(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラ内で生じた凝縮水を適切に処理し得るようにしてＥＧＲガスの大量導入と冷却強化の実現を図る。【解決手段】排気通路と吸気通路との間を高圧ループ１０及び低圧ループ１１により接続し且つこれらの途中にＥＧＲガス７’を冷却するＥＧＲクーラ１４，１５を装備したＥＧＲ装置に関し、吸気管４の途中に形成されて吸気３の流れを絞り込むベンチュリ部１６と、前記ＥＧＲクーラ１４，１５内で生じた凝縮水１９を導いて貯留する凝縮水タンク２０と、該凝縮水タンク２０に貯留された凝縮水１９を超音波により霧化して前記ベンチュリ部１６のスロート１６ａに導く超音波霧化器２１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路と吸気通路との間をＥＧＲ系路により接続し且つ該ＥＧＲ系路の途中にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したＥＧＲ装置において、前記吸気通路の途中に形成されて吸気の流れを絞り込むベンチュリ部と、前記ＥＧＲクーラ内で生じた凝縮水を導いて貯留する凝縮水タンクと、該凝縮水タンクに貯留された凝縮水を超音波により霧化して前記ベンチュリ部のスロートに導く超音波霧化器とを備えたことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ再循環する低圧ループと、排気マニホールドから排気ガスの一部をＥＧＲガスとして抜き出して吸気マニホールドの入口付近に再循環する高圧ループとをＥＧＲ系路として併用し、これら高圧ループ及び低圧ループの夫々に装備されているＥＧＲクーラから凝縮水タンクに凝縮水を導き得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガス中に含まれるＮＯx（窒素酸化物）を低減するためのＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲ系路により接続し、該ＥＧＲ系路を通して排気ガスをＥＧＲガスとして再循環するようにしている。
【０００４】
この際、エンジンに再循環するＥＧＲガスをＥＧＲ系路の途中で冷却すると、ＥＧＲガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることができるため、ＥＧＲ系路の途中には、ＥＧＲガスを冷却水との乾式熱交換により冷却するシェルアンドチューブ型のＥＧＲクーラが装備されている。
【０００５】
即ち、このようなＥＧＲクーラによりＥＧＲガスを冷却すれば、ＥＧＲガス自体の温度が低下して容積が小さくなる結果、ＥＧＲガスの密度が高まってエンジンの燃焼室への充填効率が高まり、エンジンの出力に大きな影響を及ぼさずにＥＧＲガスをより多く導入することができる。
【０００６】
また、この種のＥＧＲ装置に関連する先行技術文献情報としては、本発明と同じ出願人による下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３９０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、将来的な排気ガス規制は益々厳しくなる傾向にあり、ＥＧＲクーラの冷却能力を更に強化してＥＧＲガスの今まで以上の大量導入を実現する必要があると考えられているが、そのようにすることでＥＧＲクーラ内で凝縮水が発生し易くなり、万一、その凝縮水が大量に溜まってからエンジン側に一度に導かれるような事態が起こった場合に、該エンジンの損傷を招く虞れがあるという問題があり、この問題がＥＧＲガスの大量導入と冷却強化の実現を阻む一要因となっていた。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みて成されたもので、ＥＧＲクーラ内で生じた凝縮水を適切に処理し得るようにしてＥＧＲガスの大量導入と冷却強化の実現を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、排気通路と吸気通路との間をＥＧＲ系路により接続し且つ該ＥＧＲ系路の途中にＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを装備したＥＧＲ装置において、前記吸気通路の途中に形成されて吸気の流れを絞り込むベンチュリ部と、前記ＥＧＲクーラ内で生じた凝縮水を導いて貯留する凝縮水タンクと、該凝縮水タンクに貯留された凝縮水を超音波により霧化して前記ベンチュリ部のスロートに導く超音波霧化器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明においては、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気ガスの一部をＥＧＲガスとして抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ再循環する低圧ループと、排気マニホールドから排気ガスの一部をＥＧＲガスとして抜き出して吸気マニホールドの入口付近に再循環する高圧ループとをＥＧＲ系路として併用し、これら高圧ループ及び低圧ループの夫々に装備されているＥＧＲクーラから凝縮水タンクに凝縮水を導き得るように構成したものであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１３】
（Ｉ）ＥＧＲクーラ内で生じた凝縮水を凝縮水タンクに貯留し、超音波霧化器で霧化させてからベンチュリ部のスロート部に吸引させ、吸気に混合させてエンジンに導くことで適切に処理することができるので、ＥＧＲクーラに大量に溜まった凝縮水によりエンジンを損傷するといった事態の発生を確実に回避することができ、これまで以上のＥＧＲガスの大量導入と冷却強化を支障なく実現することができる。
【００１４】
（ＩＩ）ベンチュリ部のスロートにおける圧力降下の作用により、吸気の流量（吸入空気量）に応じた量の凝縮水のミストが吸い出されるようになっているので、特に複雑な制御を用いなくても適切な量の凝縮水のミストを吸気に導入することができ、吸気への過剰な水分添加を確実に防止することができる。
【００１５】
（ＩＩＩ）凝縮水のミストを吸気と共にエンジンへ導いて燃焼行程で蒸発させ、その気化潜熱によりエンジンにおける燃焼温度を下げることができるので、ＥＧＲガスの大量導入と冷却強化だけに頼らずにＮＯxの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における符号の１はターボチャージャ２を搭載したディーゼル機関のエンジンを示し、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４（吸気通路）を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタークーラ５へと送って冷却し、該インタークーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒に分配するようになっており、また、このエンジン１の各気筒から排出された排気ガス７を排気マニホールド８（排気通路）を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス７を排気管９（排気通路）を介し車外へ排出するようにしてある。
【００１９】
更に、排気マニホールド８と吸気マニホールド６の入口付近の吸気管４との間が高圧ループ１０（ＥＧＲ系路）により接続されており、該高圧ループ１０を介し排気マニホールド８から排気ガス７の一部をＥＧＲガス７’として抜き出して前記吸気マニホールド６の入口付近の吸気管４（吸気系路）に再循環し得るようにしてある。
【００２０】
また、ターボチャージャ２のタービン２ｂより下流の排気管９（排気通路）と前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａより上流の吸気管４（吸気通路）との間が低圧ループ１１（ＥＧＲ系路）により接続されており、該低圧ループ１１を介しターボチャージャ２のタービン２ｂより下流の排気管９から排気ガス７の一部をＥＧＲガス７’として抜き出して前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａより上流の吸気管４（吸気通路）に再循環し得るようにしてある。
【００２１】
ここで、前記高圧ループ１０及び低圧ループ１１には、排気ガス７の再循環量を適宜に調節し得るよう開度調整可能なＥＧＲバルブ１２，１３と、再循環される排気ガス７を冷却水との熱交換により冷却するＥＧＲクーラ１４，１５とが夫々装備されている。
【００２２】
尚、このようにＥＧＲ系路として高圧ループ１０と低圧ループ１１を併用しているのは、一般的な高圧ループ１０だけでＥＧＲガス７’の大量導入を実施しようとすると、タービン２ｂでの動力回収が減って過給性能が落ちてしまうからであるが、このように低圧ループ１１を併用して比較的低い排気温度のＥＧＲガス７’を再循環して冷却した場合には、低圧ループ１１のＥＧＲクーラ１５に凝縮水が大量に生成される懸念があり、凝縮水の対策が必要不可欠となる。
【００２３】
そして、前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａの入口付近には、図２に拡大して示すように、吸気３の流れを絞り込むベンチュリ部１６が形成されていると共に、該ベンチュリ部１６近傍の所要場所には、前記各ＥＧＲクーラ１４，１５から逆止弁１７，１８を介し凝縮水１９を導いて貯留する凝縮水タンク２０と、該凝縮水タンク２０に貯留された凝縮水１９を超音波により霧化して前記ベンチュリ部１６のスロート１６ａに導く超音波霧化器２１とが備えられている。
【００２４】
各ＥＧＲクーラ１４，１５から凝縮水１９を凝縮水タンク２０に導くにあたっては、例えば、前記各ＥＧＲクーラ１４，１５に凝縮水１９を集める低位部を設けておき、ここに集められた凝縮水１９が重力により流下して凝縮水タンク２０に導かれるようにしておけば良く、より具体的には、各ＥＧＲクーラ１４，１５の設置位置よりも低い位置に凝縮水タンク２０をレイアウトしておけば良い。
【００２５】
尚、この種の超音波霧化器２１は、超音波式加湿器などに用いられているものと同じ原理のもので良く、より具体的には、液体に超音波の振動エネルギーを与え、液面や液内部に周波数固有のキャピラリ波やキャビテーションを発生させることにより、液面に無数の毛細表面波を造り、液体の表面張力を減少させて規則的に液体を分裂せしめることで液滴を霧として発生させるようにしたもので良い。
【００２６】
而して、このようにすれば、各ＥＧＲクーラ１４，１５内で生じた凝縮水１９が、凝縮水タンク２０に導かれて貯留され、次いで、超音波霧化器２１で超音波により霧化されて微小な粒子のミスト１９’となり、吸気３の流れが絞り込まれることによりベンチュリ部１６のスロート１６ａに生じた圧力降下で該スロート１６ａに吸い出され、ここで吸気３の流れに導入されて該吸気３と共にエンジン１へと導かれることになる。
【００２７】
この際、一定断面の流路を流れている吸気３の流量（吸入空気量）が増えてスロート１６ａでの吸気３の流速が上がれば、圧力降下の作用が大きくなってスロート１６ａに吸い出されるミスト１９’の量が増え、吸気３の流量が減ってスロート１６ａでの吸気３の流速が下がれば、圧力降下の作用が小さくなってスロート１６ａに吸い出されるミスト１９’の量が減ることになるので、吸気３の流量に応じた量のミスト１９’がスロート１６ａに吸い出されて吸気３に導入されることになる。
【００２８】
また、吸気３と共にエンジン１へと導かれたミスト１９’は、エンジン１での燃焼行程で蒸発して気化潜熱により燃焼温度を下げる作用を果たし、ＮＯxの発生を低減させるのに大きく貢献することになる。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、ＥＧＲクーラ１４，１５内で生じた凝縮水１９を凝縮水タンク２０に貯留し、超音波霧化器２１で霧化させてからベンチュリ部１６のスロート１６ａに吸引させ、吸気３に混合させてエンジン１に導くことで適切に処理することができるので、ＥＧＲクーラ１４，１５に大量に溜まった凝縮水１９によりエンジン１を損傷するといった事態の発生を確実に回避することができ、これまで以上のＥＧＲガス７’の大量導入と冷却強化を支障なく実現することができる。
【００３０】
また、ベンチュリ部１６のスロート１６ａにおける圧力降下の作用により、吸気３の流量（吸入空気量）に応じた量の凝縮水１９のミスト１９’が吸い出されるようになっているので、特に複雑な制御を用いなくても適切な量の凝縮水１９のミスト１９’を吸気３に導入することができ、吸気３への過剰な水分添加を確実に防止することができる。
【００３１】
更に、凝縮水１９のミスト１９’を吸気３と共にエンジン１へ導いて燃焼行程で蒸発させ、その気化潜熱によりエンジン１における燃焼温度を下げることができるので、ＥＧＲガスの大量導入と冷却強化だけに頼らずにＮＯxの発生を低減することができる。
【００３２】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、高圧ループだけでＥＧＲ系路を構成したものに適用しても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
２  ターボチャージャ
２ａ  コンプレッサ
２ｂ  タービン
３  吸気
４  吸気管（吸気通路）
６  吸気マニホールド
７  排気ガス
７’ＥＧＲガス
８  排気マニホールド（排気通路）
９  排気管（排気通路）
１０  高圧ループ（ＥＧＲ系路）
１１  低圧ループ（ＥＧＲ系路）
１４  ＥＧＲクーラ
１５  ＥＧＲクーラ
１６  ベンチュリ部
１６ａ  スロート
１９  凝縮水
１９’  ミスト
２０  凝縮水タンク
２１  超音波霧化器
【図１】
2012112367.tif 000003
【図２】
2012112367.tif 000004