JP2021124063A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ実行時に排気管からＥＧＲ管内に流入するＥＧＲガスがＥＧＲクーラに流入する前に、ＥＧＲガス中に占める水蒸気を別な気体に分解することができ、処理したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ内に通流させることができ、ＥＧＲクーラの錆の発生、損壊を防止できること。
【解決手段】排気管２から排気ガスの一部を導入し吸気管４に還流させるＥＧＲ管１１Ａと、ＥＧＲ管１１Ａの中途部に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１５と、ＥＧＲ管１１Ａに設けられ、所定の運転領域で開弁するＥＧＲ弁１６と、ＥＧＲ管１１Ａ内のＥＧＲクーラ１５よりも排気管ＥＧＲ管２側に設けられ、通流するＥＧＲガス中の水蒸気を別な気体に分解する水蒸気分解器１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＧＲクーラを有するＥＧＲシステムを備える内燃機関に関する。

ＥＧＲは、排気管から分岐して吸気管に合流するＥＧＲ管（排ガス再循環流路）を有し、排気流路に排出される排ガスの一部をＥＧＲ管を介して吸気流路に還流させる排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）のことである。ＥＧＲシステムは、エンジンの排ガスの浄化（ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減）やノッキング抑制、燃費向上といった効果を発揮するために備えられている。

ＥＧＲシステムにはＥＧＲ管の中途部にＥＧＲクーラを備えたタイプがある。ＥＧＲクーラは、ＥＧＲの温度を下げて更に燃焼温度を下げ、またＥＧＲの充填率を上げて、燃費を向上させるために設けられている。

特開第２００１−２８０１３０号公報、図２ 特開第２０１２−２２９６７８号公報

ＥＧＲクーラを備える場合には、エンジン運転中（ＥＧＲ稼動中）に凝縮水が発生する場合が有り、ＥＧＲクーラ内に付着滞留する排ガス中に含まれるＮＯｘが凝縮水に浸漬し、ＮＯｘを含み酸性となる凝縮水がＥＧＲクーラの内面を腐食し、さらにシリンダに進入しシリンダの内面を腐食することになる。

本発明は、ＥＧＲ実行時に排気管からＥＧＲ管内に流入するＥＧＲガスがＥＧＲクーラに流入する前に、ＥＧＲガス中に占める水蒸気を別な気体に分解することができ、処理したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ内に通流させることができ、ＥＧＲクーラの錆の発生、損壊を防止できる内燃機関を提供すること目的としている。

本発明の第１の態様に係る内燃機関は、排気管または排気マニホールドから排気ガスの一部を導入し吸気管または吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ管と、前記ＥＧＲ管の中途部に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲ管に設けられ、所定の運転領域で開弁するＥＧＲ弁と、前記ＥＧＲ管内の前記ＥＧＲクーラよりも前記排気管側に設けられ、水蒸気分解用チャンバ内を通流する前記ＥＧＲガス中の水蒸気を別な気体に分解する水蒸気分解器とを備えることを特徴とする。
ここで、水蒸気分解とは、化学反応系の反応で水蒸気が水素と酸素とに化学分解することをいう。

本発明の第２の態様に係る内燃機関は、第１の態様の構成に加え、さらに、前記水蒸気分解器が、分解器用チャンバと、前記分解器用チャンバ内に流入するＥＧＲガスと混合するよう炭化水素系燃料を噴射する燃料用噴射弁と、前記分解器用チャンバ内に収容され、前記分解器用チャンバ内を流通する前記ＥＧＲガスと前記炭化水素系燃料とから水素と一酸化炭素とメタンに変成する化学反応を促進する触媒とを備えてなることを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る内燃機関は、第１または第２の態様の構成に加え、さらに、前記触媒が化学反応を促進する所定温度より低い状態でのＥＧＲ実行時に、前記ＥＧＲクーラ内に流入するＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成する凝縮水が、前記ＥＧＲ管のＥＧＲガス流入端に向かって流下するように設けられていることを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る内燃機関は、第３のいずれか１つの態様の構成に加え、さらに、前記分解器用チャンバと、前記ＥＧＲ通路の前記分解器用チャンバの排気上流側に延在する上流部とが前記排気管内に設けられ、前記ＥＧＲクーラが前記水蒸気分解器よりも高い位置に設けられていることを特徴とする。

本発明の第５の態様に係る内燃機関は、第１ないし第４の態様のいずれか１つの態様の構成に加え、さらに、暖気運転経過後の排気ガス温度が所定温度以上になるように内燃機関本体を制御するハイブリッド車両用駆動装置に適用されることを特徴とする。
ここで、所定温度とは、水蒸気分解用チャンバ内で水蒸気を水素と酸素とに化学分解を開始する温度をいう。

本発明によれば、ＥＧＲ実行時に排気管からＥＧＲ管内に流入するＥＧＲガスがＥＧＲクーラに流入する前に、ＥＧＲガス中に占める水蒸気を別な気体に分解することができ、処理したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ内に通流させることができ、ＥＧＲクーラの錆の発生、損壊を防止できる内燃機関を提供できる。

図１は、本発明の第１の実施形態を適用する内燃機関の概念図である。 図２は、本発明の第２の実施形態を適用する内燃機関の概念図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る内燃機関について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る内燃機関１００は、排気管２の内燃機関本体１に近い管内位置と吸気管４の内燃機関本体１に近い合流管（合流部）５とを接続するように設けられた排ガス再循環流路を構成するＥＧＲ管１１を有し、そして、ＥＧＲ管１１の中途に、排気管２側から順並びで水蒸気分解器１２、ＥＧＲクーラ１５およびＥＧＲ弁１６を有するＥＧＲシステムを備えている。

水蒸気分解器１２は、ＥＧＲ管１１内のＥＧＲクーラ１５よりも排気管２側に隣接して設けられ、通流するＥＧＲガス中の水蒸気全量の内の所定割合以上の水蒸気を別な気体（水素と酸素）に分解する。水蒸気分解器１２は、排気管２内に配置されている

内燃機関１００は、ＥＧＲ弁１６の開弁時（ＥＧＲ実行時）に、排気管２内を流れる排ガスの一部をＥＧＲガスとして分岐管（分岐部）３よりＥＧＲ管１１内に導入し水蒸気分解器１２、ＥＧＲクーラ１５およびＥＧＲ弁１６に順次に通流させ、吸気マニホールドに合流させ、もって、排ガスの一部をシリンダ内に再帰還流するＥＧＲシステムを備えている。

以下、詳細に説明する。

ＥＧＲ管１１は、上流部１１ａと、中流部１１ｂと、下流部１１ｃとに分かれている。排気管２の水蒸気分解器１２を収容している中途部とＥＧＲ管１１の上流部１１ａは一体に設けられ、製作・組立・メンテナンス時の分解のためフランジで接続されている。上流部１１ａは、水蒸気分解器１２の排気管２の排気下流側に対応しているガス入口と接続され排気管２内を排気下流側に延在する。上流部１１ａはＥＧＲガス取り込み側部分であり、上流部１１ａの排気管２の排気下流側に対応する端部には、上半部より垂下する半球面部１１ｄを有する。この半球面部１１ｄは、排気管２内の排気の一部を上流部１１ａ内に取り込むようにＥＧＲガスの一部を案内する。中流部１１ｂは、水蒸気分解器１２の排気管２の排気上流側に対応しているガス出口と水蒸気分解器よりも高い位置に設けられたＥＧＲクーラ１５とを接続するように設けられている。下流部１１ｃは、ＥＧＲ弁１６と合流部５とを接続するように設けられている。

水蒸気分解器１２は、ＥＧＲガスが上流部１１ａ側のガス入口からＥＧＲクーラ１５側のガス出口に通流するように設けられた分解器用チャンバ１２ａと、分解器用チャンバ１２ａのガス入口側空間１２ｂの上部から排気管２を貫通して外方へ延在する噴射弁取付用筒部１２ｄに取り付けられ水蒸気分解燃料を噴射する水蒸気分解燃料噴射弁１３と、ガス入口側空間１２ｂとガス出口側空間１２ｃとに挟まれるように分解器用チャンバ１２ａ内にガス入口側空間１２ｂとガス出口側空間１２ｃとを形成するようかつ全周密着状態に設けられた触媒１４とを備えてなる。

水蒸気分解燃料噴射弁１３は、分解器用チャンバ１２ａのガス入口側空間１２ｂの上面部より排気管２の外方に突出する噴射弁取付用筒部１２ｄに取り付けられ、ＥＧＲ管１１の上流部１１ａから分解器用チャンバ１２ａのガス入口よりガス入口側空間１２ｂに流入するＥＧＲガスと混合するよう水蒸気分解燃料を噴射するようになっている。ガス入口側空間１２ｂ内に多孔かつ屈曲状に設けられた混合促進部材１２ｅは、ＥＧＲ管１１の上流部１１ａからガス入口側空間１２ｂに流入するＥＧＲガスとガス入口側空間１２ｂに噴射される水蒸気分解燃料との混合を促進する。

水蒸気分解燃料噴射弁１３は、ＥＣＵにより制御され水蒸気分解燃料の噴射量を調節するようになっていて、ＥＧＲ管１１の通路方向に対して直角方向より分解器用チャンバ１２ａ内のガス入口側空間１２ｂに直接噴射するように設けられている。

水蒸気分解燃料としては、炭化水素系燃料（例えば、ガソリンまたはエタノール）が用いられる。エタノール混合ガソリンを用いた場合には低温から水蒸気分解が可能なので、幅広い運転領域で水蒸気を削減できる。また、水蒸気分解燃料は、内燃機関１００の筒内や吸気管４に噴射される燃料と同一の燃料タンクに貯留されているものを使用できる。

触媒１４は、耐熱性を有するＥＧＲガスとの通流接触面積が大きい成形体（焼成体あるいは引き抜き加工成形体など）よりなる触媒本体（担体）と、触媒本体のＥＧＲガスが通流接触する表面に担持された触媒用金属（担持金属）とからなる。

触媒本体は、複数の貫通孔を有するハニカム構造体、賽の目状の多孔構造体、あるいはラビリンス構造のＥＧＲガスが通流する構造体であってもよい。触媒本体は、ジルコニア、アルミナ、酸化マグネシウムを含むもの、ジルコニアとアルミナを含むもの、アルミナとセリアを含むもの、アルミナとセリアとアルカリ土類金属の酸化物を含むもの、アルミナとジルコニアを含むもの、アルミナとセリアとアルカリ土類金属の酸化物を含むもの、酸化セリウムを含むアルミナなどが選ばれる。

触媒用金属は、ニッケルとストロンチウムとレニウムと微量のロジウムよりなるものが好ましい。これによれば、ＮＯｘが触媒用金属に付着しても触媒作用の失活がなく、ＥＧＲガスにより温められて約４００度Ｃに昇温すると水蒸気分解する化学反応を促進することができる。また、触媒用金属は、ルテニウム等の白金族金属成分と、ロジウムおよび／または鉄とからなる白金族金属成分と、アルカリ土類金属成分とからなるものであってもよい。他に、触媒用金属は、ガソリンエンジンの一般的な排ガス後処理に用いる三元触媒に近い成分であって、三元触媒から白金（Ｐｔ）とパラジウム（Ｐｄ）を除いた主にロジウム（Ｒｈ）で構成されるものを用いてもよい。今後、触媒用金属は、水蒸気分解する化学反応を促進する開始温度が４００度Ｃよりも低いものが開発される余地があり、そのような触媒用金属は一層好適である。触媒用金属は、耐硫黄劣化性に優れ、かつ水蒸気分解する化学反応を促進する開始温度が低いほどよい。

水蒸気分解器１２は、触媒１４が分解器用チャンバ１２ａの内周面に全周密着状態に収容されていることにより、ＥＧＲガス全量が触媒１４に十分に接触して通流させるようになっている。

水蒸気分解器１２は、ＥＧＲガス中の水蒸気が、炭化水素系燃料と混合した状態で４００度Ｃ以上に加熱される触媒１４に接触流通することで別な気体である水素と酸素とに分解する役目を果たす。すなわち、触媒１４は、排気ガス温度が４００度Ｃ以上であれば、排気ガスの熱で４００度Ｃ以上に加熱されることになり、ＥＧＲガス中の水蒸気と炭化水素系燃料との混合接触流通があると、ＥＧＲガス中の水蒸気を別な気体である水素と酸素とに化学分解するとともに、炭化水素系燃料を、炭素と水素とに化学分解し、次いで、炭素と酸素とが結合して一酸化炭素になるとともに炭素と水素とが結合してメタンになる。水素が主要割合で生成され、一酸化炭素とメタンとが少量割合で生成される。

水蒸気分解器１２においてＥＧＲガス中の水蒸気を別な気体に分解する能力は、通流するＥＧＲガス中の水蒸気の全量を別な気体に分解することが良いが、水蒸気全量の全量ではなく「所定割合」以上の水蒸気を別な気体に分解する能力が有ればよい。

上記の「所定割合」とは、通常エンジンが使われる範囲内でエンジンの運転、停止を繰り返しても凝縮水が増大しないような割合のことである。

ＥＧＲガス中の水蒸気と炭化水素系燃料との混合ガスが触媒１４に接触して生じる化学反応は吸熱反応である。

ＥＧＲクーラ１５は、ＥＧＲガスが水蒸気分解器１２側のガス入口からＥＧＲ弁１６側のガス出口に通流するように設けられたクーラ用チャンバ１５ａと、クーラ用チャンバ１５ａ内に設けられる冷却手段１５ｂとを有し、クーラ用チャンバ１５ａ内を通流するＥＧＲガスと冷却手段１５ｂとの間で熱交換してＥＧＲガスを冷却する機能を有する。

冷却手段１５ｂは、ＥＧＲガスとの間で熱交換してＥＧＲガスを冷却する吸熱部である冷却管または吸熱フィンをクーラ用チャンバ１５ａ内に配設され、放熱部がクーラ用チャンバ１５ａ外に配設される液冷式または空冷式の冷却手段１５ｂであってもよい。シリンダヘッドには吸気管４を冷却するための冷却液通路（不図示）が備えられているので、冷却液通路を流れる冷却液の一部を冷却手段１５ｂの冷媒に利用しても良い。さらに、熱移動機能を有する半導体（ペルチエ素子）をクーラ用チャンバ１５ａの外面に設けて放熱するようにしてもよい。

ＥＧＲ弁１６は、ＥＣＵ（不図示）により制御され排気還流量を調節するようになっていて、ＥＧＲ管１１のＥＧＲクーラ１５よりも吸気管４側に設けられ、所定の運転領域で燃焼室内の温度上昇抑制のために開弁する。

次に、上述した構成の内燃機関の作用、効果について説明する。

内燃機関１００は、ＥＣＵにより車速や負荷等の運転条件に基づいて制御され、所定の運転領域でＥＧＲ弁１６を開いてＥＧＲ（排気還流）を実行する。ＥＧＲ弁１６が開くと、内燃機関１００から排気管２に排出された高温の排気の一部（ＥＧＲガス）が、排気管２と吸気管４との圧力差により排気管２の上流部１１ａよりＥＧＲ管１１に流れ込み、さらに、水蒸気分解器１２、ＥＧＲクーラ１５、ＥＧＲ弁１６と、合流部５に順に流れ、吸気管４より内燃機関１００に対し吸気工程で燃料噴射弁１７より噴射される燃料とともにシリンダ室内に再吸気される。

水蒸気分解器１２で分解された気体は、触媒１４に熱を奪われることになるので、排気と炭化水素系燃料との混合ガスの温度よりも一段低い温度に冷却されＥＧＲクーラ１５に流入する。このため、ＥＧＲクーラ１５の容量を減らすことができ、ラジエータの容量も削減することが可能となる。

上述した構成の内燃機関によれば、ＥＧＲ実行時にＥＧＲクーラ１５を通流するＥＧＲガス中に占める水蒸気量を排気管に通流する排気ガス中に占める水蒸気量に比べて低減させ、ＥＧＲ実行時にＥＧＲクーラに溜まる凝縮水を抑制し、開弁時に通流するＥＧＲガスの熱で凝縮水が再び気化し得て、ＥＧＲクーラ１５の錆の発生、損壊を防止できる。

さらに詳細な作用、効果について説明する。

水蒸気分解器１２の分解器用チャンバ１２ａのガス入口側空間１２ｂに流れ込む。水蒸気分解燃料噴射弁１３は、ＥＣＵによりＥＧＲ実行時に開弁し、水蒸気分解燃料（炭化水素系燃料）を噴射し水蒸気分解器１２の分解器用チャンバ１２ａのガス入口側空間１２ｂでＥＧＲガスと混合させる。

水蒸気分解器１２は、排気管２内に設けられているので、分解器用チャンバ１２ａを内燃機関１００が始動して暖気運転時（ＥＧＲ非実行時）で排気ガスの熱で加熱される。このため、触媒１４は、ＥＧＲガスが接触通流しなくても、暖気運転終了時には４００度Ｃ以上に加熱されるか、または、ＥＧＲ実行開始から極めて短時間に化学反応促進作用を生起する４００度Ｃ以上に加熱される。

なお、暖気運転終了時に触媒１４が確実に４００度Ｃ以上に加熱されるようにするためには、内燃機関本体を暖気運転経過後の排気ガス温度が所定温度以上になるように制御すればよい。特に、ハイブリッド車両用駆動装置では、ハイブリッドモードを回転数とトルクをそれぞれ所定範囲に制御することで暖気運転経過後の排気ガス温度が所定温度以上にすることができる。

ＥＧＲ実行時、ＥＧＲガスと水蒸気分解燃料（炭化水素系燃料）との混合ガスは、水蒸気分解器１２内を通流するとき、４００度Ｃ以上に加熱された触媒１４の狭小な通路を通過する際に触媒金属に接触する。このとき、排気に含まれる水蒸気と炭化水素系燃料とが化学反応を生じる。この化学反応により、排気に含まれる水蒸気を別な気体である水素と酸素とに一次分解するとともに、炭化水素燃料が水素と炭素とＮＯｘ等に一次分解し、次いで、酸素と炭素とが結合して一酸化炭素となり、また炭素と水素とが結合してメタンとなる。

もって、分解器用チャンバ１２ａのガス出口側空間１２ｃには、水素、一酸化炭素、およびメタンが存在する。なお、排気に含まれる水蒸気が多いときは、化学反応に関与しない水蒸気が存在することになる。

ＥＧＲ管１１とＥＧＲクーラ１５と水蒸気分解器１２内で生成される凝縮水が溜まることがないように、凝縮水がＥＧＲ通路のＥＧＲガス流入端に向かって流下するように設けられている。具体的には、クーラ用チャンバ１５ａのガス入口がクーラ用チャンバ１５ａの底面部と一致するレベルに設けられ、クーラ用チャンバ１５ａのガス入口が分解器用チャンバ１２ａのガス出口よりも高いレベルであるか同一高さとなるように設けられ、分解器用チャンバ１２ａのガス出口が分解器用チャンバ１２ａのガス入口よりも高いレベルであるか同一高さとなるように設けられ、分解器用チャンバ１２ａのガス入口がＥＧＲ管１１の上流部１１ａよりも高いレベルであるか同一高さとなるように設けられている。

［第２の実施の形態］
続いて、本発明の第２の実施形態に係る内燃機関について図面を参照して説明する。なお、第２の実施形態に係る内燃機関の構成、作用、効果について、第１の実施形態に係る内燃機関と同一である場合には、簡素な説明に止めるか、または省略する。

図２に示すように、第２の実施形態に係る内燃機関１００Ａは、排気管２Ａの内燃機関本体１Ａに近い分岐部３Ａと吸気管４Ａの内燃機関本体１Ａに近い合流部５Ａとを接続するように設けられ、排ガス再循環流路を構成するＥＧＲ管１１Ａを有し、そして、ＥＧＲ管１１Ａの中途に、排気管２Ａ側から順並びで水蒸気分解器１２Ａ、ＥＧＲクーラ１５ＡおよびＥＧＲ弁１６Ａを有するＥＧＲシステムを備えている。

水蒸気分解器１２Ａは、ＥＧＲ管１１Ａ内のＥＧＲクーラ１５Ａよりも排気管２Ａ側に隣接して設けられ、通流するＥＧＲガス中の水蒸気全量の内の所定割合以上の水蒸気を別な気体に分解する。水蒸気分解器１２Ａは、排気管２Ａ内に配置されている。

内燃機関１００Ａは、ＥＧＲ弁１６Ａの開弁時（ＥＧＲ実行時）に、排気管２Ａ内を流れる排ガスの一部をＥＧＲガスとして分岐部３ＡよりＥＧＲ管１１Ａ内に導入し水蒸気分解器１２Ａ、ＥＧＲクーラ１５ＡおよびＥＧＲ弁１６Ａに順次に通流させ、吸気管４Ａの内燃機関本体１Ａの近傍の合流部５Ａで吸気マニホールドに合流させ、もって、排ガスの一部をシリンダ内に再帰還流するＥＧＲシステムを備えている。

以下、詳細に説明する。

ＥＧＲ管１１Ａは、上流部１１Ａａと、下流部１１Ａｃとに分かれている。上流部１１Ａａは、排気管２Ａより分岐する分岐管３Ａに接続されているとともに、水蒸気分解器１２Ａの排気下流側に対応しているガス入口に接続されている。下流部１１Ａｃは、ＥＧＲ弁１６Ａに接続されているとともに、吸気管４Ａより立ち上がる合流管（合流部）５Ａに接続されている。

水蒸気分解器１２Ａは、ＥＧＲガスが上流部１１Ａａ側のガス入口からＥＧＲクーラ１５Ａ側のガス出口に通流するように設けられた分解器用チャンバ１２Ａａと、分解器用チャンバ１２Ａａのガス入口側空間１２Ａｂの上部から排気管２Ａを貫通して外方へ延在する噴射弁取付用筒部１２Ａｄに取り付けられ水蒸気分解燃料を噴射する水蒸気分解燃料噴射弁１３Ａと、ガス入口側空間１２Ａｂとガス出口側空間１２Ａｃとに挟まれるように分解器用チャンバ１２Ａａ内にガス入口側空間１２Ａｂとガス出口側空間１２Ａｃとを形成するようかつ全周密着状態に設けられた触媒１４Ａとを備えてなる。

水蒸気分解燃料噴射弁１３Ａは、分解器用チャンバ１２Ａａのガス入口側空間１２Ａｂの上面部より外方に突出する噴射弁取付用筒部１２Ａｄに取り付けられ、ガス入口側空間１２Ａｂに流入するＥＧＲガスと混合するように、ＥＧＲ管１１Ａの通路方向に対して直角方向上方より水蒸気分解燃料を噴射するようになっている。ガス入口側空間１２Ａｂ内に多孔かつ屈曲状に設けられた混合促進部材１２Ａｅは、ＥＧＲ管１１Ａの上流部１１ｆからガス入口側空間１２Ａｂに流入するＥＧＲガスとガス入口側空間１２Ａｂに噴射される水蒸気分解燃料との混合を促進する。

なお、水蒸気分解燃料噴射弁１３Ａは、ＥＧＲ管１１Ａの上流部１１Ａａの中途に一点鎖線および符号１３Ａ’で示すＥＧＲ通路１１Ａの分解器用チャンバ１４ａよりも上流側位置にてＥＧＲ通路１１Ａに沿って炭化水素系燃料の噴射するように設けられてもよい。

触媒１４Ａは、触媒本体（担体）と、触媒用金属（担持金属）とからなる。触媒本体と、触媒用金属の構成は、第１の実施の形態と同一である。

ＥＧＲクーラ１５Ａは、クーラ用チャンバ１５Ａａと、冷却手段１５Ａｂとを有し、クーラ用チャンバ１５Ａａ内を通流するＥＧＲガスと冷却手段１５Ａｂとの間で熱交換してＥＧＲガスを冷却する機能を有する。

ＥＧＲ弁１６Ａは、ＥＣＵ（不図示）により制御され、所定の運転領域で燃焼室内の温度上昇抑制のために開弁する。

次に、上述した構成の内燃機関の作用、効果について簡単に説明する。

内燃機関１００Ａは、所定の運転領域でＥＧＲ弁１６Ａが開くことによりＥＧＲ（排気還流）を実行する。ＥＧＲ弁１６Ａが開くと、排気管２Ａを通流する排気の一部がＥＧＲガスとして上流部１１ｆよりＥＧＲ管１１Ａに流れ込み、さらに、水蒸気分解器１２Ａのガス入口側空間１２Ａｂに流入し、ここで、水蒸気分解燃料噴射弁１３Ａより噴射される水蒸気分解燃料と混合してから触媒１４Ａに接触流通し、ＥＧＲガスに含まれる水蒸気が水素と酸素に第一次分解し、最終的に水素と一酸化炭素とメタンとに変成され、このガスが、ＥＧＲクーラ１５Ａ、ＥＧＲ弁１６Ａと、合流部５Ａに順に流れ、吸気管４Ａより内燃機関１００Ａに対し吸気工程で燃料噴射弁１７Ａより噴射される燃料とともにシリンダ室内に再吸気される。

凝縮水について凝縮水をＥＧＲ管１１Ａの上流部１１ｆから排気管２Ａに流出させる共通の対策として、第１の実施の形態と同様に構成されている。すなわち、ＥＧＲクーラ１５Ａと水蒸気分解器１２Ａ内で生成される凝縮水が溜まることがないように、凝縮水が排気管２に向かって流下するように設けられている。

本発明に係る内燃機関は、パラレル方式、シリーズ方式またはスプリット方式のハイブリッド車両用駆動装置（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン）に適用されることが好ましい。また、本発明に係る内燃機関は、ハイブリッド車両ではない内燃機関にも適用される。

本発明によれば、ＥＧＲ実行時に排気管からＥＧＲ管内に流入するＥＧＲガスがＥＧＲクーラに流入する前に、ＥＧＲガス中に占める水蒸気を別な気体に分解することができ、処理したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ内に通流させることができ、ＥＧＲクーラの錆の発生、損壊を防止できるという効果を有し、優れたＥＧＲシステムを備える内燃機関を提供できる。

１００、１００Ａ…内燃機関、
１、１Ａ…内燃機関本体、
２、２Ａ…排気管、
３、３Ａ…分岐管（分岐部）、
４、４Ａ…吸気管、
５、５Ａ…合流管（合流部）、
１１、１１Ａ…ＥＧＲ管、
１１ａ、１１ａ…上流部、
１１ｂ…中流部、
１１ｃ、１１Ａｃ…下流部、
１１ｄ…半球面部、
１２、１２Ａ…水蒸気分解器、
１２ａ、１２Ａａ…分解器用チャンバ、
１２ｂ、１２Ａｂ…ガス入口側空間、
１２ｃ、１２Ａｃ…ガス出口側空間、
１２ｄ、１２Ａｄ…噴射弁取付用筒部、
１２ｅ、１２Ａｅ…混合促進部材、
１３、１３Ａ…水蒸気分解燃料噴射弁（燃料噴射弁）、
１４、１４Ａ…触媒、
１５、１５Ａ…ＥＧＲクーラ、
１５ａ、１５Ａａ…クーラ用チャンバ、
１５ｂ、１５Ａｂ…冷却手段、
１６、１６Ａ…ＥＧＲ弁、
１７、１７Ａ…燃料噴射弁。

冷却手段１５ｂは、ＥＧＲガスとの間で熱交換してＥＧＲガスを冷却する吸熱部である冷却管または吸熱フィンがクーラ用チャンバ１５ａ内に配設され、放熱部がクーラ用チャンバ１５ａ外に配設される液冷式または空冷式の冷却手段１５ｂであってもよい。シリンダヘッドには吸気管４を冷却するための冷却液通路（不図示）が備えられているので、冷却液通路を流れる冷却液の一部を冷却手段１５ｂの冷媒に利用しても良い。さらに、熱移動機能を有する半導体（ペルチエ素子）をクーラ用チャンバ１５ａの外面に設けて放熱するようにしてもよい。

なお、水蒸気分解燃料噴射弁１３Ａは、ＥＧＲ管１１Ａの上流部１１Ａａの中途に一点鎖線および符号１３Ａ’で示すＥＧＲ通路１１Ａの分解器用チャンバ１２Ａａよりも上流側位置にてＥＧＲ通路１１Ａに沿って炭化水素系燃料の噴射するように設けられてもよい。

凝縮水をＥＧＲ管１１Ａの上流部１１ｆから排気管２Ａに流出させる共通の対策として、第１の実施の形態と同様に構成されている。すなわち、ＥＧＲクーラ１５Ａと水蒸気分解器１２Ａ内で生成される凝縮水が溜まることがないように、凝縮水が排気管２に向かって流下するように設けられている。

Claims (5)

1. 排気管または排気マニホールドから排気ガスの一部を導入し吸気管または吸気マニホールドに還流させるＥＧＲ管と、
   前記ＥＧＲ管の中途部に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、
   前記ＥＧＲ管に設けられ、所定の運転領域で開弁するＥＧＲ弁と、
   前記ＥＧＲ管内の前記ＥＧＲクーラよりも前記排気管側に設けられ、水蒸気分解用チャンバ内を通流する前記ＥＧＲガス中の水蒸気を別な気体に分解する水蒸気分解器と
   を備えることを特徴とする内燃機関。
2. 前記水蒸気分解器は、
   分解器用チャンバと、
   前記分解器用チャンバ内に流入するＥＧＲガスと混合するよう炭化水素系燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   前記分解器用チャンバ内に収容され、前記分解器用チャンバ内を流通する前記ＥＧＲガスと前記炭化水素系燃料とから水素と一酸化炭素とメタンに変成する化学反応を促進する触媒と
   を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記触媒が化学反応を促進する所定温度より低い状態でのＥＧＲ実行時に、前記ＥＧＲクーラ内に流入するＥＧＲガス中に含まれる水蒸気が凝縮して生成する凝縮水が、前記ＥＧＲ管のＥＧＲガス流入端に向かって流下するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記分解器用チャンバと、前記ＥＧＲ通路の前記分解器用チャンバの排気上流側に延在する上流部とが前記排気管内に設けられ、
   前記ＥＧＲクーラが前記水蒸気分解器よりも高い位置に設けられていることを特徴とする
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
5. 暖気運転経過後の排気ガス温度が所定温度以上になるように内燃機関本体を制御するハイブリッド車両用駆動装置に適用される
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の内燃機関。

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