特開 2023-107316 排気再循環装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023107316

(43)【公開日】2023-08-03

(54)【発明の名称】排気再循環装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/35 20160101AFI20230727BHJP

   F02B 29/04 20060101ALI20230727BHJP

   F02M 35/10 20060101ALI20230727BHJP

   F02M 26/50 20160101ALI20230727BHJP

【ＦＩ】

F02M26/35 D

F02B29/04 N

F02M35/10 301W

F02M26/50 321

F02M35/10 311E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022008447

(22)【出願日】2022-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(74)【代理人】

【識別番号】100133064

【弁理士】

【氏名又は名称】大野 新

(72)【発明者】

【氏名】石井 森

(72)【発明者】

【氏名】今泉 純一

【テーマコード（参考）】

3G062

【Ｆターム（参考）】

3G062ED04

3G062ED08

3G062ED10

(57)【要約】

【課題】凝縮水を捕集する効率を向上できる排気再循環装置を提供する。
【解決手段】排気再循環装置１は、内燃機関２の排気経路６から内燃機関２の吸気経路５へと内燃機関２の排気Ｅを戻す再循環経路７と、吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位で凝縮水を捕集する凝縮水捕集部１３とを備える。内燃機関２の排気経路６から内燃機関２の吸気経路５へと内燃機関２の排気Ｅを戻す再循環経路７を備えた排気再循環装置１において、凝縮水捕集部１３により、凝縮水が溜まりやすい吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位で凝縮水が捕集される。そのため、凝縮水を捕集する効率を向上できる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気経路から前記内燃機関の吸気経路へと前記内燃機関の排気を戻す再循環経路と、
前記吸気経路と前記再循環経路とが合流する部位で凝縮水を捕集する凝縮水捕集部と、
を備えた排気再循環装置。

【請求項2】

前記凝縮水捕集部により捕集された前記凝縮水を前記内燃機関の熱交換器に供給する凝縮水供給部をさらに備えた、請求項１に記載の排気再循環装置。

【請求項3】

前記内燃機関は、前記内燃機関と電動機とを走行の動力源とする自動車に搭載されており、
前記凝縮水捕集部で捕集された前記凝縮水を貯留する貯槽と、
前記貯槽に貯留された前記凝縮水の排水を制御する凝縮水バルブと、
をさらに備え、
前記凝縮水バルブは、前記自動車が前記電動機を動力源として走行しているときに、前記貯槽に貯留された前記凝縮水を排水する、請求項１又は２に記載の排気再循環装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気再循環装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の排気経路から内燃機関の吸気経路へと内燃機関の排気を戻す排気再循環装置が提案されている。排気再循環装置において、排気を冷却する際に排気に含まれる水分が露点に到る。この時に生成される水を凝縮水と呼び、吸気経路に流入し堆積することで吸気経路の部材に腐食を招く問題がある。例えば、特許文献１には、インタークーラに設置されたタンクにより凝縮水を捕集し、タンクにより捕集した水を中和し、中和した水を熱交換器に噴射することにより、熱交換器の熱交換効率を向上させた排気再循環装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２‐１８９０２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のような技術では、インタークーラで凝縮水を捕集するため、捕集しきれなかった凝縮水が吸気経路に溜まり、吸気経路の部材に腐食を招く可能性がある。

【0005】

そこで本発明は、凝縮水を捕集する効率を向上できる排気再循環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】

【0006】

本発明は、内燃機関の排気経路から内燃機関の吸気経路へと内燃機関の排気を戻す再循環経路と、吸気経路と再循環経路とが合流する部位で凝縮水を捕集する凝縮水捕集部とを備えた排気再循環装置である。

【0007】

この構成によれば、内燃機関の排気経路から内燃機関の吸気経路へと内燃機関の排気を戻す再循環経路を備えた排気再循環装置において、凝縮水捕集部により、凝縮水が溜まりやすい吸気経路と再循環経路とが合流する部位で凝縮水が捕集されるため、凝縮水を捕集する効率を向上できる。

【0008】

この場合、凝縮水捕集部により捕集された凝縮水を内燃機関の熱交換器に供給する凝縮水供給部をさらに備えることが好適である。

【0009】

この構成によれば、凝縮水供給部により、凝縮水捕集部により捕集された凝縮水が内燃機関の熱交換器に供給されるため、熱交換器の熱交換効率を向上でき、凝縮水の有効利用を図ることができる。

【0010】

また、内燃機関は、内燃機関と電動機とを走行の動力源とする自動車に搭載されており、凝縮水捕集部で捕集された凝縮水を貯留する貯槽と、貯槽に貯留された凝縮水の排水を制御する凝縮水バルブとをさらに備え、凝縮水バルブは、自動車が電動機を動力源として走行しているときに、貯槽に貯留された凝縮水を排水することが好適である。

【0011】

この構成によれば、内燃機関は内燃機関と電動機とを走行の動力源とする自動車に搭載されており、凝縮水捕集部で捕集された凝縮水を貯留する貯槽と、貯槽に貯留された凝縮水の排水を制御する凝縮水バルブとをさらに備えた排気再循環装置において、凝縮水バルブは、自動車が電動機を動力源として走行しており、内燃機関が作動していないときに、貯槽に貯留された凝縮水を排水するため、内燃機関が作動しているときに凝縮水を排水することに伴う吸気の減圧による内燃機関の性能への影響を発生させずに貯槽から凝縮水を排水できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の排気再循環装置によれば、凝縮水を捕集する効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る排気再循環装置を示すブロック図である。

【図2】図１の凝縮水捕集部の詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態に係る排気再循環装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示されるように、本実施形態の排気再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置１は、内燃機関２を備える。内燃機関２は、内燃機関２と電動機３とを走行の動力源とする自動車１００に搭載されている。内燃機関２及び電動機３の出力軸は変速機４に連結されている。排気再循環装置１は、内燃機関２に吸気を導入する吸気経路５と、内燃機関２からの排気を導出する排気経路６とを備える。排気再循環装置１は、内燃機関２の排気経路６から内燃機関２の吸気経路５へと内燃機関２の排気を戻す再循環経路７を備える。

【0015】

吸気経路５は、エアクリーナ８を介して吸気を導入する。排気再循環装置１は、コンプレッサ１０とタービン１１とを有するターボチャージャ９を備える。エアクリーナ８を介して導入された吸気は、コンプレッサ１０で圧縮される。コンプレッサ１０で圧縮された吸気は、インタークーラである空冷式の熱交換器１２で冷却される。熱交換器１２で冷却された吸気は、内燃機関２に供給される。排気再循環装置１は、熱交換器１２で冷却された吸気を内燃機関２に導入する吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位で凝縮水を捕集する凝縮水捕集部１３を備える。凝縮水捕集部１３については、後に詳述する。

【0016】

排気経路６は、ターボチャージャ９のタービン１１に内燃機関２からの排気を供給する。排気経路６から分岐した再循環経路７により導出された排気は、ＥＧＲクーラである熱交換器１４により冷却される。熱交換器１４により冷却された排気は、ＥＧＲバルブ１５を介して凝縮水捕集部１３に導入される。

【0017】

図２に示されるように、吸気Ｉを導入する吸気経路５と排気Ｅを導入する再循環経路７とが合流する部位は、吸気経路５の内径が減少する絞部２７を含むベンチュリ構造を有する。絞部２７において、再循環経路７は、吸気経路５を流通する吸気Ｉに排気Ｅを導入する。凝縮水捕集部１３は、絞部２７の下部に、絞部２７で発生した凝縮水を受けることによって凝縮水を捕集する凝縮水受部２８を有する。

【0018】

図１及び図２に示されるように、排気再循環装置１は、凝縮水捕集部１３の凝縮水受部２８で捕集された凝縮水を貯留する貯槽１６を備える。貯槽１６は、凝縮水受部２８に直接に連通している。排気再循環装置１は、貯槽１６に貯留された凝縮水の吸気Ｉの排水を制御する凝縮水バルブ１７を備える。貯槽１６は吸気経路５に連通している凝縮水受部２８に直接に連通しているため、内燃機関２が作動しているときに、凝縮水バルブ１７が開放され、貯槽１６に貯留された凝縮水が排水されるときは、吸気経路５の吸気Ｉの減圧を伴う。

【0019】

凝縮水バルブ１７を介して貯槽１６から排水された凝縮水は、イオン交換樹脂フィルタ１８により中和される。イオン交換樹脂フィルタ１８により中和された凝縮水は、貯槽１９に貯留される。排気再循環装置１は、凝縮水捕集部１３により捕集された凝縮水を内燃機関２の熱交換器１２に供給する凝縮水供給部２１を備える。本実施形態では、凝縮水供給部２１は、インタクーラである空冷式の熱交換器１２に凝縮水を供給する。凝縮水供給部２１は、ポンプ２０により、貯槽１９に貯留されていた凝縮水を供給される。凝縮水供給部２１は、熱交換器１２の吸気Ｉが流通する経路を区画する部材の外面に凝縮水を噴霧するノズルである。

【0020】

なお、内燃機関２が作動しているときに、ポンプ２０が作動し、凝縮水供給部２１により凝縮水が熱交換器１２に供給されているときでも、凝縮水バルブ１７が閉鎖されているときは、吸気経路５の吸気Ｉの減圧は生じない。

【0021】

図１に示されるように、排気再循環装置１は、ＥＣＵ（ElectronicControl Unit）２２を備える。ＥＣＵ２２は、排気再循環装置１の動作を制御する電子計算機である。排気再循環装置１は、エアクリーナ８とターボチャージャ９のコンプレッサ１０との間の吸気経路５に、吸気Ｉの温度を測定する温度センサ２３を備える。排気再循環装置１は、インタークーラである熱交換器１２と凝縮水捕集部１３との間の吸気経路５に、吸気Ｉの温度を測定する温度センサ２４を備える。温度センサ２３，２４からの測定値を示す信号は、ＥＣＵ２２に伝達される。また、ＥＣＵ２２は、内燃機関２の作動状態を示す信号を伝達される。

【0022】

ＥＣＵ２２は、温度センサ２３，２４の測定値及び内燃機関２の作動状態を参照しつつ、ＥＧＲバルブ１５及び凝縮水バルブ１７に指令信号を送出し、ＥＧＲバルブ１５及び凝縮水バルブ１７の動作を制御する。ＥＣＵ２２からの指令信号により、凝縮水バルブ１７は、自動車１００が電動機３を動力源として走行しており、内燃機関２が作動していないときに、貯槽１６に貯留された凝縮水を排水する。貯槽１６から排水された凝縮水は、イオン交換樹脂フィルタ１８により中和され、貯槽１９に貯留される。

【0023】

一方、ＥＣＵ２２からの指令信号により、凝縮水バルブ１７は、自動車１００が内燃機関２を動力源として走行しており、内燃機関２が作動しているときには、吸気Ｉの減圧が生じないように凝縮水バルブ１７を閉鎖する。自動車１００が内燃機関２を動力源として走行しているときに、ＥＣＵ２２からの指令信号によりポンプ２０は作動し、貯槽１９に貯留された凝縮水が凝縮水供給部２１により熱交換器１２に供給される。

【0024】

電動機３は、自動車１００が電動機３を動力源として走行しているときに、インバータ２５を介してバッテリ２６から電力を供給される。また、電動機３は、回生時にインバータ２５を介してバッテリ２６に電力を供給し、バッテリ２６を充電する。

【0025】

本実施形態によれば、内燃機関２の排気経路６から内燃機関２の吸気経路５へと内燃機関２の排気Ｅを戻す再循環経路７を備えた排気再循環装置１において、凝縮水捕集部１３により、凝縮水が溜まりやすい吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位で凝縮水が捕集されるため、凝縮水を捕集する効率を向上できる。つまり、本実施形態では、凝縮水が溜まりやすい吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位に凝縮水捕集部１３を配置することにより、上記特許文献１のような技術においてインタークーラで捕集できなかった凝縮水も捕集できる。

【0026】

ところで、吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位は、排気Ｅを吸気Ｉに効率良く取り入れるための本実施形態のようにベンチュリ構造を搭載することがあり、凝縮水が溜まり易い構造になっており、凝縮水による腐食を発生させ易い。凝縮水が溜まることを防ぐため、吸気経路５と再循環経路７とが合流する部位の構造を変えると、ベンチュリ効果が期待できなくなる。一方、本実施形態では、吸気経路５の凝縮水が溜まり易いベンチュリ構造の絞部２７の下方の凝縮水受部２８で凝縮水を捕集するため、凝縮水を効率良く捕集しつつ、ベンチュリ効果により排気Ｅを吸気Ｉに効率良く取り入れることができる。

【0027】

また、本実施形態によれば、凝縮水供給部２１により、凝縮水捕集部１３により捕集された凝縮水が内燃機関２の熱交換器１２に供給されるため、熱交換器１２の熱交換効率を向上でき、凝縮水の有効利用を図ることができる。

【0028】

また、上記特許文献１のような技術では、貯槽に捕集された凝縮水が満水等の任意の量になると凝縮水を中和する装置に凝縮水を導く凝縮水バルブが開くが、その際に内燃機関が作動していると吸気Ｉが減圧されるため、内燃機関の性能に影響がある。

【0029】

一方、本実施形態によれば、内燃機関２は内燃機関２と電動機３とを走行の動力源とする自動車１００に搭載されており、凝縮水捕集部１３で捕集された凝縮水を貯留する貯槽１６と、貯槽１６に貯留された凝縮水の排水を制御する凝縮水バルブ１７とをさらに備えた排気再循環装置１において、凝縮水バルブ１７は、自動車１００が電動機３を動力源として走行しており、内燃機関２が作動していないときに、貯槽１６に貯留された凝縮水を排水するため、内燃機関２が作動しているときに凝縮水を排水することに伴う吸気の減圧による内燃機関２の性能への影響を発生させずに貯槽１６から凝縮水を排水できる。

【0030】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、貯槽１６は省略されてもよい。この場合は、凝縮水受部２８が貯槽１６として機能する。また、上記実施形態では、内燃機関２の排気経路６から直接に再循環経路７に排気Ｅを分岐させる高圧式排気再循環装置が開示されていたが、例えば、ターボチャージャ９のタービン１１を通過した排気Ｅを図１で図示された再循環経路７とは別個に配置された再循環経路を介してターボチャージャ９のコンプレッサ１０の上流で吸気経路５に導入する低圧式排気再循環装置にも本実施形態の排気再循環装置１は適用できる。

【0031】

また、ターボチャージャ９は省略されてもよい。また、凝縮水供給部２１が凝縮水を供給する熱交換器は、インタークーラである熱交換器１２のみならず、例えば、ＥＧＲクーラである熱交換器１４でもよい。また、凝縮水の再利用を考慮しなければ、凝縮水供給部２１は省略されてもよい。また、内燃機関２の性能への影響を考慮しなければ、内燃機関２は内燃機関２のみを走行の動力源とする自動車１００に搭載されており、内燃機関２の作動中に貯槽１６に貯留された凝縮水を排水してもよい。

【符号の説明】

【0032】

１…排気再循環装置、２…内燃機関、３…電動機、４…変速機、５…吸気経路、６…排気経路、７…再循環経路、８…エアクリーナ、９…ターボチャージャ、１０…コンプレッサ、１１…タービン、１２…熱交換器、１３…凝縮水捕集部、１４…熱交換器、１５…ＥＧＲバルブ、１６…貯槽、１７…凝縮水バルブ、１８…イオン交換樹脂フィルタ、１９…貯槽、２０…ポンプ、２１…凝縮水供給部、２２…ＥＣＵ、２３，２４…温度センサ、２５…インバータ、２６…バッテリ、２７…絞部、２８…凝縮水受部、１００…自動車、Ｉ…吸気、Ｅ…排気。

【図1】

【図2】