(57)【要約】【課題】排気ガスの熱回収とエンジンのブレーキ力の発生とを効果的に行う。【解決手段】排気システム１は、エンジン１０の排気ガスが流れる排気通路２０と、排気通路２０に開閉可能に設けられており、エンジン１０のブレーキ力を発生可能な排気ブレーキバルブ３２と、排気ブレーキバルブ３２を迂回するように排気通路２０の分岐部２２から分岐している分岐通路４０と、分岐通路４０に設けられており、分岐通路４０を流れる排気ガスの熱を回収する熱回収器６０と、排気ブレーキバルブ３２の開閉動作を制御する制御装置９０と、を備え、制御装置９０は、排気ブレーキバルブ３２を全閉位置にして排気ガスを分岐通路４０に流させることで、ブレーキ力を発生させると共に熱回収器６０を介して熱を回収させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスが流れる排気通路と、
前記排気通路に開閉可能に設けられており、前記エンジンのブレーキ力を発生可能な排気ブレーキバルブと、
前記排気ブレーキバルブを迂回するように前記排気通路の分岐部から分岐している分岐通路と、
前記分岐通路に設けられており、前記分岐通路を流れる前記排気ガスの熱を回収する熱回収器と、
前記排気ブレーキバルブの開閉動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記排気ブレーキバルブを全閉位置にして前記排気ガスを前記分岐通路に流させることで、前記ブレーキ力を発生させると共に前記熱回収器を介して前記熱を回収させる、
排気システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記エンジンの排気ガスが前記排気ブレーキバルブを通過する全開位置と、前記全開位置よりも前記排気ブレーキバルブの開いた度合いが小さく、前記排気ガスが前記排気ブレーキバルブを通過する際にブレーキ力が発生するブレーキ力発生位置と、前記全閉位置との間で、前記排気ブレーキバルブを開閉させる、
請求項１に記載の排気システム。
【請求項３】
前記分岐部には、逆止弁が設けられており、
前記逆止弁は、前記排気ブレーキバルブが前記全開位置及び前記ブレーキ力発生位置に位置する際に閉じており、前記排気ブレーキバルブが前記全閉位置に位置する際に大きくなった排気圧力を受けて開いている、
請求項２に記載の排気システム。
【請求項４】
前記分岐通路の内径は、前記排気通路の内径よりも小さく、
前記排気ガスが前記分岐通路を流れる際に、前記ブレーキ力が発生する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排気ブレーキのバルブが排気通路に設けられた排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック等の車両においては、エンジンの排気ガスが流れる排気通路に、補助ブレーキの一種である排気ブレーキのバルブが設けられている。排気ブレーキは、排気通路のバルブを閉じた状態（実際には、バルブは若干開いている）にすることで、排気ガスがバルブを通過する際に通気抵抗が生じる。これにより、エンジンの排気圧力が高まり、大きなブレーキ力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、排気通路を流れる排気ガスの熱を回収して、発電等に再利用することが要請されている。しかし、排気ガスが流れる排気通路において、排気ガスの熱回収とブレーキ力の発生とを効果的に行える構成は、実現されていない。
【０００５】
そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気ガスの熱回収とエンジンのブレーキ力の発生とを効果的に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様においては、エンジンの排気ガスが流れる排気通路と、前記排気通路に開閉可能に設けられており、前記エンジンのブレーキ力を発生可能な排気ブレーキバルブと、前記排気ブレーキバルブを迂回するように前記排気通路の分岐部から分岐している分岐通路と、前記分岐通路に設けられており、前記分岐通路を流れる前記排気ガスの熱を回収する熱回収器と、前記排気ブレーキバルブの開閉動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記排気ブレーキバルブを全閉位置にして前記排気ガスを前記分岐通路に流させることで、前記ブレーキ力を発生させると共に前記熱回収器を介して前記熱を回収させる、排気システムを提供する。
上記の構成の排気システムによれば、排気ブレーキバルブを全閉位置に位置させることで、排気通路から分岐通路へ流れた排気ガスが熱回収器を通過する。そして、排気ガスが熱回収器を通過する際に、排気ガスの通気抵抗が生じるので、エンジンの排気圧力が高まる。すなわち、熱回収器において、排気ガスの熱回収がされると共に、エンジンのブレーキ力が発生する。これにより、簡易な構成で、排気ガスの熱回収とエンジンのブレーキ力の発生の両方を効果的に行える。
【０００７】
また、前記制御部は、前記エンジンの排気ガスが前記排気ブレーキバルブを通過する全開位置と、前記全開位置よりも前記排気ブレーキバルブの開いた度合いが小さく、前記排気ガスが前記排気ブレーキバルブを通過する際にブレーキ力が発生するブレーキ力発生位置と、前記全閉位置との間で、前記排気ブレーキバルブを開閉させることとしてもよい。
【０００８】
また、前記分岐部には、逆止弁が設けられており、前記逆止弁は、前記排気ブレーキバルブが前記全開位置及び前記ブレーキ力発生位置に位置する際に閉じており、前記排気ブレーキバルブが前記全閉位置に位置する際に大きくなった排気圧力を受けて開いていることとしてもよい。
【０００９】
また、前記分岐通路の内径は、前記排気通路の内径よりも小さく、前記排気ガスが前記分岐通路を流れる際に、前記ブレーキ力が発生することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、排気ガスの熱回収とエンジンのブレーキ力の発生とを効果的に行えるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一の実施形態に係る排気システム１の構成を示す模式図である。
【図２】排気ブレーキバルブ３２の開閉状態に応じた排気ガスの流れを説明するための模式図である。
【図３】排気ブレーキバルブ３２の開閉状態に応じた排気ガスの流れを説明するための模式図である。
【図４】排気ブレーキバルブ３２の開閉状態に応じた排気ガスの流れを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜排気システムの構成＞
本開示の一の実施形態に係る排気システムの構成について、図１を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、一の実施形態に係る排気システム１の構成を示す模式図である。排気システム１は、ここではトラック等の車両に搭載されている。排気システム１は、エンジンの排気ガスを外部へ排出すると共に、排気ガスの熱を効果的に回収する機能を有する。排気システム１は、図１に示すように、エンジン１０と、排気通路２０と、排気ブレーキ部３０と、分岐通路４０と、熱回収器６０と、検出部８０と、制御装置９０とを有する。
【００１４】
エンジン１０は、燃料と吸気の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる原動機である。エンジン１０は、ここではディーゼルエンジンであるが、これに限定されず、例えばガソリンエンジンであってもよい。エンジン１０は、燃焼後の排気ガスを排気通路２０へ排出する。
【００１５】
排気通路２０は、エンジン１０の排気ガスが流れる管路であり、排気ガスを車外へ排出させる。排気通路２０の端部には開放口２１が設けられており、排気ガスは、開放口２１から大気開放される。
【００１６】
排気ブレーキ部３０は、排気通路２０の途中に設けられており、通過する排気ガスの流れを調整してエンジン１０のブレーキ力を発生させる。すなわち、排気ブレーキ部３０は、補助ブレーキとして、ブレーキ力を発生させる。排気ブレーキ部３０は、後述するように、内部に開閉可能な排気ブレーキバルブを有する。例えば、排気ブレーキ部３０は、排気ブレーキバルブを閉じた状態（実際には、排気ブレーキバルブを若干開いた状態）にすることで、通過する排気ガスの通気抵抗を大きくさせる。これにより、エンジン１０の排気圧力が高まり、大きなブレーキ力が発生する。
【００１７】
分岐通路４０は、排気ブレーキ部３０を迂回するように排気通路２０から分岐した管路である。具体的には、分岐通路４０は、排気通路２０において排気ブレーキ部３０の上流側の分岐部２２から分岐している。また、分岐通路４０は、排気ブレーキ部３０の下流部の合流部２３にて排気通路２０に合流している。これにより、分岐部２２から分岐した排気ガスは、分岐通路４０を流れた後に、合流部２３から排気通路２０へ合流する。
【００１８】
熱回収器６０は、分岐通路４０に設けられており、分岐通路４０を流れる排気ガスの熱を回収する機能を有する。熱回収器６０で回収された熱は、発電に用いられたり、エンジン１０を暖機するために冷却水を温めることに用いられたりする。例えば、熱回収器６０は、分岐通路４０を流れる排気ガスと、冷却水通路を流れる冷却水とを熱交換して、冷却水を温める。
【００１９】
検出部８０は、排気システム１が搭載された車両の状態等を検出する。例えば、検出部８０は、エンジン１０の冷却水の温度等を検出する。検出部８０は、検出結果を制御装置９０に出力する。
【００２０】
制御装置９０は、排気システム１全体の動作を制御する制御部である。例えば、制御装置９０は、検出部８０の検出結果に基づいて、排気システム１の動作を制御する。また、制御装置９０は、排気ブレーキ部３０の排気ブレーキバルブの開閉動作を制御する。
【００２１】
＜排気ブレーキ部の排気ブレーキバルブの開閉状態と排気ガスの流れとの関係＞
図２〜図４を参照しながら、排気ブレーキ部３０の排気ブレーキバルブ３２の開閉状態と排気ガスの流れとの関係について説明する。
【００２２】
図２〜図４は、排気ブレーキバルブ３２の開閉状態に応じた排気ガスの流れを説明するための模式図である。図２には全開位置に位置する排気ブレーキバルブ３２が示され、図３にはブレーキ力発生位置に位置する排気ブレーキバルブ３２が示され、図４には全閉位置に位置する排気ブレーキバルブ３２が示されている。図２〜図４では、排気ガスの流れが破線の矢印で示されている。
【００２３】
排気ブレーキバルブ３２は、排気通路２０に開閉可能に設けられており、通過する排気ガスの通気抵抗を大きくして、エンジン１０のブレーキ力を発生させる。例えば、排気ブレーキバルブ３２は、回転軸３２ａを中心に回転することで開閉する。例えば、排気ブレーキバルブ３２は、回転軸３２ａを中心に、図２に示す全開位置と図３に示すブレーキ力発生位置と図４に示す全閉位置との間で回転する。
【００２４】
図２に示す全開位置は、排気ブレーキバルブ３２が排気通路２０の軸方向とほぼ平行な位置である。排気ブレーキバルブ３２が全開位置に位置する際には、排気ガスは、排気ブレーキ部３０を通過して開放口２１へ向かって流れる。この際、エンジン内の排気圧力が高まらないので、ブレーキ力は発生しない。
【００２５】
図３に示すブレーキ力発生位置は、全開位置から閉じる方向に排気ブレーキバルブ３２が回転した位置である。排気ブレーキバルブ３２がブレーキ力発生位置に位置する際にも、排気ガスは、排気ブレーキ部３０を通過して開放口２１へ向かって流れる。この際、排気ブレーキバルブ３２と排気通路２０の内壁との間の隙間が狭くなるので、排気ガスの通気抵抗が生じ、この結果ブレーキ力が発生する。
【００２６】
図４に示す全閉位置は、排気ブレーキバルブ３２が排気通路２０の軸方向と直交して排気通路２０を塞ぐ位置である。排気ブレーキバルブ３２が全閉位置に位置する際には、排気ガスは、排気通路２０の分岐部２２から分岐通路４０へ流れて熱回収器６０を通過する。そして、排気ガスは、熱回収器６０において熱を回収される。また、排気ガスが熱回収器６０を通過する構成となっていることで、熱回収器６０において排気ガスの通気抵抗が生じる。これにより、排気ブレーキバルブ３２がブレーキ力発生位置に位置していなくても、ブレーキ力が発生する。このように、熱回収器６０において、排気ガスの熱回収とブレーキ力の発生の両方が、実行される。
【００２７】
排気ブレーキバルブ３２の開閉は、上述した制御装置９０（図１）によって制御される。すなわち、制御装置９０は、全開位置とブレーキ力発生位置と全閉位置との間で、排気ブレーキバルブ３２を開閉させる。例えば、制御装置９０は、排気ブレーキバルブ３２を全閉位置にして排気ガスを分岐通路４０へ流すことで、ブレーキ力を発生させると共に熱回収器６０を介して排気ガスの熱を回収させる。一方で、制御装置９０は、ブレーキ力のみを発生させる場合には、排気ブレーキバルブ３２をブレーキ力発生位置に位置させて、排気ガスを熱回収器６０へ流さない。例えばエンジン１０の高負荷時に、熱回収器６０によって温まった冷却水がエンジン１０へ送られることを防止できる。
【００２８】
ところで、排気通路２０の分岐部２２には、逆止弁５０が開閉可能に設けられている。逆止弁５０は、軸を中心に回転することで、分岐部２２を開閉する。逆止弁５０は、排気ブレーキバルブ３２の開閉に連動して、自動で分岐部２２を開閉する。例えば、逆止弁５０は、排気ブレーキバルブ３２が全開位置（図２）及びブレーキ力発生位置（図３）に位置する際には、分岐部２２を閉じている。一方で、逆止弁５０は、排気ブレーキバルブ３２が全閉位置（図４）に位置する際（排気圧力が高まった際）には、排気圧力を受けて回転して分岐部２２を開いている。これにより、逆止弁５０の駆動手段を設けなくても、排気ブレーキバルブ３２の開閉状態を変化させることで、逆止弁５０を開閉できる。
【００２９】
また、分岐通路４０の内径は、排気通路２０の内径よりも小さい。これにより、排気ブレーキバルブ３２がブレーキ力発生位置に位置しなくても、排気ガスが分岐通路４０を流れる際に通気抵抗が生じやすくなるので、エンジン１０のブレーキ力が発生しやすい。なお、分岐通路４０を流れた排気ガスは、全閉位置に位置する排気ブレーキバルブ３２の下流側にて排気通路２０に合流する。
【００３０】
＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の排気システム１は、排気通路２０に設けられエンジン１０のブレーキ力を発生可能な排気ブレーキバルブ３２と、排気ブレーキバルブ３２を迂回するように排気通路２０から分岐した分岐通路４０に設けられた熱回収器６０と、排気ブレーキバルブ３２の開閉動作を制御する制御装置９０を有する。そして、制御装置９０は、排気ブレーキバルブ３２を全閉位置にして排気ガスを分岐通路４０に流させることで、ブレーキ力を発生させると共に熱回収器６０を介して排気ガスの熱を回収させる。
上記の構成によれば、排気ブレーキバルブ３２を全閉位置に位置させることで、排気通路２０から分岐通路４０へ流れた排気ガスが熱回収器６０を通過する。そして、排気ガスが熱回収器６０を通過する際に、排気ガスの通気抵抗が生じるので、エンジン１０の排気圧力が高まる。すなわち、熱回収器６０において、排気ガスの熱回収がされると共に、エンジン１０のブレーキ力が発生される。これにより、簡易な構成で、排気ガスの熱回収とエンジン１０のブレーキ力の発生の両方を効果的に行える。
【００３１】
なお、上記では、排気ブレーキバルブ３２が、図２等に示すように回転軸３２ａを中心に回転するバルブであることとしたが、これに限定されず、開閉可能な構成であれば排気ブレーキバルブ３２は他の形状（例えばバタフライバルブ）であってもよい。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００３３】
１    排気システム
１０    エンジン
２０    排気通路
２２    分岐部
３２    排気ブレーキバルブ
４０    分岐通路
５０    逆止弁
６０    熱回収器
９０    制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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