(57)【要約】【課題】内燃機関の排気循環装置において、内燃機関の運転状態に応じて適正な温度のＥＧＲガスを供給することができる技術を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲクーラが２３備えられるＥＧＲクーラ側通路２７と、ＥＧＲクーラ２３を迂回するバイパス通路２２と、ＥＧＲクーラ側通路２７およびバイパス通路２２に流れるＥＧＲガスの量を調整する切替弁２４と、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスと熱交換し、且つバイパス通路２２を流れるＥＧＲガスと熱交換する蓄熱手段２６と、を具備する。ＥＧＲガスの温度を高くしたい軽負荷時には、蓄熱手段からＥＧＲガスに熱が与えられ、ＥＧＲガスの温度を低くしたい高負荷時には、ＥＧＲガスの熱が蓄熱手段により奪われる。【選択図】図１
2006125215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガスの温度を低下させるＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラが備えられるＥＧＲクーラ側通路と、
前記ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラ側通路および前記バイパス通路に流れるＥＧＲガスの量を調整する切替弁と、
前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスと熱交換し、且つ前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスと熱交換する蓄熱手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気循環装置。
【請求項２】
前記蓄熱手段は、バイパス通路内に設けられ化学反応により蓄熱する蓄熱材からなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項３】
第１所定条件が成立したときに、前記バイパス通路を通過するＥＧＲガスに対して前記蓄熱手段が熱を与えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項４】
前記第１所定条件とは、前記バイパス通路を通過するＥＧＲガスが第１所定温度以下のときであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項５】
第２所定条件が成立したときに、前記ＥＧＲクーラ側通路に流入するＥＧＲガスから前記蓄熱手段が熱を受けることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項６】
前記第２所定条件とは、前記ＥＧＲクーラ側通路に流入するＥＧＲガスが第２所定温度以上のときであることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項７】
前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスの温度が第１所定温度以下のときに前記バイパス通路と前記蓄熱手段とを接続するバイパス側接続手段をさらに備えることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項８】
前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスの温度が第２所定温度以上のときに前記ＥＧＲクーラ側通路と前記蓄熱手段とを接続するＥＧＲクーラ側接続手段をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載の内燃機関の排気循環装置。
【請求項９】
前記蓄熱手段は、前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスおよび前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスとヒートパイプを介して熱交換することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲ通路の途中にＥＧＲクーラを備え、該ＥＧＲクーラによりＥＧＲガスを冷却してＥＧＲガスの体積を縮小させることにより、内燃機関の気筒内により多くのＥＧＲガスを入れることができる。しかし、軽負荷時においてＥＧＲガスを冷却すると、気筒内の吸気（ＥＧＲガスおよび新気）の温度が低くなりすぎて燃焼状態が不安定となり、ＨＣを排出するおそれがある。
【０００３】
これに対し、ＥＧＲクーラを迂回させるバイパス通路が備え、軽負荷時にはＥＧＲガスを該バイパス通路に流してＥＧＲガス温度の低下を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１６６９７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７８１５号公報
【特許文献３】特開２００４−４４４８４号公報
【特許文献４】特開平１０−８９１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、内燃機関の排気温度が低い軽負荷時には、ＥＧＲガスをバイパス通路に流したとしても、内燃機関の吸気温度を十分に上昇させることができない場合があり、ＨＣを排出するおそれがある。また、内燃機関の排気温度が高い高負荷時には、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラに流したとしても、ＥＧＲガスの温度を十分に低下させることができない場合がある。
【０００５】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気循環装置において、内燃機関の運転状態に応じて適正な温度のＥＧＲガスを供給することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気循環装置は、
ＥＧＲガスの温度を低下させるＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラが備えられるＥＧＲクーラ側通路と、
前記ＥＧＲクーラを迂回するバイパス通路と、
前記ＥＧＲクーラ側通路および前記バイパス通路に流れるＥＧＲガスの量を調整する切替弁と、
前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスと熱交換し、且つ前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスと熱交換する蓄熱手段と、
を具備することを特徴とする。
【０００７】
ここで、ＥＧＲクーラは、例えばＥＧＲガスと、内燃機関外部の空気若しくは内燃機関の冷却水と、で熱交換をしてＥＧＲガスの温度を低下させる。また、バイパス通路は、例えばＥＧＲクーラの上流側のＥＧＲ通路と下流側のＥＧＲ通路とを接続する通路により構成される。切替弁は、例えば、ＥＧＲクーラが備わるＥＧＲ通路とバイパス通路との通路面積を変更することにより、ＥＧＲクーラおよびバイパス通路に流れるＥＧＲガスの量を調整する。この切替弁は、ＥＧＲガスの流量割合を変更する弁としてもよい。
【０００８】
ＥＧＲガスがＥＧＲクーラを通過すると、該ＥＧＲガスの温度が低下する。これによりＥＧＲガスの体積が縮小し密度が大きくなるので、気筒内へより多くのＥＧＲガスを入れることができる。
【０００９】
ここで、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラへ流すときは、ＥＧＲガスの温度が高い場合であり、ＥＧＲガスの温度を可及的に低下させたい場合である。一方、ＥＧＲガスをバイパス通路に流すときは、ＥＧＲガスの温度が低い場合であり、ＥＧＲガスの温度を可及的に上昇させたい場合である。
【００１０】
そして、高い温度のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ側通路に流れると、ＥＧＲガスと蓄熱手段とで熱交換が行われる。その結果、ＥＧＲガスの温度は低下し、蓄熱手段の温度は上昇する。一方、低い温度のＥＧＲガスがバイパス通路に流れると、ＥＧＲガスと蓄熱手段とで熱交換が行われる。蓄熱手段は、高い温度のＥＧＲガスと熱交換を行い、高い温度となっているので、バイパス通路を流れる低い温度のＥＧＲガスは、蓄熱手段から熱を受ける。その結果、ＥＧＲガスの温度は上昇し、蓄熱手段の温度は低下する。その後、高い温度のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ側に流れると、再び蓄熱手段の温度が上昇される。
【００１１】
このようにして、ＥＧＲガスの温度を高くしたい軽負荷時には、蓄熱手段からＥＧＲガスに熱が与えられるので、ＥＧＲガスの温度を上昇させることができる。一方、ＥＧＲガスの温度を低くしたい高負荷時には、ＥＧＲガスの熱が蓄熱手段により奪われるので、ＥＧＲガスの温度を低下させることができる。
【００１２】
本発明においては、前記蓄熱手段は、バイパス通路内に設けられ化学反応により蓄熱する蓄熱材からなっていてもよい。
化学反応により蓄熱する蓄熱材は、熱を受けることにより化学反応を起こして他の化合物に変化し、元に戻る際に熱を放出する蓄熱材としてもよい。
【００１３】
例えば、ＥＧＲクーラ側通路にＥＧＲガスが流れた場合には、ＥＧＲガスの熱により化学変化が起こり、この熱を蓄熱手段に蓄えると供に、ＥＧＲガスの温度を低下させることができる。また、バイパス通路にＥＧＲガスを流すときには、該バイパス通路を流れるＥＧＲガスに含まれる例えばＨ2Ｏと蓄熱手段との化学反応により該蓄熱手段が発熱して該蓄熱手段に蓄えられた熱が放出されると供に、この熱によりＥＧＲガスの温度を上昇させることができる。
【００１４】
本発明においては、第１所定条件が成立したときに、前記バイパス通路を通過するＥＧＲガスに対して前記蓄熱手段が熱を与えることができる。
第１所定条件とは、例えば、内燃機関の回転数、負荷、排気の温度、蓄熱材の温度等に基づいて決定される条件である。これらの条件が異なると、要求されるＥＧＲガスの温度が異なるため、この条件に応じてＥＧＲガスに熱を供給するか否か決定するようにすれば、適正な温度のＥＧＲガスを供給することが可能となる。そして、ＥＧＲガスの温度を上昇させる必要がある場合、若しくは、ＥＧＲガスの温度を上昇させることができる場合に第１所定条件が成立したとすることができる。
【００１５】
本発明においては、前記第１所定条件とは、前記バイパス通路を通過するＥＧＲガスが第１所定温度以下のときであってもよい。
すなわち、バイパス通路を流れるＥＧＲガスの温度が十分に高い場合には、蓄熱手段の温度よりもバイパス通路を流れるＥＧＲガス温度のほうが高いことがあり、その場合、ＥＧＲガスから蓄熱手段へ伝熱が起こるため、ＥＧＲガスの温度が蓄熱手段により低下されてしまう。一方、蓄熱手段が蓄熱する温度を高く設定すると、該蓄熱手段の温度が安定せ
ずにＥＧＲガス温度の制御が困難となるおそれがある。その点、ＥＧＲガスの温度が第１所定温度以下のときにバイパス通路を通過するＥＧＲガスに対して蓄熱手段が熱を与えるようにすれば、蓄熱手段の設定温度を高くする必要がなくなり、ＥＧＲガスの温度を安定させることができる。すなわち、第１所定温度は、蓄熱材によりＥＧＲガスの温度を上昇させ得る温度とすることができる。
【００１６】
本発明においては、第２所定条件が成立したときに、前記ＥＧＲクーラ側通路に流入するＥＧＲガスから前記蓄熱手段が熱を受けることができる。
第２所定条件とは、例えば、内燃機関の回転数、負荷、排気の温度、蓄熱材の温度等に基づいて決定される条件である。これらの条件が異なると、要求されるＥＧＲガスの温度が異なるため、この条件に応じてＥＧＲガスに熱を供給するか否か決定するようにすれば、適正な温度のＥＧＲガスを供給することが可能となる。そして、ＥＧＲガスの温度を低下させる必要がある場合、若しくは、ＥＧＲガスの温度を低下させることができる場合に第２所定条件が成立したとすることができる。
【００１７】
本発明においては、前記第２所定条件とは、前記ＥＧＲクーラ側通路に流入するＥＧＲガスが第２所定温度以上のときであってもよい。
すなわち、ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスの温度が十分に低い場合には、蓄熱手段の温度よりもＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガス温度のほうが低いことがあり、その場合、蓄熱手段からＥＧＲガスへ伝熱が起こるため、ＥＧＲガスの温度が蓄熱手段により上昇されてしまう。一方、蓄熱手段が蓄熱する温度を高く設定すると、該蓄熱手段の温度が安定せずにＥＧＲガス温度の制御が困難となるおそれがある。その点、ＥＧＲガスの温度が第２所定温度以上のときに、ＥＧＲクーラ側通路を通過するＥＧＲガスが蓄熱手段に対して熱を与えるようにすれば、蓄熱手段の設定温度を高くする必要がなくなり、ＥＧＲガスの温度を安定させることができる。すなわち、第２所定温度は、蓄熱材によりＥＧＲガスの温度を低下させ得る温度とすることができる。
【００１８】
本発明においては、前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスの温度が第１所定温度以下のときに前記バイパス通路と前記蓄熱手段とを接続するバイパス側接続手段をさらに備えることができる。
【００１９】
すなわち、バイパス側接続手段によれば、バイパス通路を流れるＥＧＲガスの温度が第１所定温度以下のときに蓄熱手段とＥＧＲガスとが接続されることにより熱交換が行われるため、常に蓄熱手段からＥＧＲガスへ向かって熱を供給することが可能となるので、ＥＧＲガスの温度を上昇させることができる。
【００２０】
本発明においては、前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスの温度が第２所定温度以上のときに前記ＥＧＲクーラ側通路と前記蓄熱手段とを接続するＥＧＲクーラ側接続手段をさらに備えることができる。
【００２１】
すなわち、ＥＧＲクーラ側接続手段によれば、ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスの温度が第２所定温度以上のときに蓄熱手段とＥＧＲガスとが接続されることにより熱交換が行われるため、常にＥＧＲガスから蓄熱手段へ向かって熱を供給することが可能となるので、ＥＧＲガスの温度を低下させることができる。
【００２２】
本発明においては、前記蓄熱手段は、前記ＥＧＲクーラ側通路を流れるＥＧＲガスおよび前記バイパス通路を流れるＥＧＲガスとヒートパイプを介して熱交換することができる。
【００２３】
すなわち、ヒートパイプによれば、熱を一方向にのみ伝えることができるので、ＥＧＲ
クーラ側通路を流れる高温のＥＧＲガスから蓄熱手段へ向かって伝熱させ、蓄熱手段からバイパス通路へ向かって伝熱させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る内燃機関の排気循環装置では、高い温度のＥＧＲガスが必要とされるときには蓄熱手段がＥＧＲガスの温度を上昇させ、低い温度のＥＧＲガスが必要とされるときには蓄熱手段がＥＧＲガスの温度を低下させるので、内燃機関の運転状態に応じて適正な温度のＥＧＲガスを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る内燃機関の排気循環装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気循環装置を適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００２７】
内燃機関１には、吸気通路３が接続されている。吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ４のコンプレッサハウジング４ａが設けられている。ターボチャージャ４よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁５が設けられている。また、ターボチャージャ４よりも上流の吸気通路３の途中には、該吸気通路３を通過する空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ６が取り付けられている。このエアフローメータ６の出力信号により内燃機関１に吸入される新気の量を得ることができる。
【００２８】
一方、内燃機関１には、排気通路７が接続されている。排気通路７の途中には、前記ターボチャージャ４のタービンハウジング４ｂが設けられている。
また、内燃機関１には、排気通路７内を流通する排気の一部（以下、ＥＧＲガスという。）を吸気通路３へ再循環させるＥＧＲ装置２０が備えられている。このＥＧＲ装置２０は、ＥＧＲ通路２１、ＥＧＲクーラ側通路２７、バイパス通路２２、ＥＧＲクーラ２３、切替弁２４、ＥＧＲ弁２５を備えて構成されている。ＥＧＲ通路２１は、ターボチャージャ４よりも上流の排気通路７と、吸気絞り弁５よりも下流の吸気通路３と、を接続している。このＥＧＲ通路２１を通って、ＥＧＲガスが再循環される。
【００２９】
ＥＧＲ通路２１は、途中でバイパス通路２２とＥＧＲクーラ側通路２７とに分岐し、夫々の通路は切替弁２４に接続されている。この切替弁２４よりも吸気通路３側のＥＧＲ通路２１には、ＥＧＲ弁２５が設けられている。また、ＥＧＲクーラ側通路２７の途中には、ＥＧＲクーラ２３が設けられている。
【００３０】
ＥＧＲクーラ２３には、内燃機関１の冷却水が循環しており、該ＥＧＲクーラ２３においてＥＧＲガスと内燃機関の冷却水とで熱交換が行われ、ＥＧＲガスが冷却される。切替弁２４は、後述するＥＣＵ１０からの信号により作動し、ＥＧＲガスの全体量に対して、ＥＧＲクーラ側通路２７とバイパス通路２２とを流れるＥＧＲガスの割合を変更する弁である。ＥＧＲ弁２５は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開閉し、該ＥＧＲ通路２１から吸気通路３へ流出するＥＧＲガスの量を調整する。
【００３１】
ＥＧＲクーラ２３よりも排気通路７側のＥＧＲクーラ側通路２７の外壁の一部には、蓄熱材２６の一端が接続されている。また、バイパス通路２２の外壁の一部には、蓄熱材２
６の他端が接続されている。
【００３２】
蓄熱材２６は、例えば３００℃で状態が変化する金属基からなり、例えば３００℃よりも高くなると融解若しくは昇華し、そのときの内部エネルギの増加分として熱を蓄える。一方、例えば３００℃よりも低くなると蓄熱材２６が凝固し、そのときに蓄熱材２６から熱が放出される。すなわち、例えば、ＥＧＲガスの温度が３００℃よりも高い場合には、ＥＧＲガスの持つ熱を蓄熱材２６が潜熱の形で蓄え、ＥＧＲガスの温度が３００℃よりも低い場合には、蓄熱材２６が潜熱の形で蓄えた熱をＥＧＲガスに与える。
【００３３】
このように、例えば３００℃で状態が変化する金属基を蓄熱材２６として用いると、該蓄熱材２６の温度が３００℃となっているときにＥＧＲガスと熱交換をしても、ある程度の熱交換の範囲内では該蓄熱材２６の温度が３００℃に保たれるため、吸気温度の制御が容易となる。
【００３４】
例えば、バイパス通路２２にＥＧＲガスを流すときは、該ＥＧＲガスの温度が１００℃から２５０℃の場合とし、ＥＧＲクーラ側通路２７にＥＧＲガスを流すときは、該ＥＧＲガスの温度が２００℃から５００℃の場合として、これらを目安に蓄熱材２６の状態が変化する温度（以下、設定温度という。）を２００℃から４００℃の間とすることもできる。また、予め定められた切替弁２４を切り替えるときのＥＧＲガスの温度に基づいて蓄熱材２６の設定温度を定めてもよい。
【００３５】
なお、本実施例においては、蓄熱材２６が、本発明における蓄熱手段に相当する。
また、内燃機関１には該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００３６】
ＥＣＵ１０には、エアフローメータ６の他、アクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ１１が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。このアクセル開度センサ１１により内燃機関１の負荷を得ることができる。
【００３７】
一方、ＥＣＵ１０には吸気絞り弁５、切替弁２４、およびＥＧＲ弁２５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ１０によりこれらが制御される。
なお、本実施例においては、内燃機関１に流入するＥＧＲガスの流量をそのときの内燃機関１の運転状態に応じて適正な量となるように、エアフローメータ６の出力値に基づいて吸入空気量のフィードバック制御（以下、吸入空気量フィードバック制御という。）を行う。この吸入空気量フィードバック制御では、内燃機関１の運転状態に対して予め設定された目標新気量と、エアフローメータ６から得られる吸入空気量とが等しくなるように吸気絞り弁５やＥＧＲ弁２５の開度を調整する。
【００３８】
ここで、本実施例においては、中負荷時若しくは高負荷時に高い温度のＥＧＲガスを気筒２内に入れるため、ＥＧＲクーラ側通路２７にＥＧＲガスを流す。例えば、アクセル開度センサ１１から得られるアクセル開度が所定開度以上であるならば、ＥＣＵ１０は切替弁２４を操作してＥＧＲクーラ側通路２７にＥＧＲガスを流す。この場合、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度が高いので、ＥＧＲガスの熱が蓄熱材２６に伝わると供に、蓄熱材２６に熱が蓄えられる。そして、ＥＧＲガスは、蓄熱材２６に熱を与えた分だけ温度が低下する。すなわち、中負荷時若しくは高負荷時には、蓄熱材２６およびＥＧＲクーラ２３においてＥＧＲガスの温度が低下される。これにより、気筒２内の温度上昇を抑制しつつより多くのＥＧＲガスを気筒２内に入れることができる。
【００３９】
一方、本実施例においては、軽負荷時に高い温度のＥＧＲガスを気筒２内に入れるため、バイパス通路２２にＥＧＲガスを流す。例えば、アクセル開度センサ１１から得られるアクセル開度が所定開度よりも小さいときには、ＥＣＵ１０は切替弁２４を操作してバイパス通路２２にＥＧＲガスを流す。この場合、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度が低いので、蓄熱材２６からＥＧＲガスに熱が伝わりＥＧＲガスの温度が上昇する。そして、蓄熱材２６では熱の放出により内部エネルギが減少する。このように、ＥＧＲガスの温度が低い場合には、バイパス通路２２内でＥＧＲガスの温度を上昇させることができ、気筒２内の温度の低下を抑制することができる。
【００４０】
なお、切替弁２４を切り替えるタイミングは、アクセル開度の他に、機関回転数、排気温度、蓄熱材２６の温度等を考慮して決定してもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れる高温のＥＧＲガスが持つ熱を蓄熱材２６に蓄え、バイパス通路２２を流れる低温のＥＧＲガスへ蓄熱材２６から熱を与えることにより、中負荷若しくは高負荷時にはＥＧＲガスの温度を低下させ、軽負荷時においてはＥＧＲガスの温度を上昇させることができる。これにより、吸気温度の制御が容易となると供に、より多くのＥＧＲガスを気筒２内に入れることができる。
【実施例２】
【００４１】
本実施例においては、実施例１と比較して蓄熱材が異なり、さらに該蓄熱材とバイパス通路およびＥＧＲクーラ側通路との位置関係が異なる。その他のハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【００４２】
図２は、本実施例に係る内燃機関の排気循環装置を適用する内燃機関１とその吸・排気系の概略構成を示す図である。また、図３は、本実施例に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す図である。図３（Ａ）は縦断面図、図３（Ｂ）は横断面図である。
【００４３】
本実施例におけるＥＧＲ装置２００は、ＥＧＲ通路２１、ＥＧＲクーラ側通路１２７、バイパス通路１２２、ＥＧＲクーラ２３、切替弁２４、ＥＧＲ弁２５を備えて構成されている。
【００４４】
ＥＧＲ通路２１は、途中でバイパス通路１２２とＥＧＲクーラ側通路１２７とに分岐し、夫々の通路は切替弁２４に接続されている。そして、ＥＧＲクーラ側通路１２７の途中には、ＥＧＲクーラ２３が設けられている。
【００４５】
蓄熱材１２６はバイパス通路１２２内を流れるＥＧＲガスに直接晒されるように、バイパス通路１２２内に露出して設けられている。また、バイパス通路１２２の蓄熱材１２６が設けられた箇所は、ＥＧＲクーラ側通路１２７と直交し且つ該ＥＧＲクーラ側通路１２７を貫通して設けられている。すなわち、蓄熱材１２６が設けられた箇所においては、バイパス通路１２２がＥＧＲクーラ側通路１２７の内部を通っている。そして、バイパス通路１２２の蓄熱材１２６が設けられている箇所の外壁、すなわち、ＥＧＲクーラ側通路１２７内を流れるＥＧＲガスに晒されるバイパス通路１２２の外壁面には、ＥＧＲクーラ側通路１２７内に突出する複数のフィン１２８が設けられている。このフィン１２８はバイパス通路１２２の外壁の表面積を大きくして、ＥＧＲガスの熱を蓄熱材１２６に伝えやすくするために設けられている。
【００４６】
また、本実施例における蓄熱材１２６は、例えばＣａ（ＯＨ）2／ＣａＯを用いることができる。ここで、Ｃａ（ＯＨ）2に熱を加えると、該Ｃａ（ＯＨ）2からＨ2Ｏが放出されＣａＯに変化する。一方、ＣａＯにＨ2Ｏを加えると、熱を発生しつつＣａ（ＯＨ）2に変化する。
【００４７】
すなわち、ＥＧＲクーラ側通路１２７に高温のＥＧＲガスが流れると、該ＥＧＲガスの熱がフィン１２８およびバイパス通路２２の壁面を伝わりＣａ（ＯＨ）2を熱するため、該Ｃａ（ＯＨ）2からＨ2Ｏが放出されてＣａＯに変化する。このようにして放出されたＨ2Ｏは、バイパス通路１２２内を流れる。これにより、ＥＧＲクーラ側通路１２７を流れるＥＧＲガスの温度が低下されると供に、蓄熱材１２６には熱が蓄えられる。
【００４８】
一方、バイパス通路１２２に低温のＥＧＲガスが流れると、該ＥＧＲガス中に含まれるＨ2ＯがＣａＯと反応してＣａ（ＯＨ）2に変化する。このときに発生する熱によりバイパス通路１２２を流れるＥＧＲガスの温度が上昇される。
【００４９】
以上説明したように、本実施例によれば、化学反応により蓄熱する蓄熱材を備えることにより、高い温度のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ側通路１２７を流れたときに、ＥＧＲガスの温度を低下させることができ、低い温度のＥＧＲガスがバイパス通路１２２を流れたときには、ＥＧＲガスの温度を上昇させることができる。
【実施例３】
【００５０】
本実施例は、バイパス通路２２若しくはＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６との間の熱伝導が、所定の状態のときに限り起こるように構成されている点で実施例１と相違する。その他のハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【００５１】
図４は、本実施例に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す図である。
バイパス通路２２と蓄熱材２６との間であってバイパス通路２２の外壁には、バイメタル３０が備えられている。このバイメタル３０は、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスが所定の温度以下の場合に蓄熱材２６と接し、ＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも高い場合には、蓄熱材２６と離れるように設定されている。そして、この所定の温度は、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度を低下させないように蓄熱材２６の設定温度に応じて定められる。また、バイメタル３０が備わる箇所におけるバイパス通路２２には熱交換器３２が設置されている。この熱交換器３２により、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスとバイメタル３０とで熱交換を行う。
【００５２】
なお、本実施例においては、バイメタル３０が、本発明におけるバイパス側接続手段に相当する。
一方、ＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６との間であってＥＧＲクーラ側通路２７には、バイメタル３１が備えられている。このバイメタル３１は、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスが所定の温度以上の場合に蓄熱材２６と接し、ＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも低い場合には、蓄熱材２６と離れるように設定されている。そして、この所定の温度は、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度を上昇させないように蓄熱材２６の設定温度に応じて定められる。また、バイメタル３１が備わる箇所におけるＥＧＲクーラ側通路２７には熱交換器３３が設置されている。この熱交換器３３により、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスとバイメタル３１とで熱交換を行う。
【００５３】
なお、本実施例においては、バイメタル３１が、本発明におけるＥＧＲクーラ側接続手段に相当する。
ここで、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度が、蓄熱材２６の温度よりも高い場合に、該バイパス通路２２と蓄熱材２６とが接していると、ＥＧＲガスから蓄熱材２６に伝熱が起こり、ＥＧＲガスの温度が低下してしまう。これを避けるために、蓄熱材２６の設定温度を高くする（例えば、実施例１の金属基において状態が変化する温度を高く設定する）と、ＥＧＲクーラ側通路２７から蓄熱材２６への伝熱があったとしても、蓄熱材２６の温度を安定させることが困難となり、吸気温度の制御が困難となる。
【００５４】
ここで、図５は、蓄熱材の設定温度が高いときの該蓄熱材の保持熱量と蓄熱材の温度との関係を示した図である。「バイパス通路のＥＧＲガス温度」で示される範囲は、バイパス通路２２を流れ得るＥＧＲガスの温度の範囲を示している。また、「ＥＧＲクーラ側通路のＥＧＲガス温度」で示される範囲は、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れ得るＥＧＲガスの温度の範囲を示している。
【００５５】
蓄熱材２６の温度が設定温度となると、蓄熱材２６の保持熱量がＡで示した範囲内にある場合には、蓄熱材２６の温度は一定となる。一方、蓄熱材２６の保持熱量が変化して蓄熱材２６の温度が設定温度から外れると、蓄熱材２６の保持熱量が大きくなるほど蓄熱材２６の温度が高くなり、蓄熱材２６の保持熱量が小さくなるほど蓄熱材２６の温度が低くなる。すなわち、蓄熱材２６の温度が設定温度から外れると、蓄熱材２６の保持熱量が変動するとともに、該蓄熱材２６の温度も変動する。
【００５６】
そして、蓄熱材２６の設定温度を高くした場合には、「ＥＧＲクーラ側通路のＥＧＲガス温度」の幅の中でも温度の比較的高いＥＧＲガスが流れなければ、蓄熱材２６の温度が設定温度に達しない。そのため、蓄熱材２６の設定温度よりも低い温度のＥＧＲガスがＥＧＲクーラ側通路２７に流れることが多くなり、その結果、蓄熱材２６の温度が上昇せず、該蓄熱材２６の温度がＺで示される範囲にあることが多くなる。これにより、蓄熱材２６の保持熱量とともに蓄熱材２６の温度が変動し、該蓄熱材２６の温度が安定しないおそれがある。これに対し、蓄熱材２６の温度を安定させるために、蓄熱材２６の設定温度を低くすることが考えられる。
【００５７】
ここで、図６は、蓄熱材の設定温度が低いときの該蓄熱材の保持熱量と蓄熱材の温度との関係を示した図である。
このように、設定温度を低くすると、「ＥＧＲクーラ側通路のＥＧＲガス温度」の幅の中でも温度の比較的低いＥＧＲガスが流れることで蓄熱材２６の温度が設定温度に達する。そのため、蓄熱材２６の温度が設定温度となっている確率が高くなり、吸気温度の制御がしやすくなる。
【００５８】
しかし、設定温度を低くすると、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度が設定温度よりも高くなるおそれがある。すなわち、「バイパス通路のＥＧＲガス温度」の幅の中に蓄熱材２６の設定温度が入っているので、蓄熱材２６の温度がバイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度よりも低くなることが起こり得る。この場合、バイパス通路２２と蓄熱材２６とが接していると、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスから蓄熱材２６への伝熱が起こり、該ＥＧＲガスの温度が低下してしまうため好ましくない。
【００５９】
その点、本実施例においては、蓄熱材２６の設定温度を比較的低くしつつ、バイパス通路２２内を流れるＥＧＲガスが蓄熱材２６の設定温度以下の場合に、バイメタル３０と蓄熱材２６とが接するように該バイメタル３０の設定を行っている。すなわち、蓄熱材２６の設定温度を低くすることにより、該蓄熱材２６の温度を設定温度で安定させ、吸気温度を容易に制御することができる。さらに、バイパス通路２２内を流れるＥＧＲガスが蓄熱材２６から熱を受けることができるときに、バイパス通路２２と蓄熱材２６とがバイメタル３０を介して接続されるので、バイパス通路２２においてＥＧＲガスの温度が低下することを抑制できる。
【００６０】
そして、本実施例においては、ＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６との間にもバイメタル３１を備えている。ここで、本実施例のように設定温度を低くすると、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度が設定温度よりも低くなるおそれがある。すなわち、蓄熱材２６の温度がＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度よりも高くなる
ことが起こり得る。この場合、ＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６とが接していると、蓄熱材２６からＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスへの伝熱が起こり、該ＥＧＲガスの温度が上昇してしまうため好ましくない。
【００６１】
その点、本実施例においては、蓄熱材２６の設定温度を比較的低くしつつ、ＥＧＲクーラ側通路２７内を流れるＥＧＲガスが蓄熱材２６の設定温度以上の場合に、バイメタル３１と蓄熱材２６とが接するように該バイメタル３１の設定を行っている。すなわち、ＥＧＲクーラ側通路２７内を流れるＥＧＲガスが蓄熱材２６へ熱を与えることができるときに、ＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６とがバイメタル３１を介して接続されるので、ＥＧＲクーラ側通路２７においてＥＧＲガスの温度が上昇することを抑制できる。
【００６２】
なお、本実施例においては、蓄熱材２６とバイパス通路２２もしくはＥＧＲクーラ側通路２７との間にバイメタル３０，３１を備えているが、これに代えて、温度応じて変形する他の部材、例えば、ワックス、形状記憶合金を含んで構成された部材を備えていてもよい。また、温度センサによりＥＧＲガスの温度を検出し、所定の温度となった場合に作動して蓄熱材２６とバイパス通路２２もしくはＥＧＲクーラ側通路２７とを接触させる装置を備えるようにしてもよい。
【００６３】
以上説明したように、本実施例によれば、蓄熱材２６の設定温度を低くすることができるので、該蓄熱材２６の保持熱量の変化に伴う蓄熱材２６の温度の変化を抑制することができ、ＥＧＲガスの温度を安定させることができる。そのため、吸気温度を安定させることができる。
【実施例４】
【００６４】
本実施例においては、ＥＧＲクーラ側通路２７、蓄熱材２６、バイパス通路２２の順にのみ熱が移動する構成とする。その他のハードウェアについては、実施例１と共通なので説明を省略する。
【００６５】
図７は、本実施例に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す断面図である。
本実施例においては、ＥＧＲクーラ側通路２７と蓄熱材２６との間にヒートパイプ４０を備え、バイパス通路２２と蓄熱材２６との間にヒートパイプ４１を備えている。すなわち、ヒートパイプ４０の一端側がＥＧＲクーラ側通路２７と接し、該ヒートパイプ４０の他端側が蓄熱材２６と接している。また、ヒートパイプ４１の一端側が蓄熱材２６と接し、該ヒートパイプ４１の他端側がバイパス通路２２と接している。なお、ヒートパイプ４０において熱の移動を行うために、ＥＧＲクーラ側通路２７のヒートパイプ４０が接続されている箇所よりも、蓄熱材２６のヒートパイプ４０が接続されている箇所の方が高い位置となるようにＥＧＲクーラ側通路２７および蓄熱材２６が設置されている。同様に、蓄熱材２６のヒートパイプ４１が接続されている箇所よりも、バイパス通路２２のヒートパイプ４１が接続されている箇所の方が高い位置となるようにバイパス通路２２および蓄熱材２６が設置されている。
【００６６】
すなわち、ＥＧＲクーラ側通路２７の温度が蓄熱材２６の温度よりも高い場合には、ヒートパイプ４０の下部がＥＧＲガスの熱により温められ、作動流体が蒸発する。この蒸発の際にＥＧＲガスの温度が低下する。そして、蒸発した作動流体はヒートパイプ４０の上部へと移動し、該ヒートパイプ４０の上部において蓄熱材２６により冷却されて凝縮する。この凝縮の際に潜熱が放出され、蓄熱材２６の温度が上昇する。そして、凝縮した作動流体は、ヒートパイプ下部に移動して再び加熱され蒸発する。この過程が繰り返し行われ、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの熱が蓄熱材２６に移動する。また、バイパス通路２２と蓄熱材２６との間でも同様にして熱の移動が行われる。
【００６７】
一方、ＥＧＲクーラ側通路２７の温度が蓄熱材２６の温度よりも低い場合には、ヒートパイプ４０において熱の移動がほとんどないので、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度が蓄熱材２６により上昇されることはほとんどない。バイパス通路２２と蓄熱材２６との間でも同様に、バイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度が蓄熱材２６により低下されることはほとんどない。
【００６８】
また、ＥＧＲクーラ側通路２７を流れるＥＧＲガスの温度が蓄熱材２６の温度よりも少しでも高ければ、若しくは蓄熱材２６の温度がバイパス通路２２を流れるＥＧＲガスの温度よりも少しでも高ければ熱の移動が起こるため、より広範囲の運転条件において実際の吸気温度を目標吸気温度に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例１に係る内燃機関の排気循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例２に係る内燃機関の排気循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図３】実施例２に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す図である。図３（Ａ）は縦断面図、図３（Ｂ）は横断面図である。
【図４】実施例３に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す図である。
【図５】蓄熱材の設定温度が高いときの該蓄熱材の保持熱量と蓄熱材の温度との関係を示した図である。
【図６】蓄熱材の設定温度が低いときの該蓄熱材の保持熱量と蓄熱材の温度との関係を示した図である。
【図７】実施例４に係る蓄熱材とその周辺部材との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     ターボチャージャ
４ａ   コンプレッサハウジング
４ｂ   タービンハウジング
５     吸気絞り弁
６     エアフローメータ
７     排気通路
１０   ＥＣＵ
１１   アクセル開度センサ
２０   ＥＧＲ装置
２１   ＥＧＲ通路
２２   バイパス通路
２３   ＥＧＲクーラ
２４   切替弁
２５   ＥＧＲ弁
２６   蓄熱材
２７   ＥＧＲクーラ側通路
３０   バイメタル
３１   バイメタル
３２   熱交換器
３３   熱交換器
４０   ヒートパイプ
４１   ヒートパイプ
１２２ バイパス通路
１２６ 蓄熱材
１２７ ＥＧＲクーラ側通路
１２８ フィン
２００ ＥＧＲ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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