(57)【要約】【課題】エンジン停止時に吸気絞り弁の上流側に残留している排気環流分を確実に掃気し、排気凝縮水の発生を抑制する。【解決手段】スロットル弁６とインタークーラ７との間の吸気通路３から、一端がスロットル弁６の上流側に連通され、他端がエンジン房内に大気開放される掃気通路１５を分岐し、この掃気通路１５に、吸入側がスロットル弁６の上流側に連通されると共に吐出側が大気に連通される電動ポンプ１６を介装する。そして、エンジン停止時に、スロットル弁６を閉じて電動ポンプ１６を作動させることにより、エンジン運転中の低圧ＥＧＲの実施による残留ガスを確実にエンジン房内に掃気し、低圧ＥＧＲ系、特にインタークーラ７内部に排気成分を含んだ凝縮水が発生することを抑制する。【選択図】図１
2015101972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に介装された触媒で浄化された排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流系を有するエンジンの排気環流装置であって、
前記吸気通路に介装された吸気絞り弁の上流側に一端が連通され、他端が大気に開放される掃気通路と、
前記掃気通路に介装され、吸入側が前記吸気絞り弁の上流側に連通されると共に吐出側が大気に連通される電動ポンプと、
前記エンジンが停止したとき、前記吸気絞り弁を閉弁させて前記電動ポンプを作動させることにより、前記吸気絞り弁の上流側に残留する排気環流分を大気に掃気する掃気制御部と
を備えることを特徴とするエンジンの排気環流装置。
【請求項２】
前記排気環流系は、前記排気通路に介装されたターボ過給機のタービンから前記触媒を経て排出される排気の一部を、前記ターボ過給機のコンプレッサから吸気を冷却するインタークーラを介して前記吸気絞り弁の上流側に還流させる経路を有し、
前記掃気通路は、前記吸気絞り弁と前記インタークーラとの間の吸気通路から分岐されることを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気環流装置。
【請求項３】
前記掃気制御部は、前記電動ポンプを作動させた後、エンジンが始動されない場合には一定時間経過後に前記電動ポンプを停止させ、エンジンが始動される場合には前記電動ポンプを直ちに停止させて前記吸気絞り弁を開弁させることを特徴とする請求項１又は２記載のエンジンの排気環流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気の一部を吸気通路に還流させるエンジンの排気環流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ低減等を目的として、排気の一部を吸気に還流する排気還流（ＥＧＲ）装置が広く実用化されている。この排気を環流させるＥＧＲ通路として、特に、ディーゼルエンジンにおいては、排気マニホルド側から吸気マニホルド側に排気の一部を環流させる比較的高圧のＥＧＲに対して、触媒下流側の排気通路から吸気側に排気の一部を環流させる比較的低圧のＥＧＲが知られている。
【０００３】
この低圧のＥＧＲは、ターボ過給機のタービンや触媒を通過した排気を環流させるため、ガス温度が低く、ガス中に含まれる水分が凝縮して凝縮水が発生する場合がある。この凝縮水には、排気中の硫黄成分等が含まれているため、各部を腐食させて不具合が発生する虞がある。
【０００４】
このため、特許文献１には、内燃機関の停止時に、ＥＧＲ通路内のＥＧＲガスの残留量を低減する技術が開示されている。この従来技術では、内燃機関の停止前にノズルベーンの開度を小さくすることにより過給圧を上昇させてコンプレッサより下流の吸気通路内の圧力を高く保つことで、内燃機関の停止時に、吸気通路からＥＧＲ通路へ向かって高圧の空気を流し、ＥＧＲ通路内に残留していたＥＧＲガスまたは凝縮水を排気通路に押し戻すようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０９１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、単にＥＧＲ通路内に残留していたＥＧＲガスを排気通路に押し戻すだけであり、コンプレッサより下流の吸気通路に残留していたＥＧＲガスについては、確実に除去できる保証はない。
【０００７】
一般に、コンプレッサで圧縮された空気はインタークーラで冷却され、吸気絞り弁を経てエンジン内部に導入される。このため、コンプレッサからインタークーラを経て吸気絞り弁に至る通路の内部、特にインタークーラ内にＥＧＲガスが残留していると、環境条件によって凝縮水が発生する虞があり、腐食による不具合発生が懸念される。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン停止時に吸気絞り弁の上流側に残留している排気環流分を確実に掃気し、排気凝縮水の発生を抑制することのできるエンジンの排気環流装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるエンジンの排気環流装置は、排気通路に介装された触媒で浄化された排気の一部を吸気通路に還流させる排気還流系を有するエンジンの排気環流装置であって、前記吸気通路に介装された吸気絞り弁の上流側に一端が連通され、他端が大気に開放される掃気通路と、前記掃気通路に介装され、吸入側が前記吸気絞り弁の上流側に連通されると共に吐出側が大気に連通される電動ポンプと、前記エンジンが停止したとき、前記吸気絞り弁を閉弁させて前記電動ポンプを作動させることにより、前記吸気絞り弁の上流側に残留する排気環流分を大気に掃気する掃気制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンジン停止時に吸気絞り弁の上流側に残留している排気環流分を確実に掃気することができ、排気凝縮水の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンの吸排気系を示す構成図
【図２】ＥＧＲ掃気処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１において符号１は、エンジンであり、本実施の形態においてはディーゼルエンジンを示す。このエンジン１の吸気ポートには吸気マニホルド２を介して吸気通路３が接続され、排気ポートには排気マニホルド４を介して排気通路５が接続されている。
【００１３】
吸気通路３には、吸気絞り弁としてのスロットル弁６が介装され、このスロットル弁６の上流側にインタークーラ７を介してターボ過給機８のコンプレッサ８ａが介装されている。コンプレッサ８ａの上流側はエアクリーナ９に連通されており、エアインテークから取り入れられた外気がエアクリーナ９で浄化されてコンプレッサ８ａに供給され、所定の過給圧に過給されて昇温した空気がインタークーラ７で冷却されてエンジン１の筒内に導入される。
【００１４】
また、スロットル弁６とインタークーラ７との間の吸気通路３からは、後述する掃気通路１５が分岐されている。この掃気通路１５は、一端がスロットル弁６の上流側に連通され、他端がエンジン房内に大気開放されている。また、掃気通路１５には、電動ポンプ１６が介装されており、電動ポンプ１６の吸入側がスロットル弁６の上流側に連通されると共に吐出側が大気に連通されている。
【００１５】
一方、排気通路５には、ターボ過給機８のタービン８ｂが介装され、このタービン８ｂ上流側の排気通路５とスロットル弁６下流側の吸気通路３との間に、排気の一部を排気系から吸気系に環流させる排気還流通路（ＥＧＲ通路）２０が設けられている。ＥＧＲ通路２０は、浄化処理前の排気を吸気側へ環流させる通路であり、ターボ過給機８のタービン８ｂ上流側の排気通路５からスロットル弁６下流側の吸気通路３に排気の一部を環流させる高圧系のＥＧＲ通路である。このＥＧＲ通路２０には、ＥＧＲ通路２０内を流通する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ２１と、ＥＧＲ通路２０の排気流量を調整するためのＥＧＲ弁２２とが介装されている。
【００１６】
また、ターボ過給機８のタービン８ｂ下流側には、排気を浄化する排気処理装置としての触媒コンバータ１０が介装されている。触媒コンバータ１０は、例えば、主として排気中の炭化水素（ＨＣ）と一酸化炭素（ＣＯ）を触媒反応により酸化させるディーゼル用酸化触媒（Diesel Oxidation Catalyst;DOC）１０ａと、ＤＯＣ１０ａの下流側に配設されて排気中の煤やカーボンスート（Ｓｏｏｔ），可溶性有機成分（Soluble Organic Fraction;SOF），サルフェート（sulfate;SO4）等の粒子状物質（Particulate Matter;PM）を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter;DPF）１０ｂとを備えている。
【００１７】
さらに、触媒コンバータ１０の下流側は、排圧調整弁１１を介してマフラ１２から大気に連通されている。触媒コンバータ１０と排圧調整弁１１との間には、触媒コンバータ１０で浄化された排気の一部を吸気側に還流するＥＧＲ通路３０が設けられている。ＥＧＲ通路３０は、触媒コンバータ１０で浄化処理された排気の一部を吸気側へ環流させる低圧系のＥＧＲ通路であり、ＥＧＲ通路３０内を流通する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ３１と、ＥＧＲ通路３０の排気流量を調整するためのＥＧＲ弁３２とを介して、ターボ過給機８のコンプレッサ８ａ上流側に連通されている。
【００１８】
尚、排圧調整弁１１は、低圧ＥＧＲを実施する場合に弁開度を調整して差圧を発生させ、ＥＧＲ通路３０にＥＧＲガスを導入するための制御弁である。
【００１９】
次に、エンジン１の電子制御系について説明する。エンジン１に備えられる各センサ類からの信号やアクチュエータ類の駆動信号は電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって処理され、エンジン１の運転が制御される。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェイス等からなるマイクロコンピュータを中心として、その他、Ａ／Ｄ変換器、タイマ、カウンタ、各種ロジック回路等の周辺回路を含んで構成されている。
【００２０】
ＥＣＵ５０への信号を出力するセンサ類としては、エアクリーナ９の直下流に配設されて吸入空気量を計測する吸入空気量センサ４０、エンジン１の冷却水通路に臨まされて冷却水温を検出する水温センサ４１、クランク軸の回転位置を検出するクランク角センサ４２、アクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルペダルセンサ４３、触媒コンバータ１０の上下流に配設されて排気温度を検出する温度センサ４４，４５、その他、図示しない各種センサ類がある。
【００２１】
また、ＥＣＵ５０によって駆動されるアクチュエータ類としては、スロットル弁６の開度を調整して吸気量（新気量）及び吸気管内圧を制御するスロットルアクチュエータ４６、排圧調整弁１１、電動ポンプ１６、ＥＧＲ弁２２，３２、その他、エンジン１の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁やターボ過給機８の過給圧を制御するためのアクチュエータ等の図示しない各種アクチュエータ類がある。
【００２２】
更に、ＥＣＵ５０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信プロトコルに基づく車内ネットワーク（図示せず）に接続されている。この車内ネットワークには、ＥＣＵ５０の他、変速機を制御するトランスミッションＥＣＵ、ブレーキを制御するブレーキＥＣＵ等の複数のＥＣＵが接続されており、互いにデータを送受信して各種情報を共有する。
【００２３】
ＥＣＵ５０は、エンジン運転状態を検出する上述の各種センサ類からの信号、車内ネットワークを介して入力される各種制御情報に基づいて、燃料噴射制御、吸気制御、過給圧制御等の各種エンジン制御を、各種アクチュエータ類を駆動して実行し、エンジン１の運転状態を最適状態に維持する。また、ＥＣＵ５０は、所定の運転領域において、ＥＧＲ弁２２，３２を介してＥＧＲ制御を実行し、排気ガスの一部を吸気系に還流させて筒内で再燃焼させることで、排気エミッションの低減を図るようにしている。
【００２４】
本実施の形態においては、ターボ過給機８のタービン８ｂ上流側からスロットル弁６下流側に排気の一部を環流させる高圧ＥＧＲ系に加え、触媒コンバータ１０で浄化された排気の一部をターボ過給機８のコンプレッサ８ａからインタークーラ７を介してスロットル弁６上流側に環流させる低圧ＥＧＲ系を備えている。低圧ＥＧＲは、高圧ＥＧＲに比較して低圧で大量のＥＧＲが可能であるが、低圧ＥＧＲ系のＥＧＲ通路３０を流れるＥＧＲガスは、ターボ過給機８のタービン８ｂや触媒コンバータ１０を通過した後の排気であるため、高圧ＥＧＲ系のＥＧＲガスに比べてガス温度が低い。
【００２５】
特に、低圧ＥＧＲのＥＧＲガスが通過するインタークーラ７内では、エンジン停止後の雰囲気温度とインタークーラ７内の温度との温度差によって内部の残留排気成分が結露し、凝縮水が発生し易い。このような凝縮水が発生すると、凝縮水に含まれる硫黄等の成分により、インタークーラ７更にはターボ過給機８のコンプレッサ８ａに腐食や孔食等を生じさせ、寿命低下を引き起こす原因となる。
【００２６】
このため、ＥＣＵ５０は、エンジン停止後、低圧ＥＧＲの残留ガスを電動ポンプ１６によってエンジン房内に掃気する処理（ＥＧＲ掃気処理）を実行する掃気制御部としての機能を有している。以下、ＥＣＵ５０によるＥＧＲ掃気処理について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２７】
このＥＧＲ掃気処理は所定の時間周期で実行され、最初のステップＳ１でエンジン１が停止しているか否かを判断する。エンジン停止の判断は、例えば、クランク角センサ４２からの信号に基づくエンジン回転数が０のとき、エンジン停止と判断する。エンジン１が運転中である場合には、本処理を抜け、エンジン１が停止している場合、ステップＳ１からステップＳ２へ進む。
【００２８】
ステップＳ２では、停止前のエンジン運転中に低圧ＥＧＲが実施された経験が有るか否かを調べる。低圧ＥＧＲの実施経験の有無は、例えば、低圧ＥＧＲ系のＥＧＲ通路３０に介装されたＥＧＲ弁３２の作動履歴を調べることで判断することができる。ＥＧＲ弁３２の作動履歴がなく、低圧ＥＧＲが実施されていない場合には、本処理を抜け、ＥＧＲ弁３２の作動履歴がなく、低圧ＥＧＲが実施されていると判断される場合には、ステップＳ２からステップＳ３へ進む。
【００２９】
ステップ３では、スロットルアクチュエータ４６を駆動してスロットル弁６を閉弁させ、吸気通路３の吸気マニホルド２側を遮断する。そして、ステップＳ４でスロットル弁６とインタークーラ７との間に設置されている電動ポンプ１６を作動させ、インタークーラ７内の残留ＥＧＲガスを掃気通路１５からエンジン房内に掃気する。このとき、電動ポンプ１６の作動時間を計時するため、タイマもスタートさせる。
【００３０】
尚、電動ポンプ１６は、エンジン運転中は作動停止とされており、ポンプ停止中は掃気通路１５を閉状態に保持しているが、掃気通路１５の電動ポンプ１６吸入側に開閉弁を設け、電動ポンプ１６の作動時にのみ開弁するようにしても良い。また、電動ポンプ１６の能力、エンジン特性、及び低圧ＥＧＲ系の管路構成にもよるが、電動ポンプ１６による残留ＥＧＲガスの掃気時には、ＥＧＲ弁３２を開弁させておき、ＥＧＲ通路３０のＥＧＲクーラ３１内を掃気することも可能である。
【００３１】
その後、ステップＳ５において、エンジン始動か否かを調べる。エンジン始動か否かは、例えばスタータ信号の有無によって調べ、スタータ信号が無い場合には、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、電動ポンプ１６を作動させてから一定時間が経過したか否かを調べる。一定時間は、管路内の残留ＥＧＲガスをほぼ排出することのできる時間であり、電動ポンプ１６の排気能力や管路容積等を考慮して設定される。
【００３２】
そして、ステップＳ６において電動ポンプ１６を作動させてから未だ一定時間が経過していない場合には、本処理を抜ける。その後、一定時間が経過すると、ステップＳ６からステップＳ７へ進み、電動ポンプ１６を停止させる。そして、ステップＳ８でスロットル弁６を開弁させ、また、低圧ＥＧＲの実施経験をクリアして、本処理を抜ける。
【００３３】
一方、ステップＳ５において、エンジン始動（スタータ信号有り）の場合には、ステップＳ５でステップＳ７へジャンプし、電動ポンプ１６を作動させてから一定時間が経過していなくとも直ちに電動ポンプ１６を停止させる。そして、ステップＳ８でスロットル弁６を開弁させ、また、低圧ＥＧＲの実施経験をクリアする。その結果、スタータの回転によってエンジンが始動する。
【００３４】
このように本実施の形態においては、エンジン停止後に、スロットル弁６とインタークーラ７との間に設置されている電動ポンプ１６を作動させるため、残留ＥＧＲガスを確実に掃気することができる。これにより、低圧ＥＧＲ系、特にインタークーラ７内部に排気成分を含んだ凝縮水が発生することを抑制することができ、腐食等による不具合発生を防止することが可能となる。
【００３５】
尚、本実施の形態においては、高圧系のＥＧＲと低圧系のＥＧＲとを備える例について説明したが、本発明は、高圧系のＥＧＲを廃止して低圧系のＥＧＲのみを備えるシステムにも適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  エンジン
３  吸気通路
５  排気通路
６  スロットル弁（吸気絞り弁）
７  インタークーラ
８  ターボ過給機
８ａ  コンプレッサ
８ｂ  タービン
１０  触媒コンバータ
１５  掃気通路
１６  電動ポンプ
３０  ＥＧＲ通路
５０  電子制御装置
【図１】
2015101972.tif 000003
【図２】
2015101972.tif 000004