(57)【要約】【課題】  本発明は、過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法およびシステムに関し、排気の温度の上昇を容易，確実に抑制することを目的とする。【解決手段】  エンジンからの排気の一部をＥＧＲガスとして吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段を設け、排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度になった時に、排気再循環手段からＥＧＲガスを吸気マニホルドに供給して排気の温度を抑制することを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される前記排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法において、
前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段を設け、前記排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度になった時に、前記排気再循環手段から前記ＥＧＲガスを前記吸気マニホルドに供給して前記排気の温度を抑制することを特徴とする過給機付きエンジンの排気温度抑制方法。
【請求項２】
空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される前記排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法において、
前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段を設け、前記排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、前記排気再循環手段から前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を増大して前記排気の温度を前記所定温度以下にし、これによる前記エンジンの出力の低下をスロットル開度の増大により抑制することを特徴とする過給機付きエンジンの排気温度抑制方法。
【請求項３】
空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンと、
前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段と、
前記エンジンの出力を制御する電子制御スロットルと、
前記排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、前記排気再循環手段から前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を増大して前記排気の温度を前記所定温度以下にし、これによる前記エンジンの出力の低下を前記電子制御スロットル開度の増大により抑制する制御手段と、
を有することを特徴とする過給機付きエンジンの排気温度抑制システム。
【請求項４】
請求項３記載の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムにおいて、
前記過給機は、前記エンジンからの排気により排気タービンを駆動してコンプレッサを作動し前記コンプレッサで加圧された空気を前記吸気マニホルドに供給するターボチャージャからなり、前記排気再循環手段は、前記コンプレッサの上流側に前記ＥＧＲガスを供給することを特徴とする過給機付きエンジンの排気温度抑制システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムにおいて、
前記制御手段は、前記排気の温度が予め定められた所定時間にわたり前記所定温度を超えない時に、前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を減少するとともに、前記電子制御スロットル開度を減少することを特徴とする過給機付きエンジンの排気温度抑制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンとして、例えば、特開平１０−３１８００５号公報に開示されるものが知られている。
【特許文献１】特開平１０−３１８００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、火花点火エンジンにおいて出力を向上するために、理論空燃比で運転し、かつ、ターボチャージャ等の過給機を使用する場合には、排気の温度が上昇し、エンジンあるいは付属部品の耐久性および耐熱性を確保することが困難になるという問題があった。
そして、特に、長時間にわたり高負荷域を使用する高速道の運転、あるいは、大型商用車の運転等では、排気の温度が高い状態が続くことになる。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、排気の温度の上昇を容易，確実に抑制することができる過給機付きエンジンの排気温度抑制方法およびシステム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】
【０００５】
請求項１の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法は、空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される前記排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法において、前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段を設け、前記排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度になった時に、前記排気再循環手段から前記ＥＧＲガスを前記吸気マニホルドに供給して前記排気の温度を抑制することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法は、空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンから排気される前記排気の温度を抑制する過給機付きエンジンの排気温度抑制方法において、前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段を設け、前記排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、前記排気再循環手段から前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を増大して前記排気の温度を前記所定温度以下にし、これによる前記エンジンの出力の低下をスロットル開度の増大により抑制することを特徴とする。
【０００７】
請求項３の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムは、空気を加圧して吸気マニホルドに供給する過給機を備え火花点火により理論空燃比で運転されるエンジンと、前記エンジンからの前記排気の一部をＥＧＲガスとして前記吸気マニホルドに再循環させる排気再循環手段と、前記エンジンの出力を制御する電子制御スロットルと、前記排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、前記排気再循環手段から前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を増大して前記排気の温度を前記所定温度以下にし、これによる前記エンジンの出力の低下を前記電子制御スロットル開度の増大により抑制する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムは、請求項３記載の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムにおいて、前記過給機は、前記エンジンからの排気により排気タービンを駆動してコンプレッサを作動し前記コンプレッサで加圧された空気を前記吸気マニホルドに供給するターボチャージャからなり、前記排気再循環手段は、前記コンプレッサの上流側に前記ＥＧＲガスを供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムは、請求項３または請求項４記載の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムにおいて、前記制御手段は、前記排気の温度が予め定められた所定時間にわたり前記所定温度を超えない時に、前記吸気マニホルドに供給される前記ＥＧＲガスの量を減少するとともに、前記電子制御スロットル開度を減少することを特徴とする。
【００１０】
（作用）
請求項１の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法では、排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度になった時に、排気再循環手段からＥＧＲガスが吸気マニホルドに供給され、これにより排気の温度が抑制される。
請求項２の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法では、排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、排気再循環手段から吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量が増大され排気の温度が所定温度以下にされる。そして、これによるエンジンの出力の低下が、スロットル開度を増大することにより抑制される。
【００１１】
請求項３の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、排気の温度が予め定められた所定温度を超えた時に、制御手段により排気再循環手段から吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量が増大され排気の温度が所定温度以下にされる。そして、これによるエンジンの出力の低下が、制御手段により電子制御スロットル開度を増大することにより抑制される。
【００１２】
請求項４の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、ターボチャージャのコンプレッサの上流側にＥＧＲガスが供給される。
請求項５の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、制御手段により、排気の温度が予め定められた所定時間にわたり所定温度を超えない時に、吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量が減少され、同時に電子制御スロットル開度が減少される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法では、排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度になった時に、排気再循環手段からＥＧＲガスを吸気マニホルドに供給するようにしたので、排気の温度の上昇を容易，確実に抑制することができる。
請求項２の過給機付きエンジンの排気温度抑制方法では、排気の温度が、予め定められた所定温度を超えた時に、排気再循環手段から吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量を増大して排気の温度を所定温度以下にし、これによるエンジンの出力の低下をスロットル開度の増大により抑制するようにしたので、エンジンの出力を低下することなく排気の温度の上昇を抑制することができる。
【００１４】
請求項３の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、排気の温度が予め定められた所定温度を超えた時に、制御手段により排気再循環手段から吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量を増大して排気の温度を所定温度以下にし、これによるエンジンの出力の低下を、制御手段により電子制御スロットル開度を増大することにより抑制するようにしたので、エンジンの出力を低下することなく排気の温度の上昇を抑制することができる。
【００１５】
請求項４の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、ターボチャージャのコンプレッサの上流側にＥＧＲガスを供給するようにしたので、ＥＧＲガスを吸気マニホルドに確実に供給することができる。
請求項５の過給機付きエンジンの排気温度抑制システムでは、制御手段により、排気の温度が予め定められた所定時間にわたり所定温度を超えない時に、吸気マニホルドに供給されるＥＧＲガスの量を減少するとともに、電子制御スロットル開度を減少するようにしたので、燃費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明が適用されるエンジンを示している。このエンジンは、火花点火により理論空燃比で運転されるタイプのガスエンジンである。
図１において、符号１１は、エンジンを示している。このエンジン１１の各気筒１３には、点火プラグ１５が配置されている。
【００１７】
このエンジン１１は、エンジン１１への吸気を行う吸気マニホルド１７、および、エンジン１１からの排気を排出する排気マニホルド１９を備えている。
エンジン１１の吸気マニホルド１７の入口には、電子制御スロットル２１が配置されている。
この電子制御スロットル２１には、吸気マニホルド１７に空気を供給するための吸気通路２３が開口されている。
【００１８】
この吸気通路２３には、上流側から順に、空気フィルタ２５，ターボチャージャ２７のコンプレッサ２９，インタクーラ３１が介装されている。
空気フィルタ２５は、吸気マニホルド１７に供給する空気を浄化する。
ターボチャージャ２７のコンプレッサ２９は、排気通路３３に配置されるターボチャージャ２７の排気タービン３５により駆動され、吸気を比較的高い圧力まで加圧する。排気通路３３は、排気マニホルド１９に開口しており、排気通路３３の排気タービン３５の下流には、消音器３７が配置されている。
【００１９】
インタクーラ３１は、ターボチャージャ２７のコンプレッサ２９で加圧され温度の上昇した吸気を冷却する。
電子制御スロットル２１は、混合気の吸込量を調整し、出力を調整する。
そして、この実施形態では、エンジン１１には、エンジン１１からの排気を再循環させる排気再循環（ＥＧＲ：exhaust gas recirculation）手段３９が配置されている。
【００２０】
この排気再循環手段３９は、エンジン１１の排気マニホルド１９を吸気通路２３に連通するための排気還流通路４１を有している。
排気還流通路４１には、排気マニホルド１９からの排気を冷却するためのＥＧＲクーラ４３が配置されている。ＥＧＲクーラ４３の下流には、吸気通路２３に供給される排気の量を調整するＥＧＲバルブ４５が配置されている。
【００２１】
図１において、符号４７は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からなる制御手段を示している。
この制御手段４７は、エンジン１１の全体的な制御を行うとともに、ＥＧＲバルブ４５の開度、電子制御スロットル２１の開度等を制御する。また、この制御手段４７には、排気マニホルド１９に配置される排気温度センサ４９からの温度信号が入力される。排気温度センサ４９は、排気マニホルド１９を介して排気の温度を間接的に測定する。
【００２２】
上述したエンジン１１では、空気フィルタ２５で浄化された空気が、ターボチャージャ２７のコンプレッサ２９により加圧され、インタクーラ３１および電子制御スロットル２１を介してエンジン１１の吸気マニホルド１７に供給される。
一方、エンジン１１の排気マニホルド１９からの排気が、排気還流通路４１に流入され、ＥＧＲクーラ４３で冷却され、ＥＧＲバルブ４５を介して吸気通路２３に導かれる。
【００２３】
図２は、上述したエンジン１１においてＥＧＲバルブ４５の開度を変更した場合の燃焼温度と燃焼室内混合気の状態を同一出力の状態で示している。
燃焼室内混合気の空気と燃料の量は、ＥＧＲバルブ４５の開度に関係なく一定である。そして、ＥＧＲバルブ４５の開度を全閉の状態から、開度１，開度２のように順次増大すると、ＥＧＲガスの量が順次増大する。一方、燃焼温度は、曲線ａで示すようにＥＧＲガスの量の増大に従って順次低下する。
【００２４】
図３は、上述したエンジン１１の出力と排気温度との関係をエンジン１１の回転数一定の状態で示している。
ＥＧＲガスの供給が行われない場合には、図３に一点鎖線ｂで示すように、出力の増大にともない、排気温度が許容温度を超え、最終的には限界温度に達し出力の増大が停止される。
【００２５】
そこで、本発明の第１の実施形態では、図３に実線ｃで示すように、排気の温度が、予め定められた許容温度より低い所定温度ｄになった時に、ＥＧＲバルブ４５を開きＥＧＲガスを吸気マニホルド１７に供給することにより排気温度の抑制が行われる。
すなわち、図２に示したように、ＥＧＲガスの増大に従って燃焼温度が低下するため、ＥＧＲガスを供給することにより、排気温度を効果的に抑制することができる。
【００２６】
そして、この第１の実施形態では、出力の増大に従ってＥＧＲバルブ４５の開度が増大されている。これにより、矢符ｅで示す出力向上効果および矢符ｆで示す温度抑制効果を得ることができる。
図４は、本発明の第２の実施形態を示すフローチャートである。
この実施形態では、先ず、制御手段４７は、ステップＳ１において排気温度センサ４９からの信号に基づいて、許容温度を超えた運転が予め定められた所定時間を超えているか否かを判断する。すなわち、図５に示すように、許容温度を超えたＡ点での運転が、予め定められた所定時間を超えているか否かを判断する。
【００２７】
次に、予め定められた所定時間を超えている場合には、ステップＳ２において、ＥＧＲバルブ４５の開度を増大する。すなわち、ＥＧＲバルブ４５の開度を、例えば、図２に示した開度１から開度２に増大することにより、排気温度が、図５に示すように、許容温度より低いＢ点まで低下する。
次に、ステップＳ３において、電子制御スロットル２１のスロットル開度を増大する。すなわち、図５に示したＢ点では、図６に示すように出力が低下してしまうため、Ａ点と同一の出力になるようにスロットル開度をＣ点まで増大する。なお、Ｃ点で許容温度に達してしまう場合には、さらに、ＥＧＲバルブ４５の開度が増大される。
【００２８】
次に、ステップＳ４において排気温度センサ４９からの信号に基づいて、許容温度以下の運転時間が予め定められた所定時間を経過したか否かを判断する。
そして、予め定められた所定時間を経過している場合には、ステップＳ５において、許容温度を超えない範囲でＥＧＲバルブ４５の開度を減少する。
次に、ステップＳ６において、電子制御スロットル２１のスロットル開度を減少する。すなわち、ステップＳ５において、許容温度を超えない範囲でＥＧＲバルブ４５の開度を減少すると出力が増大するため、出力が増大しないようにスロットル開度を減少する。
【００２９】
なお、この実施形態では、スロットル開度が全開の状態で制御が停止され、また、スロットル開度が全閉の状態で制御がリセットされる。
この第２の実施形態では、排気の温度が予め定められた許容温度を超えた時に、制御手段４７によりＥＧＲバルブ４５の開度を増大し、ＥＧＲガスの量を増大して排気の温度を許容温度以下にし、これによるエンジン１１の出力の低下を、制御手段４７により電子制御スロットル２１の開度を増大することにより抑制するようにしたので、エンジン１１の出力を低下することなく排気の温度の上昇を抑制することができる。
【００３０】
また、制御手段４７により、排気の温度が予め定められた所定時間にわたり許容温度を超えない時に、ＥＧＲバルブ４５の開度を減少しＥＧＲガスの量を減少するとともに、電子制御スロットル２１の開度を減少するようにしたので、効率的な運転を行い燃費を低減することができる。
そして、上述した排気温度抑制システムでは、ターボチャージャ２７のコンプレッサ２９の上流側にＥＧＲガスを供給するようにしたので、ＥＧＲガスを吸気マニホルド１７に確実に供給することができる。
【００３１】
なお、上述した第２の実施形態では、予め定められた排気の所定温度を許容温度に設定した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、予め定められた排気の所定温度を許容温度より低く設定するようにしても良い。
また、上述した実施形態では、本発明を理論空燃比で運転されるタイプのガスエンジンに適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、希薄燃焼タイプのガスエンジンあるいはガソリンエンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明が適用されるエンジンを示す説明図である。
【図２】ＥＧＲバルブの開度による燃焼温度と燃焼室内混合気の状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の動作を示す説明図である。
【図５】スロットル開度と排気温度との関係をエンジンの回転数一定の状態で示す説明図である。
【図６】スロットル開度と出力との関係をエンジンの回転数一定の状態で示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  エンジン
１３  気筒
１５  点火プラグ
１７  吸気マニホルド
１９  排気マニホルド
２１  電子制御スロットル
２３  吸気通路
２５  空気フィルタ
２７  ターボチャージャ
２９  コンプレッサ
３１  インタクーラ
３３  排気通路
３５  排気タービン
３７  消音器
３９  排気再循環手段
４１  排気還流通路
４３  ＥＧＲクーラ
４５  ＥＧＲバルブ
４７  制御手段
４９  排気温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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