JP2017031816A

JP2017031816A - エンジン及びエンジンのｅｇｒクーラの洗浄方法

Info

Publication number: JP2017031816A
Application number: JP2015149444A
Authority: JP
Inventors: 英樹長田; Hideki Osada
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-09

Abstract

【課題】エンジンのＥＧＲクーラの洗浄の際に、洗浄液に含まれる煤のターボチャージャへの付着を回避しつつ、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなくＥＧＲクーラを洗浄することができるエンジンを提供する。
【解決手段】エンジン１のＥＧＲクーラ３０は、ＥＧＲガス入口部４０よりもＥＧＲガス出口部４３の方が高い位置になるように傾斜して配置され、エンジン１は、ＥＧＲガス出口部よりも高い位置にあるＥＧＲ通路１０の部分に設けられた洗浄液供給口５０と、ターボチャージャ５よりも排気の流動方向で上流側であり且つＥＧＲガス入口部よりも低い位置にある排気通路４の部分、または、ＥＧＲガス入口部よりもＥＧＲガスの流動方向で上流側であり且つＥＧＲガス入口部よりも低い位置にあるＥＧＲ通路の部分に設けられた洗浄液排出口５１と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン及びエンジンのＥＧＲクーラの洗浄方法に関する。

従来、エンジンの排気通路の途中から分岐して吸気通路の途中に接続したＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気還流）通路に配置されて、このＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが知られている（例えば特許文献１参照）。このようなＥＧＲクーラは、ハウジングの内部に、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換をさせる熱交換体を備えている。この熱交換体は、ＥＧＲガスが通過する内部ガス通路を有し、この内部ガス通路をＥＧＲガスが通過する際に、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換を行っている。

また、ＥＧＲクーラにおいて、ＥＧＲガスに含まれる煤が熱交換体に堆積することがある。この熱交換体に堆積した煤を洗浄液によって洗浄するために、例えば、ＥＧＲクーラをエンジンから取り外して、ＥＧＲクーラの内部を洗浄液によって洗浄し、洗浄後のＥＧＲクーラをエンジンに取り付ける手法を採用することが考えられる。しかしながら、この場合、ＥＧＲクーラの取り外し及び取り付け作業（すなわちＥＧＲクーラの脱着作業）が必要となるため、ＥＧＲクーラの洗浄作業時に行う工数が多く、その結果、洗浄作業のコスト増加を招いていた。

これに関して、特許文献１には、エンジンに取り付けられた状態のＥＧＲクーラのＥＧＲガスの出口側から洗浄液を供給して、洗浄液をＥＧＲクーラの内部を通過させた後にテールパイプ（排気通路の下流側端部）から排出させることで、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなくＥＧＲクーラの内部を洗浄する技術が開示されている。

特開２０１２−２３７２３５号公報

しかしながら、特許文献１に係る技術では、洗浄液をテールパイプから排出させているため、洗浄液に含まれる煤が、排気通路のターボチャージャに付着する可能性が高い。ターボチャージャに煤が付着した場合、ターボチャージャに不具合が発生する可能性がある。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンのＥＧＲクーラを洗浄する際に、洗浄液に含まれる煤のターボチャージャへの付着を回避しつつ、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなくＥＧＲクーラを洗浄することができるエンジン及びエンジンのＥＧＲクーラの洗浄方法を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明に係るエンジンは、ターボチャージャよりも排気の流動方向で上流側の排気通路の途中から分岐して吸気通路の途中に合流するＥＧＲ通路に配置されて、前記ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備えるエンジンであって、前記ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流入するＥＧＲガス入口部よりも、ＥＧＲガスが流出するＥＧＲガス出口部の方が高い位置になるように傾斜して配置され、前
記ＥＧＲガス出口部よりも高い位置にある前記ＥＧＲ通路の部分に設けられた洗浄液供給口と、前記ターボチャージャよりも排気の流動方向で上流側であり且つ前記ＥＧＲガス入口部よりも低い位置にある前記排気通路の部分、または、前記ＥＧＲガス入口部よりもＥＧＲガスの流動方向で上流側であり且つ前記ＥＧＲガス入口部よりも低い位置にある前記ＥＧＲ通路の部分に設けられた洗浄液排出口と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ＥＧＲクーラをエンジンのＥＧＲ通路からＥＧＲクーラをエンジンのＥＧＲ通路に配置した状態のままで洗浄液供給口に洗浄液を供給することで、供給された洗浄液を重力を利用してＥＧＲクーラの内部を通過させて洗浄液排出口から排出させることができる。したがって、本発明によれば、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなく、ＥＧＲクーラを洗浄することができる。これにより、ＥＧＲクーラの洗浄作業時に行う工数を削減することができるので、洗浄作業のコストを低減することができる。また、洗浄液排出口は、ターボチャージャよりも上流側の部分に設けられているので、洗浄液がターボチャージャを通過することは回避されている。これにより、洗浄液に含まれる煤がターボチャージャに付着することを回避することができる。その結果、煤によってターボチャージャに不具合が発生することを防止することができる。

上記の課題を解決するための本発明に係るエンジンのＥＧＲクーラの洗浄方法は、請求項１に記載のエンジンの前記ＥＧＲクーラを洗浄する洗浄方法であって、前記ＥＧＲクーラを前記エンジンから取り外さずに、洗浄液を前記洗浄液供給口から供給して前記洗浄液排出口から排出させる洗浄工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、上述したエンジンの発明と同様の理由により、洗浄液に含まれる煤のターボチャージャへの付着を回避しつつ、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなくＥＧＲクーラを洗浄することができる。

本発明によれば、エンジンのＥＧＲクーラの洗浄の際に、洗浄液に含まれる煤のターボチャージャへの付着を回避しつつ、ＥＧＲクーラの脱着作業を行うことなくＥＧＲクーラを洗浄することができる。

実施形態に係るエンジンのＥＧＲクーラとその周辺の構成を模式的に示す概略図である。実施形態に係る下流ＥＧＲクーラのＥＧＲガス入口部の近傍の内部構造を拡大して模式的に示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るエンジン１及びエンジン１のＥＧＲクーラ３０の洗浄方法について図面を参照しつつ説明する。なお、図面に関しては、構成が分かり易いように実際の製品から寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際の製品の比率と一致しているとは限らない。

図１はエンジン１のＥＧＲクーラ３０とその周辺の構成を模式的に示す概略図である。なお図１において、ＥＧＲクーラ３０の構成を視認し易くするために、ＥＧＲクーラ３０と一部のＥＧＲ通路１０以外の構成は二点鎖線によって模式的に図示されている。このＥＧＲクーラ３０を備えたエンジン１は車両に搭載されている。車両の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例としてバス、トラック等の大型車両を用いる。

エンジン１は、エンジン本体２、吸気通路３、排気通路４、ターボチャージャ５、ＥＧＲ通路１０、ＥＧＲバルブ２０、及びＥＧＲクーラ３０を備えている。エンジン本体２は、気筒（シリンダ）が形成されたシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に配置されたシリンダヘッドと、気筒に配置されたピストンとを備えている。エンジン本体２の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例としてディーゼルエンジンを用いる。

吸気通路３はエンジン本体２に吸入される吸気が通過する通路であり、その下流側端部に設けられた吸気マニホールド３ａがエンジン本体２のシリンダヘッドに形成された吸気ポートに接続している。排気通路４はエンジン本体２から排出された排気が通過する通路であり、その上流側端部に設けられた排気マニホールド４ａがエンジン本体２のシリンダヘッドに形成された排気ポートに接続している。なお、エンジン本体２の燃料噴射量、燃料噴射時期等は、制御装置としての電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：すなわちＥＣＵ）によって制御されている。

ターボチャージャ５は、排気の力を受けて吸気を過給する過給機である。具体的にはターボチャージャ５は、排気通路４の途中に配置され、排気の力を受けて回転するタービン６と、吸気通路３の途中に配置されるとともに、タービン６と一体的に回転するようにタービン６に接続したコンプレッサ（図示せず）とを備えている。なお本実施形態に係るタービン６は、排気通路４のうち排気マニホールド４ａよりも下流側の排気管の部分に配置されている。より具体的にはタービン６は、排気通路４のＥＧＲ通路１０の分岐箇所よりも排気流動方向で下流側の部分であり、且つＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）等の排気浄化装置よりも排気流動方向で上流側の部分に配置されている。

ＥＧＲ通路１０は、排気通路４の排気の一部を吸気通路３に還流させる通路であり、排気通路４の途中から分岐して吸気通路３の途中に接続している。具体的には本実施形態に係るＥＧＲ通路１０は、排気通路４の排気マニホールド４ａの部分の途中から分岐して、吸気通路３の吸気マニホールド３ａの部分の途中に接続している。

より具体的には、排気マニホールド４ａは、エンジン本体２に形成された複数の排気ポートにそれぞれ接続される複数の排気分岐管と、複数の排気分岐管を集合させる排気集合管とを備えている。同様に、吸気マニホールド３ａは、エンジン本体２に形成された複数の吸気ポートにそれぞれ接続される複数の吸気分岐管と、複数の吸気分岐管を集合させる吸気集合管とを備えている。本実施形態に係るＥＧＲ通路１０は、排気集合管の途中から分岐して吸気集合管の途中に接続している。但し、ＥＧＲ通路１０の排気マニホールド４ａからの分岐箇所及び吸気マニホールド３ａへの接続箇所はこれに限定されるものではない。これ以降、ＥＧＲ通路１０を通過する排気をＥＧＲガスと称する。

ＥＧＲバルブ２０はＥＧＲ通路１０に配置されている。具体的には本実施形態に係るＥＧＲバルブ２０は、ＥＧＲ通路１０のＥＧＲクーラ３０よりもＥＧＲガスの流動方向で下流側の部分に配置されており、制御装置としての電子制御装置の指示を受けて開閉することで、ＥＧＲガスの流量を制御する。なお、ＥＧＲクーラ３０とＥＧＲバルブ２０の配置順序はこれに限定されるものではなく、例えばＥＧＲクーラ３０がＥＧＲバルブ２０よりも下流側に配置された構成とすることもできる。

ＥＧＲクーラ３０は、ＥＧＲ通路１０を通過するＥＧＲガスを冷媒との熱交換によって冷却する装置である。本実施形態に係るＥＧＲクーラ３０は、上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２を備えている。下流ＥＧＲクーラ３２は、上流ＥＧＲクーラ３１よりもＥＧＲガスの流動方向で下流側に配置されている。上流ＥＧＲクーラ３１には、ＥＧＲガスが流入するＥＧＲガス入口部４０と、ＥＧＲガスが流出するＥＧＲガス出口部４１
とが設けられている。下流ＥＧＲクーラ３２にも、ＥＧＲガスが流入するＥＧＲガス入口部４２と、ＥＧＲガスが流出するＥＧＲガス出口部４３とが設けられている。

また上流ＥＧＲクーラ３１は、ＥＧＲガス入口部４０よりもＥＧＲガス出口部４１が高い位置になるように傾斜して配置されており、下流ＥＧＲクーラ３２も、ＥＧＲガス入口部４２よりもＥＧＲガス出口部４３が高い位置になるように傾斜して配置されている。また、上流ＥＧＲクーラ３１と下流ＥＧＲクーラ３２とを全体的に比較した場合、下流ＥＧＲクーラ３２の方が上流ＥＧＲクーラ３１よりも全体的に高い位置に配置されている。

なお、本実施形態において、ＥＧＲ通路１０のうち、上流ＥＧＲクーラ３１のＥＧＲガス出口部４１と下流ＥＧＲクーラ３２のＥＧＲガス入口部４２とを連通する部分は、所定角度、屈曲している。すなわち、本実施形態に係るＥＧＲガスは、上流ＥＧＲクーラ３１の内部を通過した後に所定角度屈曲して下流ＥＧＲクーラ３２の内部に流入する。但し、本発明が適用されるＥＧＲクーラ３０の構成はこれに限定されるものではなく、本発明は、上流ＥＧＲクーラ３１と下流ＥＧＲクーラ３２との間のＥＧＲ通路１０が屈曲していないものに適用することもできる。

上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２の筐体部材であるハウジング３３には、それぞれ冷媒導入部３４及び冷媒排出部３５が接続されている。上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２において冷媒は、それぞれの冷媒導入部３４から導入され、上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２の内部においてＥＧＲガスを冷却した後に、それぞれの冷媒排出部３５から排出される。

図２はＥＧＲクーラ３０のうち、下流ＥＧＲクーラ３２のＥＧＲガス入口部４２の近傍（図１のＡ付近）の内部構造を拡大して模式的に示す概略断面図である。なお、上流ＥＧＲクーラ３１の構成は、下流ＥＧＲクーラ３２と同様であるので、上流ＥＧＲクーラ３１の内部構造の図示による詳細な説明は省略する。

ＥＧＲクーラ３０（具体的には上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２）のハウジング３３の内部には、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換をさせる熱交換体３６が配置されている。具体的には熱交換体３６は、ＥＧＲガスが通過する内部ガス通路３７を複数個備えている。本実施形態において複数の内部ガス通路３７は、隣接する内部ガス通路３７との間に空間を有しつつ、ハウジング３３の径方向に配列している。また、各々の内部ガス通路３７は、ＥＧＲクーラ３０の軸線方向に延在している。また、各々の内部ガス通路３７には、ＥＧＲガスの熱を放熱させるためのフィン３８が複数個配置されている。

そして、ハウジング３３の内部には、複数の内部ガス通路３７の端部を支持するエンドプレート３９が配置されている。具体的には、エンドプレート３９は、隣接する一方の内部ガス通路３７と他方の内部ガス通路３７との間の部分のうち、上流側の端部及び下流側の端部に配置されて、複数の内部ガス通路３７を支持している。なお、図２には、上流側の端部に配置されたエンドプレート３９が図示されているが、内部ガス通路３７の下流側の端部にも、図２と同様のエンドプレート３９が配置されている。また図２に示すように、本実施形態に係る内部ガス通路３７の上流側端部は、このエンドプレート３９よりも上流側に突出している。

また、内部ガス通路３７の外周部には冷媒が通過するための冷媒通路が設けられており、これにより、内部ガス通路３７の壁面は冷却されている。ＥＧＲガスは内部ガス通路３７を通過する際に、フィン３８によって効果的にＥＧＲガスの熱を放熱する。この放熱された熱は内部ガス通路３７の壁面を伝導して、冷媒通路の冷媒によって冷却される。このようにしてＥＧＲクーラ３０はＥＧＲガスを冷却している。

再び図１を参照して、ＥＧＲクーラ３０は、洗浄液が供給される洗浄液供給口５０と、洗浄液が排出される洗浄液排出口５１とを備えている。具体的には洗浄液供給口５０は、下流ＥＧＲクーラ３２のＥＧＲガス出口部４３よりも下流側のＥＧＲ通路１０の部分に設けられている。さらに、ＥＧＲ通路１０のうち、この洗浄液供給口５０が設けられている部分は、ＥＧＲガス出口部４３よりも高い位置になるように設定されている。

また、洗浄液排出口５１は、ターボチャージャ５よりも排気流動方向で上流側に設けられている。具体的には本実施形態に係る洗浄液排出口５１は、排気マニホールド４ａの具体的には排気集合管の部分に設けられている。また、排気マニホールド４ａのうち、この洗浄液排出口５１が設けられている部分は、ＥＧＲガス入口部４０よりも低い位置になるように設定されている。

すなわち、本実施形態に係る洗浄液供給口５０は、ＥＧＲガス出口部４３よりも高い位置にあるＥＧＲ通路１０の部分に設けられている。また洗浄液排出口５１は、ターボチャージャ５（具体的にはタービン６）よりも排気流動方向で上流側であり且つＥＧＲガス入口部４０よりも低い位置にある排気通路４の部分（具体的には排気マニホールド４ａの部分）に設けられている。

なお、洗浄液排出口５１の配置箇所は、上記箇所に限定されるものではない。他の例を挙げると、例えば洗浄液排出口５１は、ＥＧＲガス入口部４０よりもＥＧＲガス流動方向で上流側であり、且つＥＧＲガス入口部４０よりも低い位置にあるＥＧＲ通路１０の部分に設けられていてもよい。

続いて図１を参照して、ＥＧＲクーラ３０の洗浄方法について説明する。本実施形態に係る洗浄方法は、洗浄液を、図１に示すようにエンジン本体２に取り付けられた状態のＥＧＲクーラ３０の洗浄液供給口５０から供給して、洗浄液排出口５１から排出させる洗浄工程を含んでいる。具体的には、この洗浄工程において、洗浄液供給口５０から供給された洗浄液は、重力により、下流ＥＧＲクーラ３２の内部及び上流ＥＧＲクーラ３１の内部を通過して、洗浄液排出口５１から排出される。この際に、洗浄液は、下流ＥＧＲクーラ３２及び上流ＥＧＲクーラ３１の内部に堆積している煤を洗浄する。なお、洗浄液の種類は、煤を溶解させたり、剥離させたりすることで、煤を洗浄できるものであれば特に限定されるものではなく、公知の煤用の洗浄液を用いることができる。

以上説明した本実施形態に係るエンジン１及びＥＧＲクーラ３０の洗浄方法によれば、ＥＧＲクーラ３０をエンジン本体２のＥＧＲ通路１０に配置した状態のままで洗浄液供給口５０に洗浄液を供給することで、供給された洗浄液を重力を利用してＥＧＲクーラ３０の内部を通過させて洗浄液排出口５１から排出させることができる。したがって、本実施形態によれば、ＥＧＲクーラ３０の脱着作業を行うことなく、ＥＧＲクーラ３０を洗浄することができる。これにより、ＥＧＲクーラ３０の洗浄作業時に行う工数を削減することができるので、洗浄作業のコストを低減することができる。また、洗浄液排出口５１は、ターボチャージャ５よりも上流側の部分に設けられているので、洗浄液がターボチャージャ５（具体的にはタービン６）を通過することは回避されている。これにより、洗浄液に含まれる煤がターボチャージャ５に付着することを回避することができる。その結果、煤によってターボチャージャ５に不具合が発生することを防止することができる。

また、本実施形態によれば、洗浄液排出口５１がターボチャージャ５よりも上流側の部分に設けられているので、洗浄液が、ターボチャージャ５よりも排気流動方向で下流側に配置されている部材（例えば排気センサ等の各種センサ類や、排気浄化装置等）を通過することも回避することができる。これにより、洗浄液や洗浄液に含まれる煤によって、こ
れらの部材が腐食したり汚染されたりすることも回避することができる。

なお、本実施形態において、ＥＧＲクーラ３０は上流ＥＧＲクーラ３１及び下流ＥＧＲクーラ３２を備えているが、本実施形態の構成はこれに限定されるものではない。例えばＥＧＲクーラ３０は、上流ＥＧＲクーラ３１または下流ＥＧＲクーラ３２のいずれか一方のみを備えていてもよく、あるいは、さらに第３のＥＧＲクーラまたは第４のＥＧＲクーラ等を備えていてもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１エンジン
５ターボチャージャ
６タービン
１０ＥＧＲ通路
３０ＥＧＲクーラ
３１上流ＥＧＲクーラ
３２下流ＥＧＲクーラ
３３ハウジング
３６熱交換体
３７内部ガス通路
３８フィン
４０，４２ＥＧＲガス入口部
４１，４３ＥＧＲガス出口部
５０洗浄液供給口
５１洗浄液排出口

Claims

ターボチャージャよりも排気の流動方向で上流側の排気通路の途中から分岐して吸気通路の途中に合流するＥＧＲ通路に配置されて、前記ＥＧＲ通路を通過するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラを備えるエンジンであって、
前記ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流入するＥＧＲガス入口部よりも、ＥＧＲガスが流出するＥＧＲガス出口部の方が高い位置になるように傾斜して配置され、
前記ＥＧＲガス出口部よりも高い位置にある前記ＥＧＲ通路の部分に設けられた洗浄液供給口と、
前記ターボチャージャよりも排気の流動方向で上流側であり且つ前記ＥＧＲガス入口部よりも低い位置にある前記排気通路の部分、または、前記ＥＧＲガス入口部よりもＥＧＲガスの流動方向で上流側であり且つ前記ＥＧＲガス入口部よりも低い位置にある前記ＥＧＲ通路の部分に設けられた洗浄液排出口と、を備えることを特徴とするエンジン。
請求項１に記載のエンジンの前記ＥＧＲクーラを洗浄する洗浄方法であって、
前記ＥＧＲクーラを前記エンジンから取り外さずに、洗浄液を前記洗浄液供給口から供給して前記洗浄液排出口から排出させる洗浄工程を含むことを特徴とするエンジンのＥＧＲクーラの洗浄方法。