JPH10252578A - Egrクーラー付egr装置 - Google Patents
Egrクーラー付egr装置Info
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- JPH10252578A JPH10252578A JP9053545A JP5354597A JPH10252578A JP H10252578 A JPH10252578 A JP H10252578A JP 9053545 A JP9053545 A JP 9053545A JP 5354597 A JP5354597 A JP 5354597A JP H10252578 A JPH10252578 A JP H10252578A
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- 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)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンのEGR装置において、エンジ
ンの始動時などの冷間時にはEGRガスの過冷却を避
け、HC白煙の発生と結露の発生を防止し、更に、結露
に起因する硫酸腐蝕及びカーボンの付着を防止でき、ま
た、エンジンの暖機後はEGRガスの冷却を効率よく行
うことができる、EGRクーラー付きEGR装置を提供
する。 【解決手段】 エンジンのEGR通路に設けたEGRク
ーラーの冷却媒体通路に向けて開閉制御可能な噴射ノズ
ルを配設し、該噴射ノズルから冷却用媒体を噴射してE
GRクーラーの冷却管内を通過するEGRガスの冷却を
行うように構成する。
ンの始動時などの冷間時にはEGRガスの過冷却を避
け、HC白煙の発生と結露の発生を防止し、更に、結露
に起因する硫酸腐蝕及びカーボンの付着を防止でき、ま
た、エンジンの暖機後はEGRガスの冷却を効率よく行
うことができる、EGRクーラー付きEGR装置を提供
する。 【解決手段】 エンジンのEGR通路に設けたEGRク
ーラーの冷却媒体通路に向けて開閉制御可能な噴射ノズ
ルを配設し、該噴射ノズルから冷却用媒体を噴射してE
GRクーラーの冷却管内を通過するEGRガスの冷却を
行うように構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのEGR
において、EGRクーラーを使用してEGRガスの温度
を下げて空気の吸入効率を向上させて、エンジンの燃焼
を良好に保つと共に、燃焼温度を下げて排気ガス中のN
Oxを低減するEGRクーラー付きEGR装置に関する
ものである。
において、EGRクーラーを使用してEGRガスの温度
を下げて空気の吸入効率を向上させて、エンジンの燃焼
を良好に保つと共に、燃焼温度を下げて排気ガス中のN
Oxを低減するEGRクーラー付きEGR装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンなどの排気ガス対策
において、排気ガス中のNOxの排出量を低減するため
に、排気ガスの一部を吸気に還流することで、燃焼温度
を低く抑えて、NOxの生成を抑制させるEGR(排気
再循環)が有効であることが知られ、広く実用化されて
いる。
において、排気ガス中のNOxの排出量を低減するため
に、排気ガスの一部を吸気に還流することで、燃焼温度
を低く抑えて、NOxの生成を抑制させるEGR(排気
再循環)が有効であることが知られ、広く実用化されて
いる。
【0003】このEGR装置においては、エンジンの排
気通路から排気ガスを分流するEGR通路を吸気通路側
に接続して、EGR通路に設けたEGR弁でEGRガス
量を調整しながらEGRを行っている。しかし、このよ
うに、高温のEGRガスをそのまま吸気側に循環させる
と、高温で膨張したEGRガスが吸気マニホールドに供
給されるので、吸気時のシリンダー内のEGRガスが占
める割合が多くなり、シリンダー内に入る空気量が低減
してしまうという問題がある。
気通路から排気ガスを分流するEGR通路を吸気通路側
に接続して、EGR通路に設けたEGR弁でEGRガス
量を調整しながらEGRを行っている。しかし、このよ
うに、高温のEGRガスをそのまま吸気側に循環させる
と、高温で膨張したEGRガスが吸気マニホールドに供
給されるので、吸気時のシリンダー内のEGRガスが占
める割合が多くなり、シリンダー内に入る空気量が低減
してしまうという問題がある。
【0004】そのため、EGR通路の途中に例えば水冷
式のEGRクーラーを設けて、エンジン冷却水を冷却水
通路を通じて循環して、この冷却水によりEGRガスを
冷却して体積を減少してから、吸気マニホールドに供給
することによって、シリンダー内に供給される空気量を
確保している。
式のEGRクーラーを設けて、エンジン冷却水を冷却水
通路を通じて循環して、この冷却水によりEGRガスを
冷却して体積を減少してから、吸気マニホールドに供給
することによって、シリンダー内に供給される空気量を
確保している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの排気ガス中には燃焼により生成される水分が水蒸気
として含まれており、冬季やエンジンスタート直後のよ
うにEGRクーラーが冷えている時や、EGRガス量の
少ない低EGR率に於ける運転時には、EGRクーラー
内の冷却水によってEGRガスが過冷却されてEGRガ
ス中の水蒸気が結露する。
ンの排気ガス中には燃焼により生成される水分が水蒸気
として含まれており、冬季やエンジンスタート直後のよ
うにEGRクーラーが冷えている時や、EGRガス量の
少ない低EGR率に於ける運転時には、EGRクーラー
内の冷却水によってEGRガスが過冷却されてEGRガ
ス中の水蒸気が結露する。
【0006】そのため、このEGRクーラー内で発生し
た結露水にEGRガス中のカーボンが捕捉されて、これ
が冷却管などへの付着して伝熱抵抗層を形成して、EG
Rクーラーの効率を低下させたり、さらに、EGRガス
中の硫黄酸化物が結露水中に溶解して硫酸を生じて、E
GRクーラー、EGR通路およびエンジン内部を腐蝕す
るという問題がある。
た結露水にEGRガス中のカーボンが捕捉されて、これ
が冷却管などへの付着して伝熱抵抗層を形成して、EG
Rクーラーの効率を低下させたり、さらに、EGRガス
中の硫黄酸化物が結露水中に溶解して硫酸を生じて、E
GRクーラー、EGR通路およびエンジン内部を腐蝕す
るという問題がある。
【0007】この腐蝕が進みEGRクーラーの伝熱パイ
プの破損が生じると、冷却水がEGRガス通路側に漏れ
て、シリンダ内に吸引され、潤滑油に混入して潤滑不良
を起こしたり、漏れが大量になるとウォーターハンマー
により最悪の場合にはエンジンの破損につながる。ま
た、結露水が吸気行程で潤滑油中に混入されて潤滑油を
酸化するために、潤滑性能が低下して各部の磨耗が促進
されるという問題もあり、更に、エンジンが暖機する前
にEGRガスを冷却すると、燃焼温度が下がってHC白
煙が多量に発生するという問題もある。
プの破損が生じると、冷却水がEGRガス通路側に漏れ
て、シリンダ内に吸引され、潤滑油に混入して潤滑不良
を起こしたり、漏れが大量になるとウォーターハンマー
により最悪の場合にはエンジンの破損につながる。ま
た、結露水が吸気行程で潤滑油中に混入されて潤滑油を
酸化するために、潤滑性能が低下して各部の磨耗が促進
されるという問題もあり、更に、エンジンが暖機する前
にEGRガスを冷却すると、燃焼温度が下がってHC白
煙が多量に発生するという問題もある。
【0008】これらの問題を解決するために、特開昭55
-131556 号公報や特開昭55-131557号公報では、EGR
クーラーへの冷却水の循環量を制御してEGRガス温度
をある温度範囲に抑える方法が提案されているが、常に
冷却水がEGRクーラー内に充填されているため、始動
時の冷却を避けることができず、EGRクーラー内での
結露やHC白煙の発生を防止できないという問題があ
る。
-131556 号公報や特開昭55-131557号公報では、EGR
クーラーへの冷却水の循環量を制御してEGRガス温度
をある温度範囲に抑える方法が提案されているが、常に
冷却水がEGRクーラー内に充填されているため、始動
時の冷却を避けることができず、EGRクーラー内での
結露やHC白煙の発生を防止できないという問題があ
る。
【0009】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたもので、その第1の目的は、エンジンのEGR装
置において、エンジンの始動時などの冷間時にはEGR
ガスの過冷却を避け、HC白煙の発生と結露の発生を防
止し、更に、結露に起因する硫酸腐蝕及びカーボンの付
着を防止でき、また、エンジンの暖機後はEGRガスの
冷却を効率よく行うことができる、EGRクーラー付き
EGR装置を提供することにある。
されたもので、その第1の目的は、エンジンのEGR装
置において、エンジンの始動時などの冷間時にはEGR
ガスの過冷却を避け、HC白煙の発生と結露の発生を防
止し、更に、結露に起因する硫酸腐蝕及びカーボンの付
着を防止でき、また、エンジンの暖機後はEGRガスの
冷却を効率よく行うことができる、EGRクーラー付き
EGR装置を提供することにある。
【0010】また、第2の目的は、エンジンの暖機後の
EGRガスの冷却において、EGRガスの温度を所定の
温度に制御して、EGR率と新気の吸入効率とのバラン
スを最適に保ちながら、良好な燃焼状態でエンジンの運
転を行うことである。
EGRガスの冷却において、EGRガスの温度を所定の
温度に制御して、EGR率と新気の吸入効率とのバラン
スを最適に保ちながら、良好な燃焼状態でエンジンの運
転を行うことである。
【0011】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するためのEGRクーラー付きEGR装置は、エンジン
のEGR通路に設けたEGRクーラーの冷却媒体通路に
向けて開閉制御可能な噴射ノズルを配設し、該噴射ノズ
ルから冷却用媒体を噴射してEGRクーラーの冷却管内
を通過するEGRガスの冷却を行うように構成したもの
であり、EGRクーラーを通過するEGRガスを効率よ
く冷却できる。
するためのEGRクーラー付きEGR装置は、エンジン
のEGR通路に設けたEGRクーラーの冷却媒体通路に
向けて開閉制御可能な噴射ノズルを配設し、該噴射ノズ
ルから冷却用媒体を噴射してEGRクーラーの冷却管内
を通過するEGRガスの冷却を行うように構成したもの
であり、EGRクーラーを通過するEGRガスを効率よ
く冷却できる。
【0012】また、エンジンの回転速度検出手段とエン
ジンの冷却水温度検出手段とアクセル開度検出手段とを
備え、更に、前記各検出手段の検出値である回転速度と
冷却水温度とアクセル開度とを入力にして前記噴射ノズ
ルの開閉制御出力を演算する演算手段とを備え、前記演
算手段の前記開閉制御出力によって前記噴射ノズルを開
閉制御することにより、シリンダの空気の吸入効率を良
好に保ちながらEGRを行うことができる。
ジンの冷却水温度検出手段とアクセル開度検出手段とを
備え、更に、前記各検出手段の検出値である回転速度と
冷却水温度とアクセル開度とを入力にして前記噴射ノズ
ルの開閉制御出力を演算する演算手段とを備え、前記演
算手段の前記開閉制御出力によって前記噴射ノズルを開
閉制御することにより、シリンダの空気の吸入効率を良
好に保ちながらEGRを行うことができる。
【0013】あるいは、EGRガス温度検出手段と前記
EGRガス温度検出手段の検出値であるEGRガス温度
を入力にして前記噴射ノズルの開閉制御出力を演算する
演算手段とを備え、前記演算手段の前記開閉制御出力に
よって前記噴射ノズルを開閉制御することにより、シリ
ンダの空気の吸入効率を良好に保ちながらEGRを行う
ことができる。
EGRガス温度検出手段の検出値であるEGRガス温度
を入力にして前記噴射ノズルの開閉制御出力を演算する
演算手段とを備え、前記演算手段の前記開閉制御出力に
よって前記噴射ノズルを開閉制御することにより、シリ
ンダの空気の吸入効率を良好に保ちながらEGRを行う
ことができる。
【0014】これらの構成によりEGRガスの温度をよ
り精度よく制御して、結露を避けながら、シリンダの空
気の吸入効率を高めることができる。更に、前記噴射ノ
ズルに供給される前記冷却用媒体をエンジンの冷却系か
ら独立させて構成する。あるいは、前記噴射ノズルに供
給される前記冷却用媒体をエンジンの冷却水にして構成
する。
り精度よく制御して、結露を避けながら、シリンダの空
気の吸入効率を高めることができる。更に、前記噴射ノ
ズルに供給される前記冷却用媒体をエンジンの冷却系か
ら独立させて構成する。あるいは、前記噴射ノズルに供
給される前記冷却用媒体をエンジンの冷却水にして構成
する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1、図2に示すようにエンジンの
EGR通路に設けたEGRクーラー1は、冷却水等の冷
却用媒体(以下、冷却水として説明する)Wを噴霧する
ための開閉制御可能な噴射ノズル2を冷却水通路(冷却
媒体通路)13に向けて配設し、この噴射ノズルから冷却
用媒体Wを噴射してEGRクーラー1の冷却管12内を通
過するEGRガスGの冷却を行う。
の形態を説明する。図1、図2に示すようにエンジンの
EGR通路に設けたEGRクーラー1は、冷却水等の冷
却用媒体(以下、冷却水として説明する)Wを噴霧する
ための開閉制御可能な噴射ノズル2を冷却水通路(冷却
媒体通路)13に向けて配設し、この噴射ノズルから冷却
用媒体Wを噴射してEGRクーラー1の冷却管12内を通
過するEGRガスGの冷却を行う。
【0016】図1に示す第1の実施の形態は、エンジン
の冷却水系統とは別系統でEGRクーラー1を冷却する
ものであって、噴射ノズル2に供給される冷却水Wの循
環経路は、リザーブタンク8から配管10aを通って放熱
器(ラジエータ)11で冷却された後、ポンプ3で昇圧さ
れて配管10bを通ってレールと呼ばれる蓄圧室6に供給
されるように配管して構成する。
の冷却水系統とは別系統でEGRクーラー1を冷却する
ものであって、噴射ノズル2に供給される冷却水Wの循
環経路は、リザーブタンク8から配管10aを通って放熱
器(ラジエータ)11で冷却された後、ポンプ3で昇圧さ
れて配管10bを通ってレールと呼ばれる蓄圧室6に供給
されるように配管して構成する。
【0017】更に、この蓄圧室6に供給された高圧の冷
却水Wを、噴霧用ノズル2から噴霧してEGRクーラー
1の冷却管12を冷却した後に、EGRクーラー1の下方
に設けられた冷却水出口7から戻り配管14を通ってリザ
ーブタンク8に戻る経路と、蓄圧室6の圧力調整のため
に設けられた圧力調整弁4を通って配管10cを経由して
リザーブタンク8に戻る経路とを設けて構成する。
却水Wを、噴霧用ノズル2から噴霧してEGRクーラー
1の冷却管12を冷却した後に、EGRクーラー1の下方
に設けられた冷却水出口7から戻り配管14を通ってリザ
ーブタンク8に戻る経路と、蓄圧室6の圧力調整のため
に設けられた圧力調整弁4を通って配管10cを経由して
リザーブタンク8に戻る経路とを設けて構成する。
【0018】EGRクーラー1は図2に示すような、外
壁19で囲まれた冷却水通路13内に多数の冷却管12を配設
して形成された多管式熱交換器であって、EGRガスG
は放熱面積を増やすために細いパイプで作られた多数の
冷却管12の内部を通過して冷却される。一方、冷却水W
は、冷却管12の外部の冷却水通路13内に噴射ノズル2よ
り霧状に噴射されて冷却管12に吹きつけられ、冷却水側
通路13の下方に設けた冷却水出口7から戻り配管14を通
って、EGRクーラー1より下方に配置されたリザーブ
タンク8に戻るように構成する。
壁19で囲まれた冷却水通路13内に多数の冷却管12を配設
して形成された多管式熱交換器であって、EGRガスG
は放熱面積を増やすために細いパイプで作られた多数の
冷却管12の内部を通過して冷却される。一方、冷却水W
は、冷却管12の外部の冷却水通路13内に噴射ノズル2よ
り霧状に噴射されて冷却管12に吹きつけられ、冷却水側
通路13の下方に設けた冷却水出口7から戻り配管14を通
って、EGRクーラー1より下方に配置されたリザーブ
タンク8に戻るように構成する。
【0019】冷却水Wが霧状で冷却管12に吹きつけられ
ると、EGRガスGの温度が水の沸点に対して充分に高
いために、瞬時に蒸発して蒸発潜熱を奪い冷却管12とそ
の内部を通るEGRガスGを冷却する。そして、蒸発し
た水蒸気はEGRクーラー1の外壁19の内側で冷却され
再液化して、冷却管12表面で蒸発しなかった冷却水Wと
共に下方に溜まり、戻し配管14から排出される。
ると、EGRガスGの温度が水の沸点に対して充分に高
いために、瞬時に蒸発して蒸発潜熱を奪い冷却管12とそ
の内部を通るEGRガスGを冷却する。そして、蒸発し
た水蒸気はEGRクーラー1の外壁19の内側で冷却され
再液化して、冷却管12表面で蒸発しなかった冷却水Wと
共に下方に溜まり、戻し配管14から排出される。
【0020】また、噴射ノズル2は、EGRクーラー1
の下部に配設すると、冷却水Wがこの部分に溜まってき
て冷却水Wの噴霧に支障が出るおそれがあるので、EG
Rクーラー1の下部を除いて、上部や側部に配設する。
また、リザーブタンク8には、エンジンのラジエターに
付いているような調圧弁9を設け、通常は冷却系内を加
圧して冷却水Wの沸騰を防止するが、本システムでは、
EGRクーラー1内で冷却水Wが蒸発し易くするために
調整圧力を低めに設定するのがよい。
の下部に配設すると、冷却水Wがこの部分に溜まってき
て冷却水Wの噴霧に支障が出るおそれがあるので、EG
Rクーラー1の下部を除いて、上部や側部に配設する。
また、リザーブタンク8には、エンジンのラジエターに
付いているような調圧弁9を設け、通常は冷却系内を加
圧して冷却水Wの沸騰を防止するが、本システムでは、
EGRクーラー1内で冷却水Wが蒸発し易くするために
調整圧力を低めに設定するのがよい。
【0021】EGRクーラー1の冷却水出口7からの戻
し通路14のリザーブタンク8への開口部17は図1に示す
ように通常はタンク上方の空間部分15に配置して、EG
RガスGの冷却を停止してEGRクーラー1の冷却側通
路13の水蒸気が液化して減圧した時に、冷却水Wが逆流
して冷却側通路13内に戻ることを防止する。あるいは、
図3に示すように戻し通路14をリザーブタンク8内の水
中部分を潜らせて、冷却水出口7より出た冷却水W及び
水蒸気を冷却してから気体部分15に開放する構造にし、
リザーブタンク8の上方の気体部分15の水蒸気の増加を
防止する。
し通路14のリザーブタンク8への開口部17は図1に示す
ように通常はタンク上方の空間部分15に配置して、EG
RガスGの冷却を停止してEGRクーラー1の冷却側通
路13の水蒸気が液化して減圧した時に、冷却水Wが逆流
して冷却側通路13内に戻ることを防止する。あるいは、
図3に示すように戻し通路14をリザーブタンク8内の水
中部分を潜らせて、冷却水出口7より出た冷却水W及び
水蒸気を冷却してから気体部分15に開放する構造にし、
リザーブタンク8の上方の気体部分15の水蒸気の増加を
防止する。
【0022】この図3に示す構成により、リザーブタン
ク8の気体部分15の昇圧を抑制できるので、圧力調整の
ために排出される水蒸気も減少でき、また、調圧弁9を
省いて大気開放部16とすることも可能になる。更に、図
2(b)に示すように、冷却側通路13の減圧時にのみ開
く一方向バルブ(ワンウェイバルブ)18を冷却側通路13
の上方に設けると、冷却水Wの逆流を確実に防止でき
る。この一方向バルブ18の替わりにコントローラ5によ
りEGRクーラー1の冷却中止時及びエンジン停止時に
開放するようなバルブを設けても良い。
ク8の気体部分15の昇圧を抑制できるので、圧力調整の
ために排出される水蒸気も減少でき、また、調圧弁9を
省いて大気開放部16とすることも可能になる。更に、図
2(b)に示すように、冷却側通路13の減圧時にのみ開
く一方向バルブ(ワンウェイバルブ)18を冷却側通路13
の上方に設けると、冷却水Wの逆流を確実に防止でき
る。この一方向バルブ18の替わりにコントローラ5によ
りEGRクーラー1の冷却中止時及びエンジン停止時に
開放するようなバルブを設けても良い。
【0023】次に、エンジン用の冷却水を使用した第
2,第3の実施の形態を図4,図5で説明する。図4で
は、第2の実施の形態を示すが、この構成においては、
冷却水Wはリザーブタンク25から配管10dと調圧弁28を
通ってラジエータ22を通り、ポンプ23で昇圧される。そ
して、エンジン21を冷却した後で分岐して配管10eを通
って蓄圧室6に入り:噴射ノズル2からEGRクーラー
1内に噴射されてEGRガスGを冷却し、戻し通路14か
らリザーブタンク25に戻るように構成される。また、蓄
圧室6の圧力調整弁4を通過する冷却水Wは水温調整用
のサーモスタット24とポンプ23の間に戻すように配管し
て構成される。
2,第3の実施の形態を図4,図5で説明する。図4で
は、第2の実施の形態を示すが、この構成においては、
冷却水Wはリザーブタンク25から配管10dと調圧弁28を
通ってラジエータ22を通り、ポンプ23で昇圧される。そ
して、エンジン21を冷却した後で分岐して配管10eを通
って蓄圧室6に入り:噴射ノズル2からEGRクーラー
1内に噴射されてEGRガスGを冷却し、戻し通路14か
らリザーブタンク25に戻るように構成される。また、蓄
圧室6の圧力調整弁4を通過する冷却水Wは水温調整用
のサーモスタット24とポンプ23の間に戻すように配管し
て構成される。
【0024】また、図5は、エンジン用冷却水を使用し
た第3の実施の形態を示しているが、蓄圧室6の圧力調
整弁4を経由する冷却水Wをエンジン冷却後の冷却水W
の一部と共にリザーブタンク25に戻している点が、図4
の第2の実施の形態と異なり、その他は同じ構成となっ
ている。なお、図4や図5の構成において、EGRクー
ラー1がリザーブタンク25より上方に位置して蓄圧室6
のエア抜きが必要な場合には、エンジン始動後に噴射ノ
ズルの空打ちを一定回数行うことでエア抜きをする。
た第3の実施の形態を示しているが、蓄圧室6の圧力調
整弁4を経由する冷却水Wをエンジン冷却後の冷却水W
の一部と共にリザーブタンク25に戻している点が、図4
の第2の実施の形態と異なり、その他は同じ構成となっ
ている。なお、図4や図5の構成において、EGRクー
ラー1がリザーブタンク25より上方に位置して蓄圧室6
のエア抜きが必要な場合には、エンジン始動後に噴射ノ
ズルの空打ちを一定回数行うことでエア抜きをする。
【0025】以上のような構成において、噴射ノズル2
の開閉制御は、各種のセンサ51,52,53,54からのデー
タを基にエンジンの運転を制御しているコントローラ
(ECU)5の演算手段で演算された開閉制御出力で制
御して、噴射ノズル2からの冷却水の噴射量および噴射
時期を制御するように構成する。この噴射ノズル2の開
閉制御は、運転状態を検出するエンジン回転数検出器5
1、エンジンの冷却水温検出器52、アクセル開度検出器5
3から、それぞれエンジン回転数Neとエンジンの冷却
水温度TWとアクセル開度ARのデータを得て、コント
ローラ5内で予め用意されたマップデータと照合して算
出された噴射ノズル2の開閉制御出力によって行われ
る。
の開閉制御は、各種のセンサ51,52,53,54からのデー
タを基にエンジンの運転を制御しているコントローラ
(ECU)5の演算手段で演算された開閉制御出力で制
御して、噴射ノズル2からの冷却水の噴射量および噴射
時期を制御するように構成する。この噴射ノズル2の開
閉制御は、運転状態を検出するエンジン回転数検出器5
1、エンジンの冷却水温検出器52、アクセル開度検出器5
3から、それぞれエンジン回転数Neとエンジンの冷却
水温度TWとアクセル開度ARのデータを得て、コント
ローラ5内で予め用意されたマップデータと照合して算
出された噴射ノズル2の開閉制御出力によって行われ
る。
【0026】あるいは、この噴射ノズル2の開閉制御
を、EGRガス温度検出器54から得たEGRガス温度を
コントローラ5に入力して、コントローラ5内の演算手
段で予め用意されたマップデータと照合して、噴射ノズ
ル2の開閉制御用のデータを演算して、この開閉制御出
力によって行うように構成する。以上のような構成のE
GR装置の運転制御は次のように行う。
を、EGRガス温度検出器54から得たEGRガス温度を
コントローラ5に入力して、コントローラ5内の演算手
段で予め用意されたマップデータと照合して、噴射ノズ
ル2の開閉制御用のデータを演算して、この開閉制御出
力によって行うように構成する。以上のような構成のE
GR装置の運転制御は次のように行う。
【0027】EGRガスはエンジンの運転状態によっ
て、ガス温度、流量が大きく変化し、しかもその変化が
速い上に、EGRガスGの過冷却や冷却不足があるとエ
ンジンの性能や耐久性に大きな影響を与えるので、エン
ジンの運転状態に対応したEGRガスGの冷却が必要に
なる。そのため、これに対して、以下のような運転で対
応する。
て、ガス温度、流量が大きく変化し、しかもその変化が
速い上に、EGRガスGの過冷却や冷却不足があるとエ
ンジンの性能や耐久性に大きな影響を与えるので、エン
ジンの運転状態に対応したEGRガスGの冷却が必要に
なる。そのため、これに対して、以下のような運転で対
応する。
【0028】先ず、エンジン冷却水温度TWとEGR率
とEGRガスGの冷却制御との関係を図6と図7で説明
する。エンジン始動後のエンジン冷却水温度TWの時間
経過を図6に示す。TW0は始動時の水温で、EGR開始
温度TW1、EGRクーラー冷却開始温度TW2、暖機終了
温度TW3はそれぞれ予め設定された値であり、暖機終了
温度TW3は例えばサーモスタット開弁温度に合わせて設
定される。
とEGRガスGの冷却制御との関係を図6と図7で説明
する。エンジン始動後のエンジン冷却水温度TWの時間
経過を図6に示す。TW0は始動時の水温で、EGR開始
温度TW1、EGRクーラー冷却開始温度TW2、暖機終了
温度TW3はそれぞれ予め設定された値であり、暖機終了
温度TW3は例えばサーモスタット開弁温度に合わせて設
定される。
【0029】図7はEGR率を示す図であり、(a),
(b),(c)はそれぞれ、エンジンの冷却水の温度が
状態A、状態B、状態Cの場合に対するEGR率をそれ
ぞれ%の数字で示したマップデータである。先ず、
(a)に示す状態Aはエンジン始動直後などのエンジン
の冷却水温度TWが所定のEGR開始温度TW1より低い
状態で、排気ガス温度も燃焼温度も低い。そのため、こ
の運転領域でEGRを行うと更に燃焼温度が低くなっ
て、大量のHC白煙を発生するので、EGR率を0%に
してEGRを行わない。
(b),(c)はそれぞれ、エンジンの冷却水の温度が
状態A、状態B、状態Cの場合に対するEGR率をそれ
ぞれ%の数字で示したマップデータである。先ず、
(a)に示す状態Aはエンジン始動直後などのエンジン
の冷却水温度TWが所定のEGR開始温度TW1より低い
状態で、排気ガス温度も燃焼温度も低い。そのため、こ
の運転領域でEGRを行うと更に燃焼温度が低くなっ
て、大量のHC白煙を発生するので、EGR率を0%に
してEGRを行わない。
【0030】次に、(b)に示す状態Bは、ある程度暖
機されてエンジンの冷却水温度TWが予め設定されたE
GR開始温度TW1以上となるが、暖機完了まで行かずE
GRクーラー冷却開始水温TW2未満である状態で、図示
された各EGR率でEGRを行うが、この状態BではE
GRガスGの冷却は燃焼温度を低下させてHC白煙の増
加を招くためと、EGR率も低くEGRガスGの冷却に
よる空気の吸入効率の増加効果も少ないのでEGRガス
の冷却は行わない。
機されてエンジンの冷却水温度TWが予め設定されたE
GR開始温度TW1以上となるが、暖機完了まで行かずE
GRクーラー冷却開始水温TW2未満である状態で、図示
された各EGR率でEGRを行うが、この状態BではE
GRガスGの冷却は燃焼温度を低下させてHC白煙の増
加を招くためと、EGR率も低くEGRガスGの冷却に
よる空気の吸入効率の増加効果も少ないのでEGRガス
の冷却は行わない。
【0031】そして、(c)に示す状態Cでは、十分に
暖機され、エンジンの冷却水温度TWがEGRクーラー
冷却開始温度TW2以上になった状態で、図示されている
ようにEGR率を高くして暖機完了後の制御を行うと共
に、EGRガスGを冷却して、十分な空気の吸入効率を
確保してスモーク黒煙の発生を防止する。冷却水の噴射
量の調整の具体的な方法としては、一定時間内の噴射ノ
ズル2の開弁時間を変化させる方法や一定時間内の噴射
回数を変化させる方法や噴射する噴射ノズルの数を変化
させる方法などがあり、適当な方法を採用すればよい
が、以下では一定時間内の開弁時間を調整する方法を例
にとって説明する。
暖機され、エンジンの冷却水温度TWがEGRクーラー
冷却開始温度TW2以上になった状態で、図示されている
ようにEGR率を高くして暖機完了後の制御を行うと共
に、EGRガスGを冷却して、十分な空気の吸入効率を
確保してスモーク黒煙の発生を防止する。冷却水の噴射
量の調整の具体的な方法としては、一定時間内の噴射ノ
ズル2の開弁時間を変化させる方法や一定時間内の噴射
回数を変化させる方法や噴射する噴射ノズルの数を変化
させる方法などがあり、適当な方法を採用すればよい
が、以下では一定時間内の開弁時間を調整する方法を例
にとって説明する。
【0032】図9に示すように、単位時間t0 に対して
開弁時間をt1 とし、単位時間t0に対する開弁時間t
1の割合を開弁率IR(=t1 /t0 )とし、この開弁
率IRをコントローラ5で算出して、開弁時間をt1 を
求めて単位時間t0 内の間で噴射ノズル2を開弁し、冷
却水を冷却管12に吹きつけてEGRガスGを冷却する。
そして、EGRクーラー1の放熱量を増やしてEGR
ガスGの冷却を強める時は開弁率IRを大きくして冷却
水Wの供給量を増加させ、EGRガスGの冷却を弱める
時は開弁率IRを小さくして冷却水Wの供給量を減少さ
せ、また、冷却を中止する時は開弁率IRをゼロにして
冷却水Wの噴射を停止する。
開弁時間をt1 とし、単位時間t0に対する開弁時間t
1の割合を開弁率IR(=t1 /t0 )とし、この開弁
率IRをコントローラ5で算出して、開弁時間をt1 を
求めて単位時間t0 内の間で噴射ノズル2を開弁し、冷
却水を冷却管12に吹きつけてEGRガスGを冷却する。
そして、EGRクーラー1の放熱量を増やしてEGR
ガスGの冷却を強める時は開弁率IRを大きくして冷却
水Wの供給量を増加させ、EGRガスGの冷却を弱める
時は開弁率IRを小さくして冷却水Wの供給量を減少さ
せ、また、冷却を中止する時は開弁率IRをゼロにして
冷却水Wの噴射を停止する。
【0033】次に、状態Cに於ける、噴射ノズル2の開
弁率IRの制御用マップの例を図8に示す。なお、%の
数字は開弁率IRを示す。図8に示すaの領域は、NO
xや黒煙の排出よりもHC白煙の排出の方が問題となる
領域であるのでEGRガスGの冷却は行わないので、開
弁率IRはゼロ%となる。
弁率IRの制御用マップの例を図8に示す。なお、%の
数字は開弁率IRを示す。図8に示すaの領域は、NO
xや黒煙の排出よりもHC白煙の排出の方が問題となる
領域であるのでEGRガスGの冷却は行わないので、開
弁率IRはゼロ%となる。
【0034】b,cの領域はEGRガスGの冷却により
EGRガス体積が減少し新気量の増加効果が得られる
が、EGRガスGを冷却し過ぎるとEGRガス中の水分
が結露となりエンジンの耐久性に悪影響を与えるため、
開弁率IR例えば25%や50%に調整することで放熱
量を適度にコントロールして結露の発生を防止する。d
の領域ではEGRガス温度が高く、エンジン回転数も高
いので時間当たりのEGRガスGの流量が多くなり、E
GRガスGの冷却を最大にする必要があるので、開弁率
IRも高くして、例えば100%にする。
EGRガス体積が減少し新気量の増加効果が得られる
が、EGRガスGを冷却し過ぎるとEGRガス中の水分
が結露となりエンジンの耐久性に悪影響を与えるため、
開弁率IR例えば25%や50%に調整することで放熱
量を適度にコントロールして結露の発生を防止する。d
の領域ではEGRガス温度が高く、エンジン回転数も高
いので時間当たりのEGRガスGの流量が多くなり、E
GRガスGの冷却を最大にする必要があるので、開弁率
IRも高くして、例えば100%にする。
【0035】また、eの領域ではEGRを行わないので
開弁率IRをゼロ%にして冷却水Wの噴射をしない。な
お、図6,図7、図8は、基本的な制御のイメージを説
明した模式図であり、排気ガス温度が運転状態によって
多様に異なるので、実際にはもっと複雑なものとなる。
開弁率IRをゼロ%にして冷却水Wの噴射をしない。な
お、図6,図7、図8は、基本的な制御のイメージを説
明した模式図であり、排気ガス温度が運転状態によって
多様に異なるので、実際にはもっと複雑なものとなる。
【0036】次に、噴射ノズル2の開弁率IRの制御方
法について説明する。この制御方法の第1の方法とし
て、各種センサーからの検出値Ne,TW,ARなどを
入力して、コントローラ5内で予めこれらのデータに対
応したEGR率や開弁率IRのマップデータを参照し
て、開弁率IRを算出して制御する方法について、図1
0、図11のタイミングチャートを用いて説明する。
法について説明する。この制御方法の第1の方法とし
て、各種センサーからの検出値Ne,TW,ARなどを
入力して、コントローラ5内で予めこれらのデータに対
応したEGR率や開弁率IRのマップデータを参照し
て、開弁率IRを算出して制御する方法について、図1
0、図11のタイミングチャートを用いて説明する。
【0037】冷却水Wを噴射して蒸発潜熱を利用してE
GRガスGを冷却する方法は、冷却側通路13を冷却水W
で充満したEGRクーラーに比較して、格段に熱容量が
小さくなるので制御に対する応答性がよいが、更にエン
ジン状態の変化に迅速に追従できるように、制御に次の
ような補正を加えさらに応答性を良くする。図10で
は、エンジン回転数が50%の場合で、負荷が40%の
状態から60%に増加させる場合を、また、図11では
負荷が60%の状態から40%に減少させる場合を例に
とって説明する。破線が補正無し、実線が補正有りの場
合を示す。
GRガスGを冷却する方法は、冷却側通路13を冷却水W
で充満したEGRクーラーに比較して、格段に熱容量が
小さくなるので制御に対する応答性がよいが、更にエン
ジン状態の変化に迅速に追従できるように、制御に次の
ような補正を加えさらに応答性を良くする。図10で
は、エンジン回転数が50%の場合で、負荷が40%の
状態から60%に増加させる場合を、また、図11では
負荷が60%の状態から40%に減少させる場合を例に
とって説明する。破線が補正無し、実線が補正有りの場
合を示す。
【0038】図10の破線で示すように40%負荷時は
EGRガスGの過冷却を防ぐために、噴射ノズル2の開
弁率IRは小さく制御される。負荷が増加してくるとE
GRガスGのEGRクーラー1の入口温度は高くなって
くるので開弁率IRを増加するが、この開弁率IRは定
常時のEGRガスGの放熱量とバランスするように設定
するので、冷却管12の温度TCをTC1からTC2まで低下
させるのに時間がかかる。そのため、その間はEGRガ
ス出口温度Teが目標温度Te1を上回ってしまうのでE
GRガスGの体積が増加し、新気量が減少して黒煙が発
生することになる。
EGRガスGの過冷却を防ぐために、噴射ノズル2の開
弁率IRは小さく制御される。負荷が増加してくるとE
GRガスGのEGRクーラー1の入口温度は高くなって
くるので開弁率IRを増加するが、この開弁率IRは定
常時のEGRガスGの放熱量とバランスするように設定
するので、冷却管12の温度TCをTC1からTC2まで低下
させるのに時間がかかる。そのため、その間はEGRガ
ス出口温度Teが目標温度Te1を上回ってしまうのでE
GRガスGの体積が増加し、新気量が減少して黒煙が発
生することになる。
【0039】そこで、実線で示すように、加速などの負
荷増加時は一定の期間Tc1の間開弁率IRを高くするよ
うに補正して制御し、冷却管12の温度を速やかに下降さ
せてEGRガス出口温度Teの上昇を抑えて過渡期の黒
煙の発生も防止するようにする。また、図11に示す減
速などの負荷低減時には、破線で示す補正無しの場合に
は、EGRガスGの過冷却が生じるので、実線で示すよ
うに一定の期間Tc2の間噴射を停止したり開弁率IRを
下げるように制御を補正して行うことにより、冷却管12
の温度を速やかに上昇させてEGRガスGの過冷却を防
止して、過渡期における結露発生やHC白煙の増加も防
止する。
荷増加時は一定の期間Tc1の間開弁率IRを高くするよ
うに補正して制御し、冷却管12の温度を速やかに下降さ
せてEGRガス出口温度Teの上昇を抑えて過渡期の黒
煙の発生も防止するようにする。また、図11に示す減
速などの負荷低減時には、破線で示す補正無しの場合に
は、EGRガスGの過冷却が生じるので、実線で示すよ
うに一定の期間Tc2の間噴射を停止したり開弁率IRを
下げるように制御を補正して行うことにより、冷却管12
の温度を速やかに上昇させてEGRガスGの過冷却を防
止して、過渡期における結露発生やHC白煙の増加も防
止する。
【0040】次に、説明する噴射ノズル2の開弁率IR
の第2の制御方法は、図1に示すようにEGRクーラー
1の下流のEGR通路に温度センサ54を配設し、EGR
ガス温度Teをコントローラ5に取込み、EGRガスの
制御目標温度マップで制御目標温度Tetを算出して、E
GRガス温度Teをこの制御目標温度Tetになるように
制御する方法である。
の第2の制御方法は、図1に示すようにEGRクーラー
1の下流のEGR通路に温度センサ54を配設し、EGR
ガス温度Teをコントローラ5に取込み、EGRガスの
制御目標温度マップで制御目標温度Tetを算出して、E
GRガス温度Teをこの制御目標温度Tetになるように
制御する方法である。
【0041】図12は、この制御方法のフローチャート
の例で、噴射ノズル2の開弁率IRの制御に関するサブ
ルーチンを示したもので、このサブルーチンはエンジン
の運転中は繰り返し呼ばれて、EGRガス温度Teが制
御目標温度Tetになるように、EGRクーラー1内の噴
射ノズル2の開弁率IRを増減するものである。スター
トするとまずS10でエンジン回転数Ne、エンジン冷却
水温度TW、アクセル開度ARを取り込む。次のS11で
エンジン冷却水温度TWがEGRクーラー冷却開始温度
TW2以上か未満かを判断し、未満(TW<TW2)であれ
ば、S13で開弁率IR=0として、EGRガスGの冷却
を行わずにリターンする。
の例で、噴射ノズル2の開弁率IRの制御に関するサブ
ルーチンを示したもので、このサブルーチンはエンジン
の運転中は繰り返し呼ばれて、EGRガス温度Teが制
御目標温度Tetになるように、EGRクーラー1内の噴
射ノズル2の開弁率IRを増減するものである。スター
トするとまずS10でエンジン回転数Ne、エンジン冷却
水温度TW、アクセル開度ARを取り込む。次のS11で
エンジン冷却水温度TWがEGRクーラー冷却開始温度
TW2以上か未満かを判断し、未満(TW<TW2)であれ
ば、S13で開弁率IR=0として、EGRガスGの冷却
を行わずにリターンする。
【0042】また、以上(TW≧TW2)であれば、S12
に進んで、アクセル開度ARが75%以上か未満かを判
断し、以上(AR≧75%)であれば、S13で開弁率I
R=0として、EGRガスGの冷却を行わずにリターン
する。アクセル開度ARが75%未満(AR<75%)
であれば、S14に進みEGRガス温度の制御目標である
制御目標温度Tetを算出する。
に進んで、アクセル開度ARが75%以上か未満かを判
断し、以上(AR≧75%)であれば、S13で開弁率I
R=0として、EGRガスGの冷却を行わずにリターン
する。アクセル開度ARが75%未満(AR<75%)
であれば、S14に進みEGRガス温度の制御目標である
制御目標温度Tetを算出する。
【0043】次にS15でこのEGRガス温度Teが制御
目標温度Tetであるか否かを判定し、等しい(Te=T
et)ならば、開弁率IRを変更せずにリターンし、等し
くない(Te≠Tet)ならば、次のS16で大小関係を判
定し、EGRガス温度が低ければ(Te<Tet)、S17
で開弁率IRを減少して冷却水Wの噴射量を少なく、E
GRガス温度が高ければ(Te>Tet)、S18で開弁率
IRを増加して冷却水Wの噴射量を増やして、EGRガ
ス温度Teが制御目標温度Tetに近づくように制御し
て、リターンする。
目標温度Tetであるか否かを判定し、等しい(Te=T
et)ならば、開弁率IRを変更せずにリターンし、等し
くない(Te≠Tet)ならば、次のS16で大小関係を判
定し、EGRガス温度が低ければ(Te<Tet)、S17
で開弁率IRを減少して冷却水Wの噴射量を少なく、E
GRガス温度が高ければ(Te>Tet)、S18で開弁率
IRを増加して冷却水Wの噴射量を増やして、EGRガ
ス温度Teが制御目標温度Tetに近づくように制御し
て、リターンする。
【0044】なお、図12の制御のフローチャートを実
施例の一つとして説明しているが、実際には、エンジン
が運転制御は多様なデータに基づいて行われるので、複
雑な制御フローチャートになる。以上のような構成のE
GRクーラー付きEGR装置によれば次のような効果を
奏することができる。
施例の一つとして説明しているが、実際には、エンジン
が運転制御は多様なデータに基づいて行われるので、複
雑な制御フローチャートになる。以上のような構成のE
GRクーラー付きEGR装置によれば次のような効果を
奏することができる。
【0045】EGRクーラー1の冷却を噴射ノズル2か
ら冷却水Wを噴射して冷却管12で蒸発させることにより
行うので、少量の冷却水Wで多量の熱を奪うことができ
る。そのため、循環水量が少なくて済むので、EGRク
ーラー1本体や循環用のポンプ3及び配管10a,10b,
10cやリザーブタンク8等をコンパクトにすることがで
きる。
ら冷却水Wを噴射して冷却管12で蒸発させることにより
行うので、少量の冷却水Wで多量の熱を奪うことができ
る。そのため、循環水量が少なくて済むので、EGRク
ーラー1本体や循環用のポンプ3及び配管10a,10b,
10cやリザーブタンク8等をコンパクトにすることがで
きる。
【0046】EGR停止時及びEGRガスGの冷却停止
時には、噴射ノズル2を閉弁して冷却水Wの噴射を停止
してEGRクーラー1内を空の状態にして、EGRガス
Gの冷却を中止できるため、EGRガスGがEGRクー
ラー1内で過冷却されるのを防止できる。従って、EG
RガスGの過冷却によって生じるHC白煙や結露を防止
できるので、結露に起因する硫酸腐蝕や冷却管へのカー
ボン付着も防止でき、EGRクーラー1等の耐久性の向
上や冷却効率の低下の防止ができる。
時には、噴射ノズル2を閉弁して冷却水Wの噴射を停止
してEGRクーラー1内を空の状態にして、EGRガス
Gの冷却を中止できるため、EGRガスGがEGRクー
ラー1内で過冷却されるのを防止できる。従って、EG
RガスGの過冷却によって生じるHC白煙や結露を防止
できるので、結露に起因する硫酸腐蝕や冷却管へのカー
ボン付着も防止でき、EGRクーラー1等の耐久性の向
上や冷却効率の低下の防止ができる。
【0047】特にディーゼルエンジンに適用した場合は
燃料油の性状上、水分、硫黄分の含有がまぬがれず硫酸
腐蝕及び燃焼時のカーボンの発生が多いのでより効果的
となる。また、エンジンの暖機後は噴射ノズル2を開弁
してEGRクーラー1の冷却管12に冷却水Wを噴射して
EGRガスGを冷却することができ、しかも、EGRク
ーラー1内に冷却水Wを充満させず、しかも、冷却管12
自体の熱容量も小さいので運転状況の変化に対して冷却
水噴射量の制御で冷却量を迅速に変化でき、応答性がよ
い。
燃料油の性状上、水分、硫黄分の含有がまぬがれず硫酸
腐蝕及び燃焼時のカーボンの発生が多いのでより効果的
となる。また、エンジンの暖機後は噴射ノズル2を開弁
してEGRクーラー1の冷却管12に冷却水Wを噴射して
EGRガスGを冷却することができ、しかも、EGRク
ーラー1内に冷却水Wを充満させず、しかも、冷却管12
自体の熱容量も小さいので運転状況の変化に対して冷却
水噴射量の制御で冷却量を迅速に変化でき、応答性がよ
い。
【0048】その上、万一EGRクーラー1が破損して
も、EGRクーラー1内には冷却水Wが充満しておら
ず、また、EGRクーラー1内の水蒸気が液化しても冷
却水Wが逆流して冷却水通路13に水が溜まらない構造に
してあるので、エンジン停止中に冷却水Wが吸気・排気
通路を通ってシリンダ内に溜まって再始動時にシリンダ
内にダメージを発生させる、所謂ウォーターハンマを防
止できる。
も、EGRクーラー1内には冷却水Wが充満しておら
ず、また、EGRクーラー1内の水蒸気が液化しても冷
却水Wが逆流して冷却水通路13に水が溜まらない構造に
してあるので、エンジン停止中に冷却水Wが吸気・排気
通路を通ってシリンダ内に溜まって再始動時にシリンダ
内にダメージを発生させる、所謂ウォーターハンマを防
止できる。
【0049】更に、EGRガスGの温度を目標温度に保
つように制御することにより、適切な温度のEGRガス
Gを供給できるので空気の吸入効率を良好に保ちなが
ら、EGRを行うことができ低NOxでしかも良好なエ
ンジンの燃焼を行うことができる。また、EGRクーラ
ー1は設置場所によっては排気マニホールドなどからの
伝熱を受けるので、高負荷域などではEGRガスGが通
過しなくても高温となる場合があるが、常に冷却水Wが
蓄圧室6を循環しているので、噴射ノズル2内の冷却水
Wの沸騰を防止でき、冷却水Wの溶融物が噴射ノズル2
の噴射孔に固着して目詰まりさせるのを防止できる。
つように制御することにより、適切な温度のEGRガス
Gを供給できるので空気の吸入効率を良好に保ちなが
ら、EGRを行うことができ低NOxでしかも良好なエ
ンジンの燃焼を行うことができる。また、EGRクーラ
ー1は設置場所によっては排気マニホールドなどからの
伝熱を受けるので、高負荷域などではEGRガスGが通
過しなくても高温となる場合があるが、常に冷却水Wが
蓄圧室6を循環しているので、噴射ノズル2内の冷却水
Wの沸騰を防止でき、冷却水Wの溶融物が噴射ノズル2
の噴射孔に固着して目詰まりさせるのを防止できる。
【0050】さらに、水蒸気という熱源を得ることがで
きるので、EGRクーラー1の冷却水Wの戻り配管14に
ヒーターユニットを設けて例えばハンドル近辺とかフロ
ントウインドウのデフロスターや車室内の暖房等に使用
でき、しかも100℃以上の比較的高温な熱源なので効
率よく暖房できる。その上、水以外の冷媒を使用して図
1のような専用の冷却系路でEGRクーラー1を冷却し
たり、あるいは、専用の冷却水系路内を例えばリザーブ
タンク8の大気開放部16の先をバキュームポンプ等で減
圧したりすることで、EGRガスGを100℃以下に冷
却することもできる。
きるので、EGRクーラー1の冷却水Wの戻り配管14に
ヒーターユニットを設けて例えばハンドル近辺とかフロ
ントウインドウのデフロスターや車室内の暖房等に使用
でき、しかも100℃以上の比較的高温な熱源なので効
率よく暖房できる。その上、水以外の冷媒を使用して図
1のような専用の冷却系路でEGRクーラー1を冷却し
たり、あるいは、専用の冷却水系路内を例えばリザーブ
タンク8の大気開放部16の先をバキュームポンプ等で減
圧したりすることで、EGRガスGを100℃以下に冷
却することもできる。
【0051】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明に係るE
GRクーラー付きEGR装置によれば、次のような効果
を奏することができる。EGRクーラーの冷却を冷却水
を噴射ノズルから噴射して冷却管で蒸発させて行うので
循環水量が少なくて済むので、EGRクーラー本体や循
環用のポンプ及び配管をコンパクトにすることができ、
また、冷却管12自体の熱容量は小さいので運転状況の変
化にも冷却水噴射量の制御で迅速に対応することができ
る。その上、冷却の結果、水蒸気を得られるので比較的
高温の熱源として利用できる。
GRクーラー付きEGR装置によれば、次のような効果
を奏することができる。EGRクーラーの冷却を冷却水
を噴射ノズルから噴射して冷却管で蒸発させて行うので
循環水量が少なくて済むので、EGRクーラー本体や循
環用のポンプ及び配管をコンパクトにすることができ、
また、冷却管12自体の熱容量は小さいので運転状況の変
化にも冷却水噴射量の制御で迅速に対応することができ
る。その上、冷却の結果、水蒸気を得られるので比較的
高温の熱源として利用できる。
【0052】EGRの停止中やEGRガスの冷却を行わ
ない時には、EGRクーラー内の冷却用媒体の噴霧を停
止してEGRガスの過冷却を防止できるため、HC白煙
の発生や結露に起因する硫酸腐蝕や冷却管へのカーボン
付着を防止できるので、EGRクーラー等の耐久性を向
上でき、また、冷却効率の低下も防止できる。また、エ
ンジンの暖機後は、噴射ノズルから冷却用媒体の噴霧を
行いEGRガスを効率よく冷却して、シリンダの空気の
吸入効率を向上させてEGRを行うことができるので、
燃焼状態を良好に保つことができる。
ない時には、EGRクーラー内の冷却用媒体の噴霧を停
止してEGRガスの過冷却を防止できるため、HC白煙
の発生や結露に起因する硫酸腐蝕や冷却管へのカーボン
付着を防止できるので、EGRクーラー等の耐久性を向
上でき、また、冷却効率の低下も防止できる。また、エ
ンジンの暖機後は、噴射ノズルから冷却用媒体の噴霧を
行いEGRガスを効率よく冷却して、シリンダの空気の
吸入効率を向上させてEGRを行うことができるので、
燃焼状態を良好に保つことができる。
【0053】EGRクーラーの冷却水通路内は運転中・
停止後共に冷却水で充満されていないので、万一冷却管
が破損してもEGRガス通路に冷却水が侵入することが
なく、ウォーターハンマによるエンジンの破損を防止で
きる。更に、エンジンの回転速度と冷却水温度とアクセ
ル開度を入力して、ノズルの開閉制御で冷却用媒体の噴
霧量の調整を行ことにより、EGRガスの冷却をエンジ
ンの運転状態に合わせてきめ細かく制御できるので、E
GR率とシリンダの空気の吸入効率とのバランスを最適
にでき、良好な燃焼状態でエンジンを運転できる。
停止後共に冷却水で充満されていないので、万一冷却管
が破損してもEGRガス通路に冷却水が侵入することが
なく、ウォーターハンマによるエンジンの破損を防止で
きる。更に、エンジンの回転速度と冷却水温度とアクセ
ル開度を入力して、ノズルの開閉制御で冷却用媒体の噴
霧量の調整を行ことにより、EGRガスの冷却をエンジ
ンの運転状態に合わせてきめ細かく制御できるので、E
GR率とシリンダの空気の吸入効率とのバランスを最適
にでき、良好な燃焼状態でエンジンを運転できる。
【0054】また、EGRガス温度を入力とし、EGR
ガス温度を目標温度に合わせるように噴射ノズルを開閉
制御して冷却用媒体の噴霧量の調整を行うことにより、
結露を避けながらシリンダの空気の吸入効率を上げるこ
とができて、良好な燃焼状態を得ることができる。
ガス温度を目標温度に合わせるように噴射ノズルを開閉
制御して冷却用媒体の噴霧量の調整を行うことにより、
結露を避けながらシリンダの空気の吸入効率を上げるこ
とができて、良好な燃焼状態を得ることができる。
【図1】本発明の第1の実施の形態のEGRクーラーの
構成図である。
構成図である。
【図2】本発明の実施の形態のEGRクーラーの構造図
であり、(a)は側断面図であり、(b)X−X断面図
である。
であり、(a)は側断面図であり、(b)X−X断面図
である。
【図3】本発明の実施の形態のリザーブタンク内のEG
Rクーラーの戻り配管の例を示す構造図である。
Rクーラーの戻り配管の例を示す構造図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態のEGRクーラーの
構成図である。
構成図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態のEGRクーラーの
構成図である。
構成図である。
【図6】エンジン始動時のエンジン冷却水の温度の時間
変化を示す図である。
変化を示す図である。
【図7】エンジンの回転数と負荷とEGR率の関係を示
す図であり、(a)はエンジンの冷却水温度がTW1未満
の状態Aであり、(b)はエンジンの冷却水温度がTW2
未満でかつTW1以上の状態Bであり、(c)エンジンの
冷却水温度がTW2以上の状態Cである。
す図であり、(a)はエンジンの冷却水温度がTW1未満
の状態Aであり、(b)はエンジンの冷却水温度がTW2
未満でかつTW1以上の状態Bであり、(c)エンジンの
冷却水温度がTW2以上の状態Cである。
【図8】状態Cにおけるエンジンの回転数と負荷と開弁
率IRの関係を示す図である。
率IRの関係を示す図である。
【図9】開弁率IRを説明するための図である。
【図10】本発明の負荷の増加に対する制御例を示すタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図11】本発明の負荷の減少に対する制御例を示すタ
イミングチャートである。
イミングチャートである。
【図12】本発明のEGRガス温度を制御目標温度にす
るための開弁率IR制御例を示すフローチャート図であ
る。
るための開弁率IR制御例を示すフローチャート図であ
る。
1 … EGRクーラー 2 … 噴射ノズ
ル 3 … ポンプ 4 … 圧力調整
弁 5 … コントローラ(ECU) 6 … 蓄圧室
(レール) 7 … 冷却水出口 8 … リザーブ
タンク 9 … 調圧弁 10a,10b,10c
… 配管 11 … 熱交換器 12 … 冷却管 13 … 冷却水通路 14 … 戻し配管 G … 排気ガス W … 冷却水
ル 3 … ポンプ 4 … 圧力調整
弁 5 … コントローラ(ECU) 6 … 蓄圧室
(レール) 7 … 冷却水出口 8 … リザーブ
タンク 9 … 調圧弁 10a,10b,10c
… 配管 11 … 熱交換器 12 … 冷却管 13 … 冷却水通路 14 … 戻し配管 G … 排気ガス W … 冷却水
Claims (5)
- 【請求項1】 エンジンのEGR通路に設けたEGRク
ーラーの冷却媒体通路に向けて開閉制御可能な噴射ノズ
ルを配設し、該噴射ノズルから冷却用媒体を噴射してE
GRクーラーの冷却管内を通過するEGRガスの冷却を
行うEGRクーラー付EGR装置。 - 【請求項2】 エンジンの回転速度検出手段とエンジン
の冷却水温度検出手段とアクセル開度検出手段とを備
え、更に、前記各検出手段の検出値である回転速度と冷
却水温度とアクセル開度とを入力にして前記噴射ノズル
の開閉制御出力を演算する演算手段とを備え、前記演算
手段の前記開閉制御出力によって前記噴射ノズルを開閉
制御する請求項1記載のEGRクーラー付EGR装置。 - 【請求項3】 EGRガス温度検出手段と演算手段とを
備え、前記EGRガス温度検出手段の検出値を入力にし
て前記演算手段で演算された開閉制御出力によって前記
噴射ノズルを開閉制御する請求項1記載のEGRクーラ
ー付EGR装置。 - 【請求項4】 前記噴射ノズルに供給される前記冷却用
媒体が、エンジンの冷却系から独立している請求項1〜
3のいずれかに記載のEGRクーラー付EGR装置。 - 【請求項5】 前記噴射ノズルに供給される前記冷却用
媒体が、エンジンの冷却水である請求項1〜3のいずれ
かに記載のEGRクーラー付EGR装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9053545A JPH10252578A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Egrクーラー付egr装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9053545A JPH10252578A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Egrクーラー付egr装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10252578A true JPH10252578A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=12945779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9053545A Pending JPH10252578A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | Egrクーラー付egr装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10252578A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-03-07 JP JP9053545A patent/JPH10252578A/ja active Pending
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