(57)【要約】【課題】内燃機関の排気還流装置において、外乱に強く、精度の高いＥＧＲ量の制御を行うことを課題とする。【解決手段】内燃機関２の排気還流装置１は、排気管５にタービン６２を有し吸気管４にコンプレッサ６１を有するターボチャージャ６と、排気管５のタービン６２よりも下流側と吸気管４のコンプレッサ６１よりも上流側とを接続し内燃機関２からの排気を吸気管４に還流させる低圧通路１１と、排気管５のタービン６２よりも上流側と吸気管４のコンプレッサ６１よりも下流側とを接続し、排気を吸気管４に還流させる高圧通路１５と、吸気管４の低圧通路１１が接続する上流側に配設されて、吸気の流路面積を変更する吸気絞り弁７と、排気管５の低圧通路１１が接続する下流側に配設されて、排気の流路面積を変更する排気絞り弁１０とを備え、ＥＣＵ１７は排気が低圧通路１１を流通する時に、排気絞り弁１０を開ループ制御し、吸気絞り弁７を閉ループ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路にタービンを有し、内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有する過給機と、
前記排気通路の前記タービンよりも下流側と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流側とを接続し、内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧通路と、
前記排気通路の前記タービンよりも上流側と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも下流側とを接続し、内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧通路と、
前記吸気通路の前記低圧通路が接続する上流側に配設されて、吸気の流路面積を変更する吸気絞り弁と、
前記排気通路の前記低圧通路が接続する下流側に配設されて、排気の流路面積を変更する排気絞り弁と、
前記低圧通路を通じて排気ガスを前記吸気通路へ導入する場合、前記排気絞り弁を開ループし、制御前記吸気絞り弁を閉ループ制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の排気還流装置において、
前記制御手段は、アクセル開度の変化量が閾値を超える場合、前記排気絞り弁の制御を停止することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の排気中の窒素酸化物量を低減するため、排気の一部を吸気側へ合流させる排気還流装置が採用されている。特許文献１には、エンジンのより広い運転領域で排気還流（以下、「ＥＧＲ」と称する。）を利用するために、高圧ＥＧＲ経路と低圧ＥＧＲ経路とを備えた装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５０３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
低圧ＥＧＲ経路のＥＧＲ量は、排気通路に設けられた排気絞り弁により、排気側の圧力を上昇させて排気ガスを押し込む手段と、吸気通路に設けられた吸気絞り弁により、吸気側の圧力を低下させて排気ガスを吸い込む手段とにより調節されている。
【０００５】
ところが、排気通路に設けられた排気絞り弁は、高温、高圧、高湿度の環境に曝され、かじり、さび、変形、軸ずれなどが生じることから、クリアランスを大きくしている。このため、クリアランス変化の外乱により、精度の高い制御を行うことが困難である。
【０００６】
そこで、本発明は外乱に強く、精度の高いＥＧＲ量の制御を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明の内燃機関の排気還流装置は、内燃機関の排気通路にタービンを有し、内燃機関の吸気通路にコンプレッサを有する過給機と、前記排気通路の前記タービンよりも下流側と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも上流側とを接続し、内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧通路と、前記排気通路の前記タービンよりも上流側と前記吸気通路の前記コンプレッサよりも下流側とを接続し、内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる高圧通路と、前記吸気通路の前記低圧通路が接続する上流側に配設されて、吸気の流路面積を変更する吸気絞り弁と、前記排気通路の前記低圧通路が接続する下流側に配設されて、排気の流路面積を変更する排気絞り弁と、前記低圧通路を通じて排気ガスを前記吸気通路へ導入する場合、前記吸気絞り弁を閉ループ制御し、前記排気絞り弁を開ループ制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすることにより、排気絞り弁で概ねのＥＧＲ量を調整し、吸気絞り弁で微調整を行うことができる。これにより、高い精度でＥＧＲ量を制御することができる。本発明では、吸気絞り弁が閉ループ制御、すなわち、フィードバック制御を行うため、外乱にも強い。また、制御手段による排気絞り弁の開ループ制御は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて行うこととしても良い。
【０００９】
加速時など過給機の過給圧を上昇させる領域で排気絞り弁を使用して低圧通路における排気ガスの導入を行う場合、タービンの膨張比が減少し、過給機の応答性が低下する。過給機の応答性が低下すると、エミッションを悪化することが考えられる。
【００１０】
本発明では、内燃機関の排気還流装置において、前記制御手段は、アクセル開度の変化量が閾値を超える場合、前記排気絞り弁の制御を停止することができる。
【００１１】
このような構成とすることにより、加速時など過給圧を上昇させる領域においても低圧通路に排気ガスを導入し、過給機を応答性良く制御することができる。過給機を応答性良く制御することにより、エミッションの悪化を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の内燃機関の排気還流装置は、排気絞り弁で概ねのＥＧＲ導入量を調整し、吸気絞り弁で微調整を行うことにより、外乱に強く、精度の高いＥＧＲ導入量の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】排気還流装置を組み込んだ内燃機関の概略構成を示した説明図である。
【図２】低圧通路を通じて吸気管へ排気ガスを導入する際の制御を示したフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の排気還流装置１を組み込んだ内燃機関２の概略構成を示した説明図である。内燃機関２は４つの気筒を持つ水冷式のディーゼルエンジンである。
【００１６】
内燃機関２には、吸気管４および排気管５が接続されている。この吸気管４の途中には、ターボチャージャ６のコンプレッサ６１が配設されている。このターボチャージャ６は本発明の過給機である。吸気管４のコンプレッサ６１よりも上流側には、吸気絞り弁７が配設されている。吸気絞り弁７は、吸気管４内を通過する吸気の流路面積を変更し、吸気管４内を流通する吸気流量を調節する。吸気管４のコンプレッサ６１よりも下流側には、インタークーラ８が配設されている。
【００１７】
一方、排気管５の途中には、前記ターボチャージャ６のタービン６２が設けられている。また、排気管５のタービン６２よりも下流側に吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したフィルタ９が配設されている。さらに、排気管５のフィルタ９の下流側に排気絞り弁１０が配設されている。排気絞り弁１０は、排気管５内を通過する排気の流路面積を変更し、排気管５内を流通する排気の流量を調整する。
【００１８】
そして、排気循環装置１には、排気管５内を流通する排気の一部を低圧で吸気管４へ再循環させる低圧通路１１が備えられている。この低圧通路１１は排気管５のフィルタ９と排気絞り弁１０との間と、吸気管４の吸気絞り弁７とコンプレッサ６１との間と、を接続している。すなわち、吸気絞り弁７は、吸気管４上において、低圧通路１１が接続する上流側に配設され、また、排気絞り弁１０は、排気管５上において、低圧通路１１が接続する下流側に配設されていることとなる。排気絞り弁１０により排気管５内の排気の流路面積が狭まると、排気絞り弁１０の上流側の圧力が上昇し、低圧通路１１内へ流入する排気ガス流量が増加する。また、吸気絞り弁７により吸気管４内の吸気の流路面積が狭まると、吸気絞り弁７の下流側の圧力が低下し負圧となり、低圧通路１１内へ流入する排気ガス流量が増加する。また、低圧通路１１には、排気管５側からＥＧＲクーラ１２、低圧ＥＧＲバルブ１３が順に配設されている。また、この低圧通路１１のＥＧＲクーラ１２と低圧ＥＧＲバルブ１３との間に、流量センサ１４が配設されている。
【００１９】
また、排気循環装置１には、排気管５内を流通する排気の一部を高圧で吸気管４へ再循環させる高圧通路１５が備えられている。この高圧通路１５は排気管５のタービン６２の上流側と、吸気管４のインタークーラ８の下流側と、を接続している。また、高圧通路１５には、高圧ＥＧＲバルブ１６が配設されている。
【００２０】
さらに、排気循環装置１は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１７を備えている。ＥＣＵ１７は、流量センサ１４と電気的に接続されており、低圧通路１１を通過する排気ガスの流量を取得する。また、ＥＣＵ１７は、回転センサ１８、アクセルポジションセンサ１９と電気的に接続されており、これらのセンサが取得するエンジン回転数、アクセル位置から、エンジン回転数、及びエンジン負荷を算出する。また、ＥＣＵ１７は、吸気絞り弁７、排気絞り弁１０、低圧ＥＧＲバルブ１３、高圧ＥＧＲバルブ１６のそれぞれと電気的に接続されており、これらの弁を制御する。
【００２１】
ＥＣＵ１７は、低中速、低中負荷領域で内燃機関２が運転される場合、高圧ＥＧＲバルブ１６を制御し、高圧通路１５を通じて吸気管４へ排気ガスを導入させる。また、ＥＣＵ１７は、補助的に低圧ＥＧＲバルブ１３を制御し、低圧通路１１を通じて吸気管４へ排気ガスを導入させる。このとき、内燃機関２の筒内では予混合燃焼が行われる。また、低中速、高負荷領域で内燃機関２が運転される場合、ＥＣＵ１７は、低圧ＥＧＲバルブ１３を制御し、低圧通路１１を通じて吸気管４へ排気ガスを導入させる。このとき、内燃機関２の筒内では、通常燃焼が行われる。さらに、内燃機関２が高速で運転される場合、ＥＧＲ１７は、高圧ＥＧＲバルブ１６を制御し、高圧通路１５を通じて吸気管４へ排気ガスを導入させる。このとき、内燃機関２の筒内では通常燃焼が行われる。
【００２２】
ＥＣＵ１７が低圧ＥＧＲバルブ１３を制御し、低圧通路１１を通じて吸気管４へ排気ガスを送る場合、ＥＣＵ１７は、吸気絞り弁７と排気絞り弁１０とを制御する。ＥＣＵ１７は、回転センサ１８とアクセルポジションセンサ１９とから取得するエンジン回転数、アクセル位置から、エンジン回転数、及びエンジン負荷を算出し、算出したエンジン回転数、エンジン負荷に基づいて、排気絞り弁１０を開ループ制御する。さらに、ＥＣＵ１７は、流量センサ１４から取得される低圧通路１１を通過する排気ガス流量に基づいて、吸気絞り弁７を閉ループ制御、すなわち、フィードバック制御する。
【００２３】
以上より、低圧通路１１を通じて吸気管４へ排気ガスを送る場合、排気還流装置１は、排気絞り弁１０により低圧通路１１への排気ガス導入量を粗く調整し、吸気絞り弁７により内燃機関２の運転状態に基づいて要求される排気ガス導入量となるように微調整を行う。このような制御を行うことにより、排気絞り弁７のクリアランスが変化するような外乱があっても、吸気絞り弁７により排気ガス導入量が微調整されるため、精度良くＥＧＲ導入量を制御することができる。
【００２４】
次に、本実施例において、加速時等、ターボチャージャ６の過給圧を上昇させる場合の制御について説明する。図２は、低圧通路１１による排気ガス導入時の制御を示したフローである。この制御はＥＣＵ１７により実行される。この制御は、低圧通路１１に排気ガスを導入する場合に行われる。
【００２５】
ＥＣＵ１７は、ステップＳ１でアクセル開度の変化量が閾値ｘを超えているか否かを判断する。閾値ｘは急加速時と判断できる変化量である。ＥＣＵ１７はステップＳ１でＹｅｓと判断する場合、すなわち、アクセル開度の変化量が閾値ｘを超えている場合、ステップＳ２へ進む。
【００２６】
ＥＣＵ１７は、ステップＳ２で吸気絞り弁７の制御を行う。このとき、ＥＣＵ１７は、排気絞り弁１０の制御を停止し、排気絞り弁１０は、流路面積を拡張した状態で停止する。排気絞り弁１０の制御を行い、排気の流路面積を絞ると、タービン６２の下流側の圧力が上昇するため、ターボチャージャ６の応答性が低下する。本ステップＳ２において、排気絞り弁１０の制御を停止するため、ターボチャージャ６の応答性低下を抑制し、エミッションの悪化を抑える。
【００２７】
ＥＣＵ１７はステップＳ１でＮｏと判断する場合、すなわち、アクセル開度の変化量が閾値ｘ以下である場合、ステップＳ３へ進む。ＥＣＵ１７はステップＳ３で吸気絞り弁７の制御と排気絞り弁１０の制御との両方を実行する。すなわち、ターボチャージャ６の過給圧が急に変化しない場合には、排気絞り弁１０の制御を行う。
【００２８】
このような制御処理により、ターボチャージャ６の応答性低下が抑制されてエミッション悪化が抑制される。
【００２９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３０】
１  排気還流装置
２  エンジン
４  吸気管
５  排気管
６  ターボチャージャ
６１  コンプレッサ
６２  タービン
７  吸気絞り弁
１０  排気絞り弁
１１  低圧通路
１３  低圧ＥＧＲバルブ
１５  高圧通路
１６  高圧ＥＧＲバルブ
１７  ＥＣＵ
【図１】
2010216263.tif 000003
【図２】
2010216263.tif 000004