JP3799849B2

JP3799849B2 - Internal combustion engine having EGR device

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Publication number: JP3799849B2
Application number: JP36577098A
Authority: JP
Inventors: 孝太郎林
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP2000186631A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させる装置、いわゆるＥＧＲ装置を有する内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関においては、排気ガスの窒素酸化物（ＮＯx）対策として、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に戻し排気ガスを燃焼室に再循環（ＥＧＲ）させることによって燃焼温度を下げ、これによって燃焼時のＮＯxの生成を抑制しＮＯx排出量を低減する、いわゆる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を備えたものがある。
【０００３】
一般的なＥＧＲ装置では、内燃機関の気筒を迂回して排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路の途中に設けられてＥＧＲ量（排気ガス循環量）を制御するＥＧＲ弁を備えている。また、ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲクーラを備えるＥＧＲ装置もあり、このＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却することにより、ＥＧＲ量を増大させたり、新気量を増大させたり、あるいは燃焼温度を更に低減してＮＯxの低減を図るものもある。このＥＧＲクーラはシェルアンドチューブ構造の熱交換器が多く採用されており、冷却水が流れるシェル内をＥＧＲガスが流れる多数のチューブが貫通して構成されていて、チューブを介して冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、ＥＧＲ通路に排気ガスが流通することから、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）などのＰＭ（Particulate Matter）が、ＥＧＲ通路の内壁や、ＥＧＲ弁の内部や、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に付着し、堆積することがある。
【０００５】
このように煤やＳＯＦが付着し堆積が進行すると、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁の開口が絞られてＥＧＲガスが流れにくくなったり、ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガス流量との関係の所期性能が維持できなくなってＥＧＲ装置の作動制御が困難になったり、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁が閉塞してＥＧＲガスを流れなくなったり、ＥＧＲ弁の開閉動作がスムーズに行われなくなるという種々の問題が生じる。また、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、熱交換率が低下するという問題も生じる。
【０００６】
したがって、ＥＧＲガスが流れる部分に対しては、適宜のタイミングでクリーニングを施し、付着堆積している煤やＳＯＦを除去する必要がある。このＥＧＲ装置のクリーニングを行うためには、高温（例えば５００゜Ｃ以上）の排気ガスを流通させればＳＯＦは燃焼して除去され、ＳＯＦの除去に伴って煤も脱離するはずである。
【０００７】
しかしながら、そもそも排気ガス温度が高くなる内燃機関の高負荷運転領域ではＥＧＲ装置は作動されず、したがって、通常の運転状態ではクリーニングに適した高温の排気ガスがＥＧＲ装置に流れる頻度は非常に少ない。
【０００８】
そこで、ＥＧＲ装置のクリーニング方法の開発が望まれている。尚、特開平６０−７８８１９号公報には、室内暖房用の燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気系の触媒上流に流入させ、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気ガスと共に触媒で浄化して排出する技術が開示されているが、この公報にはＥＧＲ装置のクリーニングに関しての記載は全くない。
【０００９】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入することによりＥＧＲ装置のクリーニングを実施し、ＥＧＲ装置の正常な作動の保持を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、一端が内燃機関の吸気通路に接続され他端が前記内燃機関の排気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを、前記ＥＧＲ装置における前記吸気通路との接続部から前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備え、前記導入機構が、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部より上流側に前記燃焼装置の燃焼ガスを導入することで該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から前記ＥＧＲ通路に導入し、該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から他端まで流通させることを特徴とする。
【００１１】
内燃機関が作動しＥＧＲ装置が作動していると、内燃機関の排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等がＥＧＲ装置に付着・堆積し、ＥＧＲ装置の作動に悪影響を及ぼす。本発明に係る内燃機関では、内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、導入機構が作動して、前記燃焼装置の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するので、導入された燃焼ガスがＥＧＲ装置内に付着・堆積しているＳＯＦを燃焼し、煤を離脱させ、ＥＧＲ装置をクリーニングする。したがって、ＥＧＲ装置の正常な作動が長期に亘って保持される。
【００１２】
内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示でき、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【００１３】
ＥＧＲ装置には、少なくとも排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えるが、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量制御を行うＥＧＲ弁、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラなどを備えていてもよい。
【００１４】
内燃機関とは別に設けられた燃焼装置とは、内燃機関本体とは別体に設けられて内燃機関に付属する燃焼用装置であって、内燃機関本体の気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃料を燃焼して燃焼ガスを排出するものである。内燃機関の停止後に燃焼ガスをＥＧＲ装置に流す必要上、内燃機関本体とは別体の燃焼装置でなければならないのである。
【００１５】
前記燃焼装置は、前記内燃機関の機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータであることが望ましい。機関関連要素とは、機関冷却水や、あるいは内燃機関そのものである。
【００１６】
導入機構は、燃焼装置の出す燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入したり、あるいはその導入を阻止したりするものである。この導入機構は、ＥＣＵ（エンジン制御用コントロールユニット）のＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）によりその作動が制御される。
【００１７】
導入機構が燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するための要件である「内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内」とは、内燃機関が作動状態から停止し、内燃機関のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態で燃焼装置の作動が可能な状態にある期間のことであり、換言すれば内燃機関のクランクシャフトの回転が停止した後、電気系統のスイッチがＯＦＦになる前の期間のことである。この要件を満足しているか否かを判断するのはＥＣＵのＣＰＵである。
【００１８】
内燃機関が作動状態から停止する毎に前記導入機構により燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入し、ＥＧＲ装置のクリーニングを実行するようにしても構わないが、前記ＥＧＲ装置に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物量測定手段を備え、この堆積物量測定手段により計測あるいは予測された堆積物量が所定量を越えたときに、前記導入機構により、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入するようにしてもよい。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングは、内燃機関の作動を停止するたびには行わず、ＥＧＲ装置にＳＯＦ等の堆積物が所定量堆積してクリーニングが必要になったときだけ実行するようになる。ここで、堆積物とは、ＳＯＦや煤などである。
【００１９】
前記堆積物量測定手段は、走行距離あるいは燃料消費量に基づいて堆積物量を予測することができる。ＳＯＦや煤等の堆積物の堆積量は、燃料消費量が増えれば堆積量が増えるという関係があり、燃料消費量から堆積物の堆積量を推測することができ、また、走行距離から燃料消費量を推測することができるからである。
【００２０】
また、前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うこともできる。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングに最適な温度の燃焼ガスをＥＧＲ装置に供給することができ、ＥＧＲ装置を効率的にクリーニングすることができる。なお、燃焼装置の出力制御は、燃焼装置に供給する燃料量を制御したり、この燃料の燃焼用空気の供給量を制御することにより行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＥＧＲ通路を有する内燃機関の一実施の形態を図１から図４の図面に基いて説明する。
【００２２】
まず、ＥＧＲ通路を有する内燃機関の構成について図１を参照して説明する。内燃機関としてのエンジン１は水冷式のディーゼルエンジンであって、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体３と、エンジン本体３の図示しない複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置５と、混合気が燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、エンジン１を搭載する車両の室内を暖める車室用ヒータ９とを有する。
【００２３】
吸気装置５は、気筒内に新鮮な空気を取り入れるエアクリーナ１３を始端とし、エンジン本体３の図示しない吸気ポートを終端する。そして、その間に、過給機であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，インタークーラ１９，およびインタークーラ１９を経由して来た空気を前記各気筒に振り分けるインテークマニホールド２１を備えている。
【００２４】
そして、吸気装置５の構成部材同士の間は、吸気管２３に属する次に述べる複数の連結管で連結してある。
複数の連結管からなる吸気管２３は、コンプレッサ１５ａを境に、エアクリーナ１３から吸気装置５に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連結管２７とそうでない上流側連結管２５とに大別できる。
【００２５】
上流側連結管２５は、エアクリーナ１３とコンプレッサ１５ａとを結ぶ図１において左右方向に直線的に延びる本流管２９と、本流管２９に対してバイパス状に接続してある支流管としてのヒータ用枝管３１とからなる。
【００２６】
下流側連結管２７は、コンプレッサ１５ａとインテークマニホールド２１とを結ぶ図１において上下方向に延びるＬ字形をした連結管である。
ヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、この燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７に空気を供給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の下流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを本流管２９に排出する燃焼ガス排出路３５とからなる。また、空気供給路３３及び燃焼ガス排出路３５と本流管２９との各接続箇所Ｃ１，Ｃ２は、接続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２よりも本流管２９の上流側に位置する。
【００２７】
燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結ぶ空気供給路３３には、燃焼式ヒータ１７寄りに弁装置４４を設けてある。弁装置４４は、図３に示すように、空気供給路３３を開閉する弁体４４ａと、この弁体４４ａを開閉駆動する駆動モータ４４ｂと、駆動モータ４４ｂと弁体４４ａとの間に設置した開閉機構部４４ｃとからなり、駆動モータ４４ｂは、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣＵ）４６（図１参照）の図示しないＣＰＵによってその作動を制御する。また、弁装置４４は、エンジン１の駆動を積極的に停止するために、後述の吸気絞り弁７０により本流管２９を絞る場合にも作動して弁体４４ａを閉じるようになっている。
【００２８】
燃焼ガス排出路３５の途中には、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを冷却する燃焼ガスクーラ８４を設けてある。
燃焼ガス排出路３５のうち燃焼式ヒータ１７の下流側端と燃焼ガスクーラ８４とを接続する部分と、下流側連結管２７とは、分岐管９５によって接続されている。燃焼ガス排出路３５と分岐管９５とを接続する部位には、３つのポートを備えた三方弁９７を設けてある。三方弁９７は図２に示すような構成になっている。
【００２９】
三方弁９７は、３つのポートのうちの１つである第１ポート９７ａを燃焼式ヒータ１７の下流側端（後述する排気出口１７ｄ₂）と接続し、残る２つのポートのうちの１つである第２ポート９７ｂを燃焼ガス排出路３５の燃焼ガスクーラ８４側と接続し、残る１つのポートであるの第３ポート９７ｃを分岐管９５と接続する。三方弁９７のケース体９７ｄの中にはケース体９７ｄの長手方向に図示しないダイアフラムの作動によって移動する弁体９８を設けてある。この弁体９８は、弁体９８のケース体９７ｄ内における移動場所に応じて、前記３つのポートのうちの２つのポートを、すなわち第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを、または第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通する。そして、その場合、第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとが連通しているときは、第３ポート９７ｃは閉じ、第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとが連通しているときは、第２ポート９７ｂが閉じる。この三方弁９７の前記ダイヤフラムは、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御し、すなわち、三方弁９７の各ポートの接続状態はＥＣＵ４６によって制御される。
【００３０】
本流管２９を通る吸気は、接続箇所Ｃ１で空気供給路３３に分岐する吸気と、分岐せずに本流管２９をそのまま下流に向かう吸気とに分かれる。そして、三方弁９７が第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→燃焼ガス排出路３５を経由して、接続箇所Ｃ２で本流管２９に戻り、分岐しなかった吸気と合流する。この結果、エンジン本体３に入る吸気の温度を高める。また、三方弁９７が第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→分岐管９５と流れ、本流管２９には戻らない。
【００３１】
一方、下流側連結管２７の途中には、分岐管９５との接続点よりも上流側に、インタークーラ１９と吸気絞り弁７０を設けてある。インタークーラ１９は吸気絞り弁７０よりも上流側に位置する。
【００３２】
インタークーラ１９は、エンジン１の暖機促進や始動性向上用に吸気を暖める燃焼式ヒータ１７やコンプレッサ１５ａによって受熱した、コンプレッサ１５ａの設置個所よりも下流側の空気を冷却する。
【００３３】
吸気絞り弁７０は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御する。また、吸気絞り弁７０は、エンジン１が所定の停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに下流側連結管２７を絞るが、エンジン１の始動後に開くこともできる。ここで、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」とは、エンジン１が作動状態から停止した後所定期間内の停止状態のことであり、詳しくは、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータの作動が可能な状態にあるときをいう。なお、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」を以下特に限定しない限り、単に「エンジン１が停止状態にある」という。
【００３４】
そして、吸気絞り弁７０は、エンジン１の作動中に絞ることで、エンジン１の出力制御を行ったりすることもできる。また、エンジン１の作動中に吸気絞り弁７０の絞り制御を行うことで、エンジン１を積極的に停止したりするのにも用いる。
【００３５】
排気装置７は、エンジン本体３の図示しない排気ポートを始端として、そこから終端の触媒コンバータ３９までの間に、エキゾーストマニホールド３７，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂを排気管４２上に備えている。
【００３６】
エンジン本体３には、排気ガスの一部を吸気系に戻す排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８８を設けてある。ＥＧＲ装置８８は、排気管４２のエキゾーストマニホールド３７と吸気管２３のインテークマニホールド２１とをエンジン本体３の図示しない気筒をバイパスして接続するＥＧＲ通路９０を備えている。
【００３７】
ＥＧＲ通路９０には、ここを通るＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁９２を備えている。ＥＧＲ弁９２は、ＥＣＵ４６のＣＰＵと電気的に接続してあり、ＥＧＲ装置８８が本来の排気再循環装置としての機能を発揮する、エンジン１の暖機が十分になったときに基本的に開くが、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときにも開く可変制御可能な弁である。また、ＥＧＲ弁９２は、これを負圧制御する例えばデューティＶＳＶ等の図示しない圧力制御弁と連結してある。この圧力制御弁は、ＥＧＲ弁９２の全開時間と全閉時間の比率、換言すればＥＧＲ弁９２の開き率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が前記ＣＰＵから入力されると、そのパルス信号に従ってＥＧＲ弁９２を駆動する。
【００３８】
また、ＥＧＲ通路９０には、ＥＧＲ弁９２よりもエキゾーストマニホールド３７側にＥＧＲクーラ８９を備え、ＥＧＲ弁９２よりもインテークマニホールド２１側に温度センサ９１を備えている。ＥＧＲクーラ８９は、ＥＧＲ通路９０をエキゾーストマニホールド３７からインテークマニホールド２１に向かって流れるＥＧＲガスを冷却する。温度センサ９１はＥＧＲ通路９２を流通するガスの温度を検出するものであり、ＥＣＵ４６に電気的に接続されている。エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに、この温度センサ９１で検出したガス温度に基づいて、燃焼式ヒータ１７の出力制御がなされる。よって、温度センサ９１は、ＥＧＲ装置８８内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段といえる。
【００３９】
前記のようにＥＧＲ装置８８が、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに開くと、燃焼式ヒータ１７が出す燃焼ガスをＥＧＲ通路９０に通す。
【００４０】
燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３とは別体に設けられてエンジン１に付属する燃焼装置であって、エンジン本体３の図示しない気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃焼して燃焼ガスを出す。
【００４１】
燃焼式ヒータ１７はエンジン１が所定の停止状態にあるときだけでなくエンジン１が所定の運転状態にあるときにおいても作動するようにＣＰＵによって作動制御される。「エンジン１が所定の運転状態にあるとき」とは、−１０℃〜１５℃位の温度である寒冷時や−１０℃以下の温度である極寒冷時における、エンジン１の運転中あるいはエンジン１を始動させた後やエンジン１自身の発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が少ないとき）およびエンジン１自身の発熱量が少ないことにより冷却水の受熱量が少ないとき、さらには１５℃よりも高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときであり、このような条件下にエンジン１があるときが「燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるとき」でもある。燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときと判断するのはＥＣＵ４６のＣＰＵであり、燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときとＣＰＵが判断した場合には、燃焼式ヒータ１７が作動してそこから燃焼ガスが出る。
【００４２】
次に燃焼式ヒータ１７の構造を図３を参照して説明する。燃焼式ヒータ１７は、エンジン１が所定の運転状態にある時に作動して機関冷却水の温度を上げるためのものであり、よって機関冷却水が入っている前記ウォータジャケットとつながっている。それ故、燃焼式ヒータ１７は、その内部に機関冷却水が通る冷却水通路１７ａを備えている。この冷却水通路１７ａは、熱源である燃焼室１７ｄを流通する燃焼ガスによって暖められる。
【００４３】
燃焼室１７ｄは、そこに燃焼筒１７ｂが配置され、また燃焼筒１７ｂを円筒状をした隔壁１７ｃで覆ってなる。隔壁１７ｃで燃焼筒１７ｂを覆うことで、燃焼室１７ｄを燃焼室本体４３のケース体４３ａ内に画するとともに、ケース体４３ａの内面と隔壁１７ｃの外面との間に前記冷却水通路１７ａを形成する。
【００４４】
燃焼室１７ｄはヒータ内空気通路としても機能しており、このため燃焼室１７ｄは、燃焼式ヒータ１７の空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５とそれぞれ空気供給口１７ｄ₁および排気排出口１７ｄ₂でつながっている。そして、既述のように吸気が本流管２９から分岐して空気供給路３３を通ると、図３に実線矢印で示すように、空気供給路３３→燃焼室１７ｄ→燃焼ガス排出路３５を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が本流管２９に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体４３から排出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として前記冷却水通路１７ａを流れる冷却水を暖める。よって、燃焼室１７ｄは熱交換通路ともいえる。
【００４５】
燃焼筒１７ｂには、燃料供給路としての燃料供給管１７ｅを介して、燃料ポンプ４７を連結してあり、燃料ポンプ４７のポンプ圧によって燃焼用燃料を燃焼筒１７ｂに供給するようになっている。燃料ポンプ４７はＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されてポンプ圧を可変し、燃焼用燃料の供給量を制御する。燃焼室１７ｄに燃焼用燃料を供給すると、この燃料は燃焼筒１７ｂ内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点火し、気化燃料が燃焼する。
【００４６】
また、燃焼室本体４３には、空気供給路３３から入って来る吸気を燃焼筒１７ｂ内に送り込むための送風ファン４５を設けてあり、燃焼筒１７ｂに空気を供給することによって火炎Ｆができる。この送風ファン４５は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されて出力を可変し、この出力調整によって、燃焼室１７ｄ内を流れる空気量が変わる。よって、送風ファン４５の出力調整によって燃焼室１７ｄ内を流れる空気量を制御できることとなる。
【００４７】
そして、燃焼式ヒータ１７は、ＥＣＵ４６のＣＰＵが燃料ポンプ４７と送風ファン４５を制御して燃焼用燃料の供給量と空気量を制御することにより、その出力を制御するようになっている。
【００４８】
一方、冷却水通路１７ａは、冷却水導入口１７ａ₁と冷却水排出口１７ａ₂とを有し、冷却水導入口１７ａ₁は、図１に示すように、水管路Ｗ1を介してエンジン本体３の図示しないウォータジャケットの冷却水排出口と連結している。
【００４９】
また、冷却水排出口１７ａ₂は、車室用ヒータ９と水管路Ｗ2を介して連結している。そして、車室用ヒータ９は、水管路Ｗ3を介してエンジン本体３の前記ウォータジャケットの冷却水導入口と連結している。
【００５０】
したがって、ウォータジャケットの冷却水は、水管路Ｗ1を介して燃焼式ヒータ１７に至るとそこで暖められ、その後、燃焼式ヒータ１７から水管路Ｗ2を介して車室用ヒータ９に至り、車室用ヒータ９の熱媒体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によって温度が下がった冷却水は水管路Ｗ3を介してウォータジャケットに戻る。このように、水管路Ｗ1〜水管路Ｗ3を介して冷却水がエンジン本体３と、燃焼式ヒータ１７と、車室用ヒータ９との間を循環する。
【００５１】
また、前記空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５は、吸気管２３に属する本流管２９の支流管であるが、燃焼式ヒータ１７にのみ適用されるものであることから考えて、これらの管を燃焼式ヒータ１７の構成要素としてとらえることもできる。
【００５２】
触媒コンバータ３９には、エンジン１の排気ガスを浄化するための触媒、例えば選択還元型ＮＯx触媒を収容してある。なお、この触媒は吸蔵還元型ＮＯx触媒であってもよい。また、排気管４２には、触媒コンバータ３９の入口近傍に入ガス温度センサ４０を備える。入ガス温度センサ４０は触媒コンバータ３９に流入するガス温度に比例した電気信号をＥＣＵ４６に出力する。
【００５３】
次に、エンジン１を作動している場合について説明する。
エンジン１の作動状態では、吸気絞り弁７０は通常全開であり、三方弁９７は第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通し、第３ポート９７ｃを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９へと流れることは可能であるが、分岐管９５へ流れ出ることは不可能となる。
【００５４】
また、エンジン１の作動状態では、ＥＧＲ弁９２および弁装置４４の弁体４４ａは開いているときと閉じているときとがある。これは主としてエンジン１の暖機がまだ十分でないときと十分になったときとで異なる。
【００５５】
前者のエンジン１の暖機がまだ十分でない場合は、ＥＧＲ弁９２を閉じて弁体４４ａを開く。このようにすると、次の経路をたどってエアクリーナから吸気装置５に入った空気が排気装置７に至る。
【００５６】
▲１▼エアクリーナ１３から吸気管２３の本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３に流れる空気と、本流管２９をそのまま下流へと流れる空気に分岐する。
【００５７】
▲２▼空気供給路３３に入った空気は、弁装置４４を経由して、その後、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
▲３▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路３５に出る。
【００５８】
▲４▼燃焼ガス排出路３５に出た高温の燃焼ガスは、三方弁９７、排気ガスクーラ８４を経由して本流管２９の接続箇所Ｃ２から本流管２９に入り、分岐せずに本流管２９を流れる空気と合流して、吸気の温度を高める。
【００５９】
▲５▼温度を高めた吸気は、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａおよびインタークーラ１９を経由し、吸気絞り弁７０を通過してインテークマニホールド２１に入り、エンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至り、さらに排気管４２、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って排気される。
このように、燃焼式ヒータ１７の高熱な燃焼ガスがエンジン本体３の気筒内に入るため、エンジン１の暖機が進む。
【００６０】
また、後者のエンジン１の暖機が十分になった場合は、ＥＧＲ弁９２を開いて弁体４４ａを閉じる。これはエンジン１の暖機が十分であるからＥＧＲ装置８８本来の排気再循環を実行するためと、エンジン１の暖機が十分であるのにも拘わらず弁体４４ａを開いて燃焼式ヒータ１７の出す高熱な燃焼ガスをエンジン本体３に送る必要がないからである。
【００６１】
尚、本流管２９における空気供給路３３との接続箇所Ｃ１および燃焼ガス排出路３５との接続箇所Ｃ２の間の部分にコンプレッサ１５ａがなく、当該部分でコンプレッサ１５ａが作動することがないので、接続箇所Ｃ２側が接続箇所Ｃ１よりも圧力が高くなることはなく、しかも燃焼式ヒータ１７の送風ファン４５により空気供給路３３を介して空気を吸引するようにしているので、空気供給路３３と燃焼ガス排出路３５とを介して本流管２９とつながっている燃焼式ヒータ１７の燃焼室１７ｄ内に逆流を生じない。よって、燃焼式ヒータ１７の火炎の向きが空気供給路３３側を向く逆火現象を生じることもない。
【００６２】
ところで、このようにエンジン１を作動し、ＥＧＲ装置８８によって排気ガスを再循環させていると、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦなどのＰＭが、ＥＧＲ通路９０の内壁や、ＥＧＲ弁９２の内部や、ＥＧＲクーラ８９のチューブの内壁に付着し、堆積してくる。このようにＥＧＲ装置８８の各部分に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、従来の技術の項で説明したように、ＥＧＲガスの流れが悪くなったり、ＥＧＲ制御が困難になったり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率が低下するなど、種々の問題が生じる。
【００６３】
そこで、このエンジン１においては、ＥＧＲ装置８８に所定量の煤やＳＯＦが付着・堆積したときに、エンジン１の停止時に合わせて、停止後に燃焼式ヒータ１７を作動しその高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流して、燃焼ガスの熱によってＳＯＦを燃焼させ煤を除去する、汚れ除去処理を実行する。
【００６４】
次に、図４を参照して、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ４６のＲＯＭに記憶してあり、フローチャートの各ステップにおける処理は全てＥＣＵ４６のＣＰＵにより実行される。
【００６５】
まず、ＥＣＵ４６は、ステップ１０１において、エンジン１の作動中、常に走行距離あるいは燃料消費量を積算する。
次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０２において、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行する時期か否かを判定する。すなわち、ステップ１０１で積算した走行距離積算値あるいは燃料消費量積算値が予め設定しておいた所定値を越えたら汚れ除去処理を実行すべき時（汚れ除去処理実行時期）と判定し、前記所定値を越えない場合には汚れ除去処理実行時期でないと判定する。ＥＧＲ装置８８に付着し堆積する煤やＳＯＦの量は燃料消費量に関係があり、燃料消費量が増えればＳＯＦや煤の付着・堆積量も増え、燃料消費量積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。また、走行距離積算値は燃料消費量積算値と関係があり、走行距離積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。よって、ＥＣＵ４６による一連の信号処理のうちステップ１０１を実行する部分は、ＥＧＲ装置８８に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物測定手段といえる。
【００６６】
ステップ１０２で肯定判定した場合にはステップ１０３に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０３において、入ガス温度センサ４０で検出した入ガス温度を触媒コンバータ３９の触媒温度の代用とし、触媒コンバータ３９の触媒温度が活性温度（例えば２５０゜Ｃ）以上か否かを判定する。触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒が排気ガスを浄化するためには、触媒温度がその触媒に固有の活性温度以上なければならず、触媒温度がこの活性温度に達していないと排気ガスを浄化することができない。この実施の形態では、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理時に排出されるガスも触媒コンバータ３９で浄化してから排気するようにするため、このステップ１０３を設けている。
【００６７】
ステップ１０３で肯定判定した場合にはステップ１０４に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０４において、エンジン停止か否かを判定する。ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理は、エンジン１の停止時に実行するからである。ここでいうエンジン１の停止とは、前述した「エンジン１が所定の停止状態にある」ことであり、したがって、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが、電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータ１７の作動は可能な状態である。ステップ１０４で肯定判定した場合にはステップ１０５に進み、否定判定した場合にはリターンする。
【００６８】
ＥＣＵ４６は、ステップ１０５において、ＥＧＲ装置８８に対して汚れ除去処理の実行をスタートする。汚れ除去処理は次のようにして実行する。
弁装置４４の弁体４４ａとＥＧＲ弁９２を全開にし、吸気絞り弁７０を全閉にし、三方弁９７は第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通し、第２ポート９７ｂを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは分岐管９５に流れ出ることは可能であるが、燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９に流れることは不可能となる。また、三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていて、吸気絞り弁７０が全閉であるので、エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、その全てが空気供給路３３を通って燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれるようになり、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａやインタークーラ１９を流れることがない。
【００６９】
この状態で燃焼式ヒータ１７を作動（ＯＮ）する。すると、エアクリーナ１３から吸気装置５に入った空気は次の経路をたどって排気装置７に至る。
▲１▼エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３から、弁装置４４を経由して、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
【００７０】
▲２▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって三方弁９７を経由し、分岐管９５に出る。
【００７１】
▲３▼分岐管９５に出た燃焼ガスは、インテークマニホールド２１に入った後、ＥＧＲ通路９０を経由し、ＥＧＲ弁９２およびＥＧＲクーラ８９を通って、エキゾーストマニホールド３７に流れる。よって、三方弁９７、分岐管９５、ＥＧＲ弁９２は、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に導入する導入機構といえる。なお、燃焼ガスがインテークマニホールド２１からエンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至る経路も存在するが、この経路には図示していないが吸気弁や排気弁があり、この経路は、ＥＧＲ弁９２を全開にしたＥＧＲ装置８８に比べて極めて抵抗が大きい。そのため、燃焼ガスはその殆どがＥＧＲ装置８８を通ることとなる。
【００７２】
▲４▼エキゾーストマニホールド３７に入った燃焼ガスは、排気管４２を経由し、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って、排気される。なお、汚れ除去処理実行中はＥＧＲクーラ８９の作動は停止している。
【００７３】
そして、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスがＥＧＲ装置８８を通ることによって、ＥＧＲ通路９０およびＥＧＲクーラ８９の内面やＥＧＲ弁９２の内部に付着・堆積しているＳＯＦが燃焼し、ＳＯＦの燃焼によって煤が脱離し、脱離した煤は燃焼ガスと一緒に排出される。また、燃焼ガスは触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒によって浄化される。
【００７４】
また、ＥＣＵ４６は、汚れ除去処理を実行している間、温度センサ９１でＥＧＲ通路９０を流れる燃焼ガスの温度を検出し、燃焼ガスの温度が触媒コンバータ３９の活性温度以上で且つ所定の温度範囲となるように、燃焼式ヒータ１７の出力を制御すべく、燃料ポンプ４７の作動を制御して燃焼用燃料の供給量を制御し、送風ファン４５の作動を制御して空気量を制御する。
【００７５】
なお、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行している間は、三方弁９７の第２ポート９７ｂが全閉であるので、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスが三方弁９７を通って燃焼ガスクーラ８４側に流れ出ることはなく、吸気絞り弁７０が全閉であるので、燃焼ガスが分岐管９５からインタークーラ１９側に流れ出ることはない。
【００７６】
そして、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理が所定時間実行されると、ＥＣＵ４６は、ステップ１０６に進み、燃焼式ヒータ１７を停止（ＯＦＦ）し、ＥＧＲ弁９２を全閉にし、三方弁９７の第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂを連通し、第３ポート９７ｃを閉じて、汚れ除去処理を終了する。
【００７７】
このように、汚れ除去処理を実行し、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流すことによって、ＥＧＲ通路９０やＥＧＲ弁９２やＥＧＲクーラ８９に付着し堆積していたＳＯＦや煤を除去することができ、その結果、長期に亘って、ＥＧＲ弁９２の正常な作動を保持することができ、ＥＧＲ弁９２を適正に制御可能になり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率を高く維持することができる。
【００７８】
また、汚れ除去処理をエンジン１の停止中に実行しており、燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスの全量をＥＧＲ装置８８に流し、この燃焼ガスは他のガス（例えば、エンジン１の吸気など）と混合することがないので、燃焼ガスの温度が低下することがなく、燃焼ガスの熱エネルギーを効率よくＳＯＦや煤の除去に利用することができ、極めて効率がよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関によれば、内燃機関から排出される排気ガスを排気通路から吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備えることにより、長期に亘って、ＥＧＲ装置のガスの流れを良好に維持でき、ＥＧＲ装置の作動制御を適正に行うことができるという優れた効果が奏される。
【００８０】
前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うようにすると、ＥＧＲ装置の汚れ除去処理をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】前記実施の形態において導入機構の一部を構成する三方弁の概略断面図である。
【図３】前記実施の形態において燃焼装置としての燃焼式ヒータの概略断面図である。
【図４】前記実施の形態においてＥＧＲ装置に対する汚れ除去処理実行ルーチンである。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
９…車室用ヒータ
１３…エアクリーナ
１５…ターボチャージャ
１５ａ…ターボチャージャのコンプレッサ
１５ｂ…ターボチャージャのタービン
１７…燃焼式ヒータ（燃焼装置）
１７ａ…燃焼式ヒータの冷却水通路
１７ａ₁…冷却水導入口
１７ａ₂…冷却水排出口
１７ｂ…燃焼筒
１７ｃ…円筒状隔壁
１７ｄ…燃焼室
１７ｄ₁…空気供給口
１７ｄ₂…排気排出口
１７ｅ…燃料供給管
１９…インタークーラ
２１…インテークマニホールド（吸気通路）
２３…吸気管
２５…上流側連結管
２７…下流側連結管
２９…本流管
３１…ヒータ用枝管
３３…空気供給路
３５…燃焼ガス排出路
３７…エキゾーストマニホールド（排気通路）
３９…触媒コンバータ
４０…入ガス温度センサ
４２…排気管
４３…燃焼室本体
４３ａ…ケース体
４４…弁装置
４４ａ…弁体
４４ｂ…駆動モータ
４４ｃ…開閉機構部
４５…送風ファン
４６…ＥＣＵ
４７…燃料ポンプ
７０…吸気絞り弁
８４…燃焼ガスクーラ
８８…ＥＧＲ装置
８９…ＥＧＲクーラ
９０…ＥＧＲ通路
９１…温度センサ（温度測定手段）
９２…ＥＧＲ弁（導入機構）
９５…分岐管（導入機構）
９７…三方弁（導入機構）
Ｃ１…空気供給路３３と本流管２９との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出路３５と本流管２９との接続箇所
Ｗ１…水管路
Ｗ２…〃
Ｗ３…〃[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine having a so-called EGR device that recirculates part of exhaust gas discharged from an internal combustion engine from an exhaust system to an intake system.
[0002]
[Prior art]
In internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines, as a measure against nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas, part of the exhaust gas is returned from the exhaust passage to the intake passage and the exhaust gas is recirculated (EGR) to the combustion chamber. Some have a so-called exhaust gas recirculation device (EGR device) that lowers the combustion temperature and thereby suppresses the generation of NOx during combustion and reduces NOx emissions.
[0003]
In a general EGR device, an EGR passage that bypasses a cylinder of an internal combustion engine and connects an exhaust passage and an intake passage, and an EGR valve that is provided in the middle of the EGR passage and controls an EGR amount (exhaust gas circulation amount) are provided. I have. There is also an EGR device equipped with an EGR cooler in the middle of the EGR passage. By cooling the EGR gas with this EGR cooler, the EGR amount is increased, the fresh air amount is increased, or the combustion temperature is further reduced. Some of them reduce NOx. This EGR cooler employs a shell-and-tube heat exchanger in many cases, and a number of tubes through which EGR gas flows pass through a shell through which cooling water flows, and the cooling water and EGR are passed through the tubes. Heat exchange is performed with the gas.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In an internal combustion engine equipped with this EGR device, exhaust gas circulates in the EGR passage, so PM (Particulate Matter) such as soot and SOF (Soluble Organic Fraction) present in the exhaust gas is It may adhere to and accumulate on the inside of the EGR valve or the inner wall of the tube of the EGR cooler.
[0005]
When soot or SOF adheres and deposits progress in this way, the opening of the EGR passage or EGR valve is throttled, making it difficult for EGR gas to flow, or the expected performance of the relationship between the opening degree of the EGR valve and the EGR gas flow rate is There are various problems that the operation control of the EGR device becomes difficult because it cannot be maintained, the EGR passage and the EGR valve are blocked and the EGR gas does not flow, and the opening and closing operation of the EGR valve cannot be performed smoothly. Further, if soot or SOF adheres to and accumulates on the inner wall of the tube of the EGR cooler, there is a problem that the heat exchange rate decreases.
[0006]
Therefore, it is necessary to clean the portion where the EGR gas flows at an appropriate timing to remove the soot and SOF that have adhered and accumulated. In order to perform cleaning of the EGR device, if exhaust gas having a high temperature (for example, 500 ° C. or higher) is circulated, SOF is burned and removed, and soot should be removed as SOF is removed.
[0007]
However, the EGR device is not operated in the high load operation region of the internal combustion engine where the exhaust gas temperature becomes high in the first place, and therefore, the frequency of high-temperature exhaust gas suitable for cleaning to the EGR device is very low in a normal operation state.
[0008]
Therefore, development of a cleaning method for the EGR device is desired. In JP-A-60-78819, the combustion gas of a combustion heater for indoor heating is caused to flow upstream of the catalyst in the exhaust system of the internal combustion engine, and the combustion gas of the combustion heater is used together with the exhaust gas of the internal combustion engine as a catalyst. Although a technique for purifying and discharging is disclosed, this publication has no description regarding cleaning of the EGR device.
[0009]
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the problem to be solved by the present invention is that the combustion gas of the combustion device is reduced within a predetermined period after the internal combustion engine stops from the operating state. By introducing the EGR device into the EGR device, the EGR device is cleaned, and the normal operation of the EGR device is maintained.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An internal combustion engine having an EGR device according to the present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, an internal combustion engine having an EGR device according to the present invention is: An EGR passage having one end connected to the intake passage of the internal combustion engine and the other end connected to the exhaust passage of the internal combustion engine returns exhaust gas discharged from the internal combustion engine from the exhaust passage to the intake passage. An EGR device, a combustion device provided separately from the internal combustion engine and combusting fuel, and after the internal combustion engine is stopped from an operating state And within the period when the switch of the electrical system is in the ON state An introduction mechanism for introducing the combustion gas of the combustion device into the EGR device from a connection portion with the intake passage in the EGR device; And the introduction mechanism introduces the combustion gas from one end of the EGR passage into the EGR passage by introducing the combustion gas of the combustion device upstream of the connection portion of the intake passage with the EGR passage. The combustion gas is circulated from one end to the other end of the EGR passage. It is characterized by that.
[0011]
When the internal combustion engine is operated and the EGR device is operating, soot, SOF, and the like contained in the exhaust gas of the internal combustion engine adhere to and accumulate on the EGR device and adversely affect the operation of the EGR device. In the internal combustion engine according to the present invention, after the internal combustion engine is stopped from the operating state. And within the period when the switch of the electrical system is in the ON state The introduction mechanism is activated to introduce the high-temperature combustion gas of the combustion device into the EGR device, so that the introduced combustion gas burns the SOF adhering / depositing in the EGR device and releases the soot. Clean the EGR device. Therefore, the normal operation of the EGR device is maintained for a long time.
[0012]
The internal combustion engine can be exemplified by a gasoline engine or a diesel engine, and can be exemplified by an in-cylinder direct injection type lean burn gasoline engine or diesel engine.
[0013]
The EGR device includes at least an EGR passage that connects the exhaust passage and the intake passage, but may include an EGR valve that controls the flow rate of the EGR gas that flows through the EGR passage, an EGR cooler that cools the EGR gas, and the like.
[0014]
The combustion apparatus provided separately from the internal combustion engine is a combustion apparatus that is provided separately from the internal combustion engine body and attached to the internal combustion engine, and is affected by the combustion in the cylinder of the internal combustion engine body. Without burning the fuel independently, the combustion gas is discharged. Since the combustion gas needs to flow to the EGR device after the internal combustion engine is stopped, it must be a separate combustion device from the internal combustion engine body.
[0015]
The combustion device is preferably a combustion heater that raises the temperature of engine-related elements of the internal combustion engine. The engine-related element is engine cooling water or the internal combustion engine itself.
[0016]
The introduction mechanism introduces combustion gas produced by the combustion apparatus into the EGR apparatus or prevents its introduction. The operation of this introduction mechanism is controlled by a CPU (Central Processing Unit) of an ECU (Engine Control Unit).
[0017]
“After the internal combustion engine has stopped from the operating state, the introduction mechanism is a requirement for introducing the combustion gas of the combustion device into the EGR device” And within the period when the switch of the electrical system is ON `` Is the period during which the internal combustion engine is stopped from the operating state and the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine is stopped, but the switch of the electric system is in the ON state and the combustion device can be operated, In other words, this is the period before the electrical system switch is turned off after the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine is stopped. It is the CPU of the ECU that determines whether or not this requirement is satisfied.
[0018]
Each time the internal combustion engine stops from the operating state, the introduction mechanism may introduce the combustion gas of the combustion device into the EGR device, and the cleaning of the EGR device may be executed. A deposit amount measuring means for measuring or predicting, and when the deposit amount measured or predicted by the deposit amount measuring means exceeds a predetermined amount, the introduction mechanism causes the internal combustion engine to stop from an operating state. And within the period when the switch of the electrical system is ON In addition, the combustion gas of the combustion device may be introduced into the EGR device. In this way, the cleaning of the EGR device is not performed every time the operation of the internal combustion engine is stopped, but is performed only when a predetermined amount of deposits such as SOF accumulates on the EGR device and cleaning becomes necessary. Become. Here, the deposit is SOF or soot.
[0019]
The deposit amount measuring means can predict the deposit amount based on a travel distance or a fuel consumption amount. The amount of deposits such as SOF and soot has a relationship that the amount of deposits increases as the amount of fuel consumption increases. The amount of deposits can be estimated from the amount of fuel consumed, and the amount of fuel consumed can be estimated from the distance traveled. This is because the amount can be estimated.
[0020]
In addition, a temperature measuring unit that measures or predicts the temperature in the EGR device may be provided, and output control of the combustion device may be performed based on the temperature measured or predicted by the temperature measuring unit. If it does in this way, combustion gas of the temperature optimal for cleaning of an EGR device can be supplied to an EGR device, and an EGR device can be cleaned efficiently. The output control of the combustion apparatus can be performed by controlling the amount of fuel supplied to the combustion apparatus or by controlling the supply amount of combustion air for this fuel.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an internal combustion engine having an EGR passage according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS.
[0022]
First, the configuration of an internal combustion engine having an EGR passage will be described with reference to FIG. An engine 1 as an internal combustion engine is a water-cooled diesel engine, and includes an engine main body 3 having a water jacket containing engine cooling water, and an intake device that sends air necessary for combustion into a plurality of cylinders (not shown) of the engine main body 3. 5, an exhaust device 7 that discharges the exhaust gas after the air-fuel mixture burns into the atmosphere, and a vehicle interior heater 9 that warms the interior of the vehicle on which the engine 1 is mounted.
[0023]
The intake device 5 starts with an air cleaner 13 that introduces fresh air into the cylinder, and terminates an intake port (not shown) of the engine body 3. In the meantime, the compressor 15a of the turbocharger 15 that is a supercharger, the intercooler 19, and the intake manifold 21 that distributes the air that has passed through the intercooler 19 to the cylinders are provided.
[0024]
The constituent members of the intake device 5 are connected by a plurality of connecting pipes belonging to the intake pipe 23 described below.
The intake pipe 23 composed of a plurality of connection pipes has a downstream connection pipe 27 that is in a pressurized state when the intake air entering the intake device 5 from the air cleaner 13 is forcibly pushed with the compressor 15a as a boundary, and an upstream that is not. It can be roughly divided into the side connecting pipe 25.
[0025]
The upstream connecting pipe 25 includes a main flow pipe 29 linearly extending in the left-right direction in FIG. 1 connecting the air cleaner 13 and the compressor 15a, and a branch for the heater as a branch flow pipe connected to the main flow pipe 29 in a bypass shape. It consists of a tube 31.
[0026]
The downstream connection pipe 27 is an L-shaped connection pipe that extends in the vertical direction in FIG. 1 and connects the compressor 15 a and the intake manifold 21.
The heater branch pipe 31 includes a combustion heater 17 in the middle thereof, an air supply path 33 that connects the upstream end of the combustion heater 17 and the main flow pipe 29 and supplies air to the combustion heater 17, and combustion. It comprises a combustion gas discharge path 35 that connects the downstream end of the heater 17 to the main pipe 29 and discharges the combustion gas of the combustion heater 17 to the main pipe 29. Further, the connection points C1 and C2 of the air supply path 33 and the combustion gas discharge path 35 and the main flow pipe 29 are located on the upstream side of the main flow pipe 29 at the connection position C1 with respect to the connection position C2.
[0027]
A valve device 44 is provided near the combustion heater 17 in the air supply path 33 connecting the upstream end of the combustion heater 17 and the main flow pipe 29. As shown in FIG. 3, the valve device 44 is installed between a valve body 44a for opening and closing the air supply passage 33, a drive motor 44b for driving the valve body 44a to open and close, and the drive motor 44b and the valve body 44a. The drive motor 44b is controlled by a CPU (not shown) of an engine control control unit (ECU) 46 (see FIG. 1). Further, the valve device 44 operates to close the valve body 44a even when the main flow pipe 29 is throttled by an after-mentioned intake throttle valve 70 in order to actively stop the driving of the engine 1.
[0028]
A combustion gas cooler 84 that cools the combustion gas of the combustion heater 17 is provided in the middle of the combustion gas discharge path 35.
A portion of the combustion gas discharge path 35 connecting the downstream end of the combustion heater 17 and the combustion gas cooler 84 and the downstream connection pipe 27 are connected by a branch pipe 95. A three-way valve 97 having three ports is provided at a portion connecting the combustion gas discharge path 35 and the branch pipe 95. The three-way valve 97 is configured as shown in FIG.
[0029]
The three-way valve 97 has a first port 97a, one of the three ports, connected to the downstream end of the combustion heater 17 (exhaust outlet 17d described later). ₂ ), The second port 97b, which is one of the remaining two ports, is connected to the combustion gas cooler 84 side of the combustion gas discharge passage 35, and the third port 97c, which is the remaining one port, is connected to the branch pipe 95. Connect with. In the case body 97d of the three-way valve 97, there is provided a valve body 98 that moves by the operation of a diaphragm (not shown) in the longitudinal direction of the case body 97d. The valve body 98 has two ports among the three ports, that is, the first port 97a and the second port 97b, or the first port, depending on the movement position of the valve body 98 in the case body 97d. 97a communicates with the third port 97c. In this case, when the first port 97a and the second port 97b are in communication, the third port 97c is closed, and when the first port 97a and the third port 97c are in communication, the second port 97c is closed. Port 97b is closed. The operation of the diaphragm of the three-way valve 97 is controlled by the CPU of the ECU 46, that is, the connection state of each port of the three-way valve 97 is controlled by the ECU 46.
[0030]
The intake air that passes through the main flow pipe 29 is divided into intake air that branches to the air supply path 33 at the connection point C1 and intake air that flows directly through the main flow pipe 29 without branching. When the three-way valve 97 is controlled so as to communicate between the first port 97a and the second port 97b, the intake air that branches into the air supply path 33 enters the air supply path 33 → combustion heater 17 → combustion Via the gas discharge path 35, it returns to the main flow pipe 29 at the connection point C2 and merges with the intake air that has not branched. As a result, the temperature of the intake air entering the engine body 3 is increased. Further, when the three-way valve 97 is controlled so as to communicate the first port 97a and the third port 97c, the intake air that branches into the air supply path 33 flows into the air supply path 33 → combustion heater 17 → branch. It flows with the pipe 95 and does not return to the main flow pipe 29.
[0031]
On the other hand, the intercooler 19 and the intake throttle valve 70 are provided in the middle of the downstream connecting pipe 27 upstream of the connection point with the branch pipe 95. The intercooler 19 is located upstream of the intake throttle valve 70.
[0032]
The intercooler 19 cools the air downstream of the place where the compressor 15a is received, which is received by the combustion heater 17 and the compressor 15a that warm the intake air for promoting warm-up of the engine 1 and improving startability.
[0033]
The operation of the intake throttle valve 70 is controlled by the CPU of the ECU 46. The intake throttle valve 70 throttles the downstream connecting pipe 27 when the engine 1 is in a predetermined stop state and the combustion heater 17 needs to be operated, but can be opened after the engine 1 is started. Here, “when the engine 1 is in a predetermined stop state” means a stop state within a predetermined period after the engine 1 is stopped from the operating state. Specifically, the rotation of the crankshaft of the engine 1 is stopped. However, when the switch of the electric system is in the ON state and the combustion heater can be operated. Note that “when the engine 1 is in a predetermined stopped state” is simply referred to as “the engine 1 is in a stopped state” unless otherwise specifically limited.
[0034]
The intake throttle valve 70 can also control the output of the engine 1 by restricting it while the engine 1 is operating. Further, it is also used to actively stop the engine 1 by performing throttle control of the intake throttle valve 70 during operation of the engine 1.
[0035]
The exhaust device 7 includes an exhaust manifold 37 and a turbine 15 b of the turbocharger 15 on the exhaust pipe 42 between an exhaust port (not shown) of the engine body 3 as a start end and a catalyst converter 39 at the end.
[0036]
The engine body 3 is provided with an EGR device 88 as an exhaust gas recirculation device that returns a part of the exhaust gas to the intake system. The EGR device 88 includes an EGR passage 90 that connects the exhaust manifold 37 of the exhaust pipe 42 and the intake manifold 21 of the intake pipe 23 by bypassing a cylinder (not shown) of the engine body 3.
[0037]
The EGR passage 90 includes an EGR valve 92 that controls the amount of EGR gas passing therethrough. The EGR valve 92 is electrically connected to the CPU of the ECU 46, and basically opens when the engine 1 is sufficiently warmed up so that the EGR device 88 functions as an original exhaust gas recirculation device. However, it is a variable controllable valve that opens even when the engine 1 is stopped and the combustion heater 17 needs to be operated. Further, the EGR valve 92 is connected to a pressure control valve (not shown) such as a duty VSV for controlling the negative pressure thereof. When a drive pulse signal having a duty ratio corresponding to the ratio of the fully open time to the fully closed time of the EGR valve 92, in other words, the opening ratio of the EGR valve 92, is input to the pressure control valve from the CPU, Accordingly, the EGR valve 92 is driven.
[0038]
Further, the EGR passage 90 includes an EGR cooler 89 on the exhaust manifold 37 side of the EGR valve 92 and a temperature sensor 91 on the intake manifold 21 side of the EGR valve 92. The EGR cooler 89 cools the EGR gas that flows through the EGR passage 90 from the exhaust manifold 37 toward the intake manifold 21. The temperature sensor 91 detects the temperature of the gas flowing through the EGR passage 92 and is electrically connected to the ECU 46. When the engine 1 is stopped and the combustion heater 17 needs to be operated, output control of the combustion heater 17 is performed based on the gas temperature detected by the temperature sensor 91. Therefore, the temperature sensor 91 can be said to be a temperature measuring unit that measures or predicts the temperature in the EGR device 88.
[0039]
As described above, when the EGR device 88 is opened when the engine 1 is stopped and the combustion heater 17 needs to be operated, the combustion gas emitted from the combustion heater 17 is passed through the EGR passage 90.
[0040]
The combustion heater 17 is a combustion device provided separately from the engine main body 3 and attached to the engine 1, and burns independently without being affected by combustion in a cylinder (not shown) of the engine main body 3. And emit combustion gas.
[0041]
The combustion heater 17 is controlled by the CPU so as to operate not only when the engine 1 is in a predetermined stop state but also when the engine 1 is in a predetermined operation state. “When the engine 1 is in a predetermined operation state” means that the engine 1 is operating or the engine 1 is in a cold state at a temperature of about −10 ° C. to 15 ° C. or in an extremely cold state at a temperature of −10 ° C. Or when the engine 1 itself has a small amount of heat (for example, when the fuel consumption is low), or when the amount of heat received by the cooling water is small due to the small amount of heat generated by the engine 1 itself, and even higher than 15 ° C. This is when the cooling water temperature is low immediately after starting at room temperature, and when the engine 1 is present under such conditions is also “when the combustion heater 17 needs to be operated”. The CPU of the ECU 46 determines that the combustion heater 17 needs to be operated. When the CPU determines that the combustion heater 17 needs to be operated, the combustion heater 17 operates. Combustion gas comes out from there.
[0042]
Next, the structure of the combustion heater 17 will be described with reference to FIG. The combustion heater 17 is activated to raise the temperature of the engine cooling water when the engine 1 is in a predetermined operation state, and is thus connected to the water jacket containing the engine cooling water. Therefore, the combustion heater 17 includes a cooling water passage 17a through which engine cooling water passes. The cooling water passage 17a is warmed by the combustion gas flowing through the combustion chamber 17d, which is a heat source.
[0043]
The combustion chamber 17d is provided with a combustion cylinder 17b, and the combustion cylinder 17b is covered with a cylindrical partition wall 17c. By covering the combustion cylinder 17b with the partition wall 17c, the combustion chamber 17d is defined in the case body 43a of the combustion chamber main body 43, and the cooling water passage 17a is formed between the inner surface of the case body 43a and the outer surface of the partition wall 17c. To do.
[0044]
The combustion chamber 17d also functions as an air passage in the heater. Therefore, the combustion chamber 17d has an air supply port 17d and an air supply passage 33 and a combustion gas discharge passage 35 of the combustion heater 17, respectively. ₁ And exhaust outlet 17d ₂ Are connected. Then, as described above, when the intake air branches from the main flow pipe 29 and passes through the air supply path 33, as shown by a solid line arrow in FIG. Then, the intake air containing the combustion gas returns to the main flow pipe 29. Since this intake air is warmed by the combustion heat of the combustion gas, the warmed intake air is exhausted from the combustion chamber main body 43 through the path indicated by the solid line arrow. The cooling water flowing through the cooling water passage 17a as a heat medium is warmed. Therefore, the combustion chamber 17d can be said to be a heat exchange passage.
[0045]
A fuel pump 47 is connected to the combustion cylinder 17b via a fuel supply pipe 17e as a fuel supply path, and combustion fuel is supplied to the combustion cylinder 17b by the pump pressure of the fuel pump 47. . The fuel pump 47 is controlled by the CPU of the ECU 46 to vary the pump pressure and control the amount of fuel supplied for combustion. When combustion fuel is supplied to the combustion chamber 17d, the fuel is vaporized in the combustion cylinder 17b. The vaporized fuel is ignited by an ignition device (not shown), and the vaporized fuel burns.
[0046]
Further, the combustion chamber main body 43 is provided with a blower fan 45 for sending the intake air coming from the air supply passage 33 into the combustion cylinder 17b, and a flame F is generated by supplying air to the combustion cylinder 17b. The blower fan 45 is controlled by the CPU of the ECU 46 to vary its output, and the amount of air flowing in the combustion chamber 17d is changed by adjusting the output. Therefore, the amount of air flowing in the combustion chamber 17d can be controlled by adjusting the output of the blower fan 45.
[0047]
The combustion heater 17 is controlled by the CPU of the ECU 46 by controlling the fuel pump 47 and the blower fan 45 to control the amount of fuel supplied and the amount of air for combustion.
[0048]
On the other hand, the cooling water passage 17a is connected to the cooling water inlet 17a. ₁ And cooling water outlet 17a ₂ The cooling water inlet 17a ₁ As shown in FIG. 1, it is connected to a cooling water discharge port of a water jacket (not shown) of the engine body 3 through a water pipe W1.
[0049]
Further, the cooling water discharge port 17a ₂ Is connected to the vehicle compartment heater 9 via a water pipe W2. The passenger compartment heater 9 is connected to the cooling water inlet of the water jacket of the engine body 3 through the water pipe W3.
[0050]
Accordingly, when the water jacket cooling water reaches the combustion heater 17 via the water conduit W1, it is heated there, and then reaches the vehicle interior heater 9 from the combustion heater 17 via the water conduit W2 for the vehicle interior. Heat is exchanged as a heat medium for the heater 9 to emit warm air into the passenger compartment. The cooling water whose temperature has decreased due to heat exchange returns to the water jacket via the water pipe W3. Thus, the cooling water circulates between the engine main body 3, the combustion heater 17, and the vehicle compartment heater 9 through the water pipe lines W1 to W3.
[0051]
The air supply path 33 and the combustion gas discharge path 35 are branch pipes of the main flow pipe 29 belonging to the intake pipe 23, but these pipes are considered because they are applied only to the combustion heater 17. Can also be regarded as a component of the combustion heater 17.
[0052]
The catalytic converter 39 accommodates a catalyst for purifying the exhaust gas of the engine 1, for example, a selective reduction type NOx catalyst. The catalyst may be an NOx storage reduction catalyst. Further, the exhaust pipe 42 includes an inlet gas temperature sensor 40 in the vicinity of the inlet of the catalytic converter 39. The inlet gas temperature sensor 40 outputs an electric signal proportional to the gas temperature flowing into the catalytic converter 39 to the ECU 46.
[0053]
Next, the case where the engine 1 is operating will be described.
In the operating state of the engine 1, the intake throttle valve 70 is normally fully open, and the three-way valve 97 communicates the first port 97a and the second port 97b and closes the third port 97c. When the port connection state of the three-way valve 97 is as described above, the combustion gas of the combustion heater 17 can flow to the main pipe 29 through the combustion gas discharge path 35, but flows out to the branch pipe 95. It becomes impossible.
[0054]
In the operating state of the engine 1, the EGR valve 92 and the valve body 44 a of the valve device 44 may be open or closed. This is mainly different when the engine 1 is not yet warmed up sufficiently.
[0055]
If the warm-up of the former engine 1 is not yet sufficient, the EGR valve 92 is closed and the valve body 44a is opened. If it does in this way, the air which entered the intake device 5 from the air cleaner will follow the next path | route and will reach the exhaust device 7. FIG.
[0056]
(1) The air that has entered the main flow pipe 29 of the intake pipe 23 from the air cleaner 13 is branched into the air flowing through the air supply path 33 of the heater branch pipe 31 and the air flowing through the main flow pipe 29 as it is downstream.
[0057]
(2) The air that has entered the air supply path 33 is sent to the combustion chamber body 43 of the combustion heater 17 via the valve device 44.
(3) The air that has entered the combustion chamber main body 43 is supplied as combustion air for the combustion fuel sent from the fuel supply pipe 17e in the combustion chamber 17d of the combustion chamber main body 43, and becomes a combustion gas after combustion. Exit to discharge path 35.
[0058]
(4) The high-temperature combustion gas that has flowed into the combustion gas discharge passage 35 enters the main pipe 29 from the connection point C2 of the main pipe 29 via the three-way valve 97 and the exhaust gas cooler 84, and passes through the main pipe 29 without branching. Combines with the flowing air to raise the intake air temperature.
[0059]
(5) The intake air whose temperature is increased passes through the compressor 15a and the intercooler 19 of the turbocharger 15, passes through the intake throttle valve 70, enters the intake manifold 21 and passes through the cylinder of the engine 1 to the exhaust manifold 37. Further, the exhaust gas is exhausted through the exhaust pipe 42, the turbine 15b of the turbocharger 15, and the catalytic converter 39.
In this way, since the hot combustion gas of the combustion heater 17 enters the cylinder of the engine body 3, the warm-up of the engine 1 proceeds.
[0060]
When the latter engine 1 is sufficiently warmed up, the EGR valve 92 is opened and the valve body 44a is closed. This is because the warm-up of the engine 1 is sufficient, so that the exhaust gas recirculation inherent in the EGR device 88 is executed, and even though the warm-up of the engine 1 is sufficient, the valve body 44a is opened and the combustion heater 17 is opened. This is because it is not necessary to send the high-temperature combustion gas emitted from the engine body 3 to the engine body 3.
[0061]
Note that the compressor 15a is not provided in the portion between the connection location C1 with the air supply passage 33 and the connection location C2 with the combustion gas discharge passage 35 in the main flow pipe 29, and the compressor 15a does not operate in this portion. Since the location C2 side does not have a higher pressure than the connection location C1, and the air is sucked through the air supply passage 33 by the blower fan 45 of the combustion heater 17, the air supply passage 33 and the combustion gas No back flow occurs in the combustion chamber 17d of the combustion heater 17 connected to the main flow pipe 29 via the discharge passage 35. Therefore, the flashback phenomenon in which the flame direction of the combustion heater 17 faces the air supply path 33 side does not occur.
[0062]
By the way, when the engine 1 is operated in this way and the exhaust gas is recirculated by the EGR device 88, PM such as soot and SOF present in the exhaust gas is transferred to the inner wall of the EGR passage 90 and the EGR valve 92. It adheres to and accumulates inside and the inner wall of the tube of the EGR cooler 89. If soot or SOF adheres and accumulates on each part of the EGR device 88 in this way, as described in the section of the prior art, the flow of EGR gas becomes worse, EGR control becomes difficult, EGR cooler 89 Various problems occur, such as a decrease in the heat exchange rate.
[0063]
Therefore, in this engine 1, when a predetermined amount of soot or SOF adheres to and accumulates on the EGR device 88, the combustion heater 17 is operated after the stop in accordance with the stop of the engine 1, and the high-temperature combustion gas is removed from the EGR. The dirt removal process is performed in which the gas is passed through the device 88 and the SOF is burned by the heat of the combustion gas to remove soot.
[0064]
Next, referring to FIG. 4, the dirt removal processing execution routine of the EGR device 88 will be described. A flowchart including the steps constituting this routine is stored in the ROM of the ECU 46, and all processes in the steps of the flowchart are executed by the CPU of the ECU 46.
[0065]
First, in step 101, the ECU 46 always accumulates the travel distance or the fuel consumption while the engine 1 is operating.
Next, in step 102, the ECU 46 determines whether it is time to execute the dirt removal processing of the EGR device 88. That is, when the accumulated travel distance value or the fuel consumption accumulated value accumulated in step 101 exceeds a predetermined value set in advance, it is determined that the dirt removal process should be executed (dirt removal process execution timing), and the predetermined value is set. If it does not exceed the value, it is determined that it is not time to execute the dirt removal process. The amount of soot and SOF adhering to and depositing on the EGR device 88 is related to the fuel consumption. If the fuel consumption increases, the amount of SOF and soot deposit / deposition increases, and the SOF and soot adhere from the integrated value of fuel consumption. This is because the amount of deposition can be estimated. Further, the travel distance integrated value is related to the fuel consumption integrated value, and the amount of SOF and soot adhesion / deposition can be estimated from the travel distance integrated value. Therefore, the portion of the series of signal processing performed by the ECU 46 that executes step 101 can be said to be a deposit measuring means that measures or predicts the amount of deposit deposited on the EGR device 88.
[0066]
If an affirmative determination is made in step 102, the process proceeds to step 103, and if a negative determination is made, the process returns.
In step 103, the ECU 46 substitutes the input gas temperature detected by the input gas temperature sensor 40 for the catalyst temperature of the catalytic converter 39, and determines whether the catalyst temperature of the catalytic converter 39 is equal to or higher than the activation temperature (for example, 250 ° C.). To do. In order for the selective reduction type NOx catalyst of the catalytic converter 39 to purify the exhaust gas, the catalyst temperature must be equal to or higher than the activation temperature unique to the catalyst, and if the catalyst temperature does not reach this activation temperature, the exhaust gas is purified. Can not do it. In this embodiment, this step 103 is provided so that the gas discharged during the dirt removal processing of the EGR device 88 is also purified after being purified by the catalytic converter 39.
[0067]
If an affirmative determination is made in step 103, the process proceeds to step 104. If a negative determination is made, the process returns.
In step 104, the ECU 46 determines whether or not the engine is stopped. This is because the dirt removal processing of the EGR device 88 is executed when the engine 1 is stopped. The stop of the engine 1 here means the above-mentioned “the engine 1 is in a predetermined stop state”. Therefore, the rotation of the crankshaft of the engine 1 is stopped, but the switch of the electric system is in the ON state. Thus, the combustion heater 17 can be operated. If an affirmative determination is made in step 104, the process proceeds to step 105, and if a negative determination is made, the process returns.
[0068]
In step 105, the ECU 46 starts executing dirt removal processing for the EGR device 88. The dirt removal process is executed as follows.
The valve body 44a of the valve device 44 and the EGR valve 92 are fully opened, the intake throttle valve 70 is fully closed, and the three-way valve 97 communicates the first port 97a and the third port 97c and closes the second port 97b. When the port connection state of the three-way valve 97 is as described above, the combustion gas of the combustion heater 17 can flow out to the branch pipe 95 but flows to the main pipe 29 through the combustion gas discharge path 35. Is impossible. Further, since the port connection state of the three-way valve 97 is as described above and the intake throttle valve 70 is fully closed, all the air that has entered the main flow pipe 29 from the air cleaner 13 passes through the air supply path 33. The fuel is fed into the combustion chamber main body 43 of the combustion heater 17 and does not flow through the compressor 15a or the intercooler 19 of the turbocharger 15.
[0069]
In this state, the combustion heater 17 is operated (ON). Then, the air that has entered the intake device 5 from the air cleaner 13 follows the following path and reaches the exhaust device 7.
(1) The air that has entered the main flow pipe 29 from the air cleaner 13 is sent from the air supply passage 33 of the heater branch pipe 31 to the combustion chamber main body 43 of the combustion heater 17 via the valve device 44.
[0070]
(2) The air that has entered the combustion chamber main body 43 is supplied as combustion air for the combustion fuel sent from the fuel supply pipe 17e in the combustion chamber 17d of the combustion chamber main body 43, and becomes a combustion gas after combustion to become a three-way valve. Go through the branch pipe 95 via 97.
[0071]
(3) The combustion gas that has flowed out to the branch pipe 95 enters the intake manifold 21 and then flows to the exhaust manifold 37 through the EGR passage 90, the EGR valve 92, and the EGR cooler 89. Accordingly, the three-way valve 97, the branch pipe 95, and the EGR valve 92 can be said to be an introduction mechanism that introduces the combustion gas of the combustion heater 17 into the EGR device 88. Although there is a path from which the combustion gas passes from the intake manifold 21 through the cylinder of the engine 1 to the exhaust manifold 37, there are intake valves and exhaust valves (not shown). Compared with the EGR device 88 in which the valve 92 is fully opened, the resistance is extremely large. Therefore, most of the combustion gas passes through the EGR device 88.
[0072]
(4) The combustion gas that has entered the exhaust manifold 37 is exhausted through the exhaust pipe 42, through the turbine 15b of the turbocharger 15, and the catalytic converter 39. Note that the operation of the EGR cooler 89 is stopped during the execution of the dirt removal process.
[0073]
Then, when the high-temperature combustion gas of the combustion heater 17 passes through the EGR device 88, the SOF adhering to and depositing on the inner surfaces of the EGR passage 90 and the EGR cooler 89 and the EGR valve 92 is combusted, and the SOF combustion The soot is desorbed by, and the desorbed soot is discharged together with the combustion gas. Further, the combustion gas is purified by the selective reduction type NOx catalyst of the catalytic converter 39.
[0074]
Further, the ECU 46 detects the temperature of the combustion gas flowing through the EGR passage 90 with the temperature sensor 91 while executing the dirt removal processing, and the temperature of the combustion gas is equal to or higher than the activation temperature of the catalytic converter 39 and in a predetermined temperature range. In order to control the output of the combustion type heater 17, the operation of the fuel pump 47 is controlled to control the supply amount of the fuel for combustion, and the operation of the blower fan 45 is controlled to control the amount of air.
[0075]
Since the second port 97b of the three-way valve 97 is fully closed while the dirt removal processing of the EGR device 88 is being performed, the combustion gas of the combustion heater 17 passes through the three-way valve 97 and is on the combustion gas cooler 84 side. Since the intake throttle valve 70 is fully closed, the combustion gas does not flow out from the branch pipe 95 to the intercooler 19 side.
[0076]
When the dirt removal processing of the EGR device 88 is executed for a predetermined time, the ECU 46 proceeds to step 106, stops (OFF) the combustion heater 17, fully closes the EGR valve 92, and sets the first one of the three-way valve 97. The port 97a and the second port 97b are communicated, the third port 97c is closed, and the dirt removal process is terminated.
[0077]
In this way, the dirt removal process is executed, and the high-temperature combustion gas of the combustion heater 17 is caused to flow to the EGR device 88, so that the SOF and soot that have adhered and accumulated on the EGR passage 90, the EGR valve 92, and the EGR cooler 89 are accumulated. As a result, the normal operation of the EGR valve 92 can be maintained over a long period of time, the EGR valve 92 can be appropriately controlled, and the heat exchange rate of the EGR cooler 89 is maintained high. can do.
[0078]
Further, the dirt removal process is executed while the engine 1 is stopped, and the entire amount of the combustion gas emitted from the combustion heater 17 is caused to flow to the EGR device 88, and this combustion gas is another gas (for example, intake air of the engine 1). Therefore, the temperature of the combustion gas does not decrease, and the thermal energy of the combustion gas can be efficiently used for removing SOF and soot, which is extremely efficient.
[0079]
【The invention's effect】
According to an internal combustion engine having an EGR device according to the present invention, an EGR device that returns exhaust gas discharged from the internal combustion engine from an exhaust passage to an intake passage, a combustion device that is provided separately from the internal combustion engine and burns fuel, And an introduction mechanism for introducing combustion gas of the combustion device into the EGR device within a predetermined period after the internal combustion engine is stopped from the operating state, thereby improving the gas flow of the EGR device over a long period of time. Therefore, an excellent effect is achieved that the operation control of the EGR device can be appropriately performed.
[0080]
When the temperature measuring means for measuring or predicting the temperature in the EGR apparatus is provided, and the output control of the combustion apparatus is performed based on the temperature measured or predicted by the temperature measuring means, the dirt removal processing of the EGR apparatus is performed. It can be done more efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an internal combustion engine having an EGR device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a three-way valve constituting a part of the introduction mechanism in the embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a combustion heater as a combustion device in the embodiment.
FIG. 4 is a dirt removal processing execution routine for the EGR device in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1. Engine (internal combustion engine)
3. Engine body
5 ... Intake device
7 ... Exhaust device
9 ... Vehicle heater
13 ... Air cleaner
15 ... Turbocharger
15a ... turbocharger compressor
15b ... turbocharger turbine
17 ... Combustion heater (combustion device)
17a ... Cooling water passage of combustion heater
17a ₁ ... Cooling water inlet
17a ₂ ... Cooling water outlet
17b ... Combustion cylinder
17c ... cylindrical partition
17d ... Combustion chamber
17d ₁ ... Air supply port
17d ₂ ... Exhaust outlet
17e ... Fuel supply pipe
19 ... Intercooler
21 ... Intake manifold (intake passage)
23 ... Intake pipe
25 ... Upstream side connecting pipe
27 ... Downstream side connecting pipe
29 ... Mainstream pipe
31 ... Branch pipe for heater
33 ... Air supply path
35 ... Combustion gas discharge passage
37 ... Exhaust manifold (exhaust passage)
39 ... Catalytic converter
40 ... Inlet gas temperature sensor
42 ... exhaust pipe
43 ... Combustion chamber body
43a ... Case body
44 ... Valve device
44a ... Valve
44b ... Drive motor
44c ... Opening / closing mechanism
45 ... Blower fan
46 ... ECU
47 ... Fuel pump
70: Intake throttle valve
84 ... Combustion gas cooler
88 ... EGR device
89 ... EGR cooler
90 ... EGR passage
91 ... Temperature sensor (temperature measuring means)
92 ... EGR valve (introduction mechanism)
95 ... Branch pipe (introduction mechanism)
97 ... Three-way valve (introduction mechanism)
C1: Connection point between the air supply path 33 and the main pipe 29
C2: Connection point between the combustion gas discharge passage 35 and the main pipe 29
W1 ... Water pipeline
W2 ... 〃
W3 ... 〃

Claims

An EGR device having an EGR passage having one end connected to the intake passage of the internal combustion engine and the other end connected to the exhaust passage of the internal combustion engine, and returning exhaust gas discharged from the internal combustion engine from the exhaust passage to the intake passage When,
A combustion device that is provided separately from the internal combustion engine and burns fuel;
After the internal combustion engine is stopped from the operating state and within a period in which the switch of the electric system is in the ON state, the combustion gas of the combustion device is discharged from the connection portion with the intake passage in the EGR device. An introduction mechanism to be introduced into ,
The introduction mechanism introduces the combustion gas of the combustion device into the EGR passage from one end of the EGR passage by introducing the combustion gas of the combustion device upstream of the connection portion of the intake passage with the EGR passage. An internal combustion engine having an EGR device , wherein gas is circulated from one end to the other end of the EGR passage .

The EGR passage is provided with an EGR valve that controls the amount of EGR gas flowing through the EGR passage, and an EGR cooler that cools the EGR gas flowing through the EGR passage. An internal combustion engine having an EGR device according to claim 1 , wherein the internal combustion engine flows through the EGR cooler.

The internal combustion engine having an EGR device according to claim 1, wherein the combustion device is a combustion heater that raises the temperature of an engine-related element of the internal combustion engine.

A deposit amount measuring means for measuring or predicting the amount of deposit deposited on the EGR device is provided, and when the amount of deposit measured or predicted by the deposit amount measuring means exceeds a predetermined amount, the internal combustion engine is controlled by the introduction mechanism. of but claim 1 or 3, characterized in that the combustion gas of the combustion apparatus during the period the switch is in the oN state of and the electrical system even after stopping the operation state is introduced into the EGR device An internal combustion engine having an EGR device.

The internal combustion engine having an EGR device according to claim 4 , wherein the deposit amount measuring means predicts the deposit amount based on a travel distance or a fuel consumption amount.

Temperature measuring means for measuring or predicting the temperature in the EGR apparatus, and when the combustion gas of the combustion apparatus is introduced into the EGR apparatus, the temperature measured or predicted by the temperature measuring means is a predetermined temperature range. The internal combustion engine having an EGR device according to claim 1 or 3 , wherein the output control of the combustion device is performed as described above.