(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路内に配置されたコンプレッサを前記内燃機関の排気通路内に配置されたタービンにより駆動するターボチャージャと、
前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、
前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気及び前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気と熱媒体との間で熱交換が行われるＥＧＲクーラと、
を備え、
前記ＥＧＲクーラは、
両端が前記高圧ＥＧＲ通路に接続され、前記高圧ＥＧＲ通路の一部を構成する一又は複数の高圧ＥＧＲ冷却通路と、
両端が前記低圧ＥＧＲ通路に接続され、前記低圧ＥＧＲ通路の一部を構成する一又は複数の低圧ＥＧＲ冷却通路と、
を有し、
前記高圧ＥＧＲ冷却通路は、その中を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換可能であり、
前記低圧ＥＧＲ冷却通路は、その中を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換可能であり、
前記高圧ＥＧＲ冷却通路より上流の前記高圧ＥＧＲ通路と前記低圧ＥＧＲ冷却通路より上流の前記低圧ＥＧＲ通路とを接続する第１接続手段と、
前記高圧ＥＧＲ冷却通路より下流の前記高圧ＥＧＲ通路と前記低圧ＥＧＲ冷却通路より下流の前記低圧ＥＧＲ通路とを接続する第２接続手段と、
を有し、
前記ＥＧＲクーラにおける排気の流れの状態を、
前記高圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ冷却通路と、前記低圧ＥＧＲ冷却通路と、前記第１接続手段と、前記第２接続手段と、が連通され、前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換が行われるとともに、前記低圧ＥＧＲ通路における排気の流れが遮断される第１の状態と、
前記低圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ冷却通路と、前記低圧ＥＧＲ冷却通路と、前
記第１接続手段と、前記第２接続手段と、が連通され、前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換が行われるとともに、前記高圧ＥＧＲ通路における排気の流れが遮断される第２の状態と、
前記高圧ＥＧＲ通路と前記高圧ＥＧＲ冷却通路とが連通され、前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換が行われ、且つ、前記低圧ＥＧＲ通路と前記低圧ＥＧＲ冷却通路とが連通され、前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気と前記熱媒体との間で熱交換が行われるとともに、前記第１接続手段及び前記第２接続手段における排気の流れが遮断される第３の状態と、
のいずれかの状態に切り替える切替手段を備える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
請求項１において
前記第１接続手段は、前記高圧ＥＧＲ冷却通路より上流の前記高圧ＥＧＲ通路と前記低圧ＥＧＲ冷却通路より上流の前記低圧ＥＧＲ通路とを連通する上流側連通路であり、
前記第２接続手段は、前記高圧ＥＧＲ冷却通路より下流の前記高圧ＥＧＲ通路と前記低圧ＥＧＲ冷却通路より下流の前記低圧ＥＧＲ通路とを連通する下流側連通路であり、
前記ＥＧＲクーラは、
前記下流側連通路の接続箇所より下流の前記高圧ＥＧＲ通路に設けられ該高圧ＥＧＲ通路を開閉する第１弁と、
前記上流側連通路に設けられ該上流側連通路を開閉する第６弁と、
前記上流側連通路の接続箇所より上流の前記高圧ＥＧＲ通路に設けられ該高圧ＥＧＲ通路を開閉する第２弁と、
前記上流側連通路の接続箇所より上流の前記低圧ＥＧＲ通路に設けられ該低圧ＥＧＲ通路を開閉する第４弁と、
前記下流側連通路に設けられ該上流側連通路を開閉する第５弁と、
前記下流側連通路の接続箇所より下流の前記低圧ＥＧＲ通路に設けられ該低圧ＥＧＲ通路を開閉する第３弁と、
を備え、
前記切替手段は、
前記第１弁及び第２弁を開弁し、前記第３弁及び第４弁を閉弁し、前記第５弁及び第６弁を開弁することにより前記第１の状態に切り替え、
前記第１弁及び第２弁を閉弁し、前記第３弁及び第４弁を開弁し、前記第５弁及び第６弁を開弁することにより前記第２の状態に切り替え、
前記第１弁、第２弁、第３弁及び第４弁を開弁し、前記第５弁及び第６弁を閉弁することにより前記第３の状態に切り替える内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記切替手段は、
前記内燃機関の運転状態が所定の低負荷低回転の領域にある場合に、前記第１の状態に切り替え、
前記内燃機関の運転状態が所定の中負荷中回転の領域にある場合に、前記第３の状態に切り替え、
前記内燃機関の運転状態が所定の高負荷高回転の領域にある場合に、前記第２の状態に切り替える内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃焼過程で生成される窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」と略す）の量を低減する技術として、排気再循環（以下「ＥＧＲ」という）が知られている。また、より広い内燃機関の運転状態においてＥＧＲを実施可能にする技術として、ターボチャージャのタービンより上流の排気通路を流れる排気の一部をターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気通路に流入させることでＥＧＲを行う高圧ＥＧＲ装置と、ターボチャージャのタービンより下流の排気通路を流れる排気の一部をターボチャージャのコンプレッサより上流の吸気通路に流入させることでＥＧＲを行う低圧ＥＧＲ装置と、を併用する技術が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−１５６５７２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３０９６４号公報
【特許文献３】特開２００１−３０３９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＧＲ装置には、ＥＧＲ装置によって再循環する排気（以下「ＥＧＲガス」という）を冷却するＥＧＲクーラが備えられる場合がある。ＥＧＲクーラは、冷却水や空気等の熱媒体とＥＧＲガスとの間で熱交換が行われるようにすることで高温のＥＧＲガスを冷却するものである。
【０００４】
低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置とを併用するＥＧＲ装置においては、低圧ＥＧＲ装置によって再循環する排気（以下「低圧ＥＧＲガス」という）と高圧ＥＧＲ装置によって再循環される排気（以下「高圧ＥＧＲガス」という）の双方を冷却する場合、低圧ＥＧＲガスを冷却するための低圧ＥＧＲクーラと高圧ＥＧＲガスを冷却するための高圧ＥＧＲクーラとの双方を備える必要があった。
【０００５】
従来の排気浄化システムでは、低圧ＥＧＲクーラと高圧ＥＧＲクーラを別個の装置として内燃機関に搭載していた。つまり、内燃機関に２基のＥＧＲクーラが搭載されることになり、内燃機関の大きさや重量の増大を招き、内燃機関の搭載性が損なわれたり、部品点数が増加してコストが増大したりする虞があった。また、冷却水通路を２系統備える必要があるため、冷却水を流すために消費されるエネルギーが増大し、燃費の悪化を招く虞もあった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置とを併用する排気浄化システムにおいて、内燃機関の搭載性の悪化やコストの増加、燃費の増大等を抑制しつつ低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを冷却可能にする技術を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る内燃機関の排気浄化システムは、内燃機関の吸気通路内に配置されたコンプレッサを前記内燃機関の排気通路内に配置されたタービンにより駆動するターボチャージャと、前記タービンより上流の排気通路と前記コンプレッサより下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路と、前記タービンより下流の排気通路と前記コンプレッサより上流の吸気通路とを接続する低圧ＥＧＲ通路と、前記高圧ＥＧＲ通路を流れる排気及び前記低圧ＥＧＲ通路を流れる排気と熱媒体との間で熱交換が行われるＥ
ＧＲクーラと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成では、ＥＧＲクーラにおいて高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの双方が熱媒体との間で熱交換を行うことができる。従って、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスの双方を冷却することができる。
【０００９】
すなわち、本発明に係るＥＧＲクーラは、高圧ＥＧＲガスを冷却するための高圧ＥＧＲクーラの機能と低圧ＥＧＲガスを冷却するための低圧ＥＧＲクーラの機能の双方の機能を有している。
【００１０】
そのため、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併設する排気浄化システムにおいても、従来のように高圧ＥＧＲクーラ及び低圧ＥＧＲクーラの２個のＥＧＲクーラを搭載する必要がなく、本発明のＥＧＲクーラを１個備えることによって、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの双方を冷却することができる。
【００１１】
その結果、排気浄化システムの重量の増大や部品点数の増加を抑制でき、内燃機関への搭載性の悪化やコストの増大を抑制することが可能になる。また、水冷式のＥＧＲクーラのように、ＥＧＲクーラに熱媒体（冷却水）を供給し流通させる熱媒体循環装置を備える必要がある場合には、熱媒体循環装置を高圧ＥＧＲクーラ用及び低圧ＥＧＲクーラ用の２系統備える必要がなくなるため、熱媒体を循環させるために消費されるエネルギーの増大を抑制し、燃費の悪化を抑制することができる。
【００１２】
このようなＥＧＲクーラとしては、両端が高圧ＥＧＲ通路に接続されて高圧ＥＧＲ通路の一部となるように構成された一又は複数の高圧ＥＧＲ冷却通路と、両端が低圧ＥＧＲ通路に接続されて低圧ＥＧＲ通路の一部となるように構成された一又は複数の低圧ＥＧＲ冷却通路と、を備え、高圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱媒体との間で熱交換が行われ、低圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱媒体との間で熱交換が行われるようにしたＥＧＲクーラを例示できる。
【００１３】
この構成では、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路はＥＧＲクーラが有する２系統の独立したガス通路であり、各ガス通路を流れるガスは熱媒体との間で熱交換を行うことで冷却される。従って、高圧ＥＧＲ冷却通路を流れる高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲ冷却通路を流れる低圧ＥＧＲガスは、それぞれ独立に熱媒体との間で熱交換を行い、冷却される。これにより、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを同時に並行して冷却することができる。
【００１４】
ところで、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併設する排気浄化システムにおいては、内燃機関の運転状態に応じて、高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とを切り替えてＥＧＲが行われること一般的であるが、特定の運転状態において高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併用してＥＧＲを行う場合もある。上記構成によれば高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを並行して冷却可能であるため、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併用してＥＧＲを行う排気浄化システムにも本発明を適用することができる。
【００１５】
なお、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路は複数の通路によって構成しても良い。高圧ＥＧＲ冷却通路を例にとると、例えば、液体や気体等の熱媒体が高圧ＥＧＲ冷却通路の周囲を流れ、高圧ＥＧＲ冷却通路の隔壁を介した熱伝導によって高圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱媒体との間の熱交換が行われる。高圧ＥＧＲ冷却通路を複数の通路によって構成することによって、熱媒体と接触する高圧ＥＧＲ冷却通路の隔壁の表面積が大きくなるため、より効率よく高圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換が行われるようになり、より確実に高圧ＥＧＲガスを冷却することが可能になる。
【００１６】
上記構成において、ＥＧＲクーラは、高圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱交換する熱媒体（以下「高圧ＥＧＲ冷却用熱媒体」という）と、低圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱交換する熱媒体（以下「低圧ＥＧＲ冷却用熱媒体」という）とが、物理的に混合はしないが、互いに熱交換を行うことは可能なように、高圧ＥＧＲ冷却用熱媒体及び低圧ＥＧＲ冷却用熱媒体を分離させる熱媒体分離手段を有しても良い。
【００１７】
例えば、水冷式のＥＧＲクーラの場合、高圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱交換する冷却水が循環する冷却水循環通路と、低圧ＥＧＲ冷却通路を流れる排気と熱交換する冷却水が循環する冷却水循環通路とを、独立した２系統の冷却水通路として備え、かつ、ＥＧＲクーラにおいて２系統の冷却水循環通路を熱伝導性を有する隔壁を介して接触するように一体的に構成することによって、熱媒体分離手段を構成することができる。
【００１８】
この場合、２系統の冷却水循環通路を独立に制御することも可能になる。例えば、高圧ＥＧＲガス又は低圧ＥＧＲガスの冷却要求に応じて各冷却水循環通路の冷却水の流量を調節することができる。これにより、効率よく高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを冷却することが可能になる。例えば、大量の低圧ＥＧＲガスを再循環させる時には、低圧ＥＧＲ用冷却水の流量を増加させることで、より効率的に低圧ＥＧＲガスを冷却することができる。
【００１９】
また、高圧ＥＧＲ冷却用熱媒体と低圧ＥＧＲ冷却用熱媒体との間で熱交換を行うことが可能であるため、冷却要求の高いＥＧＲガスとの間で熱交換を行って高温になった熱媒体と、冷却要求の低いＥＧＲガスとの間で熱交換を行って比較的低温の熱媒体と、の間で熱交換が行われ、高温の熱媒体の温度を低下させることができる。これにより、冷却要求の高いＥＧＲガスをより確実に冷却することが可能になる。
【００２０】
ＥＧＲクーラは、その中を流れる排気と熱媒体との間で熱交換可能な一又は複数のＥＧＲ冷却通路を有し、ＥＧＲクーラにおける高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスの流れの状態を、（１）ＥＧＲ冷却通路の両端が高圧ＥＧＲ通路に接続されて高圧ＥＧＲ通路の一部を構成し、高圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であるとともに、低圧ＥＧＲガスの流れが遮断される第１の状態と、（２）ＥＧＲ冷却通路の両端が低圧ＥＧＲ通路に接続されて低圧ＥＧＲ通路の一部を構成し、低圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であるとともに、高圧ＥＧＲガスの流れが遮断される第２の状態と、のいずれかの状態に切り替える切替手段を備えても良い。
【００２１】
この構成において、ＥＧＲ冷却通路はＥＧＲクーラが有する１系統のガス通路であり、このガス通路を流れるガスは熱媒体との間で熱交換を行うことで冷却される。この１系統のＥＧＲ冷却通は、切替手段によって高圧ＥＧＲ通路又は低圧ＥＧＲ通路のいずれか一方に接続されてその一部を構成する。
【００２２】
ＥＧＲ冷却通路が高圧ＥＧＲ通路に接続された時には、ＥＧＲ冷却通路を高圧ＥＧＲガスが流れて熱媒体との間で熱交換を行うことで高圧ＥＧＲガスが冷却される。一方、ＥＧＲ冷却通路が低圧ＥＧＲ通路に接続された時には、ＥＧＲ冷却通路を低圧ＥＧＲガスが流れて熱媒体との間で熱交換を行うことで低圧ＥＧＲガスが冷却される。
【００２３】
この構成では、ＥＧＲクーラは１系統のＥＧＲ冷却通路を流れる排気を冷却する能力を有していれば十分であるため、ＥＧＲクーラの大きさを小さくすることができる。例えば、水冷式のＥＧＲクーラの場合、熱媒体である冷却水のＥＧＲクーラにおける流路は、１系統のＥＧＲ冷却通路を流れる排気を十分に冷却可能な量の冷却水が流通可能な大きさであれば十分であるため、冷却水流路の大きさを小さくすることができる。
【００２４】
上述したように、高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とは内燃機関の運転状態に応じて切り替えられる。従って、内燃機関の運転状態が、高圧ＥＧＲ通路を用いてＥＧＲが行われる運転状態（以下「高圧ＥＧＲ運転状態」という）である場合には、ＥＧＲクーラにおける排気の流れの状態を第１の状態に切り替え、内燃機関の運転状態が、低圧ＥＧＲ通路を用いてＥＧＲが行われる運転状態（以下「低圧ＥＧＲ運転状態」という）である場合には、ＥＧＲクーラにおける排気の流れの状態を第２の状態に切り替えるようにしても良い。これにより、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併設した排気浄化システムにおいても、１系統のＥＧＲ冷却通路のみを有する上記の構成のＥＧＲクーラによって、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを冷却することができる。
【００２５】
本発明においては、ＥＧＲクーラが高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路の２系統のＥＧＲガス冷却用の通路を有し、さらに、高圧ＥＧＲ冷却通路より上流の高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ冷却通路より上流の低圧ＥＧＲ通路とを接続する第１接続手段と、高圧ＥＧＲ冷却通路より下流の高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ冷却通路より下流の低圧ＥＧＲ通路とを接続する第２接続手段と、を有し、ＥＧＲクーラにおける高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの流れの状態を、（１）高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路の双方に高圧ＥＧＲガスが流れ、高圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であるとともに、低圧ＥＧＲガスの流れが遮断される第１の状態と、（２）高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路の双方に低圧ＥＧＲガスが流れ、低圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であるとともに、高圧ＥＧＲガスの流れが遮断される第２の状態と、（３）高圧ＥＧＲ冷却通路の両端が高圧ＥＧＲ通路に接続されて高圧ＥＧＲ通路の一部を構成し、高圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であり、かつ、低圧ＥＧＲ冷却通路の両端が低圧ＥＧＲ通路に接続されて低圧ＥＧＲ通路の一部を構成し、低圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換可能であり、高圧ＥＧＲ冷却通路におけるガスの流れと低圧ＥＧＲ冷却通路におけるガスの流れとが互いに独立している第３の状態と、のいずれかの状態に切り替える切替手段を備えても良い。
【００２６】
この構成では、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路はＥＧＲクーラが有する２系統の独立したガス通路であり、各ガス通路を流れるガスは熱媒体との間で熱交換を行うことで冷却される。
【００２７】
さらに、第１接続手段によって、これら２系統のガス通路の上流において高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とは接続され、また、第２接続手段によって、上記２系統のガス通路の下流において高圧ＥＧＲ通路と低圧ＥＧＲ通路とは接続されている。
【００２８】
従って、第１接続手段及び第２接続手段が導通状態とされ、かつ、低圧ＥＧＲガスの流れが遮断された場合には、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路は双方とも高圧ＥＧＲ通路と連通し、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路には高圧ＥＧＲガスが流れる。これにより、高圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換が行われ、高圧ＥＧＲガスが冷却される（第１の状態）。
【００２９】
また、第１接続手段及び第２接続手段が導通状態とされ、かつ、高圧ＥＧＲガスの流れが遮断された場合には、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路は双方とも低圧ＥＧＲ通路と連通し、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路には低圧ＥＧＲガスが流れる。これにより、低圧ＥＧＲガスと熱媒体との間で熱交換が行われ、低圧ＥＧＲガスが冷却される（第２の状態）。
【００３０】
一方、第１接続手段及び第２接続手段が非導通状態とされ、高圧ＥＧＲ冷却通路が高圧ＥＧＲ通路と連通し、低圧ＥＧＲ冷却通路が低圧ＥＧＲ通路と連通している場合には、高圧
ＥＧＲ冷却通路を流れる高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲ冷却通路を流れる低圧ＥＧＲガスは、それぞれ独立に熱媒体との間で熱交換を行い、それぞれ冷却される。これにより、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスは同時に並行して冷却される（第３の状態）。
【００３１】
高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの流れの状態が上記第１の状態（又は第２の状態）に切り替えられた場合には、高圧ＥＧＲガス（又は低圧ＥＧＲガス）は、高圧ＥＧＲ冷却通路及び低圧ＥＧＲ冷却通路の２系統のＥＧＲ冷却通路の双方を流れて熱媒体との間で熱交換を行うので、より効率的に高圧ＥＧＲガス（又は低圧ＥＧＲガス）の冷却が行われる。
【００３２】
また、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの流れの状態上記第３の状態に切り替えられた場合には、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを同時に並行して冷却することが可能であるため、高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併用してＥＧＲを行う排気浄化システムにも本発明を好適に適用することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、低圧ＥＧＲ装置と高圧ＥＧＲ装置とを併用する排気浄化システムにおいて、内燃機関の搭載性の悪化やコストの増加、燃費の増大等を抑制しつつ低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスを冷却することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３５】
図１は本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有するディーゼルエンジンである。内燃機関１には、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を各気筒毎に備えられている。
【００３６】
内燃機関１には、吸気マニホールド８が接続されており、吸気マニホールド８の各枝管は吸気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。吸気マニホールド８には吸気通路９が接続されている。吸気通路９の途中には吸気通路９を流れるガスを冷却するインタークーラ１３が設けられている。インタークーラ１３より上流には、排気のエネルギーを駆動源として作動するターボチャージャ１０のコンプレッサハウジング６が設けられている。
【００３７】
内燃機関１には、排気マニホールド１８が接続されており、排気マニホールド１８の各枝管は排気ポートを介して各気筒２の燃焼室と連通している。排気マニホールド１８にはターボチャージャ１０のタービンハウジング７が接続されている。タービンハウジング７には排気通路１９が接続されている。排気通路１９には排気浄化装置３２が設けられている。排気浄化装置３２より下流において排気通路１９は大気に開放されている。排気浄化装置３２は、排気中のＰＭを捕集するパティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィルタより上流に配置された酸化触媒と、排気中のＮＯｘを吸蔵・還元するＮＯｘ触媒とから構成されている。なお、排気浄化装置３２の構成はこの限りではない。
【００３８】
排気マニホールド１８と吸気マニホールド８とは高圧ＥＧＲ通路１５介して連通している。高圧ＥＧＲ通路１５には、高圧ＥＧＲ通路１５の流路断面積を変更可能な高圧ＥＧＲ弁２１が設けられている。高圧ＥＧＲ弁２１は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、高圧ＥＧＲ通路１５を流れる排気の量（以下、「高圧ＥＧＲガス量」という）が調節される。
【００３９】
排気通路１９の排気浄化装置３２より下流の箇所と吸気通路９のコンプレッサハウジング６より上流の箇所とは、低圧ＥＧＲ通路２３を介して連通している。低圧ＥＧＲ通路２３には、低圧ＥＧＲ通路２３の流路断面積を変更可能な低圧ＥＧＲ弁５が設けられている。低圧ＥＧＲ弁５は電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２からの制御信号に基づいてその弁開度が制御されることで、低圧ＥＧＲ通路２３を流れる排気の量（以下、「低圧ＥＧＲガス量」という）が調節される。
【００４０】
高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路２３の途中にはＥＧＲクーラ１４が設けられており、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスとは、ともにＥＧＲクーラ１４において冷却されるようになっている。ＥＧＲクーラ１４の詳細については後述する。
【００４１】
運転席のアクセルペダル３１には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２４が備えられている。また、内燃機関１には図示しないクランクシャフトの回転数を検出するクランクポジションセンサ２５が備えられている。アクセル開度センサ２４及びクランクポジションセンサ２５はそれぞれ電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、各センサの検出値がＥＣＵ２２に入力されるようになっている。アクセル開度センサ２４による検出値は、ＥＣＵ２２の行う諸制御において機関負荷を表すパラメータとして利用される。クランクポジションセンサ２５による検出値は、ＥＣＵ２２の行う諸制御において機関回転数を表すパラメータとして利用される。
【００４２】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御コンピュータであるＥＣＵ２２が併設されている。ＥＣＵ２２は図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力ポート、出力ポート等を備え、内燃機関１の運転状態や運転者による要求に応じて、燃料噴射量制御や高圧ＥＧＲ弁２１及び低圧ＥＧＲ弁５の開度制御等を行う。
【００４３】
高圧ＥＧＲ弁２１が開弁されると、高圧ＥＧＲ通路１５が導通状態となり、排気マニホールド１８を流れる排気の一部が高圧ＥＧＲ通路１５を経由して吸気マニホールド８に流入し、内燃機関１の燃焼室に再循環する。
【００４４】
低圧ＥＧＲ弁５が開弁されると、低圧ＥＧＲ通路２３が導通状態となり、排気浄化装置３２から流出した排気の一部が低圧ＥＧＲ通路２３を経由して吸気通路９に流入する。吸気通路９に流入した低圧ＥＧＲガスはコンプレッサハウジング６、吸気マニホールド８を経由して内燃機関１の燃焼室に再循環する。
【００４５】
低圧ＥＧＲ通路２３及び／又は高圧ＥＧＲ通路１５を経由して排気の一部を内燃機関１の燃焼室に再循環させることによって、燃焼室内における燃焼温度が低下し、燃焼過程で発生するＮＯｘの量が低下する。
【００４６】
低圧ＥＧＲ通路２３を経由して行われる排気の再循環（以下「低圧ＥＧＲ」という）及び高圧ＥＧＲ通路１５を経由して行われる排気の再循環（以下「高圧ＥＧＲ」という）を好適に実行可能な内燃機関の運転状態の条件は、予め実験などにより求められている。本実施例では、内燃機関の運転状態に応じて低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲとを切り替えて、或いは併用して排気の再循環を行うようにしている。
【００４７】
図２は、内燃機関１の運転状態の領域毎に定められた、低圧ＥＧＲと高圧ＥＧＲの切替パターンを示した図である。図２の横軸は内燃機関１の機関回転数を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。
【００４８】
図２において、領域ＨＰＬは、内燃機関１の運転状態が低負荷低回転の領域であり、ここでは高圧ＥＧＲが行われる。領域ＨＰＬに属する内燃機関１の運転状態を以下「高圧ＥＧ
Ｒ運転状態」という。
【００４９】
図２の領域ＬＰＬ＋ＨＰＬは、内燃機関１の運転状態が中負荷中回転の領域であり、ここでは高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲが併用される。領域ＬＰＬ＋ＨＰＬに属する内燃機関１の運転状態を以下「混合ＥＧＲ運転状態」という。
【００５０】
図２の領域ＬＰＬは、内燃機関１の運転状態が高負荷高回転の領域であり、ここでは低圧ＥＧＲが行われる。領域ＬＰＬに属する内燃機関１の運転状態を以下「低圧ＥＧＲ運転状態」という。
【００５１】
このように、高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲとを切り替えて、或いは併用してＥＧＲを行うことによって、広範な運転領域においてＥＧＲを行うことが可能になる。
【００５２】
ところで、ＥＧＲガスの温度が低下すると燃焼室に流入する混合気の温度が低下するため、燃焼室における混合気の燃焼温度がさらに低下する。これにより、ＥＧＲによるＮＯｘ発生量の低減効果をさらに高めることができる。また、ＥＧＲを行うと吸気と高温の排気とが混合することによって吸気ガスの温度が上昇して吸気の充填効率が低下する場合があるが、ＥＧＲガスの温度を下げることによって吸気の充填効率の低下を抑制できる。また、ＥＧＲガスの温度を下げることによってＥＧＲ弁やターボチャージャのコンプレッサ等の機器を通過するガスの温度が過度に高温になることを抑制でき、これらの機器の動作に熱害等の不具合が発生することを抑制できる。
【００５３】
そのため、一般に、ＥＧＲ装置を備えた排気浄化システムには、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラが設けられる。高圧ＥＧＲ通路及び低圧ＥＧＲ通路を併設する排気浄化システムの場合には、高圧ＥＧＲガスを冷却するための高圧ＥＧＲクーラ及び低圧ＥＧＲガスを冷却するための低圧ＥＧＲクーラの２基のＥＧＲクーラが設けられることが一般的である。
【００５４】
しかし、内燃機関に２基のＥＧＲクーラを備えた場合、排気浄化システムの大きさや重量が増大して車両への搭載性が悪化したり、部品点数が増加して製造コストが上昇したりする可能性があった。また、ＥＧＲクーラが冷却水を熱媒体として利用する水冷式のクーラである場合には、ＥＧＲクーラに冷却水を供給し流通させる冷却水循環系統が２系統必要となるため、冷却水を循環させるために消費されるエネルギーが増大し、燃費の悪化を招く可能性もあった。
【００５５】
それに対し、本実施例の場合、従来２個のＥＧＲクーラによって実現されていた高圧ＥＧＲガス冷却機能及び低圧ＥＧＲガス冷却機能を、１個のＥＧＲクーラ１４によって提供するようにした。以下、本実施例のＥＧＲクーラ１４について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００５６】
（参考例１）
図３は参考例１におけるＥＧＲクーラ１４の概略構成を示す概念図である。図３において破線で描かれた領域の内部が、図１において四角形の図形を用いて概念的に示されたＥＧＲクーラ１４の内部構成を表している。
【００５７】
参考例１のＥＧＲクーラ１４は水冷式であり、ＥＧＲガスの流通路の周囲に熱媒体としての冷却水を流し、ＥＧＲガスと冷却水との間で熱交換可能にすることでＥＧＲガスを冷却するものである。
【００５８】
詳細には、ＥＧＲクーラ１４は、冷却水が流通するコア１６と、コア１６に接続されコア
１６に冷却水を流入させる冷却水流入路４と、コア１６に接続されコア１６の冷却水を流出させる冷却水流出路４２とを有する。冷却水流入路４及び冷却水流出路４２は、図示しない冷却水タンク等に接続され、冷却水循環系統を構成している。
【００５９】
なお、図１には冷却水循環系統、冷却水流入路４、及び冷却水流出路４２に相当する構成要素は図示していない。冷却水循環系統は内燃機関１の冷却システムの一部であっても良いし、ＥＧＲクーラ１４専用に設けられたものであっても良い。
【００６０】
コア１６の内部をＥＧＲガスが流れる複数のＥＧＲガス冷却パイプが通っており、ＥＧＲガス冷却パイプを流れるＥＧＲガスとコア１６を流れる冷却水との間で熱交換が行われるようになっている。図３では簡単のため４本のパイプを図示しているが、パイプの本数はこの限りではない。
【００６１】
図３では、４本のパイプのうちの２本はその両端に高圧ＥＧＲ通路１５が接続され、高圧ＥＧＲ通路１５の一部を構成し、高圧ＥＧＲガスが流れるようになっている。以下ではこの２本のパイプを高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１と呼ぶ。高圧ＥＧＲガスは高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１を流れる際にコア１６内を流れる冷却水との間で熱交換を行い、それによって高圧ＥＧＲガスが冷却される。
【００６２】
図３の４本のパイプのうちの残りの２本はその両端に低圧ＥＧＲ通路２３が接続され、低圧ＥＧＲ通路２３の一部を構成し、低圧ＥＧＲガスが流れるようになっている。以下ではこの２本のパイプを低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２と呼ぶ。低圧ＥＧＲガスは低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２を流れる際にコア１６内を流れる冷却水との間で熱交換を行い、それによって低圧ＥＧＲガスが冷却される。
【００６３】
以上説明したように、参考例１のＥＧＲクーラ１４では、１系統の冷却水循環系統と１つのコア１６によって高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスの双方を冷却することができる。従って、１個のＥＧＲクーラ１４を備えることによって高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを冷却することができるため、排気浄化システムの大きさ、重量、部品点数等の増大を抑制できる。また、冷却水循環系統を２系統備える必要がないため、冷却水を循環させるために消費されるエネルギーの増大を抑制でき、従って燃費の悪化を抑制することもできる。
【００６４】
なお、参考例１においては、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１が高圧ＥＧＲ冷却通路であり、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２が低圧ＥＧＲ冷却通路である。
【００６５】
（参考例２）
次に、参考例１とは異なるＥＧＲ１４の構成について説明する。以下では参考例１と同等の構成要素については詳しい説明を省略し、同一の名称及び符号を用いる。
【００６６】
図４は参考例２のＥＧＲクーラ１４の概略構成を示す概念図である。
【００６７】
ＥＧＲクーラ１４は、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１を流れる高圧ＥＧＲガスを冷却する高圧ＥＧＲコア２７と、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２を流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲコア２０とを有している。
【００６８】
高圧ＥＧＲコア２７には、高圧ＥＧＲコア２７に冷却水を流入させる高圧ＥＧＲ冷却水流入路２６と、高圧ＥＧＲコア２７内の冷却水を流出させる高圧ＥＧＲ冷却水流出路４３が接続されている。高圧ＥＧＲ冷却水流入路２６及び高圧ＥＧＲ冷却水流出路４３は図示しない冷却水タンクに接続され、冷却水循環系統を構成している。
【００６９】
低圧ＥＧＲコア２０には、低圧ＥＧＲコア２０に冷却水を流入させる低圧ＥＧＲ冷却水流入路１７と、低圧ＥＧＲコア２０内の冷却水を流出させる低圧ＥＧＲ冷却水流出路４４が接続されている。低圧ＥＧＲ冷却水流入路１７及び低圧ＥＧＲ冷却水流出路４４は図示しない冷却水タンクに接続され、冷却水循環系統を構成している。
【００７０】
高圧ＥＧＲコア２７と低圧ＥＧＲコア２０とは隔壁４０によって仕切られており、高圧ＥＧＲコア２７内の冷却水（以下「高圧ＥＧＲ冷却水」という）と低圧ＥＧＲコア２０内の冷却水（以下「低圧ＥＧＲ冷却水」という）とは物理的に分離されている。隔壁４０によって高圧ＥＧＲ冷却水と低圧ＥＧＲ冷却水とは混合することはないが、参考例２の隔壁４０には熱伝導性の高い部材が用いられており、高圧ＥＧＲ冷却水と低圧ＥＧＲ冷却水との間で熱交換を行うことが可能になっている。
【００７１】
例えば、図４の上下の方向を鉛直方向と略平行になるようにＥＧＲクーラ１４を設置することにより、低圧ＥＧＲ冷却水のうち温度の高い部分が隔壁４０の方向に上昇するとともに、高圧ＥＧＲ冷却水のうち温度の低い部分が隔壁４０の方向に下降していく。こうして、隔壁４０を介した熱交換によって温度の高い低圧ＥＧＲ冷却水が冷却され、温度の低い高圧ＥＧＲ冷却水が温められる。
【００７２】
これにより、低圧ＥＧＲコア２０の低圧ＥＧＲガス冷却性能を向上させることができる。一般に低圧ＥＧＲ通路２３を経由して行われるＥＧＲでは大量の排気が再循環されるため、低圧ＥＧＲクーラは高圧ＥＧＲクーラより高い冷却性能が求められる場合があるが、参考例２のＥＧＲクーラ１４によれば、より効果的に低圧ＥＧＲガスを冷却することができる。
【００７３】
なお、高圧ＥＧＲガスの冷却要求が高い場合等においては、高圧ＥＧＲコア２７を低圧ＥＧＲコア２０より鉛直下方に設置しても良い。
【００７４】
参考例２では、高圧ＥＧＲコア２７に冷却水を供給する冷却水循環系統と低圧ＥＧＲコア２０に冷却水を供給する冷却水循環系統とを独立に制御することができるため、高圧ＥＧＲガスと低圧ＥＧＲガスの冷却要求に応じて高圧ＥＧＲコア２７に供給する冷却水の量と低圧ＥＧＲコア２０に供給する冷却水の量とを調節することもできる。
【００７５】
これにより、より効率的に高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを冷却することができる。
【００７６】
高圧ＥＧＲコア２７に供給する冷却水と低圧ＥＧＲコア２０に供給する冷却水を独立に制御する方法としては、例えば、高圧ＥＧＲ冷却水流入路２６又は高圧ＥＧＲ冷却水流出路４３の途中に流量調節弁を設け、さらに、低圧ＥＧＲ冷却水流入路１７又は低圧ＥＧＲ冷却水流出路４４の途中に流量調節弁を設け、これらの流量調節弁の開度を制御する方法を例示できる。
【００７７】
参考例２のＥＧＲクーラ１４では、高圧ＥＧＲコア２７と低圧ＥＧＲコア２０とが一体的に構成されているため、排気浄化システムの大きさ、重量、部品点数の増加を抑制でき、搭載性の悪化やコストの上昇を抑制できる。
【００７８】
（参考例３）
次に、上記参考例とは異なるＥＧＲクーラ１４の構成について説明する。以下では上記参考例と同等の構成要素については詳しい説明を省略し、同一の名称及び符号を用いる。
【００７９】
図５は参考例３のＥＧＲクーラ１４の概略構成を示す概念図である。
【００８０】
ＥＧＲクーラ１４は、冷却水が流通するコア１６と、コア１６に接続されコア１６に冷却水を流入させる冷却水流入路４と、コア１６に接続されコア１６内の冷却水を流出させる冷却水流出路４２とを有する。冷却水流入路４及び冷却水流出路４２は、図示しない冷却水タンクに接続され、冷却水循環系統を構成している。
【００８１】
コア１６の内部にはＥＧＲ冷却パイプ２９が通っており、ＥＧＲ冷却パイプ２９を流れるＥＧＲガスとコア１６を流れる冷却水との間で熱交換が行われるようになっている。図５では簡単のため２本のＥＧＲ冷却通路を図示しているが、ＥＧＲ冷却通路の本数はこの限りではない。
【００８２】
ＥＧＲ冷却パイプ２９の両端は共有通路２８に接続され、共有通路２８の一部を構成している。共有通路２８の両端は高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路２３に接続されている。ＥＧＲ冷却パイプ２９を流れるガスはコア１６を流れる冷却水との間で熱交換を行い、冷却される。
【００８３】
共有通路２８より上流の高圧ＥＧＲ通路１５には該高圧ＥＧＲ通路１５を開閉する第２弁３３が設けられ、共有通路２８より上流の低圧ＥＧＲ通路２３には該低圧ＥＧＲ通路２３を開閉する第４弁３５が設けられている。また、共有通路２８より下流の高圧ＥＧＲ通路１５には該高圧ＥＧＲ通路１５を開閉する第１弁３０が設けられ、共有通路２８より下流の低圧ＥＧＲ通路２３には該低圧ＥＧＲ通路２３を開閉する第３弁３４が設けられている。
【００８４】
第１弁３０、第２弁３３、第３弁３４、第４弁３５はそれぞれ電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２によって開閉制御される。
【００８５】
詳細には、内燃機関１の運転状態が高圧ＥＧＲ運転状態である場合には、第１弁３０及び第２弁３３が開弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が閉弁される。これにより高圧ＥＧＲ通路１５と共有通路２８とが導通状態となり、共有通路２８及びＥＧＲ冷却パイプ２９は高圧ＥＧＲ通路１５の一部を構成する。ＥＧＲ冷却パイプ２９には高圧ＥＧＲガスが流れ、高圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。
【００８６】
一方、内燃機関１の運転状態が低圧ＥＧＲ運転状態である場合には、第１弁３０及び第２弁３３が閉弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が開弁される。これにより低圧ＥＧＲ通路２３と共有通路２８とが導通状態となり、共有通路２８及びＥＧＲ冷却パイプ２９は低圧ＥＧＲ通路２３の一部を構成する。ＥＧＲ冷却パイプ２９には低圧ＥＧＲガスが流れ、低圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。
【００８７】
なお、参考例３の場合、図２の領域ＬＰＬ＋ＨＰＬは、ＨＰＬ領域とＬＰＬ領域とに分割され、内燃機関１の運転状態がＨＰＬ領域又はＬＰＬ領域のいずれかに属するよう変更された高圧ＥＧＲ／低圧ＥＧＲ切り替えマップが用いられる。
【００８８】
図６は、内燃機関１の運転状態が低圧ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラ１４におけるガスの流れを示す図である。高圧ＥＧＲガスの流れは第１弁３０及び第２弁３３が閉弁されることで遮断され、共有通路２８及びＥＧＲ冷却パイプ２９には低圧ＥＧＲガスのみが流れている。
【００８９】
参考例３のＥＧＲクーラ１４は、高圧ＥＧＲガス又は低圧ＥＧＲガスのいずれか一方のみを冷却可能な性能を有していれば十分であるため、参考例１や参考例２の場合と比較してさらにＥＧＲクーラ１４の大きさを小さくすることができる。これにより、排気浄化シス
テムの大きさや重量の増大をより確実に抑制し、搭載性の悪化を抑制できる。
【００９０】
なお、参考例３では、共有通路２８の高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路２３への分岐部において、共有通路２８と高圧ＥＧＲ通路１５を連通させる第１の切り替え位置と、共有通路２８と低圧ＥＧＲ通路２３を連通させる第２の切り替え位置と、のいずれかに切り替え可能な通路切替弁を設け、該通路切替弁の切り替えによって、ＥＧＲクーラ１４が冷却するガスを高圧ＥＧＲガス又は低圧ＥＧＲガスに切り替えるようにしても良い。この場合、ＥＧＲクーラ１４に設けられる弁の個数は２個となるため、部品点数を減らすことができる。
【００９１】
参考例３において、ＥＧＲ冷却パイプ２９がＥＧＲ冷却通路である。
【００９２】
また、第１弁３０及び第２弁３３が開弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が閉弁され、共有通路２８及びＥＧＲ冷却パイプ２９に高圧ＥＧＲガスが流れ、低圧ＥＧＲガスの流れが遮断された状態が第１の状態である。
【００９３】
また、第１弁３０及び第２弁３３が閉弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が開弁され、共有通路２８及びＥＧＲ冷却パイプ２９に低圧ＥＧＲガスが流れ、高圧ＥＧＲガスの流れが遮断された状態が第２の状態である。
【００９４】
また、第１弁３０、第２弁２３、第３弁３４、第４弁３５、及びこれらの弁を制御するＥＣＵ２２が切替手段である。
【００９５】
（実施例）
次に、本発明の実施例に係るＥＧＲクーラ１４の構成について説明する。以下では上記参考例と同等の構成要素については詳しい説明を省略し、同一の名称及び符号を用いる。
【００９６】
図７は本実施例のＥＧＲクーラ１４の概略構成を示す図である。
【００９７】
本実施例のＥＧＲクーラ１４は、参考例１のＥＧＲクーラ１４の構成において、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１より上流の高圧ＥＧＲ通路１５と低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２より上流の低圧ＥＧＲ通路２３とを連通する上流側連通路３９と、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１より下流の高圧ＥＧＲ通路１５と低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２より下流の低圧ＥＧＲ通路２３とを連通する下流側連通路３８とを更に備えた構成になっている。
【００９８】
そして、上流側連通路３９に設けられ該上流側連通路３９を開閉する第６弁３７と、上流側連通路３９の接続箇所より上流の高圧ＥＧＲ通路１５に設けられ該高圧ＥＧＲ通路１５を開閉する第２弁３３と、上流側連通路３９の接続箇所より上流の低圧ＥＧＲ通路２３に設けられ該低圧ＥＧＲ通路２３を開閉する第４弁３５と、下流側連通路３８に設けられ該下流側連通路３８を開閉する第５弁３６と、下流側連通路３８の接続箇所より下流の高圧ＥＧＲ通路１５に設けられ該高圧ＥＧＲ通路１５を開閉する第１弁３０と、下流側連通路３８の接続箇所より下流の低圧ＥＧＲ通路２３に設けられ該低圧ＥＧＲ通路２３を開閉する第３弁３４と、が備えられている。
【００９９】
第１弁３０、第２弁３３、第３弁３４、第４弁３５、第５弁３６、第６弁３７はそれぞれ電気配線を介してＥＣＵ２２に接続されており、ＥＣＵ２２によって開閉制御される。
【０１００】
詳細には、内燃機関１の運転状態が高圧ＥＧＲ運転状態である場合には、第１弁３０及び第２弁３３が開弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が閉弁され、さらに第６弁３７及び第５弁３６が開弁される。これにより高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、上流側連通路３
９、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、下流側連通路３８が導通状態となり、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、上流側連通路３９、下流側連通路３８は高圧ＥＧＲ通路１５の一部を構成する。高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１及び低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２には高圧ＥＧＲガスが流れ、高圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。
【０１０１】
一方、内燃機関１の運転状態が低圧ＥＧＲ運転状態である場合には、第１弁３０及び第２弁３３が閉弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が開弁され、さらに第６弁３７及び第５弁３６が開弁される。これにより低圧ＥＧＲ通路２３、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、上流側連通路３９、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、下流側連通路３８が導通状態となり、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、上流側連通路３９、下流側連通路３８は低圧ＥＧＲ通路の２３の一部を構成する。高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１及び低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２には低圧ＥＧＲガスが流れ、低圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。
【０１０２】
また、内燃機関１の運転状態が混合ＥＧＲ運転状態である場合には、第１弁３０、第２弁３３、第３弁３４、第４弁３５が開弁され、第５弁３６及び第６弁３７が閉弁される。これにより高圧ＥＧＲ通路１５と高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１とが導通状態となり、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１は高圧ＥＧＲ通路１５の一部を構成する。高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１には高圧ＥＧＲガスが流れ、高圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。また、低圧ＥＧＲ通路２３と低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２とが導通状態となり、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２は低圧ＥＧＲ通路２３の一部を構成する。低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２には低圧ＥＧＲガスが流れ、低圧ＥＧＲガスがコア１６において冷却される。
【０１０３】
図８は、内燃機関１の運転状態が高圧ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラ１４におけるガスの流れを示す図である。低圧ＥＧＲガスの流れは第４弁３５及び第３弁３４が閉弁されることで遮断され、上流側連通路３９、下流側連通路３８、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２には高圧ＥＧＲガスが流れている。
【０１０４】
図９は、内燃機関１の運転状態が混合ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラ１４におけるガスの流れを示す図である。第５弁３６及び第６弁３７が閉弁され、ＥＧＲクーラ１４における高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスの流れは参考例１の場合と同様になっている。
【０１０５】
本実施例のＥＧＲクーラ１４では、内燃機関１の運転状態が低圧ＥＧＲ運転状態である場合又は高圧ＥＧＲ運転状態である場合には、ＥＧＲガスは高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１及び低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２の双方を流れるため、参考例１と同等の大きさのコア１６と同等の本数のＥＧＲ冷却パイプを備えた構成とした場合、参考例１と比較してより高い冷却性能を得ることができる。
【０１０６】
或いは、参考例１と比較してコア１６を縮小したりＥＧＲ冷却パイプの本数を減らしたりしても、参考例１のＥＧＲクーラ１４と同等の冷却性能を得ることができるため、ＥＧＲクーラ１４の大きさをよりコンパクトにすることができる。例えば、参考例３のＥＧＲクーラ１４と同等の大きさにすることができる。また、本実施例の場合は、高圧ＥＧＲガス及び低圧ＥＧＲガスを同時に並行して冷却することが可能なため、参考例３のように高圧ＥＧＲ／低圧ＥＧＲ切り替えマップを変更する必要がない。そのため、内燃機関１の運転状態により適したＥＧＲを行うことができる。
【０１０７】
なお、上流側連通路３９の接続箇所近傍や下流側連通路３８の接続箇所近傍において高圧ＥＧＲ通路１５及び低圧ＥＧＲ通路２３が隣接している場合には、上流側連通路３９や下流側連通路３８は、単に高圧ＥＧＲ通路１５と低圧ＥＧＲ通路２３の間の隔壁に開けられ
た開口部であっても良い。その場合、第５弁３６や第６弁３７は、該開口部を開閉する弁となる。
【０１０８】
本実施例においては、上流側連通路３９及び第６弁は、本発明における第１接続手段に相当し、下流側連通路３８及び第５弁３６は、本発明における第２接続手段に相当する。
【０１０９】
また、第１弁３０及び第２弁３３が開弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が閉弁され、さらに第６弁３７及び第５弁３６が開弁され、高圧ＥＧＲ通路１５、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、上流側連通路３９、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、下流側連通路３８が導通状態となり、低圧ＥＧＲガスの流れが遮断された状態が、本発明における第１の状態に相当する。
【０１１０】
また、第１弁３０及び第２弁３３が閉弁されるとともに第３弁３４及び第４弁３５が開弁され、さらに第６弁３７及び第５弁３６が開弁され、低圧ＥＧＲ通路２３、高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１、上流側連通路３９、低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２、下流側連通路３８が導通状態となり、高圧ＥＧＲガスの流れが遮断された状態が、本発明における第２の状態に相当する。
【０１１１】
また、第１弁３０、第２弁３３、第３弁３４、第４弁３５が開弁され、第５弁３６及び第６弁３７が閉弁され、高圧ＥＧＲ通路１５と高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１とが導通状態となり、低圧ＥＧＲ通路２３と低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２とが導通状態となり、上流側連通路３９及び下流側連通路３８におけるガスの流れが遮断された状態が、本発明における第３の状態に相当する。
【０１１２】
また、第１弁３０、第２弁２３、第３弁３４、第４弁３５、第５弁３６、第６弁３７、及びこれらの弁を制御するＥＣＵ２２が本発明における切替手段に相当する。
【０１１３】
以上説明した参考例又は実施例において参照している各図面は概念図であって、図示された各構成要素の大きさや縮尺は図面の通りである必要はない。例えば、図３において高圧ＥＧＲ冷却パイプ１１と低圧ＥＧＲ冷却パイプ１２の本数や太さは等しく描かれているが、これらは互いに異なっていても良い。また、図４において高圧ＥＧＲコア２７と低圧ＥＧＲコア２０の大きさが等しく描かれているが、これらも異なっていて良い。その他の図面についても同様である。
【０１１４】
なお、以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、上記の説明では水冷式のＥＧＲクーラに本発明を適用した実施例を説明したが、本発明においてＥＧＲクーラの熱媒体は冷却水に限らない。熱媒体としては液体や気体を用いることができる。液体の熱媒体としては、例えば内燃機関の冷却水を流用してもよいし、ＥＧＲクーラ専用の冷却液循環系統を備えても良い。気体の熱媒体としては、例えば外気を利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施例における内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例における高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲの切り替えマップを示す図である。
【図３】参考例１におけるＥＧＲクーラの概略構成を示す図である。
【図４】参考例２におけるＥＧＲクーラの概略構成を示す図である。
【図５】参考例３におけるＥＧＲクーラの概略構成を示す図である。
【図６】参考例３において内燃機関の運転状態が低圧ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラにおけるガスの流れを示す図である。
【図７】本発明の実施例におけるＥＧＲクーラの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例において内燃機関の運転状態が高圧ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラにおけるガスの流れを示す図である。
【図９】本発明の実施例において内燃機関の運転状態が混合ＥＧＲ運転状態である場合の、ＥＧＲクーラにおけるガスの流れを示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 燃料噴射弁
４ 冷却水流入路
５ 低圧ＥＧＲ弁
６ コンプレッサハウジング
７ タービン
８ 吸気マニホールド
９ 吸気通路
１０ ターボチャージャ
１１ 高圧ＥＧＲ冷却パイプ
１２ 低圧ＥＧＲ冷却パイプ
１３ インタークーラ
１４ ＥＧＲクーラ
１５ 高圧ＥＧＲ通路
１６ コア
１７ 低圧ＥＧＲ冷却水流入路
１８ 排気マニホールド
１９ 排気通路
２０ 低圧ＥＧＲコア
２１ 高圧ＥＧＲ弁
２２ ＥＣＵ
２３ 低圧ＥＧＲ通路
２４ アクセル開度センサ
２５ クランクポジションセンサ
２６ 高圧ＥＧＲ冷却水流入路
２７ 高圧ＥＧＲコア
２８ 共有通路
２９ ＥＧＲ冷却パイプ
３０ 第１弁
３１ アクセルペダル
３２ 排気浄化装置
３３ 第２弁
３４ 第３弁
３５ 第４弁
３６ 第５弁
３７ 第６弁
３８ 下流側連通路
３９ 上流側連通路
４０ 隔壁
４２ 冷却水流出路
【図１】
0004577270.tif 000002
【図２】
0004577270.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004577270.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004577270.tif 000007
【図７】
0004577270.tif 000008
【図８】
0004577270.tif 000009
【図９】
0004577270.tif 000010