(57)【要約】【課題】ＥＧＲガスから発生する凝縮水を排出し易くする。【解決手段】排気還流装置は、一端が排気通路に連通し、他端側が第１通路３０および第２通路３１に分岐するＥＧＲ通路２６と、第１通路３０に設けられ、他端側に向って通路断面積が狭まる絞り部３０ａと、ＥＧＲ通路２６に設けられ、第１通路３０および第２通路３１の一方または双方の開度を調整するバルブ（分岐バルブ２９）と、を備える。凝縮水は、絞り部３０ａによって微細化されて気化し易くなることから、滞留して各部を劣化させる事態が抑制され、排気ガスとともに車外に排出され易くなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が排気通路に連通し、他端側が第１通路および第２通路に分岐するＥＧＲ通路と、
前記第１通路に設けられ、前記他端側に向って通路断面積が狭まる絞り部と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記第１通路および前記第２通路の一方または双方の開度を調整するバルブと、
を備える排気還流装置。
【請求項２】
エンジンの冷却水温度または吸気温度が閾値未満のとき、前記閾値以上のときよりも前記第１通路の開度が大きくなるように前記バルブを制御するバルブ制御部を備える請求項１に記載の排気還流装置。
【請求項３】
前記第１通路のうち、吸気通路側の端部は、前記吸気通路内の吸気の流れ方向に延在する請求項１または２に記載の排気還流装置。
【請求項４】
前記第１通路は、前記第２通路よりも低い位置に配される請求項１から３のいずれか１項に記載の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気還流装置が搭載された車両が普及している。例えば、特許文献１に記載のように、排気還流装置では、ＥＧＲガスが吸気通路に還流するＥＧＲ通路に、ＥＧＲクーラが設けられる。ＥＧＲガスがＥＧＲクーラで冷却されると、ＥＧＲガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の凝縮水は酸性であり、接触する各部の劣化要因となり得る。そのため、凝縮水が滞留することなく、適切に排出されることが望ましい。
【０００５】
そこで、本発明は、ＥＧＲガスから発生する凝縮水を排出し易くすることができる排気還流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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の排気還流装置は、一端が排気通路に連通し、他端側が第１通路および第２通路に分岐するＥＧＲ通路と、第１通路に設けられ、他端側に向って通路断面積が狭まる絞り部と、ＥＧＲ通路に設けられ、第１通路および第２通路の一方または双方の開度を調整するバルブと、を備える。
【０００７】
エンジンの冷却水温度または吸気温度が閾値未満のとき、閾値以上のときよりも第１通路の開度が大きくなるようにバルブを制御するバルブ制御部を備えてもよい。
【０００８】
第１通路のうち、吸気通路側の端部は、吸気通路内の吸気の流れ方向に延在してもよい。
【０００９】
第１通路は、第２通路よりも低い位置に配されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＥＧＲガスから発生する凝縮水を排出し易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排気還流装置を備えたエンジンの概略図である。
【図２】ＥＧＲ通路を説明するための説明図である。
【図３】変形例を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、排気還流装置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、次に排気還流装置１００の構成について説明する。図１に示すように、エンジン１は、例えば、水平対向４気筒エンジンである。エンジン１では、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が配される。シリンダブロック３それぞれに形成されたシリンダボア３ａが対向する。ここでは、水平対向４気筒エンジンを例示するが、排気還流装置１００を搭載するエンジン１の種類は問わない。
【００１４】
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。シリンダブロック３のうち、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、クランク室６内に回転自在に支持される。クランク室６は、クランクケース４によって形成される。
【００１５】
クランクシャフト２には、コネクティングロッド７を介してピストン８が連結される。ピストン８は、シリンダボア３ａに摺動可能に収容されている。燃焼室９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である。
【００１６】
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の先端が位置する。排気ポート１１と燃焼室９との間には、排気弁１３の先端が位置する。
【００１７】
シリンダヘッド５およびヘッドカバー１４に囲まれた空間がカム室である。カム室内には、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の他端に当接する。吸気弁用カム１５が回転することで、吸気弁１２が軸方向に移動する。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の他端に当接する。排気弁１３が回転することで、排気弁１３が軸方向に移動する。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。
【００１８】
吸気ポート１０の上流側には、インテークマニホールド１７が設けられる。インテークマニホールド１７は、吸気ポート１０に連通する。インテークマニホールド１７は、吸気が流れる吸気通路１８の一部を構成する。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が設けられる。エキゾーストマニホールド１９は、排気ポート１１に連通する。エキゾーストマニホールド１９は、排気ガスが流れる排気通路２０の一部を構成する。
【００１９】
インテークマニホールド１７は、集合部２１と、吸気管部２２とを有している。集合部２１は、吸気通路１８のうち、集合部２１より上流の吸気上流部１８ａに連通する。集合部２１は、吸気上流部１８ａから吸気が流入するタンクである。吸気管部２２は、集合部２１から分岐して下流端が吸気ポート１０に接続される。吸気通路１８のうち、吸気上流部１８ａ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する。スロットル弁２４の開度は、不図示のアクチュエータによって調整される。スロットル弁２４によって、インテークマニホールド１７に供給される吸気の流量が可変となる。
【００２０】
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の集合部２１に流入する。集合部２１に流入した吸気は、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。不図示のインジェクタから噴射された燃料と、吸気との混合気は、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点火される。
【００２１】
混合気の燃焼により、ピストン８がシリンダボア３ａ内で往復運動を行う。ピストン８の往復運動の動力は、コネクティングロッド７を通じてクランクシャフト２の回転運動の動力に変換される。排気ガスは、燃焼室９から、排気ポート１１、エキゾーストマニホールド１９を介して排気通路２０に導かれる。排気ガスは、排気通路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。
【００２２】
（排気還流装置１００）
排気還流装置１００は、排気再循環（Exhaust Gas Recirculation）を行うための装置であり、吸気通路１８（インテークマニホールド１７）、排気通路２０、および、ＥＧＲ通路２６を含んで構成される。ＥＧＲ通路２６は、排気通路２０と、インテークマニホールド１７の集合部２１とを連通させる。ＥＧＲ通路２６の一端は、排気通路２０に連通する。ＥＧＲ通路２６は、排気通路２０を流通する排気ガスの一部を吸気通路１８に還流させる。ここでは、ＥＧＲ通路２６を介して吸気通路１８に還流される排気ガスをＥＧＲガスと称する。
【００２３】
ＥＧＲ通路２６には、ＥＧＲクーラ２７が設けられる。ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ２７で冷却された後に集合部２１に還流する。ＥＧＲバルブ２８は、ＥＧＲ通路２６に設けられる。ＥＧＲバルブ２８は、ＥＧＲ通路２６の通路幅を調整する。ＥＧＲバルブ２８によって、ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガスの流量が制御される。
【００２４】
集合部２１に還流したＥＧＲガスは、吸気上流部１８ａから集合部２１に流入する吸気とともに、吸気管部２２、吸気ポート１０を通って燃焼室９に供給される。ＥＧＲガスを燃焼室９に供給することで、燃焼室９中の酸素濃度を低下させる。その結果、燃料の燃焼温度が下がり、ＮＯｘ（窒素酸化物）などの生成が抑制される。
【００２５】
ところで、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７で冷却されると、ＥＧＲガス中の水分が凝縮し、凝縮水が発生する場合がある。この凝縮水は酸性であり、接触する各部の劣化要因となり得る。
【００２６】
図２は、ＥＧＲ通路２６を説明するための説明図である。図２に示すように、ＥＧＲ通路２６には、分岐バルブ２９（バルブ）が設けられる。分岐バルブ２９は、例えば、三方弁で構成される。分岐バルブ２９は、ＥＧＲ通路２６のうち、ＥＧＲバルブ２８よりも下流に設けられる（図１参照）。
【００２７】
ＥＧＲ通路２６は、分岐バルブ２９において、第１通路３０および第２通路３１に分岐する。ここでは、ＥＧＲ通路２６のうち、分岐バルブ２９より上流を分岐前通路３２と称する。すなわち、ＥＧＲ通路２６は、分岐前通路３２、第１通路３０、第２通路３１を含んで構成される。第１通路３０および第２通路３１の下流端（ＥＧＲ通路２６の他端）は、集合部２１に連通する（図１参照）。また、第１通路３０は、第２通路３１よりも鉛直方向の高さが低い位置に配される。第２通路３１は、要求されるＥＧＲガスの最大量が流通可能な通路断面積に設計される。
【００２８】
第１通路３０には、絞り部３０ａが設けられる。絞り部３０ａでは、ＥＧＲ通路２６の他端側（集合部２１側）に向って通路断面積が狭まる。ここでは、絞り部３０ａは、第１通路３０の流路壁が内側に突出することで形成される。ただし、絞り部３０ａは、例えば、第１通路３０を構成する配管が内側に押し潰されて形成されてもよい。
【００２９】
分岐前通路３２の下流端は、分岐バルブ２９の流入口２９ａに連結される。第１通路３０の上流端は、分岐バルブ２９の第１流出口２９ｂに連結される。第２通路３１の上流端は、分岐バルブ２９の第２流出口２９ｃに連結される。
【００３０】
ＥＧＲガスは、分岐前通路３２から流入口２９ａを介して分岐バルブ２９に流入する。流入したＥＧＲガスは、第１流出口２９ｂを介して第１通路３０に流出するか、第２流出口２９ｃを介して第２通路３１に流出する。
【００３１】
冷却水温センサＳ１は、エンジン１の冷却水温度を検出して、冷却水温度を示す信号をバルブ制御部１１０に出力する。吸気温センサＳ２は、吸気温度を検出して、吸気温度を示す信号をバルブ制御部１１０に出力する。
【００３２】
バルブ制御部１１０は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）で構成される。バルブ制御部１１０は、冷却水温センサＳ１、および、吸気温センサＳ２からの出力信号に応じて、分岐バルブ２９を制御する。
【００３３】
具体的には、分岐バルブ２９は、第１流出口２９ｂの開度と第２流出口２９ｃの開度が可変となっている。すなわち、分岐バルブ２９は、第１通路３０および第２通路３１の開度を調整する。バルブ制御部１１０は、不図示のアクチュエータによって、第１流出口２９ｂの開度と第２流出口２９ｃの開度とを制御する。
【００３４】
上記のように、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２７で冷却されると、凝縮水が発生する場合がある。そこで、バルブ制御部１１０は、エンジン１の冷却水温度または吸気温度が閾値未満のとき、例えば、第１通路３０の開度を全開とし、第２通路３１の開度を全閉とする。
【００３５】
第１通路３０に流入した凝縮水は、絞り部３０ａを通過する。この絞り部３０ａを通過する際の流速変化によって凝縮水が微細化（霧化）され、吸気と共に効率よく燃焼室９に供給される。これにより、凝縮水がＥＧＲ通路２６や吸気通路１８に滞留することを抑制でき、それらの劣化が抑制される。
【００３６】
エンジン１の冷却水温度または吸気温度が閾値以上となると、ＥＧＲ通路２６で凝縮水が生じ難くなる。バルブ制御部１１０は、エンジン１の冷却水温度または吸気温度が閾値以上となると、例えば、第１通路３０の開度を全閉とし、第２通路３１の開度を全開とする。ＥＧＲガスは、第１通路３０の絞り部３０ａを通過せずに、第２通路３１から集合部２１に流入する。そのため、絞り部３０ａによる圧力損失が回避される。
【００３７】
また、第１通路３０だけではＥＧＲガスの必要量が賄えない場合、第２通路３１も併用される。バルブ制御部１１０は、第１通路３０（第１流出口２９ｂ）と第２通路３１（第２流出口２９ｃ）の双方を開く。例えば、バルブ制御部１１０は、第１通路３０側を全開とし、第１通路３０では不足する流量分、第２通路３１を通過するように第２通路３１側の開度を調整する。こうして、可能な範囲の量のＥＧＲガスが絞り部３０ａを通過し、凝縮水の少なくとも一部が微細化される。
【００３８】
図３は、変形例を説明するための説明図である。図３に示すように、変形例においては、第１通路２３０の絞り部２３０ａのうち、最も通路断面積が狭い狭小部２３０ｂが、流路方向に延在している。狭小部２３０ｂには、流路を幅方向に仕切る仕切部材２３０ｃ（図３中、クロスハッチングで示す）が設けられる。
【００３９】
仕切部材２３０ｃは、例えば、メッシュ構造である。仕切部材２３０ｃによって仕切られた各流路は、狭小部２３０ｂの上流端から下流端まで連通している。仕切部材２３０ｃによって凝縮水がさらに微細化される。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、上述した実施形態および変形例では、分岐バルブ２９が設けられる場合について説明した。ただし、分岐バルブ２９は必須構成ではない。第１通路３０および第２通路３１の双方が設けられていれば、少なくとも一部のＥＧＲガスが第１通路３０に流入し、凝縮水の微細化の効果が見込まれる。
【００４２】
また、上述した実施形態および変形例では、分岐バルブ２９が第１通路３０、２３０および第２通路３１の双方の開度を調整する場合について説明した。しかし、分岐バルブ２９は、第１通路３０、２３０または第２通路３１の一方の開度のみを調整してもよい。この場合であっても、分岐バルブ２９によって第１通路３０、２３０、第２通路３１の双方の流量が、分岐バルブ２９がない場合よりは制御可能となる。
【００４３】
また、上述した実施形態および変形例では、分岐バルブ２９が、ＥＧＲバルブ２８と別体に設けられる場合について説明した。しかし、分岐バルブ２９は、ＥＧＲバルブ２８として機能してもよい。言い換えると、ＥＧＲバルブ２８が、分岐バルブ２９として機能してもよい。この場合、例えば、分岐バルブ２９が、第１通路３０、２３０、第２通路３１の開度を独立して制御可能であるか、分岐前通路３２側（流入口２９ａ）の開度を調整可能であればよい。
【００４４】
また、上述した実施形態および変形例では、バルブ制御部１１０が、エンジンの冷却水温度または吸気温度が閾値未満のとき、閾値以上のときよりも第１通路３０、２３０の開度が大きくなるように分岐バルブ２９を制御する場合について説明した。しかし、バルブ制御部１１０は、他のロジックで分岐バルブ２９を制御してもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態および変形例では、第１通路３０、２３０は、第２通路３１よりも低い位置に配される場合について説明した。この場合、分岐前通路３２側で生じた凝縮水は、重力で下方に向うことから第１通路３０、２３０に流入し易い。すなわち、絞り部３０ａ、２３０ａで微細化され易くなる。しかし、第１通路３０、２３０は、第２通路３１と同じ高さか、第２通路３１よりも高い位置に配されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、排気還流装置に利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン
１８  吸気通路
２０  排気通路
２６  ＥＧＲ通路
２９  分岐バルブ（バルブ）
３０、２３０  第１通路
３０ａ、２３０ａ  絞り部
３１  第２通路
１００  排気還流装置
１１０  バルブ制御部
【図１】
2019167912.tif 000003
【図２】
2019167912.tif 000004
【図３】
2019167912.tif 000005