(57)【要約】【課題】  エンジンの運転状況に応じたＥＧＲ導入率の向上と高応答性を実現できるＥＧＲ装置及びその制御方法の提供。【解決手段】  エンジン２からエキゾーストマニホールド８ｄを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第１経路（接続管８ｆ）と、エンジン２からターボチャージャー３のタービン及びＤＰＦ装置７を介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第２経路（接続管８ｇ）とを切り替える流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａの吸気管８ａに導入する第３経路（接続管８ｊ）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａ及びインタークーラ４を介したインテークマニホールド８ｃに導入する第４経路（接続管８ｋ）とを切り替える第２切り替え手段（流路切り替え制御弁１１）を備えることとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、
前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えることを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、
前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えるＥＧＲ装置の制御方法であって、
車速がフル加速時には、前記第１切り替え手段が第１経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第４経路を選択して切り替えることにより高圧ループモードとし、
車速が一定速時には、前記第１切り替え手段が第２経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第３経路を選択して切り替えることにより低圧ループモードとし、
車速が中間加速時には、加速の初期段階で前記高圧ループモードとした後、低圧ループモードに切り替えることを特徴とするＥＧＲ装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンでは、排気系から排気ガスの一部を抜き出して吸気系へと戻し、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の発生を低減するようにしたＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置の技術が公知になっている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
このようなＥＧＲ装置では、エキゾーストマニホールドから排気管に亘る排気系と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気系との間を接続し、排気ガスを再循環するようにしている。
また、エンジンに再循環する排気ガスを冷却すると、排気ガスの温度が下がる上、その容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができるため、ＥＧＲ装置の途中にラジエータの流通媒体を利用したＥＧＲクーラを介装している。
【０００４】
また、図６に示すように、高圧ループモードのＥＧＲ装置では、エンジン０２からエキゾーストマニホールド０８ｄを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ０５に導入する一方、このＥＧＲクーラ０５から排出された排気ガスをターボチャージャー０３のコンプレッサ０３ａ及びインタークーラ０４を介したインテークマニホールド０８ｃに導入するようにしている。なお、０６はラジエータである。
【０００５】
また、図７に示すように、低圧ループモードのＥＧＲ装置では、エンジン０２からターボチャージャー０３のタービン０３ｂ及びＤＰＦ０７（Diesel Particulate Filter）装置を介した排気ガスの一部をＥＧＲクーラ０５に導入する一方、ＥＧＲクーラ０５から排出された排気ガスをターボチャージャー０３のコンプレッサ０３ａの吸気管０８ａに導入するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−１８０９１４号公報
【特許文献２】実公昭６３−０３５１８０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、従来の高圧ループモードのＥＧＲ装置にあっては、ＥＧＲ装置の出入り口の差圧が小さいため、ＥＧＲ装置に導入する排気ガスの導入率（以下、ＥＧＲ導入率と称す）を大きくすることが困難であるという問題点があった。
また、エキゾーストマニホールドを介して高温な排気ガスの一部を導入するため、ＥＧＲクーラに高い冷却性能が要求される上、目詰まりが発生し易いという問題点があった。
【０００７】
これに対し、従来の低圧ループモードのＥＧＲ装置にあっては、上記問題点は生じない上、ＥＧＲ装置の出入り口の差圧が大きいため、ＥＧＲ導入率を容易に高くするができるものの、経路が長いため応答性が悪いという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高圧ループモードと低圧ループモードを切り替え可能な構成とすることにより、エンジンの運転状況に応じたＥＧＲ導入率の向上と高応答性を実現できるＥＧＲ装置及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の発明では、エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えるＥＧＲ装置の制御方法であって、車速がフル加速時には、前記第１切り替え手段が第１経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第４経路を選択して切り替えることにより高圧ループモードとし、車速が一定速時には、前記第１切り替え手段が第２経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第３経路を選択して切り替えることにより低圧ループモードとし、車速が中間加速時には、加速の初期段階で前記高圧ループモードとした後、低圧ループモードに切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１記載の発明では、エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えるため、高圧ループモードと低圧ループモードを切り替え可能な構成とすることにより、エンジンの運転状況に応じたＥＧＲ導入率の向上と高応答性を実現できる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、エンジンからエキゾーストマニホールドを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第１経路と、前記エンジンからターボチャージャーを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラに導入する第２経路とを切り替える第１切り替え手段と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをターボチャージャーのコンプレッサの吸気管に導入する第３経路と、前記ＥＧＲクーラから排出された排気ガスをインテークマニホールドに導入する第４経路とを切り替える第２切り替え手段を備えるＥＧＲ装置の制御方法であって、車速がフル加速時には、前記第１切り替え手段が第１経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第４経路を選択して切り替えることにより高圧ループモードとし、車速が一定速時には、前記第１切り替え手段が第２経路を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段が第３経路を選択して切り替えることにより低圧ループモードとし、車速が中間加速時には、加速の初期段階で前記高圧ループモードとした後、低圧ループモードに切り替えるため、エンジンの運転状況に応じて最適な高圧ループモードと低圧ループモードを切り替えて制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１のＥＧＲ装置のシステム構成図、図２は本実施例１のＥＧＲ装置の高圧ループモードを示す図、図３は本実施例１のＥＧＲ装置の低圧ループモードを示す図、図４は本実施例１のＥＧＲ装置の制御ロジックを示す図、図５は本実施例１のトランジェント対応時の制御を説明するフローチャート図である。
【００１５】
先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１のＥＧＲ装置１では、ディーゼル機関であるエンジン２と、ターボチャージャー３と、インタークーラ４と、ＥＧＲクーラ５と、ラジエータ６と、ＤＰＦ装置７が備えられている。
【００１６】
また、図示を省略するエアクリーナから導いた吸気を、吸気管８ａを介してターボチャージャー３のコンプレッサ３ａへ導入して加圧し、さらに、接続管８ｂを介してインタークーラ４に導入して冷却した後、インテークマニホールド８ｃを介してエンジン２の各気筒（図示せず）に分配するようにしている。
【００１７】
また、エンジン２から排出された排気ガスを、エキゾーストマニホールド８ｄを介してターボチャージャー３のタービン３ｂへ導入して駆動した後、ＤＰＦ装置７を介して車外へ排出するようにしている。
【００１８】
そして、ＥＧＲクーラ５の排気ガス上流側の接続管８ｅには、流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段に相当）が接続されると共に、この流路切り替え制御弁１０から分岐した一方の接続管８ｆ（第１経路に相当）がエキゾーストマニホールド８ｄに接続され、他方の接続管８ｇ（第２経路に相当）がターボチャージャー３のタービンの排気ガス下流側に介装されたＤＰＦ装置７の排気管８ｈに接続されている。
【００１９】
従って、流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）は、エキゾーストマニホールド８ｄを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第１経路（接続管８ｆ）と、排気管８ｈを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第２経路（接続管８ｇ）とを選択的に切り替え可能となっている。
【００２０】
一方、ＥＧＲクーラ５の排気ガス下流側の接続管８ｉには、流路切り替え制御弁１１（第２切り替え手段に相当）が接続されると共に、流路切り替え制御弁１１から分岐した一方の接続管８ｊ（第３経路に相当）がターボチャージャー３のコンプレッサ３ａの吸気管８ａに接続され、他方の接続管８ｋ（第４経路に相当）がターボチャージャー３のコンプレッサ３ａ及びインタークーラ４を介した吸気管８ａと接続されるインテークマニホールド８ｃに接続されている。
【００２１】
従って、流路切り替え制御弁１１（第２切り替え手段）は、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａの吸気管８ａに導入する第３経路（接続管８ｊ）と、インテークマニホールド８ｃに導入する第４経路（接続管８ｋ）とを選択的に切り替え可能となっている。
【００２２】
また、ＥＧＲクーラ５は、エンジン２とラジエータ６を循環する冷却水の一部を導入して排気ガスと熱交換させることにより排気ガスの温度を低下させるようになっている。
【００２３】
その他、少なくとも接続管８ｆのエキゾーストマニホールド８ｄとの分岐部ａ付近にはＥＧＲフローセンサ９が、接続管８ｉの制御弁１１付近には圧力センサ９ａがそれぞれ設置されている。
【００２４】
次に、作用を説明する。
このように構成されたＥＧＲ装置１では、図２に示すように、流路切り替え制御弁１０を接続管８ｆに開くと共に、流路切り替え制御弁１１を接続管８ｋに開くことにより、エキゾーストマニホールド８ｄの分岐部ａから排気ガスの一部（破線矢印で図示）を取り入れて、接続管８ｅを介してインタークーラ５に導入して冷却した後、接続管8i,8kを介してインテークマニホールド８ｃの合流部ｂで吸気と合流する高圧ループモードを構成する。
【００２５】
また、図３に示すように、流路切り替え制御弁１０を接続管８ｇに開くと共に、流路切り替え制御弁１１を接続管８ｊに開くことにより、排気管８ｈの分岐部ｃから排気ガスの一部（破線矢印で図示）を取り入れて、接続管８ｅを介してインタークーラ５に導入して冷却した後、接続管8i,8jを介して吸気管８ａの合流部ｄでコンプレッサ３ａの吸気と合流する低圧ループモードを構成する。
【００２６】
次に、流路切り替え制御弁10,11による高圧ループモードと低圧ループモードの切り替え制御について詳述する。
本実施例１では、図４の制御ロジック図に示すように、エンジン２の運転状況、例えば車速を一定時間間隔で検出し、車速が一定速の場合には、排気ガス中のＮＯｘが非常に多く、高いＥＧＲ導入率が必要であること、及び排気ガスの出力量の変動が少なく、高い応答性が不要であることを考慮して低圧ループモードとする。
【００２７】
また、車速が一定ではなく、ある程度加速をしているがフル加速ではない中間加速の場合には、排気ガス中のＮＯｘが比較的多く、高いＥＧＲ導入率が必要であること、及び排気ガスの出力量の変動があり、応答性が必要であることを考慮してアクセルを開いた直後は高圧ループモードとし、その後、低圧ループモードに切り替える。
【００２８】
また、車速がフル加速の場合には、排気ガス中のＮＯｘが少なく、高いＥＧＲ導入率が不要であること、及び排気ガスの出力量の変動が大きく、高い応答性が必要であることを考慮して高圧ルームシステムに切り替える。
【００２９】
また、車速の加速に応じたトランジェント対応時において、高圧ループモードから低圧ループモードへの切り替えは、例えば、図５のフローチャート図に示す制御を行う。
具体的には、先ず、ステップＳ１において、アクセル開度がｙ％よりも大きいかどうかを判定し、小さい場合にはステップＳ２に移行する一方、大きい場合にはステップＳ３に移行して高圧ループモードに切り替えてステップＳ１に戻る。なお、ｙ＝８０前後の値とする。
【００３０】
ステップＳ２では、制御弁１１付近に設置された圧力センサ９ａ（図１参照）で検出された圧力Ａがｘよりも大きいかどうかを判定し、小さい場合にはステップＳ４に移行して高圧ループモードとしてステップＳ１に戻る一方、等しい或いは大きい場合にはステップＳ５に移行して低圧ループモードとする。
【００３１】
なお、ｘ＝（分岐部ａの圧力）−（ＥＧＲクーラの圧力損失＋配管圧力損失）で算出された値とする。
【００３２】
また、分岐部ａに設置されたＥＧＲフローセンサ９には、随時上記ｘの値を算出するように、ＥＧＲクーラ及び配管圧力損失−ＥＧＲ流量相関値で得られる値を特性としてインプットする。
【００３３】
このように構成されたＥＧＲ装置１では、ＮＯｘが少なく応答性を求められる車速がフル加速時には、高圧ループモードとして作動することにより速やかな対応が可能となる。
【００３４】
一方、ＮＯｘが多く高い応答性が不要である車速が一定速時には、低圧ループモードとして作動することによりＥＧＲ導入率を高くできる。
【００３５】
さらに、中間加速時において、アクセルを開いた直後は高圧ループモードとして作動することにより、速やかに一定のＥＧＲ導入率を確保できると共に、その後、低圧ループモードとして作動させることにより、さらにＥＧＲ導入率を高くすることができる。
【００３６】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１のＥＧＲ装置１にあっては、エンジン２からエキゾーストマニホールド８ｄを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第１経路（接続管８ｆ）と、エンジン２からターボチャージャー３のタービン３ｂ及びＤＰＦ装置７を介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第２経路（接続管８ｇ）とを切り替える流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａの吸気管８ａに導入する第３経路（接続管８ｊ）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａ及びインタークーラ４を介したインテークマニホールド８ｃに導入する第４経路（接続管８ｋ）とを切り替える第２切り替え手段（流路切り替え制御弁１１）を備えるため、高圧ループモードと低圧ループモードを切り替え可能な構成とすることにより、状況に応じてＥＧＲ導入率の向上と高応答性を実現できる。
【００３７】
また、エンジン２からエキゾーストマニホールド８ｄを介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第１経路（接続管８ｆ）と、エンジン２からターボチャージャー３のタービン３ｂ及びＤＰＦ装置７を介して排気ガスの一部をＥＧＲクーラ５に導入する第２経路（接続管８ｇ）とを切り替える流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａの吸気管８ａに導入する第３経路（接続管８ｊ）と、ＥＧＲクーラ５から排出された排気ガスをターボチャージャー３のコンプレッサ３ａ及びインタークーラ４を介したインテークマニホールド８ｃに導入する第４経路（接続管８ｋ）とを切り替える第２切り替え手段（流路切り替え制御弁１１）を備えるＥＧＲ装置１の制御方法であって、車速がフル加速時には、流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）が第１経路（接続管８ｆ）を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段（流路切り替え制御弁１１）が第４経路（接続管８ｋ）を選択して切り替えることにより高圧ループモードとし、車速が一定速時には、流路切り替え制御弁１０（第１切り替え手段）が第２経路（接続管８ｇ）を選択して切り替えると共に、第２切り替え手段（流路切り替え制御弁１１）が第３経路（接続管８ｊ）を選択して切り替えることにより低圧ループモードとし、車速が中間加速時には、加速の初期段階では高圧ループモードとした後、低圧ループモードに切り替えるため、エンジン２の運転状況に応じて最適な高圧ループモードと低圧ループモードを切り替えて制御できる。
【００３８】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、流路切り替え制御弁の切り替えは、アクセル開度、エンジン流入空気量、ＥＧＲ導入率を含め他の情報値を関連させて制御することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１のＥＧＲ装置のシステム構成図である。
【図２】本実施例１のＥＧＲ装置の高圧ループモードを示す図である。
【図３】本実施例１のＥＧＲ装置の低圧ループモード時を示す図である。
【図４】本実施例１のＥＧＲ装置の制御ロジックを示す図である。
【図５】本実施例１のトランジェント対応時の制御を説明するフローチャート図である。
【図６】従来における高圧ループモードのＥＧＲ装置のシステム構成図である。
【図７】従来における低圧ループモードのＥＧＲ装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ＥＧＲ装置
２  エンジン
３  ターボチャージャー
３ａ  コンプレッサ
３ｂ  タービン
４  インタークーラ
５  ＥＧＲクーラ
６  ラジエータ
７  ＤＰＦ装置
８ａ  吸気管
８ｂ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊ、８ｋ  接続管
８ｃ  インテークマニホールド
８ｄ  エキゾーストマニホール
８ｈ  排気管
９  ＥＧＲフローセンサ
９ａ  圧力センサ
１０、１１  流路切り替え制御弁
【図１】
2008019723.tif 000003
【図２】
2008019723.tif 000004
【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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