排气系统部件和EGR冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法技术方案

本发明专利技术提供耐腐蚀性高的排气系统部件及利用该排气系统部件的EGR冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法。排气系统部件（7）由不锈钢构成，内燃机的废气（G）在排气系统部件（7）中流通，并且该排气系统部件（7）具备被供给废气（G）的上游侧端部（7a）、排出废气（G）的下游侧端部（7b）和设置在上游侧端部（7a）与下游侧端部（7b）之间并形成沿着废气（G）流通的方向延伸的环状的壁部（7c），其特征在于，在壁部（7c）的内周侧的表层形成由CrOxNy膜构成的氧氮化铬膜（17）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在搭载了内燃机的车辆的排气装置中使用的排气系统部件和利用该排气系统部件的EGR冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法，尤其涉及能够提高耐腐蚀性的排气系统部件和利用该排气系统部件的EGR冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法。
技术介绍
通常，安装在汽车等车辆上的内燃机(下面，仅称为发动机)具有发动机主体、进气装置和排气装置。发动机主体使燃料与空气一起燃烧来转换为动力。进气装置吸引空气将其供给至发动机主体。排气装置将通过燃烧燃料产生的废气排出到大气中。这种排气装置例如包括排气歧管、催化剂转换器、热回收器、消声器、排气管而构成。另外，近年来，有时在发动机上具有废气再循环(下面，仅称为EGR)装置。EGR装置从排气装置获取废气的一部分供给至进气装置并在发动机主体中再燃烧。EGR装置例如具备EGR管和EGR冷却器。EGR管连接排气装置和进气装置。EGR冷却器设置在EGR管的非端部位置，并且将从排气装置供给来的高温废气冷却来供给至进气>j-U ρ α装直。在此，本说明书中，将如上述的排气装置的构成部件、EGR装置的构成部件那样与废气接触的部件称为排气系统部件。排气系统部件具备与废气接触的排气接触部和与大气接触的露出部。另一方面，废气大多包括水蒸气及二氧化碳气体(CO2),其他还包括二氧化硫气体(SO2)、氮氧化物(NOx)等。高温的废气被冷却，从而废气中的水蒸气冷凝而变为冷凝水，会凝结在排气系统部件的排气接触部中。并且，由于二氧化硫气体溶解在冷凝水中，生成硫酸(H2S04)、三氧化硫(SO3X另夕卜，由于氮氧化物溶解在冷凝水中，生成硝酸(NHO3)。而且，原则上来说作为发动机的燃料的汽油中不含氯，但是因国家、地域的不同汽油中可能含有氯。另外，发动机油和大气中含有氯。因此，汽油、发动机油、大气中的氯在发动机的燃烧室中与废气混合，由此有时在废气中含有氯。并且，在EGR冷却器中，废气中的氯溶解于冷凝水，从而生成盐酸(HCl )。上述的硫酸、硝酸及盐酸那样的强酸性的酸性水溶液与排气系统部件的排气接触部接触，担心会腐蚀排气接触部。另外，在排气系统部件的露出部中会附着被车辆搅起的水分。因此，担心附着于露出部的水分腐蚀露出部。因此，为了防止腐蚀排气系统部件的排气接触部及露出部，作为排气系统部件的材质广泛使用耐腐蚀性强的不锈钢。不锈钢的表层具备由氧化铬膜(CrOx膜)形成的氧化膜。由于具有该氧化膜，不锈钢的耐腐蚀性提高。不锈钢的氧化膜对于硝酸那样的氧化性的酸具有高的耐腐蚀性。但是不锈钢的氧化膜对于硫酸、盐酸等不具有高的耐腐蚀性。因此，为了对于硫酸、盐酸那样的非氧化性的酸提高耐腐蚀性，已知在EGR冷却器的排气接触部上设置由碳化钙(CaCO3)构成的中和剂层的结构(例如，参照专利文献I)。根据该结构，在排气接触部生成了硫酸、盐酸时，中和剂层能够将这些硫酸、盐酸中和。现有技术文件专利文献专利文献I JP特开2010-101239号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在上述那样设置有由碳化钙形成的中和剂层的排气系统部件中，虽然能够利用中和剂层中和一定浓度的盐酸，但难以充分中和高浓度的盐酸。因此，存在在EGR冷却器的排气接触部生成了高浓度的盐酸时可能会腐蚀排气接触部的问题。本专利技术是为了解决上述的现有问题而提出的，其目的在于提供耐腐蚀性高的排气系统部件和利用该排气系统部件的EGR冷却器以及排气系统部件的氮化处理方法。 用于解决问题的手段本专利技术的排气系统部件，为了达到上述目的，由不锈钢构成，内燃机的废气在该排气系统部件中流通，并且具备被供给所述废气的上游侧端部；排出所述废气的下游侧端部；以及壁部，其设置在所述上游侧端部与所述下游侧端部之间并形成为沿着所述废气流通的方向延伸的环状，所述排气系统部件的特征在于，在所述壁部的内周侧的表层形成有由CrOxNy (x、y为任意数。以下相同)膜构成的氧氮化铬膜。根据该结构，在壁部的内周侧的表层形成有氧氮化铬膜。因此，在表层形成由比以往的由形成在不锈钢的表层的氧化膜构成的钝化膜更强固的氧氮化铬膜构成的膜。由此，排气系统部件的壁部的内周侧的耐腐蚀性提高。由此，即使壁部的内周侧暴露在高浓度的盐酸中也能够抑制壁部被腐蚀的情况。另外，在附着于壁部的内周侧的酸性水溶液中从氧氮化铬膜溶出氮。该氮在酸性水溶液中与氢发生化合反应而生成铵离子。为了生成铵离子而使用氢，因而酸性水溶液的氢离子浓度降低。因此，排气系统部件的壁部上的酸性水溶液产生的腐蚀作用减弱。优选，其特征在于，所述氧氮化铬膜在所述壁部的所述内周侧中的与所述废气接触的部位的整个区域形成。根据该结构，在可能与废气接触而附着酸性水溶液的部位的整个区域形成由氧氮化铬膜构成的膜。因此，可在壁部的整个区域抑制酸性水溶液产生的腐蚀。优选，其特征在于，通过将预先在所述表层形成的氧化膜除去并向所述表层添加氮，使所述表层与所述氮发生反应而对所述表层实施氮化处理，从而形成所述氧氮化铬膜。根据该结构，在壁部的内周侧的表层形成由比以往的由形成在不锈钢的表层的氧化铬膜构成的钝化膜更牢固的氧氮化铬膜构成的膜。由此，即使壁部的内周侧暴露在高浓度的盐酸中也能够抑制壁部被腐蚀的情况。优选，其特征在于，所述氧氮化铬膜具有如下功能向所附着的酸性水溶液中溶出氮，所述氮在所述酸性水溶液中与氢化合而生成铵离子，从而降低所述酸性水溶液的氢离子浓度。根据该结构，氧氮化铬膜能够降低酸性水溶液的氢离子浓度。因此，排气系统部件的壁部上的酸性水溶液产生的腐蚀作用减弱。而且，本专利技术的EGR冷却器，具备壳体；冷却介质流入管，使冷却介质流入所述壳体；冷却介质流出管，使所述冷却介质从所述壳体流出；废气冷却管，由收容于所述壳体的管构成，并且使内燃机的废气流通至内部，通过在外部流通的所述冷却介质与所述废气进行热交换来冷却所述废气；废气流入管，在所述壳体的外部与所述废气冷却管的所述废气的流通方向的上游侧端部相连接；以及废气流出管，在所述壳体的外部与所述废气冷却管的所述废气的流通方向的下游侧端部相连接，并且将利用所述废气冷却管冷却了的所述废气供给至所述内燃机的进气装置，所述EGR冷却器的特征在于，所述废气冷却管、所述废气 流入管及所述废气流出管中的至少任一个管是上述所述的排气系统部件。根据该结构，在EGR冷却器的废气冷却管、废气流入管及废气流出管中的形成为排气系统部件的管的壁部的内周侧的表层形成由氧氮化铬膜构成的膜。因此，提高了具有该膜的排气系统部件的壁部的内周侧的耐腐蚀性。由此，即使壁部的内周侧暴露于高浓度的盐酸中，也能够抑制壁部被腐蚀的情况。而且，在EGR冷却器的废气冷却管、废气流入管及废气流出管中的形成为排气系统部件的管的壁部的内周侧所附着的酸性水溶液中，从氧氮化铬膜溶出氮。该氮在酸性水溶液中与氢化合而生成铵离子。为了生成铵离子而使用氢，因而酸性水溶液的氢离子浓度降低。因此，排气系统部件的壁部上的酸性水溶液产生的腐蚀作用减弱。而且，本专利技术的排气系统部件的氮化处理方法，对排气系统部件的壁部的内周侧的表层实施氮化处理，所述排气系统部件由不锈钢构成，内燃机的废气在所述排气系统部件中流通，并且所述排气系统部件具备被供给所述废气的上游侧端部；排出所述废气的下游侧端部；以及壁部，其设置在所述上游侧端部与所述下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种排气系统部件，由不锈钢构成， 内燃机的废气在所述排气系统部件中流通，并且所述排气系统部件具备 上游侧端部，向该上游侧端部供给所述废气； 下游侧端部，从该下游侧端部排出所述废气；以及 壁部，设置在所述上游侧端部与所述下游侧端部之间，并形成为沿着所述废气流通的方向延伸的环状， 所述排气系统部件的特征在于， 在所述壁部的内周侧的表层形成有由CrOxNy膜构成的氧氮化铬膜。2.如权利要求I所述的排气系统部件，其特征在于， 所述氧氮化铬膜在所述壁部的所述内周侧中的与所述废气接触的部位的整个区域形成。3.如权利要求I或2所述的排气系统部件，其特征在于， 通过将预先在所述表层形成的氧化膜除去并向所述表层添加氮，使所述表层与所述氮发生反应而对所述表层实施氮化处理，从而形成所述氧氮化铬膜。4.如权利要求广3中任一项所述的排气系统部件，其特征在于， 所述氧氮化铬膜具有如下功能向所附着的酸性水溶液中溶出氮，所述氮在所述酸性水溶液中与氢化合而生成铵离子，从而降低所述酸性水溶液的氢离子浓度。5.—种EGR冷却器,具备 壳体； 冷却介质流入管，使冷却介质流入所述壳体； 冷却介质流出管，使所述冷却介质从所述壳体流出； 废气冷却管，由收容于所述壳体的管构成,并且使内燃机的废气流通至内部,通过在外部流通的所述冷却介质与所述废...

【专利技术属性】
技术研发人员：三林雅彦，角田佳介，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：
国别省市：