(57)【要約】【課題】チューブの表面に付着した煤を洗い流すことができるとともに、暖気が必要な他の装置を暖めるための熱を排気ガスから効率よく回収できるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲ装置１００は、エンジン２０から排出された排気ガスの一部を排気流路３３から吸気流路１３に還流させる。ＥＧＲ装置１００は、排気流路３３から導かれた排気ガスを、内部を流通する冷媒としての冷却水によって冷却するＥＧＲクーラ５０と、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導くバイパス流路６４と、バイパス流路６４に設けられ、バイパス流路６４を通過する排気ガスの流れを切り替えるバイパス開閉弁６５と、を備える。バイパス開閉弁６５は、ＥＧＲクーラ５０の内部を流通する冷媒の温度であるエンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１よりも低く、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３から吸気流路１３に還流させていない場合に開かれる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出された排気ガスの一部を排気流路から吸気流路に還流させるＥＧＲ装置であって、
前記排気流路から導かれた排気ガスを、内部を流通する冷媒によって冷却するＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路に導くバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を通過する排気ガスの流れを切り替えるバイパス開閉弁と、
を備え、
前記バイパス開閉弁は、前記ＥＧＲクーラの内部を流通する冷媒の温度が所定温度よりも低く、前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路から前記吸気流路に還流させていない場合に開かれる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＧＲ装置であって、
前記所定温度は、前記エンジンの目標暖機温度であり、前記ＥＧＲクーラ内に凝縮水が発生する露点温度よりも高い温度である、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のＥＧＲ装置であって、
前記バイパス開閉弁は、前記ＥＧＲクーラの内部を流通する冷媒の温度が前記所定温度以上である場合に閉じられる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記バイパス開閉弁は、前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路から前記吸気流路に還流させている場合に閉じられる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記ＥＧＲクーラと前記吸気流路とを接続するＥＧＲ出口側配管と、
前記ＥＧＲ出口側配管に設けられ、前記吸気流路に還流させる排気ガスの流れを切り替えるＥＧＲ開閉弁と、をさらに備え、
前記ＥＧＲ開閉弁は、前記ＥＧＲクーラの内部を流通する冷媒の温度が前記所定温度未満である場合に閉じられる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記排気流路と前記ＥＧＲクーラとを接続するＥＧＲ入口側配管をさらに備え、
前記ＥＧＲ入口側配管は、前記排気流路に接続される排気流路接続部を有し、
前記排気流路接続部は、前記排気流路の排気ガスの流れ方向に沿って上流から下流に向けて鋭角に分岐する、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＥＧＲ装置であって、
前記排気流路接続部は、前記排気流路内に形成される導入口を有し、
前記導入口は、前記排気流路の排気ガスの流れ方向上流に向かって開口する、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のＥＧＲ装置であって、
前記バイパス流路は、前記排気流路接続部よりも前記排気流路の排気ガスの流れ方向の下流側に接続される、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記ＥＧＲクーラと前記吸気流路とを接続するＥＧＲ出口側配管を備え、
前記バイパス流路は、前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路に導くように、前記ＥＧＲ出口側配管に設けられる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記ＥＧＲクーラは、内部を流通する冷媒と前記排気流路から導かれた排気ガスとの間で熱交換が行われるように、前記排気流路から導かれた排気ガスが流通するＥＧＲガス通路を有し、
前記バイパス流路は、前記ＥＧＲガス通路を通過した排気ガスを前記排気流路に導くように、前記ＥＧＲクーラに設けられる、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一つに記載のＥＧＲ装置であって、
前記冷媒は、前記エンジンを冷却する冷却水である、
ことを特徴とするＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高温のガスが流れているときにＥＧＲクーラの入口に水を噴射して蒸発させ、チューブの表面に付着した煤を水蒸気で洗い流すことによって、煤堆積による熱交換効率の低下を防止するＥＧＲ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４８１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のＥＧＲ装置では、水蒸気はガスとともにＥＧＲクーラのチューブ内を流れるので、付着した煤は表面側から洗浄される。そのため、煤表面のごく一部しか洗い流すことができない。また、水を噴射することで気化熱によってＥＧＲクーラ内の排気ガスの温度が低下してしまうので、ＥＧＲクーラ内を流れる冷媒は、暖機が必要な他の装置を暖めるための熱を排気ガスから効率よく回収することができない。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、チューブの表面に付着した煤を洗い流すことができるとともに、暖気が必要な他の装置を暖めるための熱を排気ガスから効率よく回収できるＥＧＲ装置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】
本発明のある態様によれば、エンジンから排出された排気ガスの一部を排気流路から吸気流路に還流させるＥＧＲ装置は、前記排気流路から導かれた排気ガスを、内部を流通する冷媒によって冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路に導くバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を通過する排気ガスの流れを切り替えるバイパス開閉弁と、を備え、前記バイパス開閉弁は、前記ＥＧＲクーラの内部を流通する冷媒の温度が所定温度よりも低く、前記ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを前記排気流路から前記吸気流路に還流させていない場合に開かれる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、ＥＧＲクーラの内部を流通する冷媒の温度が所定温度よりも低く、ＥＧＲクーラを通過した排気ガスを排気流路から吸気流路に還流させていない場合に、バイパス開閉弁が開かれることでＥＧＲクーラを通過した排気ガスがバイパス流路へと導かれる。その際、バイパス流路へと導かれる排気ガスは、ＥＧＲクーラ内で冷媒との間で熱交換を行うことになる。そのため、ＥＧＲクーラ内の冷媒は、暖機が必要な他の装置を暖めるための熱を効率よく排気ガスから回収することができる。また、バイパス流路へと導かれる排気ガスがＥＧＲクーラ内で露点を下回るまで冷却された場合には、ＥＧＲクーラのチューブの表面と付着した煤との間に凝縮水による水膜が形成され、水膜によってチューブと煤とが分離された状態になる。そのため、ＥＧＲクーラ内を流れる排気ガスの勢いによって、チューブの表面から分離された煤をそのまま洗い流すことができる。したがって、前回走行時に付着した煤をコールドスタート時に毎回洗い流すことができるので、時間経過とともに煤がチューブの表面で固着することも抑制できる。よって、チューブの表面に付着した煤を洗い流すことができるとともに、暖気が必要な他の装置を暖めるための熱を排気ガスから効率よく回収できるＥＧＲ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るＥＧＲ装置を備えるディーゼル車両のエンジンの吸排気系の構成図である。
【図２】図２は、ＥＧＲ装置のＥＧＲクーラ付近を拡大した構成図である。
【図３】図３は、ＥＧＲクーラの内部断面図である。
【図４】図４は、バイパス開閉弁開閉制御の流れを示すフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、チューブに付着した煤の状態を説明する模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、チューブと煤との間に生成される凝縮水を説明する模式図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、チューブから煤が洗い流される状態を説明する模式図である。
【図６】図６は、エンジン冷却水温度とエンジンの駆動時の摩擦抵抗との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係るＥＧＲ装置１００を備えるディーゼル車両のエンジン２０の吸排気系の構成図である。
【００１１】
エンジン２０の給排気系は、エンジン２０の上流に接続される吸気系１０と、下流に接続される排気系３０と、を備える。
【００１２】
吸気系１０は、エアクリーナ１１と、過給機４０のコンプレッサホイール４２と、吸気シャッターバルブ１４と、インタークーラ１２と、これらを外部から吸入した吸入空気が流通可能となるように接続する吸気流路１３と、から構成される。
【００１３】
排気系３０は、過給機４０のタービンホイール４１と、排気浄化装置３１と、サイレンサ３２と、これらをエンジン２０から排出された排気ガスが流通可能となるように接続する排気流路３３と、から構成される。
【００１４】
吸入空気は、吸気流路１３を流通する際に、エアクリーナ１１によってごみやほこり等の異物が取り除かれた後に、過給機４０のコンプレッサホイール４２によって過給されて、吸気シャッターバルブ１４へと導かれる。過給された吸入空気は、吸気シャッターバルブ１４の開度に応じて流量を変化させて吸気シャッターバルブ１４を通過して、インタークーラ１２で冷却された後に、図示しないインテークマニホールドを通ってエンジン２０へ導かれる。インタークーラ１２は、例えば水冷式であり、図示しないサブラジエータに接続されて過給された吸入空気から取り込んだ熱を外部に放出する。なお、インタークーラ１２には、空冷式を採用してもよい。
【００１５】
エンジン２０に導かれた吸入空気は、吸入ポート２１を通って燃焼室２２に供給され、燃焼室２２内で噴射された燃料とともに圧縮されることで燃焼する。当該燃焼によって、ディーゼル車両が走行するために必要な推進力が得られる。
【００１６】
燃焼により生成された排気ガスは、排気ポート２３から排気系３０の図示しないエキゾーストマニホールドを通って排気流路３３へと排出される。排気ガスは、過給機４０のタービンホイール４１を通過してから排気浄化装置３１内の図示しないディーゼル酸化触媒や微粒子捕集フィルタによって浄化された後に、サイレンサ３２へと流通する。サイレンサ３２へ流通した排気ガスは、圧力や温度が低減されるとともに排気騒音が低減されて外部に排出される。排気浄化装置３１のディーゼル酸化触媒は、排気ガス中の未燃焼ガスを活性化させ燃焼させる触媒であり、微粒子捕集フィルタは、排気ガス中の微粒子を捕集するフィルタである。なお、排気浄化装置３１に、窒素酸化物を除去するためのＮＯｘ還元触媒と、ＮＯｘ還元触媒にて使用される還元剤を生成する燃料改質触媒と、を取り付けることによって、排気ガス中のＮＯｘを還元させてもよい。
【００１７】
過給機４０には、例えば、エンジン２０の回転数に応じて排気ガスや吸入空気の流速を制御する可変容量型のターボチャージャが用いられる。排気ガスの圧力により過給機４０のタービンホイール４１が回転すると、シャフト４３を介してコンプレッサホイール４２にその回転力が伝達されて吸入空気を過給するので、自然吸気の場合と比べてエンジン２０に大量の吸入空気を導入することができる。
【００１８】
排気流路３３と吸気流路１３との間には、ＥＧＲを実行するＥＧＲ装置１００が接続される。ＥＧＲ装置１００がＥＧＲを実行することによって、ＮＯｘの低減や燃費向上を実現することができる。また、ＥＧＲ装置１００は、タービンホイール４１や排気浄化装置３１より上流で排気ガスを還元させるので、タービンホイール４１や排気浄化装置３１に付着する煤等の量を低減させ、耐久性を向上させることができる。
【００１９】
ＥＧＲ装置１００は、ＥＧＲ流路６０と、ホットバイパス流路７０と、を備える。ＥＧＲ流路６０及びホットバイパス流路７０は、排気流路３３と吸気流路１３との間に並列に接続され、排気流路３３から還流させた排気ガスが内部を流通する。
【００２０】
ＥＧＲ流路６０は、ＥＧＲ入口側配管６１と、ＥＧＲ出口側配管６２と、から構成される。ＥＧＲ入口側配管６１とＥＧＲ出口側配管６２との間にはＥＧＲクーラ５０が設置される。ＥＧＲ入口側配管６１は、排気流路３３とＥＧＲクーラ５０の入口側接続部５１とを接続する。ＥＧＲ出口側配管６２は、ＥＧＲクーラ５０の出口側接続部５２と吸気流路１３とを接続する。ＥＧＲ入口側配管６１は、ＥＧＲ出口側配管６２よりも短く形成される。
【００２１】
また、ＥＧＲ流路６０のＥＧＲ出口側配管６２には、ＥＧＲ開閉弁６３が設置される。したがって、ＥＧＲ流路６０には、ＥＧＲクーラ５０とＥＧＲ開閉弁６３とが直列に設けられる。
【００２２】
ホットバイパス流路７０は、ＥＧＲ流路６０に設置されるＥＧＲクーラ５０を介さずに排気流路３３の排気ガスを吸気流路１３へと還流させる流路である。ホットバイパス流路７０には、ホットバイパス開閉弁７１が設置される。
【００２３】
ホットバイパス開閉弁７１は、全開と全閉との二位置に制御されることによって、ホットバイパス流路７０を通過する排気ガスの流れを切り替えるオン・オフバルブである。
【００２４】
ここで、図２を参照して、ＥＧＲ装置１００について説明する。図２は、ＥＧＲ装置１００のＥＧＲクーラ５０付近を拡大した構成図である。
【００２５】
ＥＧＲクーラ５０は、内部を流通する冷却水によって排気流路３３から導かれた排気ガスを冷却する熱交換器である。
【００２６】
ＥＧＲ開閉弁６３は、ＥＧＲ出口側配管６２に設けられ、吸気流路１３に還流される排気ガスの流量を開度に応じて調節可能なバタフライバルブである。例えば、ＥＧＲ開閉弁６３が閉じられた場合には、吸気流路１３に排気ガスが還流されなくなる。その後、ＥＧＲ開閉弁６３が開かれた場合には、排気ガスの流れが切り換わって、ＥＧＲ開閉弁６３の開度に応じて吸気流路１３に排気ガスが還流される。
【００２７】
ＥＧＲ流路６０のＥＧＲ入口側配管６１は、排気流路３３からＵ字状に取り回されてＥＧＲクーラ５０へ接続される。ＥＧＲ入口側配管６１の排気流路３３に接続される部分には、排気流路接続部６１ａが形成される。
【００２８】
排気流路接続部６１ａは、排気流路３３の排気ガスをＥＧＲ入口側配管６１に導入する導入口６１ｂを有し、排気ガスの流れ方向に沿って上流から下流に向けて排気流路３３から鋭角な角度θをもって分岐する。また、導入口６１ｂは、一部が排気流路３３内に入るように配置され、排気流路３３の排気ガスの流れ方向上流に向かって開口する。このように排気流路接続部６１ａが形成されることによってラム圧が発生するので、排気流路３３を流れる排気ガスの一部が効率よくＥＧＲ入口側配管６１へと流れ易くなる。ＥＧＲ入口側配管６１に導入された排気ガスは、ＥＧＲクーラ５０に導かれる。
【００２９】
ＥＧＲクーラ５０は、内部を流通する冷却水によって排気流路３３から導かれた排気ガスを冷却する。冷却水は、図示しない流路によってエンジン２０を冷却できるように接続されており、ＥＧＲクーラ５０やエンジン２０の熱を図示しないラジエータから放出する。なお、冷却水は、エンジン２０に限らず、ディーゼル車両の熱を発生する各種装置を冷却することができる。
【００３０】
また、ＥＧＲクーラ５０の出口側接続部５２には、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導くバイパス流路６４が接続される。
【００３１】
バイパス流路６４は、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導く流路である。バイパス流路６４には、バイパス開閉弁６５が設置される。
【００３２】
バイパス開閉弁６５は、全開と全閉との二位置に制御されることによって、バイパス流路６４を通過する排気ガスの流れを切り替えるオン・オフバルブである。
【００３３】
ここで、図３を参照してＥＧＲクーラ５０について説明する。図３は、ＥＧＲクーラ５０の内部断面図である。
【００３４】
ＥＧＲクーラ５０は、図３に示すように、排気流路３３から導かれた排気ガスが流通するＥＧＲガス通路５３と、ＥＧＲガス通路５３内の排気ガスとの間で熱交換を行うように冷却水が内部を流通する複数のチューブ５４と、を有する。
【００３５】
ＥＧＲガス通路５３は、複数のチューブ５４が間隔を空けて交互に積層されることによって、チューブ５４と隣接する他のチューブ５４との間にそれぞれ形成される。ＥＧＲガス通路５３中には、排気ガスとの熱交換効率を高めるために図示しないフィンが配置される。
【００３６】
排気流路３３から導かれた排気ガスは、図３に矢印Ａで示すように、ＥＧＲ入口側配管６１を通ってＥＧＲガス通路５３を流通する。
【００３７】
ＥＧＲガス通路５３を流通した排気ガスは、ＥＧＲ開閉弁６３が開いている場合には、図３に矢印Ｂで示すようにＥＧＲ出口側配管６２を通って吸気流路１３へ還流される。
【００３８】
他方で、バイパス開閉弁６５が開いている場合には、排気ガスは、図３に矢印Ｃで示すようにバイパス流路６４を通って排気流路３３へと流れる。バイパス流路６４は、ＥＧＲクーラ５０の出口側接続部５２の絞りのある壁面の一部から排気ガスの上流側に向かうように接続されている。そのため、バイパス流路６４へ流れる排気ガスには、ラム圧が作用する。
【００３９】
なお、ＥＧＲ開閉弁６３が閉じている場合には、排気ガスは、ＥＧＲガス通路５３やＥＧＲ入口側配管６１周囲で自然対流する。
【００４０】
複数のチューブ５４には、図３に矢印Ｄで示すように冷却水流路入口５５から冷却水が流入する。冷却水は、チューブ５４内を流通する際に、チューブ５４を介して隣接するＥＧＲガス通路５３を通過する排気ガスと熱交換を行った後、図３に矢印Ｅで示すように冷却水流路出口５６から流出する。
【００４１】
図３に示すように、冷却水流路出口５６には、ＥＧＲクーラ出口水温センサ８１が取り付けられる。ＥＧＲクーラ出口水温センサ８１は、ＥＧＲクーラ５０の冷却水の出口温度をエンジン冷却水温度Ｔｗとして検出する。なお、図３に示すように、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスの温度を検出するＥＧＲクーラ出口ガス温度センサ８２をＥＧＲクーラ５０のＥＧＲガス通路５３の下流側に設置してもよい。
【００４２】
コントローラ８０（図１及び図２参照）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵによって読み出すことで、エンジン２０及びＥＧＲ装置１００に各種機能を発揮させる。
【００４３】
コントローラ８０には、例えばＥＧＲ装置１００に各種機能を発揮させるために、ＥＧＲクーラ出口水温センサ８１からの信号が入力される。なお、コントローラ８０には、ＥＧＲクーラ出口ガス温度センサ８２、エンジン２０の回転速度を検出する図示しないエンジン回転センサ、又はアクセル開度を検出する図示しないアクセル開度検出センサ等の信号が入力されてもよい。
【００４４】
コントローラ８０は、入力された信号に基づいて、ＥＧＲ装置１００の制御を実行する。すなわち、コントローラ８０は、エンジン２０の負荷等に応じて、図１や図２に破線で示すように吸気シャッターバルブ１４、ＥＧＲ開閉弁６３、及びホットバイパス開閉弁７１の開閉制御と、バイパス開閉弁６５のバイパス開閉弁開閉制御と、を実行する。
【００４５】
次に、図４から図６を参照して、ＥＧＲクーラ５０に付着した煤Ｃを除去するために、コントローラ８０が実行するバイパス開閉弁開閉制御について説明する。
【００４６】
図４は、バイパス開閉弁開閉制御の流れを示すフローチャートである。図５Ａは、チューブ５４に付着した煤Ｃの状態を説明する模式図である。図５Ｂは、チューブ５４と煤Ｃとの間に生成される凝縮水Ｗを説明する模式図である。図５Ｃは、チューブ５４から煤Ｃが洗い流される状態を説明する模式図である。
【００４７】
コントローラ８０は、エンジン２０がコールドスタートされた時にＥＧＲ制御とともにバイパス開閉弁開閉制御を実行する。ＥＧＲ制御が実行されることによって、排気流路３３を流通する排気ガスは、ホットバイパス開閉弁７１を開いている場合には、ホットバイパス流路７０を介して冷却されることなく吸気流路１３に還流される。また、ＥＧＲ開閉弁６３が開いている場合には、排気ガスは、ＥＧＲガス通路５３を通過する際にＥＧＲクーラ５０で冷却されて吸気流路１３に還流される。
【００４８】
ここで、コールドスタートは、外気温近くまでエンジン２０等が冷えているときにエンジン２０を始動させることであり、例えば、ディーゼル車両が一晩駐車された後にエンジン２０を始動させる状況がコールドスタートとして想定される。したがって、エンジン冷却水温度Ｔｗも外気温程度まで冷やされている。コールドスタート時のＥＧＲクーラ５０のチューブ５４の表面には、前回までのディーゼル車両の走行によって付着した煤Ｃが図５Ａに示すように堆積している。
【００４９】
ステップＳ１０１では、コントローラ８０は、エンジン冷却水温度Ｔｗが露点温度Ｔｄ未満であるか否かを判定する。コントローラ８０の処理は、エンジン冷却水温度Ｔｗが露点温度Ｔｄ未満である場合にはステップＳ１０２に進み、露点温度Ｔｄ以上である場合にはステップＳ１０３に進む。露点温度Ｔｄは、排気ガスを冷却した際に、排気ガス中に含まれる水分が結露して凝縮水Ｗが発生する温度であり、例えば６０℃である。
【００５０】
排気ガスが露点温度Ｔｄ以下まで冷却されると、図５Ｂに示すように、チューブ５４と煤Ｃとの間に凝縮水Ｗが生成される。凝縮水Ｗは、煤Ｃ表面の細かい隙間から煤Ｃの内部に侵入した排気ガスがチューブ５４の表面付近で冷却されることによって、排気ガス中に含まれる水蒸気が結露したものである。また、凝縮水Ｗは、チューブ５４の表面付近に堆積した煤Ｃ内に予め存在している排気ガスが冷却され、排気ガス中の水蒸気が結露することによっても生成される。
【００５１】
煤Ｃは、燃焼過程で燃え残った炭化水素が様々な化学反応を経て凝集し固体化されたものであり、油性（疎水性）の性質となっている。そのため、生成された凝縮水Ｗは、疎水性の煤Ｃに吸収されることなくチューブ５４と煤Ｃとの間を広がることによって水膜の層を形成する。その結果、煤Ｃは、水膜によってチューブ５４の表面から強制的に分離された状態となる。
【００５２】
他方で、排気ガスが露点以下まで冷却されない場合には、排気ガス中に含まれる水蒸気は、凝縮することなく気体のままＥＧＲクーラ５０のＥＧＲガス通路５３内を通過する。
【００５３】
ステップＳ１０２では、コントローラ８０は、バイパス開閉弁６５を開く。バイパス開閉弁６５が開かれることによってＥＧＲクーラ５０の洗浄が実行され、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスがバイパス流路６４内を勢いよく通過する。そのため、図５Ｃに示すようにチューブ５４の表面から分離され、排気ガスによって凝縮水Ｗとともに下流へ吹き飛ばされた煤Ｃは、図２で矢印Ｃに示すようにバイパス流路６４を通って排気流路３３へと流される。
【００５４】
ステップＳ１０３では、コントローラ８０は、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１未満であるか否かを判定する。コントローラ８０の処理は、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１未満である場合にはステップＳ１０４に進み、所定温度Ｔｗ１以上である場合にはステップＳ１０６に進む。所定温度Ｔｗ１は、エンジン２０の目標暖機温度である。所定温度Ｔｗ１は、エンジン２０の駆動時の摩擦抵抗Ｒｆが低減される温度であり、例えば８０℃である。したがって、所定温度Ｔｗ１は、露点温度Ｔｄよりも高い温度となる。ここで、図６を参照して、エンジン冷却水温度Ｔｗと摩擦抵抗Ｒｆとの関係について説明する。
【００５５】
図６は、エンジン冷却水温度Ｔｗとエンジン２０の駆動時の摩擦抵抗Ｒｆとの関係を示すグラフである。
【００５６】
摩擦抵抗Ｒｆは、エンジン２０内のシリンダやピストン等が駆動する際の摩擦によって生じる抵抗である。摩擦抵抗Ｒｆは、エンジン２０内を潤滑するオイルの粘度と相関関係のあるエンジン冷却水温度Ｔｗが高くなるにしたがって、図６に示すように小さな値となる。摩擦抵抗Ｒｆが高い場合にはエンジン２０の機械損失が大きくなるが、例えば、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以上に高くなることで摩擦抵抗Ｒｆを許容摩擦抵抗Ｒｆ１以下にすることができ、エンジン２０の機械損失を少なくすることができる。
【００５７】
ステップＳ１０４では、コントローラ８０は、ＥＧＲ開閉弁６３が閉状態であるか否かを判定する。コントローラ８０の処理は、ＥＧＲ開閉弁６３が閉状態である場合にはステップＳ１０５に進み、閉状態でない場合、すなわち開状態である場合にはステップＳ１０６に進む。
【００５８】
ステップＳ１０５では、コントローラ８０は、バイパス開閉弁６５を開く。バイパス開閉弁６５が開かれることによって、排気流路３３を流通する排気ガスは、一部がＥＧＲクーラ５０へと流れ込みバイパス流路６４を通って下流側の排気流路３３へと流される。そのため、ＥＧＲクーラ５０内の冷却水は、排気ガスとの間で熱交換を行い、排気ガスの熱を回収する。
【００５９】
ステップＳ１０６では、コントローラ８０は、バイパス開閉弁６５を閉じる。このように、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以上となっている場合には、排気ガスから熱を回収する必要がなく、ＥＧＲクーラ５０内に凝縮水Ｗが発生することもないので、ステップＳ１０６の処理でバイパス開閉弁７１が閉じられる。また、ＥＧＲ開閉弁６３が開状態となっている場合、すなわちＥＧＲクーラ５０を排気ガスが通過するようにＥＧＲが実行されている場合も、ステップＳ１０６の処理でバイパス開閉弁７１が閉じられるので、ＥＧＲに影響を及ぼすことがない。
【００６０】
その際、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以上である場合の排気ガスの温度は、高温であるので、ＥＧＲクーラ５０内に凝縮水Ｗが溜まっていたとしても、凝縮水Ｗは吹き飛ばされた際に蒸発する。そのため、凝縮水Ｗが液体のままエンジン２０に流れることがない。
【００６１】
なお、それまでのＥＧＲ制御において、ホットバイパス開閉弁７１が開かれていた場合には、上記したバイパス開閉弁開閉制御と並行してホットバイパス開閉弁７１を開状態にしていてもよい。このような態様によっても、ホットバイパス流路７０を通過せずに排気流路３３を下流側へと流れる排気ガスの一部を、バイパス開閉弁６５を開くことでＥＧＲクーラ５０内に流すことができ、ＥＧＲクーラ５０内の冷却水に排気ガスの熱を回収させることができる。
【００６２】
また、上記の実施形態に係るＥＧＲ装置１００においては、ＥＧＲ開閉弁６３よりもバイパス開閉弁６５を優先させて制御しているが、これに限らず、ＥＧＲ開閉弁６３を優先させるようにバイパス開閉弁６５を制御してもよい。
【００６３】
このような場合においては、ＥＧＲ開閉弁６３を優先させることで排気ガスによるＮＯｘ（窒素酸化物）の低減や燃費性能を向上させながら、さらにＥＧＲ開閉弁６３の開閉状態を検出してバイパス開閉弁６５をきめ細かく制御することで、ＥＧＲクーラ５０のチューブ５４の表面と付着した煤Ｃとの間に凝縮水Ｗによる水膜が形成され易くなり、煤Ｃは水膜によってチューブ５４の表面から強制的に分離され、排気ガスの勢いによって煤Ｃをそのまま洗い流すことができるので、熱交換効率の低下を防止できる。
【００６４】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００６５】
ＥＧＲ装置１００は、エンジン２０から排出された排気ガスの一部を排気流路３３から吸気流路１３に還流させる。ＥＧＲ装置１００は、排気流路３３から導かれた排気ガスを、内部を流通する冷媒としての冷却水によって冷却するＥＧＲクーラ５０と、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導くバイパス流路６４と、バイパス流路６４に設けられ、バイパス流路６４を通過する排気ガスの流れを切り替えるバイパス開閉弁６５と、を備える。バイパス開閉弁６５は、ＥＧＲクーラ５０の内部を流通する冷却水の温度であるエンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１より低く、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３から吸気流路１３に還流させていない場合に開かれる。
【００６６】
このようなＥＧＲ装置１００によれば、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１よりも低く、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３から吸気流路１３に還流させていない場合に、バイパス開閉弁６５が開かれることでＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスがバイパス流路６４へと導かれる。その際、バイパス流路６４へと導かれる排気ガスは、ＥＧＲクーラ５０内で冷却水との間で熱交換を行うことになる。そのため、ＥＧＲクーラ５０内の冷却水は、暖機が必要な他の装置として例えばエンジン２０を暖めるための熱を効率よく排気ガスから回収することができる。また、バイパス流路６４へと導かれる排気ガスがＥＧＲクーラ５０内で露点を下回るまで冷却された場合には、ＥＧＲクーラ５０のチューブ５４の表面と付着した煤Ｃとの間に凝縮水Ｗによる水膜が形成され、水膜によってチューブ５４と煤Ｃとが分離された状態になる。そのため、ＥＧＲクーラ５０内を流れる排気ガスの勢いによって、チューブ５４の表面から分離された煤Ｃをそのまま洗い流すことができる。したがって、前回走行時に付着した煤Ｃをコールドスタート時に毎回洗い流すことができるので、時間経過とともに煤Ｃがチューブ５４の表面で固着することも抑制できる。よって、チューブ５４の表面に付着した煤Ｃを洗い流すことができるとともに、暖気が必要なエンジン２０等を暖めるための熱を排気ガスから効率よく回収できるＥＧＲ装置１００を提供することができる。
【００６７】
また、バイパス開閉弁６５は、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３から吸気流路１３に還流させていない場合に開かれるので、バイパス流路６４に排気ガスを流すことによってＥＧＲに影響を与えることがない。
【００６８】
ＥＧＲ装置１００では、所定温度Ｔｗ１は、エンジン２０の目標暖機温度である。エンジン２０の目標暖機温度は、例えばエンジン２０の駆動時の摩擦抵抗Ｒｆが許容摩擦抵抗Ｒｆ１以下に低減される温度である。また、所定温度Ｔｗ１は、ＥＧＲクーラ５０内に凝縮水Ｗが発生する露点温度Ｔｄよりも高い温度である。したがって、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１よりも低くなることでエンジン２０の駆動時の摩擦抵抗Ｒｆが大きくなっている場合に、排気ガスの熱を利用してエンジン２０を暖めることができる。その結果、効率よくエンジン２０を暖めることができ、エンジン２０の機械損失を低減させることができる。
【００６９】
バイパス開閉弁６５は、ＥＧＲクーラ５０の内部を流通する冷却水の温度であるエンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以上である場合に閉じられる。そのため、エンジン２０の暖機が終了した後は、バイパス流路６４に排気ガスが流れることがないので、ＥＧＲを実行してＮＯｘの低減や燃費向上を図ることができる。
【００７０】
バイパス開閉弁６５は、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３から吸気流路１３に還流させている場合に閉じられる。したがって、コントローラ８０がＥＧＲクーラ５０を排気ガスが通過するようにＥＧＲを実行している際には、バイパス開閉弁６５が閉じられているので、バイパス流路６４に排気ガスを流すことによってＥＧＲに影響を与えることを回避することができる。
【００７１】
ＥＧＲ装置１００は、ＥＧＲクーラ５０と吸気流路１３とを接続するＥＧＲ出口側配管６２と、ＥＧＲ出口側配管６２に設けられ、吸気流路１３に還流させる排気ガスの流れを切り替えるＥＧＲ開閉弁６３と、をさらに備える。ＥＧＲ開閉弁６３は、ＥＧＲクーラ５０の内部を流通する冷却水の温度であるエンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以下である場合に閉じられる。
【００７２】
このようなＥＧＲ装置１００によれば、エンジン冷却水温度Ｔｗが所定温度Ｔｗ１以下である場合には、排気ガスの温度が高温になっていない可能性があるので、ＥＧＲ開閉弁６３が閉じられる。そのため、吹き飛ばされた凝縮水Ｗが液体のままエンジン２０に流れることを確実に防ぐことができる。
【００７３】
ＥＧＲ装置１００は、排気流路３３とＥＧＲクーラ５０とを接続するＥＧＲ入口側配管６１をさらに備える。ＥＧＲ入口側配管６１は、排気流路３３に接続される排気流路接続部６１ａを有する。排気流路接続部６１ａは、排気流路３３の排気ガスの流れ方向に沿って上流から下流に向けて鋭角な角度θをもって分岐する。これによって、排気流路３３の排気ガスは、下流に向けて流れる際に、排気流路接続部６１ａでラム圧を受けることになる。したがって、ＥＧＲ入口側配管６１内に排気流路３３の排気ガスの一部を効率よく流すことができる。
【００７４】
ＥＧＲ装置１００では、排気流路接続部６１ａは、排気流路３３内に形成される導入口６１ｂを有する。導入口６１ｂは、排気流路３３の排気ガスの流れ方向上流に向かって開口する。その結果、ＥＧＲクーラ５０まで、ラム圧の作用を利用して排気ガスを効率よく流すことができる。
【００７５】
なお、排気流路接続部６１ａは、ラム圧が作用するように鋭角な角度θをもって排気流路３３から分岐すればよく、導入口６１ｂの全部が排気流路３３内に入らないように配置されてもよい。これによって、排気流路３３の圧損が高くなることを抑制しつつラム圧によってＥＧＲクーラ５０内に排気ガスを効率よく流すことができる。
【００７６】
また、本実施形態では、排気流路接続部６１ａは、導入口６１ｂの一部が排気流路３３内に入るように配置されたが、導入口６１ｂの全体が排気流路３３内に入って排気流路３３の上流を向くように配置されてもよい。このように排気流路接続部６１ａが配置されることによって、排気流路３３の排気ガスをＥＧＲ入口側配管６１内に流し易くすることもできる。
【００７７】
ＥＧＲ装置１００では、バイパス流路６４は、排気流路接続部６１ａよりも排気流路３３の排気ガスの流れ方向の下流側に接続される。そのため、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスがバイパス流路６４を通って排気流路３３に流れるので、チューブ５４の表面から分離された煤Ｃも排気ガスの流れる勢いによって排気流路３３へと排出することができる。
【００７８】
ＥＧＲ装置１００では、ＥＧＲクーラ５０は、内部を流通する冷媒と排気流路３３から導かれた排気ガスとの間で熱交換が行われるように、排気流路３３から導かれた排気ガスが流通するＥＧＲガス通路５３を有する。バイパス流路６４は、ＥＧＲガス通路５３を通過した排気ガスを排気流路３３に導くように、ＥＧＲクーラ５０の出口側接続部５２に設けられる。そのため、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスがバイパス流路６４を通って排気流路３３に流れる勢いによって、チューブ５４の表面から分離された煤Ｃを排気流路３３へと排出することができる。
【００７９】
なお、バイパス流路６４は、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導くように、ＥＧＲ出口側配管６２に設けられてもよい。このようなＥＧＲ装置１００は、ＥＧＲクーラ５０と吸気流路１３とを接続するＥＧＲ出口側配管６２を備える。バイパス流路６４は、ＥＧＲクーラ５０を通過した排気ガスを排気流路３３に導くように、ＥＧＲ出口側配管６２に設けられる。そのため、上記した実施形態のＥＧＲクーラ５０と同様にチューブ５４の表面から分離された煤Ｃを排気流路３３へと排出することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００８１】
例えば、ＥＧＲ装置１００は、上記実施形態の態様に限らず吸気流路１３のコンプレッサホイール４２の上流側と排気流路３３の排気浄化装置３１の下流側との間を接続するように設置することとしてもよい。これによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
また、ＥＧＲ装置１００は、ディーゼル車両に限らず、ガソリン車両に適用してもよい。
【００８３】
さらに、排気ガスから回収した熱は、エンジン２０の暖機だけでなく、図示しない変速機の暖機や車室内の暖房に用いてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１００    ＥＧＲ装置
１０      吸気系
１３      吸気流路
１４      吸気シャッターバルブ
２０      エンジン
３０      排気系
３３      排気流路
４０      過給機
５０      ＥＧＲクーラ
５１      入口側接続部
５２      出口側接続部
５３      ＥＧＲガス通路
５４      チューブ
５５      冷却水流路入口
５６      冷却水流路出口
６０      ＥＧＲ流路
６１      ＥＧＲ入口側配管
６１ａ    排気流路接続部
６１ｂ    導入口
６２      ＥＧＲ出口側配管
６３      ＥＧＲ開閉弁
６４      バイパス流路
６５      バイパス開閉弁
７０      ホットバイパス流路
７１      ホットバイパス開閉弁
８０      コントローラ
８１      ＥＧＲクーラ出口水温センサ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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