(57)【要約】【課題】排気ガス中の異物を効果的に捕集することができるとともに、煤等の堆積による捕集性能の低下を防止することができる異物捕集装置を備えたＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲ装置の配管１の一部に湾曲部１ａを設けるとともに、湾曲部１ａにおける排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して配置された分流壁４によって湾曲部１ａの外側に形成された支流通路５と、この支流通路５の終端部分に形成され排気ガス中の異物を捕集蓄積する袋形状の蓄積部６と、分流壁４の下流側端部の近傍に形成され、排気ガス流れを支流通路５の途中からＥＧＲ通路２へ合流させる戻し口７とを有する異物捕集装置３を湾曲部１ａに設け、異物捕集装置３を配管１に対して着脱可能に形成した。【選択図】図２
2012207633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気系から排出される排気ガスの一部を上記エンジンの吸気系へ環流させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置であって、
上記ＥＧＲ通路の一部に湾曲部を設けるとともに、
上記湾曲部における上記排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して配置された分流壁によって上記湾曲部の外側に形成された支流通路と、
この支流通路の終端部分に形成され上記排気ガス中の異物を捕集蓄積する袋形状の蓄積部と、
上記分流壁の下流側端部の近傍に形成され、上記排気ガス流れを支流通路の途中から上記ＥＧＲ通路へ合流させる戻し口とを有する異物捕集装置を上記湾曲部に設け、
上記異物捕集装置を上記ＥＧＲ通路に対して着脱可能に形成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
上記異物捕集装置の上記支流通路内に、通路断面を細分化し上記排気ガスの流速を低下させる減速部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンにおいて燃焼後に発生する排気ガスの一部をエンジンの吸気系に環流させるＥＧＲ装置に関し、特に排気ガスに含まれる煤等の異物を捕集する異物捕集装置を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両には、ディーゼルエンジン等の内燃機関のＮＯｘ（窒素酸化物）排出量の低減を目的として、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置が搭載されている。
【０００３】
このＥＧＲ装置では、エンジンより排出される排気ガスの一部を、配管によってエンジンの排気系からエンジンの吸気系に環流させることにより、エンジンの燃焼温度を低下させてＮＯｘの排出量を低減させていた。
このようなＥＧＲ装置には、配管の経路中に排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを設けたものもあった。
【０００４】
ところで、ＥＧＲ装置によって環流される排気ガスには、煤等の異物が含まれている。この煤等が配管およびＥＧＲクーラの内壁に付着、堆積すると、通気抵抗が増加してＥＧＲ装置の排気ガスの環流量が減少したり、ＥＧＲクーラの冷却性能の低下につながる。
また、ＥＧＲ通路における自然冷却やＥＧＲクーラにおける冷却によって排気ガス中の水分が結露して排気凝縮水となり、これがシリンダ内に混入するとエンジントラブルの原因になる。また、排気凝縮水には、排気ガスに含まれる硫黄等の成分が溶存しており、ＥＧＲクーラの腐食の原因となっていた。
【０００５】
従来のＥＧＲ装置では、排気ガスからこのような煤等や排気凝縮水を除去するため、特許文献１のように配管中にトラップを設けたものや、特許文献２のようにＥＧＲクーラのヘッダーにトラップを設けたものがあった。
このようなトラップは、配管またはＥＧＲクーラの通路の一部に設けた湾曲する湾曲部に、上流側に向かって開口させて設置され、湾曲部を通過する排気ガスから比重の重い煤等や排気凝縮水を慣性によって分離して捕集、蓄積していた。
【０００６】
このようなＥＧＲ装置ではトラップによって煤等や排気凝縮水を捕集することができるが、長期間使用すると、トラップに煤等の異物が堆積して次第に捕集性能が低下してしまう。
また、捕集した煤等や排気凝縮水に含まれる硫黄分と水が反応して硫酸や硝酸が生成されトラップを含めたＥＧＲ装置を腐食してしまうことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−９７３６１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８５４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、排気ガス中の異物を効果的に捕集することができるとともに、煤等の堆積による捕集性能の低下を防止することができる異物捕集装置を備えたＥＧＲ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明において、上記課題が解決される手段は以下の通りである。
第１の発明は、エンジンの排気系から排出される排気ガスの一部を上記エンジンの吸気系へ環流させるＥＧＲ通路を有するＥＧＲ装置であって、上記ＥＧＲ通路の一部に湾曲部を設けるとともに、上記湾曲部における上記排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して配置された分流壁によって上記湾曲部の外側に形成された支流通路と、この支流通路の終端部分に形成され上記排気ガス中の異物を捕集蓄積する袋形状の蓄積部と、上記分流壁の下流側端部の近傍に形成され、上記排気ガス流れを支流通路の途中から上記ＥＧＲ通路へ合流させる戻し口とを有する異物捕集装置を上記湾曲部に設け、上記異物捕集装置を上記ＥＧＲ通路に対して着脱可能に形成したことを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、上記異物捕集装置の上記支流通路内に、通路断面を細分化し上記排気ガスの流速を低下させる減速部材を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、上記ＥＧＲ通路の一部に湾曲部を設けるとともに、上記湾曲部における上記排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して配置された分流壁によって上記湾曲部の外側に形成された支流通路と、この支流通路の終端部分に形成され上記排気ガス中の異物を捕集蓄積する袋形状の蓄積部と、上記分流壁の下流側端部の近傍に形成され、上記排気ガス流れを支流通路の途中から上記ＥＧＲ通路へ合流させる戻し口とを有する異物捕集装置を上記湾曲部に設けたことにより、異物捕集装置内に排気ガスが通過する支流通路が形成され、異物捕集装置を完全な袋小路にした場合に比べ、異物捕集装置に排気ガスが流入して異物を蓄積部に導入しやすくなり、捕集性能を向上させることができる。
【００１２】
さらに、上記異物捕集装置を上記ＥＧＲ通路に対して着脱可能に形成したことにより、異物捕集装置に異物が堆積したときには、異物捕集装置のみを取り外して交換または洗浄するといったメンテナンスを行うことができ、捕集性能の低下や腐食を防止することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、上記異物捕集装置の上記支流通路内に、通路断面を細分化し上記排気ガスの流速を低下させる減速部材を配置したことにより、支流通路における排気ガスの流れを維持しつつ速度を減速して、支流通路内に渦流が発生するのを防止し、蓄積部で捕集した煤等の巻き上げを防止して、異物を効率的に蓄積部に捕集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＥＧＲ装置の配管を示す斜視図である。
【図２】同配管の断面説明図である。
【図３】同配管の異物捕集装置の一部切り欠き斜視図である。
【図４】同異物捕集装置の戻し口の減速部材を示す拡大説明図であり、（ａ）は多孔板状のもの、（ｂ）は網を配置したもの、（ｃ）はスリット付板状のものである。
【図５】同異物捕集装置の戻し口付近の支流通路に減速部材を配置した断面説明図である。
【図６】同異物捕集装置の支流通路の全体に減速部材を配置した断面説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＥＧＲ装置の配管を示す斜視図である。
【図８】同配管の断面説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係るＥＧＲ装置のＥＧＲクーラを示す断面説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るＥＧＲ装置の配管を示す斜視図である。
【図１１】同配管の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る異物捕集装置を備えたＥＧＲ装置について説明する。
このＥＧＲ装置は、主にトラックや建機等の大型車両に搭載され、エンジンから排出される排気ガスの一部をエンジンの吸気系に環流し、吸気中に水や二酸化炭素等の不活性ガスを増加させることで燃焼温度を低下させ、ＮＯｘの生成量を減少させる。
【００１６】
このＥＧＲ装置は、エンジンの排気系から分岐して排気ガスの一部をエンジンの吸気系へ戻す一または複数の配管を有し、経路中に排気ガスを冷却するＥＧＲクーラを具備してもよい。
以下では、ＥＧＲ装置の配管やＥＧＲクーラにおいて排気ガスが通過する管路を、区別せずにＥＧＲ通路という。
【００１７】
図１には、第１実施形態にかかるＥＧＲ装置の配管１を示している。
この配管１では、ＥＧＲ通路２が湾曲する湾曲部１ａを設けており、湾曲部１ａでＥＧＲ通路が略９０度方向変換している。
この湾曲部１ａには、外方向に膨出して形成され、排気ガスから煤等や排気凝縮水といった異物を分離して捕集蓄積する異物捕集装置３が設けられている。
【００１８】
図２に示すように、この異物捕集装置３では、湾曲部１ａにおいて、排気ガスが流れ込む方向に沿って分流壁４が立設されており、本流であるＥＧＲ通路から排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して湾曲の外方向に分岐する支流通路５を形成している。支流通路５は、分流壁４によってＥＧＲ通路から区画されているが、ほぼＥＧＲ通路２に沿って延設されている。
【００１９】
支流通路５の終端部分には、排気ガス中の異物を捕集蓄積する袋形状（袋小路状）の蓄積部６が設けられている。
また、分流壁４には、蓄積部６より上流の位置に戻し口７を形成して、支流通路５がＥＧＲ通路２に再び合流できるようにしている。
【００２０】
図２、図３に示すように、この異物捕集装置３は、分流壁４の内側を境に配管１と別体に形成され、配管１に対して着脱可能に形成されている。
配管１と異物捕集装置３とにはフランジ８が形成され、ネジ９、ボルト等によって固定することができる。
【００２１】
このようなＥＧＲ装置では、湾曲部１ａに、排気ガスの流れの一部を取入れる開口を有して分流壁４によってＥＧＲ通路２から分岐する支流通路５が形成され、その終端部分に袋形状の蓄積部６が設けられることにより、湾曲部１ａを通過する排気ガスに含まれる異物を慣性によってＥＧＲ通路２を通る排気ガスから分離し、異物捕集装置３の蓄積部６に捕集蓄積することができる。
また、分流壁４の下流側端部の近傍に、支流通路５をＥＧＲ通路２へ合流させる戻し口７を形成したことにより、異物捕集装置３内に排気ガスが通過する支流通路５が形成され、異物捕集装置３を完全な袋小路に形成した場合に比べ、異物捕集装置３に排気ガスが流入して異物を蓄積部６に導入しやすくなり、捕集性能を向上させることができる。
【００２２】
さらに、異物捕集装置３がＥＧＲ通路２を構成する配管１の湾曲部１ａに対して着脱可能に形成されていることにより、異物捕集装置３に異物が堆積したときには、異物捕集装置３のみを取り外して交換または洗浄するといったメンテナンスを行うことができ、捕集性能の低下や腐食を防止することができる。
【００２３】
＜変形例＞
支流通路５および戻し口７を設けた異物捕集装置３では、支流通路５から蓄積部６にかけて排気ガスの渦流が発生することがあり、渦流が高速になると蓄積部６に捕集した煤を巻き上げて流出させてしまうことがあった。
そこで、異物捕集装置３内の排気ガスの流速を調節するため、支流通路５内に減速部材１０を設けてもよい。
【００２４】
減速部材１０は、たとえば、図４に示すように、戻し口７を多数の小孔を有する多孔板状に形成したり（図４（ａ））、戻し口７に網状の減速部材１０を配置したり（図４（ｂ））、戻し口７を複数のスリットが並列したスリット板状に形成したり（図４（ｃ））する。また、図示しないが、戻し口７に通気性のある多孔質フィルタを配置してもよい。
これらの減速部材１０は、支流通路５を通過する排気ガスの流れを維持しつつ所望の速度に減速して、蓄積部６の煤等が巻き上げられるのを防止できる適切な大きさおよび形状に形成する。
【００２５】
また、他の減速部材の例として、図５に示すように、支流通路５の蓄積部６より上流の位置の全面にわたって網１１またはフィルタを張り渡してもよい。また、図６に示すように、支流通路５のほぼ全体にわたって網１１またはフィルタを張り渡してもよい。この場合には、図６のように、網１１またはフィルタを配置した範囲では、分流壁を廃止してもよい。
網１１の目の粗さと重ねる枚数は、排気ガス中に含まれる煤等の量や排気ガスの流量に応じて、網１１における目詰まりを防止し、排気ガスの流れを所望の速度に減速できるように設定する。
【００２６】
支流通路５内に通路断面を細分化して排気ガスの流れを減速する減速部材１０、１１を配置すると、支流通路５における排気ガスの流れを維持しつつ速度を減速して、支流通路５内に渦流が発生するのを防止し、蓄積部６で捕集した煤等の巻き上げを防止して、異物を効率的に蓄積部６に捕集することができる。
なお、車両の種類やＥＧＲ装置のレイアウトによって、高頻度で異物捕集装置３のメンテナンスを行うことが予定されている場合には、減速部材１０、１１の目を細かくし、蓄積部６でより効率的に捕集できるようにすることもできる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態として、図７、図８のように途中でＵ字状に湾曲する湾曲部１２ａを備えたＥＧＲ装置の配管１２において、湾曲部１２ａに異物捕集装置３を設けてもよい。
このＥＧＲ装置においても、異物捕集装置３はＥＧＲ通路２に対して着脱可能に形成されている。
【００２８】
このような第２実施形態では、Ｕ字状の湾曲部１２ａを設けているため、排気ガスの方向変換が大きくなり、慣性によって排気ガス中の異物を蓄積部６に効率的に捕集することができる。
また、図８のように配管１２の上流端部と下流端部を同一直線上に形成すれば、直線状の配管に代えて異物捕集装置３付きの配管１２を接続することができ、異物捕集装置３を有するＥＧＲ装置のレイアウトの自由度が向上する。
【００２９】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態として、図９に示すように、ＥＧＲ装置の一部を構成するＥＧＲクーラ１３に異物捕集装置３を設けてもよい。
このＥＧＲクーラ１３は、全体としてＵ字状のＥＧＲ通路２を有し、直線部分には排気ガスと冷媒との間で熱交換を行うコア部１３ｂ、１３ｂを設け、２つのコア部１３ｂ、１３ｂの間のＵ字状の湾曲部１３ａに異物捕集装置３を設けている。
また、この異物捕集装置３も、ＥＧＲクーラ１３のＥＧＲ通路２に対し着脱可能に形成されている。
図９では、異物捕集装置３がＥＧＲクーラ１３の側方に配置されるような姿勢にしているが、異物捕集装置３がＥＧＲクーラ１３の下方に配置されるような姿勢にして、異物が自重により異物捕集装置３に捕集されやすくしてもよい。
【００３０】
このような第３実施形態では、ＥＧＲクーラ１３に異物捕集装置３を設けたことにより、異物捕集装置３を独立に設けるためのスペースが不要となり、省スペース化を実現することができる。
また、ＥＧＲクーラ１３のコア部１３ｂで排気ガスが冷却されることにより、水蒸気が凝縮して排気凝縮水が生じても、異物捕集装置３によってこれを捕集し、排気凝縮水がエンジンの吸気系に混入するのを防止することができる。
【００３１】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態として、図１０、図１１に示すように、配管１４を螺旋状に形成して、この途中に異物捕集装置３を設けてもよい。
このＥＧＲ装置においては、螺旋状に形成された配管１４の湾曲部１４ａに、異物捕集装置３を設けている。図１０のように、複数の蓄積部６を並列に設けた異物捕集装置３を螺旋状配管１４の一側面に着脱可能に形成して、螺旋状配管１４が複数の蓄積部６を備えるように構成している。
そのため、螺旋状配管１４を通過する排気ガスは、支流通路５および蓄積部６によって異物を取り除かれる工程を複数回経て、より確実に異物を除去されてエンジンの吸気系に戻される。
【符号の説明】
【００３２】
１  配管
１ａ  湾曲部
２  ＥＧＲ通路
３  異物捕集装置
４  分流壁
５  支流通路
６  蓄積部
７  戻し口
８  フランジ
９  ネジ
１０  減速部材
１１  網（減速部材）
１２  配管
１２ａ  湾曲部
１３  ＥＧＲクーラ
１３ａ  湾曲部
１３ｂ  コア部
１４  （螺旋状）配管
１４ａ  湾曲部
【図１】
2012207633.tif 000003
【図２】
2012207633.tif 000004
【図３】
2012207633.tif 000005
【図４】
2012207633.tif 000006
【図５】
2012207633.tif 000007
【図６】
2012207633.tif 000008
【図７】
2012207633.tif 000009
【図８】
2012207633.tif 000010
【図９】
2012207633.tif 000011
【図１０】
2012207633.tif 000012
【図１１】
2012207633.tif 000013