WO2016129264A1 - 排気熱交換器と、それを備えた排気用熱交換装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an exhaust heat exchanger that performs heat exchange between exhaust gas generated by combustion and a heat medium, and an exhaust heat exchange device that includes the exhaust heat exchanger.
- an EGR passage that communicates an exhaust passage and an intake passage of an engine with an EGR cooler that is an exhaust heat exchanger that cools the exhaust, and introduction and non-introduction of exhaust into the EGR cooler.
- a switching valve for switching is provided.
- the EGR cooler and the switching valve are provided with flanges, and the EGR cooler and the switching valve are coupled (fastened) by screwing in a state where the gasket is disposed between the two flanges.
- the technology to do is known.
- an EGR passage that communicates the exhaust passage and the intake passage of the engine with an EGR cooler that is an exhaust heat exchanger that cools the exhaust, and an EGR valve that controls the amount of exhaust circulation by adjusting the EGR passage opening degree What is provided is disclosed in Patent Document 2.
- an EGR valve is attached to a case that houses a core portion of an EGR cooler.
- the EGR cooler and the EGR valve are modularized by providing flanges on the exhaust outlet side of the EGR cooler and the exhaust inlet side of the EGR valve, respectively, and connecting the flanges with screws.
- the exhaust heat exchanger according to the present disclosure exchanges heat between an exhaust passage through which exhaust exhausted from an internal combustion engine flows, and an exhaust through which the exhaust flows and an outside of the exhaust passage. It is an exhaust heat exchanger provided with the core part which performs.
- the exhaust heat exchanger according to the present disclosure includes a core plate and a flow path forming member. The longitudinal end of the exhaust passage is connected to the core plate.
- the flow path forming member is disposed so as to cover the core portion, and forms a heat medium flow path through which the heat medium flows.
- the core plate is joined to the flow path forming member.
- the core part is connected to exhaust circulation parts communicating with the exhaust flow path as well as the exhaust gas.
- the exhaust circulation component is fastened to the core plate by caulking with an elastic member sandwiched between the surface of the core plate opposite to the core portion and the end of the exhaust circulation component.
- the flow path forming member has a caulking portion for caulking and fixing the end portion of the exhaust circulation component.
- the exhaust circulation component may be fastened to the core plate by welding or press fitting.
- An exhaust heat exchange device of the present disclosure includes an exhaust heat exchanger that is provided in an EGR passage that connects an exhaust passage and an intake passage of an internal combustion engine, and that exchanges heat between the exhaust of the internal combustion engine and a heat medium. .
- the exhaust heat exchanger is connected to exhaust circulation and to an exhaust circulation component communicating with the exhaust heat exchanger.
- the exhaust heat exchanger and the exhaust circulation component are coupled so that the exhaust heat exchanger moves relative to the exhaust circulation component.
- the exhaust heat exchanger is fixed to the internal combustion engine via the first bracket portion.
- the exhaust circulation component is fixed to the internal combustion engine via the second bracket portion.
- the first bracket portion and the second bracket portion are integrally formed across the coupling portion between the exhaust heat exchanger and the exhaust circulation component.
- the exhaust heat exchanger and the exhaust circulation component are coupled so that the exhaust heat exchanger moves relative to the exhaust circulation component,
- the exhaust flow parts can be connected without screws.
- bond part of an exhaust heat exchanger and exhaust distribution components can be reduced in size.
- the distance between the 1st bracket part and the 2nd bracket part is formed by integrally forming the 1st bracket part and the 2nd bracket part across the joint part of an exhaust heat exchanger and an exhaust circulation part. It can be shortened. For this reason, it can suppress that the relative load by the vibration of an internal combustion engine is applied with respect to an exhaust heat exchanger and an exhaust_gas
- the exhaust heat exchanger is fixed to the internal combustion engine via the first bracket portion, and the exhaust circulation component is a second bracket portion different from the first bracket. It may be fixed to the internal combustion engine via.
- the first bracket portion and the second bracket portion are coupled so as to straddle the coupling portion between the exhaust heat exchanger and the exhaust circulation component.
- the first bracket portion and the second bracket portion are fastened together with the internal combustion engine.
- the exhaust heat exchanger and the exhaust flow component are coupled with each other so that the exhaust heat exchanger moves relatively with respect to the exhaust flow component, so that the exhaust heat exchanger and the exhaust flow component are screw-free. Can be combined.
- bond part of an exhaust heat exchanger and exhaust distribution components can be reduced in size.
- the distance between the first bracket portion and the second bracket portion is shortened by connecting the first bracket portion and the second bracket portion so as to straddle the connecting portion between the exhaust heat exchanger and the exhaust circulation component can do. For this reason, it can suppress that the relative load by the vibration of an internal combustion engine is applied with respect to an exhaust heat exchanger and an exhaust_gas
- FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. It is an expanded sectional view showing a part of EGR cooler concerning a 2nd embodiment.
- FIG. 6 is a view taken in the direction of arrow VI in FIG. 5. It is an expanded sectional view showing a part of EGR cooler concerning a 3rd embodiment.
- an EGR system includes an exhaust pipe (exhaust passage) 11 through which exhaust gas from an engine 1 as an internal combustion engine flows, and an intake pipe (intake passage) 13 through which intake air filtered by an air cleaner 12 flows.
- EGR passage 2 connected to the. The EGR passage 2 is for recirculating a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 11 to the intake pipe 13.
- the EGR cooler 100 is an exhaust heat exchanger that cools exhaust gas by exchanging heat between cooling water as a heat medium and exhaust gas of the engine 1.
- An EGR valve 4 is provided on the exhaust gas downstream side (intake pipe 13 side) of the EGR cooler 100 in the EGR passage 2 to adjust the passage opening of the EGR passage 2 and control the exhaust circulation amount.
- the EGR valve 4 is an exhaust circulation component that circulates exhaust and communicates with an exhaust passage 111 described later of the EGR cooler 100.
- the EGR cooler 100 includes a tube 110, a fin 120, a casing 130, a core part 140, an upstream core plate 150, a downstream core plate 160, a tank part 170, an inlet 180, an outlet 190, and the like.
- Each member is made of, for example, a stainless material having excellent heat resistance and corrosion resistance, and the contact portions of the members are joined to each other by brazing.
- the tube 110 is a tube member that forms an exhaust passage 111 through which EGR gas flows, as shown in FIG.
- the tube 110 has a rectangular flat cross section that intersects the flow direction of the EGR gas.
- the tube 110 is formed, for example, by joining the opening side end portions of two tube plates 110A and 110B that are press-molded into a substantially U shape with a shallow cross section.
- a plurality of tubes 110 are stacked such that the long side surfaces (hereinafter referred to as facing surfaces) of the flat cross section face each other.
- the fin 120 is a heat transfer member that promotes heat exchange between the EGR gas and the cooling water, and is disposed in the tube 110, that is, in the exhaust passage 111.
- offset fins are employed as the fins 120.
- the fins 120 have a cross-sectional shape perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flowing through the exhaust flow path 111 such that the fins 120 have a wave shape that bends with the plane portions 121 alternately positioned on one side and the other side. Is formed.
- the fin 120 includes a cut-and-raised portion (not shown) partially cut and raised in the exhaust flow direction. When viewed from the exhaust flow direction, the corrugated portion formed by the cut-and-raised portion is offset from the adjacent corrugated portion in the exhaust flow direction.
- the fin 120 is configured such that the flat portion 121 is in contact with the inner surface on the long side of the tube 110.
- the casing 130 is a flow path forming member that houses the laminated body of the tubes 110 and forms the cooling water flow path 131 through which the cooling water flows around the laminated body of the tubes 110.
- the cooling water channel 131 is a passage formed between the tube 110 and the tube 110 and between the tube 110 and the casing 130. Note that the cooling water passage 131 of the present embodiment corresponds to the heat medium passage of the present disclosure.
- the casing 130 of this embodiment is configured by combining two members.
- the casing 130 is formed, for example, by joining the opening side end portions of two casing plates press-molded into a substantially U shape with a shallow cross section.
- the tube 110 By configuring the tube 110, the casing 130, and the like as described above, heat exchange is performed between the exhaust flowing through the exhaust flow path 111 and the cooling water flowing through the outside of the exhaust flow path 111 (that is, the cooling water flow path 131).
- the core part 140 which performs is comprised.
- the casing 130 is disposed so as to cover the core portion 140.
- the upstream core plate 150 is a plate member formed in a shallow arm shape and having a plurality of tube holes drilled on the bottom surface side of the arm shape. In the tube hole of the upstream core plate 150, the exhaust flow upstream end of the plurality of stacked tubes 110 is through-joined. As a result, the longitudinal ends of the plurality of tubes 110 are held by the upstream core plate 150.
- the upstream core plate 150 is joined to the inner peripheral surface of the opening end portion on the upstream side of the exhaust flow in the casing 130.
- the upstream core plate 150 divides a cooling water flow path 131 in the casing 130 and an internal space of a tank unit 170 described later.
- the downstream core plate 160 is formed in a flat plate shape and has a plurality of tube holes. In the tube hole of the downstream core plate 160, the exhaust flow downstream end of the plurality of stacked tubes 110 is through-joined. Thereby, the other longitudinal ends of the plurality of tubes 110 are held by the downstream core plate 160.
- the downstream core plate 160 is joined to the inner peripheral surface of the open end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow.
- the downstream core plate 160 partitions a cooling water flow path 131 in the casing 130 and an internal space of a valve housing 41 of the EGR valve 4 described later.
- the detailed configuration of the downstream core plate 160 will be described later.
- the tank unit 170 is a cylindrical member (in other words, a funnel shape) that distributes and supplies EGR gas to each tube 110.
- the opening areas at both ends of the tank portion 170 are different from each other.
- the end portion of the tank portion 170 having the larger opening area is referred to as one end portion of the tank portion 170
- the end portion of the tank portion 170 having the smaller opening area is referred to as the other end portion.
- One end of the tank unit 170 is joined to the opening of the casing 130 on the upstream side of the exhaust flow.
- one end portion of the tank portion 170 is joined to the opening side inner peripheral surface of the upstream side core plate 150.
- path 2 is joined to the other end part of the tank part 170. As shown in FIG.
- the inlet 180 is a pipe member that introduces cooling water into the cooling water channel 131.
- the inflow port 180 is joined to the upstream side of the exhaust flow of the casing 130 so that the inside of the inflow port 180 communicates with the inside of the casing 130 (cooling water flow path 131).
- the inflow port 180 has an axial direction set in a direction orthogonal to the facing surface of the stacked tubes 110.
- the outlet 190 is a pipe member that causes the cooling water flowing through the cooling water channel 131 to flow out to the outside.
- the outlet 190 is joined to the downstream side of the exhaust flow of the casing 130 so that the inside of the outlet 190 communicates with the inside of the casing 130 (cooling water flow path 131).
- the outflow port 190 is set in a direction orthogonal to the facing surface of the tube 110 in which the axial direction is laminated.
- the EGR valve 4 has a valve housing 41 as a connection part that connects the core part 140 and the EGR valve 4.
- a valve housing 41 is connected to the core portion 140 via a downstream core plate 160.
- the core part 140 of the EGR cooler 100 has a rectangular cross-sectional shape orthogonal to the exhaust flow direction.
- the EGR valve 4 has a circular cross section perpendicular to the exhaust flow direction.
- the upstream end of the valve housing 41 in the exhaust flow direction (end on the core portion 140 side) has a rectangular cross-sectional shape orthogonal to the exhaust flow direction.
- the downstream end of the valve housing 41 in the exhaust flow direction (end on the EGR valve 4 side) has a circular cross-section perpendicular to the exhaust flow direction.
- the valve housing 41 of this embodiment is formed with the aluminum material.
- an annular packing 5 is disposed on the outer peripheral portion of the downstream side core plate 160 on the surface opposite to the core portion 140 (the surface on the right side of FIG. 4).
- the packing 5 is disposed on the outer surface of the downstream core plate 160.
- a surface pressure of the packing 5 is applied to the surface of the downstream core plate 160 where the packing 5 is disposed when the valve housing 41 is caulked and fixed as will be described later.
- the packing 5 is a seal member that seals between the downstream core plate 160 and the valve housing 41.
- the packing 5 is made of elastically deformable rubber or elastomer, and corresponds to the elastic member of the present disclosure.
- the packing 5 of the present embodiment has a rectangular cross section orthogonal to the circumferential direction.
- An end 42 on the upstream side of the exhaust flow in the valve housing 41 is arranged on the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160) via the packing 5. .
- the end portion 42 of the valve housing 41 is thicker than the portion of the valve housing 41 on the downstream side of the exhaust flow from the end portion 42.
- the valve housing 41 is coupled (fastened) to the downstream core plate 160 by caulking. Specifically, a caulking claw 132 (described later) of the casing 130 is pressed against the end 42 of the valve housing 41 while the packing 5 is sandwiched between the downstream core plate 160 and the end 42 of the valve housing 41.
- the valve housing 41 is caulked and fixed to the downstream core plate 160 by plastic deformation as described above. That is, in the valve housing 41, the packing 5 is sandwiched between the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160) and the end portion 42 of the valve housing 41. And coupled to the downstream core plate 160.
- a plurality of caulking claws 132 formed so as to protrude toward the valve housing 41 are provided at the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow.
- the caulking claw 132 is disposed at a portion corresponding to the end 42 of the valve housing 41.
- the valve housing 41 is coupled (fastened) to the downstream core plate 160 by caulking and fixing the caulking claw 132 to the end 42 of the valve housing 41. At this time, the end portion 42 of the valve housing 41 is in close contact with the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160).
- the caulking claw 132 is a part of the casing 130 and is a portion for caulking and fixing the end 42 of the valve housing 41. Therefore, the caulking claw 132 of the present embodiment corresponds to the caulking portion of the present disclosure.
- the valve housing 41 of the EGR valve 4 is arranged such that the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160) and the end of the valve housing 41. In a state where the packing 5 is sandwiched between the portions 42, the downstream core plate 160 is coupled to the downstream core plate 160 by caulking.
- downstream core plate 160 a flat surface is secured on the downstream end surface of the core portion 140 in the exhaust flow. Then, the packing 5 is compressed between the flat surface of the downstream core plate 160 and the end portion 42 of the valve housing 41, so that the number of parts such as screws is not increased and the space between the core portion 140 and the valve housing 41 is increased. Sealability can be secured.
- condensed water may be generated in the exhaust passage of the EGR cooler 100 or the EGR valve 4.
- This condensed water contains sulfate ions, nitrate ions, and the like. For this reason, if condensed water stays in the exhaust passages of the EGR cooler 100 and the EGR valve 4, the moisture evaporates and the condensed water is concentrated, which may corrode the components of the EGR cooler 100 and the EGR valve 4. There is.
- the end portion 42 of the valve housing 41 is brought into close contact with the downstream core plate 160 by fixing the valve housing 41 and the downstream core plate 160 by caulking. For this reason, it can suppress that condensed water retains between the valve housing 41 and the downstream core plate 160. Thereby, it becomes possible to suppress corrosion of the fastening portion between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4.
- FIG. 5 is a drawing corresponding to FIG. 4 of the first embodiment.
- the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow protrudes from the end 42 of the valve housing 41 toward the downstream side of the exhaust flow.
- a portion of the casing 130 that protrudes further downstream than the end 42 of the valve housing 41 is referred to as a protruding portion 133.
- the protruding portion 133 of the casing 130 is formed in a wave shape. That is, a part of the protrusion 133 is pressed toward the inside in the radial direction of the exhaust passage 40 (see FIG. 5) in the valve housing 41.
- a portion of the protrusion 133 that is pressed toward the inside in the radial direction of the exhaust passage 40 is referred to as a pressing portion 134, and a portion that is not pressed is referred to as a non-pressing portion 135.
- the pressing parts 134 and the non-pressing parts 135 are alternately arranged.
- the pressing portion 134 and the non-pressing portion 135 are formed so that the circumferential lengths of the exhaust passage 40 are equal.
- the pressing portion 134 and the non-pressing portion 135 may be formed so that the circumferential lengths of the exhaust passage 40 are different from each other.
- valve housing 41 and the downstream core plate 160 are fastened by crimping by pressing a part of the protrusion 133 of the casing 130 toward the radially inner side of the exhaust passage 40. Can do.
- the protruding portion 133 is a part of the casing 130 and is a portion for fixing the end portion 42 of the valve housing 41 by caulking. Therefore, the protrusion part 133 of this embodiment is equivalent to the crimping part of this indication.
- FIG. 7 is a drawing corresponding to FIG. 4 of the first embodiment.
- the valve housing 41 of the EGR valve 4 of the present embodiment is fixed (fastened) to the EGR cooler 100 by welding.
- the end 42 of the valve housing 41 and the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow are fixed by welding. That is, the end portion 42 of the valve housing 41 is fixed to the end portion on the downstream side of the exhaust flow in the casing 130 by the coupling portion 7.
- the packing 5 is sandwiched between the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160) and the end portion 42 of the valve housing 41. Yes.
- the end portion 42 of the valve housing 41 and the end portion on the downstream side of the exhaust flow in the casing 130 may be fixed by welding without interposing the packing 5.
- FIG. 8 is a drawing corresponding to FIG. 4 of the first embodiment.
- the plate thickness of the casing 130 in the present embodiment is thicker than the plate thickness of the casing 130 in the first embodiment. Specifically, the plate thickness of the casing 130 in this embodiment is thicker than the plate thickness of the tube 110.
- the corner 43 of the end 42 of the valve housing 41 on the upstream side of the exhaust flow and facing the casing 130 is chamfered. That is, a corner 43 formed by a surface on the upstream side of the exhaust flow and a surface facing the casing 130 at the end 42 of the valve housing 41 is chamfered.
- the corner portion 43 of the valve housing 41 is chamfered in a tapered shape (linear shape).
- the valve housing 41 of the EGR valve 4 of this embodiment is fixed (fastened) to the EGR cooler 100 by press fitting. Specifically, the end 42 of the valve housing 41 is fixed by press-fitting so as to be accommodated in the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow. At this time, the packing 5 is sandwiched between the surface of the downstream core plate 160 opposite to the core portion 140 (the outer surface of the downstream core plate 160) and the end portion 42 of the valve housing 41. Yes.
- the end 42 of the valve housing 41 may be fixed by press-fitting so that the end 42 of the valve housing 41 is accommodated in the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow without interposing the packing 5. .
- no flange for screwing is provided between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4. That is, a portion (a bulging portion) that bulges radially outward of the exhaust passage in the EGR cooler 100 or the EGR valve 4 is not provided between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4.
- the bracket 6 has a first bracket portion 61 for fixing the EGR cooler 100 to the engine 1 and a second bracket portion 62 for fixing the EGR valve 4 to the engine 1.
- the EGR cooler 100 is fixed to the engine 1 via the first bracket portion 61.
- the EGR valve 4 is fixed to the engine 1 via the second bracket portion 62.
- the first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are integrally formed across the coupling portion 7 between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4 (valve housing 41).
- the first bracket portion 61 is fixed to the casing 130 of the EGR cooler 100 by means such as brazing, welding, and bolting.
- the second bracket portion 62 is fixed to the valve housing 41 of the EGR valve 4 by means such as brazing, welding, or bolting.
- the valve housing 41 of the present embodiment is formed of a stainless material.
- the first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are fixed to the engine 1 by bolting.
- the first bracket part 61 and the second bracket part 62 are provided with bolt holes 610 and 620 into which bolts (not shown) are inserted, respectively.
- the EGR cooler 100 and the EGR valve 4 are fixed by caulking, that is, joined without screws. Thereby, the coupling
- the first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are integrally formed across the coupling portion 7 between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4. Thereby, since the distance between the 1st bracket part 61 and the 2nd bracket part 62 can be shortened, relative load by the vibration of the engine 1 is applied to the EGR cooler 100 and the EGR valve 4. Can be suppressed. Therefore, the seismic strength of the EGR cooler 100 and the EGR valve 4 can be improved.
- first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are integrally formed as one bracket 6.
- the bracket 6 of this embodiment has a first bracket portion 61 and a second bracket portion 62 that are formed separately from each other. That is, the first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are separate members. The first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are fastened together with the engine 1.
- the second bracket portion 62 and the first bracket portion 61 are inserted into the engine 1 by inserting a common bolt 8 into the bolt hole 620 of the second bracket portion 62 and the bolt hole 610 of the first bracket portion 61. It is attached. For this reason, in this embodiment, when the bracket 6 is attached to the engine 1, it can be said that the bolt holes 610 and 620 are provided in one place. At this time, the first bracket portion 61 and the second bracket portion 62 are coupled so as to straddle the coupling portion 7 between the EGR cooler 100 and the EGR valve 4.
- the components of the EGR cooler 100 may be formed of aluminum or an aluminum alloy.
- the packing 5 may be formed so that a cross section perpendicular to the circumferential direction is circular. Further, the packing 5 may be formed integrally with the valve housing 41.
- the exhaust circulation component is not limited to this.
- a switching valve that switches between introduction and non-introduction of exhaust into the EGR cooler 100 may be employed as the exhaust circulation component.
- the casing 130 may be formed by combining one casing plate press-molded into a substantially U shape with a deep cross section and one casing plate press-molded into a flat plate shape.
- caulking claw 132 is provided on the downstream core plate 160 of the EGR cooler 100 and the valve housing 41 and the downstream core plate 160 are caulked and fixed by the caulking claw 132.
- the caulking method is not limited to this.
- the end of the casing 130 on the downstream side of the exhaust flow is protruded more downstream than the end 42 of the valve housing 41. Then, the valve housing 41 and the downstream core plate 160 may be crimped and fixed by pressing a part of the projecting portion toward the radially inner side of the exhaust passage in the valve housing 41.
- the coupling method of the EGR cooler 100 and the EGR valve 4 is not limited to this.
- the EGR cooler 100 and the EGR valve 4 may be coupled by a coupling method such that the EGR cooler 100 moves relative to the EGR valve 4 such as press-fitting or V clamp.
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Abstract
排気熱交換器は、内燃機関(1)から排出される排気が流通する排気流路(111)と、排気流路(111)の内部を流通する排気と排気流路(111)の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部(140)と、を有している。排気熱交換器は、コアプレート(160)と流路形成部材(130)を備える。コアプレート(160)は、流路形成部材(130)に接合されている。コア部(140)には、排気が流通するとともに、排気流路(111)と連通する排気流通部品(4)が接続されている。排気流通部品(4)は、コアプレート(160)におけるコア部(140)と反対側の面と排気流通部品(4)の端部(42)との間に弾性部材(5)が挟まれた状態で、コアプレート(160)にカシメ固定により締結されている。流路形成部材(130)は、排気流通部品(4)の端部(42)をカシメ固定するためのカシメ部(132、133)を有している。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2015年2月9日に出願された日本特許出願2015-022912号および2015年3月9日に出願された日本特許出願2015-045868号を基にしている。
本開示は、燃焼により発生する排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、当該排気熱交換器を備えた排気用熱交換装置に関するものである。
近年、車両燃費の向上や排気中のNOXの低減のために、車両のエンジン(内燃機関)の排気の一部をEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスとしてエンジンの吸気通路におけるスロットルバルブの下流側に還流させ、吸入空気とEGRガスとの混合気を燃焼室で燃焼させるEGRシステム(内燃機関用排気再循環システム)の採用が増加している。
例えば特許文献1のEGRシステムでは、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路に、排気を冷却する排気熱交換器であるEGRクーラと、EGRクーラへの排気の導入と非導入とを切り替える切替弁とが設けられている。
そして、このようなEGRシステムにおいて、EGRクーラと切替弁にそれぞれフランジを設けるとともに、2つのフランジの間にガスケットを配置した状態でネジ止めすることにより、EGRクーラと切替弁とを結合(締結)する技術が知られている。
また、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路に、排気を冷却する排気熱交換器であるEGRクーラと、EGR通路開度を調整して排気の循環量を制御するEGRバルブとを設けたものが、特許文献2に開示されている。この特許文献2に記載のEGRシステムでは、EGRクーラのコア部を収容するケースに、EGRバルブが取り付けられている。
しかしながら、特許文献1のEGRシステムによれば、EGRクーラと切替弁とをガスケットを介してネジ止めにより結合する場合、部品点数および組付工数が増加し、製品コストが増大するおそれがある。また、フランジを設けるためのスペースやネジ止めを行うための工具スペースが必要となるため、体格が大型化して車両搭載性が悪化するおそれもある。
特許文献2のEGRシステムにおいて、EGRクーラおよびEGRバルブを、一体に結合してモジュール化する構成が考えられる。具体的には、EGRクーラの排気出口側およびEGRバルブの排気入口側にそれぞれフランジを設け、このフランジ同士をネジ止めにより結合することで、EGRクーラおよびEGRバルブをモジュール化する。
そして、モジュール化したEGRクーラおよびEGRバルブをエンジンに組み付けるために、EGRクーラおよびEGRバルブのそれぞれにブラケットを取り付けてエンジンに固定する構成が考えられる。
しかしながら、この構成では、2つのブラケット間の距離が大きいため、エンジン振動により、EGRクーラおよびEGRバルブに対して相対的な負荷がかかる。これにより、EGRクーラとEGRバルブとの結合部に応力が集中し、破損するおそれがある。
本開示は上記点に鑑みて、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる排気熱交換器を提供することを目的とする。本開示はさらに、排気熱交換器に排気流通部品が接続されている排気用熱交換装置において、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることを目的とする。
本開示の排気熱交換器は、内燃機関から排出される排気が流通する排気流路と、排気流路の内部を流通する排気と排気流路の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部とを備える排気熱交換器である。本開示の排気熱交換器は、コアプレートと流路形成部材を備える。コアプレートには、排気流路の長手方向端部が接続されている。流路形成部材は、コア部を覆うように配置されるとともに、熱媒体が流通する熱媒体流路を形成する。コアプレートは、流路形成部材に接合されている。コア部には、排気が流通するとともに、排気流路と連通する排気流通部品が接続されている。排気流通部品は、コアプレートにおけるコア部と反対側の面と排気流通部品の端部との間に弾性部材が挟まれた状態で、コアプレートにカシメ固定により締結されている。流路形成部材は、排気流通部品の端部をカシメ固定するためのカシメ部を有している。
これによれば、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部と排気流通部品との間のシール性を確保して、排気流通部品を排気熱交換器のコア部に締結することができる。このとき、ネジ止めを行う必要がないため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。
あるいは、本開示の排気熱交換器によれば、排気流通部品はコアプレートに溶接または圧入により締結されていてもよい。
これによれば、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部と排気流通部品との間のシール性を確保して、排気流通部品を排気熱交換器のコア部に締結することができる。このとき、ネジ止めを行う必要がないため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。
本開示の排気用熱交換装置は、内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路に設けられるとともに、内燃機関の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器を備える。排気熱交換器には、排気が流通するとともに、排気熱交換器と連通する排気流通部品が接続されている。排気熱交換器と排気流通部品とは、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合されている。排気熱交換器は、第1ブラケット部を介して内燃機関に固定されている。排気流通部品は、第2ブラケット部を介して内燃機関に固定されている。第1ブラケット部および第2ブラケット部は、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨いで一体に形成されている。
本開示の排気用熱交換装置によれば、排気熱交換器と排気流通部品とを、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合することで、排気熱交換器と排気流通部品とをネジなしで結合することができる。このため、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を小型化できる。そして、第1ブラケット部および第2ブラケット部を、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨いで一体に形成することで、第1ブラケット部と第2ブラケット部との間の距離を短縮することができる。このため、排気熱交換器および排気流通部品に対して、内燃機関の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることが可能となる。
あるいは、本開示の排気用熱交換装置によれば、排気熱交換器は、第1ブラケット部を介して内燃機関に固定されており、排気流通部品は、第1ブラケットとは異なる第2ブラケット部を介して内燃機関に固定されていてもよい。この場合、第1ブラケット部および第2ブラケット部は、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨ぐように結合される。第1ブラケット部と第2ブラケット部とが、内燃機関に共締めされている。
これによれば、排気熱交換器と排気流通部品とを、排気熱交換器が排気流通部品に対して相対的に動くように結合することで、排気熱交換器と排気流通部品とをネジなしで結合することができる。このため、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を小型化できる。そして、第1ブラケット部および第2ブラケット部を、排気熱交換器と排気流通部品との結合部を跨ぐように結合することで、第1ブラケット部と第2ブラケット部との間の距離を短縮することができる。このため、排気熱交換器および排気流通部品に対して、内燃機関の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、排気熱交換器および排気流通部品の耐震強度を向上させることが可能となる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第1実施形態におけるEGRシステムの全体構成を示す概略図である。
第1実施形態に係るEGRクーラを示す概略正面図である。
第1実施形態におけるチューブを示す斜視図である。
図2のIV-IV線における断面図である。
第2実施形態に係るEGRクーラの一部を示す拡大断面図である。
図5のVI矢視図である。
第3実施形態に係るEGRクーラの一部を示す拡大断面図である。
第4実施形態に係るEGRクーラの一部を示す拡大断面図である。
第5実施形態に係るEGRクーラを示す概略正面図である。
第6実施形態に係るEGRクーラを示す概略正面図である。
第6実施形態に係るEGRクーラの一部を示す概略図である。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態について図1から図4に基づいて説明する。本実施形態では、本開示に係る排気用熱交換装置の排気熱交換器を、EGRシステムに搭載されるEGRクーラに適用した例を説明する。
第1実施形態について図1から図4に基づいて説明する。本実施形態では、本開示に係る排気用熱交換装置の排気熱交換器を、EGRシステムに搭載されるEGRクーラに適用した例を説明する。
図1に示すように、EGRシステムは、内燃機関としてのエンジン1の排気が流れる排気管(排気通路)11と、エアクリーナ12で濾過された吸入空気が流れている吸気管(吸気通路)13とに接続されたEGR通路2を備えている。このEGR通路2は、排気管11を流れる排気の一部を吸気管13に再循環させるためのものである。
EGR通路2には、EGRクーラ100が設けられている。EGRクーラ100は、熱媒体としての冷却水とエンジン1の排気との間で熱交換を行うことで排気を冷却する排気熱交換器である。
EGR通路2におけるEGRクーラ100の排気流れ下流側(吸気管13側)には、EGR通路2の通路開度を調整して、排気の循環量を制御するEGRバルブ4が設けられている。EGRバルブ4は、排気が流通するとともに、EGRクーラ100の後述する排気流路111と連通する排気流通部品である。
図2に示すように、EGRクーラ100は、チューブ110、フィン120、ケーシング130、コア部140、上流側コアプレート150、下流側コアプレート160、タンク部170、流入口180および流出口190等を備えている。上記各部材は、例えば耐熱性および耐腐食性に優れるステンレス材から形成されており、各部材の当接部が互いにろう付けによって接合されている。
チューブ110は、図3に示すように、内部にEGRガスが流通する排気流路111を形成する管部材である。チューブ110は、EGRガスの流通方向に交差する断面が矩形扁平状に形成されている。
チューブ110は、例えば断面が浅い略U形状にプレス成形された2枚のチューブプレート110A、110Bの開口側端部を互いに接合することにより形成されている。チューブ110は、扁平状断面の長辺側の面(以下、対向面と呼ぶ)が互いに対向するように複数積層されている。
フィン120は、EGRガスと冷却水との熱交換を促進する伝熱部材であり、チューブ110内、つまり排気流路111内に配設されている。本実施形態では、フィン120として、オフセットフィンを採用している。
具体的には、フィン120は、排気流路111を流通する排気の流れ方向に垂直な断面形状が、平面部121を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状となるように形成されている。また、フィン120は、排気の流れ方向で、部分的に切り起こされた切り起こし部(図示せず)を備えている。排気の流れ方向から見たときに、切り起こし部によって形成される波形状部分が、排気の流れ方向で隣接する波形状部分に対してオフセットしている。このフィン120は、平面部121がチューブ110の長辺側の内表面と接するように構成されている。
図2に戻り、ケーシング130は、チューブ110の積層体を内部に収納するとともに、チューブ110の積層体の周りに冷却水が流通する冷却水流路131を形成する流路形成部材である。冷却水流路131は、チューブ110とチューブ110との間、およびチューブ110とケーシング130との間に形成される通路である。なお、本実施形態の冷却水流路131が、本開示の熱媒体流路に相当している。
本実施形態のケーシング130は、2つの部材を組み合わせることにより構成されている。ケーシング130は、例えば断面が浅い略U形状にプレス成形された2枚のケーシングプレートの開口側端部を互いに接合することにより形成されている。
上述のようにチューブ110およびケーシング130等を構成することにより、排気流路111内部を流通する排気と排気流路111の外部(すなわち冷却水流路131)を流通する冷却水との間で熱交換を行うコア部140が構成されている。ケーシング130は、コア部140を覆うように配置されている。
上流側コアプレート150は、浅い腕状に形成されるとともに、腕状の底面側に複数のチューブ孔が穿設された板部材である。上流側コアプレート150のチューブ孔には、複数積層されたチューブ110の排気流れ上流側端部が貫通接合されている。これにより、複数のチューブ110の長手方向一端部が上流側コアプレート150に保持される。
そして、上流側コアプレート150は、ケーシング130における排気流れ上流側の開口端部の内周面に接合されている。上流側コアプレート150によって、ケーシング130内の冷却水流路131と、後述するタンク部170の内部空間とが区画されている。
下流側コアプレート160は、平板状に形成されるとともに、複数のチューブ孔が穿設されている。下流側コアプレート160のチューブ孔には、複数積層されたチューブ110の排気流れ下流側端部が貫通接合されている。これにより、複数のチューブ110の長手方向他端部が下流側コアプレート160に保持される。
そして、下流側コアプレート160は、ケーシング130における排気流れ下流側の開口端部の内周面に接合されている。下流側コアプレート160によって、ケーシング130内の冷却水流路131と、後述するEGRバルブ4のバルブハウジング41の内部空間とが区画されている。この下流側コアプレート160の詳細な構成については後述する。
タンク部170は、各チューブ110にEGRガスを分配供給する筒状(換言すれば、漏斗状)の部材である。タンク部170の両端の開口面積は互いに異なっている。以下、タンク部170における開口面積の大きい側の端部をタンク部170の一端部と称し、タンク部170における開口面積の小さい側の端部を他端部と称する。タンク部170の一端部は、ケーシング130の排気流れ上流側の開口部に接合されている。具体的には、タンク部170の一端部が、上流側コアプレート150の開口側内周面に接合されている。そして、タンク部170の他端部には、EGR通路2を構成する配管の途中部位へ接続するためのジョイント部171が接合されている。
流入口180は、冷却水を冷却水流路131内に導入する管部材である。流入口180は、当該流入口180の内部とケーシング130の内部(冷却水流路131)とが連通するように、ケーシング130の排気流れ上流側に接合されている。流入口180は、その軸方向が、積層されたチューブ110の対向面と直交する方向に設定されている。
流出口190は、冷却水流路131内を流通した冷却水を外部に流出させる管部材である。流出口190は、当該流出口190の内部とケーシング130の内部(冷却水流路131)とが連通するように、ケーシング130の排気流れ下流側に接合されている。流出口190は、その軸方向が積層されたチューブ110の対向面と直交する方向に設定されている。
次に、本実施形態の下流側コアプレート160近傍の詳細構成を、図4に基づいて説明する。図4に示すように、EGRバルブ4は、コア部140とEGRバルブ4とを接続する接続部としてのバルブハウジング41を有している。コア部140には、下流側コアプレート160を介して、バルブハウジング41が接続されている。
ところで、EGRクーラ100のコア部140は、排気流れ方向に直交する断面形状が矩形状である。また、EGRバルブ4は、排気流れ方向に直交する断面形状が円形状である。そして、バルブハウジング41における排気流れ方向の上流側端部(コア部140側の端部)は、排気流れ方向に直交する断面形状が矩形状である。バルブハウジング41における排気流れ方向の下流側端部(EGRバルブ4側の端部)は、排気流れ方向に直交する断面形状が円形状である。なお、本実施形態のバルブハウジング41は、アルミニウム材により形成されている。
より詳細には、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(図4の紙面右側の面)の外周部には、環状のパッキン5が配置されている。換言すれば、パッキン5は、下流側コアプレート160の外側面に配置されている。下流側コアプレート160におけるパッキン5が配置される面には、後述するようにバルブハウジング41をカシメ固定する際に、パッキン5の面圧がかかるようになっている。
パッキン5は、下流側コアプレート160とバルブハウジング41との間をシールするシール部材である。また、パッキン5は、弾性変形可能なゴムまたはエラストマにより構成されており、本開示の弾性部材に相当している。本実施形態のパッキン5は、周方向に直交する断面が矩形状に形成されている。
下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)には、パッキン5を介して、バルブハウジング41における排気流れ上流側の端部42が配置されている。本実施形態では、バルブハウジング41の端部42は、バルブハウジング41における端部42より排気流れ下流側の部位よりも板厚が厚くなっている。
バルブハウジング41は、下流側コアプレート160にカシメ固定により結合(締結)されている。具体的には、パッキン5を下流側コアプレート160とバルブハウジング41の端部42との間に挟んだ状態で、ケーシング130の後述するカシメ用爪部132をバルブハウジング41の端部42に押し付けるように塑性変形させて、バルブハウジング41を下流側コアプレート160にカシメ固定している。すなわち、バルブハウジング41は、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)とバルブハウジング41の端部42との間にパッキン5が挟まれた状態で、下流側コアプレート160に結合されている。
ところで、ケーシング130における排気流れ下流側の端部には、バルブハウジング41側に突出するように形成されたカシメ用爪部132が複数設けられている。カシメ用爪部132は、バルブハウジング41の端部42に対応する部位に配置されている。
そして、カシメ用爪部132をバルブハウジング41の端部42にカシメ固定することによって、バルブハウジング41は下流側コアプレート160に結合(締結)されている。このとき、バルブハウジング41の端部42が、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)に密着している。
上述したように、カシメ用爪部132は、ケーシング130の一部であり、バルブハウジング41の端部42をカシメ固定するための部分である。したがって、本実施形態のカシメ用爪部132が、本開示のカシメ部に相当している。
以上説明したように、本実施形態では、EGRバルブ4のバルブハウジング41を、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)とバルブハウジング41の端部42との間にパッキン5が挟まれた状態で、下流側コアプレート160にカシメ固定により結合している。
具体的には、下流側コアプレート160を設けることにより、コア部140の排気流れ下流側端面に平面を確保している。そして、下流側コアプレート160の当該平面とバルブハウジング41の端部42とでパッキン5を圧縮することで、ネジ等の部品点数を増加させずに、コア部140とバルブハウジング41との間のシール性を確保することができる。
これにより、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結にネジ止めが不要となるため、ネジ止め工程を廃止できるとともに、ネジ止め用の工具スペースが不要となる。また、EGRクーラ100とEGRバルブ4とを締結するためのフランジが不要となるため、フランジを設けるためのスペースも不要となる。したがって、部品点数および組付工数を低減するとともに、車両搭載性を向上させることができる。
ところで、EGRクーラ100により排気が冷却されることで、EGRクーラ100やEGRバルブ4の排気流路内で凝縮水が発生する可能性がある。この凝縮水には、硫酸イオンや硝酸イオン等が含まれている。このため、EGRクーラ100やEGRバルブ4の排気流路内に凝縮水が滞留すると、その水分が蒸発して凝縮水が濃縮され、EGRクーラ100やEGRバルブ4の構成部品を腐食させてしまうおそれがある。
これに対し、本実施形態では、バルブハウジング41と下流側コアプレート160とをカシメ固定させることで、バルブハウジング41の端部42を下流側コアプレート160に密着させている。このため、バルブハウジング41と下流側コアプレート160との間に凝縮水が滞留することを抑制できる。これにより、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結部の腐食を抑制することが可能となる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図5および図6に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、ケーシング130のカシメ部分の形状が異なるものである。なお、図5は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
次に、第2実施形態について図5および図6に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、ケーシング130のカシメ部分の形状が異なるものである。なお、図5は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
図5に示すように、ケーシング130における排気流れ下流側の端部は、バルブハウジング41の端部42よりも排気流れ下流側に突出している。以下、ケーシング130のうち、バルブハウジング41の端部42よりも排気流れ下流側に突出している部位を突出部133という。
図6に示すように、EGRクーラ100を排気流れ下流側から見たときに、ケーシング130の突出部133は波状に形成されている。すなわち、突出部133の一部が、バルブハウジング41内の排気流路40(図5参照)の径方向内側に向かって押圧されている。
以下、突出部133のうち、排気流路40の径方向内側に向かって押圧されている部位を押圧部134といい、押圧されていない部位を非押圧部135という。押圧部134と非押圧部135とは、交互に配置されている。本実施形態では、押圧部134と非押圧部135とは、排気流路40の周方向の長さが等しくなるように形成されている。なお、押圧部134と非押圧部135とは、排気流路40の周方向の長さが互いに異なるように形成されていてもよい。
本実施形態のように、ケーシング130の突出部133の一部を排気流路40の径方向内側に向かって押圧することで、バルブハウジング41と下流側コアプレート160とをカシメ固定により締結することができる。
上述したように、突出部133は、ケーシング130の一部であり、バルブハウジング41の端部42をカシメ固定するための部分である。したがって、本実施形態の突出部133が、本開示のカシメ部に相当している。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態のEGRクーラ100によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図7に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結方法が異なるものである。なお、図7は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
次に、第3実施形態について図7に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結方法が異なるものである。なお、図7は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
図7に示すように、本実施形態のEGRバルブ4のバルブハウジング41は、EGRクーラ100に溶接により固定(締結)されている。具体的には、バルブハウジング41の端部42とケーシング130における排気流れ下流側の端部とが、溶接により固定されている。すなわち、バルブハウジング41の端部42は、結合部7によって、ケーシング130における排気流れ下流側の端部に固定されている。このとき、パッキン5が、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)とバルブハウジング41の端部42との間に挟まれた状態となっている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態のEGRクーラ100によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、パッキン5を介在させることなく、バルブハウジング41の端部42とケーシング130における排気流れ下流側の端部とを溶接により固定してもよい。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について図8に基づいて説明する。本第4実施形態は、上記第1実施形態と比較して、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結方法が異なるものである。なお、図8は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
次に、第4実施形態について図8に基づいて説明する。本第4実施形態は、上記第1実施形態と比較して、EGRクーラ100とEGRバルブ4との締結方法が異なるものである。なお、図8は、上記第1実施形態の図4に対応する図面である。
図8に示すように、本実施形態におけるケーシング130の板厚は、上記第1実施形態におけるケーシング130の板厚よりも厚い。具体的には、本実施形態におけるケーシング130の板厚は、チューブ110の板厚よりも厚い。
バルブハウジング41の端部42における、排気流れ上流側かつケーシング130に対向する側の角部43は、面取りされている。すなわち、バルブハウジング41の端部42における、排気流れ上流側の面とケーシング130に対向する面とで構成された角部43は、面取りされている。本実施形態では、バルブハウジング41の当該角部43は、テーパ状(直線状)に面取りされている。
本実施形態のEGRバルブ4のバルブハウジング41は、EGRクーラ100に圧入により固定(締結)されている。具体的には、バルブハウジング41の端部42が、ケーシング130における排気流れ下流側の端部の内部に収容されるように、圧入により固定されている。このとき、パッキン5が、下流側コアプレート160におけるコア部140と反対側の面(下流側コアプレート160の外側面)とバルブハウジング41の端部42との間に挟まれた状態となっている。
その他の構成は、第1実施形態と同様である。したがって、本実施形態のEGRクーラ100によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態では、パッキン5を介在させることなく、バルブハウジング41の端部42をケーシング130における排気流れ下流側の端部の内部に収容されるように、圧入により固定してもよい。
(第5実施形態)
第5実施形態について、図9を参照して説明する。本実施形態では、EGRクーラ100とEGRバルブ4とを、EGRクーラ100がEGRバルブ4に対して相対的に動くような結合方法であるカシメ固定により結合している。このため、EGRクーラ100とEGRバルブ4とは、ネジなしで結合されている。
第5実施形態について、図9を参照して説明する。本実施形態では、EGRクーラ100とEGRバルブ4とを、EGRクーラ100がEGRバルブ4に対して相対的に動くような結合方法であるカシメ固定により結合している。このため、EGRクーラ100とEGRバルブ4とは、ネジなしで結合されている。
したがって、本実施形態では、EGRクーラ100とEGRバルブ4との間に、ネジ止め用のフランジは設けられていない。すなわち、EGRクーラ100とEGRバルブ4との間には、EGRクーラ100内またはEGRバルブ4内の排気通路の径方向外側に膨出する部分(膨出部)が設けられていない。
図9に示すように、EGRクーラ100およびEGRバルブ4は、同一のブラケット6を介してエンジン1に固定されている。ブラケット6は、EGRクーラ100をエンジン1に固定するための第1ブラケット部61と、EGRバルブ4をエンジン1に固定するための第2ブラケット部62とを有している。
換言すると、EGRクーラ100は、第1ブラケット部61を介してエンジン1に固定されている。EGRバルブ4は、第2ブラケット部62を介してエンジン1に固定されている。第1ブラケット部61および第2ブラケット部62は、EGRクーラ100とEGRバルブ4(バルブハウジング41)との結合部7を跨いで一体に形成されている。
第1ブラケット部61は、EGRクーラ100のケーシング130に、ろう付け、溶接、ボルト締め等の手段により固定されている。第2ブラケット部62は、EGRバルブ4のバルブハウジング41に、ろう付け、溶接、ボルト締め等の手段により固定されている。なお、本実施形態のバルブハウジング41は、ステンレス材により形成されている。
第1ブラケット部61および第2ブラケット部62は、エンジン1にボルト締めにより固定されている。第1ブラケット部61および第2ブラケット部62には、それぞれ、ボルト(図示せず)が挿入されるボルト孔610、620が設けられている。
以上説明したように、本実施形態では、EGRクーラ100とEGRバルブ4とをカシメ固定、すなわちネジなしで結合している。これにより、EGRクーラ100とEGRバルブ4との結合部7を小型化できる。そして、本実施形態では、第1ブラケット部61および第2ブラケット部62を、EGRクーラ100とEGRバルブ4との結合部7を跨いで一体に形成している。これにより、第1ブラケット部61と第2ブラケット部62との間の距離を短縮することができるので、EGRクーラ100およびEGRバルブ4に対して、エンジン1の振動による相対的な負荷がかかることを抑制できる。したがって、EGRクーラ100およびEGRバルブ4の耐震強度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、第1ブラケット部61および第2ブラケット部62を一体に形成し、1つのブラケット6としている。これにより、EGRクーラ100およびEGRバルブ4をエンジン1に取り付けるための部品の数を1つとすることができるので、部品点数を削減することが可能となる。
(第6実施形態)
第6実施形態について図10および図11に基づいて説明する。本実施形態は、上述した実施形態と比較して、ブラケット6の形状が異なるものである。
第6実施形態について図10および図11に基づいて説明する。本実施形態は、上述した実施形態と比較して、ブラケット6の形状が異なるものである。
図10および図11に示すように、本実施形態のブラケット6は、互いに別体に形成された第1ブラケット部61および第2ブラケット部62を有している。つまり、第1ブラケット部61および第2ブラケット部62は別部材である。そして、第1ブラケット部61と第2ブラケット部62とが、エンジン1に共締めされている。
具体的には、第2ブラケット部62および第1ブラケット部61は、第2ブラケット部62のボルト孔620および第1ブラケット部61のボルト孔610に共通のボルト8が挿通されて、エンジン1に取り付けられている。このため、本実施形態では、ブラケット6をエンジン1に取り付けた際に、ボルト孔610、620が1箇所とされていると言える。このとき、第1ブラケット部61および第2ブラケット部62は、EGRクーラ100とEGRバルブ4との結合部7を跨ぐように結合されている。
その他の構成は、第5実施形態と同様である。したがって、本実施形態の排気用熱交換装置によれば、第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
(他の実施形態)
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(1)上記第5、第6実施形態では、チューブ110やケーシング130等のEGRクーラ100の構成部品およびバルブハウジング41の双方を、ステンレス材により形成した例について説明したが、EGRクーラ100の構成部品およびバルブハウジング41の材質はこれに限定されない。
例えば、EGRクーラ100の構成部品を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成してもよい。また、バルブハウジング41を、アルミニウム、アルミニウム合金または樹脂により形成してもよい。
(2)上記実施形態では、パッキン5を、周方向に直交する断面が矩形状となるように形成した例について説明したが、パッキン5の構成はこれに限定されない。
例えば、パッキン5を、周方向に直交する断面が円形状となるように形成してもよい。また、パッキン5を、バルブハウジング41と一体に成形してもよい。
(3)上記実施形態では、排気流通部品としてEGRバルブ4を採用した例について説明したが、排気流通部品はこれに限定されない。例えば、排気流通部品として、EGRクーラ100への排気の導入と非導入とを切り替える切替弁を採用してもよい。
(4)上記実施形態では、ケーシング130を、断面が浅い略U形状にプレス成形された2枚のケーシングプレートを組み合わせることにより形成した例について説明したが、ケーシング130の構成はこれに限定されない。
例えば、ケーシング130を、断面が深い略U形状にプレス成形された1枚のケーシングプレートと、平板状にプレス成形された1枚のケーシングプレートとを組み合わせることにより形成してもよい。
(5)上記実施形態では、EGRクーラ100の下流側コアプレート160にカシメ用爪部132を設けるとともに、このカシメ用爪部132によりバルブハウジング41と下流側コアプレート160とをカシメ固定した例について説明したが、カシメ方法はこれに限定されない。
例えば、ケーシング130における排気流れ下流側の端部を、バルブハウジング41の端部42よりも排気流れ下流側に突出させる。そして、当該突出部分の一部をバルブハウジング41内の排気流路の径方向内側に向かって押圧することにより、バルブハウジング41と下流側コアプレート160とをカシメ固定してもよい。
(6)上記実施形態では、EGRクーラ100とEGRバルブ4とをカシメにより結合した例について説明したが、EGRクーラ100とEGRバルブ4との結合方法はこれに限定されない。例えば、EGRクーラ100とEGRバルブ4とを、圧入またはVクランプ等、EGRクーラ100がEGRバルブ4に対して相対的に動くような結合方法により結合してもよい。
(7)第5実施形態では、ブラケット6をエンジン1に締結するためボルト孔610、620を2箇所設けた例について説明したが、これに限らず、ボルト孔610、620を1箇所としてもよい。
Claims (12)
- 内燃機関(1)から排出される排気が流通する排気流路(111)と、前記排気流路(111)の内部を流通する排気と前記排気流路(111)の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部(140)と、を備える排気熱交換器であって、
前記排気流路(111)の長手方向端部が接続されたコアプレート(160)と、
前記コア部(140)を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路(131)を形成する流路形成部材(130)とを備え、
前記コアプレート(160)は、前記流路形成部材(130)に接合されており、
前記コア部(140)には、前記排気が流通するとともに、前記排気流路(111)と連通する排気流通部品(4)が接続されており、
前記排気流通部品(4)は、前記コアプレート(160)における前記コア部(140)と反対側の面と前記排気流通部品(4)の端部(42)との間に弾性部材(5)が挟まれた状態で、前記コアプレート(160)にカシメ固定により締結されており、
前記流路形成部材(130)は、前記排気流通部品(4)の前記端部(42)をカシメ固定するためのカシメ部(132、133)を有している排気熱交換器。 - 内燃機関(1)から排出される排気が流通する排気流路(111)と、前記排気流路(111)の内部を流通する排気と前記排気流路(111)の外部を流通する熱媒体との間で熱交換を行うコア部(140)とを備える排気熱交換器であって、
前記排気流路(111)の長手方向端部が接続されたコアプレート(160)と、
前記コア部(140)を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路(131)を形成する流路形成部材(130)とを備え、
前記コアプレート(160)は、前記流路形成部材(130)に接合されており、
前記コア部(140)には、前記排気が流通するとともに、前記排気流路(111)と連通する排気流通部品(4)が接続されており、
前記排気流通部品(4)は前記コアプレート(160)に溶接または圧入により締結されている排気熱交換器。 - 前記流路形成部材(130)は、2つの部材を組み合わせることにより構成されている請求項1または2に記載の排気熱交換器。
- 前記排気流通部品(4)の前記端部(42)が、前記コアプレート(160)に密着している請求項1ないし3のいずれか1つに記載の排気熱交換器。
- 前記排気流通部品(4)は、前記内燃機関(1)の排気通路(11)と吸気通路(13)とを接続するEGR通路(2)の通路開度を調整するEGRバルブである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の排気熱交換器。
- 前記排気流通部品(4)は、前記コアプレート(160)における前記コア部(140)と反対側の面と前記排気流通部品(4)の端部(42)との間に弾性部材(5)が挟まれた状態で、前記コアプレート(160)に溶接または圧入により締結されている請求項2ないし5のいずれか1つに記載の排気熱交換器。
- 前記EGRバルブは、前記コア部(140)と前記EGRバルブとを接続する接続部(41)を有しており、
前記コア部(140)は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が矩形状であり、
前記EGRバルブは、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が円形状であり、
前記接続部(41)における前記排気の流れ方向の上流側端部は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が矩形状であり、
前記接続部(41)における前記排気の流れ方向の下流側端部は、前記排気の流れ方向に直交する断面形状が円形状である請求項5に記載の排気熱交換器。 - 内燃機関(1)の排気通路(11)と吸気通路(13)とを接続するEGR通路(2)に設けられるとともに、前記内燃機関(1)の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器(100)を備え、
前記排気熱交換器(100)には、前記排気が流通するとともに、前記排気熱交換器(100)と連通する排気流通部品(4)が接続されている排気用熱交換装置であって、
前記排気熱交換器(100)と前記排気流通部品(4)とは、前記排気熱交換器(100)が前記排気流通部品(4)に対して相対的に動くように結合されており、
前記排気熱交換器(100)は、第1ブラケット部(61)を介して前記内燃機関(1)に固定されており、
前記排気流通部品(4)は、第2ブラケット部(62)を介して前記内燃機関(1)に固定されており、
前記第1ブラケット部(61)および前記第2ブラケット部(62)は、前記排気熱交換器(100)と前記排気流通部品(4)との結合部(7)を跨いで一体に形成されている排気用熱交換装置。 - 内燃機関(1)の排気通路(11)と吸気通路(13)とを接続するEGR通路(2)に設けられるとともに、前記内燃機関(1)の排気と熱媒体との間で熱交換を行う排気熱交換器(100)を備え、
前記排気熱交換器(100)には、前記排気が流通するとともに、前記排気熱交換器(100)と連通する排気流通部品(4)が接続されている排気用熱交換装置であって、
前記排気熱交換器(100)と前記排気流通部品(4)とは、前記排気熱交換器(100)が前記排気流通部品(4)に対して相対的に動くように結合されており、
前記排気熱交換器(100)は、第1ブラケット部(61)を介して前記内燃機関(1)に固定されており、
前記排気流通部品(4)は、前記第1ブラケット部(61)とは異なる第2ブラケット部(62)を介して前記内燃機関(1)に固定されており、
前記第1ブラケット部(61)および前記第2ブラケット部(62)は、前記排気熱交換器(100)と前記排気流通部品(4)との結合部(7)を跨ぐように結合されており、
前記第1ブラケット部(61)と前記第2ブラケット部(62)とが、前記内燃機関(1)に共締めされている排気用熱交換装置。 - 前記排気熱交換器(100)と前記排気流通部品(4)とは、カシメまたは圧入により結合されている請求項8または9に記載の排気用熱交換装置。
- 前記排気熱交換器(100)は、
排気が流通する排気流路(111)と、
前記排気と前記排気流路(111)の外部を流通する前記熱媒体との間で熱交換を行うコア部(140)と、
前記排気流路(111)の長手方向端部が接続されたコアプレート(160)と
前記コア部(140)を覆うように配置されるとともに、前記熱媒体が流通する熱媒体流路(131)を形成する流路形成部材(130)とを備え、
前記コアプレート(160)は、前記流路形成部材(130)に接合されており、
前記コアプレート(160)を介して、前記排気流通部品(4)が前記コア部(140)に接続されており、
前記排気流通部品(4)は、前記コアプレート(160)と前記排気流通部品(4)の端部(42)との間に弾性部材(5)が挟まれた状態で、前記コアプレート(160)にカシメ固定により結合されており、
前記流路形成部材(130)は、前記排気流通部品(4)の前記端部(42)をカシメ固定するためのカシメ部(132)を有している請求項8または9に記載の排気用熱交換装置。 - 前記排気流通部品(4)は、前記EGR通路(2)の通路開度を調整するEGRバルブである請求項8ないし11のいずれか1つに記載の排気用熱交換装置。
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