特許 5981778 排気ガス還流装置のフィルタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5981778

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】排気ガス還流装置のフィルタ装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/35 20160101AFI20160818BHJP

【ＦＩ】

   F02M26/35 B

   F02M26/35 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-134095(P2012-134095)

(22)【出願日】2012年6月13日

(65)【公開番号】特開2013-256912(P2013-256912A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2015年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】富士重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 健次

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３２４６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０２２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３７２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１８７３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３２９８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ２６／００−２６／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側が排気通路に連通すると共に下流側が吸気通路に連通されて前記排気通路内の排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路の中途に介装され底部に液溜部を有する容積室と、
前記ＥＧＲ通路の上流側を前記容積室の底部と略同一の高さにて前記容積室に連通する第１の連通部と、
前記ＥＧＲ通路の下流側を前記容積室に連通する第２の連通部と、
周部に濾過部を有する筒状のフィルタと、を備え、
前記フィルタは、前記容積室内の前記液溜部よりも上方にオフセットした位置にて、前記第２の連通部に連結されていることを特徴とする排気ガス還流装置のフィルタ装置。

【請求項2】

前記第２の連通部は、前記第１の連通部よりも上方にオフセットした位置に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流装置のフィルタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気通路から分岐させた排気ガスの一部を吸気通路に還流するＥＧＲ通路に介装される排気ガス還流装置のフィルタ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）においては、コンプレッサよりも上流側の吸気通路に対し、触媒コンバータの下流側で排気通路から分岐させた排気ガスの一部をＥＧＲガスとして還流する、低圧ＥＧＲ装置（ＬＰ−ＥＧＲ装置）が知られている。このような低圧ＥＧＲ装置は、コンプレッサによって加圧される前の吸気に対してＥＧＲガスを導入することにより、過給領域において多量のＥＧＲを行うことが可能となる。

【0003】

その一方で、この種の低圧ＥＧＲ装置においては、ＥＧＲガス中に混在するカーボンの凝固物等からなる異物がコンプレッサの上流に還流される虞があり、このような異物からコンプレッサを保護するための対策が必要となる。そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、低圧ＥＧＲ装置では、凝固物等を捕集するためのフィルタ装置がＥＧＲ通路に介装される。この場合、一般に、フィルタ装置の濾過部としては、金属細線を編み込んだメッシュ部材が用いられ、この濾過部は、ＥＧＲ通路の中途において、管路の開口全域を横断するように介装される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平５−１８７３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、排気通路やＥＧＲ通路内を流通する排気ガス（ＥＧＲガス）は、ＥＧＲクーラ及びインタークーラで冷却され凝縮することにより、排気凝縮水を発生させる場合がある。

【0006】

そして、例えば、排気凝縮水がＥＧＲ通路内において発生し、フィルタ装置の濾過部に付着すると、濾過部の有効面積が縮小し、ＥＧＲ通路内の圧力損失を増加させる虞がある。さらに、排気凝縮水がＥＧＲ通路内において多量に発生した場合、濾過部の一部が排気凝縮水に浸漬される虞がある。ここで、排気凝縮水は酸性度が高く、このような排気凝縮水に、金属細線で構成された濾過部が繰り返し浸漬されると、腐食等による早期の劣化を招く虞がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＥＧＲ通路内の圧力損失を増加させることなくＥＧＲガス中に含まれる異物を除去するとともに、排気凝縮水による劣化から濾過部を保護することができる排気ガス還流装置のフィルタ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様による排気ガス還流装置のフィルタ装置は、上流側が排気通路に連通すると共に下流側が吸気通路に連通されて前記排気通路内の排気ガスの一部を前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路の中途に介装され底部に液溜部を有する容積室と、前記ＥＧＲ通路の上流側を前記容積室の底部と略同一の高さにて前記容積室に連通する第１の連通部と、
前記ＥＧＲ通路の下流側を前記容積室に連通する第２の連通部と、周部に濾過部を有する筒状のフィルタと、を備え、前記フィルタは、前記容積室内の前記液溜部よりも上方にオフセットした位置にて、前記第２の連通部に連結されているものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の排気ガス還流装置のフィルタ装置によれば、ＥＧＲ通路内の圧力損失を増加させることなくＥＧＲガス中に含まれる異物を除去するとともに、排気凝縮水による劣化から濾過部を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】エンジンの概略構成図

【図2】排気通路及びＥＧＲ通路の配管の要部を示す側面図

【図3】フィルタ装置内に配設されるフィルタの分解斜視図

【図4】フィルタ装置の縦断面図

【図5】図４のＶ−Ｖ線に沿う横断面図

【図6】フィルタ装置の変形例を示す縦断面図

【図7】図６のVII−VII線に沿う横断面図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はエンジンの概略構成図、図２は排気通路及びＥＧＲ通路の配管の要部を示す側面図、図３はフィルタ装置内に配設されるフィルタの分解斜視図、図４はフィルタ装置の縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う横断面図である。

【0012】

図１に示すエンジン１は、例えば、自動車等の車両に搭載される過給機付きのディーゼルエンジンであり、本実施形態では、水平対向型４気筒エンジンが示されている。このエンジン１のシリンダブロック２の左右両バンクにはシリンダヘッド３が冠設され、各シリンダヘッド３には、気筒毎に吸気ポート３ａと排気ポート３ｂとが形成されている。

【0013】

各吸気ポート３ａは、吸気マニホルド５を介してエアチャンバ６に集合されている。また、エアチャンバ６の上流側には、例えば、電子制御式のスロットル弁７ａを内蔵するスロットルボディ７を介して吸気通路８が接続されている。吸気通路８には、インタークーラ９が介装され、このインタークーラ９の上流側にターボ過給機１０のコンプレッサ１０ａが介装されている。さらに、吸気通路８には、エアクリーナ１１が接続されている。

【0014】

一方、各排気ポート３ｂは、排気マニホルド１５を介して下流側で集合され、排気通路１６に接続されている。排気通路１６には、ターボ過給機１０のタービン１０ｂが介装され、このタービン１０ｂの下流側にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）１７が介装されている。さらに、排気通路１６には、ＤＰＦ１７の下流側にマフラ１８が介装されている。ここで、ＤＰＦ１７は、周知のように、排気中のＰＭ（パティキュレートマター：粒子状物質＝主に黒煙（煤：ＳＯＯＴ）、ＳＯＦと称される燃え残った燃料や潤滑油の成分、サルフェートと称される軽油燃料中の硫黄分から生成される成分を含む）を捕集することで、これらの大気中への排出を抑制する。

【0015】

このようなエンジン１の吸排気系には、各気筒から排気通路１６に排出された排気ガスの一部を、コンプレッサ１０ａよりも下流側に還流する高圧式の排気ガス還流装置（高圧ＥＧＲ装置）２０と、コンプレッサ１０ａよりも上流側に還流する低圧式の排気ガス還流装置（低圧ＥＧＲ装置）２５とが設けられている。

【0016】

高圧ＥＧＲ装置２０は、例えば、タービン１０ｂよりも上流側の排気通路１６とスロットル弁７ａの下流側とを連通する高圧ＥＧＲ通路２１を有する。この高圧ＥＧＲ通路２１には、当該高圧ＥＧＲ通路２１を通じてＥＧＲガスとして還流する排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を制御する高圧ＥＧＲ制御弁２２と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２３とが介装されている。

【0017】

低圧ＥＧＲ装置２５は、例えば、ＤＰＦ１７よりも下流側の排気通路１６とコンプレッサ１０ａよりも上流側の吸気通路８とを連通する低圧ＥＧＲ通路２６を有する。この低圧ＥＧＲ通路２６には、当該低圧ＥＧＲ通路２６を通じてＥＧＲガスとして還流する排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を制御する低圧ＥＧＲ制御弁２７と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２８とが介装されている。さらに、低圧ＥＧＲ通路２６上において、ＥＧＲクーラ２８の上流側には、フィルタ装置３０が介装されている。

【0018】

図２，４，５に示すように、フィルタ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路２６の中途に介装された容積室３１を有する。本実施形態において、容積室３１は、例えば、耐食性の高いステンレス合金等によって構成されるものであり、ＥＧＲガスの流通方向に対して上流側に位置する第１のケース半体３２と、下流側に位置する第２のケース半体３３とで分割形成されている。

【0019】

図２に示すように、第１のケース半体３２の上流端部には第１の連通部としての第１のコネクタ部３５が設けられ、この第１のコネクタ部３５には、低圧ＥＧＲ通路２６の上流側の配管２６ａが連結されている。一方、第２のケース半体３３の下流端部には第２の連通部としての第２のコネクタ部３６が設けられ、この第２のコネクタ部３６には、低圧ＥＧＲ通路２６の下流側の配管２６ｂが連結されている。

【0020】

そして、これら第１，第２のケース半体３２，３３は、例えば、第１のケース半体３２の下流端に形成された開口端部と、第２のケース半体３３の上流端に形成された開口端部とが互いに嵌合されて溶着されることにより、ＥＧＲ通路２６の中途に連通する中空の容積室３１を構成する。

【0021】

ここで、例えば、図４に示すように、容積室３１の底部は液溜部３４として設定されており、この液溜部３４は、排気凝縮水がＥＧＲガスとともに容積室３１内に流入した際に、当該排気凝縮水を貯留することが可能となっている。

【0022】

また、第１のコネクタ部３５は、第１のケース半体３２の上流端部において、下方に偏倚した位置に配置されている。これにより、ＥＧＲ通路２６の上流側の配管２６ａは、その底部が容積室３１の底部と略同一の高さにて連通され、液溜部３４に貯留された排気凝縮水を車両走行時の加速によって排気通路１６側へと容易に排出することが可能となっている。

【0023】

一方、第２のコネクタ部３６は、第１のコネクタ部３５よりも上方にオフセットした位置（例えば、第１のコネクタ部３５よりも２０〜２５ｍｍ程度上方にオフセットした位置）に配置されている。これにより、ＥＧＲ通路２６の下流側の配管２６ｂは液溜部３４よりも上方にオフセットした位置にて連通され、排気凝縮水の下流側（ＥＧＲクーラ２８側）への流入が禁止される。

【0024】

容積室３１内には、ＥＧＲガス中に混在するカーボンの凝固物等からなる異物を捕集するためのフィルタ４０が設けられている。例えば、図３乃至図５に示すように、このフィルタ４０は、筒状をなすフィルタ本体４１と、このフィルタ本体４１の外周部に巻装される濾材４２と、フィルタ本体４１の先端部を閉塞する蓋体４３とを有して構成されている。

【0025】

具体的に説明すると、フィルタ本体４１は、例えば、耐食性の高いステンレス合金等からなる円筒状の板金部材で構成され、このフィルタ本体４１の周部には、複数の通気孔４１ａがパンチング加工等によって開口されている。この場合において、例えば、フィルタ本体４１の長さをＥＧＲ通路２６の配管２６ｂの管径に対して十分な長さに設定することにより、各通気孔４１ａによるトータルの開口面積は、配管２６ｂの開口面積に比して十分に大きくなるよう設定されている。

【0026】

また、濾材４２は、例えば、線径が０．１ｍｍ程度の耐食性の高いステンレス合金等からなる金属糸を編み込んだメッシュ状の部材によって構成されている。そして、この濾材４２は、フィルタ本体４１の外周面に巻装されて通気孔４１ａを覆うことにより、フィルタ本体４１の周部に濾過部４０ａを形成する。

【0027】

また、蓋体４３は、例えば、耐食性の高いステンレス合金等からなる円板状の部材で構成されている。そして、この蓋体４３は、フィルタ本体４１の先端部内周に嵌合されて溶着されることにより、フィルタ本体４１の先端部を閉塞する。

【0028】

このように構成されたフィルタ４０は、例えば、フィルタ本体４１の基端部が第２のコネクタ部３６に連結されることにより、容積室３１内に保持される。その際、上述のように、第２のコネクタ部３６が、容積室３１の底面に対して所定高さ上方に隔てた位置に設定されることにより、フィルタ４０は、液溜部３４よりも上方にオフセットした位置にて容積室３１内に配設される。

【0029】

このような構成において、ＥＧＲ通路２６の上流側の配管２６ａから容積室３１内にＥＧＲガスが流入されると、このＥＧＲガスは、フィルタ４０の周部に設けられた濾過部４０ａを介して下流側の配管２６ｂへと導かれる。その際、ＥＧＲガス中に混在するカーボンの凝固物等の異物が濾過部４０ａにおいて捕集される。

【0030】

また、ＥＧＲガス中に排気凝縮水が含有されている場合にも、当該排気凝縮水の大部分は、ＥＧＲガスが濾過部４０ａを通過する前に滴下されて液溜部３４に貯留される。すなわち、フィルタ４０は、第１のコネクタ部３５に対向する先端部が蓋体４３によって閉塞され、筒状の周部のみに濾過部４０ａが設定された構成であるため、ＥＧＲガスはフィルタ４０の周部に回り込みながら濾過部４０ａに流入されることとなり、その過程における気流の乱れ等により、ＥＧＲガス中に含有された排気凝縮水の多くが効率良く気液分離されて液溜部３４に滴下される。

【0031】

また、仮に、滴下されずに残留した排気凝縮水が濾過部４０ａにおいて液滴されたとしても、濾過部４０ａ（通気孔４１ａ）のトータルの開口面積は、配管２６ｂの開口面積に比して十分に大きくなるよう設定されているため、濾過部４０ａにおける圧力損失が抑制される。

【0032】

さらに、液溜部３４に対してフィルタ４０が上方にオフセットされているため、液溜部３４に貯留された排気凝縮水にフィルタ４０が浸漬されることがなく、排気凝縮水による濾過部４０ａの大幅な有効面積の減少や、濾過部４０ａの早期の劣化等が抑制される。

【0033】

このような実施形態によれば、低圧ＥＧＲ通路２６の中途に介装され底部に液溜部３４を有する容積室３１と、低圧ＥＧＲ通路２６の上流側を容積室３１に連通する第１のコネクタ部３５と、低圧ＥＧＲ通路２６の下流側を容積室３１に連通する第２のコネクタ部３６と、周部に濾過部４０ａを有する筒状のフィルタ４０と、を備え、フィルタ４０を容積室３１内の液溜部３４よりも上方にオフセットした位置にて第２のコネクタ部３６に連結することにより、ＥＧＲ通路２６内の圧力損失を増加させることなくＥＧＲガス中に含まれる異物を除去するとともに、排気凝縮水による劣化から濾過部４０ａを保護することができる。

【0034】

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態においてはＥＧＲガスの流通方向に対して前後に２分割した第１，第２のケース半体３２，３３を用いて容積室３１を構成した一例に付いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図６，７に示すように、ＥＧＲガスの流通方向に沿って２分割した第１，第２のケース半体５０，５１をフランジ接合して容積室３１を構成することも可能である。

【符号の説明】

【0035】

１ … エンジン
２ … シリンダブロック
３ … シリンダヘッド
３ａ … 吸気ポート
３ｂ … 排気ポート
５ … 吸気マニホルド
６ … エアチャンバ
７ … スロットルボディ
７ａ … スロットル弁
８ … 吸気通路
９ … インタークーラ
１０ … ターボ過給機
１０ａ … コンプレッサ
１０ｂ … タービン
１１ … エアクリーナ
１５ … 排気マニホルド
１６ … 排気通路
１７ … ディーゼルパティキュレートフィルタ
１８ … マフラ
２０ … 高圧排気ガス還流装置
２１ … 高圧ＥＧＲ通路
２２ … 高圧ＥＧＲ制御弁
２３ … ＥＧＲクーラ
２５ … 低圧排気ガス還流装置
２６ … 低圧ＥＧＲ通路
２６ａ … 配管
２６ｂ … 配管
２７ … 低圧ＥＧＲ制御弁
２８ … ＥＧＲクーラ
３０ … フィルタ装置
３１ … 容積室
３２ … 第１のケース半体
３３ … 第２のケース半体
３４ … 液溜部
３５ … 第１のコネクタ部（第１の連通部）
３６ … 第２のコネクタ部（第２の連通部）
４０ … フィルタ
４０ａ … 濾過部
４１ … フィルタ本体
４１ａ … 通気孔
４２ … 濾材
４３ … 蓋体
５０ … 第１のケース半体
５１ … 第２のケース半体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】