JP2008280953A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
内燃機関の排気還流装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008280953A JP2008280953A JP2007127129A JP2007127129A JP2008280953A JP 2008280953 A JP2008280953 A JP 2008280953A JP 2007127129 A JP2007127129 A JP 2007127129A JP 2007127129 A JP2007127129 A JP 2007127129A JP 2008280953 A JP2008280953 A JP 2008280953A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure egr
- passage
- low pressure
- internal combustion
- combustion engine
- 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.)
- Withdrawn
Links
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
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
【課題】内燃機関の排気還流装置において、低圧EGR通路を備える場合に、低圧EGRガスを起因とする凝縮水の発生を抑えて低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制する技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、タービンより下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、コンプレッサより上流の吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、低圧EGR通路に配置された蒸発器を有し、低圧EGR通路を流通する低圧EGRガスを冷却するヒートポンプと、を備え、排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、蒸発器よりも下流の低圧EGR通路における低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、ヒートポンプを作動させる。
【選択図】図2
【解決手段】内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、タービンより下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、コンプレッサより上流の吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、低圧EGR通路に配置された蒸発器を有し、低圧EGR通路を流通する低圧EGRガスを冷却するヒートポンプと、を備え、排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、蒸発器よりも下流の低圧EGR通路における低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、ヒートポンプを作動させる。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。
内燃機関から排出されたエキゾーストマニホールドの排気を内燃機関のインテークマニホールドに還流させるEGR通路(高圧EGR通路ともいう)を備える。そして、このEGR通路中に熱交換器を有し、EGR通路を流通するEGRガスを熱交換器で冷却することでEGRバルブの損傷を防止すると共に、冷却したEGRガスを熱交換器で再度加熱することで凝縮水の発生を抑えて機関本体の腐食を防止する技術が開示されている(特許文献1参照)。
特開平9−32653号公報
特開2002−89375号公報
特許第3666583号公報
特開平9−324707号公報
特開2006−274961号公報
特開2006−200362号公報
ところで、EGR通路として、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路を備える場合がある。
この低圧EGR通路は、吸気通路との接続部がインタークーラよりも上流の吸気通路に位置するため、還流された低圧EGRガスが混入した吸気がインタークーラで冷却される際に凝縮水が発生し、インタークーラの腐食が生じるおそれがあった。
すなわち、低圧EGR通路を備える場合には、低圧EGR通路内で凝縮水が発生しなくても、その後、低圧EGRガスが還流される吸気通路において凝縮水が発生する場合があり、上記従来技術ように単に低圧EGR通路内での凝縮水の発生を抑えればよいというものではなかった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものでその目的とするところは、内燃機関の排気還流装置において、低圧EGR通路を備える場合に、低圧EGRガスを起因とする凝縮水の発生を抑えて低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制する技術を提供することにある。
本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に配置された蒸発器を有し、前記低圧EGR通路を流通する前記低圧EGRガスを冷却するヒートポンプと、
を備え、
前記排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、前記蒸発器よりも下流の前記低圧EGR通路における前記低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、前記ヒートポンプを作動させることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に配置された蒸発器を有し、前記低圧EGR通路を流通する前記低圧EGRガスを冷却するヒートポンプと、
を備え、
前記排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、前記蒸発器よりも下流の前記低圧EGR通路における前記低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、前記ヒートポンプを作動させることを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
低圧EGR通路は、吸気通路との接続部がインタークーラよりも上流の吸気通路に位置するため、還流した低圧EGRガスが混入した吸気がインタークーラで冷却される際に凝縮水が発生し、インタークーラの腐食が生じるおそれがあった。
すなわち、低圧EGR通路を備える場合には、低圧EGR通路内で凝縮水が発生しなくても、その後、低圧EGRガスが還流される吸気通路において凝縮水が発生する場合があり、単に低圧EGR通路内での凝縮水の発生を抑えればよいというものではなく、低圧EGRガスが還流される吸気通路を含む、低圧EGRガスが流通する部位全てにおいて凝縮水の発生を抑える必要があった。
また、凝縮水によって腐食を生じさせる場合は、凝縮水のpHがpH≦4となる場合である。凝縮水のpHは、主に内燃機関から排出される排気のNOx濃度でほぼ決まってくることがわかっている。このため、排気のNOx濃度が低くなる機関運転域では、凝縮水が発生しても腐食の問題は生じない。
そこで、本発明にあっては、排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、ヒートポンプの蒸発器よりも下流の低圧EGR通路における低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、ヒートポンプを作動させるようにした。
なお、所定濃度は、排気のNOx濃度がその濃度以上であると、その排気を含む低圧EGRガスから生じる凝縮水のpHがpH≦4となり、凝縮水が腐食を生じさせてしまう濃度である。
これによると、排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、凝縮水のpHがpH≦4となる場合、かつ、低圧EGRガスの温度が新気の温度より高く、低圧EGRガスの飽和蒸気圧が新気の飽和蒸気圧より高く、低圧EGRガスの温度が下がると凝縮水を発生させてしまう場合に、ヒートポンプを作動させ、低圧EGRガスを冷却する。このように低圧EGRガスが冷却されると、低圧EGRガスの飽和蒸気圧が低くなり、蒸発器を出た低圧EGRガスに起因する凝縮水の発生を抑えることができる。特に、ターボチャージャのコンプレッサで過給される前の新気(外気)と同等温度まで低圧EGRガスの温度を下げれば、コンプレッサで過給後の低圧EGRガスを含む吸気が内燃機関の吸気通路に配置されるインタークーラによって冷却されても凝縮水が発生しない。したがって、低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制することができる。
前記ヒートポンプを作動させる際、前記蒸発器よりも下流の前記低圧EGR通路における前記低圧EGRガスの温度を目標温度まで低下させるための前記ヒートポンプの仕事量を算出する仕事量算出手段をさらに備えるとよい。
これによると、ヒートポンプの仕事量が算出されるため、効率よくヒートポンプを作動させ、低圧EGRガスを冷却することができる。
前記排気通路に配置され、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記ヒートポンプが作動することにより前記蒸発器に溜まる凝縮水を、前記空燃比検出手段よりも下流の前記排気通路へ排出する凝縮水排出通路と、をさらに備えるとよい。
これによると、空燃比検出手段が凝縮水にさらされなくなり、空燃比検出手段は腐食せ
ず良好な検出を長期間維持できる。
ず良好な検出を長期間維持できる。
また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記吸気通路を減圧する減圧手段と、
を備え、
前記内燃機関の停止時に、前記減圧手段によって前記吸気通路を減圧することを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記吸気通路を減圧する減圧手段と、
を備え、
前記内燃機関の停止時に、前記減圧手段によって前記吸気通路を減圧することを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。
低圧EGR通路は、吸気通路との接続部がインタークーラよりも上流の吸気通路に位置するため、低圧EGRガスが混入した吸気がインタークーラで冷却される際に凝縮水が発生し、インタークーラの腐食が生じるおそれがあった。
すなわち、低圧EGR通路を備える場合には、低圧EGR通路内で凝縮水が発生しなくても、その後、低圧EGRガスが還流される吸気通路において凝縮水が発生する場合があり、単に低圧EGR通路内での凝縮水の発生を抑えればよいというものではなく、低圧EGRガスが還流される吸気通路において凝縮水の発生を抑える必要があった。
そこで、本発明にあっては、内燃機関の停止時に、減圧手段によって吸気通路を減圧するようにした。
これによると、内燃機関の停止時に吸気通路に滞留する低圧EGRガスを含む吸気を減圧して少なくし、内燃機関の停止後の吸気通路における凝縮水の発生を抑えることができる。したがって、低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制することができる。
前記減圧手段は、前記コンプレッサを逆回転させて前記吸気通路の吸気を逆流させて前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路を減圧するとよい。
これによると、コンプレッサを逆回転させるだけで容易にコンプレッサよりも下流の吸気通路を減圧することができる。特に、コンプレッサよりも下流の吸気通路にはインタークーラが配置されているため、インタークーラ内を減圧し、インタークーラ内での凝縮水の発生を抑えインタークーラの腐食を抑制することができる。
本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、低圧EGR通路を備える場合に、低圧EGRガスを起因とする凝縮水の発生を抑えて低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制できる。
以下に本発明の具体的な実施例を説明する。
<実施例1>
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関1には、吸気通路3及び排気通路4が接続されている。
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4ストロークサイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関1には、吸気通路3及び排気通路4が接続されている。
内燃機関1に接続された吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャのコンプレッサ5aが配置されている。また、コンプレッサ5aよりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調節する第1スロットル弁6が配置されている。この第1スロットル弁6は、電動アクチュエータにより開閉される。第1スロットル弁6よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する新気吸入空気(以下、新気という)の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ7が配置されている。このエアフローメータ7により、内燃機関1の新気量が測定される。エアフローメータ7よりも上流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する新気の温度を検出する新気温度センサ8が配置されている。
コンプレッサ5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ9が配置されている。そして、インタークーラ9よりも下流の吸気通路3には、該吸気通路3内を流通する吸気の流量を調整する第2スロットル弁10が設けられている。この第2スロットル弁10は、電動アクチュエータにより開閉される。
一方、内燃機関1に接続された排気通路4の途中には、ターボチャージャのタービン5bが配置されている。また、タービン5bよりも下流の排気通路4には、排気浄化装置11が配置されている。
排気浄化装置11は、酸化触媒と当該酸化触媒の後段に配置されたパティキュレートフィルタ(以下単にフィルタという)とを有して構成されている。フィルタには吸蔵還元型NOx触媒(以下単にNOx触媒という)が担持されている。
また、排気浄化装置11よりも下流の排気通路4には、該排気通路4内を流通する排気のNOx濃度を検出する排気NOx濃度センサ12が配置されている。排気NOx濃度センサ12よりも下流の排気通路4には、該排気通路4内を流通する排気の空燃比を検出する排気空燃比センサ13が配置されている。この排気空燃比センサ13が、本発明の空燃比検出手段に相当する。
そして、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ還流(再循環)させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、低圧EGRクーラ33、及びヒートポンプ34を備えて構成されている。
低圧EGR通路31は、排気浄化装置11よりも下流かつ排気NOx濃度センサ12よりも上流側の排気通路4と、コンプレッサ5aよりも上流かつ第1スロットル弁6よりも下流側の吸気通路3と、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で内燃機関1へ送り込まれる。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を流通して還流される排気を低圧EGRガスと称している。この低圧EGR通路31が本発明のEGR通路に相当する。
また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31内に配置され、低圧EGR通路31の通路断面積を調整することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を調節する。なお、低圧EGRガス量の調節は、低圧EGR弁32の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第1スロットル弁6の開度を調整することにより低圧EGR通路31の上流と下流との差圧を変化させ、これにより低圧EGRガスの量を調節することができる。
さらに、低圧EGRクーラ33は、該低圧EGRクーラ33を通過する低圧EGRガス
と、内燃機関1の機関冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。
と、内燃機関1の機関冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。
ヒートポンプ34は、低圧EGRクーラ33よりも下流の低圧EGR通路31に配置され冷媒を気化させる蒸発器35と、冷媒を圧縮する圧縮機36と、冷媒を液化する凝縮器37と、冷媒を膨張させる膨張機38と、を有する。蒸発器35は、耐腐食性材料で構成されており、凝縮水では腐食されないようになっている。蒸発器35、圧縮機36、凝縮器37、及び膨張機38の間は冷媒が流通しており、蒸発器35で熱を冷媒に吸収し、凝縮器37で熱を冷媒から放出する。そして、ヒートポンプ34は、該蒸発器35を通過する低圧EGRガスから蒸発器35の冷媒に熱を受け渡すことで該低圧EGRガスの温度を低下させる。
なお、ヒートポンプ34の圧縮機36と膨張機38とを駆動する駆動源は、内燃機関1からの駆動力や不図示のバッテリなどからの電力である。また、凝縮器37で得られる熱は、内燃機関1の暖機のために蓄熱されたり、車室内暖房に利用されたりする。本実施例では、低圧EGRクーラ33をヒートポンプ34の蒸発器35の上流に備える構成であるが、これに限られず、低圧EGRクーラ33を備えない構成であってもよい。
ここで、ヒートポンプ34が作動して低圧EGRガスが冷却された際に蒸発器35に凝縮水が溜まる。このため、蒸発器35に溜まった凝縮水を排気通路4へ排出する凝縮水排出通路14が設けられている。凝縮水排出通路14は、蒸発器35から排気空燃比センサ13よりも下流の排気通路4へ通じている。
ヒートポンプ34の蒸発器35よりも下流の低圧EGR通路31には、該低圧EGR通路31内を流通する低圧EGRガスの温度を検出する低圧EGRガス温度センサ39が配置されている。
一方、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路3へ還流させる高圧EGR装置40が備えられている。この高圧EGR装置40は、高圧EGR通路41、及び高圧EGR弁42を備えて構成されている。
高圧EGR通路41は、タービン5bよりも上流側の排気通路4と、コンプレッサ5aよりも下流側の吸気通路3と、を接続している。この高圧EGR通路41を通って、排気が高圧で内燃機関1へ送り込まれる。そして、本実施例では、高圧EGR通路41を流通して還流される排気を高圧EGRガスと称している。
また、高圧EGR弁42は、高圧EGR通路41に配置され、高圧EGR通路41の通路断面積を調整することにより、該高圧EGR通路41を流れる高圧EGRガスの量を調節する。なお、高圧EGRガス量の調節は、高圧EGR弁42の開度の調整以外の方法によって行うこともできる。例えば、第2スロットル弁10の開度を調整することにより高圧EGR通路41の上流と下流との差圧を変化させ、これにより高圧EGRガスの量を調節することができる。また、ターボチャージャのタービン5bが可変容量型の場合には、タービン5bの流量特性を変更するノズルベーンの開度を調整することによっても高圧EGRガスの量を調節することができる。
以上述べたように構成された内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニットであるECU15が併設されている。このECU15は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態を制御するユニットである。
ECU15には、エアフローメータ7、新気温度センサ8、排気NOx濃度センサ12、排気空燃比センサ13、及び低圧EGRガス温度センサ39などの各種センサが電気配
線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU15に入力されるようになっている。
線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がECU15に入力されるようになっている。
一方、ECU15には、第1スロットル弁6、第2スロットル弁10、低圧EGR弁32、及び高圧EGR弁42の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ECU15によりこれらの機器が制御される。
ところで、低圧EGR通路31は、吸気通路3との接続部がインタークーラ9よりも上流の吸気通路3に位置するため、吸気通路3に還流した低圧EGRガスが混入した吸気がインタークーラ9で冷却される際に凝縮水が発生し、インタークーラ9の腐食が生じるおそれがあった。
すなわち、低圧EGR通路31を備える場合には、低圧EGR通路31内で凝縮水が発生しなくても、その後、低圧EGRガスが還流される吸気通路3において凝縮水が発生する場合があり、単に低圧EGR通路31内での凝縮水の発生を抑えればよいというものではなく、低圧EGRガスが還流される吸気通路3を含む、低圧EGRガスが流通する部位全てにおいて凝縮水の発生を抑える必要があった。
また、凝縮水によって腐食を生じさせる場合は、凝縮水のpHがpH≦4となる場合である。凝縮水のpHは、主に内燃機関1から排出される排気のNOx濃度でほぼ決まってくることがわかっている。このため、排気のNOx濃度が低くなる機関運転域では、凝縮水が発生しても腐食の問題は生じない。
そこで、本実施例にあっては、排気NOx濃度センサ12が検出する排気通路4の排気のNOx濃度が所定濃度Cnox以上であり、かつ、低圧EGRガス温度センサ39が検出するヒートポンプ34の蒸発器35よりも下流の低圧EGR通路31における低圧EGRガスの温度TCが新気の温度THAより高い場合に、ヒートポンプ34を作動させるようにした。
なお、所定濃度Cnoxは、排気のNOx濃度がその濃度以上であると、その排気を含む低圧EGRガスから生じる凝縮水のpHがpH≦4となり、凝縮水が腐食を生じさせてしまう濃度である。
これによると、排気のNOx濃度が所定濃度Cnox以上であり、凝縮水のpHがpH≦4となる場合、かつ、低圧EGRガスの温度TCが新気の温度THAより高く、低圧EGRガスの飽和蒸気圧が新気の飽和蒸気圧より高く、低圧EGRガスの温度が下がると凝縮水を発生させてしまう場合に、ヒートポンプ34を作動させ、低圧EGRガスを冷却する。このように低圧EGRガスが冷却されると、低圧EGRガスの飽和蒸気圧が低くなり、蒸発器35を出た低圧EGRガスに起因する凝縮水の発生を抑えることができる。特に、ターボチャージャのコンプレッサ5aで過給される前の新気(外気)と同等温度まで低圧EGRガスの温度を下げれば、コンプレッサ5aで過給後の低圧EGRガスを含む吸気が内燃機関1の吸気通路3に配置されるインタークーラ9によって冷却されても凝縮水が発生しない。したがって、低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制することができる。
またここで、ヒートポンプ34が作動することによりヒートポンプ34の蒸発器35に溜まる凝縮水を、凝縮水排出通路14を用いて排気空燃比センサ13よりも下流の排気通路4へ排出している。
これによると、排気空燃比センサ13が凝縮水にさらされなくなり、排気空燃比センサ
13は腐食せず良好な検出を長期間維持できる。
13は腐食せず良好な検出を長期間維持できる。
次に、本実施例によるヒートポンプ制御ルーチンについて説明する。図2は、本実施例によるヒートポンプ制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
ステップS101では、ECU15は、排気NOx濃度センサ12を用いて排気のNOx濃度を検出する。なお、排気NOx濃度センサ12を用いず、内燃機関1の運転状態などに基づきNOx濃度マップを用いて排気のNOx濃度を算出するようにしてもよい。
ステップS102では、ECU15は、ステップS101で検出した排気のNOx濃度が所定濃度Cnox以上か否かを判別する。所定濃度Cnoxは、排気のNOx濃度がその濃度以上であると、その排気を含む低圧EGRガスから生じる凝縮水のpHがpH≦4となり、凝縮水が腐食を生じさせてしまう濃度である。
ステップS102において、排気のNOx濃度が所定濃度Cnoxより小さいと判定された場合には、ECU15は、ステップS106へ進む。また、排気のNOx濃度が所定濃度Cnox以上と判定された場合には、ステップS103へ進む。
ステップS103では、ECU15は、低圧EGRガス温度センサ39が検出する低圧EGRガス温度TCが、新気温度センサ8が検出する新気温度THAより高いか否か(TC>THA?)を判別する。
ステップS103において、低圧EGRガス温度TCが新気温度THA以下(TC≦THA)と判定された場合には、ECU15は、ステップS106へ進む。また、低圧EGRガス温度TCが新気温度THAより高い(TC>THA)と判定された場合には、ステップS104へ進む。
ステップS104では、ECU15は、ヒートポンプ34の仕事量を算出する。ヒートポンプ34の仕事量は、低圧EGRガス温度TCを目標温度まで低下させるための仕事量である。具体的には、まず、低圧EGR通路31を流通する低圧EGRガスの水分量を、低圧EGR率、燃料噴射量、機関回転数から算出する。そして、低圧EGRガスの水分量と、新気温度THAと、排気浄化装置11下流の排気温度と、から蒸発器35への供給エネルギ、すなわちヒートポンプ34の仕事量を算出する。これによると、ヒートポンプ34の仕事量が算出されるため、効率よくヒートポンプ34を作動させ、低圧EGRガスを冷却することができる。なお、本ステップを実行するECU15が本発明の仕事量算出手段に相当する。そして、本ステップの終了後にステップS105へ移行する。
ステップS105では、ECU15は、ヒートポンプ34を作動させる。ヒートポンプ34は、ステップS104で算出した仕事量で作動し、低圧EGRガスを冷却する。ここで、低圧EGRガスを冷却した際、蒸発器35で発生する凝縮水は、凝縮水排出通路14を通って排気空燃比センサ13よりも下流の排気通路4へ排出される。そして、本ステップの終了後に本ルーチンを一旦終了する。
一方、ステップS106では、ECU15は、ヒートポンプ34を停止させる。つまり、低圧EGRガスを冷却しない。そして、本ステップの終了後に本ルーチンを一旦終了する。
以上説明したルーチンによって、ヒートポンプ34の作動が制御され、効率よくヒートポンプ34が作動し、低圧EGRガスの冷却が必要な場合に低圧EGRガスを冷却できる
。このため、腐食が生じるおそれのある凝縮水が発生する場合にだけ低圧EGRガスを冷却し、凝縮水の発生を抑えることができる。
。このため、腐食が生じるおそれのある凝縮水が発生する場合にだけ低圧EGRガスを冷却し、凝縮水の発生を抑えることができる。
<実施例2>
図3は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図3に示す内燃機関1は、実施例1の図1に示す構成とほぼ同じであるが、ターボチャージャが電動アシストターボチャージャ(MAT)である点が異なる。その他は同構成のため、同符号を付して説明を省略する。
図3は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図3に示す内燃機関1は、実施例1の図1に示す構成とほぼ同じであるが、ターボチャージャが電動アシストターボチャージャ(MAT)である点が異なる。その他は同構成のため、同符号を付して説明を省略する。
電動アシストターボチャージャは、駆動軸に駆動モータ16が直結されており、不図示のバッテリに電力を供給された駆動モータ16により強制的に駆動することができる。このため、駆動モータ16によりコンプレッサ5a’を逆回転させることもできる。駆動モータ16は、ECU15に電気配線を介して接続されており、該ECU15により制御される。
ところで、低圧EGR通路31は、吸気通路3との接続部がインタークーラ9よりも上流の吸気通路3に位置するため、低圧EGRガスが混入した吸気がインタークーラ9で冷却される際に凝縮水が発生し、インタークーラ9の腐食が生じるおそれがあった。
すなわち、低圧EGR通路31を備える場合には、低圧EGR通路31内で凝縮水が発生しなくても、その後、低圧EGRガスが還流される吸気通路3において凝縮水が発生する場合があり、単に低圧EGR通路31内での凝縮水の発生を抑えればよいというものではなく、低圧EGRガスが還流される吸気通路3、特にインタークーラ9周辺において凝縮水の発生を抑える必要があった。
そこで、本実施例にあっては、内燃機関1の停止時に、コンプレッサ5a’を逆回転させて吸気通路3の吸気を逆流させてコンプレッサ5a’よりも下流の吸気通路3を減圧するようにした。
これによると、内燃機関1の停止時に吸気通路3に滞留する低圧EGRガスを含む吸気を減圧して少なくし、内燃機関1の停止後の吸気通路3における凝縮水の発生を抑えることができる。特に、コンプレッサ5a’を逆回転させるだけで容易にコンプレッサ5a’よりも下流の吸気通路3を減圧することができる。したがって、低圧EGRガスが流通する部位での腐食を抑制することができる。特に、コンプレッサ5a’よりも下流の吸気通路3にはインタークーラ9が配置されているため、インタークーラ9内を減圧し、インタークーラ9内での凝縮水の発生を抑えインタークーラ9の腐食を抑制することができる。
次に、本実施例による内燃機関停止時のコンプレッサ逆回転制御ルーチンについて説明する。図4は、本実施例による内燃機関停止時のコンプレッサ逆回転制御ルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。
ステップS201では、ECU15は、内燃機関1が停止したか否かを判別する。内燃機関1が停止したか否かは、不図示のクランクポジションセンサの検出値から判断する。
ステップS201において、内燃機関1が停止しておらず運転中であると判定された場合には、ECU15は、本ルーチンを一旦終了する。また、内燃機関1が停止したと判定された場合には、ステップS202へ進む。
ステップS202では、ECU15は、第2スロットル弁10を閉弁し、第1スロットル弁6を閉弁し、低圧EGR弁32を開弁する。これにより、第2スロットル弁10より
も上流の吸気通路3から低圧EGR通路31を介して排気通路4へ抜ける吸気を逃がす経路を確保する。
も上流の吸気通路3から低圧EGR通路31を介して排気通路4へ抜ける吸気を逃がす経路を確保する。
ステップS203では、ECU15は、コンプレッサ5a’を逆回転すると共に、コンプレッサ5a’の逆回転の運転時間のカウンタをセットする。カウンタは、吸気通路3の吸気温度に応じて設定されるもので、高温である程、カウンタも増大する。なお、本ステップにおいてコンプレッサ5a’を逆回転を実行するECU15が、本発明の減圧手段に相当する。
ステップS204では、ECU15は、カウンタを減算する。減算は、所定時間経過時にカウンタの値を「−1」するものである。そして、本ステップの終了後、ステップS205へ移行する。
ステップS205では、ECU15は、カウンタの値が「0」になったか否かを判別する。
ステップS205において、カウンタの値が「0」になっていないと判定された場合には、ECU15は、ステップS204へ戻り、ループを形成する。また、カウンタの値が「0」になったと判定された場合には、ステップS206へ進む。
ステップS206では、ECU15は、コンプレッサ5a’の逆回転を停止する。また、これと共に、第2スロットル弁10を開弁し、第1スロットル弁6を開弁してもよい。そして、本ステップの終了後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明したルーチンによって、コンプレッサ5a’の逆回転が制御され、内燃機関1の停止時にインタークーラ9周辺の吸気通路3を減圧することができ、インタークーラ9周辺の吸気通路3に凝縮水が発生することを抑えることができる。
なお、本実施例では、コンプレッサ5a’が逆回転する場合の吸気を逃がす経路として、第2スロットル弁10よりも上流の吸気通路3から低圧EGR通路31を介して排気通路4へ抜けるようにしていた。しかし、これに限られず、第2スロットル弁10よりも上流の吸気通路3からそのまま吸気通路入口へ抜けるようにしてもよい。
この吸気通路入口へ抜ける場合は、図5に示す内燃機関停止時のコンプレッサ逆回転制御ルーチンとなり、図4のステップS202の代わりにステップS302が実行され、第2スロットル弁10を閉弁し、第1スロットル弁6を開弁し、低圧EGR弁32を閉弁する。これにより、第2スロットル弁10よりも上流の吸気通路3から吸気通路入口まで抜ける吸気を逃がす経路を確保する。
また、図5に示すルーチンでは、図4のステップS206の代わりにステップS306が実行され、ステップS306では、ECU15は、コンプレッサ5a’の逆回転を停止する。また、これと共に、第2スロットル弁10を開弁し、低圧EGR弁32を開弁してもよい。そして、本ステップの終了後、本ルーチンを一旦終了する。
以上説明した図5に示すルーチンによっても、コンプレッサ5a’の逆回転が制御され、内燃機関1の停止時にインタークーラ9周辺の吸気通路を減圧することができ、インタークーラ9周辺の吸気通路3に凝縮水が発生することを抑えることができる。
本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5a コンプレッサ
5b タービン
6 第1スロットル弁
7 エアフローメータ
8 新気温度センサ
9 インタークーラ
10 第2スロットル弁
11 排気浄化装置
12 排気NOx濃度センサ
13 排気空燃比センサ
14 凝縮水排出通路
15 ECU
16 駆動モータ
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
34 ヒートポンプ
35 蒸発器
36 圧縮機
37 凝縮器
38 膨張機
39 低圧EGRガス温度センサ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5a コンプレッサ
5b タービン
6 第1スロットル弁
7 エアフローメータ
8 新気温度センサ
9 インタークーラ
10 第2スロットル弁
11 排気浄化装置
12 排気NOx濃度センサ
13 排気空燃比センサ
14 凝縮水排出通路
15 ECU
16 駆動モータ
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
34 ヒートポンプ
35 蒸発器
36 圧縮機
37 凝縮器
38 膨張機
39 低圧EGRガス温度センサ
40 高圧EGR装置
41 高圧EGR通路
42 高圧EGR弁
Claims (5)
- 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記低圧EGR通路に配置された蒸発器を有し、前記低圧EGR通路を流通する前記低圧EGRガスを冷却するヒートポンプと、
を備え、
前記排気通路の排気のNOx濃度が所定濃度以上であり、かつ、前記蒸発器よりも下流の前記低圧EGR通路における前記低圧EGRガスの温度が新気の温度より高い場合に、前記ヒートポンプを作動させることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 前記ヒートポンプを作動させる際、前記蒸発器よりも下流の前記低圧EGR通路における前記低圧EGRガスの温度を目標温度まで低下させるための前記ヒートポンプの仕事量を算出する仕事量算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記排気通路に配置され、排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記ヒートポンプが作動することにより前記蒸発器に溜まる凝縮水を、前記空燃比検出手段よりも下流の前記排気通路へ排出する凝縮水排出通路と、
をさらに備え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還流装置。 - 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び前記内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンより下流の前記排気通路から排気の一部を低圧EGRガスとして取り込み、前記コンプレッサより上流の前記吸気通路へ当該低圧EGRガスを還流させる低圧EGR通路と、
前記吸気通路を減圧する減圧手段と、
を備え、
前記内燃機関の停止時に、前記減圧手段によって前記吸気通路を減圧することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 前記減圧手段は、前記コンプレッサを逆回転させて前記吸気通路の吸気を逆流させて前記コンプレッサよりも下流の前記吸気通路を減圧することを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気還流装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007127129A JP2008280953A (ja) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | 内燃機関の排気還流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007127129A JP2008280953A (ja) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | 内燃機関の排気還流装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008280953A true JP2008280953A (ja) | 2008-11-20 |
Family
ID=40141978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007127129A Withdrawn JP2008280953A (ja) | 2007-05-11 | 2007-05-11 | 内燃機関の排気還流装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008280953A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223179A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Toyota Industries Corp | 低圧egr装置を備えた内燃機関 |
JP2014074356A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Mitsubishi Motors Corp | エンジンの凝縮水排出装置 |
JP2014208986A (ja) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気還流制御装置 |
WO2014199442A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の凝縮水処理装置 |
-
2007
- 2007-05-11 JP JP2007127129A patent/JP2008280953A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010223179A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Toyota Industries Corp | 低圧egr装置を備えた内燃機関 |
JP2014074356A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Mitsubishi Motors Corp | エンジンの凝縮水排出装置 |
JP2014208986A (ja) * | 2013-04-16 | 2014-11-06 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排気還流制御装置 |
WO2014199442A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の凝縮水処理装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101846886B1 (ko) | 엔진 시스템 및 이를 이용한 엔진 제어 방법 | |
JP4746389B2 (ja) | 過給システム | |
JP4631886B2 (ja) | 内燃機関の排気還流システム | |
US20110225955A1 (en) | Exhaust apparatus for internal combustion engine | |
JP2009174444A (ja) | Egr装置 | |
CN108071478B (zh) | 用于去除冷凝水的发动机*** | |
JP5076822B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2013036452A (ja) | 内燃機関 | |
JP2018021510A (ja) | 凝縮水抑制装置 | |
JP2008280923A (ja) | エンジンの過給装置 | |
JP2007303381A (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
JP4802992B2 (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
JP2007092618A (ja) | 過給機付き内燃機関 | |
JP2008280953A (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
JP2017036695A (ja) | ディーゼルエンジンの制御装置 | |
JP2009264335A (ja) | 内燃機関用多段過給システム | |
JP2005264821A (ja) | 内燃機関の排気還流システム | |
JP2008121616A (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
JP2008309133A (ja) | 内燃機関の排気還流システム | |
JP2010151075A (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
WO2012063801A1 (ja) | 低圧ループegr装置 | |
JP2010190176A (ja) | 内燃機関の異常判定装置 | |
JP6421597B2 (ja) | 吸気温度制御装置 | |
JP2004211635A (ja) | エンジンの排気浄化装置および排気浄化方法 | |
JP2008106629A (ja) | 車載ディーゼルエンジンの吸気絞り弁制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100803 |