(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスから発生する凝縮水の燃焼室への流入を簡易な構成で防止することができるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】エンジン１の吸気流路１８と排気流路２０とに連結され、排気流路２０に導かれた排気ガスをＥＧＲガスとして吸気流路１８に還流させるＥＧＲ流路２６を備えたＥＧＲ装置１００は、吸気流路１８においてＥＧＲガスが還流するＥＧＲ還流空間（コレクタ部２１）の鉛直下方側、または、ＥＧＲ還流空間（コレクタ部２１）よりも下流側における吸気流路１８の鉛直下方側に設けられ、ＥＧＲガスから発生する凝縮水を貯留する凝縮水貯留部１１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気流路と排気流路とに連結され、該排気流路に導かれた排気ガスをＥＧＲガスとして該吸気流路に還流させるＥＧＲ流路を備えたＥＧＲ装置であって、
前記吸気流路において前記ＥＧＲガスが還流するＥＧＲ還流空間の鉛直下方側、または、該ＥＧＲ還流空間よりも下流側における該吸気流路の鉛直下方側に設けられ、該ＥＧＲガスから発生する凝縮水を貯留する凝縮水貯留部を備えることを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記凝縮水貯留部は、底部が前記エンジンのシリンダブロックの上面に当接することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項３】
前記凝縮水貯留部は、底部が前記エンジンのシリンダブロックを冷却する冷却水の流路に当接することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項４】
前記凝縮水貯留部は、前記吸気流路との連結部から前記底部までの間に、水平方向における断面積が少なくとも該底部の面積よりも小さいくびれ部を有することを特徴とする請求項２または３に記載のＥＧＲ装置。
【請求項５】
前記凝縮水貯留部は、前記エンジンのシリンダブロックの上面が底部として用いられることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンから排出された排気ガスをエンジンの吸気流路に還流させるＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置において、ＥＧＲガスが冷却されることによってガス中に含まれていた水分が凝縮し、凝縮水が発生することが知られている。この凝縮水が多量に燃焼室に吸い込まれると、いわゆる水撃（ウォーターハンマ）により燃焼室の破損を招くおそれがある。
【０００３】
そこで、ＥＧＲガスを吸気流路に導くＥＧＲ流路内に、ＥＧＲガスから発生する凝縮水を捕集する金属製の凝縮水捕集板、および、ヒーター電源を設け、ヒーター電源からの通電により凝縮水捕集板を加熱して、捕集した凝縮水を蒸発させるＥＧＲ装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８８９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のＥＧＲ装置は、凝縮水を蒸発させることで、水撃（ウォーターハンマ）による燃焼室の破損等の不具合を解消することができる。しかし、このＥＧＲ装置では、凝縮水を捕集する凝縮水捕集板や、凝縮水捕集板を加熱するヒーター電源等を設ける必要があり、構成が複雑になってしまうといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ＥＧＲガスから発生する凝縮水の燃焼室への流入を簡易な構成で防止することができるＥＧＲ装置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】
上記課題を解決するために、本発明のＥＧＲ装置は、エンジンの吸気流路と排気流路とに連結され、排気流路に導かれた排気ガスをＥＧＲガスとして吸気流路に還流させるＥＧＲ流路を備えたＥＧＲ装置であって、吸気流路においてＥＧＲガスが還流するＥＧＲ還流空間の鉛直下方側、または、ＥＧＲ還流空間よりも下流側における吸気流路の鉛直下方側に設けられ、ＥＧＲガスから発生する凝縮水を貯留する凝縮水貯留部を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、凝縮水貯留部は、底部がエンジンのシリンダブロックの上面に当接するとよい。
【０００９】
また、凝縮水貯留部は、底部がエンジンのシリンダブロックを冷却する冷却水の流路に当接するとよい。
【００１０】
また、凝縮水貯留部は、吸気流路との連結部から底部までの間に、水平方向における断面積が少なくとも底部の面積よりも小さいくびれ部を有するとよい。
【００１１】
また、凝縮水貯留部は、エンジンのシリンダブロックの上面が底部として用いられるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成で凝縮水の燃焼室への流入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＥＧＲ装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】第１実施形態の凝縮水貯留部が連結されるインテークマニホールドのコレクタ部を側方から見た拡大断面図である。
【図３】第２実施形態の凝縮水貯留部が連結されるインテークマニホールドのコレクタ部を側方から見た拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＥＧＲ装置１００を備えたエンジン１の概略図である。まず、エンジン１の概略構成について説明し、次にＥＧＲ装置１００の構成について説明する。
【００１６】
図１に示すように、エンジン１は、クランクシャフト２を挟んで２つのシリンダブロック３にそれぞれ形成されたシリンダボア３ａが対向して配された水平対向４気筒エンジンである。
【００１７】
シリンダブロック３には、クランクケース４が一体形成されるとともに、クランクケース４とは反対側にシリンダヘッド５が固定されている。クランクシャフト２は、クランクケース４によって形成されたクランク室６内に回転自在に支持される。
【００１８】
シリンダボア３ａには、コンロッド７を介してクランクシャフト２に連結されたピストン８が摺動可能に収容されている。そして、エンジン１では、シリンダボア３ａと、シリンダヘッド５と、ピストン８の冠面とによって囲まれた空間が燃焼室９として形成される。
【００１９】
シリンダヘッド５には、吸気ポート１０および排気ポート１１が燃焼室９に連通するように形成される。吸気ポート１０と燃焼室９との間には、吸気弁１２の先端が位置し、排気ポート１１と燃焼室９との間には、排気弁１３の先端が位置している。
【００２０】
また、エンジン１では、シリンダヘッド５およびヘッドカバー１４に囲まれたカム室内に、吸気弁用カム１５および排気弁用カム１６が設けられる。吸気弁用カム１５は、吸気弁１２の他端に当接されており、回転することで吸気弁１２を軸方向に移動させる。これにより、吸気弁１２は、吸気ポート１０と燃焼室９との間を開閉する。排気弁用カム１６は、排気弁１３の他端に当接されており、回転することで排気弁１３を軸方向に移動させる。これにより、排気弁１３は、排気ポート１１と燃焼室９との間を開閉する。
【００２１】
吸気ポート１０の上流側には、インテークマニホールド１７を含む吸気流路１８が連通される。また、排気ポート１１の下流側には、エキゾーストマニホールド１９を含む排気流路２０が連通される。
【００２２】
インテークマニホールド１７は、樹脂製の射出成形品であり、略箱形状のコレクタ部（ＥＧＲ還流空間）２１と、コレクタ部２１から分岐して下流端が吸気ポート１０に接続される吸気管部２２とを有している。また、コレクタ部２１の鉛直下方側には、ＥＧＲ装置１００を構成する凝縮水貯留部１１０が設けられている。凝縮水貯留部１１０の底部は、シリンダブロック３の上面に当接して配置されている。ＥＧＲ装置１００については後述する。
【００２３】
吸気流路１８には、エアクリーナ２３、およびスロットル弁２４が上流側から順に設けられる。エアクリーナ２３は、吸気に含まれる塵や埃などの異物を除去し、吸気を下流側へ供給する。スロットル弁２４は、不図示のアクチュエータによって開度が調整されることで、インテークマニホールド１７に供給される吸気の流量を可変する。
【００２４】
スロットル弁２４により流量が調整された吸気は、インテークマニホールド１７のコレクタ部２１に流入した後、吸気管部２２へ分配され、吸気ポート１０を介して燃焼室９へ導かれる。
【００２５】
そして、燃焼室９に導かれた吸気と、不図示のインジェクタから噴射された燃料との混合気が、シリンダヘッド５に設けられた不図示の点火プラグによって所定のタイミングで点火されて燃焼される。かかる燃焼により、ピストン８がシリンダボア３ａ内で往復運動を行い、その往復運動が、コンロッド７を通じてクランクシャフト２の回転運動に変換される。また、燃焼により発生した排気ガスは、排気ポート１１、エキゾーストマニホールド１９を介して排気流路２０に導かれ、排気流路２０に設けられた触媒２５で浄化された後、車外へ排出される。
【００２６】
（ＥＧＲ装置１００）
ＥＧＲ装置１００は、インテークマニホールド１７を含む吸気流路１８、排気流路２０、およびＥＧＲ流路２６を含んで構成される。ＥＧＲ流路２６は、排気流路２０と、吸気流路１８におけるインテークマニホールド１７のコレクタ部２１とを連結し、排気流路２０を流通する排気ガスの一部を吸気流路１８に還流させる。以下では、ＥＧＲ流路２６を介して吸気流路１８に還流される排気ガスをＥＧＲガスと称する。
【００２７】
ＥＧＲ流路２６には、ＥＧＲクーラ２７が設けられており、ＥＧＲクーラ２７で冷却されたＥＧＲガスが、ＥＧＲ還流空間であるインテークマニホールド１７のコレクタ部２１に還流する。ＥＧＲバルブ２８は、ＥＧＲ流路２６に設けられ、ＥＧＲ流路２６の流路幅を調整することで、ＥＧＲ流路２６を流れるＥＧＲガスの流量を制御する。
【００２８】
ＥＧＲ流路２６を介してインテークマニホールド１７のコレクタ部２１に還流したＥＧＲガスは、吸気流路１８から流入する吸気とともに、吸気管部２２、吸気ポート１０を介して燃焼室９に供給される。このように、ＥＧＲガスを吸気とともに燃焼室９に供給することで、酸素濃度を低下させて、燃料の燃焼温度を低減し、ＮＯｘ（窒素酸化物）などの生成を抑制する。
【００２９】
凝縮水貯留部１１０は、インテークマニホールド１７のコレクタ部２１の鉛直下方側に設けられ、その底部がシリンダブロック３の上面に当接するように配置されている。凝縮水貯留部１１０は、ＥＧＲ流路２６を介してコレクタ部２１に還流したＥＧＲガスがコレクタ部２１内で冷却されたときに生じる排気凝縮水（以下、単に凝縮水と称する）を一時的に貯留し、貯留した凝縮水を、シリンダブロック３から伝わる熱で蒸発（気化）させる。以下、凝縮水貯留部１１０の詳細な構成について説明する。
【００３０】
図２は、凝縮水貯留部１１０が連結されるインテークマニホールド１７のコレクタ部２１を側方から見た拡大断面図である。まず、インテークマニホールド１７の構成について簡単に説明し、次に凝縮水貯留部１１０の構成について詳しく説明する。
【００３１】
（インテークマニホールド１７）
図２に示すように、インテークマニホールド１７は、それぞれ樹脂からなる上側分割体３０Ａと下側分割体３０Ｂとが接合されて構成されている。上側分割体３０Ａおよび下側分割体３０Ｂは、それぞれ約１５０℃までの耐熱性を有している。
【００３２】
上側分割体３０Ａは、コレクタ部２１の上側を構成する上側コレクタ部３１Ａと、吸気管部２２の上側を構成する上側吸気管部３２Ａとが一体成形された構成となっている。同様に、下側分割体３０Ｂは、コレクタ部２１の下側を構成する下側コレクタ部３１Ｂと、吸気管部２２の下側を構成する下側吸気管部３２Ｂとが一体成形された構成となっている。また、下側コレクタ部３１Ｂのさらに下方には、前述の凝縮水貯留部１１０が一体成形されている。
【００３３】
したがって、上側分割体３０Ａと下側分割体３０Ｂとが接合されると、上側コレクタ部３１Ａと下側コレクタ部３１Ｂとが対向して接合され、コレクタ部２１が形成される。また、上側分割体３０Ａと下側分割体３０Ｂとが接合されると、上側吸気管部３２Ａと下側吸気管部３２Ｂとが対向して接合され、吸気管部２２が形成される。そして、コレクタ部２１の下方に、凝縮水貯留部１１０が配置されることとなる。
【００３４】
（凝縮水貯留部１１０）
凝縮水貯留部１１０は、有底状の本体１１２を有する。本体１１２は、インテークマニホールド１７の下側分割体３０Ｂと同様、樹脂からなり、約１５０℃までの耐熱性を有している。また、本体１１２の底部１１４は、シリンダブロック３の上面Ｔに当接して配置される。さらに、本体１１２は、水平方向（図の左右方向）の断面積が底部１１４の面積よりも小さいくびれ部１１６を有している。
【００３５】
かかる構成において、ＥＧＲガスがＥＧＲ流路２６を介してコレクタ部２１内に還流すると、ＥＧＲガスは、コレクタ部２１の内壁Ｕに接触しながら、コレクタ部２１内を循環する。このとき、例えばエンジン１の始動後、内壁Ｕの表面温度がＥＧＲガスに含まれる水分を凝縮させる程度に低温である場合には、コレクタ部２１内で凝縮水が発生する。
【００３６】
コレクタ部２１内で生じた凝縮水は、自重により内壁Ｕを伝って凝縮水貯留部１１０の本体１１２に流れ落ち、底部１１４に貯留する。一方、底部１１４は、シリンダブロック３の上面Ｔに当接しており、シリンダブロック３から放出される熱によって加熱される。
【００３７】
ここで、ＥＧＲガスから生じる凝縮水は、アンモニア成分を含み、６０℃から７０℃の温度で蒸発（気化）する。一方、シリンダブロック３の表面温度は、最大で１２０℃程度まで上昇する。したがって、本体１１２の底部１１４に貯留した凝縮水は、シリンダブロック３の上面Ｔから伝わる熱によって凝縮水貯留部１１０が６０℃以上に加熱されることで蒸発（気化）する。蒸発（気化）した凝縮水は、再びコレクタ部２１内に戻り、吸気流路１８から流入する吸気とともに、コレクタ部２１の内壁Ｕに形成された連通孔Ｓを介して吸気管部２２へ送出される。
【００３８】
このように、本実施形態のＥＧＲ装置１００は、コレクタ部２１内で発生する凝縮水を一時的に貯留する凝縮水貯留部１１０を備えるとともに、凝縮水貯留部１１０の本体１１２において、シリンダブロック３の上面Ｔから伝わる熱を利用して、凝縮水を蒸発（気化）させる。これにより、ＥＧＲ装置１００は、ヒーター電源などの加熱手段を設けることなく、簡易な構成でＥＧＲガスから生じる凝縮水を蒸発（気化）させることができ、凝縮水が燃焼室９へ流入することによる水撃（ウォーターハンマ）等の不具合を防止することができる。
【００３９】
また、ＥＧＲ装置１００は、凝縮水貯留部１１０の本体１１２に形成されたくびれ部１１６により、凝縮水貯留部１１０に貯留した凝縮水のコレクタ部２１内への逆流を防止することができる。
【００４０】
例えば、凝縮水が凝縮水貯留部１１０に貯留されている状態において、運転者が急ハンドルを切ったときなど、車両の挙動によって水平方向に慣性力が生じると、凝縮水貯留部１１０に貯留した凝縮水が、慣性力の影響を受けて本体１１２内で跳ね上がり、コレクタ部２１内へ逆流してしまうおそれがある。
【００４１】
このとき、くびれ部１１６は、水平方向の断面積が底部１１４の面積よりも小さく、換言すれば、水平方向の流路幅が狭くなるように形成されていることから、凝縮水が本体１１２内で跳ね上がっても、コレクタ部２１内へ逆流するおそれがない。このようにして、ＥＧＲ装置１００は、凝縮水貯留部１１０に貯留した凝縮水のコレクタ部２１内への逆流を防止する。
【００４２】
なお、くびれ部１１６の形成箇所は、必ずしも本体１１２の上端側でなくともよく、本体１１２とコレクタ部２１との連結部Ｖから底部１１４までの間のいずれかの箇所に形成されていればよい。
【００４３】
（第２実施形態）
第１実施形態のＥＧＲ装置１００は、凝縮水貯留部１１０の底部１１４がシリンダブロック３の上面Ｔに当接して配置されているが、第２実施形態のＥＧＲ装置２００は、凝縮水貯留部２１０の底部２１４が、シリンダブロック３を冷却する冷却水が流通する流路４０に当接して配置される。
【００４４】
図３は、凝縮水貯留部２１０が連結されるインテークマニホールド１７のコレクタ部２１を側方から見た拡大断面図である。凝縮水貯留部２１０は、底部２１４の配置が上記第１実施形態の凝縮水貯留部１１０と異なり、その他の構成、および、作用については、上記第１実施形態と実質的に差異はない。したがって、ここでは、上記第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略し、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００４５】
第２実施形態の凝縮水貯留部２１０は、本体２１２の底部２１４が流路４０に当接して配置されている。流路４０は、シリンダブロック３を冷却するための冷却水（クーラント）が流通する配管で、図３に示すように、その一部がシリンダブロック３の上面Ｔに沿って配設されている。また、本体２１２は、水平方向（図の左右方向）の断面積が底部２１４の面積よりも小さいくびれ部２１６を有している。
【００４６】
流路４０内を流通する冷却水（クーラント）は、シリンダブロック３の内部に形成された不図示の流通孔を流れる過程で、燃焼室９からの熱や排気ガスの熱等により温められている。したがって、冷却水の熱が、流路４０から底部２１４に伝わり、この熱により、凝縮水貯留部２１０に貯留する凝縮水を蒸発（気化）させる。これにより、第１実施形態と同様、簡易な構成でＥＧＲガスから生じる凝縮水を蒸発（気化）させることができ、凝縮水が燃焼室９へ流入することによる水撃（ウォーターハンマ）等の不具合を防止することができる。
【００４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４８】
例えば、第１実施形態では、ＥＧＲ装置１００を水平対向４気筒エンジンに適用した例を説明したが、本発明はこれに限らず、Ｖ型エンジンや直列エンジンにも適用することができる。また、第１実施形態では、凝縮水貯留部１１０がインテークマニホールド１７のコレクタ部２１に一体成形されている例を説明したが、凝縮水貯留部１１０は、インテークマニホールド１７とは別部材として構成されていてもよい。
【００４９】
また、第１実施形態では、ＥＧＲ流路２６がインテークマニホールド１７のコレクタ部２１に連結するとともに、コレクタ部２１の鉛直下方側に凝縮水貯留部１１０を設けた例を説明したが、ＥＧＲ流路２６が連結する箇所はこれに限らず、コレクタ部２１よりも上流側で吸気流路１８に連結していてもよい。
【００５０】
また、その場合、凝縮水貯留部１１０は、吸気流路１８においてＥＧＲ流路２６が連結する箇所（ＥＧＲ還流空間）の鉛直下方側か、または、ＥＧＲ流路２６が連結する箇所（ＥＧＲ還流空間）よりも吸気の流れ方向下流側における吸気流路１８の鉛直下方側に設けられていればよい。
【００５１】
また、第１実施形態で説明したような凝縮水貯留部１１０を設ける代わりに、シリンダブロック３の上面Ｔから上方に連続する周壁を設けて凹状の空間を形成し、シリンダブロック３の上面Ｔを凝縮水貯留部の底部として用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、エンジンから排出された排気ガスをエンジンの吸気流路に還流させるＥＧＲ装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｔ  上面
１  エンジン
３  シリンダブロック
１８  吸気流路
２０  排気流路
２１  コレクタ部（ＥＧＲ還流空間）
２６  ＥＧＲ流路
４０  流路
１００、２００  ＥＧＲ装置
１１０、２１０  凝縮水貯留部
１１４、２１４  底部
１１６、２１６  くびれ部
【図１】
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【図２】
2018053768.tif 000004
【図３】
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