(57)【要約】【課題】自動車用内燃機関において、ＥＧＲクーラの清掃を簡単な構造で実現する。【手段】アクセルペダルが踏まれていないこと、スロットルバルブが閉じていること、各気筒への燃料の供給がカットされていること、及びＰＣＶ通路が閉じていることを必要条件として、ＥＧＲバルブを全開する。上記必要条件下では、内燃機関は新気だけが存在する真空ポンプのような働きをしているため、ＥＧＲバルブを全開すると、ＥＧＲ通路には、その内部の空気を吸気系に向けて吸引する強い空気流が発生する。これにより、ＥＧＲクーラの内面に付着していたデポジットを除去して排気系に排出できる。既存の装置をそのまま利用できるため、構造が複雑化になることはなく、コストを抑制できる。また、清掃性能にも優れている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御されるスロットルバルブを備えた吸気系と、前記吸気系のうち前記スロットルバルブよりも下流側にＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、同じく前記吸気系のうち前記スロットルバルブよりも下流側にブローバイガスを還流させるＰＣＶ通路とを有しており、
前記ＥＧＲ通路には、遠隔操作可能なＥＧＲバルブを設けている一方、前記ＰＣＶ通路には、圧力差によって作動するＰＣＶバルブと遠隔的に操作できるＰＣＶ遮断バルブとを設けている構成であって、
減速時又は下り坂走行のように燃料をカットした状態での走行時に、前記スロットルバルブとＰＣＶ遮断バルブとが閉じていることを条件として前記ＥＧＲバルブを開くように制御される、
自動車用内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置を備えた自動車用内燃機関に関し、特に、ＥＧＲクーラの清掃機能に特徴を有している。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関において、排気ガスの一部を吸気系に還流させるＥＧＲ装置は広く普及しているが、充填効率の低下等を防止するため、ＥＧＲ通路の途中に水冷式等のＥＧＲクーラを介在させている。
【０００３】
このようにＥＧＲ通路にＥＧＲクーラを配置した場合、ＥＧＲクーラの内部には冷却管や冷却プレートが配置されていてＥＧＲガスの接触面積が大きいため、ＥＧＲガスに含まれていたカーボン類等が内面に付着してデポジットが内面に堆積することがある。そして、カーボン類の付着やデポジットが堆積すると、ＥＧＲクーラの冷却性能低下を引き起こすとともに、堆積したデポジットが剥離して吸気系に送られると、吸排気バルブのシール不良やピストンのスムースな動きを阻害する等の弊害が発生することがある。
【０００４】
そこで、内燃機関の運転中にＥＧＲクーラからデポジットを吹き飛ばして清掃することが提案されており、その例として特許文献１には、ＥＧＲガスを新気で希釈できるようになっている内燃機関において、ＥＧＲ通路に新気を供給することによってデポジットを吹き飛ばすことが開示されている。また、特許文献２には、ＥＧＲ通路に燃料を添加して、燃料でデポジットを洗い流すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９３７８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１９７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
両特許文献は、ＥＧＲクーラの内部にデポジットが堆積することを防止できると云えるが、特許文献１では新気をＥＧＲ通路に取り込むための配管や専用の制御バルブなどが必要になり、また、特許文献２では燃料を取り込むためのＥＧＲ通路に取り込むための配管や専用の制御バルブが必要になるため、いずれにおいても、構造が複雑化してコストが嵩むことは否めない。
【０００７】
また、個別にみると、特許文献１では、吸気系から新気がＥＧＲクーラに流れるため、ＥＧＲクーラの浄化性能は新気の量と速度に比例すると解されるが、吸気系は基本的には負圧雰囲気であるため、デポジットを確実に吹き飛ばせる量と速度の新気をＥＧＲクーラ内に取り込みできるか否か、不明である。
【０００８】
他方、特許文献２について見ると、燃費の問題はさて措いても、ＥＧＲクーラの内部が燃料で濡れることにより、却ってカーボンが付着しやすくなってしまうことも懸念される。
【０００９】
本願発明はこのような現状を改善すべく成されたものであり、構造の複雑化を招来することなく、ＥＧＲクーラを的確に清掃できる技術を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は自動車用内燃機関に関し、この内燃機関は、
「電子制御されるスロットルバルブを備えた吸気系と、前記吸気系のうち前記スロットルバルブよりも下流側にＥＧＲガスを還流させるＥＧＲ通路と、同じく前記吸気系のうち前記スロットルバルブよりも下流側にブローバイガスを還流させるＰＣＶ通路とを有しており、
前記ＥＧＲ通路には、遠隔操作可能なＥＧＲバルブを設けている一方、前記ＰＣＶ通路には、圧力差によって作動するＰＣＶバルブと遠隔的に操作できるＰＣＶ遮断バルブとを設けている
という基本構成において、
「減速時又は下り坂走行のように燃料をカットした状態での走行時に、前記スロットルバルブとＰＣＶ遮断バルブとが閉じていることを条件として前記ＥＧＲバルブを開くように制御される」
というものである。
【００１１】
この場合、ＥＧＲクーラの清掃制御は、例えば、自動車が減速して燃料がカットされる状態になったら常に実行してもよいし、ある程度以上の車速や回転数から減速する場合だけに実行したり、アクセルペダルから足を離してブレーキを踏んで減速している状態でのみ実行してもよいし、更には、１日に１回又は複数回というように、所定の時間内で回数を決めて実行してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、清掃制御はスロットルバルブを閉じた状態で行われるため、内燃機関のポンプ作用により、ＥＧＲ通路は負圧状態になって、ＥＧＲクーラの内面に付着していた煤やデポジットは、内部を流れる吸引風によって吸気系に飛ばされる。そして、飛ばされた煤やデポジットは、吸気系から気筒を経由して排気系に排出される。
【００１３】
そして、本願発明では、ＥＧＲクーラの清掃制御は燃料がカットされた状態で行われるため、燃費の悪化は全く生じないし、特許文献２のようにＥＧＲクーラの内部が燃料で濡れることは全くないため、清掃の後にＥＧＲクーラの内部に煤が付きやすくなることもない。
【００１４】
また、清掃制御はＰＣＶ通路を閉じた状態で行われるため、ブローバイガスが吸気系や気筒、排気系に流れ込むことはない。従って、ブローバイガスに含まれる燃料成分やオイル分が吸気系や気筒などに付着して汚れが発生することを防止できると共に、ブローバイガスが処理されることなく大気に排出されることによる環境の悪化の問題は全く生じない。
【００１５】
更に、燃料供給がカットされて排気ガスが発生しない状態での清掃制御（掃気制御）であるため、ＥＧＲクーラの内部には新気を循環させているのと同じ状態になっている。従って、高い浄化機能を発揮できる。
【００１６】
そして、特許文献１，２のような特別の管路などは不要であり、既存の構造の内燃機関にそのまま適用できる。従って、構造の複雑化を防止してコストを抑制できる。また、負圧環境下での吸引風によってデポジットを吹き飛ばす（或いは吸い取る）ものであるため、高い清掃性能を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態を示すブロック図（模式図）である。
【図２】実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
(1).内燃機関の構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。内燃機関は自動車１のエンジンルーム２に配置されており、構造は従来と同様である。この点をまず説明する。内燃機関は、主要要素としてシリンダブロック３とシリンダヘッド４とヘッドカバー５とオイルパン６とを備えている。シリンダブロック３には、クランク軸７の方向に並んだ複数の気筒８が形成されており、クランク軸７には、気筒８に嵌め入れたピストン９がコンロッド１０を介して連結されている。
【００１９】
シリンダヘッド４には、各気筒８に対応して吸気ポート１１と排気ポート１２とが形成されており、これらは、一対ずつの吸気バルブ１３及び排気バルブ１４で開閉される。各吸気ポート１１には、サージタンク１５を備えた吸気マニホールド１６が接続されている。また、各吸気ポート１１には、燃料を噴射するインジェクタ１７が臨んでいる。各インジェクタ１７には、燃料の吐出量を制御する電磁式等の燃料制御バルブ１８を設けている。
【００２０】
サージタンク１５には、吸気量を制御する電子制御式のスロットルバルブ１９が取付けられており、スロットルバルブ１９には、エアクリーナ２０で浄化された吸気が、吸気通路２１を介して送気される。エアクリーナ２０、吸気通路２１、スロットルバルブ１９、吸気マニホールド１６によって吸気系が構成されている。
【００２１】
排気ポート１２には排気マニホールド２３が接続されており、排気マニホールド２３の集合部に触媒ケース２４が接続されている。触媒ケース２４の出口管には、排気管２５が接続されている。本実施形態では、排気マニホールド２３と触媒ケース２４と排気管２５とによって排気系が構成されている。なお、排気マニホールド２３をシリンダヘッド４に内蔵する場合もある。
【００２２】
内燃機関は、ＥＧＲ装置２６を備えている。ＥＧＲ装置２６は、排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を排気系から取り出してサージタンク１５に還流させるＥＧＲ通路２７と、ＥＧＲ通路２７に介挿したＥＧＲバルブ２８及びＥＧＲクーラ２９とを備えている。ＥＧＲバルブ２８はＥＧＲクーラ２９よりも上流側に配置しているが、両者は逆の配置であってもよい。なお、図ではＥＧＲバルブ２８はシリンダヘッド４から離反した状態に表示しているが、実際には、ＥＧＲバルブ２８はシリンダヘッド４に取付けられていることが多い。
【００２３】
本実施形態のＥＧＲクーラ２９は水冷式であり、ＥＧＲガスが流れるハウジングの内部に、冷却水が流れる冷却管２９ａがジグザグ状等に曲がった状態で配置されている。冷却管２９ａに代えて、冷却プレートを使用する場合もある。
【００２４】
ＥＧＲガスは触媒ケース２４よりも下流側から取り出しているが、触媒ケース２４の上流側から取り出したり、シリンダヘッド４の内部から取り出したりすることも可能である。また、ＥＧＲガスは、吸気マニホールド１６のうちサージタンク１５よりも下流側に位置した各枝管に分配して噴出させることも行われている。
【００２５】
シリンダブロック３の長手壁部に、クランク室に吹き抜けたブローバイガスを動弁室に戻す第１ＰＣＶ通路３１が鉛直姿勢に形成されている。また、ヘッドカバー５の上部に、バッフルプレートを介して第２ＰＣＶ通路（気液分離室）３２が形成されており、第２ＰＣＶ通路３２とサージタンク１５とが、第３ＰＣＶ通路３３によって接続されている。
【００２６】
本実施形態では、ヘッドカバー５に、圧力差によって作動する一般的なＰＣＶバルブ３４を取付けており、サージタンク１５には、遠隔操作できるＰＣＶ遮断バルブ４１を取付けている。従って、第２ＰＣＶ通路３２と第３ＰＣＶ通路３３とは、ＰＣＶバルブ３４およびＰＣＶ遮断バルブ４１を介してサージタンク１５に接続されている。ＰＣＶ遮断バルブ４１は、ブローバイガスの流れを継断する機能があれば足りる。従って、単純なソレノイドバルブを採用できる。ＥＧＲガスの場合と同様に、ブローバイガスは、吸気マニホールド１６のうちサージタンク１５よりも下流側に位置した各枝管に分配して吐出させることも行われている。
【００２７】
(2).制御態様
内燃機関は、クランク軸７の回転数を検知する回転センサ３５を備えており、回転センサ３５は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）３６と電気的に接続されている。ＥＣＵ３６との結線状態は、点線で表示している。
【００２８】
ＥＣＵ３６には、スロットルバルブ１９、各燃料制御バルブ１８、ＥＧＲバルブ２８、ＰＣＶ遮断バルブ４１が接続されている。また、自動車のブレーキペダル３７の作動状態を検知するブレーキセンサ３８と、アクセルペダル３９の開度を検知するアクセルセンサ４０もＥＣＵ３６に接続されている。更に、図示していないが、自動車に設けた車速センサもＥＣＵ３６に接続されている。
【００２９】
ＥＧＲクーラ２９の清掃制御は、図２に示すフローチャートに基づいて実行される。すなわち、まず、アクセルセンサ４０によってアクセルペダル３９が踏まれていない状態が前提になっており（ステップ１）、アクセルペダル３９の開度がゼロの場合は、スロットルバルブ１９の開度がゼロであるか否かが判断され（ステップ２）、スロットルバルブ１９の開度がゼロである場合は、各インジェクタ１７で燃料がカットされているか否かが判断される（ステップ３）。
【００３０】
スロットルバルブ１９においては、凍結防止等のために、弁体を全閉しても僅かの吸気が流れる状態に保持していることがあるが、本願発明では、スロットルバルブ１９の全閉状態で吸気の流れが完全に遮断されることは意味していない。また、スロットルバルブ１９をごく僅かに開いていても、実質的には開度はゼロと見なし得る。
【００３１】
スロットルバルブ１９が全閉でかつ燃料がカットされていると判断されたら、ＰＣＶ遮断バルブ４１が全閉であるか否かが判断される（ステップ４）。この場合、燃料が供給されずに内燃機関が作動している状態では、ＰＣＶ遮断バルブ４１は閉じるように設定されているので、ステップ４は確認的なものと云える。
【００３２】
従って、燃料がカットされた状態でＰＣＶ遮断バルブ４１が開いている場合は、直ちにＰＣＶ遮断バルブ４１を閉じて、ステップ４をＹＥＳとしたらよい。なお、ステップ２とステップ３とステップ４との順序は図示のとおりである必要はない。アクセルペダル３９の開度がゼロである場合は燃料の供給はカットされていることが普通であるので、アクセルペダル３９の開度ゼロは条件とせずに、燃料カットのみを条件とすることも可能である。
【００３３】
スロットルバルブ１９の開度がゼロで、燃料供給がカットされていて、ＰＣＶ遮断バルブ４１が閉じていると判断された状態では、内燃機関の内部には排気ガスは存在せずに新気だけが存在している状態になっている。そこで、ＥＧＲバルブ２８を全開にする（ステップ５）。すると、新気がＥＧＲクーラ２９の内部を通過することにより、付着していたデポジットや煤が吹き飛ばされる（吸い取られる）。
【００３４】
この場合、スロットルバルブ１９の開度がゼロになっていることにより、ＥＧＲ通路２７は負圧状態になっているため、ＥＧＲクーラ２９の内部は、速い流速の新気の流れに晒される。その結果、デポジットがこびり着いていても、容易に除去することができる。除去されたデポジットは、気筒８を介して排気系に流れて、例えば触媒ケース２４に内蔵された触媒に付着し、熱で分解される。或いは、燃料の供給によって発生した高温の排気ガスによって分解する。従って、デポジットがそのまま大気中に排出されることはない。
【００３５】
本実施形態は、様々なバリエーションを採用できる。例えば、ブレーキペダル３７が踏まれている状態を制御の１条件に組み込むことが可能である。スロットルバルブ１９が全閉になると、機関は一種のエンジンブレーキ状態になるため、減速が加速されて運転者や同乗者に違和感を与えることが無いとも云えないが、ブレーキが踏まれて自動車が減速している状態では、ブレーキによる減速がスロットルバルブ１９の閉じによる減速に勝るため、乗員が違和感を感じることはない。
【００３６】
また、減速時の制御について見ると、車速が予め設定した速度以上から減速する場合のみに制御を実行したり、内燃機関の回転数が予め設定した回転数から減速するときのみに制御を実行したりすることも可能である。このように、車速がある程度以上に高かったり回転数がある程度以上に高かったりすると、内燃機関のポンプ作用も強いため、強い負圧を生成してＥＧＲクーラ２９の清掃機能を向上できると解される。
【００３７】
更に、各インジェクタの燃料をカットしても、排気ガスが僅かに残っていることが有り得るので、アクセル開度がゼロなってから若干のタイムラグをおいて次のステップに進むように制御することも可能である。すなわち、機関の内部から排気ガスが抜けきってからＥＧＲバルブ２８を開くことにより、ＥＧＲクーラ２９の清掃を確実化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願発明は、ＥＧＲ装置付きの自動車用内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
２  エンジンルーム
３  シリンダブロック
４  シリンダヘッド
５  ヘッドカバー
７  クランク軸
８  気筒
９  ピストン
１１  吸気ポート
１２  排気ポート
１５  サージタンク
１６  吸気マニホールド
１７  燃料噴射インジェクタ
１９  電子制御式スロットルバルブ
２４  触媒ケース
２５  排気管
２６  ＥＧＲ装置
２７  ＥＧＲ通路
２８  ＥＧＲバルブ
２９  ＥＧＲクーラ
３１，３２，３３  ＰＣＶ通路
３４  ＰＣＶバルブ
３７  ブレーキペダル
３９  アクセルペダル
４１  ＰＣＶ遮断バルブ
【図１】
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【図２】
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