DE102004052229A1

DE102004052229A1 - Abgas-Wärmetauschvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102004052229A1
Application number: DE102004052229A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kariya Hayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-07-07
Also published as: JP2005133580A

Abstract

Ein erstes Umschaltventil (8) schließt einen Kühlwasser-Einlassdurchtritt (6), ein zweiten Umschaltventil (9) schließt zwischen einem zweiten EGR-Durchtritt (4) und dem EGR-Kühler (2) ab, und das zweite Umschaltventil (9) verbindet kommunizierend zwischen einem Bypass-Durchtritt (5) und dem EGR-Kühler (2), wenn ein EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird, derart, dass ein EGR-Ventil (14) den zweiten EGR-Durchtritt (4) schließt. Deshalb fließt Kühlwasser nicht in den EGR-Kühler (2), und Abgas tritt durch den EGR-Kühler (2), wenn der EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird. Ein Motor (16) ist in einem Zustand hoher Last, und Abgase mit hoher Temperatur treten durch den EGR-Kühler (2) aus, wenn der EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird. Deshalb steigt die Temperatur einer inneren Rippe (203) in dem EGR-Kühler (2), so dass auf den inneren Rippen (203) sich ansammelnder SOF verdampft wird und der verdampfte SOF aus dem EGR-Kühler (2) ausströmt. Somit kann auf den inneren Rippen (203) sich ansammelnder SOF leicht entfernt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgas-Wärmetauschvorrichtung, welche einen Wärmetausch zwischen Abgas, welches von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, und Kühlfluid ausführt. Insbesondere ist die Abgas-Wärmetauschvorrichtung wirksam für einen EGR (exhaust gas recirculation = Abgasrückführung)-Kühler, welcher Abgas in einem EGR-System kühlt. Der EGR-Kühler kühlt Abgas, um Stickoxide (NOx), welche in dem Abgas enthalten sind, unter Verwendung von Kühlfluid wie Kühlwasser eines Motors zu reduzieren.
Luft wird in einen Zylinder des Motors angesaugt und die Einlassluft wird teilweise durch in dem Abgas enthaltenes CO2 und H2O in einem EGR-Betrieb ersetzt. Wärmekapazität der Einlassluft steigt in dem Zylinder an, so dass eine Temperatur von Verbrennungsgas gesenkt werden kann. Im Übrigen kann überschüssige Luft in dem Zylinder reduziert werden. Das heißt, die Konzentration von Sauerstoff, welche in der Einlassluft enthalten ist, sinkt, so dass eine Menge von NOx-Emission durch den EGR-Betrieb reduziert werden kann.
Abgas enthält PM (particulate matter = Partikelsubstanz) zusätzlich zu NOx und CO2. Jeder PM ist ein Partikel, welcher einen Durchmesser von weniger als einige Mikrometer aufweist, und enthält hauptsächlich SOF (soluble organic fraction = lösbarer organischer Anteil), Ruß (Kohlenstoff) und Sulfat (SO2/SO3) mit kombiniertem Wasser. Im Allgemeinen sind SOF und Ruß ein Hauptbestandteil von PM und ist eine Menge von Sulfat mit kombiniertem Wasser klein. SOF wird durch unverbranntem Kraftstoff und Schmieröl erzeugt. Ruß sind Polymere von Kohlenstoff, welche bei der Verbrennung ausgebildet werden. Sulfat wird durch im Kraftstoff enthaltenen Schwefel erzeugt. SOF ist anhaftend, und Ruß ist nicht anhaftend.
PM kann an Radiatorrippen anhaften, wenn PM durch den EGR-Kühler durchtritt. Eine von Abgas an Kühlwasser abgestrahlte Wärmemenge sinkt und eine Kühlleistung des EGR-Kühlers sinkt, wenn PM sich auf den Radiatorrippen sammelt, da PM eine kleine Wärmeleitfähigkeit aufweist. Im Übrigen sinkt die Querschnittsfläche des Durchtritts des EGR-Kühlers, und steigt ein Differentialdruck des Abgases. Deshalb sinkt eine Menge von durch den EGR-Kühler strömendem Abgas.

Gemäß JP-A-2003-106794 werden dreieckige Kühlschlitze in Rippen auf einem Wärmetauscher ausgebildet, so dass ein Abstand zwischen einem Paar von Kühlschlitzen groß zu der stromabwärtigen Seite bezüglich des Abgases wird. Die dreieckigen Kühlschlitze sind entlang der Abgasströmung angeordnet. Die Abgasströmung erzeugt vertikale Wirbel, welche in Spalte zwischen den Kühlschlitzen gezogen werden. Die vertikalen Wirbel rotieren senkrecht zu der Abgasströmung. Somit wird Abgas in der Umgebung der Oberfläche der Rippen beschleunigt, so dass PM, insbesondere nicht anhaftender Ruß, von den Rippen geblasen werden kann.

Jedoch kann anhaftender SOF nicht in diesem Aufbau von Rippen geblasen werden. Des Weiteren kann Ruß über SOF mit den Rippen verbunden sein.

Mit Blick auf die vorstehenden Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Abgas-Wärmetauschvorrichtung bereitzustellen, in welcher auf Rippen eines Abgas-Wärmetauschers ansammelnder SOF einfach entfernt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Abgas-Wärmetauschvorrichtung einen Abgas-Wärmetauscher, einen Kühlfluid-Durchtritt, ein erstes Umschaltventil, einen Auspuff-Einlassdurchtritt, einen Auspuff-Auslassdurchtritt, einen Auspuff-Bypass-Durchtritt, ein zweites Umschaltventil, ein Steuerventil, und Steuermittel.

Der Abgas-Wärmetauscher führt einen Wärmetausch zwischen Abgas, welches von einem Motor abgegeben wird, und Kühlfluid aus. Der Kühlfluid-Durchtritt leitet Kühlfluid in den Abgas-Wärmetauscher, und der Kühlfluid-Durchtritt leitet Kühlfluid aus dem Abgas-Wärmetauscher ein. Das erste Umschaltventil ist in dem Kühlfluid-Durchtritt vorgesehen, um den Kühlfluid-Durchtritt zu öffnen und zu schließen. Der Auspuff-Einlassdurchtritt leitet Abgas von einer Auspuffleitung des Motors in den Abgas-Wärmetauscher ein. Der Auspuff-Auslassdurchtritt leitet Abgas, welches aus dem Abgas-Wärmetauscher ausströmt, in eine Einlassleitung des Motors ein. Der Auspuff-Bypass-Durchtritt verbindet den Auspuff Auslassdurchtritt und die Auspuffleitung. Das zweite Umschaltventil ist in der Lage, den Auspuff-Auslassdurchtritt mit dem Abgas-Wärmetauscher kommunizierend zu verbinden und den Auspuff-Bypass-Durchtritt gleichzeitig zu schließen. Das zweite Umschaltventil ist in der Lage, den Auspuff-Auslassdurchtritt zu schließen und gleichzeitig den Auspuff-Bypass-Durchtritt mit dem Abgas-Wärmetauscher kommunizierend zu verbinden. Das Steuerventil ist zwischen dem Abgas-Wärmetauscher und der Einlassleitung in dem Auspuff-Auslassdurchtritt vorgesehen, um eine Menge von durch den Auspuff-Auslassdurchtritt strömendem Abgas zu steuern. Das Steuermittel steuert das erste Umschaltventil, das zweite Umschaltventil und das Steuerventil.

Das Steuermittel betätigt das erste Umschaltventil dahingehend, den Kühlfluid-Durchtritt zu schließen, und steuert das zweite Umschaltventil dahingehend, den Auspuff-Auslassdurchtritt zu schließen und zwischen dem Abgas-Wärmetauscher und dem Auspuff-Bypass-Durchtritt kommunizierend zu verbinden, wenn jede der folgenden drei Bedingungen erfüllt sind. Erstens ist zumindest eine vorbestimmte Bedingung, welche eine Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher anzeigt, erreicht. Zweitens ist das Steuerventil dahingehend gestellt, den Auspuff-Auslassdurchtritt zu schließen. Drittens wird der Motor in einem vorbestimmten Betriebsbereich betrieben.

Alternativ kann die Abgas-Wärmetauschvorrichtung einen Abgas-Wärmetauscher, einen Auspuff-Durchtritt, ein Steuerventil, einen Kühlfluid-Durchtritt, ein erstes Umschaltventil und Steuermittel enthalten.

Der Abgas-Wärmetauscher führt einen Wärmetausch zwischen Abgas, welches von einem Motor abgegeben wird, und Kühlfluid aus. Der Auspuff-Durchtritt leitet Abgas in den Abgas-Wärmetauscher, und der Auspuff-Durchtritt leitet Abgas aus dem Abgas-Wärmetauscher ab. Das Steuerventil ist in dem Auspuff Durchtritt vorgesehen, um eine Menge von Abgas, welches durch den Auspuff-Durchtritt strömt, zu steuern. Der Kühlfluid-Durchtritt leitet Kühlfluid in den Abgas-Wärmetauscher, und der Kühlfluid-Durchtritt leitet Kühlfluid aus dem Abgas-Wärmetauscher ab. Das erste Umschaltventil ist in dem Kühlfluid-Durchtritt angeordnet, um den Kühlfluid-Durchtritt zu öffnen und zu schließen. Das Steuermittel steuert das erste Umschaltventil und das Steuerventil.

Das Steuermittel betätigt das erste Umschaltventil dahingehend, den Kühlfluid-Durchtritt zu schließen, wenn jede der folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind. Erstens ist zumindest eine vorbestimmte Bedingung, welche eine Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher anzeigt, erfüllt. Zweitens tritt Abgas durch das Steuerventil.

Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, welche unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird. In den Zeichnungen ist:
1 ein schematischer Überblick, welcher ein EGR-System zeigt, welches einen EGR-Kühler gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine teilweise geschnittene Draufsicht, welche den EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, welche den EGR-Kühler entlang der Linie III-III in 2 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine geschnittene Vorderansicht, welche den EGR-Kühler entlang der Linie IV-IV in 2 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 eine perspektivische Ansicht, welche innere Rippen des EGR-Kühlers gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Graph, welcher ein Verhältnis zwischen einer Kraftstoff-Einspritzmenge Q und einer Drehzahl N eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt; und
7 eine schematische Übersicht, welche ein EGR-System zeigt, welches den EGR-Kühler gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist, wird Abgas aus einem Motor 16 durch eine Auspuffleitung 18 des Motors 16 abgegeben. Das Abgas wird teilweise in eine Einlassleitung 17 des Motors 16 durch einen ersten EGR-Durchtritt 3, einen EGR-Kühler 2 und einen zweiten EGR-Durchtritt 4 eingeleitet, welche miteinander in einem EGR (exhaust gas recovery) System 1 kommunizierend verbunden sind. Das EGR-System 1 dient als eine Abgas-Wärmetauschvorrichtung. Der EGR-Kühler 2 dient als ein Abgas-Wärmetauscher. Der erste EGR-Durchtritt 3 dient als ein Auspuff-Einlassdurchtritt. Der zweite EGR-Durchtritt 4 dient als ein Auspuff-Auslassdurchtritt.
Von dem Motor 16 ausgestoßenes Gas wird teilweise in Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 16 durch die Einlassleitung 17 eingeleitet. Abgas tritt durch den ersten EGR-Durchtritt 3, den EGR-Kühler 2 und den zweiten EGR-Durchtritt 4, und Kühlwasser des Motors 16 wird durch den Motor 16, einen Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6, den EGR-Kühler 2 und einen Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 zirkuliert. Somit wird Wärme zwischen dem Abgas und dem Kühlwasser getauscht, so dass das Abgas gekühlt wird. Das gekühlte Abgas wird in die Einlassleitung 17 durch den zweiten EGR-Durchtritt 4 eingeleitet. Wie in 2 gezeigt ist, ist der EGR-Kühler 2 aus einem Gehäuse 201, Kernplatten 210, mehreren Auspuffrohren 211, einem Abgas-Einlassanschluss (Gaseinlassanschluss) 206 und einem Abgas-Auslassanschluss (Gasauslassanschluss) 207 aufgebaut.
Das Gehäuse 201 bildet im Inneren einen Kühlwassergang 202 (1) aus. Der Kühlwassergang 202 dient als ein Kühlfluidgang. Die Kernplatten 210 verschließen jeweils beide Enden des Gehäuses 201. Die Auspuffrohre 211 sind in dem Gehäuse 201 vorgesehen derart, dass die Auspuffrohre 211 durch die Kernplatten 210 auf beiden Endseiten getragen werden. Die Auspuffrohre 211 nehmen jeweils innere Rippen 203 auf (4). Der Abgas-Einlassanschluss 206 und der Abgas-Auslassanschluss 207 sind jeweils mit den Auspuffrohren 211 kommunizierend verbunden.
Hochtemperatur-Abgas und Hochtemperatur-Kühlwasser treten durch den EGR-Kühler 2. Deshalb sind die den EGR-Kühler 2 aufbauenden Komponenten, wie das Gehäuse 201, die Kernplatten 210, die Auspuffrohre 211, der Gaseinlassanschluss 206 und der Gasauslassanschluss 207 aus einem wärmebeständigen und korrosionsbeständigen Material, wie rostfreiem Stahl, ausgebildet.
Wieder Bezug nehmend auf 2 strömt Abgas von dem Motor 16 in den EGR-Kühler 2, das heißt in die Auspuffrohre 211 durch den Gaseinlassanschluss 206, welcher auf einer Endseite des Gehäuses 201 vorgesehen ist. Das Abgas führt einen Wärmetausch mit Kühlwasser aus, welches durch den Kühlwassergang 202 (1) strömt. Das Abgas strömt aus dem Gasauslassanschluss 207, welcher auf der anderen Seite des Gehäuses 201 des EGR-Kühlers 2 vorgesehen ist, nachdem es durch die Auspuffrohre 211 durchgetreten ist.
Die Auspuffrohre 211 bilden jeweils Auspuff Durchtritte 208 in dem EGR-Kühler 2. Die Auspuffrohre 211 sind aus Paaren von Platten aufgebaut, welche miteinander von gegenüberliegenden Seiten aus verbunden sind, um in einer flachen rechtwinkligen Parallelepipedform vorzuliegen. Die Auspuffrohre 211 weisen im Inneren innere Rippen 203 auf. Die inneren Rippen 203 sind aus Plattenteilen ausgebildet, welche jeweils gebogen sind, um die Auspuffrohre 211 in dünne Durchtritte zu unterteilen. Wie in 5 gezeigt ist, sind im Wesentlichen dreieckige Kühlschlitze 209 auf den Wänden der inneren Rippen 203 ausgebildet, welche mit den Wänden der Auspuffrohre 211 verbunden sind. Jeder Kühlschlitz 209 weist eine Höhe auf, welche zu der stromabwärtigen Seite der Abgasströmung hin höher wird. Rippen 212 sind in den Auspuffrohren 211 auf der stromaufwärtigen Seite der Abgasströmung ausgebildet, um ein Sieden des Kühlwassers einzuschränken.
Kühlwasser strömt von dem Motor 16 in den Kühlwassergang 202, welcher ein äußerer Raum der Auspuffrohre 211 in dem EGR-Kühler 2 ist, nachdem es durch eine Kühlwasser-Einlassleitung 204 durchgetreten ist, welche auf einer Seitenwand des Gehäuses 201 vorgesehen ist, wie durch Pfeile in 4 gezeigt ist. Das Kühlwasser führt einen Wärmetausch mit Abgas aus, welches durch die Auspuff-Durchtritte 208 in den Auspuffrohren 211 durchtritt, und das Kühlwasser strömt aus dem EGR-Kühler 2 durch eine Kühlwasser-Auslassleitung 205 aus, welche an einer oberen Wand des Gehäuses 201 vorgesehen ist.
Um die Kühlschlitze 209 herum werden Wirbel gebildet, wenn Abgas durch die Abgas-Durchtritte 208 in dem EGR-Kühler 2 strömt. Insbesondere rotiert der Wirbel von der Außenseite eines Paars der Kühlschlitze 209 zu der Innenseite des Paars von Kühlschlitzen 209. Die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases wird zwischen dem Paar von KühIschlitzen 209 und der äußeren Vertikalwand 203b zu dem Stromabwärtigen der Abgasströmung hin beschleunigt.
Die Abgasströmung bildet Wirbel und die Abgasströmung wird in den Auspuffrohren 211 beschleunigt, so dass insbesondere Ruß aus PM (particulate matters), welche sich auf horizontalen Wänden 203a und den vertikalen Wänden 203b der inneren Rippen 203 sammeln, aus dem EGR-Kühler 2 heraus geblasen werden.
Wieder Bezug nehmend auf 1 sind die Auspuffleitung 18 und der Gaseinlassanschluss 206 des EGR-Kühlers 2 über einen ersten EGR-Durchtritt 3 kommunizierend verbunden, welcher als ein Auspuff-Einlassdurchtritt dient, durch welchen Abgas aus der Auspuffleitung 18 des Motors 16 in den EGR-Kühler 2 eingeleitet wird.
Die Einlassleitung 17 und der Gasauslassanschluss 207 des EGR-Kühlers 2 sind über einen zweiten EGR-Durchtritt 4 kommunizierend verbunden, welcher als ein Auspuff-Auslassdurchtritt dient, durch welchen Abgas aus dem EGR-Kühler 2 in die Einlassleitung 17 des Motors 16 eingeleitet wird.
Ein Bypass-Durchtritt 5, welcher als ein Auspuff-Bypass-Durchtritt dient, ist derart vorgesehen, dass der zweite EGR-Durchtritt 4, das heißt die stromabwärtige Seite der Abgasströmung bezüglich des EGR-Kühlers 2, und die Auspuffleitung 18 durch den Bypass-Durchtritt 5 kommunizierend verbunden sind.
Ein zweites Umschaltventil 9 (Dreiwegeventil) ist zwischen dem zweiten EGR-Durchtritt 4 und dem Bypass-Durchtritt 5 vorgesehen, so dass das zweite Umschaltventil 9 einen Strömungsdurchtritt unter dem zweiten EGR-Durchtritt 4, dem Bypass-Durchtritt 5 und dem EGR-Kühler 2 umschaltet. Insbesondere sind durch das zweite Umschaltventil 9 der zweite EGR-Durchtritt 4 und der EGR-Kühler 2 dazwischen kommunizierend verbunden, gleichzeitig der Bypass-Durchtritt 5 und der EGR-Kühler 2 dazwischen durch dieses blockiert. Alternativ sind durch das zweite Umschaltventil 9 der Bypass-Durchtritt 5 und der EGR-Kühler 2 dazwischen kommunizierend verbunden, gleichzeitig der zweite EGR-Durchtritt 4 und der EGR-Kühler 2 dazwischen durch dieses blockiert. Das zweite Umschaltventil 9 ist ein Dreiwegeventil oder dergleichen mit einem Aktuator, wie einem Schrittmotor oder einem Linear-Elektromagneten.
Ein EGR-Ventil (Steuerventil) 14 ist auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Umschaltventils 9 in dem zweiten EGR-Durchtritt 4, das heißt auf der Seite der Einlassleitung 17 bezüglich des EGR-Kühlers 2, vorgesehen. Das EGR-Ventil 14 steuert eine Strömungsmenge von Abgas, welche in die Einlassleitung 17 eingeleitet wird, nachdem diese durch den zweiten EGR-Durchtritt 4 durchgetreten ist. Das EGR-Ventil 14 ist ein Tellerventil oder dergleichen mit einem Aktuator wie einem Schrittmotor oder einem Linear-Elektromagneten. Das EGR-Ventil 14 kann seinen Öffnungsgrad in jeder Stellung zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung steuern. Das EGR-Ventil 14 kann kontinuierlich eine Strömungsmenge von 0 bis zu der maximalen Menge einer Strömungsmenge von Abgas steuern, welche in die Einlassleitung 17 eingeleitet wird.
Ein Drucksensor 11 ist in dem ersten EGR-Durchtritt 3 in der Umgebung des Gaseinlassanschlusses 206 des EGR-Kühlers 2 vorgesehen, um einen Druck des Abgases zu erfassen. Ein Drucksensor 12 ist in der Umgebung des Gasauslassanschlusses 207 des EGR-Kühlers 2 vorgesehen, um einen Druck des Abgases zu erfassen.
Der Motor 16 und die Kühlwasser-Einlassleitung 204 des EGR-Kühlers 2 sind durch den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 kommunizierend verbunden. Der Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 dient als ein Kühlfluid-Durchtritt. Kühlwasser wird von dem Motor 16 in den EGR-Kühler 2 durch den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 eingeleitet, und das Kühlwasser strömt aus dem Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 aus.
Der Motor 16 und die Kühlwasser-Auslassleitung 205 des EGR-Kühlers 2 sind durch den Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 kommunizierend verbunden. Der Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 dient auch als Kühlfluid-Durchtritt. Das heißt, Kühlwasser von dem Motor 16 wird aus dem EGR-Kühler 2 durch den Kühlfluid-Durchtritt eingeleitet. Das Kühlwasser, welches aus dem EGR-Kühler 2 strömt, wird zu dem Motor 16 durch den Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 zurückgeleitet.
Ein erstes Umschaltventil 8 ist in einem Zwischenabschnitt des Kühlwasser-Einlassdurchtritts 6 vorgesehen, um den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 zu öffnen und zu schließen. Das erste Umschaltventil 8 ist ein Zweiwegeventil oder dergleichen mit einem Aktuator, wie einem Schrittmotor oder einem Linear-Elektromagneten. Das erste Umschaltventil 8 kann seinen Öffnungsgrad zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung umschalten. Alternativ kann das erste Umschaltventil 8 seinen Öffnungsgrad in jeder Stellung zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der vollständig geöffneten Stellung steuern.
Ein drittes Umschaltventil 10 ist an einem Zwischenabschnitt einer Belüftungsleitung 13 vorgesehen, welche zwischen dem Kühlwassergang 202 und der Atmosphäre des EGR-Kühlers 2 kommunizierend verbindet, um die Belüftungsleitung 13 zu öffnen und zu schließen. Das dritte Umschaltventil 10 ist ein Zweiwegeventil oder dergleichen mit einem Aktuator wie einem Schrittmotor oder einem Linear-Elektromagneten. Die Belüftungsleitung 13 ist an einem oberen Abschnitt des Kühlwassergangs 202 angeschlossen, wenn der EGR-Kühler 2 an dem Motor 16 oder einem Automobil angebracht ist.
Als nächstes wird ein Aufbau eines elektronischen Schaltkreises des EGR-Systems beschrieben.
Das EGR-System 1 wird durch ein Steuergerät (Steuereinheit) 15 gesteuert. Das Steuergerät 15 ist mit einem Mikrocomputer oder dergleichen aufgebaut. Das Steuergerät 15 ist an einer Batterie 20 angeschlossen, so dass das Steuergerät 15 Ein-/Aus-Stellungen eines Zündschalters 19 erfassen kann. Das Steuergerät 15 ist elektrisch an den Drucksensoren 11, 12, den Umschaltventilen 8, 9, 10, und dem EGR-Ventil 14 angeschlossen. Das Steuergerät 15 ist des Weiteren elektrisch an einem Drehzahlsensor (nicht gezeigt) und einem Lastsensor (nicht ge zeigt) angeschlossen. Der Drehzahlsensor erfasst die Drehzahl des Motors 16. Der Lastsensor, wie ein Kraftstoff-Einspritzmengensensor, einem Fahrpedal-Stellungssensor und einem Drosselklappen-Stellungssensor ist vorgesehen zur Erfassung des Lastzustands des Motors 16. Der Fahrpedal-Stellungssensor umfasst die Stellung des Fahrpedals. Der Drosselklappen-Stellungssensor erfasst den Drehwinkel des Drosselsensors.
Als nächstes wird der Betrieb des EGR-Systems 1 beschrieben.
Eine Menge von SOF (soluble organic fraction), welcher sich in den Auspuff-Durchtritten 208 in dem EGR-Kühler 2 ansammelt, ist klein, wenn ein Differentialdruck des Abgases zwischen der Einlassseite des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 klein ist. Das heißt, die Differenz zwischen dem Druck, welche durch den Drucksensor 11 erfasst wird und dem Druck, welcher durch den Drucksensor 12 erfasst wird, ist kleiner als ein vorbestimmter Wert. In dieser Situation ist eine Verringerung einer Strömungsmenge von Abgas, welches in die Einlassleitung 17 durch den EGR-Kühler 2 eingeleitet wird, in einem zulässigen Bereich. Das heißt, die Verringerung einer Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 ist in einem zulässigen Bereich.
Deshalb führt das Steuergerät 15 nur den EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 aus. Das erste Umschaltventil 8 öffnet den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6. Das zweite Umschaltventil 9 verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem zweiten EGR-Durchtritt 4, und blockiert zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5. Das dritte Umschaltventil 10 schließt die Belüftungsleitung 13. Das EGR-Ventil 14 steuert einen Öffnungsgrad des zweiten EGR-Durchtritts 4 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors 16, wie einer Drehzahl N und einer Kraftstoff-Einspritzmenge Q des Motors 16.
Gemäß 6 zeigt eine Kurve F eine maximale Kraftstoff-Einspritzmenge Qmax für jede Drehzahl N. Eine Leerlaufdrehzahl ist durch N gezeigt, und eine Nenndrehzahl ist durch Nmax gezeigt. Eine Fläche E zeigt einen Bereich, in welchem der EGR-Betrieb ausgeführt wird. Eine Fläche D zeigt einen Bereich, in welchem der EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird. Das heißt, der EGR-Betrieb wird ausgeführt, wenn der Motor 16 in einem Zustand betrieben wird, in welchem das Verhältnis zwischen der Drehzahl N und der Kraftstoff Einspritzmenge Q (N-Q-Verhältnis) in der Fläche E liegt. Der EGR-Betrieb wird nicht ausgeführt, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche D liegt.
Hier steuert das EGR-Ventil 14 eine Menge von Abgas, welches in die Einlassleitung 17 durch den zweiten EGR-Durchtritt 4 mit einer vorbestimmten Strömungsmenge entsprechend dem Betriebszustand des Motors 16 hineinströmt, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche E liegt.
Eine EGR-Strömungsmenge von Abgas, welches in die Einlassleitung 17 eingeleitet wird, wird in Übereinstimmung mit jedem Betriebszustand des Motors 16 vorbestimmt. Die EGR-Strömungsmenge wird etwa als Netzbilddaten (map data) in einer Speichereinrichtung (nicht gezeigt) des Steuergeräts 15 gespeichert.
Hier stoppt das Steuergerät 15 den EGR-Betrieb, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche D ist. Das heißt, das Steuergerät 15 steuert das EGR-Ventil 14 dahingehend, die Einlassleitung 17 zu schließen, so dass eine Strömungsmenge von Abgas, welches durch die Einlassleitung 17 durchtritt, Null wird.
Die Menge von SOF, welche sich in den Abgasdurchtritten 208 in dem EGR-Kühler 2 ansammelt, erhöht sich, wenn ein Differentialdruck zwischen der Einlassseite des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 einen vorbestimmten Druck übersteigt. Das heißt, ein Unterschied zwischen dem Druck, welcher durch den Drucksensor 11 erfasst wird, und einem Druck, welcher durch den Drucksensor 12 erfasst wird, übersteigt einen vorbestimmten Wert. In dieser Situation verringert sich eine Strömungsmenge von Abgas, welches in die Einlassleitung 17 durch den EGR-Kühler 2 eingeleitet wird, um außerhalb eines zulässigen Bereichs zu liegen. Das heißt, eine Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 sinkt dahingehend, außerhalb eines zulässigen Bereichs zu liegen.
Deshalb führt das Steuergerät 15 einen SOF-Entfernungsbetrieb und den EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 aus.
Hier führt das Steuergerät 15 den EGR-Betrieb aus, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche E liegt. Das erste Umschaltventil 8 öffnet den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6. Das zweite Umschaltventil 9 verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem zweiten EGR-Durchtritt 4, und schließt zwischen dem EGR-Kühler und dem Bypass-Durchtritt 5 ab. Das dritte Umschaltventil schließt die Belüftungsleitung 13. Das EGR-Ventil 14 steuert den Öffnungsgrad des zweiten EGR-Durchtritts 4 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors 16.
Hier stoppt das Steuergerät den EGR-Betrieb, und das Steuergerät 15 startet den SOF-Entfernungsbetrieb, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche D ist. Das EGR-Ventil 14 schließt den zweiten EGR-Durchtritt 4, so dass eine in die Einlassleitung 17 aus dem EGR-Kühler 2 strömende Abgasmenge Null wird. Anschließend schließt das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6. Das zweite Umschaltventil 9 schließt zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem zweiten EGR-Durchtritt 4 ab, und verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5. Das dritte Umschaltventil 10 öffnet die Belüftungsleitung 13.
Somit strömt Abgas aus dem Motor 16 durch den Auspuff-Einlassdurchtritt (erster EGR-Durchtritt) 3, den EGR-Kühler 2, das zweite Umschaltventil 9, und den Bypass-Durchtritt 5, und das Abgas vermischt sich in der Auspuffleitung 18. Die Zufuhr von Kühlwasser in den EGR-Kühler 2 wird gestoppt und in dem Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 zurückbleibendes Kühlwasser wird in dem Motor 16 durch den Kühlwasser-Auslassdurchtritt 7 gezogen. Gleichzeitig wird Luft in den Kühlwassergang 202 durch die Belüftungsleitung 13 und das dritte Umschaltventil 10 eingeleitet, so dass das in dem Kühlwassergang 202 zurück bleibende Kühlwasser durch die Luft ersetzt wird.
Das Steuergerät 15 betätigt das dritte Umschaltventil 10 dahingehend, die Belüftungsleitung 13 zu schließen, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, in welcher die Belüftungsleitung 13 mit der Atmosphäre kommunizierend verbunden ist. Die vorbestimmte Zeitperiode, in welcher die Belüftungsleitung 13 geöffnet ist, wird in Übereinstimmung mit einer Zeitperiode bestimmt, in welcher der Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 im Wesentlichen mit Luft gefüllt wird. Die vorbestimmte Zeitperiode wird in dem Steuergerät 15 gespeichert.
Der Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 wird als im Wesentlichen leer festgestellt, das heißt dass der Kühlwassergang 202 im Wesentlichen mit Luft gefüllt ist, nachdem die vorbestimmte Zeitperiode vergangen und das dritte Umschaltventil 10 geschlossen ist. In dieser Situation kann Abgas durch die Auspuff-Durchtritte 208 in dem EGR-Kühler 2 durchtreten.
Der EGR-Kühler 2 beendet fast das Kühlen von Abgas und die Temperatur der inneren Rippen 203 steigt an, so dass sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF verdampft, und der verdampfte SOF von den inneren Rippen 203 entfernt wird. Der entfernte SOF strömt aus dem EGR-Kühler 2 mit Abgas. Somit sinkt ein Luftstromwiderstand der Abgas-Durchtritte 208 in dem EGR-Kühler 2, und eine Kühlleistung hinsichtlich des Abgases kommt in einen Zustand, in welchem SOF sich nicht auf den inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers ansammelt. Gleichzeitig kommt ein Differentialdruck zwischen der Einlassseite der Abgas-Durchtritte 208 des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite der Abgas-Durchtritte 208 in einen Ursprungszustand, in welchem sich SOF nicht auf den inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers 2 ansammelt.
Im Allgemeinen ist der Motor 16 in einem Zustand hoher Last, das heißt, eine in die Zylinder (nicht gezeigt) eingespritzte Kraftstoffmenge ist groß, wenn das N-Q-Verhältnis sich in der Fläche D befindet, in welchem der EGR-Betrieb gestoppt wird. Deshalb wird die Temperatur von Abgas des Motors 16 hoch, so dass die Temperatur der inneren Rippen 203 stetig ansteigt, so dass sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF wirksam verdampft werden kann.
Das Steuergerät 15 stoppt den SOF-Entfernungsbetrieb und startet den EGR-Betrieb neu, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode vergangen ist, in welcher der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wurde. Insbesondere öffnet das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6. Das zweite Umschaltventil 9 verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem zweiten EGR-Durchtritt 4, und schließt zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5 ab. Das EGR-Ventil 14 steuert einen Öffnungsgrad des zweiten EGR-Durchtritts 4 in Übereinstimmung mit der Betriebsbedingung des Motors 16, das heißt dem N-Q-Verhältnis.
In dem Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 verbleibendes Wasser strömt aus dem Kühlwassergang 202 mit Kühlwasser aus, und die Luft sammelt sich in einem oberen Tank (nicht gezeigt) eines Radiators (nicht gezeigt). Die sich in dem oberen Tank sammelnde Luft wird aus einem Überdruckventil (nicht gezeigt) einer Radiatorverschlusskappe (nicht gezeigt) nach außen abgegeben.
Die vorbestimmte Zeitperiode, in welcher der SOF-Entfernungsbetrieb in dem EGR-System 1 ausgeführt wird, wird in Übereinstimmung mit einer Zeitperiode bestimmt, in welcher sich auf den inneren Rippen 203 sammelnder SOF im Wesentlichen verdampft. Die vorbestimmte Zeitperiode des SOF-Entfernungsbetriebs ist in dem Steuergerät 15 gespeichert.
Wenn der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, schließt das EGR-Ventil 14 den zweiten EGR-Durchtritt 4, das erste Umschaltventil 8 schließt den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6, und das zweite Umschaltventil 9 schließt zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem zweiten EGR-Durchtritt 4 ab, und verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5. Jedoch beendet das Steuergerät den SOF-Entfernungsbetrieb unmittelbar und startet den EGR-Betrieb, wenn der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, und sich das N-Q- Verhältnis dahingehend ändert, in der Fläche E zu liegen, d.h. einer EGR-Betriebsfläche E.
Wenn der EGR-Betrieb beginnt, öffnet das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6. Das zweite Umschaltventil 9 verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem EGR-Durchtritt 4, und schließt zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5 ab. Das EGR-Ventil 14 steuert einen Öffnungsgrad des zweiten EGR-Durchtritts 4 in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors 16, d.h. dem N-Q-Verhältnis. Das heißt, der EGR-Betrieb überlagert den SOF-Entfernungsbetrieb vorrangig, wenn der Betriebszustand des Motors 16 in der EGR-Betriebsfläche E ist.
Das Steuergerät 15 stoppt den EGR-Betrieb und startet den SOF-Entfernungsbetrieb, wenn das N-Q-Verhältnis sich dahingehend ändert, in der Fläche D zu liegen. Somit stoppt das Steuergerät 15 den SOF-Entfernungsbetrieb, und startet den EGR-Betrieb, wenn die gesamte Zeitperiode die vorbestimmte Zeitperiode erreicht, in welcher der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, welche in dem Steuergerät 15 gespeichert ist.
Wie vorstehend beschrieben, führt das Steuergerät 15, wenn der SOF-Entfernungsbetrieb einmal begonnen hat, den SOF-Entfernungsbetrieb fort, bevor die gesamte Zeitperiode, in welcher der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, die vorbestimmte Zeitperiode erreicht, welche in dem Steuergerät 15 gespeichert ist. Der EGR-Betrieb hat vor dem SOF-Entfernungsbetrieb Priorität. Insbesondere wird der EGR-Betrieb gestartet und der SOF-Entfernungsbetrieb unmittelbar gestoppt, wenn der Betriebszustand des Motors 16 in der EGR-Betriebsfläche E zu liegen kommt, während der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird. Somit ist der EGR-Betrieb nicht durch den SOF-Entfernungsbetrieb beeinflusst, so dass ein Reinigungsbetrieb (NOx-Reduzierungsbetrieb) des Abgases des Motors 16 zweckmäßig durch den EGR-Betrieb ausgeführt werden kann.
Das erste Umschaltventil 8 schließt den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6, und das zweite Umschaltventil 9 schließt den zweiten EGR-Durchtritt 4 ab, und verbindet kommunizierend zwischen dem EGR-Kühler 2 und dem Bypass-Durchtritt 5, wenn der zweite EGR-Durchtritt 4 durch das EGR-Ventil 14 geschlossen und der EGR-Betrieb gestoppt wird.
Hier sind in einem konventionellen Aufbau eines EGR-Kühlers dreieckige Kühlschlitze ebenso ausgebildet derart, dass die Kühlschlitze zu einem Auspuff-Durchtritt in dem konventionellen EGR-Kühler ragen, so dass vertikale Wirbel in einem EGR-System erzeugt werden. Die Auspuffströmung wird in die Kühlschlitze gezogen, und die vertikalen Wirbel rotieren in einer Ebene senkrecht zu der Auspuffströmung. Die Geschwindigkeit der Auspuffströmung steigt in der Umgebung der Rippen. In diesem Fall kann nicht anhaftender Ruß, welcher sich auf den Rippen gesammelt hat, durch beschleunigte Auspuffströmung ausgeblasen werden. Jedoch ist es schwierig, anhaftenden SOF von den Rippen weg zu blasen.
Dahingegen strömt in dem Aufbau des EGR-Systems 1 Kühlwasser nicht in den EGR-Kühler 2, und nur Abgas tritt durch den EGR-Kühler 2, wenn der zweite EGR-Durchtritt 4 durch das EGR-Ventil 14 geschlossen ist, und der EGR-Betrieb gestoppt wird. In dieser Situation ist der Motor 16 in einem Zustand hoher Last und die Temperatur des Abgases wird hoch.
Deshalb wird die Temperatur der inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers 2 hoch und sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF verdampft, so dass der verdampfte SOF aus dem EGR-Kühler 2 mit Abgas ausströmt. Somit kann sich auf den inneren Rippen 203 sammelnder SOF in dem EGR-System 1 wirksam entfernt werden.
Das dritte Umschaltventil 10 ist an dem Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 vorgesehen, um die Belüftungsleitung 13 zu öffnen und zu schließen, welche zwischen dem Kühlwassergang 202 und der Atmosphäre kommunizierend verbindet.
Das dritte Umschaltventil 10 öffnet die Belüftungsleitung 13 für die vorbestimmte Zeitperiode, so dass der Kühlwassergang 202 mit der Atmosphäre für die vorbestimmte Zeitperiode kommunizierend verbunden wird, um den Kühlwassergang 202 mit Luft zu füllen, wenn der SOF-Entfernungsbetrieb beginnt.
Die Wärmekapazität von Luft ist weitaus kleiner als die Wärmekapazität von Wasser. Deshalb kann eine von dem Abgas an den Kühlwassergang 202 abgestrahlte Wärmemenge in dem EGR-Kühler 2 reduziert werden, während der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird. Somit kann die Temperatur der inneren Rippen 203 wirksam erhöht werden, so dass sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF stetig entfernt werden kann.
Hier kann der SOF-Entfernungsbetrieb für eine Zeitperiode ausgeführt werden, in welcher der Differentialdruck zwischen der Einlassseite der Abgas-Durchtritte 208 des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite der Abgas-Durchtritte 208 auf einen vorbestimmten Wert sinkt. Das heißt, der SOF-Entfernungsbetrieb kann ausgeführt werden, bevor die Differenz zwischen Druck, welcher durch den Drucksensor 11 erfasst wird, und Druck, welcher durch den Drucksensor 12 erfasst wird, auf einen vorbestimmten Wert sinkt, an Stelle des Ausführens des SOF-Entfernungsbetriebs für die Zeitperiode, welche in dem Steuergerät 15 gespeichert ist. In diesem Fall kann der vorbestimmte Wert des Differentialdrucks zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 auf einen Anfangswert (Anfangs-Differentialdruck) des Differentialdrucks eingestellt werden, welcher in dem EGR-Kühler 2 bewirkt wird, in welchem SOF und PM sich nicht wesentlich ansammeln.
Das dritte Umschaltventil 10 kann bei dem Kühlwassergang 202 weggelassen werden, so dass die Anzahl von Komponenten des EGR-Systems 1 reduziert werden kann, und die Herstellungskosten des EGR-Systems 1 reduziert werden können.
Bei dem vorstehenden Aufbau des EGR-Kühlers 2 verbleibt Kühlwasser in dem EGR-Kühler 2 und Abgas strömt zu der Auspuffleitung 18, nachdem dieses durch den EGR-Kühler 2 durchgetreten ist, wenn das erste Umschaltventil 8 den Kühlwassereinlass 6 schließt und der EGR-Betrieb in dem EGR-Systems 1 gestoppt wird.
Das heißt, eine Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers wird in dem EGR-Kühler 2 gleich Null, so dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen Abgas und Kühlwasser sinkt, d.h. eine zwischen den inneren Rippen 203 und Kühlwasser getauschte Wärmemenge sinkt. Dahingegen steigt eine Wärmemenge, welche von dem Abgas an den EGR-Kühler 2 übertragen wird, an.
Deshalb werden die inneren Rippen 203 durch Abgas erhitzt, und SOF, welcher sich auf den inneren Rippen 203 sammelt, wird verdampft, und von den inneren Rippen 203 entfernter SOF strömt aus der Auspuffleitung 18 durch den Bypass-Durchtritt 5.
Somit können die inneren Rippen 203 gegen eine Ansammlung von Ruß, welche durch den anhaftenden SOF gebunden ist, geschützt werden. Deshalb können die inneren Rippen 203 vor Ansammlung von PM, welche SOF und Ruß enthält, geschützt werden, so dass eine Kühlleistung des EGR-Kühlers 2 aufrechterhalten werden kann, und ein Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 aufrechterhalten werden kann.
Der SOF-Entfernungsbetrieb wird ausgeführt, wenn der EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird. Deshalb kann in dem EGR-Kühler 2 sich sammelnder SOF entfernt werden, ohne den EGR-Betrieb zu beeinträchtigen, d.h. ohne die Abgasemission des Motors 16 zu beeinträchtigen.
Der SOF-Betrieb wird in dem EGR-System 1 ausgeführt, wenn vorbestimmte Bedingungen zum Starten des SOF-Betriebs erfüllt sind. Diese sind wie folgt. Erstens wird der Differentialdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 größer als ein vorbestimmter Wert. Zweitens steigt der Differentialdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 aus gehend von dem Anfangs-Differentialdruck um einen vorbestimmten Grad. Drittens wird eine integrierte Periode eines spezifischen Betriebs (einer spezifischen Betriebsbedingung) des Motors 16, in welchem der Motor 16 in einem Zustand niedriger Last ist, größer als eine vorbestimmte Zeitperiode nach dem Anfangszustand, in welchem sich SOF nicht auf den inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers 2 sammelt. Viertens wird die Zeitperiode des Motors 16 länger als eine vorbestimmte Zeitperiode. Fünftens wird die Laufleistung des Fahrzeugs größer als ein vorbestimmter Wert. Hier kann der Anfangszustand, welcher bei der dritten Bedingung beschrieben wurde, ein Zustand unmittelbar nach dem Ausführen des SOF-Entfernungszustands (Initialisierung) sein.
Im Allgemeinen ist der Aktuator für das Umschaltventil, welches in den Strömungsdurchtritten vorgesehen ist, ein Elektromagnet-Aktuator oder ein elektrischer Aktuator wie ein Motor. Deshalb benötigt der SOF-Entfernungsbetrieb elektrische Energie. Elektrische Energie zum Ausführen des SOF-Entfernungsbetriebs kann gesenkt werden, wenn die Anzahl der SOF-Entfernungsbetriebe reduziert wird.
Das heißt, der SOF-Entfernungsbetrieb wird vorzugsweise ausgeführt, wenn die Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 so weit sinkt, dass diese außerhalb des zulässigen Bereichs ist, oder wenn der Differentialdruck in dem EGR-Kühler 2 so weit steigt, dass er außerhalb des zulässigen Bereichs ist. Hier kann eine sich in dem EGR-Kühler 2 sammelnde Menge von PM auf der Grundlage eines Differentialdrucks in dem EGR-Kühler 2 durch die folgenden zwei Verfahren abgeschätzt werde. Die Menge von PM kann direkt auf der Grundlage des Differentialdrucks abgeschätzt werden, welcher unter Verwendung der Drucksignale berechnet wird, welche von den Drucksensoren 11, 12 übertragen werden. In diesem Fall kann der SOF-Entfernungsbetrieb jedes Mal dann ausgeführt werden, wenn der Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 den vorbestimmten Wert erreicht. Deshalb kann der Maximalwert des Differentialdrucks des EGR-Kühlers 2 in Folge des Ansammelns von PM auf einem konstanten Wert gehalten werden. Das heißt, die maximale Fluktuation (das Verringern) einer Strömungsmenge von Abgas, welches durch den EGR-Kühler 2 durchtritt, kann auf einem konstanten Wert gehalten werden. Dahingegen kann eine Menge von PM auf der Grundlage eines Unterschieds zwischen dem aktuellen Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 und dem anfänglichen Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 abgeschätzt werden. Hier sammelt sich SOF nicht unmittelbar nach dem Ausführen des SOF-Entfernungsbetriebs oder in einem Anfangszustand, d.h. unmittelbar nach der Herstellung des Motors, an. Das heißt, das Ansteigen des Differentialdrucks wird berechnet, und die Menge von PM wird auf der Grundlage des berechneten Anstiegs des Differentialdrucks abgeschätzt. In diesem Fall kann die Menge von PM, welche sich in dem EGR-Kühler 2 ansammelt, genau eingeschätzt werden.
Ein Anteil von SOF und Ruß, welcher in PM enthalten ist, ändert sich in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Motors 16. Im Allgemeinen steigt der Ruß in einem Zustand hoher Last an, und steigt SOF in einem Zustand niedriger Last des Motors 16 an. Deshalb kann eine Zeitperiode eines spezifischen Betriebs des Motors 16, in welchem SOF-Ausstoß ansteigt, integriert werden, und kann der SOF-Entfernungsbetrieb gestartet werden, wenn die integrierte Zeitperiode eine vorbestimmte Zeitperiode erreicht. Der spezifische Betrieb kann ein Betriebszustand sein, in welchem der Motor 16 in einem Zustand niedriger Last ist. Somit kann die Menge von PM und SOF genau auf der Grundlage des Differentialdrucks des EGR-Kühlers 2 und der integrierten Zeitperiode des spezifischen Betriebs des Motors 16 eingeschätzt werden.
Außerdem steigt eine Menge von PM und SOF, welche sich in dem EGR-Kühler 2 sammelt, an, sowie der Betrieb des Motors 16 fortgesetzt wird. Deshalb werden die Betriebszeitperioden des Motors 16 und die Laufleistung des Fahrzeugs, welche im Wesentlichen proportional zu der Betriebszeitperiode des Motors 16 ist, berechnet, so dass die Menge von SOF enthaltendem PM angenähert eingeschätzt werden kann.
Die Menge von SOF enthaltendem PM, welche sich in dem EGR-Kühler 2 sammelt, kann unter Verwendung der vorstehenden fünf Einschätzverfahren einge schätzt werden, und der SOF-Entfernungsbetrieb kann ausgeführt werden, wenn die geschätzte Menge von PM soweit steigt, dass sie außerhalb des zulässigen Bereichs ist. Somit kann die Kühlleistung des EGR-Kühlers 2 aufrechterhalten werden, und der Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 kann bei dem anfänglichen Differentialdruck gehalten werden, während für den SOF-Entfernungsbetrieb verbrauchte elektrische Energie bei einer niedrigen Menge gehalten wird. Hier kann eine der fünf Einschätzverfahren der Menge von SOF verwendet werden. Alternativ können zwei oder mehr der fünf Einschätzverfahren der Menge von SOF verwendet werden.
Der SOF-Betrieb wird in dem EGR-System 1 ausgeführt, wenn der Motor 16 in einem vorbestimmten Betriebsbereich ist, in welchem der Motor 16 in einem Zustand hoher Last ist, wie etwa einem Bereich hoher Drehzahl und einem Bereich hohen Drehmoments. Im Allgemeinen ist der EGR-Betrieb wirksam zur Reduzierung von NOx, welches von dem Motor 16 abgegeben wird. Jedoch steigt eine Menge von PM in Folge des EGR-Betriebs, wenn der Motor 16 in einem Zustand hoher Last ist, wie einem Hochdrehzahlbereich und einem Hochdrehmomentbereich. Deshalb wird der EGR-Betrieb nicht ausgeführt, wenn der Motor 16 sich in einem Zustand hoher Last befindet. Außerdem steigt die Temperatur des Abgases, wenn der Motor 16 in einem Zustand hoher Last ist, d.h. wenn eine Kraftstoffverbrauchsmenge des Motors 16 groß ist. Deshalb kann Abgas hoher Temperatur in den EGR-Kühler 2 eingeleitet werden, so dass sich in dem EGR-Kühler 2 sammelnder SOF stets verdampft werden kann, und der verdampfte SOF aus dem EGR-Kühler 2 entfernt werden kann, wenn der Motor 16 in einem Zustand hoher Last ist, d.h. wenn der EGR-Betrieb nicht ausgeführt wird.
Das dritte Umschaltventil 10 verbindet kommunizierend und schließt ab zwischen dem Kühlwassergang 202 (Kühlfluidgang), welcher ein Kühlfluiddurchtritt 202 in dem EGR-Kühler 2 ist, und der Atmosphäre. Das erste Umschaltventil 8 befindet sich auf der stromaufwärtigen Seite bezüglich des EGR-Kühlers 2 in dem Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 (Kühlfluiddurchtritt). Das dritte Umschaltventil 10 verbindet kommunizierend zwischen dem Kühlwassergang 202 und der Atmosphäre für eine vorbestimmte Zeitperiode, wenn das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 gleichzeitig schließt.
Bei diesem Aufbau verbindet das dritte Umschaltventil 10 kommunizierend zwischen dem Kühlwassergang 202 in dem EGR-Kühler 2 und der Atmosphäre für eine vorbestimmte Zeitperiode, so dass Luft in den Kühlwassergang 202 eingeleitet werden kann. In diesem Fall wird Wasser als ein Kühlfluid (Kühlmedium) verwendet, da Wasser eine Wärmekapazität aufweist, welche weitaus höher als die Wärmekapazität von Luft ist. Deshalb wird Luft in den Kühlwassergang 202 in dem EGR-Kühler 2 eingeleitet, wenn der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, so dass eine Wärmemenge, welche von den inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers 2 nach außen abgestrahlt wird, reduziert werden kann, und die Temperatur der inneren Rippen 203 wirksam erhöht werden kann. Somit kann in dem EGR-Kühler 2 sich ansammelnder SOF ständig verdampft werden, so dass der SOF von dem EGR-Kühler 2 entfernt werden kann.
Das dritte Umschaltventil 10 verbindet kommunizierend zwischen dem Kühlwassergang 202 und der Atmosphäre für die vorbestimmte Zeitperiode, welche einer Periode äquivalent ist, in welcher der Kühlwassergang 202 im Wesentlichen mit Luft gefüllt ist. Deshalb kann Kühlwasser in dem Kühlwassergang 202 vollständig durch Luft ersetzt werden, und eine Luftmenge, welche in den Kühlwasserkreis des Motors 16 gemischt ist, kann reduziert werden.
Die Temperatur der inneren Rippen 203 kann wirksam erhöht werden, und sich in dem EGR-Kühler ansammelnder SOF kann stets verdampft und entfernt werden. Des Weiteren kann die Luftmenge, welche in dem Kühlwasserkreislauf des Motors 16 eingemischt ist, minimiert werden, so dass die Kühlleistung des Motors 16 aufrechterhalten werden kann, ohne durch die eingemischte Luft beeinträchtigt zu werden.
(Zweite Ausführungsform)
Wie in 7 gezeigt ist, sind in dem EGR-System 1 dieser Ausführungsform der Bypass-Durchtritt 5, das zweite Umschaltventil 9, das dritte Umschaltventil 10, und die Belüftungsleitung 13 aus dem EGR-System 1 der ersten Ausführungsform weggelassen. Außerdem wird bei dieser Ausführungsform der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt, während der EGR-Betrieb ausgeführt wird, d.h. wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche E in 6 liegt. Bei dieser Ausführungsform dienen der erste EGR-Durchtritt 3 und der zweite EGR-Durchtritt 4 als Auspuff Durchtritte.
Ein Betrieb des EGR-Systems 1 bei dieser Ausführungsform wird beschrieben.
Eine in den Abgas-Durchtritten 208 in dem EGR-Kühler 2 sich ansammelnde Menge von SOF ist klein, wenn ein Differentialdruck zwischen der Einlassseite des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 klein ist. Das heißt, eine Differenz zwischen Druck, welcher durch den Drucksensor 11 erfasst wird, und Druck, welcher durch den Drucksensor 12 erfasst wird, ist kleiner als ein vorbestimmter Wert. In dieser Situation ist das Ansteigen von Abgasströmung, welche in die Einlassleitung 17 durch den EGR-Kühler 2 eingeleitet wird, in einem zulässigen Bereich. Das heißt, das Ansteigen einer Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 ist in einem zulässigen Bereich.
Deshalb führt das Steuergerät 15 nur den EGR-Betrieb in dem EGR-Systems 1 aus. Das erste Umschaltventil 8 öffnet den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6, so dass Kühlwasser durch den Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 durchtritt. Das EGR-Ventil 14 steuert einen Öffnungsgrad des zweiten EGR-Durchtritts 4 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors 16, wie etwa dem N-Q-Verhältnis.
Die Menge von in den Abgas-Durchtritten 208 des EGR-Kühlers 202 sich ansammelnden SOF steigt an, wenn der Differentialdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des EGR-Kühlers 2 einen vorbestimmten Wert übersteigt. Das heißt, eine Differenz zwischen Druck, welcher durch den Drucksensor 11 erfasst wird, und Druck, welcher durch den Drucksensor 12 erfasst wird, übersteigt den vorbestimmten Wert. In dieser Situation sinkt eine Abgasströmung, welche in die Einlassleitung 17 über den EGR-Kühler 2 eingeleitet wird, ab, um außerhalb des zulässigen Bereichs zu liegen. Das heißt, eine Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 sinkt in einen Bereich außerhalb des zulässigen Bereichs.
In dieser Situation führt das Steuergerät 15 den SOF-Entfernungsbetrieb aus, während es den EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 ausführt.
Das Steuergerät 15 betätigt das erste Umschaltventil 8 dahingehend, den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 zu schließen, um die Zufuhr von Kühlwasser in dem Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 für eine vorbestimmte Zeitperiode zu stoppen, während der EGR-Betrieb ausgeführt wird, d.h. Abgas durch die Abgas-Durchtritte 208 in dem EGR-Kühler 2 durchtritt.
Die vorbestimmte Zeitperiode, in welcher das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 schließt, wird in Übereinstimmung mit einer Zeitperiode bestimmt, in welcher sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF im Wesentlichen verdampft. Die vorbestimmte Zeitperiode des SOF-Entfernungsbetriebs ist in dem Steuergerät 15 gespeichert.
Somit kann eine Wärmemenge, welche von dem Abgas auf das Kühlwasser abgestrahlt wird, welches in dem EGR-Kühler 2 verweilt, reduziert werden, wenn der SOF-Entfernungsbetrieb durchgeführt wird. Deshalb kann die Temperatur der inneren Rippen 203 wirksam erhöht werden, so dass sich auf den inneren Rippen 203 ansammelnder SOF stetig verdampft und entfernt werden kann. Der verdampfte SOF strömt aus dem EGR-Kühler 2 mit dem Abgas.
Somit sinkt ein Luftströmungswiderstand der Abgas-Durchtritte 208 des EGR-Kühlers 2 und eine Kühlkapazität des Abgases kommt in einen Ausgangszustand, in welchem der SOF sich nicht auf den inneren Rippen 203 des EGR-Kühlers 2 ansammelt. Gleichzeitig kommt der Differentialdruck zwischen der Einlassseite der Abgas-Durchtritte 208 des EGR-Kühlers 2 und der Auslassseite der Abgas-Durchtritte 208 in den Ausgangszustand, in welchem sich SOF nicht in dem EGR-Kühler 2 ansammelt.
Hier betätigt das Steuergerät 15 das EGR-Ventil 14 dahingehend, den zweiten EGR-Durchtritt 4 zu schließen, so dass der EGR-Betrieb gestoppt wird, wenn das N-Q-Verhältnis sich dahingehend ändert, in der Fläche D zu sein, während der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird und das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 schließt. Gleichzeitig öffnet das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 und Kühlwasser wird in den Kühlwassergang 202 des EGR-Kühlers 2 zugeführt.
Das Steuergerät 15 startet den EGR-Betrieb wieder, und startet den SOF-Entfernungsbetrieb wieder, wenn das N-Q-Verhältnis in der Fläche E ist. Das heißt, das EGR-Ventil 14 steuert eine Menge von EGR-Strömung bei einer vorbestimmten Menge in dem EGR-Betrieb, und das erste Umschaltventil 8 schließt den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 in dem SOF-Entfernungsbetrieb.
Das Steuergerät 15 stoppt den SOF-Entfernungsbetrieb, und das erste Umschaltventil 8 öffnet den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6, wenn die gesamte Zeitperiode, in welcher der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, die vorbestimmte Zeitperiode, welche in dem Steuergerät 15 gespeichert ist, erreicht.
Bei dieser Ausführungsform sind der Bypass-Durchtritt 5, das zweite Umschaltventil 9, das dritte Umschaltventil 10, und die Belüftungsleitung 13 aus dem EGR-System 1 der ersten Ausführungsform weggelassen. Deshalb können die Komponenten des EGR-Systems 1 reduziert werden, und der Aufbau des EGR-Systems ist vereinfacht, so dass Herstellungskosten des EGR-Systems 1 reduziert werden können, während sich in dem EGR-Kühler 2 ansammelnder SOF in dem EGR-System 1 entfernt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform wird der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt, während der EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 ausgeführt wird. Demgemäß kann die Temperatur von EGR-Gas, d.h. in die Einlassleitung 17 eingeleitetes Abgas, geringfügig erhöht werden, im Vergleich mit dem Aufbau, in welchem der SOF-Entfernungsbetrieb nicht gleichzeitig mit dem EGR-Betrieb in der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
Jedoch benötigt der SOF-Entfernungsbetrieb keine lange Zeit, d.h. der in dem EGR-Kühler 2 sich ansammelnde SOF kann in einer kurzen Zeit verdampft werden. Außerdem wird der SOF-Entfernungsbetrieb nicht häufig durchgeführt. Hier steigt die Menge von SOF, welcher sich in dem EGR-Kühler 2 ansammelt, von dem Anfangszustand bis zu dem Ende eines Intervalls zwischen den SOF-Entfernungsbetrieben, in welchen eine Strömungsmenge von Abgas absinkt und eine Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 absinkt, um außerhalb des zulässigen Bereichs zu kommen. Hier ist das Intervall zwischen den SOF-Entfernungsbetrieben lang, zum Beispiel mehrere Monate oder mehr als ein Jahr. Deshalb ist ein Absinken der Reinigungskapazität (NOx-Reduzierungskapazität) von Abgas des Motors 16 geringfügig, selbst wenn der SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wird, während der EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 ausgeführt wird.
Bei dem vorstehenden Aufbau des EGR-Kühlers 2 in der zweiten Ausführungsform bleibt Kühlwasser in dem EGR-Kühler 2 zurück, wenn das erste Umschaltventil 8 den Kühlwasser-Einlassdurchtritt 6 schließt, und strömt Abgas zu der Auspuffleitung 18, nachdem dieses durch den EGR-Kühler 2 durchgetreten ist, wenn der EGR-Betrieb in dem EGR-System 1 ausgeführt wird.
Das heißt, die Strömungsgeschwindigkeit von Kühlwasser wird Null in dem EGR-Kühler 2, so dass eine Wärmeleitfähigkeit zwischen Abgas und Kühlwasser sinkt. Die Temperatur von Kühlwasser, welches in dem EGR-Kühler 2 zurückbleibt, wird hoch, und eine von dem Abgas an das Kühlwasser abgestrahlte Wärmemenge sinkt. Deshalb werden die inneren Rippen 203 durch Abgas erhitzt, und auf den inneren Rippen 203 sich ansammelnder SOF wird verdampft, und der von den inneren Rippen 203 entfernte SOF strömt aus dem EGR-Kühler 2 aus.
Somit können die inneren Rippen 203 gegen Ansammlung von Ruß, welcher durch anhaftendem SOF gebunden ist, geschützt werden. Deshalb kann eine Ansammlung von SOF und Ruß enthaltendem PM auf den inneren Rippen 203 begrenzt werden, so dass eine Kühlkapazität des EGR-Kühlers 2 aufrechterhalten werden kann, und ein Differentialdruck des EGR-Kühlers 2 aufrechterhalten werden kann.
Der SOF-Entfernungsbetrieb kann ausgeführt werden, wenn die Betriebszeit des Motors eine vorbestimmte Zeitperiode erreicht, oder die Laufleistung des Fahrzeugs einen vorbestimmten Wert erreicht, nachdem ein SOF-Entfernungsbetrieb ausgeführt wurde, oder nach einem Ausgangszustand, d.h. nach der Herstellung des Motors.
Ein Anteil von SOF und Ruß, welcher in PM enthalten ist, ändert sich entsprechend eines Betriebszustands des Motors 16. Im Allgemeinen erhöht sich Ruß in einem Zustand hoher Last, und SOF erhöht sich in einem Zustand niedriger Last. Deshalb kann eine Zeitperiode integriert werden, in welcher der Motor in einem spezifischen Zustand ist, und der SOF-Entfernungsbetrieb kann gestartet werden, wenn die integrierte Zeitperiode eine vorbestimmte Zeitperiode erreicht. Der spezifische Betrieb des Motors ist ein Betriebszustand, in welchem SOF-Emission ansteigt, z.B. wenn der Motor in einem Zustand niedriger Last ist. In diesem Fall kann Drehzahl und Kraftstoff Einspritzmenge, d.h. Kraftstoffverbrauch des Motors 16, leicht an das Steuergerät 15 von einem Computer wie einer ECU (electronic control unit) übertragen werden, welche den Motor 16 betreibt.
Der in dem EGR-System verwendete Motor kann ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein, insofern der Motor durch Wasser gekühlt wird.
Vielfältige Modifikationen und Änderungen können abweichend von den vorstehenden Ausführungsformen ausgeführt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: einen Abgas-Wärmetauscher (2), welcher einen Wärmetausch zwischen Abgas, welches aus einem Motor (16) abgegeben wird, und Kühlfluid ausführt; einen Kühlfluid-Durchtritt (6, 7), welcher Kühlfluid in den Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet und Kühlfluid aus dem Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet; ein erstes Umschaltventil (8), welches in dem Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) vorgesehen ist, um den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) zu öffnen und zu schließen; einen Auspuff-Einlassdurchtritt (3), welcher Abgas aus einer Auspuffleitung (18) des Motors (16) in den Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet; einen Auspuff-Auslassdurchtritt (4), welcher Abgas, welches aus dem Abgas-Wärmetauscher (2) ausströmt, in eine Einlassleitung (17) des Motors (16) einleitet; einen Auspuff-Bypass-Durchtritt (5), welcher den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) und die Auspuffleitung (18) verbindet; ein zweites Umschaltventil (9), welches in der Lage ist, den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) mit dem Abgas-Wärmetauscher (2) kommunizierend zu verbinden und den Auspuff-Bypass-Durchtritt (5) gleichzeitig zu schließen, wobei das zweite Umschaltventil (9) in der Lage ist, den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) zu schließen und den Auspuff-Bypass-Durchtritt (5) mit dem Abgas-Wärmetauscher (2) gleichzeitig zu verbinden; ein Steuerventil (14), welches zwischen dem Abgas-Wärmetauscher (2) und der Einlassleitung (17) in dem Auspuff-Auslassdurchtritt (4) vorgesehen ist, um eine Menge von Abgas zu steuern, welche durch den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) strömt; und ein Steuermittel (15), welches das erste Umschaltventil (8), das zweite Umschaltventil (9) und das Steuerventil (14) steuert, wobei das Steuermittel (15) das erste Umschaltventil (8) dahingehend steuert, den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) zu schließen und das zweite Umschaltventil (9) dahingehend steuert, den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) zu schließen und zwischen dem Abgas-Wärmetauscher (2) und dem Auspuff-Bypass-Durchtritt (5) kommunizierend zu verbinden, wenn jede der folgenden drei Bedingungen erfüllt sind: zumindest ein vorbestimmter Zustand, welcher die Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) anzeigt, ist erreicht, das Steuerventil (14) ist zum Schließen des Auspuff-Auslassdurchtritts (4) positioniert; und der Motor (16) wird in einem vorbestimmten Betriebsbereich betrieben.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, das Steuermittel (15) die zumindest eine vorbestimmte Bedingung dadurch feststellt, dass zumindest eine der nachfolgenden Bedingungen erfüllt wird: Differentialdruck von Abgas zwischen einer Einlassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) und einer Auslassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) ist größer als ein vorbestimmter Grad; Differentialdruck von Abgas zwischen der Einlassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) und der Auslassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) steigt um einen vorbestimmten Grad, ausgehend von einem Anfangsgrad des Differentialdrucks; eine integrierte Zeitperiode eines spezifischen Betriebs des Motors (16) ist größer als eine vorbestimmte Zeitperiode nach einer Initialisierung; eine Betriebszeitperiode des Motors (16) ist größer als eine vorbestimmte Zeitperiode; und eine Laufleistung eines Fahrzeugs ist größer als ein vorbestimmter Grad.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der vorbestimmte Betriebsbereich des Motors (16) zumindest einer der Bereiche Hochdrehzahlbereich und Hochdrehmomentbereich ist.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 2 oder 3 wobei der Anfangsgrad des Differentialdrucks ein Differentialdruck von Abgas zwischen der Einlassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) und der Auslassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) ist, wenn eine Menge von Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) kleiner als eine vorbestimmte Menge ist.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Initialisierung ein Betrieb zur Reduzierung von Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) ist derart, dass das erste Umschaltventil (8) den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) schließt und das zweite Umschaltventil (9) den Auspuff-Auslassdurchtritt (4) schließt und zwischen dem Abgas-Wärmetauscher (2) und dem Auspuff-Bypass-Durchtritt (5) kommunizierend verbindet.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der spezifische Betrieb des Motors (16) ein Betriebszustand ist, in welchem eine Menge von Fremdmaterial, welches von dem Motor (16) abgegeben wird, größer als eine vorbestimmte Menge ist.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abgas-Wärmetauscher (2) einen Kühlfluidgang (202) begrenzt, welcher mit einem Kühlfluid-Durchtritt (6) kommunizierend verbunden ist, durch welchen Kühlfluid durchtritt, wobei die Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner umfasst: ein drittes Umschaltventil (10), welches in der Lage ist, zwischen dem Kühlfluidgang (202) und der Atmosphäre kommunizierend zu verbinden und zwischen diesen abzuschließen, wobei das Steuermittel (15) auch das dritte Umschaltventil (10) betätigt, das erste Umschaltventil (8) sich auf einer stromaufwärtigen Seite bezüglich des Abgas-Wärmetauschers (2) in dem Kühlfluid-Durchtritt (6) befindet, und das dritte Umschaltventil (10) zwischen dem Kühlfluidgang (202) und der Atmosphäre für eine vorbestimmte Zeitperiode kommunizierend verbindet, wenn das erste Umschaltventil (8) den Kühlfluid-Durchtritt (6) schließt.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Zeitperiode eine Zeitperiode ist, in welcher der Kühlfluidgang (202) im Wesentlichen mit Luft gefüllt ist.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, das dieser umfasst: einen Abgas-Wärmetauscher (2), welcher einen Wärmetausch zwischen Abgas, welches aus einem Motor (16) abgegeben wird, und Kühlfluid ausführt; einen Auspuff-Durchtritt (3, 4), welcher Abgas in den Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet und Abgas aus dem Abgas-Wärmetauscher einleitet; ein Steuerventil (14), welches in dem Auspuff-Durchtritt (3, 4) vorgesehen ist, um eine Menge von Abgas, welche durch den Auspuff-Durchtritt (3) strömt, zu steuern; einen Kühlfluid-Durchtritt (6, 7), welcher Kühlfluid in den Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet und Kühlfluid aus dem Abgas-Wärmetauscher (2) einleitet; ein erstes Umschaltventil (8), welches in dem Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) angeordnet ist, um den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) zu öffnen und zu schließen; und ein Steuermittel (15), welches das erste Umschaltventil (8) und das Steuerventil (14) steuert, wobei das Steuermittel (15) das erste Umschaltventil (8) dahingehend betätigt, den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) zu schließen, wenn jede der folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind: zumindest ein vorbestimmter Zustand, welcher eine Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) anzeigt, ist erreicht; und Abgas tritt durch das Steuerventil (14).
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 9, wobei das Steuermittel (15) die zumindest eine vorbestimmte Bedingung dadurch feststellt, dass zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt wird: Differentialdruck von Abgas zwischen einer Einlassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) und einer Auslassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) steigt um einen vorbestimmten Grad von einem Anfangsgrad des Differentialdrucks an; eine integrierte Zeitperiode eines spezifischen Betriebs des Motors (16) ist größer als eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Initialisierung; eine Betriebszeitperiode des Motors (16) ist länger als eine vorbestimmte Zeitperiode; und eine Laufleistung eines Fahrzeugs ist größer als ein vorbestimmter Grad.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 10, wobei der Anfangsgrad des Differentialdrucks ein Differentialdruck von Abgas zwischen der Einlassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) und der Auslassseite des Abgas-Wärmetauschers (2) ist, wenn eine Menge von Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) kleiner als eine vorbestimmte Menge ist.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Initialisierung ein Betrieb zum Reduzieren von Ansammlung von Fremdmaterial in dem Abgas-Wärmetauscher (2) ist derart, dass das erste Umschaltventil (8) den Kühlfluid-Durchtritt (6, 7) schließt.
Abgas-Wärmetauschvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der spezifische Betrieb des Motors (16) ein Betriebszustand ist, in welchem eine Menge von Fremdmaterial, welches von dem Motor (16) ausgestoßen wird, größer als eine vorbestimmte Menge ist.