JP2004346918A - ディーゼルエンジンのegr装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明はディーゼルエンジンのEGR装置に関し、EGRクーラーの異常な圧力上昇を防止して安全性を高めたEGR装置を提供することを目的とする。
【解決手段】EGRクーラーよりEGRガス上流側とEGRガス下流側のEGRパイプとの間、または、EGRクーラーよりEGRガス上流側のEGRパイプとエンジン吸気系との間にEGRクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、EGRガス上流側のEGRパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのEGRガス上流側に圧力計を装着し、EGRクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、前記制御手段は圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してEGRガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンのEGR装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン(以下、「エンジン」という)の燃焼時に発生する窒素酸化物(NO)を低減するため、従来、排ガスの一部をエンジンの吸気系に排気還流(以下、「EGR」という)させるEGR装置が知られている。
窒素酸化物は、高温の排ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応して生成されるため、EGR装置は、EGRによって燃焼温度を下げることによりO+N→2NOの反応を抑制して窒素酸化物の排出を低減させるものである。
【0003】
そして、吸気系にEGRさせるEGRガスの温度を下げるほど、燃焼時のスモークの悪化を抑え、窒素酸化物の発生が減少することが知られている。
そこで、昨今では、エンジンの吸気系と排気系との間に接続したEGRパイプに、エンジン冷却水等を冷媒とするEGRクーラーを装着し、EGRパイプを流下するEGRガスをこのEGRクーラーで熱交換させてEGRガス温度を下げる方法が広く採用されている(例えば、特許文献1〜3参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−74417号公報(段落番号「0010」〜「0030」、図1)
【特許文献2】
特開2003−83174号公報(段落番号「0015」〜「0023」、図1)
【特許文献3】
特開2003−75091号公報(段落番号「0003」〜「0008」、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、EGR装置にEGRクーラーを組み込んでEGRガスの温度低下を図っているが、万が一何らかの原因でエンジンが異常燃焼してEGRガス温度が上昇した場合、EGRガスと熱交換された冷却水が沸騰し、EGRクーラー内の圧力が異常に上昇してEGRクーラーが破損してしまう事態が想定される。
【0006】
また、EGRクーラーを流下するEGRガスにはススが混入しているため、長期に亘る使用でEGRクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こして、熱交換効率が低下してしまう虞もあった。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、EGRクーラーの異常な圧力上昇を防止して安全性の向上を図り、併せてEGRクーラーの目詰まりによる熱交換効率の低下防止を図ったエンジンのEGR装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、請求項1に係る発明は、エンジンの吸気系と排気系との間に接続されたEGRパイプと、当該EGRパイプに装着されたEGRクーラーと、EGRクーラーよりEGRガス上流側のEGRパイプに装着されたEGRバルブと、運転状況検出手段の検出値を基に、予め設定したEGR領域で上記EGRバルブを開放制御する制御手段とを備えたエンジンのEGR装置に於て、上記EGRクーラーよりEGRガス上流側とEGRガス下流側のEGRパイプとの間、または、EGRクーラーよりEGRガス上流側のEGRパイプとエンジン吸気系との間にEGRクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、EGRガス上流側のEGRパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのEGRガス上流側に圧力計を装着し、EGRクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、前記制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してEGRガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とする。
【0008】
そして、請求項2に係る発明は、請求項1記載のエンジンのEGR装置に於て、バイパス通路と、EGRクーラーよりEGRガス下流側のEGRパイプとの合流部に切換えバルブを装着し、制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該切換えバルブを開閉制御して、EGRクーラー側のEGRガス流路を閉鎖することを特徴とし、請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2記載のエンジンのEGR装置に於て、圧力計と温度計の検出値の異常状況を報知する報知手段を備え、制御手段は、圧力計または温度計の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該報知手段を作動させることを特徴としている。
【0009】
(作用)
各請求項に係る発明によれば、エンジンが予め設定したEGR領域にあるとき、制御手段は、EGRバルブを開放して排ガスの一部をEGRパイプからエンジンの吸気系にEGRさせる。
従って、EGRパイプを流下するEGRガスは、EGRクーラーで熱交換されて冷却されることとなる。
【0010】
そして、例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼等してEGRガス温度が上昇した結果、冷媒の温度が上昇して温度計で検出された検出値が設定値に達すると、或いはまた、長期に亘る使用でEGRクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こすと、EGRクーラー内に導入されるEGRガスの圧力が上昇するが、圧力計で検出された検出値が設定値に達すると、制御手段は、切換えバルブでEGRクーラーへの流路を閉鎖すると共に、切換えバルブを作動させてバイパス通路を開放するため、EGRガスはEGRクーラーをバイパスしてバイパス通路へ流れ込み、バイパス通路へとバイパスしたEGRガスはエンジンの吸気系にEGRされることとなる。
【0011】
また、請求項2に係る発明によれば、バイパス通路へのEGRガスのバイパス時に、切換えバルブがEGRクーラーへのEGRガス流路を遮断してEGRクーラーへのEGRガスの吹き返しを防止する。
そして、請求項3に係る発明によれば、バイパス通路へのEGRガスのバイパス時に、制御手段は、報知手段を作動させてドライバーに異常状況を報知する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は請求項1乃至請求項3の一実施形態に係るEGR装置を示し、図に於て、1はエンジン3のインテークマニホールド5に接続された吸気通路(吸気管)、7はエンジン3のエキゾーストマニホールド9に接続された排気通路(排気管)で、吸気通路1を介して吸入空気Aがエンジン3に流入し、排気通路7の排ガス下流側には消音器11が装着されている。
【0013】
そして、吸気通路1と、消音器11より排ガス上端側の排気通路7との間にEGRパイプ13が接続されており、当該EGRパイプ13にはEGRバルブ15が排気通路7との接続部近傍に装着されている。
EGRバルブ15は、ECU(制御手段)17の指令を受けたアクチュエータ(図示せず)の駆動でEGRパイプ13のEGRガス流路を開閉するもので、ECU17には、エンジン3に装着した図示しない回転センサと運転負荷を検出するアクスル開度センサの信号が入力されている。そして、従来と同様、ECU17は、両センサからのエンジン回転数とアクスル開度信号を基に、予め設定されたEGR領域(排気温度の低いエンジンの低負荷域)でアクチュエータを介してEGRバルブ15を開操作して、排ガスGの一部をEGRパイプ13にEGRさせるようになっている。
【0014】
そして、EGRパイプ13には、エンジン冷却水(以下、「冷却水」という)Wを用いた水冷式のEGRクーラー19が装着されており、従来と同様、EGRクーラー19内の複数のチューブ(図示せず)を流下するEGRガスG−1を、インレットパイプ21とアウトレットパイプ(冷媒導出口)23を介してEGRクーラー19内に導出入する冷却水Wで熱交換させて、EGRガス温度を下げるようになっている。
【0015】
尚、図示するように冷却水WをEGRクーラー19内に導入するインレットパイプ21はEGRクーラー19のEGRガス下流側に接続され、また、冷却水WをEGRクーラー19から導出させるアウトレットパイプ23はEGRクーラー19のEGRガス上流側に接続されている。
また、図中、25はEGRクーラー19をバイパスして、当該EGRクーラー19のEGRガス上流側とEGRガス下流側のEGRパイプ13間を繋ぐバイパス通路で、当該バイパス通路25とEGRパイプ13との分岐部に切換えバルブ27,29が装着されると共に、バイパス通路25とEGRパイプ13との合流部に切換えバルブ31が装着されている。
【0016】
而して、図示するように切換えバルブ27,31は、夫々、EGRパイプ13中に装着され、また、切換えバルブ29はバイパス通路25中に装着されており、これらは夫々、ECU17の指令で作動するアクチュエータ(図示せず)によって開閉動作する。
そして、既述したアウトレットパイプ23中に、EGR時の冷却水Wの温度を検出する温度計35が装着されると共に、前記切換えバルブ27のEGRガス上流側のEGRパイプ13内に、EGRガスG−1の圧力を検出する圧力計33が装着されており、これらの検出信号は前記ECU17に入力されている。そして、ECU17のメモリには、冷却水Wの異常温度値とEGRガスG−1の異常圧力値が予め設定値として設定,記憶されており、ECU17は、EGR開始時及び圧力計33と温度計35で検出された検出値のいずれもが上記設定値に達しない状態でEGRが行われているときは、アクチュエータを介して切換えバルブ27,31を作動させてEGRクーラー19の流路を開放し、同時に切換えバルブ29を作動させてバイパス通路25を閉鎖させるようになっている。
【0017】
従って、EGRされたEGRガスG−1は、EGRパイプ13を介して総てEGRクーラー19を流下する。
そして、例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼してEGRガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でEGRクーラー19内のチューブがススで目詰まりを起こしてEGRガスG−1に対する背圧が上昇した結果、圧力計33や温度計35で検出された検出値のいずれか一方が既述した設定値に達すると、ECU17は、アクチュエータを介して切換えバルブ27,31を作動させてEGRクーラー19の流路を閉鎖すると共に、切換えバルブ29を作動させてバイパス通路25を開放し、EGRガスG−1を総てバイパス通路25へバイパスさせるようになっている。
【0018】
また、車室内のインストルメントパネルには、既述した圧力と温度の異常状況を報知する報知手段として警報ブザー37とランプ39が装着されており、ECU17は上述の如くEGRガスG−1をバイパス通路25へバイパスさせると同時に、これらを作動させてドライバーにその旨を報知するようになっている。
本実施形態に係るEGR装置41はこのように構成されているから、駆動するエンジン3がEGR領域にあるとき、ECU17は、EGRバルブ15を開操作して排ガスGの一部をEGRパイプ13からエンジン3の吸気系にEGRさせる。
【0019】
そして、ECU17は、EGR開始時及び圧力計33と温度計35で検出された検出値のいずれもが設定値に達しない状態でEGRが行われているときに、切換えバルブ27,31でEGRクーラー19の流路を開放し、同時に切換えバルブ29でバイパス通路25を閉鎖させるため、EGRされたEGRガスG−1は、総てEGRクーラー19で熱交換されて吸気通路1へと流下する。
【0020】
一方、既述したように例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼してEGRガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でEGRクーラー19内のチューブがススで目詰まりを起こしてEGRガスG−1に対する背圧が上昇した結果、圧力計33や温度計35で検出された検出値のいずれか一方が既述した設定値に達すると、アクチュエータを介して切換えバルブ27,31でEGRクーラー19の流路を閉鎖すると共に、切換えバルブ29を作動させてバイパス通路25を開放するため、EGRガスG−1は総てEGRクーラー19をバイパスしてバイパス通路25へ流れ込む。
【0021】
そして、バイパス通路25へとバイパスしたEGRガスG−1は、EGRパイプ13との合流部で再びEGRパイプ13に流入して吸気通路1へと流下するが、このとき、切換えバルブ31がEGRクーラー19へのEGRガス流路を遮断して、EGRクーラー19へのEGRガスG−1の吹き返しを防止する。
また、これと同時に、ECU17は警報ブザー37とランプ39を作動させてドライバーにその旨を報知することとなる。
【0022】
このように本実施形態は、エンジン3の異常燃焼等によってEGRクーラー19の冷却水温度が異常に上昇したり、EGRクーラー19に流入するEGRガスG−1の圧力が異常に上昇したときに、EGRクーラー19をバイパスさせてEGRガスG−1をバイパス通路25からエンジン3の吸気系にEGRさせるようにしたので、EGRクーラー19の圧力上昇等による破損を防止することができ、EGR装置41の安全性を高めることが可能となった。
【0023】
また、既述したように本実施形態は、EGRクーラー19をバイパスさせてEGRガスG−1をエンジン3の吸気系にEGRさせる際に、警報ブザー37とランプ39でドライバーにその旨を報知させるように構成したので、ドライバーは異常状況を速やかに把握することが可能となって早期のメンテナンスを行うことができ、この結果、冷却効率が低下したままEGRクーラー19を使用することがなくなり、更にまた、バイパス時に切換えバルブ31でEGRガス流路を遮断することで、EGRクーラー19へのEGRガスG−1の吹き返しを防止することができる利点を有する。
【0024】
尚、上記実施形態は、水冷式のEGRクーラーを用いたEGR装置に本発明を適用したが、本発明は空冷式のEGRクーラーを装着したEGR装置にも適用できることは勿論である。
また、上記実施形態では、バイパス通路25のEGRガス下流側をEGRパイプ13に接続したが、バイパス通路25のEGRガス下流側を吸気通路1に直接接続してもよく、斯かる実施形態によっても、上記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように、各請求項に係る発明は、エンジンの異常燃焼等によってEGRガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でEGRクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こしてEGRガスに対する背圧が上昇した際に、EGRクーラーをバイパスさせてEGRガスをエンジンの吸気系にEGRさせるように構成したので、EGRクーラー内の圧力上昇による破損を防止してEGR装置の安全性を高めることが可能となり、また、冷却効率が低下したEGRクーラーの使用を防止することができる利点を有する。
【0026】
そして、請求項2に係る発明によれば、EGRガスのバイパス時に、EGRクーラー側のEGRガス流路を切換えバルブで遮断するため、EGRクーラーへのEGRガスの吹き返しを防止することができ、また、請求項3に係る発明によれば、ドライバーは報知手段によって異常状況を速やかに把握することができるため、EGRクーラーの早期のメンテナンスを行うことができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1乃至請求項3の一実施形態に係るEGR装置の構成図である。
【符号の説明】
1 吸気通路
3 エンジン
5 インテークマニホールド
7 排気通路
9 エキゾーストマニホールド
11 消音器
13 EGRパイプ
15 EGRバルブ
17 ECU
19 EGRクーラー
21 インレットパイプ
23 アウトレットパイプ
25 バイパス通路
27,29,31 切換えバルブ
33 圧力計
35 温度計
37 警報ブザー
39 警報ランプ
41 EGR装置

Claims (3)

  1. ディーゼルエンジンの吸気系と排気系との間に接続されたEGRパイプと、当該EGRパイプに装着されたEGRクーラーと、EGRクーラーよりEGRガス上流側のEGRパイプに装着されたEGRバルブと、運転状況検出手段の検出値を基に、予め設定したEGR領域で上記EGRバルブを開放制御する制御手段とを備えたディーゼルエンジンのEGR装置に於て、
    上記EGRクーラーよりEGRガス上流側とEGRガス下流側のEGRパイプとの間、または、EGRクーラーよりEGRガス上流側のEGRパイプとエンジン吸気系との間にEGRクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、EGRガス上流側のEGRパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのEGRガス上流側に圧力計を装着し、EGRクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、
    前記制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してEGRガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とするディーゼルエンジンのEGR装置。
  2. バイパス通路と、EGRクーラーよりEGRガス下流側のEGRパイプとの合流部に切換えバルブを装着し、制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該切換えバルブを開閉制御して、EGRクーラー側のEGRガス流路を閉鎖することを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンのEGR装置。
  3. 圧力計と温度計の検出値の異常状況を報知する報知手段を備え、制御手段は、圧力計または温度計の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該報知手段を作動させることを特徴とする請求項1または請求項2記載のディーゼルエンジンのEGR装置。
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