(57)【要約】【課題】自動車等のエンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるいわゆるＥＧＲガスの冷却装置に係り、簡単な構成により、冷却効果の優れたＥＧＲガス冷却装置を提供する。【解決手段】エンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるＥＧＲ配管１の外周に外管４を設け、その外管４とＥＧＲ配管１との間に冷却水を流通させてＥＧＲ配管１内を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置において、ＥＧＲ配管１内に狭窄部Ａを設けたことを特徴とする。上記の狭窄部Ａとしては、例えばＥＧＲ配管１にリング状または螺旋状もしくは突起状の突部１ｄ，１ｅを設ける、或いは複数個の貫通孔を有する仕切板や筒体をＥＧＲ配管内に設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるＥＧＲ配管の外周に外管を設け、その外管とＥＧＲ配管との間に冷却水を流通させて上記ＥＧＲ配管内を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置において、上記ＥＧＲ配管内に狭窄部を設けたことを特徴とするＥＧＲガス冷却装置。
【請求項２】
前記外管の内方において前記ＥＧＲ配管に大径の膨出部を形成し、その膨出部に狭窄部を設けてなる請求項１記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項３】
前記狭窄部として、前記ＥＧＲ配管に、リング状または螺旋状もしくは突起状の突出部を設けてなる請求項１または２記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項４】
前記狭窄部として複数個の貫通孔を有する仕切板を前記ＥＧＲ配管内に設けてなる請求項１または２記載のＥＧＲガス冷却装置。
【請求項５】
前記狭窄部として周面に複数個の貫通孔を有する筒体を前記ＥＧＲ配管内に設けてなる請求項１または２記載のＥＧＲガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるいわゆるＥＧＲガスの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のようなエンジンから排出される排気ガス中の窒素酸化物を低減させる等の目的で、エンジンの排気系から排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるいわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を設けることは知られている。この場合、吸気系に再循環させるＥＧＲガスは、適度に冷却する必要があり、従来はＥＧＲ配管の途中に冷却手段を備えたＥＧＲガス冷却装置を設けるようにしている。
【０００３】
上記のようなＥＧＲガス冷却装置としては、例えば特開平１１−１９３９９２号や特開平１１−１９３９９３号公報に開示されているように、ＥＧＲガスを流通させるＥＧＲ配管を多数の管材で構成し、それらを覆う外管と上記ＥＧＲ配管との間に冷却水を流通させて上記ＥＧＲガスを冷却するものが知られているが、構造が複雑で製造コストが嵩み、また装置が大型化して車載重量が増大する等の問題がある。
【０００４】
そこで、例えば特開２００１−２０７９１９のようにＥＧＲ配管の外周に冷却水を流通させる筒状の外側水冷ジャケットを設けると共に、上記ＥＧＲ配管内に細い管状の内側水冷ジャケットを設けることが提案されている。しかしながら、ＥＧＲ配管内に細い管状の内側水冷ジャケットを設けるのは、煩雑かつ面倒で製作コストが嵩む等の不具合がある。
【０００５】
また例えば特開２０００−２６５９０８のようにＥＧＲ配管を単管とし、そのＥＧＲ配管の外周に冷却水を流通させる冷却管（外管）を設けると共に、上記ＥＧＲ配管の周方向複数箇所に軸線方向に延びる凹部を形成することによって上記ＥＧＲ配管を横断面波状に形成し、それによってＥＧＲ配管の表面積を増大させて冷却効率を高めるが提案されているが、上記のＥＧＲ配管内を流れるＥＧＲガスは単にそのまま通過するだけなので、必ずしも充分な冷却効果が得られない等の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、簡単な構成により、冷却効果の優れたＥＧＲガス冷却装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、以下の構成としたものである。即ち、エンジンの排気系から排出された排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気系に再循環させるＥＧＲ配管の外周に外管を設け、その外管とＥＧＲ配管との間に冷却水を流通させて上記ＥＧＲ配管内を通る排気ガスを冷却するＥＧＲガス冷却装置において、上記ＥＧＲ配管内に狭窄部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
上記ＥＧＲ配管には、必要に応じて上記外管の内方において大径の膨出部を形成し、その膨出部に狭窄部を設けるようにしてもよい。また上記の狭窄部としては、それによって例えばＥＧＲ配管１の軸線方向におけるそれと直交方向の内空横断面積または内空横断面形状を変化させ得る構成であればよく、具体的には例えばＥＧＲ配管にリング状または螺旋状もしくは突起状の突出部を設ける、あるいは複数個の貫通孔を有する仕切板、もしくは周面に複数個の貫通孔を有する筒体を、前記ＥＧＲ配管内に設けるようにしてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるＥＧＲガス冷却装置を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１０】
図１は本発明によるＥＧＲガス冷却装置の一実施形態を示すもので、図において、１はＥＧＲ配管で、その一端側はフランジ継手２および図に省略した接続管等を介してエンジンの排気マニホールド等に連通接続され、他端はフランジ継手３および図に省略した接続管等を介してエンジンの吸気マニホールド等に連通接続されている。
【００１１】
上記ＥＧＲ配管１は、本実施形態においては、その中間部にハイドロフォーム加工等により両端部１ａ，１ｂよりも大径の膨出部（拡径部）１ｃを形成し、その膨出部１ｃの軸線方向略中央部に、狭窄部Ａとして配管１の内方に突出するリング状の突出部（縮径部）１ｄを設けたものである。その突出部１ｄは、本実施形態においては上記両端部１ａ，１ｂの内径と略同径に形成したものであるが、両端部１ａ，１ｂの内径よりも小さく、或いは大きく形成してもよい。
【００１２】
上記ＥＧＲ配管１の周囲には、上記膨出部１ｃおよび突出部１ｄを覆うようにして外管４を上記配管１と略同心状に設けることによって、上記配管１と外管４との間に冷却水を流通させるための通路Ｓを形成したもので、上記外管４の両端部は、図の場合は配管１と外管４とに溶接等で一体的に固着したリング状の端板４ａ，４ｂで閉塞した構成であるが、外管４のいずれか一方もしくは両方の端部を絞り加工して閉塞するようにしてもよい。
【００１３】
図中、５は冷却水導入管で、その導入管５に図に省略した連通管等を接続してエンジン冷却水の一部を上記配管１と外管４との間の上記通路Ｓ内に導入した後、配水管６から図に省略した連通管等を介してエンジン冷却水の管路内等に帰還させる構成である。７は上記配管１と外管４との間に残留する空気を排出させるための抜気管である。なお、図中の６を上記通路Ｓ内への冷却水導入管とし、５を配水管としてもよい。
【００１４】
なお上記のＥＧＲガス冷却装置を構成する部材の材質等は適宜であるが、好ましくはステンレス等の耐食性および耐熱性のよい金属を用いるとよく、特にＥＧＲ配管１としては、ＳＵＳ４３６を用いると、耐食性および耐熱性がよいだけでなく、熱伝導性がよく、冷却効率を向上させることができる。
【００１５】
上記の構成において、ＥＧＲ配管１と外管４との間の冷却水通路Ｓ内に冷却水を流通させた状態で、図に省略したエンジンからの排気ガスの一部をＥＧＲガスとして上記ＥＧＲ配管１の一端側（図の場合は左側の端部１ａ側）から該配管１内に導入すると、本実施形態においては、ＥＧＲ配管１の中間部に両端部１ａ，１ｂよりも大径の膨出部１ｃが形成されているので、先ず、その膨出部１ｃでＥＧＲガスが膨張する。その際、ＥＧＲガスの大部分は、図１（ａ）に矢印で示すようにＥＧＲ配管１の半径方向外方に拡がる傾向となり、上記膨出部１ｃの内面に押し付けられるようにして上記内面に沿って移動する。次いで、ＥＧＲガスは狭窄部Ａとしての突出部１ｄで圧縮された後、再び膨出部１ｃで膨張して膨出部１ｃの内面に向かって拡散し、その内面に押し付けられるようにして移動する。それによって、ＥＧＲガス中の熱が配管１の内面に順次良好に伝達され、上記配管１と外管４との間に流通する冷却水で効率よく冷却することができるものである。なお、その冷却されたＥＧＲガスは上記ＥＧＲ配管１の他端側（図の場合は右側の端部１ｂ側）から図に省略した接続管等を介してエンジンの吸気マニホールド等に導かれる。
【００１６】
上記のように本発明においては、ＥＧＲ配管１の途中に狭窄部Ａとしての突出部１ｄを設けたから、その突出部１ｄでＥＧＲガスが圧縮されたのち膨張し、その膨張する際のＥＧＲガスが拡がる作用でＥＧＲガス中の熱を配管１に効率よく伝達して冷却することができる。また図示例のように外管４の内側のＥＧＲ配管１に膨出部１ｃを形成すると、ＥＧＲ配管１の表面積が増し、そのＥＧＲ配管１と外管４との間の冷却水通路Ｓ内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることが可能となる。
【００１７】
なお上記実施形態は、突出部１ｄの両側の膨出部１ｃを直管状に形成したが、例えば図２のように膨出部１ｃを滑らかな紡錘形状に形成してもよい。このように構成すると、ＥＧＲガスが突出部１ｄを通過する際の上記の膨張・拡散機能を維持した上でＥＧＲガスの流れをスムーズにすることができると共に、ＥＧＲガスが膨出部１ｃから突出部１ｄに移動する際に膨出部１ｃ内面へのＥＧＲガスの接触頻度や接触圧力等が増大して冷却効果を高めることができる。
【００１８】
上記のような狭窄部を構成する突出部１ｄは、例えば図３のようにＥＧＲ配管１の軸線方向に複数個設けてもよく、その場合、突出部１ｄの大きさ形状等は図のように適宜異ならせてもよく、あるいは同一の大きさ形状に形成してもよい。上記のように突出部１ｄを複数個設けると、ＥＧＲガスが膨張・拡散する回数が増えて冷却効果が向上すると共に、配管１の表面積が増し、その配管１と外管４との間の冷却水通路Ｓ内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることができる。
【００１９】
また上記のような突出部１ｄは、例えば図４に示すように螺旋状に形成してもよく、そのようにすると、配管１内を流れるＥＧＲガスを前記と同様の作用で配管１の内面側に押し付けるように移動付勢することができると共に、ＥＧＲガスが螺旋状の突出部１ｄに沿って旋回し、その遠心力でＥＧＲガスが配管１の内面に更に強く押し付けられて、より効果的に冷却することが可能となる。
【００２０】
さらに前記の狭窄部Ａを形成する手段として上記のようなリング状もしくは螺旋状の突出部１ｄを設ける代わり例えば図５に示すようにＥＧＲ配管１に突起状の突出部１ｄを設けてもよく、その場合にも上記と同様の作用効果が得られる。なお上記の突起状の突出部１ｄとして図の場合は略半球状の突出部１ｄを、ＥＧＲ配管１の膨出部１ｃの軸線方向ほぼ中央部において周方向に４つ設けたが、その形状や配置位置および個数等は適宜である。
【００２１】
また上記のような突出部１ｄ等による狭窄部Ａを設けたＥＧＲ配管１の周面に、例えば図６（ａ）および（ｂ）のように多数の小突起１ｅを設けるようにしてもよく、そのような小突起１ｅを設けると、上記配管１の表面積、ひいては配管１と外管４との間の通路Ｓ内を流れる冷却水との接触面積が増大して冷却効果を更に向上させることができる。後述する実施形態においても同様である。なお、上記図６の場合は小突起１ｅをＥＧＲ配管１の内側に突出させたが、ＥＧＲ配管１の外側に突出させてもよい。
【００２２】
以上の実施形態は狭窄部Ａを形成する手段としてＥＧＲ配管１の周面に突出部１ｄを形成したが、例えば図７に示すように多数の貫通孔１１ａ，１２ａを有する仕切板１１，１２をＥＧＲ配管１内に設けてもよい。その仕切板１１，１２および貫通孔１１ａ，１２ａの配置位置や個数は適宜であるが、図の場合はＥＧＲ配管１の膨出部１ｃ内の上流側と下流側とに仕切板１１，１２を設け、その各仕切板１１，１２の周縁部に複数個の貫通孔１１ａ，１２ａを設けた構成である。また一方の仕切板１１の貫通孔１１ａは円形に、他方の仕切板１２の貫通孔１２ａは仕切板１２の周縁に沿う円弧状の長孔に形成してものであるが、それらの形状は適宜である。
【００２３】
上記のように構成すると、ＥＧＲ配管１の一端１ａ側から導入されたＥＧＲガスは、膨出部１ｃで膨張した後、仕切板１１，１２の貫通孔１１ａ，１２ａを経てＥＧＲ配管１の他端１ｂ側から排出されるもので、その際、上記貫通孔１１ａ，１２ａを通過する過程で、ＥＧＲガスが収縮および膨張を繰り返すと共に、上記上記貫通孔１１ａ，１２ａは仕切板１１，１２の周縁部に形成されているので、その各貫通孔１１ａ，１２ａを通過したＥＧＲガスはＥＧＲ配管１の内面に沿って移動する。それによって、ＥＧＲガス中の熱が配管１に順次良好に伝達され、上記配管１と外管４との間に流通する冷却水で効率よく冷却される。
【００２４】
さらに前記の狭窄部Ａとして例えば図８に示すように周面に多数の貫通孔１３ｃを有する筒体１３をＥＧＲ配管１内に設けてもよい。その筒体１３は、その一端１３ａ側が開口し、その開口側の端部をＥＧＲ配管１の端部１ａの内面に嵌合固着すると共に、他端１３ｂを図８（ｂ）のように十字状に押し潰すことによって閉塞した構成である。
【００２５】
上記のように構成すると、ＥＧＲ配管１の一端１ａ側から導入されたＥＧＲガスは、上記筒体１３内を通って、その周面の貫通孔１３ｃからＥＧＲ配管１の内面に向かって排出された後、そのＥＧＲ配管１の内面近傍を通ってＥＧＲ配管１の他端１ｂ側から排出されるもので、そのとき、上記ＥＧＲガスがＥＧＲ配管１の内面近傍を通ることによってＥＧＲガス中の熱が配管１に順次良好に伝達され、上記配管１と外管４との間に流通する冷却水で効率よく冷却することができるものである。
【００２６】
なお上記各実施形態は、ＥＧＲ配管１の中間部に大径の膨出部１ｃを形成したが、そのような膨出部１ｃを設けることなく、ＥＧＲ配管１をその略全長にわたって略同一径とし、その配管１の途中に前記各実施形態のような狭窄部Ａを設けるようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によるＥＧＲガス冷却装置は、ＥＧＲ配管１内に狭窄部Ａを設けたから、その狭窄部ＡによってＥＧＲ配管１の軸線方向におけるそれと直交方向の内空横断面積または内空横断面形状を変化させることが可能となり、その狭窄部ＡをＥＧＲガスが通過する際に、該ＥＧＲガスが一旦収縮もしくは圧縮されたのちに膨張し、その膨張力でＥＧＲガスがＥＧＲ配管１の内面に押し付けられるように順次接触してＥＧＲガス中の熱がＥＧＲ配管１に良好に伝達される。そして、そのＥＧＲ配管１に伝達された熱は、上記ＥＧＲ配管１と外管４との間に流通する冷却水によって効率よく冷却することができるもので、ＥＧＲ配管内に狭窄部を設けるだけの極めて簡単な構成によって冷却効率の優れたＥＧＲガス冷却装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明によるＥＧＲガス冷却装置の一実施形態を示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。
【図２】本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図３】本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図４】本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図５】（ａ）は本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。
【図６】（ａ）および（ｂ）はＥＧＲ配管の周面に小突起を設けた例の縦断面図。
【図７】（ａ）は本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。
（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線断面図。
【図８】（ａ）は本発明によるＥＧＲガス冷却装置の他の実施形態を示す縦断面図。
（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ線断面図。
【符号の説明】
１　ＥＧＲ配管
１ａ、１ｂ　端部
１ｃ　膨出部
１ｄ　突出部
１ｅ　小突起
２、３　フランジ継手
４　外管
４ａ，４ｂ　端板
５　冷却水導入管
６　配水管
７　抜気管
Ａ　狭窄部
Ｓ　冷却水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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