JPH1113555A

JPH1113555A - Ｅｇｒガス冷却装置

Info

Publication number: JPH1113555A
Application number: JP9168591A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tajima; 誠田島; Tatsuhisa Ozawa; 達央小澤; Hiroyuki Yoshida; 宏行吉田
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】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ガス冷却装置に関し、簡易な構造で、確実に
端板とパイプとを固定することができるＥＧＲガス冷却
装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＥＧＲガス３９を流通させる外筒２１内
に、複数のパイプ３１の両端を端板３５で固定した熱交
換部２９を収容するとともに、外筒２１の外周に冷却水
２３用の入口パイプ２４と出口パイプ２５を形成し、外
筒２１の両端にフランジ部２７を接続してなるＥＧＲガ
ス冷却装置において、パイプ３１の両端の断面を、パイ
プ３１の断面形状より大きい多角形形状に形成するとと
もに、この多角形端部３１ｂを隙間なく隣接して集合パ
イプ部３３を形成し、この集合パイプ部３３の両端の断
面形状に対応する嵌合穴３５ａを、端板３５に形成して
なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００３】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１１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。

【０００４】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Ｅ
ＧＲ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。

【０００５】一方、ＥＧＲガスの温度が低すぎると、Ｅ
ＧＲ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。

【０００６】図１２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１３に示すよう
に、所定間隔を置いて配置されるパイプ６の両端が、端
板７に複数形成される嵌合穴７ａに挿入され、これ等パ
イプ６と嵌合穴７ａとがろう付けされている。

【０００７】また、端板７の外周と外筒５の内周とがろ
う付けされ、外筒５内に冷却水空間が形成されている。
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。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。

【０００８】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の間に
形成される冷却水空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。

【０００９】

【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、端板７にパイプ６
を固定するための嵌合穴７ａを複数形成しているため、
図１４に示すように、嵌合穴７ａ，７ａの間の肉部７ｂ
を極薄くしなくてはならず、端板７の加工が難しいとい
う問題があった。

【００１０】また、パイプ６を嵌合穴７ａの内周にろう
付けしているため、ろう付けによる接合箇所が端板７の
肉厚分しかなく、特に高温のＥＧＲガスに直接接し、熱
応力の影響の高い吸気系側の接着強度を十分保てないと
いう問題があった。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、簡易な構造で、確実に端板
とパイプとを固定することができるＥＧＲガス冷却装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【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、ＥＧＲガスを流通させる外筒内に、複数のパ
イプの両端を端板で固定した熱交換部を収容するととも
に、前記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、前記外筒の両端にフランジ部を接続してな
るＥＧＲガス冷却装置において、前記パイプの両端の断
面を、前記パイプの断面形状より大きい多角形形状に形
成するとともに、この多角形端部を隙間なく隣接して集
合パイプ部を形成し、この集合パイプ部の両端の断面形
状に対応する嵌合穴を、前記端板に形成してなることを
特徴とする。

【００１２】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、前記パイプの前
記多角形端部を、断面六角形形状に形成してなることを
特徴とする。請求項３のＥＧＲガス冷却装置は、請求項
１記載のＥＧＲガス冷却装置において、前記パイプの前
記多角形端部を、断面四角形形状に形成してなることを
特徴とする。

【００１３】請求項４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、前記パイプの前
記多角形端部を、断面三角形形状に形成してなることを
特徴とする。

【００１４】（作用）請求項１のＥＧＲガス冷却装置で
は、パイプの両端にパイプの断面形状より大きい多角形
形状の多角形端部が形成され、これ等パイプを束ねるこ
とで、パイプの間に所定間隔を保持しながら、多角形端
部が隙間なく隣接され、集合パイプ部が形成される。

【００１５】また、この集合パイプ部の両端が、端板に
形成される集合パイプ部の両端の断面形状に対応した嵌
合穴に固定され、熱交換部が形成され、この熱交換部が
外筒に収容される。そして、冷却水が入口パイプから熱
交換部に流入され、この冷却水により、排気系側のフラ
ンジ部から熱交換部のパイプ内に流入されるＥＧＲガス
が、所望の温度まで冷却され、冷却されたＥＧＲガスが
吸気系側のフランジ部へ流通され、熱交換された冷却水
が出口パイプから排出される。

【００１６】請求項２のＥＧＲガス冷却装置では、パイ
プの多角形端部が断面六角形形状に形成され、この多角
形端部を束ねるだけで、容易に集合パイプ部が形成され
る。請求項３のＥＧＲガス冷却装置では、パイプの多角
形端部が断面四角形形状に形成され、この多角形端部を
束ねるだけで、容易に集合パイプ部が形成される。請求
項４のＥＧＲガス冷却装置では、パイプの多角形端部が
断面三角形形状に形成され、この多角形端部を束ねるだ
けで、容易に集合パイプ部が形成される。

【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Ｅ
ＧＲガス冷却装置の第１の実施形態（請求項１および請
求項２に対応する）を示しており、符号２１は、例え
ば、ステンレス鋼等からなる長尺状の外筒である。

【００１８】外筒２１の吸気系側開口端２１ａ側および
排気系側開口端２１ｂ側の外周には、例えば、ステンレ
ス鋼等からなる冷却水２３用の入口パイプ２４および出
口パイプ２５が固定されている。外筒２１の吸気系側開
口端２１ａおよび排気系側開口端２１ｂには、例えば、
ステンレス鋼等からなるフランジ部２７，２７が固定さ
れている。

【００１９】また、外筒２１内には、例えば、ステンレ
ス鋼等からなる熱交換部２９が収容されている。この熱
交換部２９には、複数のパイプ３１が所定間隔を置いて
配置され、このパイプ３１の両端には、テーパ部３１ａ
を介して、パイプ３１の断面形状より大きい断面正六角
形形状の多角形端部３１ｂ，３１ｂが形成されている。

【００２０】多角形端部３１ｂの外周は、相互に隙間な
く隣接され、これ等複数のパイプ３１により集合パイプ
部３３が形成されている。集合パイプ部３３の両端に
は、外筒２１の内周に内接する円形形状の端板３５が配
置されている。この端板３５には、集合パイプ部３３の
両端の断面形状に対応した嵌合穴３５ａが形成されてい
る。

【００２１】また、図３に示すように、集合パイプ部３
３の開口端は、多角形端部３１ｂの先端を端板３５のフ
ランジ部２７側の面に一致させて、嵌合穴３５ａに嵌合
されている。また、図４に示すように、集合パイプ部３
３の開口端は、多角形端部３１ｂの六角形断面の肉厚以
外、軸長方向を遮るものがなく、大きい開口面積を有し
て形成されている。

【００２２】上述したＥＧＲガス冷却装置は、複数のパ
イプ３１を束ねて形成した集合パイプ部３３の両端に端
板３５が嵌合されて熱交換部２９が形成され、この熱交
換部２９が、外筒２１内に収容される。そして、外筒２
１に入口パイプ２４，出口パイプ２５およびフランジ部
２７，２７が配置された後、例えば、ニッケルろう材等
により一体ろう付けすることでＥＧＲガス冷却装置が製
造される。

【００２３】このようにして形成されるＥＧＲガス冷却
装置では、以下に述べるようにして、ＥＧＲガス３９が
冷却される。すなわち、図５に示すように、先ず、冷却
水２３が、入口パイプ２４から外筒２１内に流入され
る。また、ＥＧＲガス３９が、排気系側のフランジ部２
７から流入され、多角形端部３１ｂからパイプ３１内に
流入される。

【００２４】この際、多角形端部３１ｂの先端と、端板
３５のフランジ部２７側の面とが一致され、また、集合
パイプ部３３の開口端の開口面積が大きく形成されてい
るため、フランジ部２７内で渦流等が発生することなく
ＥＧＲガス３９が流通される。

【００２５】さらに、ＥＧＲガス３９は、パイプ３１内
を吸気系側に向けて流通され、パイプ３１の周囲を流通
する冷却水２３により冷却され、吸気系側のフランジ部
２７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２３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、端板３
５に、集合パイプ部３３の両端の断面形状に対応した嵌
合穴３５ａを形成し、この嵌合穴３５ａに集合パイプ部
３３の両端を嵌合することで熱交換部２９を形成したの
で、従来、パイプの本数分形成していた嵌合穴を１箇所
形成するだけでよく、簡易な構造で、確実に端板３５と
パイプ３１とを固定することができる。

【００２６】また、多角形端部３１ｂの外周面を相互に
直接ろう付けすることで、集合パイプ部３３を形成し、
この集合パイプ部３３を端板３５に嵌合して熱交換部２
９を形成したので、パイプ３１を高い強度で相互にろう
付けすることができ、より強固に熱交換部２９を形成す
ることができる。そして、パイプ３１の両端の多角形端
部３１ｂを断面正六角形形状に形成したので、パイプ３
１を束ねるだけで、多角形端部３１ｂの外周が相互に隣
接し、容易に複数のパイプ３１を所定間隔を保持しなが
ら、集合パイプ部３３を形成することができる。

【００２７】さらに、集合パイプ部３３の開口端におい
て、多角形端部３１ｂの先端と端板３５のフランジ部２
７側の面とを一致させ、また、集合パイプ部３３の開口
端の開口面積を大きく形成したので、フランジ部２７内
で渦流等が発生することなくＥＧＲガス３９を流通する
ことができる。このため、開口端へのタール，カーボン
等の物質の付着を、従来に比べ低減することができ、付
着物質によるパイプ３１の目詰まりを確実に防止するこ
とができる。

【００２８】図６および図７は、本発明のＥＧＲガス冷
却装置の第２の実施形態（請求項１および請求項２に対
応する）を示している。本実施形態は、端板３５および
フランジ部２７の形状が、第１の実施形態と異なってい
る。端板３５は、例えば、ステンレス鋼をプレス加工等
することで形成されており、この端板３５の外筒２１側
の外周は、外筒２１の内周に圧入嵌合可能な外径に形成
されている。

【００２９】端板３５のフランジ部２７側には、外側に
向けて広がるテーパ部３５ｂが形成されている。フラン
ジ部２７は、フランジ４１およびステンレス鋼をプレス
加工等することで形成した異径パイプ４３により形成さ
れている。この異径パイプ４３の小径側の外周は、フラ
ンジ４１のガス流通穴４１ａに圧入嵌合可能な外径に形
成され、異径パイプ４３の大径側の外周は、端板３５の
円筒部３５ｂに圧入嵌合可能な外径に形成されている。

【００３０】この実施形態では、外筒２１の開口端に端
板３５の外周が圧入嵌合され、同時に、端板３５の嵌合
穴３５ａに集合パイプ部３３が圧入嵌合される。また、
端板３５のテーパ部３５ｂに異径パイプ４３の大径側が
圧入嵌合され、フランジ４１のガス流通穴４１ａに異径
パイプ４３の小径側が圧入嵌合され、仮組立が完了した
後、さらに、例えば、ニッケルろう材等で一体ろう付け
することで、ＥＧＲガス冷却装置が製造される。

【００３１】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、圧入嵌合により仮組立を行え
るようにしたので、特別のジグを用いることなく、仮組
立およびろう付けを行うことができる。また、プレス加
工を行うことで、端板３５および異径パイプ４３の肉厚
を薄く形成したので、熱容量を低減することができ、容
易に一体ろう付けすることができる。

【００３２】そして、端板３５および異径パイプ４３の
肉厚を薄く形成したので、より軽量のＥＧＲガス冷却装
置を形成することができる。なお、上述した第１および
第２の実施形態では、多角形端部３１ｂを断面正六角形
形状に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、図８に示すように
正方形形状に形成しても良く、図９に示すように正三角
形形状に形成しても良い。

【００３３】また、上述した第１および第２の実施形態
では、パイプ３１の両端に、テーパ部３１ａを介して、
多角形端部３１ｂを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、
図１０に示すように、パイプ３１の両端に、直接多角形
端部３１ｂを形成しても良い。そして、上述した第１お
よび第２の実施形態では、熱交換部２９に、ステンレス
鋼からなるパイプ３１を用い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、内周にフッ素系セラミック層を形成したステンレス
鋼パイプ等を用いても良く、この場合、ＥＧＲガス３９
の冷却によりパイプ３１内に付着する凝縮水およびター
ル，カーボン等の汚れを、ＥＧＲガス３９の流通圧力に
より容易に取り除くことができ、より確実にパイプ３１
の腐食および目詰まりを防止することができる。

【００３４】この場合、例えば、スミセラムＰ（朝日化
学工業株式会社製の完全不燃無機質耐熱塗料）をパイプ
３１内に塗布することでフッ素系セラミック層が形成さ
れ、あるいは、スミセラムＰを塗布したステンレス鋼板
をロール成形することで、内周にフッ素系セラミック層
を有するパイプ３１が形成される。

【００３５】

【発明の効果】請求項１のＥＧＲガス冷却装置では、端
板に、集合パイプ部の両端の断面形状に対応した嵌合穴
を形成し、この嵌合穴に集合パイプ部の両端を嵌合する
ことで熱交換部を形成したので、従来、パイプの本数分
形成していた嵌合穴を１箇所形成するだけでよく、簡易
な構造で、確実に端板とパイプとを固定することができ
る。

【００３６】また、多角形端部の外周面を相互に直接固
定することで、集合パイプ部を形成し、この集合パイプ
部を端板に嵌合して熱交換部を形成したので、パイプを
高い強度で相互に固定することができ、より強固に熱交
換部を形成することができる。請求項２のＥＧＲガス冷
却装置では、パイプの両端の多角形端部を断面六角形形
状に形成したので、多角形端部を束ねるだけで、容易に
複数のパイプを所定間隔を保持しながら、集合パイプ部
を形成することができる。

【００３７】請求項３のＥＧＲガス冷却装置では、パイ
プの両端の多角形端部を断面四角形形状に形成したの
で、多角形端部を束ねるだけで、容易に複数のパイプを
所定間隔を保持しながら、集合パイプ部を形成すること
ができる。請求項４のＥＧＲガス冷却装置では、パイプ
の両端の多角形端部を断面三角形形状に形成したので、
多角形端部を束ねるだけで、容易に複数のパイプを所定
間隔を保持しながら、集合パイプ部を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＧＲガス冷却装置の第１の実施形態
を示す斜視図である。

【図２】図１の分解斜視図である。

【図３】図１の要部の詳細を示す断面図である。

【図４】熱交換部を外筒に収容した状態を示す側面図で
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】本発明のＥＧＲガス冷却装置の第２の実施形態
の要部を示す斜視図である。

【図７】図６の要部の詳細を示す断面図である。

【図８】多角形端部を正方形形状に形成した例を示す側
面図である。

【図９】多角形端部を正三角形形状に形成した例を示す
側面図である。

【図１０】パイプの両端に直接多角形端部を形成した例
を示す側面図である。

【図１１】従来のＥＧＲ装置を示す説明図である。

【図１２】従来のＥＧＲガス冷却装置を示す斜視図であ
る。

【図１３】図１２の要部の詳細を示す断面図である。

【図１４】端板の詳細を示す側面図である。

【符号の説明】

２１外筒２３冷却水２４入口パイプ２５出口パイプ２７フランジ部２９熱交換部３１パイプ３１ｂ多角形端部３３集合パイプ部３５端板３５ａ嵌合穴３９ＥＧＲガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＥＧＲガス（３９）を流通させる外筒
（２１）内に、複数のパイプ（３１）の両端を端板（３
５）で固定した熱交換部（２９）を収容するとともに、
前記外筒（２１）の外周に冷却水（２３）用の入口パイ
プ（２４）と出口パイプ（２５）を形成し、前記外筒
（２１）の両端にフランジ部（２７）を接続してなるＥ
ＧＲガス冷却装置において、前記パイプ（３１）の両端の断面を、前記パイプ（３
１）の断面形状より大きい多角形形状に形成するととも
に、この多角形端部（３１ｂ）を隙間なく隣接して集合
パイプ部（３３）を形成し、この集合パイプ部（３３）
の両端の断面形状に対応する嵌合穴（３５ａ）を、前記
端板（３５）に形成してなることを特徴とするＥＧＲガ
ス冷却装置。
【請求項２】請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置にお
いて、前記パイプの前記多角形端部（３１ｂ）を、断面六角形
形状に形成してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装
置。
【請求項３】請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置にお
いて、前記パイプの前記多角形端部（３１ｂ）を、断面四角形
形状に形成してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装
置。
【請求項４】請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置にお
いて、前記パイプの前記多角形端部（３１ｂ）を、断面三角形
形状に形成してなることを特徴とするＥＧＲガス冷却装
置。