JP5112805B2

JP5112805B2 - Ｅｇｒ装置

Info

Publication number: JP5112805B2
Application number: JP2007266588A
Authority: JP
Inventors: 栄孝志賀
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: JP2009097340A

Description

本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。

従来より、自動車のエンジンなどでは、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（窒素酸化物）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。

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。

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ＮＯx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クーラを装備したものがあり、更には、その下流側に空冷式ＥＧＲクーラを併用したものも知られている。

図４は従来における水冷式ＥＧＲクーラと空冷式ＥＧＲクーラとを併用したＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、エアクリーナ３から導いた吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４をインタークーラ６へと送って冷却し、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４を導いてエンジン１の各気筒（図４では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。

また、このエンジン１の各気筒から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。

そして、排気マニホールド９と吸気マニホールド７との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、該ＥＧＲパイプ１１を介し排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気マニホールド７に導き得るようにしてある。

ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、排気ガス８の再循環量を適宜に調節し得るよう開度調整可能なＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却水１３との熱交換により冷却する水冷式ＥＧＲクーラ１４と、該水冷式ＥＧＲクーラ１４からの排気ガス８をエンジン１前面のファン１５により吸引される外気１６との熱交換により冷却する空冷式ＥＧＲクーラ１７とが装備されている。

また、この種のＥＧＲ装置にあっては、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、空冷式ＥＧＲクーラ１７の出口付近で排気ガス８中の水蒸気が凝縮し、その凝縮水が空冷式ＥＧＲクーラ１７のチューブ内で凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブに損傷を及ぼしたりする虞れがあったため、ＥＧＲパイプ１１に空冷式ＥＧＲクーラ１７を迂回するバイパスパイプ１８を付設し、バイパスバルブ１９で流路を切り替えることにより排気ガス８をバイパスパイプ１８側へ流し得るようになっている。

尚、前述の如き水冷式ＥＧＲクーラ１４と空冷式ＥＧＲクーラ１７とを併用したＥＧＲ装置に関連する先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等が既に存在している。
特開２００２−１８８５２６号公報

しかしながら、斯かる従来構造では、限られたエンジンルーム内でファン１５の前方に図示しないラジエータを避けながらインタークーラ６と一緒に空冷式ＥＧＲクーラ１７を配置し、しかも、これらに吸気管５やＥＧＲパイプ１１を配管するというだけでもレイアウトが困難であるのに、ここに更に凍結対策のためのバイパスパイプ１８やバイパスバルブ１９の配置スペースを確保するというのは容易なことではなく、非常に厳しいレイアウト上の制約を強いられていた。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備の配置を不要としてレイアウト上の制約を緩和し得るＥＧＲ装置を提供することを目的とする。

本発明は、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式ＥＧＲクーラを備え、該水冷式ＥＧＲクーラの下流側に空冷式ＥＧＲクーラを更に備えたＥＧＲ装置において、前記空冷式ＥＧＲクーラ中に設けられた排気ガスを流すチューブの出口付近に加熱手段を設け、該加熱手段により前記チューブの出口付近を前記空冷式ＥＧＲクーラ内で加熱して凝縮水の凍結を防止し得るように構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式ＥＧＲクーラで冷却された排気ガスが後段の空冷式ＥＧＲクーラで更に冷却されることでチューブの出口付近で排気ガス中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、空冷式ＥＧＲクーラ自体に備えた加熱手段によりチューブの出口付近を加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。

この結果、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式ＥＧＲクーラのチューブ内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブに損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避されることになる。

また、本発明においては、空冷式ＥＧＲクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配管され且つその内部にエンジン冷却水を流通させて前記チューブの出口付近を加熱する温水パイプを加熱手段としたり、或いは、空冷式ＥＧＲクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配索され且つ通電により発熱して前記チューブの出口付近を加熱する電熱線を加熱手段としたりすることが可能である。

上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、空冷式ＥＧＲクーラのチューブの出口付近で排気ガス中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、空冷式ＥＧＲクーラ自体に備えた加熱手段によりチューブの出口付近を加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプやバイパスバルブといった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも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。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

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、図４と略同様に構成したＥＧＲ装置における空冷式ＥＧＲクーラ１７の詳細を示しており、以下の説明で空冷式ＥＧＲクーラ１７以外の構成要件については図４を参照するものとする。

ここに図示している空冷式ＥＧＲクーラ１７は、既存のインタークーラと類似した基本構造を有しており、水冷式ＥＧＲクーラ１４（図４参照）から導かれた排気ガス８を入口タンク２０に受け、ここから複数本のチューブ２１に振り分けて流す間に外気１６（図４参照）との熱交換により冷却し、これにより冷却された排気ガス８を出口タンク２２に回収して吸気マニホールド７（図４参照）へと送り出すようにしてあり、前記チューブ２１の相互間には、外気１６（図４参照）との熱交換効率を高めるためのフィン２３が介装されている。

ただし、本形態例における空冷式ＥＧＲクーラ１７のチューブ２１の出口付近では、該各チューブ２１の相互間にフィン２３が介装されておらず、ここには各チューブ２１の相互間を縫うように紆余曲折して該各チューブ２１と近接するように温水パイプ２４が加熱手段として配管されており、該温水パイプ２４には、その近傍に配置されている図示しないラジエータ（図４中の空冷式ＥＧＲクーラ１７とファン１５との間に配置）の高温側からエンジン冷却水２５の一部を導いて流通させてから前記ラジエータの低温側に戻すようにしてある。

而して、このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式ＥＧＲクーラ１４（図４参照）で冷却された排気ガス８が後段の空冷式ＥＧＲクーラ１７で更に冷却されることでチューブ２１の出口付近で排気ガス８中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、温水パイプ２４にラジエータからエンジン冷却水２５の一部を導いて流通させ、これにより各チューブ２１の出口付近をエンジン冷却水２５が持つ熱により加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。

この結果、凍結対策のためのバイパスパイプ１８（図４参照）やバイパスバルブ１９（図４参照）といった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式ＥＧＲクーラ１７のチューブ２１内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブ２１に損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避されることになる。

従って、上記形態例によれば、空冷式ＥＧＲクーラ１７自体に備えた温水パイプ２４により各チューブ２１の出口付近をエンジン冷却水２５の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプ１８（図４参照）やバイパスバルブ１９（図４参照）といった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも大幅に緩和することができる。

また、図３は本発明の別の形態例を示すもので、空冷式ＥＧＲクーラ１７の各チューブ２１の出口付近における相互間に、通電により発熱して各チューブ２１の出口付近を加熱し得るよう電熱線２６を組み込んだ特殊なフィン２７を加熱手段として介装しており、該各フィン２７に組み込まれた各電熱線２６はバッテリ２８に対しスイッチ２９を介して並列に接続されるようにしてある。

このようにすれば、例えば、外気温度が氷点下になっているような寒冷地での走行時に、前段の水冷式ＥＧＲクーラ１４（図４参照）で冷却された排気ガス８が後段の空冷式ＥＧＲクーラ１７で更に冷却されることでチューブ２１の出口付近で排気ガス８中の水蒸気が凝縮してしまったとしても、フィン２７の電熱線２６に通電することより各チューブ２１の出口付近を電熱線２６の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することが可能となる。

この結果、凍結対策のためのバイパスパイプ１８（図４参照）やバイパスバルブ１９（図４参照）といった大掛かりな設備を配置しなくても、空冷式ＥＧＲクーラ１７のチューブ２１内で凝縮水が凍結してガス流路が閉塞してしまったり、凍結による堆積変化でチューブ２１に損傷を及ぼしたりする虞れが未然に回避される。

従って、このようにした場合でも、空冷式ＥＧＲクーラ１７自体に備えた電熱線２６により各チューブ２１の出口付近を電熱線２６の熱で加熱して凝縮水の凍結を防止することができるので、凍結対策のためのバイパスパイプ１８（図４参照）やバイパスバルブ１９（図４参照）といった大掛かりな設備の配置を不要とすることができ、エンジンルーム内におけるレイアウト上の制約を従来よりも大幅に緩和することができる。

尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、温水パイプの形状は図示例に限定されないこと、また、電熱線は必ずしもフィンに組み込ませて配置しなくても良いこと、その他、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。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。図１のＩＩ−ＩＩ矢視の要部を拡大した断面図である。本発明の別の形態例を示す概略図である。従来例を示す概略図である。

符号の説明

１エンジン
４吸気
７吸気マニホールド
８排気ガス
９排気マニホールド
１０排気管
１１ＥＧＲパイプ
１３冷却水
１４水冷式ＥＧＲクーラ
１７空冷式ＥＧＲクーラ
２１チューブ
２４温水パイプ（加熱手段）
２５エンジン冷却水
２６電熱線（加熱手段）

Claims

排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式ＥＧＲクーラを備え、該水冷式ＥＧＲクーラの下流側に空冷式ＥＧＲクーラを更に備えたＥＧＲ装置において、前記空冷式ＥＧＲクーラ中に設けられた排気ガスを流すチューブの出口付近に加熱手段を設け、該加熱手段により前記チューブの出口付近を前記空冷式ＥＧＲクーラ内で加熱して凝縮水の凍結を防止し得るように構成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
空冷式ＥＧＲクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配管され且つその内部にエンジン冷却水を流通させて前記チューブの出口付近を加熱する温水パイプを加熱手段としたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
空冷式ＥＧＲクーラの排気ガスを流すチューブの出口付近に隣接して配索され且つ通電により発熱して前記チューブの出口付近を加熱する電熱線を加熱手段としたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。