(57)【要約】  エンジンは、吸気部及び排気部と、入口及び出口を有するコンプレッサと、前記コンプレッサ出口及び前記エンジン吸気部間の導管と、前記コンプレッサ出口及び前記コンプレッサ入口間の再循環導管と、前記再循環導管を通る流量を制御する弁と、を備える。エンジンおよび圧縮ガスを制御する方法がさらに開示されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気部及び排気部と、
入口及び出口を有するコンプレッサと、
前記コンプレッサ出口及び前記エンジン吸気部間の導管と、
前記コンプレッサ出口及び前記コンプレッサ入口間の再循環導管と、
前記再循環導管を通る流量を制御する弁と
を備えるエンジン。
【請求項２】
前記コンプレッサを有する過給機を備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記過給機は、ターボ過給機を含む、請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記ターボ過給機は、入口及び出口を有するタービンを備えており、前記エンジン排気部は、前記タービン入口に接続され、前記タービンは、前記エンジン排気部からの排気ガスによって駆動されるとともに、前記コンプレッサを駆動させる、請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
排気圧力を増加させるとともにコンプレッサブーストを減少させるよう適合された流量可変ターボ過給機を備える、請求項３に記載のエンジン。
【請求項６】
前記コンプレッサ出口の下流側に通気口を有する、請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記通気口は、前記再循環導管内に配置される、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路を備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
前記弁の開閉制御によって、前記エンジン排気部の排出特性を調節するように構成された制御装置を備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１０】
排出特性を監視するとともに、排出特性を調節するために前記弁を開閉するように信号を前記制御装置に送るモニタを備える、請求項９に記載のエンジン。
【請求項１１】
排出特性を監視するモニタと、一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路とを備え、前記ＥＧＲ管路は、ＥＧＲ弁を有し、前記モニタは、排出特性を調節するために前記弁及び前記ＥＧＲ弁を開閉するように信号を前記制御装置に送る、請求項９に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記エンジン吸気部において燃料を噴射するように構成された燃料噴射器と、前記エンジン吸気部における空燃比を調節するために前記弁の開閉を制御するように構成された制御装置とを備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１３】
排出特性を監視するとともに、排出特性を調節するために前記弁を開閉するように信号を前記制御装置に送るモニタを備える、請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１４】
排出特性を監視するモニタと、一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路とを備え、前記ＥＧＲ管路は、ＥＧＲ弁を有し、前記モニタは、排出特性を調節するために前記弁及び前記ＥＧＲ弁を開閉するように信号を前記制御装置に送る、請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１５】
エンジンを制御する方法であって、
コンプレッサ内で給気を圧縮すること、
前記コンプレッサの出口からの圧縮ガスが、給気と再循環した圧縮ガスとの混合物を含有するように、前記圧縮ガスを前記コンプレッサの出口から前記コンプレッサの入口へ再循環させること、
前記圧縮ガスの再循環を制御するよう弁を開閉すること、及び
前記圧縮ガスをエンジン吸気部に供給すること
を含む、エンジンを制御する方法。
【請求項１６】
前記圧縮ガスの再循環を制御することにより、前記エンジンの排気部の排出特性を調節することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ＥＧＲ管路を通って前記エンジン吸気部へ流れるＥＧＲ流量を制御することにより、排出特性を調節することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記コンプレッサ内の給気及び再循環圧縮ガスの比率を制御することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記エンジン吸気部で燃料を噴射すること、及び前記圧縮ガスの再循環を制御することによって吸気部の空燃比を調節することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ＥＧＲ管路を通って前記エンジン吸気部へ流れるＥＧＲ流量を制御することにより、前記空燃比を調節することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
エンジン吸気用の圧縮ガスであって、
コンプレッサ内で圧縮されている新しい圧縮給気と、
前記コンプレッサ内での圧縮後に、前記コンプレッサの入口へ再循環している再循環圧縮ガスと
を含有する、圧縮ガス。
【請求項２２】
ＥＧＲガスを含む、エンジン吸気用の圧縮ガス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに関し、特に給気再循環を伴うエンジン及びそのようなエンジンに関する制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
参照により本明細書に援用される、２００６年１月１３日に出願された「排気温度制御を伴うエンジン、及びエンジン排気ガス温度及びエンジン吸気温度を制御する方法（ＥＮＧＩＮＥ  ＷＩＴＨ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＥＮＧＩＮＥ  ＥＸＨＡＵＳＴ  ＧＡＳ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＡＮＤ  ＥＮＧＩＮＥ  ＩＮＴＡＫＥ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ）」と題する、特許文献１（国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００６／００１２３１号）に説明されているように、米国及び欧州の規制当局によって課せられるような厳しい排気規制により、ディーゼルエンジンの排気ガスにおけるディーゼル粒子状物質（ＤＰＭ）及び他のガス成分の許容量が漸次減少してきた。ＵＳ０７及びＥｕｒｏ５基準によって提案された排出レベルは非常に低く、そのため、排気後処理装置を使用しない限りそれらに適合することができない。ディーゼル排気微粒子フィルタ装置（ＤＰＦ）及びディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）が、微粒子排出レベルに対応するために使用できる装置の例である。
【０００３】
ＤＰＦによって、粒子状物質を排気ガスから濾過し、それらが尾筒から出ることを防止する。一定の動作期間後、捕集された微粒子によってフィルタが詰まり始める。フィルタを交換するか、実用的ではないがクリーニングのために取り外すか、または再生処理として公知の処理によってそれ自体をクリーニングする必要がある。ＤＰＭは、主に炭素からなり、従って可燃性である。再生処理では、十分に高温の排気ガスによって、フィルタ内のＤＰＭを燃焼させる。
【０００４】
高負荷下でエンジンが動作するとき一般的に、排気ガス温度は十分に高温であり、補助を必要とせず再生処理が可能である。しかし、軽負荷又は高速回転負荷下、又は周囲温度が低温の場合、排気ガス温度は、再生処理に十分な高さではない。これらの期間中、排気ガス温度を能動的に上昇させることで再生処理を容易にするか、排気ガス温度を高めることで他の排気後処理装置の動作を促進することが必要である。
【０００５】
再生補助を行うための様々な技術が公知である。例えば、直接的に排気流内に電気抵抗加熱素子を使用することによって、排気ガス温度を高めることが公知である。排気に燃料噴射し、専用の燃焼器アセンブリ内で燃料を燃焼させることによって、排気ガス温度を上昇させることも公知である。炭化水素を排気ガスに噴射し、噴射された炭化水素を触媒酸化方式で酸化させることによって排気ガス温度を上昇させる触媒装置を使用することも公知である。エンジンに減速負荷（制動負荷）を加える排気ガス絞り装置を使用し、エンジンを高負荷状態で動作させることによって、排気ガス温度を上昇させることもできる。マイクロ波を使用することにより、ディーゼル粒子状物質（ＤＰＭ）の温度を上昇させることも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／０８１３４２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特にエンジンが低負荷状態で動作しているとき、エンジンの排気温度を調節するための装置及び方法を提供することが望ましい。
【０００８】
エンジン吸入ガスの温度を調節するための装置及び方法を提供することが望ましい。
【０００９】
エンジン始動時の暖機を加速する手段として、また長時間のアイドリングによって上昇したエンジン温度を維持するために、エンジン吸入ガス及び排気ガス温度を調節するための装置及び方法を提供することが望ましい。
【００１０】
ＤＰＦの使用によって排出を制御することができるが、排出を制御するとともにエンジンを制御する他の技術には一般的に、エンジン吸気部での空燃比の調節及び排気ガス再循環（ＥＧＲ）の使用が含まれる。特にエンジン排出量に応じて動作を制御するよう適合されたエンジンを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、エンジンは、吸気部及び排気部を有するエンジンと、入口及び出口を有するコンプレッサと、コンプレッサ出口及びエンジン吸気部間の導管と、コンプレッサ出口及びコンプレッサ入口間の再循環導管と、再循環導管を通る流量を制御する弁とを備える。
【００１２】
本発明のさらなる態様によれば、エンジンを制御する方法は、コンプレッサ内で給気を圧縮すること、圧縮ガスをコンプレッサの出口からコンプレッサの入口へ再循環させることであって、それによりコンプレッサの出口からの圧縮ガスが給気と再循環された圧縮ガスとの混合物を有するようになる、再循環すること、圧縮ガスの再循環を制御するために弁を開閉すること、及び圧縮ガスをエンジン吸気部に供給することを含む。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、エンジン吸気部用の圧縮ガスは、コンプレッサ内で圧縮されている新しい圧縮給気と、コンプレッサ内で圧縮された後にコンプレッサの入口に再循環される再循環圧縮給気とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の特徴及び利点は、同様な番号が同様な要素を示す図面に関連づけて、以下の詳細な説明を読むことによって十分に理解されよう。
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に従ったエンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
制御機構を有するエンジン２１を図１に示す。エンジン２１は、吸気部２３及び排気部２５を有する。一般的に、吸気部２３及び排気部２５は、吸気マニホルド及び排気マニホルドの形であろう。エンジン２１は、任意の所望タイプのエンジンであって良いが、本発明は現在のところ、ディーゼルエンジンに関して特に好適であると考えられる。
【００１７】
コンプレッサ２７が、入口２９及び出口３１を有して設けられる。給気取り入れ口５７が、コンプレッサ入口２９に接続されている。コンプレッサ出口３１とエンジン吸気部２３との間に導管３３が設けられている。コンプレッサ出口３１とコンプレッサ入口２９との間に再循環導管３５が設けられている。弁３７が、再循環導管３５の流量を制御するために設けられている。
【００１８】
コンプレッサ２７は通常、コンプレッサを有するターボ過給機又は機械式に駆動される過給機３９の一部である。その他のコンプレッサ２７は、遠心コンプレッサ又は容積式ポンプを含んで良く、それらを過給機の構成部品とすることができる。説明の便宜上、ターボ過給機を有する実施形態を記載する。ターボ過給機３９は、入口４３及び出口４５を有するタービン４１を有して良い。エンジン排気部２５をタービン入口４３に接続し、タービン４１をエンジン排気部からの排気によって駆動させることができ、そしてタービンによってコンプレッサ２７を駆動させることができる。
【００１９】
エンジン２１からの排気ガス温度は直接的に、燃料の燃焼量、空気の燃焼量、及び燃焼空気がエンジンに導入されるときの燃焼空気の入口温度に関係する。制御機構を有するエンジン２１内では、ターボ過給機３９のコンプレッサ２７によって既に圧縮されている空気が再循環し、コンプレッサ入口２９内へ戻る。排気ガス温度を能動的に増加させることが望ましいときなどは、弁３７を使用し、ガス流の再循環を制限することによって、ガス流量を制御することができる。弁３７を用いて、エンジン排気部２５からの排出を調節するとともに、エンジン吸気部２３における空燃比を調節することができる。
【００２０】
吸入空気の一部を繰り返しコンプレッサ２７に通して再循環させることによって、エンジンへの吸気温度を大幅に上昇させることができる。また、コンプレッサ２７を通る全質量流量のうち一部が再循環しているので、エンジン２１に送られている吸入空気の質量流量全体を減少させることができ、その結果、空燃比に、従ってエンジン排出特性に影響を与えることができる。さらに、吸入空気の質量流量を減少させることで吸気部の圧力が低下するので、エンジン吸気部へより多くのＥＧＲを導入し易くなる。また、吸入空気の減少により吸気部２３における圧力が低下するので、排気ガス圧力が低下する可能性があるものの、ＥＧＲから吸気部への流れは残る。さらに、所定の質量流量の新しい空気をエンジンに送るためには、ターボ過給機又は過給機３９のコンプレッサに動力を供給するために必要な仕事量が増加する。その結果、より多くの燃料を燃焼させることで所定のエンジン動作状態を得ることになり、エンジン排気温度が上昇する。
【００２１】
排気ガス後処理装置４７は、タービン４１の下流側に配置されて良く、上昇温度において、すなわち、再循環導管３５を通る再循環又は排気ガスにその他の加熱がなされない場合に排気ガスが後処理装置に入る温度に比べて高温で排気後処理装置に流入する排気ガスによって、高い排気ガス温度で動作することができる。後処理装置４７は、図１ではディーゼル微粒子フィルタＤＰＦとして示しているが、ＤＰＦの代わり、又はＤＰＦに追加して、任意数の後処理装置を設けることもできる。例えば、排気ガス後処理装置４７は、ディーゼル酸化触媒及び／又はディーゼルＮＯｘ触媒を含んで良い。排気ガス後処理装置４７がＤＰＦなどの装置、ディーゼル酸化触媒を含む装置、及びディーゼルＮＯｘ触媒を含む装置の場合など、排気ガス後処理装置４７が、上昇温度、例えば、排気ガス後処理装置を再生処理できる温度で、排気ガスが排気ガス後処理装置に流入することによって再生されるよう適合されているタイプであって良い。
【００２２】
弁３７の開閉を制御し、後処理装置４７の再生又は効率改善に十分な温度まで上昇させることなどによって排気ガス温度制御できるよう、制御装置４９を設けることができる。弁の「開閉」という表現は、全開未満及び全閉未満までの弁の開閉も適宜包含することは、理解できるであろう。ここに記載する弁を、オン／オフタイプの弁、又は全開及び全閉間の任意数の位置に調節可能な弁とすることもできる。
【００２３】
エンジン排気ガス温度の調節、エンジン吸気部２３の空燃比の調節、及びエンジン排気部２５の排出特性の調節に関してここに記載しているが、弁３７の開閉を、エンジンの他の特性の調節に利用することもできる。例えば、弁３７の開閉を、例えば低温環境におけるエンジンの暖機を容易にするよう、又はエンジンの吸気システム及び排気システム又は排気ガス再循環（ＥＧＲ）クーラー５３内でガス温度をその露点より高く維持することで、悪影響をもたらす恐れがある凝結を防止するよう、エンジン２１の吸気部２３でのガス温度調節に利用することもできる。エンジン吸気部に入るガスの温度を調節することで、それに伴って、エンジン排気部から出るガスの温度も調節することになる。排気ガス温度を調節し易くなることに加え、本発明による装置によって、エンジン始動中の燃焼温度及び排気ガス温度が上昇し易くなることで、低温始動中の炭化水素排気ガス排出が低減する。また、本発明による装置を用いると、装置のオン及びオフを定期的に繰り返すことでエンジンを少なくとも所望温度以上に維持するなどして、エンジンを暖機状態に維持すること、かつ／又は吸入部又は排気部付近に適当な熱交換器５６を設けて上昇温度を利用するなどして、運転席の暖房を行うこと、かつ／又はエンジンを最適温度で動作させるなどして燃焼を最適化することができる。温度モニタ（図示せず）をエンジン及び／又はエンジンに関連した車輌運転室などの空間に設けて良い。温度モニタは、弁３７を開閉させることでエンジン温度又は空間内の温度を調節できるよう、信号を制御装置４９に送ることができる。
【００２４】
タービン４１の下流において、後処理装置を再生処理可能な温度のような高温まで排気ガスを加熱することで、後処理装置４７に至る前に排気ガスを加熱し易くするよう、制御装置４９と協働可能な１つ又は複数の補助排気ガス加熱アセンブリ５５を設けて良い。補助排気ガス加熱アセンブリ５５は、１つ又は複数の排気ガス流内の抵抗加熱素子と、燃料を排気ガス流内へ噴射し、その噴射燃料を専用の燃焼器アセンブリ内で燃焼させるバーナ機構と、噴射された炭化水素を触媒酸化方式によって酸化することによって排気ガス流温度を上昇させる触媒装置と、炭化水素源と、炭化水素噴射器と、上昇温度の排気ガス流が生成されるように、エンジン減速負荷を加えることでエンジンを高負荷状態で動作させる排気ガス絞り装置と、マイクロ波機構との中の１つ又は複数を有して良い。もちろん、制御装置４９によって、やはり補助排気ガス加熱アセンブリを使用することなく、弁３７の開閉制御によって、排気ガス温度を再生温度のような高温に上昇させても良い。
【００２５】
弁３７及び再循環導管３５を含む再循環システムの別の利点は、システムはブーストを低下させ、それにより、エンジン２１を通る空気流量を減少させることができることである。エンジン２１を通る空気流の減少は、直接的に排気温度の上昇に繋がる。従って、吸入空気を再循環させて排気温度を上昇させることで空気を加熱することに加えて、この再循環吸入空気によってブーストが低下することで排気温度を上昇させることができる。吸入空気の一部をコンプレッサ２７の下流側で、例えば再循環導管３５内の通気口３７ａを介して通気することによって、吸入空気のブーストを低下させることもできる。
【００２６】
ターボ過給機のタービンを、排気圧力ガバーナ又は弁などの市販の装置のような補助装置５８と同様に、排気ガス絞り装置として機能させることもできる。加えて、過給機が、調節可能かつ開閉可能な羽根を有するタイプの流路可変ターボ過給機（ＶＧＴ）である場合、その動作範囲の殆どにおいて、ＶＧＴ羽根を閉鎖するとタービンの排気管路が絞られるが、それでもエンジンを通る空気流量が増加し排気温度が低下する。しかし、非常に小さい開口において、ＶＧＴが流量を絞ることで排気温度を効果的に上昇させるよう動作させることができるものの、その制御が難しいこともある。再循環導管３５及び弁３７（及び通気口３７ａ）を含む再循環システムを設けることにより、ＶＧＴを閉鎖することができる上、追加のブーストは全く発生しない。これにより、ＶＧＴは、排気部での負荷／圧力を増加させるとともに、ブーストを低下させ吸気部での空気流量を減少させることができ、安定した制御が可能な絞り装置として機能する。
【００２７】
１つ又は複数の補助排気ガス加熱アセンブリ５５を設けることに加えて、またはその代わりに、１つ又は複数の補助吸入ガス加熱アセンブリ５５’によって、吸入ガス及び排気ガス温度を調節することができる。補助吸入ガス加熱アセンブリ５５’は、説明の便宜上、補助排気ガス加熱アセンブリ５５に用いられるような機構を含んでも良い。
【００２８】
ＣＡＣ５１を導管３３内に設けて良く、制御装置４９を、弁３７の開閉制御により給気クーラーから出るガスの温度を制御するよう適合させて良い。給気クーラーバイパス機構５９を設けることによって、ＣＡＣ５１の下流側のガス温度をさらに制御できる。給気クーラーバイパス機構５９は、ＣＡＣ５１の上流側及び下流側の点６３及び６５においてそれぞれ、導管３３に接続された管路６１を有して良い。
【００２９】
図面において、ＣＡＣ５１は再循環導管３５及び弁３７の下流側に配置されているが、ＣＡＣ５１’（仮想線で示す）を再循環導管３５及び弁３７の上流側に配置しても良い。ＣＡＣ５１’用にＣＡＣバイパス（図示せず）を設けても良い。弁３７をコンプレッサ２７の排出部の直後に取り付ける場合、コンプレッサ排出温度が弁の安全動作範囲を超えることが考えられる。ＣＡＣの通過後の空気のように、コンプレッサ排出空気よりも低温の空気が弁３７を流れる場合、弁３７内の許容可能温度を超える可能性を低下させるか、なくすことができる。加えて、同じ質量流量を供給する一方で、より低温の空気が流れる弁をより小さくすることができる。動作温度がさらに低くなるので、システムをより安価な材料で構成することもできよう。また、空気がより低温であることから、空気を大気へ放出する際の出口の近傍の構成部品の加熱を回避できるであろう。さらに、再循環導管３５及び弁３７をＣＡＣ５１’の後に配置することにより、ＣＡＣ効率が低下することも考えられる。
【００３０】
代替又は追加として、給気クーラーバイパス機構５９’は、点６３’でエンジン排気部２５に接続されるとともにＣＡＣ５１の下流側の点６５’で導管３３に接続されるＥＧＲ管路６１’を有する。ＥＧＲ管路６１’は、ＥＧＲクーラー５３を含んで良い。加えて、ＣＡＣバイパス機構５９を省略しても良く、ＣＡＣの上流側の導管３３からＥＧＲクーラー５３の上流側又は下流側のいずれかにおいてＥＧＲ管路６１’に接続すること（図示せず）によって、ＣＡＣをバイパスしても良い。
【００３１】
再循環導管３５をコンプレッサ２７と一体化して、例えばコンプレッサの一部分として形成しても良い。別法として、再循環導管３５を、コンプレッサに、又はコンプレッサに接続された導管に接続されたホースやパイプなどの導管で構成するなどして、コンプレッサの外部に設置しても良い。また、再循環導管３５について、一部がコンプレッサ２７と一体化し、一部がコンプレッサの外部に設置されていても良い。
【００３２】
本発明による、エンジンの排気ガス温度を制御するための方法の一態様を、図１を参照しながら説明する。本方法によれば、給気取り入れ口５７からの給気をコンプレッサ２７内で圧縮する。圧縮ガスは、コンプレッサ２７の出口３１からコンプレッサの入口２９へ再循環し、それにより、コンプレッサの出口からの圧縮ガスには、給気及び再循環圧縮ガスの混合物が含まれる。こうして、圧縮ガスの所望温度を得ることが容易になる。
【００３３】
圧縮ガスは、エンジン吸気部２３に供給される。ＣＡＣ５１を設け、圧縮ガスの少なくとも一部が、エンジン吸気部２３の上流側でＣＡＣを通過するようにしても良い。加えて、ＣＡＣバイパス５９をコンプレッサ２７の出口３１とエンジン吸気部２３との間に設け、圧縮ガスの一部がＣＡＣバイパスを通過するようにしても良い。一部の圧縮ガスがＣＡＣ５１を通過し、一部の圧縮ガスがＣＡＣバイパス５９を通過することにより、エンジン２１の吸気部２３のガスを所望温度にすることが容易になる。
【００３４】
コンプレッサ２７は、タービン４１を有するターボ過給機３９のコンプレッサであって良い。エンジンの排気ガスがタービン４１に流れると、タービンが駆動され、それによってコンプレッサ２７を駆動させることができる。
【００３５】
制御装置４９は、給気取り入れ口５７及び再循環導管３５内の弁６７及び３７それぞれの開閉制御などによって、コンプレッサ２７内で給気と再循環圧縮ガスとの比率を制御することができる。様々な管路を通る流れについて、その他調節が必要である範囲内で、制御装置４９によって制御できる弁を全ての管路に設けることができる。例えば、排気部２５及びタービン入口４３間の管路７３は、制御可能な弁７５を有して良く、ＥＧＲ管路６１’は制御可能な弁７７を有して良く、ＣＡＣバイパス管路６１は制御可能な弁７９を有して良く、他の管路は他の制御可能な弁（図示せず）を有して良い。
【００３６】
本発明による、エンジン吸気ガス温度を制御するための方法にかかる別の態様を、図１を参照しながら説明する。本方法によれば、コンプレッサ２７の出口３１からの圧縮ガスが分流され、それにより、圧縮ガスの少なくとも第１部分が再循環導管３５を通ってコンプレッサの入口２９へ再循環し、圧縮ガスの少なくとも第２部分が、エンジン吸気部２３へ流れる。再循環圧縮ガスと給気取り入れ口５７からの給気とがコンプレッサ２７内で圧縮される。再循環導管３５内の弁３７を制御装置４９によって開閉制御するなどして、圧縮ガスの第１部分及び第２部分の比率が制御される。
【００３７】
弁３７と協働して、又は単独で圧縮ガスの第１部分及び第２部分の比率を制御するために、弁（図示せず）を導管３３内に設けることができる。また、再循環圧縮ガス及び給気の比率を、再循環導管３５内の弁３７及び給気取り入れ口５７内の弁６７の開閉制御などにより、制御装置４９によって制御することができる。弁３７、６７、７５、７７及び７９のいずれかの開閉によって、その比率に影響を与えることができることは、理解できよう。制御装置４９によって弁の１つ又は複数を制御することで、コンプレッサ２７の入口２９における再循環圧縮ガス及び給気の比率を制御しても良い。弁、特に導管３３内に弁を用いることで、エンジンが必要とする仕事量が増加するように管路を絞り、所定の質量流量の吸入空気を送るようにしても良い。
【００３８】
エンジン２１の排気部２５からの少なくとも一部の排気ガスを、ＥＧＲ管路６１’等を介してエンジン吸気部２３に再循環させることができる。再循環排気ガスを、排気ガス再循環クーラー５３内で冷却することができる。加えて、圧縮ガスの第２部分の少なくとも一部をＣＡＣ５１内で冷却することができる。圧縮ガスの第２部分の少なくとも一部が、ＣＡＣにバイパスされて良い。
【００３９】
以上、本発明の説明を、その大部分において、排気及び吸気温度が調節される態様に関連して記載してきたが、本発明は基本的な態様において、排気又は吸気温度に制限されることなく、エンジン２１を、様々なエンジン特性を制御するように適合可能である。エンジン２１の基本態様によれば、エンジンは、吸気部２３及び排出部２５と、入口２９及び出口３１を有するコンプレッサ２７と、コンプレッサ出口及びエンジン吸気部間の導管３３と、コンプレッサ出口及びコンプレッサ入口間の再循環導管３５を有する。再循環導管３５を通る流量を制御するために、弁３７が設けられる。
【００４０】
制御装置４９を、弁３７を開閉制御するよう構成することによって、エンジン排気部２５の排出特性を調節しても良い。排出特性を監視するモニタ８１をエンジン排気部２５に、又はその近傍に設けて良い。モニタを、排出特性を調節できるよう弁３７を開閉するように、制御装置４９に信号を送るように構成しても良い。同時に、モニタ８１は、排出特性を調節できるよう弁３７及びＥＧＲ弁７７を開閉するように、制御装置に信号を送ることができる。同様に、モニタ８１から制御装置４９への信号に応答して排出特性を調節するために、ＣＡＣバイパス弁７９や排気管路７３内の弁７５などの上記の他の弁を開閉することができる。再循環弁３７の調節とともに、エンジン２１に設けられている様々な弁を調節することにより、排気温度及び吸気温度や、エンジン排出量や、空燃比などの特性をかなり柔軟に調節できることが理解できよう。さらに、排出用のモニタ８１に加えて、エンジン全体に監視装置（図示せず）を設け、再循環弁３７を含めた弁を、それらのモニタからの信号に応答して調節するようにしても良いことが、理解できよう。
【００４１】
エンジン２１は通常、シリンダで燃料を噴射するように構成された燃料噴射器８３を備える。制御装置４９を、再循環弁３７の開閉制御によって、エンジン吸気部での空燃比を調節するように構成しても良い。同時に、排出モニタ８１は、弁３７を開閉することで排出特性を調節できるよう、制御装置に信号を送ることができる。モニタ８１はまた、弁３７をＥＧＲ弁７７とともに開閉することで排出特性を調節できるよう、制御装置４９に信号を送ることができる。
【００４２】
本発明のさらなる態様において、制御装置４９を、弁３７を開閉制御するよう構成することによって、空燃比を調節しても良い。空燃比を適切に調節することによって、エンジンを、ディーゼルエンジンでは一般的な希薄状態で、又は濃厚状態で、又はその間のいずれかの状態で動作させることができる。エンジンが濃厚状態で動作すると、燃料の一部の未燃焼部分が排気内に残留する。未燃焼燃料を、ＤＰＦなどの後処理機器の再生に使用することもできる。
【００４３】
エンジン２１を制御するための方法においては概して、給気がコンプレッサ２７内で圧縮され、コンプレッサの出口３１からの圧縮ガスがコンプレッサの入口２９に再循環され、それにより、コンプレッサの出口からの圧縮ガスには、吸気及び再循環圧縮ガスの混合物が含まれる。再循環管路３５を通る再循環は、再循環弁３７の開閉によって制御される。圧縮ガスは、エンジン吸気部に供給される。再循環弁３７を調節することにより、コンプレッサ内の吸気及び再循環圧縮ガスの比率を調節することができる。
【００４４】
エンジン２１の排気部の排出特性を、圧縮ガスの再循環を制御することによって調節することができる。例えばＥＧＲ弁７７を単独で、又は再循環弁３７と組み合わせて開閉制御するなどして、ＥＧＲ管路６１’を通ってエンジン吸気部２３に流れるＥＧＲの流量を制御することによっても、排出特性を調節することができる。
【００４５】
本方法には、燃料を燃料噴射器８３でエンジンシリンダ内へ噴射すること、及び弁３７を調節することなどによる、圧縮ガスの再循環制御による吸気部における空燃比調節も含むことができる。空燃比は他の方法でも、例えばＥＧＲ管路６１’を通ってエンジン吸気部２３に流れるＥＧＲ流量を、例えばＥＧＲ弁７７の調節によって制御することにより、調節することもできる。
【００４６】
空燃比、排気ガス温度及び排出特性などの特性を、弁３７と他の調節とを適当に組み合わせ、圧縮ガスの再循環を制御することによって調節することができる。例えば、流路可変ターボ過給機のタービン部分のケーシングの大きさを調節することによって、吸入空気圧力の調節から実質的に独立して、例えばＥＧＲブーストの調節を行うことができる。他にも、弁３７を用いた、吸入空気圧力を調節することでＥＧＲガスの量を制御するための方法がある。弁３７は、ターボ過給機及びタービンがＶＧＴの一部であるか否かにかかわらず、ＥＧＲガス量の制御に適用可能である。例えば、１つ又は複数の弁７５及び７７を用いて排気圧力及びＥＧＲ圧力をそれぞれ調節するとともに、弁３７を用いて吸入空気圧力を調節しても良い。
【００４７】
本明細書において、「含む」などの用語は包括的に、「有する」などの用語と同義において使用されるものであって、その他の構造、材料、または行為の存在を排除するものではない。同様に、「できる」または「良い」などの用語も広義において使用されるものであって、記載の構造、材料、または行為が必要とは限らないことを意味するが、これらの用語を使用していないことが記載の構造、材料、または行為が必須であることを意味するわけではない。記載の構造、材料、または行為が現時点で必須と思われる場合は、その旨を明記する。
【００４８】
本発明を好適な実施形態に従って図示し説明してきたが、明らかなように、添付の特許請求の範囲から逸脱すること無く、本発明に改変および変更を加えることができる。
【図１】
2010506073.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月3日(2008.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気部及び排気部と、
入口及び出口を有するコンプレッサと、
前記コンプレッサ出口及び前記エンジン吸気部間の導管と、
前記コンプレッサ出口及び前記コンプレッサ入口間の再循環導管と、
前記再循環導管を通る流量を制御する弁と、
前記弁の開閉制御によって、前記エンジン排気部の排出特性を調節するように構成された制御装置と、
排出特性を監視するとともに、排出特性を調節するために前記弁を開閉するように信号を前記制御装置に送るモニタと
を備えるエンジン。
【請求項２】
前記コンプレッサを有する過給機を備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記過給機は、ターボ過給機を含む、請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記ターボ過給機は、入口及び出口を有するタービンを備えており、前記エンジン排気部は、前記タービン入口に接続され、前記タービンは、前記エンジン排気部からの排気ガスによって駆動されるとともに、前記コンプレッサを駆動させる、請求項３に記載のエンジン。
【請求項５】
排気圧力を増加させるとともにコンプレッサブーストを減少させるよう適合された流量可変ターボ過給機を備える、請求項３に記載のエンジン。
【請求項６】
前記コンプレッサ出口の下流側に通気口を有する、請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記通気口は、前記再循環導管内に配置される、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路を備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
排出特性を監視するモニタと、一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路とを備え、前記ＥＧＲ管路は、ＥＧＲ弁を有し、前記モニタは、排出特性を調節するために前記弁及び前記ＥＧＲ弁を開閉するように信号を前記制御装置に送る、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記エンジン吸気部において燃料を噴射するように構成された燃料噴射器と、前記エンジン吸気部における空燃比を調節するために前記弁の開閉を制御するように構成された制御装置とを備える、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１１】
一端部が前記エンジン排気部に接続されるとともに、別の端部が前記再循環導管の下流側において前記導管に接続されたＥＧＲ管路とを備え、前記ＥＧＲ管路は、ＥＧＲ弁を有し、前記モニタは、排出特性を調節するために前記弁及び前記ＥＧＲ弁を開閉するように信号を前記制御装置に送る、請求項１０に記載のエンジン。
【請求項１２】
エンジンの排気特性を制御する方法であって、
コンプレッサ内で給気を圧縮すること、
前記コンプレッサの出口からの圧縮ガスが、給気と再循環した圧縮ガスとの混合物を含有するように、前記圧縮ガスを前記コンプレッサの出口から前記コンプレッサの入口へ再循環させること、
前記圧縮ガスの再循環を制御するよう弁を開閉すること、
前記圧縮ガスをエンジン吸気部に供給すること、及び
前記圧縮ガスの再循環を制御することにより、前記エンジンの排気部の排出特性を調節することを含む、前記方法。
【請求項１３】
ＥＧＲ管路を通って前記エンジン吸気部へ流れるＥＧＲ流量を制御することにより、排出特性を調節することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記コンプレッサ内の給気及び再循環圧縮ガスの比率を制御することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
エンジン吸気部で燃料を噴射すること、及び前記圧縮ガスの再循環を制御することによって吸気部の空燃比を調節することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
ＥＧＲ管路を通って前記エンジン吸気部へ流れるＥＧＲ流量を制御することにより、前記空燃比を調節することを含む、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2010506073.tif 000004