JP5958398B2 - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）から排気通路に排出される排気ガスを吸気系へ還流するための排気還流装置に関する。

車両に搭載されるエンジンには、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的な排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を行う装置が装備されている（例えば特許文献１参照）。

このＥＧＲ装置では、排気ガスをＥＧＲクーラ内で冷却することによって発生する凝縮水を排気ガスと分離させて、この凝縮水をタンク内に貯留する一方で、排気ガスを吸気系へ送るように構成している。

例えば特許文献２には、ターボ過給機付エンジンにＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置と、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置とを装備することが記載されている。

ＬＰＬ−ＥＧＲ装置の還流排気ガスのほうが、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置の還流排気ガスに比べて低圧、低温となることに加えて、ＥＧＲクーラによって冷却されることによって酸性の凝縮水が発生しやすくなるので、この凝縮水をＤＰＦユニット内の排気ガス通路においてフィルタ部より排気ガス流れ方向下流側に設置されている吸水材に吸着、保持させるようにし、この吸水材の凝縮水を高温の排気ガスで蒸発させるようにしている。

特開平７−２６９４１７号公報 特開２０１２−２０２２６５号公報

上記特許文献１では、前記ＥＧＲクーラ内で凝縮水を発生させるようにしているが、前記ＥＧＲクーラを凝縮水が発生しない程度の冷却状態に制御している場合には、ＥＧＲクーラより下流側の吸気系通路で凝縮水が発生し、内燃機関の燃焼室に流入する可能性が高くなることが懸念される。

上記特許文献２では、前記ＬＰＬ−ＥＧＲ装置で発生する凝縮水を前記吸水材に吸着、保持させた状態で蒸発させるようにしているものの、外部に排出するようになっていないので、エンジンの運転状態が比較的低温の排気ガスを排出するような運転状態になる状況が継続されると、前記吸水材に吸着、保持された凝縮水を蒸発し難くなるために、この凝縮水が排気ガスの風圧でもって排気ガスと共に吸気系に流入するおそれがある。ここに改良の余地がある。

このような事情に鑑み、本発明は、内燃機関から排気通路に排出される排気ガスを吸気系へ還流するための排気還流装置において、内燃機関の運転中に、排気ガス中に混在する水蒸気を凝縮するとともに、この凝縮水を前記吸気系に流入させないようにすることを目的としている。

本発明は、内燃機関から排気通路に排出される排気ガスを吸気系へ還流するための排気還流装置であって、前記排気通路と前記吸気系とを連通連結するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に導入される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、このＥＧＲクーラの出口を開閉するためのＥＧＲバルブと、このＥＧＲバルブを通過する排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮するための凝縮装置と、この凝縮装置で凝縮される水分を貯留する凝縮水溜まりと、前記凝縮装置と前記凝縮水溜まりとの間に設けられかつ排気ガスを通過させて前記凝縮装置で凝縮される水分を前記凝縮水溜まりに落とす捕集装置とを含み、前記ＥＧＲクーラは、前記排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向下側に位置して前記排気ガスが斜め上向きに流れるような姿勢で設置されており、前記凝縮装置は、前記ＥＧＲバルブよりも鉛直方向下側に配置されかつその排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向上側に位置して前記排気ガスが斜め下向きに流れるような姿勢で設置されており、前記凝縮水溜まりは、前記凝縮装置よりも排気流れ方向下流側でかつ前記凝縮装置よりも鉛直方向下側に配置されているとともに、前記排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向上側に位置されており、前記ＥＧＲ通路において前記凝縮水溜まりから前記吸気系までの領域は、前記凝縮水溜まり側から前記吸気系側へ向けて鉛直方向上向きとなる姿勢にされており、前記凝縮水溜まりには、鉛直方向最下部分に貯留される水分を外部に排出するドレン通路が設けられている、ことを特徴としている。

この構成では、内燃機関の運転中において、前記内燃機関から排出される高温の排気ガスが前記ＥＧＲクーラで冷却された後、前記凝縮装置に導入されると、前記排気ガスに混在している水蒸気がその露点温度にまで冷却されることによって凝縮される。この凝縮された水分は、前記凝縮装置よりも鉛直方向下側に配置される前記凝縮水溜まりに貯留されることになる一方、前記水蒸気が除去された排気ガスは、前記凝縮水溜まりを通過して前記連通路を経て前記吸気系に流入するようになる。

このように、前記凝縮装置、前記凝縮水溜まり、ＥＧＲ通路の吸気系との連結部などにおける鉛直方向の相対的な位置を特定することにより、排気ガスに混在している水蒸気を効率良く凝縮するとともに、この凝縮水を凝縮水溜まりに落とすことにより、前記凝縮水を排気ガスの風圧で吸気系へ運ばれにくくしている。

これにより、吸気系に存在する金属部品（バルブ類など）が凝縮水によって腐食することを防止できるようになる他、内燃機関の燃焼室に凝縮水が入ることを防止できるので、内燃機関に対するウォーターハンマー現象や失火現象を回避することが可能になる。また、前記構成では、排気ガスに混在している水蒸気をＥＧＲクーラのみで凝縮させる場合に比べて、ＥＧＲクーラ内に凝縮水が溜まることがなくなるので、ＥＧＲクーラが凝縮水によって腐食、破損する可能性が低くなる。

また、前記凝縮水溜まりに、そこに貯留される水分を外部に排出するドレン通路を設けているので、前記凝縮水溜まりに前記凝縮装置で凝縮された水分を長期にわたって貯留する場合のように凝縮水溜まりが腐食して穴が開くという不具合の発生を回避できるようになる。

好ましくは、前記内燃機関には、前記内燃機関には、前記排気通路中を流れる排気ガスのエネルギーによって回転するタービンホイールおよび当該タービンホイールに連結されて前記吸気系に吸入する空気を圧縮するコンプレッサインペラを有するターボ過給機が付設され、前記ＥＧＲクーラに導入される排気ガスは、前記排気通路において前記タービンホイールよりも排気流れ方向の下流側から取り出され、前記ＥＧＲ通路において前記吸気系側の連結部は、前記吸気系において前記コンプレッサインペラよりも外気吸入方向の上流側の位置にされる、構成とすることができる。

この構成では、本発明の適用対象をターボ過給機付の内燃機関とする場合に、前記凝縮装置で凝縮される水分が前記吸気系に流入することを防止できるようになるので、前記コンプレッサインペラが凝縮水によって腐食、破損する可能性が低くなる。

さらに、前記凝縮装置と前記凝縮水溜まりとの間に、排気ガスを通過させて前記凝縮装置で凝縮される水分を前記凝縮水溜まりに落とす捕集装置を設けているので、前記凝縮装置を通過した排気ガスを通過させる一方、前記凝縮装置で凝縮される水分を前記凝縮水溜まりに落とすようにしているので、前記凝縮水が排気ガスの風圧によって前記凝縮水溜まりを通過してしまうことを防止できるようになる。これにより、吸気系への凝縮水流入を防止する効果が高められるようになる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、内燃機関の運転中に、排気ガス中に混在する水蒸気を凝縮するとともに、この凝縮水を前記吸気系に流入させないようにすることが可能になる。

本発明の適用対象となる内燃機関の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１のＬＰＬ−ＥＧＲ装置の構成を示す図である。 図１に示す低圧ＥＧＲ通路の排気ガス還流に関連する凝縮水発生イメージを示すグラフである。 図１に示す低圧ＥＧＲ通路から凝縮装置、捕集装置、凝縮水溜まりを排除した場合の排気ガス還流に関連する凝縮水発生イメージを示すグラフである。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（以下では単に「エンジン」という）に本発明を適用した場合について説明する。

図１に示すように、エンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系４、排気系５等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。

燃料供給系２は、エンジン１の全ての気筒に共通のコモンレール２１と、各気筒のインジェクタ（燃料噴射弁）２２とを備えた「コモンレールシステム」である。

コモンレール２１には、図示省略の燃料タンクから汲み上げられてサプライポンプ（図示省略）によって昇圧された燃料が供給される。このコモンレール２１は、高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２２（図１では右端のものにのみ符号を付す）に分配する。

インジェクタ２２は、図示していないシリンダヘッドに取り付けられており、例えば燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射するような形態になっている。このインジェクタ２２は、燃焼室３の略中央上部に配設されており、コモンレール２１から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射する。インジェクタ２２は、圧電素子（ピエゾ素子）を適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射する「ピエゾインジェクタ」とされる。

また、前記サプライポンプは、前記燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、燃料添加弁２３に供給する。この燃料添加弁２３は、電子制御式の開閉弁により構成されており、排気系５へ燃料を添加するタイミングを図示していない電子制御ユニット（ＥＣＵ）により制御される。

吸気系４は、図示していないシリンダヘッドに形成された複数の吸気ポート（図示省略）に接続されるインテークマニホールド４１を備えている。このインテークマニホールド４１には、吸気管４２が接続されている。このインテークマニホールド４１と吸気管４２とを併せた部分が、「吸気通路」に相当している。

この吸気通路には、吸気流れ方向の上流側から順に、エアクリーナ４３、吸気絞り弁（電子制御式スロットルバルブ）４４が配設されている。エアクリーナ４３の吸気流れ方向下流側には、エアフローメータ４５が設置されている。このエアフローメータ４５は、エアクリーナ４３から吸気管４２へ流入する空気量に応じた電気信号を出力する。

排気系５は、前記シリンダヘッドに形成された排気ポート５１に接続されるエキゾーストマニホールド５２を備えている。このエキゾーストマニホールド５２には、排気管５３が接続されている。このエキゾーストマニホールド５２と排気管５３とを併せた部分が、「排気通路」に相当している。

この排気通路には、酸化触媒６１と、ＮＯｘ吸蔵還元型の排気浄化触媒であるＮＳＲ（NOx Storage Reduction）触媒６２と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）６３とが設けられている。

ＤＰＦ６３は、例えば多孔質セラミック構造体で成り、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集するようになっている。なお、ＮＳＲ触媒６２およびＤＰＦ６３の代わりにＤＰＮＲ（Diesel Particulate−NOx Reduction system）触媒を用いてもよい。

そして、エンジン１には、ターボ過給機７が設けられている。このターボ過給機７は、タービンシャフト７１によって連結されたタービンホイール７２およびコンプレッサインペラ７３を備えている。

コンプレッサインペラ７３は、吸気管４２の内部に臨んで配置されており、また、タービンホイール７２は、排気管５３内部に臨んで配置されている。ターボ過給機７は、タービンホイール７２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラ７３を回転させることにより、吸気圧を高めるといった過給動作を行う。

また、コンプレッサインペラ７３よりも吸気流れ方向の下流側に設けられる吸気管４２には、ターボ過給機７での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ７４が設けられている。

さらに、このエンジン１には、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）８およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）９が設けられている。

ＨＰＬ−ＥＧＲ装置８は、高圧ＥＧＲ通路（高圧排気ガス還流通路）８１、高圧ＥＧＲバルブ８２、高圧ＥＧＲクーラ８３などを備えている。

高圧ＥＧＲ通路８１は、排気通路においてターボ過給機７のタービンホイール７２よりも排気流れ方向の上流側の位置（エキゾーストマニホールド５２）と、吸気通路（吸気管４２）において吸気絞り弁４４よりも吸気流れ方向下流側の位置（インテークマニホールド４１寄りの位置）とを連通連結するものである。

高圧ＥＧＲバルブ８２は、高圧ＥＧＲ通路８１の流路面積を変更するものである。高圧ＥＧＲクーラ８３は、高圧ＥＧＲ通路８１を流れる排気ガス（高圧ＥＧＲガス）を冷却するものである。

このＨＰＬ−ＥＧＲ装置８により還流（再循環）される高圧ＥＧＲガスの量は、高圧ＥＧＲバルブ８２の開度により調整される。このＨＰＬ−ＥＧＲ装置８を使用して空燃比のリッチ化を図る場合には、高圧ＥＧＲガスの還流量を増加し、新気の量（吸気系４における酸素の量）を減少させることになる。

ＬＰＬ−ＥＧＲ装置９は、低圧ＥＧＲ通路（低圧排気ガス還流通路）９１、低圧ＥＧＲバルブ９２、低圧ＥＧＲクーラ９３などを備えている。この実施形態では、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置９が本発明に係る「排気還流装置」に相当している。

低圧ＥＧＲ通路９１は、排気通路（排気管５３）においてＮＳＲ触媒６２（この実施形態ではＤＰＦ６３）よりも排気流れ方向の下流側の位置でかつ排気絞り弁４６よりも排気流れ方向の上流側の位置と、吸気通路（吸気管４２）においてコンプレッサインペラ７３よりも吸気流れ方向上流側の位置とを連通連結するものである。

低圧ＥＧＲバルブ９２は、低圧ＥＧＲ通路９１の流路面積を変更するものである。低圧ＥＧＲクーラ９３は、低圧ＥＧＲ通路９１を流れる排気ガス（低圧ＥＧＲガス）を冷却するものである。

このＬＰＬ−ＥＧＲ装置９により還流（再循環）される低圧ＥＧＲガスの量は、低圧ＥＧＲバルブ９２の開度により調量される。このＬＰＬ−ＥＧＲ装置９を使用して空燃比のリッチ化を図る場合には、この低圧ＥＧＲガスの還流量を増量し、新気の量を減量させることになる。

ところで、前記ＥＣＵは、各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値に基づき、必要に応じて上記ＲＯＭに記憶された各種マップを参照して、エンジン１の各種制御を実行する。この制御の例としては、例えばインジェクタ２２による燃料噴射制御（噴射量・噴射時期の制御）、吸気絞り弁４４の開度の制御、高圧ＥＧＲバルブ８２および低圧ＥＧＲバルブ９２の開度（ＥＧＲガス量）の制御等が挙げられる。このＥＣＵは、図示していないが、公知のようにＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備える構成である。

この実施形態では、浄化ユニット（酸化触媒６１、ＮＳＲ触媒６２、ＤＰＦ６３）で浄化された排気ガス中に混在する水蒸気を凝縮するとともに、この凝縮水を排気ガスから分離させることにより吸気系４に流入させないように工夫している。

このような凝縮水の分離を実現するための構成を説明する。

低圧ＥＧＲ通路９１において低圧ＥＧＲバルブ９２から吸気管４２（吸気系４）との連結部に至るまでの領域には、凝縮装置１１、捕集装置１２、凝縮水溜まり１３が、この記載順に排気流れ方向上流側から直列に設けられている。

低圧ＥＧＲ通路９１において低圧ＥＧＲバルブ９２から吸気管４２（吸気系４）との連結部に至るまでの領域は、図２に示すように、その排気流れ方向の最上流側で斜め下向きになり、この斜め下向き部分１００からほぼ９０度屈曲して逆斜め下向きになり、この逆斜め下向き部分２００からユーターンして逆斜め上向きになっている。この逆斜め上向き部分４００の終端部が吸気管４２（吸気系４）に連結される。

凝縮装置１１は、低圧ＥＧＲ通路９１に導入されて低圧ＥＧＲバルブ９２を通過した排気ガス中に混在する水蒸気を凝縮するものであって、詳細に図示していないが、例えば熱交換パイプに専用のラジエータで冷却する冷却水を流通させるような構成になっている。要するに、この凝縮装置１１は、排気ガスに混在する水蒸気をその露点温度にまで冷却することによって凝縮するようなものである。

この凝縮装置１１は、前記した低圧ＥＧＲ通路９１における逆斜め下向き部分２００の排気流れ方向上流側に配置されている。これにより、凝縮装置１１は、低圧ＥＧＲバルブ９２よりも鉛直方向下側に配置されかつその排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向上側に位置するような姿勢で設置されるようになっている。

捕集装置１２は、排気ガスを通過させて凝縮装置１１で凝縮される水分を衝突させて鉛直方向下側に落とすような機能を有するものであって、例えばメッシュ状プレートとされる。この捕集装置１２は、前記した低圧ＥＧＲ通路９１における逆斜め下向き部分２００の排気流れ方向下流側に配置されている。

凝縮水溜まり１３は、凝縮装置１１で凝縮される水分を貯留するものである。この凝縮水溜まり１３は、前記した低圧ＥＧＲ通路９１における逆斜め下向き部分２００と逆斜め上向き部分４００との間のユーターン部分３００とされている。これにより、凝縮水溜まり１３は、低圧ＥＧＲ通路９１の鉛直方向最下位置に配置されることになるので、凝縮装置１１よりも排気流れ方向下流側でかつ凝縮装置１１よりも鉛直方向下側に配置されるようになっている。

さらに、この凝縮水溜まり１３には、そこに貯留される凝縮水を外部に排出するドレン通路１４が設けられている。このドレン通路１４から排出される凝縮水は、例えば排気管５３などに滴下させるようにして蒸発させることが考えられる。その他にも、図示していないが、ドレン通路１４に開閉弁を設置して、凝縮水溜まり１３内の凝縮水貯留量が所定以上になったときに前記開閉弁を開放させる形態とすることも可能である。

この実施形態では、エンジン１の運転中において、エンジン１からエキゾーストマニホールド５２に排出される比較的高温、高圧の排気ガスの一部がＨＰＬ−ＥＧＲ装置８によってインテークマニホールド４１に還流されることになる。また、前記エキゾーストマニホールド５２からタービンホイール７２を通過して浄化ユニット（酸化触媒６１、ＮＳＲ触媒６２、ＤＰＦ６３）で浄化された比較的低温、低圧の排気ガスの一部がＬＰＬ−ＥＧＲ装置９によって吸気管４２においてターボ過給機７のコンプレッサインペラ７３の吸気流れ方向上流側に還流されるようになる。

そして、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置９によって還流される排気ガスは、低圧ＥＧＲクーラ９３および低圧ＥＧＲバルブ９２を通過して凝縮装置１１に流入すると、この凝縮装置１１内で排気ガスが大気温付近（具体的には還流すべき排気ガスに混在する水蒸気の露点温度）にまで冷却されることになるので、この排気ガス中に混在する水蒸気が凝縮されることになる。

この凝縮水は、排気ガスの風圧でもって低圧ＥＧＲ通路９１の逆斜め下向き部分２００を斜め下向きに流れることによって、捕集装置１２およびユーターン部分３００の奥壁に衝突することになり、この衝突によって凝縮水がユーターン部分３００つまり凝縮水溜まり１３における鉛直方向下側へ落ちるので、凝縮水溜まり１３に貯留される。

その一方で、捕集装置１２を通過した排気ガスは、ユーターン部分３００の奥壁に衝突することにより方向転換されて、逆斜め上向き部分４００を斜め上向きに通過し、吸気系４に流入するようになる。

ところで、凝縮水溜まり１３が低圧ＥＧＲ通路９１において鉛直方向の最下位置に配置されていて、しかも低圧ＥＧＲ通路９１の排気流れ方向の最下流領域（逆斜め上向き部分４００）が斜め上向きになっているので、前記方向転換される排気ガスの風圧が、前記凝縮水溜まり１３に貯留されている凝縮水に作用するものの、この凝縮水が前記排気ガスの風圧でもって吸気管４２（吸気系４）へと運ばれることはない。

このようなことから、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置９によって浄化ユニット（酸化触媒６１、ＮＳＲ触媒６２、ＤＰＦ６３）を通過後の比較的低温、低圧の排気ガスの一部をターボ過給機７のコンプレッサインペラ７３の吸気流れ方向上流側に還流させるようにしている過程において、水蒸気を除去した排気ガスを吸気管４２（吸気系４）に還流させるようにできて、還流先（吸気管４２）へ凝縮水が入らないようにすることができる。

参考までに、この実施形態において低圧ＥＧＲ通路９１の排気ガス還流に関連して凝縮水が発生するイメージを図３に例示する。この実施形態の比較例として排気ガス還流に関連して凝縮水が発生するイメージを図４に例示している。前記比較例とは、この実施形態の低圧ＥＧＲ通路９１から凝縮装置１１、捕集装置１２、凝縮水溜まり１３を排除した構成である。

まず、比較例の場合には、図４に示すように、排気ガスが低圧ＥＧＲ通路９１を通過する過程において排気ガスの温度がその露点温度を下回らないので、当該排気ガス中に混在する水蒸気がほとんど凝縮されることがない。この排気ガスが吸気管４２においてコンプレッサインペラ７３の吸気流れ方向上流側に還流されることによって吸入外気（新気）と混合されると、この排気ガスが冷却されて露点温度を下回ることになるので、当該排気ガス中に混在する水蒸気が凝縮され始めるようになる。

この後、図４に示すように、排気ガスと吸入空気との混合気がコンプレッサインペラ７３を通過する過程では圧力変化により温度上昇するので、当該混合気中の水蒸気が凝縮されない。しかし、インタークーラ７４を通過する過程では前記混合気が冷却されるので、当該混合気中の水蒸気が凝縮されるようになる。

一方、この実施形態の場合には、図３に示すように、排気ガスが低圧ＥＧＲ通路９１の凝縮装置１１、捕集装置１２、凝縮水溜まり１３を通過する過程において排気ガスが急冷却されるので、当該排気ガスの温度がその露点温度を下回ることになって、この排気ガス中に混在する水蒸気が一気に凝縮されることになる。このように排気ガスの温度が低下されるとともに排気ガス中に混在する水蒸気の多くが凝縮されることになるため、この排気ガスが凝縮水溜まり１３を通過して吸気管４２においてコンプレッサインペラ７３の吸気流れ方向上流側に還流されることによって吸入外気と混合される過程では、排気ガス中の水蒸気が凝縮されるものの、当該凝縮量は少なくなる。

この後、図３に示すように、比較例と同様に、排気ガスと吸入空気との混合気がコンプレッサインペラ７３を通過する過程では圧力変化により温度上昇するので、当該混合気中の水蒸気が凝縮されない。そして、前記混合気がインタークーラ７４を通過する過程において冷却されて露点温度を下回ることになるので、当該混合気中の水蒸気が凝縮されるようになるものの、前記したようにコンプレッサインペラ７３に到達するまでの間に排気ガス中から水蒸気の多くが凝縮、除去されているので、前記混合気がインタークーラ７４を通過する過程では凝縮水の発生量が少なくなるのである。

このように、この実施形態の場合、低圧ＥＧＲ通路９１を排気ガスが通過する過程での凝縮水の発生量は図４の比較例に比べると大幅に多くなるが、それ以降における凝縮水の発生量は図４の比較例に比べると大幅に少なくなる。このことが凝縮水を吸気系４に流入させにくくするうえで有利になる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、エンジン１の運転状態に関係なく、浄化ユニット（酸化触媒６１、ＮＳＲ触媒６２、ＤＰＦ６３）で浄化された排気ガスが低圧ＥＧＲ通路９１を通過する過程において当該排気ガス中に混在する水蒸気を凝縮して、除去することにより、前記凝縮水を吸気系４に流入させにくくしている。

これにより、吸気系４に存在する金属部品（バルブ類など）が凝縮水によって腐食、破損することを防止できるようになる他、エンジン１の燃焼室３に凝縮水が入ることを防止できるので、エンジン１に対するウォーターハンマー現象や失火現象を回避することが可能になる。

また、この実施形態では、排気ガスに混在している水蒸気を低圧ＥＧＲクーラ９３のみで凝縮させる形態に比べて、低圧ＥＧＲクーラ９３が凝縮水によって腐食、破損する可能性が低くなる。

しかも、この実施形態では、凝縮水溜まり１３にドレン通路１４を設けているから、凝縮水溜まり１３が腐食して穴が開くという不具合の発生を回避できるようになる。

また、この実施形態のように、本発明の適用対象をターボ過給機７付のエンジン１としていて、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置９で排気ガスをコンプレッサインペラ７３の吸気流れ方向上流側に還流させる形態にしている場合であっても、コンプレッサインペラ７３が凝縮水によって腐食、破損する可能性が低くなる。

さらに、この実施形態では、捕集装置１２を設けているから、凝縮装置１１で凝縮される水分を捕集装置１２で排気ガスから効率良く除去することが可能になる。これにより、凝縮水が排気ガスの風圧によって凝縮水溜まり１３を通過してしまうことを防止できるようになるので、吸気系４への凝縮水流入を防止する効果が向上するようになる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置８とＬＰＬ−ＥＧＲ装置９とを備える場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。例えばＨＰＬ−ＥＧＲ装置８とＬＰＬ−ＥＧＲ装置９とのいずれか一方を備える場合にも本発明を適用することが可能である。

（２）上記実施形態では、ターボ過給機７付のエンジン１を本発明の適用対象とした例に挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、ターボ過給機７を付設していないエンジン１を本発明の適用対象とすることが可能である。

（３）上記実施形態では、捕集装置１２をメッシュ状プレートとした例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。この捕集装置１２としては、図示していないが、例えば遠心分離装置などとすることが可能である。

本発明は、内燃機関から排気通路に排出される排気ガスを吸気系へ還流するための排気還流装置に好適に利用することが可能である。

１ エンジン（内燃機関）
４ 吸気系
５ 排気系
７ ターボ過給機
７２ タービンホイール
７３ コンプレッサインペラ
８ ＨＰＬ−ＥＧＲ装置
９ ＬＰＬ−ＥＧＲ装置
９１ 低圧ＥＧＲ通路
９２ 低圧ＥＧＲバルブ
９３ 低圧ＥＧＲクーラ
１１ 凝縮装置
１２ 捕集装置
１３ 凝縮水溜まり
１４ ドレン通路

Claims (2)

1. 内燃機関から排気通路に排出される排気ガスを吸気系へ還流するための排気還流装置であって、
   前記排気通路と前記吸気系とを連通連結するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路に導入される排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、このＥＧＲクーラの出口を開閉するためのＥＧＲバルブと、このＥＧＲバルブを通過する排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮するための凝縮装置と、この凝縮装置で凝縮される水分を貯留する凝縮水溜まりと、前記凝縮装置と前記凝縮水溜まりとの間に設けられかつ排気ガスを通過させて前記凝縮装置で凝縮される水分を前記凝縮水溜まりに落とす捕集装置とを含み、
   前記ＥＧＲクーラは、前記排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向下側に位置して前記排気ガスが斜め上向きに流れるような姿勢で設置されており、
   前記凝縮装置は、前記ＥＧＲバルブよりも鉛直方向下側に配置されかつその排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向上側に位置して前記排気ガスが斜め下向きに流れるような姿勢で設置されており、
   前記凝縮水溜まりは、前記凝縮装置よりも排気流れ方向下流側でかつ前記凝縮装置よりも鉛直方向下側に配置されているとともに、前記排気ガスの導入側が排出側よりも鉛直方向上側に位置されており、
   前記ＥＧＲ通路において前記凝縮水溜まりから前記吸気系までの領域は、前記凝縮水溜まり側から前記吸気系側へ向けて鉛直方向上向きとなる姿勢にされており、
   前記凝縮水溜まりには、鉛直方向最下部分に貯留される水分を外部に排出するドレン通路が設けられている、ことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置において、
   前記内燃機関には、前記排気通路中を流れる排気ガスのエネルギーによって回転するタービンホイールおよび当該タービンホイールに連結されて前記吸気系に吸入する空気を圧縮するコンプレッサインペラを有するターボ過給機が付設され、
   前記ＥＧＲクーラに導入される排気ガスは、前記排気通路において前記タービンホイールよりも排気流れ方向の下流側から取り出され、
   前記ＥＧＲ通路において前記吸気系側の連結部は、前記吸気系において前記コンプレッサインペラよりも外気吸入方向の上流側の位置にされる、ことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。

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