(57)【要約】【課題】簡易な機構で、排気側の圧力よりも吸気側の圧力のほうが大きい場合であっても、排気ガスを吸気側に還流することができる内燃機関の排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ９０は、機関の運転状態が低速、高負荷域である場合に、吸気がバイパス通路８０を流れるように、スロットル弁５１の開度を絞り、バイパス開閉弁８１を開く。この構成により、バイパス通路８０に吸気が流れることにより、吸気の流速が高まり、バイパス通路８０内の圧力が負圧となるので、機関の運転状態が、低速、高負荷域であっても、即ち、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも高くなるような場合であっても、排気ガスを還流することができる。【選択図】図１
2008274914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機よりも下流側の吸気通路に配置されたスロットル弁をバイパスするバイパス通路と、
前記バイパス通路に排気ガスを還流させる還流通路と、
前記バイパス通路及び還流通路の合流地点よりも上流側の前記バイパス通路に配置されたバイパス開閉弁と、
前記スロットル弁及びバイパス開閉弁の作動を制御する制御手段と、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、
前記バイパス通路は、前記吸気通路及び還流通路よりも細く形成されており、
前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果が低速、高負荷域である場合に、吸気が前記バイパス通路を流れるように、前記スロットル弁の開度を絞り、前記バイパス開閉弁を開く、ことを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を低減すべく、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス還流装置（以下、ＥＧＲ装置という）が知られている。
【０００３】
特許文献１乃至４には、このようなＥＧＲ装置を備えた内燃機関が開示されている。このようなＥＧＲ装置は、各気筒と連通した排気通路と吸気通路とを連通する還流通路を備えている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７７９１２号公報
【特許文献２】特開２００５−９３１４号公報
【特許文献３】特開平８−１４１１１号公報
【特許文献４】特開２００４−３４６７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、過給機が搭載された内燃機関においては、低速、高負荷時には、排気ガスを吸気側に還流することができない恐れがある。即ち、排気側の圧力よりも、吸気側の圧力のほうが高くなる場合がある。
【０００６】
特許文献１には、このような場合であっても、適切なＥＧＲ率を確保できるようにした排気ガス還流装置が開示されている。特許文献１に開示されている装置は、コンプレッサ下流側の吸気通路に吸気をバイパスさせるバイパス通路が接続され、このバイパス通路にはベンチュリが形成され、このベンチュリに排気ガスを還流させる排気ガス還流通路が接続され、運転状態に応じて、ベンチュリの流路面積を可変する可変手段を備えている。このように運転状態に応じて、可変手段の作動を制御することにより、排気側の圧力よりも、吸気側の圧力のほうが大きい場合であっても、適切に排気ガスを吸気側に流すことができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている装置は、ベンチュリの流路面積を可変する可変手段を必要とする。従って、このような装置を採用すると、機構が複雑となり、コストアップに繋がる。
【０００８】
したがって本発明の目的は、簡易な機構で、排気側の圧力よりも吸気側の圧力のほうが大きい場合であっても、排気ガスを吸気側に還流することができる内燃機関の排気ガス還流装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、過給機よりも下流側の吸気通路に配置されたスロットル弁をバイパスするバイパス通路と、前記バイパス通路に排気ガスを還流させる還流通路と、前記バイパス通路及び還流通路の合流地点よりも上流側の前記バイパス通路に配置されたバイパス開閉弁と、前記スロットル弁及びバイパス開閉弁の作動を制御する制御手段と、機関の運転状態を検出する運転状態検出手段とを備え、前記バイパス通路は、前記吸気通路及び還流通路よりも細く形成されており、前記制御手段は、前記運転状態検出手段の検出結果が低速、高負荷域である場合に、吸気が前記バイパス通路を流れるように、前記スロットル弁の開度を絞り、前記バイパス開閉弁を開く、ことを特徴とする内燃機関の排気ガス還流装置によって達成できる。
【００１０】
この構成により、バイパス通路に吸気が流れることにより、吸気の流速が高まり、バイパス通路内の圧力が負圧となるので、機関の運転状態が、低速、高負荷域であっても、即ち、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも高くなるような場合であっても、排気ガスを還流することができる。また、バイパス通路を、吸気通路及び還流通路よりも細く形成し、スロットル弁の開度を絞ると共に、バイパス開閉弁を開くことにより、バイパス通路に吸気を流すことができるので、このような簡易な機構で、排気ガスを還流することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な機構で、排気側の圧力よりも吸気側の圧力のほうが大きい場合であっても、排気ガスを吸気側に還流することができる内燃機関の排気ガス還流装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る内燃機関の排気ガス還流装置について説明する。
【００１３】
図１は、排気ガス還流装置が採用されているエンジンシステムの構成図である。
エンジンシステムは、吸気通路１０、排気通路２０、エアクリーナ３０、ターボ過給機４０、インタクーラ５０、スロットル弁５１、サージタンク５２、エンジン６０、還流通路７０、バイパス通路８０、フィルタ８５、ＥＣＵ（電子制御ユニット）９０などから構成される。
【００１４】
ＥＣＵ９０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、各装置の作動を制御する。
【００１５】
まず、吸気は、エアクリーナ３０を通過しターボ過給機４０のコンプレッサ４１へ導かれる。コンプレッサ４１を通過した吸気は加圧され、インタクーラ５０を通過して冷却される。次に、吸気の流量は、アクセルペダル（不図示）と連動するスロットル弁５１により制御される。次に、サージタンク５２へ供給された吸気は、分岐吸気通路を介してそれぞれ各気筒Ａ〜Ｄに分配される。各気筒Ａ〜Ｄにはそれぞれ、インジェクタ６１が配置されている。インジェクタ６１は、コモンレール６２により制御されている。エンジン６０のクランクシャフト（不図示）の回転数を検出する機関回転数センサ６８を備え、ＥＣＵ９０にその検出信号を送信することにより、現在の機関回転数を算出することができる。
【００１６】
各気筒Ａ〜Ｄは、排気通路２０と連通し、排気通路２０に排出された排気ガスは、タービン４２へと送られる。タービン４２を通過した排気ガスは、排気浄化用触媒を担持したフィルタ８５を通過して、浄化されて排出される。尚、排気通路２０には、タービン４２をバイパスする機構が設けられている。
【００１７】
還流通路７０は、排気の一部を吸気系に導くためのものであり、一端が排気通路２０と、他端が後述するバイパス通路８０とに連通している。
また、還流通路７０には、還流通路７０を開閉するＥＧＲ弁７１が配置されている。ＥＧＲ弁７１の作動は、ＥＣＵ９０によって制御される。
【００１８】
バイパス通路８０は、コンプレッサ４１よりも下流側の吸気通路１０に形成され、スロットル弁５１をバイパスする。従って、バイパス通路８０は、一端がスロットル弁５１よりも上流側で連通し、他端がサージタンク５２に連通している。また、バイパス通路８０には、バイパス通路８０を開閉するバイパス通路弁８１が配置されている。バイパス通路弁８１は、バイパス通路８０と還流通路７０との合流地点よりも上流側の、バイパス通路８０に配置されている。
【００１９】
通常時は、ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁７１を開き、バイパス開閉弁８１を閉じることにより、排気通路２０側から排気ガスが、還流通路７０及びバイパス通路８０を介して、サージタンク５２へと流入する。
【００２０】
次に、従来の排気ガス還流装置に起こり得る問題について簡単に説明する。
図２は、縦軸はトルクを示し、横軸は機関回転数を示しており、トルク及び機関回転数の変動により、吸気側の圧力及び排気側の圧力の変化を示したマップである。ここで、吸気側の圧力とは、サージタンク５２内の圧力をいい、排気側の圧力とは、排気通路２０から還流通路７０が分岐する分岐部周辺での圧力をいう。
【００２１】
図２に示すように、機関回転数がある程度大きい場合には、排気側圧力は、吸気側圧力よりも大きい。従って、このような状態においては、排気ガスを吸気側へと還流することができる。しかしならが、機関回転数が小さい場合には、排気側の圧力が、吸気側の圧力よりも低下する場合がある。このような場合には、排気ガスを還流させることができない場合がある。そこで、本実施例に係るエンジンシステムでは、以下の処理を実行する。
尚、図２のマップは、ＥＣＵ９０が以下の処理を実行する際に用いられる。
【００２２】
次に、ＥＣＵ９０が実行する排気ガス還流処理について説明する。
図３は、ＥＣＵ９０が実行する排気ガス還流処理の一例を示したフローチャートである。
ＥＣＵ９０は、エンジン６０のトルクを検出する（ステップＳ１）。具体的には、燃料噴射量や、スロットル弁５１に開度を検出するスロットル弁開度センサ（不図示）からの出力により、検出する。これにより、ＥＣＵ９０は、現在のエンジン６０の運転状態が、高負荷状態であるか、低負荷状態であるがを判定することができる。
【００２３】
次に、ＥＣＵ９０は、機関回転数センサ６８の出力から、エンジン６０の機関回転数を検出する（ステップＳ２）。これにより、ＥＣＵ９０は、現在のエンジン６０の回転状態が、低速であるか、高速であるかを判定することができる。
【００２４】
次に、ＥＣＵ９０は、上記の検出結果により、現在の運転領域が、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも大きくなる運転領域であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。具体的には、ＥＣＵ９０は、図２に示したマップに基づいて、上記処理により検出された機関回転数とトルクとに基づいて判定する。機関回転数が低速であり、トルクが高い状態、即ち高負荷である運転領域において、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも大きくなる。
【００２５】
次に、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも大きくなる運転領域であると判定された場合には、ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁７１を開き、スロットル弁５１の開度を絞り、バイパス開閉弁８１を開くように制御する（ステップＳ４）。ＥＧＲ弁７１を開くことにより、排気ガスが吸気側へと還流可能になる。また、スロットル弁５１の開度を絞ることにより、スロットル弁５１よりも上流側で圧力が上昇し、スロットル弁５１よりも下流側であるサージタンク５２で圧力が低下する。このときに、バイパス開閉弁８１を開くことにより、スロットル弁５１よりも上流側から、バイパス通路８０を介して、スロットル弁５１をバイバスし、サージタンク５２へと吸気が流れ込む。
【００２６】
この際に、バイパス通路８０は、吸気通路１０及び還流通路７０よりも径が細く形成されているため、バイパス通路８０内を流れる吸気の流速は速くなる。これにより、バイパス通路８０内が負圧となり、排気通路２０側の排気が、吸引されて、サージタンク５２内へと流れ込む。このように、吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも高い運転領域であっても、排気ガスを吸気側へと導くことができる。
【００２７】
吸気側の圧力が、排気側の圧力よりも大きくなる運転領域ではない、と判定された場合には、ＥＣＵ９０は、ＥＧＲ弁７１を開き、バイパス開閉弁８１を閉じるように制御する（ステップＳ５）。これにより、排気ガスは、通常通り吸気側へと導かれる。
【００２８】
以上のように、バイパス通路８０を、吸気通路１０及び還流通路７０よりも細く形成し、スロットル弁５１の開度を絞ると共に、バイパス開閉弁８１を開くことにより、バイパス通路８０に吸気を流すことができるので、このような簡易な機構で、排気ガスを還流することができる。
【００２９】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
ＥＣＵ９０は、燃料噴射量及びスロットル弁５１の開度に基づいてエンジン６０の負荷を検出するが、その他の方法によって検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】排気ガス還流装置が採用されているエンジンシステムの構成図である。
【図２】縦軸はトルクを示し、横軸は機関回転数を示しており、トルク及び機関回転数の変動により、吸気側の圧力及び排気側の圧力の変化を示したマップである。
【図３】ＥＣＵが実行する排気ガス還流処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ〜Ｄ                気筒
１０                  吸気通路
２０                  排気管
３０                  エアクリーナ
４０                  過給機
５０                  インタクーラ
５１                  スロットル弁
５２                  サージタンク
６０                  エンジン
６１                  インジェクタ
６２                  コモンレール
６８                  機関回転数センサ
７０                  還流通路
７１                  ＥＧＲ弁
８０                  バイパス通路
８１                  バイパス開閉弁
８５                  フィルタ
９０                  ＥＣＵ（運転状態検出手段、制御手段）
【図１】
2008274914.tif 000003
【図２】
2008274914.tif 000004
【図３】
2008274914.tif 000005