(57)【要約】【課題】安価でメンテナンスの必要のないインテークバルブデポジット低減装置を提供する。【解決手段】熱交換器１６の上流側の排気マニホールド１５に連通した第１のＥＧＲ通路２１と、熱交換器１６の下流側の排気マニホールド１５に連通した第２のＥＧＲ通路２２と、吸気マニホールド１２に連通した通路２４とから構成されるＥＧＲ通路を備える。第１のＥＧＲ通路２１及び第２のＥＧＲ通路２２は、三方弁２３において合流している。制御ユニット２６は、エンジン回転数Ｎｅ及び室内設定温度Ｔｒと室内吸込温度Ｔｍとの温度差ΔＴに基づいて中負荷領域であるか否かを判定し、この中負荷領域でＧＨＰ用エンジン５が運転している場合、制御ユニット２６が三方弁２３を作動させ、第１のＥＧＲ通路２１が選択される。【選択図】図２
2005307825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の空気調和回路のコンプレッサーを駆動するエンジンに用いられ、
前記エンジンの排気通路に設けられた熱交換器と、
前記熱交換器の上流側の前記排気通路と前記エンジンの吸気通路とを連通しうる第１のＥＧＲ通路、及び前記熱交換器の下流側の前記排気通路と前記エンジンの前記吸気通路とを連通しうる第２のＥＧＲ通路を有するＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記第１のＥＧＲ通路及び前記第２のＥＧＲ通路のいずれか一方を選択し、前記吸気通路と連通させる通路切替手段と、
前記通路切替手段を作動させる制御ユニットと、
前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、
前記室内の空気温度を検出する温度センサと、
前記室内の温度を設定するための室内温度設定手段と
を備え、
前記制御ユニットは、
前記回転数センサによって検出された前記エンジンの回転数と、
前記温度センサによって検出された前記室内の温度及び前記室内温度設定手段によって設定された前記室内の設定温度間の温度差と
に基づいて中負荷領域であるか否かを判定し、この中負荷領域で前記エンジンが運転している場合に、前記第１のＥＧＲ通路を選択し前記吸気通路と連通させるように前記通路切替手段を作動させることを特徴とするインテークバルブデポジット低減装置。
【請求項２】
前記吸気通路に、前記吸気通路の吸入空気圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御ユニットは、前記中負荷領域を
前記回転数センサによって検出される前記エンジンの回転数と、
前記圧力センサによって検出される前記吸気通路の吸入空気圧力と
に基づいて判定することを特徴とする請求項１に記載のインテークバルブデポジット低減装置。
【請求項３】
前記吸気通路に、前記吸気通路の吸入空気量を検出するエアフローメータを備え、
前記制御ユニットは、前記中負荷領域を、
前記エンジンの回転数を検出する前記エンジンの回転数と、
前記エアフローメータによって検出される前記吸気通路の吸入空気量と
に基づいて判定することを特徴とする請求項１に記載のインテークバルブデポジット低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インテークバルブデポジット低減装置に係り、とくに、ＥＧＲガスを用いてインテークバルブのデポジットを低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）空調システムは、エンジンによってコンプレッサーを駆動させる空調システムであり、モータによりコンプレッサーを駆動する空調システムと比較して消費電力が格段に少ないといった利点がある。また、ＧＨＰに用いられるエンジンの排熱を利用することによって暖房効率をさらに向上することもできる。
【０００３】
しかし、このＧＨＰ用エンジンでは、インテークバルブ傘部にオイルが付着してデポジットとなって堆積し、空気量不足やデポジットの噛み込みによるエンジンの能力低下を引き起こし、エンジン失火に至る場合がある。
これは、ＧＨＰ用エンジンの運転特性に起因している。一般に、ＧＨＰ用エンジンは、運転領域を、低負荷運転、中負荷運転、高負荷運転に区分した場合、中負荷運転が長時間継続する。低負荷運転ではインテークバルブの表面温度が比較的低く、空気に同伴されるオイルは凝縮されるため、インテークバルブ傘部にデポジットとして堆積されにくい。また、高負荷運転ではインテークバルブの表面温度が比較的高く、付着したオイルは蒸発又は焼却されるため、デポジットとして堆積されにくい。一方、中負荷運転では、低負荷運転時のようにオイルが凝縮されないためにインテークバルブ傘部に付着しやすく、高負荷運転のように付着したオイルが蒸発又は焼却されないためにデポジットとして堆積されてしまう。このため、中負荷運転が長時間継続するＧＨＰ用エンジンにおいては、インテークバルブの傘部にオイルがデポジットとして堆積しやすくなる。
【０００４】
これを防止するために、従来は、ブローバイガス経路中に設けたフィルタによって、ブローバイガスからオイル分を分離し、吸気系へのオイル戻り量を低減したり、バルブを回転させることによって、バルブフェース部及びバルブシート部におけるデポジットの噛み込みや堆積を防止すること等が行われてきた。また、特許文献１には、ノッキング防止やＮＯｘ低減のため、ＥＧＲガスの温度が極度に上がり過ぎないように、ＥＧＲ通路の途中に冷却装置が設置されている発明が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１６６９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ブローバイガス経路中にフィルタを設けたり、バルブを回転させたりするためには更なる装置を必要とし、その装置のメンテナンスも必要になるといった問題があった。
また、特許文献１に開示されているＥＧＲ装置は、中負荷運転時に高温のＥＧＲガスを循環させるものではないため、インテークバルブ傘部にオイルがデポジットとして堆積することを防止する効果がない。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、安価でメンテナンスの必要のないインテークバルブデポジット低減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】
【０００８】
この発明に係るインテークバルブデポジット低減装置は、室内の空気調和回路のコンプレッサーを駆動するエンジンに用いられ、エンジンの排気通路に設けられた熱交換器と、熱交換器の上流側の排気通路とエンジンの吸気通路とを連通しうる第１のＥＧＲ通路、及び熱交換器の下流側の排気通路とエンジンの吸気通路とを連通しうる第２のＥＧＲ通路を有するＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路に設けられ、第１のＥＧＲ通路及び第２のＥＧＲ通路のいずれか一方を選択し、吸気通路と連通させる通路切替手段と、通路切替手段を作動させる制御ユニットと、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、室内の空気温度を検出する温度センサと、室内の温度を設定するための室内温度設定手段とを備え、制御ユニットは、回転数センサによって検出されたエンジンの回転数と、温度センサによって検出された室内の温度及び室内温度設定手段によって設定された室内の設定温度間の温度差とに基づいて中負荷領域であるか否かを判定し、この中負荷領域でエンジンが運転している場合に、第１のＥＧＲ通路を選択し吸気通路と連通させるように通路切替手段を作動させることを特徴とする。
エンジンの運転が、インテークバルブにオイルがデポジットとして堆積しやすい中負荷領域である場合に、高温のＥＧＲガスをエンジンの吸気通路に戻すことにより、インテークバルブにオイルが付着しても、ＥＧＲガスの熱によって蒸発・燃焼されるため、デポジットとして堆積することを防止できる。
【０００９】
また、吸気通路に、吸気通路の吸入空気圧力を検出する圧力センサを備え、制御ユニットが、中負荷領域を、回転数センサによって検出されるエンジンの回転数と、圧力センサによって検出される吸気通路の吸入空気圧力とに基づいて判定するようにしてもよい。
さらに、吸気通路に、吸気通路の吸入空気量を検出するエアフローメータを備え、制御ユニットが、中負荷領域を、回転数センサによって検出されるエンジンの回転数と、エアフローメータによって検出される吸気通路の吸入空気量とに基づいて判定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、エンジンの回転数及び室内の設定温度と室内の温度との温度差に基づいて中負荷領域であるか否かを判定し、この中負荷領域でエンジンが運転している場合に、高温のＥＧＲガスをエンジンの吸気通路に戻すようにしたため、インテークバルブにオイルが付着しても、ＥＧＲガスの熱によって蒸発・燃焼させ、デポジットとして堆積することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置を備えたＧＨＰ用エンジンを含むＧＨＰ空調システムの全体構成を示す。このＧＨＰ空調システムは、室内ユニット１と室外ユニット２とから構成されている。室外ユニット２は、室外熱交換器３、コンプレッサー４、ＧＨＰ用エンジン５、排ガス熱交換器６及び二重管熱交換器７から構成されている。室内ユニット１と室外ユニット２とは、配管８によって接続されている。
室内ユニット１には、室内の空気温度に相当する室内吸込温度Ｔｍを検出する温度センサ１１が設置されている。また、室内ユニット１が設けられた室内には室内温度を設定するための室内温度設定手段である操作パネル１８が設けられ、室内ユニット１に接続されている。
ＧＨＰ用エンジン５によってコンプレッサー４が駆動され、冷媒が配管８を循環する。室内ユニット１から吸気された室内の冷気９は、室内ユニット１内で、冷媒が凝縮される際に発生する熱を得て暖気１０となって室内に放出される。凝縮された冷媒は、室外ユニット２内の室外熱交換器３で気化される際に周囲から熱を得る。さらにＧＨＰ用エンジン５の排熱を排ガス熱交換器６に移動させ、その熱を二重管熱交換器７によって冷媒に移動させる。このようにして室外ユニット２内で熱を得た冷媒が、再び室内ユニット１に循環することで、室内空気が昇温される。
【００１２】
図２に、この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置の全体構成を示す。ＧＨＰ用エンジン５の吸気マニホールド１２には、キャブレタ１３を介してエアクリーナー１４が接続されると共に、排気マニホールド１５には、熱交換器１６を介してマフラー１７が接続されている。
【００１３】
また、排気マニホールド１５と吸気マニホールド１２とを連通するＥＧＲ通路２０が設けられている。ＥＧＲ通路２０は、熱交換器１６の上流側の排気マニホールド１５に連通した第１のＥＧＲ通路２１と、熱交換器１６の下流側の排気マニホールド１５に連通した第２のＥＧＲ通路２２と、吸気マニホールド１２に連通した通路２４とから構成されている。第１のＥＧＲ通路２１と第２のＥＧＲ通路２２とは、通路切替手段である三方弁２３において合流し、三方弁２３から吸気マニホールド１２までは１つの通路２４で構成されている。通路２４には、ＥＧＲガス流量を調整するためのＥＧＲバルブ２５が設けられている。
【００１４】
さらに、ＧＨＰ用エンジン５には、エンジン回転数を検出する回転数センサ１９が設けられており、この回転数センサ１９、操作パネル１８、温度センサ１１、三方弁２３及びＥＧＲバルブ２５が制御ユニット２６に電気的に接続されている。
【００１５】
次に、この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置の動作を説明する。
空調システムの電源をＯＮにしてＧＨＰ用エンジン５を始動させ、図１に示される操作パネル１８によって、室内設定温度Ｔｒを設定する。また、室内吸込温度Ｔｍが、温度センサ１１によって検出される。
ＧＨＰ用エンジン５が始動すると、図２に示されるように、エアクリーナー１４を通過した空気はキャブレタ１３で燃料と混合し、その混合気が吸気マニホールド１２からＧＨＰ用エンジン５に吸気され燃焼される。燃焼された排気ガスは、排気マニホールド１５に排気され、熱交換器１６によって冷却された後、マフラー１７を通って排気される。排気マニホールド１５に排気された排ガスの一部は、三方弁２３の切り替えによって、第１のＥＧＲ通路２１または第２のＥＧＲ通路２２のいずれか一方を通り、ＥＧＲバルブ２５によって流量を調整されて、吸気マニホールド１５に戻される。
尚、三方弁２３の切り替え及びＥＧＲバルブ２５の開度調整については、制御ユニット２６が、回転数センサ１９によって検出されたエンジン回転数Ｎｅ及び操作パネル１８によって設定された室内設定温度Ｔｒと温度センサ１１によって検出された室内吸込温度Ｔｍとの温度差ΔＴに基づいて制御を行う。
【００１６】
制御ユニット２６には、図３に示されるような、エンジン回転数Ｎｅ及び温度差ΔＴからなるＧＨＰエンジン５の運転領域マップが組み込まれている。
ＧＨＰエンジン５は、最低エンジン回転数Ｎｍｉｎから最高エンジン回転数Ｎｍａｘの間で、温度差ΔＴに応じて、図３に示される斜線領域で運転される。この領域を、低負荷領域、中負荷領域、高負荷領域に区分する。この実施の形態において判断される中負荷領域とは、エンジン回転数Ｎｅが、最高エンジン回転数Ｎｍａｘの１／２〜２／３の範囲にあり、かつΔＴ１〜ΔＴ２で表される温度差ΔＴによって囲まれる斜線部分のことを示す。
【００１７】
次に、図４のフローチャートを用いて、この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置の制御方法を説明する。
空調システムの電源をＯＮにして、操作パネル１８によって設定された室内設定温度Ｔｒを制御ユニット２６が検知する（ステップＳ１）。次に、温度センサ１１により検出された室内吸込温度Ｔｍを制御ユニット２６が検知する（ステップＳ２）。これらの情報を基に、制御ユニット２６が温度差ΔＴ（＝Ｔｒ−Ｔｍ）を算出する（ステップＳ３）。続いて、回転数センサ１９により検出されたエンジン回転数Ｎｅを制御ユニット２６が検知する（ステップＳ４）。制御ユニット２６に組み込まれたＧＨＰ用エンジン５の運転領域マップを基に、制御ユニット２６が、温度差ΔＴ及びエンジン回転数ＮｅからＧＨＰ用エンジン５の運転が中負荷領域であるかどうかを判断する（ステップＳ５）。
ステップＳ５において、ＧＨＰ用エンジン５の運転が中負荷領域であると判断された場合、制御ユニット２６が三方弁２３を第１のＥＧＲ通路２１側に切り替え（ステップＳ６）、ＥＧＲバルブ２５の開度を決定してＥＧＲ流量を調整する（ステップＳ７）。その後、再びステップＳ１に戻り、制御が継続される。
【００１８】
一方、ステップＳ５において、ＧＨＰ用エンジン５の運転が中負荷領域でないと判定された場合、制御ユニット２６が三方弁２３を第２のＥＧＲ通路２２側に切り替える（ステップＳ８）。続いて、ＧＨＰ用エンジン５の運転状態からＮＯｘ低減の必要性が判断され（ステップＳ９）、ＮＯｘ低減の必要性がある場合には、制御ユニット２６がＥＧＲバルブ２５の開度を決定してＥＧＲ流量を調整し（ステップＳ１０）、ＮＯｘ低減の必要性がない場合には、制御ユニット２６がＥＧＲバルブ２５を閉止する（ステップＳ１１）。この後、再びステップＳ１に戻り、制御が継続される。
【００１９】
このように、室内設定温度Ｔｒと室内吸込温度Ｔｍとの温度差ΔＴ及びエンジン回転数Ｎｅから、ＧＨＰ用エンジン５の運転が中負荷領域であるかどうかを判定し、中負荷領域の場合には、高温のＥＧＲガスが吸気マニホールド１２に循環されるため、インテークバルブの傘部にオイルが付着しても蒸発・燃焼させることができ、デポジットとして堆積するのを防止することができる。
また、このインテークバルブデポジット低減装置は、一般的に使用されているＥＧＲシステムを改良したものであり、排気ガスの熱を利用するものであることから、新たなシステム構成や熱源が不要であるため、メンテナンスの必要性がなく永続的な使用が可能であり、コストも低く抑えることができる。
さらに、高温のＥＧＲガスにより、中負荷領域でのポンプ損失が低減して燃費が向上する。
【００２０】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るインテークバルブデポジット低減装置について説明する。
この発明の実施の形態２に係るインテークバルブデポジット低減装置は、実施の形態１に対して、室内設定温度Ｔｒと室内吸込温度Ｔｍとの温度差ΔＴの代わりに、吸気マニホールド１２の吸入空気圧力を利用するようにしたものである。
図５に示されるように、吸気マニホールド１２に圧力センサ３０が設置されている。
【００２１】
この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置の制御方法は、図６に示されるように、図４に示したフローチャートに対して、ステップＳ１〜Ｓ３の代わりに、圧力センサ３０が吸気マニホールド１２の吸入空気圧力を検出するようにしたものであり（ステップ２１）、その他は実施の形態１と同様である。
この場合、制御ユニット２６に組み込まれているＧＨＰ用エンジン５の運転領域マップは、図３における縦軸を吸気マニホールド１２の吸入空気圧力にしたものとなる。
このような制御方法でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るインテークバルブデポジット低減装置について説明する。
この発明の実施の形態３に係るインテークバルブデポジット低減装置は、実施の形態１に対して、温度差ΔＴの代わりに、吸気マニホールド１２の吸入空気量を利用するようにしたものである。
図７に示されるように、吸気マニホールド１２にエアフローメータ３１が設置されている。
【００２３】
この実施の形態に係るインテークバルブデポジット低減装置の制御方法は、図８に示されるように、図４に示したフローチャートに対して、ステップＳ１〜Ｓ３の代わりに、エアフローメータ３１が吸気マニホールド１２の吸入空気量を検出するようにしたものであり（ステップ３１）、その他は実施の形態１と同様である。
この場合、制御ユニット２６に組み込まれているＧＨＰ用エンジン５の運転領域マップは、図３における縦軸を吸気マニホールド１２の吸入空気量にしたものとなる。
このような制御方法でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
尚、実施の形態１〜３では、ＧＨＰ用エンジンを用いて説明を行ったが、ＧＨＰ用エンジンに限定されるものではなく、自動車の車室内の空気調和回路に用いられるコンプレッサーを駆動するエンジンについても、このインテークバルブデポジット低減装置を適用することができる。
【００２５】
また、実施の形態１〜３において、エンジン回転数Ｎｅの代わりに、燃料噴射量を用いて中負荷領域を判定してもよい。この場合、最大燃料噴射量の１／２〜２／３の範囲にあり、かつ温度差ΔＴ、吸入空気圧力、吸入空気量の特定範囲を中負荷領域と判定する。
中負荷領域を判定する他の実施の形態として、エンジンスロットル開度のみで判定してもよい。この場合、最大スロットル開度の４０〜８０％の範囲を中負荷領域と判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態に係るＧＨＰの全体構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るインテークバルブデポジット低減装置の全体構成を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るインテークバルブデポジット低減装置に用いられるＧＨＰエンジンの運転領域マップである。
【図４】実施の形態１におけるインテークバルブデポジット低減装置の制御を説明するフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係るインテークバルブデポジット低減装置の全体構成を示す図である。
【図６】実施の形態２におけるインテークバルブデポジット低減装置の制御を説明するフローチャートである。
【図７】実施の形態３に係るインテークバルブデポジット低減装置の全体構成を示す図である。
【図８】実施の形態３におけるインテークバルブデポジット低減装置の制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
５  ＧＨＰ用エンジン、１１  温度センサ、１２  吸気マニホールド、１５  排気マニホールド、１６  熱交換器、１８  操作パネル、１９  回転数センサ、２０  ＥＧＲ通路、２１  第１のＥＧＲ通路、２２  第２のＥＧＲ通路、２３  三方弁、２４  通路、２５  ＥＧＲバルブ、２６  制御ユニット、３０  圧力センサ、３１  エアフローメータ。
【図１】
2005307825.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005307825.tif 000005
【図４】
2005307825.tif 000006
【図５】
2005307825.tif 000007
【図６】
2005307825.tif 000008
【図７】
2005307825.tif 000009
【図８】
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