JP2018087539A - Warming-up device of exhaust recirculation valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載エンジンに設けられた排気再循環バルブを暖機する排気再循環バルブの暖機装置に関する。 The present invention relates to a warm-up device for an exhaust gas recirculation valve that warms an exhaust gas recirculation valve provided in an in-vehicle engine.
車載エンジンの排気再循環システムには、同車載エンジンの排気通路から吸気通路に再循環する排気の流量を制御する排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)バルブが設けられている。EGRバルブが冷えた状態にあると、EGRバルブの通過時にEGRガス中の水蒸気が冷却されて凝縮水が生成される。そして、その凝縮水によりEGRバルブの構成部品が腐食する虞がある。 An exhaust gas recirculation (EGR) valve for controlling the flow rate of exhaust gas recirculated from the exhaust passage of the in-vehicle engine to the intake passage is provided in the exhaust gas recirculation system of the in-vehicle engine. When the EGR valve is in a cold state, the water vapor in the EGR gas is cooled when the EGR valve passes and condensed water is generated. And the component of an EGR valve may corrode by the condensed water.
そのため、排気再循環システムを採用する車載エンジンの多くでは、ウォータジャケットを通過した冷却水をEGRバルブの内部を通って流し、その冷却水の熱でEGRバルブを暖機するようにしている。そして、EGRバルブが十分に温まるのを待って、排気再循環を開始している。更に、特許文献1には、インタークーラ付きの車載エンジンに適用された排気再循環装置において、圧縮により高温となった吸気が流出するインタークーラの吸気出口部分にEGRバルブを設置することで、インタークーラでの圧縮により高温となった吸気の熱によりEGRバルブの暖機を促進することが記載されている。 Therefore, in many on-vehicle engines that employ an exhaust gas recirculation system, the cooling water that has passed through the water jacket flows through the inside of the EGR valve, and the EGR valve is warmed up by the heat of the cooling water. The exhaust gas recirculation is started after the EGR valve is sufficiently warmed. Furthermore, in Patent Document 1, in an exhaust gas recirculation device applied to an in-vehicle engine with an intercooler, an EGR valve is installed at an intake outlet portion of the intercooler from which intake air that has become hot due to compression flows out. It is described that the warm-up of the EGR valve is promoted by the heat of the intake air that has become high temperature due to compression in the cooler.
冷却水の熱でEGRバルブを暖機する場合には、エンジン始動時の冷却水温が低いと、EGRバルブの暖機に必要な温度まで冷却水温が高まるまでに時間を要してしまうため、EGRバルブの暖機の完了が遅れ、エンジン始動からしばらくの間、排気再循環を開始できないことがある。また、車載エンジンが低出力運転されている間は、インタークーラによる吸気の圧縮は限られたものとなる。そのため、インタークーラ通過後の吸気の熱でEGRバルブを暖機する場合にも、エンジン始動の直後に車載エンジンが高出力運転されなければ、EGRバルブの暖機の完了に時間を要して、排気再循環の開始が遅れることがある。 When the EGR valve is warmed up with the heat of the cooling water, if the cooling water temperature at the time of starting the engine is low, it takes time until the cooling water temperature increases to the temperature required for warming up the EGR valve. The completion of warm-up of the valve may be delayed, and exhaust gas recirculation may not be started for a while after the engine is started. Further, while the vehicle-mounted engine is operated at a low output, the compression of the intake air by the intercooler is limited. Therefore, even when the EGR valve is warmed up by the heat of the intake air after passing through the intercooler, if the in-vehicle engine is not operated at a high output immediately after the engine starts, it takes time to complete the warming up of the EGR valve, The start of exhaust gas recirculation may be delayed.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、車載エンジンの始動後における排気再循環バルブの暖機をより速やかに行うことのできる排気再循環バルブの暖機装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the problem to be solved is to warm the exhaust gas recirculation valve that can warm up the exhaust gas recirculation valve more quickly after the on-vehicle engine is started. It is to provide a machine.
上記課題を解決するEGRバルブ暖機装置は、車両に搭載された車載エンジンの排気通路から吸気通路に再循環するEGRガスの流量を調整するEGRバルブを暖機する装置であり、コンプレッサからコンデンサ、エバポレータを順に通って前記コンプレッサに戻るように冷媒が循環する冷媒回路を有する空調システムが搭載された車両に設けられる。そして、同EGRバルブ暖機装置は、冷媒回路におけるコンプレッサとコンデンサとを繋ぐ冷媒通路から分岐し、且つEGRバルブの内部を通った後に冷媒通路に再び合流する分岐通路と、分岐通路における冷媒の流通を許容する状態と、同冷媒の流通を禁止する状態とを切り替える切替弁と、を備えている。 An EGR valve warm-up device that solves the above problem is a device that warms up an EGR valve that adjusts the flow rate of EGR gas that is recirculated from an exhaust passage of an in-vehicle engine mounted on a vehicle to an intake passage, from a compressor to a condenser, The vehicle is provided with an air conditioning system having a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates so as to return to the compressor through the evaporator in order. The EGR valve warm-up device branches from a refrigerant passage that connects the compressor and the condenser in the refrigerant circuit, and passes through the inside of the EGR valve and then rejoins the refrigerant passage, and the refrigerant flows in the branch passage. And a switching valve that switches between a state allowing the refrigerant and a state prohibiting the circulation of the refrigerant.
上記冷媒回路におけるコンプレッサ、コンデンサ間の冷媒通路には、コンプレッサでの圧縮により高温となった冷媒が流れる。よって、コンプレッサの駆動中に、切替弁を開弁すれば、こうした冷媒通路から分岐された分岐通路にも、高温の冷媒が流れるようになり、その冷媒の熱でEGRバルブを暖機できるようになる。冷媒通路を流れる冷媒の温度は、始動後の車載エンジンの運転状況に関係なく、コンプレッサが駆動し始めれば直ぐに高まる。そのため、エンジン始動からEGRバルブの暖機完了までの時間を短縮することができる。 In the refrigerant circuit, the refrigerant that has become hot due to compression by the compressor flows through the refrigerant passage between the compressor and the condenser. Therefore, if the switching valve is opened during the operation of the compressor, the high-temperature refrigerant flows through the branch passage branched from the refrigerant passage so that the EGR valve can be warmed up by the heat of the refrigerant. Become. The temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant passage increases as soon as the compressor starts to be driven, regardless of the operation state of the on-vehicle engine after starting. Therefore, the time from the engine start to the completion of warming up of the EGR valve can be shortened.
以下、排気再循環バルブの暖機装置の一実施形態を、図1〜図3を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態の暖機装置が暖機を行うEGRバルブ14は、車両に搭載された車載エンジン10において、吸気通路11と排気通路12とを繋ぐEGR通路13に設けられている。そして、EGRバルブ14は、弁開度の変更により、EGR通路13を通じて排気通路12から吸気通路11に再循環する排気(EGRガス)の流量を調整する。なお、EGRバルブ14は、車載エンジン10の始動後、同EGRバルブ14の温度(以下、EGRバルブ温度と記載する)が規定のEGR開始温度に達するまでは閉弁されている。そして、EGRバルブ温度がEGR開始温度に達すると、車載エンジン10の運転状況に応じた量なEGRガスが吸気通路11内に導入されるようにEGRバルブ14の開度制御を開始する。
Hereinafter, an embodiment of a warm-up device for an exhaust gas recirculation valve will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
なお、本実施形態の暖機装置が搭載された車両には、車載エンジン10を冷却するエンジン冷却システムが搭載されている。エンジン冷却システムは、車載エンジン10の内部を通って冷却水を循環する冷却水回路15を備えている。冷却水回路15には、冷却水を吐出するウォータポンプ16と、走行風や電動ファンの送風により冷却水を冷却するラジエータ17と、が設けられている。そして、冷却水回路15は、ウォータポンプ16から吐出された冷却水が、車載エンジン10の内部、ラジエータ17を順に通った後、ウォータポンプ16に戻るように形成されている。
Note that an engine cooling system that cools the in-
こうした冷却水回路15における車載エンジン10とラジエータ17との間の部分からは、分岐水路18が分岐されている。分岐水路18は、EGRバルブ14の内部を通った後、冷却水回路15における車載エンジン10のラジエータ17との間の部分にあって、同分岐水路18の分岐位置よりもラジエータ17側の部分にて、冷却水回路15に再び合流するように形成されている。また、分岐水路18には、同分岐水路18における冷却水の流通を、開弁に応じて許容し、閉弁に応じて禁止する止水弁19が設けられている。さらに、冷却水回路15における車載エンジン10の冷却水排出口付近の部分には、車載エンジン10の内部を通過した冷却水の温度(以下、冷却水温と記載する)を検出する水温センサ20が設けられている。
A
さらに、上記車両には、車室内の空気温度を調整する空調システムが搭載されている。空調システムは、コンプレッサ22からコンデンサ23、エバポレータ24を順に通ってコンプレッサ22に戻るように冷媒が循環する冷媒回路21を備えている。
Furthermore, the vehicle is equipped with an air conditioning system that adjusts the air temperature in the passenger compartment. The air conditioning system includes a
空調システムは、こうした冷媒回路21における冷媒の循環を通じて、下記の冷房サイクルを実現する。すなわち、冷媒回路21において冷媒は、低温のガスとしてコンプレッサ22に流入する。そして冷媒は、コンプレッサ22での圧縮により蓄熱した高温のガスとなってコンデンサ23に送られる。高温のガスとなった冷媒は、コンデンサ23において走行風や電動ファンにより冷却されて液化する。液化した冷媒は、エバポレータ24において一気に減圧されて気化される。そして、冷媒は、このときの気化熱により、車室内に送風される空気を冷やした後、低温のガスとなってコンプレッサ22に返送される。なお、この空調システムには、電動式のコンプレッサ22が採用されており、車載エンジン10が稼働していないときにも、上記のような冷房サイクルを実行可能となっている。
The air conditioning system realizes the following cooling cycle through the circulation of the refrigerant in the
本実施形態の暖機装置は、こうした冷媒回路21における、コンプレッサ22とコンデンサ23とを繋ぐ部分の通路(以下、冷媒通路25と記載する)から分岐した分岐通路26を備えている。分岐通路26は、EGRバルブ14の内部を通った後、冷媒通路25における同分岐通路26の分岐位置よりもコンデンサ23側の部分にて、冷媒通路25に再び合流するように形成されている。
The warming-up device of the present embodiment includes a
また、本実施形態の暖機装置は、分岐通路26における冷媒の流通を許容する動作位置と、同冷媒の流通を禁止する動作位置とを切り替え可能な切替弁27、28を備えている。切替弁27、28は、分岐通路26における冷媒通路25からの分岐位置、分岐通路26における冷媒通路25への合流位置にそれぞれ設けられている。また、これら2つの切替弁27、28の動作位置の切り替えは、連動して行われるようになっている。
In addition, the warm-up device of the present embodiment includes
さらに、本実施形態の暖機装置は、電子制御ユニット30を備えている。電子制御ユニット30には、上述の水温センサ20が検出した冷却水温、及び冷媒温センサ29が検出した冷媒温が入力されている。また、電子制御ユニット30には、車両のドアの解錠が行われたことを示す信号である解錠信号が入力されている。そして、電子制御ユニット30これらの入力に基づき、上述の止水弁19、コンプレッサ22、及び切替弁27、28を駆動することで、車載エンジン10の始動時におけるEGRバルブ14の暖機を促進するための暖機制御を行う。
Furthermore, the warm-up device of this embodiment includes an
図2の暖機制御ルーチンは、こうしたEGRバルブ14の暖機制御における電子制御ユニット30の処理手順を示している。電子制御ユニット30は、上記解錠信号の入力に応じて、すなわち車両のドアが解錠されたときに本ルーチンの処理を開始する。
The warm-up control routine of FIG. 2 shows the processing procedure of the
本ルーチンの処理が開始されると、電子制御ユニット30は、まずステップS100においてコンプレッサ22の駆動を開始するとともに、ステップS110において、分岐通路26の冷媒の流通を許容する動作位置に切替弁27、28の動作位置を切り替える。
When the processing of this routine is started, the
その後、規定の時間αが経過するまで車載エンジン10が始動されなかった場合(S130:YES)、電子制御ユニット30は、ステップS160においてコンプレッサ22の駆動を停止する。さらに、このときの電子制御ユニット30は、ステップS170において、分岐通路26の冷媒の流通を禁止する動作位置に切替弁27、28の動作位置を切り替えた上で、今回の本ルーチンの処理を終了する。
Thereafter, when the in-
一方、規定の時間αが経過する前に車載エンジン10が始動された場合(S120:YES)、電子制御ユニット30は、冷却水温が冷媒温よりも高くなるまで、上記コンプレッサ22の駆動、及び分岐通路26の冷媒の流通を継続する。そして、電子制御ユニット30は、冷却水温が冷媒温よりも高くなると(S140:YES)、止水弁19を開弁して、分岐水路18を通じた冷却水の流通を開始する。また、このときの電子制御ユニット30は、ステップS160においてコンプレッサ22の駆動を停止するとともに、ステップS170において、分岐通路26の冷媒の流通を禁止する動作位置に切替弁27、28の動作位置を切り替えた上で、今回の本ルーチンの処理を終了する。
On the other hand, when the vehicle-mounted
続いて、以上のように構成された本実施形態の排気再循環バルブの暖機装置の作用、及びその作用により奏せられる効果を説明する。
図3に、EGRバルブ14の暖機時における冷却水温、冷媒温、EGRバルブ温度の推移を示す。なお、同図では、冷却水温、冷媒温、EGRバルブ温度のいずれもが外気温と同じ温度となっている状態からEGRバルブ14の暖機が開始されている。
Then, the effect | action of the warming-up apparatus of the exhaust gas recirculation valve of this embodiment comprised as mentioned above and the effect produced by the effect | action are demonstrated.
FIG. 3 shows changes in the coolant temperature, the refrigerant temperature, and the EGR valve temperature when the
なお、同図には、比較例として、冷却水のみを用いてEGRバルブ14を暖機する場合のEGRバルブ温度の推移が破線により示されている。同図の時刻t2において、車載エンジン10が始動されると、その後、冷却水温が上昇する。比較例の場合、EGRバルブ温度は、このときの冷却水温の上昇に追従して上昇するようになる。ただし、車載エンジン10の始動後の冷却水温の上昇には時間がかかるため、EGRバルブ温度がEGR開始温度に達して、車載エンジン10においてEGRを実施可能となるのは、車載エンジン10の始動からある程度の時間が経過した時刻t4となってしまう。
In the figure, as a comparative example, the transition of the EGR valve temperature when the
これに対して、本実施形態の暖機装置の場合、同図の時刻t0において、車両のドアが解錠されると、その時点から空調システムのコンプレッサ22の駆動が開始される。また、この時点には、分岐通路26における冷媒の流通を許容する動作位置に切替弁27、28の動作位置が切り替えられる。その結果、コンプレッサ22が圧縮した冷媒がEGRバルブ14の内部を通って流れるようになる。このときの分岐通路26を流れる冷媒の温度は、同コンプレッサ22の駆動開始後、速やかに上昇する。そして、EGRバルブ温度は、その冷媒温の上昇に追従して上昇するようになる。
In contrast, in the case of the warming-up device of the present embodiment, when the vehicle door is unlocked at time t0 in the figure, the driving of the
このように、本実施形態の場合、乗員が車両に乗り込もうとしてドアを解錠した時点からEGRバルブ14の暖機が開始される。しかも、このときのEGRバルブ14の暖機は、昇温に時間がかかる冷却水とは異なり、直ぐに昇温可能な冷媒を用いて行われる。そのため、比較例の場合よりも、車載エンジン10の始動からEGRバルブ14の暖機完了までの時間が短縮されるようになる。ちなみに、同図の場合には、車載エンジン10の始動よりも前の時刻t1に、EGRバルブ温度がEGR開始温度に達しているため、車載エンジン10の始動直後からEGRの実施が可能となっている。
Thus, in the case of this embodiment, the warm-up of the
その後、コンプレッサ22の駆動は、車載エンジン10の始動後、冷却水温が冷媒温を超えた時刻t3に停止される。また、この時刻t3には、以降の冷房の使用に備えるため、分岐通路26の冷媒の流通を禁止する動作位置に切替弁27、28の動作位置が切り替えられる。この時点で、冷媒によるEGRバルブ14の暖機は終了となり、以後は、分岐水路18を流れる冷却水により、EGRバルブ14の保温が行われる。すなわち、低温外気によるEGRバルブ14の冷却や、EGR実施中のEGRガスの熱によるEGRバルブ14の加熱に対して、EGRバルブ温度が、冷却水との熱交換を通じて、適宜な範囲内に保たれる。
Thereafter, the driving of the
ちなみに、車載エンジン10を始動して車両を走行させる以外の目的でドアが解錠された場合、解錠後の経過時間が規定の時間αに達した時点で、冷媒によるEGRバルブ14の暖機は終了されることになる。
Incidentally, when the door is unlocked for the purpose other than starting the vehicle-mounted
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、ドアの解錠に応じて、冷媒によるEGRバルブ14の暖機を開始するようにしていたが、それ以外のタイミングで同暖機を開始するようにしてもよい。例えば、車載エンジン10の始動時から冷媒によるEGRバルブ14の暖機を開始するように上記暖機装置を構成することも可能である。この場合にも、冷媒は冷却水よりも速やかに昇温するため、車載エンジン10の始動からEGRバルブ14の暖機完了までの時間は短縮される。
In addition, the said embodiment can also be changed and implemented as follows.
In the above embodiment, the warm-up of the
・上記実施形態では、冷却水温が冷媒温よりも高くなった時点で、冷媒によるEGRバルブ14の暖機から冷却水によるEGRバルブ14の暖機(保温)に切り替えるようにしていた。これに対して、冷媒によるEGRバルブ14の暖機(保温)をそれ以降も継続するようにしてもよい。冷却水によるEGRバルブ14の暖機(保温)を一切行わないのであれば、上記分岐水路18や止水弁19は割愛可能である。
In the above embodiment, when the cooling water temperature becomes higher than the refrigerant temperature, the warm-up (warming) of the
10…車載エンジン、11…吸気通路、12…排気通路、13…EGR通路、14…EGRバルブ(排気再循環バルブ)、21…冷媒回路、22…コンプレッサ、23…コンデンサ、24…エバポレータ、25…(コンプレッサとコンデンサとを繋ぐ)冷媒通路、26…分岐通路、27,28…切替弁。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記車両には、コンプレッサからコンデンサ、エバポレータを順に通って前記コンプレッサに戻るように冷媒が循環する冷媒回路を有する空調システムが搭載されており、
且つ、当該暖機装置は、
前記冷媒回路における前記コンプレッサと前記コンデンサとを繋ぐ冷媒通路から分岐し、且つ前記排気再循環バルブの内部を通った後に前記冷媒通路に再び合流する分岐通路と、
前記分岐通路における冷媒の流通を許容する状態と、同冷媒の流通を禁止する状態とを切り替える切替弁と、
を備える排気再循環バルブの暖機装置。 A warming-up device that warms up an exhaust gas recirculation valve that adjusts a flow rate of exhaust gas that is recirculated from an exhaust passage of an in-vehicle engine mounted on a vehicle to an intake passage,
The vehicle is equipped with an air conditioning system having a refrigerant circuit in which refrigerant circulates so as to return to the compressor through a condenser, an evaporator, and the compressor in order.
And the warm-up device is
A branch passage branching from a refrigerant passage connecting the compressor and the condenser in the refrigerant circuit and rejoining the refrigerant passage after passing through the exhaust recirculation valve;
A switching valve that switches between a state of allowing the refrigerant to flow in the branch passage and a state of prohibiting the flow of the refrigerant;
An exhaust gas recirculation valve warm-up device.
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JP2016231503A JP2018087539A (en) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | Warming-up device of exhaust recirculation valve |
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Cited By (2)
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CN114352445A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-15 | 潍柴动力股份有限公司 | EGR valve assembly, engine with EGR valve assembly and control method of engine |
US11982243B2 (en) * | 2022-04-19 | 2024-05-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine controller and control method |
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2016
- 2016-11-29 JP JP2016231503A patent/JP2018087539A/en active Pending
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