(57)【要約】【課題】排気再循環を効率よく行なえる過給機付内燃機関を提供する。【解決手段】ターボチャージャ２のタービン３をエンジン１の排気Ｇで作動させ、ターボチャージャ２のコンプレッサ４が圧縮した吸気Ａをインタクーラ１１を介してエンジン１へ送給する過給機付内燃機関において、エンジン１の排気マニホールド６とインタクーラ１１の下流側を、コンプレッサ１７を組み込んだＥＧＲ管路１８により接続し、エンジン１へ還流すべき排気Ｇの流量をコンプレッサ１７によって増やすようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとターボチャージャを備え、該ターボチャージャのタービンをエンジンの排気で作動させ且つターボチャージャのコンプレッサが圧縮した吸気をインタクーラを介してエンジンへ送給する過給機付内燃機関において、エンジン排気経路のタービンよりも上流側からエンジン吸気経路のコンプレッサよりも下流側へ至るＥＧＲ管路を設け、エンジン吸気経路へ向けて排気を圧送可能な送風手段をＥＧＲ管路に組み込んだことを特徴とする過給機付内燃機関。
【請求項２】
モータ駆動の気体圧縮機を送風手段に用いた請求項１に記載の過給機付内燃機関。
【請求項３】
電力回生手段を気体圧縮機に装備させた請求項２に記載の過給機付内燃機関。
【請求項４】
送風手段を経ずにエンジン吸気経路へ排気を導き得るバイパス流路をＥＧＲ管路に付帯させた請求項１に記載の過給機付内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＥＧＲ装置を装備した過給機付内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気再循環（ＥＧＲ:Exhaust Gas Recirculation）を適用した過給機付内燃機関では、エンジン排気経路から分流した排気をエンジン吸気経路へ送給して燃焼温度の低下を図り、ＮＯｘの発生を低減させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この過給機付内燃機関は図２に示すように、エンジン１とターボチャージャ２を備え、当該ターボチャージャ２は、タービン３、コンプレッサ４、タービン翼車をコンプレッサ翼車に連結する伝達軸５などで構成されている。
【０００４】
タービン３は、排気導入口がエンジン１の排気マニホールド６に接続され、排気送出口が排気管７によりマフラ８に連通し、排気導入口には、流路断面調整機構（図示せず）が設けられている。
また、コンプレッサ４は、吸気導入口が吸気管９によりエアクリーナ１０に接続され、吸気送出口がインタクーラ１１を有する吸気管１２によりエンジン１の吸気マニホールド１３に連通している。
【０００５】
これに加えて、排気マニホールド６に、ＥＧＲクーラ１４とＥＧＲバルブ１５を直列に組み込んだＥＧＲ管路１６の上流端を接続し、吸気管１２のインタクーラ１１よりも下流側個所に、ＥＧＲ管路１６の下流端を接続している。
上記のインタクーラ１１には、空冷方式のフィン形熱交換器が用いられ、ＥＧＲクーラ１４には、液冷方式の管形熱交換器が用いられている。
【０００６】
図２に示す過給機付内燃機関では、エンジン１が稼働状態であるとき、排気Ｇの大部分は、排気マニホールド６からタービン３へ流入してコンプレッサ４を駆動し、排気管７やマフラ８などを経て大気中に放出される。
また、エアクリーナ１０、吸気管９を経てコンプレッサ４に流入し且つ圧縮された吸気Ａは、吸気管１２やインタクーラ１１を通って吸気マニホールド１３へ送給され、同時に排気Ｇの一部が排気マニホールド６からＥＧＲ管路１６へ流入して、ＥＧＲクーラ１４で冷却され且つＥＧＲバルブ１５により流量調整が行なわれた排気Ｇが吸気Ａとともに吸気マニホールド１３へ送給される。
【０００７】
これにより、燃焼温度の低下が図られ、ＮＯｘの発生が低減することになる。
【特許文献１】特開平９−２５６９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２に示す従来の過給機付内燃機関において、ＥＧＲ管路１６から吸気マニホールド１３へ送給される排気Ｇの流量を多くするために、流路断面調整機構によりタービン３へ流入しようとする排気Ｇの流量を抑えると、エンジン１のポンピングロスが増えて燃料消費が過大になってしまう。
【０００９】
そのうえ、エンジン１が低速高負荷運転領域で稼働している状態で、タービン３へ流入しようとする排気Ｇの流量を抑え過ぎた場合、コンプレッサ４を通過する吸気Ａの流量が相対的に少なくなり、サージの発生によってコンプレッサ４が損傷することが懸念される。
【００１０】
また車両加速時には、ＥＧＲ管路１６からエンジン１のシリンダ内へ還流する排気Ｇの流量増加がエンジン１の回転数上昇に対して遅れるため、ＮＯｘを効果的に低減することができない。
【００１１】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、排気再循環を効率よく行なえる過給機付内燃機関を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンとターボチャージャを備え、該ターボチャージャのタービンをエンジンの排気で作動させ且つターボチャージャのコンプレッサが圧縮した吸気をインタクーラを介してエンジンへ送給する過給機付内燃機関において、エンジン排気経路のタービンよりも上流側からエンジン吸気経路のコンプレッサよりも下流側へ至るＥＧＲ管路を設け、エンジン吸気経路へ向けて排気を圧送可能な送風手段をＥＧＲ管路に組み込んでいる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、モータ駆動の気体圧縮機を送風手段に用いている。
請求項３に記載の発明は、電力回生手段を気体圧縮機に装備させている。
請求項４に記載の発明は、送風手段を経ずにエンジン吸気経路へ排気を導き得るバイパス流路をＥＧＲ管路に付帯させている。
【００１４】
請求項１に記載の発明においては、ＥＧＲ管路を流通する排気に対して送風手段により圧力を付与し、エンジン排気経路の圧力を高めずに、エンジン吸気経路へ還流すべき排気の流量を増加させる。
【００１５】
請求項２に記載の発明においては、エンジン吸気経路へ還流すべき排気の流量を、気体圧縮機によって速やかに増加させる。
【００１６】
請求項３に記載の発明においては、非駆動時に気体圧縮機が排気から得る運動エネルギを電力回生手段によって電力に変換する。
【００１７】
請求項４に記載の発明においては、送風手段による排気還流の助勢を必要としない場合に、排気をバイパス流路によってエンジン吸気経路へ流入させる。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１に記載の発明では、送風手段によりエンジン吸気経路へ還流すべき排気の圧力を増加させて、低速高負荷運転領域でエンジンが稼働するときのコンプレッサへの通過気体流量を減らさずに、エンジン吸気経路に還流する排気を増やすことができるので、コンプレッサのサージを防止することができ、また、高速運転領域でエンジンが稼働するときのポンピングロスが解消されるので、燃料消費を軽減できる。
【００１９】
（２）請求項２に記載の発明では、気体圧縮機によりエンジン吸気流路への排気還流量を、エンジンの回転数上昇に追従して速やかに増加させることができるので、車両加速時にもＮＯｘを効果的に低減できる。
【００２０】
（３）請求項３に記載の発明では、気体圧縮機が排気から得た運動エネルギを、電力に変換して有効に活用することができる。
【００２１】
（４）請求項４に記載の発明では、気体圧縮機による排気還流の助勢を必要としない際には、排気をバイパス流路からエンジン吸気経路へ導いて流路抵抗の増大を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の一例であり、図中、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２３】
この過給機付内燃機関では、排気マニホールド６に、ＥＧＲクーラ１４、開閉弁２８、遠心式などの非容積形のコンプレッサ１７、並びにＥＧＲバルブ１５を直列に組み込んだＥＧＲ管路１８の上流端を接続し、吸気管１２のインタクーラ１１よりも下流側個所に、ＥＧＲ管路１８の下流端を接続している。
ＥＧＲ管路１８には、コンプレッサ１７の入口側と出口側とを結び且つ切換バルブ１９を有するバイパス流路２０が付帯している。
【００２４】
これに加えて、コンプレッサ１７を駆動するモータ２１、排気マニホールド６の圧力を検出する圧力センサ２２、アクセル開度をエンジン１の負荷して検出するアクセルセンサ２３、エンジン１の回転数を検出する回転センサ２４、吸気Ａの流入量と温度を検出する吸気センサ２５、インタクーラ１１の出口側の圧力を検出する圧力センサ２６、及び燃料噴射制御、ＥＧＲバルブ１５の開度調整、切換バルブ１９，２８の開閉などを行なう制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２７を有している。
【００２５】
制御ユニット２７は、
Ａ．圧力センサ２２で得た排気マニホールド６の圧力が所定値（ポンピングロスの増加が顕著になる値）を上回ったときに、ＥＧＲ管路１８から吸気管１２への排気Ｇの還流量が増えるようにモータ２１を作動させ、これと同時に切換バルブ１９を閉じた状態にし且つ切換バルブ２８を開いた状態にする機能、
Ｂ．アクセルセンサ２３で得たアクセル開度、圧力センサ２６で得たインタクーラ１１の出口側の圧力、回転センサ２４で得たエンジン１の回転数、吸気センサ２５で得た吸気Ａの流入量、及び燃料噴射量などに基づき、車両の加速に伴って要求される排気Ｇの還流量を算出し、当該算出値に見合う量の排気Ｇがエンジン１の回転数上昇に追従して速やかに還流するようにモータ２１を作動させる機能、
Ｃ．モータ２１が稼働していないときに、排気Ｇがコンプレッサ１７を迂回して流通するように切換バルブ１９を開いた状態にし且つ切換バルブ２８を閉じた状態にする機能、
を具備している。
【００２６】
図１に示す過給機付内燃機関では、エンジン１の稼働時に排気マニホールド６の圧力が所定値を上回ると、Ａ項の機能によりコンプレッサ１７の駆動用のモータ２１が作動し、ＥＧＲ管路１８から吸気マニホールド１３へ還流すべき排気Ｇの流量が増え、燃焼温度の低下が図られ、ＮＯｘの発生が低減することになる。
【００２７】
すなわち、エンジン１が低速高負荷運転領域が稼働している場合は、流路断面調整機構などによりタービン３へ送給される排気Ｇの流量を抑える行為によりターボチャージャ２のコンプレッサ４の吸気Ａの通過流量を減らさなくても、エンジン１へ還流すべき排気Ｇが増え、コンプレッサ４のサージの発生を防止することができる。
また、エンジン１が高速運転領域で稼働している場合は、ポンピングロスがなくなり、燃料消費を減らすことができる。
【００２８】
車両が加速するときには、Ｂ項の機能によりコンプレッサ１７の駆動用のモータ２１が作動し、ＥＧＲ管路１８から吸気マニホールド１３へ還流すべき排気Ｇの流量が、前述の算出値に見合うようにエンジン１の回転数上昇に追従して増え、これにより、車両加速時にもＮＯｘを効果的に低減できる。
【００２９】
コンプレッサ１７の駆動用のモータ２１が作動していないときには、Ｃ項の機能により切換バルブ１９が開き且つ切換バルブ２８が閉じるため、バイパス流路２０を経た排気Ｇが吸気管１２から吸気マニホールド１３へ流入する。
すなわち、排気Ｇの還流の助勢を必要としない場合には、排気Ｇがコンプレッサ１７を迂回し、流路抵抗の増大を回避することができる。
【００３０】
更に、インバータとバッテリなどで構成した電力回生手段をモータ２１に装備し、Ｃ項の機能に代えて、ＥＧＲ管路１８を流れる排気Ｇによりコンプレッサ１７を介してモータ２１を駆動する構成を採用すれば、排気Ｇから得た運動エネルギを、電力に変換して有効に活用することができる。
【００３１】
なお、本発明の過給機付内燃機関は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、ＥＧＲ管路に開閉弁を組み込まずにバイパス管路の開閉弁だけで排気流路の切り換えを行なう構成とすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の過給機付内燃機関は、車両用のディーゼルエンジンをはじめとして各種の内燃機関に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の過給機付内燃機関の実施の形態の一例を示す概念図である。
【図２】従来の過給機付内燃機関の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    エンジン
２    ターボチャージャ
３    タービン
４    コンプレッサ
６    排気マニホールド（エンジン排気経路）
１１  インタクーラ
１２  吸気管（エンジン吸気経路）
１７  コンプレッサ（送風手段）
１８  ＥＧＲ管路
２０  バイパス管路
２１  モータ
Ａ    吸気
Ｇ    排気
【図１】
2005188359.tif 000003
【図２】
2005188359.tif 000004