JP2006300026A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの使用環境条件の影響を受けることなく、ＥＧＲクーラの冷却能力の低下を正確に検出することができるＥＧＲ装置を提供する。
【解決手段】 エンジンの排気通路２と吸気通路３とを連通するＥＧＲ通路１１の途中に設けられ、ＥＧＲガスが流れるガス通路１９とそのガス通路１９に接して設けられ冷却水が流れる冷却水通路２１とを有するＥＧＲクーラ１２を備えたＥＧＲ装置において、ガス通路１９両端のガス温度差を測定する測定手段４、２４と、測定手段４、２４により測定したガス温度差に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出する検出手段４を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路の途中に設けられ、そのＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置に関する。

エンジンの排気ガスの一部を排気通路から吸気通路へと還流させるＥＧＲ（排気再循環）は、排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を低減するための手段として極めて有効であり、排気ガス規制に対応する技術としては必要不可欠なものになっている。近年排気ガス規制はさらに強化され、そのために大量のＥＧＲを行う必要があり、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラにより冷却した後で還流させる方法が行われている（クールドＥＧＲ）。

また近年、ＮＯｘの排出量を低減すべく、燃料の噴射時期を圧縮上死点よりも早期にし、燃料の噴射終了後に混合気が着火する予混合圧縮着火（Ｐｒｅｍｉｘｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼（以下ＰＣＩ燃焼という）が提案されている。このＰＣＩ燃焼では、早期に噴射された燃料が圧縮行程途中で過早着火するのを防ぎ、十分な予混合期間を確保するために大量のクールドＥＧＲを行う必要がある。

このように、ＮＯｘの排出量低減のためのクールドＥＧＲでも、ＰＣＩ燃焼制御のためのクールドＥＧＲでも、ＥＧＲガスのガス温度を下げることが重要である。

一般に、クールドＥＧＲを行うＥＧＲ装置は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、このＥＧＲ通路の途中に設けられたＥＧＲクーラとを備えている。このようなＥＧＲ装置では、エンジンの排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入し、ＥＧＲクーラに導入されたＥＧＲガスを、冷却媒体としてのエンジンの冷却水等により冷却するようになっている。

ところでＥＧＲクーラを長時間使用していくと、ＥＧＲクーラ内のガス通路がＥＧＲガス中の煤等によって汚損されたり、特に冷却水に不凍液を用いた場合には、ＥＧＲクーラ内の冷却水通路が不凍液中のエチレングリコールにより詰まることがある。こうなると、ＥＧＲガスを冷却する効率（ＥＧＲクーラの冷却能力）が低下し、初期に対してエンジンの吸気通路に還流されるＥＧＲガスの温度が上がり、燃焼温度の悪化や新気量の低下によりエンジン性能が低下するおそれがある。また、特にＰＣＩ燃焼では、早期に噴射された燃料が圧縮行程途中で過早着火し、燃焼が制御できなくなる等の深刻な問題が生じるおそれがある。

またＥＧＲクーラを長時間使用していくと、ＥＧＲクーラ内のガス通路がＥＧＲガス中の煤等により詰まることがある。こうなると、予定量のＥＧＲガスが吸気通路に還流されなくなるため、ガス通路の汚損や冷却水通路の詰まりと同様の問題が発生するおそれがある。

ＥＧＲクーラ内のガス通路及び冷却水通路の汚損・詰まりによるＥＧＲクーラの冷却能力の低下は、エンジンの燃焼やエミッションの悪化によって初めてわかるため、特にＰＣＩ燃焼制御のためにクールドＥＧＲを行う場合には、車両の走行不能等の重要な問題を引き起こして初めてわかる場合がある。

そこで近年、ＥＧＲクーラ内のガス通路及び冷却水通路の汚損・詰まりによるＥＧＲクーラの冷却能力の低下を検出する方法が提案されている。

例えば特許文献１では、ＥＧＲクーラのガス出口部のガス温度を測定し、測定したガス温度がエンジン運転状態等から推定される正常時のガス温度よりも高いときに、ＥＧＲクーラの冷却能力が低下したことを検出する方法が提案されている。

また特許文献１には、ＥＧＲクーラの冷却能力の低下が検出されたときに、一時的にＥＧＲクーラ内を高温とすることにより、ＥＧＲクーラ内のガス通路に堆積した煤等を酸化除去して冷却能力を回復させることが開示されている。

特開２００３−３３６５４９号公報

しかしながら、排気ガスの温度はエンジンの使用環境条件（気圧、気温、燃料性状（セタン価等）等）によって大きく変わるため、ＥＧＲクーラのガス出口部のガス温度に基づいて冷却能力の検出を行う特許文献１では、一定の使用環境条件下でのみしか冷却能力の低下を正確に検出することができない可能性がある。

また、ＥＧＲクーラは組立てコスト削減のために各部品同士が溶接（一般的にはロー付け）にて取付けられていることが多く、ＥＧＲクーラ内を高温とするとそのＥＧＲクーラのロー付け部が溶けるおそれがあり、冷却能力を回復すべくＥＧＲクーラ内を高温とする特許文献１では、ＥＧＲクーラの信頼性が低下するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、エンジンの使用環境条件の影響を受けることなく、ＥＧＲクーラの冷却能力の低下を正確に検出することができるＥＧＲ装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ＥＧＲクーラの信頼性を低下させることなく、ＥＧＲクーラの冷却能力を回復させることができるＥＧＲ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲガスが流れるガス通路とそのガス通路に接して設けられ冷却水が流れる冷却水通路とを有するＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置において、上記ガス通路両端のガス温度差、或いは、上記冷却水通路両端の冷却水温度差を測定する測定手段と、該測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差に基づいて上記ＥＧＲクーラの冷却能力の低下を検出する検出手段を備えたことを特徴とするＥＧＲ装置である。

請求項２の発明は、上記検出手段は、上記測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上であるときに、上記ＥＧＲクーラの冷却能力が低下したことを検出する請求項１記載のＥＧＲ装置である。

請求項３の発明は、上記検出手段は、上記測定手段によりガス温度差或いは冷却水温度差を測定した総測定回数を積算し、一方、上記測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上となった特定回数を積算し、上記総測定回数に対する上記特定回数の割合を算出し、その割合が所定の基準割合以上であるときに、上記ＥＧＲクーラの冷却能力が低下したことを検出する請求項１記載のＥＧＲ装置である。

請求項４の発明は、上記ＥＧＲ通路が、上記ガス通路の一端側から他端側へとＥＧＲガスを流すための第一ＥＧＲ通路と、上記ガス通路の他端側から一端側へとＥＧＲガスを流すための第二ＥＧＲ通路とを有し、上記検出手段により上記ＥＧＲクーラの冷却能力の低下が検出されたときに、上記第一ＥＧＲ通路と上記第二ＥＧＲ通路とを切替えるためのＥＧＲ切替手段を設けた請求項１〜３いずれかに記載のＥＧＲ装置である。

請求項５の発明は、上記ＥＧＲクーラに冷却水を導入・導出するための冷却水導入・導出通路が、上記冷却水通路の一端側から他端側へと冷却水を流すための第一冷却水導入・導出通路と、上記冷却水通路の他端側から一端側へと冷却水を流すための第二冷却水導入・導出通路とを有し、上記ＥＧＲ切替手段により上記第一ＥＧＲ通路と上記第二ＥＧＲ通路とを切替えたときに、上記第一冷却水導入・導出通路と上記第二冷却水導入・導出通路とを切替えるための冷却水切替手段を設けた請求項４記載のＥＧＲ装置である。

本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
（１）エンジンの使用環境条件の影響を受けることなく、ＥＧＲクーラの冷却能力の低下を正確に検出することができる。
（２）ＥＧＲクーラの信頼性を低下させることなく、ＥＧＲクーラの冷却能力を回復させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

まず、第一実施形態について説明する。

図１は、第一実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。図２は、第一実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。

本実施形態のエンジンは、車両に搭載されるディーゼルエンジンである。

図１及び図２に示すように、エンジンはエンジン本体１を備えており、エンジン本体１には排気通路２及び吸気通路３が接続されている。

エンジンを電子制御するための電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）４が設けられる。ＥＣＵ４には、エンジン回転速度を検出するエンジン回転センサ５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ（図示せず）等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ４は、それら各種センサからエンジン運転状態を読取り、そのエンジン運転状態に基づいて目標燃料噴射時期や目標燃料噴射量等を決定してインジェクタ（図示せず）等を制御するようになっている。

本実施形態のＥＧＲ装置１０は、排気通路２を流れる排気ガスの一部を吸気通路３に還流すべく、排気通路２と吸気通路３とを連通するＥＧＲ通路１１と、ＥＧＲ通路１１の途中に設けられ、ＥＧＲ通路１１を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１２とを備えている。

ＥＧＲクーラ１２としては、公知の構成のものを用いることができる。一般にＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスが流れるガス通路と、そのガス通路に接して設けられ、冷却媒体としての冷却水が流れる冷却水通路とを有している。このようなＥＧＲクーラでは、ガス通路内を流れるＥＧＲガスと冷却水通路内を流れる冷却水とで熱交換を行うことで、ＥＧＲガスを冷却するようになっている。

本実施形態では、ＥＧＲクーラ１２は円筒状のケーシング１３を有している。ケーシング１３内には、長手方向（図１及び図２中の左右方向）に離間させて一対のエンドプレート１４が設けられている。各エンドプレート１４は円板状に形成されており、ケーシング１３の内周面にロー付けにて取り付けられている。これらエンドプレート１４により、ケーシング１３内が両端のガス室１５、１６と中央の水室１７とに区画されている。

一対のエンドプレート１４間には、両端部がガス室１５、１６に開口する複数のガス管１８が架け渡されている。各ガス管１８は円筒状に形成されており、エンドプレート１４に挿通された状態でそのエンドプレート１４にロー付けにて取付けられている。ガス管１８がガス通路１９をなし、水室１７内にはガス管１８により冷却水通路２１が区画形成される。

エンドプレート１４近傍の水室１７には、冷却水通路２１に冷却水を導入・導出するための冷却水導入・導出通路２２が接続されている。冷却水導入・導出通路２２の途中には、水ポンプ２３が設けられる。

ところで、ＥＧＲクーラ１２を長時間使用していくと、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９がＥＧＲガス中の煤等によって汚損されたり、詰まることがある。また、特に冷却水に不凍液を用いた場合には、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１が不凍液中のエチレングリコールにより詰まることがある。このようなＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９或いは冷却水通路２１の汚損・詰まりは、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力を低下させる原因となる。

そこで、本実施形態のＥＧＲ装置１０は、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９両端のガス温度差を測定する測定手段と、この測定手段により測定したガス温度差に基づいて、ガス通路１９或いは冷却水通路２１の汚損・詰まりによるＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するための検出手段を備えている。

本実施形態では、上記の測定手段は、ＥＧＲクーラ１２のガス室１５、１６近傍のＥＧＲ通路１１に設けられた一対のガス温度センサ２４と、ＥＣＵ４とから構成されている。各ガス温度センサ２４はＥＣＵ４に接続されており、各ガス温度センサ２４からの検出信号がＥＣＵ４に入力される。ガス温度センサ２４としては熱電対等を用いることができる。

本実施形態では、ＥＣＵ４が上記の検出手段をなし、その検出手段は、上記測定手段によりガス温度差を測定した総測定回数を積算し、一方、上記測定手段により測定したガス温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上となった特定回数を積算し、上記総測定回数に対する上記特定回数の割合を算出し、その割合が所定の基準割合以上であるときに、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力が低下したことを検出するようになっている。つまり本実施形態では、測定したガス温度差と基準温度差との比較を所定時間毎に複数回行い、それら複数回の比較結果に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしている。

上記の基準温度差は、クールドＥＧＲを行う領域で基準とするエンジン回転速度及び目標燃料噴射量を決定し、そのエンジン回転速度及び目標燃料噴射量であるときのＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９両端の温度差を実験や解析等により求めたものである。この基準温度差は、エンジン回転速度及び目標燃料噴射量毎に求めたものであっても良く、数式やマップにより基準温度差とエンジン回転速度及び目標燃料噴射量との関係を表したものであっても良い。また、基準温度差は、上記の総測定回数、特定回数、及び、基準割合と共に、記憶手段としてのＥＣＵに記憶される。

なお、検出手段は、上記測定手段により測定したガス温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上であるときに、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力が低下したことを検出するものであっても良い。つまり、測定したガス温度差と基準温度差との比較を行い、その比較結果毎にＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしても良い。

ところで一般に、ＥＧＲクーラ内のガス通路の詰まりの原因となる堆積物は、ＥＧＲガスのガス温度が最も低くなるＥＧＲガス下流側のガス通路に堆積しやすい。その原因としては、ＥＧＲガス中の水分がＥＧＲガス下流側のガス通路で露点以下に冷却され、結露した水分にＥＧＲガス中の煤等が捕捉されてそれらがガス通路内に堆積することが考えられる。

そこで本実施形態では、検出手段によりＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下が検出されたときに、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させるようにしている。このようにすることで、ガス通路１９におけるガス上下流側を変更し、高温のＥＧＲガスにより堆積物及び堆積物堆積の原因となる水分を除去して、特定の箇所に堆積物が堆積するのを防止することができる。

そこで本実施形態では、ＥＧＲ通路１１は、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９一端側（図１及び図２中の右側）から他端側（図１及び図２中の左側）へと流すための第一ＥＧＲ通路２５（図１のハッチング部分参照）と、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９他端側から一端側へと流す、つまりＥＧＲガスをガス通路１９に対して第一ＥＧＲ通路２５とは逆方向に流すための第二ＥＧＲ通路２６（図２のハッチング部分参照）とから構成されている。また、検出手段によりＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下が検出されたときに、第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えて、ガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させるためのＥＧＲ切替手段が設けられる。

本実施形態では、一端が排気通路２に開口し、他端がＥＧＲクーラ１２一端側（図１及び図２中の右側）のガス室１５に開口し、それら排気通路２とガス室１５とを連通する第一ＥＧＲ管２７が設けられる。また、一端がＥＧＲクーラ１２他端側（図１及び図２中の左側）のガス室１６に開口し、他端が吸気通路３に開口し、それらガス室１６と吸気通路３とを連通する第二ＥＧＲ管２８が設けられる。ここで本実施形態では、一対のガス温度センサ２４は、ＥＧＲクーラ１２近傍の第一ＥＧＲ管２７及び第二ＥＧＲ管２８にそれぞれ設けられる。

また本実施形態では、一端が排気通路２と第一ＥＧＲ管２７との接続部よりもエンジン本体１側の排気通路２に開口し、他端がガス温度センサ２４よりも吸気通路３側の第二ＥＧＲ管２８に開口し、これら排気通路２と第二ＥＧＲ管２８とを連通する第三ＥＧＲ管２９が設けられる。さらに、一端がガス温度センサ２４よりも排気通路２側の第一ＥＧＲ管２７に開口し、他端が第二ＥＧＲ管２８と第三ＥＧＲ管２９との接続部よりも吸気通路３側の第二ＥＧＲ管２８に開口し、それら第一ＥＧＲ管２７と第二ＥＧＲ管２８とを連通する第四ＥＧＲ管３１が設けられる。

本実施形態では、上記のＥＧＲ切替手段は、第一ＥＧＲ管２７の途中であって第一ＥＧＲ管２７と第四ＥＧＲ管３１との接続部よりも排気通路２側に設けられた第一ＥＧＲ弁３２と、第二ＥＧＲ管２８の途中であって第二ＥＧＲ管２８と第三ＥＧＲ管２９及び第四ＥＧＲ管３１との接続部間に設けられた第二ＥＧＲ弁３３と、第三ＥＧＲ管２９の途中に設けられた第三ＥＧＲ弁３４と、第四ＥＧＲ管３１の途中に設けられた第四ＥＧＲ弁３５と、ＥＣＵ４とから構成されている。第一〜第四ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５はそれぞれＥＣＵ４に接続されており、そのＥＣＵ４により各ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５が作動制御される。

第一ＥＧＲ通路２５に切替える際には、ＥＣＵ４により、第一及び第二ＥＧＲ弁３２、３３を開（ＯＮ）とし、第三及び第四ＥＧＲ弁３４、３５を閉（ＯＦＦ）とすることで、図１に示すように、ＥＧＲガスが排気通路２から第一ＥＧＲ管２７、ＥＧＲクーラ１２、第二ＥＧＲ管２８を通って、吸気通路３に還流される。また、第一及び第二ＥＧＲ弁３２、３３の開度を調節することにより吸気通路３に還流されるＥＧＲガスの量を調整するようになっている。このとき、高温のＥＧＲガスはガス通路１９の一端側からそのガス通路１９に対して導入される。これによりＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９を第二ＥＧＲ通路２６に切替えたときとは逆方向に対して流れる。

一方、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１に導入された冷却水は、その冷却水通路２１内をＥＧＲガスの流れ方向に対して反対方向に流れ、ガス通路１９内のＥＧＲガスと熱交換した後に、ＥＧＲクーラ１２外に導出される。即ち本実施形態では、第一ＥＧＲ通路２５に切替えた際には、ＥＧＲクーラ１２は対向流式のものとして機能する。

これに対して、第二ＥＧＲ通路２６に切替える際には、ＥＣＵ４により、第一及び第二ＥＧＲ弁３２、３３を閉（ＯＦＦ）とし、第三及び第四ＥＧＲ弁３４、３５を開（ＯＮ）とすることで、図２に示すように、ＥＧＲガスが排気通路２から第三ＥＧＲ管２９、第二ＥＧＲ管２８、ＥＧＲクーラ１２、第一ＥＧＲ管２７、第四ＥＧＲ管３１、第二ＥＧＲ管２８を通って、吸気通路３に還流される。また、第三及び第四ＥＧＲ弁３４、３５の開度を調節することにより吸気通路３に還流されるＥＧＲガスの量を調整するようになっている。このとき、高温のＥＧＲガスはガス通路１９の他端側からそのガス通路１９に対して導入される。これによりＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９を第一ＥＧＲ通路２５に切替えたときとは逆方向に流れる。

一方、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１に導入された冷却水は、その冷却水通路２１内をＥＧＲガスの流れ方向と同じ方向に流れ、ガス通路１９内のＥＧＲガスと熱交換した後に、ＥＧＲクーラ１２外に導出される。即ち本実施形態では、第二ＥＧＲ通路２６に切替えた際には、ＥＧＲクーラ１２は順流式のものとして機能する。

なお本実施形態では、第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とで第一及び第二ＥＧＲ管２７、２８の一部を共用するようになっているが、第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とで独立させて別々にＥＧＲ管を設けても良い。

次に、ＥＣＵ４による処理フローを図３により説明する。

本実施形態では、本処理はＥＣＵ４によって、エンジンを始動したときから、或いは、エンジン始動より所定時間が経過したときから、エンジン停止まで実行される。なお、本処理がＥＣＵ４によって所定時間毎に実行されるようにしても良いのは勿論である。

まず、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１においてタイマーＴＩＭＥＲをリセットし（ＴＩＭＥＲ＝０）、ステップＳ１０２においてタイマーＴＩＭＥＲをスタートさせ、ステップＳ１０３において特定回数Ｍ及び総測定回数Ｍ０をリセットする（Ｍ＝０、Ｍ０＝０）。

次に、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０４において、エンジン回転センサ５から信号を検出することでエンジン回転速度Ｎを測定し、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０４で測定したエンジン回転速度Ｎが、所定の基準回転速度Ｎ１、Ｎ２の範囲内であるか（Ｎ１＜Ｎ＜Ｎ２）を判定する。ここで、基準回転速度Ｎ１、Ｎ２の範囲は、基準温度差を求めた際の、クールドＥＧＲを行う領域で基準としたエンジン回転速度の範囲と同一であるとする。

次に、エンジン回転速度Ｎが所定の範囲内であると、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０６において、目標燃料噴射量Ｑを読取り、ステップＳ１０７において、ステップＳ１０６で読取った目標燃料噴射量Ｑが所定の基準目標燃料噴射量Ｑ１、Ｑ２の範囲内であるか（Ｑ１＜Ｑ＜Ｑ２）を判定する。ここで、基準目標燃料噴射量Ｑ１、Ｑ２の範囲は、基準温度差を求めた際の、クールドＥＧＲを行う領域で基準とした目標燃料噴射量の範囲と同一であるとする。

次に、目標燃料噴射量Ｑが所定の範囲内であると、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０８において、一対のガス温度センサ２４から信号を検出することでガス温度差ΔＴｇを測定し、ステップＳ１０９において、ガス温度差ΔＴｇを測定した総測定回数Ｍ０を積算する（Ｍ０＝Ｍ０＋１）。次いで、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１０８で測定したガス温度差ΔＴｇと基準温度差ΔＴｇ０との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差Ｔｇ１（例えば１０℃）よりも大きいか（（ΔＴｇ０−ΔＴｇ）＞Ｔｇ１）を判定する。

次に、ステップＳ１１０において求めた偏差が基準偏差Ｔｇ１よりも大きいと、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１１において、特定回数Ｍを積算し（Ｍ＝Ｍ＋１）、ステップＳ１１２において、総測定回数Ｍ０に対する特定回数Ｍの割合を算出し、その割合が所定の基準割合Ｒ（例えば１０％）よりも大きいか（Ｍ／Ｍ０＞Ｒ）を判定する。

そして、ステップＳ１１２で求めた割合が基準割合Ｒよりも大きいと、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１３において、第一〜第四ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５を作動させて第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えることにより、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させる。その後、ＥＣＵ４は、ステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１からの手順を再度行う。

一方、ステップＳ１１２で求めた割合が基準割合Ｒよりも小さければ、ＥＣＵ４は、ステップＳ１１４に進み、そのときのタイマーＴＩＭＥＲを読取り、読取ったタイマーＴＩＭＥＲが所定の基準タイマーＴＩＭＥＲ０（例えば１時間）よりも小さいか（ＴＩＭＥＲ＜ＴＩＭＥＲ０）を判定する。ステップＳ１１４で読取ったタイマーＴＩＭＥＲが基準タイマーＴＩＭＥＲ０よりも小さければ、ＥＣＵ４はステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４からの手順を再度行い、他方タイマーＴＩＭＥＲが基準タイマーＴＩＭＥＲ０よりも大きければ、ＥＣＵ４はステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１からの手順を再度行う。

また、ステップＳ１０５でエンジン回転速度Ｎが所定の範囲外であったとき、ステップＳ１０７で目標燃料噴射量Ｑが所定の範囲外であったとき、ステップＳ１１０で偏差が基準偏差Ｔｇ１よりも小さかったときには、ＥＣＵ４はステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０４からの手順を再度行う。

次に、本実施形態の作用を説明する
本実施形態では、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９両端のガス温度差を測定し、その測定したガス温度差に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしている。上記のガス温度差は、エンジン回転速度や燃料負荷がある範囲内であれば、ＥＧＲクーラ１２の放熱量に略比例する。また排気ガスの温度がエンジンの使用環境条件により変化したとしても、その排気ガスの温度をガス通路１９両端のガス温度差として測定することで温度変化分を除くことができる。従って本実施形態によれば、エンジンの使用環境条件の影響を受けることなく、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を正確に検出することができる。

また、本実施形態によれば、測定したガス温度差と基準温度差との比較を複数回行い、それら複数回の比較結果に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしたため、誤検出の確率を低くすることができ、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を正確に検出することができる。

また、本実施形態では、検出手段によりＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下が検出されたときに、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させることで、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力を回復させるようにしている。つまり本実施形態によれば、ＥＧＲガスの流れ方向を逆転させているのみであるので、ＥＧＲクーラ１２内が高温となってＥＧＲクーラ１２のロー付け部が溶けることはなく、ＥＧＲクーラ１２の信頼性が低下するおそれはない。

次に、第二実施形態について説明する。

図４は、第二実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。図５は、第二実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。

本実施形態の基本構成は上述の第一実施形態と同じである。従って、第一実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

図４及び図５に示す本実施形態のＥＧＲ装置２０は、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１両端の冷却水温度差を測定する測定手段と、この測定手段により測定した冷却水温度差に基づいて、ガス通路１９或いは冷却水通路２１の汚損・詰まりによるＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するための検出手段を備えている。

本実施形態では、上記の測定手段は、ＥＧＲクーラ１２の水室１７近傍の冷却水導入・導出通路２２にそれぞれ設けられた一対の冷却水温度センサ３６と、ＥＣＵ４とから構成されている。各冷却水温度センサ３６はＥＣＵ４に接続されており、各冷却水温度センサ３６からの検出信号がＥＣＵ４に入力される。冷却水温度センサ３６としては熱電対等を用いることができる。

本実施形態では、ＥＣＵ４が上記の検出手段をなし、その検出手段は、上記測定手段により冷却水温度差を測定した総測定回数を積算し、一方、上記測定手段により測定した冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上となった特定回数を積算し、上記総測定回数に対する上記特定回数の割合を算出し、その割合が所定の基準割合以上であるときに、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力が低下したことを検出するようになっている。つまり本実施形態では、測定した冷却水温度差と基準温度差との比較を所定時間毎に複数回行い、それら複数回の比較結果に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしている。

上記の基準温度差は、クールドＥＧＲを行う領域で基準とするエンジン回転速度及び目標燃料噴射量を決定し、そのエンジン回転速度及び目標燃料噴射量であるときのＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１両端の温度差を実験や解析等により求めたものである。

なお、検出手段は、上記測定手段により測定した冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上であるときに、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力が低下したことを検出するものであっても良い。つまり、測定した冷却水温度差と基準温度差との比較を行い、その比較結果毎にＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしても良い。

次に、ＥＣＵ４による処理フローを図６により説明する。

本処理のステップＳ２０１〜Ｓ２０７及びＳ２１４は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０７及びＳ１１４とそれぞれ同一であるので説明を省略し、相違する箇所について説明する。

ステップＳ２０７で目標燃料噴射量Ｑが所定の範囲内であると、ＥＣＵ４は、ステップＳ２０８において、一対の冷却水温度センサ３６から信号を検出することで冷却水温度差ΔＴｗを測定し、ステップＳ２０９において、冷却水温度差ΔＴｗを測定した総測定回数Ｍ０を積算する（Ｍ０＝Ｍ０＋１）。次いで、ＥＣＵ４は、ステップＳ２１０において、ステップＳ２０８で測定した冷却水温度差ΔＴｗと基準温度差ΔＴｗ０との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差Ｔｗ１（例えば１０℃）よりも大きいか（（ΔＴｗ０−ΔＴｗ）＞Ｔｗ１）を判定する。

次に、ステップＳ２１０において求めた偏差が基準偏差Ｔｗ１よりも大きいと、ＥＣＵ４は、ステップＳ２１１において、特定回数Ｍを積算し（Ｍ＝Ｍ＋１）、ステップＳ２１２において、総測定回数Ｍ０に対する特定回数Ｍの割合を算出し、その割合が所定の基準割合Ｒ（例えば１０％）よりも大きいか（Ｍ／Ｍ０＞Ｒ）を判定する。

そして、ステップＳ２１２で求めた割合が基準割合Ｒよりも大きいと、ＥＣＵ４は、ステップＳ２１３において、第一〜第四ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５を作動させて第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えることにより、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させる。その後、ＥＣＵ４は、ステップＳ２０１に戻り、ステップＳ２０１からの手順を再度行う。

次に、本実施形態の作用を説明する
本実施形態では、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１両端の冷却水温度差を測定し、その測定した冷却水温度差に基づいてＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を検出するようにしている。上記の冷却水温度差は、エンジン回転速度や燃料負荷がある範囲内であれば、ＥＧＲクーラ１２の放熱量に略比例する。また排気ガスの温度がエンジンの使用環境条件により変化したとしても、その排気ガスの温度を冷却水通路２１両端の冷却水温度差として測定することで温度変化分を除くことができる。従って本実施形態によれば、エンジンの使用環境条件の影響を受けることなく、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を正確に検出することができる。

また、本実施形態によれば、測定した冷却水温度差と基準温度差との比較を複数回行い、それら複数回の比較結果に基づいてＥＧＲクーラの冷却能力の低下を検出するようにしたため、誤検出の確率を低くすることができ、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を正確に検出することができる。

次に、第三実施形態について説明する。

図７は、第三実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路及び第一冷却水導入・導出通路に切替えた状態を示す。図８は、第三実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路及び第二冷却水導入・導出通路に切替えた状態を示す。

本実施形態の基本構成は上述の第一実施形態と同じである。従って、第一実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

ところで、一般的なＥＧＲクーラにおいて、対向流式のものでは冷却水はＥＧＲガス下流側のガス通路から導入されるのに対して、順流式のものでは冷却水はＥＧＲガス上流側のガス通路から導入されるため、対向流式のものと順流式のものとではＥＧＲガスを冷却する能力（ＥＧＲガスの冷却能力）に若干の差がある。そこで本実施形態では、第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えたときのＥＧＲガスの冷却能力を相互に一定に保つべく、ＥＧＲガスの流れ方向を逆転させた際に、冷却水の流れ方向も逆転させるようにしている。

そこで本実施形態のＥＧＲ装置３０では、図７及び図８に示すように、冷却水導入・導出通路２２は、冷却水をＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１一端側（図７及び図８中の左側）から他端側（図７及び図８中の右側）へと流すための第一冷却水導入・導出通路３７（図７のハッチング部分参照）と、冷却水をＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１他端側から一端側へと流す、つまり冷却水を冷却水通路２１に対して第一冷却水導入・導出通路３７とは逆方向に流すための第二冷却水導入・導出通路３８（図８のハッチング部分参照）とから構成されている。また、ＥＧＲ切替手段により第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とが切替えられたときに、第一冷却水導入・導出通路３７と第二冷却水導入・導出通路３８とを切替えて、冷却水通路２１内における冷却水の流れ方向を逆転させるための冷却水切替手段が設けられる。

本実施形態では、冷却水通路２１一端側の水室１７に開口する第一冷却水導入・導出管３９と、冷却水通路２１他端側の水室１７に開口する第二冷却水導入・導出管４１と、これら第一冷却水導入・導出管３９と第二冷却水導入・導出管４１とを連通する第三冷却水導入・導出管４２と、第一冷却水導入・導出管３９の途中であって第一冷却水導入・導出管３９と第三冷却水導入・導出管４２との接続部よりもＥＧＲクーラ１２側のに接続された第四冷却水導入・導出管４３とが設けられる。水ポンプ２３は、第一冷却水導入・導出管３９の途中に設けられる。

本実施形態では、上記の冷却水切替手段は、第一冷却水導入・導出管３９の途中であって第一冷却水導入・導出管３９と第三冷却水導入・導出管４２及び第四冷却水導入・導出管４３との接続部間に設けられた第一ウォーター弁４４と、第二冷却水導入・導出管４１の途中であって第二冷却水導入・導出管４１と第三冷却水導入・導出管４２との接続部に対してＥＧＲクーラ１２とは反対側に設けられた第二ウォーター弁４５と、第三冷却水導入・導出管４２の途中に設けられた第三ウォーター弁４６と、第四冷却水導入・導出管４３の途中に設けられた第四ウォーター弁４７と、ＥＣＵ４とから構成されている。第一〜第四ウォーター弁４４、４５、４６、４７はそれぞれＥＣＵ４に接続されており、そのＥＣＵ４により各ウォーター弁４４、４５、４６、４７が作動制御される。

本実施形態では、第一ＥＧＲ通路２５に切替えた際、即ち第一及び第二ＥＧＲ弁３２、３３を開（ＯＮ）とし、第三及び第四ＥＧＲ弁３４、３５を閉（ＯＦＦ）とした際には、第一及び第二ウォーター弁４４、４５を開（ＯＮ）とし、第三及び第四ウォーター弁４６、４７を閉（ＯＦＦ）とすることで、第一冷却水導入・導出通路３７に切替えるようになっている。このとき、即ち第一ＥＧＲ通路２５及び第一冷却水導入・導出通路３７に切替えた際には、ＥＧＲクーラ１２は対向流式のものとして機能する。

また本実施形態では、第二ＥＧＲ通路２６に切替えた際、即ち第一及び第二ＥＧＲ弁３２、３３を閉（ＯＦＦ）とし、第三及び第四ＥＧＲ弁３４、３５を開（ＯＮ）とした際には、第一及び第二ウォーター弁４４、４５を閉（ＯＦＦ）とし、第三及び第四ウォーター弁４６、４７を開（ＯＮ）とすることで、第二冷却水導入・導出通路３８に切替えるようになっている。このとき、即ち第二ＥＧＲ通路２６及び第二冷却水導入・導出通路３８に切替えた際にも、第一ＥＧＲ通路２５及び第一冷却水導入・導出通路３７に切替えたときと同様に、ＥＧＲクーラ１２は対向流式のものとして機能する。

なお本実施形態では、第一冷却水導入・導出通路３７と第二冷却水導入・導出通路３８とで第一及び第二冷却水導入・導出管３９、４１の一部を共用するようになっているが、第一冷却水導入・導出通路３７と第二冷却水導入・導出通路３８とで独立させて別々に冷却水導入・導出管を設けても良い。

次に、ＥＣＵ４による処理フローを図９により説明する。

本処理のステップＳ３０１〜Ｓ３１２及びＳ３１４は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１１２及びＳ１１４とそれぞれ同一であるので説明を省略し、相違する箇所について説明する。

ステップＳ３１２で求めた割合が基準割合Ｒよりも大きいと、ＥＣＵ４は、ステップＳ３１３において、第一〜第四ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５を作動させて第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えることにより、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させると共に、第一〜第四ウォーター弁４４、４５、４６、４７を作動させて第一冷却水導入・導出通路３７と第二冷却水導入・導出通路３８とを切替えることにより、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１における冷却水の流れ方向を逆転させる。その後、ＥＣＵ４は、ステップＳ３０１に戻り、ステップＳ３０１からの手順を再度行う。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させたときに、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１における冷却水の流れ方向を逆転させるようにしている。従って、ＥＧＲガスの流れ方向を逆転させた際にも、ＥＧＲクーラ１２内におけるＥＧＲガスの流れ方向と冷却水の流れ方向は常に同一の関係（対向流或いは順流）とすることができ、第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えたときのＥＧＲガスの冷却能力を相互に一定に保つことができる。

ところで、上述の実施形態とは異なり、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下の検出を行わずに、所定時間毎に、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させることが考えられる。

図１０及び図１１に示すＥＧＲ装置４０では、所定時間毎に、第一ＥＧＲ通路２５（図１０のハッチング部分参照）と第二ＥＧＲ通路２６（図１１のハッチング部分参照）とを切替えて、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させるようにしている。なお、ＥＧＲガスの流れ方向を逆転させたときに、ＥＧＲクーラ１２内の冷却水通路２１における冷却水の流れ方向も逆転させるようにしても良い（図７及び図８参照）。

ＥＣＵ４による処理フローを図１２により説明する。

まず、ＥＣＵ４は、ステップＳ４０１においてタイマーＴＩＭＥＲをリセットし（ＴＩＭＥＲ＝０）、ステップＳ４０２においてタイマーＴＩＭＥＲをスタートさせる。

次に、ＥＣＵ４は、ステップＳ４０３において、そのときのタイマーＴＩＭＥＲを読取り、ステップＳ４０４において、ステップＳ４０３で読取ったタイマーＴＩＭＥＲが所定の基準タイマーＴＩＭＥＲ０（例えば１時間）よりも小さいか（ＴＩＭＥＲ＜ＴＩＭＥＲ０）を判定する。読取ったタイマーＴＩＭＥＲが基準タイマーＴＩＭＥＲ０よりも小さければ、ＥＣＵ４はステップＳ４０３に戻り、ステップＳ４０３からの手順を再度行う。

一方、読取ったタイマーＴＩＭＥＲが基準タイマーＴＩＭＥＲ０よりも大きければ、ＥＣＵ４はステップＳ４０５に進み、第一〜第四ＥＧＲ弁３２、３３、３４、３５を作動させて第一ＥＧＲ通路２５と第二ＥＧＲ通路２６とを切替えることにより、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させる。その後、ＥＣＵ４は、ステップＳ４０１に戻り、ステップＳ４０１からの手順を再度行う。

このように、所定時間毎に、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９におけるＥＧＲガスの流れ方向を逆転させることで、ＥＧＲクーラ１２内のガス通路１９及び冷却水通路２１の汚損・詰まりを未然に防止して、ＥＧＲクーラ１２の冷却能力の低下を防止することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、上記の検出手段がＥＧＲクーラ１２の冷却能力が低下したことを検出したときに作動する警告手段を設け、この警告手段の作動によりＥＧＲクーラ１２の整備の必要性をドライバー等のユーザーに知らせるようにしても良い。例えば警告手段は、ＥＣＵ４と、ＥＣＵ４に接続されそのＥＣＵ４により作動が制御される警告灯（図示せず）とから構成することが考えられる。

第一実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 第一実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 ＥＣＵによる処理フローチャートである。 第二実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 第二実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 ＥＣＵによる処理フローチャートである。 第三実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路及び第一冷却水導入・導出通路に切替えた状態を示す。 第三実施形態に係るＥＧＲ装置を適用したエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路及び第二冷却水導入・導出通路に切替えた状態を示す。 ＥＣＵによる処理フローチャートである。 ＥＧＲ装置を備えたエンジンの概略図であり、第一ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 ＥＧＲ装置を備えたエンジンの概略図であり、第二ＥＧＲ通路に切替えた状態を示す。 ＥＣＵによる処理フローチャートである。

符号の説明

１ エンジン本体
２ 排気通路
３ 吸気通路
４ ＥＣＵ（測定手段、検出手段、ＥＧＲ切替手段、冷却水切替手段）
１０、２０、３０、４０ ＥＧＲ装置
１１ ＥＧＲ通路
１２ ＥＧＲクーラ
１９ ガス通路
２１ 冷却水通路
２２ 冷却水導入・導出通路
２４ ガス温度センサ（測定手段）
２５ 第一ＥＧＲ通路
２６ 第二ＥＧＲ通路
３２、３３、３４、３５ ＥＧＲ弁（ＥＧＲ切替手段）
３６ 冷却水温度センサ（測定手段）
３７ 第一冷却水導入・導出通路
３８ 第二冷却水導入・導出通路
４４、４５、４６、４７ ウォーター弁（冷却水切替手段）

Claims (5)

1. エンジンの排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路の途中に設けられ、ＥＧＲガスが流れるガス通路とそのガス通路に接して設けられ冷却水が流れる冷却水通路とを有するＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置において、
   上記ガス通路両端のガス温度差、或いは、上記冷却水通路両端の冷却水温度差を測定する測定手段と、該測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差に基づいて上記ＥＧＲクーラの冷却能力の低下を検出する検出手段を備えたことを特徴とするＥＧＲ装置。
2. 上記検出手段は、上記測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上であるときに、上記ＥＧＲクーラの冷却能力が低下したことを検出する請求項１記載のＥＧＲ装置。
3. 上記検出手段は、上記測定手段によりガス温度差或いは冷却水温度差を測定した総測定回数を積算し、一方、上記測定手段により測定したガス温度差或いは冷却水温度差と所定の基準温度差との偏差を求め、その偏差が所定の基準偏差以上となった特定回数を積算し、上記総測定回数に対する上記特定回数の割合を算出し、その割合が所定の基準割合以上であるときに、上記ＥＧＲクーラの冷却能力が低下したことを検出する請求項１記載のＥＧＲ装置。
4. 上記ＥＧＲ通路が、上記ガス通路の一端側から他端側へとＥＧＲガスを流すための第一ＥＧＲ通路と、上記ガス通路の他端側から一端側へとＥＧＲガスを流すための第二ＥＧＲ通路とを有し、
   上記検出手段により上記ＥＧＲクーラの冷却能力の低下が検出されたときに、上記第一ＥＧＲ通路と上記第二ＥＧＲ通路とを切替えるためのＥＧＲ切替手段を設けた請求項１〜３いずれかに記載のＥＧＲ装置。
5. 上記ＥＧＲクーラに冷却水を導入・導出するための冷却水導入・導出通路が、上記冷却水通路の一端側から他端側へと冷却水を流すための第一冷却水導入・導出通路と、上記冷却水通路の他端側から一端側へと冷却水を流すための第二冷却水導入・導出通路とを有し、
   上記ＥＧＲ切替手段により上記第一ＥＧＲ通路と上記第二ＥＧＲ通路とを切替えたときに、上記第一冷却水導入・導出通路と上記第二冷却水導入・導出通路とを切替えるための冷却水切替手段を設けた請求項４記載のＥＧＲ装置。
   

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