(57)【要約】【課題】本発明はディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に関し、ＥＧＲクーラーの異常な圧力上昇を防止して安全性を高めたＥＧＲ装置を提供することを目的とする。【解決手段】ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプとの間、または、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとエンジン吸気系との間にＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、ＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのＥＧＲガス上流側に圧力計を装着し、ＥＧＲクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、前記制御手段は圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してＥＧＲガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの吸気系と排気系との間に接続されたＥＧＲパイプと、当該ＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲクーラーと、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲバルブと、運転状況検出手段の検出値を基に、予め設定したＥＧＲ領域で上記ＥＧＲバルブを開放制御する制御手段とを備えたディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に於て、
上記ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプとの間、または、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとエンジン吸気系との間にＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、ＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのＥＧＲガス上流側に圧力計を装着し、ＥＧＲクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、
前記制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してＥＧＲガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項２】
バイパス通路と、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプとの合流部に切換えバルブを装着し、制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該切換えバルブを開閉制御して、ＥＧＲクーラー側のＥＧＲガス流路を閉鎖することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。
【請求項３】
圧力計と温度計の検出値の異常状況を報知する報知手段を備え、制御手段は、圧力計または温度計の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該報知手段を作動させることを特徴とする請求項１または請求項２記載のディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」という）の燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯＸ  ）を低減するため、従来、排ガスの一部をエンジンの吸気系に排気還流（以下、「ＥＧＲ」という）させるＥＧＲ装置が知られている。
窒素酸化物は、高温の排ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応して生成されるため、ＥＧＲ装置は、ＥＧＲによって燃焼温度を下げることによりＯ２＋Ｎ２→２ＮＯの反応を抑制して窒素酸化物の排出を低減させるものである。
【０００３】
そして、吸気系にＥＧＲさせるＥＧＲガスの温度を下げるほど、燃焼時のスモークの悪化を抑え、窒素酸化物の発生が減少することが知られている。
そこで、昨今では、エンジンの吸気系と排気系との間に接続したＥＧＲパイプに、エンジン冷却水等を冷媒とするＥＧＲクーラーを装着し、ＥＧＲパイプを流下するＥＧＲガスをこのＥＧＲクーラーで熱交換させてＥＧＲガス温度を下げる方法が広く採用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７４４１７号公報（段落番号「００１０」〜「００３０」、図１）
【特許文献２】
特開２００３−８３１７４号公報（段落番号「００１５」〜「００２３」、図１）
【特許文献３】
特開２００３−７５０９１号公報（段落番号「０００３」〜「０００８」、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、ＥＧＲ装置にＥＧＲクーラーを組み込んでＥＧＲガスの温度低下を図っているが、万が一何らかの原因でエンジンが異常燃焼してＥＧＲガス温度が上昇した場合、ＥＧＲガスと熱交換された冷却水が沸騰し、ＥＧＲクーラー内の圧力が異常に上昇してＥＧＲクーラーが破損してしまう事態が想定される。
【０００６】
また、ＥＧＲクーラーを流下するＥＧＲガスにはススが混入しているため、長期に亘る使用でＥＧＲクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こして、熱交換効率が低下してしまう虞もあった。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、ＥＧＲクーラーの異常な圧力上昇を防止して安全性の向上を図り、併せてＥＧＲクーラーの目詰まりによる熱交換効率の低下防止を図ったエンジンのＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するため、請求項１に係る発明は、エンジンの吸気系と排気系との間に接続されたＥＧＲパイプと、当該ＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲクーラーと、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプに装着されたＥＧＲバルブと、運転状況検出手段の検出値を基に、予め設定したＥＧＲ領域で上記ＥＧＲバルブを開放制御する制御手段とを備えたエンジンのＥＧＲ装置に於て、上記ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプとの間、または、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとエンジン吸気系との間にＥＧＲクーラーをバイパスするバイパス通路を接続し、当該バイパス通路と、ＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプとの分岐部に切換えバルブを装着すると共に、当該切換えバルブのＥＧＲガス上流側に圧力計を装着し、ＥＧＲクーラーの冷媒導出口に温度計を装着し、前記制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、上記切換えバルブを開閉制御してＥＧＲガスをバイパス通路へバイパスさせることを特徴とする。
【０００８】
そして、請求項２に係る発明は、請求項１記載のエンジンのＥＧＲ装置に於て、バイパス通路と、ＥＧＲクーラーよりＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプとの合流部に切換えバルブを装着し、制御手段は、圧力計と温度計のいずれか一方の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該切換えバルブを開閉制御して、ＥＧＲクーラー側のＥＧＲガス流路を閉鎖することを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２記載のエンジンのＥＧＲ装置に於て、圧力計と温度計の検出値の異常状況を報知する報知手段を備え、制御手段は、圧力計または温度計の検出値が予め設定された設定値に達したとき、当該報知手段を作動させることを特徴としている。
【０００９】
（作用）
各請求項に係る発明によれば、エンジンが予め設定したＥＧＲ領域にあるとき、制御手段は、ＥＧＲバルブを開放して排ガスの一部をＥＧＲパイプからエンジンの吸気系にＥＧＲさせる。
従って、ＥＧＲパイプを流下するＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラーで熱交換されて冷却されることとなる。
【００１０】
そして、例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼等してＥＧＲガス温度が上昇した結果、冷媒の温度が上昇して温度計で検出された検出値が設定値に達すると、或いはまた、長期に亘る使用でＥＧＲクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こすと、ＥＧＲクーラー内に導入されるＥＧＲガスの圧力が上昇するが、圧力計で検出された検出値が設定値に達すると、制御手段は、切換えバルブでＥＧＲクーラーへの流路を閉鎖すると共に、切換えバルブを作動させてバイパス通路を開放するため、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラーをバイパスしてバイパス通路へ流れ込み、バイパス通路へとバイパスしたＥＧＲガスはエンジンの吸気系にＥＧＲされることとなる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明によれば、バイパス通路へのＥＧＲガスのバイパス時に、切換えバルブがＥＧＲクーラーへのＥＧＲガス流路を遮断してＥＧＲクーラーへのＥＧＲガスの吹き返しを防止する。
そして、請求項３に係る発明によれば、バイパス通路へのＥＧＲガスのバイパス時に、制御手段は、報知手段を作動させてドライバーに異常状況を報知する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は請求項１乃至請求項３の一実施形態に係るＥＧＲ装置を示し、図に於て、１はエンジン３のインテークマニホールド５に接続された吸気通路（吸気管）、７はエンジン３のエキゾーストマニホールド９に接続された排気通路（排気管）で、吸気通路１を介して吸入空気Ａがエンジン３に流入し、排気通路７の排ガス下流側には消音器１１が装着されている。
【００１３】
そして、吸気通路１と、消音器１１より排ガス上端側の排気通路７との間にＥＧＲパイプ１３が接続されており、当該ＥＧＲパイプ１３にはＥＧＲバルブ１５が排気通路７との接続部近傍に装着されている。
ＥＧＲバルブ１５は、ＥＣＵ（制御手段）１７の指令を受けたアクチュエータ（図示せず）の駆動でＥＧＲパイプ１３のＥＧＲガス流路を開閉するもので、ＥＣＵ１７には、エンジン３に装着した図示しない回転センサと運転負荷を検出するアクスル開度センサの信号が入力されている。そして、従来と同様、ＥＣＵ１７は、両センサからのエンジン回転数とアクスル開度信号を基に、予め設定されたＥＧＲ領域（排気温度の低いエンジンの低負荷域）でアクチュエータを介してＥＧＲバルブ１５を開操作して、排ガスＧの一部をＥＧＲパイプ１３にＥＧＲさせるようになっている。
【００１４】
そして、ＥＧＲパイプ１３には、エンジン冷却水（以下、「冷却水」という）Ｗを用いた水冷式のＥＧＲクーラー１９が装着されており、従来と同様、ＥＧＲクーラー１９内の複数のチューブ（図示せず）を流下するＥＧＲガスＧ−１を、インレットパイプ２１とアウトレットパイプ（冷媒導出口）２３を介してＥＧＲクーラー１９内に導出入する冷却水Ｗで熱交換させて、ＥＧＲガス温度を下げるようになっている。
【００１５】
尚、図示するように冷却水ＷをＥＧＲクーラー１９内に導入するインレットパイプ２１はＥＧＲクーラー１９のＥＧＲガス下流側に接続され、また、冷却水ＷをＥＧＲクーラー１９から導出させるアウトレットパイプ２３はＥＧＲクーラー１９のＥＧＲガス上流側に接続されている。
また、図中、２５はＥＧＲクーラー１９をバイパスして、当該ＥＧＲクーラー１９のＥＧＲガス上流側とＥＧＲガス下流側のＥＧＲパイプ１３間を繋ぐバイパス通路で、当該バイパス通路２５とＥＧＲパイプ１３との分岐部に切換えバルブ２７，２９が装着されると共に、バイパス通路２５とＥＧＲパイプ１３との合流部に切換えバルブ３１が装着されている。
【００１６】
而して、図示するように切換えバルブ２７，３１は、夫々、ＥＧＲパイプ１３中に装着され、また、切換えバルブ２９はバイパス通路２５中に装着されており、これらは夫々、ＥＣＵ１７の指令で作動するアクチュエータ（図示せず）によって開閉動作する。
そして、既述したアウトレットパイプ２３中に、ＥＧＲ時の冷却水Ｗの温度を検出する温度計３５が装着されると共に、前記切換えバルブ２７のＥＧＲガス上流側のＥＧＲパイプ１３内に、ＥＧＲガスＧ−１の圧力を検出する圧力計３３が装着されており、これらの検出信号は前記ＥＣＵ１７に入力されている。そして、ＥＣＵ１７のメモリには、冷却水Ｗの異常温度値とＥＧＲガスＧ−１の異常圧力値が予め設定値として設定，記憶されており、ＥＣＵ１７は、ＥＧＲ開始時及び圧力計３３と温度計３５で検出された検出値のいずれもが上記設定値に達しない状態でＥＧＲが行われているときは、アクチュエータを介して切換えバルブ２７，３１を作動させてＥＧＲクーラー１９の流路を開放し、同時に切換えバルブ２９を作動させてバイパス通路２５を閉鎖させるようになっている。
【００１７】
従って、ＥＧＲされたＥＧＲガスＧ−１は、ＥＧＲパイプ１３を介して総てＥＧＲクーラー１９を流下する。
そして、例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼してＥＧＲガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でＥＧＲクーラー１９内のチューブがススで目詰まりを起こしてＥＧＲガスＧ−１に対する背圧が上昇した結果、圧力計３３や温度計３５で検出された検出値のいずれか一方が既述した設定値に達すると、ＥＣＵ１７は、アクチュエータを介して切換えバルブ２７，３１を作動させてＥＧＲクーラー１９の流路を閉鎖すると共に、切換えバルブ２９を作動させてバイパス通路２５を開放し、ＥＧＲガスＧ−１を総てバイパス通路２５へバイパスさせるようになっている。
【００１８】
また、車室内のインストルメントパネルには、既述した圧力と温度の異常状況を報知する報知手段として警報ブザー３７とランプ３９が装着されており、ＥＣＵ１７は上述の如くＥＧＲガスＧ−１をバイパス通路２５へバイパスさせると同時に、これらを作動させてドライバーにその旨を報知するようになっている。
本実施形態に係るＥＧＲ装置４１はこのように構成されているから、駆動するエンジン３がＥＧＲ領域にあるとき、ＥＣＵ１７は、ＥＧＲバルブ１５を開操作して排ガスＧの一部をＥＧＲパイプ１３からエンジン３の吸気系にＥＧＲさせる。
【００１９】
そして、ＥＣＵ１７は、ＥＧＲ開始時及び圧力計３３と温度計３５で検出された検出値のいずれもが設定値に達しない状態でＥＧＲが行われているときに、切換えバルブ２７，３１でＥＧＲクーラー１９の流路を開放し、同時に切換えバルブ２９でバイパス通路２５を閉鎖させるため、ＥＧＲされたＥＧＲガスＧ−１は、総てＥＧＲクーラー１９で熱交換されて吸気通路１へと流下する。
【００２０】
一方、既述したように例えば何らかの原因でエンジンが異常燃焼してＥＧＲガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でＥＧＲクーラー１９内のチューブがススで目詰まりを起こしてＥＧＲガスＧ−１に対する背圧が上昇した結果、圧力計３３や温度計３５で検出された検出値のいずれか一方が既述した設定値に達すると、アクチュエータを介して切換えバルブ２７，３１でＥＧＲクーラー１９の流路を閉鎖すると共に、切換えバルブ２９を作動させてバイパス通路２５を開放するため、ＥＧＲガスＧ−１は総てＥＧＲクーラー１９をバイパスしてバイパス通路２５へ流れ込む。
【００２１】
そして、バイパス通路２５へとバイパスしたＥＧＲガスＧ−１は、ＥＧＲパイプ１３との合流部で再びＥＧＲパイプ１３に流入して吸気通路１へと流下するが、このとき、切換えバルブ３１がＥＧＲクーラー１９へのＥＧＲガス流路を遮断して、ＥＧＲクーラー１９へのＥＧＲガスＧ−１の吹き返しを防止する。
また、これと同時に、ＥＣＵ１７は警報ブザー３７とランプ３９を作動させてドライバーにその旨を報知することとなる。
【００２２】
このように本実施形態は、エンジン３の異常燃焼等によってＥＧＲクーラー１９の冷却水温度が異常に上昇したり、ＥＧＲクーラー１９に流入するＥＧＲガスＧ−１の圧力が異常に上昇したときに、ＥＧＲクーラー１９をバイパスさせてＥＧＲガスＧ−１をバイパス通路２５からエンジン３の吸気系にＥＧＲさせるようにしたので、ＥＧＲクーラー１９の圧力上昇等による破損を防止することができ、ＥＧＲ装置４１の安全性を高めることが可能となった。
【００２３】
また、既述したように本実施形態は、ＥＧＲクーラー１９をバイパスさせてＥＧＲガスＧ−１をエンジン３の吸気系にＥＧＲさせる際に、警報ブザー３７とランプ３９でドライバーにその旨を報知させるように構成したので、ドライバーは異常状況を速やかに把握することが可能となって早期のメンテナンスを行うことができ、この結果、冷却効率が低下したままＥＧＲクーラー１９を使用することがなくなり、更にまた、バイパス時に切換えバルブ３１でＥＧＲガス流路を遮断することで、ＥＧＲクーラー１９へのＥＧＲガスＧ−１の吹き返しを防止することができる利点を有する。
【００２４】
尚、上記実施形態は、水冷式のＥＧＲクーラーを用いたＥＧＲ装置に本発明を適用したが、本発明は空冷式のＥＧＲクーラーを装着したＥＧＲ装置にも適用できることは勿論である。
また、上記実施形態では、バイパス通路２５のＥＧＲガス下流側をＥＧＲパイプ１３に接続したが、バイパス通路２５のＥＧＲガス下流側を吸気通路１に直接接続してもよく、斯かる実施形態によっても、上記実施形態と同様、所期の目的を達成することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、各請求項に係る発明は、エンジンの異常燃焼等によってＥＧＲガス温度が上昇したり、長期に亘る使用でＥＧＲクーラー内のチューブがススで目詰まりを起こしてＥＧＲガスに対する背圧が上昇した際に、ＥＧＲクーラーをバイパスさせてＥＧＲガスをエンジンの吸気系にＥＧＲさせるように構成したので、ＥＧＲクーラー内の圧力上昇による破損を防止してＥＧＲ装置の安全性を高めることが可能となり、また、冷却効率が低下したＥＧＲクーラーの使用を防止することができる利点を有する。
【００２６】
そして、請求項２に係る発明によれば、ＥＧＲガスのバイパス時に、ＥＧＲクーラー側のＥＧＲガス流路を切換えバルブで遮断するため、ＥＧＲクーラーへのＥＧＲガスの吹き返しを防止することができ、また、請求項３に係る発明によれば、ドライバーは報知手段によって異常状況を速やかに把握することができるため、ＥＧＲクーラーの早期のメンテナンスを行うことができる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１乃至請求項３の一実施形態に係るＥＧＲ装置の構成図である。
【符号の説明】
１  吸気通路
３  エンジン
５  インテークマニホールド
７  排気通路
９  エキゾーストマニホールド
１１  消音器
１３  ＥＧＲパイプ
１５  ＥＧＲバルブ
１７  ＥＣＵ
１９  ＥＧＲクーラー
２１    インレットパイプ
２３  アウトレットパイプ
２５  バイパス通路
２７，２９，３１  切換えバルブ
３３  圧力計
３５  温度計
３７  警報ブザー
３９  警報ランプ
４１  ＥＧＲ装置
【図１】
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