(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられたタービンと、
吸気通路に設けられ前記タービンにより駆動されるコンプレッサと、
前記排気通路における前記タービンの下流側と前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側とを接続するＥＧＲ通路上にＥＧＲ弁が設けられてなる低圧ループ式の排気ガス再循環装置と、
前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側に設けられたスロットル弁と、
前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の出口の上流側と前記スロットル弁の下流側とを接続する新気バイパス通路と、
前記新気バイパス通路中に設けてなり新気の流量を制御する流量調整弁と、
前記新気バイパス通路中の前記流量調整弁と出口との間に設けてなる圧力センサと
を具備することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記流量調整弁の開度を調整することによりアイドル回転数制御を行う制御装置を具備する請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ターボ過給機及び排気ガス再循環装置が付帯した内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、気筒内の燃焼温度を低下させ、以て有害物質であるＮＯxの排出量を削減する排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置が知られている。ＥＧＲ装置は、燃焼により発生した排気ガスの一部を吸気に混入するものである。
【０００３】
このようなＥＧＲ装置を備えた内燃機関において、ＥＧＲ通路を経て吸気通路に導入された排気ガス中のススにより吸気通路中に設けられた吸気圧センサ等のセンサが汚れて劣化する不具合の発生を抑制すべく、種々の構成が考えられてきている。その一例として、吸気通路中のセンサより上流側かつＥＧＲ通路の出口よりも下流側に吸気の流通方向を偏向させる偏向部材を設けてススの一部をこの偏向部材に付着させる態様や、吸気通路内においてススの分布密度が小さい箇所にセンサを設ける態様が考えられている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１記載の内燃機関では、気筒から排出された直後の高温高圧の排気ガスを吸気通路に還流する高圧ループＥＧＲが採用されているが、これに対し、排気ターボ過給機のタービン及び排気ガス浄化用の触媒を通過した低温低圧の排気ガスを吸気通路に還流する低圧ループＥＧＲは、大量のＥＧＲガスを吸気に混入できる点で有利である。低圧ループＥＧＲでは、大気圧に近いＥＧＲガスを還流させる都合上、ＥＧＲ通路の出口を排気ターボ過給機のコンプレッサの上流側に接続している。このような低圧ループＥＧＲを採用した内燃機関では、大量のＥＧＲガスを吸気に混入できることから、ＥＧＲ通路を経て吸気通路に導入された排気ガス中のススの量もより多くなることがある。
【０００５】
しかして、特許文献１記載の構成では、確かにセンサ付近を通過する空気に含まれるススの量を抑制することはできるものの、低圧ループＥＧＲを採用した内燃機関においては上述したように吸気通路を通過するススの絶対量が多いので、ススにより吸気通路中に設けられたセンサが汚れて劣化する不具合を十分抑制できないおそれが存在する。
【０００６】
さらに、センサが汚れて劣化する不具合の発生を抑制するには、吸気通路中のセンサの上流側にススを除去するためのフィルタを設ける態様が考えられるが、この場合、除去されたススはフィルタに付着しているので、定期的にフィルタの交換作業を行う手間が発生するという別の不具合が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１４１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の点に着目し、大量のＥＧＲガスを吸気に混入できるようにしつつ、吸気圧センサがススにより汚れて劣化する不具合の発生を効果的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明に係る内燃機関は、排気通路に設けられたタービンと、吸気通路に設けられ前記タービンにより駆動されるコンプレッサと、前記排気通路における前記タービンの下流側と前記吸気通路における前記コンプレッサの上流側とを接続するＥＧＲ通路上にＥＧＲ弁が設けられてなる低圧ループ式の排気ガス再循環装置と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側に設けられたスロットル弁と、前記吸気通路における前記ＥＧＲ通路の出口の上流側と前記スロットル弁の下流側とを接続する新気バイパス通路と、前記新気バイパス通路中に設けてなり新気の流量を制御する流量調整弁と、前記新気バイパス通路中の前記流量調整弁と出口との間に設けてなる圧力センサとを具備することを特徴とする。
【００１０】
このようなものであれば、新気バイパス通路中を新気が流通するごとに新気の流れを利用して圧力センサの清掃を行うことができるので、大量のＥＧＲガスを燃焼室に導入するようにしつつ、吸気通路中にフィルタを設けることなく、圧力センサのＥＧＲガスに含まれるスス等による劣化を抑制することができる。また、ＥＧＲガスを含む吸気の流れから外れた新気バイパス通路中に圧力センサを設けているので、この点からもＥＧＲガスに含まれるスス等による圧力センサの劣化を抑制できる。
【００１１】
さらに、前記流量調整弁の開度を調整することによりアイドル回転数制御を行う制御装置を具備するものであれば、アイドル運転を行うごとに圧力センサの清掃を行うことができるので、より効果的に圧力センサの汚れに伴う劣化を抑制できる。さらに、運転者が運転操作を行っていないアイドル運転時に圧力センサの清掃を行うことにより、運転者の意図に関わらず新気が流入し、これに伴い燃料噴射量及びエンジン回転数が上昇し運転者に違和感を与える不具合の発生も抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大量のＥＧＲガスを吸気に混入できるようにしつつ、吸気圧センサがススにより汚れて劣化する不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関及び排気ガス再循環装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態におけるバイパス弁を示す図。
【図３】本発明の他の実施態様におけるバイパス弁を示す図。
【図４】本発明の他の実施態様におけるバイパス弁を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関０の概要を示す。本実施形態の内燃機関０は、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）と、各気筒１内に燃料を噴射するインジェクタ１１と、各気筒１に吸気を供給するための吸気通路３と、各気筒１から排気を排出するための排気通路４と、吸気通路３を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機５と、排気通路４から吸気通路３に向けてＥＧＲガスを還流させる排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置２と称する）と、吸気通路３の中途をバイパスする新気バイパス通路７とを備えている。
【００１５】
本実施形態における内燃機関０は、二気筒の４サイクルエンジンであり、第一気筒１の行程と第二気筒１の行程との間には３６０°ＣＡ（クランク角度）の位相差が存在する。つまり、第一気筒１のピストン１２と第二気筒１のピストン１２とは同時に上昇し、また同時に下降する。
【００１６】
吸気通路３は、外部から空気を取り入れて気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、吸気絞り弁３５、過給機５のコンプレッサ５１、インタクーラ３２、電子スロットル弁３３、サージタンク３４、吸気マニホルド３６を、上流からこの順序に配置している。
【００１７】
排気ターボ過給機５は、駆動タービン５２とコンプレッサ５１とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン５２を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ５１にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮（過給）して気筒１に送り込む。
【００１８】
ＥＧＲ装置２は、いわゆる低圧ループＥＧＲを実現するものである。低圧ループＥＧＲ通路の圧力損失は、数百Ｐａ程度と非常に小さい。このＥＧＲ装置２は、その入口２０ａを駆動タービン５２の下流側、より詳細には排気通路４における三元触媒４１の下流側の所定箇所に接続しているとともにその出口２０ｂを吸気通路３における吸気絞り弁３５の下流側、かつコンプレッサ５１の上流側の所定箇所に接続しているＥＧＲ通路２０と、このＥＧＲ通路２０上に設けてなるＥＧＲクーラ２１及びＥＧＲ弁２２とを備えている。
【００１９】
低圧ループＥＧＲでは、大気圧に近い低圧の排気ガスをＥＧＲ通路２を通じて吸気通路３に還流する。そのために、ＥＧＲ通路２０の出口２０ｂの上流にある吸気絞り弁３５を絞ることで、ＥＧＲ通路２０の出口２０ｂの周囲を負圧化する。なお、吸気通路３における、吸気絞り弁３５よりも上流側の圧力は略大気圧、またはコンプレッサ５１の稼働によって幾分負圧となる。
【００２０】
新気バイパス通路７は、コンプレッサ５１やインタクーラ３２、スロットル弁３３を回避して空気を気筒１の吸気ポートへと導く。新気バイパス通路７の入口７ａは、ＥＧＲ通路２０の出口２０ｂの上流側、より詳細には吸気通路３における吸気絞り弁３５の上流側の所定箇所に接続している。新気バイパス通路７の出口７ｂは、吸気通路３におけるスロットル弁３３の下流側の所定箇所、より具体的にはサージタンク３４に接続している。この新気バイパス通路７上には、新気の流量を制御する流量調整弁たるバイパス弁７１を設けてある。本実施形態では、この新気バイパス通路７がアイドル運転時に気筒１に新気を導入するためのバイパス通路としての機能をも有し、バイパス弁７１がアイドル運転時に導入される新気の量を調節するためのＩＳＣバルブとしての機能をも有する。
【００２１】
バイパス弁７１は、弁体７１１と、閉弁時にこの弁体７１１が着座する弁座７１２ａ及び前記弁体７１１を駆動するステッピングモータ等の駆動装置７１２ｂを少なくとも内蔵するとともに上流側に開口する流入ポート７１２ｘ及び下流側に開口する流出ポート７１２ｙを設けてなるハウジング７１２とを備えている。また、このバイパス弁７１は、駆動装置７１２が後述するＥＣＵ（電子制御装置）６からの開度操作信号ｌの入力を受けることにより作動する。より具体的には、このバイパス弁７１を通過する空気量の制御は、開度操作信号ｌとしてソレノイドに入力されるパルス電流（または、電圧）のデューティ比に応じて弁体７１１の進退の距離を変化させることにより行うようにしている。そして、このバイパス弁７１の下流側かつ新気バイパス通路７の出口７ｂの上流側には、吸気通路３内を流通する空気の圧力を測定する圧力センサである吸気圧センサ８を設けている。
【００２２】
内燃機関０の運転制御を司るＥＣＵ６は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセルセンサから出力されるアクセル開度要求信号ｃ、吸気圧（過給圧）を検出する吸気圧センサ８から出力される吸気圧信号ｄ、サージタンク３４の吸気温を検出する温度センサから出力される吸気温信号ｅ、スロットル弁３３の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチから出力されるＩＤＬ信号ｆ、等が入力される。出力インタフェースからは、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｇ、点火プラグ（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｈ、ＥＧＲ弁２２に対して開度操作信号ｉ、吸気絞り弁３５に対して開度操作信号ｊ、スロットル弁３３に対して開度操作信号ｋ、バイパス弁７１（の駆動装置７１２）に対して開度操作信号ｌ等を出力する。このＥＣＵ６は、請求項中の制御装置としての機能を有する。
【００２３】
ＥＣＵ６のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関０の運転を制御する。ＥＣＵ６は、内燃機関０の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを入力インタフェースを介して取得し、それらに基づいて吸気量や要求燃料噴射量、点火時期、要求ＥＧＲ量、目標アイドル回転数等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２４】
ここで、ＥＣＵ６は、アイドル運転状態において、上述したようにバイパス弁７１をＩＳＣバルブとして機能させ、回転数を目標アイドル回転数に収束させるアイドル回転数制御を行う。このアイドル回転数制御は、従来周知のアイドル回転数制御と同様の手法で行われる。すなわち、回転数信号ｂが示すエンジン回転数が目標アイドル回転数を上回る場合にはより多くの混合気を気筒１内に導入させるべく、バイパス弁７１の開度を大きくするとともに燃料噴射量を増量し、回転数信号ｂが示すエンジン回転数が目標アイドル回転数を下回る場合には気筒１内に導入させる混合気の量を減量すべくバイパス弁７１の開度を小さくするとともに燃料噴射量を減量する制御を行う。
【００２５】
本実施形態の構成によれば、新気バイパス通路７中を新気が流通するごとに新気の流れを利用して吸気圧センサ８の清掃を行うことができるので、大量のＥＧＲガスを気筒１内の燃焼室に導入するようにしつつ、吸気通路３中にフィルタを設けることなく、吸気圧センサ８のＥＧＲガスに含まれるスス等による劣化を抑制することができる。また、ＥＧＲガスを含む吸気の流れから外れた新気バイパス通路７中に吸気圧センサ８を設けているので、この点からもＥＧＲガスに含まれるスス等による吸気圧センサ８の劣化を抑制できる。
【００２６】
さらに、前記バイパス弁７１の開度を調整することによりアイドル回転数制御を行うＥＣＵ６を備えているので、アイドル運転を行うごとに吸気圧センサ８の清掃を行うことができる。従って、より効果的に吸気圧センサ８の汚れに伴う劣化を抑制できる。さらに、運転者が運転操作を行っていないアイドル運転時に吸気圧センサ８の清掃を行うことにより、運転者の意図に関わらず新気バイパス通路７を経て気筒１内に新気が流入し、これに伴い燃料噴射量及びエンジン回転数が上昇し運転者に違和感を与える不具合の発生も抑制することができる。
【００２７】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２８】
例えば、図３に示すように、スロットルバルブ３３の下流側に隣接する部位に吸気通路３に設けた孔３ａと連通する副室Ａ７２を設け、この副室Ａ７２に新気バイパス通路７を接続するとともに、この副室内Ａ７２の圧力を測定する吸気圧センサ８を設ける態様が考えられる。
【００２９】
また、図４に示すように、サージタンク３４の外壁にこのサージタンク３４に設けた孔を介してこのサージタンク３４の内部空間と連通する副室Ｂ７３を一体に設け、この副室Ｂ７３に新気バイパス通路７を接続するとともに、この副室Ｂ７３内の圧力を測定する吸気圧センサ７を設ける態様が考えられる。
【００３０】
なお、図３及び図４に係る実施態様の説明において、副室Ａ７２、Ｂ７３以外の各部には上述した実施形態におけるものと同一の名称及び符号を付している。また、図３及び図４を参照しつつ前述した各実施態様の内燃機関は、吸気圧センサ８の取り付け箇所が異なること、及び副室Ａ７２、Ｂ７３を設けていること以外は、上述した実施形態における内燃機関０と同一の構成を有する。
【００３１】
これらの態様によっても、副室は吸気通路内のＥＧＲガスを含む空気の流れの外側に位置しているとともに、バイパス弁（流量制御弁）の開弁時には副室内に新気が導入されるので、この副室に設けた吸気圧センサはススにより汚れにくく、しかも新気の流れにより吸気圧センサの清掃を行うことができる。従って、ＥＧＲガスに含まれるスス等による吸気圧センサの劣化を抑制できる。
【００３２】
加えて、減速要求、すなわちアクセルペダルの操作量が減少に伴う燃料カット制御時に、一時的にバイパス弁を開弁してＥＧＲガスを含まない空気を新気バイパス通路経由で気筒に取り入れるようにしてもよい。減速時にはスロットル弁の開度を絞るので、サージタンク内圧力が負圧となり、このような制御を行うことにより、バイパス弁を開くのみで新気バイパス通路内を空気が高い速度で流通し、より効率よく圧力センサの清掃を行うことが可能となる。
【００３３】
そして、新気バイパス通路の入口は、ＥＧＲ通路の出口の上流側であれば任意の箇所に接続してもよく、また、新気バイパス通路の出口も、吸気通路におけるスロットル弁の下流側であれば任意の箇所に接続してもよい。
【００３４】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００３５】
０…内燃機関
２…ＥＧＲ通路
２２…ＥＧＲ弁
３…吸気通路
３３…スロットル弁
４…排気通路
５１…コンプレッサ
５２…駆動タービン（タービン）
７…新気バイパス通路
７１…バイパス弁（流量調整弁）
８…吸気圧センサ（圧力センサ）
【図１】
0005755072.tif 000002
【図２】
0005755072.tif 000003
【図３】
0005755072.tif 000004
【図４】
0005755072.tif 000005