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技術 内燃機関の水排出装置

出願人 株式会社豊田自動織機
発明者 山田和伴楠本明彦三田泰哉宮原康次
出願日 2017年5月29日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2017-105727
公開日 2018年12月20日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 2018-200033
状態 未査定
技術分野 排気消音装置 排気還流装置
主要キーワード フレア形状 水排出装置 放熱領域 水抜きパイプ 有底円筒 上流側配管 下流側配管 消音器内
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

安価な構成で水分を外部へ排出することができる内燃機関水排出装置を提供すること。

解決手段

第2水抜きパイプ53の開口部53aが大気に連通している。水排出装置50では、上流側配管44の内部の凝縮水と共に上流側配管44を流れる排ガスの一部も水抜き穴51、第1水抜きパイプ52、第2水抜きパイプ53及びホース55を介して外部へ排出される。第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却され、第2水抜きパイプ53内を通過する。よって、排ガスがホース55内に流入する前に排ガスの温度が下がるため、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホース55を構成したりする必要が無い。

概要

背景

例えば特許文献1には、内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の低減を図るために、HPL(High Pressure Loop)−EGR装置と呼ばれる高圧EGR装置と、LPL(Low Pressure Loop)−EGR装置と呼ばれる低圧EGR装置と、を用いることが記載されている。

高圧EGR装置は、排気通路に設けられるターボチャージャタービンよりも排気通路を流れる排ガスの流れ方向の上流側の通路を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に設けられるターボチャージャのコンプレッサよりも吸気通路を流れる新気(吸気)の流れ方向の下流側の通路に還流し、吸気通路を流れる新気と混合させるものである。低圧EGR装置は、低圧EGR通路低圧EGRクーラ、及び低圧EGRバルブを備えており、排気通路におけるタービンよりも排ガスの流れ方向の下流側を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路におけるコンプレッサよりも新気の流れ方向の上流側の通路に還流し、吸気通路を流れる新気と混合させるものである。EGRガスを吸気通路に還流する排気再循環を行うことで、内燃機関での燃焼温度下がり、窒素酸化物の発生が抑えられる。

低圧EGR装置によって還流されるEGRガスの温度は、高圧EGR装置によって還流されるEGRガスの温度よりも低いため、低圧EGR装置においては、高圧EGR装置に比べてEGRガスが冷却され易い。低圧EGR装置の低圧EGRクーラでEGRガスが冷却されると、低圧EGRクーラ内及びその下流側において、EGRガスに含まれる水分が凝縮することにより凝縮水が発生する。EGRガスに窒素酸化物や硫黄酸化物SOx)が含まれている場合、それら窒素酸化物や硫黄酸化物が凝縮水に溶けることで凝縮水が酸性となる。そして、酸性の凝縮水により、低圧EGR装置の構成部品吸気系部品腐食するという問題が発生する。

この低圧EGR装置で発生する凝縮水の問題に対し、特許文献1では、低圧EGR通路における低圧EGRクーラよりもEGRガスの流れ方向の下流に、凝縮水を溜める凝縮水溜まりを設け、凝縮水溜まりに貯留された凝縮水を、ドレン通路を介して外部へ排出している。

また、特許文献2には、排ガス浄化装置消音器マフラ)とを一体化した排ガス浄化装置が開示されており、消音器内侵入して消音器内に貯留された水を水抜き穴及びドレン管から消音器の外部へ排出することが記載されている。

概要

安価な構成で水分を外部へ排出することができる内燃機関の水排出装置を提供すること。第2水抜きパイプ53の開口部53aが大気に連通している。水排出装置50では、上流側配管44の内部の凝縮水と共に上流側配管44を流れる排ガスの一部も水抜き穴51、第1水抜きパイプ52、第2水抜きパイプ53及びホース55を介して外部へ排出される。第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却され、第2水抜きパイプ53内を通過する。よって、排ガスがホース55内に流入する前に排ガスの温度が下がるため、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホース55を構成したりする必要が無い。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安価な構成で水分を外部へ排出することができる内燃機関の水排出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関から排出されて排ガス浄化装置を通過した後の排ガスが流れる通路に設けられ、前記通路の内部における水分を前記通路の外部に排出するための水抜き穴と、前記水抜き穴に接続される金属製の第1水抜きパイプと、前記第1水抜きパイプの内径よりも大きい内径を有するとともに前記第1水抜きパイプから排出される水分が流れる金属製の第2水抜きパイプと、前記第2水抜きパイプの端部に接続されるとともに前記第1水抜きパイプ及び前記第2水抜きパイプを通過した水分を外部へ排出するホースと、を備え、前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプ側の開口部が大気に連通している内燃機関の水排出装置

請求項2

前記第2水抜きパイプは、前記第1水抜きパイプにおける前記第2水抜きパイプ側の端部と前記第2水抜きパイプにおける前記開口部側の端部とが前記第1水抜きパイプの軸心が延びる方向に間隔が設けられるように、前記第1水抜きパイプに対して前記軸心が延びる方向に離間した状態で配置されている請求項1に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項3

前記第2水抜きパイプにおける前記開口部は、前記第1水抜きパイプに向かって拡径するフレア形状に形成されている請求項2に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項4

前記第2水抜きパイプは、前記第1水抜きパイプにおける前記第2水抜きパイプ側の端部が前記第2水抜きパイプにおける前記開口部側の端部よりも重力方向の下側に位置するように、前記第1水抜きパイプに対して部分的にオーバーラップした状態で配置されている請求項1に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項5

前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプとオーバーラップする部分には、前記第2水抜きパイプの内部を大気に連通する大気導入孔が形成されている請求項4に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項6

前記第2水抜きパイプは、前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプとオーバーラップする部分の内径が前記第2水抜きパイプにおける前記ホースと接続される側の内径よりも大きくなるように形成されている請求項4又は請求項5に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項7

前記排ガス浄化装置を通過した排ガスが流れる通路として、前記内燃機関に接続された排気通路におけるターボチャージャタービンを通過した排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路における前記ターボチャージャのコンプレッサよりも吸気の流れ方向の上流側の通路に還流させる低圧EGR通路を備え、前記水抜き穴は、前記低圧EGR通路を構成する低圧EGR配管に設けられており、前記第2水抜きパイプは、前記低圧EGR配管に支持されている請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の内燃機関の水排出装置。

請求項8

前記排ガス浄化装置を通過した排ガスが流れる通路として、前記排ガス浄化装置に一体化して設けられたマフラを備え、前記水抜き穴は、前記マフラに設けられており、前記第2水抜きパイプは、前記排ガス浄化装置を前記内燃機関に取り付けるブラケットに支持されている請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の水排出装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関水排出装置に関する。

背景技術

0002

例えば特許文献1には、内燃機関から排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の低減を図るために、HPL(High Pressure Loop)−EGR装置と呼ばれる高圧EGR装置と、LPL(Low Pressure Loop)−EGR装置と呼ばれる低圧EGR装置と、を用いることが記載されている。

0003

高圧EGR装置は、排気通路に設けられるターボチャージャタービンよりも排気通路を流れる排ガスの流れ方向の上流側の通路を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に設けられるターボチャージャのコンプレッサよりも吸気通路を流れる新気(吸気)の流れ方向の下流側の通路に還流し、吸気通路を流れる新気と混合させるものである。低圧EGR装置は、低圧EGR通路低圧EGRクーラ、及び低圧EGRバルブを備えており、排気通路におけるタービンよりも排ガスの流れ方向の下流側を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路におけるコンプレッサよりも新気の流れ方向の上流側の通路に還流し、吸気通路を流れる新気と混合させるものである。EGRガスを吸気通路に還流する排気再循環を行うことで、内燃機関での燃焼温度下がり、窒素酸化物の発生が抑えられる。

0004

低圧EGR装置によって還流されるEGRガスの温度は、高圧EGR装置によって還流されるEGRガスの温度よりも低いため、低圧EGR装置においては、高圧EGR装置に比べてEGRガスが冷却され易い。低圧EGR装置の低圧EGRクーラでEGRガスが冷却されると、低圧EGRクーラ内及びその下流側において、EGRガスに含まれる水分が凝縮することにより凝縮水が発生する。EGRガスに窒素酸化物や硫黄酸化物SOx)が含まれている場合、それら窒素酸化物や硫黄酸化物が凝縮水に溶けることで凝縮水が酸性となる。そして、酸性の凝縮水により、低圧EGR装置の構成部品吸気系部品腐食するという問題が発生する。

0005

この低圧EGR装置で発生する凝縮水の問題に対し、特許文献1では、低圧EGR通路における低圧EGRクーラよりもEGRガスの流れ方向の下流に、凝縮水を溜める凝縮水溜まりを設け、凝縮水溜まりに貯留された凝縮水を、ドレン通路を介して外部へ排出している。

0006

また、特許文献2には、排ガス浄化装置消音器マフラ)とを一体化した排ガス浄化装置が開示されており、消音器内侵入して消音器内に貯留された水を水抜き穴及びドレン管から消音器の外部へ排出することが記載されている。

先行技術

0007

特開2014−185618号公報
特開2015−183548号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、低圧EGR装置や排ガス浄化装置に水排出機構を設ける場合には、水抜き穴から水分と共に少量ではあるが排ガスが流出することが考えられる。このため、水排出機構を排ガスの温度に耐え得る構造にする必要がある。一般的に、水排出機構は、水抜き穴に接続される金属製の水抜きパイプと、その水抜きパイプに取り付けられて水分をエンジンルームの外部にまで導くホースとから構成されるが、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホースを構成したりすると、コストが嵩んでしまうという問題が発生する。

0009

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安価な構成で水分を外部へ排出することができる内燃機関の水排出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決する内燃機関の水排出装置は、内燃機関から排出されて排ガス浄化装置を通過した後の排ガスが流れる通路に設けられ、前記通路の内部における水分を前記通路の外部に排出するための水抜き穴と、前記水抜き穴に接続される金属製の第1水抜きパイプと、前記第1水抜きパイプの内径よりも大きい内径を有するとともに前記第1水抜きパイプから排出される水分が流れる金属製の第2水抜きパイプと、前記第2水抜きパイプの端部に接続されるとともに前記第1水抜きパイプ及び前記第2水抜きパイプを通過した水分を外部へ排出するホースと、を備え、前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプ側の開口部が大気に連通している。

0011

これによれば、排ガス浄化装置を通過した後の排ガスが流れる通路の内部の水分は、水抜き穴、第1水抜きパイプ、第2水抜きパイプ、及びホースを介して外部へ排出される。このとき、水分と共に排ガスも水抜き穴、第1水抜きパイプ、第2水抜きパイプ、及びホースを介して外部へ排出される。第1水抜きパイプ内を通過して第2水抜きパイプ内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部から第2水抜きパイプ内に導入される大気によって冷却されながら第2水抜きパイプ内を通過する。よって、排ガスがホース内に流入する前に、排ガスの温度を下げることができるため、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホースを構成したりする必要が無い。したがって、安価な構成で水分を外部へ排出することができる。

0012

上記内燃機関の水排出装置において、前記第2水抜きパイプは、前記第1水抜きパイプにおける前記第2水抜きパイプ側の端部と前記第2水抜きパイプにおける前記開口部側の端部とが前記第1水抜きパイプの軸心が延びる方向に間隔が設けられるように、前記第1水抜きパイプに対して前記軸心が延びる方向に離間した状態で配置されているとよい。

0013

これによれば、例えば、第1水抜きパイプにおける第2水抜きパイプ側の端部が第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部の内側に入り込んでいる場合に比べると、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部から第2水抜きパイプ内に導入される大気の導入量を多くすることができる。したがって、第1水抜きパイプ内を通過して第2水抜きパイプ内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0014

上記内燃機関の水排出装置において、前記第2水抜きパイプにおける前記開口部は、前記第1水抜きパイプに向かって拡径するフレア形状に形成されているとよい。
これによれば、第1水抜きパイプから排出された水分が、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部に案内されて第2水抜きパイプ内に流入し易くなるため、第1水抜きパイプから排出される水分が第2水抜きパイプ内に流入されずに外部へ飛散してしまうことを抑制することができる。

0015

上記内燃機関の水排出装置において、前記第2水抜きパイプは、前記第1水抜きパイプにおける前記第2水抜きパイプ側の端部が前記第2水抜きパイプにおける前記開口部側の端部よりも重力方向の下側に位置するように、前記第1水抜きパイプに対して部分的にオーバーラップした状態で配置されているとよい。

0016

これによれば、第1水抜きパイプから排出された水分が第2水抜きパイプ内に流入されずに外部へ飛散してしまうことを抑制することができ、水分を効率良く外部へ排出することができる。

0017

上記内燃機関の水排出装置において、前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプとオーバーラップする部分には、前記第2水抜きパイプの内部を大気に連通する大気導入孔が形成されているとよい。

0018

これによれば、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部から第2水抜きパイプ内に導入される大気に加えて、大気導入孔からも第2水抜きパイプ内に大気が導入される。よって、第1水抜きパイプ内を通過して第2水抜きパイプ内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0019

上記内燃機関の水排出装置において、前記第2水抜きパイプは、前記第2水抜きパイプにおける前記第1水抜きパイプとオーバーラップする部分の内径が前記第2水抜きパイプにおける前記ホースと接続される側の内径よりも大きくなるように形成されているとよい。

0020

これによれば、例えば、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプとオーバーラップする部分の内径が第2水抜きパイプにおけるホースと接続される側の内径と同じである場合に比べると、第2水抜きパイプにおける第1水抜きパイプ側の開口部から第2水抜きパイプ内に導入される大気の導入量を多くすることができる。したがって、第1水抜きパイプ内を通過して第2水抜きパイプ内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0021

上記内燃機関の水排出装置において、前記排ガス浄化装置を通過した排ガスが流れる通路として、前記内燃機関に接続された排気通路におけるターボチャージャのタービンを通過した排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路における前記ターボチャージャのコンプレッサよりも吸気の流れ方向の上流側の通路に還流させる低圧EGR通路を備え、前記水抜き穴は、前記低圧EGR通路を構成する低圧EGR配管に設けられており、前記第2水抜きパイプは、前記低圧EGR配管に支持されているとよい。

0022

これによれば、第2水抜きパイプが、既存の構成である低圧EGR配管に支持されるため、第2水抜きパイプを支持する支持部材を新たに別途設ける必要が無くなり、水排出装置の構成を簡素化することができる。

0023

上記内燃機関の水排出装置において、前記排ガス浄化装置を通過した排ガスが流れる通路として、前記排ガス浄化装置に一体化して設けられたマフラを備え、前記水抜き穴は、前記マフラに設けられており、前記第2水抜きパイプは、前記排ガス浄化装置を前記内燃機関に取り付けるブラケットに支持されているとよい。

0024

これによれば、第2水抜きパイプが、既存の構成であるブラケットに支持されるため、第2水抜きパイプを支持する支持部材を新たに別途設ける必要が無くなり、水排出装置の構成を簡素化することができる。

発明の効果

0025

この発明によれば、安価な構成で水分を外部へ排出することができる。

図面の簡単な説明

0026

実施形態における内燃機関及びその周辺の模式図。
排ガス浄化装置及びマフラと内燃機関との位置関係を示す模式図。
排ガス浄化装置、マフラ、及び低圧EGR装置を示す斜視図。
排ガス浄化装置、マフラ、及び低圧EGR装置を示す側面図。
水排出装置を拡大して示す断面図。
第2水抜きパイプが上流側配管に支持されている状態を示す斜視図。
第1水抜きパイプ及び第2水抜きパイプの位置関係を示す断面図。
別の実施形態における水排出装置を拡大して示す断面図。
別の実施形態における水排出装置を拡大して示す断面図。
別の実施形態における水排出装置を拡大して示す断面図。
第2水抜きパイプがブラケットに支持されている状態を示す斜視図。

実施例

0027

以下、内燃機関の水排出装置を具体化した一実施形態を図1図7にしたがって説明する。本実施形態の内燃機関は、例えば、フォークリフト建設機械等の産業用車両に搭載されるディーゼルエンジンである。

0028

図1に示すように、内燃機関10には、新気を内燃機関10に吸気するための吸気通路11と、内燃機関10から排出される排ガスが流れる排気通路21とが接続されている。
吸気通路11は、内燃機関10の各気筒10aに新気を分配するためのインテークマニホールド12を有している。インテークマニホールド12は、集合管12aと、集合管12aから分岐して集合管12aからの新気を各気筒10aにそれぞれ吸気する複数の分岐管12bとを有している。

0029

また、吸気通路11は、集合管12aに接続される吸気配管13を有している。吸気配管13の途中には、ターボチャージャ14のコンプレッサ14aが設けられている。吸気配管13におけるコンプレッサ14aよりも吸気配管13を流れる新気(吸気)の流れ方向の上流側である吸気配管13の入口には、エアクリーナ15が設けられている。エアクリーナ15は、吸気配管13の入口において吸気配管13に吸入された新気を清浄化する。吸気配管13におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の下流側には、インタークーラ16が設けられている。インタークーラ16は、コンプレッサ14aにより圧縮されて昇温した新気を冷却する。

0030

排気通路21は、各気筒10aから排出される排ガスを集合させるためのエキゾーストマニホールド22を有している。エキゾーストマニホールド22は、各気筒10aから排出される排ガスがそれぞれ流れる複数の分岐管22aと、各分岐管22aを流れる排ガスを集合させる集合管22bとを有している。

0031

また、排気通路21は、集合管22bに接続される排気配管23を有している。排気配管23の途中には、ターボチャージャ14のタービン14bが設けられている。ターボチャージャ14は、排気配管23を流れる排ガスの排気圧によってタービン14bが回転し、タービン14bの回転に伴ってコンプレッサ14aが駆動することにより、吸気通路11を流れる新気を圧縮して内燃機関10への過給を行う。

0032

排気配管23におけるタービン14bよりも排気配管23を流れる排ガスの流れ方向の下流側には、排ガス浄化装置24が設けられている。本実施形態の排ガス浄化装置24は、フィルタ24a(Diesel particulate filter)及びDOC24b(酸化触媒)が一体化されて構成されている。フィルタ24aは、排気配管23を流れる排ガスに含まれるPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕集する。DOC24bは、フィルタ24aよりも排ガスの流れ方向の上流側に配置されている。DOC24bは、排ガスのHC(炭化水素)を酸化処理し、PMの燃焼を促進させる触媒である。

0033

排ガス浄化装置24には、フィルタ24aを通過した排ガスが流入するマフラ25が取り付けられている。よって、マフラ25は、排ガス浄化装置24に一体化して設けられている。マフラ25は、排気通路21(排気配管23)の一部を構成し、排気通路21における排ガス浄化装置24を通過した後の排ガスが流れる通路を構成している。

0034

マフラ25は、排ガス浄化装置24に取り付けられる有底円筒状の本体25aと、本体25aから突出する排気管25eと、を有している。排気管25eは、排気配管23(排気通路21)の一部である。そして、排ガス浄化装置24のフィルタ24aを通過してマフラ25の本体25a内に流入した排ガスは、排気管25eを介して大気中へ放出される。

0035

図2に示すように、排ガス浄化装置24及びマフラ25は、ブラケット26を介して内燃機関10に取り付けられている。排ガス浄化装置24及びマフラ25は、排気管25eの開口が重力方向の上方を向くように内燃機関10に対して配置されている。よって、排気管25eはマフラ25に対して鉛直方向に延びている。

0036

図3に示すように、マフラ25には、水排出管27が接続されている。水排出管27は、排気管25eの開口から入り込んで排気管25eの内部の水分(例えば雨水等)を外部へ排出する。

0037

図1に示すように、排気通路21におけるタービン14bよりも排ガスの流れ方向の上流側の通路と吸気通路11におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の下流側の通路とは、高圧EGR通路31により接続されている。高圧EGR通路31の上流端は、エキゾーストマニホールド22に接続されるとともに、高圧EGR通路31の下流端は、吸気配管13におけるインタークーラ16よりも新気の流れ方向の下流側の配管に接続されている。高圧EGR通路31は、エキゾーストマニホールド22を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気配管13におけるインタークーラ16よりも新気の流れ方向の下流側の配管に還流する。

0038

高圧EGR通路31には、高圧EGRクーラ32が設けられている。高圧EGRクーラ32は、高圧EGR通路31を流れるEGRガスを冷却する。また、高圧EGR通路31における高圧EGRクーラ32よりもEGRガスの流れ方向の下流側の通路には、高圧EGRバルブ33が設けられている。高圧EGRバルブ33は、高圧EGR通路31の流路面積を変更し、吸気通路11へ還流するEGRガスの流量を調整する。高圧EGR通路31、高圧EGRクーラ32、及び高圧EGRバルブ33は、排気通路21におけるタービン14bよりも排ガスの流れ方向の上流側の通路を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路11におけるコンプレッサ14aよりも下流側の通路に還流し、吸気通路11を流れる新気と混合させる高圧EGR装置30を構成している。高圧EGR装置30は、HPL(High Pressure Loop)−EGR装置とも呼ばれる。

0039

排気通路21におけるタービン14b及び排ガス浄化装置24よりも排ガスの流れ方向の下流側の通路と吸気通路11におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の上流側の通路とは、低圧EGR通路41により接続されている。低圧EGR通路41の上流端は、マフラ25の本体25aに接続されるとともに、低圧EGR通路41の下流端は、吸気配管13におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の上流側の配管に接続されている。そして、低圧EGR通路41は、マフラ25の本体25a内を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気配管13におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の上流側の配管に還流させる。よって、低圧EGR通路41は、排気通路21におけるタービン14bよりも排ガスの流れ方向の下流側の通路と吸気通路11におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の上流側の通路とを接続して、排気通路21を流れる排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路11に還流させる。低圧EGR通路41は、排ガス浄化装置24を通過した後の排ガスが流れる通路である。

0040

低圧EGR通路41には、低圧EGRクーラ42が二つ設けられている。二つの低圧EGRクーラ42は、互いに直列接続されている。各低圧EGRクーラ42は、低圧EGR通路41を流れるEGRガスを冷却する。また、低圧EGR通路41における二つの低圧EGRクーラ42よりもEGRガスの流れ方向の下流側の通路には、低圧EGRバルブ43が設けられている。低圧EGRバルブ43は、低圧EGR通路41の流路面積を変更し、吸気通路11へ還流するEGRガスの流量を調整する。低圧EGR通路41、低圧EGRクーラ42、及び低圧EGRバルブ43は、排気通路21におけるタービン14b及び排ガス浄化装置24を通過した排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路11におけるコンプレッサ14aよりも新気の流れ方向の上流側の通路に還流し、吸気通路11を流れる新気と混合させる低圧EGR装置40を構成している。低圧EGR装置40は、LPL(Low Pressure Loop)−EGR装置とも呼ばれる。

0041

高圧EGR装置30によって還流されるEGRガス及び低圧EGR装置40によって還流されるEGRガスが吸気通路11を流れる新気と混合する排気再循環を行うことで、内燃機関10での燃焼温度が下がり、窒素酸化物(NOx)の発生が抑えられる。よって、高圧EGR装置30及び低圧EGR装置40は、排ガス中に含まれる窒素酸化物の低減を図るために用いられている。

0042

内燃機関10は、ECU17によって駆動が制御される。ECU17は、CPU(中央処理制御装置)、各種プログラムや各種情報マップ等を予め記憶したメモリ入力インターフェース出力インターフェース等を備えた電子制御ユニットである。また、ECU17は、高圧EGRバルブ33及び低圧EGRバルブ43と電気的に接続されている。ECU17は、高圧EGRバルブ33及び低圧EGRバルブ43の開度を制御する。また、ECU17は、外気温を検出する外気温センサ18と電気的に接続されている。

0043

低圧EGR装置40によって還流されるEGRガスの温度は、高圧EGR装置30によって還流されるEGRガスの温度よりも低いため、低圧EGR装置40においては、高圧EGR装置30に比べてEGRガスが冷却され易い。EGRガスが冷却されると、EGRガスに含まれる水分が凝縮することにより凝縮水が発生する場合がある。EGRガスに窒素酸化物や硫黄酸化物(SOx)が含まれている場合、窒素酸化物や硫黄酸化物が凝縮水に溶けることで凝縮水が酸性となることが一般的に知られている。

0044

そこで、ECU17は、外気温センサ18により検出された外気温が、低圧EGR通路41を流れるEGRガスが冷却されて、EGRガスに含まれる水分が凝縮する可能性のある温度であった場合に、低圧EGRバルブ43が閉弁状態となるように低圧EGRバルブ43を制御する。低圧EGRバルブ43が閉弁状態となると、低圧EGR装置40による排気再循環が禁止され、低圧EGR通路41での凝縮水の発生が未然に防止される。

0045

図4に示すように、低圧EGR通路41を構成する低圧EGR配管のうち二つの低圧EGRクーラ42よりもEGRガスの流れ方向の上流側の上流側配管44における排気通路21との接続口45が、二つの低圧EGRクーラ42よりも重力方向の上側に位置している。上流側配管44は、接続口45側の端部がマフラ25の本体25aに接続されるとともに接続口45とは反対側の端部が二つの低圧EGRクーラ42のうちのEGRガスの流れ方向の上流側に位置する低圧EGRクーラ42に接続されている。よって、上流側配管44は、排気通路21と低圧EGRクーラ42とを接続する。上流側配管44は金属製であり、例えば、ステンレス鋼(SUS)製である。

0046

ところで、内燃機関10においては、内燃機関10の各気筒10aでの爆発工程毎に排気脈動が発生する。この排気脈動の影響により、低圧EGRバルブ43が閉弁状態とされて低圧EGR装置40による排気再循環が禁止されている場合であっても、排気通路21を流れる排ガスの一部が低圧EGR通路41へ流れ込むことがある。排気脈動の影響により低圧EGR通路41へ流れ込んだ排ガスは、低温環境下におかれた低圧EGR通路41内で冷却されて、低圧EGR通路41内における上流側配管44において凝縮水を発生させる。よって、上流側配管44は、低圧EGRバルブ43を閉弁状態としたときに低圧EGR通路41に流れ込む排ガスに起因する凝縮水を発生させる。このとき、上流側配管44における排気通路21との接続口45が、低圧EGRクーラ42よりも重力方向の上側に位置しているため、上流側配管44内で発生した凝縮水は排気通路21へ逆流することなく上流側配管44内に留まる。

0047

図5に示すように、上流側配管44には、上流側配管44の内部における水分である凝縮水を外部へ排出する水排出装置50が設けられている。水排出装置50は、上流側配管44に設けられる水抜き穴51を備えている。水抜き穴51は、上流側配管44の内部における凝縮水を上流側配管44の外部に排出する。水抜き穴51は、上流側配管44の外周壁を貫通している。上流側配管44は、水抜き穴51が重力方向の下方に向けて開口するようにマフラ25と低圧EGRクーラ42との間に配置されている。

0048

水排出装置50は、水抜き穴51に接続される金属製の第1水抜きパイプ52を備えている。第1水抜きパイプ52は、上流側配管44の外周面における水抜き穴51の周囲から直線状に突出する円管状である。第1水抜きパイプ52の内側は、水抜き穴51に連通している。第1水抜きパイプ52は、上流側配管44と一体形成されている。よって、第1水抜きパイプ52は、ステンレス鋼(SUS)製である。第1水抜きパイプ52の内径は4mmである。第1水抜きパイプ52の外径は6mmである。

0049

水排出装置50は、第1水抜きパイプ52の内径よりも大きい内径を有するとともに第1水抜きパイプ52から排出される凝縮水が流れる金属製の第2水抜きパイプ53を備えている。第2水抜きパイプ53は、ステンレス鋼(SUS)製の円管状である。第2水抜きパイプ53の内径は10mmである。第2水抜きパイプ53の外径は12mmである。

0050

図6に示すように、第2水抜きパイプ53の外周面には、板状の取付部材54(ブラケット)が設けられている。第2水抜きパイプ53は、取付部材54が螺子54aにより上流側配管44のフランジ部44fに取り付けられることにより、取付部材54を介して上流側配管44のフランジ部44fに支持されている。

0051

図7に示すように、第1水抜きパイプ52における水抜き穴51とは反対側の排出孔52aは、第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向から見たときに、第2水抜きパイプ53の内側に位置している。

0052

図5に示すように、第2水抜きパイプ53は、第1水抜きパイプ52における第2水抜きパイプ53側の端部52eと、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52側の開口部53a側の端部53bとが第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向に間隔が設けられるように、第1水抜きパイプ52に対して軸心L1が延びる方向に離間した状態で配置されている。第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向において、第1水抜きパイプ52の端部52eと第2水抜きパイプ53の開口部53a側の端部53bとの隙間S1の寸法は、4mmに設定されている。そして、第2水抜きパイプ53の開口部53aは、隙間S1を介して大気に連通している。

0053

第2水抜きパイプ53の開口部53aは、第1水抜きパイプ52に近づくにつれて徐々に拡径していくフレア形状になっている。よって、第2水抜きパイプ53の開口部53aは、第1水抜きパイプ52に向かって拡径するフレア形状に形成されている。

0054

水排出装置50は、第1水抜きパイプ52及び第2水抜きパイプ53を通過した凝縮水を外部へ排出するホース55を備えている。ホース55は、可撓性を有するゴム製である。ホース55は、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52とは反対側の端部53eに接続されている。ホース55は、第2水抜きパイプ53の端部53eをホース55の内側に強制的に挿し込むことにより、第2水抜きパイプ53の端部53eに取り付けられている。ホース55は、凝縮水がエンジンルーム内で飛び散ること無く、凝縮水を外部へ排出するために、エンジンルーム内の限られたスペース配策されている。

0055

次に、本実施形態の作用について説明する。
上流側配管44の内部の凝縮水は、水抜き穴51を介して第1水抜きパイプ52内に流入し、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから自重により第2水抜きパイプ53の開口部53aに向けて滴下される。このとき、第2水抜きパイプ53の開口部53aが、第1水抜きパイプ52に向かって拡径するフレア形状に形成されているため、第2水抜きパイプ53の開口部53aの内周面は、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから滴下される水を受けることが可能になっている。そして、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから滴下された水は、第2水抜きパイプ53の開口部53aに案内されて第2水抜きパイプ53内に流入し易くなっている。そして、第2水抜きパイプ53内を流れる水は、ホース55に流入し、ホース55を介して外部へ排出される。

0056

また、上流側配管44を流れる排ガス(EGRガス)の一部は、凝縮水と共に水抜き穴51、第1水抜きパイプ52、第2水抜きパイプ53、及びホース55を介して外部へ排出される。第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却されながら第2水抜きパイプ53内を通過する。これにより、排ガスは、ホース55内に流入する前に温度が下がる。そして、温度が下がった排ガスは、凝縮水と共にホース55を介して外部へ排出される。

0057

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)第2水抜きパイプ53の開口部53aが大気に連通している。水排出装置50においては、上流側配管44の内部の凝縮水と共に上流側配管44を流れる排ガスの一部も水抜き穴51、第1水抜きパイプ52、第2水抜きパイプ53、及びホース55を介して外部へ排出される。このとき、第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却されながら第2水抜きパイプ53内を通過する。よって、排ガスがホース55内に流入する前に、排ガスの温度を下げることができるため、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホース55を構成したりする必要が無い。したがって、安価な構成で凝縮水を外部へ排出することができる。

0058

(2)第2水抜きパイプ53は、第1水抜きパイプ52における第2水抜きパイプ53側の端部52eと、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52側の開口部53a側の端部53bとが軸心L1が延びる方向に間隔が設けられるように、第1水抜きパイプ52に対して軸心L1が延びる方向に離間した状態で配置されている。これによれば、例えば、第1水抜きパイプ52の端部52eが第2水抜きパイプ53の開口部53aの内側に入り込んでいる場合に比べると、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気の導入量を多くすることができる。したがって、第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0059

(3)第2水抜きパイプ53の開口部53aは、第1水抜きパイプ52に向かって拡径するフレア形状に形成されている。これによれば、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから排出された凝縮水が、第2水抜きパイプ53の開口部53aに案内されて第2水抜きパイプ53内に流入し易くなるため、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから排出される凝縮水が第2水抜きパイプ53内に流入されずに外部へ飛散してしまうことを抑制することができる。

0060

(4)第2水抜きパイプ53は、上流側配管44に支持されている。これによれば、第2水抜きパイプ53が、既存の構成である上流側配管44に支持されるため、第2水抜きパイプ53を支持する支持部材を新たに別途設ける必要が無くなり、水排出装置50の構成を簡素化することができる。

0061

(5)低圧EGR通路41で発生する凝縮水を水排出装置50によって外部へ排出することができるため、酸性の凝縮水で上流側配管44が腐食したり、上流側配管44を介して酸性の凝縮水が低圧EGRクーラ42に流れ込んで低圧EGRクーラ42が腐食したりすることを抑制することができる。

0062

(6)第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向において、第1水抜きパイプ52の端部52eと第2水抜きパイプ53の開口部53a側の端部53bとの隙間S1の寸法が大きすぎると、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから排出される凝縮水が第2水抜きパイプ53内に流入されずに外部へ飛散し易くなってしまう。かといって、第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向において、第1水抜きパイプ52の端部52eと第2水抜きパイプ53の開口部53a側の端部53bとの隙間S1の寸法が小さすぎると、隙間S1を介して第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気の導入量が少なくなってしまう。そこで、本実施形態では、第1水抜きパイプ52の軸心L1が延びる方向において、第1水抜きパイプ52の端部52eと第2水抜きパイプ53の開口部53a側の端部53bとの隙間S1の寸法を4mmに設定した。これによれば、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから排出される凝縮水が第2水抜きパイプ53内に流入されずに外部へ飛散し難くなり、さらには、隙間S1を介して第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気の導入量を多くすることができる。

0063

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
図8に示すように、第1水抜きパイプ52及び第2水抜きパイプ53が、第1水抜きパイプ52の端部52eが第2水抜きパイプ53の開口部53aの内側に入り込んだ状態、即ち、第1水抜きパイプ52と第2水抜きパイプ53とが部分的にオーバーラップした状態でそれぞれ配置されていてもよい。第2水抜きパイプ53は、第1水抜きパイプ52における第2水抜きパイプ53側の端部52eが第2水抜きパイプ53における開口部53a側の端部53bよりも重力方向の下側に位置するように、第1水抜きパイプ52に対して部分的にオーバーラップした状態で配置されている。また、このとき、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52とオーバーラップする部分には、第2水抜きパイプ53の内部を大気に連通する大気導入孔53hが複数形成されていてもよい。これによれば、第1水抜きパイプ52の排出孔52aから排出された凝縮水が第2水抜きパイプ53内に流入されずに外部へ飛散してしまうことを抑制することができ、凝縮水を効率良く外部へ排出することができる。また、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気に加えて、複数の大気導入孔53hからも第2水抜きパイプ53内に大気が導入される。よって、第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0064

図9に示すように、第2水抜きパイプ53は、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52とオーバーラップする部分の内径が第2水抜きパイプ53におけるホース55と接続される側の内径よりも大きくなるように形成されていてもよい。開口部53aは、第1テーパ孔部531a、第2テーパ孔部532a、及び第3テーパ孔部533aを有している。開口部53aは、第1テーパ孔部531a、第2テーパ孔部532a、及び第3テーパ孔部533aが、第2水抜きパイプ53におけるホース55側からこの順に連続してなる。第1テーパ孔部531aは、第2テーパ孔部532aに近づくにつれて徐々に拡径していく。第2テーパ孔部532aは、第3テーパ孔部533aに近づくにつれて徐々に拡径していく。第3テーパ孔部533aは、第2テーパ孔部532aから遠ざかるにつれて徐々に拡径していく。これによれば、例えば、第2水抜きパイプ53における第1水抜きパイプ52とオーバーラップする部分の内径が第2水抜きパイプ53におけるホース55と接続される側の内径と同じである場合に比べると、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気の導入量を多くすることができる。したがって、第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスを、第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却し易くすることができる。

0065

図10及び図11に示すように、水排出管27に代えて、水排出装置50がマフラ25に設けられていてもよい。すなわち、上流側配管44に加えて、マフラ25にも水排出装置50が設けられていてもよい。この場合、水排出装置50は、排気管25eの開口から入り込んだ排気管25eの内部の水分を外部へ排出する。図10に示すように、排気管25eは、有底円管状であるとともに、マフラ25の本体25aを貫通するように本体25aに取り付けられている。排気管25eの底部251eは本体25a外へ露出している。排気管25eの外周壁には複数の孔25hが形成されている。本体25a内の排ガスは、複数の孔25hを介して排気管25e内に流入する。排気管25eの底部251eには、水抜き穴51が設けられている。よって、水抜き穴51は、上流側配管44及びマフラ25にそれぞれ設けられている。さらに、排気管25eの底部251eの外面における水抜き穴51の周囲には、第1水抜きパイプ52が突出している。図11に示すように、第2水抜きパイプ53は、取付部材54を介してブラケット26に支持されている。

0066

水排出装置50においては、排気管25eの内部の水分と共に排気管25eを流れる排ガスの一部も水抜き穴51、第1水抜きパイプ52、第2水抜きパイプ53、及びホース55を介して外部へ排出される。このとき、第1水抜きパイプ52内を通過して第2水抜きパイプ53内に流入する排ガスは、第2水抜きパイプ53の開口部53aから第2水抜きパイプ53内に導入される大気によって冷却されながら第2水抜きパイプ53内を通過する。よって、排ガスがホース55内に流入する前に、排ガスの温度を下げることができるため、大気への放熱領域を確保するために金属製の水抜きパイプを長くしたり、耐熱性の高い材質を用いてホース55を構成したりする必要が無い。したがって、安価な構成で水分を外部へ排出することができる。

0067

また、第2水抜きパイプ53が、既存の構成であるブラケット26に支持されるため、第2水抜きパイプ53を支持する支持部材を新たに別途設ける必要が無くなり、水排出装置50の構成を簡素化することができる。

0068

図10及び図11に示す実施形態において、第2水抜きパイプ53がブラケット26に支持されておらず、例えば、第2水抜きパイプ53を支持する支持部材を新たに別途設けて、支持部材に第2水抜きパイプ53が支持されていてもよい。

0069

○水排出装置50は、上流側配管44に設けられておらず、マフラ25にのみ設けられていてもよい。要は、水抜き穴51は、マフラ25及び上流側配管44の少なくとも一方に設けられていればよい。

0070

○ 実施形態において、第2水抜きパイプ53の開口部53aが、第1水抜きパイプ52に向かって拡径するフレア形状に形成されていなくてもよい。
○ 実施形態において、第2水抜きパイプ53が上流側配管44に支持されておらず、例えば、第2水抜きパイプ53を支持する支持部材を新たに別途設けて、支持部材に第2水抜きパイプ53が支持されていてもよい。

0071

○ 実施形態において、第1水抜きパイプ52が上流側配管44と一体形成されておらず、第1水抜きパイプ52が上流側配管44とは別体であってもよく、第1水抜きパイプ52が上流側配管44に螺子等で取り付けられていてもよい。

0072

○ 実施形態において、第1水抜きパイプ52の内径及び外径の寸法、及び第2水抜きパイプ53の内径及び外径の寸法は、特に限定されるものではなく、第2水抜きパイプ53の内径が、第1水抜きパイプ52の内径よりも大きければよい。

0073

○ 実施形態において、隙間S1の寸法が、4mmよりも大きくてもよいし、4mmよりも小さくてもよい。
○ 実施形態において、水排出装置50が、例えば、低圧EGR通路41を構成する低圧EGR配管のうち二つの低圧EGRクーラ42よりもEGRガスの流れ方向の下流側の下流側配管に設けられていてもよい。要は、水抜き穴51が、下流側配管に設けられていてもよい。

0074

○ 実施形態において、低圧EGRクーラ42の数は特に限定されるものではなく、例えば1つだけでもよいし3つ以上であってもよい。
○ 実施形態において、排ガス浄化装置24は、DOC24bとは別の種類の触媒を有していてもよい。

0075

○ 実施形態において、排ガス浄化装置24とマフラ25とが一体化されていなくてもよく、排ガス浄化装置24とマフラ25とが配管を介して接続されていてもよい。
○ 実施形態において、内燃機関10はディーゼルエンジン以外でもよく、例えばガソリンエンジンでもよい。

0076

○ 実施形態において、内燃機関10は、フォークリフトや建設機械等の産業用車両以外の車両等に搭載されていてもよい。

0077

10…内燃機関、11…吸気通路、14…ターボチャージャ、14a…コンプレッサ、14b…タービン、21…排気通路、24…排ガス浄化装置、25…マフラ、26…ブラケット、41…低圧EGR通路、44…低圧EGR配管である上流側配管、50…水排出装置、51…水抜き穴、52…第1水抜きパイプ、52e…端部、53…第2水抜きパイプ、53a…開口部、53b…端部、53e…端部、53h…大気導入孔、55…ホース。

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