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CN105247177B - 内燃机的冷凝水处理装置 - Google Patents

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CN105247177B
CN105247177B CN201380077029.3A CN201380077029A CN105247177B CN 105247177 B CN105247177 B CN 105247177B CN 201380077029 A CN201380077029 A CN 201380077029A CN 105247177 B CN105247177 B CN 105247177B
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Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明提供一种内燃机的冷凝水处理装置，其对在EGR冷却器中生成并被存积在冷凝水罐中的冷凝水的蓄水量(Qw)是否在下限值(t1)以下进行判断(S2)。在蓄水量(Qw)为下限值(t1)以下的情况下，将EGR冷却器的流量变更为100％而将旁通通道的流量变更为0％(S3)，从而终止冷凝水向内燃机的供给(S5)。由此，冷凝水处理装置使蓄水量(Qw)增加。另一方面，在蓄水量(Qw)多于下限值(t1)且在上限值(t2)以上的情况下，将EGR冷却器的流量变更为0％而将旁通通道的流量变更为100％(S7)，从而实施冷凝水向内燃机的供给(S9)。由此，冷凝水处理装置使蓄水量(Qw)减少。

Description

内燃机的冷凝水处理装置
技术领域
本发明涉及一种对在内燃机的排气系统中生成的冷凝水进行处理的内燃机的冷凝水处理装置。
背景技术
作为内燃机的冷凝水处理装置，已知一种将在排气系统中所包含的EGR冷却器内生成的冷凝水存积在冷凝水罐中，并在冷凝水罐的蓄水量达到预定量时将冷凝水向进气通道喷射的装置(专利文献1)。通过使被供给到进气通道中的冷凝水与进气一起被导入气缸内并进行气化，从而使燃烧温度受到抑制，其结果为，抑制了随着燃烧而产生的NOx的生成量。除此之外，作为与本发明关联的在先技术文献，还具有专利文献2及专利文献3。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-318049号公报
专利文献2：日本特开2008-280945号公报
专利文献3：日本特开2012-189022号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在利用被存积在冷凝水罐中的冷凝水时，需要适当地对冷凝水罐的蓄水量进行管理。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够适当地对冷凝水罐的蓄水量进行管理的内燃机的冷凝水处理装置。
用于解决课题的方法
本发明的内燃机的冷凝水处理装置具备：冷凝水罐，其对在内燃机的排气系统中所生成的冷凝水进行存积，冷凝水供给单元，其向所述内燃机或与所述内燃机关联的关联装置供给被存积在所述冷凝水罐中的冷凝水；冷凝水生成量调节单元，其能够对在所述排气系统中所生成的所述冷凝水的生成量进行调节；蓄水量减少控制单元，其以在所述冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下使所述蓄水量减少的方式而对所述冷凝水供给单元及所述冷凝水生成量调节单元的至少一方进行控制；蓄水量增加控制单元，其以在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下增加所述蓄水量的方式对所述冷凝水供给单元及所述冷凝水生成量调节单元的至少一方进行控制。
根据本发明的冷凝水处理装置，由于通过由冷凝水供给单元实施向内燃机或关联装置供给冷凝水从而使冷凝水罐的冷凝水被消耗，因此蓄水量向减少方向进行变化。此外，通过由冷凝水生成量调节单元对冷凝水的生成量进行调节，从而使冷凝水罐的蓄水量向增加或减少方向进行变化。通过对冷凝水供给单元及冷凝水生成量调节单元中的至少一方进行控制，从而能够以在冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下使冷凝蓄水量减少并且在冷凝水罐的蓄水量为预定值以下的情况下增加蓄水量的方式而使蓄水量进行变化。因此，能够通过对预定量进行恰当设定从而适当地对冷凝水罐的蓄水量进行管理。
在本发明的冷凝水处理装置的一个方式中，可以采用如下方式，即，所述蓄水量减少控制单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，对所述冷凝水供给单元向所述冷凝水的消耗量增加的方向进行控制，并且对所述冷凝水生成量调节单元向在所述排气系统中所生成的所述冷凝水的生成量减少的方向进行控制，所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，对所述冷凝水供给单元向所述冷凝水的消耗量减少的方向进行控制，并且对所述冷凝水生成量调节单元向在所述排气系统中所生成的所述冷凝水的生成量增加的方向进行控制。根据此方式，在冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下，由于冷凝水的消耗量向增加的方向进行变化、并且冷凝水的生成量向减少的方向进行变化，因此在应当减少冷凝水罐的蓄水量的情况下，能够促进其减少。另一方面，在冷凝水罐的蓄水量为预定值以下的情况下，由于冷凝水的消耗量向减少的方向进行变化、并且冷凝水的生成量向增加的方向进行变化，因此在应当增加冷凝水罐的蓄水量的情况下，能够促进其增加。
只要能够对排气系统中所生成的冷凝水的生成量进行调节，则并不对冷凝水生成量调节单元的具体的结构进行特别的限制。
例如，在上述的方式中，可以采用如下方式，即，所述内燃机具备EGR通道和EGR冷却器，所述EGR通道将流过所述排气系统的排气作为EGR气体而向进气系统引导，所述EGR冷却器对所述EGR其他进行冷却，所述冷凝水罐将在所述EGR冷却器中所生成的冷凝水作为在所述排气系统中所生成的所述冷凝水而进行存积，作为所述冷凝水生成量调节单元而设置有旁通通道以及流量分配变更阀，所述旁通通道以旁通过所述EGR冷却器的方式而对所述EGR气体进行引导，所述流量分配变更阀能够对所述旁通通道及所述EGR冷却器中的所述EGR气体的流量分配进行变更，所述蓄水量减少控制单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，以实施向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以将所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述EGR冷却器的流量较少的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制，所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，以向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给被禁止或使所述冷凝水的供给量减少的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以将所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述EGR冷却器的流量较多的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制。
通过实施向内燃机的冷凝水的供给，从而使冷凝水罐内的冷凝水的消耗量增加。此外，通过将EGR气体的流量分配变更为与旁通通道的流量相比EGR冷却器的流量较少的分配，从而使冷凝水的生成量减少。根据上述的结构，在冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下，实施这些操作从而使冷凝水的消耗量增加并且使冷凝水的生成量减少。因此，在应当减少冷凝水罐的蓄水量的情况下能够促进其减少。另一方面，通过禁止向内燃机的冷凝水的供给，从而使冷凝水罐内的冷凝水的消耗量减少。此外，通过将EGR气体的流量分配变更为与旁通通道的流量相比EGR冷却器的流量较多的分配，从而使冷凝水的生成量增加。根据上述的结构，在冷凝水罐的蓄水量为预定值以下的情况下，通过执行这些操作而使冷凝水的消耗量减少并且使冷凝水的生成量增加。因此，在应当增加冷凝水罐的蓄水量的情况下，能够促进其增加。
另外，在该结构中，可以采用如下方式，即，所述内燃机还具备排气通道，所述排气通道与所述EGR通道连接，并对排气进行引导，所述EGR冷却器及所述旁通通道分别被设置在与所述EGR通道和所述排气通道的连接位置相比靠上游的所述排气通道上。在该情况下，能够通过对流量分配变更阀进行操作而将流过EGR通道的之前的EGR气体、即排气的全部向EGR冷却器引导。由此，能够提高在EGR冷却器中所生成的冷凝水的回收率。
例如，在上述的方式中，可以采用如下方式，即，所述内燃机具备：内燃机主体；EGR通道，其将流过所述排气系统的排气作为EGR气体而向进气系统进行引导；EGR冷却器，其对所述EGR气体进行冷却；冷却系统，其中，所述冷却系统包括：散热器，其对从所述内燃机主体通过后的冷却介质进行冷却；低温路径，其用于将从所述内燃机主体通过后经过了所述散热器的所述冷却介质向所述EGR冷却器进行引导；高温路径，其用于将从所述内燃机主体通过后旁通过所述散热器的所述冷却介质向所述EGR冷却器进行引导，所述冷凝水罐将在所述EGR冷却器中所生成的冷凝水作为在所述排气系统中所生成的所述冷凝水进行存积，作为所述冷凝水生成量调节单元而设置有路径切换阀，所述路径切换阀被包括在所述冷却系统中并在所述低温路径与所述高温路径之间对向所述EGR冷却器引导所述冷却介质的冷却路径进行切换，所述蓄水量减少控制单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，以将所述冷却路径切换为所述高温路径的方式而对所述路径切换阀进行控制，所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，以将所述冷却路径切换为所述低温路径的方式而对所述路径切换阀进行控制。
由于通过将冷却路径切换为高温路径从而向EGR冷却器引导高温的冷却介质，因此使冷凝水的生成量减少。根据上述的结构，由于在冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下将冷却路径切换为高温路径从而使冷凝水的生成量减少，因此在应当减少冷凝水罐的蓄水量的情况下能够促进其减少。另一方面，由于通过将冷却路径切换为低温路径从而向EGR冷却器引导低温的冷却介质，因此使冷凝水的生成量增加。根据上述的结构，由于在冷凝水罐的蓄水量为预定值以下的情况下将冷却路径切换为低温路径从而使冷凝水的生成量增加，因此在应当增加冷凝水罐的蓄水量的情况下能够促进其增加。
也可以以将上述的各结构组合的方式而追加以下的结构。即，作为所述冷凝水生成量调节单元，还可以设置旁通通道和流量分配变更阀，所述旁通通道以旁通过所述EGR冷却器的而对所述EGR气体进行引导，所述流量分配变更阀能够对所述旁通通道和所述EGR冷却器的流量分配进行变更，所述蓄水量减少控单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，以实施向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以将所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述EGR冷却器的流量较少的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制，所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，以禁止朝向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给或使所述冷凝水的供给量减少的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以将所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述EGR冷却器的流量较多的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制。根据该结构，在冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下，能够更有效地提高对蓄水量的减少进行促进的效果，并且在冷凝水罐的蓄水量为预定值以下的情况下，能够更有效地提高对蓄水量的增加进行促进的效果。
另外，在本发明中，向冷凝水的消耗量增加的方向进行控制时，包括不消耗冷凝水的情况，即禁止向内燃机或关联装置的冷凝水的供给的情况。向内燃机供给冷凝水的情况中不仅包括向内燃机的进气系统及排气系统供给冷凝水的情况，也包括向被安装在内燃机上的各种装置供给冷凝水的情况。此外，向关联装置供给冷凝水是指，向虽然与内燃机关联但与内燃机的燃烧不直接关联的各种装置供给冷凝水。
附图说明
图1为表示应用了本发明的第一方式所涉及的冷凝水处理装置的内燃机的整体结构的图。
图2为表示第一方式所涉及的控制程序的一个示例的流程图。
图3A为表示被安装在第二方式所涉及的内燃机中的冷却系统的概要的结构图。
图3B为表示图3A的冷却系统中所包括的泵的驱动方法的一个示例的图。
图4为表示第二方式所涉及的控制程序的一个示例的流程图。
图5为表示第三方式所涉及的内燃机的整体结构的图。
具体实施方式
(第一方式)
如图1所示，内燃机1A作为在一个方向上配置有四个气缸2的直列四气缸型的柴油发动机而构成。内燃机1A例如作为汽车的行驶用动力源而被搭载。通过未图示的燃料喷射阀而向内燃机1A的各气缸2内直接喷射燃料。被喷射到各气缸2中的燃料在压缩行程中进行自点火而燃烧。各气缸2上分别连接有进气通道5及排气通道6。被引导至进气通道5的空气在进气行程中被填充至各气缸2内。进气通道5包括分支到每个气缸2的进气歧管8。进气歧管8的上游设置有涡轮增压器9的压缩机9a。排气通道6包括使各气缸2的排气汇合的排气歧管10。在排气歧管10的下游设置有涡轮增压器9的涡轮9b。涡轮9b的下游设置有对排气中的有害物质进行净化的排气净化装置11。排气净化装置11具备对排气中的粒状物质进行捕捉的柴油颗粒物质过滤器(DPF)12以及对排气中的NOx进行吸附还原并净化的吸附还原型的NOx催化剂13。
如图1所示，为了降低NOx及改善耗油率而在内燃机1A中设置有实施将排气的一部分作为EGR气体向进气系统回流的EGR(Exhaust Gas Recirculation：废气再循环)的两个EGR装置20A、20B。内燃机1A根据负载而区分使用两个EGR装置20A、20B。第一EGR装置20A作为高压循环型的EGR装置而构成，并具备对排气歧管10和进气歧管8进行连结的EGR通道21以及对EGR气体的流量进行调节的EGR阀22。
第二EGR装置20B包括：对排气通道6和进气通道5进行连结的EGR通道25、对EGR气体进行冷却的EGR冷却器26、旁通过EGR冷却器26的旁通通道27、对EGR气体的流量进行调节的EGR阀28。第二EGR装置20B的EGR冷却器26、旁通通道27及EGR阀28的配置是特有的。该配置以提高冷凝水的回收率为目的。虽然一般情况下EGR冷却器及EGR阀被配置在EGR通道上，但在采用第二EGR装置20B的情况下，在与EGR通道25和排气通道6的连接位置相比靠上游的排气通道6处设置EGR冷却器26及旁通通道27。此外，EGR阀28被设置在排气通道6与EGR通道25的连接位置处，并能够连续地对EGR通道25的流量进行变更。EGR阀28的下游的排气被引导至未图示的排气尾管。
在旁通通道27与排气通道6的汇合位置处设置有流量分配变更阀29。流量分配变更阀29能够连续地对EGR冷却器26的流量与旁通通道27的流量分配进行变更。即，流量分配变更阀29能够从将EGR冷却器26关闭以使流量成为O并使排气的全部均流过旁通通道27的状态、到将旁通通道27关闭以使流量成为O并使排气的全部均流过EGR冷却器26的状态之间，对流量分配进行变更。
EGR冷却器26为，将内燃机1A的冷却水作为冷却介质来利用，并通过在该冷却介质与温暖的排气之间进行热交换从而使EGR气体的温度下降的装置。由于通过使EGR气体的温度下降从而EGR气体中所包含的水分将会冷凝，因此在EGR冷却器26内将生成冷凝水。由于冷凝水的生成量与流过EGR冷却器26的排气的流量相关，因此对流过EGR冷却器26的排气的流量进行变更的旁通通道27及流量分配变更阀29相当于本发明所涉及的冷凝水生成量调节单元。
为了对在EGR冷却器26中所生成的冷凝水进行回收处理，从而在内燃机1A中设置有冷凝水处理装置30。冷凝水处理装置30具备对冷凝水CW进行存积的冷凝水罐31以及作为将被存积在冷凝水罐31中的冷凝水CW向内燃机1A的进气系统供给的冷凝水供给单元的冷凝水供给机构32。冷凝水罐31中设置有发出与被存积的冷凝水CW的蓄水量(液面平面)相对应的信号的水位传感器33。水位传感器33以例如能够通过超声波来确定水面的位置的方式而构成。冷凝水供给机构32具有对冷凝水罐31和进气通道5的进气歧管8进行连接的冷凝水通道35。在冷凝水通道35上设置有电动式的泵36以及将通过泵36而被加压后的冷凝水向进气通道10内喷射供给的喷射阀37。通过对喷射阀37的开阀期间进行控制，从而能够对冷凝水的供给量进行控制。
内燃机1A中设置有作为对内燃机1A的各部进行控制的计算机而构成的发动机控制器(ECU)40。ECU40除了实施通过燃料喷射阀3而对燃料喷射量及喷射正时进行控制的主要的动作控制之外，也被用于EGR装置20A、20B及冷凝水处理装置30的控制中。为了掌握内燃机1A的运行状态，ECU40中被输入有来自对各种物理量进行检测的多个传感器的信号。例如，作为与本发明关联的传感器，在内燃机1A中设置有，输出与内燃机1A的曲轴转角相对应的信号的曲轴转角传感器41、输出与设置在内燃机1A中的加速踏板38的踏入量(加速器开度)相对应的信号的加速器开度传感器42等，这些传感器的输出信号被输入至ECU40中。此外，上述的水位传感器33的输出信号也被输入至ECU40中。
图2的控制流程的程序被保持在ECU40中，并被适时地读取且以预定的运算间隔而被反复实施。在步骤S1中，ECU40参照水位传感器33的输出信号而取得冷凝水罐31的蓄水量Qw。另外，也可以取代使用水位传感器33，而根据内燃机1A的运行状态、外部气温及冷却水温等温度信息而对冷凝水的生成量进行推断，并根据该推断结果来推断并取得冷凝水罐31的蓄水量Qw。
在步骤S2中，ECU40对冷凝水罐31的蓄水量Qw是否为下限值t1以下进行判断。下限值t1被设定为冷凝水罐31的最大蓄水量的10％。下限值t1相当于本发明所涉及的预定值。由于在蓄水量Qw为下限值t1以下的情况下应当使蓄水量Qw增加，因此ECU40在步骤S3～步骤S5中实施特定的蓄水量增加控制。另一方面，在蓄水量Qw多于下限值t1的情况下进入到步骤S6。
在步骤S3中，ECU40对流量分配变更阀29进行操作，从而变更为将旁通通道27关闭以使流量成为O且使排气的全部量均流过EGR冷却器26的状态。即，将EGR冷却器26的流量设为100％，而将旁通通道27的流量设为0％。由此，由于排气的全部量均流过EGR冷却器26，因此与其他的流量分配相比，使在EGR冷却器26中所生成的冷凝水的生成量增加。在步骤S4中，ECU40以形成根据内燃机1A的运行状态而确定的EGR率的方式，而对EGR阀28的开度进行操作。另外，在通过第一EGR装置20A而进行的EGR也同时被实施的情况下，在考虑EGR阀22的开度的条件下来确定第二EGR装置20B的EGR阀28的开度。由于实施EGRを的情况与不实施EGR的情况相比排气中的水分会增加，因此实施EGR的情况与不实施EGR的情况相比，冷凝水生成量将会增加。在步骤S5中，ECU40通过将喷射阀37维持在闭阀状态，从而禁止由冷凝水供给机构32进行的向内燃机1A的进气系统的冷凝水的供给。通过禁止冷凝水的供给，从而使冷凝水罐31内的冷凝水的消耗量减少。
根据这样的方式，通过步骤S3及步骤S4的执行而使冷凝水的生成量增加，并且通过步骤S5的执行而使冷凝水的消耗量减少。因此，通过在步骤S3～步骤S5中由ECU40实施特定的蓄水量增加控制，从而能够在应当增加冷凝水罐31的蓄水量的情况下促进其增加。ECU40通过实施步骤S3～步骤S5，从而作为本发明所涉及的蓄水量增加控制单元而发挥功能。
在步骤S6中，ECU40对冷凝水罐31的蓄水量Qw是否为上限值t2以上进行判断。上限值t2被设定为大于下限值t1的值。例如冷凝水罐31的最大蓄水量的80％被作为上限值t2而设定。由于在蓄水量Qw为上限值t2以上的情况下，即蓄水量Qw多于下限值t1且在上限值t2以上的情况下，应该减少蓄水量Qw，因此在步骤S7～步骤S9中实施特定的蓄水量减少控制。另一方面，在蓄水量Qw小于上限值t2的情况下进入到步骤S10。
在步骤S7中，ECU40对流量分配变更阀29进行操作，从而变更为将EGR冷却器26关闭以使流量成为O而使排气的全部量均流过旁通通道27的状态。即，将EGR冷却器26的流量设为0％，并将旁通通道27的流量设为100％。由此，由于排气的全部量均旁通过EGR冷却器26，因此EGR冷却器26内的冷凝水的生成量将减少、或其生成将中断。在步骤S8中，ECU40以使EGR通道25关闭的方式对EGR阀28的开度进行操作。由此，通过第二EGR装置20B而进行的EGR被中止。与上述的情况相反，由于不实施EGR的情况与实施EGR的情况相比排气中的水分将减少，因此不实施EGR的情况与实施EGR的情况相比冷凝水的生成量将减少。在步骤S9中，ECU40对喷射阀37的开阀期间进行适当操作从而实施向内燃机1A的进气系统的冷凝水的供给。由此，使冷凝水罐31内的冷凝水的消耗量增加。
按照这样的方式，通过步骤S7及步骤S8的执行而使冷凝水的生成量减少，并且通过步骤S9的执行而使冷凝水的消耗量增加。因此，能够通过在步骤S7～步骤S9中由ECU4O实施特定的蓄水量减少控制而在应当减少冷凝水罐31的蓄水量的情况下促进其减少。ECU40通过执行步骤S7～步骤S9从而作为本发明所涉及的蓄水量减少控制单元而发挥功能。
在步骤S2及步骤S6中分别作出否定判断的情况下，由于冷凝水罐31的蓄水量Qw多于下限值t1，并且小于上限值t2，因此可以说将蓄水量Qw确保在合适的范围内。因此，由于不需要有意地增减蓄水量Qw，因此在步骤S10～步骤S12中将实施特定的通常控制。在步骤S10中，ECU40以将EGR冷却器26的流量与旁通通道27的流量之间的流量分配调节为符合内燃机1A的运行状态所需要的流量分配的方式，而对流量分配变更阀29进行操作。在步骤S11中，ECU40与步骤S4同样地，以形成根据内燃机1A的运行状态而确定的EGR率的方式，来对EGR阀28的开度进行操作。在步骤S12中，ECU40与步骤S9同样地对喷射阀37的开阀期间进行适当操作从而实施向内燃机1A的进气系统的冷凝水的供给。
根据第一方式，由于在冷凝水罐31的蓄水量Qw在下限值t1以下的情况下实施蓄水量增加控制，在蓄水量Qw多于下限值t1且在上限值t2以下的情况下实施蓄水量减少控制，因此能够通过对这些下限值t1及上限值t2进行恰当设定从而适当地对冷凝水罐31的蓄水量进行管理。此外，由于第一方式中设定了相互不同的下限值t1和上限值t2，因此能够避免频繁地对蓄水量减少控制和蓄水量增加控制进行切换。因此，具有能够有助于内燃机1A的稳定的运行的优点。当然，也能够以将下限值t1及上限值t2统一设为一个预定值，并在蓄水量Qw在该预定值以下的情况下实施蓄水量增加控制，且在蓄水量Qw多于该预定值的情况下实施蓄水量减少控制的方式，对第一方式进行变更。而且，第一方式具有能够通过将排气的全部量引导至EGR冷却器26从而提高冷凝水的回收效率的物理结构上的优点。
(第二方式)
接下来，参照图3A和图3B以及图4对本发明的第二方式进行说明。第二方式被应用于安装有图3A及图3B所示的冷却系统的内燃机1B中。由于除了内燃机1B的冷却系统以外的结构与图1所时的内燃机1A相同，因此省略重复的说明。
内燃机1B具备包括气缸体B及气缸盖H等的内燃机主体1b。冷却系统50具备：冷却路径51，其使作为冷却介质的冷却水在内燃机1B的各部分内循环；散热器52，其对冷却水进行冷却；水泵53，其对冷却水进行加压输送；温度自动调节器54，其对冷却水的路径进行切换；冷却机构55，其向EGR冷却器26供给冷却水。冷却路径51包括主路径51a和分支通道51b，所述主路径51a将内燃机主体1b与散热器52连结为环状，所述分支通道51b在内燃机主体1b的下游侧从主路径51a上分支，并在内燃机主体1b的上游侧与主路径51a汇合。在分支通道51b的汇合位置处设置有温度自动调节器54。众所周知，通过温度自动调节器54的工作而对冷却水在主路径51a中进行循环的状态与冷却水旁通过散热器52并经由分支通道51b进行循环的状态进行切换。
冷却机构55具备：流入通道56，其对散热器52的下游侧的主路径51a与EGR冷却器26的冷却介质入口26a进行连接；流出通道57，其对散热器52的上游侧的主路径51a与EGR冷却器26的冷却介质出口26b进行连接；分支通道58，其从内燃机主体1b的下游侧的主路径51a上分支，并与流入通道56汇合。在分支通道58的汇合位置处设置有对向EGR冷却器26引导冷却水的路径进行切换的路径切换阀59。在路径切换阀59与EGR冷却器26的冷却介质入口26a之间的流入通道56处设置有泵60。如图3B所示，该泵60和水泵53通过传递内燃机1B的转矩的共同的同步带TB而被驱动。另外，图3B所示的驱动方法为一个示例，也可以将泵53、60的至少一方变更为电动泵。
路径切换阀59作为如下的三向阀而构成，该三向阀能够在使冷却水向虚线的箭头标记方向流动的位置a、与使冷却水向单点划线的箭头标记方向流动的位置b之间进行动作。路径切换阀59的动作通过ECU40来控制。当路径切换阀59被操作至位置a处时，流入通道56和分支通道58开通，从而对内燃机主体1b进行冷却后的冷却水将旁通过散热器52而被引导至EGR冷却器26。因此，对路径切换阀59被操作至位置a处的状态下的流入通道56与分支通道58进行组合而得到的通道，相当于本发明所涉及的高温路径。另一方面，当路径切换阀59被操作至位置b时，由于分支通道58被关闭且流入通道56开通，因此从内燃机主体1b通过之后再经由散热器52的冷却水被引导至EGR冷却器26。因此，路径切换阀59被操作至位置b处的状态下的流入通道56相当于本发明所涉及的低温路径。
通过使路径切换阀59被操作至位置a从而使高温的冷却水被引导至EGR冷却器26中，因此冷凝水的生成量将减少。另一方面，由于通过将路径切换阀59操作至位置b从而将低温的冷却水引导至EGR冷却器26中，因此冷凝水的生成量将增加。因此，由于能够通过路径切换阀59的操作而对冷凝水的生成量进行调节，因此路径切换阀59相当于本发明所涉及的冷凝水生成量调节单元。
图4的控制流程的程序被保持在ECU40中，并被适时地读取且以预定的运算间隔而被反复执行。在步骤S21中，ECU40参照水位传感器33的输出信号而取得冷凝水罐31的蓄水量Qw。另外，也可以与第一方式相同地通过推断而取得蓄水量Qw。在步骤S22中，ECU40对冷凝水罐31的蓄水量Qw是否在第一阈值Th1以下进行判断。第一阈值Th1被设定为冷凝水罐31的最大蓄水量的40％。第一阈值Th1相当于本发明所涉及的预定值。在蓄水量Qw为第一阈值Th1以下的情况下判断为应当使蓄水量Qw增加并向步骤S23前进，ECU40通过将路径切换阀59操作至位置b而实施蓄水量增加控制。由此，使在EGR冷却器26中所生成的冷凝水的生成量增加。ECU40通过执行步骤S23从而作为本发明所涉及的蓄水量增加控制单元来发挥功能。另一方面，在蓄水量Qw多于第一阈值Th1的情况下向步骤S24前进。
在步骤24中，ECU40对冷凝水罐31的蓄水量Qw是否在第二阈值Th2以上进行判断。第二阈值Th2被设定为大于第一阈值Th1的值。例如，冷凝水罐31的最大蓄水量的60％被设定为第二阈值Th2。在蓄水量Qw为第二阈值Th2以上的情况下，即蓄水量Qw多于第一阈值Th1且在第二阈值Th2以上的情况下，判断为应当使蓄水量Qw减少并进入到步骤S25，ECU40通过将路径切换阀59操作至位置a从而实施蓄水量减少控制。由此，使在EGR冷却器26中所生成的冷凝水的生成量减少。ECU40通过执行步骤S25而作为本发明所涉及的蓄水量减少控制单元来发挥功能。另一方面，在蓄水量Qw小于第二阈值Th2的情况下进入到步骤S26。在步骤S26中，ECU40将路径切换阀59维持在当前的位置并结束本次的流程。
根据第二方式，由于通过执行步骤S23而使冷凝水的生成量增加，因此在应当增加冷凝水罐31的蓄水量的情况下能够促进其增加。而且，由于通过执行步骤S25而使冷凝水的生成量减少，因此在应当减少冷凝水罐31的蓄水量的情况下能够促进其减少。因此，通过对第一阈值Th1及第二阈值Th2进行恰当设定，从而能够适当地对冷凝水罐31的蓄水量进行管理。此外，由于第二方式中设定了相互不同的第一阈值Th1和第二阈值Th2，因此具有能够避免频繁地对路径切换阀59的位置进行切换的情况，从而有助于内燃机1B的稳定的运行的优点。此外，与第一方式相同，也能够以如下方式对第二方式进行变更，即，将两个阈值Th1、Th2合并为一个预定值，并分别在蓄水量Qw为该预定值以下的情况下将路径切换阀59操作至位置b，而在蓄水量Qw多于该预定值的情况下将路径切换阀59操作至位置a。此外，也可以与图4所示的第二方式的控制的实施一起而实施图2所示的第一方式的控制。
(第三方式)
接下来，参照图5来对本发明的第三方式进行说明。第三方式除了将图5所示的内燃机lC作为对象这一点之外与第一方式相同。与第一方式相同的结构在图5中标注相同的参照符号并省略说明。设置在内燃机lC中的第二EGR装置20B’包括：EGR通道65，其对排气通道6和进气通道5的进气歧管8进行连结；EGR冷却器66，其对EGR气体进行冷却；旁通通道67，其旁通过EGR冷却器66；EGR阀68，其对EGR气体的流量进行调节。EGR阀68被设置在排气通道6与EGR通道65的汇合位置处，并能够对引导至EGR通道65的流量连续性地进行变更。EGR阀68的下游的排气被引导至未图示的排气尾管中。
在旁通通道67与EGR通道65的汇合位置处设置有流量分配变更阀69。流量分配变更阀69能够对EGR冷却器66的流量与旁通通道67的流量之间的流量分配连续性地进行变更。即，流量分配变更阀69能够在从将EGR冷却器66关闭以使流量成为O并使流过EGR通道65的排气的全部量均流过旁通通道67的状态、到将旁通通道67关闭以使流量成为O且使流过EGR通道65的排气的全部量均流过EGR冷却器66的状态之间，对流量分配进行变更。在EGR冷却器66中所生成的冷凝水通过冷凝水处理装置30而被回收并处理。
由于冷凝水的生成量与流过EGR冷却器66的排气的流量相关，因此对流过EGR冷却器66的排气的流量进行变更的旁通通道67及流量配分变更阀69相当于本发明所涉及的冷凝水生成量调节单元。
将内燃机lC作为对象的ECU40所实施的控制与图2所示的第一方式的控制相同。因此，ECU40通过执行图2的控制流程从而分别作为本发明所涉及的蓄水量减少控制单元及蓄水量增加控制单元而发挥功能。ECU40所实施的处理内容的具体的说明参照第一方式的说明。由于第三方式也与第一方式同样在冷凝水罐31的蓄水量Qw为下限值t1以下的情况下实施蓄水量增加控制，在蓄水量Qw多于下限值t1且在上限值t2以下的情况下实施蓄水量减少控制，因此能够通过对这些下限值t1及上限值t2进行恰当设定从而适当地对冷凝水罐31的蓄水量进行管理。另外，也可以通过将第二方式的冷却系统安装到第三方式的内燃机lC中从而与图4所示的控制一起实施图2所示的控制。
本发明并不限定于上述各方式，能够在本发明的主旨的范围内通过各种方式来实施。虽然本发明是对在EGR冷却器中所生成的冷凝水进行处理的装置，但也可以为了进行在排气通道中所生成的冷凝水的处理而实施本发明。即，本发明能够被利用于，在内燃机的排气系统中的任一个系统中所生成的冷凝水的处理中。虽然上述各方式将冷凝水向内燃机的进气系统(进气通道5)供给，但冷凝水的供给目的地并不局限于进气系统。例如，也可以向排气系统供给冷凝水，并通过与所谓的内部EGR相同的方法，在进气阀与排气阀同时打开的期间内将冷凝水引导至气缸内。
此外，也可以变更为向被安装在内燃机中的各种装置供给冷凝水的方式。例如，也可以通过向对利用涡轮增压器而被加压的空气进行冷却的内部冷却器及用于对内燃机的润滑油或进气进行加热的蓄热装置等各种装置供给冷凝水的方式，来实施本发明。并且，也可以向与内燃机关联的关联装置供给冷凝水。例如，也可以以向传递内燃机的输出转矩的驱动装置或利用了内燃机中所产生的热量的空调装置等各种装置供给冷凝水的方式，来实施本发明。在上述各方式中，也可以替代禁止冷凝水的供给的方式而是使冷凝水的供给量减少。
在上述各方式中，在使冷凝水的生成量增加或减少时将EGR冷却器的流量与旁通通道的流量之间的流量分配设为一方为0％而另一方为100％的方式，只不过是该流量分配的一个示例，也能够以成为一方相对于另一方而偏重的流量分配的方式来实施本发明。冷凝水生成量调节单元并不限定于上述各方式的结构。例如，由于能够通过使EGR量增减而对冷凝水的生成量进行调节，因此能够以将在EGR量的调节中所使用的EGR阀作为冷凝水生成量调节单元来设置的方式实施本发明。在第一或第三方式中，虽然与冷凝水的生成量的调节一起实施了冷凝水的供给及其禁止，但即使单独实施这些操作中的任何一方也能够对冷凝水罐的蓄水量进行增减。因此，也可以将第一或第三方式变更为单独实施这些操作中的任意一方的方式。
虽然上述各方式的内燃机作为柴油发动机而构成，但成为本发明的应用对象的发动机并不局限于柴油发动机。因此，也可以将本发明应用于火花点火型的内燃机中。此外，并不能根据涡轮增压器的有无而影响本发明的应用。因此，也可以将本发明应用于自然进气型的内燃机中。在将本发明应用于自然进气型的内燃机中的情况下，由于能够利用进气通道的负压来向进气系统供给冷凝水，因此能够如上述各方式这样省略对冷凝水进行加压的泵。

Claims (2)

1.一种内燃机的冷凝水处理装置，具备：
冷凝水罐，其对在内燃机的排气系统中所生成的冷凝水进行存积；
冷凝水供给单元，其向所述内燃机或与所述内燃机关联的关联装置供给被存积在所述冷凝水罐中的冷凝水；
冷凝水生成量调节单元，其能够对在所述排气系统中所生成的所述冷凝水的生成量进行调节；
蓄水量减少控制单元，其以在所述冷凝水罐的蓄水量多于预定值的情况下使所述蓄水量减少的方式而对所述冷凝水供给单元及所述冷凝水生成量调节单元中的至少一方进行控制；
蓄水量增加控制单元，其以在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下增加所述蓄水量的方式而对所述冷凝水供给单元及所述冷凝水生成量调节单元中的至少一方进行控制，
所述内燃机具备：
内燃机主体；
废气再循环通道，其将流过所述排气系统的排气作为废气再循环气体而向进气系统进行引导；
废气再循环冷却器，其对所述废气再循环气体进行冷却；
冷却系统，
其中，所述冷却系统包括：
散热器，其对从所述内燃机主体通过后的冷却介质进行冷却；
低温路径，其用于将从所述内燃机主体通过后经过了所述散热器的所述冷却介质向所述废气再循环冷却器进行引导；
高温路径，其用于将从所述内燃机主体通过后旁通过所述散热器的所述冷却介质向所述废气再循环冷却器进行引导，
所述冷凝水罐将在所述废气再循环冷却器中所生成的冷凝水作为在所述排气系统中所生成的所述冷凝水而进行存积，
作为所述冷凝水生成量调节单元而设置有路径切换阀，所述路径切换阀被包括在所述冷却系统中并在所述低温路径与所述高温路径之间对向所述废气再循环冷却器引导所述冷却介质的冷却路径进行切换，
所述蓄水量减少控制单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，以将所述冷却路径切换为所述高温路径的方式而对所述路径切换阀进行控制，
所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，以将所述冷却路径切换为所述低温路径的方式而对所述路径切换阀进行控制。
2.如权利要求1所述的冷凝水处理装置，其中，
作为所述冷凝水生成量调节单元还设置有旁通通道和流量分配变更阀，所述旁通通道以旁通过所述废气再循环冷却器的方式而对所述废气再循环气体进行引导，所述流量分配变更阀能够对所述旁通通道和所述废气再循环冷却器的流量分配进行变更，
所述蓄水量减少控制单元在所述蓄水量多于所述预定值的情况下，以实施向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以使所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述废气再循环冷却器的流量较少的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制，
所述蓄水量增加控制单元在所述蓄水量为所述预定值以下的情况下，以禁止朝向所述内燃机或所述关联装置的所述冷凝水的供给或使所述冷凝水的供给量减少的方式而对所述冷凝水供给单元进行控制，并且以将所述流量分配变更为与所述旁通通道的流量相比所述废气再循环冷却器的流量较多的分配的方式而对所述流量分配变更阀进行控制。
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