(57)【要約】【課題】  特別な設備を必要とせずに、未燃焼成分の付着を防止し回収効率を高めたＥＧＲクーラを提供する。【解決手段】  内燃機関１００の排気の一部を冷却してＥＧＲガスＧとして吸気Ｉへ再循環させるＥＧＲ装置内で上記冷却を行なうＥＧＲクーラ２６において、ＥＧＲガスＧの通路３８の壁面Ｓに撥油被膜Ｔを被覆したことを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気の一部を冷却してＥＧＲガスとして吸気側へ再循環させるＥＧＲ装置内で上記冷却を行なうＥＧＲクーラにおいて、
上記ＥＧＲガスの通路の壁面に撥油被膜を被覆したことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項２】
請求項１において、上記撥油被膜を被覆した通路より下流側に未燃焼燃料を含む油分の捕集手段を設けたことを特徴とするＥＧＲクーラ。
【請求項３】
請求項２において、
ターボチャージャより上流側の排気流路から分岐した取入流路の先端に接続されたＥＧＲガス流入口、
冷却され未燃焼燃料含有油分を分離されたＥＧＲガスを吸気へ導く供給流路の始端部に接続されたＥＧＲガス流出口、および
上記捕集手段により捕集された未燃焼燃料含有油分を上記ターボチャージャより下流側の排気流路に合流させるための油分通路、
を備えていることを特徴とするＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のためのＥＧＲ装置に用いるＥＧＲクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ装置は、内燃機関からの排気の一部を適温まで冷却して吸気系へ再循環させる装置であり、ＥＧＲクーラは上記の冷却を行なうための熱交換器である。再循環される排気（ＥＧＲガス）は燃焼済のガスであり大部分が不活性ガス（Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２等）なので、これを冷却して燃焼混合気中に入れると、不活性ガスの熱容量により最高燃焼温度が低下するため、ＮＯｘが低減される。
【０００３】
しかし、ＥＧＲガス中には微量の未燃焼の燃料分が含まれていて、ＥＧＲクーラ内で凝縮・液化してＥＧＲクーラのＥＧＲガス通路壁面に連続した液膜として付着し、更にそこに煤等が付着・堆積する。その結果、ＥＧＲガスとの伝熱面である通路壁面が付着・堆積層に覆われてしまい、ＥＧＲクーラの冷却性能が低下する。同時に、ＥＧＲクーラの下流側にある吸気系入口のＥＧＲバルブに同様の付着・堆積が発生し、バルブの作動不良を引き起こす。
【０００４】
その対策として、特許文献１には、排気ガス中に放電によりプラズマを発生させて未燃焼成分を酸化分解することが提案されている。しかし、これには大掛かりなプラズマ発生装置が必要であるため実用性に欠ける。
【０００５】
また特許文献２には、ＥＧＲクーラ内に付着する煤を酸化除去することが提案されている。しかし、この方法も特別な付帯設備を必要とする点でやはり実用上不利である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４００４８
【特許文献２】特開２００３−３３６５４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、特別な設備を必要とせずに、未燃焼成分の付着を防止し回収効率を高めたＥＧＲクーラ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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のＥＧＲクーラは、内燃機関の排気の一部を冷却してＥＧＲガスとして吸気側へ再循環させるＥＧＲ装置内で上記冷却を行なうＥＧＲクーラにおいて、
上記ＥＧＲガスの通路の壁面に撥油被膜を被覆したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ＥＧＲガス通路の壁面に撥油被膜を被覆してあるので、壁面に接触して凝縮し液化した油分は液膜状には広がらずに液滴となり、重力によって壁面から直ちに落下し離脱する。そのため、従来のように壁面が液膜で覆われることが無く常に露出していて、ＥＧＲガスに対する伝熱面として実効作用が維持される。このように、ＥＧＲガス通路壁面でＥＧＲガス中の未燃焼成分→液滴生成→落下離脱の機構が安定して持続するため、液膜や煤の付着・堆積が発生することがなく、ＥＧＲクーラの冷却性能が良好に維持される。
【００１０】
また、液化した高温の油分がＥＧＲガスから分離されるので、ＥＧＲガス温度の低下が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のＥＧＲクーラにおいては、撥油被膜を被覆した通路より下流側に未燃焼燃料を含む油分の捕集手段を設けることが望ましい。
【００１２】
これにより、未燃焼成分が液化した油分がそのまま吸気系に還流することを容易に防止できる。
【００１３】
本発明のＥＧＲクーラの典型的な実施形態の一つにおいては、
ターボチャージャより上流側の排気流路から分岐した取入流路の先端に接続されたＥＧＲガス流入口、
冷却され未燃焼燃料含有油分を分離されたＥＧＲガスを吸気へ導く供給流路の始端部に接続されたＥＧＲガス流出口、および
上記捕集手段により捕集された未燃焼燃料含有油分を上記ターボチャージャより下流側の排気流路に合流させるための油分通路、
を備えている。
【００１４】
ＥＧＲクーラへのＥＧＲガス取り入れ部位であるターボチャージャの上流側は、ＥＧＲクーラで液化した油分を捕集する部位であるターボチャージャの下流側に比べてガス圧が高いので、この圧力差を利用してターボチャージャ下流側にあるＤＰＮＲへリッチスパイク用添加燃料の一部として捕集油分を供給できる。
【００１５】
図１および図２を参照して、本発明のＥＧＲクーラの一実施形態を説明する。
【００１６】
図１には、コモンレール式直噴ディーゼルエンジンに、本発明のＥＧＲクーラを含むＥＧＲ系統とＤＰＮＲ触媒を組み合わせたシステムを模式的に示し、図２には、本発明のＥＧＲクーラの望ましい一実施形態を示す。
【００１７】
図１に示したディーゼルエンジン１００は、図の左端に示した流入空気量センサ１０を介して取り入れられた流入空気Ｉが矢印のようにインタークーラ１２、吸気制御バルブ１４を経た後、燃料ライン１６からの燃料と混合されて各燃焼室１８に噴射され、発生した排気Ｅはターボチャージャ２０、ＤＰＮＲ２２を通って排出される。
【００１８】
排気の一部はターボチャージャ２０より上流側で分岐してＥＧＲガスＧとしてＥＧＲガス流入口２４からＥＧＲクーラ２６に流入し、冷却された後にＥＧＲガス流出口２８から流出し、上方のＥＧＲバルブ３０から吸気Ｉに還流される。
【００１９】
ＥＧＲクーラ２６内でＥＧＲガスＧから分離捕集された未燃焼燃料含有油分は、ＥＧＲクーラ２６のＥＧＲガス流出口２８の手前から分岐している油分通路３２を介して、ターボチャージャ２０の下流の排気流へ合流する。
【００２０】
添加剤インジェクタ３４からは、ＤＰＮＲ２２に対するリッチスパイク用の添加燃料が排気中へ噴射され、上記の油分通路３２を介して排気中へ合流した未燃焼燃料がこれに付加される。
【００２１】
上記において、ターボチャージャ２０の上流の排気からＥＧＲガスＧを取り込み、ターボチャージャ２０の下流で排気に未燃焼燃料（軽油）分を供給するのは、ターボチャージャ２０の上流側の高いガス圧を引き継いで比較的高圧のＥＧＲクーラ２６と、ターボチャージャ２０の下流の排気の低いガス圧との圧力差を利用して、軽油の供給を促進できるからである。
【００２２】
図２（１）に長手方向断面図で示した本発明の望ましい実施形態によるＥＧＲクーラ２６は、全体として管体３６から成り、右端の流入口２４からＥＧＲガスＧが流入して、左端の流出口２８から流出する。管体３６の内部には多数のＥＧＲガス通路３８が並列しており、各通路３８は水冷ジャケット４０により水冷されている。ＥＧＲガス通路３８はパイプ部材３８Ｐにより形成されている。
【００２３】
本発明の特徴として、図２（２）に部分拡大断面図で示したように、ＥＧＲガス通路３８の壁面Ｓに撥油被膜Ｔを被覆してある。図示の便宜上、撥油被膜Ｔは極端に厚く描いてあるが、実際には図中の外形線の太さよりも薄いほどなので、通路壁面ＳとＥＧＲガスＧとの伝熱の妨げにはならない。
【００２４】
流入口２４からＥＧＲクーラ２６に流入したＥＧＲガスＧは通路３８を通過する際に、伝熱面としての水冷壁面Ｓによって冷却され、ＥＧＲガスＧ中の未燃焼燃料である軽油分が凝縮により液化され通路壁面Ｓ上に析出する。通路壁面Ｓには本発明により撥油被膜Ｔが被覆されているので、析出した油液は壁面Ｓ上に油膜として広がらずに油滴となり、重力によって壁面Ｓから直ちに滑落して離脱する。そのため、伝熱面としての通路壁面Ｓは油膜に覆われることなく常に露出状態に維持されており、ＥＧＲクーラ２６の高い冷却性能が常に確保される。
【００２５】
更に付加的な冷却効果として、ガスに比べて圧倒的に熱容量の大きい油液が高温で大きな熱量を持った状態で効率的に離脱するので、それによってもＥＧＲガスＧの冷却が促進される。
【００２６】
また、通路壁面Ｓが油液で濡れないため、煤の付着・堆積が起きず、それによる壁面Ｓの劣化が防止される。
【００２７】
ＥＧＲガス通路３８の壁面Ｓから滑落した油滴は、通路３８の下流にある油ピット４２内に収集されて、油分通路３２へ流入し、ターボチャージャ２０の下流側排気へと案内される。
【００２８】
上記のように油滴の滑落とピット４２への進行を容易にするために、ＥＧＲクーラ２６は水平面Ｈに対して適度な角度θだけ傾斜させてある。
【００２９】
ＥＧＲガスＧの進行方向に対して油ピット４２を挟んで直ぐ上流側と直ぐ下流側には、多数の貫通孔が開口している多孔板４４をＥＧＲガスＧの進行を遮るように複数枚配置して未燃焼燃料等の油分の捕集手段を構成してある。これは通路３８内で析出した油滴の一部が飛沫となってＥＧＲガスＧの流れに乗って吸気系へ進行することを防止し、効率良く収集するためである。
【００３０】
多孔板４４の表面にも撥油被膜が被覆されていることが望ましい。これにより、多孔板４４にトラップされた油液飛沫が多孔板４４の表面に油膜として広がらずに油滴となって直ちにピット４２へ滑落し、回収効率が高まる。また、油膜として多孔板４４の表面に付着していると、再びＥＧＲガスＧの流れに乗って吸気系へ進行してしまう虞もある。
【００３１】
隣接する多孔板４４は互いに孔Ｐの位置がずれるように作製および／または配置することが望ましい。これにより、複数枚の多孔板４４からなる油分捕集手段を油の飛沫が素通りすることが防止され、燃料回収効率が高まる。
【００３２】
図３に多孔板４４の望ましい実施形態の一例を示す。図３（１）は平面図であり、図３（２）は図３（１）の線II−IIに沿った断面図である。
【００３３】
図３に示した望ましい多孔板４４は、貫通孔Ｐの周囲がＢで示したようにバーリング加工されている。多孔板４４にトラップされた油滴Ｑは、多孔板４４の板面上を滑落する際にバーリングＢに遮られて貫通孔Ｐの周囲を迂回するので、貫通孔Ｐ内に落ち込むことがない。これにより、多孔板４４に一旦トラップされた油飛沫が再度貫通孔Ｐを通って吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
【００３４】
図４に、本発明の別の望ましい実施形態によるＥＧＲクーラの長手方向断面図を示す。図２の実施形態と対応する部位には同じ参照符号を付した。
【００３５】
図４に示したＥＧＲクーラ２６’は通路３８より下流部分に、油ピット４２の位置を挟んで上流側および下流側に水冷フィン４６を備えており、この点のみが、多孔板４４を備えた図２のＥＧＲクーラ２６と異なる。他の構成については、図４の実施形態と図２の実施形態とは共通である。水冷フィン４６は水冷ジャケット４８により内部水冷されている。２枚の水冷フィン４６同士はＥＧＲガスＧの進行方向に対して逆向きに延在してジグザグのガス進路を形成している。これにより、ＥＧＲガスＧの流れはフィン４６に衝突して冷却され、通路３８で析出しなかった未燃焼燃料の残留分がここで凝縮して油液として析出し、油ピット４２へ落下する。
【００３６】
この場合も、フィン４６の表面には撥油被膜が被覆されていることが望ましい。これにより、フィン４６の表面に析出した油液は油膜として広がらずに油滴を形成して直ちに滑落する。それにより、残留油分が吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
【００３７】
図５に、水冷フィン４６の望ましい実施形態の一例を示す。２枚の水冷フィン４６Ａ、４６Ｂのうち、下流側の水冷フィン４６Ｂは、延在する先端部に折り返し５０が形成されていて、ＥＧＲガスＧから析出した油滴Ｑがガス流に連れ去られ難くしてある。これにより更に、残留油分が吸気系へ進行することが防止され、回収効率が高まる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、特別な設備を必要とせずに、未燃焼成分の付着を防止し回収効率を高めたＥＧＲクーラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明のＥＧＲクーラを備えたディーゼルエンジンの典型的な構成例を示す配置図である。
【図２】図２は、本発明の望ましい実施形態によるＥＧＲクーラの一例を示す（１）断面図および（２）部分拡大断面図である。
【図３】図３は、図２のＥＧＲクーラにおいて油分収集手段としての多孔板の望ましい実施形態を示す（１）平面図および（２）断面図である。
【図４】図４は、本発明の別の望ましい実施形態によるＥＧＲクーラの一例を示す断面図である。
【図５】図５は、図４のＥＧＲクーラにおいて油分収集手段としての水冷フィンの望ましい実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００    ディーゼルエンジン
Ｉ    流入空気、吸気
Ｇ    ＥＧＲガス
Ｓ    ＥＧＲガス通路の壁面
Ｔ    撥油被膜
１０    流入空気量センサ
１２    インタークーラ
１４    吸気制御バルブ
１６    燃料ライン
１８    燃焼室
２０    ターボチャージャ
２２    ＤＰＮＲ
２４    ＥＧＲガス流入口
２６    ＥＧＲクーラ
２８    ＥＧＲガス流出口
３０    ＥＧＲバルブ
３２    油分通路
３４    添加剤インジェクタ
３６    管体
３８    ＥＧＲガス通路
３８Ｐ    パイプ部材
４０    水冷ジャケット
４２    油ピット
４４    多孔板
４６、４６Ａ、４６Ｂ    水冷フィン
４８    水冷ジャケット
５０    折り返し
【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】
2006348873.tif 000007