(57)【要約】【課題】ＰＭ等の付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下や流通抵抗の増大を抑制し、また、可変容量型ターボチャージャが熱歪みにより作動が制限されることを抑制する。【解決手段】内燃機関１の排気通路７から分岐して吸気通路３と接続されるＥＧＲ通路２５と、ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲガスを冷却させるＥＧＲクーラ２７と、ＥＧＲクーラ２７下流から分岐し、且つ吸気通路３へ接続されない分岐路２８と、を具備した。高温の排気をＥＧＲクーラ２７に流通させてＰＭ等を除去し、また、下流のターボチャージャ１５に高温の排気が流入することを抑制できる。【選択図】図１
2004211649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路から分岐して吸気通路と接続されるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中でＥＧＲガスを冷却させるＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラ下流から分岐し、且つ吸気通路へ接続されない分岐路と、
を具備することを特徴とするＥＧＲクーラシステム。
【請求項２】
前記分岐路は排気通路へ接続され、該分岐路と排気通路との合流点よりも下流に可変容量型ターボチャージャを備えることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラシステム。
【請求項３】
前記分岐路を流通する排気の流量を調整する調整弁を更に備え、排気の温度が高いほど前記分岐路へ流通させる排気の流量を増加させることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＧＲクーラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲクーラシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気の温度が低いときに、ＥＧＲクーラへ排気を流通させると、ＥＧＲガス中に含まれるパティキュレートマター（以下、ＰＭという）が該クーラ内部へ付着することがある。このようにして付着したＰＭは、除去することが困難でありＥＧＲクーラを詰まらせる原因となる。
【０００３】
これに対し、過給機付きディーゼルエンジンにおいて、一端が排気管に接続され、他端が過給機のコンプレッサの上流側の吸気管に接続されたＥＧＲ管に、ＥＧＲクーラとＥＧＲ弁とを設けると共に、一端が過給機のコンプレッサの下流側の吸気管に接続された第１の絞り弁を有する吸気分岐管を、ＥＧＲクーラの上流側に接続して、吸気で希釈したＥＧＲガスをＥＧＲクーラに供給して、ＥＧＲクーラ内の結露を防止する技術（例えば、特許文献１参照）、過給機付きエンジンのコンプレッサの下流側の吸気通路と排気通路とを連結するＥＧＲ弁を有するＥＧＲ通路を設け、該ＥＧＲ通路と前記吸気通路の前記ＥＧＲ通路が合流する上流側とを流量調整弁を有する希釈用分岐通路で連結すると共に、前記ＥＧＲ通路の前記希釈用分岐通路が接続する上流側にＥＧＲ弁を下流側にＥＧＲクーラを夫々設けて構成し、エンジンの燃焼状態を良好に保つ技術（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１４１１５１号公報（第２、３頁、図１）
【特許文献２】
特開平１０−２１３０２０号公報（第３、４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一旦ＥＧＲクーラにＰＭ等が付着してしまうと、この付着したＰＭ等を除去するのは困難となる。
【０００６】
また、一般的な可変容量型ターボチャージャにおいて、大幅な性能悪化をもたらすことなく、熱歪みによるノズルベーンの固着を防止することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記したような種々の問題に鑑みてなされたものであり、ＰＭ等の付着によるＥＧＲクーラの熱交換効率の低下や流通抵抗の増大を抑制し、また、可変容量型ターボチャージャが熱歪みにより作動が制限されることを抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明によるＥＧＲクーラシステムは、以下の手段を採用した。即ち、
内燃機関の排気通路から分岐して吸気通路と接続されるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路の途中でＥＧＲガスを冷却させるＥＧＲクーラと、
前記ＥＧＲクーラ下流から分岐し、且つ吸気通路へ接続されない分岐路と、
を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の最大の特徴は、ＥＧＲクーラを通過した排気を再度排気通路に戻すことにより、ＥＧＲクーラ内に付着したＰＭを酸化除去することにある。
【００１０】
このように構成されたＥＧＲクーラシステムでは、ＥＧＲ通路を流通する排気は、ＥＧＲクーラにより冷却される。そして、排気が高温の場合には、該ＥＧＲクーラ壁面に付着したＰＭが排気の熱により酸化除去される。そして、温度が低下し、ＰＭを酸化除去した排気は分岐路に流入する。これにより、例えば高負荷時等の機関がＥＧＲガスを必要としていない状態であっても、高温の排気をＥＧＲクーラに導入することが可能となる。また、この排気を排気通路に戻すと、排気通路を流通する排気の温度を低下させることができ、下流に備わる排気通路構成部材の温度の上昇を抑制させることができる。
【００１１】
本発明においては、前記分岐路は排気通路へ接続され、該分岐路と排気通路との合流点よりも下流に可変容量型ターボチャージャを備えることができる。このように構成されたＥＧＲクーラシステムでは、ＥＧＲクーラにて冷却された排気を可変容量型ターボチャージャに供給させることができる。従って、熱歪みの発生により可変容量型ターボチャージャの作動が制限されることを抑制することが可能となる。
【００１２】
本発明においては、前記分岐路を流通する排気の流量を調整する調整弁を更に備え、排気の温度が高いほど前記分岐路へ流通させる排気の流量を増加させることができる。このように構成されたＥＧＲクーラシステムでは、流量調整弁によりＥＧＲクーラに流通する排気の量や分岐路から排気通路に流入する排気の量を変更することができる。機関から排出される排気の温度が高いときほどＥＧＲクーラに流入する排気の量を多くすることにより、ＥＧＲクーラ壁面に付着したＰＭを効果的に酸化除去することができ、また、可変容量型ターボチャージャの作動が制限されない温度まで排気の温度を低下させることができ、一方で、ＥＧＲクーラによる排気温度の過剰な低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明に係るＥＧＲクーラシステムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係るＥＧＲクーラシステムを車両駆動用のディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る排気浄化装置を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すエンジン１は、４つの気筒２を有する水冷式の４サイクル・ディーゼル機関である。
【００１６】
次に、エンジン１には、吸気枝管３が接続されており、吸気枝管３の各枝管は、各気筒２の燃焼室と吸気ポート（図示省略）を介して連通している。
【００１７】
前記吸気枝管３は吸気管４に接続されている。前記吸気管４における吸気枝管３の直上流に位置する部位には、該吸気管４内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁５が設けられている。この吸気絞り弁５には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁５を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ６が取り付けられている。
【００１８】
前記吸気絞り弁５よりも上流に位置する吸気管４には、排気のエネルギを駆動源として作動する遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａが設けられている。
【００１９】
このように構成された吸気系では、吸気は、吸気管４を介してコンプレッサハウジング１５ａに流入する。
【００２０】
コンプレッサハウジング１５ａに流入した吸気は、該コンプレッサハウジング１５ａに内装されたコンプレッサホイールの回転によって圧縮される。前記コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮された吸気は、必要に応じて吸気絞り弁５によって流量を調節されて吸気枝管３に流入する。吸気枝管３に流入した吸気は、各枝管を介して各気筒２の燃焼室へ分配され、各気筒２で噴射された燃料を着火源として燃焼される。
【００２１】
一方、エンジン１には、排気枝管７が接続され、排気枝管７の各枝管が排気ポート（図示省略）を介して各気筒２の燃焼室と連通している。
【００２２】
前記排気枝管７は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。前記タービンハウジング１５ｂは、排気管８と接続され、この排気管８は、下流にて大気へと通じている。
【００２３】
前記排気管８の途中には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒９（以下、単にＮＯｘ触媒とする。）が設けられている。
【００２４】
このように構成された排気系では、エンジン１の各気筒２で燃焼された混合気（既燃ガス）が排気ポートを介して排気枝管７へ排出され、次いで排気枝管７から遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂへ流入する。タービンハウジング１５ｂに流入した排気は、該排気が持つエネルギを利用してタービンハウジング１５ｂ内に回転自在に支持されたタービンホイールを回転させる。その際、タービンホイールの回転トルクは、前述したコンプレッサハウジング１５ａのコンプレッサホイールへ伝達される。
【００２５】
前記タービンハウジング１５ｂから排出された排気は、排気管８を介してＮＯｘ触媒９へ流入し、排気中のＮＯｘが吸蔵される。その後、排気は排気管８を流通して大気中へと放出される。
【００２６】
尚、本実施の形態では、ターボチャージャ１５に可変容量型ターボチャージャを採用する。
【００２７】
次に、可変容量型ターボチャージャ１５の具体的な構成について図２及び図３に基づいて説明する。
【００２８】
図２は、可変容量型ターボチャージャの構成を示す断面図である。
【００２９】
図３は、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構を示す図である。
【００３０】
可変容量型ターボチャージャ（以下、単にターボチャージャという。）１５は、図２に示すように、コンプレッサハウジング１５ａとタービンハウジング１５ｂとをセンタハウジング１５ｃを介して連結して構成される。
【００３１】
センタハウジング１５ｃでは、ロータシャフト４８の一端は、コンプレッサハウジング１５ａ内に突出し、その突出部分には、複数のコンプレッサインペラ４６ａを備えたコンプレッサホイール４６が取り付けられている。
【００３２】
ロータシャフト４８の他端は、タービンハウジング１５ｂ内に突出し、その突出部分には、複数のタービンインペラ４７ａを備えたタービンホイール４７が取り付けられている。
【００３３】
コンプレッサハウジング１５ａにおいてセンタハウジング１５ｃと反対側に位置する部分には、コンプレッサハウジング１５ａ内に吸気を取り入れるための吸気取入口６２ａが形成されている。コンプレッサハウジング１５ａ内には、コンプレッサホイール４６の外周を包囲する渦巻き状のコンプレッサ通路６４が形成されると共に、コンプレッサホイール４６の内装部分とコンプレッサ通路６４とを連通する環状の送出通路６５が形成されている。コンプレッサ通路６４の終端部には、コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮された吸気を排出するための吸気排出口（図示省略）が形成されている。
【００３４】
一方、タービンハウジング１５ｂ内には、タービンホイール４７の外周を包囲する渦巻き状のスクロール通路６６が形成されると共に、タービンホイール４７の内装部分とスクロール通路６６とを連通する環状のノズル通路６７が形成されている。スクロール通路６６の基端部には、タービンハウジング１５ｂ内に排気を取り入れるための排気取入口（図示省略）が形成されている。タービンハウジング１５ｂにおいてセンタハウジング１５ｃと反対側に位置する部分には、タービンハウジング１５ｂ内の排気を排出するための排気排出口６３ａが設けられている。
【００３５】
更に、タービンハウジング１５ｂのセンタハウジング１５ｃ側には、可変ノズル機構７１が内装されている。この可変ノズル機構７１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにリング状に形成されたノズルバックプレート７２を備えている。このノズルバックプレート７２は、ボルト（図示省略）によってタービンハウジング１５ｂに固定されている。続いて、ノズルバックプレート７２には、複数の軸７３が同プレート７２の円心を中心として等角度毎に設けられている。
【００３６】
各軸７３は、ノズルバックプレート７２をその厚さ方向に貫通して回転可能に支持されている。各軸７３の一端部（図３（ａ）中の左端部）には、ノズルベーン７４が固定されている。一方、軸７３の他端部（図３（ａ）中の右端部）には、軸７３と直行してノズルバックプレート７２の外縁部へ延びる開閉レバー７５が固定され、軸７３と開閉レバー７５とが一体で回転可能になっている。開閉レバー７５の先端には、二股に分岐した一対の挟持部７５ａが設けられている。
【００３７】
各開閉レバー７５とノズルバックプレート７２との間には、ノズルバックプレート７２と重なり合うように環状のリングプレート７６が設けられている。このリングプレート７６は、その円心を中心に周方向へ回転可能となっている。又、リングプレート７６には、その円心を中心として等角度毎に複数のピン７７が設けられており、それらピン７７が各開閉レバー７５の挟持部７５ａ間に回転可能な状態で挟持されている。
【００３８】
このように構成された可変ノズル機構７１では、上記したリングプレート７６がその円心を中心に回転されると、各ピン７７が各開閉レバー７５の挟持部７５ａをリングプレート７６の回転方向と同方向に押すことになる。その結果、開閉レバー７５が軸７３を回動させ、軸７３の回動に同期してノズルベーン７４が軸７３を中心に回動することになる。
【００３９】
例えば、ノズルベーン７４においてリングプレート７６の円心側に位置する端部をその円心から離脱させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動すると、隣接するノズルベーン７４間の間隙が狭くなり、ノズルベーン７４間の流路が閉じられることになる。
【００４０】
一方、ノズルベーン７４においてリングプレート７６の円心側に位置する端部をその円心に接近させる方向に回動させるべくリングプレート７６が回動すると、隣接するノズルベーン７４間の間隙が広くなり、ノズルベーン７４間の流路が開かれることになる。
【００４１】
次に、可変ノズル機構７１の駆動、即ち、リングプレート７６の回動駆動を行う機構について述べる。図２及び図３に示すように、リングプレート７６の外縁の一部には、軸線Ｌと同方向に延びるピン８６が取り付けられ、そのピン８６に駆動機構８２が連結されている。
【００４２】
駆動機構８２は、センタハウジング１５ｃにピン８６と平行にコンプレッサハウジング１５ａ側に延びた状態で回動自在に支持された支軸８３を備えている。この支軸８３のタービンハウジング１５ｂ側の端部（図２中の左側端部）には、ピン８６に対して回動可能に連結された駆動レバー８４が固定されている。支軸８３のコンプレッサハウジング１５ａ側の端部（図２中の右側端部）には、支軸８３を中心にして回動可能な操作片８５が取り付けられている。操作片８５は、負圧式のＶＮＴアクチュエータ８７に連結されている。
【００４３】
図４は、ＶＮＴアクチュエータ８７の概略構成図である。
【００４４】
ＶＮＴアクチュエータ８７は、図４に示すように、ダイヤフラム８８によって負圧室８７ａと大気室８７ｂとに区画されている。負圧室８７ａには、ダイヤフラム８８と直行する方向に伸縮動作するコイルスプリング８８ａが内装されている。更に、負圧室８７ａには、負圧通路８９が接続されており、負圧通路８９は、エンジン１のクランクシャフトに駆動連結されたバキュームポンプ９１に接続されている。負圧通路８９の途中には、エレクトリック・バキューム・レギュレーティング・バルブ（ＥＶＲＶ）９０が設けられている。
【００４５】
ＥＶＲＶ９０は、大気中に開口された大気導入口（図示省略）を備えており、ＥＶＲＶ９０よりＶＮＴアクチュエータ８７側に位置する負圧通路８９ａと大気導入口の導通と、ＥＶＲＶ９０よりバキュームポンプ９１側に位置する負圧通路８９ｂとＶＮＴアクチュエータ８７側の負圧通路８９ａの導通と、を切り換える。
【００４６】
尚、ＥＶＲＶ９０は、電磁ソレノイドを備えており、電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと大気導入口とを導通状態に保持し、電磁ソレノイドが励磁状態にあるときは負圧通路８９ａと負圧通路８９ｂとを導通常状態に保持する。一方、ＶＮＴアクチュエータ８７の大気室８７ｂは、ＶＮＴアクチュエータ８７の外部（大気中）と連通し、大気室８７ｂ内の圧力が常に大気圧となるようになっている。
【００４７】
ダイヤフラム８８の大気室８７ｂ側には、コイルスプリング８８ａの伸長方向に延出したロッド８８ｂが突設されている。このロッド８８ｂは、大気室８７ｂを貫通してＶＮＴアクチュエータ８７の外部まで突出しており、その先端部が前記操作片８５に連結されている。
【００４８】
このように構成されたＶＮＴアクチュエータ８７では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと大気導入口とが導通状態となり負圧室８７ａ内が大気圧となる。この場合、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂは、コイルスプリング８８ａの付勢力によって最も進出した状態に保持される。
【００４９】
また、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあるときは、負圧通路８９ａと負圧通路８９ｂとが導通状態になり、ＶＮＴアクチュエータ８７の負圧室８７ａ内が負圧となる。この場合、ダイヤフラム８８がコイルスプリング８８ａの付勢力に抗して変位し、それに伴ってロッド８８ｂが最も退行した状態に保持される。
【００５０】
更に、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドの励磁と非励磁とをデューティ制御することにより、ロッド８８ｂの進退量を調整することが可能となる。
【００５１】
上記したようなＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂの進退動作により、前記操作片８５が回動される。操作片８５が回動されると、それに同期して支軸８３が回転し、支軸８３の回転に伴って駆動レバー８４が支軸８３を中心に回動する。その結果、駆動レバー８４がピン８６を介してリングプレート７６を周方向に押し、軸線Ｌを中心にリングプレート７６を回動させることになる。
【００５２】
以上述べた可変容量型ターボチャージャ１５では、駆動機構８２によってノズルベーン７４の回動方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン７４間の流路の向き、及びノズルベーン７４間の間隙を変更することが可能となる。即ち、ノズルベーン７４の回動方向と回動量とを制御することにより、スクロール通路６６からタービンホイール４７に吹き付けられる排気の方向と流速が調節されることになる。
【００５３】
例えば、エンジン１からの排気の量が少ない場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を閉じるべく駆動機構８２を動作させることにより、タービンホイール４７に吹き付けられる排気の流速が高まると共に、排気とタービンインペラ４７ａとの衝突角度がより垂直に近づくため、少ない排気量でもタービンホイール４７の回転速度及び回転力を高めることが可能となる。
【００５４】
反対に、エンジン１からの排気の量が十分に多い場合は、可変ノズル機構７１のノズルベーン７４を開くべく駆動機構８２を動作させることにより、タービンホイール４７に吹き付けられる排気の流速の過剰な上昇が制御され、タービンホイール４７の回転速度及び回転力の過剰な上昇を抑制することが可能となる。
【００５５】
尚、本実施の形態では、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが非励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂが最も進出した状態のときに、ノズルベーン７４が最も開いた状態に保持され、ＥＶＲＶ９０の電磁ソレノイドが励磁状態にあって、ＶＮＴアクチュエータ８７のロッド８８ｂが最も退行した状態のときに、ノズルベーン７４が最も閉じた状態に保持されるものとする。
【００５６】
また、エンジン１には、クランクシャフトの回転位置に対応した電気信号を出力するクランクポジションセンサ１０が設けられている。
【００５７】
以上述べたように構成されたエンジン１には、該エンジン１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１１が併設されている。このＥＣＵ１１は、エンジン１の運転条件や運転者の要求に応じてエンジン１の運転状態を制御するユニットである。
【００５８】
ＥＣＵ１１には、各種センサが電気配線を介して接続されるようになっている。
【００５９】
一方、ＥＣＵ１１には、吸気絞り用アクチュエータ６等が電気配線を介して接続され、上記した各部をＥＣＵ１１が制御することが可能になっている。
【００６０】
また、排気枝管７と吸気枝管３とは、排気枝管７内を流通する排気の一部を吸気枝管３へ再循環させる排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５を介して連通されている。このＥＧＲ通路２５の途中には、電磁弁等で構成され、印加電力の大きさに応じて前記ＥＧＲ通路２５内を流通する排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を変更する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６が設けられている。
【００６１】
前記ＥＧＲ通路２５の途中でＥＧＲ弁２６より上流には、該ＥＧＲ通路２５内を流通するＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７が設けられている。前記ＥＧＲクーラ２７には、冷却水通路（図示省略）が設けられエンジン１を冷却するための冷却水の一部が循環する。
【００６２】
一方、ＥＧＲ弁２６とＥＧＲクーラ２７との間には、ＥＧＲガスを排気枝管７に導く戻り通路２８の一端が接続され、該戻り通路２８の他端は、排気枝管７の途中であって、ＥＧＲ通路２５の分岐点とタービンハウジング１５ｂとの間に接続されている。この戻り通路２８の途中には、ステップモータ等で構成され、前記戻り通路２８内を流通する排気ＥＧＲガスの流量を変更するときに開閉駆動される流量調整弁２９が設けられている。
【００６３】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低められ、以て窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が抑制される。
【００６４】
このように構成されたＥＧＲシステムでは、ＥＧＲ弁２６が開弁され流量調整弁２９が閉弁されると、ＥＧＲ通路２５が導通状態となり、排気枝管７内を流通する排気の一部がＥＧＲガスとなってＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７へ導入される。ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲガスが冷却水と熱交換を行い、該ＥＧＲガスの温度が低下させられる。そして、ＥＧＲクーラ２７を通過して吸気枝管３へ還流されたＥＧＲガスは、吸気枝管３の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へと導かれる。
【００６５】
一方、ＥＧＲ弁２６が閉弁され流量調整弁２９が開弁されると、戻り通路２８が導通状態となり、排気枝管７内を流通する排気の一部がＥＧＲガスとなってＥＧＲ通路２５へ流入し、ＥＧＲクーラ２７へ導入される。ＥＧＲクーラ２７では、ＥＧＲガスが冷却水と熱交換を行い、該ＥＧＲガスの温度が低下させられる。そして、ＥＧＲクーラ２７を通過して排気枝管７に戻されたＥＧＲガスは、排気枝管７の上流から流れてきた排気と混ざり合いつつタービンハウジング１５ｂへと導かれる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、ＥＧＲガスを吸気系へ還流する場合には、ＥＧＲガス量を確保するために流量調整弁２９は全閉とする。従って、ＥＧＲ弁２６が全閉の場合に限り流量調整弁２９が開弁される。また、排気の温度が低い場合には、冷却したＥＧＲガスを戻り通路２８を介して排気枝管７に戻す必要がないために流量調整弁２９は全閉とする。
【００６７】
ところで、ＥＧＲクーラ２７が冷えている場合には、該ＥＧＲクーラ２７で結露が発生し、ＥＧＲガス中に含まれるＰＭが該ＥＧＲクーラ２７の壁面に付着し易くなる。
【００６８】
また、エンジン１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸蔵能力が飽和する前にＮＯｘ触媒に流入する排気中の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高め、ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元させる必要がある。
【００６９】
このように酸素濃度を低下させる方法としては、排気中の燃料添加や、再循環するＥＧＲガス量を増大させて煤の発生量が増加して最大となった後に、更にＥＧＲガス量を増大させる低温燃焼（特許第３１１６８７６号）、機関出力のための燃料を噴射させる主噴射の後の膨張行程中に再度燃料を噴射させる副噴射等の方法が考えられる。例えば、排気中の燃料添加では、ＮＯｘ触媒９より上流の排気管８を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する還元剤供給機構を備え、この還元剤供給機構から排気中へ燃料を添加することにより、ＮＯｘ触媒９に流入する排気の酸素濃度を低下させるとともに還元剤の濃度を高めることができる。
【００７０】
しかし、このときの排気がＥＧＲクーラ２７を通過すると、排気中に多量に含まれる炭化水素（ＨＣ）が該ＥＧＲクーラ２７へ付着する虞がある。
【００７１】
このようにして付着したＰＭや炭化水素（ＨＣ）は、次第に堆積してクーラ効率の低下やＥＧＲガスが通過する際の抵抗となってしまう。従って、従来では、ＥＧＲクーラ２７にＰＭや炭化水素（ＨＣ）が付着しないような制御がなされていた。
【００７２】
しかし、ＥＧＲクーラ２７に一旦ＰＭが付着してしまうと、これを除去することが困難であった。
【００７３】
そこで、本実施の形態では、ＥＧＲクーラ２７に高温の排気を通過させてＰＭを酸化除去させる。
【００７４】
一方、可変容量型ターボチャージャにおいては、各ノズルベーン７４の隙間以外を流通してスクロール通路６６から排気排出口６３ａへ流入する排気漏れは、可変容量型ターボチャージャ１５の性能を悪化させる。それにより、各ノズルベーン７４の高さ方向における近接ハウジング面に対する隙間は非常に小さくされ、このような排気漏れを最小限としている。
【００７５】
ところで、可変ノズル機構７１は、非常に高温度の排気ガスに頻繁に晒されていると、高さ方向及び長さ方向における熱歪みが発生する。ノズルベーン７４が、熱歪みによって、長さ方向に伸長しても特に問題とならないが、高さ方向に伸長すると、近接ハウジング面と接触して固着する可能性がある。全てのノズルベーン７４は、リングプレート７６の回転によって回動されられるために、一つのノズルベーン７４が固着すると、全ての可変ノズルの回動が不可能となる。これを防止するために、ノズルベーン７４と近接ハウジング面との間の隙間を大きくすることが考えられるが、可変容量型ターボチャージャの性能を大幅に悪化させることとなるため困難が伴う。
【００７６】
そこで、本実施の形態では、ノズルベーン７４が固着するほど排気の温度が高い場合には、流量調整弁２９を開弁して戻り通路２８に排気を流通させる。この排気は、ＥＧＲクーラ２７を通過するため、該ＥＧＲクーラ２７にて排気の温度が低下させられる。この温度が低下した排気を排気枝管７に戻すことにより、タービンハウジング１５ｂに流入する排気の温度を低下させることが可能となり、ノズルベーン７４の固着を抑制することが可能となる。
【００７７】
また、流量調整弁２９を任意の開弁位置で停止させると、ＥＧＲクーラ２７を流通するＥＧＲガスの量を減量させることができる。これにより、ＥＧＲクーラ２７にて冷却され排気枝管７に戻されるＥＧＲガスの量が減少し、一方、ＥＧＲクーラ２７を介さずに直接タービンハウジング１５ｂに流入する排気の量が増加するので、タービンハウジング１５ｂに流入する排気の温度が上昇する。従って、流量調整弁２９の開弁角度を調整することにより、タービンハウジング１５ｂに流入する排気の温度を調整することが可能となる。このように排気の温度に基づいて、流量調整弁２９の開度を調整することにより、排気のエネルギの低下による出力の低下や、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒の温度の低下を抑制することが可能となる。
【００７８】
次に、本実施の形態による流量調整弁の制御フローについて説明する。
【００７９】
図５は、本実施の形態による流量調整弁の制御フローを示したフローチャート図である。
【００８０】
ステップＳ１０１では、ＥＧＲ弁２６が全閉となっているか否か判定する。ＥＧＲ弁２６が開弁されている場合には、吸気系にＥＧＲガスを供給する必要があるため、戻り通路２８にはＥＧＲガスを流通させない。
【００８１】
ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【００８２】
ステップＳ１０２では、流量調整弁２９の目標開度を求める。ここで、排気の温度はエンジン回転数及び燃料噴射量と相関がある。そこで、本実施の形態では、エンジン回転数及び燃料噴射量と流量調整弁２９の目標開度との関係を予め実験等により求めてマップ化したものをＥＣＵ１１に記憶させておく。そして、クランクポジションセンサ１０の出力信号からエンジン回転数を求め、更に、ＥＣＵ１１が燃料噴射量を算出し、これらの値をマップに代入して流量調整弁２９の目標開度を求める。
【００８３】
ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１１は、流量調整弁２９を目標開度に開弁させる。
【００８４】
このようにして、流量調整弁２９をエンジン運転条件に適した開度とすることができる。
【００８５】
以上により、ノズルベーン７４の熱歪みによる固着を抑制することができる。また、エンジン１から高い温度の排気が排出されても、下流にて温度を低下させることができるので、エンジン１の燃焼温度を低下させる必要がなく、従って、出力を向上させることが可能となる。更に、高温の排気をＥＧＲクーラ２７に流通させることにより、該ＥＧＲクーラ２７に付着したＰＭを酸化除去させることが可能となる。
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、流量調整弁の設置位置が異なる。その他のハードウェアに関する基本構成は第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００８６】
図６は、本実施の形態による流量調整弁２９ａの設置位置を示した図である。
【００８７】
本実施の形態では、排気枝管７の途中であって、ＥＧＲ通路２５の分岐点と戻り通路２８の合流点との間にステップモータ等により構成される流量調整弁２９ａを備えている。
【００８８】
尚、本実施の形態では、ＥＧＲガスを吸気系へ還流する場合には、ＥＧＲガス量を適量とするために流量調整弁２９ａは全開とする。従って、ＥＧＲ弁２６が全閉の場合に限り流量調整弁２９ａが閉弁される。また、排気の温度が低い場合には、冷却したＥＧＲガスを戻り通路２８を介して排気枝管７に戻す必要がないために流量調整弁２９ａは全開とする。
【００８９】
また、第１の実施の形態と同様に、エンジン回転数及び燃料噴射量と流量調整弁２９の目標開度との関係を予め実験等により求めてマップ化したものをＥＣＵ１１に記憶させておく。そして、クランクポジションセンサ１０の出力信号からエンジン回転数を求め、更に、ＥＣＵ１１が燃料噴射量を算出し、これらの値をマップに代入して流量調整弁２９の開度を求める。この値に基づいて、ＥＣＵ１１は、流量調整弁２９を目標開度に開弁させる。
【００９０】
このようにして、ノズルベーン７４の熱歪みによる固着を抑制することができる。また、エンジン１から高い温度の排気が排出されても、下流にて温度を低下させることができるので、エンジン１の燃焼温度を低下させる必要がなく、従って、出力を向上させることが可能となる。更に、高温の排気をＥＧＲクーラ２７に流通させることにより、該ＥＧＲクーラ２７に付着したＰＭを酸化除去させることが可能となる。
【００９１】
また、流量調整弁２９ａを全閉させることにより多くの排気をＥＧＲクーラ２７に導入することが可能となる。
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較して、流量調整弁に代えて三方弁を戻り通路の合流点に備える点が異なる。その他のハードウェアに関する基本構成は第１の実施の形態と共通なので説明を割愛する。
【００９２】
本実施の形態では、排気枝管７の途中であって、戻り通路２８の合流点に三方弁２９ｂを備えている。
【００９３】
図７は、本実施の形態による三方弁２９ｂの設置位置を示した図である。図７（Ａ）は、ＥＧＲクーラ２７を介さないで排気を流通させるときの弁位置を示し、図７（Ｂ）は、ＥＧＲクーラ２７を介して排気を流通させるときの弁位置を示している。
【００９４】
尚、本実施の形態では、ＥＧＲガスを吸気系へ還流する場合には、ＥＧＲガス量を適量とするために三方弁２９ｂは図７（Ａ）に示す弁位置とする。また、排気の温度が低い場合には、冷却したＥＧＲガスを戻り通路２８を介して排気枝管７に戻す必要がないために三方弁２９ｂは図７（Ａ）に示す弁位置とする。
【００９５】
一方、ＥＧＲ弁２６を閉弁し、三方弁２９ｂを図７（Ｂ）に示す弁位置とすると、排気の全量をＥＧＲクーラ２７を介してタービンハウジング１５ｂに導入することが可能となる。
【００９６】
次に、本実施の形態による三方弁の制御フローについて説明する。
【００９７】
図８は、本実施の形態による三方弁の制御フローを示したフローチャート図である。
【００９８】
ステップＳ２０１では、ＥＧＲ弁２６が全閉となっているか否か判定する。ＥＧＲ弁２６が開弁されている場合には、吸気系にＥＧＲガスを供給する必要があるため、戻り通路２８にはＥＧＲガスを流通させない。
【００９９】
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。
【０１００】
ステップＳ２０２では、排気温度が高温であるか否か判定される。ここで、排気の温度はエンジン回転数及び燃料噴射量と相関がある。そこで、本実施の形態では、エンジン回転数及び燃料噴射量と三方弁２９ｂの弁位置との関係を予め実験等により求めてマップ化したものをＥＣＵ１１に記憶させておく。そして、クランクポジションセンサ１０の出力信号からエンジン回転数を求め、更に、ＥＣＵ１１が燃料噴射量を算出し、これらの値をマップに代入して三方弁２９ｂの弁位置を求める。
【０１０１】
尚、本実施の形態では、排気の温度を検出するセンサをタービンハウジング上流に備え、この検出値が予め規定しておいた温度よりも高いか否かにより判定しても良い。
【０１０２】
ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０４へ進む。
【０１０３】
ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１１は、三方弁２９ｂの弁位置を図７（Ｂ）に示す位置とする。
【０１０４】
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１１は、三方弁２９ｂの弁位置を図７（Ａ）に示す位置とする。
【０１０５】
このようにして、三方弁２９ｂをエンジン運転条件に適した弁位置とすることができる。
【０１０６】
このように、流量調整弁に代えて三方弁２９ｂとすることにより、第１及び第２の実施の形態と比較して、従来のＥＧＲシステムに簡単な変更を加えることによりＥＧＲクーラ２７を介して排気をタービンハウジング１５ｂに導入することができる。これにより、ノズルベーン７４の熱歪みによる固着を抑制することができる。また、エンジン１から高い温度の排気が排出されても、下流にて温度を低下させることができるので、エンジン１の燃焼温度を低下させる必要がなく、従って、出力を向上させることが可能となる。更に、高温の排気をＥＧＲクーラ２７に流通させることにより、該ＥＧＲクーラ２７に付着したＰＭを酸化除去させることが可能となる。
【０１０７】
また、三方弁とすることにより制御も容易となる。
【０１０８】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルベーンの熱歪みによる固着を抑制することができる。また、エンジンの出力を向上させることができる。更に、ＥＧＲクーラに付着したＰＭを酸化除去させ、ＥＧＲクーラのクーラ効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気浄化装置を適用するエンジン１とその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】可変容量型ターボチャージャの構成を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構の側面視を示す図である。図３（ｂ）は、可変容量型ターボチャージャの可変ノズル機構の正面視を示す図である。
【図４】可変容量型ターボチャージャのＶＮＴアクチュエータの構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態による流量調整弁の制御フローを示したフローチャート図である。
【図６】第２の実施の形態による流量調整弁の設置位置を示した図である。
【図７】第３の実施の形態による三方弁の設置位置を示した図である。図７（Ａ）は、ＥＧＲクーラを介さないで排気を流通させるときの弁位置を示し、図７（Ｂ）は、ＥＧＲクーラを介して排気を流通させるときの弁位置を示している。
【図８】第３の実施の形態による三方弁の制御フローを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１          エンジン
２          気筒
３          吸気枝管
４          吸気管
５          吸気絞り弁
６          吸気絞り用アクチュエータ
７          排気枝管
８          排気管
９          吸蔵還元型ＮＯｘ触媒
１０      クランクポジションセンサ
１１      ＥＣＵ
１５      可変容量型ターボチャージャ
１５ａ  コンプレッサハウジング
１５ｂ  タービンハウジング
１５ｃ  センタハウジング
２５      ＥＧＲ通路
２６      ＥＧＲ弁
２７      ＥＧＲクーラ
２８      ＥＧＲ戻り通路
２９      流量調整弁
２９ａ  流量調整弁
２９ｂ  三方弁
７１      可変ノズル機構
７４      ノズルベーン
【図１】
2004211649.tif 000003
【図２】
2004211649.tif 000004
【図３】
2004211649.tif 000005
【図４】
2004211649.tif 000006
【図５】
2004211649.tif 000007
【図６】
2004211649.tif 000008
【図７】
2004211649.tif 000009
【図８】
2004211649.tif 000010