(57)【要約】【課題】本発明は、ＥＧＲクーラー及びディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に関し、長期に亘る使用で目詰まりを起こした場合に、分解清掃によって再使用可能としたＥＧＲクーラーとＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】周壁に冷却水導入パイプと冷却水導出パイプが接続された筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続すると共に、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着したＥＧＲ装置のＥＧＲクーラーに於て、上記シェルとディフューザの接続端外周にフランジを取り付け、当該両フランジを介してシェルとディフューザを分離可能にボルト締めしたことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁に冷却水導入パイプと冷却水導出パイプが接続された筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続すると共に、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着したＥＧＲ装置のＥＧＲクーラーに於て、
上記シェルとディフューザの接続端外周にフランジを取り付け、当該両フランジを介してシェルとディフューザを分離可能にボルト締めしたことを特徴とするＥＧＲ装置のＥＧＲクーラー。
【請求項２】
チューブ内に、スパイラルフィンをチューブ端部から脱着自在に装着したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲ装置のＥＧＲクーラー。
【請求項３】
スパイラルフィンの一端にＩ型のプレートを取り付け、当該プレートをエンドプレートに着脱自在にボルト締めしたことを特徴とする請求項２記載のＥＧＲ装置のＥＧＲクーラー。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラーを、ディーゼルエンジンの吸気系と排気系との間に接続したＥＧＲパイプに装着し、運転状況検出手段の検出値を基に、制御手段がＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲバルブを開放制御するディーゼルエンジンのＥＧＲ装置であって、
ＥＧＲクーラーのＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のディフューザ内に装着された圧力計と、異常状況を報知する報知手段とを備え、
制御手段は、両圧力計の検出値から求めたＥＧＲクーラーの圧損が予め設定された設定値以上になったとき、上記報知手段を作動させることを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲクーラー及びディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）の燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯＸ  ）を低減するため、従来、排ガスの一部をエンジンの吸気系に排気還流（以下、「ＥＧＲ」という）させるＥＧＲ装置が知られている。
窒素酸化物は、高温の排ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応して生成されるため、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲによって燃焼温度を下げることでＯ２＋Ｎ２→２ＮＯの反応を抑制して窒素酸化物の排出を低減させるものである。
【０００３】
そして、吸気系にＥＧＲさせるＥＧＲガスの温度を下げるほど、燃焼時のスモークの悪化を抑え、窒素酸化物の発生が減少することが知られている。
そこで、昨今では、エンジンの吸気系と排気系との間に接続したＥＧＲパイプに、エンジン冷却水等を冷媒とするＥＧＲクーラーを装着し、ＥＧＲパイプを流下するＥＧＲガスをこのＥＧＲクーラーで熱交換させて、ＥＧＲガス温度を下げる方法が広く採用されている（例えば、下記の特許文献１，２参照。）。
【０００４】
図６乃至図８は特許文献２に開示されたＥＧＲクーラーを示し、このＥＧＲクーラー１は、円筒状に成形されたシェル３内に、その長手方向に沿って複数の均一内径のチューブ５を収容し、シェル３のＥＧＲガス上流側端部とＥＧＲガス下流側端部に取り付くディフューザ７，９に、ＥＧＲガス導入パイプ（ＥＧＲパイプ）１１とＥＧＲガス導出パイプ（ＥＧＲパイプ）１３を接続すると共に、ＥＧＲガス導入パイプ１１側のシェル３の側部周壁に冷却水導入パイプ１５を接続し、ＥＧＲガス導出パイプ１３側のシェル３の側部周壁に冷却水導出パイプ１７を接続したもので、各チューブ５は、シェル３の両端部を閉塞するエンドプレート１９に挿着されて両ディフューザ７，９内に開口している。
【０００５】
そして、シェル３の中央には、断面円形形状の冷却水誘導部材２１がシェル３の長手方向に沿ってエンドプレート１９間に装着されており、図１０に示すようにシェル３内に導入された冷却水Ｗが、この冷却水誘導部材２１により渦流や旋回流となってシェル３の中心部から外周方向へ誘導されるようになっている。
【０００６】
而して、斯かる構造によって、シェル３内には、冷却水導入パイプ１５から冷却水導出パイプ１７に至る冷却水流路が形成されると共に、ＥＧＲガス導入パイプ１１からチューブ５を経てＥＧＲガス導出パイプ１３に至るＥＧＲガス流路が形成されており、ＥＧＲクーラー１内に導入されたＥＧＲガスＧがチューブ５内を流下する際に、シェル３内に流入した冷却水Ｗで熱交換されてＥＧＲガス温度が下がるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−７４４１７号公報（段落番号「００１０」〜「００３０」、図１）
【特許文献２】
特開２００３−８３１７４号公報（段落番号「００１８」〜「００２２」、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、ＥＧＲクーラーのチューブを流下するＥＧＲガス中にはススが混入しているため、長期に亘る使用でチューブがススで目詰まりを起こしてしまう虞がある。
【０００９】
そして、前記ＥＧＲクーラー１はシェル３とディフューザ７，９が溶接一体構造のため、これを分解してチューブ５内の清掃ができず、長期に亘る使用でチューブ５がススで目詰まりした場合、使用不能となってＥＧＲクーラー全体を新品に交換しているのが実情であった。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、溶接一体構造のＥＧＲクーラーに改良を加え、これを分解可能な構造とすることにより、長期に亘る使用で目詰まりを起こした場合に、分解清掃によって再使用可能としたＥＧＲクーラー及びＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、周壁に冷却水導入パイプと冷却水導出パイプが接続された筒状のシェルの両端部に、ディフューザを介してＥＧＲガス導入パイプとＥＧＲガス導出パイプを接続すると共に、シェルの両端部を閉塞するエンドプレート間に、ディフューザ内に開口する複数のチューブを挿着したＥＧＲ装置のＥＧＲクーラーに於て、上記シェルとディフューザの接続端外周にフランジを取り付け、当該両フランジを介してシェルとディフューザを分離可能にボルト締めしたことを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項２に係る発明は、請求項１記載のＥＧＲクーラーに於て、チューブ内に、スパイラルフィンをチューブ端部から脱着自在に装着したことを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項２記載のＥＧＲクーラーに於て、スパイラルフィンの一端にＩ型のプレートを取り付け、当該プレートをエンドプレートに着脱自在にボルト締めしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラーを、エンジンの吸気系と排気系との間に接続したＥＧＲパイプに装着し、運転状況検出手段の検出値を基に、制御手段がＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲバルブを開放制御するＥＧＲ装置であって、ＥＧＲクーラーのＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のディフューザ内に装着された圧力計と、異常状況を報知する報知手段とを備え、制御手段は、両圧力計の検出値から求めたＥＧＲクーラーの圧損が予め設定された設定値以上になったとき、上記報知手段を作動させることを特徴とする。
【００１３】
（作用）
請求項１に係るＥＧＲクーラーによれば、長期に亘る使用でチューブに目詰まりが発生した場合、シェルとディフューザを分離すれば、エンドプレートに開口するチューブ内をワイヤブラシ等で清掃することが可能となる。
【００１４】
そして、清掃終了後、フランジを介してシェルとディフューザをボルト締めすればよい。
また、請求項２に係る発明によれば、チューブ内を清掃するに当たり、チューブ内からスパイラルフィンを取り出せばよく、請求項３に係る発明によれば、エンドプレートとＩ型のプレートのボルト締めを外し、当該プレートでスパイラルフィンをチューブ内から引き出せばよい。
【００１５】
そして、請求項４に係る発明によれば、制御手段は、圧力計の検出値から算出したＥＧＲクーラーの圧損が設定値以上になると、報知手段を作動させてドライバーにその旨を報知する。
而して、斯様に報知手段が作動すると、ドライバーはＥＧＲクーラーに目詰まりが発生して圧損が高まったことを認識するため、シェルとディフューザを分離してエンドプレートに開口するチューブ内をワイヤブラシ等を用いて清掃すればよく、チューブ内にスパイラルフィンが装着されている場合には、チューブ内からスパイラルフィンを取り出せばよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は図２に示す請求項１の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを用いた請求項４の一実施形態に係るＥＧＲ装置を示し、図１に於て、２３はエンジン２５のインテークマニホールド２７に接続された吸気通路（吸気管）、２９はエンジン２５のエキゾーストマニホールド３１に接続された排気通路（排気管）で、吸気通路２３を介して吸入空気Ａがエンジン２５に流入し、排気通路２９の排ガス下流側には消音器３３が装着されている。
【００１７】
そして、吸気通路２３と、消音器３３より排ガス上端側の排気通路２９との間にＥＧＲパイプ３５が接続されており、当該ＥＧＲパイプ３５にはＥＧＲバルブ３７が排気通路２９との接続部近傍に装着されている。
【００１８】
ＥＧＲバルブ３７は、ＥＣＵ（制御手段）３９の指令を受けたアクチュエータ（図示せず）の駆動でＥＧＲパイプ３５のＥＧＲガス流路を開閉するもので、ＥＣＵ３９には、エンジン２５に装着した運転状況検出手段としての図示しない回転センサと運転負荷を検出するアクスル開度センサの信号が入力されている。そして、ＥＣＵ３９は、両センサからのエンジン回転数とアクスル開度信号を基に、予め設定されたＥＧＲ領域（排気温度の低いエンジンの低負荷域）でアクチュエータを介してＥＧＲバルブ３７を開操作して、排ガスＧの一部をＥＧＲパイプ３５にＥＧＲさせるようになっている。
【００１９】
そして、ＥＧＲパイプ３５には、エンジン冷却水（以下、「冷却水」という）Ｗを用いた水冷式のＥＧＲクーラー４１が装着されており、このＥＧＲクーラー４１は、後述するようにシェル４３内に収納した複数のチューブを流下するＥＧＲガスＧ−１を、冷却水導入パイプ４５と冷却水導出パイプ４７を介してシェル４３内に導出入する冷却水Ｗで熱交換させて、ＥＧＲガス温度を下げるようになっている。
【００２０】
図２及び図３はＥＧＲクーラーの詳細を示し、図中、４３は円筒状に成形されたシェルで、そのＥＧＲガス上流側端部とＥＧＲガス下流側端部に取り付くディフューザ４９，５１に、ＥＧＲガス導入パイプ５３（ＥＧＲパイプ３５）とＥＧＲガス導出パイプ５５（ＥＧＲパイプ３５）が接続されている。
そして、シェル４３内にはその長手方向に沿って均一な内径を有する複数の円筒状のチューブ５７が等間隔に収容されており、各チューブ５７はシェル４３の両端部を閉塞するエンドプレート５９，６１間に挿着されて、両ディフューザ４９，５１内に開口している。また、ＥＧＲガス導出パイプ５５側のシェル４３の底部周壁に、冷却水導入パイプ４５がシェル４３の中心方向に向かって接続されると共に、ＥＧＲガス導入パイプ５３側のシェル４３の上部周壁に、冷却水導出パイプ４７がシェル４３の中心方向に向かって接続されており、図３に示すように冷却水導入パイプ４５と冷却水導出パイプ４７は１８０°の間隔を以って配置されている。
【００２１】
而して、上述の如き構成によって、本実施形態に係るＥＧＲクーラー４１も、シェル４３内に冷却水導入パイプ４５から冷却水導出パイプ４７に至る冷却水流路が形成されると共に、ＥＧＲガス導入パイプ５３からチューブ５７を経てＥＧＲガス導出パイプ５５に至るＥＧＲガス流路が形成されているが、既述したように、従来、この種のＥＧＲクーラーはシェルとディフューザが溶接一体構造のため、長期に亘る使用でチューブがススで目詰まりした場合に、これらを分解してチューブ内を清掃することができないのが実情であった。
【００２２】
そこで、図２に示すように本実施形態は、シェル４３とディフューザ４９，５１の接続端外周に、夫々、複数のボルト孔６３，６５が形成されたフランジ６７，６９を溶接し、両フランジ６７，６９を介してシェル４３とディフューザ４９，５１を分離可能にボルト締めしたことを特徴とする。
尚、図示しないが両フランジ６７，６９間にはガスケットが挟持され、また、図２に示すようにディフューザ４９，５１とＥＧＲガス導出入パイプ５３，５５の接続は、従来と同様、夫々の接続端外周に溶接したフランジ７１，７３を介してのボルト締め構造であり、更にまた、シェル４３内に収納されたチューブ５７はエンドプレート５９，６１を挿通して、夫々の外周がエンドプレート５９，６１に溶接され、エンドプレート５９，６１もシェル４３の両端部に溶接されている
そして、図１及び図２に示すようにＥＧＲクーラー４１のＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のディフューザ４９，５１内には、夫々、流下するＥＧＲガスＧ−１の圧力を検出する圧力計７５，７７が装着されており、これらの検出信号は前記ＥＣＵ３９に入力されている。そして、ＥＣＵ３９のメモリには、ＥＧＲクーラー４１を流下したＥＧＲガスＧ−１の圧損の設定値が予め設定，記憶されており、ＥＣＵ３９は、圧力計７５，７７の検出値（Ｐ１，Ｐ２）を基に、ＥＧＲクーラー４１の圧損（ΔＰ）を算出（Ｐ２  −Ｐ１）する。
【００２３】
また、車室内のインストルメントパネルには、ＥＧＲクーラー４１の目詰まり（異常状況）を報知する報知手段として警報ブザー７９と警報ランプ８１が装着されており、ＥＣＵ３９は算出した圧損（ΔＰ）がメモリに設定，記憶された設定値以上になると、これらを作動させてドライバーにその旨を報知するようになっている。
【００２４】
本実施形態に係るＥＧＲ装置８３とＥＧＲクーラー４１はこのように構成されているから、駆動するエンジン２５がＥＧＲ領域にあるとき、ＥＣＵ３９は、ＥＧＲバルブ３７を開操作して排ガスＧの一部をＥＧＲパイプ３５にＥＧＲさせる。そして、ＥＧＲクーラー４１内に導入されたＥＧＲガスＧ−１は、チューブ５７内を流下する際に、シェル４３内に導入された冷却水Ｗで熱交換されてＥＧＲガス温度が下げられることとなる。
【００２５】
そして、長期に亘ってＥＧＲクーラー４１を使用すると、ＥＧＲクーラー４１内のチューブ５７は次第にススで目詰まりして来るが、ＥＣＵ３９は、圧力計７５，７７の検出値（Ｐ１，Ｐ２）から算出した圧損（ΔＰ＝Ｐ２  −Ｐ１）  がメモリに設定，記憶された設定値以上になると、警報ブザー７９と警報ランプ８１を作動させてドライバーにその旨を報知する。
【００２６】
而して、斯様に警報ブザー７９と警報ランプ８１が作動すると、ドライバーはチューブ５９に目詰まりが発生してＥＧＲクーラー４１の圧損（ΔＰ）が高まったことを認識するため、フランジ６７，６９のボルトを外してシェル４３を取り出し、或いはフランジ７１，７３のボルトを外してＥＧＲクーラー４１をＥＧＲパイプ３５から外した後、フランジ６７，６９のボルトを外してシェル４３を取り出し、エンドプレート５９，６１に開口するチューブ５７内をワイヤブラシ等で清掃すればよい。
【００２７】
そして、清掃終了後、フランジフランジ７１，７３やフランジ６７，６９を介してＥＧＲクーラー４１をＥＧＲパイプ３５に取り付ければよい。
このように本実施形態は、ＥＧＲクーラー４１を分解清掃可能な構造とすると共に、圧力計７５，７７の検出値を基にチューブ５７に目詰まりが発生した場合に、警報ブザー７９と警報ランプ８１を作動させてドライバーにその旨を報知するように構成したので、ドライバーはＥＧＲクーラー４１に目詰まりが発生したことを速やかに認識することができると共に、目詰まりしたＥＧＲクーラー４１を廃棄，交換せずに分解清掃することで再利用ができ、省資源対策上、好ましいものとなった。
【００２８】
尚、従来、この種のＥＧＲクーラーの多くは、帯状の薄肉な金属材料を捻って成形したスパイラルフィンがチューブ内に挿入，固着されているが、ＥＧＲクーラーの分解清掃に当たり、チューブ内にスパイラルフィンが装着されたままだと、チューブ内の清掃に支障を来してしまう。
そこで、図４及び図５は各チューブ５７内にスパイラルフィン８５を装着した請求項１乃至請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラー４１−１を示し、スパイラルフィン８５はチューブ５７の全長に亘ってその内部に収納されているが、本実施形態は、スパイラルフィン８５のエンドプレート５９側端部にＩ型のプレート８７を固着して、当該プレート８７の上下をエンドプレート５９に着脱自在にボルト締めしたものである。
【００２９】
尚、図５中、８９，９１はプレート８７とエンドプレート５９に穿設したボルト孔を示す。
また、その他の構成は図１のＥＧＲクーラー４１と同様であるので、同一のものには同一符号を付してそれらの説明は省略する。薗
そして、分解清掃時にディフューザ４９をシェル４３から分離した後、プレート８７をエンドプレート５９にボルト締めするボルトを外して、図５の如くプレート８７を矢印方向に移動させれば、スパイラルフィン８５がチューブ５７内から引き出せるようになっている。そして、清掃終了後、スパイラルフィン８５をチューブ５７内に戻してプレート８７をエンドプレート５９にボルト締めし、フランジ６７，６９を介してディフューザ４９をシェル４３にボルト締めすればよい。
【００３０】
このように本実施形態は、チューブ５７内にスパイラルフィン８５を脱着自在に装着したので、ＥＧＲクーラー４１−１の分解清掃時にスパイラルフィン８５が邪魔にならずに、チューブ５７内を清掃することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１乃至請求項３に係る発明は、ＥＧＲクーラーを分解清掃可能な構造としたので、目詰まりが発生したＥＧＲクーラーを廃棄，交換せずに分解清掃することで再利用ができ、省資源対策上、好ましいものとなった。
【００３２】
そして、請求項２及び請求項３に係る発明によれば、チューブ内にスパイラルフィンを着脱自在に装着したので、ＥＧＲクーラーの分解清掃時にスパイラルフィンが邪魔になることがない。
また、請求項４に係る発明は、圧力計の検出値を基にチューブに目詰まりが発生してＥＧＲクーラーの圧損が設定値以上になったときに報知手段を作動させるように構成したので、ドライバーはＥＧＲクーラーに目詰まりが発生したことを速やかに認識することができると共に、目詰まりしたＥＧＲクーラーを廃棄，交換せずに分解清掃することで再利用ができ、省資源対策上、好ましいものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の一実施形態に係るＥＧＲクーラーを用いた請求項４の一実施形態に係るＥＧＲ装置の構成図である。
【図２】請求項１の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】請求項１乃至請求項３の一実施形態に係るＥＧＲクーラーの断面図である。
【図５】図４に示すＥＧＲクーラーの要部拡大断面図である。
【図６】従来のＥＧＲクーラーの全体斜視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
２３  吸気通路
２５  エンジン
２７  インテークマニホールド
２９  排気通路
３１  エキゾーストマニホールド
３５  ＥＧＲパイプ
３７  ＥＧＲバルブ
３９  ＥＣＵ
４１，４１−１  ＥＧＲクーラー
４３  シェル
４５  冷却水導入パイプ
４７  冷却水導出パイプ
４９，５１  ディフューザ
５３  ＥＧＲガス導入パイプ
５５  ＥＧＲガス導出パイプ
５７  チューブ
５９，６１  エンドプレート
６７，６９，７１，７３  フランジ
７５，７７  圧力計
７９  警報ブザー
８１  警報ランプ
８３  ＥＧＲ装置
８５  スパイラルフィン
８７  プレート
【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】
2004360471.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004360471.tif 000009
【図８】
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