JP5292249B2

JP5292249B2 - 排気ガス再循環装置

Info

Publication number: JP5292249B2
Application number: JP2009235918A
Authority: JP
Inventors: 英治西島; 誠司松本; 光規村上
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: JP2011085018A

Description

本発明は、水冷式のＥＧＲクーラを備えた排気ガス再循環装置に係り、詳しくは、部品点数や組付工数の増大等を招くことなく、ＥＧＲクーラに接続されるゴムホース類に対するバイパスパイプの熱害を抑制する技術に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃費の向上や有害排出ガス成分（排気ＥＭ）の低減を図るべく、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から燃焼室に再循環させる排気ガス再循環（Exhaust Gas Recirculation：以下、ＥＧＲと記す）装置が広く採用されている。ＥＧＲガスは、高温のままで燃焼室に環流させると燃焼温度が上昇してＮＯｘの排出量が増加することから、その一部あるいは全部を水冷式のＥＧＲクーラによって冷却することで低温ＥＧＲガスとした後に環流させることが望ましい。この種のＥＧＲ装置では、エンジンの運転状況によってはＥＧＲクーラを通過していないＥＧＲガス（高温ＥＧＲガス）を環流させる必要があるため、バイパスパイプをＥＧＲクーラに対して並列に設けることが多い（特許文献１，２参照）。バイパスパイプは、ＥＧＲクーラの側方等に設置することもあるが、エンジンの全幅を抑えて自動車のエンジンルーム等への搭載性を向上させるべく、ＥＧＲクーラの下方に設置する例が多くなっている。

特許第４０６５２３９号公報特許第４２６９９４６号公報

ＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置では、ＥＧＲクーラに対してエンジン冷却水の導入や排出が行われる他、ＥＧＲクーラからＥＧＲバイパスバルブ等にエンジン冷却水を供給することが広く行われている。エンジン冷却水の移送にあたっては、金属パイプでは、エンジンの振動や熱膨張による接続部位の変位等に対応できず、取り回しや成形が困難であることも多いため、耐熱性を有するゴムホースや樹脂ホース等（以下、ゴムホース類と記す）が一般に採用されている。ところが、ＥＧＲクーラの下方には高温ＥＧＲガスが流通するバイパスパイプが存在するため、長期間にわたる運転が行われた場合においては、バイパスパイプ表面からの輻射熱によってＥＧＲクーラの下方に配管されたゴムホース類に熱害による硬化やひび割れが生じる虞があった。

この不具合を解決する手段として、ゴムホース類をバイパスパイプから離すように配管する方法があるが、この場合にはエンジンの外側にゴムホース類が張り出してしまい、前述した搭載性が低下する問題があった。また、ＥＧＲクーラとゴムホース類との間にボルトを用いて遮熱板を取り付ける方法もあるが、この場合にはエンジンの部品点数や組付工数が増大する他、重量の増加や遮熱板の破損が生じる問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、部品点数や組付工数の増大等を招くことなく、ＥＧＲクーラに接続されるゴムホース類に対するバイパスパイプの熱害を抑制した排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、内燃機関に付設され、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から吸気系に環流させる排気ガス再循環装置であって、ＥＧＲガスをエンジン冷却水によって冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラに並設され、当該ＥＧＲクーラを迂回してＥＧＲガスを移送するバイパスパイプと、前記ＥＧＲクーラに対するエンジン冷却水の導入または排出に供される冷却水パイプと、高分子弾性材料を素材とし、前記ＥＧＲクーラに対するエンジン冷却水の導入または排出に供される冷却水ホースと、前記ＥＧＲクーラと前記バイパスパイプとのどちらか一方に一体化され、前記バイパスパイプから前記冷却水ホースを遮熱する遮熱手段とを有し、前記遮熱手段は、前記ＥＧＲクーラまたは前記バイパスパイプに前記冷却水パイプを支持させるためのブラケットを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明に係る排気ガス再循環装置において、前記遮熱手段は、前記ＥＧＲクーラまたは前記バイパスパイプを前記内燃機関に固定するためのブラケットと、前記ＥＧＲクーラと前記バイパスパイプとを連結するためのブラケットと、前記ＥＧＲクーラまたは前記バイパスパイプに前記金属配管を支持させるためのブラケットとの少なくとも１つを兼ねることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明に係る排気ガス再循環装置において、前記遮熱手段が断熱材を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、遮熱手段によって遮熱されることで弾性配管がバイパスパイプからの熱害を受けにくくなるとともに、遮熱手段がＥＧＲクーラに一体化されているため、部品点数や組付工数の削減が実現される。また、第２の発明によれば、遮熱手段とブラケットとが同一部品となるため、部品点数の更なる削減や軽量化が実現される。また、第３の発明によれば、弾性配管がバイパスパイプからの熱害を更に受けにくくなり、弾性配管とバイパスパイプとを近接配置することでエンジンのコンパクト化を実現することもできる。

実施形態に係るＥＧＲ装置を示す側面図である。実施形態に係るＥＧＲ装置を示す斜視図である。実施形態に係るＥＧＲ装置を示す下面図である。実施形態に係るパイプブラケットの分解斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明をディーゼルエンジン用のＥＧＲ装置に適用した一実施形態を詳細に説明する。なお、実施形態では、説明の便宜上、図１における右側を前方とし、紙面手前側を右方（反エンジン側）とする。

≪実施形態の構成≫
図１に示すように、ＥＧＲ装置１は、上流側分岐管２、ＥＧＲクーラ３、バイパスパイプ４、ＥＧＲバイパスバルブ５を主要な構成要素としている。上流側分岐管２は、排気管（図示せず）から分岐した排気分流管８に接続し、排気分流管８から流入したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ３とバイパスパイプ４とに分配する。ＥＧＲクーラ３は、上流側分岐管２から流入したＥＧＲガスをエンジン冷却水によって冷却し、低温ＥＧＲガスとしてＥＧＲバイパスバルブ５に供給する。バイパスパイプ４は、上流側分岐管２から流入したＥＧＲガスを高温ＥＧＲガスとしてそのままＥＧＲバイパスバルブ５に供給する。ＥＧＲバイパスバルブ５は、図示しないエンジンＥＣＵの駆動指令に基づいて作動し、低温ＥＧＲガスあるいは高温ＥＧＲガスを吸気系のＥＧＲガス環流管９に選択的に供給する。

上流側分岐管２は、ＥＧＲクーラ３に接続するクーラ側接続パイプ１１と、バイパスパイプ４に接続するバイパス側接続パイプ１２とを有している。図２にも示すように、クーラ側接続パイプ１１は、排気分流管８から左方に向けて流入したＥＧＲガスを略９０°屈曲させて後方のＥＧＲクーラ３に流入させる。

＜ＥＧＲクーラ＞
図１〜図３に示すように、ＥＧＲクーラ３は、直方体形状を呈するハウジング２１と、ハウジング２１の後端（上流端）に形成された上流側コーン部２２と、ハウジング２１の前端（下流端）に形成された下流側コーン部２３と、冷却水導入ホース２４が接続する冷却水導入パイプ２５と、冷却水排出ホース２６が接続する冷却水排出パイプ２７と、バルブ冷却ホース２８が接続するバルブ冷却パイプ２９とを有している。なお、バルブ冷却パイプ２９は、遮熱板を兼ねたパイプブラケット３０を介し、ハウジング２１の下面に支持されている。また、バルブ冷却ホース２８は、高分子弾性材料である耐熱ゴムを素材としている。

＜パイプブラケット＞
図４に示すように、パイプブラケット３０は、鋼板プレス成型品のブラケット本体３１と、ブラケット本体３１に一体化された断熱材３２とからなっている。ブラケット本体３１は、ハウジング２１の下面にスポット接合によって一体化された上部接合壁３５と、上部接合壁３５の右端から下方に延設された遮熱壁３６と、遮熱壁３６の後端から左方に延設されたパイプ保持壁３７とを有している。パイプ保持壁３７には左端が開口するＵ字形状のスロット３７ａが形成されており、このスロット３７ａにバルブ冷却パイプ２９が嵌挿／保持されている。断熱材３２は、グラスウール等を素材とする矩形状のものであり、接着またはリベット止めによって遮熱壁３６の左表面に一体化されている。

≪実施形態の作用≫
エンジンが運転を開始すると、エンジンＥＣＵは、エンジン回転速度や冷却水温、吸気温、エンジン負荷等の各種運転情報に基づいてＥＧＲガスの環流量や温度を設定し、ＥＧＲバイパスバルブ５を駆動制御する。ＥＧＲバイパスバルブ５は、クーラポジションにおいてＥＧＲクーラ３からの低温ＥＧＲガスをＥＧＲガス環流管９に流し、バイパスポジションにおいてバイパスパイプ４からの高温ＥＧＲガスをＥＧＲガス環流管９に流す。一方、エンジン冷却水は、冷却水導入ホース２４および冷却水導入パイプ２５を介してＥＧＲクーラ３に流入し、冷却水排出パイプ２７および冷却水排出ホース２６を介してエンジン本体側に流出する他、バルブ冷却パイプ２９およびバルブ冷却ホース２８を介してＥＧＲバイパスバルブ５に供給される。

ＥＧＲバイパスバルブ５がバイパスポジションになると、高温のＥＧＲガスが流入することでバイパスパイプ４の表面温度が非常が高くなり、従来装置の構成ではバイパスパイプ４から比較的近い部位に配管されたバルブ冷却ホース２８に熱害が作用する虞があった。しかしながら、本実施形態では、バイパスパイプ４とバルブ冷却ホース２８との間にパイプブラケット３０の遮熱壁３６が存在し、更に遮熱壁３６に断熱材３２が固着されているため、バルブ冷却ホース２８にはバイパスパイプ４からの輻射熱が殆ど作用しない。そのため、長期間にわたってエンジンが運転された場合においても、バルブ冷却ホース２８が断熱された状態で保護され、熱害による硬化やひび割れがバルブ冷却ホース２８に発生しなくなる。また、パイプブラケット３０は、バイパスパイプ４の保持機能とバルブ冷却ホース２８に対する遮熱機能とを併せ持つため、両機能を個別の部材で達成するものに較べて部品点数や組立工数が削減される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態はディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に本発明を適用したものであるが、本発明はガソリンエンジン等のＥＧＲ装置にも当然に採用可能である。また、上記実施形態では、冷却水ホースの素材である高分子弾性材料として耐熱ゴムを採用したが、耐熱ゴムに代えて耐熱樹脂等を採用してもよい。また、上記実施形態では遮熱の対象とする弾性配管をバルブ冷却ホースとしたが、これは冷却水導入ホースや冷却水排出ホースであってもよい。また、上記実施形態ではバイパスパイプと弾性配管とがＥＧＲクーラの下方に位置するものとしたが、これらがＥＧＲクーラの側方や上方に位置するものとしてもよい。また、上記実施形態では遮蔽手段がバルブ冷却パイプ用のパイプブラケットを兼ねるものとしたが、冷却水導入パイプまたは冷却水排出パイプ用のパイプブラケットや、ＥＧＲクーラとバイパスパイプとを連結するブラケット、ＥＧＲクーラやバイパスパイプをエンジンに支持させるためのブラケット等を兼ねるものであってもよい。また、上記実施形態では遮蔽壁に板状の断熱材を固着させるようにしたが、断熱材を遮蔽壁に吹き付けられる硬化性耐熱熱樹脂等としてもよい。その他、ＥＧＲ装置の具体的構成等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。

１ＥＧＲ装置
３ＥＧＲクーラ
４バイパスパイプ
５ＥＧＲバイパスバルブ
２１ハウジング
２８バルブ冷却ホース（冷却水ホース）
２９バルブ冷却パイプ（金属パイプ）
３０パイプブラケット（遮蔽手段）
３１ブラケット本体
３２断熱材
３６遮熱壁
３７パイプ保持壁

Claims

内燃機関に付設され、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして排気系から吸気系に環流させる排気ガス再循環装置であって、
ＥＧＲガスをエンジン冷却水によって冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラに並設され、当該ＥＧＲクーラを迂回してＥＧＲガスを移送するバイパスパイプと、
前記ＥＧＲクーラに対するエンジン冷却水の導入または排出に供される冷却水パイプと、
高分子弾性材料を素材とし、前記ＥＧＲクーラに対するエンジン冷却水の導入または排出に供される冷却水ホースと、
前記ＥＧＲクーラと前記バイパスパイプとのどちらか一方に一体化され、前記バイパスパイプから前記冷却水ホースを遮熱する遮熱手段とを有し、
前記遮熱手段は、前記ＥＧＲクーラまたは前記バイパスパイプに前記冷却水パイプを支持させるためのブラケットを備えたことを特徴とする排気ガス再循環装置。
前記遮熱手段が断熱材を含むことを特徴とする、請求項１に記載された排気ガス再循環装置。