(57)【要約】【課題】  排気熱交換器内に付着したＳＯＦを容易な手段により除去することのできる排気熱交換装置を提供する。【解決手段】  ＥＧＲバルブ１４により第２ＥＧＲ通路４が遮断されてＥＧＲが実施されていないときに、第１切替弁８により冷却水導入通路６を遮断し且つ第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４遮断且つバイパス通路５連通位置に切り替える構成としている。これにより、ＥＧＲが実施されていないときには、ＥＧＲクーラ２内に冷却水は流れずに、排気のみが通過する。しかも、ＥＧＲ非実施状態はエンジン１６の高負荷時でもあり、排気温度が高い状態である。このため、ＥＧＲクーラ２のインナーフィン２０３の温度が上昇し、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦは蒸発して排気とともに排気熱交換器から流出するので、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦを、容易な手段で効果的に除去することができる。【選択図】        図1
2005133580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、
エンジンの排気管から前記排気熱交換器へ前記排気を導入するための排気導入通路と、
前記排気熱交換器から流出する前記排気をエンジンの吸気管へ導入するための排気流出通路と、
前記排気流出通路と前記排気管とを連通する排気バイパス通路と、
前記排気流出通路の連通および前記排気バイパス通路の遮断と前記排気流出通路の遮断および前記排気バイパス通路の連通とを切り替える第２切替弁と、
前記排気流出通路途中の前記排気熱交換器と前記吸気管との間に設けられ前記排気流出通路を流れる前記排気の流量を調整する制御弁と、
前記排気熱交換器へ前記冷却流体を導入し排出するための冷却流体通路と、
前記冷却流体通路途中に設けられ前記冷却流体通路の連通・遮断を切り替える第１切替弁とを備える排気熱交換装置であって、
所定の条件が成立し、且つ前記制御弁により前記排気流出通路が遮断され、且つエンジンの運転状態が所定領域にある時において、前記第１切替弁により前記冷却流体通路を遮断し且つ前記第２切替弁を前記排気流出通路の遮断および前記排気バイパス通路の連通側に切り替えることを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項２】
前記所定の条件とは、前記排気通路の前記排気熱交換器前後における差圧が所定値を超えた時、前記排気通路の前記排気熱交換器前後における差圧の初期値からの上昇分が所定値を超えた時、初期化以降における特定の運転条件におけるエンジン運転時間の積算値が所定値を超えた時、エンジンの運転時間が所定値を超えた時、および車両走行距離が所定値を超えた時、のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の排気熱交換装置。
【請求項３】
エンジンの運転領域の前記所定領域は、高回転速度且つ高トルク発生領域であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気熱交換装置。
【請求項４】
前記第１切替弁は前記冷却流体通路の前記排気熱交換器よりも上流側に配置され、
前記排気熱交換器内における冷却流体通路である冷却流体ギャラリと大気との連通・遮断を切り替える第３切替弁を備え、
前記第１切替弁が前記冷却流体通路を遮断するとそれに連動して前記第３切替弁を作動させて所定時間だけ前記冷却流体ギャラリを大気に連通させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気熱交換装置。
【請求項５】
前記所定時間とは、前記冷却流体ギャラリ内が空気でほぼ満たされるのに要する時間であることを特徴とする請求項４に記載の排気熱交換装置。
【請求項６】
エンジンから排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、
前記排気熱交換器へ前記排気を導入し排出するための排気通路と、
前記排気通路途中に設けられ前記排気通路を流れる前記排気の流量を調整する制御弁と、
前記排気熱交換器へ前記冷却流体を導入し排出するための冷却流体通路と、
前記冷却流体通路途中に設けられ前記冷却流体通路の連通・遮断を切り替える第１切替弁とを備える排気熱交換装置であって、
所定の条件が成立し、且つ前記制御弁を前記排気が通過中であるときに、前記第１切替弁により前記冷却流体通路を遮断することを特徴とする排気熱交換装置。
【請求項７】
前記所定の条件とは、前記排気通路の前記排気熱交換器前後の差圧の初期値からの上昇分が所定値を超えた時、初期化以降における特定の運転条件におけるエンジン運転時間の積算値が所定値を超えた時、エンジンの運転時間が所定値を超えた時、および車両走行距離が所定値を超えた時、のいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の排気熱交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換装置に関するもので、ＥＧＲ（排気再循環）システムにおける排気を冷却する排気熱交換装置（ＥＧＲクーラ）に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲクーラは、ＥＧＲ用の排気を冷却することにより、排気ガス中のＥＧＲの効果、すなわち排気中の窒素酸化物の低減効果を高めるものであり、一般的に、エンジン冷却水を利用してＥＧＲ用の排気を冷却するものである。
【０００３】
ＥＧＲによりＮＯｘの生成が抑制される理由としては、シリンダ内の空気の一部が、排気中のＣＯ２、Ｈ２Ｏなどと置き換わることにより気体の熱容量が増大し、これにより燃焼ガスの温度上昇が抑えられること、および空気過剰率が低下する、つまり吸気中の酸素濃度が低下することによりＮＯＸ生成が抑制されることが挙げられる。
【０００４】
ところで、エンジンの排気中には、ＮＯｘ、ＣＯ２等のほかに、粒子状物質（Ｐａｔｉｃｕｒａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒｓ、以降ＰＭと書く）が含まれている。ＰＭは、直径が数ミクロン以下の粒子であり、主にＳＯＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｆｒａｃｔｉｏｎ、可溶有機成分）、Ｓｏｏｔ（すす、いわゆる黒煙）およびサルフェート（ＳＯ２／ＳＯ３）＋結合水の三つの成分から構成されている。一般に、ＳＯＦとＳｏｏｔがその大部分を占め、サルフェート＋結合水はわずかである。ＳＯＦは未燃燃料や潤滑油からなり粘性を有しており、固体表面への付着力が大きい。一方、Ｓｏｏｔは、燃焼により生成された炭素の重合体であり、固定への付着力は小さい。サルフェートは燃料中に含まれる微量の硫黄分の燃焼によるものである。
【０００５】
ＥＧＲクーラ内を排気が通過する際に、上述のＰＭが放熱フィンに付着することがある。ＰＭは熱伝導性が低いため、放熱フィンにＰＭが付着・堆積すると、フィンを介しての排気から冷却水への放熱量減少、つまり冷却性能の低下や、ＥＧＲクーラ内排気通路断面積が減小して圧力損失が増大することによるＥＧＲ流量減少等の問題が発生する。
【０００６】
この問題を防止するためには、放熱フィンへＰＭを付着・堆積させない、あるいは付着したＰＭを速やかに除去することが必要となる。たとえば、排気熱交換装置のフィン上に、ルーバを排気流れ下流に行くほどフィンからの距離が大きくなるように略三角形上に形成し、且つ、組を成す二枚のルーバを「ハ」字状に並べた状態で、排気流れに沿い複数組設けることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
これにより、排気流れを二枚のルーバ間に引き込むような縦渦（排気流れ方向に対して直交する面内で回転する渦）を発生させ、それにより、フィン表面近傍の排気流速を高めてフィン表面に付着したＰＭを吹き飛ばせるので、ＰＭがフィンに堆積することを防止できる。
【特許文献１】特開２００３−１０６７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の排気熱交換装置においては、ＰＭ中のＳｏｏｔに関しては、これを容易に吹き飛ばしせるので、堆積防止が可能であるが、粘性を有するＳＯＦに関しては、一旦フィンへ付着すると、それを吹き飛ばすことは困難である。また、フィンに付着したＳＯＦが接着剤的に作用し、そこへＳｏｏｔが付着するため、ＰＭの堆積量が増加するという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、フィンに付着したＳＯＦを容易な手段により除去することのできる排気熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の排気熱交換装置は、エンジンから排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、エンジンの排気管から排気熱交換器へ前記排気を導入するための排気導入通路と、排気熱交換器から流出する排気をエンジンの吸気管へ導入するための排気流出通路と、排気流出通路と排気管とを連通する排気バイパス通路と、排気流出通路の連通および排気バイパス通路の遮断と、排気流出通路の遮断および排気バイパス通路の連通とを切り替える第２切替弁と、排気流出通路途中の排気熱交換器と吸気管との間に設けられ排気流出通路を流れる排気の流量を調整する制御弁と、排気熱交換器へ冷却流体を導入し排出するための冷却流体通路と、冷却流体通路途中に設けられ冷却流体通路の連通・遮断を切り替える第１切替弁とを備える排気熱交換装置であって、所定の条件が成立し、且つ制御弁により排気流出通路が遮断され、且つエンジンの運転状態が所定領域にある時において、第１切替弁により冷却流体通路を遮断し且つ第２切替弁を排気流出通路の遮断および排気バイパス通路の連通側に切り替える構成としている。
【００１１】
上述の構成において、制御弁により排気流出通路が遮断されているとき、つまり排気熱交換器内を排気が通過していないときに、第１切替弁により冷却流体通路を遮断し且つ第２切替弁を切り替えて排気流出通路を遮断し且つ排気バイパス通路を連通させると、冷却流体は、排気熱交換器内を通過せずに排気熱交換器内に滞留し、且つ排気が排気熱交換器内を通過して排気管へ流出していく。すなわち、排気熱交換器内において、冷却流体の流速が０となるため排気・冷却流体間の熱伝達率が低下して排気熱交換器のフィン部から冷却流体へ伝達される熱量は減少する一方、排気から排気熱交換器のフィン部へ伝達される熱量は増加する。
【００１２】
このため、排気が有する熱により排気熱交換器のフィン部の温度が上昇し、フィン部に付着しているＳＯＦは蒸発して排気とともに排気熱交換器から流出する。これにより、フィン部に付着しているＳＯＦを除去することができる。
【００１３】
このように、フィン部に付着したＳＯＦを除去することにより、ＳＯＦを介してＳｏｏｔがフィンに付着することも防止できるので、フィン部へのＰＭ堆積を防止して、排気熱交換器の冷却性能の低下および圧力損失増大を防止できる。
【００１４】
また、本発明の請求項１に記載の排気熱交換装置では、制御弁により排気流出通路が遮断されているとき、つまりＥＧＲを実施していない時に、第１切替弁および第２切替弁を切り替えてＳＯＦ除去している。したがって、ＥＧＲに影響を及ぼす、すなわちエンジンの排気エミッションに影響を及ぼすこと無しに、排気熱交換装置内に堆積したＳＯＦを除去することができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の排気熱交換装置は、所定の条件とは、排気通路の排気熱交換器前後における差圧が所定値を超えた時、排気通路の排気熱交換器前後の差圧の初期値からの上昇分が所定値を超えた時、初期化以降における特定の運転条件におけるエンジン運転時間の積算値が所定値を超えた時、エンジンの運転時間が所定値を超えた時、および車両走行距離が所定値を超えた時、のいずれかである構成としている。
【００１６】
一般に、流体通路の連通・遮断用弁を動かすアクチュエータとしては、電磁ソレノイドあるいは電動機等の電気式アクチュエータが用いられており、ＳＯＦ除去作動のために第１切替弁および第２切替弁の切り替えるためには電力が必要である。
【００１７】
ＳＯＦ除去作動により消費される電力を最小限度に抑えるためには、ＳＯＦ除去作動の頻度を低くすることが有効である。すなわち、ＳＯＦ除去作動を、排気熱交換器内へＳＯＦが堆積することに起因する冷却性能の低下度合い、あるいは排気熱交換器の圧力損失の増大度合いが許容範囲を超えた時に実施することが望ましい。
【００１８】
このため、排気熱交換器内におけるＳＯＦ堆積量を何らかの手段により検出し、それに基づいてＳＯＦの除去作動を実施する必要がある。すなわち、ＳＯＦ堆積量に関わる検出値が許容範囲を超えた時である所定の条件が成立した時にＳＯＦの除去作動を実施すればよい。
【００１９】
排気熱交換器内にＰＭが堆積するに連れて排気熱交換器の圧力損失は増大するので、排気通路の排気熱交換器前後の差圧は増大する。したがって、排気通路の排気熱交換器前後における差圧を測定する、つまり排気通路の排気熱交換器入口付近および排気熱交換器出口付近の圧力をそれぞれ測定し、これらの差として差圧を算出し、それに基づいて排気熱交換器内に堆積しているＰＭ量を推定することができる。
【００２０】
この、排気通路の排気熱交換器前後における差圧に基づくＰＭ堆積量の推定方法は２種類の方法がある。
【００２１】
一方は、算出した差圧から直接ＰＭ量を推定する方法である。この場合、ＳＯＦの除去作動は、排気熱交換器前後における差圧が所定値に達する度に実施されるので、排気熱交換器内へのＰＭ堆積に起因する圧力損失の最大値、言い換えると排気熱交換器を通過する排気流量の最大変動分（減少分）は常に一定値に維持される。
【００２２】
他方は、算出した差圧と排気通路の排気熱交換器前後の差圧の初期値、つまりＳＯＦが堆積していない状態、たとえばエンジン完成直後あるいはＳＯＦ除去作動実施直後における差圧との差、すなわち差圧の上昇分を算出し、この差圧上昇分から排気熱交換器内に堆積しているＰＭ量を推定する方法である。この場合、エンジン完成直後あるいはＳＯＦ除去作動実施以降におけるＰＭ堆積量を、より正確に推定することができる。
【００２３】
また、ＰＭ中におけるＳＯＦとＳｏｏｔの構成割合はエンジンの運転条件のよって異なっている。一般的には、高負荷時にはＳｏｏｔが多く低負荷時にはＳＯＦが多い。このため、エンジンの特定の運転条件、つまりＳＯＦの排出量が多い運転条件、たとえば低負荷運転時間を測定すればその積算値に基づいてＳＯＦの堆積量を推定することができる。したがって、初期化以降、つまりＳＯＦ除去動作実施直後からのＳＯＦの排出量が多い運転条件、たとえば低負荷運転時間を測定して積算すれば、その積算値から、排気熱交換器内に堆積しているＳＯＦ量を推定することができる。
【００２４】
以上説明した、３種類の、排気熱交換器内におけるＳＯＦ堆積量推定手段、すなわち、排気通路の排気熱交換器前後の差圧を測定しそれに基づく２種類の方法、およびエンジンの特定の運転条件、たとえばＳＯＦの排出量が多い運転条件における積算時間法によれば、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量をある程度正確に推定することができる。
【００２５】
また、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量は、当然ながらエンジンの運転時間の経過にともなって増加する。したがって、エンジンの運転時間、あるいはエンジンの運転時間にほぼ比例関係にある車両の走行距離のいずれかを算出することによっても、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量を概略推定することが可能である。
【００２６】
したがって、以上説明した、５つのＳＯＦ堆積量推定手段のいずれかによりＳＯＦ堆積量を算出し、その算出値がＳＯＦ堆積量の許容値に達した時点においてＳＯＦ除去作動を実施すれば、ＳＯＦ除去作動の所要電力を最小としつつ、ＳＯＦ堆積による排気熱交換器の冷却性能の低下および排気熱交換器の圧力損失の増大を防止することができる。
【００２７】
なお、以上説明した、５つのＳＯＦ堆積量推定手段のいずれか一つを採用してもよいし、５つのＳＯＦ堆積量推定手段の中の複数種類を併用してもよい。
【００２８】
本発明の請求項３に記載の排気熱交換装置は、エンジンの運転領域の所定領域は、高トルク発生領域である構成としている。
【００２９】
一般に、ＥＧＲ、つまり排気再循環はＮＯｘ低減に効果があるものの、エンジンが高負荷状態、すなわち高トルク発生状態にある時は、ＥＧＲにより燃焼が悪化してＰＭが増加する傾向にある。したがって、通常は、エンジンの高トルク発生領域においてはＥＧＲを行わない。
【００３０】
また、エンジンの高トルク発生領域、言い換えると燃料流量が多い領域においては、排気温度が高い。
【００３１】
このため、エンジンの運転領域が高トルク発生領域にあるとき、すなわちＥＧＲを実施していないとき、高温の排気を排気熱交換器内に流すことにより、排気熱交換器内部に堆積したＳＯＦをより確実に蒸発させて排気熱交換器内から除去することができる。
【００３２】
本発明の請求項４に記載の排気熱交換装置は、第１切替弁は冷却流体通路の排気熱交換器よりも上流側に配置され、排気熱交換器内における冷却流体通路である冷却流体ギャラリと大気との連通・遮断を切り替える第３切替弁を備え、第１切替弁が冷却流体通路を遮断するとそれに連動して第３切替弁を作動させて所定時間だけ冷却流体ギャラリを大気に連通させる構成としている。
【００３３】
この構成によれば、第３切替弁を作動させて所定時間だけ冷却流体ギャラリを大気に連通させることにより、冷却流体ギャラリ内に空気を導入することができる。
【００３４】
一般に、冷却流体は、冷却能力を高めるために熱容量の大きい流体、たとえば水が用いられている。水の熱容量は空気の熱容量よりはるかに大きいので、ＳＯＦ除去作動中において、排気熱交換器の冷却流体ギャラリ内に空気を導入すれば、排気熱交換器のフィン部から外部への放熱量を減少させてフィン部の温度を効果的に高めることができる。これにより、排気熱交換器内部に堆積したＳＯＦを確実に蒸発させて排気熱交換器内から除去することができる。
【００３５】
この場合、本発明の請求項５に記載の排気熱交換装置のように、第３切替弁の切り替え時間、すなわち、冷却流体ギャラリを大気に連通させる時間を、冷却流体ギャラリ内が空気でほぼ満たされるのに要する時間とすれば、冷却流体ギャラリ内の冷却流体を完全に空気に置き換え且つエンジンの冷却流体回路内に混入する空気量を必要最小限度にすることができる。したがって、排気熱交換器内のフィン部の温度を効果的に高めて、排気熱交換器内部に堆積したＳＯＦを確実に蒸発させて排気熱交換器内から除去することができ、且つエンジンの冷却水回路内に混入する空気量を必要最小限度として、エンジン本体の冷却性能に関する影響を最小にすることができる。
【００３６】
本発明の請求項６に記載の排気熱交換装置は、エンジンから排出される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換器と、排気熱交換器へ排気を導入し排出するための排気通路と、排気通路途中に設けられ排気通路を流れる排気の流量を調整する制御弁と、排気熱交換器へ冷却流体を導入し排出するための冷却流体通路と、冷却流体通路途中に設けられ冷却流体通路の連通・遮断を切り替える第１切替弁とを備える排気熱交換装置であって、所定の条件が成立し、且つ制御弁を排気が通過中であるときに、第１切替弁により冷却流体通路を遮断する構成としている。
【００３７】
上述の構成において、制御弁を排気が通過中であるとき、つまり排気熱交換器内を排気が通過中であるときに、第１切替弁により冷却流体通路を遮断すると、冷却流体は、排気熱交換器内を通過せずに排気熱交換器内に滞留する。言い換えると、排気熱交換器内における冷却流体の流速が０となり、排気・冷却流体間の熱伝達率が低下する。このため、排気が有する熱により排気熱交換器のフィン部の温度が上昇し、フィン部に付着しているＳＯＦは蒸発して排気とともに排気熱交換器から流出する。これにより、フィン部に付着しているＳＯＦを除去することができる。
【００３８】
このように、フィン部に付着したＳＯＦを除去することにより、ＳＯＦを介してＳｏｏｔがフィンに付着することも防止できるので、フィン部へのＰＭ堆積を防止して、排気熱交換器の冷却性能の低下および圧力損失増大を防止できる。
【００３９】
本発明の請求項７に記載の排気熱交換装置は、所定の条件とは、排気通路の排気熱交換器前後の差圧の初期値からの上昇分が所定値を超えた時、初期化以降における特定の運転条件におけるエンジン運転時間の積算値が所定値を超えた時、エンジンの運転時間が所定値を超えた時、および車両走行距離が所定値を超えた時、のいずれかである構成としている。
【００４０】
一般に、流体通路の連通・遮断用弁を動かすアクチュエータとしては、電磁ソレノイドあるいは電動機等の電気式アクチュエータが用いられており、ＳＯＦ除去作動のために第１切替弁および第２切替弁の切り替えるためには電力が必要である。
【００４１】
ＳＯＦ除去作動により消費される電力を最小限度に抑えるためには、ＳＯＦ除去作動の頻度を低くすることが有効である。すなわち、ＳＯＦ除去作動を、排気熱交換器内へＳＯＦが堆積することに起因する冷却性能の低下度合い、あるいは排気熱交換器の圧力損失の増大度合いが許容範囲を超えた時に実施することが望ましい。
【００４２】
このため、排気熱交換器内におけるＳＯＦ堆積量を何らかの手段により検出し、それに基づいてＳＯＦの除去作動を実施する必要がある。すなわち、ＳＯＦ堆積量に関わる検出値が許容範囲を超えた時である所定の条件が成立した時にＳＯＦの除去作動を実施すればよい。
【００４３】
排気熱交換器内にＰＭが堆積するに連れて排気熱交換器の圧力損失は増大するので、排気通路の排気熱交換器前後の差圧は増大する。したがって、排気通路の排気熱交換器前後における差圧を測定する、つまり排気通路の排気熱交換器入口付近および排気熱交換器出口付近の圧力をそれぞれ測定し、これらの差として差圧を算出し、それに基づいて排気熱交換器内に堆積しているＰＭ量を推定することができる。
【００４４】
この、排気通路の排気熱交換器前後における差圧に基づくＰＭ堆積量の推定方法は２種類の方法がある。
【００４５】
一方は、算出した差圧から直接ＰＭ量を推定する方法である。この場合、ＳＯＦの除去作動は、排気熱交換器前後における差圧が所定値に達する度に実施されるので、排気熱交換器内へのＰＭ堆積に起因する圧力損失の最大値、言い換えると排気熱交換器を通過する排気流量の最大変動分（減少分）は常に一定値に維持される。
【００４６】
他方は、
また、算出した差圧と排気通路の排気熱交換器前後の差圧の初期値、つまりＳＯＦが堆積していない状態、たとえばエンジン完成直後あるいはＳＯＦ除去作動実施直後における差圧との差、すなわち差圧の上昇分を算出し、この差圧上昇分から排気熱交換器内に堆積しているＰＭ量を推定する方法である。この場合、エンジン完成直後あるいはＳＯＦ除去作動実施以降におけるＰＭ堆積量を、より正確に推定することができる。
【００４７】
また、ＰＭ中におけるＳＯＦとＳｏｏｔの構成割合はエンジンの運転条件のよって異なっている。一般的には、高負荷時にはＳｏｏｔが多く低負荷時にはＳＯＦが多い。このため、エンジンの特定の運転条件、つまりＳＯＦの排出量が多い運転条件、たとえば低負荷運転時間を測定すればその積算値に基づいてＳＯＦの堆積量を推定することができる。したがって、初期化以降、つまりＳＯＦ除去動作実施直後からのＳＯＦの排出量が多い運転条件、たとえば低負荷運転時間を測定して積算すれば、その積算値から、排気熱交換器内に堆積しているＳＯＦ量を推定することができる。
【００４８】
以上説明した、３種類の、排気熱交換器内におけるＳＯＦ堆積量推定手段、すなわち、排気通路の排気熱交換器前後の差圧を測定しそれに基づく２種類の方法、およびエンジンの特定の運転条件、たとえばＳＯＦの排出量が多い運転条件における積算時間法によれば、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量をある程度正確に推定することができる。
【００４９】
また、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量は、当然ながらエンジンの運転時間の経過にともなって増加する。したがって、エンジンの運転時間、あるいはエンジンの運転時間にほぼ比例関係にある車両の走行距離のいずれかを算出することによっても、ＰＭ、ＳＯＦの堆積量を概略推定することが可能である。
【００５０】
したがって、以上説明した、５つのＳＯＦ堆積量推定手段のいずれかによりＳＯＦ堆積量を算出し、その算出値がＳＯＦ堆積量の許容値に達した時点においてＳＯＦ除去作動を実施すれば、ＳＯＦ除去作動の所要電力を最小としつつ、ＳＯＦ堆積による排気熱交換器の冷却性能の低下および排気熱交換器の圧力損失の増大を防止することができる。
【００５１】
なお、以上説明した、５つのＳＯＦ堆積量推定手段のいずれか一つを採用してもよいし、５つのＳＯＦ堆積量推定手段の中の複数種類を併用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の一実施形態による排気熱交換装置を、自動車用エンジンに搭載されるＥＧＲシステム１に適用した場合を例に図に基づいて説明する。
【００５３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による排気熱交換装置が適用されるＥＧＲシステム１の全体構成を説明する模式図である。
【００５４】
図２は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１のＥＧＲクーラ２の断面図である。
【００５５】
図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００５６】
図４は、図２中のＩＶ‐ＩＶ線断面図である。
【００５７】
図５は、ＥＧＲクーラ２のインナーフィン２０３の斜視図である。
【００５８】
図６は、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１における、エンジン１６の燃料噴射量Ｑ（負荷）と回転速度Ｎの関係を示すグラフであり、縦軸に燃料噴射量Ｑを、横軸に回転速度Ｎを示す。図６において、曲線Ｆは、各回転速度Ｎにおける最大噴射量Ｑｍａｘを示す。また、図６において、領域ＥはＥＧＲ実施領域を、領域ＤはＥＧＲ非実施領域を示している。すなわち、エンジン１６の運転中において、回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図６中の領域Ｅ内にあるときはＥＧＲが実施され、回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図６中の領域Ｄ内にあるときはＥＧＲが非実施となる。また、図５において、Ｎｉはアイドル回転、Ｎｍａｘは定格回転を示す。
【００５９】
ＥＧＲシステム１は、図１に示すように、エンジン１６の排気管１８と吸気管１７とを第１ＥＧＲ通路３、ＥＧＲクーラ２および第２ＥＧＲ通路４を介して連通させることにより、エンジンの排気の一部を吸気管１７に導入してエンジン１６のシリンダ（図示せず）内に吸入させるものである。そして、ＥＧＲクーラ２内に、第１ＥＧＲ通路３、第２ＥＧＲ通路４を介して排気を流し、且つ冷却水導入通路６、冷却水流出通路７を介して冷却水を流し、排気と冷却水との間で熱交換を行い、冷却されて低温になった排気を第２ＥＧＲ通路４を介して吸気管１７に導入している。
【００６０】
以下、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１の構成について図２〜５を用いて説明する。
【００６１】
ＥＧＲクーラ２は、図２に示すように、内部に冷却流体ギャラリである冷却水ギャラリ２０２が形成されるケース２０１と、ケース２０１の両端を閉塞するコアプレート２１０と、ケース２０１内部に配され、両端がコアプレート２１０に支持され且つ内部にインナーフィン２０３を備える複数本の排気チューブ２１１と、排気チューブ２１１と連通し、ケース２０１の両端に接続される排気導入ジョイント部２０６および排気流出ジョイント部２０７とから形成される。
【００６２】
ＥＧＲクーラ２の内部は、高温の排気・冷却水が通過するので、ケース２０１、コアプレート２０８、排気チューブ２１１、インナーフィン２０３、排気導入ジョイント部２０６、排気流出ジョイント部２０７は、耐熱性、耐食性に優れる材料、たとえばステンレス鋼等から形成されている。
【００６３】
エンジン１６から排出される排気は、図２に示すように、ケース２０１の一端側に設けられる排気導入ジョイント部２０６からＥＧＲクーラ２内、つまり排気チューブ２１１内に流入し、冷却水ギャラリ２０２を通過する冷却水と熱交換し、ケース２０１の他端側に設けられる排気流出ジョイント部２０７からＥＧＲクーラ２外へ流出する。
【００６４】
ＥＧＲクーラ２における排気通路２０８を形成する排気チューブ２１１は、一対のプレートが対向接合することにより扁平な直方体状に形成されており、その内部にはインナーフィン２０３が配されている。インナーフィン２０３は、排気チューブ２１１内を細流路に区画形成するよう折曲成形されている。インナーフィン２０３の排気チューブ２１１の壁面と接合される壁面には、図５に示すように、排気ガス流れ下流側となるにつれて高くなる略三角形状のルーバ２０９が形成されている。また、排気チューブ２１１の排気流れ上流側部位には、冷却水の沸騰を抑制するリブ２１２が形成されている。
【００６５】
また、エンジン１６からの冷却水は、図４中にて矢印で示すように、ケース２０１の側壁面に設けられる冷却水導入パイプ部２０４からＥＧＲクーラ２内、つまり排気チューブ２１１の外側空間内である冷却水ギャラリ２０２に流入し、排気チューブ２１１内の排気通路２０８を通過する排気と熱交換し、ケース２０１の上壁面に設けられる冷却水排出パイプ部２０５からＥＧＲクーラ２外へ流出する。
【００６６】
このように構成されたＥＧＲクーラ２の排気通路２０８を排気が流れると、一対のルーバ２０９の外側から内側に向かって回転する渦が発生し、また、一対のルーバ２０９とその外側の縦壁部２０３ｂ間において排気の流速は下流側に向かうほど加速される。これらの、渦と流速増大により、水平部２０３ａおよび縦壁部２０３ｂに付着堆積したＰＭ、特にＳｏｏｔは吹き飛ばされてＥＧＲクーラ２から外へ流出する。
【００６７】
エンジン１６の排気管１８からＥＧＲクーラ２へ排気を導入するための排気導入通路である第１ＥＧＲ通路３が、図１に示すように、排気管１８とＥＧＲクーラ２の排気導入ジョイント部２０６とを連通している。
【００６８】
ＥＧＲクーラ２から流出する排気をエンジン１６の吸気管１７へ導入するための排気流出通路である第２ＥＧＲ通路４が、図１に示すように、ＥＧＲクーラ２の排気流出ジョイント部２０７と吸気管１７とを連通している。
【００６９】
第２ＥＧＲ通路４と排気管１８とを連通する排気バイパス通路であるバイパス通路５が図１に示すように設けられている。
【００７０】
第２ＥＧＲ通路４とバイパス通路５の分岐点には、図１に示すように、第２切替弁９が設けられている。第２切替弁９は、第２ＥＧＲ通路４の連通とバイパス通路５の遮断と、第２ＥＧＲ通路４の遮断とバイパス通路５の連通を切り替えるものである。第２切替弁９としては、たとえば、ステッピングモータあるいはリニアソレノイド等を動力源として作動する三方弁等が用いられる。
【００７１】
また、第２ＥＧＲ通路４の第２切替弁よりも下流側（吸気管１７側）には、図１に示すように、第２ＥＧＲ通路４を経て吸気管１７に導入される排気流量を調整する制御弁であるＥＧＲバルブ１４が設けられている。ＥＧＲバルブ１４としては、たとえば、ステッピングモータあるいはリニアソレノイド等を動力源として作動するポペット弁等が用いられている。これは、全閉位置および全開位置のほかに、全閉位置−全開位置間の任意の位置に保持可能な構造のものであり、吸気管１７に導入される排気流量を、０から、最大流量までの間を連続的に制御することができる。
【００７２】
第１ＥＧＲ通路３のＥＧＲクーラ２の排気導入ジョイント部２０６近傍には、図１に示すように、圧力センサ１１が、排気圧力を検出可能に取り付けられている。
【００７３】
第２ＥＧＲ通路４のＥＧＲクーラ２の排気流出ジョイント部２０７近傍には、図１に示すように、圧力センサ１２が、排気圧力を検出可能に取り付けられている。
【００７４】
ＥＧＲクーラ２へエンジン１６の冷却水を導入し排出するための冷却流体通路であり、ＥＧＲクーラ２へ冷却水を導入するための冷却水導入通路６が、図１に示すように、エンジン１６とＥＧＲクーラ２の冷却水導入パイプ部２０４とを連通している。
【００７５】
また、ＥＧＲクーラ２からエンジン１６の冷却水を導入し排出するための冷却流体通路であり、ＥＧＲクーラ２から流出する冷却水をエンジン１６側にもどすための冷却水流出通路７が、図１に示すように、ＥＧＲクーラ２の冷却水流出パイプ部２０５とエンジン１６側とを連通している。
【００７６】
冷却水導入通路６の途中には、図１に示すように、冷却水導入通路６の連通・遮断を切り替える第１切替弁８が設けられている。第１切替弁８としては、たとえば、ステッピングモータあるいはリニアソレノイド等を動力源として作動する二方弁等が用いられる。第１切替弁８は、全閉位置および全開位置のどちらかに切り替えるものでもよいし、全閉位置および全閉位置−全開位置間の任意の位置に保持可能な構造のものでもよい。
【００７７】
ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２には、冷却水ギャラリ２０２と大気との連通・遮断を切り替える第３切替弁１０が設けられている。詳しくは、第３切替弁１０は、冷却水ギャラリ２０２と大気とを連通する通気管１３の途中に設けられている。第３切替弁としては、たとえば、ソレノイド等を動力源として作動する二方弁等が用いられる。また、通気管１３は、ＥＧＲクーラ２がエンジンあるいは自動車に搭載された状態で一番上方に位置する冷却水ギャラリ２０２に接続している。
【００７８】
次に、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１の電気回路構成について、図１の模式図に基づいて説明する。
【００７９】
本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１は、コントローラ１５により制御されている。コントローラ１５は、たとえば、マイクロコンピュータ等から構成されている。
【００８０】
コントローラ１５は、図１に示すように、常時バッテリ２０に接続されている。また、コントローラ１５には、イグニッションスイッチ１９が、そのＯＮ／ＯＦＦを検出可能に接続されている。また、コントローラ１５には、圧力センサ１１、１２が接続されている。また、コントローラ１５には、第１切替弁８、第２切替弁９、第３切替弁１０およびＥＧＲバルブ１４が接続されている。さらに、コントローラ１５には、エンジンの回転速度を検出する回転センサ２１およびエンジンの負荷を検出する負荷センサ２２が接続されている。ここで、負荷センサ１８として、たとえば、エンジン１の燃料噴射量センサ（図示せず）、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ（図示せず）、スロットルバルブの回動位置を検出するスロットルセンサ（図示せず）等を用いることが可能である。
【００８１】
次に、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１の作動について、特に本発明のＥＧＲシステム１の特徴である第１切替弁８、第２切替弁９および第３切替弁１０の作動および効果を中心に説明する。
【００８２】
（１）ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値未満の時。
【００８３】
この場合、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８に堆積しているＳＯＦ量が少なく、ＥＧＲクーラ２を通って吸気管１７に導入される排気流量の減少度合い、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力の減少度合いが許容範囲内にある。
【００８４】
したがって、ＥＧＲシステム１において、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御のみを実施する。
【００８５】
すなわち、第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動し、第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４連通且つバイパス通路５遮断側に駆動し、第３切替弁１０を遮断側に駆動する。さらに、エンジン１６の運転条件、つまり回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑに基づいてＥＧＲバルブ１４を駆動して開閉状態を制御する。
【００８６】
エンジン１６の運転条件である回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｅ内にあるときは、ＥＧＲバルブ１４を駆動してＥＧＲを実施する。すなわち、第２ＥＧＲ通路４を経て吸気管１７に導入される排気流量が、そのときのエンジン１６の運転条件において定められた流量となるようにＥＧＲバルブ１４を制御する。ここで、エンジン１６の運転条件毎に定められた吸気管１７に導入される排気流量、つまりＥＧＲ流量は、たとえばマップデータとしてコントローラ１５内の記憶素子（図示せず）に記憶されている。
【００８７】
一方、回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｄ内にあるときは、コントローラ１５はＥＧＲを停止する。すなわち、ＥＧＲバルブ１４を駆動して遮断位置とし、吸気管１７に導入される排気流量を０とする。
【００８８】
（２）ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値に達した時。
【００８９】
この場合、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８に堆積しているＳＯＦ量が増加して、ＥＧＲクーラ２を通って吸気管１７に導入される排気流量の減少度合い、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力の減少度合いが許容限度に達したことを意味する。
【００９０】
したがって、ＥＧＲシステム１において、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御およびＳＯＦ除去制御を実施する。
【００９１】
先ず、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｅ内にあるときは、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御を実施する。すなわち、第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動し、第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４連通且つバイパス通路５遮断側に駆動し、第３切替弁１０を遮断側に駆動し、さらに第２ＥＧＲ通路４を経て吸気管１７に導入される排気流量が、そのときのエンジン１６の運転条件において定められた流量となるようにＥＧＲバルブ１４を制御する。
【００９２】
次に、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｄ内にあるときは、コントローラ１５はＥＧＲを停止しＳＯＦ除去制御を開始する。
【００９３】
すなわち、ＥＧＲバルブ１４を駆動して遮断位置として吸気管１７に導入される排気流量を０とする。続いて、第１切替弁８を冷却水導入通路６遮断側に駆動し、第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４遮断且つバイパス通路５連通側に駆動する。さらに、第３切替弁１０を連通側に駆動する。これにより、エンジン１６の排気は、排気管１８から、排気導入通路３、ＥＧＲクーラ２、第２切替弁９、バイパス通路５を経て再び排気管１８に合流して流れる。一方、ＥＧＲクーラ２への冷却水の流入は停止し、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内に滞留する冷却水が冷却水流出通路７からエンジン１６側へと吸引されると同時に、通気管１３を通って空気が入れ替わりに冷却水ギャラリ２０２内に流入する。そして、第３切替弁１０が連通側に駆動されてから所定時間が経過すると、コントローラ１５は第３切替弁１０を再び遮断側に駆動する。ここで、所定時間、つまり第３切替弁が連通側に駆動されている時間とは、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内がほぼ空気で満たされるまでの時間であり、予めコントローラ１５に設定されている。第３切替弁１０が連通側に駆動されてから所定時間が経過して再び遮断側に駆動された時点で、ＥＧＲクーラ２において、冷却水ギャラリ２０２内が空、つまり空気で満たされ、且つ排気通路２０８を排気が流れる状態となっている。
【００９４】
これにより、ＥＧＲクーラ２において、排気はほとんど冷却されず、インナーフィン２０３の温度が上昇するので、インナーフィン２０３に堆積しているＳＯＦが蒸発してインナーフィン２０３から除去され、排気とともにＥＧＲクーラ２外へ流出する。したがって、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８の通気抵抗、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力はＳＯＦが堆積してない時の状態に復帰する。それと同時に、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８前後における排気差圧も、初期値、すなわちＳＯＦが堆積してない状態における値に復帰する。
【００９５】
ここで、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｄ内にあるとき、言い換えるとＥＧＲ制御を実施しない時は、一般には、エンジン１６が高負荷時、つまりシリンダ（図示せず）に供給される燃料噴射量が多い時である。したがって、エンジン１６の排気温度が高いので、インナーフィン２０３の温度を確実に高めて、堆積しているＳＯＦを効果的に蒸発させることができる。
【００９６】
そして、上述したＳＯＦ除去制御開始後所定時間が経過すると、コントローラ１５は、ＳＯＦ除去制御を停止し、再びＥＧＲ制御を開始する。つまり、第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動し、第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４連通且つバイパス通路５遮断側に駆動するとともに、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑ応じて、ＥＧＲバルブ１４を駆動する。また、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内の空気は、冷却水とともに、冷却水ギャラリ２０２の外へ流出し、ラジエータ（図示せず）のアッパータンク（図示せず）に滞留し、やがてラジエータキャップ（図示せず）のリリーフバルブ（図示せず）から外部へ放出される。
【００９７】
ここで、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１におけるＳＯＦ除去作動継続時間は、堆積しているＳＯＦのほとんど全てが確実に蒸発しきるような時間であり、予めコントローラ１５に設定されている。
【００９８】
また、ＳＯＦ除去作動継続中、つまり、ＥＧＲバルブ１４が遮断位置、第１切替弁８が冷却水導入通路６遮断位置、第２切替弁９が第２ＥＧＲ通路４遮断且つバイパス通路５連通位置にある時に、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｅ内、すなわちＥＧＲ実施領域に遷移した場合は、コントローラ１５は、直ちにＳＯＦ除去作動中止してＥＧＲ制御を開始する。すなわち、第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動し、第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４連通且つバイパス通路５遮断側に駆動するとともに、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑ応じて、ＥＧＲバルブ１４を駆動する。そして、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図５中の領域Ｄ内に遷移すると、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御を中止して再びＳＯＦ除去作動を開始する。ＳＯＦ除去作動時間の合計時間が、上述したコントローラ１５に予め設定されている所定時間に達すると、コントローラ１５は、ＳＯＦ除去作動を停止してＥＧＲ制御を開始する。
【００９９】
以上まとめると、一旦ＳＯＦ除去作動を開始すると、コントローラ１５は、ＳＯＦ除去作動時間の合計時間が、上述したコントローラ１５に予め設定されている所定時間に達するまでは、ＳＯＦ除去作動を継続する。その間、エンジン１６運転条件が、ＥＧＲ実施領域に入ると、その都度ＳＯＦ除去作動中止してＥＧＲ制御を優先して実施する。これにより、ＥＧＲ制御がＳＯＦ除去作動により影響を受けることを抑制できるので、ＥＧＲ制御によるエンジン１６の排気浄化機能（ＮＯｘ低減機能）を正常に維持することができる。
【０１００】
以上説明した、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１においては、ＥＧＲバルブ１４により第２ＥＧＲ通路４が遮断されてＥＧＲが実施されていないときに、第１切替弁８により冷却水導入通路６を遮断し且つ第２切替弁９を第２ＥＧＲ通路４遮断且つバイパス通路５連通位置に切り替える構成としている。
【０１０１】
従来の排気熱交換装置においては、排気熱交換器（ＥＧＲクーラ）内において、フィン上に排気通路に突き出すようにルーバを略三角形上に形成し、それにより、排気流れを二枚のルーバ間に引き込むような縦渦（排気流れ方向に対して直交する面内で回転する渦）を発生させ、フィン表面近傍の排気流速を高めている。この場合、フィン表面に堆積したＰＭのうち粘着力の小さいＳｏｏｔを加速された排気流れによりフィン表面から剥離させ吹き飛ばして除去することができるが、粘着力の大きいＳＯＦは除去することが困難であった。
【０１０２】
これに対して、本発明の第1実施形態によるＥＧＲシステム１においては、上述の構成により、ＥＧＲバルブ１４により第２ＥＧＲ通路４が遮断されてＥＧＲが実施されていないときには、ＥＧＲクーラ２内に冷却水は流れずに、排気のみが通過する。しかも、ＥＧＲ非実施状態はエンジン１６の高負荷時でもあり、排気温度が高い状態である。このため、ＥＧＲクーラ２のインナーフィン２０３の温度が上昇し、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦは蒸発して排気とともに排気熱交換器から流出する。これにより、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦを効果的に除去することができる。
【０１０３】
したがって、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦを容易な手段により除去することのできるＥＧＲシステム１を実現することができる。
【０１０４】
また、本発明の第1実施形態によるＥＧＲシステム１においては、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２に、冷却水ギャラリ２０２と大気との連通・遮断を切り替える第３切替弁１０が設けるとともに、ＳＯＦ除去作動開始と同時に、第３切替弁１０を駆動して冷却水ギャラリ２０２と大気とを所定時間だけ連通させて、ＳＯＦ除去作動中において、冷却水ギャラリ２０２を空気で満たしている。
【０１０５】
空気の熱容量は、水の熱容量よりもはるかに小さい。したがって、ＳＯＦ除去作動中のＥＧＲクーラ２内において、排気から冷却水ギャラリ２０２への放熱量を減少させることができ、これにより、インナーフィン２０３の温度を効果的に高めて、インナーフィン２０３に付着しているＳＯＦを確実に除去することができる。
【０１０６】
なお、以上説明した、本発明の第1実施形態によるＥＧＲシステム１においては、ＳＯＦ除去作動をコントローラ１５に予め設定されている所定時間だけ実施する構成としているが、これに替えて、ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値に達する時点まで実施する構成としてもよい。この場合、ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧の所定値とは、たとえば、ＥＧＲクーラ２内にＰＭがほとんど堆積していないときの排気差圧、つまり初期値とすればよい。
【０１０７】
また、以上説明した、本発明の第1実施形態によるＥＧＲシステム１においては、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２に、冷却水ギャラリ２０２と大気との連通・遮断を切り替える第３切替弁１０を設けているが、この第３切替弁１０を省略してもよい。これにより、ＥＧＲシステム１の構成部品点数を低減し簡素化して、ＥＧＲシステム１のコストを低減することができる。
【０１０８】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１の全体構成を説明する模式図である。
【０１０９】
本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１においては、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１に対して、下記の点が変更されている。
【０１１０】
すなわち、バイパス通路５、第２切替弁９、第３切替弁１０および通気管１３を廃止している点、および、ＳＯＦ除去作動を、ＥＧＲ実施中、つまりエンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図６中の領域Ｅ内にある時に実施している点の二点が変更されている。
【０１１１】
次に、本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１の作動について、特に本発明のＥＧＲシステム１の特徴である第１切替弁８の作動を中心に説明する。
【０１１２】
（１）ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値未満の時。
【０１１３】
この場合、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８に堆積しているＳＯＦ量が少なく、ＥＧＲクーラ２を通って吸気管１７に導入される排気流量の減少度合い、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力の減少度合いが許容範囲内にある。
【０１１４】
したがって、ＥＧＲシステム１において、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御のみを実施する。
【０１１５】
このとき、第１切替弁８は常に冷却水導入通路６連通側に駆動され、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内を常時冷却水が通過している。そして、エンジン１６の運転条件、つまり回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑに基づいてＥＧＲバルブ１４を駆動して開閉状態を制御する。
【０１１６】
（２）ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値に達した時。
【０１１７】
この場合、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８に堆積しているＳＯＦ量が増加して、ＥＧＲクーラ２を通って吸気管１７に導入される排気流量の減少度合い、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力の減少度合いが許容限度に達したことを意味する。
【０１１８】
したがって、ＥＧＲシステム１において、コントローラ１５は、ＥＧＲ制御を行いつつＳＯＦ除去制御を実施する。
【０１１９】
すなわち、ＥＧＲ制御においてＥＧＲが実施されている場合、言い換えると、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８を排気が通過しているときに、コントローラ１５は、所定時間だけ第１切替弁８を冷却水導入通路６遮断側に駆動してＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内の冷却水通過を停止する。
【０１２０】
このとき、第１切替弁８が冷却水導入通路６遮断側に駆動される所定時間とは、堆積しているＳＯＦのほとんど全てが確実に蒸発しきるような時間であり、予めコントローラ１５に設定されている。
【０１２１】
これにより、ＥＧＲクーラ２における排気から冷却水への放熱量が減少して排気通路２０８のインナーフィン２０３の温度が上昇し、インナーフィン２０３に堆積したＳＯＦが蒸発してインナーフィン２０３から除去され、排気とともにＥＧＲクーラ２外へ流出する。
【０１２２】
したがって、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８の通気抵抗、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力はＳＯＦが堆積してない時の状態に復帰する。それと同時に、ＥＧＲクーラ２の排気通路２０８前後における排気差圧も、初期値、すなわちＳＯＦが堆積してない状態における値に復帰する。
【０１２３】
なお、ＳＯＦ除去動作実施中、つまり、第１切替弁８が冷却水導入通路６遮断側に駆動されているときに、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図６中の領域Ｄ内に遷移すると、コントローラ１５は、ＥＧＲバルブ１４を第２ＥＧＲ通路４遮断側に駆動してＥＧＲを停止する。それと同時に、第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動して、ＥＧＲクーラ２の冷却水ギャラリ２０２内に冷却水を通過させる。そして、エンジン１６の回転速度Ｎおよび燃料噴射量Ｑが示す点が図６中の領域Ｅ内に遷移すると、コントローラ１５は、ＥＧＲを再開してＥＧＲバルブ１４の開度を所望のＥＧＲ流量となるように制御するとともに、ＳＯＦ除去作動を再開して第１切替弁８を冷却水導入通路６遮断側に駆動する。ＳＯＦ除去作動時間の合計時間が、上述したコントローラ１５に予め設定されている所定時間に達すると、コントローラ１５は、ＳＯＦ除去作動を停止して第１切替弁８を冷却水導入通路６連通側に駆動する。
【０１２４】
以上説明した、本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１においては、本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１における、バイパス通路５、第２切替弁９、第３切替弁１０および通気管１３を廃止しているので、ＥＧＲクーラ２内に堆積したＳＯＦを除去可能としつつそれに必要な部品点数を低減して、ＥＧＲシステム１を簡素化し低コスト化することができる。
【０１２５】
なお、本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１においては、ＳＯＦ除去作動をＥＧＲ実施中に行うために、ＥＧＲガス温度、すなわち吸気管１７に導入される排気温度が、ＳＯＦ除去作動を実施しないときに比べて若干高くなる可能性がある。しかし、ＳＯＦ除去、つまり堆積したＳＯＦを蒸発させるのに要する時間は短時間であり、また、ＥＧＲクーラ２内にＳＯＦがほとんど堆積していない状態から堆積しているＳＯＦ量が増加して、ＥＧＲクーラ２を通って吸気管１７に導入される排気流量の減少度合い、およびＥＧＲクーラ２における排気冷却能力の減少度合いが許容限度に達するまでの時間、言い換えると、ＳＯＦ除去作動の間隔時間はかなり長い（たとえば、数ヶ月から一年以上）。したがって、ＳＯＦ除去作動によるエンジン１６の排気浄化機能（ＮＯｘ低減機能）低下はほとんど無視できるレベルである。
【０１２６】
なお、以上説明した、本発明の第１、第２実施形態においては、ＳＯＦ除去作動開始条件を、ＥＧＲクーラ２前後における排気差圧、すなわち圧力センサ１１により検出した排気圧力と圧力センサ１２により検出した排気圧力との差が所定値に達した時としているが、この条件に限定する必要は無く、他の条件により実施してもよい。たとえば、初期化以降、つまり、エンジン完成後または直前のＳＯＦ除去作動実施後、のエンジン運転時間が所定時間に達した時、あるいは、初期化以降の自動車の走行距離が所定距離に達した時としてもよい。
【０１２７】
ところで、ＰＭ中におけるＳＯＦとＳｏｏｔの構成割合はエンジンの運転条件のよって異なっており、一般的には、高負荷時にはＳｏｏｔが多く低負荷時にはＳＯＦが多い。このため、エンジンの特定の運転条件、つまりＳＯＦの排出量が多い運転条件、たとえば低負荷運転時間を計測し、その積算時間が所定時間に達した時をＳＯＦ除去作動開始条件としてもよい。
【０１２８】
この場合、エンジンの運転条件である回転速度および燃料噴射量データは、エンジン制御用のコンピュータからコントローラ１５へ容易に転送可能である。
【０１２９】
また、以上説明した、本発明の第１、第２実施形態によるＥＧＲシステム１が適用されるエンジンは水冷式であれば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのどちらでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１の全体構成を説明する模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１のＥＧＲクーラ２を上面から見た一部破断図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２中のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】ＥＧＲクーラ２のインナーフィン２０３の斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるＥＧＲシステム１における、エンジン１６の燃料噴射量Ｑと回転速度Ｎの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態によるＥＧＲシステム１の全体構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１    ＥＧＲシステム（排気熱交換装置）
２    ＥＧＲクーラ（排気熱交換器）
２０１    ケース
２０２    冷却水ギャラリ
２０３    インナーフィン
２０３ａ    水平部
２０３ｂ    縦壁部
２０４    冷却水導入パイプ部
２０５    冷却水流出パイプ部
２０６    排気導入ジョイント部
２０７    排気流出ジョイント部
２０８    排気通路
２０９    ルーバ
２１０    コアプレート
２１１    排気チューブ
２１２    リブ
３    第１ＥＧＲ通路（排気導入通路）
４    第２ＥＧＲ通路（排気流出通路）
５    バイパス通路（排気バイパス通路）
６    冷却水導入管（冷却流体通路）
７    冷却水流出管（冷却流体通路）
８    第1切替弁
９    第２切替弁
１０    第３切替弁
１１    圧力センサ
１２    圧力センサ
１３    通気管
１４    ＥＧＲバルブ（制御弁）
１５    コントローラ
１６    エンジン
１７    吸気管
１８    排気管
１９    イグニッションスイッチ
２０    バッテリ
Ｄ    領域
Ｅ    領域
Ｆ    曲線
Ｎ    回転速度
Ｑ    燃料噴射量
【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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【図７】
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