(57)【要約】【課題】ＥＧＲクーラーを使ってエンジンオイルの早期の昇温及びエンジンオイルの適温を確保する。【解決手段】ＥＧＲ通路15には、その途中にＥＧＲバルブ16が設けられている。そしてＥＧＲバルブ16よりも上流に第１ＥＧＲクーラー17が配設され、他方、ＥＧＲバルブ16よりも下流に第２ＥＧＲクーラー18が配設されている。第１ＥＧＲクーラー17にはエンジン冷却水が供給され、このエンジン冷却水によってＥＧＲ通路15を通る排気ガスの冷却が行われる。他方、第２のＥＧＲクーラー18にはエンジンオイルが供給され、このエンジンオイルとＥＧＲ通路15を通る排気ガスとの間で熱交換が行われる。【選択図】図1
2009191623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、エンジンにエアを供給する吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と；
該ＥＧＲ通路に介装され、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブと；
前記ＥＧＲ通路に介装された第１、第２のＥＧＲクーラーとを有し；
前記第１ＥＧＲクーラーを通過する排気ガスが、該第１ＥＧＲクーラーに供給されるエンジン冷却水又はエアとの間で熱交換が行われ、
前記第２ＥＧＲクーラーを通過する排気ガスが、該第２ＥＧＲクーラーに供給されるエンジンオイルとの間で熱交換が行われ、
前記第２ＥＧＲクーラーが前記第１ＥＧＲクーラーよりも前記ＥＧＲ通路の排気ガスの流れ方向下流に配設されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス循環装置。
【請求項２】
前記ＥＧＲバルブが、前記第２ＥＧＲクーラーよりも上流に配設されている、請求項１に記載の内燃機関の排気ガス循環装置。
【請求項３】
前記ＥＧＲバルブが、前記第１ＥＧＲクーラーよりも下流に配設されている、請求項２に記載の内燃機関の排気ガス循環装置。
【請求項４】
前記ＥＧＲバルブが、高負荷、高回転領域で全閉される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気ガス循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関においては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリーエンジンのいずれにあっても、排気ガス中のＮＯxを低減するために排気ガス循環（ＥＧＲ）装置が一般的に採用されている。ガソリンエンジンではＥＧＲによってポンピングロスを低減することができるため部分負荷領域でＥＧＲによる排気ガスの還流が行われる。ディーゼルエンジンでは、大幅なＮＯx低減のために多量のＥＧＲが行われる傾向にある。
【０００３】
特許文献１は、吸気系に還流する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラーの冷媒としてエンジンオイルを使うことを開示している。具体的には、特許文献１に開示の発明は、エンジン始動時にエンジンオイルを早期に昇温させると共にエンジンオイルが高温になり過ぎると粘度が低下して適度な油膜を形成するのが困難になることを防止する目的で、エンジン冷却水を冷媒とするオイルクーラーでエンジンオイルを冷却するのに加えて、エンジンオイルを冷媒としたＥＧＲクーラーをＥＧＲ装置に設置し、高負荷時にはエンジンオイルをオイルクーラーとＥＧＲクーラーに供給してエンジンオイルを冷却しつつＥＧＲガスを冷却する一方で、エンジン始動時や低負荷時では、エンジンオイルをオイルクーラーに供給するのを停止して、オイルクーラーをバイパスしたエンジンオイルをＥＧＲクーラーに供給することでエンジンオイルを早期に昇温するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９９５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の発明は、オイルクーラーとＥＧＲクーラーとを併用してエンジンオイルの早期の昇温及びエンジンオイルの適温の確保を行うものである。
【０００６】
本発明の目的は、ＥＧＲクーラーを使ってエンジンオイルの早期の昇温及びエンジンオイルの適温の確保を行うことのできる内燃機関の排気ガス循環装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の技術的課題は、本発明によれば、
エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、エンジンにエアを供給する吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と；
該ＥＧＲ通路に介装され、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブと；
前記ＥＧＲ通路に介装された第１、第２のＥＧＲクーラーとを有し；
前記第１ＥＧＲクーラーを通過する排気ガスが、該第１ＥＧＲクーラーに供給されるエンジン冷却水又はエアとの間で熱交換が行われ、
前記第２ＥＧＲクーラーを通過する排気ガスが、該第２ＥＧＲクーラーに供給されるエンジンオイルとの間で熱交換が行われ、
前記第２ＥＧＲクーラーが前記第１ＥＧＲクーラーよりも前記ＥＧＲ通路の排気ガスの流れ方向下流に配設されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス循環装置を提供することにより達成される。
【０００８】
すなわち、空冷又は水冷方式の第１ＥＧＲクーラーを第２ＥＧＲクーラーの上流に配置し、第１ＥＧＲクーラーよりも下流に位置する第２ＥＧＲクーラーにエンジンオイルを供給して、第２ＥＧＲクーラーによってエンジンオイルと排気ガスとの間で熱交換させるようにしてあるため、冷間時には排気ガスの熱でエンジンオイルを早期に昇温することができる。また、第１ＥＧＲクーラーにより下流に第２ＥＧＲクーラーを配置することで、第１ＥＧＲクーラーで冷やされた排気ガスを第２ＥＧＲクーラーでエンジンオイルと熱交換させることができるためエンジンオイルの適温の確保することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態では、前記ＥＧＲバルブが、前記第２ＥＧＲクーラーよりも上流に配設されている。これにより、排気ガスが過度に高温になる運転状態ではＥＧＲバルブを全閉状態にして排気ガスが第２ＥＧＲクーラーに入るのを阻止することができ、これによりエンジンオイルの過度な温度上昇を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記ＥＧＲバルブが、前記第１ＥＧＲクーラーよりも下流に配設されている。これにより、排気ガスが過度に高温になる運転状態ではＥＧＲバルブを全閉状態にして排気ガスが第２ＥＧＲクーラーに入るのを阻止することができると共に、ＥＧＲバルブよりも上流に位置する第１ＥＧＲクーラーによって排気ガスを冷却することができるため、過度に高温の排気ガスがＥＧＲバルブにアタックしてＥＧＲバルブに熱害を及ぼすのを防止することができ、これによりＥＧＲバルブが早期に劣化してしまうのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１２】
図１において、１は水冷式のガソリンエンジンであり、シリンダブロック２とシリンダヘッド３とピストン４とによって燃焼室５が画成されている。シリンダヘッド３には、燃焼室５に臨んで位置する吸気ポート６と排気ポート７とが形成され、吸気ポート６は吸気弁８によって開閉され、排気ポート７は排気弁９により開閉される。図１の参照符号１０は燃料噴射弁である。なお、燃焼室５の頂部には点火プラグが配設されている。
【００１３】
吸気ポート６に連なる吸気通路１１にはスロットル弁１２が配設され、エアクリーナ（図示せず）によって浄化されたエアが吸気通路１１に供給される。他方、排気ポート７に連なる排気通路１３には排気ガス浄化触媒１４が配設され、排気ポート７から出た排気ガスは排気ガス浄化触媒１４によって浄化された後に外部に放出される。
【００１４】
吸気通路１１と排気通路１３とはＥＧＲ通路１５によって互いに接続されている。ＥＧＲ通路１５には、その途中にＥＧＲバルブ１６が設けられ、このＥＧＲバルブ１６によってＥＧＲ通路１５を通って吸気通路１１に還流される排気ガスの流量が調整される。
【００１５】
ＥＧＲ通路１５には、ＥＧＲバルブ１６よりも上流側の通路部分つまり排気通路１３側の通路部分１５ａに第１ＥＧＲクーラー１７が配設され、他方、ＥＧＲバルブ１６よりも下流側の通路部分つまり吸気通路１１側の通路部分１５ｂに第２ＥＧＲクーラー１８が配設されている。ＥＧＲバルブ１６を開放することにより排気通路１３の排気ガスがＥＧＲ通路１５を通じて吸気通路１１に還流され、他方、ＥＧＲバルブ１６を閉じることにより排気ガスの還流が停止される。
【００１６】
第１ＥＧＲクーラー１７にはエンジン冷却水が供給され、このエンジン冷却水によってＥＧＲ通路１５を通る排気ガス（ＥＧＲガス）の冷却が行われる。すなわち、第１ＥＧＲクーラー１７の冷媒はエンジン冷却水である。他方、第２のＥＧＲクーラー１８にはエンジンオイルが供給され、このエンジンオイルとＥＧＲ通路１５を通る排気ガス（ＥＧＲガス）との間で熱交換が行われる。
【００１７】
図２において、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）であり、このコントローラＵによって、後述するようなＥＧＲ制御が行われる。このコントローラＵには、エンジン回転数を検出する回転数センサ２０、エンジン負荷としてのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２１の他に、吸気通路１１に導入されたエアの温度を検出する吸気温センサ２２、吸気通路１１の圧力を検出する吸気圧力センサ２３、吸気通路１１に導入されたエアの量を検出する吸気量センサ２４などの信号が入力される。また、コントローラＵは、前述したＥＧＲバルブ１６、スロットル弁１２、燃料噴射弁１０を制御するようになっている。
【００１８】
コントローラＵによる制御の概要を説明すると、図３は、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータとしてＥＧＲの実行領域の区分けを示すものである。すなわち、低回転かつ所定負荷以下の低負荷(部分負荷)となる第１領域ではＥＧＲバルブ１６が開放されてＥＧＲ通路１５を通じた排気ガスの還流が実行される。他方、高回転または高負荷となる第２領域ではＥＧＲバルブ１６が閉弁されて排気ガスの還流が停止される。
【００１９】
次に、コントローラＵによるＥＧＲ還流制御の一例を図４のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明で「Ｓ」はステップを示す。先ず、Ｓ１において、各種センサ等からの信号が読み込まれた後、Ｓ２において、エンジン回転数及びアクセル開度から現在の運転状態が第１領域であるか否かが判別される。このＳ２の判別でＹＥＳのときは、Ｓ３に進んで、排気通路１３の排気ガスを吸気通路１１へ還流するＥＧＲが実行される。他方、上記Ｓ２においてＮＯと判別されたときには、現在の運転状態が第２領域であるとして、Ｓ４に進んでＥＧＲバルブ１６が全閉され、排気ガスの還流が停止される。
【００２０】
上述した実施例において、排気通路１３側の第１ＥＧＲクーラー１７の冷媒としてエンジン冷却水を採用したことから、排気通路１３を通過する熱い排気ガスを利用して冷間時のエンジン冷却水を早期に昇温することができる。また、冷間時のエンジンオイルに関しても、ＥＧＲ通路１５を通る排気ガスの熱を使って早期に昇温することができる。
【００２１】
また、エンジン回転数が２０００〜３０００rpmでは排気ガスの温度が５００〜７００℃になるが、ＥＧＲ通路１５に取り込まれて第１ＥＧＲクーラー１７でエンジン冷却水で水冷された後の排気ガスは１００〜２００℃まで温度が低下する。したがって、１００〜２００℃まで温度低下させた排気ガスが、吸気通路１１側の通路部分１５ｂを通過する過程で、第２ＥＧＲクーラー１８によってエンジンオイルと熱交換することによりエンジンオイルを８０〜１００℃の適温に維持するのが容易となる。
【００２２】
また、図３の第２領域つまり高回転又は高負荷領域ではＥＧＲバルブ１６が閉じられるため、第２ＥＧＲクーラー１８を通過するエンジンオイルを不必要に加熱することはない。また、ＥＧＲバルブ１６が全閉状態となるこの第２領域では、ＥＧＲ通路１５における排気通路１３側通路部分１５ａに入り込んだ排気ガスの熱が第１ＥＧＲクーラー１７によって水冷されるため、極度な高温状態の排気ガスの熱が直接的にＥＧＲバルブ１６にアタックしてＥＧＲバルブ１６に熱害を及ぼしてしまうのを防止することができる。
【００２３】
以上、本発明の実施例を説明したが、エンジン１が例えば空冷式であるときには第１ＥＧＲクーラー１７の冷媒としてエアを採用し、外気エアを強制的に第１ＥＧＲクーラー１７に供給して第１ＥＧＲクーラー１７を通過する排気ガスを空冷するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例の全体概要図である。
【図２】ＥＧＲ制御の全体系統を示すブロック図である。
【図３】ＥＧＲ制御を実行する領域の設定例を示す図である。
【図４】ＥＧＲ制御の一例の概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１    ガソリンエンジン
６    吸気ポート
７    排気ポート
１１    吸気通路
１３    排気通路
１４    排気ガス浄化触媒
１５    ＥＧＲ通路
１６    ＥＧＲバルブ
１７    第１ＥＧＲクーラー
１８    第２ＥＧＲクーラー
【図１】
2009191623.tif 000003
【図２】
2009191623.tif 000004
【図３】
2009191623.tif 000005
【図４】
2009191623.tif 000006