(57)【要約】【課題】  ＥＧＲクーラ内におけるエンジン冷却水のボイリングの抑制等を図った排気ガス再循環装置を提供する。【解決手段】  ＥＧＲガスは、クーラ側接続パイプ１１によって略９０°屈曲させられるため、左方に偏った状態で上流側コーン部２２からハウジング２１内に流入する（すなわち、左側のインナチューブ３４により多く流入する）。一方、ハウジング２１の前端側では、冷却水排出パイプ２７が左上方に位置するため、エンジン冷却水も左側の冷却水通路３３により多く流れる（すなわち、左側のインナチューブ３４外周でのエンジン冷却水の流速が高くなる）。これにより、熱交換が多量のＥＧＲガスと高い流速のエンジン冷却水との間で行われることになり、高熱負荷時等においてもＥＧＲガスの熱がエンジン冷却水に吸収されやすくなり、ハウジング内でのエンジン冷却水のボイリングが効果的に抑制される。【選択図】      図４
2011085017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に付設され、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から吸気系に環流させる排気ガス再循環装置であって、
それぞれ複数のＥＧＲガス通路および冷却水通路がその内部に形成されたハウジングと、前記ＥＧＲガス通路にＥＧＲガスを流入させるＥＧＲガス流入路と、前記冷却水通路にエンジン冷却水を導入する冷却水導入管と、前記冷却水通路からエンジン冷却水を排出する冷却水排出管とを有し、当該ＥＧＲガスを当該エンジン冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを備え、
前記ＥＧＲガス流入路は、前記ハウジング内の所定部位に配置されたＥＧＲガス通路に前記ＥＧＲガスを偏って流入させる偏流手段を有し、
前記冷却水導入管と前記冷却水排出管とのどちらか一方は、前記冷却水通路に対して前記所定部位で接続することを特徴とする排気ガス再循環装置。
【請求項２】
前記偏流手段が前記ＥＧＲガス流入路の湾曲であることを特徴とする、請求項１に記載された排気ガス再循環装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲガス通路は、前記ハウジング内で一方向に並べられた複数のインナチューブにより形成され、
前記冷却水導入管と前記冷却水排出管とのどちらか一方は、前記インナチューブの並び方向と直交する方向で前記冷却水通路に接続することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式のＥＧＲクーラを備えた排気ガス再循環装置に係り、詳しくはＥＧＲクーラ内におけるエンジン冷却水のボイリングの抑制を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃費の向上や有害排出ガス成分（排気ＥＭ）の低減を図るべく、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から燃焼室に再循環させる排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲと記す）装置が広く採用されている。ＥＧＲガスは、高温のままで燃焼室に環流させると燃焼温度が上昇してＮＯｘの排出量が増加することから、その一部あるいは全部を水冷式のＥＧＲクーラによって冷却することで低温ＥＧＲガスとした後に環流させることが望ましい。ＥＧＲクーラとしては、ＥＧＲガスの流入路および流出路とエンジン冷却水の導入口および排出口とを有するハウジングと、ハウジングに内装されてＥＧＲガスの通過に供されるインナチューブとを備えたものが一般的である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０３５６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ディーゼルエンジン等においては、排気ＥＭの更なる低減を図るべく大量のＥＧＲガスを再循環させる傾向にあり、冷却能力が大きい大容量のＥＧＲクーラが採用されることが多くなっている。ところが、大容量のＥＧＲクーラでは、エンジン冷却水の導入口や排出口から離れた部位において、高熱負荷時等にＥＧＲガスの熱が吸収しきれなくなり、ハウジング内でエンジン冷却水のボイリング（沸騰）が発生することがあった。そして、エンジン冷却水のボイリングは、ＥＧＲクーラの冷却能力を著しく低下させ、燃費の向上や排気ＥＭの低減を阻害する要因となるため、その抑制が強く望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ＥＧＲクーラ内におけるエンジン冷却水のボイリングの抑制を図った排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、内燃機関に付設され、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から吸気系に環流させる排気ガス再循環装置であって、それぞれ複数のＥＧＲガス通路および冷却水通路がその内部に形成されたハウジングと、前記ＥＧＲガス通路にＥＧＲガスを流入させるＥＧＲガス流入路と、前記冷却水通路にエンジン冷却水を導入する冷却水導入管と、前記冷却水通路からエンジン冷却水を排出する冷却水排出管とを有し、当該ＥＧＲガスを当該エンジン冷却水によって冷却するＥＧＲクーラを備え、前記ＥＧＲガス流入路は、前記ハウジング内の所定部位に配置されたＥＧＲガス通路に前記ＥＧＲガスを偏って流入させる偏流手段を有し、前記冷却水導入管と前記冷却水排出管とのどちらか一方は、前記冷却水通路に対して前記所定部位で接続することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明に係る排気ガス再循環装置において、前記偏流手段が前記ＥＧＲガス流入路の湾曲であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る排気ガス再循環装置において、前記ＥＧＲガス通路は、前記ハウジング内で一方向に並べられた複数のインナチューブにより形成され、前記冷却水導入管と前記冷却水排出管とのどちらか一方は、前記インナチューブの並び方向と直交する方向で前記冷却水通路に接続することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、ＥＧＲガス流入路のうちでＥＧＲガスが多く流れる部位に冷却水導入管や冷却水排出管が接続するため、多量のＥＧＲガスと高い流速のエンジン冷却水との間で熱交換が行われることになり、高熱負荷時等においてもＥＧＲガスの熱がエンジン冷却水に吸収しきれなくなる事態が生じにくくなり、ハウジング内でのエンジン冷却水のボイリングが効果的に抑制される。また、第２の発明によれば、ハウジング内に偏流板等を付加することなく、ハウジング内にＥＧＲガスを偏って流入させることが可能となる。また、第３の発明によれば、ハウジング内でのエンジン冷却水の流れがインナチューブの壁面によって阻害されにくくなり、所定部位における熱交換が円滑に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るＥＧＲ装置を示す側面図である。
【図２】実施形態に係るＥＧＲクーラを示す平面図である。
【図３】図２中のIII−III拡大断面図である。
【図４】ＥＧＲクーラ内でのＥＧＲガスおよびエンジン冷却水の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明をディーゼルエンジン用のＥＧＲ装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態では、説明の便宜上、図１における右側を前方とし、紙面手前側を右方（反エンジン側）とする。
【００１２】
≪実施形態の構成≫
図１に示すように、ＥＧＲ装置１は、上流側分岐管２、ＥＧＲクーラ３、バイパスパイプ４、ＥＧＲバイパスバルブ５を主要な構成要素としている。上流側分岐管２は、排気管（図示せず）から分岐した排気分流管８に接続し、排気分流管８から流入したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ３とバイパスパイプ４とに分配する。ＥＧＲクーラ３は、上流側分岐管２から流入したＥＧＲガスをエンジン冷却水によって冷却し、低温ＥＧＲガスとしてＥＧＲバイパスバルブ５に供給する。バイパスパイプ４は、上流側分岐管２から流入したＥＧＲガスを高温ＥＧＲガスとしてそのままＥＧＲバイパスバルブ５に供給する。ＥＧＲバイパスバルブ５は、図示しないエンジンＥＣＵの駆動指令に基づいて作動し、低温ＥＧＲガスあるいは高温ＥＧＲガスを吸気系のＥＧＲガス環流管９に選択的に供給する。
【００１３】
上流側分岐管２は、ＥＧＲクーラ３に接続するクーラ側接続パイプ１１と、バイパスパイプ４に接続するバイパス側接続パイプ１２とを有している。図２にも示すように、クーラ側接続パイプ１１は湾曲しており、排気分流管８から左方に向けて流入したＥＧＲガスを略９０°屈曲させて後方のＥＧＲクーラ３に流入させる。
【００１４】
＜ＥＧＲクーラ＞
図１，図２に示すように、ＥＧＲクーラ３は、直方体形状を呈するハウジング２１と、ハウジング２１の後端（上流端）に形成された上流側コーン部２２と、ハウジング２１の前端（下流端）に形成された下流側コーン部２３と、冷却水導入ホース２４が接続する冷却水導入パイプ２５と、冷却水排出ホース２６が接続する冷却水排出パイプ２７と、バルブ冷却ホース２８が接続するバルブ冷却パイプ２９とを有している。なお、バルブ冷却パイプ２９は、遮熱板を兼ねたパイプブラケット３０を介し、ハウジング２１の下面に支持されている。本実施形態の場合、冷却水導入パイプ２５および冷却水排出パイプ２７はどちらもハウジング２１の上面に接続しているが、冷却水導入パイプ２５はハウジング２１の前端側右方に位置し、冷却水排出パイプ２７はハウジング２１の後端側左方に位置している。すなわち、冷却水導入パイプ２５と冷却水排出パイプ２７とは、ハウジング２１に対して平面視で対角線Ｌ上に位置している。
【００１５】
図３に示すように、本実施形態のハウジング２１には、ＥＧＲガス通路となる扁平なインナチューブ３４が左右方向に所定の間隔をもって複数列（図示例では、７列）形成されており、上流側コーン部２２から流入したＥＧＲガスがこれらインナチューブ３４を通過する。インナチューブ３４の上端側にはエンジン冷却水が貯留されるアッパタンク３１が形成される一方で、下端側にロアタンク３２が形成され、ハウジング２１の内壁やインナチューブ３４の壁面によって画成される空間が両タンク３１，３２を連通する冷却水通路３３となっている。そして、上述した冷却水排出パイプ２７は、冷却水通路３３の並び方向（左右方向）と直交する方向（すなわち、上下方向）でハウジング２１の上面に開口している。
【００１６】
≪実施形態の作用≫
エンジンが運転を開始すると、エンジンＥＣＵは、エンジン回転速度や冷却水温、吸気温、エンジン負荷等の各種運転情報に基づいてＥＧＲガスの環流量や導入温度を設定し、ＥＧＲバイパスバルブ５を駆動制御する。ＥＧＲバイパスバルブ５は、クーラポジションにおいてＥＧＲクーラ３からの低温ＥＧＲガスをＥＧＲガス環流管９に流し、バイパスポジションにおいてバイパスパイプ４からの高温ＥＧＲガスをＥＧＲガス環流管９に流す。なお、ＥＧＲガスの供給を停止もしくは流量調整する際には、図示しないＥＧＲバルブの開閉制御あるいは開度制御を行う。
【００１７】
ＥＧＲバイパスバルブ５のクーラポジションでＥＧＲクーラ３に流入したＥＧＲガスは、冷却水通路３３内を通過するエンジン冷却水と熱交換を行うことで低温ＥＧＲガスとなった後、ＥＧＲバイパスバルブ５およびＥＧＲガス環流管９を介して燃焼室に環流する。この際、図４に示すように、ＥＧＲガスは、クーラ側接続パイプ１１によって略９０°屈曲させられるため、左方に偏った状態で上流側コーン部２２からハウジング２１内に流入する（すなわち、左側のインナチューブ３４により多く流入する）。一方、図３に示すように、ハウジング２１の後端側では、冷却水排出パイプ２７が左上方に位置するため、エンジン冷却水も左側の冷却水通路３３により多く流れる（すなわち、左側の冷却水通路３３内でエンジン冷却水の流速が高くなる）。
【００１８】
このように、ハウジング２１内では、多量のＥＧＲガスと高い流速のエンジン冷却水とがどちらも左側を流れることになり、該部においてインナチューブ３４を隔てて出会ったＥＧＲガスとエンジン冷却水との間で効果的に熱交換が行われる。なお、冷却水排出パイプ２７が冷却水通路３３の並び方向と直交する方向で接続しているため、冷却水排出パイプ２７に流入するエンジン冷却水の流れが冷却水通路３３の壁面によって阻害されず、左側の冷却水通路３３におけるＥＧＲガスとエンジン冷却水との熱交換効率が向上する。これらにより、本実施形態では、高熱負荷時等においてもＥＧＲガスの熱がエンジン冷却水に吸収されやすくなり、クーラコア内でのエンジン冷却水のボイリングが効果的に抑制される。
【００１９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に本発明を適用したものであるが、本発明はガソリンエンジン等のＥＧＲ装置にも当然に採用可能である。また、上記実施形態では、偏流手段としてＥＧＲガス流入路の湾曲を採用したが、偏流手段としてハウジング内に偏流板を設けるようにしてもよい。また、上記実施形態では、冷却水通路に対して所定部位で冷却水排出管を接続させるようにしたが、冷却水排出管に代えて冷却水導入管を接続させるようにしてもよく、この場合にも略同様の効果を得ることができる。その他、ＥＧＲ装置の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１      ＥＧＲ装置
２      上流側分岐管
３      ＥＧＲクーラ
１１    クーラ側接続パイプ（ＥＧＲガス流入路、偏流手段）
２１    ハウジング
２２    上流側コーン部
２５    冷却水導入パイプ（冷却水導入管）
２７    冷却水排出パイプ（冷却水排出管）
３１    アッパタンク
３２    ロアタンク
３３    冷却水通路
３４    インナチューブ（ＥＧＲガス通路）
【図１】
2011085017.tif 000003
【図２】
2011085017.tif 000004
【図３】
2011085017.tif 000005
【図４】
2011085017.tif 000006