JP3719842B2 - Egr装置 - Google Patents
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Description
【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4に説明すると、煤などの発生量を低減すると共にNOxの発生量を抑制するため、エンジンの吸気通路1に過給圧を発生させる過給機2と、その過給気を冷却するインタクーラ3が備えられる。吸気通路のインタクーラ3下流側にエンジンの排気通路4を連通するEGR通路5が設けられ、その通路途中にEGR弁6とEGRクーラ7が介装される。EGR弁6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7が冷却する。そのため、エンジンへの給気(新気)量を確保しつつ、EGR率を実質的に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の発明では、エンジンの吸気通路に過給圧を発生させる過給機を備えるエンジンにおいて、吸気通路の過給機下流にインタクーラを介装すると共に、インタクーラを迂回する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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じるAポジションと同じくインタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くBポジションと同じくインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開く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、を設ける。
【0007】
【発明の効果】
第1の発明では、エンジン運転状態に応じて給気の流れを制御することが可能になる。通路切換弁が吸気通路の上流側(過給機下流)に対してインタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じると、エンジンへの給気(新気)はインタクーラ側のみを流れ、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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くと、エンジンへの給気はインタクーラ側とバイパス通路側の両方を流れ、この状態でEGR弁が開くと、バイパス通路のEGRクーラには、給気の一部とEGRガスが流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開くと、エンジンへの給気はバイパス通路のみを流れ、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、給気の全量が流れる。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、給気の一部がインタクーラをバイパスして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、EGRの停止領域において、給気の全量がインタクーラをバイパスして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。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の実施形態を表すものであり、煤などの発生量を低減すると共にNOxの発生量を抑制するため、エンジンの吸気通路10に過給圧を発生させる過給機11と、その過給気を冷却するインタクーラ12が備えられる。エンジンの吸気通路10において、インタクーラ12を迂回するバイパス通路13が形成され、バイパス通路13の途中にEGRクーラ14が介装される。15はEGR通路であり、エンジンの排気通路20をバイパス通路13のEGRクーラ14上流に連通する。
【0009】
EGRクーラ14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。
【0010】
吸気通路10とバイパス通路13の入口側との接続部には、吸気通路10の上流側(過給機下流)に対してインタクーラ12側およびそのバイパス通路13側を選択的に開閉するようにエンジンへの給気の流れを制御する通路切換弁16が介装される。17はEGR通路15を開閉するEGR弁である。
【0011】
通路切換弁16は、吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を開いてバイパス通路13側を閉じるAポジションと、吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を開いてバイパス通路13側を開くBポジションと、吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を閉じてバイパス通路13側を開く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。
【0012】
通路切換弁16およびEGR弁17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18(CPU)であり、そのメモリに図2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14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、給気の一部をインタクーラ12をバイパスしてEGRクーラ14へ流入させられる運転領域B,Cと、給気の全量をインタクーラ12をバイパスしてEGRクーラ14へ流入させられる運転領域Dと、給気のEGRクーラ14への流入を不可とする運転領域A,Eが設定される。19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18に入力される。
【0013】
図3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。
【0014】
ステップ2では、給気のEGRクーラ14への流入を可とする運転領域Bがどうかを判定する。給気の流入が可(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16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16が吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を開いてバイパス通路13側を開くと、給気はインタクーラ12側とバイパス通路13側の両方を流れる。そして、ステップ5でEGR弁17を開くと、ステップ6において、バイパス通路13のEGRクーラ14には、給気の一部とEGRガスが流れる。
【0015】
ステップ2の判定がNO(給気のEGRクーラ14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16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16が吸気通路10の上流側に対してインタクーラ側を開いてバイパス通路13側を閉じると、給気はインタクーラ12側のみを流れる。そして、ステップ9でEGR弁17を開くと、ステップ10において、バイパス通路13のEGRクーラ14には、EGRガスのみが流れる。
【0016】
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、給気のEGRクーラ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、給気の全量をEGRクーラ14へ流入させるかどうかを判定する。
【0017】
ステップ12の判定がYES(給気の全量をEGRクーラ14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16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16が吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を閉じてバイパス通路13側を開くと、給気はバイパス通路13側のみを流れる。そして、ステップ15でEGR弁17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13のEGRクーラ14には、給気の全量が流れる。
【0018】
ステップの判定がNO(給気の一部をEGRクーラ14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16をBポジションに切り換える。ステップ18において、通路切換弁16が吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を開いてバイパス通路13を開くと、給気はインタクーラ12側とバイパス通路13側の両方を流れる。そして、ステップ19でEGR弁17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13のEGRクーラ14には、給気の一部が流れる。
【0019】
ステップ11において、給気のEGRクーラ14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16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16が吸気通路10の上流側に対してインタクーラ12側を開いてバイパス通路13側を閉じると、給気はインタクーラ12側のみを流れる。そして、ステップ23でEGR弁17を閉じると、ステップ24において、バイパス通路13のEGRクーラ14には、給気もEGRガスも流れない状態になる。
【0020】
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インタクーラ12をバイパスしてEGRクーラ14を通過するため、EGRクーラ14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インタクーラ12をバイパスしてEGRクーラ14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。
【0021】
その結果、EGRクーラ14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。また、過給機11とインタクーラ12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。
【0022】
なお、EGRクーラ14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】この発明の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図2】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3】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4】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 エンジン運転状態の検出手段
Claims (1)
- エンジンの吸気通路に過給圧を発生させる過給機を備えるエンジンにおいて、吸気通路の過給機下流にインタクーラを介装すると共に、インタクーラを迂回する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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じるAポジションと同じくインタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くBポジションと同じくインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開く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、を設けたことを特徴とするEGR装置。
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