外部に開口している。即ち、溝121gは、その延設方向の両端に外部に開口する開口121h,121iを有している。この溝121gの作用については、上述した溝111gと同様である。
Similarly to the EGR
本実施形態によれば、以下の作用効果が奏される。
本実施形態では、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bが、EGRガスの還流方向においてEGRクーラ12よりも下流側に位置するEGR管11とEGRクーラ12との接続部10を通って、EGR管11に沿って延びるように設けるとともに、EGR管11と熱伝導性の分離壁110を介して一体形成した。また、EGRクーラ12よりも下流側のEGR管11とEGRクーラ12との接続部10には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100を設けた。
本実施形態によれば、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bをEGR管11と一体形成することで、排気浄化装置1をコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性を向上できる。このとき、EGRクーラ12を通過してすでに十分冷却されたEGRガスが流通する下流側のEGR管11とEGR冷却回路13を一体化するため、これらEGR管11とEGR冷却回路13をアルミの鋳物等の安価な材料で成形でき、重量及び製造コストを低減できる。
また、EGR冷却回路13の少なくとも一部、具体的には排出側第2冷却管132bを、熱伝導性の分離壁110を介してEGR管11と一体形成することで、EGR冷却回路13を流通する冷却水によりEGR管11内を流通するEGRガスをさらに冷却できるため、EGRガスの冷却効率を向上できる。
また、EGRクーラ12よりも下流側のEGR管11とEGRクーラ12との接続部10には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケット100が設けられるが、この接続部10を通過するEGRガスはすでにEGRクーラ12で十分に冷却された後のEGRガスであるため、ガスケット100の構成部材として、高温耐熱性は必須ではなく安価なゴム製等の部材を用いることができる。
従って本実施形態によれば、従来よりも優れた冷却効率を有するとともに、安価な構成でコンパクト化でき、パッケージング・レイアウト性に優れた内燃機関の排気浄化装置1を提供できる。
According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, at least a part of the
According to this embodiment, at least a part of the
Further, at least a part of the
In addition, a
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to provide an exhaust
ここで、ガスケット100の構成部材として安価なゴム製部材を用いることができる効果について、以下に説明する。
本実施形態のEGRクーラ12によるEGRガスの冷却効率を調べるため、所定の温度及び流量のEGRガスを用いた場合、EGRクーラ12の入口側を通過するEGRガスの温度が400℃であった場合には、EGRクーラ12の出口側を通過するEGRガスの温度は150℃以下であることが確認されている。一方、上述した特許文献1のEGRクーラの上流側に設けられた二重管部については、二重管部の入口を通過するEGRガスの温度が400℃であった場合には、二重管部の出口を通過するEGRガスの温度は250℃以上であると想定される。
これらから、従来の二重管部の出口と熱交換コアとの接続部には高温のEGRガスが通過することが分かり、かかる接続部に用いるシール部材としては、ゴム以外のOリングや積層ガスケット、ロウ付け等の高温耐熱性を有するものが必要であることが分かる。これに対して、本実施形態のEGRクーラ12の下流側とEGR管11との接続部10を通過するEGRガスの温度は十分に低温化されているため、ゴム製のガスケットの使用が可能であることが分かる。従って、上述の効果が得られるようになっている。
Here, the effect that an inexpensive rubber member can be used as a constituent member of the
In order to investigate the cooling efficiency of the EGR gas by the
From these, it can be seen that high temperature EGR gas passes through the connecting portion between the outlet of the conventional double tube portion and the heat exchange core, and as a seal member used for such connecting portion, an O-ring other than rubber or a laminated gasket is used. It can be seen that a material having high temperature heat resistance such as brazing is necessary. On the other hand, since the temperature of the EGR gas passing through the connecting portion 10 between the downstream side of the
また本実施形態では、分離壁110を介してEGR管11と一体形成された排出側第2冷却管132bにおけるEGR冷却回路13の中心軸X方向に対して垂直な方向の断面形状を、楕円形状とした。より詳しくは、上記断面形状を、分離壁110に対して略垂直な方向の長さL1よりも、分離壁110に対して略平行な方向の長さL2の方が長い楕円形状とした。
これにより、熱伝導性の分離壁110を介したEGR管11とEGR冷却回路13との接触面積を高めることができる。従って、熱伝導性の分離壁110を介して、EGR管11を流通するEGRガスとEGR冷却回路13を流通する冷却水との間における熱交換効率を高めることができ、EGR管11を流通するEGRガスの冷却効率をより向上できる。
In the present embodiment, the discharge-side
Thereby, the contact area of the
また本実施形態では、上述の接続部10におけるEGRクーラフランジ部121及びEGR管フランジ部111とガスケット100に対して、それぞれ対応する位置に、EGRガスが通過するEGR孔111a,121a,100aと、冷却水が通過する冷却水孔111b,121b,100bを形成した。また、EGRクーラフランジ部121及びEGR管フランジ部111の各フランジ面111f,121fにおけるEGR孔111a,121aと冷却水孔111b,121bの間に、EGR孔111a,121aと冷却水孔111b,121bとを区画するとともにフランジ面111f,121fの両外縁まで延びて外部に開口する溝111g,121gを形成した。
これにより、上述の接続部10において、EGR冷却回路13を流通する冷却水が、EGR管11を流通するEGR管11内に混入するのを確実に回避でき、ウォーターハンマーの発生やエンジン2の失火等を確実に回避できる。また、EGR管11を流通するEGRガスが、EGR冷却回路13内に混入して不具合が生じるのを確実に回避できる。
Further, in the present embodiment,
As a result, it is possible to reliably avoid the cooling water flowing through the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
上記実施形態では、EGR冷却回路13内を流通する冷却水の流れ方向は限定されず、上流側と下流側とを逆転させて逆方向に冷却水が流通する構成としてもよい。この場合であっても、同様の冷却効率が得られる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and improvements within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the said embodiment, the flow direction of the cooling water which distribute | circulates the inside of the
また上記実施形態では、EGR管11と一体形成された排出側第2冷却管132bにおける中心軸X方向に対して垂直な方向の断面形状を楕円形状としたが、これに限定されない。例えば、上記断面形状を、分離壁110に対して略垂直な方向の長さL1よりも分離壁110に対して略平行な方向の長さL2の方が長い長方形状としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the direction perpendicular | vertical with respect to the central-axis X direction in the discharge side
1…排気浄化装置
2…エンジン(内燃機関)
3…機関冷却回路
10…接続部
11…EGR管(EGR通路)
12…EGRクーラ
13…EGR冷却回路
22…排気マニホールド(排気通路)
100…ガスケット
110…分離壁
111…EGR管フランジ部(EGR通路フランジ部)
111a,121a,100a…EGR孔
111b,121b,100b…冷却水孔
111f,121f…フランジ面
111g,121g…溝
121…EGRクーラフランジ部
123…導入口
124…排出口
X…中心軸
L1…分離壁に対して略垂直な方向の長さ
L2…分離壁に対して略平行な方向の長さ
DESCRIPTION OF
3 ... Engine cooling circuit 10 ...
12 ...
DESCRIPTION OF
111a, 121a, 100a ...
Claims (3)
前記内燃機関の排気通路から排気の一部をEGRガスとして吸気通路に還流するEGR通路と、
前記EGR通路に設けられ、前記機関冷却回路から導入した冷却水と熱交換させることでEGRガスを冷却するEGRクーラと、
前記EGRクーラに形成された冷却水の導入口及び排出口と前記機関冷却回路とを接続するEGR冷却回路と、を備え、
前記EGR冷却回路の少なくとも一部は、EGRガスの還流方向において前記EGRクーラよりも下流側における前記EGR通路と前記EGRクーラとの接続部を通って、該EGR通路に沿って延びるとともに、該EGR通路と熱伝導性の分離壁を介して一体形成され、
前記接続部には、冷却水及びEGRガスをシールするためのガスケットが設けられる内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification device for an internal combustion engine comprising an engine cooling circuit through which cooling water for cooling the internal combustion engine circulates,
An EGR passage that recirculates a portion of the exhaust from the exhaust passage of the internal combustion engine to the intake passage as EGR gas;
An EGR cooler that is provided in the EGR passage and cools the EGR gas by exchanging heat with the cooling water introduced from the engine cooling circuit;
An EGR cooling circuit that connects the cooling water inlet and outlet formed in the EGR cooler and the engine cooling circuit;
At least a part of the EGR cooling circuit extends along the EGR passage through a connection portion between the EGR passage and the EGR cooler downstream of the EGR cooler in the recirculation direction of EGR gas, and the EGR passage. It is integrally formed through a passage and a thermally conductive separation wall,
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, wherein the connection portion is provided with a gasket for sealing cooling water and EGR gas.
前記EGR通路の前記接続部には、フランジ面を有するEGR通路フランジ部が設けられ、
前記EGRクーラフランジ部、前記EGR通路フランジ部及び前記ガスケットには、それぞれ対応する位置に、EGRガスが通過するEGR孔と、冷却水が通過する冷却水孔と、が形成され、
前記EGRクーラフランジ部及び前記EGR通路フランジ部のうち少なくとも一方の前記フランジ面における前記EGR孔と前記冷却水孔の間には、前記EGR孔と前記冷却水孔とを区画するとともに前記フランジ面の外縁まで延びて外部に開口する溝が形成される請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The connection portion of the EGR cooler is provided with an EGR cooler flange portion having a flange surface,
The connection portion of the EGR passage is provided with an EGR passage flange portion having a flange surface,
In the EGR cooler flange portion, the EGR passage flange portion, and the gasket, an EGR hole through which EGR gas passes and a cooling water hole through which cooling water passes are formed at corresponding positions, respectively.
Between the EGR hole and the cooling water hole in at least one of the EGR cooler flange portion and the EGR passage flange portion, the EGR hole and the cooling water hole are partitioned, and the flange surface The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a groove extending to the outer edge and opening to the outside is formed.
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