JP4742970B2 - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備え、タービンよりも下流の排気通路とコンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧EGR通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。低圧EGR通路には、タービンや触媒を通過した排気が導入されるため、該低圧EGR通路を流れるEGRガスの温度が低い。そのため、この低圧EGR通路に入り込んだ排気がEGRクーラで冷却されると、該EGRクーラにおいて水の凝縮が起こり、該EGRクーラ等に水が溜まる。ここで、排気中には硫黄成分等が含まれているため、凝縮水中にもこれらの成分が含まれている。これらの成分はEGRクーラを腐食させるため、該EGRクーラの性能を低下させる。   A turbocharger having a turbine in the exhaust passage and a compressor in the intake passage is provided. The exhaust passage downstream of the turbine and the intake passage upstream of the compressor are connected, and a part of the exhaust from the internal combustion engine is used as the intake passage. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine having a low pressure EGR passage for recirculation is known. Since the exhaust gas that has passed through the turbine and the catalyst is introduced into the low pressure EGR passage, the temperature of the EGR gas flowing through the low pressure EGR passage is low. Therefore, when the exhaust gas that has entered the low-pressure EGR passage is cooled by the EGR cooler, water condenses in the EGR cooler, and water accumulates in the EGR cooler or the like. Here, since sulfur components and the like are included in the exhaust gas, these components are also included in the condensed water. Since these components corrode the EGR cooler, the performance of the EGR cooler is degraded.

また、EGRガス中のパティキュレートマター(以下、PMという。)が低圧EGRガス通路、EGRクーラ、またはEGR弁等に付着すると、EGRガスの流量低下やEGRクーラの冷却効率の低下が起こるおそれがある。   Further, if particulate matter (hereinafter referred to as PM) in the EGR gas adheres to the low-pressure EGR gas passage, the EGR cooler, the EGR valve, or the like, there is a possibility that the flow rate of the EGR gas or the cooling efficiency of the EGR cooler may decrease. is there.

以下、凝縮水やPM等の低圧EGRガス通路に付着する物質をまとめてデポジットと称する。   Hereinafter, substances adhering to the low pressure EGR gas passage such as condensed water and PM are collectively referred to as deposit.

また、デポジットが大きな塊となり、その後にその塊が低圧EGR通路から吸気通路へ入り込むと、コンプレッサの変形やインタークーラの詰まりを発生させるおそれがある。   Further, if the deposit becomes a large lump and then the lump enters the intake passage from the low pressure EGR passage, the compressor may be deformed or the intercooler may be clogged.

ここで、車両の減速時やアイドリング時にEGR弁を開くことにより、EGR通路へ多くのEGRガスを流し、これによりEGR通路を掃気する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−116402号公報 特開平11−093781号公報 特開2003−193896号公報 特開2004−150319号公報
Here, a technique is known in which a large amount of EGR gas is caused to flow through the EGR passage by opening the EGR valve during deceleration or idling of the vehicle, thereby scavenging the EGR passage (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-116402 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-093781 JP 2003-193896 A JP 2004-150319 A

しかし、低圧EGR通路では、排気通路側と吸気通路側との圧力差が小さいため、EGR弁を開いただけではEGRガスの流速はあまり上昇しない。そのため、EGR通路での掃気の効果が薄い。したがって、低圧EGR通路ではデポジットを除去することができないおそれがある。   However, since the pressure difference between the exhaust passage side and the intake passage side is small in the low pressure EGR passage, the flow rate of the EGR gas does not increase so much just by opening the EGR valve. For this reason, the effect of scavenging in the EGR passage is small. Therefore, deposits may not be removed in the low pressure EGR passage.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気還流装置において、EGR通路のデポジットをより確実に除去することができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of more reliably removing deposits in an EGR passage in an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気還流装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気還流装置は、
排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備
え、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路内を流れるEGRガスの量を内燃機関または車両の状態に応じて調節するEGRガス量調節手段と、
車両の減速時、内燃機関のフューエルカット時、または内燃機関のアイドル運転時に、前記低圧EGR通路内のEGRガスの流速を、前記EGRガス量調節手段によりEGRガスの量が調節されるときよりも上昇させる流速上昇手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention is:
A turbocharger having a turbine in the exhaust passage and a compressor in the intake passage;
A low-pressure EGR passage that connects an exhaust passage downstream of the turbine and an intake passage upstream of the compressor and recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake passage;
EGR gas amount adjusting means for adjusting the amount of EGR gas flowing in the low pressure EGR passage according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
During deceleration of the vehicle, fuel cut of the internal combustion engine, or idling operation of the internal combustion engine, the flow rate of the EGR gas in the low pressure EGR passage is set higher than when the amount of EGR gas is adjusted by the EGR gas amount adjusting means. A flow rate increasing means for increasing,
It is characterized by providing.

EGRガス量調節手段は、例えば内燃機関の回転数および負荷に応じてEGRガスの量を調節する。通常はこのEGRガス量調節手段によりEGRガスの量が調節されている。ここでいう通常とは、流速上昇手段によりEGRガスの流速が上昇されるとき以外のときである。   The EGR gas amount adjusting means adjusts the amount of EGR gas according to, for example, the rotational speed and load of the internal combustion engine. Usually, the amount of EGR gas is adjusted by the EGR gas amount adjusting means. The normal here is a time other than when the flow rate of the EGR gas is increased by the flow rate increasing means.

流速上昇手段が、車両の減速時、内燃機関のフューエルカット時、または内燃機関のアイドル運転時にEGRガスの流速を上昇させるのは、このような状態ではドライバビリティ又は燃費に与える影響が小さいからである。ドライバビリティ又は燃費に与える影響が小さな状態であれば、他の状態のときにEGRガスの流速を上昇させてもよい。また、ドライバビリティ又は燃費よりも、デポジットの除去を優先させる場合には、車両の減速時、内燃機関のフューエルカット時、または内燃機関のアイドル運転時にEGRガスの流速を上昇させてもよい。   The reason why the flow rate increasing means increases the flow rate of the EGR gas when the vehicle is decelerated, when the fuel cut of the internal combustion engine, or when the internal combustion engine is idling is because the influence on drivability or fuel consumption is small in such a state. is there. If the influence on drivability or fuel consumption is small, the flow rate of the EGR gas may be increased in other states. In addition, when priority is given to deposit removal over drivability or fuel consumption, the flow rate of EGR gas may be increased during deceleration of the vehicle, fuel cut of the internal combustion engine, or idle operation of the internal combustion engine.

低圧EGR通路にはタービン等を通過した後の温度の低いEGRガスが流れるため、EGRクーラで発生した凝縮水が蒸発し難い。また、EGRガスの流速も遅い。これに対し、流速上昇手段はEGRガスの流速を上昇させる。これにより、低圧EGR通路内のデポジットを飛散させることができるので、飛散させたデポジットを吸気通路内に排出することができる。吸気通路内に排出されたデポジットは内燃機関に吸入される。そして、デポジットが小さいうちに低圧EGR通路内のEGRガスの流速を上昇させることにより、デポジットによるコンプレッサ等の機能低下を抑制することができる。   Since the EGR gas having a low temperature after passing through the turbine or the like flows through the low-pressure EGR passage, the condensed water generated in the EGR cooler is difficult to evaporate. Also, the flow rate of EGR gas is slow. On the other hand, the flow rate increasing means increases the flow rate of EGR gas. Thereby, since the deposit in the low pressure EGR passage can be scattered, the scattered deposit can be discharged into the intake passage. Deposits discharged into the intake passage are sucked into the internal combustion engine. Further, by increasing the flow rate of the EGR gas in the low-pressure EGR passage while the deposit is small, it is possible to suppress deterioration of the function of the compressor or the like due to the deposit.

本発明においては、前記低圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する低圧EGR弁と、
前記低圧EGR通路が接続される箇所よりも下流の前記排気通路を流通する排気の量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する排気絞り弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記低圧EGR弁を全閉でない開度とし且つ前記排気絞り弁の開度を前記排気絞り弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側としてEGRガスの流速を上昇させることができる。
In the present invention, a low pressure EGR valve that adjusts the amount of EGR gas flowing through the low pressure EGR passage;
An exhaust throttle valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing through the exhaust passage downstream from the location where the low-pressure EGR passage is connected;
An exhaust throttle valve opening adjusting means for adjusting the opening of the exhaust throttle valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The flow rate increasing means increases the flow rate of EGR gas so that the low pressure EGR valve is not fully closed and the opening of the exhaust throttle valve is closed compared to when the exhaust throttle valve opening adjusting means is adjusted. Can be made.

低圧EGR弁は、全開、全閉、さらには全開から全閉までの任意の開度とすることができ、この開度が調節されることによりEGRガスの流量が調節される。そして、低圧EGR弁を全閉でない開度としておけば、低圧EGR通路にEGRガスを流すことができる。そして、排気絞り弁を閉じ側若しくは全閉とすることにより、該排気絞り弁よりも内燃機関側の排気通路内の圧力を上昇させることができる。これにより、排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなるので、低圧EGR通路を流れるEGRガスの流速を上昇させることができる。   The low-pressure EGR valve can be fully opened, fully closed, or any opening from fully open to fully closed, and the flow rate of EGR gas is adjusted by adjusting the opening. If the low-pressure EGR valve is set to an opening degree that is not fully closed, EGR gas can flow through the low-pressure EGR passage. By setting the exhaust throttle valve to the closed side or fully closed, the pressure in the exhaust passage closer to the internal combustion engine than the exhaust throttle valve can be increased. Thereby, since the pressure difference between the exhaust passage side and the intake passage side becomes large, the flow rate of the EGR gas flowing through the low pressure EGR passage can be increased.

本発明においては、前記低圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する低圧EGR弁と、
前記低圧EGR通路が接続される箇所よりも上流の前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
前記吸気絞り弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する吸気絞り弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記低圧EGR弁を全閉でない開度とし且つ前記吸気絞り弁の開度を前記吸気絞り弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側としてEGRガスの流速を上昇させることができる。
In the present invention, a low pressure EGR valve that adjusts the amount of EGR gas flowing through the low pressure EGR passage;
An intake throttle valve that adjusts the amount of intake air that flows through the intake passage upstream from the point where the low-pressure EGR passage is connected;
An intake throttle valve opening adjusting means for adjusting the opening of the intake throttle valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The flow rate increasing means increases the flow rate of EGR gas so that the low pressure EGR valve is not fully closed and the opening of the intake throttle valve is more closed than when the intake throttle valve opening adjusting means is adjusted. Can be made.

前記したように、低圧EGR弁を全閉でない開度としておけば、低圧EGR通路にEGRガスを流すことができる。そして、吸気絞り弁を閉じ側若しくは全閉とすることにより、該吸気絞り弁よりも内燃機関側の吸気通路内の圧力を下降させることができる。これにより、排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなるので、低圧EGR通路を流れるEGRガスの流速を上昇させることができる。   As described above, if the low-pressure EGR valve is set to an opening degree that is not fully closed, EGR gas can flow through the low-pressure EGR passage. By setting the intake throttle valve to the closed side or fully closed, the pressure in the intake passage on the internal combustion engine side than the intake throttle valve can be lowered. Thereby, since the pressure difference between the exhaust passage side and the intake passage side becomes large, the flow rate of the EGR gas flowing through the low pressure EGR passage can be increased.

本発明においては、前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧EGR通路と、
前記高圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する高圧EGR弁と、
前記高圧EGR弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する高圧EGR弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記高圧EGR弁の開度を前記高圧EGR弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側とすることができる。
In the present invention, a high-pressure EGR passage that connects an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor and recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake passage;
A high pressure EGR valve for adjusting the amount of EGR gas flowing through the high pressure EGR passage;
High pressure EGR valve opening degree adjusting means for adjusting the opening degree of the high pressure EGR valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The flow rate increasing means may make the opening of the high pressure EGR valve closer to the closing side than when the high pressure EGR valve opening adjusting means is adjusted.

高圧EGR通路では、排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなることがあるため、排気の流速が速くなることがある。また、EGRガスの温度も高い。これらの理由から、高圧EGR通路では、低圧EGR通路よりも凝縮水が発生し難い。また、凝縮水が発生したとしても直ぐに蒸発するので、PMも付着し難い。さらに、例えデポジットが付着して大きな塊となって吸気通路に排出されても、該塊はコンプレッサ等を通過しないため、これらの機能低下はほとんどない。そのため、低圧EGR通路のようにわざわざEGRガスの流速を上昇させる必要はほとんどない。   In the high-pressure EGR passage, the pressure difference between the exhaust passage side and the intake passage side may become large, and thus the exhaust flow velocity may increase. Moreover, the temperature of EGR gas is also high. For these reasons, condensed water is less likely to be generated in the high pressure EGR passage than in the low pressure EGR passage. Further, even if condensed water is generated, it evaporates immediately, so that it is difficult for PM to adhere. Furthermore, even if the deposit adheres and becomes a large lump and is discharged into the intake passage, the lump does not pass through the compressor or the like, so that these functions are hardly deteriorated. Therefore, unlike the low pressure EGR passage, there is almost no need to increase the flow rate of the EGR gas.

一方、高圧EGR通路にEGRガスが流れると、該高圧EGR通路よりも下流の排気通路へ流れる排気の量が減少する。そのため、低圧EGR通路に流れるEGRガスの量も減少してしまう。これに対し、低圧EGR通路内のEGRガスの流速を上昇させるときには、高圧EGRガス通路へEGRガスを流さないようにする。これにより、低圧EGR通路を流れるEGRガスの量の減少を抑制することができるので、デポジットを吸気通路へより排出させることができる。   On the other hand, when the EGR gas flows through the high-pressure EGR passage, the amount of exhaust flowing into the exhaust passage downstream of the high-pressure EGR passage decreases. Therefore, the amount of EGR gas flowing through the low pressure EGR passage is also reduced. On the other hand, when increasing the flow rate of the EGR gas in the low pressure EGR passage, the EGR gas is prevented from flowing into the high pressure EGR gas passage. Thereby, since the reduction | decrease of the quantity of EGR gas which flows through a low pressure EGR channel | path can be suppressed, a deposit can be discharged | emitted more to an intake passage.

なお、本発明においては、前記低圧EGR弁の開度を、内燃機関または車両の状態に応じて調節されるときよりも開き側としてEGRガスの流速を上昇させてもよい。   In the present invention, the flow rate of the EGR gas may be increased by opening the low-pressure EGR valve more open than when the opening is adjusted in accordance with the state of the internal combustion engine or the vehicle.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、EGR通路のデポジットをより確実に除去することができる。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention can more reliably remove the deposit in the EGR passage.

以下、本発明に係る内燃機関の排気還流装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its intake / exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four cylinders 2.

内燃機関1には、吸気管3および排気管4が接続されている。この吸気管3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサハウジング5aが設けられている。また、コンプレッサハウジング5aよりも上流の吸気管3には、該吸気管3内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が設けられている。このエアフローメータ7により、内燃機関1の吸入空気量が測定される。   An intake pipe 3 and an exhaust pipe 4 are connected to the internal combustion engine 1. In the middle of the intake pipe 3, a compressor housing 5a of a turbocharger 5 that operates using exhaust energy as a drive source is provided. An air flow meter 7 is provided in the intake pipe 3 upstream of the compressor housing 5a to output a signal corresponding to the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 3. The air flow meter 7 measures the intake air amount of the internal combustion engine 1.

コンプレッサハウジング5aよりも下流の吸気管3には、吸気と大気とで熱交換を行うインタークーラ8が設けられている。また、エアフローメータ7よりも下流で且つコンプレッサハウジング5aよりも上流の吸気管3には、該吸気管3内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁9が設けられている。この吸気絞り弁9は、電動アクチュエータにより開閉される。   The intake pipe 3 downstream of the compressor housing 5a is provided with an intercooler 8 that exchanges heat between the intake air and the atmosphere. An intake throttle valve 9 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 3 is provided in the intake pipe 3 downstream of the air flow meter 7 and upstream of the compressor housing 5a. The intake throttle valve 9 is opened and closed by an electric actuator.

一方、排気管4の途中には、前記ターボチャージャ5のタービンハウジング5bが設けられている。また、タービンハウジング5bよりも下流の排気管4には、パティキュレートフィルタ(以下、単にフィルタという。)10が設けられている。このフィルタ10にはNOx触媒が担持されている。   On the other hand, a turbine housing 5 b of the turbocharger 5 is provided in the middle of the exhaust pipe 4. Further, a particulate filter (hereinafter simply referred to as a filter) 10 is provided in the exhaust pipe 4 downstream of the turbine housing 5b. The filter 10 carries a NOx catalyst.

フィルタ10よりも下流の排気管4には、該排気管4内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁11が設けられている。この排気絞り弁11は、電動アクチュエータにより開閉される。   The exhaust pipe 4 downstream of the filter 10 is provided with an exhaust throttle valve 11 that adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4. The exhaust throttle valve 11 is opened and closed by an electric actuator.

そして、内燃機関1には、排気管4内を流通する排気の一部を低圧で吸気管3へ再循環させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、および低圧EGRクーラ33を備えて構成されている。   The internal combustion engine 1 is provided with a low pressure EGR device 30 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 to the intake pipe 3 at a low pressure. The low pressure EGR device 30 includes a low pressure EGR passage 31, a low pressure EGR valve 32, and a low pressure EGR cooler 33.

低圧EGR通路31は、フィルタ10よりも下流で且つ排気絞り弁11よりも上流の排気管4と、コンプレッサハウジング5aよりも上流且つ吸気絞り弁9よりも下流の吸気管3と、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を通って再循環される排気を低圧EGRガスと称している。また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31の通路断面積を変更することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を変更する。さらに、低圧EGRクーラ33は、該低圧EGRクーラ33を通過する低圧EGRガスと、内燃機関1の冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。   The low pressure EGR passage 31 connects the exhaust pipe 4 downstream of the filter 10 and upstream of the exhaust throttle valve 11 and the intake pipe 3 upstream of the compressor housing 5a and downstream of the intake throttle valve 9. Yes. Through this low pressure EGR passage 31, the exhaust gas is recirculated at a low pressure. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the low pressure EGR passage 31 is referred to as low pressure EGR gas. The low pressure EGR valve 32 changes the amount of the low pressure EGR gas flowing through the low pressure EGR passage 31 by changing the passage sectional area of the low pressure EGR passage 31. Further, the low pressure EGR cooler 33 exchanges heat between the low pressure EGR gas passing through the low pressure EGR cooler 33 and the cooling water of the internal combustion engine 1 to lower the temperature of the low pressure EGR gas.

また、内燃機関1には、排気管4内を流通する排気の一部を高圧で吸気管3へ再循環させる高圧EGR装置40が備えられている。この高圧EGR装置40は、高圧EGR通路41、高圧EGR弁42、および高圧EGRクーラ43を備えて構成されている。   Further, the internal combustion engine 1 is provided with a high pressure EGR device 40 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 4 to the intake pipe 3 at a high pressure. The high pressure EGR device 40 includes a high pressure EGR passage 41, a high pressure EGR valve 42, and a high pressure EGR cooler 43.

高圧EGR通路41は、タービンハウジング5bよりも上流側の排気管4と、コンプレッサハウジング5aよりも下流の吸気管3と、を接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧EGR通路41を通って再循環される排気を高圧EGRガスと称している。また、高圧EGR弁42は、高圧
EGR通路41の通路断面積を変更することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの量を変更する。さらに、高圧EGRクーラ43は、該高圧EGRクーラ43を通過する高圧EGRガスと、内燃機関1の冷却水とで熱交換をして、該高圧EGRガスの温度を低下させる。
The high-pressure EGR passage 41 connects the exhaust pipe 4 upstream of the turbine housing 5b and the intake pipe 3 downstream of the compressor housing 5a. Exhaust gas is recirculated at high pressure through the high pressure EGR passage 41. In this embodiment, the exhaust gas recirculated through the high pressure EGR passage 41 is referred to as high pressure EGR gas. The high pressure EGR valve 42 changes the amount of the high pressure EGR gas flowing through the high pressure EGR passage 41 by changing the passage cross-sectional area of the high pressure EGR passage 41. Further, the high-pressure EGR cooler 43 exchanges heat between the high-pressure EGR gas passing through the high-pressure EGR cooler 43 and the cooling water of the internal combustion engine 1 to reduce the temperature of the high-pressure EGR gas.

以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU20が併設されている。このECU20は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。また、ECU20には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル14を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ15、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ16が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。一方、ECU20には、吸気絞り弁9、排気絞り弁11、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42が電気配線を介して接続されており、該ECU20によりこれらの機器が制御される。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 20 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 20 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver. In addition to the above sensor, the ECU 20 outputs an electric signal corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal 14 by the driver, and an accelerator opening sensor 15 that can detect the engine load, and a crank position that detects the engine speed. Sensors 16 are connected via electric wiring, and output signals from these various sensors are input to the ECU 20. On the other hand, the intake throttle valve 9, the exhaust throttle valve 11, the low pressure EGR valve 32, and the high pressure EGR valve 42 are connected to the ECU 20 through electrical wiring, and these devices are controlled by the ECU 20.

例えば、ECU20は通常、内燃機関1の吸入空気量が目標値となるように、低圧EGR弁32および高圧EGR弁42を制御する。すなわち、エアフローメータ7により検出される吸入空気量が、機関回転数と機関負荷とから決定される目標値となるように、低圧EGR弁32および高圧EGR弁42の開度が調節される。また、例えば、機関回転数と、機関負荷と、NOxの発生を抑制し得る低圧EGR弁32および高圧EGR弁42の開
度と、の関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、通常は該マップに基づいて低圧EGR弁32および高圧EGR弁42の開度を調節してもよい。なお、本実施例においては、このように低圧EGRガスの量を調節するECU20が、本発明におけるEGRガス量調節手段に相当する。また、本実施例においては、このように高圧EGR弁42の開度を調節するECU20が、本発明における高圧EGR弁開度調節手段に相当する。
For example, the ECU 20 normally controls the low pressure EGR valve 32 and the high pressure EGR valve 42 so that the intake air amount of the internal combustion engine 1 becomes a target value. That is, the opening degree of the low pressure EGR valve 32 and the high pressure EGR valve 42 is adjusted so that the intake air amount detected by the air flow meter 7 becomes a target value determined from the engine speed and the engine load. Further, for example, the relationship between the engine speed, the engine load, and the opening degrees of the low pressure EGR valve 32 and the high pressure EGR valve 42 that can suppress the generation of NOx is obtained in advance through experiments or the like, and is normally mapped. The opening degree of the low pressure EGR valve 32 and the high pressure EGR valve 42 may be adjusted based on the map. In this embodiment, the ECU 20 that adjusts the amount of the low-pressure EGR gas in this way corresponds to the EGR gas amount adjusting means in the present invention. In the present embodiment, the ECU 20 that adjusts the opening degree of the high pressure EGR valve 42 in this way corresponds to the high pressure EGR valve opening degree adjusting means in the present invention.

また、同様に、ECU20は通常、内燃機関1の運転状態(例えば機関回転数及び機関負荷)または車両の状態に基づいて吸気絞り弁9及び排気絞り弁11の開度を調節する。なお、本実施例においては、このように排気絞り弁11の開度を調節するECU20が、本発明における排気絞り弁開度調節手段に相当する。また、本実施例においては、このように吸気絞り弁9の開度を調節するECU20が、本発明における吸気絞り弁開度調節手段に相当する。   Similarly, the ECU 20 normally adjusts the opening degree of the intake throttle valve 9 and the exhaust throttle valve 11 based on the operating state (for example, engine speed and engine load) of the internal combustion engine 1 or the state of the vehicle. In this embodiment, the ECU 20 that adjusts the opening of the exhaust throttle valve 11 in this way corresponds to the exhaust throttle valve opening adjusting means in the present invention. In this embodiment, the ECU 20 that adjusts the opening of the intake throttle valve 9 in this way corresponds to the intake throttle valve opening adjusting means in the present invention.

そして、本実施例においては、車両の減速時、内燃機関1のフューエルカット時または内燃機関1のアイドル運転時において、排気絞り弁11を全閉とし、低圧EGR弁を全開とし、且つ高圧EGR弁42を全閉とする。   In this embodiment, the exhaust throttle valve 11 is fully closed, the low pressure EGR valve is fully opened, and the high pressure EGR valve is when the vehicle is decelerated, the fuel cut of the internal combustion engine 1 or the idle operation of the internal combustion engine 1 is performed. 42 is fully closed.

車両の減速時、内燃機関1のフューエルカット時または内燃機関1のアイドル運転時において行なうのは、このような場合にはドライバビリティおよび燃費に与える影響が少ないからである。すなわち、これ以外の状態で排気絞り弁11を全閉とすると、排気管4内の圧力損失が大きくなるため、ドライバビリティの悪化や燃費の悪化が起こるおそれがある。   The reason why the vehicle is decelerated, the fuel cut of the internal combustion engine 1 or the idling operation of the internal combustion engine 1 is because the influence on drivability and fuel consumption is small in such a case. That is, if the exhaust throttle valve 11 is fully closed in a state other than this, the pressure loss in the exhaust pipe 4 increases, so that drivability and fuel consumption may be deteriorated.

そして、ドライバビリティおよび燃費に与える影響が小さい運転状態において排気絞り弁11を全閉とすることにより、該排気絞り弁11よりも上流の排気管4内の圧力が上昇する。そうすると、低圧EGR通路31の排気管4側を吸気管3側との圧力差が大きくなる。また、高圧EGR弁42を全閉とするので、排気管4内の排気が高圧EGR通路41へ流入することを防止できる。これにより、排気管4内の圧力を更に高めることができる。これらにより、低圧EGR通路31内の低圧EGRガスの流速が速くなる。そのため、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、低圧EGRクーラ33に付着しているデポジッ
トを飛散させ、さらには排気の流れに乗せて吸気管3へ排出することができる。
Then, when the exhaust throttle valve 11 is fully closed in an operating state having a small influence on drivability and fuel consumption, the pressure in the exhaust pipe 4 upstream of the exhaust throttle valve 11 increases. Then, the pressure difference between the exhaust pipe 4 side of the low pressure EGR passage 31 and the intake pipe 3 side becomes large. Further, since the high pressure EGR valve 42 is fully closed, the exhaust in the exhaust pipe 4 can be prevented from flowing into the high pressure EGR passage 41. Thereby, the pressure in the exhaust pipe 4 can be further increased. Thus, the flow rate of the low pressure EGR gas in the low pressure EGR passage 31 is increased. Therefore, deposits adhering to the low pressure EGR passage 31, the low pressure EGR valve 32, and the low pressure EGR cooler 33 can be scattered and further discharged onto the intake pipe 3 on the exhaust flow.

なお、排気絞り弁11は全閉とせずに閉じ側としてもよい。閉じ側とは、通常の運転状態よりも閉じ側であり、低圧EGR通路31内のデポジットを排出させる必要がないときで且つ車両の減速時、内燃機関1のフューエルカット時または内燃機関1のアイドル運転時において調節される排気絞り弁11の開度よりも閉じ側であることを示している。同様に、低圧EGR弁32は開き側としてもよく、高圧EGR弁42は閉じ側としてもよい。また、低圧EGRガスの流速を高める直前の低圧EGR弁32、高圧EGR弁42、および排気絞り弁11の開度に対して、閉じ側または開き側としてもよい。これらによっても、低圧EGR通路31の排気管4側と吸気管3側との圧力差を大きくすることができるからである。   The exhaust throttle valve 11 may be closed instead of being fully closed. The closed side is a closed side with respect to the normal operation state, and when the deposit in the low pressure EGR passage 31 does not need to be discharged and when the vehicle is decelerated, when the fuel cut of the internal combustion engine 1 or when the internal combustion engine 1 is idle It shows that it is closer to the opening side than the opening of the exhaust throttle valve 11 adjusted during operation. Similarly, the low pressure EGR valve 32 may be on the open side, and the high pressure EGR valve 42 may be on the close side. Further, the opening of the low pressure EGR valve 32, the high pressure EGR valve 42, and the exhaust throttle valve 11 immediately before increasing the flow rate of the low pressure EGR gas may be set to the closed side or the open side. This is also because the pressure difference between the exhaust pipe 4 side and the intake pipe 3 side of the low pressure EGR passage 31 can be increased.

次に、本実施例に係る低圧EGRガスの流速上昇制御のフローについて説明する。図2は、本実施例に係る低圧EGRガスの流速上昇制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。   Next, the flow of the flow rate increase control of the low pressure EGR gas according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of flow rate increase control of the low pressure EGR gas according to the present embodiment. This routine is repeatedly executed every predetermined time.

ステップS101では、低圧EGRガスの流速を上昇させる条件が成立しているか否か判定される。   In step S101, it is determined whether a condition for increasing the flow rate of the low-pressure EGR gas is satisfied.

本ステップでは、車両の減速時、内燃機関1のフューエルカット時または内燃機関1のアイドル運転時であるか否か判定される。すなわち、ドライバビリティおよび燃費に与える影響が小さいか否か判定される。   In this step, it is determined whether the vehicle is decelerating, the fuel cut of the internal combustion engine 1 or the idling operation of the internal combustion engine 1. That is, it is determined whether the influence on drivability and fuel consumption is small.

ステップS101で肯定判定がなされた場合にはステップS102へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。   If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, whereas if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.

ステップS102では、低圧EGR通路掃除条件が成立しているか否か判定される。低圧EGR通路掃除条件とは、例えば低圧EGR通路31に付着しているデポジットの量が閾値を超えた場合である。閾値は、デポジットが大きな塊となって吸気管3に流れ込むと、ターボチャージャ5やインタークーラ8等の機能低下を招くことから、これらのおそれのない値として決定される。また、低圧EGR通路31の掃除を頻繁に行なう必要がないことによっても決定される。   In step S102, it is determined whether or not a low pressure EGR passage cleaning condition is satisfied. The low pressure EGR passage cleaning condition is, for example, a case where the amount of deposit attached to the low pressure EGR passage 31 exceeds a threshold value. The threshold value is determined as a value that does not have these fears because if the deposit flows into the intake pipe 3 as a large lump, the functions of the turbocharger 5 and the intercooler 8 are reduced. It is also determined by the fact that the low pressure EGR passage 31 does not need to be frequently cleaned.

デポジットの量は、例えば前回に低圧EGRガスの流速が速められてからの経過時間に基づいて簡易的に求めてもよい。また、機関回転数及び機関負荷とデポジットの付着量との関係を予め求めてマップ化しておき、該マップから求まるデポジットの付着量を積算してもとめてもよい。   For example, the amount of deposit may be simply obtained based on the elapsed time since the flow velocity of the low-pressure EGR gas was increased last time. Alternatively, the relationship between the engine speed and the engine load and the deposit amount may be obtained in advance and mapped, and the deposit amount obtained from the map may be integrated.

ステップS102で肯定判定がなされた場合にはステップS103へ進み、一方否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。   If an affirmative determination is made in step S102, the process proceeds to step S103, whereas if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.

ステップS103では、低圧EGR弁32が開き側または全開とされ、且つ高圧EGR弁42がECU20により調節されるよりも閉じ側または全閉とされる。すなわち、低圧EGRガスが流れやすくされる。   In step S103, the low pressure EGR valve 32 is opened or fully opened, and the high pressure EGR valve 42 is closed or fully closed rather than being adjusted by the ECU 20. That is, the low pressure EGR gas is easily flowed.

ステップS104では、排気絞り弁11が全閉とされる。なお、排気絞り弁11を最も閉じ側としたときでも排気の通路が確保されている場合には、該最も閉じ側としたときを全閉と称してもよい。   In step S104, the exhaust throttle valve 11 is fully closed. If the exhaust passage is secured even when the exhaust throttle valve 11 is on the most closed side, the most closed side may be referred to as fully closed.

ステップS104の処理により、低圧EGR通路31の排気管4側と吸気管3側との圧
力差が大きくなるため、低圧EGRガスの流速が上昇する。
Due to the processing in step S104, the pressure difference between the exhaust pipe 4 side and the intake pipe 3 side of the low pressure EGR passage 31 is increased, so that the flow rate of the low pressure EGR gas is increased.

このようにして、低圧EGR通路31内の低圧EGRガスの流速を上昇させることができるので、該低圧EGR通路31内に付着しているデポジットを速やかに飛散させ、除去することができる。また、デポジットが多くなる前にデポジットを除去するため、吸気管3に備わる部材の機能低下を抑制することができる。なお、本実施例においては本ルーチンを実行するECU20が、本発明における流速上昇手段に相当する。   In this way, the flow rate of the low-pressure EGR gas in the low-pressure EGR passage 31 can be increased, so that deposits adhering to the low-pressure EGR passage 31 can be quickly scattered and removed. Further, since the deposit is removed before the deposit increases, it is possible to suppress the functional deterioration of the members provided in the intake pipe 3. In this embodiment, the ECU 20 that executes this routine corresponds to the flow speed increasing means in the present invention.

なお、本実施例では、低圧EGRガスの流速を上昇させるときに、排気絞り弁11を閉じているが、これに代えて又はこれと共に、吸気絞り弁9を閉じるようにしてもよい。すなわち、前記ステップS104において、排気絞り弁11の代わりに吸気絞り弁9を閉じてもよいし、排気絞り弁11および吸気絞り弁9の両方を閉じてもよい。吸気絞り弁9を閉じることによっても、低圧EGR通路31の上流側と下流側との圧力差を大きくすることができるので、低圧EGRガスの流速を上昇させることができる。吸気絞り弁9を閉じる条件は、排気絞り弁11を閉じるときと同じである。   In this embodiment, the exhaust throttle valve 11 is closed when the flow rate of the low-pressure EGR gas is increased, but the intake throttle valve 9 may be closed instead of or together with this. That is, in step S104, the intake throttle valve 9 may be closed instead of the exhaust throttle valve 11, or both the exhaust throttle valve 11 and the intake throttle valve 9 may be closed. Also by closing the intake throttle valve 9, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the low pressure EGR passage 31 can be increased, so that the flow rate of the low pressure EGR gas can be increased. The conditions for closing the intake throttle valve 9 are the same as those for closing the exhaust throttle valve 11.

また、吸気絞り弁9のみを閉じる場合には、排気絞り弁11を設ける必要はない。また排気絞り弁11は、低圧EGR通路31が排気管4に接続される箇所よりも内燃機関1側の排気管4に取り付けられていてもよい。このような所に排気絞り弁11が取り付けられていても、低圧EGR通路31内の圧力差を大きくすることができる。また、排気絞り弁11の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。   Further, when only the intake throttle valve 9 is closed, it is not necessary to provide the exhaust throttle valve 11. Further, the exhaust throttle valve 11 may be attached to the exhaust pipe 4 closer to the internal combustion engine 1 than the location where the low pressure EGR passage 31 is connected to the exhaust pipe 4. Even if the exhaust throttle valve 11 is attached in such a place, the pressure difference in the low pressure EGR passage 31 can be increased. Moreover, the selection range of the attachment location of the exhaust throttle valve 11 can be widened.

さらに、排気絞り弁11のみを閉じる場合には、吸気絞り弁9を設ける必要はない。また吸気絞り弁9は、低圧EGR通路31が吸気管3に接続される箇所よりも内燃機関1側の吸気管3に取り付けられていてもよい。このような所に吸気絞り弁9が取り付けられていても、低圧EGR通路31内の圧力差を大きくすることができる。また、吸気絞り弁9の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。   Further, when only the exhaust throttle valve 11 is closed, it is not necessary to provide the intake throttle valve 9. Further, the intake throttle valve 9 may be attached to the intake pipe 3 on the internal combustion engine 1 side than the portion where the low pressure EGR passage 31 is connected to the intake pipe 3. Even if the intake throttle valve 9 is attached in such a place, the pressure difference in the low pressure EGR passage 31 can be increased. Moreover, the selection range of the attachment location of the intake throttle valve 9 can be widened.

実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to an embodiment is applied and an intake / exhaust system thereof. 実施例に係る低圧EGRガスの流速上昇制御のフローを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the flow of flow-rate raise control of the low pressure EGR gas which concerns on an Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 気筒
3 吸気管
4 排気管
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサハウジング
5b タービンハウジング
7 エアフローメータ
8 インタークーラ
9 吸気絞り弁
10 フィルタ
11 排気絞り弁
14 アクセルペダル
15 アクセル開度センサ
16 クランクポジションセンサ
20 ECU
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
43 高圧EGRクーラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder 3 Intake pipe 4 Exhaust pipe 5 Turbocharger 5a Compressor housing 5b Turbine housing 7 Air flow meter 8 Intercooler 9 Intake throttle valve 10 Filter 11 Exhaust throttle valve 14 Accelerator pedal 15 Accelerator opening sensor 16 Crank position sensor 20 ECU
30 Low pressure EGR device 31 Low pressure EGR passage 32 Low pressure EGR valve 33 Low pressure EGR cooler 40 High pressure EGR device 41 High pressure EGR passage 42 High pressure EGR valve 43 High pressure EGR cooler

Claims (4)

排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備え、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記コンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路内を流れるEGRガスの量を内燃機関または車両の状態に応じて調節するEGRガス量調節手段と、
車両の減速時、または内燃機関のフューエルカット時に、前記低圧EGR通路内のEGRガスの流速を、前記EGRガス量調節手段によりEGRガスの量が調節されるときよりも上昇させる流速上昇手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
A turbocharger having a turbine in the exhaust passage and a compressor in the intake passage;
A low-pressure EGR passage that connects an exhaust passage downstream of the turbine and an intake passage upstream of the compressor and recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake passage;
EGR gas amount adjusting means for adjusting the amount of EGR gas flowing in the low pressure EGR passage according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
During deceleration of the vehicle, or during fuel cut of the engine, a flow rate rise means for raising than when the flow rate of EGR gas in the low-pressure EGR passage, the amount of EGR gas is adjusted by the EGR gas amount regulating means,
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising:
前記低圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する低圧EGR弁と、
前記低圧EGR通路が接続される箇所よりも下流の前記排気通路を流通する排気の量を調節する排気絞り弁と、
前記排気絞り弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する排気絞り弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記低圧EGR弁を全閉でない開度とし且つ前記排気絞り弁の開度を前記排気絞り弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側としてEGRガスの流速を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。
A low pressure EGR valve for adjusting the amount of EGR gas flowing through the low pressure EGR passage;
An exhaust throttle valve that adjusts the amount of exhaust gas flowing through the exhaust passage downstream from the location where the low-pressure EGR passage is connected;
An exhaust throttle valve opening adjusting means for adjusting the opening of the exhaust throttle valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The flow rate increasing means increases the flow rate of EGR gas so that the low pressure EGR valve is not fully closed and the opening of the exhaust throttle valve is closed compared to when the exhaust throttle valve opening adjusting means is adjusted. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
前記低圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する低圧EGR弁と、
前記低圧EGR通路が接続される箇所よりも上流の前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
前記吸気絞り弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する吸気絞り弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記低圧EGR弁を全閉でない開度とし且つ前記吸気絞り弁の開度を前記吸気絞り弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側としてEGRガスの流速を上昇させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。
A low pressure EGR valve for adjusting the amount of EGR gas flowing through the low pressure EGR passage;
An intake throttle valve that adjusts the amount of intake air that flows through the intake passage upstream from the point where the low-pressure EGR passage is connected;
An intake throttle valve opening adjusting means for adjusting the opening of the intake throttle valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The flow rate increasing means increases the flow rate of EGR gas so that the low pressure EGR valve is not fully closed and the opening of the intake throttle valve is more closed than when the intake throttle valve opening adjusting means is adjusted. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein
前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧EGR通路と、
前記高圧EGR通路を流通するEGRガスの量を調節する高圧EGR弁と、
前記高圧EGR弁の開度を内燃機関または車両の状態に応じて調節する高圧EGR弁開度調節手段と、
をさらに備え、
前記流速上昇手段は、前記高圧EGR弁の開度を前記高圧EGR弁開度調節手段により調節されるときよりも閉じ側とすることを特徴とする請求項2または3に記載の内燃機関の排気還流装置。
A high-pressure EGR passage that connects an exhaust passage upstream of the turbine and an intake passage downstream of the compressor and recirculates part of the exhaust from the internal combustion engine to the intake passage;
A high pressure EGR valve for adjusting the amount of EGR gas flowing through the high pressure EGR passage;
High pressure EGR valve opening degree adjusting means for adjusting the opening degree of the high pressure EGR valve according to the state of the internal combustion engine or the vehicle;
Further comprising
The exhaust of the internal combustion engine according to claim 2 or 3, wherein the flow rate increasing means makes the opening degree of the high pressure EGR valve closer to the closing side than when adjusted by the high pressure EGR valve opening degree adjusting means. Reflux apparatus.
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