JP2015178786A - Egr gas scavenging device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのEGRガス掃気装置に関する。 The present invention relates to an engine EGR gas scavenger.
従来から、エンジンから排出されるNOx(窒素酸化物)の低減を図るために、エンジンから排出された排気ガスの一部を吸気通路(吸気系)に再循環させる排気ガス再循環装置(以下「EGR装置」ともいう)を備えたエンジンが広く実用化されている。 Conventionally, in order to reduce NOx (nitrogen oxides) discharged from the engine, an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “the exhaust gas recirculation device”) that recirculates part of the exhaust gas discharged from the engine to the intake passage (intake system). An engine equipped with an “EGR device” is widely put into practical use.
また、エンジンに再循環させる排気ガス(以下「EGRガス」ともいう)の量を増加させる技術として、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路を流れる排気ガスの一部をターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路に再循環させる低圧EGR(LP−EGR)装置も実用化されている。 As a technique for increasing the amount of exhaust gas (hereinafter also referred to as “EGR gas”) to be recirculated to the engine, a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage downstream of the turbocharger turbine is upstream of the turbocharger compressor. A low-pressure EGR (LP-EGR) device that recirculates to the intake passage is also put into practical use.
ところで、EGR装置では、EGRガスが吸気通路に戻されて冷却されることにより、EGRガス中の水分が凝縮して凝縮水が発生する。特に、低圧EGR装置では大量のEGRガスが吸気通路(吸気系)に戻されるため、凝縮水の発生量も多くなる。 By the way, in the EGR device, when the EGR gas is returned to the intake passage and cooled, the moisture in the EGR gas is condensed and condensed water is generated. In particular, since a large amount of EGR gas is returned to the intake passage (intake system) in the low-pressure EGR device, the amount of condensed water generated also increases.
ここで、特許文献1には、低圧EGR装置を備えた内燃機関の排気浄化システムにおいて、低圧EGR装置内部に滞留する凝縮水を好適に除去し、低圧EGR装置の圧損の増加や性能低下等の不具合の発生を抑制する技術が開示されている。 Here, in Patent Document 1, in an exhaust gas purification system for an internal combustion engine equipped with a low-pressure EGR device, condensed water staying inside the low-pressure EGR device is preferably removed, and an increase in pressure loss or a decrease in performance of the low-pressure EGR device is reported. A technique for suppressing the occurrence of defects is disclosed.
この特許文献1に記載の技術(内燃機関の排気浄化システム)は、内燃機関に加圧した吸気を供給するコンプレッサと、排気通路を流れる排気の一部をコンプレッサより上流の吸気通路に還流させるEGR通路と、コンプレッサによって加圧された吸気の一部をEGRクーラより下流の上記EGR通路に導くバイパス通路を備えている。そして、内燃機関がEGRを停止する運転状態の時に、バイパス通路を介してEGR通路に導入された吸気をEGR通路の下流から上流へ逆流させ、EGR通路内の凝縮水や未燃燃料を吹き飛ばし、除去する。 The technique described in Patent Document 1 (exhaust gas purification system for an internal combustion engine) includes a compressor that supplies pressurized intake air to the internal combustion engine, and an EGR that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage upstream of the compressor. A passage and a bypass passage for guiding a part of the intake air pressurized by the compressor to the EGR passage downstream from the EGR cooler are provided. Then, when the internal combustion engine is in an operation state in which the EGR is stopped, the intake air introduced into the EGR passage through the bypass passage is caused to flow backward from the downstream to the upstream of the EGR passage, and the condensed water and unburned fuel in the EGR passage are blown away. Remove.
ところで、上述した凝縮水はEGR装置内だけでなく、エンジンの吸気系においても生成される。そのため、ソーク中(エンジン停止中)に吸気系内で生成される凝縮水によって、吸気系(例えばインタークーラ等)の腐食や、凍結、デポジットなどが生じるおそれがある。しかしながら、上述した特許文献1に記載の技術では、EGR通路内の凝縮水を除去することはできるものの、エンジンの吸気系内の凝縮水を除去することは考慮されていなかった。 By the way, the above-described condensed water is generated not only in the EGR device but also in the intake system of the engine. Therefore, the condensed water generated in the intake system during the soak (while the engine is stopped) may cause corrosion, freezing, deposit, or the like of the intake system (for example, an intercooler). However, although the technique described in Patent Document 1 described above can remove the condensed water in the EGR passage, it has not been considered to remove the condensed water in the intake system of the engine.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンの吸気系内に残留するEGRガスを掃気することができ、吸気系内のEGRガスが凝縮することによって生成される凝縮水による吸気系の腐食等を防止することが可能なエンジンのEGRガス掃気装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of scavenging EGR gas remaining in the intake system of the engine and condensing produced by condensing the EGR gas in the intake system. An object of the present invention is to provide an EGR gas scavenging device for an engine that can prevent corrosion of an intake system due to water.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置は、エンジンから排出された排気ガスの一部を該エンジンの吸気系に再循環させるEGR装置と、負圧タンクと、負圧タンクと連通されたときに、負圧タンク内の空気を吸引して負圧タンクの内部を負圧にするバキュームポンプと、エンジンの吸気系と負圧タンクとを連通する配管に介装された第1バルブと、バキュームポンプと負圧タンクとを連通する配管に介装された第2バルブと、エンジンが稼働しているか否かを検知する検知手段と、第1バルブおよび第2バルブそれぞれの開弁・閉弁をコントロールする制御手段とを備え、制御手段が、エンジンが稼働されているときに第1バルブを閉弁するとともに第2バルブを開弁し、エンジンが停止されているときに第1バルブを開弁するとともに第2バルブを閉弁することを特徴とする。 An EGR gas scavenging device for an engine according to the present invention communicates with an EGR device that recirculates a part of exhaust gas discharged from the engine to the intake system of the engine, a negative pressure tank, and a negative pressure tank. A vacuum pump that sucks air in the negative pressure tank to make the inside of the negative pressure tank negative, a first valve interposed in a pipe that communicates the intake system of the engine and the negative pressure tank, and a vacuum pump A second valve interposed in a pipe communicating with the negative pressure tank, detection means for detecting whether or not the engine is operating, and control of opening and closing of each of the first valve and the second valve Control means for closing the first valve when the engine is operating, opening the second valve, and opening the first valve when the engine is stopped. Both Characterized by closing the second valve.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置によれば、エンジン稼働時に第1バルブが閉弁されるとともに第2バルブが開弁されることにより、バキュームポンプによって負圧タンク内が負圧状態に保持される。そして、エンジン停止後に第1バルブが開弁されるとともに第2バルブが閉弁されることにより、エンジンの吸気系に滞留しているEGRガスが、エンジンの吸気系と負圧タンクとを連通する配管および第1バルブを通して、負圧タンク内に吸引される。その結果、エンジンの吸気系内に残留するEGRガスを掃気することができ、吸気系内のEGRガスが凝縮することによって生成される凝縮水による吸気系の腐食等を防止することが可能となる。 According to the EGR gas scavenging device for an engine according to the present invention, the first valve is closed and the second valve is opened when the engine is operating, whereby the negative pressure tank is held in a negative pressure state by the vacuum pump. Is done. Then, after the engine is stopped, the first valve is opened and the second valve is closed, so that the EGR gas staying in the intake system of the engine communicates between the intake system of the engine and the negative pressure tank. It is sucked into the negative pressure tank through the pipe and the first valve. As a result, the EGR gas remaining in the intake system of the engine can be scavenged, and corrosion of the intake system due to condensed water generated by the condensation of the EGR gas in the intake system can be prevented. .
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置は、エンジンの排気通路上に設けられたタービン、及び、吸気通路上に設けられ、タービンと軸で接続されたコンプレッサを有し、排気ガスのエネルギーを利用して吸入空気を過給する過給器をさらに備え、EGR装置が、タービンの下流側からコンプレッサの上流側に排気ガスを再循環させることが好ましい。 The engine EGR gas scavenger according to the present invention has a turbine provided on the exhaust passage of the engine and a compressor provided on the intake passage and connected to the turbine by a shaft, and uses the energy of the exhaust gas. It is preferable to further include a supercharger that supercharges the intake air, and the EGR device recirculates the exhaust gas from the downstream side of the turbine to the upstream side of the compressor.
この場合、タービンの下流側からコンプレッサの上流側に排気ガスを再循環させるEGR装置(所謂低圧EGR装置)を備えたエンジンに適用することにより、水分の多いEGRガスを大量に吸気系に流すことができる低圧EGR装置を備えたエンジンの吸気系内に残留するEGRガスを掃気し、吸気系内の凝縮水発生を防止することが可能となる。 In this case, by applying to an engine equipped with an EGR device (so-called low-pressure EGR device) that recirculates exhaust gas from the downstream side of the turbine to the upstream side of the compressor, a large amount of EGR gas with a large amount of water flows into the intake system. It is possible to scavenge EGR gas remaining in the intake system of an engine equipped with a low-pressure EGR device capable of preventing the generation of condensed water in the intake system.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置は、コンプレッサの下流に配設され、コンプレッサで圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラと、インタークーラの下流に配設され、エンジンに吸入される空気量を調節するスロットルバルブとをさらに備え、第1バルブが、インタークーラと負圧タンクとを連通する配管に介装されており、制御手段が、インタークーラから上流の吸気系内のEGRガスを掃気する場合にはスロットルバルブを閉弁し、インタークーラの上流および下流の吸気系内のEGRガスを掃気する場合にはスロットルバルブを開弁することが好ましい。 An engine EGR gas scavenger according to the present invention is disposed downstream of a compressor, an intercooler that cools intake air compressed by the compressor, and an air amount that is disposed downstream of the intercooler and is sucked into the engine. And a throttle valve for adjusting the air pressure, the first valve is interposed in a pipe communicating the intercooler and the negative pressure tank, and the control means scavenges the EGR gas in the intake system upstream from the intercooler. In this case, it is preferable to close the throttle valve and open the throttle valve when scavenging EGR gas in the intake system upstream and downstream of the intercooler.
このようにすれば、EGRガスの掃気を行いたい箇所(すなわち、インタークーラから上流の吸気系、又は、インタークーラの上流および下流の吸気系)を選択して掃気することができる。よって、より効果的に吸気系内に残留するEGRガスを掃気し、凝縮水の発生を防止することが可能となる。 In this way, it is possible to select and scavenge the location where the EGR gas is to be scavenged (that is, the intake system upstream from the intercooler or the intake system upstream and downstream of the intercooler). Therefore, it is possible to scavenge EGR gas remaining in the intake system more effectively and prevent the generation of condensed water.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置は、タービンの上流側からコンプレッサの下流側に排気ガスを再循環させる第2のEGR装置をさらに備え、制御手段が、エンジンが停止され、スロットルバルブを開弁する場合に、第2のEGR装置の排気ガス還流量を調節するEGRバルブを閉弁することが好ましい。 The engine EGR gas scavenger according to the present invention further includes a second EGR device for recirculating exhaust gas from the upstream side of the turbine to the downstream side of the compressor, and the control means stops the engine and opens the throttle valve. When the valve is operated, it is preferable to close the EGR valve that adjusts the exhaust gas recirculation amount of the second EGR device.
このようにすれば、第2のEGR装置内に滞留しているEGRガスが負圧タンク内に吸引されることを防止することができる。そのため、エンジンの吸気系に滞留しているEGRガスのみを効率よく掃気することができる。 In this way, it is possible to prevent the EGR gas staying in the second EGR device from being sucked into the negative pressure tank. Therefore, only the EGR gas staying in the intake system of the engine can be scavenged efficiently.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置は、エンジン停止時のクランクの停止位置を検出するクランク位置検出手段を備え、制御手段が、クランクの停止位置に基づいて、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップの有無を判定し、バルブオーバーラップがある場合にはスロットルバルブを閉弁し、バルブオーバーラップがない場合にはスロットルバルブを開弁するとともに上記EGRバルブを閉弁することが好ましい。 The engine EGR gas scavenger according to the present invention includes crank position detection means for detecting a stop position of the crank when the engine is stopped, and the control means includes a valve between the intake valve and the exhaust valve based on the stop position of the crank. It is preferable to determine whether or not there is an overlap, and close the throttle valve when there is a valve overlap, and open the throttle valve and close the EGR valve when there is no valve overlap.
このようにすれば、バルブのオーバーラップが生じている場合であっても、シリンダ内および排気系の残留ガスが負圧タンク内に吸引されることを防止することができる。そのため、エンジンの吸気系に滞留しているEGRガスのみを効率よく掃気することができる。 In this way, even if valve overlap occurs, it is possible to prevent the residual gas in the cylinder and the exhaust system from being sucked into the negative pressure tank. Therefore, only the EGR gas staying in the intake system of the engine can be scavenged efficiently.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置では、制御手段が、エンジンが停止されているときに、EGR装置の排気ガス還流量を調節するEGRバルブ、及び、タービンの下流側に配設され排気圧力を調節する排圧調整バルブそれぞれを閉弁することが好ましい。このようにすれば、吸気系内のEGRガスを効率的に掃気することが可能となる。 In the engine EGR gas scavenger according to the present invention, the control means is provided with an EGR valve that adjusts the exhaust gas recirculation amount of the EGR device when the engine is stopped, and an exhaust pressure disposed on the downstream side of the turbine. It is preferable to close each of the exhaust pressure adjusting valves for adjusting the pressure. This makes it possible to efficiently scavenge the EGR gas in the intake system.
本発明に係るエンジンのEGRガス掃気装置では、エンジンがディーゼルエンジンであり、上記バキュームポンプが、エンジンにより駆動され、ブレーキブースタを作動させるための負圧を作ることに用いられるものであることが好ましい。 In the engine EGR gas scavenger according to the present invention, the engine is preferably a diesel engine, and the vacuum pump is preferably driven by the engine and used to create a negative pressure for operating the brake booster. .
このようにすれば、負圧タンクの内部を負圧にするバキュームポンプとブレーキブースタを作動させるための負圧を作るバキュームポンプとを共用することができるので、装置の小型化および低コスト化等を図ることが可能となる。 In this way, a vacuum pump that creates a negative pressure inside the negative pressure tank and a vacuum pump that produces a negative pressure for operating the brake booster can be used in common. Can be achieved.
本発明によれば、エンジンの吸気系内に残留するEGRガスを掃気することができ、吸気系内のEGRガスが凝縮することによって生成される凝縮水による吸気系の腐食等を防止することが可能となる。 According to the present invention, EGR gas remaining in the intake system of the engine can be scavenged, and corrosion of the intake system due to condensed water generated by condensation of the EGR gas in the intake system can be prevented. It becomes possible.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
まず、図1を用いて、実施形態に係るエンジンのEGRガス掃気装置1の構成について説明する。図1は、エンジンのEGRガス掃気装置1および該EGRガス掃気装置1を備えたエンジン10の構成を示す図である。
First, the configuration of an EGR gas scavenging device 1 for an engine according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine EGR gas scavenger 1 and an
エンジン10は、吸入空気圧縮後にインジェクタによってシリンダ内に燃料を噴射して自然着火させて出力を得る例えば水平対向型のディーゼルエンジンである。インジェクタにはコモンレール式のものが好適に用いられる。このエンジン10は、後述するターボチャージャ20によって吸入空気を過給して、高出力化および低燃費化を実現し得るものである。
The
エンジン10のカム軸には、バキュームポンプ(真空ポンプ)11が取り付けられている。バキュームポンプ11は、エンジン10(カム軸)により駆動され、ブレーキブースタ(倍力装置、図示省略)を作動させるための負圧を生成するものである。また、バキュームポンプ11は、後述する負圧タンク70と連通されているときに、負圧タンク70内の空気を吸引して負圧タンク70の内部を負圧にする。
A vacuum pump (vacuum pump) 11 is attached to the cam shaft of the
エンジン10の吸気通路31A,31B,31C,31D(以下これらをまとめて吸気通路31という)には、上流側からエアクリーナ32、ターボチャージャ20(コンプレッサ21)、インタークーラ34、電子制御式スロットルバルブ(以下、単に「スロットルバルブ」ともいう)35などが配置されている。エアクリーナ32は、吸入空気中のゴミや塵などを取り除くフィルタである。
In the
ターボチャージャ20は、吸気通路31と排気通路41との間に配され、過給を行う過給機である。ターボチャージャ20は、排気通路41に設けられたタービン22と、吸気通路31に設けられ、タービン22と回転軸23で連結されたコンプレッサ21とを有しており、排気のエネルギーでタービン22を駆動することにより、同軸のコンプレッサ21で空気を圧縮する。
The
インタークーラ34は、ターボチャージャ20(コンプレッサ21)で圧縮されて高温になった吸気を熱交換によって冷却するものである。インタークーラ34の下流側には、エンジン10の吸入空気量を調節するスロットルバルブ35が配設されている。なお、ディーゼルエンジンでは燃料噴射量によってエンジン出力を制御するため、スロットルバルブ35は、通常は開いた状態で運転される。ただし、例えば、軽負荷でEGRガスを大量に入れたい場合や、エンジンをスムーズに停止したい場合、DPF再生時に吸気を絞って排気温を上げたい場合などにスロットルバルブ35の開度が絞られる。
The
また、エンジン10の吸気系内に滞留しているEGRガスを掃気する際に、インタークーラ34から上流側(すなわちインタークーラ34および吸気通路31A,31B,31C)を掃気する場合には、スロットルバルブ35は閉弁される。一方、インタークーラ34の上流側に加えて下流側(すなわち吸気通路31D(インテークマニホールド))内も掃気する場合には、スロットルバルブ35は開弁される。なお、スロットルバルブ35の動作の詳細については後述する。また、スロットルバルブ35の開度は、後述する電子制御装置(以下「ECU」という)80によって制御される。
Further, when scavenging EGR gas staying in the intake system of the
インタークーラ34(又は、インタークーラ34とスロットルバルブ35とを連通する吸気通路31C)には、インタークーラ34(又は吸気通路31C)と負圧タンク70とを連通する配管73が接続されている。負圧タンク70は、所定のタンク容量を有する、例えば樹脂製などのタンクである。負圧タンク70は、エンジン稼働時には、バキュームポンプ11により内部が負圧に保持される。また、エンジン停止時には、吸引した(掃気した)EGRガスや凝縮水等を貯留する。
A
上述したインタークーラ34(又は吸気通路31C)と負圧タンク70とを連通する配管73には、第1電磁バルブ71が介装されている。すなわち、第1電磁バルブ71は、特許請求の範囲に記載の第1バルブに相当する。第1電磁バルブ71は、電気的に開弁/閉弁を制御することができるバルブであり、ECU80によってコントロールされる。
A first
また、負圧タンク70には、該負圧タンク70とバキュームポンプ11とを連通する配管74が接続されている。この配管74には、第2電磁バルブ72が介装されている。すなわち、第2電磁バルブ72は、特許請求の範囲に記載の第2バルブに相当する。第2電磁バルブ72も、上述した第1電磁バルブ71と同様に、電気的に開弁/閉弁を制御することができるバルブであり、ECU80によってコントロールされる。
The
一方、排気通路41A,41B(これらをまとめて排気通路41という)上には、上流側(エンジン10側)から順に、タービン22(ターボチャージャ20)、酸化触媒42Aを備えたディーゼル・パティキュレート・フィルタ42B、排圧調整バルブ43、マフラ44等を備えている。
On the other hand, on the
酸化触媒(DOC:Diesel Oxidation Catalyst)42Aは、白金系の触媒が好適に用いられ、排気ガス中のCO、HC等を酸化して除去する。酸化触媒42Aの後段には、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(DPF)42Bが配置されている。
As the oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 42A, a platinum-based catalyst is preferably used, and oxidizes and removes CO, HC, etc. in the exhaust gas. A diesel particulate filter (DPF) 42B is disposed downstream of the
ディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bは、排気ガス中に含まれるPM(粒子状物質)を捕集するフィルタである。すなわち、酸化触媒42AによってHC、COが酸化され、その後、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bを通すことでPMが補集される。ディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bとしては、例えば、コーディエライト等の耐熱性セラミックスをハニカム構造に形成し、ガス流路となる多数のセルを、入口側、出口側が互い違いとなるように端面に封をして形成された所謂クローズドタイプ(ウォールフロータイプ)のものが好適に用いられる。
The
また、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bでは、詰りが検出されたとき又は所定のタイミングで、ポスト噴射や排気ガス中に燃料を添加することによって排気ガス中にHCを供給し、酸化触媒42Aにおける反応熱でディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bに堆積したPMを燃焼する、所謂フィルタ再生が行われる。
Further, in the
ディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bの下流側には、バルブを開閉することにより、排気圧力(排気ガスの流量)を調節する排圧調整バルブ43が配設されている。排圧調整バルブ43は、これに付随して配設された電動モータ(図示省略)により開閉駆動される。該電動モータをECU80によって制御することにより、排圧調整バルブ43を任意の開度に設定することが可能である。なお、排圧調整バルブ43は非駆動時には、リターンスプリングにより全開にされる。
On the downstream side of the
また、吸気通路31と排気通路41との間には、排気ガスを吸入空気に混入し、エンジン10に再吸入(排気の再循環)させてNOx(窒素酸化物)の低減等を図るために、低圧EGR(LP−EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置50及び高圧EGR(HP−EGR)装置60が設けられている。
Further, between the
低圧EGR装置50は、排気通路41B上のディーゼル・パティキュレート・フィルタ42Bと排圧調整バルブ43との間から、排気ガスの一部を、吸気通路31A上のエアクリーナ32とコンプレッサ21との間に導入する低圧EGR配管51を備えている。低圧EGR装置50は、特許請求の範囲に記載のEGR装置に相当する。
The low-
低圧EGR配管51上には、吸気通路31Aに還流される燃焼後ガスを冷却するEGRクーラ52や、排気ガス還流量を調節するEGRバルブ(以下「LP−EGRバルブ」ともいう)53が取り付けられている。なお、LP−EGRバルブ53の開度制御(Duty制御)はECU80によって行われる。
On the low-
高圧EGR装置60は、排気通路41Aにおけるエンジン10とタービン22との間から、排気ガスの一部を、吸気通路31D上のスロットル35とエンジン10との間に導入する高圧EGR配管61を備えている。なお、高圧EGRガスは、上述した低圧EGRガスに対して、高圧かつ高温となっている。高圧EGR装置60は、特許請求の範囲に記載の第2のEGR装置に相当する。
The high-
高圧EGR配管61上には、吸気通路31Dに還流される燃焼後ガスを冷却するEGRクーラ62や、排気ガス還流量を調節するEGRバルブ(以下「HP−EGRバルブ」ともいう)63が取り付けられている。なお、HP−EGRバルブ63の開度制御(Duty制御)もECU80によって行われる。
On the high-
ここで、エンジン10のクランクシャフト10a近傍には、クランクシャフト10aの回転位置を検出するクランク角センサ91が取り付けられている。クランクシャフト10aの端部には、例えば、2歯欠歯した34歯の突起が10°間隔で形成されたタイミングロータ91aが取り付けられており、クランク角センサ91は、タイミングロータ91aの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト10aの回転位置を検出する。
Here, a
ところで、エンジン停止時には、回転トルクが低下してピストンが圧縮上死点を乗り越えられずに逆転することがある。そこで、エンジン停止時のクランク停止位置(クランク角)を正確に検出するために、クランク角センサ91としては、クランクシャフト10aの逆転を検知可能な(逆転検出機能付きの)クランク角センサが用いられる。すなわち、クランク角センサ91は、特許請求の範囲に記載のクランク位置検出手段として機能する。なお、クランク角センサ91としては、例えばホール素子やMR素子などを用いたものが好適に用いられる。
By the way, when the engine is stopped, the rotational torque may decrease and the piston may reverse without being able to get over the compression top dead center. Therefore, in order to accurately detect the crank stop position (crank angle) when the engine is stopped, a crank angle sensor capable of detecting the reverse rotation of the
クランク角センサ91は、ECU80に接続されている。さらに、ECU80には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度センサ92等の各種センサも接続されている。
The
ECU80は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、12Vバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。また、ECU80は、インジェクタを駆動するインジェクタドライバ、スロットルバルブ35を開閉する電動モータを駆動するモータドライバ、及び、排圧調整バルブ43を開閉する電動モータを駆動するモータドライバ等を備えている。さらに、ECU80は、上述した第1電磁バルブ71、第2電磁バルブ72、LP−EGRバルブ53、およびHP−EGRバルブ63を駆動するドライバ等も備えている。
The
ECU80では、カム角センサの出力から気筒が判別され、クランク角センサ91の出力から回転角速度およびエンジン回転数が求められる。また、ECU80では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、アクセルペダル開度、及びエンジン10の水温等の各種情報が取得される。そして、ECU80は、取得した各種情報に基づいて、燃料噴射量や各種デバイスを制御することによりエンジン10を総合的に制御する。
In the
特に、ECU80は、エンジン停止時にエンジン10の吸気系(吸気通路31およびインタークーラ34)内に残留するEGRガスを掃気することにより、ソーク中に吸気系内のEGRガスが凝縮することによって生成される凝縮水による吸気系の腐食、凍結、デポジット生成等を防止する機能を有している。そのため、ECU80は、稼働検知部81およびバルブ制御部82を機能的に備えている。ECU80では、ROMに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、稼働検知部81およびバルブ制御部82の各機能が実現される。
In particular, the
稼働検知部81は、エンジン10が稼働しているか否かを検知する。すなわち、稼働検知部81は、特許請求の範囲に記載の検知手段として機能する。具体的には、稼働検知部81は、例えば、クランク角センサ91の検出信号から算出されたエンジン回転数がゼロの場合に、エンジン10が停止していると判定する。一方、エンジン回転数がゼロでないときにはエンジン10が稼働していると判定する。なお、稼働検知部81により検知されたエンジン10の稼働状態(稼働しているか否か)を示す情報は、バルブ制御部82に出力される。
The operation detection unit 81 detects whether or not the
バルブ制御部82は、第1電磁バルブ71および第2電磁バルブ72それぞれの開弁・閉弁をコントロールする。また、バルブ制御部82は、スロットルバルブ35、LP−EGRバルブ53、HP−EGRバルブ63、および排圧調整バルブ43それぞれの開度もコントロールする。すなわち、バルブ制御部82は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
The valve control unit 82 controls the opening and closing of the first
より詳細には、バルブ制御部82は、エンジン10が稼働されているときに第1電磁バルブ71を閉弁するとともに第2電磁バルブ72を開弁する。これにより、バキュームポンプ11と負圧タンク70とが連通され、負圧タンク70内が負圧に保持される。
More specifically, the valve control unit 82 closes the first
一方、バルブ制御部82は、エンジン10が停止されているときに第1電磁バルブ71を開弁するとともに第2電磁バルブ72を閉弁する。これにより、エンジン10の吸気系に滞留しているEGRガスが負圧タンク70内に吸引されて、掃気される。その際に、バルブ制御部82は、インタークーラ34から上流側(すなわち、インタークーラ34および吸気通路31A,31B,31C)のEGRガスを掃気する場合にはスロットルバルブ35を閉弁する。
On the other hand, the valve controller 82 opens the first
一方、インタークーラ34の上流側に加えて下流側の吸気通路31D(インテークマニホールド)内のEGRガスも掃気する場合には、スロットルバルブ35を開弁するとともにHP−EGRバルブ63を閉弁する。ただし、その場合に、バルブ制御部82は、クランク角センサ91により検出されたクランクの停止位置に基づいて、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップの有無を判定し、バルブオーバーラップがある場合にはスロットルバルブ35を閉弁することが好ましい。一方、バルブオーバーラップがない場合には、上述したように、スロットルバルブ35を開弁するとともにHP−EGRバルブ63を閉弁する。
On the other hand, when scavenging the EGR gas in the
なお、バルブ制御部82は、エンジン10が停止され、EGRガスの掃気を行う際に、掃気の効率を向上させるため、LP−EGRバルブ53および排圧調整バルブ43それぞれを閉弁する。
The valve controller 82 closes the LP-
次に、図2を参照しつつ、エンジンのEGRガス掃気装置1の動作について説明する。図2は、実施形態に係るエンジンのEGRガス掃気装置1によるEGRガス掃気処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理は、ECU80において、所定のタイミングで繰り返して実行される。
Next, the operation of the engine EGR gas scavenger 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of EGR gas scavenging processing by the engine EGR gas scavenging device 1 according to the embodiment. This process is repeatedly executed at a predetermined timing in the
まず、ステップS100では、エンジン10が停止しているか否かについての判断が行われる。ここで、エンジン10が停止している場合には、ステップS104に処理が移行する。一方、エンジン10が稼働しているときには、ステップS102に処理が移行する。
First, in step S100, it is determined whether or not the
ステップS102では、第1電磁バルブ71が閉弁されるとともに、第2電磁バルブ72が開弁される。そのため、バキュームポンプ11と負圧タンク70とが連通され、負圧タンク70内が負圧に保持される。その後、一旦本処理から抜ける。
In step S102, the first
ステップS104では、第2電磁バルブ72が閉弁される。続いて、ステップ106では、インタークーラ34から上流側(すなわち、インタークーラ34および吸気通路31A,31B,31C)のみを掃気するように設定されているか否かについての判断が行われる。ここで、インタークーラ34から上流側のみを掃気するように設定されている場合には、ステップS108に処理が移行する。一方、インタークーラ34から上流側に加えて下流側(吸気通路31D)も掃気するように設定されているときには、ステップS110に処理が移行する。
In step S104, the second
ステップS108では、スロットルバルブ35が閉弁される。その後、ステップS114に処理が移行する。
In step S108, the
ステップS110では、吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップが有るか否かについての判断が行われる。ここで、オーバーラップが有る場合には、ステップS108においてスロットルバルブ35が閉弁された後、ステップS114に処理が移行する。一方、オーバーラップがないときには、ステップS112に処理が移行する。
In step S110, a determination is made as to whether there is a valve overlap between the intake valve and the exhaust valve. Here, if there is an overlap, the process proceeds to step S114 after the
ステップS112では、スロットルバルブ35が開弁されるとともに、HP−EGRバルブ63が閉弁される。その後、ステップS114に処理が移行する。
In step S112, the
ステップS114では、排圧調整バルブ43が閉弁されるとともに、LP−EGRバルブ53が閉弁される。
In step S114, the exhaust
続いて、ステップS116では、第1電磁バルブ71が開弁される。これにより、エンジン10の排気系に滞留しているEGRガスが負圧タンク70内に吸引されて、掃気される。
Subsequently, in step S116, the first
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン稼働時に第1電磁バルブ71が閉弁されるとともに第2電磁バルブ72が開弁されることにより、バキュームポンプ11によって負圧タンク70内が負圧状態に保持される。そして、エンジン停止後に第1電磁バルブ71が開弁されるとともに第2電磁バルブ72が閉弁されることにより、エンジン10の吸気系に滞留しているEGRガスが、配管73および第1電磁バルブ71を通して、負圧タンク70内に吸引される。その結果、エンジン停止時にエンジン10の吸気系内に残留するEGRガスを掃気することができ、ソーク中に吸気系内のEGRガスが凝縮することによって生成される凝縮水による吸気系(例えばインタークーラ等)の腐食、凍結、デポジット生成等を防止することが可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, when the engine is operating, the first
本実施形態によれば、タービン23の下流側からコンプレッサ21の上流側に排気ガスを再循環させる低圧EGR装置50を備えたエンジン10に適用することにより、水分の多いEGRガスを大量に吸気系に流すことができる低圧EGR装置50を備えたエンジン10の吸気系内に残留するEGRガスを掃気し、吸気系内の凝縮水発生を防止することが可能となる。
According to the present embodiment, by applying the
本実施形態によれば、EGRガスの掃気を行いたい箇所(すなわち、インタークーラ34から上流の吸気系、又は、インタークーラ34の上流および下流の吸気系)を選択して掃気することができる。よって、より効果的に吸気系内に残留するEGRガスを掃気し、凝縮水の発生を防止することが可能となる。
According to the present embodiment, it is possible to select and scavenge a location where the EGR gas is to be scavenged (that is, the intake system upstream from the
本実施形態によれば、HP−EGRバルブ63が閉弁されることにより、高圧EGR装置60内に滞留しているEGRガスが負圧タンク70内に吸引されることを防止することができる。そのため、エンジン10の吸気系に滞留しているEGRガスのみを効率よく掃気することができる。
According to the present embodiment, by closing the HP-
本実施形態によれば、バルブのオーバーラップが生じている場合であっても、シリンダ内および排気系の残留ガスが負圧タンク70内に吸引されることを防止することができる。そのため、エンジン10の吸気系に滞留しているEGRガスのみを効率よく掃気することができる。
According to the present embodiment, it is possible to prevent the residual gas in the cylinder and the exhaust system from being sucked into the
本実施形態によれば、エンジン10が停止されたときに、LP−EGRバルブ53および排圧調整バルブ43それぞれが閉弁される。そのため、吸気系内のEGRガスを効率的に掃気することが可能となる。
According to this embodiment, when the
本実施形態によれば、負圧タンク70の内部を負圧にするバキュームポンプ11とブレーキブースタを作動させるための負圧を作るバキュームポンプ11とを共用しているので、装置の小型化および低コスト化等を図ることが可能となる。
According to the present embodiment, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記第1実施形態では、バキュームポンプ11として、エンジン10のカム軸により直接駆動されるタイプのものを用いたが、このようなタイプのものに代えて、例えば、クランク軸によって駆動されるもの、又は、ギヤやチェーンなどの仲介変速装置を介して駆動されるタイプのものを用いてもよい。また、エンジンに代えて、電動モータ等によって駆動されるタイプのものを利用することもできる。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the first embodiment, the type of
また、上記実施形態では、負圧タンク70内を負圧にするバキュームポンプとブレーキブースタを作動させるための負圧を生成するバキュームポンプとを共用する構成としたが、それぞれ異なるバキュームポンプを用いる構成とすることもできる。
In the above-described embodiment, the vacuum pump that creates a negative pressure in the
上記実施形態では、第2電磁バルブ72として、ECU80によって電気的にコントロールされるタイプのものを用いたが、このようなタイプのものに代えて、例えば、バキュームポンプ11により生成される負圧が負圧タンク70内の負圧よりも高い場合にのみ開弁されるチェクバルブを用いてもよい。なお、この場合には、チェクバルブの開弁圧を設定する例えばスプリングコイルなどが、特許請求の範囲に記載の制御手段に相当する。
In the above embodiment, a type that is electrically controlled by the
1 EGRガス掃気装置
10 エンジン
11 バキュームポンプ
20 ターボチャージャ
21 コンプレッサ
22 タービン
23 回転軸
31,31A,31B,31C,31D 吸気通路
34 インタークーラ
35 電子制御式スロットルバルブ
41,41A,41B 排気通路
42A 酸化触媒(DOC)
42B ディーゼル・パティキュレート・フィルタ(DPF)
43 排圧調整バルブ
50 低圧EGR装置
53 LP−EGRバルブ
60 高圧EGR装置
63 HP−EGRバルブ
70 負圧タンク
71 第1電磁バルブ
72 第2電磁バルブ
73,74 配管
80 ECU
81 稼働検知部
82 バルブ制御部
91 クランク角センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 EGR
42B Diesel particulate filter (DPF)
43 Exhaust
81 Operation detection unit 82
Claims (7)
負圧タンクと、
前記負圧タンクと連通されたときに、前記負圧タンク内の空気を吸引して前記負圧タンクの内部を負圧にするバキュームポンプと、
前記エンジンの吸気系と前記負圧タンクとを連通する配管に介装された第1バルブと、
前記バキュームポンプと前記負圧タンクとを連通する配管に介装された第2バルブと、
前記エンジンが稼働しているか否かを検知する検知手段と、
前記第1バルブおよび前記第2バルブそれぞれの開弁・閉弁をコントロールする制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記エンジンが稼働されているときに前記第1バルブを閉弁するとともに前記第2バルブを開弁し、前記エンジンが停止されているときに前記第1バルブを開弁するとともに前記第2バルブを閉弁することを特徴とするエンジンのEGRガス掃気装置。 An EGR device that recirculates part of the exhaust gas discharged from the engine to the intake system of the engine;
A negative pressure tank,
A vacuum pump that sucks air in the negative pressure tank to make the negative pressure inside the negative pressure tank negative when communicated with the negative pressure tank;
A first valve interposed in a pipe communicating the intake system of the engine and the negative pressure tank;
A second valve interposed in a pipe communicating the vacuum pump and the negative pressure tank;
Detecting means for detecting whether or not the engine is operating;
Control means for controlling the opening and closing of each of the first valve and the second valve,
The control means closes the first valve when the engine is operating and opens the second valve, and opens the first valve when the engine is stopped. An EGR gas scavenger for an engine, wherein the second valve is closed.
前記EGR装置は、前記タービンの下流側から前記コンプレッサの上流側に排気ガスを再循環させることを特徴とする請求項1に記載のエンジンのEGRガス掃気装置。 A turbocharger having a turbine provided on an exhaust passage of the engine and a compressor provided on an intake passage and connected to the turbine by a shaft, and supercharging intake air using energy of exhaust gas Further equipped with
The engine EGR gas scavenger according to claim 1, wherein the EGR device recirculates exhaust gas from a downstream side of the turbine to an upstream side of the compressor.
前記インタークーラの下流に配設され、前記エンジンに吸入される空気量を調節するスロットルバルブと、をさらに備え、
前記第1バルブは、前記インタークーラと、前記負圧タンクとを連通する配管に介装されており、
前記制御手段は、前記インタークーラから上流の吸気系内のEGRガスを掃気する場合には前記スロットルバルブを閉弁し、前記インタークーラの上流および下流の吸気系内のEGRガスを掃気する場合には前記スロットルバルブを開弁することを特徴とする請求項2に記載のエンジンのEGRガス掃気装置。 An intercooler that is disposed downstream of the compressor and cools the intake air compressed by the compressor;
A throttle valve that is arranged downstream of the intercooler and adjusts the amount of air taken into the engine;
The first valve is interposed in a pipe communicating the intercooler and the negative pressure tank,
The control means closes the throttle valve when scavenging EGR gas in the intake system upstream from the intercooler, and scavenges EGR gas in the intake system upstream and downstream of the intercooler. 3. The engine EGR gas scavenger according to claim 2, wherein the throttle valve is opened.
前記制御手段は、前記エンジンが停止され、前記スロットルバルブを開弁する場合に、前記第2のEGR装置の排気ガス還流量を調節するEGRバルブを閉弁することを特徴とする請求項3に記載のエンジンのEGRガス掃気装置。 A second EGR device for recirculating exhaust gas from the upstream side of the turbine to the downstream side of the compressor;
The control means closes an EGR valve that adjusts an exhaust gas recirculation amount of the second EGR device when the engine is stopped and the throttle valve is opened. An EGR gas scavenger for an engine as described.
前記制御手段は、前記クランクの停止位置に基づいて、吸気バルブと排気バルブとのバルブオーバーラップの有無を判定し、バルブオーバーラップがある場合には前記スロットルバルブを閉弁し、バルブオーバーラップがない場合には前記スロットルバルブを開弁するとともに前記EGRバルブを閉弁することを特徴とする請求項4に記載のエンジンのEGRガス掃気装置。 Crank position detection means for detecting the stop position of the crank when the engine is stopped,
The control means determines whether or not there is a valve overlap between the intake valve and the exhaust valve based on the stop position of the crank. If there is a valve overlap, the control means closes the throttle valve, and the valve overlap is 5. The engine EGR gas scavenging device according to claim 4, wherein when there is no engine, the throttle valve is opened and the EGR valve is closed.
前記バキュームポンプは、前記エンジンにより駆動され、ブレーキブースタを作動させるための負圧を作ることに用いられるものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のエンジンのEGRガス掃気装置。
The engine is a diesel engine;
The engine EGR according to any one of claims 1 to 6, wherein the vacuum pump is driven by the engine and is used to create a negative pressure for operating a brake booster. Gas scavenger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014056015A JP2015178786A (en) | 2014-03-19 | 2014-03-19 | Egr gas scavenging device for engine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101887965B1 (en) | 2016-12-12 | 2018-08-13 | 현대오트론 주식회사 | A Negative Pressure Forming Apparatus Using the Differential Pressure Valve |
US10167792B2 (en) | 2016-09-20 | 2019-01-01 | Hyundai Motor Company | Engine system and control method of using the engine system |
-
2014
- 2014-03-19 JP JP2014056015A patent/JP2015178786A/en active Pending
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KR101887965B1 (en) | 2016-12-12 | 2018-08-13 | 현대오트론 주식회사 | A Negative Pressure Forming Apparatus Using the Differential Pressure Valve |
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