(57)【要約】【課題】内燃機関の出力性能を高めること。【解決手段】ＥＧＲ装置４４は、内燃機関１２よりも下流側でかつタービンホイール３８ｂよりも上流側の位置で排気通路３６に接続された吸気口４４ａと、インタークーラ２８よりも下流側でかつ内燃機関１２よりも上流側の位置で吸気通路２２に接続された排気口４４ｂとを有する。また、ＥＧＲ装置５２は、マフラー４２よりも下流側の位置で排気通路３６に接続された吸気口５２ａと、コンプレッサホイール３８ａよりも上流側の位置で吸気通路２２に接続された排気口５２ｂとを有する。ＥＣＵ６４は、インタークーラ２８に供給される空気の温度が例外的な温度条件から外れる場合にＥＧＲ装置５２に代えてＥＧＲ装置４４を起動し、インタークーラ２８に供給される空気の温度が例外的な温度条件を満足する場合にＥＧＲ装置４４に代えてＥＧＲ装置５２を起動する。【選択図】図１
2016102444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関よりも下流側でかつ過給器をなすタービンホイールよりも上流側の位置で排気通路に接続された第１吸気口と、インタークーラよりも下流側でかつ前記内燃機関よりも上流側の位置で吸気通路に接続された第１排気口とを有する第１ＥＧＲ装置、
マフラーよりも下流側の位置で前記排気通路に接続された第２吸気口と、前記過給器をなすコンプレッサホイールよりも上流側の位置で前記吸気通路に接続された第２排気口とを有する第２ＥＧＲ装置、
前記インタークーラに供給される空気の温度が例外的な温度条件から外れる場合に前記第２ＥＧＲ装置に代えて前記第１ＥＧＲ装置を起動する第１起動手段、および
前記インタークーラに供給される空気の温度が前記温度条件を満足する場合に前記第１ＥＧＲ装置に代えて前記第２ＥＧＲ装置を起動する第２起動手段を備える、過給器付き車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過給器付き車両に関し、特に、内燃機関よりも下流側でかつ過給器をなすタービンホイールよりも上流側の位置で排気通路に接続され、インタークーラよりも下流側でかつ内燃機関よりも上流側の位置で吸気通路に接続されたＥＧＲ装置を備える、過給器付き車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、内燃機関の下流を流れる排気ガスの一部は、ＥＧＲバルブおよび逆止弁を経て内燃機関の上流に戻され、サージタンクにおいて吸入空気と混合される。これによって、内燃機関の燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。また、排気ガスを混合することで吸入空気中の酸素量が減少するため、ポンピングロスも抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１５５７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外気温が低いと、インタークーラに溜まった凝縮水が凍結し、吸入空気量の減少を引き起こすところ、特許文献１では、排気ガスはインタークーラの下流の位置に戻される。このため、排気ガスは凝縮水の凍結防止に何ら貢献しない。吸入空気量の減少は、インタークーラの冷却効率を低下させ、ひいては内燃機関の出力の低下を招く。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、内燃機関の出力性能を高めることができる、過給器付き車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の過給器付き車両は、内燃機関よりも下流側でかつ過給器をなすタービンホイールよりも上流側の位置で排気通路に接続された第１吸気口と、インタークーラよりも下流側でかつ内燃機関よりも上流側の位置で吸気通路に接続された第１排気口とを有する第１ＥＧＲ装置、マフラーよりも下流側の位置で排気通路に接続された第２吸気口と、過給器をなすコンプレッサホイールよりも上流側の位置で吸気通路に接続された第２排気口とを有する第２ＥＧＲ装置、インタークーラに供給される空気の温度が例外的な温度条件から外れる場合に第２ＥＧＲ装置に代えて第１ＥＧＲ装置を起動する第１起動手段、およびインタークーラに供給される空気の温度が温度条件を満足する場合に第１ＥＧＲ装置に代えて第２ＥＧＲ装置を起動する第２起動手段を備える。
【発明の効果】
【０００７】
第２ＥＧＲ装置が起動されると、排気ガスの一部が吸入空気とともにインタークーラに供給される。排気ガスの温度は吸入空気の温度よりも高いため、排気ガスをインタークーラに戻すことでインタークーラ内の凝縮水の凍結が解消される。
【０００８】
ただし、吸入空気の温度が元々高ければ、排気ガスをインタークーラに戻す必要はない。また、吸入空気の温度が低過ぎれば、内燃機関における燃焼が不安定となる。さらに、コンプレッサホイールの上流への排気ガスの還流は、コンプレッサホイールの汚れや腐食を引き起こす。
【０００９】
そこで、この発明では、原則として第１ＥＧＲ装置を起動させ、インタークーラに供給される空気の温度が例外的な温度条件を満足する場合に限定して第２ＥＧＲ装置を代替的に起動するようにしている。これによって、インタークーラに溜まった凝縮水の凍結防止に加えて、内燃機関における燃焼の安定化とコンプレッサホイールの汚れや腐食の防止とが図られ、内燃機関の出力性能が向上する。
【００１０】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この実施例の車両に搭載されたエンジンの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。
【図３】図１に示すＥＣＵの動作の他の一部を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、この実施例の車両１０は、内燃機関１２を含む。内燃機関１２をなすシリンダブロック１４には、複数のシリンダボア１６，１６，…が直列に並べて形成される。シリンダブロック１４の吸気側には吸気マニホールド１８が設けられ、シリンダブロック１４の排気側には排気マニホールド２０が設けられる。吸気通路２２は吸気マニホールド１８に接続され、排気通路３６は排気マニホールド２０に接続される。
【００１３】
吸気通路２２には、上流から順に、エアクリーナ２４，吸気絞りバルブ２６，過給器３８をなすコンプレッサホイール３８ａ，インタークーラ２８，およびサージタンク３２が設けられる。シリンダブロック１４にはまた、各シリンダボア１６に対応して燃料噴射ノズル３４が設けられる。
【００１４】
排気通路３６には、上流から順に過給器３８をなすタービンホイール３８ｂとマフラー４２とが設けられるとともに、タービンホイール３８ｂの上流および下流を結ぶバイパス通路４０が設けられる。
【００１５】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４は高圧ループ式のＥＧＲ装置であり、ＥＧＲ通路４６を有する。ＥＧＲ通路４６の始端は、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４の吸気口４４ａに相当し、排気通路３６のうちタービンホイール３８ｂの上流側の位置に接続される。また、ＥＧＲ通路４６の終端は、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４の排気口４４ｂに相当し、吸気通路２２のうちインタークーラ２８とサージタンク３２との間の位置に接続される。ＥＧＲ通路４６には、上流から順に、ＥＧＲクーラ４８およびＥＧＲバルブ５０が設けられる。循環される排気ガスの量はＥＧＲバルブ５０によって調整される。
【００１６】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２は低圧ループ式のＥＧＲ装置であり、ＥＧＲ通路５４を有する。ＥＧＲ通路５４の始端は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２の吸気口５２ａに相当し、排気通路３６のうちマフラー４２の下流側の位置に接続される。また、ＥＧＲ通路５４の終端は、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２の排気口５２ｂに相当し、吸気通路２２のうち吸気絞りバルブ２６とコンプレッサホイール３８ａとの間の位置に接続される。ＥＧＲ通路５４には、上流から順に、ＥＧＲクーラ５６，ＥＧＲバルブ６０および６２が設けられる。また、バイパス通路５８はＥＧＲクーラ５６の上流および下流を結ぶように設けられる。排気ガスをＥＧＲクーラ５６経由で循環させるかどうかはＥＧＲバルブ６０によって切り替えられ、循環される排気ガスの量はＥＧＲバルブ６２によって調整される。
【００１７】
ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４が起動すると、排気ガスの一部がインタークーラ２８よりも下流側でかつサージタンク３２よりも上流側の位置で吸入空気と混合される。これによって、内燃機関１２の燃焼温度が低下し、窒素酸化物の生成が抑制される。また、排気ガスを混合することで吸入空気中の酸素量が減少するため、ポンピングロスも抑制される。
【００１８】
ただし、外気温が低いと、インタークーラ２８に溜まった凝縮水が凍結し、吸入空気量の減少を引き起こす。吸入空気量の減少は、インタークーラ２８の冷却効率を低下させ、ひいては内燃機関１２の出力の低下を招く。
【００１９】
ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２は、このような問題を解消するために追加的に設けられる。ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２はＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４に対して代替的に起動され、排気ガスの一部はコンプレッサホイール３８ａの上流側の位置で吸入空気と混合される。排気ガスの温度は吸入空気の温度よりも高く、かつ排気ガスと吸入空気の混合ガスの温度はコンプレッサホイール３８ａによってさらに上昇される。このような混合ガスをインタークーラ２８に供給することで、インタークーラ２８内の凝縮水の凍結が解消される。
【００２０】
ただし、吸入空気の温度が元々高ければ、排気ガスをインタークーラ２８に戻す必要はない。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２によって循環される排気ガスの温度はＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４によって循環される排気ガスの温度よりも低いため、吸入空気の温度が低過ぎれば、混合ガスの温度もまた低くなり、これによって内燃機関１２における燃焼が不安定となる。さらに、コンプレッサホイール３８ａの上流への排気ガスの還流は、コンプレッサホイール３８ａの汚れや腐食を引き起こす。
【００２１】
そこで、この実施例では、原則としてＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４を起動させ、インタークーラ２８に供給される空気の温度が例外的な温度条件を満足する場合に限定して、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２を代替的に起動するようにしている。これによって、インタークーラ２８に溜まった凝縮水の凍結防止に加えて、内燃機関１２における燃焼の安定化とコンプレッサホイール３８ａの汚れや腐食の防止とが図られ、内燃機関１２の出力性能が向上する。
【００２２】
このような制御を実現するために、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)６４は、図２に示すＩ／Ｃ凍結検出処理を実行し、さらに図３に示すＩ／Ｃ凍結防止制御処理を実行する。なお、図２に示すＩ／Ｃ凍結検出処理は、内燃機関１２の始動直後に１回実行されるとともに、外気温が−１０℃以下でかつ２０〜３０ｋｍ／ｈで走行する時間が３０分を超える毎に実行される。また、図３に示すＩ／Ｃ凍結防止制御処理は、８ミリ秒〜６４ミリ秒程度の周期で繰り返し実行される。
【００２３】
図２を参照して、ステップＳ１では過給圧が標準に収まるか否かを判別する。具体的には、負荷（燃料噴射量や吸入空気量）と内燃機関１２の回転数とから想定される過給圧をサージタンク３２の位置で測定した過給圧と比較し、両者のずれが所定値を下回るか否かを判別する。判別結果がＹＥＳであれば、インタークーラ２８は凍結していないことを表明するべく、ステップＳ７でフラグＦＬＧｆｒｚを“０”に設定する。Ｉ／Ｃ凍結検出処理は、ステップＳ７の処理の後に終了する。
【００２４】
ステップＳ１の判別結果がＮＯであれば、外気温が０℃を上回るか否かをステップＳ３で判別する。ここで判別結果がＹＥＳであれば、インタークーラ２８は凍結していないことを表明するべくステップＳ７でフラグＦＬＧｆｒｚを“０”に設定し、その後にＩ／Ｃ凍結検出処理を終了する。これに対して、判別結果がＮＯであれば、インタークーラ２８が凍結していることを表明するべく、ステップＳ５でフラグＦＬＧｆｒｚを“１”に設定する。Ｉ／Ｃ凍結検出処理は、ステップＳ５の処理の後に終了する。
【００２５】
図３を参照して、ステップＳ１１ではフラグＦＬＧｆｒｚが“１”であるか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ２７に進み、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４をＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２に代えて起動する。Ｉ／Ｃ凍結防止制御処理は、ステップＳ２７の処理の後に終了する。ステップＳ１１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１３〜Ｓ２３で以下の処理を実行する。
【００２６】
ステップＳ１３では、内燃機関１２の回転数が低域回転数ＲＳｌｏｗと中域回転数ＲＳｍｄｌによって挟まれる範囲に属するか否かを判別する。ステップＳ１５では、燃料噴射量（負荷量）が低噴射量ＩＪＣｌｏｗと中噴射量ＩＪＣｍｄｌによって挟まれる範囲に属するか否かを判別する。
【００２７】
ステップＳ１７では冷却水の温度が低水温ＴＭＰｌｏｗ１を上回るか否かを判別し、ステップＳ１９では外気温が極低気温ＴＭＰｌｏｗ２（＝−１５℃）を上回るか否かを判別する。ステップＳ２１では、大気圧が低気圧ＡＴＭｌｏｗ（＝標高３０００ｍ相当の気圧）を上回るか否かを判別する。ステップＳ２３では、車両１０の走行速度が低速ＶＳｌｏｗを上回るか否かを判別する。
【００２８】
ステップＳ１３〜Ｓ２３のいずれも判別結果もＹＥＳであれば、ステップＳ２５に進み、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２をＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４に代えて起動する。ステップＳ１３〜Ｓ２３の少なくとも１つの判別結果がＮＯであれば、ステップＳ２７に進み、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４をＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２に代えて起動する。Ｉ／Ｃ凍結防止制御処理は、ステップＳ２５またはＳ２７の処理の後に終了する。
【００２９】
ステップＳ１３またはＳ１５の処理に関連して、中域回転数ＲＳｍｄｌ以上の領域または中噴射量ＩＪＣｍｄｌ以上の領域でＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２を停止するのは、過給器３８だけで吸入空気の温度を十分に上昇させることができ、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２を用いなくてもインタークーラ２８の凍結を十分に解消できるからである。
【００３０】
また、ステップＳ１３〜Ｓ２３の処理に関連して、低域回転数ＲＳｌｏｗ以下の領域，低噴射量ＩＪＣｌｏｗ以下の領域，低水温ＴＭＰｌｏｗ１以下の領域，極低気温ＴＭＰｌｏｗ２以下の領域，低気圧ＡＴＭｌｏｗ以下の領域，または低速ＶＳｌｏｗ以下の領域でＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４を起動させるのは、過給器３８では吸入空気の温度を十分に上昇させることができず、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４によって吸入空気の温度を上昇させないと内燃機関１２における燃焼が不安定となるからである。
【００３１】
これに対して、中域回転数ＲＳｍｄｌ未満でかつ低域回転数ＲＳｌｏｗを上回るという条件，中噴射量ＩＪＣｍｄｌ未満でかつ低噴射量ＩＪＣｌｏｗを上回るという条件，低水温ＴＭＰｌｏｗ１を上回るという条件，極低気温ＴＭＰｌｏｗ２を上回るという条件，低気圧ＡＴＭｌｏｗを上回るという条件，および低速ＶＳｌｏｗを上回るという条件の全てを満足する例外的な温度条件においてＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２を起動させるのは、インタークーラ２８の凍結を解消するために必要な温度まで吸入空気の温度を上昇させるには、過給器３８およびＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２の両方が必要となるからである。
【００３２】
以上の説明から分かるように、ＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４は、内燃機関１２よりも下流側でかつ過給器３８をなすタービンホイール３８ｂよりも上流側の位置で排気通路３６に接続された吸気口４４ａと、インタークーラ２８よりも下流側でかつ内燃機関１２よりも上流側の位置で吸気通路２２に接続された排気口４４ｂとを有する。また、ＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２は、マフラー４２よりも下流側の位置で排気通路３６に接続された吸気口５２ａと、過給器３８をなすコンプレッサホイール３８ａよりも上流側の位置で吸気通路２２に接続された排気口５２ｂとを有する。ＥＣＵ６４は、インタークーラ２８に供給される空気の温度が例外的な温度条件から外れる場合にＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２に代えてＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４を起動し(S27)、インタークーラ２８に供給される空気の温度が例外的な温度条件を満足する場合にＨＰＬ−ＥＧＲ装置４４に代えてＬＰＬ−ＥＧＲ装置５２を起動する(S25)。
【００３３】
これによって、インタークーラ２８に溜まった凝縮水の凍結防止に加えて、内燃機関１２における燃焼の安定化とコンプレッサホイール３８ａの汚れや腐食の防止とが図られ、内燃機関１２の出力性能が向上する。
【符号の説明】
【００３４】
１０  …車両
１２  …内燃機関
２２  …吸気通路
２８  …インタークーラ
３６  …排気通路
３８  …過給器
３８ａ  …コンプレッサホイール
３８ｂ  …タービンホイール
４２  …マフラー
４４  …ＨＰＬ−ＥＧＲ装置
５２  …ＬＰＬ−ＥＧＲ装置
６４  …ＥＣＵ
【図１】
2016102444.tif 000003
【図２】
2016102444.tif 000004
【図３】
2016102444.tif 000005