(57)【要約】【課題】スロットルバルブと内燃機関との間の吸気管に接続された還流通路の排出口を備えた排気ガス還流装置において、吸気管内で排気ガスの逆流を防止することにある。【解決手段】排気ガス還流装置（１１）は、排気ガスの逆流を検出する逆流検出部（１９Ａ）を有し、この逆流検出部（１９Ａ）により排気ガスの逆流が検出されたときに排気還流弁（１６）を閉動作する制御手段（１９）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管と排気管とを有する内燃機関と、前記排気管から前記吸気管へ排気ガスを導く還流通路と、前記還流通路に配置されて排気ガスの還流を遮断する排気還流弁と、前記吸気管に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブと前記内燃機関との間の前記吸気管に接続された前記還流通路の排出口とを備えた排気ガス還流装置において、排気ガスの逆流を検出する逆流検出部を有し、前記逆流検出部により排気ガスの逆流が検出されたときに前記排気還流弁を閉動作する制御手段を備えることを特徴とする排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気ガス還流装置に係り、特に排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載された内燃機関には、燃焼室の過度な高温に伴うノッキングの発生を防止するために、若しくは、窒素酸化物の生成を抑制するために、排気ガスの一部を吸気管へ戻す排気ガス還流装置が備えられている。
このように、排気ガスを吸気管へ戻すことにより、燃焼室では不燃ガスの割合が増加するため、燃焼温度が低下し、これにより、ノッキングの発生と窒素酸化物の生成とを防止している。しかし、このような排気ガス還流装置は、還流された排気ガスに凝縮水を含む場合がある。
このため、排気ガス還流装置として、以下の先行技術文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０８７７７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９２６０号公報
【０００４】
特許文献１に係る低圧ＥＧＲシステム制御装置および方法は、凝縮水発生に関連する直接因子の条件に応じて低圧ＥＧＲバルブ（排気還流弁）のデューティを制御してインタクーラ及び低圧ＥＧＲクーラで凝縮水が発生しないようにし、また、デューティ制御信号に応じて低圧ＥＧＲ量（還流する排気ガス量）を調整するものである。
特許文献２に係る内燃機関のガス導入装置は、ＥＧＲ通路（還流通路）と吸気通路（吸気管）との接続部位にＥＧＲガス導入口（還流通路の導入口）を有する導入パイプを設け、この導入パイプを動かしてＥＧＲガス導入口（還流通路の導入口）の位置を変移する可変機構を設け、導入パイプの突出量をスロットル開度及び吸気圧力に基づいて変更するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１では、還流通路に配置されたインタクーラにより排気ガスが冷却される過程で、凝縮水が発生し、この凝縮水が、インタクーラの氷結詰まりや腐食を引き起こすとしている。また、このような凝縮氷は、吸気管に排出されて燃焼室へ入ると、失火等の原因となるおそれがある。そこで、このように失火を防止するために、排気ガスが均一に燃焼室へ導かれるようにする必要がある。
排気ガスを均一に燃焼室へ導くためには、例えば、上記の特許文献２では、スロットルバルブに排気ガスの排出口を配置することで、吸気の流速が速い位置に排気ガスを排出することができ、これにより、排気ガスが拡散して均一に燃焼室へ運ばれる構造である。
しかしながら、スロットルバルブの近傍に排気ガスの排出口を配置する場合に、凝縮水を含んだ排気ガスが、スロットルバルブの上流側へ逆流する場合がある。これは、内燃機関の吸気バルブが開閉することにより、圧力の変動が生じることが原因である。凝縮水がスロットルバルブの上流側に逆流した場合、吸気管の壁面及びスロットルバルブに凝縮水が付着して残留することになり、吸気管及びスロットルバルブを腐食させるおそれがあったり、また、寒冷地においては、スロットルバルブを凍結させるおそれがあり、改善が望まれていた。
【０００６】
そこで、この発明は、吸気管で排気ガスの逆流を防止することができる排気ガス還流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】
【０００７】
この発明は、吸気管と排気管とを有する内燃機関と、前記排気管から前記吸気管へ排気ガスを導く還流通路と、前記還流通路に配置されて排気ガスの還流を遮断する排気還流弁と、前記吸気管に配置されたスロットルバルブと、前記スロットルバルブと前記内燃機関との間の前記吸気管に接続された前記還流通路の排出口とを備えた排気ガス還流装置において、排気ガスの逆流を検出する逆流検出部を有し、前記逆流検出部により排気ガスの逆流が検出されたときに前記排気還流弁を閉動作する制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、排気ガスの逆流が検出されたときに、排気還流弁を閉動作して、吸気管で排気ガスの逆流を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は排気ガス還流装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は空気が逆流している状態の排気ガス還流装置の構成図である。（実施例）
【図３】図３は排気還流（ＥＧＲ）制御のフローチャートである。（実施例）
【図４】図４は逆流防止制御のフローチャートである。（実施例）
【図５】図５は吸気圧センサ、若しくは吸気流量センサの出力値が一定時間以内に２回以上検出される場合のタイムチャートである。（実施例）
【図６】図５は吸気圧センサ、若しくは吸気流量センサの出力値の最大値と最小値との偏差が設定値以上検出される場合のタイムチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、吸気管で排気ガスの逆流を防止する目的を、排気ガスの逆流が検出されたときに、排気還流弁を閉動作して実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１に示すように、車両には、多気筒用（例えば、４気筒）の内燃機関１が搭載される。この内燃機関１は、機関本体２を備える。
機関本体２の一側には、複数の吸気分岐管３を有する吸気マニホルド４と、この吸気マニホルド４に連設した吸気管５とが備えられる。この吸気管５の途中には、スロットルバルブ６が配置される。
機関本体２の他側には、複数の排気分岐管７を有する排気マニホルド８と、この排気マニホルド８に連設した排気管９とが備えられる。この排気管９の途中には、触媒１０が配置される。
【００１２】
内燃機関１には、排気ガス還流装置１１が備えられる。
排気ガス還流装置１１は、排気管９から吸気管５へ排気ガスを導く還流通路（ＥＧＲ通路）１２を形成する還流管（ＥＧＲ管）１３を備える。
還流通路１２は、触媒１０の下流側の排気管９に接続した排気ガスの導入口１４と、スロットル軸６Ａに支持されたスロットルバルブ６と内燃機関１との間の吸気管５に接続した排気ガスの排出口１５とを備える。
この排出口１５は、スロットルバルブ６と同軸上に配置されている。このように、排出口１５をスロットルバルブ６のスロットル軸６Ａと同軸上に配置することにより、図１に示すように、吸気の流速の速い位置で還流した排気ガスを吸気管５に排出させ、吸気管５内で発生した凝縮水を微粒化・均一化させ、吸気管５内に堆積しにくくしている。また、吸気乱れの強い場所であって、還流した排気ガスと吸気とをミキシングするため、排気ガスの均一化を図ることが可能となる。
また、排気ガス還流装置１１は、還流通路１２に配置されて排気ガスの還流を遮断する排気還流弁（ＥＧＲ弁）１６を備えるとともに、この排気還流弁１６よりも導入口１４側で還流する排気ガスを冷却する排気還流クーラ（ＥＧＲクーラ）１７を備える。
【００１３】
スロットルバルブ６と内燃機関１との間の吸気管５内で、排出口１５よりも内燃機関１側には、脈動検出手段１８が配置される。
この脈動検出手段１８は、例えば、吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）、若しくは吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）からなり、排気ガスの逆流の原因となる脈動の値を検知してその信号（出力値）を制御手段１９へ出力する。
この制御手段１９は、脈動検出手段１８からの検知信号（出力値）を入力して排気ガスの逆流（スロットルバルブ９側への排気ガスの逆流）を検出する逆流検出部１９Ａを有し、逆流検出部１９Ａにより排気ガスの逆流が検出されたときに排気還流弁１６を閉動作する。
逆流検出部１９Ａは、例えば、図５に示すように、脈動検出手段１８からの出力値が一定時間Ｓ内に基準値Ｌで、Ａ時点、Ｂ時点の２回以上検出された場合に、排気ガスの逆流の原因となる脈動が生ずると判断する。
あるいは、逆流検出部１９Ａは、例えば、図６に示すように、脈動検出手段１８からの出力値の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの偏差Ｄが設定値以上である場合に、排気ガスの逆流の原因となる脈動が生ずると判断する。
また、制御手段１９には、逆流防止制御を開始したときに、時間を計側するためのタイマ１９Ｂが備えられている。
【００１４】
次に、この実施例に係る排気還流（ＥＧＲ）制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。
図３に示すように、制御手段１９のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、排気還流（ＥＧＲ）制御の実行条件が成立したか否かを判断する（ステップＡ０２）。この排気還流制御の実行条件は、例えば、内燃機関１の回転数と負荷とがそれぞれ所定の範囲内にあるか否かである。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、排気還流制御を実行する（ステップＡ０３）。つまり、排気還流制御の実行条件が成立すると、排気還流弁１６を開動作し、排気還流制御を開始する。
そして、この排気還流制御の実行中に、逆流防止制御を実行する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４における逆流防止制御は、後述の図４において詳細に説明する。
一方、前記ステップＡ０２がＮＯの場合には、排気還流制御の実行条件が不成立であり、排気還流制御を停止する（ステップＡ０５）。
前記ステップＡ０４の処理後、又は前記ステップＡ０５の処理後は、プログラムをリターンする（ステップＡ０６）。
【００１５】
次いで、上記の図３のステップＡ０４における逆流防止制御について、図４のフローチャートに基づいて説明する。
図４に示すように、制御手段１９のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、先ず、逆流防止制御が開始し、タイマ１９Ｂがスタートし、時間の計測を開始する（ステップＢ０２）。
そして、脈動検出手段１８の吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）が検出した吸気圧力Ｐ、若しくは脈動検出手段１８の吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）が検出した吸気流量Ｍが設定値Ｌと同じか否かを判断する（ステップＢ０３）。このステップＢ０３では、吸気圧センサ（ＭＡＰセンサ）、若しくは吸気流量センサ（ＭＡＦセンサ）からなる脈動検出手段１８の出力値に基づき、この出力値が設定値Ｌと同じ値になったか否か（吸気圧力Ｐ＝設定値Ｌ？、又は吸気流量Ｍ＝設定値Ｌ？）を判定する。
このステップＢ０３がＹＥＳの場合であって、出力値（吸気圧力Ｐ又は吸気流量Ｍ）が設定値Ｌと同じ値になった場合には、カウンタＣに「１」を加算（インクリメント）する（Ｃｎ  ＝Ｃｎ−１  ＋１）（ステップＢ０４）。
このステップＢ０４の処理後、又は前記ステップＢ０３がＮＯの場合には、タイマ１９Ｂの計測した時間Ｔが設定値以上（Ｔ≧設定値）か否かを判断する（ステップＢ０５）。
このステップＢ０５がＹＥＳの場合には、排気ガスの逆流の原因となる脈動がないものと判定し、逆流防止制御を終了（エンド）とする（ステップＢ０６）。
一方、前記ステップＢ０５がＮＯの場合には、タイマ１９Ｂの計測した時間が設定値未満（Ｔ＜設定値）であって、カウンタＣが設定値以上（Ｃ≧設定値）か否かを判断する（ステップＢ０７）。
このステップＢ０７がＹＥＳの場合には、排気ガスの逆流の原因となる脈動が生ずると判断し、排気還流弁１６を閉動作する（ステップＢ０８）。
そして、このステップＢ０８の処理後、又はステップＢ０７がＮＯの場合には、タイマ２２Ｂをリセットし（ステップＢ０９）、プログラムをリターンする（ステップＢ１０）。
【００１６】
この結果、この実施例では、排気ガス還流装置１１は、排気ガスの逆流を検出する逆流検出部１９Ａを有し、逆流検出部１９Ａにより排気ガスの逆流が検出されたときに排気還流弁１６を閉動作する制御手段１９を備える。
これにより、図２に示すように、制御手段１９は、排気ガスの逆流が検出されたとき、排気還流弁１６を閉動作するため、図２に示すように、空気の逆流があっても、凝縮水を含んだ排気ガスがスロットルバルブ６の上流側へ到達することを防止できる。従って、吸気管５やスロットルバルブ６が腐食することを防止できる。また、寒冷地においては、スロットルバルブ６の凍結を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明に係る排気ガス還流装置を、各種内燃機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００１８】
１  内燃機関
２  機関本体
３  吸気分岐管
４  吸気マニホルド
５  吸気管
６  スロットルバルブ
６Ａ  スロットル軸
７  排気分岐管
８  排気マニホルド
９  排気管
１０  触媒
１１  排気ガス還流装置
１２  還流通路（ＥＧＲ通路）
１３  還流管（ＥＧＲ管）
１４  還流通路の導入口
１５  還流通路の排出口
１６  排気還流弁（ＥＧＲ弁）
１７  排気還流クーラ（ＥＧＲクーラ）
１８  脈動検出手段
１９  制御手段
１９Ａ  逆流検出部
１９Ｂ  タイマ
【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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