内燃機関の排気再循環装置
【課題】還流排気ガス中への異物侵入を阻止するフィルタに水膜が形成されるのを抑制するとともに排気浄化装置等の損傷を防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供する。
【解決手段】排気ガス通路４２ｗの途中にＰＭ捕集フィルタ部５２を収納する筒状ケース部５１を有する排気管４２と、その特定通路部分５３から吸気通路３２ｗ側に排気ガスを還流させる排気還流管７１と、その上流端部７１ｕの近傍に装着され還流排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタ８０とを備えており、特定通路部分５３は、筒状ケース部５１の内部のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の空間で形成され、異物捕集フィルタ８０が、筒状ケース部５１の内部の特定通路部分５３に突出する突面形状部８２を有するとともにその突出方向が排気方向下流側に傾斜するよう方向付けられている。
【解決手段】排気ガス通路４２ｗの途中にＰＭ捕集フィルタ部５２を収納する筒状ケース部５１を有する排気管４２と、その特定通路部分５３から吸気通路３２ｗ側に排気ガスを還流させる排気還流管７１と、その上流端部７１ｕの近傍に装着され還流排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタ８０とを備えており、特定通路部分５３は、筒状ケース部５１の内部のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の空間で形成され、異物捕集フィルタ８０が、筒状ケース部５１の内部の特定通路部分５３に突出する突面形状部８２を有するとともにその突出方向が排気方向下流側に傾斜するよう方向付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環装置に関し、特に排気再循環経路中に異物捕集フィルタを設けた内燃機関の排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジン（内燃機関）においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的な排気再循環（以下、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ともいう）を行うべく、排気再循環装置を装備するものが多くなっているが、高温の排気ガスの一部を吸気側に還流させるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ方式に対して、ターボ過給機の排気タービンや排気後処理装置を通過した後の排気ガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させることで低温かつ大量の排気再循環を可能にしたＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ方式の排気再循環装置が普及してきている。
【０００３】
このようなＥＧＲシステムにおいては、排気ガスを吸気通路側に還流させる排気管中にスパッタ（溶接時の飛散物）や排気浄化装置からの脱落片等の異物が生じ得るため、そのような異物がターボ過給機のコンプレッサに入ってダメージを与えたりすることがないよう、排気還流経路中に異物捕集フィルタ（所謂ＦＯＤフィルタ）が設けられている。
【０００４】
この異物捕集フィルタを備えたＬＰＬ−ＥＧＲシステムとしては、例えば低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス中の排気系異物を捕集するＥＧＲフィルタと、そのＥＧＲフィルタを低圧ＥＧＲ管に対しがたつく状態で保持する保持部と、ＥＧＲフィルタから振り落とされた排気系異物を捕獲する捕獲部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ターボ過給機の排気タービンの下流側であってＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）装置内のフィルタ部より上流側に、異物捕集フィルタを設置したＥＧＲガスのピックアップ管を挿入するとともに軸方向に向け、ＤＰＦユニットのフィルタ部により得られる背圧を利用してＥＧＲガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３８７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−５３５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環装置にあっては、低圧ＥＧＲ配管内の異物捕集フィルタが網目の細かいメッシュ状で水膜を形成し易いため、排気還流通路が水膜を形成した異物捕集フィルタによって閉塞され易くなり、所要量の排気ガスが排気再循環されないためにＮＯｘ低減効果が低下してしまう可能性があった。
【０００８】
また、ＥＧＲクーラ等で発生した酸性の凝縮水が吸気系に入り難い構造とした場合であっても、その凝縮水が排気管内に逆流して排気浄化装置におけるセラミック製の触媒基材等を急冷してしまい、排気浄化装置を損傷させてしまう懸念があった。
【０００９】
そこで、本発明は、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記課題解決のため、（１）内燃機関の排気ガスを通す排気ガス通路を形成するとともに該排気ガス通路の途中で排気浄化ユニットを収納する筒状ケース部を有する排気管と、前記排気ガス通路のうち特定通路部分から前記内燃機関の吸気通路側に前記排気ガスを還流させる排気還流管と、前記排気還流管の上流端部の近傍に装着され、前記特定通路部分から前記吸気通路側に還流する排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタと、を備えた内燃機関の排気再循環装置であって、前記特定通路部分が、前記筒状ケース部の内部のうち前記排気浄化ユニットより下流側の内部空間によって形成され、前記異物捕集フィルタが、前記筒状ケース部の内壁面より前記内部空間側に突出する突面形状部を有するとともに、該突面形状部の突出方向が前記排気ガス通路の下流側に傾斜するよう方向付けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、異物捕集フィルタが筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を有しているから、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタが突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガスに常にさらされるとともに、排気ガス通路内の排気ガスの流れの方向に対して交差することになる。したがって、異物捕集フィルタに付着する水分の蒸発が促進され、異物捕集フィルタに水膜が形成されることが有効に抑制されて、排気還流管内の通路が異物捕集フィルタによって閉塞されることが防止されることになる。しかも、異物捕集フィルタの突面形状部の突出方向が排気方向の下流側に傾斜するように方向付けられているので、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れは排気方向の下流側に向かうものとなり、排気浄化ユニットが凝縮水により急冷される懸念が払拭されるとともに、異物捕集フィルタがその面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱されることで、異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制できることとなる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置においては、（２）前記異物捕集フィルタの前記突面形状部が、前記排気ガス通路の上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面と、前記排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに前記上流側フィルタ面より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面と、を有し、前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗より大きくなっていることが望ましい。
【００１３】
この場合、排気還流管内を逆流して排気ガス通路側に向かう凝縮水は、下流側フィルタ面を通過し易くなり、排気浄化ユニットを通過した排気ガスは、異物捕集フィルタの上流側フィルタ面を熱し易くなる。したがって、凝縮水の流れが排気方向の下流側に向かい易くなるとともに、異物捕集フィルタの上流側フィルタ面側が十分に加熱され、異物捕集フィルタに付着する水分の蒸発が促進される。
【００１４】
上記（２）に記載の構成を有する場合、好ましくは、（３）前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目より細かくなっている。これにより、排気還流管または筒状ケース部への装着の方向性はあるものの、簡素な異物捕集フィルタを採用可能となる。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置においては、（４）前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分が前記筒状ケース部の内部に開口する開口位置が、前記筒状ケース部の内壁面からの前記異物捕集フィルタの前記突面形状部の突出位置より鉛直方向の下方側に位置していることが好ましい。
【００１６】
この構成により、排気還流管から逆流する凝縮水が排気方向下流側に容易に流下することとなり、酸性の凝縮水が筒状ケース部内に溜まり難くなる。
【００１７】
上記（４）に記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（５）前記異物捕集フィルタが、前記突面形状部の突出方向を前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分の開口位置に指向させて配置されていることが好ましい。これにより、排気還流管から筒状ケース部内に逆流する凝縮水が排気方向下流側に排出され易くなる。
【００１８】
上記（５）に記載の構成を有する場合、（６）前記筒状ケース部が、前記排気浄化ユニットの出口側に前記特定通路部分を形成するコーン形状部分を有し、前記排気浄化ユニットの出口から前記突出位置側に向かって前記特定通路部分内に入る前記排気ガスの流れが、前記筒状ケース部の前記コーン形状部分に沿って前記突出位置側から前記開口位置側に向かって折り返されることが好ましい。この場合、筒状ケース部内に入った凝縮水の排出経路を容易に確保できるとともに、組立てやメンテナンスの容易な排気管構造にできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、異物捕集フィルタに筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタを突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱することができ、しかも、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に方向付けることができる。その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置の全体の概略構成図で、配管内を透視状態で示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置の要部構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置における異物捕集フィルタの複数の変形態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（一実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置の一実施形態を示している。
【００２３】
この実施形態は、本発明を多気筒内燃機関である直列４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）に適用したものである。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、その本体ブロック１０Ｍに複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内で吸入空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、このターボ過給機１５より上流側の高圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる高圧側の排気再循環装置であるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置１６と、このターボ過給機１５より下流側の低圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる低圧側の排気再循環装置であるＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置１７とが装備されている。
【００２５】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、このサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。なお、サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、噴射指令信号に応じてその開弁時間を制御されることにより噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができるようになっている。
【００２６】
吸気装置１３には、吸気マニホールド３１と、この吸気マニホールド３１より上流側の吸気管３２と、吸気管３２の最上流部でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側の吸気通路部分３２ｗｂ内で吸入空気コンプレッサ１５ａによる圧縮・過給により昇温した吸入空気を通し冷却するインタークーラ３４と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気温度を検出する吸気温度センサ３７と、吸気マニホールド３１の入口付近でエンジン１０の過給圧を検出する吸気管内圧力センサ３８とが、それぞれ設けられている。
【００２７】
排気装置１４は、排気マニホールド４１と、排気マニホールド４１より下流側の排気管４２と、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗをその下流側の所定位置で絞ることによりアイドル時や軽負荷時に排気温度を上げることができるとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７の背圧を制御することができる排気絞り弁４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された公知の酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）ユニット４５からなる排気後処理装置４６（排気浄化装置）と、を含んで構成されている。
【００２８】
ターボ過給機１５は、詳細な構成を図示しないが、互いに回転方向一体に結合された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気エネルギにより排気タービン１５ｂを回転させるとともに吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させることで、この吸入空気コンプレッサ１５ａにより吸入空気を圧縮してエンジン１０内に正圧の空気を供給することができる。
【００２９】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６は、排気マニホールド４１および吸気管３２の間に介装されたＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１と、このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２と、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１内を通る排気ガスをその途中で冷却することができるＨＰＬ−ＥＧＲクーラ６３と、を有している。ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうち排気タービン１５ｂより上流側の排気ガス通路部分４２ｗａまたは排気マニホールド４１内の排気ガス通路部分と、吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の吸気通路部分３２ｗｂとを連通させる高圧側排気還流通路Ｐ１を形成している。また、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２は、高圧側排気還流通路Ｐ１を開通させる開弁状態と、この高圧側排気還流通路Ｐ１の開通を制限する、例えば高圧側排気還流通路Ｐ１を遮断する閉弁状態とに切替え可能になっている。ＨＰＬ−ＥＧＲクーラ６３は、詳細を図示しないが、高圧側排気還流通路Ｐ１の一部を形成するケース部内にＥＧＲガスに接触する冷却水管部を設けて、その冷却水管部内に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とケース部内を通る高圧側の還流排気ガスとの間における熱交換によって、高圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３０】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、排気管４２および吸気管３２の間に介装されたＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１と、このＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２と、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を通る排気ガスをその途中で冷却することができる排気冷却器としてのＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と、下流側の排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうちＤＰＦユニット４５より下流側の排気ガス通路部分でその通路断面積を絞るように開度を縮小させることができる前述の排気絞り弁４３とを有している。
【００３１】
ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうち排気タービン１５ｂより下流側の低圧排気ガス通路部分４２ｗｂと吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうち吸入空気コンプレッサ１５ａより上流側の吸気通路部分３２ｗａとを連通させる低圧側排気還流通路Ｐ２（低圧側の排気再循環経路）を形成し、酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦユニット４５により浄化された排気ガスを排気ガス通路４２ｗ側から吸気通路３２ｗ側に還流させる低圧側の排気還流管を構成している。また、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２は、低圧側排気還流通路Ｐ２を開通させる開弁状態と、この低圧側排気還流通路Ｐ２の開通を制限する、例えば低圧側排気還流通路Ｐ２を遮断する閉弁状態とに切替え可能になっている。さらに、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３は、低圧側排気還流通路Ｐ２の一部を形成するケース部７３ａと、そのケース部７３ａ内を通るＥＧＲガスに接触するとともに冷却用流体通路を形成する冷却水管部７３ｂとを有しており、冷却水管部７３ｂ内に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とケース部７３ａ内を通る還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。そして、低圧側排気還流通路Ｐ２は、吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうちＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が吸気管３２に接続する接続位置ｊより下流側の部分と共に、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７内における低圧側の排気再循環経路を構成している。
【００３２】
一方、酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦユニット４５は、エンジン１０の排気管４２の途中に配置され内部を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニットとなっている。すなわち、酸化触媒コンバータ４４は、例えば炭化水素(ＨＣ)と一酸化炭素(ＣＯ)を二酸化炭素(ＣＯ２)と水(Ｈ２Ｏ)に変化させることができる酸化触媒機能を有している。また、ＤＰＦユニット４５は、例えば多孔質セラミックス基材を有するハニカム構造のもので、エンジン１０の排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するとともにその捕集により堆積するＰＭを燃焼させる再生処理ができるようになっている。
【００３３】
図２〜図４に示すように、ＤＰＦユニット４５は、具体的には、排気管４２の途中に配置されて排気ガス通路４２ｗを特定の通路区間において拡張させる筒状ケース部５１の内部に収納されており、その筒状ケース部５１内の特定の通路区間を通る排気ガス中のＰＭを捕集して排気ガスを浄化するよう、筒状ケース部５１内に収納されたＰＭ捕集フィルタ部５２（排気浄化ユニット）を有している。
【００３４】
筒状ケース部５１は、ＰＭ捕集フィルタ部５２の下流側に、排気ガス通路４２ｗの拡張された通路区間のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側でその通路断面積を徐々に減少させるよう、ＰＭ捕集フィルタ部５２の周囲の筒状壁部５１ｂに対して縮径方向（径が縮小する方向）に傾斜し交差する内壁面５１ａ（傾斜内壁面）を有している。
【００３５】
また、ＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内部には、ＰＭ捕集フィルタ部５２に対応して拡張された通路区間の下流側部分に位置する特定通路部分としての排気ガス分配室５３が画成されており、排気ガス通路４２ｗのうち排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃ（以下、単に下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃという）がこの排気ガス分配室５３から例えば車両後方側（図１中の下方側）に延びるとともに、低圧側排気還流通路Ｐ２が排気ガス分配室５３から例えば鉛直方向上方側である図２中の上方側に延びつつ湾曲している。
【００３６】
一方、低圧側排気還流通路Ｐ２を形成するＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕの近傍には、この上流端部７１ｕの内壁面または近傍の排気管４２の一部を構成する筒状ケース部５１の内壁面５１ａから排気ガス通路４２ｗ内に突出する異物捕集フィルタ８０が設けられている。
【００３７】
この異物捕集フィルタ８０は、ＤＰＦユニット４５のハニカム状のＰＭ捕集フィルタ部５２の複数の平行な通路孔５２ｈよりも十分に細かい網目を有する金属メッシュ（金属線からなる網、多孔を有する椀状体等でもよい）で構成されており、排気管４２中に存在するスパッタ（溶接時の飛散物）、ＰＭ捕集フィルタ部５２からの脱落片、あるいはＰＭ捕集フィルタ部５２より上流側から排気ガスと共に移動してくる異物が生じたときにその異物を捕捉し、そのような異物がターボ過給機１５の吸入空気コンプレッサ１５ａに入ってダメージを与えたりすることを防止するようになっている。
【００３８】
また、異物捕集フィルタ８０は、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕの近傍で、ＤＰＦユニット４５のＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内壁面５１ａから排気ガス通路４２ｗの一部である排気ガス分配室５３内に突出している。
【００３９】
具体的には、異物捕集フィルタ８０は、筒状ケース部５１とＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１との接続部付近でこれらの少なくとも一方により支持された環状基端部８１と、外周側で環状基端部８１に支持されるとともに排気ガス分配室５３内に略円錐状に突出した突面形状部８２と、によって構成されている。
【００４０】
また、環状基端部８１は、例えば予めＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに溶接され、その状態で、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕが筒状ケース部５１に連結されるときに、筒状ケース部５１に支持されるようになっている。
【００４１】
ところで、本実施形態のエンジン１０においては、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６によって形成される高圧側排気還流通路Ｐ１内の還流排気ガスに対して、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気還流通路Ｐ２内の還流排気ガスの方が低圧・低温となることに加えて、低圧側排気還流通路Ｐ２中のその低圧・低温の還流排気ガスがＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３により冷却されることから、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３内で酸性の凝縮水が発生し易くなる。また、異物捕集フィルタ８０は、金属製で網目が細かいため、異物捕集フィルタ８０の表面に表面張力により水膜が張り易い。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、筒状ケース部５１の内部のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の内部空間によって排気ガス分配室５３が形成されるとともに、異物捕集フィルタ８０が、筒状ケース部５１の内壁面５１ａより内部空間側に突出する突面形状部８２を有しており、さらに、その突面形状部８２の突出方向が、排気ガス通路４２ｗの下流側に傾斜するよう方向付けられている。
【００４３】
具体的には、図３および図４に示すように、排気管４２の一部を構成する筒状ケース部５１は、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅ側に排気ガス分配室５３を形成するコーン形状部分５１ｃを有しており、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃが排気ガス分配室５３内に開口する開口位置Ｃ１は、筒状ケース部５１の内壁面５１ａからの異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出位置Ｃ２に対し鉛直方向（図３中の上下方向）の下方側に位置している。
【００４４】
また、異物捕集フィルタ８０は、突面形状部８２の突出方向が、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの排気ガス分配室５３内への開口位置である開口位置Ｃ１に向かうよう、その突面形状部８２の突出方向を開口位置Ｃ１側に傾斜させる指向に方向付けて配置されている。
【００４５】
一方、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅから排気ガス分配室５３内に入る排気ガスの流れが、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃに沿って突面形状部８２の突出位置Ｃ２側から下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの開口位置Ｃ１側に向かって折り返されて流れるように、下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃは、ＰＭ捕集フィルタ部５２（通路孔５２ｈと平行な通路軸線）に対してスペーサ８８を介して側方に平行に離間している。
【００４６】
より具体的には、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面８４と、を有している。
【００４７】
そして、上流側フィルタ面８３における異物捕集フィルタ８０のろ過時の流体抵抗（ろ過抵抗）が、下流側フィルタ面８４における異物捕集フィルタ８０のろ過時の流体抵抗より大きくなるように、異物捕集フィルタ８０の上流側フィルタ面８３における網目（メッシュサイズ）が、異物捕集フィルタ８０の下流側フィルタ面８４における網目より細かくなっている。
【００４８】
なお、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３内で発生する凝縮水をその上流端部７１ｕ側から異物捕集フィルタ８０を通してＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の排気ガス通路４２ｗ内、すなわち、排気ガス分配室５３内に排出するように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の図示しない入口部からＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内壁面５１ａ側に向かって下降するように、少なくとも鉛直方向の上下に延びている。
【００４９】
また、エンジン１０は、図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）により各種センサ群のセンサ情報に基づいて運転制御されるようになっており、例えばサプライポンプ２１の吐出制御（例えば、その電磁スピル弁の制御）、燃料噴射弁２３による燃料噴射量制御、スロットルバルブ３６の開度制御、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２やＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２の開度（ＥＧＲ率）制御、排気絞り弁４３の開度制御の開閉制御等が実行されるようになっている。ここにいう各種センサ群とは、例えば図１に示す公知のエアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、吸気管内圧力センサ３８、排気酸素濃度センサ４７、排気温度センサ４８ａ、４８ｂ、排気温度センサ４９、ＤＰＦ前後差圧センサ９１、低圧ＥＧＲ差圧センサ９２等に加え、図示しないアクセル開度センサ、スロットル開度センサ、クランク角センサ、水温センサ、車速センサ等である。また、排気絞り弁４３に代えて、あるいは排気絞り弁４３と併せて、上流側の吸気通路部分３２ｗａ内に低圧ＥＧＲ用吸気絞り弁９３を設けることもできる。
【００５０】
次に、作用について説明する。
【００５１】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関の排気再循環装置においては、異物捕集フィルタ８０が筒状ケース部５１の内部に突出する突面形状部８２を有していることによって、低圧側の排気還流通路Ｐ２内に還流排気ガスが流れないときであっても、異物捕集フィルタ８０が、突面形状部８２側の比較的広い面積で排気ガス通路４２ｗ内を通る排気ガスに常にさらされることになり、しかも、その上流側フィルタ面８３および下流側フィルタ面８４が、排気ガス通路４２ｗ内の排気ガスの流れの方向に対して交差することになる。したがって、異物捕集フィルタ８０に付着する水分の蒸発が促進され、異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されることが有効に抑制されて、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内の排気還流通路Ｐ２が異物捕集フィルタ８０によって閉塞されることが防止される。
【００５２】
また、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出方向が、排気方向の下流側に傾斜するように方向付けられているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れは排気方向の下流側に向かうものとなる。したがって、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に逆流した凝縮水によってＰＭ捕集フィルタ部５２が急冷され、損傷するというような懸念が払拭されるとともに、異物捕集フィルタ８０がその面積が広くなる上流側フィルタ面８３側で十分に加熱されることで、異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されることが有効に抑制されることになる。
【００５３】
しかも、本実施形態においては、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２が網目の大きさが異なる上流側フィルタ面８３および下流側フィルタ面８４を有し、上流側フィルタ面８３におけるその流体抵抗が、下流側フィルタ面８４における流体抵抗より大きくなっているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を逆流して排気ガス通路４２ｗ側に向かう凝縮水が下流側フィルタ面８４を通過して流下し易く、ＰＭ捕集フィルタ部５２を通過した排気ガスが上流側フィルタ面８３を熱し易くなる。したがって、凝縮水の流れが排気方向の下流側に向かい易くなるとともに、異物捕集フィルタ８０の上流側フィルタ面８３側が十分に加熱され、異物捕集フィルタ８０に付着する水分の蒸発が促進される。
【００５４】
さらに、上流側フィルタ面８３の網目が下流側フィルタ面８４の網目より細かくなっているので、異物捕集フィルタ８０のＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１または筒状ケース部５１への装着姿勢に方向性があるものの、簡素な異物捕集フィルタ８０を採用しつつ、水膜形成を抑制できることになる。
【００５５】
加えて、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃが筒状ケース部５１の内部に開口する開口位置Ｃ１が、筒状ケース部５１の内壁面５１ａからの異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出位置Ｃ２より鉛直方向の下方側に位置しているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１から逆流する凝縮水が排気方向下流側に容易に流下することとなり、酸性の凝縮水が筒状ケース部５１内に溜まり難くなる。
【００５６】
また、異物捕集フィルタ８０が、突面形状部８２の突出方向を排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの開口位置に指向させて配置されているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１から筒状ケース部５１内に逆流する凝縮水が排気方向下流側に排出され易くなる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、筒状ケース部５１が、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅ側に排気ガス分配室５３を形成するコーン形状部分５１ｃを有し、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅから突出位置Ｃ２側に向かって排気ガス分配室５３内に入る排気ガスの流れが、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃに沿って突出位置Ｃ２側から開口位置Ｃ１側に向かって折り返される。したがって、筒状ケース部５１内に入った凝縮水の排出経路をＰＭ捕集フィルタ部５２の出口から離れる経路に容易に確保できるとともに、コーン形状部分５１ｃをＰＭ捕集フィルタ部５２の周囲の筒状壁部５１ｂに対して切り離し容易に分割可能となり、排気管４２の筒状ケース部５１を組立てやメンテナンスの容易な排気管構造にできる。
【００５８】
このように、本実施系形態の内燃機関の排気再循環装置によれば、異物捕集フィルタ８０に筒状ケース部５１の内部に突出する突面形状部８２を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２の閉弁中で低圧側の排気還流通路Ｐ２内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタ８０を突面形状部８２側の比較的広い面積で排気ガス通路４２ｗ内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面８３側で十分に加熱することができ、しかも、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に的確に方向付けることができる。その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する網目の細かい異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、逆流した凝縮水によりＰＭ捕集フィルタ部５２が急冷されて損傷するといった問題を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【００５９】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置における異物捕集フィルタの複数の変形態様を示している。
【００６０】
図５（ａ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ１は、略円錐台形状の突面形状部８２を有しており、その突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面８４とは、互いにメッシュサイズの異なる金属製のメッシュ材で構成され、互いに結合されている。
【００６１】
あるいは、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２が、その略円錐台形状の一部でメッシュ材が重なるように同一のメッシュ材で構成され、その重なり部分に網目の細かい上流側フィルタ面８３が形成され、単層部分に網目の大きい下流側フィルタ面８４が形成されてもよい。勿論、異なるメッシュ材を重ねて上流側フィルタ面８３が構成されてもよいし、上流側フィルタ面８３の形成範囲内でメッシュ材の網目を部分的に塞いでもよい。なお、網目がスリット等であってもよいことはいうまでもない。
【００６２】
図５（ｂ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ２は、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃの一部に設けられた鉛直壁面５１ｄから排気ガス分配室５３内に突出する略円錐形状の突面形状部８２を有しており、その突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された面積の大きい上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に配置された面積の狭い下流側フィルタ面８４とによって構成されている。ここで、上流側フィルタ面８３は、網目の細かいメッシュ材で構成され、下流側フィルタ面８４は、網目の大きいメッシュ材で構成されている。
【００６３】
このような変形態様の異物捕集フィルタ８０Ｍ１、８０Ｍ２を用いても、上述のような作用および効果が期待できる。
【００６４】
なお、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ１、８０Ｍ２のいずれにおいても、その突面形状部８２は、全体として角錐形状や半球状等であってもよい。
【００６５】
また、上述の一実施形態においては、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕが筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃの開口の周辺部に接合されるフランジ部を有していてもよいし、筒状ケース部５１が、コーン形状部分５１ｃの一部を外方に突出させ、その先端部にＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに結合するケース側フランジ部を有していてもよい。
【００６６】
本実施形態においては、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１を筒状ケース部５１に連結する際に、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１を両者間（両者のフランジ部の間）に挟まるように配置しておくだけでよい。あるいは、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１をＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに予め固着させておいてもよいし、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１を筒状ケース部５１の内壁面５１ａ側に予め溶接等により固着させておいてもよい。いずれの場合にも、異物捕集フィルタ８０が、排気ガス分配室５３内に突出する突面形状部８２を有することで、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１に流入する排気ガスを広いガス通過面積で通過させることができる。環状基端部８１をガスケットとして機能させてもよい。異物捕集フィルタの凸面形状が略円錐形状、半球面状、錐台形状等に限定されるものでないことはいうまでない。
【００６７】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、異物捕集フィルタに筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタを突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱することができ、しかも、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に方向付けることができ、その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気再循環経路中に異物捕集フィルタを設けた内燃機関の排気再循環装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（ディーゼルエンジン、内燃機関）
１５ ターボ過給機
１５ａ 吸入空気コンプレッサ
１５ｂ 排気タービン
１６ ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１７ ＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
３２ 吸気管
３２ｗ 吸気通路
３２ｗａ 上流側の吸気通路部分
３２ｗｂ 下流側の吸気通路部分
４２ 排気管
４２ｗ 排気ガス通路
４２ｗａ 上流側の排気ガス通路部分
４２ｗｂ 低圧排気ガス通路部分
４２ｗｃ 下流側の排気ガス通路部分
４３ 排気絞り弁
５１ 筒状ケース部
５１ａ 内壁面
５１ｂ 筒状壁部
５１ｃ コーン形状部分
５１ｄ 鉛直壁面
５２ ＰＭ捕集フィルタ部（排気浄化ユニット）
５３ 排気ガス分配室（特定通路部分）
７１ ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ（排気還流管）
７２ ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ（排気還流制御弁）
７３ ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ（排気冷却器）
８０，８０Ｍ１，８０Ｍ２ 異物捕集フィルタ
８１ 環状基端部
８２ 突面形状部
８３ 上流側フィルタ面
８４ 下流側フィルタ面
Ｃ１ 開口位置
Ｃ２ 突出位置
Ｐ２ 低圧側排気還流通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環装置に関し、特に排気再循環経路中に異物捕集フィルタを設けた内燃機関の排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のエンジン（内燃機関）においては、ＮＯｘ（窒素酸化物）の低減に効果的な排気再循環（以下、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ともいう）を行うべく、排気再循環装置を装備するものが多くなっているが、高温の排気ガスの一部を吸気側に還流させるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ方式に対して、ターボ過給機の排気タービンや排気後処理装置を通過した後の排気ガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させることで低温かつ大量の排気再循環を可能にしたＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ方式の排気再循環装置が普及してきている。
【０００３】
このようなＥＧＲシステムにおいては、排気ガスを吸気通路側に還流させる排気管中にスパッタ（溶接時の飛散物）や排気浄化装置からの脱落片等の異物が生じ得るため、そのような異物がターボ過給機のコンプレッサに入ってダメージを与えたりすることがないよう、排気還流経路中に異物捕集フィルタ（所謂ＦＯＤフィルタ）が設けられている。
【０００４】
この異物捕集フィルタを備えたＬＰＬ−ＥＧＲシステムとしては、例えば低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガス中の排気系異物を捕集するＥＧＲフィルタと、そのＥＧＲフィルタを低圧ＥＧＲ管に対しがたつく状態で保持する保持部と、ＥＧＲフィルタから振り落とされた排気系異物を捕獲する捕獲部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ターボ過給機の排気タービンの下流側であってＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）装置内のフィルタ部より上流側に、異物捕集フィルタを設置したＥＧＲガスのピックアップ管を挿入するとともに軸方向に向け、ＤＰＦユニットのフィルタ部により得られる背圧を利用してＥＧＲガスをターボ過給機のコンプレッサより上流側に還流させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３８７４５号公報
【特許文献２】特開２００３−５３５２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の内燃機関の排気再循環装置にあっては、低圧ＥＧＲ配管内の異物捕集フィルタが網目の細かいメッシュ状で水膜を形成し易いため、排気還流通路が水膜を形成した異物捕集フィルタによって閉塞され易くなり、所要量の排気ガスが排気再循環されないためにＮＯｘ低減効果が低下してしまう可能性があった。
【０００８】
また、ＥＧＲクーラ等で発生した酸性の凝縮水が吸気系に入り難い構造とした場合であっても、その凝縮水が排気管内に逆流して排気浄化装置におけるセラミック製の触媒基材等を急冷してしまい、排気浄化装置を損傷させてしまう懸念があった。
【０００９】
そこで、本発明は、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、上記課題解決のため、（１）内燃機関の排気ガスを通す排気ガス通路を形成するとともに該排気ガス通路の途中で排気浄化ユニットを収納する筒状ケース部を有する排気管と、前記排気ガス通路のうち特定通路部分から前記内燃機関の吸気通路側に前記排気ガスを還流させる排気還流管と、前記排気還流管の上流端部の近傍に装着され、前記特定通路部分から前記吸気通路側に還流する排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタと、を備えた内燃機関の排気再循環装置であって、前記特定通路部分が、前記筒状ケース部の内部のうち前記排気浄化ユニットより下流側の内部空間によって形成され、前記異物捕集フィルタが、前記筒状ケース部の内壁面より前記内部空間側に突出する突面形状部を有するとともに、該突面形状部の突出方向が前記排気ガス通路の下流側に傾斜するよう方向付けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、異物捕集フィルタが筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を有しているから、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタが突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガスに常にさらされるとともに、排気ガス通路内の排気ガスの流れの方向に対して交差することになる。したがって、異物捕集フィルタに付着する水分の蒸発が促進され、異物捕集フィルタに水膜が形成されることが有効に抑制されて、排気還流管内の通路が異物捕集フィルタによって閉塞されることが防止されることになる。しかも、異物捕集フィルタの突面形状部の突出方向が排気方向の下流側に傾斜するように方向付けられているので、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れは排気方向の下流側に向かうものとなり、排気浄化ユニットが凝縮水により急冷される懸念が払拭されるとともに、異物捕集フィルタがその面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱されることで、異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制できることとなる。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置においては、（２）前記異物捕集フィルタの前記突面形状部が、前記排気ガス通路の上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面と、前記排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに前記上流側フィルタ面より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面と、を有し、前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗より大きくなっていることが望ましい。
【００１３】
この場合、排気還流管内を逆流して排気ガス通路側に向かう凝縮水は、下流側フィルタ面を通過し易くなり、排気浄化ユニットを通過した排気ガスは、異物捕集フィルタの上流側フィルタ面を熱し易くなる。したがって、凝縮水の流れが排気方向の下流側に向かい易くなるとともに、異物捕集フィルタの上流側フィルタ面側が十分に加熱され、異物捕集フィルタに付着する水分の蒸発が促進される。
【００１４】
上記（２）に記載の構成を有する場合、好ましくは、（３）前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目より細かくなっている。これにより、排気還流管または筒状ケース部への装着の方向性はあるものの、簡素な異物捕集フィルタを採用可能となる。
【００１５】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置においては、（４）前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分が前記筒状ケース部の内部に開口する開口位置が、前記筒状ケース部の内壁面からの前記異物捕集フィルタの前記突面形状部の突出位置より鉛直方向の下方側に位置していることが好ましい。
【００１６】
この構成により、排気還流管から逆流する凝縮水が排気方向下流側に容易に流下することとなり、酸性の凝縮水が筒状ケース部内に溜まり難くなる。
【００１７】
上記（４）に記載の構成を有する内燃機関の排気再循環装置においては、（５）前記異物捕集フィルタが、前記突面形状部の突出方向を前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分の開口位置に指向させて配置されていることが好ましい。これにより、排気還流管から筒状ケース部内に逆流する凝縮水が排気方向下流側に排出され易くなる。
【００１８】
上記（５）に記載の構成を有する場合、（６）前記筒状ケース部が、前記排気浄化ユニットの出口側に前記特定通路部分を形成するコーン形状部分を有し、前記排気浄化ユニットの出口から前記突出位置側に向かって前記特定通路部分内に入る前記排気ガスの流れが、前記筒状ケース部の前記コーン形状部分に沿って前記突出位置側から前記開口位置側に向かって折り返されることが好ましい。この場合、筒状ケース部内に入った凝縮水の排出経路を容易に確保できるとともに、組立てやメンテナンスの容易な排気管構造にできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、異物捕集フィルタに筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタを突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱することができ、しかも、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に方向付けることができる。その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置の全体の概略構成図で、配管内を透視状態で示している。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置の要部構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置における異物捕集フィルタの複数の変形態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（一実施形態）
図１〜図４は、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置の一実施形態を示している。
【００２３】
この実施形態は、本発明を多気筒内燃機関である直列４気筒のディーゼルエンジン１０（以下、単にエンジン１０という）に適用したものである。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のエンジン１０は、その本体ブロック１０Ｍに複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内で吸入空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、このターボ過給機１５より上流側の高圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる高圧側の排気再循環装置であるＨＰＬ（High Pressure Loop）−ＥＧＲ装置１６と、このターボ過給機１５より下流側の低圧側の排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる低圧側の排気再循環装置であるＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置１７とが装備されている。
【００２５】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、このサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）からの噴射指令信号に対応するタイミングおよび開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。なお、サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２は、サプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、噴射指令信号に応じてその開弁時間を制御されることにより噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができるようになっている。
【００２６】
吸気装置１３には、吸気マニホールド３１と、この吸気マニホールド３１より上流側の吸気管３２と、吸気管３２の最上流部でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側の吸気通路部分３２ｗｂ内で吸入空気コンプレッサ１５ａによる圧縮・過給により昇温した吸入空気を通し冷却するインタークーラ３４と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気温度を検出する吸気温度センサ３７と、吸気マニホールド３１の入口付近でエンジン１０の過給圧を検出する吸気管内圧力センサ３８とが、それぞれ設けられている。
【００２７】
排気装置１４は、排気マニホールド４１と、排気マニホールド４１より下流側の排気管４２と、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗをその下流側の所定位置で絞ることによりアイドル時や軽負荷時に排気温度を上げることができるとともにＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７の背圧を制御することができる排気絞り弁４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された公知の酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）ユニット４５からなる排気後処理装置４６（排気浄化装置）と、を含んで構成されている。
【００２８】
ターボ過給機１５は、詳細な構成を図示しないが、互いに回転方向一体に結合された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気エネルギにより排気タービン１５ｂを回転させるとともに吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させることで、この吸入空気コンプレッサ１５ａにより吸入空気を圧縮してエンジン１０内に正圧の空気を供給することができる。
【００２９】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６は、排気マニホールド４１および吸気管３２の間に介装されたＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１と、このＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２と、ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１内を通る排気ガスをその途中で冷却することができるＨＰＬ−ＥＧＲクーラ６３と、を有している。ＨＰＬ−ＥＧＲパイプ６１は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうち排気タービン１５ｂより上流側の排気ガス通路部分４２ｗａまたは排気マニホールド４１内の排気ガス通路部分と、吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうち吸入空気コンプレッサ１５ａより下流側の吸気通路部分３２ｗｂとを連通させる高圧側排気還流通路Ｐ１を形成している。また、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２は、高圧側排気還流通路Ｐ１を開通させる開弁状態と、この高圧側排気還流通路Ｐ１の開通を制限する、例えば高圧側排気還流通路Ｐ１を遮断する閉弁状態とに切替え可能になっている。ＨＰＬ−ＥＧＲクーラ６３は、詳細を図示しないが、高圧側排気還流通路Ｐ１の一部を形成するケース部内にＥＧＲガスに接触する冷却水管部を設けて、その冷却水管部内に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とケース部内を通る高圧側の還流排気ガスとの間における熱交換によって、高圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。
【００３０】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７は、排気管４２および吸気管３２の間に介装されたＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１と、このＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の途中に装着されて排気ガスの還流量を調整することができるＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２と、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を通る排気ガスをその途中で冷却することができる排気冷却器としてのＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３と、下流側の排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうちＤＰＦユニット４５より下流側の排気ガス通路部分でその通路断面積を絞るように開度を縮小させることができる前述の排気絞り弁４３とを有している。
【００３１】
ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして、排気管４２内の排気ガス通路４２ｗのうち排気タービン１５ｂより下流側の低圧排気ガス通路部分４２ｗｂと吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうち吸入空気コンプレッサ１５ａより上流側の吸気通路部分３２ｗａとを連通させる低圧側排気還流通路Ｐ２（低圧側の排気再循環経路）を形成し、酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦユニット４５により浄化された排気ガスを排気ガス通路４２ｗ側から吸気通路３２ｗ側に還流させる低圧側の排気還流管を構成している。また、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２は、低圧側排気還流通路Ｐ２を開通させる開弁状態と、この低圧側排気還流通路Ｐ２の開通を制限する、例えば低圧側排気還流通路Ｐ２を遮断する閉弁状態とに切替え可能になっている。さらに、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３は、低圧側排気還流通路Ｐ２の一部を形成するケース部７３ａと、そのケース部７３ａ内を通るＥＧＲガスに接触するとともに冷却用流体通路を形成する冷却水管部７３ｂとを有しており、冷却水管部７３ｂ内に導入される冷却用流体（例えば、エンジン冷却水）とケース部７３ａ内を通る還流排気ガスとの間における熱交換によって、低圧側の還流排気ガスを冷却できるようになっている。そして、低圧側排気還流通路Ｐ２は、吸気管３２内の吸気通路３２ｗのうちＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１が吸気管３２に接続する接続位置ｊより下流側の部分と共に、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７内における低圧側の排気再循環経路を構成している。
【００３２】
一方、酸化触媒コンバータ４４およびＤＰＦユニット４５は、エンジン１０の排気管４２の途中に配置され内部を通る排気ガスを浄化する排気浄化ユニットとなっている。すなわち、酸化触媒コンバータ４４は、例えば炭化水素(ＨＣ)と一酸化炭素(ＣＯ)を二酸化炭素(ＣＯ２)と水(Ｈ２Ｏ)に変化させることができる酸化触媒機能を有している。また、ＤＰＦユニット４５は、例えば多孔質セラミックス基材を有するハニカム構造のもので、エンジン１０の排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するとともにその捕集により堆積するＰＭを燃焼させる再生処理ができるようになっている。
【００３３】
図２〜図４に示すように、ＤＰＦユニット４５は、具体的には、排気管４２の途中に配置されて排気ガス通路４２ｗを特定の通路区間において拡張させる筒状ケース部５１の内部に収納されており、その筒状ケース部５１内の特定の通路区間を通る排気ガス中のＰＭを捕集して排気ガスを浄化するよう、筒状ケース部５１内に収納されたＰＭ捕集フィルタ部５２（排気浄化ユニット）を有している。
【００３４】
筒状ケース部５１は、ＰＭ捕集フィルタ部５２の下流側に、排気ガス通路４２ｗの拡張された通路区間のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側でその通路断面積を徐々に減少させるよう、ＰＭ捕集フィルタ部５２の周囲の筒状壁部５１ｂに対して縮径方向（径が縮小する方向）に傾斜し交差する内壁面５１ａ（傾斜内壁面）を有している。
【００３５】
また、ＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内部には、ＰＭ捕集フィルタ部５２に対応して拡張された通路区間の下流側部分に位置する特定通路部分としての排気ガス分配室５３が画成されており、排気ガス通路４２ｗのうち排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃ（以下、単に下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃという）がこの排気ガス分配室５３から例えば車両後方側（図１中の下方側）に延びるとともに、低圧側排気還流通路Ｐ２が排気ガス分配室５３から例えば鉛直方向上方側である図２中の上方側に延びつつ湾曲している。
【００３６】
一方、低圧側排気還流通路Ｐ２を形成するＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕの近傍には、この上流端部７１ｕの内壁面または近傍の排気管４２の一部を構成する筒状ケース部５１の内壁面５１ａから排気ガス通路４２ｗ内に突出する異物捕集フィルタ８０が設けられている。
【００３７】
この異物捕集フィルタ８０は、ＤＰＦユニット４５のハニカム状のＰＭ捕集フィルタ部５２の複数の平行な通路孔５２ｈよりも十分に細かい網目を有する金属メッシュ（金属線からなる網、多孔を有する椀状体等でもよい）で構成されており、排気管４２中に存在するスパッタ（溶接時の飛散物）、ＰＭ捕集フィルタ部５２からの脱落片、あるいはＰＭ捕集フィルタ部５２より上流側から排気ガスと共に移動してくる異物が生じたときにその異物を捕捉し、そのような異物がターボ過給機１５の吸入空気コンプレッサ１５ａに入ってダメージを与えたりすることを防止するようになっている。
【００３８】
また、異物捕集フィルタ８０は、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕの近傍で、ＤＰＦユニット４５のＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内壁面５１ａから排気ガス通路４２ｗの一部である排気ガス分配室５３内に突出している。
【００３９】
具体的には、異物捕集フィルタ８０は、筒状ケース部５１とＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１との接続部付近でこれらの少なくとも一方により支持された環状基端部８１と、外周側で環状基端部８１に支持されるとともに排気ガス分配室５３内に略円錐状に突出した突面形状部８２と、によって構成されている。
【００４０】
また、環状基端部８１は、例えば予めＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに溶接され、その状態で、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕが筒状ケース部５１に連結されるときに、筒状ケース部５１に支持されるようになっている。
【００４１】
ところで、本実施形態のエンジン１０においては、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置１６によって形成される高圧側排気還流通路Ｐ１内の還流排気ガスに対して、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置１７によって形成される低圧側排気還流通路Ｐ２内の還流排気ガスの方が低圧・低温となることに加えて、低圧側排気還流通路Ｐ２中のその低圧・低温の還流排気ガスがＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３により冷却されることから、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３内で酸性の凝縮水が発生し易くなる。また、異物捕集フィルタ８０は、金属製で網目が細かいため、異物捕集フィルタ８０の表面に表面張力により水膜が張り易い。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、筒状ケース部５１の内部のうちＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の内部空間によって排気ガス分配室５３が形成されるとともに、異物捕集フィルタ８０が、筒状ケース部５１の内壁面５１ａより内部空間側に突出する突面形状部８２を有しており、さらに、その突面形状部８２の突出方向が、排気ガス通路４２ｗの下流側に傾斜するよう方向付けられている。
【００４３】
具体的には、図３および図４に示すように、排気管４２の一部を構成する筒状ケース部５１は、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅ側に排気ガス分配室５３を形成するコーン形状部分５１ｃを有しており、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃが排気ガス分配室５３内に開口する開口位置Ｃ１は、筒状ケース部５１の内壁面５１ａからの異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出位置Ｃ２に対し鉛直方向（図３中の上下方向）の下方側に位置している。
【００４４】
また、異物捕集フィルタ８０は、突面形状部８２の突出方向が、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの排気ガス分配室５３内への開口位置である開口位置Ｃ１に向かうよう、その突面形状部８２の突出方向を開口位置Ｃ１側に傾斜させる指向に方向付けて配置されている。
【００４５】
一方、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅから排気ガス分配室５３内に入る排気ガスの流れが、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃに沿って突面形状部８２の突出位置Ｃ２側から下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの開口位置Ｃ１側に向かって折り返されて流れるように、下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃは、ＰＭ捕集フィルタ部５２（通路孔５２ｈと平行な通路軸線）に対してスペーサ８８を介して側方に平行に離間している。
【００４６】
より具体的には、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面８４と、を有している。
【００４７】
そして、上流側フィルタ面８３における異物捕集フィルタ８０のろ過時の流体抵抗（ろ過抵抗）が、下流側フィルタ面８４における異物捕集フィルタ８０のろ過時の流体抵抗より大きくなるように、異物捕集フィルタ８０の上流側フィルタ面８３における網目（メッシュサイズ）が、異物捕集フィルタ８０の下流側フィルタ面８４における網目より細かくなっている。
【００４８】
なお、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１は、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３内で発生する凝縮水をその上流端部７１ｕ側から異物捕集フィルタ８０を通してＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の排気ガス通路４２ｗ内、すなわち、排気ガス分配室５３内に排出するように、ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ７３の図示しない入口部からＰＭ捕集フィルタ部５２より下流側の筒状ケース部５１の内壁面５１ａ側に向かって下降するように、少なくとも鉛直方向の上下に延びている。
【００４９】
また、エンジン１０は、図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）により各種センサ群のセンサ情報に基づいて運転制御されるようになっており、例えばサプライポンプ２１の吐出制御（例えば、その電磁スピル弁の制御）、燃料噴射弁２３による燃料噴射量制御、スロットルバルブ３６の開度制御、ＨＰＬ−ＥＧＲバルブ６２やＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２の開度（ＥＧＲ率）制御、排気絞り弁４３の開度制御の開閉制御等が実行されるようになっている。ここにいう各種センサ群とは、例えば図１に示す公知のエアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、吸気管内圧力センサ３８、排気酸素濃度センサ４７、排気温度センサ４８ａ、４８ｂ、排気温度センサ４９、ＤＰＦ前後差圧センサ９１、低圧ＥＧＲ差圧センサ９２等に加え、図示しないアクセル開度センサ、スロットル開度センサ、クランク角センサ、水温センサ、車速センサ等である。また、排気絞り弁４３に代えて、あるいは排気絞り弁４３と併せて、上流側の吸気通路部分３２ｗａ内に低圧ＥＧＲ用吸気絞り弁９３を設けることもできる。
【００５０】
次に、作用について説明する。
【００５１】
上述のように構成された本実施形態の内燃機関の排気再循環装置においては、異物捕集フィルタ８０が筒状ケース部５１の内部に突出する突面形状部８２を有していることによって、低圧側の排気還流通路Ｐ２内に還流排気ガスが流れないときであっても、異物捕集フィルタ８０が、突面形状部８２側の比較的広い面積で排気ガス通路４２ｗ内を通る排気ガスに常にさらされることになり、しかも、その上流側フィルタ面８３および下流側フィルタ面８４が、排気ガス通路４２ｗ内の排気ガスの流れの方向に対して交差することになる。したがって、異物捕集フィルタ８０に付着する水分の蒸発が促進され、異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されることが有効に抑制されて、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内の排気還流通路Ｐ２が異物捕集フィルタ８０によって閉塞されることが防止される。
【００５２】
また、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出方向が、排気方向の下流側に傾斜するように方向付けられているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れは排気方向の下流側に向かうものとなる。したがって、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に逆流した凝縮水によってＰＭ捕集フィルタ部５２が急冷され、損傷するというような懸念が払拭されるとともに、異物捕集フィルタ８０がその面積が広くなる上流側フィルタ面８３側で十分に加熱されることで、異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されることが有効に抑制されることになる。
【００５３】
しかも、本実施形態においては、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２が網目の大きさが異なる上流側フィルタ面８３および下流側フィルタ面８４を有し、上流側フィルタ面８３におけるその流体抵抗が、下流側フィルタ面８４における流体抵抗より大きくなっているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１内を逆流して排気ガス通路４２ｗ側に向かう凝縮水が下流側フィルタ面８４を通過して流下し易く、ＰＭ捕集フィルタ部５２を通過した排気ガスが上流側フィルタ面８３を熱し易くなる。したがって、凝縮水の流れが排気方向の下流側に向かい易くなるとともに、異物捕集フィルタ８０の上流側フィルタ面８３側が十分に加熱され、異物捕集フィルタ８０に付着する水分の蒸発が促進される。
【００５４】
さらに、上流側フィルタ面８３の網目が下流側フィルタ面８４の網目より細かくなっているので、異物捕集フィルタ８０のＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１または筒状ケース部５１への装着姿勢に方向性があるものの、簡素な異物捕集フィルタ８０を採用しつつ、水膜形成を抑制できることになる。
【００５５】
加えて、排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃが筒状ケース部５１の内部に開口する開口位置Ｃ１が、筒状ケース部５１の内壁面５１ａからの異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２の突出位置Ｃ２より鉛直方向の下方側に位置しているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１から逆流する凝縮水が排気方向下流側に容易に流下することとなり、酸性の凝縮水が筒状ケース部５１内に溜まり難くなる。
【００５６】
また、異物捕集フィルタ８０が、突面形状部８２の突出方向を排気ガス分配室５３より下流側の排気ガス通路部分４２ｗｃの開口位置に指向させて配置されているので、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１から筒状ケース部５１内に逆流する凝縮水が排気方向下流側に排出され易くなる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、筒状ケース部５１が、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅ側に排気ガス分配室５３を形成するコーン形状部分５１ｃを有し、ＰＭ捕集フィルタ部５２の出口５２ｅから突出位置Ｃ２側に向かって排気ガス分配室５３内に入る排気ガスの流れが、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃに沿って突出位置Ｃ２側から開口位置Ｃ１側に向かって折り返される。したがって、筒状ケース部５１内に入った凝縮水の排出経路をＰＭ捕集フィルタ部５２の出口から離れる経路に容易に確保できるとともに、コーン形状部分５１ｃをＰＭ捕集フィルタ部５２の周囲の筒状壁部５１ｂに対して切り離し容易に分割可能となり、排気管４２の筒状ケース部５１を組立てやメンテナンスの容易な排気管構造にできる。
【００５８】
このように、本実施系形態の内燃機関の排気再循環装置によれば、異物捕集フィルタ８０に筒状ケース部５１の内部に突出する突面形状部８２を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ７２の閉弁中で低圧側の排気還流通路Ｐ２内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタ８０を突面形状部８２側の比較的広い面積で排気ガス通路４２ｗ内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面８３側で十分に加熱することができ、しかも、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の内部から筒状ケース部５１の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に的確に方向付けることができる。その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する網目の細かい異物捕集フィルタ８０に水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、逆流した凝縮水によりＰＭ捕集フィルタ部５２が急冷されて損傷するといった問題を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができる。
【００５９】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気再循環装置における異物捕集フィルタの複数の変形態様を示している。
【００６０】
図５（ａ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ１は、略円錐台形状の突面形状部８２を有しており、その突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面８４とは、互いにメッシュサイズの異なる金属製のメッシュ材で構成され、互いに結合されている。
【００６１】
あるいは、異物捕集フィルタ８０の突面形状部８２が、その略円錐台形状の一部でメッシュ材が重なるように同一のメッシュ材で構成され、その重なり部分に網目の細かい上流側フィルタ面８３が形成され、単層部分に網目の大きい下流側フィルタ面８４が形成されてもよい。勿論、異なるメッシュ材を重ねて上流側フィルタ面８３が構成されてもよいし、上流側フィルタ面８３の形成範囲内でメッシュ材の網目を部分的に塞いでもよい。なお、網目がスリット等であってもよいことはいうまでもない。
【００６２】
図５（ｂ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ２は、筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃの一部に設けられた鉛直壁面５１ｄから排気ガス分配室５３内に突出する略円錐形状の突面形状部８２を有しており、その突面形状部８２は、排気ガス通路４２ｗの上流側部分に面して配置された面積の大きい上流側フィルタ面８３と、排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに上流側フィルタ面８３より鉛直方向の下方側に配置された面積の狭い下流側フィルタ面８４とによって構成されている。ここで、上流側フィルタ面８３は、網目の細かいメッシュ材で構成され、下流側フィルタ面８４は、網目の大きいメッシュ材で構成されている。
【００６３】
このような変形態様の異物捕集フィルタ８０Ｍ１、８０Ｍ２を用いても、上述のような作用および効果が期待できる。
【００６４】
なお、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す異物捕集フィルタ８０Ｍ１、８０Ｍ２のいずれにおいても、その突面形状部８２は、全体として角錐形状や半球状等であってもよい。
【００６５】
また、上述の一実施形態においては、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕが筒状ケース部５１のコーン形状部分５１ｃの開口の周辺部に接合されるフランジ部を有していてもよいし、筒状ケース部５１が、コーン形状部分５１ｃの一部を外方に突出させ、その先端部にＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに結合するケース側フランジ部を有していてもよい。
【００６６】
本実施形態においては、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１を筒状ケース部５１に連結する際に、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１を両者間（両者のフランジ部の間）に挟まるように配置しておくだけでよい。あるいは、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１をＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１の上流端部７１ｕに予め固着させておいてもよいし、異物捕集フィルタ８０の環状基端部８１を筒状ケース部５１の内壁面５１ａ側に予め溶接等により固着させておいてもよい。いずれの場合にも、異物捕集フィルタ８０が、排気ガス分配室５３内に突出する突面形状部８２を有することで、ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ７１に流入する排気ガスを広いガス通過面積で通過させることができる。環状基端部８１をガスケットとして機能させてもよい。異物捕集フィルタの凸面形状が略円錐形状、半球面状、錐台形状等に限定されるものでないことはいうまでない。
【００６７】
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置は、異物捕集フィルタに筒状ケース部の内部に突出する突面形状部を設けるとともに、その突出方向を排気方向下流側に傾斜するように方向付けているので、排気還流通路内に還流排気ガスが流れないときでも、異物捕集フィルタを突面形状部側の比較的広い面積で排気ガス通路内を通る排気ガス中に常にさらすことができるとともに、その面積が広くなる上流側フィルタ面側で十分に加熱することができ、しかも、排気還流管の内部から筒状ケース部の内方に凝縮水が逆流したとしても、その凝縮水の流れを排気方向の下流側に方向付けることができ、その結果、還流排気ガス中への異物の侵入を阻止する異物捕集フィルタに水膜が形成されるのを有効に抑制するとともに、排気浄化装置等の損傷を確実に防止できる内燃機関の排気再循環装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気再循環経路中に異物捕集フィルタを設けた内燃機関の排気再循環装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ エンジン（ディーゼルエンジン、内燃機関）
１５ ターボ過給機
１５ａ 吸入空気コンプレッサ
１５ｂ 排気タービン
１６ ＨＰＬ−ＥＧＲ装置（高圧ＥＧＲ装置）
１７ ＬＰＬ−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）
３２ 吸気管
３２ｗ 吸気通路
３２ｗａ 上流側の吸気通路部分
３２ｗｂ 下流側の吸気通路部分
４２ 排気管
４２ｗ 排気ガス通路
４２ｗａ 上流側の排気ガス通路部分
４２ｗｂ 低圧排気ガス通路部分
４２ｗｃ 下流側の排気ガス通路部分
４３ 排気絞り弁
５１ 筒状ケース部
５１ａ 内壁面
５１ｂ 筒状壁部
５１ｃ コーン形状部分
５１ｄ 鉛直壁面
５２ ＰＭ捕集フィルタ部（排気浄化ユニット）
５３ 排気ガス分配室（特定通路部分）
７１ ＬＰＬ−ＥＧＲパイプ（排気還流管）
７２ ＬＰＬ−ＥＧＲバルブ（排気還流制御弁）
７３ ＬＰＬ−ＥＧＲクーラ（排気冷却器）
８０，８０Ｍ１，８０Ｍ２ 異物捕集フィルタ
８１ 環状基端部
８２ 突面形状部
８３ 上流側フィルタ面
８４ 下流側フィルタ面
Ｃ１ 開口位置
Ｃ２ 突出位置
Ｐ２ 低圧側排気還流通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを通す排気ガス通路を形成するとともに該排気ガス通路の途中で排気浄化ユニットを収納する筒状ケース部を有する排気管と、
前記排気ガス通路のうち特定通路部分から前記内燃機関の吸気通路側に前記排気ガスを還流させる排気還流管と、
前記排気還流管の上流端部の近傍に装着され、前記特定通路部分から前記吸気通路側に還流する排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタと、を備えた内燃機関の排気再循環装置であって、
前記特定通路部分が、前記筒状ケース部の内部のうち前記排気浄化ユニットより下流側の内部空間によって形成され、
前記異物捕集フィルタが、前記筒状ケース部の内壁面より前記内部空間側に突出する突面形状部を有するとともに、該突面形状部の突出方向が前記排気ガス通路の下流側に傾斜するよう方向付けられていることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
前記異物捕集フィルタの前記突面形状部が、前記排気ガス通路の上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面と、前記排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに前記上流側フィルタ面より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面と、を有し、
前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗より大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目より細かくなっていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分が前記筒状ケース部の内部に開口する開口位置が、前記筒状ケース部の内壁面からの前記異物捕集フィルタの前記突面形状部の突出位置より鉛直方向の下方側に位置していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記異物捕集フィルタが、前記突面形状部の突出方向を前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分の開口位置に指向させて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項６】
前記筒状ケース部が、前記排気浄化ユニットの出口側に前記特定通路部分を形成するコーン形状部分を有し、
前記排気浄化ユニットの出口から前記突出位置側に向かって前記特定通路部分内に入る前記排気ガスの流れが、前記筒状ケース部の前記コーン形状部分に沿って前記突出位置側から前記開口位置側に向かって折り返されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを通す排気ガス通路を形成するとともに該排気ガス通路の途中で排気浄化ユニットを収納する筒状ケース部を有する排気管と、
前記排気ガス通路のうち特定通路部分から前記内燃機関の吸気通路側に前記排気ガスを還流させる排気還流管と、
前記排気還流管の上流端部の近傍に装着され、前記特定通路部分から前記吸気通路側に還流する排気ガス中の異物を捕集する異物捕集フィルタと、を備えた内燃機関の排気再循環装置であって、
前記特定通路部分が、前記筒状ケース部の内部のうち前記排気浄化ユニットより下流側の内部空間によって形成され、
前記異物捕集フィルタが、前記筒状ケース部の内壁面より前記内部空間側に突出する突面形状部を有するとともに、該突面形状部の突出方向が前記排気ガス通路の下流側に傾斜するよう方向付けられていることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
前記異物捕集フィルタの前記突面形状部が、前記排気ガス通路の上流側部分に面して配置された上流側フィルタ面と、前記排気ガス通路の下流側部分に面して配置されるとともに前記上流側フィルタ面より鉛直方向の下方側に偏倚するように配置された下流側フィルタ面と、を有し、
前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの流体抵抗より大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記上流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目が、前記下流側フィルタ面における前記異物捕集フィルタの網目より細かくなっていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分が前記筒状ケース部の内部に開口する開口位置が、前記筒状ケース部の内壁面からの前記異物捕集フィルタの前記突面形状部の突出位置より鉛直方向の下方側に位置していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記異物捕集フィルタが、前記突面形状部の突出方向を前記特定通路部分より下流側の排気ガス通路部分の開口位置に指向させて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項６】
前記筒状ケース部が、前記排気浄化ユニットの出口側に前記特定通路部分を形成するコーン形状部分を有し、
前記排気浄化ユニットの出口から前記突出位置側に向かって前記特定通路部分内に入る前記排気ガスの流れが、前記筒状ケース部の前記コーン形状部分に沿って前記突出位置側から前記開口位置側に向かって折り返されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３７２３６（Ｐ２０１２−２３７２３６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６４２７（Ｐ２０１１−１０６４２７）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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