JP2016102454A

JP2016102454A - Ｅｇｒバルブ

Info

Publication number: JP2016102454A
Application number: JP2014241397A
Authority: JP
Inventors: 洸嗣杉浦; Koji Sugiura
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02

Abstract

【課題】水や煤等の異物を効率よく捕集することができるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ導くＥＧＲ配管３５（ＥＧＲ通路）と、ＥＧＲ配管３５内に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６０と、を備えるＥＧＲ装置３０であって、ＥＧＲ配管３５は、中途部に形成される湾曲部３６と、湾曲部３６の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有する捕集部３７と、を有し、ＥＧＲバルブ６０が設けられた入口側の流路断面積Ｓ１が出口側の流路断面積Ｓ２よりも小さく構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ＥＧＲバルブの技術に関する。

従来、ディーゼルエンジン等の内燃機関には、ＮＯｘ（窒素酸化物）排出量の低減を目的として、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が設けられている。
ＥＧＲ装置は、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へ導き再度吸気させる装置であり、ＥＧＲバルブを備える。ＥＧＲバルブは、燃焼後の排気ガスの一部を吸気側へ導き再度吸気させるＥＧＲ装置のＥＧＲ量を調整する流量調整弁である。

ＥＧＲ装置によって還流される排気ガスには水や煤等の異物が含まれている。この水や煤等が配管及びＥＧＲクーラの内壁に付着、堆積すると、通気抵抗が増加してＥＧＲ装置の排気ガスの還流量が減少する。また、ＥＧＲバルブの下流に異物が流れるとターボのインペラ等のエンジン部品の破損が発生する。

従来のＥＧＲ装置では、排気ガスからこのような水や煤等の異物を除去するために、配管中にトラップを設けていた。しかし、従来のトラップは、断面積が均一なパイプに設けられており、排ガス圧に変化がおこらず水や煤等の異物を効率よく捕集することができなかった。また、パイプの断面径を変化させるためには、加工コストがかかっていた。

特開２０１４−１１４７１５号公報

本発明の解決しようとする課題は、水や煤等の異物を効率よく捕集することができるＥＧＲ装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路内に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、を備えるＥＧＲ装置であって、前記ＥＧＲ通路は、中途部に形成される湾曲部と、前記湾曲部の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有する捕集部と、を有し、前記ＥＧＲバルブが設けられた入口側の流路断面積が出口側の流路断面積よりも小さく構成されるものである。

請求項２においては、請求項１記載のＥＧＲ装置であって、前記捕集部は、袋小路状の蓄積部と、前記蓄積部から外部に煤等を排出する排出部と、を有するものである。

本発明のＥＧＲ装置によれば、水や煤等の異物を効率よく捕集することができる。

エンジンの全体的な構成を示した模式図。ＥＧＲ装置の構成を示す模式図。ＥＧＲ装置の作用を示す模式図。

図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成を模式的に表している。また、図１では、電気信号線を破線によって表している。

エンジン１００は、本発明の実施形態であるＥＧＲ装置３０を備えるものである。本実施形態のエンジン１００は、産業用の直列４気筒ディーゼルエンジンとされている。

エンジン１００は、エンジン本体４０と、制御手段としてのＥＣＵ（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）５０と、を備えている。エンジン本体４０は、気筒４１が形成されるシリンダブロック４２と、シリンダヘッド（図示略）と、吸気系統１０と、排気系統２０と、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置３０と、を備えている。

吸気系統１０は、気筒４１・・４１に外気を吸入するための系統である。吸気系統１０では、外気側からシリンダヘッドに接続される吸気マニホールド１５に向かって、エアクリーナ１１、吸気マニホールド１５の順でそれぞれ配置されている。

排気系統２０は、排気ガスを排出するための系統である。排気系統２０では、シリンダヘッドに接続される排気マニホールド２５から外気側に向かって、排気マニホールド２５、マフラー２１の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲ装置３０は、排気系統２０から排気流量の一部をＥＧＲ流量として吸気系統１０に還流させるための経路であって、排気系統２０の中途部と吸気系統１０の中途部とをＥＧＲ通路であるＥＧＲ配管３５によって接続している。ＥＧＲ装置３０では、排気系統２０から吸気系統１０に向かって、ＥＧＲクーラ３１、ＥＧＲバルブ６０の順でそれぞれ配置されている。

ＥＧＲバルブ６０は、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲガスの流量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、コントローラ５０と接続されている。

コントローラ５０は、エンジン１００を総合的に制御するものである。コントローラ５０には、ＥＧＲバルブ６０に接続されている。コントローラ５０は、ＥＧＲ装置３０に適正なＥＧＲガスを通過させるためのＥＧＲ開度をＥＧＲバルブ６０に指令する機能を有している。

図２を用いて、ＥＧＲ装置３０の構成について説明する。
なお、図２では、ＥＧＲ装置３０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、以下では、図２に示される弁体６８の開閉方向（水平面に対し直交している方向）に従って説明するものとする。さらに、図２では、弁体６８が収納部３５ａに当接している全閉状態を表している。

ＥＧＲ装置３０は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ導くＥＧＲ通路であるＥＧＲ配管３５と、ＥＧＲ配管３５内に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６０と、を備える。
ＥＧＲ配管３５は、中途部に形成される湾曲部３６と、前記湾曲部３６の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有する捕集部３７と、を有する。
湾曲部３６は、ＥＧＲ配管３５の中途部に設けられており、略９０度湾曲するように構成されている。
捕集部３７は、湾曲部３６の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有するものである。すなわち、湾曲部３６の外壁の一部が開放されており、捕集部３７に連通している。
捕集部３７の下流側（図２の上側）には袋小路状に形成された蓄積部３８が設けられている。蓄積部には、捕集部３７の開口から送られた水や煤等の異物が一旦蓄積される。
蓄積部３８を構成する壁面の一部が開放されており、水や煤等の異物を排出するための排出部３９が設けられている。排出部３９から排出された煤等は、再び排気系統２０へと戻され燃焼される。

ＥＧＲバルブ６０は、ＥＧＲ装置３０のＥＧＲ量を調整する弁である。ＥＧＲバルブ６０は、直動式ＤＣモータ６１と、バルブシャフト６６と、弁体６８と、バルブケーシング７０と、備えている。

直動式ＤＣモータ６１は、図示せぬコイルが通電されることによって、バルブシャフト６６を摺動させるものである。

バルブシャフト６６は、弁体６８に直交して配置されている。バルブシャフト６６は、直動式ＤＣモータ６１に連結されている。バルブシャフト６６は、ＥＧＲ配管３５を貫通して配置されている。バルブシャフト６６の端部には、弁体６８が設けられている。

弁体６８は、バルブシャフト６６の開閉方向の開側先端に固設され、ＥＧＲ配管３５の入口部に設けられた収納部３５ａに収納されている。弁体６８は、断面視略台形状に形成され、かつ、収納部３５ａと当接する面が平坦になるように形成されている。

図３を用いて、ＥＧＲ装置３０におけるＥＧＲガスおよび煤等の流れについて説明する。
なお、図３では、ＥＧＲ装置３０の構成を一部断面視として模式的に表している。また、図３では、ＥＧＲバルブ６０が全閉状態から全開状態となる作用を（Ａ）、（Ｂ）の順で表している。

図３（Ａ）に示すように、ＥＧＲバルブ６０の全閉状態では、弁体６８が収納部３５ａに当接してＥＧＲ配管３５がシールして閉塞されている。そして、直動式ＤＣモータ６１によってバルブシャフト６６が開閉方向の開側に作動される。

図３（Ｂ）に示すように、バルブシャフト６６が開閉方向の開側に向かって摺動し、弁体６８が収納部３５ａから離間する方向へ移動して、ＥＧＲ配管３５が開放される。

この際、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ配管３５を通過して出口から吸気系統１０へと送られる。ＥＧＲガスがＥＧＲ配管３５内を通過する際に湾曲部３６を通る。ＥＧＲガスが湾曲部３６を通る際に、遠心力によって外側により比重の重いものが集まる。これにより、水や煤等の異物が湾曲部３６の外側へと移動し、湾曲部３６の外側に形成された捕集部３７へと移動する。

捕集部３７へ移動した水や煤等の異物は、袋小路状の蓄積部３８で一旦蓄積したあと、排出部３９から排出され、排気系統２０へと戻されて燃焼される。

このように捕集部３７において水や煤等の異物を捕集した後のＥＧＲガスが、出口から吸気系統１０へと送られる。

ＥＧＲ装置３０の効果について説明する。
ＥＧＲ装置３０によれば、水や煤等の異物を効率よく捕集することができる。

すなわち、図３（Ｂ）に示すように、ＥＧＲ配管３５の入口側の流路断面積Ｓ１は、出口側の流路断面積Ｓ２よりも小さく構成されている。入口側の流路断面積Ｓ１は、ＥＧＲバルブ６０、特にバルブシャフト６６が存在することにより、流路断面積Ｓ２よりも小さくなる。また、入口側の流路断面積Ｓ１は、収納部３５ａを設けていることにより、流路断面積Ｓ２よりも小さくなる。このように、ＥＧＲ配管３５はＥＧＲバルブ６０を設けているため、必然的に入口側の流路断面積Ｓ１が、出口側の流路断面積Ｓ２よりも小さく構成されることになる。これにより、他の配管に断面積の変化を設ける工程を増やすことなく、断面積を変化させることができるのである。

入口側の流路断面積Ｓ１が出口側の流路断面積Ｓ２よりも小さく構成されているため、入口側でのＥＧＲガスの流速ｖ１は、出口側のＥＧＲガスの流速ｖ２よりも速くなる。言い換えれば、入口側でのＥＧＲガスのガス圧ｐ１は、出口側のＥＧＲガスのガス圧ｐ２よりも大きくなる。このように構成することによりＥＧＲガスは入口側でより多くの運動エネルギーを有することとなり、ＥＧＲガスに含まれる水や煤等の異物もより多くの運動エネルギーを有することとなる。そのため、水や煤等の異物が捕集部３７へ移動する確率が向上する。また出口側に向かうにつれてガス圧が小さくなることにより、ＥＧＲガスの粘性が下がり、水や煤等の異物が分離されやすくなる。そのため、水や煤等の異物が捕集部３７へ移動する確率が向上する。

以上のように、本実施形態に係るＥＧＲ装置３０は、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ導くＥＧＲ配管３５（ＥＧＲ通路）と、ＥＧＲ配管３５内に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ６０と、を備えるＥＧＲ装置３０であって、ＥＧＲ配管３５は、中途部に形成される湾曲部３６と、湾曲部３６の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有する捕集部３７と、を有し、ＥＧＲバルブ６０が設けられた入口側の流路断面積Ｓ１が出口側の流路断面積Ｓ２よりも小さく構成されるものである。
このように構成することにより、水や煤等の異物が捕集部３７へ移動する確率が向上するため、水や煤等の異物を効率よく捕集することができる。

また、捕集部３７は、袋小路状の蓄積部３８と、蓄積部３８から外部に煤等を排出する排出部３９と、を有するものである。
このように構成することにより、ＥＧＲガスから分離された水や煤等の異物を蓄積部３８に一旦蓄積したあと、排出部３９から排出することができ、水や煤等の異物をある程度まとめてから効率よく処理することができる。

なお、本実施形態においては、捕集部３７を、ＥＧＲ配管３５の内部に設けたが、これに限定するものではなく、例えば、湾曲部３６の外側に追加部材を設け、追加部材の内部に捕集部を設けることも可能である。また、前記追加部材はＥＧＲ配管３５に対して取り外し可能に構成することもできる。

３０ＥＧＲ装置
３５ＥＧＲ配管（ＥＧＲ通路）
３６湾曲部
３７捕集部
３８蓄積部
３９排出部
６０ＥＧＲバルブ
１００エンジン

Claims

排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ導くＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路内に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブと、を備えるＥＧＲ装置であって、前記ＥＧＲ通路は、中途部に形成される湾曲部と、前記湾曲部の外側に形成され、ＥＧＲガスの一部を取り入れる開口を有する捕集部と、を有し、前記ＥＧＲバルブが設けられた入口側の流路断面積が出口側の流路断面積よりも小さく構成されることを特徴とするＥＧＲ装置。
前記捕集部は、袋小路状の蓄積部と、前記蓄積部から外部に煤等を排出する排出部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。