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JP2006118425A - Hood for egr gas cooling device - Google Patents

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JP2006118425A
JP2006118425A JP2004306923A JP2004306923A JP2006118425A JP 2006118425 A JP2006118425 A JP 2006118425A JP 2004306923 A JP2004306923 A JP 2004306923A JP 2004306923 A JP2004306923 A JP 2004306923A JP 2006118425 A JP2006118425 A JP 2006118425A
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JP
Japan
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egr gas
cooling device
gas cooling
bonnet
hood
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004306923A
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Japanese (ja)
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Shoichiro Usui
正一郎 臼井
R Clark James
ジェームス.アール.クラーク
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hood structure body having a bend structure connected to an inlet side of an EGR gas cooling device and introducing EGR gas into the EGR gas cooling device while keeping uniform flow velocity distribution. <P>SOLUTION: This hood for EGR gas cooling device having the bend structure connected to the EGR gas cooling device and introducing high temperature EGR gas to the EGR gas cooling device is provided with a rough surface part having surface roughness for disturbing flow of gas on an inner surface in a larger curvature radius side of the bend part. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、EGRガス冷却装置におけるボンネット構造体に係り、詳しくは熱交換型EGRガス冷却装置におけるEGRガス導入側に接続され、該EGRガス冷却装置へ被冷却媒体である高温のEGRガスを、均一な流速分布を以って導入するための、種々の角度のベント構造を有するEGRガス冷却装置用ボンネットに関する。   The present invention relates to a bonnet structure in an EGR gas cooling device, and more specifically, is connected to an EGR gas introduction side in a heat exchange type EGR gas cooling device, and a high temperature EGR gas as a cooling medium is supplied to the EGR gas cooling device. The present invention relates to a bonnet for an EGR gas cooling device having a vent structure of various angles for introduction with a uniform flow velocity distribution.

ディーゼルエンジンの排気系から排気ガスの一部を取り出して再びエンジンの吸気系に戻し、混合気に加える方法は、EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)と称され、NOx(窒素酸化物)の発生を抑制し、ポンプ損失の低減や燃焼ガスの温度低下に伴う冷却液への放熱損失の低減、作動ガス量・組成変化による比熱比の増大と、それに伴うサイクル効率の向上など、多くの効果が得られるところから、ディーゼルエンジンの排気ガスの浄化や、熱効率を改善するための有効な方法として広く採り入れられている。   A method of taking a part of the exhaust gas from the exhaust system of the diesel engine, returning it to the intake system of the engine again, and adding it to the air-fuel mixture is called EGR (Exhaust Gas Recirculation). Many effects such as suppression of generation, reduction of pump loss, reduction of heat dissipation loss to coolant due to lowering of combustion gas temperature, increase of specific heat ratio due to change of working gas amount and composition, and improvement of cycle efficiency associated with it Therefore, it is widely adopted as an effective method for purifying exhaust gas from diesel engines and improving thermal efficiency.

ところが、EGRガスの温度が上昇し、EGRガス量が増大すると、その熱作用によってEGRバルブの耐久性が劣化し、早期に破損する惧れが生ずるため、その防止策として冷却系を設けて水冷構造とする必要に迫られたり、吸気温度の上昇に伴い充填効率が低下して燃費が低下するという現象を招来する。このような事態を回避するためにエンジンの冷却液、カーエアコン用冷媒または冷却風などによってEGRガスを冷却する装置が用いられ、とりわけ、気体であるEGRガスをエンジン冷却水で冷却する気−液熱交換タイプのEGRガス冷却装置が多数提案されている。例えば、ガスを通す内管の外側に液体を通す外管を配設し、ガスと液体間で熱交換を行う交換器において、内管内に金属コルゲート板がフィンとして挿入されている2重管式熱交換器(例えば、特許文献1参照)、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、該内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、前記内管の内部に配設された熱応力緩和機能を有する放熱フィンとから構成された2重管式熱交換器(例えば、特許文献2参照)、内側に被冷却媒体を流通させる内管と、該内管の外周を離間して囲むように設けられた外管と、前記内管の内部に配設されたクロスフィンとから構成された2重管式熱交換器(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
特開平11−23181号公報(第1〜6頁、図1〜2) 特開2000−111277号公報(第1〜12頁、図1〜12) 特開2003−21478号公報(第1〜8頁、図1〜7)
However, when the temperature of the EGR gas rises and the amount of EGR gas increases, the durability of the EGR valve deteriorates due to the thermal action, and there is a possibility that the EGR valve will be damaged at an early stage. There is a need for a structure, and as the intake air temperature rises, the charging efficiency is lowered and the fuel consumption is reduced. In order to avoid such a situation, a device for cooling EGR gas with engine coolant, car air-conditioner refrigerant or cooling air is used, and in particular, gas-liquid that cools EGR gas, which is a gas, with engine coolant. Many heat exchange type EGR gas cooling devices have been proposed. For example, a double pipe type in which an outer pipe through which a liquid is passed is disposed outside an inner pipe through which a gas passes, and a metal corrugated plate is inserted as a fin in the inner pipe in an exchanger for exchanging heat between the gas and the liquid. A heat exchanger (see, for example, Patent Document 1), an inner pipe for circulating a medium to be cooled inside, an outer pipe provided so as to surround and surround the outer circumference of the inner pipe, and an inside of the inner pipe A double-pipe heat exchanger (for example, refer to Patent Document 2) composed of a radiating fin having a thermal stress relaxation function, an inner pipe for circulating a medium to be cooled, and an outer periphery of the inner pipe A double-pipe heat exchanger (for example, see Patent Document 3) composed of an outer tube provided so as to surround and be separated and a cross fin disposed inside the inner tube has been proposed. Yes.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-23181 (pages 1-6, FIGS. 1-2) JP 2000-1111277 A (pages 1 to 12, FIGS. 1 to 12) JP 2003-21478 A (pages 1-8, FIGS. 1-7)

上記各従来技術において、特許文献1〜3に開示されている2重管タイプのEGRガス冷却装置の場合は、コルゲートフィンやクロスフィンを内装させることによって、ガスの流れを細流化してフィンに対する接触面積の増大を図る点においては、それなりの成果が期待されるものの、EGRガス流路を構成するパイプの内面は、長さ方向の全長に渡ってその内周面が平滑となっているものが多く、パイプの中心付近における熱伝達が不十分となり、その上ガス流がEGRガス配管に沿ってストレートに流れるため、ガス流の乱流化が不十分となり、伝熱面の境界層が十分に薄くならず、伝熱性能が若干不足するという問題が残されていた。   In each of the prior arts described above, in the case of the double-tube type EGR gas cooling device disclosed in Patent Documents 1 to 3, the corrugated fins and the cross fins are provided so as to trickle the gas flow and make contact with the fins. In terms of increasing the area, although some results are expected, the inner surface of the pipe constituting the EGR gas flow path has a smooth inner peripheral surface over the entire length. In many cases, the heat transfer near the center of the pipe becomes insufficient, and the gas flow flows straight along the EGR gas pipe, so that the turbulence of the gas flow becomes insufficient and the boundary layer of the heat transfer surface is sufficient. There was a problem that the heat transfer performance was slightly insufficient without being thinned.

ところでディーゼルエンジンの排気再循環(EGR)を効率化するためのEGRガス冷却装置は、ディーゼルエンジン搭載の自動車のエンジンルームなど、限定された空間に取付けられるため、クーラー本体へのEGRガスの導入路となるボンネットは、通常ほぼ直角のベント構造を有したものが多用されている。図4はそのEGRガス冷却装置と直角ベント構造を例示したものであり、EGRガス冷却装置10の上流側の直角ベント構造のボンネット12−1、同下流側のボンネット12−2はそれぞれ当該EGRガス冷却装置10の管板15−1、15−2に対し、該EGRガス入口g1および同出口g2が90°に変化する曲面(ベント部)を以って形成され、その一端がシェル11に接続され、該シェル11内に内装されてクーラー本体を構成する伝熱管列群13の個々の伝熱管13−1に、高温のEGRガスが導入される構造となっている。なお、ここでは、ボンネット12−1、12−2のベント部の曲率半径が大径の部分を曲率半径大径側ベント部と、同ボンネットの曲率半径が小径の部分を曲率半径小径側ベント部と称する。   By the way, an EGR gas cooling device for improving exhaust gas recirculation (EGR) efficiency of a diesel engine is installed in a limited space such as an engine room of an automobile equipped with a diesel engine. In general, a bonnet having a substantially right-angled vent structure is used. FIG. 4 exemplifies the EGR gas cooling device and the right angle vent structure. The bonnet 12-1 and the bonnet 12-2 of the right angle vent structure on the upstream side and the downstream side of the EGR gas cooling device 10 respectively correspond to the EGR gas. With respect to the tube plates 15-1 and 15-2 of the cooling device 10, the EGR gas inlet g1 and the outlet g2 are formed with curved surfaces (vent portions) that change to 90 °, and one end thereof is connected to the shell 11. In addition, high-temperature EGR gas is introduced into the individual heat transfer tubes 13-1 of the heat transfer tube array 13 that is built in the shell 11 and constitutes the cooler body. In this case, the bent portion of the bonnets 12-1 and 12-2 having a large radius of curvature is the bent portion having the larger radius of curvature, and the bent portion having the smaller radius of curvature is the bent portion having the smaller radius of curvature. Called.

上記構成のEGRガス冷却装置において、EGRガス入口g1から導入された高温のEGRガスは、直角のベント部を有するボンネット12−1内に導入されると同時に、該ボンネット12−1の曲率半径大径側ベント部16の内表面に沿って流体の圧力損失を受けずに進行し、早い流速分布を維持したまま伝熱管列群13等で構成された冷却装置本体10内に進入して、該伝熱管列群13に対して直交状態で通流する冷却水に熱交換され、下流側のボンネット12−2に設けられたEGRガス出口g2から排出されて循環される構造になっている。この際、EGRガス入口g1から導入された高温のEGRガスは、図5に示すように該ボンネット12−1における直角のベント部の曲率半径大径側ベント部16の内表面に沿って流速を早めて進行し、曲率半径小径側ベント部17の内表面においてはその流速は極端に遅くなる。このようなEGRガスの流速分布の偏りは、その条件に変化がない限り一旦発生するとその慣性によって修正されること無く継続するため、図4におけるEGR冷却装置においては、曲率半径大径側(図の上方)の伝熱管列群13には過剰量のEGRガスが通流するため所望の温度域にまで冷却することが不可能となり、一方、曲率半径小径側(図の下方)の伝熱管列群13においてはEGRガス流量が設計値より少ないため、EGRガスの冷却は進行するものの所定流量が不足し、結果として交換熱量は減少する。このように種々の角度のベント構造を有するボンネットに起因して、EGRガス冷却装置に導入される高温のEGRガスの分配が均等にならず、流速に不均一な分布が発生し、熱交換効率が著しく低下するという未解決な課題が残されていた。又、この傾向はベント角が大きくなるほど顕著である。
本発明は斯かる課題を解決することを所期の目的とし、簡略な構造であるにも拘らず、EGRガス冷却装置にEGRガスを均等に分配して導入することが可能な、種々の角度のベント構造のEGRガス冷却装置用ボンネットを提供するものである。
In the EGR gas cooling apparatus having the above-described configuration, the high-temperature EGR gas introduced from the EGR gas inlet g1 is introduced into the bonnet 12-1 having a right-angled vent portion, and at the same time, the radius of curvature of the bonnet 12-1 is large. Advancing along the inner surface of the radial side vent portion 16 without receiving a pressure loss of the fluid, entering the cooling device body 10 constituted by the heat transfer tube group 13 and the like while maintaining a fast flow velocity distribution, Heat is exchanged with the cooling water that flows in an orthogonal state with respect to the heat transfer tube row group 13, and is discharged from the EGR gas outlet g2 provided in the downstream bonnet 12-2 and circulated. At this time, the high-temperature EGR gas introduced from the EGR gas inlet g1 has a flow velocity along the inner surface of the bent portion 16 on the large radius side of the bent radius portion of the bonnet 12-1, as shown in FIG. Proceeding early, the flow velocity becomes extremely slow on the inner surface of the bent portion 17 having a small radius of curvature. Such a deviation in the flow rate distribution of the EGR gas is generated without being corrected by its inertia once it occurs as long as there is no change in the conditions. Therefore, in the EGR cooling device in FIG. Since an excessive amount of EGR gas flows through the heat transfer tube array 13 on the upper side), it is impossible to cool to a desired temperature range, while the heat transfer tube array on the smaller radius of curvature side (lower in the figure). In the group 13, since the EGR gas flow rate is lower than the design value, the cooling of the EGR gas proceeds, but the predetermined flow rate is insufficient, and as a result, the exchange heat quantity is reduced. As described above, due to the bonnet having the vent structure of various angles, the distribution of the high temperature EGR gas introduced into the EGR gas cooling device is not uniform, and the flow velocity is unevenly distributed, resulting in the heat exchange efficiency. There remains an unresolved issue of significantly lowering the This tendency becomes more prominent as the vent angle increases.
The present invention is intended to solve such a problem, and in spite of its simple structure, various angles can be used to distribute and introduce EGR gas to the EGR gas cooling device evenly. A bonnet for an EGR gas cooling device having a vent structure is provided.

上記課題を解決するための本発明によるEGRガス冷却装置用ボンネットは、EGRガス冷却装置に接続され、該EGRガス冷却装置へ高温のEGRガスを導入するための種々の角度のベント構造のボンネットにおいて、該ベント部の曲率半径大径側の一部又は全体の内表面に、ガスの流れを阻害するための表面粗さを付与した粗面部を設けたことを特徴的構成要件とする、EGRガス冷却装置用ボンネットを要旨とするものである。   A bonnet for an EGR gas cooling device according to the present invention for solving the above-mentioned problems is connected to the EGR gas cooling device, and is a bonnet having vent structures of various angles for introducing high-temperature EGR gas into the EGR gas cooling device. An EGR gas characterized in that a rough surface portion provided with a surface roughness for inhibiting the flow of gas is provided on a part or the entire inner surface of the bent portion on the large radius side of curvature radius. The gist of the bonnet for the cooling device is as follows.

また、本発明による上記EGRガス冷却装置用ボンネットは、前記ベント部の曲率半径大径側内表面の粗面部は、当該部分に対するプレス加工その他の機械的加工方法若しくは食刻等による化学的加工方法の、いずれかにより施される凹凸で構成したことを特徴とするものである。   Further, in the bonnet for the EGR gas cooling device according to the present invention, the rough surface portion of the inner surface on the curvature radius large diameter side of the vent portion is a press working or other mechanical working method for the portion or a chemical working method by etching or the like. It is characterized by comprising the unevenness | corrugation given by either.

さらに、本発明による上記EGRガス冷却装置用ボンネットは、前記ベント部の曲率半径大径側内表面の粗面部は、当該部分に対する別体のフィン構造体の、内装によって施されたことを好ましい態様とするものである。   Furthermore, in the bonnet for an EGR gas cooling device according to the present invention, it is preferable that the rough surface portion of the inner surface on the large radius side of curvature of the vent portion is provided by an interior of a separate fin structure with respect to the portion. It is what.

上記本発明によるEGRガス冷却装置用ボンネットにおいて、前記フィン構造体は、金属製薄板によるプレート材料からなり、該プレート材料に波形、凹凸を形成して構成したことを好ましい態様とするものである。   In the bonnet for an EGR gas cooling device according to the present invention, the fin structure is made of a plate material made of a metal thin plate, and is preferably formed by forming corrugations and irregularities on the plate material.

本発明に係る上記EGRガス冷却装置における前記フィン構造体は、金属製薄板からなるプレート板に、多数の突起を設けて構成したことを好ましい態様とするものである。   The said fin structure in the said EGR gas cooling device which concerns on this invention makes it a preferable aspect to provide many protrusions in the plate board which consists of metal thin plates.

上記本発明によるEGRガス冷却装置用ボンネットにおいて、前記フィン構造体のベント部の曲率半径大径側内表面への内装手段が貼着、溶接、ろう付けその他の接合手段の中から適宜選択され、一体として接合されることを好ましい態様とするものである。   In the bonnet for an EGR gas cooling device according to the present invention, the interior means to the inner radius side surface of the radius of curvature of the vent portion of the fin structure is appropriately selected from bonding, welding, brazing and other joining means, It is a preferred embodiment that they are joined together.

本発明に係る上記EGRガス冷却装置用ボンネットによれば、EGRガス冷却装置のEGRガス入口側に接続される種々の角度を有するベント構造のボンネットにおいて、該ボンネットのベント部おける曲率半径大径側の内表面に、ガスの流れを阻害するための表面粗さ、具体的には凹凸などを有する粗面部を形成することにより、当該部分でガスの流速を減速させることができるので、ベント部における流速分布を均一にすることができる。EGRガス等の流体は、もとより圧力損失の少ない方向に流れる性質を有し、一旦その流路が定まると、条件に変化がない限り、慣性によって同一の方向に流下する。従ってEGRガス冷却装置においても、図4に示す冷却装置にあっては上方にEGRガスが多量に流れ、設計値に対する過剰量のガスが通流することによって所定の温度域にまで冷却されないまま、系外に排出されるという不都合が生じ、一方、図4に示す冷却装置にあっては下方に高温のEGRガスは少量しか流れないために十分な冷却が進行するが、流体流量が設計値に満たないために交換熱量は大幅に減少する。   According to the bonnet for an EGR gas cooling device according to the present invention, in the bonnet having a vent structure having various angles connected to the EGR gas inlet side of the EGR gas cooling device, the large radius side of the curvature radius in the vent portion of the bonnet By forming a surface roughness for inhibiting the gas flow, specifically, a rough surface portion having irregularities on the inner surface of the gas, the gas flow rate can be reduced at that portion, so that in the vent portion The flow velocity distribution can be made uniform. A fluid such as EGR gas has a property of flowing in a direction in which pressure loss is originally small, and once the flow path is determined, the fluid flows down in the same direction due to inertia unless the condition is changed. Therefore, also in the EGR gas cooling device, in the cooling device shown in FIG. 4, a large amount of EGR gas flows upward, and an excessive amount of gas flows with respect to the design value, so that it is not cooled to a predetermined temperature range. On the other hand, in the cooling device shown in FIG. 4, sufficient cooling proceeds because only a small amount of hot EGR gas flows downward in the cooling device shown in FIG. Since it is not satisfied, the heat of exchange is greatly reduced.

このように本発明によるベント構造のボンネットは、圧力分布の偏りと遠心力の作用によって、ガスの流れやすいベント部の曲率半径大径側の内表面に、予め凹凸等の表面粗さを付与した粗面部を設けておくことにより、流体の流れに摩擦抵抗を生起せしめてその流れを阻害し、結果としてEGRガス冷却装置に導入されるEGRガスが、偏り無く分配され、均一な流速分布を維持した状態で冷却装置本体に導入されるため、該EGRガス冷却装置が有する熱交換性能を最大限に発揮させ、優れた冷却効率を得ることができる。本発明によるEGR冷却装置用ボンネットは、極めて簡略な加工によって製作可能であり、しかも得られる効果は著しく優れたものであるところから、該EGR冷却装置の小型軽量化が低コストで実現され、省エネルギー面においても多大な貢献が期待できる。   As described above, the bonnet of the vent structure according to the present invention previously imparts surface roughness such as unevenness to the inner surface on the large radius side of the curvature radius of the vent portion where gas flows easily by the action of the uneven pressure distribution and centrifugal force. By providing a rough surface part, frictional resistance is generated in the flow of the fluid and the flow is obstructed. As a result, the EGR gas introduced into the EGR gas cooling device is evenly distributed and maintains a uniform flow velocity distribution. Therefore, the heat exchange performance of the EGR gas cooling device can be maximized and excellent cooling efficiency can be obtained. The bonnet for the EGR cooling device according to the present invention can be manufactured by extremely simple processing, and the obtained effect is remarkably excellent. Therefore, the EGR cooling device can be reduced in size and weight at low cost, and can save energy. A great contribution can also be expected in the field.

以下、本発明の実施の形態について添付した図面に基づいて更に詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例に係る直角ベント構造のボンネットと、該ボンネット内を通流するEGRガスの流速分布を模式的に示す側面図、図2は本発明に係る他の実施例において、直角ベント構造のボンネットの曲率半径大径側内表面に内装されるフィン構造体の一部拡大側面図、図3は本発明に係る更に他の実施例において、直角ベント構造のボンネットの曲率半径大径側内表面に内装されるフィン構造体の一部拡大側面図である。
[実施例]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a side view schematically showing a bonnet having a right-angle vent structure according to an embodiment of the present invention, and a flow velocity distribution of EGR gas flowing through the bonnet, and FIG. 2 is a diagram showing another embodiment according to the present invention. FIG. 3 is a partially enlarged side view of a fin structure built in the inner surface on the large diameter side of a bonnet having a right-angle vent structure. FIG. 3 is a view showing a radius of curvature of a bonnet having a right-angle vent structure according to another embodiment of the present invention. It is a partially expanded side view of the fin structure housed on the inner surface on the large diameter side.
[Example]

以下本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれによって拘束されるものではなく、ベント角を含め本発明の主旨の範囲内において自由に設計変更が可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited thereto, and can be freely modified within the scope of the gist of the present invention, including the vent angle.

本発明に係る第1実施例による直角ベント構造のボンネット2は、図1に示すように該ベント部において曲率半径Rが大きい曲率半径大径側ベント部3の内表面にのみ、プレス加工によって高低差が最大で約2.5mmの凹凸3−1を有する表面粗さの粗面部3−2を形成した。かくのごとくして得られた直角ベント構造のボンネット2を、多管式熱交換器本体に接続して図4に示すようなEGR冷却装置を構成し、EGRガス冷却系におけるガス流路に組み込み、冷却性能試験に供した結果、ガス入口G1から該ボンネット2内に流入した高温のEGRガスは、図1に示すように曲率半径大径側ベント部3の内表面に形成された凹凸3−1を有する粗面部3−2の表面粗さが作用して、通流するガスが該ベント部の曲率半径大径側3の内表面に沿って流れようとする際、摩擦抵抗を生起せしめてその流れを阻害し、結果としてEGRガスの流速と分配が均一化され、クーラー本体1内の多くの伝熱管にほぼ均等に分配にされて通流し、伝熱管外周の冷却ジャケットへの熱交換が効果的に促進され、出口側のボンネットから排出されたEGRガスは、所定の温度域にまでに冷却されていることが確認された。   As shown in FIG. 1, the bonnet 2 having a right-angled vent structure according to the first embodiment of the present invention is high and low by pressing only the inner surface of the bent portion 3 having a large radius of curvature R at the bent portion. A rough surface portion 3-2 having a surface roughness having unevenness 3-1 having a maximum difference of about 2.5 mm was formed. The bonnet 2 having a right-angled vent structure obtained in this way is connected to a multi-tube heat exchanger body to constitute an EGR cooling device as shown in FIG. 4 and incorporated into a gas flow path in the EGR gas cooling system. As a result of the cooling performance test, the high-temperature EGR gas that flowed into the bonnet 2 from the gas inlet G1 was formed on the inner surface of the bent portion 3 with a large radius of curvature, as shown in FIG. When the surface roughness of the rough surface portion 3-2 having 1 acts and the flowing gas tries to flow along the inner surface of the bent radius side 3 of the bent portion, a frictional resistance is caused. As a result, the flow rate and distribution of the EGR gas are made uniform, and are distributed evenly through many heat transfer tubes in the cooler body 1 so that the heat exchange to the cooling jacket on the outer periphery of the heat transfer tubes is performed. Effectively promoted, the bonnet on the exit side It was confirmed that the EGR gas discharged from the reactor was cooled to a predetermined temperature range.

本実施例による直角ベント構造のボンネット2の製造方法は、特に制限されるものではなく、通常鋼管を素材として特定の金型を用いたドローベント、若しくはコンプレッションベント、液圧バルヂなどによって製造され、上記凹凸3−1による粗面部3−2はプレス加工や液圧バルヂ加工時に同時によって形成される。また、該ボンネット2のクーラー本体との接続は、本例においては溶着を採用したが、ボンネットのクーラー側にフランジを設け、クーラー本体に予め取付けられたフランジとのボルト締めによる接続やろう付けも好ましく採用される。なお、本実施例における上記粗面部3−2は、プレス加工による凹凸面3−1の形成や液圧バルヂを採用したが、該粗面部3−2の形成加工方法としては機械的に切削することも可能であり、さらには所定のマスキングを施した鋼管材料に対する腐食性溶液中での化学的手段による食刻によって形成することも可能である。一方、鋳造製のボンネットの場合は、鋳造時に同時に粗面部を形成することができる。   The manufacturing method of the bonnet 2 having a right-angled vent structure according to the present embodiment is not particularly limited, and is usually manufactured by a draw vent using a specific mold using a steel pipe as a raw material, or a compression vent, a hydraulic bulge, etc. The rough surface portion 3-2 due to the unevenness 3-1 is formed at the same time as pressing or hydraulic bulging. The bonnet 2 is connected to the cooler main body by welding in this example. However, a flange is provided on the cooler side of the bonnet, and the connection to the flange preliminarily attached to the cooler main body or brazing can be performed. Preferably employed. In addition, although the said rough surface part 3-2 in a present Example employ | adopted formation of the uneven | corrugated surface 3-1 by press work, or a hydraulic bulge, as a formation processing method of this rough surface part 3-2, it cuts mechanically. Further, it is possible to form the steel pipe material subjected to predetermined masking by etching by chemical means in a corrosive solution. On the other hand, in the case of a cast bonnet, the rough surface portion can be formed simultaneously with casting.

また、直角ベント構造のボンネットにおける前記図1に示す凹凸面3−1の形成方法としては、図2に示すように金属製薄板によるプレート材料からなる別体の波形フィン3a−1を溶接等の手段により取付ける方法を用いることができる。この波形フィン3a−1を取着したボンネットを、EGRガス冷却系におけるガス流路に組込み、実施例1と同様の冷却試験に供した結果、実施例とほぼ同等の冷却効率が得られることが確認された。   Further, as a method of forming the uneven surface 3-1 shown in FIG. 1 in the bonnet having a right angle vent structure, as shown in FIG. 2, a separate corrugated fin 3a-1 made of a plate material made of a metal thin plate is welded or the like. A method of attaching by means can be used. As a result of incorporating the bonnet with the corrugated fins 3a-1 into the gas flow path in the EGR gas cooling system and subjecting it to the same cooling test as in Example 1, it is possible to obtain a cooling efficiency substantially equal to that in the Example. confirmed.

更に、直角ベント構造のボンネットにおける曲率半径大径側ベント部3の内表面の粗面部3−2を形成する方法としては、図3に示す方法を採用することができる。この方法は、ボンネットにおける曲率半径大径側ベント部3bの内表面に、多数の突起状フィン3b−1を設けた金属製薄板材からなる別体のプレート板3b−2を溶接等の手段により取付ける方法であり、この突起状フィン3b−1が取着されたプレート板3b−2を内装した本例によるボンネットをEGRガス冷却系におけるガス流路に組込み、実施例1と同様の冷却試験に供した結果、実施例1とほぼ同等の冷却効率を得られることが確認された。   Further, as a method of forming the rough surface portion 3-2 on the inner surface of the bent portion 3 with a large radius of curvature in the right-angle vent structure bonnet, the method shown in FIG. 3 can be employed. In this method, a separate plate plate 3b-2 made of a thin metal plate material provided with a large number of protruding fins 3b-1 on the inner surface of the bent portion 3b with a large radius of curvature in the bonnet is welded or the like. The bonnet according to the present example, in which the plate plate 3b-2 to which the protruding fins 3b-1 are attached is installed, is incorporated in the gas flow path in the EGR gas cooling system, and the same cooling test as in Example 1 is performed. As a result, it was confirmed that substantially the same cooling efficiency as in Example 1 was obtained.

上記各実施例からも明らかなように、本発明による種々の角度のベント構造のEGRガス冷却装置用ボンネットは、流れ内部における圧力分布の偏りと、遠心力の作用によりガスが流れやすいベント部の曲率半径大径側の内表面に、予め凹凸等の表面粗さを付与された粗面部を設けておくことにより、ガスの流れに摩擦抵抗を生起させてその流れを阻害し、結果としてEGRガス冷却装置に導入されるEGRガスが、偏り無く分配され、均一な流速分布を維持した状態で冷却装置本体に導入されるため、該EGRガス冷却装置が有する熱交換性能を最大限に発揮させ、優れた冷却効率を得ることができるので、省エネルギー面においても多大に貢献する。また、本発明によるEGR冷却装置用ボンネットは、極めて簡略な加工によって作製可能であり、しかも得られる効果は著しく優れたものであるところから、該EGR冷却装置の小型軽量化が低コストで実現でき、当該技術分野におけるボンネット構造体として幅広く採用されることが期待される。   As is clear from the above embodiments, the bonnet for the EGR gas cooling device having vent structures of various angles according to the present invention has a vent portion in which the gas easily flows due to the pressure distribution in the flow and the centrifugal force. By providing a rough surface portion with surface roughness such as irregularities on the inner surface on the large radius side of the curvature radius, a frictional resistance is generated in the gas flow to inhibit the flow, and as a result, EGR gas Since the EGR gas introduced into the cooling device is distributed evenly and is introduced into the cooling device main body in a state of maintaining a uniform flow velocity distribution, the heat exchange performance of the EGR gas cooling device is maximized, Since excellent cooling efficiency can be obtained, it contributes greatly in terms of energy saving. Further, the bonnet for the EGR cooling device according to the present invention can be manufactured by extremely simple processing, and the obtained effect is remarkably excellent, so that the EGR cooling device can be reduced in size and weight at low cost. Therefore, it is expected to be widely adopted as a bonnet structure in the technical field.

本発明の一実施例に係る直角ベント構造のボンネットと、該ボンネット内を通流するEGRガスの流速分布を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the flow rate distribution of the EGR gas which flows through the bonnet of the right angle vent structure which concerns on one Example of this invention, and this bonnet. 本発明に係る他の実施例において、直角ベント構造のボンネットの曲率半径大径側内表面に内装されるフィン構造体の一部拡大側面図である。In another Example which concerns on this invention, it is a partially expanded side view of the fin structure internally equipped by the curvature radius large-diameter side inner surface of the bonnet of a right angle vent structure. 本発明に係る更に他の実施例において、直角ベント構造のボンネットの曲率半径大径側内表面に内装されるフィン構造体の一部拡大側面図である。FIG. 6 is a partially enlarged side view of a fin structure that is internally mounted on the inner surface on the large-diameter side of the radius of curvature of a bonnet having a right-angled vent structure in yet another embodiment according to the present invention. 本発明の対象とする従来のEGRガス冷却装置と直角ベント構造の一実施例を示す側面図である。It is a side view which shows one Example of the conventional EGR gas cooling device made into the object of this invention, and a right angle vent structure. 図4に示すEGRガス冷却装置における直角ベント構造のボンネットと、該ボンネット内を通流するEGRガスの流速分布を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the flow rate distribution of the bonnet of the right angle vent structure in the EGR gas cooling device shown in FIG. 4, and the EGR gas which flows through the inside of the bonnet.

符号の説明Explanation of symbols

1、10 EGRガス冷却装置
2、12−1、12−2 ボンネット
3、3a、3b 曲率半径大径側ベント部
3−1 凹凸
3−2 粗面部
3a−1 波形フィン
3b−1 突起状フィン
3b−2 プレート板
4 曲率半径小径側ベント部
5、15−1、15−2 管板
6 溶着部
7 フランジ部
11 シェル
13、 伝熱管列群
13−1 偏平伝熱管
16 外周側ベント部
17 内周側ベント部
g1 EGRガス入口
g2 EGRガス出口
C1 冷却水入口
C2 冷却水出口

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 10 EGR gas cooling device 2, 12-1, 12-2 Bonnet 3, 3a, 3b Curvature radius large diameter side vent part 3-1 Concavity and convexity 3-2 Rough surface part 3a-1 Corrugated fin 3b-1 Protruding fin 3b -2 plate plate 4 curvature radius small diameter side vent portion 5, 15-1, 15-2 tube plate 6 welded portion 7 flange portion 11 shell 13, heat transfer tube array 13-1 flat heat transfer tube 16 outer peripheral side vent portion 17 inner periphery Side vent part g1 EGR gas inlet g2 EGR gas outlet C1 Cooling water inlet C2 Cooling water outlet

Claims (6)

EGRガス冷却装置に接続され、該EGRガス冷却装置へ高温のEGRガスを導入するためのベント構造のボンネットにおいて、該ベント部の曲率半径大径側の一部又は全体の内表面に、ガスの流れを阻害するための表面粗さを付与した粗面部を設けたことを特徴とするEGRガス冷却装置用ボンネット。 In a bonnet having a vent structure that is connected to an EGR gas cooling device and introduces high-temperature EGR gas into the EGR gas cooling device, a gas is formed on a part or the entire inner surface of the bent radius side of the bent portion. A bonnet for an EGR gas cooling device, wherein a rough surface portion provided with a surface roughness for inhibiting flow is provided. 前記ベント部の曲率半径大径側内表面の粗面部は、当該部分に対するプレス加工その他の機械的加工方法若しくは食刻等による化学的加工方法のいずれかにより施された凹凸で構成したことを特徴とする請求項1に記載のEGRガス冷却装置用ボンネット。 The rough surface portion of the inner surface on the large-diameter side of the curvature radius of the vent portion is configured by unevenness applied by any one of press processing, other mechanical processing methods, or chemical processing methods such as etching. The bonnet for an EGR gas cooling device according to claim 1. 前記ベント部の曲率半径大径側内表面の粗面部は、当該部分に対する別体のフィン構造体の、内装によって施されたことを特徴とする請求項1に記載のEGRガス冷却装置用ボンネット。 2. The hood for an EGR gas cooling device according to claim 1, wherein the rough surface portion on the inner surface on the large radius side of the bent portion is provided by an interior of a separate fin structure for the portion. 前記フィン構造体は、金属製薄板によるプレート材料からなり、該プレート材料に波形、凹凸を形成して構成したことを特徴とする請求項3に記載のEGRガス冷却装置用ボンネット。 The hood for an EGR gas cooling device according to claim 3, wherein the fin structure is made of a plate material made of a metal thin plate, and is formed by forming corrugations and irregularities on the plate material. 前記フィン構造体は、金属製薄板からなるプレート板に多数の突起を設けて構成したことを特徴とする請求項3に記載のEGRガス冷却装置用ボンネット。 The hood for an EGR gas cooling apparatus according to claim 3, wherein the fin structure is configured by providing a plurality of protrusions on a plate plate made of a thin metal plate. 前記フィン構造体のベント部の曲率半径大径側内表面への内装手段が、貼着、溶接、ろう付けその他の接合手段の中から適宜選択され、一体として接合されることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載のEGRガス冷却装置用ボンネット。

The interior means for the inner radius side surface of the bent portion of the fin structure of the fin structure is appropriately selected from bonding, welding, brazing and other joining means, and is integrally joined. Item 6. The hood for an EGR gas cooling device according to any one of Items 3 to 5.

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