(57)【要約】【課題】内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、より適切な位置へＥＧＲガスを導入する。【解決手段】複数の気筒２を備え吸気通路３が分岐部３１で分岐して各気筒２に接続される内燃機関１のＥＧＲシステムにおいて、排気通路４と分岐部３１よりも下流側の吸気通路３２とを接続する第１ＥＧＲ通路４２と、排気通路４と分岐部３１よりも上流側の吸気通路３４とを接続する第２ＥＧＲ通路４３と、車速が閾値よりも低いときには第１ＥＧＲ通路４２へＥＧＲガスを流通させ、閾値以上のときには第２ＥＧＲ通路４３へＥＧＲガスを流通させる制御手段１０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を備え吸気通路が分岐部で分岐して各気筒に接続される内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
排気通路と前記分岐部よりも下流側の吸気通路とを接続してＥＧＲガスを導入する第１ＥＧＲ通路と、
排気通路と前記分岐部よりも上流側の吸気通路とを接続してＥＧＲガスを導入する第２ＥＧＲ通路と、
ＥＧＲガスを供給するときに前記第１ＥＧＲ通路または第２ＥＧＲ通路のいずれか一方にＥＧＲガスを流通させる切替弁と、
ＥＧＲガス量を調節する調節弁と、
前記内燃機関が搭載される車両の速度を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定される速度が閾値よりも低いときには前記第１ＥＧＲ通路へＥＧＲガスが流通するように切替弁を操作し、閾値以上のときには前記第２ＥＧＲ通路へＥＧＲガスが流通するように切替弁を操作する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のＥＧＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のＥＧＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲガスを導入する位置を、内燃機関の吸気通路のスロットルの直下流と、各気筒の吸気ポートとで切り替える内燃機関のＥＧＲシステムが知られている。そして、低負荷時に吸気ポートへＥＧＲガスを導入し、高負荷時にスロットルの直下流へＥＧＲガスを導入する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また逆に、低負荷時にスロットルの直下流へＥＧＲガスを導入し、高負荷時に吸気ポートへＥＧＲガスを導入する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されている技術によれば、低速からの加速時において中負荷以上となった場合には、スロットルの直下流へＥＧＲガスが導入されるが、この場合、各気筒へＥＧＲガスが導入されるまでに時間がかかるため、応答遅れが大きくなる。ここで、低速時には燃焼状態が悪化し易いため、一般にはＥＧＲガスの供給を停止している。そうすると、低速から速度が増してＥＧＲガスの供給を開始するときに、ＥＧＲガスが実際に気筒内へ到達するまでに時間がかかる。すなわち、応答遅れが発生する。そして、機関回転数が低く且つ吸入空気量も少ないときには、応答遅れがより顕著となる。
【０００４】
また、特許文献２に記載されている技術によれば、吸気ポートへＥＧＲガスを導入する場合には、ＥＧＲガス量が多ければＥＧＲ率の気筒間のばらつきは問題にならないとしている。しかし、吸気ポートへＥＧＲガスを導入する場合には、気筒間のＥＧＲガス量のばらつきが大きくなり、実際にはＥＧＲガス量の少ない気筒でノッキングが発生し易く、またＥＧＲガス量の多い気筒で燃焼が悪化し易い。このように、ノッキングが発生し易い中負荷以上で吸気ポートへＥＧＲガスを導入している。そして、ＥＧＲガス量が多い気筒に合わせてＥＧＲガスを供給すると、ＥＧＲガス量が少ない気筒では、ＥＧＲガスによる燃費向上の効果が小さくなる。すなわち、低燃費化が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２８０８４号公報
【特許文献２】特開平０６−１３７２２１号公報
【特許文献３】特開２００８−１１１３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、より適切な位置へＥＧＲガスを導入することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関のＥＧＲシステムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関のＥＧＲシステムは、
複数の気筒を備え吸気通路が分岐部で分岐して各気筒に接続される内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、
排気通路と前記分岐部よりも下流側の吸気通路とを接続してＥＧＲガスを導入する第１ＥＧＲ通路と、
排気通路と前記分岐部よりも上流側の吸気通路とを接続してＥＧＲガスを導入する第２ＥＧＲ通路と、
ＥＧＲガスを供給するときに前記第１ＥＧＲ通路または第２ＥＧＲ通路のいずれか一方にＥＧＲガスを流通させる切替弁と、
ＥＧＲガス量を調節する調節弁と、
前記内燃機関が搭載される車両の速度を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定される速度が閾値よりも低いときには前記第１ＥＧＲ通路へＥＧＲガスが流通するように切替弁を操作し、閾値以上のときには前記第２ＥＧＲ通路へＥＧＲガスが流通するように切替弁を操作する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
閾値により、低速領域と高速領域とに分けている。低速領域は加速の頻度が高い領域とすることができる。また、高速領域はＥＧＲガスを供給する頻度の高い領域とすることができる。
【０００９】
車両の速度が閾値よりも低い場合には、分岐部よりも下流の吸気通路へＥＧＲガスを導入することにより、ＥＧＲガス供給の応答性を向上させることができる。
【００１０】
また、車両の速度が閾値以上の場合には、分岐部よりも上流の吸気通路へＥＧＲガスを導入することにより、気筒間でＥＧＲ率のばらつきが発生することを抑制できる。そして、気筒間のＥＧＲ率のばらつきが小さくなるため、全気筒で全体的にＥＧＲ率をより高くすることができる。これにより、燃費を向上させることができる。すなわち、車速が閾値以上のときには、速度が閾値より低いときよりもＥＧＲ率を高くすることができる。
【００１１】
ＥＧＲ率は、調節弁によりＥＧＲガス量を多くすることにより高められる。なお、ＥＧＲ率とは、気筒内の全ガス量に対するＥＧＲガス量の割合である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内燃機関のＥＧＲシステムにおいて、より適切な位置へＥＧＲガスを導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】第１ＥＧＲ通路からＥＧＲガスを導入したときの各気筒のＥＧＲ率を示した図である。
【図３】第２ＥＧＲ通路からＥＧＲガスを導入したときの各気筒のＥＧＲ率を示した図である。
【図４】低速時におけるスロットル開度およびＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。
【図５】高速時におけるスロットル開度およびＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。
【図６】点火時期とトルクとＥＧＲ率との関係を示した図である。
【図７】実施例に係るＥＧＲガスの導入制御のフローを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る内燃機関のＥＧＲシステムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化システムを適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、６つの気筒２を有する水冷式のＶ型４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００１６】
内燃機関１の各気筒２には、サージタンク３１から延びる吸気枝管３２が夫々接続されている。各吸気枝管３２は、内燃機関１に形成されている吸気ポート３３を介して気筒２に通じている。さらにサージタンク３１は吸気管３４に接続されている。なお、本実施例では、サージタンク３１、吸気枝管３２、吸気ポート３３、吸気管３４を合わせて吸気通路３と称する。なお、本実施例ではサージタンク３１が、本発明における分岐部に相当する。
【００１７】
サージタンク３１よりも上流の吸気管３４には、該吸気管３４内を流通する吸気の流量を調節するスロットル５が設けられている。このスロットル５は、電動アクチュエータにより開閉される。
【００１８】
また、内燃機関１には、排気通路４が接続されている。そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を吸気通路３へ再循環させるＥＧＲ装置４０が備えられている。このＥＧＲ装置４０は、主ＥＧＲ通路４１、第１ＥＧＲ通路４２、第２ＥＧＲ通路４３、切替弁４４、およびＥＧＲ弁４５を備えて構成されている。
【００１９】
主ＥＧＲ通路４１の一端は一方のバンクの排気通路４に接続されており、他端は切替弁４４の入口に接続されている。切替弁４４の出口は２つあり、第１ＥＧＲ通路４２の一端および第２ＥＧＲ通路４３の一端が接続されている。第１ＥＧＲ通路４２の他端は、最終的に６つに分岐して６つの吸気枝管３２へ夫々接続されている。なお、第１ＥＧＲ通路４２の他端は、夫々の気筒２の吸気ポート３３に接続しても良い。すなわち、第１ＥＧＲ通路４２によれば、ＥＧＲガスを気筒２の直上流へ導入することができる。
【００２０】
また、第２ＥＧＲ通路４３の他端は、サージタンク３１よりも上流で且つスロットル５よりも下流の吸気管３４へ接続されている。すなわち、第２ＥＧＲ通路４３によれば、気筒２から離れた位置であって、吸気通路３が分岐する前の位置にＥＧＲガスを導入することができる。切替弁４４は、主ＥＧＲ通路４１と、第１ＥＧＲ通路４２または第２ＥＧＲ通路４３の何れか一方と、を連通する。なお、主ＥＧＲ通路４１は、第１ＥＧＲ通路および第２ＥＧＲ通路４３の一部として共用されているとしても良い。
【００２１】
また、ＥＧＲ弁４５は、主ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調節することにより、該主ＥＧＲ通路４１を流れるＥＧＲガスの量を調節する。なお、本実施例ではＥＧＲ弁４５が、本発明における調節弁に相当する。
【００２２】
そして、サージタンク３１には、吸気の圧力を測定する圧力センサ１１が取り付けられている。
【００２３】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００２４】
また、ＥＣＵ１０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１２を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検知可能なアクセル開度センサ１３、機関回転数を検知するクランクポジションセンサ１４、および内燃機関１が搭載されている車両の速度を検知する車速センサ１５が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号が
ＥＣＵ１０に入力されるようになっている。なお、本実施例では車速センサ１５が、本発明における測定手段に相当する。
【００２５】
一方、ＥＣＵ１０には、スロットル５、切替弁４４、およびＥＧＲ弁４５が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１０によりこれらの機器が制御される。
【００２６】
そして、ＥＣＵ１０は、車速に基づいて切替弁４４を操作している。すなわち、低速時（例えば８０ｋｍ／ｈ未満）では主ＥＧＲ通路４１と第１ＥＧＲ通路４２とを連通し、高速時（例えば８０ｋｍ／ｈ以上）では主ＥＧＲ通路４１と第２ＥＧＲ通路４３とを連通する。つまり、低速時には各気筒２の吸気ポート３３近傍へＥＧＲガスを導入し、高速時にはスロットル５の直下流へＥＧＲガスを導入している。
【００２７】
ここで、低速時には、ＥＧＲガスの供給が停止された状態から供給が開始される過渡状態が多く、また吸入空気量も少ないため、ＥＧＲガスを供給しても該ＥＧＲガスが気筒２内へすぐには到達しないため、応答遅れが顕著になる。これに対し、気筒２から近い位置へＥＧＲガスを導入することにより、応答遅れを最小限に抑えることができる。また、ＥＧＲガスの効果により燃費をより向上させることができる。
【００２８】
一方、高速時には、機関回転数が高く、また吸入空気量も多いため、ＥＧＲガスを供給したときの応答遅れは比較的小さい。つまり、吸気通路３の上流側からＥＧＲガスを供給することができる。これにより、新気とＥＧＲガスとが混ざり合った状態でサージタンク３１から各気筒２へＥＧＲガスを供給することができるため、気筒間のＥＧＲ率のばらつきが抑制される。このため、各気筒のＥＧＲ率をより高くしてもノッキングの発生を抑制することができる。
【００２９】
図２は、第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入したときの各気筒２のＥＧＲ率を示した図である。破線は、燃焼変動が許容範囲を超えるＥＧＲ率の下限値である。このように、第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入したときは、気筒間のＥＧＲ率のばらつきＡが比較的大きい。この場合、最もＥＧＲ率が高い１番気筒（＃１）および２番気筒（＃２）で燃焼変動が許容範囲内となるようにＥＧＲ弁４５が操作される。そうすると、５番気筒（＃５）や６番気筒（＃６）では、ＥＧＲ率が低くなるため、燃費が悪化する。
【００３０】
一方、図３は、第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスを導入したときの各気筒２のＥＧＲ率を示した図である。図２の場合と比較して、気筒間のＥＧＲ率のばらつきＡは比較的小さい。そうすると、最もＥＧＲ率が高い１番気筒（＃１）および２番気筒（＃２）で燃焼変動が許容範囲内となるようにＥＧＲ弁４５を操作したときに、５番気筒（＃５）や６番気筒（＃６）においてもＥＧＲ率が高くなる。すなわち、全体的にＥＧＲ率を高くすることができる。これにより、燃費を向上させることができる。
【００３１】
次に、図４は、低速時におけるスロットル開度およびＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。また、図５は、高速時におけるスロットル開度およびＥＧＲ率の推移を示したタイムチャートである。ＥＧＲ率は、任意の気筒におけるＥＧＲ率としても良く、または全気筒のＥＧＲ率の平均値としても良い。破線は第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入したときを示し、実線は第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスを導入したときを示している。
【００３２】
低速時には、第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスを導入するよりも、第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入するほうが、より速やかにＥＧＲ率が高くなる。一方、高速時には、ＥＧＲ率はどちらも同じように上昇する。つまり、高速時には、ＥＧＲガスを供給するときの応答遅れについては両者に殆ど差はない。
【００３３】
次に図６は、点火時期とトルクとＥＧＲ率との関係を示した図である。実線はＥＧＲ率が比較的高いとき、一点鎖線はＥＧＲ率が比較的低いときを示している。ＥＧＲ率が比較的高いとき（実線の場合）には、Ｄで示す点火時期でノッキングが発生する。一方、ＥＧＲ率が比較的低いとき（一点鎖線の場合）には、Ｃで示す点火時期でノッキングが発生する。つまり、ＥＧＲ率が高いほど、点火時期が進角側でノッキングが発生する。また、ＥＧＲ率が高いほど、よりトルクが大きなときにノッキングが発生する。このように、ＥＧＲ率に応じてノッキングが発生する点火時期がずれる。そして、中負荷以上で第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入すると、気筒間のＥＧＲ率のばらつきが大きいために、ノッキングが発生し易くなる。これに対し本実施例では、中負荷以上で第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスを導入するため、ノッキングの発生を抑制することができる。
【００３４】
図７は、本実施例に係るＥＧＲガスの導入制御のフローを示したフローチャートである。本ルーチンはＥＣＵ１０により所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３５】
ステップＳ１０１では、吸気の圧力が取得される。すなわち、圧力センサ１１により検知される吸気の圧力が読み込まれる。
【００３６】
ステップＳ１０２では、機関負荷、機関回転数、車速が取得される。すなわち、アクセル開度センサ１３、クランクポジションセンサ１４、車速センサ１５の出力値が夫々読み込まれる。
【００３７】
ステップＳ１０３では、車速が閾値（例えば８０ｋｍ／ｈ）以上であるか否か判定される。つまり、車両が高速で移動しているか否か判定している。ステップＳ１０３で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０４へ進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進む。
【００３８】
ステップＳ１０４では、第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスが導入されるように切替弁４４が操作される。
【００３９】
ステップＳ１０５では、定常用マップに基づいて目標吸気圧力が算出される。この目標吸気圧力は、排気通路４と吸気管３４との差圧をコントロールするために設定される。つまり、この差圧によりＥＧＲガス量が変化するため、所望のＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）となるように目標吸気圧力が決定される。定常用マップは予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
【００４０】
ステップＳ１０６では、ＥＧＲ弁４５の開度が調節される。つまり、目標となるＥＧＲ率に応じた開度とされる。
【００４１】
次にステップＳ１０７では、第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスが導入されるように切替弁４４が操作される。
【００４２】
ステップＳ１０８では、通常マップに基づいて目標吸気圧力が算出される。このときの目標吸気圧力は、ステップＳ１０５で算出されるものよりも小さい。通常用マップは予め実験等により求めてＥＣＵ１０に記憶しておく。
【００４３】
ステップＳ１０９では、ＥＧＲ弁４５の開度が調節される。つまり、目標となるＥＧＲ率に応じた開度とされる。この場合、ステップＳ１０６で設定されるＥＧＲ弁４５の開度よりも大きくして、ＥＧＲ率をより高める。なお、本実施例ではステップＳ１０３からステップＳ１０９を処理するＥＣＵ１０が、本発明における制御手段に相当する。
【００４４】
以上説明したように本実施例によれば、低速時には気筒２により近い第１ＥＧＲ通路４２からＥＧＲガスを導入することにより、応答遅れを最小限に抑えることができ、燃費を向上させることもできる。また、高速時には気筒２からより離れている第２ＥＧＲ通路４３からＥＧＲガスを導入することにより、ＥＧＲ率の気筒間のばらつきを抑えることでＥＧＲ率を高めることができるため、燃費を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     スロットル
１０   ＥＣＵ
１１   圧力センサ
１２   アクセルペダル
１３   アクセル開度センサ
１４   クランクポジションセンサ
１５   車速センサ
３１   サージタンク
３２   吸気枝管
３３   吸気ポート
３４   吸気管
４０   ＥＧＲ装置
４１   主ＥＧＲ通路
４２   第１ＥＧＲ通路
４３   第２ＥＧＲ通路
４４   切替弁
４５   ＥＧＲ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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