JP2011032984A - 排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過給器の劣化を抑制する排気還流装置を提供する。
【解決手段】旋回部１００は、コンプレッサ４２の上流側に設けられ、吸気の一部とＬＰＬ−ＥＧＲ部７０により導かれたＥＧＲガスとを旋回させて混合するとともに、分離対象物を遠心分離する。これにより、ＥＧＲガスの温度が低下することにより析出した凝縮水や排気中の異物は遠心分離され、過給器４０に供給されないので、過給器４０の破損および劣化を抑制することができる。また、吸気の一部とＥＧＲガスとは、旋回部１００にて旋回することにより混合されるので、過給用空気の温度ムラを低減することができる。この温度ムラのない過給用空気が過給器４０に供給されるので、過給器４０の熱歪による破損および劣化を抑制することができる。吸気の一部のみをＥＧＲガスとともに旋回させているので、吸気の全体を旋回させる場合と比較して、圧損を低減することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排気の一部を吸気系へ還流する排気還流装置に関する。

従来、排気系を流れる排気の一部を吸気系へ還流する排気還流装置が知られている。排気還流装置としては、ＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置およびＬＰＬ(Low Pressure Loop)−ＥＧＲ装置が公知である。ＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置は、内燃機関の燃焼室から排出された高圧の排気をそのままスロットルの下流側の比較的高い圧力の部位へ還流する。一方、ＬＰＬ(Low Pressure Loop)−ＥＧＲ装置は、燃焼室から排出され、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を通過した比較的低圧の排気（以下、「ＬＰＬ−ＥＧＲガス」或いは単に「ＥＧＲガス」という。）を、比較的低い圧力の部位、即ち、吸気系における過給器の上流側へ還流する。

ところで、ＥＧＲガスには、燃料の燃焼によって生じた水蒸気が含まれる。また、過給器のタービンやＤＰＦなどの部品から生じた異物が含まれることがある。水蒸気や異物等を含んだＥＧＲガスが、過給器のコンプレッサの上流側に供給されると、コンプレッサの腐食や破損の原因となる。特許文献１の技術では、カーボン微粒子、水蒸気、水滴等の異物が含まれるＥＧＲガスを、インペラの周方向速度が相対的に低い回転中心部に衝突させることにより、周方向速度が相対的に高い外周部分への異物の衝突を回避し、コンプレッサの破損や摩耗を抑制している。また、特許文献２の技術では、ＥＧＲガスを旋回させることにより、ＥＧＲガス中の水蒸気を取り除く技術が提案されている。

特開２００９−２４６９２号公報 特開２００９−４１５５１号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ＥＧＲガス中の異物が除去されないままコンプレッサの回転中心部に供給されるため、水滴や異物等がコンプレッサに衝突して破損或いは腐食するという課題は未だ解決されていない。また、比較的高温のＥＧＲガスがコンプレッサの中心部に降りかかるため、コンプレッサの外周部と内周部とでの温度差が生じ、この温度差により、コンプレッサに歪みが生じ、破損する虞がある。また、特許文献２の技術では、ＥＧＲガスと吸気とが十分に混合されないため、温度ムラのある空気がコンプレッサに供給されることにより、コンプレッサに温度差が生じ、コンプレッサの歪みや破損の原因となる。また、ＥＧＲガス中の凝縮水は除去されるものの、ＥＧＲガスと吸気とが合流することによってＥＧＲガスの温度が低下して発生した凝縮水が除去されないため、この凝縮水がコンプレッサに供給されることにより、コンプレッサの腐食や破損の原因となる。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、過給器の劣化を抑制する排気還流装置を提供することにある。

請求項１に記載の排気還流装置は、吸気系および排気系を有する内燃機関と、過給器と、排気還流部材と、旋回手段とを備える。過給器は、タービンとコンプレッサとを有し、吸気を過給する。タービンは、排気系に設けられる。コンプレッサは、吸気系に設けられ、タービンとシャフトによって連結されることにより、タービンとともに回転する。排気還流部材は、排気の一部をＥＧＲガスとしてタービンの下流側からコンプレッサの上流側へ導く。

本発明は、旋回手段を備えている点に特徴を有している。旋回手段は、コンプレッサの上流側に設けられ、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させて混合するとともに、分離対象物を遠心分離する。分離対象物には、還流された排気の温度が低下することにより析出した凝縮水や、ＥＧＲガス中の異物等が含まれる。

これにより、ＥＧＲガスが吸気と混合されることによってＥＧＲガスの温度が低下して析出する凝縮水及びＥＧＲガス中の分離対象物が遠心分離され、過給器に供給されないので、過給器の破損および腐食等の劣化を抑制することができる。また、旋回手段が、ＥＧＲガスと吸気とを混合する機能と、凝縮水を含む異物を分離する機能とを兼ね備えているため、異物等を分離するための手段を別途設ける必要がない。また、吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回することにより混合されるので、温度ムラを低減することができる。このような温度ムラのない混合気が過給器に供給されるので、過給器の熱歪による破損および劣化を抑制することができる。さらに、本発明では、吸気の一部はＥＧＲガスとともに旋回するが、吸気の残部は旋回せずに過給器に供給される。すなわち、吸気の一部のみをＥＧＲガスとともに旋回させているので、吸気の全体をＥＧＲガスとともに旋回させる場合と比較して、圧損を低減することができる。
なお、本発明においては、吸気口から排気口までの流れにおいて、吸気口側を上流側とし、排気口側を下流側としている。

旋回手段は、以下のような構成とすることができる。
請求項２に記載の発明では、旋回手段は、外筒と、内筒と、案内部材と、を有する。外筒は、吸気系の一部を構成し、吸気流入部および混合気流出部を有する。吸気流入部は、外筒の一方の端部に形成され、吸気が流入する。混合気流出部は、外筒の他方の端部に形成され、吸気およびＥＧＲガスが過給器側に流出する。内筒は、外筒の内部に同軸に形成される。案内部材は、外筒または内筒の周方向に吸気の一部とＥＧＲガスとを導く。
これにより、外筒が吸気系の一部を構成しているので、体格を小型化することができる。また、案内部材により、吸気の一部とＥＧＲガスとが外筒または内筒の周方向に導かれるので、容易に旋回流を形成することができる。なお、本発明でいうところの「周方向」とは、外筒または内筒の軸に対して垂直であることに限らない。したがって、案内部材は、筒内にて旋回流が形成される程度に気流が周方向成分を有する方向に導かれるように形成されればよい。

請求項３に記載の発明では、内筒は、ＥＧＲガスが流入する排気流入部を有し、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させる旋回通路を内部に形成する。また、外筒は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路を内筒との間に形成する。これにより、外筒と外筒の内部に設けられた内筒とによって旋回通路と非旋回通路とを容易に区別することができる。
請求項４に記載の発明では、排気流入部は、内筒の側面に開口し、内筒に偏心して設けられる。例えば、排気流入部は、内筒の接線方向に設けられる。これにより、内筒の側面から流入したＥＧＲガスを内筒の内壁に沿って容易に旋回させることができる。
請求項５に記載の発明では、案内部材は、前記内筒の内部に形成された旋回通路に設けられるサイクロン羽根を有する。これにより、旋回通路に流入した吸気の一部とＥＧＲガスとを容易に旋回させることができる。

請求項６に記載の発明では、外筒は、ＥＧＲガスが流入する排気流入部を有し、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させる旋回通路を内筒との間に形成する。また、内筒は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路を内部に形成する。これにより、外筒と外筒の内部に設けられた内筒とによって旋回通路と非旋回通路とを容易に区別することができる。
請求項７に記載の発明では、排気流入部は、外筒の側面に開口し、外筒に偏心して設けられる。例えば、排気流入部は、外筒の接線方向に設けられる。これにより、外筒の側面から流入したＥＧＲガスを外筒の内壁に沿って容易に旋回させることができる。
請求項８に記載の発明では、案内部材は、外筒と内筒との間に形成された旋回通路に設けられるサイクロン羽根を有する。これにより、旋回通路に流入した吸気の一部とＥＧＲガスとを容易に旋回させることができる。

本発明の第１実施形態による排気還流装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による排気還流装置を示す模式的な断面図である。 図２のＩＩＩ−Ｐ−Ｏ−ＩＩＩ線断面を示す図である。 本発明の第２実施形態による排気還流装置を示す断面図である。 図４のＶ−Ｐ−Ｏ−Ｖ線断面を示す図である。

以下、本発明による排気還流装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による排気還流装置は、ディーゼルエンジンシステムに適用される。図１に示すように、排気還流装置１０は、内燃機関としてのエンジン本体１１、吸気系２０、排気系３０、過給器４０、排気浄化部５０、ＨＰＬ−ＥＧＲ部６０、排気還流部材としてのＬＰＬ−ＥＧＲ部７０、及び旋回手段としての旋回部１００を備えている。

エンジン本体１１は、本実施形態ではディーゼルエンジンであり、シリンダ１２及びピストン１３を有している。シリンダ１２とピストン１３との間には、燃焼室１４が形成される。ピストン１３は、シリンダ１２の内側を軸方向へ往復移動する。なお、エンジン本体１１は、複数のシリンダ１２を有しているが、図１においては１つのシリンダ１２のみを図示している。エンジン本体１１は、後述する吸気通路２３と燃焼室１４との間を開閉する吸気バルブ１５、及び後述する排気通路３３と燃焼室１４との間を開閉する排気バルブ１６を有している。

吸気系２０は、エンジン本体１１に空気を導入する。吸気系２０は、吸気通路部材２１を有している。吸気通路部材２１は、一方の端部に吸気口２２を形成し、他方の端部がエンジン本体１１に接続している。吸気通路部材２１は、吸気口２２とエンジン本体１１の燃焼室１４とを接続する吸気通路２３を形成する。吸気通路２３の吸気口２２の近傍には、空気中の異物を除去するエアクリーナ２９が設けられている。また、吸気通路２３のエアクリーナ２９と後述する過給器のコンプレッサ４２との間には、旋回部１００が設けられている。旋回部１００の詳細については後述する。吸気系２０には、吸気口２２側から順に、エアクリーナ２９、旋回部１００、過給器４０のコンプレッサ４２、インタークーラ２４、スロットル２５、及び、サージタンク２６が設けられている。以下、吸気通路２３の吸気の流れは、吸気口２２側を上流とし、燃焼室１４側を下流とする。

スロットル２５は、スロットルバルブ２７を有している。スロットルバルブ２７は、吸気通路２３を開閉する。これにより、スロットル２５は、ＨＰＬ−ＥＧＲ部６０を流れる比較的高圧のガスの量をより多くするように調整する。サージタンク２６は、スロットル２５と燃焼室１４との間に設けられている。スロットル２５を通過した空気は、サージタンク２６を経由してエンジン本体１１の各燃焼室１４へ分配される。

排気系３０は、エンジン本体１１から排出された排気を外部へ導く。排気系３０は、排気通路部材３１を有している。排気通路部材３１は、一方の端部がエンジン本体１１に接続し、他方の端部に排気口３２を形成している。排気通路部材３１は、エンジン本体１１の燃焼室１４と排気口３２とを接続する排気通路３３を形成する。排気系３０には、エンジン本体１１側から順に、過給器４０のタービン４１および排気浄化部５０が設けられている。以下、排気通路３３の排気の流れは、燃焼室１４側を上流とし、排気口３２側を下流とする。

過給器４０は、タービン４１およびコンプレッサ４２を有している。タービン４１とコンプレッサ４２とは、シャフト４３によって連結されている。そのため、タービン４１とコンプレッサ４２とは、同期して回転する。タービン４１は、排気通路３３に設けられている。また、コンプレッサ４２は、吸気通路２３に設けられている。排気通路３３を排気が流れることにより、タービン４１が回転し、タービン４１の回転に伴ってコンプレッサ４２が回転する。これにより、吸気通路２３を流れる空気は、エンジン本体１１の燃焼室１４へ過給される。インタークーラ２４では、過給器４０による過給によって温度が上昇した吸気が冷却される。

排気浄化部５０は、排気通路３３において、過給器４０の下流側に設けられる。排気浄化部５０は、ＤＰＦ部５１及び触媒部５２を有している。ＤＰＦ部５１は、例えばセラミック等によりハニカム状に形成され、排気に含まれる煤等の粒子状物質を捕捉する。触媒部５２は、排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒である。

ＨＰＬ−ＥＧＲ部６０は、通路部材６１、冷却器６２、バイパス通路部材６３、開度制御弁６４、及び、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６５を有している。通路部材６１は、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６を形成している。ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６は、排気通路３３と吸気通路２３とを接続している。詳細には、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６は、排気系３０においてタービン４１の上流側で排気通路３３から分岐し、吸気系２０のスロットル２５の下流側で吸気通路２３に合流している。そのため、ＨＰＬ−ＥＧＲ部６０では、エンジン本体１１から排出された直後の比較的高圧の排気がＨＰＬ−ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

冷却器６２は、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６を流れるＨＰＬ−ＥＧＲガスを冷却する。バイパス通路部材６３は、バイパス通路６７を形成している。バイパス通路６７は、冷却器６２の排気通路３３側でＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６から分岐し、冷却器６２の吸気通路２３側でＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６に合流する。冷却器６２の吸気通路２３側にてＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６とバイパス通路６７とが合流する合流部分には、開度制御弁６４が設けられている。開度制御弁６４は、冷却器６２を経由するＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６と、冷却器６２を経由しないバイパス通路６７と、を流れるＨＰＬ−ＥＧＲガスの流量を制御する。冷却器６２を経由するＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６及び冷却器６２を経由しないバイパス通路６７を流れるＨＰＬ−ＥＧＲガスの流量を制御することにより、ＨＰＬ−ＥＧＲガスの温度が制御される。ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６５は、開度制御弁６４の吸気通路２３側に設けられる。ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６５は、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６を開閉することにより、ＨＰＬ−ＥＧＲ通路６６を経由して排気通路３３から吸気通路２３へ還流されるＨＰＬ−ＥＧＲガスの流量を制御する。ＨＰＬ−ＥＧＲ弁６５が開いているとき、エンジン本体１１から排出された排気の一部は、ＨＰＬ−ＥＧＲ部６０を経由して、ＨＰＬ−ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

排気還流部材としてのＬＰＬ−ＥＧＲ部７０は、通路部材７１、冷却器７２、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７３を有している。通路部材７１は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４を形成している。ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４は、排気通路３３と吸気通路２３とを接続している。詳細には、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４は、排気系３０において過給器４０の下流側である排気浄化部５０のＤＰＦ部５１と触媒部５２との間から分岐し、吸気系２０において過給器４０のコンプレッサ４２の上流側で吸気通路２３に合流している。そのため、ＬＰＬ−ＥＧＲ部７０では、過給器４０のタービン４１および排気浄化部５０のＤＰＦ部５１を通過した比較的低圧の排気がＬＰＬ−ＥＧＲガス（以下、単に「ＥＧＲガス」という。）として吸気通路２３へ還流される。

冷却器７２は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４を流れるＥＧＲガスを冷却する。ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７３は、冷却器７２の吸気通路２３側に設けられる。ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７３は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４を開閉することにより、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４を通過して排気通路３３から吸気通路２３へ還流されるＥＧＲガスの流量を制御する。ＬＰＬ−ＥＧＲ弁７３が開いているとき、エンジン本体１１から排出された排気の一部は、ＬＰＬ−ＥＧＲ部７０を経由して、ＥＧＲガスとして吸気通路２３へ還流される。

旋回手段としての旋回部１００は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４と吸気通路２３との合流部分またはその下流であって、吸気通路２３における過給器４０のコンプレッサ４２の上流側に設けられている。
ここで、図２及び図３に基づいて旋回部１００について詳述する。なお、図２は、排気流入部を通り、旋回部１００の軸に垂直な断面を示す断面図であり、図３は図２のＩＩＩＰ−Ｏ−ＩＩＩ線断面に対応する断面図である。

図２及び図３に示すように、旋回部１００は、いずれも樹脂で形成される外筒１１０及び内筒１２０を有している。外筒１１０は、略円筒状に形成され、旋回部１００の外郭を構成している。また、外筒１１０は、吸気系２０の吸気通路部材２１の一部を構成している。外筒１１０の上流側の端部には、吸気が流入する吸気流入部１１１が形成されている。外筒１１０の下流側の端部には、吸気およびＥＧＲガスが過給器４０側へ流出する混合気流出部１１２が形成されている。外筒１１０は、混合気流出部１１２方向に縮径するテーパ部１１４を有し、混合気流出部１１２の径は、吸気流入部１１１の径よりも小さく形成されている。

内筒１２０は、外筒１１０の内側に同軸に設けられ、内部に吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回する旋回通路１５１を形成する。また、外筒１１０と内筒１２０との間には、旋回させない吸気の通路である非旋回通路１５２を形成する。
排気流入部１３３は、内筒１２０の側面に形成された開口１２７と接続し、内部に排気流入通路１５３を形成している。排気流入部１３３は、内筒１２０に偏心して設けられる。図２に示すように、排気流入部１３３は、内筒１２０の接線方向に設けられる。排気流入部１３３は、外筒１１０の側壁１１５に形成された開口１１７に挿通される。また、排気流入部１３３は、開口１２７と反対側の端部が通路部材７１（図２、図３中には不図示）と接続している。これにより、排気流入通路１５３は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４と接続している。

内筒１２０には、混合気流出部１１２方向に縮径するテーパ部１２４が形成されている。内筒１２０の混合気流出部１１２側の端部には、内筒１２０の内側にて同軸に設けられる二重管部１３１が形成されている。この二重管部１３１と内筒１２０の内壁１２６との間には、空間１５５が形成されている。空間１５５に連通する位置には、分離部１３７が設けられる。分離部１３７は、内筒１２０の径方向外側に突設される。また、分離部１３７は、外筒１１０の側壁１１５に形成された開口１１８に挿通され、図１に示す通路部材１７５を介して過給器４０のコンプレッサ４２よりも下流側の吸気通路部材２１と接続している。分離部１３７に形成される分離室１５７は、図示しない開口および通路部材１７５に形成される通路１７６を経由してコンプレッサ４２の下流側にて吸気通路２３と接続している。

内筒１２０の内部には、案内部材１４０が設けられる。案内部材１４０は、中心柱１４１及び８枚のサイクロン羽根１４２から構成されている。中心柱１４１は、混合気流出部１１２側に開口する断面視Ｕ字状に形成され、内筒１２０の軸中心に設けられる。サイクロン羽根１４２は、中心柱１４１から内筒１２０の側壁に向かって放射状に形成される。なお、本形態においては、サイクロン羽根１４２は８枚であるが、羽根の枚数、形状、傾斜角度や、中心柱１４１の大きさ、形状等は、ＥＧＲガスおよび吸気をどのように旋回させるかに応じて適宜選択することができる。
なお、排気流入部１３３、二重管部１３１、分離部１３７、及び、案内部材１４０は、内筒１２０と一体に形成されている。

ここで旋回部１００における吸気およびＥＧＲガスの流れについて図３に基づいて説明する。
矢印Ａ１で示すように、吸気流入部１１１から流入した吸気のうち、内筒１２０の流入しなかった吸気である吸気の残部は、外筒１１０と内筒１２０との間に形成された非旋回通路１５２を経由し、旋回することなく混合気流出部１１２から過給器４０のコンプレッサ４２側へ供給される。

矢印Ａ２で示すように、吸気流入部１１１から流入した吸気の一部は、内筒１２０の内部に形成された旋回通路１５１に流入する。また、矢印Ｅで示すように、ＥＧＲガスは、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４から排気流入通路１５３を経由し、内筒１２０の内部に形成された旋回通路１５１に流入する。旋回通路１５１に流入した吸気およびＥＧＲガスは、サイクロン羽根１４２によって周方向に導かれて旋回流を形成する。旋回通路１５１に流入した吸気およびＥＧＲガスは、内筒１２０内を旋回することにより混合され、温度ムラのない過給用空気となる。過給用空気は、二重管部１３１の内部を経由して外筒１１０内に流入し、非旋回通路１５２を経由した旋回していない吸気とともに混合気流出部１１２から流出し、過給器４０のコンプレッサ４２の上流側へ供給される。また、ＥＧＲガスがサイクロン羽根１４２によって旋回流を形成し、内筒１２０内を吸気の一部とともに旋回し、温度が低下することによって析出した凝縮水やＥＧＲガス中の異物である分離対象物は、遠心分離され、矢印Ｓで示すように、内筒１２０の内壁１２６と二重管部１３１との間に形成される空間１５５を旋回した後、分離室１５７、通路１７６を経由して、過給器４０のコンプレッサ４２の下流側の吸気通路２３に排出される。なお、分離対象物は、例えば排気浄化部５０のＤＰＦ部５１と触媒部５２との間など、他の箇所に排出されるように構成してもよい。

以上詳述したように、本実施形態による排気還流装置１０は、吸気系２０および排気系３０を有するエンジン本体１１と、過給器４０と、ＬＰＬ−ＥＧＲ部７０と、旋回部１００と、を備える。ＬＰＬ−ＥＧＲ部７０は、排気の一部をタービン４１の下流側から、コンプレッサ４２の上流側へ導く。旋回部１００は、コンプレッサ４２の上流側に設けられ、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させて混合するとともに、排気の温度が低下することにより析出した凝縮水やＥＧＲガス中の異物等である分離対象物を遠心分離する。

これにより、ＥＧＲガスと吸気とが混合されることによってＥＧＲガスの温度が低下して析出する凝縮水およびＥＧＲガス中の分離対象物が遠心分離され、過給器に供給されないので、過給器の破損および腐食等の劣化を抑制することができる。また、旋回部１００が、ＥＧＲガスと吸気とを混合する機能と、凝縮水を含む異物を分離する機能とを兼ね備えているため、異物等を分離するための手段を別途設ける必要がない。また、吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回することにより混合されるので、温度ムラを低減することができる。このような温度ムラのない混合気が過給器に供給されるので、過給器の熱歪による破損および劣化を抑制することができる。さらに、本形態では、吸気の一部は、内筒１２０の内部に形成される旋回通路１５１に導かれてＥＧＲガスとともに旋回するが、吸気の残部は、外筒１１０と内筒１２０との間に形成された非旋回通路１５２を経由して旋回することなく過給器４０のコンプレッサ４２の上流側に供給される。すなわち、吸気の一部のみをＥＧＲガスとともに旋回させているので、吸気の全体を旋回させる場合と比較して、圧損を低減することができる。

また、外筒１１０が吸気通路部材２１の一部を構成しているので、装置全体の体格を小型化することができる。また、案内部材１４０により、吸気の一部とＥＧＲガスとが内筒１２０の周方向に導かれるので、容易に旋回流を形成することができる。
内筒１２０は、ＥＧＲガスが流入する排気流入部１３３を有し、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させる旋回通路１５１を内部に形成する。また、外筒１１０は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路１５２を内筒１２０との間に形成する。これにより、外筒１１０と内筒１２０とによって旋回通路１５１と非旋回通路１５２とを容易に区別することができる。

排気流入部１３３は、内筒１２０の側面に開口し、内筒１２０に偏心して設けられる。本形態では、排気流入部１３３は、内筒１２０の接線方向に設けられる。これにより、内筒１２０の側面から流入したＥＧＲガスを内筒１２０の内壁１２６に沿って容易に旋回させることができる。
案内部材１４０は、内筒１２０の内部に形成された旋回通路１５１に設けられるサイクロン羽根１４２を有する。これにより、旋回通路１５１に流入した吸気の一部とＥＧＲガスとを容易に旋回させることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による旋回部を、図４、図５に示す。なお、排気還流装置全体の構成については、上記第１実施形態と同様であるため、旋回部の構成についてのみ説明する。なお、図４は、排気流入部を通り、旋回部の軸に垂直な断面を示す断面図であり、図５は、図４のＶ−Ｐ−Ｏ−Ｖ線断面に対応する断面図である。

本形態の旋回部２００は、いずれも樹脂で形成される外筒２１０及び内筒２２０を有している。外筒２１０は、略円筒状に形成され、旋回部２００の外郭を形成している。また、外筒２１０は、吸気系２０の吸気通路部材２１の一部を構成している。外筒２１０の上流側の端部には、吸気が流入する吸気流入部２１１が形成されている。外筒２１０の吸気流入部２１１の反対側の端部２１９には、略円筒状に形成される混合気流出部２１２が挿通される。混合気流出部２１２の吸気流入部２１１側の端部は、ラッパ状に拡開する形状となっている。混合気流出部２１２の吸気流入部２１１とは反対側の端部は、過給器４０のコンプレッサ４２の上流側の吸気通路部材２１と接続し、吸気およびＥＧＲガスをコンプレッサ４２の上流側の吸気通路２３へ供給する。

排気流入部２３３は、外筒２１０の側壁２１５に形成された開口２１７と接続し、内部に排気流入通路２５３を形成している。排気流入部２３３は、外筒２１０に偏心して設けられる。図４に示すように、排気流入部２３３は、外筒２１０の接線方向に設けられる。排気流入部２３３は、開口２１７と反対側の端部が通路部材７１（図４、図５中には不図示）と接続している。これにより、排気流入通路２５３は、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４と接続している。

外筒２１０の内壁２１６と混合気流出部２１２との間には、空間２５５が形成されている。空間２５５に連通する位置には、分離部２３７が設けられる。分離部２３７は、外筒２１０の径方向外側に突設される。分離部２３７は、図１に示す通路部材１７５を介して過給器４０のコンプレッサ４２よりも下流側の吸気通路部材２１と接続している。分離部２３７に形成される分離室２５７は、図示しない開口および通路部材１７５に形成される通路１７６を経由してコンプレッサ４２の下流側にて吸気通路２３と接続している。
なお、混合気流出部２１２、排気流入部２３３、分離部２３７は、外筒２１０と一体に形成されている。

内筒２２０は、外筒２１０の内側に同軸に設けられる。内筒２２０の吸気流入部２１１側の端部２２９は、排気流入部２３３の吸気流入部２１１側の端部と軸方向における位置が略一致する位置に設けられている。これにより、ＥＧＲガスが内筒２２０内に進入するのを防いでいる。内筒２２０の内部には、旋回させない吸気の通路である非旋回通路２５２を形成する。また、外筒２１０と内筒２２０との間には、吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回する旋回通路２５１を形成する。内筒２２０には、混合気流出部２１２方向に縮径するテーパ部２２４が形成されている。

外筒２１０と内筒２２０との間の旋回通路２５１には、案内部材２４０が設けられる。案内部材２４０は、内筒２２０の外壁２２８から外筒２１０の内壁２１６に向かって放射状に形成されるサイクロン羽根２４２から構成されている。本形態においては、サイクロン羽根２４２は８枚であるが、羽根の枚数、形状、傾斜角度等は、ＥＧＲガスおよび吸気をどのように旋回させるかに応じて適宜選択することができる。

ここで、旋回部２００における吸気およびＥＧＲガスの流れについて、図５に基づいて説明する。
矢印Ｂ１で示すように、吸気流入部２１１から流入した吸気のうち、外筒２１０と内筒２２０との間に流入しなかった吸気である吸気の残部は、内筒２２０の内部に形成された非旋回通路２５２を経由して、旋回することなく混合気流出部２１２から過給器４０のコンプレッサ４２側へ供給される。

矢印Ｂ２で示すように、吸気流入部２１１から流入した吸気の一部は、外筒２１０と内筒２２０との間に形成された旋回通路２５１に流入する。また、矢印Ｆで示すように、ＥＧＲガスは、ＬＰＬ−ＥＧＲ通路７４から排気流入通路２５３を経由し、外筒２１０と内筒１２０との間に形成された旋回通路２５１に流入する。旋回通路２５１に流入した吸気およびＥＧＲガスは、サイクロン羽根２４２によって周方向に導かれて旋回流を形成する。旋回通路２５１に流入した吸気およびＥＧＲガスは、外筒２１０と内筒２２０との間を旋回することにより混合され、温度ムラのない過給用空気となる。過給用空気は、非旋回通路２５２を経由した旋回していない吸気とともに混合気流出部２１２から流出し、過給器４０のコンプレッサ４２の上流側へ供給される。また、ＥＧＲガスがサイクロン羽根２４２によって旋回流を形成し、外筒２１０と内筒２２０との間を吸気の一部とともに旋回し、温度が低下することによって析出した凝縮水やＥＧＲガス中の異物である分離対象物は、遠心分離され、矢印Ｔで示すように、内壁２１６と混合気流出部２１２との間に形成される空間２５５を旋回した後、分離室２５７、通路１７６を経由して、過給器４０のコンプレッサ４２の下流側の吸気通路２３に排出される。なお、分離対象物は、例えば排気浄化部５０のＤＰＦ部５１と触媒部５２との間など、他の箇所に排出されるように構成してもよい。

本形態では、コンプレッサ４２の上流側に設けられ、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させて混合するとともに、分離対象物を遠心分離する旋回部２００を有している。また、外筒２１０が吸気通路部材２１の一部を構成している。さらに、案内部材により、吸気の一部とＥＧＲガスとが外筒２１０の周方向に導かれる。これにより、上記実施形態と同様の効果を奏する。

本形態では、ＥＧＲガスが流入する排気流入部２３３が外筒に形成されている。吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させる旋回通路２５１は、外筒２１０と内筒２２０との間に形成される。また、内筒２２０は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路２５２を内部に形成する。これにより、外筒２１０と内筒２２０とによって旋回通路２５１と非旋回通路２５２とを容易に区別することができる。

また、排気流入部２３３は、外筒２１０の側面に開口し、外筒２１０に偏心して設けられる。本形態では、排気流入部２３３は、外筒２１０の接線方向に設けられる。これにより、外筒２１０の側面から流入したＥＧＲガスを外筒２１０の内壁２１６に沿って容易に旋回させることができる。
案内部材１４０は、外筒２１０と内筒２２０との間に形成された旋回通路２５１に設けられるサイクロン羽根を有している。これにより、旋回通路２５１に流入した吸気の一部とＥＧＲガスとを容易に旋回させることができる。

（他の実施形態）
上記複数の実施形態では、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させるための案内部材は、サイクロン羽根であったが、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回可能であれば、案内部材はどのような形状であってもよい。例えば、旋回通路が形成される外筒あるいは内筒の側壁に周方向に延びるように突設される壁部であってもよい。また例えば、旋回通路が形成される外筒あるいは内筒の側壁に形成され、旋回通路の一部を拡径するように周方向に延びて形成される溝部であってもよい。
また、外筒と内筒の径や軸方向の長さ等は、旋回させる吸気と旋回させない吸気との割合や、吸気の一部とＥＧＲガスとをどのように旋回させるかに応じて適宜設定することができる。

上記複数の実施形態では、エンジン本体はディーゼルエンジンであったが、他の実施形態ではガソリンエンジンであってもよい。
上記複数の実施形態では、旋回部は樹脂で形成されていた。他の実施形態では、金属等の他の素材で形成してもよい。
また上記複数の実施形態では、遠心分離された分離対象物は、吸気通路のコンプレッサよりも下流側に排出された。他の実施形態では、遠心分離された対象物を排気通路のタービンよりも下流側、例えばＤＰＦ部と触媒部との間、に排出するように構成してもよい。

旋回部におけるＥＧＲおよび空気の旋回方向は、コンプレッサに吸入される空気がコンプレッサの効率を高める方向として、コンプレッサの回転方向に対して、正逆どちらでもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１０：排気還流装置、１１：エンジン本体、２０：吸気系、３０：排気系、４０：過給器、４１：タービン、４２：コンプレッサ、４３：シャフト、５０：排気浄化部、６０：ＨＰＬ−ＥＧＲ部、７０：ＬＰＬ−ＥＧＲ部（排気還流部材）、１００：旋回部（旋回手段）、１１０：外筒、１１１：吸気流入部、１１２：混合気流出部、１２０：内筒、１３１：二重管部、１３３：排気流入部、１３７：分離部、１４０：案内部材、１４１：中心柱、１４２：サイクロン羽根、１５１：旋回通路、１５２：非旋回通路、１５３：排気流入通路、１５５：空間、１５７：分離室、１７５：通路部材、１７６：通路、２００：旋回部（旋回手段）、２１０：外筒、２１１：吸気流入部、２１２：混合気流出部、２２０：内筒、２３３：排気流入部、２３７：分離部、２４０：案内部材、２４２：サイクロン羽根、２５１：旋回通路、２５２：非旋回通路、２５３：排気流入通路、２５５：空間、２５７：分離室

Claims (8)

1. 吸気系および排気系を有する内燃機関と、
   前記排気系に設けられるタービン、及び、前記吸気系に設けられ、前記タービンとシャフトによって連結されることにより前記タービンとともに回転するコンプレッサを有し、吸気を過給する過給器と、
   前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記タービンの下流側から前記コンプレッサの上流側へ導く排気還流部材と、
   前記コンプレッサの上流側に設けられ、吸気の一部とＥＧＲガスとを旋回させて混合するとともに、分離対象物を遠心分離する旋回手段と、
   を備えることを特徴とする排気還流装置。
2. 前記旋回手段は、
   一方の端部に形成され、吸気が流入する吸気流入部、および、他方の端部に形成され、吸気およびＥＧＲガスが前記過給器側に流出する混合気流出部を有し、前記吸気系の一部を構成する外筒と、
   前記外筒の内部に同軸に設けられる内筒と、
   前記外筒または前記内筒の周方向に吸気の一部とＥＧＲガスとを導く案内部材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
3. 前記内筒は、ＥＧＲガスが流入する排気流入部を有し、吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回する旋回通路を内部に形成し、
   前記外筒は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路を前記内筒との間に形成することを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
4. 前記排気流入部は、前記内筒の側面に開口し、前記内筒に偏心して設けられることを特徴とする請求項３に記載の排気還流装置。
5. 前記案内部材は、前記内筒の内部に形成された前記旋回通路に設けられるサイクロン羽根を有することを特徴とする請求項３または４に記載の排気還流装置。
6. 前記外筒は、ＥＧＲガスが流入する排気流入部を有し、吸気の一部とＥＧＲガスとが旋回する旋回通路を前記内筒との間に形成し、
   前記内筒は、旋回させない吸気の通路である非旋回通路を内部に形成することを特徴とする請求項２に記載の排気還流装置。
7. 前記排気流入部は、前記外筒の側面に開口し、前記外筒に偏心して設けられることを特徴とする請求項６に記載の排気還流装置。
8. 前記案内部材は、前記外筒と前記内筒との間に形成された前記旋回通路に設けられるサイクロン羽根を有することを特徴とする請求項６または７に記載の排気還流装置。

Images