JP6236900B2 - Exhaust gas recirculation device - Google Patents

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Description

内燃機関の排気ガス再循環装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するため、排気ガスの一部を燃焼室に還流する排気ガス再循環装置が用いられる。   In order to reduce nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of the exhaust gas to the combustion chamber is used.

このような排気ガス再循環装置において、窒素酸化物の発生をさらに低減するために、燃焼室に還流される排気ガス（以下、「還流ガス」と称する）の温度を、例えば、特許文献１に示す還流ガス用の冷却装置（以下、「還流ガスクーラ」と称する）によって低下させている。   In such an exhaust gas recirculation device, in order to further reduce the generation of nitrogen oxides, the temperature of the exhaust gas recirculated to the combustion chamber (hereinafter referred to as “recirculation gas”) is disclosed in Patent Document 1, for example. It is lowered by a reflux gas cooling device (hereinafter referred to as “reflux gas cooler”).

また、還流ガスの温度を低減するために、過給器の排気タービンや触媒の下流側から還流ガスを取り出す低圧排気ガス再循環装置もある。
低圧排気ガス再循環装置では、還流通路に還流ガスクーラを備えるほか、還流ガスが吸気に再還流した後、インタークーラ等の吸気冷却装置を通過させるなど、さらなる冷却処理を施している。 There is also a low-pressure exhaust gas recirculation device for taking out the reflux gas from the exhaust turbine of the supercharger or the downstream side of the catalyst in order to reduce the temperature of the reflux gas.
In the low-pressure exhaust gas recirculation device, a recirculation gas cooler is provided in the recirculation passage, and further cooling processing is performed such that the recirculation gas is recirculated to the intake air and then passed through an intake air cooling device such as an intercooler.

しかしながら、上述のような吸気冷却装置は空冷の場合がほとんどであり、寒冷時には吸気冷却装置内の壁面温度が、還流ガス中の水蒸気の露点以下に低下してしまう場合がある。このため、還流ガスに含まれる水蒸気が吸気冷却装置の壁面に結露することがある。この結露が続くと、水分が吸気通路内部に滞留することとなり、各部部材の耐久性を低下させるので好ましくない。   However, most of the intake air cooling devices as described above are air-cooled, and the wall surface temperature in the intake air cooling device may drop below the dew point of the water vapor in the reflux gas during cold weather. For this reason, water vapor contained in the reflux gas may condense on the wall surface of the intake air cooling device. If this dew condensation continues, moisture will stay in the intake passage and the durability of each member will be reduced, which is not preferable.

特許文献２では、高圧排気ガス再循環装置において、排気還流通路に並列する２つの還流ガスクーラを配置し、両還流ガスクーラに供給される還流ガス量の比を調整することで、少なくとも一方の還流ガスクーラから流出する還流ガスの温度が露点温度以下になるように制御し、還流ガス中の水蒸気をある程度凝縮させ除去している。   In Patent Document 2, in a high-pressure exhaust gas recirculation device, at least one recirculation gas cooler is provided by arranging two recirculation gas coolers in parallel with the exhaust recirculation passage and adjusting the ratio of the recirculation gas amounts supplied to both recirculation gas coolers. The temperature of the reflux gas flowing out from the exhaust gas is controlled so as to be lower than the dew point temperature, and the water vapor in the reflux gas is condensed to some extent and removed.

特開平１０−２３８４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-23841 特開２０１１−１７９３５３号公報JP 2011-179353 A

特許文献２は、還流ガス中に含まれる水蒸気をある程度凝縮させ除去することができる。しかし、並列する還流ガスクーラの少なくとも一方を通過する還流ガスの温度を、露点温度以下に制御するに留まる。   Patent Document 2 can condense and remove the water vapor contained in the reflux gas to some extent. However, the temperature of the reflux gas passing through at least one of the parallel reflux gas coolers is only controlled to be equal to or lower than the dew point temperature.

このため、この装置を低圧排気ガス再循環装置に適用すると、還流ガス中になお残存する水蒸気が、吸気冷却装置（インタークーラ等）内で凝縮し結露する可能性がある。低圧排気ガス再循環装置は、還流ガスを吸気冷却装置の上流側に還流するからである。
また、特許文献２は、還流ガスの温度を露点温度以下に下げることを目標としているので、還流ガス中の水蒸気が必ずしも吸気冷却装置内で凝縮しない場合でも露点温度に冷却され、その結果、還流ガスは必要以上に冷却されることとなる。 For this reason, when this device is applied to a low-pressure exhaust gas recirculation device, water vapor still remaining in the reflux gas may be condensed and condensed in the intake air cooling device (intercooler or the like). This is because the low-pressure exhaust gas recirculation device recirculates the recirculation gas to the upstream side of the intake air cooling device.
Further, since Patent Document 2 aims to lower the temperature of the reflux gas below the dew point temperature, even if the water vapor in the reflux gas is not necessarily condensed in the intake air cooling device, it is cooled to the dew point temperature. The gas will be cooled more than necessary.

そこで、この発明の課題は、低圧排気ガス再循環装置において、還流ガスを効率的に冷却しながら、吸気冷却装置内での結露を防止することである。   Accordingly, an object of the present invention is to prevent condensation in the intake air cooling device while efficiently cooling the reflux gas in the low pressure exhaust gas recirculation device.

上記の課題を解決するために、この発明の排気ガス再循環装置は、内燃機関の排気通路から排気の一部を吸気通路に配置した吸気冷却装置の上流側へ還流させる排気還流通路と、前記排気還流通路に設けられ通過する還流ガスを冷却する還流ガスクーラと、前記還流ガスクーラの壁面温度を検出する壁面温度検出装置と、前記還流ガスクーラの壁面温度を制御する還流ガスクーラ制御手段とを備え、前記還流ガスクーラ制御手段は、前記壁面温度検出装置により検出される前記還流ガスクーラの壁面温度が、前記吸気冷却装置の壁面温度以下になるように制御することを特徴とする。   In order to solve the above problems, an exhaust gas recirculation device according to the present invention includes an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas from an exhaust passage of an internal combustion engine to an upstream side of an intake air cooling device disposed in the intake air passage, A reflux gas cooler configured to cool the reflux gas that is provided in the exhaust gas recirculation passage, a wall surface temperature detecting device that detects a wall surface temperature of the reflux gas cooler, and a reflux gas cooler control unit that controls the wall temperature of the reflux gas cooler, The recirculation gas cooler control means controls the wall temperature of the recirculation gas cooler detected by the wall surface temperature detection device to be equal to or lower than the wall surface temperature of the intake air cooling device.

この構成において、前記吸気冷却装置の壁面温度の情報は、例えば、吸気冷却装置に温度検出装置を設けることで取得することができるが、前記還流ガスクーラ制御手段が、前記吸気冷却装置の壁面温度を大気温度検出装置によって検出された大気温度に基づいて推定するようにしてもよい。   In this configuration, the information on the wall surface temperature of the intake air cooling device can be obtained, for example, by providing a temperature detection device in the intake air cooling device, but the reflux gas cooler control means determines the wall surface temperature of the intake air cooling device. You may make it estimate based on the atmospheric temperature detected by the atmospheric temperature detection apparatus.

前記吸気冷却装置の壁面温度を大気温度に基づいて推定する際、予め、吸気冷却装置の壁面温度と大気温度との関係を測定データ等に基づいて算出しておき、実際に検出した大気温度の情報に基づいて、吸気冷却装置の壁面温度を推定する手法とできる。
また、吸気冷却装置の壁面温度は大気温度に近似しているので、前記吸気冷却装置の壁面温度を大気温度に等しいと推定し、前記還流ガスクーラ制御手段は、前記還流ガスクーラの壁面温度が前記大気温度以下になるように制御する手法としてもよい。 When estimating the wall surface temperature of the intake air cooling device based on the atmospheric temperature, the relationship between the wall surface temperature of the intake air cooling device and the atmospheric temperature is calculated in advance based on measurement data, etc. Based on the information, it can be a technique for estimating the wall surface temperature of the intake air cooling device.
Further, since the wall surface temperature of the intake air cooling device approximates the atmospheric temperature, the wall surface temperature of the intake air cooling device is estimated to be equal to the atmospheric temperature, and the recirculation gas cooler control means has the wall surface temperature of the recirculation gas cooler set to the atmospheric temperature. It is good also as a method of controlling so that it may become below temperature.

前記還流ガスクーラの壁面温度の制御は、還流ガスクーラに対して種々の冷却作用を付与することで行うことができる。例えば、還流ガスクーラに隣接してモータ等によって回転する冷却ファンを設け、冷却ファンの回転の有無（オン、オフ）、又は回転速度の増減によって、還流ガスクーラの壁面温度を制御する手法がある。
また、還流ガスクーラが前記内燃機関を冷却する冷媒とは別系統の冷媒を用いた熱交換器を備えるものとし、前記還流ガスクーラ制御手段は熱交換器に対する冷媒の供給を制御して、還流ガスクーラの壁面温度を制御する手法もある。冷媒を用いれば、温度の制御が迅速で且つ容易である。冷媒を用いた熱交換器と冷却ファンとを併用してもよい。 The wall surface temperature of the reflux gas cooler can be controlled by applying various cooling actions to the reflux gas cooler. For example, there is a method in which a cooling fan that is rotated by a motor or the like is provided adjacent to the reflux gas cooler, and the wall temperature of the reflux gas cooler is controlled by whether the cooling fan is rotated (ON / OFF) or by increasing or decreasing the rotation speed.
The recirculation gas cooler includes a heat exchanger using a refrigerant of a system different from the refrigerant that cools the internal combustion engine, and the recirculation gas cooler control means controls the supply of the refrigerant to the heat exchanger, so that the recirculation gas cooler There is also a method for controlling the wall surface temperature. If a refrigerant is used, temperature control is quick and easy. A heat exchanger using a refrigerant and a cooling fan may be used in combination.

ここで、還流ガスクーラの壁面温度とは、還流ガスクーラを通過する還流ガスの温度にできる限り近い部分における還流ガスクーラの部材の温度であればよく、例えば、還流ガスクーラの熱交換器が備える冷却フィンの温度にすることができる。また、大気温度は、内燃機関外の大気中の温度を測定するために、適宜の位置に大気温度検出装置を設置する。還流ガス合流前の吸気であれば大気温度と同じ温度であるので、内燃機関の吸気通路内の還流ガス合流前の場所に、大気温度検出装置を設置してもよい。これらの各温度検出装置としては、熱電対等の温度センサを用いることができる。   Here, the wall surface temperature of the recirculation gas cooler may be the temperature of the recirculation gas cooler member as close as possible to the temperature of the recirculation gas passing through the recirculation gas cooler. For example, the temperature of the cooling fin provided in the heat exchanger of the recirculation gas cooler Can be temperature. In addition, an atmospheric temperature detection device is installed at an appropriate position in order to measure the atmospheric temperature outside the internal combustion engine. Since the intake air before the recirculation gas merge is at the same temperature as the atmospheric temperature, an atmospheric temperature detection device may be installed at a location before the recirculation gas merge in the intake passage of the internal combustion engine. As each of these temperature detection devices, a temperature sensor such as a thermocouple can be used.

この発明によれば、還流ガスクーラ制御手段が、還流ガスクーラの壁面温度が吸気冷却装置の壁面温度以下になるように制御するので、還流ガス中の水蒸気が吸気冷却装置内で凝縮することを防止できる。また、還流ガスの冷却目標温度が吸気冷却装置の壁面温度であるので過度な冷却を防止し、還流ガスを効率的に冷却しながら、吸気冷却装置内での結露を防止することができる。   According to this invention, the recirculation gas cooler control means controls the wall temperature of the recirculation gas cooler to be equal to or lower than the wall surface temperature of the intake air cooling device, so that the water vapor in the recirculation gas can be prevented from condensing in the intake air cooling device. . Moreover, since the cooling target temperature of the recirculation gas is the wall surface temperature of the intake air cooling device, excessive cooling can be prevented, and condensation in the intake air cooling device can be prevented while efficiently cooling the recirculation gas.

この発明の一実施形態を示す全体図である。1 is an overall view showing an embodiment of the present invention. 図１の変形例を示す全体図である。It is a general view which shows the modification of FIG. この発明の還流ガスクーラの制御を示すフロー図である。It is a flowchart which shows control of the recirculation | reflux gas cooler of this invention. （ａ）（ｂ）は、図１の変形例を示す還流ガスクーラの出口付近の要部拡大図である。(A) and (b) are the principal part enlarged views of the exit vicinity of the recirculation | reflux gas cooler which shows the modification of FIG.

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、この発明の排気ガス再循環装置を備えた内燃機関Ｅの構成を示す全体図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view showing a configuration of an internal combustion engine E equipped with an exhaust gas recirculation device of the present invention.

内燃機関Ｅは自動車用エンジンであり、図１に示すように、ピストンを収容した気筒内に混合気を送り込む吸気ポートに通じる吸気通路１、排気ポートから引き出された排気通路２、燃料噴射装置等を備えている。吸気ポート及び排気ポートは、それぞれバルブによって開閉される。   The internal combustion engine E is an automobile engine, and as shown in FIG. 1, an intake passage 1 leading to an intake port for sending an air-fuel mixture into a cylinder containing a piston, an exhaust passage 2 drawn from the exhaust port, a fuel injection device, etc. It has. The intake port and the exhaust port are opened and closed by valves.

吸気通路１には、吸気ポートから上流側に向かって、吸気通路１の流路面積を調節する第一のスロットルバルブ５、吸気通路１を流れる吸気を冷却する吸気冷却装置６（以下、「インタークーラ６」と称する）、ターボチャージャのコンプレッサ１７、吸気通路１の流路面積を調節する第二のスロットルバルブ１５、エアクリーナを収容したケース１８等が設けられる。エアクリーナケース１８内には、大気温度検出装置１９として管内の吸気温度を検出できる温度センサが設けられている。   The intake passage 1 includes a first throttle valve 5 that adjusts the flow passage area of the intake passage 1 toward the upstream side from the intake port, and an intake air cooling device 6 that cools the intake air flowing through the intake passage 1 (hereinafter referred to as “interfacing”). A cooler 6), a turbocharger compressor 17, a second throttle valve 15 for adjusting the flow passage area of the intake passage 1, a case 18 containing an air cleaner, and the like. In the air cleaner case 18, a temperature sensor capable of detecting the intake air temperature in the pipe is provided as an atmospheric temperature detection device 19.

排気通路２には、排気ポートから下流側に向かって、ターボチャージャのタービン７、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）等を除去する触媒等を備えた排気浄化部８、消音器（マフラ）９が設けられる。   In the exhaust passage 2, a turbocharger turbine 7, an exhaust purification unit 8 including a catalyst for removing nitrogen oxide (NOx) and the like in the exhaust, and a silencer (muffler) 9 are provided downstream from the exhaust port. Is provided.

排気通路２のタービン７と排気ポートとの中途部分と、吸気通路１の吸気ポートと第一のスロットルバルブ５との中途部分は、高圧排気ガス再循環装置Ｈを構成する高圧排気還流通路３によって連通している。高圧排気還流通路３を介して、内燃機関Ｅから排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路１に還流する。高圧排気還流通路３には高圧排気還流弁４が設けられている。
高圧排気還流弁４の開閉と第一のスロットルバルブ５の開閉に伴う吸気通路１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１内の吸気に合流する。 A midway portion between the turbine 7 and the exhaust port of the exhaust passage 2 and a midway portion between the intake port of the intake passage 1 and the first throttle valve 5 are formed by the high pressure exhaust gas recirculation passage 3 constituting the high pressure exhaust gas recirculation device H. Communicate. A part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine E returns to the intake passage 1 as a recirculation gas via the high-pressure exhaust recirculation passage 3. A high-pressure exhaust gas recirculation valve 4 is provided in the high-pressure exhaust gas recirculation passage 3.
The recirculated gas merges with the intake air in the intake passage 1 according to the pressure state in the intake passage 1 that is associated with the opening and closing of the high-pressure exhaust gas recirculation valve 4 and the opening and closing of the first throttle valve 5.

また、排気通路２の排気浄化部８と消音器９との中途部分と、吸気通路１のコンプレッサ１７と第二のスロットルバルブ１５との中途部分は、低圧排気ガス再循環装置Ｌを構成する低圧排気還流通路１３によって連通している。低圧排気還流通路１３を介して、内燃機関Ｅから排出される排気ガスの一部が、還流ガスとして吸気通路のインタークーラ６の上流側に還流する。この低圧排気還流通路１３には低圧排気還流弁１４が設けられている。そして、低圧排気還流弁１４の開閉と第二のスロットルバルブ１５の開閉に伴う吸気通路１内の圧力状態に応じて、還流ガスが吸気通路１内の吸気に合流する。   Further, midway portions of the exhaust purification unit 8 and the silencer 9 in the exhaust passage 2 and midway portions of the compressor 17 and the second throttle valve 15 in the intake passage 1 are low pressures constituting the low pressure exhaust gas recirculation device L. The exhaust gas recirculation passage 13 communicates. A part of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine E returns to the upstream side of the intercooler 6 in the intake passage through the low pressure exhaust gas recirculation passage 13 as recirculation gas. The low pressure exhaust gas recirculation passage 13 is provided with a low pressure exhaust gas recirculation valve 14. Then, the recirculation gas merges with the intake air in the intake passage 1 in accordance with the pressure state in the intake passage 1 that accompanies the opening and closing of the low pressure exhaust recirculation valve 14 and the opening and closing of the second throttle valve 15.

低圧排気ガス再循環装置Ｌの低圧排気還流通路１３には、還流ガスを冷却する還流ガスクーラ１０が設けられている。還流ガスクーラ１０には、還流ガスクーラ１０の壁面温度を検出する壁面温度検出装置１２が設けられている。この実施形態では、壁面温度検出装置１２は熱電対からなる温度センサを採用している。壁面温度検出装置１２は、還流ガスクーラ１０の熱交換器１１が備える冷却フィンに取付けられ、冷却フィンの温度を検出することができる。   In the low-pressure exhaust gas recirculation passage 13 of the low-pressure exhaust gas recirculation device L, a recirculation gas cooler 10 for cooling the recirculation gas is provided. The reflux gas cooler 10 is provided with a wall surface temperature detection device 12 that detects the wall temperature of the reflux gas cooler 10. In this embodiment, the wall surface temperature detection device 12 employs a temperature sensor made of a thermocouple. The wall surface temperature detection device 12 is attached to a cooling fin provided in the heat exchanger 11 of the reflux gas cooler 10 and can detect the temperature of the cooling fin.

この実施形態では、還流ガスクーラ１０として、冷媒として冷却水を用いた熱交換器１１を備えた水冷式冷却装置１６が用いられている。冷却装置１６は、内燃機関Ｅの燃焼室周囲のシリンダーヘッドやシリンダーブロック等を、冷却水等の冷媒によって冷却する装置とは別系統に設けられる。すなわち、熱交換器１１に導入する冷却水は、内燃機関Ｅのシリンダに流通する冷却水とは別系統のものであり、冷却装置１６は、その別系統の冷媒が通る環状の通路１６ｃの一部が、熱交換器１１内の還流ガスの通路に面して配設されている。通路１６ｃの途中には、冷媒冷却装置１６ｂと冷媒の循環ポンプ１６ａが設けられている。   In this embodiment, a water-cooled cooling device 16 including a heat exchanger 11 using cooling water as a refrigerant is used as the reflux gas cooler 10. The cooling device 16 is provided in a separate system from the device that cools the cylinder head, the cylinder block, and the like around the combustion chamber of the internal combustion engine E with a coolant such as cooling water. That is, the cooling water introduced into the heat exchanger 11 is of a different system from the cooling water flowing through the cylinder of the internal combustion engine E, and the cooling device 16 is one of the annular passages 16c through which the refrigerant of the other system passes. The section is disposed facing the reflux gas passage in the heat exchanger 11. A refrigerant cooling device 16b and a refrigerant circulation pump 16a are provided in the middle of the passage 16c.

壁面温度検出装置１２により検出された還流ガスクーラ１０の壁面温度、大気温度検出装置１９により検出された大気温度の情報は、それぞれケーブル１２ａ，１９ａを通じて、コンピュータ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に備えられた還流ガスクーラ制御手段２０へ送られる。   Information on the wall temperature of the reflux gas cooler 10 detected by the wall surface temperature detection device 12 and the information on the atmospheric temperature detected by the atmosphere temperature detection device 19 are respectively supplied to the computer (Electronic Control Unit) through the cables 12a and 19a. It is sent to the control means 20.

還流ガスクーラ制御手段２０は、取得された還流ガスクーラ１０の壁面温度の情報、大気温度の情報に基づいて、還流ガスクーラ１０の壁面温度が所定の温度になるように制御する。壁面温度の制御は、還流ガスクーラ制御手段２０が、ケーブル１６ｄを通じて、熱交換器の冷媒冷却装置１６ｂや循環ポンプ１６ａに指令を出して行う。   The recirculation gas cooler control means 20 controls the wall surface temperature of the recirculation gas cooler 10 to be a predetermined temperature based on the acquired information on the wall surface temperature of the recirculation gas cooler 10 and the information on the atmospheric temperature. The wall surface temperature is controlled by the recirculation gas cooler control means 20 by giving a command to the refrigerant cooling device 16b and the circulation pump 16a of the heat exchanger through the cable 16d.

また、図２に示す変形例のように、空冷式の熱交換器１１とすることもできる。ここでは、冷却装置１６として電動の冷却ファン等を配置し、還流ガスクーラ制御手段２０がケーブル１６ｅを通じて制御を行うようにしている。ここで、前述の水冷式の熱交換器１１に、電動の冷却ファンを併用してもよい。   Moreover, it can also be set as the air-cooling type heat exchanger 11 like the modification shown in FIG. Here, an electric cooling fan or the like is disposed as the cooling device 16, and the reflux gas cooler control means 20 performs control through the cable 16e. Here, an electric cooling fan may be used in combination with the water-cooled heat exchanger 11 described above.

還流ガスクーラ制御手段２０による還流ガスクーラ１０の制御は、図３に示すフロー図に基づいて行われる。   The control of the recirculation gas cooler 10 by the recirculation gas cooler control means 20 is performed based on the flowchart shown in FIG.

まず、大気温度検出装置１９が大気温度ＴＡの情報を取得する（図３のステップＳ１参照）。つぎに、壁面温度検出装置１２が、還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷの情報を取得する（図３のステップＳ２参照）。 First, ambient temperature detector 19 obtains the information of the atmospheric temperature T A (see step S1 in FIG. 3). Next, wall temperature detecting device 12 acquires the information of the wall surface temperature T W of the reflux gas cooler 10 (see step S2 of FIG. 3).

還流ガスクーラ制御手段２０は、還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷがインタークーラ６の壁面温度以下になるように、すなわち、還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷが大気温度ＴＡ以下になるように制御する。この実施形態では、インタークーラ６の壁面温度は大気温度ＴＡとほぼ同等であるので、インタークーラ６の壁面温度を大気温度に等しいと推定するように設定され、その設定に基づき、還流ガスクーラ制御手段２０は制御を行っている。 Reflux gas cooler control means 20, the wall temperature T W of the reflux gas cooler 10 is to be equal to or less than the wall temperature of the intercooler 6, i.e., the wall temperature T W of the reflux gas cooler 10 is controlled to be below the atmospheric temperature T A . In this embodiment, since the wall temperature of the intercooler 6 is substantially equal to the atmospheric temperature T A, set the wall surface temperature of the intercooler 6 to estimate equal to the air temperature, based on the setting, the reflux gas cooler control The means 20 performs control.

ここで、予め、インタークーラ６の壁面温度と大気温度ＴＡとの関係を測定データ等に基づいて算出しておき、実際に検出した大気温度ＴＡの情報に基づいて、還流ガスクーラ制御手段２０がインタークーラ６の壁面温度を推定する手法としてもよい。 Here, preliminarily calculated based on the relationship between the wall temperature and the atmospheric temperature T A of the intercooler 6 to the measured data and the like, on the basis of the actually detected information of atmospheric temperature T A, reflux gas cooler controller 20 May be a method for estimating the wall surface temperature of the intercooler 6.

還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷが大気温度ＴＡ以上であれば、還流ガスクーラ制御手段２０は、還流ガスクーラ１０の熱交換器の循環ポンプ１６ａを稼働させ、さらに、冷却ファンを用いている場合は冷却ファンを回転させ、冷却作用を続行させる（図３のステップＳ３，Ｓ４参照）。還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷが大気温度ＴＡ以下になれば、還流ガスクーラ制御手段２０は、循環ポンプ１６ａを停止させ、さらに、冷却ファンを用いている場合は冷却ファンの回転を停止させ、還流ガスクーラ１０の冷却作用を停止させる（図３のステップＳ３，Ｓ５参照）。 If the wall temperature T W of the reflux gas cooler 10 is atmospheric temperature T A above, the reflux gas cooler control unit 20, a heat exchanger of the circulation pump 16a and the reflux gas cooler 10 is operated, further, the case of using a cooling fan The cooling fan is rotated to continue the cooling action (see steps S3 and S4 in FIG. 3). If the wall temperature T W of the reflux gas cooler 10 is decreased below the atmospheric temperature T A, reflux gas cooler control unit 20, the circulation pump 16a is stopped, further, when using a cooling fan stops the rotation of the cooling fan, The cooling action of the reflux gas cooler 10 is stopped (see steps S3 and S5 in FIG. 3).

還流ガスは、還流ガスクーラ１０の熱交換器１１のコアの内面に触れることで冷却されるので、還流ガスクーラ１０の壁面温度ＴＷが大気温度ＴＡ以下になれば、還流ガスも大気温度ＴＡ以下に冷却されている。すなわち、還流ガスは、インタークーラ６の壁面温度以下に冷却されている。このため、還流ガス中の水蒸気がインタークーラ６で凝縮することを防止できる。 Recirculated gas, so is cooled by touching the inner surface of the core of the heat exchanger 11 of the reflux gas cooler 10, if the wall temperature T W of the reflux gas cooler 10 is below the atmospheric temperature T A, reflux gas is also atmospheric temperature T A It is cooled below. That is, the reflux gas is cooled below the wall surface temperature of the intercooler 6. For this reason, it is possible to prevent water vapor in the reflux gas from condensing in the intercooler 6.

このように、還流ガス中の水蒸気の一部を、吸気系に還流させる前に結露させ除去することで、インタークーラ６内での結露を防止できるので、吸気系への液化した水の浸入を排除できる。このため、液体の水が、ブローバイガスや高圧還流ガス等に含まれる各種成分と結合してデポジット化されることを抑制できる。   In this way, by condensing and removing a part of the water vapor in the recirculation gas before recirculation to the intake system, it is possible to prevent dew condensation in the intercooler 6, so that infiltration of liquefied water into the intake system can be prevented. Can be eliminated. For this reason, it can suppress that liquid water combines with the various components contained in blowby gas, high-pressure recirculation gas, etc., and is made into a deposit.

還流ガスクーラ１０で液化した水蒸気は、排気系の消音器９側に設けたテールパイプから外部へ排出される。   The water vapor liquefied by the recirculation gas cooler 10 is discharged to the outside from a tail pipe provided on the silencer 9 side of the exhaust system.

また、還流ガスの冷却目標温度がインタークーラ６の壁面温度であるので、還流ガスが必要以上に冷却されることがない。例えば、還流ガスの露点温度がインタークーラ６の壁面温度以下である場合を想定する。この場合、還流ガスを露点温度にまで冷却する必要はなく、少なくともインタークーラ６の壁面温度にまで冷却すれば、インタークーラ６内での結露は防止できる。このため、還流ガス冷却の目標温度をインタークーラ６の壁面温度とすることで、還流ガスに対する過度な冷却を防止できる。   Moreover, since the cooling target temperature of the reflux gas is the wall surface temperature of the intercooler 6, the reflux gas is not cooled more than necessary. For example, it is assumed that the dew point temperature of the reflux gas is equal to or lower than the wall surface temperature of the intercooler 6. In this case, it is not necessary to cool the reflux gas to the dew point temperature, and if it is cooled to at least the wall surface temperature of the intercooler 6, condensation in the intercooler 6 can be prevented. For this reason, excessive cooling with respect to the reflux gas can be prevented by setting the target temperature of the reflux gas cooling to the wall surface temperature of the intercooler 6.

これらの各実施形態において、図４に示す還流ガスクーラ１０を採用してもよい。図４の還流ガスクーラ１０は、下流側（吸気側）及び上流側（排気側）に接続される低圧排気還流通路１３が上下方向を向いていることから、還流ガスクーラ１０で結露した水滴が下流側（吸気側）へ向かわないように、還流ガスクーラ１０の上方に水の浸入防止手段を設けたものである。   In each of these embodiments, the reflux gas cooler 10 shown in FIG. 4 may be employed. In the recirculation gas cooler 10 of FIG. 4, since the low pressure exhaust gas recirculation passage 13 connected to the downstream side (intake side) and the upstream side (exhaust side) is directed in the vertical direction, the water droplets condensed in the recirculation gas cooler 10 are on the downstream side. Water intrusion prevention means is provided above the recirculation gas cooler 10 so as not to go to the (intake side).

図４（ａ）の例は、水の浸入防止手段を、還流ガスクーラ１０の上方の開口に設けられるもんどり形状のフィン１３ａで構成したものである。もんどり形状のフィン１３ａは、還流ガスクーラ１０の出口側から内部へ向かって（上方から下方へ向かって）徐々に狭まる漏斗状の部材となっており、液化した水蒸気は漏斗状の部材の内側に入りにくい構造としている。フィン１３ａの下面、すなわち、漏斗状の部材の外面に付着した水蒸気は、そのまま下方へ落下する。   In the example of FIG. 4A, the water intrusion prevention means is configured by a hen-shaped fin 13 a provided in the opening above the reflux gas cooler 10. The monster-shaped fin 13a is a funnel-shaped member that gradually narrows from the outlet side of the reflux gas cooler 10 toward the inside (from the top to the bottom), and the liquefied water vapor enters the inside of the funnel-shaped member. It has a difficult structure. The water vapor adhered to the lower surface of the fin 13a, that is, the outer surface of the funnel-shaped member, falls down as it is.

図４（ｂ）の例は、水の浸入防止手段を、還流ガスクーラ１０の上方の開口に設けられるもんどり形状のフィルタ１３ｂによって形成したものである。フィルタ１３ｂは、触媒の破片等が吸気系過給器のコンプレッサ１７等に到達しないように保護する還流ガスフィルタとしても機能する。   In the example of FIG. 4B, water intrusion prevention means is formed by a corn-shaped filter 13 b provided in an opening above the reflux gas cooler 10. The filter 13b also functions as a reflux gas filter that protects catalyst fragments and the like from reaching the compressor 17 of the intake system supercharger.

フィルタ１３ｂは、還流ガスクーラ１０の出口側から内部へ向かって（上方から下方へ向かって）徐々に狭まる漏斗状、あるいは、コーン状の部材となっており、その下端は閉じられている。これにより、液化した水蒸気はフィルタ１３ｂを通過しない限り上方へ浸入することができず、吸気側に水滴が入りにくい構造としている。フィルタの外面に付着した水蒸気は、そのまま下方へ落下する。   The filter 13b is a funnel-shaped or cone-shaped member that gradually narrows from the outlet side of the reflux gas cooler 10 toward the inside (from the upper side to the lower side), and its lower end is closed. As a result, the liquefied water vapor cannot enter upward unless it passes through the filter 13b, and water droplets do not easily enter the intake side. The water vapor adhering to the outer surface of the filter falls down as it is.

このように、水の浸入防止手段としてのフィン１３ａやフィルタ１３ｂを、上方から下方へ向かって徐々に狭まる形状とすることで、結露した水が吸気側に浸入することを確実に防止できる。   In this way, by forming the fins 13a and the filters 13b as the water intrusion prevention means so as to gradually narrow from the upper side to the lower side, it is possible to reliably prevent the condensed water from entering the intake side.

１ 吸気通路
２ 排気通路
３ 高圧排気還流通路
４ 高圧排気還流弁
５ 第一のスロットルバルブ
６ 吸気冷却装置（インタークーラ）
７ タービン
８ 排気浄化部
９ 消音器
１０ 還流ガスクーラ
１１ 熱交換器
１２ 壁面温度検出装置
１３ 低圧排気還流通路
１４ 低圧排気還流弁
１５ 第二のスロットルバルブ
１６ 冷却装置
１９ 大気温度検出装置
２０ 還流ガスクーラ制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intake passage 2 Exhaust passage 3 High pressure exhaust recirculation passage 4 High pressure exhaust recirculation valve 5 First throttle valve 6 Intake air cooling device (intercooler)
7 Turbine 8 Exhaust gas purifier 9 Silencer 10 Reflux gas cooler 11 Heat exchanger 12 Wall surface temperature detection device 13 Low pressure exhaust gas recirculation passage 14 Low pressure exhaust gas recirculation valve 15 Second throttle valve 16 Cooling device 19 Atmospheric temperature detection device 20 Reflux gas cooler control means

Claims (3)

内燃機関の排気通路から排気の一部を吸気通路に配置した吸気冷却装置の上流側へ還流させる排気還流通路と、
前記排気還流通路に設けられ通過する還流ガスを冷却する還流ガスクーラと、
前記還流ガスクーラの壁面温度を検出する壁面温度検出装置と、
前記還流ガスクーラの壁面温度を制御する還流ガスクーラ制御手段とを備え、
大気温度を検出する大気温度検出装置をさらに備え、前記吸気冷却装置は、前記吸気冷却装置の壁面温度が前記大気温度に等しいと推定される空冷式であり、
前記還流ガスクーラ制御手段は、前記壁面温度検出装置により検出される前記還流ガスクーラの壁面温度が前記大気温度以下になるように制御することを特徴とする内燃機関の排気ガス再循環装置。 An exhaust gas recirculation passage for returning a part of the exhaust gas from the exhaust passage of the internal combustion engine to the upstream side of the intake air cooling device disposed in the intake air passage;
A recirculation gas cooler for cooling the recirculation gas provided in the exhaust recirculation passage;
A wall surface temperature detecting device for detecting a wall surface temperature of the reflux gas cooler;
A reflux gas cooler control means for controlling the wall temperature of the reflux gas cooler,
It further includes an atmospheric temperature detection device that detects an atmospheric temperature, and the intake air cooling device is an air-cooling type in which a wall surface temperature of the intake air cooling device is estimated to be equal to the atmospheric temperature,
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein the recirculation gas cooler control means controls the wall temperature of the recirculation gas cooler detected by the wall surface temperature detection device to be equal to or lower than the atmospheric temperature . 前記還流ガスクーラ制御手段は、前記還流ガスの露点温度が前記吸気冷却装置の壁面温度以下である場合に、前記壁面温度検出装置により検出される前記還流ガスクーラの壁面温度が、前記吸気冷却装置の壁面温度以下になるように制御するものの前記還流ガスを前記露点温度にまで冷却しない制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。 The recirculation gas cooler control means is configured such that when the dew point temperature of the recirculation gas is equal to or lower than the wall surface temperature of the intake air cooling device, the wall surface temperature of the recirculation gas cooler detected by the wall surface temperature detection device is the wall surface of the intake air cooling device. 2. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the recirculation gas is controlled so as to be equal to or lower than a temperature, but is not cooled to the dew point temperature . 前記還流ガスクーラは前記内燃機関を冷却する冷媒とは別系統の冷媒を用いた熱交換器を備え、
前記還流ガスクーラ制御手段は前記熱交換器を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気ガス再循環装置。 The reflux gas cooler includes a heat exchanger using a refrigerant of a different system from the refrigerant that cools the internal combustion engine,
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the recirculation gas cooler control means controls the heat exchanger.
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