(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に過給圧を発生させる過給機を備えるエンジンにおいて、吸気通路の過給機下流にインタクーラを介装すると共に、インタクーラを迂回する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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じるＡポジションと同じくインタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くＢポジションと同じくインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開く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、を設けたことを特徴とする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４に説明すると、煤などの発生量を低減すると共にＮＯｘの発生量を抑制するため、エンジンの吸気通路１に過給圧を発生させる過給機２と、その過給気を冷却するインタクーラ３が備えられる。吸気通路のインタクーラ３下流側にエンジンの排気通路４を連通するＥＧＲ通路５が設けられ、その通路途中にＥＧＲ弁６とＥＧＲクーラ７が介装される。ＥＧＲ弁６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７が冷却する。そのため、エンジンへの給気（新気）量を確保しつつ、ＥＧＲ率を実質的に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の発明では、エンジンの吸気通路に過給圧を発生させる過給機を備えるエンジンにおいて、吸気通路の過給機下流にインタクーラを介装すると共に、インタクーラを迂回する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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じるＡポジションと同じくインタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くＢポジションと同じくインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開く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、を設ける。
【０００７】
【発明の効果】
第１の発明では、エンジン運転状態に応じて給気の流れを制御することが可能になる。通路切換弁が吸気通路の上流側（過給機下流）に対してインタクーラ側を開いてバイパス通路側を閉じると、エンジンへの給気（新気）はインタクーラ側のみを流れ、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インタクーラ側を開いてバイパス通路側を開くと、エンジンへの給気はインタクーラ側とバイパス通路側の両方を流れ、この状態でＥＧＲ弁が開くと、バイパス通路のＥＧＲクーラには、給気の一部とＥＧＲガスが流れる。通路切換弁が吸気通路の上流側に対してインタクーラ側を閉じてバイパス通路側を開くと、エンジンへの給気はバイパス通路のみを流れ、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、給気の全量が流れる。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、給気の一部がインタクーラをバイパスして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、ＥＧＲの停止領域において、給気の全量がインタクーラをバイパスして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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態を表すものであり、煤などの発生量を低減すると共にＮＯｘの発生量を抑制するため、エンジンの吸気通路１０に過給圧を発生させる過給機１１と、その過給気を冷却するインタクーラ１２が備えられる。エンジンの吸気通路１０において、インタクーラ１２を迂回するバイパス通路１３が形成され、バイパス通路１３の途中にＥＧＲクーラ１４が介装される。１５はＥＧＲ通路であり、エンジンの排気通路２０をバイパス通路１３のＥＧＲクーラ１４上流に連通する。
【０００９】
ＥＧＲクーラ１４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。
【００１０】
吸気通路１０とバイパス通路１３の入口側との接続部には、吸気通路１０の上流側（過給機下流）に対してインタクーラ１２側およびそのバイパス通路１３側を選択的に開閉するようにエンジンへの給気の流れを制御する通路切換弁１６が介装される。１７はＥＧＲ通路１５を開閉するＥＧＲ弁である。
【００１１】
通路切換弁１６は、吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を開いてバイパス通路１３側を閉じるＡポジションと、吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を開いてバイパス通路１３側を開くＢポジションと、吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を閉じてバイパス通路１３側を開く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。
【００１２】
通路切換弁１６およびＥＧＲ弁１７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１８（ＣＰＵ）であり、そのメモリに図２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１４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、給気の一部をインタクーラ１２をバイパスしてＥＧＲクーラ１４へ流入させられる運転領域Ｂ，Ｃと、給気の全量をインタクーラ１２をバイパスしてＥＧＲクーラ１４へ流入させられる運転領域Ｄと、給気のＥＧＲクーラ１４への流入を不可とする運転領域Ａ，Ｅが設定される。１９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１８に入力される。
【００１３】
図３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。
【００１４】
ステップ２では、給気のＥＧＲクーラ１４への流入を可とする運転領域Ｂがどうかを判定する。給気の流入が可（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１６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１６が吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を開いてバイパス通路１３側を開くと、給気はインタクーラ１２側とバイパス通路１３側の両方を流れる。そして、ステップ５でＥＧＲ弁１７を開くと、ステップ６において、バイパス通路１３のＥＧＲクーラ１４には、給気の一部とＥＧＲガスが流れる。
【００１５】
ステップ２の判定がＮＯ（給気のＥＧＲクーラ１４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１６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１６が吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ側を開いてバイパス通路１３側を閉じると、給気はインタクーラ１２側のみを流れる。そして、ステップ９でＥＧＲ弁１７を開くと、ステップ１０において、バイパス通路１３のＥＧＲクーラ１４には、ＥＧＲガスのみが流れる。
【００１６】
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、給気のＥＧＲクーラ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、給気の全量をＥＧＲクーラ１４へ流入させるかどうかを判定する。
【００１７】
ステップ１２の判定がＹＥＳ（給気の全量をＥＧＲクーラ１４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１６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１６が吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を閉じてバイパス通路１３側を開くと、給気はバイパス通路１３側のみを流れる。そして、ステップ１５でＥＧＲ弁１７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１３のＥＧＲクーラ１４には、給気の全量が流れる。
【００１８】
ステップの判定がＮＯ（給気の一部をＥＧＲクーラ１４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１６をＢポジションに切り換える。ステップ１８において、通路切換弁１６が吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を開いてバイパス通路１３を開くと、給気はインタクーラ１２側とバイパス通路１３側の両方を流れる。そして、ステップ１９でＥＧＲ弁１７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１３のＥＧＲクーラ１４には、給気の一部が流れる。
【００１９】
ステップ１１において、給気のＥＧＲクーラ１４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１６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１６が吸気通路１０の上流側に対してインタクーラ１２側を開いてバイパス通路１３側を閉じると、給気はインタクーラ１２側のみを流れる。そして、ステップ２３でＥＧＲ弁１７を閉じると、ステップ２４において、バイパス通路１３のＥＧＲクーラ１４には、給気もＥＧＲガスも流れない状態になる。
【００２０】
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インタクーラ１２をバイパスしてＥＧＲクーラ１４を通過するため、ＥＧＲクーラ１４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インタクーラ１２をバイパスしてＥＧＲクーラ１４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。
【００２１】
その結果、ＥＧＲクーラ１４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。また、過給機１１とインタクーラ１２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。
【００２２】
なお、ＥＧＲクーラ１４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】この発明の実施形態を表すシステムの構成図である。
【図２】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３】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４】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  エンジン運転状態の検出手段
【図１】
0003719842.tif 000002
【図２】
0003719842.tif 000003
【図３】
0003719842.tif 000004
【図４】
0003719842.tif 000005