JP2009036077A - Exhaust gas change-over valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気ガスを排気通路から吸気通路に還流させる排気ガス還流装置に組み込まれる排気ガス切替弁に関するもので、特に内燃機関の排気ガスを、排気ガスクーラを通過させるクールドモードと内燃機関の排気ガスを、排気ガスクーラを迂回させるホットモードとを切り替える排気ガス切替弁に係わる。 The present invention relates to an exhaust gas switching valve incorporated in an exhaust gas recirculation device that recirculates exhaust gas of an internal combustion engine from an exhaust passage to an intake passage, and in particular, a cooled mode in which the exhaust gas of the internal combustion engine passes through an exhaust gas cooler and the internal combustion engine. The present invention relates to an exhaust gas switching valve that switches an engine exhaust gas to a hot mode that bypasses an exhaust gas cooler.
[従来の技術]
従来より、内燃機関の排気ガスを排気通路から吸気通路に還流させる排気ガス還流装置(EGRシステム)が知られている。このEGRシステムは、排気通路から吸気通路に排気ガス(EGRガス)を還流させる排気ガス還流管(EGRパイプ)の途中に、水冷式の排気ガスクーラ(EGRクーラ)を設置している。これにより、エンジンの出力を低下させることなく、エンジンの燃焼温度を低下させて、排気ガス中に含まれる有害物質(例えばNOx)の発生量を低減することができる。
[Conventional technology]
Conventionally, an exhaust gas recirculation device (EGR system) for recirculating exhaust gas of an internal combustion engine from an exhaust passage to an intake passage is known. In this EGR system, a water-cooled exhaust gas cooler (EGR cooler) is installed in the middle of an exhaust gas recirculation pipe (EGR pipe) that recirculates exhaust gas (EGR gas) from an exhaust passage to an intake passage. Thereby, the combustion temperature of the engine can be lowered without reducing the output of the engine, and the amount of harmful substances (for example, NOx) contained in the exhaust gas can be reduced.
また、EGRクーラ付きのEGRシステムは、エンジン始動時や冬季等の冷却水の温度が低い時の燃焼改善を目的として、EGRガスをEGRクーラより迂回させて吸気通路に還流させるようにしている。このようなEGRシステムには、EGRクーラを取り付けるクーラ取付面を有するハウジングの内部に、バルブ収容室の内部に流入したEGRガスをEGRクーラより迂回させて吸気通路に還流させるためのバイパス流路を形成し、バルブ収容室の内部にバイパス流路を開閉するバイパス切替バルブを回転自在に収容したバイパス切替弁が設置されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, the EGR system with an EGR cooler bypasses the EGR gas from the EGR cooler and returns it to the intake passage for the purpose of improving combustion when the temperature of the cooling water is low, such as when the engine is started or in winter. In such an EGR system, a bypass flow path for bypassing EGR gas flowing into the valve housing chamber from the EGR cooler and returning it to the intake passage is provided inside the housing having a cooler mounting surface for mounting the EGR cooler. A bypass switching valve that is formed and rotatably accommodates a bypass switching valve that opens and closes the bypass flow path is provided inside the valve storage chamber (see, for example, Patent Document 1).
ここで、図4は、一般的なバイパス切替弁とEGRクーラとを一体化したEGRガス冷却装置を示した図である。
このEGRガス冷却装置は、内燃機関の排気通路から吸気通路に還流するEGRガスを冷却する水冷式のEGRクーラ101と、内燃機関のエミッション性能の向上や燃焼状態を安定させるために、クールドガス(クーラ)モードとホットガス(クーラバイパス)モードとを切り替えるバイパス切替弁102とによって構成されている。
このバイパス切替弁102は、EGRクーラ101に結合一体化されるハウジング103と、このハウジング103の内部に回転自在に収容されたバルブ104と、このバルブ104を支持固定する回転軸105と、この回転軸105を介してバルブ104を駆動するアクチュエータ(図示せず)とを備えている。
Here, FIG. 4 is a diagram showing an EGR gas cooling device in which a general bypass switching valve and an EGR cooler are integrated.
This EGR gas cooling device includes a water-cooled
The
そして、ハウジング103の各結合面やクーラ取付面上では、EGRガス導入ポート111、クーラ入口ポート112、クーラ出口ポート113およびEGRガス導出ポート114よりなる4つの排気ガスポートが開口している。
ここで、クーラモード時には、図4に示したように、EGRガス導入ポート111とクーラ入口ポート112とを連通する第1EGRガス通路106、およびクーラ出口ポート113とEGRガス導出ポート114とを連通する第2EGRガス通路107が、ハウジング103の内部に形成される。これにより、温度の低いEGRガスが必要な運転状態(内燃機関の運転状態)において、ハウジング103の内部(流路)をクーラモードに切り替えることで、EGRクーラ101を通過する際に冷却水と熱交換して所定のガス温度以下となるように冷却された低温のEGRガス(クールドEGRガス)を吸気通路に還流させることができる。
また、クーラバイパスモード時には、EGRガス導入ポート111とEGRガス導出ポート114とを連通するバイパス通路(図示せず)が、ハウジング103の内部に形成される。これにより、温度の高いEGRガスが必要な運転状態(内燃機関の運転状態)において、ハウジング103の内部(流路)をクーラバイパスモードに切り替えることで、EGRクーラ101を通過しない高温のEGRガス(ホットEGRガス)を吸気通路に還流させることができる。
On each coupling surface and cooler mounting surface of the
Here, in the cooler mode, as shown in FIG. 4, the first
In the cooler bypass mode, a bypass passage (not shown) that connects the EGR
[従来の技術の不具合]
ところが、従来公知(特許文献1に記載)のバイパス切替弁および図4に示したバイパス切替弁102においては、あらゆる温度条件にて安定的に開閉作動を行なうと共に、組み立ての誤差を吸収するために、ハウジング103の開口部の開口周端縁とバルブ104の周囲との間に隙間(クリアランス)が設けられている。
そして、クーラモード時には、バルブ104の板厚方向の両端面および隙間に、EGRクーラ101の前後差圧が加わる。このEGRクーラ101の前後差圧によって、第1EGRガス通路106を流れるホットEGRガスが、隙間を通って、第2EGRガス通路107側に漏れ出してしまう。
すなわち、ホットEGRガスが第2EGRガス通路107側に漏れることで、EGRクーラ101から流入したクールドEGRガスにホットEGRガスが混ざり、ハウジング103のEGRガス導出ポート114より吸気通路に流出するクールドEGRガスの温度が上昇してしまう。したがって、EGRガス冷却装置におけるEGRガスの冷却効率が低下するため、エミッション性能が低下してしまうという問題が生じる。
[Conventional technical problems]
However, in the conventionally known bypass switching valve (described in Patent Document 1) and the
In the cooler mode, the differential pressure across the
That is, when the hot EGR gas leaks to the second
また、高温のEGRガス(ホットEGRガス)の漏れによるEGRガス冷却装置の冷却効率の低下を抑制(補償)するために、EGRクーラ101の放熱面積を大きくしてEGRクーラ101の性能を向上したり、また、エンジン冷却水用のラジエータとは別のラジエータを設置してEGRクーラ101に循環供給する冷却水をより低温化してEGRクーラ101の性能を向上したりすることは、自動車等の車両への搭載性の悪化やコストアップを必要とする。
本発明の目的は、車両への搭載性の悪化やコストアップを抑えながら、クーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れによる排気ガスの温度上昇を抑えることで、エミッション性能の低下を抑制することのできる排気ガス切替弁を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress an increase in the temperature of exhaust gas due to leakage of high-temperature exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode while suppressing deterioration in mountability and cost increase in the vehicle. Thus, an object of the present invention is to provide an exhaust gas switching valve that can suppress a decrease in emission performance.
請求項1に記載の発明によれば、クーラモード時に高温の排気ガスが第1ガス通路からハウジングとバルブとの間に形成される隙間を通って第2ガス通路側に漏れ出した場合でも、ハウジングの第2ガス通路の通路壁面で露出した吸熱部を設けたことにより、第2ガス通路に流入した排気ガスの熱、特にクーラモード時に第1ガス通路から第2ガス通路側に漏れ出した高温の排気ガスの熱を、例えば排気ガスと比べて極めて温度の低い冷却水等の冷却流体に吸熱させることができる。これによって、第2ガス通路内に流入する排気ガスの温度、つまりクーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れにより上昇した排気ガス(排気ガスクーラの出口から第2ガス通路内に流入した排気ガス)の温度を下げることができる。
したがって、車両への搭載性の悪化やコストアップを抑えながら、クーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れによる排気ガスの温度上昇を抑えることができるので、エミッション性能の低下を抑制することが可能となる。
また、排気ガス切替弁における高温の排気ガスの漏れによる冷却効率の低下を補うことができるので、排気ガスクーラと排気ガス切替弁とを組み合わせた排気ガス冷却装置の冷却性能を向上することが可能となる。また、排気ガス冷却装置における冷却効率を高めることができるので、エミッション性能の向上を低コストで実現することが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, even when the high-temperature exhaust gas leaks from the first gas passage through the gap formed between the housing and the valve to the second gas passage side in the cooler mode, By providing the heat absorption part exposed at the wall surface of the second gas passage of the housing, the heat of the exhaust gas that has flowed into the second gas passage, in particular, leaked from the first gas passage to the second gas passage side in the cooler mode. The heat of the high-temperature exhaust gas can be absorbed by a cooling fluid such as cooling water whose temperature is extremely lower than that of the exhaust gas. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the second gas passage, that is, the exhaust gas that has risen due to the leak of hot exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode (from the outlet of the exhaust gas cooler). The temperature of the exhaust gas flowing into the second gas passage can be lowered.
Therefore, it is possible to suppress an increase in the temperature of exhaust gas due to leakage of high-temperature exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode, while suppressing deterioration in mountability and cost increase in the vehicle. It is possible to suppress a decrease in emission performance.
In addition, since it is possible to compensate for a decrease in cooling efficiency due to high temperature exhaust gas leakage in the exhaust gas switching valve, it is possible to improve the cooling performance of the exhaust gas cooling device that combines the exhaust gas cooler and the exhaust gas switching valve. Become. In addition, since the cooling efficiency in the exhaust gas cooling device can be increased, it is possible to improve the emission performance at a low cost.
請求項2に記載の発明によれば、クーラモード時には、ガス導入ポートとクーラ入口ポートとを連通する第1ガス通路、およびクーラ出口ポートとガス導出ポートとを連通する第2ガス通路がハウジングの内部に形成される。
請求項3に記載の発明によれば、バルブは、クーラモード時に、ハウジングの内部(流路)を、第1ガス通路と第2ガス通路とに仕切る仕切り板としての機能を有している。
請求項2および請求項3に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路からガス導入ポートを経てハウジングの内部(第1ガス通路)に流入した排気ガスが、クーラ入口ポートから排気ガスクーラの内部に導入されて冷却される。そして、排気ガスクーラの出口からクーラ出口ポートを経てハウジングの内部(第2ガス通路)に流入した排気ガスが、ガス導出ポートから流出する。これにより、内燃機関の吸気通路に還流する排気ガスを排気ガスクーラで冷却できるので、排気ガスの内燃機関への充填効率が高まり、エミッション性能を向上することができる。
According to the second aspect of the present invention, in the cooler mode, the first gas passage that communicates the gas introduction port and the cooler inlet port, and the second gas passage that communicates the cooler outlet port and the gas outlet port are provided in the housing. Formed inside.
According to the third aspect of the present invention, the valve functions as a partition plate that partitions the interior (flow path) of the housing into the first gas passage and the second gas passage in the cooler mode.
According to the second and third aspects of the present invention, the exhaust gas that has flowed from the exhaust passage of the internal combustion engine through the gas introduction port into the housing (first gas passage) flows from the cooler inlet port to the inside of the exhaust gas cooler. It is introduced and cooled. Then, the exhaust gas that has flowed into the housing (second gas passage) from the outlet of the exhaust gas cooler through the cooler outlet port flows out of the gas outlet port. Thereby, since the exhaust gas recirculated to the intake passage of the internal combustion engine can be cooled by the exhaust gas cooler, the charging efficiency of the exhaust gas into the internal combustion engine is increased, and the emission performance can be improved.
請求項4に記載の発明によれば、ハウジングは、ガス導入ポートとガス導出ポートとを連通するバイパス通路を有している。
請求項5に記載の発明によれば、バイパスモード時には、少なくともバイパス通路がハウジングの内部に形成される。
請求項6に記載の発明によれば、バルブは、バイパスモード時に、ハウジングの内部(流路)を、バイパス通路とクーラ入口ポートおよびクーラ出口ポートとに仕切る仕切り板としての機能を有している。
請求項4ないし請求項6に記載の発明によれば、内燃機関の排気通路からガス導入ポートを経てハウジングの内部(バイパス通路)に流入した排気ガスが、排気ガスクーラを迂回してガス導出ポートから流出する。これにより、内燃機関の吸気通路に還流する排気ガスを排気ガスクーラよりバイパスさせることができるので、内燃機関に供給される吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、内燃機関の燃焼状態が安定し、エミッション性能の悪化を防止することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the housing has a bypass passage that communicates the gas introduction port and the gas outlet port.
According to the fifth aspect of the present invention, at least the bypass passage is formed inside the housing in the bypass mode.
According to the sixth aspect of the present invention, the valve functions as a partition plate that partitions the interior (flow path) of the housing into the bypass passage, the cooler inlet port, and the cooler outlet port in the bypass mode. .
According to the fourth to sixth aspects of the present invention, the exhaust gas flowing into the housing (bypass passage) from the exhaust passage of the internal combustion engine through the gas introduction port bypasses the exhaust gas cooler and is discharged from the gas outlet port. leak. As a result, the exhaust gas recirculated to the intake passage of the internal combustion engine can be bypassed from the exhaust gas cooler, so that a sufficient warming effect on the intake air supplied to the internal combustion engine can be obtained, and the combustion state of the internal combustion engine can be reduced. Stable and can prevent deterioration of emission performance.
請求項7に記載の発明によれば、ハウジングの吸熱部が、バイパスモード時に、バルブよりもクーラ出口ポート側に設置されることにより、高温の排気ガスの熱が吸熱部で吸熱されることはない。これにより、ハウジングに吸熱部を設けた場合であっても、高温の排気ガスを内燃機関の吸気通路に還流させることができるので、内燃機関の燃焼状態が不安定となったり、エミッション性能が悪化したりすることはない。
請求項8に記載の発明によれば、吸熱部に、第2ガス通路の通路壁面から第2ガス通路内に向けて突出するように冷却フィンを設けたことにより、吸熱部の吸熱面積が増えるため、第2ガス通路を排気ガスが通過する際に冷却流体によって効率良く冷却することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, when the heat absorption part of the housing is installed closer to the cooler outlet port than the valve in the bypass mode, the heat of the high-temperature exhaust gas is absorbed by the heat absorption part. Absent. As a result, even when the heat absorption part is provided in the housing, the high-temperature exhaust gas can be recirculated to the intake passage of the internal combustion engine, so that the combustion state of the internal combustion engine becomes unstable or the emission performance deteriorates. There is nothing to do.
According to the eighth aspect of the present invention, the heat absorption area of the heat absorption portion is increased by providing the heat absorption portion with the cooling fin so as to protrude from the wall surface of the second gas passage toward the second gas passage. Therefore, when the exhaust gas passes through the second gas passage, it can be efficiently cooled by the cooling fluid.
請求項9に記載の発明によれば、冷却流体とは、内燃機関を冷却する冷却水のことである。そして、内燃機関を冷却する冷却水が流通する冷却水通路が、ハウジングの内部に形成されている。
請求項10に記載の発明によれば、冷却流体とは、排気ガスクーラに流入する冷却水のことである。そして、排気ガスクーラに流入する冷却水が流通する冷却水通路が、ハウジングの内部に形成されている。
請求項11に記載の発明によれば、ハウジングのハウジング壁部(第2ガス通路とハウジングの外部とを仕切るハウジング外壁部)の内部に、冷却水が流通する冷却水通路が形成されている。
請求項9ないし請求項11に記載の発明によれば、第2ガス通路に流入した排気ガスが、排気ガスと比べて極めて温度の低い冷却水によって効率良く冷却(水冷)されるので、第2ガス通路内に流入する排気ガスの温度、つまりクーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れにより上昇した第2ガス通路を流れる排気ガスの温度を下げることができる。
According to the ninth aspect of the invention, the cooling fluid is cooling water for cooling the internal combustion engine. A cooling water passage through which cooling water for cooling the internal combustion engine flows is formed inside the housing.
According to the invention described in claim 10, the cooling fluid is cooling water flowing into the exhaust gas cooler. A cooling water passage through which cooling water flowing into the exhaust gas cooler flows is formed inside the housing.
According to the eleventh aspect of the present invention, the cooling water passage through which the cooling water flows is formed inside the housing wall portion of the housing (the housing outer wall portion that partitions the second gas passage and the outside of the housing).
According to the ninth to eleventh aspects of the present invention, the exhaust gas flowing into the second gas passage is efficiently cooled (water-cooled) by the cooling water having an extremely low temperature as compared with the exhaust gas. Decreasing the temperature of the exhaust gas flowing into the gas passage, that is, the temperature of the exhaust gas flowing through the second gas passage that has risen due to leakage of the hot exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode. Can do.
請求項12に記載の発明によれば、ハウジングのハウジング壁部(第2ガス通路とハウジングの外部とを仕切るハウジング外壁部)の第2ガス通路壁面で吸熱部が露出している。これにより、第2ガス通路に流入した排気ガスの熱、特にクーラモード時に第1ガス通路から第2ガス通路側に漏れ出した高温の排気ガスの熱を、例えば排気ガスと比べて極めて温度の低い冷却水等の冷却流体に吸熱させることができる。これによって、第2ガス通路内に流入する排気ガスの温度、つまりクーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れにより上昇した排気ガス(排気ガスクーラの出口から第2ガス通路内に流入した排気ガス)の温度を下げることができる。
請求項13に記載の発明によれば、吸熱部に、ハウジングのハウジング壁部の第2ガス通路壁面から第2ガス通路内に向けて突出するように冷却フィンを設けたことにより、吸熱部の吸熱面積が増えるため、第2ガス通路を排気ガスが通過する際に冷却流体によって効率良く冷却することができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, the heat absorbing portion is exposed at the second gas passage wall surface of the housing wall portion of the housing (the housing outer wall portion that partitions the second gas passage and the outside of the housing). As a result, the heat of the exhaust gas flowing into the second gas passage, particularly the heat of the high-temperature exhaust gas leaking from the first gas passage to the second gas passage side in the cooler mode, is extremely high compared to the exhaust gas, for example. Heat can be absorbed by a cooling fluid such as low cooling water. As a result, the temperature of the exhaust gas flowing into the second gas passage, that is, the exhaust gas that has risen due to the leak of hot exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode (from the outlet of the exhaust gas cooler). The temperature of the exhaust gas flowing into the second gas passage can be lowered.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the heat sink is provided with the cooling fin so as to protrude from the second gas passage wall surface of the housing wall portion of the housing toward the second gas passage. Since the heat absorption area increases, the exhaust gas can be efficiently cooled by the cooling fluid when passing through the second gas passage.
本発明を実施するための最良の形態は、車両への搭載性の悪化やコストアップを抑えながら、クーラモード時における第1ガス通路から第2ガス通路側への高温の排気ガスの漏れによる排気ガスの温度上昇を抑えることで、エミッション性能の低下を抑制するという目的を、第2ガス通路に流入した排気ガスの熱を冷却水に吸熱可能となるように、ハウジングの第2ガス通路の通路壁面(ハウジング壁部の第2ガス通路壁面)で露出した吸熱部を設けることで実現した。 The best mode for carrying out the present invention is exhaust by leakage of high-temperature exhaust gas from the first gas passage to the second gas passage in the cooler mode while suppressing deterioration in mountability to vehicles and cost increase. The passage of the second gas passage of the housing is designed so that the heat of the exhaust gas that has flowed into the second gas passage can be absorbed by the cooling water for the purpose of suppressing the deterioration of the emission performance by suppressing the temperature rise of the gas. This was realized by providing an endothermic portion exposed at the wall surface (the second gas passage wall surface of the housing wall).
[実施例1の構成]
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1はクーラモード(クールドモード)時におけるバイパス全閉位置を示した図で、図2はバルブユニットを示した図で、図3はバイパスモード(ホットモード)時におけるバイパス全開位置を示した図である。
[Configuration of Example 1]
FIGS. 1 to 3 show Example 1 of the present invention, FIG. 1 is a view showing a bypass fully closed position in a cooler mode (cooled mode), and FIG. 2 is a view showing a valve unit. FIG. 3 is a diagram showing the bypass fully open position in the bypass mode (hot mode).
本実施例の内燃機関の排気ガス還流装置(EGRシステム)は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(以下エンジンと言う)の排気ガスの一部(以下EGRガスと呼ぶ)を排気通路から吸気通路に還流させる排気ガス還流管(EGRパイプ)と、このEGRパイプの途中に設置されたEGRクーラモジュールとを備えている。
このEGRクーラモジュールは、排気通路から吸気通路に還流するEGRガスを冷却する排気ガス冷却装置(EGRガス冷却装置)、および排気通路から吸気通路に還流するEGRガスの流量および温度を制御する排気ガス制御装置(EGRガス制御装置)を含んで構成されている。
An exhaust gas recirculation device (EGR system) for an internal combustion engine according to this embodiment is configured such that a part of exhaust gas (hereinafter referred to as EGR gas) of an internal combustion engine (hereinafter referred to as engine) such as a diesel engine is changed from an exhaust passage to an intake passage. An exhaust gas recirculation pipe (EGR pipe) for recirculation and an EGR cooler module installed in the middle of the EGR pipe are provided.
The EGR cooler module includes an exhaust gas cooling device (EGR gas cooling device) that cools EGR gas that recirculates from the exhaust passage to the intake passage, and an exhaust gas that controls the flow rate and temperature of the EGR gas that recirculates from the exhaust passage to the intake passage. A control device (EGR gas control device) is included.
EGRクーラモジュールは、排気ガスクーラとしてのEGRクーラ1と、EGRガスの流量および温度を制御する2つの第1、第2排気ガス制御弁を備えたバルブユニット2とを結合一体化したものである。
バルブユニット2は、2つの第1、第2排気ガス制御弁の共通のハウジング3を備えている。このハウジング3の内部には、図1に示したように、クールド(Cooled)モード時に2つの第1、第2EGRガス通路11、12が形成される。また、ハウジング3の内部には、図3に示したように、ホット(Hot)モード時にバイパス通路13(およびクーラ側閉鎖空間14)が形成される。
The EGR cooler module is formed by combining and integrating an EGR cooler 1 as an exhaust gas cooler and a
The
ここで、排気ガス通路(2つの第1、第2EGRガス通路11、12)は、排気通路からハウジング3の内部に流入したEGRガスを、EGRクーラ1を経由(通過)させて吸気通路に還流させるメイン流路(メインルート)である。
また、排気ガス通路(バイパス通路13)は、排気通路からハウジング3の内部に流入したEGRガスを、EGRクーラ1をバイパス(迂回)させて吸気通路に還流させるバイパス流路(バイパスルート)である。
なお、ハウジング3の詳細は後述する。
Here, the exhaust gas passages (the two first and second
The exhaust gas passage (bypass passage 13) is a bypass passage (bypass route) that bypasses the EGR cooler 1 and recirculates the EGR gas flowing into the
Details of the
第1排気ガス制御弁とは、ハウジング3の内部に形成される排気ガス通路(第2EGRガス通路12またはバイパス通路13)を流れるEGRガスの流量を制御する排気ガス流量制御弁(EGRガス流量制御弁:以下EGRVと呼ぶ)のことである。
本実施例のEGRVは、第2排気ガス制御弁と共通のハウジング3に設置(搭載)されており、ハウジング3の排気ガス通路(特に、第2EGRガス通路12)に挿入された第1バルブ(EGRガス流量制御バルブ:以下流量制御バルブと呼ぶ)と、この流量制御バルブを支持固定する第1回転軸(バルブシャフト)と、このバルブシャフトを介して流量制御バルブを駆動する第1アクチュエータとを備えている。
The first exhaust gas control valve is an exhaust gas flow rate control valve (EGR gas flow rate control) that controls the flow rate of EGR gas that flows through an exhaust gas passage (second
The EGRV of the present embodiment is installed (mounted) in the
第2排気ガス制御弁とは、ハウジング3の内部に形成される排気ガス通路(2つの第1、第2EGRガス通路11、12またはバイパス通路13)を流れるEGRガスの温度を制御する排気ガス切替弁(以下EGRガス切替弁と呼ぶ)のことである。
本実施例のEGRガス切替弁は、EGRVと共通のハウジング3に設置(搭載)されており、ハウジング3の内部(EGRVよりもEGRガス流方向の上流側(EGRクーラ側))に挿入された1個の4方向切替バルブ4と、この4方向切替バルブ4を支持固定する第2回転軸(バルブシャフト)5と、このバルブシャフト5を介して4方向切替バルブ4を駆動する第2アクチュエータとを備えている。
なお、EGRガス切替弁の詳細は後述する。
ここで、本実施例では、ハウジング3、EGRVおよびEGRガス切替弁によってバルブユニット2が構成されている。
The second exhaust gas control valve is an exhaust gas switching that controls the temperature of the EGR gas flowing through the exhaust gas passages (two first and second
The EGR gas switching valve of the present embodiment is installed (mounted) in the
Details of the EGR gas switching valve will be described later.
Here, in this embodiment, the
EGRクーラ1は、エンジンのウォータージャケットから流入するエンジン冷却水とEGRガスとを熱交換させることで、EGRガスを所望の排気温度以下に冷却する水冷式の排気ガスクーラで、ハウジング3のクーラ取付面に気密的に結合されている。
EGRクーラ1は、その中心軸線方向の一方側が開口した角筒状のケーシングと、内部にEGRガスが流通する扁平チューブを、その板厚方向に複数積層した積層型コア部とを有している。なお、各扁平チューブ内には、熱交換性能を高めるためのオフセット型インナーフィンが挿入されている。そして、各扁平チューブ内には、平行な2本の流路をU字部で繋いだU字状のEGRガス流路が形成されている。
The EGR cooler 1 is a water-cooled exhaust gas cooler that cools the EGR gas to a desired exhaust temperature or less by exchanging heat between the engine cooling water flowing from the water jacket of the engine and the EGR gas. Airtightly coupled to.
The EGR cooler 1 has a rectangular tube-shaped casing that is open on one side in the central axis direction, and a laminated core portion in which a plurality of flat tubes through which EGR gas flows are stacked in the thickness direction. . An offset type inner fin for enhancing heat exchange performance is inserted in each flat tube. And in each flat tube, the U-shaped EGR gas flow path which connected two parallel flow paths with the U-shaped part is formed.
そして、EGRクーラ1の積層型コア部は、隔壁20によって2つの第1、第2積層型コア部21、22に区画されている。EGRクーラ1のケーシングの内部には、第1積層型コア部21のEGRガス流方向の上流側に連通する入口側タンク室(EGRクーラ1の入口)23、第2積層型コア部22のEGRガス流方向の下流側に連通する出口側タンク室(EGRクーラ1の出口)24、および2つの第1、第2積層型コア部21、22を連通する中間タンク室25が形成されている。
また、EGRクーラ1は、2つの第1、第2積層型コア部21、22を構成する複数の扁平チューブの周囲を巡るように、エンジン冷却水が循環する複数の冷却水流路を有している。
The laminated core portion of the EGR cooler 1 is partitioned into two first and second
Further, the EGR cooler 1 has a plurality of cooling water flow paths through which engine cooling water circulates around the plurality of flat tubes constituting the first and second
そして、EGRクーラ1のケーシングには、複数の冷却水流路内にエンジン冷却水を流入させるための入口パイプ、および複数の冷却水流路内からエンジン冷却水を流出させるための出口パイプが接続されている。
そして、ケーシングのハウジング側端部には、ハウジング3のクーラ取付面に結合する結合面(ハウジング取付面)を有する結合部が一体的に設けられている。この結合部には、入口側タンク室23の排気ガス流入口(EGRガス流入口)および出口側タンク室24の排気ガス流出口(EGRガス流出口)がハウジング取付面上で開口している。
The casing of the EGR cooler 1 is connected to an inlet pipe for flowing engine cooling water into the plurality of cooling water flow paths and an outlet pipe for flowing engine cooling water from the plurality of cooling water flow paths. Yes.
And the coupling | bond part which has a coupling surface (housing mounting surface) couple | bonded with the cooler mounting surface of the
また、ケーシングの結合部には、ケーシングの外壁面よりも周囲に張り出したフランジ部26が一体的に形成されている。このフランジ部26には、締結ボルトが挿通する複数のボルト孔が形成されている。
そして、EGRクーラ1は、ケーシングの結合部のハウジング取付面とハウジング3のクーラ取付面とを密着した状態で、複数の締結ボルトを用いて、ハウジング3のクーラ取付面に締め付けて結合(締結)されている。
なお、EGRクーラ1のフランジ部26のハウジング取付面とハウジング3のフランジ部27のクーラ取付面との間に、EGRガスの外部への漏洩を防止するためのガスケットまたはパッキン等のシール材を介装しても良い。
In addition, a
The EGR cooler 1 is coupled (fastened) to the cooler mounting surface of the
Note that a sealing material such as a gasket or packing is provided between the housing mounting surface of the
本実施例のバルブユニット2のハウジング3は、金属材料(例えば鉄系の鋳物(鋳鉄)またはアルミニウムダイカスト等)によって所定の形状に一体的に形成されている。このハウジング3は、EGRパイプの途中に接続されており、内部に1つの中空部(バルブ収容室)が形成されている。そして、ハウジング3のフランジ部27には、EGRクーラ1の結合部(フランジ部26)を取り付けるクーラ取付面が形成されている。また、フランジ部27には、締結ボルトが捩じ込まれる複数のネジ孔が形成されている。
また、本実施例のハウジング3には、EGRガス流方向の上流側(排気通路側)に突出した円筒状の第1結合部28と、EGRガス流方向の下流側(吸気通路側)に突出した円筒状の第2結合部29とが一体的に形成されている。
第1結合部28は、バルブ収容室よりもEGRガス流方向の上流側に、排気通路側の配管であるEGRパイプ(あるいはエンジンの排気管の分岐部、特にエキゾーストマニホールドの分岐部)に取り付けられる第1結合面を有している。
第2結合部29は、バルブ収容室よりもEGRガス流方向の下流側に、吸気通路側の配管であるEGRパイプ(あるいはエンジンの吸気管の合流部、特にインテークマニホールドの合流部)に取り付けられる第2結合面を有している。
The
Further, the
The first coupling portion 28 is attached to the EGR pipe (or the branch portion of the exhaust pipe of the engine, particularly the branch portion of the exhaust manifold), which is a pipe on the exhaust passage side, upstream of the valve housing chamber in the EGR gas flow direction. A first coupling surface is provided.
The
そして、ハウジング3は、エンジンの排気通路および吸気通路、EGRクーラ1の入口側タンク室23および出口側タンク室24にそれぞれ接続する4つの第1〜第4排気ガスポートを有している。なお、これらの4つの排気ガスポートは、ハウジング3の内部に形成されるバルブ収容室に連通している。
4つの第1〜第4排気ガスポートは、エンジンの排気通路に連通するEGRガス導入ポート31、エンジンの吸気通路に連通するEGRガス導出ポート32、EGRクーラ1の入口側タンク室23に連通するクーラ入口ポート33、およびEGRクーラ1の出口側タンク室24に連通するクーラ出口ポート34等によって構成されている。
EGRガス導入ポート31は、ハウジング3の第1結合部28に形成された第1結合面上で開口している。また、EGRガス導出ポート32は、ハウジング3の第2結合部29に形成された第2結合面上で開口している。クーラ入口ポート33およびクーラ出口ポート34は、ハウジング3のフランジ部27のクーラ取付面上で隣設して開口している。
The
The four first to fourth exhaust gas ports communicate with the EGR
The EGR
第1EGRガス通路11は、図1に示したように、EGRガス導入ポート31とクーラ入口ポート33とを連通すると共に、エンジンの排気通路からハウジング3の内部(バルブ収容室)に流入したホットEGRガス(高温の排気ガス)をEGRクーラ1の内部に導入する第1排気ガス通路(クーラ導入経路)である。
第2EGRガス通路12は、図1に示したように、クーラ出口ポート34とEGRガス導出ポート32とを連通すると共に、EGRクーラ1の出口側タンク室24からハウジング3の内部(バルブ収容室)に流入したクールドEGRガス(低温の排気ガス)をエンジンの吸気通路に還流させる第2排気ガス通路(クーラ導出経路)である。なお、第2EGRガス通路12は、クーラ出口ポート34の近傍からEGRガス導出ポート32の近傍に至るまで、クーラ出口ポート34の中心を通る軸線(クーラ出口ポート34の中心軸線)に対して傾斜して略直線状に真っ直ぐに延びる傾斜通路を形成している。
As shown in FIG. 1, the first
As shown in FIG. 1, the second
バイパス通路13は、図3に示したように、EGRガス導入ポート31とEGRガス導出ポート32とを連通すると共に、エンジンの排気通路からハウジング3の内部(バルブ収容室)に流入したホットEGRガス(高温の排気ガス)をEGRクーラ1よりバイパスさせて、エンジンの吸気通路に還流させるクーラバイパス通路(クーラバイパス経路)である。
ここで、ハウジング3は、フランジ部27と第2結合部29との間に、第2EGRガス通路12(クーラ出口ポート34およびバルブ収容室)とハウジング3の外部とを仕切るハウジング外壁部6を有している。このハウジング外壁部6の第2EGRガス通路壁面(通路壁面)には、第2EGRガス通路12(ハウジング外壁部6)の通路壁面で露出した吸熱部が設けられている。
このハウジング3の吸熱部は、クールドモード時に、EGRクーラ1の出口側タンク室24から第2EGRガス通路12に流入した低温のEGRガス(クールドEGRガス)と第1EGRガス通路11から後述する方形環状の隙間(クリアランス)を通って第2EGRガス通路12に漏れ出た高温のEGRガス(ホットEGRガス)とが混ざりEGRガス温度が上昇する部位に設けられたEGRガス冷却手段(排気ガス冷却手段)である。
なお、ハウジング3の吸熱部の詳細は後述する。
As shown in FIG. 3, the
Here, the
The heat absorbing portion of the
The details of the heat absorbing portion of the
4方向切替バルブ4は、耐熱性および耐腐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料によって形成されている。この4方向切替バルブ4は、ハウジング3のバルブ収容室の内部に回転自在に収容されている。そして、4方向切替バルブ4は、バルブ収容室内においてバルブシャフト5の回転軸線を中心にして回転することで、4つの排気ガスポートにおける各排気ガスポート間の連通状態を任意に切り替える。
そして、4方向切替バルブ4は、そのバルブシャフト5の回転軸線方向に対して垂直な半径方向の両側に向けて延びる方形状のバルブ板状体によって構成される1つのバタフライ型バルブである。また、4方向切替バルブ4は、その切替位置によって、2つの第1、第2EGRガス通路11、12の開度とバイパス通路13の開度とを連続的に可変調整して、2つの第1、第2EGRガス通路11、12を通過しEGRクーラ1で冷却されたクールドEGRガスの流量と、バイパス通路13を通過しEGRクーラ1をバイパスしたホットEGRガスの流量との混合比率を任意に変更し、吸気通路に還流されるEGRガスの温度を制御することができる。
The four-
The four-
そして、4方向切替バルブ4は、クールドモード時(図1参照)に、ハウジング3の内部(流路)を、第1EGRガス通路11と第2EGRガス通路12とに仕切る仕切り板としての機能を有している。これにより、4方向切替バルブ4によって4つの排気ガスポートにおける各排気ガスポート間の連通状態を切り替えた際に、ハウジング3の内部に2つの第1、第2EGRガス通路11、12が形成される。
また、4方向切替バルブ4は、ホットモード時(図3参照)に、ハウジング3の内部(流路)を、バイパス通路13とクーラ入口ポート33およびクーラ出口ポート34(クーラ側閉鎖空間14)とに仕切る仕切り板としての機能を有している。これにより、4方向切替バルブ4によって4つの排気ガスポートにおける各排気ガスポート間の連通状態を切り替えた際に、ハウジング3の内部にバイパス通路13が形成される。
The four-
In the hot mode (see FIG. 3), the four-
ここで、本実施例の4方向切替バルブ4は、クールドEGRガスの流量が最大となる切替位置をバイパス全閉位置(クールドモード:図1参照)とし、ホットEGRガスの流量が最大となる切替位置をバイパス全開位置(ホットモード:図3参照)とした時、バイパス全閉位置からバイパス全開位置に至るまでの範囲で連続的に切替可能である。なお、4方向切替バルブ4を、バイパス全閉位置とバイパス全開位置との中間開度の状態、つまりクールドEGRガスとホットEGRガスとをミキシングするミキシング位置に設定しても良い。
なお、本実施例のハウジング3には、クールドモード時に4方向切替バルブ4のバルブ板状体によって閉鎖される第1開口部35が形成されている。また、ハウジング3には、ホットモード時に4方向切替バルブ4のバルブ板状体によって閉鎖される第2開口部36が形成されている。そして、4方向切替バルブ4のバルブ板状体の周囲とハウジング3の第1開口部35の開口周端縁との間、および4方向切替バルブ4のバルブ板状体の周囲とハウジング3の第2開口部36の開口周端縁との間には、組み立て誤差や熱膨張係数の差に影響されることなく、ハウジング3のバルブ収容室の内部で4方向切替バルブ4が円滑に回転動作可能とするための方形環状の隙間(クリアランス)が形成されている。
Here, in the four-
The
EGRガス切替弁(4方向切替バルブ4)のバルブシャフト5は、耐熱性および耐腐食性に優れたステンレス鋼等の金属材料によって形成された円柱形状のシャフトであって、ハウジング3に形成された連通孔を貫通することで、ハウジング3の外部から内部(バルブ収容室)へと連通孔の軸線方向に沿って真っ直ぐに挿入されている。このバルブシャフト5の回転軸線方向の先端部には、4方向切替バルブ4が溶接固定されている。
第2アクチュエータは、大気圧よりも低い負圧が導入されると駆動力を発生する負圧作動式アクチュエータである。
A
The second actuator is a negative pressure actuated actuator that generates a driving force when a negative pressure lower than atmospheric pressure is introduced.
ここで、EGRVの第1アクチュエータの動力源である電動モータ、EGRガス切替弁の第2アクチュエータの動力源である負圧を負圧室に供給する負圧制御弁および電動式バキュームポンプは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
ここで、ECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置(ROMやRAM等のメモリ)、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。
Here, the electric motor that is the power source of the first actuator of the EGRV, the negative pressure control valve that supplies the negative pressure that is the power source of the second actuator of the EGR gas switching valve to the negative pressure chamber, and the electric vacuum pump are the ECU Is configured to be energized.
Here, the ECU includes a CPU that performs control processing, arithmetic processing, a storage device (memory such as ROM and RAM) that stores various programs and data, an input circuit, an output circuit, and the like. A microcomputer having a structure is provided.
また、ECUは、図示しないイグニッションスイッチをオン(IG・ON)すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、EGRVの流量制御バルブおよびEGRガス切替弁の4方向切替バルブ4の弁開度を電子制御するように構成されている。なお、ECUは、イグニッションスイッチがオフ(IG・OFF)されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。そして、各種センサからのセンサ信号は、A/D変換器でA/D変換された後に、ECUに内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、冷却水温度センサ、吸気温度センサ、EGRガス流量センサおよびEGRガス温度センサ等が接続されている。
In addition, when the ECU turns on an ignition switch (not shown), the ECU opens the EGRV flow control valve and the four-
本実施例のハウジング3の吸熱部は、図1ないし図3に示したように、第2EGRガス通路12に流入したEGRガスの熱を、冷却水通路7を流通するエンジン冷却水(冷却流体)に吸熱可能となるように、ハウジング外壁部6の通路壁面に設けられている。そして、ハウジング3の吸熱部には、ハウジング外壁部6の通路壁面から第2EGRガス通路12内に向けて突出するように複数の冷却フィン9が三角形状に形成されている。
ハウジング3の吸熱部は、クールドモード時に、4方向切替バルブ4のバルブ板状体の停止位置(バイパス全閉位置)に相当する、バルブ収容室内における回転角度(傾斜角度)と平行な傾斜面に設けられている。また、ハウジング3の吸熱部は、ホットモード時に、バイパス通路13を通過するホットEGRガスの温度を低下させないように、4方向切替バルブ4のバルブ板状体よりもクーラ出口ポート34側(第2EGRガス通路12を形成するクーラ側閉鎖空間14側)に設置されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the heat absorbing portion of the
The heat absorbing portion of the
冷却水通路7は、ハウジング外壁部6の外壁面に第2EGRガス通路側に対して逆側に向けて突出するように一体的に設けられたブロック37の内部に形成されている。ハウジング外壁部6のブロック37には、冷却水通路7内にエンジン冷却水を流入させるための入口パイプ、および冷却水通路7内からエンジン冷却水を流出させるための出口パイプが接続されている。なお、ハウジング3の出口パイプは、EGRクーラ1の入口パイプに連結配管を介して接続されている。すなわち、エンジンのラジエータ(またはウォータージャケット)より流出したエンジン冷却水は、先ず排気ガス切替弁の冷却水通路7に導入された後に、EGRクーラ1の複数の冷却水流路に導入される。その後に、エンジン冷却水は、エンジンのウォータージャケット(またはラジエータ)に循環供給される。
The cooling
[実施例1の作用]
次に、本実施例のEGRシステムに組み込まれるEGRクーラモジュールの作用を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the EGR cooler module incorporated in the EGR system of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
ECUは、イグニッションスイッチがオン(IG・ON)されてエンジンの運転が開始されると、EGRガス流量センサによって検出されるEGRVのバルブ開度(実EGR量)が、エンジンの運転状態に対応して設定される制御目標値(目標EGR量)と略一致するように、第1アクチュエータに内蔵された電動モータへの供給電力をフィードバック制御する。
そして、電動モータに電力が供給されると、電動モータの駆動力(モータ出力軸トルク)がバルブシャフトに伝達され、EGRVの流量制御バルブがバルブ全閉位置から開弁作動方向に開弁駆動される。
When the ignition switch is turned on (IG / ON) and the engine is started, the ECU determines that the EGRV valve opening (actual EGR amount) detected by the EGR gas flow sensor corresponds to the engine operating state. The power supplied to the electric motor built in the first actuator is feedback-controlled so as to substantially coincide with the control target value (target EGR amount) set in the above.
When electric power is supplied to the electric motor, the driving force (motor output shaft torque) of the electric motor is transmitted to the valve shaft, and the EGRV flow control valve is driven to open from the fully closed position to the valve opening operation direction. The
したがって、EGRVの流量制御バルブは、スプリングの付勢力に抗して、制御目標値に相当するバルブ開度に開弁制御される。これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部(例えば500℃以上の高温EGRガス:ホットEGRガス)が、エンジンの排気管内に形成される排気通路から、排気通路側のEGRパイプ内に形成される排気ガス還流路(EGR通路)、EGRクーラモジュールのハウジング3の内部(第1EGRガス通路11)、EGRクーラ1の内部(U字状のEGRガス流路)、EGRクーラモジュールのハウジング3の内部(第2EGRガス通路12)、吸気通路側のEGRパイプ内に形成される排気ガス還流路(EGR通路)を経由して、エンジンの吸気管内に形成される吸気通路に再循環(還流)される。
Therefore, the flow control valve of the EGRV is controlled to open to a valve opening corresponding to the control target value against the biasing force of the spring. As a result, a part of the exhaust gas flowing out from the combustion chamber for each cylinder of the engine (for example, high temperature EGR gas: hot EGR gas of 500 ° C. or higher) is discharged from the exhaust passage formed in the exhaust pipe of the engine to the exhaust passage side. Exhaust gas recirculation path (EGR passage) formed in the EGR pipe, the inside of the
また、ECUは、エンジンの中負荷、高負荷運転時に、EGRガス切替弁の4方向切替バルブ4の切替位置がバイパス全閉位置となるように、負圧制御弁および電動式バキュームポンプを制御する。
そして、4方向切替バルブ4の切替位置がバイパス全閉位置に設定されると、ハウジング3の内部流路がクールドモードに切り替えられる。このクールドモード時には、図1に示したように、EGRガス導入ポート31→第1EGRガス通路11→クーラ入口ポート33→EGRクーラ1の内部(U字状のEGRガス流路:入口側タンク室23→第1積層型コア部21→中間タンク室25→第2積層型コア部22→出口側タンク室24)→クーラ出口ポート34→第2EGRガス通路12→EGRガス導出ポート32を経由して、エンジンの吸気通路にクールドEGRガスが還流される。
In addition, the ECU controls the negative pressure control valve and the electric vacuum pump so that the switching position of the four-
When the switching position of the four-
これによって、エンジンの中負荷、高負荷運転時に、EGRクーラ1の内部を通過する際に十分に冷却されたクールドEGRガス、つまりEGRガス温度が低く、密度の小さいクールドEGRガスが、吸気通路内で吸入空気に混入することになる。
これにより、エンジンの出力を低下させることなく、エンジンの燃焼温度を低下させて、排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx)の発生量を低減することができる。また、吸気通路に還流するEGRガスをEGRクーラ1で冷却することで、EGRガスのエンジンの燃焼室への充填効率を高めて、エミッション性能を向上できる。
As a result, the cooled EGR gas that has been sufficiently cooled when passing through the EGR cooler 1 during medium-load and high-load operation of the engine, that is, the cooled EGR gas having a low EGR gas temperature and a low density, enters the intake passage. Will be mixed into the intake air.
Thereby, the combustion temperature of the engine can be lowered without reducing the output of the engine, and the amount of harmful substances (for example, nitrogen oxide: NOx) contained in the exhaust gas can be reduced. In addition, by cooling the EGR gas returning to the intake passage by the EGR cooler 1, the charging efficiency of the EGR gas into the combustion chamber of the engine can be increased and the emission performance can be improved.
また、ECUは、エンジンの冷間始動時または低負荷運転時(アイドル運転時)に、EGRガス切替弁の4方向切替バルブ4の切替位置がバイパス全開位置となるように、負圧制御弁および電動式バキュームポンプを制御する。
そして、4方向切替バルブ4の切替位置がバイパス全開位置に設定されると、ハウジング3の内部流路がホットモードに切り替えられる。このホットモード時には、図3に示したように、EGRガス導入ポート31→バイパス通路13→EGRガス導出ポート32を経由して、エンジンの吸気通路にホットEGRガスが還流される。
これによって、エンジンの冷間始動時または低負荷運転時(アイドル運転時)に、吸入空気への十分な暖気効果を得ることができ、エンジンでの燃焼性が向上し、ハイドロカーボン(炭化水素:HC)や白煙の発生を防止することができる。
Further, the ECU controls the negative pressure control valve and the control valve so that the switching position of the four-
When the switching position of the four-
This makes it possible to obtain a sufficient warming effect on the intake air during cold start of the engine or during low load operation (idle operation), improving the flammability in the engine, and hydrocarbon (hydrocarbon: HC) and white smoke can be prevented.
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例のEGRシステムに組み込まれるEGRクーラモジュールにおいては、ハウジング3のハウジング外壁部6の通路壁面(第2EGRガス通路壁面)で露出した吸熱部に、ハウジング外壁部6の通路壁面から第2EGRガス通路12内に向けて突出するように複数の冷却フィン9を形成しているので、第2EGRガス通路12をEGRガスが通過する際に、ハウジング外壁部6の内部に形成された冷却水通路7を流通するエンジン冷却水によってEGRガスを効率良く冷却することができる。
[Effect of Example 1]
As described above, in the EGR cooler module incorporated in the EGR system of the present embodiment, the passage of the housing
これによって、EGRガス切替弁の4方向切替バルブ4の切替位置がバイパス全閉位置となるように設定された時、つまりクールドモード時にホットEGRガスが第1EGRガス通路11からハウジング3の第1開口部35の開口周端縁と4方向切替バルブ4の周囲との間に形成される方形環状の隙間(クリアランス)を通って第2EGRガス通路側に漏れ出した場合でも、第2EGRガス通路12に流入したEGRガスの熱、特にクールドモード時に第1EGRガス通路11から第2ガスEGR通路側に漏れ出したホットEGRガスの熱を、例えばEGRガスと比べて極めて温度の低いエンジン冷却水に吸熱させることができる。これによって、第2EGRガス通路12内に流入するEGRガスの温度、つまりクールドモード時における第1EGRガス通路11から第2EGRガス通路側へのホットEGRガスの漏れにより温度が上昇したEGRガス(EGRクーラ1の出口側タンク室24から第2EGRガス通路12内に流入したクールドEGRガスとホットEGRガスとが混ざり温度が上昇したEGRガス)の温度を下げることができる。
Accordingly, when the switching position of the four-
したがって、自動車等の車両への搭載性の悪化やコストアップを抑えながら、クールドモード時における第1EGRガス通路11から第2EGRガス通路側へのホットEGRガスの漏れによる、エンジンの吸気通路に還流するクールドEGRガスの温度上昇を抑えることができるので、エミッション性能の低下を抑制することが可能となる。また、バルブユニット2におけるホットEGRガスの漏れによるEGRクーラモジュールの冷却効率の低下を補うことができるので、EGRクーラ1とバルブユニット2とを組み合わせたEGRガス冷却装置(クールドモードとホットモードとの切替機能付きのEGRクーラモジュール)の冷却性能を向上することができる。
また、EGRクーラモジュールにおける冷却効率を高めることができるので、エミッション性能の向上を低コストで実現することができる。
Therefore, while suppressing deterioration in mountability to vehicles such as automobiles and cost increase, the refrigerant recirculates to the intake passage of the engine due to leakage of hot EGR gas from the first
Further, since the cooling efficiency in the EGR cooler module can be increased, the emission performance can be improved at a low cost.
[変形例]
本実施例では、EGRガス切替弁の弁体である4方向切替バルブ4を駆動するアクチュエータ(第2アクチュエータ)を、負圧制御弁および電動式バキュームポンプを備えた負圧作動式アクチュエータによって構成したが、EGRガス切替弁の4方向切替バルブ4を駆動するアクチュエータを、電動モータと動力伝達機構(例えば歯車減速機構等)とを含んで構成される電動式アクチュエータや、電磁式アクチュエータによって構成しても良い。また、バルブユニット2のEGRガス切替弁の4方向切替バルブ4を閉弁方向(バイパス通路13を閉じる側)に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を、バルブユニット2のハウジング3の内部に設置しても良い。
また、EGRVは、EGRクーラモジュールに搭載されていなくても良い。また、本実施例では、EGRVをEGRクーラ1よりもEGRガス流方向の下流側に設置したが、EGRVをEGRクーラ1よりもEGRガス流方向の上流側に設置しても良い。
[Modification]
In this embodiment, the actuator (second actuator) that drives the four-
Further, the EGRV may not be mounted on the EGR cooler module. In the present embodiment, the EGRV is installed downstream of the EGR cooler 1 in the EGR gas flow direction, but the EGRV may be installed upstream of the EGR cooler 1 in the EGR gas flow direction.
本実施例では、本発明を、内部をU字状にEGRガス(排気ガス)が流れるUターンフロータイプのEGRクーラ(排気ガスクーラ)1を備えたEGRクーラモジュールに適用したが、本発明を、内部をS字状またはI字状にEGRガス(排気ガス)が流れるタイプの排気ガスクーラを備えたEGRクーラモジュールに適用しても良い。この場合には、排気ガスクーラの出口タンク部とハウジング3のクーラ出口ポート34とを、熱交換機能を持たない排気ガス配管で接続する。
In this embodiment, the present invention is applied to an EGR cooler module including a U-turn flow type EGR cooler (exhaust gas cooler) 1 in which EGR gas (exhaust gas) flows in a U shape inside. You may apply to the EGR cooler module provided with the exhaust-gas cooler of the type into which an EGR gas (exhaust gas) flows into S shape or I shape inside. In this case, the outlet tank portion of the exhaust gas cooler and the
本実施例では、ハウジング3の吸熱部を、ハウジング外壁部6の通路壁面(第2EGRガス通路12の図示右側で4方向切替バルブ近傍のA部:図2参照)で露出するように設けたが、ハウジング3の吸熱部を、ハウジング外壁部6の通路壁面(第2EGRガス通路12の図示左側のB部:図2参照)で露出するように設けても良い。また、冷却水通路7を流通する冷却水によってハウジング外壁部6の通路壁面(吸熱部)は冷やされるので、冷却フィン9を設けなくても良い。あるいは冷却フィン9の内部に冷却水通路を形成しても良い。
本実施例では、EGRクーラ1に導入されるエンジン冷却水(内燃機関を冷却する冷却水であり、排気ガスクーラに流入する冷却水)が冷却水通路7を流通するように構成しているが、エンジン冷却水を用いずに、エンジン冷却水よりも温度の低い冷却水が冷却水通路7を流通するように構成しても良い。
In this embodiment, the heat absorbing portion of the
In the present embodiment, the engine cooling water introduced into the EGR cooler 1 (cooling water for cooling the internal combustion engine and flowing into the exhaust gas cooler) is configured to flow through the cooling
本実施例では、ハウジング3の第2EGRガス通路12を流れるEGRガスの熱を、冷却水通路7を流通する冷却水(例えばエンジン冷却水等)に吸熱可能となるように、ハウジング外壁部6の第2EGRガス通路壁面で露出した吸熱部、および第2EGRガス通路12の通路壁面から第2EGRガス通路12内に向けて突出するように複数の冷却フィン9を設けているが、ハウジングの第2ガス通路を流れる排気ガスの熱を、ハウジングのハウジング外壁部(第2ガス通路とハウジングの外部とを仕切るハウジング壁部)の外表面に沿って流れる空気に放熱(吸熱)可能となるように、ハウジング外壁部の外表面で露出した放熱部(吸熱部)を設けても良い。
また、このハウジング外壁部の放熱部(吸熱部)に、ハウジング外壁部の外表面から第2ガス通路側に対して逆側に向けて突出するように放熱(冷却)フィンを形成しても良い。この場合には、ハウジング外壁部の外表面に沿って流れる空気(外気)との接触面積、つまり放熱部(吸熱部)の放熱面積(吸熱面積)が増えるため、第2ガス通路を排気ガスが通過する際にハウジング外壁部の外表面に沿って流れる空気(外気)によって効率良く空冷することができる。
In the present embodiment, the heat of the EGR gas flowing through the second
Further, a heat radiating (cooling) fin may be formed on the heat radiating portion (heat absorbing portion) of the housing outer wall portion so as to protrude from the outer surface of the housing outer wall portion toward the opposite side with respect to the second gas passage side. . In this case, the contact area with the air (outside air) flowing along the outer surface of the outer wall of the housing, that is, the heat radiation area (heat absorption area) of the heat radiation section (heat absorption section) increases, so that the exhaust gas passes through the second gas passage. Air can be efficiently cooled by the air (outside air) flowing along the outer surface of the outer wall of the housing when passing.
1 EGRクーラ(排気ガスクーラ)
2 バルブユニット(排気ガス切替弁)
3 ハウジング
4 4方向切替バルブ
5 バルブシャフト(第2回転軸)
6 ハウジング外壁部(ハウジング壁部)
7 冷却水通路
9 冷却フィン(ハウジングの吸熱部)
11 第1EGRガス通路(第1ガス通路)
12 第2EGRガス通路(第2ガス通路)
13 バイパス通路
23 EGRクーラの入口側タンク室(排気ガスクーラの入口)
24 EGRクーラの出口側タンク室(排気ガスクーラの出口)
31 EGRガス導入ポート(第1排気ガスポート)
32 EGRガス導出ポート(第2排気ガスポート)
33 クーラ入口ポート(第3排気ガスポート)
34 クーラ出口ポート(第4排気ガスポート)
35 ハウジングの第1開口部
36 ハウジングの第2開口部
37 ブロック
1 EGR cooler (exhaust gas cooler)
2 Valve unit (exhaust gas switching valve)
3
6 Housing outer wall (housing wall)
7 Cooling
11 First EGR gas passage (first gas passage)
12 Second EGR gas passage (second gas passage)
13
24 EGR cooler outlet side tank chamber (exhaust gas cooler outlet)
31 EGR gas introduction port (first exhaust gas port)
32 EGR gas outlet port (second exhaust gas port)
33 Cooler inlet port (third exhaust gas port)
34 Cooler outlet port (4th exhaust gas port)
35 First Opening of
Claims (13)
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されて、前記4つの排気ガスポートにおける各排気ガスポート間の連通状態を切り替えるバルブと
を備え、
前記ハウジングの内部における前記バルブの回転角度に応じて、前記内燃機関の排気ガスを前記排気ガスクーラに導入して冷却するクーラモードと前記内燃機関の排気ガスを前記排気ガスクーラより迂回させるバイパスモードとを切り替える排気ガス切替弁において、
前記4つの排気ガスポートは、
前記内燃機関の排気通路に連通するガス導入ポート、
前記内燃機関の吸気通路に連通するガス導出ポート、
前記排気ガスクーラの入口に連通するクーラ入口ポート、
および前記排気ガスクーラの出口に連通するクーラ出口ポートを有し、
前記ハウジングは、
前記ガス導入ポートと前記クーラ入口ポートとを連通する第1ガス通路、
前記クーラ出口ポートと前記ガス導出ポートとを連通する第2ガス通路、
およびこの第2ガス通路に流入した排気ガスの熱を冷却流体に吸熱可能となるように、前記第2ガス通路の通路壁面で露出した吸熱部を有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 (A) a housing having four exhaust gas ports respectively connected to an exhaust passage and an intake passage of an internal combustion engine and an inlet and an outlet of an exhaust gas cooler;
(B) a valve that is rotatably accommodated in the housing, and switches a communication state between the exhaust gas ports in the four exhaust gas ports.
A cooler mode for introducing and cooling the exhaust gas of the internal combustion engine into the exhaust gas cooler and a bypass mode for bypassing the exhaust gas of the internal combustion engine from the exhaust gas cooler according to a rotation angle of the valve inside the housing. In the exhaust gas switching valve to switch,
The four exhaust gas ports are
A gas introduction port communicating with the exhaust passage of the internal combustion engine;
A gas outlet port communicating with the intake passage of the internal combustion engine;
A cooler inlet port communicating with the exhaust gas cooler inlet;
And a cooler outlet port communicating with the outlet of the exhaust gas cooler,
The housing is
A first gas passage communicating the gas introduction port and the cooler inlet port;
A second gas passage communicating the cooler outlet port and the gas outlet port;
And an exhaust gas switch characterized by having an endothermic portion exposed at the wall surface of the second gas passage so that the cooling fluid can absorb the heat of the exhaust gas flowing into the second gas passage. valve.
前記クーラモード時には、前記ハウジングの内部に前記第1ガス通路および前記第2ガス通路が形成されることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 1,
In the cooler mode, the exhaust gas switching valve is characterized in that the first gas passage and the second gas passage are formed inside the housing.
前記バルブは、前記クーラモード時に、
前記ハウジングの内部を、前記第1ガス通路と前記第2ガス通路とに仕切る仕切り板としての機能を有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 1 or 2,
The valve is in the cooler mode,
An exhaust gas switching valve having a function as a partition plate for partitioning the interior of the housing into the first gas passage and the second gas passage.
前記ハウジングは、前記ガス導入ポートと前記ガス導出ポートとを連通するバイパス通路を有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust gas switching valve, wherein the housing has a bypass passage that communicates the gas introduction port and the gas outlet port.
前記バイパスモード時には、前記ハウジングの内部に少なくとも前記バイパス通路が形成されることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 4,
In the bypass mode, at least the bypass passage is formed inside the housing.
前記バルブは、前記バイパスモード時に、
前記ハウジングの内部を、前記バイパス通路と前記クーラ入口ポートおよび前記クーラ出口ポートとに仕切る仕切り板としての機能を有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 4 or 5,
The valve is in the bypass mode,
An exhaust gas switching valve having a function as a partition plate for partitioning the interior of the housing into the bypass passage, the cooler inlet port, and the cooler outlet port.
前記吸熱部は、前記バイパスモード時に、前記バルブよりも前記クーラ出口ポート側に設置されることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 6,
The exhaust gas switching valve is characterized in that the heat absorption part is installed closer to the cooler outlet port than the valve in the bypass mode.
前記吸熱部は、前記第2ガス通路の通路壁面から前記第2ガス通路内に向けて突出するように冷却フィンを有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 7,
The exhaust gas switching valve, wherein the heat absorption part has a cooling fin so as to protrude from the wall surface of the second gas passage toward the second gas passage.
前記冷却流体とは、前記内燃機関を冷却する冷却水のことであって、
前記ハウジングの内部には、前記冷却水が流通する冷却水通路が形成されていることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 8,
The cooling fluid is cooling water for cooling the internal combustion engine,
An exhaust gas switching valve, wherein a cooling water passage through which the cooling water flows is formed inside the housing.
前記冷却流体とは、前記排気ガスクーラに流入する冷却水のことであって、
前記ハウジングの内部には、前記冷却水が流通する冷却水通路が形成されていることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 8,
The cooling fluid is cooling water flowing into the exhaust gas cooler,
An exhaust gas switching valve, wherein a cooling water passage through which the cooling water flows is formed inside the housing.
前記ハウジングは、前記第2ガス通路と前記ハウジングの外部とを仕切るハウジング壁部を有し、
前記冷却水通路は、前記ハウジング壁部の内部に形成されていることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 9 or 10,
The housing has a housing wall that partitions the second gas passage from the outside of the housing,
The exhaust gas switching valve, wherein the cooling water passage is formed inside the housing wall.
前記ハウジングは、前記第2ガス通路と前記ハウジングの外部とを仕切るハウジング壁部を有し、
前記吸熱部は、前記ハウジング壁部の第2ガス通路壁面で露出していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to any one of claims 1 to 11,
The housing has a housing wall that partitions the second gas passage from the outside of the housing,
The exhaust gas switching valve, wherein the heat absorption part is exposed at a second gas passage wall surface of the housing wall part.
前記吸熱部は、前記ハウジング壁部の第2ガス通路壁面から前記第2ガス通路内に向けて突出するように冷却フィンを有していることを特徴とする排気ガス切替弁。 The exhaust gas switching valve according to claim 12,
The exhaust gas switching valve, wherein the heat absorption part has a cooling fin so as to protrude from the wall surface of the second gas passage of the housing wall part into the second gas passage.
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