JP6505976B2 - EGR cooler - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気側から吸気側に再循環されるEGRガスを冷却するEGRクーラに関するものである。 The present invention relates to an EGR cooler that cools EGR gas recirculated from the exhaust side to the intake side of an engine.
従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスで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、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が行われている。 Conventionally, in an automobile engine or the like, part of exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and the exhaust gas returned to the intake side suppresses combustion of fuel in the engine to lower the combustion temperature. That is, so-called exhaust gas recirculation (EGR: Exhaust Gas Recirculation) is performed to reduce the generation of NOx.
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。 Generally, when this kind of exhaust gas recirculation is performed, an EGR pipe is used between an appropriate position of the exhaust passage extending from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage extending from the intake pipe to the intake manifold. It is connected and recirculates the exhaust gas through the EGR pipe.
この際、エンジンに再循環する排気ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、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ため、エンジンに排気ガスを再循環するEGRパイプの途中に水冷式のEGRクーラが装備されている。 At this time, if the exhaust gas to be recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the temperature of the exhaust gas is lowered and the volume thereof is reduced, so that the combustion temperature is lowered without lowering the output of the engine too much. In order to reduce the generation of nitrogen oxides, a water-cooled EGR cooler is installed in the middle of the EGR pipe that recirculates the exhaust gas to the engine.
図3は前記EGRクーラの一例を示す平面図であって、図中1は矩形断面等の筒形を成すよう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2,3が夫々固着され、該各プレート2,3の反シェル1側には、前記各プレート2,3の端面を被包するようボンネット4,5が固着されており、前記シェル1の内部には、該シェル1の軸心方向(図3中の左右方向)に延び且つその両端を前記各プレート2,3に貫通固着された複数本のチューブ6が収容されている。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the EGR cooler. In the figure, 1 shows a shell formed to form a tubular shape such as a rectangular cross section, and
そして、前記シェル1の内部には、図示しない水冷系統を介し冷却水7が給排されるようになっていると共に、前記シェル1の両端部には、上流側のEGRパイプ8と下流側のEGRパイプ9とが前記各ボンネット4,5を介して接続されており、上流側のEGRパイプ8から導入された排気ガス10が前記各チューブ6を流れる間に周囲の冷却水7と熱交換して冷却され、その温度の低下した排気ガス10が下流側のEGRパイプ9へと抜き出されるようになっている。
The
尚、この種のEGRクーラに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1等がある。
In addition, there exists following
しかしながら、近年におけるEGRクーラでは、排気ガス規制が厳しくなるのに伴い大型化が進んできており、これまでシェル1の両端部にある各ボンネット4,5に対しEGRパイプ8,9を緩やかに曲げて接続することができていたのに対し、図4に示す如く、レイアウト上の制約によりガス導入側のボンネット4に対し前記シェル1の軸心方向と略直交する向きからEGRパイプ8を急激に屈曲させて接続しなければならないケースが増えてきているため、この急激なEGRパイプ8の屈曲により排気ガス10の流れの曲がり方向内側で排気ガス10の流れが剥離して乱流化が起こり易くなり、曲がり方向外側のボンネット4の壁面に沿い排気ガス10の主流が偏って流れる結果、該排気ガス10の主流が一部のチューブ6にばかり偏って導入されて、本来発揮されるべきEGRクーラの冷却性能が十分に引き出されなくなるという問題が生じてきている。
However, the EGR cooler in recent years has been increased in size as exhaust gas regulations become stricter, and the
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、シェルの軸心方向と略直交する向きからEGRパイプを急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブに対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入し得るようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the exhaust gas flow distribution for each tube, even when it is necessary to rapidly bend and connect the EGR pipe from the direction substantially orthogonal to the axial direction of the shell. The purpose is to make it possible to introduce it uniformly.
本発明は、筒形を成したシェルと、該シェルの軸心方向両端にシェル端面を閉塞するよう夫々固着されたプレートと、該各プレートの反シェル側にプレート端面を被包するよう固着されたボンネットと、前記シェルの内部を軸心方向に延び且つその両端を前記各プレートに貫通固着された複数本のチューブとを備え、前記シェルの内部に冷却水を給排し且つ前記各チューブ内には一方のボンネットから他方のボンネットへ向け排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換させるようにしたEGRクーラであって、前記一方のボンネットに対し前記シェルの軸心方向と略直交する向きからEGRパイプを導いて接続し且つ該EGRパイプからの排気ガスを前記一方のボンネット内で屈曲させて各チューブに導入し得るように構成すると共に、前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位を、該プレートから離間する側へ反り且つ前記EGRパイプ側から排気ガスの流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレートに近接して前記一方のボンネットを扁平化せしめる窪み部として形成し、しかも、該窪み部の形成を前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から始めたことを特徴とするものである。 In the present invention, a cylindrical shell, a plate fixed to both ends in the axial direction of the shell so as to close the shell end face, and a plate end face fixed to the opposite shell side of each plate A bonnet, and a plurality of tubes axially extending in the interior of the shell and having both ends penetrated and fixed to the respective plates, and supplying and discharging cooling water to the interior of the shells and In the EGR cooler, heat exchange between the exhaust gas and the cooling water is conducted through the exhaust gas from one bonnet to the other bonnet, and substantially orthogonal to the axial center direction of the shell with respect to the one bonnet Guiding and connecting the EGR pipe from the opposite direction and making it possible to bend the exhaust gas from the EGR pipe in the one bonnet and introduce it into each tube To, a portion facing the plate of the gas inlet side of the one of the bonnet, in proximity to the plate of the gas inlet side as it goes from the warp and the EGR pipe side to side away from the plate to the flow direction of the exhaust gas the It is characterized in that one of the bonnets is formed as a depression to flatten , and the formation of the depression is started from the upstream side of a portion of the one bonnet facing the plate on the gas introduction side. .
而して、このようにすれば、シェルの軸心方向と略直交する向きからEGRパイプを介して一方のボンネットに導入された排気ガスがシェルの軸心方向に向きを変えて流れる際に、その曲がり方向外側に向かう排気ガスの流れが窪み部により抑え込まれ、曲がり方向内側へ向かう排気ガスの流れが誘導されるので、曲がり方向外側に相対的に多くの排気ガスが偏って流れてしまう傾向が是正され、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布が均一化されることになる。 In this way, when the exhaust gas introduced to one of the bonnets through the EGR pipe from the direction substantially orthogonal to the axial direction of the shell flows in the direction of the axial direction of the shell and flows, Since the flow of exhaust gas directed outward in the bending direction is suppressed by the depression and the flow of exhaust gas directed inward in the bending direction is induced, a relatively large amount of exhaust gas flows unevenly outward in the bending direction. The tendency is corrected, and the flow distribution of the exhaust gas introduced into each tube is equalized.
この際、前記窪み部の形成は、前記一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から始まっているので、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布の是正がより早い段階から開始されることになる。 In this case, formation of the recess portion, Runode begins from the upstream side of the portion facing the plate of the gas inlet side of the one of the bonnet, the faster correction of flow distribution of the exhaust gas introduced into each tube It will be started from the stage.
また、本発明においては、前記一方のボンネットが前記窪み部の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅されていることが好ましく、このようにすれば、前記窪み部を形成しても圧力損失の増加を招かなくて済む。 Further, in the present invention, it is preferable that the one bonnet is widened so as not to decrease the cross-sectional area of the flow path even when flattened by the formation of the depressed portion. In this way, the depressed portion is formed However, it is not necessary to cause an increase in pressure loss.
上記した本発明のEGRクーラによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the above-described EGR cooler of the present invention, the following various excellent effects can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、シェルの軸心方向と略直交する向きからEGRパイプを急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブに対し排気ガスの流れ分布を均一化して導入することができるので、全チューブが排気ガスの熱交換に効率良く利用されて本来発揮されるべきEGRクーラの冷却性能を十分に引き出すことができる。
(I) According to the invention of
(II)本発明の請求項1に記載の発明によれば、一方のボンネットにおけるガス導入側のプレートと対峙する部位よりも上流側から窪み部の形成を始めているので、各チューブに導入される排気ガスの流れ分布の是正をより早い段階から開始することができ、更に効果的な流れ分布の均一化を実現することができる。
According to the invention described in
(III)本発明の請求項2に記載の発明によれば、一方のボンネットを窪み部の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅しているので、前記窪み部の形成を要因とする圧力損失の増加を未然に回避することができる。
(III) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、前述した図4のものと略同様に構成したEGRクーラに関し、ガス導入側のボンネット4に対しシェル1の軸心方向(図1中の左右方向)と略直交(90°の交差に限定するものではなく70°〜110°程度の交差を含む)する向きからEGRパイプ8を導いて接続し、該EGRパイプ8からの排気ガス10を前記ボンネット4内で屈曲させて各チューブ6に導入し得るように構成しており、前記ボンネット4におけるガス導入側のプレート2と対峙する部位には、該プレート2から離間する側(図1中の右側)へ反り且つ前記EGRパイプ8側から排気ガス10の流れ方向へ向かうに従いガス導入側のプレート2に近接して前記一方のボンネット4を扁平化せしめる窪み部11を形成している。
FIGS. 1 and 2 show an example of the embodiment of the present invention. In this embodiment, the EGR cooler constructed substantially similar to that of FIG. The EGR
ここに図示している例の場合には、前記窪み部11の形成が前記一方のボンネット4におけるガス導入側のプレート2と対峙する部位よりも上流側から始まっており、また、前記一方のボンネット4は、前記窪み部11の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう前記窪み部11の形成に伴い拡幅されるようになっている。
In the case of the example illustrated here, the formation of the
而して、このようにすれば、シェル1の軸心方向と略直交する向きからEGRパイプ8を介して一方のボンネット4に導入された排気ガス10がシェル1の軸心方向に向きを変えて流れる際に、その曲がり方向外側に向かう排気ガス10の流れが窪み部11により抑え込まれ、曲がり方向内側へ向かう排気ガス10の流れが誘導されるので、曲がり方向外側に相対的に多くの排気ガス10が偏って流れてしまう傾向が是正され、各チューブ6に導入される排気ガス10の流れ分布が均一化されることになる。
Thus, in this way, the
尚、特に本形態例の場合には、前記窪み部11の形成が前記ボンネット4におけるガス導入側のプレート2と対峙する部位よりも上流側から始まっているので、各チューブ6に導入される排気ガス10の流れ分布の是正がより早い段階から開始されることになる。
In the case of the present embodiment, in particular, the formation of the
従って、上記形態例によれば、シェル1の軸心方向と略直交する向きからEGRパイプ8を急激に屈曲させて接続しなければならない場合でも、各チューブ6に対し排気ガス10の流れ分布を均一化して導入することができるので、全チューブ6が排気ガス10の熱交換に効率良く利用されて本来発揮されるべきEGRクーラの冷却性能を十分に引き出すことができる。
Therefore, according to the above embodiment, even when the EGR
ここで、特に本形態例においては、ガス導入側のボンネット4におけるプレート2と対峙する部位よりも上流側から窪み部11の形成を始めているので、各チューブ6に導入される排気ガス10の流れ分布の是正をより早い段階から開始することができて、更に効果的な流れ分布の均一化を実現することができ、また、前記ボンネット4を窪み部11の形成により扁平化しても流路断面積が減少しないよう拡幅しているので、前記窪み部11の形成を要因とする圧力損失の増加を未然に回避することができる。
Here, particularly in the present embodiment, since the formation of the
尚、本発明のEGRクーラは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 In addition, the EGR cooler of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 シェル
2 プレート
3 プレート
4 ボンネット
5 ボンネット
6 チューブ
7 冷却水
8 EGRパイプ
9 EGRパイプ
10 排気ガス
11 窪み部
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