JP2014202140A - EGR device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EGR装置に関するものである。 The present invention relates to an EGR device.
従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を還流ガスとして抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された還流ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)を実施しているものがある。 Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of exhaust gas is extracted as a recirculation gas from the exhaust side and returned to the intake side, and the recirculation gas returned to the intake side suppresses combustion of fuel in the engine and burns. Some have implemented so-called exhaust gas recirculation (EGR) in which the generation of NOx is reduced by lowering the temperature.
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプ途中に装備したEGRバルブを開閉操作することで還流ガスを排気側から吸気側へ差圧を利用して再循環させるようにしている。 In general, when this type of exhaust gas recirculation is performed, an EGR pipe is used between an appropriate position of the exhaust passage extending from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage extending from the intake pipe to the intake manifold. By connecting and opening / closing an EGR valve provided in the middle of the EGR pipe, the recirculated gas is recirculated from the exhaust side to the intake side by utilizing a differential pressure.
ここで、エンジンに再循環する還流ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、還流ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にNOxの発生を低減させることができるため、還流ガスを再循環するEGRパイプの途中には、シェルアンドチューブ型のEGRクーラが装備されている。 Here, when the recirculated gas that is recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the temperature of the recirculated gas decreases and the volume of the recirculated gas decreases, thereby reducing the combustion temperature without significantly reducing the engine output. Since generation of NOx can be reduced, a shell and tube type EGR cooler is provided in the middle of the EGR pipe for recirculating the reflux gas.
尚、この種のEGR装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1,2等がある。 As prior art document information related to this type of EGR apparatus, there are the following Patent Documents 1 and 2 and the like.
しかしながら、軽負荷の低速走行と停止が断続的に繰り返されるような運行形態の車両(都心の渋滞路線を運行するバスや、配送先が密集した地域で配送業務を行うトラック等)では、排気ガスの流速や温度が低い運転状態が長時間に亘り継続することでEGRクーラの出口側に煤化合物の付着堆積が生じ、EGRクーラの効率低下や詰まりを招く虞れがあった。 However, in vehicles with a mode of operation in which light-duty low-speed driving and stopping are repeated intermittently (such as buses that operate in congested routes in central Tokyo and trucks that perform delivery operations in areas where delivery destinations are dense), exhaust gas When the operation state with a low flow rate and temperature continues for a long time, the deposition of soot compound occurs on the outlet side of the EGR cooler, which may cause a reduction in efficiency and clogging of the EGR cooler.
即ち、EGRクーラの出口側で温度の低い還流ガスが更に冷却されて大幅に温度低下した状態で流れ続けると、ここに燃料由来の高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)が揮発しないままウェットな状態で残留し、ここに流速の低い還流ガスの流れに乗り切れない煤分が付着して、そのまま煤化合物の堆積物として成長することになる。 That is, when the reflux gas having a low temperature is further cooled at the outlet side of the EGR cooler and continues to flow in a state in which the temperature is greatly lowered, the SOF component (Soluble Organic Fraction: soluble organic Fraction) The component) remains in a wet state without volatilization, and a portion of the soot that cannot survive the flow of the reflux gas having a low flow velocity is attached thereto, and grows as a soot compound deposit as it is.
しかも、排気管の途中にパティキュレートフィルタが介装されていて、該パティキュレートフィルタを再生する制御が、軽負荷の低速走行やアイドリング停車状態にて開始されてしまうと更に状況は悪くなり易く、エンジン側でポスト噴射(圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングで追加される燃料噴射)が実施されることでSOF分が増え、煤化合物の付着堆積が益々顕著となる懸念がある。 Moreover, if a particulate filter is interposed in the middle of the exhaust pipe, and the control for regenerating the particulate filter is started in a light load low-speed running or idling stop state, the situation is likely to become worse. Post injection (fuel injection added at non-ignition timing later than compression top dead center following fuel main injection performed near compression top dead center) on the engine side increases SOF, There is a concern that the adhesion and deposition of compounds will become more prominent.
尚、ここで言うところのパティキュレートフィルタを再生する制御とは、該パティキュレートフィルタの前段に配置した酸化触媒に対しエンジン側のポスト噴射で燃料を添加し、その添加した燃料(HC)を前記酸化触媒で酸化反応させて反応熱により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度を上げて捕集済みパティキュレートを燃焼除去させることを指している。 Incidentally, the control for regenerating the particulate filter referred to here means that fuel is added by post injection on the engine side to the oxidation catalyst arranged in the preceding stage of the particulate filter, and the added fuel (HC) is added to the above-mentioned fuel (HC). This means that the oxidation reaction is performed with an oxidation catalyst, and the catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after the reaction heat is increased to burn and remove the collected particulates.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、EGRクーラの出口側における煤化合物の付着堆積を防止し得るEGR装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an EGR device that can prevent deposition and deposition of soot compounds on the outlet side of the EGR cooler.
本発明は、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抜き出して還流ガスとして吸気通路へ再循環するEGR装置であって、一対のガスチャンバ間を複数本のチューブにより連結し且つ該各チューブをシェルにより包囲して該シェル内に冷却水を吸排し得るようにしたEGRクーラを備え、該EGRクーラの各ガスチャンバの夫々を入口バルブを介し排気通路と接続すると共に、吸気通路から導いたEGRパイプを分岐して前記各ガスチャンバの夫々に出口バルブを介し接続し、前記各入口バルブと前記各出口バルブとを個別に制御し得る制御装置を備え、一方のガスチャンバの入口バルブと他方のガスチャンバの出口バルブのみを開けて還流ガスを一方のガスチャンバから他方のガスチャンバに向けて流す順流モードと、一方のガスチャンバの出口バルブと他方のガスチャンバの入口バルブのみを開けて還流ガスを他方のガスチャンバから一方のガスチャンバに向けて逆流させる逆流モードとを選択し得るように前記制御装置が構成されていることを特徴とするものである。 The present invention is an EGR device that extracts a part of exhaust gas from an exhaust passage of an engine and recirculates it as a recirculation gas to an intake passage, and connects a pair of gas chambers with a plurality of tubes, and each tube is connected to each other. An EGR cooler that is surrounded by a shell so that cooling water can be sucked into and discharged from the shell, and each of the gas chambers of the EGR cooler is connected to an exhaust passage through an inlet valve, and is guided from an intake passage. A pipe is branched and connected to each of the gas chambers via an outlet valve, and a control device capable of individually controlling the inlet valve and the outlet valve is provided, and the inlet valve of one gas chamber and the other Only the outlet valve of the gas chamber is opened, the forward flow mode in which the reflux gas flows from one gas chamber to the other gas chamber, and one gas channel The controller is configured to select a reverse flow mode in which only the outlet valve of the gas chamber and the inlet valve of the other gas chamber are opened and the reflux gas flows backward from the other gas chamber toward the one gas chamber. It is characterized by.
而して、制御装置により順流モードが選択されると、一方のガスチャンバの入口バルブと他方のガスチャンバの出口バルブが開けられて還流ガスが一方のガスチャンバから他方のガスチャンバに向けて流れ、また、制御装置により逆流モードが選択されると、他方のガスチャンバの入口バルブと一方のガスチャンバの出口バルブが開けられて還流ガスが他方のガスチャンバから一方のガスチャンバに向けて逆流するので、制御装置により順流モードと逆流モードを交互に選択すれば、EGRクーラの出口側となっていた温度の低い領域が入口側に変更されて温度の高い領域となり、該領域の流路壁面に付着していたSOF分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。 Thus, when the forward flow mode is selected by the control device, the inlet valve of one gas chamber and the outlet valve of the other gas chamber are opened so that the reflux gas flows from one gas chamber toward the other gas chamber. When the reverse flow mode is selected by the control device, the inlet valve of the other gas chamber and the outlet valve of the one gas chamber are opened so that the reflux gas flows backward from the other gas chamber toward the one gas chamber. Therefore, if the forward flow mode and the reverse flow mode are alternately selected by the control device, the low temperature region on the outlet side of the EGR cooler is changed to the inlet side to become a high temperature region. The attached SOF component volatilizes and the flow path wall surface returns to a dry state, so that the soot component, which is a precursor of the soot compound, is difficult to deposit.
また、本発明を具体的に実施するにあたっては、一方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく一方のガスチャンバだけを通過させてEGRパイプへと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく他方のガスチャンバだけを通過させてEGRパイプへと流す第二バルブ掃気モードとを選択し得るように制御装置が構成されていることが好ましい。 In practicing the present invention, only the inlet valve and the outlet valve of one gas chamber are opened, and the reflux gas is allowed to flow through one gas chamber without passing through the tube and flow to the EGR pipe. A first valve scavenging mode, and a second valve scavenging mode in which only the other gas chamber is allowed to pass through the other gas chamber without opening the inlet valve and the outlet valve of the other gas chamber and pass through the other gas chamber. It is preferable that the control device is configured so that the above can be selected.
即ち、前述のように順流モードと逆流モードを交互に選択するとしても、各ガスチャンバの出口バルブには、チューブを経由して冷却された還流ガスしか導かれないため、前記各出口バルブにおける温度は常に低くなっていてSOF分が付着し易い環境となってしまうが、第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択すると、排気通路から抜き出した高温の還流ガスが各出口バルブの何れかに直に流通して温度が上がり、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたSOF分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。ここで、各出口バルブを片方ずつ還流ガスで掃気するようにしているのは、該還流ガスの流速を極力高く保つことにより煤分を掃気する効果を高めるためである。 That is, even if the forward flow mode and the reverse flow mode are alternately selected as described above, only the reflux gas cooled through the tube is led to the outlet valve of each gas chamber. However, if the first valve scavenging mode and the second valve scavenging mode are alternately selected, the high-temperature recirculation gas extracted from the exhaust passage will be discharged from each outlet valve. It flows directly to any of the outlet valves, the temperature rises, the SOF component adhering to any channel wall surface of each outlet valve volatilizes, and the channel wall surface returns to a dry state. The apportionment is difficult to accumulate. Here, each outlet valve is scavenged with the reflux gas one by one in order to enhance the effect of scavenging the apportionment by keeping the flow rate of the reflux gas as high as possible.
また、この際には、EGRパイプへも高温の還流ガスが導かれることになるため、前記EGRパイプの流路壁面に付着していたSOF分も揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなるという付帯的なメリットも得られる。 At this time, since the high-temperature reflux gas is also led to the EGR pipe, the SOF component adhering to the flow path wall surface of the EGR pipe is volatilized and the flow path wall surface becomes dry. Returning, the incidental merit that the soot content which is the precursor of the soot compound becomes difficult to accumulate is also obtained.
尚、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを交互に選択する際には、必要に応じてメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加したり、吸気の流量を絞り込んだりして、排気温度を強制的に昇温させるようにすると更に効果的である。 In addition, when alternately selecting the first valve scavenging mode or the second valve scavenging mode, after injection is added at the combustible timing immediately after the main injection, or the intake air flow rate is narrowed as necessary. It is more effective to forcibly raise the exhaust temperature.
また、本発明においては、エンジンの冷機始動時に各ガスチャンバの入口バルブと出口バルブの全てを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく各ガスチャンバだけを通過させてEGRパイプへと流す暖機モードを選択し得るように制御装置が構成されていることが好ましい。 In the present invention, when the engine is cold, all the inlet valves and outlet valves of the gas chambers are opened, and the recirculation gas is allowed to pass only through the gas chambers without passing through the tubes and flows to the EGR pipe. It is preferable that the control device is configured so that the mode can be selected.
このようにすれば、エンジンの冷機始動時に制御装置により暖機モードが選択され、各ガスチャンバの入口バルブと出口バルブの全てが開けられて還流ガスがチューブを経由せずに高い温度のまま吸気通路へ再循環されることになるため、エンジンの暖機が積極的に促進されることになる。ここで、両方のガスチャンバを通して還流ガスをEGRパイプに導くようにしているのは、より多くの暖かい還流ガスを余計な圧力損失を与えることなく再循環させるためである。 In this way, the warm-up mode is selected by the control device when the engine is cold-started, and all the inlet valves and outlet valves of each gas chamber are opened, and the recirculated gas is sucked at a high temperature without going through the tubes. Since it is recirculated to the passage, warm-up of the engine is positively promoted. Here, the recirculation gas is guided to the EGR pipe through both gas chambers in order to recirculate more warm recirculation gas without causing an extra pressure loss.
また、一般的なEGR装置においては、冷機始動時にEGRクーラで冷却された還流ガスが再循環されることでエンジンの暖機が遅れてしまう虞れがあるため、該エンジンの暖機を優先するべく還流ガスの再循環が中止されるようになっているが、本発明のEGR装置では、冷機始動時にも還流ガスを再循環できることで暖機中のNOxの低減化を図ることが可能となる。 Moreover, in a general EGR device, since the recirculation of the recirculated gas cooled by the EGR cooler at the time of cold start is likely to delay the warm-up of the engine, priority is given to the warm-up of the engine. Although the recirculation of the reflux gas is stopped as much as possible, in the EGR device of the present invention, it is possible to reduce the NOx during the warm-up by allowing the recirculation gas to be recirculated even at the time of cold start. .
上記した本発明のEGR装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the EGR device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1に記載の発明によれば、制御装置により順流モードと逆流モードを交互に選択することにより、EGRクーラに対する還流ガスの流れの向きを逆転することができ、これによりEGRクーラの出口側となっていた温度の低い領域を入口側に変更して温度の高い領域とし、該領域の流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、EGRクーラの出口側における煤化合物の付着堆積を防止することができ、EGRクーラの効率低下や詰まりを未然に回避することができる。 (I) According to the invention described in claim 1 of the present invention, the direction of the reflux gas flow with respect to the EGR cooler can be reversed by alternately selecting the forward flow mode and the reverse flow mode by the control device. As a result, the low temperature region that was on the outlet side of the EGR cooler is changed to the high temperature region by changing it to the inlet side, and the SOF component adhering to the channel wall surface in the region is volatilized to dry the channel wall surface. It is possible to prevent the deposition of soot compounds on the outlet side of the EGR cooler, and to reduce the efficiency and clogging of the EGR cooler. It can be avoided in advance.
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、制御装置により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気通路から抜き出した高温の還流ガスを各出口バルブの何れかに直に流通させて温度を上げ、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、各出口バルブにおける煤化合物の付着堆積を防止することができ、各出口バルブの作動不良を未然に回避することができる。 (II) According to the invention described in claim 2 of the present invention, the first valve scavenging mode and the second valve scavenging mode are alternately selected by the control device, so that the high-temperature reflux gas extracted from the exhaust passage is Directly flow to any of the outlet valves to raise the temperature, volatilize the SOF component adhering to any flow path wall of each of the outlet valves to return the flow path wall to a dry state, and soot compound Therefore, it is possible to prevent deposition of soot compounds on each outlet valve, and to prevent malfunction of each outlet valve.
(III)本発明の請求項2に記載の発明によれば、制御装置により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気通路から抜き出した高温の還流ガスをEGRパイプへ直に導いて温度を上げ、該EGRパイプの流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、EGRパイプにおける煤化合物の付着堆積を防止することができ、EGRパイプの流路断面積の縮小を未然に回避することができる。 (III) According to the invention described in claim 2 of the present invention, the high-temperature recirculated gas extracted from the exhaust passage is EGRed by alternately selecting the first valve scavenging mode and the second valve scavenging mode by the control device. Directly lead to the pipe to raise the temperature, volatilize the SOF component adhering to the flow wall surface of the EGR pipe to return the flow wall surface to a dry state, and deposit the water component precursor. Therefore, it is possible to prevent the deposition and deposition of soot compounds in the EGR pipe, and to avoid the reduction of the flow path cross-sectional area of the EGR pipe.
(IV)本発明の請求項3に記載の発明によれば、エンジンの冷機始動時に制御装置により暖機モードを選択することにより、還流ガスをチューブを経由させずに高い温度のまま吸気通路へ再循環させることができるので、エンジンの暖機を積極的に促進することができ、しかも、一般的に還流ガスの再循環が中止される冷機始動時にも還流ガスを再循環して暖機中のNOxの低減化を図ることができる。
(IV) According to the invention described in
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はターボチャージャ2を搭載したディーゼル機関であるエンジンを示し、図示しないエアクリーナから導いた吸気3を吸気管4を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ送り、該コンプレッサ2aで加圧された吸気3をインタクーラ5へと送って冷却し、該インタクーラ5から更に吸気マニホールド6へと吸気3を導いてエンジン1の各気筒7に分配するようにしてある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine which is a diesel engine equipped with a turbocharger 2, and
また、このエンジン1の各気筒7から排出された排気ガス8を排気マニホールド9を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を排気管10を介し車外へ排出するようにしてある。
The exhaust gas 8 discharged from each
そして、前記排気マニホールド9の近傍位置には、一対のガスチャンバ11,12間を複数本のチューブ13により連結し且つ該各チューブ13をシェル14により包囲して該シェル14内に冷却水15を吸排し得るようにしたEGRクーラ16が配設されており、該EGRクーラ16の各ガスチャンバ11,12の夫々が入口バルブ17,18を介して排気マニホールド9(排気通路)と接続されていると共に、吸気マニホールド6(吸気通路)の入口付近から導いたEGRパイプ19が分岐されて前記各ガスチャンバ11,12の夫々に出口バルブ20,21を介して接続されている。
In the vicinity of the
ここで、各入口バルブ17,18と各出口バルブ20,21は、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を兼ねた制御装置22により個別に開閉作動を制御されるようになっており、一方のガスチャンバ11の入口バルブ17と他方のガスチャンバ12の出口バルブ21のみを開けて還流ガス8’を一方のガスチャンバ11から他方のガスチャンバ12に向けて流す順流モードと、一方のガスチャンバ11の出口バルブ20と他方のガスチャンバ12の入口バルブ18のみを開けて還流ガス8’を他方のガスチャンバ12から一方のガスチャンバ11に向けて逆流させる逆流モードの何れかが制御装置22で選択されることにより、排気マニホールド9から抜き出された排気ガス8の一部が還流ガス8’としてEGRクーラ16で冷却された後にEGRパイプ19を介し吸気マニホールド6の入口付近へ再循環されるようになっている。
Here, the opening and closing operations of the
しかも、本形態例においては、一方のガスチャンバ11の入口バルブ17と出口バルブ20のみを開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく一方のガスチャンバ11だけを通過させてEGRパイプ19へと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバ12の入口バルブ18と出口バルブ21のみを開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく他方のガスチャンバ12だけを通過させてEGRパイプ19へと流す第二バルブ掃気モードも制御装置22にて選択できるようになっており、更には、エンジン1の冷機始動時に各ガスチャンバ11,12の入口バルブ17,18と出口バルブ20,21を全て開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく各ガスチャンバ11,12だけを通過させてEGRパイプ19へと流す暖機モードも選択できるようになっている。
In addition, in the present embodiment, only the
図2は前述の順流モード及び逆流モードと、第一バルブ掃気モード及び第二バルブ掃気モードと、暖機モードとにおける各入口バルブ17,18と各出口バルブ20,21の作動を整理した表であり、順流モードにおいては、出口バルブ21で還流ガス8’の調量が成され、逆流モードにおいては、出口バルブ20で還流ガス8’の調量が成されるようになっている。
FIG. 2 is a table in which the operations of the
また、EGRパイプ19の分岐位置には、出口バルブ20又は出口バルブ21を介してEGRクーラ16から排出される還流ガス8’の温度(出口ガス温度)を検出する温度センサ23が備えられており、これら温度センサ23の検出値が制御装置22に入力されるようになっている。
A
ここで、前記制御装置22は、エンジン制御コンピュータを兼ねているので、エンジン1の運転状態を把握するための各種情報も入力されるようになっており、例えば、エンジン1の回転数や、エンジン水温等も時々刻々入力されて把握されるようになっている。
Here, since the
また、図1中における符号の24はパティキュレートフィルタ、25はその前段に配置された酸化触媒を示し、パティキュレートフィルタ24内におけるパティキュレートの堆積量の推定値が規定値を超えた時に前記制御装置22により再生制御が実行されるようになっており、より具体的には、エンジン1側でポスト噴射により排気ガス8への燃料添加が行われ、その添加した燃料(HC)が前記酸化触媒25で酸化反応することで反応熱により直後のパティキュレートフィルタ24の触媒床温度が上げられ、捕集済みパティキュレートが燃焼除去されるようになっている。
Further,
前記制御装置22における具体的な制御手順は図3にフローチャートで示す通りであり、ステップS1でエンジン1が始動されると、ステップS2で直ちに暖機モードが選択され、ステップS3でエンジン水温Tctが50℃を上まわるまで暖機モードが継続され、このステップS3でエンジン水温Tctが50℃を上まわると、エンジン1の暖機が完了したものとしてステップS4へと進み、ここでエンジン1の停止前に順流モードが選択されていたかどうかが確認され、順流モードが選択されていた場合には、ステップS5に進んで逆流モードが選択され、順流モードが選択されていなかった場合には、ステップS6に進んで順流モードが選択されるようになっている。
The specific control procedure in the
そして、順流モードと逆流モードの何れが選択された場合であっても、次のステップS7において、温度センサ23が検出するEGRクーラ16の出口ガス温度Tgoが90℃を超えないまま走行した積算時間Iceが1時間を超えているか、或いは、エンジン回転数Neが1200rpm以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ24の再生制御Rceが実施されているか、を確認し、その何れかの条件が成立した際に、次のステップS8へと進んで逆流モードが現在選択されているかどうかが確認され、逆流モードが選択されている場合には、ステップS9へ進んで第一バルブ掃気モードが選択され、逆流モードが選択されていない場合(順流モードが選択されている場合)には、ステップS10へ進んで第二バルブ掃気モードが選択されるようになっている。
Then, regardless of whether the forward flow mode or the reverse flow mode is selected, in the next step S7, the accumulated time during which the outlet gas temperature Tgo of the
第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードの何れが選択された場合であっても、次のステップS11において、メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加し且つ吸気絞り弁26により吸気3の流量を絞り込んで排気温度を強制的に昇温させる排気昇温制御が実施され、次のステップS12で温度センサ23が検出するEGRクーラ16の出口ガス温度Tgoが300℃を上まわったことが確認されてから次のステップS13で3分経過するのを確認し、然る後に、ステップS14で第一バルブ掃気モードが選択されているかどうかが確認され、第一バルブ掃気モードが選択されていれば、ステップS15に進んで順流モードが選択され、第一バルブ掃気モードが選択されていなかった場合には、ステップS16に進んで逆流モードが選択されるようになっている。
Regardless of whether the first valve scavenging mode or the second valve scavenging mode is selected, in the next step S11, after-injection is added at a combustible timing immediately after the main injection, and intake by the
尚、順流モードと逆流モードの何れが選択された場合であっても、次のステップS17において、EGRクーラ16の出口ガス温度Tgoが90℃を超えないまま走行した積算時間Iceがリセットされて「0」となり、先のステップS7へと戻って同じ手順を繰り返されるようになっている。
Note that, regardless of whether the forward flow mode or the reverse flow mode is selected, in the next step S17, the accumulated time Ice traveled while the outlet gas temperature Tgo of the
ここで、図3のフローチャートでは、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モード
を選択する条件として、EGRクーラ16の出口ガス温度が所定温度(例えば90℃)を超えないまま走行した積算時間が規定時間(例えば1時間)を超えた場合と、所定回転数(例えば1200rpm)以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ24の再生制御が実施された場合を採用し、この二つの何れかの条件が成立した際に第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを実行するようにしているが、各出口バルブ20,21への煤化合物の堆積が懸念される条件は、どのような事象を基準とするものであっても良く、条件そのものは任意に決めて良いものである。
Here, in the flowchart of FIG. 3, as a condition for selecting the first valve scavenging mode or the second valve scavenging mode, the accumulated time during which the outlet gas temperature of the
而して、このような図3のフローチャートで示す制御手順に従いEGR装置を制御すると、エンジン1の冷機始動時に各ガスチャンバ11,12の入口バルブ17,18と出口バルブ20,21の全てを開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく各ガスチャンバ11,12だけを通過させてEGRパイプ19へと流す暖機モードが選択され、各ガスチャンバ11,12の入口バルブ17,18と出口バルブ20,21の全てが開けられて還流ガス8’がチューブ13を経由せずに高い温度のまま吸気マニホールド6の入口付近へ再循環されることになるため、エンジン1の暖機が積極的に促進されることになる。ここで、両方のガスチャンバ11,12を通して還流ガス8’をEGRパイプ19に導くようにしているのは、より多くの暖かい還流ガス8’を余計な圧力損失を与えることなく再循環させるためである。
Thus, when the EGR device is controlled according to the control procedure shown in the flowchart of FIG. 3, all of the
また、一般的なEGR装置においては、冷機始動時にEGRクーラ16で冷却された還流ガス8’が再循環されることでエンジン1の暖機が遅れてしまう虞れがあるため、該エンジン1の暖機を優先するべく還流ガス8’の再循環が中止されるようになっているが、本形態例のEGR装置では、冷機始動時にも還流ガス8’を再循環できることで暖機中のNOxの低減化を図ることが可能となる。
Further, in a general EGR device, the recirculation gas 8 ′ cooled by the
そして、エンジン水温により暖機の完了が確認されると、順流モードと逆流モードのうちでエンジン1の停止前のモードと逆のモードが選択され、例えば、制御装置22により順流モードが選択された際には、一方のガスチャンバ11の入口バルブ17と他方のガスチャンバ12の出口バルブ21が開けられて還流ガス8’が一方のガスチャンバ11から他方のガスチャンバ12に向けて流れ、また、制御装置22により逆流モードが選択された際には、他方のガスチャンバ12の入口バルブ18と一方のガスチャンバ11の出口バルブ20が開けられて還流ガス8’が他方のガスチャンバ12から一方のガスチャンバ11に向けて逆流することになる。このように、制御装置22により順流モードと逆流モードを交互に選択すれば、EGRクーラ16の出口側となっていた温度の低い領域が入口側に変更されて温度の高い領域となり、該領域の流路壁面に付着していたSOF分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。
When the completion of warm-up is confirmed by the engine water temperature, a mode opposite to the mode before the engine 1 is stopped is selected from the forward flow mode and the reverse flow mode. For example, the forward flow mode is selected by the
ここで選択されたモードは、各出口バルブ20,21への煤化合物の堆積が懸念される条件が成立まで継続されることになるが、EGRクーラ16の出口ガス温度が所定温度(例えば90℃)を超えないまま走行した積算時間が規定時間(例えば1時間)を超えた場合と、所定回転数(例えば1200rpm)以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ24の再生制御が実施された場合の何れかの条件が成立した際には、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードが実行されることになる。即ち、逆流モードが現在選択されているのであれば第一バルブ掃気モードが選択され、順流モードが現在選択されているのであれば第二バルブ掃気モードが選択される。
The mode selected here is continued until the condition that the deposition of the soot compound on the
即ち、前述のように順流モードと逆流モードを交互に選択するとしても、各ガスチャンバ11,12の出口バルブ20,21には、チューブ13を経由して冷却された還流ガス8’しか導かれないことから、前記各出口バルブ20,21における温度は常に低くなっていてSOF分が付着し易い環境となってしまうので、一方のガスチャンバ11の入口バルブ17と出口バルブ20のみを開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく一方のガスチャンバ11だけを通過させてEGRパイプ19へと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバ12の入口バルブ18と出口バルブ21のみを開けて還流ガス8’をチューブ13を経由させることなく他方のガスチャンバ12だけを通過させてEGRパイプ19へと流す第二バルブ掃気モードとを、順流モードと逆流モードの何れが現在選択されているかに基づいて選択するようにしている。
That is, even if the forward flow mode and the reverse flow mode are alternately selected as described above, only the reflux gas 8 ′ cooled through the tube 13 is guided to the
この結果、排気マニホールド9から抜き出した高温の還流ガス8’が各出口バルブ20,21の何れかに直に流通されて温度が上がり、該各出口バルブ20,21の何れかの流路壁面に付着していたSOF分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。ここで、各出口バルブ20,21を片方ずつ還流ガス8’で掃気するようにしているのは、該還流ガス8’の流速を極力高く保つことにより煤分を掃気する効果を高めるためである。
As a result, the high-temperature recirculation gas 8 ′ extracted from the
また、この際には、EGRパイプ19へも高温の還流ガス8’が導かれることになるため、前記EGRパイプ19の流路壁面に付着していたSOF分も揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなるという付帯的なメリットも得られる。
At this time, since the high-temperature reflux gas 8 ′ is also guided to the
尚、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを交互に選択する際には、必要に応じてメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加したり、吸気3の流量を絞り込んだりして、排気温度を強制的に昇温させるようにすると更に効果的であるので、本形態例では排気昇温制御を併用するようにしている。
In addition, when alternately selecting the first valve scavenging mode or the second valve scavenging mode, after injection is added at a combustible timing immediately after the main injection, or the flow rate of the
そして、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードの完了をEGRクーラ16の出口ガス温度と時間の経過により判定し、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードの何れが現在選択されているかに基づき、第一バルブ掃気モードが選択されていたならば今度は順流モードを選択し、第二バルブ掃気モードが選択されていたならば今度は逆流モードを選択するようにしている。
Then, the completion of the first valve scavenging mode or the second valve scavenging mode is determined based on the outlet gas temperature of the
従って、上記形態例によれば、制御装置22により順流モードと逆流モードを交互に選択することにより、EGRクーラ16に対する還流ガス8’の流れの向きを逆転することができ、これによりEGRクーラ16の出口側となっていた温度の低い領域を入口側に変更して温度の高い領域とし、該領域の流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、EGRクーラ16の出口側における煤化合物の付着堆積を防止することができ、EGRクーラ16の効率低下や詰まりを未然に回避することができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the flow direction of the recirculation gas 8 ′ with respect to the
また、制御装置22により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気マニホールド9から抜き出した高温の還流ガス8’を各出口バルブ20,21の何れかに直に流通させて温度を上げ、該各出口バルブ20,21の何れかの流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、各出口バルブ20,21における煤化合物の付着堆積を防止することができ、各出口バルブ20,21の作動不良を未然に回避することができる。
Further, by alternately selecting the first valve scavenging mode and the second valve scavenging mode by the
更に、制御装置22により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気マニホールド9から抜き出した高温の還流ガス8’をEGRパイプ19へ直に導いて温度を上げ、該EGRパイプ19の流路壁面に付着していたSOF分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、EGRパイプ19における煤化合物の付着堆積を防止することができ、EGRパイプ19の流路断面積の縮小を未然に回避することができる。
Further, by alternately selecting the first valve scavenging mode and the second valve scavenging mode by the
また、エンジン1の冷機始動時に制御装置22により暖機モードを選択することにより、還流ガス8’をチューブ13を経由させずに高い温度のまま吸気マニホールド6の入口付近へ再循環させることができるので、エンジン1の暖機を積極的に促進することができ、しかも、一般的に還流ガス8’の再循環が中止される冷機始動時にも還流ガス8’を再循環して暖機中のNOxの低減化を図ることができる。
Further, by selecting the warm-up mode by the
尚、本発明のEGR装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、第一バルブ掃気モード、第二バルブ掃気モード、暖機モードについては、必要に応じて追加できるようにしておけば良いこと、また、排気通路は排気マニホールドであっても排気管であっても良く、吸気通路も吸気マニホールドであっても吸気管であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The EGR device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The first valve scavenging mode, the second valve scavenging mode, and the warm-up mode can be added as necessary. In addition, the exhaust passage may be an exhaust manifold or an exhaust pipe, the intake passage may be an intake manifold or an intake pipe, and does not depart from the gist of the present invention. Of course, various changes can be made within the range.
1 エンジン
6 吸気マニホールド(吸気通路)
8 排気ガス
8’ 還流ガス
9 排気マニホールド(排気通路)
11 ガスチャンバ(一方のガスチャンバ)
12 ガスチャンバ(他方のガスチャンバ)
13 チューブ
14 シェル
15 冷却水
16 EGRクーラ
17 入口バルブ
18 入口バルブ
19 EGRパイプ
20 出口バルブ
21 出口バルブ
22 制御装置
1 Engine 6 Intake manifold (intake passage)
8 Exhaust gas 8 '
11 Gas chamber (one gas chamber)
12 Gas chamber (the other gas chamber)
13 Tube 14
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