JP2011190743A - 内燃機関用排気再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮さらには凍結によるインタークーラ内の吸気流路の閉塞やＥＧＲ分配管の閉塞を防止する。
【解決手段】ＥＧＲガス中に含まれる水分が凝縮し、さらにその凝縮水がインタークーラ２３にて冷却された吸気に冷却されることにより凍結する虞のある状況のとき、すなわち、インタークーラ２３を循環する冷却水の温度が設定温度未満のときには、ＥＧＲガス通路５１を閉じてＥＧＲガスが吸気系に戻されないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させる内燃機関用排気再循環装置に関するものである。

近年、燃費向上を狙って、過給により内燃機関のダウンサイジングを図ることが行われている。この場合、過給時に吸気温度が上昇してしまい、高負荷時にノッキングが発生しやすくなるため、吸気を冷却するインタークーラが必要となる。

インタークーラには空冷式と水冷式があり、特に水冷式インタークーラでは、吸気マニホールド内に配置する事が出来るため、内燃機関の出力レスポンス面で利点がある。そして、吸気をより低温に冷やすため、メインラジエータとは別のサブラジエータを追加し、メインラジエータにて冷却された冷却水をサブラジエータにてさらに冷却し、サブラジエータにて外気温並まで冷却された冷却水をインタークーラに導入するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、同様に燃費向上を狙って、外部ＥＧＲにより大量の排気ガスを吸気系に戻して内燃機関のポンプロスの低減を図ったり、ノッキングの抑制を行うことが行われている。この場合、大量のＥＧＲガスを確実に冷却するために、水冷式のガスクーラによりＥＧＲガスを冷却する。なお、外部ＥＧＲにより吸気系に戻される排気ガスを、以下、ＥＧＲガスという。

そして、ＥＧＲガスをインタークーラよりも吸気流れ上流側に戻すものと、ＥＧＲガスをインタークーラよりも吸気流れ下流側に戻すものがある。後者の場合、内燃機関の気筒数と同数の分岐管を有するＥＧＲ分配管を設け、各分岐管を対応する吸気マニホールドの各枝管に接続して、ＥＧＲガスを気筒分配するようにしている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−３８８９１号公報 特開２００２−８９３７６号公報

しかしながら、水冷式インタークーラによる吸気冷却およびＥＧＲを同時に行おうとする場合は、以下のような問題が発生する。

まず、ＥＧＲガス中に含まれる水分が、吸気と混合して冷却される時に凝縮点以下の温度となり、凝縮水が大量に発生する。そして、ＥＧＲガスを水冷式インタークーラよりも吸気流れ上流側に戻す場合は、外気温が極低温で内熱機関始動直後の冷却水温度が０℃以下となるような状況下において、インタークーラのコア部で凝縮水が凍結する虞がある。そして、凝縮水の凍結によりインタークーラ内の吸気流路が閉塞されると内燃機関が停止してしまう虞がある。

また、上記の問題を回避するには、ＥＧＲガスをインタークーラよりも吸気流れ下流側に戻すようにすればよいが、この場合にもインタークーラにより冷却された空気が極低温のため、ＥＧＲ分配管が冷却されてＥＧＲ分配管内で凝縮水が凍結し、ＥＧＲ分配管が閉塞する事が懸念される。

本発明は上記点に鑑みて、ＥＧＲガス中に含まれる水分の凝縮さらには凍結によるインタークーラ内の吸気流路の閉塞やＥＧＲ分配管の閉塞を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、吸入空気を加圧する過給機（４０）と、加圧された吸入空気を循環する冷却水により冷却するインタークーラ（２３）とを備える内燃機関（１０）に搭載されるものであって、排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲガス通路（５１）と、ＥＧＲガス通路（５１）を通過する排気ガスを循環する冷却水により冷却するガスクーラ（５３、５４）と、ＥＧＲガス通路（５１）を開閉するＥＧＲバルブ（５２）と、インタークーラ（２３）を循環する冷却水の温度が凍結判定温度未満のときに、ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるようにＥＧＲバルブ（５２）を制御する凍結防止手段とを備えることを特徴とする。

これによると、ＥＧＲガス中に含まれる水分が凝縮し、さらにその凝縮水が凍結にまで至る虞のある状況のとき、すなわち、インタークーラ（２３）を循環する冷却水の温度が凍結判定温度未満のときには、ＥＧＲガスは吸気系に戻されないため、凝縮水の凍結によるインタークーラ（２３）内の吸気流路の閉塞やＥＧＲ分配管の閉塞を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、冷却水を冷却するメインラジエータ（６２）と、内燃機関（１０）とメインラジエータ（６２）との間で冷却水を循環させるメイン冷却水通路（６１）と、メイン冷却水通路（６１）から独立して設けられて冷却水を循環させるサブ冷却水通路（７１）と、サブ冷却水通路（７１）中に配置されてサブ冷却水通路（７１）の冷却水を冷却するサブラジエータ（７２）と、吸入空気を加圧する過給機（４０）と、加圧された吸入空気をサブラジエータ（７２）で冷却された冷却水により冷却するインタークーラ（２３）とを備える内燃機関（１０）に搭載されるものであって、排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲガス通路（５１）と、ＥＧＲガス通路（５１）を通過する排気ガスをメインラジエータ（６２）で冷却された冷却水により冷却するガスクーラ（５３）と、ＥＧＲガス通路（５１）を開閉するＥＧＲバルブ（５２）と、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が凍結判定温度未満のときに、ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるようにＥＧＲバルブ（５２）を制御する凍結防止手段とを備えることを特徴とする。

これによると、ＥＧＲガス中に含まれる水分が凝縮し、さらにその凝縮水が凍結にまで至る虞のある状況のとき、すなわち、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が凍結判定温度未満のときには、ＥＧＲガスは吸気系に戻されないため、凝縮水の凍結によるインタークーラ（２３）内の吸気流路の閉塞やＥＧＲ分配管の閉塞を防止することができる。

また、サブ冷却水通路（７１）はメイン冷却水通路（６１）から独立しているため、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度をメイン冷却水通路（６１）の冷却水の温度よりも低く設定することができ、したがって、サブ冷却水通路（７１）の冷却水が導入されるインタークーラ（２３）により、吸気をより低温に且つ確実に冷やすことができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の内燃機関用排気再循環装置において、メイン冷却水通路（６１）とサブ冷却水通路（７１）とを連通させる連通部（６５）と、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が暖機判定温度未満のときに連通部（６５）を開くとともに、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が暖機判定温度以上のときに連通部（６５）を閉じる連通部開閉弁（７４）とを備えることを特徴とする。

ところで、例えば低外気温下において内燃機関（１０）を始動した際には、メイン冷却水通路（６１）の冷却水は内燃機関（１０）の発生熱により速やかに温度が上昇するが、サブ冷却水通路（７１）の冷却水は温度が上昇しにくいため、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が凍結判定温度未満の状態が長く続いてしまう。

そして、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が凍結判定温度未満となる状態が長く続くと、その間はＥＧＲ停止状態となるため、ＥＧＲによる内燃機関（１０）のポンプロス低減等の観点からは望ましくない。

そこで、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が暖機判定温度（≒凍結判定温度）未満のときには、連通部（６５）を開いてメイン冷却水通路（６１）の冷却水をサブ冷却水通路（７１）に流通させることにより、サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度を速やかに上昇させて、早期にＥＧＲを開始させることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用排気再循環装置において、凍結判定温度よりも高い沸騰判定温度とガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度とを比較し、ガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度が沸騰判定温度以上のときに、ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるようにＥＧＲバルブ（５２）を制御する沸騰防止手段を備えることを特徴とする。

ところで、ガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度が高いときに大量の高温排気ガスを再循環すると、ＥＧＲガスの熱量によりガスクーラ（５３、５４）内部の冷却水が沸騰してしまい、十分な熱交換ができなくなる。その結果、高温のままのＥＧＲガスが、樹脂製吸気マニホールド等の高耐熱設計のなされていない部品に到達してしまい、その部品が破損に至る虞がある。

そこで、ガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度が沸騰判定温度以上のときにはＥＧＲを停止することにより、ガスクーラ（５３、５４）内部の冷却水の沸騰を防止し、高耐熱設計のなされていない部品の破損を防止することができる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気再循環装置において、ガスクーラ（５３、５４）を通過後の排気ガスの温度が異常判定温度以上のときに、ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるようにＥＧＲバルブ（５２）を制御する異常時処置手段を備えることを特徴とする。

ところで、例えばガスクーラ（５３、５４）が冷却水漏れ等によりＥＧＲガスを冷却できない場合、高温のままのＥＧＲガスが、樹脂製吸気マニホールド等の高耐熱設計のなされていない部品に到達してしまい、その部品が破損に至る虞がある。

そこで、ガスクーラ（５３、５４）を通過後の排気ガスの温度が異常判定温度以上のときにはＥＧＲを停止することにより、高耐熱設計のなされていない部品の破損を防止することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の内燃機関用排気再循環装置において、ガスクーラ（５３、５４）を通過後の排気ガスの温度が異常判定温度以上のときに異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする。

これによると、使用者に異常があることを報知して、修理等の処置を促すことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る排気再循環装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。 （ａ）は図１のＡ部の低温時作動状態を示す図、（ｂ）は図１のＡ部の高温時作動状態を示す図である。 第１実施形態のＥＧＲ系の制御処理を示す流れ図である。 本発明の第２実施形態に係る排気再循環装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。 第２実施形態のＥＧＲ系の制御処理を示す流れ図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る排気再循環装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図、図２（ａ）は図１のＡ部の低温時作動状態を示す図、図２（ｂ）は図１のＡ部の高温時作動状態を示す図である。

図１に示す水冷式多気筒内燃機関（以下、内燃機関と略す）１０は、図示しない車両に搭載されるものであり、内燃機関１０に空気を導く樹脂製の吸気管２１および樹脂製の吸気マニホールド２２を備えるとともに、排気ガスを大気中まで導く排気マニホールド３１および排気管３２を備えている。因みに、樹脂製の吸気管２１および吸気マニホールド２２の耐熱温度は１３０℃程度である。

内燃機関１０は、吸気を加圧するターボ過給機４０を備えている。このターボ過給機４０は、吸気管２１内に配置されたコンプレッサ４１と、排気管３２内に配置されたタービン４２とを備えている。そして、排気ガスのエネルギーによってタービン４２が回転駆動され、さらにタービン４２によりコンプレッサ４１が回転駆動されることにより過給を行うようになっている。

吸気管２１と吸気マニホールド２２との間には、コンプレッサ４１で圧縮されて高温となった吸気を冷却水と熱交換させて冷却する水冷式のインタークーラ２３が配置されている。

内燃機関１０は、排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲガス通路５１を備えている。具体的には、ＥＧＲガス通路５１は、排気管３２のうちタービン４２よりも排気ガス流れ上流側から分岐して、吸気管２１のうちコンプレッサ４１よりも吸気流れ下流側で且つインタークーラ２３よりも吸気流れ上流側に接続されている。なお、ＥＧＲガス通路５１を介して吸気系に再循環させる排気ガスを、以下、ＥＧＲガスという。

ＥＧＲガス通路５１には、ＥＧＲガス通路５１の通路面積を調整してＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ５２と、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換させて冷却する水冷式のメインガスクーラ５３が配置されている。ＥＧＲバルブ５２はメインガスクーラ５３よりもＥＧＲガス流れ下流側に配置されている。ＥＧＲバルブ５２は、電動式であり、例えばステップモータにて駆動される。因みに、ＥＧＲバルブ５２の耐熱温度は２００℃程度である。

内燃機関１０は、冷却水を循環させるメイン冷却水通路６１およびサブ冷却水通路７１を備えている。このメイン冷却水通路６１とサブ冷却水通路７１は、それぞれ独立している（すなわち分離されている）。

メイン冷却水通路６１には、メインガスクーラ５３と、冷却水と外気とを熱交換させて冷却水を冷却するメインラジエータ６２と、内燃機関１０に駆動されて水流を発生させるメインウォーターポンプ６３とが配置されている。そして、メインウォーターポンプ６３が作動することにより、内燃機関１０とメインガスクーラ５３とメインラジエータ６２との間で冷却水が循環するようになっている。

また、メイン冷却水通路６１には、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度に応じてメイン冷却水通路６１を開閉するメインサーモスタット６４が配置されている。このメインサーモスタット６４は、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度が低いときにメイン冷却水通路６１を閉じ、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度が高いときにメイン冷却水通路６１を開くようになっている。

サブ冷却水通路７１には、インタークーラ２３と、冷却水と外気とを熱交換させて冷却水を冷却するサブラジエータ７２と、電動モータに駆動されて水流を発生させるサブウォーターポンプ７３が配置されている。そして、サブウォーターポンプ７３が作動することにより、インタークーラ２３とサブラジエータ７２との間で冷却水が循環するようになっている。

図１、図２に示すように、サブ冷却水通路７１は、内燃機関１０の内部に形成された連通部６５を介してメイン冷却水通路６１と連通可能になっている。そして、サブ冷却水通路７１と連通部６５との合流部には、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度に応じて連通部６５を開閉する連通部開閉弁としてのサブサーモスタット７４が配置されている。

このサブサーモスタット７４は、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度が低いときには、弁体７４１が連通部６５を開く位置に移動してメイン冷却水通路６１とサブ冷却水通路７１とを連通状態にし（図２（ａ）参照）、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度が高いときには、弁体７４１が連通部６５を閉じる位置に移動してメイン冷却水通路６１とサブ冷却水通路７１との間を遮断するようになっている（図２（ｂ）参照）。

ＥＣＵ８０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。そして、ＥＣＵ８０には、車速、内燃機関１０の回転数、アクセルペダルの踏み込み量に応じたスロットルバルブの開度、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度等を検出する各種センサ（図示せず）からの信号が入力されるようになっている。また、ＥＣＵ８０は、演算結果に基づいて、ＥＧＲバルブ５２を制御する。

次に、本実施形態の作動を説明する。内燃機関１０の運転中は、ターボ過給機４０により加圧された吸気が内燃機関１０に供給される。ＥＣＵ８０の駆動信号に基づいてＥＧＲバルブ５２が開弁されると、排気系から取り出したＥＧＲガスがＥＧＲガス通路５１を介して吸気系に再循環される。そして、ＥＧＲガスは、過給空気と混合されて内燃機関１０に供給される。

また、内燃機関１０の運転中は、メインウォーターポンプ６３が内燃機関１０に駆動される。そして、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度が高いときにはメインサーモスタット６４がメイン冷却水通路６１を開き、メインラジエータ６２にて冷却された冷却水が内燃機関１０に循環されて内燃機関１０が冷却されるとともに、メインラジエータ６２にて冷却された冷却水がメインガスクーラ５３に循環されてメインガスクーラ５３によりＥＧＲガスが冷却される。

さらに、内燃機関１０の運転中は、サブウォーターポンプ７３が電動モータに駆動される。そして、サブラジエータ７２にて冷却された冷却水がインタークーラ２３に循環されてインタークーラ２３により吸気が冷却される。

次に、ＥＧＲ系の制御について図３に基づいて説明する。この図３は、ＥＣＵ８０にて実行されるＥＧＲ系の制御処理を示す流れ図であり、この制御処理は、内燃機関１０の運転中は継続して実行される。

まず、別のルーチンにて内燃機関１０の燃焼状態からＥＧＲバルブ５２の開度の要求値（以下、バルブ開度要求値という）θｖが求められ、そのバルブ開度要求値θｖがＳ１（Ｓはステップを表す）で入力される。

続くＳ２では、メイン冷却水通路６１の冷却水の温度（以下、メイン冷却系水温という）Ｔｗ１が、第１設定温度Ｔｓ１（例えば、４０℃）以上で且つ沸騰判定温度としての第２設定温度Ｔｓ２（例えば、１０５℃）未満であるか否かを判定し、メイン冷却系水温Ｔｗ１が第１設定温度Ｔｓ１以上で且つ第２設定温度Ｔｓ２であれば、Ｓ３に進む。

Ｓ３では、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度（以下、サブ冷却系水温という）Ｔｗ２が、凍結判定温度としての第３設定温度Ｔｓ３（例えば、１５℃）以上であるか否かを判定し、サブ冷却系水温Ｔｗ２が第３設定温度Ｔｓ３以上であれば、Ｓ４に進む。

Ｓ４では、ＥＧＲバルブ５２の開度がバルブ開度要求値θｖになるように、ＥＧＲバルブ５２を制御する。

Ｓ２において否定判定された場合、すなわち、メイン冷却系水温Ｔｗ１が、第１設定温度Ｔｓ１未満、或いは第２設定温度Ｔｓ２以上の場合は、Ｓ５に進む。このＳ５では、バルブ開度要求値θｖが０（すなわち、ＥＧＲガス通路５１を全閉）に設定される。そして、Ｓ５からＳ４に進み、Ｓ４では、ＥＧＲガス通路５１が全閉になるように、ＥＧＲバルブ５２を制御する。なお、Ｓ２、Ｓ５は、本発明の沸騰防止手段を構成する。

ここで、ガスクーラ５３を循環する冷却水の温度（すなわち、メイン冷却系水温Ｔｗ１）が高いときに大量の高温排気ガスを再循環すると、ＥＧＲガスの熱量によりガスクーラ内部の冷却水が沸騰してしまい、十分な熱交換ができなくなる。その結果、高温のままのＥＧＲガスが、樹脂製吸気マニホールド２２等の高耐熱設計のなされていない部品に到達してしまい、その部品が破損に至る虞がある。

そこで、メイン冷却系水温Ｔｗ１が、ガスクーラ内部での冷却水の沸騰の虞がある温度（すなわち、第２設定温度Ｔｓ２以上）になり、Ｓ２において否定判定された場合は、ＥＧＲガス通路５１を全閉してＥＧＲを停止することにより、ガスクーラ内部の冷却水の沸騰を防止し、高耐熱設計のなされていない部品の破損を防止することができる。

また、Ｓ３において否定判定された場合、すなわち、サブ冷却系水温Ｔｗ２が第３設定温度Ｔｓ３未満の場合は、Ｓ５に進む。そして、Ｓ５からＳ４に進み、Ｓ４では、ＥＧＲガス通路５１が全閉になるように、ＥＧＲバルブ５２を制御する。なお、Ｓ３、Ｓ５は、本発明の凍結防止手段を構成する。

このように、ＥＧＲガス中に含まれる水分が凝縮し、さらにその凝縮水がインタークーラ２３にて冷却された吸気に冷却されることにより凍結する虞のある状況のとき、すなわち、インタークーラ２３を循環する冷却水の温度（サブ冷却系水温Ｔｗ２）が第３設定温度Ｔｓ３未満のときには、ＥＧＲガスは吸気系に戻されないため、凝縮水の凍結によるインタークーラ内の吸気流路の閉塞を防止することができる。

次に、サブサーモスタット７４の作動について図１、図２に基づいて説明する。サブ冷却系水温Ｔｗ２が暖機判定温度としての第４設定温度Ｔｓ４（≒第３設定温度Ｔｓ３。例えば、１５℃）未満の場合は、図２（ａ）に示すように、弁体７４１が連通部６５を開く位置に移動してメイン冷却水通路６１とサブ冷却水通路７１とが連通状態になり、メイン冷却水通路６１の冷却水がサブ冷却水通路７１に流入する。

ここで、例えば低外気温下において内燃機関１０を始動した際には、メイン冷却水通路６１の冷却水は内燃機関１０の発生熱により速やかに温度が上昇するが、サブ冷却水通路７１の冷却水は温度が上昇しにくいため、サブ冷却系水温Ｔｗ２が第３設定温度Ｔｓ３未満となる状態が長く続いてしまう。

そして、サブ冷却系水温Ｔｗ２が第３設定温度Ｔｓ３未満の状態が長く続くと、その間はＥＧＲ停止状態となるため（図３のＳ３、Ｓ５参照）、ＥＧＲによる内燃機関１０のポンプロス低減等の観点からは望ましくない。

そこで、前述のようにサブ冷却系水温Ｔｗ２が第４設定温度Ｔｓ４未満の場合は、内燃機関１０の発生熱により暖められたメイン冷却水通路６１の冷却水をサブ冷却水通路７１に流通させることにより、サブ冷却水通路７１の冷却水の温度が速やかに上昇する。そして、サブ冷却系水温Ｔｗ２が第４設定温度Ｔｓ４（≒第３設定温度Ｔｓ３）に達すると、図３のＳ３において肯定判定されてＥＧＲが開始される。すなわち、サブ冷却系水温Ｔｗ２を速やかに上昇させて、早期にＥＧＲを開始させることができる。

サブ冷却系水温Ｔｗ２が第４設定温度Ｔｓ４以上の場合は、図２（ａ）に示すように、弁体７４１が連通部６５を閉じる位置に移動してメイン冷却水通路６１とサブ冷却水通路７１との間を遮断し、メイン冷却水通路６１の冷却水がサブ冷却水通路７１に流入するのを阻止する。これにより、サブ冷却系水温Ｔｗ２はメイン冷却系水温Ｔｗ１の影響を受けることがなく、サブ冷却系水温Ｔｗ２を低く調整することができる。具体的には、メイン冷却系水温Ｔｗ１が通常は９０℃前後であるのに対し、メイン冷却系水温Ｔｗ１を３０〜４０℃程度に調整することができる。したがって、サブ冷却水通路７１の冷却水が導入されるインタークーラ２３により、吸気をより低温に且つ確実に冷やすことができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係る排気再循環装置を適用した内燃機関の全体構成を示す図である。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、ＥＧＲガス通路５１には、ＥＧＲガスを冷却水と熱交換させて冷却する水冷式のサブガスクーラ５４と、メインガスクーラ５３およびサブガスクーラ５４を通過後のＥＧＲガスの温度（以下、クーラ通過後ガス温という）Ｔｇ１を検出するガス温センサ５５が配置されている。より詳細には、サブガスクーラ５４はメインガスクーラ５３よりもＥＧＲガス流れ下流側に配置され、ガス温センサ５５はサブガスクーラ５４とＥＧＲバルブ５２との間に配置されている。

また、サブガスクーラ５４は、サブ冷却水通路７１に配置され、サブラジエータ７２から流出した冷却水が、インタークーラ２３からサブガスクーラ５４の順に流れるようになっている。さらに、ガス温センサ５５の信号はＥＣＵ８０に入力されるようになっている。

一方、本実施形態では、サブサーモスタット７４および連通部６５が廃止されている。

次に、本実施形態の作動を説明する。ＥＣＵ８０の駆動信号に基づいてＥＧＲバルブ５２が開弁されると、ＥＧＲガスがＥＧＲガス通路５１を介して吸気系に再循環される。そして、ＥＧＲガスは、メインガスクーラ５３とサブガスクーラ５４とによって冷却される。このように、メインガスクーラ５３とサブガスクーラ５４とによってＥＧＲガスを冷却することにより、高負荷運転時のようにＥＧＲガスの温度が非常に高いときでも、ＥＧＲガスを例えば６０℃程度まで確実に冷却することができる。

次に、ＥＧＲ系の制御について図５に基づいて説明する。この図５は、ＥＣＵ８０にて実行されるＥＧＲ系の制御処理を示す流れ図であり、この制御処理は、内燃機関１０の運転中は継続して実行される。

Ｓ１でバルブ開度要求値θｖが入力され、続くＳ６では、ガス温センサ５５で検出したクーラ通過後ガス温Ｔｇ１が、異常判定温度としての第５設定温度Ｔｓ５（例えば、１２０℃）未満であるか否かを判定し、Ｔｇ１が第５設定温度Ｔｓ５未満であればＳ２に進む。この場合は、以下、第１実施形態と同様の制御処理が実行される。

一方、Ｔｇ１が第５設定温度Ｔｓ５以上であればＳ７に進む。この場合は、例えばメインガスクーラ５３やサブガスクーラ５４が冷却水漏れ等によりＥＧＲガスを冷却できない状態であると推定し、Ｓ７では例えば図示しない警報ランプを点灯させて使用者に異常があることを報知して、修理等の処置を促す。なお、Ｓ６、Ｓ７は、本発明の報知手段を構成する。

さらに、Ｔｇ１が第５設定温度Ｔｓ５以上の場合は、Ｓ７からＳ５さらにはＳ４に進み、ＥＧＲガス通路５１が全閉になるようにＥＧＲバルブ５２を制御して、ＥＧＲを停止する。このように、ＥＧＲを停止することにより、樹脂製の吸気管２１および吸気マニホールド２２の破損を防止することができる。なお、Ｓ５、Ｓ７は、本発明の異常時処置手段を構成する。

本実施形態では、サブラジエータ７２から流出した冷却水は、インタークーラ２３に導入された後にサブガスクーラ５４に導入される。このようにすると、ＥＧＲガスよりも吸気の方が温度が十分低く、インタークーラ２３を通過する間の冷却水の温度上昇は少ないので、サブガスクーラ５４に導入される冷却水とサブガスクーラ５４に導入されるＥＧＲガスとの温度差を十分に確保することができる。したがって、サブラジエータ７２から流出した冷却水がサブガスクーラ５４に導入された後にインタークーラ２３に導入される場合と比較して、吸気およびＥＧＲガスを何れも効率よく冷却することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、ＥＧＲガスをインタークーラ２３よりも吸気流れ上流側に戻すようにしたが、ＥＧＲガスはインタークーラ２３よりも吸気流れ下流側に戻してもよい。なお、上記各実施形態は、実施可能な範囲で任意に組み合わせが可能である。

１０ 内燃機関
２３ インタークーラ
４０ 過給機
５１ ＥＧＲガス通路
５２ ＥＧＲバルブ
５３ メインガスクーラ
５４ サブガスクーラ

Claims (6)

1. 吸入空気を加圧する過給機（４０）と、加圧された吸入空気を循環する冷却水により冷却するインタークーラ（２３）とを備える内燃機関（１０）に搭載されるものであって、
   排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲガス通路（５１）と、
   前記ＥＧＲガス通路（５１）を通過する排気ガスを循環する冷却水により冷却するガスクーラ（５３、５４）と、
   前記ＥＧＲガス通路（５１）を開閉するＥＧＲバルブ（５２）と、
   前記インタークーラ（２３）を循環する冷却水の温度が凍結判定温度未満のときに、前記ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるように前記ＥＧＲバルブ（５２）を制御する凍結防止手段とを備えることを特徴とする内燃機関用排気再循環装置。
2. 冷却水を冷却するメインラジエータ（６２）と、
   内燃機関（１０）と前記メインラジエータ（６２）との間で冷却水を循環させるメイン冷却水通路（６１）と、
   前記メイン冷却水通路（６１）から独立して設けられて冷却水を循環させるサブ冷却水通路（７１）と、
   前記サブ冷却水通路（７１）中に配置されて前記サブ冷却水通路（７１）の冷却水を冷却するサブラジエータ（７２）と、
   吸入空気を加圧する過給機（４０）と、
   加圧された吸入空気を前記サブラジエータ（７２）で冷却された冷却水により冷却するインタークーラ（２３）とを備える内燃機関（１０）に搭載されるものであって、
   排気系から取り出した排気ガスを吸気系に再循環させるＥＧＲガス通路（５１）と、
   前記ＥＧＲガス通路（５１）を通過する排気ガスを前記メインラジエータ（６２）で冷却された冷却水により冷却するガスクーラ（５３）と、
   前記ＥＧＲガス通路（５１）を開閉するＥＧＲバルブ（５２）と、
   前記サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が凍結判定温度未満のときに、前記ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるように前記ＥＧＲバルブ（５２）を制御する凍結防止手段とを備えることを特徴とする内燃機関用排気再循環装置。
3. 前記メイン冷却水通路（６１）と前記サブ冷却水通路（７１）とを連通させる連通部（６５）と、
   前記サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が暖機判定温度未満のときに前記連通部（６５）を開くとともに、前記サブ冷却水通路（７１）の冷却水の温度が前記暖機判定温度以上のときに前記連通部（６５）を閉じる連通部開閉弁（７４）とを備えることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用排気再循環装置。
4. 前記凍結判定温度よりも高い沸騰判定温度と前記ガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度とを比較し、前記ガスクーラ（５３、５４）を循環する冷却水の温度が前記沸騰判定温度以上のときに、前記ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるように前記ＥＧＲバルブ（５２）を制御する沸騰防止手段を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の内燃機関用排気再循環装置。
5. 前記ガスクーラ（５３、５４）を通過後の排気ガスの温度が異常判定温度以上のときに、前記ＥＧＲガス通路（５１）を閉じるように前記ＥＧＲバルブ（５２）を制御する異常時処置手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の内燃機関用排気再循環装置。
6. 前記ガスクーラ（５３、５４）を通過後の排気ガスの温度が前記異常判定温度以上のときに異常を報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用排気再循環装置。
   

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