(57)【要約】【課題】内燃機関の信頼性を確保しながら効率良く大量のＥＧＲ量を実現する排気ガス還流装置を得る。【解決手段】排気ガス還流装置は、エンジン（内燃機関）１２０に接続されるプレッシャー・ウェーブ・スーパーチャージャ（ＰＷＳ）１１０を有する。ＰＷＳ１１０には第１の還流管が取り付けられ、第４の排気管からＰＷＳ１１０へ還流ガスを導入する。還流ガスはＰＷＳ１１０内部で昇圧されて、エンジン１２０の吸気マニホールド１５６へ還流する。ＰＷＳ１１０の内部ではロータ１１５が回転する。ロータ１１５を回転させるために電気モータ１１６が用いられる。電気モータ１１６はＥＣＵ１７０に接続され、ＥＣＵ１７０は排気ガスの圧力に応じて電気モータ１１６を回転制御する。還流ガスを昇圧するためＰＷＳ１１０に加えるエネルギーはロータ１１５を回転させるエネルギーだけでよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機が取り付けられる内燃機関に用いられる排気ガス還流装置であって、
前記内燃機関の排気通路に設けられる触媒の下流側の排気通路から前記内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流ガスとして還流させる還流手段と、
前記還流手段に設けられ前記還流ガスを排気ガスのエネルギーを用いて昇圧させる昇圧手段とを備える排気ガス還流装置。
【請求項２】
前記還流手段は、前記過給機のコンプレッサの下流側の前記吸気通路に前記還流ガスを還流させる還流通路である請求項１に記載の排気ガス還流装置。
【請求項３】
前記昇圧手段は、回転手段により回転させられるロータを備え、前記内燃機関から前記過給機のタービンに流入する排気ガスを高圧源として前記ロータにより前記還流ガスを昇圧させる圧力波過給機である請求項１に記載の排気ガス還流装置。
【請求項４】
前記回転手段は電気モータである請求項３に記載の排気ガス還流装置。
【請求項５】
請求項１に記載の排気ガス還流装置を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を用いる内燃機関に接続される排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガス還流装置はロープレッシャーループ（ＬＰＬ）やハイプレッシャーループ（ＨＰＬ）を用いて排気ガスを還流するものが知られている。ＬＰＬによる構成では、排気管から取り出される排気ガスを電動コンプレッサで昇圧して過給機のコンプレッサ上流側の吸気管に還流する構成が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２２６５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、電動コンプレッサは還流される排気ガス（還流ガス）を昇圧するために仕事量が必要であるため、内燃機関を有するシステム全体の効率が低下する。昇圧処理を省くためＨＰＬを用いると、汚れた還流ガスが吸気管に還流するおそれ、及び過給機のタービンを動作させる圧力が減少するおそれが生じる。さらにＨＰＬを用いる内燃機関には高い背圧が求められるため、内燃機関の信頼性が低下するおそれもある。
【０００４】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の信頼性を確保しながら効率良く大量のＥＧＲ量を実現する排気ガス還流装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願第１の発明による排気ガス還流装置は、過給機が取り付けられる内燃機関に用いられる排気ガス還流装置であって、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の下流側の排気通路から内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流ガスとして還流させる還流手段と、還流手段に設けられ還流ガスを排気ガスのエネルギーを用いて昇圧させる昇圧手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
還流手段は、過給機のコンプレッサの下流側の吸気通路に還流ガスを還流させる還流通路であることが望ましい。これにより過給機のコンプレッサ及びインタークーラの破損を防止することができる。
【０００７】
昇圧手段は、回転手段により回転させられるロータを備え、内燃機関から過給機のタービンに流入する排気ガスを高圧源としてロータにより還流ガスを昇圧させる圧力波過給機（プレッシャー・ウェーブ・スーパーチャージャ）であることが望ましい。これにより少ない動力で排気ガスを昇圧することができる。
【０００８】
回転手段は電気モータが好適である。これによりロータの回転制御を行って還流ガスの昇圧を効率よく行うことができる。
【０００９】
本願第２の発明による内燃機関は、内燃機関の排気通路に設けられる触媒の下流側の排気通路から内燃機関の吸気通路に排気ガスを還流ガスとして還流させる還流手段と、還流手段に設けられ還流ガスを昇圧させる昇圧手段とを備える排気ガス還流装置を備えることを特徴とする。これにより内燃機関を有するシステム全体の効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内燃機関の信頼性を確保しながら効率良く大量のＥＧＲ量を実現する排気ガス還流装置を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
本発明による排気ガス還流装置の一実施形態について図１を用いて説明する。
【００１３】
排気ガス還流装置は過給機１３０が取り付けられるエンジン（内燃機関）１２０に接続される。過給機１３０はエアクリーナ１５１から吸入された空気を第１の吸気管１５２を介して吸入し、昇圧して第２の吸気管１５３に吐出する。吐出された空気はインタークーラ１５４で冷却された後に第３の吸気管１５５へ流入し、吸気マニホールド１５６を経てエンジン１２０のシリンダ１２１に吸入される。
【００１４】
過給機１３０は、コンプレッサ１３１及びタービン１３３を備える。タービン１３３はエンジン１２０から排出される排気エネルギーにより回転される。タービン１３３とコンプレッサ１３１は回転シャフト（図示しない）により接続され、タービン１３３の回転は回転シャフトによりコンプレッサ１３１に伝達される。コンプレッサ１３１は第１の吸気管１５２から流入する空気を吸入し昇圧する。
【００１５】
排気ガス還流装置は、エンジン１２０に接続されるプレッシャー・ウェーブ・スーパーチャージャ（ＰＷＳ）１１０を有する。ＰＷＳ１１０は、ロータ１１５の回転によりエンジン１２０から排出される排気ガスの圧力波を用いて還流ガスを昇圧する。
【００１６】
エンジン１２０に取り付けられた排気マニホールド１４１から延びる第１の排気管１４２は、ＰＷＳ１１０の排気吸入ポート１１１に接続される。排気ガスは排気吸入ポート１１１からＰＷＳ１１０に導かれ、排気排出ポート１１２から第２の排気管１４３へ排出される。第２の排気管１４３は排気ガスを過給機１３０のタービン１３３に導く。排気ガスはタービン１３３を回転させて第３の排気管１４４に流出し、触媒１４５により浄化されてから第４の排気管１４６を経て大気に放出される。
【００１７】
ＰＷＳ１１０は還流ガスを吸入する吸気吸入ポート１１３を備える。第４の排気管１４６とＰＷＳ１１０の吸気吸入ポート１１３との間には第１の還流管１６１が取り付けられ、第４の排気管１４６からＰＷＳ１１０へ還流ガスを導入する。触媒１４５の下流側から還流ガスを取り出すことにより、不純物の少ない浄化された排気ガスを還流することができる。
【００１８】
還流ガスはＰＷＳ１１０内部で昇圧されて、ＰＷＳ１１０の吸気排出ポート１１４に接続される第２の還流管１６２に流出する。第２の還流管１６２はエンジン１２０の吸気マニホールド１５６に接続され、昇圧された還流ガスをエンジン１２０の吸気マニホールド１５６へ還流する。吸気マニホールド１５６内部の気体は過給機１３０のコンプレッサ１３１により昇圧されているため、第４の排気管１４６内部の圧力よりも高圧であるが、第４の排気管１４６から導かれる還流ガスは、ＰＷＳ１１０で吸気マニホールド１５６内部の圧力と同等以上の圧力に昇圧されるため、吸気マニホールド１５６に流入することが可能となる。
【００１９】
還流ガスが昇圧されない構成では、還流ガスは第１の吸気管１５２に還流されるが、触媒１４５の溶損破片等が還流ガスに混入してコンプレッサ１３１及びインタークーラ１５４を破損することがある。本実施形態による吸気マニホールド１５６に還流ガスを還流する構成によれば、触媒１４５の溶損破片等がコンプレッサ１３１及びインタークーラ１５４を破損することを防止することができる。
【００２０】
ＰＷＳ１１０のロータ１１５を回転させるために電気モータ１１６が用いられる。電気モータ１１６はＥＣＵ１７０に接続され、ＥＣＵ１７０はエンジン１２０の回転数又は排気ガスの圧力に応じて電気モータ１１６を回転制御する。排気ガスの圧力は第１の排気管１４２又は排気マニホールド１４１に設けられた圧力センサにより検出される。ロータ１１５は排気ガスの圧力波が効率よく還流ガスを昇圧できるように回転制御される。
【００２１】
ロータ１１５は、回転軸方向に延びる複数のセル１１７を有する。排気ガスは、排気吸入ポート１１１からセル１１７に流入する。セル１１７には吸気吸入ポート１１３から還流ガスが吸入されている。排気ガスはその圧力波によりセル１１７内の還流ガスを昇圧する。昇圧された還流ガスは吸気排出ポート１１４に排出される。これにより還流ガスは排気マニホールド１４１と同等の圧力となるため、タービン１３３下流のＬＰＬからコンプレッサ１３１下流のＨＰＬへ還流ガスを供給することが可能となる。
【００２２】
還流ガスを昇圧するために用いられるエネルギーは、排気吸入ポート１１１から流入する排気ガスの圧力エネルギーであり、ロータ１１５の回転エネルギーは昇圧に寄与しない。すなわち、還流ガスを昇圧するためＰＷＳ１１０に加えるエネルギーはロータ１１５を回転させるエネルギーだけでよい。ＰＷＳ１１０を用いることにより消費するエネルギーを抑えながら還流ガスを昇圧することができる。さらに、ＬＰＬから導かれる還流ガスはＰＷＳ１１０を用いて昇圧されるため、エンジン１２０に高い背圧を要求するＨＰＬを用いずに済む。エンジン１２０のガスケットや排気マニホールド１４１等に対して、高い背圧に起因する余計な負荷を掛ける必要がなくなり、エンジン１２０の信頼性が向上する。
【００２３】
以上のように本実施形態によれば、エンジン１２０の信頼性を確保しながら効率良く大量のＥＧＲ量を実現する排気ガス還流装置を得ることができる。
【００２４】
なお、ロータ１１５を回転させる動力は電気モータ１１６によるものでなくても良く、エンジン１２０から取り出される動力、例えばクランクケースの回転力であっても良い。このときクランクケースの回転数を適正な回転数に変換してロータ１１５を回転させる制御手段が設けられる。
【００２５】
また、第１の還流管１６１はタービン１３３の下流側に取り付けられるものであれば良く、触媒１４５の下流側に限定されない。タービン１３３の下流側から還流することにより、タービン１３３に与えるエネルギーの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】エンジンに接続された排気ガス還流装置を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１０  プレッシャー・ウェーブ・スーパーチャージャ（ＰＷＳ）
１１５  ロータ
１１６  電動モータ
１２０  エンジン
１３０  過給機
１３１  コンプレッサ
１３３  タービン
１４１  排気マニホールド
１４２  第１の排気管
１４３  第２の排気管
１４４  第３の排気管
１４５  触媒
１４６  第４の排気管
１５１  エアクリーナ
１５２  第１の吸気管
１５３  第２の吸気管
１５４  インタークーラ
１５５  第３の吸気管
１５６  吸気マニホールド
１６１  第１の還流管
１６２  第２の還流管
【図１】
2008280975.tif 000003