(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配置され、少なくとも閉位置および開位置の二位置に制御され、内燃機関が低温のときに閉弁して前記排気通路を絞り、この絞りによって前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する排気絞り弁と、
前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを前記内燃機関の気筒に対してバイパス状に結び、機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路へ再循環する排気再循環通路を備えた排気再循環装置と、
この排気再循環装置による前記排気ガスの前記排気通路から前記吸気通路への再循環が実行されているかどうかを判断する排気再循環判断手段と、
前記再循環が現在実行されているものとこの排気再循環判断手段が判断した場合にのみ、前記排気絞り弁を絞る弁絞り手段と、
前記弁絞り手段によって前記排気絞り弁を絞る場合の前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量が示された制御マップである排気絞り弁閉時排気再循環制御マップと、
前記弁絞り手段によって前記排気絞り弁を絞らない場合の前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量が示された制御マップである排気絞り弁開時排気再循環制御マップと、
前記排気絞り弁閉時排気再循環制御マップと前記排気絞り弁開時排気再循環制御マップの何れかに基づいて、前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量を制御する再循環排気ガス量制御手段と、を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記弁絞り手段は、前記再循環排気ガス量制御手段によって前記排気絞り弁閉時排気再循環制御マップに基づいて前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量を制御した後に、前記排気絞り弁を絞ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記弁絞り手段は、機関温度が、前記第１の所定温度と同じかそれよりも高い第２の所定温度以上になったときにのみ、前記排気絞り弁にその絞り動作を許容することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記内燃機関は、この内燃機関が搭載される車輌の車室内を暖める車室用ヒータに前記内燃機関の冷却水を熱媒体として供給する冷却水供給通路を有し、この冷却水供給通路に、前記冷却水の温度が所定温度以下であるときに前記車室用ヒータへの冷却水供給量を低減する冷却水量制御手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、詳しくは、排気絞り弁およびＥＧＲ装置を有する内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関は、これを始動したばかりの低温時には、排気通路に設けた排気絞り弁を閉じることで暖機促進を図る。また、内燃機関には、ＮＯｘ発生の低減を主目的として、排気再循環装置、いわゆるＥＧＲ装置を備えたものが周知である。
【０００３】
ＥＧＲとは、エキゾースト・ガス・リサーキュレーションの英語の頭文字を取ってＥＧＲと呼ばれ、文字どおり排気ガスの一部を吸気系に戻して再度シリンダに入れることである。よって、ＥＧＲ装置とは、そのための装置であって、内燃機関の排気通路と吸気通路とを気筒部に対してバイパス状に接続し前記排気通路から前記吸気通路へ排気ガスを再循環する排気再循環通路と、この排気再循環通路に設けられ前記再循環される排気ガスの流量を制御する排気再循環量制御弁とを少なくとも備えている。
【０００４】
排気絞り弁とＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、排気絞り弁を閉じると背圧が増大する。背圧とは、周知の如く、排気ガスの流れ抵抗によって排気系に生ずる圧力である。よって、背圧が高いと排気行程にあるピストン運動に抵抗がかかって出力が低下する。出力を低下させないためには、内燃機関の仕事量を増やさねばならず、そのためには燃焼量を増やす必要がある。そして、燃焼量が増えれば発熱量が多くなり、その結果、暖機促進が可能となる（例えば、特開平５−７１３６７号公報参照）。したがって、背圧は、暖機の観点からすれば必要であり、この明細書では、適度に暖機を促進できる大きさの背圧を「必要背圧」と便宜上いう。
【０００５】
一方、排気絞り弁を絞ると、本来であれば、大気中に排出される排気ガスの少なくとも一部が、ＥＧＲ装置の排気再循環通路を経由して吸気通路に戻される。したがって、ＥＧＲ装置によって環流される排気ガスの持つ熱によっても暖機促進を図れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気絞り弁とＥＧＲ装置を備えた内燃機関では、前記必要背圧を得るにあたり、ＥＧＲ装置が作動している間にすなわち排気ガスがＥＧＲ装置の排気再循環通路を経由して排気通路から吸気通路へ再循環している間に排気絞り弁を絞りその結果必要背圧を得るという条件設定にしておくと、ＥＧＲ装置が作動していないときに、前記排気絞り弁が必要に応じてあるいは何らかの原因で絞られたとすると、その場合はＥＧＲ装置が作動しておらず、それ故、排気ガスは排気再循環通路を経由して排気通路から吸気通路へ向けて環流しない。よってその分排気ガスが排気通路内に滞留してしまうため、過剰な背圧を排気系に生じて必要背圧を得られない。そして、この過剰な背圧によって、図６に示すように動弁系を構成するステムガイドａとバルブステムｂとの間の隙間を、反シリンダ方向に向けて（太線矢印ｃ参照）排気ガスが吹き抜けることがあり得る。するとステムガイドａとバルブステムｂとの間での潤滑性が悪くなり、両部材ａおよびｂの間で焼き付け等の不具合を生じる虞れがある。
【０００７】
これを防止するには、排気通路ｅに配されている図示しない排気絞り弁を開弁し、排気ガスを排気通路ｅから内燃機関の外へ逃がせばよいが、今度は一気に背圧が下がって必要背圧を得られない。このため、排気ガスの熱による冷却水受熱量の増大が妨げられたり、暖機の促進が損なわれたりする。
【０００８】
これに対処する方法として、ステムシールｄでステムガイドａとバルブステムｂを密閉することが考えられる。しかし、この方法では必ずしも十分な効果を期待できない。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その解決しようとする課題は、排気絞り弁とＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、動弁系を構成するステムガイドとバルブステムとの間で生じる焼き付け等の不具合を回避しつつ必要に応じて確実に必要背圧を得ることを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気制御装置は、以下の構成とした。
【００１１】
（１）本発明の内燃機関は、その排気通路に配置され、少なくとも閉位置および開位置の二位置に制御され、内燃機関が低温のときに閉弁して前記排気通路を絞り、この絞りによって前記排気通路を流れる排気ガスの流量を制御する排気絞り弁と、前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを前記内燃機関の気筒に対してバイパス状に結び、機関温度が第１の所定温度以上であるときに前記排気ガスを前記排気通路から前記吸気通路へ再循環する排気再循環通路を備えた排気再循環装置と、この排気再循環装置による前記排気ガスの前記排気通路から前記吸気通路への再循環が実行されているかどうかを判断する排気再循環判断手段と、前記再循環が現在実行されているものとこの排気再循環判断手段が判断した場合にのみ、前記排気絞り弁を絞る弁絞り手段と、前記弁絞り手段によって前記排気絞り弁を絞る場合の前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量が示された制御マップである排気絞り弁閉時排気再循環制御マップと、前記弁絞り手段によって前記排気絞り弁を絞らない場合の前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量が示された制御マップである排気絞り弁開時排気再循環制御マップと、前記排気絞り弁閉時排気再循環制御マップと前記排気絞り弁開時排気再循環制御マップの何れかに基づいて、前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量を制御する再循環排気ガス量制御手段と、を有する。
【００１２】
ここで、「排気絞り弁」とは、排気通路内に位置する弁体と、この弁体を駆動する弁体駆動部とからなり、弁体駆動部としては、例えば内部にダイヤフラムを有するアクチュエータを挙げられる。
【００１３】
また、排気絞り弁が、「少なくとも閉位置および開位置の二位置に制御され」とは、閉位置および開位置の二位置でＯＮ、ＯＦＦ制御される二段式の排気絞り弁はもとより、閉位置および開位置の二位置の間で多段階で弁の絞り具合を可変できる多段式の排気絞り弁ならびに排気絞り弁の開度をリニアに調整できるリニア弁をも含むことを意味する。
【００１４】
「閉位置および開位置」とは、それぞれ排気絞り弁が完全に閉じた全閉状態または完全に開いた全開状態だけを意味するのではなく、適宜の二位置において、そのうちの一方の位置が排気ガスの流量をある基準となる値以下で流せればその位置を閉位置とし、同様に他方の位置が排気ガスの流量をある基準となる値以上で流せればその位置を開位置として取り扱ってもよく、また開位置だけは完全に弁が開く状態に設定し、閉位置ではある程度弁を絞るにとどめて完全には閉じないようにしてもよい。
【００１５】
「内燃機関が低温のとき」とは、内燃機関の始動後の時間経過が少ないために暖機が進んでいないことに起因して、機関温度、換言すれば機関冷却水の温度または内燃機関自体の温度がまだ低い状態にあるときという意味である。
【００１６】
「排気再循環装置」とは、いわゆるＥＧＲ装置のことである。そして、排気再循環装置の排気再循環通路には、再循環される排気ガスの流量を制御する排気再循環量制御弁（ＥＧＲ弁）を備えることが好ましい。
【００１７】
機関温度における「第１の所定温度」とは、いってみればＥＧＲ開始温度のことであり、機関温度がこの温度以上あればＥＧＲ装置が作動する温度である。
「排気再循環判断手段」とは、内燃機関の負荷と回転数と冷却水温度等とによってＥＧＲ弁の開度がどれだけかを示す、いわゆるＥＧＲマップ、またはこのＥＧＲマップを読み出し専用メモリ（以下、特に断らない限り「ＲＯＭ」という。）に記憶するエンジン電子制御装置（以下、特断らない限り「ＥＣＵ」という。）をいう。
【００１８】
「弁絞り手段」としては、排気絞り弁の弁体駆動部である前記アクチュエータを動かす圧力制御弁が挙げられる。この場合、圧力制御弁をＥＣＵと電気的に接続しておき、圧力制御弁はバキュームタンクと大気に接続しておく。そして、ＥＣＵから圧力制御弁へ送られる切り替え信号によって、アクチュエータのダイアフラムをバキュームタンクに連通するか大気に連通するかを切り替えられるようにしておく。
【００１９】
本発明の内燃機関では、前記再循環が現在実行されていると排気再循環判断手段が判断した場合にのみ、すなわちＥＧＲ装置が作動している場合にのみ、弁絞り手段によって排気絞り弁が絞られる。換言すれば、ＥＧＲ装置が作動していなければ排気絞り弁は絞られない。よって、ＥＧＲ装置の作動中において排気通路に必要背圧を得られるよう弁絞り手段による排気絞り弁の絞り具合を設定しておけば、既述のように、ＥＧＲ装置が作動しないときには、前記排気絞り弁は絞られないので、排気ガスの排気通路における流通が妨げられることはない。よって、ＥＧＲ装置が作動しないときには、排気ガスが排気通路内に滞留せず必要背圧よりも過剰な背圧を排気通路に生じないので、背圧が過剰になることに起因して、動弁系を構成するステムガイドとバルブステムとの間の隙間をその反シリンダ方向に向けて排気ガスが吹き抜けない。
【００２０】
反対に必要背圧はＥＧＲ装置の作動中には確実に得られる。そして、ＥＧＲ装置が作動するときとは内燃機関が低温のときであるから、その場合は、得られた必要背圧によって、暖機促進とヒータ性能が向上する。よって、寒い時に暖機促進とヒータ性能の向上を図れるので、これはすなわち、必要に応じて必要背圧を確実に得られるといえる。
更に、先述した内燃機関において、前記弁絞り手段は、前記再循環排気ガス量制御手段によって前記排気絞り弁閉時排気再循環制御マップに基づいて前記排気再循環装置によって再循環される排気ガス量を制御した後に、前記排気絞り弁を絞る。
【００２１】
（２）前記弁絞り手段は、機関温度が、前記第１の所定温度と同じかそれよりも高い第２の所定温度以上になったときにのみ、前記排気絞り弁にその絞り動作を許容することを特徴としてもよい。
【００２２】
ここで、機関温度における「第２の所定温度」とは、いわばＥＧＲの実行を前提として排気絞り弁が閉動作を開始する温度であり、機関温度がこの温度以上あれば排気絞り弁は閉じる。
【００２３】
第１の所定温度と第２の所定温度との関係は、第１の所定温度と第２の所定温度とが等しくてもまた、第１の所定温度よりも第２の所定温度の方が高くても構わない。すなわち、ＥＧＲと排気絞りが同時に為されるように設定しても、ＥＧＲが行われた後で排気絞りを行うようにしても構わないが、好適にはＥＧＲ実行温度である第１の所定温度よりも排気絞り実行温度である第２の所定温度の方が高温であることが望ましい。排気絞りを、ＥＧＲ装置が作動している場合においてのみ為すことを確実にするためである。
【００２４】
（３）前記内燃機関は、この内燃機関が搭載される車輌の車室内を暖める車室用ヒータに前記内燃機関の冷却水を熱媒体として供給する冷却水供給通路を有し、この冷却水供給通路に、前記冷却水の温度が所定温度以下であるときに前記車室用ヒータへの冷却水供給量を低減する冷却水量制御手段を備えることを特徴としても構わない。
【００２５】
ここでいう冷却水温度の所定温度は、前記機関温度を冷却水温度とした場合、排気絞り弁が閉動作を開始する前記第２の所定温度よりも小さく設定してある。また、冷却水量制御手段とは、サーモスタットタイプの流量制御弁を用いると好適である。
【００２６】
本発明では、冷却水の温度が当該冷却水温度の所定温度以下であるときに、冷却水量制御手段によって、車室用ヒータへの冷却水供給量が低減する。よって、その場合には、冷却水を熱媒体とする車室用ヒータによる放熱が抑制されるので、それだけ内燃機関の前記気筒が設けられている内燃機関本体を巡る冷却水量が増えるので、それだけ暖機が促進される。このため、機関温度が、前記第１の所定温度に早期に達し、ＥＧＲの早期実行が可能となる。それ故、排気絞りも早期に許容される。その結果、冷却水、内燃機関本体その他の内燃機関を構成する機関関連要素の昇温促進効果を期待できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
〈装置の全体構成〉                
以下、本発明の実施の形態を添付した図面に基いて説明する。
【００２８】
初めに、図１および図２を参照して、内燃機関としてのディーゼルエンジン１の全体構成を概略説明する。
ディーゼルエンジン１のエンジン本体３は、その内部に複数のシリンダ５０，５０，…（図では４気筒）を備えたシリンダブロック５１と、このシリンダブロック５１の上部に設置されたシリンダヘッド５２を有する。
【００２９】
シリンダヘッド５２にはインテークマニホールド５４とエキゾーストマニホールド５６が連結されており、インテークマニホールド５４からの吸気が、各シリンダ５０に対応して設けられた図示しない吸気バルブを介して各シリンダ５０の図示しない燃焼室に供給可能である。また、各シリンダ５０の燃焼室のガスが各シリンダ５０に対応して設けられた図示しない排気バルブを介してエキゾーストマニホールド５６に排気可能である。
【００３０】
また、シリンダブヘッド５２には、インジェクタ５８，５８，…が、各シリンダ５０の図示しない燃焼室に臨んだ状態で配置されている。各インジェクタ５８からは、インジェクションポンプ６０によって供給される燃料が、各シリンダ５０の燃焼室に噴射される。したがって、インジェクタ５８とインジェクションポンプ６０は、燃料噴射手段である。
【００３１】
インジェクションポンプ６０には、エンジン回転数を検出する回転数センサ６２を取付けてある。また、各インジェクタ５８およびインジェクションポンプ６０は、ＥＣＵ６４と電気的に接続してある。
【００３２】
また、インテークマニホールド５４には吸気通路としての吸気管６６が接続され、エキゾーストマニホールド５６には排気通路としての排気管６８が接続されている。
さらに、ディーゼルエンジン１は、ターボチャージャ７０を備えている。
【００３３】
ターボチャージャ７０は、タービン７２と、このタービン７２と同軸のコンプレッサ７４とを供えており、排気ガスの力でタービン７２を回転することで各シリンダ５０に加圧空気を強制的に送り込む。
【００３４】
そして、吸気管６６とインテークマニホールド５４の間には、ターボチャージャ７０で加圧された吸入空気の圧縮熱を冷却するインタークーラ７６を配置してある。
【００３５】
排気管６８には、例えば排気絞りＶＳＶ（バキューム・スイッチング・バルブ）等の圧力制御弁７８と連結駆動する排気絞り弁８０が取付けられている。
排気絞り弁８０は、排気管６８の内部に位置する弁体８０ａと、弁体８０ａを駆動する弁体駆動部としてのアクチュエータ８０ｂとからなる。また、この排気絞り弁８０は、アクチュエータ８０ｂ内に図示しないダイヤフラム部を有するノルマルオープンタイプの弁である。
【００３６】
圧力制御弁７８は図示しないバキュームタンクと大気とに接続されており、ＥＣＵ６４からの切り替え信号によって、アクチュエータ８０ｂの図示しないダイヤフラムをバキュームタンクに連通するか、大気に連通するかを切り替える。この圧力制御弁７８によって排気絞り弁８０は開弁か閉弁かがＯＮ／ＯＦＦ制御される。すなわち、圧力制御弁７８が前記ダイヤフラムに大気圧をかけたとき排気絞り弁はＯＦＦとなって開弁し、圧力制御弁７８がダイヤフラムに負圧をかけたとき排気絞り弁８０はＯＮとなって閉弁する。よって、排気絞り弁８０が、閉じたときおよび開いたときをそれぞれ排気絞り弁８０が閉位置および開位置にあるという。よって、圧力制御弁７８は排気絞り弁８０の絞り手段といえる。
【００３７】
なお、排気絞り弁８０は、これが閉弁されたときに完全に全閉するわけではなく流路を絞るだけであるが、便宜上、この明細書では閉弁という。
【００３８】
前記ＥＣＵ６４から出る圧力制御弁７８の切り替え信号は、後述の水温センサ３６で検出するエンジン１の冷却水温度に基づく。すなわち、冷却水の水温が、ある所定の温度である第２の温度Ｔ２以上のときには排気絞り弁８０をＯＮにして閉弁し、第２の所定温度Ｔ２よりも低いときには排気絞り弁８０をＯＦＦにして開弁する。よって第２の所定温度Ｔ２は、排気絞り弁８０の閉動作開始温度である。この冷却水温度は、排気絞り弁８０の開閉制御に影響するだけでなく後述のＥＧＲ装置８１と車室用ヒータ７への冷却水流量を制御する流量制御弁２３の作動にも影響する。これらについては後で詳しく述べる。
【００３９】
一方、エキゾーストマニホールド５６の下流側に位置する部分とインテークマニホールド５４の上流側に位置する部分とは、排気再循環通路８２で連結してある。
【００４０】
排気再循環通路８２は、排気ガスの一部をエキゾーストマニホールド５６からインテークマニホールド５４に戻す通路であり、エキゾーストマニホールド５６とインテークマニホールド５４とをシリンダ５０に対してバイパス状に接続する。なお、排気再循環通路８２の矢印は、再循環する排気ガスの一部を示す。
【００４１】
排気再循環通路８２は、これを平面で見ると、ほぼＬ字形をしており、その屈曲点８２ａにはＥＧＲ弁８４が設けられている。これら排気再循環通路８２と、ＥＧＲ弁８４とを少なくとも備えてなるものが排気再循環装置、いわゆるＥＧＲ装置８１である。
【００４２】
ＥＧＲ弁８４は、排気再循環通路８２を経由してエキゾーストマニホールド５６からインテークマニホールド５４に向かう排気ガスの量を排気絞り弁８０の少なくとも閉弁時に制限する可変制御可能な弁であり、このＥＧＲ弁８４は、図示しないＥＧＲ用デューティＶＳＶを介して、エンジン１の運転状態に基づいてＥＣＵ６４によってその開度が制御される。
【００４３】
前記ＥＣＵ６４からは、前記ＥＧＲ用デューティＶＳＶを駆動する駆動パルス信号が出る。この駆動パルス信号も、前記後述するとした水温センサ３６で検出するエンジン１の冷却水温度に基づく。すなわち、冷却水の水温が、ある所定の温度である第１の温度Ｔ１以上のときに前記ＥＧＲ用デューティＶＳＶによりＥＧＲ弁８４をＯＦＦにして開弁し、第１の所定温度Ｔ１よりも低いときにＥＧＲ弁８４をＯＮにして閉弁する駆動パルス信号が、ＥＣＵ６４から前記ＥＧＲ用デューティＶＳＶに送られる。よって、第１の温度Ｔ１は、ＥＧＲ開始温度のことである。この第１の所定温度Ｔ１と第２の所定温度Ｔ２とは、同じか第２の所定温度Ｔ２の方の方が大きい。
【００４４】
そして、ディーゼルエンジン１が取付けられる図示しない車輛のうち、大気に接する適所には吸気温センサ８６が備えられ、この吸気温センサ８６によって、外気温度が検出される。また、図示しないアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を電気的な信号に変えるアクセルセンサ８８が、前記アクセルペダルの近傍に備えられている。さらに、図示しないトランスミッションには、スピードセンサ９０が設けられている。
【００４５】
これら回転数センサ６２，吸気温センサ８６，アクセルセンサ８８およびスピードセンサ９０は、ＥＣＵ６４に電気的に接続されている。
【００４６】
そして、前記水温センサ３６，回転数センサ６２，吸気温センサ８６，アクセルセンサ８８およびスピードセンサ９０によって出力されたパラメータをＥＣＵ６４が演算処理することで、圧力制御弁７８および図示しない前記ＥＧＲ用デューティＶＳＶを駆動し、その結果、排気絞り弁８０およびＥＧＲ弁８４が、ディーゼルエンジン１の運転状態に応じて適宜制御される。
【００４７】
また、ＥＧＲ弁８４の開閉制御にあたっては、ＥＣＵ６４の読み出し専用メモリＲＯＭに記憶されディーゼルエンジン１の負荷と回転数とによってＥＧＲ弁８４の開度がどれだけかを示すかを定めるいわゆるＥＧＲマップが用いられる。ＥＧＲマップには、図３に示すような排気絞り開弁時使用のＥＧＲマップと、図４に示すような排気絞り閉弁時使用のＥＧＲマップがある。
【００４８】
また、インジェクタ５８は、ＥＣＵ６４の制御のもと、前記各センサの出力値に応じて、インジェクションポンプ６０によって、適切な時期に適正量の燃料を各シリンダ５０の燃焼室に噴射供給する。
【００４９】
そして、ＥＣＵ６４は、排気絞り弁８０の閉弁時に、排気管６８が絞られることによるエンジン負荷の増大に対応してシリンダ５０に噴射される燃料量が、エンジン負荷の増大分に応じて排気絞り弁８０の開弁時よりも増大するようインジェクタ５８を制御する。よって、ＥＣＵ６４は燃料増大手段といえる。
【００５０】
一方、シリンダヘッド５２およびシリンダブロック５３の内部には、図２に示すようにウォータジャケット１２が形成されており、このウォータジャケット１２の中を各シリンダ５０における燃焼熱を吸収してディーゼルエンジン１を適温に保つために冷却水が流れる。また、ウォータジャケット１２内には水温センサ３６を設けてあり、水温センサ３６はＥＣＵ６４に電気的に接続してある。
【００５１】
そして、エンジン１は、図２に示す限りにおいて、エンジン本体３を中心としてその左側にラジエータ５を、また右側に車室用ヒータ７を、そして、下側にオイルクーラ９を配置し、これら５，７，９をエンジン本体３を中心として冷却水外部通路１１で連結してある。冷却水外部通路１１は、以下に順を追って述べる各構成通路１３，１４，１９，２１，３０，３２からなる。
【００５２】
これら構成通路１３，１４，１９，２１，３０，３２からなる冷却水外部通路１１および冷却水外部通路１１を通じて連結されている、エンジン本体３，ラジエータ５，車室用ヒータコア７およびオイルクーラ９を通る冷却水の流れについて、図２を参照しながら次に説明する。
【００５３】
ラジエータ５は、エンジン本体３から出た熱を、冷却水がウォータジャケット１２を通る間に吸収すると、この熱を持った冷却水から熱を大気中に放出する。車室用ヒータ７は、エンジン本体３の出す熱を吸収した冷却水の一部を熱媒体として用い、車室内に温風を出す。
【００５４】
オイルクーラ９は、冷却水を冷却媒体としてエンジン１に含まれる潤滑オイルを冷却する。
冷却水外部通路１１は、既述のように、エンジン本体３と、ラジエータ５と、車室用ヒータ７と、オイルクーラ９とを連通するとともに、それらに冷却水を送る。
【００５５】
冷却水外部通路１１の一部である連絡通路１３は、図１において、エンジン本体３の上方に位置する。そして、ウォータジャケット１２のうち、ヒータコア７側に開口するヒータ側開口１２ａとラジエータ５の上部に設けられたラジエータ入口５ａとを結び、エンジン本体３からラジエータ５へ冷却水を流すので、この連絡通路１３をラジエータ行き連絡通路１３という。
【００５６】
ラジエータ行き連絡通路１３は、ウォータジャケット１２を通る間にエンジン本体３から吸収して熱をもった冷却水を通す通路である。
また、冷却水外部通路１１の別の一部である連絡通路１４は、図２におけるラジエータ５とエンジン本体３との間の下方に位置する。そして、この連絡通路１４は、ラジエータ出口５ｂとエンジン本体３のラジエータ５側に開口するラジエータ側開口１２ｂとを結んでおり、冷却水をラジエータ５側からエンジン本体３側へ流す。よって、連絡通路１４のことをエンジン本体行き連絡通路１４という。エンジン本体行き連絡通路１４は、その途中に流路切替弁１５とウォータポンプ１７とをラジエータ５側から順に備えている。
【００５７】
ウォータポンプ１７は、冷却水を冷却水通路１１の全体に送り出す。
また、流路切替弁１５と、エンジン本体３のラジエータ５側に開口するウォータジャケット１２の開口のうち上方に位置するラジエータ側開口１２ｃとの間には、冷却水外部通路１１のさらに別の一部であって、Ｌ字形をした連絡通路１９が配設されている。
【００５８】
連絡通路１９は、ラジエータ５に通して冷却するほどには冷却水の温度が高くないときに、ラジエータ５をバイパスさせて冷却水を流すために設けたバイパス通路である。よって、連絡通路１９のことを、以降、ラジエータバイパス通路１９という。
【００５９】
流路切替弁１５はサーモスタットタイプの切替弁であって、周知の構造をしている。また、流路切替弁１５は、冷却水の温度が所定の第３の温度Ｔ３を越えると、ラジエータバイパス通路１９側を閉ざしてラジエータ５側を開き、冷却水をラジエータ５に流れるようにする。そして、冷却水の温度が第３の所定温度Ｔ３以下の場合には、流路切替弁１５は、ラジエータ５側を閉ざしてラジエータバイパス通路１９側を開き、冷却水をラジエータバイパス通路１９に流れるように冷却水の流路を切り替える。
【００６０】
よって、第３の所定温度Ｔ３とは、流路切替弁１５によって冷却水の流れの向きをラジエータ５側からラジエータバイパス通路１９側へ切り替えて、ラジエータ側を閉ざし、ラジエータバイパス通路１９側を開いてそこに冷却水を流すことで流路を切替える流路切替え開始温度である。
【００６１】
また、図２の右側で車室用ヒータ７とエンジン本体３との間に符号２１で示す連絡通路も冷却水外部通路１１の一部である。この連絡通路２１は、ウォータジャケット１２のヒータ側開口１２ａから車室用ヒータ７の入り口７ａに向けて真っすぐ延びてエンジン本体３からヒータコア７に向けて冷却水を流す。よって、連絡通路２１のことを、以降、ヒータコア行き連絡通路（冷却水供給通路）２１という。
【００６２】
ヒータコア行き連絡通路２１には、そのほぼ中間部Ｍに流量制御弁２３を配置してある。
この流量制御弁２３も流路切替弁１５と同様、サーモスタットタイプであり、冷却水の流量を制御する弁である。
【００６３】
流量制御弁２３は、冷却水の温度が所定の第４の温度Ｔ４を越えているときには開弁して冷却水を流し、冷却水の温度が第４の温度Ｔ４以下の場合は閉弁して冷却水を塞き止める。なお、流量制御弁２３は閉弁といっても全く冷却水が流れないわけではなく、閉弁時でも図示しない弁体に設けられた冷却水感温用の小穴を通してわずかに（例えば毎分０．５リットル程度）流れる。したがって、正確には、流量制御弁２３は、冷却水温度が第４の温度Ｔ４以下の場合はヒータコア行き連絡通路２１を流れる冷却水の量を減少する。
【００６４】
なお、流量制御弁２３の第４の温度Ｔ４は、ＥＧＲ開始温度Ｔ１，排気絞り弁８０の閉弁開始温度第２の温度Ｔ２以上に設定され、また流路切替弁１５の第３の温度Ｔ３よりも低い温度に設定されており、これら四者の大小関係を列挙すれば、この実施の形態ではＴ１≦Ｔ２≦Ｔ４＜Ｔ３となる。
【００６５】
また、前記エンジン本体行き連絡通路１４と前記ヒータコア行き連絡通路２１とは、オイルクーラ９を含むオイルクーラ用冷却水連通路３０で連通されており、このオイルクーラ用冷却水連通路３０も、冷却水外部通路１１を構成する連絡通路の一部である。
【００６６】
オイルクーラ用冷却水連通路３０のラジエータ側端３０ａは、エンジン本体行き連絡通路１４のうち、ウォータポンプ１７の下流側部位Ｃ１で連結してある。また、オイルクーラ用冷却水連通路３０のヒータコア側端３０ｂは、ヒータコア行き連絡通路２１のうち、流量制御弁２３および前記ラジエータ行き連絡通路１３の入り口１３ａよりも上流側である接続点Ｃ２で連結してある。
【００６７】
なお、この実施の形態では、オイルクーラ用冷却水連通路３０を冷却水外部通路１１の一部としてエンジン本体３の外部に設けたものとして示したが、エンジン本体３の内部にウォータジャケット１２とは別に設けてもよい。
【００６８】
さらに、冷却水外部通路１１を構成する他の連絡通路として、車室用ヒータ７の出口７ｂと前記エンジン本体行き連絡通路１４とを結ぶ連絡通路３２がある。連絡通路３２は、ヒータコア７に入った冷却水をウォータポンプ１７に戻すための通路である。また、連絡通路３２のエンジン本体行き連絡通路１４との連結点は、前記流路切替弁１５と前記ウォータポンプ１７との間の部分Ｃ３である。
【００６９】
そして、冷却水は、前記各連絡通路１３，１４，１９，２１，３０，３２によって、ラジエータ５とエンジン本体３との間で、および車室用ヒータ７とエンジン本体３との間で循環し得る。
【００７０】
以上の構成からなるものが、本発明に係る内燃機関の冷却水循環装置Ａである。
この内燃機関の冷却水循環装置Ａにあっては、ラジエータ５とエンジン本体３との間では、ウォータジャケット１２のヒータ側開口１２ａから出た冷却水は、ヒータコア行き連絡通路２１に入った後、すぐにラジエータ行き連絡通路１３に入り、その後ラジエータ５に至り、さらに、流路切替弁１５がラジエータ５側を開いていれば、エンジン本体行き連絡通路１４を経由して、ウォータジャケット１２に戻る。このように冷却水が循環する経路をラジエータ側冷却水循環回路Ｅという。なお、流路切替弁１５がラジエータ５側を閉ざしていてラジエータバイパス通路１９側を開いていれば、ラジエータ５に冷却水は流れない。
【００７１】
エンジン本体行き連絡通路１４は、オイルクーラ用冷却水連通路３０ともつながっているので、冷却水がラジエータ側冷却水循環回路Ｅを循環しているときには、冷却水はオイルクーラ用冷却水連通路３０にも流れ得る。オイルクーラ用冷却水連通路３０に導入された冷却水は、ヒータコア行き連絡通路２１における流量制御弁２３よりも上流側部分で排出される。
【００７２】
また、車室用ヒータ７とエンジン本体３との間では、ウォータジャケット１２のヒータ側開口１２ａから出た冷却水は、ヒータコア行き連絡通路２１に入った後、流量制御弁２３が開いていれば、そこを通過して車室用ヒータ７に至り、ヒータコア７とエンジン本体行き連絡通路１４とを結ぶ連絡通路３２を経由して、エンジン本体行き連絡通路１４に至り、このエンジン本体行き連絡通路１４を経由してウォータジャケット１２に戻る。このように冷却水が循環する経路をヒータ側冷却水循環回路Ｆという。このヒータ側冷却水循環回路Ｆを冷却水が循環しているときにも、冷却水はオイルクーラ用冷却水連通路３０に流れ得る。
【００７３】
一方、流量制御弁２３が閉じていれば、ヒータコア７に冷却水は流れない。そして、流量制御弁２３の閉弁上限温度（すなわち、第４の温度Ｔ４）は、既述のように、流路切替弁１５がラジエータ５側を開く温度（すなわち、第３の温度Ｔ３）より低い温度である。よって、流量制御弁２３が閉じているときには、流路切替弁１５は常にラジエータ５側を閉ざしてラジエータバイパス通路１９側を開いていることになる。したがって、この時には、冷却水はラジエータ５とヒータコア７に流れず、ウォータジャケット１２のラジエータ側開口１２ｃから出た冷却水がラジエータバイパス通路１９を通り、エンジン本体行き連絡通路１４を経由してウォータジャケット１２に戻る。このように冷却水がラジエータ５をバイパスして循環する経路をラジエータバイパス回路Ｇという。なお、ヒータコア７に冷却水が流れないとはいっても、前述したように、感温用の極僅かな量の冷却水はヒータコア７に流れてヒータ側冷却水循環回路Ｆを循環する。
【００７４】
冷却水がラジエータバイパス回路Ｇを循環しているときにも、冷却水はオイルクーラ用冷却水連通路３０に流れ得る。
【００７５】
次に内燃機関の制御装置Ａを作動制御するためのルーチンを図５に基づいて説明する。
このルーチンは、内燃機関の制御装置Ａを作動制御するためのもので、機関制御メインルーチンの一部であり、ディーゼルエンジン１を駆動する、図示しない通常のフローチャートの一部であり、以下に述べるステップ１０１〜ステップ１０８からなる。なお、各ステップにおける動作は、すべてＥＣＵ２３による。なお、ルーチンを構成する各ステップを符号Ｓとそれに連続する番号で特定する。
【００７６】
ディーゼルエンジン１がスタートした後、処理がルーチンに移行すると、現在のディーゼルエンジン１の運転状態が、Ｓ１０１において、冷却水温度がＥＧＲ開始水温Ｔ１以上かどうかを判定する。その判定は、前記各センサ３６，６２，８６，８８および９０によって検出されるパラメータが示す数値に基づいてなされる。
【００７７】
Ｓ１０１において肯定判定した場合は、次のＳ１０２に進み、否定判定した場合はＳ１０８に進み、その後、このルーチンを終了する。Ｓ１０８では、排気絞り弁８０の制御はしない。すなわち、排気絞り弁８０の弁体８０ａは開いたままの状態である。
【００７８】
Ｓ１０２では、図４で示した排気絞り開弁時使用のＥＧＲマップで現在のＥＧＲ弁８４の開度がどれだけであるべきかを検出し、それに応じたＥＧＲ弁８４の開度になるようにＥＧＲ制御を開始する。
【００７９】
次のＳ１０３では、冷却水温度が排気絞り開始水温Ｔ２以上かどうかを判定する。
Ｓ１０３で肯定判定した場合は、次のＳ１０４に進み、否定判定した場合はＳ１０８に進む。
【００８０】
Ｓ１０４では、現在のディーゼルエンジン１の運転状態が排気絞り弁８０を閉じる状態にあるかどうか、すなわち、例えばディーゼルエンジン１が寒冷時の低温状態で運転されているかどうかを判定する。Ｓ１０４において肯定判定した場合は、次のＳ１０５に進み、否定判定した場合はＳ１０８に進む。
【００８１】
Ｓ１０５では、前記図５で示した排気絞り閉弁時使用のＥＧＲマップで現在ののＥＧＲ弁８４の開度がどれだけであるべきかを検出し、それに応じたＥＧＲ弁８４の開度になるようにＥＧＲ制御を開始する。
【００８２】
次のＳ１０６では、前記排気絞り閉弁時使用のＥＧＲマップを用いて現在ＥＧＲ制御中であり、かつ排気絞りが解除されたかどうかを判定する。そうであれば肯定判定してＳ１０７へ進み、そうでなければ否定判定してＳ１０８へ進む。
Ｓ１０７では、排気絞りを開始する。
【００８３】
〈実施形態の作用効果〉
次にこのディーゼルエンジンの作用効果を説明する。
【００８４】
エンジン１を始動した際に、冷却水の温度が流量制御弁２３の閉弁上限温度である第４の所定温度Ｔ４以下のときには、流量制御弁２３が閉じ、排気絞り弁８０が閉じ、流路切替弁１５がラジエータ５側を閉ざしラジエータバイパス通路１９側を開く。
【００８５】
冷却水温度が排気絞り弁８０の閉動作開始温度である第２の温度Ｔ２以上となって排気絞り弁８０が絞られるとエンジン１の負荷が増大する。よって、ＥＣＵ６４は、排気絞り弁８０が開弁しているときよりも、前記負荷が増大した分だけ燃料量を増大してインジェクタ５８からシリンダ５０内に燃料を噴射するように制御する。この燃料量の増大により、エンジン本体３における燃焼熱は、排気絞り弁８０が開いているときよりも増大し、冷却水のディーゼルエンジン１から受ける熱量（以下、冷却水がディーゼルエンジン１から受ける熱量のことを「冷却水受熱量」という。）が増大する。
【００８６】
一方、このときの冷却水は、ラジエータ５には流れず、殆どがラジエータバイパス通路１９を通ってラジエータバイパス回路Ｇを循環し、ヒータコア７には感温用の僅かな量の冷却水が流れるだけであるので、ヒータコア７での放熱量は極小である。
【００８７】
つまり、冷却水の受熱量に対して冷却水からの放熱量が少ないので、ラジエータバイパス回路Ｇを循環する冷却水を速く昇温することができるとともに、シリンダボア壁の早期昇温が可能になって、エンジン１が安定に運転されるまでの暖機時間を大幅に短縮することができる。
【００８８】
また、ヒータコア７には感温用の僅かな量の冷却水が流れているだけであるので、ヒータコア７からの吹き出し温度が寒く感じられる冷却水低温時に冷風が長時間車室内に吹き出されるのを防止することができる。
【００８９】
また、この間、流量制御弁２３を絞ってヒータ側冷却水循環回路Ｆを流れる冷却水の量を減少させているので、排気絞り弁８０による排気通路の絞りをあまり大きく絞らなくて冷却水温度を上昇させることができ、燃費の悪化を少なくすることができ、スモーク等エミッションの悪化を低く抑えることができる。
【００９０】
さらに、ディーゼルエンジン１が、早期暖機が行われることにより、排気ガスの再循環を早期に実行することが可能になる。
また、オイルクーラ用冷却水連通路３０にも冷却水が流れるので、エンジン１の潤滑オイルも早期昇温が可能になる。
【００９１】
次に、冷却水の温度が上昇して流量制御弁２３に係る第４の所定温度Ｔ４を越えると、流量制御弁２３が開き、ヒータ側冷却水循環回路Ｆを介してエンジン本体３とヒータコア７との間でも冷却水の循環がなされるようになる。また、冷却水の温度が流量制御弁２３に係る第４の所定温度Ｔ４を越えても排気絞り弁８０の閉弁から開弁に切換える第５の所定温度Ｔ５を越えない間は、排気通路は排気絞り弁８０により絞られた状態に保持されており、燃料も増量して噴射されているので、冷却水の受熱量は大きいままである。
【００９２】
したがって、ヒータ側冷却水循環回路Ｆに多量の冷却水が循環するようになって、ヒータコア７からの放熱量が増大しても、流量制御弁２３はハンチングを起こさずに安定した開弁状態に保持される。また、冷却水の受熱量が大きいのでヒータコア７での放熱量とバランスする平衡時の冷却水水温を高くすることができ、したがって、車室内ヒータ７の放熱量を早期に増量することができ、ヒータコア７の効きが良くなる。
【００９３】
そして、前記再循環が現在実行されていると排気再循環判断手段であるＥＣＵ６４によって判断された場合にのみ、すなわちＥＧＲ装置８１が作動している場合にのみ、弁絞り手段である圧力制御弁７８によって排気絞り弁８０が絞られる。換言すれば、ＥＧＲ装置８１が作動していなければ排気絞り弁８０は絞られない。よって、ＥＧＲ装置８１の作動中において必要背圧を得られるように、圧力制御弁７８による排気絞り弁８０の絞り具合を設定しておけば、既述のように、ＥＧＲ装置８１が作動していないときには、排気絞り弁８０が絞られることはないので、排気管６８における排気ガスの流通は妨げられない。よって、排気ガスが排気管６８内に滞留することはない。この結果、ＥＧＲ装置８１が作動していないときには、必要背圧よりも過剰な背圧を排気系に生じない。したがって、背圧が過剰なことに起因して、動弁系を構成するステムガイドとバルブステムとの間の隙間をその反シリンダ方向に向けて排気ガスは吹き抜けない。
【００９４】
また、ＥＧＲ装置８１の作動中は必要背圧を確実に得られる。そして、ＥＧＲ装置８１が作動するときとはディーゼルエンジン１が低温のときであるから、その場合は、得られた必要背圧によって、暖機促進とヒータ性能が向上する。よって、寒い時に暖機促進とヒータ性能の向上を図れるので、これはすなわち、必要に応じて必要背圧を確実に得られるといえる。
【００９５】
本発明では、冷却水の温度が当該所定温度（Ｔ４）以下であるときに、冷却水量制御手段である流量制御弁２３によって、車室用ヒータ７への冷却水供給量が低減する。よって、その場合には、冷却水を熱媒体とする車室用ヒータ７による放熱が抑制されるので、それだけ暖機が促進される。このため、冷却水温度が、第１の所定温度Ｔ１に早期に達し、ＥＧＲの早期実行が可能となる。それ故、排気絞りも早期に許容される。その結果、冷却水、エンジン本体３その他のディーゼルエンジンを構成する機関関連要素の昇温促進効果を期待できる。
【００９６】
以上の作用効果は、ディーゼルエンジン以外にも燃焼室に燃料を直接噴射するいわゆるガソリン直噴リーンバーンエンジンのように発熱量が少ないエンジンにおいて顕著である。
【００９７】
なお、冷却水の温度が第５の所定温度Ｔ５を越えると、排気絞り弁８０が開いて内燃機関の負荷が減少し、ＥＣＵ６４は、通常運転時の燃料量の燃料をインジェクタ５８からシリンダ５０内に噴射するように制御する。これにより、エンジン本体３における燃焼熱が減少して通常運転時と同じになるため、エンジン本体３からの冷却水の受熱量は減少するが、すでにそれ以前に冷却水の温度が十分に高まっているので、ヒータコア７からの放熱量をカバーすることができ、ヒータコア７の効きを安定した状態に保持することができる。
【００９８】
そして、冷却水の温度がさらに上昇して第３の所定温度Ｔ３を越えると、流路切替弁１５がラジエータバイパス通路１９側を閉ざしラジエータ５側を開いて、ラジエータバイパス通路１９に冷却水が流れなくなり、ラジエータ側冷却水循環回路Ｅを介してラジエータ５とエンジン本体３との間でも冷却水の循環がされるようになって、ラジエータ５によって、冷却水の温度がエンジン１の運転状態に合った適温になるように調整される。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関によれば、内燃機関の排気通路に配置される排気絞り弁と、前記排気通路と前記内燃機関の吸気通路とを前記内燃機関の気筒に対してバイパス状に結ぶ排気再循環装置と、この排気再循環装置による前記排気ガスの前記吸気通路から前記排気通路への再循環が実行されているかどうかを判断する排気再循環判断手段と、前記再循環が現在実行されているものとこの排気再循環判断手段が判断した場合にのみ、前記排気絞り弁を絞る弁絞り手段とを有するので、動弁系を構成するステムガイドとバルブステムとの間で生じる焼き付け等の不具合を回避しつつ必要に応じて確実に必要背圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関としてのディーゼルエンジンの概略平面図
【図２】本発明に係る内燃機関としてのディーゼルエンジンの冷却水の流れを側面から見た図
【図３】排気絞り開弁時使用のＥＧＲマップ
【図４】排気絞り閉弁時使用のＥＧＲマップ
【図５】本発明に係る内燃機関の制御装置Ａを作動制御するためのルーチン
【図６】従来技術を説明するための図
【符号の説明】
１…ディーゼルエンジン（内燃機関）
３…エンジン本体（内燃機関本体）
５…ラジエータ
５ａ…ラジエータ入口
５ｂ…ラジエータ出口
７…車室用ヒータ
７ａ…車室用ヒータ７の入り口
７ｂ…車室用ヒータ７の出口
９…オイルクーラ
１１…冷却水外部通路
１２…ウォータジャケット
１２ａ…ウォータジャケットのヒータ側口
１２ｂ…ウォータジャケットのラジエータ側下口
１２ｃ…ウォータジャケットのラジエータ側上口
１３…ラジエータ行き連絡通路
１３ａ…ラジエータ行き連絡通路の入り口
１４…エンジン本体行き連絡通路
１５…流路切替弁
１７…ウォータポンプ
１９…ラジエータバイパス通路
２１…ヒータコア行き連絡通路（冷却水供給通路）
２３…流量制御弁（冷却水量制御手段）
３０…オイルクーラ用冷却水連通路
３０ａ…オイルクーラ用冷却水連通路のラジエータ側端
３０ｂ…オイルクーラ用冷却水連通路のヒータコア側端
３２…連絡通路
３６…水温センサ
５０…シリンダ（気筒）
５２…シリンダヘッド
５４…インテークマニホールド
５６…エキゾーストマニホールド
５８…インジェクタ
６０…インジェクションポンプ
６２…回転数センサ
６４…ＥＣＵ（排気再循環判断手段）
６６…吸気管（吸気通路）
６８…排気管（排気通路）
７０…ターボチャージャ
７２…タービン
７４…コンプレッサ
７６…インタークーラ
７８…圧力制御弁（弁絞り手段）
８０…排気絞り弁
８０ａ…弁体
８０ｂ…アクチュエータ（弁体駆動部）
８１…ＥＧＲ装置（排気再循環装置）
８２…排気再循環通路
８２ａ…屈曲点
８４…ＥＧＲ弁（排気再循環量制御弁）
８６…吸気温センサ
８８…アクセルセンサ
９０…スピードセンサ
Ａ…内燃機関の冷却水循環装置
Ｅ…ラジエータ側冷却水循環回路
Ｆ…ヒータ側冷却水循環回路
Ｇ…ラジエータバイパス回路
Ｔ１…第１の所定温度であって、ＥＧＲ開始温度
Ｔ２…第２の所定温度であって、排気絞り弁８０の閉動作開始温度
Ｔ３…第３の所定温度であって、流路切替弁１５の切換え開始温度
Ｔ４…第４の所定温度であって、流量制御弁２３の閉弁上限温度
Ｔ５…第５の所定温度であって、排気絞り弁８０の閉から開への切り換え温度
【図１】
0003541662.tif 000002
【図２】
0003541662.tif 000003
【図３】
0003541662.tif 000004
【図４】
0003541662.tif 000005
【図５】
0003541662.tif 000006
【図６】
0003541662.tif 000007