(57)【要約】【課題】  吸気通路内に還流するＥＧＲガス量を十分に確保することのできるエンジンの排気ガス還流装置を提供する。【解決手段】  排気通路５と吸気通路３とを連通する第２のＥＧＲ通路４０の上流側をエンジン１の直下流（タービン１３の上流側）で排気通路５に接続し、第２のＥＧＲ通路４０の下流側とコンプレッサ１２の上流側で吸気通路３に接続する。また、第２のＥＧＲ通路４０との接続部の直上流に、吸気通路３を流通する新気の通路断面積を絞り込む第２の絞り弁４５を設ける。【選択図】  図１
2005282380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機を備えたエンジンの排気ガス還流装置であって、
上流側がエンジンの直下流で排気通路に接続し、下流側が上記過給機のコンプレッサよりも上流側で吸気通路に接続する排気ガス還流通路と、
上記排気ガス還流通路との接続部よりも上流側で上記吸気通路に介装し、上記コンプレッサに導入される新気を可変に制限する絞り弁とを備えたことを特徴とするエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項２】
上記過給機はターボ過給機であって、
上記排気ガス還流通路の上流側を、上記ターボ過給機のタービンよりも上流側で上記排気通路に接続したことを特徴とする請求項１記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項３】
上記過給機は、上記タービンへの排気の通路断面積を変化させる可動フラップを有することを特徴とする請求項２記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項４】
上記排気ガス還流通路の途中に排ガス処理装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のエンジンの排気ガス還流装置。
【請求項５】
上記排ガス処理装置を、上記排気通路に介装する排ガス処理装置と一体のユニットで構成したことを特徴とする請求項４記載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、過給機を備えたエンジンの排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特にディーゼルエンジン等においては、排気ガス中のＮＯｘ低減等を目的として、排気ガスの一部を吸気に還流する排気ガス還流（ＥＧＲ）装置が、広く実用化されている。  
この種のＥＧＲ装置として、例えば、特許文献１には、排気マニホルドに接続するＥＧＲ通路の下流側を、ターボ過給機のコンプレッサよりも下流側で吸気管（吸気通路）に接続する技術が開示されている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２には、ターボ過給機のタービン及び触媒よりも下流側で排気管（排気通路）に接続するＥＧＲ通路の下流側を、ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側で空気吸入管（吸気通路）に接続する技術が開示されている。
【０００４】
また、例えば、図３に示すように、特許文献３には、ターボ過給機１００のタービン１０１よりも上流側で排気管（排気通路）１０５に接続するＥＧＲ管（ＥＧＲ通路）１０６の下流を、ターボ過給機１００のコンプレッサ１０２よりも上流側で吸気管（吸気通路）１０７に接続し、さらに、コンプレッサ１０２の下流側で吸気通路１０７から分岐する吸気分岐管１０８の下流側をＥＧＲ通路１０６に接続する技術が開示されている。さらに、この技術では、吸気分岐管１０８に第１の絞り弁１０９が設けられているとともに、ＥＧＲ通路１０６に第２の絞り弁１１０が設けられ、これら第１，第２の絞り弁１０９，１１０の制御によって、ＥＧＲ通路１０６から吸気通路１０７に導入するＥＧＲガスを所定に希釈するようになっている。なお、図３中、符号１１１はＥＧＲクーラを示し、符号１１２はＥＧＲ弁を示す。
【特許文献１】特開平９−８８７２７号公報
【特許文献２】特開２０００−８８３５号公報
【特許文献３】特開平１０−１４１１５１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、一般に、ＮＯｘの発生等を効果的に抑制するためには、吸気通路内に還流されるＥＧＲガスのＥＧＲ率（ＥＧＲガス量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を高くすることが好ましい。しかしながら、上述の何れの技術においても、吸気通路内に還流されるＥＧＲガスのＥＧＲ率を十分に高くするには限界がある。
【０００６】
すなわち、例えば、特許文献１に開示された技術では、ＥＧＲ通路の下流側がコンプレッサよりも下流側で吸気通路に接続されているため、コンプレッサで加圧された新気によって吸気通路内へのＥＧＲガスの導入が阻害され、十分なＥＧＲ率を得ることが困難である。
【０００７】
また、例えば、特許文献２に開示された技術では、ＥＧＲ通路の上流側がコンプレッサよりも下流側で排気通路に接続されているため、エンジンから排出される排気ガスを高圧な状態でＥＧＲ通路に導入することが困難であり、十分なＥＧＲ率を得ることが困難である。
【０００８】
また、例えば、特許文献３に開示された技術では、第１の絞り弁１０９を全閉とし、第２の絞り弁１１０を全開とすることで、ある程度高いＥＧＲ率が期待できるものの、更なるＥＧＲ率の向上を図るには限界がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、吸気通路内に還流するＥＧＲガス量を十分に確保することのできるエンジンの排気ガス還流装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、過給機を備えたエンジンの排気ガス還流装置であって、上流側がエンジンの直下流で排気通路に接続し、下流側が上記過給機のコンプレッサよりも上流側で吸気通路に接続する排気ガス還流通路と、上記排気ガス還流通路との接続部よりも上流側で上記吸気通路に介装し、上記コンプレッサに導入される新気を可変に制限する絞り弁とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエンジンの排気ガス還流装置によれば、吸気通路内に還流するＥＧＲガス量を十分に確保することができる。
【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の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は排気ガス還流装置を備えたエンジンの回路構成図、図１の変形例を示すエンジンの回路構成図である。
【００１３】
図１において、符号１はエンジンを示し、本形態においては、ディーゼルエンジンを示す。このエンジン１の吸気ポートには吸気マニホルド２を介して吸気通路３が接続され、排気ポートには排気マニホルド４を介して排気通路５が接続されている。
【００１４】
吸気通路３には、エアクリーナ１０の下流側に、過給機としてのターボ過給機１１のコンプレッサ１２が介装され、さらに、コンプレッサ１２の下流側にインタークーラ１５が介装されている。
【００１５】
また、排気通路５には、例えば酸化触媒２１とパティキュレートフィルタ２２とを内蔵する第１の排ガス処理装置２０が介装され、さらに、第１の排ガス処理装置２０の下流側にターボ過給機１１のタービン１３が介装されている。
【００１６】
ここで、本形態において、ターボ過給機１１は、タービン１３内に可動フラップ１４を備えた可変ターボ過給機（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅｏｍｅｔｏｒｙ  Ｔｕｒｂｏｓｕｐｅｒｃｈａｒｇｅｒ：ＶＧＴ）で構成され、可動フラップ１４は、タービン１３への排気の通路断面積を変化させるようになっている。
【００１７】
また、酸化触媒２１は、例えば、アルミナ、コージェライト、ベリリア、ムライト、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックにより形成されたハニカム担体にＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ等の活性金属を担持したモノリス触媒や、セラミックスにより形成された粒状の担体に活性金属を担持したペレット触媒等で構成されている。
【００１８】
また、パティキュレートフィルタ２２は、例えば、排気ガス中のパティキュレートを通過不能な多孔質の隔壁で仕切られた多数の多角形通路を有し、これら多角形通路の相隣接する入口部と出口部を交互に封止することにより要部が構成されている。具体的には、パティキュレートフィルタ２２は、例えば、コージェライト、アルミナ、ベリリア、ムライト、ジルコニア窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミックスにより多孔形通路が形成され、その隔壁表面に、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ等の活性金属が担持されて要部が構成されている。
【００１９】
このようなエンジン１の吸排気系において、排気通路５には、第１の排気ガス還流通路（第１のＥＧＲ通路）３０の上流側がエンジン１の直下流（すなわち、タービン１３よりも上流側）で接続され、この第１のＥＧＲ通路３０の下流側が、エンジン１の直上流（すなわち、インタークーラ１５よりも下流側）で吸気通路３に接続されている。また、第１のＥＧＲ通路３０の中途には、当該第１のＥＧＲ通路３０内を流通する排気ガスを冷却するためのインタークーラ３１と、第１のＥＧＲ通路３０を開閉する第１のＥＧＲ弁３２とが介装されている。さらに、吸気通路３には、第１のＥＧＲ通路３０との接続部よりも上流側であってインタークーラ１５の下流側に、吸気通路３の通路断面積を変化させる第１の絞り弁３３が介装され、これらにより、排気ガスを燃焼室に還流する第１の排気ガス還流装置（第１のＥＧＲ装置）３５の要部が構成されている。
【００２０】
また、排気通路５には、第２の排気ガス還流通路（第１のＥＧＲ通路）４０の上流側がエンジン１の直下流（すなわち、タービン１３よりも上流側）で接続され、この第２のＥＧＲ通路４０の下流側が、コンプレッサ１２の直上流で吸気通路３に接続されている。この第２のＥＧＲ通路４０の中途には、当該第２のＥＧＲ通路４０を開閉する第２のＥＧＲ弁４１と、例えば酸化触媒４３とパティキュレートフィルタ４４とを内蔵する第２の排ガス処理装置４２とが介装されている。さらに、吸気通路３には、第２のＥＧＲ通路４０との接続部よりも上流側であってエアクリーナ１０よりも下流側に、吸気通路３の通路断面積を変化させる第２の絞り弁４５が介装され、これらにより、排気ガスを燃焼室に還流する第２の排気ガス還流装置（第２のＥＧＲ装置）４６の要部が構成されている。
【００２１】
次に、図１中符号５０は、エンジン１を統括的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）を示し、このＥＣＵ５０による第１，第２のＥＧＲ装置３５，４６の制御によって、エンジン１の燃焼室に還流する排気ガスのＥＧＲ率が制御されるようになっている。
【００２２】
すなわち、ＥＣＵ５０には、エンジン１の水温センサやアクセルペダルセンサ等の各種センサ・スイッチ類（何れも図示せず）が接続されており、ＥＣＵ５０は、センサ・スイッチ類からの信号に基づいてエンジン１の運転状態を判定する。そして、ＥＣＵ５０は、例えば、エンジン１が低負荷から零負荷までの運転状態にあるとき、第１のＥＧＲ通路３０を通じて排気ガスの還流制御を行い、高負荷から中負荷までの運転状態にあるとき、第２のＥＧＲ通路４０を通じて排気ガスの還流制御を行う。
【００２３】
具体的に説明すると、エンジン１が低負荷から零負荷までの運転状態にあるとき、ＥＣＵ５０は、第１のＥＧＲ弁３２を開弁制御するとともに、第２のＥＧＲ弁４１を閉弁制御し、さらに、第２の絞り弁４５を全開側に制御する。そして、ＥＣＵ５０は、第１の絞り弁３３の制御によって、第１のＥＧＲ通路３０との接続部の直上流で吸気通路３を流通する新気の通路断面積を制御することにより、第１のＥＧＲ通路３０を介して吸気通路３に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の量（すなわち、ＥＧＲ率）を所定に制御する。この場合、第１の絞り弁３３の絞り量が増大する程、ＥＧＲ率は増大する。
【００２４】
一方、エンジン１が高負荷から中負荷までの運転状態にあるとき、ＥＣＵ５０は、第１のＥＧＲ弁３２を閉弁制御するとともに、第２のＥＧＲ弁４１を開弁制御し、さらに、第１の絞り弁３３を全開側に制御する。そして、ＥＣＵ５０は、第２の絞り弁４５の制御によって、第２のＥＧＲ通路４０との接続部の直上流で吸気通路３を流通する新気の通路断面積を制御するとともに、可動フラップ１４の制御によって、タービン１３への排気の通路断面積を制御することにより、第２のＥＧＲ通路を介して吸気通路３に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）の量（すなわち、ＥＧＲ率）を所定に制御する。この場合、第２の絞り弁４５の絞り量が増大する程、ＥＧＲ率は増大し、また、可動フラップ１４の絞り量が増大する程、ＥＧＲ率は増大する。
【００２５】
このような形態によれば、排気通路５と吸気通路３とを連通する第２のＥＧＲ通路４０の上流側をエンジン１の直下流（タービン１３の上流側）で排気通路５に接続し、第２のＥＧＲ通路４０の下流側とコンプレッサ１２の上流側で吸気通路３に接続する構成により、エンジン１から排出された十分に高圧なままの排気ガスをＥＧＲガスとして第２のＥＧＲ通路４０内に導入することができ、また、第２のＥＧＲ通路４０内に導入されたＥＧＲガスを、コンプレッサ１２の上流側で発生する負圧によって効率よく吸気通路３内に導入することができる。
【００２６】
その際、第２の絞り弁４５によって、第２のＥＧＲ通路４０との接続部の直上流で吸気通路３の通路断面積を絞り込んでコンプレッサ１２に導入される新気の流通量を制限することにより、より効果的にＥＧＲ率を向上することができ、さらに、可動フラップ１４によって、タービン１３への排気の通路断面積を絞り込んでコンプレッサ１２の上流側で発生する負圧を増大させることにより、ＥＧＲ率をより効果的に向上することができる。
【００２７】
また、第２のＥＧＲ通路４０の中途に排ガス処理装置４２を介装して、エンジン１に還流されるＥＧＲガス内のパティキュレート等を清浄化することにより、高いＥＧＲ率によるＥＧＲ制御を行った場合にも、エンジン１へのダメージを低減することができる。
【００２８】
ここで、図２に示すように、第２のＥＧＲ通路４０に介装される排ガス処理装置４２を、排気通路５に介装される排ガス処理装置２０と一体のユニットで構成することも可能である。このように構成することにより、エンジン１の吸排気系の部品点数を削減し、構造を簡素化することができる。
【００２９】
なお、上述の形態においては、第１，第２のＥＧＲ装置３５，４６を併用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１のＥＧＲ装置３５を省略することも可能である。
【００３０】
また、上述の形態においては、過給機の一例としてターボ過給機を適用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】排気ガス還流装置を備えたエンジンの回路構成図
【図２】図１の変形例を示すエンジンの回路構成図
【図３】従来の排気ガス還流装置を備えたエンジンの回路構成図
【符号の説明】
【００３２】
１  …  エンジン
３  …  吸気通路
５  …  排気通路
１１  …  ターボ過給機（過給機）
１２  …  コンプレッサ
１３  …  タービン
１４  …  可動フラップ
２０  …  排ガス処理装置
４０  …  第２の排気ガス還流通路（排気ガス還流通路）
４２  …  排ガス処理装置
４５  …  第２の絞り弁（絞り弁）
４６  …  第２の排気ガス還流装置（排気ガス還流装置）
代理人    弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005282380.tif 000003
【図２】
2005282380.tif 000004
【図３】
2005282380.tif 000005