WO2008007561A1

WO2008007561A1 - Dispositif egr

Info

Publication number: WO2008007561A1
Application number: PCT/JP2007/062972
Authority: WO
Inventors: Ryoichi Hori; Satoshi Kimura; Satoshi Tamagawa
Original assignee: Calsonic Kansei Corporation
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-01-17
Also published as: EP2039923B1; JP2008038891A; EP2039923A1; EP2039923A4; US20090314266A1; JP4679485B2; US8336528B2

Description

明細書

EGR装置

技術分野

[0001] 本発明は、エンジン力排出された排気ガスの一部をエンジンの吸気側へ還流する EGR装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、自動車のエンジンでは、排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へと戻し、エンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることにより NOxの発生を低減するようにした EGR (Exhaust Gas Recirculation)装置の技術が公知になつている（特許文献 1、 2参照)。

[0003] このような EGR装置では、図 7に示すように、エンジン 02からェキゾ一ストマ-ホールド 08dを介して排気ガスの一部を EGRクーラ 05に導入する一方、この EGRクーラ 05力も排出された排気ガスの残りの一部をターボチャージヤー 03のコンプレッサ 03 a及びインタークーラ 04を介して、吸気管 08aと接続されたインテークマ-ホールド 0 8cにそれぞれ導入するようにして!/ヽる。

なお、 EGRクーラ 05は、エンジン 02とラジェータ 06を循環する流通媒体の一部を導入して排気ガスと熱交換させることにより排気ガスの温度を低下させるようになっている (特許文献 1、 2も同様)。

[0004] そして、近年、主にエンジン出力の向上に対応してラジェータに高い冷却性能が要求されている。

そこで、ラジェータを大型化することが考えられる力設置スペース、重量、及び製造コスト等を考慮すると、ラジェータのコアサイズを拡大には限界があるため、図 8に示すように、メインラジェータ 06aとサブラジェータ 06bを並列に前後方向に配置して繋いだりしたり、あるいは図 9に示すように、メインラジェータ 06aとサブラジェータ 06 bを前後方向に配置して直列に繋、で設置したりするようにして!/、る。

特許文献 1 :特開 2004— 132180号公報

特許文献 2：特開 2003 - 278608号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、従来の発明において、図 8で説明したラジェータとサブラジェータを並列に繋いだ場合には、流通媒体の温度が比較的高ぐ EGRクーラで排気ガスを十分に冷却できな、と、う問題点があった。

また、図 9で説明したラジェータとサブラジェータを直列に繋いだ場合には、ェンジン低負荷時であってもラジェータの流通媒体の全量をサブラジェータに流通させなければならず、無駄が多、と、う問題点があった。

[0006] なお、ラジェータの冷却経路と EGRクーラの冷却経路とを完全に分けて設置した場合には、流通媒体を循環させるポンプや配管等の部品を 2経路の分だけ設置しなければならず、製造コストが大幅にアップしてしまうことになる。

[0007] 本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ラジェータの高い冷却性能の要求に対応しつつ、 EGRクーラを流通する排気ガスを冷却でき、エンジン低負荷時であってもラジェータの流通媒体全量をサブラジェータに流通させなくても済むようにした EGR装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明の EGR装置は、エンジン力も排出された流通媒体をメインラジェータに導入して冷却した後、エンジンへ再び導入する第 1冷却経路と、前記第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータに導入してさらに冷却した後、 EGRクーラに導入すると共に、この EGRクーラ力排出された流通媒体をエンジンへ再び導入する第 2冷却経路を備えることを特徴とする。

発明の効果

[0009] 本発明の EGR装置では、エンジン力排出された流通媒体をメインラジェ一タに導入して冷却した後、エンジンへ再び導入する第 1冷却経路と、前記第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータに導入してさらに冷却した後、 EGRクーラに導入すると共に、この EGRクーラ力排出された流通媒体をエンジンへ再び導入する第 2冷却経路を備えるため、ラジェータの高い冷却性能の要求に対向しつつ、 E GRクーラを流通する排気ガスを冷却できる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の実施例 1の EGR装置のシステム構成図である。

[図 2]本実施例 1の EGR装置の制御ロジックを示す図である。

[図 3]ラジェータとサブラジェ一タとを一体的に形成したラジェータの一例を示す図である。

[図 4]ラジェータとサブラジェ一タとを一体的に形成したラジェータの一例におけるタンクの内部と流量調整制御弁の開閉の状態を示す図であて、図 4 (a)はその全閉状態を示す図、図 4 (b)はその全開状態を示す図である。

[図 5]ラジェータとサブラジェ一タとを一体的に形成したラジェータの他の例における流量調整バルブを説明する図である。

[図 6]ラジェータとサブラジェータを一体的に形成したラジェータの他の例におけるタンクの内部と流量調整制御弁の開閉状態を示す図であって、図 6 (a)はその全閉状態を示す図、図 6 (b)はその全開状態を示す図である。

[図 7]従来の EGR装置のシステム構成図である。

[図 8]ラジェータとサブラジェータを並列に繋いだ例を示す図である。

[図 9]ラジェータとサブラジェータを直列に繋いだ例を示す図である。

符号の説明

[0011] 1 EGR装置

2 エンジン

3 ターボチャージヤー

3a コンプレッサ

3b タービン

4 水冷式インタークーラ

5 空冷式インタークーラ

6 EGRクーラ

7 メインラジェータ

8 サブラジェータ 9a 吸気管

9b、 9c、 9g、 9h、 9iゝ 9j、 9k、 9m、 9n、 9o、 9p 接続管

9d インテークマ二ホールド

9e ェキゾ一ストマ二ホーノレ

9f 排気管

10 流量調整制御弁

20、 21 ラジェータ

20a, 20b、 21a, 21b タンク

20c、 20d、 21c、 21d デバイド

20e、 21e コア部

30 流通孔

31 オリフィス

32 ピストン

32a ロッド、

33 ァクチユエータ

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下、この発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。

実施例 1

[0013] 以下、実施例 1を説明する。

図 1は本発明の実施例 1の EGR装置のシステム構成図、図 2は本実施例 1の EGR 装置の制御ロジックを示す図、図 3はラジェータとサブラジェータを一体的に形成したラジェータの一例を示す図、図 4は同ラジェータのタンクの内部と流量調整制御弁の全閉状態を示す図 (a)と全開状態を示す図 (b)、図 5はラジェータとサブラジェ一タを一体的に形成した熱交換器の他の例を示す図、図 6は同ラジェータのタンクの内部と流量調整制御弁の全閉状態を示す図 (a)と全開状態を示す図 (b)である。

[0014] 先ず、実施例 1の EGR装置の全体構成を説明する。

図 1に示すように、本実施例 1の EGR装置 1は、ディーゼル機関であるエンジン 2と、ターボチャージヤー 3と、水冷式インタークーラ 4と、空冷式インタークーラ 5と、 EGR クーラ 6と、メインラジェータ 7と、サブラジェータ 8とが備えている。

[0015] また、図示を省略するエアタリーナカも導いた吸気を、吸気管 9aを介してターボチヤージャー 3のコンプレッサ 3aへ導入して加圧し、さらに、接続管 9b,9cを介して水冷式インタークーラ 4及び空冷式インタークーラ 5の順に導入して冷却した後、インテークマ-ホールド 9dを介してエンジン 2の各気筒（図示せず）に分配するようにしている

[0016] また、エンジン 2から排出された排気ガスを、ェキゾ一ストマ-ホールド 9eを介してターボチャージヤー 3のタービン 3bへ導入して駆動した後、排気管 9fから車外へ排出するようにしている。

[0017] また、ェキゾ一ストマ-ホールド 9eの分岐部 aから排気ガスの一部を、接続管 9gを介して EGRクーラ 5に導入して冷却した後、接続管 9hを介してインテークマ-ホールド 9dの合流部 bで吸気と合流させるようにして、る。

[0018] 一方、エンジン 2から排出された高温の流通媒体を、接続管 9iを介してメインラジェータ 7に導入して冷却した後、接続管 9j,9k及び流量調整制御弁 10を介してエンジンへ再び導入する第 1冷却経路 (破線矢印で図示)を構成して 1ヽる。

[0019] また、流量調整制御弁 10で分岐された流通媒体の一部を、接続管 9mを介してサブラジェータ 8に導入してさらに冷却した後、接続管 9nを介して水冷式インタークーラ 4に導入するようになって、る。

[0020] また、水冷式インタークーラ 4に導入された流通媒体を、該水冷式インタークーラ 4 を流通する吸気と熱交換させた後、接続管 9οを介して EGRクーラ 6に導入して、該 Ε GRクーラ 6を流通する排気ガスと熱交換させるようになって、る。

[0021] 次に、 EGRクーラ 6の出力ポートから排出された流通媒体を、接続管 9ρを介して接続管 9kの合流部 cで流通媒体と合流させてエンジン 2に再び戻すようにして、る。

[0022] なお、接続管 9k,9pの流通媒体同士はエンジン 2内で合流させても良い。

[0023] 従って、第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータ 8に導入してさらに冷却した後、水冷式インタークーラ 4及び EGRクーラ 6の順に導入すると共に、この EGRクーラ 6から排出された流通媒体をエンジンへ再び導入する第 2冷却経路（一点鎖線矢印で図示)を構成して!/ヽる。 [0024] その他、第 1冷却経路の途中には図外のポンプが設けてある。

[0025] なお、第 1冷却経路内の流通媒体の温度は 80°C〜100°Cであり、第 2冷却経路内の流通媒体の温度は 50°C〜60°Cである。

[0026] このように構成された EGR装置 1では、メインラジェータ 7で冷却された流通媒体の一部を流量調整制御弁 10でサブラジェータ 8に導入して冷却した後、 EGRクーラ 6 の排気ガスを冷却でき、これによつて、メインラジェータ 7に掛力る負担を減らしてェンジンの高出力化に対応した冷却性能を実現できる。

[0027] 従って、従来の発明のように、メインラジェータで冷却される前の流通媒体をサブラジエータに導入する場合に比べて、第 2冷却経路内の温度を 30°C以上低くすることができ、 EGRクーラ 6の排気ガスを十分に冷却できる。

[0028] 加えて、第 2冷却経路内には第 1冷却経路内の流通媒体の一部を導入するため、エンジンの低負荷時でも無駄が生じな、。

[0029] さらに、上述のように、従来の発明に比べて第 2冷却経路内の温度を 30°C以上低くできることにより、サブラジェータ 8で冷却した流通媒体を水冷式インタークーラ 4に流通させて吸気を冷却でき、ターボチャージヤー 3による超高温 ·高圧化に対応できる。なお、吸気は 50°C付近まで冷却する必要があるため、第 1冷却経路内の流通媒体を採用することはできない。

[0030] 次に、流量調整制御弁 10による第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）と第 2冷却経路側 (サブラジェータ側）との流量制御について詳述する。

流量調整制御弁 10の流量制御は、エンジン 2の運転状況、例えば車速を一定時間間隔で検出し、基本流量比を第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）：第 2冷却経路側（サブラジェータ側） = 75 : 25として、図 2に示す制御ロジックに基づいて行う。

[0031] 具体的には、車速が一定速の場合には、排気ガス中の NOxが非常に多ぐ高い E

GR導入率が必要であること、及びエンジンの負荷が低ぐエンジンの発熱が少ないことを考慮して流量比を第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）：第 2冷却経路側 (サブラジェータ側） =60 :40とする。

[0032] また、車速が緩い加減速の場合には、排気ガス中の NOxが比較的多ぐ高い EGR 導入率が必要であること、及びエンジンの負荷が低ぐエンジンの発熱が少ないことを考慮して流量比を第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）：第 2冷却経路側 (サブラジエータ側） =65 : 35とする。

[0033] また、車速が中間加速の場合には、排気ガス中の NOxが比較的多ぐ高い EGR導入率が必要であること、及びエンジンの負荷が比較的あり、エンジンの発熱が比較的あることを考慮して流量比を第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）：第 2冷却経路側（サブラジェータ側） = 75： 25とする。

[0034] また、車速がフル加速の場合には、排気ガス中の NOxが少なぐ高い EGR導入率が不要であること、及びエンジンの負荷が高ぐエンジンの発熱が多いことを考慮して流量比を第 1冷却経路側 (メインラジェータ側）：第 2冷却経路側 (サブラジェータ側） = 90〜95 : 5〜10とする。なお、上記流量比の具体的な数値は適宜設定できる。

[0035] また、本実施例 1では、メインラジェータ 7とサブラジェータ 8を分けて図示したが、図 3に示すように、ラジェータ 20のタンク 20a,20bの内部を該タンク 20a,20bの長手方向に仕切るデバイド 20c,20dで 2つに分割すると共に、それぞれ対応するコア部 20e,2 0 形成し、タンク 20bのデバイド 20dに後述する流通孔 30を形成して連通することにより、一方側に第 1冷却経路の流通媒体を流通させる一方、他方に第 2冷却経路用の流通媒体を流通させることにより、コンパクトィ匕を図ることができる。

[0036] この際、図 4に示すように、ラジェータ 20のタンク 20bを流通孔 30を有するデバイド 20dで仕切ることにより、メインラジェータ 7のタンクとサブラジェータ 8のタンクを一体的に形成できる。

[0037] そして、本実施例 1では、前述した流量調整制御弁 10として、デバイド 20dの流通孔 30に対して所定の開口面積を確保するオリフィス 31を有して開閉可能なピストン 3 2と、このピストン 32のロッド 32aに連結されてタンク 20bの外部から該ピストン 32を駆動させる油圧式のァクチユエータ 33で構成された所謂ピストン型のオリフィスバルブが採用されている。

なお、オリフィス 31の開口形状やピストン 32の詳細な部位の形状は適宜設定できるまた、駆動手段としてのァクチユエータは油圧式に限らず、電動式、温度感応式等の様々なタイプを適宜採用することができる。 [0038] 従って、従来のバタフライ式やゲード型のバルブに比べて構造の簡略化、流量の精密制御、流通抵抗の改善、部品信頼性の向上が可能となる。

[0039] また、メインラジェータ 7とサブラジェータ 8を一体的に形成したことによって、コンパクトイ匕を図ることができ、エンジンルームのスペースを有効に活用できる。

[0040] 或いは、図 5に示すように、ラジェータ 20のタンク 20a,20bの内部を該タンク 20a,20b の厚み方向に仕切るデバイド 20c,20dで 2つに分割すると共に、それぞれ対応するコァ部 20e,201¾形成し、さらに、タンク 20bのデバイド 20dに後述する流通孔 30を形成して連通することにより、一方側に第 1冷却経路の流通媒体を流通させる一方、他方に第 2冷却経路用の流通媒体を流通させることができる。これにより、コンパクトィ匕を図ることができる。

[0041] この際、図 4で説明した場合と同様に、図 6に示すようなピストン型のオリフィスバルブを採用することで同様の効果を得ることができる。

なお、図 6において図 4と同様の部材については同一の符号を伏してその説明は省略する。

[0042] 次に、実施例 1の EGR装置の効果を説明する。

以上、説明したように、本実施例 1の EGR装置 1にあっては、エンジン 2から排出された流通媒体をメインラジェータ 7に導入して冷却した後、エンジン 2へ再び導入する第 1冷却経路と、第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータ 8に導入してさらに冷却した後、 EGRクーラ 6に導入すると共に、この EGRクーラ 6から排出された流通媒体をエンジン 2へ再び導入する第 2冷却経路を備えるため、ラジェ一タ (メインラジェータ 7、サブラジェータ 8)の高い冷却性能の要求に対向しつつ、 EG Rクーラ 6を流通する排気ガスを冷却できる。

[0043] また、サブラジェータ 8に導入する第 1冷却経路で冷却された流通媒体の流量を調整可能な流量調整制御手段 (流量調整制御弁 10)を備えるため、エンジンの運転状況に応じた最適な第 1冷却経路と第 2冷却経路の流量調整が可能となる。

[0044] また、メインラジェータ 7とサブラジェータ 8を一体的に形成したラジェータ 20を設けると共に、このラジェータ 20のタンク 20bの内部を、流通孔 30を有するデバイド 20d で仕切ることによりメインラジェータ 7のタンクとサブラジェータ 0のタンクを形成し、流量調整手段 (流量調整制御弁 10)を、デバイド 20dの流通孔 30に対して所定の開口面積を確保するオリフィス 31を有して開閉可能なピストン 32と、このピストン 32を駆動させるァクチユエータ 33で構成されたピストン型のオリフィスバルブとしたため、従来のバタフライ式やゲード型のバルブに比べて構造の簡略化、流量の精密制御、流通抵抗の改善、部品信頼性の向上が可能となる。

[0045] また、メインラジェータ 7とサブラジェータ 8を一体的に形成したことによって、コンパクトイ匕を図ることができ、エンジンルームのスペースを有効に活用できる。

[0046] また、第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータ 8に導入してさらに冷却した後、水冷式インタークーラ 4、 EGRクーラ 6の順に導入したため、ターボチャージヤー 3による超高温 ·高圧化に対応できる。

[0047] 以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく

、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。例えば、流量調整制御弁の流量調整は、流路切り替え制御弁の切り替えは、ァクセル開度、エンジン流入空気量、 EGR導入率を含め他の情報値を関連させて制御することちでさる。

Claims

請求の範囲

[1] エンジン力も排出された流通媒体をメインラジェータに導入して冷却した後、ェンジンへ再び導入する第 1冷却経路と、

前記第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部をサブラジェータに導入してさらに冷却した後、 EGRクーラに導入すると共に、この EGRクーラ力排出された流通媒体をエンジンへ再び導入する第 2冷却経路を備えることを特徴とする EGR装置。

[2] 請求項 1記載の EGR装置において、

前記サブラジェータに導入する第 1冷却経路で冷却された流通媒体の流量を調整可能な流量調整制御手段を備えることを特徴とする EGR装置。

[3] 請求項 2記載の EGR装置において、

前記メインラジェータとサブラジェータを一体的に形成したラジェータを設けると共に、このラジェータのタンクの内部を、流通孔を有するデバイドで仕切ることによりメインラジェータのタンクとサブラジェータのタンクを形成し、

前記流量調整手段が、前記デバイドの流通孔に対して所定の開口面積を確保するオリフィスを有して開閉可能なピストンと、このピストンを駆動させる駆動手段で構成されたピストン型のオリフィスバルブとを有することを特徴とする EGR装置。

[4] 請求項 1〜3のいずれかに記載の EGR装置において、

前記第 1冷却経路で冷却された流通媒体の一部を前記サブラジェータに導入してさらに冷却した後、水冷式インタークーラ、 EGRクーラの順に導入したことを特徴とする EGR装置。