JP5505268B2 - Cooling pipe, cylinder head, and manufacturing method of cooling pipe - Google Patents
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Description
本発明は、冷却通路に関し、詳しくは、冷却通路を低コストで製造する技術に関する。 The present invention relates to a cooling passage, and more particularly to a technique for manufacturing a cooling passage at a low cost.
従来、例えばエンジンのシリンダヘッドに適用されるEGR装置(排気再循環装置)におけるEGRガスの冷却通路のように、両端に開口端部を有する複数の冷却パイプを並行な状態で接合し、冷却装置として用いる技術が知られている。そのような冷却パイプ同士の接合においては、接合する部材よりも融点の低いニッケル等の合金(ろう剤)を溶かして一種の接着剤として用いる、いわゆる「ろう付け」が用いられることがある(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a plurality of cooling pipes having open ends at both ends are joined in parallel as in an EGR gas cooling passage in an EGR device (exhaust gas recirculation device) applied to a cylinder head of an engine, for example. The technique used as is known. In joining such cooling pipes, so-called “brazing” is sometimes used in which an alloy (brazing agent) such as nickel having a melting point lower than that of a member to be joined is used as a kind of adhesive (for example, , See Patent Document 1 and Patent Document 2).
一方で、異なる部材である金属を接合させる技術としては、接合対象となる部材にレーザー光を集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合するレーザー接合が用いられることもある(例えば、特許文献3を参照)。 On the other hand, as a technique for joining metals, which are different members, laser joining is performed by irradiating a member to be joined with a laser beam condensed and locally melting and solidifying the metal. (For example, refer to Patent Document 3).
前記特許文献1及び特許文献2に記載するようなろう付け処理においては、高温の真空状態で処理を行う必要があるため、処理設備が大掛かりとなり、設備コストが嵩むという問題があった。また、ニッケル等のろう剤に配合される素材についても、そのコストを低減させることが求められていた。 In the brazing process described in Patent Document 1 and Patent Document 2, since it is necessary to perform the process in a high-temperature vacuum state, there is a problem that the processing equipment becomes large and the equipment cost increases. Moreover, about the raw material mix | blended with brazing agents, such as nickel, it was calculated | required to reduce the cost.
一方、特許文献3に記載するようなレーザー接合においては、大掛かりな設備を必要とせず、素材費も不要である上に、高速での接合処理が可能となることから、全体的なコストを低減させることが可能となる。 On the other hand, laser bonding as described in Patent Document 3 does not require large-scale equipment, does not require material costs, and enables high-speed bonding processing, thus reducing the overall cost. It becomes possible to make it.
ここで、前記冷却パイプはその性質上、薄肉の場合が多く(例えば、金属板の厚さ1mm以下等)、また、周囲に冷却水が流通する場合はその水圧に耐える必要があるため、破損を防止するために一定の接合強度が求められる。 Here, the cooling pipe is often thin due to its nature (for example, a metal plate having a thickness of 1 mm or less, etc.), and it is necessary to withstand the water pressure when cooling water flows around it. In order to prevent this, a certain bonding strength is required.
このため、前記レーザー接合を用いて冷却パイプを接合しようとしても、筒状の接合部(冷却パイプの開口端部付近)を通じて冷却パイプの奥深くにまでレーザーを照射することが困難であり、また、仮に照射した場合でも適切な角度でレーザーを照射できないため、充分な接合面積を確保することは困難であった。つまり、冷却パイプ同士の接合強度が低くなるため、レーザー接合を冷却パイプの接合に用いることができなかったのである。 For this reason, even if it is going to join a cooling pipe using the said laser joining, it is difficult to irradiate a laser deeply into a cooling pipe through a cylindrical joined part (near the opening end part of a cooling pipe), Even if irradiated temporarily, it is difficult to ensure a sufficient bonding area because the laser cannot be irradiated at an appropriate angle. That is, since the joining strength between the cooling pipes becomes low, laser joining cannot be used for joining the cooling pipes.
そこで本発明は、上記現状に鑑み、レーザー接合を用いることにより、その製造にあたっての全体的なコストを低減させることが可能となる、冷却管、シリンダヘッド、及び、冷却管の製造方法を提供するものである。 In view of the above, the present invention provides a cooling pipe, a cylinder head, and a manufacturing method of the cooling pipe, which can reduce the overall cost of manufacturing by using laser bonding. Is.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項1においては、長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備える二個の第一部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第一部材の側から、第一部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、外側管部材を形成し、長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備え、その短手方向の外幅が前記第一部材の短手方向の内幅と略同一に形成された、二個の第二部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第二部材の側から、第二部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、内側管部材を形成し、一の第二部材を一の第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接するように、前記内側管部材と前記外側管部材とを交互に組合せて、また、各第一部材の底面部に対して垂直な方向における端部に位置する第一部材又は第二部材に対して、それぞれ対応する第二部材又は第一部材を、第二部材を第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接するように組合せた後に、それぞれ重なった側面部をレーザー溶接により接合することにより、それぞれの第二部材において対向する側面部の間に冷却通路を形成したものである。 That is, in claim 1, the bottom surface portion formed in a long rectangular shape, and two side surface portions that are erected opposite each other perpendicular to the bottom surface portion along the long side of the bottom surface portion. And the two first members comprising the first member and the second member in the longitudinal direction of the first member from the side of the first member Both end portions are joined by laser welding to form an outer tube member, and the bottom surface portion formed in a long rectangular shape is opposed to each other perpendicular to the bottom surface portion along the long side of the bottom surface portion. Two second members, each having two lateral members, each having an outer width in the short direction formed substantially the same as an inner width in the short direction of the first member, From the side of one second member, after butting the surface opposite the side where the side surface portion is formed in the bottom surface portion of Both end portions in the longitudinal direction of the two members are joined by laser welding to form an inner tube member, and while the second member is accommodated in the first member, the respective side portions overlap, The inner tube member and the outer tube member are alternately combined so that the front end side of the side surface portion is in contact with the bottom surface portion of the first member, and in a direction perpendicular to the bottom surface portion of each first member. While accommodating the second member or the first member corresponding to the first member or the second member located at the end, respectively, while the second member is accommodated in the first member, the respective side portions overlap, and the second member After the front end sides of the side surfaces of the first member are combined so as to contact the bottom surface of the first member, the overlapping side surfaces are joined by laser welding, thereby cooling between the opposing side surfaces of each second member. Also formed a passage It is.
請求項2においては、前記底面部の長手方向における両端部以外の部分を、前記両端部に対して側面部が形成された側に突出させて、前記第一部材及び第二部材を形成することにより、それぞれの前記外側管部材及び内側管部材における第一部材と第一部材、及び、第二部材と第二部材の間に流通経路を形成したものである。 In Claim 2, parts other than the both ends in the longitudinal direction of the said bottom face part are made to protrude in the side in which the side part was formed with respect to the said both ends, and said 1st member and 2nd member are formed. Thus, a flow path is formed between the first member and the first member, and the second member and the second member in each of the outer tube member and the inner tube member.
請求項3においては、前記第一部材の側面部の長手方向両端部における先端辺を、その収容する前記第二部材の底面部における側面部が形成された側と反対側の面まで延出して形成したものである。 In Claim 3, the front end side in the longitudinal direction both ends of the side surface part of said 1st member is extended to the surface on the opposite side to the side in which the side surface part in the bottom face part of the said 2nd member accommodated was formed. Formed.
請求項4においては、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の冷却管を、EGRクーラーにおけるEGRガスの冷却部として備えるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the cooling pipe according to any one of the first to third aspects is provided as an EGR gas cooling unit in an EGR cooler.
請求項5においては、長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備え、前記底面部の長手方向における両端部以外の部分を側面部が形成された側に突出させた、二個の第一部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第一部材の側から、第一部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、二個の第一部材の間に流通経路を備える外側管部材を形成する、第一の工程と、長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備え、その短手方向の外幅が前記第一部材の短手方向の内幅と略同一に形成され、前記底面部の長手方向における両端部以外の部分を側面部が形成された側に突出させた、二個の第二部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第二部材の側から、第二部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、二個の第二部材の間に流通経路を備える内側管部材を形成する、第二の工程と、一の第二部材を一の第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接し、前記第一部材の両端の側面部における先端辺を、その収容する前記第二部材の側面部が形成された側と反対側の底面部まで延出するように、前記内側管部材と前記外側管部材とを交互に組合せて、また、各第一部材の底面部に対して垂直な方向における端部に位置する第一部材又は第二部材に対して、それぞれ対応する第二部材又は第一部材を、第二部材を第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接し、第一部材の両端の側面部における先端辺を、その収容する前記第二部材の底面部における側面部が形成された側と反対側の面まで延出するように組合せた後に、それぞれ重なった側面部をレーザー溶接により接合して形成することにより、それぞれの第二部材において対向する側面部の間に冷却通路を形成する、第三の工程と、を備えるものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
本発明により、レーザー接合を用いることにより、冷却管の製造における全体的なコストを低減させることが可能となる。 By using laser bonding according to the present invention, it is possible to reduce the overall cost of manufacturing the cooling tube.
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
Next, embodiments of the invention will be described.
It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the following examples, but broadly covers the entire scope of the technical idea that the present invention truly intends, as will be apparent from the matters described in the present specification and drawings. It extends.
[冷却管40の構成]
まず、本実施形態に係る冷却管40の概略について、図1及び図2を用いて説明する。図2(a)は冷却管40の前端部において、前後方向に対して垂直な面で切断した場合の断面図、図2(b)は同じく冷却管40の前後方向の略中央部において、前後方向に対して垂直な面で切断した場合の断面図である。なお、本明細書においては説明の便宜上、各図における矢印で方向を示すことにより、冷却管40の上方、左側方、後方を規定する。
[Configuration of Cooling Pipe 40]
First, the outline of the
冷却管40は、冷却装置に配設され、冷却対象を冷却するための部材であって、図1に示す如く、前後に長手方向を有する長尺部材である。冷却管40の内部には、例えば冷却される対象である高温のガス等が流通する、管状の冷却通路42・42・・が前後方向に形成されている。また、それぞれの冷却通路42・42・・の間には、例えば冷却水が流通する、流通経路45・46が左右方向に形成されている。つまり、冷却管40は流通経路45・46に対して左右方向(図1及び図2(b)中の矢印Fの方向)に冷却水を流通させながら、冷却通路42・42・・に対して前後方向に冷却対象を流通させることにより、冷却対象を冷却する構成としている。
このように、冷却管40においては、冷却対象の流通路である複数の冷却通路42・42・・が長手方向に形成されるとともに、各冷却通路42・42・・間に、冷却対象の流通方向と直交する方向に冷却水が流通する流通経路45・46が形成されている。
The
In this way, in the
図1及び図2(a)に示す如く、冷却管40はその両端部が短筒状の嵌合部材19a・19bに嵌合される。そして、冷却管40を冷却装置に配設する際には、これらの嵌合部材19a・19bを冷却装置に配設してから、両端部を嵌合部材19a・19bに嵌合するのである(図7を参照)。
As shown in FIGS. 1 and 2 (a), both ends of the cooling
冷却管40は図1及び図2に示す如く、第一部材51・51・・と、第二部材61・61・・との二種類の部材を組合せて構成される。具体的には図3から図5に示す如く、二個の第一部材51・51を組合せて外側管部材50を形成し、二個の第二部材61・61を組合せて内側管部材60を形成する。そして、図1、図2及び図6に示す如く、これらの外側管部材50や内側管部材60と、単体の第一部材51や第二部材61を組合せて冷却管40を構成するのである。以下、図3から図6を用いて冷却管40の製造方法について詳細に説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling
図3及び図4に示す如く、外側管部材50は二個の第一部材51・51を上下に組合せて形成される。以下、上側の第一部材51を上側第一部材51a、下側の第一部材51を下側第一部材51bとして説明する。なお、下側第一部材51bは上側第一部材51aと同一の形状をしており、上側第一部材51aと組合せる際に図3及び図4に示す如く上下逆に反転させるに過ぎないものであるため、その説明は省略する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
上側第一部材51aは、長尺の長方形状に形成される平板部材である底面部52aと、底面部52aの長辺に沿って底面部52aに対して垂直に、互いに対向して立設する平板部材である二枚の側面部53a・53aと、を備える。また、底面部52aの長手方向における両端には端部54a・54aが形成されており、上側第一部材51aは端部54a・54a以外の部分を、端部54a・54aに対して側面部53a・53aが形成された側に突出させて形成されている。換言すれば、端部54a・54aは底面部52aから下方に突出するように形成されているのである。これにより、側面部53a・53aは図3に示す如く、側面視において端部54a・54aに対応する部分では上下方向に拡幅して形成されている。
The upper
このように形成された上側第一部材51aと下側第一部材51bとを、それぞれの底面部52a・52bにおける、側面部53a・53a・53b・53bが形成された側と反対側の面、即ち、側面部53a・53aが底面部52aから上側に延出する姿勢に配置された上側第一部材51aの下面と、側面部53b・53bが底面部52aから下側に延出する姿勢に配置された下側第一部材51bの上面とを対向させて、図3中に示す矢印Aの如く近接させる。そして、図4に示す如く、上側第一部材51aの下面と下側第一部材51bの上面とを突き合わせるのである。
The upper
この際、上側第一部材51aにおける底面部52aの両端は端部54a・54aが下方に突出して形成されており、下側第一部材51bにおける底面部52bの両端は端部54b・54bが上方に突出して形成されている。このため、上側第一部材51aの端部54a・54aと下側第一部材51bの端部54b・54bとが突き合うこととなる。これにより、底面部52aと底面部52bとのそれぞれの長手方向中途部の間には間隙が形成され、この間隙が、冷却水等が流通する流通経路45となる。
At this time, both ends of the
その後、図4に示す如く、上側第一部材51aの側である上方から、レーザー照射器70によりレーザー光Lを照射して、上側第一部材51a及び下側第一部材51bの長手方向における端部54a・54a及び端部54b・54bを、レーザー溶接により接合する。この際、端部54a・54a及び端部54b・54bのそれぞれにおいて、長手方向に並列する三本のビードBが現れるようにレーザー溶接を行うことにより、上側第一部材51aと下側第一部材51bとの接合面積を確保している。
After that, as shown in FIG. 4, the laser beam L is irradiated from the upper side which is the upper
なお、前記接合面積とはビードBの1本あたりの面積とビードBの本数との積である。この接合面積は、冷却水が流通経路45を流通した時に端部54a及び端部54bを離間させようとする引張り加重を疲労応力で割った値よりも大きくなることが必要である。つまり、この接合面積に関する条件を満たしていれば、レーザー溶接におけるビードBの本数は何本でも差し支えない。
このようにして、上側第一部材51aと下側第一部材51bとを組合せることにより、外側管部材50を形成するのである。
The bonding area is the product of the area per bead B and the number of beads B. This bonding area needs to be larger than the value obtained by dividing the tensile load for separating the
In this way, the
一方、図5に示す如く、内側管部材60についても外側管部材50と同様に、二個の第一部材61・61を上下に組合せて形成されるが、以下、上側の第一部材61を上側第一部材61a、下側の第一部材61を下側第一部材61bとする。ここで、上側第二部材61a及び下側第二部材61bは、基本的に第一部材51と同じ形状に形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
第二部材61が第一部材51と異なる部分は、その左右方向幅(短手方向幅)が第一部材51に対して短い点であり、第二部材61の短手方向である左右方向の外幅は第一部材51の短手方向の内幅と略同一に形成されている(図5中の一点鎖線を参照)。
また、図5に示す如く、第一部材51では、端部54a・54a部分における側面部53a・53aが、他部における側面部53a・53aに対して、端部54a・54aの底面部52aに対する突出する方向、および側面部53a・53aの底面部52aからの延出方向、即ち図5における下方および上方の両方に拡幅して形成されているが、第二部材61では、端部64a・64a部分における側面部63a・63aが、他部における側面部63a・63aに対して、端部64a・64aの底面部62aに対する突出する方向にのみ、即ち上側第一部材61aでは下方にのみ、下側第一部材61bでは上方にのみ拡幅して形成されている。
The part where the
Further, as shown in FIG. 5, in the
このように形成され、側面部63a・63aが底面部62aから上側に延出する姿勢に配置された上側第二部材61aの下面と、側面部63b・63bが底面部62aから下側に延出する姿勢に配置された下側第二部材61bの上面とを突き合わせ、外側管部材50と同様にそれぞれの端部をレーザー溶接により接合することにより、内側管部材60を形成するのである。これにより、上側第二部材61aと下側第二部材61bにおける長手方向中途部の間には間隙が形成され、この間隙が、冷却水等が流通する流通経路46となる。
The bottom surface of the upper
そして、図5及び図6に示す如く、上側第二部材61aを下側第一部材51bに収容しながら、側面部53b・53bと側面部63a・63aとが重なり、上側第二部材61aの側面部63a・63aにおける上側先端辺が下側第一部材51bの底面部52bに当接するように、図5中に示す矢印Bのように内側管部材60と外側管部材50とを交互に組合せる。
なお、本実施形態では内側管部材60の上に外側管部材50を組合せる状態について説明をしたが、内側管部材60と外側管部材50とは交互に配設されるため、その位置関係は反対となることもある。本実施形態においては図1及び図2に示す如く、1個の外側管部材50の上下それぞれに1個ずつ、合計2個の内側管部材60を組合せた構成としている。これらの外側管部材50と内側管部材60との個数も、適宜変更することが可能である。
5 and 6, while the upper
In this embodiment, the state in which the
その後、図6に示す如く、側方からレーザー照射器70によりレーザー光Lを照射して、それぞれ重なった側面部53b・53bと側面部63a・63aとをレーザー溶接により接合する。このようにして、外側管部材50と内側管部材60とを交互に組合せることにより、図1及び図2に示す如く、それぞれの第二部材61において対向する側面部63・63の間、即ち第一部材51と第二部材61との間に形成される空間に冷却通路42が形成されるのである。
Thereafter, as shown in FIG. 6, the laser beam L is irradiated from the side by the
また、図1及び図2に示す如く、上側第一部材51aの底面部52aに対して垂直な方向、即ち上下方向における端部に位置する2個の第二部材61・61に対して、それぞれ対応する第一部材51・51を、第二部材61を第一部材51に収容しながら、それぞれの側面部53・63が重なり、第二部材61の側面部63における先端辺が第一部材51の底面部52に当接するように組合せる。そして、側方からレーザー照射器70よりレーザー光Lを照射して、それぞれ重なった側面部53と側面部63とをレーザー溶接により接合することにより、図1に示す如く冷却管40を形成するのである。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, for the two
なお、本実施形態においては、外側管部材50と内側管部材60とを組合せた際に、上下方向における端部には第二部材61・61が位置するため、対応する第一部材51・51を組合せる構成としたが、その逆となることもある。即ち、外側管部材50と内側管部材60とを組合せた結果、外側管部材50が上下方向の端部に位置した場合は、上下方向における端部には第一部材51・51が位置するため、対応する第二部材61・61を組合せることになる。
In the present embodiment, when the
本実施形態においては上記の如く、冷却管40の製造に際してレーザー接合を用いることにより、ろう付け処理を用いた場合と比較して、大掛かりな設備が不要となり、素材費を低減させることができる。また、高速での接合処理が可能となることから、全体的なコストを低減させることが可能となる。
In the present embodiment, as described above, by using laser bonding in manufacturing the
また、二個の第一部材51・51を組合せてレーザー接合することにより外側管部材50を形成し、二個の第二部材61・61を組合せてレーザー接合することにより内側管部材60を形成している。そして、外側管部材50と内側管部材60とを交互に組合せてレーザー接合することにより冷却管40を構成している。このように構成することにより、適切な角度でレーザーを照射して、充分な接合面積を確保することが可能となる。つまり、冷却通路42が管状に形成される前の段階でレーザー接合を用いることにより、複数本のビードBを形成してレーザー接合することが可能となるのである。このため、冷却管40を形成する各部材同士の接合強度を高めることができるのである。
Also, the
また、本実施形態においては、第一部材51及び第二部材61における底面部52・62の両端を、端部54・54及び端部64・64が突出するように形成し、第一部材51同士及び第二部材61同士におけるそれぞれの中途部の間に、冷却水等が流通する流通経路45・46を形成している。このように構成することにより、冷却通路42・42・・の間に流通経路45・46が形成され、この流通経路45・46に冷却水を流通させることができるため、ガス等の冷却対象を効率良く冷却させることが可能となる。
In the present embodiment, both ends of the bottom surface portions 52 and 62 of the
また、本実施形態においては、第一部材51は、その側面部53・53の長手方向両端部における先端辺(側面部53・53の底面部62からの延出方向の先端辺)を、その収容する第二部材61の底面部62における、側面部63・63が形成された側と反対側の面、即ち、図6に示す如く第二部材61・61が当接する面まで延出して形成されている。このように構成することにより、冷却管40を形成した際に、対向する第一部材51の側面部53・53の長手方向両端における先端辺の間に隙間が発生しない。つまり、図2(a)に示す如く、冷却管40の端部を嵌合部材19bに嵌合させた際に、嵌合部材19bとの間に隙間が発生しないのである。これにより、冷却管40と嵌合部材19bとの間におけるシール性を向上させることができ、冷却水が漏れることを防止できるのである。
Further, in the present embodiment, the
[内燃機関10]
次に、本実施形態に係る冷却管40を、EGRクーラーにおけるEGRガスの冷却部としてシリンダヘッド11に備えた内燃機関10の概略について、図7を用いて説明する。
[Internal combustion engine 10]
Next, an outline of the
図7に示す如く、内燃機関10はシリンダブロック21の上面にシリンダヘッド11が配設されて構成される。そして、シリンダヘッド11には、スロットルバルブ22aを備える吸気管22、及び、排気管23が接続されている。
シリンダブロック21には、上面に開口部を有する円筒形状のシリンダ21aが形成されており、シリンダ21aの内部には図示しないピストンがシリンダ21aの軸心方向に往復して摺動可能に収容されている。
As shown in FIG. 7, the
The
シリンダヘッド11の内部には燃焼室14が形成されており、シリンダヘッド11がシリンダブロック21に配設された際には、燃焼室14はシリンダブロック21のシリンダ21aと連通される。また、燃焼室14には図示しない点火プラグが配設される。
シリンダヘッド11の内部には、吸気管22と燃焼室14とを連通する吸気ポート12が形成されており、吸気ポート12の燃焼室14を挟んだ反対側の位置には、排気管23と燃焼室14とを連通する排気ポート13が形成されている。吸気ポート12及び排気ポート13には、燃焼室14に対して開閉するための図示しない排気弁及び吸気弁がそれぞれ設けられる。
A
An
また、シリンダヘッド11の内部には排気ポート13等を冷却するために、中空状のウォータージャケット15が形成されている。ウォータージャケット15の内部には冷却水が満たされており、シリンダヘッド11の外部において図示しない冷却ポンプやラジエータと接続されている。そして、冷却ポンプを駆動させることによって、ウォータージャケット15の内部を冷却水が流通し、シリンダヘッド11の内部を冷却するように構成されている。本実施形態においては、冷却水はウォータージャケット15の内部を前側から後側に向かって(図7における紙面奥行方向に向かって)流れるように構成されている。
A
内燃機関10は、EGRパイプ31、EGRクーラーにおけるEGRガスの冷却部である冷却管40、及び、EGRバルブ32で構成されるシリンダヘッドの排気再循環装置を備える。冷却管40は、その中途部が偏平状に形成された複数のパイプが並行に組合されることにより、冷却通路42・42・・が形成されている。そして、冷却管40は、シリンダヘッド11におけるウォータージャケット15の内部に配設された嵌合部材19a・19bにその両端部が嵌合されており、その内部は冷却管40の両端部を介して外部と連通される。
The
EGRパイプ31は、シリンダヘッド11の排気ポート13の配設側、つまり冷却管40の上流側に配設され、排気管23と冷却管40の上流側とを連通している。また、EGRバルブ32は、シリンダヘッド11の吸気ポート12の配設側、つまり冷却管40の下流側に配設され、冷却管40の下流側と吸気管22の間に介装されて両者を連通している。換言すれば、冷却管40は、シリンダヘッド11の内部に配置されて、EGRパイプ31とEGRバルブ32とを連通するのである。
The
上記の如く構成された内燃機関10においては、スロットルバルブ22aが開かれることにより、図7中の矢印Aに示す如く吸気管22に空気が流入する。そして、図7中の矢印Bの如く吸気ポート12を通じてシリンダヘッド11に空気が流入し、燃料とともに燃焼室14で燃焼する。その後、排気ガスが図7中の矢印Cの如くシリンダヘッド11から排気ポート13を通じて流出し、さらに図7中の矢印Dの如く排気管23を通じて外気に排出されるのである。
In the
内燃機関10の駆動中にEGRバルブ32が開かれると、排気ガスの一部(EGRガス)が図7中の矢印Eの如くEGRパイプ31に流入する。そして、EGRガスは図7中の矢印Fの如く冷却管40へと導かれ、冷却管40を流通する際にウォータージャケット15の内部を流れる冷却水によって冷却される。その後、EGRガスは図7中の矢印Gの如く、EGRバルブ32を介して吸気管22へと還流されるのである。
When the
内燃機関10においては上記の如く、本実施形態に係るシリンダヘッドの排気再循環装置を駆動させることにより、不活性な(酸素量の少ない)気体となったEGRガスをシリンダヘッド11の排気管23から冷却管40を通過させて冷却してから吸気管22に再び環流して、吸入空気と混合させている。これにより、燃焼室14の内部の燃焼温度を低下させることで窒素酸化物の低減化を図っているのである。
In the
40 冷却管
42 冷却通路
45 流通経路
46 流通経路
50 外側管部材
51 第一部材
60 内側管部材
61 第二部材
40
Claims (5)
長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備え、その短手方向の外幅が前記第一部材の短手方向の内幅と略同一に形成された、二個の第二部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第二部材の側から、第二部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、内側管部材を形成し、
一の第二部材を一の第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接するように、前記内側管部材と前記外側管部材とを交互に組合せて、また、各第一部材の底面部に対して垂直な方向における端部に位置する第一部材又は第二部材に対して、それぞれ対応する第二部材又は第一部材を、第二部材を第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接するように組合せた後に、
それぞれ重なった側面部をレーザー溶接により接合することにより、それぞれの第二部材において対向する側面部の間に冷却通路を形成した、
ことを特徴とする、冷却管。 Two first side surfaces each having a bottom surface portion formed in a long rectangular shape and two side surface portions standing vertically opposite each other along the long side of the bottom surface portion. After a single member is abutted against the surface of the bottom surface on the side opposite to the side where the side surface portion is formed, both ends in the longitudinal direction of the first member are joined by laser welding from the side of the first member. Forming an outer tube member,
A bottom surface portion formed in a long rectangular shape, and two side surface portions erected perpendicularly to the bottom surface portion along the long side of the bottom surface portion. Two second members having an outer width in the direction substantially the same as the inner width in the short direction of the first member, and a surface opposite to the side where the side surface portion is formed in each bottom surface portion. After the butting, from both sides of the second member, joining both ends in the longitudinal direction of the second member by laser welding to form an inner tube member,
While accommodating one second member in one first member, the inner tube member and the inner tube member are arranged such that the respective side surface portions overlap and the tip side of the side surface portion of the second member contacts the bottom surface portion of the first member. The second member or the second member corresponding to the first member or the second member, which are alternately combined with the outer tube members and located at the end in the direction perpendicular to the bottom surface of each first member, respectively. After combining the first member so that the side surfaces overlap while the second member is accommodated in the first member and the tip side of the side surface of the second member contacts the bottom surface of the first member,
By joining the overlapping side portions by laser welding, a cooling passage was formed between the opposing side portions in each second member,
A cooling pipe characterized by that.
ことを特徴とする、請求項1に記載の冷却管。 By forming the first member and the second member by projecting the portions other than both end portions in the longitudinal direction of the bottom surface portion to the side on which the side surface portion is formed with respect to the both end portions, The flow path was formed between the first member and the first member in the tube member and the inner tube member, and the second member and the second member,
The cooling pipe according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の冷却管。 The tip side in the longitudinal direction both ends of the side surface portion of the first member is formed to extend to the surface opposite to the side on which the side surface portion is formed in the bottom surface portion of the second member to be accommodated.
The cooling pipe according to claim 1 or 2, characterized by the above.
ことを特徴とする、シリンダヘッド。 The cooling pipe according to any one of claims 1 to 3 is provided as a cooling part for EGR gas in an EGR cooler.
A cylinder head characterized by that.
長尺の長方形状に形成される底面部と、該底面部の長辺に沿って底面部に対して垂直に、互いに対向して立設する二枚の側面部と、を備え、その短手方向の外幅が前記第一部材の短手方向の内幅と略同一に形成され、前記底面部の長手方向における両端部以外の部分を側面部が形成された側に突出させた、二個の第二部材を、それぞれの底面部における側面部が形成された側と反対側の面を突き合わせた後に、一方の第二部材の側から、第二部材の長手方向における両端部をレーザー溶接により接合して、二個の第二部材の間に流通経路を備える内側管部材を形成する、第二の工程と、
一の第二部材を一の第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接し、前記第一部材の両端の側面部における先端辺を、その収容する前記第二部材の側面部が形成された側と反対側の底面部まで延出するように、前記内側管部材と前記外側管部材とを交互に組合せて、また、各第一部材の底面部に対して垂直な方向における端部に位置する第一部材又は第二部材に対して、それぞれ対応する第二部材又は第一部材を、第二部材を第一部材に収容しながら、それぞれの側面部が重なり、第二部材の側面部における先端辺が第一部材の底面部に当接し、第一部材の両端の側面部における先端辺を、その収容する前記第二部材の底面部における側面部が形成された側と反対側の面まで延出するように組合せた後に、それぞれ重なった側面部をレーザー溶接により接合して形成することにより、それぞれの第二部材において対向する側面部の間に冷却通路を形成する、第三の工程と、を備える、
ことを特徴とする、冷却管の製造方法。 A bottom surface portion formed in a long rectangular shape, and two side surface portions erected perpendicularly to the bottom surface portion along the long side of the bottom surface portion, the bottom surface portion, The two first members, in which the portions other than both end portions in the longitudinal direction of each of the two first members are protruded to the side on which the side surface portion is formed, face each other on the side opposite to the side on which the side surface portion is formed. Later, from the side of one first member, both ends in the longitudinal direction of the first member are joined by laser welding to form an outer tube member having a flow path between the two first members. And the process of
A bottom surface portion formed in a long rectangular shape, and two side surface portions erected perpendicularly to the bottom surface portion along the long side of the bottom surface portion. Two of which the outer width in the direction is formed substantially the same as the inner width in the short direction of the first member, and the portions other than both end portions in the longitudinal direction of the bottom surface portion are protruded to the side on which the side surface portion is formed. After the second member is abutted with the surface opposite to the side where the side surface portion is formed on each bottom surface portion, both end portions in the longitudinal direction of the second member are laser-welded from one second member side. A second step of joining and forming an inner tube member having a flow path between the two second members;
While accommodating one second member in one first member, the respective side surface portions overlap, the tip side of the side surface portion of the second member abuts against the bottom surface portion of the first member, The inner tube member and the outer tube member are alternately combined so that the front end side of the side surface portion extends to the bottom surface portion opposite to the side on which the side surface portion of the second member to be accommodated is formed. Also, the second member or the first member corresponding to the first member or the second member positioned at the end in the direction perpendicular to the bottom surface of each first member is the second member. While being accommodated in one member, the respective side surface portions overlap, the front end side in the side surface portion of the second member abuts on the bottom surface portion of the first member, and the front end sides in the side surface portions at both ends of the first member are accommodated. The surface opposite to the side on which the side surface portion is formed in the bottom surface portion of the second member. A third step of forming a cooling passage between the opposing side surface portions of each second member by joining the overlapping side surface portions by laser welding and combining the two side members with each other. And comprising
The manufacturing method of the cooling pipe characterized by the above-mentioned.
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