JP3647250B2 - EGR device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンのEGR装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジンのNOx対策として排気ガスの一部を吸気側に還流するEGR装置がよく知られている。このうち、EGRガスの密度を高めるため、EGRガスを冷却するEGRクーラ(熱交換器)を備えるものがある(特開平9ー137754号公報,特開平9ー280118号公報)。
【0003】
その一例を図7に説明すると、1はエンジンの吸気通路、2は同じく排気通路であり、これらを連通するEGR通路3が設けられ、その通路途中にEGR弁4とEGRクーラ5が介装される。EGR弁4が開くと、エンジンの排気の一部が還流され、このEGRガスをEGRクーラ5が冷却する。そのため、吸入空気量を確保しつつ、EGR率を高めることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
EGRクーラ5において、EGRガスの通路部分は冷却されるため、EGRガスの凝縮水などにより、煤などの付着しやすい条件下にあり、通路に煤などが付着すると、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うEGR率の低下を招くてしまう。つまり、良好なEGR性能を長く安定的に維持できないという不具合が考えられる。
【0005】
この発明は、このような問題点の有効な対策手段の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、エンジンの吸気通路にバイパス通路を形成し、バイパス通路の途中にEGRクーラを介装する一方、バイパス通路のEGRクーラ上流側をエンジンの排気通路に連通するEGR通路と、吸気通路の上流側に対してその下流側を開いてバイパス通路の入口を閉じるAポジションと同じく吸気通路の下流側を開いてバイパス通路の入口を開くBポジションと同じく吸気通路の下流側を閉じてバイパス通路の入口を開くCポジションとの3位置に切り替わる通路切換弁と、EGR通路を開閉するEGR弁と、通路切換弁およびEGR弁をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラと、を設けてなり、コントローラはエンジン運転状態がEGRクーラに吸気の全量を流入させられる非EGR領域にあることを判定すると通路切換弁をCポジションに制御する手段を備えたことを特徴とする。
【0007】
第2の発明は、第1の発明において、吸気通路の上流側に過給機を備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
第1の発明においては、エンジン運転状態に応じて吸入空気の流れを制御することができる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を閉じてその下流側の吸気通路を開くと、吸入空気は吸気通路のみを流れ、この状態でEGR弁が開くと、バイパス通路のEGRクーラには、EGRガスのみが流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を開いてその下流側の吸気通路も開くと、吸入空気は吸気通路とバイパス通路との両方を流れ、この状態でEGR弁が開くと、バイパス通路のEGRクーラには、吸入空気の一部とEGRガスの全量が流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を開いてその下流側の吸気通路を閉じると、吸入空気はバイパス通路のみに流れ、この状態でEGR弁が閉じると、バイパス通路のEGRクーラには、吸入空気のみが流れる。このような制御を行うことにより、EGRが行われるときにも、吸入空気(新気)の一部がEGRクーラを通過するため、EGRクーラの通路部分に煤などが付着しづらくなる。仮に煤などが付着しても,非EGRの特定領域において、新気の全量がEGRクーラを通過するため、煤などの付着物を効果的に吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【0010】
第2の発明においては、過給気がEGRクーラを通過するため、EGRクーラの通路部分における、煤などの付着防止およびその除去作用(吹き飛ばし効果)を促進することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は第1の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路10において、吸気マニホールド10a上流にEGRクーラ11が介装される。12はEGR通路であり、エンジンの排気通路20(この場合、排気マニホールド20a)を吸気通路10のEGRクーラ11上流側に連通する。そして、EGR通路12を開閉するEGR弁13と、EGR弁13をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラ(図示せず)と、が設けられる。
【0013】
EGRクーラ11として例えば水冷式が採用され、図示しないが、筒形の胴体とその内部を軸方向へ貫通する複数または単数の冷却管(吸気通路10を形成する)とからなり、その回りに胴体で囲われる流路が形成される。エンジンの冷却水がこの流路を経由して循環するように配管され、冷却管を通過する流体とその回りの流路を通過する冷却水との間で熱交換を行うようになっている。
【0014】
このような構成により、EGR弁13が開くと、EGRガスは吸気通路へEGR通路12を通して供給され、吸入空気(新気)とともにEGRクーラ11を通過してエンジンへと供給される。エンジンの吸気通路10にEGRクーラ11を備えるため、EGRが行われるときにも、吸入空気(新気)がEGRクーラ11を通過するため、EGRクーラ11の通路部分に煤などの付着しづらくなる。また、仮に煤などが付着しても、EGRが停止すると、新気のみがEGRクーラ11を通過するため、煤などの付着物を吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【0015】
その結果、EGRクーラ11において、その通路部分に煤などが付着しすぎることはなく、煤などの付着物に原因する、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うEGR率の低下が防止されるため、良好なEGR性能を安定的に維持できるようになる。
【0016】
図2は第2の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路10において、吸気マニホールド10a上流にバイパス通路14が形成され、バイパス通路14の途中にEGRクーラ11が介装される。EGR通路12は、エンジンの排気通路20(この場合、排気マニホールド20a)をバイパス通路14のEGRクーラ11上流に連通する。
【0017】
吸気通路10とバイパス通路14の入口側との接続部には、吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14およびその下流側の吸気通路10を選択的に開閉するように吸入空気の流れを制御する通路切換弁15が介装される。13はEGR通路12を開閉するEGR弁である。
【0018】
通路切換弁15は、吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を閉じてその下流側の吸気通路10を開くAポジションと、吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を開いてその下流側の吸気通路10も開くBポジションと、吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を開いてその下流側の吸気通路10を閉じるCポジションと、これらポジションを選択的に切り替える作動部(図示せず)と、を備える。
【0019】
通路切換弁15およびEGR弁13をエンジン運転状態に応じて制御するのがコントローラ16(CPU)であり、そのメモリに図3のような制御マップが格納される。制御マップには、EGRを行う運転領域A,Bと行わない運転領域C,D,Eのほか、エンジン性能にEGRクーラ11の圧力損失が及ぼす影響などについての考察に基づいて、吸入空気の一部をEGRクーラ11へ流入させられる運転領域B,Cと、吸入空気の全量をEGRクーラ11へ流入させられる運転領域Dと、吸入空気のEGRクーラへの流入を不可とする運転領域A,Eが設定される。17はエンジン運転状態を検出する手段(アクセル開度センサ,エンジン回転センサ)であり、その検出信号はコントローラ16に入力される。
【0020】
図はコントローラ16の制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ1でエンジン運転状態の検出信号に基づいて、EGRを行う運転領域A,Bかどうかを判定する。EGRを行う運転領域A,Bのときは、ステップ2へ進む一方、EGRを行わない運転領域C,D,Eのときは、ステップ11へ飛ぶ。
【0021】
ステップ2では、吸入空気のEGRクーラ11への流入を可とする運転領域Bがどうかを判定する。吸入空気の流入が可(ステップ2の判定がYES)のときは、ステップ3へ進み、通路切換弁15をBポジションに切り換える。ステップ4において、通路切換弁15が吸気通路の上流側に対してバイパス通路14を開いてその下流側の吸気通路10を開くと、吸入空気は吸気通路10とバイパス通路14の両方を流れる。そして、ステップ5でEGR弁13を開くと、ステップ6において、バイパス通路14のEGRクーラ11には、吸入空気とEGRガスが流れる。
【0022】
ステップ2の判定がNO(吸入空気のEGRクーラ11への流入を不可とする運転領域A)のときは、ステップ7へ飛び、通路切換弁15をAポジションに切り替える。ステップ8において、通路切換弁15が吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を閉じてその下流側の吸気通路10を開くと、吸入空気は吸気通路10のみを流れる。そして、ステップ9でEGR弁13を開くと、ステップ10において、バイパス通路14のEGRクーラ11には、EGRガスのみが流れる。
【0023】
EGRを行わない運転領域C,D,E(ステップ1の判定がNO)のときは、ステップ11において、吸入空気のEGRクーラ11への流入を可とする運転領域C,Dがどうかを判定する。その判定がYESのときは、ステップ12へ進み、吸入空気の全量をEGRクーラ11へ流入させるかどうかを判定する。
【0024】
ステップ12の判定がYES(吸入空気の全量をEGRクーラ11へ流入させられる運転領域D)のときは、ステップ13で通路切換弁15をCポジションに切り換える。ステップ14において、通路切換弁15が吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を開いてその下流側の吸気通路10を閉じると、吸入空気はバイパス通路14のみを流れる。そして、ステップ15でEGR弁13を閉じると、EGRガスの供給が停止され、ステップ16において、バイパス通路14のEGRクーラ11には、吸入空気の全量が流れる。
【0025】
ステップの判定がNO(吸入空気の一部をEGRクーラ11へ流入させられる運転領域C)のときは、ステップ17で通路切換弁15をBポジションに切り換える。ステップ16において、通路切換弁15が吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を開いてその下流側の吸気通路10を開くと、吸入空気は吸気通路10とバイパス通路14の両方を流れる。そして、ステップ19でEGR弁13を閉じると、EGRガスの供給が停止され、ステップ20において、バイパス通路14のEGRクーラ11には、吸入空気の一部が流れる。
【0026】
ステップ11において、吸入空気のEGRクーラ11への流入を不可とする運転領域Eを判定すると、ステップ21へ飛び、通路切換弁15をAポジションに切り替える。ステップ22において、通路切換弁15が吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14を閉じてその下流側の吸気通路10を開くと、吸入空気は吸気通路10のみを流れる。そして、ステップ23でEGR弁13を閉じると、ステップ24において、バイパス通路14のEGRクーラ11には、吸入空気もEGRガスも流れない状態になる。
【0027】
このような制御により、図3の運転領域Bで吸入空気の一部がEGRクーラ11を通過するため、EGRクーラ11の通路部分に煤などが付着しづらくなる。また、運転領域Aおよび運転領域Bにおいて、仮に煤などが付着しても、EGRの停止時に運転領域Dで吸入空気の全量が、運転領域Cで吸入空気の一部がEGRクーラを通過するため、煤などの付着物を吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【0028】
その結果、EGRクーラ11の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことがなく、煤などの付着に原因する、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うEGR率の低下が防止されるため、良好なEGR性能を安定的に維持できるようになる。
【0029】
図5は第3の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路10に過給圧を発生させる過給機21と、その過給気を冷却するインタクーラ22と、が備えられる。インタクーラ22と吸気マニホールド10aとの間にEGRクーラ11が介装される。エンジンの排気通路20(この場合、排気マニホールド20a)を吸気通路10のインタクーラ22とEGRクーラ11との間に連通するEGR通路12と、EGR通路12を開閉するEGR弁13と、EGR弁13をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラ(図示せず)と、が設けられる。
【0030】
これによると、EGRが行われるときにも、インタクーラ22下流の過給気が、EGRクーラ11を通過するため、自然吸気の場合に較べると、煤などの付着防止およびその除去作用(吹き飛ばし)の効果を促進できる。そのため、EGRクーラ11の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことなく、良好なEGR性能を安定的に維持できるようになる。また、過給機21とインタクーラ22により、煤などの発生量を低減しつつ、NOxの発生量も抑制できる。
【0031】
図6は第4の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路10に過給圧を発生させる過給機21と、その過給気を冷却するインタクーラ22と、が備えられる。吸気通路10のインタクーラ22と吸気マニホールド10aとの間にバイパス通路14が形成され、バイパス通路14の途中にEGRクーラ11が介装される。エンジンの排気通路20(この場合、排気マニホールド20a)をバイパス通路14のEGRクーラ11上流に連通するEGR通路12と、EGR通路12を開閉するEGR弁13が設けられる。
【0032】
吸気通路10とバイパス通路14の入口側との接続部には、吸気通路10の上流側に対してバイパス通路14およびその下流側の吸気通路10を選択的に開閉するように吸入空気の流れを制御する通路切換弁15が介装される。16はコントローラ(CPU)であり、エンジン運転状態を検出する手段17が設けられ、図3のような制御マップに基づいて、エンジン運転状態の検出信号に応じて通路切換弁15とEGR弁13を図4のように制御する。
【0033】
これによると、図3の運転領域Bと運転領域Cおよび運転領域Dにおいて、インタクーラ22下流の過給気が、EGRクーラ11を通過するため、自然吸気の場合に較べると、煤などの付着防止およびその除去作用(吹き飛ばし)の効果を促進できる。そのため、EGRクーラ11の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことなく、良好なEGR性能を安定的に維持できるようになる。また、過給機21とインタクーラ22により、煤などの発生量を低減しつつ、NOxの発生量も抑制できる。
【0034】
なお、図1,図2,図5,図6において、EGRクーラ11は空冷式でもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図2】第2の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図3】同じくコントローラの制御内容を説明する特性(マップ)図である。
【図4】同じくコントローラの制御内容を説明するフローチャートである。
【図5】第3の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図6】第4の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図7】従来例の説明図である。
【符号の説明】
10 吸気通路
11 EGRクーラ
12 EGR通路
13 EGR弁
14 バイパス通路
15 通路切換弁
16 コントローラ
17 エンジン運転状態検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EGR device for an engine.
[0002]
[Prior art]
As an engine NOx countermeasure, an EGR device that recirculates a part of exhaust gas to the intake side is well known. Among them, there are some equipped with an EGR cooler (heat exchanger) for cooling the EGR gas in order to increase the density of the EGR gas (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-137754 and 9-280118).
[0003]
An example of this is illustrated in FIG. 7.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the EGR
[0005]
It is an object of the present invention to provide effective countermeasure means for such problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a bypass passage is formed in an intake passage of an engine, and an EGR cooler is interposed in the middle of the bypass passage, while an EGR passage communicating the upstream side of the EGR cooler of the bypass passage with an exhaust passage of the engine, Same as position A, which opens the downstream side with respect to the upstream side of the passage and closes the inlet of the bypass passage, opens the downstream side of the intake passage and opens the inlet of the bypass passage, and closes the downstream side of the intake passage and bypasses. A passage switching valve that switches to three positions, the C position that opens the passage inlet, an EGR valve that opens and closes the EGR passage, and a controller that controls the passage switching valve and the EGR valve according to the engine operating state, When the controller determines that the engine operating state is in a non-EGR region where the entire amount of intake air is allowed to flow into the EGR cooler, the passage is switched. The characterized by comprising means for controlling the C position.
[0007]
The second invention is characterized in that, in the first invention, a supercharger is provided upstream of the intake passage .
[0009]
【The invention's effect】
In the first invention, the flow of intake air can be controlled in accordance with the engine operating state. When the passage switching valve closes the inlet of the bypass passage with respect to the upstream side of the intake passage and opens the intake passage downstream thereof, the intake air flows only through the intake passage. When the EGR valve opens in this state, Only EGR gas flows through the EGR cooler. When the passage switching valve opens the inlet of the bypass passage with respect to the upstream side of the intake passage and also opens the intake passage downstream thereof, the intake air flows through both the intake passage and the bypass passage, and in this state, the EGR valve opens. Then, a part of the intake air and the entire amount of EGR gas flow through the EGR cooler in the bypass passage. When the passage switching valve opens the inlet of the bypass passage with respect to the upstream side of the intake passage and closes the intake passage on the downstream side thereof, the intake air flows only into the bypass passage. When the EGR valve is closed in this state, Only the intake air flows through the EGR cooler. By performing such control, even when EGR is performed, a part of the intake air (fresh air) passes through the EGR cooler, so that it is difficult for soot and the like to adhere to the passage portion of the EGR cooler. Even if soot or the like adheres, the entire amount of fresh air passes through the EGR cooler in the non-EGR specific region, so that the attached matter such as soot can be effectively blown off and recombusted by the engine .
[0010]
In the second invention, since the supercharged air passes through the EGR cooler, it is possible to promote adhesion prevention and removal action (blow-off effect) such as soot in the passage portion of the EGR cooler .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment, and an EGR
[0013]
For example, a water-cooled type is adopted as the
[0014]
With such a configuration, when the
[0015]
As a result, in the
[0016]
FIG. 2 shows a second embodiment. In the
[0017]
At the connecting portion between the
[0018]
The
[0019]
The controller 16 (CPU) controls the
[0020]
The figure is a flowchart for explaining the control contents of the
[0021]
In
[0022]
If the determination in
[0023]
When the operation regions C, D, and E are not used for EGR (the determination in
[0024]
If the determination in
[0025]
When the determination of step is NO (operation region C in which a part of the intake air is allowed to flow into the EGR cooler 11), the
[0026]
If it is determined in
[0027]
Due to such control, part of the intake air passes through the
[0028]
As a result, soot or the like does not adhere excessively to the passage portion of the
[0029]
FIG. 5 shows a third embodiment, which includes a
[0030]
According to this, even when EGR is performed, since the supercharged air downstream of the
[0031]
FIG. 6 shows a fourth embodiment, which includes a
[0032]
At the connecting portion between the
[0033]
According to this, in the operation region B, the operation region C, and the operation region D of FIG. 3, the supercharged air downstream of the
[0034]
1, 2, 5, and 6, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a system representing a first embodiment.
FIG. 2 is a configuration diagram of a system representing a second embodiment.
FIG. 3 is a characteristic (map) diagram for explaining the control contents of the controller.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the control contents of the controller.
FIG. 5 is a configuration diagram of a system representing a third embodiment.
FIG. 6 is a configuration diagram of a system representing a fourth embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example.
[Explanation of symbols]
10
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