JP2009085094A - Exhaust gas recirculation device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気還流装置の制御に関するものである。 The present invention relates to control of an exhaust gas recirculation device for an engine.
エンジンの排気ガスを吸気側に還流させ、排気中のNOXを低減させる排気ガス還流装置(以下EGR)を備えたディーゼルエンジンが広く普及しており、温間時にEGRを使用する場合、燃焼温度が上がりすぎないようにエンジンの冷却水を冷媒とした冷却装置により冷却したEGRを使用している。ところが、冷間時においては冷却したEGRを使用すると燃焼温度が下がりすぎて燃焼不良を起こしてしまうという問題がある。一方で、エンジン冷間時にはエンジンの燃焼が不安定となり燃費悪化を招くため、上記冷却装置に排気を流入させエンジンの冷却水温度を上昇させることによるエンジンの早期暖機を行いたいというニーズがある。この課題に基づき下記先行文献1は、温間時には冷却装置で冷却したEGRを吸気通路に還流し、エンジン冷間時には排気をEGR通路上の冷却装置で熱交換しエンジンを暖機し、冷却した排気をEGRには使用せずバイパス通路から排気通路に流すことで燃焼温度の低下を防ぐ技術を提案している。
しかしながら、上記特許文献1に記載されたタイプの排気還流装置では、エンジン温間時には低温EGRの使用によってNOXの排出を抑制しているが、エンジン冷間時にはEGRを使用しないのでNOXの排出量を増加させるという問題がある。
However, in the types of exhaust gas recirculation device disclosed in
本発明の目的は、エンジン冷間時において高温のEGR使用による燃焼不良の防止とNOX排出抑制とを両立させ、さらには冷却装置に排気を流入させることで熱交換によるエンジンの早期暖機を達成可能な排気還流装置を提案することを目的とする。 An object of the present invention, in the engine cold is both a high temperature preventing combustion failure according to EGR used and NO X emissions, more early warm-up of the engine due to heat exchange by flowing the exhaust cooling apparatus The aim is to propose an achievable exhaust gas recirculation device.
本発明に関わる排気還流装置の第一の構成は、排気通路に接続され排気の一部を吸気通路に還流させる高温EGR通路と、該高温EGR通路と排気通路との接続部よりも下流の排気通路に接続されるとともに、エンジンの冷却媒体を冷媒とする冷却装置が配設され、上記高温EGR通路から還流される排気よりも低温の排気を吸気通路に還流させる低温EGR通路と、高温EGR通路から還流される排気の流量を調整する高温EGR弁と低温EGR通路から還流される排気の流量を調整する低温EGR弁と、上記高温EGR弁と上記低温EGR弁とを制御する制御手段とを備えた排気還流装置において、上記低温EGR弁と上記冷却装置との間の低温EGR通路と排気通路とを接続する冷却排気通路と、エンジンの暖機状態を検知するエンジン暖機状態検知手段とを有し、上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、低温EGR弁を全閉とするとともに、高温EGR弁を開作動することにより高温EGR通路からの排気のみを吸気通路に還流させる構成である。 The first configuration of the exhaust gas recirculation apparatus according to the present invention is a high-temperature EGR passage that is connected to the exhaust passage and recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage, and an exhaust gas downstream from a connection portion between the high-temperature EGR passage and the exhaust passage. A low temperature EGR passage that is connected to the passage and is provided with a cooling device that uses an engine cooling medium as a refrigerant to recirculate exhaust gas having a temperature lower than that of the exhaust gas recirculated from the high temperature EGR passage to the intake passage; and a high temperature EGR passage A high-temperature EGR valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas recirculated from the low-temperature EGR valve, a low-temperature EGR valve that adjusts the flow rate of the exhaust gas recirculated from the low-temperature EGR passage, and a control unit that controls the high-temperature EGR valve and the low-temperature EGR valve. In the exhaust gas recirculation device, a cooling exhaust passage connecting the low temperature EGR passage and the exhaust passage between the low temperature EGR valve and the cooling device, and an engine for detecting a warm-up state of the engine A warm-up state detection unit, and when the detection unit detects that the engine is not in a warm-up state, the control unit fully closes the low-temperature EGR valve and opens the high-temperature EGR valve. Thus, only the exhaust from the high temperature EGR passage is recirculated to the intake passage.
第一の構成によれば、低温EGR弁を全閉にして、高温EGR通路の排気のみを吸気通路に還流することで、高温のEGRをエンジンに還流することができる。そのため、燃焼温度低下に伴う燃焼不良の防止とNOXの排出の抑制とを両立できる。また、少なくとも排気の一部が冷却装置を通過した後に低温排気通路を通って排気通路に戻ることになるため、冷却装置とエンジンの冷却水との熱交換によってエンジン早期暖機の効果も得ることができる。 According to the first configuration, the high temperature EGR can be returned to the engine by fully closing the low temperature EGR valve and returning only the exhaust gas in the high temperature EGR passage to the intake passage. Therefore, we achieve both suppression of emission of prevention and NO X of incomplete combustion due to the combustion temperature decreases. In addition, since at least part of the exhaust passes through the cooling device and then returns to the exhaust passage through the low temperature exhaust passage, the effect of early engine warm-up can be obtained by heat exchange between the cooling device and the engine coolant. Can do.
本発明に関わる第二の構成は、高温EGR通路は冷却装置を介さずに吸気通路に排気の一部を還流させる構成である。 The second configuration relating to the present invention is a configuration in which the high temperature EGR passage recirculates a part of the exhaust gas to the intake passage without passing through the cooling device.
第二の構成によれば、高温EGR通路には冷却装置を設けないことでより高温のEGRを還流させることが可能となるため、燃焼不良の防止およびNOXの排出の抑制により効果的である。 According to a second configuration, it becomes possible to the hot EGR passage recirculates hotter EGR by not providing the cooling device is more effective suppression of the emission of prevention and NO X in the combustion failure .
本発明に関わる第三の構成は、上記低温EGR通路と排気通路とを接続する第一接続部と、上記冷却排気通路と排気通路とを接続する第二接続部と、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を流れる排気を遮断可能な排気遮断弁とを有し、上記制御手段は上記排気遮断弁も制御可能に構成されるものであって、上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を流れを遮断するように上記排気遮断弁を制御する構成である。 A third configuration according to the present invention includes a first connection portion that connects the low temperature EGR passage and the exhaust passage, a second connection portion that connects the cooling exhaust passage and the exhaust passage, and the first connection portion. An exhaust shut-off valve capable of shutting off the exhaust flowing through the exhaust passage between the second connection portion, and the control means is configured to also control the exhaust shut-off valve, the control means Controls the exhaust shut-off valve to shut off the flow through the exhaust passage between the first connection and the second connection when the detection means detects that the engine is not warmed up. It is the structure to do.
第三の構成によれば、排気通路内において排気通路と上記低温EGR通路とを接続している第一接続部と排気通路と上記冷却排気通路とを接続している第二接続部との間を流れる排気を遮断可能とする排気遮断弁を設けるとともに、上記制御手段によりエンジン冷間時に上記排気遮断弁により排気通路内の第一接続部と第二接続部との間を流れる排気を遮断することで、排気の全量が冷却装置を通過することとなり、冷却装置と排気の熱交換をより効果的に行いエンジンの暖機をすることができる。 According to the third configuration, between the first connection portion connecting the exhaust passage and the low temperature EGR passage in the exhaust passage, and the second connection portion connecting the exhaust passage and the cooling exhaust passage. An exhaust cutoff valve that can shut off the exhaust gas flowing through the exhaust passage is provided, and the exhaust gas that flows between the first connection portion and the second connection portion in the exhaust passage is blocked by the exhaust cutoff valve when the engine is cold by the control means. Thus, the entire amount of exhaust gas passes through the cooling device, and heat exchange between the cooling device and the exhaust gas can be performed more effectively, and the engine can be warmed up.
本発明に関わる第四の構成は、上記冷却排気通路内の排気の流通を遮断可能な冷却排気遮断弁を有し、上記制御手段は上記冷却排気遮断弁も制御可能に構成されるものであって、上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態であることが検知された場合、上記冷却排気通路と上記排気通路との排気の流通を遮断するように上記冷却排気遮断弁を制御する構成である。 A fourth configuration according to the present invention includes a cooling / exhaust cutoff valve capable of blocking the flow of exhaust gas in the cooling / exhaust passage, and the control means is configured to also control the cooling / exhaust cutoff valve. The control means controls the cooling exhaust cutoff valve so as to shut off the flow of exhaust gas between the cooling exhaust passage and the exhaust passage when the detection means detects that the engine is warming up. It is the structure to do.
第四の構成によれば、上記冷却排気通路内の排気の流通を遮断可能な冷却排気遮断弁を設け、上記制御手段によってエンジン温間時に上気冷却排気遮断弁で上記冷却排気通路と上記排気通路との間を流れる排気を遮断することで低温EGR通路から吸気通路に還流する排気のみを冷却装置とエンジンの冷却水との熱交換し、その他のEGRに使用しない排気を排気通路から排気することでエンジン温間時において不要な暖機を防ぐことができる。 According to the fourth configuration, there is provided a cooling exhaust shutoff valve capable of shutting off the flow of exhaust gas in the cooling exhaust passage, and the cooling exhaust passage and the exhaust in the upper air cooling exhaust shutoff valve when the engine is warm by the control means. By shutting off the exhaust flowing between the passages, only the exhaust that recirculates from the low-temperature EGR passage to the intake passage exchanges heat between the cooling device and the engine coolant, and exhausts other exhaust not used for EGR from the exhaust passage. This can prevent unnecessary warm-up when the engine is warm.
本発明に関わる第五の構成は、上記低温EGR通路と排気通路とを接続する第一接続部と、上記冷却排気通路と排気通路とを接続する第二接続部と、上記排気通路と上記冷却排気通路とを連通させる状態と、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を連通させる状態とを択一的に選択可能とされる選択弁を有し、上記制御手段は上記選択弁も制御可能に構成されるものであって、上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、上記排気通路と上記冷却排気通路とを連通させるように上記選択弁を制御する一方、上記検知手段によりエンジンが暖機状態であることが検知された場合、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を連通させるように上記選択弁を制御する構成である。 A fifth configuration according to the present invention includes a first connection portion that connects the low temperature EGR passage and the exhaust passage, a second connection portion that connects the cooling exhaust passage and the exhaust passage, the exhaust passage and the cooling passage. A selection valve that can selectively select a state of communicating with the exhaust passage and a state of communicating the exhaust passage between the first connecting portion and the second connecting portion; The control means is configured to control the selection valve, and the control means communicates the exhaust passage and the cooling exhaust passage when the detection means detects that the engine is not warmed up. The selection valve is controlled so that the exhaust passage is communicated between the first connection portion and the second connection portion when the detection means detects that the engine is warmed up. To control the selection valve A.
第五の構成によれば、排気通路と上記低温EGR通路とを接続している第一接続部と、排気通路と上記冷却排気通路とを接続している第二接続部とを設け、上記排気通路と上記冷却排気通路とを連通させるか、上記排気通路内において上記第一接続部と上記第二接続部とを連通させるかとを択一的に選択可能とした選択弁を備え、上記制御手段によって温間時には排気通路内の第一接続部と第二接続部間を通過する排気を連通させ、第二接続部と上記冷却排気通路との間を通過する排気を遮断することで低温EGR通路から吸気通路に還流する排気のみを冷却装置とエンジンの冷却水との熱交換し、その他のEGRに使用しない排気を排気通路から排気することでエンジン温間時において不要な暖機を防ぐことができる。また、冷間時においては第二接続部と上記冷却排気通路との間を通過する排気を連通させ、排気通路内の第一接続部と第二接続部との間を通過する排気を遮断することで排気の全量を冷却装置を通過させることができ冷却装置と排気の熱交換をより効果的に行いエンジンの暖機をすることができる。上記制御を一つの弁で行うので制御が簡易で部品点数を削減できる。 According to the fifth configuration, the first connection part connecting the exhaust passage and the low temperature EGR passage, and the second connection part connecting the exhaust passage and the cooling exhaust passage are provided, and the exhaust A selection valve that can alternatively select whether the passage communicates with the cooling exhaust passage or the first connection portion and the second connection portion communicate with each other in the exhaust passage; By connecting the exhaust gas passing between the first connection part and the second connection part in the exhaust passage in the warm state and shutting off the exhaust gas passing between the second connection part and the cooling exhaust passage, the low temperature EGR passage Only the exhaust gas that recirculates to the intake passage is heat-exchanged between the cooling device and the cooling water of the engine, and exhaust that is not used for other EGR is exhausted from the exhaust passage to prevent unnecessary warm-up when the engine is warm. it can. Further, when cold, the exhaust gas passing between the second connection portion and the cooling exhaust passage is communicated, and the exhaust gas passing between the first connection portion and the second connection portion in the exhaust passage is shut off. Thus, the entire amount of exhaust gas can be passed through the cooling device, and heat exchange between the cooling device and the exhaust gas can be performed more effectively, and the engine can be warmed up. Since the above control is performed with a single valve, the control is simple and the number of parts can be reduced.
以上説明したように、本発明によれば、冷却排気通路を設け、エンジン冷間時に高温EGRのみを吸気通路に還流させると共に排気を冷却装置のエンジンの冷却水と熱交換をさせることで、エンジン冷間時において高温のEGR使用による燃焼不良の防止とNOX排出抑制とを両立させ、さらにはエンジンの早期暖機を達成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the cooling exhaust passage is provided, and only the high temperature EGR is recirculated to the intake passage when the engine is cold, and the exhaust is heat exchanged with the cooling water of the engine of the cooling device. When cold, it is possible to achieve both prevention of combustion failure by using high-temperature EGR and suppression of NO x emission, and further achieve early warm-up of the engine.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
本発明の実施例を、図1〜図6に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の実施形態に係るエンジンの排気還流装置Aの一例を示し、1は車両に搭載されたディーゼルエンジンである。このエンジン1は複数の気筒2,2,…(1つのみ図示する)を有し、その各気筒2内に往復動可能にピストン3が嵌挿されていて、このピストン3により各気筒2内に燃焼室4が区画されている。また、燃焼室4の天井部にはインジェクタ5(燃料噴射弁)が配設されていて、その先端部の噴口から高圧の燃料を燃焼室4に直接、噴射するようになっている。
FIG. 1 shows an example of an exhaust gas recirculation apparatus A for an engine according to an embodiment of the present invention.
尚、各気筒2毎のインジェクタ5に燃料を供給する構成は、図示は省略するが、各インジェクタ5が接続される共通の燃料分配管(コモンレール)を備えたいわゆるコモンレールタイプとされており、前記コモンレール内部の燃圧(コモンレール圧)を検出するための燃圧センサの出力信号が、後述するECU40に入力され、ECU40によりコモンレール圧の制御が行われる。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the structure which supplies a fuel to the
エンジン1の上部には、吸気弁81及び排気弁82をそれぞれ開閉させる、図示省略の動弁機構が配設されている。
A valve operating mechanism (not shown) that opens and closes the
エンジン1の一側(図の右側)の側面には、各気筒2の燃焼室4に対しエアクリーナ(図示省略)で濾過した空気(新気)を供給するための吸気通路16が接続されている。この吸気通路16には、上流側から下流側に向かって順に、バタフライ弁からなる吸気絞り弁22と、後述のタービン27により駆動されて吸気を圧縮するコンプレッサ20と、このコンプレッサ20により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ21と、バタフライ弁からなるインタークーラ(I/C)経路絞り弁23とが設けられている。
An
一方、エンジン1の反対側(図の左側)の側面には、各気筒2の燃焼室4からそれぞれ燃焼ガス(排気)を排出するための排気通路26が接続されている。この排気通路26の上流端部は各気筒2毎に分岐して、それぞれ排気ポートにより燃焼室4に連通する排気マニホルドであり、該排気マニホルドよりも下流の排気通路26には上流側から下流側に向かって順に、排気流を受けて回転されるタービン27と、排気中の有害成分(HC、CO、NOx、煤等)を浄化可能なディーゼル酸化触媒28及びキャタライズドDPF(Diesel Particulate Filter)29と、が配設されている。
On the other hand, an
前記タービン27と吸気通路16のコンプレッサ20とからなるターボ過給機30は、この実施形態では、可動式のフラップ31,31,…によりタービン27への排気の通路断面積を変化させるようにした可変ターボ過給機(Variable Geometry Turbosupercharger:以下VGTという)であり、後述するECU40によってVGT30を制御することによって吸気の過給圧が制御される。
In this embodiment, the
前記排気通路26には、キャタライズドDPF29よりも排気下流側の部位に臨んで開口するように、排気の一部を吸気側に還流させるための第1の排気還流通路(以下第1EGR通路という)34の上流端が第1接続部90と接続されている。この第1EGR通路34の下流端は吸気絞り弁22とコンプレッサ20との間で吸気通路16に接続されていて、排気通路26から取り出された排気の一部を吸気通路16に還流させるようになっている。また、第1EGR通路34の途中には、その内部を流れる排気をエンジン冷却水との熱交換により冷却するEGRクーラ37と、そのEGRクーラ37の下流側には開度調節の可能な排気還流量調節弁(以下第1EGR弁という)35とが配置されている。EGRクーラ37の下流と第1EGR弁35の間から冷却排気通路60が延設され、排気通路26と第2接続部91にて接続されている。上記の構造により、第1EGR通路34上のEGRクーラ37で冷却された排気は、吸気通路16に還流されるか、または冷却排気通路60を通って排気通路26に流入するようになっている。冷却排気通路60上には冷却排気遮断弁70が設けられており、冷却排気遮断弁70が閉じられたときには冷却排気通路60に排気が流入しないようになっている。冷却排気通路60と排気通路26との第2接続部91と第1EGR通路34と排気通路26との第1接続部との間には、排気遮断弁71が設けられており、排気遮断弁71が閉じられたときには、排気の全量がEGRクーラ37を通過するようになっている。
The
また、前記排気マニホルドには、第2の排気還流通路(以下第2EGR通路という)44の上流端が接続されている。この第2EGR通路44の下流端はインタークーラ21(I/C経路絞り弁23)よりも下流側で吸気通路16に接続されている。また、第2EGR通路44の途中には、開度調節の可能な第2の排気還流量調節弁(以下第2EGR弁という)45が配置されている。
An upstream end of a second exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as a second EGR passage) 44 is connected to the exhaust manifold. The downstream end of the second EGR passage 44 is connected to the
そして、前記各インジェクタ5、吸気絞り弁22、I/C経路絞り弁23、VGT30、第1及び第2EGR弁35,45、冷却排気遮断弁70、排気遮断弁71、選択弁72等は、いずれもコントロールユニット(Electronic Control Unit:以下ECUという)40からの制御信号を受けて作動する。一方、このECU40には、少なくとも、エンジン1の冷却水温を検出するエンジン水温センサ50、エンジン1のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ51、吸気の圧力状態を検出する吸気圧センサ52、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサ53、外部からエンジン1に吸入される空気の流量を検出するエアフローセンサ54、EGRガス混合後の吸気の温度を検出する吸気温度センサ55、及び図示省略のアクセルペダルの踏み操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ56、等からの出力信号がそれぞれ入力される。
Each
(エンジンの燃焼制御の概要)
前記ECU40によるエンジン1の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて基本的な目標燃料噴射量を決定し、インジェクタ5の作動制御によって燃料の噴射量や噴射時期等を制御するというものである。また、吸気絞り弁22や第1EGR弁35の開度の制御によって燃焼室4への排気の還流割合を制御し、VGT30のフラップ31,31,…の作動制御(VGT制御)によって吸気の過給効率を向上させる。さらに、本発明に係る燃焼形態に特徴的な制御として、第1及び第2EGR弁35,45の開度の制御によってEGRガス混合後の吸気温度を調整する。ただし、エンジンの冷却水温が所定値以下の場合は第2EGR弁45のみの開度制御によってEGRガス混合後の吸気温度を調整する。冷却排気遮断弁70、排気遮断弁71の開度の開度制御によって排気通路26、第2EGR通路34、冷却排気通路60を流れる排気の連通・遮断を制御している。
(Outline of engine combustion control)
The basic control of the
(排気系の弁制御)
次に、図2のフローチャートに基づいて冷却排気通路60に設けられた冷却排気調整弁70および排気通路26に設けられた排気調整弁71の制御について説明する。S1では前記ECU40にエンジン水温センサ50の検出値が入力される。S2ではECU40に入力されたエンジン水温センサ50の検出値が所定値Twより上か以下かを判定する。エンジン水温センサ50の検出値が所定値Twより上の場合は温間時と判定されS3に進み、冷却排気遮断弁70を全閉にし冷却排気通路60を通過する排気を遮断する。同時にS4では排気遮断弁71を全開とする。さらにS5、S6では上述したようにEGR混合後の吸気温度を調整するために第1及び第2EGR弁35,45の開度を調整している。以上により、吸気通路に還流する排気のみがEGRクーラ37を通過するようになるので、エンジン1の冷却水との熱交換を最小限に抑えることができ、エンジン1の不要な暖機を抑制する。S2においてエンジン水温がTw以下の場合は冷間時と判定され、S7に進み冷却排気遮断弁70を全開にし、同時にS6で排気遮断弁71を全閉にし、同時にS9で第1EGR弁35を全閉とすることでエンジン1から排出された排気の全量がEGRクーラ37を通過しエンジン1の冷却水と熱交換するようになるため、エンジン1の暖機を促進することができる。S10では上述したようにEGR混合後の吸気温度を調整するために第2EGR弁45の開度を調整している。
(Valve control of exhaust system)
Next, the control of the cooling /
上述のように、本実施形態である排気還流装置Aにおいては、エンジンの温間時には冷却排気遮断弁70を全閉にし、吸気通路に還流される排気のみをEGRクーラ37においてエンジン1の冷却水と熱交換させる一方で、冷間時には第1EGR弁35を全閉とし高温EGRのみを還流しつつ排気遮断弁70を全閉とし、エンジン1から排出された排気の全量がEGRクーラ37を通過してエンジン1の冷却水と熱交換するようにしたので、温間時には不要なエンジンの暖機を防ぎ、冷間時には高温のEGR使用による燃焼不良の防止とNOX排出抑制とを両立させ、さらには冷却装置に排気を流入させることで熱交換によるエンジンの早期暖機を達成可能になっている。
As described above, in the exhaust gas recirculation apparatus A according to the present embodiment, the cooling
図3は本発明の別の実施形態に係るエンジンの排気還流装置Bの一例を示し、前記実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその重複した説明は省略する。上述した排気還流装置Aと異なる点は、冷却排気調整弁70と排気調整弁71に変えて選択バルブ72が設けられている点である。選択バルブ72は、排気通路26と冷却排気通路60との接続部(第2接続部91)に設けられており、ECU40の制御によって、排気通路側へ全閉とし排気通路26における排気の連通を遮断するか、冷却排気通路側へ全閉とし排気通路26と冷却排気通路60との連通を遮断するかを択一的に制御可能となっている。
FIG. 3 shows an example of an exhaust gas recirculation apparatus B for an engine according to another embodiment of the present invention. The same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals and redundant description thereof is omitted. The difference from the exhaust gas recirculation device A described above is that a
(選択弁制御)
次に、図4のフローチャートに基づいて選択弁72の制御について説明する。T1ではECU40にエンジン水温センサ50の検出値が入力される。T2ではECU40が入力されたエンジン水温センサ50の検出値が所定値Twより上か否かを判定する。エンジン水温センサ50の検出値が所定値Twより上の場合、温間時と判定されT3に進み、選択弁72を冷却排気通路60側へ全閉にして排気通路26と冷却排気通路60との連通を遮断する。そうして、低温EGR弁35を開いているときには、第1接続部90からEGRクーラ37を通過して低温のEGRを吸気通路に還流させる。T4、T5では上述したようにEGR混合後の吸気温度を調整するために第1及び第2EGR弁35,45の開度を調整している。このように、温間時においては還流される排気のみがEGRクーラ37においてエンジン1の冷却水と熱交換するので、エンジン1の不要な暖機を抑制することができる。一方で、T2においてエンジン水温センサ50の検出値が所定値Tw以下の場合、冷間時と判定されT6に進み、選択弁72を排気通路26側で全閉にして排気通路26を流れる排気を遮断する。同時にT7で第1EGR弁35を全閉とすることで、排気の全量が第2接続部91からEGRクーラ37を通過し第1接続部90において排気通路26に戻るようになる。T8では上述したようにEGR混合後の吸気温度を調整するために第2EGR弁45の開度を調整している。このように、冷間時においてはエンジン1から排出される排気の全量がEGRクーラ37においてエンジン1の冷却水と熱交換することになるため、エンジンの早期暖機を達成することができる。
(Selective valve control)
Next, control of the
図5は上記排気還流装置Bにおける温間時の選択弁72の状態と排気の流れを詳細に示した図である。図中矢印は排気の流れを示している。上述のように温間時においては、還流するEGRの温度制御のために第1EGR弁35が開状態とされるとともに、選択弁72を冷却排気通路60側に全閉にしているので、排気通路26と冷却排気通路60との連通を遮断し低温のEGRとして還流する排気のみがEGRクーラ37および第1EGR通路34を通過するようになっている。
FIG. 5 is a diagram showing in detail the state of the
図6は上記排気還流装置Bにおける冷間時の選択弁の状態と排気の流れを詳細に示した図である。図5と同様に矢印は排気の流れを示している。上述のように冷間時においては、第1EGR弁35を閉じるとともに選択弁72を排気通路26側で全閉とし排気通路内において第1接続部90と第2接続部91との連通を遮断しているので、排気の全量が排気の全量が第2接続部91からEGRクーラ37を通過し第1接続部90において排気通路26に戻るようになっている。
FIG. 6 is a diagram showing in detail the state of the selection valve and the flow of exhaust when the exhaust gas recirculation apparatus B is cold. As in FIG. 5, the arrows indicate the flow of exhaust. As described above, when cold, the
上述のように、本実施形態である排気還流装置Bにおいても、エンジンの温間時には選択弁72を冷却排気通路60側に全閉にし、吸気通路に還流される排気のみをEGRクーラ37においてエンジン1の冷却水と熱交換させる一方で、冷間時には第1EGR弁35を全閉とし高温EGRのみを還流しつつ選択弁72を排気通路26側で全閉とし、エンジン1から排出された排気の全量がEGRクーラ37を通過してエンジン1の冷却水と熱交換するようにしたので、温間時には不要なエンジンの暖機を防ぎ、冷間時には高温のEGR使用による燃焼不良の防止とNOX排出抑制とを両立させ、さらには冷却装置に排気を流入させることで熱交換によるエンジンの早期暖機を達成するという、排気還流装置Aと同様の効果が得られる。
As described above, also in the exhaust gas recirculation apparatus B according to the present embodiment, when the engine is warm, the
そして、選択弁72のみの制御により、排気通路26と冷却排気通路60とを連通させるか、排気通路内において第1接続部90と第2接続部91とを連通させるかとを択一的に選択可能としたので、制御が簡易であり部品点数も削減できる。
Then, by controlling only the
尚、前述の実施形態において、排気還流装置Aにおいては冷間時に排気遮断弁71を全閉としたが、それに限らず冷却排気通路60に少なくとも排気の一部が流入するように排気遮断弁71の開度を絞る(全閉ではない)ようにしてもよい。また、排気還流装置Bにおいても同様に、冷間時には選択弁72を排気通路26側で全閉にしているが、それに限らず、冷却排気通路60に少なくとも排気の一部が流入するように選択弁72の開度を調整するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, in the exhaust gas recirculation apparatus A, the
また、排気還流装置AおよびBともに、第2EGR通路44にはEGRクーラを設けない構成としたが、第1EGR通路34よりも高温のEGRを還流させることが可能であれば、第1EGR通路34と同様にEGRクーラを設けるようにしてもよい。
In addition, although both the exhaust gas recirculation devices A and B are configured not to provide an EGR cooler in the second EGR passage 44, if the EGR having a temperature higher than that of the
A,B エンジンの排気浄化装置
1・・・エンジン
4・・・燃焼室
26・・・排気通路
34・・・第1EGR通路(低温EGR通路)
35・・・第1EGR弁(低温EGR弁)
37・・・EGRクーラ(冷却装置)
37・・・ECU(検知手段、制御手段を含む)
44・・・第2EGR通路(高温EGR通路)
45・・・第2EGR弁(高温EGR弁)
60・・・冷却排気通路
70・・・冷却排気遮断弁
71・・・排気遮断弁
72・・・選択弁
90・・・第1接続部
91・・・第2接続部
A, B Engine
35 ... 1st EGR valve (low temperature EGR valve)
37 ... EGR cooler (cooling device)
37... ECU (including detection means and control means)
44 ... 2nd EGR passage (high temperature EGR passage)
45 ... 2nd EGR valve (high temperature EGR valve)
60 ... Cooling
Claims (5)
該高温EGR通路と排気通路との接続部よりも下流の排気通路に接続されるとともに、エンジンの冷却媒体を冷媒とする冷却装置が配設され、上記高温EGR通路から還流される排気よりも低温の排気を吸気通路に還流させる低温EGR通路と、
高温EGR通路から還流される排気の流量を調整する高温EGR弁と
低温EGR通路から還流される排気の流量を調整する低温EGR弁と、
上記高温EGR弁と上記低温EGR弁とを制御する制御手段とを備えた排気還流装置において、
上記低温EGR弁と上記冷却装置との間の低温EGR通路と排気通路とを接続する冷却排気通路と、
エンジンの暖機状態を検知するエンジン暖機状態検知手段とを有し、
上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、低温EGR弁を全閉とするとともに、高温EGR弁を開作動することにより高温EGR通路からの排気のみを吸気通路に還流させるように構成されることを特徴とするエンジンの排気還流装置。 A high temperature EGR passage connected to the exhaust passage and returning a part of the exhaust to the intake passage;
A cooling device that is connected to the exhaust passage downstream of the connection portion between the high-temperature EGR passage and the exhaust passage and uses a cooling medium of the engine as a refrigerant is disposed, and has a lower temperature than the exhaust gas recirculated from the high-temperature EGR passage. A low temperature EGR passage that recirculates the exhaust gas to the intake passage;
A high temperature EGR valve that adjusts the flow rate of exhaust gas recirculated from the high temperature EGR passage, and a low temperature EGR valve that adjusts the flow rate of exhaust gas recirculated from the low temperature EGR passage;
In the exhaust gas recirculation apparatus provided with control means for controlling the high temperature EGR valve and the low temperature EGR valve,
A cooling exhaust passage connecting the low temperature EGR passage and the exhaust passage between the low temperature EGR valve and the cooling device;
Engine warm-up state detection means for detecting the warm-up state of the engine,
When the detecting means detects that the engine is not warmed up, the control means fully closes the low-temperature EGR valve and opens the high-temperature EGR valve to intake only the exhaust from the high-temperature EGR passage. An exhaust gas recirculation device for an engine characterized by being configured to recirculate to a passage.
上記冷却排気通路と排気通路とを接続する第二接続部と、
上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を流れる排気を遮断可能な排気遮断弁とを有し、
上記制御手段は上記排気遮断弁も制御可能に構成されるものであって、
上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を流れを遮断するように上記排気遮断弁を制御することを特徴とする請求項1、2いずれか一項記載のエンジンの排気還流装置。 A first connecting portion connecting the low temperature EGR passage and the exhaust passage;
A second connecting portion connecting the cooling exhaust passage and the exhaust passage;
An exhaust cutoff valve capable of shutting off the exhaust gas flowing through the exhaust passage between the first connection portion and the second connection portion;
The control means is configured to be able to control the exhaust cutoff valve,
When the detection means detects that the engine is not warmed up, the control means cuts off the exhaust gas so as to cut off the flow through the exhaust passage between the first connection part and the second connection part. 3. The engine exhaust gas recirculation device according to claim 1, wherein the valve is controlled.
上記制御手段は上記冷却排気遮断弁も制御可能に構成されるものであって、
上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態であることが検知された場合、上記冷却排気通路と上記排気通路との排気の流通を遮断するように上記冷却排気遮断弁を制御することを特徴とする請求項1、2、3いずれか一項記載のエンジンの排気還流装置。 A cooling exhaust shutoff valve capable of shutting off the flow of exhaust gas in the cooling exhaust passage,
The control means is configured to be able to control the cooling exhaust cutoff valve,
The control means controls the cooling exhaust shut-off valve so as to shut off the flow of exhaust gas between the cooling exhaust passage and the exhaust passage when the detection means detects that the engine is warmed up. The exhaust gas recirculation device for an engine according to any one of claims 1, 2, and 3.
上記冷却排気通路と排気通路とを接続する第二接続部と、
上記排気通路と上記冷却排気通路とを連通させる状態と、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を連通させる状態とを択一的に選択可能とされる選択弁を有し、
上記制御手段は上記選択弁も制御可能に構成されるものであって、
上記制御手段は、上記検知手段によりエンジンが暖機状態でないことが検知された場合、上記排気通路と上記冷却排気通路とを連通させるように上記選択弁を制御する一方、上記検知手段によりエンジンが暖機状態であることが検知された場合、上記第一接続部と上記第二接続部との間の上記排気通路を連通させるように上記選択弁を制御することを特徴とする請求項1、2いずれか一項記載のエンジンの排気還流装置。 A first connecting portion connecting the low temperature EGR passage and the exhaust passage;
A second connecting portion connecting the cooling exhaust passage and the exhaust passage;
A selection valve that can selectively select a state in which the exhaust passage and the cooling exhaust passage are communicated and a state in which the exhaust passage is communicated between the first connection portion and the second connection portion. Have
The control means is configured to be able to control the selection valve,
When the detection means detects that the engine is not warmed up, the control means controls the selection valve so as to connect the exhaust passage and the cooling exhaust passage, while the detection means 2. When the warm-up state is detected, the selection valve is controlled to communicate the exhaust passage between the first connection portion and the second connection portion. 2. The exhaust gas recirculation device for an engine according to any one of the preceding claims.
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