JP5672139B2 - 内燃機関のｅｇｒシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation排出ガス再循環）システムに関し、特に、ＥＧＲクーラの内部を洗浄するために液体を噴射する液体噴射手段を備える内燃機関のＥＧＲシステムに関する。

車両用内燃機関の排気浄化性能に対する要求の高度化に伴って、ＮＯｘ低減および燃費向上に効果的な排出ガス再循環を行うＥＧＲシステムを搭載した内燃機関が普及してきている。ＥＧＲシステムでは、高温のＥＧＲガスが多量に吸気に混合されると、吸気充填効率が低下して内燃機関の出力が下がってしまうおそれがある。このため、再循環される排気の温度を下げるＥＧＲクーラが多用されている。

ＥＧＲクーラは、一般に、ケース内にステンレス製の冷却管を設けて構成される。そして、冷却管の内部に排気再循環される排出ガスを流通させるとともに、冷却管の外部に冷却水を流通させる。そして、冷却管の壁部を介在して、排出ガスと冷却水との間で熱交換が行われ、これにより吸気側に再循環される排出ガスが冷却されるようになっている。

近年ではＥＧＲガスの導入量の更なる増加に伴い、ＥＧＲクーラの冷却能力の向上が望まれている。そこで、ＥＧＲクーラの冷却能力を高めるために、冷却管の内部に適宜な一定量の水を噴射する液体噴射手段を備えたＥＧＲクーラが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

このＥＧＲクーラによれば、液体噴射手段により噴射された水が、高温のＥＧＲガスに晒されて瞬時に蒸発する。この時の水の気化潜熱によりＥＧＲガスの温度が大幅に低下されるので、ＥＧＲクーラの冷却能力を大幅に強化することができる。しかも、冷却管に水が直接噴射されることにより、冷却管の内壁に付着している煤が洗い流される。これにより、冷却管の内壁に煤が堆積することによる熱交換効率の低下が防止される。

一方、排出ガスは、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）および炭酸ガス（ＣＯ_２）を多く含み、その他に亜硫酸ガス（ＳＯ_２）や窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）などを含んでいる。冷却管において高温の排出ガスが冷却されることにより、排出ガス中の水蒸気が凝縮されて凝縮水となり冷却管の内部で結露する。

そして、凝縮水に亜硫酸ガスが溶解することにより、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）や無水硫酸（ＳＯ_３）が生成される。あるいは、凝縮水に窒素酸化物が溶解することにより、硝酸（ＮＨＯ_３）が生成される。

また、内燃機関の燃料であるガソリンには原則として塩素（Ｃｌ_２）は含まれないものの、国や地域によってはガソリンに塩素が含まれている場合がある。このため、ガソリンに塩素が含まれる場合、塩素は内燃機関の燃焼室で排出ガス中に残留し、これにより排出ガス中に塩素が含まれていることがある。そして、ＥＧＲクーラにおいて排出ガス中の塩素が凝縮水に溶解した場合は、塩酸（ＨＣｌ）が生成される。

これら硫酸、硝酸および塩酸のような強酸性の凝縮水が冷却管に接触することにより、冷却管が腐食されるおそれがある。このため、上述した液体噴射手段から噴射される水により、凝縮水が洗い流されることが期待される。

特開２０１０−４８１１３号公報

しかしながら、上述のような従来のＥＧＲシステムにあっては、液体噴射手段から一定量の水が噴射されるだけであるので、冷却管に付着した凝縮水を効果的に洗浄することができないという問題があった。

すなわち、例えば、ステンレス製の冷却管の表面部に形成されている酸化クロム（ＣｒＯ_ｘ）膜は、硝酸に対しては高い耐食性を有するが、硫酸や塩酸などに対しては高い耐食性を有していない。このように、凝縮水の含む腐食成分の種類や割合や濃度によって凝縮水の冷却管を腐食する強さは異なるので、一定量の水を噴射する液体噴射手段により凝縮水を洗浄するためには、洗浄時には液体噴射手段から一律に多量の水を噴射することが考えられる。

しかし、液体噴射手段から一律に多量の水を噴射するのでは洗浄に用いる多量の水を貯留しておくタンクが必要になり、大きな設置空間を要してしまう。このため、例えば凝縮水の腐食する力が小さいときは噴射する水量を少なくするなど、凝縮水の腐食する強さに応じて、水の噴射量を適量に調整することが望まれる。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、ＥＧＲクーラ内に発生した凝縮水の腐食成分の種類や割合や濃度に対応して、液体噴射手段からＥＧＲクーラ内に噴射する洗浄液の液量を調整できる内燃機関のＥＧＲシステムを提供する。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムは、上記目的達成のため、（１）ケースと、前記ケースに冷却媒体を流入させる冷却媒体流入管と、前記ケースから前記冷却媒体を流出させる冷却媒体流出管と、前記ケースに収容される管からなるとともに、内燃機関の排気装置から排出された排出ガスを内部に流通させ、外部を流通する前記冷却媒体と前記排出ガスとで熱交換して前記排出ガスを冷却する排出ガス冷却管と、前記ケースの外部で前記排出ガス冷却管の前記排出ガスの流通方向の上流側端部に連結される排出ガス流入管と、前記ケースの外部で前記排出ガス冷却管の前記排出ガスの流通方向の下流側端部に連結されるとともに、前記排出ガス冷却管で冷却された前記排出ガスを前記内燃機関の吸気装置に供給する排出ガス流出管と、を有するＥＧＲクーラと、前記排出ガス冷却管の内部を洗浄するよう前記内部に液体を噴射する液体噴射手段と、を備える内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、前記内燃機関の現在位置の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、予め設定した位置−燃料成分マップを参照して前記現在位置で使用される前記燃料成分の種類を推定する成分推定部と、前記成分推定部により推定された前記燃料成分の種類に基づいて、前記液体噴射手段から噴射される前記液体の液量を調整する噴射量調整部とを有する噴射量調整手段と、を備えることを特徴とする。

この構成により、噴射量調整部が成分推定部により推定された燃料成分の種類に基づいて液体の噴射量を調整するので、凝縮水に含まれる腐食成分の種類やその割合および濃度に対応した適切な量の液体を噴射することができるようになる。すなわち、凝縮水の腐食する強さが大きいほど液体の噴射量を多くする一方、凝縮水の腐食する強さが小さいほど液体の噴射量を少なくする。これにより、液体を貯留する大型タンクを用いることなく、必要最小限の液体の液量で凝縮水を効率よく洗浄することができるようになる。

ここで、内燃機関の燃料は国や地域によって成分を異にする。本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムによれば、位置情報取得手段が内燃機関の現在位置の位置情報（国や地域など）を取得する。そして、得られた位置情報に基づいて成分推定部が、位置−燃料成分マップを参照して燃料成分を推定することにより、凝縮水の腐食成分を推定することができる。

例えば、位置情報取得手段が内燃機関の現在位置をＡ国と推定する。この結果に基づいて、成分推定部が位置−燃料成分マップを参照し、燃料成分には例えば塩素が含有されていることを推定する。この場合、凝縮水に塩素が含まれていることにより、発生した凝縮水は塩酸になっている可能性があると推定できる。この推定を受けて、噴射量調整部が、噴射する液体の液量を多量に設定し、液体噴射手段が多量の液体を噴射して、凝縮水を洗浄することができる。

上記（１）に記載の内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、（２）前記位置情報取得手段は、ＧＰＳ情報を用いることにより前記位置情報を取得するＧＰＳ受信機から構成されることが好ましい。この構成により、高精度な位置情報を得ることができるようになる。

上記（１）または（２）に記載の内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、（３）前記ＥＧＲクーラで前記排出ガスが冷却されることにより発生した凝縮水の水量を検出する水量検出手段を備えるとともに、前記噴射量調整部は、前記成分推定部により推定された前記燃料成分の前記種類と、前記水量検出手段により検出された前記凝縮水の前記水量とに基づいて、前記液体噴射手段から噴射される前記液体の液量を調整することが好ましい。

この構成により、噴射量調整部は、成分推定部により推定された燃料成分の種類と、水量検出手段により検出された凝縮水の水量とに基づいて、液体の噴射量を調整するので、より最適な液量の液体により凝縮水を洗浄することができるようになる。

上記（３）に記載の内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、（４）前記水量検出手段は、貯留した前記凝縮水を前記ＥＧＲクーラの外側から視認可能な透過窓と、前記透過窓の外側に設けられた水滴センサとを備えることが好ましい。この構成により、ＥＧＲクーラの内部で実際に貯留している凝縮水を水滴センサが直接検出するので、凝縮水の水量を高精度に検出することができるようになる。

上記（１）から（４）に記載の内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、（５）前記排出ガス冷却管は、前記排出ガス流出管側を前記排出ガス流入管側より上方に位置するように傾斜して設けられるとともに、前記液体噴射手段は、前記排出ガス流出管側から前記排出ガス流入管側に向けて前記液体を噴射するものであることが好ましい。

この構成により、排出ガス冷却管の内部で凝縮水が発生した場合は、凝縮水は傾斜により排出ガス流入管に流れて貯留する。そして、液体噴射手段が駆動して液体を噴射すると、洗浄水は排出ガス流出管から排出ガス冷却管を経て排出ガス流入管に流通する。さらに、洗浄水は排出ガス流出管に貯留した凝縮水を排気装置にまで押し流し、排気装置において排出ガスとともに外部に放出させる。これにより、ＥＧＲクーラの中から腐食性のある凝縮水を押し流して、ＥＧＲクーラを洗浄することができる。

また、通常は排出ガス流出管に連続してＥＧＲバルブが連結される。このため、排出ガス流出管側を排出ガス流入管側より上方に位置させることにより、液体噴射手段を作動させているか否かに関係なく、凝縮水がＥＧＲバルブに流れ込むことを防止できる。

上記（５）に記載の内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、（６）前記液体は、窓ガラスを洗浄するウインドウォッシャ液であることが好ましい。この構成により、液体は、ウインドウォッシャ液と兼用されることにより、ウインドウォッシャ液タンクに貯留されるようになる。このため、液体を貯留するタンクをウインドウォッシャ液タンクとは別に設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができる。

本発明によれば、燃料成分の種類を推定する成分推定部と、推定された燃料成分の種類に基づいて液体の噴射量を調整する噴射量調整部とを備えるので、ＥＧＲクーラ内に発生した凝縮水の腐食成分の種類や割合や濃度に対応して、液体噴射手段からＥＧＲクーラ内に噴射する液体の液量を調整できる内燃機関のＥＧＲシステムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステムが搭載された内燃機関を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステムに使用されるＥＧＲクーラを示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステムの主要部を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の内燃機関のＥＧＲシステムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、本実施の形態に係る内燃機関（以下、単にエンジンと呼ぶ）の構成について説明する。本実施の形態のエンジンは、車両に搭載されるもので、ピストンが２往復する間に吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程とからなる一連の４行程を行う４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。

図１に示すように、エンジン１は、エンジン本体２と、吸気装置３と、排気装置４と、ＥＧＲシステム５とを備えている。

エンジン本体２は、複数のシリンダ（図示せず）と、ウォータジャケット（図示せず）とを有している。ウォータジャケットは、各シリンダの周囲に設けられ、内部に冷却水２０を流通させることによりエンジン本体２を冷却するようになっている。

吸気装置３は、吸気管３０と、エアクリーナ３１と、スロットルバルブ（図示せず）と、吸気マニホールド３２とを含んで構成されている。エアクリーナ３１は、フィルタにより吸入空気を浄化するようになっている。スロットルバルブは、吸気管３０の下流部に設けられるとともに、電子制御式で各シリンダに供給される吸入空気の吸入空気量を調節するようになっている。

吸気マニホールド３２は、吸気管３０と各シリンダとを接続している。吸入空気は、吸気管３０からエアクリーナ３１および吸気マニホールド３２を経て各シリンダに流入されるようになっている。また、吸気マニホールド３２と各シリンダとの接続により、エンジン本体２と吸気装置３とが接続されている。

排気装置４は、排気マニホールド４０と、触媒コンバータ４１と、排気管４２と、排気マフラ４３と、テールパイプ４４とを順に連結して構成されている。

排気マニホールド４０は、各シリンダから排出された排出ガス４５を流通させる。この排気マニホールド４０と各シリンダとの接続により、エンジン本体２と排気装置４とが接続されている。

触媒コンバータ４１は、酸化触媒と還元触媒と助触媒とからなる三元触媒を含んで構成されている。触媒コンバータ４１は、例えば、排出ガス４５のＮＯｘを還元してＮＯ_２やＮＯにし更に炭化水素や一酸化炭素と反応させて窒素ガスにしたり、あるいは排出ガス４５の炭化水素や一酸化炭素を酸化して水や二酸化炭素にすることができる。このように、触媒コンバータ４１により、排出ガス４５の一酸化炭素や窒素酸化物や炭化水素などの有害物質が浄化されるようになっている。

排気マフラ４３は、排出ガス４５の圧力により排出ガス４５の通路面積を調整可能な可変バルブ（図示せず）を備えている。可変バルブは、アイドリング時やエンジン１の低回転時には閉じていて、排出ガス４５の通路を縮小して消音効果を高める。また、可変バルブは、エンジン１の高回転時には開いていて、排出ガス４５の通路を拡大して低背圧になって排出効率を高めるようになっている。

テールパイプ４４の下流側端部は大気に開放されている。このため、排気マフラ４３から排出された排出ガス４５は、テールパイプ４４を経て大気に放出されるようになっている。

ＥＧＲシステム５は、上流管５０と、ＥＧＲクーラ５１と、洗浄液噴射システム５２と、中間管５３と、ＥＧＲバルブ５４と、下流管５５とを含んで構成されている。上流管５０と、ＥＧＲクーラ５１と、中間管５３と、ＥＧＲバルブ５４と、下流管５５とは順に連結されている。

上流管５０は、排気装置４の排気管４２に連結される。また、下流管５５は、吸気装置３の吸気マニホールド３２に連結されている。すなわち、ＥＧＲシステム５は、排気装置４の排出ガス４５の一部を吸気装置３に還流させる排気再循環装置として機能するようになっている。

図２に示すように、ＥＧＲクーラ５１は、ケース６０と、冷却媒体流入管６１と、冷却媒体流出管６２と、排出ガス冷却管６３と、排出ガス流入管６４と、排出ガス流出管６５とを備えている。冷却媒体としては、エンジン１の冷却水２０を使用している。

ＥＧＲクーラ５１は、排出ガス流出管６５を排出ガス流入管６４より上方に位置するように傾斜して設けられている。本実施の形態では、水平線Ｈに対して傾斜角θだけ傾斜するようにしている。傾斜角θは車種に応じて適宜設定される。

ケース６０は、略円筒形状のケース本体７０と、上流側支持プレート７１と、下流側支持プレート７２とを備えている。ケース本体７０の内部では、軸方向に沿って冷却水２０が流通する（図２中、白矢頭矢印で示す）。

上流側支持プレート７１は、ケース本体７０の冷却水２０の流通方向の上流側の端部に、該端部を塞ぐように設けられている。上流側支持プレート７１は、複数の貫通孔７１ａを有している。下流側支持プレート７２は、ケース本体７０の冷却水２０の流通方向の下流側の端部に、該端部を塞ぐように設けられている。下流側支持プレート７２は、複数の貫通孔７２ａを有している。上流側支持プレート７１の貫通孔７１ａと下流側支持プレート７２の貫通孔７２ａとは、同数設けられるとともに、ケース本体７０を挟んでそれぞれ対向する位置に設けられている。

排出ガス冷却管６３はステンレス製で、上流側端部７３と、下流側端部７４と、壁部７５とを備えている。排出ガス冷却管６３は排出ガス４５を流通させるようになっている（図２中、黒矢頭矢印で示す）。排出ガス冷却管６３は、対向する一組の上流側支持プレート７１の貫通孔７１ａおよび下流側支持プレート７２の貫通孔７２ａに貫通される。上流側端部７３は、上流側支持プレート７１の貫通孔７１ａに圧入されて、上流側支持プレート７１により支持される。上流側端部７３には、排出ガス流入管６４から排出ガス４５が供給される。下流側端部７４は、下流側支持プレート７２の貫通孔７２ａに圧入されて、下流側支持プレート７２により支持される。下流側端部７４から排出ガス流出管６５に排出ガス４５が排出される。

壁部７５は、上流側端部７３および下流側端部７４の間に設けられるとともに、排出ガス４５が流通される方向に延在した環状に形成されている。排出ガス冷却管６３では、内部を流通する排出ガス４５が、外部を流通する冷却水２０との間で熱交換されて冷却される。また、排出ガス冷却管６３の内部で排出ガス４５が冷却されることにより、排出ガス冷却管６３の内部で凝縮水２１が発生する場合がある。ＥＧＲクーラ５１は排出ガス流出管６５を排出ガス流入管６４より上方に位置するように傾斜して設けられているので、排出ガス冷却管６３の内部で発生した凝縮水２１は、排出ガス流入管６４の方向に流れて排出ガス流入管６４に貯留するようになっている。

冷却媒体流入管６１は、ケース本体７０の冷却水２０の流通方向の上流側の端部付近の下部に設けられている。冷却媒体流入管６１は、ケース６０に冷却水２０を流入させるようになっている。冷却媒体流入管６１の上流側端部は、冷却媒体供給管７６に連結されている。冷却媒体供給管７６の上流側端部は、エンジン本体２のウォータジャケットを介して冷却水２０の供給ポンプ（図示せず）に連結されている。

冷却媒体流出管６２は、ケース本体７０の冷却水２０の流通方向の下流側の端部付近の上部に取り付けられている。冷却媒体流出管６２は、ケース６０から冷却水２０を流出させるようになっている。冷却媒体流出管６２の下流側端部は、冷却媒体排出管７７に連結されている。冷却媒体排出管７７の下流側端部は、例えばラジエータ（図示せず）に連結されている。

排出ガス流入管６４は、ケース本体７０の排出ガス４５の流通方向の上流側の端部に取り付けられて、排出ガス冷却管６３に連結されている。排出ガス流入管６４の上流側端部は、上流管５０に連結されている。

排出ガス流出管６５は、ケース本体７０の排出ガス４５の流通方向の下流側の端部に取り付けられて、排出ガス冷却管６３に連結されている。排出ガス流出管６５の下流側端部は、中間管５３に連結されている。排出ガス流出管６５の上部には、透孔を有する洗浄液噴射孔部６５ａが形成されている。

図３に示すように、洗浄液噴射システム５２は、液体噴射手段８０と、位置情報取得手段８１と、水量検出手段８２と、噴射量調整手段としてのＥＣＵ８３とを含んで構成されている。

液体噴射手段８０は、洗浄液タンク９０と、洗浄液ポンプ９１と、第１の洗浄液管９２と、三方弁９３と、第２の洗浄液管９４とを備えている。洗浄液タンク９０は、液体としての洗浄液８６を貯留する。本実施の形態では、洗浄液８６は、窓ガラスを洗浄するウインドウォッシャ液からなるようにしている。また、洗浄液タンク９０はウインドウォッシャ液タンクと兼用するとともに、洗浄液ポンプ９１はウインドウォッシャ液ポンプと兼用している。洗浄液ポンプ９１は、ウインドウォッシャモータ（図示せず）と、ウインドウォッシャモータにより回転されるインペラ（図示せず）とを備えている。

第１の洗浄液管９２は、洗浄液ポンプ９１と三方弁９３とを連結している。第２の洗浄液管９４は、三方弁９３と排出ガス流出管６５とを連結している。第２の洗浄液管９４の排出ガス流出管６５への取付端部には、先細のノズル９４ａが設けられている（図２参照）。ノズル９４ａは、排出ガス流出管６５の上部に形成された洗浄液噴射孔部６５ａに固着されている。三方弁９３は、第１の洗浄液管９２および第２の洗浄液管９４の他に、窓ガラス（図示せず）に洗浄液８６を供給するためのウインドウォッシャ管９５に連結されている。

三方弁９３が第１の洗浄液管９２の流路と第２の洗浄液管９４の流路とを連通して、洗浄液ポンプ９１が駆動することにより、洗浄液タンク９０に貯留された洗浄液８６が、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→第２の洗浄液管９４という順に流通して、ノズル９４ａから排出ガス流出管６５の内部に噴射される。

また、三方弁９３が第１の洗浄液管９２の流路とウインドウォッシャ管９５の流路とを連通して、洗浄液ポンプ９１が駆動することにより、洗浄液タンク９０に貯留された洗浄液８６が、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→ウインドウォッシャ管９５という順に流通して、窓ガラスに噴射される。

位置情報取得手段８１は、ＧＰＳ受信機からなるものとしている。このため、位置情報取得手段８１は、ＧＰＳ情報を用いることによりエンジン１の現在位置の位置情報を取得することができるようになっている。

水量検出手段８２は、透過窓９６と、水滴センサ９７とを備えている。透過窓９６は、排出ガス流入管６４の下部に設けられている。透過窓９６は透明なガラス製としている。これにより、透過窓９６は、凝縮水２１の有無をＥＧＲクーラ５１の外側から視認可能なようになっている。

水滴センサ９７は、透過窓９６の外側、すなわち排出ガス流入管６４の下側に設けられている。水滴センサ９７は、いわゆるレインセンサと呼ばれるものとしている。水滴センサ９７は、例えばＬＥＤなどの発光素子と、例えばフォトダイオードなどの受光素子とを備えている。そして、発光素子から照射された赤外線が、透過窓９６の内側に付着した凝縮水２１により反射して受光素子で受光されることにより、凝縮水２１の存在を検知する構造となっている。

ＥＣＵ８３は、成分推定部８４と、噴射量調整部８５とを備えている。また、ＥＣＵ８３は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）と、入出力インターフェース回路とを含んで構成されている。

成分推定部８４は、位置情報取得手段８１により得られた位置情報に基づいて、予め設定した位置−燃料成分マップ（図示せず）を参照して、当該位置（国または地域）で使用される燃料成分の種類を推定するようになっている。

噴射量調整部８５は、成分推定部８４により推定された燃料成分の種類と、水量検出手段８２により検出された凝縮水２１の水量とに基づいて、液体噴射手段８０から排出ガス流出管６５へ噴射される洗浄液８６の液量を調整して設定するようになっている。噴射量の設定においては、凝縮水２１の腐食の強度が大きいほど、洗浄液８６の噴射量を多く設定する。逆に、凝縮水２１の腐食の強度が小さいほど、洗浄液８６の噴射量を少なく設定する。この設定の際は、燃料成分の種類と凝縮水２１の水量との他に、エンジン１の回転数や走行時間などの運転条件を参照するようにしてもよい。

また、洗浄液８６の噴射量は、例えば、凝縮水２１の水量を１としたときに、３〜５とすることができる。ただし、この比率に限られないことは勿論である。

図１に示すように、ＥＧＲバルブ５４は、ステッピングモータ５４ａと、バルブ本体（図示せず）とを備えている。バルブ本体は、ステッピングモータ５４ａの駆動により開閉するようになっている。ステッピングモータ５４ａの回転のステップ数に応じてＥＧＲバルブ５４の開度が調整され、排気管４２から吸気管３０への排出ガス４５の流量が調整されるようになっている。ＥＧＲバルブ５４における排出ガス４５の流量の調整は、機関回転速度と機関負荷率に基づいたマップによって決定される。

次に、本実施の形態における内燃機関のＥＧＲシステム５の動作について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。このフローチャートは、ＥＣＵ８３のＣＰＵによって、ＲＡＭを作業領域として実行されるＥＧＲシステム５の作動プログラムの実行内容を表す。

まず、ＥＣＵ８３が、エンジン１が始動しているか否かを検出する（ステップＳ１）。ＥＣＵ８３がエンジン１の始動を検出しなかったときは（ステップＳ１；ＮＯ）、再度エンジン１の始動が検出される（ステップＳ１）。

ＥＣＵ８３がエンジン１の始動を検出したときは（ステップＳ１；ＹＥＳ）、ＥＣＵ８３が三方弁９３を作動させて、第１の洗浄液管９２の流路とウインドウォッシャ管９５の流路とを連通させる（ステップＳ２）。これにより、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→ウインドウォッシャ管９５という順で窓ガラスにまで流通可能となる。

そして、ＥＣＵ８３が、ＥＧＲバルブ５４は全閉か否かを検出する（ステップＳ３）。ＥＣＵ８３がＥＧＲバルブ５４は全閉であると検出したときは（ステップＳ３；ＹＥＳ）、位置情報取得手段８１が現在の位置情報を測定する（ステップＳ４）。ＥＣＵ８３の成分推定部８４は、位置情報取得手段８１により得られた位置情報に基づき、位置−燃料成分マップを参照して、現在位置（国や地域）における燃料成分を推定する（ステップＳ５）。

さらに、水量検出手段８２が、排出ガス流入管６４における凝縮水２１の水量を検出する（ステップＳ６）。ＥＣＵ８３の噴射量調整部８５は、燃料成分と凝縮水２１の水量とに基づき、ＥＧＲクーラ５１内の洗浄が必要かを判定する（ステップＳ７）。

ＥＣＵ８３の噴射量調整部８５がＥＧＲクーラ５１内の洗浄は必要であると判断した場合は（ステップＳ７；ＹＥＳ）、噴射量調整部８５は燃料成分および凝縮水２１の水量に基づき、必要に応じて運転条件も参照して、洗浄液８６の噴射量を設定する（ステップＳ８）。噴射量の設定においては、凝縮水２１の腐食の強度が大きいほど、洗浄液８６の噴射量を多くする。すなわち、例えば燃料成分に塩素が含まれると推定され凝縮水２１に塩酸が含まれている可能性がある場合、噴射量調整部８５は凝縮水２１の腐食の強度が大きいと判断して、洗浄液８６の噴射量を多く設定する。逆に、凝縮水２１の腐食の強度が小さいほど、洗浄液８６の噴射量を少なく設定する。

そして、ＥＣＵ８３が三方弁９３を作動させて、第１の洗浄液管９２の流路と第２の洗浄液管９４の流路とを連通させる（ステップＳ９）。これにより、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→第２の洗浄液管９４という順でＥＧＲクーラ５１にまで流通可能となる。

ＥＣＵ８３は、ウインドウォッシャスイッチがオンされているか否かを検出する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ８３がウインドウォッシャスイッチのオンを検出したときは（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、ＥＣＵ８３が三方弁９３を作動させて、第１の洗浄液管９２の流路とウインドウォッシャ管９５の流路とを連通させる（ステップＳ１１）。これにより、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→ウインドウォッシャ管９５という順で窓ガラスにまで流通可能となる。

そして、ＥＣＵ８３が、洗浄液ポンプ９１の駆動を開始する（ステップＳ１２）。これにより、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→ウインドウォッシャ管９５を順に経て、窓ガラスに噴射される。よって、窓ガラスが洗浄される。

そして、操作者により設定された要求量のウインドウォッシャ液が噴射された後、ＥＣＵ８３は洗浄液ポンプ９１を停止させる（ステップＳ１３）。さらに、ＥＣＵ８３が三方弁９３を作動させて、第１の洗浄液管９２の流路と第２の洗浄液管９４の流路とを連通させる（ステップＳ１４）。これにより、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、洗浄液ポンプ９１→第１の洗浄液管９２→三方弁９３→第２の洗浄液管９４という順でＥＧＲクーラ５１にまで流通可能となる。

ステップＳ１４において第１の洗浄液管９２の流路と第２の洗浄液管９４の流路とを連通させた後、あるいはステップＳ１０においてＥＣＵ８３がウインドウォッシャスイッチのオンを検出しなかったときは（ステップＳ１０；ＮＯ）、ＥＣＵ８３が洗浄液ポンプ９１の駆動を開始する（ステップＳ１５）。

このとき、第１の洗浄液管９２の流路と第２の洗浄液管９４の流路とが連通されている。このため、洗浄液タンク９０の洗浄液８６は、第１の洗浄液管９２→三方弁９３→第２の洗浄液管９４を順に経て、ノズル９４ａから排出ガス流出管６５の内部に噴射される。

また、ＥＧＲクーラ５１は、排出ガス流出管６５を排出ガス流入管６４より高くして傾斜している。しかも、この時点ではＥＧＲバルブ５４が閉じているので（ステップＳ３参照）、ＥＧＲクーラ５１における排出ガス４５の流通はない。

このため、排出ガス流出管６５の内部に流入された洗浄液８６は、洗浄液８６の水圧および傾斜によって排出ガス冷却管６３の内部に流れ込み、排出ガス流入管６４の内部にまで至る（図２中、一点鎖線矢印で示す）。排出ガス流入管６４では、凝縮水２１が貯留している場合は、凝縮水２１は洗浄水８６により押し流される。これにより、ＥＧＲクーラ５１の凝縮水２１が洗浄される。洗浄水８６は、さらに上流管５０に流れ込み、排気管４２に流れ込む。排気管４２に流れ込んだ洗浄水８６は、排気マフラ４３を経てテールパイプ４４から外部に放出される。

さらに、ＥＣＵ８３は、洗浄液ポンプ９１の駆動中にウインドウォッシャスイッチがオンされたか否かを検出する（ステップＳ１６）。ＥＣＵ８３がウインドウォッシャスイッチのオンを検出したときは（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、洗浄液ポンプ９１を一旦停止する（ステップＳ１７）。そして、洗浄液８６により窓ガラスを洗浄して（ステップＳ１１〜ステップＳ１４）、続いてＥＧＲクーラ５１を洗浄する（ステップＳ１５）。再びＥＣＵ８３は、洗浄液ポンプ９１の駆動中にウインドウォッシャスイッチがオンされたか否かを検出する（ステップＳ１６）。

また、ＥＣＵ８３がウインドウォッシャスイッチのオンを検出しなかったときは（ステップＳ１６；ＮＯ）、洗浄液８６をステップＳ８において設定した噴射量だけ噴射した後、ＥＣＵ８３は洗浄液ポンプ９１を停止させる（ステップＳ１８）。

洗浄液ポンプ９１が停止された後、あるいはステップＳ３においてＥＣＵ８３がＥＧＲバルブ５４は全閉でないと検出したときは（ステップＳ３；ＮＯ）、ＥＣＵ８３はエンジン１が停止したか否かを判断する（ステップＳ１９）。エンジン１が停止したと判断されない場合は（ステップＳ１９；ＮＯ）、再度ＥＣＵ８３が三方弁９３を作動させて、第１の洗浄液管９２の流路とウインドウォッシャ管９５の流路とを連通させる（ステップＳ２）。エンジン１が停止したと判断された場合は（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、処理を終了する。

以上のように、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、噴射量調整部８５は、成分推定部８４により推定された燃料成分の種類と、水量検出手段８２により検出された凝縮水２１の水量とに基づいて、洗浄液８６の液量を調整する。このため、ＥＧＲクーラ５１内に貯留する凝縮水２１の腐食成分の種類や割合や濃度や量に対応して、最適な液量の洗浄液８６により凝縮水２１を洗浄することができるようになる。これにより、洗浄液８６を貯留する大型タンクを用いることなく、必要最小限の洗浄液８６の液量で凝縮水２１を効率よく洗浄することができるようになる。

また、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、位置情報取得手段８１がエンジン１の現在位置の位置情報（国や地域など）を取得する。そして、得られた位置情報に基づいて成分推定部８４が、位置−燃料成分マップを参照して燃料成分を推定するので、凝縮水２１の腐食成分を推定することができるようになる。

また、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、位置情報取得手段８１は、ＧＰＳ情報を用いることにより位置情報を取得するＧＰＳ受信機から構成されるので、高精度な位置情報を得ることができるようになる。

また、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、水量検出手段８２は、図２に示すように、透過窓９６および水滴センサ９７を備えている。このため、ＥＧＲクーラ５１の内部で実際に貯留している凝縮水２１を水滴センサ９７が直接検出することにより、凝縮水２１の水量を高精度に検出することができるようになる。

また、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、排出ガス冷却管６３は、排出ガス流出管６５側を排出ガス流入管６４側より上方に位置するように傾斜して設けられている。このため、排出ガス冷却管６３の内部で発生した凝縮水２１は、排出ガス冷却管６３の傾斜によって排出ガス流入管６４に流下して貯留する。

また、ＥＧＲバルブ５４はＥＧＲクーラ５１の排出ガス流出管６５側に接続されているので（図１参照）、凝縮水２１がＥＧＲバルブ５４に流れ込むことを防止できる。さらに、洗浄液８６は、排出ガス流出管６５から排出ガス冷却管６３を経て排出ガス流入管６４に流通して凝縮水２１を洗浄する。このため、洗浄時に排出ガス冷却管６３を流通する洗浄液８６および凝縮水２１の混合液での腐食の強さは、排出ガス流出管６５に凝縮水２１が貯留する場合に比べて小さく抑えられる。よって、洗浄時においても排出ガス冷却管６３の腐食を抑えることができる。

また、本実施の形態に係る内燃機関のＥＧＲシステム５によれば、洗浄液８６はウインドウォッシャ液であるようにしている。このため、洗浄液８６はウインドウォッシャ液タンク９０に貯留されているので、洗浄液８６を貯留するタンクをウインドウォッシャ液タンク９０とは別に設ける場合に比べて、省スペース化を図ることができる。

上述した本実施の形態の内燃機関のＥＧＲシステム５においては、噴射量調整部８５は、成分推定部８４により推定された燃料成分の種類と、水量検出手段８２により検出された凝縮水２１の水量とに基づいて、洗浄液８６の液量を調整する。しかしながら、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、これに限られず、例えば噴射量調整部８５は、成分推定部８４により推定された燃料成分の種類のみに基づいて、洗浄液８６の液量を調整するようにしてもよい。この場合もＥＧＲクーラ５１内に貯留する凝縮水２１の腐食成分の種類や割合や濃度に対応して、最適な液量の洗浄液８６により凝縮水２１を洗浄することができるようになる。

また、上述した本実施の形態の内燃機関のＥＧＲシステム５においては、水量検出手段８２は透過窓９６および水滴センサ９７を備えているが、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、これに限られず、他の方式の水量検出センサを利用するものであってもよい。

また、上述した本実施の形態の内燃機関のＥＧＲシステム５においては、図２に示すように、排出ガス冷却管６３は、排出ガス流出管６５側を排出ガス流入管６４側より上方に位置するように傾斜して設けられている。しかしながら、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、これに限られず、例えば排出ガス冷却管６３が水平、あるいは排出ガス流出管６５側を排出ガス流入管６４側より下方に位置するように傾斜して設けるようにしてもよい。

また、上述した本実施の形態の内燃機関のＥＧＲシステム５においては、洗浄液８６はウインドウォッシャ液タンクに貯留されるようにしているが、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムにおいては、これに限られず、洗浄液８６の専用のタンクに貯留するようにしてもよい。また、洗浄液８６としては、ウインドウォッシャ液に限られず、真水などを使用してもよい。

以上説明したように、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムは、ＥＧＲクーラの内部を洗浄するために液体を噴射する液体噴射手段を備える場合に好適な内燃機関のＥＧＲシステムに有用である。

１ エンジン（内燃機関）
３ 吸気装置
４ 排気装置
５ ＥＧＲシステム
２０ 冷却水（冷却媒体）
２１ 凝縮水
４５ 排出ガス
５１ ＥＧＲクーラ
５２ 洗浄液噴射システム
６０ ケース
６１ 冷却媒体流入管
６２ 冷却媒体流出管
６３ 排出ガス冷却管
６４ 排出ガス流入管
６５ 排出ガス流出管
８０ 液体噴射手段
８１ 位置情報取得手段（ＧＰＳ）
８２ 水量検出手段
８３ ＥＣＵ（噴射量調整手段）
８４ 成分推定部
８５ 噴射量調整部
８６ 洗浄液（液体）
９６ 透過窓
９７ 水滴センサ

Claims (6)

1. ケースと、前記ケースに冷却媒体を流入させる冷却媒体流入管と、前記ケースから前記冷却媒体を流出させる冷却媒体流出管と、前記ケースに収容される管からなるとともに、内燃機関の排気装置から排出された排出ガスを内部に流通させ、外部を流通する前記冷却媒体と前記排出ガスとで熱交換して前記排出ガスを冷却する排出ガス冷却管と、前記ケースの外部で前記排出ガス冷却管の前記排出ガスの流通方向の上流側端部に連結される排出ガス流入管と、前記ケースの外部で前記排出ガス冷却管の前記排出ガスの流通方向の下流側端部に連結されるとともに、前記排出ガス冷却管で冷却された前記排出ガスを前記内燃機関の吸気装置に供給する排出ガス流出管と、を有するＥＧＲクーラと、
   前記排出ガス冷却管の内部を洗浄するよう前記内部に液体を噴射する液体噴射手段と、を備える内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
   前記内燃機関の現在位置の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
   前記位置情報取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、予め設定した位置−燃料成分マップを参照して前記現在位置で使用される前記燃料成分の種類を推定する成分推定部と、前記成分推定部により推定された前記燃料成分の種類に基づいて、前記液体噴射手段から噴射される前記液体の液量を調整する噴射量調整部とを有する噴射量調整手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
2. 前記位置情報取得手段は、ＧＰＳ情報を用いることにより前記位置情報を取得するＧＰＳ受信機から構成されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
3. 前記ＥＧＲクーラで前記排出ガスが冷却されることにより発生した凝縮水の水量を検出する水量検出手段を備えるとともに、
   前記噴射量調整部は、前記成分推定部により推定された前記燃料成分の前記種類と、前記水量検出手段により検出された前記凝縮水の前記水量とに基づいて、前記液体噴射手段から噴射される前記液体の液量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
4. 前記水量検出手段は、貯留した前記凝縮水を前記ＥＧＲクーラの外側から視認可能な透過窓と、前記透過窓の外側に設けられた水滴センサとを備えることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
5. 前記排出ガス冷却管は、前記排出ガス流出管側を前記排出ガス流入管側より上方に位置するように傾斜して設けられるとともに、
   前記液体噴射手段は、前記排出ガス流出管側から前記排出ガス流入管側に向けて前記液体を噴射するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関のＥＧＲシステム。
6. 前記液体は、窓ガラスを洗浄するウインドウォッシャ液であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関のＥＧＲシステム。

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