(57)【要約】【課題】内燃機関の排気再循環装置において、適正な時期にＥＧＲガスを供給することができる技術を提供する。【解決手段】内燃機関１の排気通路４と吸気通路３とを接続しＥＧＲガスが流通する連通路３１，６１と、連通路６１に備えられＥＧＲガスを貯留する蓄圧タンク６２と、連通路３１が接続されるよりも下流側の排気通路４で通路抵抗を変更する通路抵抗変更装置１１と、を備える。【選択図】図１
2009216056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続しＥＧＲガスが流通する連通路と、
前記連通路に備えられＥＧＲガスを貯留する蓄圧タンクと、
前記連通路が接続されるよりも下流側の排気通路で通路抵抗を変更する通路抵抗変更装置と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項２】
前記蓄圧タンクから前記吸気通路までの間の連通路と、前記連通路が接続される箇所よりも下流の排気通路と、を接続するリターン通路を更に備え、
前記通路抵抗変更装置は、前記連通路が接続されるよりも下流側で且つ前記リターン通路が接続されるよりも上流側の排気通路で通路抵抗を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項３】
前記蓄圧タンクに蓄圧するときには、蓄圧しないときよりも、前記通路抵抗変更装置により通路抵抗を大きくしつつ、前記蓄圧タンクと前記排気通路とを前記リターン通路を介して連通し、
前記蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給するときには、前記蓄圧タンクと前記吸気通路とを連通することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項４】
前記蓄圧タンク内に、ＥＧＲガスに含まれる成分を吸着する吸着剤を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項５】
前記内燃機関で燃料が燃焼した後の排気をＥＧＲガスとして前記蓄圧タンクに貯留し、
このＥＧＲガスを、ＥＧＲガスの供給を開始するときに前記蓄圧タンクから前記吸気通路へ供給することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項６】
前記内燃機関の燃料カット時の排気をＥＧＲガスとして蓄圧タンクに貯留し、
このＥＧＲガスを、ＥＧＲガスの供給を終了するときに前記蓄圧タンクから前記吸気通路へ供給することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項７】
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続しＥＧＲガスが流通する連通路と、
前記連通路に複数備えられ排気を吸着する吸着剤を有していてＥＧＲガスを貯留する蓄圧タンクと、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気再循環装置。
【請求項８】
排気通路側から見て複数の前記蓄圧タンクを直列に接続する直列通路と、
吸気通路側から見て複数の前記蓄圧タンクを並列に接続する複数の並列通路と、
前記蓄圧タンクを並列に接続する複数の通路を流通するＥＧＲガス量を夫々調節する遮断弁と、
を備えることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項９】
前記蓄圧タンクは並列に２つ配置され、一方の蓄圧タンクには燃料が燃焼した後の排気を流し、他方の蓄圧タンクには燃料カット時の排気を流して蓄圧を行うことを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項１０】
前記蓄圧タンクに蓄圧するときには、前記直列通路へＥＧＲガスを流し、
ＥＧＲガスの供給を開始するときには、前記直列通路における排気通路に近い側の蓄圧タンクから前記並列通路を介して前記吸気通路へＥＧＲガスを供給し、
ＥＧＲガスの供給を終了するときには、前記直列通路における排気通路から遠い側の蓄圧タンクから前記並列通路を介して前記吸気通路へＥＧＲガスを供給することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項１１】
ＥＧＲガスの供給を開始するときには前記一方の蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給し、
ＥＧＲガスの供給を終了するときには前記他方の蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【請求項１２】
前記連通路が接続されるよりも下流側の排気通路で通路抵抗を変更する通路抵抗変更装置を備えることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の内燃機関の排気再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気再循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備え、タービンよりも下流の排気通路とコンプレッサよりも上流の吸気通路とを接続し内燃機関からの排気の一部を吸気通路に還流させる低圧ＥＧＲ装置が知られている。
【０００３】
この低圧ＥＧＲ装置は、経路が長くなるため、ＥＧＲガスの還流を開始するとき及び終了するときに遅れが生じる。つまり、ＥＧＲガスの供給を開始するときには、ＥＧＲガスが必要となるときよりも遅れてＥＧＲガスが気筒内へ流入する「ＥＧＲガスの供給遅れ」が起きる。また、ＥＧＲガスの供給を終了するときには、ＥＧＲガスが不要となった後もＥＧＲガスが気筒内へ流入し続ける「ＥＧＲガスの供給停止遅れ」が起きる。
【０００４】
また、ＥＧＲガスを高圧状態で貯留する蓄圧タンクをＥＧＲ通路に備え、ＥＧＲガスが不足するときに該蓄圧タンクからＥＧＲガスを供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−６９１４３号公報
【特許文献２】特開平０３−１１７６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、蓄圧タンクに備えられるＥＧＲガスのみでは、低圧ＥＧＲ装置におけるＥＧＲガスの供給遅れや、ＥＧＲガスの供給停止遅れを補うことが困難なこともある。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気再循環装置において、適正な時期にＥＧＲガスを供給することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気再循環装置は、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気再循環装置は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続しＥＧＲガスが流通する連通路と、
前記連通路に備えられＥＧＲガスを貯留する蓄圧タンクと、
前記連通路が接続されるよりも下流側の排気通路で通路抵抗を変更する通路抵抗変更装置と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
通路抵抗変更装置により、排気の通路抵抗が大きくされると、排気通路の連通路が接続されている箇所の圧力が上昇する。そのため、連通路を流れるＥＧＲガスの量が多くなると共に、蓄圧タンクに高圧のＥＧＲガスを貯留することができる。
【０００９】
そして、ＥＧＲガスを供給するときには、蓄圧タンクから連通路を介して吸気通路へＥＧＲガスを供給する。これにより、所望の時期にＥＧＲガスを気筒内へ供給することができるため、適正な時期にＥＧＲガスを供給することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、前記蓄圧タンクから前記吸気通路までの間の連通路と、前記連通路
が接続される箇所よりも下流の排気通路と、を接続するリターン通路を更に備え、
前記通路抵抗変更装置は、前記連通路が接続されるよりも下流側で且つ前記リターン通路が接続されるよりも上流側の排気通路で通路抵抗を変更することができる。
【００１１】
通路抵抗変更装置により、排気の通路抵抗が大きくされると、排気通路の連通路が接続されている箇所の圧力のほうが、排気通路のリターン通路が接続されている箇所の圧力よりも高くなる。そのため、連通路及びリターン通路を流れるＥＧＲガスの量が多くなると共に、蓄圧タンクに高圧のＥＧＲガスを貯留することができる。
【００１２】
また、リターン通路から排気へＥＧＲガスを戻すことにより、蓄圧タンクをより多くの排気が通過する。また、排気通路の通路抵抗を高くしたとしても、排気がリターン通路を介して排気通路へ戻るため、内燃機関の運転状態に与える影響を小さくすることができる。
【００１３】
そして、ＥＧＲガスを供給するときには、リターン通路に排気を流さずに、連通路を介して吸気通路へＥＧＲガスを供給する。
【００１４】
本発明においては、前記蓄圧タンク内に、ＥＧＲガスに含まれる成分を吸着する吸着剤を備えることができる。
【００１５】
ここで、リターン通路にＥＧＲガスを流すと、蓄圧タンクをＥＧＲガスが通過することになる。このときに、ＥＧＲガス中の所定の成分が吸着材に吸着される。つまり、ＥＧＲガス中の所定の成分を高圧でより多く蓄えることができる。吸着剤には、例えば主にＣＯ２を吸着するものを用いる。つまり、主にＣＯ２を吸着することができれば、蓄圧タンクから吸気通路へ供給されるＥＧＲガス中にＣＯ２がより多く含まれることになるため、ＥＧＲガス供給の効果がより高くなる。これにより、少量のＥＧＲガスでも効果を得ることができるため、蓄圧タンクを小型化することができる。吸着剤には例えば活性炭を用いることができる。
【００１６】
本発明においては、前記蓄圧タンクに蓄圧するときには、蓄圧しないときよりも、前記通路抵抗変更装置により通路抵抗を大きくしつつ、前記蓄圧タンクと前記排気通路とを前記リターン通路を介して連通し、
前記蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給するときには、前記蓄圧タンクと前記吸気通路とを連通することができる。
【００１７】
排気通路を排気が流れる抵抗を大きくすることで、通路抵抗変更装置よりも上流側の排気の圧力が上昇するので、連通路へ流入する排気の量を増加させることができる。これにより、蓄圧タンクでの蓄圧を促進させることができる。また、リターン通路へＥＧＲガスを流すことにより、通路抵抗変更装置よりも上流の排気の圧力が過剰に上昇することを抑制できるため、内燃機関の運転状態に与える影響を小さくすることができる。そして、蓄圧タンクと吸気通路とを連通することにより、該蓄圧タンク内に貯留されている高圧のＥＧＲガスが吸気通路へ流入するので、ＥＧＲガスを速やかに供給することができる。
【００１８】
本発明においては、前記内燃機関で燃料が燃焼した後の排気をＥＧＲガスとして前記蓄圧タンクに貯留し、
このＥＧＲガスを、ＥＧＲガスの供給を開始するときに前記蓄圧タンクから前記吸気通路へ供給することができる。
【００１９】
ここで、内燃機関で燃料が燃焼した後の排気には、ＣＯ２が多く含まれている。この排気を蓄圧タンクに貯留しておき、この排気をＥＧＲガスの供給を開始するときに蓄圧タン
クから吸気通路へ供給する。
【００２０】
つまり、ＥＧＲガスの供給開始時に、まず蓄圧タンクに蓄えられているＥＧＲガスを供給する。高圧のＥＧＲガスを供給することで、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制できる。また、吸着剤に吸着されているＣＯ２を多く供給すれば、ＥＧＲ供給の効果がより高くなる。
【００２１】
また、前記内燃機関の燃料カット時の排気をＥＧＲガスとして蓄圧タンクに貯留し、
このＥＧＲガスを、ＥＧＲガスの供給を終了するときに前記蓄圧タンクから前記吸気通路へ供給することができる。
【００２２】
内燃機関の燃料カット時は、排気中の成分が空気と殆ど同じになる。つまり、蓄圧タンクに、空気と殆ど同じ成分のＥＧＲガスを貯留することができる。ＥＧＲガスの供給終了時に蓄圧タンクからＥＧＲガスを供給することにより、空気を吸気通路へ供給することができるため、気筒内の酸素濃度を上昇させることができる。つまり、ＥＧＲガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができる。
【００２３】
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気再循環装置は、以下の手段を採用しても良い。すなわち、本発明による内燃機関の排気再循環装置は、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続しＥＧＲガスが流通する連通路と、
前記連通路に複数備えられ排気を吸着する吸着剤を有していてＥＧＲガスを貯留する蓄圧タンクと、
を備えることを特徴としても良い。
【００２４】
このように複数の蓄圧タンクを備えることにより、貯留するＥＧＲガスの総量を多くしたり、成分の異なるＥＧＲガスを貯留したりすることができる。これにより、そのときの内燃機関の運転状態に応じた成分のＥＧＲガスを供給することができる。
【００２５】
本発明においては、排気通路側から見て複数の前記蓄圧タンクを直列に接続する直列通路と、
吸気通路側から見て複数の前記蓄圧タンクを並列に接続する複数の並列通路と、
前記蓄圧タンクを並列に接続する複数の通路を流通するＥＧＲガス量を夫々調節する遮断弁と、
を備えることができる。
【００２６】
排気通路から直列通路にＥＧＲガスを流すと、夫々の蓄圧タンクの吸着剤で異なる成分が吸着される。つまり、吸着剤に吸着され易い成分から吸着されていくため、下流側の蓄圧タンクを通過するＥＧＲガスほど吸着され易い成分の量が少なくなる。このようにして、夫々の蓄圧タンクで異なる成分を吸着させることができる。そして、蓄圧タンクから並列通路へＥＧＲガスを流すことにより、夫々の蓄圧タンクに貯留されている成分を異なる時期に別々に供給することができる。
【００２７】
この場合、前記蓄圧タンクに蓄圧するときには、前記直列通路へＥＧＲガスを流し、
ＥＧＲガスの供給を開始するときには、前記直列通路における排気通路に近い側の蓄圧タンクから前記並列通路を介して前記吸気通路へＥＧＲガスを供給し、
ＥＧＲガスの供給を終了するときには、前記直列通路における排気通路から遠い側の蓄圧タンクから前記並列通路を介して前記吸気通路へＥＧＲガスを供給することができる。
【００２８】
蓄圧タンクに蓄圧するときに直列通路へＥＧＲガスを流すと、排気通路に近い蓄圧タンクには、吸着し易いＣＯ２やＨＣといった成分が多く吸着される。これらの成分をＥＧＲガスとして供給すると、ＥＧＲガス供給の効果を高める。このＥＧＲガスをＥＧＲガスの
供給を開始するときに吸気通路へ供給することにより、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、排気通路から遠いほうの蓄圧タンクには、Ｏ２やＮ２等の成分が多く吸着される。これらの成分はＥＧＲガス供給の効果を低くする成分である。このＥＧＲガスをＥＧＲガスの供給を終了するときに吸気通路へ供給することにより、気筒内での燃料の燃焼を促進させることができる。つまり、ＥＧＲガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができる。
【００２９】
本発明においては、前記蓄圧タンクは並列に２つ配置され、一方の蓄圧タンクには燃料が燃焼した後の排気を流し、他方の蓄圧タンクには燃料カット時の排気を流して蓄圧を行うことができる。
【００３０】
蓄圧タンクを並列に備えることにより、異なる運転状態のときのＥＧＲガスを蓄圧タン
クに貯留することができる。そして、燃料が燃焼した後の排気を蓄圧タンクに貯留し、該ＥＧＲガスを供給することにより、気筒内へＥＧＲガスを速やかに供給することができる。また、燃料カット時の排気である空気を蓄圧タンクに貯留し、該空気を供給することにより、気筒内へ空気を速やかに供給することができる。つまり、内燃機関の運転状態に応じて、異なる時期に異なる成分のＥＧＲガスを供給することができる。
【００３１】
この場合、ＥＧＲガスの供給を開始するときには前記一方の蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給し、
ＥＧＲガスの供給を終了するときには前記他方の蓄圧タンクから前記吸気通路へＥＧＲガスを供給することができる。
【００３２】
一方の蓄圧タンクには、燃料が燃焼した後の排気が流される。そのため、一方の蓄圧タンクにＣＯ２やＨＣといった成分が多く貯留され、これらの成分が吸着剤に吸着される。そして、これらの成分は、ＥＧＲガス供給の効果を高める成分である。これらの成分をＥＧＲガスとして供給すると、ＥＧＲガス供給の効果を高める。このＥＧＲガスをＥＧＲガスの供給を開始するときに吸気通路へ供給することにより、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、他方の蓄圧タンクには、空気が貯留されるため、吸着剤にはＯ２やＮ２といった成分が多く吸着される。これらの成分はＥＧＲガス供給の効果を低くする成分である。このＥＧＲガスをＥＧＲガスの供給を終了するときに吸気通路へ供給することにより、気筒内での燃料の燃焼を促進させることができる。つまり、ＥＧＲガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができる。
【００３３】
なお、前記連通路が接続されるよりも下流側の排気通路で通路抵抗を変更する通路抵抗変更装置を備えていても良い。排気通路を排気が流れる抵抗を大きくすることで、通路抵抗変更装置よりも上流側の排気の圧力が上昇するので、連通路へ流入する排気の量を増加させることができる。これにより、蓄圧タンクでの蓄圧を促進させることができる。通路抵抗変更装置は、排気通路で開閉する弁であっても良く、可変容量型ターボチャージャのノズルベーンであっても良い。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る内燃機関の排気再循環装置によれば、適正な時期にＥＧＲガスを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る内燃機関の排気再循環装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系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を有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。
【００３７】
内燃機関１には、吸気通路３および排気通路４が接続されている。この吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが設けられている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が設けられている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量が測定される。
【００３８】
コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と大気とで熱交換を行うインタークーラ８が設けられている。また、エアフローメータ７よりも下流で且つコンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する吸気絞り弁９が設けられている。さらに、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第２吸気絞り弁６が設けられている。
【００３９】
一方、排気通路４の途中には、前記ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが設けられている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ１０（以下、単にフィルタ１０という。）が設けられている。このフィルタ１０にはＮＯx触媒が担持されている。このフィルタ１０よりも下流の排気通路４には
、該排気通路４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１１が設けられている。なお、本実施例においては排気絞り弁１１が、本発明における通路抵抗変更装置に相当する。
【００４０】
そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を吸気通路３へ再循環させるＥＧＲ装置３０が備えられている。このＥＧＲ装置３０は、ＥＧＲ通路３１、ＥＧＲ弁３２、およびＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。
【００４１】
ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０と排気絞り弁１１との間の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａと吸気絞り弁９との間の吸気通路３と、を接続している。このＥＧＲ通路３１を通って、排気が再循環される。また、ＥＧＲ弁３２は、ＥＧＲ通路３１の通路断面積を変更することにより、該ＥＧＲ通路３１を流れるＥＧＲガスの量を変更する。さらに、ＥＧＲクーラ３３は、ＥＧＲ弁３２よりも排気通路４側に備えられ、該ＥＧＲクーラ３３を通過するＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。
【００４２】
また本実施例では、ＥＧＲ装置３０に蓄圧装置６０が併設されている。蓄圧装置６０は、ＥＧＲクーラ３３より下流且つＥＧＲ弁３２より上流のＥＧＲ通路３１と、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３と、を接続する連通路６１を備えている。連通路６１には、ＥＧＲガスを高圧で貯留可能な蓄圧タンク６２が設けられている。そして、連通路６１がＥＧＲ通路３１に接続する箇所では、ＥＧＲガスの流路を切り替える切替弁６３が設けられている。なお、切替弁６３よりも排気通路４側のＥＧＲ通路を第１ＥＧＲ通路３１ａと称し、切替弁６３よりも吸気通路３側のＥＧＲ通路を第２ＥＧＲ通路３１ｂと称する。つまり、切替弁６３は、第１ＥＧＲ通路３１ａと、第２ＥＧＲ通路３１ｂまたは連通路６１の何れか一方と、を連通させる。また、第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを区別しない場合や、全体を指す場合には、単にＥＧＲ通路３１と称する。
【００４３】
そして、蓄圧タンク６２内には、活性炭が格納されている。また、連通路６１が吸気通
路３に接続される箇所の該連通路６１には、該連通路６１を開閉する遮断弁６４が設けられている。なお、蓄圧タンク６２内には、排気中の成分を吸着可能な他の吸着剤を格納しておいても良い。
【００４４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。
【００４５】
また、ＥＣＵ２０には、上記センサの他、運転者がアクセルペダル１４を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１５が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００４６】
一方、ＥＣＵ２０には、吸気絞り弁９、排気絞り弁１１、第２吸気絞り弁６、ＥＧＲ弁３２、切替弁６３、遮断弁６４が電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ２０によりこれらの機器が制御される。
【００４７】
そして本実施例では、ドライバビリティに影響を与えない運転状態（例えば定常時）のときに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、排気絞り弁１１を閉じ側としつつ、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと連通路６１とを連通させ、さらに遮断弁６４を全閉とする。ここで、排気絞り弁１１を閉じ側とすることにより、該排気絞り弁１１よりも上流側の排気の圧力が上昇するので、第１ＥＧＲ通路３１ａ及び連通路６１へ排気が流入し易くなる。これにより、蓄圧タンク６２内の圧力を上昇させることができる。
【００４８】
そして、蓄圧タンク６２内に十分な量のＥＧＲガスが溜まったとき（すなわち、蓄圧が完了したとき）に、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを連通する。このようにすることで、蓄圧タンク６２及び連通路６１内にＥＧＲガスを貯留することができる。ここで、図２は、蓄圧タンク６２内の圧力と、排気中の成分の吸着量との関係を表した図である。各成分は、圧力が高くなるほどより多く活性炭に吸着される。また、ＣＯ２の吸着量が最も多くなる。つまり、蓄圧タンク６２に格納されている活性炭には、ＣＯ２等の燃焼に寄与しない成分が多く吸着する。この成分を吸気通路３へ供給すると、ＥＧＲガスの供給効果を高めることができる。
【００４９】
ＥＧＲ装置３０からＥＧＲガスを供給するときには、ＥＧＲ弁３２を開くと共に、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを連通する。しかし、本実施例のようなＥＧＲ装置３０の場合には、ＥＧＲ通路３１から気筒２までの距離が長いため、ＥＧＲガスが気筒２内に流入するまでに時間がかかる。そのため、ＥＧＲガスを必要とするときにＥＧＲガスの供給が間に合わないときがある。このようにＥＧＲガスの供給が間に合わないことを、以下「ＥＧＲガスの供給遅れ」という。例えば内燃機関１の運転条件が急変したときにＥＧＲガスの供給遅れが生じる。
【００５０】
そして、本実施例では、ＥＧＲガスの供給遅れが生じるときに、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。つまり、遮断弁６４を開弁する。例えば、ＥＧＲ弁３２を開弁するのと同時に遮断弁６４を開弁し、ＥＧＲ通路３１から吸気通路３へ供給されたＥＧＲガスが第２連通路６１ｂ付近に到達したときに遮断弁６４を閉弁する。すなわち、ＥＧＲガスが必要であるにもかかわらず、気筒２内にＥＧＲガスが流入しない時期に蓄圧タンク６２からＥＧＲガスを供給する。遮断弁６４を開閉するタイミングは、内燃機関１の運転状態に応じてマップ化しておいても良い。
【００５１】
蓄圧タンク６２及び連通路６１内では高圧力が維持されているため、遮断弁６４を開弁すると、ＥＧＲガスが吸気通路３内へ放出される。連通路６１は、ＥＧＲ通路３１よりも気筒２に近い所から吸気通路３内へＥＧＲガスを供給するため、蓄圧タンク６２から供給されるＥＧＲガスは速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、活性炭の働きによりＣＯ２を多く含んだＥＧＲガスを供給することができるため、少量のＥＧＲガスでもＥＧＲの効果を得ることができる。これにより、蓄圧タンク６２を小型化することもできる。また、たとえ活性炭を備えていなくても、蓄圧によりＥＧＲガスを供給することができる。
【００５２】
また、内燃機関１の燃料カット時（例えば車両の減速時）のＥＧＲガスを蓄圧タンク６２へ貯留することもできる。ここで、ＥＧＲガスの供給を停止させようとＥＧＲ弁３２を閉じたとしても、吸気通路３に残留しているＥＧＲガスが気筒２に流入するため、気筒２内ではＥＧＲガスの濃度がすぐには低下しない。このようにＥＧＲガスの供給を停止させようとしてもＥＧＲガスが気筒２内に流入することを、以下「ＥＧＲガスの供給停止遅れ」という。
【００５３】
このＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときには、燃料カット時に蓄圧タンク６２に貯留しておいたＥＧＲガスを供給する。燃料カット時の排気の成分は空気と略等しいため、該空気が蓄圧タンク６２に貯留される。この空気をＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときに供給する。例えば、ＥＧＲ弁３２を閉弁するのと同時に遮断弁６４を開弁し、ＥＧＲ通路３１から吸気通路３へ供給されたＥＧＲガスの最後部が第２連通路６１ｂ付近を通過したときに遮断弁６４を閉弁する。すなわち、ＥＧＲガスが不要であるにもかかわらず、気筒２内にＥＧＲガスが流入する時期に蓄圧タンク６２から空気を供給する。これにより、気筒２内の酸素濃度を高めることができるため、燃焼状態が悪化することを抑制できる。遮断弁６４を開閉するタイミングは、内燃機関１の運転状態に応じてマップ化しておいても良い。
【００５４】
図３は、本実施例に係る蓄圧タンク６２へＥＧＲガスを貯留するときのフローを示したフローチャートである。本ルーチンは所定の時間毎に繰り返し実行される。
【００５５】
ステップＳ１０１では、蓄圧タンク６２内の圧力が所定値より小さいか否か判定される。ここでいう所定値は、吸気通路３へＥＧＲガスを供給するのに十分な圧力であり、蓄圧が必要か否かを判定するための閾値となる値である。つまり蓄圧タンク６２内の圧力が所定値以上であれば、蓄圧をする必要はない。例えば蓄圧タンク６２内の圧力を測定するセンサを取り付けて該センサの出力値に基づいて判定しても良い。ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方否定判定がなされた場合には蓄圧の必要はないため本ルーチンを一旦終了させる。
【００５６】
ステップＳ１０２では、内燃機関１の運転状態が蓄圧可能な状態であるか否か判定される。蓄圧可能な状態とは、ドライバビリティや排気に与える影響が許容範囲内である場合や、燃料が燃焼した後のガスを貯留可能な場合をいう。例えば、燃料カット中では、燃焼後のガスを貯留することができないため、蓄圧は行なわない。蓄圧可能な状態は、予め実験等により求めておく。ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０３へ進み、一方否定判定がなされた場合には規定の時間後再度ステップＳ１０２へ戻る。
【００５７】
ステップＳ１０３では、排気絞り弁１１が閉じ側に操作される。これは、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留しないときよりも閉じ側とすれば良い。また、内燃機関１の運転状態に与える影響が許容範囲内となる中で可及的に閉じ側としても良い。さらに、排気絞り弁１１を全閉としても良い。このときに遮断弁６４が開いている場合には全閉とする。
【００５８】
ステップＳ１０４では、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと連通路６１とが連通される。これにより、ＥＧＲガスが蓄圧タンク６２側へ流される。
【００５９】
ステップＳ１０５では、蓄圧タンク６２において蓄圧が開始される。このとき吸着剤にはＣＯ２等が吸着される。
【００６０】
ステップＳ１０６では、蓄圧タンク６２内の圧力が所定値以上であるか否か判定される。この所定値は、ステップＳ１０１における値と同じである。つまり、蓄圧タンク６２に十分なＥＧＲガスが貯留されているか否か判定している。ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させ、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０６を再度実行する。
【００６１】
以上説明したように本実施例によれば、貯留しておいたＥＧＲガスを供給することによりＥＧＲガスの供給遅れを抑制できるため、排気中の有害物質の量を低減できる。また、貯留しておいた空気を供給することにより、ＥＧＲガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができるため、安定した燃焼が可能となる。
【実施例２】
【００６２】
図４は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。主に図１と異なる部分について説明する。
【００６３】
本実施例では、蓄圧タンク６２よりも下流側（吸気通路側）の連通路６１から分岐して、排気絞り弁１１よりも下流の排気通路４に接続するリターン通路６５を備えている。そして、連通路６１からリターン通路６５が分岐する箇所には、ＥＧＲガスの流路を切り替える切替弁６６が設けられている。この切替弁６６は、ＥＣＵ２０により操作される。
【００６４】
なお、切替弁６６よりもＥＧＲ通路３１側の連通路を第１連通路６１ａと称し、切替弁６６よりも吸気通路３側の連通路を第２連通路６１ｂと称する。つまり、切替弁６６は、第２連通路６１ｂと、第１連通路６１ａまたはリターン通路６５の何れか一方と、を連通させる。また、第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを区別しない場合や、全体を指す場合には、単に連通路６１と称する。
【００６５】
そして本実施例では、ドライバビリティに影響を与えない運転状態（例えば定常時）のときに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、排気絞り弁１１を閉じ側としつつ、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第１連通路６１ａとを連通させ、さらに切替弁６６を操作して第１連通路６１ａとリターン通路６５とを連通させる。ここで、排気絞り弁１１を閉じ側とすることにより、該排気絞り弁１１の上流側の圧力が下流側よりも上昇するので、第１ＥＧＲ通路３１ａ、第１連通路６１ａ、及びリターン通路６５を排気が流れる。これにより、蓄圧タンク６２内の圧力を上昇させることができる。このときに、切替弁６６で排気の流量を調節することにより、蓄圧タンク６２内の圧力を調節しても良い。また、リターン通路６５に別途流量を調節する弁を設けて蓄圧タンク６２内の圧力を調節しても良い。
【００６６】
そして、蓄圧タンク６２内に十分な量のＥＧＲガスが溜まったとき（すなわち、蓄圧が完了したとき）に、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを連通すると共に、切替弁６６を操作して第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通する。このときには、遮断弁６４を全閉としておく。このようにすることで、蓄圧タンク６２及び連通路６１内にＥＧＲガスを貯留することができる。また、蓄圧タンク６２に格納されている活性炭には、ＣＯ２等の燃焼に寄与しない成分が多く吸着する。つまり、蓄圧タンク６２に連続して排気を流すことで、吸着し易いＣＯ２を多量に吸着させること
ができる。この成分を吸気通路３へ供給すると、ＥＧＲガスの供給効果を高めることができる。つまり、１回蓄圧することにより、複数回のＥＧＲ供給遅れを抑制できる。さらに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留しているときに、リターン通路６５を介して排気通路４へ排気が戻されるため、内燃機関１の運転状態に与える影響が小さい。
【００６７】
そして、本実施例では、ＥＧＲガスの供給遅れが生じるときに、遮断弁６４を開弁して、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。蓄圧タンク６２及び連通路６１内では高圧力が維持されているため、遮断弁６４を開弁すると、ＥＧＲガスが吸気通路３内へ放出される。連通路６１は、ＥＧＲ通路３１よりも気筒２に近い所から吸気通路３内へＥＧＲガスを供給するため、蓄圧タンク６２から供給されるＥＧＲガスは速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、活性炭の働きによりＣＯ２を多く含んだＥＧＲガスを供給することができるため、少量のＥＧＲガスでもＥＧＲの効果を得ることができる。これにより、蓄圧タンク６２を小型化することもできる。
【００６８】
また、内燃機関１の燃料カット時のＥＧＲガスを蓄圧タンク６２へ貯留することもできる。そして、ＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときには、燃料カット時に蓄圧タンク６２に貯留しておいたＥＧＲガスを供給する。これにより、気筒２内の酸素濃度を高めることができるため、燃焼状態が悪化することを抑制できる。そして、気筒２内の空気量が増加したことにより、燃料をより多く供給することができるので、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【００６９】
なお、本実施例では、図３に示したフローに基づいて蓄圧を行なうことができる。
【００７０】
以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制できるため、排気中の有害物質の量を低減できる。また、ＥＧＲガスの供給停止遅れを抑制できるため、安定した燃焼が可能となる。そしてどちらの場合にも、内燃機関１の運転状態に与える影響が小さい。さらに、蓄圧タンク６２へ連続して排気を流しつつ蓄圧を行なうため、ＣＯ２をより多く貯留することができる。これにより、効果の大きなＥＧＲガスを供給することができるので、ＥＧＲガスの必要量が少なくなるため、吸入空気量を多くすることができる。つまり、内燃機関１の出力をより大きくすることができる。また、多量のＥＧＲガスが必要となる場合であっても、容易に供給することができる。
【実施例３】
【００７１】
図５は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。主に前記実施例と異なる部分について説明する。
【００７２】
本実施例に係るＥＧＲ装置４０は、ＥＧＲ通路４１、ＥＧＲ弁４２、およびＥＧＲクーラ４３を備えて構成されている。なお、本実施例に係るＥＧＲ装置４０と、前記実施例に係るＥＧＲ装置３０と、を組み合わせて用いることもできる。
【００７３】
ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流の排気通路４と、第２吸気絞り弁６との間の吸気通路３と、を接続している。このＥＧＲ通路４１を通って、排気が再循環される。また、ＥＧＲ弁４２は、ＥＧＲ通路４１の通路断面積を変更することにより、該ＥＧＲ通路４１を流れるＥＧＲガスの量を変更する。さらに、ＥＧＲクーラ４３は、ＥＧＲ弁４２よりも排気通路４側に備えられ、該ＥＧＲクーラ４３を通過するＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該ＥＧＲガスの温度を低下させる。
【００７４】
本実施例に係るＥＧＲ装置４０では、ＥＧＲガスがコンプレッサハウジング５ａ及びインタークーラ８を通過しないため、これらにＰＭや水が付着して性能低下を招くことがな
い。
【００７５】
また本実施例では、ＥＧＲ装置４０に蓄圧装置６０が併設されている。蓄圧装置６０は、ＥＧＲクーラ４３より下流且つＥＧＲ弁４２より上流のＥＧＲ通路４１に、ＥＧＲガスを高圧で貯留可能な蓄圧タンク６２を備えている。蓄圧タンク６２内には、活性炭が格納されている。
【００７６】
また本実施例では、蓄圧タンク６２よりも下流（吸気通路側）のＥＧＲ通路４１から分岐して、タービンハウジング５ｂよりも下流で且つフィルタ１０よりも上流の排気通路４に接続するリターン通路６７を備えている。そして、ＥＧＲ通路４１からリターン通路６７が分岐する箇所には、ＥＧＲガスの流路を切り替える切替弁６８が設けられている。
【００７７】
なお、切替弁６８よりも排気通路４側のＥＧＲ通路を第１ＥＧＲ通路４１ａと称し、切替弁６８よりも吸気通路３側のＥＧＲ通路を第２ＥＧＲ通路４１ｂと称する。つまり、切替弁６８は、第２ＥＧＲ通路４１ｂと、第１ＥＧＲ通路４１ａまたはリターン通路６７の何れか一方と、を連通させる。また、第１ＥＧＲ通路４１ａと第２ＥＧＲ通路４１ｂとを区別しない場合や、全体を指す場合には、単にＥＧＲ通路４１と称する。
【００７８】
また、蓄圧タンク６２よりも上流で且つＥＧＲクーラ４３よりも下流のＥＧＲ通路４１には、該ＥＧＲ通路４１を開閉する遮断弁６９が設けられている。さらに、ＥＧＲ通路４１が接続されている箇所よりも下流で且つタービンハウジング５ｂよりも上流の排気通路に第２排気絞り弁１２を備えている。第２排気絞り弁１２、切替弁６８及び遮断弁６９は、ＥＣＵ２０により操作される。なお、遮断弁６９に代えて、排気通路４側から吸気通路３側へのみガスを通過させる逆止弁を備えていても良い。なお、本実施例においては第２排気絞り弁１２が、本発明における通路抵抗変更装置に相当する。
【００７９】
そして本実施例では、ドライバビリティに影響を与えない運転状態（例えば定常時）のときに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、第２排気絞り弁１２を閉じ側としつつ、切替弁６８を操作して第１ＥＧＲ通路４１ａとリターン通路６７とを連通させる。ここで、第２排気絞り弁１２を閉じ側とすることにより、該第２排気絞り弁１２の上流側の圧力が下流側よりも上昇するので、第１ＥＧＲ通路４１ａ及びリターン通路６７を排気が流れる。これにより、蓄圧タンク６２内の圧力を上昇させることができる。また、ＥＧＲクーラ４３を通過した後の温度の低い排気を蓄圧タンク６２に貯留することができる。
【００８０】
そして、蓄圧タンク６２内に十分な量のＥＧＲガスが溜まったとき（すなわち、蓄圧が完了したとき。例えば蓄圧タンク６２内が５気圧程度となったとき）に、切替弁６８を操作して第１ＥＧＲ通路４１ａと第２ＥＧＲ通路４１ｂとを連通すると共に遮断弁６９を全閉とする。このときには、ＥＧＲ弁４２を全閉としておく。このようにすることで、蓄圧タンク６２及びＥＧＲ通路４１内にＥＧＲガスを貯留することができる。また、蓄圧タンク６２に格納されている活性炭には、ＣＯ２等の燃焼に寄与しない成分が多く吸着する。つまり、蓄圧タンク６２に連続して排気を流すことで、吸着し易いＣＯ２を多量に吸着させることができる。この成分を吸気通路３へ供給すると、ＥＧＲガスの供給効果を高めることができる。つまり、１回蓄圧することにより、複数回のＥＧＲ供給遅れを抑制できる。さらに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留しているときに、リターン通路６７を介して排気通路４へ排気が戻されるため、内燃機関１の運転状態に与える影響が小さい。
【００８１】
そして、本実施例では、ＥＧＲ弁４２を開弁することにより、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。例えば前記実施例におけるＥＧＲ装置３０からＥＧＲガスを供給するときであって、ＥＧＲガスの供給遅れが生じる場合に、蓄圧タンク６２から
ＥＧＲガスを供給することもできる。
【００８２】
蓄圧タンク６２及びＥＧＲ通路４１内では高圧力が維持されているため、ＥＧＲ弁４２を開弁すると、ＥＧＲガスが吸気通路３内へ放出される。そして、蓄圧タンク６２から供給されるＥＧＲガスは速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、活性炭の働きによりＣＯ２を多く含んだＥＧＲガスを供給することができるため、少量のＥＧＲガスでもＥＧＲの効果を得ることができる。これにより、蓄圧タンク６２を小型化することもできる。
【００８３】
また、内燃機関１の燃料カット時のＥＧＲガスを蓄圧タンク６２へ貯留することもできる。そして、ＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときには、燃料カット時に蓄圧タンク６２に貯留しておいたＥＧＲガスを供給する。これにより、気筒２内の酸素濃度を高めることができるため、燃焼状態が悪化することを抑制できる。そして、気筒２内の空気量が増加したことにより、燃料をより多く供給することができるので、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【００８４】
さらに、切替弁６８を操作して第１ＥＧＲ通路４１ａと第２ＥＧＲ通路４１ｂとを連通すると共に、ＥＧＲ弁４２及び遮断弁６９を開弁することにより、ＥＧＲ装置４０から常時ＥＧＲガスを供給することもできる。
【００８５】
なお、本実施例では、図３に示したフローに基づいて蓄圧を行なうことができる。
【００８６】
以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制できるため、排気中の有害物質の量を低減できる。また、ＥＧＲガスの供給停止遅れを抑制できるため、安定した燃焼が可能となる。そしてどちらの場合にも、内燃機関１の運転状態に与える影響が小さい。さらに、蓄圧タンク６２へ連続して排気を流しつつ蓄圧を行なうため、ＣＯ２をより多く貯留することができる。これにより、効果の大きなＥＧＲガスを供給することができるので、ＥＧＲガスの必要量が少なくなるため、吸入空気量を多くすることができる。つまり、内燃機関１の出力をより大きくすることができる。また、多量のＥＧＲガスが必要となる場合であっても、容易に供給することができる。そして、ＥＧＲクーラ４３を通過して温度が十分に下降した後の排気を蓄圧タンク６２に貯留することができるため、ＥＧＲガス供給の効果を大きくすることができる。
【実施例４】
【００８７】
図６は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。主に前記実施例と異なる部分について説明する。
【００８８】
本実施例では、ＥＧＲ装置３０とは別に蓄圧装置６０を備えている。蓄圧装置６０は、第２排気絞り弁１２よりも上流の排気通路４と、第２吸気絞り弁６よりも下流の吸気通路３と、を接続する連通路７１を備えている。この連通路７１の途中に、ＥＧＲガスを高圧で貯留可能な蓄圧タンク６２を備えている。蓄圧タンク６２内には、活性炭が格納されている。
【００８９】
また、連通路７１が吸気通路３に接続される箇所の付近の連通路７１には、該連通路７１を開閉する遮断弁６４が設けられている。さらに、蓄圧タンク６２よりも排気通路４側の連通路７１には、ガスを排気通路４側から吸気通路３側へのみ通過させる逆止弁７２が設けられている。
【００９０】
そして本実施例では、内燃機関１の燃料カット時に、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、第２排気絞り弁１２を閉じ側としつつ、遮断弁６４を全閉と
する。これにより、蓄圧タンク６２内の圧力を上昇させることができる。このときに、蓄圧タンク６２に貯留されるのは、略空気と等しい排気である。蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留するときに内燃機関１では燃料カットがなされているため、該内燃機関１の運転状態に与える影響は小さい。
【００９１】
そして、蓄圧タンク６２内に十分なＥＧＲガスが溜まったときに、遮断弁６４を全閉とする。排気通路４側への排気の流れは逆止弁７２で止められるため、蓄圧タンク６２に高圧のＥＧＲガスを貯留することができる。また、蓄圧タンク６２に格納されている活性炭には、空気が吸着するため、より多くの空気を貯留しておくことができる。
【００９２】
その後、ＥＧＲ装置３０からのＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときに、蓄圧タンク６２から吸気通路３へ空気を供給する。つまり、遮断弁６４を開弁して空気を流す。連通路７１はＥＧＲ通路３１よりも気筒２に近い所に接続されているため、蓄圧タンク６２から供給される空気は速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給停止遅れによる影響を小さくすることができる。また、活性炭の働きにより、少量の空気を供給しても効果を得ることができる。そして、気筒２内の空気量が増加したことにより、燃料をより多く供給することができるので、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【００９３】
なお、本実施例では、図３に示したフローのステップＳ１０４は必要ない。また、ステップＳ１０２では、燃料カット中であるか否か判定される。
【００９４】
以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガスの供給停止遅れを抑制できるため、安定した燃焼が可能となる。また、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【実施例５】
【００９５】
図７は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。主に図４と異なる部分について説明する。
【００９６】
本実施例に係る蓄圧装置６０は、蓄圧タンク６２の他に、第２蓄圧タンク７４を備えている。蓄圧タンク６２よりも下流の連通路６１には、該連通路６１と第２蓄圧タンク７４とを連通する第３連通路７３が接続されている。第２蓄圧タンク７４は、第３連通路７３が接続される１つの出入口を備えている。また、第３連通路７３が接続される箇所の連通路６１には、切替弁６６が設けられている。
【００９７】
この切替弁６６は、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４にＥＧＲガスを貯留するときには、第１連通路６１ａと第３連通路７３とを連通する。一方、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給するときには、第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通させる。また、第２蓄圧タンク７４から吸気通路３へＥＧＲガスを供給するときには、第３連通路７３と第２連通路６１ｂとを連通させる。つまり、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４に蓄圧するときには、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４が直列に接続される。また、蓄圧タンク６２または第２蓄圧タンク７４からＥＧＲガスを供給するときには、並列に接続される。そして、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４内には、活性炭が格納されている。
【００９８】
なお、本実施例においては第１ＥＧＲ通路３１ａ、第１連通路６１ａ、第３連通路７３が、本発明における直列通路に相当する。また、本実施例においては第１連通路６１ａ及び第２連通路６１ｂ、並びに第３連通路７３及び第２連通路６１ｂが、本発明における並列通路に相当する。さらに、本実施例では遮断弁６４及び切替弁６６が、本発明における
遮断弁に相当する。また、本実施例では蓄圧タンク６２が、本発明における「直列通路における排気通路に近い側の蓄圧タンク」に相当する。そして、本実施例では第２蓄圧タンク７４が、本発明における「直列通路における排気通路から遠い側の蓄圧タンク」に相当する。
【００９９】
本実施例では、ドライバビリティに影響を与えない運転状態（例えば定常時）のときに、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、排気絞り弁１１を閉じ側としつつ、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第１連通路６１ａとを連通させ、さらに切替弁６６を操作して第１連通路６１ａと第３連通路７３とを連通させる。ここで、排気絞り弁１１を閉じ側とすることにより、ＥＧＲ通路３１ａ、第１連通路６１ａ、及び第３連通路７３内へ排気が流入する。
【０１００】
このようにすることで、ＥＧＲガスが蓄圧タンク６２を通過した後に第２蓄圧タンク７４に流入する。まず、ＥＧＲガスが蓄圧タンク６２を通過するときに、活性炭の働きによりＣＯ２やＨＣといった成分が多く吸着される。そのため、蓄圧タンク６２から流出するＥＧＲガスには、これらの成分があまり含まれていない。そして、残りの成分が第２蓄圧タンク７４へ流入する。これにより、第２蓄圧タンク７４には、Ｏ２やＮ２といった成分が多く吸着される。
【０１０１】
そして、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４内に十分な量のＥＧＲガスが溜まったとき（すなわち、蓄圧が完了したとき）に、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを連通する。このときには、遮断弁６４を全閉としておく。このようにすることで、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４には、夫々異なる成分を高圧で貯留することができる。
【０１０２】
そして、本実施例では、ＥＧＲガスの供給遅れが生じるときに、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。つまり、切替弁６６を操作することにより第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通させ、且つ遮断弁６４を開弁する。
【０１０３】
蓄圧タンク６２及び連通路６１内では高圧力が維持されているため、遮断弁６４を開弁すると、ＥＧＲガスが吸気通路３内へ放出される。このときには、蓄圧タンク６２から主にＣＯ２やＨＣといった成分が吸気通路３へ供給される。つまり、ＥＧＲガスの供給効果を高くすることができる。そのため、少量のＥＧＲガスでもＥＧＲの効果を得ることができる。
【０１０４】
一方、ＥＧＲガスの供給停止遅れが生じるときに、第２蓄圧タンク７４から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。つまり、切替弁６６を操作することにより第３連通路７３と第２連通路６１ｂとを連通させ、且つ遮断弁６４を開弁する。このときには、第２蓄圧タンク７４から主にＯ２やＮ２といった成分が吸気通路３へ供給されるため、燃焼の安定化を図ることができる。そして、気筒２内の酸素量が増加したことにより、燃料をより多く供給することができるので、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【０１０５】
このように、ＥＧＲガスを貯留するときには蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４が直列に配置されるようにしつつＥＧＲガスを流している。また、ＥＧＲガスを供給するときには、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７４が並列に配置されるようにしつつ何れか一方からＥＧＲガスを流している。
【０１０６】
なお、本実施例では、図３に示したフローに基づいて蓄圧を行なうことができる。
【０１０７】
以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制できる。またＥＧ
Ｒガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができる。
【実施例６】
【０１０８】
図８は、本実施例に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。主に図１と異なる部分について説明する。
【０１０９】
本実施例に係る蓄圧装置６０は、蓄圧タンク６２の他に第４連通路７５及び第２蓄圧タンク７６を備えている。蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７６内には、活性炭が格納されている。また、タービンハウジング５ｂよりも上流の排気通路４には、第２排気絞り弁１２が設けられている。
【０１１０】
第４連通路７５は、第２排気絞り弁１２よりも上流の排気通路４と、蓄圧タンク６２よりも吸気通路３側の連通路６１とを接続している。なお、第４連通路７５は、第２吸気絞り弁よりも下流の吸気通路３に直接接続されていても良い。連通路６１と第４連通路７５との接続箇所には、切替弁６６が備えられている。切替弁６６は、第２連通路６１ｂと、第１連通路６１ａまたは第４連通路７５の何れか一方と、を連通させる。また、第２蓄圧タンク７６よりも下流側の第４連通路７５には、ＥＧＲガスの温度を低下させる第２ＥＧＲクーラ４３が備えられている。また、第２蓄圧タンク７６よりも上流で且つＥＧＲクーラ４３よりも下流のＥＧＲ通路４１には、該ＥＧＲ通路４１を開閉する遮断弁６９が設けられている。第２排気絞り弁１２、切替弁６６及び遮断弁６９は、ＥＣＵ２０により操作される。なお、遮断弁６９に代えて、排気通路４側から吸気通路３側へのみガスを通過させる逆止弁を備えていても良い。
【０１１１】
ここで本実施例では、蓄圧タンク６２に燃焼後のＥＧＲガスを貯留し、第２蓄圧タンク７６に燃料カット時のＥＧＲガスを貯留する。つまり、第２蓄圧タンク７６には空気が貯留される。第４連通路７５は、気筒２から近い位置に接続されているため、通常は高温の排気が第４連通路７５に流れ得る。しかし、燃料カット時では、温度の低い空気が流れるため、第２蓄圧タンク７６には低温の空気を貯留することができる。また、ＥＧＲ通路３１は、気筒２から離れた位置に接続されているため、温度の低下した排気が流れる。そのため、蓄圧タンク６２にも比較的温度の低い排気を貯留することができる。なお、本実施例では蓄圧タンク６２が、本発明における一方の蓄圧タンクに相当する。また、本実施例では第２蓄圧タンク７６が、本発明における他方の蓄圧タンクに相当する。さらに、本実施例では遮断弁６４及び切替弁６６が、本発明における遮断弁に相当する。
【０１１２】
そして本実施例では、ドライバビリティに影響を与えない運転状態（例えば定常時）のときに、蓄圧タンク６２にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、排気絞り弁１１を閉じ側としつつ、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第１連通路６１ａとを連通させ、さらに切替弁６６を操作して第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通させる。このときに、遮断弁６４は全閉とする。ここで、排気絞り弁１１を閉じ側とすることにより、該排気絞り弁１１よりも上流側の圧力が上昇するので、第１ＥＧＲ通路３１ａ及び連通路６１を排気が流れる。これにより、蓄圧タンク６２内の圧力を上昇させることができる。
【０１１３】
そして、蓄圧タンク６２内に十分な量のＥＧＲガスが溜まったとき（すなわち、蓄圧が完了したとき）に、切替弁６３を操作して第１ＥＧＲ通路３１ａと第２ＥＧＲ通路３１ｂとを連通すると共に、切替弁６６を操作して第１連通路６１ａと第４連通路７５とを連通する。このときには、遮断弁６４を全閉としておく。このようにすることで、蓄圧タンク６２及び第１連通路６１ａ内にＥＧＲガスを貯留することができる。また、蓄圧タンク６２に格納されている活性炭には、ＣＯ２等の燃焼に寄与しない成分が多く吸着する。
【０１１４】
そして、本実施例では、ＥＧＲガスの供給遅れが生じるときに、蓄圧タンク６２から吸気通路３へＥＧＲガスを供給する。つまり、切替弁６６を操作して第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通すると共に、遮断弁６４を開弁する。蓄圧タンク６２及び第１連通路６１ａ内では高圧力が維持されているため、遮断弁６４を開弁すると、ＥＧＲガスが吸気通路３内へ放出される。連通路６１は、ＥＧＲ通路３１よりも気筒２に近い所から吸気通路３内へＥＧＲガスを供給するため、蓄圧タンク６２から供給されるＥＧＲガスは速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制することができる。また、活性炭の働きによりＣＯ２を多く含んだＥＧＲガスを供給することができるため、少量のＥＧＲガスでもＥＧＲの効果を得ることができる。これにより、蓄圧タンク６２を小型化することもできる。
【０１１５】
一方、本実施例では、内燃機関１の燃料カット時に、第２蓄圧タンク７６にＥＧＲガスを貯留させておく。このときに、第２排気絞り弁１２を閉じ側としつつ、遮断弁６９を全開とする。また、切替弁６６を操作することにより第２連通路６１ｂと第４連通路７５とを連通させ、且つ遮断弁６４を全閉とする。なお、切替弁６６を操作することにより第１連通路６１ａと第２連通路６１ｂとを連通させても良い。
【０１１６】
これにより、第２蓄圧タンク７６内の圧力を上昇させることができる。このときに、第２蓄圧タンク７６に貯留されるのは、略空気と等しい排気である。また、第２蓄圧タンク７６にＥＧＲガスを貯留するときに内燃機関１では燃料カットがなされているため、該内燃機関１の運転状態に与える影響は小さい。
【０１１７】
そして、第２蓄圧タンク７６内に十分なＥＧＲガスが溜まったときに、遮断弁６９を全閉とする。第２蓄圧タンク７６に格納されている活性炭には、空気が吸着するため、より多くの空気を貯留しておくことができる。
【０１１８】
その後、ＥＧＲ装置３０からのＥＧＲガスの停止遅れが生じるときに、第２蓄圧タンク７６から吸気通路３へ空気を供給する。つまり、切替弁６６を操作して第２連通路６１ｂと第４連通路７５とを連通させると共に、遮断弁６４を開弁する。連通路６１はＥＧＲ通路３１よりも気筒２に近い所に接続されているため、第２蓄圧タンク７６から供給される空気は速やかに気筒２内へ流れ込む。そのため、ＥＧＲガスの供給停止遅れによる影響を小さくすることができる。また、活性炭の働きにより、少量の空気を供給しても効果を得ることができる。そして、気筒２内の空気量が増加したことにより、燃料をより多く供給することができるので、内燃機関１の出力を速やかに上昇させることができる。
【０１１９】
このようにすることで、蓄圧タンク６２及び第２蓄圧タンク７６には、夫々異なる成分を高圧で貯留することができる。
【０１２０】
なお、本実施例では、図３に示したフローに基づいて夫々の蓄圧タンク毎に蓄圧を行なうことができる。また、第２蓄圧タンク７６へＥＧＲガスを貯留するときには、ステップＳ１０２において、燃料カット中であるか否か判定される。
【０１２１】
以上説明したように本実施例によれば、ＥＧＲガスの供給遅れを抑制できる。またＥＧＲガスの供給停止遅れの影響を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施例１に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図２】蓄圧タンク内の圧力と、排気中の成分の吸着量との関係を表した図である。
【図３】実施例に係る蓄圧タンクへＥＧＲガスを貯留するときのフローを示したフローチャートである。
【図４】実施例２に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図５】実施例３に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図６】実施例４に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図７】実施例５に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【図８】実施例６に係る内燃機関の排気再循環装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
５     ターボチャージャ
６     第２吸気絞り弁
７     エアフローメータ
８     インタークーラ
９     吸気絞り弁
１０   パティキュレートフィルタ
１１   排気絞り弁
１２   第２排気絞り弁
１４   アクセルペダル
１５   アクセル開度センサ
２０   ＥＣＵ
３０   ＥＧＲ装置
３１   ＥＧＲ通路
３２   ＥＧＲ弁
３３   ＥＧＲクーラ
４０   ＥＧＲ装置
４１   ＥＧＲ通路
４２   ＥＧＲ弁
４３   ＥＧＲクーラ
６０   蓄圧装置
６１   連通路
６２   蓄圧タンク
６３   切替弁
６４   遮断弁
６５   リターン通路
６６   切替弁
６７   リターン通路
６８   切替弁
６９   遮断弁
７１   連通路
７２   逆止弁
７３   第３連通路
７４   第２蓄圧タンク
７５   第４連通路
７６   第３蓄圧タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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