(57)【要約】【課題】  燃費の悪化を抑えることと、排気通路内を排気絞り弁で絞って多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すこととを両立できる低圧ＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】  ＤＰＦ２の出口側サイドケース７の出口部に裾広がりハウジング８を接続する。裾広がりハウジング８は、通路面積の拡大途中に、ＥＧＲガス取入口５ａが設けられる。「出口側サイドケース７（通路面積が減る領域）」と「裾広がりハウジング８（通路面積が増える領域）」により「ラバール管」が構成されて、裾広がりハウジング８における排気ガスの流速が速められ、結果的にＥＧＲガス取入口５ａから多量のＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ流路５へ導くことができる。また、裾広がりハウジング８で拡径された部位を排気絞り弁６で絞っても、絞られた状態の排気通路３の有効通路面積を大きく確保することができ、排気不良の発生を防いで燃費の悪化を回避できる。【選択図】  図１
2011026964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスに含まれる排気微粒子の捕集を行なうパティキュレートフィルタ（２）の排気下流側における低排気圧範囲の排気通路（３）の途中と、低吸気負圧発生範囲の吸気通路（４）の途中とを接続し、低排気圧範囲の排気ガスをＥＧＲガスとして低吸気負圧発生範囲の前記吸気通路（４）へ戻す低圧ＥＧＲ流路（５）と、
前記排気通路（３）に対する前記低圧ＥＧＲ流路（５）の接続部であるＥＧＲガス取入口（５ａ）よりも排気下流側の前記排気通路（３）の開度を調整する排気絞り弁（６）と、を備える低圧ＥＧＲ装置（１）において、
前記パティキュレートフィルタ（２）は、その排気出口側に、前記パティキュレートフィルタ（２）の排気出口端部の通路面積を排気下流側に向けて絞る出口側サイドケース（７）を備え、
前記低圧ＥＧＲ装置（１）は、前記出口側サイドケース（７）により絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大する裾広がりハウジング（８）を備え、
前記ＥＧＲガス取入口（５ａ）は、前記裾広がりハウジング（８）における通路面積の拡大途中に開口して設けられることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の低圧ＥＧＲ装置（１）において、
前記排気絞り弁（６）は、前記ＥＧＲガス取入口（５ａ）を開閉可能なフラップ弁（３４）であり、
このフラップ弁（３４）の回動軸（３４ａ）は、前記ＥＧＲガス取入口（５ａ）の排気下流側に配置され、
さらに、前記フラップ弁（３４）の回動範囲は、９０°未満の鋭角範囲に設けられて、前記フラップ弁（３４）が前記裾広がりハウジング（８）内を最大に絞った時に、前記ＥＧＲガス取入口（５ａ）の開口縁が存在する前記裾広がりハウジング（８）の壁面と前記フラップ弁（３４）とでＶ字形状を成すことを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の低圧ＥＧＲ装置（１）において、
前記排気絞り弁（６）が前記ＥＧＲガス取入口（５ａ）を最大に開口して、前記裾広がりハウジング（８）内を最大に絞った時に、
前記排気絞り弁（６）により開度調整される前記排気通路（３）の開口面積は、前記出口側サイドケース（７）における最小絞り面積以上であることを特徴とする低圧ＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略）の排気下流側における低排気圧範囲（排気圧の低い範囲）の排気ガスをＥＧＲガスとして、低吸気負圧発生範囲（吸気負圧の低い範囲）へ戻す低圧ＥＧＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術を、図９〜図１１を参照して説明する。なお、符号は後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物に同一符号を付すものである。
〔従来技術〕
エンジン（燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関）１０の排気ガス中におけるＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑える技術として、高圧ＥＧＲ装置２１が知られている。この高圧ＥＧＲ装置２１の概略を図９を参照して説明する。
高圧ＥＧＲ装置２１は、従来より一般的にＥＧＲ装置と呼ばれているものであり、排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてスロットルバルブ１４の吸気下流側（高負圧発生範囲）に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるＥＧＲガスを混入させて、エンジン燃焼室の燃焼温度を抑え、効果的にＮＯｘの発生を抑える技術である。
【０００３】
なお、高圧ＥＧＲ装置２１においてＥＧＲガスを吸気側へ戻す高圧ＥＧＲ流路２２には、高圧ＥＧＲ流路２２の開度調整を行なう高圧ＥＧＲ調整弁２３が設けられており、この高圧ＥＧＲ調整弁２３は、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数、エンジン負荷など）に応じたＥＧＲ量（単位時間あたりの排気ガス還流量）が得られるようにＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）により開度制御される。
【０００４】
一方、エンジン１０には、ＮＯｘの発生をより少なくするための技術が常に要求されている。
近年では、ＮＯｘの発生をより少なくするための技術として、高圧ＥＧＲ装置２１とは別に、低圧ＥＧＲ装置１を搭載する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この低圧ＥＧＲ装置１の概略を図１０を参照して説明する。
低圧ＥＧＲ装置１は、ＤＰＦ２の排気下流側における低排気圧範囲（排気通路３において排気圧が低い範囲）の排気ガスの一部を、スロットルバルブ１４の吸気上流側における低吸気負圧発生範囲（吸気通路４において吸気負圧の発生が弱い範囲）に戻すことで、高圧ＥＧＲ装置２１に比較して少量のＥＧＲガスをエンジン１０に戻すことを目的とした装置である。
【０００５】
なお、図１０の低圧ＥＧＲ装置１は、ターボチャージャを搭載する車両に搭載されて、ＤＰＦ２を通過したＥＧＲガスを、コンプレッサ１２の吸気上流側に戻す装置であり、低排気圧範囲の排気ガスが低吸気負圧発生範囲に戻されることで、少量のＥＧＲガスをエンジン１０に戻すことが可能になる。
このようにして、高圧ＥＧＲ装置２１では実現困難であった、例えばエンジン負荷の大きい運転領域など、低濃度のＥＧＲガスが求められる運転領域において、低圧ＥＧＲ装置１を用いることでＮＯｘを抑えることが可能になる。
【０００６】
ここで、低圧ＥＧＲ装置１においてＥＧＲガスを吸気側へ戻す低圧ＥＧＲ流路５は、ＤＰＦ２の排気下流側に接続される排気管と、スロットルバルブ１４の吸気上流側の吸気管（図１０では、コンプレッサ１２の吸気上流側の吸気管）とを接続するものである。そして、この低圧ＥＧＲ流路５には、低圧ＥＧＲ流路５の開度調整を行なう低圧ＥＧＲ調整弁３１が設けられており、この低圧ＥＧＲ調整弁３１も、上述した高圧ＥＧＲ調整弁２３と同様、エンジン１０の運転状態（エンジン回転数、エンジン負荷など）に応じたＥＧＲ量が得られるように、ＥＣＵにより開度制御される。
【０００７】
〔従来技術の問題点〕
低圧ＥＧＲ装置１は、上述したように、低圧ＥＧＲ流路５によって、ＤＰＦ２の排気下流側における低排気圧範囲の排気ガスの一部を、吸気通路４における低吸気負圧発生範囲に戻すものである。
このため、低圧ＥＧＲ装置１は、少量のＥＧＲガスをエンジン１０に戻すことを得意とする反面、低圧ＥＧＲ装置１を用いて多量のＥＧＲガスをエンジン１０に戻すことを苦手とする。即ち、低圧ＥＧＲ装置１を用いて多量のＥＧＲガスをエンジン１０に戻すことが要求されるエンジン１０の運転領域が存在しても、その要求に対応することが困難であった。
【０００８】
そこで、図１０に示すように、ＥＧＲガス取入口５ａ（排気通路３に対する低圧ＥＧＲ流路５の接続部）の排気下流側の排気管にバタフライ弁を用いた排気絞り弁６を設け、排気絞り弁６によって排気通路３内を閉じる方向に開度制御することで、低圧ＥＧＲ装置１におけるＥＧＲ量の増加を図ることが考えられる（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかるに、排気管を排気絞り弁６で絞ることで低圧ＥＧＲ装置１におけるＥＧＲガス量を増加させる技術には、次の問題点があった。
ＤＰＦ２の排気下流の排気管を絞ることで排気ガスの排出不足（排気不良）が生じて、燃費の悪化を招いてしまう。即ち、排気絞り弁６が配置される排気管の径は、ＤＰＦ２を収容するフィルタケースの出口部（出口側サイドケース７の最小絞り径）と略同径（通常の排気管の径）であるため、排気絞り弁６を絞ると排気ガスが排出され難くなり、燃費が悪化する不具合があった。
【００１０】
理解補助のために上記の不具合を、具体的な数値を用いて説明する。
実験車両における運転状態が、図５の「ポイントＰ」に示す場合で、エンジン負荷トルクが「７ｋｇ／ｍ」、エンジン回転数が「１７００ｒｐｍ」の運転状態の時に、ＮＯｘ低減のために低圧ＥＧＲ装置１に求められる目標のＥＧＲガス量が、図１１に示すように「イメージ値６」であった場合、
（ｉ）排気絞り弁６を設けない場合では、排気側と吸気側の差圧が小さいために、ＮＯｘ低減のための目標のＥＧＲガス量に対して約４割程度しか確保できなかった（図１１のグラフＡ参照）。
この時の燃料消費を「イメージ値１」とする（図１１のグラフＢ参照）。
【００１１】
（ｉｉ）排気絞り弁６を設ける場合では、排気管を約５〜６割程度絞って排気側の内圧を高めたことで、ＮＯｘ低減のための目標のＥＧＲガス量を確保することができた（図１１のグラフＣ参照）。
しかるに、この時は、排気絞り弁６が無い場合（図１１のグラフＢ参照）に比較して、燃料消費量が約２割程度悪化してしまった（図１１のグラフＤ参照）。
【００１２】
上記の問題点を解決するべく、排気絞り弁６が配置される排気管を太く設け、排気絞り弁６が排気管の通路面積を約半分に絞るように設けることが考えられる。
しかしながら、ＥＧＲガス取入口５ａは、排気抵抗の増加を抑えるように排気管の側壁において開口するものであり、低圧ＥＧＲ流路５は排気管に対して略垂直方向に接続配置されるため、低圧ＥＧＲ流路５は排気管に対して曲がり抵抗が大きい。また、排気管を単に太く拡径しただけでは、排気ガスの流速が遅くなってしまう。このため、排気絞り弁６によって太い排気管を絞っても、思うようにＥＧＲガスが低圧ＥＧＲ流路５へ流れず、目標のＥＧＲガス量を確保することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭５９−１１９０５４号公報
【特許文献２】特開２００８−１０６６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費の悪化を抑えることと、排気通路内を排気絞り弁で絞って多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すこととを両立できる低圧ＥＧＲ装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
［請求項１の手段］
上記の目的を達成するために、請求項１の低圧ＥＧＲ装置は以下の手段を採用する。
低圧ＥＧＲ装置は、ＤＰＦの排気下流側の低排気圧範囲の排気通路の途中と、低吸気負圧発生範囲の吸気通路の途中とを接続し、低排気圧範囲の排気ガスをＥＧＲガスとして低吸気負圧発生範囲の吸気通路へ戻す低圧ＥＧＲ流路を備える。
また、低圧ＥＧＲ装置は、ＥＧＲガス取入口よりも排気下流側の排気通路の開度を調整する排気絞り弁を備える。
【００１６】
ＤＰＦは、その排気出口側に、ＤＰＦの排気出口端部の通路面積を排気下流側に向けて絞る出口側サイドケースを備える。
一方、低圧ＥＧＲ装置は、出口側サイドケースにより絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大する裾広がりハウジングを備える。
そして、ＥＧＲガス取入口は、裾広がりハウジングにおける通路面積の拡大途中に開口して設けられる。
【００１７】
これにより、「出口側サイドケース（通路面積が減る領域）」と「裾広がりハウジング（通路面積が増える領域）」により、「ラバール管」の作用が得られる。
ここで、ラバール管の作用を説明する。ラバール管は、超音速を作るための装置として知られるものであり、「通路面積が減る領域」と「通路面積が増える領域」とからなり、「通路面積が減る領域」では通路面積の減少に伴う流体圧縮によって流速が増し、「通路面積が増える領域」では拡径による負圧化によって流速が増すものである。
このため、「出口側サイドケース」に「裾広がりハウジング」を組み合わせることで、「裾広がりハウジング」の内部が負圧化して、排気ガスの流速が速められる。その結果、裾広がりハウジングの通路面積の拡大途中に開口するＥＧＲガス取入口から多量のＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ流路へ導くことができ、低圧ＥＧＲ装置によって多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すことができる。
【００１８】
一方、「裾広がりハウジング」によりＥＧＲガス取入口の排気下流側が拡径されることにより、「裾広がりハウジング」によって拡径された排気通路を排気絞り弁で絞っても、絞り開口の面積（排気絞り弁によって絞られた排気通路の通路面積）を大きく確保することができる。このため、排気絞り弁によって排気通路を絞った状態でも、排気ガスの排出不良を回避することができ、燃費の悪化を防ぐことができる。
即ち、請求項１の低圧ＥＧＲ装置は、燃費の悪化を抑えて、多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すことができる。
【００１９】
［請求項２の手段］
請求項２の低圧ＥＧＲ装置における排気絞り弁は、ＥＧＲガス取入口を開閉可能なフラップ弁で設けられる。そして、フラップ弁の回動軸は、ＥＧＲガス取入口の排気下流側に配置される。
これにより、フラップ弁の開度が小さい範囲（フラップ弁がＥＧＲガス取入口を少量開く範囲）であっても、ＥＧＲガス取入口の下流側からフラップ弁がＥＧＲガス取入口に被さるため、フラップ弁で捉えられた排気ガスが効率的にＥＧＲガス取入口へ取り込まれる。このため、フラップ弁の開度が小さい状態でも、ＥＧＲガスを効率的に吸気側へ戻すことができる。
【００２０】
さらに、請求項２の低圧ＥＧＲ装置は、フラップ弁の回動範囲が９０°未満の鋭角範囲に設けられて、フラップ弁が裾広がりハウジング内の排気通路を最大に絞った時に、ＥＧＲガス取入口の開口縁が存在する「裾広がりハウジングの壁面」と「フラップ弁」とでＶ字形状を成すものである。
このため、フラップ弁の開度が最大の時（排気通路内を最大に絞った時）でも、フラップ弁で捉えられた排気ガスを効率的にＥＧＲガス取入口へ取り込むことができ、多くのＥＧＲガスを効率的に吸気側へ戻すことができる。
即ち、請求項２の低圧ＥＧＲ装置は、フラップ弁によって多くのＥＧＲガスを効率的に吸気側へ戻すことができる。
【００２１】
［請求項３の手段］
請求項３の低圧ＥＧＲ装置は、排気絞り弁が排気通路を最大に絞った時に、排気絞り弁によって絞られた排気通路の有効通路面積が、出口側サイドケースにおける最小絞り面積（出口側サイドケースの出口部分の開口面積）と同じか、それ以上に設けられる。
これにより、排気絞り弁が裾広がりハウジング内を最大に絞った時であっても、確実に排気ガスの排出不良を回避することができ、燃費の悪化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エンジンの吸排気システムの概略説明図である（実施例１）。
【図２】低圧ＥＧＲ装置の要部概略図である（実施例１）。
【図３】フラップ弁の概略側面図および概略正面図である（実施例１）。
【図４】裾広がりハウジングを排気下流側から見た図である（実施例１）。
【図５】高圧／低圧ＥＧＲ量制御プログラムの説明図である（実施例１）。
【図６】低圧ＥＧＲ調整弁の回転角度と排気絞り弁の開度に応じたＥＧＲ量（Ｑ）を示すグラフである（実施例１）。
【図７】低圧ＥＧＲ装置の要部概略図である（実施例２）。
【図８】低圧ＥＧＲ装置の要部概略図である（実施例３）。
【図９】エンジンの吸排気システムの概略説明図である（従来例１）。
【図１０】エンジンの吸排気システムの概略説明図である（従来例２）。
【図１１】排気絞り弁の有無における燃料消費とＥＧＲ量との比較グラフである（従来例２）。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図８を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
低圧ＥＧＲ装置１は、排気ガスに含まれる排気微粒子の捕集を行なうＤＰＦ２の排気下流側における低排気圧範囲の排気通路３の途中と、低吸気負圧発生範囲の吸気通路４の途中とを接続し、低排気圧範囲の排気ガスをＥＧＲガスとして低吸気負圧発生範囲の吸気通路４へ戻す低圧ＥＧＲ流路５を備える。
低圧ＥＧＲ装置１は、排気通路３に対する低圧ＥＧＲ流路５の接続部であるＥＧＲガス取入口５ａよりも排気下流側の排気通路３の開度を調整する排気絞り弁６を備える。
【００２４】
ＤＰＦ２は、その排気出口側に、ＤＰＦ２の排気出口端部の通路面積を排気下流側に向けて絞る出口側サイドケース７を備える。
低圧ＥＧＲ装置１は、出口側サイドケース７により絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大する裾広がりハウジング８を備える。
そして、低圧ＥＧＲ流路５におけるＥＧＲガス取入口５ａは、裾広がりハウジング８における通路面積の拡大途中に開口して設けられる。
【実施例１】
【００２５】
次に、低圧ＥＧＲ装置１の具体的な一例を、図１〜図６を参照して説明する。なお、本実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
〔エンジン吸排気システムの概略説明〕
先ず、図１を参照してエンジン１０の吸排気システムを説明する。
この実施例に示すエンジン１０は、車両駆動用のディーゼルエンジンであり、吸気を気筒に導く吸気通路４と、気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路３とを備える。
【００２６】
吸気通路４は、吸気管、インテークマニホールドおよび吸気ポートの各内部通路（吸気取入口から気筒内に至る通路）によって構成される。
吸気管は、外気の取入口からインテークマニホールドまで吸気通路４を形成する通路部材であり、その吸気管には、エンジン１０に吸い込まれる吸気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ１１、吸気量を測定する吸気センサ、ターボチャージャのコンプレッサ１２（吸気羽根車）、このコンプレッサ１２によって圧縮されて高圧になり温度上昇した吸気を強制冷却するインタークーラ１３、気筒内に吸引される吸気量の調整を行なうスロットルバルブ１４などが設けられている。
インテークマニホールドは、吸気管から供給される吸気をエンジン１０の各気筒内に分配する分配管であり、その内部には流量センサの精度に悪影響を与える吸気脈動や吸気干渉を防ぐためのサージタンク１５が設けられている。
吸気ポートは、エンジン１０のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、インテークマニホールドにより分配された吸気を気筒内に導く。
【００２７】
排気通路３は、排気ポート、エキゾーストマニホールドおよび排気管の各内部通路（気筒内から排気出口に至る通路）によって構成される。
排気ポートは、吸気ポートと同様、エンジン１０のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、気筒内で発生した排気ガスをエキゾーストマニホールドへ導く。
エキゾーストマニホールドは、各排気ポートから排出される排気ガスの集合管であり、エキゾーストマニホールドの排気出口と排気管との接合部には、ターボチャージャの排気タービン１６（排気羽根車）が配置されている。
排気管は、排気タービン１６を通過した排気ガスを大気に向けて放出する通路部材であり、その排気管には、排気ガス中に含まれるパティキュレート（排気微粒子）を捕集するＤＰＦ２、このＤＰＦ２の排気上流および排気下流の排気温度を検出する排気温度センサ１７、ＤＰＦ２の排気上流および排気下流の圧力差を検出する差圧センサ等が設けられている。
【００２８】
上述した吸気ポートおよび排気ポートが形成されるシリンダヘッドには、各気筒毎に、吸気ポートの出口端（吸気ポートと気筒内との境界部）を開閉する吸気バルブと、排気ポートの入口端（気筒内と排気ポートとの境界部）を開閉する排気バルブとが設けられている。
エンジン１０の各気筒は、吸入、圧縮、爆発、排気の各行程を順次繰り返すものである。そして、吸気の開始時（ピストンの下降に伴う気筒内容積の増加時）に吸気バルブが開かれ、吸気の終了時（ピストンの下降終了に伴う気筒内容積の増加終了時）に吸気バルブが閉じられる。このエンジン１０の吸気作動により、吸気通路４には外気取入口からエンジン１０の気筒内に向かう吸気の流れが生じる。
同様に、排気の開始時（ピストンの上昇に伴う気筒内容積の減少時）に排気バルブが開かれ、排気の終了時（ピストンの上昇終了に伴う気筒内容積の減少終了時）に排気バルブが閉じられる。このエンジン１０の排気作動により、排気通路３にはエンジン１０の気筒内から排気出口（大気放出部）に向かう排気ガスの流れが生じる。
【００２９】
ここで、図１に示すエンジン１０の吸排気システムには、高圧ＥＧＲ装置２１と、本発明が適用される低圧ＥＧＲ装置１とが設けられている。
高圧ＥＧＲ装置２１は、高排気圧範囲（ＤＰＦ２の排気上流側で、高い排気圧が発生する範囲）の排気通路３の内部と、高吸気負圧発生範囲（スロットルバルブ１４の吸気下流側で、高い吸気負圧が発生する範囲）の吸気通路４の内部とを接続して、多量のＥＧＲガスをエンジン１０へ戻すことを得意とする排気ガス再循環装置であり、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路４の吸気下流側に戻す高圧ＥＧＲ流路２２を備えている。具体的に、この実施例の高圧ＥＧＲ流路２２は、排気通路３側がエキゾーストマニホールドに接続され、吸気通路４側がインテークマニホールドのサージタンク１５に接続されるものである。
【００３０】
高圧ＥＧＲ流路２２の途中には、高圧ＥＧＲ流路２２の開度を調整することでＥＧＲガスの流量調整を行なう高圧ＥＧＲ調整弁２３と、吸気側に戻されるＥＧＲガスの冷却を行なう高圧ＥＧＲクーラ２４と、吸気側に戻されるＥＧＲガスを高圧ＥＧＲクーラ２４から迂回させる高圧クーラバイパス２５と、高圧ＥＧＲクーラ２４と高圧クーラバイパス２５の切り替えを行なう高圧ＥＧＲクーラ切替弁２６とが設けられている。
なお、高圧ＥＧＲ調整弁２３、高圧ＥＧＲクーラ２４、高圧クーラバイパス２５および高圧ＥＧＲクーラ切替弁２６を、予め高圧ＥＧＲモジュールとして一体的に設けて車両に搭載することが望ましいが、限定されるものではない。
【００３１】
低圧ＥＧＲ装置１は、低排気圧範囲（ＤＰＦ２の排気下流側で、低い排気圧が発生する範囲）の排気通路３の内部と、低吸気負圧発生範囲（スロットルバルブ１４の吸気上流側で、低い吸気負圧が発生する範囲）の吸気通路４の内部とを接続して、少量のＥＧＲガスを高い精度でエンジン１０に戻すことを得意とする排気ガス再循環装置であり、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路４の吸気上流側に戻す低圧ＥＧＲ流路５を備えている。具体的に、この実施例の低圧ＥＧＲ流路５は、排気通路３側がＤＰＦ２より排気下流側に接続され、吸気通路４側がターボチャージャのコンプレッサ１２より吸気上流側の吸気管に接続されるものである。
なお、低圧ＥＧＲ流路５における具体的なＥＧＲガス取入口５ａ（排気通路３に対する低圧ＥＧＲ流路５の接続部）の接続部分については後述する。
【００３２】
低圧ＥＧＲ流路５の途中には、低圧ＥＧＲ流路５の開度を調整することでＥＧＲガスの流量調整を行なう低圧ＥＧＲ調整弁３１と、吸気側に戻されるＥＧＲガスの冷却を行なう低圧ＥＧＲクーラ３２とが設けられている。また、この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１には、排気絞り弁６が設けられるものであるが、この排気絞り弁６については後述する。
なお、低圧ＥＧＲ調整弁３１、排気絞り弁６、低圧ＥＧＲクーラ３２を、予め低圧ＥＧＲモジュールとして一体的に設けて車両に搭載することが望ましいが、限定されるものではない。
【００３３】
ここで、高圧ＥＧＲクーラ２４および低圧ＥＧＲクーラ３２は、エンジン１０を循環冷却するエンジン冷却水と、高温のＥＧＲガスとの熱交換を行なって高温のＥＧＲガスを冷却する水冷式ガス冷却器であり、エンジン冷却水とＥＧＲガスとの熱交換を行なう熱交換器を備えるものである。
【００３４】
〔実施例１の背景技術〕  
低圧ＥＧＲ装置１は、低排気圧範囲のＥＧＲガスを、低吸気負圧発生範囲に戻すものであるため、少量のＥＧＲガスを高い精度でエンジン１０に戻すことを得意とする。しかるに、低圧ＥＧＲ装置１を用いて多量のＥＧＲガスをエンジン１０へ戻したい運転領域が存在しても、低圧ＥＧＲ装置１では多量のＥＧＲガスをエンジン１０へ戻すことが困難である。
【００３５】
そこで、この実施例の低圧ＥＧＲ装置１は、ＥＧＲガス取入口５ａより排気通路３の排気下流側に、ＥＧＲガス取入口５ａの排気圧を高めるための排気絞り弁６を設けている。この排気絞り弁６は、排気通路３を閉じる方向（排気圧が高まる方向）に開度制御することで、ＥＧＲガス取入口５ａに高い排気圧を発生させて、低圧ＥＧＲ装置１におけるＥＧＲ量の増加を図るものである。
【００３６】
しかし、図１０に示す従来技術において、ＤＰＦ２の排気下流の排気管を排気絞り弁６で絞ると、排気ガスの排出不良が生じて燃費の悪化を招いてしまう。具体的に、排気絞り弁６が設けられる排気管の径は、ＤＰＦ２を収容するフィルタケースの出口部（出口側サイドケース７の最小絞り径）と略同径であるため、排気絞り弁６を絞ることで排気ガスの排出不良が生じる結果を招き、燃費が悪化する不具合があった。
また、排気絞り弁６が配置される排気管を太く設けても、排気管に対して低圧ＥＧＲ流路５が略垂直方向に接続配置される構造であるため、排気管に対する低圧ＥＧＲ流路５の曲がり抵抗が大きい。また、排気管を単に太く拡径しただけでは、排気ガスの流速が遅くなってしまう。このため、太い排気管を排気絞り弁６で絞っても、思うようにＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ流路５へ流すことができない。
【００３７】
〔実施例１の特徴技術〕  
そこで、この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１は、上記の不具合を解決するために、以下に示す技術を採用している。この解決技術を、図１〜図４を参照して説明する。
○低圧ＥＧＲ装置１は、ＤＰＦ２の排気下流側における低排気圧範囲の排気通路３の途中と、低吸気負圧発生範囲の吸気通路４の途中とを接続し、低排気圧範囲の排気ガスをＥＧＲガスとして低吸気負圧発生範囲の吸気通路４へ戻す低圧ＥＧＲ流路５を備える。
○低圧ＥＧＲ装置１は、ＥＧＲガス取入口５ａよりも排気下流側の排気通路３の開度を調整する排気絞り弁６を備える。
【００３８】
○ＤＰＦ２は、フィルタケースに収容された状態で排気管の途中に接続される。フィルタケースは、ＤＰＦ２の外周を収容する円筒形状を呈した大径筒ケース（図示しない）と、排気入口側において排気管径を大径筒ケースの径へ拡径する入口側サイドケース３３と、排気出口側において大径筒ケースの径を排気管径へ縮径する出口側サイドケース７とをボルト等の結合手段によって一体化したものである。
○低圧ＥＧＲ装置１は、出口側サイドケース７により絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大する裾広がりハウジング８を備える。これにより、「出口側サイドケース７（通路面積が減る領域）」と「裾広がりハウジング８（通路面積が増える領域）」により、「ラバール管」が構成される。
○そして、ＥＧＲガス取入口５ａは、裾広がりハウジング８における通路面積の拡大途中に開口して設けられる。
【００３９】
上記の特徴技術を具体的に説明する。
裾広がりハウジング８は、出口側サイドケース７の排気出口部にボルト等により結合されて、出口側サイドケース７により絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大する排気通路３の一部を成すものであり、鉄やアルミニウム等の耐熱性に優れた耐熱性材料によって設けられている。
裾広がりハウジング８の排気入口部（出口側サイドケース７との接続部）の形状は、出口側サイドケース７の出口形状に合わせた丸形状（丸スロート）に設けられる。一方、裾広がりハウジング８の排気出口部（排気下流側の排気管との接続部）の形状は、限定されるものではなく、図４（ａ）に示すように矩形（例えば長方形）であっても良いし、図４（ｂ）に示すように丸型であっても良い。
【００４０】
排気絞り弁６は、ＥＧＲガス取入口５ａを開閉可能なフラップ弁３４を用いて設けられている。
フラップ弁３４は、耐熱性に優れた耐熱性材料によって設けられるものであり、図３に示すように、板状部材の端側に回動軸３４ａを備える板状ドアによって設けられている。なお、フラップ弁３４を成す板状部材の一方の面（ＥＧＲガス取入口５ａを閉塞する側の面）には、ＥＧＲガス取入口５ａを閉じた時のシール性を高めるためのシール面３４ｂが設けられている。
フラップ弁３４の回動軸３４ａは、ＥＧＲガス取入口５ａの排気下流側に配置される。そして、このフラップ弁３４の回動範囲は、９０°未満の鋭角範囲に設けられて、フラップ弁３４が裾広がりハウジング８内の排気通路３を最大に絞った時に、ＥＧＲガス取入口５ａの開口縁が裾広がりハウジング８の壁面とフラップ弁３４とでＶ字形状を成すように設けられている。
【００４１】
フラップ弁３４は、電動モータ等よりなる電動アクチュエータ３５により駆動される。電動アクチュエータ３５は、排気熱の影響を抑えるために、排気通路３から離れた位置に配置されるものであり、電動アクチュエータ３５の回転出力は、ギヤ列やリンク機構等を用いた動力伝達機構３６により伝達される。なお、図２、図３では、一例としてギヤ列により動力伝達する例を示しており、図３の符号３６ａは、フラップ弁３４の回動軸３４ａと一体に回転するギヤ列のファイナルギヤである。
【００４２】
排気絞り弁６の電動アクチュエータ３５（フラップ弁３４を駆動する電動アクチュエータ３５）は、低圧ＥＧＲ調整弁３１の電動アクチュエータ（電動モータ等）３７と共通であっても良いし、別体であっても良い。
この実施例では、排気絞り弁６の電動アクチュエータ３５と、低圧ＥＧＲ調整弁３１の電動アクチュエータ３７とが別体で、それぞれの開度を独立調整可能なものとして以下を説明する。
【００４３】
次に、ＥＣＵを説明する。
ＥＣＵは、高圧ＥＧＲ装置２１における高圧ＥＧＲ調整弁２３と高圧ＥＧＲクーラ切替弁２６、および低圧ＥＧＲ装置１における低圧ＥＧＲ調整弁３１と排気絞り弁６のそれぞれの開度（開閉切替を含む）を制御するものである。
ＥＣＵは、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータを搭載するエンジン制御用の電子制御装置である。
【００４４】
このＥＣＵは、記憶装置に格納された制御プログラムと、種々のセンサ信号（乗員の操作状態、エンジン１０の運転状態等のセンサ信号）とに基づいて、エンジン１０の運転制御（燃料噴射制御など）を行なうものであり、このＥＣＵの記憶装置には、高圧ＥＧＲ装置２１および低圧ＥＧＲ装置１の運転制御を行なうＥＧＲ制御プログラムが搭載されている。
このＥＧＲ制御プログラムは、エンジン１０の暖気状態（例えば、エンジン冷却水の温度）に基づいて高圧ＥＧＲクーラ切替弁２６の切り替えを行なう高圧ＥＧＲクーラ切替プログラムと、エンジン回転数とエンジン負荷（エンジントルク）に応じて高圧ＥＧＲ調整弁２３、低圧ＥＧＲ調整弁３１および排気絞り弁６の開度制御を行なう高圧／低圧ＥＧＲ量制御プログラムとを備えている。
【００４５】
高圧／低圧ＥＧＲ量制御プログラムの制御例を、図５を参照して説明する。
高圧／低圧ＥＧＲ量制御プログラムは、
（ｉ）図５に示す破線α以下における運転領域（エンジン回転数とエンジントルクの関係によるエンジン運転領域）の時に、低圧ＥＧＲ装置１を停止させ、高圧ＥＧＲ装置２１の高圧ＥＧＲ調整弁２３の開度制御のみによってＥＧＲ制御を行い（具体的には、低圧ＥＧＲ流路５を低圧ＥＧＲ調整弁３１によって閉塞させ、且つＥＧＲガス取入口５ａの排気下流の排気通路３を排気絞り弁６が全開に開く状態にし、高圧ＥＧＲ調整弁２３をエンジン回転数とエンジントルクの関係に応じた開度に制御する）、
（ｉｉ）図５に示す破線αと破線βの間の運転領域の時に、高圧ＥＧＲ装置２１の高圧ＥＧＲ調整弁２３の開度制御と、低圧ＥＧＲ装置１の低圧ＥＧＲ調整弁３１の開度制御の両方によってＥＧＲ制御を行い（具体的には、高圧ＥＧＲ調整弁２３をエンジン回転数とエンジントルクの関係に応じた開度に制御するとともに、低圧ＥＧＲ調整弁３１および排気絞り弁６をエンジン回転数とエンジントルクの関係に応じた開度に制御する）、
（ｉｉｉ）図５に示す破線β以上における運転領域の時に、高圧ＥＧＲ装置２１を停止させ、低圧ＥＧＲ装置１の低圧ＥＧＲ調整弁３１の開度制御のみによってＥＧＲ制御を行う（具体的には、高圧ＥＧＲ流路２２を高圧ＥＧＲ調整弁２３によって閉塞させ、低圧ＥＧＲ調整弁３１および排気絞り弁６をエンジン回転数とエンジントルクの関係に応じた開度に制御する）ものである。
【００４６】
上述したように、排気絞り弁６は、ＥＧＲガス取入口５ａの排気下流側の裾広がりハウジング８内の有効開口面積を変化させて、ＥＧＲガス取入口５ａの排気圧を高めて、低圧ＥＧＲ装置１によるＥＧＲ量を増やすものである。このため、低圧ＥＧＲ調整弁３１の開度調整によりＥＧＲ量の調整を行なうことができるとともに、排気絞り弁６の開度調整によってもＥＧＲ量の調整を行なうことができる。このことを、図６を参照して説明する。  
【００４７】
図６の実線Ｘ０は「排気絞り弁６が開度０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ１は「排気絞り弁６が開度１０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ２は「排気絞り弁６が開度２０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ３は「排気絞り弁６が開度３０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ４は「排気絞り弁６が開度４０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ５は「排気絞り弁６が開度５０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
図６の破線Ｘ６は「排気絞り弁６が開度６０％」における低圧ＥＧＲ調整弁３１の回転角とＥＧＲ量（Ｑ）との関係を示すものである。
【００４８】
そして、ＥＣＵは、運転状態に応じて算出された目標のＥＧＲガス量を算出し、そのＥＧＲガス量を得るための低圧ＥＧＲ調整弁３１の目標開度と、排気絞り弁６の目標開度とを決定し、その目標開度が得られるように、排気絞り弁６の電動アクチュエータ３５と、低圧ＥＧＲ調整弁３１の電動アクチュエータ３７とを独立制御するものである。
【００４９】
〔実施例１の効果〕
この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１は、上述したように、ＤＰＦ２の出口側サイドケース７の排気下流側に裾広がりハウジング８を設けて、裾広がりハウジング８における通路面積の拡大途中にＥＧＲガス取入口５ａを開口させている。
出口側サイドケース７（通路面積が減る領域）と裾広がりハウジング８（通路面積が増える領域）によって、ラバール管の作用が得られる。このため、出口側サイドケース７では通路面積の減少に伴って排気ガスの流速が増し、続く裾広がりハウジング８においても拡径による負圧化によって排気ガスの流速が増す。その結果、裾広がりハウジング８の通路面積の拡大途中に開口するＥＧＲガス取入口５ａから多量のＥＧＲガスを低圧ＥＧＲ流路５へ導くことができ、低圧ＥＧＲ装置１によって多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すことが可能になる。
【００５０】
一方、裾広がりハウジング８によりＥＧＲガス取入口５ａの排気下流側が拡径されることにより、裾広がりハウジング８により拡径された排気通路３を排気絞り弁６で絞っても、絞り開口の面積（排気絞り弁６によって絞られた排気通路３の有効通路面積）を大きく確保することができる。具体的にこの実施例では、排気絞り弁６が裾広がりハウジング８内を最大に絞った時における裾広がりハウジング８内の有効開口面積を、出口側サイドケース７における最小絞り面積（出口側サイドケース７の出口部分の開口面積）以上に設定している。
このため、排気絞り弁６によって排気通路３を絞った状態でも、排気ガスの排出不良を回避することができ、燃費の悪化を防ぐことができる。
即ち、この実施例の低圧ＥＧＲ装置１は、燃費の悪化を抑えて、多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すことができる。
【００５１】
〔実施例１の他の効果〕
この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１は、上記の効果に加え、以下の効果を奏する。
低圧ＥＧＲ装置１は、上述したように、排気絞り弁６がＥＧＲガス取入口５ａを開閉可能なフラップ弁３４で設けられ、フラップ弁３４の回動軸３４ａがＥＧＲガス取入口５ａの排気下流側に配置される。このため、フラップ弁３４の開度が小さい範囲（ＥＧＲガス取入口５ａの開口度合が小さい範囲）であっても、ＥＧＲガス取入口５ａの下流側からフラップ弁３４がＥＧＲガス取入口５ａに被さることになり、フラップ弁３４で捉えられた排気ガスが効率的にＥＧＲガス取入口５ａへ取り込まれる。これによって、フラップ弁３４の開度が小さい状態でも、ＥＧＲガスを効率的に吸気側へ戻すことができる。
【００５２】
さらに、フラップ弁３４の回動範囲は、９０°未満の鋭角範囲に設けられて、フラップ弁３４が裾広がりハウジング８内の排気通路３を最大に絞った時に、ＥＧＲガス取入口５ａの開口縁が存在する「裾広がりハウジング８の壁面」と「フラップ弁３４」とでＶ字形状を成すように設けられている。
これによって、フラップ弁３４の開度が最大の時（多量のＥＧＲガスが要求される時）でも、フラップ弁３４で捉えられた排気ガスを効率的にＥＧＲガス取入口５ａへ取り込むことができ、多くのＥＧＲガスを効率的に吸気側へ戻すことができる。
【００５３】
このように、この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１は、燃費の悪化を防ぎつつ、（ｉ）裾広がりハウジング８の途中にＥＧＲガス取入口５ａを設けることによるＥＧＲガスの増加作用と、（ｉｉ）フラップ弁３４で捉えられた排気ガスを効率的にＥＧＲガス取入口５ａへ取り込むことによるＥＧＲガスの増加作用とを得ることができ、低圧ＥＧＲ装置１によって多くのＥＧＲガスを吸気側へ戻すことができる。
即ち、この実施例１の低圧ＥＧＲ装置１は、従来の低圧ＥＧＲ装置１では実現が困難だった目標のＥＧＲガス量を低燃費で得ることができる。
【実施例２】
【００５４】
実施例２を図７を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２の裾広がりハウジング８は、一部のみの傾斜によって、出口側サイドケース７により絞られた通路面積を排気下流側に向けて拡大するものである。
【実施例３】
【００５５】
実施例３を図８を参照して説明する。
この実施例３の排気絞り弁６は、フラップ弁３４が裾広がりハウジング８内を最大に絞った時に、ＥＧＲガス取入口５ａの排気下流の排気通路３内を全閉にするものであり、排気通路３を流れる排気ガスを全て低圧ＥＧＲ流路５に導くように設けたものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
上記実施例では、ターボチャージャを搭載するエンジン１０の吸排気システムに本発明を適用する例を示したが、ターボチャージャに代えて他の吸気過給機（スーパチャージャ等）を搭載するエンジン１０の吸排気システムに本発明を適用しても良いし、吸気過給機を搭載しないエンジン１０の吸排気システムに本発明を適用しても良い。
なお、吸気過給機を搭載するエンジン１０の吸排気システムに本発明を適用する場合、吸気通路４における低吸気負圧発生範囲は、コンプレッサ１２の吸気上流側である。また、吸気過給機を搭載しないエンジン１０の吸排気システムに本発明を適用する場合、吸気通路４における低吸気負圧発生範囲は、スロットルバルブ１４の吸気上流側である。
【００５７】
上記の実施例では、ディーゼルエンジンの吸排気システムに本発明を適用する例を示したが、ディーゼルエンジンとは異なる他のエンジン（ガソリンエンジン等）の吸排気システムに本発明を適用しても良い。
上記の実施例における図２、図７、図８は、低圧ＥＧＲ流路５の途中に設けられる低圧ＥＧＲ調整弁３１を省略したものである。しかしながら、図２、図７、図８に示すように、低圧ＥＧＲ調整弁３１を廃止して、ＥＧＲガス取入口５ａを排気絞り弁６で開度調整することでＥＧＲ量の調整を行なうようにしても良い。即ち、排気絞り弁６に低圧ＥＧＲ調整弁３１の機能を持たせても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１  低圧ＥＧＲ装置
２  ＤＰＦ（パティキュレートフィルタ）
３  排気通路
４  吸気通路
５  低圧ＥＧＲ流路
５ａ  ＥＧＲガス取入口
６  排気絞り弁
７  出口側サイドケース
８  裾広がりハウジング
３４  フラップ弁
３４ａ  フラップ弁の回動軸
【図１】
2011026964.tif 000003
【図２】
2011026964.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011026964.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2011026964.tif 000009
【図８】
2011026964.tif 000010
【図９】
2011026964.tif 000011
【図１０】
2011026964.tif 000012
【図１１】
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