(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路にバイパス通路を形成し、バイパス通路の途中にＥＧＲクーラを介装する一方、バイパス通路のＥＧＲクーラ上流側をエンジンの排気通路に連通するＥＧＲ通路と、吸気通路の上流側に対してその下流側を開いてバイパス通路の入口を閉じるＡポジションと同じく吸気通路の下流側を開いてバイパス通路の入口を開くＢポジションと同じく吸気通路の下流側を閉じてバイパス通路の入口を開くＣポジションとの３位置に切り替わる通路切換弁と、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、通路切換弁およびＥＧＲ弁をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラと、を設けてなり、コントローラはエンジン運転状態がＥＧＲクーラに吸気の全量を流入させられる非ＥＧＲ領域にあることを判定すると通路切換弁をＣポジションに制御する手段を備えたことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
吸気通路の上流側に過給機を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンのＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンのＮＯｘ対策として排気ガスの一部を吸気側に還流するＥＧＲ装置がよく知られている。このうち、ＥＧＲガスの密度を高めるため、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ（熱交換器）を備えるものがある（特開平９ー１３７７５４号公報，特開平９ー２８０１１８号公報）。
【０００３】
その一例を図７に説明すると、１はエンジンの吸気通路、２は同じく排気通路であり、これらを連通するＥＧＲ通路３が設けられ、その通路途中にＥＧＲ弁４とＥＧＲクーラ５が介装される。ＥＧＲ弁４が開くと、エンジンの排気の一部が還流され、このＥＧＲガスをＥＧＲクーラ５が冷却する。そのため、吸入空気量を確保しつつ、ＥＧＲ率を高めることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＧＲクーラ５において、ＥＧＲガスの通路部分は冷却されるため、ＥＧＲガスの凝縮水などにより、煤などの付着しやすい条件下にあり、通路に煤などが付着すると、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下を招くてしまう。つまり、良好なＥＧＲ性能を長く安定的に維持できないという不具合が考えられる。
【０００５】
この発明は、このような問題点の有効な対策手段の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンの吸気通路にバイパス通路を形成し、バイパス通路の途中にＥＧＲクーラを介装する一方、バイパス通路のＥＧＲクーラ上流側をエンジンの排気通路に連通するＥＧＲ通路と、吸気通路の上流側に対してその下流側を開いてバイパス通路の入口を閉じるＡポジションと同じく吸気通路の下流側を開いてバイパス通路の入口を開くＢポジションと同じく吸気通路の下流側を閉じてバイパス通路の入口を開くＣポジションとの３位置に切り替わる通路切換弁と、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁と、通路切換弁およびＥＧＲ弁をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラと、を設けてなり、コントローラはエンジン運転状態がＥＧＲクーラに吸気の全量を流入させられる非ＥＧＲ領域にあることを判定すると通路切換弁をＣポジションに制御する手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、吸気通路の上流側に過給機を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１の発明においては、エンジン運転状態に応じて吸入空気の流れを制御することができる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を閉じてその下流側の吸気通路を開くと、吸入空気は吸気通路のみを流れ、この状態でＥＧＲ弁が開くと、バイパス通路のＥＧＲクーラには、ＥＧＲガスのみが流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を開いてその下流側の吸気通路も開くと、吸入空気は吸気通路とバイパス通路との両方を流れ、この状態でＥＧＲ弁が開くと、バイパス通路のＥＧＲクーラには、吸入空気の一部とＥＧＲガスの全量が流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してバイパス通路の入口を開いてその下流側の吸気通路を閉じると、吸入空気はバイパス通路のみに流れ、この状態でＥＧＲ弁が閉じると、バイパス通路のＥＧＲクーラには、吸入空気のみが流れる。このような制御を行うことにより、ＥＧＲが行われるときにも、吸入空気（新気）の一部がＥＧＲクーラを通過するため、ＥＧＲクーラの通路部分に煤などが付着しづらくなる。仮に煤などが付着しても，非ＥＧＲの特定領域において、新気の全量がＥＧＲクーラを通過するため、煤などの付着物を効果的に吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【００１０】
第２の発明においては、過給気がＥＧＲクーラを通過するため、ＥＧＲクーラの通路部分における、煤などの付着防止およびその除去作用（吹き飛ばし効果）を促進することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は第１の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路１０において、吸気マニホールド１０ａ上流にＥＧＲクーラ１１が介装される。１２はＥＧＲ通路であり、エンジンの排気通路２０（この場合、排気マニホールド２０ａ）を吸気通路１０のＥＧＲクーラ１１上流側に連通する。そして、ＥＧＲ通路１２を開閉するＥＧＲ弁１３と、ＥＧＲ弁１３をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラ（図示せず）と、が設けられる。
【００１３】
ＥＧＲクーラ１１として例えば水冷式が採用され、図示しないが、筒形の胴体とその内部を軸方向へ貫通する複数または単数の冷却管（吸気通路１０を形成する）とからなり、その回りに胴体で囲われる流路が形成される。エンジンの冷却水がこの流路を経由して循環するように配管され、冷却管を通過する流体とその回りの流路を通過する冷却水との間で熱交換を行うようになっている。
【００１４】
このような構成により、ＥＧＲ弁１３が開くと、ＥＧＲガスは吸気通路へＥＧＲ通路１２を通して供給され、吸入空気（新気）とともにＥＧＲクーラ１１を通過してエンジンへと供給される。エンジンの吸気通路１０にＥＧＲクーラ１１を備えるため、ＥＧＲが行われるときにも、吸入空気（新気）がＥＧＲクーラ１１を通過するため、ＥＧＲクーラ１１の通路部分に煤などの付着しづらくなる。また、仮に煤などが付着しても、ＥＧＲが停止すると、新気のみがＥＧＲクーラ１１を通過するため、煤などの付着物を吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【００１５】
その結果、ＥＧＲクーラ１１において、その通路部分に煤などが付着しすぎることはなく、煤などの付着物に原因する、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下が防止されるため、良好なＥＧＲ性能を安定的に維持できるようになる。
【００１６】
図２は第２の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路１０において、吸気マニホールド１０ａ上流にバイパス通路１４が形成され、バイパス通路１４の途中にＥＧＲクーラ１１が介装される。ＥＧＲ通路１２は、エンジンの排気通路２０（この場合、排気マニホールド２０ａ）をバイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１上流に連通する。
【００１７】
吸気通路１０とバイパス通路１４の入口側との接続部には、吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４およびその下流側の吸気通路１０を選択的に開閉するように吸入空気の流れを制御する通路切換弁１５が介装される。１３はＥＧＲ通路１２を開閉するＥＧＲ弁である。
【００１８】
通路切換弁１５は、吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を閉じてその下流側の吸気通路１０を開くＡポジションと、吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を開いてその下流側の吸気通路１０も開くＢポジションと、吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を開いてその下流側の吸気通路１０を閉じるＣポジションと、これらポジションを選択的に切り替える作動部（図示せず）と、を備える。
【００１９】
通路切換弁１５およびＥＧＲ弁１３をエンジン運転状態に応じて制御するのがコントローラ１６（ＣＰＵ）であり、そのメモリに図３のような制御マップが格納される。制御マップには、ＥＧＲを行う運転領域Ａ，Ｂと行わない運転領域Ｃ，Ｄ，Ｅのほか、エンジン性能にＥＧＲクーラ１１の圧力損失が及ぼす影響などについての考察に基づいて、吸入空気の一部をＥＧＲクーラ１１へ流入させられる運転領域Ｂ，Ｃと、吸入空気の全量をＥＧＲクーラ１１へ流入させられる運転領域Ｄと、吸入空気のＥＧＲクーラへの流入を不可とする運転領域Ａ，Ｅが設定される。１７はエンジン運転状態を検出する手段（アクセル開度センサ，エンジン回転センサ）であり、その検出信号はコントローラ１６に入力される。
【００２０】
図はコントローラ１６の制御内容を説明するフローチャートであり、ステップ１でエンジン運転状態の検出信号に基づいて、ＥＧＲを行う運転領域Ａ，Ｂかどうかを判定する。ＥＧＲを行う運転領域Ａ，Ｂのときは、ステップ２へ進む一方、ＥＧＲを行わない運転領域Ｃ，Ｄ，Ｅのときは、ステップ１１へ飛ぶ。
【００２１】
ステップ２では、吸入空気のＥＧＲクーラ１１への流入を可とする運転領域Ｂがどうかを判定する。吸入空気の流入が可（ステップ２の判定がＹＥＳ）のときは、ステップ３へ進み、通路切換弁１５をＢポジションに切り換える。ステップ４において、通路切換弁１５が吸気通路の上流側に対してバイパス通路１４を開いてその下流側の吸気通路１０を開くと、吸入空気は吸気通路１０とバイパス通路１４の両方を流れる。そして、ステップ５でＥＧＲ弁１３を開くと、ステップ６において、バイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１には、吸入空気とＥＧＲガスが流れる。
【００２２】
ステップ２の判定がＮＯ（吸入空気のＥＧＲクーラ１１への流入を不可とする運転領域Ａ）のときは、ステップ７へ飛び、通路切換弁１５をＡポジションに切り替える。ステップ８において、通路切換弁１５が吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を閉じてその下流側の吸気通路１０を開くと、吸入空気は吸気通路１０のみを流れる。そして、ステップ９でＥＧＲ弁１３を開くと、ステップ１０において、バイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１には、ＥＧＲガスのみが流れる。
【００２３】
ＥＧＲを行わない運転領域Ｃ，Ｄ，Ｅ（ステップ１の判定がＮＯ）のときは、ステップ１１において、吸入空気のＥＧＲクーラ１１への流入を可とする運転領域Ｃ，Ｄがどうかを判定する。その判定がＹＥＳのときは、ステップ１２へ進み、吸入空気の全量をＥＧＲクーラ１１へ流入させるかどうかを判定する。
【００２４】
ステップ１２の判定がＹＥＳ（吸入空気の全量をＥＧＲクーラ１１へ流入させられる運転領域Ｄ）のときは、ステップ１３で通路切換弁１５をＣポジションに切り換える。ステップ１４において、通路切換弁１５が吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を開いてその下流側の吸気通路１０を閉じると、吸入空気はバイパス通路１４のみを流れる。そして、ステップ１５でＥＧＲ弁１３を閉じると、ＥＧＲガスの供給が停止され、ステップ１６において、バイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１には、吸入空気の全量が流れる。
【００２５】
ステップの判定がＮＯ（吸入空気の一部をＥＧＲクーラ１１へ流入させられる運転領域Ｃ）のときは、ステップ１７で通路切換弁１５をＢポジションに切り換える。ステップ１６において、通路切換弁１５が吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を開いてその下流側の吸気通路１０を開くと、吸入空気は吸気通路１０とバイパス通路１４の両方を流れる。そして、ステップ１９でＥＧＲ弁１３を閉じると、ＥＧＲガスの供給が停止され、ステップ２０において、バイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１には、吸入空気の一部が流れる。
【００２６】
ステップ１１において、吸入空気のＥＧＲクーラ１１への流入を不可とする運転領域Ｅを判定すると、ステップ２１へ飛び、通路切換弁１５をＡポジションに切り替える。ステップ２２において、通路切換弁１５が吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４を閉じてその下流側の吸気通路１０を開くと、吸入空気は吸気通路１０のみを流れる。そして、ステップ２３でＥＧＲ弁１３を閉じると、ステップ２４において、バイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１には、吸入空気もＥＧＲガスも流れない状態になる。
【００２７】
このような制御により、図３の運転領域Ｂで吸入空気の一部がＥＧＲクーラ１１を通過するため、ＥＧＲクーラ１１の通路部分に煤などが付着しづらくなる。また、運転領域Ａおよび運転領域Ｂにおいて、仮に煤などが付着しても、ＥＧＲの停止時に運転領域Ｄで吸入空気の全量が、運転領域Ｃで吸入空気の一部がＥＧＲクーラを通過するため、煤などの付着物を吹き飛ばし、エンジンで再燃焼することができる。
【００２８】
その結果、ＥＧＲクーラ１１の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことがなく、煤などの付着に原因する、圧力損失の増加や冷却効率の低下およびこれらに伴うＥＧＲ率の低下が防止されるため、良好なＥＧＲ性能を安定的に維持できるようになる。
【００２９】
図５は第３の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路１０に過給圧を発生させる過給機２１と、その過給気を冷却するインタクーラ２２と、が備えられる。インタクーラ２２と吸気マニホールド１０ａとの間にＥＧＲクーラ１１が介装される。エンジンの排気通路２０（この場合、排気マニホールド２０ａ）を吸気通路１０のインタクーラ２２とＥＧＲクーラ１１との間に連通するＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２を開閉するＥＧＲ弁１３と、ＥＧＲ弁１３をエンジン運転状態に応じて制御するコントローラ（図示せず）と、が設けられる。
【００３０】
これによると、ＥＧＲが行われるときにも、インタクーラ２２下流の過給気が、ＥＧＲクーラ１１を通過するため、自然吸気の場合に較べると、煤などの付着防止およびその除去作用（吹き飛ばし）の効果を促進できる。そのため、ＥＧＲクーラ１１の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことなく、良好なＥＧＲ性能を安定的に維持できるようになる。また、過給機２１とインタクーラ２２により、煤などの発生量を低減しつつ、ＮＯｘの発生量も抑制できる。
【００３１】
図６は第４の実施形態を表すものであり、エンジンの吸気通路１０に過給圧を発生させる過給機２１と、その過給気を冷却するインタクーラ２２と、が備えられる。吸気通路１０のインタクーラ２２と吸気マニホールド１０ａとの間にバイパス通路１４が形成され、バイパス通路１４の途中にＥＧＲクーラ１１が介装される。エンジンの排気通路２０（この場合、排気マニホールド２０ａ）をバイパス通路１４のＥＧＲクーラ１１上流に連通するＥＧＲ通路１２と、ＥＧＲ通路１２を開閉するＥＧＲ弁１３が設けられる。
【００３２】
吸気通路１０とバイパス通路１４の入口側との接続部には、吸気通路１０の上流側に対してバイパス通路１４およびその下流側の吸気通路１０を選択的に開閉するように吸入空気の流れを制御する通路切換弁１５が介装される。１６はコントローラ（ＣＰＵ）であり、エンジン運転状態を検出する手段１７が設けられ、図３のような制御マップに基づいて、エンジン運転状態の検出信号に応じて通路切換弁１５とＥＧＲ弁１３を図４のように制御する。
【００３３】
これによると、図３の運転領域Ｂと運転領域Ｃおよび運転領域Ｄにおいて、インタクーラ２２下流の過給気が、ＥＧＲクーラ１１を通過するため、自然吸気の場合に較べると、煤などの付着防止およびその除去作用（吹き飛ばし）の効果を促進できる。そのため、ＥＧＲクーラ１１の通路部分に煤などが付着しすぎるようなことなく、良好なＥＧＲ性能を安定的に維持できるようになる。また、過給機２１とインタクーラ２２により、煤などの発生量を低減しつつ、ＮＯｘの発生量も抑制できる。
【００３４】
なお、図１，図２，図５，図６において、ＥＧＲクーラ１１は空冷式でもよく、その場合も同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図２】第２の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図３】同じくコントローラの制御内容を説明する特性（マップ）図である。
【図４】同じくコントローラの制御内容を説明するフローチャートである。
【図５】第３の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図６】第４の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図７】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１０  吸気通路
１１  ＥＧＲクーラ
１２  ＥＧＲ通路
１３  ＥＧＲ弁
１４  バイパス通路
１５  通路切換弁
１６  コントローラ
１７  エンジン運転状態検出手段
【図１】
0003647250.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003647250.tif 000004
【図４】
0003647250.tif 000005
【図５】
0003647250.tif 000006
【図６】
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【図７】
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