JP2017180100A - EGR cooler structure - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EGR cooler structure capable of absorbing stress by a thermal elongation and showing a high space efficiency.SOLUTION: This invention relates to an EGR cooler structure comprising: a cylindrical inlet side cap 18 positioned at an inlet side where EGR gas is fed; a cylindrical outlet side cap 25 positioned at an outlet side where EGR gas is discharged; and a cooling part 11 positioned between the inlet side cap and the outlet side cap to cool EGR gas. An outer diameter of each of the inlet side cap and the outlet side cap is expanded toward the cooling part and at least one of the inlet side cap and the outlet side cap is provided with a flexible free deforming part 27.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ構造に関する。   The present invention relates to an EGR cooler structure for cooling EGR gas.

自動車等の車両用エンジンでは、排気ポートや排気マニホールド等の排気系から排気ガスの一部を取り出して、ＥＧＲクーラで冷却し、エンジンの吸気系へ再循環させるＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）が広く実施されている。このＥＧＲ装置により、燃焼温度を下げノッキングを防止するとともにＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減することができ、またポンピングロス低減による燃費改善も期待できる。   In a vehicle engine such as an automobile, an EGR device (exhaust gas recirculation device) that extracts a part of exhaust gas from an exhaust system such as an exhaust port or an exhaust manifold, cools it with an EGR cooler, and recirculates it to the intake system of the engine. Is widely implemented. With this EGR device, the combustion temperature can be lowered to prevent knocking, the amount of NOx (nitrogen oxide) emissions can be reduced, and fuel consumption can be improved by reducing pumping loss.

図５は、従来のＥＧＲクーラ構造を説明する図であって、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲクーラ及びその周辺部分を模式的に示す斜視図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional EGR cooler structure, and is a perspective view schematically showing an EGR cooler and its peripheral portion in an EGR device.

このＥＧＲ装置では、排気マニホールド１２１の中央上部に排気ガス分岐通路１２１ａが設けられており、この排気マニホールド１２１には、排気ガス分岐通路１２１ａと連通するように、排気ガスをＥＧＲクーラ１２５に導入する導入パイプ１２２の入口部１２２ｂが接続・固定される。この導入パイプ１２２は、可撓性を有する蛇腹状の変形自在部１２２ａを備える。導入パイプ１２２の出口部１２２ｃは、図示しない変形自在な蛇腹等を有する継手によって、ＥＧＲクーラ１２５のガス入口部１２５ａのフランジ１２３に接続される。ＥＧＲクーラ１２５は、排気マニホールド１２１の側面にバンドで固定される。そして、ＥＧＲクーラ１２５のガス出口部１２５ｂのフランジ１２４は、ＥＧＲ管１２７に接続され、吸気マニホールドに固定されたＥＧＲ弁（図示せず）に接続される。   In this EGR device, an exhaust gas branch passage 121a is provided at the upper center of the exhaust manifold 121, and exhaust gas is introduced into the EGR cooler 125 through the exhaust manifold 121 so as to communicate with the exhaust gas branch passage 121a. The inlet 122b of the introduction pipe 122 is connected and fixed. The introduction pipe 122 includes a flexible bellows-shaped deformable portion 122a. The outlet 122c of the introduction pipe 122 is connected to the flange 123 of the gas inlet 125a of the EGR cooler 125 by a joint having a deformable bellows or the like (not shown). The EGR cooler 125 is fixed to the side surface of the exhaust manifold 121 with a band. The flange 124 of the gas outlet 125b of the EGR cooler 125 is connected to the EGR pipe 127 and is connected to an EGR valve (not shown) fixed to the intake manifold.

特開２０００−２８２９５９号公報JP 2000-282959 A

エンジン駆動時に、排気マニホールド１２１の分岐孔１２１ａから高温のＥＧＲガスが導入される導入パイプ１２２では、熱による伸長が生じる一方、エンジンの冷間時には収縮が生じる。図５に示すＥＧＲ装置では、導入パイプ１２２に蛇腹状の変形自在部１２２ａを設けることで、この熱伸びを吸収している。   When the engine is driven, the introduction pipe 122 into which the high-temperature EGR gas is introduced from the branch hole 121a of the exhaust manifold 121 causes expansion due to heat, while contraction occurs when the engine is cold. In the EGR apparatus shown in FIG. 5, the thermal expansion is absorbed by providing the introduction pipe 122 with a bellows-like deformable portion 122 a.

しかし、従来のＥＧＲ装置のように、導入パイプ１２２に変形自在部１２２ａを設けたものでは、導入パイプ１２２の設置スペースが大きくなり、設置スペースが制約されるＥＧＲ装置周辺では、この導入パイプ１２２のスペース増大に伴って、ＥＧＲクーラ１２５の設置スペースが減少することとなる。これに対応させるために、ＥＧＲクーラ１２５を小型化すると、ＥＧＲクーラ１２５の容量が低下することとなり、十分なクーラ性能を確保することが困難であった。   However, in the case where the deformable portion 122a is provided in the introduction pipe 122 as in the conventional EGR apparatus, the installation space of the introduction pipe 122 becomes large, and in the vicinity of the EGR apparatus where the installation space is restricted, the introduction pipe 122 As the space increases, the installation space for the EGR cooler 125 decreases. If the EGR cooler 125 is downsized to cope with this, the capacity of the EGR cooler 125 is reduced, and it is difficult to ensure sufficient cooler performance.

従って、本発明の目的は、熱伸びを吸収でき、スペース効率の高いＥＧＲクーラ構造を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an EGR cooler structure that can absorb thermal elongation and has high space efficiency.

上記目的を達成する請求項１に記載のＥＧＲクーラ構造は、ＥＧＲガスが導入される入口側に位置する筒状の入口側キャップと、ＥＧＲガスが排出される出口側に位置する筒状の出口側キャップと、前記入口側キャップと前記出口側キャップとの間に位置してＥＧＲガスを冷却する冷却部とを備えたＥＧＲクーラ構造において、前記入口側キャップ及び前記出口側キャップは、前記冷却部に向かって外径が拡径しており、前記入口側キャップ及び前記出口側キャップの少なくとも一方に、可撓性を有する変形自在部を設けたことを特徴とする。   The EGR cooler structure according to claim 1, which achieves the above object, includes a cylindrical inlet-side cap positioned on an inlet side where EGR gas is introduced, and a cylindrical outlet positioned on an outlet side where EGR gas is discharged. In the EGR cooler structure including a side cap and a cooling unit that is located between the inlet side cap and the outlet side cap and cools the EGR gas, the inlet side cap and the outlet side cap include the cooling unit The outer diameter of the cap is increased, and at least one of the inlet side cap and the outlet side cap is provided with a flexible deformable portion.

この構成によれば、ＥＧＲクーラにおいて、入口側キャップ及び出口側キャップの少なくとも一方に、可撓性を有する変形自在部を設けているため、この変形自在部によって、熱伸びを吸収させることができる。また、変形自在部は、冷却部に向かって外径が拡径するキャップに設けられているため、変形自在部を導入パイプに設けた従来のものに比べて、熱伸びを吸収するための変形自在部の長さ寸法を短くすることができる。これにより、スペース効率を高めることができ、その結果、ＥＧＲクーラを小型化することなく、クーラ容量を大きく保ち、十分なクーラ性能を確保することができる。   According to this configuration, in the EGR cooler, at least one of the inlet-side cap and the outlet-side cap is provided with the flexible deformable portion, so that the thermal stretch can be absorbed by the deformable portion. . In addition, since the deformable part is provided in the cap whose outer diameter increases toward the cooling part, the deformable part is a deformed part for absorbing thermal elongation compared to the conventional one in which the deformable part is provided in the introduction pipe. The length of the flexible part can be shortened. Thereby, space efficiency can be improved, As a result, a cooler capacity | capacitance can be kept large and sufficient cooler performance can be ensured, without reducing an EGR cooler.

また、請求項２に記載のＥＧＲクーラ構造は、請求項１に記載のＥＧＲクーラ構造において、前記変形自在部は、環状の凹部及び凸部が複数形成された蛇腹状であることを特徴とする。   The EGR cooler structure according to claim 2 is the EGR cooler structure according to claim 1, wherein the deformable portion has a bellows shape in which a plurality of annular concave portions and convex portions are formed. .

この構成によれば、変形自在部を環状の凹部及び凸部が複数形成された蛇腹状とすることで、可撓性に優れた構造とすることができる。   According to this structure, it can be set as the structure excellent in flexibility by making a deformable part into the bellows shape in which multiple annular recessed parts and convex parts were formed.

また、請求項３に記載のＥＧＲクーラ構造は、請求項１または２に記載のＥＧＲクーラ構造において、前記入口側キャップ及び前記出口側キャップのうち、設置状態において上方側に位置するキャップに前記変形自在部を設けたことを特徴とする。   Moreover, the EGR cooler structure according to claim 3 is the EGR cooler structure according to claim 1 or 2, wherein the deformation is changed to a cap positioned on an upper side in an installed state among the inlet side cap and the outlet side cap. A free part is provided.

この構成によれば、変形自在部に凝縮水が溜まって、変形自在部が腐食するのを回避することができる。つまり、エンジンを停止した後、発生した凝縮水は自重により下方へ流れて溜るため、設置状態において上方側に位置するキャップには凝縮水が溜り難く、この上方側のキャップに変形自在部を設けることで、変形自在部の腐食を回避することができる。   According to this configuration, it is possible to avoid that condensed water accumulates in the deformable portion and the deformable portion is corroded. That is, after the engine is stopped, the generated condensed water flows downward due to its own weight, so that it is difficult for the condensed water to collect in the upper cap in the installed state, and a deformable portion is provided in the upper cap. Thus, corrosion of the deformable part can be avoided.

また、請求項４に記載のＥＧＲクーラ構造は、請求項３に記載のＥＧＲクーラ構造において、前記出口側キャップは、周壁の板厚が入口側キャップの周壁の板厚に比して薄いことを特徴とする。   Further, the EGR cooler structure according to claim 4 is the EGR cooler structure according to claim 3, wherein the outlet side cap has a thickness of the peripheral wall that is thinner than a thickness of the peripheral wall of the inlet side cap. Features.

この構成によれば、入口側キャップの板厚を厚くして、熱耐久性を高めることができる。さらに、変形自在部が設けられる出口側キャップでは、板厚を薄くして、変形自在部の可撓性を向上させることができる。   According to this structure, the plate | board thickness of an entrance side cap can be thickened and heat durability can be improved. Furthermore, in the outlet-side cap provided with the deformable part, the plate thickness can be reduced to improve the flexibility of the deformable part.

本発明によるＥＧＲクーラ構造によれば、熱伸びを吸収でき、ＥＧＲ装置のスペース効率の高めることができる。   According to the EGR cooler structure according to the present invention, it is possible to absorb thermal elongation and increase the space efficiency of the EGR device.

本発明の一実施の形態であるＥＧＲクーラ構造の概略説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。It is a schematic explanatory drawing of the EGR cooler structure which is one embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is a side view. ＥＧＲクーラの概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of an EGR cooler. 図２のＩＩＩ-ＩＩＩ線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図２のＩＶ-ＩＶ線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 従来のＥＧＲクーラ構造の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the conventional EGR cooler structure.

本発明の一実施の形態であるＥＧＲクーラ構造を図１〜図４を参照して説明する。図１は、ＥＧＲクーラ構造の概略説明図であり、図１（ａ）は、ＥＧＲ装置の一部であるＥＧＲクーラ１０及びＥＧＲ弁３０をシリンダヘッド１００に取付けた状態を示す正面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）の側面図となるｂ矢視図である。   An EGR cooler structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic explanatory view of an EGR cooler structure, and FIG. 1A is a front view showing a state in which an EGR cooler 10 and an EGR valve 30 that are part of an EGR device are attached to a cylinder head 100. FIG.1 (b) is a b arrow view used as the side view of (a).

シリンダヘッド１００は、エンジン本体を構成しており、ＥＧＲ装置を取付けるための第１取付ボス１０１及び第２取付ボス１０３を有する。第１取付ボス１０１及び第２取付ボス１０３は、シリンダヘッド１００の外周面に突設されており、第２取付ボス１０３は、第１取付ボス１０１から所定距離離れた位置に突設される。   The cylinder head 100 forms an engine body and includes a first mounting boss 101 and a second mounting boss 103 for mounting the EGR device. The first mounting boss 101 and the second mounting boss 103 project from the outer peripheral surface of the cylinder head 100, and the second mounting boss 103 projects from the first mounting boss 101 at a predetermined distance.

第１取付ボス１０１は、シリンダヘッド１００の排気ポートから分岐した排気ガス分岐通路１０２を有し、この排気ガス分岐通路１０２は、第１取付ボス１０１の取付面となる平坦な頂面まで延在する。第１取付ボス１０１及び第２取付ボス１０３のそれぞれにおいて、取付面となる頂面には、螺子穴が形成されている。   The first mounting boss 101 has an exhaust gas branch passage 102 branched from the exhaust port of the cylinder head 100, and the exhaust gas branch passage 102 extends to a flat top surface that is a mounting surface of the first mounting boss 101. To do. In each of the first mounting boss 101 and the second mounting boss 103, a screw hole is formed on the top surface serving as the mounting surface.

ＥＧＲクーラ１０及びＥＧＲ弁３０の概要を図２〜図４を参照して説明する。図２は、ＥＧＲクーラ１０の斜視図、図３は、図２のＩＩＩ-ＩＩＩ線断面図、図４は、図２のＩＶ-ＩＶ線断面図である。   The outline | summary of the EGR cooler 10 and the EGR valve 30 is demonstrated with reference to FIGS. 2 is a perspective view of the EGR cooler 10, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.

ＥＧＲクーラ１０は、冷却部１１と、冷却部１１の上流側（図２の下方側）に位置する入口側キャップ１８と、入口側キャップ１８に連結される導入パイプ２１と、冷却部１１の下流側（図２の上方側）に位置する出口側キャップ２５とを有する。   The EGR cooler 10 includes a cooling unit 11, an inlet-side cap 18 positioned on the upstream side (lower side in FIG. 2) of the cooling unit 11, an introduction pipe 21 connected to the inlet-side cap 18, and a downstream side of the cooling unit 11. And an outlet side cap 25 located on the side (upper side in FIG. 2).

冷却部１１は、略矩形筒状の周壁１２を有し、周壁１２の内部に、熱交換部１５を有する。熱交換部１５は、ＥＧＲガス通路群１６と冷却水路１７とを有する。   The cooling unit 11 includes a substantially rectangular cylindrical peripheral wall 12, and a heat exchange unit 15 inside the peripheral wall 12. The heat exchange unit 15 includes an EGR gas passage group 16 and a cooling water passage 17.

ＥＧＲガス通路群１６は、ＥＧＲクーラ１０の軸方向（図３の軸線ａが延びる方向であって、上流側から下流側へ向かう方向）に延在する複数のＥＧＲガス通路１６ａからなる。   The EGR gas passage group 16 is composed of a plurality of EGR gas passages 16a extending in the axial direction of the EGR cooler 10 (the direction in which the axis a in FIG. 3 extends and from the upstream side toward the downstream side).

冷却水路１７は、図示しないエンジン冷却水循環経路から分岐したエンジン冷却水が流通する水路であり、図３及び図４に示すように、エンジン冷却水をＥＧＲガス通路１６aの外周に沿って流通させる。このエンジン冷却水は、冷却部１１の周壁１２の上流側に形成された冷却水入口１３から冷却水路１７内に流入される。エンジン冷却水が冷却水路１７を通ることにより、各ＥＧＲガス通路１６ａを流れるＥＧＲガスと、エンジン冷却水との間で熱交換が行われる。熱交換後のエンジン冷却水は、周壁１２の下流側に形成された冷却水出口１４からエンジン冷却水循環路に戻される。   The cooling water passage 17 is a water passage through which engine cooling water branched from an unillustrated engine cooling water circulation passage flows, and distributes the engine cooling water along the outer periphery of the EGR gas passage 16a as shown in FIGS. The engine cooling water flows into the cooling water channel 17 from a cooling water inlet 13 formed on the upstream side of the peripheral wall 12 of the cooling unit 11. When the engine coolant passes through the coolant passage 17, heat exchange is performed between the EGR gas flowing through each EGR gas passage 16a and the engine coolant. The engine coolant after heat exchange is returned to the engine coolant circulation path from the coolant outlet 14 formed on the downstream side of the peripheral wall 12.

入口側キャップ１８は、ＥＧＲガスを冷却部１１に導入する導入パイプ２１とを連結する筒状体である。入口側キャップ１８は、内径及び外径が、上流側（導入パイプ２１側）から下流側（冷却部１１側）に向かって拡径する筒状の周壁１９を有する。周壁１９の下流端部１９ａは、略矩形筒状であり、冷却部１１の周壁１２の上流端に嵌合され、接合される。周壁１９の上流端部１９ｂは、略円筒状であり、導入パイプ２１に嵌合され、接合される。入口側キャップ１８の周壁１２の板厚は、後述する出口側キャップ２５の周壁２６の板厚よりも大きく設定される。   The inlet-side cap 18 is a cylindrical body that connects an introduction pipe 21 that introduces EGR gas into the cooling unit 11. The inlet-side cap 18 has a cylindrical peripheral wall 19 whose inner diameter and outer diameter increase from the upstream side (introduction pipe 21 side) toward the downstream side (cooling unit 11 side). The downstream end 19 a of the peripheral wall 19 has a substantially rectangular cylindrical shape, and is fitted and joined to the upstream end of the peripheral wall 12 of the cooling unit 11. The upstream end 19b of the peripheral wall 19 is substantially cylindrical and is fitted to and joined to the introduction pipe 21. The plate thickness of the peripheral wall 12 of the inlet side cap 18 is set larger than the plate thickness of the peripheral wall 26 of the outlet side cap 25 described later.

導入パイプ２１は、シリンダヘッド１００と入口側キャップ１８との間を連結して、ＥＧＲガスの流通路を形成する。本実施の形態において、導入パイプ２１は、軸方向に沿って延在する直線部２１Ａと、直線部２１Ａから湾曲する湾曲部２１Ｂとを有する略Ｌ字状に形成されている。導入パイプ２１の上流端には、導入パイプ２１を第１取付ボス１０１に連結するためのフランジ２２が設けられる。   The introduction pipe 21 connects the cylinder head 100 and the inlet-side cap 18 to form an EGR gas flow passage. In the present embodiment, the introduction pipe 21 is formed in a substantially L shape having a straight portion 21A extending along the axial direction and a curved portion 21B curved from the straight portion 21A. A flange 22 for connecting the introduction pipe 21 to the first mounting boss 101 is provided at the upstream end of the introduction pipe 21.

出口側キャップ２５は、冷却部１１とＥＧＲ弁３０とを連結する筒状体である。出口側キャップ２５は、内径及び外径が、下流側（ＥＧＲ弁３０側）から上流側（冷却部１１側）に向かって拡径する筒状の周壁２６を有する。周壁２６の上流端部２６ａは、略矩形筒状であり、冷却部１１の周壁１２の下流端に嵌合され、接合される。周壁２６の下流端部には、管状のＥＧＲガス排出口２８が形成されるとともに、このＥＧＲガス排出口２８にＥＧＲ弁３０を連結するためのフランジ２９が設けられる。   The outlet side cap 25 is a cylindrical body that connects the cooling unit 11 and the EGR valve 30. The outlet-side cap 25 has a cylindrical peripheral wall 26 whose inner diameter and outer diameter increase from the downstream side (EGR valve 30 side) toward the upstream side (cooling unit 11 side). The upstream end portion 26 a of the peripheral wall 26 has a substantially rectangular cylindrical shape, and is fitted and joined to the downstream end of the peripheral wall 12 of the cooling unit 11. A tubular EGR gas discharge port 28 is formed at the downstream end portion of the peripheral wall 26, and a flange 29 for connecting the EGR valve 30 to the EGR gas discharge port 28 is provided.

出口側キャップ２５の周壁２６には、可撓性を有する変形自在部２７が設けられる。本実施の形態において、変形自在部２７は、環状の凹部２７ａ及び凸部２７ｂが軸方向へ複数形成された蛇腹状である。なお、図３に示す変形自在部２７は、ＥＧＲガスの流れ方向である軸方向に対して凹凸状に形成されているが、これに限られず、例えば、軸方向と直交する径方向へ凹凸状となるように、蛇腹状の変形自在部２７を形成してもよい。   A flexible deformable portion 27 is provided on the peripheral wall 26 of the outlet side cap 25. In the present embodiment, the deformable portion 27 has a bellows shape in which a plurality of annular concave portions 27a and convex portions 27b are formed in the axial direction. Note that the deformable portion 27 shown in FIG. 3 is formed in a concavo-convex shape with respect to the axial direction that is the flow direction of the EGR gas. The bellows-like deformable part 27 may be formed so that

既述のとおり、出口側キャップ２５の周壁２６は、入口側キャップ１８の周壁１９よりも板厚が薄くなっている。なお、出口側キャップ２５の周壁２６は、少なくとも変形自在部２７において、板厚が入口側キャップ１８の板厚よりも薄くなるように形成される。   As described above, the peripheral wall 26 of the outlet side cap 25 is thinner than the peripheral wall 19 of the inlet side cap 18. The peripheral wall 26 of the outlet side cap 25 is formed so that the plate thickness is thinner than the plate thickness of the inlet side cap 18 at least in the deformable portion 27.

ＥＧＲ弁３０は、弁本体３１と、弁本体３１をＥＧＲクーラ１０に連結するためのフランジ３２と、モータ部３４と、取付ブラケット３５とを備える。弁本体３１は、内部にＥＧＲガスの流量等を制御する弁体を有する。モータ部３４は、弁本体３１の上方に配置され、弁本体３１と接続されており、内部に弁体を駆動させる駆動モータを備える。弁本体３１の下流側には、流量等が制御されたＥＧＲガスを排出するための排出口３３が設けられる。排出口３３は、図示しないＥＧＲパイプ等を介してエンジンの吸気系である吸気マニホールドに連結される。フランジ３２は、ＥＧＲクーラ１０のＥＧＲガス排出口２８に設けられたフランジ２９と連結可能に構成される。取付ブラケット３５は、弁本体３１をシリンダヘッド１００の第２取付ボス１０３に取付けて固定するための連結部材である。   The EGR valve 30 includes a valve body 31, a flange 32 for connecting the valve body 31 to the EGR cooler 10, a motor unit 34, and a mounting bracket 35. The valve body 31 has a valve body that controls the flow rate of the EGR gas and the like. The motor unit 34 is disposed above the valve main body 31, is connected to the valve main body 31, and includes a drive motor that drives the valve body therein. On the downstream side of the valve main body 31, a discharge port 33 for discharging EGR gas whose flow rate is controlled is provided. The discharge port 33 is connected to an intake manifold which is an intake system of the engine via an EGR pipe or the like (not shown). The flange 32 is configured to be connectable to a flange 29 provided at the EGR gas discharge port 28 of the EGR cooler 10. The mounting bracket 35 is a connecting member for mounting and fixing the valve body 31 to the second mounting boss 103 of the cylinder head 100.

上述したＥＧＲクーラ１０及びＥＧＲ弁３０は、互いのフランジ２９，３２が結合されて一体化、すなわちユニット化される。この一体化されたＥＧＲクーラ１０及びＥＧＲ弁３０は、締結ボルト４０を用いてシリンダヘッド１００に固定される。具体的には、図１に示すように、ＥＧＲクーラ１０の上流側に位置するフランジ２２をシリンダヘッド１００の第１取付ボス１０１に締結ボルト４０により締結し、ＥＧＲバルブ３０の取付ブラケット３５をシリンダヘッド１００の第２取付ボス１０３に締結ボルト４０により締結する。   The EGR cooler 10 and the EGR valve 30 described above are integrated, that is, unitized, by connecting the flanges 29 and 32 to each other. The integrated EGR cooler 10 and the EGR valve 30 are fixed to the cylinder head 100 using fastening bolts 40. Specifically, as shown in FIG. 1, the flange 22 positioned on the upstream side of the EGR cooler 10 is fastened to the first mounting boss 101 of the cylinder head 100 with a fastening bolt 40, and the mounting bracket 35 of the EGR valve 30 is attached to the cylinder. The second mounting boss 103 of the head 100 is fastened by the fastening bolt 40.

次に、上述のように構成されたＥＧＲクーラ１０の作用を説明する。   Next, the operation of the EGR cooler 10 configured as described above will be described.

排気ポートから分岐した高温のＥＧＲガスは、排気ガス分岐通路１０２を通ってＥＧＲクーラ１０の導入パイプ２１に導入され、導入パイプ２１から入口側キャップ１８を通って冷却部１１に流入する。冷却部１１において、ＥＧＲガスは、熱交換部１５の複数のＥＧＲガス通路１６ａ（ＥＧＲガス通路群１６）に分岐して流れる。   The hot EGR gas branched from the exhaust port is introduced into the introduction pipe 21 of the EGR cooler 10 through the exhaust gas branch passage 102, and flows into the cooling unit 11 from the introduction pipe 21 through the inlet side cap 18. In the cooling unit 11, the EGR gas branches and flows into the plurality of EGR gas passages 16 a (EGR gas passage group 16) of the heat exchange unit 15.

一方、ＥＧＲクーラ１０では、エンジン冷却水循環路から分岐したエンジン冷却水が、冷却水入口１３から熱交換部１５の冷却水路１７に導入され、冷却水路１７を循環した後、冷却水出口１４からエンジン冷却水循環路に戻される。   On the other hand, in the EGR cooler 10, the engine cooling water branched from the engine cooling water circulation path is introduced from the cooling water inlet 13 to the cooling water path 17 of the heat exchange unit 15, circulated through the cooling water path 17, and then the engine water from the cooling water outlet 14 Returned to the cooling water circuit.

この際、熱交換部１５では、冷却水路１７内を流れるエンジン冷却水と、各ＥＧＲガス通路１６ａを流れるＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。これにより、ＥＧＲガスは冷却され、冷却された低温のＥＧＲガスは、ＥＧＲガス通路群１６から出口側キャップ２５内に放出される。   At this time, in the heat exchanging section 15, heat exchange is performed between the engine cooling water flowing in the cooling water passage 17 and the EGR gas flowing in each EGR gas passage 16a. Thereby, the EGR gas is cooled, and the cooled low-temperature EGR gas is discharged from the EGR gas passage group 16 into the outlet side cap 25.

低温のＥＧＲガスは、出口側キャップ２５からＥＧＲ弁３０に誘導されて流量等が制御されて排出口３３から排出される。その後、低温のＥＧＲガスは、ＥＧＲパイプ等を介して吸気マニホールドに供給される。   The low temperature EGR gas is guided from the outlet side cap 25 to the EGR valve 30, the flow rate and the like are controlled, and the EGR gas is discharged from the discharge port 33. Thereafter, the low temperature EGR gas is supplied to the intake manifold via an EGR pipe or the like.

このＥＧＲ装置において、排気ガス分岐通路１０２からＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１０へ導入されると、高温のＥＧＲガスにより導入パイプ２１や入口側キャップ１８が加熱される。すると、熱応力によりＥＧＲクーラ１０のシリンダヘッドへの２か所の固定点の間、すなわちフランジ２２と第１取付ボス１０１との固定点およびフランジ２９と第２取付ボス１０３との固定点の間でＥＧＲクーラ１０の伸長が生じる。   In this EGR apparatus, when EGR gas is introduced into the EGR cooler 10 from the exhaust gas branch passage 102, the introduction pipe 21 and the inlet side cap 18 are heated by the high-temperature EGR gas. Then, due to thermal stress, between the two fixing points of the EGR cooler 10 to the cylinder head, that is, between the fixing points of the flange 22 and the first mounting boss 101 and between the fixing points of the flange 29 and the second mounting boss 103. Thus, the EGR cooler 10 is extended.

本実施の形態のＥＧＲクーラ１０では、熱応力が生じても出口側キャップ２５に設けた可撓性を有する変形自在部２７によって熱応力による伸長を吸収させることができる。そのため、熱伸長によってＥＧＲクーラ１０の締結フランジ部分に応力集中し、シール性が悪化することを防ぐことができる。また、温度低下時には、変形自在部２７によって熱収縮による応力を吸収することができる。既述のとおり、出口側キャップ２５及び入口側キャップ１８は、それぞれ、導入パイプ２１よりも内径が大きくなるように、冷却部１１側へ向かって内径及び外径が拡径している。変形自在部２７は、この拡径した出口側キャップ２５の周壁２６に形成されているため、熱応力を吸収可能な面積を広く確保することができる。   In the EGR cooler 10 according to the present embodiment, even when thermal stress occurs, extension due to thermal stress can be absorbed by the flexible deformable portion 27 provided in the outlet side cap 25. Therefore, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the fastening flange portion of the EGR cooler 10 due to thermal expansion, and the sealing performance from being deteriorated. Further, when the temperature is lowered, the deformable portion 27 can absorb the stress due to the heat shrinkage. As described above, the outlet-side cap 25 and the inlet-side cap 18 have an inner diameter and an outer diameter that are increased toward the cooling unit 11 so that the inner diameter is larger than that of the introduction pipe 21. Since the deformable portion 27 is formed on the peripheral wall 26 of the outlet-side cap 25 whose diameter has been expanded, a wide area capable of absorbing thermal stress can be secured.

従来のＥＧＲクーラ構造では、ＥＧＲクーラに変形自在部を設けることなく、ＥＧＲクーラにＥＧＲガスを導入する導入パイプに変形自在部を設けていた。導入パイプは、比較的細い配管であり、この導入パイプによって熱応力を吸収させる場合には、変形自在部の長さ寸法を大きくする必要がある。一方、ＥＧＲ装置は、エンジンの排気系と吸気系とを繋ぐものであって搭載スペースには制限がある。そのため、導入パイプの設置スペースを大きくした場合には、ＥＧＲクーラの設置スペースが小さくなり、これに伴って、クーラ容量が小さくなる傾向があった。   In the conventional EGR cooler structure, the deformable portion is provided in the introduction pipe for introducing the EGR gas into the EGR cooler without providing the deformable portion in the EGR cooler. The introduction pipe is a relatively thin pipe. When the introduction pipe absorbs thermal stress, it is necessary to increase the length of the deformable portion. On the other hand, the EGR device connects an exhaust system and an intake system of an engine and has a limited mounting space. Therefore, when the installation space for the introduction pipe is increased, the installation space for the EGR cooler is reduced, and accordingly, the cooler capacity tends to be reduced.

本実施の形態では、ＥＧＲクーラ１０の出口側キャップ２５に変形自在部２７を設けることで、導入パイプ２１の設置スペースの増大を抑制することができる。また、従来のものと比べて、熱伸びを吸収するための変形自在部２７の長さ寸法を短くし、ＥＧＲクーラ１０の容量を大きくして、十分なクーラ性能を確保することができる。これにより、本実施の形態のＥＧＲクーラ構造では、ＥＧＲ装置におけるスペース効率を高めて、ＥＧＲクーラ１０の容量を大きくすることができる。また、この変形自在部２７を環状の凹部及び凸部が複数形成された蛇腹状とすることで、可撓性に優れた構造とすることができる。   In the present embodiment, an increase in the installation space of the introduction pipe 21 can be suppressed by providing the deformable portion 27 on the outlet side cap 25 of the EGR cooler 10. Moreover, compared with the conventional one, the length of the deformable portion 27 for absorbing thermal elongation can be shortened, the capacity of the EGR cooler 10 can be increased, and sufficient cooler performance can be ensured. Thereby, in the EGR cooler structure of this Embodiment, the space efficiency in an EGR apparatus can be improved and the capacity | capacitance of the EGR cooler 10 can be enlarged. Further, by making the deformable portion 27 into a bellows shape in which a plurality of annular concave portions and convex portions are formed, a structure having excellent flexibility can be obtained.

さらに、変形自在部２７によって、導入パイプ２１、入口側キャップ１８、冷却部１１、出口側キャップ２５、ＥＧＲ弁３０等のユニット構成部材の組み付け精度のバラツキに起因する負荷を吸収することができる。そのため、ユニット化されたこれら構成部材の変形が変形自在部２７により抑制されて耐久性が向上する。   Furthermore, the deformable portion 27 can absorb a load caused by variations in assembly accuracy of unit components such as the introduction pipe 21, the inlet side cap 18, the cooling portion 11, the outlet side cap 25, and the EGR valve 30. Therefore, the deformation of the unitized components is suppressed by the deformable portion 27 and the durability is improved.

さらに、変形自在部２７を入口側キャップ１８ではなく、出口側キャップ２５に設けることで、凝縮水によって変形自在部２７が腐食するのを回避することができる。具体的に説明すると、ＥＧＲガスの凝縮水は重力により下方に溜まる為、上方に配置される出口側キャップ２５に変形自在部２７を設けることで、変形自在部２７の凹部に凝縮水が溜まるのを抑制し、腐食を回避することができる。本実施の形態では、ＥＧＲクーラ１０の軸方向を車両の上下方向としており、変形自在部２７は、この上下方向に凹凸状をなしているため、より凝縮水が溜まり難い構成となっている。   Furthermore, by providing the deformable portion 27 not on the inlet side cap 18 but on the outlet side cap 25, the deformable portion 27 can be prevented from being corroded by condensed water. More specifically, since EGR gas condensate accumulates downward due to gravity, condensate accumulates in the recess of the deformable part 27 by providing the deformable part 27 in the outlet-side cap 25 disposed above. Can be suppressed and corrosion can be avoided. In the present embodiment, the axial direction of the EGR cooler 10 is the vertical direction of the vehicle, and the deformable portion 27 has an uneven shape in the vertical direction, so that condensed water is less likely to accumulate.

また、入口側キャップ１８の周壁１９は、高温のＥＧＲガスに対する熱耐久性上、板厚が要求される。一方、出口側キャップ２５では、ＥＧＲガスが低温となるため、入口側キャップ１８より板厚を小さくしても必要な熱耐久性を確保できる。したがって、出口側キャップ２５の周壁２６の板厚を小さくすることで、変形自在部２７の可撓性を向上させることができる。   Further, the peripheral wall 19 of the inlet side cap 18 is required to have a plate thickness in terms of thermal durability against high temperature EGR gas. On the other hand, since the EGR gas is at a low temperature in the outlet side cap 25, the required thermal durability can be ensured even if the plate thickness is made smaller than that of the inlet side cap 18. Therefore, the flexibility of the deformable portion 27 can be improved by reducing the plate thickness of the peripheral wall 26 of the outlet side cap 25.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、出口側キャップ２５に蛇腹状の変形自在部２７を備えたが、出口側キャップ２５に代えて、入口側キャップ１８に蛇腹状の変形自在部を備えることできる。さらに、出口側キャップ２５及び入口側キャップ１８の双方に変形自在部を備えることもできる。なお、入口側キャップ１８及び出口側キャップ２５のうち、いずれか一方にのみ変形自在部２７を設ける場合には、双方のうち、設置状態において上方側に位置するキャップに変形自在部２７を設けることが好ましい。また、入口側キャップ１８及び出口側キャップ２５の板厚を同一にしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, in the above-described embodiment, the outlet side cap 25 includes the bellows-shaped deformable portion 27, but the inlet side cap 18 can include the bellows-shaped deformable portion instead of the outlet side cap 25. Further, both the outlet side cap 25 and the inlet side cap 18 may be provided with a deformable portion. In the case where the deformable portion 27 is provided only on one of the inlet side cap 18 and the outlet side cap 25, the deformable portion 27 is provided on the cap located on the upper side in the installed state. Is preferred. Further, the plate thickness of the inlet side cap 18 and the outlet side cap 25 may be the same.

また、上記実施の形態では、変形自在部２７を凹部及び凸部が複数形成された蛇腹状に形成したが、蛇腹状に限定されるものではなく、熱伸長を吸収可能な可撓性を有する形状であればよい。   Moreover, in the said embodiment, although the deformable part 27 was formed in the bellows shape in which several recessed parts and convex parts were formed, it is not limited to a bellows shape, and has the flexibility which can absorb thermal expansion | extension. Any shape is acceptable.

また、上記実施の形態ではＥＧＲクーラ１０とＥＧＲ弁３０とを結合して一体化（ユニット化）しているが、ＥＧＲクーラ３０とＥＧＲ弁３０とを分離して配置することもできる。さらに、上記実施の形態では、ＥＧＲクーラ３０をシリンダヘッド１００に配置したが、排気マニホールドに配置することもできる。   In the above-described embodiment, the EGR cooler 10 and the EGR valve 30 are combined and integrated (unitized). However, the EGR cooler 30 and the EGR valve 30 can be separately arranged. Further, in the above embodiment, the EGR cooler 30 is arranged in the cylinder head 100, but it can also be arranged in the exhaust manifold.

１０ ＥＧＲクーラ
１１ 冷却部
１５ 熱交換部
１６ ＥＧＲガス通路群
１７ 冷却水路
１８ 入口側キャップ
１９ 周壁
２１ 導入パイプ
２２ フランジ
２５ 出口側キャップ
２６ 周壁
２７ 変形自在部
３０ ＥＧＲ弁
１００ シリンダヘッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 EGR cooler 11 Cooling part 15 Heat exchange part 16 EGR gas passage group 17 Cooling water path 18 Inlet side cap 19 Perimeter wall 21 Introducing pipe 22 Flange 25 Outlet side cap 26 Perimeter wall 27 Deformable part 30 EGR valve 100 Cylinder head

Claims (4)

ＥＧＲガスが導入される入口側に位置する筒状の入口側キャップと、ＥＧＲガスが排出される出口側に位置する筒状の出口側キャップと、前記入口側キャップと前記出口側キャップとの間に位置してＥＧＲガスを冷却する冷却部とを備えたＥＧＲクーラ構造において、
前記入口側キャップ及び前記出口側キャップは、前記冷却部に向かって外径が拡径しており、
前記入口側キャップ及び前記出口側キャップの少なくとも一方に、可撓性を有する変形自在部を設けたことを特徴とするＥＧＲクーラ構造。 A cylindrical inlet-side cap positioned on the inlet side where EGR gas is introduced; a cylindrical outlet-side cap positioned on the outlet side where EGR gas is discharged; and between the inlet-side cap and the outlet-side cap And an EGR cooler structure including a cooling unit that cools the EGR gas.
The inlet-side cap and the outlet-side cap have an outer diameter that increases toward the cooling part,
An EGR cooler structure, wherein a flexible deformable portion is provided on at least one of the inlet side cap and the outlet side cap. 前記変形自在部は、環状の凹部及び凸部が複数形成された蛇腹状であることを特徴とする請求項１に記載にＥＧＲクーラ構造。   2. The EGR cooler structure according to claim 1, wherein the deformable portion has a bellows shape in which a plurality of annular concave portions and convex portions are formed. 前記入口側キャップ及び前記出口側キャップのうち、設置状態において上方側に位置するキャップに前記変形自在部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲクーラ構造。   3. The EGR cooler structure according to claim 1, wherein the deformable portion is provided on a cap located on an upper side in the installed state among the inlet side cap and the outlet side cap. 4. 前記出口側キャップは、周壁の板厚が入口側キャップの周壁の板厚に比して薄いことを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲクーラ構造。   4. The EGR cooler structure according to claim 3, wherein the outlet-side cap has a thinner peripheral wall than a peripheral wall of the inlet-side cap.
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