(57)【要約】【課題】ＥＧＲガス通路内の凝縮水が吸気通路へ浸入するのを防止することができる排気再循環装置を提供すること。【解決手段】ＥＧＲクーラーの下流側のＥＧＲガス通路を形成する第１通路部材と、前記ＥＧＲガス通路に設けられ、ＥＧＲガスを相対的に比重の小さい成分と相対的に比重の大きい成分とに分離する分離部と、前記第１通路部材の径方向内側かつ前記分離部よりも下流側に前記第１通路部材と径方向の隙間を介して設けられ、エンジンの吸気通路と接続された第２通路部材と、を備える排気再循環装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲクーラーの下流側のＥＧＲガス通路を形成する第１通路部材と、
前記ＥＧＲガス通路に設けられ、ＥＧＲガスを相対的に比重の小さい成分と相対的に比重の大きい成分とに分離する分離部と、
前記第１通路部材の径方向内側かつ前記分離部よりも下流側に前記第１通路部材と径方向の隙間を介して設けられ、エンジンの吸気通路と接続された第２通路部材と、を備える
排気再循環装置。
【請求項２】
前記第１通路部材には、ＥＧＲガスが冷却されることで発生する凝縮水を排出する凝縮水排出機構が設けられる、
請求項１に記載の排気再循環装置。
【請求項３】
前記第１通路部材の下流側端部は閉塞されている、
請求項１または２に記載の排気再循環装置。
【請求項４】
前記凝縮水排出機構は、前記第１通路部材の下流側端部に設けられる、
請求項２または３に記載の排気再循環装置。
【請求項５】
前記分離部は、前記第１通路部材の内部に設けられた板状部材により形成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の排気再循環装置。
【請求項６】
前記分離部は、前記第１通路部材の内周面により形成される、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンからの排気を吸気通路に再循環させる排気再循環装置（以下、「ＥＧＲ装置」という。）が開示されている。特許文献１では、排気通路における排気後処理装置よりも下流側から、吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサの上流側へ、排気を再循環させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＥＧＲ装置では一般に、ＥＧＲガス通路内のＥＧＲガスをＥＧＲクーラーで冷却した後に、吸気通路へ環流させている。ＥＧＲガスがＥＧＲクーラーで冷却されることにより、ＥＧＲクーラーの下流側のＥＧＲガス通路内で凝縮水が発生する場合がある。凝縮水が吸気通路に浸入すると、吸気管が腐食するおそれがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されるＥＧＲ装置では、ＥＧＲガス通路を吸気通路におけるコンプレッサよりも上流側に接続している。このようなレイアウトにおいて、凝縮水が吸気通路に浸入すると、凝縮水がコンプレッサの羽根に衝突して、羽根が破損するおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、ＥＧＲガス通路内の凝縮水が吸気通路へ浸入するのを防止することができる排気再循環装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る排気再循環装置は、ＥＧＲクーラーの下流側のＥＧＲガス通路を形成する第１通路部材と、前記ＥＧＲガス通路に設けられ、ＥＧＲガスを相対的に比重の小さい成分と相対的に比重の大きい成分とに分離する分離部と、前記第１通路部材の径方向内側かつ前記分離部よりも下流側に前記第１通路部材と径方向の隙間を介して設けられ、エンジンの吸気通路と接続された第２通路部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る排気再循環装置によれば、ＥＧＲガス通路内の凝縮水が吸気通路へ浸入するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジンの全体構成を示す概略図
【図２】第１実施例に係る排気再循環装置の構成を示す概略断面図
【図３】分離部の第１の変形例を示す概略外観図
【図４】分離部の第２の変形例を示す概略外観図
【図５】分離部の第３の変形例を示す概略外観図
【図６】第２実施例に係る排気再循環装置の構成を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１１】
まず、図１を参照して、エンジン１の全体構成について説明する。
【００１２】
エンジン１は、吸気通路２と、排気通路３と、ターボチャージャ４と、ハイプレッシャーＥＧＲ（以下、「ＨＰ−ＥＧＲ」という。）装置５と、ロープレッシャーＥＧＲ（以下、「ＬＰ−ＥＧＲ」という。）装置６と、を備える。
【００１３】
吸気通路２へ吸入された空気は、吸気Ｇ１としてターボチャージャ４のコンプレッサ７により圧縮され、インタークーラー８で冷却された後に、インテークマニホルド９を経てエンジン本体１０に供給される。
【００１４】
エンジン本体１０から排出された排気Ｇ２は、エキゾーストマニホルド１１から排気通路３へ排出される。排気通路３へ排出された排気Ｇ２の一部は、排気通路３から分岐して設けられた通路１２へＨＰ−ＥＧＲガスＧ３となって分流する。ＨＰ−ＥＧＲガスＧ３は、ＨＰ−ＥＧＲクーラー１３によって冷却された後、通路１４内を流通し、ＨＰ−ＥＧＲバルブ１５によって流量を調整されて吸気通路２へ環流される。
【００１５】
排気通路３を流通する排気Ｇ２のうち、通路１２へ分流しなかった排気Ｇ２は、ターボチャージャ４のタービン１６を回転駆動させた後に、排ガス処理装置１７を経て大気中へ放出される。
【００１６】
排ガス処理装置１７を通過した排気Ｇ２の一部は、排気通路３における排ガス処理装置１７よりも下流側から分岐して設けられた通路１８へＬＰ−ＥＧＲガスＧ４となって分流する。ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４は、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９によって冷却された後、通路２０内を流通し、ＬＰ−ＥＧＲバルブ２１によって流量を調整されて、吸気通路２におけるコンプレッサ７よりも上流側へ環流される。
【００１７】
（第１実施例）
次に、図２を参照して、ＬＰ−ＥＧＲ装置６におけるＬＰ−ＥＧＲクーラー１９の下流側端部および通路２０を構成する配管２２（第１通路部材の一例）の構造（図１において一点鎖線で示される部分の構造）の第１実施例について詳細に説明する。図２では、車両の上方を図の上側、車両の下方を図の下側として示している。
【００１８】
図２に示すように、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９の下流側端部に接続された配管２２は、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９から下方へ延び、さらに途中から湾曲して上方へ延びている。配管２２はＬＰ−ＥＧＲクーラー１９から下方へ延びる第１直線部２２ａ、湾曲部２２ｂおよび上方へ延びる第２直線部２２ｃを備える。通路２０の最下部に相当する湾曲部２２ｂには、凝縮水排出機構２３が設けられている。
【００１９】
凝縮水排出機構２３は、通路２０内の凝縮水を貯留するとともに、貯留した凝縮水を所定のタイミングで外部に放出する機能を有する。なお、凝縮水排出機構２３は、凝縮水を貯留する機能を有しないものでもよい。凝縮水排出機構２３は、ＥＧＲ装置において一般的に用いられている凝縮水排出機構と同様の構造を有するため、詳細な説明は省略する。なお、本明細書中において、「凝縮水」とは、水（液体）および氷（固体）を含む広い概念を指す。
【００２０】
通路２０には、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４を相対的に比重の小さい成分と相対的に比重の大きい成分とに分離する分離部２４が設けられている。ここで、「相対的に比重の大きい成分」には、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４がＬＰ−ＥＧＲクーラー１９によって冷却されることで発生する凝縮水（液体または固体）が含まれる。本実施例において、分離部２４は、図２に示すように、凝縮水排出機構２３の上流側（具体的には、第１直線部２２ａ）に設けられている。なお、分離部２４は、凝縮水排出機構２３の下流側（具体的には、例えば、第２直線部２２ｃ）に設けられていてもよい。
【００２１】
図２を参照して、分離部２４の一例について説明する。図２には、分離部２４として、板状部材を捻り加工することで形成した整流板２５を、配管２２に挿入して溶接固定したものが示されている。なお、固定方法は溶接には限定されない。
【００２２】
図２に示すように、整流板２５は、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４を旋回流（スワール流）とすることで、遠心力により、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の大きい成分を径方向外側へ移動させる。
【００２３】
配管２２に挿入固定されるタイプの分離部２４は、図２に示した整流板形状に限定されず、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の大きい成分を径方向外側へ移動させる機能を有する形状であれば、如何なる形状でも構わない。なお、分離部２４は、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４の流れを阻害することなく、旋回流とすることができる形状であることが好ましい。
【００２４】
次に、図３を参照して、分離部２４の第１の変形例について説明する。図３には、分離部２４として、配管２２を捻り加工することで形成した捻り管２６の外観図が示されている。分離部２４は、捻り管２６の内周面により形成される。図３に示す捻り管２６も、図２に示す整流板２５と同様に、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４を旋回流（スワール流）とすることで、遠心力により、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の大きい成分を径方向外側へ移動させる。
【００２５】
通路２０を構成する配管２２を変形させて形成されるタイプの分離部２４は、図３に示した捻り管形状に限定されず、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の大きい成分を径方向外側へ移動させる機能を有する形状であれば、如何なる形状でも構わない。
【００２６】
例えば、図４に外観を示す第２の変形例のように、配管２２を旋回するように変形させて、旋回管２７を形成してもよい。この場合、分離部２４は、旋回管２７の内周面により形成される。または、図５に外観を示す第３の変形例のように、配管２２を旋回するように変形させて、旋回管２８を形成してもよい。この場合、分離部２４は、旋回管２８の内周面により形成される。なお、分離部２４は、通路２０を流通してきたＬＰ−ＥＧＲガスＧ４の流れを阻害することなく、旋回流とすることができる形状であることが好ましい。
【００２７】
図２に戻って、配管２２における分離部２４よりも下流側の構造について説明する。配管２２における分離部２４よりも下流側は、二重管構造となっている。これにより、通路２０は、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の大きい成分が流通する径方向外側通路２０ａと、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４における相対的に比重の小さい成分が流通する径方向内側通路２０ｂとに分離している。
【００２８】
径方向内側通路２０ｂは、配管２９（第２通路部材の一例）の内部空間によって構成されている。配管２９は、配管２２の下流側端部２２ｄから上流側へ向かって、配管２２の内部空間に配管２２と径方向の隙間を介して挿入されている。径方向外側通路２０ａは、配管２２と配管２９との径方向隙間（すなわち、配管２２の内部空間および配管２９の外部空間）によって構成されている。
【００２９】
配管２９の上流側端部２９ａは、通路２０内に開口している。また、配管２９の下流側端部（不図示）は、吸気通路２と接続されている。配管２２の下流側端部２２ｄは、閉塞されている。換言すれば、径方向内側通路２０ｂは、上流側において通路２０と接続され、下流側において吸気通路２と接続されている。また、径方向外側通路２０ａは、上流側において通路２０と接続され、下流側が閉塞されている。
【００３０】
次に、第１実施例に係るＬＰ−ＥＧＲ装置６の作用および効果について説明する。ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９により冷却されて通路２０内を流通するＬＰ−ＥＧＲガスＧ４には、凝縮水が含まれる場合がある。本実施例では、分離部２４によって、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４に含まれる凝縮水等の相対的に比重の大きい成分が径方向外側へ移動させられる。
【００３１】
そのため、通路２０における径方向外側へ移動させられた凝縮水は、吸気通路２と接続された径方向内側通路２０ｂには流入せず、下流側が閉塞された径方向外側通路２０ａに流入することになる。そのため、凝縮水が吸気通路２に浸入することを防止することができる。
【００３２】
さらに、径方向外側通路２０ａの下流側は閉塞されているため、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ４が通路２０内を流通している状態では、凝縮水は径方向外側通路２０ａを構成する配管２２の下流側端部２２ｄ付近に留まる。
【００３３】
そして、エンジン１が停止したり、ＬＰ−ＥＧＲバルブ２１が閉じられることにより、通路２０内のＬＰ−ＥＧＲガスＧ４の流通が停止すると、配管２２の下流側端部２２ｄ付近に溜まっていた凝縮水は、重力によって下方（上流側）へ移動する。
【００３４】
上述のとおり、通路２０の最下部に相当する湾曲部２２ｂには凝縮水排出機構２３が設けられている。凝縮水排出機構２３まで移動した凝縮水は、凝縮水排出機構２３に貯留され、所定のタイミングで外部に放出される。そのため、通路２０内の凝縮水を適切に外部に放出させることができる。
【００３５】
なお、上述の第１実施例では、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９から下方へ延び、さらに途中から湾曲して上方へ延びる通路２０を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されない。通路２０は、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１９から単調に上方へ延びていてもよい。
【００３６】
（第２実施例）
次に、図６を参照して、第２実施例について詳細に説明する。図６では、車両の上方を図の上側、車両の下方を図の下側として示している。図６に示すように、ＬＰ−ＥＧＲ装置１０６におけるＬＰ−ＥＧＲクーラー１１９の下流側端部に接続された配管１２２（第１通路部材の一例）は、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１１９から単調に下方へ延びている。
【００３７】
配管１２２により、ＬＰ−ＥＧＲクーラー１１９によって冷却されたＬＰ−ＥＧＲガスＧ１０４が流通する通路１２０が構成される。通路１２０には、上述の第１実施例における分離部２４と同様の構成を有する分離部１２４が設けられている。
【００３８】
また、通路１２０における分離部１２４よりも下流側は、第１実施例と同様に、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ１０４における相対的に比重の大きい成分が流通する径方向外側通路１２０ａと、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ１０４における相対的に比重の小さい成分が流通する径方向内側通路１２０ｂとを有する二重管構造となっている。
【００３９】
径方向内側通路１２０ｂは、配管１２９（第２通路部材の一例）の内部空間によって構成されている。配管１２９は、配管１２２の下流側端部１２２ｄから上流側へ向かって、配管１２２の内部空間に配管１２２と径方向の隙間を介して挿入されている。径方向外側通路１２０ａは、配管１２２と配管１２９との径方向隙間（すなわち、配管１２２の内部空間および配管１２９の外部空間）によって構成されている。
【００４０】
配管１２９の上流側端部１２９ａは、通路１２０内に開口している。また、配管１２９の下流側端部（不図示）は、吸気通路と接続されている。換言すれば、径方向内側通路１２０ｂは、上流側において通路１２０と接続され、下流側において吸気通路と接続されている。
【００４１】
さらに、第２実施例では、図６に示すように、配管１２２の下流側端部１２２ｄに凝縮水排出機構１２３が設けられている。換言すれば、径方向外側通路１２０ａにおける下流側に、凝縮水排出機構１２３が設けられている。
【００４２】
次に、第２実施例に係るＬＰ−ＥＧＲ装置１０６の作用および効果について説明する。第２実施例においても、第１実施例と同様に、分離部１２４によって、ＬＰ−ＥＧＲガスＧ１０４に含まれる凝縮水等の相対的に比重の大きい成分が径方向外側へ移動させられる。
【００４３】
そのため、通路１２０における径方向外側へ移動させられた凝縮水は、吸気通路と接続された径方向内側通路１２０ｂには流入せず、径方向外側通路１２０ａに流入することになる。これにより、配管１２２をＬＰ−ＥＧＲクーラー１１９から単調に下方へ延びたものとしても、凝縮水が吸入通路に浸入するのを防止することができる。そのため、ＬＰ−ＥＧＲ装置１０６のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。
【００４４】
さらに、径方向外側通路１２０ａの下流側には凝縮水排出機構１２３が設けられている。ＬＰ−ＥＧＲガスＧ１０４が通路１２０内を流通している状態で、径方向外側通路１２０ａに流入した凝縮水は、径方向外側通路１２０ａの下流側に設けられた凝縮水排出機構１２３に貯留される。そして、凝縮水排出機構１２３に貯留された凝縮水は、所定のタイミングで外部に放出される。そのため、通路１２０内の凝縮水を適切に外部に放出させることができる。
【００４５】
また、凝縮水排出機構１２３を配管１２２の下流側端部１２２ｄに設けることで、配管１２２をＬＰ−ＥＧＲクーラー１１９から単調に下方へ延びたものとした場合にも、通路１２０内の凝縮水を適切に外部に放出させることができる。そのため、ＬＰ−ＥＧＲ装置１０６のレイアウトの自由度を向上させることが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本発明の排気再循環装置は、ＥＧＲクーラーの下流側のＥＧＲガス通路を形成する第１通路部材と、前記ＥＧＲガス通路に設けられ、ＥＧＲガスを相対的に比重の小さい成分と相対的に比重の大きい成分とに分離する分離部と、前記第１通路部材の径方向内側かつ前記分離部よりも下流側に前記第１通路部材と径方向の隙間を介して設けられ、エンジンの吸気通路と接続された第２通路部材と、を備える。
【００４７】
これにより、分離部によって径方向外側へ移動させられた凝縮水は、エンジンの吸気通路と接続された径方向内側通路には流入せず、エンジンの吸気通路と接続されていない径方向外側通路に流入する。そのため、ＥＧＲガス通路内の凝縮水が吸気通路へ浸入するのを防止することができる。
【００４８】
なお、上述の第１実施例および第２実施例では、ＥＧＲバルブよりも上流側に分離部等を設けたものを例に挙げて説明を行ったが、これに限定されない。ＥＧＲバルブを分離部よりも上流側に設けてもよいし、分離部よりも下流側かつ二重管構造部分よりも上流側に設けてもよい。
【００４９】
また、上述の第１実施例および第２実施例では、ＬＰ−ＥＧＲ装置を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されない。本発明は、例えば、ＨＰ−ＥＧＲ装置に適用することも可能である。
【００５０】
さらに、本発明の構成をインタークーラーよりも上流側における吸気通路に適用することにより、吸気に含まれる水分がインタークーラーに流入するのを防止することも可能である。
【００５１】
さらにまた、本発明の構成をインタークーラーとインテークマニホルドとの間に適用することにより、インタークーラーによって冷却された吸気に含まれる凝縮水がエンジン本体に浸入するのを防止することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の排気再循環装置は、ＥＧＲガス通路内の凝縮水が吸気通路へ浸入するのを防止することができ、産業上の利用可能性は多大である。
【符号の説明】
【００５３】
１  エンジン
２  吸気通路
３  排気通路
４  ターボチャージャ
５  ハイプレッシャーＥＧＲ装置（ＨＰ−ＥＧＲ装置）
６  ロープレッシャーＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置）
７  コンプレッサ
８  インタークーラー
９  インテークマニホルド
１０  エンジン本体
１１  エキゾーストマニホルド
１２  通路
１３  ＨＰ−ＥＧＲクーラー
１４  通路
１５  ＨＰ−ＥＧＲバルブ
１６  タービン
１７  排ガス処理装置
１８  通路
１９  ＬＰ−ＥＧＲクーラー
２０  通路
２０ａ  径方向外側通路
２０ｂ  径方向内側通路
２１  ＬＰ−ＥＧＲバルブ
２２  配管
２２ａ  第１直線部
２２ｂ  湾曲部
２２ｃ  第２直線部
２２ｄ  下流側端部
２３  凝縮水排出機構
２４  分離部
２５  整流板
２６  捻り管
２７  旋回管
２８  旋回管
２９  配管
２９ａ  上流側端部
Ｇ１  吸気
Ｇ２  排気
Ｇ３  ＨＰ−ＥＧＲガス
Ｇ４  ＬＰ−ＥＧＲガス
１０６  ＬＰ−ＥＧＲ装置
１１９  ＬＰ−ＥＧＲクーラー
１２０  通路
１２０ａ  径方向外側通路
１２０ｂ  径方向内側通路
１２２  配管
１２２ｄ  下流側端部
１２３  凝縮水排出機構
１２４  分離部
１２９  配管
１２９ａ  上流側端部
Ｇ１０４  ＬＰ−ＥＧＲガス
【図１】
2019019717.tif 000003
【図２】
2019019717.tif 000004
【図３】
2019019717.tif 000005
【図４】
2019019717.tif 000006
【図５】
2019019717.tif 000007
【図６】
2019019717.tif 000008