JPH11193992A - 多管式egrガス冷却装置 - Google Patents

多管式egrガス冷却装置

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JPH11193992A
JPH11193992A JP9369619A JP36961997A JPH11193992A JP H11193992 A JPH11193992 A JP H11193992A JP 9369619 A JP9369619 A JP 9369619A JP 36961997 A JP36961997 A JP 36961997A JP H11193992 A JPH11193992 A JP H11193992A
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JP
Japan
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heat transfer
egr gas
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inflow portion
egr
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JP9369619A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Takigawa
一儀 滝川
Yuji Miyauchi
祐治 宮内
Tadahiro Goto
忠弘 後藤
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Original Assignee
Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管群でのEGRガスの流れを低速流入部
附近側に誘導し、該低速流入部の流量を増して胴管全体
におけるEGRガスの流れを極力均一となして円滑な流
れにより装置全体としての冷却性能を高めてEGRガス
の温度低下を効果的に発揮することができるようにす
る。 【解決手段】 伝熱管群の両端部附近を、冷却媒体の給
入口と排出口とを設けた胴管の両側端部の隔壁間に列を
なして固着し、さらに前記胴管の両側端部の外側に取付
けフランジ壁を有してEGRガスの流入口と流出口とを
備えたボンネット部材を固設してなるEGRガス冷却装
置において、前記伝熱管群を、EGRガス高速流入部の
該伝熱管群の管径を該EGRガス低速流入部より小径と
して形成し、かつ/または該高速流入部の配列密度を低
速流入部の配列密度より低めるように構成したことを要
しとし、さらに前記伝熱管群を、前記高速流入部に向く
につれて低速流入部より管径を順次小径とするととも
に、その配列密度も順次低めるように構成してなる多管
式EGRガス冷却装置を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にエンジンの
冷却液、インタークーラー用冷媒、カーエアコン用冷媒
などまたは冷却風によってEGRガスを冷却せしめる冷
却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】排気ガスの一部を排気系から取出して、
再びエンジンの吸気系に戻して混合気に加える方法は、
EGR(Exhaust Gas Recircula
tion:排気再循環)と称される。EGRは、窒素酸
化物発生の抑制、ポンプ損失の低減、燃焼ガスの温度低
下に伴う冷却媒体への放熱損失の低減および作動ガス量
と組成の変化による比熱比の増大と、これに伴うサイク
ル効率の向上など多くの効果が得られることからエンジ
ンの熱効率を改善するのに、有効とされている。しかし
一般にEGRガスの温度が上昇すると、吸気温の上昇に
伴う燃費の低下やその熱作用によってEGRバルブの耐
久性が劣化して早期破損を招くこととなり、これら事態
を考慮して多管式の熱交換器による冷却媒体によってE
GRガスを冷却せしめる装置が使用される。
【0003】この場合の冷却装置としては例えば図5に
示すように、該装置の胴管内部に蜂の巣状に配列、固定
される伝熱管(12)群を同一管径の伝熱管からなり、
また伝熱管(12)群をほぼ同一密度をもって(すなわ
ち各伝熱管がほぼ同一ピッチの間隔をおくか、あるいは
単位面積における伝熱管の本数が一定に配置して)形成
されていた。なお(13)は隔壁である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、前記同一管径にしてかつ同一密度の伝
熱管(12)群の配列構造によって、該伝熱管群内を流
れるEGRガスがその高速流入部と低速流入部とで流量
ならびに流速の差異を招くこととなった。すなわち図6
(a)に示すようにEGRガスの流入側のEGR配管
(17)が直線上にボンネット部材(16)と接続して
いる場合には、a−a、b−b線上での流速分布より分
かる通り隔壁(13)直前の中央部附近の流速が外側部
附近の流速より高速であり、一方図6(b)に示すよう
にEGRガスの流入側のEGR配管(17)がほぼ直角
に屈曲しボンネット部材(16)と接続している場合に
は、c−c、d−d線上の流速分布より分かる通り隔壁
(13)直前の前記屈曲部の外側附近の流速が該屈曲部
の内側附近の流速より高速となってしまう。一方伝熱管
の単位伝熱面積当たりの熱の伝わり方は、EGRガスの
流速が速い方がよく、また伝熱管の管径が細い方が設置
本数が多くなり伝熱面積が増加するためよいことが知ら
れている。したがって特にEGRガスの流入部において
EGRガスの流量に差があると、各伝熱管において伝熱
効果にも差が生じて装置全体としての冷却性能を高める
ことができない問題を有する傾向にあった。
【0005】本発明は従来技術の有する前記問題に鑑み
てなされたものであり、予めEGR配管の形状に伴うE
GRガスの流入部における流速を測定しておいて、胴管
内においてEGRガスの流れに対してEGRガス高速流
入部附近の流過抵抗を増し、EGRガスの流れを低速流
入部附近側の伝熱管群に誘導して低速流入部のEGRガ
スの流量を増して伝熱管群全体として内部を流れるEG
Rガスの流れの速度を極力均一となし、円滑な流れによ
って装置全体としての冷却性能を高め、EGRガスの温
度の冷却を効果的に発揮することのできる多管式EGR
ガス冷却装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、伝熱管群の両端部附近を、冷却媒体の給入口
と排出口とを設けた胴管の両側端部の隔壁間に列をなし
て固着し、さらに前記胴管の両側端部の外側に取付けフ
ランジ壁を有してEGRガスの流入口と流出口とを備え
たボンネット部材を固設してなるEGRガス冷却装置に
おいて、前記伝熱管群を、EGRガスの高速流入部の該
伝熱管群の管径を該EGRガスの低速流入部より小径と
して形成し、かつ/または該高速流入部の配列密度を低
速流入部の配列密度より低めるように構成した多管式E
GRガス冷却装置を要旨とし、さらに前記伝熱管群を、
前記高速流入部に向くにつれて低速流入部より管径を順
次小径とするとともに、その配列密度も順次低めるよう
に構成してなるものである。
【0007】本発明は以上のように構成されているた
め、前記伝熱管群をEGRガスの高速流入部附近の伝熱
管群の管径をEGRガスの低速流入部附近より小径にし
て形成し、かつ/またはその配列密度を前記高速流入部
附近で低くした構造によって、該高速流入部附近でのE
GRガスの流過抵抗を増して伝熱管群のうち低速流入部
附近に位置する該伝熱管群内へ流れを誘導し、該低速流
入部附近での伝熱管群での流量を増して伝熱管群全体で
EGRガスの流れの速度を極力均一となすことができ、
円滑な流れを生ずることによって装置全体としての冷却
性能を高めることが可能となり、EGRガスの温度の冷
却を効果的に発揮することができることとなる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
いて説明すれば、図1は本発明の多管式EGRガス冷却
装置の一部切欠き側面図、図2は図1の本発明の要部に
係る伝熱管群の配列状態の一実施例を模式的に示す平面
図、図3は他の実施例を模式的に示す一部切欠き平面
図、図4はさらに他の実施例を模式的に示す図2相当図
であって、(1)は胴管であり、その両端部附近にエン
ジンの冷却液、或いはインタークーラー用冷媒やカーエ
アコン用冷媒などの冷却媒体の給入口(5)と排出口
(5′)とを設けてなるものである。また胴管(1)の
内部に両側端部の隔壁(3)間に亘って伝熱管(2)群
の両端部と列をなしてろう付けや溶接などで固定し、さ
らに該胴管の両側端部の外側にEGRガスの流入口
(4′)と流出口(4″)とを備えたボンネット部材
(4)を同じくろう付けや溶接などで固設してなるもの
で、EGR配管とはフランジ(6)を介して接続、固定
されているのである。
【0009】そして本発明では前記伝熱管(2)群の配
列を、図6(a)のようにEGR配管がボンネット部材
(4)と直線上に接続、固定されている場合は、図2の
ようにEGRガスが高速で流入する中央部附近の伝熱管
群の管径を外側部附近のそれより小径としたり、あるい
はその配列密度を中央部附近の方が外側部附近より低め
て(すなわち中央部附近の伝熱管群のピッチの間隔を大
きくすることか、あるいは中央部附近の単位面積におけ
る伝熱管群の本数を少なくして配置して)構成すること
が肝要である。または伝熱管(2)群の配列を、図3の
ように中央部附近に向けて外側部附近より管径を順次小
径とするとともに、その配列密度も順次低めて構成する
ことが好ましい。
【0010】さらに図6(b)のようにEGR配管がボ
ンネット部材(4)とほぼ直角となるよう屈曲して接
続、固定されている場合は、前記伝熱管(2)群の配列
を、図4のように該前記屈曲部の外側附近にありかつ流
速が高速の伝熱管群の管径を内側附近のそれより小径と
したり、あるいはその配列密度を高速流入部附近の方が
低速流入部附近より低めて構成したり、または伝熱管
(2)群の配列を、EGRの高速流入部附近に向けて低
速流入部附近より管径を順次小径とするとともに、その
配列密度も順次低めて構成することが好ましい。
【0011】なお、EGRガスの流速分布は、例えばE
GRガスの流量、EGR配管の径、ボンネット部材
(4)の拡径の角度や胴管(1)の径などにより変動す
ることがあるために、予めモデルのEGRガス冷却装置
を作製して実際のEGRガスの流速を測定した上で伝熱
管(2)群の配列を定めることが好ましい。
【0012】本発明では、このように構成したことによ
り胴管(1)の内部において伝熱管(2)群のうちEG
Rガスの低速流入部附近に位置する該伝熱管群内へEG
Rガスの流れを誘導し、低速流入部の流量を増して極力
各伝熱管において流れの速度を均一となすことができ、
円滑なEGRガスの流れを生ずることによって装置全体
としての冷却性能を高めることが可能となり、EGRガ
スの温度の冷却を効果的に発揮することができることと
なる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明による多管式
EGRガス冷却装置は、前記伝熱管(2)群をEGRガ
スの高速流入部附近で小径にし、かつ/または該高速流
入部附近で配列密度の低い構造にすることにより、EG
Rガスの低速流入部附近に位置する該伝熱管群内へEG
Rガスの流れを誘導し、低速流入部の流量を増して伝熱
管群全体として内部を流れるEGRガスの流れの速度を
極力均一となすことができ、EGRガスの円滑な流れに
よって装置全体としての冷却性能を高めることができ、
EGRガスの温度低下を効果的に発揮することができる
など、極めて有用な多管式EGRガス冷却装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る多管式EGRガス冷却装
置の一部切欠き側面図である。
【図2】図1の本発明の要部に係る伝熱管群の配列状態
の一実施例を模式的に示す平面図である。
【図3】他の実施例を模式的に示す一部切欠き平面図で
ある。
【図4】さらに他の実施例を模式的に示す図2相当図で
ある。
【図5】従来例を示す伝熱管群の配列状態を示す一部切
欠き平面図である。
【図6】従来例のEGRガスの流入状態とその流速分布
とを示す説明図で、(a)はEGR配管と直線上に接続
された状態を示す図、(b)はEGR配管とほぼ直角に
屈曲して接続された状態を示す図である。
【符号の説明】
1 胴管 2 伝熱管群 3 隔壁 4 ボンネット部材 4′ 流入口 4″ 流出口 5 給入口 5′ 排出口 6 フランジ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝熱管群の両端部附近を、冷却媒体の給
    入口と排出口とを設けた胴管の両側端部の隔壁間に列を
    なして固着し、さらに前記胴管の両側端部の外側に取付
    けフランジ壁を有してEGRガスの流入口と流出口とを
    備えたボンネット部材を固設してなるEGRガス冷却装
    置において、前記伝熱管(2)群を、EGRガスの高速
    流入部の該伝熱管群の管径を該EGRガスの低速流入部
    より小径として形成し、かつ/または該高速流入部の配
    列密度を低速流入部の配列密度より低めるように構成し
    たことを特徴とする多管式EGRガス冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記伝熱管(2)群を、前記高速流入部
    に向くにつれて低速流入部より管径を順次小径とすると
    ともに、その配列密度も順次低めるように構成してなる
    ことを特徴とする請求項1記載の多管式EGRガス冷却
    装置。
JP9369619A 1997-12-29 1997-12-29 多管式egrガス冷却装置 Withdrawn JPH11193992A (ja)

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