(57)【要約】【課題】過剰排ガス再循環を低減する。【解決手段】流量制御弁１２の開度を制御して排気ガスの再循環流量を制御する排気ガス再循環装置１０において、タンク１３と、流量制御弁より排気側とタンクとを接続する排気側接続路１４と、流量制御弁より吸気側であってスロットルバルブ５より燃焼室側とタンクとを接続する吸気側接続路１５と、排気側接続路に設けられた排気側開閉切換弁１６と、吸気側接続路に設けられた吸気側開閉切換弁１７とを備える。制御手段（ＥＣＵ２０）は、吸気路が所定の負圧の時、排気側開閉切換弁を閉じた状態にて吸気側開閉切換弁を開くことでタンク内を所定の負圧にし、流量制御弁の閉じ動作時に、流量制御弁の開度が目標の排気ガス再循環流量に相当する開度まで低下しない場合に、タンク内が所定の負圧にあるときは、吸気側開閉切換弁を閉じた状態にて排気側開閉切換弁を開いて、流量制御弁前の排気ガスの一部をタンクに吸引する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気路を流れる排気ガスの一部を該内燃機関の吸気路へ再循環させる排気ガス再循環装置であって、
内燃機関の排気路と吸気路とを連結する排気再循環路と、
前記排気再循環路に設けられた流量制御弁とを備え、
内燃機関の運転状態に応じて前記流量制御弁の開度を制御して排気ガスの再循環流量を制御する排気ガス再循環装置において、
タンクと、
前記流量制御弁より排気側と前記タンクとを接続する排気側接続路と、
前記流量制御弁より吸気側であってスロットルバルブより燃焼室側と前記タンクとを接続する吸気側接続路と、
前記排気側接続路に設けられた排気側開閉切換弁と、
前記吸気側接続路に設けられた吸気側開閉切換弁と、
前記排気側開閉切換弁及び前記吸気側開閉切換弁の開閉を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記吸気路が所定の負圧の時、前記排気側開閉切換弁を閉じた状態にて前記吸気側開閉切換弁を開くことで前記タンク内を所定の負圧にする負圧化制御と、
前記流量制御弁の閉じ動作時に、前記流量制御弁の開度が目標の排気ガス再循環流量に相当する開度まで低下しない場合に、前記タンク内が所定の負圧にあるときは、前記吸気側開閉切換弁を閉じた状態にて前記排気側開閉切換弁を開いて、前記流量制御弁に至る前の排気ガスの一部を前記タンクに吸引することで、実際の排気ガス再循環流量を前記目標の排気ガス再循環流量に近づける排気ガス再循環過多抑制制御とを実行する排ガス再循環装置。
【請求項２】
前記排気側接続路は、前記流量制御弁より排気側の前記排気再循環路に接続される請求項１に記載の排ガス再循環装置。
【請求項３】
前記制御手段は、アクセル開度の減少速度が所定の閾値を超えるか否か判定し、アクセル開度の減少速度が前記所定の閾値を超えると判定した場合に限り、前記排気ガス再循環過多抑制制御を実行する請求項１又は請求項２に記載の排ガス再循環装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記流量制御弁が閉じている時に、前記負圧化制御を実行する請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の排ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガス再循環装置に係り、過剰排ガス再循環の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等の内燃機関においては、排ガスに含まれるＮＯｘを低減するために、内燃機関の排気路を流れる排気ガスの一部を該内燃機関の吸気路へ再循環させる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）装置を備えたものがある。
このＥＧＲ装置は、内燃機関の吸気路と排気路とを連結する排気再循環路（ＥＧＲ路）と、ＥＧＲ路に設けられた流量制御弁（ＥＧＲバルブ）とを有し、内燃機関の運転状態に応じてＥＧＲバルブの閉度を制御して排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を制御するものである。
特許文献１−３にも記載されるように、ＥＧＲ装置を適用する場合、過剰ＥＧＲの低減が一つの課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２６８８６０号公報
【特許文献２】特開平０１−２４７７５４号公報
【特許文献３】特開平０４−２３４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
過剰ＥＧＲは、ＥＧＲバルブを開状態として内燃機関の吸気路に排ガスを再循環させている状態において、アクセル操作等に応じてスロットルバルブが瞬時に閉じた時に、吸気路内の負圧が急激に大きくなることによって生じる。ＥＧＲバルブの開状態において、吸気路内の負圧が急激に大きくなる時に、これに応じてＥＧＲバルブを迅速に閉じることができればよいが、ＥＧＲバルブが十分に早く応答せず、吸気管への排気ガスの流入量、すなわち、ＥＧＲ量が過剰に多くなり、内燃機関へ規定量以上の排気ガスが流入してしまう。過剰ＥＧＲとなると、燃焼状態が悪化し、失火を起こすおそれも生じる。
【０００５】
本発明は、内燃機関の排ガス再循環装置において、過剰排ガス再循環を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、内燃機関の排気路を流れる排気ガスの一部を該内燃機関の吸気路へ再循環させる排気ガス再循環装置であって、
内燃機関の排気路と吸気路とを連結する排気再循環路と、
前記排気再循環路に設けられた流量制御弁とを備え、
内燃機関の運転状態に応じて前記流量制御弁の開度を制御して排気ガスの再循環流量を制御する排気ガス再循環装置において、
タンクと、
前記流量制御弁より排気側と前記タンクとを接続する排気側接続路と、
前記流量制御弁より吸気側であってスロットルバルブより燃焼室側と前記タンクとを接続する吸気側接続路と、
前記排気側接続路に設けられた排気側開閉切換弁と、
前記吸気側接続路に設けられた吸気側開閉切換弁と、
前記排気側開閉切換弁及び前記吸気側開閉切換弁の開閉を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記吸気路が所定の負圧の時、前記排気側開閉切換弁を閉じた状態にて前記吸気側開閉切換弁を開くことで前記タンク内を所定の負圧にする負圧化制御と、
前記流量制御弁の閉じ動作時に、前記流量制御弁の開度が目標の排気ガス再循環流量に相当する開度まで低下しない場合に、前記タンク内が所定の負圧にあるときは、前記吸気側開閉切換弁を閉じた状態にて前記排気側開閉切換弁を開いて、前記流量制御弁に至る前の排気ガスの一部を前記タンクに吸引することで、実際の排気ガス再循環流量を前記目標の排気ガス再循環流量に近づける排気ガス再循環過多抑制制御とを実行する排気ガス再循環装置である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記排気側接続路は、前記流量制御弁より排気側の前記排気再循環路に接続される請求項１に記載の排気ガス再循環装置である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記制御手段は、アクセル開度の減少速度が所定の閾値を超えるか否か判定し、アクセル開度の減少速度が前記所定の閾値を超えると判定した場合に限り、前記排気ガス再循環過多抑制制御を実行する請求項１又は請求項２に記載の排ガス再循環装置である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記流量制御弁が閉じている時に、前記負圧化制御を実行する請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の排ガス再循環装置である。
【発明の効果】
【００１０】
過剰排ガス再循環は、主に、一定の急激なアクセル開度の減少時に、スロットルバルブの閉じ動作に同期して排気再循環路の流量制御弁の閉じ動作が十分な応答速度で追随できない場合に生じる。
本発明によれば、排気再循環路の流量制御弁の排気側及び吸気側に接続したタンクを、負圧化制御により所定の負圧にし、流量制御弁の閉じ動作時に、流量制御弁の開度が目標の排気ガス再循環流量に相当する開度まで低下しない場合に、タンク内が所定の負圧にあるときは、タンクの吸気側開閉切換弁を閉じた状態にて排気側開閉切換弁を開いて、流量制御弁に至る前の排気ガスの一部をタンクに吸引することで、実際の排気ガス再循環流量を目標の排気ガス再循環流量に近づけ、これにより、過剰排ガス再循環を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関及び排ガス再循環装置の構成模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る排ガス再循環装置による排気ガス再循環過多抑制制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る排ガス再循環装置による負圧化制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る排ガス再循環装置によって排気ガス再循環過多抑制制御及び負圧化制御を一回ずつ実行した場合の各パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１に本実施形態の排ガス再循環装置を装備した内燃機関が示される。
燃焼室を備えた内燃機関１に対して吸気路２、排気路３が接続される。吸気路２には加給器のコンプレッサー４と、スロットルバルブ５とが設置されている。排気路３にはコンプレッサー４を駆動するタービン６と、ウエストゲートバルブ７とが設置されている。
排ガス再循環装置１０は、排気路３と吸気路２とを連結する排気再循環路１１と、排気再循環路１１に設けられた流量制御弁１２とを基本構成とし、内燃機関１の運転状態に応じて流量制御弁１２の開度を制御して排気ガスの再循環流量を制御する。これにより排ガス再循環装置１０は、排気路３を流れる排気ガスの一部を吸気路２へ再循環させる。
さらに排ガス再循環装置１０は、タンク１３と、流量制御弁１２より排気側とタンク１３とを接続する排気側接続路１４と、流量制御弁１２より吸気側であってスロットルバルブ５より燃焼室側とタンク１３とを接続する吸気側接続路１５と、排気側接続路１４に設けられた排気側開閉切換弁１６と、吸気側接続路１５に設けられた吸気側開閉切換弁１７と、排気側開閉切換弁１６及び吸気側開閉切換弁１７の開閉を制御する制御手段とを備える。
さらに排ガス再循環装置１０は、タンク１３の内圧を検知するタンク内圧センサ１８を備える。
排気側開閉切換弁１６及び吸気側開閉切換弁１７の開閉を制御する制御手段は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット(Engine Control Unit)）２０によって構成される。
【００１４】
図１に示すように排気再循環路１１は、タービン６やウエストゲートバルブ７より上流に接続される。また、排気再循環路１１は、スロットルバルブ５より下流側に接続される。
排気側接続路１４は、排気再循環路１１に接続される。吸気側接続路１５もまた排気再循環路１１に接続される。
【００１５】
ＥＣＵ２０は、スロットルバルブ５下流の内燃機関１への吸気圧Ｐｉと、タンク１３の内圧Ｐｔと、内燃機関１の排気圧Ｐｅと、単位時間当たりのアクセル開度変位Δａとを監視し、図２のフローチャートに示す減速時の排気ガス再循環過多抑制制御と、図３のフローチャートに示す負圧化制御とを実行することにより、図４に示すように各パラメータを変遷させる。なお、吸気圧Ｐｉは、排気再循環路１１内の流量制御弁１２より吸気側の圧力に相当するものであり、排気圧Ｐｅは、排気再循環路１１内の流量制御弁１２より排気側の圧力に相当するものである。
【００１６】
まず、減速時の排気ガス再循環過多抑制制御について、図２を参照して説明する。
ＥＣＵ２０は、アクセル開度減少処理Ｓ１を行う場合、すなわち、アクセルペダルの解放操作等に応じてスロットルバルブ５を絞る制御を実行する時、アクセル開度変位Δａが抑制制御判定閾値ａ１を超えるか否か判定する（ステップＳ２）。この判定は、アクセル開度の減少速度が所定の閾値ａ１を超えるか否か判定し、アクセル開度の減少速度が前記所定の閾値ａ１を超えると判定した場合に限り、以下の排気ガス再循環過多抑制制御を実行するためのものである。
ＥＣＵ２０は、アクセル開度減少処理Ｓ１においてスロットルバルブ５を絞るとともに、流量制御弁１２の閉じ動作を開始する。
【００１７】
ＥＣＵ２０は、ステップＳ２でＮｏの場合、今回のアクセル開度減少処理Ｓ１に対しては、排気ガス再循環過多抑制制御を実行しない。この場合、流量制御弁１２を閉めることで排気ガス再循環過多を防げるためである。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、ステップＳ２でＹｅｓの場合、目標の排気ガス再循環流量に相当する流量制御弁１２の開度が、排気ガス再循環過多の抑制制御を必要とするか否か判定する（ステップＳ３）。本実施形態では、同開度がゼロである場合を例とする。流量制御弁１２を開度ゼロまでに絞る場合、すなわち、全閉することが目標となる場合に、排気ガス再循環過多が生じやすいためである。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、ステップＳ３でＹｅｓの場合、流量制御弁１２の実開度、すなわち、流量制御弁１２の実際の開度が、目標の排気ガス再循環流量（＝０）に相当する開度より大きいか否か判定する（ステップＳ４）。
ＥＣＵ２０は、ステップＳ４でＹｅｓの場合、タンク１３の内圧Ｐｔが内燃機関１の排気圧Ｐｅより小さいか否か判定する（テップＳ５）。
ＥＣＵ２０は、ステップＳ５でＹｅｓの場合、排気側開閉切換弁１６を開状態に切り換える（テップＳ６）。
排気側開閉切換弁１６及び吸気側開閉切換弁１７は、開状態と閉状態の２状態を切り換えるもので足り、開度の調整は不要である。したがって、ソレノイドなどの２状態を速く切り換えるアクチュエータが適用される。そのため、流量制御弁１２が一定以上の開度を有する状態から全閉されるまでの時間より早く排気側開閉切換弁１６を開状態に切り換えることができる。
ＥＣＵ２０は、ステップＳ３〜Ｓ５の判定結果いずれか一つがＮｏとなるまで排気側開閉切換弁１６を開状態に保持する。ＥＣＵ２０は、ステップＳ６の後でステップＳ３〜Ｓ５の判定結果いずれか一つがＮｏとなれば、排気側開閉切換弁１６を閉じ、ステップＳ６に至る前にステップＳ３〜Ｓ５の判定結果のいずれか一つがＮｏとなれば、排気側開閉切換弁１６を開くことなく閉状態に保持する（ステップＳ７）。なお、本制御時には、ＥＣＵ２０は、吸気側開閉切換弁１７を始終閉じている。
【００２０】
以上の排気ガス再循環過多抑制制御により、流量制御弁１２に至る前の排気ガスの一部をタンク１３に吸引することで、実際の排気ガス再循環流量を目標の排気ガス再循環流量に近づけることができる。
これを改めて図４を参照して説明する。図４の期間ｔ１に、以上の排気ガス再循環過多抑制制御によりステップＳ６が実行された場合の各パラメータの変遷が示される。
アクセル開度減少処理Ｓ１において、アクセル開度ａ及びスロットル５は、処理前の開度から閉状態に変遷する。スロットル５の閉じ動作に応じて吸気圧Ｐｉが低下する。
また、スロットル５の閉じ動作に応じて流量制御弁１２も閉じ動作を開始するが、流量制御弁１２は、アクセル開度ａやスロットル５の閉じ動作に対して比較的長時間をかけて閉状態へ変遷する。
そして、ステップＳ２〜Ｓ５の全Ｙｅｓの判定結果によって、ステップＳ６の実行により排気側開閉切換弁１６が閉状態から開状態に切り換わり、ステップＳ７の実行前まではその開状態が保持される。これにより、流量制御弁１２に至る前の排気ガスの一部がタンク１３に吸引されるので、タンク１３の内圧Ｐｔが上昇する。
以上のようにして、吸気圧Ｐｉの急落と、流量制御弁１２の閉じ動作の応答性により、すなわち、吸気圧Ｐｉの吸引力によって未だ閉じられていない流量制御弁１２を通って吸気路２に再循環する排気ガス量が目標より多すぎることとなるところを、流量制御弁１２に至る前の排気ガスの一部を、排気側接続路１４を通してタンク１３に導くことによって防ぎ、少なくとも排気ガス再循環量を低減することができる。
【００２１】
一方、以上の排気ガス再循環過多抑制制御が行われていないその前後の期間において、ＥＣＵ２０は、タンク内を所定の負圧にする負圧化制御を実行する。これを図３を参照して説明する。
【００２２】
まず、ＥＣＵ２０は、タンク１３の内圧Ｐｔが負圧化判定閾値Ｐ１を超えるか否か監視して（ステップＴ１）、超えた場合に以下の処理を実行する。これはタンク１３の負圧が負圧化制御、すなわち、負圧のチャージを必要とする程度に消費されたか否か判定するものである。
【００２３】
次にＥＣＵ２０は、流量制御弁１２の実開度がゼロか否か判定する（ステップＴ２）。
ＥＣＵ２０は、ステップＴ２でＹｅｓの場合、吸気圧Ｐｉが負圧化判定閾値Ｐ１以下か否か判定する（ステップＴ３）。
ＥＣＵ２０は、ステップＴ３でＹｅｓの場合、タンク１３の内圧Ｐｔが吸気圧Ｐｉより大きいか否か判定する（ステップＴ４）。
ＥＣＵ２０は、ステップＴ４でＹｅｓの場合、吸気側開閉切換弁１７を開く（ステップＴ５）、
ＥＣＵ２０は、ステップＴ３，Ｔ４の判定結果いずれか一つがＮｏとなるまで吸気側開閉切換弁１７を開状態に保持する。ＥＣＵ２０は、ステップＴ５の後でステップＴ３，Ｔ４の判定結果いずれか一つがＮｏとなれば、吸気側開閉切換弁１７を閉じ、ステップＴ５に至る前にステップＴ３，Ｔ４の判定結果のいずれか一つがＮｏとなれば、吸気側開閉切換弁１７を開くことなく閉状態に保持する（ステップＴ６）。なお、ステップＴ３からＴ５までの間は、ＥＣＵ２０は、排気側開閉切換弁１６を始終閉じている。
【００２４】
以上の負圧化制御によりタンク１３内のガスを吸引してタンク１３内を所定の負圧にすることができる。
これを改めて図４を参照して説明する。図４の期間ｔ２に、以上の負圧化制御によりステップＴ５が実行された場合の各パラメータの変遷が示される。
ステップＴ２〜Ｔ４の全Ｙｅｓの判定結果によって、ステップＴ５の実行により吸気側開閉切換弁１７が閉状態から開状態に切り換わり、ステップＴ６の実行前まではその開状態が保持される。
吸気側開閉切換弁１７が開いたことにより、タンク１３内のガスが吸引されて、タンク１３の内圧Ｐｔが下降する。
以上の負圧化制御により、タンク１３内に負圧を蓄え、先に述べた排気ガス再循環過多抑制制御を実行することができ、排気ガス再循環過多を抑制することができる。
【００２５】
なお、以上の実施形態においては、吸気側接続路１５を排気再循環路１１に接続したが、吸気側接続路１５を吸気路２に直接接続しても同様に実施できることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１     内燃機関
２     吸気路
３     排気路
４     コンプレッサー
５     スロットルバルブ
６     タービン
７     ウエストゲートバルブ
１０   排ガス再循環装置
１１   排気再循環路
１２   流量制御弁
１３   タンク
１４   排気側接続路
１５   吸気側接続路
１６   排気側開閉切換弁
１７   吸気側開閉切換弁
１８   タンク内圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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