JP2012122337A - Ｅｇｒクーラの凝縮水の貯留及び排出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】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する。
【解決手段】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１及び第２ＥＧＲクーラ２１，２２を設け、ＥＧＲパイプにＥＧＲ調整弁１６を設け、第２ＥＧＲクーラをエンジンの側方に位置しかつ鉛直方向に延びて設ける。ＥＧＲガスは第２ＥＧＲクーラにその下端から流入しその上端から排出される。第２ＥＧＲクーラの下端に接続されたＥＧＲパイプにドレン機構１７を接続し、ＥＧＲパイプを開閉する排水増圧弁１８とＥＧＲ調整弁とをドレン機構のＥＧＲパイプへの接続部を挟むように配設する。排水増圧弁とＥＧＲ調整弁との間のＥＧＲパイプに圧縮空気供給手段１９を接続し、エンジンの運転状況に応じてコントローラ２６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。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

実開昭６１−１４４３７４号公報（請求項１、明細書第７頁第１１行〜同頁第１２行、明細書第８頁第１５行〜同頁第１９行、明細書第９頁第２行〜同頁第４行、第１図、第３図） 特開２００８−２８０９４５号公報（請求項１〜３、段落［０００９］、図１）

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明第１実施形態のＥＧＲクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を含むエンジンの吸排気系の構成図である。 本発明第２実施形態のＥＧＲクーラの凝縮水の貯留及び排出機構を含むエンジンの吸排気系の構成図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (4)

1. 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(14,54)が設けられ、前記ＥＧＲパイプ(14,54)を通って前記排気通路(12)から前記吸気通路(13)にＥＧＲガスが還流され、前記ＥＧＲパイプ(14,54)に前記排気通路(12)から前記吸気通路(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、前記ＥＧＲパイプ(14,54)を流れる前記ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ調整弁(16)が前記ＥＧＲパイプ(14,54)に設けられ、前記第１及び第２ＥＧＲクーラ(21,22)が１００℃以上の前記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。
2. 前記第１ＥＧＲクーラ(21)が前記エンジン(11)の側方であって前記排気通路(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、前記第２ＥＧＲクーラ(22)が前記エンジン(11)の側方であって前記吸気通路(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、前記第１ＥＧＲクーラ(21)の上端が前記排気マニホルド(12a)に直接接続されるか或いは前記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、前記第２ＥＧＲクーラ(22)の上端が前記吸気マニホルド(13a)に直接接続されるか或いは前記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、前記第１ＥＧＲクーラ(21)の下端が前記第２ＥＧＲクーラ(22)の下端に前記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、前記ドレン機構(17)が前記エンジン(11)の下面を含む水平面より低い位置に設けられ、前記排水増圧弁(18)が前記第１ＥＧＲクーラ(21)と前記ドレン機構(17)の接続部との間の前記第３連通管(14c)に設けられ、前記ＥＧＲ調整弁(16)が前記ドレン機構(17)の接続部と前記第２ＥＧＲクーラ(22)との間の前記第３連通管(14c)に設けられた請求項１記載のＥＧＲクーラの凝縮水の貯留及び排出機構。
3. 前記第１ＥＧＲクーラ(21)が前記エンジン(11)の上方に位置しかつ水平方向に延びて設けられ、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、前記第１ＥＧＲクーラ(21)の一端が前記排気通路(12)の排気マニホルド(12a)に前記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、前記第２ＥＧＲクーラ(22)の上端が前記第１ＥＧＲクーラ(21)の他端に前記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、前記第２ＥＧＲクーラ(22)の下端が前記吸気通路(13)の吸気マニホルド(13a)に前記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、前記ドレン機構(17)が前記エンジン(11)の下面を含む水平面より低い位置に設けられ、前記排水増圧弁(18)が前記第２ＥＧＲクーラ(22)と前記ドレン機構(17)の接続部との間の前記第３連通管(54c)に設けられ、前記ＥＧＲ調整弁(16)が前記ドレン機構(17)の接続部と前記吸気マニホルド(13a)との間の前記第３連通管(54c)に設けられた請求項１記載のＥＧＲクーラの凝縮水の貯留及び排出機構。
4. 前記ドレン機構(17)が、前記第３連通管(14c,54c)に接続されかつ下方に延びるドレンパイプ(17a)と、前記ドレンパイプ(17a)の途中に設けられたドレンタンク(17b)と、前記ドレンタンク(17b)より下方の前記ドレンパイプ(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)とを有する請求項２又は３記載のＥＧＲクーラの凝縮水の貯留及び排出機構。

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