JP2004324417A

JP2004324417A - Ｅｇｒシステム

Info

Publication number: JP2004324417A
Application number: JP2003115535A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Tochisawa; 良一栃澤; Yoshiyuki Nitta; 義征新田; Yuichi Yokoyama; 裕一横山
Original assignee: Tokyo Radiator Mfg Co Ltd; Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Tokyo Radiator Mfg Co Ltd; Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】排気ブレーキバルブを備えたエンジンのＥＧＲシステムにおいて、排気ブレーキ作動時に発生する圧力波によるＥＧＲクーラの破損を防止できるＥＧＲシステムを提供する。
【解決手段】排気通路１５を遮断することにより制動力を得る排気ブレーキバルブ２を備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、排気通路１５と吸気通路１３を連通するＥＧＲ通路３は、排気通路１５の前記排気ブレーキバルブ２の上流側に入口を有し、該入口側から順に、該ＥＧＲ通路３を遮断するシャットオフバルブ４、ＥＧＲクーラ５、ＥＧＲ制御バルブ６を備えて形成されると共に、該ＥＧＲシステムを制御するＥＧＲ制御装置３２が、前記シャットオフバルブ４を少なくとも前記排気ブレーキバルブ２を作動させた時には閉弁する制御を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路に排気ブレーキバルブを備えた内燃機関のＥＧＲシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車用エンジン等では、排気側から排気ガスの一部を吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスで、エンジンシリンダ内の燃焼を抑制して燃焼温度を下げて、ＮＯｘの発生を低減させるという、ＥＧＲ（排気ガス再循環）を利用したＮＯｘ低減システムが知られており、様々なＥＧＲシステムが提案されてきている。また、排気通路の一部に排気ブレーキバルブ（遮断弁：排気圧制動弁）を配置し、排気通路を遮断することにより、エンジンの内部抵抗を増加して制動力を効かせて、車両のフットブレーキの負担を軽減する排気ブレーキシステムも知られている。
【０００３】
しかし、これらのＥＧＲシステムと排気ブレーキシステムとを併用した場合においては、排気ブレーキの作動時に、排気ブレーキバルブ弁を閉じてもＥＧＲ通路が開いていると、排気ガスがそのまま吸気側に還流するだけで、意図した制動力が得られないという問題と、排気ブレーキの作動時に、ＥＧＲ通路に多量の排気ガスが流入し排気通路の温度が過度に上昇し、排気ブレーキ解除直後等において吸気効率が低下するという問題が生じた。
【０００４】
これらの問題に対処するために、排気ブレーキバルブを閉じるための信号が入力された際にはＥＧＲ制御バルブ（ＥＧＲ弁）を強制的に閉じるための指令信号を出力して排気ブレーキを閉じる制御を行っている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００５】
一方、ＥＧＲシステムにおいては、近年の排気ガスに対する厳しい規制や燃費向上の要求等から、ＥＧＲ領域の拡大とＥＧＲ量の増量が図られてきている。
【０００６】
つまり、従来は、ＥＧＲガスを吸気に戻すことでシリンダ内に吸入される新気の量が減少しＮＯｘの低減と引き換えにスモークが悪化するため、ＥＧＲ制御は低負荷等の吸入空気に対して燃料噴射量が少ない領域に限られていたが、ＥＧＲガスの冷却において工夫がなされた結果、この冷却により、還流するＥＧＲガスの容積を減少でき、新気量をそれほど低下させないで、即ち、燃費の悪化やスモークの悪化を伴わないでＮＯｘを低減することが可能となり、ＥＧＲを行える領域が拡大し、また、ＥＧＲ率も増加した。
【０００７】
そして、このＥＧＲ領域の中・高負荷領域への拡大やＥＧＲ率の上昇に伴い、また、近年のＥＧＲ制御バルブが複数段、又は無段階で制御できることが要求され、複雑な構造となり、温度上昇による制御性の悪化や破損が生じ易くなってきていることに伴い、ＥＧＲ通路の温度上昇によるＥＧＲ制御バルブにおける熱害の問題が発生してきたので、ＥＧＲクーラをＥＧＲ制御バルブの上流側に配置する構成とするようになってきた。
【０００８】
この排気ブレーキを有する内燃機関においてＥＧＲ通路の上流からＥＧＲクーラとＥＧＲ制御バルブを順に配置すると共に、排気ブレーキを作動時に、ＥＧＲ制御バルブを閉じる制御を行う構成とすることにより、排気ブレーキの制動力の確保、排気ブレーキ作動時の吸気側への排気ガスの流入防止、ＥＧＲ制御バルブにおける熱害の回避を同時に行うことができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０７−２７９７７７号公報
【特許文献２】
特開平０８−２１８９４７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＧＲ領域の中・高負荷領域への拡大やＥＧＲ率の上昇に伴い、ＥＧＲ通路断面積も拡大する必要が生じ、そのため、排気ブレーキの作動時に排気の遮断により発生した圧力波が、ＥＧＲ通路内を伝播し、ＥＧＲ通路の上流側に配置されているＥＧＲクーラを直撃し、ＥＧＲクーラが破損する可能性が生じてきた。
【００１１】
このＥＧＲクーラの破損の問題は、ＥＧＲクーラが冷却効率を高めるために熱伝導率が高く薄い素材で複雑な構造に作られ、力学的な衝撃には弱いため、また、ＥＧＲ率の拡大やＥＧＲを行うエンジンの運転領域の拡大に伴い、ＥＧＲ通路容積が拡大され、圧力波がＥＧＲ通路内を伝播し易くなってきているため、重要な問題となってきている。
【００１２】
本発明は、上述の問題を解決するべくなされたものであり、その目的は、排気ブレーキバルブを備えたエンジンのＥＧＲシステムにおいて、排気ブレーキ作動時に発生する圧力波によるＥＧＲクーラの破損を防止できるＥＧＲシステムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのＥＧＲシステムは、排気通路に設けられ、該排気通路を遮断することにより制動力を得る排気ブレーキバルブを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、排気通路と吸気通路を連通するＥＧＲ通路は、排気通路の前記排気ブレーキバルブの上流側に入口を有し、該入口側から順に、該ＥＧＲ通路を遮断するシャットオフバルブ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ、ＥＧＲガス還流量を制御するＥＧＲ制御バルブを備えて形成されると共に、該ＥＧＲシステムを制御するＥＧＲ制御装置が、前記シャットオフバルブを少なくとも前記排気ブレーキバルブを作動させた時には閉弁する制御を行うように構成される。
【００１４】
この構成によれば、排気ブレーキバルブを作動させる排気ブレーキ作動時にシャットオフバルブでＥＧＲ通路を閉止するので、排気遮断によって発生する圧力波のＥＧＲクーラへの直撃が回避され、この圧力波直撃によるＥＧＲクーラの破損が防止される。
【００１５】
また、排気ブレーキ作動時において、排気遮断による排気ガスのＥＧＲ通路への大量流入が回避されるので、排気ブレーキの制動力の低下や、ＥＧＲ通路の温度上昇による排気ブレーキ解除直後等における吸気効率の低下やＥＧＲ制御バルブへの悪影響も回避される。
【００１６】
更に、ＥＧＲ制御バルブの上流側にＥＧＲクーラを配置しているので、ＥＧＲ制御バルブは排気熱害から保護される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に、この実施の形態のＥＧＲシステム１の構成を示す。このＥＧＲシステム１が配設されているエンジンＥは、排気ブレーキバルブ２とターボチャージャ２０を備えて構成されている。
【００１９】
このエンジンＥでは、図示しないエアクリーナから導入した吸気（新気）Ａを吸気管１１ａ経由でターボチャージャ２０のコンプレッサ２１に送り、このコンプレッサ２１で加圧して、吸気管１１ｂ経由でインタークーラ１２に送って冷却し、冷却された吸気を吸気管１１ｃ及び吸気マニホールド１３を通じてエンジンＥの各気筒に分配している。
【００２０】
また、このエンジンＥの各気筒から排出された排気ガスＧは、排気マニホールド１４と排気管１５ａを経由してターボチャージャ２０のタービン２２に送り込まれ、タービン２２を駆動した後、排気管１５ｂと排気ブレーキバルブ２と排気管１５ｃを経由して、図示しない排気ガス浄化装置や消音器等を通った後、車外に排出される。
【００２１】
そして、ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）３は、排気通路の排気ブレーキバルブ２の上流側に入口３ｉを有して、タービン２２の上流側の排気管（排気通路）１５ａと、吸気マニホールド（吸気通路）１３とを連通して設けられている。
【００２２】
このＥＧＲ管３には、入口３ｉ側から順に、排気ブレーキ作動により排気圧力上昇時のＥＧＲクーラ保護のためにＥＧＲ管３を遮断するシャットオフバルブ４、ＥＧＲガスＧｅを冷却する第１のＥＧＲクーラ５、排気ガスの再循環量を適宜調整するためにＥＧＲガス還流量を制御するＥＧＲ制御バルブ（ＥＧＲ弁）６、ＥＧＲガスＧｅを冷却する第２のＥＧＲクーラ７を備えている。
【００２３】
この第１のＥＧＲクーラ５は、エンジンの冷却水ＷによってＥＧＲガスＧｅを冷却する水冷式のクーラであり、第２のＥＧＲクーラ７はキャブクーラ用冷媒や車速風、別系統冷却水等Ｃを利用した冷却式のクーラである。
【００２４】
ＥＧＲ制御バルブ６の上流側に第１のＥＧＲクーラ５を配置しているのでＥＧＲ制御バルブ６を熱害から保護でき、更に、下流側に第２のＥＧＲクーラ７を配置しているので、これらの２段の冷却装置５，７により、ＥＧＲガスＧｅに対する冷却効果を大きくでき、吸気側に再循環されるＥＧＲガスＧｅの温度を従来の温度（例えば、２５０℃〜１５０℃）よりも低い温度（例えば、８０℃〜５０℃）まで下げることができる。
【００２５】
また、エンジンＥを制御するための制御装置（ＥＣＵ：エンジンコントロールユニット）３０が設けられており、この制御装置３０には、排気ブレーキバルブ２を制御する排気ブレーキ制御装置３１や、ＥＧＲ制御バルブ６等のＥＧＲシステム１を制御するＥＧＲ制御装置３２が含まれている。このブレーキ制御装置３１と排気ブレーキバルブ６により排気ブレーキシステムが構成され、ＥＧＲ制御装置３２、ＥＧＲ通路３、シャットオフバルブ４、第１のＥＧＲクーラ５、ＥＧＲ制御バルブ６、第２のＥＧＲクーラ７によりＥＧＲシステム１が構成されている。
【００２６】
そして、本発明においては、ＥＧＲ制御装置３２は、シャットオフバルブ４を少なくとも排気ブレーキバルブ２を作動させた時には閉弁する制御を行うように構成される。この構成は、排気ブレーキ制御装置３１とＥＧＲ制御装置３２とを連動させて、排気ブレーキバルブ２を作動させる時に、シャットオフバルブ４を閉弁させる駆動信号を発生させてから、排気ブレーキバルブ２を閉弁する駆動信号を発生させるように制御フローを形成することにより、容易に行える。
【００２７】
この構成によれば、排気ブレーキ制御装置３１により、制動力を得るために、排気ブレーキバルブ２を作動させて排気通路１３を遮断する場合に、シャットオフバルブ４が閉弁されるので、この排気遮断時に発生する圧力波から、シャットオフバルブ４より下流側にある第１のＥＧＲクーラ５等を保護することができる。
【００２８】
また、シャットオフバルブ４の閉弁により、排気遮断時に排気ガスが多量にＥＧＲ管３に流入することを防止できるので、排気ブレーキ作動時の制動力の低下を回避でき、更に、ＥＧＲ管３への多量の排気ガス流入を回避できる。そのため、ＥＧＲ管３の温度上昇を回避でき、これに起因する排気ブレーキ解除直後等における吸入効率の低下やＥＧＲ制御バルブ６への熱影響等を回避できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明をしたように、本発明のＥＧＲシステムによれば、排気ブレーキバルブを作動させる排気ブレーキ作動時に、ＥＧＲ通路の最上流側に配置したシャットオフバルブでＥＧＲ通路を閉止するので、排気遮断によって発生する圧力波のＥＧＲクーラへの直撃を回避でき、この圧力波直撃によるＥＧＲクーラの破損を防止できる。
【００３０】
また、排気ブレーキ作動時のシャットオフバルブの閉弁により、排気遮断の際の排気ガスのＥＧＲ通路への流入を防止できるので、排気ブレーキの制動力の低下や、排気ブレーキ解除直後等における吸気効率の低下や、ＥＧＲ制御バルブへの熱影響を回避できる。
【００３１】
更に、ＥＧＲ制御バルブの上流側にＥＧＲクーラを配置しているので、ＥＧＲ制御バルブの熱害の問題も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る実施の形態のＥＧＲシステムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ＥＧＲシステム
２排気ブレーキバルブ
３ＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）
４シャットオフバルブ
５第１のＥＧＲクーラ
６ＥＧＲ制御バルブ
３２ＥＧＲ制御装置
Ｅエンジン

Claims

排気通路に設けられ、該排気通路を遮断することにより制動力を得る排気ブレーキバルブを備えた内燃機関のＥＧＲシステムであって、排気通路と吸気通路を連通するＥＧＲ通路は、排気通路の前記排気ブレーキバルブの上流側に入口を有し、該入口側から順に、該ＥＧＲ通路を遮断するシャットオフバルブ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ、ＥＧＲガス還流量を制御するＥＧＲ制御バルブを備えて形成されると共に、該ＥＧＲシステムを制御するＥＧＲ制御装置が、前記シャットオフバルブを少なくとも前記排気ブレーキバルブを作動させた時には閉弁する制御を行うことを特徴とするＥＧＲシステム。