(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスに含ませて煤をエンジンに供給することができない場合にも、煤をエンジンに供給して再燃焼させることができる内燃機関を提供する。【解決手段】内燃機関は、排気経路３に設けられると共に排気ガスから煤を分離する分離器８と、ＥＧＲ経路５とは別個に形成されると共に分離器８により分離された煤を吸気経路２に流入させる煤供給経路９とを備える。分離器８により分離された煤は、煤供給経路９を経由して吸気経路２に流入する。排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン１に還流させることができる通常負荷走行時には、吸気経路２を流れるＥＧＲガス及び外気により煤がエンジン１に供給され、ＥＧＲガスをエンジン１に還流させることができない高負荷走行時には、吸気経路２を流れる外気により煤がエンジン１に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体と、吸気経路と、排気経路と、前記排気経路と前記吸気経路とを連通するＥＧＲ経路とを備える内燃機関において、
前記排気経路に設けられると共に排気ガスから煤を分離する分離器と、
前記ＥＧＲ経路とは別個に形成されると共に前記分離器により分離された前記煤を前記吸気経路に流入させる煤供給経路と
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記分離器は、前記排気経路と前記ＥＧＲ経路との接続部よりも上流側の前記排気経路に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記煤供給経路には、前記煤供給経路を開閉する煤供給弁が設けられ、
エンジンブレーキ使用時には、前記煤供給弁により前記煤供給経路を遮断することにより前記分離器により分離された前記煤が前記吸気経路に流入しないようにすることを特徴とする、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記煤供給経路には、前記煤供給弁よりも前記排気経路側に配置されると共に前記分離器により分離された前記煤を蓄える煤貯蔵部が設けられることを特徴とする、請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記煤供給経路の前記分離器と前記煤貯蔵部との間には、前記煤供給経路を開閉する開閉弁が設けられることを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス中に含まれる煤をエンジンに供給して再燃焼させる内燃機関に係り、特に、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ(Exhaust Gas Recirculation)を備えたエンジンにおいて、排気ガス中に含まれる煤を分離し、分離された煤をエンジンに供給して再燃焼させる内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
低エミッションを実現するために、エンジンの排気ガス中に含まれる煤を分離し、これを再びエンジンに供給して再燃焼させる技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側に還流するエンジンにおいて、排気ガス中に含まれる煤をサイクロン型の分離器により分離し、これを排気側から吸気側に還流されるＥＧＲガスに含ませてエンジンに供給して再燃焼させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５７−１０２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般に、登坂時等の高負荷走行時にはエンジンの吸気圧が排気圧を上回り、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンに還流させることができない。そのため、特許文献１に記載されているようにＥＧＲガスに含ませて煤をエンジンに供給する方法では、高負荷走行時には煤がエンジンに供給されない。また、近年ではＮＯｘ低減のためにＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられることが多いが、特許文献１に記載されている方法では、ＥＧＲクーラ内を煤が通過するため、ＥＧＲクーラのフィンに煤が詰まり冷却性能を低下させてしまう恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ＥＧＲガスに含ませて煤をエンジンに供給することができない場合にも、煤をエンジンに供給して再燃焼させることができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る内燃機関によれば、エンジン本体と、吸気経路と、排気経路と、排気経路と吸気経路とを連通するＥＧＲ経路とを備える内燃機関において、排気経路に設けられると共に排気ガスから煤を分離する分離器と、ＥＧＲ経路とは別個に形成されると共に分離器により分離された煤を吸気経路に流入させる煤供給経路とを備える。
これにより、ＥＧＲガスに含ませて煤をエンジンに供給することができない場合にも、煤をエンジンに供給して再燃焼させることができる。
【０００８】
分離器は、排気経路とＥＧＲ経路との接続部よりも上流側の排気経路に設けられてもよい。
これにより、煤がＥＧＲ経路を通過することはなく、ＥＧＲ経路にＥＧＲクーラが設けられている場合に、ＥＧＲクーラのフィンに煤が詰まり冷却性能を低下させてしまうことはない。
【０００９】
煤供給経路には、煤供給経路を開閉する煤供給弁が設けられ、エンジンブレーキ使用時には、煤供給弁により煤供給経路を遮断することにより分離器により分離された煤が吸気経路に流入しないようにしてもよい。
これにより、燃料の噴射が行われない時にエンジンに煤が供給されることはない。
【００１０】
煤供給経路には、煤供給弁よりも排気経路側に配置されると共に分離器により分離された煤を蓄える煤貯蔵部が設けられてもよい。
これにより、必要なときに、所定量の煤をエンジンに供給して再燃焼させることができる。
【００１１】
煤供給経路の分離器と煤貯蔵部との間には、煤供給経路を開閉する開閉弁が設けられてもよい。
これにより、排気ガスが煤供給経路９を経由して吸気経路２に流入することはない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る内燃機関は、排気経路に設けられると共に排気ガスから煤を分離する分離器と、ＥＧＲ経路とは別個に形成されると共に分離器により分離された煤を吸気経路に流入させる煤供給経路とを備える。排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンに還流させることができる通常負荷走行時には、吸気経路を流れるＥＧＲガス及び外気により煤がエンジンに供給され、ＥＧＲガスをエンジンに還流させることができない高負荷走行時には、吸気経路を流れる外気により煤がエンジンに供給される。これにより、ＥＧＲガスに含ませて煤をエンジンに供給することができない場合にも、煤をエンジンに供給して再燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る内燃機関の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る内燃機関の動作テーブルの構成を示す。
【図３】本発明に係る内燃機関における通常負荷走行時、高負荷走行時、及びエンジンブレーキ使用時の動作を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る内燃機関の構成について、図１を用いて説明する。
図１に示されるように、車両に搭載されるディーゼルエンジン１の吸気側１ａには外気を取り込む吸気経路２が形成されており、吸気経路２の途中には、取り込まれる外気の量を調整する吸気調整弁Ａが設けられている。一方、エンジン１の排気側１ｂには排気ガスを車外に放出する排気経路３が形成されている。
【００１５】
排気経路３と吸気経路２との間には、排気経路３と吸気経路２とを連通することにより排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン１の吸気側１ａに還流させるＥＧＲ経路５が形成されている。ここで、ＥＧＲ経路５の入口付近には、排気経路３からＥＧＲ経路５に流入する排気ガス量を調整するＥＧＲ弁Ｂが設けられている。また、ＥＧＲ経路５の途中には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ６が設けられている。
【００１６】
排気経路３とＥＧＲ経路５との接続部４よりも上流側の排気経路３には、サイクロン型の分離器８が設けられている。サイクロン型の分離器８は、エンジン１から排出される排気ガス中に含まれる煤を遠心力により分離するものであり、分離されたパウダー状の煤が排出される煤排出口８ａ、煤が除去された排気ガスが排出されるガス排出口８ｂ、及び分離された煤が一時的に蓄えられる煤貯蔵部８ｃを備えている。
【００１７】
分離器８の煤排出口８ａは、ＥＧＲ経路５とは別個に形成された煤供給経路９に接続されている。煤供給経路９は、分離器８により分離された煤を吸気経路２に流入させてエンジン１の吸気側１ａに供給するものであり、その先は吸気経路２とＥＧＲ経路５との接続部７よりも下流側の吸気経路２に接続されている。また、煤供給経路９には、煤供給経路９を開閉する煤供給弁Ｃが設けられ、煤供給弁Ｃよりも排気経路３側には分離器８により分離された煤を蓄える煤貯蔵部１０が設けられている。さらに、分離器８と煤貯蔵部１０との間には煤供給経路９を開閉する開閉弁Ｄが設けられている。尚、煤供給弁Ｃが閉じている時には開閉弁Ｄは開いている。一方、分離器８のガス排出口８ｂは、排気経路３に接続されている。
【００１８】
また、吸気調整弁Ａ、ＥＧＲ弁Ｂ、煤供給弁Ｃ、及び開閉弁Ｄは、マイクロコンピュータにより構成されるＥＣＵ(Engine Control Unit)１１に電気的に接続されている。ＥＣＵ１１は、図２に示される動作テーブルに基づいて吸気調整弁Ａ、ＥＧＲ弁Ｂ、煤供給弁Ｃ、及び開閉弁Ｄを制御する。
【００１９】
次に、本発明の実施の形態に係る内燃機関の動作について、図２及び図３を用いて説明する。
図２に示されるように、ＥＣＵ１１は、エンジン１を搭載した車両の走行状態を、通常負荷走行時、高負荷走行時、及びエンジンブレーキ使用時の３通りに場合分けして、吸気調整弁Ａ、ＥＧＲ弁Ｂ、煤供給弁Ｃ、及び開閉弁Ｄを制御する。尚、通常負荷走行中か高負荷走行中かは、例えばエンジン１の燃料噴射量と回転数との関係から判別する。また、エンジンブレーキ使用中か否かは、例えばアクセルペダルが踏み込まれておらず、且つエンジン１の回転数が所定の値以上であるか否かにより判別する。
以下、それぞれの場合における内燃機関の動作を説明する。
【００２０】
（通常負荷走行時）
通常負荷走行時には、図２に示されるように、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン１に還流させると共に煤をエンジン１に供給して再燃焼させる。そのために、ＥＣＵ１１は、分離器８のガス排出口８ｂから排出される排気ガスの一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ経路５に流入するようにＥＧＲ弁Ｂを開く。また、分離器８により分離されて煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が吸気経路２に流入するように煤供給弁Ｃを開くと共に、排気ガスが煤供給経路９を経由して吸気経路２に流入しないように開閉弁Ｄを閉じる。さらに、吸気経路２に取り込まれる外気の量が適切になるように吸気調整弁Ａを調整する。この際の動作を、図３ａを用いて以下に説明する。
【００２１】
まず、エンジン１内において発生した煤を含む排気ガスは、エンジン１の排気側１ｂから分離器８に導入されて煤が分離され、分離された煤は分離器８の煤貯蔵部８ｃに一時的に蓄えられる。
一方、分離器８のガス排出口８ｂから排出される煤が除去された排気ガスは、ＥＧＲ弁Ｂにより定められる量がＥＧＲガスとしてＥＧＲ経路５に流入し、残りは排気経路３を経由して車外に放出される。
ＥＧＲ経路５に流入したＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ６を通過する際に冷却された後、吸気経路２に流入し、吸気経路２に取り込まれた外気と共にエンジン１の吸気側１ａに供給される。このとき、煤供給弁Ｃが開いているので、ＥＧＲガスと外気の混合気体が吸気経路２を通過する過程で煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が流入し、エンジン１において再燃焼される。
【００２２】
（高負荷走行時）
登坂時等の高負荷走行時には、エンジン１の吸気圧が排気圧を上回るため排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン１に還流させることができない。それ故、図２に示されるように、ＥＧＲガスをエンジン１に還流させずに煤をエンジン１に供給して再燃焼させる。そのために、ＥＣＵ１１は、分離器８のガス排出口８ｂから排出される排気ガスがＥＧＲ経路５に流入せずに、すべて排気経路３を経由して車外に放出されるようにＥＧＲ弁Ｂを閉じる。また、分離器８により分離されて煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が吸気経路２に流入するように煤供給弁Ｃを開くと共に、排気ガスが煤供給経路９を経由して吸気経路２に流入しないように開閉弁Ｄを閉じる。さらに、吸気経路２に取り込まれる外気の量が適切になるように吸気調整弁Ａを調整する。この際の動作を、図３ｂを用いて以下に説明する。
【００２３】
エンジン１内において発生した煤を含む排気ガスは、分離器８に導入されて煤が分離され、分離された煤は分離器８の煤貯蔵部８ｃに一時的に蓄えられる。また、分離器８のガス排出口８ｂから排出される煤が除去された排気ガスは、ＥＧＲ経路５には流入せずにすべて排気経路３を経由して車外に放出される。
一方、吸気経路２には外気が取り込まれるが、煤供給弁Ｃが開いているので、外気が吸気経路２を通過する過程で煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が流入し、エンジン１において再燃焼される。
【００２４】
（エンジンブレーキ使用時）
エンジンブレーキ使用時には、エンジン１は回転しているが燃料の噴射は行われない。それ故、図２に示されるように、煤をエンジン１に供給することを停止する。また、エンジンブレーキを強く効かせるために、ＥＧＲガスをエンジン１に還流させない。そのために、ＥＣＵ１１は煤供給経路９を遮断する。すなわち、分離器８により分離されて煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が吸気経路２に流入しないように煤供給弁Ｃを閉じると共に、分離器８の煤貯蔵部８ｃに一時的に蓄えられている煤を煤貯蔵部１０に移動させるために開閉弁Ｄを開く。また、分離器８のガス排出口８ｂから排出されるガスがＥＧＲ経路５に流入せず、排気経路３を経由してすべて車外に放出されるようにＥＧＲ弁Ｂを閉じる。さらに、吸気経路２に取り込まれる外気の量が適切になるように吸気調整弁Ａを調整する。この際の動作を、図３ｃを用いて以下に説明する。
【００２５】
燃料の噴射が行われないため、エンジン１の排気側１ｂから排出されるガスはほとんど煤を含まず、排気経路３を経由してすべて車外に放出される。
一方、吸気経路２には外気が取り込まれるが、煤供給弁Ｃが閉じているので、外気が吸気経路２を通過する過程で煤貯蔵部１０に蓄えられている煤が流入することはない。また、開閉弁Ｄが開いているので、分離器８の煤貯蔵部８ｃに一時的に蓄えられていた煤が煤貯蔵部１０に移動する。
【００２６】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関によれば、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジン１に還流させることができる通常負荷走行時には、吸気経路２を流れるＥＧＲガス及び外気により煤がエンジン１に供給され、ＥＧＲガスをエンジン１に還流させることができない高負荷走行時には、吸気経路２を流れる外気により煤がエンジン１に供給される。これにより、ＥＧＲガスに含ませて煤をエンジン１に供給することができない場合にも、煤をエンジン１に供給して再燃焼させることができる。
また、分離器８は、排気経路３とＥＧＲ経路５との接続部４よりも上流側の排気経路３に設けられるため、ＥＧＲクーラ６内を煤が通過することはなく、ＥＧＲクーラ６のフィンに煤が詰まり冷却性能を低下させてしまうことはない。
また、エンジンブレーキ使用時には煤供給弁Ｃを閉じるので、燃料の噴射が行われない時にエンジン１に煤が供給されることはない。
また、煤貯蔵部１０と煤供給弁Ｃとにより、必要なときに所定量の煤をエンジン１に供給して再燃焼させることができる。
さらに、煤供給経路９の分離器８と煤貯蔵部１０との間には、煤供給経路９を開閉する開閉弁Ｄが設けられているので、排気ガスが煤供給経路９を経由して吸気経路２に流入することはない。
【符号の説明】
【００２７】
１  ディーゼルエンジン（エンジン本体）、２  吸気経路、３  排気経路、４  排気経路とＥＧＲ経路との接続部、５  ＥＧＲ経路、８  サイクロン型の分離器（分離器）、９  煤供給経路、１０  煤貯蔵部、Ｃ  煤供給弁、Ｄ  開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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