(57)【要約】【課題】空燃比が理論空燃比又はリーンのときに燃費を向上できる排気ガス再循環装置を提供する。【解決手段】排気ガス再循環装置１は、エンジン１００の吸気系に排気ガスを還流させる還流路２０と、還流路２０の途中に設けられ、還流路２０を開閉することで排気ガスの還流量を調整する還流バルブ２１とを備える。排気ガス再循環装置１は、排気ガス貯留タンク４０と、排気ガス流通制御部６０とを備える。排気ガス貯留タンク４０は、還流路２０を流通する排気ガスを貯留する。排気ガス流通制御部６０は、空燃比に応じて、排気ガスの排気ガス貯留タンク４０内への流入と、排気ガス貯留タンク４０に貯留された排気ガスの吸気系への排出とを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気系に排気ガスを還流させる還流路と、前記還流路の途中に設けられ、前記還流路を開閉することで前記排気ガスの還流量を調整する還流バルブとを備える排気ガス再循環装置であって、
前記還流路を流通する前記排気ガスを貯留する排気ガス貯留タンクと、
空燃比に応じて、前記排気ガスの前記排気ガス貯留タンク内への流入と、前記排気ガス貯留タンクに貯留された前記排気ガスの前記吸気系への排出とを制御する排気ガス流通制御部とを備える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、エンジンの吸気系に排気ガスを還流させる排気ガス再循環装置に関する。特に、空燃比が理論空燃比（ストイキオメトリー）又はリーンのときに燃費を向上できる排気ガス再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減や低燃費化を図るために、エンジンの排気系から吸気系に排気ガスを還流させる排気ガス再循環装置（Ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）が設けられているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１の排気ガス再循環装置は、吸気系と排気系とを繋いで排気ガスを気筒の燃焼室に還流させるＥＧＲ還流通路（還流路）と、ＥＧＲ還流通路の途中に設けられてＥＧＲ量（排気ガスの還流量）を制御するＥＧＲ制御弁（還流バルブ）と、ＥＧＲ制御弁の開度を制御するエンジン制御部とを備える。この排気ガス再循環装置は、リッチ期間に、エンジン制御部によりＥＧＲ制御弁の開度を増加させて排気ガスの還流量を増加させることで、リッチ期間での燃費を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０４８７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空燃比が理論空燃比又はリーンのときに燃費を向上できる排気ガス再循環装置の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、空燃比が理論空燃比又はリーンのときに燃費を向上できる排気ガス再循環装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る排気ガス再循環装置は、エンジンの吸気系に排気ガスを還流させる還流路と、還流路の途中に設けられ、還流路を開閉することで排気ガスの還流量を調整する還流バルブとを備える。排気ガス再循環装置は、排気ガス貯留タンクと、排気ガス流通制御部とを備える。排気ガス貯留タンクは、還流路を流通する排気ガスを貯留する。排気ガス流通制御部は、空燃比に応じて、排気ガスの排気ガス貯留タンク内への流入と、排気ガス貯留タンクに貯留された排気ガスの吸気系への排出とを制御する。
【０００８】
上記排気ガス再循環装置の一形態として、以下の構成が挙げられる。
エンジンの吸気系に排気ガスを還流させる還流路と、前記還流路の途中に設けられ、前記還流路を開閉することで前記排気ガスの還流量を調整する還流バルブとを備える排気ガス再循環装置であって、
前記還流路を流通する前記排気ガスを貯留する排気ガス貯留タンクと、
空燃比がリッチのとき、前記排気ガスの前記排気ガス貯留タンク内への流入と、空燃比が理論空燃比又はリーンのとき、前記排気ガス貯留タンクに貯留された前記排気ガスの前記吸気系への排出とを制御する排気ガス流通制御部とを備える排気ガス再循環装置。
【０００９】
上記排気ガス再循環装置の一形態として、以下の構成が挙げられる。
エンジンの吸気系に排気ガスを還流させる還流路と、前記還流路の途中に設けられ、前記還流路を開閉することで前記排気ガスの還流量を調整する還流バルブとを備える排気ガス再循環装置であって、
前記還流路における前記還流バルブの上流側で分岐され、前記排気ガスを分流させる分流路と、
前記分流路に連結されて、分流する前記排気ガスを貯留する排気ガス貯留タンクと、
前記排気ガス貯留タンクと前記還流路における前記還流バルブの下流側とを繋ぎ、前記排気ガス貯留タンクに貯留された前記排気ガスを前記還流路の前記下流側に排出する排出路と、
前記分流路の途中に設けられ、前記分流路を開閉する分流バルブと、
前記排出路の途中に設けられ、前記排出路を開閉する排出バルブと、
前記還流バルブ、前記分流バルブ、及び前記排出バルブの開閉を制御する排気ガス流通制御部とを備え、
前記排気ガス流通制御部は、
空燃比がリッチのとき、前記還流バルブと前記排出バルブとを閉じ、前記分流バルブを開けることで、前記排気ガスを前記分流路から前記排気ガス貯留タンクに流通させて前記排気ガス貯留タンクに貯留し、
空燃比が理論空燃比又はリーンのとき、前記分流バルブを閉じ、前記排出バルブを開けることで、前記排気ガス貯留タンクに貯留された前記排気ガスを前記排気ガス貯留タンクから前記還流路の下流側に排出させる排気ガス再循環装置。
【発明の効果】
【００１０】
上記の排気ガス再循環装置は、空燃比に応じて排気ガスの排気ガス貯留タンク内への流入と排気ガス貯留タンク内からの排出とを制御できるため、空燃比が理論空燃比又はリーンのときに燃費を向上できる。空燃比がリッチの混合気の燃焼により生成された未燃炭化水素（ＨＣ）を含む排気ガスを排気ガス貯留タンクに貯留できて、空燃比が理論空燃比又はリーンのときにその貯留した排気ガスを吸気系に還流させられることで、燃料噴射量を低減できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係る排気ガス再循環装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排気ガス再循環装置の実施形態を、図１を参照しつつ以下に説明する。まず、排気ガス再循環装置１が設けられる周辺構成の概要を説明した後、排気ガス再循環装置１の詳細を説明する。図中の白抜き矢印は、エンジン１００に吸入される空気の流れを示し、黒塗り矢印は、排気ガスの流れを示している。
【００１３】
〔周辺構成〕
排気ガス再循環装置１は、エンジン１００の下流側に配置される排気ガス浄化装置５００と、エンジン１００とその上流側のエアクリーナ２００との間に配置されるサージタンク２２０とを繋ぐ。エンジン１００は、エンジン１００の回転数を検出するエンジン回転センサ１０１や、シリンダブロックやシリンダヘッドのウォータージャケット内を流通する冷却水の温度を検出する水温センサ１０２が設けられている。
【００１４】
エアクリーナ２００は、エンジン１００に吸入される空気中のゴミを除く。エアクリーナ２００とサージタンク２２０との間を繋ぐインテークパイプ３０１には、吸入する空気の量を調整するスロットルバルブ２１０が設けられている。スロットルバルブ２１０には、スロットルバルブ２１０の位置（開度）を検出するスロットルポジションセンサ２１１が設けられている。サージタンク２２０は、空気をエンジン１００（各シリンダ）内へ導く吸気ポート１０３に繋がるインテークマニホールド３０２に連結され、各シリンダ内へ供給する空気を均等にする。サージタンク２２０には、インテークパイプ３０１の圧力や吸気温度を検出する圧力・気温センサ２２１が設けられている。
【００１５】
排気ガス浄化装置５００は、エンジン１００の燃焼室（図示略）で混合気が燃焼して生成した排気ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘなどの有害物質をＨ２Ｏ、ＣＯ２、Ｎ２の無害物質に浄化する化学反応を促進する触媒（三元触媒）を備える。排気ガス浄化装置５００は、排気ガスを排出する排気ポート１０４に繋がる排気経路４００（エキゾーストマニホールド、エキゾーストパイプ）の下流に設けられる。排気ガス浄化装置５００の流入側と流出側には、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ２センサ５０１，５０２が設けられている。各センサの検出結果は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６００に送られる。
【００１６】
《実施形態１》
〔排気ガス再循環装置〕
排気ガス再循環装置１は、エンジン１００に吸入される空気と燃料（ガソリン）との混合気の燃焼により生成した排気ガスをエンジン１００の排気系から吸気系に還流させる。排気ガス再循環装置１の主たる特徴とするところは、空燃比に応じて、排気ガスを貯留したり、貯留した排気ガスを利用したりする点にある。ここでは、空燃比が理論空燃比よりも濃い混合気（リッチ）の燃焼により生成された排気ガスを一旦貯留し、空燃比が理論空燃比のとき又は理論空燃比よりも薄い混合気（リーン）のときの燃焼にその貯留した排気ガスを利用する場合を例に説明する。排気ガス再循環装置１は、還流路２０と、還流バルブ２１と、分流路３０と、分流バルブ３１と、排気ガス貯留タンク４０と、排出路５０と、排出バルブ５１と、排気ガス流通制御部６０とを備える。以下、各構成を詳細に説明する。
【００１７】
［還流路・還流バルブ］
還流路２０は、エンジン１００の吸気系に排気ガスを還流させる。還流路２０の一端は、排気ガス浄化装置５００に連結され、還流路２０の他端は、サージタンク２２０に連結されている。還流路２０の途中には、還流バルブ２１が設けられている。還流バルブ２１は、還流路２０を開閉することで排気ガスの還流量を調整する。それにより、排気ガスを還流路２０に流通させられ、吸気系へ送ることができる。還流バルブ２１は、還流路２０の途中で、還流する排気ガスの温度を低下させるクーラ２２の下流に設けられる。還流バルブ２１には、電動バルブを利用できる。
【００１８】
［分流路・分流バルブ］
分流路３０は、排気ガスを後述の排気ガス貯留タンク４０に分流させる。分流路３０は、還流路２０における還流バルブ２１の上流側でかつクーラ２２の下流側で分岐されている。分流路３０の一端は、クーラ２２と還流バルブ２１との間で還流路２０に連結され、分流路３０の他端は、排気ガス貯留タンク４０に連結されている。分流路３０の途中には、分流バルブ３１が設けられている。分流バルブ３１は、分流路３０を開閉する。それにより、排気ガスを分流路３０に流通させられて排気ガス貯留タンク４０に流通させられる。分流バルブ３１には、電動バルブを利用できる。
【００１９】
［排気ガス貯留タンク］
排気ガス貯留タンク４０は、還流路２０を流通する排気ガスを貯留する。排気ガス貯留タンク４０には、分流路３０と後述する排出路５０とが連結されている。貯留する排気ガスには、未燃ＨＣが含まれている。詳しくは後述するが、貯留する排気ガスは、空燃比がリッチのときの排気ガスだからである。排気ガス貯留タンク４０に貯留した排気ガスは、詳しくは後述するが、空燃比が理論空燃比又はリーンのときに利用される。
【００２０】
排気ガス貯留タンク４０には、コンプレッサーを設けていてもよい。そうすれば、排気ガスの圧力によらず、排気ガス貯留タンク４０内に排気ガスを圧送できる。排気ガス貯留タンク４０は、内部の圧力を検出する圧力センサ（図示略）を備えることが好ましい。そうすれば、排気ガス貯留タンク４０内に貯留される排気ガスの量の情報を得られて、後述する排気ガス流通制御部６０による還流バルブ２１の開閉制御に利用できる。圧力センセによる排気ガスの量の情報は、排気ガス流通制御部６０による分流バルブ３１と排出バルブ５１の開閉制御に利用することもできる。
【００２１】
［排出路・排出バルブ］
排出路５０は、排気ガス貯留タンク４０に貯留された排気ガスを還流路２０の下流側に排出する。排出路５０は、排気ガス貯留タンク４０と還流路２０との間を繋ぐ。排出路５０の一端は、排気ガス貯留タンク４０に連結され、排出路５０の他端は、還流路２０における還流バルブ２１の下流側に連結されている。排出路５０の途中には、排出バルブ５１が設けられている。排出バルブ５１は、排出路５０を開閉する。それにより、排気ガスを排出路５０に流通させられて還流路２０における還流バルブ２１の下流側に流通させられる。排出バルブ５１には、分流バルブ３１と同様、電動バルブを利用できる。
【００２２】
［排気ガス流通制御部］
排気ガス流通制御部６０は、空燃比に応じて、排気ガスの排気ガス貯留タンク４０内への流入と、排気ガス貯留タンク４０に貯留された排気ガスの吸気系への排出とを制御する。ここでは、排気ガス流通制御部６０は、還流バルブ２１、分流バルブ３１、及び排出バルブ５１の開閉を制御する。排気ガス流通制御部６０による各バルブの開閉の制御は、排気ガスを吸気系へ還流させない場合と、還流させる場合とで異なる。排気ガスを吸気系へ還流させない場合とは、例えば、空燃比がリッチのときが挙げられ、排気ガスを吸気系へ還流させる場合とは、例えば、空燃比が理論空燃比又はリーンのときが挙げられる。空燃比は、例えば、エンジン１００の始動時やその直後、ＷＯＴ（ｗｉｄｅ  ｏｐｅｎ  ｔｈｒｏｔｔｌｅ）のときなどスロットルバルブ２１０の開度が大きいときにリッチに制御される。空燃比は、例えば、一定速度での走行中などのときに理論空燃比に制御される。空燃比は、例えば、スロットルバルブ２１０の開度が小さいときにリーンに制御される。空燃比がリッチか理論空燃比かリーンかの制御は、上述のスロットルポジションセンサ２１１、圧力・気温センサ２２１、エンジン回転センサ１０１、水温センサ１０２、及びＯ２センサ５０１，５０２などの検出結果から、ＥＣＵ６００の判定部（図示略）による判定によってＥＣＵ６００により行われる。排気ガス流通制御部６０は、この判定結果に基づいて各バルブの開閉を制御する。排気ガス流通制御部６０は、ＥＣＵ６００を利用できる。
【００２３】
［動作の手順］
空燃比がリッチのときと、理論空燃比又はリーンのときとにおける排気ガス再循環装置１の動作手順を順に説明する。
【００２４】
（リッチ）
排気ガス流通制御部６０は、空燃比がリッチのとき、還流バルブ２１と排出バルブ５１とを閉じ、分流バルブ３１を開ける。それにより、排気経路４００を流通する排気ガスは、排気ガス浄化装置５００から還流路２０に送り込まれると共に、還流路２０からサージタンク２２０に流通することなく分流路３０に分流し、排気ガス貯留タンク４０に送られる。そうして、排気ガスは排気ガス貯留タンク４０に貯留される。排気ガスの排気ガス貯留タンク４０への流入は、例えば、還流する排気ガスの圧力を利用できる。排気ガスは、排気ガスの圧力と排気ガス貯留タンク４０内の圧力とが等しくなるまで排気ガス貯留タンク４０へ流入させられる。
【００２５】
（理論空燃比又はリーン）
排気ガス流通制御部６０は、空燃比が理論空燃比又はリーンのとき、分流バルブ３１を閉じ、排出バルブ５１を開ける。それにより、排気ガス貯留タンク４０に貯留された排気ガスは、排出路５０から還流路２０の下流側に排出される。排気ガスの排気ガス貯留タンク４０からの排出は、例えば、排気ガス貯留タンク４０とインテークマニホールド３０２との圧力差を利用して行える。インテークマニホールド３０２の圧力は、理論空燃比又リーンのときに下がるからである。このとき、排気経路４００を流通する排気ガスは、分流路３０を介して排気ガス貯留タンク４０に流通されない。
【００２６】
空燃比が理論空燃比又はリーンのとき、排気ガス流通制御部６０による還流バルブ２１の開閉は、排気ガス貯留タンク４０に貯留されている（排出される）排気ガス量に応じて適宜選択できる。排気ガス貯留タンク４０に貯留されている排気ガス量が十分な場合、排気ガス流通制御部６０は、還流バルブ２１を開いてもよいし、開かなくてもよい。還流バルブ２１を開く場合、排気ガス浄化装置５００から還流路２０に送り込まれて還流路２０を流通する排気ガスと、排気ガス貯留タンク４０内の排気ガスとが吸気系へ送られる。還流バルブ２１を開かない場合、排気ガス貯留タンク４０内の排気ガスのみが吸気系へ送られる。排気ガス貯留タンク４０に貯留されている排気ガス量が不十分な場合、排気ガス流通制御部６０は、還流バルブ２１を開く。それにより、還流路２０を流通する排気ガスと排気ガス貯留タンク４０内の排気ガスとを吸気系へ送る。排気ガス貯留タンク４０に貯留されている排気ガス量は、上述の圧力センサ（図示略）により排気ガス貯留タンク４０内の圧力を検出することで求められる。即ち、空燃比が理論空燃比又はリーンのときに排気ガス貯留タンク４０の内圧が低ければ、排気ガス流通制御部６０は、還流バルブ２１を開くとよい。
【００２７】
〔作用効果〕
以上説明した排気ガス再循環装置１は、空燃比がリッチの混合気を燃焼して生成された未燃ＨＣを含む排気ガスを排気ガス貯留タンク４０に貯留でき、空燃比が理論空燃比又はリーンのときにその貯留した排気ガスを吸気系に還流させられる。そのため、排気ガス再循環装置１は、理論空燃比又はリーンのときに燃料噴射量を低減できるため、燃費を向上できる。
【００２８】
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述の排出路は、排気ガス貯留タンクとサージタンクとの間を繋いでもよい。即ち、排出路の一端は排気ガス貯留タンクに連結され、排出路の他端はサージタンクに連結されていてもよい。また、上述の分流路、分流バルブ、排出路、及び排出バルブを設けず、還流路の途中に排気ガス貯留タンクを設けてもよい。その場合、還流路における排気ガス貯留タンクの上流側と下流側とにそれぞれ開閉バルブを設ければよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の排気ガス再循環装置は、空燃比が理論空燃比又はリーンのときに燃費の向上が望まれる自動車に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１  排気ガス再循環装置
２０  還流路  ２１  還流バルブ  ２２  クーラ
３０  分流路  ３１  分流バルブ
４０  排気ガス貯留タンク
５０  排出路  ５１  排出バルブ
６０  排気ガス流通制御部
１００  エンジン
１０１  エンジン回転センサ  １０２  水温センサ
１０３  吸気ポート  １０４  排気ポート
２００  エアクリーナ
２１０  スロットルバルブ  ２１１  スロットルポジションセンサ
２２０  サージタンク  ２２１  圧力・気温センサ
３０１  インテークパイプ  ３０２  インテークマニホールド
４００  排気経路
５００  排気ガス浄化装置  ５０１，５０２  Ｏ２センサ
６００  ＥＣＵ
【図１】
2017115718.tif 000003