(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラを大型化せずに排気ガスの再循環による燃焼温度の抑制効果を強化して従来より効果的なＮＯx低減を実現する。【解決手段】チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に対しエンジン水冷系の冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内に排気ガス１０を通して該排気ガス１０と前記冷却水９とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラに関し、前記シェル１の内部における軸心方向の所定区間をサブチャンバ１１として区画し、該サブチャンバ１１に対しエンジン水冷系とは別系統の冷却水１７を給排し得るように構成し、前記各チューブ３のサブチャンバ１１を通過する部位に排気流れを利用したベンチュリ効果により前記各チューブ３内に前記サブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込んで霧吹き状に混入せしめる微小な吸水口２２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に対しエンジン水冷系の冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、前記シェルの内部における軸心方向の所定区間をサブチャンバとして区画し、該サブチャンバに対しエンジン水冷系とは別系統の冷却水を給排し得るように構成し、前記各チューブのサブチャンバを通過する部位に排気流れを利用したベンチュリ効果により前記各チューブ内に前記サブチャンバの冷却水を吸い込んで霧吹き状に混入せしめる微小な吸水口を形成したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項２】
前記各チューブに形成される吸水口が微小な穴で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項３】
前記各チューブに形成される吸水口が微小なスリットで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲクーラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のエンジンの排気ガスの一部をエンジンに再循環してＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減させるＥＧＲ装置が知られているが、このようなＥＧＲ装置では、エンジンに再循環する排気ガスを冷却すると、該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って、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ラインの途中に、排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したものがある。
【０００３】
図５は前記ＥＧＲクーラの一例を示す断面図であって、図中１は円筒状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が固着されていて、該各プレート２には、多数のチューブ３の両端が貫通状態で固着されており、これら多数のチューブ３はシェル１の内部を軸心方向に延びている。
【０００４】
そして、シェル１の一方の端部近傍に給水管４が取り付けられ、シェル１の他方の端部近傍には排水管５が取り付けられており、エンジン水冷系から導いた冷却水９が給水管４からシェル１の内部に供給されてチューブ３の外側を流れ、排水管５からシェル１の外部に抜き出されてエンジン水冷系に戻されるようになっている。
【０００５】
更に、各プレート２の反シェル１側には、椀状に形成されたボンネット６が前記各プレート２の端面を被包するように固着され、一方のボンネット６の中央には排気ガス入口７が、他方のボンネット６の中央には排気ガス出口８が夫々設けられており、エンジンの排気ガス１０が排気ガス入口７から一方のボンネット６の内部に入り、多数のチューブ３を通る間に該チューブ３の外側を流れる冷却水９との熱交換により冷却された後に、他方のボンネット６の内部に排出されて排気ガス出口８からエンジンに再循環するようになっている。
【０００６】
このようなＥＧＲクーラによれば、排気側から吸気側へ再循環される排気ガス１０をチューブ３を通す間に冷却水９により冷却し、その温度及び容積を低下させて効果的なＮＯxの低減化を図ることができる。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４５４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、将来的な排気ガス規制は益々厳しくなる傾向にあり、排気ガスの再循環による燃焼温度の抑制効果を更に強化する必要があると考えられているが、これまで以上に排気ガスの再循環量を闇雲に上げてもＥＧＲクーラの大型化が必要となって車両への搭載性の悪化を招くという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラを大型化せずに排気ガスの再循環による燃焼温度の抑制効果を強化して従来より効果的なＮＯx低減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、チューブと、該チューブを包囲するシェルとを備え、該シェルの内部に対しエンジン水冷系の冷却水を給排し且つ前記チューブ内に排気ガスを通して該排気ガスと前記冷却水とを熱交換するようにしたＥＧＲクーラであって、前記シェルの内部における軸心方向の所定区間をサブチャンバとして区画し、該サブチャンバに対しエンジン水冷系とは別系統の冷却水を給排し得るように構成し、前記各チューブのサブチャンバを通過する部位に排気流れを利用したベンチュリ効果により前記各チューブ内に前記サブチャンバの冷却水を吸い込んで霧吹き状に混入せしめる微小な吸水口を形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、各チューブ内の排気流れによるベンチュリ効果で前記各チューブの吸水口からサブチャンバの冷却水が吸い込まれて霧吹き状に各チューブ内に混入され、その混入された霧吹き状の冷却水が高温の排気ガスの流れに晒されることで直ぐに気化して水蒸気となり、この水蒸気が排気ガスと共に吸気側へ再循環される結果、水蒸気の混入により熱容量が高くなり且つ霧吹き状の冷却水が気化した時の潜熱で排気温度も低下するので、排気ガスの再循環による燃焼温度の抑制効果が強化されて従来より効果的なＮＯx低減を実現することが可能となる。
【００１３】
この際、エンジンの運転状況に応じ排気ガスの再循環量が増えてＥＧＲクーラにおける各チューブを通過する排気ガスの流速が上がれば、ベンチュリ効果の作用が大きくなって各チューブ内に吸い込まれる冷却水の量が増え、エンジンの運転状況に応じ排気ガスの再循環量が減ってＥＧＲクーラにおける各チューブを通過する排気ガスの流速が下がれば、ベンチュリ効果の作用が小さくなって各チューブ内に吸い込まれる冷却水の量が減るので、排気ガスの再循環量に応じた量の冷却水が各チューブに過不足なく吸い込まれることになる。
【００１４】
しかも、各チューブで吸水口を介し冷却水の吸い込みが行われる区間はサブチャンバに限られており、このサブチャンバにはエンジン水冷系と別系統の冷却水が給排されるようになっているので、ＥＧＲクーラでの冷却水の消費によりエンジン水冷系の冷却水が不足してしまうような事態が確実に回避される。
【００１５】
また、サブチャンバにエンジン水冷系と別系統の冷却水が給排されるようになっていれば、サブチャンバへの冷却水の給排を自由に管理してエンジン停止時に前記サブチャンバから水抜きしておくことも容易であり、エンジン停止時にサブチャンバから水抜きしないとしても、各チューブの吸水口はベンチュリ効果でようやくサブチャンバの冷却水を吸い込める程度の微小な開口面積となっているため、サブチャンバへの積極的な冷却水の圧送さえ停止されていれば、冷却水の表面張力により各チューブ内への連続的な染み込みが著しく抑制されることになり、仮に各チューブ内への冷却水の染み込みが生じたとしても、サブチャンバの容積分を超えて多量の冷却水が吸気側へ送り込まれてしまうことはない。
【００１６】
更に、本発明をより具体的に実施するにあたっては、前記各チューブに形成される吸水口が微小な穴で形成するようにしたり、微小なスリットで形成したりすることが可能であり、何れの場合においても、適切な開口面積を設定することによって、ベンチュリ効果によらない浸水や排気ガスのサブチャンバへの吹き出しが不用意に起こらないようにすることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
（Ｉ）排気流れを利用したベンチュリ効果により吸水口からサブチャンバの冷却水を吸い込ませて霧吹き状に混入させ、高温の排気ガスの流れに晒して水蒸気とし、この水蒸気を排気ガスと共に吸気側へ再循環させて熱容量を高め且つ霧吹き状の冷却水の気化時における潜熱により排気温度を低下させることができるので、ＥＧＲクーラを大型化せずに排気ガスの再循環による燃焼温度の抑制効果を強化して従来より効果的なＮＯx低減を実現することができ、ＥＧＲクーラの車両への搭載性も良好に維持することができる。
【００１９】
（ＩＩ）排気流れを利用したベンチュリ効果により吸水口からサブチャンバの冷却水を吸い込ませて霧吹き状に混入させるようにしているので、特に複雑な制御を講じなくても排気ガスの再循環量に応じた適切な量の冷却水を各チューブに過不足なく吸い込ませて混入させることができる。
【００２０】
（ＩＩＩ）サブチャンバに対しエンジン水冷系とは別系統の冷却水を給排し得るようにしているので、エンジン水冷系の冷却水が不足する事態を招く虞れを確実に回避することができ、しかも、前記サブチャンバへの冷却水の給排を自由に管理することができて吸気側へ多量の冷却水が送り込まれてしまう事態も未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の吸水口の詳細を示す拡大図である。
【図３】図２の吸水口から吸い込まれる冷却水の様子を示す模式図である。
【図４】本発明の変形例を示す拡大図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２４】
図１〜図３に示す如く、本形態例のＥＧＲクーラにおいては、前述した図５の従来例の場合と略同様に、チューブ３と、該チューブ３を包囲するシェル１とを備え、該シェル１の内部に対しエンジン水冷系の冷却水９を給排し且つ前記チューブ３内に排気ガス１０を通して該排気ガス１０と前記冷却水９とを熱交換するようになっているが、前記シェル１の内部における軸心方向中央部の所定区間がサブチャンバ１１として仕切板１３により区画されており、前記シェル１の内部における前記サブチャンバ１１を挟んだ残余の区間がメインチャンバ１２としてエンジン水冷系の冷却水９を給排されるようになっている一方、前記サブチャンバ１１にはエンジン水冷系と別系統の冷却水１７が専用の水タンク１４から給排されるようになっている。
【００２５】
例えば、ここに図示している例の場合、前段のメインチャンバ１２（図１中の左側のメインチャンバ１２）の底部に対し給水管４を介してエンジン水冷系から供給された冷却水９が連絡管１５を介して前段のメインチャンバ１２の頂部から後段のメインチャンバ１２（図１中の右側のメインチャンバ１２）の底部へと送り込まれ、更には、後段のメインチャンバ１２の頂部から排水管５を介し抜き出されるようになっている。
【００２６】
また、前記サブチャンバ１１の底部に対しエンジン水冷系から独立してＥＧＲクーラより低位に配置された水タンク１４からポンプ１６により汲み上げた冷却水１７が給水管１８を介して送り込まれ、前記サブチャンバ１１の頂部から排水管１９を介して抜き出されるようになっている。
【００２７】
尚、この排水管１９には、前記サブチャンバ１１の底部から冷却水１７を抜き出すドレン管２０がバルブ２１を介し接続されており、該バルブ２１がエンジン稼働時に通電により閉状態に維持され且つエンジン停止時に非通電により開状態となって冷却水１７を水タンク１４へ流下させるようにしてある。
【００２８】
そして、前記各チューブ３における前記サブチャンバ１１を通過する部位には、排気流れを利用したベンチュリ効果により前記各チューブ３内に前記サブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込んで霧吹き状に混入せしめる微小な吸水口２２が形成されている。
【００２９】
本形態例における吸水口２２は、図２に拡大して示す如き微小な穴として各チューブ３に形成されており、ベンチュリ効果によらない各チューブ３内への浸水や、該各チューブ３内からの排気ガス１０のサブチャンバ１１への吹き出しが不用意に起こらないよう適切な開口面積を設定されている。
【００３０】
而して、このようにＥＧＲクーラを構成すれば、図３に示すように、各チューブ３内の排気流れによるベンチュリ効果で前記各チューブ３の吸水口２２からサブチャンバ１１の冷却水１７が吸い込まれて霧吹き状に各チューブ３内に混入され、その混入された霧吹き状の冷却水１７が高温の排気ガス１０の流れに晒されることで直ぐに気化して水蒸気となり、この水蒸気が排気ガス１０と共に吸気側へ再循環される結果、水蒸気の混入により熱容量が高くなり且つ霧吹き状の冷却水１７が気化した時の潜熱で排気温度も低下するので、これまでの排気ガス１０の再循環による燃焼温度の抑制効果が増強されて従来より効果的なＮＯx低減を実現することが可能となる。
【００３１】
この際、エンジンの運転状況に応じ排気ガス１０の再循環量が増えてＥＧＲクーラにおける各チューブ３を通過する排気ガス１０の流速が上がれば、ベンチュリ効果の作用が大きくなって各チューブ３内に吸い込まれる冷却水１７の量が増え、エンジンの運転状況に応じ排気ガス１０の再循環量が減ってＥＧＲクーラにおける各チューブ３を通過する排気ガス１０の流速が下がれば、ベンチュリ効果の作用が小さくなって各チューブ３内に吸い込まれる冷却水１７の量が減るので、排気ガス１０の再循環量に応じた量の冷却水１７が各チューブ３に過不足なく吸い込まれることになる。
【００３２】
しかも、各チューブ３で吸水口２２を介し冷却水１７の吸い込みが行われる区間はサブチャンバ１１に限られており、このサブチャンバ１１にはエンジン水冷系と別系統の冷却水１７が給排されるようになっているので、ＥＧＲクーラでの冷却水の消費によりエンジン水冷系の冷却水９が不足する事態が確実に回避される。
【００３３】
また、エンジン停止時には、バルブ２１が開いてドレン管２０を介しサブチャンバ１１の冷却水１７が水タンク１４に流下して抜き出され、前記サブチャンバ１１が空になるので、エンジン停止中に冷却水１７が連続的に吸水口２２に染み込んで多量の冷却水１７が吸気側へ送り込まれてしまう事態が確実に防止される。
【００３４】
ただし、ここに図示している例のように、エンジン停止時にサブチャンバ１１から水抜きしないとしても、各チューブ３の吸水口２２はベンチュリ効果でようやくサブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込める程度の微小な開口面積となっているため、サブチャンバ１１への積極的な冷却水１７の圧送さえ停止されていれば、冷却水１７の表面張力により各チューブ３内への連続的な染み込みが著しく抑制されることになり、仮に各チューブ３内への冷却水１７の染み込みが生じたとしても、サブチャンバ１１の容積分を超えて多量の冷却水１７が吸気側へ送り込まれてしまうことはない。
【００３５】
従って、上記形態例によれば、排気流れを利用したベンチュリ効果により吸水口２２からサブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込ませて霧吹き状に混入させ、高温の排気ガス１０の流れに晒して水蒸気とし、この水蒸気を排気ガス１０と共に吸気側へ再循環させて熱容量を高め且つ霧吹き状の冷却水１７の気化時における潜熱により排気温度を低下させることができるので、ＥＧＲクーラを大型化せずに排気ガス１０の再循環による燃焼温度の抑制効果を強化して従来より効果的なＮＯx低減を実現することができ、ＥＧＲクーラの車両への搭載性も良好に維持することができる。
【００３６】
また、排気流れを利用したベンチュリ効果により吸水口２２からサブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込ませて霧吹き状に混入させるようにしているので、特に複雑な制御を講じなくても排気ガス１０の再循環量に応じた適切な量の冷却水１７を各チューブ３に過不足なく混入させることができ、更には、サブチャンバ１１に対しエンジン水冷系とは別系統の冷却水１７を給排し得るようにしているので、エンジン水冷系の冷却水１７が不足する事態を招く虞れを確実に回避することができ、しかも、前記サブチャンバ１１への冷却水１７の給排を自由に管理することができて吸気側へ多量の冷却水１７が送り込まれてしまう事態も未然に防止することができる。
【００３７】
図４は本発明の変形例を示すもので、ここに図示している例では、各チューブ３をサブチャンバ１１を通過する部位にて切断し、その切断端面を近接配置することで微小なスリットとして吸水口２２を形成するようになっているが、このように微小なスリットで吸水口２２を形成した場合においても、排気流れを利用したベンチュリ効果により前記各チューブ３内に前記サブチャンバ１１の冷却水１７を吸い込んで霧吹き状に混入せしめることができ、前述した図１〜図３の形態例と同様の作用効果を奏することができる。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
１      シェル
３      チューブ
９      冷却水
１０    排気ガス
１１    サブチャンバ
１７    冷却水
２２    吸水口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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