(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン(11)の排気通路(14,16)と吸気通路(12,13)との間を前記エンジン(11)をバイパスして接続しかつ前記エンジン(11)を跨いで配管されたＥＧＲパイプ(18)と、入口(19a)が前記ＥＧＲパイプ(18)の出口(18b)に接続されかつ出口(19b)が前記吸気通路(12,13)に接続されたＥＧＲバルブ(19)とを備えた排気ガス再循環装置において、
前記ＥＧＲパイプ(18)は、下端が排気通路(14,16)に接続され斜め上方に延びる排気側パイプ部(18c)と、下端が前記ＥＧＲバルブ(19)の入口(19a)に接続され斜め上方に延びる吸気側パイプ部(18d)と、前記排気側パイプ部(18c)の上端及び前記吸気側パイプ部(18d)の上端を連結し前記排気側パイプ部(18c)への接続部から前記吸気側パイプ部(18d)への接続部へ向うに従って次第に高くなるように傾斜する連結パイプ部(18e)とからなり、
前記吸気側パイプ部(18d)と前記連結パイプ部(18e)との接続部が前記ＥＧＲパイプ(18)の最高部(18f)となるように形成され、
前記ＥＧＲバルブ(19)が前記ＥＧＲパイプ(18)の最高部(18f)から外れた位置に設けられ、
前記ＥＧＲパイプ(18)の両端のエンジン幅方向の距離をＬとし、前記最高部(18f)と前記ＥＧＲバルブ(19)とのエンジン幅方向の距離をｘとするときに、ｘ／Ｌ＝（０〜０．５）の関係を満たすように前記ＥＧＲパイプ(18)が形成され、
前記エンジン(11)の運転状況に応じて前記ＥＧＲバルブ(19)を制御するコントローラ(71)を更に備え、
前記ＥＧＲバルブ(19)の非作動状態が所定時間続いたときに前記コントローラ(71)が前記ＥＧＲバルブ(19)を一定時間作動させるように構成された
ことを特徴とする排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気ガスの一部を排気系から取出し、吸気系に再循環させてＮＯｘを低減するエンジンの排気ガス再循環装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の排気ガス再循環装置として、図３に示すように、エンジン１の排気マニホルド４と吸気マニホルド２との間をエンジン１をバイパスして接続するＥＧＲパイプ８がエンジン１を跨いで配管され、ＥＧＲパイプ８に設けられたＥＧＲバルブ９がＥＧＲパイプ８を通過する排気ガスの流量を調整するように構成されたものが知られている。排気マニホルド４の上面には排気側分岐管４ａが上方に向って突設され、吸気マニホルド２の上面には吸気側分岐管２ａが上方に向って突設される。ＥＧＲパイプ８の入口８ａは上記排気側分岐管４ａの上端に接続され、ＥＧＲパイプ８の出口８ｂは上記吸気側分岐管２ａの上端に接続される。またＥＧＲバルブ９はＥＧＲパイプ８の略中央の最高部８ｃに設けられる。更にＥＧＲバルブ９はエンジン１の運転状況に応じてコントローラ（図示せず）により制御される。即ち、コントローラはＥＧＲバルブ９の開度を調整することにより、ＥＧＲパイプ８を通過する排気ガスの流量を調整可能に構成される。
【０００３】
このように構成された排気ガス再循環装置７では、エンジン１の中速中負荷走行時には、コントローラはＥＧＲバルブ９を開くので、排気マニホルド４内の排気ガスの一部が排気側分岐管４ａ、ＥＧＲパイプ８及び吸気側分岐管２ａを通って吸気マニホルド２に流入する。この結果、ＥＧＲパイプ８内を高温の排気ガスが流れるので、ＥＧＲパイプ８内に結露水が発生することはない。
【０００４】
一方、エンジン１の連続全負荷走行（登坂）時、高速定常走行時、長時間アイドリング時には、コントローラはＥＧＲバルブ９を閉じる。このときＥＧＲパイプ８には排気ガスが流れず、またＥＧＲパイプ８は外気に曝されているため、ＥＧＲパイプ８の内外の温度差及び湿度差によりＥＧＲパイプ８内に結露水が発生する場合がある。しかしＥＧＲバルブ９はＥＧＲパイプ８の最高部８ｃに設けられているので、ＥＧＲパイプ８内に発生した結露水が流下してもＥＧＲバルブ９内に流込むことはない。この結果、ＥＧＲバルブ９が腐食したり、作動不良になることはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の排気ガス再循環装置では、ＥＧＲバルブの取付スペースの制約上ＥＧＲバルブをＥＧＲパイプの最高部に設けることができず、ＥＧＲバルブをＥＧＲパイプの最高部から外れた位置に設けざるを得ない場合がある。
この場合、ＥＧＲパイプ内に発生した結露水がＥＧＲバルブ内に流込み、ＥＧＲバルブが腐食して正常に作動しなくなるおそれがある。またＥＧＲバルブが閉じかつＥＧＲパイプ内に結露水が溜まった状態でＥＧＲバルブが開くと、溜まった結露水が瞬時に高温のエンジンに流込み急激に膨張して圧力が異常に上昇し、振動や異音が発生する、いわゆるウォータハンマを引起こすおそれがある。
本発明の目的は、結露水がＥＧＲバルブ内に流込むのを防止でき、これによりＥＧＲバルブの腐食及び作動不良やウォータハンマを防止できる排気ガス再循環装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、エンジン１１の排気通路１４又は１６と吸気通路１２又は１３との間をエンジン１１をバイパスして接続しかつエンジン１１を跨いで配管されたＥＧＲパイプ１８と、入口１９ａがＥＧＲパイプ１８の出口１８ｂに接続されかつ出口１９ｂが吸気通路１２又は１３に接続されたＥＧＲバルブ１９とを備えた排気ガス再循環装置の改良である。
その特徴ある構成は、ＥＧＲパイプ１８が、下端が排気通路１４又は１６に接続され斜め上方に延びる排気側パイプ部１８ｃと、下端がＥＧＲバルブ１９の入口１９ａに接続され斜め上方に延びる吸気側パイプ部１８ｄと、排気側パイプ部１８ｃの上端及び吸気側パイプ部１８ｄの上端を連結し排気側パイプ部１８ｃへの接続部から吸気側パイプ部１８ｄへの接続部へ向うに従って次第に高くなるように傾斜する連結パイプ部１８ｅとからなり、吸気側パイプ部１８ｄと連結パイプ部１８ｅとの接続部がＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆとなるように形成され、ＥＧＲバルブ１９がＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆから外れた位置に設けられ、ＥＧＲパイプ１８の両端のエンジン幅方向の距離をＬとし、上記最高部１８ｆとＥＧＲバルブ１９とのエンジン幅方向の距離をｘとするときに、ｘ／Ｌ＝（０〜０．５）の関係を満たすようにＥＧＲパイプ１８が形成され、エンジン１１の運転状況に応じてＥＧＲバルブ１９を制御するコントローラ７１を更に備え、ＥＧＲバルブ１９の非作動状態が所定時間続いたときにコントローラ７１がＥＧＲバルブ１９を一定時間作動させるように構成されたところにある。
この請求項１に記載された排気ガス再循環装置では、エンジン１１の連続全負荷走行時等にはＥＧＲバルブ１９が閉じているので、ＥＧＲパイプ１８には排気ガスが流れず、またＥＧＲパイプ１８は外気に曝される。このためＥＧＲパイプ１８の内外の温度差及び湿度差によりＥＧＲパイプ１８内に結露水が発生する場合がある。しかし上記距離ｘが上記距離Ｌと比較して短いため、ＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆとＥＧＲバルブ１９との間に位置するＥＧＲパイプ１９内で発生した結露水の量は少なくなり、この結露水が流下してＥＧＲバルブ１９内に流込むことはない。またエンジン１１の連続全負荷走行時等には、コントローラ７１がＥＧＲバルブ１９を閉じるので、ＥＧＲパイプ１８に排気ガスは流れない。この状態が所定時間継続すると、コントローラ７１はＥＧＲバルブ１９を所定時間だけ開く。この結果、ＥＧＲパイプ１８に高温の排気ガスが流れるので、ＥＧＲパイプ１８の内面に発生した結露水は流下する前に高温の排気ガスにより蒸発する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車両のディーゼルエンジン１１の吸気ポートには吸気マニホルド１２を介して吸気管１３が接続され、排気ポートには排気マニホルド１４を介して排気管１６が接続される。排気ガス再循環装置１７はこの実施の形態では排気マニホルド１４と吸気管１３との間に設けられる。この排気ガス再循環装置１７は排気マニホルド１４と吸気管１３との間をエンジン１１をバイパスして接続するＥＧＲパイプ１８と、このＥＧＲパイプ１８に設けられたＥＧＲバルブ１９とを備える。吸気管１３は吸気本管１３ａと、この吸気本管１３ａと吸気マニホルド１２との間に介装された吸気短管１３ｂとを有する。吸気短管１３ｂの中央上面には吸気側分岐管１３ｃが上方に向って突設され、排気マニホルド１４の上面には排気側分岐管１４ａが上方に向って突設される。ＥＧＲパイプ１８はエンジン１１を跨いで配管され、その一端である入口１８ａは上記排気側分岐管１４ａの上端に接続され、その他端である出口１８ｂは上記吸気側分岐管１３ｃの上端に接続される。
【０００８】
ＥＧＲバルブ１９はＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆから外れた位置、この実施の形態ではＥＧＲパイプ１８の吸気管１３側、即ちＥＧＲパイプ１８の出口１８ｂと吸気側分岐管１３ｃとの間に設けられる。このＥＧＲバルブ１９は図示しないが弁座に着座可能な傘型弁体と、この弁体の中央を摺動可能に保持する弁体用ケースと、傘型弁体の基端を保持するダイヤフラムと、このダイヤフラムを収容可能なダイヤフラム用ケースとを有する。ダイヤフラム用ケース内は図示しないがダイヤフラムにより大気圧室と圧縮エア給排室とにそれぞれ区画され、圧縮エア給排室は制御用エア管路７２を介してエアタンク７３に連通接続される。制御用エア管路の途中には圧縮エア給排室への圧縮エアの流入量を調整する流入量調整弁（図示せず）が設けられる。またＥＧＲバルブ１９の入口１９ａはＥＧＲパイプ１８の出口１８ｂに接続され、ＥＧＲバルブ１９の出口１９ｂは吸気側分岐管１３ｃの上端に接続される。上記ＥＧＲバルブ１９はエンジン１１の運転状況に応じてコントローラ（図示せず）により制御される。即ち、コントローラは上記弁体の開度を調整することにより、ＥＧＲパイプ１８を通過する排気ガスの流量を調整可能に構成される。
【０００９】
またＥＧＲパイプ１８は下端が排気側分岐管１４ａの上端に接続され斜め上方に延びる排気側パイプ部１８ｃと、下端がＥＧＲバルブ１９の入口１９ａに接続され斜め上方に延びる吸気側パイプ部１８ｄと、排気側パイプ部１８ｃの上端及び吸気側パイプ部１８ｄの上端を連結し排気側パイプ部１８ｃへの接続部から吸気側パイプ部１８ｄへの接続部へ向うに従って次第に高くなるように傾斜する連結パイプ部１８ｅとからなり、吸気側パイプ部１８ｄと連結パイプ部１８ｅとの接続部がＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆとなるように形成される。即ちＥＧＲパイプ１８はその最高部１８ｆがＥＧＲパイプ１８の出口１８ｂ寄りに位置するように形成される。具体的にはＥＧＲパイプ１８の両端のエンジン幅方向の距離をＬとし、ＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆとＥＧＲバルブ１９とのエンジン幅方向の距離をｘとするときに、ｘ／Ｌ＝（０〜０．５）の関係、好ましくはｘ／Ｌを極力ゼロに近付ける（例えば、ｘ／Ｌ＝０〜０．１）、即ち最高部１８ｆを極力ＥＧＲバルブ１９側に近付けるようにＥＧＲパイプ１８は形成される。ｘ／Ｌを０〜０．５の範囲に限定したのは、０．５を越えると、ＥＧＲパイプ１８の吸気側パイプ部１８ｄ内に発生した結露水がＥＧＲバルブ１９に流下するおそれがあるためである。
【００１０】
ＥＧＲバルブ１９の非作動状態が所定時間続いたときにコントローラ７１がＥＧＲバルブ１９を一定時間作動させるように構成される。制御用エア管路７２の途中には圧縮エア給排室への圧縮エアの流入量を調整する流入量調整弁７４が設けられる。
【００１１】
一方、エンジン１１にはこのエンジン１１のクランク軸１１ａの回転速度を検出する回転センサ７５が設けられ、燃料噴射ポンプ（図示せず）にはコントロールラック（図示せず）の位置によりエンジン１１の負荷を検出する負荷センサ７６が設けられる。コントローラ７１の制御入力には回転センサ７５及び負荷センサ７６の各検出出力がそれぞれ接続され、コントローラ７１の制御出力は図示しない駆動回路を介して流入量調整弁７４に接続される。またコントローラ７１にはメモリが設けられ、このメモリにはエンジン１１の回転速度及び負荷の変化に対する最適なＥＧＲバルブ１９の開度の変化がマップ（図２）として記憶される。
【００１２】
このように構成された排気ガス再循環装置の動作を説明する。
エンジン１１の中速中負荷走行時には、コントローラ７１はＥＧＲバルブ１９を開くので、排気マニホルド１４内の排気ガスの一部が排気側分岐管１４ａ、ＥＧＲパイプ１８、吸気側分岐管１３ｃ及び吸気短管１３ｂを通って吸気マニホルド１２に流入する。この結果、ＥＧＲパイプ１８内を高温の排気ガスが流れるので、ＥＧＲパイプ１８内に結露水が発生することはない。
【００１３】
一方、エンジン１１の連続全負荷走行（登坂）時、高速定常走行時、長時間アイドリング時には、コントローラ７１はＥＧＲバルブ１９を閉じる。このときＥＧＲパイプ１８には排気ガスが流れず、またＥＧＲパイプ１８は外気に曝されているため、ＥＧＲパイプ１８の内外の温度差及び湿度差によりＥＧＲパイプ１８内に結露水が発生する場合がある。しかし、ＥＧＲパイプ１８の最高部１８ｆとＥＧＲバルブ１９とのエンジン幅方向の距離ｘがＥＧＲパイプ１８の両端のエンジン幅方向の距離Ｌと比較して短い、即ちＥＧＲパイプ１８の吸気側パイプ部１８ｄの長さがＥＧＲパイプ１８の全長と比較して短い。この結果、吸気側パイプ部１８ｄ内で結露水が発生しても、その量が少ないので、結露水が流下してＥＧＲバルブ１９内に流込むことはない。またエンジン１１の連続全負荷走行時等には、コントローラ７１が回転センサ７５及び負荷センサ７６の各検出出力とメモリに記憶されたマップ（図２）とを比較してＥＧＲバルブ１９を閉じるので、ＥＧＲパイプ１８に排気ガスは流れない。この状態が所定時間、例えば６０分間継続すると、コントローラ７１は上記６０分経過後に流入量調整弁７４を所定時間、例えば３秒間駆動してＥＧＲバルブ１９の圧縮エア給排室に圧縮エアを供給するので、ＥＧＲバルブ１９の傘型弁体（図示せず）が弁座（図示せず）から離脱する、即ちＥＧＲバルブ１９が開く。この結果、ＥＧＲパイプ１８に高温の排気ガスが流れるので、ＥＧＲパイプ１８内に結露水が発生していても、この結露水は流下する前に高温の排気ガスにより蒸発し、結露水がＥＧＲバルブ１９内に流込むことはない。従って、ＥＧＲバルブ１９は腐食しないので、作動不良となることはない。
【００１４】
更にＥＧＲパイプ１８内に結露水が溜まった状態でＥＧＲバルブ１９が開くと、上記溜まった結露水が瞬時に高温のエンジン１１に流込み急激に膨張して圧力が異常に上昇し、振動や異音が発生する、いわゆるウォータハンマを引起こす場合があるが、上述のようにＥＧＲパイプ１８内に結露水が溜まることはないので、上記ウォータハンマも防止できる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、車両のエンジンを挙げたが、産業用機械等のエンジンであってもよく、またディーゼルエンジンではなくガソリンエンジンでもよい。
また、上記実施の形態では、ＥＧＲパイプの入口を排気マニホルドに接続し、出口を吸気管に接続したが、ＥＧＲパイプの入口を排気マニホルドに接続し、出口を吸気マニホルドに接続しても、或いはＥＧＲパイプの入口を排気管に接続し、出口を吸気マニホルド又は吸気管に接続してもよい。
更に、上記実施の形態では、ＥＧＲバルブとしてダイヤフラムが圧縮エアの給排により変形して弁体を駆動するものを挙げたが、ダイヤフラムが負圧（バキュームポンプ）により変形して弁体を駆動するものや、ダイヤフラムに替えてエアシリンダに圧縮空気を給排することにより弁体を駆動するものを用いてもよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＥＧＲバルブをＥＧＲパイプの最高部から外れた位置に設け、ＥＧＲパイプの両端のエンジン幅方向の距離をＬとし、上記最高部とＥＧＲバルブとのエンジン幅方向の距離をｘとするときに、ｘ／Ｌ＝（０〜０．５）の関係を満たすようにＥＧＲパイプを形成したので、エンジンの連続全負荷走行時等のＥＧＲバルブが閉じている状態で、ＥＧＲパイプ内に結露水が発生しても、上記距離ｘが上記距離Ｌと比較して短く、ＥＧＲパイプの最高部とＥＧＲバルブとの間に位置するＥＧＲパイプ内で発生する結露水の量は少ない。この結果、上記結露水が流下してＥＧＲバルブ内に流込むことはないので、ＥＧＲバルブが腐食せず、作動不良となることはない。
またＥＧＲパイプ内に結露水が溜まった状態でＥＧＲバルブを開くと、上記溜まった結露水が瞬時に高温のエンジンに流込み急激に膨張して圧力が異常に上昇し、振動や異音が発生する、いわゆるウォータハンマを引起こす場合があるが、上述のようにＥＧＲパイプ内に結露水が溜まることはないので、上記ウォータハンマも防止できる。
【００１７】
更にＥＧＲバルブをＥＧＲパイプの最高部から外れた位置に設け、ＥＧＲバルブの非作動状態が所定時間続いたときにコントローラがＥＧＲバルブを一定時間作動させるように構成すれば、ＥＧＲバルブの閉じた状態が比較的長く続いてＥＧＲパイプ内に結露水が発生しても、この結露水が流下する前にＥＧＲパイプに高温の排気ガスが流れて結露水が蒸発する。この結果、上記と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施形態の排気ガス再循環装置を含むエンジンの正面図。
【図２】  エンジンの回転速度及びトルクの関係における排気ガス再循環装置の作動領域を示す図。
【図３】  従来例を示す図１に対応する正面図。
【符号の説明】
１１  ディーゼルエンジン（エンジン）
１２  吸気マニホルド（吸気通路）
１３  吸気管（吸気通路）
１４  排気マニホルド（排気通路）
１６  排気管（排気通路）
７７  排気ガス再循環装置
１８  ＥＧＲパイプ
１８ｄ  吸気側パイプ部
１８ｆ  ＥＧＲパイプの最高部
１９  ＥＧＲバルブ
７１  コントローラ
【図１】
0003859880.tif 000002
【図２】
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【図３】
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