JP6162433B2 - EGR device - Google Patents
EGR device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6162433B2 JP6162433B2 JP2013041373A JP2013041373A JP6162433B2 JP 6162433 B2 JP6162433 B2 JP 6162433B2 JP 2013041373 A JP2013041373 A JP 2013041373A JP 2013041373 A JP2013041373 A JP 2013041373A JP 6162433 B2 JP6162433 B2 JP 6162433B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- egr
- flow rate
- gas
- cooling water
- exhaust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 42
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims description 35
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 32
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 claims description 30
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 79
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
本発明は、EGR装置に関するものである。 The present invention relates to an EGR device.
従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を還流ガスとして抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された還流ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)を実施しているものがある。 Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of exhaust gas is extracted as a recirculation gas from the exhaust side and returned to the intake side, and the recirculation gas returned to the intake side suppresses combustion of fuel in the engine and burns. Some have implemented so-called exhaust gas recirculation (EGR) in which the generation of NOx is reduced by lowering the temperature.
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプ途中に装備したEGRバルブを開閉操作することで還流ガスを排気側から吸気側へ差圧を利用して再循環させるようにしている。 In general, when this type of exhaust gas recirculation is performed, an EGR pipe is used between an appropriate position of the exhaust passage extending from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage extending from the intake pipe to the intake manifold. By connecting and opening / closing an EGR valve provided in the middle of the EGR pipe, the recirculated gas is recirculated from the exhaust side to the intake side by utilizing a differential pressure.
ここで、エンジンに再循環する還流ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、還流ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にNOxの発生を低減させることができるため、還流ガスを再循環するEGRパイプの途中には、シェルアンドチューブ型のEGRクーラが装備されている。 Here, when the recirculated gas that is recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the temperature of the recirculated gas decreases and the volume of the recirculated gas decreases, thereby reducing the combustion temperature without significantly reducing the engine output. Since generation of NOx can be reduced, a shell and tube type EGR cooler is provided in the middle of the EGR pipe for recirculating the reflux gas.
尚、この種のEGR装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献1,2等がある。
As prior art document information related to this type of EGR apparatus, there are the following
しかしながら、軽負荷の低速走行と停止が断続的に繰り返されるような運行形態の車両(都心の渋滞路線を運行するバスや、配送先が密集した地域で配送業務を行うトラック等)では、排気ガスの流速や温度が低い運転状態が長時間に亘り継続することでEGRパイプや該EGRパイプ途中のEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物が付着堆積して、EGRパイプの流路断面積の縮小、EGRクーラの効率低下や詰まり、EGRバルブの作動不良等といった不具合を生じる虞れがあった。 However, in vehicles with a mode of operation in which light-duty low-speed driving and stopping are repeated intermittently (such as buses that operate in congested routes in central Tokyo and trucks that perform delivery operations in areas where delivery destinations are dense), exhaust gas As the operation state with low flow velocity and temperature continues for a long time, soot compounds adhere to and accumulate on the EGR pipe, the EGR cooler and the EGR valve in the middle of the EGR pipe, and the EGR pipe flow path cross-sectional area is reduced. There is a possibility that problems such as a decrease in efficiency of the cooler, clogging, malfunction of the EGR valve, etc. may occur.
即ち、排気ガスの流速や温度が低い運転状態では、該排気ガスの一部である還流ガスの流速や温度も低くなるが、還流ガスの流速が低いと、炭素質から成る煤分が還流ガスの流れに乗りきれずに流路途中に留まり易くなる上、還流ガスの温度まで低いと、燃料由来の高沸点炭化水素成分から成るSOF分(Soluble Organic Fraction:可溶性有機成分)がウェットな状態で流路壁面に揮発しないまま残留してしまうので、このようなウェットな状態の流路壁面に付着した煤分は簡単には吹き飛ばなくなり、そのまま煤化合物となって成長してしまう懸念がある。 That is, in an operating state where the exhaust gas flow rate and temperature are low, the flow rate and temperature of the recirculation gas, which is a part of the exhaust gas, are low, but when the recirculation gas flow rate is low, the carbonaceous fraction is recirculated. If the temperature of the reflux gas is low, the SOF component (Soluble Organic Fraction) consisting of high-boiling hydrocarbon components derived from fuel is wet. Since it remains without being volatilized on the flow path wall surface, the soot adhering to the wet flow path wall surface is not easily blown away, and there is a concern that it will grow as a soot compound as it is.
特にEGRクーラの出口側においては、もともと温度の低い還流ガスが水冷されて大幅に温度低下してしまうことになるため、EGRクーラの出口以降にSOF分の残留が多くなって煤分の付着が増え、EGRクーラの出口以降で煤化合物が多く付着堆積する傾向にあることが判っている。 In particular, at the outlet side of the EGR cooler, the low-temperature reflux gas is originally cooled with water, resulting in a significant decrease in temperature. It has been found that a lot of soot compounds tend to deposit and accumulate after the outlet of the EGR cooler.
この際、排気管の途中にパティキュレートフィルタが介装されていて、該パティキュレートフィルタを再生する制御が開始されてしまうと更に状況が悪くなり、エンジン側でポスト噴射(圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングで追加される燃料噴射)が実施されることでSOF分が増えると共に、煤化合物の原因物質となる反応性の高い炭化水素系ガスが増え、煤化合物の付着堆積が益々顕著となってしまう懸念がある。 At this time, if a particulate filter is installed in the middle of the exhaust pipe and the control to regenerate the particulate filter is started, the situation becomes worse, and post injection (near compression top dead center) on the engine side. Fuel injection added at the timing of non-ignition later than the compression top dead center following the main injection of fuel is performed, so that the SOF content increases and highly reactive carbonization that causes the soot compound There is a concern that the amount of hydrogen-based gas will increase and the deposition of soot compounds will become more prominent.
尚、ここで言うところのパティキュレートフィルタを再生する制御とは、該パティキュレートフィルタの前段に配置した酸化触媒に対しエンジン側のポスト噴射で燃料を添加し、その添加した燃料(HC)を前記酸化触媒で酸化反応させて反応熱により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度を上げて捕集済みパティキュレートを燃焼除去させることを指している。 Incidentally, the control for regenerating the particulate filter referred to here means that fuel is added by post injection on the engine side to the oxidation catalyst arranged in the preceding stage of the particulate filter, and the added fuel (HC) is added to the above-mentioned fuel (HC). This means that the oxidation reaction is performed with an oxidation catalyst, and the catalyst bed temperature of the particulate filter immediately after the reaction heat is increased to burn and remove the collected particulates.
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物が付着堆積してしまうことを防止し得るEGR装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an EGR device capable of preventing the soot compound from adhering and accumulating on an EGR pipe, an EGR cooler, and an EGR valve.
本発明は、エンジンの排気通路からEGRパイプを介し排気ガスの一部を抜き出して還流ガスとして吸気通路へ再循環するようにしたEGR装置であって、前記EGRパイプ途中のEGRクーラの入口及び出口の少なくとも何れか一方に設けられた電気ヒータと、前記排気通路における還流ガスの抜き取り位置よりも下流側で排気ガスの流れを絞り込む排気絞り手段とを備え、前記EGRパイプや前記EGRクーラ及び前記EGRパイプ途中のEGRバルブへの煤化合物の堆積が懸念される条件が成立した時に、前記電気ヒータによって還流ガスを加熱すると同時にEGRクーラに対し吸排される冷却水の流量を絞り込み、さらに前記EGRバルブを規定開度まで開き且つ前記排気絞り手段を絞り込み操作して還流ガスの流量及び流速を強制的に上昇させる掃気モードを実行する制御装置を備えたことを特徴とするものである。 The present invention relates to an EGR device that extracts a part of exhaust gas from an exhaust passage of an engine through an EGR pipe and recirculates it as a recirculation gas to an intake passage, and includes an inlet and an outlet of an EGR cooler in the middle of the EGR pipe And an exhaust throttle means for restricting the flow of exhaust gas downstream of the recirculation gas extraction position in the exhaust passage, and the EGR pipe, the EGR cooler, and the EGR When a condition that would cause deposition of soot compounds on the EGR valve in the middle of the pipe is established , the flow rate of the cooling water that is sucked into and discharged from the EGR cooler at the same time as the reflux gas is heated by the electric heater is further reduced. Open to the specified opening and forcibly control the flow rate and flow rate of the reflux gas by narrowing the exhaust throttle means It is characterized in that it comprises a control device for performing scavenging mode to increase the.
而して、このようにすれば、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物の堆積が懸念される条件が成立した際に、電気ヒータにより還流ガスを加熱し、且つ冷却水の流量の絞り込みによりEGRクーラにおける冷却効率を低下させることでEGRクーラの出口ガス温度を上昇させ、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することが可能となり、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化し、さらに制御装置によりEGRバルブが規定開度まで開けられ且つ前記排気絞り手段が絞り込み操作されて還流ガスの流量及び流速が強制的に上昇されるので、該還流ガスの勢いのある流れにより煤化合物の前駆物質である煤分や炭化水素系ガスが掃気され、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブにおける煤化合物の生成が防止されることになる。 Thus, in this way, when a condition that may cause deposition of soot compounds is established in the EGR pipe, EGR cooler, and EGR valve, the reflux gas is heated by the electric heater and the flow rate of the cooling water is narrowed down. By reducing the cooling efficiency in the EGR cooler, the outlet gas temperature of the EGR cooler can be raised, and the SOF content derived from the fuel can be volatilized as much as possible to suppress the remaining on the flow path wall surface. The EGR valve is opened to a specified opening by the control device and the exhaust throttle means is throttled by the control device to forcibly increase the flow rate and flow rate of the reflux gas. Therefore, the vigorous flow of the reflux gas scavenges the soot and hydrocarbon gas, which is a precursor of the soot compound, and the EGR pipe or EGR cooler. Generation of soot compound is to be prevented in the fine EGR valve.
ここで、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物の堆積が懸念される条件には、例えば、EGRクーラの出口ガス温度が所定温度を超えないまま走行した積算時間が規定時間を超えた場合や、所定回転数以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタの再生制御が実施された場合等が考えられるが、煤化合物の堆積が懸念される条件であれば、どのような事象を基準とするものであっても良く、条件そのものは任意に決めて良いものである。 Here, the condition that the accumulation of soot compound is concerned about the EGR pipe, the EGR cooler, and the EGR valve is, for example, the case where the accumulated time when the outlet gas temperature of the EGR cooler does not exceed the predetermined temperature exceeds the specified time. It is also possible that particulate filter regeneration control is performed in a light load operation state at a predetermined rotational speed or less, but if any condition is concerned about the accumulation of soot compounds, what event is the standard The condition itself may be arbitrarily determined.
また、タービンのノズルベーン開度を調整可能な可変ノズル式ターボチャージャがエンジンに搭載され、排気マニホールドから排気ガスの一部が還流ガスとして抜き出されて吸気マニホールドの入口付近に再循環されるように構成されている場合には、前記可変ノズル式ターボチャージャを排気絞り手段とすることが好ましい。 In addition, a variable nozzle turbocharger that can adjust the nozzle vane opening of the turbine is mounted on the engine so that part of the exhaust gas is extracted from the exhaust manifold as recirculation gas and recirculated near the inlet of the intake manifold. When configured, the variable nozzle turbocharger is preferably used as an exhaust throttle means.
このようにすれば、新たに排気絞り手段を設けなくても、既存の可変ノズル式ターボチャージャを有効に活用し、該可変ノズル式ターボチャージャの制御ロジックを変更するだけで安価に実施することが可能となる。 In this way, the existing variable nozzle turbocharger can be used effectively without changing the control logic of the variable nozzle turbocharger effectively without providing a new exhaust throttle means. It becomes possible.
また、本発明においては、EGRクーラに対し吸排される冷却水の流量を絞り込む冷却水絞り手段を設け、掃気モードの実行時に前記冷却水絞り手段による冷却水の流量の絞り込みを併せて実行するように制御装置を構成することも可能である。In the present invention, a cooling water throttle means for reducing the flow rate of the cooling water sucked into and discharged from the EGR cooler is provided, and the cooling water flow rate is narrowed down by the cooling water throttle means when the scavenging mode is executed. It is also possible to configure a control device.
このようにすれば、冷却水の流量の絞り込みによりEGRクーラにおける冷却効率を低下させてEGRクーラの出口ガス温度を上昇させ、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することが可能となり、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化することが可能となる。In this way, the cooling efficiency in the EGR cooler is reduced by narrowing the flow rate of the cooling water to increase the outlet gas temperature of the EGR cooler, and the SOF content derived from the fuel is volatilized as much as possible to remain on the channel wall surface. Therefore, it is possible to keep the flow path wall surface in a dry state and facilitate the blow-off of the apportionment.
また、本発明の前記掃気モードにおいては、前記EGRバルブを規定開度まで開き且つ前記排気絞り手段を絞り込み操作して還流ガスの流量及び流速を強制的に上昇させる流速掃気モードと、前記流速掃気モードの制御を行いつつ前記電気ヒータにより環流ガスの加熱と、前記冷却水絞り手段によりEGRクーラに吸排される冷却水の流量を絞り込みを併せて実行する加熱掃気モードとを含むよう構成することも可能である。Further, in the scavenging mode of the present invention, the flow rate scavenging mode in which the EGR valve is opened to a specified opening and the exhaust throttle means is squeezed to forcibly increase the flow rate and flow rate of the reflux gas; It is also possible to include a heating and scavenging mode in which the heating of the circulating gas by the electric heater while controlling the mode, and the heating and scavenging mode in which the flow rate of the cooling water sucked into and discharged from the EGR cooler by the cooling water throttling means is combined. Is possible.
このようにすれば、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物の堆積が懸念される条件が成立した際に、電気ヒータにより還流ガスを加熱し、且つ冷却水の流量の絞り込みによりEGRクーラにおける冷却効率を低下させることでEGRクーラの出口ガス温度を上昇させ、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することが可能となり、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化し、さらに制御装置によりEGRバルブが規定開度まで開けられ且つ前記排気絞り手段が絞り込み操作されて還流ガスの流量及び流速が強制的に上昇されるので、該還流ガスの勢いのある流れにより煤化合物の前駆物質である煤分や炭化水素系ガスが掃気され、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブにおける煤化合物の生成がさらに防止されることになる。In this way, when a condition that may cause deposition of soot compounds in the EGR pipe, the EGR cooler, and the EGR valve is satisfied, the reflux gas is heated by the electric heater, and the flow rate of the cooling water is reduced to reduce the flow rate in the EGR cooler. By lowering the cooling efficiency, the outlet gas temperature of the EGR cooler is raised, the SOF content derived from the fuel can be volatilized as much as possible to suppress the remaining on the flow path wall surface, and the flow path wall surface is in a dry state. The EGR valve is opened to a specified opening by the control device and the exhaust throttle means is throttled to forcibly increase the flow rate and flow velocity of the reflux gas. The vigorous flow of the reflux gas scavenges the soot and hydrocarbon gas, which is a precursor of the soot compound, and the EGR pipe, EGR cooler, and EG It will be generated further prevent soot compounds in the valve.
上記した本発明のEGR装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the EGR device of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1及び4に記載の発明によれば、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物の堆積が懸念される条件で電気ヒータにより還流ガスを加熱し、且つ冷却水の流量の絞り込みによりEGRクーラにおける冷却効率を低下させることでEGRクーラの出口ガス温度を上昇させ、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することが可能となり、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化し、さらに還流ガスの流量及び流速を強制的に上昇させ、該還流ガスの勢いのある流れにより煤化合物の前駆物質である煤分や炭化水素系ガスを掃気してしまうことができるので、EGRパイプやEGRクーラ及びEGRバルブに煤化合物が付着堆積してしまうことを防止できる。
(I) According to the invention described in
(II)本発明の請求項2に記載の発明によれば、新たに排気絞り手段を設けなくても、既存の可変ノズル式ターボチャージャを有効に活用することができ、該可変ノズル式ターボチャージャの制御ロジックを変更するだけで安価に実施することができるので、その実施コストを大幅に削減することができる。
(II) According to the invention described in
(III)本発明の請求項3に記載の発明によれば、冷却水の流量の絞り込みによりEGRクーラにおける冷却効率を低下させてEGRクーラの出口ガス温度を上昇させることができるので、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することができ、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化することができる。 ( III ) According to the invention described in claim 3 of the present invention, since the cooling efficiency in the EGR cooler can be reduced by reducing the flow rate of the cooling water, the outlet gas temperature of the EGR cooler can be raised. The SOF component can be volatilized as much as possible to suppress the residue on the flow channel wall surface, and the flow channel wall surface can be maintained in a dry state to facilitate the blowing off of the soot.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図1中における1はディーゼル機関であるエンジンを示し、ここに図示しているエンジン1は、タービン2bのノズルベーン開度を調整可能な可変ノズル式ターボチャージャ2を搭載しており、図示しないエアクリーナから導いた吸気3を吸気管4を通し前記可変ノズル式ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ送り、該コンプレッサ2aで加圧された吸気3をインタクーラ5へと送って冷却し、該インタクーラ5から更に吸気マニホールド6へと吸気3を導いてエンジン1の各気筒7に分配するようにしてある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention, in which 1 in FIG. 1 shows an engine that is a diesel engine, and the
また、このエンジン1の各気筒7から排出された排気ガス8を排気マニホールド9を介し前記可変ノズル式ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を排気管10を介し車外へ排出するようにしてある。
Further, the
そして、排気マニホールド9における各気筒7の並び方向の一端部と、吸気マニホールド6の入口付近との間がEGRパイプ11により接続されており、排気マニホールド9から排気ガス8の一部を抜き出して還流ガス8’として前記吸気マニホールド6の入口付近へ再循環し得るようにしてある。
An end portion of the
ここで、前記EGRパイプ11の途中には、還流ガス8’の再循環量を調整するEGRバルブ12と、再循環される還流ガス8’を冷却するためのEGRクーラ13とが装備されており、該EGRクーラ13では、冷却水14と還流ガス8’とを熱交換させることにより還流ガス8’の温度を低下し得るようになっている。
Here, in the middle of the EGR
尚、還流ガス8’を冷却するための冷却水14は、給水管15によりEGRクーラ13内に導入され且つ排水管16によりEGRクーラ13内から排出されるようになっていて、前記給水管15には、冷却水14の流量を絞り込む冷却水絞り手段として冷却水絞り弁17が備えられており、前記排水管16には、冷却水14の温度を検出する冷却水温センサ18が備えられている。
The cooling
また、本形態例においては、EGRクーラ13の入口に電気ヒータ19が備えられ、該電気ヒータ19により還流ガス8’を加熱して該還流ガス8’の温度を強制的に上昇させ得るようにしてあり、前記EGRクーラ13の出口には、還流ガス8’の温度(出口ガス温度)を検出する温度センサ20が備えられている。
Further, in this embodiment, an
そして、この温度センサ20と前記冷却水温センサ18の検出値が、エンジン制御コンピュータ(ECU:Electronic Control Unit)を兼ねた制御装置21に入力されるようになっており、この制御装置21により前記可変ノズル式ターボチャージャ2と前記EGRバルブ12と前記冷却水絞り弁17の制御が実施されるようになっている。
The detected values of the
即ち、前記制御装置21においては、後述する如きEGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12への煤化合物の堆積が懸念される条件が成立した時に、前記EGRバルブ12を全開とし且つ前記可変ノズル式ターボチャージャ2のタービン2bのノズルベーン開度を絞り込み操作して還流ガス8’の流量及び流速を強制的に上昇させる掃気モードを実行するようにしてある。
In other words, the
より具体的に述べると、前記制御装置21による通常のEGRバルブ12の制御では、運転状態に応じ目標空気量を決定してエアフロセンサ22による実測の空気量を前記目標空気量とするべく前記EGRバルブ12を制御するようにしているが、前記掃気モードが実行されている場合に限っては、このような通常の制御から離れて前記EGRバルブ12を全開とする制御が実行されるようになっている。
More specifically, in the normal control of the
また、前記制御装置21による通常の可変ノズル式ターボチャージャ2の制御では、タービン2bの駆動力が弱いために空気を取り込み難い低速運転領域と、タービン2bが回りすぎて空気が過剰に取り込まれる虞れのある高速運転領域とで容量を適宜に変更して低速重視の過給特性と高速重視の過給特性とを使い分けできるように制御が実行されるが、前記掃気モードが実行されている場合に限っては、このような通常の制御から離れて可変ノズル式ターボチャージャ2を排気絞り手段として利用し得るようタービン2b側のノズルベーン開度を小さく絞り込む制御が実行されるようになっている。
Further, in the normal control of the
しかも、本形態例においては、前記掃気モードの実行時に、前記制御装置21によりEGRクーラ13の入口の電気ヒータ19が通電され、該電気ヒータ19により還流ガス8’の加熱が併せて実行されるようになっており、更には、前記冷却水絞り弁17により冷却水14の流量の絞り込みも併せて実行されるようになっている。
Moreover, in the present embodiment, when the scavenging mode is executed, the
尚、図1中における符号の23はパティキュレートフィルタ、24はその前段に配置された酸化触媒を示し、パティキュレートフィルタ23内におけるパティキュレートの堆積量の推定値が規定値を超えた時に前記制御装置21により再生制御が実行されるようになっており、より具体的には、エンジン1側でポスト噴射により排気ガス8への燃料添加が行われ、その添加した燃料(HC)が前記酸化触媒24で酸化反応することで反応熱により直後のパティキュレートフィルタ23の触媒床温度が上げられ、捕集済みパティキュレートが燃焼除去されるようになっている。
In FIG. 1,
ここで、本形態例においては、EGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12に煤化合物の堆積が懸念される条件として、EGRクーラ13の出口ガス温度が所定温度(例えば90℃)を超えないまま走行した積算時間が規定時間(例えば1時間)を超えた場合と、所定回転数(例えば1200rpm)以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ23の再生制御が実施された場合を採用しており、この二つの何れかの条件が成立した際に掃気モードを実行するようにしているが、煤化合物の堆積が懸念される条件は、どのような事象を基準とするものであっても良く、条件そのものは任意に決めて良いものである。
Here, in the present embodiment, the outlet gas temperature of the
更に、本形態例では、掃気モードを二段階に分けて、最初に電気ヒータ19の加熱と冷却水14の絞り込みとを併用しながらEGRバルブ12の全開とタービン2b側のノズルベーン開度の絞り込みを行う加熱掃気モードを実施し、次いで、EGRバルブ12の全開とタービン2b側のノズルベーン開度の絞り込みのみを行う流速掃気モードを実施するようにしている。この際、電気ヒータ19の加熱は、温度センサ20の検出値(EGRクーラ13の出口ガス温度)が所定温度(例えば120℃)となるように実施され、冷却水絞り弁17による冷却水14の絞り込みは、冷却水温センサ18の検出値(排水管16の冷却水14の温度)が所定温度(例えば90℃)を下まわるように実施されることになる。
Further, in this embodiment, the scavenging mode is divided into two stages. First, the
前記制御装置21における具体的な制御手順は図2にフローチャートで示す通りであり、先ずステップS1において、EGRクーラ13の出口ガス温度Tgoが90℃を超えないまま走行した積算時間Iceをリセットして「0」とし、次のステップS2において、前記積算時間Iceが1時間を超えているか、或いは、エンジン回転数Neが1200rpm以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ23の再生制御Rceが実施されているか、を確認し、その何れかの条件が成立した際に、次のステップS3へと進んで前記加熱掃気モードをスタートさせ、次のステップS4で前記加熱掃気モードが5分経過したことを確認した後、ステップS5において、前記流速掃気モードをスタートさせ、次のステップS6で前記流速掃気モードが3分経過したことを確認した後に終了してスタートに戻るようにしている。
The specific control procedure in the
このようにすれば、EGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12に煤化合物の堆積が懸念される条件が成立した際に、制御装置21によりEGRバルブ12が全開となり且つ前記可変ノズル式ターボチャージャ2のタービン2bのノズルベーン開度が絞り込み操作されて還流ガス8’の流量及び流速が強制的に上昇されるので、該還流ガス8’の勢いのある流れにより煤化合物の前駆物質である煤分や炭化水素系ガスが掃気され、EGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12における煤化合物の生成が防止されることになる。
In this way, when a condition that may cause deposition of soot compounds in the
この際、前述した加熱掃気モードのように、電気ヒータ19の加熱と冷却水14の絞り込みとを併用すれば、電気ヒータ19により還流ガス8’を加熱してEGRクーラ13の出口ガス温度を上昇させ、しかも、冷却水14の流量の絞り込みによりEGRクーラ13における冷却効率を低下させてEGRクーラ13の出口ガス温度を上昇させることが可能となるので、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制し、流路壁面をドライな状態に保持することが可能となり、これに続けて流速掃気モードを実施することで煤分の吹き飛ばしを容易化することが可能となる。
At this time, if the heating of the
従って、上記形態例によれば、EGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12に煤化合物の堆積が懸念される条件で還流ガス8’の流量及び流速を強制的に上昇させ、該還流ガス8’の勢いのある流れにより煤化合物の前駆物質である煤分や炭化水素系ガスを掃気してしまうことができるので、EGRパイプ11やEGRクーラ13及びEGRバルブ12に煤化合物が付着堆積してしまうことを防止できる。
Therefore, according to the above embodiment, the flow rate and flow rate of the reflux gas 8 'are forcibly increased under the condition that the deposition of the soot compound is concerned on the
また、新たに排気絞り手段を設けなくても、既存の可変ノズル式ターボチャージャ2を有効に活用することができ、該可変ノズル式ターボチャージャ2の制御ロジックを変更するだけで安価に実施することができるので、その実施コストを大幅に削減することができる。
In addition, the existing
ただし、排気絞り手段は必ずしも可変ノズル式ターボチャージャ2を活用することに限定されるものではなく、タービン2bより下流の排気ブレーキ25等を排気絞り手段として活用しても良く、更には、排気絞り手段を新たに設けるようにしてもコスト面以外での格別な問題はない。
However, the exhaust throttle means is not necessarily limited to utilizing the variable
更に、電気ヒータ19による還流ガス8’の加熱と、冷却水絞り弁17による冷却水14の絞り込みとを併用することにより、EGRクーラ13の出口ガス温度を上昇させることができるので、燃料由来のSOF分を可能な限り揮発させて流路壁面への残留を抑制することができ、流路壁面をドライな状態に保持して煤分の吹き飛ばしを容易化することができる。
Furthermore, the combined use of the heating of the
尚、本発明のEGR装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、この形態例においては、一般的な走行環境を想定して掃気モードでEGRバルブを全開とするように説明しているが、高所等の酸素濃度の低い特殊な走行環境を想定した場合には、掃気モードでEGRバルブを全開とすることで極端なエンジン性能の低下(出力低下、PM排出量増大)を招く虞れがあるため、掃気モード時のEGRバルブは、想定される走行環境に応じて決められた適切な規定開度まで開くようにしておけば良いこと、また、図示では、EGRクーラの入口側に電気ヒータを設けた場合を例示しているが、出口側に設けても良いし、入口と出口の両方に設けても良く、冷却水絞り手段についても、給水管と排水管の何れに設けても良いこと、また、電気ヒータによる還流ガスの加熱や、冷却水絞り弁による冷却水の絞り込みは、必要に応じて併用すれば良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The EGR device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. In this embodiment, it is assumed that the EGR valve is fully opened in the scavenging mode assuming a general traveling environment. However, when a special driving environment with low oxygen concentration such as high places is assumed, the engine performance is significantly reduced (power reduction, PM emission increase) by fully opening the EGR valve in the scavenging mode. Therefore, the EGR valve in the scavenging mode should be opened to an appropriate specified opening determined according to the assumed traveling environment. In addition, in the drawing, the EGR cooler inlet Although the case where an electric heater is provided on the side is illustrated, it may be provided on the outlet side, may be provided on both the inlet and outlet, and the cooling water throttling means may be provided on either the water supply pipe or the drain pipe. What can be provided, Heating of the recirculation gas by the air heater and throttling of the cooling water by the cooling water throttle valve may be used in combination as needed, and other various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is.
1 エンジン
2 可変ノズル式ターボチャージャ(排気絞り手段)
2b タービン
6 吸気マニホールド(吸気通路)
8 排気ガス
8’ 還流ガス
9 排気マニホールド(排気通路)
11 EGRパイプ
12 EGRバルブ
13 EGRクーラ
14 冷却水
17 冷却水絞り弁(冷却水絞り手段)
19 電気ヒータ
21 制御装置
1
8 Exhaust gas 8 '
11
19
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041373A JP6162433B2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | EGR device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013041373A JP6162433B2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | EGR device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014169655A JP2014169655A (en) | 2014-09-18 |
JP6162433B2 true JP6162433B2 (en) | 2017-07-12 |
Family
ID=51692200
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013041373A Active JP6162433B2 (en) | 2013-03-04 | 2013-03-04 | EGR device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6162433B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107559109B (en) * | 2017-10-27 | 2023-10-24 | 无锡隆盛科技股份有限公司 | Pressure relief and carbon deposit removal guide structure applied to electromagnetic EGR valve |
KR101962064B1 (en) * | 2018-01-10 | 2019-07-19 | 김희년 | The Exhaust Gas Recirculation Device of a Vehicle |
JP2021067230A (en) * | 2019-10-24 | 2021-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | Engine device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002039019A (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-06 | Hino Motors Ltd | Egr cooler and method for washing it |
JP2003336549A (en) * | 2002-05-20 | 2003-11-28 | Denso Corp | Egr device for internal combustion engine |
JP4984711B2 (en) * | 2006-07-25 | 2012-07-25 | いすゞ自動車株式会社 | EGR system and method for controlling EGR system |
JP2008280867A (en) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Toyota Motor Corp | Exhaust gas recirculating device for vehicle internal combustion engine |
JP2010096143A (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Denso Corp | Device and system for controlling internal combustion engine |
-
2013
- 2013-03-04 JP JP2013041373A patent/JP6162433B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014169655A (en) | 2014-09-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4442459B2 (en) | Internal combustion engine having supercharger with electric motor | |
JP4792997B2 (en) | Exhaust gas purification system for internal combustion engine | |
JP5038992B2 (en) | Diesel engine exhaust gas recirculation system | |
WO2007004471A1 (en) | Control device for diesel engine | |
JP2006022770A (en) | Exhaust emission control device for internal combustion engine | |
JP5992621B2 (en) | Exhaust gas treatment method and exhaust system apparatus for internal combustion engine | |
JP5448310B2 (en) | Exhaust purification device | |
JP2020506330A (en) | Two-stage internal combustion engine aftertreatment system using a common radiator cooling fluid circuit for exhaust gas intercooling and charger driven injection systems | |
WO2017018083A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6162433B2 (en) | EGR device | |
US20090282816A1 (en) | Fresh Air Bypass to Cool Down Hot Exhaust in DPF Regeneration Mode at Low Vehicle Speed and Idle | |
JP6120649B2 (en) | EGR device | |
JP2010163924A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2011220260A (en) | Engine control device | |
CN114076053B (en) | Exhaust gas recirculation regeneration method and device and vehicle | |
JP6213260B2 (en) | Exhaust gas purification system and control method thereof | |
JP5915856B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP6073644B2 (en) | Control device for exhaust pressure adjustment valve | |
JP2009250099A (en) | Exhaust emission control device of internal combustion engine | |
JP5323506B2 (en) | Particulate filter regeneration method | |
JP2010223187A (en) | Engine control device | |
JP6470602B2 (en) | Exhaust temperature raising device | |
JP5915855B2 (en) | Exhaust gas purification device for internal combustion engine | |
JP2006037857A (en) | Exhaust emission control device | |
JP2010090710A (en) | Catalyst cooling prevention device for exhaust emission control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160208 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161206 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170613 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170615 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6162433 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |