(57)【要約】【課題】ガソリン車に搭載されても主部内に流れる冷却水が沸騰する事を抑制することのできるＥＧＲクーラを提供する。【解決手段】排出ガスを流通させる複数に分かれたガス流路（２４）を有し、ガス流路の周囲を流れる冷却水と排出ガスとの熱交換を行う主部（２０）と、主部のガス流れ上流側端に設けられて、主部へ排出ガスを導入する筒状の導入部（１０）と、を備えるＥＧＲクーラであって、導入部は、導入部の内壁に熱的に接合され、排出ガスの流れに沿って導入部内部を仕切る整流板（１５）と、整流板と導入部の内壁との接合部を冷却するように冷却水を流通させる水路（１４）と、を備えることを特徴とするＥＧＲクーラ。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスを流通させる複数に分かれたガス流路（２５）を有し、前記ガス流路の周囲を流れる冷却水と前記排出ガスとの熱交換を行う主部（２０）と、
前記主部のガス流れ上流側端に設けられて、前記主部へ前記排出ガスを導入する筒状の導入部（１０）と、
を備えるＥＧＲクーラ（１００）であって、
前記導入部は、
前記導入部の内壁に熱的に接合され、前記排出ガスの流れに沿って前記導入部内部を仕切る整流板（１５）と、
前記整流板と前記導入部の内壁との接合部を冷却するように冷却水を流通させる水路（１４）と、
を備えることを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項２】
前記水路は、前記導入部の内壁の周方向に沿って環状に前記冷却水を流通させ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】
前記導入部の外周の所定位置から前記冷却水を供給し、前記外周において前記所定位置の反対側から前記冷却水を排出することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項４】
前記主部内を流れる前記冷却水の流れが前記排出ガスの流れに対して対向していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項５】
前記主部と前記導入部とは一体化されており、
前記主部のガス流れ下流端から前記冷却水を供給し、前記導入部から冷却水を排出させることを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項６】
前記整流板が、前記導入部の横断面の中央を通るように設置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラ。
【請求項７】
前記整流板と、前記水路を形成する前記内壁とは鋳造により一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再循環される排出ガスを冷却するＥＧＲクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンから排出される排出ガスを再び吸気側に戻して再利用するＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）という技術が知られており、このＥＧＲを効率的に行えるように排出ガスの温度を下げるＥＧＲクーラが開発されている。
【０００３】
このＥＧＲクーラを搭載した車両では、排出ガスの一部を吸気系に戻す際にその排出ガスがＥＧＲクーラにより冷却され、燃焼時の最高温度を低くしてＮＯｘの生成量を抑える効果がある。このため、ガソリン車と比較してＮＯｘを多く排出するディーゼル車にＥＧＲクーラが搭載されている。特許文献１に記載の技術もまた、ディーゼル車用に開発されたＥＧＲクーラについてである。
【０００４】
この特許文献１では、排出ガスを流入する導入部内部に整流板を設け、コア内部に積層されたプレートチューブに流入する排出ガスの流量差を少なくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０９８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、世界的な燃費・排出ガス規制の強化に伴って、ガソリン車にもＥＧＲクーラの導入が試みられている。この場合、例えば特許文献１に記載のＥＧＲクーラをガソリン車に適用しようとすると、ＥＧＲクーラ内部に流入する排出ガスの温度がディーゼル車の排出ガスの温度よりも高いために、コア内部（主部内）に流入した高温度の排出ガスにより冷却水が沸騰するという問題が生じる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ガソリン車に搭載されても主部内に流れる冷却水が沸騰する事を抑制することのできるＥＧＲクーラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＥＧＲクーラであって、排出ガスを流通させる複数に分かれたガス流路を有し、前記ガス流路の周囲を流れる冷却水と前記排出ガスとの熱交換を行う主部と、前記主部のガス流れ上流側端に設けられて、前記主部へ前記排出ガスを導入する筒状の導入部と、を備えるＥＧＲクーラであって、前記導入部は、前記導入部の内壁に熱的に接合され、前記排出ガスの流れに沿って前記導入部内部を仕切る整流板と、前記整流板と前記導入部の内壁との接合部を冷却するように冷却水を流通させる水路と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、ＥＧＲクーラは、主部と、導入部とを備えている。主部は、排出ガスを流通させる複数に分かれたガス流路を有している。このガス流路周囲には冷却水が流れており、冷却水と排出ガスとの熱交換が行われる。導入部は、主部のガス流れ上流側端に設けられており、主部へ排出ガスが供給される。
【００１０】
導入部にはさらに、その内壁と少なくとも一端が熱的に接合され、排出ガスの流れに沿って導入部内部を仕切る整流板と、整流板と導入部の内壁との接合部を冷却するように冷却水を流通させる水路と、が備えられている。このため、導入部に流入した排出ガスが導入部内部を仕切る整流板により分岐させられるため、排出ガスの流量が平準化される。その結果、整流板がなく排出ガスを分岐させなかった場合と比較して、一部のガス流路にのみ排出ガスが多く流入することが抑制される。したがって、主部に排出ガスが流入した際に一部のガス流路のみが過剰に加熱されることが抑制される。
【００１１】
さらに、整流板の少なくとも一端が導入部の内壁と熱的に接合されているため、水路に流れる冷却水により整流板も冷却される。これにより排出ガスの流量差を抑制する整流板もまた排出ガスを冷却する役割を担うことが出来、導入部内での排出ガスの冷却効率の上昇を見込むことが可能となる。よって、導入部に流入した高温度の排出ガスは、温度を下げた状態で主部に流入することとなる。以上により、主部内を流れる冷却水が沸騰するのを抑制する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態にかかるＥＧＲクーラの全体を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図４】図１のＩＩ−ＩＩ断面矢視図の変更例である。
【図５】図１のＩＩ−ＩＩ断面矢視図の変更例である。
【図６】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図の変更例である。
【図７】他実施形態にかかるＥＧＲクーラの全体を示す概略縦断面図である。
【図８】他実施形態にかかる入口ヘッダの全体を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１〜図３は、本実施形態に係るＥＧＲクーラを示している。
【００１５】
なお、本実施形態のＥＧＲクーラ１００は、車両に搭載される水冷式の内燃機関（以下、エンジンという）のＥＧＲシステムに実装されるものであり、ＥＧＲシステムは、エンジンの排出ガスの一部をその排気装置側から吸気装置側に還流させて排気再循環させるものである。また、ＥＧＲシステムは、エンジンの各燃焼室をバイパスして排気通路と吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲガス通路の途中に、排気還流量を調整するＥＧＲバルブと、ＥＧＲガス通路を通って還流する排出ガス（以下、ＥＧＲガスという）をエンジン冷却水との熱交換によって冷却するＥＧＲクーラ１００とを有している。
【００１６】
まず、本実施形態の構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、このＥＧＲクーラ１００は、ＥＧＲガスと冷却水との熱交換を行うコア部２０（主部に該当）の両端に、エンジンの排気装置側からＥＧＲガスを流入させる入口ヘッダ１０（導入部に該当）と、エンジンの吸気装置側へＥＧＲガスを排出する出口ヘッダ３０とが取り付けられている。
【００１８】
入口ヘッダ１０は、外殻である筒状の第一ケース１１を備え、第一ケース１１外周の所定位置に第一冷却水導入管部１２ａが設けられ、第一ケース１１外周においてその所定位置の反対側に第一冷却水排出管部１２ｂが設けられている。このとき、図１における第一ケース１１のＩＩ−ＩＩ部の横断面を示す図２に記載の第一水路１４（水路に該当）は、第一ケース１１の周方向に沿って環状に設置される。これにより、第一冷却水導入管部１２ａから導入された冷却水は、第一水路１４を通って第一ケース１１の内壁全周に流通する。
【００１９】
また、エンジンの排気装置側からのＥＧＲガスを導入するガス導入口１３を第一ケース１１のガス流れ上流側端に形成している。ガス導入口１３から流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲガスの流れに沿うように設置された図２に示す仕切りプレート１５（整流板に該当）により分岐させられて、コア部２０に流入するようになっている。この仕切りプレート１５は、第一ケース１１の内壁と鋳造により一体形成されている。なお、本実施形態では、二枚の仕切りプレート１５が図２に示すように第一ケース１１の横断面中央を通るように十字に交差している。
【００２０】
コア部２０は、外殻である第二ケース２１を備えており、第二ケース２１は全体として「Ｉ」字状を成している。この第二ケース２１外周のガス流れ下流側端には第二冷却水導入管２２ａが設けられ、第二ケース２１外周のガス流れ上流側端には第二冷却水排出管部２２ｂが設けられている。このため、冷却水の流れはＥＧＲガスの流れに対して対向することになる。
【００２１】
図３は図１における第二ケース２１のＩＩＩ−ＩＩＩ部の横断面を示している。第二ケース２１内には、複数のガス流路２５が横一列に並んで設けられている。これらのガス流路２５に、入口ヘッダ１０内に設けられた仕切りプレート１５により分岐させられたＥＧＲガスが流れこむ。複数のガス流路２５は、互いに独立して形成されており、一つのガス流路２５に流入したＥＧＲガスは、他のガス流路２５へ流入することなく出口ヘッダ３０へと流れる。
【００２２】
各々のガス流路２５周囲には、第二冷却水導入管部２２ａから流入した冷却水が流通するための第二水路２４が設けられている。また、ガス流路２５内部には、ガス流路２５内壁に対して、ガス流路２５の並び方向における両端が熱的に接合されたフィン２６が多数設けられている。
【００２３】
出口ヘッダ３０は、外殻である筒状の第三ケース３１を備え、その第三ケース３１のガス流れ下流側端に、エンジンの吸気装置側へＥＧＲガスを排出するガス排出口３２を形成している。
【００２４】
次に、本実施形態のＥＧＲクーラ１００の作用について説明する。
【００２５】
入口ヘッダ１０が備える第一ケース１１の内壁の周方向に沿って環状に第一水路１４が設置されている。このため、第一ケース１１の外周の所定位置に設置された第一冷却水導入管部１２ａから冷却水が第一水路１４に流入することで、第一ケース１１内壁の全周が冷却される。また、第一ケース１１内壁と一体形成されている仕切りプレート１５も第一水路１４を流通する冷却水により冷却される。これにより、第一ケース１１のガス流れ上流側端に設けられたガス導入口１３より流入したＥＧＲガスは、冷却された第一ケース１１内壁及び仕切りプレート１５により冷却され、さらに仕切りプレート１５により分岐させられてコア部２０に流入することになる。
【００２６】
コア部２０に流入したＥＧＲガスは、コア部２０を構成する第二ケース２１内に存在するガス流路２５に流入する。ガス流路２５内には多数のフィン２６が存在し、ガス流路２５の並び方向におけるフィン２６の両端とガス流路２５内壁とが熱的に接合されている。ＥＧＲガスからフィン２６に伝達された熱は、フィン２６を介して冷却水に伝達される。これにより、コア部２０内において冷却水とＥＧＲガスとで熱交換が行われる。
【００２７】
またコア部２０について、第二ケース２１のガス流れ下流端に第二冷却水導入管部２２ａが設けられ、そこから冷却水が流入し、ＥＧＲガスの流れに対向するように第二ケース２１のガス流れ上流側端に向かって流れ、第二ケース２１のガス流れ上流側端に設置された第二冷却水排出管部２２ｂから冷却水が排出される。この構成により、冷却水とＥＧＲガスとの温度差が大きくなり、フィン２６を介しての冷却水とＥＧＲガスとの熱交換率を向上させることができる。
【００２８】
以上の工程で冷却されたＥＧＲガスは、出口ヘッダ３０のガス流れ下流端にて形成されたガス排出口３２から吸気装置へと排出される。
【００２９】
上記構成により、本実施形態に係るＥＧＲクーラは、以下の効果を奏する。
【００３０】
・入口ヘッダ１０は、筒状の第一ケース１１を備えている。この第一ケース１１の内壁と両端とが熱的に接合され、ＥＧＲガスの流れに沿って第一ケース１１内部を仕切る仕切りプレート１５と、仕切りプレート１５と第一ケース１１の内壁との接合部を冷却するように冷却水を流通させる第一水路１４と、が備えられている。このため、第一ケース１１のガス流れ上流側端に設けられたガス導入口１３から流入したＥＧＲガスが第一ケース１１内部を仕切る仕切りプレート１５により分岐させられるため、ＥＧＲガスの流量が平準化される。その結果、仕切りプレート１５がなくＥＧＲガスを分岐させなかった場合と比較して、一部のガス流路２５にのみＥＧＲガスが多く流入することが抑制される。したがって、コア部２０にＥＧＲガスが流入した際に一部のガス流路２５のみが過剰に加熱されることが抑制される。
【００３１】
さらに、仕切りプレート１５の両端が第一ケース１１の内壁と鋳造により一体形成されているため、第一水路１４に流れる冷却水により仕切りプレート１５も冷却される。これによりＥＧＲガスの流量差を抑制する仕切りプレート１５もまたＥＧＲガスを冷却する役割を担うことが出来、入口ヘッダ１０内でのＥＧＲガスの冷却効率の上昇を見込むことが可能となる。よって、入口ヘッダ１０に流入した高温度のＥＧＲガスは、温度を下げた状態でコア部２０に流入することとなる。以上により、コア部２０内を流れる冷却水が沸騰するのを抑制する事が可能となる。
【００３２】
・第一ケース１１内に設置された第一水路１４は、第一ケース１１の周方向に沿って環状に冷却水を流通させる。これにより、第一ケース１１の内壁の全周を冷却することが可能となり、第一ケース１１の内壁によるＥＧＲガスの冷却効果を向上させることができる。
【００３３】
・第一ケース１１の外周の所定位置から冷却水が供給され、第一ケース１１の外周において所定位置の反対側から冷却水が排出される。これにより、コア部２０とは別に冷却水を流すことができるので、第一ケース１１の内壁によるＥＧＲガスの冷却効果を高めることが可能となる。
【００３４】
・コア部２０内を流れる冷却水の流れがＥＧＲガスの流れに対して対向している。このような構成では、ガス流れ上流側に冷却水が移動するにつれ水温が上昇し、ＥＧＲガスの温度が最も高いコア部内のガス流れ上流端で冷却水が沸騰する可能性がある。しかし、入口ヘッダ１０で既にＥＧＲガスの温度を低下させているため、コア部２０内で冷却水が沸騰する可能性は少ない。よって、安全であり、且つ、コア部２０内を流れる冷却水の流れをＥＧＲガスの流れに対して対向させているため、コア部２０内でのＥＧＲガスと冷却水との温度差が大きくなり、熱交換率を上昇させることが可能となる。
【００３５】
・仕切りプレート１５が、コア部２０の横断面の中央を通るように設置される。仕切りプレート１５がＥＧＲガスの流れに沿って、入口ヘッダ１０の横断面中央を通るように設置されることで、最も高温となるＥＧＲガスの主流部を分散させることが可能となる。
【００３６】
・第一ケース１１において、仕切りプレート１５と、第一水路１４を形成する内壁とが鋳造により一体形成されている。これにより、確実に仕切りプレート１５と第一水路１４とが熱的に接合され、仕切りプレート１５によるＥＧＲガスの冷却効果を達成することが可能となる。
【００３７】
・ＥＧＲガスは入口ヘッダ１０に流入した時点から冷却水による冷却が開始されているので、ＥＧＲクーラ１００全体の熱交換率が高くなる。よって、ＥＧＲガスの冷却に必要なコア部２０の長さを従来よりも短縮することが可能なため、ＥＧＲクーラ１００の小型化が見込める。
【００３８】
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【００３９】
・上記実施形態では、第二ケース２１のガス流れ下流端に第二冷却水導入管部２２ａが設けられ、そこから冷却水が流入し、ＥＧＲガスの流れに対向するように流れ、第二冷却水排出管部２２ｂから冷却水が排出される構成となっていた。このことについて、第二冷却水導入管部２２ａと第二冷却水排出管部２２ｂとを入れ替えてもよい。具体的には、第二ケース２１のガス流れ上流端に第二冷却水導入管部２２ａを設け、第二ケース２１のガス流れ下流端に第二冷却水排出管部２２ｂを設けてもよい。
【００４０】
・入口ヘッダ１０は、コア部２０の一端に取り付けられていた。このことについて、コア部２０と入口ヘッダ１０とは一体形成されてもよい。この場合、コア部２０のガス流れ下流側から冷却水が供給され、入口ヘッダ１０から冷却水を排出させるように構成することもできる。このような構成をとることで、冷却水を供給する配管の数を抑制することができる。
【００４１】
本別例について、コア部２０のガス流れ下流側から冷却水が供給され、入口ヘッダ１０から冷却水を排出させるように構成していた。このことについて、入口ヘッダ１０から冷却水を供給し、コア部２０のガス流れ下流側から排出するように構成してもよい。
【００４２】
・第一ケース１１外周の所定位置に第一冷却水導入管部１２ａが設けられ、その所定位置の反対側に第一冷却水排出管部１２ｂが設けられていた。このことについて、第一ケース１１外周の所定位置の反対側に第一冷却水排出管部１２ｂを設けず、第一ケース１１外周の別の位置に第一冷却水排出管部１２ｂを設けてもよい。
【００４３】
・仕切りプレート１５は、第一ケース１１の内壁と鋳造により一体形成されていた。このことについて、仕切りプレート１５は例えばねじ止めにより第一ケース１１の内壁に固定されてもよい。
【００４４】
・上記実施形態では、仕切りプレート１５の両端が第一ケース１１の内壁と熱的に接合されていた。このことについて、仕切りプレート１５の一端が第一ケース１１の内壁と熱的に接合されていれば、他方の一端が第一ケース１１の内壁と接合されていなくてもよい。
【００４５】
・図２に示すように、二枚の仕切りプレート１５が第一ケース１１の横断面中央を通るように十字に交差して設置されていた。このことについて、例えば図４に示すように第一ケース１１の横断面中央を通るように対角線上に設置されてもよい。
【００４６】
・二枚の仕切りプレート１５が第一ケース１１の横断面中央を通るように十字に交差して設置されていた。このことについて、一枚の仕切りプレート１５が第一ケース１１の横断面中央を通るように設置されてもよい。また複数の仕切りプレート１５を設置する場合でも、例えば図５に示すように少なくとも一枚の仕切りプレート１５が第一ケース１１の横断面中央を通るように設置されるなら、他の仕切りプレート１５は第一ケース１１の横断面中央を必ずしも通るように設置される必要はない。
【００４７】
・上記実施形態において、第二ケース２１内部に存在する複数のガス流路２５は、横一列に並んで設けられていた。このことについて、複数のガス流路２５は、例えば縦一列に並べて設けてもよい。
【００４８】
・コア部内に存在する複数のガス流路２５は、それぞれに多数のフィン２６を有していた。このことについて、ガス流路２５は、例えば図６に示すようにフィン２６を有さない複数のチューブ１２５で形成されてもよい。この場合でも、チューブ１２５を囲むように配置されている第二水路１２４に流れる冷却水により、ＥＧＲガスを冷却することが可能となる。
【００４９】
・上記実施形態では、コア部２０を構成する第二ケース２１は全体として「Ｉ」字状を成していた。このことについて、図７に示すように、コア部２０を全体として「Ｕ」字状に構成してもよい。この場合、入口ヘッダ１０の外周に冷却水導入管部を設置し、入口ヘッダ１０の外周において冷却水導入管部の位置から可能な限り離れた位置に冷却水排出管部を設置する。
【００５０】
本別例において、コア部２０と入口ヘッダ１０とが一体形成されている場合には、コア部２０のガス流れ下流側から冷却水が供給され、入口ヘッダ１０から冷却水を排出させるように構成することもできる。このような構成をとることで、冷却水を供給する配管の数を抑制することができる。
【００５１】
・仕切りプレート１５は、必ずしも入口ヘッダ１０の横断面中央を通るように設置されていなくてもよい。具体的には、図８に示すように最も高温となるＥＧＲガスの主流部が入口ヘッダ１０の横断面中央を通らない場合には、ＥＧＲガスの流れに応じた仕切りプレート１５の位置や傾きの調整を行ってもよい。これにより、ＥＧＲガスの主流部が入口ヘッダ１０の横断面中央を通らない場合でも、仕切りプレート１５の調整によりＥＧＲガス主流部を分散させることが可能となる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…入口ヘッダ、１４…第一水路、１５…仕切りプレート、２０…コア部、２５…ガス流路、１００…ＥＧＲクーラ。
【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】
2016145524.tif 000009
【図８】
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