JP5040963B2 - Blow-by gas processing device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に用いられるブローバイガス処理装置に関する。 The present invention relates to a blow-by gas processing apparatus used for an internal combustion engine.
従来から、広く採用されているブローバイガス処理装置は、内燃機関の燃焼室からクランクケース等に漏れ出たブローバイガスを「ブローバイガス管及び吸気通路」を通して燃焼室に戻すことにより処理している。 Conventionally, blowby gas processing apparatuses that have been widely employed treat the blowby gas that has leaked from the combustion chamber of the internal combustion engine into the crankcase and the like through the “blowby gas pipe and intake passage” and return it to the combustion chamber.
このような従来のブローバイガス処理装置の一つ(以下、「従来装置」とも称呼する。)は、低圧EGR装置が備える低圧EGR通路(低圧排気還流通路)にブローバイガス管の出口を接続している。低圧EGR装置は、内燃機関の排気通路であってその機関が備える過給機のタービンよりも下流側と、その機関の吸気通路であって過給機のコンプレッサよりも上流側と、を低圧EGR通路によって連通させ、比較的低圧の排ガスを低圧EGRガスとして還流させる装置である。 One of such conventional blow-by gas processing devices (hereinafter also referred to as “conventional device”) has an outlet of a blow-by gas pipe connected to a low-pressure EGR passage (low-pressure exhaust gas recirculation passage) provided in the low-pressure EGR device. Yes. The low pressure EGR device is a low pressure EGR that is an exhaust passage of an internal combustion engine downstream of a turbocharger provided in the engine and an intake passage of the engine upstream of a compressor of the supercharger. This is a device for communicating with a passage and recirculating a relatively low pressure exhaust gas as a low pressure EGR gas.
更に、この従来装置は、低圧EGR通路とブローバイガス管との接続箇所にカーボントラップ用のチャンバーを設けている。これにより、従来装置は、「低圧EGRガスに含まれるカーボン」と「ブローバイガスに含まれるオイルミスト」とをチャンバー内において混合させる。その結果、チャンバー内において、カーボンがオイルミストに吸着されるため、吸気通路に導入されるガスからカーボンが分離される。 Further, this conventional apparatus is provided with a carbon trap chamber at a connection point between the low pressure EGR passage and the blow-by gas pipe. Thereby, the conventional apparatus mixes “carbon contained in the low-pressure EGR gas” and “oil mist contained in the blow-by gas” in the chamber. As a result, since carbon is adsorbed by the oil mist in the chamber, the carbon is separated from the gas introduced into the intake passage.
ところで、ブローバイガス中には上記したオイルミストの他に、水(特に、燃焼により発生した水蒸気を含む)が含まれることがある。このブローバイガス中の水は、例えば、機関が寒冷地において使用されたり、冬季において使用されたりする場合等のように外気の温度が比較的低温である場合、及び、機関の冷間始動直後のように機関温度が比較的低温である場合等において、氷となって、「ブローバイガス管」及び「ブローバイガス管と低圧EGR通路との接続部」等に付着することがある。 By the way, in addition to the oil mist described above, the blow-by gas may contain water (particularly including water vapor generated by combustion). The water in this blow-by gas is used when the temperature of the outside air is relatively low, such as when the engine is used in a cold region or in the winter, and immediately after the engine is cold started. Thus, when the engine temperature is relatively low, it may become ice and adhere to the “blow-by gas pipe” and the “connection part between the blow-by gas pipe and the low-pressure EGR passage”.
しかしながら、特許文献1に記載の従来装置は、機関の運転状態が、「機関の負荷と機関回転速度とにより定まる所定の運転状態」である場合に限って低圧EGRガスを還流させているので、低圧EGRガスの熱により付着した氷を溶融することができない場合がある。その結果、従来装置において、その付着した氷が過給機のコンプレッサに氷のまま吸引され、コンプレッサの翼を損傷する場合があった。 However, the conventional apparatus described in Patent Document 1 recirculates the low-pressure EGR gas only when the operating state of the engine is a “predetermined operating state determined by the engine load and the engine speed”. In some cases, the attached ice cannot be melted by the heat of the low-pressure EGR gas. As a result, in the conventional apparatus, the adhering ice may be sucked into the supercharger compressor as it is and may damage the compressor blades.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的の一つは、低圧EGRガスを還流させる条件を変更することによって、低圧EGRガスにより付着した氷を溶融させ、以って、コンプレッサ翼が氷によって損傷することを防止することができるブローバイガス処理装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and one of its purposes is to change the conditions under which the low-pressure EGR gas is refluxed, thereby melting the ice adhering to the low-pressure EGR gas. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a blow-by gas processing apparatus capable of preventing the compressor blades from being damaged by ice.
具体的に述べると、本発明による内燃機関のブローバイガス処理装置は、
「内燃機関の吸気通路に配設されたコンプレッサ」を有する過給機と、
「前記機関の排気通路」と「前記コンプレッサより上流側部分の前記吸気通路」とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路内に配置されるとともに同EGR通路の流路断面積を変更するEGR弁と、
前記機関の本体に設けられたブローバイガス排出部と、「前記EGR通路内を流れるEGRガスの流れにおいて前記EGR弁よりも下流側」に位置する「前記EGR通路の所定箇所」と、の間を接続するブローバイガス管と、を備える。
Specifically, the blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is:
A supercharger having a "compressor disposed in an intake passage of an internal combustion engine";
An EGR passage connecting the “exhaust passage of the engine” and “the intake passage upstream of the compressor”;
An EGR valve disposed in the EGR passage and changing a cross-sectional area of the EGR passage;
Between the blow-by gas discharge part provided in the main body of the engine and the “predetermined portion of the EGR passage” located on the “downstream side of the EGR valve in the flow of EGR gas flowing in the EGR passage” A blow-by gas pipe to be connected.
更に、このブローバイガス処理装置は、第一還流手段と、氷結発生条件成立判定手段と、第二還流手段と、を備える。 The blow-by gas processing apparatus further includes first reflux means, icing generation condition establishment determination means, and second reflux means.
ここで、前記第一還流手段は、前記機関の運転状態が第一運転状態にあるときに前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させるようになっている。加えて、前記氷結発生条件成立判定手段は、所定の条件が成立するか否かを判定するようになっている。後述するように、この所定の条件は、例えば、外気温が所定温度以下であるときに成立する条件であってもよく、機関温度が所定温度以下であるときに成立する条件であってもよい。即ち、この所定の条件は、その所定の条件が成立したとき、その所定の条件が成立していないときと比べ、前記ブローバイガス管内の水分が氷結する可能性が高まると考えられる予め定められた条件である。 Here, the first recirculation means recirculates the EGR gas through the EGR passage by opening the EGR valve when the engine is in the first operation state. In addition, the icing occurrence condition establishment determining means determines whether or not a predetermined condition is established. As will be described later, the predetermined condition may be, for example, a condition that is satisfied when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined temperature, or may be a condition that is satisfied when the engine temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. . In other words, the predetermined condition is determined in advance when the predetermined condition is satisfied, and the possibility that the moisture in the blow-by gas pipe is frozen is higher than when the predetermined condition is not satisfied. It is a condition.
更に、前記第二還流手段は、前記氷結発生条件成立判定手段によって前記所定の条件が成立すると判定された場合に、前記機関が前記第一運転状態とは異なる第二運転状態にあっても、前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させるようになっている。 Furthermore, when the second reflux means determines that the predetermined condition is satisfied by the icing occurrence condition establishment determination means, even if the engine is in a second operation state different from the first operation state, The EGR gas is recirculated through the EGR passage by opening the EGR valve.
本発明によれば、前記所定の条件が成立した、即ち、前記ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高まったと判定された場合、機関の運転状態が第一運転状態以外、即ち、「本来EGRガスを還流させない第二運転状態」であっても、前記第二還流手段によりEGR弁が開弁せしめられ、EGRガスが還流させられる。従って、ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高いとき、ブローバイガス管とEGR通路との接続箇所(即ち、ブローバイガス管の出口)にEGRガスが流れる。従って、ブローバイガス管の出口の近傍に水が氷結して付着する可能性を小さくすることができる。更に、ブローバイガス管に氷が付着した場合であっても、その氷はブローバイガス管の出口近傍にてEGRガスによって熱せられ溶融させられる。その結果、「過給機に氷が吸引され、コンプレッサ翼がその氷によって損傷すること」を防止できる。 According to the present invention, when it is determined that the predetermined condition is satisfied, that is, the possibility that the water in the blow-by gas pipe is frozen is increased, the engine operating state is other than the first operating state, that is, “originally Even in the “second operating state in which the EGR gas is not recirculated”, the EGR valve is opened by the second recirculation means, and the EGR gas is recirculated. Therefore, when there is a high possibility that the water in the blow-by gas pipe is frozen, the EGR gas flows to the connection point between the blow-by gas pipe and the EGR passage (that is, the outlet of the blow-by gas pipe). Therefore, the possibility of water freezing and adhering to the vicinity of the outlet of the blow-by gas pipe can be reduced. Further, even when ice adheres to the blow-by gas pipe, the ice is heated and melted by the EGR gas in the vicinity of the outlet of the blow-by gas pipe. As a result, it is possible to prevent “ice is sucked into the supercharger and the compressor blades are damaged by the ice”.
ところで、上述したように、外気温度取得手段により取得された外気の温度が所定の外気温度閾値以下、例えば摂氏零度以下である場合、外気の温度が外気温度閾値よりも高い場合に比較して、前記ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高まる。 By the way, as described above, when the temperature of the outside air acquired by the outside air temperature acquisition unit is not more than a predetermined outside air temperature threshold, for example, not more than zero degrees Celsius, compared to the case where the temperature of the outside air is higher than the outside air temperature threshold, The possibility that the water in the blow-by gas pipe freezes increases.
そこで、前記氷結条件成立判定手段は、外気の温度を取得する外気温度取得手段を含み、同外気温度取得手段により取得された外気温度が外気温度閾値以下であるときに前記所定の条件が成立すると判定するように構成されることが好適である。 Therefore, the icing condition establishment determination means includes an outside air temperature acquisition means for acquiring the temperature of the outside air, and the predetermined condition is satisfied when the outside air temperature acquired by the outside air temperature acquisition means is equal to or less than an outside air temperature threshold value. Suitably configured to determine.
更に、上記氷結条件成立判定手段は、前記機関の温度を取得する機関温度取得手段を含み、同機関温度取得手段によって取得された機関温度が所定の機関温度閾値以下であるときに前記所定の条件が成立すると判定するように構成されることもできる。 Further, the icing condition establishment determining means includes an engine temperature acquisition means for acquiring the temperature of the engine, and the predetermined condition when the engine temperature acquired by the engine temperature acquisition means is equal to or lower than a predetermined engine temperature threshold value. It can also be configured to determine that is established.
機関温度取得手段によって取得された機関温度が機関温度閾値以下であるとき、機関が十分に暖機されていないと考えられる。そのため、外気温が低温のとき、外気により「ブローバイガス管から奪われる熱量」が、燃焼室からの排気及び/又は機関本体部により「ブローバイガス管に与えられる熱量」を超える場合があり、ブローバイガス中の水分が氷結する虞があると言える。他方、車両の運転状態、例えば高負荷領域での走行を一定時間継続している場合など、内燃機関が十分に暖機されているときには、ブローバイガス管から奪われる熱量よりも、ブローバイガス管に与えられる熱量が上回り、ブローバイガス中の水分が氷結する可能性は低いと言える。 When the engine temperature acquired by the engine temperature acquisition means is equal to or lower than the engine temperature threshold, it is considered that the engine is not sufficiently warmed up. Therefore, when the outside air temperature is low, “the amount of heat taken away from the blow-by gas pipe” by the outside air may exceed “the amount of heat given to the blow-by gas pipe” by the exhaust from the combustion chamber and / or the engine main body. It can be said that the moisture in the gas may freeze. On the other hand, when the internal combustion engine is sufficiently warmed up, such as when the vehicle is operating for a certain period of time, such as when traveling in a high load region, the amount of heat taken away from the blowby gas tube It can be said that the amount of heat applied exceeds the possibility that the moisture in the blow-by gas freezes.
なお、本発明において、前記氷結条件成立判定手段は、前記機関が搭載された車両の走行速度を取得する車速取得手段を含み、同車速取得手段により取得された走行速度が第一閾値速度よりも低いか、又は前記走行速度が第一閾値速度よりも高い第二閾値速度以上のときに前記所定の条件が成立すると判定するように構成され得る。 In the present invention, the icing condition establishment determination means includes vehicle speed acquisition means for acquiring a traveling speed of a vehicle on which the engine is mounted, and the traveling speed acquired by the vehicle speed acquisition means is higher than the first threshold speed. It may be configured to determine that the predetermined condition is satisfied when the traveling speed is lower or the second threshold speed is higher than the first threshold speed.
一般に、機関の負荷は車両の走行速度に応じて変化する。車両の走行速度が第一閾値速度以下であるとき、例えば、車両の停止時のように、エンジンがアイドル運転状態であるとき、機関負荷は低く、機関温度も上昇しにくい。従って、機関本体部から排出されるブローバイガス温度も低いため、ブローバイガス管に与えられる熱量が小さくなり、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が高まる。他方、車両の走行速度が第二閾値速度以上であるとき、例えば、車両が高速走行中であるとき、走行速度が高いと、それに伴い内燃機関が受ける走行風の影響が大きくなる。走行風の影響が大きくなるほど、外気によりブローバイガス管は熱を奪われ易くなるため、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が高まる。この走行速度に基づく判定は、前記外気温度に基づく判定及び/又は前記機関温度による判定に加えて実施され得る。 In general, the engine load varies depending on the traveling speed of the vehicle. When the traveling speed of the vehicle is equal to or lower than the first threshold speed, for example, when the engine is in an idle operation state, such as when the vehicle is stopped, the engine load is low and the engine temperature is not easily increased. Therefore, the temperature of the blow-by gas discharged from the engine main body is also low, so the amount of heat given to the blow-by gas pipe is reduced, and the possibility that the water in the blow-by gas freezes increases. On the other hand, when the traveling speed of the vehicle is equal to or higher than the second threshold speed, for example, when the vehicle is traveling at a high speed, if the traveling speed is high, the influence of traveling wind received by the internal combustion engine increases. As the influence of the traveling wind increases, the blow-by gas pipe is easily deprived of heat by the outside air, so that the possibility that the water in the blow-by gas freezes increases. The determination based on the traveling speed may be performed in addition to the determination based on the outside air temperature and / or the determination based on the engine temperature.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る各実施形態について図面を参照しながら説明する。第1実施形態に係るブローバイガス処理装置は、図1に示した内燃機関(4気筒ディーゼルエンジン)10に適用されている。機関10は、機関本体部20、吸気系統30、排気系統40、高圧EGR装置50、低圧EGR装置60及びブローバイガス管70を備えている。更に、ブローバイガス処理装置は電気制御装置80を備えている。
(First embodiment)
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The blow-by gas processing apparatus according to the first embodiment is applied to the internal combustion engine (four-cylinder diesel engine) 10 shown in FIG. The
機関本体部20は、図示しない「シリンダ、ヘッド下面及びピストン上面等」から構成される4つの燃焼室、及び、各燃焼室に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁等を備えている。
The
吸気系統30は、吸気管から構成される吸気通路31を備えている。吸気通路31は「各燃焼室に接続された枝部を有するインテークマニフォールド32」の集合部に接続されている。吸気通路31及びインテークマニフォールド32は、併せて「吸気通路」を構成しているとも表現される。吸気系統30は、空気(外気)の流れにおいて上流側から下流側に向けて吸気通路31に配設された「エアクリーナ33、第1絞り弁(吸気絞り弁)34、過給機35のコンプレッサ35a、インタークーラ36及び第2絞り弁(スロットル弁)37」を備える。第1絞り弁34及び第2絞り弁37は、電気制御装置80からの指示信号に応答して回動し、吸気通路31の流路断面積を変更し得るようになっている。
The
排気系統40は、排気管から構成される排気通路41を備えている。排気通路41は「各燃焼室に接続された枝部を有するエキゾーストマニフォールド42」の集合部に接続されている。排気通路41及びエキゾーストマニフォールド42は、併せて「排気通路」を構成しているとも表現される。排気系統40は、排気の流れにおいて上流側から下流側に向けて排気通路41に配設された「過給機35のタービン35b、排気浄化触媒43及び第3絞り弁(排気絞り弁)44」を備える。第3絞り弁44は、電気制御装置80からの指示信号に応答して回動し、排気通路41の流路断面積を変更し得るようになっている。
The
高圧EGR装置50は、エキゾーストマニフォールド42の集合部とインテークマニフォールド32の集合部と、に接続された高圧EGR通路51を備える。この高圧EGR通路51を流れるEGRガスは「高圧EGRガス」と称呼される。高圧EGR装置50は、高圧EGRガスが流れる方向において上流側から下流側に向けて高圧EGR通路51に配設された「高圧EGRクーラ52及び高圧EGR弁53」を備える。高圧EGR弁53は、電気制御装置80からの指示信号に応答して回動し、高圧EGR通路51の流路断面積を変更し得るようになっている。
The high-
高圧EGR装置50は、機関の運転状態が、コンプレッサ35aより下流の吸気通路31内の圧力が低くなる、所定の低負荷領域であるとき、電気制御装置80からの指示信号により、上記高圧EGR通路51の高圧EGR弁53を開き、高圧EGRガスを、高圧EGR通路51を通じて吸気系のコンプレッサ35aより下流側、例えばインテークマニフォールド32に導入する。この高圧EGRガスの導入により、NOxの発生を抑制する作用及びポンピングロスを低減する作用が得られる。更に、排気通路41の排気浄化触媒43を通過する前の比較的高温の高圧EGRガスが機関本体部20の燃焼室に導入されることにより、低負荷時の燃焼が安定化される。一方、コンプレッサ35aより下流の吸気通路31内の圧力が高い所定の高負荷領域においては、一般に吸気系と排気系との圧力差が生じにくい、又は吸気系側の圧力が高くなる等の理由により、高圧EGRガスを還流させることが困難であり、高圧EGR装置60は作動させられない。
When the engine operating state is a predetermined low load region in which the pressure in the
低圧EGR装置60は、排気通路41に配設された「排気浄化触媒43と第3絞り弁44と」の間の排気通路41と、吸気通路31に配設された「第1絞り弁34とコンプレッサ35aと」の間の吸気通路31と、を接続する低圧EGR通路61を備える。この低圧EGR通路61を流れるEGRガスは「低圧EGRガス」と称呼される。低圧EGR装置60は、低圧EGRガスが流れる方向において、上流側から下流側に向けて低圧EGR通路61に配設された「低圧EGRクーラ62及び低圧EGR弁63」を備える。更に、低圧EGR通路61は、低圧EGRクーラ62を迂回するバイパス通路64と、バイパス弁65と、を備える。低圧EGR弁63及びバイパス弁65は、電気制御装置80からの指示信号に応答して回動し、それぞれ低圧EGR通路61及びバイパス通路64の流路断面積を変更し得るようになっている。なお、本明細書において、低圧EGR弁63は単に「EGR弁」とも称呼される。
The low
ブローバイガス管70の一端は機関本体部20のブローバイガス排出部に接続されており、他端は、低圧EGRガスが流れる方向において、低圧EGR弁63より下流側の低圧EGR通路61に接続されている。機関本体部20、即ち、クランクケース及びシリンダヘッド部から放出されたブローバイガスはブローバイガス管70、低圧EGR通路61の一部及び吸気通路31を通じて再度燃焼室に導入されることにより、燃焼されて処理される。
One end of the blow-
低圧EGR装置60は、機関の運転状態が高負荷領域にあるとき(機関の負荷及び機関の回転速度等により定まる機関の運転状態が第一運転状態にあるとき)、電気制御装置80からの指示信号により、低圧EGR弁63を開き、低圧EGR通路61を通じて低圧EGRガスを吸気通路31に導入する。このとき、コンプレッサ35a下流の吸気通路31内圧力が上昇してコンプレッサ35a下流に高圧EGRガスを導入することが困難な負荷領域でも、吸気絞り弁34とコンプレッサ35aとの間の部分の圧力は低いため、この部分に低圧EGRガスを導入することができる。一方、機関の運転状態が所定の低負荷領域にあるとき、比較的低温である低圧EGRガスを機関に還流させると高圧EGRガスによる燃焼を安定化させる効果が損なわれるため、低圧EGR装置60は作動させられない。
When the engine operating state is in the high load region (when the engine operating state determined by the engine load and the engine speed is in the first operating state), the low
このブローバイガス処理装置は、更に、吸気温度センサ81、冷却水温度センサ82、機関回転速度センサ83、車速センサ84及びアクセルペダル操作量センサ85を備える。
The blow-by gas processing apparatus further includes an intake
吸気温度センサ81は、吸気通路31のエアクリーナ33と第1絞り弁34と、の間に配設されている。吸気温度センサ81は、吸気通路31に流入する空気(外気)の温度THAを取得するようになっており、本発明における外気温度取得手段に相当する。
The intake
冷却水温度センサ82は、機関本体部20に形成された図示しないウォータージャケットに配設され、ウォータージャケットを通過する冷却水の温度THWを取得するようになっている。冷却水温度センサ82は本発明における機関温度取得手段に相当する。
The cooling
機関回転速度センサ83は、機関本体部20の図示しないクランクシャフトの回転を検出し、機関回転速度NEを取得するようになっている。
The engine rotation speed sensor 83 detects the rotation of a crankshaft (not shown) of the
アクセルペダル操作量センサ85は、アクセルペダル85の操作量を検出し、アクセルペダル操作量Accpを取得するようになっている。
The accelerator pedal
車速センサ84は、機関10が搭載された車両の走行速度Vを取得するようになっている。車速センサ84は本発明における車速取得手段に相当する。
The vehicle speed sensor 84 acquires the traveling speed V of the vehicle on which the
電気制御装置80は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バスにより互いに接続されたROM(リードオンリーメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CPU(中央演算処理装置)、インターフェースを備える。電気制御装置80のCPUはインターフェースを介して上記センサ81〜85と接続されている。CPUはこれら各センサからの信号を入力するようになっている。更に、CPUはインターフェースを介して「第1絞り弁34、第2絞り弁37、第3絞り弁44、高圧EGR弁53、低圧EGR弁63及びバイパス弁65」等と接続されており、これらに指示信号を送出するようになっている。
The
次に、このブローバイガス処理装置の作動について、図2を参照しながら説明する。 Next, the operation of this blow-by gas processing apparatus will be described with reference to FIG.
電気制御装置80のCPUは、所定時間が経過する毎に図2にフローチャートにより示した「低圧EGR制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPUは図2のステップS200から処理を開始してステップS210に進み、吸気温度センサ81から取得される外気温度THAが所定の外気温度閾値T1(例えばT1=0℃)未満であるか否かを判定する。
The CPU of the
いま、外気温度が所定の外気温度閾値T1以上である通常の温度(冬季等以外)であるときに運転者が機関を始動したとして仮定して説明する。この仮定によれば、外気温度THAは所定の外気温度閾値T1以上である。従って、CPUはステップS210にて「No」と判定してステップS220に進み、「低圧EGR通常制御」を実行する。即ち、CPUは、吸気温度センサ81により取得された外気温度THAが所定の外気温度閾値T1より高い場合、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が小さいと判定し、機関10が上述した第一運転状態であるときに低圧EGRガスを還流させる。このステップS220における「低圧EGR通常制御」の処理が、本発明の第一還流手段の機能を実現する。
Now, description will be made on the assumption that the driver starts the engine when the outside air temperature is a normal temperature (excluding winter season) that is equal to or higher than a predetermined outside air temperature threshold T1. According to this assumption, the outside air temperature THA is not less than a predetermined outside air temperature threshold T1. Accordingly, the CPU makes a “No” determination at step S210 to proceed to step S220 to execute “low pressure EGR normal control”. That is, when the outside air temperature THA acquired by the intake
次に、外気温度THAが所定の外気温度閾値T1より低い温度(例えば、寒冷地及び冬季等)であるときに運転者が機関を始動したと仮定して説明を行う。この仮定によれば、外気温度THAは所定の外気温度閾値T1未満である。従って、CPUはステップS210にて「Yes」と判定してステップS230に進む。 Next, description will be made on the assumption that the driver starts the engine when the outside air temperature THA is lower than a predetermined outside air temperature threshold T1 (for example, in a cold region and in winter). According to this assumption, the outside air temperature THA is less than a predetermined outside air temperature threshold T1. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step S210 to proceed to step S230.
ステップS230にて、CPUは冷却水温度センサ82の検出値から取得される冷却水温度THWが所定の冷却水温度閾値T2(例えばT2=30℃)未満であるか否かを判定する。
In step S230, the CPU determines whether or not the cooling water temperature THW acquired from the detection value of the cooling
外気温THAが外気温度閾値T1より低い状態において機関が始動されたという上記仮定によれば、通常、冷却水温温度THWは冷却水温度閾値T2より低い。従って、この場合、CPUはステップS230にて「Yes」と判定してステップS240に進み、「ブローバイガス氷結防止制御」を行う。即ち、CPUは、冷却水温度センサ82により取得された冷却水温度THWが所定の冷却水温度閾値T2より低い場合、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が高いと判定し、「ブローバイガス氷結防止制御」を実行する。
According to the above assumption that the engine is started in a state where the outside air temperature THA is lower than the outside air temperature threshold T1, the cooling water temperature THW is usually lower than the cooling water temperature threshold T2. Therefore, in this case, the CPU makes a “Yes” determination at step S230 to proceed to step S240 to perform “blow-by gas icing prevention control”. That is, when the cooling water temperature THW acquired by the cooling
具体的に述べると、CPUは、ステップS240において、機関の運転状態が第一運転状態にあるときのみならず、機関の運転状態が第一運転状態でない場合であっても(第一運転状態以外の第二運転状態であるときでも)、低圧EGR弁63を開弁するとともに第1絞り弁34及び第2絞り弁44を閉弁し、低圧EGRガスを還流させる。このステップS240における「ブローバイガス氷結防止制御」の処理は、本発明の第二還流手段の機能を実現する。
Specifically, in step S240, the CPU is not only when the engine operating state is in the first operating state, but also when the engine operating state is not the first operating state (other than the first operating state). (Even in the second operating state), the low
更に、CPUは、ステップS240での「ブローバイガス氷結防止制御」において、低圧EGR通路61を通じて低圧EGRガスを還流させる際、バイパス弁65を開くことにより、バイパス通路64に低圧EGRガスを通す。これにより、低圧EGRガスが低圧EGRクーラ62で過度に冷却されないので、より高温の低圧EGRガスを還流させることができる。以上の処理は、外気温THAが外気温度閾値T1より低く且つ冷却水温度THWが冷却水温度閾値T2よりも低い限り継続される。
Further, the CPU causes the low pressure EGR gas to pass through the
その後、機関の運転が継続されると、冷却水温度THWは冷却水温度閾値T2以上になる。この場合、CPUはステップS230に進んだとき、そのステップS230にて「No」と判定してステップS220に進む。この結果、「低圧EGR通常制御」が実行される。 Thereafter, when the operation of the engine is continued, the cooling water temperature THW becomes equal to or higher than the cooling water temperature threshold T2. In this case, when the CPU proceeds to step S230, the CPU makes a “No” determination at step S230 to proceed to step S220. As a result, “low pressure EGR normal control” is executed.
更に、機関10の運転中に外気温THAが外気温度閾値T1以上へと変化した場合、CPUはステップS210にて「No」と判定し、ステップS220に進んで「低圧EGR通常制御」を実行する。以上が、第1実施形態に係るブローバイガス処理装置の作動である。
Further, when the outside air temperature THA changes to the outside air temperature threshold value T1 or more during the operation of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るブローバイガス処理装置(以下、「第2処理装置」とも称呼する。)について説明する。この第2処理装置は、ブローバイガス氷結防止制御を行うための条件に、更に、走行速度Vが第一閾値速度V1より小さいか、及び、走行速度Vが第一閾値速度V1よりも高い第二閾値速度V2以上であること、が加えられている点においてのみ、第1実施形態に係るブローバイガス処理装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
(Second Embodiment)
Next, a blow-by gas processing apparatus (hereinafter also referred to as “second processing apparatus”) according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second processing apparatus, the second condition is that the traveling speed V is lower than the first threshold speed V1 and the traveling speed V is higher than the first threshold speed V1. It is different from the blow-by gas processing apparatus according to the first embodiment only in that a threshold speed V2 or higher is added. Therefore, hereinafter, this difference will be mainly described.
第2処理装置のCPUは、所定時間が経過する毎に図3にフローチャートにより示した「低圧EGR制御ルーチン」を実行するようになっている。なお、図3において図2に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図2のそのようなステップに付された符号と同じ符合が付されている。これらのステップについての詳細な説明は適宜省略される。 The CPU of the second processing device executes a “low pressure EGR control routine” shown by a flowchart in FIG. 3 every time a predetermined time elapses. In FIG. 3, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those assigned to such steps in FIG. 2. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.
いま、外気温度THAが外気温度閾値T1より低く、且つ、冷却水温度THWが所定の冷却水温度閾値T2より低い場合において、機関10を搭載した車両が発進された直後であると仮定する。
Now, it is assumed that when the outside air temperature THA is lower than the outside air temperature threshold T1 and the cooling water temperature THW is lower than the predetermined cooling water temperature threshold T2, it is immediately after the vehicle equipped with the
一方、CPUは、所定のタイミングにて図3のステップS300から処理を開始してステップS210に進む。前述した仮定に従えば、外気温度THAは外気温度閾値T1より低い。従って、CPUはステップS210にて「Yes」と判定し、ステップS230に進む。更に、前述した仮定に従えば、冷却水温度THWが所定の冷却水温度閾値T2より低い。従って、CPUはステップS230にて「Yes」と判定してステップS310に進む。 On the other hand, the CPU starts the process from step S300 in FIG. 3 at a predetermined timing and proceeds to step S210. According to the above-described assumption, the outside air temperature THA is lower than the outside air temperature threshold T1. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step S210 to proceed to step S230. Further, according to the above-described assumption, the coolant temperature THW is lower than a predetermined coolant temperature threshold T2. Therefore, the CPU makes a “Yes” determination at step S230 to proceed to step S310.
CPUはステップS310にて、「車速センサ84から取得した走行速度V」が、「第一閾値速度V1(例えば、V1=30km/h)」未満であるか又は「第二閾値速度V2(但し、V2>V1、V2=90km/h)」以上であるかを判定する。 In step S310, the CPU determines that the “traveling speed V acquired from the vehicle speed sensor 84” is less than the “first threshold speed V1 (for example, V1 = 30 km / h)” or the “second threshold speed V2 (however, V2> V1, V2 = 90 km / h) ”or more.
前述した仮定に従えば、現時点は車両が発進した直後であるから、走行速度Vは第一閾値速度V1よりも低い。従って、CPUはステップS310にて「Yes」と判定してステップS240に進み、前述した「ブローバイガス氷結防止制御」を実行する。 According to the above-mentioned assumption, since the current time is immediately after the vehicle starts, the traveling speed V is lower than the first threshold speed V1. Accordingly, the CPU makes a “Yes” determination at step S310 to proceed to step S240, and executes the “blow-by gas icing prevention control” described above.
その後、走行速度Vが第一閾値速度V1以上になると、CPUはステップS310にて「No」と判定してステップS220に進むようになる。従って、この場合、CPUは前述した「低圧EGR通常制御」を実行する。 Thereafter, when the traveling speed V becomes equal to or higher than the first threshold speed V1, the CPU makes a “No” determination at step S310 to proceed to step S220. Therefore, in this case, the CPU executes the above-described “low pressure EGR normal control”.
更に、運転が継続され、走行速度Vが第二閾値速度V2以上になると、CPUはステップS410にて「Yes」と判定してステップS240に進むようになる。従って、この場合、CPUは前述した「ブローバイガス氷結防止制御」を実行する。 Further, when the operation is continued and the traveling speed V becomes equal to or higher than the second threshold speed V2, the CPU determines “Yes” in step S410 and proceeds to step S240. Therefore, in this case, the CPU executes the above-described “blow-by gas freezing prevention control”.
このように、第2処理装置が採用する氷結発生条件は、
(条件1)外気温度THAが外気温度閾値T1より低いこと、
(条件2)冷却水温度THWが所定の冷却水温度閾値T2より低いこと、及び、
(条件3)走行速度Vが、第一閾値速度V1より低いか又は第二閾値速度V2以上であること、
の総ての条件が成立したとき成立する。
Thus, the freezing generation conditions employed by the second processing apparatus are:
(Condition 1) The outside air temperature THA is lower than the outside air temperature threshold T1,
(Condition 2) The cooling water temperature THW is lower than a predetermined cooling water temperature threshold T2, and
(Condition 3) The traveling speed V is lower than the first threshold speed V1 or greater than or equal to the second threshold speed V2.
It is satisfied when all the conditions are satisfied.
上記条件3は、次に述べる理由から追加されている。即ち、走行速度Vが、第一閾値速度V1より低い場合、一般に、機関負荷は低いので、機関温度が上昇し難い。従って、機関本体部20から排出されるブローバイガス温度も低いため、ブローバイガス管70に与えられる熱量が小さくなり、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が高まる。他方、走行速度Vが第二閾値速度V2以上であるとき、それに伴い機関10が受ける走行風の風量が大きくなり、その走行風によってブローバイガス管10は熱を奪われ易くなる。その結果、ブローバイガス中の水が氷結する可能性が高まる。
The condition 3 is added for the following reason. That is, when the traveling speed V is lower than the first threshold speed V1, the engine load is generally low, and therefore the engine temperature is difficult to increase. Therefore, since the blow-by gas temperature discharged from the
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係るブローバイガス処理装置は、
EGR通路(61)の流路断面積を変更するEGR弁(63)と、
機関10のブローバイガス排出部と、前記EGR通路内を流れるEGRガスの流れにおいて前記EGR弁よりも下流側の前記EGR通路と、の間を接続するブローバイガス管(70)と、
機関10の運転状態が第一運転状態にあるときに前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させる第一還流手段(ステップS220)と、
所定の条件が成立したときに同所定の条件が成立していないときと比べ前記ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高まる同所定の条件が成立するか否かを判定する氷結発生条件成立判定手段(ステップS210、ステップS230及び/又はステップS310)と、
前記氷結発生条件成立判定手段によって前記所定の条件が成立すると判定された場合に、前記機関が前記第一運転状態とは異なる第二運転状態にあっても、前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させる第二還流手段(ステップS240)と、を備える。
As described above, the blow-by gas processing apparatus according to each embodiment of the present invention includes:
An EGR valve (63) for changing the cross-sectional area of the EGR passage (61);
A blow-by gas pipe (70) connecting between the blow-by gas discharge part of the
First recirculation means (step S220) for recirculating the EGR gas through the EGR passage by opening the EGR valve when the operation state of the
When the predetermined condition is satisfied, it is determined whether or not the predetermined condition is satisfied, in which the possibility that the water in the blow-by gas pipe is frozen is higher than when the predetermined condition is not satisfied. Determination means (step S210, step S230 and / or step S310);
By opening the EGR valve even when the engine is in a second operating state different from the first operating state when the icing generation condition satisfaction determining means determines that the predetermined condition is satisfied. Second reflux means (step S240) for refluxing the EGR gas through the EGR passage.
即ち、本発明の各実施形態に係るブローバイガス処理装置は、ブローバイガス管70内の水が氷結する虞があると判断された場合には、負荷(アクセルペダル操作量Accp)及び機関回転速度NE等により定まる運転状態に関わらず、低圧EGR通路61を通じて低圧EGRガスを還流させる。これにより、ブローバイガス管70と低圧EGR通路61との接続部近傍を加熱することができるため、ブローバイガス管70中の水が氷の状態にて吸気通路に導入される可能性を小さくすることができる。その結果、氷が過給機35のコンプレッサ35aに進入することが回避されるので、コンプレッサ35aの翼が損傷することを回避することができる。
In other words, the blow-by gas processing apparatus according to each embodiment of the present invention determines that the load (accelerator pedal operation amount Accp) and the engine rotational speed NE are determined when it is determined that the water in the blow-
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態に係るブローバイガス処理装置は、4気筒のディーゼルエンジンに適用されていたが、ブローバイガス管を備えるとともに低圧EGR装置を備える内燃機関であれば他の機関(例えば、ガソリン機関)にも適用することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the blow-by gas processing apparatus according to each of the above embodiments has been applied to a four-cylinder diesel engine. However, if the engine is an internal combustion engine that includes a blow-by gas pipe and a low-pressure EGR device, ).
更に、上記第1実施形態のブローバイガス処理装置は、上記条件1及び上記条件2が共に成立したときに氷結発生条件が成立したと判定していた(ステップS210及びステップS220を参照。)が、これに代え、上記条件1のみが成立したとき、又は、上記条件2のみが成立したとき、にも氷結発生条件が成立したと判定するように構成され得る。 Furthermore, the blow-by gas processing apparatus of the first embodiment has determined that the icing generation condition is satisfied when both of the condition 1 and the condition 2 are satisfied (see step S210 and step S220). Instead, it may be configured to determine that the icing occurrence condition is also established when only the condition 1 is satisfied or when only the condition 2 is satisfied.
加えて、上記第2実施形態のブローバイガス処理装置は、上記条件1乃至上記条件3が共に成立したときに氷結発生条件が成立したと判定していた(ステップS210、ステップS220及びステップ310を参照。)が、これに代え、上記条件1及び上記条件3の二条件が成立したとき、又は、上記条件2及び上記条件3の二条件が成立したとき、にも氷結発生条件が成立したと判定するように構成され得る。 In addition, the blow-by gas processing apparatus of the second embodiment has determined that the icing generation condition is satisfied when both of the above conditions 1 to 3 are satisfied (see Step S210, Step S220, and Step 310). However, instead of this, it is determined that the icing occurrence condition is also satisfied when the two conditions of the condition 1 and the condition 3 are satisfied, or when the two conditions of the condition 2 and the condition 3 are satisfied. Can be configured to.
更に、上記各実施形態の処理装置は、氷結発生条件が成立しているか否かの判定を行うために「機関温度を代表する温度として冷却水温THW」を用いている。しかしながら、機関温度を代表する温度として、例えば、エンジンオイル温度センサにより取得されるエンジンオイル温度、排気温度センサにより取得される排気温度等が用いられてもよい。加えて、氷結発生条件が成立しているか否かの判定を行うために、機関回転速度NE及びアクセルペダル操作量Accp等が判定のためのパラメータとして使用されてもよい。 Furthermore, the processing apparatus of each of the above embodiments uses “the cooling water temperature THW as a temperature representative of the engine temperature” in order to determine whether or not the icing generation condition is satisfied. However, as a temperature representative of the engine temperature, for example, an engine oil temperature acquired by an engine oil temperature sensor, an exhaust temperature acquired by an exhaust temperature sensor, or the like may be used. In addition, the engine speed NE, the accelerator pedal operation amount Accp, and the like may be used as parameters for determination in order to determine whether or not the icing occurrence condition is satisfied.
その他、実施形態では、機関の運転中にブローバイガス管内の水が氷結する場合について考慮したが、機関の停止中、例えばハイブリッド車両においてのモーター走行時や車両停止時のアイドリングストップ時等であっても、ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高いと判定される場合には、上記した「ブローバイガス氷結防止制御」を実行することができる。 In addition, in the embodiment, the case where water in the blow-by gas pipe freezes during operation of the engine is considered, but when the engine is stopped, for example, when the motor is running in a hybrid vehicle or when idling is stopped when the vehicle is stopped. However, if it is determined that the water in the blow-by gas pipe is likely to freeze, the above-described “blow-by gas freezing prevention control” can be executed.
いま、走行中のハイブリッド車両において、機関による運転からモーターによる運転に切換えて走行したと仮定する。モーターによる運転に切換えた後、走行を継続していると、ブローバイガス管内のブローバイガス温度は、機関からの排気及び熱の供給がないため、外気温度や走行風の影響により低下する。排気通路内の排気温度も低下するが、排気通路内には、蓄熱材となり得る排気浄化触媒があるため、比較的高温の排気が存在する。そのため、機関停止中であっても、排気通路内のガスを低圧EGRガスとして還流させることにより、ブローバイガス中の水が氷結する可能性を小さくすることができる。 It is assumed that the hybrid vehicle that is currently traveling is switched from the engine operation to the motor operation. If traveling is continued after switching to the operation by the motor, the blow-by gas temperature in the blow-by gas pipe decreases due to the outside air temperature and the influence of traveling wind because there is no exhaust and heat supply from the engine. Although the exhaust temperature in the exhaust passage also decreases, there is an exhaust purification catalyst that can serve as a heat storage material in the exhaust passage, so that relatively high-temperature exhaust exists. Therefore, even when the engine is stopped, the possibility that the water in the blow-by gas freezes can be reduced by refluxing the gas in the exhaust passage as the low-pressure EGR gas.
機関の停止中においては、機関本体部からの排気がないため、低圧EGRガスを還流させることが困難である。しかし、例えば、低圧EGR通路内に低圧EGRガス還流用の電動ポンプ等の低圧EGRガス還流補助装置を備えるものであれば、機関本体部からの排気がない場合においても、低圧EGRガス還流補助装置により、低圧EGR通路を通じて低圧EGRガスを還流させることができる。この場合、電気制御装置からの指示信号により第1絞り弁及び第3絞り弁を閉じ、第2絞り弁、高圧EGR弁及び低圧EGR弁を開くようにする。これにより、機関内で低圧EGRガスを還流させて、循環させるための閉路をつくることができる。 While the engine is stopped, it is difficult to recirculate the low-pressure EGR gas because there is no exhaust from the engine body. However, for example, if a low pressure EGR gas recirculation auxiliary device such as an electric pump for low pressure EGR gas recirculation is provided in the low pressure EGR passage, the low pressure EGR gas recirculation auxiliary device even when there is no exhaust from the engine body. Thus, the low pressure EGR gas can be recirculated through the low pressure EGR passage. In this case, the first throttle valve and the third throttle valve are closed by the instruction signal from the electric control device, and the second throttle valve, the high pressure EGR valve, and the low pressure EGR valve are opened. As a result, a closed circuit for circulating the low-pressure EGR gas in the engine can be created.
10…内燃機関、20…機関本体部、31…吸気通路、34…第1絞り弁(吸気絞り弁)、35…過給機、35a…コンプレッサ、35b…タービン、41…排気通路、44…第3絞り弁(排気絞り弁)、51…高圧EGR通路、53…高圧EGR弁、61…低圧EGR通路、63…低圧EGR弁、64…バイパス通路、65…バイパス弁、70…ブローバイガス管。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記機関の排気通路と前記コンプレッサより上流側部分の前記吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路内に配置され、同EGR通路の流路断面積を変更するEGR弁と、
前記機関のブローバイガス排出部と、前記EGR通路内を流れるEGRガスの流れにおいて前記EGR弁よりも下流側の前記EGR通路と、の間を接続するブローバイガス管と、
を備える内燃機関のブローバイガス処理装置であって、
前記機関の運転状態が第一運転状態にあるときに前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させる第一還流手段と、
所定の条件が成立したときに同所定の条件が成立していないときと比べ前記ブローバイガス管内の水が氷結する可能性が高まる同所定の条件が成立するか否かを判定する氷結発生条件成立判定手段と、
前記氷結発生条件成立判定手段によって前記所定の条件が成立すると判定された場合に、前記機関が前記第一運転状態とは異なる第二運転状態にあっても、前記EGR弁を開弁せしめることにより前記EGR通路を通じて前記EGRガスを還流させる第二還流手段と、を備えることを特徴とする内燃機関のブローバイガス処理装置。 A supercharger having a compressor disposed in the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR passage connecting the exhaust passage of the engine and the intake passage on the upstream side of the compressor;
An EGR valve that is disposed in the EGR passage and changes a cross-sectional area of the EGR passage;
A blow-by gas pipe connecting between the blow-by gas discharge part of the engine and the EGR passage downstream of the EGR valve in the flow of EGR gas flowing in the EGR passage;
A blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine comprising:
First recirculation means for recirculating the EGR gas through the EGR passage by opening the EGR valve when the operation state of the engine is in the first operation state;
When the predetermined condition is satisfied, it is determined whether or not the predetermined condition is satisfied, in which the possibility that the water in the blow-by gas pipe is frozen is higher than when the predetermined condition is not satisfied. A determination means;
By opening the EGR valve even when the engine is in a second operating state different from the first operating state when the icing generation condition satisfaction determining means determines that the predetermined condition is satisfied. A blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine, comprising: a second recirculation unit configured to recirculate the EGR gas through the EGR passage.
前記氷結発生条件成立判定手段は、外気の温度を取得する外気温度取得手段を含み、同外気温度取得手段により取得された外気温度が所定の外気温度閾値以下であるときに前記所定の条件が成立すると判定するように構成されたことを特徴とするブローバイガス処理装置。 A blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The icing occurrence condition establishment determination means includes an outside air temperature acquisition means for acquiring the temperature of the outside air, and the predetermined condition is satisfied when the outside air temperature acquired by the outside air temperature acquisition means is equal to or less than a predetermined outside air temperature threshold. Then, the blow-by gas processing apparatus is configured to determine that.
前記氷結発生条件成立判定手段は、前記機関の温度を取得する機関温度取得手段を含み、同機関温度取得手段により取得された機関温度が所定の機関温度閾値以下であるときに前記所定の条件が成立すると判定するように構成されたことを特徴とするブローバイガス処理装置。 A blow-by gas processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The icing occurrence condition establishment determination means includes an engine temperature acquisition means for acquiring the temperature of the engine, and the predetermined condition is satisfied when the engine temperature acquired by the engine temperature acquisition means is equal to or lower than a predetermined engine temperature threshold value. A blow-by gas processing apparatus configured to determine that it is established.
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