JP2008088817A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ経路の付帯装備や吸気通路に対する煤の付着を防止する。
【解決手段】排気マニホールド９（排気通路）から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４（吸気通路）へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ経路）の途中に、排気ガス８の流れを蛇行させるべく邪魔板１８，１９を備えた蛇行流路形成部２０を設け、該蛇行流路形成部２０内の煤溜まりが生じ易い流路折り返し部分に開閉自在なパージ口２１を設けると共に、該パージ口２１と排気管１０のパティキュレートフィルタ１７の直前位置との間をパージライン２２により接続し、前記蛇行流路形成部２０に前記パージ口２１の開放時に閉じる出口開閉弁２３（出口開閉手段）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気側から吸気側へ排気ガスを再循環してＮＯxの低減化を図るためのＥＧＲ装置に関するものである。

従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。

一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。

尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。

図４は前述した排気ガス再循環を行う為のＥＧＲ装置の一例を示すもので、図中１はターボチャージャ２を備えたディーゼル機関のエンジンを示し、エアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７（図４では直列６気筒の場合を例示している）に分配するようにしてある。

また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。

そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４の一端部との間がＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ経路）により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。

ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、排気ガス８を複数本のチューブ１４に分配して流しながら、該各チューブ１４を包囲しているシェル１５の内部に冷却水１６を給排し、該冷却水１６と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようにしてある。

また、図４中における１７は排気管１０の下流側に装備されたパティキュレートフィルタを示し、該パティキュレートフィルタ１７を排気ガス８が通過する際に、該排気ガス８中の煤が捕集されるようになっている。

尚、以上に述べた如きエンジン１の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するＥＧＲ装置に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等がある。
特開２００２−２１６２５号公報

しかしながら、斯かる従来構造においては、排気ガス８中に残留する未燃燃料がＥＧＲクーラ１３のチューブ１４内で冷却されて結露し、これによりウェットな粘着面が形成されて排気ガス８中の煤が付着し易くなる結果、該煤の付着により排気ガス８と冷却水１６との熱交換効率が低下してＥＧＲクーラ１３の冷却性能が落ちるという問題があった。

また、耐久性を考慮して温度条件の緩いＥＧＲクーラ１３の下流側に配置されることの多いＥＧＲバルブ１２においても、温度低下した排気ガス８中の未燃燃料が付着し易い環境であるため、ここに煤が付着して作動不良を起こすことが懸念されており、更には、排気ガス８が再循環される吸気通路（吸気ポート等）にあっても同様に煤が付着して吸気効率等に悪影響を及ぼす虞れがあった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ経路の付帯装備や吸気通路に対する煤の付着を防止し得るようにしたＥＧＲ装置を提供することを目的としている。

本発明は、排気通路から排気ガスの一部を抜き出して吸気通路へ再循環するＥＧＲ経路の途中に、排気ガスの流れを蛇行させるべく邪魔板を備えた蛇行流路形成部を設け、該蛇行流路形成部内の煤溜まりが生じ易い流路折り返し部分に開閉自在なパージ口を設けると共に、該パージ口と前記排気通路の排気ガス抜き出し位置より下流側の適宜位置との間をパージラインにより接続し、前記蛇行流路形成部に前記パージ口の開放時に閉じる出口開閉手段を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置、に係るものである。

而して、排気通路から抜き出された排気ガスをＥＧＲ経路の途中で蛇行流路形成部に導入し、該蛇行流路形成部内で邪魔板を迂回させながら排気ガスの流れを蛇行させると、その流路折り返し部分で流れが急変することにより壁面に煤が付着し、その付着した煤を核として次々と煤が付着して煤溜まりが生じる一方、煤を除去された排気ガスが蛇行流路形成部を通り抜けて吸気通路へ向けて再循環されることになる。

この結果、蛇行流路形成部より下流のＥＧＲ経路や吸気通路に向かう排気ガス中に含まれる煤が大幅に低減されるので、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ経路の付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合が未然に回避されると共に、排気ガスが再循環される吸気通路への煤の付着も同様に回避されて吸気効率等に悪影響が及ぶ虞れがなくなる。

しかも、蛇行流路形成部内の流路折り返し部分における煤溜まりが大きく成長した頃合で前記蛇行流路形成部の出口開閉手段を閉じ且つ前記流路折り返し部分のパージ口を開放すると、蛇行流路形成部に導入された排気ガスの流れがパージ口を通り抜けて排気通路へ向かう流れに切り替わり、この排気ガスの流れに乗って煤溜まりが蛇行流路形成部内から排除されることになる。

尚、排気通路へ排除された煤については、排気通路の下流側に装備されているパティキュレートフィルタ等を活用して捕集し、通常の煤対策と同じ扱いで処理するようにすれば良い。

また、本発明をより具体的に実施するに際しては、例えば、ＥＧＲ経路の途中にＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブを装備し、これらＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブより上流側に蛇行流路形成部を設けるようにすれば良い。

上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲクーラやＥＧＲバルブ等といったＥＧＲ経路の付帯装備に対する煤の付着を防止することができるので、該付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができると共に、排気ガスが再循環される吸気通路への煤の付着も同様に回避できて吸気効率等に悪影響が及ぶ虞れを解消することができ、しかも、蛇行流路形成部の出口開閉手段を閉じ且つ流路折り返し部分のパージ口を開放することにより煤溜まりを蛇行流路形成部内から排除することができるので、該蛇行流路形成部内を適宜に清掃して健全な状態に保つことができる等種々の優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１に示す如く、本形態例の特徴とするところは、先に図４で説明したエンジン１、即ち、排気マニホールド９（排気通路）から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４（吸気通路）へ再循環するＥＧＲパイプ１１（ＥＧＲ経路）の最上流側に、排気ガス８の流れを蛇行させるべく邪魔板１８，１９を備えた蛇行流路形成部２０を設け、該蛇行流路形成部２０内の煤溜まりが生じ易い流路折り返し部分に開閉自在なバタフライ弁から成るパージ口２１を設けると共に、該パージ口２１と排気管１０のパティキュレートフィルタ１７の直前位置との間をパージライン２２により接続し、前記蛇行流路形成部２０に前記パージ口２１の開放時に閉じる出口開閉弁２３（出口開閉手段）を設けた点にあり、この蛇行流路形成部２０は、前記ＥＧＲパイプ１１の付帯装備であるＥＧＲクーラ１３及びＥＧＲバルブ１２より上流側に位置している。

即ち、図２に詳細を示す通り、ここに一例として図示している蛇行流路形成部２０では、その全体構造が平面的に見て矩形形状を成すようになっており、その四隅のうちの一つの隅部に対し上流側のＥＧＲパイプ１１が矩形形状の一辺に沿うように接続され、この上流側のＥＧＲパイプ１１から導入される排気ガス８が突き当たる隅部には、該排気ガス８をＶ字状に折り返す邪魔板１８が対角線方向に向け斜めに配置されている。

また、この邪魔板１８により折り返された排気ガス８は、前記上流側のＥＧＲパイプ１１の接続方向と同じ向きに延びる邪魔板１９により再び折り返されて蛇行流路形成部２０の内壁に突き当たり、前記邪魔板１９の裏側に回り込んでから下流側のＥＧＲパイプ１１へ送り出されるようになっており、この下流側のＥＧＲパイプ１１は、前記上流側のＥＧＲパイプ１１の接続方向と直角な向きに延びている。

そして、本形態例においては、前記邪魔板１８により二分割されている隅部の夫々の分割部分が煤溜まりが生じ易い流路折り返し部分を成すようになっており、この邪魔板１８が斜めに配置された隅部を構成している二側面には、開閉自在なバタフライ弁から成るパージ口２１が夫々設けられ、該各パージ口２１の夫々に対しパージライン２２が二股状に分岐されて接続されるようになっていると共に、下流側のＥＧＲパイプ１１の接続箇所には、前記パージ口２１の開放時に閉じるようにした出口開閉弁２３がバタフライ弁により構成されている。

而して、排気マニホールド９から抜き出された排気ガス８をＥＧＲパイプ１１の途中で蛇行流路形成部２０に導入し、該蛇行流路形成部２０内で邪魔板１８，１９を迂回させながら排気ガス８の流れを蛇行させると、その流路折り返し部分で流れが急変することにより壁面に煤が付着し、その付着した煤を核として次々と煤が付着して煤溜まりが生じる一方、煤を除去された排気ガス８が蛇行流路形成部２０を通り抜けて吸気管４へ向けて再循環されることになる。

この結果、蛇行流路形成部２０より下流のＥＧＲパイプ１１や吸気管４に向かう排気ガス８中に含まれる煤が大幅に低減されるので、ＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２等といったＥＧＲパイプ１１の付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合が未然に回避されると共に、排気ガス８が再循環される吸気管４への煤の付着も同様に回避されて吸気効率等に悪影響が及ぶ虞れがなくなる。

しかも、図３に示す如く、蛇行流路形成部２０内の流路折り返し部分における煤溜まりが大きく成長した頃合で前記蛇行流路形成部２０の出口開閉弁２３を閉じ且つ前記流路折り返し部分のパージ口２１を開放すると、蛇行流路形成部２０に導入された排気ガス８の流れがパージ口２１を通り抜けて排気管１０におけるパティキュレートフィルタ１７の直前位置へ向かう流れに切り替わり、この排気ガス８の流れに乗って煤溜まりが蛇行流路形成部２０内から排除されることになる。尚、パティキュレートフィルタ１７の直前位置へ排除された煤は、そのままパティキュレートフィルタ１７に捕集され、通常の煤対策と同じ扱いで処理される。

従って、上記形態例によれば、ＥＧＲクーラ１３やＥＧＲバルブ１２等といったＥＧＲパイプ１１の付帯装備に対する煤の付着を防止することができるので、該付帯装備に煤が付着して性能劣化や作動不良を招くといった不具合を未然に回避することができると共に、排気ガス８が再循環される吸気管４への煤の付着も同様に回避できて吸気効率等に悪影響が及ぶ虞れを解消することができる。

しかも、蛇行流路形成部２０の出口開閉弁２３を閉じ且つ流路折り返し部分のパージ口２１を開放することにより煤溜まりを蛇行流路形成部２０内から排除することができるので、該蛇行流路形成部２０内を適宜に清掃して健全な状態に保つこともできる。

尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ＥＧＲ経路はＥＧＲパイプ以外の部材で形成されていても良いこと、また、ＥＧＲ経路の付帯設備はＥＧＲクーラやＥＧＲバルブに限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。 図１の蛇行流路形成部の詳細を示す拡大図である。 図２の蛇行流路形成部のパージ口を開放した状態を示す拡大図である。 従来例を示す概略図である。

符号の説明

４ 吸気管（吸気通路）
６ 吸気マニホールド（吸気通路）
８ 排気ガス
９ 排気マニホールド（排気通路）
１０ 排気管（排気通路）
１１ ＥＧＲパイプ（ＥＧＲ経路）
１２ ＥＧＲバルブ（付帯装備）
１３ ＥＧＲクーラ（付帯装備）
１８ 邪魔板
１９ 邪魔板
２０ 蛇行流路形成部
２１ パージ口
２２ パージライン
２３ 出口開閉弁（出口開閉手段）

Claims (2)

1. 排気通路から排気ガスの一部を抜き出して吸気通路へ再循環するＥＧＲ経路の途中に、排気ガスの流れを蛇行させるべく邪魔板を備えた蛇行流路形成部を設け、該蛇行流路形成部内の煤溜まりが生じ易い流路折り返し部分に開閉自在なパージ口を設けると共に、該パージ口と前記排気通路の排気ガス抜き出し位置より下流側の適宜位置との間をパージラインにより接続し、前記蛇行流路形成部に前記パージ口の開放時に閉じる出口開閉手段を設けたことを特徴とするＥＧＲ装置。
2. ＥＧＲ経路の途中にＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブが装備され、これらＥＧＲクーラ及びＥＧＲバルブより上流側に蛇行流路形成部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。

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