JP6120649B2

JP6120649B2 - Ｅｇｒ装置

Info

Publication number: JP6120649B2
Application number: JP2013079690A
Authority: JP
Inventors: 龍起五十嵐
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: JP2014202140A

Description

本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。

従来、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を還流ガスとして抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された還流ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）を実施しているものがある。

一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプ途中に装備したＥＧＲバルブを開閉操作することで還流ガスを排気側から吸気側へ差圧を利用して再循環させるようにしている。

ここで、エンジンに再循環する還流ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、還流ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることができるため、還流ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中には、シェルアンドチューブ型のＥＧＲクーラが装備されている。

尚、この種のＥＧＲ装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１，２等がある。

特開２００２−３９０１９号公報特開２００８−２８０８６７号公報

しかしながら、軽負荷の低速走行と停止が断続的に繰り返されるような運行形態の車両（都心の渋滞路線を運行するバスや、配送先が密集した地域で配送業務を行うトラック等）では、排気ガスの流速や温度が低い運転状態が長時間に亘り継続することでＥＧＲクーラの出口側に煤化合物の付着堆積が生じ、ＥＧＲクーラの効率低下や詰まりを招く虞れがあった。

即ち、ＥＧＲクーラの出口側で温度の低い還流ガスが更に冷却されて大幅に温度低下した状態で流れ続けると、ここに燃料由来の高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）が揮発しないままウェットな状態で残留し、ここに流速の低い還流ガスの流れに乗り切れない煤分が付着して、そのまま煤化合物の堆積物として成長することになる。

しかも、排気管の途中にパティキュレートフィルタが介装されていて、該パティキュレートフィルタを再生する制御が、軽負荷の低速走行やアイドリング停車状態にて開始されてしまうと更に状況は悪くなり易く、エンジン側でポスト噴射（圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングで追加される燃料噴射）が実施されることでＳＯＦ分が増え、煤化合物の付着堆積が益々顕著となる懸念がある。

尚、ここで言うところのパティキュレートフィルタを再生する制御とは、該パティキュレートフィルタの前段に配置した酸化触媒に対しエンジン側のポスト噴射で燃料を添加し、その添加した燃料（ＨＣ）を前記酸化触媒で酸化反応させて反応熱により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度を上げて捕集済みパティキュレートを燃焼除去させることを指している。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲクーラの出口側における煤化合物の付着堆積を防止し得るＥＧＲ装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抜き出して還流ガスとして吸気通路へ再循環するＥＧＲ装置であって、一対のガスチャンバ間を複数本のチューブにより連結し且つ該各チューブをシェルにより包囲して該シェル内に冷却水を吸排し得るようにしたＥＧＲクーラを備え、該ＥＧＲクーラの各ガスチャンバの夫々を入口バルブを介し排気通路と接続すると共に、吸気通路から導いたＥＧＲパイプを分岐して前記各ガスチャンバの夫々に出口バルブを介し接続し、前記各入口バルブと前記各出口バルブとを個別に制御し得る制御装置を備え、該制御装置は、一方のガスチャンバの入口バルブと他方のガスチャンバの出口バルブのみを開けて還流ガスを一方のガスチャンバから他方のガスチャンバに向けて流す順流モードと、一方のガスチャンバの出口バルブと他方のガスチャンバの入口バルブのみを開けて還流ガスを他方のガスチャンバから一方のガスチャンバに向けて逆流させる逆流モードとを交互に選択し得るように構成され、煤化合物の堆積が懸念される状況が成立した際に、一方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく一方のガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく他方のガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す第二バルブ掃気モードとを選択し得るように構成されたことを特徴とするものである。

而して、制御装置により順流モードが選択されると、一方のガスチャンバの入口バルブと他方のガスチャンバの出口バルブが開けられて還流ガスが一方のガスチャンバから他方のガスチャンバに向けて流れ、また、制御装置により逆流モードが選択されると、他方のガスチャンバの入口バルブと一方のガスチャンバの出口バルブが開けられて還流ガスが他方のガスチャンバから一方のガスチャンバに向けて逆流するので、制御装置により順流モードと逆流モードを交互に選択すれば、ＥＧＲクーラの出口側となっていた温度の低い領域が入口側に変更されて温度の高い領域となり、該領域の流路壁面に付着していたＳＯＦ分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。

また、前述のように順流モードと逆流モードを交互に選択するとしても、各ガスチャンバの出口バルブには、チューブを経由して冷却された還流ガスしか導かれないため、前記各出口バルブにおける温度は常に低くなっていてＳＯＦ分が付着し易い環境となってしまうが、第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードのいずれかを選択すると、排気通路から抜き出した高温の還流ガスが各出口バルブの何れかに直に流通して温度が上がり、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。ここで、各出口バルブを片方ずつ還流ガスで掃気するようにしているのは、該還流ガスの流速を極力高く保つことにより煤分を掃気する効果を高めるためである。

また、この際には、ＥＧＲパイプへも高温の還流ガスが導かれることになるため、前記ＥＧＲパイプの流路壁面に付着していたＳＯＦ分も揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなるという付帯的なメリットも得られる。

また、本発明を具体的に実施するに当たっては、前記制御装置は、煤化合物の堆積が懸念される状況が成立した際に、前記逆流モードが選択されている場合は前記第一バルブ掃気モード又は前記第二バルブ掃気モードの一方を実行し、前記順流モードが選択されている場合は前記第一バルブ掃気モード又は前記第二バルブ掃気モードの他方を実行するよう構成されていることが好ましい。
而して、このようにすれば、前述のように順流モードと逆流モードを交互に選択するとしても、各ガスチャンバの出口バルブには、チューブを経由して冷却された還流ガスしか導かれないため、前記各出口バルブにおける温度は常に低くなっていてＳＯＦ分が付着し易い環境となってしまうが、第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択すると、排気通路から抜き出した高温の還流ガスが各出口バルブの何れかに直に流通して温度が上がり、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分がさらに堆積し難くなる。
尚、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを交互に選択する際には、必要に応じてメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加したり、吸気の流量を絞り込んだりして、排気温度を強制的に昇温させるようにすると更に効果的である。

また、本発明においては、エンジンの冷機始動時に各ガスチャンバの入口バルブと出口バルブの全てを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく各ガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す暖機モードを選択し得るように制御装置が構成されていることが好ましい。

このようにすれば、エンジンの冷機始動時に制御装置により暖機モードが選択され、各ガスチャンバの入口バルブと出口バルブの全てが開けられて還流ガスがチューブを経由せずに高い温度のまま吸気通路へ再循環されることになるため、エンジンの暖機が積極的に促進されることになる。ここで、両方のガスチャンバを通して還流ガスをＥＧＲパイプに導くようにしているのは、より多くの暖かい還流ガスを余計な圧力損失を与えることなく再循環させるためである。

また、一般的なＥＧＲ装置においては、冷機始動時にＥＧＲクーラで冷却された還流ガスが再循環されることでエンジンの暖機が遅れてしまう虞れがあるため、該エンジンの暖機を優先するべく還流ガスの再循環が中止されるようになっているが、本発明のＥＧＲ装置では、冷機始動時にも還流ガスを再循環できることで暖機中のＮＯxの低減化を図ることが可能となる。

上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、制御装置により順流モードと逆流モードを交互に選択することにより、ＥＧＲクーラに対する還流ガスの流れの向きを逆転することができ、これによりＥＧＲクーラの出口側となっていた温度の低い領域を入口側に変更して温度の高い領域とし、該領域の流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、ＥＧＲクーラの出口側における煤化合物の付着堆積を防止することができ、ＥＧＲクーラの効率低下や詰まりを未然に回避することができる。

（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、制御装置により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードのいずれかを選択することにより、排気通路から抜き出した高温の還流ガスを各出口バルブの何れかに直に流通させて温度を上げ、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、各出口バルブにおける煤化合物の付着堆積を防止することができ、各出口バルブの作動不良を未然に回避することができる。

（ＩＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、制御装置により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードのいずれかを選択することにより、排気通路から抜き出した高温の還流ガスをＥＧＲパイプへ直に導いて温度を上げ、該ＥＧＲパイプの流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、ＥＧＲパイプにおける煤化合物の付着堆積を防止することができ、ＥＧＲパイプの流路断面積の縮小を未然に回避することができる。

（ＩＶ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、制御装置により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気通路から抜き出した高温の還流ガスを各出口バルブの何れかに直に流通させて温度を上げ、該各出口バルブの何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、各出口バルブにおける煤化合物の付着堆積を防止することができ、各出口バルブの作動不良を未然に回避することができる。
（Ｖ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、エンジンの冷機始動時に制御装置により暖機モードを選択することにより、還流ガスをチューブを経由させずに高い温度のまま吸気通路へ再循環させることができるので、エンジンの暖機を積極的に促進することができ、しかも、一般的に還流ガスの再循環が中止される冷機始動時にも還流ガスを再循環して暖機中のＮＯxの低減化を図ることができる。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。モード別の各入口バルブと各出口バルブの作動を示す表である。図１の制御装置での具体的な制御手順を示すフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１はターボチャージャ２を搭載したディーゼル機関であるエンジンを示し、図示しないエアクリーナから導いた吸気３を吸気管４を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジン１の各気筒７に分配するようにしてある。

また、このエンジン１の各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。

そして、前記排気マニホールド９の近傍位置には、一対のガスチャンバ１１，１２間を複数本のチューブ１３により連結し且つ該各チューブ１３をシェル１４により包囲して該シェル１４内に冷却水１５を吸排し得るようにしたＥＧＲクーラ１６が配設されており、該ＥＧＲクーラ１６の各ガスチャンバ１１，１２の夫々が入口バルブ１７，１８を介して排気マニホールド９（排気通路）と接続されていると共に、吸気マニホールド６（吸気通路）の入口付近から導いたＥＧＲパイプ１９が分岐されて前記各ガスチャンバ１１，１２の夫々に出口バルブ２０，２１を介して接続されている。

ここで、各入口バルブ１７，１８と各出口バルブ２０，２１は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を兼ねた制御装置２２により個別に開閉作動を制御されるようになっており、一方のガスチャンバ１１の入口バルブ１７と他方のガスチャンバ１２の出口バルブ２１のみを開けて還流ガス８’を一方のガスチャンバ１１から他方のガスチャンバ１２に向けて流す順流モードと、一方のガスチャンバ１１の出口バルブ２０と他方のガスチャンバ１２の入口バルブ１８のみを開けて還流ガス８’を他方のガスチャンバ１２から一方のガスチャンバ１１に向けて逆流させる逆流モードの何れかが制御装置２２で選択されることにより、排気マニホールド９から抜き出された排気ガス８の一部が還流ガス８’としてＥＧＲクーラ１６で冷却された後にＥＧＲパイプ１９を介し吸気マニホールド６の入口付近へ再循環されるようになっている。

しかも、本形態例においては、一方のガスチャンバ１１の入口バルブ１７と出口バルブ２０のみを開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく一方のガスチャンバ１１だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバ１２の入口バルブ１８と出口バルブ２１のみを開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく他方のガスチャンバ１２だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す第二バルブ掃気モードも制御装置２２にて選択できるようになっており、更には、エンジン１の冷機始動時に各ガスチャンバ１１，１２の入口バルブ１７，１８と出口バルブ２０，２１を全て開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく各ガスチャンバ１１，１２だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す暖機モードも選択できるようになっている。

図２は前述の順流モード及び逆流モードと、第一バルブ掃気モード及び第二バルブ掃気モードと、暖機モードとにおける各入口バルブ１７，１８と各出口バルブ２０，２１の作動を整理した表であり、順流モードにおいては、出口バルブ２１で還流ガス８’の調量が成され、逆流モードにおいては、出口バルブ２０で還流ガス８’の調量が成されるようになっている。

また、ＥＧＲパイプ１９の分岐位置には、出口バルブ２０又は出口バルブ２１を介してＥＧＲクーラ１６から排出される還流ガス８’の温度（出口ガス温度）を検出する温度センサ２３が備えられており、これら温度センサ２３の検出値が制御装置２２に入力されるようになっている。

ここで、前記制御装置２２は、エンジン制御コンピュータを兼ねているので、エンジン１の運転状態を把握するための各種情報も入力されるようになっており、例えば、エンジン１の回転数や、エンジン水温等も時々刻々入力されて把握されるようになっている。

また、図１中における符号の２４はパティキュレートフィルタ、２５はその前段に配置された酸化触媒を示し、パティキュレートフィルタ２４内におけるパティキュレートの堆積量の推定値が規定値を超えた時に前記制御装置２２により再生制御が実行されるようになっており、より具体的には、エンジン１側でポスト噴射により排気ガス８への燃料添加が行われ、その添加した燃料（ＨＣ）が前記酸化触媒２５で酸化反応することで反応熱により直後のパティキュレートフィルタ２４の触媒床温度が上げられ、捕集済みパティキュレートが燃焼除去されるようになっている。

前記制御装置２２における具体的な制御手順は図３にフローチャートで示す通りであり、ステップＳ１でエンジン１が始動されると、ステップＳ２で直ちに暖機モードが選択され、ステップＳ３でエンジン水温Ｔctが５０℃を上まわるまで暖機モードが継続され、このステップＳ３でエンジン水温Ｔctが５０℃を上まわると、エンジン１の暖機が完了したものとしてステップＳ４へと進み、ここでエンジン１の停止前に順流モードが選択されていたかどうかが確認され、順流モードが選択されていた場合には、ステップＳ５に進んで逆流モードが選択され、順流モードが選択されていなかった場合には、ステップＳ６に進んで順流モードが選択されるようになっている。

そして、順流モードと逆流モードの何れが選択された場合であっても、次のステップＳ７において、温度センサ２３が検出するＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度Ｔgoが９０℃を超えないまま走行した積算時間Ｉceが１時間を超えているか、或いは、エンジン回転数Ｎeが１２００ｒｐｍ以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ２４の再生制御Ｒceが実施されているか、を確認し、その何れかの条件が成立した際に、次のステップＳ８へと進んで逆流モードが現在選択されているかどうかが確認され、逆流モードが選択されている場合には、ステップＳ９へ進んで第一バルブ掃気モードが選択され、逆流モードが選択されていない場合（順流モードが選択されている場合）には、ステップＳ１０へ進んで第二バルブ掃気モードが選択されるようになっている。

第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードの何れが選択された場合であっても、次のステップＳ１１において、メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加し且つ吸気絞り弁２６により吸気３の流量を絞り込んで排気温度を強制的に昇温させる排気昇温制御が実施され、次のステップＳ１２で温度センサ２３が検出するＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度Ｔgoが３００℃を上まわったことが確認されてから次のステップＳ１３で３分経過するのを確認し、然る後に、ステップＳ１４で第一バルブ掃気モードが選択されているかどうかが確認され、第一バルブ掃気モードが選択されていれば、ステップＳ１５に進んで順流モードが選択され、第一バルブ掃気モードが選択されていなかった場合には、ステップＳ１６に進んで逆流モードが選択されるようになっている。

尚、順流モードと逆流モードの何れが選択された場合であっても、次のステップＳ１７において、ＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度Ｔgoが９０℃を超えないまま走行した積算時間Ｉceがリセットされて「０」となり、先のステップＳ７へと戻って同じ手順を繰り返されるようになっている。

ここで、図３のフローチャートでは、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モード
を選択する条件として、ＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度が所定温度（例えば９０℃）を超えないまま走行した積算時間が規定時間（例えば１時間）を超えた場合と、所定回転数（例えば１２００ｒｐｍ）以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ２４の再生制御が実施された場合を採用し、この二つの何れかの条件が成立した際に第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを実行するようにしているが、各出口バルブ２０，２１への煤化合物の堆積が懸念される条件は、どのような事象を基準とするものであっても良く、条件そのものは任意に決めて良いものである。

而して、このような図３のフローチャートで示す制御手順に従いＥＧＲ装置を制御すると、エンジン１の冷機始動時に各ガスチャンバ１１，１２の入口バルブ１７，１８と出口バルブ２０，２１の全てを開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく各ガスチャンバ１１，１２だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す暖機モードが選択され、各ガスチャンバ１１，１２の入口バルブ１７，１８と出口バルブ２０，２１の全てが開けられて還流ガス８’がチューブ１３を経由せずに高い温度のまま吸気マニホールド６の入口付近へ再循環されることになるため、エンジン１の暖機が積極的に促進されることになる。ここで、両方のガスチャンバ１１，１２を通して還流ガス８’をＥＧＲパイプ１９に導くようにしているのは、より多くの暖かい還流ガス８’を余計な圧力損失を与えることなく再循環させるためである。

また、一般的なＥＧＲ装置においては、冷機始動時にＥＧＲクーラ１６で冷却された還流ガス８’が再循環されることでエンジン１の暖機が遅れてしまう虞れがあるため、該エンジン１の暖機を優先するべく還流ガス８’の再循環が中止されるようになっているが、本形態例のＥＧＲ装置では、冷機始動時にも還流ガス８’を再循環できることで暖機中のＮＯxの低減化を図ることが可能となる。

そして、エンジン水温により暖機の完了が確認されると、順流モードと逆流モードのうちでエンジン１の停止前のモードと逆のモードが選択され、例えば、制御装置２２により順流モードが選択された際には、一方のガスチャンバ１１の入口バルブ１７と他方のガスチャンバ１２の出口バルブ２１が開けられて還流ガス８’が一方のガスチャンバ１１から他方のガスチャンバ１２に向けて流れ、また、制御装置２２により逆流モードが選択された際には、他方のガスチャンバ１２の入口バルブ１８と一方のガスチャンバ１１の出口バルブ２０が開けられて還流ガス８’が他方のガスチャンバ１２から一方のガスチャンバ１１に向けて逆流することになる。このように、制御装置２２により順流モードと逆流モードを交互に選択すれば、ＥＧＲクーラ１６の出口側となっていた温度の低い領域が入口側に変更されて温度の高い領域となり、該領域の流路壁面に付着していたＳＯＦ分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。

ここで選択されたモードは、各出口バルブ２０，２１への煤化合物の堆積が懸念される条件が成立まで継続されることになるが、ＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度が所定温度（例えば９０℃）を超えないまま走行した積算時間が規定時間（例えば１時間）を超えた場合と、所定回転数（例えば１２００ｒｐｍ）以下の軽負荷運転状態でパティキュレートフィルタ２４の再生制御が実施された場合の何れかの条件が成立した際には、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードが実行されることになる。即ち、逆流モードが現在選択されているのであれば第一バルブ掃気モードが選択され、順流モードが現在選択されているのであれば第二バルブ掃気モードが選択される。

即ち、前述のように順流モードと逆流モードを交互に選択するとしても、各ガスチャンバ１１，１２の出口バルブ２０，２１には、チューブ１３を経由して冷却された還流ガス８’しか導かれないことから、前記各出口バルブ２０，２１における温度は常に低くなっていてＳＯＦ分が付着し易い環境となってしまうので、一方のガスチャンバ１１の入口バルブ１７と出口バルブ２０のみを開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく一方のガスチャンバ１１だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバ１２の入口バルブ１８と出口バルブ２１のみを開けて還流ガス８’をチューブ１３を経由させることなく他方のガスチャンバ１２だけを通過させてＥＧＲパイプ１９へと流す第二バルブ掃気モードとを、順流モードと逆流モードの何れが現在選択されているかに基づいて選択するようにしている。

この結果、排気マニホールド９から抜き出した高温の還流ガス８’が各出口バルブ２０，２１の何れかに直に流通されて温度が上がり、該各出口バルブ２０，２１の何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分が揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなる。ここで、各出口バルブ２０，２１を片方ずつ還流ガス８’で掃気するようにしているのは、該還流ガス８’の流速を極力高く保つことにより煤分を掃気する効果を高めるためである。

また、この際には、ＥＧＲパイプ１９へも高温の還流ガス８’が導かれることになるため、前記ＥＧＲパイプ１９の流路壁面に付着していたＳＯＦ分も揮発して前記流路壁面がドライな状態に戻り、煤化合物の前駆物質である煤分が堆積し難くなるという付帯的なメリットも得られる。

尚、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードを交互に選択する際には、必要に応じてメイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加したり、吸気３の流量を絞り込んだりして、排気温度を強制的に昇温させるようにすると更に効果的であるので、本形態例では排気昇温制御を併用するようにしている。

そして、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードの完了をＥＧＲクーラ１６の出口ガス温度と時間の経過により判定し、第一バルブ掃気モード又は第二バルブ掃気モードの何れが現在選択されているかに基づき、第一バルブ掃気モードが選択されていたならば今度は順流モードを選択し、第二バルブ掃気モードが選択されていたならば今度は逆流モードを選択するようにしている。

従って、上記形態例によれば、制御装置２２により順流モードと逆流モードを交互に選択することにより、ＥＧＲクーラ１６に対する還流ガス８’の流れの向きを逆転することができ、これによりＥＧＲクーラ１６の出口側となっていた温度の低い領域を入口側に変更して温度の高い領域とし、該領域の流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、ＥＧＲクーラ１６の出口側における煤化合物の付着堆積を防止することができ、ＥＧＲクーラ１６の効率低下や詰まりを未然に回避することができる。

また、制御装置２２により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気マニホールド９から抜き出した高温の還流ガス８’を各出口バルブ２０，２１の何れかに直に流通させて温度を上げ、該各出口バルブ２０，２１の何れかの流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、各出口バルブ２０，２１における煤化合物の付着堆積を防止することができ、各出口バルブ２０，２１の作動不良を未然に回避することができる。

更に、制御装置２２により第一バルブ掃気モードと第二バルブ掃気モードを交互に選択することにより、排気マニホールド９から抜き出した高温の還流ガス８’をＥＧＲパイプ１９へ直に導いて温度を上げ、該ＥＧＲパイプ１９の流路壁面に付着していたＳＯＦ分を揮発させて前記流路壁面をドライな状態に戻し、煤化合物の前駆物質である煤分を堆積し難くすることができるので、ＥＧＲパイプ１９における煤化合物の付着堆積を防止することができ、ＥＧＲパイプ１９の流路断面積の縮小を未然に回避することができる。

また、エンジン１の冷機始動時に制御装置２２により暖機モードを選択することにより、還流ガス８’をチューブ１３を経由させずに高い温度のまま吸気マニホールド６の入口付近へ再循環させることができるので、エンジン１の暖機を積極的に促進することができ、しかも、一般的に還流ガス８’の再循環が中止される冷機始動時にも還流ガス８’を再循環して暖機中のＮＯxの低減化を図ることができる。

尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、第一バルブ掃気モード、第二バルブ掃気モード、暖機モードについては、必要に応じて追加できるようにしておけば良いこと、また、排気通路は排気マニホールドであっても排気管であっても良く、吸気通路も吸気マニホールドであっても吸気管であっても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１エンジン
６吸気マニホールド（吸気通路）
８排気ガス
８’ 還流ガス
９排気マニホールド（排気通路）
１１ガスチャンバ（一方のガスチャンバ）
１２ガスチャンバ（他方のガスチャンバ）
１３チューブ
１４シェル
１５冷却水
１６ＥＧＲクーラ
１７入口バルブ
１８入口バルブ
１９ＥＧＲパイプ
２０出口バルブ
２１出口バルブ
２２制御装置

Claims

エンジンの排気通路から排気ガスの一部を抜き出して還流ガスとして吸気通路へ再循環するＥＧＲ装置であって、一対のガスチャンバ間を複数本のチューブにより連結し且つ該各チューブをシェルにより包囲して該シェル内に冷却水を吸排し得るようにしたＥＧＲクーラを備え、該ＥＧＲクーラの各ガスチャンバの夫々を入口バルブを介し排気通路と接続すると共に、吸気通路から導いたＥＧＲパイプを分岐して前記各ガスチャンバの夫々に出口バルブを介し接続し、前記各入口バルブと前記各出口バルブとを個別に制御し得る制御装置を備え、該制御装置は、一方のガスチャンバの入口バルブと他方のガスチャンバの出口バルブのみを開けて還流ガスを一方のガスチャンバから他方のガスチャンバに向けて流す順流モードと、一方のガスチャンバの出口バルブと他方のガスチャンバの入口バルブのみを開けて還流ガスを他方のガスチャンバから一方のガスチャンバに向けて逆流させる逆流モードとを交互に選択し得るように構成され、煤化合物の堆積が懸念される状況が成立した際に、一方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく一方のガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す第一バルブ掃気モードと、他方のガスチャンバの入口バルブと出口バルブのみを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく他方のガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す第二バルブ掃気モードとを選択し得るように構成されたことを特徴とするＥＧＲ装置。
前記制御装置は、煤化合物の堆積が懸念される状況が成立した際に、前記逆流モードが選択されている場合は前記第一バルブ掃気モード又は前記第二バルブ掃気モードの一方を実行し、前記順流モードが選択されている場合は前記第一バルブ掃気モード又は前記第二バルブ掃気モードの他方を実行するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
エンジンの冷機始動時に各ガスチャンバの入口バルブと出口バルブの全てを開けて還流ガスをチューブを経由させることなく各ガスチャンバだけを通過させてＥＧＲパイプへと流す暖機モードを選択し得るように制御装置が構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲ装置。