JPH10266902A - 排気ガス還流装置 - Google Patents
排気ガス還流装置Info
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- JPH10266902A JPH10266902A JP9073503A JP7350397A JPH10266902A JP H10266902 A JPH10266902 A JP H10266902A JP 9073503 A JP9073503 A JP 9073503A JP 7350397 A JP7350397 A JP 7350397A JP H10266902 A JPH10266902 A JP H10266902A
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Abstract
ーラにおける圧力損失の増加を防止できるとともに、E
GRクーラの冷却性能を維持できる排気ガス還流装置を
提供すること。 【解決手段】 排気ガス流路32の内壁面に酸化触媒4
0が設けられている冷却手段16と、冷却手段16の下
流に配設されており、排気ガス還流経路10を吸気経路
3と排気経路5とのうち何れか一方に接続する経路切換
手段17と、冷却手段16と経路切換手段17を制御す
る制御手段20とを有する構成であり、排気ガスが酸化
触媒40を活性化する温度であって、かつ、排気ガス還
流を行わないときに、制御手段20が、冷却手段16に
よる排気ガスの冷却を停止するとともに、排気ガス還流
経路10を排気経路5に接続するように経路切換手段1
7を切り換えるので、冷却手段16の内部を高温の排気
ガスが通過して酸化触媒40が活性化し、冷却手段16
の内部に付着した煤が酸化(再燃焼)される。
Description
吸気経路に還流させる排気ガス還流装置に関するもので
ある。
により排出される排気ガス中には、窒素酸化物(以下、
NOxという)等が含まれており、これらのNOx等は
有害成分としてその排出量が規制されている。このNO
xを低減する装置として、排気ガスを吸気経路に還流さ
せて、燃焼温度の上昇を抑えてNOxの生成量を低減す
る排気ガス還流装置(以下、EGR装置という)が知ら
れている。
EGRクーラを設け、このEGRクーラによって、吸気
経路に還流する排気ガスを冷却し、排気ガスの体積を減
少して密度を増加させ、大量の排気ガスを吸気経路に還
流させて、燃焼温度の上昇を抑えてNOxの生成量を低
減することも知られている。
Rクーラを有するEGR装置では、EGRを長時間に亘
って行うと、EGRクーラ内における排気ガス通路の壁
面に煤(HC、パティキュレート等)が付着して、この
通路の断面積が減少する。この煤の付着により、EGR
クーラにおいて圧力損失が増大するという問題点や、E
GRクーラの冷却性能が低下するという問題点が発生す
る。
て行っても、EGRクーラにおける圧力損失の増加を防
止できるとともに、EGRクーラの冷却性能を維持でき
る排気ガス還流装置を提供することにある。
ガス流路の内壁面に酸化触媒が設けられている冷却手段
と、この冷却手段の下流に配設されており、排気ガス還
流経路を吸気経路と排気経路とのうち何れか一方に接続
する経路切換手段と、冷却手段と経路切換手段を制御す
る制御手段とを有する構成である。この構成によれば、
排気ガスが酸化触媒を活性化する温度であって、かつ、
排気ガス還流を行わないときに、制御手段が、冷却手段
による排気ガスの冷却を停止するとともに、排気ガス還
流経路を排気経路に接続するように経路切換手段を切り
換えるので、冷却手段の内部を高温の排気ガスが通過し
て酸化触媒が活性化し、冷却手段の内部に付着した煤が
酸化(再燃焼)される。
排気ガス量を制御するEGR制御弁と、排気ガス還流経
路を、吸気経路のターボチャージャの下流に連通する第
1の経路と、排気経路に連通する第2の経路とのうち何
れか一方に接続する経路切換手段と、EGR制御弁と経
路切換手段を制御する制御手段とを有する構成である。
この構成によれば、内燃機関が高負荷・高回転であると
き、すなわち、ターボチャージャによる過給圧が高いと
き、制御手段が、EGR制御弁を開弁し、排気ガス還流
経路が第2の経路に接続するように経路切換手段を切換
えるので、排気ガスが第2の経路を介して排気経路に排
出される。
ス還流装置において、排気ガス流路の内壁面に酸化触媒
が設けられている冷却手段を有する構成であり、内燃機
関が高負荷・高回転であるとき、すなわち、ターボチャ
ージャによる過給圧が高いとき、制御手段が、冷却手段
による排気ガスの冷却を停止するとともに、EGR制御
弁を開弁し、排気ガス還流経路が第2の経路に接続する
ように経路切換手段を切換えるので、排気ガスが第2の
経路を介して排気経路に排出されて、高温の排気ガスが
冷却手段の内部を通過して酸化触媒が活性化し、冷却手
段の内部に付着した煤が酸化(再燃焼)される。
て説明する。図1にEGR装置(排気ガス還流装置)の
概略構成図を示す。図1において、符号1は、ディーゼ
ルエンジン本体(以下、エンジンという)を、符号2
は、エンジン1の吸気マニホールドを、符号3は、吸気
マニホールド2に接続された吸気経路としての吸気管
を、符号4は、エンジン1の排気マニホールドを、符号
5は、排気マニホールド4に接続された排気経路として
の排気管をそれぞれ示している。符号6は、ターボチャ
ージャを示し、その排気タービン6aが排気管5に、そ
のコンプレッサ6bが吸気管3にそれぞれ介装されてい
る。吸気管3のコンプレッサ6bの下流には、インタク
ーラ7及び過給圧センサ8がこの順にそれぞれ配設され
ている。過給圧センサ8は、コンプレッサ6bによる吸
気管3の過給圧を検出し、後述するECU20に接続さ
れている。
ビン6aとの間には、排気ガス還流経路を構成する排気
ガス還流管10の排気ガス導入部10aが接続されてい
る。排気ガス還流管10の排気ガス還流部10bは、吸
気管3の過給圧センサ8の下流に、換言すると、過給圧
センサ8と吸気マニホールド2との間に接続されてい
る。
流排気ガス量を制御するEGR制御弁15と、還流排気
ガスを冷却する冷却手段としてのEGRクーラ16と、
排気ガス還流管10を吸気管3と排気管5とのうち何れ
か一方に接続する経路切換手段としての三方切換弁17
とがそれぞれ配設されている。EGR制御弁15、EG
Rクーラ16及び三方切換弁17は、排気ガス還流管1
0の上流からこの順にそれぞれ配設されている。
続口a,b,cを有し、接続口aはEGRクーラ16
に、接続口bは吸気管3にそれぞれ接続されている。三
方切換弁17の接続口cには、排気ガス還流管10を排
気管5に接続する排気ガス戻し管11の排気ガス導入部
11aが接続されている。排気ガス戻し管11の排気ガ
ス排出部11bは、排気管5の排気タービン6aの下流
に接続されている。排気ガス還流管10の三方切換弁1
7と排気ガス還流部10bとの間によって第1の経路
が、排気ガス戻し管11によって第2の経路がそれぞれ
構成されている。
御手段としてのECU20にそれぞれ接続されており、
このECU20によってその動作を制御される。ECU
20には、図示しない各種の検出手段からアクセル開度
(Acc)、エンジン回転数(Ne)及びエンジン負荷
(Tw)の信号が入力される。ECU20は、図4に示
すように、EGR制御弁15の開閉及び弁開度を調整す
るEGRマップを有している。このEGRマップにおい
て、横軸はエンジン回転数(Ne)を、縦軸はエンジン
負荷(Tw)を、線Eはエンジンの運転領域をそれぞれ
示している。また、領域AはEGRを行う領域を、領域
BはEGRを行わない領域を、領域Cはエンジン1が高
負荷、高回転である領域を示し、EGRを行わず、か
つ、後述の酸化触媒40を活性化する領域をそれぞれ示
している。領域Aにおいては、矢印A1で示すように、
領域Aの上部の領域ではEGR制御弁15の開度を小さ
く、その反対に領域Aの下部の領域ではEGR制御弁1
5の開度を大きくする。EGR制御弁15、EGRクー
ラ16、三方切換弁17、排気ガス還流管10、排気ガ
ス戻し管11及びECU20によって、EGR装置が主
に構成されている。
示すように、冷却液が流通する冷却液流路30によって
平板状に形成された冷却液層31と、排気ガスが流通す
る排気ガス流路32によって平板状に形成された排気ガ
ス層33とが互いに積層されて構成されている。冷却液
層31と排気ガス層33との間には、冷却液流路30か
らの冷却液の漏れと、排気ガス流路32からの排気ガス
の漏れとを防止するための薄板34が介在されている。
1に対して冷却液の供給、排出を行う冷却液給排管3
5,36がそれぞれ接続されている。冷却液給排管3
5,36は、エンジン1のウォータジャケットにそれぞ
れ接続されている。EGRクーラ16内の冷却液は、エ
ンジン冷却用のラジエータのウォータポンプによって、
EGRクーラ16、ウォータジャケット及びラジエータ
を循環される。冷却液供給管35には、EGRクーラ1
6への冷却液の供給を制御する冷却液制御弁37が配設
されている(図1参照)。冷却液制御弁37も、ECU
20に接続されており、ECU20によってその作動を
制御される。
弁15によってその量を制御された排気ガスが流入する
流入口38と、EGRクーラ16によって冷却された排
気ガスを排出する排出口39とがそれぞれ設けられてい
る。なお、図2において、冷却液及び排気ガスをEGR
クーラ16にそれぞれ供給する向きを互いに逆向きとす
ることにより、排気ガスを効率良く冷却することができ
る。
排気ガスの温度が効率良く低下するように、波状に形成
されている。排気ガス流路32の内壁面には、酸化触媒
40が担持されている。酸化触媒40としては、白金
(Pt)、パラジウム(Pd)等が知られており、排気
ガスにより昇温されたときに排気ガス中の酸素(O2)
により煤(HC、パティキュレート等)を酸化する。本
実施例では、酸化触媒40に活性温度が高いパラジウム
触媒を使用している。酸化触媒40は、触媒の温度によ
ってその浄化率が変化することが知られている。ここ
で、触媒温度と浄化率との関係を図5に示す。同図にお
いて、横軸は触媒温度、すなわち、排気ガスの温度を、
縦軸は浄化率をそれぞれ示している。図4に示す浄化率
の特性から明らかなように、酸化触媒は、排気ガス温度
がT1(略300°C)以上となると浄化率が急激に上
昇する。
装置の動作について、図6に示すフローチャートを参照
して説明する。まず、ステップS1では、各種の検出手
段からエンジン回転数(Ne)及びエンジン負荷(T
w)の信号を読み込み、ステップS2に進む。ステップ
S2では、EGRを行うか行わないかをEGRマップに
基づいて判定する。すなわち、現在の運転状態(Ne,
Tw)がEGRマップ上においてどの領域に位置するか
を検出する。このとき、運転状態が、領域Aに位置して
いれば、EGRを行うと判断し、ステップS3に進む。
また、運転状態が、領域Bまたは領域Cに位置していれ
ば、EGRを行わないと判断し、ステップS10に進
む。
読み込んだエンジン回転数(Ne)及びエンジン負荷
(Tw)に対応するEGR制御弁15の開度をEGRマ
ップから読み込み、ステップS4に進む。ステップS4
では、EGRマップから読み込んだEGR制御弁15の
開度に基づいてEGR制御弁15の開度を調整し、冷却
液制御弁37を開弁してEGRクーラ16に冷却液を供
給し、三方切換弁17を図1中a→bの向きに切り換え
る。すなわち、EGRクーラ16の排気ガス排出口と吸
気管3とを連通させて、EGRを行う。EGRを行った
後、ステップS1に戻る。
は、排気ガス還流管10を通り、EGR制御弁15によ
ってその流量を制限され、EGRクーラ16に流入す
る。EGRクーラ16により冷却された排気ガスは、三
方切換弁17を介して排出部10bに送られ、吸気管3
に還流される。排気ガスは、EGRクーラ16によりそ
の温度をT0(略150°C)(図5参照)まで冷却さ
れる。その結果、排気ガスの比熱を高められるので、排
気ガスを冷却しない場合よりも高いNOx低減効果を得
ることができる。排気ガスは、過給圧センサ8の下流に
還流されるので、コンプレッサ6b、インタクーラ7及
び過給圧センサ8を汚すことがなく、これらを排気ガス
の煤(HC、パティキュレート等)による汚染から守る
ことができる。
ジャ6による過給圧を過給圧センサ8によって検出し、
ステップS11に進む。ステップS11では、過給圧が
所定値Qよりも大きいかどうかを判定し、酸化触媒40
の活性化を行うかどうかを判断する。ここで、所定値Q
について説明する。所定値Qは、排気ガス増加による排
気タービン6aの過回転を防止するためのしきい値であ
る。排気タービン6aの過回転により過給圧が上昇する
と、大量の圧縮空気がシリンダ内に送り込まれて強力な
爆発力が発生し、エンジンを破損するおそれがある。そ
こで、排気ガス増加による排気タービン6aの過回転を
防止するために、過給圧と所定値Qとを比較する。比較
の結果、過給圧が所定値Q以下である場合には、EGR
マップ上において、運転状態が領域Bに位置しているの
で、EGRを行わないと判断し、ステップS12に進
み、過給圧が所定値Qよりも大きい場合には、EGRマ
ップ上において、運転状態が領域Cに位置しているの
で、酸化触媒40の活性化を行うと判断し、ステップS
13に進む。
閉弁し、排気ガスのEGR制御弁15よりも下流側への
流出を遮断する。冷却液制御弁37及び三方切換弁17
は、EGRを行っている状態、すなわち、冷却液制御弁
37を開弁、三方切換弁17を図中a→bの向きに切り
換えた状態にそれぞれ維持していても良いし、冷却液制
御弁37を閉弁してEGRクーラ16への冷却液の供給
を停止するとともに、三方切換弁17を図中a→cの向
きに切り換えても良い。本実施例では、ステップS12
において、冷却液制御弁37及び三方切換弁17の制御
を特に行っていない。すなわち、冷却液制御弁37及び
三方切換弁17は開弁状態、図1中a→bの向きに切り
換えられた状態にそれぞれ維持されている。各弁15,
17,37の制御を行った後、ステップS1に戻る。
下となるようにEGR制御弁15の開度を調整し、冷却
液制御弁37を閉弁してEGRクーラ16への冷却液の
供給を停止し、三方切換弁17を図1中a→cの向きに
切り換える。排気ガスが増加しても、EGR制御弁15
が開弁することにより、エンジンから排出された排気ガ
スは、排気ガス還流管10を通り、EGR制御弁15に
よってその流量を制限され、EGRクーラ16に流入
し、三方切換弁17及び排気ガス戻し管11を介して排
出部11bに送られ、排気管5に排出される。
値Qを越えても、排気ガスが排気ガス戻し管11を介し
て排気管5に排出されるので、排気タービン6aの過回
転を防止することができる。換言すると、EGR制御弁
15、三方切換弁17及び排気ガス戻し管11によっ
て、ウエストゲートバルブの役割を行っており、ターボ
チャージャ機構におけるウエストゲートバルブを省略す
ることができる。
気管5に排出しているときには、EGRクーラ16への
冷却液の供給を停止しているので、EGRクーラ16内
を通過する排気ガスは冷却されず、排気ガス温度は高温
のままである。このときの排気ガス温度は、T2(略4
00°C)(図5参照)であり、酸化触媒40が活性化
する温度を満たしている。
6内を通過するときに、酸化触媒40が活性化して、E
GRクーラ16の排気ガス流路32の内壁面に付着した
煤(HC、パティキュレート等)が酸化(再燃焼)され
る。したがって、排気ガス流路32の内壁面に付着した
煤(HC、パティキュレート等)が除去され、排気ガス
流路32の内壁面が初期状態に維持されるので、EGR
クーラ16における圧力損失の増大を防止でき、EGR
クーラ16の冷却性能を維持できる。
施例について説明する。同図において、図1に示す部材
と同様の部材は、図1で用いた符号と同一符号を付すに
とどめてその説明を省略し、相違する点について説明す
る。第2の実施例は、第1の実施例のディーゼルエンジ
ンに対して、ターボチャージャを備えていない点で相違
している。
を活性化する温度、例えば、300°C以上であって、
かつ、EGRを行わないときに、ECU20による制御
によって、EGR制御弁15を開弁してEGRクーラ1
6に排気ガスを供給し、冷却液制御弁37を閉弁してE
GRクーラ16への冷却液の供給を停止し、三方切換弁
17を図1中a→cの向きに切り換える。このとき、E
GRクーラ16内を通過する排気ガスは冷却されないの
で、高温の排気ガスによって酸化触媒40が活性化し
て、排気ガス流路32の内壁面に付着した煤(HC、パ
ティキュレート等)が酸化(再燃焼)される。
2内に、排気ガス流路32の内壁面に付着した煤(H
C、パティキュレート等)の付着量を検出する煤付着量
センサを設け、このセンサからの信号に基づいて、酸化
触媒40の活性化を行っても良い。
ジャを備えたディーゼルエンジンについて説明したが、
ターボチャージャに代えてスーパーチャージャを適用し
ても良い。また、本発明の排気ガス還流装置をガソリン
エンジンに適用した場合でも、本実施例の効果と同様の
効果を得ることができる。
の発明によれば、排気ガスが酸化触媒を活性化する温度
であって、かつ、排気ガス還流を行わないときに、制御
手段が、冷却手段による排気ガスの冷却を停止するとと
もに、排気ガス還流経路を排気経路に接続するように経
路切換手段を切り換えるので、冷却手段の内部を高温の
排気ガスが通過して酸化触媒が活性化し、冷却手段の内
部に付着した煤が酸化(再燃焼)される。したがって、
冷却手段の内部に付着した煤(HC、パティキュレート
等)が除去されるので、冷却手段における圧力損失の増
大を防止でき、冷却手段の冷却性能を維持できる。
荷・高回転であるとき、すなわち、ターボチャージャに
よる過給圧が高いとき、制御手段が、EGR制御弁を開
弁し、排気ガス還流経路が第2の経路に接続するように
経路切換手段を切換えるので、排気ガスが第2の経路を
介して排気経路に排出される。したがって、ターボチャ
ージャによる過給圧の異常上昇を防止することができ、
ターボチャージャ機構におけるウエストゲートバルブを
省略することができる。
荷・高回転であるとき、すなわち、ターボチャージャに
よる過給圧が高いとき、制御手段が、冷却手段による排
気ガスの冷却を停止するとともに、EGR制御弁を開弁
し、排気ガス還流経路が第2の経路に接続するように経
路切換手段を切換えるので、排気ガスが第2の経路を介
して排気経路に排出されて、高温の排気ガスが冷却手段
の内部を通過して酸化触媒が活性化し、冷却手段の内部
に付着した煤が酸化(再燃焼)される。したがって、冷
却手段の内部に付着した煤(HC、パティキュレート
等)が除去されて、冷却手段における圧力損失の増大を
防止でき、冷却手段の冷却性能を維持できる。また、タ
ーボチャージャによる過給圧の異常上昇を防止すること
ができ、ターボチャージャ機構におけるウエストゲート
バルブを省略することができる。
構成図である。
Rマップである。
る。
ある。
構成図である。
の経路) 11 排気ガス戻し管(第2の経路) 15 EGR制御弁 16 EGRクーラ(冷却手段) 17 三方切換弁(経路切換手段) 20 制御手段 37 冷却液制御弁 40 酸化触媒
Claims (3)
- 【請求項1】排気ガスを吸気経路に還流させる排気ガス
還流経路と、この排気ガス還流経路に設けられ、上記排
気ガスを冷却する冷却手段とを有する排気ガス還流装置
において、 上記冷却手段の排気ガス流路の内壁面に酸化触媒が設け
られており、 上記排気ガス還流経路の上記冷却手段の下流に配設され
ており、上記排気ガス還流経路を上記吸気経路と排気経
路とのうち何れか一方に接続する経路切換手段と、 上記排気ガスが上記酸化触媒を活性化する温度であっ
て、かつ、排気ガス還流を行わないとき、上記冷却手段
による上記排気ガスの冷却を停止するとともに、上記排
気ガス還流経路を上記排気経路に接続するように上記経
路切換手段を切り換える制御手段と、を有することを特
徴とする排気ガス還流装置。 - 【請求項2】排気ガスを吸気経路に還流させる排気ガス
還流経路と、ターボチャージャとを備えた内燃機関の排
気ガス還流装置において、 上記吸気経路に還流される排気ガス量を制御するEGR
制御弁と、 上記排気ガス還流経路に配設されており、上記排気ガス
還流経路を、上記吸気経路の上記ターボチャージャの下
流に連通する第1の経路と、排気経路に連通する第2の
経路とのうち何れか一方に接続する経路切換手段と、 上記内燃機関が高負荷・高回転であるとき、上記EGR
制御弁を開弁し、上記排気ガス還流経路が第2の経路に
接続するように上記経路切換手段を切換える制御手段
と、 を有することを特徴とする排気ガス還流装置。 - 【請求項3】上記排気ガス還流経路の上記経路切換手段
の上流に配設され、上記排気ガスを冷却する冷却手段を
有し、この冷却手段の排気ガス流路の内壁面に酸化触媒
が設けられており、 上記排気ガスが上記酸化触媒を活性化する温度であっ
て、かつ、排気ガス還流を行わないとき、上記制御手段
が、上記冷却手段による上記排気ガスの冷却を停止する
とともに、上記排気ガス還流経路を上記第2の経路に接
続するように上記経路切換手段を切り換えることを特徴
とする請求項2記載の排気ガス還流装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07350397A JP4126730B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 排気ガス還流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07350397A JP4126730B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 排気ガス還流装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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