JP2003097361A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Ｅｇｒ装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＧＲガス中の煤および凝縮水などを効果的
に捕集して凝縮水による腐食およびデポジットによるシ
リンダライナの摩耗などを抑制する。 【解決手段】 ＥＧＲクーラ３より上流または下流の少
なくとも一方のＥＧＲ通路２ａ、２ｂに方向変換部４
ａ、４ｂを設ける。ＥＧＲ通路２ａ、２ｂの上流側に向
って開口するトラップ５ａ、５ｂを前記方向変換部４
ａ、４ｂの外側コーナに設けたことにより、ＥＧＲガス
に含まれる煤および冷却によって析出された凝縮水をト
ラップ５ａ、５ｂで捕集して給気通路１に還流されるＥ
ＧＲガスを清浄化するようにした。

Description

【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中の
ＮＯｘ濃度を低減させるに有効なＥＧＲ装置に係り、特
に、排気系から吸気系に還流されるＥＧＲガス中のデポ
ジットおよび凝縮水などを効果的に除去することができ
るようにしたＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＥＧＲ装置を備えたエンジンの熱負荷を
軽減してＮＯｘの生成を抑制するためには、ＥＧＲガス
を冷却するＥＧＲクーラを設けることが有効である。し
かしながら、ＥＧＲガス中に存在する煤などがＥＧＲ通
路あるいはＥＧＲクーラの内壁面にデポジットとして堆
積してＥＧＲガスの通流抵抗を増加させるとともに、冷
却効率を低下させる要因となっている。
【０００３】また、ＥＧＲガスを冷却するとＥＧＲガス
中に含まれる水分が凝縮し、燃料に微量に含まれる硫黄
分を成分とする硫酸あるいは硝酸が凝縮水に含まれる。
従って、上記凝縮水がＥＧＲ通路およびインテークマニ
ホールドの壁面を腐食させる原因となり、あるいは、凝
縮水で洗い流されたデポジットが凝縮水とともに燃焼室
に供給されてシリンダライナなどの摩耗を促進させる原
因となってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであって、ＥＧＲガス中の煤および凝
縮水などを効果的に捕集することにより、凝縮水による
腐食およびデポジットによるシリンダライナの摩耗など
を抑制することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、エキゾーストマニホールドから分岐して給
気通路に至るＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、該ＥＧ
Ｒクーラより上流または下流の少なくとも一方のＥＧＲ
通路に方向変換部を設ける一方、上流側に向って開口す
るトラップを前記方向変換部の外側コーナに設けたこと
を特徴としている。なお、トラップの内奥部から前記方
向変換部の下流に至るバイパス通路を設け、あるいは、
ＥＧＲ通路に水分離装置を設けることが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るＥＧＲ装置
の一実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示したト
ラップ取付部の拡大断面図である。
【０００７】これらの図において、図示しないエンジン
のエキゾーストマニホールドから分岐して給気通路１に
至るＥＧＲ通路２の途中にＥＧＲクーラ３を設けること
により、給気通路１に還流されるＥＧＲガスを冷却して
ＮＯｘの低減効果を高くするようにしている。なお、Ｅ
ＧＲクーラ３は水冷式あるいは空冷式の熱交換器で構成
され、エンジン冷却水あるいは外気との熱交換によりＥ
ＧＲガスの温度を低下させるものであり、エンジンの運
転状態に応答してＥＧＲガスの流量を最適制御するＥＧ
Ｒバルブを必要に応じてＥＧＲ通路２の適所に設けてい
る。
【０００８】ここに本実施形態においては、ＥＧＲガス
をＥＧＲクーラ３に導入する上流側ＥＧＲ通路２ａの下
流端およびＥＧＲクーラ３から流出したＥＧＲガスを給
気通路１に誘導する下流側ＥＧＲ通路２ｂの上流端にそ
れぞれほぼ直角に屈折する方向変換部４ａ、４ｂを設け
ている。
【０００９】具体的には、ＥＧＲクーラ３の入口側マニ
ホールド３ａの集合部を上流側ＥＧＲ通路２ａの下流端
の側壁に開口させて上流側の方向変換部４ａを形成する
とともに、下流側ＥＧＲ通路２ｂの上流端をＥＧＲクー
ラ３の出口側マニホールド３ｂの集合部の側壁に開口さ
せて下流側の方向変換部４ａ、４ｂを形成している。
【００１０】また、上流側ＥＧＲ通路２ａの終端壁を凹
入させて上流側に向って開口する上流側トラップ５ａを
構成するとともに、出口側マニホールド３ｂの集合部の
終端壁を凹入させて上流側に向かって開口する下流側ト
ラップ５ｂを構成している。そして、各トラップ５ａ、
５ｂの内部にそれぞれ多孔質のハニカムセラミックを充
填するとともに、各トラップ５ａ、５ｂの壁面にヒータ
６ａ、６ｂを埋め込むことにより、必要に応じてハニカ
ムセラミックを加熱することができるようにしている。
なお、ヒータ６ａ、６ｂは必要に応じて設けるものであ
り、加熱の必要性がない場合は設ける必要性はない。
【００１１】かかる構成になるＥＧＲ装置において、エ
ンジンが運転されると、エキゾーストマニホールドから
取り出したＥＧＲガスが上流側ＥＧＲ通路２ａを通って
ＥＧＲクーラ３に流入し、このＥＧＲクーラ３で熱交換
されて温度低下した後に下流側ＥＧＲ通路２ｂを経て給
気通路１に導入される。
【００１２】このようなＥＧＲガスの流れに際して、上
流側ＥＧＲ通路２ａを流れてきたＥＧＲガスはその下流
端に形成された上流側方向変換部４ａにおいて急激に方
向変換してＥＧＲクーラ３の入口側マニホールド３ａに
導入される。また、ＥＧＲクーラ３で冷却されたＥＧＲ
ガスは、出口側マニホールド３ｂの集合部４ｂと下流側
ＥＧＲ通路２ｂの接続部（下流側ＥＧＲ通路２ｂの上流
端近傍）で急激に方向変換して下流側ＥＧＲ通路２ｂに
流入し、該通路２ｂを経て給気通路１に導入される。
【００１３】ところで、ＥＧＲガスに含まれる煤および
冷却によって析出された凝縮水は気体成分よりも比重が
大きい。このために、上流側ＥＧＲ通路２ａを流れてき
たＥＧＲガス中の煤および凝縮水はその下流端に設けた
上流側の方向変換部４ａにおける方向変換時に慣性で上
流側のトラップ５ａに飛び込んで捕集され、ＥＧＲクー
ラ３での冷却にともなって析出された凝縮水および上流
側トラップ５ａに捕集されなかった煤は、下流側のトラ
ップ５ｂに飛び込んで捕集される。
【００１４】従って、下流側ＥＧＲ通路２ｂから給気通
路１に導入されたＥＧＲガスには煤および凝縮水がほと
んど含まれておらず、給気通路１の内壁へのデポジット
の堆積および凝縮水による腐食が予防され、デポジット
の混入にともなうシリンダライナの摩耗などが回避され
る。なお、各トラップ５ａ、５ｂに捕集された煤は、定
期的あるいは必要に応じて行われるヒータ６ａ、６ｂへ
の通電による加熱作用で焼却処理され、この際の焼却熱
で凝縮水を気化させてＥＧＲガスとともに給気通路１に
流入させる。
【００１５】ところで、トラップ５ａ、５ｂに充填した
ハニカムセラミックの表面には煤の焼却および凝縮水の
気化により硫酸塩などの灰分が残されるために、このハ
ニカムセラミックを定期的に交換することが望まれる。
また、ハニカムセラミックの表面に従来公知の酸化触媒
を担持させて酸化機能を高くした場合は、ＥＧＲガスの
温度を熱源として煤を焼却することができるためにヒー
タ６ａ、６ｂを省略することができる。
【００１６】また、トラップ５ａ、５ｂの適所に凝縮水
の排出手段を設け、あるいは、凝縮水を排気系に戻して
排気熱による気化処理を行わせることも可能であり、ト
ラップ５ａ、５ｂの具体的な構成および取付位置は実施
形態のものに限定されない。
【００１７】すなわち、図３は上流側ＥＧＲ通路２ａの
方向変換部４ａのみにトラップ５ａを設けた場合を示し
ている。従って、このように上流側ＥＧＲ通路２ａの方
向変換部４ａのみにトラップ５ａを設けた場合はトラッ
プ５ａの捕集によって水分および煤が除去されたＥＧＲ
ガスがＥＧＲクーラ３に導入されるために、ＥＧＲクー
ラ３の腐食および目詰まり防止効果が高くなる。
【００１８】また、図４は下流側ＥＧＲ通路２ｂの方向
変換部４ｂのみにトラップ５ｂを設けた場合を示してい
る。このために、この場合はＥＧＲガス中の煤はもとよ
り、ＥＧＲクーラ３の冷却にともなって析出された凝縮
水を確実に捕集することができるために、図３に示した
ものに対比してより清浄なＥＧＲガスを給気通路１に還
流させることができる利点がある。
【００１９】なお、上記実施形態では、いずれもトラッ
プ５ａ、５ｂにヒータ６ａ、６ｂを設け、トラップ５
ａ、５ｂに捕集された煤を定期的あるいは必要に応じて
ヒータ６ａ、６ｂに通電加熱して焼却処理し、この際の
焼却熱で凝縮水を気化させてＥＧＲガスとともに給気通
路１に流入させるようにしているが、排気（ＥＧＲガ
ス）の温度を利用して煤の焼却もしくは凝縮水の気化を
行なうことができる場合は必ずしもヒータ６ａ、６ｂを
設ける必要性はない。
【００２０】図５は本発明に係るＥＧＲ装置の他の実施
形態を示す概略構成図である。本実施形態においては、
エキゾーストマニホールド７から分岐してＥＧＲクーラ
３に至る上流側ＥＧＲ通路２ａの方向変換部４ａをエキ
ゾーストマニホールド７の直下に位置させるとともに、
上流側トラップ５ａの内奥部から前記方向変換部４ａの
下流に至るバイパス通路８を設けている。
【００２１】従って本実施形態による場合は、排気の動
圧をバイパス通路８から逃がして上流側トラップ５ａの
内部圧力の上昇を回避することができるために、該トラ
ップ５ａへの煤あるいは凝縮水などの飛び込み慣性力が
損なわれ難くなり、捕集効率が高くなる。
【００２２】なお、上記トラップ５ａの捕集効率をより
高くするためには、上流側トラップ５ａを経由しないＥ
ＧＲ通路２ａに適度な絞りを設けて上流側トラップ５ａ
を通過するＥＧＲガスの流量比を高くすることが有効で
あり、このように上流側トラップ４ａをエキゾーストマ
ニホールド７に近付けて上流側トラップ５ａを高温のＥ
ＧＲガスに曝すようにした場合は、従来公知のディーゼ
ルパティキュレートフィルタの場合と同様に酸化触媒の
存在のもとにＥＧＲガスの温度を利用してトラップ５ａ
に捕集されたデポジットを酸化（焼却）して再生するこ
ともできる利点がある。
【００２３】また、前記実施形態では下流側ＥＧＲ通路
２ｂにも方向変換部４ｂを設け、上流側に向って開口す
る下流側トラップ５ｂを下流側方向変換部４ｂの外側コ
ーナに設けてデポジットに加えて凝縮水を捕集するよう
にしているが、図３に示したようにサイクロン方式のミ
ストセパレータ９などを下流側ＥＧＲ通路２ｂに設ける
ことにより、比重がＥＧＲガスに近似しているミスト状
の凝縮水までをも効率的に分離捕集することができる。
１０はＥＧＲバルブであり、水分離装置は前記トラップ
５ｂあるいはミストセパレータ９に限定されるものでは
なく、圧力損失をともなうことなくＥＧＲガスから凝縮
水を分離する機能を有するものであればその構成は任意
である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、エキゾーストマニホールドから分岐して給気通路に
至るＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、該ＥＧＲクーラ
より上流または下流の少なくとも一方のＥＧＲ通路に方
向変換部を設けるとともに、ＥＧＲ通路の上流側に向っ
て開口するトラップを方向変換部の外側コーナに設けた
ことにより、ＥＧＲガスに含まれる煤および凝縮水を比
重差を利用してトラップに捕集することができるため
に、給気通路に還流されるＥＧＲガス中の煤および凝縮
水を大幅に減少することができる。
【００２５】また、請求項２のようにトラップの内奥部
から方向変換部の下流に至るバイパス通路を設けた場合
は、ＥＧＲガスの動圧を逃がすことができるためにトラ
ップによるデポジットの捕集効率をより高くすることが
できるものであり、請求項３のようにＥＧＲ通路に水分
離装置を設けた場合は、比重がＥＧＲガスに近似してい
るミスト状の凝縮水までをも効率的に分離捕集すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＥＧＲ装置の一実施形態を示す概
略構成図である。
【図２】図１に示したトラップ取付部の拡大断面図であ
る。
【図３】図１に示したＥＧＲ装置の変形例を示す概略構
成図である。
【図４】図１に示したＥＧＲ装置の他の変形例を示す概
略構成図である。
【図５】本発明に係るＥＧＲ装置の他の実施形態を示す
概略構成図である。
【符号の説明】
１ 給気通路 ２ ＥＧＲ通路 ２ａ 上流側ＥＧＲ通路 ２ｂ 下流側ＥＧＲ通路 ３ ＥＧＲクーラ ３ａ 入口側マニホールド ３ｂ 出口側マニホールド ４ａ、４ｂ 方向変換部 ５ａ、５ｂ トラップ ６ａ、６ｂ ヒータ ７ エキゾーストマニフォールド ８ バイパス通路 ９ ミストセパレータ １０ ＥＧＲバルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エキゾーストマニホールドから分岐して
    給気通路に至るＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを設け、該Ｅ
    ＧＲクーラより上流または下流の少なくとも一方のＥＧ
    Ｒ通路に方向変換部を設ける一方、上流側に向って開口
    するトラップを前記方向変換部の外側コーナに設けたこ
    とを特徴とするＥＧＲ装置。
  2. 【請求項２】 トラップの内奥部から前記方向変換部の
    下流に至るバイパス通路を設けたことを特徴とする請求
    項１に記載のＥＧＲ装置。
  3. 【請求項３】 ＥＧＲ通路に水分離装置を設けたことを
    特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲ装置。
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