JP2014119244A - Heat exchanger - Google Patents

Heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
JP2014119244A
JP2014119244A JP2012277211A JP2012277211A JP2014119244A JP 2014119244 A JP2014119244 A JP 2014119244A JP 2012277211 A JP2012277211 A JP 2012277211A JP 2012277211 A JP2012277211 A JP 2012277211A JP 2014119244 A JP2014119244 A JP 2014119244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
fin
passage
fins
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012277211A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6011315B2 (en
Inventor
Tomoya Takizawa
知也 滝沢
Yoshihiro Kumamoto
喜大 熊本
Takeshi Nakahira
毅 中平
Eisaku Ebisu
英策 胡子
Masanori Tanimoto
政則 谷本
Yasuyuki Sagane
康之 嵯峨根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2012277211A priority Critical patent/JP6011315B2/en
Publication of JP2014119244A publication Critical patent/JP2014119244A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6011315B2 publication Critical patent/JP6011315B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger with high heat exchange efficiency.SOLUTION: An inside of a flow channel through which a first fluid flows in a heat exchanger (EGR cooler 7) is partitioned into a plurality of passages 93, and in each of the passages, a plurality of fins 94 provided so as to stand from prescribed partition walls (ceiling wall 911, bottom wall 912) are disposed at a predetermined pitch in a main flow direction of the fluid. Each of the fins stand at a prescribed tilt angle α so that a standing end is positioned on the downstream side of the main flow direction with respect to a base end, and each of the fins are formed so that the shape projected on the projection surface orthogonal to the main flow direction is symmetrical to the center line of the passage on the projection surface, and the width is same or gradually decreases from the base end toward the standing end.

Description

ここに開示する技術は、熱交換器に関し、特に熱交換効率を高めた熱交換器に関する。   The technology disclosed herein relates to a heat exchanger, and more particularly, to a heat exchanger with improved heat exchange efficiency.

特許文献１には、流路内に配設した波形のインナーフィンに、三角形状の、複数の突出片を切り起こして設けることで伝熱性を高めた熱交換器が記載されている。具体的に、この三角形状の突出片は、その頂角側が流体の流れ方向の上流側に位置することで、流れ方向に対して対向する向きで切り起こされており、突出片の両側縁において渦が発生することにより、突出片の後方の流れを乱して伝熱性を高めるようにしている。   Patent Document 1 describes a heat exchanger that has improved heat transfer properties by cutting and providing a plurality of triangular projecting pieces on a corrugated inner fin disposed in a flow path. Specifically, this triangular projecting piece is cut and raised in a direction opposite to the flow direction because the apex side is located upstream of the fluid flow direction, and at both side edges of the projecting piece By generating the vortex, the flow behind the protruding piece is disturbed to improve heat transfer.

実開昭６２−３９１８３号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-39183

ところが、特許文献１に記載されている熱交換器では、突出片が切り起こされている表面付近においては、流れの乱流化により伝熱性が高まるものの、突出片が設けられていない表面付近においては、流れの乱れが大きくならないため、伝熱性は余り高まらない。従って、特許文献１に記載されている熱交換器は、熱交換効率を向上させる上で改善の余地がある。   However, in the heat exchanger described in Patent Document 1, in the vicinity of the surface where the protruding piece is cut and raised, heat transfer is enhanced by turbulent flow, but in the vicinity of the surface where the protruding piece is not provided. Since the flow turbulence does not increase, the heat transfer is not so high. Therefore, the heat exchanger described in Patent Document 1 has room for improvement in improving the heat exchange efficiency.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換効率の高い熱交換器を提供することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a heat exchanger having high heat exchange efficiency.

本願発明者らは、流体が通過する各通路内において、主流方向に直交する方向の速度成分を有しかつ、通路を区画する区画壁に沿って流れるような大きな２次流れを発生させることで、各々の区画壁での伝熱性を高める点に着目し、各通路内に、特定の区画壁から所定の角度で傾斜するように起立したフィンを、主流方向に所定ピッチで並設することにした。各フィンは、基端に対し起立端が主流方向の下流側となる向きで、流体の主流方向に沿うように傾斜しており、通路内を主流方向に流れる流体の一部は、この傾斜したフィンに沿って流れることで、主流方向とは異なる速度成分をもつようになる。こうして流れ方向が変更された流れは、フィンを起立して設けた区画壁に対して向かい合う区画壁に向かって流れ、その後、当該区画壁に沿うように、フィンを間に挟んだ両側方に分流する。そうして、２つの分流はそれぞれ、フィンの両側方に位置する区画壁に沿うように流れることになる。このように、フィンを間に挟んだ両側位置のそれぞれにおいて、区画壁に沿うような大きな２次流れを形成することで、特定の区画壁だけでなく、通路を区画する各区画壁における伝熱性が高まり、熱交換器の熱交換効率が向上する。   The inventors of the present application generate a large secondary flow having a velocity component in a direction perpendicular to the main flow direction and flowing along a partition wall that partitions the passage in each passage through which the fluid passes. Focusing on the point of increasing the heat transfer property in each partition wall, fins that stand up at a predetermined angle from a specific partition wall are arranged in parallel at a predetermined pitch in the main flow direction in each passage. did. Each fin is inclined so that the rising end is downstream in the main flow direction with respect to the base end, and is inclined along the main flow direction of the fluid, and a part of the fluid flowing in the main flow direction in the passage is inclined. By flowing along the fin, it has a velocity component different from the main flow direction. The flow in which the flow direction has been changed in this way flows toward the partition wall facing the partition wall provided with the fins standing upright, and then flows to both sides of the fin so as to follow the partition wall. To do. Thus, the two diversion flows respectively along the partition walls located on both sides of the fin. In this way, by forming a large secondary flow along the partition wall at each of the both side positions sandwiching the fins, not only the specific partition wall but also the heat transfer properties in each partition wall partitioning the passage And the heat exchange efficiency of the heat exchanger is improved.

具体的に、ここに開示する技術は熱交換器に係り、この熱交換器は、第１流体が流れる流路を少なくとも有しかつ、前記第１流体と第２流体との間で熱交換を行うコアを備え、前記流路内は、複数の通路に区画されていると共に、当該各通路内には、所定の区画壁から起立するように設けられたフィンが、流体の主流方向に沿って所定ピッチで複数、配設されている。   Specifically, the technology disclosed herein relates to a heat exchanger, and the heat exchanger has at least a flow path through which a first fluid flows and performs heat exchange between the first fluid and the second fluid. The flow path is partitioned into a plurality of passages, and fins provided so as to stand up from predetermined partition walls are provided along the main flow direction of the fluid. A plurality are arranged at a predetermined pitch.

前記各フィンは、基端に対して起立端が前記主流方向の下流側に位置するように、所定の角度で傾斜しており、前記各フィンはまた、前記主流方向に直交する投影面に投影した形状が、当該投影面上の前記通路の中心線に対して対称な形状でかつ、前記基端から前記起立端に向かって同じ幅か、又は、次第に幅狭となる形状に、形成されている。   Each of the fins is inclined at a predetermined angle such that the rising end is located downstream of the base end in the main flow direction, and the fins are also projected onto a projection plane orthogonal to the main flow direction. The formed shape is symmetric with respect to the center line of the passage on the projection plane, and is formed to have the same width from the base end toward the standing end or gradually narrower. Yes.

この構成によると、通路内に起立するように設けられた各フィンは、その起立端が、基端に対して主流方向の下流側に位置するような向きで傾斜しているため、通路内を流れる流体の一部は、フィンの基端から起立端に向かって、フィンに沿って流れるようになる。こうして流れ方向を変更した流れは、フィンが起立する区画壁に向かい合う別の区画壁に向かって流れた後、当該別の区画壁に沿うように分流する。つまり、フィンを挟んだ両側方のそれぞれに流れる２つの流れに分流し、各分流は、その後、フィンを挟んだ両側方の区画壁に沿って、フィンを設けた前記の区画壁に戻るように流れる。こうして、フィンを挟んだ両側位置のそれぞれにおいて、各区画壁に沿うような大きな２次流れを形成することで、通路を区画する各区画壁における伝熱性が高まり、熱交換器の熱交換効率が向上する。   According to this configuration, each fin provided so as to stand up in the passage is inclined in such a direction that its standing end is located downstream of the base end in the mainstream direction. A part of the flowing fluid flows along the fin from the proximal end of the fin toward the standing end. The flow in which the flow direction has been changed in this way flows toward another partition wall facing the partition wall where the fin stands, and then branches along the other partition wall. In other words, the flow is divided into two flows that flow on both sides of the fin, and each divided flow then returns to the partition wall provided with the fin along the partition walls on both sides of the fin. Flowing. In this way, by forming a large secondary flow along each partition wall at each of the positions on both sides of the fin, heat transfer in each partition wall partitioning the passage is increased, and the heat exchange efficiency of the heat exchanger is increased. improves.

ここで、各フィンは、主流方向に直交する投影面上において、当該投影面上の通路の中心線に対して対称な形状でかつ、基端から起立端に向かって同じ幅か、又は、次第に幅狭となる形状に、形成されている。これによって、通路の中心線上に配置された各フィンの起立端側の両側に、比較的大きな空きスペースが均等に設けられるから、前述した２次流れの形成が阻害されず、フィンを挟んだ両側のそれぞれで、２次流れをほぼ均等に形成することが可能になる。このことは、熱交換器の熱交換効率の向上に有利になる。   Here, each fin has a symmetrical shape with respect to the center line of the passage on the projection plane on the projection plane orthogonal to the main flow direction, and has the same width from the base end to the standing end, or gradually. It is formed in a shape that becomes narrow. As a result, a relatively large empty space is evenly provided on both sides of the standing end side of each fin arranged on the center line of the passage, so that the formation of the secondary flow described above is not hindered, and both sides sandwiching the fin In each of the above, the secondary flow can be formed almost uniformly. This is advantageous for improving the heat exchange efficiency of the heat exchanger.

前記フィンの傾斜角度は、３５〜５５°に設定されている、としてもよい。   The inclination angle of the fin may be set to 35 to 55 °.

フィンの傾斜角度が大きすぎると、通路内を主流方向に流れる流れがこのフィンに衝突して流速の低下を招き、２次流れが形成され難くなると共に、２次流れの流速が低下する。本願発明者等の検討によれば、フィンの傾斜角度は５５°以下が好ましい。   If the inclination angle of the fins is too large, the flow flowing in the main flow direction in the passage collides with the fins, leading to a decrease in the flow velocity, making it difficult to form a secondary flow and reducing the flow velocity of the secondary flow. According to studies by the present inventors, the inclination angle of the fin is preferably 55 ° or less.

一方、フィンの傾斜角度が小さすぎると、フィンによる流れ方向の変更機能がほとんど得られなくなり、２次流れが形成され難くなる。本願発明者等の検討によれば、フィンの傾斜角度は３５°以上が好ましい。   On the other hand, if the inclination angle of the fin is too small, the function of changing the flow direction by the fin is hardly obtained, and the secondary flow is difficult to be formed. According to the study by the present inventors, the inclination angle of the fin is preferably 35 ° or more.

つまり、フィンの傾斜角度を３５〜５５°に設定することにより、２次流れを十分に形成し、熱交換効率の向上が図られる。   That is, by setting the inclination angle of the fin to 35 to 55 °, the secondary flow is sufficiently formed, and the heat exchange efficiency is improved.

前記投影面上における、前記通路の面積に対する前記フィンの面積の比は、０．１１２５〜０．１６２５に設定されている、としてもよい。   A ratio of the area of the fin to the area of the passage on the projection plane may be set to 0.1125 to 0.1625.

前記の面積比が大きすぎると、実質的な通路断面積が縮小して通路抵抗が高まるようになり、圧力損失が増大する。一方、前記の面積比が小さすぎると、フィンによる２次流れの形成機能が得られ難くなる。   If the area ratio is too large, the substantial cross-sectional area of the passage is reduced to increase the passage resistance, thereby increasing the pressure loss. On the other hand, if the area ratio is too small, it is difficult to obtain the function of forming the secondary flow by the fins.

従って、投影面上における、通路の面積に対するフィンの面積の比を０．１１２５〜０．１６２５に設定することで、圧力損失の増大を回避しつつ、２次流れを十分に形成して、熱交換効率の向上に有利になる。   Therefore, by setting the ratio of the fin area to the passage area on the projection plane to be 0.1125 to 0.1625, the secondary flow is sufficiently formed while avoiding an increase in pressure loss, and the heat is increased. This is advantageous for improving the exchange efficiency.

前記フィンのピッチは、２．０〜３．０ｍｍに設定されている、としてもよい。   The pitch of the fins may be set to 2.0 to 3.0 mm.

フィンピッチが狭すぎると、主流方向に並んだフィンとフィンとの間に流れが入り込まず、フィンを挟んだ両側位置を流体が流れることになる。つまり、フィンによる２次流れの形成機能が発揮されなくなる、又は、発揮され難くなる。一方、フィンピッチが広すぎると、通路内に配置されるフィンの数が減ることになるため、フィンによる２次流れの形成機能が得られ難くなる。   If the fin pitch is too narrow, the flow does not enter between the fins arranged in the main flow direction, and the fluid flows on both sides of the fin. That is, the function of forming the secondary flow by the fins is not exhibited or is hardly exhibited. On the other hand, if the fin pitch is too wide, the number of fins arranged in the passage is reduced, and it is difficult to obtain the function of forming a secondary flow by the fins.

つまり、フィンのピッチを２．０〜３．０ｍｍに設定することは、通路内の入口から出口までの全域に亘って２次流れを十分に形成して、熱交換効率の向上に有利になる。   That is, setting the fin pitch to 2.0 to 3.0 mm sufficiently forms a secondary flow over the entire area from the inlet to the outlet in the passage, which is advantageous for improving the heat exchange efficiency. .

前記第１流体はエンジンの排気ガスであり、前記第２流体は当該エンジンの冷却水であり、前記コアは、前記排気ガスを前記エンジンの吸気側に還流させるＥＧＲ通路の途中において、前記排気ガスを前記冷却水によって冷却するように構成されている、としてもよい。   The first fluid is exhaust gas of the engine, the second fluid is cooling water of the engine, and the core is disposed in the middle of the EGR passage for returning the exhaust gas to the intake side of the engine. It is good also as being comprised so that may be cooled with the said cooling water.

前述した熱交換器は、熱交換効率が高いため、小型化が図られる。そのため、狭小のエンジンルーム内に配置する熱交換器として、有利になる。   Since the heat exchanger described above has high heat exchange efficiency, it can be downsized. Therefore, it becomes advantageous as a heat exchanger disposed in a narrow engine room.

以上説明したように、前記の熱交換器によると、通路内に設けたフィンによって、当該フィンを挟んだ両側位置のそれぞれにおいて、区画壁に沿うような大きな２次流れを形成するようにしたから、通路を区画する各区画壁における伝熱性が高まり、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。   As described above, according to the heat exchanger described above, the fins provided in the passages form a large secondary flow along the partition wall at each of the both side positions sandwiching the fins. The heat transfer property of each partition wall partitioning the passage is increased, and the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be improved.

ディーゼルエンジンの全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of a diesel engine. 低圧ＥＧＲシステムにおけるＥＧＲクーラー及びＥＧＲ制御弁の配置を示す、一部破断の平面図である。It is a partially broken top view which shows arrangement | positioning of the EGR cooler and EGR control valve in a low pressure EGR system. ＥＧＲクーラーにおける排気ガスの流路内に配置された波形プレートの構成を示す、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）断面図である。It is the (a) top view, (b) front view, and (c) sectional view showing the composition of the corrugated plate arranged in the exhaust gas flow path in the EGR cooler. （ａ）投影面上でのフィンの形状と、通路内の流れとを模式的に示す図、（ｂ）フィンの変形例、（ｃ）フィンのさらに別の変形例である。(A) The figure which shows typically the shape of the fin on a projection surface, and the flow in a channel | path, (b) The modification of a fin, (c) Still another modification of a fin. フィンの傾斜角と冷却性能との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inclination-angle of a fin, and cooling performance. フィンの投影面積比と冷却性能との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the projection area ratio of a fin, and cooling performance. フィンピッチと冷却性能及び２次流れの流速との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between fin pitch, cooling performance, and the flow velocity of a secondary flow.

以下、実施形態に係る熱交換器を図面に基づいて説明する。尚、以下の実施形態は例示である。図１は、実施形態に係る熱交換器が、ＥＧＲクーラーとして用いられたエンジン１の構成を概念的に示す図である。このエンジン１は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒１１ａ（１つのみ図示）が設けられたシリンダブロック１１と、このシリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン１３とを有している。エンジン１は、例えば４つの気筒１１ａが、クランクシャフト１５に沿うように（つまり、図１の紙面に直交する方向に）一列に配置された直列４気筒エンジンであり、図示を省略するエンジンルーム内において、横置きに配置される。各気筒１１ａ内には、ピストン１４が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、ピストン１４は、コンロッド１４ｂを介してクランクシャフト１５と連結されている。   Hereinafter, the heat exchanger which concerns on embodiment is demonstrated based on drawing. In addition, the following embodiment is an illustration. FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating a configuration of an engine 1 in which the heat exchanger according to the embodiment is used as an EGR cooler. The engine 1 is a diesel engine that is mounted on a vehicle and is supplied with fuel mainly composed of light oil. The cylinder block 11 is provided with a plurality of cylinders 11a (only one is shown), and the cylinder A cylinder head 12 disposed on the block 11 and an oil pan 13 disposed on the lower side of the cylinder block 11 and storing lubricating oil are provided. The engine 1 is an in-line four-cylinder engine in which, for example, four cylinders 11a are arranged in a row so as to extend along the crankshaft 15 (that is, in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1). In FIG. A piston 14 is fitted in each cylinder 11a so as to be reciprocally movable, and the piston 14 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 14b.

シリンダヘッド１２には、気筒１１ａ毎に吸気ポート１６及び排気ポート１７が形成されているとともに、これら吸気ポート１６及び排気ポート１７の気筒１１ａ側の開口を開閉する吸気弁２１及び排気弁２２がそれぞれ配設されている。   In the cylinder head 12, an intake port 16 and an exhaust port 17 are formed for each cylinder 11a, and an intake valve 21 and an exhaust valve 22 that open and close the opening of the intake port 16 and the exhaust port 17 on the cylinder 11a side are respectively provided. It is arranged.

エンジン１の一側面には、各気筒１１ａの吸気ポート１６に連通するように吸気通路３０が接続されている。一方、エンジン１の他側面には、各気筒１１ａの燃焼室からの既燃ガス（排気ガス）を排出する排気通路４０が接続されている。これら吸気通路３０及び排気通路４０には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行うターボ過給機６１が配設されている。   An intake passage 30 is connected to one side of the engine 1 so as to communicate with the intake port 16 of each cylinder 11a. On the other hand, an exhaust passage 40 for discharging burned gas (exhaust gas) from the combustion chamber of each cylinder 11a is connected to the other side of the engine 1. The intake passage 30 and the exhaust passage 40 are provided with a turbocharger 61 that supercharges intake air, as will be described in detail later.

吸気通路３０の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ３１が配設されている。吸気通路３０におけるエアクリーナ３１の下流側に、ターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａと、該コンプレッサ６１ａにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ３５と、前記各気筒１１ａへの吸入空気量を調節するスロットル弁３６とが、この順番に配設されている。   An air cleaner 31 that filters intake air is disposed at the upstream end of the intake passage 30. On the downstream side of the air cleaner 31 in the intake passage 30, a compressor 61a of the turbocharger 61, an intercooler 35 that cools the air compressed by the compressor 61a, and a throttle that adjusts the amount of intake air to each cylinder 11a. The valves 36 are arranged in this order.

前記排気通路４０の上流側の部分は、気筒１１ａ毎に分岐して排気ポート１７の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路４０における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、ターボ過給機６１のタービン６１ｂと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気ガス処理装置４１と、サイレンサ４２とが配設されている。尚、排気通路４０には、タービン６１ｂをバイパスする排気バイパス通路６５が接続されており、この排気バイパス通路６５には、該排気バイパス通路６５へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ６５ａが配設されている。   The upstream portion of the exhaust passage 40 is constituted by an exhaust manifold having an independent passage branched for each cylinder 11a and connected to the outer end of the exhaust port 17 and a collecting portion where the independent passages gather. . A turbine 61b of the turbocharger 61, an exhaust gas treatment device 41 for purifying harmful components in the exhaust gas, and a silencer 42 are arranged in this exhaust passage 40 downstream from the exhaust manifold. It is installed. An exhaust bypass passage 65 that bypasses the turbine 61b is connected to the exhaust passage 40, and a waste gate valve 65a for adjusting the amount of exhaust flowing to the exhaust bypass passage 65 is connected to the exhaust bypass passage 65. It is arranged.

排気ガス処理装置４１は、酸化触媒４１ａと、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）４１ｂとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒４１ａは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のＣＯ及びＨＣが酸化されてＣＯ２及びＨ２Ｏが生成する反応を促すものである。また、ＤＰＦ４１ｂは、エンジン１の排気ガス中に含まれる煤等の粒子状物質を捕集するものである。尚、ＤＰＦ４１ｂに酸化触媒をコーティングしてもよい。 The exhaust gas processing device 41 includes an oxidation catalyst 41a and a diesel particulate filter (DPF) 41b, which are arranged in this order from the upstream side. The oxidation catalyst 41a has an oxidation catalyst supporting platinum or platinum added with palladium, etc., and promotes a reaction in which CO and HC in the exhaust gas are oxidized to produce CO 2 and H 2 O It is. The DPF 41 b collects particulate matter such as soot contained in the exhaust gas of the engine 1. The DPF 41b may be coated with an oxidation catalyst.

前記吸気通路３０におけるスロットル弁３６よりも下流側の部分（つまりターボ過給機６１のコンプレッサ６１ａよりも下流側部分）と、前記排気通路４０におけるターボ過給機６１のタービン６１ｂよりも上流側部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５０によって接続されている（つまり、高圧ＥＧＲシステム）。この排気ガス還流通路５０は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するための排気ガス還流弁５１ａ及び排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのＥＧＲクーラー５２が配設された主通路５１と、ＥＧＲクーラー５２をバイパスするためのクーラバイパス通路５３と、を含んで構成されている。このクーラバイパス通路５３には、クーラバイパス通路５３を流通する排気ガスの流量を調整するためのクーラバイパス弁５３ａが配設されている。   A portion downstream of the throttle valve 36 in the intake passage 30 (that is, a portion downstream of the compressor 61a of the turbocharger 61) and a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbine 61b of the turbocharger 61. Is connected by an exhaust gas recirculation passage 50 for recirculating a part of the exhaust gas to the intake passage 30 (that is, a high pressure EGR system). The exhaust gas recirculation passage 50 is a main passage in which an exhaust gas recirculation valve 51a for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage 30 and an EGR cooler 52 for cooling the exhaust gas with engine cooling water are disposed. 51 and a cooler bypass passage 53 for bypassing the EGR cooler 52. The cooler bypass passage 53 is provided with a cooler bypass valve 53 a for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the cooler bypass passage 53.

この高圧ＥＧＲシステムとは別に、低圧ＥＧＲシステムとして、吸気通路３０におけるコンプレッサ６１ａよりも上流側部分と、排気通路４０におけるＤＰＦ４１ｂよりも下流側部分とは、排気ガスの一部を吸気通路３０に還流するための排気ガス還流通路５４によって接続されている。この排気ガス還流通路５４は、排気ガスの吸気通路３０への還流量を調整するためのＥＧＲ制御弁５４ａ及び排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラー７が配設されて構成されている。   Separately from the high pressure EGR system, as a low pressure EGR system, a portion of the intake passage 30 upstream of the compressor 61a and a portion of the exhaust passage 40 downstream of the DPF 41b return a part of the exhaust gas to the intake passage 30. Are connected by an exhaust gas recirculation passage 54. The exhaust gas recirculation passage 54 includes an EGR control valve 54a for adjusting the recirculation amount of the exhaust gas to the intake passage 30 and an EGR cooler 7 for cooling the exhaust gas.

（低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラーの構成）
図２は、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７の構成を示しており、図２は、エンジンルーム内に配置されたＥＧＲクーラー７を、上から視た平面図に相当する。ＥＧＲクーラー７は、コア７１と、コア７１を収容するケース８とを備えて構成されている。コア７１は、詳細な図示は省略するが、それぞれ排気ガスが通過する複数の第１流路と、それぞれエンジン冷却水が通過する複数の第２流路とを、車幅方向に交互に積層して構成された積層型である。第１流路内には、伝熱面積を拡大するための波形プレートが配置されており、コア７１は、第１流路と第２流路とを区画する区画プレートと、波形プレートとを、所定の順番で積層し、それらをろう付けによって一体化することで構成されている。このコア７１において、第１流路の流入部（つまり、排気ガスがコア内に流入する部分）は、車両前後方向の前端面側（つまり、図２における紙面上側）に設定される一方、第１流路の流出部（つまり、コア７１を通過した排気ガスが流出する部分）は、車両前後方向の後端面側（つまり、図２における紙面下側）に設定される。また、このコア７１において、エンジン冷却水が通過する第２流路の開口は、コア７１の上端面及び下端面（図２における紙面に直交する方向の端面に対応する）に設けられている。こうしてこのコア７１は、排気ガスとエンジン冷却水とが直交するように流れる直交流型に構成されている。 (Configuration of EGR cooler of low pressure EGR system)
FIG. 2 shows a configuration of the EGR cooler 7 of the low-pressure EGR system, and FIG. 2 corresponds to a plan view of the EGR cooler 7 disposed in the engine room as viewed from above. The EGR cooler 7 includes a core 71 and a case 8 that houses the core 71. Although not shown in detail in the core 71, a plurality of first flow paths through which exhaust gas passes and a plurality of second flow paths through which engine cooling water passes are alternately stacked in the vehicle width direction. It is a laminated type configured. A corrugated plate for enlarging the heat transfer area is arranged in the first flow path, and the core 71 includes a partition plate that partitions the first flow path and the second flow path, and a corrugated plate. It is configured by laminating them in a predetermined order and integrating them by brazing. In the core 71, the inflow portion of the first flow path (that is, the portion where the exhaust gas flows into the core) is set on the front end surface side in the vehicle front-rear direction (that is, the upper side of the drawing in FIG. 2), The outflow portion of one flow path (that is, the portion through which the exhaust gas that has passed through the core 71 flows out) is set on the rear end surface side in the vehicle front-rear direction (that is, the lower side in the drawing in FIG. 2). Further, in the core 71, the opening of the second flow path through which the engine coolant passes is provided in the upper end surface and the lower end surface of the core 71 (corresponding to the end surface in the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 2). Thus, the core 71 is configured in a cross flow type in which the exhaust gas and the engine cooling water flow so as to be orthogonal.

ケース８は、ケース本体８１と、ケース本体８１の上端開口を閉塞する蓋体８２と、を備えて構成されている。ケース本体８１は、図２から明らかなように、車両前後方向の中央部にコア７１を収容する収容空間を有すると共に、この収容空間を挟んで、コア７１の第１流路の流入側に隣接する第１の空間部８１１と、第１流路の流出側に隣接する第２の空間部８１２とを有している。第１の空間部８１１は、ケース８内に導入された排気ガスを分散してコア７１に流入するための流入側ヘッダタンクの機能を有し、第２の空間部８１２は、コア７１から流出した排気ガスを集合してケース８から導出するための流出側ヘッダタンクの機能を有している。   The case 8 includes a case main body 81 and a lid body 82 that closes the upper end opening of the case main body 81. As is clear from FIG. 2, the case main body 81 has an accommodation space for accommodating the core 71 in the center in the vehicle front-rear direction, and is adjacent to the inflow side of the first flow path of the core 71 with the accommodation space interposed therebetween. And a second space portion 812 adjacent to the outflow side of the first flow path. The first space portion 811 has a function of an inflow side header tank for dispersing the exhaust gas introduced into the case 8 and flowing into the core 71, and the second space portion 812 flows out of the core 71. It has the function of an outflow header tank for collecting the exhaust gas collected and leading out from the case 8.

ケース本体８１の底部には、第２の空間部８１２に連通するように、出口部８１３が貫通して設けられており、このケース本体８１の出口部８１３に対して、ＥＧＲ制御弁５４ａが直接取り付けられている。   An outlet 813 is provided through the bottom of the case body 81 so as to communicate with the second space 812, and the EGR control valve 54 a is directly connected to the outlet 813 of the case body 81. It is attached.

ケース本体８１の底部にはまた、詳細な図示は省略するが、コア７１の収容空間に連通するように、エンジン冷却水の入口開口と出口開口とが、それぞれ貫通して設けられており、入口開口にはエンジン冷却水の流入管８５が、出口開口にはエンジン冷却水の流出管８６がそれぞれ接続されている（図２の破線の矢印も参照）。   Although not shown in detail in the bottom portion of the case body 81, an inlet opening and an outlet opening for engine cooling water are provided so as to penetrate the housing space of the core 71, respectively. An engine cooling water inflow pipe 85 is connected to the opening, and an engine cooling water outflow pipe 86 is connected to the outlet opening (see also the broken arrow in FIG. 2).

蓋体８２は、ケース本体８１の上端開口を覆うように、このケース本体８１に取り付けられる。蓋体８２には、ケース本体８１内の第１の空間部８１１に対応する位置に、この第１の空間部８１１に連通する入口部８２１が設けられている。入口部８２１は、排気ガスがケース８内に流入するための口であり、入口部８２１には、筒状のフィルタ８２２が取り付けられている。フィルタ８２２は、排気ガス中の異物を捕捉することにより、コア７１内に異物が堆積してしまうことを防止すると共に、吸気側のコンプレッサ６１ａに異物が流入してしまうことを防止する機能を有する。フィルタ８２２は、円筒状の金網の一端開口を潰して閉じたような形状を有しており、入口部８２１から挿入されて第１の空間部８１１内に配置されている。フィルタ８２２は、蓋体８２の入口部８２１に固定される取付ブラケット８３に対して、固定されており、フィルタ８２２は、取付ブラケット８３と共に、蓋体８２に取り付けられるようになる。   The lid 82 is attached to the case body 81 so as to cover the upper end opening of the case body 81. The lid body 82 is provided with an inlet portion 821 communicating with the first space portion 811 at a position corresponding to the first space portion 811 in the case body 81. The inlet portion 821 is a port through which exhaust gas flows into the case 8, and a cylindrical filter 822 is attached to the inlet portion 821. The filter 822 has a function of capturing foreign matter in the exhaust gas, thereby preventing foreign matter from accumulating in the core 71 and preventing foreign matter from flowing into the intake-side compressor 61a. . The filter 822 has a shape such that one end opening of a cylindrical wire mesh is crushed and closed, and is inserted from the inlet portion 821 and disposed in the first space portion 811. The filter 822 is fixed to the mounting bracket 83 that is fixed to the inlet portion 821 of the lid 82, and the filter 822 is attached to the lid 82 together with the mounting bracket 83.

蓋体８２にはまた、車両前後方向の前側に位置する取付ブラケット８３とは別に、車両前後方向の後側に位置する第２の取付ブラケット８４が、取り付けられている。   In addition to the mounting bracket 83 located on the front side in the vehicle front-rear direction, a second mounting bracket 84 located on the rear side in the vehicle front-rear direction is attached to the lid 82.

こうして、このＥＧＲクーラー７では、図２に実線の矢印で示すように、蓋体８２に設けた入口部８２１から、ケース８内の第１の空間部８１１内に導入された排気ガスは、フィルタ８２２を通過した後に、コア７１における第１流路の流入部からコア７１内に流入する。排気ガスは、コア７１内を車両前後方向に通過する間に、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、それによって冷却された排気ガスは、第２の空間部８１２及び出口部８１３を介して、ケース８の外に導出されることになる。   Thus, in this EGR cooler 7, as shown by the solid line arrow in FIG. 2, the exhaust gas introduced from the inlet portion 821 provided in the lid 82 into the first space portion 811 in the case 8 is filtered. After passing through 822, it flows into the core 71 from the inflow portion of the first flow path in the core 71. The exhaust gas exchanges heat with the engine coolant while passing through the core 71 in the longitudinal direction of the vehicle, and the exhaust gas cooled by the exhaust gas passes through the second space portion 812 and the outlet portion 813. Thus, it is derived out of the case 8.

ここで、第１の空間部８１１においては、排気ガスの流れ方向が車幅方向から車両前後方向に変更されることから、排気ガスの流れをスムースにして圧力損失を低減する観点から、ケース本体８１の底部に、排気ガスの流れを案内する湾曲部８１６が設けられている。   Here, in the first space portion 811, the flow direction of the exhaust gas is changed from the vehicle width direction to the vehicle front-rear direction. From the viewpoint of reducing the pressure loss by smoothing the flow of the exhaust gas, A curved portion 816 for guiding the flow of exhaust gas is provided at the bottom of 81.

ＥＧＲクーラー７は、図２に示すように、蓋体８２の入口部８２１に取り付けた取付ブラケット８３をＤＰＦ４１ｂの側面（この側面は、図２に白抜きの矢印で示す排気ガスの流れ方向についての下流側に対応する）における前側に、ボルトにより固定すると共に、蓋体８２の後側に取り付けた第２の取付ブラケット８４を、ＤＰＦ４１ｂの後側の側面に対してボルトにより固定する。こうして低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７は、ＤＰＦ４１ｂに対し、車幅方向の側方に隣接して配置される。尚、ＤＰＦ４１ｂの側面には、図示は省略するが、ＥＧＲクーラー７の排気ガスの入口部８２１に連通する開口が形成されていると共に、ＤＰＦの後側の側面には、排気ガスの主流方向となる排気管４０１が接続されている。   As shown in FIG. 2, the EGR cooler 7 attaches a mounting bracket 83 attached to the inlet 821 of the lid 82 to the side surface of the DPF 41b (this side surface indicates the exhaust gas flow direction indicated by the white arrow in FIG. The second mounting bracket 84 attached to the rear side of the lid 82 is fixed to the front side of the DPF 41b with bolts. Thus, the EGR cooler 7 of the low pressure EGR system is disposed adjacent to the side of the vehicle width direction with respect to the DPF 41b. Although not shown, an opening communicating with the exhaust gas inlet 821 of the EGR cooler 7 is formed on the side surface of the DPF 41b, and the exhaust gas main flow direction is provided on the rear side surface of the DPF 41b. An exhaust pipe 401 is connected.

（ＥＧＲクーラーにおける排気ガス通路の構成）
次に、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７において、排気ガスの通路である第１流路の構成について、図を参照しながら説明する。図３は、第１通路内に配置される波形プレート９１の構成を示しており、同図（ａ）は波形プレート９１の平面図、（ｂ）は波形プレート９１の正面図、（ｃ）は波形プレート９１の断面図（（ａ）のｃ−ｃ断面図）である。波形プレート９１は、図３（ｂ）から明らかなように、波形を有しており、第１流路と第２流路とを区画する区画プレート（図３（ｂ）の仮想線参照）９２、９２の間に挟まれることにより、第１流路内を複数の通路９３に区画する。各通路９３の横断面は、ほぼ矩形状を有しており、各通路９３の両側壁９１３、９１３、並びに、天井壁９１１及び底壁９１２の一方が波形プレート９１によって構成されると共に、天井壁９１１及び底壁９１２の他方が区画プレート９２によって構成される。 (Configuration of exhaust gas passage in EGR cooler)
Next, in the EGR cooler 7 of the low pressure EGR system, the configuration of the first flow path that is an exhaust gas passage will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the configuration of the corrugated plate 91 disposed in the first passage. FIG. 3A is a plan view of the corrugated plate 91, FIG. 3B is a front view of the corrugated plate 91, and FIG. It is sectional drawing (cc sectional drawing of (a)) of the corrugated plate 91. FIG. As is clear from FIG. 3B, the corrugated plate 91 has a corrugated shape, and is a partition plate (see a virtual line in FIG. 3B) that divides the first flow path and the second flow path. , 92, the first flow path is partitioned into a plurality of passages 93. The cross section of each passage 93 has a substantially rectangular shape, and both the side walls 913 and 913 of each passage 93 and one of the ceiling wall 911 and the bottom wall 912 are constituted by the corrugated plate 91 and the ceiling wall. The other of 911 and the bottom wall 912 is constituted by a partition plate 92.

波形プレート９１において、天井壁９１１及び底壁９１２を構成する箇所には、複数のフィン９４が切り起こしにより構成されている。複数のフィン９４は、排気ガスの主流方向に、所定のピッチＦＰを開けて、通路９３の入口から出口までの全域に亘って配置されている（尚、図３では紙面の制約上、流れ方向に並んだ２つのフィン９４のみを図示している）。各フィン９４は、概略三角形状を有していると共に、図３（ｃ）から明らかなように、基端に対して起立端の位置が、主流方向の下流側位置となるように傾斜角αで傾斜して立設している。また、各フィン９４は、図３に一点鎖線で示す通路９３の中心線上に配置されていると共に、各フィン９４の基端と、通路中心線とのなす角度である迎え角βは９０°に設定されている。 In the corrugated plate 91, a plurality of fins 94 are formed by cutting and raising at locations constituting the ceiling wall 911 and the bottom wall 912. A plurality of fins 94, the main flow direction of the exhaust gas, at a predetermined pitch F P, is disposed over the entire region from the inlet passage 93 to the outlet (Note that space limitation on FIG. 3, the flow Only two fins 94 aligned in the direction are shown). Each fin 94 has a substantially triangular shape and, as is clear from FIG. 3C, the inclination angle α so that the position of the standing end with respect to the base end is the downstream side position in the mainstream direction. Standing at a slant. Further, each fin 94 is arranged on the center line of the passage 93 shown by a one-dot chain line in FIG. 3, and the angle of attack β, which is the angle formed between the base end of each fin 94 and the passage center line, is 90 °. Is set.

図４（ａ）は、通路９３における主流方向に直交する投影面上に、フィン９４を投影した状態を示している。同図においては、底壁９１２に、前述したような構成のフィン９４を設けており、図３（ｃ）及び図４（ａ）に白抜きの矢印で示すように、通路９３内を流れる排気ガスの一部は、主流方向に沿うように傾斜したフィン９４に沿って、図における上向きに流れ方向を変更させる。フィン９４によって向きを変えた流れは、図においては天井壁９１１に向かって流れた後に、天井壁９１１付近で天井壁９１１に沿うように左右に分流される。そして、左右に分流された２つの流れは、通路９３の各側壁９１３に沿うように、図における下向き流れるようになる。こうしてフィン９４は、当該フィン９４を挟んだ両側それぞれに、天井壁９１１から側壁９１３、９１３に沿うように流れる２次流れを形成する。この２次流れは、各壁を通じた伝熱性を高め、ＥＧＲクーラー７における熱交換効率を高める。   FIG. 4A shows a state in which the fins 94 are projected on a projection plane orthogonal to the main flow direction in the passage 93. In the figure, the fin 94 having the above-described configuration is provided on the bottom wall 912, and the exhaust gas flowing in the passage 93 is shown by the white arrows in FIGS. 3 (c) and 4 (a). A part of the gas changes the flow direction upward in the drawing along the fin 94 inclined so as to follow the main flow direction. The flow whose direction is changed by the fins 94 flows toward the ceiling wall 911 in the drawing, and then is divided into left and right along the ceiling wall 911 in the vicinity of the ceiling wall 911. Then, the two flows divided to the left and right flow downward in the drawing along the side walls 913 of the passage 93. In this way, the fin 94 forms a secondary flow that flows along the side walls 913 and 913 from the ceiling wall 911 on both sides of the fin 94. This secondary flow enhances heat transfer through each wall and enhances heat exchange efficiency in the EGR cooler 7.

ここで、フィン９４の形状は、図４（ａ）に示すように、概略三角形状となるようにしてもよい。また、同図（ｂ）に示すように、概略台形状となるようにしてもよい。さらに、同図（ｃ）に示すように、概略長方形状となるようにしてもよい。このようにフィン９４の形状は、投影面上において、通路９３の中心線に対して対称な形状でかつ、基端から起立端に向かって幅狭となるか、又は、同じ幅となることが好ましい。こうすることで、フィン９４の起立端側の両側に十分な空きスペースが確保されるから、２次流れの形成に有利になる。例えば図示は省略するが、基端から起立端に向かって幅広となる逆三角乃至逆台形状のようなフィンは、フィンの起立端側の両側のスペースを小さくするから、２次流れの形成に不利になる。   Here, the shape of the fin 94 may be a substantially triangular shape as shown in FIG. Moreover, as shown to the same figure (b), you may make it become a substantially trapezoid shape. Further, as shown in FIG. 5C, the shape may be a substantially rectangular shape. As described above, the shape of the fin 94 may be symmetric with respect to the center line of the passage 93 on the projection plane, and may be narrower from the base end toward the standing end, or may have the same width. preferable. By doing so, a sufficient empty space is secured on both sides of the fin 94 on the rising end side, which is advantageous for forming a secondary flow. For example, although not shown, fins such as an inverted triangle or inverted trapezoidal shape that becomes wider from the base end to the standing end reduce the space on both sides on the rising end side of the fin, thereby forming a secondary flow. It will be disadvantageous.

また、投影面上において、通路９３の中心線に対して非対称なフィン形状は、フィンを挟んだ両側において２次流れを不均一にし、壁に沿う大きな２次流れを形成し難くなる。尚、投影面上において、通路９３の中心線に対して非対称なフィン形状は、フィンの形状そのものが、中心線に対して非対称である結果、投影面上においても非対称となる場合の他にも、フィンの形状は線対称であるものの、通路９３の中心線からずれて配置されることで、投影面上において中心線に対し非対称となる場合や、フィンの形状は線対称でありかつ、通路９３の中心線上に配置されるものの、迎え角βが９０°からずれているため、投影面上においては中心線に対し非対称となる場合が含まれる。   Also, the fin shape asymmetric with respect to the center line of the passage 93 on the projection plane makes the secondary flow non-uniform on both sides of the fin, making it difficult to form a large secondary flow along the wall. Note that the fin shape asymmetrical with respect to the center line of the passage 93 on the projection surface is not limited to the case where the fin shape itself is asymmetrical with respect to the center line, resulting in asymmetry on the projection surface. Although the fin shape is axisymmetric, the fin is asymmetric with respect to the center line on the projection plane due to being displaced from the center line of the passage 93, or the fin shape is axisymmetric and the passage Although it is arranged on the center line of 93, since the angle of attack β is deviated from 90 °, there is a case where it is asymmetric with respect to the center line on the projection plane.

次に、フィンの形状及び配置に関する各種のパラメータについて、図を参照しながら説明する。図５は、シミュレーションにより得られた、フィン９４の傾斜角αと、熱交換器の冷却性能との関係を示している。同図によると、フィン９４の傾斜角αを４０°にしたときに冷却性能が最大となり、傾斜角αが４０°よりも小さくなっても、大きくなっても冷却性能は低下する。これは、傾斜角αが小さくなる（フィン９４が倒れるようになる）ことにより、フィン９４によって流れの向きを変更する機能が得られ難くなり、２次流れが十分に形成されなくなると考えられる。一方、傾斜角αが大きくなる（フィン９４が立ち上がるようになる）ことにより、主流方向に流れる流れがフィンに衝突して流速が低下するようになる結果、２次流れが生じ難くなると考えられる。同図によると、ＥＧＲクーラー７に要求される冷却性能の基準値（例えば質量流量２０ｇ／ｓにおいて冷却効率９０％）を満足させようとすれば、傾斜角αは、３５°以上５５°以下が好ましい。   Next, various parameters relating to the shape and arrangement of the fins will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows the relationship between the inclination angle α of the fin 94 and the cooling performance of the heat exchanger, obtained by simulation. According to the figure, the cooling performance is maximized when the inclination angle α of the fin 94 is set to 40 °, and the cooling performance decreases even if the inclination angle α is smaller or larger than 40 °. This is considered to be because the function of changing the flow direction by the fins 94 is difficult to obtain due to the small inclination angle α (the fins 94 fall down), and the secondary flow is not sufficiently formed. On the other hand, when the inclination angle α is increased (the fin 94 starts to rise), the flow flowing in the main flow direction collides with the fin and the flow velocity is decreased, so that it is considered that the secondary flow is hardly generated. According to the figure, if the reference value of the cooling performance required for the EGR cooler 7 (for example, cooling efficiency of 90% at a mass flow rate of 20 g / s) is to be satisfied, the inclination angle α is 35 ° or more and 55 ° or less. preferable.

次に、図６は、シミュレーションにより得られた、フィン９４の投影面積比と、冷却損失及び圧力損失との関係を示している。ここで、フィン９４の投影面積比とは、図４（ｂ）に示すように、主流方向に直交する投影面上での、通路９３の面積Ｓcellに対する、フィン９４の面積Ｓ_VGとの比（Ｓ_VG／Ｓcell）である。図６の黒四角と黒菱形のプロットは、フィン９４の迎え角βを９０°で一定にしつつ、フィン９４の形状を相似形でかつ、その大きさを変えている。図６に示すように、投影面積比を大きくすることによって、フィン９４による２次流れの形成機能が十分に得られるようになるから、冷却性能が高まる一方で、投影面積比が大きくなることに伴い実質的な通路断面積は縮小するため、圧力損失も次第に高くなる。そのため、圧力損失が高まらないように、圧力損失の特性曲線における変曲点以下でかつ、所定以上の冷却性能（前記と同じ基準値）が得られる投影面積比として、０．１１２５以上０．１６２５以下とすることが好ましい。   Next, FIG. 6 shows the relationship between the projected area ratio of the fins 94, the cooling loss, and the pressure loss obtained by simulation. Here, as shown in FIG. 4B, the projected area ratio of the fin 94 is the ratio of the area S_VG of the fin 94 to the area Scell of the passage 93 on the projection plane orthogonal to the main flow direction (S_VG). / Scell). The black square and black rhombus plots in FIG. 6 are similar in shape and size of the fin 94 while keeping the angle of attack β of the fin 94 constant at 90 °. As shown in FIG. 6, since the function of forming the secondary flow by the fins 94 can be sufficiently obtained by increasing the projected area ratio, the cooling performance is enhanced while the projected area ratio is increased. Accordingly, the substantial cross-sectional area of the passage is reduced, so that the pressure loss is gradually increased. For this reason, in order to prevent the pressure loss from increasing, the projected area ratio at which the cooling performance (the same reference value as described above) is obtained that is equal to or lower than the inflection point in the pressure loss characteristic curve and equal to or higher than a predetermined value is 0.1125 or more and 0.1625. The following is preferable.

ここで、図６において白三角及び白丸のプロットは、フィン９４の迎え角βを変更することにより、投影面積比を変えた結果を示している。つまり、フィン９４の形状を一定にしつつ、迎え角βを９０°よりも小さくしたり、又は、大きくしたりしたときには、その分だけ、フィン９４の投影面積は小さくなるものの、これらのプロットは全て、フィン９４の迎え角を９０°に設定して、フィン９４の投影面積比を変更した相関線上に載っている。従って、ここで言う「投影面積比を０．１１２５以上０．１６２５以下に設定すること」には、フィン９４の迎え角βを変更する場合も含まれる。   Here, the white triangle and white circle plots in FIG. 6 indicate the result of changing the projected area ratio by changing the angle of attack β of the fin 94. That is, when the angle of attack β is made smaller or larger than 90 ° while keeping the shape of the fin 94 constant, the projected area of the fin 94 is reduced by that amount. The angle of attack of the fin 94 is set to 90 ° and the projection area ratio of the fin 94 is changed on the correlation line. Therefore, “setting the projected area ratio to 0.1125 or more and 0.1625 or less” here includes a case where the angle of attack β of the fin 94 is changed.

次に、図７は、シミュレーションにより得られた、フィン９４のピッチＦＰと、冷却性能及び２次流れの流速との関係を示している。同図によると、フィンピッチＦＰが狭くなるほど、２次流れの流速が低下している。これは、フィンピッチＦＰが狭いときには、主流方向に並んだフィン９４とフィン９４との間に流れが流入せずに、フィン９４を挟んだ両側位置を流体が主流方向に流れることになる結果、フィン９４による２次流れの形成機能が発揮されない、または、発揮され難くなるためである。一方、フィンピッチＦＰが広くなるほど、冷却性能が低下している。これは、フィンピッチＦＰが広くなるに従い、フィン９４の数が減る分、フィン９４による２次流れの形成機能が得られ難くなるためである。従って、２次流れを十分に形成しかつ、所望の冷却性能を得る上で、フィンピッチＦＰは、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。 Next, FIG. 7 is obtained by simulation shows the relationship between the pitch F P of the fins 94, the flow velocity of the cooling performance and secondary flows. According to the figure, as the fin pitch F P is narrowed, the flow rate of the secondary flow is reduced. This is because, when the fin pitch FP is narrow, the flow does not flow between the fins 94 arranged in the main flow direction and the fluid flows in the main flow direction on both sides of the fin 94. This is because the function of forming the secondary flow by the fins 94 is not exhibited or is hardly exhibited. On the other hand, as the fin pitch F P is widened, cooling performance is degraded. This is because as the fin pitch FP becomes wider, the function of forming the secondary flow by the fins 94 becomes difficult to obtain because the number of the fins 94 decreases. Thus, fully formed life-and-death secondary flow, in order to obtain a desired cooling performance, the fin pitch F P is preferably set to 2.0mm or more 3.0mm or less.

以上説明したように、ＥＧＲクーラー（熱交換器）７は、排気ガスが流れる第１流路内において、波形プレート９１によって区画される各通路９３内にフィン９４を設けて、通路９３を区画する区画壁に沿うような大きな２次流れを形成するようにしたから、各区画壁における伝熱性が高まり、ＥＧＲクーラー７の熱交換効率を向上させることができる。このことは、ＥＧＲクーラー７を小型化して、狭小なエンジンルーム内に配置する上で、有利になる。   As described above, the EGR cooler (heat exchanger) 7 partitions the passages 93 by providing the fins 94 in the respective passages 93 partitioned by the corrugated plate 91 in the first flow path through which the exhaust gas flows. Since a large secondary flow along the partition wall is formed, the heat transfer performance in each partition wall is increased, and the heat exchange efficiency of the EGR cooler 7 can be improved. This is advantageous in reducing the size of the EGR cooler 7 and disposing it in a narrow engine room.

尚、ここに開示する技術は、低圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラー７に最適であるが、高圧ＥＧＲシステムのＥＧＲクーラーに適用することも可能である。また、ここに開示する熱交換器は、エンジンシステムのＥＧＲクーラーとして用いる以外にも、様々な用途に用いることが可能である。   The technique disclosed herein is optimal for the EGR cooler 7 of the low pressure EGR system, but can also be applied to the EGR cooler of the high pressure EGR system. Moreover, the heat exchanger disclosed here can be used for various purposes besides being used as an EGR cooler of an engine system.

１ ディーゼルエンジン（エンジン）
５４ ＥＧＲ通路
９４ フィン
９１１ 天井壁（区画壁）
９１２ 底壁（区画壁）
９１３ 側壁（区画壁） 1 Diesel engine (engine)
54 EGR passage 94 Fin 911 Ceiling wall (partition wall)
912 Bottom wall (compartment wall)
913 Side wall (partition wall)

Claims (5)

第１流体が流れる流路を少なくとも有しかつ、前記第１流体と第２流体との間で熱交換を行うコアを備え、
前記流路内は、複数の通路に区画されていると共に、当該各通路内には、所定の区画壁から起立するように設けられたフィンが、流体の主流方向に沿って所定ピッチで複数、配設されており、
前記各フィンは、基端に対して起立端が前記主流方向の下流側に位置するように、所定の角度で傾斜しており、
前記各フィンはまた、前記主流方向に直交する投影面に投影した形状が、当該投影面上の前記通路の中心線に対して対称な形状でかつ、前記基端から前記起立端に向かって同じ幅か、又は、次第に幅狭となる形状に、形成されている熱交換器。 A core having at least a flow path through which the first fluid flows and performing heat exchange between the first fluid and the second fluid;
The flow path is partitioned into a plurality of passages, and each of the passages includes a plurality of fins provided to stand up from a predetermined partition wall at a predetermined pitch along the main flow direction of the fluid. Arranged,
Each of the fins is inclined at a predetermined angle with respect to the base end so that the standing end is located downstream in the main flow direction,
Each of the fins has a shape projected onto a projection plane orthogonal to the main flow direction and is symmetrical with respect to the center line of the passage on the projection plane, and is the same from the base end toward the standing end. A heat exchanger that is formed into a width or a shape that gradually becomes narrow. 請求項１に記載の熱交換器において、
前記フィンの傾斜の角度は、３５〜５５°に設定されている熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The angle of inclination of the fin is a heat exchanger set to 35 to 55 °. 請求項１又は２に記載の熱交換器において、
前記投影面上における、前記通路の面積に対する前記フィンの面積の比は、０．１１２５〜０．１６２５に設定されている熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The ratio of the area of the fin to the area of the passage on the projection plane is a heat exchanger set to 0.1125 to 0.1625. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器において、
前記フィンのピッチは、２．０〜３．０ｍｍに設定されている熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3,
The pitch of the said fin is a heat exchanger set to 2.0-3.0 mm. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器において、
前記第１流体はエンジンの排気ガスであり、前記第２流体は当該エンジンの冷却水であり、
前記コアは、前記排気ガスを前記エンジンの吸気側に還流させるＥＧＲ通路の途中において、前記排気ガスを前記冷却水によって冷却するように構成されている熱交換器。 In the heat exchanger according to any one of claims 1 to 4,
The first fluid is engine exhaust gas, and the second fluid is engine cooling water;
The core is a heat exchanger configured to cool the exhaust gas with the cooling water in the middle of an EGR passage for returning the exhaust gas to the intake side of the engine.
JP2012277211A 2012-12-19 2012-12-19 Heat exchanger Expired - Fee Related JP6011315B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012277211A JP6011315B2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012277211A JP6011315B2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014119244A true JP2014119244A (en) 2014-06-30
JP6011315B2 JP6011315B2 (en) 2016-10-19

Family

ID=51174223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012277211A Expired - Fee Related JP6011315B2 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6011315B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105571347A (en) * 2015-12-30 2016-05-11 赵炜 Finned heat exchanger provided with row-distance-variable communication holes
CN105571348A (en) * 2015-12-30 2016-05-11 赵炜 Finned heat exchanger provided with tubes forming gradually-changing included angle
CN105627789A (en) * 2015-12-30 2016-06-01 赵炜 Heat exchanger with variable numbers of communicating holes
WO2020184315A1 (en) * 2019-03-13 2020-09-17 株式会社デンソー Heat exchanger
JP2020153658A (en) * 2019-03-13 2020-09-24 株式会社デンソー Heat exchanger
CN112368876A (en) * 2018-06-29 2021-02-12 韦巴斯托股份公司 Temperature control element for controlling the temperature of an electrical energy store

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60256799A (en) * 1984-06-01 1985-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lamination type heat exchanger
JPS61141586U (en) * 1985-02-15 1986-09-01
JPS6239183U (en) * 1985-08-29 1987-03-09
JPH0979783A (en) * 1995-09-08 1997-03-28 Denso Corp Radiation fin for electronic circuit board
JP2003279293A (en) * 2002-03-20 2003-10-02 Denso Corp Exhaust heat exchanger
JP2005351567A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd Heat transfer tube internally provided with fin member and heat exchanger provided therewith
JP2008171987A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 T Rad Co Ltd Fin-type liquid-cooled heat sink
JP2009162433A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Denso Corp Heat transfer member

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60256799A (en) * 1984-06-01 1985-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Lamination type heat exchanger
JPS61141586U (en) * 1985-02-15 1986-09-01
JPS6239183U (en) * 1985-08-29 1987-03-09
JPH0979783A (en) * 1995-09-08 1997-03-28 Denso Corp Radiation fin for electronic circuit board
JP2003279293A (en) * 2002-03-20 2003-10-02 Denso Corp Exhaust heat exchanger
JP2005351567A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd Heat transfer tube internally provided with fin member and heat exchanger provided therewith
JP2008171987A (en) * 2007-01-11 2008-07-24 T Rad Co Ltd Fin-type liquid-cooled heat sink
JP2009162433A (en) * 2008-01-08 2009-07-23 Denso Corp Heat transfer member

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105571347A (en) * 2015-12-30 2016-05-11 赵炜 Finned heat exchanger provided with row-distance-variable communication holes
CN105571348A (en) * 2015-12-30 2016-05-11 赵炜 Finned heat exchanger provided with tubes forming gradually-changing included angle
CN105627789A (en) * 2015-12-30 2016-06-01 赵炜 Heat exchanger with variable numbers of communicating holes
CN105571348B (en) * 2015-12-30 2017-05-31 青岛酒店管理职业技术学院 The heat exchanger that a kind of finned tube angle is gradually changed
CN105571347B (en) * 2015-12-30 2017-09-08 青岛酒店管理职业技术学院 A kind of different intercommunicating pore finned heat exchanger of row's spacing
CN112368876A (en) * 2018-06-29 2021-02-12 韦巴斯托股份公司 Temperature control element for controlling the temperature of an electrical energy store
CN112368876B (en) * 2018-06-29 2024-05-28 韦巴斯托股份公司 Temperature control element for controlling the temperature of an electrical energy store
WO2020184315A1 (en) * 2019-03-13 2020-09-17 株式会社デンソー Heat exchanger
JP2020153658A (en) * 2019-03-13 2020-09-24 株式会社デンソー Heat exchanger
JP7226364B2 (en) 2019-03-13 2023-02-21 株式会社デンソー Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
JP6011315B2 (en) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6011315B2 (en) Heat exchanger
JP5862620B2 (en) Intake device for internal combustion engine
JPS6189926A (en) Contruction of air cooling type intercooler
US20060236691A1 (en) Crankcase lower part
JP5263191B2 (en) Fluid filtration cooling device for internal combustion engine
US9528427B2 (en) Intake system for engine
JP6372343B2 (en) Intercooler control device
JP5994622B2 (en) Heat exchanger
JP6350804B2 (en) Intake device for internal combustion engine
JP6447104B2 (en) Intake manifold
JP2016118117A (en) Intercooler control device
US20190226422A1 (en) Multi-cylinder engine
JP2012017921A (en) Heat exchanger and intake air cooling system of engine using the same
JP6645154B2 (en) Intake manifold
JP6915517B2 (en) Internal combustion engine
JP6601291B2 (en) Intake device
JP7151209B2 (en) Intake system for multi-cylinder engine
JP2020002796A (en) Intake system for multiple cylinder engine
JP6428242B2 (en) Intercooler
JP7306307B2 (en) intercooler
JP6090530B2 (en) Intake device for internal combustion engine
JP6783166B2 (en) Internal combustion engine intake system
JP6213232B2 (en) Engine intake system
JP6492586B2 (en) Intercooler
JP2021113529A (en) Intake device of engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150312

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6011315

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees