JP2012188944A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価な構成でありながら、ＥＧＲガスの冷却に伴い発生した凝縮水を凝縮水捕集手段により捕集すると共に凝縮水捕集手段に衝突した凝縮水を蒸発させることができる構成とし、更には凝縮水が発生し難い環境を作り出すことで、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等を効果的に抑制することができるＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１０１を介して燃焼室に還流させるＥＧＲ装置１００であって、 ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスから凝縮水を捕集する凝縮水捕集手段３００と、凝縮水捕集手段３００を加熱して付近の凝縮水を蒸発させる加熱手段３１０と、を含んで構成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関等の燃焼装置からの排気の一部を燃焼室内に還流させて再燃焼させるＥＧＲ（排気再循環）装置に関する。

内燃機関からの排気を浄化して大気汚染の拡大を抑制することは重要な課題であるが、このためのシステム（装置）の一つとして、内燃機関からの排気の一部を燃焼室内に還流させて再燃焼させることで燃焼温度を下げ、排気中の窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）の濃度（排出量）を低減するためのいわゆるＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）システムが知られている。

かかるＥＧＲシステムにおいては、燃焼室内に還流させるＥＧＲガスを冷却することにより、燃焼温度を低下させることができ、これにより一層効果的にＮＯｘの排出量を低減することができる。

このようなことから、例えば、特許文献１に記載されるＥＧＲシステムでは、ＥＧＲガスを冷却するための熱交換器であるＥＧＲクーラを、ＥＧＲガスを排気通路から内燃機関の吸気通路へ導くＥＧＲ通路に介装することが行われている。

なお、ＥＧＲクーラを備えてＥＧＲガス温度を下げることによって、ＥＧＲガスの膨張も抑制されるため、吸気中に混合されるＥＧＲガス量（排気還流量）を増加させたい、すなわちＥＧＲ率（＝ＥＧＲガス量／（新気量＋ＥＧＲガス量）×１００（％））を一層稼ぎたいといった要求がある場合などにおいても有利となる。

ここで、なお一層ＮＯｘ低減を達成するための手段として、ＥＧＲガスの更なる冷却を行うことが考えられるが、例えば、ＥＧＲガスを、従来の１５０°Ｃ程度から１００°Ｃ以下まで冷却するような場合、冷却されたＥＧＲガスから凝縮水が発生するおそれが高まる。

ＥＧＲガスは燃料中の硫黄分を含むため凝縮水には硫酸が含まれることになるから、この硫酸を含む凝縮水がＥＧＲ通路や内燃機関の燃焼室などの内部に付着・滞留などすると、内燃機関の各部（ＥＧＲ通路やＥＧＲバルブ、吸気通路や燃焼室など）に腐食や損傷等を引き起こすことになる。更に、腐食して剥離した部品（異物）を内燃機関の燃焼室が吸い込んでしまうおそれもあり、そのような場合には内燃機関の破損などを招くおそれも生じ得る。

また、内燃機関の燃焼室が多量の凝縮水を吸い込んでしまうことで、いわゆる水撃（ウォーターハンマー）による内燃機関の破損などを招くおそれもある。

このようなおそれを抑制するための技術として、例えば特許文献１には、ＥＧＲクーラの下流側に異物捕集装置を介装し、網に付着した凝縮水を重力により下方に滴下させ、更に吸着剤に吸着させるようにしたものが記載されている。

特開２０１０−１５１０９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、発生した凝縮水を捕集することだけを目的としているため、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等に対して十分ではないおそれがある。

すなわち、発明者等は種々の実験・研究を行い検討を重ねた結果、発生した凝縮水を捕集することは重要であるが、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等をより効果的に抑制するためには、凝縮水を捕集すると共にその捕集した凝縮水を蒸発させることができる構成とすること、更には凝縮水を発生させないようにすることができれば有効であるといった新たな知見を得た。

本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、ＥＧＲガスの冷却に伴い発生した凝縮水を凝縮水捕集手段により捕集すると共に凝縮水捕集手段に衝突した凝縮水を蒸発させることができる構成とし、更には凝縮水が発生し難い環境を作り出すことで、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等を効果的に抑制することができるＥＧＲ装置を提供することを目的とする。

このため、本発明は、
排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して燃焼室に還流させるＥＧＲ装置であって、
ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスから凝縮水を捕集する凝縮水捕集手段と、
凝縮水補集手段を加熱して付近の凝縮水を蒸発させる加熱手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。

本発明において、前記凝縮水捕集手段は、複数の開口を有する金属製のメッシュ状要素であることを特徴とすることができる。

本発明において、前記加熱手段は、前記凝縮水捕集手段に通電して加熱する手段であることを特徴とすることができる。

本発明において、ＥＧＲガス温度が所定温度以下において前記加熱手段により凝縮水捕集手段を加熱する一方で、ＥＧＲガス温度が所定温度より高い場合には前記加熱手段による凝縮水捕集手段の加熱を行わないことを特徴とすることができる。

本発明において、前記凝縮水捕集手段は、ＥＧＲクーラの下流側に配設され、凝縮水捕集手段により捕集された凝縮水を回収して収容する凝縮水収容手段が備えられることを特徴とすることができる。

本発明において、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲクーラの冷却媒体量を制御し、ＥＧＲクーラの出口側ＥＧＲガス温度が酸露点温度より高くなるようにすることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、ＥＧＲガスの冷却に伴い発生した凝縮水を凝縮水捕集手段により捕集すると共に凝縮水捕集手段に衝突した凝縮水を蒸発させることができる構成とし、更には凝縮水が発生し難い環境を作り出すことで、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等を効果的に抑制することができるＥＧＲ装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関の一構成例を概略的に示す概略全体構成図である。 同上実施例に係るＥＧＲ装置を拡大して示す側面図（図１のＡ矢視方向から見た図）である。 同上実施例に係る凝縮水捕集板の一構成例を示す図（図２のＢ矢視方向から見た図）である。 同上実施例に係るＥＧＲ装置の凝縮水捕集板の配設位置について説明するための側面図である。 本発明の実施例２に係るＥＧＲ装置を備えた内燃機関の一構成例を概略的に示す概略全体構成図である。 同上実施例に係るＥＧＲ装置の制御を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本実施の形態の実施例１に係る内燃機関１においては、図示しないエアクリーナ等を介して外気（新気）が吸入されるが、該新気は吸気通路２を介して過給機３のコンプレッサ（インペラ）３Ａに導かれて所定に圧縮された後、吸気通路２に介装されるインタークーラ４を介して所定に冷却されて、燃焼室（シリンダ）５内に導かれる。

燃焼室５から排出される燃焼後のガスは、燃焼室５に臨んで開口される排気ポート（図示せず）を介して排気通路（排気マニホールド部分）７に導かれ、その後、過給機３の排気タービン３Ｂに回転エネルギを供給した後、排気通路６の下流に配設されている図示しない排気処理装置（酸化触媒、ＮＯｘ低減触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタなど）において所定の処理を受けて浄化され、大気中に排出される。

ここで、本実施の形態では、燃焼後のガス（すなわち、排気）の一部を吸気（新気）と共に燃焼室５に再び導くことで、燃焼温度を低下させてＮＯｘの低減を図るためのＥＧＲ装置１００が設けられている。

本実施の形態に係るＥＧＲ装置（システム）１００は、排気通路（排気マニホールド部分）６に連通されるＥＧＲ通路（排気還流通路）１０１を含んで構成され、該ＥＧＲ通路１０１には当該ＥＧＲ通路１０１を流れる排気（ＥＧＲガス：還流排気）を所定に冷却するためのＥＧＲクーラ１１０が介装されている。

ＥＧＲ通路１０１と、吸気通路２と、の接続部付近には、ＥＧＲバルブ１２０が介装され、所定の運転状態において、所定に開弁されて、排気通路６を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして、ＥＧＲクーラ１１０により冷却しつつ、内燃機関１の吸気通路２に導くようになっている。

ＥＧＲクーラ１１０は、熱交換器として機能するもので、水や空気などの冷却媒体によって、ＥＧＲクーラ１１０内の細長い管状の伝熱管内を流れるＥＧＲガスを冷却可能な構成となっている。

ここにおいて、ＮＯｘ低減をなお一層促進するために、ＥＧＲガスを、従来の１５０°Ｃ程度から１００°Ｃ以下まで冷却するような場合、冷却されたＥＧＲガスから凝縮水が発生するおそれが高まるが、本実施例では、発生した凝縮水を捕集すると共に凝縮水を蒸発させることができる構成として、凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等をより効果的に抑制するように構成した。

すなわち、ＥＧＲクーラ１１０の下流側のＥＧＲ通路１０１に、凝縮水捕集手段の一例としての凝縮水捕集板３００が備えられている。

この凝縮水捕集板３００は、図２に拡大して示すように、ＥＧＲクーラ１１０の下流側のＥＧＲ通路１０１に、ＥＧＲガスの流れに対して交差する方向に沿って配設されている。なお、この凝縮水捕集板３００のＥＧＲガスの流れに対して交差する角度は特に限定されるものではなく、略直角とすることもできるが、本実施例では、図２に例示したように、凝縮水捕集板３００の下端側が、上端側に対してＥＧＲガス流れの下流側に位置するように傾斜されて配設されている。

そして、凝縮水捕集板３００の下端付近のＥＧＲガス流れ下流側には、ＥＧＲ通路１０１に臨んで開口される連絡通路３２１を介して、凝縮水収容手段である凝縮水回収タンク３２０が設けられている。連絡通路３２１は、凝縮水を良好に回収できる点や、回収した凝縮水が逆流しないようにするために、ＥＧＲ通路１０１から重力方向下方に分岐されることが好ましい。

凝縮水回収タンク３２０の底部には、捕集し回収した凝縮水を排出するためのドレンバルブを設けることができる。また、捕集し回収した凝縮水を吸着保持する吸着剤を凝縮水回収タンク３２０の内部に設けて構成することもできる。

凝縮水捕集板３００は、図３に示すように、ＥＧＲガス中の凝縮水を捕集し易く、かつ圧力損失が少ない形状が好ましく、例えば、金属ワイヤを所定間隔をもって編み込む或いは溶接などの接合手法により配設したメッシュ状に形成されている。

メッシュ（開口隙間）のサイズは、特に限定されるものではないが、例えば、□３ｍｍ〜□１５ｍｍ程度などとすることができる。但し、隙間の形状は矩形に限定されるものではなく、他の形状とすることができる。

また、凝縮水捕集板３００の材質は、耐水性、耐熱性、耐酸性が必要であるため、ステンレスなどを採用することができる。

なお、凝縮水捕集板３００は、金属板に複数の開口を打ち抜くなどして形成したもの（パンチングメタルなど）を採用することもできる。

更に、本実施例に係る凝縮水捕集板３００にはヒーター電源３１０が接続されて、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２００からの通電開始信号によりヒーター電源３１０から電力が供給されてヒーターとして機能すると共に、ＥＣＵ２００からの通電停止信号によりヒーター電源３１０からの通電が停止されるように構成されている。
かかるヒーター電源３１０による凝縮水捕集板３００の通電加熱機能が、加熱手段に相当する。

このような構成を備えた実施例１の内燃機関１においては、ＥＧＲクーラ１１０において発生した凝縮水がＥＧＲガスと共に、ＥＧＲ通路１０１内を流れて、凝縮水捕集板３００へ到達する。

凝縮水捕集板３００と衝突した凝縮水（液滴）は、凝縮水捕集板３００と液滴間の表面張力により、凝縮水捕集板３００に付着され易い。凝縮水捕集板３００に付着した液滴は、近辺に付着した液滴とくっつき合ったり、次々と流れてくる液滴とくっつき合って成長して大きくなる。

液滴が成長して大きくなると重くなるため、液滴は凝縮水捕集板３００を伝って下方に移動して、凝縮水捕集板３００の下側に配設される連絡通路３２１を介して、凝縮水回収タンク３２０内に回収される。

このため、本実施例によれば、凝縮水捕集板３００が無い場合と比較して、効率的に凝縮水を捕集することができるため、ＥＧＲバルブ１２０やＥＧＲ通路１０１、吸気通路２や燃焼室５などの腐食を抑制することができる。また、凝縮水を凝縮水回収タンク３２０に貯留させておくことができるため、内燃機関の燃焼室が多量の凝縮水を吸い込んでしまうことが抑制でき、いわゆる水撃（ウォーターハンマー）による内燃機関の破損などを抑制することができる。

更に、本実施例では、凝縮水捕集板３００にヒーター機能を付加しているので、ヒーター電源３１０から凝縮水捕集板３００に電力を供給して凝縮水捕集板３００を発熱させることができ、これにより凝縮水捕集板３００に衝突した凝縮水（液滴）の少なくとも一部を蒸発させることができる。

このように、本実施例によれば、液滴を蒸発させることができるので、下流（内燃機関１の燃焼室５）側に流れる凝縮水量を低減することができ、一層内燃機関の保護に貢献することができる。また、液滴が蒸発する際に、液滴は周囲の熱を奪うため、ＥＧＲガス温度の上昇を抑制することができる。

なお、ＥＧＲ通路１０１が吸気通路２と合流した後は、新気と混合されることでガスの酸濃度（例えば硫酸濃度）が低下するため、酸露点（硫酸が結露する温度）が下降して、凝縮水は発生し難くなる。このため、ヒーター電源３１０を介して加熱された凝縮水捕集板３００により蒸発された凝縮水の再凝縮を効果的に抑制するために、凝縮水捕集板３００は、ＥＧＲ通路１０１であって吸気通路２との合流部付近に設けることが好ましい。但し、これに限定されるものではなく、内燃機関１の仕様や使用環境等、延いては凝縮水の発生態様などによっては、合流部より上流側でＥＧＲクーラ１１０の下流側のＥＧＲ通路１０１に配設することができる。

なお、図４に示すように、凝縮水捕集板３００により集められた凝縮水を、確実に連絡通路３２１を介して凝縮水回収タンク３２０へ回収することができるように、凝縮水捕集板３００の下端が連絡通路３２１の開口部分に臨むように、すなわち凝縮水捕集板３００の下端と連絡通路３２１の開口部分とが重畳するように配設することが好ましい。

また、凝縮水捕集板３００の横断面形状（図３の横方向から見たときの形状）は、直線状となる平板状に限定されるものではなく、表面積を稼ぐことができるように、波形状などとすることもできる。

ところで、凝縮水捕集板３００は、ＥＧＲガスの流れ方向に沿って複数段配設することもできる。

このように、本実施例によれば、凝縮水捕集手段により凝縮水を捕集すると共に凝縮水捕集手段に衝突した凝縮水を蒸発させることができる構成としたので、簡単かつ安価な構成でありながら、ＥＧＲガスの冷却に伴い発生した凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等を効果的に抑制することができる。

以下に、本発明の実施の形態に係る実施例２について、添付の図面を参照しつつ説明する。
実施例２は、図４に示すように、実施例１に係る内燃機関１と基本的な構成は共通するが、実施例２においては、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１３０、インタークーラ４の出口通路における給気圧力（ブースト圧力）を検出するための圧力センサ１４０、吸気通路２（吸気マニホールド部分）における給気温度（インマニ温度）を検出するための温度センサ１５０、ＥＧＲクーラ１１０の入口ガス温度（ＥＧＲ通路１０１内のＥＧＲガス温度）を検出するための入口ガス温度センサ１６０、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度（ＥＧＲガス温度）を検出するための出口ガス温度センサ１７０などの検出信号が、ＥＣＵ２００に入力されるようになっている。

また、実施例２では、図６に示すように、ＥＧＲクーラ１１０から排出される冷却媒体（例えば、冷却水など）の冷媒通路に、流量制御弁１８０が介装されている。

この流量制御弁１８０やＥＧＲバルブ１２０などは、ＥＣＵ２００からの駆動信号に基づいてその開度などが制御されるようになっている。

なお、本実施例では、以下のような制御を行う。
すなわち、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１１０によって冷却することなどによって生じる凝縮水に起因する内燃機関の腐食や損傷等を抑制するため、例えば、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度が酸露点より高くなるようにすることが想定される。しかしながら、ＥＧＲガス流量が多い場合に合わせてＥＧＲクーラ１１０の冷却性能を確保するようにＥＧＲクーラ１１０を設定すると、ＥＧＲガス流量が少ない場合には酸露点を下回ってしまうため、ＥＧＲガス流量が少ない場合に合わせてＥＧＲクーラ１１０の冷却性能を確保するようにＥＧＲクーラ１１０を設定すると、今度は、ＥＧＲガス流量が多い場合に冷却不足により必要なＥＧＲ率を確保することができず、十分なＮＯｘ低減効果を奏することができなくなる。

このため、本実施例では、ＥＧＲクーラ１１０の冷媒流量を制御する流量制御弁１８０の開度をＥＣＵ２００によって制御することで、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度を制御する。

本実施例における制御の原理を図６に示す。
図６中Ａは、酸露点温度（Ｔ酸露点）を示すが、内燃機関１の吸入空気量、ＥＧＲクーラ１１０の出口圧力、燃料噴射量、燃料中の硫黄濃度から算出可能である。

図６中Ｂは、ＥＧＲガス量を示すが、内燃機関１の吸入空気量、ブースト圧力、給気温度（インマニ温度）、内燃機関１の吸気充填効率（ηｖ）から算出可能である。

図６中Ｃは、ＥＧＲクーラ１１０の入口ガス温度（ＴＥＧＲクーラー入口）を示す。入口ガス温度センサ１６０により検出される。

図６中Ｄは、ＥＧＲクーラ１１０の入口ガスの熱量（ＱＥＧＲ入口）を示すが、ＢのＥＧＲガス量、Ｃの入口ガス温度（ＴＥＧＲクーラー入口）、ＥＧＲガスの比熱から算出可能である。

図６中Ｅは、酸露点まで冷却するために必要なＥＧＲクーラ冷却媒体（冷却水）への放熱量（Ｑｗ）を示すが、Ｄの入口ガスの熱量（ＱＥＧＲ入口）、Ａの酸露点温度、Ｃの入口ガス温度（ＴＥＧＲクーラー入口）、ＢのＥＧＲガス量から算出可能である。

図６中Ｆは、酸露点まで冷却するために必要なＥＧＲクーラ冷却媒体（冷却水）量（ｑｗ）を示すが、Ｅの冷却媒体（冷却水）への放熱量（Ｑｗ）、ＥＧＲクーラ冷却媒体（冷却水）の比熱、ＥＧＲクーラ１１０のクーラー効率（ηｃｏｏｌ）から算出可能である。

ここで、ＥＧＲクーラ１１０の冷却媒体（冷却水）量ｑが、「ｑｗ」以下となれば、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度が、Ａの酸露点より高くなり、硫酸を含む凝縮水の発生を抑制することができる。

酸露点は内燃機関１の運転状態（回転速度、負荷、機関温度など）によって変化し、「ｑｗ」も変化するが、流量制御弁１８０を用いてＥＧＲクーラ１１０の冷却水量を制御することにより、ｑを可変に制御することができるため、内燃機関１の運転状態の変化に関わらず、「ＥＧＲクーラの出口ガス温度＞酸露点」に制御することができ、以って硫酸を含む凝縮水の発生を効果的かつ確実に抑制しながら、ＥＧＲクーラの冷却性能を所望に維持することを可能にして効果的にＮＯｘ排出量を低減することができる。

また、本実施例では、以下のような制御を更に行うことができる。
すなわち、
（１）内燃機関の運転条件に合わせて、凝縮水捕集手段の一例としての凝縮水捕集板３００のヒーター機能を制御することで、省電力と凝縮水対策の両立或いは最適化を図る。
ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度が酸露点以下となると硫酸水が発生する。そこで、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度を出口ガス温度センサ１７０にて検出し、出口ガス温度が第１所定温度（例えば酸露点温度）以下の場合には、凝縮水捕集板３００へ通電してヒーター機能を作用させて凝縮水の蒸発を促進する。この一方、出口ガス温度が第１所定温度より高い場合には、凝縮水捕集板３００への通電を停止してヒーター機能を停止して、省電力化を図る。
これにより、省電力と凝縮水対策の両立或いは最適化を図ることができる。
また、ＥＧＲガスを必要以上に加熱することも無いため、常時通電を行う場合に比べて、ＮＯｘ低減効果を良好に発揮させることができる。

ここで、酸露点は、吸入空気量、ＥＧＲクーラ１１０の出口圧力、燃料噴射量、燃料中の硫黄濃度から算出することができる。なお、例えば、予めＥＣＵ２００にテーブル等を記憶しておいてテーブルルックすることで求めることもできるが、より精度の高い制御を実現するために、エアフローメータ１３０、ＥＧＲクーラ１１０の出口圧力センサを配設して構成することができる。

（２）寒冷地などの低温環境において、ＥＧＲ通路１０１を含むＥＧＲガス通路内で氷結した水分（凝縮水）を解凍することで、凝縮水に起因するＥＧＲガス通路の閉塞等の発生を抑制すると共に、燃焼室５への氷の吸い込み等による内燃機関の損傷等を抑制する。
すなわち、寒冷地などの低温環境では、停車時にＥＧＲ通路１０１を含むＥＧＲガス通路内が冷え、通路内の水分が氷結することも想定される。この氷により、ＥＧＲガス通路が閉塞してしまったり、内燃機関の燃焼室が氷を吸い込むことで内燃機関に損傷等を生じさせるおそれもある。
そこで、本実施例では、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度を出口ガス温度センサ１７０にて検出し、出口ガス温度が第２所定温度（例えば凝固点温度）以下の場合には、凝縮水捕集板３００へ通電してヒーター機能を作用させて雰囲気温度を上昇させ、第２所定温度より高い場合には通電停止する。
これにより、凝縮水捕集板３００のヒーター機能が無い場合に比べて、早期に氷を解凍させることができる。また、凝縮水捕集板３００により氷をトラップすることができ、更にその氷を直接的に凝縮水捕集板３００のヒーター機能により溶かすことができるため、下流（燃焼室５）側に氷が流れるおそれを抑制することができ、内燃機関に損傷等を生じさせるおそれをより確実に抑制することができる。

（３）内燃機関の始動直後や長時間アイドリング運転などの内燃機関の低温運転時において、凝縮水捕集板３００のヒーター機能によりＥＧＲガスを加熱することで、燃焼の低温部分を改善してＨＣやＣＯの発生を抑制する。
すなわち、始動直後や長時間アイドリング運転などの内燃機関の低温運転時は、ＥＧＲガス温度も低いため、ＥＧＲを実行すると、燃焼が悪化してＨＣやＣＯの排出量が増加してしまうおそれがある。この一方で、ＥＧＲを行わないと、ＮＯｘが増加してしまう。
このため、本実施例では、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度を出口ガス温度センサ１７０にて検出し、出口ガス温度が第３所定温度（例えばアイドリング運転での排気温度）以下の場合には、凝縮水捕集板３００へ通電してヒーター機能を作用させてＥＧＲガス温度を上昇させる。これにより、低温運転時にＥＧＲを実行しても、ＨＣやＣＯの排出量の増加を抑制することができるため、比較的低い排気温度状態から早期に或いは高いＥＧＲ率でＥＧＲを実行することができ、以って低温時においても効果的にＮＯｘ排出量の低減を図ることができる。

このように、本実施例によれば、凝縮水捕集手段により凝縮水を捕集すると共に凝縮水捕集手段に衝突した凝縮水を蒸発させることができる構成としたので、簡単かつ安価な構成でありながら、ＥＧＲガスの冷却に伴い発生した凝縮水に起因する内燃機関の各部の腐食や損傷等を効果的に抑制することができる。

また、本実施例によれば、内燃機関の運転条件に合わせて、凝縮水捕集板３００のヒーター機能を作動制御する構成としたので、省電力と凝縮水対策の両立或いは最適化を図ることができる。

また、本実施例によれば、寒冷地などの低温環境において、それに応じて凝縮水捕集板３００のヒーター機能を作動制御する構成としたので、ＥＧＲ通路１０１を含むＥＧＲガス通路内で氷結した水分（凝縮水）を解凍して、凝縮水に起因するＥＧＲガス通路の閉塞等の発生を抑制すると共に、燃焼室５への氷の吸い込み等による内燃機関の損傷等を抑制することができる。

また、本実施例によれば、始動直後や長時間アイドリング運転などの内燃機関の低温運転時において、ＥＧＲクーラ１１０の出口ガス温度が第３所定温度（例えばアイドリング運転での排気温度）以下の場合には、凝縮水捕集板３００へ通電してヒーター機能を作用させてＥＧＲガス温度を上昇させることができるため、低温運転時にＥＧＲを実行しても、ＨＣやＣＯの排出量の増加を抑制することができ、以って比較的低い排気温度状態から早期に或いは高いＥＧＲ率でＥＧＲを実行することができ、延いては低温時においても効果的にＮＯｘ排出量の低減を図ることができる。

なお、第１〜第３所定温度に応じて、凝縮水捕集板３００への通電度合いを変更可能に制御する構成とすることもできる。

ところで、本発明に係る内燃機関は、特に限定されるものではなく、例えば、車両に搭載されるものに限らず定置式のものにも本発明は適用可能であり、またディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、その他の燃料を燃焼方式に関わらず燃焼させる内燃機関に適用可能である。

また、燃料中に硫黄を含む場合について説明したが、これに限定されるものではなく、硫黄分が除去された燃料の場合であっても本発明は適用可能であり、そのような場合であっても水分による内燃機関への腐食や損傷等を効果的に抑制できる点で有益である。

上述した各実施例において説明した凝縮水捕集板３００及び加熱手段は、金属ワイヤを加熱する構成であるため、かかる構成を採用した場合には、例えば、ホットワイヤー式のエアフローメータとして機能させることも可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることはできるものである。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
５ 燃焼室
６ 排気通路
１００ ＥＧＲ装置
１０１ ＥＧＲ通路
１１０ ＥＧＲクーラ
１８０ 流量制御弁（ＥＧＲクーラの冷却媒体用）
３００ 凝縮水捕集板（凝縮水捕集手段）
３１０ ヒーター電源（加熱手段）
３２０ 凝縮水回収タンク（凝縮水収容手段）
３２１ 連絡通路

Claims (6)

1. 排気の一部をＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を介して燃焼室に還流させるＥＧＲ装置であって、
   ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスから凝縮水を捕集する凝縮水捕集手段と、
   凝縮水捕集手段を加熱して付近の凝縮水を蒸発させる加熱手段と、
   を含んで構成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
2. 前記凝縮水捕集手段は、複数の開口を有する金属製のメッシュ状要素であることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
3. 前記加熱手段は、前記凝縮水捕集手段に通電して加熱する手段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＥＧＲ装置。
4. ＥＧＲガス温度が所定温度以下において前記加熱手段により凝縮水捕集手段を加熱する一方で、ＥＧＲガス温度が所定温度より高い場合には前記加熱手段による凝縮水捕集手段の加熱を行わないことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のＥＧＲ装置。
5. 前記凝縮水捕集手段は、ＥＧＲクーラの下流側に配設され、凝縮水捕集手段により捕集された凝縮水を回収して収容する凝縮水収容手段が備えられることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載のＥＧＲ装置。
6. 内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲクーラの冷却媒体量を制御し、ＥＧＲクーラの出口側ＥＧＲガス温度が酸露点温度より高くなるようにすることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載のＥＧＲ装置。

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