ＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法
【課題】内燃機関のＥＧＲ通路に導かれた排気ガス中の水分がＥＧＲクーラで冷却されて発生する凝結水を、過給圧を利用して効率よく排気ガスの熱により蒸発処理できるＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法を提供する。
【解決手段】ＥＧＲクーラ２０を備えたターボチャージャ付き内燃機関１０のＥＧＲシステム１において、ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側とＥＧＲ弁２１の間に設けた凝結水貯留部２２と排気通路１５との間を凝結水排出通路２３で接続し、排気通路１５のターボチャージャ１３のタービン１３ｂの上流側と、前記ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側と前記凝結水貯留部２２との間を連結して設けた高圧ガスバイパス通路２６にバイパス開閉弁２７を設け、このバイパス開閉弁２７を、過給圧Ｐ５が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブ１３ｃを開弁する制御を行う前に、一時的に開弁する制御を行う。
【解決手段】ＥＧＲクーラ２０を備えたターボチャージャ付き内燃機関１０のＥＧＲシステム１において、ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側とＥＧＲ弁２１の間に設けた凝結水貯留部２２と排気通路１５との間を凝結水排出通路２３で接続し、排気通路１５のターボチャージャ１３のタービン１３ｂの上流側と、前記ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側と前記凝結水貯留部２２との間を連結して設けた高圧ガスバイパス通路２６にバイパス開閉弁２７を設け、このバイパス開閉弁２７を、過給圧Ｐ５が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブ１３ｃを開弁する制御を行う前に、一時的に開弁する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ通路に導かれた排気ガス中の水分がＥＧＲクーラで冷却されて発生する凝結水を排気ガスの熱により蒸発処理するＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の排気ガス規制をクリアするために、内燃機関において排気ガスを吸入空気に再循環させて、シリンダに吸入空気と排気ガスとの混合ガスを吸入させることが重要な手段となっている。この排気再循環用のＥＧＲシステムでは、吸入空気の温度上昇を抑制し、かつ、シリンダ内の着火制御を行なうために、再循環させるＥＧＲガスを冷却する。このＥＧＲガスはシリンダから排出された高温状態からＥＧＲクーラによって冷却され、ＥＧＲクーラの冷却媒体にもよるが、エンジン冷却水を使用した通常の場合には、ＥＧＲクーラの出口で７０℃〜８０℃程度になるまで冷却される。
【０００３】
このＥＧＲガスの冷却に際しては、ＥＧＲガス中に存在していた水分が冷却により凝結水となり、ＥＧＲクーラの出口側の配管に溜まる。この凝結水は、配管の配置によってはＥＧＲ弁の部分に溜まって排気ガス中のすす等によりスラッジ等になって、ＥＧＲ弁を固着させる。また、凝結水が吸気系に入り込んで、腐食等を発生させる。そのため、このＥＧＲガスの冷却後に発生する凝結水を適切に処理することが重要となる。
【０００４】
この凝結水の対策の一つとして、ターボチャージャと、低圧ＥＧＲ通路と、低圧ＥＧＲクーラと、排気絞り弁と、低圧ＥＧＲクーラよりも下流の低圧ＥＧＲ通路と排気絞り弁よりも下流の排気通路とを連通する連通路と、排気絞り弁を閉作動させて低圧ＥＧＲ通路の圧力を上昇させて、連通路のＥＧＲ通路側と排気通路側との間に差圧を発生させることにより、連通路を用いて低圧ＥＧＲ通路の凝縮水を排気通路に排出させる凝縮水排出手段とを備えた内燃機関の排気還流装置が提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
この内燃機関の排気還流装置では、低圧ＥＧＲ通路の凝縮水を噴射するタイミングは、車両減速時、内燃機関のアイドリング運転時、及び機関停止直前等の比較的排気温度の低い状態であり、排気通路内に噴射した凝縮水が必ずしも蒸発しないので、排気通路出口近傍やその部分の装置を汚染する可能性があるという問題がある。
【０００６】
また、排気絞りで連通路の両端の差圧を発生させて凝縮水を排出するが、低圧ＥＧＲを必要とする状態では、排気絞り弁は基本的には全開の状態である。一方、低圧ＥＧＲクーラを配置した場合には、連通路の低圧ＥＧＲ通路側の圧力が排気通路側の圧力よりも高くなる可能性が生じる。また、低圧ＥＧＲクーラが使用によって汚損した場合に、更に低圧ＥＧＲ通路部分の圧力が上昇するため、低圧ＥＧＲクーラを通過せずに、連通路を通って冷却されないままのＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ弁に供給される可能性が高くなる。このような場合には内燃機関の性能に重大な不都合が生じる。
【０００７】
また、凝結水の他の対策として、エンジンの燃焼室へ混合気を供給させる吸気通路と、燃焼後の排気を外部へ排出させる排気通路と、排気通路と吸気通路とを連通させる排気ガス還流通路を備えた排気ガス還流装置において、排気ガス還流通路の途中に冷却用の熱交換手段を設け、かつ、熱交換手段の後流に水分分離手段を設けて、熱交換手段の下流で発生する凝縮水を分離させる排気ガス還流装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この排気ガス還流装置では、水分分離手段の一つとして、排気絞りにより排気バイパス通路に排気を流して、この排気バイパス通路に設けた絞り部の圧力低下により凝結水を吸引して、強制的に排気通路に排出している例を記載している。
【０００９】
この排気ガス還流装置では、排気絞りを行っているので、この排気絞りにより排気抵抗が増すのでエンジンのポンピングロスが増加することになり、エンジンの性能上好ましくないという問題がある。また、最近のディーゼルエンジンは排気後処理装置を装着しており、排気絞り弁等を取り付ける場所によっては、これらの排気後処理装置の性能が変化するという問題がある。また、後処理装置の装着により、排気絞り弁等の絞り部による負圧の圧力差は発生し難くなり、負圧作用による凝結水の吸引は著しく難しくなるという問題がある。
【００１０】
また、凝結水の他の対策として、排気マニホールド（エキゾーストマニホールド）と吸気マニホールド（インテークマニホールド）とをＥＧＲパイプで結び、そのＥＧＲパイプにおける熱交換器の下流側に、凝縮水排出口を設けて、その凝縮水排出口に連結したドレンパイプを排気管に接続し、ＥＧＲクーラ下流に発生した凝縮水を排気管に排出し蒸発させる過給機付きディーゼルエンジンのＥＧＲ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
このＥＧＲ装置の場合には、排気マニホールド内の圧力、又は吸気マニホールド内の圧力と排気管との圧力差で凝結水を噴射するので、この場合にはターボチャージャが作動している場合でも凝結水を噴射することになるため、通常のターボチャージャ付きエンジンにおいてウエストゲートバルブが開弁している状態と同様な状態となるので、エンジン性能の面から不適当な状態となるという問題がある。
【特許文献１】特開２００８−００２３５１号公報
【特許文献２】実開昭６１−１１０８５９号公報
【特許文献３】特開２０００−０２７７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のＥＧＲ通路に導かれた排気ガス中の水分がＥＧＲクーラで冷却されて発生する凝結水を、過給圧を利用して効率よく排気ガスの熱により蒸発処理できるＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のＥＧＲシステムは、ＥＧＲクーラを備えたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設け、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する制御を行う前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁する制御を行うバイパス開閉弁制御手段を設けて構成する。
【００１４】
つまり、ＥＧＲクーラ通過後に発生する凝結水をＥＧＲガスと分離してＥＧＲ通路の配管部に設けられた凝結水貯留部に一時的に溜め込んで、エンジンの運転条件、及び過給圧（ブースト圧）、排気通路内圧力等をセンシングして、所定のタイミングにおける排気通路内圧力を利用して排気通路内に凝結水を噴射することにより、凝結水を蒸発処理させるものである。この所定のタイミングとして、過給圧の超過、ターボチャージャの過回転防止等のため、ウエストゲートバルブを開く直前の排気圧力が高いときを選択し、このタイミングで、バイパス開閉弁を一時的に開弁して、凝結水貯留部に溜まっている凝結水を排気通路内に噴射して排気ガスの熱により蒸発させる。なお、このウエストゲートバルブは、過給圧が高くなりすぎて、ノッキングを起こしたり、シリンダの破壊につながる恐れを防ぐために、過給圧が一定のレベル（判定値）に達したときに排気ガスの一部をタービンをバイパスさせるバルブであり、タービンハウジング又はエキゾーストマニホールド（排気マニホールド）に取り付けられている。
【００１５】
この構成によれば、ＥＧＲクーラによって排気ガスが冷却されて発生する凝結水がＥＧＲ通路に溜まることを防止でき、更に、過給圧の増加により排気通路側に排出され不要となる排気ガスの一部を利用して、この凝結水を排気通路に噴射して、過給圧が高くなるような比較的温度が高い排気ガスの熱で蒸発処理することができる。
【００１６】
つまり、ターボチャージャ付き内燃機関において不要となる排気圧力を、ウエストゲートバルブ等で排気マニホールド内の圧力を逃がしているが、このウエストゲートバルブ等を開く直前の不要となる排気マニホールド内の圧力を利用して、ＥＧＲクーラの下流に発生した凝結水をＤＰＦ等の下流側の排気通路内に噴射するので、これにより内燃機関の性能を阻害することなく、凝結水を処理できる。
【００１７】
凝結水の排出タイミングを、比較的高速高負荷時でターボチャージャのウエストゲートバルブ等が作動する状態を感知して、作動する直前の時点での排気ガスの圧力を利用して、ＥＧＲ通路で発生した凝結水を排気通路内に噴射する。この時の排気ガスの圧力を利用するために、内燃機関側のドライバビリティや性能には悪影響を与えない。また、凝結水を排出するタイミングでは、排出される排気通路内の排気ガスの温度は高速高負荷時で十分に高温となっているため、この排気ガスの熱により、排気通路内に噴射して排出された凝結水を十分に蒸発させることができる。なお、ウエストゲートバルブが開いて、排気ガスの一部をタービンをバイパスさせている間は、バイパス開閉弁は閉弁状態に戻っている。
【００１８】
上記のＥＧＲシステムにおいて、前記凝結水排出通路に前記凝結水貯留部から前記排気通路側のみに流体の流れを許容する逆止弁を設けて構成する。この構成によれば、凝結水貯留部に貯留した凝結水がＥＧＲ通路のＥＧＲクーラとＥＧＲ弁側に入り込むことを回避できる。
【００１９】
そして、上記の目的を達成するためのＥＧＲシステムの制御方法は、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設けたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁して前記凝結水貯留部に貯留した凝結水を前記排気通路に排出することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、ＥＧＲクーラによって排気ガスが冷却されて発生する凝結水がＥＧＲ通路に溜まることを防止でき、更に、過給圧の増加により排気通路側に排出され不要となる排気ガスの一部を利用して、この凝結水を排気通路に噴射して、過給圧が高くなり比較的温度が高い排気ガスの熱で蒸発処理することができる。
【００２１】
上記のＥＧＲシステムの制御方法において、前記バイパス開閉弁を開弁状態にする時にはＥＧＲ弁を閉弁制御する。この方法により、ＥＧＲ弁側に凝結水が流入するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法によれば、ＥＧＲクーラの下流側にＥＧＲガスのＥＧＲクーラ通過後に発生する凝結水を捕集するための凝結水捕集部を設置することにより、凝結水の捕集を容易に行うことができる。また、捕集された凝結水の処理のために、ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する直前の状態をセンサで監視して、この愛弁直前の状態の排気マニホールド内の高い圧力を利用して凝結水を排気通路に排出することにより、エンジンの運転状態の急激な変更を回避して、運転のフィーリングの悪化を招くこと無く、十分に温度の高い排気ガスにより凝結水を十分に蒸発させて処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１に示すように、このＥＧＲシステム１を用いるエンジン１０（内燃機関：Ｅ）は、新気Ａを吸入してエンジン１０のシリンダ内に供給するための吸気通路１１と、シリンダ内で発生した燃焼ガスを排気ガスＧとして大気中に排出するための排気通路１５と、ＥＧＲ（排気再循環）を行うためのＥＧＲ通路１９と、エンジン１０の運転を制御するための制御装置３０を有して構成される。
【００２５】
エンジン１０の吸気系においては、吸気マニホールド１１ａに接続する吸気通路１１に、上流側から順に、エアクリーナ１２、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１３ａ、インタークーラ１４が設けられている。また、排気系においては、排気マニホールド１５ａに接続する排気通路１５に、上流側から順に、ターボチャージャ１３のタービン１３ｂと、排気ガス浄化システムを構成する酸化触媒（ＤＯＣ）１６、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１７、選択還元型触媒（ＳＣＲ）１８が設けられている。なお、この排気ガス浄化システムは例示に過ぎず、他の構成の排気ガス浄化システムであってもよい。
【００２６】
この排気系のディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８との間の排気通路１５と、エアクリーナ１２とコンプレッサ１３ａとの間の吸気通路１１とをＥＧＲ通路１９で接続する。このＥＧＲ通路１９は、エンジン１０の排気系から分岐したＥＧＲガスＧｅを吸気系に導入するための通路であり、このＥＧＲ通路１９には、導入したＥＧＲガスＧｅを冷却する冷却装置であるＥＧＲクーラ２０と、ＥＧＲガスＧｅの流量をエンジン１の運転状態に応じて調整制御するためのＥＧＲ弁２１を備える。
【００２７】
本発明においては、このＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１との間を、ＥＧＲクーラ２０の出口側で発生する凝結水がＥＧＲ弁２１に行き難いように、曲がり配管１９ａで形成すると共に、この曲がり配管１９ａの部分に、凝結水Ｗｃを捕集する凝結水捕集タンク（凝結水貯留部）２２を設ける。この凝結水捕集タンク２２の下部に凝結水排出通路２３の一端側を接続し、他端側をディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８の間の排気通路１５に接続する。
【００２８】
この凝結水捕集タンク２２は、ＥＧＲ通路１９内で凝結する凝結水Ｗｃの水滴をＥＧＲガスＧｅと分離して一時的に貯留するためのものであり、ＥＧＲクーラ２０の出口からＥＧＲ弁２１との間に設置する。これにより、ＥＧＲ通路１９内で凝結する凝結水ＷｃがＥＧＲクーラ２０の下流側のＥＧＲ通路１９の配管内に付着するのを防止する。この凝結水捕集タンク２２の設置場所は、凝結水Ｗｃを捕集し易いように、ＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１の間を下向きの曲がり配管１９ａとし、この曲がり配管１９の外側(下側)の曲がり部分に凝結水捕集タンク２２を接続して設けることが好ましい。外側の曲がり部に凝結水捕集タンク２２を設けることで、排気ガスの遠心力を利用して凝結水Ｗｃを凝結水捕集タンク２２に導くことができるようになる。
【００２９】
この凝結水排出通路２３には、凝結水Ｗｃの流れを凝結水捕集タンク２２から排気通路１５側への一方通行とする逆止弁（一方向弁）２４を設けて、凝結水Ｗｃが排気通路１５側からＥＧＲ通路１９側に逆流しないようにする。また、排気通路１５内に突出する先端側に噴射口２５を設けて凝結水Ｗｃを排気通路１５内に噴射できるように構成する。
【００３０】
この逆止弁２４は排気通路１５内のガス圧力Ｐ４がＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１の間のＥＧＲ通路１９内のガス圧力Ｐ３より高いときは、その圧力差（Ｐ４−Ｐ３）により閉弁しており、ＥＧＲ通路１９側の圧力Ｐ３が圧力Ｐ４より高くなったときのみ開弁して、ＥＧＲ通路１９側から排気通路１５側の一方向のみに凝結水Ｗｃを導くものである。この逆止弁２４により、凝結水捕集タンク２２に貯留した凝結水ＷｃがＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１側に入り込むことを回避できる。
【００３１】
更に、排気通路１５のターボチャージャ１３のタービン１３ｂの上流側と、ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側と凝結水捕集タンク２２との間のＥＧＲ通路１９とを連結する高圧ガスバイパス通路２６を設ける。また、この高圧ガスバイパス通路２６にバイパス開閉弁２７を設ける。
【００３２】
また、第１圧力センサ３１を排気マニホールド１１ａに、第２圧力センサ３２をＥＧＲクーラ２０の上流側のＥＧＲ通路１９に、第３圧力センサ３３をＥＧＲクーラ２０の下流側のＥＧＲ通路１９ａに、第４圧力センサ３４をディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８の間の排気通路１５に、第５圧力センサ３５をインタークーラ１５の上流側の吸気通路１１に設ける。
【００３３】
これらのセンサ３１〜３５の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）と呼ばれる制御装置３０に入力される。この制御装置３０はエンジン１０の運転全般の制御を行なうと共に、エンジン１０の運転状態を示すデータをエンジン１０に設けたセンサや制御装置３０の演算値等から入手し、ディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８における排気ガスＧの浄化やこれらの装置１７、１８の再生のための制御も行なう。
【００３４】
次に、上記のエンジン１０のＥＧＲシステム１におけるＥＧＲ制御及びバイパス開閉弁２７の制御について説明する。先ず、エンジン１０の運転時において、ＮＯｘ等の発生の抑制を必要するエンジン運転状態のときには、制御装置３０からの指示により、ＥＧＲ弁２１を開いて排気ガスＧの一部であるＥＧＲガスＧｅの流量を調整しながら、ＥＧＲガスＧｅを排気通路１５に設けられたＥＧＲ通路１９の分岐部分よりＥＧＲクーラ２０側のＥＧＲ通路１９に導く。
【００３５】
このＥＧＲを実施している状態では、ＥＧＲガスＧｅは排気ガスＧの温度状態から、エンジン冷却水Ｗが循環するＥＧＲクーラ２０により、急速に冷却され、このエンジン冷却水Ｗに準じた温度（例えば、７０℃〜８０℃）となり、ＥＧＲ通路１９ａ、ＥＧＲ弁２１等を経由して、エアクリーナ１２の下流側の吸気通路１１内に供給される。このＥＧＲクーラ２０を通過したＥＧＲガスＧｅにおいては、急速な冷却によりこのＥＧＲガスＧｅ中に存在していた水分が凝結して水滴若しくは水となり、ＥＧＲ通路１５ａの配管内に付着する。この水滴及び水となった凝結水Ｗｃを一時的に凝結水捕集タンク２２に溜めて、凝結水ＷｃがＥＧＲ弁２１側に流出するのを防止する。
【００３６】
この一時的に凝結水捕集タンク２２に捕集した凝結水Ｗｃを次のようなタイミングで、排気通路１５への噴射する。この凝結水Ｗｃの噴射のタイミングに関しては、エンジン運転時において、吸気通路１５のインタークーラ１４の上流側に設置された第５圧力センサ３５の検出した圧力（過給圧）Ｐ５を用いて過給圧（ブースト圧）を監視して、この過給圧Ｐ５がターボチャージャ１３のタービン１３ｂのウエストゲートバルブ１３ｃ（又は排気バイパスバルブ）を開弁するときの圧力値Ｐｃ１に達する直前の所定の圧力Ｐｃ２になったときを選択し、このときに、エンジン１０の制御装置３０により高圧排ガスバイパス通路２６に設置したバイパス開閉弁２７を開弁するように制御する。このバイパス開閉弁２７の開度指示時間は開度指示１回につき１秒以下とする。
【００３７】
あるいは、ウエストゲートバルブ１３ｃの開弁操作の前に一時的にバイパス開閉弁２７を開弁し、その後、１秒以内という極わずかな時間経過後にバイパス開閉弁２７を閉じる。それからウエストゲートバルブ１３ｃを開弁するように制御する。
【００３８】
このバイパス開閉弁２７の開弁により、排気マニホールド１５ａ内の高圧の排気ガスＧｐを高圧排気ガスバイパス通路２６を通してＥＧＲクーラ２０の出口からＥＧＲ弁２１の間のＥＧＲ通路１９に導入する。この導入により、この部分のガス圧を一時的に高めて、このガス圧で凝結水捕集タンク２２内の凝結水Ｗｃを排気通路１５に噴射する。つまり、過給圧Ｐ５の超過によるターボチャージャ１３の過回転防止等のため、ウエストゲートバルブ１３ｃを開く直前の排気圧力Ｐ５が高い状態のときに、バイパス開閉弁２７を一時的に開弁して凝結水捕集タンク２２に貯留した凝結水Ｗｃを排気通路１５に排出する。
【００３９】
このバイパス開閉弁２７の開弁操作は、ＥＧＲクーラ２０側に凝結水Ｗｃが流出しないように、ＥＧＲクーラ２０の上流側の第２圧力センサ３２の検出値Ｐ２よりＥＧＲクーラ２０の下流側の第３圧力センサ３３の検出値Ｐ３の方が低い状態のときのみとする。
【００４０】
本発明においては、各圧力センサ３１〜３５の検出値である各配管の圧力値を制御装置３０に取り込み、これらのデータを基に制御装置３０に組み込まれたバイパス開閉弁制御手段３０ａにより、過給圧Ｐ５が増加して、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁する制御を行う前に、バイパス開閉弁２７を一時的に開放して排気ガスＧｐによりＥＧＲ通路１９内の圧力Ｐ３を一時的に高めて、凝結水捕集タンク２２に溜まった凝結水Ｗｃを噴射口２５からの噴射により排気通路１５内に排出する。なお、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁するときには、バイパス開閉弁２７は閉弁状態に戻される。つまり、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁時及び開弁中は、バイパス開閉弁２７は閉弁状態にある。
【００４１】
上記のＥＧＲシステム１及びＥＧＲシステムの制御方法によれば、ＥＧＲクーラ２０によってＥＧＲガスＧｅが冷却されて発生する凝結水ＷｃがＥＧＲ通路１９に溜まることを防止でき、更に、過給圧Ｐ５の増加により排気通路１５側に排出され不要となる排気ガスＧの一部を利用して、この凝結水Ｗｃを排気通路１５に噴射して、比較的温度が高い排気ガスＧの熱で蒸発処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態のＥＧＲシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ＥＧＲシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気通路
１３ ターボチャージャ
１３ｂ タービン
１３ｃ ウエストゲートバルブ
１４ インタークーラ
１５ 排気通路
１５ａ 排気マニホールド
１９ ＥＧＲ通路
１９ａ 曲がり配管
２０ ＥＧＲクーラ
２１ ＥＧＲ弁
２２ 凝結水捕集タンク（凝結水貯留部）
２３ 凝結水排出通路
２４ 逆止弁（一方向弁）
２５ 噴射口
２６ 高圧ガスバイパス通路
２７ バイパス開閉弁
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３０ａ バイパス開閉弁制御手段
３１〜３５ 圧力センサ
Ａ 新気
Ｇ 排気ガス
Ｇｅ ＥＧＲガス
Ｇｐ 排気マニホールド内の排気ガス
Ｐ１〜Ｐ５ ガス圧力
Ｗ エンジン冷却水
Ｗｃ 凝結水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲ通路に導かれた排気ガス中の水分がＥＧＲクーラで冷却されて発生する凝結水を排気ガスの熱により蒸発処理するＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の排気ガス規制をクリアするために、内燃機関において排気ガスを吸入空気に再循環させて、シリンダに吸入空気と排気ガスとの混合ガスを吸入させることが重要な手段となっている。この排気再循環用のＥＧＲシステムでは、吸入空気の温度上昇を抑制し、かつ、シリンダ内の着火制御を行なうために、再循環させるＥＧＲガスを冷却する。このＥＧＲガスはシリンダから排出された高温状態からＥＧＲクーラによって冷却され、ＥＧＲクーラの冷却媒体にもよるが、エンジン冷却水を使用した通常の場合には、ＥＧＲクーラの出口で７０℃〜８０℃程度になるまで冷却される。
【０００３】
このＥＧＲガスの冷却に際しては、ＥＧＲガス中に存在していた水分が冷却により凝結水となり、ＥＧＲクーラの出口側の配管に溜まる。この凝結水は、配管の配置によってはＥＧＲ弁の部分に溜まって排気ガス中のすす等によりスラッジ等になって、ＥＧＲ弁を固着させる。また、凝結水が吸気系に入り込んで、腐食等を発生させる。そのため、このＥＧＲガスの冷却後に発生する凝結水を適切に処理することが重要となる。
【０００４】
この凝結水の対策の一つとして、ターボチャージャと、低圧ＥＧＲ通路と、低圧ＥＧＲクーラと、排気絞り弁と、低圧ＥＧＲクーラよりも下流の低圧ＥＧＲ通路と排気絞り弁よりも下流の排気通路とを連通する連通路と、排気絞り弁を閉作動させて低圧ＥＧＲ通路の圧力を上昇させて、連通路のＥＧＲ通路側と排気通路側との間に差圧を発生させることにより、連通路を用いて低圧ＥＧＲ通路の凝縮水を排気通路に排出させる凝縮水排出手段とを備えた内燃機関の排気還流装置が提案されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
この内燃機関の排気還流装置では、低圧ＥＧＲ通路の凝縮水を噴射するタイミングは、車両減速時、内燃機関のアイドリング運転時、及び機関停止直前等の比較的排気温度の低い状態であり、排気通路内に噴射した凝縮水が必ずしも蒸発しないので、排気通路出口近傍やその部分の装置を汚染する可能性があるという問題がある。
【０００６】
また、排気絞りで連通路の両端の差圧を発生させて凝縮水を排出するが、低圧ＥＧＲを必要とする状態では、排気絞り弁は基本的には全開の状態である。一方、低圧ＥＧＲクーラを配置した場合には、連通路の低圧ＥＧＲ通路側の圧力が排気通路側の圧力よりも高くなる可能性が生じる。また、低圧ＥＧＲクーラが使用によって汚損した場合に、更に低圧ＥＧＲ通路部分の圧力が上昇するため、低圧ＥＧＲクーラを通過せずに、連通路を通って冷却されないままのＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ弁に供給される可能性が高くなる。このような場合には内燃機関の性能に重大な不都合が生じる。
【０００７】
また、凝結水の他の対策として、エンジンの燃焼室へ混合気を供給させる吸気通路と、燃焼後の排気を外部へ排出させる排気通路と、排気通路と吸気通路とを連通させる排気ガス還流通路を備えた排気ガス還流装置において、排気ガス還流通路の途中に冷却用の熱交換手段を設け、かつ、熱交換手段の後流に水分分離手段を設けて、熱交換手段の下流で発生する凝縮水を分離させる排気ガス還流装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この排気ガス還流装置では、水分分離手段の一つとして、排気絞りにより排気バイパス通路に排気を流して、この排気バイパス通路に設けた絞り部の圧力低下により凝結水を吸引して、強制的に排気通路に排出している例を記載している。
【０００９】
この排気ガス還流装置では、排気絞りを行っているので、この排気絞りにより排気抵抗が増すのでエンジンのポンピングロスが増加することになり、エンジンの性能上好ましくないという問題がある。また、最近のディーゼルエンジンは排気後処理装置を装着しており、排気絞り弁等を取り付ける場所によっては、これらの排気後処理装置の性能が変化するという問題がある。また、後処理装置の装着により、排気絞り弁等の絞り部による負圧の圧力差は発生し難くなり、負圧作用による凝結水の吸引は著しく難しくなるという問題がある。
【００１０】
また、凝結水の他の対策として、排気マニホールド（エキゾーストマニホールド）と吸気マニホールド（インテークマニホールド）とをＥＧＲパイプで結び、そのＥＧＲパイプにおける熱交換器の下流側に、凝縮水排出口を設けて、その凝縮水排出口に連結したドレンパイプを排気管に接続し、ＥＧＲクーラ下流に発生した凝縮水を排気管に排出し蒸発させる過給機付きディーゼルエンジンのＥＧＲ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１１】
このＥＧＲ装置の場合には、排気マニホールド内の圧力、又は吸気マニホールド内の圧力と排気管との圧力差で凝結水を噴射するので、この場合にはターボチャージャが作動している場合でも凝結水を噴射することになるため、通常のターボチャージャ付きエンジンにおいてウエストゲートバルブが開弁している状態と同様な状態となるので、エンジン性能の面から不適当な状態となるという問題がある。
【特許文献１】特開２００８−００２３５１号公報
【特許文献２】実開昭６１−１１０８５９号公報
【特許文献３】特開２０００−０２７７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関のＥＧＲ通路に導かれた排気ガス中の水分がＥＧＲクーラで冷却されて発生する凝結水を、過給圧を利用して効率よく排気ガスの熱により蒸発処理できるＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明のＥＧＲシステムは、ＥＧＲクーラを備えたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設け、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する制御を行う前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁する制御を行うバイパス開閉弁制御手段を設けて構成する。
【００１４】
つまり、ＥＧＲクーラ通過後に発生する凝結水をＥＧＲガスと分離してＥＧＲ通路の配管部に設けられた凝結水貯留部に一時的に溜め込んで、エンジンの運転条件、及び過給圧（ブースト圧）、排気通路内圧力等をセンシングして、所定のタイミングにおける排気通路内圧力を利用して排気通路内に凝結水を噴射することにより、凝結水を蒸発処理させるものである。この所定のタイミングとして、過給圧の超過、ターボチャージャの過回転防止等のため、ウエストゲートバルブを開く直前の排気圧力が高いときを選択し、このタイミングで、バイパス開閉弁を一時的に開弁して、凝結水貯留部に溜まっている凝結水を排気通路内に噴射して排気ガスの熱により蒸発させる。なお、このウエストゲートバルブは、過給圧が高くなりすぎて、ノッキングを起こしたり、シリンダの破壊につながる恐れを防ぐために、過給圧が一定のレベル（判定値）に達したときに排気ガスの一部をタービンをバイパスさせるバルブであり、タービンハウジング又はエキゾーストマニホールド（排気マニホールド）に取り付けられている。
【００１５】
この構成によれば、ＥＧＲクーラによって排気ガスが冷却されて発生する凝結水がＥＧＲ通路に溜まることを防止でき、更に、過給圧の増加により排気通路側に排出され不要となる排気ガスの一部を利用して、この凝結水を排気通路に噴射して、過給圧が高くなるような比較的温度が高い排気ガスの熱で蒸発処理することができる。
【００１６】
つまり、ターボチャージャ付き内燃機関において不要となる排気圧力を、ウエストゲートバルブ等で排気マニホールド内の圧力を逃がしているが、このウエストゲートバルブ等を開く直前の不要となる排気マニホールド内の圧力を利用して、ＥＧＲクーラの下流に発生した凝結水をＤＰＦ等の下流側の排気通路内に噴射するので、これにより内燃機関の性能を阻害することなく、凝結水を処理できる。
【００１７】
凝結水の排出タイミングを、比較的高速高負荷時でターボチャージャのウエストゲートバルブ等が作動する状態を感知して、作動する直前の時点での排気ガスの圧力を利用して、ＥＧＲ通路で発生した凝結水を排気通路内に噴射する。この時の排気ガスの圧力を利用するために、内燃機関側のドライバビリティや性能には悪影響を与えない。また、凝結水を排出するタイミングでは、排出される排気通路内の排気ガスの温度は高速高負荷時で十分に高温となっているため、この排気ガスの熱により、排気通路内に噴射して排出された凝結水を十分に蒸発させることができる。なお、ウエストゲートバルブが開いて、排気ガスの一部をタービンをバイパスさせている間は、バイパス開閉弁は閉弁状態に戻っている。
【００１８】
上記のＥＧＲシステムにおいて、前記凝結水排出通路に前記凝結水貯留部から前記排気通路側のみに流体の流れを許容する逆止弁を設けて構成する。この構成によれば、凝結水貯留部に貯留した凝結水がＥＧＲ通路のＥＧＲクーラとＥＧＲ弁側に入り込むことを回避できる。
【００１９】
そして、上記の目的を達成するためのＥＧＲシステムの制御方法は、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設けたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁して前記凝結水貯留部に貯留した凝結水を前記排気通路に排出することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、ＥＧＲクーラによって排気ガスが冷却されて発生する凝結水がＥＧＲ通路に溜まることを防止でき、更に、過給圧の増加により排気通路側に排出され不要となる排気ガスの一部を利用して、この凝結水を排気通路に噴射して、過給圧が高くなり比較的温度が高い排気ガスの熱で蒸発処理することができる。
【００２１】
上記のＥＧＲシステムの制御方法において、前記バイパス開閉弁を開弁状態にする時にはＥＧＲ弁を閉弁制御する。この方法により、ＥＧＲ弁側に凝結水が流入するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法によれば、ＥＧＲクーラの下流側にＥＧＲガスのＥＧＲクーラ通過後に発生する凝結水を捕集するための凝結水捕集部を設置することにより、凝結水の捕集を容易に行うことができる。また、捕集された凝結水の処理のために、ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する直前の状態をセンサで監視して、この愛弁直前の状態の排気マニホールド内の高い圧力を利用して凝結水を排気通路に排出することにより、エンジンの運転状態の急激な変更を回避して、運転のフィーリングの悪化を招くこと無く、十分に温度の高い排気ガスにより凝結水を十分に蒸発させて処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステム及びＥＧＲシステムの制御方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１に示すように、このＥＧＲシステム１を用いるエンジン１０（内燃機関：Ｅ）は、新気Ａを吸入してエンジン１０のシリンダ内に供給するための吸気通路１１と、シリンダ内で発生した燃焼ガスを排気ガスＧとして大気中に排出するための排気通路１５と、ＥＧＲ（排気再循環）を行うためのＥＧＲ通路１９と、エンジン１０の運転を制御するための制御装置３０を有して構成される。
【００２５】
エンジン１０の吸気系においては、吸気マニホールド１１ａに接続する吸気通路１１に、上流側から順に、エアクリーナ１２、ターボチャージャ１３のコンプレッサ１３ａ、インタークーラ１４が設けられている。また、排気系においては、排気マニホールド１５ａに接続する排気通路１５に、上流側から順に、ターボチャージャ１３のタービン１３ｂと、排気ガス浄化システムを構成する酸化触媒（ＤＯＣ）１６、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１７、選択還元型触媒（ＳＣＲ）１８が設けられている。なお、この排気ガス浄化システムは例示に過ぎず、他の構成の排気ガス浄化システムであってもよい。
【００２６】
この排気系のディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８との間の排気通路１５と、エアクリーナ１２とコンプレッサ１３ａとの間の吸気通路１１とをＥＧＲ通路１９で接続する。このＥＧＲ通路１９は、エンジン１０の排気系から分岐したＥＧＲガスＧｅを吸気系に導入するための通路であり、このＥＧＲ通路１９には、導入したＥＧＲガスＧｅを冷却する冷却装置であるＥＧＲクーラ２０と、ＥＧＲガスＧｅの流量をエンジン１の運転状態に応じて調整制御するためのＥＧＲ弁２１を備える。
【００２７】
本発明においては、このＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１との間を、ＥＧＲクーラ２０の出口側で発生する凝結水がＥＧＲ弁２１に行き難いように、曲がり配管１９ａで形成すると共に、この曲がり配管１９ａの部分に、凝結水Ｗｃを捕集する凝結水捕集タンク（凝結水貯留部）２２を設ける。この凝結水捕集タンク２２の下部に凝結水排出通路２３の一端側を接続し、他端側をディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８の間の排気通路１５に接続する。
【００２８】
この凝結水捕集タンク２２は、ＥＧＲ通路１９内で凝結する凝結水Ｗｃの水滴をＥＧＲガスＧｅと分離して一時的に貯留するためのものであり、ＥＧＲクーラ２０の出口からＥＧＲ弁２１との間に設置する。これにより、ＥＧＲ通路１９内で凝結する凝結水ＷｃがＥＧＲクーラ２０の下流側のＥＧＲ通路１９の配管内に付着するのを防止する。この凝結水捕集タンク２２の設置場所は、凝結水Ｗｃを捕集し易いように、ＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１の間を下向きの曲がり配管１９ａとし、この曲がり配管１９の外側(下側)の曲がり部分に凝結水捕集タンク２２を接続して設けることが好ましい。外側の曲がり部に凝結水捕集タンク２２を設けることで、排気ガスの遠心力を利用して凝結水Ｗｃを凝結水捕集タンク２２に導くことができるようになる。
【００２９】
この凝結水排出通路２３には、凝結水Ｗｃの流れを凝結水捕集タンク２２から排気通路１５側への一方通行とする逆止弁（一方向弁）２４を設けて、凝結水Ｗｃが排気通路１５側からＥＧＲ通路１９側に逆流しないようにする。また、排気通路１５内に突出する先端側に噴射口２５を設けて凝結水Ｗｃを排気通路１５内に噴射できるように構成する。
【００３０】
この逆止弁２４は排気通路１５内のガス圧力Ｐ４がＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１の間のＥＧＲ通路１９内のガス圧力Ｐ３より高いときは、その圧力差（Ｐ４−Ｐ３）により閉弁しており、ＥＧＲ通路１９側の圧力Ｐ３が圧力Ｐ４より高くなったときのみ開弁して、ＥＧＲ通路１９側から排気通路１５側の一方向のみに凝結水Ｗｃを導くものである。この逆止弁２４により、凝結水捕集タンク２２に貯留した凝結水ＷｃがＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０とＥＧＲ弁２１側に入り込むことを回避できる。
【００３１】
更に、排気通路１５のターボチャージャ１３のタービン１３ｂの上流側と、ＥＧＲ通路１９のＥＧＲクーラ２０の下流側と凝結水捕集タンク２２との間のＥＧＲ通路１９とを連結する高圧ガスバイパス通路２６を設ける。また、この高圧ガスバイパス通路２６にバイパス開閉弁２７を設ける。
【００３２】
また、第１圧力センサ３１を排気マニホールド１１ａに、第２圧力センサ３２をＥＧＲクーラ２０の上流側のＥＧＲ通路１９に、第３圧力センサ３３をＥＧＲクーラ２０の下流側のＥＧＲ通路１９ａに、第４圧力センサ３４をディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８の間の排気通路１５に、第５圧力センサ３５をインタークーラ１５の上流側の吸気通路１１に設ける。
【００３３】
これらのセンサ３１〜３５の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）と呼ばれる制御装置３０に入力される。この制御装置３０はエンジン１０の運転全般の制御を行なうと共に、エンジン１０の運転状態を示すデータをエンジン１０に設けたセンサや制御装置３０の演算値等から入手し、ディーゼルパティキュレートフィルタ１７と選択還元型触媒１８における排気ガスＧの浄化やこれらの装置１７、１８の再生のための制御も行なう。
【００３４】
次に、上記のエンジン１０のＥＧＲシステム１におけるＥＧＲ制御及びバイパス開閉弁２７の制御について説明する。先ず、エンジン１０の運転時において、ＮＯｘ等の発生の抑制を必要するエンジン運転状態のときには、制御装置３０からの指示により、ＥＧＲ弁２１を開いて排気ガスＧの一部であるＥＧＲガスＧｅの流量を調整しながら、ＥＧＲガスＧｅを排気通路１５に設けられたＥＧＲ通路１９の分岐部分よりＥＧＲクーラ２０側のＥＧＲ通路１９に導く。
【００３５】
このＥＧＲを実施している状態では、ＥＧＲガスＧｅは排気ガスＧの温度状態から、エンジン冷却水Ｗが循環するＥＧＲクーラ２０により、急速に冷却され、このエンジン冷却水Ｗに準じた温度（例えば、７０℃〜８０℃）となり、ＥＧＲ通路１９ａ、ＥＧＲ弁２１等を経由して、エアクリーナ１２の下流側の吸気通路１１内に供給される。このＥＧＲクーラ２０を通過したＥＧＲガスＧｅにおいては、急速な冷却によりこのＥＧＲガスＧｅ中に存在していた水分が凝結して水滴若しくは水となり、ＥＧＲ通路１５ａの配管内に付着する。この水滴及び水となった凝結水Ｗｃを一時的に凝結水捕集タンク２２に溜めて、凝結水ＷｃがＥＧＲ弁２１側に流出するのを防止する。
【００３６】
この一時的に凝結水捕集タンク２２に捕集した凝結水Ｗｃを次のようなタイミングで、排気通路１５への噴射する。この凝結水Ｗｃの噴射のタイミングに関しては、エンジン運転時において、吸気通路１５のインタークーラ１４の上流側に設置された第５圧力センサ３５の検出した圧力（過給圧）Ｐ５を用いて過給圧（ブースト圧）を監視して、この過給圧Ｐ５がターボチャージャ１３のタービン１３ｂのウエストゲートバルブ１３ｃ（又は排気バイパスバルブ）を開弁するときの圧力値Ｐｃ１に達する直前の所定の圧力Ｐｃ２になったときを選択し、このときに、エンジン１０の制御装置３０により高圧排ガスバイパス通路２６に設置したバイパス開閉弁２７を開弁するように制御する。このバイパス開閉弁２７の開度指示時間は開度指示１回につき１秒以下とする。
【００３７】
あるいは、ウエストゲートバルブ１３ｃの開弁操作の前に一時的にバイパス開閉弁２７を開弁し、その後、１秒以内という極わずかな時間経過後にバイパス開閉弁２７を閉じる。それからウエストゲートバルブ１３ｃを開弁するように制御する。
【００３８】
このバイパス開閉弁２７の開弁により、排気マニホールド１５ａ内の高圧の排気ガスＧｐを高圧排気ガスバイパス通路２６を通してＥＧＲクーラ２０の出口からＥＧＲ弁２１の間のＥＧＲ通路１９に導入する。この導入により、この部分のガス圧を一時的に高めて、このガス圧で凝結水捕集タンク２２内の凝結水Ｗｃを排気通路１５に噴射する。つまり、過給圧Ｐ５の超過によるターボチャージャ１３の過回転防止等のため、ウエストゲートバルブ１３ｃを開く直前の排気圧力Ｐ５が高い状態のときに、バイパス開閉弁２７を一時的に開弁して凝結水捕集タンク２２に貯留した凝結水Ｗｃを排気通路１５に排出する。
【００３９】
このバイパス開閉弁２７の開弁操作は、ＥＧＲクーラ２０側に凝結水Ｗｃが流出しないように、ＥＧＲクーラ２０の上流側の第２圧力センサ３２の検出値Ｐ２よりＥＧＲクーラ２０の下流側の第３圧力センサ３３の検出値Ｐ３の方が低い状態のときのみとする。
【００４０】
本発明においては、各圧力センサ３１〜３５の検出値である各配管の圧力値を制御装置３０に取り込み、これらのデータを基に制御装置３０に組み込まれたバイパス開閉弁制御手段３０ａにより、過給圧Ｐ５が増加して、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁する制御を行う前に、バイパス開閉弁２７を一時的に開放して排気ガスＧｐによりＥＧＲ通路１９内の圧力Ｐ３を一時的に高めて、凝結水捕集タンク２２に溜まった凝結水Ｗｃを噴射口２５からの噴射により排気通路１５内に排出する。なお、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁するときには、バイパス開閉弁２７は閉弁状態に戻される。つまり、ウエストゲートバルブ１３ｃを開弁時及び開弁中は、バイパス開閉弁２７は閉弁状態にある。
【００４１】
上記のＥＧＲシステム１及びＥＧＲシステムの制御方法によれば、ＥＧＲクーラ２０によってＥＧＲガスＧｅが冷却されて発生する凝結水ＷｃがＥＧＲ通路１９に溜まることを防止でき、更に、過給圧Ｐ５の増加により排気通路１５側に排出され不要となる排気ガスＧの一部を利用して、この凝結水Ｗｃを排気通路１５に噴射して、比較的温度が高い排気ガスＧの熱で蒸発処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態のＥＧＲシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ ＥＧＲシステム
１０ エンジン（内燃機関）
１１ 吸気通路
１３ ターボチャージャ
１３ｂ タービン
１３ｃ ウエストゲートバルブ
１４ インタークーラ
１５ 排気通路
１５ａ 排気マニホールド
１９ ＥＧＲ通路
１９ａ 曲がり配管
２０ ＥＧＲクーラ
２１ ＥＧＲ弁
２２ 凝結水捕集タンク（凝結水貯留部）
２３ 凝結水排出通路
２４ 逆止弁（一方向弁）
２５ 噴射口
２６ 高圧ガスバイパス通路
２７ バイパス開閉弁
３０ 制御装置（ＥＣＵ）
３０ａ バイパス開閉弁制御手段
３１〜３５ 圧力センサ
Ａ 新気
Ｇ 排気ガス
Ｇｅ ＥＧＲガス
Ｇｐ 排気マニホールド内の排気ガス
Ｐ１〜Ｐ５ ガス圧力
Ｗ エンジン冷却水
Ｗｃ 凝結水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲクーラを備えたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設け、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する制御を行う前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁する制御を行うバイパス開閉弁制御手段を設けたことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項２】
前記凝結水排出通路に前記凝結水貯留部から前記排気通路側のみに流体の流れを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲシステム。
【請求項３】
ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設けたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁して前記凝結水貯留部に貯留した凝結水を前記排気通路に排出することを特徴とするＥＧＲシステムの制御方法。
【請求項４】
前記バイパス開閉弁を開弁状態にする時にはＥＧＲ弁を閉弁制御することを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲシステムの制御方法。
【請求項１】
ＥＧＲクーラを備えたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設け、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する制御を行う前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁する制御を行うバイパス開閉弁制御手段を設けたことを特徴とするＥＧＲシステム。
【請求項２】
前記凝結水排出通路に前記凝結水貯留部から前記排気通路側のみに流体の流れを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記載のＥＧＲシステム。
【請求項３】
ＥＧＲ通路のＥＧＲクーラの下流側とＥＧＲ弁の間に凝結水貯留部を設け、該凝結水貯留部と排気通路との間を凝結水排出通路で接続し、排気通路のターボチャージャのタービンの上流側と、前記ＥＧＲ通路の前記ＥＧＲクーラの下流側と前記凝結水貯留部との間を連結する高圧ガスバイパス通路を設けると共に、該高圧ガスバイパス通路にバイパス開閉弁を設けたターボチャージャ付き内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、過給圧が増加して、前記ターボチャージャのウエストゲートバルブを開弁する前に、前記バイパス開閉弁を一時的に開弁して前記凝結水貯留部に貯留した凝結水を前記排気通路に排出することを特徴とするＥＧＲシステムの制御方法。
【請求項４】
前記バイパス開閉弁を開弁状態にする時にはＥＧＲ弁を閉弁制御することを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲシステムの制御方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２７５６７３（Ｐ２００９−２７５６７３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３０１７８（Ｐ２００８−１３０１７８）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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