(57)【要約】【課題】大幅な燃費の悪化を招くことなく高いＥＧＲ率を実現する。【解決手段】タービン２ｂより下流の排気通路から排気ガス９の一部を抜き出してコンプレッサ２ａより上流の吸気管５へ再循環する低圧ループ１４と、排気マニホールド１０から排気ガス９の一部を抜き出して吸気マニホールド７の入口付近に再循環する高圧ループ１５と、低圧ループ１４及び高圧ループ１５に備えられて排気ガス９の再循環量を調整するＥＧＲバルブ１９，２１と、低圧ループ１４により加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率でベースとなる排気ガス再循環を実施して高圧ループ１５では不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施し且つ加速時の黒煙回避については主として高圧ループ１５側の排気ガス９の再循環量を即時低減させることで対応し得るように各ＥＧＲバルブ１９，２１を制御する制御装置２３を備える。【選択図】図１
2006336547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気ガスの一部を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ再循環する低圧ループと、排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールドの入口付近に再循環する高圧ループと、これら低圧ループ及び高圧ループの夫々に備えられて排気ガスの再循環量を調整する再循環量調整手段と、低圧ループにより加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率でベースとなる排気ガス再循環を実施して高圧ループでは不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施し且つ加速時の黒煙回避については主として高圧ループ側の排気ガスの再循環量を即時低減させることで対応し得るように前記各再循環量調整手段を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
排気管の途中に介装されてパティキュレートフィルタを収容するフィルタケースを二重殻構造とし且つ該フィルタケースからターボチャージャのタービンに到る排気管を二重管構造として、これらフィルタケース及び排気管の外層部分に、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部を上流側へ戻すリターン流路を形成し、該リターン流路のタービンに近い最上流部と前記ターボチャージャのコンプレッサの入口との間をＥＧＲパイプにより接続し、これらリターン流路とＥＧＲパイプとにより低圧ループを構成したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置。
【請求項３】
低圧ループと高圧ループの夫々に、再循環量調整手段を絞りとして挟んだ二点間の圧力差を検出する圧力センサと、前記二点間で排気温度を検出する温度センサとを装備し、これら圧力センサ及び温度センサからの検出信号に基づき間接測定方式で排気ガスの再循環量を算出し、その算出された排気ガスの再循環量に基づき前記各再循環量調整手段にフィードバック制御がかかるように制御装置を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲ装置。
【請求項４】
低圧ループの排気ガスの取り込み口の直後に、排気ガスの流れを堰き止める排気絞り手段を付設したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャを搭載したエンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯx（窒素酸化物）の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを介し吸気側と排気側の差圧を利用して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
また、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力をあまり低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることができるため、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。
【０００５】
尚、この種の排気ガス再循環に関する技術を開示する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【特許文献１】特開２００４−２７０５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジンにターボチャージャが搭載されている場合には、吸気側が過給されていることから排気側との圧力差が少なくなってしまい、高いＥＧＲ率を実現することが難しいため、可変ノズル式のターボチャージャを採用したり、排気管途中に絞り弁を設けたりして排気ガスの絞り込みを行い、これにより排気側の圧力を高めて吸気側との圧力差を確保できるようにしなければならないが、このようにターボチャージャの過給圧に打ち勝つほどの高い圧力まで排気側を昇圧してしまうと、エンジン側でのポンピングロスの増加により大幅な燃費の悪化（可変ノズル式のターボチャージャで排気ガスを絞り込んだ場合にはタービン効率の低下による燃費悪化も生じる）を招いてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、大幅な燃費の悪化を招くことなく高いＥＧＲ率を実現して良好なＮＯx低減効果を得られるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路から排気ガスの一部を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ再循環する低圧ループと、排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出して吸気マニホールドの入口付近に再循環する高圧ループと、これら低圧ループ及び高圧ループの夫々に備えられて排気ガスの再循環量を調整する再循環量調整手段と、低圧ループにより加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率でベースとなる排気ガス再循環を実施して高圧ループでは不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施し且つ加速時の黒煙回避については主として高圧ループ側の排気ガスの再循環量を即時低減させることで対応し得るように前記各再循環量調整手段を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするＥＧＲ装置、に係るものである。
【０００９】
而して、このようにすれば、低圧ループ側でベースとなる排気ガス再循環が実施され、高圧ループ側では不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環が実施されることになるので、低圧ループと高圧ループの併用により高いＥＧＲ率が実現される一方、高圧ループ側で分担しなければならない排気ガスの再循環量が高圧ループの単独使用の場合よりも少なくて済み、可変ノズル式のターボチャージャ等で無理な排気ガスの絞り込みを行わなくても、高圧ループ側で分担すべき量の排気ガス再循環が比較的容易に実現されることになり、この結果、ポンピングロスの増加による大幅な燃費の悪化が未然に回避されることになる。
【００１０】
ここで、高いＥＧＲ率で排気ガスを再循環するのに低圧ループが今まで採用されてこなかったのは、走行中に運転者によりアクセルが踏み込まれて加速状態に入った場合に、λ（空気過剰率）が急激に低下して黒煙が発生し易かったからであるが、本発明のＥＧＲ装置では、加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率で低圧ループによりベースとなる排気ガス再循環を実施しているにすぎないので、加速時に高圧ループ側の排気ガスの再循環量を即時低減することで黒煙の発生が未然に回避されることになる。
【００１１】
即ち、低圧ループにおいては、ターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路へ排気ガスが戻されるが、ここからコンプレッサ、インタークーラ、吸気マニホールドを経てエンジンに到るまでの経路が長く、この長い経路に排気ガスの混合した吸気が存在することになるため、加速時にアクセルの踏み込みに即応して燃料噴射量が増加した場合に、低圧ループの再循環量調整手段を直ちに閉じても、前記長い経路中の排気ガス混じりの吸気が全て使い切られるまでλ低下状態が持続して黒煙が発生し易いという欠点がある。
【００１２】
これに対し、高圧ループにおいては、吸気マニホールドの入口付近に排気ガスが戻されるので、排気ガスの混合した吸気は吸気マニホールド内にしか存在せず、加速時に燃料噴射量が増加しても、高圧ループの再循環量調整手段を閉じれば、吸気マニホールド内の排気ガス混じりの吸気が程無く使い切られてλが早期に回復するので、加速時における黒煙の発生を回避し易いという利点がある。
【００１３】
依って、本発明のＥＧＲ装置のように、加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率で低圧ループによりベースとなる排気ガス再循環を実施し、高圧ループでは不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施するようにすれば、加速時に高圧ループ側の排気ガスの再循環量を即時低減することでλを早期に回復させることが可能となり、黒煙の発生を未然に回避することが可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、排気管の途中に介装されてパティキュレートフィルタを収容するフィルタケースを二重殻構造とし且つ該フィルタケースからターボチャージャのタービンに到る排気管を二重管構造として、これらフィルタケース及び排気管の外層部分に、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部を上流側へ戻すリターン流路を形成し、該リターン流路のタービンに近い最上流部と前記ターボチャージャのコンプレッサの入口との間をＥＧＲパイプにより接続し、これらリターン流路とＥＧＲパイプとにより低圧ループを構成することが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、パティキュレートフィルタを経た排気ガスの一部がリターン流路に折り返され、フィルタケース及び排気管の外層部分を流れてリターン流路の最上流部からＥＧＲパイプを介しコンプレッサの入口に再循環されることになるが、ここに再循環される排気ガスは、もともと排気管途中のパティキュレートフィルタを経た時点で低温低圧化しており、しかも、大きな表面積で外気に晒されたフィルタケース及び排気管の外層部分を流れる間に放熱により冷却されているので、ここから更にインタークーラに送られて空冷されることで排気ガスの温度が十分に下がり、ＥＧＲクーラ等を用いて排気ガスを水冷する必要がなくなって、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化が未然に回避されることになる。
【００１６】
更に、コンプレッサの入口に再循環される排気ガスは、パティキュレートフィルタを経て除塵された大気よりクリーンなものとなっているので、排気ガス中の煤等によりコンプレッサ下流のインタークーラ内が汚れてしまう心配がなく、しかも、吸気系の中で最も低圧となるコンプレッサの入口に排気ガスを再循環するようにしているので、排気側と吸気側との差圧が十分に確保されて良好に排気ガスが再循環されることになる。
【００１７】
この際、パティキュレートフィルタの後方からコンプレッサの入口まで戻される排気ガスは、その大半の行程をフィルタケース及び排気管の外層部分を成すリターン流路により戻されるので、該リターン流路のタービンに近い最上流部とターボチャージャのコンプレッサの入口との間を短いＥＧＲパイプで接続するだけで済み、全体構造がコンパクトなものとなってＥＧＲパイプのレイアウトにも苦慮しなくて済む。
【００１８】
他方、パティキュレートフィルタ側からすれば、リターン流路を流れる排気ガスにより外周部が断熱保温されて外気に熱を奪われ難くなり、寧ろ排気ガス側から熱を受けて温度の上がり難い外周部が昇温されることになるので、パティキュレートフィルタ全体が効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼が促進され、パティキュレートの燃え残りが少ない確実な再生が行われることになる。
【００１９】
更に、本発明においては、低圧ループと高圧ループの夫々に、再循環量調整手段を絞りとして挟んだ二点間の圧力差を検出する圧力センサと、前記二点間で排気温度を検出する温度センサとを装備し、これら圧力センサ及び温度センサからの検出信号に基づき間接測定方式で排気ガスの再循環量を算出し、その算出された排気ガスの再循環量に基づき前記各再循環量調整手段にフィードバック制御がかかるように制御装置を構成することが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、応答性の高い圧力センサや温度センサにより排気ガスの再循環量を検出するようにしているので、その再循環量の特定が瞬時に行われて良好なフィードバック制御が実現されることになり、しかも、エアフローメータを用いた場合のように渦の影響で検出が不正確になる心配がないので、排気流量の急変により渦が生じ易い加速時であっても正確な排気ガスの再循環量が検出されることになる。
【００２１】
また、本発明においては、低圧ループの排気ガスの取り込み口の直後に、排気ガスの流れを堰き止める排気絞り手段を付設することが好ましく、このようにすれば、アイドリング時や極軽負荷時等における吸気側と排気側との圧力差が不足している条件下において、排気絞り手段で排気ガスの流れを堰き止めることにより吸気側と排気側との圧力差を確保して低圧ループへの円滑な排気ガスの再循環を促すことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２３】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、低圧ループにより加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率でベースとなる排気ガス再循環を実施し、高圧ループでは不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施するようにしたことにより、大幅な燃費の悪化を招くことなく高いＥＧＲ率を実現して良好なＮＯx低減効果を得ることができ、しかも、加速時にアクセルの踏み込みに即応して燃料噴射量が増加しても、主として高圧ループ側の排気ガスの再循環量を即時低減することでλを早期に回復させて黒煙の発生を未然に回避することができる。
【００２４】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、低圧ループを構成するにあたり、ＥＧＲクーラ等を用いて排気ガスを水冷しなくても済むので、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化を未然に回避することができ、しかも、長尺なＥＧＲパイプも不要としてコンパクトな低圧ループを実現することができる。
【００２５】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、パティキュレートフィルタを経た排気ガスをリターン流路に流すことにより、パティキュレートフィルタの外周部を断熱保温し且つ積極的に昇温することができるので、パティキュレートフィルタ全体を効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼を促進することができ、より迅速で燃え残りの少ないパティキュレートフィルタの確実な再生を図ることができる。
【００２６】
（ＩＶ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、応答性の高い圧力センサや温度センサにより排気ガスの再循環量を瞬時に検出して良好なフィードバック制御を実現することができ、しかも、排気流量の急変により渦が生じ易い加速時であっても正確な排気ガスの再循環量を検出することができる。
【００２７】
（Ｖ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、アイドリング時や極軽負荷時等における吸気側と排気側との圧力差が不足している条件下にあっても、排気絞り手段で排気ガスの流れを堰き止めて吸気側と排気側との圧力差を確実に確保することができるので、低圧ループへの円滑な排気ガスの再循環を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１は可変ノズル式のターボチャージャ２（バリアブルジオメトリーターボチャージャ）を装備したディーゼルエンジンを示しており、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送られ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタークーラ６へと送られて冷却され、該インタークーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてディーゼルエンジン１の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示している）に分配されるようになっている。
【００３０】
更に、このディーゼルエンジン１の各気筒８から排出された排気ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボチャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２ｂを駆動した排気ガス９が排気管１１を介し車外へ排出されるようにしてあり、該排気管１１の途中には、酸化触媒を一体的に担持して成る触媒再生型のパティキュレートフィルタ１２がフィルタケース１３に抱持されて装備されている。
【００３１】
そして、このディーゼルエンジン１にあっては、ターボチャージャ２のタービン２ｂより下流の排気通路から排気ガス９の一部を抜き出して前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａより上流の吸気管５へ再循環する低圧ループ１４と、排気マニホールド１０から排気ガス９の一部を抜き出して吸気マニホールド７の入口付近に再循環する高圧ループ１５とが装備されている。
【００３２】
ここで、図１に示す例においては、前記フィルタケース１３がインナシェル１３ａとアウタシェル１３ｂとから成る二重殻構造とされ、該フィルタケース１３からターボチャージャ２のタービン２ｂに到る排気管１１が内管１１ａと外管１１ｂとから成る二重管構造ａとアウタシェル１３ｂとの間、及び内管１１ａと外管１１ｂとの間）に、パティキュレートフィルタ１２を経た排気ガス９を上流側へ戻すリターン流路１６，１７が形成されていると共に、前記リターン流路１７のタービン２ｂに近い最上流部と前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａの入口との間が、排気ガス９の再循環量を調整するためのＥＧＲバルブ１９（再循環量調整手段）を備えた比較的短いＥＧＲパイプ１８により接続されており、これらリターン流路１６，１７とＥＧＲパイプ１８とにより前記低圧ループ１４が構成されるようになっている。
【００３３】
他方、排気マニホールド１０における各気筒の並び方向の一端部と、吸気マニホールド７の入口付近との間が、排気ガス９の再循環量を調整するためのＥＧＲバルブ２１（再循環量調整手段）を備えたＥＧＲパイプ２０により接続されており、このＥＧＲパイプ２０により排気マニホールド１０から排気ガス９の一部を抜き出して吸気マニホールド７の入口付近に導き得るようにした前記高圧ループ１５が構成されるようになっている。
【００３４】
尚、この高圧ループ１５のＥＧＲパイプ２０には、再循環される排気ガス９を冷却するためのＥＧＲクーラ２２が装備されており、該ＥＧＲクーラ２２で冷却水と排気ガス９とを熱交換させることにより排気ガス９の温度を低下し且つその容積を小さくすることで、ディーゼルエンジン１の出力をあまり低下させずに燃焼温度を下げて効果的にＮＯxの発生を低減し得るようにしてある。
【００３５】
そして、前記各ＥＧＲバルブ１９，２１の開度が、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２３からの開度指令信号１９ａ，２１ａとにより制御されるようになっており、これらの制御については、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷として検出するアクセルセンサ２４（負荷センサ）からのアクセル開度信号２４ａと、ディーゼルエンジン１の機関回転数を検出する回転センサ２５からの回転数信号２５ａとに基づいて以下の如く実行されるようになっている。
【００３６】
即ち、制御装置２３では、低圧ループ１４と高圧ループ１５の両方でトータルとして高いＥＧＲ率が実現されるように現在の運転状態に応じた各ＥＧＲバルブ１９，２１の開度が指示されるようになっているが、この際に、低圧ループ１４により加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率（例えば１０〜１５％程度）でベースとなる排気ガス再循環が実施されると共に、高圧ループ１５では不足ＥＧＲ率分（１０〜２０％程度分）を補足するべく追加の排気ガス再循環が実施されるようになっており、しかも、加速時の黒煙回避については、アクセルセンサ２４からのアクセル開度信号２４ａに基づき、主として高圧ループ１５側の排気ガス９の再循環量を即時低減させることで対応し得るようにしてある。
【００３７】
更に、低圧ループ１４のＥＧＲパイプ１８と高圧ループ１５のＥＧＲパイプ２０の夫々には、各ＥＧＲバルブ１９，２１を絞りとして挟んだ二点間の圧力差を検出する圧力センサ２６，２７と、前記二点間で排気温度を検出する温度センサ２８，２９とが装備されており、これら圧力センサ２６，２７及び温度センサ２８，２９からの検出信号２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａに基づき間接測定方式で排気ガス９の再循環量を算出し、その算出された排気ガス９の再循環量に基づき各ＥＧＲバルブ１９，２１にフィードバック制御がかかるようになっている。
【００３８】
即ち、各ＥＧＲパイプ１８，２０における排気ガス９の再循環量の実測値が、制御装置２３による制御予定値に対し所定以上の大きな偏差を生じていた場合に、排気ガス９の再循環量の実測値が制御予定値に近づくように各ＥＧＲバルブ１９，２１への開度指令信号１９ａ，２１ａの指示値が補正されるようにしてある。
【００３９】
尚、ここに例示している如き差圧式の流量計測手段自体は既に周知であり、流路途中に設けた絞りの前後の圧力差の平方根が流速に比例することに基づき流路の平均流速を求め、これに既知の流路断面積を乗じて流量を算出するようにしたものであり、排気温度は測定時の温度を標準温度とするための温度補正に用いられるようになっている。
【００４０】
また、ここに図示している例においては、フィルタケース１３の出口部（低圧ループの排気ガス９の取り込み口の直後）に、排気ガス９の流れを堰き止める排気絞り手段として絞り弁３０を付設しており、アイドリング時や極軽負荷時等における吸気側と排気側との圧力差が不足している条件下で前記制御装置２３からの閉作動指令信号３０ａにより排気ガス９の流れを堰き止め得るようにしてある。
【００４１】
尚、図中における３１は排気ブレーキであり、低圧ループ１４におけるＥＧＲパイプ１８の一端部とリターン流路１７のタービン２ｂに近い最上流部との接続箇所は、この排気ブレーキ３１の直後に設定されるようになっており、該排気ブレーキ３１の効きに低圧ループ１４が影響を及ぼさないようにしてある。
【００４２】
而して、このようにＥＧＲ装置を構成すれば、低圧ループ１４側でベースとなる排気ガス再循環が実施され、高圧ループ１５側では不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環が実施されることになるので、低圧ループ１４と高圧ループ１５の併用により高いＥＧＲ率が実現される一方、高圧ループ１５側で分担しなければならない排気ガス９の再循環量が高圧ループ１５の単独使用の場合よりも少なくて済み、可変ノズル式のターボチャージャ２で無理な排気ガス９の絞り込みを行わなくても、高圧ループ１５側で分担すべき量の排気ガス再循環が比較的容易に実現される結果、ポンピングロスの増加による大幅な燃費の悪化が未然に回避されることになる。
【００４３】
ここで、高いＥＧＲ率で排気ガス９を再循環するのに低圧ループ１４が今まで採用されてこなかったのは、走行中に運転者によりアクセルが踏み込まれて加速状態に入った場合に、λ（空気過剰率）が急激に低下して黒煙が発生し易かったからであるが、本形態例においては、加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率で低圧ループ１４によりベースとなる排気ガス再循環を実施しているにすぎないので、加速時に高圧ループ１５側の排気ガス９の再循環量を即時低減することで黒煙の発生が未然に回避されることになる。
【００４４】
即ち、低圧ループ１４においては、ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａの入口へ排気ガス９が戻されるが、ここからコンプレッサ２ａ、インタークーラ６、吸気マニホールド７を経てディーゼルエンジン１に到るまでの経路が長く、この長い経路に排気ガス９の混合した吸気４が存在することになるため、加速時にアクセルの踏み込みに即応して燃料噴射量が増加した場合に、低圧ループ１４のＥＧＲバルブ１９を直ちに閉じても、前記長い経路中の排気ガス９混じりの吸気４が全て使い切られるまでλ低下状態が持続して黒煙が発生し易いという欠点がある。
【００４５】
これに対し、高圧ループ１５においては、吸気マニホールド７の入口付近に排気ガス９が戻されるので、排気ガス９の混合した吸気４は吸気マニホールド７内にしか存在せず、加速時に燃料噴射量が増加しても、高圧ループ１５のＥＧＲバルブ２１を閉じれば、吸気マニホールド７内の排気ガス９混じりの吸気４が程無く使い切られてλが早期に回復するので、加速時における黒煙の発生を回避し易いという利点がある。
【００４６】
依って、本形態例のＥＧＲ装置のように、加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率で低圧ループ１４によりベースとなる排気ガス再循環を実施し、高圧ループ１５では不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施するようにすれば、加速時に高圧ループ１５側の排気ガス９の再循環量を即時低減することでλを早期に回復させることが可能となり、黒煙の発生を未然に回避することが可能となる。
【００４７】
図２は前記制御装置２３による加速時の制御の一例を示したタイムチャートであり、上段から順に、アクセル開度、エンジン回転数（Ｎｅ）、ＥＧＲ率（低圧ループ，高圧ループ，両ループのトータル）、エンジンへの燃料噴射量（ｑ）、λ（空気過剰率）を夫々示しており、ここで例示しているケースでは、アクセルを急激に深く踏み込んだ急加速のケースを示している。
【００４８】
即ち、運転者によりＴ0の時点からアクセルが急激に深く踏み込まれると、その踏み込みに追従して燃料噴射量が上昇し、程無くエンジン回転数も急速に上昇してくるが、この際に、制御装置２３において、単位時間当りのアクセル開度の大幅な変化量から急加速が認識され、高圧ループ１５のＥＧＲバルブ２１が一気に全閉とされて高圧ループ１５側による排気ガス再循環が一時的にカットされ、その後に徐々にＥＧＲバルブ２１が開けられて排気ガス再循環が少しずつ再開されるように制御が成され、低圧ループ１４側のＥＧＲバルブ１９は必要に応じて開度が多少絞り込まれるように制御が成される。
【００４９】
この結果、仮に高圧ループ１５のＥＧＲバルブ２１を閉じなければ、図中の最下段におけるλの変化が鎖線の曲線で示す如く大きく落ち込むはずであるが、その加速に必要な燃料噴射量の増加分が、主として高圧ループ１５の排気ガス再循環のカット分によるトータルのＥＧＲ率の急速低下により相殺されるので、λをそれほど落ち込ませずに早期に回復させることが可能となり、しかも、その落ち込みは黒煙を生じない範囲にとどまることになる（低圧ループ１４側が加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率となっているため）。
【００５０】
尚、この図２に例示しているタイムチャートは急加速の場合であるが、もう少し浅くアクセルが踏み込まれた緩加速の場合にあっては、高圧ループ１５のＥＧＲバルブ２１を全閉にまで絞り込まずに適当な中間開度まで絞り込むだけにとどめるケースも有り得ることは勿論である。
【００５１】
また、特に本形態例においては、排気管１１の途中に介装されてパティキュレートフィルタ１２を収容するフィルタケース１３を二重殻構造とし且つ該フィルタケース１３からターボチャージャ２のタービンに到る排気管１１を二重管構造として、これらフィルタケース１３及び排気管１１の外層部分に形成したリターン流路１６，１７と、該リターン流路１６，１７のタービン２ｂに近い最上流部とコンプレッサ２ａの入口との間を接続する比較的短いＥＧＲパイプ１８とにより低圧ループ１４を構成するようにしているので、パティキュレートフィルタ１２を経た排気ガス９の一部がリターン流路１６に折り返され、フィルタケース１３及び排気管１１の外層部分を流れてリターン流路１７の最上流部からＥＧＲパイプ１８を介しコンプレッサ２ａの入口に再循環されることになる。
【００５２】
ここに再循環される排気ガス９は、もともと排気管１１途中のパティキュレートフィルタ１２を経た時点で低温低圧化しており、しかも、大きな表面積で外気に晒されたフィルタケース１３及び排気管１１の外層部分を流れる間に放熱により冷却されているので、ここから更にインタークーラ６に送られて空冷されることで排気ガス９の温度が十分に下がり、ＥＧＲクーラ等を用いて排気ガス９を水冷する必要がなくなって、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化が未然に回避されることになる。
【００５３】
更に、コンプレッサ２ａの入口に再循環される排気ガス９は、パティキュレートフィルタ１２を経て除塵された大気よりクリーンなものとなっているので、排気ガス９中の煤等によりコンプレッサ２ａ下流のインタークーラ６内が汚れてしまう心配がなく、しかも、吸気系の中で最も低圧となるコンプレッサ２ａの入口に排気ガス９を再循環するようにしているので、排気側と吸気側との差圧が十分に確保されて良好に排気ガス９が再循環されることになる。
【００５４】
この際、パティキュレートフィルタ１２の後方からコンプレッサ２ａの入口まで戻される排気ガス９は、その大半の行程をフィルタケース１３及び排気管１１の外層部分を成すリターン流路１６，１７により戻されるので、該リターン流路１６，１７のタービン２ｂに近い最上流部とターボチャージャ２のコンプレッサ２ａの入口との間を短いＥＧＲパイプ１８で接続するだけで済み、全体構造がコンパクトなものとなってＥＧＲパイプ１８のレイアウトにも苦慮しなくて済む。
【００５５】
他方、パティキュレートフィルタ１２側からすれば、リターン流路１６を流れる排気ガス９により外周部が断熱保温されて外気に熱を奪われ難くなり、寧ろ排気ガス９側から熱を受けて温度の上がり難い外周部が昇温されることになるので、パティキュレートフィルタ１２全体が効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼が促進され、パティキュレートの燃え残りが少ない確実な再生が行われることになる。
【００５６】
従って、上記形態例によれば、低圧ループ１４により加速時に黒煙を生じない程度に抑えたＥＧＲ率でベースとなる排気ガス再循環を実施し、高圧ループ１５では不足ＥＧＲ率分を補足するべく追加の排気ガス再循環を実施するようにしたことにより、大幅な燃費の悪化を招くことなく高いＥＧＲ率を実現して良好なＮＯx低減効果を得ることができ、しかも、加速時にアクセルの踏み込みに即応して燃料噴射量が増加しても、主として高圧ループ１５側の排気ガス９の再循環量を即時低減することでλを早期に回復させて黒煙の発生を未然に回避することができる。
【００５７】
更に、低圧ループ１４を構成するにあたり、ＥＧＲクーラ等を用いて排気ガス９を水冷しなくても済むので、水冷系統の複雑化やラジエータ及びファンの大型化を未然に回避することができ、しかも、長尺なＥＧＲパイプも不要としてコンパクトな低圧ループ１４を実現することができる。
【００５８】
また、パティキュレートフィルタ１２を経た排気ガス９をリターン流路１６に流すことにより、パティキュレートフィルタ１２の外周部を断熱保温し且つ積極的に昇温することができるので、パティキュレートフィルタ１２全体を効率良く高温化して捕集済みパティキュレートの燃焼を促進することができ、より迅速で燃え残りの少ないパティキュレートフィルタ１２の確実な再生を図ることができる。
【００５９】
更に、本形態例においては、応答性の高い圧力センサ２６，２７や温度センサ２８，２９により低圧ループ１４及び高圧ループ１５における排気ガス９の再循環量を検出するようにしているので、その再循環量の特定が瞬時に行われて良好なフィードバック制御が実現されることになり、しかも、エアフローメータを用いた場合のように渦の影響で検出が不正確になる心配がないので、排気流量の急変により渦が生じ易い加速時であっても正確な排気ガス９の再循環量を検出することができる。
【００６０】
また、低圧ループ１４の排気ガス９の取り込み口の直後に、排気ガス９の流れを堰き止める排気絞り手段として絞り弁３０を付設しているので、アイドリング時や極軽負荷時等における吸気側と排気側との圧力差が不足している条件下にあっても、絞り弁３０で排気ガス９の流れを堰き止めて吸気側と排気側との圧力差を確実に確保することができるので、低圧ループ１４への円滑な排気ガス９の再循環を促すことができる。
【００６１】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、低圧ループの構成は図示例に限定されないこと、また、再循環量調整手段は排気ガスの再循環量を絞り込み得る機構であれば必ずしもバルブ形式に限定されるものではなく、排気絞り手段も同様にバルブ形式に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置による加速時の制御の一例を示したタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
２  ターボチャージャ
２ａ  コンプレッサ
２ｂ  タービン
４  吸気
５  吸気管
７  吸気マニホールド
９  排気ガス
１０  排気マニホールド
１１  排気管
１１ａ  内管
１１ｂ  外管
１２  パティキュレートフィルタ
１３  フィルタケース
１３ａ  インナシェル
１３ｂ  アウタシェル
１４  低圧ループ
１５  高圧ループ
１６  リターン流路
１７  リターン流路
１８  ＥＧＲパイプ
１９  ＥＧＲバルブ（再循環量調整手段）
２０  ＥＧＲパイプ
２１  ＥＧＲバルブ（再循環量調整手段）
２３  制御装置
２４  アクセルセンサ
２６  圧力センサ
２６ａ  検出信号
２７  圧力センサ
２７ａ  検出信号
２８  温度センサ
２８ａ  検出信号
２９  温度センサ
２９ａ  検出信号
３０  絞り弁（排気絞り手段）
【図１】
2006336547.tif 000003
【図２】
2006336547.tif 000004