(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの一部を吸気側へ還流させる過給機付きディーゼルエンジンのＥＧＲ装置において、一端が排気管（２）に接続され、他端が過給機（12）のコンプレッサー（12ｂ）の上流側の吸気管（３ａ）に接続されたＥＧＲ管（４）に、ＥＧＲクーラー（６）とＥＧＲ弁（８）を設けると共に、一端が前記過給機（12）のコンプレッサー（12ｂ）の下流側の吸気管（３ｂ）に接続された、第１の絞り弁（９）を有する吸気分岐管（５）を、前記ＥＧＲクーラー（６）の上流側に接続して、吸気を分流してＥＧＲガスに混入して希釈し、この希釈したＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラー（６）を経由して吸気側に供給するように構成したＥＧＲ装置。
【請求項２】
前記吸気分岐管（５）の接続部（７）より上流側の前記ＥＧＲ管（４ａ）に第２の絞り弁10を設けてなる請求項１記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付きディーゼルエンジンのＥＧＲガスの温度を下げて空気の吸入効率を向上させて、エンジンの燃焼を良好に保つと共に、燃焼温度を下げて、排気ガス中のＮＯｘを低減するためのＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス対策において、排気ガス中のＮＯｘの排出量を低減するために、不活性ガスである排気ガスの一部を吸気に還流することで、燃焼温度を低く抑えて、ＮＯｘの生成を抑制させるＥＧＲ（排気再循環）が有効であることが知られ、広く実用化されている。
【０００３】
このＥＧＲ装置においては、例えば、図２に示すように、エンジン１の過給機12のターボ12ａの上流側から排気を分流するＥＧＲ管４をコンプレッサー12ｂの下流側に接続して、ＥＧＲ管４に設けたＥＧＲ弁８でＥＧＲガス量を調整しながらＥＧＲを行っている。
しかし、このように、高温のＥＧＲガスをそのまま、吸気側に循環させると、高温で膨張したＥＧＲガスが吸気マニホールド１ｂに供給されるので、吸気時のシリンダー内のＥＧＲガスが占める割合が多くなり、シリンダー内に入る空気量が低減してしまうという問題がある。
【０００４】
そのため、図３に示すように、ＥＧＲ管４の途中にＥＧＲクーラー６を設けて、ＥＧＲガスを冷却して体積を減少してから、吸気マニホールド１ｂに供給することによって、シリンダー内に供給される空気量を確保している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、燃焼により生成される水分の他に、燃料である軽油中に含まれている水分が加わって、水蒸気量を形成しているので、その水蒸気量が比較的多いことから、高い温度で結露し易い。そのため、冬季やエンジンスタート直後のように、ＥＧＲクーラー６が冷えている時は、ＥＧＲクーラー６中でＥＧＲガス中の水蒸気が結露する。
【０００６】
そのため、このＥＧＲクーラー６中で発生した結露水に、ＥＧＲガス中のカーボンが細くされて、これが伝熱管などへの付着して伝熱抵抗層を形成して、ＥＧＲクーラーの効率を低下させたり、さらに、ＥＧＲガス中の硫黄酸化物が結露水中に溶解して硫酸を生じて、ＥＧＲクーラー６、ＥＧＲ管４およびエンジン１内部を腐蝕するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置において、カーボンの付着及び硫酸腐蝕の原因となる、ＥＧＲクーラー内の結露を防止して、ＥＧＲクーラー、更に、ＥＧＲ管、ひいてはエンジンの耐久性を向上できると共に、ＥＧＲクーラーの冷却効率を高めることができるＥＧＲ装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのＥＧＲ装置は、排気ガスの一部を吸気側へ還流させる過給機付きディーゼルエンジンのＥＧＲ装置において、一端が排気管に接続され、他端が過給機のコンプレッサーの上流側の吸気管に接続されたＥＧＲ管に、ＥＧＲクーラーとＥＧＲ弁を設けると共に、一端が前記過給機のコンプレッサーの下流側の吸気管に接続された、第１の絞り弁を有する吸気分岐管を、前記ＥＧＲクーラーの上流側に接続して、吸気を分流してＥＧＲガスに混入して希釈し、この希釈したＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラーを経由して吸気側に供給するように構成されている。
【０００９】
また、前記吸気分岐管の接続部より上流側の前記ＥＧＲ管に第２の絞り弁を設ける。こうすることにより、第１の絞り弁と第２の絞り弁とで、吸気分岐管内の圧力とＥＧＲ管内の圧力を調整して、ＥＧＲガスへの吸気の混入量を精密に調整できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
ディーゼルエンジン１のＥＧＲ装置は、図１に示すように、一端が排気管２に接続され、他端が過給機12のコンプレッサー12ｂの上流側の吸気管３ａに接続されたＥＧＲ管４に、ＥＧＲクーラー６とＥＧＲ弁８を設ける。そして、一端が過給機12のコンプレッサー12ｂの下流側の吸気管３ｂに接続された吸気分岐管５を、ＥＧＲクーラー６の上流側に接続して構成する。
【００１１】
そして、吸気分岐管５に第１の絞り弁９を設け、また、吸気分岐管５の接続部７より上流側のＥＧＲ管４ａに第２の絞り弁10を設けて、これらの２つの絞り弁９、10の弁開度を調整することにより、ＥＧＲ管４ａ内でのＥＧＲガスの逆流と吸気分岐管５にＥＧＲガスが流入するのを防止しながら、吸気をＥＧＲガスに混入して希釈し、この希釈したＥＧＲガスをＥＧＲクーラー６に送り込むことができるように構成する。
【００１２】
また、過給機12のコンプレッサー12ｂとエンジン１の吸気マニホールド１ｂ側との間に、吸気冷却装置であるインタークーラー11を設ける。
このＥＧＲ装置の構成により、エンジン１の排気ガスＧによって、過給機12のターボ12ａを回転させ、同軸のコンプレッサー12ｂを駆動することにより、吸気Ａを吸引する。この吸気Ａは、過給機12のコンプレッサー12ｂにより圧縮されて温度上昇するが、インタークーラー11で冷却されて体積を減少した後に吸気マニホールド１ｂに入るので、エンジン１のシリンダー内に入る吸気量を多くできる。
【００１３】
一方、ＥＧＲガスは排気管２から分流されて、排気分岐管４ａを経由して、ＥＧＲクーラー６の上流側で、吸気の一部分と混合して希釈され、更に、ＥＧＲクーラー６とＥＧＲ弁８を経由して、過給機12のコンプレッサー12ｂの下流側の吸気管３に入る。
そして、ＥＧＲ弁８の弁開度を調整することによって、ＥＧＲガス量と吸気との混合ガスの流量を制御し、２つの絞り弁９、10の弁開度を調整することによって、ＥＧＲガス量と混合する吸気の流量を調整して、ＥＧＲクーラー内の結露を防止しながら、最適なＥＧＲガス量を再循環させることによって、効率よくＮＯｘの低減を図ることができる。
【００１４】
このように２つの絞り弁９、10を設けて、ＥＧＲガス量と混合する吸気量をきめ細かく制御する代わりに、第２の絞り弁10を設けずに、排気分岐管４ａと吸気分岐管５との接続部７に、エジェクターを設けて、吸気を吸引するようにしてもよい。この場合には、ＥＧＲガス量と混合する吸気量の制御を第１の絞り弁９で、ＥＧＲガスと吸気との混合ガス量の制御をＥＧＲ弁８で行う。
【００１５】
また、ＥＧＲ弁８は、必ずしも、ＥＧＲクーラー６の下流側に配設する必要はなく、例えば、接続部７の上流側のＥＧＲ管４ａに配設して、吸気を混入しないＥＧＲガスだけの流量を制御するようにしてもよい。
以上のような構成により、本発明に係るＥＧＲ装置は、水蒸気分の比較的少ない吸気の一部分を、ＥＧＲクーラー６の上流側で、水蒸気分の多いＥＧＲガス中に混入して、ＥＧＲガスを希釈できるので、ＥＧＲクーラー６に供給されるＥＧＲガスの水蒸気濃度を低下させて、露点温度を下げて、ＥＧＲクーラー６内での結露を防止または軽減できる。
【００１６】
従って、この結露水が排気ガス中のカーボンを捕捉して、ＥＧＲクーラー６内の伝熱管にカーボンを付着させて伝熱抵抗層を形成して冷却効率を低下させることを防止できる。また、結露水を実質的に発生しないので、排気ガス中の硫黄酸化物が溶解して発生する硫酸腐蝕も防止できるので、ＥＧＲ装置、更には、エンジン１の耐久性を向上できる。
【００１７】
その上、図１のように、ＥＧＲ管４の一端を過給機12のターボ12ａの上流側の排気管２に接続すると、ターボ12ａの上流側から分岐した比較的高圧のＥＧＲガスと、コンプレッサー12ｂで昇圧された吸気の一部とを、ＥＧＲクーラー６に供給できる。そのため、昇圧された比較的高圧のままの吸気を用いて、ＥＧＲガスに混合することができるので、安定した混合を行うことができて、ＥＧＲクーラー６への混合ガスの供給を安定して行うことができるので、ＥＧＲクーラー内の結露を確実に防止できる。
【００１８】
また、ＥＧＲクーラー６に比較的高圧の混合ガスを供給できるので、ＥＧＲクーラー６の伝熱管を小径にして、ガス流速を上げても、十分に混合ガスをコンプレッサー12ｂの吸引側の吸気管３ａに供給できる。そのため、伝熱管を小径にして伝熱面積を大きくし、また、ガス流速を上げて伝熱係数を大きくして、伝熱管の伝熱効率を向上することができるので、ＥＧＲクーラー６をコンパクトにすることができる。
【００１９】
さらに、吸気分岐管５との接続部７より上流側のＥＧＲ管４ａに第２の絞り弁10を設けることにより、吸気分岐管５に設けた第１の絞り弁９との両方の絞り弁９、10の弁開度を調整して、ＥＧＲ管４ａ内でのＥＧＲガスの逆流と吸気分岐管５にＥＧＲガスが流入するのを防止でき、また、ＥＧＲガスを希釈するための吸気量をきめ細かく調整して、適正な量のＥＧＲガスを吸気側に送り込むことができるので、ＥＧＲの効果を高めることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係るＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲクーラー内の結露を防止して、カーボンの付着及び硫酸腐蝕を防止できるので、ＥＧＲクーラー、更に、ＥＧＲ管、ひいてはエンジンの耐久性を向上できると共に、ＥＧＲクーラーの冷却効率を高めることができる。
【００２１】
また、吸気分岐管との接続部より上流側のＥＧＲ管に第２の絞り弁を設けたので、ＥＧＲガスと吸気の流れをきめ細かく制御できて、適正な量の吸気をＥＧＲガスに混合して、希釈されたＥＧＲガスをＥＧＲクーラーに送り込むことができるので、効率よく排気ガス中のＮＯｘを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すＥＧＲ装置の構成図である。
【図２】従来技術を示すＥＧＲ装置の構成図である。
【図３】他の従来技術を示すＥＧＲ装置の構成図である。
【符号の説明】
１  …  エンジン                  １ａ…  排気マニホールド
１ｂ…  吸気マニホールド          ２  …  排気管
３、３ａ、３ｂ…  吸気管          ４、４ａ、４ｂ…  ＥＧＲ管
５  …  吸気分岐管                ６  …  ＥＧＲクーラー
７  …  接続部                    ８  …  ＥＧＲ弁
９  …  第１の絞り弁              10  …  第２の絞り弁
11  …  インタークーラー          12  …  過給機
12ａ…  過給機のターボ            12ｂ…  過給機のコンプレッサー
【図１】
0003783300.tif 000002
【図２】
0003783300.tif 000003
【図３】
0003783300.tif 000004