(57)【要約】【課題】吸気による凝縮水の巻き上げを防止し、適切に凝縮水を処理することができるようにした、凝縮水処理機構を提供する。【解決手段】一端部６１ａが吸気通路１０Ａのインタークーラ２２よりも下流側に接続され、他端部６１ｂが吸気通路１０Ａの一端部６１ａよりも下流側に接続され、インタークーラ２２で生成された凝縮水が流通する凝縮水通路６０Ａと、オイル６を冷却するオイルクーラ９と、オイルクーラ９と熱移動可能に凝縮水通路６０Ａに介装され、凝縮水を貯留する貯留部６２と、凝縮水通路６０Ａの貯留部６２よりも下流側に介装された開閉弁６４とを備え、貯留部６２は、流入口６２ａが設けられた第一室と流出口６２ｂが設けられた第二室との上部を連通しつつ第一室と第二室とを仕切る仕切壁を有する。【選択図】図１
2015004293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路において吸気を過給する過給機よりも下流側に介装され、前記過給機により過給された吸気を冷却するインタークーラと、
前記エンジンの排気通路と前記吸気通路の前記過給機よりも上流側とを接続するＥＧＲ通路と、
一端部が前記吸気通路の前記インタークーラ又は前記インタークーラよりも下流側に接続され、他端部が前記吸気通路の前記一端部よりも下流側に接続され、前記インタークーラで生成された凝縮水が流通する凝縮水通路と、
オイルを冷却するオイルクーラと、
前記オイルクーラと熱移動可能に前記凝縮水通路に介装され、前記凝縮水を貯留する貯留部と、
前記凝縮水通路の前記貯留部よりも下流側に介装され、開状態で前記貯留部と前記凝縮水通路の前記他端部とを連通し、閉状態で前記貯留部と前記凝縮水通路の前記他端部との連通を遮断する開閉弁とを備え、
前記貯留部は、
流入口が設けられた第一室と流出口が設けられた第二室との上部を連通しつつ前記第一室と前記第二室とを仕切る仕切壁を有する
ことを特徴とする、凝縮水処理機構。
【請求項２】
前記貯留部は、前記オイルクーラと一体に設けられた
ことを特徴とする、請求項１記載の凝縮水処理機構。
【請求項３】
前記吸気通路の前記凝縮水通路の前記一端部と前記凝縮水通路の前記他端部との間に介装されたスロットル弁を備えた
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の凝縮水処理機構。
【請求項４】
前記開閉弁は、その開度を調整可能な弁である
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の凝縮水処理機構。
【請求項５】
前記凝縮水通路の前記一端部は、前記吸気通路を形成する吸気管に形成されたスリット又は細孔である
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の凝縮水処理機構。
【請求項６】
前記凝縮水通路の前記一端部は、前記吸気通路のなかで鉛直高さが最も低い部分に接続された
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の凝縮水処理機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気系で生成された凝縮水の処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン出力を向上させるために、過給機で圧縮された吸気をインタークーラで冷却して燃焼室に供給することにより、燃焼室内の体積効率を向上される技術が実用化されている。
また、排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」という）を低減させるために、排気の一部を吸気通路に還流させて新気とともに再燃焼させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムが実用化されている。
【０００３】
ＥＧＲシステムとしては、従来、排気処理装置よりも上流の排気をインタークーラよりも下流に還流させるもの（いわゆる高圧ＥＧＲ）が用いられていたが、近年、排気処理装置よりも下流の排気を過給器よりも上流に還流させるもの（以下、「低圧ＥＧＲ」という）が開発されている。
通常、排気には、燃焼により生成された水蒸気が含まれるため、新気よりも多くの水蒸気が含まれている。このため、低圧ＥＧＲで還流された排気を含む吸気が、過給機で圧縮されインタークーラで冷却されることにより、吸気中の水蒸気が凝縮して水（以下、「凝縮水」という）が生成される場合がある。
【０００４】
この凝縮水が燃焼室に流入すると、例えば、エンジンの低温燃焼時やアイドリング時であれば燃焼が不安定になるおそれがあり、また、エンジンの高負荷運転時であれば要求トルクを出力することができないおそれがある。このように、燃焼室への凝縮水の流入により不具合が生じる場合がある。
そこで、低圧ＥＧＲを備えた吸排気系において、インタークーラで生成された凝縮水を処理する技術が開発されている。かかる技術が、例えば特許文献１〜３に開示されている。
【０００５】
特許文献１には、凝縮水を貯留する凝縮水タンクがインタークーラと一体的に設けられ、この貯留された凝縮水がフィルタ等を有する凝縮水浄化手段により浄化され、この浄化された凝縮水がインタークーラやＥＧＲクーラといった熱交換器のうち空冷式のものに散布されることが示されている。これにより、凝縮水の有効利用を図ることができるとしている。
【０００６】
特許文献２には、インタークーラ内に設けられ凝縮水を溜める溜部と、この溜部と低圧ＥＧＲの排気側の接続部よりも下流側とを接続する凝縮水排水通路と、この凝縮水排水通路に介装された開閉弁とを備えたものが示されている。この開閉弁を、エンジンの運転状態に応じて開閉することにより、逆流を防止して凝縮水を排出することができ、また、吸気圧を確保（いわゆるブースト抜けを回避）して内燃機関の性能悪化を回避することができるとしている。
【０００７】
特許文献３には、インタークーラの底面部とこれよりも下流側の吸気通路とを連通する凝縮水除去通路が設けられ、この凝縮水除去通路の上流端と下流端との間の吸気通路にスロットルバルブが設けられたものが示されている。このスロットルバルブが開度調整されることにより、凝縮水が燃焼室に流入しても支障のない所定条件下において凝縮水除去通路の上流端と下流端とに差圧を生じさせて凝縮水を処理することで、エンジンの損傷やドライバビリティの悪化を抑制しつつ凝縮水を除去することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８９０２２号公報
【特許文献２】特許第３６６６５８３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４０８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術では、インタークーラに凝縮水が貯留されるため、この凝縮水が吸気に巻き上げられて燃焼室に流入してしまうおそれがある。また、特許文献３の技術では、凝縮水を貯留するための構成が無いため、凝縮水除去通路に収まりきらない凝縮水が巻き上げられて燃焼室に流入してしまうおそれがある。よって、エンジンの運転状態によっては不具合が生じてしまうおそれがある。
【００１０】
本発明の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、吸気による凝縮水の巻き上げを防止し、適切に凝縮水を処理することができるようにした、凝縮水処理機構を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の凝縮水処理機構は、エンジンの吸気通路において吸気を過給する過給機よりも下流側に介装され、前記過給機により過給された吸気を冷却するインタークーラと、前記エンジンの排気通路と前記吸気通路の前記過給機よりも上流側とを接続するＥＧＲ通路と、一端部が前記吸気通路の前記インタークーラ又は前記インタークーラよりも下流側に接続され、他端部が前記吸気通路の前記一端部よりも下流側に接続され、前記インタークーラで生成された凝縮水が流通する凝縮水通路と、オイルを冷却するオイルクーラと、前記オイルクーラと熱移動可能に前記凝縮水通路に介装され、前記凝縮水を貯留する貯留部と、前記凝縮水通路の前記貯留部よりも下流側に介装され、開状態で前記貯留部と前記凝縮水通路の前記他端部とを連通し、閉状態で前記貯留部と前記凝縮水通路の前記他端部との連通を遮断する開閉弁とを備え、前記貯留部は、流入口が設けられた第一室と流出口が設けられた第二室との上部を連通しつつ前記第一室と前記第二室とを仕切る仕切壁を有することを特徴としている。
【００１２】
（２）前記貯留部は、前記オイルクーラと一体に設けられたことが好ましい。
（３）前記吸気通路の前記凝縮水通路の前記一端部と前記凝縮水通路の前記他端部との間に介装されたスロットル弁を備えたことが好ましい。
【００１３】
（４）前記開閉弁は、その開度を調整可能な弁であることが好ましい。
（５）前記凝縮水通路の前記一端部は、前記吸気通路を形成する吸気管に形成されたスリット又は細孔であることが好ましい。
（６）前記凝縮水通路の前記一端部は、前記吸気通路のなかで鉛直高さが最も低い部分に接続されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の凝縮水処理機構によれば、インタークーラで生成された凝縮水が、凝縮水通路を流通して貯留部に貯留されるため、吸気通路に凝縮水が溜まることがなく、凝縮水の巻き上げを防止することができる。
【００１５】
貯留部に流入する凝縮水は第一室に貯留され、この凝縮水は、オイルクーラの放熱に伴う貯留部への熱移動により、加熱されて気化される。気化された凝縮水（ここでは、「凝縮水蒸気」という）は、第一室の上部とその上部が連通した第二室の流出口を経てこれよりも下流の凝縮水通路に流入するが、貯留部よりも下流側の凝縮水通路には、開状態で貯留部と凝縮水通路の他端部とを連通し、閉状態で貯留部と凝縮水通路の他端部との連通を遮断する開閉弁が介装されているため、開閉弁を開状態にすれば、凝縮水蒸気が吸気通路に排出されるので、適切に凝縮水を処理することができる。
【００１６】
一方、例えば第一室に貯留された凝縮水が第二室に溢れ出しまった際には、凝縮水を吸気通路に排出しても支障がない場合（例えば燃焼室に凝縮水が流入しても支障がない場合）に開閉弁を開状態にすれば、凝縮水は吸気通路に排出され、また、凝縮水を吸気通路に排出すると支障をきたす場合（例えば燃焼室に凝縮水が流入すると支障をきたす場合）に開閉弁を閉状態にすれば、凝縮水が排出されずに貯留部の第二室に貯留されるので、適切に凝縮水を処理することができる。
【００１７】
このように、凝縮水を貯留する貯留部がオイルクーラと熱移動可能に凝縮水通路に介装され、貯留部よりも下流側に介装された開閉弁が凝縮水通路に設けられているため、凝縮水の巻き上げを防止し、適切に凝縮水を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る凝縮水処理機構及びこれが適用されるエンジンの吸排気系を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る凝縮水処理機構のタンク（貯留部）を取り出して示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明の凝縮水処理機構は、エンジンの吸排気系に適用される。このため、本発明の凝縮水処理機構の前提構成となるエンジン及びその吸排気系の構成を説明し、その次に凝縮水処理機構の構成を説明し、その次に凝縮水処理機構を制御する制御装置の構成を説明する。
なお、本実施形態でいう上流及び下流は、吸気，排気又は凝縮水の流れる方向を基準にしている。
【００２０】
〔一実施形態〕
〔１．構成〕
〔１−１．エンジン及びその吸排気系〕
まず、図１を参照して、エンジン並びにその吸気系及び排気系の構成を説明する。
〔１−１−１．エンジン〕
エンジン１は、ディーゼルエンジンであり、シリンダヘッド２，シリンダブロック３及びクランクケース４を有している。なお、エンジン１は、図示省略するが気筒を複数有する多気筒エンジンとして構成されている。
【００２１】
シリンダヘッド２には、吸気ポート２ａ及び排気ポート２ｂが燃焼室５に連通して設けられ、また、各気筒に対応して燃料を噴射するインジェクタ２ｃが設けられている。なお、詳細は図示しないが、各インジェクタ２ｃは燃料タンクから燃料を供給するサプライポンプ（高圧ポンプ）を介したコモンレールに接続されており、サプライポンプにより供給された高圧燃料がコモンレール内から各インジェクタ２ｃに送られて対応する気筒内に噴射され、この噴射燃料と吸気とが混合されて燃焼されるようになっている。
【００２２】
シリンダブロック３には、その内部に円筒状の空間（以下、「シリンダ」という）が形成され、このシリンダ内をピストン３ａが往復摺動可能に設けられている。燃焼室５は、シリンダブロック３とピストン３ａとシリンダヘッド２とに囲繞されて形成されている。
クランクケース４には、その内部にエンジンオイル６が貯留され、クランク軸４ａが収容されている。このクランク軸４ａは、その入力側がピストン３ａとコネクティングロッド３ｂを介して接続され、その出力側がエンジン１の出力軸（図示略）と連結されている。したがって、クランク軸４ａの回転数は、エンジン１の回転数と同じ又は対応したものとなっている。
【００２３】
このクランクケース４には、エンジンオイル６を冷却するオイルクーラ９が付設されている。このオイルクーラ９は、その内部にエンジンオイル６を流通させ、この流通過程でエンジンオイル６の熱をオイルクーラ９に移動させることにより、エンジンオイル６を例冷却するものである。このため、オイルクーラ９は、エンジンオイル６により加熱されるものともいえる。
また、エンジン１には、クランク軸４ａの回転角度を検出し、この回転角度からエンジン１の回転数（以下、「エンジン回転数」という）を検出するクランク角センサ９０が付設されている。
【００２４】
〔１−１−２．吸気系〕
次に、エンジン１の上流側に設けられた吸気系の構成を説明する。
吸気系には、吸気管１０及びこれに介装又は付設された各装置と、吸気管１０とエンジン１の吸気ポート２ａとの間に介装されているインテークマニホールド（以下、「インマニ」と略称する）１９とが備えられている。
吸気管１０及びこれに介装又は付設された各装置とインマニ１９とは、それぞれの内部に吸気通路１０Ａ（図１では一箇所にのみ符号を付す）を形成している。
【００２５】
以下、吸気系の構成を上流から順に説明する。
吸気管１０には、上流から順にエアクリーナ２０，第一スロットル弁２１，ターボチャージャ（過給機）５０のコンプレッサ５０ａ，インタークーラ２２，第二スロットル弁２３が配置されている。
【００２６】
エアクリーナ２０は、吸入される新気中の異物を取り除くフィルタである。このエアクリーナ２０には、新気中の湿度（水蒸気量）を検出する湿度センサ９１が付設されている。また、エアクリーナ２０の直下流には、エアクリーナ２０を通過した新気の流速（単位時間当たりの流量，以下、「新気量」という）を検出するエアフローセンサ９２が設けられている。
【００２７】
第一スロットル弁２１は、そのスロットル開度によって、新気量を調整するものである。なお、第一スロットル弁２１よりも下流側であってターボチャージャ５０のコンプレッサ５０ａの上流側には、後述する低圧ＥＧＲシステム５１が接続されており、第一スロットル弁２１の調整によって、低圧ＥＧＲシステム５１により還流される排気量も間接的に調整される。
【００２８】
ターボチャージャ５０は、吸気を圧縮するものである。具体的には、排気により回転されるタービン５０ｂと同軸に設けられたコンプレッサ５０ａを回転させることにより、ターボチャージャ５０を流通する吸気が圧縮される。
インタークーラ２２は、吸気の冷却装置である。このインタークーラ２２では、ターボチャージャ５０により圧縮されて上昇した吸気温度が低下され、吸気の空気密度の低下が回復される。
【００２９】
インタークーラ２２よりも下流側であって第二スロットル弁２３よりも上流側の吸気管１０は、吸気管１０のなかで最も鉛直高さが低い部分（以下、「最低部」という）１０ａを有する。この最低部１０ａは、インマニ１９の鉛直高さよりも低くなっている。すなわち、最低部１０ａは、吸気通路１０Ａのなかで鉛直高さが最も低い部分を形成している。なお、最低部１０ａには、後述する凝縮水処理機構６０が接続されている。
【００３０】
第二スロットル弁２３は、そのスロットル開度によって、吸気量を調整するものである。なお、第二スロットル弁２３よりも下流側であってインマニ１９よりも上流側には、高圧ＥＧＲシステム５２が接続され、また、第二スロットル弁２３の上流側及び下流側のそれぞれに後述する凝縮水処理機構６０が接続されている。この第二スロットル弁２３の調整によって、高圧ＥＧＲシステム５０により還流される排気量が間接的に調整され、また、後述する凝縮水処理機構６０からの凝縮水の排出量が調整される。
【００３１】
インマニ１９には、連続的に空燃比を検出するリニア空燃比センサ（いわゆるＬＡＦＳ）９３が設けられている。なお、インマニ１９のリニア空燃比センサ９３よりも下流側には、凝縮水処理機構６０が接続されている。
【００３２】
〔１−１−３．排気系〕
次に、エンジン１の下流側に設けられた排気系の構成について説明する。
排気系には、エキゾーストマニホールド（以下、「エキマニ」と略称する）３９と、この下流側に接続された排気管３０及びこれに介装又は付設された各装置とが備えられている。
エキマニ３９と排気管３０及びこれに介装又は付設された各装置とは、それぞれの内部に排気通路３０Ａ（図１では一箇所にのみ符号を付す）を形成している。
【００３３】
以下、排気系の構成を上流から順に説明する。
エキマニ３９には、後述する高圧ＥＧＲシステム５２が接続されている。
排気管３０には、上流から順に上述のターボチャージャ５０のタービン５０ｂ，一次排気処理装置４０，二次排気処理装置４１が配置されている。
【００３４】
一次排気処理装置４０は、排気中の粒子状物質（Particulate Matter，以下、「ＰＭ」と略称する）を捕集するためのものである。この一次排気処理装置４０は、上流側のＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）４０ａと、下流側のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４０ｂとを有する。
【００３５】
ＤＯＣ４０ａは、排気中の成分に対する酸化能をもった触媒であり、金属或いはセラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒を担持したものである。このＤＯＣ４０ａによって酸化される排気中の成分としては、ＮＯ（一酸化窒素），未燃燃料中のＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）等が挙げられる。
【００３６】
ＤＰＦ４０ｂは、排気中に含まれるＰＭを捕集する多孔質フィルタであり、上流側と下流側とを連通する通路が壁体を介して多数並設されているとともに、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖（封止）されている。このＤＰＦ４０ｂの壁体には、ＰＭの大きさに見合った大きさ多数の細孔が形成されている。このため、ＰＭを含んだ排気がＤＰＦ４０ｂを流通すると、壁体内や壁体表面にＰＭが捕集される。
また、一次排気処理装置４０には、ＤＰＦ４０ｂの上流と下流との差圧を検出する差圧センサ９４が付設されている。
【００３７】
一次排気処理装置４０では、ＤＯＣ４０ａによって排気中の還元成分を酸化（燃焼）させて酸化熱（燃焼熱）を発生させることにより、ＤＯＣ４０ａの下流側のＤＰＦ４０ｂを昇温させ、ＤＰＦ４０ｂに捕集されたＰＭが焼却（ＤＰＦ再生）されるようになっている。このように、一次排気処理装置４０は、酸化熱による排気昇温機能を有している。
また、ＤＯＣ４０ａによる酸化熱により、一次排気処理装置４０下流側の二次排気処理装置４１に吸蔵された硫黄成分が放出（いわゆるＳパージ）されるようになっている。
【００３８】
なお、一次排気処理装置４０よりも下流側であって二次排気処理装置４１よりも上流側には、低圧ＥＧＲ５１の低圧ＥＧＲ管５１ｃが接続されている。
二次排気処理装置４１は、排気中に含まれるＮＯｘを浄化するためのものである。具体的に言えば、二次排気処理装置４１は、バリウムやカリウムなどの塩基類を吸蔵材に使用し、ＮＯｘを硝酸塩として吸蔵するものである。このように、二次排気処理装置４１は、発熱せずに排気を浄化処理する。
【００３９】
〔１−１−４．ＥＧＲ〕
本吸排気系には、吸気系と排気系に跨って低圧ＥＧＲシステム５１及び高圧ＥＧＲシステム５２が設けられている。これらのＥＧＲシステム５１，５２は、排気を吸気に還流させることによりＮＯｘを低減させるためのものである。
【００４０】
低圧ＥＧＲシステム５１は、一次排気処理装置４０よりも下流であって二次排気処理装置４１よりも上流を流通する排気を第一スロットル弁２１よりも下流であってターボチャージャ５０のタービン５０ａよりも上流の吸気通路１０Ａに還流させるものである。この低圧ＥＧＲシステム５１は、排気側の端部である一端部５１ａと吸気側の端部である他端部５１ｂとを接続する低圧ＥＧＲ管５１ｃと、この低圧ＥＧＲ管５１ｃに介装された低圧ＥＧＲクーラ５１ｄ及び低圧ＥＧＲ弁５１ｅとを有する。
【００４１】
低圧ＥＧＲ管５１ｃの内部には、還流される排気が流通する低圧ＥＧＲ通路５１Ａが形成される。この低圧ＥＧＲ管５１ｃの一端部５１ａは、一次排気処理装置４０よりも下流側であって二次排気処理装置４１よりも上流側に接続されている。一方、低圧ＥＧＲ管５１ｃの他端部５１ｂは、第一スロットル弁２１よりも下流側であってターボチャージャ５０のコンプレッサ５０ａよりも上流側に接続されている。
【００４２】
低圧ＥＧＲクーラ５１ｄは、還流される排気の温度を低下させる冷却装置である。この低圧ＥＧＲクーラ５１ｄよりも他端部５１ｂ側（吸気側）には、低圧ＥＧＲ弁５１ｅが設けられている。
低圧ＥＧＲ弁５１ｅは、低圧ＥＧＲシステム５１による排気の還流量を調整するものであり、開度調整可能な弁として構成されている。
【００４３】
また、高圧ＥＧＲシステム５２は、エキマニ３９を流通する排気を吸気通路１０Ａの第二スロットル弁２３よりも下流側の部分に還流させるものである。この高圧ＥＧＲシステム５２は、排気側の端部である一端部５２ａと吸気側の端部である他端部５２ｂとを接続する高圧ＥＧＲ管５２ｃと、この高圧ＥＧＲ管５２ｃに介装された高圧ＥＧＲクーラ５２ｄ及び高圧ＥＧＲ弁５２ｅとを有する。
【００４４】
高圧ＥＧＲ管５２ｃの内部には、還流される排気が流通する高圧ＥＧＲ通路５２Ａが形成される。この高圧ＥＧＲ管５２ｃの一端部５２ａは、エキマニ３９に接続されている。一方、高圧ＥＧＲ管５２ｃの他端部５２ｂは、第二スロットル弁２３よりも下流側であってインマニ１９よりも上流側に接続されている。
高圧ＥＧＲクーラ５２ｄは、低圧ＥＧＲクーラ５１ｄと同様に構成された冷却装置であり、また、高圧ＥＧＲ弁５２ｅは、低圧ＥＧＲ弁５１ｅと同様に構成された開度調整可能な弁である。
【００４５】
〔１−２．凝縮水処理機構〕
次に、上記したエンジン１の吸排気系に適用される凝縮水処理機構６０の構成について説明する。
凝縮水処理機構６０は、ターボチャージャ５０で圧縮された吸気がインタークーラ２２で冷却されることにより生成された凝縮水を処理するための機構である。具体的には、最低部１０ａに溜まろうとする凝縮水を吸気通路１０Ａの系外に導いて貯留し、凝縮水を気化させて吸気通路１０Ａに排出させるため、または、凝縮水が燃焼室５に流入しても支障のないときに凝縮水を吸気通路１０Ａに排出させるためのものである。
【００４６】
このために、凝縮水処理機構６０は、凝縮水が流通する凝縮水通路６０Ａを内部に形成する凝縮水管６１と、凝縮水を貯留するタンク（貯留部）６２と、開閉弁６４とを有する。凝縮水管６１には、凝縮水の流通する順に、タンク６２及び開閉弁６４が設けられている。
なお、下記では、凝縮水通路６０Ａを二つに分けたものを用いて説明する。具体的には、凝縮水の流通する順に、タンク６２までの第一凝縮水通路６１Ａと、タンク６２よりも下流の第二凝縮水通路６１Ｂとの二つに分けて説明する。
【００４７】
以下、凝縮水管６１，タンク６２，開閉弁６４の順に各構成を説明する。
凝縮水管６１は、凝縮水が流入する側の端部（凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａと対応する）が吸気管１０の最低部１０ａに接続され、凝縮水が流出する側の端部（凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂと対応する）がインマニ１９に接続されている。吸気通路１０Ａのうち、凝縮水管６１により形成される凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａと他端部６１ｂとの間には、第二スロットル弁２３が設けられている。したがって、凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａは、吸気通路１０Ａの第二スロットル弁２３よりも上流側に接続され、凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂは、吸気通路１０Ａの第二スロットル弁２３よりも下流側に接続されている。
【００４８】
図２に示すように、凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａ（何れも破線で示す）が接続される吸気管１０の最低部１０ａには、複数のスリット１１（一箇所にのみ符号を付す）が設けられている。
スリット１１は、吸気管１０に沿う吸気の流通を妨げないような大きさ又は配置で設けられている。ここでは、複数のスリット１１が千鳥状に配置され、各スリット１１の長手方向が吸気の流通方向に沿うように配向されたものを例示する。複数のスリット１１の千鳥状配置によれば、スリット１１の大きさの設定自由度を確保しやすく、各スリット１１の長手方向を吸気の流通方向に沿わせることにより、吸気の流通を妨げ難くすることができる。ただし、スリット１１の配向及び配置は何れも任意であり、その他の配向や配置を採ることができる。
【００４９】
図１に示すように、凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａは第一凝縮水通路６１Ａの一端部であり、凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂは第二凝縮水通路６１Ｂの他端部である。第一凝縮水通路６１Ａの他端部にはタンク６２の流入口６２ａが接続され、第二凝縮水通路６１Ｂの一端部にはタンク６２ｂの流出口６２ｂが接続されている。
タンク６２は、オイルクーラ９と熱移動可能に設けられている。具体的には、タンク６２は、オイルクーラ９と一体に設けられている。このタンク６２には、その内部に貯留された凝縮水の水位を検出する水位センサ９９が付設されている。
【００５０】
図３に示すように、タンク６２は、流入口６２ａが設けられた第一室６２Ａと、流出口６２ｂが設けられた第二室６２Ｂとを仕切る仕切壁６２ｃを有する。第一室６２Ａの仕切壁６２ｃよりも高い上部には流入口６２ａが形成され、第二室６２Ｂの底部には流出口６２ｂが形成されている。つまり、タンク６２は、流入口６２ａから流入した凝縮水が第一室に貯留され、この凝縮水の水位が仕切壁６２ｃの高さよりも高くなって溢れるまでは第二室６２Ｂに凝縮水が貯留されないようになっている。
【００５１】
第一室６２Ａは、タンク６２を形成する壁を隔ててオイルクーラ９（破線で示す）に隣接している。つまり、第一室６２Ａに貯留された凝縮水は、オイルクーラ９の放熱に伴って加熱されやすくなっている。このため、オイルクーラ９は、凝縮水を用いた水冷タイプのものとも言える。なお、図３にはオイルクーラ９が第一室６２Ａにだけ隣接したものを示すが、オイルクーラ９は、第一室６２Ａ及び第二室６２Ｂの何れにも隣接していてもよい。
【００５２】
第二室６２Ｂは、水位センサ９９が設けられている。この水位センサ９９は、第二室６２Ｂ内の水分を検出するものである。このため、水位センサ９９は、凝縮水が第一室６２Ａから第二室６２Ｂに溢れ出たか否かを検出するものと言える。
【００５３】
図１に示すように、開閉弁６４は、タンク６２と凝縮水管６１の凝縮水が流出する側の端部（凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂ）との間、即ち第二凝縮水通路６１Ｂに介装されている。この開閉弁６４は、開状態で第二凝縮水通路６１Ｂ（凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂとタンク６２との間）を連通し、閉状態で第二凝縮水通路６１Ｂの連通を遮断するものである。
【００５４】
さらに、開閉弁６４は、その開度を調整可能な弁である。この開閉弁６４の開度に応じて、開閉弁６４の配設箇所における凝縮水又は気化した凝縮水（以下、「凝縮水蒸気」という）の流通度合い（排出度合い）が調整される。
【００５５】
〔１−３．制御装置〕
次に、凝縮水処理機構６０を制御する制御装置１００の構成を説明する。なお、制御装置１００は、マイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される電子制御装置である。
【００５６】
制御装置１００は吸排気系の広汎なシステムを制御するものであり、その入力側に制御に用いる各種情報を検出するセンサ９０〜９４，９９が接続され、その出力側に制御対象となる弁２１，２３，５１ｅ，５２ｅ，６４が接続されている。この制御装置１００は、センサ９０〜９４，９９による検出情報に基づいて、弁２１，２３，５１ｅ，５２ｅ，６４の各開度を調整することにより各制御を実施するものである。
本実施形態では、制御装置１００により実施される制御のうち、ＥＧＲシステム５１，５２の制御及び凝縮水処理機構６０の制御に着目して説明する。
【００５７】
〔１−３−１．ＥＧＲシステムの制御〕
低圧ＥＧＲシステム５１は、主に低圧ＥＧＲ弁５１ｅの開度が調整されることにより制御され、副次的に第一スロットル弁２１の開度が調整されることにより制御される。これらの弁５１ｅ，２１の開度が調整されることで排気の還流量が制御され、低圧ＥＧＲシステム５１が制御される。
【００５８】
同様に、高圧ＥＧＲシステム５２は、主に高圧ＥＧＲ弁５２ｅの開度が調整されることにより制御され、副次的に第二スロットル弁２３の開度が調整されることにより制御される。これらの弁５２ｅ，２３の開度が調整されることで排気の還流量が制御され、高圧ＥＧＲシステム５２が制御される。
制御装置１００は、センサ９０〜９４による検出情報に基づいて、上記のＥＧＲシステム５１，５２にかかる弁２１，２３，５１ｅ，５２ｅの開度を制御し、排気の還流量を制御する。
【００５９】
〔１−３−２．凝縮水処理機構の制御〕
凝縮水処理機構６０は、開閉弁６４或いは第二スロットル弁２３の開度が調整されることにより制御される。以下、凝縮水処理機構６０の制御について、凝縮水又は凝縮水蒸気を排出する排出制御を説明する。
【００６０】
〔１−３−２−１．排出制御〕
排出制御には、第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出ていないときに実施される第一排出制御と、第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出たときに実施される第二排出制御とがある。
なお、第一排出制御が実施されるときには第二排出制御は実施されず、逆に、第二実施制御が実施されるときには第一排出制御は実施されない。
第一排出制御では、開閉弁６４が開状態にされる。なお、第一排出制御では、第二スロットル弁２３は制御されず、そのスロットル開度は任意である。
【００６１】
また、第二排出制御では、開閉弁６４が開状態にされるのに加えて、凝縮水処理機構６０の他端部６１ｂの吸気圧よりも一端部６１ａの吸気圧が高くなるように第二スロットル弁２３の開度が調整される。これにより、凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂの吸気圧よりも一端部の吸気圧が高くされ、両端部の間に差圧が発生される。例えば、第二スロットル弁２３の開度を絞ることにより、かかる差圧を発生させることができる。
【００６２】
〔１−３−２−２．制御条件〕
制御装置１００は、第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出ていなければ第一排出制御を実施し、第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出ていれば第二排出制御を実施する。
この制御装置１００は、第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出たか否かは、水位センサ９９による検出情報に基づいて、判別可能になっている。このため、制御装置１００は、水位センサ９９による検出情報に応じて第一排出制御又は第二排出制御を実施する。
【００６３】
なお、制御装置１００は、湿度センサ９１やエアフローセンサ９２の検出情報に基づいて、凝縮水の生成量を推定演算し、さらに、推定演算した凝縮水の生成量と予め記憶されたタンク６２の容量とに基づいて、タンク６２が凝縮水で満杯か否かを判定してもよい。この場合、タンク６２が満杯でないとともに、吸気通路１０Ａに凝縮水を排出すると支障をきたすときには、第二排出制御に替えて、開閉弁６４を閉鎖して凝縮水を貯留する貯留制御を実施してもよい。吸気通路１０Ａに凝縮水を排出すると支障をきたすときとは、エンジン１の燃焼室５に凝縮水が流入すると支障をきたすときといえる。このような支障をきたすときとしては、例えば、エンジン１の低温燃焼時，アイドリング時，高負荷運転時などが挙げられる。
【００６４】
〔２．作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる凝縮水処理機構６０は、上述のように構成されるため、以下のような作用及び効果を得ることができる。
新気の吸気は、エアクリーナ２０を経て、第一スロットル弁２１のスロットル開度に応じて絞られる。この下流の低圧ＥＧＲシステム５１の他端部５１ｂでは、低圧ＥＧＲ弁５１ｅの開度に応じて還流された排気と新気とが合流した吸気がターボチャージャ５０のコンプレッサ５０ａにより圧縮される。
【００６５】
通常、排気には、燃焼により生成された水蒸気が含まれるため、新気よりも多くの水蒸気が含まれている。このため、排気を含む吸気がターボチャージャ５０で圧縮されインタークーラ２２で冷却されることにより、吸気中の水蒸気が凝縮して凝縮水が生成される場合がある。
この凝縮水は、吸気管１０の最低部１０ａに溜まろうとするが、この最低部１０ａに接続された凝縮水処理機構６０の一端部６１ａから吸気系の系外に導かれる。この凝縮水は、第一凝縮水通路６１Ａを流通してタンク６２の第一室６２Ａに流入する。そして凝縮水は、オイルクーラ９と熱移動可能に設けられたタンク６２の第一室６２Ａに貯留される。
【００６６】
貯留された凝縮水が、加熱され気化され、凝縮水がタンク６２内で第一室６２Ａから第二室６２Ｂに溢れ出ていないときには、第一排出制御が実施される。このとき、開状態の開閉弁６４により第二凝縮水流通路６１Ｂが連通しているため、凝縮水蒸気が第二凝縮水流通路６１Ｂを流通してインマニ１９により形成される吸気通路１０Ａに排出される。或いは、凝縮水蒸気は、第一凝縮水流通路６１Ａを流通して吸気通路１０Ａに排出される。
【００６７】
一方、貯留された凝縮水が例えば気化するまでは加熱されず、タンク６２内の凝縮水の貯留量が増加して第一室６２Ａから第二室６２Ｂに溢れ出るときには、第二排出制御が実施される。このとき、開状態の開閉弁６４により第二凝縮水流通路６１Ｂが連通したもとで、凝縮水は、凝縮水処理機構６０の他端部６１ｂの吸気圧よりも高い一端部６１ａの吸気圧（差圧）により押され、インマニ１９により形成される吸気通路１０Ａに強制的に排出される。
したがって、本実施形態の凝縮水処理機構６０によれば、凝縮水が吸気通路１０Ａに溜まることが無く、凝縮水の巻き上げを防止することができる。
【００６８】
タンク６２において第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出ないときには、第一排出制御が実施されることにより、凝縮水蒸気が第二凝縮水流通路６１Ｂを流通してインマニ１９により形成される吸気通路１０Ａに排出されるため、吸気通路１０Ａに凝縮水を排出することがなく、適切に凝縮水を処理することができる。
なお、第一排出制御が実施されたときに、凝縮水蒸気が第一凝縮水流通路６１Ａを流通して吸気通路１０Ａに排出されたとしても、タンク６２から凝縮水が排出されるわけではないので、凝縮水の吸気通路１０Ａへの排出による不具合を抑制することができる。
【００６９】
このように、凝縮水を貯留するタンク６２がオイルクーラ９と熱移動可能に凝縮水通路６０Ａに介装され、タンク６２よりも下流側に介装された開閉弁６４が凝縮水通路６０Ａに設けられているため、凝縮水の巻き上げを防止し、適切に凝縮水を処理することができる。
【００７０】
一方、タンク６２において第一室６２Ａから第二室６２Ｂに凝縮水が溢れ出るときには、第二排出制御が実施されることにより、凝縮水はインマニ１９により形成された吸気通路１０Ａに強制的に排出される。吸気通路１０Ａに凝縮水を排出しても支障がないときに、第二排出制御が実施されると、適切に凝縮水を処理することができる。
さらに、タンク６２が満杯でないとともに、吸気通路１０Ａに凝縮水を排出すると支障をきたすときに、開閉弁６４を閉鎖して凝縮水を貯留する貯留制御が実施されれば、タンク６２が凝縮水で満杯になるまでは、凝縮水の吸気通路への排出による不具合を回避することができる。これにより、適切な凝縮水の処理に寄与する。
【００７１】
タンク６２は、オイルクーラ９と一体に設けられているため、オイルクーラ９とタンク６２との熱移動効率が向上し、タンク６２に貯留された凝縮水を効率良く気化することができる。これにより、更に適切に凝縮水を処理することができる。
また、第二排出制御が実施されれば、凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａと他端部６１ｂとの間に設けられた第二スロットル弁２３の開度を調整することにより、凝縮水通路６０Ａの他端部６１ｂの吸気圧よりも一端部６１ａの吸気圧が高くされるため、凝縮水を排出することができる。
【００７２】
開閉弁６４は、その開度を調整可能な弁であるため、第一排出制御及び第二排出制御が実施されるときに、凝縮水の排出度合いを調整することができる。これにより、更に適切に凝縮水を処理することができる。
凝縮水通路６０Ａの一端部は、吸気通路１０Ａの鉛直高さが最も低い部分を形成する最低部１０ａに接続されているため、効率良く凝縮水を吸気系外に導くことができる。
凝縮水通路６０Ａの一端部は、吸気通路１０Ａを形成する吸気管１０の最低部１０ａに形成されたスリット１１であるため、吸気の流通を妨げることがなく、凝縮水を凝縮水処理機構６０に導入することができる。
【００７３】
このように、凝縮水処理機構６０の一端部６１ａと他端部６１ｂとの間の吸気通路１０Ａにおける凝縮水の流通が回避されるため、一端部６１ａと他端部６１ｂとの間の吸気通路１０Ａに設けられたリニア空燃比センサ９３の被水を防止することができる。敷衍して言えば、一端部６１ａと他端部６１ｂとの間の吸気通路１０Ａに設けられた各種装置の被水を防止することができ、延いては、かかる各種装置の耐久性や信頼性を確保することができる。
【００７４】
〔３．その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、最低部１０ａが吸気管１０のなかで最も鉛直高さが低いものを説明したが、最低部１０ａは、少なくともインタークーラ１９よりも下流側の吸気通路１０Ａのなかで最も低い部分であればよい。この場合も、最低部１０ａに溜まろうとする凝縮しは、凝縮水処理機構６０により適切に処理される。
【００７５】
また、凝縮水処理機構６０における凝縮水通路６０Ａの一端部６１ａの接続先が最低部１０ａのものを上述したが、この接続先は、インタークーラ２２における鉛直高さが最も低い部分（最低部）に接続されていてもよい。この場合、インタークーラ２２の最低部に溜まろうとする凝縮水は、凝縮水処理機構６０により適切に処理される。
また、ターボチャージャ５０に替えて、エンジン１の出力軸により駆動されるスーパーチャージャを用いてもよい。
【００７６】
また、第二スロットル弁２３は省略してもよい。この場合、第一排出制御を実施することで凝縮水を排出することができる。また、第二スロットル弁２３を省略したとしても、凝縮水処理機構６０の他端部６１ｂの吸気圧よりも一端部６１ａの吸気圧が高い時に開閉弁６４を開状態にすることにより、凝縮水を排出することができ、第二排出制御を実施することができる。このとき、例えば、高圧ＥＧＲ弁５２ｅの開度を調整することにより、第二排出制御の実施精度を高めることができる。
また、開閉弁６４が開度を調整可能な弁として構成されているものを上述したが、開閉弁６４は、開閉状態が開状態と閉状態との二つの状態が切り替わるだけの二方弁であってもよい。
【００７７】
上述の一実施形態では、吸気管１０の最低部１０ａにスリット１１が形成されたものを説明したが、スリット１１に替えて又は加えて、丸孔や長孔といった任意の形状の細孔が形成されていてもよい。かかる細孔は、吸気管１０に沿う吸気の流通を妨げないような大きさ又は配置で設けられる。この場合にも、吸気の流通を妨げることがなく、凝縮水を凝縮水処理機構６０に導入することができる。
【００７８】
また、第一凝縮水通路６１Ａに逆止弁が介装されていてもよい。この場合、第一排出制御の実施時などに凝縮水蒸気の第一凝縮水流通路６１Ａでの逆流が防止されるとともに、凝縮水のタンク６２への流通（順流）が阻害されることがない。したがって、吸気通路１０Ａへの凝縮水の逆流を防止することができ、凝縮水の吸気通路１０Ａへの逆流による不具合を確実に抑制することができる。
【００７９】
また、リニア空燃比センサ９３に替えて又は加えて、Ｏ2センサがインマニ１９に付設されていてもよい。
また、ディーゼルエンジンを例に挙げて上述したが、これに替えてガソリンエンジンを用いてもよい。この場合、燃料としてガソリンを用いるのは勿論、インジェクタや後処理装置などの構成がガソリンエンジンに対応したものになる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の凝縮水処理機構は、エンジン及びその吸排気系を搭載した自動車などの車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１    エンジン
５    燃焼室
９    オイルヒータ
１０    吸気管
１０ａ    最低部
１０Ａ    吸気通路
１１    スリット
１９    インテークマニホールド
２２    インタークーラ
２３    第二スロットル弁
３０    排気管
３０Ａ    排気通路
３９    エキゾーストマニホールド
５０    ターボチャージャ（過給機）
５１    低圧ＥＧＲシステム
５２    高圧ＥＧＲシステム
６０    凝縮水処理機構
６０Ａ    凝縮水通路
６１Ａ    第一凝縮水通路
６１Ｂ    第二凝縮水通路
６１    凝縮水管
６１ａ    一端部
６１ｂ    他端部
６２    タンク（貯留部）
６２ａ    流入口
６２ｂ    流出口
６２ｃ    仕切壁
６２Ａ    第一室
６２Ｂ    第二室
６４    開閉弁
９３    リニア空燃比センサ
９９    水位センサ
１００    制御装置
【図１】
2015004293.tif 000003
【図２】
2015004293.tif 000004
【図３】
2015004293.tif 000005