WO2005008055A1 - Ｅｇｒクーラ - Google Patents

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WO2005008055A1
WO2005008055A1 PCT/JP2004/009940 JP2004009940W WO2005008055A1 WO 2005008055 A1 WO2005008055 A1 WO 2005008055A1 JP 2004009940 W JP2004009940 W JP 2004009940W WO 2005008055 A1 WO2005008055 A1 WO 2005008055A1
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shell
egr cooler
inlet pipe
water inlet
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PCT/JP2004/009940
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Inventor
Hiroyuki Sugihara
Makoto Tsujita
Yoji Yamashita
Original Assignee
Hino Motors, Ltd.
Sankyo Radiator Co., Ltd.
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    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1607—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
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    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
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    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
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    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape

Definitions

  • the present invention relates to an EGR cooler that is attached to an EGR device that recirculates engine exhaust gas to reduce the generation of nitrogen oxides and cools exhaust gas for recirculation.
  • an EGR device that reduces the generation of nitrogen oxides by recirculating a part of exhaust gas from an engine of an automobile or the like to the engine.
  • the engine is re-used.
  • the temperature of the exhaust gas decreases and its volumetric force S decreases, thereby lowering the combustion temperature without significantly lowering the output of the engine and effectively reducing the generation of nitrogen oxides.
  • Some engines are equipped with an EGR cooler that cools the exhaust gas in the middle of the line that recirculates the exhaust gas to the engine.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the EGR cooler.
  • reference numeral 1 denotes a cylindrical shell, and both ends of the shell 1 in the axial direction are closed with end faces of the shell 1.
  • the plates 2 are fixed to each other, and a number of tubes 3 are fixed to each plate 2 so that both ends of the tubes 3 penetrate therethrough. These tubes 3 extend inside the shell 1 in the axial direction. ing.
  • a cooling water inlet pipe 4 is attached near one end of the shell 1 and a cooling water outlet pipe 5 is attached near the other end of the shell 1, so that the cooling water 9 is cooled.
  • Water is supplied from the water inlet pipe 4 to the inside of the shell 1, flows outside the tube 3, and is discharged from the cooling water outlet pipe 5 to the outside of the shell 1.
  • a bonnet 6 formed in a bowl shape is fixed to the opposite side of the shell 1 of each plate 2 so as to cover the end surface of each plate 2, and the center of one bonnet 6 is an exhaust gas.
  • Exhaust gas outlet 8 is provided at the center of the other bonnet 6, and the exhaust gas 10 of the engine enters the inside of one bonnet 6 from the exhaust gas inlet 7 and a large number of tubes. After being cooled by heat exchange with cooling water 9 flowing outside the tube 3 while passing through the tube 3, it is discharged into the other bonnet 6 and recirculated to the engine from the exhaust gas outlet 8 I'm going to do it.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-327654
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-45884
  • the conventional bypass outlet pipe 5a also serves as an air vent for discharging air mixed in the shell 1, so that the cooling water inlet pipe 4 is located below the bypass outlet pipe.
  • the two units must be arranged vertically facing each other so that 5a is at the top, and there is a problem that the mounting position of the EGR cooler on the vehicle is restricted.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to prevent the formation of cooling water stagnation without restricting the mounting posture of an EGR cooler on a vehicle.
  • the present invention includes a tube and a shell surrounding the tube, and supplies cooling water to the inside of the shell and exchanges heat between the exhaust gas and the cooling water by passing exhaust gas into the tube.
  • An EGR cooler wherein an annular cooling water supply chamber is fitted around an end of the shell in the axial direction, and a cooling water inlet pipe is connected around the cooling water supply chamber; At a plurality of locations in the circumferential direction of the portion of the shell that is covered by the cooling water supply chamber, as the distance from the connecting location of the cooling water inlet pipe increases in the circumferential direction.
  • a communication hole is formed so as to gradually reduce the diameter, and cooling water is introduced into the shell from the communication holes substantially uniformly.
  • the cooling water introduced from the cooling water inlet pipe into the cooling water supply chamber extends over the entire circumference in the cooling water supply chamber, and is substantially uniformly distributed from each communication hole. Since it is dispersed and introduced into the shell, cooling water stagnation is not formed near one axial end of the shell.
  • the EGR cooler can be rotated around the shell axis to freely change the orientation of the cooling water inlet pipe. Yes.
  • a non-opening portion in which a communication hole is not drilled is provided at a position opposite to a cooling water inlet pipe in a portion of the shell covered by the cooling water supply chamber in a circumferential required range.
  • the EGR cooler of the present invention since cooling water can be dispersed and introduced into the shell from each communication hole substantially uniformly to prevent the formation of stagnation, heat exchange between the exhaust gas and the cooling water can be prevented. Efficiency is greatly improved, and thermal deformation due to local high-temperature deformation of the tube can be reliably prevented.
  • the posture of the EGR cooler is rotated around the axis of the shell to face the cooling water inlet pipe. Can be changed freely, so that there is an excellent effect that the restriction on the mounting posture of the EGR cooler in the vehicle can be greatly eased as compared with the conventional case.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional EGR cooler.
  • FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounting posture of the EGR cooler different from FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another mounting posture of the EGR cooler different from FIG. Explanation of reference numerals
  • FIGS. 2 to 5 show one embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • an annular cooling water supply chamber 11 is externally mounted near one end of the shell 1 in the axial direction (near the left end in FIG. 2).
  • a cooling water inlet pipe 4 is connected to the periphery (the lowermost part in the figure) of the cooling water supply chamber 11, and a plurality of portions of the shell 1 surrounded by the cooling water supply chamber 11 in the circumferential direction are provided with
  • the communication holes 12 are drilled so that the diameter gradually decreases as the distance from the connection point of the cooling water inlet pipe 4 in the circumferential direction decreases, and the cooling water 9 is introduced into the shell 1 from the communication holes 12 substantially uniformly. It is structured so that
  • a non-opening portion 13 in which a communication hole 12 is not formed is set in a required range in the circumferential direction. It has been secured throughout.
  • annular cooling water discharge chamber 14 is externally mounted near the other axial end of the shell 1 (near the right end in FIG. 2), and the cooling water
  • the cooling water outlet pipe 5 is connected to the periphery (the uppermost part in the figure) of the discharge chamber 14 and the cooling
  • the communication holes 15 are also provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the portion covered by the water discharge chamber 14, but only the cooling water outlet pipe 5 may be provided as in the related art.
  • the cooling water 9 introduced into the cooling water supply chamber 11 from the cooling water inlet pipe 4 is satisfactorily divided into two hands by first hitting the non-opening portion 13, Since the cooling water is efficiently distributed over the entire circumference in the cooling water supply chamber 11 and is dispersed and introduced into the shell 1 from each of the communication holes 12 almost uniformly, the cooling water is provided near one axial end of the shell 1. No stagnation is formed.
  • the cooling water inlet pipe 4 is disposed at the highest position among the plurality of communication holes 12 continuous in the circumferential direction of the shell 1. As it plays the role of an air vent for discharging air from inside the shell 1, the posture of the EGR cooler is rotated around the axis of the shell 1 as shown in Figs. 4 and 5, for example. Then, the direction of the cooling water inlet pipe 4 can be freely changed.
  • the cooling water 9 can be dispersed and introduced into the shell 1 almost uniformly from each of the communication holes 12 to prevent the formation of stagnation.
  • the heat exchange efficiency with the EGR cooler can be greatly improved, and the thermal deformation of the tube 3 due to the local high temperature can be reliably prevented. Since the direction of the cooling water inlet pipe 4 can be freely changed, restrictions on the mounting posture of the EGR cooler on the vehicle can be remarkably relaxed as compared with the conventional case.

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Abstract

　ＥＧＲクーラの車両への搭載姿勢に制約を与えることなく冷却水の澱みの形成を防止する。 　チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水９とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラに関し、シェル１の軸心方向一端近傍に環状の冷却水供給チャンバ１１を外嵌装着すると共に、該冷却水供給チャンバ１１の周に冷却水入口管４を接続し、前記シェル１の前記冷却水供給チャンバ１１により被包された部分の周方向複数箇所には、前記冷却水入口管４の接続箇所から周方向に離れるにつれて段階的に口径が小さくなるように連通孔１２を穿設し、該各連通孔１２から略均等に冷却水９がシェル１内に導入されるように構成する。

Description

明 細 書
EGRクーラ
技術分野
[0001] 本発明は、エンジンの排気ガスを再循環して窒素酸化物の発生を低減させる EGR 装置に付属されて再循環用排気ガスを冷却する EGRクーラに関するものである。 背景技術
[0002] 従来より自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環して窒素酸化 物の発生を低減させる EGR装置が知られている力 このような EGR装置では、ェン ジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該排気ガスの温度が下がり且つその容積 力 S小さくなることによって、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効 果的に窒素酸化物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循 環するラインの途中に、排気ガスを冷却する EGRクーラを装備したものがある。
[0003] 図 1は前記 EGRクーラの一例を示す断面図であって、図中 1は円筒状に形成され たシェルを示し、該シェル 1の軸心方向両端には、シェル 1の端面を閉塞するようプレ ート 2が固着されていて、該各プレート 2には、多数のチューブ 3の両端が貫通状態 で固着されており、これら多数のチューブ 3はシェル 1の内部を軸心方向に延びてい る。
[0004] そして、シェル 1の一方の端部近傍には冷却水入口管 4が取り付けられ、シェル 1の 他方の端部近傍には冷却水出口管 5が取り付けられており、冷却水 9が冷却水入口 管 4からシェル 1の内部に供給されてチューブ 3の外側を流れ、冷却水出口管 5から シェル 1の外部に排出されるようになっている。
[0005] 更に、各プレート 2の反シェル 1側には、椀状に形成されたボンネット 6が前記各プ レート 2の端面を被包するように固着され、一方のボンネット 6の中央には排気ガス入 口 7力 他方のボンネット 6の中央には排気ガス出口 8が夫々設けられており、ェンジ ンの排気ガス 10が排気ガス入口 7から一方のボンネット 6の内部に入り、多数のチュ ーブ 3を通る間に該チューブ 3の外側を流れる冷却水 9との熱交換により冷却された 後に、他方のボンネット 6の内部に排出されて排気ガス出口 8からエンジンに再循環 するようになつている。
[0006] 斯カる従来の EGRクーラにおいては、冷却水入口管 4からシェル 1の内部に流入し た後、冷却水出口管 5に対し最短距離で斜めに向力う流れが形成され易ぐ単に冷 却水入口管 4と冷却水出口管 5を設けるだけでは、シェル 1内における冷却水入口管 4に対峙する側の隅部近傍に冷却水 9の澱みが形成されてしまうため、冷却水入口 管 4に対し直径方向に対峙する位置にバイパス出口管 5aを設け、ここから冷却水 9の 一部を抜き出すことにより前記冷却水 9の澱みの形成を防ぎ、この部分で熱交換効 率が低下してチューブ 3が局部的に熱変形を起こす虞れを未然に回避し得るようにし ている。
[0007] 尚、同様の EGRクーラに関連する先行技術文献としては、本発明と同じ出願人に より下記の特許文献 1， 2が既に先行出願されている。
特許文献 1：特開 2002 - 327654号公報
特許文献 2：特開 2000 - 45884号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] し力、しながら、従来におけるバイパス出口管 5aは、シェル 1内に混入した空気を排 出するための空気抜き口を兼ねてレ、たため、冷却水入口管 4が下でバイパス出口管
5aが上になるように両者を鉛直方向に対向配置しなければならず、 EGRクーラの車 両への搭載姿勢が制約を受けるという問題があった。
[0009] 本発明は、上述の実情に鑑みて成されたもので、 EGRクーラの車両への搭載姿勢 に制約を与えることなく冷却水の澱みの形成を防止することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に 冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水と を熱交換するようにした EGRクーラであって、前記シェルの軸心方向一端近傍に環 状の冷却水供給チャンバを外嵌装着すると共に、該冷却水供給チャンバの周に冷 却水入口管を接続し、前記シェルの前記冷却水供給チャンバにより被包された部分 の周方向複数箇所に、前記冷却水入口管の接続箇所から周方向に離れるにつれて 段階的に口径が小さくなるように連通孔を穿設し、該各連通孔から略均等に冷却水 がシェル内に導入されるように構成したことを特徴とするものである。
[0011] 而して、このようにすれば、冷却水入口管から冷却水供給チャンバに導入された冷 却水が該冷却水供給チャンバ内の全周に行き亘り、各連通孔から略均等にシェル内 に分散導入されることになるので、該シェルの軸心方向一端近傍にて冷却水の澱み が形成されなくなる。
[0012] また、冷却水入口管が下向きになるような姿勢で EGRクーラを車両に搭載しなくて も、シェルの周方向に連続する複数の連通孔のうちの最上位に配置されるもの力 シ エル内から空気を排出するための空気抜き口の役割を果たすことになるので、 EGR クーラの姿勢をシェルの軸心回りに回転させて冷却水入口管の向きを自由に変更す ること力 S可肯 となる。
[0013] また、本発明においては、シェルの冷却水供給チャンバにより被包された部分にお ける冷却水入口管との対畤位置に、連通孔を穿設しない非開口部を周方向所要範 囲に亘り確保することが好ましぐこのようにすれば、冷却水入口管から導入された冷 却水が最初に非開口部に突き当たることにより良好に二手に振り分けられ、冷却水 供給チャンバ内の全周に効率良く行き亘ることになる。
発明の効果
[0014] 本発明の EGRクーラによれば、冷却水を各連通孔から略均等にシェル内に分散導 入して澱みの形成を防止することができるので、排気ガスと冷却水との熱交換効率を 大幅に向上し且つチューブの局所的な高温ィ匕による熱変形を確実に防止することが でき、しかも、 EGRクーラの姿勢をシェルの軸心回りに回転させて冷却水入口管の向 きを自由に変更することができるので、 EGRクーラの車両への搭載姿勢に関する制 約を従来より大幅に緩和することができるという優れた効果を奏し得る。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]従来の EGRクーラの一例を示す断面図である。
[図 2]本発明の一実施例を示す断面図である。
[図 3]図 2の III一 III矢視の断面図である。
[図 4]EGRクーラの図 3とは異なる搭載姿勢を示す断面図である。 [図 5]EGRクーラの図 3とは異なる別の搭載姿勢を示す断面図である。 符号の説明
[0016] 1 シェル
3 チューブ
4 冷却水入口管
5 冷却水出口管
9 冷却水
10 排気ガス
11 冷却水供給チャンバ
12 連通孔
13 非開口部
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
[0018] 図 2—図 5は本発明の一実施例を示すもので、図 1と同一部分については同一符 号を付してある。
[0019] 図 2及び図 3に示す如ぐ本実施例の EGRクーラにおいては、シェル 1の軸心方向 一端近傍 (図 2における左端近傍）に環状の冷却水供給チャンバ 11を外嵌装着する と共に、該冷却水供給チャンバ 11の周（図示では最下部）に冷却水入口管 4を接続 し、前記シェル 1の前記冷却水供給チャンバ 11により被包された部分の周方向複数 箇所には、前記冷却水入口管 4の接続箇所から周方向に離れるにつれて段階的に 口径が小さくなるように連通孔 12を穿設し、該各連通孔 12から略均等に冷却水 9が シェル 1内に導入されるように構成してレ、る。
[0020] また、前記シェル 1の冷却水供給チャンバ 11により被包された部分における冷却水 入口管 4との対峙位置には、連通孔 12を穿設しない非開口部 13を周方向所要範囲 に亘り確保してある。
[0021] 尚、ここに図示している例では、シェル 1の軸心方向他端近傍（図 2における右端近 傍)にも環状の冷却水排出チャンバ 14を外嵌装着すると共に、該冷却水排出チャン バ 14の周（図示では最上部）に冷却水出口管 5を接続し、前記シェル 1の前記冷却 水排出チャンバ 14により被包された部分の周方向複数箇所にも連通孔 15を穿設し ているが、従来通りに冷却水出口管 5だけを配設しても良い。
[0022] 即ち、冷却水 9の排出側においては、既に主たる熱交換が終了して排気ガス 10と 冷却水 9との温度差が小さくなつており、冷却水 9の澱みに起因したチューブ 3の局 所的な高温化の心配がないため、冷却水 9の澱みの形成がそれほど問題視されない からである。
[0023] 而して、このようにすれば、冷却水入口管 4から冷却水供給チャンバ 11に導入され た冷却水 9が、最初に非開口部 13に突き当たることにより良好に二手に振り分けられ 、冷却水供給チャンバ 11内の全周に効率良く行き亘り、各連通孔 12から略均等にシ エル 1内に分散導入されることになるので、該シェル 1の軸心方向一端近傍にて冷却 水 9の澱みが形成されなくなる。
[0024] また、冷却水入口管 4が下向きになるような姿勢で EGRクーラを車両に搭載しなく ても、シェル 1の周方向に連続する複数の連通孔 12のうちの最上位に配置されるも の力 シェル 1内から空気を排出するための空気抜き口の役割を果たすことになるの で、例えば、図 4や図 5に示す如ぐ EGRクーラの姿勢をシェル 1の軸心回りに回転さ せて冷却水入口管 4の向きを自由に変更することが可能となる。
[0025] 従って、上記実施例によれば、冷却水 9を各連通孔 12から略均等にシェル 1内に 分散導入して澱みの形成を防止することができるので、排気ガス 10と冷却水 9との熱 交換効率を大幅に向上し且つチューブ 3の局所的な高温ィヒによる熱変形を確実に 防止することができ、し力も、 EGRクーラの姿勢をシェル 1の軸心回りに回転させて冷 却水入口管 4の向きを自由に変更することができるので、 EGRクーラの車両への搭 載姿勢に関する制約を従来より大幅に緩和することができる。

Claims

請求の範囲
[1] チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に冷却水を給 排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換す るようにした EGRクーラであって、前記シェルの軸心方向一端近傍に外嵌装着した 環状の冷却水供給チャンバと、該供給チャンバの周に接続した冷却水入口管と、前 記シェルの前記供給チャンバにより被包された部分の周方向複数箇所に、前記冷却 水入口管の接続箇所から周方向に離れるにつれて段階的に口径が小さくなるように 穿設した連通孔とからなり、該各連通孔から略均等に冷却水がシェル内に導入され るように構成した EGRクーラ。
[2] シェルの冷却水供給チャンバにより被包された部分における冷却水入口管との対 畤位置に、連通孔を穿設しない非開口部を周方向所要範囲に亘り確保した、請求項 1に記載の EGRクーラ。
PCT/JP2004/009940 2003-07-18 2004-07-12 Ｅｇｒクーラ WO2005008055A1 (ja)

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Cited By (3)

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