JP2022081155A - Ｅｇｒクーラ及びｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラ内部で発生した凝縮水をＥＧＲガスの流れから隔離すると共にＥＧＲクーラより上流へ排出し、ＥＧＲクーラより下流への凝縮水の流出を防止すること。【解決手段】ＥＧＲクーラ１３を構成するケーシング２１は、ＥＧＲガスが流れる主通路２１ａと、主通路２１ａへＥＧＲガスを導入する入口２１ｂと、主通路２１ａからＥＧＲガスを導出する出口２１ｃとを含む。主通路２１ａには、熱交換器２３が配置される。ＥＧＲクーラ１３は、主通路２１ａを流れるＥＧＲガスを熱交換器２３により冷却する。ケーシング２１には、主通路２１ａと並列をなし、両端が入口２１ｂと出口２１ｃに連通し、主通路２１ａにて生じた凝縮水を集めて流す凝縮水通路２１ｆと、凝縮水通路２１ｆを開閉する逆止弁２７が設けられる。凝縮水通路２１ｆには、逆止弁２７が閉弁することで凝縮水の溜まり部２８が形成される。【選択図】 図２

Description

この明細書に開示される技術は、ＥＧＲ装置のＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ及びそれを備えたＥＧＲ装置に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されるＥＧＲクーラが知られている。このＥＧＲクーラは、排気通路と吸気通路とをつなぐＥＧＲ通路にＥＧＲクーラが横向き姿勢で配置される。ＥＧＲクーラは、筒状ケースの内部に冷却エレメントを有する。ＥＧＲクーラの筒状ケースの両端には、筒状ケースを絞った態様の入口及び出口が形成され、同ケースの下部に凝縮水が溜まり得る構成となっている。ＥＧＲクーラの内部には、筒状ケースの底部に溜まった凝縮水を毛細管現象によって吸い上げて排気通路に排出するための吸引排出手段が設けられる。

特開２０１３－６８１２０号公報

ところが、特許文献１に記載のＥＧＲクーラでは、筒状ケースの底部に溜まった凝縮水が、吸引排出手段により吸い上げられて排気通路へ排出されるものの、溜まった凝縮水が一気に排出されることはなく、排出途中で筒状ケースの底部に残る凝縮水がＥＧＲガスの流れに乗って吸気通路へ流出されるおそれがあった。その結果、流出した凝縮水がエンジンの燃焼室に入ると失火等の不具合が生じるおそれがあった。

この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＥＧＲクーラの内部で発生した凝縮水を、ＥＧＲガスの流れから隔離すると共にＥＧＲクーラより上流へ排出し、ＥＧＲクーラより下流への凝縮水の流出を防止するＥＧＲクーラ及びＥＧＲ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、ケーシングと、ケーシングは、ＥＧＲガスが流れる主通路と、主通路へＥＧＲガスを導入するための入口と、主通路からＥＧＲガスを導出するための出口とを含むことと、主通路に配置され、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器とを備え、主通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラにおいて、ケーシングにて主通路と並列に設けられ、両端が入口と出口に連通し、主通路にて生じた凝縮水を集めて流すための凝縮水通路と、凝縮水通路を開閉するための逆止弁とを備え、逆止弁が閉弁することで凝縮水通路に凝縮水の溜まり部が形成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、ＥＧＲクーラのケーシングの入口から導入されたＥＧＲガスが主通路の熱交換器を流れることで、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、ケーシングの出口から導出される。また、ケーシングにて、主通路と並列に設けられた凝縮水通路を主通路より下側に位置させ、出口が入口よりも鉛直方向において高い位置に配置させる。この場合、ＥＧＲガスが熱交換器を流れる過程で発生する凝縮水は、凝縮水通路へ自重で流下してＥＧＲガスの流れから隔離される。そして、逆止弁が閉弁することで、凝縮水は凝縮水通路の溜まり部に溜まり、逆止弁が開弁することで、凝縮水は溜まり部からケーシングの入口へ一気に自重で流下し、ＥＧＲクーラより上流へ排出される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、逆止弁は、入口の側から出口の側に向けた付勢力により閉弁し、出口の側から入口の側に向けた付勢力により開弁するように構成されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１に記載の技術の作用に加え、逆止弁は、ケーシングの入口の側から出口の側へ向けた付勢力により閉弁する。この場合は、凝縮水通路へ自重で流下した凝縮水は溜まり部に溜まる。一方、逆止弁は、ケーシングの出口の側から入口の側へ向けた付勢力により開弁する。この場合は、凝縮水通路へ流れて溜まり部に溜まった凝縮水は、ケーシングの入口へ向けて流れる。従って、凝縮水通路に電動式の開閉弁を設け、その開閉弁を電気的に制御する必要がない。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、エンジンから排気通路へ排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ流すためのＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられる請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラの前記出口に対応して設けられ、前記ＥＧＲガスの流量を調節するたためのＥＧＲ弁と、前記エンジンの運転状態に基いて少なくとも前記ＥＧＲ弁を制御するための制御手段とを備えたＥＧＲ装置において、前記制御手段は、前記エンジンの高負荷運転時における前記エンジンの排気脈動により前記逆止弁を開弁するために、前記ＥＧＲ弁を強制的に全閉に制御することを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１又は２に記載の技術の作用に加え、エンジンの運転時に、制御手段がＥＧＲ弁を開弁することで、ＥＧＲ通路にＥＧＲガスが流れ、ＥＧＲクーラの主通路にＥＧＲガスが流れ、ＥＧＲガスが熱交換器により冷却される。そして、エンジンの高負荷運転時に制御手段がＥＧＲ弁を強制的に閉弁することで、排気通路、ＥＧＲ通路及びケーシングの入口を通じて逆止弁に排気脈動が作用し、逆止弁が強制的に開弁される。従って、凝縮水通路の溜まり部に溜まっていた凝縮水が、ケーシングの入口へ流れてＥＧＲクーラより上流へ排出される。

請求項１に記載の技術によれば、ＥＧＲクーラの内部で発生した凝縮水を、ＥＧＲガスの流れから隔離すると共にＥＧＲクーラより上流へ排出することができ、ＥＧＲクーラより下流への凝縮水の流出を防止することができる。

請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の技術の効果に加え、凝縮水を溜めたり排出したりするための構成を簡略化することができる。

請求項３に記載の技術によれば、請求項１又は２に記載の技術の効果に加え、ＥＧＲ弁を制御することで逆止弁の開閉を制御することができ、ＥＧＲクーラからの凝縮水の排出処理を制御することができる。

第１実施形態に係り、エンジンシステムを示す概略構成図。 第１実施形態に係り、ＥＧＲクーラ、ＥＧＲ弁、バイパス通路及びバイパス弁の構成を示す断面図。 第１実施形態に係り、第１のＥＧＲ制御の内容の一例を示すフローチャート。 第１実施形態に係り、バイパス弁を閉弁し、ＥＧＲ弁を全閉した場合のＥＧＲクーラの前後圧の挙動を示すタイムチャート。 第１実施形態に係り、バイパス弁を閉弁し、ＥＧＲ弁を開弁した場合のＥＧＲクーラの前後圧の挙動を示すタイムチャート。 第１実施形態に係り、バイパス弁を開弁し、ＥＧＲ弁を全閉した場合のＥＧＲクーラの前後圧の挙動を示すタイムチャート。 第１実施形態に係り、バイパス弁を開弁し、ＥＧＲ弁を開弁した場合のＥＧＲクーラの前後圧の挙動を示すタイムチャート。 第２実施形態に係り、第２のＥＧＲ制御の内容の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係り、第２のＥＧＲ制御の内容の一例を示すフローチャート。 別の実施形態に係り、ＥＧＲクーラ及びＥＧＲ弁の構成を示す断面図。 別の実施形態に係り、凝縮水通路に設けられる逆止弁を示す断面図。 別の実施形態に係り、凝縮水通路に設けられる逆止弁を示す断面図。

以下、ＥＧＲクーラ及びＥＧＲ装置をガソリンエンジンシステムに具体化したいくつかの実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

[エンジンシステムについて]
図１に、この実施形態のガソリンエンジンシステム（以下、単に「エンジンシステム」と言う。）を概略構成図により示す。自動車に搭載されたエンジンシステムは、複数の気筒を有するエンジン１を備える。このエンジン１は、４気筒、４サイクルのレシプロエンジンであり、ピストン及びクランクシャフト等の周知の構成を含む。エンジン１には、各気筒へ吸気を導入するための吸気通路２と、エンジン１の各気筒から排気を導出するための排気通路３が設けられる。吸気通路２には、その上流側からエアクリーナ９、スロットル装置４及び吸気マニホールド５が設けられる。排気通路３には、排気マニホールド６及び触媒７が設けられる。排気通路３と吸気通路２との間には、高圧ループタイプの排気還流装置（ＥＧＲ装置）１１が設けられる。

スロットル装置４は、吸気マニホールド５より上流の吸気通路２に配置され、運転者のアクセル操作に応じてバタフライ式のスロットル弁４ａを開度可変に開閉駆動させることで、吸気通路２を流れる吸気量を調節するようになっている。吸気マニホールド５は、主として樹脂材より構成され、エンジン１の直上流にて吸気通路２に配置され、吸気が導入される一つのサージタンク５ａと、サージタンク５ａに導入された吸気をエンジン１の各気筒へ分配するためにサージタンク５ａから分岐した複数（４つ）の分岐管５ｂとを含む。触媒７には、排気を浄化するために、例えば、三元触媒が内蔵される。

エンジン１には、各気筒に対応して燃料を噴射するための燃料噴射装置（図示略）が設けられる。燃料噴射装置は、燃料供給装置（図示略）から供給される燃料をエンジン１の各気筒へ噴射するように構成される。各気筒では、燃料噴射装置から噴射される燃料と吸気マニホールド５から導入される吸気とにより可燃混合気が形成される。

エンジン１には、各気筒に対応して点火装置（図示略）が設けられる。点火装置は、各気筒で可燃混合気に点火するように構成される。各気筒内の可燃混合気は、点火装置の点火動作により爆発・燃焼し、燃焼後の排気は、各気筒から排気マニホールド６及び触媒７を経て外部へ排出される。このとき、各気筒でピストン（図示略）が上下運動し、クランクシャフト（図示略）が回転することにより、エンジン１に動力が得られる。

[ＥＧＲシステムについて]
この実施形態のＥＧＲシステムは、ＥＧＲ装置１１を備える。ＥＧＲ装置１１は、エンジン１の各気筒から排気通路３へ排出される排気の一部を排気還流ガス（ＥＧＲガス）として吸気通路２へ流してエンジン１の各気筒へ還流させるように構成される。ＥＧＲ装置１１は、排気通路３から吸気通路２へＥＧＲガスを流すための排気還流通路（ＥＧＲ通路）１２と、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスを冷却するための排気還流クーラ（ＥＧＲクーラ）１３と、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスの流量を調節するためにＥＧＲクーラ１３より下流に設けられた排気還流弁（ＥＧＲ弁）１４と、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスをエンジン１の各気筒へ分配するために、吸気マニホールド５の各分岐管５ｂへＥＧＲガスを分配する排気還流ガス分配器（ＥＧＲガス分配器）１５と、ＥＧＲクーラ１３を迂回するためのバイパス通路１６とを備える。ＥＧＲガス分配器１５は、ＥＧＲクーラ１３、バイパス通路１６及びＥＧＲ弁１４より下流のＥＧＲ通路１２に設けられる。ＥＧＲ通路１２を構成する配管は、入口１２ａと出口１２ｂを含む。その入口１２ａは、触媒７より上流の排気通路３に接続され、その出口１２ｂは、ＥＧＲガス分配器１５に接続される。この実施形態で、ＥＧＲガス分配器１５は、主として樹脂材により構成され、ＥＧＲクーラ１３より下流に位置し、ＥＧＲ通路の終段を構成している。ＥＧＲ通路１２において、ＥＧＲ弁１４は、ＥＧＲクーラ１３より下流にてＥＧＲクーラ１３に隣接して設けられる。ＥＧＲクーラ１３は、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスを冷却するために、ＥＧＲガスとエンジンの冷却水との間で熱交換を行うように構成される。

この実施形態において、バイパス通路１６は、ＥＧＲ弁１４とＥＧＲクーラ１３との間に設けられる。バイパス通路１６は、ＥＧＲ通路１２において、ＥＧＲクーラ１３へ流れるＥＧＲガスの一部を迂回させるための通路である。バイパス通路１６には、同通路１６を開閉するためのバイパス弁１７が設けられる。

このＥＧＲ装置１１では、ＥＧＲ弁１４が開弁することにより、排気通路３を流れる排気の一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１２を流れ、ＥＧＲクーラ１３（及びバイパス通路１６）、ＥＧＲ弁１４及びＥＧＲガス分配器１５を介して吸気マニホールド５の各分岐管５ｂへ分配され、更にエンジン１の各気筒へ分配されて還流される。

ＥＧＲガス分配器１５は、全体として横長な形状を有し、その長手方向（図１の左右方向）において、図１に示すように、吸気マニホールド５の複数の分岐管５ｂを横切るように配置される。この実施形態で、ＥＧＲガス分配器１５は、ＥＧＲ通路１２の出口１２ｂから導入されるＥＧＲガスが集まる一つのガスチャンバ１５ａと、ガスチャンバ１５ａから分岐され、ガスチャンバ１５ａから各分岐管５ｂへＥＧＲガスを分配する複数（４つ）のガス分配通路１５ｂとを含む。

[ＥＧＲクーラ、ＥＧＲ弁、バイパス通路及びバイパス弁の構成について]
図２に、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、バイパス通路１６及びバイパス弁１７の構成を断面図により示す（ＥＧＲ弁１４及びバイパス弁１７は一部のみ断面図により示す。）。図２に示すように、ＥＧＲクーラ１３は、ケーシング２１を備える。ケーシング２１は、ＥＧＲガスが流れる主通路２１ａと、ＥＧＲガスを導入する入口２１ｂと、ＥＧＲガスを導出する出口２１ｃと、主通路２１ａから入口２１ｂまでの間の導入部２１ｄと、主通路２１ａから出口２１ｃまでの間の導出部２１ｅと、主通路２１ａと並列をなすように設けられる凝縮水通路２１ｆと、主通路２１ａ及び導出部２１ｅと並列をなすように設けられるバイパス通路１６とを含む。主通路２１ａには、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換を行う熱交換器２３が設けられる。この熱交換器２３により主通路２１ａを流れるＥＧＲガスを冷却するようになっている。熱交換器２３は、周知の構成を有し、冷媒としてエンジン１の冷却水が循環するようになっている。導出部２１ｅには、ＥＧＲガスと共に流れる凝縮水を下方へ落とし返すための水返し板２４が設けられる。この実施形態で、ＥＧＲクーラ１３は、ＥＧＲガスが斜め上方へ流れるように斜めに配置される。この斜めの配置状態において、出口２１ｃは入口２１ｂよりも鉛直方向において高い位置に配置される。

図２に示すように、凝縮水通路２１ｆは、ＥＧＲクーラ１３の斜めの配置状態において、主通路２１ａ（熱交換器２３）の下側に並列に配置される。主通路２１ａと凝縮水通路２１ｆは、仕切壁２５を介して隣接する。凝縮水通路２１ｆは、その両端が導入部２１ｄと導出部２１ｅを介して入口２１ｂ及び出口２１ｃに連通し、主通路２１ａにて生じた凝縮水を集めて導入部２１ｄへ流すようになっている。凝縮水通路２１ｆの上流部には、同通路２１ｆを開閉するための逆止弁２７が設けられる。逆止弁２７は、周知の構成である弁体２７ａと、弁体２７ａを閉じ方向へ付勢するスプリング２７ｂとを含む。逆止弁２７は、ケーシング２１の入口２１ｂの側から出口２１ｃの側に向けたスプリング２７ｂによる付勢力により閉弁し、出口２１ｃの側から入口２１ｂの側に向けたガス又は凝縮水による付勢力により開弁するように構成される。この逆止弁２７が閉じることで、図２に示すように、凝縮水通路２１ｆには凝縮水の溜まり部２８が形成されるようになっている。

図２に示すように、バイパス通路１６は、ＥＧＲクーラ１３の斜めの配置状態において、凝縮水通路２１ｆの下側に並列に配置される。凝縮水通路２１ｆ及び導出部２１ｅとバイパス通路１６は、仕切壁２６を介して隣接する。バイパス通路１６は、その一端が導入部２１ｄを介して入口２１ｂに連通し、その他端がバイパス弁１７を介してＥＧＲ弁１４の流路３４に連通する。バイパス弁１７は、バイパス通路１６の下流部にて、同通路１６を開閉するために設けられる。この実施形態では、バイパス弁１７の駆動部４１が、冷却されたＥＧＲガスが流れる主通路２１ａの出口２１ｃの近傍に配置されるので、駆動部４１に対するＥＧＲガスの熱害を軽減することができる。

図２に示すように、ＥＧＲ弁１４は、アクチュエータを内蔵した駆動部３１と、弁部３２とから構成される。アクチュエータとして、例えば、ＤＣモータやステップモータを適用できる。弁部３２は、流路３４を有するハウジング３５と、流路３４に配置された弁座３６、弁体３７及び弁軸３８を含む。駆動部３１により弁軸３８が往復運動することで、弁体３７が弁座３６に対し着座又は離間（閉弁又は開弁）するようになっている。流路３４は、入口３４ａと出口３４ｂを含み、その入口３４ａにＥＧＲクーラ１３の出口２１ｃが接続され、その出口３４ｂにＥＧＲ通路１２の配管が接続される。

図２に示すように、バイパス弁１７は、アクチュエータを内蔵した駆動部４１と、弁部４２とから構成される。弁部４２は、バイパス通路１６の出口１６ａとＥＧＲ弁１４の入口３４ａとを連通する流路４４と、流路４４に設けられた弁座４６、弁体４７及び弁軸４８とを含む。アクチュエータとして、例えば、ステップモータ、ＤＣモータ、ダイヤフラム又はサーモワックスを適用できる。駆動部４１により弁軸４８が往復運動することで、弁体４７が弁座４６に対し着座又は離間（閉弁又は開弁）するようになっている。

［エンジンシステムの電気的構成について］
次に、エンジンシステムの電気的構成の一例について説明する。図１において、このエンジンシステムに設けられる各種センサ等７１～７７は、エンジン１の運転状態を検出するための運転状態検出手段を構成する。エンジン１に設けられる水温センサ７１は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温度）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられる回転数センサ７２は、エンジン１のクランクシャフトの回転角（クランク角度）を検出すると共に、そのクランク角度の変化（クランク角速度）をエンジン１の回転数（エンジン回転数）ＮＥとして検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ９の近傍に設けられるエアフローメータ７３は、エアクリーナ９を流れる吸気量Ｇａを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。サージタンク５ａに設けられる吸気圧センサ７４は、スロットル装置４より下流の吸気通路２（サージタンク５ａ）における吸気圧力ＰＭを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。スロットル装置４に設けられるスロットルセンサ７５は、スロットル弁４ａの開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。ＥＧＲ通路１２の入口１２ａと触媒７との間の排気通路３に設けられる酸素センサ７６は、排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エアクリーナ９の入口に設けられる吸気温センサ７７は、エアクリーナ９に吸入される外気の温度（吸気温度）ＴＨＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

このエンジンシステムは、同システムの制御を司る電子制御装置（ＥＣＵ）８０を更に備える。ＥＣＵ８０には、各種センサ等７１～７７がそれぞれ接続される。また、ＥＣＵ８０には、ＥＧＲ弁１４及びバイパス弁１７の他、インジェクタ（図示略）及びイグニションコイル（図示略）が接続される。ＥＣＵ８０は、エンジン１の運転状態に基いて少なくともＥＧＲ弁１４を制御するための、この開示技術における制御手段の一例に相当する。周知のようにＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、各種メモリ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。メモリには、各種制御に関する所定の制御プログラムが格納される。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等７１～７７の検出信号に基き、所定の制御プログラムに基いて燃料噴射制御、点火時期制御及びＥＧＲ制御等を実行するようになっている。

この実施形態で、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ制御において、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲ弁１４及びバイパス弁１７を制御するようになっている。具体的には、ＥＣＵ８０は、エンジン１の停止時、アイドル運転時及び減速運転時には、ＥＧＲ弁１４を全閉に制御し、それ以外の運転時には、その運転状態に応じて目標ＥＧＲ開度を求め、ＥＧＲ弁１４をその目標ＥＧＲ開度に制御するようになっている。このときＥＧＲ弁１４が開弁されることにより、エンジン１から排気通路３へ排出される排気の一部が、ＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１２、ＥＧＲクーラ１３（及びバイパス通路１６）、ＥＧＲ弁１４及びＥＧＲガス分配器１５等を介して吸気通路２（吸気マニホールド５）へ流れ、エンジン１の各気筒へ分配され還流される。

［第１のＥＧＲ制御について］
図３に、第１のＥＧＲ制御の内容の一例をフローチャートにより示す。処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ８０は、各種センサ等７１～７７の検出値に基き、エンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ、冷却水温度ＴＨＷ及び吸気温度ＴＨＡを取り込む。ＥＣＵ８０は、スロットル開度ＴＡ又は吸気圧力ＰＭに基きエンジン負荷ＫＬを求めることができる。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ８０は、取り込まれたエンジン回転数ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ、冷却水温度ＴＨＷ及び吸気温度ＴＨＡに基きＥＧＲ条件を決定する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲをオンするときのＥＧＲ弁１４の開度（ＥＧＲ開度）等を決定する。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲオンするか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１３０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をステップ２２０へ移行する。

ステップ１３０では、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出フラグＸＣＷＤが「０」か否かを判断する。後述するように、この凝縮水排出フラグＸＣＷＤは、凝縮水を排出処理したときに「１」に設定されるようになっている。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ１４０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をステップ２００へ移行する。

ステップ１４０では、ＥＣＵ８０は、冷却水温度ＴＨＷが「６５℃」以上であるか否かを判断する。「６５℃」は一例であり、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水の発生無しであることを判断するための値である。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水の発生無しとして処理をステップ１５０へ移行し、この判断が否定となる場合は、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水の発生有りとして処理をステップ２００へ移行する。

ステップ１５０では、ＥＣＵ８０は、エンジン負荷ＫＬが「４０％」以上であるか否かを判断する。「４０％」は一例であり、エンジン１の排気脈動が大きいことを判断するための値である。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、排気脈動が大きいとして処理をステップ１６０へ移行し、この判断が否定となる場合は、排気脈動が小さいとして処理をステップ２００へ移行する。

ステップ１６０では、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出処理のためにＥＧＲ弁１４を強制的に全閉に制御する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ弁１４を開弁すべき条件下でも、ＥＧＲを強制的に遮断（ＥＧＲカット）するためにＥＧＲ弁１４を強制的に全閉に制御する。このとき（エンジン１の高負荷運転時に）ＥＧＲクーラ１３に大きな排気脈動が作用し、逆止弁２７が強制的に開弁されることから、凝縮水通路２１ｆの溜まり部２８に溜まった凝縮水は、溜まり部２８からケーシング２１の入口２１ｂへ向けて一気に自重で流下し、排気通路３へ排出されることになる。

次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ８０は、バイパス弁１７を強制的に閉弁に制御する。このときＥＧＲガスはバイパス通路１６へは流れず、ＥＧＲクーラ１３の主通路２１ａのみを流れることになる。

次に、ステップ１８０で、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲカット後に所定時間が経過したか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、凝縮水排出処理が完了したものとして処理をステップ１９０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をステップ１００へ戻す。

ステップ１９０では、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出フラグＸＣＷＤを「１」に設定した後、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１３０、ステップ１４０又はステップ１５０から移行してステップ２００では、ＥＣＵ８０は、通常のバイパス制御を実行する。すなわち、排水処理完了時、低温時（冷却水温度ＴＨＷが低いとき）又は排気脈動が小さいときはバイパス通路１６にＥＧＲガスを流すためにバイパス弁１７を開弁し、エンジン１の暖機後には、バイパス通路１６を遮断するためにバイパス弁１７を閉弁に制御する。

次に、ステップ２１０で、ＥＣＵ８０は、通常のＥＧＲ制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ弁１４を、エンジン１の運転状態に応じたＥＧＲ開度に制御する。その後、ＥＣＵ８０は、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ１２０から移行してステップ２２０では、ＥＣＵ８０は、冷却水温度ＴＨＷが「６５℃」以上であるか否かを判断する。「６５℃」は一例である。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水の発生無しとして処理をステップ２３０へ移行し、この判断が否定となる場合は、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水の発生有りとして処理をステップ２８０へ移行する。

ステップ２３０では、ＥＣＵ８０は、エンジン負荷ＫＬが「４０％」以上であるか否かを判断する。「４０％」は一例である。この判断結果が肯定となる場合は、排気脈動が大きいとして処理をステップ２４０へ移行し、この判断が否定となる場合は、排気脈動が小さいとして処理をステップ２８０へ移行する。

ステップ２４０で、ＥＣＵ８０は、バイパス弁１７を強制的に閉弁に制御する。このときＥＧＲガスはバイパス通路１６へは流れず、ＥＧＲクーラ１３の主通路２１ａのみを流れることになる。

次に、ステップ２５０で、ＥＣＵ８０は、バイパス弁強制閉弁条件成立後に所定時間経過したか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、凝縮水排出処理が完了したものとして処理をステップ２６０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をステップ１００へ戻す。

ステップ２６０では、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出フラグＸＣＷＤを「１」に設定する。

次に、ステップ２７０で、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ弁１４を全閉に制御し、処理をステップ１００へ戻す。

一方、ステップ２２０，ステップ２３０又はステップ２５０から移行してステップ２８０では、ＥＣＵ８０は、通常のバイパス制御を実行し、処理をステップ２７０へ移行する。

上記第１のＥＧＲ制御によれば、ＥＣＵ８０は、エンジン１の高負荷運転時におけるエンジン１の排気脈動により逆止弁２７を強制的に開弁するために、ＥＧＲ弁１４を強制的に全閉に制御するようになっている。

ここで、例えば、エンジン１を低温で始動し、冷却水温度ＴＨＷが「４０℃」以下のときは、ＥＧＲクーラ１３では排気脈動でＥＧＲガスが出入りすることにより凝縮水が発生する。このとき、エンジン１の高負荷運転時に排気脈動が大きくなると、逆止弁２７が開弁方向に付勢力を受けて開弁する。そのため、溜まり部２８に溜まっていた凝縮水は、溜まり部２８からケーシング２１の入口２１ｂへ自重で一気に流下し、排気通路３へ流れて外部へ排出される。

また、冷却水温度ＴＨＷが「４０～６５℃」の範囲のときにＥＧＲを開始し、ＥＧＲクーラ１３でＥＧＲガスにより凝縮水が発生した場合は、強制的にＥＧＲカットをすることで、上記と同様に凝縮水を排出処理することができる。一方、ＥＧＲ実行も凝縮水排出も困難な場合は、強制的なＥＧＲカットにより凝縮水を排出処理しても、ＥＧＲを実行することで溜まり部２８に再び凝縮水が溜まる。そのため、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水が発生する間は、強制的な凝縮水排出処理は実行しない。

一方、冷却水温度ＴＨＷが「６５℃」以上となり、ＥＧＲクーラ１３で凝縮水が発生しなくなると、ＥＧＲカットする条件下で逆止弁２７が開弁し、凝縮水排出処理が可能になっていれば、ＥＧＲ実行中に凝縮水排出処理を強制的に実行する必要は無くなる。ＥＧＲ実行中に冷却水温度ＴＨＷが「６５℃」以上になった場合は、エンジン１の高負荷運転時に、凝縮水排出処理を強制的に１回だけ実行すればよい。

ここで、逆止弁２７を開弁して凝縮水非出処理を実行するためには、ＥＧＲ弁１４を全閉にすると共にバイパス弁１７を閉弁する必要がある。図４には、バイパス弁１７を閉弁し、ＥＧＲ弁１４を全閉（ＥＧＲカット）した場合のＥＧＲクーラ１３の前後圧の挙動をタイムチャートにより示す。この場合、ＥＧＲガスが流れないので、ＥＧＲクーラ１３の前後差圧の平均値はほぼ同じになる。図４において、上側の線図はエンジン１が高負荷運転の場合を示し、下側の線図はエンジン１が軽負荷運転の場合を示す。それぞれ、実線はＥＧＲクーラ１３の上流側の圧力（クーラ前圧）Ｐ０を示し、破線はＥＧＲクーラ１３の下流側の圧力（クーラ後圧）Ｐ１を示す。クーラ後圧Ｐ１は、熱交換器２３の抵抗により排気脈動が減衰される。圧力変動幅は、クーラ前圧Ｐ０がクーラ後圧Ｐ１よりも高くなる。上側の線図におけるハッチングを付した部分は、クーラ前圧Ｐ０よりもクーラ後圧Ｐ１が高い状態を示す。このとき、逆止弁２７が開弁し、凝縮水排出処理が実行される。

図５には、バイパス弁１７を閉弁し、ＥＧＲ弁１４を開弁（ＥＧＲ実行）した場合のＥＧＲクーラ１３の前後圧の挙動をタイムチャートにより示す。この場合、ＥＧＲクーラ１３をＥＧＲガスが流れるが、熱交換器２３で圧損があるので、ＥＧＲクーラ１３の前後差圧の平均圧は、クーラ前圧Ｐ０の平均圧Ｐ０ａｖがクーラ後圧Ｐ１の平均圧Ｐ１ａｖよりも高くなる。クーラ後圧Ｐ１は、熱交換器２３の抵抗により排気脈動が減衰される。圧力変動幅は、クーラ前圧Ｐ０がクーラ後圧Ｐ１よりも大きくなる。

図６には、バイパス弁１７を開弁し、ＥＧＲ弁１４を全閉（ＥＧＲカット）した場合のＥＧＲクーラ１３の前後圧の挙動をタイムチャートにより示す。この場合、ＥＧＲガスが流れないので、クーラ前圧Ｐ０の平均圧Ｐ０ａｖとクーラ後圧Ｐ１の平均圧Ｐ１ａｖは、ほぼ同じとなる。図６において、上側の線図は、エンジン１が高負荷運転の場合を示し、下側の線図は、エンジン１が軽負荷運転の場合を示す。実線、破線及び１点鎖線の名目は図４、図５と同じである。クーラ後圧Ｐ１は、バイパス弁１７の開弁により排気脈動の減衰が弱くなる。圧力変動幅は、クーラ前圧Ｐ０とクーラ後圧Ｐ１との間でほぼ同じになる。上側の線図におけるハッチングを付した部分は、クーラ前圧Ｐ０よりもクーラ後圧Ｐ１の方が高い状態を示す。このハッチングを付した部分は、図４に示す場合よりも縮小しているので、逆止弁２７の開弁による凝縮水排出処理の効果は、図４に示す場合よりも減少する。

図７には、バイパス弁１７を開弁し、ＥＧＲ弁１４を開弁（ＥＧＲ実行）した場合のＥＧＲクーラ１３の前後圧の挙動をタイムチャートにより示す。この場合、ＥＧＲクーラ１３をＥＧＲガスが流れるが、熱交換器２３で圧損があるので、ＥＧＲクーラ１３の前後差圧の平均圧は、クーラ前圧Ｐ０の平均圧Ｐ０ａｖがクーラ後圧Ｐ１の平均圧Ｐ１ａｖよりも高くなる。クーラ後圧Ｐ１は、熱交換器２３の抵抗により排気脈動が減衰される。圧力変動幅は、クーラ前圧Ｐ０とクーラ後圧Ｐ１がほぼ同じになる。バイパス弁１７が開弁しているので、バイパス通路１６では排気脈動が残る。

［ＥＧＲ装置の作用及び効果について］
以上説明したこの実施形態のＥＧＲ装置１１の構成によれば、ＥＧＲクーラ１３のケーシング２１の入口２１ｂから導入されたＥＧＲガスが主通路２１ａの熱交換器２３を流れることで、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、ケーシング２１の出口２１ｃから導出される。また、ケーシング２１にて、主通路２１ａと並列に設けられた凝縮水通路２１ｆを主通路２１ａより下側に位置させ、出口２１ｃが入口２１ｂよりも鉛直方向において高い位置に配置させる。この場合、ＥＧＲガスが熱交換器２３を流れる過程で発生する凝縮水は、凝縮水通路２１ｆへ自重で流下してＥＧＲガスの流れから隔離される。そして、逆止弁２７が閉弁することで、凝縮水は、凝縮水通路２１ｆの溜まり部２８に溜まり、逆止弁２７が開弁することで、凝縮水は溜まり部２８からケーシング２１の入口２１ｂへ一気に自重で流下し、ＥＧＲクーラ１３より上流へ排出される。このため、ＥＧＲクーラ１３の内部で発生した凝縮水を、ＥＧＲガスの流れから隔離すると共にＥＧＲクーラ１３より上流へ排出することができ、ＥＧＲクーラ１３より下流への凝縮水の流出を防止することができる。ここで、逆止弁２７が開弁することで、溜まり部２８に溜まった凝縮水が入口２１ｂへ一気に流下するので、凝縮水を溜まり部２８から少しずつ徐々に流下させる場合と比べ、凝縮水がＥＧＲガスの流れによってケーシング２１の出口２１ｃへ飛散することを防止することができる。

この実施形態の構成によれば、逆止弁２７は、ケーシング２１の入口２１ｂの側から出口２１ｃの側へ向けた排圧及びスプリング２７ｂの付勢力により閉弁する。この場合、凝縮水通路２１ｆへ自重で流下した凝縮水は溜まり部２８に溜まる。一方、逆止弁２７は、ケーシング２１の出口２１ｃの側から入口２１ｂの側へ向けた凝縮水の自重及び排気脈動による付勢力により開弁する。この場合は、凝縮水通路２１ｆへ流れて溜まり部２８に溜まった凝縮水は、ケーシング２１の入口２１ｂへ向けて一気に自重で流下する。従って、凝縮水通路２１ｆに電動式の開閉弁を設け、その開閉弁を電気的に制御する必要がない。このため、凝縮水を溜めたり排出したりするための構成を簡略化することができる。

この実施形態の構成によれば、エンジン１の運転時に、ＥＣＵ８０がＥＧＲ弁１４を開弁することで、ＥＧＲ通路１２にＥＧＲガスが流れ、ＥＧＲクーラ１３の主通路２１ａにＥＧＲガスが流れ、ＥＧＲガスが熱交換器２３により冷却される。そして、エンジン１の高負荷運転時に、ＥＣＵ８０がＥＧＲ弁１４を強制的に閉弁することで、排気通路３、ＥＧＲ通路１２及びケーシング２１の入口２１ｂを通じて逆止弁２７の上流側及び下流側に排気脈動が作用し、ケーシング２１の入口２１ｂの側から出口２１ｃの側へ向けた付勢力よりも出口２１ｃの側から入口２１ｂの側へ向けた付勢力の方が大きくなったときに逆止弁２７が強制的に開弁される。従って、凝縮水通路２１ｆの溜まり部２８に溜まっていた凝縮水が、ケーシング２１の入口２１ｂへ自重で一気に流下してＥＧＲクーラ１３より上流へ排出される。このため、ＥＧＲ弁１４を制御することで逆止弁２７の開閉を制御することができ、ＥＧＲクーラ１３からの凝縮水の排出処理を制御することができる。

すなわち、この実施形態のＥＧＲ装置１１によれば、ＥＧＲクーラ１３のケーシング２１にて、ＥＧＲガスが流れる主通路２１ａより下側（下層）に、入口２１ｂと出口２１ｃに連通する凝縮水通路２１ｆを配置すると共に、出口２１ｃを入口２１ｂよりも高い位置に配置する。また、凝縮水通路２１ｆの逆止弁２７を、エンジン１の排気脈動を活用して開弁し、凝縮水通路２１ｆの溜まり部２８に溜まった凝縮水を入口２１ｂより上流へ排出することで、出口２１ｃ（ＥＧＲクーラ１３）より下流への凝縮水の浸入を抑制することができるのである。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、ＥＣＵ８０が実行する「第２のＥＧＲ制御」の内容の点で、前記第１実施形態の「第１のＥＧＲ制御」と異なる。

［第２のＥＧＲ制御］
図８、図９に、第２のＥＧＲ制御の内容をフローチャートにより示す。図８、図９に示すフローチャートは、ステップ１２０と、ステップ１３０と、ステップ２００との間に、ステップ３００～ステップ３２０を設けた点で、図３のフローチャートと内容が異なる。

すなわち、ステップ１２０の判断結果が肯定となる場合、ＥＣＵ８０は、処理をステップ３００へ移行する。そして、ステップ３００で、ＥＣＵ８０は、冷却水温度ＴＨＷが「６５℃」
未満であるか否かを判断する。「６５℃」は一例である。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は、冷却水温度ＴＨＷが「４０℃～６５℃未満」であるとして処理をステップ３１０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をそのままステップ１３０へ移行する。

ステップ３１０では、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出フラグＸＣＷＤを「１」に設定した後に所定時間が経過したか否かを判断する。ＥＣＵ８０は、この判断結果が肯定となる場合は処理をステップ３２０へ移行し、この判断が否定となる場合は処理をステップ２００へ移行する。

ステップ３２０で、ＥＣＵ８０は、凝縮水排出フラグＸＣＷＤを「０」に設定した後、処理をステップ１３０へ移行する。

上記第２のＥＧＲ制御によれば、ＥＣＵ８０は、第１のＥＧＲ制御と異なり、冷却水温度ＴＨＷが「４０℃～６５℃未満」となり、ＥＧＲクーラ１３での凝縮水発生量が多くなってＥＧＲ弁１４の下流に凝縮水が浸入するおそれがある場合は、所定時間毎に、処理をステップ１３０へ移行して凝縮水排出処理を強制的に実行するようになっている。

［ＥＧＲ装置の作用及び効果について］
以上説明したこの実施形態のＥＧＲ装置１１の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果が得られる。すなわち、この実施形態では、冷却水温度ＴＨＷが「４０℃～６５℃未満」となり、凝縮水の発生量が多くなり、ＥＧＲ弁１４の下流側へ凝縮水が浸入するおそれがある場合、ＥＣＵ８０は、所定時間毎に凝縮水排出処理を強制的に実行する。このため、凝縮水の発生量が多くなっても、ＥＧＲクーラ１３より下流への凝縮水の浸入を抑制することができる。

なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記各実施形態では、図１、図２に示すように、ＥＧＲクーラ１３とＥＧＲ弁１４との間にバイパス通路１６とバイパス弁１７を設けたが、図１０に示すように、ＥＧＲクーラ１３とＥＧＲ弁１４との間からバイパス通路とバイパス弁を省略することもできる。この場合、バイパス弁を省略するので、第１のＥＧＲ制御と第２のＥＧＲ制御の内容を、図３及び図８のフローチャートから、ステップ１７０、２００、２４０及び２８０の処理を省略した内容に変更すればよい。図１０には、ＥＧＲクーラ１３及びＥＧＲ弁１４の構成を断面図により示す。

（２）前記各実施形態では、凝縮水通路２１ｆに設けられる逆止弁２７を、弁体２７ａと、それを閉じ方向へ付勢するスプリング２７ｂとから構成した。これに対し、図１１に示すように、凝縮水通路２１ｆに設けられる逆止弁５１を、薄く弾力のある板材を弁体５２とし、その弁体５２の一端を固定して一方向のみに開く構造（リード弁式）に構成したり、図１２に示すように、凝縮水通路２１ｆに設けられる逆止弁５５を、傘形の弁体５６を弁孔５７に対しリフト可能に設け、その弁体５６を一方向のみに開く構造（リフト弁式）に構成したりすることもできる。図１１には、凝縮水通路２１ｆに設けられる別の逆止弁５１を断面図により示す。図１２には、凝縮水通路２１ｆに設けられる別の逆止弁５５を断面図により示す。

（３）前記各実施形態では、別途製造したＥＧＲクーラ１３をＥＧＲ通路１２の途中に設けたが、ＥＧＲ通路を構成する配管の中に熱交換器を配置することでＥＧＲクーラを構成したり、エンジン本体に設けた通路の中に熱交換器を配置することでＥＧＲクーラを構成したりすることもできる。

（４）前記第１実施形態では、逆止弁２７を、ケーシング２１の入口２１ｂの側から出口２１ｃの側に向けたスプリング２７ｂによる付勢力により閉弁し、出口２１ｃの側から入口２１ｂの側に向けたガス又は凝縮水による付勢力により開弁するように構成した。これに対し、逆止弁を、通常時はスプリングにより上流側に向けて付勢して開弁し、排圧が大きいとき（凝縮水を下流側へ排出するおそれがあるとき）にスプリングの付勢力に抗して閉弁するように構成することもできる。

この開示技術は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適用することができる。

１ エンジン
２ 吸気通路
３ 排気通路
１１ ＥＧＲ装置
１２ ＥＧＲ通路
１３ ＥＧＲクーラ
１４ ＥＧＲ弁
２１ ケーシング
２１ａ 主通路
２１ｂ 入口
２１ｃ 出口
２１ｆ 凝縮水通路
２３ 熱交換器
２７ 逆止弁
２８ 溜まり部
８０ ＥＣＵ（制御手段）

Claims (3)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングは、ＥＧＲガスが流れる主通路と、前記主通路へ前記ＥＧＲガスを導入するための入口と、前記主通路から前記ＥＧＲガスを導出するための出口とを含むことと、 前記主通路に配置され、前記ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器と
   を備え、前記主通路を流れる前記ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラにおいて、
   前記ケーシングにて前記主通路と並列に設けられ、両端が前記入口と前記出口に連通し、前記主通路にて生じた凝縮水を集めて流すための凝縮水通路と、
   前記凝縮水通路を開閉するための逆止弁と
   を備え、前記逆止弁が閉弁することで前記凝縮水通路に前記凝縮水の溜まり部が形成される
   ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
2. 請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、
   前記逆止弁は、前記入口の側から前記出口の側に向けた付勢力により閉弁し、前記出口の側から前記入口の側に向けた付勢力により開弁するように構成される
   ことを特徴とするＥＧＲクーラ。
3. エンジンから排気通路へ排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ流すためのＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられる請求項１又は２に記載のＥＧＲクーラと、
   前記ＥＧＲクーラの前記出口に対応して設けられ、前記ＥＧＲガスの流量を調節するたためのＥＧＲ弁と、
   前記エンジンの運転状態に基いて少なくとも前記ＥＧＲ弁を制御するための制御手段と
   を備えたＥＧＲ装置において、
   前記制御手段は、前記エンジンの高負荷運転時における前記エンジンの排気脈動により前記逆止弁を開弁するために、前記ＥＧＲ弁を強制的に全閉に制御する
   ことを特徴とするＥＧＲ装置。

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