JP2013170470A - 排気再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲ供給のレスポンス悪化を回避しつつ、ＥＧＲ通路の詰まりを解消することを課題とする。
【解決手段】排気再循環装置は、ＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路の排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブと、ＥＧＲ通路における詰まりを検出する詰まり検出手段を備える。また、排気再循環装置、ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときにＥＧＲバルブの開閉制御を行う制御部を備える。ＥＧＲバルブの開閉制御が行われることにより、ＥＧＲ通路内の排気ガスに乱流が発生し、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラやフィルタに堆積した煤やＰＭを除去することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は排気再循環装置に関する。

従来、排気再循環装置が備えるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路の詰まりを解消する種々の提案がされている。ＥＧＲ通路には、ＥＧＲクーラやフィルタが装備されることがある。このようなＥＧＲクーラの詰まりを解消する提案として、特許文献１が知られている。特許文献１には、ＥＧＲクーラの入口側と出口側との間の圧力差を変化させ、ＥＧＲクーラ内を排気ガスが一定方向に流れることによって堆積した煤等の堆積物を、反対方向へガスを流すことによって除去するＥＧＲ装置が開示されている。

特開２００４−３４００９９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたＥＧＲ装置では、ＥＧＲ通路内に排気ガスが減少するタイミングがあるため、ＥＧＲ供給が必要であるにもかかわらず、ＥＧＲ通路内の排気ガスが不足し、レスポンスが悪化するおそれがある。

そこで本明細書開示の排気再循環装置は、ＥＧＲ供給のレスポンス悪化を回避しつつ、ＥＧＲ通路の詰まりを解消することを課題とする。

上記課題を解決するために本明細書開示の排気再循環装置は、ＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路の排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブと、前記ＥＧＲ通路における詰まりを検出する詰まり検出手段と、前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに前記ＥＧＲバルブの開閉制御を行う制御部とを備えている。

ＥＧＲバルブの開閉制御を行うことにより、ＥＧＲ通路内の排気ガスに乱流を発生させ、この乱流により、ＥＧＲ通路内の詰まりを解消することができる。ＥＧＲバルブの開閉制御はＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに行われるので、ドラビリ悪化を抑制することができる。

排気再循環装置は、車両の減速状態を検出する車両減速検出手段を備え、前記制御部は、前記車両減速検出手段により、車両の減速状態が検出されたときに前記ＥＧＲバルブの開閉制御を行うことができる。

車両が減速状態となったときにＥＧＲバルブの開閉制御を行うことにより、ＥＧＲバルブの開閉制御時のドラビリ悪化を抑制することができる。

前記ＥＧＲ通路は、ＥＧＲクーラ及び／又はフィルタを備え、前記詰まり検出手段は、前記ＥＧＲクーラ及び／又はフィルタにおける詰まりを検出する構成とすることができる。

ＥＧＲクーラやフィルタには、煤等が堆積し易い。そこで、ＥＧＲクーラやフィルタの詰まりを検出してＥＧＲバルブの開閉制御を行うことができる。詰まりの検出の手段は、限定されない。従来周知のどのような手段も適用することができる。

排気再循環装置は、前記ＥＧＲ通路のバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とを切り替える通路切替バルブと、を備え、前記制御部は、前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに、前記通路切替バルブを作動させることができる。

通路切替バルブを作動させることにより、ＥＧＲ通路内の排気ガスに乱流を発生させ、この乱流により、ＥＧＲ通路内の詰まりを解消することができる。

このような通路切替バルブの作動は、ＥＧＲバルブの開閉制御とともに行うことができる。または、通路切替バルブの作動のみを行ってＥＧＲ通路内の詰まりを解消することもできる。すなわち、排気再循環装置は、ＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路のバイパス通路と、前記ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とを切り替える通路切替バルブと、前記ＥＧＲ通路における詰まりを検出する詰まり検出手段と、前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに、前記通路切替バルブを作動させる制御部とを備えた構成とすることができる。

本明細書に開示された排気再循環装置によれば、ＥＧＲ供給のレスポンス悪化を回避しつつ、ＥＧＲ通路の詰まりを解消することができる。

図１は実施例１の排気再循環装置の概略構成を示す説明図である。 図２（ａ）は実施例１の排気再循環装置が備えるＥＧＲクーラの概略構成を示す説明図であり、図２(ｂ)は比較例のＥＧＲクーラの内部構造を示す説明図である。 図３は実施例１の排気再循環装置の制御の一例を示すフローチャートである。 図４は実施例２の排気再循環装置によるＥＧＲ量を算出するためのマップの一例である。 図５は実施例３の排気再循環装置の制御の一例を示すフローチャートである。 図６は実施例３の排気循環装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 図７は実施例４のＥＧＲクーラ周辺の概略構成を示す説明図である。 図８は実施例４の排気再循環装置の動作の一例を示すタイムチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。

図１は実施例１の排気再循環装置１の概略構成を示す説明図である。また、図２（ａ）は排気再循環装置１が備えるＥＧＲクーラ４の概略構成を示す説明図であり、図２(ｂ)は比較例のＥＧＲクーラ５４の内部構造を示す説明図である。

排気再循環装置１は、ＥＧＲ通路２を備える。このＥＧＲ通路２には、フィルタ３及びＥＧＲクーラ４が設けられている。フィルタ３は、主として粒子状物質（ＰＭ；Particulate Matter）を捕集する。ＥＧＲ通路２における排気ガスの流れ方向の上流側から順にフィルタ３、ＥＧＲクーラ４が配置されている。排気再循環装置１は、このＥＧＲ通路２の排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブ５を備えている。また、排気再循環装置１は、ＥＧＲ通路２における詰まりを検出する詰まり検出手段としての差圧センサ６を備えている。差圧センサ６は、フィルタ３の上流側とＥＧＲクーラ４の下流側との差圧を検出する。なお、差圧センサ６は、フィルタ３の上流側と下流側との差圧を検出するように配置してもよいし、ＥＧＲクーラ４の上流側と下流側との差圧を検出するようにしてもよい。排気再循環装置１は、ＥＧＲ通路２における詰まりが検出されたときにＥＧＲバルブ５の開閉制御を行う制御部としてのＥＣＵ（Electronic control unit）７を備えている。このＥＣＵ７には、車両減速検出手段としての車速センサ８が電気的に接続されている。また、ＥＣＵ７には、筒内圧センサ９、ＮＥセンサ１０が電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ７には、種々のセンサが接続されており、その内部には、燃料噴射マップを備えている。ＥＣＵ７は、排気再循環装置１の制御だけではなく、エンジン周辺の種々の制御を行う。

図２（ａ）を参照すると、ＥＧＲクーラ４は、内側にＳＩＣ（セラミック）製の熱交換体４ａを備え、その周囲に冷却水通路４ｂが設けられている。ＳＩＣ製の熱交換体４ａは、耐腐食性の面で、ＳＵＳ製や、アルミ製のクーラと比較して有利である。しかし、その反面、内部の表面が粗く、排気ガスが通過することにより煤が付着し易い。また、ＳＩＣ製の熱交換体４ａには、押出成形が用いられるという製造上の観点から、内部を複雑な形状にすることが困難であり、Ｘ部を拡大して示すように、熱交換体４ａには、直線状のいくつもの排気ガス通路４ａ１が形成されている。このため、排気ガスの乱流がおきにくい。

一方、図２（ｂ）を参照すると、金属製の比較例のＥＧＲクーラ５４の内部には、多くのフィン５４ａを設けることができ、排気ガスの乱流を発生させることができる。排気ガスの乱流は、内部に堆積した煤を掻き落とすことができる。

実施例１の排気再循環装置１は、何らの措置を施すことなく排気ガスを流通させたときに、煤等が堆積し易い構造に対しても有効に作用して、詰まりを解消することができる。もちろん、実施例１の排気再循環装置１は、比較例として示したＥＧＲクーラ５４が装備されている場合にも適用できる。また、詰まりの発生箇所がＥＧＲクーラ以外の箇所、すなわち、フィルタ３やＥＧＲ通路２のその他の箇所であっても適用することができる。

排気再循環装置１は、エンジン１００に組み込まれている。エンジン１００は、エンジン本体１０１を備え、エンジン本体１０１にインテークマニホールド１０２、エキゾーストマニホールド１０３が取り付けられている。インテークマニホールド３には、吸気管１０４が接続されている。エキゾーストマニホールド１０３には排気管１０５が接続されると共に、排気再循環装置１に含まれるＥＧＲ通路２の一端が接続されている。ＥＧＲ通路２の他端は吸気管１０４に接続されている。ＥＧＲ通路２は管材によって形成されている。吸気管１０４には、エアフロメータ１０６が接続されている。エアフロメータ１０６は、ＥＣＵ７に電気的に接続されている。ＥＣＵ１には、エンジン本体１０１に設けられた各気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０７が電気的に接続されている。

以上にような排気再循環装置１の制御の一例につき、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。排気再循環装置１の制御は、ＥＣＵ７が主体的に行う。

まず、ステップＳ１では、ＥＧＲ通路２に詰まりが発生したか否かを判断する。具体的には、差圧センサ６により、フィルタ３の上流側とＥＧＲクーラ４の下流側との間の差圧を検出する。そして、その検出値が、予め定められている閾値よりも大きい場合は、詰まりが発生していると判断する。ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２へ進む。ステップＳ１でＮｏと判断したときは、処理はリターンとなる。

ステップＳ２では、詰まり解消制御を行う。具体的に、ＥＣＵ７によりＥＧＲバルブ５の開閉制御が行われる。ＥＧＲバルブ５の開閉は、所定回数行われることが望ましい。ＥＧＲバルブ５が開閉することにより、ＥＧＲ通路２内に、排気ガスの乱流が発生する。これにより、ＥＧＲ通路２内、特に、フィルタ３に補集されたＰＭや、ＥＧＲクーラ４内に堆積した煤、ＰＭが吹き飛ばされる。これにより、ＥＧＲ通路２内における詰まりが解消する。ＥＧＲ通路２内に煤やＰＭが堆積すると、圧力損失が大きくなり、ＥＧＲガスが入りにくくなる。この結果、エミッション悪化、燃費悪化が引き起こされる。ＥＧＲ通路２内の詰まりが解消されれば、これらの問題が解消される。ステップＳ２の処理が終了した後は、処理はリターンとなる。

ＥＧＲバルブ５の開閉制御は、ＥＧＲバルブ５の状態を開状態と閉状態との間で繰り返し変更するものである。すなわち、ＥＧＲバルブ５の閉状態が長時間に亘って継続されるものではないため、詰まり解消時のＥＧＲ供給のレスポンス悪化を回避することができる。

つぎに、実施例２について説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、ＥＧＲ通路２における詰まりの発生の検出方法である。排気再循環装置１自体は、実施例１の場合と共通しているので、その詳細な説明は省略する。

実施例２では、ＥＧＲ量の変化に基づいて、ＥＧＲ通路２の詰まりの発生を判定している。図４は、排気再循環装置１によるＥＧＲ量を算出するためのマップの一例である。ＥＣＵ７は、ＮＥセンサ１０やその他のセンサに基づいて燃料噴射マップから燃料噴射量、すなわち、負荷を算出する。そして、エンジン回転数と負荷からＥＧＲ量を算出する。ＥＣＵ７は、正常ＥＧＲ時の燃焼状態をマップで管理しておき、正常ＥＧＲ量よりも、少ない側にＥＧＲ量がシフトしたときに、ＥＧＲ通路２が詰まった状態であると判定する。ＥＣＵ７は、ＥＧＲ通路２が詰まったと判定したときは、実施例１の場合と同様にＥＧＲバルブ５の開閉制御を行い、排気ガスの乱流を発生させて、詰まりを解消する。

ＥＧＲ量の変化を検出するために、さらに他の方法を採用することもできる。例えば、筒内圧センサ９を用いて筒内圧を検出し、失火状態を把握することによってＥＧＲ量の変化を検出することもできる。具体的に、正常ＥＧＲ時と比較して、燃焼圧が上昇し、失火ばらつきが少なくなったときは、ＥＧＲ量が減少する側にシフトしたとして、ＥＧＲ通路２が詰まった状態になっていると判断する。このように、ＥＧＲ通路２に詰まりが発生しているか否かの判定は、種々の方法を用いて行うことができる。

つぎに、実施例３について説明する。実施例３が実施例１と異なる点は、詰まり解消制御を行う条件として、車両の減速がされたことを加味した点である。排気再循環装置１自体は、実施例１の場合と共通しているので、その詳細な説明は省略する。図５は実施例３の排気再循環装置１の制御の一例を示すフローチャートである。また、図６は実施例３の排気循環装置１の動作の一例を示すタイムチャートである。

図５を参照すると、詰まり検出を行うステップＳ１において、Ｙｅｓと判定された後、ステップＳ１１において車両減速検出が行われる。ステップＳ１１でＹｅｓと判断すると、実施例１と同様にステップＳ２へ進んで詰まり解消制御が行われる。具体的に、図６を参照すると、車速センサ８により取得した情報に基づいて車両の減速が確認されると、ＥＧＲバルブ５の開閉が開始される。このように、車両の減速が確認されたときにＥＧＲバルブ５の開閉制御を行うことにより、エンジン１００の燃焼への影響を回避し、ドラビリの悪化を抑制することができる。

なお、詰まり検出や、ＥＧＲバルブ５の開閉制御については、実施例１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

つぎ、実施例４について説明する。実施例４は、以下の点で実施例１と異なる。具体的に、図７を参照すると、実施例４は、ＥＧＲ通路２のバイパス通路２１と、ＥＧＲ通路２とバイパス通路２１とを切り替える通路切替バルブ２２を備えている。そして、ＥＣＵ７は、ＥＧＲ通路２における詰まりが検出されたときに、通路切替バルブ２２を作動させる。通路切替バルブ２２は、開状態でＥＧＲ通路２を開通状態としてバイパス通路２１を閉塞状態とする。そして、通路切替バルブ２２は、閉状態でＥＧＲ通路２を閉塞状態としてバイパス通路２１を開通状態とする。実施例４は、詰まり解消制御の際に、実施例１におけるＥＧＲバルブ５の開閉制御に代えて、通路切替バルブ２２を作動させる。

図８は実施例４の排気再循環装置の動作の一例を示すタイムチャートである。通路切替バルブ２２は、実施例３におけるＥＧＲバルブ５の開閉制御と同様に、車両の減速が確認されたときに行われる。通路切替バルブ２２を作動させることにより、ＥＧＲ通路２内の排気ガスに乱流を発生させ、詰まりを解消することができる。ここで、エンジン燃焼中の急な通路の切り替えは、燃焼状態に影響を与えることが懸念される。このため、エンジン燃焼中以外のタイミング、例えば、本実施例のように、車両の減速時に通路切替バルブ２２を作動させることが好ましい。このように車両減速時の作動であってもエンジンフリクションに影響を与えることが考えられるが、筒内ガス量が大きく変化しないことから、その影響は小さいと考えられる。

このように実施例４は、通路切替バルブ２２を作動させることによりＥＧＲ通路内の詰まりを解消しているが、通路切替バルブ２２の作動と、ＥＧＲバルブ５の開閉制御とを組み合わせて実施することもできる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 排気再循環装置
２ ＥＧＲ通路
３ フィルタ
４ ＥＧＲクーラ
５ ＥＧＲバルブ
６ 差圧センサ
７ ＥＣＵ
８ 車速センサ
９ 筒内圧センサ
１０ ＮＥセンサ
２１ バイパス通路
２２ 通路切替バルブ
１００ エンジン
１０１ エンジン本体
１０２ インテークマニホールド
１０３ エキゾーストマニホールド
１０４ 吸気管
１０５ 排気管
１０６ エアフロメータ

Claims (5)

1. ＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路の排気ガスの流通状態を制御するＥＧＲバルブと、
   前記ＥＧＲ通路における詰まりを検出する詰まり検出手段と、
   前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに前記ＥＧＲバルブの開閉制御を行う制御部とを備えた排気再循環装置。
2. 車両の減速状態を検出する車両減速検出手段を備え、
   前記制御部は、前記車両減速検出手段により、車両の減速状態が検出されたときに前記ＥＧＲバルブの開閉制御を行う請求項１に記載の排気再循環装置。
3. 前記ＥＧＲ通路は、ＥＧＲクーラ及び／又はフィルタを備え、
   前記詰まり検出手段は、前記ＥＧＲクーラ及び／又はフィルタにおける詰まりを検出する請求項１又は２に記載の排気再循環装置。
4. 前記ＥＧＲ通路のバイパス通路と、
   前記ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とを切り替える通路切替バルブと、を備え、
   前記制御部は、前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに、前記通路切替バルブを作動させる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気再循環装置。
5. ＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路のバイパス通路と、
   前記ＥＧＲ通路と前記バイパス通路とを切り替える通路切替バルブと、
   前記ＥＧＲ通路における詰まりを検出する詰まり検出手段と、
   前記ＥＧＲ通路における詰まりが検出されたときに、前記通路切替バルブを作動させる制御部とを備えた排気再循環装置。
   
   

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