(57)【要約】【課題】吸気と排気との圧力差を大きく確保することなく凝縮水の排出を確実に行なう。【解決手段】インタークーラ２４は、過給機２２のコンプレッサホイールよりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、過給された吸気を冷却する。セパレータ２６は、インタークーラ２４よりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、インタークーラ２４で冷却された吸気から凝縮水を分離し分離された凝縮水を貯留する凝縮水タンク４４を有している。凝縮水タンク４４の内部に、貯留された凝縮水２の水面２Ａに浮遊し水面２Ａに追従して昇降するフロート５２が設けられ、このフロート５２に凝縮水排出通路２８の吸い込み口２８０４が設けられ、吸い込み口２８０４から凝縮水２と共に空気が吸い込まれ、凝縮水２と共に空気が凝縮水排出通路２８に導入される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置され、吸気を過給する過給機と、
前記過給された吸気を冷却するインタークーラと、
前記冷却された吸気から分離された凝縮水を貯留する凝縮水タンクを有するセパレータと、
前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水を前記セパレータの外部に排出する凝縮水排出通路と、
を備える車両であって、
前記凝縮水タンクの内部に、貯留された凝縮水の水面に浮遊するフロートが設けられ、
前記凝縮水排出路の吸い込み口は前記フロートに設けられている、
ことを特徴とする車両。
【請求項２】
前記セパレータは、前記冷却された吸気が吸入される入口部と該吸気が排出される出口部とが配置された上部空間部と、前記上部空間部の下方に位置し前記凝縮水タンクを構成する下部空間部とを有し、
前記吸い込み口は、前記セパレータを前記車両の上方から平面視した場合に前記上部空間部と前記下部空間部とが重ならない前記下部空間部の領域に設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記セパレータに、貯留された凝縮水の水面に浮遊する前記フロートの高さを検出するフロート式レベルゲージが設けられる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記凝縮水排出通路を開閉する開閉弁が、前記吸い込み口よりも高所に配設されている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の車両。
【請求項５】
前記開閉弁は、前記セパレータの上面に配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記過給手段よりも下流側の前記排気通路の排気を、前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路に還流するＥＧＲ手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機およびインタークーラの下流に溜まる凝縮水を吸気通路から排出するようにした車両の凝縮水排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンから排気される排気ガスの一部を低圧ＥＧＲガスとして吸気（吸入空気）に導入し、再度エンジンに吸引させて排気ガスの窒素酸化物の低減を図る排気ガス再循環装置が知られている。
このような排気ガス再循環装置を用いた場合、低圧ＥＧＲガス中に含まれる水蒸気がインタークーラにおいて冷却されることにより凝縮水が生成される。
このような凝縮水が吸気と共にエンジンのシリンダー内に入ると、ウォーターハンマ現象等の要因となり、エンジンの耐久性を高める上で不利となる。
そこで、吸気と凝縮水を分離するセパレータをインタークーラの下流に設けると共に、セパレータに貯えられた凝縮水を排気通路に排出する凝縮水排出通路を設け、セパレータに貯えられた凝縮水を吸気と排気との圧力差により、すなわち負圧を利用して排気通路へ排出することが行なわれている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０３１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、凝縮水排出通路の内部に空気と凝縮水とが混在する場合に比較して、凝縮水排出通路の内部が凝縮水で満たされた場合は管摩擦抵抗が増加することから、凝縮水を排気通路に向けて排出するためには吸気と排気との圧力差を大きく確保する必要がある。
しかしながら、吸気と排気との圧力差はエンジンの運転状況により決定されるため、圧力差には限界がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、吸気と排気との圧力差を大きく確保することなく、凝縮水の排出を確実に行なう上で有利な車両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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関の吸気通路に配置され、吸気を過給する過給機と、前記過給された吸気を冷却するインタークーラと、前記冷却された吸気から分離された凝縮水を貯留する凝縮水タンクを有するセパレータと、前記凝縮水タンクに貯留された凝縮水を前記セパレータの外部に排出する凝縮水排出通路と、を備える車両であって、前記凝縮水タンクの内部に、貯留された凝縮水の水面に浮遊するフロートが設けられ、前記凝縮水排出路の吸い込み口は前記フロートに設けられていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記セパレータは、前記冷却された吸気が吸入される入口部と該吸気が排出される出口部とが配置された上部空間部と、前記上部空間部の下方に位置し前記凝縮水タンクを構成する下部空間部とを有し、前記吸い込み口は、前記セパレータを前記車両の上方から平面視した場合に前記上部空間部と前記下部空間部とが重ならない前記下部空間部の領域に設けられていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記セパレータに、貯留された凝縮水の水面に浮遊する前記フロートの高さを検出するフロート式レベルゲージが設けられることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記凝縮水排出通路を開閉する開閉弁が、前記吸い込み口よりも高所に配設されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、前記開閉弁は、前記セパレータの上面に配置されることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記過給手段よりも下流側の前記排気通路の排気を、前記過給手段よりも上流側の前記吸気通路に還流するＥＧＲ手段が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、凝縮水排出通路の吸い込み口は、貯留された凝縮水の水面に浮遊するフロートに設けられ、吸い込み口から凝縮水と共に空気が吸い込まれ、凝縮水と共に空気が凝縮水排出通路に導入される。
したがって、凝縮水排出通路が凝縮水で満たされることがなく、凝縮水排出通路に空気と凝縮水とが混在するので、凝縮水の排出の際の管摩擦抵抗を低減でき、凝縮水を排気通路に向けて排出するために吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく、凝縮水の排出を確実に行なう上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、吸い込み口は、入口部および出口部から出入りする吸気によって凝縮水の水面が波打ちやすい箇所から離間した箇所に位置しており、吸い込み口から凝縮水と共に空気を安定して吸い込むことができ、凝縮水の排出を確実に行なう上でより有利となる。
請求項３記載の発明によれば、フロートを利用して、凝縮水の水面の高さを検出するフロート式レベルゲージを設けたので、フロート式レベルゲージで検出された凝縮水の量に応じて開閉弁の開閉動作、エンジンの運転動作を、部品点数の増加を抑制しつつ的確に制御する上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、凝縮水を排気通路に向けて排出するために吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく、凝縮水の排出を確実に行えるので、凝縮水排出通路を開閉する開閉弁を、吸い込み口よりも高所に配設可能となり、開閉弁の設置箇所のレイアウトの自由度を大きく確保する上で有利となる。
請求項５記載の発明によれば、開閉弁がセパレータの上面に配置されるため、新たな固定部を設けることなくセパレータの上面を固定部代わりに使用することができ、開閉弁の固定を簡単に行なう上で有利となる。
請求項６記載の発明によれば、ＥＧＲ手段によって還流された排気がインタークーラによって冷却されて生じる凝縮水がより多く発生しやすく、したがって、凝縮水タンクにより多くの凝縮水が貯えられるが、貯えられたより多くの凝縮水を吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく確実に排出する上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係る車両の構成を示す説明図である。
【図２】インタークーラ、セパレータ、エンジンの配置を説明する側面図である。
【図３】セパレータの内部構成を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は図３のＡ矢視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。
【図５】（Ａ）はセパレータの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両１０は、エンジン１２と、吸気通路１４と、排気通路１６と、高圧スロットル弁１８と、低圧スロットル弁２０と、過給機２２と、インタークーラ２４と、セパレータ２６と、凝縮水排出通路２８と、開閉弁３０と、第１触媒装置３２と、第２触媒装置３４と、高圧ＥＧＲ装置３６と、低圧ＥＧＲ装置３８とを含んで構成されている。
【０００９】
本実施の形態では、エンジン１２はディーゼルエンジンであり、図中符号１２０２は、エンジン１２の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ、１２０４はインジェクタに燃料を供給する燃料噴射ポンプを示す。
また、エンジン１２には、排気中の酸素濃度やＮＯｘ濃度を検出する不図示のガスセンサが設けられている。
なお、エンジン１２はディーゼルエンジンに限定されるものではなく、ガソリンエンジンであってもよいことは無論である。
【００１０】
吸気通路１４は、エアクリーナ１３を介して導入された吸気をエンジン１２の燃焼室に導くものである。
低圧スロットル弁２０は、エアクリーナ１３よりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、吸気量を調整するものである。
【００１１】
過給機２２は、吸気通路１４に吸気を過給するものであり、低圧スロットル弁２０よりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられた不図示のコンプレッサホイールと、排気通路１６に設けられた不図示のタービンホイールとを含んで構成されている。
そして、排気通路１６を流れる排気によってタービンホイールが回転されると、コンプレッサホイールが回転され、これにより吸気が圧縮されて吸気通路１４に過給される。
なお、本実施の形態では、過給機２２が排気のエネルギーを利用して給気の過給を行なう場合について説明するが、過給機２２は本実施の形態に限定されず、例えば、エンジン１２やモータの駆動力を用いて吸気の過給を行なうもの（スーパーチャージャー）であってもよい。
【００１２】
インタークーラ２４は、過給機２２のコンプレッサホイールよりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、過給された吸気を冷却するものである。
セパレータ２６は、インタークーラ２４よりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、インタークーラ２４で冷却された吸気から凝縮水を分離し分離された凝縮水を貯留する凝縮水タンク４４（図３）を有している。セパレータ２６については後に詳述する。
【００１３】
凝縮水排出通路２８は、凝縮水タンクに貯留された凝縮水を、吸気通路１４と排気通路１６との圧力差を利用して排気通路１６に排出するものであり、本実施の形態では、第２触媒装置３４よりも下流側の排気通路１６の箇所に凝縮水を排出するように設けられている。ここで、凝縮水排出通路２８の排出側は、必ずしも第２触媒装置３４よりも下流側に設けられる必要はなく、第２触媒装置３４よりも上流側に凝縮水排出通路２８の排出側を接続してもよい。また、凝縮水排出通路２８の排出側は、別途、凝縮水を浄化する浄化装置や凝縮水を蒸発する蒸発装置に接続されてもよい。
開閉弁３０は、凝縮水排出通路２８を開閉するものである。
【００１４】
高圧スロットル弁１８は、セパレータ２６よりも下流側の吸気通路１４の箇所に設けられ、吸気量を調整するものである。
排気通路１６は、エンジン１２の燃焼室から排出された排気を車外に導くものである。
【００１５】
第１触媒装置３２は、過給機２２のコンプレッサホイールよりも下流側の排気通路１６の箇所に設けられ、第２触媒装置３４は、第１触媒装置３２よりも下流側の排気通路１６の箇所に設けられている。
第１触媒装置３２、第２触媒装置３４は、酸化触媒、ＤＰＦ、選択還元触媒などの従来公知の触媒によって構成されている。
【００１６】
高圧ＥＧＲ装置３６は、過給機２２よりも上流側の排気通路１６の箇所と高圧スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１４の箇所とを接続する高圧ＥＧＲ管３６０２と、高圧ＥＧＲ管３６０２に設けられた高圧ＥＧＲクーラ３６０４と、高圧ＥＧＲ管３６０２と吸気通路１４との接続箇所に設けられた高圧ＥＧＲ弁３６０６とを備えている。
高圧ＥＧＲ弁３６０６が開かれることにより過給機２２よりも上流側の排気通路１６を流れる排気の一部が高圧ＥＧＲクーラ３６０４に導入され、高圧ＥＧＲクーラ３６０４により冷却されて高圧スロットルバルブ１８よりも下流側の吸気通路１４に還流される。
【００１７】
低圧ＥＧＲ装置３８は、過給機２２よりも下流側の排気通路１６（第１触媒装置３２よりも下流側の排気通路１６）の箇所と過給機２２よりも上流側の吸気通路１４の箇所（低圧スロットル弁２０よりも下流側の吸気通路１４の箇所）とを接続する低圧ＥＧＲ管３８０２と、低圧ＥＧＲ管３８０２に設けられた低圧ＥＧＲクーラ３８０４と、低圧ＥＧＲ管３８０２と吸気通路１４との接続箇所に設けられた低圧ＥＧＲ弁３８０６とを備えている。
低圧ＥＧＲ弁３８０６が開かれることにより過給機２２よりも下流側の排気通路１６を流れる排気の一部が低圧ＥＧＲクーラ３８０４に導入され、低圧ＥＧＲクーラ３８０４により冷却されて過給機２２よりも上流側の吸気通路１４に還流される。
本実施の形態では、低圧ＥＧＲ装置３８により低圧ＥＧＲ手段が構成されている。
【００１８】
次に、図２〜図５を参照してセパレータ２６について詳細に説明する。
図３、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、セパレータ２６は、タンク本体４０を有している。
タンク本体４０の内部に、上部空間部４２と、その下方に位置する下部空間部４４とが設けられ、下部空間部４４が凝縮水タンク４４を構成している。
図５（Ｂ）に示すように、下部空間部４４は、セパレータ２６を車両の上方から平面視した場合に横長形状を呈し、上部空間部４２は下部空間部４４の長手方向の一方の端部に位置している。
上部空間部４２に、インタークーラ２４に接続する吸気通路１４の下流端開口１４０２が配置されると共に、高圧スロットル弁１８に接続する吸気通路１４の上流端開口１４０４が配置されている。
下流端開口１４０２は、冷却され凝縮水を含む吸気が吸入される入口部４６を構成し、上流端開口１４０４は凝縮水が分離された吸気が排出される出口部４８を構成している。
そして、吸気が上部空間内で入口部４６から出口部４８へ移動される際に凝縮水２が吸気から分離され、凝縮水タンク４４に貯留される。
また、図５（Ａ）に示すように、上部空間部４２の下部と下部空間部４４の上部との間に抑制板５０が設けられ、凝縮水タンク４４に貯留された凝縮水２が出口部４８に導かれないように図られている。
【００１９】
図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、凝縮水タンク４４に、貯留された凝縮水２の水面２Ａに浮遊し水面２Ａに追従して昇降するフロート５２が設けられている。
フロート５２は、セパレータ２６を車両の上方から平面視した場合に上部空間部４２から離れた凝縮水タンク４４の箇所、即ち、セパレータ２６を車両の上方から平面視した場合に上部空間部４２と下部空間部４４とが重ならない領域の下部空間部にに設けられている。
【００２０】
本実施の形態では、フロート５２は、凝縮水２の水面２Ａの高さを検出するフロート式レベルゲージ５４のフロートを構成している。すなわち、フロート５２を利用してフロート式レベルゲージ５４が設けられている。
フロート５２は、円環状を呈し、その中央の孔部５２０２が上下方向に延在する軸状のステム５６に挿通され、フロート５２がステム５６に沿って昇降可能に構成されている。
そして、フロート５２内部には、不図示の磁石が設けられ、ステム５６には長さ方向に予め定められた間隔をおいて複数の不図示のリードスイッチが設けられている。
したがって、フロート５２が水面２Ａに追従して昇降することにより、複数のリードスイッチのうち、フロート５２の位置に対応する位置に設けられたリードスイッチがオンすることにより、フロート５２の位置、すなわち、凝縮水２の水面２Ａの高さが検出される。
このようなフロート式レベルゲージ５４は、本実施の形態のように、フロート５２に設けられた磁石とステム５６に設けられたリードスイッチを用いる他、昇降するフロート５２の位置をレーザ検出光を用いて検出する位置センサを用いて構成してもよいし、昇降するフロート５２に当接することでオン・オフするリミットスイッチを用いて構成してもよく、従来公知の様々なフロート式レベルゲージが採用可能である。
【００２１】
本実施の形態では、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、凝縮水排出通路２８は、凝縮水タンク４４の内部に配設された柔軟性を有するホース２８０２を備え、このホース２８０２の先端開口が凝縮水排出通路２８の吸い込み口２８０４となっている。
そして、ホース２８０２の先端部はフロート５２に取着され、吸い込み口２８０４は、その半部が凝縮水２中に位置し、残りの半部が空気中に位置するように配置され、吸い込み口２８０４は、貯留された凝縮水２の水面２Ａに追従してフロート５２と共に昇降する。
したがって、吸い込み口２８０４は、吸気通路１４における吸気と排気通路１６における排気との圧力差によりにより凝縮水２と共に空気が吸い込まれるように構成されている。
開閉弁３０は、タンク本体４０の上部、すなわち、セパレータ２６の上面に配置されている。これにより、新たな固定部を設けることなくセパレータ２６の上面を固定部代わりに使用することができ、開閉弁３０の固定を簡単に行なう上で有利となる。
【００２２】
本実施の形態によれば、凝縮水タンク４４に、貯留された凝縮水２の水面２Ａに浮遊し水面２Ａの高さに追従して昇降するフロート５２が設けられ、このフロート５２に凝縮水排出通路２８の吸い込み口２８０４が設けられ、吸い込み口２８０４から凝縮水２と共に空気が吸い込まれ、凝縮水２と共に空気が凝縮水排出通路２８に導入される。
したがって、凝縮水排出通路２８が凝縮水２で満たされることがなく、凝縮水排出通路２８に空気と凝縮水２とが混在するので、凝縮水２の排出の際の管摩擦抵抗を低減でき、凝縮水２を排気通路１６に向けて排出するために吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく、凝縮水２の排出を確実に行なう上で有利となる。
【００２３】
また、本実施の形態によれば、吸い込み口２８０４は、平面視した場合に上部空間部４２から離れた下部空間部４４の箇所に設けられている。したがって、吸い込み口２８０４は、入口部４６および出口部４８から出入りする吸気によって凝縮水２の水面２Ａが波打ちやすい箇所から離間した箇所に位置しており、吸い込み口２８０４から凝縮水２と共に空気を安定して吸い込むことができ、凝縮水２の排出を確実に行なう上でより有利となる。
【００２４】
また、本実施の形態によれば、フロート５２を利用して、凝縮水２の水面２Ａの高さを検出するフロート式レベルゲージ５４を設けたので、部品点数の増加を抑制しつつ凝縮水２の水面２Ａの高さ、すなわち、凝縮水２の量の大小を検出できる。
したがって、検出された凝縮水２の量に応じて開閉弁３０の開閉動作、エンジン１２の運転動作、低圧ＥＧＲ装置３８を的確に制御する上で有利となる。
例えば、凝縮水タンク４４に貯留されている凝縮水２の量が予め定められたしきい値以上となったならば、開閉弁３０を開放すると共に、凝縮水２を排出するに足る吸気と排気との圧力差を発生させるようにエンジン１２の制御を行なうことで凝縮水２の排出を的確に行なう上で有利となる。
また、外気湿度が極めて高いために吸気に含まれる水分が多く、上記のようなエンジン１２の制御を行って凝縮水２の排出を行っても、凝縮水タンク４４に貯留されている凝縮水２の量がしきい値を下回らないといった場合が考えられる。
この場合には、低圧ＥＧＲ装置３８の低圧ＥＧＲ弁３８０６を絞り、あるいは、閉塞することで、吸気に還流される排気を抑制することにより、凝縮水２の発生を抑制しつつ、開閉弁３０を開放すると共に、凝縮水２を排出するに足る吸気と排気との圧力差を発生させるようにエンジン１２の制御を行なうことで凝縮水２の排出を的確に行なう上で有利となる。
すなわち、凝縮水２の量に応じて開閉弁３０の開閉動作、エンジン１２の運転動作、低圧ＥＧＲ装置３８の制御を的確に制御することができるため、開閉弁３０を無駄に開放したり、あるいは、凝縮水２が大量に溜まっているにも拘わらず開閉弁３０の開放がなされないといった不具合を回避する上で有利となる。
【００２５】
また、本実施の形態では、凝縮水２を排気通路１６に向けて排出するために吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく、凝縮水２の排出を確実に行えるので、凝縮水排出通路２８を開閉する開閉弁３０を、吸い込み口２８０４よりも高所に配設可能となり、開閉弁３０の設置箇所のレイアウトの自由度を大きく確保する上で有利となる。
【００２６】
また、本実施の形態では、過給機２２よりも下流側の排気通路１６の排気を、過給機２２よりも上流側の吸気通路１４に還流する低圧ＥＧＲ手段が設けられている。
そのため、排気がインタークーラ２４よりも上流の吸気通路１４に還流されるため、インタークーラ２４によって冷却されて生じる凝縮水２がより多く発生しやすく、したがって、凝縮水タンク４４により多くの凝縮水２が貯えられるが、本実施の形態によれば、貯えられたより多くの凝縮水２を吸気と排気との大きな圧力差を確保することなく確実に排出する上で有利となる。
【００２７】
なお、吸い込み口２８０４の構成は種々考えられ、吸い込み口２８０４は凝縮水２と共に空気が吸い込まれる構造であればよい。
また、フロート５２の形状も実施の形態に限定されず、従来公知の様々な構造が採用可能である。
また、凝縮水タンク４４の内部に配置された凝縮水排出通路２８の部分は、柔軟性を有するホース２８０２に限定されず、例えば、吸い込み口２８０４がフロート５２に追従して昇降するように、柔軟性を有さない複数の管を折曲可能に連結して構成するなど任意である。
また、本実施の形態では、低圧ＥＧＲ装置３８および高圧ＥＧＲ装置３６が設けられている場合について説明したが、これら低圧ＥＧＲ装置３８および高圧ＥＧＲ装置３６の一方あるいは双方が設けられていない場合であっても本発明は無論適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２  凝縮水
２Ａ  水面
１０  車両
１２  エンジン
１４  吸気通路
１６  排気通路
２２  過給機
２４  インタークーラ
２６  セパレータ
２８  凝縮水排出通路
３０  開閉弁
３８  低圧ＥＧＲ装置
４２  上部空間部
４４  下部空間部（凝縮水タンク）
４６  入口部
４８  出口部
５２  フロート
５４  フロート式レベルゲージ
【図１】
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【図２】
2015227641.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015227641.tif 000006
【図５】
2015227641.tif 000007