(57)【要約】【課題】排気ガスを吸気経路へ送り込む場合の迅速性を向上する。【解決手段】エキゾーストマニホールド２０に接続された排気ガス供給管２３の途中には熱交換器２５が設けられている。熱交換器２５は、外殻２６内に複数の偏平パイプ３８を有する。偏平パイプ３８内の管内３８３は、排気ガス供給管２３の管内に連通すると共に、吸気管１７の管内１７２に連通している。排気ガスは、偏平パイプ３８内を流れ、冷媒は、偏平パイプ３８外を流れる。外殻２６は、吸気管１７に直接連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを吸気経路へ供給する排気ガス供給経路と、前記排気ガス供給経路に設けられた熱交換器とが備えられており、前記熱交換器は、前記排気ガス供給経路を流れる排気ガスを冷却する内燃機関における排気ガス還流装置において、
前記熱交換器は、前記吸気経路に直接連結されている燃焼機関における排気ガス還流装置。
【請求項２】
前記熱交換器の外殻は、前記吸気経路を形成する吸気管に直接連結されている請求項１に記載の燃焼機関における排気ガス還流装置。
【請求項３】
前記吸気管は、前記外殻に挿通されている請求項２に記載の燃焼機関における排気ガス還流装置。
【請求項４】
前記外殻は、一対のハウジングを接合して構成されており、前記吸気管は、前記一対のハウジングによって挟み込まれている請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の燃焼機関における排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを吸気経路へ供給する排気ガス供給経路と、前記排気ガス供給経路を流れる排気ガスを冷却する熱交換器とを備えた燃焼機関における排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスを吸気経路へ送ってＮＯｘの発生を抑制する技術は、良く知られている。排気ガスを吸気経路へ送るのは、燃焼室内の温度を下げてＮＯｘの発生を抑制するためである。燃焼室内の温度を下げるために吸気経路へ送り込まれる排気ガスは、例えば特許文献１に開示のように、冷却器を通して冷却される。
【０００３】
吸気経路へ送られる排気ガス流量は、運転状態（エンジン回転数やエンジン負荷等）に応じて、適正に調整される。吸気経路へ送られる排気ガス流量は、ＥＧＲ弁における弁開度を制御することによって、調整される。特許文献１では、ＥＧＲ弁は、冷却器の下流に設けられている。
【特許文献１】特開平１０−３１８０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車のエンジンでは、運転状態の変動があるため、排気ガス浄化のために吸気経路へ排気ガスを送るシステムでは、適正な排気ガス流量を吸気経路へ迅速に送り込むことが必要である。
【０００５】
しかし、排気経路からクーラーに至る間の排気ガスの温度は高温であるため、単位体積当たりのガス重量が軽い。一方、クーラーを通過した排気ガスの温度は、冷却されて低温になるため、単位体積当たりのガス重量が重くなる。高温の排気ガスの移動速度は、低温の排気ガスの移動速度よりも速いが、特許文献１に開示のように、クーラーの下流にＥＧＲ弁がある構成では、クーラーから吸気経路に至る経路を低温の排気ガスが移動することになるため、クーラーから吸気経路に至る経路を流れる排気ガスの流速は、排気経路からクーラーに至る経路を流れる排気ガスの流速よりも低下する。これは、適正な排気ガス流量を吸気経路へ迅速に送り込む上で好ましくない。
【０００６】
本発明は、排気ガスを吸気経路へ送り込む場合の迅速性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、排気ガスを吸気経路へ供給する排気ガス供給経路と、前記排気ガス供給経路に設けられた熱交換器とが備えられており、前記熱交換器は、前記排気ガス供給経路を流れる排気ガスを冷却する内燃機関における排気ガス還流装置を対象とし、請求項１の発明では、前記熱交換器は、前記吸気経路に直接連結されている。
【０００８】
熱交換器と吸気経路とを直接連結した構成では、熱交換器を通過した排気ガスが直接吸気経路へ流入する。これは、排気ガスを吸気経路へ送り込む場合の迅速性の向上に最適である。
【０００９】
好適な例では、前記熱交換器の外殻は、前記吸気経路を形成する吸気管に直接連結されている。
好適な例では、記吸気管は、前記外殻に挿通されている。
【００１０】
このような挿通構成は、外殻を吸気管に直接連結する上で簡便である。
好適な例では、前記外殻は、一対のハウジングを接合して構成されており、前記吸気管は、前記一対のハウジングによって挟み込まれている。
【００１１】
一対のハウジングによって吸気管を挟み込む構成は、吸気管に熱交換器を容易に連結する上で簡便な構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、排気ガスを吸気経路へ送り込む場合の迅速性を向上することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明をディーゼルエンジンに具体化した第１の実施形態を図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、ピストン（図示略）によって区画される複数の燃焼室１１を備えており、ディーゼルエンジン１０のシリンダヘッド１２には燃焼室１１毎に電磁式の燃料噴射ノズル１３が取り付けられている。燃料は、燃料ポンプ１４及びコモンレール１５を経由して燃料噴射ノズル１３へ供給され、燃料噴射ノズル１３は、各燃焼室１１内に燃料を噴射する。
【００１４】
シリンダヘッド１２にはインテークマニホールド１６が接続されている。インテークマニホールド１６には吸気管１７が接続されており、吸気管１７にはエアクリーナ１８が接続されている。吸気経路を構成する吸気管１７の途中にはスロットル弁１９が配設されているスロットル弁１９は、吸気管１７に吸入される空気流量を調整するためのものである。吸気管１７を流れる空気は、インテークマニホールド１６を経由して複数の燃焼室１１へ送られ、燃料噴射ノズル１３から各燃焼室１１内へ噴射された燃料が燃焼される。
【００１５】
シリンダヘッド１２にはエキゾーストマニホールド２０が接続されており、エキゾーストマニホールド２０には排気管２１が接続されている。排気管２１上には排気浄化装置２２（例えばＮＯｘ触媒、パティキュレート・マター捕捉用フィルタ等）が介在されている。燃焼室１１から排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド２０、排気管２１及び排気浄化装置２２を経由して大気に放出される。
【００１６】
エキゾーストマニホールド２０には排気ガス供給管２３が接続されている。排気ガスを吸気経路へ供給する排気ガス供給経路である排気ガス供給管２３の途中には流量調整弁２４が介在されている。流量調整弁２４における弁開度は、エンジンの運転状態に応じて調整され、これにより排気ガス供給管２３の管内における排気ガス供給量がエンジンの運転状態に応じて制御される。
【００１７】
排気ガス供給管２３は、熱交換器２５を介してスロットル弁１９より下流の吸気管１７に接続されている。排気ガス供給管２３に関して流量調整弁２４より下流にある熱交換器２５は、吸気管１７に直接連結されている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、熱交換器２５を構成する外殻２６は、一対のハウジング２７，２８を接合して構成されている。ハウジング２７，２８は、ネジ止めあるいは溶接によって接合される。
【００１９】
図１（ｄ）に示すように、ハウジング２７は、断面形状がコ字形状をなすように一体に連結された３つの側壁２９，３０，３１と、側壁３０の中央部に一体形成された出口筒３０１とを備えている。ハウジング２８は、断面形状がコ字形状をなすように一体に連結された３つの側壁３２，３３，３４と、側壁３３の中央部に一体形成された入口筒３３１とを備えている。ハウジング２７，２８を接合した状態では、ハウジング２７側の側壁２９とハウジング２８側の側壁３２とが接合され、ハウジング２７側の側壁３１とハウジング２８側の側壁３４とが接合される。ハウジング２７側の側壁３０とハウジング２８側の側壁３３とは対向し、入口筒３３１と出口筒３０１とが側壁３０，３３の対向方向に直列に配置される。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ハウジング２７の側壁２９，３０，３１の一端には端壁３５及び隔壁４１が一体形成されており、端壁３５には入口管形成部３７１が一体形成されている。ハウジング２８の側壁３２，３３，３４の一端には端壁３６及び隔壁４２が一体形成されており、端壁３６には入口管形成部３７２が一体形成されている。ハウジング２７の側壁２９，３０，３１の他端には端壁３９及び隔壁４３が一体形成されており、ハウジング２８の側壁３２，３３，３４の他端には端壁４０及び隔壁４４が一体形成されている。
【００２１】
ハウジング２７，２８を接合した状態では、端壁３５，３６が接合すると共に、端壁３９，４０が接合し、入口管形成部３７１と入口管形成部３７２とが接合して入口管３７が形成される。入口管３７は、排気ガス供給管２３に接続されており、排気ガス供給管２３の管内と外殻２６内とが入口管３７を介して連通されている。
【００２２】
ハウジング２７の側壁３０の他端部には円形孔３０２が形成されており、ハウジング２８の側壁３３の他端部には円形孔３３２が形成されている。ハウジング２７，２８を接合した状態では、円形孔３０２と円形孔３３２とが側壁３１，３４の対向方向に直列に配置され、円形孔３０２，３３２には吸気管１７が挿通される。吸気管１７を挿通された熱交換器２５は、吸気管１７に固定されて支持されており、熱交換器２５の外殻２６は、吸気管１７に直接連結されている。
【００２３】
外殻２６内の吸気管１７には出口孔１７１が形成されており、外殻２６内と吸気管１７内とが出口孔１７１を介して連通されている。
図１（ｃ）に示すように、外殻２６内には複数の偏平パイプ３８が互いに離れて並列状態に収容されている。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、偏平パイプ３８の入口３８１は、端壁３５，３６に対向しており、偏平パイプ３８の出口３８２は、端壁３９，４０に対向している。偏平パイプ３８の一端側（入口３８１側）は、隔壁４１，４２間に挟まれて支持されており、偏平パイプ３８の他端側（出口３８２側）は、隔壁４３，４４間に挟まれて支持されている。隔壁４１，４２と端壁３５，３６との間には流入室２６１が形成されており、隔壁４３，４４と端壁３９，４０との間には流出室２６２が形成されている。偏平パイプ３８の管内３８３は、流入室２６１を介して入口管３７の管内３７３に連通していると共に、流出室２６２及び出口孔１７１を介して吸気管１７の管内１７２に連通している。管内１７２は、新気を燃焼室１１へ導く吸気経路である。
【００２５】
隔壁４１，４２と隔壁４３，４４との間における偏平パイプ３８外には冷媒通路４５が形成されており、入口筒３３１と出口筒３０１とは、冷媒通路４５を介して連通している。隔壁４１，４２，４３，４４は、冷媒通路４５と偏平パイプ３８内との連通を遮断している。
【００２６】
入口筒３３１には図示しない冷媒管が接続されており、図示しない冷媒供給部から冷媒が入口筒３３１の筒内３３３を介して外殻２６内の冷媒通路４５内へ供給される。冷媒通路４５内へ流入した冷媒は、出口筒３０１の筒内３０３から図示しない冷媒管を介して前記冷媒供給部へ還流される。
【００２７】
ディーゼルエンジン１０が運転開始されると、燃焼室１１から排気ガスがエキゾーストマニホールド２０へ排出され、流量調整弁２４が開いている場合には、エキゾーストマニホールド２０内の排気ガスの一部が排気ガス供給管２３へ流入する。排気ガス供給管２３へ流入した排気ガスは、入口管３７の管内３７３及び流入室２６１を経由して偏平パイプ３８の管内３８３へ流入する。
【００２８】
偏平パイプ３８の管内３８３を流れる排気ガスは、冷媒通路４５を流れる冷媒によって冷却される。偏平パイプ３８の管内３８３の排気ガスは、流出室２６２及び出口孔１７１を経由して吸気管１７の管内１７２へ流出する。熱交換器２５内で冷却されて吸気管１７へ流出した排気ガスは、吸気管１７の管内１７２を流れる新気と共に燃焼室１１へ送られる。燃焼室１１へ送られた排気ガスは、燃焼室１１内の温度を下げてＮＯｘの発生を抑制する。
【００２９】
入口管３７の管内３７３、流入室２６１、偏平パイプ３８の管内３８３及び流出室２６２は、排気ガス供給管２３に連通する排気ガス流通領域を形成する。吸気管１７の管内１７２及び出口孔１７１は、吸気管１７の吸気経路を形成し、熱交換器２５内の排気ガス流通領域は、吸気管１７の吸気経路に直接連通している。
【００３０】
入口筒３３１の筒内３３３、冷媒通路４５及び出口筒３０１の筒内３０３は、排気ガス流通領域内の排気ガスから熱を奪う冷媒の冷媒流通領域を形成する。
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
【００３１】
（１）熱交換器２５内の排気ガス流通領域と吸気管１７の管内１７２とを直接連通した構成では、熱交換器２５を通過した排気ガスが直接吸気管１７の管内１７２（吸気経路）へ流入する。これは、排気ガスを吸気管１７の管内１７２へ送り込む場合の迅速性の向上に関して最適である。
【００３２】
（２）外殻２６に設けた円形孔３０２，３３２に吸気管１７を挿通した構成は、熱交換器２５を吸気管１７に直接連結する上で、簡便な構成である。
次に、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号を用い、その詳細説明は省略する。
【００３３】
ハウジング２７の側壁２９，３１には半円形状の凹部２９１，３１１が形成されており、ハウジング２８の側壁３２，３４にも同様の半円形状の凹部３２１，３４１が形成されている。ハウジング２７，２８が接合された状態では、凹部２９１，３２１が円形孔を形成し、凹部３１１，３４１が円形孔を形成する。吸気管１７は、凹部２９１，３２１間及び凹部３１１，３４１間に挟まれ、外殻２６が吸気管１７に固定されて支持されている。
【００３４】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。又、ハウジング２７，２８によって吸気管１７を挟み込む構成のため、吸気管１７に対する熱交換器２５の取り付けが容易である。
【００３５】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図３に示すように、入口筒３３１を隔壁４１，４２側に近づけて配置し、出口筒３０１を隔壁４３，４４側に近づけて配置してもよい。
【００３６】
○図４に示すように、熱交換器２５Ａを構成する外殻２６Ａを吸気管１７にネジ４６とナット４７とを用いてネジ止めしてもよい。３０１Ａは、熱交換器２５Ａを構成する出口筒であり、３３１Ａは、熱交換器２５Ａを構成する入口筒である。３７Ａは、熱交換器２５Ａを構成する入口管３７である。
【００３７】
○第１の実施形態において、入口筒３３１を隔壁４３，４４側に近づけて配置し、出口筒３０１を隔壁４１，４２側に近づけて配置してもよい。
○第２の実施形態において、入口筒３３１を隔壁４１，４２側に近づけて配置し、出口筒３０１を隔壁４３，４４側に近づけて配置してもよい。
【００３８】
○第２の実施形態において、入口筒３３１を隔壁４３，４４側に近づけて配置し、出口筒３０１を隔壁４１，４２側に近づけて配置してもよい。
○外殻２６と吸気管１７との連結部にガス洩れ防止用のシール部材を介在してもよい。このような構成も、熱交換器２５と吸気管１７とが直接連結していると見なす。
【００３９】
○熱交換の外殻にネジ止めされる補助金具と該外殻との間に吸気管１７を挟み込むようにして、吸気管１７に外殻を直接連結してもよい。
○偏平パイプ３８が吸気管１７に直接連結するようにしてもよい。
【００４０】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下にその効果と共に記載する。
〔１〕排気ガスを吸気経路へ供給する排気ガス供給経路と、前記排気ガス供給経路に設けられた熱交換器とが備えられており、前記熱交換器は、前記排気ガス供給経路を流れる排気ガスを冷却する内燃機関における排気ガス還流装置において、
前記熱交換器は、前記排気ガス供給経路に連通する排気ガス流通領域と、前記排気ガス流通領域内の排気ガスから熱を奪う冷媒の冷媒流通領域とを備え、前記排気ガス流通領域は、前記吸気経路に直接連通されている燃焼機関における排気ガス還流装置。
【００４１】
排気ガス流通領域と吸気経路とを直接連通した構成では、熱交換器を通過した排気ガスが直接吸気経路へ流入する。これは、排気ガスを吸気経路へ送り込む場合の迅速性の向上に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、内燃機関及び排気ガス処理装置の概略構成図。（ｂ）は、熱交換器の断面図。（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。（ｄ）は、図１（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図２】第２の実施形態を示し、（ａ）は、熱交換器の断面図。（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。（ｃ）は、図２（ｂ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図３】別の実施形態を示す断面図。
【図４】別の実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０…燃焼機関としてのディーゼルエンジン。１７…吸気管。１７２…吸気経路としての管内。２３…排気ガス供給経路としての排気ガス供給管。２５，２５Ａ…熱交換器。２６，２６Ａ…外殻。２６１…排気ガス流通領域を形成する流入室。２６２…排気ガス流通領域を形成する流出室。２７，２８…ハウジング。３８１…排気ガス流通領域を形成する管内。４５…冷媒流通領域を形成する冷媒通路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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