(57)【要約】  【課題】排気ガスの一部を吸入空気に混合させるための内燃機関の排気ガス再循環装置において、ＥＧＲクーラを間断なく活用することで排気効率の向上を図ることができるものを提供する。  【解決手段】排気通路から流入する排気ガスを吸気通路に案内する排気ガス再循環通路と、排気ガス再循環通路を通過する排気ガスを冷却する排気ガス冷却器とを備えてなる内燃機関の排気ガス再循環装置であって、排気ガス再循環通路の排気ガス冷却器の下流で、かつ吸気通路までの位置に設けられる流量制御弁と、排気ガス冷却器の下流において排気ガス再循環通路から分岐する副排気通路と、副排気通路に設けられて大気の排気ガス再循環通路への流入を阻止する大気逆流防止機構とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路から流入する排気ガスを吸気通路に案内する排気ガス再循環通路と、排気ガス再循環通路を通過する排気ガスを冷却する排気ガス冷却器とを備えてなる内燃機関の排気ガス再循環装置であって、
排気ガス再循環通路の排気ガス冷却器の下流で、かつ吸気通路までの位置に設けられる流量制御弁と、
排気ガス冷却器の下流において排気ガス再循環通路から分岐する副排気通路と、
副排気通路に設けられて大気の排気ガス再循環通路への流入を阻止する大気逆流防止機構とを備えてなる内燃機関の排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの一部を吸入空気に混合させるための内燃機関の排気ガス再循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車などに搭載される内燃機関（以下、エンジンと称する）は、排気ガスの浄化と燃費の向上を主な目的として、吸入空気に排気ガスの一部を混合する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置と称する）を備えている。ＥＧＲ装置は、例えば特許文献１に見られるように、排気通路から排気ガスの一部を吸気通路に再循環させる排気ガス再循環通路（以下、ＥＧＲ通路と称する）と、そのＥＧＲ通路を通過して再循環する排気ガス（以下、ＥＧＲガスと称する）の量を制御する流量制御弁であるＥＧＲ弁と、ＥＧＲ通路のＥＧＲ弁より上流の位置に取り付けられて、ＥＧＲガスを冷却する冷却器であるＥＧＲクーラとを備えている。
【０００３】
ところで、ＥＧＲ装置は、エンジンの運転状態に応じてＥＧＲ弁の開度を制御している。例えば、エンジンが部分負荷で運転されている場合は、ＥＧＲ弁の開度を全開に近い値にしている。逆に、全負荷、つまりスロットル弁が全開となる運転状態では、燃費よりも出力トルクが優先される運転状態がエンジンに要求されているので、ＥＧＲ弁を全閉にする。したがって、ＥＧＲガスは、吸気通路に再循環することがない。
【０００４】
このように、ＥＧＲ弁を全閉にすると、ＥＧＲクーラの下流側のＥＧＲ通路が閉ざされるため、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラを通過しない。言い換えれば、ＥＧＲ弁を全閉している時、ＥＧＲクーラはＥＧＲガスを冷却する冷却器として機能していない。したがって、ＥＧＲクーラの費用対効果を低下させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０‐３１８０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は以上の点に着目し、ＥＧＲクーラを間断なく活用することで排気効率の向上を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明の内燃機関の排気ガス再循環装置は、排気通路から流入する排気ガスを吸気通路に案内する排気ガス再循環通路と、排気ガス再循環通路を通過する排気ガスを冷却する排気ガス冷却器とを備えてなる内燃機関の排気ガス再循環装置であって、排気ガス再循環通路の排気ガス冷却器の下流で、かつ吸気通路までの位置に設けられる流量制御弁と、排気ガス冷却器の下流において排気ガス再循環通路から分岐する副排気通路と、副排気通路に設けられて大気の排気ガス再循環通路への流入を阻止する大気逆流防止機構とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、排気ガス冷却器の下流に副排気通路を設けて、その副排気通路に大気逆流防止機構を設けているので、流量制御弁を閉じた場合に排気ガスが排気ガス冷却器を通過した後、副排気通路から排出されることになる。このため、排気通路容積を可変にすることが可能になる。又、排気ガス冷却器を通ることにより、排気ガスが冷却されるために、排気ガスの体積が減少し、排気効率を向上させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上説明したような構成であり、流量制御弁を開ける運転領域と閉じる運転領域とで排気通路容積を変えることができるので、排気脈動を各運転領域に対応したものにすることができ、排気効率を向上させることができる。加えて、排気ガス冷却器により排気ガスを冷却することで、排気ガスの体積が減少して、排気効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図１を参照して説明する。
【００１２】
この実施形態のエンジン１００は、排気ガスのエネルギでタービン１ａを駆動し、タービン１ａの回転力にてコンプレッサ１ｂを駆動して過給圧を発生させるターボチャージャ１を備えるものである。すなわち、エンジン１００は、オイルパン、シリンダブロック、シリンダヘッド、ピストン、クランク軸及び動弁機構等を備えるエンジン本体４と、コンプレッサ１ｂの入口に接続される上流吸気通路５と、上流吸気通路５に設けられて上流吸気通路５に負圧を発生させるように制御される吸気絞り弁６と、コンプレッサ１ｂの出口に接続される下流吸気通路７と、タービン１ａの入口に接続される主上流排気通路８と、タービン１ａの出口に接続される主下流排気通路９と、主下流排気通路９を通過する排気ガスを浄化する三元触媒１０と、三元触媒１０の下流とコンプレッサ１ｂの上流との間に接続されるＥＧＲ装置１１とを備えている。なお、気筒数、燃料噴射方式などの上述した以外のエンジン本体４の基本的な構成は、当該分野で知られているものであってよい。それゆえ、説明を割愛する。
【００１３】
上流吸気通路５は、新気を、吸気絞り弁６を介してコンプレッサ１ｂに導くものである。下流吸気通路７には、その上流から順に、過給気を冷却するインタークーラ１及びスロットル弁２がそれぞれ設けてあり、コンプレッサ１ｂから圧送される過給気をエンジン本体４の吸気ポートに導くものである。
【００１４】
主上流排気通路８は、エンジン本体４の排気ポートから排出される排気ガスを、タービン１ａに導くものである。主下流排気通路９は、タービン１ａから排出される排気ガスを、三元触媒１０を介して外部に排出するとともに、排気ガスの一部をＥＧＲ装置１１に供給するものである。
【００１５】
この実施形態におけるＥＧＲ装置１１は、いわゆる低圧ループ式と呼ばれる構造のもので、ＥＧＲ通路１２、ＥＧＲクーラ１３、ＥＧＲ弁１４、副排気通路１５及び大気逆流防止機構である排気バイパス弁１６を備える。
【００１６】
ＥＧＲ通路１２は、主下流排気通路９からの排気ガスの一部を上流吸気通路５に導くもので、その第一端１２ａが三元触媒１０の下流の位置で主下流排気通路９に接続され、その第二端１２ｂがコンプレッサ２の上流の位置で上流吸気通路５に接続される。ＥＧＲガスを冷却する排気ガス冷却器であるＥＧＲクーラ１３は、空冷及び水冷（液冷）の何れであってもよく、ＥＧＲ通路１２の第一端１２ａと副排気通路１５が接続される分岐部１２ｃとの間に取り付けられる。ＥＧＲガスの再循環量を制御する流量制御弁であるＥＧＲ弁１４は、ＥＧＲクーラ１３の下流に取り付けられる。
【００１７】
副排気通路１５は、ＥＧＲクーラ１３を通過した排気ガスを選択的に、ＥＧＲ通路１２から分岐して外部へ排出するためのもので、ＥＧＲ通路１２の分岐部１２ｃに接続される。排気バイパス弁１６は、大気がＥＧＲ装置１１へ流入することを阻止するもので、ＥＧＲ通路１２側から外部にのみ排気ガスを通過させ、外部から空気がＥＧＲ通路１２に流入することを禁止する逆止弁である。
【００１８】
なお、図示しないが、主下流排気通路９の三元触媒１０の下流位置において、主下流排気通路９と副排気通路１５とが接続される。これにより主下流排気通路９と副排気通路１５と一本化されて排気通路として、図示しない消音器に接続される。この場合、主下流排気通路９の副排気通路１５との接続部までの通路長と副排気通路１５の主下流排気通路９との接続部までの通路長とは、エンジン１００の排気性能に対応して設定するものであってよい。
【００１９】
このような構成において、エンジン１００は、アイドル運転中及びアクセルペダルが踏み込まれてスロットル弁２が全開にされる高負荷運転領域以外の部分負荷運転領域では、ＥＧＲ装置１１が制御され、かつ上流吸気通路５の吸気絞り弁６の下流で負圧が生じるように吸気絞り弁６が制御され、それぞれ運転領域に対応した量のＥＧＲガスが再循環される。すなわち、ＥＧＲガスを再循環させる場合は、ＥＧＲ弁１４が開かれ、主上流排気通路８、タービン１ａ及び三元触媒１０を通過した排気ガスは、その一部がＥＧＲクーラ１３に流入するとともに、残りは主下流排気通路９から消音器を介して大気に放出される。
【００２０】
これに対して、スロットル弁２が全開になる高負荷運転時にあっては、エンジン１００には出力トルクが要求されているので、ＥＧＲガスの再循環は停止される。つまり、ＥＧＲ弁１４を全閉にして、ＥＧＲガスがコンプレッサ１ｂに流入することを禁止する。これにより、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路１２を流れることはない。
【００２１】
この場合、エンジン１００は高負荷運転となるので、タービン１ａがそれ以外の運転領域での運転時より高速で回転する。この結果、排気ガスの圧力が上昇し、一部の排気ガスがＥＧＲクーラ１３に流入する。ＥＧＲクーラ１３に流入した排気ガスは、ＥＧＲ弁１４が閉じられているので、排気バイパス弁１６を介して副排気通路１５に流入する。したがって、主下流排気通路９と副排気通路１５とが、三元触媒１０より下流の排気通路となるので、主下流排気通路９のみの場合の通路容積に比べて、副排気通路１５の通路容積が増加することになる。
【００２２】
このことは、排気ガスの排出のための通路における通路容積が、エンジン１００の運転状態に応じて可変であることを示すものである。このように、部分負荷の運転状態から高負荷の運転状態に移った場合は、ＥＧＲ弁１４を開いてＥＧＲガスを再循環している場合に比べて増加するものであり、逆に、高負荷の運転状態から部分負荷の運転状態にエンジン１００の運転状態が変化した場合は、通路容積が減少するものとなる。
【００２３】
このように、排気通路となる通路の通路容積を変更することができるので、エンジン１００の運転状態に対応して排気脈動を調整することができ、その結果、運転領域の全域において排気効率を向上させることができる。
【００２４】
またこの排気脈動の調整に加えて、副排気通路１５に流入した排気ガスは、ＥＧＲクーラ１３を通過しているため、主下流排気通路９を通る排気ガスより低温になっている。このため、排出する排気ガスの体積が減少している。このように、本来なら、機能を利用していないＥＧＲクーラを使用しているので、ＥＧＲクーラの利用率を上げることができ、費用対効果を高めることができる。さらに、排気ガスの体積が減少していることで、排気効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに、この実施形態にあっては、排気バイパス弁１６に逆止弁を用いたので、製造を簡素化することができ、製造コストを低減することができる。なお、大気逆流防止機構は、このような逆止弁以外に電気信号により開閉することができる弁、例えば電磁弁などを使用するものであってよい。この場合、エンジンが高負荷運転状態、つまりＥＧＲガスの再循環を中止する場合に、電磁弁を全開にするように制御するものである。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
上記実施形態にあっては、ターボチャージャ１を備えるエンジンについて説明したが、ターボチャージャがない構成であってもよい。この場合にあっても、ＥＧＲ通路は、そのＥＧＲガスの取り入れ口を、三元触媒の下流に接続するものであってよい。あるいは、低圧ループ式ではなく、三元触媒の上流に、ＥＧＲ通路のＥＧＲガスの取り入れ口を接続するものであってもよい。このような、ターボチャージャを備えないエンジンにおいては、ＥＧＲ通路のＥＧＲガスの取り出し口は、吸気通路を構成するサージタンクに接続するものであってよい。
【００２８】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の活用例として、排気効率を向上させることができるので、例えば二気筒３６０°位相の小排気量のエンジンなどが挙げられる。
【符号の説明】
【００３０】
５…上流吸気通路
７…下流吸気通路
８…主上流排気通路
９…主下流排気通路
１１…ＥＧＲ装置
１２…ＥＧＲ通路
１３…ＥＧＲクーラ
１４…ＥＧＲ弁
１５…副排気通路
１６…排気バイパス弁
１００…エンジン１００
【図１】
2012092765.tif 000003