(57)【要約】【課題】高負荷運転状態が高頻度に連続する場合であってもＥＧＲクーラ内に煤が堆積するのを防止することができる排気再循環装置を提供する。【解決手段】ＥＧＲクーラ６３と、ＥＧＲバルブ６２と、バイパス通路６４を開放状態と閉弁状態とに切り替え可能なＥＧＲクーラバイパスバルブ６５と、機関運転状態を検出するセンサ群３５、３７および７１〜７５と、ＥＣＵ５０とを備え、ＥＣＵ５０は、非アイドル運転状態で加速要求がなされていないとき、還流前の排気の圧力を高めるようＥＧＲクーラバイパスバルブ６５によりバイパス通路６４を開放させた状態でＥＧＲバルブ６２を閉弁させ、その閉弁状態からバイパス通路６４を閉止させつつＥＧＲバルブ６２を開弁させて、還流前の排気の圧力をＥＧＲクーラ６３を通して吸気通路側に解放させるよう、ＥＧＲバルブ６２とＥＧＲクーラバイパスバルブ６５とをそれぞれ切り替え制御する機能を有する。【選択図】図１
2008280867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路の一部を冷却通路とする排気冷却器と、
前記排気還流通路の下流側に配置され、前記排気還流通路を前記吸気通路に接続する開弁状態と該接続を制限する閉弁状態とに切り替わる排気還流バルブと、
前記吸気通路側に還流する排気を前記排気冷却器をバイパスして前記排気還流バルブに供給するバイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を開放する開弁状態と前記バイパス通路を閉止する閉弁状態とに切り替わるバイパス開閉バルブと、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記運転状態検出手段により前記内燃機関が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態であることが検出されたとき、前記バイパス開閉バルブを開弁させつつ前記排気還流バルブを閉弁させて還流前の排気の圧力を高める第１の状態とした後、該第１の状態から前記バイパス開閉バルブを閉弁させつつ前記排気還流バルブを開弁させて前記還流前の排気の圧力を前記排気冷却器を通して前記吸気通路側に解放させる第２の状態とするように、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとをそれぞれ切り替え制御する制御手段と、を備えた車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記内燃機関が非アイドル運転中で加速要求がなされていない場合であって前記内燃機関の燃料カットがなされているときに、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記制御手段が前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行するときの前記排気還流バルブの閉弁時間が、前記内燃機関の負荷が高いほど短時間になるよう前記内燃機関の負荷に応じた時間長に設定されるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記バイパス開閉バルブが、前記排気冷却器の入口の近傍に配置され、開弁により前記バイパス通路を開放するときに前記排気冷却器の入口側を閉止し、閉弁により前記バイパス通路を閉止するときに前記排気冷却器の入口側を開放することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記排気通路に配置される可変絞り要素をさらに備え、
前記制御手段が、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行するとき、前記可変絞り要素を絞り側に制御して排気圧力を高めるようにしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項６】
前記可変絞り要素が、前記排気通路側に配置される可変ノズル方式のタービンおよび前記吸気通路側に配置されるコンプレッサを有するターボ過給機によって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【請求項７】
前記可変絞り要素が、前記排気通路に配置される排気絞りバルブによって構成されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用内燃機関の排気再循環装置に関し、特にＥＧＲ（排気再循環）通路にＥＧＲクーラを装着した車両用ディーゼル機関に好適な排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のディーゼルエンジンにおいては、排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）やスモーク（黒煙）の炭素粒子等からなるＰＭ（パティキュレートマター）を低減させることへの高度な要求に応えるべく、ＮＯｘを低減させる排気再循環装置とＰＭを捕集するディーゼル・パティキュレート・フィルタ装置（以下、ＤＰＦ装置という）を共に装備したものがあり、排気再循環装置に還流排気を冷却する排気冷却器であるＥＧＲクーラを装着したものが多用されてきている。
【０００３】
このようなＥＧＲクーラを装着した車両用内燃機関の排気再循環装置においては、スモークおよび未燃燃料分を含む排気がＥＧＲクーラ内を通過する際に冷却され、スモークが未燃燃料分をバインダとして徐々に煤として堆積し易い。したがって、ＥＧＲクーラが目詰まりを起こしてＥＧＲクーラの冷却効率が低下してしまうのを防止する必要がある。
【０００４】
従来、この種の車両用内燃機関の排気再循環装置として、例えば、ＥＧＲ通路にＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、このバイパス通路の開度を制御するＥＧＲバイパスバルブとを設けて、ＥＧＲクーラを通過したクールドＥＧＲガスとバイパス通路を通過したホットＥＧＲガスを運転状態に応じて混合させることでＮＯｘ低減効果を確保するとともに、ＤＰＦ装置の再生に適した排気温度を得るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＥＧＲクーラの清掃のために、ＥＧＲクーラにガスを逆流させるように排気側からＥＧＲバルブ付近に排気を還流させる専用の通路と清掃用バルブを設けて、ＥＧＲクーラ内のＰＭ堆積量増加時にＥＧＲバルブを閉じて清掃用バルブを開弁させ、ガスの逆流によってＥＧＲクーラ中のＰＭ堆積物を排気管内に除去・排出させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、タービン翼周りのノズル状排気通路の断面積を可変する可変翼を有する過給機を備え、高負荷領域では可変翼を開いてタービン翼に対する排気の相対流速を抑え、減速燃料カット領域ではＥＧＲバルブを少なくとも部分的に開くとともに可変翼を閉じて（ノズルを絞って）排気の相対流速を高めることにより過給効率を高めておき、減速直後の再加速時に過給圧を速やかに高め得るようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−１５２８９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１１２３２０号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来の車両用内燃機関の排気再循環装置にあっては、高負荷運転状態ではいずれもＥＧＲクーラを通る還流排気量が多くなるため、スモーク濃度が高くなることもあって、高負荷運転状態が高頻度に連続すると、ＥＧＲクーラ内に煤が堆積するのを回避することができず、ＥＧＲクーラの冷却効率が悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、高負荷運転状態が高頻度に連続する場合であっても排気冷却器内に煤が堆積するのを確実に防止することができる排気再循環装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る車両用内燃機関の排気再循環装置は、上記目的達成のため、（１）車両用内燃機関の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路の一部を冷却通路とする排気冷却器と、前記排気還流通路の下流側に配置され、前記排気還流通路を前記吸気通路に接続する開弁状態と該接続を制限する閉弁状態とに切り替わる排気還流バルブと、前記吸気通路側に還流する排気を前記排気冷却器をバイパスして前記排気還流バルブに供給するバイパス通路上に配置され、前記バイパス通路を開放する開弁状態と前記バイパス通路を閉止する閉弁状態とに切り替わるバイパス開閉バルブと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記運転状態検出手段により前記内燃機関が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態であることが検出されたとき、前記バイパス開閉バルブを開弁させつつ前記排気還流バルブを閉弁させて還流前の排気の圧力を高める第１の状態とした後、該第１の状態から前記バイパス開閉バルブを閉弁させつつ前記排気還流バルブを開弁させて前記還流前の排気の圧力を前記排気冷却器を通して前記吸気通路側に解放させる第２の状態とするように、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとをそれぞれ切り替え制御する制御手段と、を備えたものである。
【００１０】
この構成により、加速要求がなされていない非アイドル運転状態（以下、非加速要求時ともいう）では、バイパス通路が開き排気還流バルブが閉じた状態で還流前の排気の圧力が高められ、その状態からバイパス通路が閉じ排気還流バルブが開くことで、昇圧した還流前の排気の圧力が排気冷却器を通して解放される。したがって、高負荷運転中に排気冷却器内に煤が堆積しても、非加速要求状態になると、その煤が吸気通路側に飛ばされ、高負荷運転の頻度が高い場合でも確実に排気冷却器内の煤を除去することができる。なお、吸気通路側に飛ばされた煤は内燃機関に再度吸入されて燃焼されることになる。
【００１１】
上記（１）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置は、好ましくは、（２）前記制御手段が、前記内燃機関が非アイドル運転中で加速要求がなされていない場合であって前記内燃機関の燃料カットがなされているときに、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行するものである。
【００１２】
この場合、内燃機関の燃料カットが実行されるときに限って煤除去の制御がなされることになるため、スモーク成分の多い燃焼ガスを再導入することによる煤の堆積を回避することができ、より確実に排気冷却器内の煤を除去することができる。また、既存の運転状態検出手段を用いて制御手段が作動できることになる。
【００１３】
上記（１）又は（２）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置は、（３）前記制御手段が前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行するときの前記排気還流バルブの閉弁時間が、前記内燃機関の負荷が高いほど短時間になるよう前記内燃機関の負荷に応じた時間長に設定されるようにしたものであるのが好ましい。
【００１４】
この場合、負荷が高いほど排気還流バルブの閉弁時間が短時間となるから、運転状態に応じた必要な排気再循環量（ＥＧＲ率）を設定することができ、ＮＯｘ低減効果を確保することができる。
【００１５】
さらに、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（４）前記バイパス開閉バルブが、前記排気冷却器の入口の近傍に配置され、開弁により前記バイパス通路を開放するときに前記排気冷却器の入口側を閉止し、閉弁により前記バイパス通路を閉止するときに前記排気冷却器の入口側を開放するのが好ましい。
【００１６】
この場合、バイパス開閉バルブを開弁させつつ排気還流バルブを閉弁させるときには排気冷却器の出口側から排気冷却器内の排気の圧力が十分に高められ、バイパス開閉バルブを閉弁させつつ排気還流バルブを開弁させるときには排気冷却器の入口側に供給される後続の排気の圧力を背圧として排気冷却器内の排気が吸気通路側に一気に解放される。したがって、排気冷却器内の煤の除去効果が高まる。
【００１７】
さらに、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（５）前記排気通路に配置される可変絞り要素をさらに備え、前記制御手段が、前記排気還流バルブと前記バイパス開閉バルブとの前記切り替え制御を実行するとき、前記可変絞り要素を絞り側に制御して排気圧力を高めるようにしたものであるのがよい。
【００１８】
この構成により、内燃機関の負荷減少時に排気還流バルブが比較的長時間開弁しても、可変絞り要素の開度を絞り側に制御することで排気エネルギを利用して排気圧力の低下を抑制することができ、排気冷却器内の煤を飛ばして除去する効果を長い時間でも持続させることができる。
【００１９】
さらに、上記（５）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（６）前記可変絞り要素が、前記排気通路側に配置される可変ノズル方式のタービンおよび前記吸気通路側に配置されるコンプレッサを有するターボ過給機によって構成されているのが好ましい。
【００２０】
この構成により、可変ノズル方式のタービンを有するターボ過給機を備えている場合には、これを可変絞り要素として排気圧力の低下を抑制することができる。
【００２１】
また、上記（５）に記載の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、（７）前記可変絞り要素が、前記排気通路に配置される排気絞りバルブによって構成されていても好ましい。
【００２２】
この構成により、可排気絞りバルブを備えている場合には、これを可変絞り要素として排気圧力の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態において、バイパス通路を開き排気還流バルブを閉じた状態で還流前の排気圧力を排気前に高めてから、バイパス通路を閉じ排気還流バルブを開いて排気冷却器内の排気圧力を解放するように排気還流バルブおよびバイパス開閉バルブを切り替え制御するので、高負荷運転状態が高頻度に連続する場合であっても、非加速要求状態になると昇圧させた排気によって排気冷却器内の煤を吸気通路側に飛ばして除去することができ、排気冷却器内に煤が堆積するのを確実に防止することができる排気再循環装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼル機関に適用した例を示している。また、図２は、一実施形態の排気再循環装置における排気冷却器周辺の構成を示す部分拡大図で、（ａ）はそのバイパス通路を開放させつつ排気還流バルブ（ＥＧＲバルブ）を閉弁させた状態を示し、（ｂ）はバイパス通路を閉止させつつ排気還流バルブを開弁させた状態を示している。
【００２６】
まず、その構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、車両用内燃機関であるエンジン１０は複数の気筒１１を有しており、このエンジン１０には、各気筒１１内の燃焼室（詳細を図示していない）に燃料を噴射するコモンレール型の燃料噴射装置１２と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置１３と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置１４と、排気装置１４内の排気エネルギを利用して吸気装置１３内の空気を圧縮し燃焼室に空気を過給するターボ過給機１５と、排気の一部を吸気側に還流させ再循環させる排気還流装置１６とが装備されている。
【００２８】
燃料噴射装置１２は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げて高圧の燃圧（燃料圧力）に加圧し吐出するサプライポンプ２１と、そのサプライポンプ２１からの燃料が導入されるコモンレール２２と、このコモンレール２２を通して供給される燃料を後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）５０からの噴射指令信号に対応するタイミング及び開度（デューティー比）で燃焼室内に噴射する燃料噴射弁２３とを含んで構成されている。
【００２９】
サプライポンプ２１は、例えばエンジン１０の回転動力を利用して駆動され、コモンレール２２はサプライポンプ２１から供給された高圧燃料を均等に保ちながら複数の燃料噴射弁２３に分配・供給する。燃料噴射弁２３は、電磁駆動される公知のニードル弁で構成され、所定時間毎のパルス状の噴射指令信号に応じてその所定時間中の開弁時間の比率を制御されることにより、噴射指令信号に応じた燃料噴射量の燃料（例えば軽油）を燃焼室内に噴射・供給することができる。
【００３０】
燃料噴射装置１２は、さらに、サプライポンプ２１で汲み上げた燃料の一部を排気装置１４内に噴射する燃料添加ノズル２４を有しており、燃料添加ノズル２４は所定圧以上の燃圧で燃料が付与されたときに開弁して、排気装置１４の排気マニホルド４１内に燃料を噴射するようになっている。
【００３１】
吸気装置１３には、吸気マニホルド３１と、それより上流側の吸気管３２と、吸気管３２の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ３３と、ターボ過給機１５より下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ３４と、新気の吸入流量を検出するエアフローメータ３５と、エンジン１０内への吸気量を調整するスロットルバルブ３６と、吸気温度センサ３７とが、それぞれ装着されている。これらの構成自体は公知のものと同様である。
【００３２】
排気装置１４は、排気マニホルド４１と、それより下流側の排気管４２と、アイドル時や軽負荷時に排気温度を上げることができる排気絞りバルブ４３と、ターボ過給機１５より下流側の排気管４２に装着された排気後処理装置４４と、を含んで構成されている。排気後処理装置４４は、例えば排気中の酸素濃度や未燃燃料分（ＨＣ）を適宜調整することで、排気中のＮＯｘをＮＯ２やＮＯに還元し排気中のＨＣやＣＯと反応させてＮ２としたり、ＨＣやＣＯを酸化させてＨ２ＯやＣＯ２としたりすることができ、前記燃料添加ノズル２４からの燃料噴射はそのために利用できるようになっている。
【００３３】
ターボ過給機１５は、互いに回転方向一体に連結された吸入空気コンプレッサ１５ａおよび排気タービン１５ｂを有し、排気タービン１５ｂを排気エネルギにより回転させて吸入空気コンプレッサ１５ａを回転させるもので、エンジン１０内に正圧の空気を吸入させることができる。
【００３４】
ターボ過給機１５における排気タービン１５ｂは、公知の可変ノズル方式のものであり、詳細は図示しないが、タービン翼周りの排気通路に複数の可動ノズルベーンが配置され、その可動ノズルベーンの回動によって排気タービン１５ｂを駆動する排気の流速（タービン翼に対する相対流速）を増加させるように可変ノズルを絞り、あるいは、その相対流速を減少させるように可変ノズルを開くことができる。すなわち、ターボ過給機１５は、排気の流路の断面積を所定位置で可変することができる可変絞り要素となっており、この可変ノズル方式のターボ過給機１５の可変ノズルを操作するアクチュエータ（図示しない）はＥＣＵ５０によって制御されるようになっている。
【００３５】
排気還流装置１６は、エンジン１０内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド４１内の排気通路と吸気マニホルド３１内の吸気通路とを連通させる排気還流用のＥＧＲ通路６１（排気還流通路）を有しており、このＥＧＲ通路６１には排気還流量を調整するＥＧＲバルブ６２（排気還流バルブ）と、ＥＧＲ通路６１を通って還流する排気を冷却するＥＧＲクーラ６３（排気冷却器）とが設けられている。ＥＧＲ通路６１は、エンジン１０の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、ＥＧＲクーラ６３はその排気還流通路の一部を冷却通路としている。また、ＥＧＲバルブ６２は排気還流通路を吸気通路に接続させる開弁状態と、その接続を制限、例えば遮断する閉弁状態とに切り替え可能になっている。
【００３６】
図２に示すように、排気還流装置１６には、さらに、排気通路側から吸気通路側に還流する排気をＥＧＲクーラ６３をバイパスしてＥＧＲバルブ６２に供給することができるバイパス通路６４と、ＥＧＲクーラ６３の入口６３ａの近傍に位置するＥＧＲ通路６１からバイパス通路６４への分岐部分に配置されたＥＧＲクーラバイパスバルブ６５と、排気ガス中の未燃燃料分を酸化処理するフロースルー型のＥＧＲ酸化触媒ユニット６６とが設けられている。ここで、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、バイパス通路６４を開放する開弁状態と、バイパス通路６４を閉止する閉弁状態とに切り替え可能なバイパス開閉バルブとなっている。
【００３７】
ＥＧＲバルブ６２は、弁体部６２ａを駆動部６２ｂによって同図中の上下方向に進退動させ、ＥＧＲ通路６１内に位置する連通穴６２ｃを開閉するようになっており、例えば公知のＤＣモータ駆動式の高応答のものである。また、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、その開弁によりバイパス通路６４を開放するとともにＥＧＲクーラ６３の入口６３ａ側を閉止し、図２（ｂ）に示すように、その閉弁によりバイパス通路６４を閉止するとともにＥＧＲクーラ６３の入口６３ａ側を開放するようになっている。このＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、支持軸部６５ａにより板状の弁体部６５ｂを回動させることで、図２（ａ）中に実線で示す開弁位置と図２（ｂ）中に実線で示す閉弁位置とに切り替わるようになっている。なお、ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５は、図２に示すような方式に限定されるものではないが、高応答のものであるのがよい。
【００３８】
一方、サプライポンプ２１や通電制御や燃料噴射弁２３による燃料噴射量の制御、スロットルバルブ３６の開度制御、ＥＧＲバルブ６２やＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開度制御等は、ＥＣＵ５０によって電子制御されるようになっており、ＥＣＵ５０は所定時間毎に所定の制御プログラムを実行するように構成されている。
【００３９】
図１に示すように、ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５１、ＲＯＭ（Read Only Memory）５２、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３、ＥＥＰＲＯＭ５４（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路５６、および、駆動回路等を含む出力インターフェース回路５７を含んで構成されている。
【００４０】
ＥＣＵ５０の入力インターフェース回路５６には、エアフローメータ３５、吸気温度センサ３７、図外のアクセルペダルの踏み込みを検出するアクセル開度センサ７１、スロットルバルブ３６の開度を検出するスロットル開度センサ７２、所定角度単位のクランク回転からエンジン回転数に対応する信号を出力するクランク角センサ７３（回転数センサ）、エンジン１０が搭載された車両の走行速度または車輪回転速度を検出する車速センサ７４、エンジン１０の吸気圧（過給圧）を検出する吸気管内圧力センサ７５等がそれぞれ接続されており、これらのセンサ群３５、３７および７１〜７５からの情報がＥＣＵ５０に取り込まれるようになっている。ここで、アクセル開度センサ７１は、アクセルペダルの踏み込み量をエンジン１０の出力を増加させるための加速要求量として検出する加速要求検出手段となっている。
【００４１】
ＥＣＵ５０の出力インターフェース回路５７には、図示しないそれぞれの駆動回路を介してサプライポンプ２１、複数の燃料噴射弁２３、ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５が接続されている。
【００４２】
ＥＣＵ５０のＲＯＭ５２には、入力インターフェース回路５６に取り込まれるアクセル開度センサ７１からの加速要求をチェックするとともに、クランク角センサ７３からのエンジン回転数等を所定時間毎に取り込んでエンジン１０の燃焼室内への燃料噴射量を算出するための演算処理プログラムが格納されている。そして、ＥＣＵ５０は、その演算処理プログラムに従って、エンジン１０が非アイドル運転（すなわち負荷運転）中で加速要求がなされていないとき(出力減少時)には、燃料噴射弁２３による燃料噴射を一部又は全部の気筒１１について停止する燃料カットを実行するようになっている。
【００４３】
また、ＲＯＭ５２には、センサ群３５、３７および７１〜７５の検出情報に基づいてエンジン１０が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態であるか否かを判定するための判定処理プログラムが格納されており、ＥＣＵ５０は、センサ群３５、３７および７１〜７５と共にエンジン１０が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態を検出する運転状態検出手段を構成している。
【００４４】
ＲＯＭ５２には、さらに、上述した判定処理プログラムによりエンジン１０が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態であると判定したとき、煤除去のためにＥＧＲバルブ６２とＥＧＲクーラバイパスバルブ６５とを所定の条件でそれぞれ切り替え制御（以下、煤除去制御ともいう）するための制御プログラムが格納されている。そして、ＥＣＵ５０は、この制御プログラムに従って制御手段の機能を発揮することにより、エンジン１０が非アイドル運転中で加速要求がなされていない状態であるとき、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５を開弁（すなわちバイパス通路６４を開放）させつつＥＧＲバルブ６２を閉弁させて還流前の排気の圧力を高める第１の状態とした後、その第１の状態からＥＧＲクーラバイパスバルブ６５を閉弁（バイパス通路６４を閉止）させつつＥＧＲバルブ６２を開弁させ、圧力上昇した還流前の排気の圧力をＥＧＲクーラ６３を通して吸気通路側に解放させる第２の状態とする。このように、ＥＣＵ５０はＥＧＲバルブ６２とＥＧＲクーラバイパスバルブ６５とをそれぞれ切り替え制御するようになっている。
【００４５】
より具体的には、ＥＣＵ５０は、エンジン１０が非アイドル運転中で加速要求がなされていない場合であってエンジン１０の燃料カットがなされているときにＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５を上述のように切り替えて煤除去制御を実行するようになっている。
【００４６】
図３は、本実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における煤除去制御中のＥＧＲバルブ６２の閉弁維持時間の設定値情報を示す説明図で、（ａ）はその内燃機関の負荷に応じた閉弁維持時間を示すマップイメージ図、（ｂ）はそのマップに対応するデータテーブルである。
【００４７】
同図に示すように、ＲＯＭ５２又はＥＥＰＲＯＭ５４には、煤除去のためにＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の切り替え制御を実行する際における、ＥＧＲバルブ６２の閉弁時間ｔの設定値α（秒）の情報が記憶格納されている。同図（ａ）に示すマップイメージ図のように、この閉弁時間ｔの設定値αは、エンジン１０の負荷（アクセル操作量あるいは燃料噴射量）が高いほど、例えばエンジン１０の１ストローク当りの燃料噴射量Ｑｆｍ［ｍｍ３／ｓｔ］が多いほど、その切り替え制御中のＥＧＲバルブ６２の閉弁時間が短くなるように、エンジン１０の負荷に応じた時間長に予め設定され、同図（ｂ）に示すようなデータテーブルの形でＲＯＭ５２又はＥＥＰＲＯＭ５４に書き込まれている。
【００４８】
さらに、ＥＣＵ５０は、制御手段の機能により、例えばアイドル時や低負荷時にはターボ過給機１５の排気タービン１５ｂの可変ノズルを絞ったり排気絞りバルブ４３（可変絞り要素）を絞ったりして排気後処理装置４４に流入する排気温度を高めるようになっており、さらに、ＥＧＲバルブ６２およびＥＧＲクーラバイパスバルブ６５についての上述した切り替え制御を実行するときにも、ターボ過給機１５の排気タービン１５ｂの可変ノズル開度を絞り側に制御するか、排気絞りバルブ４３の開度を絞る制御を実行し、あるいはこれらの制御を共に実行して、吸気側への還流前のＥＧＲクーラ６３内の排気の圧力を高めることができるようになっている。
【００４９】
ＥＣＵ５０は、また、エンジン１０がアイドル状態か否かの判定を繰り返し実行し、その判定結果をアイドル状態判定フラグとして設定するようになっている。
【００５０】
次に、作用について説明する。
【００５１】
図４は、ＥＣＵ５０で所定時間毎に実行される制御プログラムの概略の処理手順を示すフローチャートであり、この制御は上述した燃料噴射量の制御等に並行してＥＧＲクーラ６３内の煤除去のために所定時間毎に繰り返し実行される。
【００５２】
図４に示すように、この排気還流制御の処理では、まず、アクセル開度センサ７１の検知情報に基づいて、アクセル開度が非加速要求に対応する値、例えば０％であり、かつ、アイドル状態判定フラグがＯＦＦに設定されている（すなわち、非アイドル運転状態である）状態であるか否かが判定される（ステップＳ１１）。
【００５３】
このとき、アクセル開度が０％でなく加速要求がなされているか、アイドル状態判定フラグがＯＮである（すなわち、アイドル運転状態である）かのいずれかであれば、今回の処理は終了する（ステップＳ１１でＮＯの場合）。
【００５４】
一方、このとき、アクセル開度が０％であって加速要求がなされておらず、アイドル状態判定フラグもＯＦＦであれば、次いで、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５とＥＧＲバルブ６２の切り替え制御が開始され、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５がバイパス通路６４側を開く開弁状態に切り替えられるとともにＥＧＲバルブ６２が閉弁側に切り替えられる（ステップＳ１２）。すなわち、還流前の排気の圧力を高める第１の状態となる。
【００５５】
なお、このとき、ある程度以上の高負荷運転の合間に一時的に現在の非加速要求状態になっていたとすれば、高負荷運転で排気還流を行っていたＥＧＲバルブ６２が、非加速要求状態になるとすぐに、図２（ｂ）に示す開弁状態から図２（ａ）に示す閉弁状態に切り替えられることになり、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５はＥＧＲクーラ６３側を開放しバイパス通路６４を閉止する閉弁状態から、ＥＧＲクーラ６３側を閉止しバイパス通路６４を開放する開弁状態に切り替えられることになる。
【００５６】
この状態においては、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５を開弁させつつＥＧＲバルブ６２を閉弁させることで、バイパス通路６４側に流れ込んだ排気によりＥＧＲクーラ６３の出口６３ｂ側からＥＧＲクーラ６３内の排気の圧力が十分に高められる。
【００５７】
また、このとき、ＥＧＲバルブ６２の閉弁と併せて、ターボ過給機１５の排気タービン１５ｂの可変ノズルが絞り側に制御される（ステップＳ１３）。すなわち、排気タービン１５ｂのタービン翼を回す排気を噴き出すノズルが絞られ、ターボ過給機１５より上流側の排気マニホルド４１内の排気圧が高められる。
【００５８】
次いで、逐次算出されるエンジン１０の負荷を基に、エンジン１０の現在の負荷に対応するＥＧＲバルブ６２の閉弁維持時間ｔの設定値αが抽出され、ＥＧＲバルブ６２の閉弁維持時間ｔが所定時間α秒に達したか否かの判定（ステップＳ１４）が、ＥＧＲバルブ６２の閉弁維持時間ｔが所定時間α秒に達するまで（ｔ（ｓ）＝αとなりステップＳ１４の判定結果がＹＥＳとなるまで）、第１の状態が維持される。
【００５９】
そして、ＥＧＲバルブ６２の閉弁維持時間ｔが所定時間α秒に達すると、次いで、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５がバイパス通路６４を閉止する閉弁状態に切り替えられるとともに、ＥＧＲバルブ６２が開弁側に切り替えられる（ステップＳ１５）。すなわち、ＥＧＲクーラ６３内の排気の圧力を解放する第２の状態となる。
【００６０】
このとき、直前の第１の状態においてＥＧＲクーラ６３内の排気の圧力が十分に高められているので、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５が閉弁状態に切り替えられるとともにＥＧＲバルブ６２が開弁側に切り替えられるときには、ＥＧＲクーラ６３の入口６３ａ側に供給される後続の排気の圧力を背圧としてＥＧＲクーラ６３内の排気がエンジン１０の吸気通路側に一気に解放される。したがって、高負荷運転中にＥＧＲクーラ６３内に煤が堆積していたとしても、その煤が排気により飛ばされて除去される。
【００６１】
次いで、アクセル開度が加速要求に対応する値（例えば０％でない値）になったか、あるいは、アイドル状態判定フラグがＯＮに設定されているか否かの判定（ステップＳ１６）が実行され、そのいずれかに該当しない限りは（ステップＳ１６でＮＯの場合）、第２の状態が維持されて、ＥＧＲクーラ６３内の煤除去が確実に実行される。そして、アクセル開度が加速要求に対応する値になったか、アイドル状態判定フラグがＯＮになったときには（ステップＳ１６でＹＥＳの場合）、今回の処理が終了する。
【００６２】
このように、本実施形態の車両用内燃機関の排気再循環装置においては、加速要求がなされていない非アイドル運転中で、エンジン１０の燃料カットがなされる状態になると、制御手段としてのＥＣＵ５０により、ＥＧＲバルブ６２が閉弁状態と開弁状態とに切り替え制御されるとともに、ＥＧＲバルブ６２の閉弁状態ではＥＧＲクーラバイパスバルブ６５がバイパス通路６４の開放状態となり、ＥＧＲバルブ６２の開弁状態ではＥＧＲクーラバイパスバルブ６５がバイパス通路６４の閉弁状態となるように、ＥＧＲクーラバイパスバルブ６５の開閉が切り替え制御され、それによって、バイパス通路６４が開きＥＧＲバルブ６２が閉弁した状態で還流前の排気の圧力が高められる。そして、その状態からバイパス通路６４が閉じＥＧＲバルブ６２が開いて、昇圧した還流前の排気の圧力がＥＧＲクーラ６３を通して解放される。
【００６３】
したがって、高負荷運転中にＥＧＲクーラ６３内に煤が堆積しても、非加速要求状態になるとすぐに、その煤がエンジン１０の吸気通路側に飛ばされ、吸気通路側に飛ばされた煤はエンジン１０に再度吸入されて燃焼されることから、高負荷運転の頻度が高い場合であっても、確実にＥＧＲクーラ６３内の煤を除去することができ、ＥＧＲクーラ６３の冷却効率を回復させることができる。しかも、エンジン１０の燃料カットが実行されるときに限って煤除去の制御がなされることになるため、スモーク成分の多い燃焼ガスを再導入することによってＥＧＲクーラ６３内に煤が堆積するのを回避することができ、より確実にＥＧＲクーラ６３内の煤を除去することができる。また、燃料カットを実行するための既存の運転状態検出手段を用いてＥＣＵ５０の制御手段の機能が発揮できることになる。
【００６４】
また、本実施形態では、ＥＧＲバルブ６２とＥＧＲクーラバイパスバルブ６５との切り替え制御を実行するときのＥＧＲバルブ６２の閉弁時間ｔが、エンジン１０の負荷が高いほど短時間になるようエンジン１０の負荷に応じた時間長に設定されることから、高負荷であるほどＥＧＲバルブ６２の閉弁時間が短時間となる。その結果、必要に応じた排気再循環量（ＥＧＲ率）を設定することができ、ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を確保することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、エンジン１０の負荷減少時にＥＧＲバルブ６２が比較的長時間開弁しても、ターボ過給機１５の排気タービン１５ｂにおける可変ノズルの開度を絞り側（閉め側）に制御し、排気エネルギを排気圧力アップに転用しているので、排気圧力の低下が抑制され、煤を飛ばして除去する効果を所要の維持時間ｔの間十分に持続させることができる。
【００６６】
勿論、別の可変絞り要素である排気絞りバルブ４３の開度を絞り側に制御するか、あるいはターボ過給機１５の可変ノズル開度と排気絞りバルブ４３の開度の両方を絞り側に制御するかしても、煤を飛ばして除去する効果を所要の維持時間ｔの間十分に持続させることができる。
【００６７】
なお、上述の実施形態においては、車両用内燃機関をディーゼル機関としたが、本発明は排気冷却器を有する排気再循環装置を装備した他の内燃機関において、狭い多数の排気冷却器内の排気通路孔に目詰まりが生じ易いような場合にも、適用可能である。また、上述の実施形態においては、バイパス開閉バルブが排気冷却器の入口側で、バイパス開放時に排気冷却器の入口を閉止するように構成されていたが、バイパス開閉バルブがバイパス通路の開放と閉止のみを行うバルブであってもよい。
【００６８】
以上説明したように、本発明では、加速要求がなされていない非アイドル運転中において、バイパス通路を開き排気還流バルブを閉じた状態で還流前の排気圧力を排気前に高めてから、バイパス通路を閉じ排気還流バルブを開いて排気冷却器内の排気圧力を解放するように排気還流バルブおよびバイパス開閉バルブを切り替え制御するようにしているので、高負荷運転状態が高頻度に連続する場合であっても、非加速要求状態になると昇圧させた排気によって排気冷却器内の煤を吸気通路側に飛ばして除去することができ、排気冷却器内に煤が堆積するのを確実に防止することができる排気再循環装置を提供することができるという効果を奏するものであり、車両用内燃機関の排気再循環装置、特にＥＧＲクーラを装着した車両用ディーゼル機関に好適な排気再循環装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置を示す図であり、本発明を多気筒ディーゼル機関に適用した例を示している。
【図２】一実施形態の排気再循環装置における排気冷却器周辺の構成を示す部分拡大図で、（ａ）はそのバイパス通路を開放させつつ排気還流バルブを閉弁させた状態を示し、（ｂ）はバイパス通路を閉止させつつ排気還流バルブを開弁させた状態を示している。
【図３】一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置におけるＥＧＲバルブの閉弁維持時間の設定値情報を示す説明図で、（ａ）はその内燃機関の負荷に応じた閉弁維持時間を示すマップイメージ図、（ｂ）はそのマップに対応するデータテーブルである。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用内燃機関の排気再循環装置における還流制御の概略手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  エンジン（車両用内燃機関、車両用ディーゼル機関）
１１  気筒
１２  燃料噴射装置
１３  吸気装置
１４  排気装置
１５  ターボ過給機（可変絞り要素）
１５ａ  吸入空気コンプレッサ
１５ｂ  排気タービン
１６  排気還流装置
２１  サプライポンプ
２２  コモンレール
２３  燃料噴射弁
２４  燃料添加ノズル
３１  吸気マニホルド
３２  吸気管
３３  エアクリーナ
３４  インタークーラ
３５  エアフローメータ
３６  スロットルバルブ
３７  吸気温度センサ（運転状態検出手段）
４１  排気マニホルド
４２  排気管
４３  排気絞りバルブ（可変絞り要素）
４４  排気後処理装置
５０  ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御手段、運転状態検出手段）
５１  ＣＰＵ
５２  ＲＯＭ
５３  ＲＡＭ
５４  ＥＥＰＲＯＭ
５６  入力インターフェース回路
５７  出力インターフェース回路
６１  ＥＧＲ通路（排気還流通路）
６２  ＥＧＲバルブ（排気還流バルブ）
６２ａ  弁体部
６２ｂ  駆動部
６３  ＥＧＲクーラ（排気冷却器）
６３ａ  入口
６３ｂ  出口
６４  バイパス通路
６５  ＥＧＲクーラバイパスバルブ（バイパス開閉バルブ）
６５ａ  支持軸部
６５ｂ  弁体部
６６  ＥＧＲ酸化触媒ユニット
７１  アクセル開度センサ（運転状態検出手段）
７２  スロットル開度センサ（運転状態検出手段）
７３  クランク角センサ（運転状態検出手段）
７４  車速センサ（運転状態検出手段）
７５  吸気管内圧力センサ（運転状態検出手段）
α  ＥＧＲバルブの閉弁維持時間の設定値
【図１】
2008280867.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008280867.tif 000006