(57)【要約】【課題】構造が簡潔で、部品点数や重量を低減することができ、コストを低廉化することが可能なターボチャージャー搭載車両用エンジンの排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】排気ガス還流通路１８には、上流端部が排気触媒１６より排気下流側の排気通路４に連結されると共に下流端部に分岐部１９を有する排気ガス導入通路２０と、分岐部１９とターボチャージャー５のコンプレッサ７より吸気上流側の吸気通路３とを連絡する低圧排気ガス還流通路２１と、分岐部１９とコンプレッサ７より吸気下流側の吸気通路３とを連絡する高圧排気ガス還流通路２２とを形成し、分岐部１９には流量調整機能付き切替えバルブ２４を配置する。切替えバルブ２４は、排気ガス導入通路２０と低圧排気ガス還流通路２１とを連絡する状態、排気ガス導入通路２０と高圧排気ガス還流通路２２とを連絡する状態及び排気ガス導入通路２０を何れとも連絡しない状態の何れかに切替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを吸気側に還流する車両用エンジンの排気ガス還流装置において、
エンジンの吸気通路に配置されるコンプレッサ及びエンジンの排気通路に配置されるタービンを有するターボチャージャーと、
前記タービンより排気下流側の排気通路に配置される排気触媒と、
前記排気通路と前記吸気通路とを連絡する排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路に形成され、還流上流端部が前記排気触媒より排気下流側の排気通路に連結されると共に還流下流端部に分岐部を有する排気ガス導入通路と、
前記排気ガス還流通路に形成され、前記分岐部と前記コンプレッサより吸気上流側の前記吸気通路とを連絡する低圧排気ガス還流通路と、
前記排気ガス還流通路に形成され、前記分岐部と前記コンプレッサより吸気下流側の前記吸気通路とを連絡する高圧排気ガス還流通路と、
前記分岐部に設けられ、前記排気ガス導入通路と前記低圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、前記排気ガス導入通路と前記高圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、及び前記排気ガス導入通路を前記低圧排気ガス還流通路及び前記高圧排気ガス還流通路の何れとも連絡しない状態の何れかに切替える切替えバルブと
を備えたことを特徴とする車両用エンジンの排気ガス還流装置。
【請求項２】
前記排気ガス導入通路に排気ガス流量調整バルブを配置したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。
【請求項３】
前記切替えバルブに排気ガス流量調整機能を付加したことを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。
【請求項４】
前記排気ガス導入通路に排気ガスを冷却する排気ガスクーラを配置したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の車両用エンジンの排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる車両用エンジンの排気ガス還流装置に関し、特にターボチャージャーを搭載した車両用エンジンの排気ガス還流装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス還流システムは、排気ガスの一部をエンジンの燃焼室に戻すことで、燃焼温度を低下し、ＮＯｘ及びノッキングを低減し、更にはポンプロスを低減し、高負荷域での消費燃料増量を緩和するものである。吸気通路にコンプレッサを配置し、排気通路にタービンを配置するターボチャージャー搭載車両では、排気ガスの還流先をコンプレッサの吸気上流側にするか、吸気下流側にするかを選択することができる。このようにターボチャージャーを搭載した車両用エンジンの排気ガス還流装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この車両用エンジンの排気ガス還流装置では、排気ガスの一部をターボチャージャーのコンプレッサより吸気上流側に還流する低圧排気ガス還流通路と、コンプレッサより吸気下流側に還流する高圧排気ガス還流通路とを形成している。そして、低圧排気ガス還流通路と高圧排気ガス還流通路との夫々に、開閉弁からなるＥＧＲバルブを配置し、排気ガスの一部が低圧排気ガス還流通路側に還流されるか、高圧排気ガス還流通路側に還流されるか、低圧排気ガス還流通路にも高圧排気ガス還流通路にも還流されないか、を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載される車両用エンジンの排気ガス還流装置では、低圧排気ガス還流通路と高圧排気ガス還流通路の双方に開閉弁を配置しなければならないので、装置が複雑で、部品点数も多く、コスト高の要因となる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、低圧排気ガス還流通路と高圧排気ガス還流通路との分岐部に切替えバルブを配置することで、構造が簡潔で、部品点数や重量を低減することができ、コストを低廉化することが可能な車両用エンジンの排気ガス還流装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、発明の実施態様は、排気ガスを吸気側に還流する車両用エンジンの排気ガス還流装置において、エンジンの吸気通路に配置されるコンプレッサ及びエンジンの排気通路に配置されるタービンを有するターボチャージャーと、前記タービンより排気下流側の排気通路に配置される排気触媒と、前記排気通路と前記吸気通路とを連絡する排気ガス還流通路と、前記排気ガス還流通路に形成され、還流上流端部が前記排気触媒より排気下流側の排気通路に連結されると共に還流下流端部に分岐部を有する排気ガス導入通路と、前記排気ガス還流通路に形成され、前記分岐部と前記コンプレッサより吸気上流側の前記吸気通路とを連絡する低圧排気ガス還流通路と、前記排気ガス還流通路に形成され、前記分岐部と前記コンプレッサより吸気下流側の前記吸気通路とを連絡する高圧排気ガス還流通路と、前記分岐部に設けられ、前記排気ガス導入通路と前記低圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、前記排気ガス導入通路と前記高圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、及び前記排気ガス導入通路を前記低圧排気ガス還流通路及び前記高圧排気ガス還流通路の何れとも連絡しない状態の何れかに切替える切替えバルブとを備えたことを特徴とする車両用エンジンの排気ガス還流装置である。
【０００７】
また、前記排気ガス導入通路に排気ガス流量調整バルブを配置した。
【０００８】
また、前記切替えバルブに排気ガス流量調整機能を付加した。
【０００９】
また、前記排気ガス導入通路に排気ガスを冷却する排気ガスクーラを配置した。
【発明の効果】
【００１０】
而して、発明の実施態様によれば、ターボチャージャーのコンプレッサをエンジンの吸気通路に配置すると共にタービンを排気通路に配置する。このタービンより排気下流側の排気通路には排気触媒を配置し、排気通路と吸気通路とを排気ガス還流通路で連絡する。この排気ガス還流通路には、還流上流端部が排気触媒より排気下流側の排気通路に連結されると共に還流下流端部に分岐部を有する排気ガス導入通路と、分岐部とコンプレッサより吸気上流側の吸気通路とを連絡する低圧排気ガス還流通路と、分岐部とコンプレッサより吸気下流側の吸気通路とを連絡する高圧排気ガス還流通路とを形成する。そして、分岐部には、排気ガス導入通路と低圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、排気ガス導入通路と高圧排気ガス還流通路とを連絡する状態、及び排気ガス導入通路を低圧排気ガス還流通路及び高圧排気ガス還流通路の何れとも連絡しない状態の何れかに切替える切替えバルブを配置する。そのため、排気触媒によって除去すべき物質の除去された排気ガスを排気ガス導入通路に導入し、更に低圧排気ガス還流通路及び高圧排気ガス還流通路に導入することができる。また、低圧排気ガス還流通路及び高圧排気ガス還流通路に対し、共通の排気ガス導入通路を使用することができるため、構造が簡潔になり、重量を低減することができ、装置の小型化が可能となる。更に、１つの切替えバルブでよいことから、構造が簡潔になり、部品点数や重量を低減することができ、装置の小型化やコストの低廉化も可能となる。
【００１１】
また、排気ガス導入通路に排気ガス流量調整バルブを配置したため、低圧排気ガス還流通路又は高圧排気ガス還流通路を介して還流される排気ガスの流量を調整することが可能となる。
【００１２】
また、切替えバルブに排気ガス流量調整機能を付加したため、低圧排気ガス還流通路又は高圧排気ガス還流通路を介して還流される排気ガスの流量を調整することが可能となると共に、部品点数や重量の増加を抑制することができる。
【００１３】
また、排気ガス導入通路に排気ガスを冷却する排気ガスクーラを配置した。そのため、低圧排気ガス還流通路及び高圧排気ガス還流通路に対し、共通の排気ガスクーラを使用することができ、構造が簡潔になり、部品点数や重量を低減することができ、装置の小型化やコストの低廉化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の車両用エンジンの排気ガス還流装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の車両用エンジンの排気ガス還流装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】図３の排気ガス還流装置に設けられた切替えバルブの説明図である。
【図４】図３の排気ガス還流装置に設けられた切替えバルブの説明図である。
【図５】図３の排気ガス還流装置に設けられた切替えバルブの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の車両用エンジンの排気ガス還流装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の排気ガス還流装置の概略構成図である。本実施形態の車両用エンジンは、燃焼用空気を過給するターボチャージャー５を備えている。本実施形態では、既存の車両用エンジンと同様に、エンジン１の燃焼室２に空気を供給するための吸気通路３と、燃焼室２の排気ガスを排出するための排気通路４を有する。吸気通路３の吸気最上流部には、吸気を浄化するエアクリーナ６が配置されている。このエアクリーナ６の吸気下流側に、吸気を圧縮するため、ターボチャージャー５のコンプレッサ７が配置されている。このコンプレッサ７の吸気下流側には、吸気を冷却するインタークーラ８が配置されている。このインタークーラ８の吸気下流側にスロットルバルブ９が設けられ、そのスロットルバルブ９の吸気下流側にインテークマニホールド１０が配置されている。インテークマニホールド１０内の空気は、吸気分岐管１１や吸気ポート１２を介して燃焼室２に供給される（従って、インテークマニホールド１０、吸気分岐管１１、吸気ポート１２も吸気通路３の一部である）。なお、エアクリーナ６とコンプレッサ７の間の吸気通路３には、コンプレッサ７で圧縮される前の吸気圧力を検出するコンプレッサ前圧力センサ３１が設けられている。また、インテークマニホールド１０には、インテークマニホールド１０内の吸気圧力、つまりコンプレッサ７で圧縮された後の吸気圧力を検出するインテークマニホールド圧力センサ３２が設けられている。
【００１６】
一方、燃焼室２の排気ガスは、排気ポート１３からエキゾーストマニホールド１４を経て排気通路４に排出される（従って、排気ポート１３やエキゾーストマニホールド１４も排気通路４の一部である）。このエキゾーストマニホールド１４の排気下流側に、排気ガスで回転駆動されるターボチャージャー５のタービン１５が配置されている。周知のように、このタービン１５が排気ガスで回転駆動されるために、同軸上のコンプレッサ７によって吸気が圧縮される。このタービン１５の排気下流側には、排気から除去すべき物質を除去する排気触媒（触媒コンバータ）１６が配置されている。この排気触媒１６の排気下流側には、主として排気を消音するマフラー１７が設けられており、このマフラー１７の排気下流側で、排気ガスが大気に排出される。なお、排気触媒１６の排気下流側には、排気触媒１６通過後の排気圧力を検出する触媒後圧力センサ３３が設けられている。
【００１７】
本実施形態では、前記排気触媒１６の排気下流側の排気通路４と吸気通路３とを排気ガス還流通路１８で連絡する。この排気ガス還流通路１８には、還流上流端部が排気触媒１６より排気下流側の排気通路４に連結されると共に還流下流端部に分岐部１９を有する排気ガス導入通路２０、分岐部１９とコンプレッサ７より吸気上流側の吸気通路３とを連絡する低圧排気ガス還流通路２１、分岐部１９とコンプレッサ７より吸気下流側の吸気通路３とを連絡する高圧排気ガス還流通路２２が形成されている。このうち、排気ガス導入通路２０は、排気触媒１６よりも排気下流側、より正確には触媒後圧力センサ３３よりも排気下流側の排気通路４と分岐部１９とを連絡する。また、低圧排気ガス還流通路２１は、分岐部１９とコンプレッサ前圧力センサ３１の配置位置における吸気通路３とを連絡する。また、高圧排気ガス還流通路２２は、分岐部１９とインテークマニホールド１０とを連絡する。コンプレッサ前圧力センサ３１の配置位置における吸気通路３内の吸気圧力は比較的低圧であり、インテークマニホールド１０内の吸気圧力は比較的高圧である。なお、排気ガス導入通路２０には、導入された排気ガスを冷却する排気ガスクーラ２３が配置されている。
【００１８】
本実施形態では、前記排気ガス還流通路１８の分岐部１９に、切替えバルブ２４を配置している。この切替えバルブ２４は、排気ガス導入通路２０と低圧排気ガス還流通路２１とを連絡する状態、排気ガス導入通路２０と高圧排気ガス還流通路２２とを連絡する状態、及び排気ガス導入通路２０を低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２の何れとも連絡しない状態の何れかに切替えるバルブであり、例えば電磁三方弁やロータリ形バルブなどが適用可能である。そのため、排気触媒１６の排気下流側の排気ガスは、低圧排気ガス還流通路２１を通ってコンプレッサ７の吸気上流側、より正確にはコンプレッサ前圧力センサ３１位置における吸気通路３に還流されるか、高圧排気ガス還流通路２２を通ってコンプレッサ７の吸気下流側、より正確にはインテークマニホールド１０に還流されるか、何れにも還流されないかを切替えることができる。また、本実施形態では、前記排気ガス導入通路２０に、還流排気ガスの流量を調整するための流量調整バルブ２５を配置している。そのため、コンプレッサ７の吸気上流側の吸気通路３又はコンプレッサ７の吸気下流側の吸気通路３に還流される排気ガスの流量を調整することができる。
【００１９】
なお、切替えバルブ２４の切替え制御や流量調整バルブ２５の流量調整制御は、コントローラ（制御装置）３４によって行われる。コントローラ３４では、例えばコンプレッサ前圧力センサ３１で検出されるコンプレッサ７の吸気上流側の吸気圧力、インテークマニホールド圧力センサ３２で検出されるコンプレッサ７の吸気下流側の吸気圧力、触媒後圧力センサ３３で検出される排気触媒１６の排気下流側の排気圧力に基づいて切替えバルブ２４の切替え制御や流量調整バルブ２５の流量調整制御を行う。このコントローラ３４によれば、凡そエンジン１の負荷が大きいときほど、高圧排気ガス還流通路２２側への排気ガス還流量を増大し、エンジン１の負荷が小さいときほど、低圧排気ガス還流通路２１側への排気ガス還流量を増大する。
【００２０】
このように本実施形態の車両用エンジンの排気ガス還流装置では、ターボチャージャー５のコンプレッサ７をエンジン１の吸気通路３に配置すると共にタービン１５を排気通路４に配置する。このタービン１５より排気下流側の排気通路４には排気触媒１６を配置し、排気通路４と吸気通路３とを排気ガス還流通路１８で連絡する。この排気ガス還流通路１８には、還流上流端部が排気触媒１６より排気下流側の排気通路４に連結されると共に還流下流端部に分岐部１９を有する排気ガス導入通路２０と、分岐部１９とコンプレッサ７より吸気上流側の吸気通路３とを連絡する低圧排気ガス還流通路２１と、分岐部１９とコンプレッサ７より吸気下流側の吸気通路３とを連絡する高圧排気ガス還流通路２２とを形成する。そして、分岐部１９には、排気ガス導入通路２０と低圧排気ガス還流通路２１とを連絡する状態、排気ガス導入通路２０と高圧排気ガス還流通路２２とを連絡する状態、及び排気ガス導入通路２０を低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２の何れとも連絡しない状態の何れかに切替える切替えバルブ２４を配置する。そのため、排気触媒１６によって除去すべき物質の除去された排気ガスを排気ガス導入通路２０に導入し、更に低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２に導入することができる。また、低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２に対し、共通の排気ガス導入通路２０を使用することができるため、構造が簡潔になり、重量を低減することができ、装置の小型化が可能となる。更に、１つの切替えバルブ２４でよいことから、構造が簡潔になり、部品点数や重量を低減することができ、装置の小型化やコストの低廉化も可能となる。
【００２１】
また、排気ガス導入通路２０に排気ガス流量調整バルブ２５を配置したため、低圧排気ガス還流通路２１又は高圧排気ガス還流通路２２を介して還流される排気ガスの流量を調整することが可能となる。
【００２２】
また、排気ガス導入通路２０に排気ガスを冷却する排気ガスクーラ２３を配置した。そのため、低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２に対し、共通の排気ガスクーラ２３を使用することができ、構造が簡潔になり、部品点数や重量を低減することができ、装置の小型化やコストの低廉化も可能となる。
【００２３】
次に、本発明の車両用エンジンの排気ガス還流装置の第２実施形態について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態の排気ガス還流装置の概略構成図である。本実施形態の排気ガス還流装置は、前記第１実施形態の図１に示すものとほぼ同様であり、同等の構成には同等の符号を付して、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、第１実施形態で排気ガス導入通路２０に配置されていた流量調整バルブを除去し、分岐部１９に設けた切替えバルブ２４に流量調整機能を付加した。図３〜図５には、流量調整機能が付加された本実施形態の切替えバルブ２４を示す。本実施形態の切替えバルブ２４は、例えば円筒形のバルブボディ２６内にロータ２７を回転自在に収納したロータリバルブである。ロータ２７は、例えば電動モータなどにより回転角度を制御することができる。
【００２４】
この流量調整機能付きの切替えバルブ２４は、排気ガス導入通路２０と低圧排気ガス還流通路２１とを連絡する状態、排気ガス導入通路２０と高圧排気ガス還流通路２２とを連絡する状態、及び排気ガス導入通路２０を低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２の何れとも連絡しない状態の何れかに切替える機能に加え、低圧排気ガス還流通路２１を介してコンプレッサ７の吸気上流側の吸気通路３又は高圧排気ガス還流通路２２を介してコンプレッサ７の吸気下流側の吸気通路３に還流される排気ガスの流量を調整する機能を有する。ロータ２７は円筒形のバルブボディ２６の中心軸を回転軸として回転する。このロータ２７には、バルブボディ２６の円穴内周面に接触するランド部２８が回転軸を中心として２か所対称に設けられ、２か所のランド部２８の間には、排気ガス導入通路２０と低圧排気ガス還流通路２１、又は排気ガス導入通路２０と高圧排気ガス還流通路２２を連絡するための通路部２９が形成されている。
【００２５】
この流量調整機能付きの切替えバルブ２４は、例えば図３に示すように、何れか一方のランド部２８が排気ガス導入通路２０に対向している状態で、当該ランド部２８が排気ガス導入通路２０の開口部を閉塞するため、排気ガス導入通路２０は低圧排気ガス還流通路２１及び高圧排気ガス還流通路２２の何れとも連絡しない。この状態から、例えば図４に示すように、ロータ２７を図示反時計回り方向に回転させると、ランド部２８が排気ガス導入通路２０の開口部から図示左方に外れ、図示右側の通路部２９を介して排気ガス導入通路２０が高圧排気ガス還流通路２２に連絡される。このとき、排気ガス導入通路２０の開口面積は、ロータ２７の図示反時計回り方向の回転量が大きいほど大きくなるので、その開口面積の増減に応じて、高圧排気ガス還流通路２２を介してコンプレッサ７の吸気下流側の吸気通路３に還流される排気ガスの流量を増減調整することができる。また、図３の状態から、例えば図５に示すように、ロータ２７を図示時計回り方向に回転させると、ランド部２８が排気ガス導入通路２０の開口部から図示右方に外れ、図示左側の通路部２９を介して排気ガス導入通路２０が低圧排気ガス還流通路２１に連絡される。このときも、排気ガス導入通路２０の開口面積は、ロータ２７の図示時計回り方向の回転量が大きいほど大きくなるので、その開口面積の増減に応じて、低圧排気ガス還流通路２１を介してコンプレッサ７の吸気上流側の吸気通路３に還流される排気ガスの流量を増減調整することができる。
【００２６】
このように本実施形態の車両用エンジンの排気ガス還流装置では、前記第１実施形態の効果に加え、切替えバルブ２４に排気ガス流量調整機能を付加したため、低圧排気ガス還流通路２１又は高圧排気ガス還流通路２２を介して還流される排気ガスの流量を調整することが可能となると共に、部品点数や重量の増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１はエンジン
２は燃焼室
３は吸気通路
４は排気通路
５はターボチャージャー
６はエアクリーナ
７はコンプレッサ
８はインタークーラ
９はスロットルバルブ
１０はインテークマニホールド
１１は吸気分岐管
１２は吸気ポート
１３は排気ポート
１４はエキゾーストマニホールド
１５はタービン
１６は排気触媒
１７はマフラー
１８は排気ガス還流通路
１９は分岐部
２０は排気ガス導入通路
２１は低圧排気ガス還流通路
２２は高圧排気ガス還流通路
２３は排気ガスクーラ
２４は切替えバルブ
２５は流量調整バルブ
２６はバルブボディ
２７はロータ
２８はランド部
２９は通路部
３１はコンプレッサ前圧力センサ
３２はインテークマニホールド圧力センサ
３３は触媒後圧力センサ
３４はコントローラ（制御装置）
【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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