JP5770460B2 - EGR cooler condensate storage and discharge mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの排気通路からEGRパイプを通って吸気通路に還流されるEGRガスを冷却するためのEGRクーラで発生する凝縮水を貯留しかつ排出する機構に関するものである。 The present invention relates to a mechanism for storing and discharging condensed water generated in an EGR cooler for cooling EGR gas recirculated from an engine exhaust passage to an intake passage through an EGR pipe.
従来、内燃機関からの排ガスが通過する気体通路と、この気体通路に隣接して設けられかつ冷却水が通過する液体通路とを備え、気体通路が順次連絡する入口と中間室と出口とを有し、中間室下流の下部が、ドレンパイプを有するタンクを通じて内燃機関の吸気口に接続される熱交換器が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。このように構成された熱交換器では、熱交換器内で発生した凝縮水が、吸気口で生じる低圧のため、熱交換器から自動的に除去され、タンク内に保持される。ここで、凝縮水がタンク内に保持されるのは、タンク内の圧力が大気圧よりやや低いためである。この結果、熱交換器内部は酸性物質により腐食されることがなく、熱交換器の寿命を延ばすことができる。また、タンク内に保持された凝縮水は、内燃機関が停止した後に、タンク内が大気開放となるため、自動的にかつ静かに排出される。 Conventionally, it has a gas passage through which exhaust gas from an internal combustion engine passes, and a liquid passage that is provided adjacent to the gas passage and through which cooling water passes, and has an inlet, an intermediate chamber, and an outlet through which the gas passage sequentially communicates. And the heat exchanger by which the lower part downstream of an intermediate | middle chamber is connected to the inlet port of an internal combustion engine through the tank which has a drain pipe is disclosed (for example, refer patent document 1). In the heat exchanger configured as described above, the condensed water generated in the heat exchanger is automatically removed from the heat exchanger and held in the tank because of the low pressure generated in the intake port. Here, the condensed water is retained in the tank because the pressure in the tank is slightly lower than the atmospheric pressure. As a result, the inside of the heat exchanger is not corroded by acidic substances, and the life of the heat exchanger can be extended. Further, the condensed water held in the tank is automatically and quietly discharged because the inside of the tank is opened to the atmosphere after the internal combustion engine is stopped.
一方、排気通路と吸気通路のコンプレッサよりも上流側の区間とがEGR通路により接続され、このEGR通路に、凝縮水を捕集する捕集部と、捕集された凝縮水を貯留する貯留部とが設けられ、貯留部が凝縮水を排出するための排出部に接続された排気還流装置が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この排気還流装置では、吸気通路のコンプレッサよりも下流の区間の圧力が圧力導入路から貯留部に導入され、この圧力導入路が開閉弁により開閉されるように構成される。また捕集部と貯留部との間に、捕集部から貯留部への流れを許容する一方で、貯留部から捕集部への流れを阻止する逆弁が設けられ、排出路が排出弁により開閉されるように構成される。EGR通路にはEGRガスを冷却するEGRクーラが設けられ、捕集部はEGRガスの流れ方向に関してEGRクーラの下流に配置される。更に吸気通路にはコンプレッサにて加圧された吸気を冷却するインタクーラが設けられ、圧力導入路はコンプレッサとインタクーラとの間にて吸気通路に接続される。 On the other hand, the exhaust passage and the section upstream of the compressor of the intake passage are connected by an EGR passage, and in this EGR passage, a collecting portion for collecting condensed water, and a storage portion for storing the collected condensed water And an exhaust gas recirculation apparatus in which a storage unit is connected to a discharge unit for discharging condensed water is disclosed (for example, see Patent Document 2). In this exhaust gas recirculation device, the pressure in the section downstream of the compressor in the intake passage is introduced from the pressure introduction path to the storage section, and this pressure introduction path is configured to be opened and closed by an on-off valve. In addition, a reverse valve is provided between the collection unit and the storage unit to allow the flow from the collection unit to the storage unit while preventing the flow from the storage unit to the collection unit, and the discharge path is a discharge valve. Is configured to be opened and closed. The EGR passage is provided with an EGR cooler that cools the EGR gas, and the collection portion is disposed downstream of the EGR cooler with respect to the flow direction of the EGR gas. Further, an intercooler that cools the intake air pressurized by the compressor is provided in the intake passage, and the pressure introduction path is connected to the intake passage between the compressor and the intercooler.
このように構成された排気還流装置では、開閉弁により圧力導入路を閉じたとき、捕集部に捕集された凝縮水が逆止弁を通って貯留部に貯留され、圧力導入路を開いたとき、コンプレッサよりも下流の吸気圧力が圧力導入路から貯留部へ導入され、その圧力で凝縮水が貯留部から排出される一方で、貯留部と捕集部との間では逆止弁が閉じられる。この結果、EGR通路への逆流を抑えつつ、EGR通路内で発生した凝縮水を排出できる。また貯留部に凝縮水を貯めている間、排出弁を閉じて貯留部を外部から閉鎖することにより、捕集部から貯留部へのガス成分の漏れを抑制でき、貯留部の内圧を低く保持することにより、凝縮水の自重で逆止弁が容易に開放して、凝縮水が捕集部から貯留部へ移動できるようになっている。 In the exhaust gas recirculation apparatus configured as described above, when the pressure introduction path is closed by the on-off valve, the condensed water collected in the collection section is stored in the storage section through the check valve, and the pressure introduction path is opened. The intake air pressure downstream of the compressor is introduced from the pressure introduction path into the storage part, and condensed water is discharged from the storage part at that pressure, while a check valve is provided between the storage part and the collection part. Closed. As a result, the condensed water generated in the EGR passage can be discharged while suppressing the backflow to the EGR passage. Also, while condensate is stored in the reservoir, closing the drain valve and closing the reservoir from the outside can suppress the leakage of gas components from the collector to the reservoir and keep the internal pressure of the reservoir low. By doing so, the check valve is easily opened by the weight of the condensed water, so that the condensed water can move from the collecting section to the storing section.
しかし、上記従来の特許文献1に示された熱交換器では、この熱交換器が水平方向に延びて設けられているため、熱交換器で発生した凝縮水が熱交換器に留まってしまい、タンクに貯留され難い不具合があり、またタンク内を大気開放してタンク内の凝縮水をその自重により排出しているため、凝縮水をタンクから排出するのに比較的多くの時間を要する問題点もあった。 However, in the heat exchanger shown in the above-mentioned conventional Patent Document 1, since this heat exchanger is provided extending in the horizontal direction, the condensed water generated in the heat exchanger remains in the heat exchanger, There is a problem that it is difficult to be stored in the tank, and because the condensed water in the tank is discharged by its own weight by opening the tank to the atmosphere, it takes a relatively long time to discharge the condensed water from the tank. There was also.
一方、上記従来の特許文献2に示された排気還流装置では、コンプレッサの圧力を利用して貯留部内の凝縮水を排出するため、コンプレッサ圧力が全くないエンジンの停止時や、コンプレッサ圧力が極めて低いエンジンのアイドリング時に、貯留部内の凝縮水を排出できない問題点があった。また、上記従来の特許文献2に示された排気還流装置では、ターボ過給機付エンジンに適用できるけれども、自然吸気型エンジンには適用できない問題点もあった。更に、上記従来の特許文献2に示された排気還流装置では、EGRクーラで発生した凝縮水がエンジンに流入するおそれがあるため、比較的複雑な構造の捕集部を必要とする問題点もあった。 On the other hand, in the exhaust gas recirculation device disclosed in the above-mentioned conventional patent document 2, since the condensed water in the reservoir is discharged using the pressure of the compressor, the compressor pressure is extremely low when the engine is stopped without any compressor pressure. When idling the engine, there was a problem that the condensed water in the reservoir could not be discharged. Further, the exhaust gas recirculation apparatus disclosed in the above-mentioned conventional patent document 2 can be applied to an engine with a turbocharger, but has a problem that it cannot be applied to a naturally aspirated engine. Furthermore, in the exhaust gas recirculation device shown in the above-mentioned conventional patent document 2, there is a possibility that the condensed water generated in the EGR cooler may flow into the engine. there were.
本発明の第1の目的は、EGRクーラで発生した凝縮水を速やかにドレン機構に貯留できるとともに、ドレン機構に貯留された凝縮水をエンジンの停止時やアイドリング時に速やかに排出できる、EGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を提供することにある。本発明の第2の目的は、ターボ過給機付エンジンのみならず自然吸気型エンジンにも適用できるとともに、比較的複雑な構造の捕集部を設けることなく、凝縮水をEGRガスから分離できる、EGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を提供することにある。本発明の第3の目的は、ドレン機構に貯留された凝縮水を速やかに排出するためにEGR調整弁を有効利用できるとともに、凝縮水によるエンジンの腐食を防止できる、EGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を提供することにある。本発明の第4の目的は、凝縮水の排出に利用される排水増圧弁及びEGR調整弁を耐熱性の要求されない比較的安価な部品で構成できる、EGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を提供することにある。 A first object of the present invention is an EGR cooler that can quickly store condensed water generated in the EGR cooler in the drain mechanism, and can quickly discharge the condensed water stored in the drain mechanism when the engine is stopped or idling. It is to provide a storage and discharge mechanism for condensed water. The second object of the present invention can be applied not only to a turbocharged engine but also to a naturally aspirated engine, and it is possible to separate condensed water from EGR gas without providing a collection part having a relatively complicated structure. It is in providing the storage and discharge mechanism of the condensed water of an EGR cooler. The third object of the present invention is to store the condensed water in the EGR cooler, which can effectively use the EGR regulating valve to quickly discharge the condensed water stored in the drain mechanism and can prevent the engine from being corroded by the condensed water. And providing a discharge mechanism. A fourth object of the present invention is to provide an EGR cooler condensate water storage and discharge mechanism in which a drain pressure increasing valve and an EGR adjustment valve used for discharging condensate water can be configured with relatively inexpensive parts that do not require heat resistance. It is to provide.
本発明の第1の観点は、図1に示すように、エンジン11の排気通路12と吸気通路13とを接続するEGRパイプ14が設けられ、EGRパイプ14を通って排気通路12から吸気通路13にEGRガスが還流され、EGRパイプ14に排気通路12から吸気通路13に向って順に第1EGRクーラ21及び第2EGRクーラ22がそれぞれ設けられ、EGRパイプ14を流れるEGRガスの流量を調整するEGR調整弁16がEGRパイプ14に設けられ、第1及び第2EGRクーラ21,22が100℃以上のEGRガスを2段階に分けて100℃未満に冷却するように構成されたエンジンのEGR装置であって、少なくとも第2EGRクーラ22がエンジン11の側方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、EGRガスが第2EGRクーラ22にその下端又は上端から流入しかつその上端又は下端から排出されるように構成され、第2EGRクーラ22の下端に接続されたEGRパイプ14に第2EGRクーラ22又は第1及び第2EGRクーラ21,22で発生した凝縮水28を貯留し排出するドレン機構17が第2EGRクーラ22の下端を含む水平面より低い位置で接続され、EGRパイプ14を開閉する排水増圧弁18と上記EGR調整弁16とがドレン機構17のEGRパイプ14への接続部を挟むように配設され、排水増圧弁18とEGR調整弁16との間のEGRパイプ14に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段19が接続され、エンジン11の運転状況に応じてコントローラ26がEGR調整弁16、排水増圧弁18、圧縮空気供給手段19及びドレン機構17を制御するように構成されたことを特徴とする。
As shown in FIG. 1, the first aspect of the present invention is provided with an EGR
本発明の第2の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に図1に示すように、第1EGRクーラ21がエンジン11の側方であって排気通路12の排気マニホルド12aの下方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、第2EGRクーラ22がエンジン11の側方であって吸気通路13の吸気マニホルド13aの下方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、第1EGRクーラ21の上端が排気マニホルド12aに直接接続されるか或いはEGRパイプ14の一部を構成する第1連通管14aを介して接続され、第2EGRクーラ22の上端が吸気マニホルド13aに直接接続されるか或いはEGRパイプ14の一部を構成する第2連通管14bを介して接続され、第1EGRクーラ21の下端が第2EGRクーラ22の下端にEGRパイプ14の一部を構成する第3連通管14cを介して接続され、ドレン機構17がエンジン11の下面を含む水平面より低い位置に設けられ、排水増圧弁18が第1EGRクーラ21とドレン機構17の第3連通管14cへの接続部との間の第3連通管14cに設けられ、EGR調整弁16がドレン機構17の第3連通管14cへの接続部と第2EGRクーラ22との間の第3連通管14cに設けられたことを特徴とする。
A second aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and further, as shown in FIG. 1, the first EGR
本発明の第3の観点は、第1の観点に基づく発明であって、更に図2に示すように、第1EGRクーラ21がエンジン11の上方に位置しかつ水平方向に延びて設けられ、第2EGRクーラ22がエンジン11の側方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、第1EGRクーラ21の一端が排気通路12の排気マニホルド12aにEGRパイプ54の一部を構成する第1連通管54aを介して接続され、第2EGRクーラ22の上端が第1EGRクーラ21の他端にEGRパイプ54の一部を構成する第2連通管54bを介して接続され、第2EGRクーラ22の下端が吸気通路13の吸気マニホルド13aにEGRパイプ54の一部を構成する第3連通管54cを介して接続され、ドレン機構17がエンジン11の下面を含む水平面より低い位置に設けられ、排水増圧弁18が第2EGRクーラ22とドレン機構17の第3連通管54cへの接続部との間の第3連通管54cに設けられ、EGR調整弁16がドレン機構17の第3連通管54cへの接続部と吸気マニホルド13aとの間の第3連通管54cに設けられたことを特徴とする。
The third aspect of the present invention is an invention based on the first aspect, and as shown in FIG. 2, the first EGR
本発明の第4の観点は、第2又は第3の観点に基づく発明であって、更に図1に示すように、ドレン機構17が、第3連通管14cに接続されかつ下方に延びるドレンパイプ17aと、ドレンパイプ17aの途中に設けられたドレンタンク17bと、ドレンタンク17bより下方のドレンパイプ17aに設けられこのドレンパイプ17aを開閉するドレン弁17cとを有することを特徴とする。
A fourth aspect of the present invention is an invention based on the second or third aspect, and as shown in FIG. 1, the
本発明の第1の観点のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構では、エンジンの運転中にコントローラがEGR調整弁を所定の開度で開くと、排気通路内の排ガスの一部がEGRガスとしてEGRパイプを通り吸気通路に還流される。このとき第2EGRクーラ等で発生した凝縮水は鉛直方向に延びて設けられた第2EGRクーラ等を流下し、第2EGRクーラの下端に接続されたEGRパイプを通ってドレン機構に貯留される。この結果、第2EGRクーラ等で発生した凝縮水を速やかにドレン機構に貯留できる。またエンジンの運転状況に応じてコントローラがEGR調整弁、排水増圧弁、圧縮空気供給手段及びドレン機構を制御するので、エンジンが停止しているか或いはアイドリング状態であると、コントローラは、EGR調整弁及び排水増圧弁を閉じ、圧縮空気供給手段及びドレン機構を開放することにより、ドレン機構に貯留された凝縮水を速やかに排出できる。このとき、通常EGRパイプに流れるEGRガスの流量を調整するEGR調整弁が、ドレン機構に貯留された凝縮水を速やかに排出するために利用され、EGR調整弁の有効利用を図ることができる。更にターボ過給機のコンプレッサの圧力を利用して貯留部内の凝縮水を排出するため、ターボ過給機付エンジンに適用できるけれども、自然吸気型エンジンには適用できない従来の排気還流装置と比較して、本発明では、ターボ過給機付エンジンのみならず自然吸気型エンジンにも適用できる。 In the EGR cooler condensate water storage and discharge mechanism according to the first aspect of the present invention, when the controller opens the EGR adjustment valve at a predetermined opening during engine operation, a part of the exhaust gas in the exhaust passage is EGR gas. And then returned to the intake passage through the EGR pipe. At this time, the condensed water generated in the second EGR cooler or the like flows down the second EGR cooler or the like provided in the vertical direction, and is stored in the drain mechanism through the EGR pipe connected to the lower end of the second EGR cooler. As a result, the condensed water generated by the second EGR cooler or the like can be quickly stored in the drain mechanism. Further, since the controller controls the EGR adjustment valve, the drain pressure increasing valve, the compressed air supply means and the drain mechanism according to the operating state of the engine, when the engine is stopped or in an idling state, the controller By closing the drain pressure increasing valve and opening the compressed air supply means and the drain mechanism, the condensed water stored in the drain mechanism can be quickly discharged. At this time, the EGR adjustment valve that adjusts the flow rate of the EGR gas that normally flows through the EGR pipe is used to quickly discharge the condensed water stored in the drain mechanism, so that the EGR adjustment valve can be effectively used. Furthermore, since the condensed water in the reservoir is discharged using the pressure of the turbocharger compressor, it can be applied to engines with turbochargers, but it cannot be applied to naturally aspirated engines. Thus, the present invention can be applied not only to a turbocharged engine but also to a naturally aspirated engine.
本発明の第2の観点のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構では、ドレン機構をエンジンの下面を含む水平面より低い位置に設けたので、ドレン機構に貯留された凝縮水を排出するときに、エンジンに凝縮水が掛からず、エンジンが凝縮水で濡れることはない。この結果、凝縮水によるエンジンの腐食を防止できる。またEGRクーラで発生した凝縮水がエンジンに流入するおそれがあるため、比較的複雑な構造の捕集部を必要とする従来の排気還流装置と比較して、本発明では、EGRガスが第2EGRクーラを上昇して吸気マニホルドに流入するのに対し、第2EGRクーラで発生した凝縮水はその自重により第2EGRクーラを下降してドレン機構に流入するため、比較的複雑な構造の捕集部を設けることなく、凝縮水をEGRガスから分離できる。 In the condensate water storage and discharge mechanism of the EGR cooler according to the second aspect of the present invention, since the drain mechanism is provided at a position lower than the horizontal plane including the lower surface of the engine, the condensate water stored in the drain mechanism is discharged. , Condensate is not applied to the engine, and the engine will not get wet with the condensate. As a result, engine corrosion due to condensed water can be prevented. Further, since condensed water generated in the EGR cooler may flow into the engine, in the present invention, EGR gas is contained in the second EGR as compared with a conventional exhaust gas recirculation device that requires a relatively complicated collection part. While the cooler is raised and flows into the intake manifold, the condensed water generated in the second EGR cooler descends the second EGR cooler and flows into the drain mechanism due to its own weight. Without providing, the condensed water can be separated from the EGR gas.
本発明の第3の観点のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構では、ドレン機構をエンジンの下面を含む水平面より低い位置に設けたので、上記と同様に、ドレン機構に貯留された凝縮水を排出するときに、エンジンに凝縮水が掛からず、エンジンが凝縮水で濡れることはない。この結果、凝縮水によるエンジンの腐食を防止できる。また排水増圧弁及びEGR調整弁が第2EGRクーラを通過して100℃未満になったEGRガスの通る第3連通管に設けられているため、排水増圧弁及びEGR調整弁を耐熱性を有する部品で構成する必要がない。この結果、排水増圧弁及びEGR調整弁を耐熱性の要求されない比較的安価な部品で構成できるので、製造コストを低減できる。更にEGRクーラで発生した凝縮水がエンジンに流入するおそれがあるため、比較的複雑な構造の捕集部を必要とする従来の排気還流装置と比較して、本発明では、EGRガス及び凝縮水が第2EGRクーラを下降した後、EGRガスがドレン機構の第3連通管への接続部より吸気マニホルド側の第3連通管を上昇するけれども、凝縮水はドレン機構の第3連通管への接続部より吸気マニホルド側の第3連通管を上昇せずにドレン機構に流入するため、比較的複雑な構造の捕集部を設けることなく、凝縮水をEGRガスから分離できる。
In the condensate water storage and discharge mechanism of the EGR cooler according to the third aspect of the present invention, since the drain mechanism is provided at a position lower than the horizontal plane including the lower surface of the engine, the condensate water stored in the drain mechanism is the same as described above. When the engine is discharged, no condensate is applied to the engine, and the engine does not get wet with the condensate. As a result, engine corrosion due to condensed water can be prevented. Also, since the drain pressure increasing valve and the EGR regulating valve are provided in the third communication pipe through which the EGR gas that has passed the second EGR cooler and has become less than 100 ° C., the drain pressure increasing valve and the EGR regulating valve have heat resistance components. There is no need to configure. As a result, since the drain pressure increasing valve and the EGR regulating valve can be configured with relatively inexpensive parts that do not require heat resistance, the manufacturing cost can be reduced. Further, since the condensed water generated in the EGR cooler may flow into the engine, compared with a conventional exhaust gas recirculation device that requires a relatively complicated structure, the EGR gas and the condensed water are used in the present invention. After the lowering of the second EGR cooler, the EGR gas rises from the connection part to the third communication pipe of the drain mechanism to the third communication pipe on the intake manifold side, but the condensed water is connected to the third communication pipe of the drain mechanism . Therefore, the condensed water can be separated from the EGR gas without providing a collecting part having a relatively complicated structure.
本発明の第4の観点のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構では、排水増圧弁及びEGR調整弁を開き、かつドレン弁を閉じると、第2EGRクーラ等で発生した凝縮水がドレンパイプを通ってドレンタンクに貯留される。排水増圧弁及びEGR調整弁を閉じ、かつドレン弁を開いた状態で、圧縮空気供給手段によりEGRパイプの第3連通管に圧縮空気を供給すると、ドレンタンク内の凝縮水はドレンパイプを通って排出される。この結果、ドレンタンク内の凝縮水を速やかに排出できる。 In the EGR cooler condensed water storage and discharge mechanism according to the fourth aspect of the present invention, when the drain pressure increasing valve and the EGR regulating valve are opened and the drain valve is closed, the condensed water generated in the second EGR cooler and the like is passed through the drain pipe. Passed through and stored in the drain tank. When the compressed air is supplied to the third communication pipe of the EGR pipe by the compressed air supply means with the drain pressure increasing valve and the EGR regulating valve closed and the drain valve opened, the condensed water in the drain tank passes through the drain pipe. Discharged. As a result, the condensed water in the drain tank can be quickly discharged.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
<第1の実施の形態>
図1に示すように、EGR装置は、自然吸気型のディーゼルエンジン11の排気通路12と吸気通路13とを接続して設けられ排気通路12から吸気通路13にEGRガスを還流するEGRパイプ14と、EGRパイプ14に設けられEGRパイプ14を流れるEGRガスを冷却する第1及び第2EGRクーラ21,22と、EGRパイプ14に設けられEGRパイプ14を流れるEGRガスの流量を調整するEGR調整弁16とを備える。排気通路12は、ディーゼルエンジン11の排気ポートに一端が接続された排気マニホルド12aと、この排気マニホルド12aの他端に接続された排気管12bとを有し、吸気通路13は、ディーゼルエンジン11の吸気ポートに一端が接続された吸気マニホルド13aと、この吸気マニホルド13aの他端に接続された吸気管13bとを有する。EGRパイプ14は、この実施の形態では、その一端が排気マニホルド12aに接続され、その他端が吸気マニホルド13aに接続される。また上記EGR装置及びディーゼルエンジン11は、この実施の形態では、トラック(図示せず)に搭載される。
Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the EGR device includes an
第1EGRクーラ21及び第2EGRクーラ22は、排気マニホルド12aから吸気マニホルド13aに向ってこの順にそれぞれ設けられる。この実施の形態では、第1EGRクーラ21はエンジン11の側方であって排気マニホルド12aの下方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、第2EGRクーラ22はエンジン11の側方であって吸気マニホルド13aの下方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられる。そして、第1EGRクーラ21の上端は排気マニホルド12aにEGRパイプ14の一部を構成する第1連通管14aを介して接続され、第2EGRクーラ22の上端は吸気マニホルド13aにEGRパイプ14の一部を構成する第2連通管14bを介して接続され、更に第1EGRクーラ21の下端は第2EGRクーラ22の下端にEGRパイプ14の一部を構成する第3連通管14cを介して接続される。第1及び第2連通管14a,14bは鉛直方向に延びる直線状に形成され、第3連通管14cはエンジン11の底面及び下部両側面に対向するように略U字状に形成される。これによりEGRガスは第2EGRクーラ22にその下端から流入しかつその上端から排出されるように構成される。なお、この第1の実施の形態では、第1EGRクーラの上端を排気マニホルドに第1連通管を介して接続し、第2EGRクーラの上端を吸気マニホルドに第2連通管を介して接続したが、第1EGRクーラの上端を排気マニホルドに第1連通管を介さずに直接接続し、第2EGRクーラの上端を吸気マニホルドに第2連通管を介さずに直接接続してもよい。
The
上記第1EGRクーラ21はエンジン11を冷却するラジエータ(図示せず)の冷却水により冷却される水冷式のEGRクーラであり、第2EGRクーラ22は専用の熱交換器(図示せず)の冷却水により冷却される水冷式のEGRクーラであることが好ましい。また第1及び第2EGRクーラ21,22は、同一形状に形成されることが好ましく、この実施の形態では、略蓮根状の多管式(チューブ式)にそれぞれ形成される。具体的には、第1及び第2EGRクーラ21,22は、図示しないが、鉛直方向に延びて設けられかつ水平方向に所定の間隔をあけて集合するように配設されEGRガスの流通する複数の細い円形のチューブと、鉛直方向に延びて設けられ複数のチューブを収容し冷却水が流通してこの冷却水をチューブ内のEGRガスと間接接触させるクーラ用ケースとを有する。上記第1及び第2EGRクーラ21,22により100℃以上のEGRガスが2段階に分けて100℃未満に冷却されるように構成される。
The
一方、第2EGRクーラ22の下端に接続されたEGRパイプ14、即ち第1EGRクーラ21の下端と第2EGRクーラ22の下端とを接続する第3連通管14cには、ドレン機構17が第2EGRクーラ22の下端を含む水平面より低い位置で接続されるとともに、エンジン11の下面を含む水平面より低い位置に設けられる。このドレン機構17は、第3連通管14cに接続されかつ下方に延びるドレンパイプ17aと、ドレンパイプ17aの途中に設けられたドレンタンク17bと、ドレンタンク17bより下方のドレンパイプ17aに設けられこのドレンパイプ17aを開閉するドレン弁17cとを有する。またEGRパイプ14の第3連通管14cには、この第3連通管14cを開閉する排水増圧弁18が設けられる。排水増圧弁18及びEGR調整弁16は、これらの弁18,16によりドレンパイプ17aの第3連通管14cへの接続部を挟むように配設される。即ち、排水増圧弁18は第1EGRクーラ21の下端とドレンパイプ17aの第3連通管14cへの接続部との間の第3連通管14cに設けられ、EGR調整弁16はドレンパイプ17aの第3連通管14cへの接続部と第2EGRクーラ22の下端との間の第3連通管14cに設けられる。
On the other hand, the
一方、排水増圧弁18とEGR調整弁16との間のEGRパイプ14、即ち排水増圧弁18とEGR調整弁16との間の第3連通管14cには、この第3連通管14cに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段19が接続される。この圧縮空気供給手段19は、圧縮空気を貯留するエアタンク19aと、このエアタンク19aと第3連通管14cとを接続するエア管19bと、このエア管19bの途中に設けられエア管19bを開閉するエア開閉弁19cとを有する。また図1の符号23はエンジン11の回転速度を検出する回転センサであり、符号24はエンジン11の負荷を検出する負荷センサである。回転センサ23及び負荷センサ24の各検出出力はコントローラ26の制御入力に接続され、コントローラ26の制御出力はEGR調整弁16、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cにそれぞれ接続される。更にコントローラ26にはメモリ27が接続される。このメモリ27には、エンジン11の回転速度及び負荷に応じたEGR調整弁16の開度がマップとして記憶される。
On the other hand, the
このように構成されたEGRクーラ21,22の凝縮水28の貯留及び排出機構の動作を説明する。回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の中・高速回転及び中・高負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11の回転速度及び負荷に応じてEGR調整弁16を所定の開度で開くとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これにより排ガスの一部であるEGRガスが排気マニホルド12aから第1連通管14a、第1EGRクーラ21、第3連通管14c、第2EGRクーラ22及び第2連通管14bを通って吸気マニホルド13aに還流される。具体的には、100℃を越える温度(例えば、600℃程度)のEGRガスが第1EGRクーラ21で冷却されて、第1EGRクーラ21に流入する前の温度より低いけれども未だ100℃を越える温度(例えば、150℃)のEGRガスとなり、この未だ100℃を越える温度(例えば、150℃)のEGRガスが第2EGRクーラ22で冷却されて、100℃未満の温度(例えば、50℃)のEGRガスとなって、吸気マニホルド13aに還流される。このときEGRガスが第2EGRクーラ22を通過して、100℃を越える温度(例えば、150℃)から100℃未満の温度(例えば、50℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管14c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。
The operation of the storage and discharge mechanism of the
また回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の低速回転及び低負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11の回転速度及び負荷に応じてEGR調整弁16を上記開度より狭い所定の開度で開くとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これにより100℃を越える温度(例えば、600℃程度)のEGRガスが第1EGRクーラ21で冷却されて、100℃未満の温度(例えば、90℃)のEGRガスとなり、この100℃未満の温度(例えば、90℃)のEGRガスが第2EGRクーラ22で冷却されて、更に低い温度(例えば、50℃)のEGRガスとなって、吸気マニホルド13aに還流される。このときEGRガスが第1EGRクーラ21を通過して、100℃を越える温度(例えば、600℃程度)から100℃未満の温度(例えば、90℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第1EGRクーラ21のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管14c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。またEGRガスが第2EGRクーラ22を通過して、100℃未満の温度(例えば、90℃)から更に低い100℃未満の温度(例えば、50℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管14c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。
When the
更に回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の低速回転及び無負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11がアイドリング時であると判断し、EGR調整弁16を閉じるとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これによりEGRパイプ14内のEGRガスの流れが停止する。EGRガスの流れの停止直後に、第1EGRクーラ21内のEGRガスが第1EGRクーラ21により冷却されて、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第1EGRクーラ21のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管14c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。またEGRガスの流れの停止直後に、第2EGRクーラ22内のEGRガスが第2EGRクーラ22により冷却されて、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管14c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。このように第2EGRクーラ22又は第1及び第2EGRクーラ21,22で発生した凝縮水28はEGRガスと分離されて、速やかにドレンタンク17bに貯留される。
Further, when the
一方、トラックを駐車場の所定の位置に停止し、運転席のキースイッチをオフにすると、回転センサ23がエンジン11の回転速度がゼロになったことを検出するので、コントローラ26はエンジン11が停止したと判断し、EGR調整弁16及び排水増圧弁18を閉じた後に、ドレン弁17cを開くとともに、エア開閉弁19cを開く。EGR調整弁16を閉じることによりドレン機構17及び圧縮空気供給手段19の第2EGRクーラ22及び吸気マニホルド13aへの連通が遮断され、排水増圧弁18を閉じることによりドレン機構17及び圧縮空気供給手段19の第1EGRクーラ21及び排気マニホルド12aへの連通が遮断される。またドレン弁17c及びエア開閉弁19cを開くことにより、エアタンク19a内の圧縮空気がエア管19b、第3連通管14c及び上側のドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに流入するので、ドレンタンク17b内の圧力が上昇し、この圧力によりドレンタンク17b内の凝縮水28が下側のドレンパイプ17aを通って車外に排出される。この結果、ドレンタンク17bに貯留された凝縮水28を速やかに排出できる。このとき、通常EGRパイプ14に流れるEGRガスの流量を調整するEGR調整弁16が、ドレンタンク17bに貯留された凝縮水28を速やかに排出するために利用され、EGR調整弁16の有効利用を図ることができる。またドレン機構17をエンジン11の下面を含む水平面より低い位置に設けたので、ドレンタンク17bに貯留された凝縮水28を排出するときに、エンジン11に凝縮水28が掛からず、エンジン11が凝縮水28で濡れることはない。この結果、凝縮水28によるエンジン11の腐食を防止できる。
On the other hand, when the truck is stopped at a predetermined position in the parking lot and the key switch of the driver's seat is turned off, the
<第2の実施の形態>
図2は本発明の第2の実施の形態を示す。図2において図1と同一符号は同一部品を示す。この実施の形態では、第1EGRクーラ21がエンジン11の上方に位置しかつ水平方向に延びて設けられ、第2EGRクーラ22がエンジン11の側方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられる。また第1EGRクーラ21の一端は排気マニホルド12aにEGRパイプ54の一部を構成する第1連通管54aを介して接続され、第2EGRクーラ22の上端は第1EGRクーラ21の他端にEGRパイプ54の一部を構成する第2連通管54bを介して接続され、更に第2EGRクーラ22の下端は吸気マニホルド13aにEGRパイプ54の一部を構成する第3連通管54cを介して接続される。第1連通管54aは略倒立L字状に形成され、第2連通管54bは略倒立J字状に形成され、第3連通管54cは左右が反転した略J字状に形成される。
<Second Embodiment>
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components. In this embodiment, the
一方、第2EGRクーラ22の下端に接続されたEGRパイプ54、即ち第2EGRクーラ22の下端と吸気マニホルド13aとを接続する第3連通管54cには、ドレン機構17が第2EGRクーラ22の下端を含む水平面より低い位置で接続されるとともに、エンジン11の下面を含む水平面より低い位置に設けられる。また第3連通管54cには、この第3連通管54cを開閉する排水増圧弁18が設けられる。排水増圧弁18及びEGR調整弁16は、これらの弁18,16によりドレンパイプ17aの第3連通管54cへの接続部を挟むように配設される。即ち、排水増圧弁18は第2EGRクーラ22の下端とドレンパイプ17aの第3連通管54cへの接続部との間の第3連通管54cに設けられ、EGR調整弁16はドレンパイプ17aの第3連通管54cへの接続部と吸気マニホルド13aとの間の第3連通管54cに設けられる。上記以外は第1の実施の形態と同一に構成される。
On the other hand, the
このように構成されたEGRクーラ21,22の凝縮水28の貯留及び排出機構の動作を説明する。回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の中・高速回転及び中・高負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11の回転速度及び負荷に応じてEGR調整弁16を所定の開度で開くとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これにより排ガスの一部であるEGRガスが排気マニホルド12aから第1連通管54a、第1EGRクーラ21、第2連通管54b、第2EGRクーラ22及び第3連通管54cを通って吸気マニホルド13aに還流される。具体的には、100℃を越える温度(例えば、600℃程度)のEGRガスが第1EGRクーラ21で冷却されて、第1EGRクーラ21に流入する前の温度より低いけれども未だ100℃を越える温度(例えば、150℃)のEGRガスとなり、この未だ100℃を越える温度(例えば、150℃)のEGRガスが第2EGRクーラ22で冷却されて、100℃未満の温度(例えば、50℃)のEGRガスとなって、吸気マニホルド13aに還流される。このときEGRガスが第2EGRクーラ22を通過して、100℃を越える温度(例えば、150℃)から100℃未満の温度(例えば、50℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管54c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。
The operation of the storage and discharge mechanism of the
また回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の低速回転及び低負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11の回転速度及び負荷に応じてEGR調整弁16を上記開度より狭い所定の開度で開くとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これにより100℃を越える温度(例えば、600℃程度)のEGRガスが第1EGRクーラ21で冷却されて、100℃未満の温度(例えば、90℃)のEGRガスとなり、この100℃未満の温度(例えば、90℃)のEGRガスが第2EGRクーラ22で冷却されて、更に低い温度(例えば、50℃)のEGRガスとなって、吸気マニホルド13aに還流される。このときEGRガスが第1EGRクーラ21を通過して、100℃を越える温度(例えば、600℃程度)から100℃未満の温度(例えば、90℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は水平方向に延びる第1EGRクーラ21のチューブ内をEGRガスの流れにより第2連通管54b、第2EGRクーラ22、第3連通管54c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。またEGRガスが第2EGRクーラ22を通過して、100℃未満の温度(例えば、90℃)から更に低い100℃未満の温度(例えば、50℃)に冷却されると、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管54c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。
When the
更に回転センサ23及び負荷センサ24がエンジン11の低速回転及び無負荷をそれぞれ検出すると、コントローラ26はエンジン11がアイドリング時であると判断するので、EGR調整弁16を閉じるとともに、排水増圧弁18、エア開閉弁19c及びドレン弁17cを閉じた状態に保つ。これによりEGRパイプ54内のEGRガスの流れが停止する。EGRガスの流れの停止直後に、第1EGRクーラ21内のEGRガスが第1EGRクーラ21により冷却されて、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は水平方向に延びる第1EGRクーラ21のチューブ内をEGRガスの流れにより第2連通管54b、第2EGRクーラ22、第3連通管54c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。またEGRガスの流れの停止直後に、第2EGRクーラ22内のEGRガスが第2EGRクーラ22により冷却されて、EGRガスに含まれていた水蒸気が凝縮して凝縮水28が発生する。この凝縮水28は鉛直方向に延びる第2EGRクーラ22のチューブ内をその自重により流下し、第3連通管54c及びドレンパイプ17aを通ってドレンタンク17bに貯留される。このように第2EGRクーラ22又は第1及び第2EGRクーラ21,22で発生した凝縮水28はEGRガスと分離されて、速やかにドレンタンク17bに貯留される。
Further, when the
一方、排水増圧弁18及びEGR調整弁16が第2EGRクーラ22を通過して100℃未満になったEGRガスの通る第3連通管54cに設けられているため、排水増圧弁18及びEGR調整弁16を耐熱性を有する部品で構成する必要がない。この結果、排水増圧弁18及びEGR調整弁16を耐熱性の要求されない比較的安価な部品で構成できるので、製造コストを低減できる。上記以外の動作は第1の実施の形態の動作と略同様であるので、繰返しの説明を省略する。
On the other hand, since the drain
なお、上記第1及び第2の実施の形態では、第1及び第2EGRクーラを略蓮根状の多管式(チューブ式)にそれぞれ形成したが、第1及び第2EGRクーラを積層式にそれぞれ形成してもよい。積層式のEGRクーラは、鉛直方向に延びて設けられかつ水平方向に所定の間隔をあけて積層されEGRガスの流通する複数の扁平のチューブと、鉛直方向に延びて設けられ複数のチューブを収容し冷却水が流通してこの冷却水をチューブ内のEGRガスと間接接触させるクーラ用ケースとを有する。また、上記第1及び第2の実施の形態では、エンジンの停止時に、ドレンタンクに貯留された凝縮水を排出するように制御したが、エンジンのアイドリング時に、ドレンタンクに貯留された凝縮水を排出するように制御してもよい。 In the first and second embodiments, the first and second EGR coolers are formed in a substantially lotus-like multi-tube type (tube type), respectively. However, the first and second EGR coolers are formed in a stacked type, respectively. May be. The stacked EGR cooler is provided extending in the vertical direction and stacked in a horizontal direction with a predetermined interval, and a plurality of flat tubes through which EGR gas flows, and extending in the vertical direction, and accommodates the plurality of tubes. And a cooler case in which the cooling water flows and indirectly makes contact with the EGR gas in the tube. In the first and second embodiments, the condensate stored in the drain tank is controlled to be discharged when the engine is stopped. However, the condensate stored in the drain tank is discharged when the engine is idling. You may control to discharge | emit.
また、上記第1及び第2の実施の形態では、本発明のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を、自然吸気型のディーゼルエンジンに適用したが、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン、自然吸気型のガソリンエンジン、或いはターボ過給機付きのガソリンエンジンに適用してもよい。ここで、ターボ過給機付きのディーゼルエンジンやターボ過給機付きのガソリンエンジンに、本発明のEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を適用すると、高温のEGRガスが過冷却されて、第2EGRクーラ又は第1及び第2EGRクーラで比較的多くの凝縮水が発生しても、この凝縮水をEGRガスから速やかに分離できるとともに、エンジンの燃費性能及び排ガスの浄化性能を向上できる。更に、上記第1及び第2の実施の形態では、EGR装置及びエンジンをトラックに搭載したが、EGR装置及びエンジンを乗用車や産業用機械などに搭載してもよい。 In the first and second embodiments, the condensate storage and discharge mechanism of the EGR cooler of the present invention is applied to a naturally aspirated diesel engine. However, a diesel engine with a turbocharger, The present invention may be applied to an intake type gasoline engine or a gasoline engine with a turbocharger. Here, when the condensate water storage and discharge mechanism of the EGR cooler of the present invention is applied to a diesel engine with a turbocharger or a gasoline engine with a turbocharger, the hot EGR gas is supercooled, Even if a relatively large amount of condensed water is generated in the 2EGR cooler or the first and second EGR coolers, the condensed water can be quickly separated from the EGR gas, and the fuel efficiency performance and exhaust gas purification performance of the engine can be improved. Furthermore, in the first and second embodiments, the EGR device and the engine are mounted on the truck. However, the EGR device and the engine may be mounted on a passenger car, an industrial machine, or the like.
11 ディーゼルエンジン(エンジン)
12 排気通路
12a 排気マニホルド
13 吸気通路
13a 吸気マニホルド
14,54 EGRパイプ
14a,54a 第1連通管
14b,54b 第2連通管
14c,54c 第3連通管
16 EGR調整弁
17 ドレン機構
17a ドレンパイプ
17b ドレンタンク
17c ドレン弁
18 排水増圧弁
19 圧縮空気供給手段
21 第1EGRクーラ
22 第2EGRクーラ
26 コントローラ
28 凝縮水
11 Diesel engine (engine)
12
Claims (4)
少なくとも前記第2EGRクーラ(22)が前記エンジン(11)の側方に位置しかつ鉛直方向に延びて設けられ、
前記EGRガスが前記第2EGRクーラ(22)にその下端又は上端から流入しかつその上端又は下端から排出されるように構成され、
前記第2EGRクーラ(22)の下端に接続された前記EGRパイプ(14,54)に前記第2EGRクーラ(22)又は前記第1及び第2EGRクーラ(21,22)で発生した凝縮水(28)を貯留し排出するドレン機構(17)が前記第2EGRクーラ(22)の下端を含む水平面より低い位置で接続され、
前記EGRパイプ(14,54)を開閉する排水増圧弁(18)と前記EGR調整弁(16)とが前記ドレン機構(17)の前記EGRパイプ(14,54)への接続部を挟むように配設され、
前記排水増圧弁(18)と前記EGR調整弁(16)との間の前記EGRパイプ(14,54)に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段(19)が接続され、
前記エンジン(11)の運転状況に応じてコントローラ(26)が前記EGR調整弁(16)、前記排水増圧弁(18)、前記圧縮空気供給手段(19)及び前記ドレン機構(17)を制御するように構成された
ことを特徴とするEGRクーラの凝縮水の貯留及び排出機構。 An EGR pipe (14, 54) connecting the exhaust passage (12) of the engine (11) and the intake passage (13) is provided, and passes through the EGR pipe (14, 54) from the exhaust passage (12). The EGR gas is recirculated to the intake passage (13), and the first EGR cooler (21) and the second EGR cooler (22) are sequentially supplied to the EGR pipe (14, 54) from the exhaust passage (12) toward the intake passage (13). ) And an EGR adjustment valve (16) for adjusting the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR pipe (14, 54) is provided in the EGR pipe (14, 54), and the first and second EGR coolers (21, 22) is an EGR device for an engine configured to cool the EGR gas having a temperature of 100 ° C. or higher to less than 100 ° C. in two stages,
At least the second EGR cooler (22) is located on the side of the engine (11) and extends in the vertical direction;
The EGR gas is configured to flow into the second EGR cooler (22) from its lower end or upper end and to be discharged from its upper end or lower end,
Condensed water (28) generated by the second EGR cooler (22) or the first and second EGR coolers (21, 22) on the EGR pipe (14, 54) connected to the lower end of the second EGR cooler (22) A drain mechanism (17) for storing and discharging the gas is connected at a position lower than a horizontal plane including the lower end of the second EGR cooler (22),
The drain pressure increasing valve (18) that opens and closes the EGR pipe (14, 54) and the EGR adjustment valve (16) sandwich the connection portion of the drain mechanism (17) to the EGR pipe (14, 54). Arranged,
Compressed air supply means (19) for supplying compressed air to the EGR pipe (14, 54) between the drain pressure increasing valve (18) and the EGR regulating valve (16) is connected,
The controller (26) controls the EGR regulating valve (16), the drain pressure increasing valve (18), the compressed air supply means (19), and the drain mechanism (17) according to the operating condition of the engine (11). The EGR cooler condensate water storage and discharge mechanism is configured as described above.
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