JP5915859B2 - Egrガス凝縮水の処理装置 - Google Patents
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Description
過給式のディーゼルエンジンでも、他のエンジンと同様、排気ガス中のNOxを低減させるために、排気ガス還流装置が装着される。排気ガス還流装置は、エンジンから排出された排気ガスの一部をEGRガス(不活性ガス)として、エンジンの吸気側へ戻し、燃焼温度を低下させるものである。近時では、効果的なEGRガスの還流が行えるよう、高圧EGRと低圧EGRとを併用したり、低圧EGRだけを採用したりしたディーゼルエンジンも開発されている。高圧EGRは、エンジンから排出されて間もない排気ガスの一部、すなわちターボ過給機のタービン上流の排気路の排気ガスの一部をEGRガスとして、ターボ過給機のコンプレッサ下流の吸気路へ還流させる還流構造で、低圧EGRは、ターボ過給機のタービン下流の排気路の排気ガスの一部をEGRガスとして、過給前の吸気路であるターボ過給機のコンプレッサ上流の吸気路へ還流させる還流構造である。
この対策として、凝縮水を沸騰させることが考えられるが、これだと、蒸発しない凝縮水に含まれる硫黄分などが残り、満足な処理が行えない。
しかしながら、エゼクタは、EGRガスに依存して作動するため、エンジンの運転の影響を受けてしまう。すなわち、排気ガスの流速や流量が低下するエンジン始動時や低回転時では、エゼクタ効果が発揮できず、凝縮水の微粒子化が十分に行えなくなる。
そこで、本発明の目的は、どのようなエンジンの運転でも、熱交換器で発生した凝縮水を十分に微粒化してエンジンの吸気側へ戻せるEGRガス凝縮水の処理装置を提供することにある。
請求項3に記載の処理装置は、さらに別途、送風装置を用いずに微粒化した凝縮水が流路へ戻せるよう、戻し路は、タンク内を経由して熱交換器を挟んだ流路の上流側と下流側とを連通させる流路とを有し、熱交換器を挟んだ上流側と下流側との差圧にしたがいタンク内の霧化した凝縮水を流路へ送り出すものとした。
請求項5に記載の処理装置は、さらにEGRクーラで発生する凝縮水に対して対処できるよう、流路は、EGRガスをエンジンの吸気側へ還流させるEGR通路で、熱交換器は、EGR通路に設けられたEGRクーラであることとした。
それ故、EGRガスの冷却によって発生した凝縮水は、どのようなエンジンの運転でも、停滞せずに、凝縮水に含まれる含有成分と共に、エンジンの燃焼や排気ガス浄化装置などで良好に処理することができる。しかも、凝縮水は、常に十分に微粒化されて流路に戻るため、大きな粒子の凝縮水が、エンジン吸気系に設置してあるセンサ、例えばA/Fセンサと衝突するおそれはなく、センサの故障も防げる。
請求項3の発明によれば、さらに熱交換器の上流と下流の差圧を利用して、微粒化した凝縮水を流路へ戻すから、別途、送風装置を用いない、コストを抑えた構造で、微粒化した凝縮水を流路へ戻すことができる。
請求項5の発明によれば、特にEGRクーラで発生する凝縮水に対して効果が発揮できる。
図1は、本発明を適用したエンジン、例えばインタークーラが付いた過給機式ディーゼルエンジンのシステムを示している。同システムを説明すると、図中1はディーゼルエンジン、10はターボ過給機(過給機)である。
ディーゼルエンジン1は、例えば、ピストン3を往復動可能に収めたシリンダ2、同シリンダ2の頭部に開口する吸・排気ポート4,5、同吸・排ポート4,5を開閉する吸・排気バルブ4a,5a、吸・排気ポート4,5とつながる吸・排気マニホルド4b,5b、シリンダ2の頭部へ燃料を噴射するインジェクタ(図示しない)などを有したエンジン本体1aで構成される。吸気マニホルド4bのサージタンク部4cには、A/Fセンサ7が設けてある。
同処理装置35は、例えばインタークーラ19の近くに設置した貯留タンク36で、インタークーラ19で生じた凝縮水αを溜め、同溜めた凝縮水αを超音波振動により微粒化して霧化させてから、再び吸入空気に戻す機能をもつ。そのため処理装置35は、凝縮水αを貯留する貯留タンク36に、溜めた凝縮水αを霧化させる霧化構造部45、霧化した凝縮水αを吸入空気へ戻す戻し路50を組み合わせた構造が用いられている。
ディーゼルエンジン1は、各シリンダ2で燃料が燃焼されると、燃焼を終えた燃焼ガスが排気ガスとして、排気マニホルド5bへ排出される。この排気ガスが、ターボ過給機10のタービン部11を経て、フィルタユニット17を導かれ、排気ガス中に含まれるPMが除去されたり、NOxが浄化されたりする。
このEGRガスを多量に含んだ吸気は、コンプレッサ部12で圧縮された後、インタークーラ19で冷却されると、EGRガス中に含まれる蒸気(水分)が凝縮(結露)し、凝縮水αとなってインタークーラ19の出口側のタンク部22に溜まる。凝縮水生成量は、例えば車両の走行速度が60km/h以上、EGR率40%以上のとき、100g/h以上。
すなわち、図2に示されるようにインタークーラ19の出口側で発生した凝縮水αは、導入路40を通じて(電磁開閉弁41:開)、タンク39へ導かれ(分離)、同タンク39の底部に溜まる。また圧電素子44は、ディーゼルエンジン1の始動時から作動を始め、上部の振動面から、溜まっている凝縮水αに超音波振動を与えている。これにより、図2中に示されるように凝縮水αは、超音波振動を受けて上方へ飛び散り、微粒化、さらには霧化される。これで、凝縮水αは、凝縮水αに含まれる硫黄分など含有成分と共に霧化(微粒子化)される。この凝縮水αの霧が、直上の集合器37内に集められる。
加えて、霧化した凝縮水αには、インタークーラ19を挟んだ上流側と下流側との差圧で、吸気路18bへ送り出す構造を用いたので、別途、送風装置を用いず、簡単な構造で微粒化した凝縮水αを吸気路18bに戻すことができ、コストな負担も少なくてすむ。
図6は、本発明の第2の実施形態を示す。
すなわち、低圧EGR通路30(本願の流路に相当)に設けたEGRクーラ31においても、熱交換により凝縮水が発生し、同様にエンジン各部に影響を与えることがある。
そこで、このような場合の対策として、図6に示されようにEGRクーラ31に、第1の実施形態と同じ構造の処理装置60を設けて、EGRクーラ31で発生する凝縮水を処理するようにしたものである。但し、図6において第1の実施形態と同じ部分には、同一符号を付して、その説明を省略した。
18a,30 吸気路、EGR通路(流路)
19,31 インタークーラ,EGRクーラ(熱交換器)
35,60 EGRガス凝縮水の処理装置
36 タンク
37 集合器
44 圧電素子(霧化構造部)
50 戻し路
Claims (5)
- EGRガスが流通する流路と、前記流路に設けられた熱交換器とを備えるエンジンを有し、前記熱交換器における前記EGRガスの冷却により生じた凝縮水をエンジンの吸気側へ戻すEGRガス凝縮水の処理装置であって、
前記熱交換器で生じた凝縮水を貯留するタンクと、前記タンク内に貯留された凝縮水に振動を与えた当該凝縮水を微粒化し霧化させる霧化構造部と、前記霧化構造部により霧化された凝縮水を集める集合器と、前記集合器で集めた前記霧化した凝縮水を前記熱交換器から下流側の流路内へ戻す戻し路とを具備し、
前記霧化構造部は前記タンクの底面部に配置され、
前記集合器は前記タンク内で前記霧化構造部の上側かつ前記霧化構造部と向き合う位置に配置される
ことを特徴とするEGRガス凝縮水の処理装置。 - 前記霧化構造部は、前記タンク内に貯留された凝縮水に超音波振動を与える圧電素子を有して構成されることを特徴とする請求項1に記載のEGRガス凝縮水の処理装置。
- 前記戻し路は、前記タンク内を経由して前記熱交換器を挟んだ前記流路の上流側と下流側とを連通させる流路とを有してなり、前記熱交換器を挟んだ上流側と下流側との差圧にしたがい前記タンク内の霧化した凝縮水を前記流路へ送り出す構成としてあることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のEGRガス凝縮水の処理装置。
- 前記流路は、前記エンジンの吸気側へ前記EGRガスを含んだ吸気を導く吸気路であり、
前記熱交換器は、前記吸気路に設けられたインタークーラである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一つに記載のEGRガス凝縮水の処理装置。 - 前記流路は、前記EGRガスを前記エンジンの吸気側へ還流させるEGR通路であり、
前記熱交換器は、前記EGR通路に設けられたEGRクーラである
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載のEGRガス凝縮水の処理装置。
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