(57)【要約】  吸気弁、排気弁およびシリンダを有する内燃機関におけるエンジン・ブレーキを改良するためのガス再循環システムが開示される。このシステムは、排気弁を通してシリンダに動作可能に接続された排気マニホールドと、吸気弁を通してシリンダに動作可能に接続された吸気マニホールドと、エンジン・ブレーキ事象の際に排気マニホールドから吸気マニホールドへガスを再循環させるようになっているガス再循環通路とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁、排気弁およびシリンダを有する内燃機関におけるエンジン・ブレーキを改良するためのガス再循環システムであって、
前記排気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された排気マニホールドと、
前記吸気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された吸気マニホールドと、
エンジン・ブレーキ事象の際に前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを再循環させるようになっているガス再循環通路と
を有するガス再循環システム。
【請求項２】
前記エンジン・シリンダへの再循環ガスの流れを制御する手段をさらに有し、該流れ制御手段が前記排気マニホールドに動作可能に接続されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流れ制御手段がターボ過給器を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ターボ過給器が、流路可変過給器、ウェイストゲート式ターボ過給器および流路固定過給器からなる群から選択される請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記流れ制御手段が、前記ターボ過給器の下流に配置された流れ制御デバイスをさらに有する請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記流れ制御デバイスが、完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する排気ブレーキである請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス再循環通路に配置されたガス再循環弁をさらに有する請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス再循環弁が完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記弁が、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記ガス再循環通路を通して前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを選択的に再循環させるための第１の位置と、前記流れ制御手段を通るようにガスを方向付けるための第２の位置とを有している請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
吸気弁、排気弁、吸気マニホールド、排気マニホールドおよびシリンダを有する内燃機関において、ガス再循環を用いてエンジン・ブレーキを改良する方法であって、
前記排気マニホールドを前記吸気マニホールドに接続するガス再循環通路を提供するステップと、
エンジン・ブレーキ事象の際に前記ガス再循環通路を通して前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを再循環させるステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記ガス再循環通路に配置された弁を提供するステップと、
前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を選択的に動作させるステップと
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記弁を動作させるステップが、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を開放するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
外部ガス再循環事象を提供するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記弁を動作させるステップが、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を閉鎖するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
内部ガス再循環事象を提供するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
再循環ガスを用いて吸気マニホールドを清浄するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つのエンジン動作パラメータに基づいて内燃機関の動作を改良する方法であって、
前記エンジン動作パラメータを測定するステップと、
エンジン・ブレーキ動作、清浄動作、および正出力の排気ガス再循環動作からなる群から選択される少なくとも２つのエンジン工程の間にガス再循環を提供するステップと、
前記エンジン動作パラメータの値に基づいて、前記再循環ガスの流れを制御するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年７月１日に発行された米国特許第６５８４９５４号の一部継続出願である２００３年６月１１日に出願された米国特許出願第１０／４５８２５７号に関連し、且つそれに対して優先権を請求する国際特許出願である。また米国特許第６５８４９５４号は、２０００年３月３１日に出願された「圧縮解放ブレーキを改良するための外部排気ガス再循環（ＥＧＲ）の使用、ならびにＥＧＲ弁およびシステム洗浄のための方法（Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ（“ＥＧＲ”）  ｔｏ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｂｒａｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  ＥＧＲ  Ｖａｌｖｅ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ）」という名称の米国仮特許出願第６０／１９３３６６号に関連するものであり、且つそれに対して優先権を請求している。これらの写しが、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は一般に、内燃機関におけるガス再循環に関する。本発明は特に、エンジン・ブレーキの性能を改善し、排気ガス再循環（“ＥＧＲ”）システムの清浄を助け、正常なＥＧＲ動作を可能にするガス再循環を提供するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両のエンジン・ブレーキを提供するために、内燃機関を通るガスの流れ制御が用いられてきた。一般に、エンジン・ブレーキ・システムにより、圧縮解放式エンジン・ブレーキ、排気ガス再循環、排気圧調節、および／またはブリード式エンジン・ブレーキの原理を取り入れるようにガスの流れを制御することができる。
【０００４】
圧縮解放式エンジン・ブレーキまたはリターダ・システムの動作は、当技術分野では周知である。圧縮解放エンジン・ブレーキは、圧縮行程時にエンジン・ピストンの上方移動を妨げることにより、エンジンの運動エネルギーを低減させる。ピストンがその圧縮上昇行程で上方へ移動すると、シリンダに閉じ込められているガスが圧縮される。この圧縮ガスが、ピストンの上方移動を妨げる。エンジン・ブレーキ動作の間、ピストンがその行程の最高点に近づくと、排気弁が開放されて、シリンダ内の圧縮ガスが排気マニホールドへ放出される。シリンダから圧力が解放された後、ピストンは次の膨張の下降行程の際に、圧縮ガスに蓄えられていた位置エネルギーを取り戻すことはできない。エネルギーはそれよりも、エンジンの排気およびラジエータ・システムを通して放散される。シリンダの給気を圧縮することによって発生したエネルギーを放散させることにより、エンジンは車両の減速を助ける減速力を発生させる。
【０００５】
ブリード式エンジン・ブレーキの動作も以前から知られている。エンジン・ブレーキの間、通常の排気弁リフトに加えて（１つまたは複数の）排気弁を、残りのエンジン・サイクルを通じて（全サイクルのブリード・ブレーキ）あるいはサイクルの一部の間（部分サイクルのブリード・ブレーキ）だけ、常にわずかに開放した状態に保つことができる。部分サイクルのブリード・ブレーキと全サイクルのブリード・ブレーキとの主な違いは、前者には吸気行程のほとんどの間、排気弁のリフトがないことである。
【０００６】
圧縮解放式および／またはブリード式のエンジン・ブレーキ・システムにより、操縦者による車両に対する制御を向上させることが可能になる。適切に設計および調整されたエンジン・ブレーキ・システムは、正出力（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ）動作の間に発生した出力の実質部分に等しい大きさの減速力を発生させることが可能であり、また主要な車両ホイール・ブレーキ・システムの制動能力を補うこともできる。したがって、エンジン・ブレーキ・システムは、主要な車両ホイール・ブレーキ・システムの寿命をかなり延ばすことができる。
【０００７】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）の原理も周知である。ＥＧＲシステムにより、排気ガスの一部をエンジン・シリンダへ還流させることが可能になる。一般に、ＥＧＲシステムには内部式と外部式の２つのタイプがある。外部ＥＧＲシステムは、例えば外部配管など外部手段によってガスを排気口から吸気口へ再循環させるものである。内部ＥＧＲシステムは、（１つまたは複数の）開放されたエンジン弁によって排気ガスを再循環させて、エンジン・シリンダへ戻すものである。
【０００８】
ＥＧＲは、正出力動作の間もエンジン・ブレーキ動作の間も有用である。正出力の間、ＥＧＲは主に、エンジンによって生成されるＮＯｘの量を低減することによって排気を改善する目的で用いられる。エンジンの正出力の間、１つまたは複数の吸気弁を開放して、燃料、およびシリンダ内で燃料を燃焼させるのに必要な酸素を含む大気からの空気を導入することができる。しかし、空気も多量の窒素を含んでいる。エンジン・シリンダ内で見られる高温により、窒素が、使用されていない酸素と反応して窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成される。窒素酸化物は、ディーゼル・エンジンによって放出される主な汚染物質の１つである。ＥＧＲシステムによって供給される再循環ガスは、エンジンによって既に使用されたものであり、少量の酸素しか含まない。このガスを新しい空気と混合することにより、エンジンに入る酸素の量を減らし、生成される窒素酸化物を低減することができる。さらに、再循環ガスは、エンジン・シリンダ内の燃焼温度を、窒素が酸素と結合してＮＯｘを生成する温度よりも低くする効果を有する場合がある。その結果、ＥＧＲシステムは生成されるＮＯｘの量を低減し、エンジンの排気を改善するように機能することができる。米国や他の国々におけるディーゼル・エンジンに対する現行の環境基準および規制案は、将来的に排気の改善に対する要求が重要になる一方であることを示唆している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明のいくつか（すべてに必要ではない）の実施例による利点は、エンジンによって生成されるＮＯｘの量を低減することによって排気を改善することである。
【００１０】
ＥＧＲシステムを用いて、エンジン・ブレーキの効率を改善することもできる。エンジン・ブレーキ動作の間にガスを再循環させると、排気マニホールドからより高圧のガスを再循環させてエンジン・シリンダに戻すことが可能になる。再循環ガスは、次のエンジン・ブレーキ事象時におけるシリンダ内のガスの総量を高め、それによって車両により実現される制動効果が高められる。エンジン・ブレーキ・サイクルの間、排気マニホールドおよびエンジン・シリンダ内の圧力および温度を制御することにより、様々な動作条件における制動レベルを最適化することができる。エンジン・ブレーキ中のＥＧＲの使用を、ブレーキ・ガス再循環またはＢＧＲと呼ぶことがある。
【００１１】
したがって、本発明のいくつか（すべてに必要ではない）の実施例による利点は、ガス再循環を用いてエンジン・ブレーキを改善し、様々なレベルのエンジン・ブレーキを可能にし、エンジン速度と共にエンジン・ブレーキを最適化することである。
【００１２】
ＥＧＲシステム（弁、インタークーラ、通路など）は、そのライフ・サイクルを通じて「すす（煤煙）」で汚れた状態になる傾向がある。すすが蓄積すると全般的なシステムの性能が低下し、様々なシステム構成部品の損傷が生じる恐れがある。こうした条件は燃料経済性の低下、さらには排気のコンプライアンスの問題をまねく恐れがある。この問題への主な取り組みとして、定期的なメンテナンスおよび清浄インターバルが設定されているが、これは長距離、高荷重のトラック業務には望ましくない場合がある。このシステムの清浄に伴う物理的困難による問題もある。
【００１３】
したがって、本発明いくつか（すべてに必要ではない）の実施例による利点は、ガス再循環システムの構成部品を清浄する方法および装置を提供することである。
【００１４】
本発明の様々な実施例の他の利点の一部が以下の説明に記載されており、また本発明の説明および／または実施により当業者には明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述の課題に対応して、出願人は、吸気弁、排気弁およびシリンダを有する内燃機関においてエンジン・ブレーキを改善するための革新的なガス再循環システムを開発した。一実施例では、このシステムは、排気弁を通してシリンダに動作可能に接続された排気マニホールドと、吸気弁を通してシリンダに動作可能に接続された吸気マニホールドと、エンジン・ブレーキ事象の間、排気マニホールドから吸気マニホールドへガスを再循環させるようになっているガス再循環通路とを有する。
【００１６】
出願人はさらに、吸気弁、排気弁、吸気マニホールド、排気マニホールドおよびシリンダを有する内燃機関において、ガス再循環を用いてエンジン・ブレーキを改善する革新的な方法を開発した。一実施例では、この方法は、排気マニホールドを吸気マニホールドに接続するガス再循環通路を提供するステップと、エンジン・ブレーキを改善するために、エンジン・ブレーキ事象の間、ガス再循環通路を経由して排気マニホールドから吸気マニホールドへガスを再循環させるステップとを含む。
【００１７】
前述の一般的な記述も以下の詳細な記述も、例示的かつ説明的なものに過ぎず、請求される本発明を限定するものではないことは理解されるべきである。
【００１８】
次に、本発明についての理解を助けるために添付図面を参照するが、図中、類似の参照記号は類似の要素を示すことに留意されたい。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明のシステムおよび方法の実施例について詳しく述べ、その実施例を添付図面に示す。図１を参照すると、本発明の実施例を、エンジン・シリンダ１２５、１つまたは複数の吸気弁１２０、および１つまたは複数の排気弁１３０を有する内燃機関におけるガス再循環システム１０として示してある。システム１０は、排気弁１３０を通してシリンダ１２５に動作可能に接続された排気マニホールド１３２、および吸気弁１２０を通してシリンダ１２５に動作可能に接続された吸気マニホールド１２２を含んでいる。排気マニホールド１３２は、単一のマニホールドまたは分割マニホールドを有していてもよい。
【００２０】
システム１０はさらに、システム１０の排気側をシステム１０の吸気側に接続するガス再循環通路１５０を含んでいる。一実施例では、ガス再循環通路１５０は、排気マニホールド１３２を吸気マニホールド１２２に接続する。ただし、ガス再循環通路１５０は、システム１０の排気側の任意の箇所をシステム１０の吸気側の任意の箇所に接続することが可能であることが理解される。
【００２１】
ガス再循環通路１５０は、排気マニホールド１３２から吸気マニホールド１２２へ、最終的にはエンジン・シリンダ１２５へガスを再循環させるようになっている。ガス再循環通路１５０は、エンジン・ブレーキ動作の間、システムの清浄動作の間、および／または正出力の排気ガス再循環動作の間に、ガスを再循環させるように適合させることもできる。エンジン・ブレーキ動作には、圧縮解放ブレーキ事象、全サイクルのブリード・ブレーキ事象、および／または部分サイクルのブリード・ブレーキ事象のうち、任意の１つまたは複数を含めることができる。
【００２２】
図２に示すように、ガス再循環システム１０はさらに、再循環してエンジン・シリンダ１２５へ戻るガスの流れを制御する手段１４０を有することができる。この流れ制御手段１４０は、排気マニホールド１３２に動作可能に接続されている。一実施例では、図３および図４に示すように、流れ制御手段１４０はターボ過給器１３５を有することができる。ターボ過給器は、排気マニホールド１３２に配置されたタービン１３５、および吸気マニホールド１２２に配置されたコンプレッサ１００を含んでいる。通常は無駄になってしまうエンジンの排気ガスからの圧力によって、タービン１３５を回転させる。タービン１３５が回転すると、タービン１３５はそれに連結されたコンプレッサ１００を駆動する。回転するコンプレッサ１００により、高められた圧力（ターボ・ブースト圧力）で高容量の空気が生成され、それによって燃焼中のより高い出力、またそれに応じたエンジン・ブレーキ事象中のより高い制動効果を生じさせることができる。
【００２３】
一実施例では、ターボ過給器１３５は流路可変過給器（ＶＧＴ）である。ＶＧＴは、エンジンの排気ガスが流れるターボ過給器の範囲を変えることができる可動の構成部品（形状）を有している。一実施例では、ベーンの位置を変えることによってターボ過給器１３５の形状を変化させ、それによって排気ガスが流れる様々な空気の流路（すなわち抵抗）を生成する。流路可変過給器については、例えばスイング・ベーン式やスライディング・ベーン式など複数の実施例が知られており、本発明は、譲受人などによって開発されたこれらのＶＧＴおよび／または新しいＶＧＴの任意のものを用いることが可能であることが予想される。流路固定過給器（ＦＧＴ：ｆｉｘｅｄ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）、排気逃がし（ウェイストゲート）式ターボ過給器、および／または排気ガスの流量範囲および／または方向を制御することができる任意のシステムまたは装置を含めたターボ過給器１３５の他の実施例（それらに限定されるものではない）が、本発明の範囲内で十分に考えられる。
【００２４】
図３および図４に示すように、流れ制御手段１４０はさらに、例えば排気ブレーキなどの流れ制御装置１４５を有することができる。流れ制御装置１４５は、再循環されてエンジン・シリンダ１２５へ戻るガスの流れを選択的に制限するように適合されている。流れ制御装置１４５は、ターボ過給器１３５の下流に配置することができる。流れ制御装置１４５は、完全開放位置から完全閉鎖位置まで、すべての位置範囲で動作することができる。ターボ過給器１３５の有無に関わらず流れ制御装置１４５を設けることが可能であることが予想される。
【００２５】
引き続き図３を参照すると、ガス再循環システム１０はさらに、ガス再循環通路１５０に配置されたガス再循環弁１６０を有することができる。本発明の他の実施例では、弁１６０がガスの流れを制御してガス再循環通路１５０に流入させるようになっていれば、ガス再循環弁１６０を排気マニホールド１３２に配置してもよいことが予想される。
【００２６】
エンジン・ブレーキ事象の間に発生したガスをガス再循環通路１５０に放出するように、エンジン・ブレーキ事象の間、ガス再循環弁１６０を選択的に開放することができる。あるいは、ガス再循環弁１６０を完全に閉鎖したままにする（または、本発明の実施例に含めない）ことも可能であり、エンジン・ブレーキ事象の間に発生したガスは、流れ制御手段１４０へ向けられる。このようにして、ガス再循環システム１０は内部ガス再循環事象を提供してもよい。ガス再循環弁１６０は、完全開放位置から完全閉鎖位置までの位置範囲で動作することができる。
【００２７】
引き続き図３を参照すると、ガス再循環システム１０は、バイパス・ライン１６４をさらに有することができる。バイパス・ライン１６４は、ターボ過給器１３５の下流のある箇所を、ガス再循環弁１６０の下流のガス再循環通路１５０に接続していることが好ましい。ガスの流れがバイパス・ライン１６４を通って逆流することを防ぐために、バイパス・ライン１６４に逆止弁１６５を配置することができる。エンジン・ブレーキ事象の間に発生したガスを、ターボ過給器１３５を通るように方向付けた後、ガス再循環通路１５０を経由してバイパス・ライン１６４から吸気マニホールド１２２へ、最終的にはエンジン・シリンダ１２５に戻るまでガスを再循環させることができる。バイパス・ライン１６４により、ガスがタービン１３５を通過して流れることが可能になり、タービン１３５はコンプレッサ１００を駆動し、より高いブースト圧力を発生させてエンジン・ブレーキ効果を改善する。ターボ過給器１３５と流れ制御装置１４５の両方を含む本発明の実施例では、バイパス・ライン１６４のおかげで、流れ制御装置１４５によって与えられる流れの制限がタービン１３５を失速させて吸気のブーストを消滅させるのを防ぐことができる。
【００２８】
図３に示すように、ガス再循環システム１０は、再循環ガスを冷却する手段１８０をさらに有することができる。冷却手段１８０は、ガス再循環通路１５０に配置することが好ましい。再循環ガスがこの冷却手段１８０によって冷却されないように、バイパスを設けることが可能であることが理解される。冷却手段１８０を通過または迂回した後で、ガスは吸気マニホールド１２２を通るように方向付けされ、エンジン・シリンダ１２５に導入されて、シリンダ内の給気を増やすことができる。
【００２９】
図３および図４に示すように、ガス再循環システム１０は、インタークーラ１１０をさらに有することができる。インタークーラ１１０を用いて、コンプレッサ１００によって圧縮された吸気を冷却し、低温の吸気ブーストを提供することができる。システム１０は、加熱および／または冷却されたガスの再循環を提供するように適合されている。図４に示すように、ガス再循環通路１５０を通って再循環したガスを、インタークーラ１１０の上流またはインタークーラ１１０の下流へ向けることができる。冷却手段１８０を迂回させた、あるいは冷却手段１８０を設けない本発明の実施例では、インタークーラ１１０によって吸気と再循環ガスの両方を冷却することができる。
【００３０】
ガス再循環システム１０は、所望のレベルのエンジン・ブレーキ、システムの清浄、および／またはＥＧＲが実施されるようにガス再循環システム１０の様々な構成部品を制御するためのエンジン制御手段（ＥＣＭ、図示せず）をさらに有することができる。ＥＣＭにより、例えばターボ過給器１３５、流れ制御装置１４５、ガス再循環弁１６０および／または逆止弁１６５を制御することができる。ＥＣＭはコンピュータを含むことが可能であり、電気配線やガス通路など、ターボ過給器１３５、流れ制御装置１４５、ガス再循環弁１６０、逆止弁１６５、エンジン・シリンダ１２５、吸気マニホールド１２２、排気マニホールド１３２および／またはエンジン・システムの他の任意の部品に対する任意の接続手段を通じてセンサに接続することもできる。ＥＣＭは、ＥＣＭがエンジン速度および／または他のエンジン・パラメータの測定を行うことを可能にする、回転速度計など適切なエンジン構成部品に接続することもできる。
【００３１】
次に図５を参照して、本発明によるガス再循環システム１０の動作について述べる。図５は、内燃機関においてガスを再循環させる方法を示すブロック図である。ガス再循環システム１０は、エンジン・ブレーキ動作３００の間、清浄動作４００の間、および／または正出力の排気ガス再循環動作５００の間に、ガス再循環を提供することができる。
【００３２】
図５に示すように、ガス再循環システム１０は、エンジン・ブレーキ動作３００の間にガス再循環を提供することができる。またガス再循環システム１０は、エンジン・ブレーキ動作３００の間に、内部および／または外部ガス再循環を行うことができる。内部ＢＧＲが必要である場合には、ガス再循環弁１６０を閉鎖して、開放されたエンジン排気弁１３０により、ガスをエンジン・シリンダ１２５へ向けることができる。排気弁１３０は、例えばＥＧＲ／ＢＧＲまたはブリード式の弁リフトを有することができる。流れ制御手段１４０は、再循環されてエンジン・シリンダ１２５へ戻るガスの流れを制御する。流れ制御装置１４５とＶＧＴターボ過給器１３５の両方を有する本発明の実施例では、例えば制動力、制動負荷に対する制限、排気圧、排気温度およびターボ速度などの制動パラメータが所望のレベルを満たすように、あるいはそれを超えないように、これらの装置を調整することができる。流れ制御装置１４５のみを含む本発明の実施例では、その流れ制御装置１４５を調整することができる。
【００３３】
あるいは、外部ＢＧＲが要求される場合には、ガスをガス再循環通路１５０へ向けるために、エンジン・ブレーキ事象の間にガス再循環弁１６０を選択的に開放することができる。例えばバイパス・ライン１６４が設けられた場合など、タービン１３５より前の外部ＢＧＲが要求されない本発明の実施例では、ターボ過給器１３５を通るようにガスを方向付けた後、ガス再循環通路１５０を経由してバイパス・ライン１６４から吸気マニホールド１２２へ、最終的にはエンジン・シリンダ１２５に戻るまでガスを再循環させることができるように、ブレーキ事象の間、ガス再循環弁１６０を選択的に閉鎖することができる。ＶＧＴターボ過給器１３５と流れ制御装置１４５の両方を含む本発明の実施例では、例えば制動力、制動負荷に対する制限、排気圧、排気温度およびターボ速度などのシステム・パラメータが所望のレベルを満たすように、あるいはそれを超えないように、ターボ過給器１３５および／または流れ制御装置１４５を調整することができる。流れ制御装置１４５のみを含む本発明の実施例では、その流れ制御装置１４５を調整することができる。
【００３４】
図６〜１０は、本発明の実施例によるＢＧＲが有る場合と無い場合の様々なシステム・パラメータを示している。図６〜１０は例示のためのものに過ぎず、示されている実際の値は異なっているかもしれないことを理解されたい。
【００３５】
ガス再循環システム１０は、清浄動作４００の間にガス再循環を提供することができる。ガス再循環システム１０の各構成部品は、通常のエンジンＥＧＲ動作の間にすすで汚れた状態になる恐れがあり、このため構成部品が拘束または固着される恐れがある。エンジン・ブレーキ事象からのガスはガス再循環システム１０に導入され、様々なシステム構成部品の清浄を助けることができる。
【００３６】
清浄動作４００は、（１）所定の時間サイクルで、（２）システムを作動させるすすのレベル指示器に基づいて、（３）「すぐに」清浄することを促すエンジンのライトに基づいて、および／または（４）可能であれば指示器のライトまたは推奨される清浄のサイクルに基づく運転席からの操縦者によって手動で、作動させることができる。清浄動作が作動された後、ガス再循環弁１６０が開放される。一実施例では、ガス再循環弁１６０を完全開放位置まで開放する。システムをエンジン・ブレーキ動作に切り換えて、ガス再循環通路１５０を通るパルス式の空気流れを発生させる。例えばエンジン速度、ターボ速度、マニホールド圧、ならびに弁リフトおよび弁開閉時期など、１つまたは複数のエンジンの条件を変えることにより、パルス式の空気流れを制御して清浄動作を最適化することができる。清浄機能により、ガス再循環システム１０の寿命および耐久性に関する最大の問題の１つを解消することができる。
【００３７】
ガス再循環システム１０は、通常の内部および／または外部排気ガス再循環動作５００の間、ガス再循環を提供することができる。内部排気ガス再循環が必要である場合には、図５に示すように、ガス再循環弁１６０を選択的に閉鎖することができる。一実施例では、ガス再循環弁１６０を完全閉鎖位置まで閉鎖する。次いで、例えばエンジン速度および燃料（負荷）などエンジンの動作条件に基づいて、流れ制御手段１４０を最適な内部ＥＧＲ動作が得られるように制御する。タービン１３５より前の外部ＥＧＲ動作が要求される場合には、ガス再循環弁１６０を開放することが可能であり、最適な外部ＥＧＲ動作が得られるようにターボ過給器１３５および流れ制御装置１４５が制御される。ターボ過給器１３５が存在しないか、あるいはタービンより前の外部ＥＧＲがないシステム１０の実施例では、ガス再循環弁１６０を閉鎖し、最適な外部ＥＧＲ動作が得られるように流れ制御装置１４５（および、存在する場合にはターボ過給器１３５）を制御することができる。
【００３８】
エンジン・ブレーキ工程３００の間、および／または正出力の排気ガス再循環動作５００の間に、内部排気ガス再循環が提供されるか外部排気ガス再循環が提供されるかは、例えばＥＧＲの必要条件、エンジンの動作条件（例えばエンジン速度）およびシステムの仕様（例えば専用のＥＧＲカム・ローブが設けられているかどうか）など様々な要因に依存する。本発明の実施例により、エンジン・ブレーキ３００の間、および／または正出力の排気ガス再循環動作５００の間に、内部ガス再循環と外部ガス再循環の組み合わせを提供することも可能であることが予想される。
【００３９】
本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、変形および修正を加えることが可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例によるガス再循環システムを示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるガス再循環システムを示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施例によるガス再循環システムを示す概略図である。
【図４】本発明の第４の実施例によるガス再循環システムを示す概略図である。
【図５】本発明の一実施例による、ガスを再循環させる方法を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施例によるブレーキ・ガス再循環（“ＢＧＲ”）の有無の場合の減速馬力とシリンダ圧を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例によるＢＧＲの有無の場合の空気質量流量とターボ速度を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施例によるＢＧＲの有無の場合の冷却ブースト温度（ｃｏｌｄ  ｂｏｏｓｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）と排気戻り温度（ｅｘｈａｕｓｔ  ｂａｃｋ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例によるＢＧＲの有無の場合の、様々なエンジン速度における減速馬力とブーストを示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例によるＢＧＲの有無の場合の、様々なエンジン速度における排気圧とターボ速度を示すグラフである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月21日(2005.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁、排気弁およびシリンダを有する内燃機関におけるエンジン・ブレーキを改良するためのガス再循環システムであって、
前記排気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された排気マニホールドと、
前記吸気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された吸気マニホールドと、
エンジン・ブレーキ事象の際に前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを再循環させるようになっているガス再循環通路と
を有するガス再循環システム。
【請求項２】
前記エンジン・シリンダへの再循環ガスの流れを制御する手段をさらに有し、該流れ制御手段が前記排気マニホールドに動作可能に接続されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流れ制御手段がターボ過給器を有する請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ターボ過給器が、流路可変過給器、ウェイストゲート式ターボ過給器および流路固定過給器からなる群から選択される請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記流れ制御手段が、前記ターボ過給器の下流に配置された流れ制御デバイスをさらに有する請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記流れ制御デバイスが、完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する排気ブレーキである請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ガス再循環通路に配置されたガス再循環弁をさらに有する請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記ガス再循環弁が完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記弁が、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記ガス再循環通路を通して前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを選択的に再循環させるための第１の位置と、前記流れ制御手段を通るようにガスを方向付けるための第２の位置とを有している請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
吸気弁、排気弁、吸気マニホールド、排気マニホールドおよびシリンダを有する内燃機関において、ガス再循環を用いてエンジン・ブレーキを改良する方法であって、
前記排気マニホールドを前記吸気マニホールドに接続するガス再循環通路を提供するステップと、
エンジン・ブレーキ事象の際に前記ガス再循環通路を通して前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを再循環させるステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記ガス再循環通路に配置された弁を提供するステップと、
前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を選択的に動作させるステップと
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記弁を動作させるステップが、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を開放するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
外部ガス再循環事象を提供するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記弁を動作させるステップが、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記弁を閉鎖するステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
内部ガス再循環事象を提供するステップをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
再循環ガスを用いて吸気マニホールドを清浄するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つのエンジン動作パラメータに基づいて内燃機関の動作を改良する方法であって、
前記エンジン動作パラメータを測定するステップと、
エンジン・ブレーキ動作、清浄動作、および正出力の排気ガス再循環動作からなる群から選択される少なくとも２つのエンジン工程の間にガス再循環を提供するステップと、
前記エンジン動作パラメータの値に基づいて、前記再循環ガスの流れを制御するステップと
を含む方法。
【請求項１８】
吸気弁、排気弁およびシリンダを有する内燃機関におけるエンジン・ブレーキを改良するためのガス再循環システムであって、
前記排気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された排気マニホールドと、
前記吸気弁を通して前記シリンダに動作可能に接続された吸気マニホールドと、
エンジン・ブレーキ事象の際に前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを再循環させるようになっているガス再循環通路と、
前記排気マニホールドに動作可能に接続されたターボ過給器と、
前記ターボ過給器の下流に配置された流れ制御デバイスと
を有するガス再循環システム。
【請求項１９】
前記ターボ過給器が、流路可変過給器、ウェイストゲート式ターボ過給器および流路固定過給器からなる群から選択される請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流れ制御デバイスが、完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する排気ブレーキを有する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記ガス再循環通路に配置されたガス再循環弁をさらに有する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記ガス再循環弁が完全開放位置と完全閉鎖位置の間で動作する請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ガス再循環弁が、前記エンジン・ブレーキ事象の際に前記ガス再循環通路を通して前記排気マニホールドから前記吸気マニホールドへガスを選択的に再循環させるための第１の位置と、前記ターボ過給器を通るようにガスを方向付けるための第２の位置とを有している請求項２１に記載のシステム。
【国際調査報告】
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