JP6201737B2 - 内燃機関の排水装置 - Google Patents

Description

本発明は車両の内燃機関に関し、詳しくは吸排気中から水分を排水する排水装置に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化方法として、ＮＯｘトラップ触媒を用いたものが知られている。ＮＯｘトラップ触媒は、排気中のＮＯｘを酸化雰囲気中で捕捉し、捕捉したＮＯｘを還元雰囲気中で放出してＮ_２等に還元することでＮＯｘの排出濃度を低減している。また、ディーゼルエンジン搭載車には、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を除去するフィルタ装置が設けられており、ＮＯｘトラップ触媒はその耐熱性や配置スペースの観点から、一般的にフィルタ装置の下流側に配置されている。

さらに、排気の一部を吸気側に戻すことで燃焼室の燃焼温度を下げ、排気中のＮＯｘを低減させる排気再循環（ＥＧＲ）方式が知られている。ＥＧＲ方式には、過給機のタービン上流側排気通路からコンプレッサ下流側吸気通路に排気を戻す高圧ＥＧＲ方式と、タービン下流側で酸化触媒及びフィルタ装置下流側の排気通路からコンプレッサ上流側吸気通路に排気を戻す低圧ＥＧＲ方式とがある。ここで、低圧ＥＧＲ装置及びインタークーラ等の冷却手段を備えた内燃機関では、排気を含む吸気が冷却手段を通過して冷却される際に結露して凝縮水が発生する。この凝縮水が吸気と共に吸気通路から燃焼室に送られると、ウォーターハンマを引き起こしてしまう虞がある。

上述の問題を解決する内燃機関の排気浄化装置の一例が「特許文献１」に開示されている。この排気浄化装置では、インタークーラで発生した凝縮水を貯留する貯留タンクと、凝縮水を加熱して水蒸気とする加熱装置と、貯留タンクと触媒上流側の排気通路とに接続された水蒸気供給路とを有し、凝縮水を水蒸気に変えて触媒の上流側排気通路に供給している。

特開２０１３−１８０７５７号公報

上述の技術では、凝縮水が燃焼室に送られてウォーターハンマを引き起こすことが防止されているが、凝縮水を加熱して水蒸気とする加熱装置が必要となり、同装置の装着によりコスト増、スペース確保等の問題が生じ易い。そこで、インタークーラで発生した凝縮水をＮＯｘトラップ触媒の上流側排気管へ排出するために凝縮水排出通路を設置するという構成を採ることが考えられる。
この場合、凝縮水排出通路の出口より排出された凝縮水がその下流に配備のＮＯｘトラップ触媒に流動して、その凝縮水により触媒が急冷されると、熱応力により担体割れが生じ易くなり、排ガスが悪化するという問題がある。

更に、エンジンの低負荷域では十分な過給圧が得られないため、凝縮水排出通路を連通させた開弁時に凝縮水が吸気通路側に逆流し、排気通路へ排出できなくなってしまうという問題が生じ易い。そこで、凝縮水の排出を常時可能とするために、凝縮水排出通路の入口、出口の圧力差を増大させるような構成を採ることが望まれている。

本発明は上述の問題を解決するもので目的とするのは、凝縮水排出通路より排出された凝縮水がＮＯｘトラップ触媒を急冷しないような構成を採り、凝縮水の排気通路への排出を常時可能とすることができる内燃機関の排水装置の提供することにある。

請求項１記載の発明は、内燃機関の排気通路上に配置される排気後処理手段の上流側に形成された拡径部と、前記内燃機関の吸気通路に一端が、前記排気後処理手段の排気通路上流側に他端がそれぞれ接続されて前記吸気通路内の凝縮水を前記排気通路に排出する排水路と、を備え、前記排気後処理手段の上流側排気管の後端部は前記拡径部の拡径前部内に延長管部として延出し、前記排水路の他端の開口部は前記拡径前部内で前記延長管部と対向するよう、前記延長管部の重力方向で上側に配設したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の内燃機関の排水装置において、前記延長管部の端部は前記延長管部の径方向外側に延出した延出部が形成される、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関の排水装置において、前記排気後処理手段の容器本体の拡径前部はコーン形状の傾斜部を成し、前記排水路の他端を前記拡径前部の内部に接続した、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の路排水装置において、前記吸気通路に配置されたインタークーラ、を有し、前記排水路の一端が前記インタークーラ下流側の吸気通路に接続される、ことを特徴とする。

請求項１の発明は、インタークーラによって結露した凝縮水は排水路を通じて排気後処理手段の上流側の排気通路に排出されるため、排気の熱によって気化し排気後処理手段を通過して車外に排出することができる。また、排水路の他端の開口部と拡径前部内の延長管部とは少なくとも一部が対向して配置されているので、延長管部に当たって凝縮水が拡散されて排気の気化が促進されるとともに、延長管部の熱によって更に気化が促進される。これにより、凝縮水は気化または飛散して微粒化した上で排気後処理手段に導入されるので、目詰まりあるいは触媒の担体割れのリスクを低減できる。さらに、排水路の他端から流出した水が、重力方向で下側に位置する延長管部に当接するように排出でき、排水路からの水を確実に拡散させてから触媒側に飛散させることができる。

請求項２の発明は、排水路の他端から延長管部に向けて排出された凝縮水は、更に返しにより液体の凝縮水を排気通路上流側に戻されて拡散するので、延長管部の外周壁および拡径前部の内壁部の熱によって気化を促進させることができる。

請求項３の発明は、コーン形状の傾斜部の内部に延長管部を配置するため、排水路の他端から流出した凝縮水は延長管部の外周壁および拡径部の内壁部の熱によって昇温されながら確実に排気後処理手段側に移動する。これにより、排気後処理手段の目詰まりあるいは触媒の担体割れのリスクをさらに低減できる

請求項４の発明は、インタークーラ下流に生じた凝縮水を排水路を通して排気通路に流出させるので、エンジンがウオーターハンマを引き起こすことを防止できる。

本発明の一実施形態の内燃機関の排水装置を搭載する車載用ディーゼルエンジンの吸排気系の全体構成図である。 図１の内燃機関の排水装置で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施形態で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。 図３の他の実施形態の変形例で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の他の実施形態で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の他の実施形態で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線断面図である。 図６の他の実施形態の変形例で用いる触媒コンバーターを示し、（ａ）は前部の拡大部分切欠断面図、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ線断面図である。

本発明を適用した内燃機関の排水装置の特徴について、以下の図面を用いて解説する。
本発明は、要するに、吸気通路に生じた凝縮水を排気通路の触媒装置の上流側に排水させる際に触媒装置が破損することを防止できる排水分散構成を特徴とする。
ここでは、本発明の内燃機関の排水装置を車載用ディーゼルエンジンの給排気系に適用した場合を実施形態１として説明する。

実施形態１の内燃機関の排水装置が搭載された車載用ディーゼルエンジン（以下エンジンという）１は本体中央部を成すシリンダブロック２を備え、その上部にシリンダヘッド３を設ける。シリンダヘッド３の吸気側には吸気通路ＩＲを構成する吸気管４が、排気側には排気通路ＥＲを構成する排気管５がそれぞれ接続されている。シリンダヘッド３には、コモンレール１３を介して燃料噴射ポンプ１４が接続されている。更に、シリンダヘッド３には、一端をエアフィルタ６よりも下流側の吸気管４に接続されたブローバイガスを排出するブローバイガス通路２１の他端が接続されている。

吸気管４には、吸気通路ＩＲの上流側からエアフィルタ６、低圧スロットル弁７、低圧ＥＧＲバルブ８、過給機であるターボチャージャ９の図示しないコンプレッサ、インタークーラ１０、高圧スロットル弁１１、高圧ＥＧＲバルブ１２等が設けられている。
排気管５には、シリンダブロック２側である排気通路の上流側からターボチャージャ９の図示しないタービン、酸化触媒１５及び排気フィルタとしてのフィルタ装置１６が設けられている。

酸化触媒１５は、例えば白金のような貴金属触媒を担持しており、排気中のＮＯをＮＯ_２に転換する作用と、排気中のＨＣやＣＯ等の有害成分を酸化させる作用とを有している。ＮＯ_２はＮＯよりも酸化作用が強く、ＮＯ_２によってフィルタ装置１６に捕獲された粒子状物質（ディーゼル・パティキュレート）の酸化反応が促進される。また、このＮＯ_２は後述するＮＯｘトラップ触媒１８で還元除去される。フィルタ装置１６は排気中の粒子状物質を捕獲するフィルタ装置（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）であり、捕獲された粒子状物質はＮＯ_２の強力な酸化作用で燃焼除去される。

フィルタ装置１６の下流側には、排気中の酸素濃度量を検知する酸素濃度センサ（ＬＡＦＳ）１７が設けられており、その下流側に触媒であるＮＯｘトラップ触媒１８を内蔵した触媒コンバーター１９が、さらにその下流側に酸素濃度センサ２０が設けられている。排気通路ＥＲ上に配置される排気後処理手段であるＮＯｘトラップ触媒１８は、酸化雰囲気においてＮＯｘを捕捉し、捕捉したＮＯｘを例えばＨＣやＣＯ等を含む還元雰囲気中で放出して窒素（Ｎ_２）に還元する機能を有する浄化装置である。つまり、酸化触媒１５で生成されたＮＯ_２及び酸化触媒１５で酸化されずに排気ガス中に残存するＮＯを捕捉し、窒素（Ｎ_２）に還元して放出する。

高圧ＥＧＲバルブ１２の下方には、高圧ＥＧＲ管２３と高圧ＥＧＲクーラ２４とを有する高圧ＥＧＲ装置２２が配設されている。高圧ＥＧＲ管２３は、その一端を高圧スロットル弁１１とシリンダヘッド３との間の吸気管４に、その他端をシリンダヘッド３とターボチャージャ９のタービンとの間の排気管５にそれぞれ接続されており、その途中には高圧ＥＧＲクーラ２４が設けられている。高圧ＥＧＲ管２３の一端は、高圧ＥＧＲバルブ１２によって開閉される。

低圧ＥＧＲバルブ８の下方には、低圧ＥＧＲ管２６と低圧ＥＧＲクーラ２７とを有する排気再循環装置としての低圧ＥＧＲ装置２５が配設されている。低圧ＥＧＲ管２６は、その一端を低圧スロットル弁７とターボチャージャ９のコンプレッサとの間の吸気管４に、その他端をフィルタ装置１６とＮＯｘトラップ触媒１８との間の排気管５にそれぞれ接続されており、その途中に低圧ＥＧＲクーラ２７が設けられている。低圧ＥＧＲ管２６の一端は、低圧ＥＧＲバルブ８によって開閉される。

次に、吸気通路ＩＲ内に生じた凝縮水を排水路ｗｒを通して排気通路ＥＲ内に流出させる本発明の実施形態１に係る内燃機関の排水装置Ｍ１を説明する。
ここでの排水路ｗｒはその一端の開口部である流入口２８１がインタークーラ下流側であってインタークーラ１０と高圧スロットル弁１１との間の吸気管４の吸気路ＩＲに接続され、排気後処理手段であるＮＯｘトラップ触媒１８の排気路上流側に他端の開口部である排水口２８２が接続される。
なお、排水路ｗｒの一端の接続位置は、インタークーラ１０と高圧スロットル弁１１の間の吸気管４に限定されず、例えば、図１に２点鎖線で示すように排水路ｗｒを成す排水管２８ａの一端の流入口２８１ａをエンジン本体の上流の上流排気管５’に接続させた構成を採ってもよい。これにより、内燃機関のアイドリング中に排気通路ＥＸの内部で発生した凝縮水を排水路ｗｒを通じて排出することができる。
上述の排水管２８の途中には開閉弁２９が配設され、開閉弁２９にはこの開閉弁の開閉制御を行なう開閉弁制御部としての制御手段３０が接続される。

制御手段３０は、上述したように、排水管２８内に貯留された凝縮水の量が一定量に達したり、エンジン１の運転時間や走行距離が一定値に達した場合に開閉弁２９を開弁し、排水管２８内の凝縮水を触媒コンバーター１９を介して車外に排出する機能を備える。更に、制御手段３０は排水管２８から凝縮水が抜けて酸素濃度センサ２０が排水管２８を通じて漏出する吸気ガス内の酸素濃度を検出して、これがリーン側の所定値に達すると、排水管２８から凝縮水が完全に抜けたと判断し、開閉弁２９を閉弁させる機能を備える。この制御手段３０の制御により排水管２８からの凝縮水排出が完了後に吸気ガスが該排水管から排出され、エンジン１のトルク低下や出力低下を引き起こしてしまうことを防止している。

次に、図１に示すように、排気通路ＥＲを成す上流側排気管５０１の後端にＮＯｘトラップ触媒（排気後処理手段）１８を有する触媒コンバーター１９が接続される。この触媒コンバーター１９は、図２（ａ）に示すように、排気通路ＥＲの拡径部を成す筒状の容器本体（シエル）を備える。容器本体はＮＯｘトラップ触媒１８を収容保持する主部１９１と、主部１９１に連続形成された排気通路ＥＲ前側の拡径部である拡径前部１９２と、排気通路ＥＲ後側の拡径後部１９３とを有する。

拡径前部１９２は排気路下流に向けて排気路径を徐々に拡大するコーン形状の傾斜部（フロントコーン）を成し、その前端が排気通路上流側の上流側排気管５０１に接続される。拡径後部１９３は下流に向けて排気路径を徐々に縮小するコーン形状の傾斜部を成し、その後端が排気通路下流側の下流側排気管５０２に接続される。
図２（ａ）に示すように、上流側排気管５０１の後端部は拡径前部１９２の前端に重なり互いに溶着された上で拡径前部１９２内の中央部近傍まで直管状の延長管部５０１１として延出形成される。なお、延長管部５０１１の後端縁はＮＯｘトラップ触媒１８を支持する担持体前面ｆ１のほぼ中央域に向けて配備される。

図２（ａ）に示すように、傾斜部を成す拡径前部１９２はその外壁の上部にボス３１を溶着し、該ボス３１に設けた貫通孔の上端側を排水管２８の他端である排水側と接続している。ボス３１の貫通孔の下端側は拡径前部１９２を貫通して拡径前部１９２の内部に向けて排水口２８２を形成している。
ここで、図２（ｂ）に示すように、排水路の他端となる排水口２８２は延長管部５０１１の重力方向ｇで上側に配置される。

このような内燃機関の排水装置Ｍ１の作動を説明する。
エンジン１の運転中、特に低圧ＥＧＲ装置２５使用時にはインタークーラ１０の出口部に多量の凝縮水が発生する。発生した凝縮水は、排水路を通ってＮＯｘトラップ触媒１８の上流側近傍に位置する拡径前部１９２内に送られ、触媒コンバーター１９を介して車外に排出される。この場合、排水路を成す排水管２８の途中に設けられた開閉弁２９が閉じられているときには排水管２８内に貯留される。開閉弁２９は、排水管２８内に設けられた図示しない水位センサによって貯留された凝縮水の量が一定量に達したとき、あるいはエンジン１の運転時間や走行距離が一定値に達したときに制御手段３０に開弁駆動される。

エンジン１の運転中に排気通路ＥＲを流動してきた排気は容器本体（シエル）内に流入してから、ＮＯｘトラップ触媒１８を保持する担持体前面ｆ１に拡散して流入している。その際、図２（ａ）に示すように、フロントコーンを成す拡径前部１９２の内空間では排気路下流側（図中右側）ほど拡径しており、上流側内圧Ｐｅｒが比較的小さく、下流側内圧Ｐｅｒが比較的大きくなっている。ここで拡径前部１９２の前側には排水口２８２が開口し、ベンチュリー効果により同位置の上流側内圧Ｐｅｒが比較的小さいことよりベンチュリー効果により排水管２８を通してインタークーラ１０の出口部の凝縮水が圧力差により排水口２８２より拡径前部１９２内に排出される。

この際、図２（ｂ）に示すように、排水口２８２から流出した凝縮水が重力方向ｇで下側に位置する延長管部５０１１に当接するように排出され、２点鎖線の矢印で示すように凝縮水が確実に分散、拡散される。その上で、排気路中心線の方向である排気路方向Ｘに流動する。この後、凝縮水は排気の熱によって気化し、蒸発して、ＮＯｘトラップ触媒１８を支持する担持体前面ｆ１に飛散し、触媒コンバーター１９を通過して車外に排出される。
このように、排水路の排水口２８２と拡径前部１９２内の延長管部５０１１とは少なくとも一部が対向配備されるので、延長管部５０１１に当たった凝縮水が拡散されて気化が促進されるとともに、延長管部５０１１の熱によって更に気化が促進される。これにより、凝縮水は気化または飛散して微粒化した上で触媒コンバーター１９（排気後処理手段）に導入されるので、目詰まりあるいは触媒の担体割れのリスクを低減できる。

上述の実施形態１の内燃機関の排水装置Ｍ１では直管状を成した延長管部５０１１より、排気路方向Ｘに排気ガスが流出し、この際、排気ガスとその流れに乗った微粒化した凝縮水の混合体が、ＮＯｘトラップ触媒１８の担持体前面ｆ１に当接して、そのまま流れ込み、あるいは拡径方向に拡散している。
これに代えて、図３（ａ）、（ｂ）に示すような構成を採る実施形態２に係る内燃機関の排水装置Ｍ２を次に説明する。

実施形態２の内燃機関の排水装置Ｍ２は実施形態１の排水装置Ｍ１と比べて、延長管部５０１１ａの形状が相違するのみで、その他の構成は同様である。このため、重複部材には同一符号を付し、その説明を略し、相違する延長管部５０１１ａを主にして、図３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、排気通路上にＮＯｘトラップ触媒１８を有した触媒コンバーター１９ａが配備され、その拡径部を成す容器本体が、主部１９１ａと、その前部のコーン形状の拡径前部１９２ａと、その後部のコーン形状の拡径後部１９３ａとを有する。

図３（ａ）に示すように、上流側排気管５０１は拡径前部１９２ａに溶着された上で拡径前部１９２ａの中央部近傍まで排気路方向Ｘに沿って延長管部５０１１ａとして延出形成される。
ここでの延長管部５０１１ａはその後端部が延長管部５０１１ａの径方向外側に延出した延出部が返し部５０１２ａとして形成されている。

この内燃機関の排水装置Ｍ２の場合、排水口２８２からの凝縮水が重力方向ｇで下側の延長管部５０１１ａに当接して、分散、拡散される。更に、返し５０１２ａにより凝縮水を排気通路上流側に戻して凝縮水を確実に拡散する。この後、凝縮水は排気の熱によって気化し、蒸発して、排気路方向Ｘに流動し、ＮＯｘトラップ触媒１８に飛散し、ここを通過して車外に排出される。このように排気管端部に返し５０１２ａを設けると、凝縮水液滴が排気ガス流れ（２点鎖線で示す矢印）に乗りにくくなり、拡散効果がより増し、担体割れ防止の効果が増加する。

上述の実施形態２の内燃機関の排水装置Ｍ２では延長管部５０１１ａがその後端部に返し部５０１２ａを形成していたが、返し部５０１２ａの外径をより拡大させてもよく、内燃機関の排水装置の変形例Ｍ２’として次に説明する。
実施形態２の内燃機関の排水装置の変形例Ｍ２’では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、排気通路上にＮＯｘトラップ触媒１８を有した触媒コンバーター１９ｂが配備される。ここでの触媒コンバーター１９ｂの拡径前部１９２ｂには上流側排気管５０１が溶着された上で拡径前部１９２ｂの中央部近傍まで延長管部５０１１ｂが延出形成される。

延長管部５０１１ｂはその後端部が延長管部５０１１ｂの径方向外側に大きく延出した延出部が拡大返し部５０１２ｂとして形成されている。拡大返し部５０１２ｂはその外周縁部が拡径前部１９２ｂの内壁面ｆ２に対して所定の環状隙間ｔｒを保って対向して形成される。
実施形態２の内燃機関の排水装置の変形例Ｍ２’の場合、内燃機関の排水装置Ｍ２と同様に凝縮水が延長管部５０１１ｂに当接して、分散、拡散され、排気の熱によって気化し、蒸発してＮＯｘトラップ触媒１８を経て、車外に排出される。特に、排水口２８２から排出された凝縮水の量が多いとする。

この場合、排水口２８２から下側の延長管部５０１１ｂに噴出された凝縮水は排気通路上流側や延長管部５０１１ｂの全周に拡散し、更に、拡大返し部５０１２ｂで拡径方向に分散されて外周縁の環状隙間ｔｒより排出されてから排気ガス流れに混入する。このように排気管端部に拡大返し５０１２ｂを設けると、多量の凝縮水が流出しても、排気ガス流れ（２点鎖線で示す矢印）に乗りにくくなり、拡散効果が増し、担体割れ防止効果を維持できる。

上述の実施形態２の内燃機関の排水装置の変形例Ｍ２’では延長管部５０１１ａの後端部に拡大返し部５０１２ｂを形成したが、この拡大返し部を更に拡経化した上で拡径前部に溶着した構成の実施形態３の内燃機関の排水装置Ｍ３を次に説明する。
実施形態３の内燃機関の排水装置Ｍ３は実施形態２の変形例の排水装置Ｍ２’と比べて、延長管部５０１１ｃと拡径前部１９２ｃとの結合構成が相違するのみで、その他の構成は同様である。このため、重複部材には同一符号を付し、その説明を略し、相違する延長管部５０１１ｃと拡径前部１９２ｃを主にして、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

図５（ａ）に示すように、排気通路上にＮＯｘトラップ触媒１８を有した触媒コンバーター１９ｃが配備される。ここでの触媒コンバーター１９ｃの拡径前部１９２ｃには上流側排気管５０１が溶着された上で拡径前部１９２ｃの中央部近傍まで延長管部５０１１ｃが延出形成される。
延長管部５０１１ｃはその後端部が延長管部５０１１ｃの径方向外側に大きく延出した延出部が拡大返し部５０１２ｃとして形成されている。拡大返し部５０１２ｃはその外周縁部が拡径前部１９２の内壁面ｆ２に当接し、重力方向最下点付近の一部区間を除いて、互いが環状に長く溶着され、溶着ビードｍｃが形成される。

ここで、重力方向最下点付近のみが拡大返し部５０１２ｃと拡径前部１９２ｃの内壁面間に所定隙間ｔｃを成す非溶接区間４０ｃが形成される。ここでは拡大返し部５０１２ｃと拡径前部１９２ｃの内壁面間に環状空間Ｅｃが形成され、重力方向最下点付近の非溶接区間４０ｃの所定隙間ｔｃを通してのみ拡径前部１９２ｃ後方の空間に連通している。
実施形態３の内燃機関の排水装置Ｍ３の場合、凝縮水が延長管部５０１１ａに当接して、拡散されてから環状空間Ｅｃ内に滞留する。その上で、排出された凝縮水の量が少ないと、環状空間Ｅｃ内より直ちに重力方向最下点付近の非溶接区間４０ｃの所定隙間ｔｃより拡径前部１９２ｃ後方の空間に排出される。この非溶接区間４０ｃのからの凝縮水は排気通路の中央側より比較的離れ、排気ガス流に乗りにくい状態にあり、この点で拡散効果が増し、担体割れ防止効果を確実に維持できる。

一方、排水口２８２ｃから多量に凝縮水が排出されると、環状空間Ｅｃ内に滞留し、徐々に拡径前部１９２ｃ後方の空間より排気ガス流に乗りにくい状態で、排出期間が継続されて排出されることと成る。このように、環状空間Ｅｃが一時的に多量に凝縮水が排出されることを抑えるので、経時的に拡散効果が増し、担体割れ防止効果を維持できる。
上述の実施形態３の内燃機関の排水装置Ｍ３では環状空間Ｅｃが形成され、溶着ビードｍｃの重力方向最下点付近に非溶接区間４０ｃを形成した。これに対し、溶着ビードｍｄの斜め上方に所定隙間ｔｄを有する非溶接区間４０ｄを形成した実施形態４の内燃機関の排水装置Ｍ４を次に説明する。

実施形態４の内燃機関の排水装置Ｍ４は実施形態３の排水装置Ｍ３と比べて、非溶接区間４０ｄが溶着ビードｍｄの斜め上方に形成された点以外の構成が同様である。このため、重複部材には同一符号を付し、その説明を略し、相違する延長管部５０１１ｄと拡径前部１９２ｄとを主にして、図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）に示すように、排気通路上にＮＯｘトラップ触媒１８を有した触媒コンバーター１９ｄが配備される。触媒コンバーター１９ｄの拡径前部１９２ｄには上流側排気管５０１が溶着された上で拡径前部１９２ｄの中央部近傍まで延長管部５０１１ｄが延出形成される。

延長管部５０１１ｄはその後端部が延長管部５０１１ｄの径方向外側に大きく延出した延出部が拡大返し部５０１２ｄとして形成されている。拡大返し部５０１２ｄはその外周縁部が拡径前部１９２ｄの内壁面ｆ２に当接し、重力方向最下点付近の一部区間を除いて、互いが環状に長く溶着され、溶着ビードｍｄが形成される。ここで、溶着ビードｍｄの斜め左右上方に２つの非溶接区間４０ｄか形成される。ここでは拡大返し部５０１２ｄと拡径前部１９２ｄの内壁面間に環状空間Ｅｃが形成され、この環状空間Ｅｃが斜め左右上方に非溶接区間４０ｄの所定隙間ｔｄを通して拡径前部１９２ｄ後方の空間に連通している。

実施形態４の内燃機関の排水装置Ｍ４の場合、凝縮水が延長管部５０１１ｄに当接して、拡散されてから環状空間Ｅｄ内に滞留する。環状空間Ｅｄは重力方向下側が溶着ビードｍｄで閉鎖されるので排出された凝縮水は滞留を続ける。このように、凝縮水を一時的に蓄えて、延長管部５０１１ｄや拡径前部１９２ｄから伝達される排気の熱によって凝縮水の昇温，蒸発を促進する。これにより、一時的に多量の凝縮水が流入しても、ここからの排出を抑制でき、担体割れ防止効果が増す。しかも、気化した凝縮水が斜め左右上方の非溶接区間４０ｄより排出されても、排気通路の中央側より比較的離れているため、排気ガス流に乗りにくい状態にあり、この点でも拡散効果が増し、担体割れ防止効果を確実に維持できる。

上述の実施形態４の内燃機関の排水装置Ｍ４では溶着ビードｍｄの斜め左右上方に非溶接区間４０ｄを２つ形成していたが、非溶接区間４０ｄを更に追加形成してもよく、内燃機関の排水装置の変形例Ｍ４’として次に説明する。

実施形態４の内燃機関の排水装置の変形例Ｍ４’では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、触媒コンバーター１９ｅの拡径前部１９２ｅの内壁面ｆ２に、延長管部５０１１ｅの後端部の拡大返し部５０１２ｅの外周縁部が溶着され、環状空間Ｅｅが設けられる。更に、ここで形成された溶着ビードｍｅには斜め左右上方と、重力方向最下点付近の３箇所に非溶接区間４０ｅ、４０ｅｄが形成される。なお、最下点付近の非溶接区間４０ｅｄには凝縮水が環状空間Ｅｅに一時的に留まり、その間に凝縮水の昇温、蒸発を促進できる程度の微小な隙間ｔｅが形成される。

実施形態４の内燃機関の排水装置の変形例Ｍ４’では、斜め左右上方の２つの非溶接区間４０ｅからは、延長管部５０１１ｅや拡径前部１９２ｅから伝達される排気の熱により生成された凝縮水の蒸気や飛散状態の液体が排出され、重力方向最下点付近の非溶接区間４０ｅｄからは排気の熱により加熱された凝縮水が液体状あるいは気化して排出される。これら３箇所の非溶接区間４０ｅ、４０ｅｄの所定隙間ｔｅより拡径前部１９２ｃの後方の空間に分散して排出された気化あるいは液体状の凝縮水は、排気通路の中央側より比較的離れ、排気ガス流に乗りにくい状態にあり、この点で拡散効果が増し、担体割れ防止効果を維持できる。

このように、重力方向最下点とそれ以外の一部区間を除いて，拡大返し部５０１２ｅの外周と拡径前部１９２ｅ（フロントコーン）を溶接すれば，排出された凝縮水を一時的に蓄えて排気管と拡径前部１９２ｅの熱で凝縮水の昇温，蒸発を促進させつつ、満水になることを防げるため、担体割れ防止効果が増す。
上述のところにおいて、内燃機関の排水装置は車載用ディーゼルエンジンに搭載されるとしたが、場合により定置式ディーゼルエンジンに搭載されてもよく、更に、ガソリンエンジンに搭載されてもよく、これらの場合もほぼ同様の効果が得られる。

１ 内燃機関（エンジン）
４ 吸気管
５ 排気管
５０１ 上流側排気管
５０１１ａ〜５０１１ｅ 延長管部
５０１２ａ 返し
５０１２ｂ〜５０１２ｅ 拡大返し
９ 過給機（ターボチャージャ）
１０ インタークーラ
１８ ＮＯｘトラップ触媒（排気後処理手段）
１９ 触媒コンバーター
１９１ 主部
１９２ 拡径前部
２０ 酸素濃度センサ
２５ 排気再循環装置（低圧ＥＧＲ装置）
２８ 排水管
３０ 制御手段（開閉弁制御部）
ｗｒ 排水路
ＩＲ 吸気通路
ＥＲ 排気通路
Ｍ１〜Ｍ４ 内燃機関の排水装置
Ｘ 排気路方向

Claims (4)

1. 内燃機関の排気通路上に配置される排気後処理手段の上流側に形成された拡径部と、
   前記内燃機関の吸気通路に一端が、前記排気後処理手段の排気通路上流側に他端がそれぞれ接続されて前記吸気通路内の凝縮水を前記排気通路に排出する排水路と、を備え、
   前記排気後処理手段の上流側排気管の後端部は前記拡径部の拡径前部内に延長管部として延出し、
   前記排水路の他端の開口部は前記拡径前部内で前記延長管部と対向するよう、前記延長管部の重力方向で上側に配設したことを特徴とする内燃機関の排水装置。
2. 前記延長管部の端部は前記延長管部の径方向外側に延出した延出部が形成される、
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排水装置。
3. 前記排気後処理手段の容器本体の拡径前部はコーン形状の傾斜部を成し、
   前記排水路の他端を前記拡径前部の内部に接続した、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の排水装置。
4. 前記吸気通路に配置されたインタークーラ、を有し、
   前記排水路の一端が前記インタークーラ下流側の吸気通路に接続される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の排水装置。

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