JP5027059B2

JP5027059B2 - 内燃機関における排気ガス還流装置

Info

Publication number: JP5027059B2
Application number: JP2008153428A
Authority: JP
Inventors: 隆志佐伯; 均稲葉
Original assignee: JAPAN MARINE EQUIPMENT ASSOCIATION; Yanmar Co Ltd
Current assignee: JAPAN MARINE EQUIPMENT ASSOCIATION; Yanmar Co Ltd
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-06-11
Also published as: JP2009299539A

Description

本発明は、吸気経路に排気ターボ過給機等の過給機を備えた内燃機関において、その排気ガスの一部を前記吸気経路に還流するための装置に関するものである。

内燃機関において、その排気ガスのクリーン化を図るために、排気経路における排気ガスの一部を吸気経路に還流するようにしており、この排気ガスの還流は、一般的には、排気経路における排気ガスの圧力、つまり排気圧力が、吸気経路における圧力、つまり吸気圧力よりも高いことに基づいて、その圧力差を利用して行われる。

しかし、吸気経路に排気ターボ過給機等の過給機を備えている内燃機関の場合、前記吸気経路のうち過給機より下流における吸気圧力は、排気圧力よりも高くなる場合があるから、この場合には、前記圧力差を利用した排気ガスの還流を行うことができない。

そこで、先行技術としての特許文献１は、排気経路における排気圧力には、各気筒から排気ガスが噴出することに起因して脈動が存在し、この脈動におけるピーク圧が吸気圧力を越えることを利用して、排気ガスの還流を行うことを提案している。

すなわち、前記特許文献１には、前記排気経路から吸気経路のうち過給機よりも下流側への排気ガス還流通路に対して、前記吸気経路への方向のみ開くようにしたリード弁を設けることにより、前記吸気経路のうち過給機より下流側への排気ガスの還流を実行することが記載されている。

更に、前記特許文献１には、前記吸気経路への排気ガスの還流を、前記吸気経路に設けられているインタークーラのうち出口チャンバーに対して行うことが記載されている。
特開平５−８６９９０号公報

吸気経路への排気ガスの還流を、前記吸気経路に設けられているインタークーラのうち出口チャンバーに対して行うことは、排気ガス還流通路の長さを、当該排気ガス還流通路を吸気マニホールドに対して接続する場合よりも、短くすることができる。

しかし、その反面、前記インタークーラにおける冷却用コアには、還流された排気ガスが直接に吹き当たることになるから、前記冷却用コアに、還流排気ガスに含まれているカーボン及び煤等による目詰まり、及び腐食が発生するおそれが大きく、インタークーラの耐久性が低下するという問題があった。

本発明は、これらの問題を解消することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「気筒への吸気経路と、前記気筒からの排気経路とを備え、前記吸気経路には、過給機が設けられるとともに、その下流側にインタークーラが設けられ、更に、前記排気経路から前記吸気経路のうち過給機の下流側に至る排気ガス還流通路と、この排気ガス還流通路に対して設けられ前記吸気経路への方向にのみ開くようにしたリード弁を備えて成る内燃機関において、
前記インタークーラにおける出口チャンバーには、前記リード弁を内蔵した弁箱が設けられている一方、前記出口チャンバーの内部には、前記排気ガス還流通路から前記リード弁を経て出口チャンバー内に流入する還流排気ガスが吹き当たるようにした衝立板が、前記弁箱の部分から前記出口チャンバーの吸気出口の方向に延びるように設けられており、
前記出口チャンバー内の前記衝立板を挟んで対峙するように、前記インタークーラの冷却用コアと前記リード弁とを互いに反対側に位置させている、」
ことを特徴としている。

請求項１によると、インタークーラにおける出口チャンバー内に、排気ガス還流通路からリード弁を経て流入する還流排気ガスは、弁箱にて流速が遅くなったのち、衝立板に吹き当たって、冷却用コアから出口チャンバーに入って来る吸気に速やかに混合されることになる。

これにより、出口チャンバー内に流入する還流排気ガスが、冷却用コアに対して直接に吹き当たることを回避できるから、前記冷却用コアに、詰まり及び腐食が発生するおそれを大幅に低減できて、前記インタークーラの耐久性を確実に向上できる。

また、その衝立板は、冷却用コアから出口チャンバーに入って来る吸気、及び、リード弁を経て出口チャンバーに流入する還流排気ガスの両方を前記出口チャンバーにおける吸気出口の方向に円滑にガイドする整流板として作用して、前記出口チャンバー内における吸気の流れ抵抗、及び、前記出口チャンバーへの還流排気ガスの流入抵抗を低減できるから、吸気抵抗の低減と、排気ガスの還流率の向上を達成できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３の図面について説明する。

これら図において、符号１は、６つの気筒を備えた直列６気筒のディーゼル機関を示している。

このディーゼル機関１における一方の長手側面１ａには、前記各気筒に対する吸気マニホールド２が接合されており、また、他方の長手側面１ｂには、前記各気筒のうち半分の気筒に対する排気マニホールド３と、前記各気筒のうち残り半分の気筒に対する排気マニホールド４とが接合されている。

前記符号５は、排気タービン５ａとブロワー圧縮機５ｂとを直結して成る排気ターボ過給機を示す。

更に、符号６は、従来から良く知られているように、空冷又は水冷式の冷却用コア７と、この冷却用コア７への入口チャンバー８と、前記冷却用コア７からの出口チャンバー９とを備えて成るインタークーラを各々示す。

前記排気ターボ過給機５における排気タービン５ａには、その入口に、前記両排気マニホールド３，４からの出口管が、その出口に、大気への排気ガス放出管１０が各々接続されている。

また、前記排気ターボ過給機５におけるブロワー圧縮機５ｂには、その吸い込み側にエアクリーナからの吸気管路１１が、その出口に、前記インタークーラ６における入口チャンバー８への過給管路１２が各々接続されており、また、前記インタークーラ６における出口チャンバー９には、その一端部に、吸気出口１３が設けられ、この吸気出口１３には、前記吸気マニホールド２が接続されている。

これにより、前記ディーゼル機関１の各気筒からの排気ガスは、排気マニホールド３、４を介して排気ターボ過給機５における排気タービン５ａに送られて、ブロワー圧縮機５ｂを回転駆動する。

このブロワー圧縮機５ｂの回転駆動により、エアクリーナからの新規空気は当該ブロワー圧縮機５ｂにて圧縮され、インタークーラ６に送られ、ここで冷却されたのち、吸気マニホールド２から前記各気筒に吸気されるという過給が行われる。

前記両排気マニホールド３、４の一方の排気マニホールド３には、排気ガス取出しポート１４が設けられ、この排気ガス取出しポート１４に、排気ガス還流通路１５が接続されており、この排気ガス還流通路１５の途中には、還流排気ガスに対する空冷又は水冷式のクーラ１６が設けられているほか、前記ディーゼル機関１における急加減速及び／又はアイドル運転等において前記排気ガス還流通路１５を閉塞するようにした還流カット弁１７が設けられている。

一方、前記インタークーラ６の出口チャンバー９における他端部には、リード弁１８を内蔵した弁箱１９が設けられ、この弁箱１９には、前記排気ガス還流通路１５が接続されており、前記リード弁１８は、前記排気ガス還流通路１５と出口チャンバー９との間に出口チャンバー９内における圧力が排気ガス還流通路１５内における圧力よりも低いという圧力差ができたときにおいてのみ、出口チャンバー９内の方向に開くという構成になっており、これにより、吸気経路への排気ガスの還流が行われる。

そして、前記インタークーラ６における出口チャンバー９の内部には、前記リード弁１８から当該出口チャンバー９内に流入する還流排気ガスが吹き当たるようにした衝立板２０が設けられ、この衝立板２０は、図３に示すように、前記出口チャンバー９内を、前記リード弁１８の部分から前記吸気出口１３の方向に延びる構成である。

前記インタークーラ６における出口チャンバー９内に、排気ガス還流通路１５からリード弁１８を経て流入する還流排気ガスは、前記衝立板２０に吹き当たって、冷却用コア７から出口チャンバー９に入って来る吸気に混合されることになるから、出口チャンバー９内に流入する還流排気ガスが、冷却用コア７に対して直接に吹き当たることを確実に回避できる。

この場合、前記衝立板２０は、前記リード弁１８の部分から前記吸気出口１３の方向に延びる構成であることにより、この衝立板２０の両側には、図３に示すように、二つの流れ通路２１、２２が、前記吸気出口１３の方向に延びるように形成される。

これにより、前記衝立板２０は、冷却用コア７から出口チャンバー９に入って来る吸気、及び、リード弁１８を経て出口チャンバー９に流入する還流排気ガスの両方を前記出口チャンバー９における吸気出口１３の方向に円滑にガイドする整流板として作用する。

なお、本発明は、前記した６気筒のディーゼル機関１に限らず、火花点火式の多気筒内燃機関に対しても適用できるのであり、また、過給機としては、前記した排気ターボ過給機に限らず、内燃機関にて回転駆動される機械式の過給機を使用できることはいうまでもない。

本発明の実施の形態を示す図である。図１のII−II視拡大断面図である。図２のIII −III 視断面図である。

１ディーゼル機関
２吸気マニホールド
３、４排気マニホールド
５排気ターボ過給機
６インタークーラ
７冷却用コア
８入口チャンバー
９出口チャンバー
１３吸気出口
１５排気ガス還流通路
１８リード弁
１９弁箱

Claims

気筒への吸気経路と、前記気筒からの排気経路とを備え、前記吸気経路には、過給機が設けられるとともに、その下流側にインタークーラが設けられ、更に、前記排気経路から前記吸気経路のうち過給機の下流側に至る排気ガス還流通路と、この排気ガス還流通路に対して設けられ前記吸気経路への方向にのみ開くようにしたリード弁を備えて成る内燃機関において、
前記インタークーラにおける出口チャンバーには、前記リード弁を内蔵した弁箱が設けられている一方、前記出口チャンバーの内部には、前記排気ガス還流通路から前記リード弁を経て出口チャンバー内に流入する還流排気ガスが吹き当たるようにした衝立板が、前記弁箱の部分から前記出口チャンバーの吸気出口の方向に延びるように設けられており、
前記出口チャンバー内の前記衝立板を挟んで対峙するように、前記インタークーラの冷却用コアと前記リード弁とを互いに反対側に位置させている、
内燃機関における排気ガス還流装置。