JP5150449B2 - 内燃機関における排気ガス再循環装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスを吸気通路に送る排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁とを備えた内燃機関における排気ガス再循環装置に関する。

排気ガスの一部を吸気通路へ還流させて排気ガスの浄化を行なう内燃機関は、良く知られている（例えば特許文献１参照）。吸気通路に送られる排気ガスの流量は、流量調整弁によって適正量に調整される。

排気ガスの一部を吸気通路へ還流させて排気ガスの浄化を行なう内燃機関では、外気温度が低温の場合には、還流排気ガス中に含まれる水分が凝縮して排気ガス供給通路内で氷結することがある。前述の氷結により、排気ガス供給通路の通路壁と流量調整弁の弁体との間に氷が付着すると、流量調整弁の弁体が固着し、適正に回動しなくなるおそれがある。

特許文献２に開示のバルブ装置の一例では、バタフライバルブの前後の流体流路が上流側から下流側に向かうにつれて昇り勾配から降り勾配へと変化し、バタフライバルブが昇り勾配と降り勾配との間の頂部に配置されている。この頂部付近では凝縮水が溜まることがないように思われ、頂部付近で凝縮水が溜まらなければ排気ガス供給通路の通路壁とバタフライバルブとの間に氷が付着することはない。
特開２００７−１２０３８６号公報 特開２００７−２３１８２６号公報

しかし、前記した頂部よりも高い位置に流体流路の部分があれば、この部分で生じた凝縮水が頂部付近に流下して溜まり、氷結すればバタフライバルブが固着するおそれがある。

本発明は、排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁の弁体が氷結によって固着しないようにすることを目的とする。

本発明は、 排気ガスを吸気通路に送る排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁とを備えた内燃機関における排気ガス再循環装置において、前記流量調整弁の弁体の前後の前記排気ガス供給通路の底部は、上流側から昇り勾配となっており、且つ前記流量調整弁の弁体付近を頂部として下流側に向かうにつれて降り勾配となっており、前記頂部は、前記排気ガス供給通路の最上位位置にあり、前記頂部から、前記排気ガス供給通路の出口までの前記排気ガス供給通路の底部は連続した降り勾配となっており、前記出口は、スロットル弁の下流にあって、前記吸気通路の底部が上流側から下流側に向かって降りる降り勾配である部分の上方において開口している。

頂部が排気ガス供給通路の最上位位置にあるため、頂部付近には凝縮水が溜まることはなく、凝縮水の氷結による弁体の固着が回避される。
好適な例では、前記流量調整弁の弁体の下流の前記排気ガス供給通路は、上流側から下流側に向かうにつれて拡径してゆくテーパ形状部を有し、前記テーパ形状部の内周の底部は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配である。

内燃機関を搭載した車両が坂道に止められていたとしても、弁体の下流の排気ガス供給通路の内周の底部が水平状態になってしまうおそれが少なく、頂部付近には凝縮水が溜まるおそれは少ない。

好適な例では、前記吸気通路に通じる前記排気ガス供給通路の出口の一部は、前記吸気通路の最上位位置よりも上にあり、前記出口は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配の筒状の通路形成管部によって区画されている。

吸気通路内の凝縮水が吸気通路の内壁面を伝う場合にも、この凝縮水が出口を通じて前記頂部付近に入り込んで行くおそれはない。
好適な例では、前記吸気通路の途中にはスロットル弁の弁体が設けられており、前記通路形成管部の先端は、前記スロットル弁の弁体よりも下流かつ上方にあって、前記スロットル弁の弁体の上方から外れるように前記吸気通路に突出している。

排気ガス供給通路から出口を経由して吸気通路へ流出した凝縮水がスロットル弁に降りかかるおそれが少なくなる。

本発明は、排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁の弁体が氷結によって固着しないようにすることができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、複数の気筒１１を備えており、気筒１１を形成するシリンダ２７〔図１（ｂ）参照〕に連結されたシリンダヘッド１２には気筒１１毎に燃料噴射ノズル１３が取り付けられている。燃料は、燃料ポンプ１４及びコモンレール１５を経由して燃料噴射ノズル１３へ供給され、燃料噴射ノズル１３は、各気筒１１内に燃料を噴射する。

シリンダヘッド１２にはインテークマニホールド１６が接続されており、インテークマニホールド１６には吸気管１７Ａ，１７が接続されている。吸気管１７Ａに接続するインテークマニホールド１６は、集合部３１と、集合部３１から分岐する複数の枝管３２とを備えている。インテークマニホールド１６の集合部３１は、吸気管１７Ａに接続されており、吸気管１７にはエアクリーナ１８が接続されている。吸気管１７の途中には過給機１９のコンプレッサ部１９１が介在されている。過給機１９は、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

吸気管１７の途中にはインタークーラ２１が介在されており、吸気管１７Ａにはスロットル弁２０の弁体２０１が設けられている。スロットル弁２０は、エアクリーナ１８を経由して吸気管１７に吸入される空気流量を調整するためのものである。スロットル弁２０の弁体２０１の開度は、運転状態に基づいて調整される。インタークーラ２１は、吸気管１７を流れる空気を冷却する。吸気管１７Ａ，１７内及びインテークマニホールド１６内は、吸気通路２２である。

シリンダヘッド１２にはエキゾーストマニホールド２３が接続されている。エキゾーストマニホールド２３は、排気管２４に接続されている。排気管２４にはＮＯｘ触媒を用いた排気浄化装置２６が設けられている。気筒１１から排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２３、排気管２４、過給機１９のタービン部１９２及び排気浄化装置２６を経由して大気に放出される。

インテークマニホールド１６とエキゾーストマニホールド２３とは、排気ガス供給管２８を介して接続されている。排気ガス供給管２８には流量調整弁２９及びＥＧＲクーラ３０がこの順に上流側から設けられている。流量調整弁２９は、排気ガス供給管２８内の排気ガス供給通路３３における排気ガス供給量を制御する。流量調整弁２９が開状態のときには、エキゾーストマニホールド２３内の排気ガスの一部が排気ガス供給通路３３を経由してインテークマニホールド１６へ流出する。ＥＧＲクーラ３０は、排気ガス供給通路３３を流れる排気ガスを冷却する。

図１（ｂ）に示すように、インテークマニホールド１６の集合部３１は、下から上へ延びる形状に形成されており、枝管３２は、集合部３１の上部から屈曲して傾斜する形状に形成されている。枝管３２は、上流側から下流側に向かうにつれて降る降り勾配である。排気ガス供給管２８は、集合部３１の上部に連結されている。

図２に示すように、流量調整弁２９の弁体２９１の前後の排気ガス供給通路３３の底部３３０，３３３は、上流側から下流側に向かうにつれて昇り勾配から降り勾配となっており、昇り勾配と降り勾配との間の頂部３３１は、排気ガス供給通路３３の最上位位置にある。弁体２９１の後の降り勾配の排気ガス供給通路３３は、上流側から下流側に向かうにつれて拡径してゆくテーパ形状部３３２を有し、テーパ形状部３３２の内周の底部３３３は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配である。

つまり、流量調整弁２９の弁体２９１の前後の排気ガス供給通路３３の底部は、上流側から昇り勾配となっており、且つ流量調整弁２９の弁体２９１付近を頂部として下流側に向かうにつれて降り勾配となっている。

インテークマニホールド１６の集合部３１に通じる排気ガス供給通路３３の出口３３４の一部は、インテークマニホールド１６内の吸気通路２２の最上位位置よりも上にあり、出口３３４は、集合部３１に一体形成された通路形成管部３４によって集合部３１内に区画形成されている。通路形成管部３４は、吸気通路２２に関してスロットル弁２０の弁体２０１よりも下流かつ上方にあって、通路形成管部３４の先端３４１は、スロットル弁２０の弁体２０１上方から外れるようにインテークマニホールド１６内の吸気通路２２に突出している。

エキゾーストマニホールド２３から排気ガス供給通路３３へ流入してＥＧＲクーラ３０を経由した排気ガスは、インテークマニホールド１６へ流入する。排気ガス供給通路３３を通る排気ガス中の水分が排気ガス供給通路３３で凝縮した場合でも、流量調整弁２９の弁体２９１の前後の排気ガス供給通路３３の底部３３０，３３３が上流側から下流側に向かうにつれて昇り勾配から降り勾配となっているため、凝縮水が弁体２９１の付近で溜まることはない。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）流量調整弁２９の弁体２９１を設けた排気ガス供給通路３３の頂部３３１付近には凝縮水が溜まることはないため、凝縮水の氷結による弁体２９１の固着が回避される。

（２）テーパ形状部３３２の内周の底部３３３は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配であるため、ディーゼルエンジン１０を搭載した車両が坂道に止められていたとしても、弁体２９１の下流の排気ガス供給通路３３の底部が水平状態になってしまうおそれが少ない。従って、頂部３３１付近には凝縮水が溜まるおそれは少ない。

（３）吸気通路２２を流れる空気内の水分が凝縮すると、この凝縮水がインテークマニホールド１６の内壁面を伝う。しかし、出口３３４が上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配となっているため、インテークマニホールド１６の内壁面を伝う凝縮水が出口３３４を通じて頂部３３１付近に入り込んで行くおそれはない。

（４）排気ガス供給通路３３から出口３３４を経由して吸気通路２２へ流出した凝縮水がスロットル弁２０の弁体２０１に降りかかると、スロットル弁２０が氷結によって固着するおそれがある。

通路形成管部３４の先端３４１がスロットル弁２０の弁体２０１よりも下流かつ上方にあって、スロットル弁２０の弁体２０１の上方から外れるようにインテークマニホールド１６内の吸気通路２２に突出しているため、排気ガス供給通路３３から出口３３４を経由して吸気通路２２へ流出した凝縮水がスロットル弁２０の弁体２０１に降りかかるおそれが少なくなる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○排気ガス供給管を吸気管に接続してもよい。
○本発明をガソリンエンジンに適用してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕排気ガスを吸気通路に送る排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁とを備えた内燃機関における排気ガス再循環装置において、
前記流量調整弁の弁体の前後の前記排気ガス供給通路の底部は、上流側から下流側に向かうにつれて昇り勾配から降り勾配となっており、前記昇り勾配と前記降り勾配との間の頂部は、前記排気ガス供給通路の最上位位置にある内燃機関における排気ガス再循環装置。

頂部が排気ガス供給通路の最上位位置にあるため、頂部付近には凝縮水が溜まることはなく、凝縮水の氷結による弁体の固着が回避される。

第１の実施形態を示し、（ａ）は、内燃機関の概略構成図。（ｂ）は、部分側断面図。 部分拡大側断面図。

符号の説明

１０…内燃機関としてのディーゼルエンジン。２０…スロットル弁。２０１…弁体。２２…吸気通路。２９…流量調整弁。２９１…弁体。３３…排気ガス供給通路。３３０，３３３…底部。３３１…頂部。３３２…テーパ形状部。３３４…出口。３４…通路形成管部。３４１…先端。

Claims (4)

1. 排気ガスを吸気通路に送る排気ガス供給通路と、前記排気ガス供給通路に設けられた流量調整弁とを備えた内燃機関における排気ガス再循環装置において、
   前記流量調整弁の弁体の前後の前記排気ガス供給通路の底部は、上流側から昇り勾配となっており、且つ前記流量調整弁の弁体付近を頂部として下流側に向かうにつれて降り勾配となっており、前記頂部は、前記排気ガス供給通路の最上位位置にあり、
   前記頂部から、前記排気ガス供給通路の出口までの前記排気ガス供給通路の底部は連続した降り勾配となっており、
   前記出口は、スロットル弁の下流にあって、前記吸気通路の底部が上流側から下流側に向かって降りる降り勾配である部分の上方において開口している内燃機関における排気ガス再循環装置。
2. 前記流量調整弁の弁体の下流の前記排気ガス供給通路は、上流側から下流側に向かうにつれて拡径してゆくテーパ形状部を有し、前記テーパ形状部の内周の底部は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配である請求項１に記載の内燃機関における排気ガス再循環装置。
3. 前記吸気通路に通じる前記排気ガス供給通路の出口の一部は、前記吸気通路の最上位位置よりも上にあり、前記出口は、上流側から下流側に向かうにつれて降り勾配の筒状の通路形成管部によって区画されている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス再循環装置。
4. 前記吸気通路の途中にはスロットル弁の弁体が設けられており、前記通路形成管部の先端は、前記スロットル弁の弁体よりも下流かつ上方にあって、前記スロットル弁の弁体の上方から外れるように前記吸気通路に突出している請求項３に記載の内燃機関における排気ガス再循環装置。

Images