(57)【要約】【課題】内燃機関に導入される新気及び排気再循環ガスに含まれる水分に起因して発生する凝縮水を制御不要の簡易な構成で大気側に排出することができる凝縮水排出機構を提供する。【解決手段】内燃機関２の吸気系通路３、排気系通路４または排気再循環通路５に発生した凝縮水Ｗを大気に排出する凝縮水排出機構１は、吸気系通路３、排気系通路４または排気再循環通路５に設けられた凝縮水の貯留装置１ａと、この貯留装置１ａから重力により下降してきた凝縮水Ｗを、雄ねじ１４と雌ねじ１５との螺合位置に生じる隙間１６を経由して、または、２枚の隣り合う板材２１、２２の隙間２４を経由して、大気側に排出させる排出装置１ｂと、を備えて構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系通路、排気系通路または排気再循環通路に発生した凝縮水を大気に排出する凝縮水排出機構において、
前記吸気系通路、前記排気系通路または前記排気再循環通路に設けられた凝縮水の貯留装置と、
前記貯留装置から重力により下降してきた凝縮水を、雄ねじと雌ねじとの螺合位置に生じる隙間を経由して、または、２枚の隣り合う板材の隙間を経由して、大気側に排出させる排出装置と、を備えて構成される凝縮水排出機構。
【請求項２】
前記吸気系通路の一部である吸気マニホールドに前記貯留装置を設けて構成される請求項１に記載の凝縮水排出機構。
【請求項３】
前記排出装置を、テールパイプ、マフラーまたはサイレンサーと前記貯留装置を接続する連通路に設けて構成される請求項１または２に記載の凝縮水排出機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、凝縮水排出機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの吸気通路に連通する蓄液器に凝縮水を溜めて、この溜めた凝縮水を開閉バルブ付きの蓄液排出路を介して排気通路に排出する排気ガス再循環システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０―７７８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の排気ガス再循環システムでは、凝縮水を排出するために開閉バルブを開く制御が必要になり、この制御を行う制御装置への負担が生じていた。
【０００５】
本開示は、内燃機関に導入される新気及び排気再循環ガスに含まれる水分に起因して発生する凝縮水を制御不要の簡易な構成で大気側に排出することができる凝縮水排出機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の態様の凝縮水排出機構は、内燃機関の吸気系通路、排気系通路または排気再循環通路に発生した凝縮水を大気に排出する凝縮水排出機構において、前記吸気系通路、前記排気系通路または前記排気再循環通路に設けられた凝縮水の貯留装置と、前記貯留装置から重力により下降してきた凝縮水を、雄ねじと雌ねじとの螺合位置に生じる隙間を経由して、または、２枚の隣り合う板材の隙間を経由して、大気側に排出させる排出装置と、を備えて構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、内燃機関に導入される新気及び排気再循環ガスに含まれる水分に起因して発生する凝縮水を制御不要の簡易な構成で大気側に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の凝縮水排出機構を含むエンジンの構成を例示する図である。
【図２】図１の吸気マニホールドの構成を例示する図である。
【図３】図２の吸気マニホールドの構成をＸ視点で例示する図である。
【図４】図１の排出装置の構成を例示する図である。
【図５】排出装置の変形例を例示する図である。
【図６】図５の排出装置の２枚の板材の構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態の凝縮水排出機構について、図面を参照しながら説明する。図１に例示するように、本実施形態の凝縮水排出機構１が備わるエンジン（内燃機関）２には、吸気系通路３と、排気系通路４と、排気再循環通路（ＥＧＲ通路、ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）５と、が接続される。
【００１０】
エンジン２は、各気筒（シリンダ）６内の燃焼室７に導入された新気Ａと排気再循環ガス（ＥＧＲガス）Ｇｅの混合気体を燃料と混合圧縮して燃焼させる装置である。
【００１１】
吸気系通路３は、燃焼室７に連通されて、新気Ａを燃焼室７に導入する通路である。吸気系通路３は、新気Ａの流れ方向に関して上流側より順に、吸気通路３ａと、吸気マニホールド３ｂと、吸気ポート３ｃに分けられる。
【００１２】
吸気通路３ａは、新気Ａの導入用の配管であり、この配管の途中に新気Ａの流れ方向に関して上流側より順に、エアクリーナ８、ターボ式過給器のコンプレッサ９、インタークーラ１０が配置される。
【００１３】
吸気マニホールド３ｂは、図１〜図３に例示するように、吸気通路３ａ、排気再循環通路５及び吸気ポート３ｃに連通する部材で、吸気通路３ａ及び排気再循環通路５との接続口はともに上り形状に形成されている。吸気通路３ａより導入された新気Ａと排気再循環通路５より導入された排気再循環ガスＧｅはともに下りながら吸気マニホールド３ｂ内で混合されて、この混合気体Ａ＋Ｇｅは吸気ポート３ｃ内に流れる。吸気マニホールド３ｂは、樹脂と比較して凝縮水Ｗによる腐食の影響を比較的受けにくい材質（例えばアルミニウム）で形成される。
【００１４】
吸気ポート３ｃは、吸気マニホールド３ｂと各気筒６の燃焼室７に連通する下り形状の部材である。吸気マニホールド３ｂから流入した混合気体Ａ＋Ｇｅは吸気ポート３ｃを下降して各気筒６の燃焼室７に流入する。吸気ポート３ｃの材質としては樹脂が例示される。
【００１５】
排気系通路４は、燃焼室７に連通されて、燃焼室７内での燃焼反応により発生する排気ガスＧの大部分を大気に排出する通路である。排気系通路４は、排気ガスＧの流れ方向に関して上流側より順に、排気ポート４ａと、排気マニホールド４ｂと、排気通路４ｃに分けられる。
【００１６】
排気ポート４ａは、排気マニホールド４ｂと燃焼室７に連通する上り形状の部材である。燃焼室７から排気ポート４ａに流入した排気ガスＧは排気ポート４ａを上昇して排気マニホールド４ｂに流出する。
【００１７】
排気マニホールド４ｂは、排気ポート４ａ、排気通路４ｃ、排気再循環通路５に連通する部材である。排気ポート４ａから排気マニホールド４ｂに流入した排気ガスＧは排気通路４ｃまたは排気再循環通路５に流出する。
【００１８】
排気通路４ｃは、排気ガスＧの排出用の配管であり、この配管の途中に排気ガスＧの流れ方向に関して上流側より順にターボ式過給器のタービン１１や排気ガス浄化処理装置等の各種装置が配置される。
【００１９】
排気再循環通路５は、排気マニホールド４ｂと吸気マニホールド３ｂを連通する通路である。排気マニホールド４ｂに流入した排気ガスＧの一部は排気再循環ガスＧｅとして排気再循環通路５を経由して吸気マニホールド３ｂに還流される。排気再循環通路５には、排気再循環ガスＧｅの流れ方向に関して上流側より順に、排気再循環用クーラ（ＥＧＲクーラ）１２と、排気再循環用バルブ（ＥＧＲバルブ）１３と、が配置される。
【００２０】
本実施形態の凝縮水排出機構１は、エンジン２の吸気系通路３、排気系通路４または排気再循環通路５に発生した凝縮水Ｗを大気に排出する機構である。凝縮水Ｗは新気Ａ及び排気再循環ガスＧｅに含まれる水分に起因して発生する。より詳細には、凝縮水Ｗは、エンジン２を備えた車両のイグニッションキーのオフ時で新気Ａ及び排気再循環ガスＧｅに含まれる水分が飽和水蒸気量を超えたときに凝縮して発生する。凝縮水Ｗの発生箇所は、主に吸気系通路３、排気系通路４または排気再循環通路５であるが、排気再循環用クーラ１２より下流側の排気再循環通路５または吸気マニホールド３ｂに滞留した排気再循環ガスに含まれる水分に起因して主に発生する。
【００２１】
凝縮水排出機構１は、凝縮水Ｗの貯留装置１ａと、排出装置１ｂと、を備えて構成される。貯留装置１ａは、エンジン２の吸気系通路３、排気系通路４または排気再循環通路５の内少なくとも１つの通路に設けられる装置である。新気Ａと排気再循環ガスＧｅが合流する吸気マニホールド３ｂに貯留装置１ａを設けると、凝縮水Ｗを効率的に貯留して、吸気ポート３ｃ側に凝縮水Ｗが流れ込むのを抑制することができるので好ましい。
【００２２】
本実施形態では、貯留装置１ａは、吸気マニホールド３ｂの形状の一部を鉛直下方に窪ませて形成される装置である。貯留装置１ａは、吸気マニホールド３ｂに流入した新気Ａより発生した凝縮水Ｗが下降する位置で、かつ、吸気マニホールド３ｂに流入した排気再循環ガスＧｅより発生した凝縮水Ｗが下降する位置に形成される。凝縮水Ｗは、貯留装置１ａの窪み部分に貯留される。
【００２３】
排出装置１ｂは、貯留装置１ａから重力により下降してきた凝縮水Ｗを、２つの部材により形成される隙間を経由して（滲み出しながら）、大気側に排出させる装置である。より具体的には、排出装置１ｂは、図４に例示するように、上記の２つの部材を雄ねじ１４及び雌ねじ１５として、凝縮水Ｗを雄ねじ１４と雌ねじ１５との螺合位置に生じる隙間１６を経由して大気側に排出させる装置である。または、排出装置１ｂは、図５、図６に例示するように、上記の２つの部材を２枚の隣り合う板材２１、２２として、凝縮水Ｗをこれらの板材２１、２２の隙間２４を経由して大気側に排出させる装置である。排出装置１ｂに形成される隙間１６、２４は、凝縮水Ｗのみが通過可能な大きさの隙間で、気体（新気Ａ及び排気再循環ガスＧｅ）を貯留装置１ａ側で堰き止める。排出装置１ｂの詳細な構成については後述する。
【００２４】
排出装置１ｂは、テールパイプ４ｄと貯留装置１ａを接続する連通路１ｃに設けられる。連通路１ｃは、コンプレッサ９による吸気Ａのブースト圧力に耐え得る材質で構成される部材である。この材質としてはゴムホースが例示される。
【００２５】
なお、排出装置１ｂの設置位置は連通路１ｃの入口（貯留装置１ａに接続する位置）、連通路１ｃの出口（テールパイプ４ｄに接続する位置）、連通路１ｃの途中のいずれでもよい。排出装置１ｂを連通路１ｃの入口に設けると、吸気Ａにより連通路１ｃに加わる圧力が殆どないので、連通路１ｃの劣化が抑制される。排出装置１ｂを連通路１ｃの出口に設けると、連通路１ｃ内で貯留可能な凝縮水Ｗの量を大きくすることができる。排出装置１ｂを連通路１ｃの途中に設けると、排出装置１ｂを起点に連通路１ｃを容易に分解することができ、清掃点検の作業性を向上することができる。
【００２６】
また、連通路１ｃは、排気通路４ｃに関して大気への開放位置に近傍し、かつ、凝縮水Ｗによる腐食が進行してもエンジン２の運転への影響の殆ど生じない部位に接続されればよく、テールパイプ４ｄに限定されない。例えば、マフラーまたはサイレンサーでもよい。
【００２７】
テールパイプ４ｄには凝縮水の第２の貯留部４ｅが形成される。第２の貯留部４ｅは、連通路１ｃとテールパイプ４ｄの接続位置より鉛直下方の位置にあるテールパイプ４ｄの壁面を窪ませて形成される部位である。排出装置１ｂを通過した凝縮水Ｗは、下流側の連通路１ｃを経由して第２の貯留部４ｅに向かって垂れ落ちる。第２の貯留部４ｅに貯留した凝縮水Ｗは排気ガスＧの流れに沿って大気側に排出される。
【００２８】
連通路１ｃとの接続箇所より下流側のテールパイプ４ｄを鉛直方向上下にうねらせて形成されると好ましい。このように形成することで、車両の始動時等排気ガスＧの速度が車両の走行時と比較して低いときには、第２の貯留部４ｅに貯留した凝縮水Ｗが大気側に排出されるのを抑制することができる。凝縮水Ｗが大気側に排出されるのが望ましくない場所（例えば車庫）から車両を発進させる場合に有効である。
【００２９】
図４に例示する排出装置１ｂの詳細な構成について説明する。この排出装置１ｂは、連通路１ｃの途中に設けられ、凝縮水Ｗを雄ねじ１４と雌ねじ１５との螺合位置に生じる隙間１６を経由して大気側に排出させる装置である。
【００３０】
雄ねじ１４はその頭部１７が丸形状のボルト１８のねじ部分である。頭部１７の形状は連通路１ｃと頭部１７の間に形成される隙間から下流側に凝縮水Ｗが滲み出る形状であればよく、丸形状に限定されず、六角形状でもよい。
【００３１】
雌ねじ１５は、雄ねじ１４を囲う底無しの中空形状の筐体１９の内壁面の全体に形成されている。筐体１９とボルトの頭部１７の間に凝縮水Ｗが滲み出る大きさの隙間が形成されている。この隙間の大きさは雄ねじ１４と雌ねじ１５の締結度の調整により変化する。筐体１９の外壁面には突起部２０が形成されている。この突起部２０により、ボルト１８及び筐体１９は連通路１ｃの内部に嵌合され支持されている。突起部２０の形成個数は、ボルト１８及び筐体１９を連通路１ｃに嵌合可能な数であればよく、図４に例示する２つに限定されない。
【００３２】
雄ねじ１４及び雌ねじ１５は、凝縮水Ｗにより生成される錆で隙間１６が塞がらないように、ステンレス鋼等の比較的錆が発生しにくい材料で形成されると好ましい。また、排出装置１ｂを、筐体１９を設けずに、連通路１ｃの内壁面に雌ねじを形成して、この雌ねじとボルト１８の雄ねじ１４を螺合して、この螺合位置に生じる隙間を経由して凝縮水Ｗを大気側に排出させるように構成してもよい。
【００３３】
貯留装置１ａに貯留された凝縮水Ｗは連通路１ｃ内を排出装置１ｂまで下降する。排出装置１ｂまで下降した凝縮水Ｗは、隙間１６、ボルトの頭部１７と筐体１９の間の隙間、頭部１７と連通路１ｃの間の隙間の順に滲み出ながら下流側の連通路１ｃに排出される。この排出された凝縮水Ｗは重力により下流側の連通路１ｃを下降してテールパイプ４ｄの第２の貯留部４ｅに垂れ落ちる。
【００３４】
なお、車両の停止時には、貯留装置１ａから排出装置１ｂまで下降する凝縮水Ｗには重力のみが加わるが、エンジン２が運転状態でコンプレッサ９が駆動しているときには凝縮水Ｗに重力及び新気Ａのブースト圧力が加わり、凝縮水Ｗの流れを促進する。
【００３５】
凝縮水排出機構１を図４に例示する排出装置１ｂを備えて構成すると、排出装置１ｂにより凝縮水Ｗのみを滲み出しながら大気側に排出させることができる。
【００３６】
なお、雌ねじを設けずに、ボルト１８の頭部１７を連通路１ｃの内部に嵌合させて、この嵌合箇所から下流側の連通路１ｃに凝縮水Ｗを滲み出させて排出する構成であると、凝縮水Ｗの排出量が非常に少なく、貯留装置１ａから大気側への凝縮水Ｗの排出に支障がでる虞がある。図４に例示するように、排出装置１ｂを通過する凝縮水Ｗの経路に凝縮水Ｗのみが滲み出ながら通過可能な隙間を形成することで、気体（新気Ａ及び排気再循環ガスＧｅ）の下流側の連通路１ｃへの排出を防止しつつ、貯留装置１ａに貯留した凝縮水Ｗのみを下流側の連通路１ｃに滞りなく排出することができる。
【００３７】
図５、図６に例示する排出装置１ｂの詳細な構成について説明する。この排出装置１ｂは、図４に例示する排出装置１ｂとは設置位置と構成の点で異なり、その他の点で同じである。
【００３８】
図５、図６に例示する排出装置１ｂは、連通路１ｃの出口（連通路１ｃとテールパイプ４ｄの接続位置）に設けられる。この排出装置１ｂは、２枚の同形状の板材２１、２２を鉛直方向に重ね合わせて、この２枚の隣り合う板材２１、２２のうち少なくとも鉛直方向上側の板材２１に貫通孔２３が形成される構成を有する装置である。板材２１としてはガスケットが例示される。排出装置１ｂは、貯留装置１ａからこの鉛直方向上側の板材２１の上面に重力により下降してきた凝縮水Ｗを貫通孔２３と２枚の板材２１、２２の隙間２４を経由して大気側に排出させる。
【００３９】
２枚の板材２１、２２は、鉛直方向に重ね合わせた状態で、テールパイプ４ｄにその内壁面側から２つのボルト２５により締結されている。２枚の板材２１、２２に対する２つのボルト２５の締結度を調整して、２枚の板材２１、２２の隙間２４を、凝縮水Ｗが滲み出る大きさに形成する。２つのボルト２５はともに対応するナット２６に螺合している。テールパイプ４ｄの壁面には中空円筒形状の取付口２７が外部に突出して形成されており、その先端には連通路１ｃに嵌合する嵌合口２７ａが突出して形成されている。テールパイプ４ｄに関して、平面視で取付口２７の中空部に対向する壁面に第２の貫通孔２８が形成されている。第２の貫通孔２８は、貫通孔２３より小径の孔で貫通孔２３に対向する位置に形成される。
【００４０】
連通路１ｃを下降してきた凝縮水Ｗは嵌合口２７ａを経由して第２の貫通孔２８及び貫通孔２３に貯留される。貯留された凝縮水Ｗは、貫通孔２３から隙間２４を滲み出ながら大気側に排出される。この滲み出た凝縮水Ｗは第２の貯留部４ｅに貯留される。
【００４１】
凝縮水排出機構１を図５、図６に例示する排出装置１ｂを備えて構成すると、排出装置１ｂにより凝縮水Ｗのみを滲み出しながら大気側に排出させることができる。図４に例示する排出装置１ｂのように凝縮水Ｗにより生成される錆で凝縮水Ｗの滲み出る領域が凝縮水Ｗの排出に支障がでるほど狭まる虞が殆どないので、板材２１、２２の材質の選定幅を広くすることができる。
【００４２】
なお、図５、図６に例示する排出装置１ｂに関して、連通路１ｃの入口や出口に排出装置１ｂを設ける場合には、板材２１を設けずに、貯留装置１ａの壁面またはテールパイプ４ｄの壁面を板材２１とみなして、これらの壁面に板材２２を接続する構成としてもよい。また、気体用のシール機能を有するメタルガスケットを板材２１として用いると、液体用のシール機能を有するメタルガスケットを板材２１として用いる場合と比較して、隙間２４からテールパイプ４ｄの内部に凝縮水Ｗを滲み出やすくすることができるので好ましい。
【００４３】
以上により、本実施形態の凝縮水排出機構１は、エンジン２に導入される新気Ａ及び排気再循環ガスＧｅに含まれる水分に起因して発生する凝縮水Ｗのみを大気側に排出することができる。この機構は、図４〜図６に例示する排出装置１ｂのように、開閉バルブ等の制御が必要な構成要素は含まれない簡易な構成である。
【符号の説明】
【００４４】
１  凝縮水発生制御システム
１ａ  凝縮水の貯留装置
１ｂ  排出装置
１ｃ  連通路
２  エンジン（内燃機関）
３  吸気系通路
３ａ  吸気通路
３ｂ  吸気マニホールド
３ｃ  吸気ポート
４  排気系通路
４ａ  排気ポート
４ｂ  排気マニホールド
４ｃ  排気通路
４ｄ  テールパイプ
４ｅ  第２の凝縮水の貯留部
５  排気再循環通路
６  気筒（シリンダ）
７  燃焼室
８  エアクリーナ
９  ターボ式過給器のコンプレッサ
１０  インタークーラ
１１  ターボ式過給器のタービン
１２  排気再循環用クーラ
１３  排気再循環用バルブ
１４  雄ねじ
１５  雌ねじ
１６  雄ねじと雌ねじの螺合位置に生じる隙間
１７  ボルトの頭部
１８  ボルト
１９  筐体
２０  突起部
２１  鉛直方向上側の板材
２２  鉛直方向下側の板材
２３  鉛直方向上側の板材に形成される貫通孔
２４  ２枚の板材の隙間
２５  ボルト
２６  ナット
２７  取付口
２７ａ  嵌合口
２８  第２の貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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