JP3799849B2 - Ｅｇｒ装置を有する内燃機関 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させる装置、いわゆるＥＧＲ装置を有する内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関においては、排気ガスの窒素酸化物（ＮＯx）対策として、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に戻し排気ガスを燃焼室に再循環（ＥＧＲ）させることによって燃焼温度を下げ、これによって燃焼時のＮＯxの生成を抑制しＮＯx排出量を低減する、いわゆる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を備えたものがある。
【０００３】
一般的なＥＧＲ装置では、内燃機関の気筒を迂回して排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路の途中に設けられてＥＧＲ量（排気ガス循環量）を制御するＥＧＲ弁を備えている。また、ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲクーラを備えるＥＧＲ装置もあり、このＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却することにより、ＥＧＲ量を増大させたり、新気量を増大させたり、あるいは燃焼温度を更に低減してＮＯxの低減を図るものもある。このＥＧＲクーラはシェルアンドチューブ構造の熱交換器が多く採用されており、冷却水が流れるシェル内をＥＧＲガスが流れる多数のチューブが貫通して構成されていて、チューブを介して冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、ＥＧＲ通路に排気ガスが流通することから、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）などのＰＭ（Particulate Matter）が、ＥＧＲ通路の内壁や、ＥＧＲ弁の内部や、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に付着し、堆積することがある。
【０００５】
このように煤やＳＯＦが付着し堆積が進行すると、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁の開口が絞られてＥＧＲガスが流れにくくなったり、ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガス流量との関係の所期性能が維持できなくなってＥＧＲ装置の作動制御が困難になったり、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁が閉塞してＥＧＲガスを流れなくなったり、ＥＧＲ弁の開閉動作がスムーズに行われなくなるという種々の問題が生じる。また、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、熱交換率が低下するという問題も生じる。
【０００６】
したがって、ＥＧＲガスが流れる部分に対しては、適宜のタイミングでクリーニングを施し、付着堆積している煤やＳＯＦを除去する必要がある。このＥＧＲ装置のクリーニングを行うためには、高温（例えば５００゜Ｃ以上）の排気ガスを流通させればＳＯＦは燃焼して除去され、ＳＯＦの除去に伴って煤も脱離するはずである。
【０００７】
しかしながら、そもそも排気ガス温度が高くなる内燃機関の高負荷運転領域ではＥＧＲ装置は作動されず、したがって、通常の運転状態ではクリーニングに適した高温の排気ガスがＥＧＲ装置に流れる頻度は非常に少ない。
【０００８】
そこで、ＥＧＲ装置のクリーニング方法の開発が望まれている。尚、特開平６０−７８８１９号公報には、室内暖房用の燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気系の触媒上流に流入させ、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気ガスと共に触媒で浄化して排出する技術が開示されているが、この公報にはＥＧＲ装置のクリーニングに関しての記載は全くない。
【０００９】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入することによりＥＧＲ装置のクリーニングを実施し、ＥＧＲ装置の正常な作動の保持を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、一端が内燃機関の吸気通路に接続され他端が前記内燃機関の排気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを、前記ＥＧＲ装置における前記吸気通路との接続部から前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備え、前記導入機構が、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部より上流側に前記燃焼装置の燃焼ガスを導入することで該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から前記ＥＧＲ通路に導入し、該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から他端まで流通させることを特徴とする。
【００１１】
内燃機関が作動しＥＧＲ装置が作動していると、内燃機関の排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等がＥＧＲ装置に付着・堆積し、ＥＧＲ装置の作動に悪影響を及ぼす。本発明に係る内燃機関では、内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、導入機構が作動して、前記燃焼装置の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するので、導入された燃焼ガスがＥＧＲ装置内に付着・堆積しているＳＯＦを燃焼し、煤を離脱させ、ＥＧＲ装置をクリーニングする。したがって、ＥＧＲ装置の正常な作動が長期に亘って保持される。
【００１２】
内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示でき、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【００１３】
ＥＧＲ装置には、少なくとも排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えるが、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量制御を行うＥＧＲ弁、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラなどを備えていてもよい。
【００１４】
内燃機関とは別に設けられた燃焼装置とは、内燃機関本体とは別体に設けられて内燃機関に付属する燃焼用装置であって、内燃機関本体の気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃料を燃焼して燃焼ガスを排出するものである。内燃機関の停止後に燃焼ガスをＥＧＲ装置に流す必要上、内燃機関本体とは別体の燃焼装置でなければならないのである。
【００１５】
前記燃焼装置は、前記内燃機関の機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータであることが望ましい。機関関連要素とは、機関冷却水や、あるいは内燃機関そのものである。
【００１６】
導入機構は、燃焼装置の出す燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入したり、あるいはその導入を阻止したりするものである。この導入機構は、ＥＣＵ（エンジン制御用コントロールユニット）のＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）によりその作動が制御される。
【００１７】
導入機構が燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するための要件である「内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内」とは、内燃機関が作動状態から停止し、内燃機関のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態で燃焼装置の作動が可能な状態にある期間のことであり、換言すれば内燃機関のクランクシャフトの回転が停止した後、電気系統のスイッチがＯＦＦになる前の期間のことである。この要件を満足しているか否かを判断するのはＥＣＵのＣＰＵである。
【００１８】
内燃機関が作動状態から停止する毎に前記導入機構により燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入し、ＥＧＲ装置のクリーニングを実行するようにしても構わないが、前記ＥＧＲ装置に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物量測定手段を備え、この堆積物量測定手段により計測あるいは予測された堆積物量が所定量を越えたときに、前記導入機構により、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入するようにしてもよい。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングは、内燃機関の作動を停止するたびには行わず、ＥＧＲ装置にＳＯＦ等の堆積物が所定量堆積してクリーニングが必要になったときだけ実行するようになる。ここで、堆積物とは、ＳＯＦや煤などである。
【００１９】
前記堆積物量測定手段は、走行距離あるいは燃料消費量に基づいて堆積物量を予測することができる。ＳＯＦや煤等の堆積物の堆積量は、燃料消費量が増えれば堆積量が増えるという関係があり、燃料消費量から堆積物の堆積量を推測することができ、また、走行距離から燃料消費量を推測することができるからである。
【００２０】
また、前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うこともできる。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングに最適な温度の燃焼ガスをＥＧＲ装置に供給することができ、ＥＧＲ装置を効率的にクリーニングすることができる。なお、燃焼装置の出力制御は、燃焼装置に供給する燃料量を制御したり、この燃料の燃焼用空気の供給量を制御することにより行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＥＧＲ通路を有する内燃機関の一実施の形態を図１から図４の図面に基いて説明する。
【００２２】
まず、ＥＧＲ通路を有する内燃機関の構成について図１を参照して説明する。内燃機関としてのエンジン１は水冷式のディーゼルエンジンであって、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体３と、エンジン本体３の図示しない複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置５と、混合気が燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、エンジン１を搭載する車両の室内を暖める車室用ヒータ９とを有する。
【００２３】
吸気装置５は、気筒内に新鮮な空気を取り入れるエアクリーナ１３を始端とし、エンジン本体３の図示しない吸気ポートを終端する。そして、その間に、過給機であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，インタークーラ１９，およびインタークーラ１９を経由して来た空気を前記各気筒に振り分けるインテークマニホールド２１を備えている。
【００２４】
そして、吸気装置５の構成部材同士の間は、吸気管２３に属する次に述べる複数の連結管で連結してある。
複数の連結管からなる吸気管２３は、コンプレッサ１５ａを境に、エアクリーナ１３から吸気装置５に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連結管２７とそうでない上流側連結管２５とに大別できる。
【００２５】
上流側連結管２５は、エアクリーナ１３とコンプレッサ１５ａとを結ぶ図１において左右方向に直線的に延びる本流管２９と、本流管２９に対してバイパス状に接続してある支流管としてのヒータ用枝管３１とからなる。
【００２６】
下流側連結管２７は、コンプレッサ１５ａとインテークマニホールド２１とを結ぶ図１において上下方向に延びるＬ字形をした連結管である。
ヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、この燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７に空気を供給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の下流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを本流管２９に排出する燃焼ガス排出路３５とからなる。また、空気供給路３３及び燃焼ガス排出路３５と本流管２９との各接続箇所Ｃ１，Ｃ２は、接続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２よりも本流管２９の上流側に位置する。
【００２７】
燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結ぶ空気供給路３３には、燃焼式ヒータ１７寄りに弁装置４４を設けてある。弁装置４４は、図３に示すように、空気供給路３３を開閉する弁体４４ａと、この弁体４４ａを開閉駆動する駆動モータ４４ｂと、駆動モータ４４ｂと弁体４４ａとの間に設置した開閉機構部４４ｃとからなり、駆動モータ４４ｂは、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣＵ）４６（図１参照）の図示しないＣＰＵによってその作動を制御する。また、弁装置４４は、エンジン１の駆動を積極的に停止するために、後述の吸気絞り弁７０により本流管２９を絞る場合にも作動して弁体４４ａを閉じるようになっている。
【００２８】
燃焼ガス排出路３５の途中には、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを冷却する燃焼ガスクーラ８４を設けてある。
燃焼ガス排出路３５のうち燃焼式ヒータ１７の下流側端と燃焼ガスクーラ８４とを接続する部分と、下流側連結管２７とは、分岐管９５によって接続されている。燃焼ガス排出路３５と分岐管９５とを接続する部位には、３つのポートを備えた三方弁９７を設けてある。三方弁９７は図２に示すような構成になっている。
【００２９】
三方弁９７は、３つのポートのうちの１つである第１ポート９７ａを燃焼式ヒータ１７の下流側端（後述する排気出口１７ｄ2）と接続し、残る２つのポートのうちの１つである第２ポート９７ｂを燃焼ガス排出路３５の燃焼ガスクーラ８４側と接続し、残る１つのポートであるの第３ポート９７ｃを分岐管９５と接続する。三方弁９７のケース体９７ｄの中にはケース体９７ｄの長手方向に図示しないダイアフラムの作動によって移動する弁体９８を設けてある。この弁体９８は、弁体９８のケース体９７ｄ内における移動場所に応じて、前記３つのポートのうちの２つのポートを、すなわち第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを、または第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通する。そして、その場合、第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとが連通しているときは、第３ポート９７ｃは閉じ、第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとが連通しているときは、第２ポート９７ｂが閉じる。この三方弁９７の前記ダイヤフラムは、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御し、すなわち、三方弁９７の各ポートの接続状態はＥＣＵ４６によって制御される。
【００３０】
本流管２９を通る吸気は、接続箇所Ｃ１で空気供給路３３に分岐する吸気と、分岐せずに本流管２９をそのまま下流に向かう吸気とに分かれる。そして、三方弁９７が第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→燃焼ガス排出路３５を経由して、接続箇所Ｃ２で本流管２９に戻り、分岐しなかった吸気と合流する。この結果、エンジン本体３に入る吸気の温度を高める。また、三方弁９７が第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→分岐管９５と流れ、本流管２９には戻らない。
【００３１】
一方、下流側連結管２７の途中には、分岐管９５との接続点よりも上流側に、インタークーラ１９と吸気絞り弁７０を設けてある。インタークーラ１９は吸気絞り弁７０よりも上流側に位置する。
【００３２】
インタークーラ１９は、エンジン１の暖機促進や始動性向上用に吸気を暖める燃焼式ヒータ１７やコンプレッサ１５ａによって受熱した、コンプレッサ１５ａの設置個所よりも下流側の空気を冷却する。
【００３３】
吸気絞り弁７０は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御する。また、吸気絞り弁７０は、エンジン１が所定の停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに下流側連結管２７を絞るが、エンジン１の始動後に開くこともできる。ここで、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」とは、エンジン１が作動状態から停止した後所定期間内の停止状態のことであり、詳しくは、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータの作動が可能な状態にあるときをいう。なお、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」を以下特に限定しない限り、単に「エンジン１が停止状態にある」という。
【００３４】
そして、吸気絞り弁７０は、エンジン１の作動中に絞ることで、エンジン１の出力制御を行ったりすることもできる。また、エンジン１の作動中に吸気絞り弁７０の絞り制御を行うことで、エンジン１を積極的に停止したりするのにも用いる。
【００３５】
排気装置７は、エンジン本体３の図示しない排気ポートを始端として、そこから終端の触媒コンバータ３９までの間に、エキゾーストマニホールド３７，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂを排気管４２上に備えている。
【００３６】
エンジン本体３には、排気ガスの一部を吸気系に戻す排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８８を設けてある。ＥＧＲ装置８８は、排気管４２のエキゾーストマニホールド３７と吸気管２３のインテークマニホールド２１とをエンジン本体３の図示しない気筒をバイパスして接続するＥＧＲ通路９０を備えている。
【００３７】
ＥＧＲ通路９０には、ここを通るＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁９２を備えている。ＥＧＲ弁９２は、ＥＣＵ４６のＣＰＵと電気的に接続してあり、ＥＧＲ装置８８が本来の排気再循環装置としての機能を発揮する、エンジン１の暖機が十分になったときに基本的に開くが、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときにも開く可変制御可能な弁である。また、ＥＧＲ弁９２は、これを負圧制御する例えばデューティＶＳＶ等の図示しない圧力制御弁と連結してある。この圧力制御弁は、ＥＧＲ弁９２の全開時間と全閉時間の比率、換言すればＥＧＲ弁９２の開き率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が前記ＣＰＵから入力されると、そのパルス信号に従ってＥＧＲ弁９２を駆動する。
【００３８】
また、ＥＧＲ通路９０には、ＥＧＲ弁９２よりもエキゾーストマニホールド３７側にＥＧＲクーラ８９を備え、ＥＧＲ弁９２よりもインテークマニホールド２１側に温度センサ９１を備えている。ＥＧＲクーラ８９は、ＥＧＲ通路９０をエキゾーストマニホールド３７からインテークマニホールド２１に向かって流れるＥＧＲガスを冷却する。温度センサ９１はＥＧＲ通路９２を流通するガスの温度を検出するものであり、ＥＣＵ４６に電気的に接続されている。エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに、この温度センサ９１で検出したガス温度に基づいて、燃焼式ヒータ１７の出力制御がなされる。よって、温度センサ９１は、ＥＧＲ装置８８内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段といえる。
【００３９】
前記のようにＥＧＲ装置８８が、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに開くと、燃焼式ヒータ１７が出す燃焼ガスをＥＧＲ通路９０に通す。
【００４０】
燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３とは別体に設けられてエンジン１に付属する燃焼装置であって、エンジン本体３の図示しない気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃焼して燃焼ガスを出す。
【００４１】
燃焼式ヒータ１７はエンジン１が所定の停止状態にあるときだけでなくエンジン１が所定の運転状態にあるときにおいても作動するようにＣＰＵによって作動制御される。「エンジン１が所定の運転状態にあるとき」とは、−１０℃〜１５℃位の温度である寒冷時や−１０℃以下の温度である極寒冷時における、エンジン１の運転中あるいはエンジン１を始動させた後やエンジン１自身の発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が少ないとき）およびエンジン１自身の発熱量が少ないことにより冷却水の受熱量が少ないとき、さらには１５℃よりも高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときであり、このような条件下にエンジン１があるときが「燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるとき」でもある。燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときと判断するのはＥＣＵ４６のＣＰＵであり、燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときとＣＰＵが判断した場合には、燃焼式ヒータ１７が作動してそこから燃焼ガスが出る。
【００４２】
次に燃焼式ヒータ１７の構造を図３を参照して説明する。燃焼式ヒータ１７は、エンジン１が所定の運転状態にある時に作動して機関冷却水の温度を上げるためのものであり、よって機関冷却水が入っている前記ウォータジャケットとつながっている。それ故、燃焼式ヒータ１７は、その内部に機関冷却水が通る冷却水通路１７ａを備えている。この冷却水通路１７ａは、熱源である燃焼室１７ｄを流通する燃焼ガスによって暖められる。
【００４３】
燃焼室１７ｄは、そこに燃焼筒１７ｂが配置され、また燃焼筒１７ｂを円筒状をした隔壁１７ｃで覆ってなる。隔壁１７ｃで燃焼筒１７ｂを覆うことで、燃焼室１７ｄを燃焼室本体４３のケース体４３ａ内に画するとともに、ケース体４３ａの内面と隔壁１７ｃの外面との間に前記冷却水通路１７ａを形成する。
【００４４】
燃焼室１７ｄはヒータ内空気通路としても機能しており、このため燃焼室１７ｄは、燃焼式ヒータ１７の空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５とそれぞれ空気供給口１７ｄ1および排気排出口１７ｄ2でつながっている。そして、既述のように吸気が本流管２９から分岐して空気供給路３３を通ると、図３に実線矢印で示すように、空気供給路３３→燃焼室１７ｄ→燃焼ガス排出路３５を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が本流管２９に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体４３から排出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として前記冷却水通路１７ａを流れる冷却水を暖める。よって、燃焼室１７ｄは熱交換通路ともいえる。
【００４５】
燃焼筒１７ｂには、燃料供給路としての燃料供給管１７ｅを介して、燃料ポンプ４７を連結してあり、燃料ポンプ４７のポンプ圧によって燃焼用燃料を燃焼筒１７ｂに供給するようになっている。燃料ポンプ４７はＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されてポンプ圧を可変し、燃焼用燃料の供給量を制御する。燃焼室１７ｄに燃焼用燃料を供給すると、この燃料は燃焼筒１７ｂ内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点火し、気化燃料が燃焼する。
【００４６】
また、燃焼室本体４３には、空気供給路３３から入って来る吸気を燃焼筒１７ｂ内に送り込むための送風ファン４５を設けてあり、燃焼筒１７ｂに空気を供給することによって火炎Ｆができる。この送風ファン４５は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されて出力を可変し、この出力調整によって、燃焼室１７ｄ内を流れる空気量が変わる。よって、送風ファン４５の出力調整によって燃焼室１７ｄ内を流れる空気量を制御できることとなる。
【００４７】
そして、燃焼式ヒータ１７は、ＥＣＵ４６のＣＰＵが燃料ポンプ４７と送風ファン４５を制御して燃焼用燃料の供給量と空気量を制御することにより、その出力を制御するようになっている。
【００４８】
一方、冷却水通路１７ａは、冷却水導入口１７ａ1と冷却水排出口１７ａ2とを有し、冷却水導入口１７ａ1は、図１に示すように、水管路Ｗ1を介してエンジン本体３の図示しないウォータジャケットの冷却水排出口と連結している。
【００４９】
また、冷却水排出口１７ａ2は、車室用ヒータ９と水管路Ｗ2を介して連結している。そして、車室用ヒータ９は、水管路Ｗ3を介してエンジン本体３の前記ウォータジャケットの冷却水導入口と連結している。
【００５０】
したがって、ウォータジャケットの冷却水は、水管路Ｗ1を介して燃焼式ヒータ１７に至るとそこで暖められ、その後、燃焼式ヒータ１７から水管路Ｗ2を介して車室用ヒータ９に至り、車室用ヒータ９の熱媒体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によって温度が下がった冷却水は水管路Ｗ3を介してウォータジャケットに戻る。このように、水管路Ｗ1〜水管路Ｗ3を介して冷却水がエンジン本体３と、燃焼式ヒータ１７と、車室用ヒータ９との間を循環する。
【００５１】
また、前記空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５は、吸気管２３に属する本流管２９の支流管であるが、燃焼式ヒータ１７にのみ適用されるものであることから考えて、これらの管を燃焼式ヒータ１７の構成要素としてとらえることもできる。
【００５２】
触媒コンバータ３９には、エンジン１の排気ガスを浄化するための触媒、例えば選択還元型ＮＯx触媒を収容してある。なお、この触媒は吸蔵還元型ＮＯx触媒であってもよい。また、排気管４２には、触媒コンバータ３９の入口近傍に入ガス温度センサ４０を備える。入ガス温度センサ４０は触媒コンバータ３９に流入するガス温度に比例した電気信号をＥＣＵ４６に出力する。
【００５３】
次に、エンジン１を作動している場合について説明する。
エンジン１の作動状態では、吸気絞り弁７０は通常全開であり、三方弁９７は第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通し、第３ポート９７ｃを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９へと流れることは可能であるが、分岐管９５へ流れ出ることは不可能となる。
【００５４】
また、エンジン１の作動状態では、ＥＧＲ弁９２および弁装置４４の弁体４４ａは開いているときと閉じているときとがある。これは主としてエンジン１の暖機がまだ十分でないときと十分になったときとで異なる。
【００５５】
前者のエンジン１の暖機がまだ十分でない場合は、ＥＧＲ弁９２を閉じて弁体４４ａを開く。このようにすると、次の経路をたどってエアクリーナから吸気装置５に入った空気が排気装置７に至る。
【００５６】
▲１▼エアクリーナ１３から吸気管２３の本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３に流れる空気と、本流管２９をそのまま下流へと流れる空気に分岐する。
【００５７】
▲２▼空気供給路３３に入った空気は、弁装置４４を経由して、その後、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
▲３▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路３５に出る。
【００５８】
▲４▼燃焼ガス排出路３５に出た高温の燃焼ガスは、三方弁９７、排気ガスクーラ８４を経由して本流管２９の接続箇所Ｃ２から本流管２９に入り、分岐せずに本流管２９を流れる空気と合流して、吸気の温度を高める。
【００５９】
▲５▼温度を高めた吸気は、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａおよびインタークーラ１９を経由し、吸気絞り弁７０を通過してインテークマニホールド２１に入り、エンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至り、さらに排気管４２、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って排気される。
このように、燃焼式ヒータ１７の高熱な燃焼ガスがエンジン本体３の気筒内に入るため、エンジン１の暖機が進む。
【００６０】
また、後者のエンジン１の暖機が十分になった場合は、ＥＧＲ弁９２を開いて弁体４４ａを閉じる。これはエンジン１の暖機が十分であるからＥＧＲ装置８８本来の排気再循環を実行するためと、エンジン１の暖機が十分であるのにも拘わらず弁体４４ａを開いて燃焼式ヒータ１７の出す高熱な燃焼ガスをエンジン本体３に送る必要がないからである。
【００６１】
尚、本流管２９における空気供給路３３との接続箇所Ｃ１および燃焼ガス排出路３５との接続箇所Ｃ２の間の部分にコンプレッサ１５ａがなく、当該部分でコンプレッサ１５ａが作動することがないので、接続箇所Ｃ２側が接続箇所Ｃ１よりも圧力が高くなることはなく、しかも燃焼式ヒータ１７の送風ファン４５により空気供給路３３を介して空気を吸引するようにしているので、空気供給路３３と燃焼ガス排出路３５とを介して本流管２９とつながっている燃焼式ヒータ１７の燃焼室１７ｄ内に逆流を生じない。よって、燃焼式ヒータ１７の火炎の向きが空気供給路３３側を向く逆火現象を生じることもない。
【００６２】
ところで、このようにエンジン１を作動し、ＥＧＲ装置８８によって排気ガスを再循環させていると、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦなどのＰＭが、ＥＧＲ通路９０の内壁や、ＥＧＲ弁９２の内部や、ＥＧＲクーラ８９のチューブの内壁に付着し、堆積してくる。このようにＥＧＲ装置８８の各部分に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、従来の技術の項で説明したように、ＥＧＲガスの流れが悪くなったり、ＥＧＲ制御が困難になったり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率が低下するなど、種々の問題が生じる。
【００６３】
そこで、このエンジン１においては、ＥＧＲ装置８８に所定量の煤やＳＯＦが付着・堆積したときに、エンジン１の停止時に合わせて、停止後に燃焼式ヒータ１７を作動しその高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流して、燃焼ガスの熱によってＳＯＦを燃焼させ煤を除去する、汚れ除去処理を実行する。
【００６４】
次に、図４を参照して、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ４６のＲＯＭに記憶してあり、フローチャートの各ステップにおける処理は全てＥＣＵ４６のＣＰＵにより実行される。
【００６５】
まず、ＥＣＵ４６は、ステップ１０１において、エンジン１の作動中、常に走行距離あるいは燃料消費量を積算する。
次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０２において、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行する時期か否かを判定する。すなわち、ステップ１０１で積算した走行距離積算値あるいは燃料消費量積算値が予め設定しておいた所定値を越えたら汚れ除去処理を実行すべき時（汚れ除去処理実行時期）と判定し、前記所定値を越えない場合には汚れ除去処理実行時期でないと判定する。ＥＧＲ装置８８に付着し堆積する煤やＳＯＦの量は燃料消費量に関係があり、燃料消費量が増えればＳＯＦや煤の付着・堆積量も増え、燃料消費量積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。また、走行距離積算値は燃料消費量積算値と関係があり、走行距離積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。よって、ＥＣＵ４６による一連の信号処理のうちステップ１０１を実行する部分は、ＥＧＲ装置８８に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物測定手段といえる。
【００６６】
ステップ１０２で肯定判定した場合にはステップ１０３に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０３において、入ガス温度センサ４０で検出した入ガス温度を触媒コンバータ３９の触媒温度の代用とし、触媒コンバータ３９の触媒温度が活性温度（例えば２５０゜Ｃ）以上か否かを判定する。触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒が排気ガスを浄化するためには、触媒温度がその触媒に固有の活性温度以上なければならず、触媒温度がこの活性温度に達していないと排気ガスを浄化することができない。この実施の形態では、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理時に排出されるガスも触媒コンバータ３９で浄化してから排気するようにするため、このステップ１０３を設けている。
【００６７】
ステップ１０３で肯定判定した場合にはステップ１０４に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０４において、エンジン停止か否かを判定する。ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理は、エンジン１の停止時に実行するからである。ここでいうエンジン１の停止とは、前述した「エンジン１が所定の停止状態にある」ことであり、したがって、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが、電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータ１７の作動は可能な状態である。ステップ１０４で肯定判定した場合にはステップ１０５に進み、否定判定した場合にはリターンする。
【００６８】
ＥＣＵ４６は、ステップ１０５において、ＥＧＲ装置８８に対して汚れ除去処理の実行をスタートする。汚れ除去処理は次のようにして実行する。
弁装置４４の弁体４４ａとＥＧＲ弁９２を全開にし、吸気絞り弁７０を全閉にし、三方弁９７は第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通し、第２ポート９７ｂを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは分岐管９５に流れ出ることは可能であるが、燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９に流れることは不可能となる。また、三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていて、吸気絞り弁７０が全閉であるので、エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、その全てが空気供給路３３を通って燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれるようになり、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａやインタークーラ１９を流れることがない。
【００６９】
この状態で燃焼式ヒータ１７を作動（ＯＮ）する。すると、エアクリーナ１３から吸気装置５に入った空気は次の経路をたどって排気装置７に至る。
▲１▼エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３から、弁装置４４を経由して、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
【００７０】
▲２▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって三方弁９７を経由し、分岐管９５に出る。
【００７１】
▲３▼分岐管９５に出た燃焼ガスは、インテークマニホールド２１に入った後、ＥＧＲ通路９０を経由し、ＥＧＲ弁９２およびＥＧＲクーラ８９を通って、エキゾーストマニホールド３７に流れる。よって、三方弁９７、分岐管９５、ＥＧＲ弁９２は、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に導入する導入機構といえる。なお、燃焼ガスがインテークマニホールド２１からエンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至る経路も存在するが、この経路には図示していないが吸気弁や排気弁があり、この経路は、ＥＧＲ弁９２を全開にしたＥＧＲ装置８８に比べて極めて抵抗が大きい。そのため、燃焼ガスはその殆どがＥＧＲ装置８８を通ることとなる。
【００７２】
▲４▼エキゾーストマニホールド３７に入った燃焼ガスは、排気管４２を経由し、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って、排気される。なお、汚れ除去処理実行中はＥＧＲクーラ８９の作動は停止している。
【００７３】
そして、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスがＥＧＲ装置８８を通ることによって、ＥＧＲ通路９０およびＥＧＲクーラ８９の内面やＥＧＲ弁９２の内部に付着・堆積しているＳＯＦが燃焼し、ＳＯＦの燃焼によって煤が脱離し、脱離した煤は燃焼ガスと一緒に排出される。また、燃焼ガスは触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒によって浄化される。
【００７４】
また、ＥＣＵ４６は、汚れ除去処理を実行している間、温度センサ９１でＥＧＲ通路９０を流れる燃焼ガスの温度を検出し、燃焼ガスの温度が触媒コンバータ３９の活性温度以上で且つ所定の温度範囲となるように、燃焼式ヒータ１７の出力を制御すべく、燃料ポンプ４７の作動を制御して燃焼用燃料の供給量を制御し、送風ファン４５の作動を制御して空気量を制御する。
【００７５】
なお、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行している間は、三方弁９７の第２ポート９７ｂが全閉であるので、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスが三方弁９７を通って燃焼ガスクーラ８４側に流れ出ることはなく、吸気絞り弁７０が全閉であるので、燃焼ガスが分岐管９５からインタークーラ１９側に流れ出ることはない。
【００７６】
そして、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理が所定時間実行されると、ＥＣＵ４６は、ステップ１０６に進み、燃焼式ヒータ１７を停止（ＯＦＦ）し、ＥＧＲ弁９２を全閉にし、三方弁９７の第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂを連通し、第３ポート９７ｃを閉じて、汚れ除去処理を終了する。
【００７７】
このように、汚れ除去処理を実行し、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流すことによって、ＥＧＲ通路９０やＥＧＲ弁９２やＥＧＲクーラ８９に付着し堆積していたＳＯＦや煤を除去することができ、その結果、長期に亘って、ＥＧＲ弁９２の正常な作動を保持することができ、ＥＧＲ弁９２を適正に制御可能になり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率を高く維持することができる。
【００７８】
また、汚れ除去処理をエンジン１の停止中に実行しており、燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスの全量をＥＧＲ装置８８に流し、この燃焼ガスは他のガス（例えば、エンジン１の吸気など）と混合することがないので、燃焼ガスの温度が低下することがなく、燃焼ガスの熱エネルギーを効率よくＳＯＦや煤の除去に利用することができ、極めて効率がよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関によれば、内燃機関から排出される排気ガスを排気通路から吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備えることにより、長期に亘って、ＥＧＲ装置のガスの流れを良好に維持でき、ＥＧＲ装置の作動制御を適正に行うことができるという優れた効果が奏される。
【００８０】
前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うようにすると、ＥＧＲ装置の汚れ除去処理をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】 前記実施の形態において導入機構の一部を構成する三方弁の概略断面図である。
【図３】 前記実施の形態において燃焼装置としての燃焼式ヒータの概略断面図である。
【図４】 前記実施の形態においてＥＧＲ装置に対する汚れ除去処理実行ルーチンである。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
９…車室用ヒータ
１３…エアクリーナ
１５…ターボチャージャ
１５ａ…ターボチャージャのコンプレッサ
１５ｂ…ターボチャージャのタービン
１７…燃焼式ヒータ（燃焼装置）
１７ａ…燃焼式ヒータの冷却水通路
１７ａ1…冷却水導入口
１７ａ2…冷却水排出口
１７ｂ…燃焼筒
１７ｃ…円筒状隔壁
１７ｄ…燃焼室
１７ｄ1…空気供給口
１７ｄ2…排気排出口
１７ｅ…燃料供給管
１９…インタークーラ
２１…インテークマニホールド（吸気通路）
２３…吸気管
２５…上流側連結管
２７…下流側連結管
２９…本流管
３１…ヒータ用枝管
３３…空気供給路
３５…燃焼ガス排出路
３７…エキゾーストマニホールド（排気通路）
３９…触媒コンバータ
４０…入ガス温度センサ
４２…排気管
４３…燃焼室本体
４３ａ…ケース体
４４…弁装置
４４ａ…弁体
４４ｂ…駆動モータ
４４ｃ…開閉機構部
４５…送風ファン
４６…ＥＣＵ
４７…燃料ポンプ
７０…吸気絞り弁
８４…燃焼ガスクーラ
８８…ＥＧＲ装置
８９…ＥＧＲクーラ
９０…ＥＧＲ通路
９１…温度センサ（温度測定手段）
９２…ＥＧＲ弁（導入機構）
９５…分岐管（導入機構）
９７…三方弁（導入機構）
Ｃ１…空気供給路３３と本流管２９との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出路３５と本流管２９との接続箇所
Ｗ１…水管路
Ｗ２…〃
Ｗ３…〃
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させる装置、いわゆるＥＧＲ装置を有する内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関においては、排気ガスの窒素酸化物（ＮＯx）対策として、排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に戻し排気ガスを燃焼室に再循環（ＥＧＲ）させることによって燃焼温度を下げ、これによって燃焼時のＮＯxの生成を抑制しＮＯx排出量を低減する、いわゆる排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を備えたものがある。
【０００３】
一般的なＥＧＲ装置では、内燃機関の気筒を迂回して排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路の途中に設けられてＥＧＲ量（排気ガス循環量）を制御するＥＧＲ弁を備えている。また、ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲクーラを備えるＥＧＲ装置もあり、このＥＧＲクーラでＥＧＲガスを冷却することにより、ＥＧＲ量を増大させたり、新気量を増大させたり、あるいは燃焼温度を更に低減してＮＯxの低減を図るものもある。このＥＧＲクーラはシェルアンドチューブ構造の熱交換器が多く採用されており、冷却水が流れるシェル内をＥＧＲガスが流れる多数のチューブが貫通して構成されていて、チューブを介して冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、ＥＧＲ通路に排気ガスが流通することから、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）などのＰＭ（Particulate Matter）が、ＥＧＲ通路の内壁や、ＥＧＲ弁の内部や、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に付着し、堆積することがある。
【０００５】
このように煤やＳＯＦが付着し堆積が進行すると、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁の開口が絞られてＥＧＲガスが流れにくくなったり、ＥＧＲ弁の開度とＥＧＲガス流量との関係の所期性能が維持できなくなってＥＧＲ装置の作動制御が困難になったり、ＥＧＲ通路やＥＧＲ弁が閉塞してＥＧＲガスを流れなくなったり、ＥＧＲ弁の開閉動作がスムーズに行われなくなるという種々の問題が生じる。また、ＥＧＲクーラのチューブの内壁に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、熱交換率が低下するという問題も生じる。
【０００６】
したがって、ＥＧＲガスが流れる部分に対しては、適宜のタイミングでクリーニングを施し、付着堆積している煤やＳＯＦを除去する必要がある。このＥＧＲ装置のクリーニングを行うためには、高温（例えば５００゜Ｃ以上）の排気ガスを流通させればＳＯＦは燃焼して除去され、ＳＯＦの除去に伴って煤も脱離するはずである。
【０００７】
しかしながら、そもそも排気ガス温度が高くなる内燃機関の高負荷運転領域ではＥＧＲ装置は作動されず、したがって、通常の運転状態ではクリーニングに適した高温の排気ガスがＥＧＲ装置に流れる頻度は非常に少ない。
【０００８】
そこで、ＥＧＲ装置のクリーニング方法の開発が望まれている。尚、特開平６０−７８８１９号公報には、室内暖房用の燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気系の触媒上流に流入させ、燃焼式ヒータの燃焼ガスを内燃機関の排気ガスと共に触媒で浄化して排出する技術が開示されているが、この公報にはＥＧＲ装置のクリーニングに関しての記載は全くない。
【０００９】
本発明はこのような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入することによりＥＧＲ装置のクリーニングを実施し、ＥＧＲ装置の正常な作動の保持を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関は、一端が内燃機関の吸気通路に接続され他端が前記内燃機関の排気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを、前記ＥＧＲ装置における前記吸気通路との接続部から前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備え、前記導入機構が、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部より上流側に前記燃焼装置の燃焼ガスを導入することで該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から前記ＥＧＲ通路に導入し、該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から他端まで流通させることを特徴とする。
【００１１】
内燃機関が作動しＥＧＲ装置が作動していると、内燃機関の排気ガス中に含まれる煤やＳＯＦ等がＥＧＲ装置に付着・堆積し、ＥＧＲ装置の作動に悪影響を及ぼす。本発明に係る内燃機関では、内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、導入機構が作動して、前記燃焼装置の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するので、導入された燃焼ガスがＥＧＲ装置内に付着・堆積しているＳＯＦを燃焼し、煤を離脱させ、ＥＧＲ装置をクリーニングする。したがって、ＥＧＲ装置の正常な作動が長期に亘って保持される。
【００１２】
内燃機関は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示でき、筒内直接噴射式のリーンバーンガソリンエンジンやディーゼルエンジンを例示することができる。
【００１３】
ＥＧＲ装置には、少なくとも排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路を備えるが、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの流量制御を行うＥＧＲ弁、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラなどを備えていてもよい。
【００１４】
内燃機関とは別に設けられた燃焼装置とは、内燃機関本体とは別体に設けられて内燃機関に付属する燃焼用装置であって、内燃機関本体の気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃料を燃焼して燃焼ガスを排出するものである。内燃機関の停止後に燃焼ガスをＥＧＲ装置に流す必要上、内燃機関本体とは別体の燃焼装置でなければならないのである。
【００１５】
前記燃焼装置は、前記内燃機関の機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータであることが望ましい。機関関連要素とは、機関冷却水や、あるいは内燃機関そのものである。
【００１６】
導入機構は、燃焼装置の出す燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入したり、あるいはその導入を阻止したりするものである。この導入機構は、ＥＣＵ（エンジン制御用コントロールユニット）のＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）によりその作動が制御される。
【００１７】
導入機構が燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入するための要件である「内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内」とは、内燃機関が作動状態から停止し、内燃機関のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態で燃焼装置の作動が可能な状態にある期間のことであり、換言すれば内燃機関のクランクシャフトの回転が停止した後、電気系統のスイッチがＯＦＦになる前の期間のことである。この要件を満足しているか否かを判断するのはＥＣＵのＣＰＵである。
【００１８】
内燃機関が作動状態から停止する毎に前記導入機構により燃焼装置の燃焼ガスをＥＧＲ装置に導入し、ＥＧＲ装置のクリーニングを実行するようにしても構わないが、前記ＥＧＲ装置に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物量測定手段を備え、この堆積物量測定手段により計測あるいは予測された堆積物量が所定量を越えたときに、前記導入機構により、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入するようにしてもよい。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングは、内燃機関の作動を停止するたびには行わず、ＥＧＲ装置にＳＯＦ等の堆積物が所定量堆積してクリーニングが必要になったときだけ実行するようになる。ここで、堆積物とは、ＳＯＦや煤などである。
【００１９】
前記堆積物量測定手段は、走行距離あるいは燃料消費量に基づいて堆積物量を予測することができる。ＳＯＦや煤等の堆積物の堆積量は、燃料消費量が増えれば堆積量が増えるという関係があり、燃料消費量から堆積物の堆積量を推測することができ、また、走行距離から燃料消費量を推測することができるからである。
【００２０】
また、前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うこともできる。このようにすると、ＥＧＲ装置のクリーニングに最適な温度の燃焼ガスをＥＧＲ装置に供給することができ、ＥＧＲ装置を効率的にクリーニングすることができる。なお、燃焼装置の出力制御は、燃焼装置に供給する燃料量を制御したり、この燃料の燃焼用空気の供給量を制御することにより行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＥＧＲ通路を有する内燃機関の一実施の形態を図１から図４の図面に基いて説明する。
【００２２】
まず、ＥＧＲ通路を有する内燃機関の構成について図１を参照して説明する。内燃機関としてのエンジン１は水冷式のディーゼルエンジンであって、機関冷却水を含むウォータジャケットを有するエンジン本体３と、エンジン本体３の図示しない複数の気筒内に燃焼に必要な空気を送り込む吸気装置５と、混合気が燃焼した後の排気ガスを大気中に放出する排気装置７と、エンジン１を搭載する車両の室内を暖める車室用ヒータ９とを有する。
【００２３】
吸気装置５は、気筒内に新鮮な空気を取り入れるエアクリーナ１３を始端とし、エンジン本体３の図示しない吸気ポートを終端する。そして、その間に、過給機であるターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ，インタークーラ１９，およびインタークーラ１９を経由して来た空気を前記各気筒に振り分けるインテークマニホールド２１を備えている。
【００２４】
そして、吸気装置５の構成部材同士の間は、吸気管２３に属する次に述べる複数の連結管で連結してある。
複数の連結管からなる吸気管２３は、コンプレッサ１５ａを境に、エアクリーナ１３から吸気装置５に入って来る吸気が強制的に押し込まれることで加圧状態になる下流側連結管２７とそうでない上流側連結管２５とに大別できる。
【００２５】
上流側連結管２５は、エアクリーナ１３とコンプレッサ１５ａとを結ぶ図１において左右方向に直線的に延びる本流管２９と、本流管２９に対してバイパス状に接続してある支流管としてのヒータ用枝管３１とからなる。
【００２６】
下流側連結管２７は、コンプレッサ１５ａとインテークマニホールド２１とを結ぶ図１において上下方向に延びるＬ字形をした連結管である。
ヒータ用枝管３１は、その途中に燃焼式ヒータ１７を含み、この燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７に空気を供給する空気供給路３３と、燃焼式ヒータ１７の下流側端と本流管２９とを結びかつ燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを本流管２９に排出する燃焼ガス排出路３５とからなる。また、空気供給路３３及び燃焼ガス排出路３５と本流管２９との各接続箇所Ｃ１，Ｃ２は、接続箇所Ｃ１の方が接続箇所Ｃ２よりも本流管２９の上流側に位置する。
【００２７】
燃焼式ヒータ１７の上流側端と本流管２９とを結ぶ空気供給路３３には、燃焼式ヒータ１７寄りに弁装置４４を設けてある。弁装置４４は、図３に示すように、空気供給路３３を開閉する弁体４４ａと、この弁体４４ａを開閉駆動する駆動モータ４４ｂと、駆動モータ４４ｂと弁体４４ａとの間に設置した開閉機構部４４ｃとからなり、駆動モータ４４ｂは、エンジン制御用コントロールユニット（ＥＣＵ）４６（図１参照）の図示しないＣＰＵによってその作動を制御する。また、弁装置４４は、エンジン１の駆動を積極的に停止するために、後述の吸気絞り弁７０により本流管２９を絞る場合にも作動して弁体４４ａを閉じるようになっている。
【００２８】
燃焼ガス排出路３５の途中には、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスを冷却する燃焼ガスクーラ８４を設けてある。
燃焼ガス排出路３５のうち燃焼式ヒータ１７の下流側端と燃焼ガスクーラ８４とを接続する部分と、下流側連結管２７とは、分岐管９５によって接続されている。燃焼ガス排出路３５と分岐管９５とを接続する部位には、３つのポートを備えた三方弁９７を設けてある。三方弁９７は図２に示すような構成になっている。
【００２９】
三方弁９７は、３つのポートのうちの１つである第１ポート９７ａを燃焼式ヒータ１７の下流側端（後述する排気出口１７ｄ2）と接続し、残る２つのポートのうちの１つである第２ポート９７ｂを燃焼ガス排出路３５の燃焼ガスクーラ８４側と接続し、残る１つのポートであるの第３ポート９７ｃを分岐管９５と接続する。三方弁９７のケース体９７ｄの中にはケース体９７ｄの長手方向に図示しないダイアフラムの作動によって移動する弁体９８を設けてある。この弁体９８は、弁体９８のケース体９７ｄ内における移動場所に応じて、前記３つのポートのうちの２つのポートを、すなわち第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを、または第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通する。そして、その場合、第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとが連通しているときは、第３ポート９７ｃは閉じ、第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとが連通しているときは、第２ポート９７ｂが閉じる。この三方弁９７の前記ダイヤフラムは、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御し、すなわち、三方弁９７の各ポートの接続状態はＥＣＵ４６によって制御される。
【００３０】
本流管２９を通る吸気は、接続箇所Ｃ１で空気供給路３３に分岐する吸気と、分岐せずに本流管２９をそのまま下流に向かう吸気とに分かれる。そして、三方弁９７が第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→燃焼ガス排出路３５を経由して、接続箇所Ｃ２で本流管２９に戻り、分岐しなかった吸気と合流する。この結果、エンジン本体３に入る吸気の温度を高める。また、三方弁９７が第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通するように制御されている時には、空気供給路３３に分岐して入る吸気は、空気供給路３３→燃焼式ヒータ１７→分岐管９５と流れ、本流管２９には戻らない。
【００３１】
一方、下流側連結管２７の途中には、分岐管９５との接続点よりも上流側に、インタークーラ１９と吸気絞り弁７０を設けてある。インタークーラ１９は吸気絞り弁７０よりも上流側に位置する。
【００３２】
インタークーラ１９は、エンジン１の暖機促進や始動性向上用に吸気を暖める燃焼式ヒータ１７やコンプレッサ１５ａによって受熱した、コンプレッサ１５ａの設置個所よりも下流側の空気を冷却する。
【００３３】
吸気絞り弁７０は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによってその作動を制御する。また、吸気絞り弁７０は、エンジン１が所定の停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに下流側連結管２７を絞るが、エンジン１の始動後に開くこともできる。ここで、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」とは、エンジン１が作動状態から停止した後所定期間内の停止状態のことであり、詳しくは、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータの作動が可能な状態にあるときをいう。なお、「エンジン１が所定の停止状態にあるとき」を以下特に限定しない限り、単に「エンジン１が停止状態にある」という。
【００３４】
そして、吸気絞り弁７０は、エンジン１の作動中に絞ることで、エンジン１の出力制御を行ったりすることもできる。また、エンジン１の作動中に吸気絞り弁７０の絞り制御を行うことで、エンジン１を積極的に停止したりするのにも用いる。
【００３５】
排気装置７は、エンジン本体３の図示しない排気ポートを始端として、そこから終端の触媒コンバータ３９までの間に、エキゾーストマニホールド３７，ターボチャージャ１５のタービン１５ｂを排気管４２上に備えている。
【００３６】
エンジン本体３には、排気ガスの一部を吸気系に戻す排気再循環装置としてのＥＧＲ装置８８を設けてある。ＥＧＲ装置８８は、排気管４２のエキゾーストマニホールド３７と吸気管２３のインテークマニホールド２１とをエンジン本体３の図示しない気筒をバイパスして接続するＥＧＲ通路９０を備えている。
【００３７】
ＥＧＲ通路９０には、ここを通るＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁９２を備えている。ＥＧＲ弁９２は、ＥＣＵ４６のＣＰＵと電気的に接続してあり、ＥＧＲ装置８８が本来の排気再循環装置としての機能を発揮する、エンジン１の暖機が十分になったときに基本的に開くが、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときにも開く可変制御可能な弁である。また、ＥＧＲ弁９２は、これを負圧制御する例えばデューティＶＳＶ等の図示しない圧力制御弁と連結してある。この圧力制御弁は、ＥＧＲ弁９２の全開時間と全閉時間の比率、換言すればＥＧＲ弁９２の開き率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が前記ＣＰＵから入力されると、そのパルス信号に従ってＥＧＲ弁９２を駆動する。
【００３８】
また、ＥＧＲ通路９０には、ＥＧＲ弁９２よりもエキゾーストマニホールド３７側にＥＧＲクーラ８９を備え、ＥＧＲ弁９２よりもインテークマニホールド２１側に温度センサ９１を備えている。ＥＧＲクーラ８９は、ＥＧＲ通路９０をエキゾーストマニホールド３７からインテークマニホールド２１に向かって流れるＥＧＲガスを冷却する。温度センサ９１はＥＧＲ通路９２を流通するガスの温度を検出するものであり、ＥＣＵ４６に電気的に接続されている。エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに、この温度センサ９１で検出したガス温度に基づいて、燃焼式ヒータ１７の出力制御がなされる。よって、温度センサ９１は、ＥＧＲ装置８８内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段といえる。
【００３９】
前記のようにＥＧＲ装置８８が、エンジン１が停止状態にあって燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときに開くと、燃焼式ヒータ１７が出す燃焼ガスをＥＧＲ通路９０に通す。
【００４０】
燃焼式ヒータ１７は、エンジン本体３とは別体に設けられてエンジン１に付属する燃焼装置であって、エンジン本体３の図示しない気筒内での燃焼に何ら影響されることなく独自に燃焼して燃焼ガスを出す。
【００４１】
燃焼式ヒータ１７はエンジン１が所定の停止状態にあるときだけでなくエンジン１が所定の運転状態にあるときにおいても作動するようにＣＰＵによって作動制御される。「エンジン１が所定の運転状態にあるとき」とは、−１０℃〜１５℃位の温度である寒冷時や−１０℃以下の温度である極寒冷時における、エンジン１の運転中あるいはエンジン１を始動させた後やエンジン１自身の発熱量が少ないとき（例えば燃料消費が少ないとき）およびエンジン１自身の発熱量が少ないことにより冷却水の受熱量が少ないとき、さらには１５℃よりも高い常温の始動直後で冷却水温度が低いときであり、このような条件下にエンジン１があるときが「燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるとき」でもある。燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときと判断するのはＥＣＵ４６のＣＰＵであり、燃焼式ヒータ１７を作動する必要のあるときとＣＰＵが判断した場合には、燃焼式ヒータ１７が作動してそこから燃焼ガスが出る。
【００４２】
次に燃焼式ヒータ１７の構造を図３を参照して説明する。燃焼式ヒータ１７は、エンジン１が所定の運転状態にある時に作動して機関冷却水の温度を上げるためのものであり、よって機関冷却水が入っている前記ウォータジャケットとつながっている。それ故、燃焼式ヒータ１７は、その内部に機関冷却水が通る冷却水通路１７ａを備えている。この冷却水通路１７ａは、熱源である燃焼室１７ｄを流通する燃焼ガスによって暖められる。
【００４３】
燃焼室１７ｄは、そこに燃焼筒１７ｂが配置され、また燃焼筒１７ｂを円筒状をした隔壁１７ｃで覆ってなる。隔壁１７ｃで燃焼筒１７ｂを覆うことで、燃焼室１７ｄを燃焼室本体４３のケース体４３ａ内に画するとともに、ケース体４３ａの内面と隔壁１７ｃの外面との間に前記冷却水通路１７ａを形成する。
【００４４】
燃焼室１７ｄはヒータ内空気通路としても機能しており、このため燃焼室１７ｄは、燃焼式ヒータ１７の空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５とそれぞれ空気供給口１７ｄ1および排気排出口１７ｄ2でつながっている。そして、既述のように吸気が本流管２９から分岐して空気供給路３３を通ると、図３に実線矢印で示すように、空気供給路３３→燃焼室１７ｄ→燃焼ガス排出路３５を経由して、燃焼ガスを含んだ状態の吸気が本流管２９に戻る。そして、この吸気は燃焼ガスの燃焼熱によって暖められているので、この暖められた吸気が前記実線矢印で示す経路を経て燃焼室本体４３から排出されるまでの間に、前記暖められた吸気を熱媒体として前記冷却水通路１７ａを流れる冷却水を暖める。よって、燃焼室１７ｄは熱交換通路ともいえる。
【００４５】
燃焼筒１７ｂには、燃料供給路としての燃料供給管１７ｅを介して、燃料ポンプ４７を連結してあり、燃料ポンプ４７のポンプ圧によって燃焼用燃料を燃焼筒１７ｂに供給するようになっている。燃料ポンプ４７はＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されてポンプ圧を可変し、燃焼用燃料の供給量を制御する。燃焼室１７ｄに燃焼用燃料を供給すると、この燃料は燃焼筒１７ｂ内で気化する。そして、この気化燃料に図示しない点火装置で点火し、気化燃料が燃焼する。
【００４６】
また、燃焼室本体４３には、空気供給路３３から入って来る吸気を燃焼筒１７ｂ内に送り込むための送風ファン４５を設けてあり、燃焼筒１７ｂに空気を供給することによって火炎Ｆができる。この送風ファン４５は、ＥＣＵ４６のＣＰＵによって作動制御されて出力を可変し、この出力調整によって、燃焼室１７ｄ内を流れる空気量が変わる。よって、送風ファン４５の出力調整によって燃焼室１７ｄ内を流れる空気量を制御できることとなる。
【００４７】
そして、燃焼式ヒータ１７は、ＥＣＵ４６のＣＰＵが燃料ポンプ４７と送風ファン４５を制御して燃焼用燃料の供給量と空気量を制御することにより、その出力を制御するようになっている。
【００４８】
一方、冷却水通路１７ａは、冷却水導入口１７ａ1と冷却水排出口１７ａ2とを有し、冷却水導入口１７ａ1は、図１に示すように、水管路Ｗ1を介してエンジン本体３の図示しないウォータジャケットの冷却水排出口と連結している。
【００４９】
また、冷却水排出口１７ａ2は、車室用ヒータ９と水管路Ｗ2を介して連結している。そして、車室用ヒータ９は、水管路Ｗ3を介してエンジン本体３の前記ウォータジャケットの冷却水導入口と連結している。
【００５０】
したがって、ウォータジャケットの冷却水は、水管路Ｗ1を介して燃焼式ヒータ１７に至るとそこで暖められ、その後、燃焼式ヒータ１７から水管路Ｗ2を介して車室用ヒータ９に至り、車室用ヒータ９の熱媒体として熱交換されて車室内に温風を出す。熱交換によって温度が下がった冷却水は水管路Ｗ3を介してウォータジャケットに戻る。このように、水管路Ｗ1〜水管路Ｗ3を介して冷却水がエンジン本体３と、燃焼式ヒータ１７と、車室用ヒータ９との間を循環する。
【００５１】
また、前記空気供給路３３および燃焼ガス排出路３５は、吸気管２３に属する本流管２９の支流管であるが、燃焼式ヒータ１７にのみ適用されるものであることから考えて、これらの管を燃焼式ヒータ１７の構成要素としてとらえることもできる。
【００５２】
触媒コンバータ３９には、エンジン１の排気ガスを浄化するための触媒、例えば選択還元型ＮＯx触媒を収容してある。なお、この触媒は吸蔵還元型ＮＯx触媒であってもよい。また、排気管４２には、触媒コンバータ３９の入口近傍に入ガス温度センサ４０を備える。入ガス温度センサ４０は触媒コンバータ３９に流入するガス温度に比例した電気信号をＥＣＵ４６に出力する。
【００５３】
次に、エンジン１を作動している場合について説明する。
エンジン１の作動状態では、吸気絞り弁７０は通常全開であり、三方弁９７は第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂとを連通し、第３ポート９７ｃを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９へと流れることは可能であるが、分岐管９５へ流れ出ることは不可能となる。
【００５４】
また、エンジン１の作動状態では、ＥＧＲ弁９２および弁装置４４の弁体４４ａは開いているときと閉じているときとがある。これは主としてエンジン１の暖機がまだ十分でないときと十分になったときとで異なる。
【００５５】
前者のエンジン１の暖機がまだ十分でない場合は、ＥＧＲ弁９２を閉じて弁体４４ａを開く。このようにすると、次の経路をたどってエアクリーナから吸気装置５に入った空気が排気装置７に至る。
【００５６】
▲１▼エアクリーナ１３から吸気管２３の本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３に流れる空気と、本流管２９をそのまま下流へと流れる空気に分岐する。
【００５７】
▲２▼空気供給路３３に入った空気は、弁装置４４を経由して、その後、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
▲３▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって燃焼ガス排出路３５に出る。
【００５８】
▲４▼燃焼ガス排出路３５に出た高温の燃焼ガスは、三方弁９７、排気ガスクーラ８４を経由して本流管２９の接続箇所Ｃ２から本流管２９に入り、分岐せずに本流管２９を流れる空気と合流して、吸気の温度を高める。
【００５９】
▲５▼温度を高めた吸気は、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａおよびインタークーラ１９を経由し、吸気絞り弁７０を通過してインテークマニホールド２１に入り、エンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至り、さらに排気管４２、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って排気される。
このように、燃焼式ヒータ１７の高熱な燃焼ガスがエンジン本体３の気筒内に入るため、エンジン１の暖機が進む。
【００６０】
また、後者のエンジン１の暖機が十分になった場合は、ＥＧＲ弁９２を開いて弁体４４ａを閉じる。これはエンジン１の暖機が十分であるからＥＧＲ装置８８本来の排気再循環を実行するためと、エンジン１の暖機が十分であるのにも拘わらず弁体４４ａを開いて燃焼式ヒータ１７の出す高熱な燃焼ガスをエンジン本体３に送る必要がないからである。
【００６１】
尚、本流管２９における空気供給路３３との接続箇所Ｃ１および燃焼ガス排出路３５との接続箇所Ｃ２の間の部分にコンプレッサ１５ａがなく、当該部分でコンプレッサ１５ａが作動することがないので、接続箇所Ｃ２側が接続箇所Ｃ１よりも圧力が高くなることはなく、しかも燃焼式ヒータ１７の送風ファン４５により空気供給路３３を介して空気を吸引するようにしているので、空気供給路３３と燃焼ガス排出路３５とを介して本流管２９とつながっている燃焼式ヒータ１７の燃焼室１７ｄ内に逆流を生じない。よって、燃焼式ヒータ１７の火炎の向きが空気供給路３３側を向く逆火現象を生じることもない。
【００６２】
ところで、このようにエンジン１を作動し、ＥＧＲ装置８８によって排気ガスを再循環させていると、排気ガス中に存在する煤やＳＯＦなどのＰＭが、ＥＧＲ通路９０の内壁や、ＥＧＲ弁９２の内部や、ＥＧＲクーラ８９のチューブの内壁に付着し、堆積してくる。このようにＥＧＲ装置８８の各部分に煤やＳＯＦが付着し堆積すると、従来の技術の項で説明したように、ＥＧＲガスの流れが悪くなったり、ＥＧＲ制御が困難になったり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率が低下するなど、種々の問題が生じる。
【００６３】
そこで、このエンジン１においては、ＥＧＲ装置８８に所定量の煤やＳＯＦが付着・堆積したときに、エンジン１の停止時に合わせて、停止後に燃焼式ヒータ１７を作動しその高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流して、燃焼ガスの熱によってＳＯＦを燃焼させ煤を除去する、汚れ除去処理を実行する。
【００６４】
次に、図４を参照して、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理実行ルーチンを説明する。このルーチンを構成する各ステップからなるフローチャートはＥＣＵ４６のＲＯＭに記憶してあり、フローチャートの各ステップにおける処理は全てＥＣＵ４６のＣＰＵにより実行される。
【００６５】
まず、ＥＣＵ４６は、ステップ１０１において、エンジン１の作動中、常に走行距離あるいは燃料消費量を積算する。
次に、ＥＣＵ４６は、ステップ１０２において、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行する時期か否かを判定する。すなわち、ステップ１０１で積算した走行距離積算値あるいは燃料消費量積算値が予め設定しておいた所定値を越えたら汚れ除去処理を実行すべき時（汚れ除去処理実行時期）と判定し、前記所定値を越えない場合には汚れ除去処理実行時期でないと判定する。ＥＧＲ装置８８に付着し堆積する煤やＳＯＦの量は燃料消費量に関係があり、燃料消費量が増えればＳＯＦや煤の付着・堆積量も増え、燃料消費量積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。また、走行距離積算値は燃料消費量積算値と関係があり、走行距離積算値からＳＯＦや煤の付着・堆積量を推測できるからである。よって、ＥＣＵ４６による一連の信号処理のうちステップ１０１を実行する部分は、ＥＧＲ装置８８に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物測定手段といえる。
【００６６】
ステップ１０２で肯定判定した場合にはステップ１０３に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０３において、入ガス温度センサ４０で検出した入ガス温度を触媒コンバータ３９の触媒温度の代用とし、触媒コンバータ３９の触媒温度が活性温度（例えば２５０゜Ｃ）以上か否かを判定する。触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒が排気ガスを浄化するためには、触媒温度がその触媒に固有の活性温度以上なければならず、触媒温度がこの活性温度に達していないと排気ガスを浄化することができない。この実施の形態では、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理時に排出されるガスも触媒コンバータ３９で浄化してから排気するようにするため、このステップ１０３を設けている。
【００６７】
ステップ１０３で肯定判定した場合にはステップ１０４に進み、否定判定した場合にはリターンする。
ＥＣＵ４６は、ステップ１０４において、エンジン停止か否かを判定する。ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理は、エンジン１の停止時に実行するからである。ここでいうエンジン１の停止とは、前述した「エンジン１が所定の停止状態にある」ことであり、したがって、エンジン１のクランクシャフトの回転は停止しているが、電気系統のスイッチはＯＮ状態になっていて、燃焼式ヒータ１７の作動は可能な状態である。ステップ１０４で肯定判定した場合にはステップ１０５に進み、否定判定した場合にはリターンする。
【００６８】
ＥＣＵ４６は、ステップ１０５において、ＥＧＲ装置８８に対して汚れ除去処理の実行をスタートする。汚れ除去処理は次のようにして実行する。
弁装置４４の弁体４４ａとＥＧＲ弁９２を全開にし、吸気絞り弁７０を全閉にし、三方弁９７は第１ポート９７ａと第３ポート９７ｃとを連通し、第２ポート９７ｂを閉ざす。三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていると、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスは分岐管９５に流れ出ることは可能であるが、燃焼ガス排出路３５を通って本流管２９に流れることは不可能となる。また、三方弁９７のポート接続状態がこのようになっていて、吸気絞り弁７０が全閉であるので、エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、その全てが空気供給路３３を通って燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれるようになり、ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａやインタークーラ１９を流れることがない。
【００６９】
この状態で燃焼式ヒータ１７を作動（ＯＮ）する。すると、エアクリーナ１３から吸気装置５に入った空気は次の経路をたどって排気装置７に至る。
▲１▼エアクリーナ１３から本流管２９に入った空気は、ヒータ用枝管３１の空気供給路３３から、弁装置４４を経由して、燃焼式ヒータ１７の燃焼室本体４３に送り込まれる。
【００７０】
▲２▼燃焼室本体４３に入った空気は、燃焼室本体４３の燃焼室１７ｄにおいて燃料供給管１７ｅから送られる燃焼用燃料の燃焼用空気として供され、燃焼後、燃焼ガスとなって三方弁９７を経由し、分岐管９５に出る。
【００７１】
▲３▼分岐管９５に出た燃焼ガスは、インテークマニホールド２１に入った後、ＥＧＲ通路９０を経由し、ＥＧＲ弁９２およびＥＧＲクーラ８９を通って、エキゾーストマニホールド３７に流れる。よって、三方弁９７、分岐管９５、ＥＧＲ弁９２は、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に導入する導入機構といえる。なお、燃焼ガスがインテークマニホールド２１からエンジン１の気筒内を通ってエキゾーストマニホールド３７に至る経路も存在するが、この経路には図示していないが吸気弁や排気弁があり、この経路は、ＥＧＲ弁９２を全開にしたＥＧＲ装置８８に比べて極めて抵抗が大きい。そのため、燃焼ガスはその殆どがＥＧＲ装置８８を通ることとなる。
【００７２】
▲４▼エキゾーストマニホールド３７に入った燃焼ガスは、排気管４２を経由し、ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ、触媒コンバータ３９を通って、排気される。なお、汚れ除去処理実行中はＥＧＲクーラ８９の作動は停止している。
【００７３】
そして、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスがＥＧＲ装置８８を通ることによって、ＥＧＲ通路９０およびＥＧＲクーラ８９の内面やＥＧＲ弁９２の内部に付着・堆積しているＳＯＦが燃焼し、ＳＯＦの燃焼によって煤が脱離し、脱離した煤は燃焼ガスと一緒に排出される。また、燃焼ガスは触媒コンバータ３９の選択還元型ＮＯx触媒によって浄化される。
【００７４】
また、ＥＣＵ４６は、汚れ除去処理を実行している間、温度センサ９１でＥＧＲ通路９０を流れる燃焼ガスの温度を検出し、燃焼ガスの温度が触媒コンバータ３９の活性温度以上で且つ所定の温度範囲となるように、燃焼式ヒータ１７の出力を制御すべく、燃料ポンプ４７の作動を制御して燃焼用燃料の供給量を制御し、送風ファン４５の作動を制御して空気量を制御する。
【００７５】
なお、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理を実行している間は、三方弁９７の第２ポート９７ｂが全閉であるので、燃焼式ヒータ１７の燃焼ガスが三方弁９７を通って燃焼ガスクーラ８４側に流れ出ることはなく、吸気絞り弁７０が全閉であるので、燃焼ガスが分岐管９５からインタークーラ１９側に流れ出ることはない。
【００７６】
そして、ＥＧＲ装置８８の汚れ除去処理が所定時間実行されると、ＥＣＵ４６は、ステップ１０６に進み、燃焼式ヒータ１７を停止（ＯＦＦ）し、ＥＧＲ弁９２を全閉にし、三方弁９７の第１ポート９７ａと第２ポート９７ｂを連通し、第３ポート９７ｃを閉じて、汚れ除去処理を終了する。
【００７７】
このように、汚れ除去処理を実行し、燃焼式ヒータ１７の高温の燃焼ガスをＥＧＲ装置８８に流すことによって、ＥＧＲ通路９０やＥＧＲ弁９２やＥＧＲクーラ８９に付着し堆積していたＳＯＦや煤を除去することができ、その結果、長期に亘って、ＥＧＲ弁９２の正常な作動を保持することができ、ＥＧＲ弁９２を適正に制御可能になり、ＥＧＲクーラ８９の熱交換率を高く維持することができる。
【００７８】
また、汚れ除去処理をエンジン１の停止中に実行しており、燃焼式ヒータ１７から出る燃焼ガスの全量をＥＧＲ装置８８に流し、この燃焼ガスは他のガス（例えば、エンジン１の吸気など）と混合することがないので、燃焼ガスの温度が低下することがなく、燃焼ガスの熱エネルギーを効率よくＳＯＦや煤の除去に利用することができ、極めて効率がよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関によれば、内燃機関から排出される排気ガスを排気通路から吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、前記内燃機関が作動状態から停止した後所定期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備えることにより、長期に亘って、ＥＧＲ装置のガスの流れを良好に維持でき、ＥＧＲ装置の作動制御を適正に行うことができるという優れた効果が奏される。
【００８０】
前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、この温度測定手段により計測あるいは予測された温度に基づいて前記燃焼装置の出力制御を行うようにすると、ＥＧＲ装置の汚れ除去処理をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るＥＧＲ装置を有する内燃機関の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】 前記実施の形態において導入機構の一部を構成する三方弁の概略断面図である。
【図３】 前記実施の形態において燃焼装置としての燃焼式ヒータの概略断面図である。
【図４】 前記実施の形態においてＥＧＲ装置に対する汚れ除去処理実行ルーチンである。
【符号の説明】
１…エンジン（内燃機関）
３…エンジン本体
５…吸気装置
７…排気装置
９…車室用ヒータ
１３…エアクリーナ
１５…ターボチャージャ
１５ａ…ターボチャージャのコンプレッサ
１５ｂ…ターボチャージャのタービン
１７…燃焼式ヒータ（燃焼装置）
１７ａ…燃焼式ヒータの冷却水通路
１７ａ1…冷却水導入口
１７ａ2…冷却水排出口
１７ｂ…燃焼筒
１７ｃ…円筒状隔壁
１７ｄ…燃焼室
１７ｄ1…空気供給口
１７ｄ2…排気排出口
１７ｅ…燃料供給管
１９…インタークーラ
２１…インテークマニホールド（吸気通路）
２３…吸気管
２５…上流側連結管
２７…下流側連結管
２９…本流管
３１…ヒータ用枝管
３３…空気供給路
３５…燃焼ガス排出路
３７…エキゾーストマニホールド（排気通路）
３９…触媒コンバータ
４０…入ガス温度センサ
４２…排気管
４３…燃焼室本体
４３ａ…ケース体
４４…弁装置
４４ａ…弁体
４４ｂ…駆動モータ
４４ｃ…開閉機構部
４５…送風ファン
４６…ＥＣＵ
４７…燃料ポンプ
７０…吸気絞り弁
８４…燃焼ガスクーラ
８８…ＥＧＲ装置
８９…ＥＧＲクーラ
９０…ＥＧＲ通路
９１…温度センサ（温度測定手段）
９２…ＥＧＲ弁（導入機構）
９５…分岐管（導入機構）
９７…三方弁（導入機構）
Ｃ１…空気供給路３３と本流管２９との接続箇所
Ｃ２…燃焼ガス排出路３５と本流管２９との接続箇所
Ｗ１…水管路
Ｗ２…〃
Ｗ３…〃
Claims (6)
- 一端が内燃機関の吸気通路に接続され他端が前記内燃機関の排気通路に接続されたＥＧＲ通路を有し、前記内燃機関から排出される排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路に戻すＥＧＲ装置と、
前記内燃機関とは別に設けられ燃料を燃焼せしめる燃焼装置と、
前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に、前記燃焼装置の燃焼ガスを、前記ＥＧＲ装置における前記吸気通路との接続部から前記ＥＧＲ装置に導入する導入機構と、を備え、
前記導入機構が、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路との接続部より上流側に前記燃焼装置の燃焼ガスを導入することで該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から前記ＥＧＲ通路に導入し、該燃焼ガスを前記ＥＧＲ通路の一端から他端まで流通させることを特徴とするＥＧＲ装置を有する内燃機関。 - 前記ＥＧＲ通路に、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁と、該ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラとが備えられ、前記ＥＧＲ通路に導入された燃焼ガスが該ＥＧＲ弁および該ＥＧＲクーラを通って流れることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置を有する内燃機関。
- 前記燃焼装置は、前記内燃機関の機関関連要素を昇温する燃焼式ヒータであることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置を有する内燃機関。
- 前記ＥＧＲ装置に堆積した堆積物量を計測あるいは予測する堆積物量測定手段を備え、この堆積物量測定手段により計測あるいは予測された堆積物量が所定量を越えたときに、前記導入機構により、前記内燃機関が作動状態から停止した後であって且つ電気系統のスイッチがＯＮ状態である期間内に前記燃焼装置の燃焼ガスが前記ＥＧＲ装置に導入されることを特徴とする請求項１または３に記載のＥＧＲ装置を有する内燃機関。
- 前記堆積物量測定手段は、走行距離あるいは燃料消費量に基づいて堆積物量を予測することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ装置を有する内燃機関。
- 前記ＥＧＲ装置内の温度を計測あるいは予測する温度測定手段を備え、前記燃焼装置の燃焼ガスを前記ＥＧＲ装置に導入するときに、前記温度測定手段により計測あるいは予測された温度が所定の温度範囲となるように前記燃焼装置の出力制御を行うことを特徴とする請求項１または３に記載のＥＧＲ装置を有する内燃機関。
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