JP3937635B2 - EGR cooler with exhaust gas purification function - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン、特にディーゼルエンジンにおける一部の排気ガスを吸気路側に還流させる排気ガス還流通路(EGR通路)に配設される排気浄化機能付きEGRクーラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンにおいて、EGR通路を介して一部の排気ガスを吸気路側に還流させることによって、NOxを低減させるとともに、EGR通路中にEGRクーラーを配設することにより、還流される排気ガスの温度を低下させ、さらなるNOx低減を図ることが知られている(例えば特開平6−66208号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のEGR装置においては、EGRクーラーによって還流される排気ガスの温度を下げ、エンジンの筒内温度を下げた上で排気還流率(EGR率)を稼いでいたが、排気ガス中のすすによってエンジン内部例えばピストンリング、シリンダライナー、バルブシート面等の摩耗を促進し、エンジンの耐久性を縮めてしまっていた。
【0004】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消して、EGRクーラーにすすのトラップ(捕集)能力と、その燃焼によって上昇した排気ガスの温度を低下させるための冷却能力を併せ持たせることにより、高いNOx浄化性能とエンジンの耐久信頼性の向上を得ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、排気ガス中のすすを捕集し、燃焼させNOxを浄化する触媒層と、該触媒層から排気される排気ガスを冷却させるガス冷却層とから構成され、該ガス冷却層から排気された排気ガスをエンジンの吸気路側に還流させるEGR通路に配設される排気ガス浄化作用付きEGRクーラーにおいて、前記触媒層とガス冷却層とを断熱層を介して隣合わせで接触して配置し、前記触媒層の一端が湾曲状に形成された中間集合部によって前記ガス冷却層の一端に連結され、前記中間集合部で触媒層より排気された排気ガスをガス冷却層に案内したことを特徴とする。
【0006】
また、前記ガス冷却層の外側に空気冷却フィンを設けたことを特徴とする。
【0007】
上記の構成によれば、乾留される排気ガス中の残留酸素と捕集されたすすとの燃焼により触媒層でのNOx浄化が促進される。また、すすの捕集、燃焼により、乾留される排気ガス中のすす量が低減された吸気がエンジンに供給されることから、その内部機構の摩耗を防止してエンジンの寿命を延長することができる。更には、触媒層とガス冷却層とを断熱層を介して隣合わせで接触して配置したので、触媒作用と冷却作用を別々に発揮することができる。更にまた、中間集合部で触媒層より排気された排気ガスをガス冷却層に折り返して案内したので、EGRクーラー本体がコンパクトとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0009】
図1において、ディーゼルエンジン1の吸気マニホルドに、エアクリーナ3を設けた吸気路2を接続すると共に排気マニホルドに排気路4を接続し、この排気路4の途中に触媒コンバータ5を設けている。
【0010】
6は排気路4の途中から分岐され、前記エアクリーナ3より後方の吸気路2の途中に接続され、一部の排気ガスGを吸気路2側に還流させる排気還流通路、即ちEGR通路である。このEGR通路6の途中には、EGR弁7、EGRクーラー8が夫々設けられている。
【0011】
EGRクーラー8は図2、図3、図4に示すように、本体81がすすを捕集するとともに、NOxを浄化させるための焼結合金またはセラミックフォームに、Pt,Pd等の酸化活性を有する触媒を金属薄膜としてコーティングした触媒層82と、排気ガスGを冷却させるガス冷却層83の2層から構成されている。そしてこの2層の間には耐熱性断熱材からなる断熱層84が設けられている。
【0012】
また、本体81の一端には、排気ガスGの流入口85と流出口86が夫々設けられており、他端には、触媒層82からの排気ガスGを冷却層83へ円滑に導入するように外周部を湾曲状に形成された中間集合部87が設けられている。
【0013】
前記冷却層83は、図3に示すように複数の偏平に形成した管体を配置した排気ガス流路83aが配設されており、それらの排気ガス流路83aの外周部に冷却媒体としてのエンジン1の冷却水Wが導入される冷却部83bが形成されている。なお、排気ガス流路83aは耐腐食性に富むSUS材で構成されるのが望ましい。
【0014】
また、前記本体81には冷却層83へエンジン1からの冷却水Wを導入する流入口83cと、この冷却部83から昇温した冷却水Wをエンジン1に戻す流出口83dが夫々設けられている。さらに、前記本体81の冷却層83側の外側には冷却フィン88を一体成形により形成して空気冷却の効果が向上するように構成している。
【0015】
上述のように構成された本発明のEGRクーラー8においては、還流される排気ガスGは先づ流入口85より触媒層82内に流入し、これによって排気ガスG中のすすが捕集され、更にその酸化反応によって排気ガスG中の残留酸素によりそのすすは燃焼され、NOx浄化が促進される。
【0016】
すすの燃焼により温度の上昇した触媒層82からの排気ガスGは、中間集合部87を経由して隣接して配置した冷却層83の排気ガス流路83a内に導入され、この排気ガス流路83aの外部の冷却水Wによって冷却され、そしてEGR制御弁7を経由して吸気路2へ還流される。
このように、本発明のEGRクーラー8では、排気ガスG中の残留酸素と捕集されたすすとの燃焼により、NOx浄化が促進され、NOx低減が図られる。
【0017】
また、すすの捕集、燃焼により、還流される排気ガスG中のすす量が低減されてエンジン内部のピストンリング、シリンダライナー、バルブシート面等の摩耗が防止される。
【0018】
また、CO2 濃度が増加するため、排気ガス中の不活性成分が増えることで、実際の排気ガス還流率(EGR率)が増加し、テールパイプエミッションが低下できる。さらに、必要還流排気ガス量が少なくなることで、必要放熱容量が少なくなり、EGRクーラー自体が小さくできる。
【0019】
また、EGRクーラー本体81内を触媒層82と冷却層83とに断熱層84を介して2分割し、隣合わせに配設したことにより、排気ガス浄化機能を備えながら、コンパクトな構造とすることができた。さらに、本体81の冷却層83側にに冷却フィン88を設けたことで、EGRクーラーの冷却効率を向上できる。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、排気ガス中のすすを捕集し燃焼しNOxを浄化する触媒層と、この触媒層から排気された排気ガスを冷却させるガス冷却層とに区別して構成したので、触媒作用と冷却作用とを別々に発揮し、還流される排気ガス中の残留酸素と捕集されたすすとの燃焼により触媒層でのNOx浄化が促進され、NOx低減が図られる。そして、前記触媒層とガス冷却層とを断熱層を介して隣合わせで接触して配置し、この触媒層と冷却層とを中間集合部で接続したので、EGRクーラー本体をコンパクトにすることができる。
【0021】
また、すすの捕集、燃焼により、還流される排気ガス中のすす量が低減され、エンジン内部のピストンリング、シリンダライナー、バルブシート面等の摩耗が防止される。
【0022】
また、CO2 濃度が増加するため、排気ガス中の不活性成分が増えることで、実際の排気ガス還流率(EGR率)が増加しテールパイプエミッションが低下できる。さらに、必要還流排気ガス量が少なくなることで、必要放熱容量が少なくなり、EGRクーラー自体が小さくできる。
【0023】
また、EGRクーラー本体内を触媒層と冷却層とに断熱層を介して2分割して配設したことにより、排気ガス浄化機能を備えながら、コンパクトな構造とすることができる。さらに、冷却フィンを設けたことで、EGRクーラーの冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すエンジンの全体系統図である。
【図2】同実施の形態のEGRクーラーの要部破断して示す平面図である。
【図3】同EGRクーラーの横断面図である。
【図4】同EGRクーラーの外観斜視図である。
【符号の説明】
1 エンジン
6 EGR通路
8 EGRクーラー
81 本体
82 触媒層
83 冷却層
84 断熱層
88 冷却フィン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EGR cooler with an exhaust purification function that is disposed in an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) that recirculates a part of exhaust gas in an engine, particularly a diesel engine, to an intake passage side.
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine, a part of exhaust gas is recirculated to the intake passage side through the EGR passage to reduce NOx, and an EGR cooler is disposed in the EGR passage to thereby reduce the temperature of the recirculated exhaust gas. It is known to further reduce NOx (see, for example, JP-A-6-66208).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional EGR apparatus as described above, the exhaust gas recirculated by the EGR cooler is lowered, and the in-cylinder temperature of the engine is lowered to increase the exhaust gas recirculation rate (EGR rate). The soot promotes the wear of the engine interior such as piston rings, cylinder liners, valve seat surfaces, and the like, reducing the durability of the engine.
[0004]
The present invention eliminates such problems of the prior art, and combines the soot trapping (capturing) ability of the EGR cooler and the cooling ability to reduce the temperature of the exhaust gas raised by the combustion. Accordingly, it is an object to obtain high NOx purification performance and improved durability of the engine.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention includes a catalyst layer that collects soot in exhaust gas and burns it to purify NOx, and a gas cooling layer that cools exhaust gas exhausted from the catalyst layer. In an EGR cooler with an exhaust gas purification action that is configured and is disposed in an EGR passage that recirculates exhaust gas exhausted from the gas cooling layer to the intake passage side of the engine, the catalyst layer and the gas cooling layer are interposed via a heat insulating layer. The exhaust gas exhausted from the catalyst layer at the intermediate assembly part is connected to one end of the gas cooling layer by an intermediate assembly part having one end of the catalyst layer formed in a curved shape. It is characterized by being guided to the cooling layer .
[0006]
In addition, air cooling fins are provided outside the gas cooling layer .
[0007]
According to said structure, NOx purification in a catalyst layer is accelerated | stimulated by combustion with the residual oxygen in the exhaust gas dry-distilled and the collected soot. In addition, since intake air with reduced soot in the dry-distilled exhaust gas is supplied to the engine by soot collection and combustion, it is possible to prevent wear of the internal mechanism and extend the life of the engine. it can. Furthermore, since the catalyst layer and the gas cooling layer are arranged in contact with each other through the heat insulating layer, the catalytic action and the cooling action can be exhibited separately. Furthermore, since the exhaust gas exhausted from the catalyst layer at the intermediate collecting portion is guided back to the gas cooling layer, the EGR cooler main body becomes compact .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0009]
In FIG. 1, an
[0010]
[0011]
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the
[0012]
Further, an
[0013]
As shown in FIG. 3, the
[0014]
The
[0015]
In the
[0016]
The exhaust gas G from the
As described above, in the
[0017]
Further, the soot collection and combustion reduces the amount of soot in the recirculated exhaust gas G and prevents wear of the piston ring, cylinder liner, valve seat surface and the like inside the engine.
[0018]
Further, since the CO 2 concentration increases, the number of inert components in the exhaust gas increases, so that the actual exhaust gas recirculation rate (EGR rate) increases and tail pipe emission can be reduced. Furthermore, since the required amount of recirculated exhaust gas is reduced, the required heat radiation capacity is reduced, and the EGR cooler itself can be reduced.
[0019]
Further, the inside of the EGR cooler
[0020]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the catalyst layer for collecting and burning soot in the exhaust gas and purifying NOx is distinguished from the gas cooling layer for cooling the exhaust gas exhausted from the catalyst layer. The catalytic action and the cooling action are exhibited separately, and NOx purification in the catalyst layer is promoted by combustion of residual oxygen in the recirculated exhaust gas and trapped soot, and NOx reduction is achieved. Then, the catalyst layer and the gas cooling layer are arranged in contact with each other through the heat insulating layer, and the catalyst layer and the cooling layer are connected by an intermediate assembly portion, so that the EGR cooler body can be made compact. .
[0021]
In addition, the soot collection and combustion reduces the amount of soot in the recirculated exhaust gas and prevents wear of the piston ring, cylinder liner, valve seat surface and the like inside the engine.
[0022]
Further, since the CO 2 concentration increases, the number of inert components in the exhaust gas increases, so that the actual exhaust gas recirculation rate (EGR rate) increases and tail pipe emissions can be reduced. Furthermore, since the required amount of recirculated exhaust gas is reduced, the required heat radiation capacity is reduced, and the EGR cooler itself can be reduced.
[0023]
In addition, the EGR cooler main body is divided into two parts with a catalyst layer and a cooling layer through a heat insulating layer, so that a compact structure can be provided while providing an exhaust gas purification function. Furthermore, the cooling efficiency of the EGR cooler can be improved by providing the cooling fins.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram of an engine showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the EGR cooler according to the same embodiment, with the main part broken away.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the EGR cooler.
FIG. 4 is an external perspective view of the EGR cooler.
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
前記触媒層とガス冷却層とを断熱層を介して隣合わせで接触して配置し、前記触媒層の一端が湾曲状に形成された中間集合部によって前記ガス冷却層の一端に連結され、前記中間集合部で触媒層より排気された排気ガスをガス冷却層に案内したことを特徴とする排気ガス浄化機能付きEGRクーラー。 Exhaust gas exhausted from the gas cooling layer, comprising a catalyst layer that collects soot in the exhaust gas and burns it to purify NOx, and a gas cooling layer that cools the exhaust gas exhausted from the catalyst layer In an EGR cooler with an exhaust gas purification function disposed in an EGR passage that recirculates fuel to the intake passage side of the engine,
The catalyst layer and the gas cooling layer are disposed adjacent to each other through a heat insulating layer, and one end of the catalyst layer is connected to one end of the gas cooling layer by an intermediate gathering portion formed in a curved shape, An EGR cooler with an exhaust gas purifying function , characterized in that exhaust gas exhausted from a catalyst layer at a collecting portion is guided to a gas cooling layer .
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