JPH1077912A - 排気ガス還流装置 - Google Patents

排気ガス還流装置

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JPH1077912A
JPH1077912A JP8230964A JP23096496A JPH1077912A JP H1077912 A JPH1077912 A JP H1077912A JP 8230964 A JP8230964 A JP 8230964A JP 23096496 A JP23096496 A JP 23096496A JP H1077912 A JPH1077912 A JP H1077912A
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exhaust gas
intake
passage
bypass passage
engine
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Ryuzo Hakozaki
隆三 箱崎
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Mitsubishi Motors Corp
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    • F02D9/12Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits having slidably-mounted valve members; having valve members movable longitudinally of conduit
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターボチャージャ付エンジンに用いて好適の
排気ガス還流装置に関し、吸気側の圧力が排気側の圧力
よりも高まった場合であってもEGR率を積極的に、且
つ、細かく調整することができるようにし、適正なEG
R率を確保できるようにする。 【解決手段】 ターボチャージャ6のコンプレッサ6b
下流側の吸気通路2に吸気をバイパスさせるバイパス通
路20が接続され、バイパス通路20に狭隘部21が形
成されるとともに、狭隘部21に排気ガスを還流させる
排気ガス還流通路10bが接続された排気ガス還流装置
10において、機関の運転状態を検出する運転状態検出
手段と、狭隘部21の吸気流通断面積を変更しうる可変
手段22と、運転状態検出手段からの検出情報に基づい
て可変手段22の作動を制御する制御手段40とをそな
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボチャージャ
付きエンジン、特にターボチャージャ付きディーゼルエ
ンジンに用いて好適の、排気ガス還流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃機関(エンジン)の排気
ガス中に含まれるNOX (窒素酸化物)を低減すべく、
エンジンの排気ガスの一部をエンジンの運転状態に応じ
て吸気系に再循環させる排気ガス還流装置(以下、これ
をEGR装置という)が開発,実用化されている。
【0003】図7は、従来のEGR装置を取り付けたタ
ーボチャージャ付きエンジンを模式的に示す図である。
なお、図7中、矢印は吸入空気(以下、吸気ともいう)
や排気ガスの流れを示している。1は燃焼室であり、こ
の燃焼室1には、吸気通路2及び排気通路3とが連通し
うるように接続されており、吸気通路2と燃焼室1とは
吸気弁4によって連通制御されるとともに、排気通路3
と燃焼室1とは排気弁5によって連通制御されるように
なっている。
【0004】また、排気通路3にはターボチャージャ6
を構成するタービン6aが介装されるとともに、吸気通
路2にはターボチャージャ6を構成するコンプレッサ6
bが介装されており、このタービン6aとコンプレッサ
6bとはタービンシャフト6cを介して接続されてい
る。そして、排気通路3内の排気ガスによってタービン
6aを回動させ、タービン6aの回転力をコンプレッサ
6bに伝達し、コンプレッサ6bを回動させることで吸
気通路2内の吸気を加圧するようになっている。
【0005】さらに、コンプレッサ6bの下流側の吸気
通路2には、コンプレッサ6bにより加圧されて高温に
なった吸気を冷却するインタクーラ(I/C)7が配設
されている。次に、EGR装置10について説明する
と、EGR装置10は、エンジンの排気通路3と吸気通
路2とを接続する排気還流通路(EGR通路)10b
と、EGR通路10bに配設され、排気ガスの還流割合
をコントロールするEGRバルブ10aとから構成され
る。
【0006】EGRバルブ10aは、弁体10cとこの
弁体10cに取り付けられたダイヤフラム10dとから
なり、圧力源11から供給される圧力によってダイヤフ
ラム10dの位置を移動させることにより、弁体10c
の開度量を制御できるようになっている。なお、ダイヤ
フラム10dに取り付けられた弁体10cは、バネ10
eによってEGR通路10bを閉鎖する方向(図7中、
上方向)に付勢されている。
【0007】ここで、弁体10cの開度量の制御、即
ち、圧力源11から供給される圧力の調整は、コントロ
ールユニット(C/U)12からの出力信号に基づい
て、2つの電磁弁13,14をオン・オフ制御(デュー
ティ制御)することによって行なわれる。なお、コント
ロールユニット(C/U)12は、エンジン回転数N
e,エンジン負荷(アクセル開度量)Rw,冷却水温T
w等の検出情報に基づいて信号を出力するようになって
いる。
【0008】そして、このようなEGR装置10を用い
て、排気通路3内から取り込んだ排気ガス(EGRガ
ス)を吸気に混入させることで、燃焼室1内での燃焼を
緩慢なものとして燃焼温度を下げ、NOX の生成を抑制
するようにしているのである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のEGR装置では、ターボチャージャ付きのエ
ンジンにおいては、高負荷時に排気ガスを還流すること
ができなくなる場合がある。すなわち、図8はタービン
6a入口での排気圧(以下、タービン入口圧という)P
tiとコンプレッサ6bにより過給された吸気圧力(以
下、ブースト圧という)Pbとの関係を示す図であり、
縦軸は圧力、横軸はエンジンの負荷に対応するエンジン
出力トルクTrqをそれぞれ示しており、図8中、曲線
aはブースト圧Pb、曲線bはタービン入口圧Ptiを
それぞれ示している。
【0010】これによると、曲線a,bに示すように、
低負荷時(即ち、トルクTrqが小さい時)にはブース
ト圧Pbはタービン入口圧Ptiよりも低いが、ブース
ト圧Ptiの方が上昇する割合が大きく、高負荷時(即
ち、トルクTrqが大きい時)にはブースト圧Pbがタ
ービン入口圧Ptiよりも高くなることがわかる。この
ように高負荷時にブースト圧Pbがタービン入口圧Pt
iよりも高くなると、気体は圧力が低い方から高い方へ
は流れないため、排気ガスを還流することができなくな
るのである。
【0011】つまり、ブースト圧Pbがタービン入口圧
Ptiよりも低い領域(図8の点線Yよりも負荷が少な
い低負荷領域)では適正なEGR率を確保することがで
きるが、ブースト圧Pbがタービン入口圧Ptiよりも
高い領域(点線Yよりも負荷が大きい高負荷領域)では
EGR率が不足したり、排気ガスを還流することができ
なくなる場合があり、適正なEGR率を確保することが
できないという課題がある。
【0012】このような課題を解決するものとして、例
えば特開平4−47157号公報に開示された技術があ
る。この技術では、図9に示すように、吸気管122に
バイパス管路124を設けるとともに、このバイパス管
路124の中間部に断面積が小さな縮流部125を設
け、この縮流部125と排気管115とを連通させるよ
うにEGRパイプ126を接続し、吸気管122とバイ
パス管路124との分岐部分に切換え弁127を取り付
けるようにしている。
【0013】このようにして、コンプレッサ119から
供給される吸気をバイパス管路124を通過させたと
き、縮流部125の圧力を低くすることにより、EGR
パイプ126を通して排気管115から排気ガスを吸引
可能にして、高過給(高負荷)の場合であっても排気ガ
スを還流させることができるようにしている。しかし、
このような技術では、縮流部125は一定の形状に形成
されており、縮流部125の圧力を調整することができ
ないため、機関の負荷状態に応じてEGR率を積極的、
且つ、細かく調整することができないという課題があ
る。
【0014】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、吸気側の圧力が排気側の圧力よりも高まった
場合であっても、EGR率を積極的に且つ細かく調整す
ることができるようにし、適正なEGR率を確保できる
ようにした、排気ガス還流装置を提供することを目的と
する。
【0015】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の排気ガス還流装置は、ターボチャージャのコ
ンプレッサ下流側の吸気通路に吸気をバイパスさせるバ
イパス通路が接続され、該バイパス通路に狭隘部が形成
されるとともに、該狭隘部に排気ガスを還流させる排気
ガス還流通路が接続された排気ガス還流装置において、
機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、該狭隘
部の吸気流通断面積を変更しうる可変手段と、該運転状
態検出手段からの検出情報に基づいて可変手段の作動を
制御する制御手段とをそなえたことを特徴としている。
【0016】請求項2記載の本発明の排気ガス還流装置
は、請求項1記載の装置において、該制御手段が、該運
転状態検出手段からの検出情報に基づいて、該機関の高
負荷運転時には該狭隘部の吸気流通断面積が減少するよ
うに該可変手段の作動を制御するとともに、該機関の低
負荷運転時には該狭隘部の吸気流通断面積が増加するよ
うに該可変手段の作動を制御することを特徴としてい
る。
【0017】請求項3記載の本発明の排気ガス還流装置
は、請求項1記載の装置において、該吸気通路のバイパ
ス通路分岐部よりも下流側に、該吸気通路内を流通する
吸気の流量を制御する開閉弁が設けられ、該制御手段
が、該運転状態検出手段からの検出情報に応じて該可変
手段とともに該開閉弁の作動を制御するように構成され
ていることを特徴としている。
【0018】請求項4記載の本発明の排気ガス還流装置
は、請求項3記載の装置において、該制御手段が、該運
転状態検出手段からの検出情報に基づいて、該機関の高
負荷運転時には該狭隘部の吸気流通断面積が減少するよ
うに該可変手段の作動を制御するとともに、該開閉弁の
開度が減少するように該開閉弁の作動を制御し、該機関
の低負荷運転時には該狭隘部の吸気流通断面積が増加す
るように該可変手段の作動を制御するとともに、該開閉
弁の開度が増加するように該開閉弁の作動を制御するこ
とを特徴としている。
【0019】請求項5記載の本発明の排気ガス還流装置
は、請求項1〜4記載のいずれかに記載の装置におい
て、該狭隘部が、該バイパス通路の断面積を徐々に減少
させるようなベンチュリとして形成され、該可変手段
が、該ベンチュリの軸方向に移動可能なコアを有し、該
コアをアクチュエータにより軸方向に対して進退させる
ことで、該バイパス路における吸気流通断面積を変更す
るように構成されていることを特徴としている。
【0020】
【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の一実施
形態について説明すると、図1〜図6は本実施形態にか
かる排気ガス還流装置を示す図である。本排気ガス還流
装置(以下、これをEGR装置という)は、図1に示す
ように、ターボチャージャ付きエンジン50に取付けら
れている。なお、図1中、矢印は吸入空気(以下、吸気
ともいう)や排気ガスの流れを示している。
【0021】1は燃焼室であり、この燃焼室1には、吸
気通路2及び排気通路3とが連通しうるように接続され
ており、吸気通路2と燃焼室1とは吸気弁4によって連
通制御されるとともに、排気通路3と燃焼室1とは排気
弁5によって連通制御されるようになっている。また、
排気通路3にはターボチャージャ6を構成するタービン
6aが介装されるとともに、吸気通路2にはターボチャ
ージャ6を構成するコンプレッサ6bが介装されてお
り、このタービン6aとコンプレッサ6bとはタービン
シャフト6cを介して接続されている。そして、排気通
路3内の排気ガスによってタービン6aを回動させ、タ
ービン6aの回転力をコンプレッサ6bに伝達し、コン
プレッサ6bを回動させることで吸気通路2内の吸気を
加圧するようになっている。
【0022】さらに、コンプレッサ6bの下流側の吸気
通路2には、コンプレッサ6bにより加圧されて高温に
なった吸気を冷却するインタクーラ(I/C)7が配設
されている。また、インタクーラ7の下流側の吸気通路
2aには、吸気をバイパスさせるバイパス通路20が接
続されている。このバイパス通路20には、エンジン5
0から排出された排気ガスを吸気側に再循環させるため
の排気ガス還流通路(EGR通路)10bが接続されて
いる。そして、このEGR通路10bを介して、バイパ
ス通路20内に還流される排気ガスの流量は、後述する
EGRバルブ10aの開度を調整することにより制御さ
れるようになっている。
【0023】また、このバイパス通路20には、ベンチ
ュリ(狭隘部)21が設けられている。このベンチュリ
21は、図1,図2に示すように、バイパス通路20の
断面積を徐々に減少させるように形成される。つまり、
ベンチュリ21は、その上流側部分21aがバイパス通
路20の下流側に向かって次第に縮小する断面として形
成されるとともに、下流側部分21bがバイパス通路2
0の下流側に向かって次第に拡大する断面として形成さ
れる。なお、図2中、矢印は吸気の流れを示している。
【0024】このようにバイパス通路20にベンチュリ
21を設けているのは、バイパス通路20の断面積を減
少させて、吸気の流速を高め、バイパス通路20内のベ
ンチュリ21の設けられている部分の圧力を低下させる
ことで、機関の高負荷運転時でも排気ガスを還流するこ
とができるようにして、EGR率が低下するのを防ぎ、
機関の高負荷運転時にも適正なEGR率を確保できるよ
うにするためである。また、バイパス通路20の断面積
を元に戻すのは、吸気の圧力を高圧の状態に回復させる
ためである。
【0025】図2に示すように、このベンチュリ21の
断面積の最も小さい部分には、環状溝21cが形成され
ており、この環状溝21cには連通路21dを介してE
GR通路10bが接続されている。ここで、図3はベン
チュリ21の断面積の最も小さい部分の模式的な断面図
であり、図2のB−B矢視断面図である。なお、図3
中、中央に図示したものは、後述する可変手段22を構
成するコア(可動コア)23である。
【0026】また、バイパス通路20のベンチュリ21
よりも上流側には、図1,図2に示すように、バイパス
通路20の開度(ベンチュリ21の吸気流通断面積)を
変更しうる可変手段22が取り付けられている。この可
変手段22は、ベンチュリ21の軸方向に移動可能なコ
ア23を有し、コア23をアクチュエータ30により軸
方向に対して進退させることで、バイパス通路20の開
度を変更することができるように構成されている。
【0027】これについて詳述すると、可変手段22が
有するコア23は、図2に示すように、例えば、細い円
筒状のコア支持部24、薄い平らな部材により形成され
るコア取付部25,26を介して、アクチュエータ30
に取り付けられる。つまり、コア支持部24の一端部に
はコア23がネジ止めされるとともに、他端部にはコア
取付部25,26がネジ止めされ、これにより、コア2
3がコア取付部25,26に取り付けられている。
【0028】そして、コア23を取り付けたコア取付部
25,26を、アクチュエータ30により、バイパス通
路20の内周面に摺接させながらバイパス通路20の軸
方向に移動させることで、ベンチュリ21とコア23と
の間の隙間、即ちバイパス通路20の開度を調整できる
ようになっている。ここで、図4は図2のA矢視図であ
り、コア23の取付状態を説明するための模式図であ
る。図4に示すように、コア取付部25,26はバイパ
ス通路20内に互いに直交するように取り付けられ、こ
れらのコア取付部25,26の交わる部分にコア支持部
24がネジ止めされている。なお、コア取付部25,2
6の端部はバイパス通路20の内周面に摺接できるよう
になっている。
【0029】また、コア23を進退させるアクチュエー
タ30は、図2に示すように、ステッピングモータ31
を有し、このステッピングモータ31がケース37に取
り付けられ、その回転軸31aがケース37内で軸の長
いボルト32と連結されている。また、ボルト32には
コの字状に形成された移動部(ボールねじ式LMガイ
ド)34が螺合されている。このため、移動部34の側
面には、ボルト32に対応するように雌ねじが形成され
ている。なお、ボルト32は固定部33a,33bによ
り軸支されている。
【0030】そして、コの字状の移動部34の両端部3
4a,34bには、コア取付部25の端部25aが取り
付けられている。このため、バイパス通路20には移動
部34とコア取付部25との連結部が移動できるよう
に、図示しない穴部が形成されている。また、図2中、
35,36はガイド部であり、移動部34の回転を規制
するとともに、移動部34を回転軸31aの軸方向に案
内するものである。
【0031】さらに、ステッピングモータ31は、後述
するECU(制御手段)40からの出力信号に基づいて
駆動されるようになっており、ECU40は、運転状態
検出手段42を構成するエンジン回転数センサ42a,
アクセル開度センサ42b,冷却水温センサ42cから
の検出情報に基づいて、ステッピングモータ31を制御
するための信号を出力するようになっている。
【0032】一方、上述したように、このEGR通路1
0bには排気ガスの還流割合をコントロールするEGR
バルブ10aが取り付けられている。そして、このEG
Rバルブ10aによって、排気通路3から吸気通路2へ
の排気ガスの流量を制御できるようになっている。ま
た、EGRバルブ10aは、ECU40によりその作動
が制御されるようになっており、ECU40では、上述
の各センサ42a〜42cにより検出されたエンジンの
運転状態に応じてEGRバルブ10aの作動を制御する
制御信号を設定するようになっている。
【0033】一方、バイパス通路20との分岐部よりも
下流側の吸気通路2a内には、バタフライ弁(開閉弁)
41が取り付けられており、このバタフライ弁41もE
CU40から出力された制御信号に基づいて、その開閉
動作が制御されるようになっている。そして、これによ
り、吸気通路2a内を流通する吸気の流量を制御できる
ようになっている。
【0034】ところで、ECU40は、具体的には、エ
ンジン回転数センサ42a,アクセル開度センサ42
b,冷却水温センサ42cからの検出情報に基づいて、
機関の高負荷運転時にはバイパス通路20の開度が減少
するように可変手段22の作動を制御するとともに、バ
タフライ弁41の開度が減少するようにバタフライ弁4
1の作動を制御し、機関の低負荷運転時にはバイパス通
路20の開度が増加するように可変手段22の作動を制
御するとともに、バタフライ弁41の開度が増加するよ
うにバタフライ弁41の作動を制御する機能を有してい
る。
【0035】本排気ガス還流装置は上述のように構成さ
れるため、ベンチュリ21の取り付けられたバイパス通
路20内の圧力は、図5に示すように変化する。図5
中、縦軸は圧力、横軸はバイパス通路20内の位置を示
している。また、図5中、曲線aはバイパス通路20に
おける吸気圧、直線bはEGRガス圧(タービン入口
圧)Ptiをそれぞれ示している。なお、図5の横軸の
C,B,Dは、図2中の位置C,B,Dにそれぞれ対応
している。また、図5のバイパス通路20における吸気
圧は、図2に示すように、コア23を最も右側に移動さ
せた場合の吸気圧を示している。
【0036】図5に示すように、位置Cでは吸気圧はE
GRガス圧Ptiよりも高い場合であっても、位置B、
即ち、ベンチュリ21付近では、吸気圧をEGRガス圧
Ptiよりもかなり低くすることができ、さらに、ベン
チュリ21の下流側部分では再びブースト圧Pbを上昇
させることができるのである。本実施形態の排気ガス還
流装置におけるコア23,バタフライ弁41,EGRバ
ルブ10aの動作について説明すると、以下のようにな
る。
【0037】つまり、排気ガスを還流させない場合は、
EGRバルブ10aを閉じ、排気ガスが還流しないよう
にするが、この際、バイパス通路20の開度はコア23
を引き出す(図2中、最も左へ移動させる)ことにより
全開にするとともに、バタフライ弁41は開くようにし
て、吸気が吸気通路2a側に流入するように制御する。
これにより、圧力損失を防ぐことができることになる。
【0038】なお、コア23の位置は任意でもよいが、
ここでは高圧の排気ガスが還流されるバイパス通路20
内の冷却を考慮して、最も左側に位置するように制御し
ている。また、排気ガスを還流させない場合とは、例え
ば、アイドリング時,高負荷時(低速側),暖機時(低
水温時),加速時である。一方、排気ガスを還流させる
場合は、EGRバルブ10aを開き、排気ガスを還流さ
せるが、この際、バタフライ弁41は閉じて吸気がバイ
パス通路20側のみに流入するように制御するととも
に、コア23を目標のEGR率になるような位置に移動
させることによってバイパス通路20が適当な開度にな
るように制御する。
【0039】つまり、コア23がバイパス通路20を閉
じる程、図2,図5に示すバイパス通路20のB位置に
おける圧力を低下させることができるので、EGR通路
10bから取り込めるEGRガス流量を増大させ、EG
R率を大きくすることができる。したがって、目標とす
るEGR率が大きい場合は、コア23をバイパス通路2
0を閉じる方向(図2中、右方向)へ移動させてバイパ
ス通路20の開度を減少するように制御し、逆に、目標
とするEGR率が小さい場合は、コア23をバイパス通
路20を開ける方向(図2中、左方向)へ移動させてバ
イパス通路20の開度を増加するように制御する。
【0040】これにより、特に高負荷時に、コア23の
位置を移動させてバイパス通路20の開度を減少させる
ことにより、吸気の流速を高めて吸気圧を低下させるこ
とができ、ブースト圧Pbの方がタービン入口圧Pti
よりも高い場合でも、十分なEGR率を確保することが
できることになる。なお、コア23の移動量は、エンジ
ン回転数,負荷,冷却水温に基づいて、予め用意された
マップにより設定する。なお、排気ガスを還流させる場
合は、例えば上述のアイドリング時,高負荷時(低速
側),暖機時(低水温時),加速時以外の場合である。
【0041】ここで、バイパス通路20の開度,EGR
率,ブースト圧Pb及びタービン入口圧Ptiと負荷と
の関係について、図6を参照しながら説明する。まず、
ブースト圧Pb及びタービン入口圧Ptiと負荷との関
係は、図6(c)に示すようになっている。図6(c)
中、曲線dはブースト圧Pb、曲線eはタービン入口圧
Ptiを示している。これによると、低負荷時にはブー
スト圧Pbはタービン入口圧Ptiよりも低いが、負荷
が大きくなるにつれてブースト圧Pbの方が高くなるこ
とがわかる。つまり、直線Xよりも負荷が小さい場合は
ブースト圧Pbはタービン入口圧Ptiよりも低く、直
線Xよりも負荷が大きい場合はブースト圧Pbはタービ
ン入口圧Ptiよりも高くなる。
【0042】したがって、バイパス通路20の開度は、
上述のようなブースト圧Pbとタービン入口圧Ptiと
の関係を考慮して、図6(a)の線aに示すような特性
に制御する。つまり、低負荷時にはブースト圧Pbの方
がタービン入口圧Ptiよりも低いため、EGR率が減
少することがないため、バイパス通路20の開度が大に
なるようにコア23の位置を制御する。
【0043】そして、負荷が大きくなるにしたがってブ
ースト圧Pbの方がタービン入口圧Ptiよりも高くな
り、EGR率が減少するため、徐々にバイパス通路20
の開度が減少するようにコア23の位置を制御する。な
お、図6(a)では、ブースト圧Pbがタービン入口圧
Ptiよりも大きくなるようなエンジン負荷(図中、X
で示す)となる以前に、バイパス通路20の開度が減少
するようにコア23の制御を開始するようにしている
が、これはEGR率が低下し、排気ガスの還流が不可能
になるのを防止するためである。
【0044】このようにして、バイパス通路20の開度
を制御すると、EGR率を、図6(b)に示すように調
整することができる。ここで、図6中、実線bは上述の
ようにしてバイパス通路20の開度を制御した場合のE
GR率、破線cは従来技術のようにバイパス通路20の
開度を制御しない場合のEGR率をそれぞれ示してい
る。
【0045】これによると、バイパス通路20の開度を
制御しない場合は、負荷が大きくなるにつれてEGR率
が低下し、やがてEGR率は0になってしまうが、本実
施形態の装置のように、バイパス通路20の開度を制御
した場合は、EGR率の低下を効果的に防ぐことがで
き、従来、排気ガスの還流が不可能であった機関の高負
荷運転領域においても排気ガスの還流が可能となること
がわかる。なお、EGR率が0とは、排気ガスの還流が
不可能であることを示している。
【0046】本実施形態の排気ガス還流装置によれば、
バイパス通路20の開度を変更することにより、還流さ
れる排気ガスが合流する部分の吸気の圧力を調整するこ
とができるため、吸気の圧力が高くなる場合であって
も、吸気の圧力を排気ガスの圧力よりも低くなるように
制御することができ、十分なEGR率を確保することが
できるという利点がある。
【0047】特に、吸気の圧力が高まる機関の高負荷運
転時であっても、還流される排気ガスが合流する部分の
吸気の圧力を低くすることができ、十分なEGR率を確
保することができるため、機関の高負荷運転時において
もNOX を大幅に低減することができるという利点があ
る。つまり、吸気通路2に設けたベンチュリ21に対し
てコア23を移動させることでバイパス通路20の開度
を調整して、吸気の流速を高めることにより、ブースト
圧Pbがタービン入口圧Ptiよりも高い時(高負荷運
転時)であっても、EGR装置10により還流される排
気ガスと吸気とが合流する部分の圧力を排気ガスの圧力
(タービン入口圧)Ptiよりも低くなるように制御す
ることができるため、十分なEGR率を確保することが
でき、機関の高負荷運転時においてもNOX を大幅に低
減することができるのである。
【0048】一方、吸気の圧力が低い機関の低負荷運転
時には、吸気の圧力が低くならないように制御すること
で適正なEGR率を確保することができるため、機関の
低,中負荷運転時において燃費の悪化を防止することも
できるという利点もある。さらに、バタフライ弁41と
可変手段22とを制御することにより、EGR率の細か
い制御が可能となるという利点もある。
【0049】また、排気ガスを還流させる必要がない場
合は、バタフライ弁41の開度を増加させて吸気通路2
a側に吸気を流すことにより圧力損失を防ぐことができ
るとともに、適正な空気量を確保することもでき、さら
にバイパス通路20内及びEGR装置10の冷却を行な
うこともできるという利点もある。なお、図中では、ベ
ンチュリ21の断面は、略円形に示しているが、断面形
状はこれに限られるものではない。
【0050】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の排気ガス還流装置によれば、狭隘部の吸気流通断
面積を変更することにより、排気ガス還流装置により還
流される排気ガスが合流する部分の吸気の圧力を調整す
ることができるため、吸気の圧力が高くなる場合であっ
ても、吸気の圧力を排気ガスの圧力よりも低くなるよう
に制御することができ、適正なEGR率を確保すること
ができるという利点がある。
【0051】請求項2記載の本発明の排気ガス還流装置
によれば、吸気の圧力が高まる機関の高負荷運転時に
は、排気ガス還流装置により還流される排気ガスが合流
する部分の吸気の圧力を低くすることができるため、十
分なEGR率を確保することができ、NOX を大幅に低
減することができる一方、吸気の圧力が低い機関の低負
荷運転時には、吸気の圧力が低くならないように制御す
ることで、適正なEGR率を確保することができるた
め、燃費の悪化を防止することもできるという利点もあ
る。
【0052】請求項3記載の本発明の排気ガス還流装置
によれば、開閉弁と可変手段とを制御することにより、
EGR率の細かい制御が可能となるという利点がある。
請求項4記載の本発明の排気ガス還流装置によれば、高
負荷運転時には、開閉弁の開度を減少させてバイパス通
路側に吸気を流通させるとともに、可変手段を狭隘部の
吸気流通断面積が減少するように制御する一方、低負荷
運転時には、開閉弁の開度を増加させて吸気通路側にも
吸気を流すとともに、可変手段を狭隘部の吸気流通断面
積が増加するように制御してEGR率を適正に制御する
ことができるという利点がある。
【0053】請求項5記載の本発明の排気ガス還流装置
によれば、簡素な構成によって適正なEGR率を確保す
ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
におけるバイパス通路の一部を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
におけるバイパス通路の断面図であり、図2のB−B矢
視断面図である。
【図4】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
におけるバイパス通路の側面図であり、図2のA矢視図
である。
【図5】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
のバイパス通路における圧力の変化を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態としての排気ガス還流装置
による効果を説明するための図であり、(a)はバイパ
ス通路20の開度と負荷との関係、(b)はEGR率と
負荷との関係、(c)はブースト圧Pb及びタービン入
口圧Ptiと負荷との関係をそれぞれ示すものである。
【図7】従来の排気ガス還流装置の全体構成を示す模式
図である。
【図8】従来の排気ガス還流装置における課題を説明す
るための図である。
【図9】従来の排気ガス還流装置における課題を説明す
るための図である。
【符号の説明】
1 燃焼室 2 吸気通路 2a 吸気通路 3 排気通路 4 吸気弁 5 排気弁 6 ターボチャージャ 6a タービン 6b コンプレッサ 6c タービンシャフト 7 インタクーラ(I/C) 10a EGRバルブ 10b 排気ガス還流通路(EGR通路) 10c EGRバルブの弁体 10d ダイヤフラム 10e バネ 11 圧力源 12 コントロールユニット(C/U) 13,14 電磁弁 20 バイパス通路 21 ベンチュリ(狭隘部) 21a ベンチュリの上流側部分 21b ベンチュリの下流側部分 21c ベンチュリの環状溝 21d 連通路 22 可変手段 23 コア(可動コア) 24 コア支持部 25,26 コア取付部 25a コア取付部の端部 30 アクチュエータ 31 ステッピングモータ 31a ステッピングモータの回転軸 32 ボルト 33a,33b 固定部 34 移動部(ボールねじ式LMガイド) 34a,34b 移動部の両端部 35,36 ガイド部 37 ケース 40 電子制御ユニット(ECU) 41 バタフライ弁(開閉弁) 42 運転状態検出手段 42a エンジン回転数センサ 42b アクセル開度センサ 42c 冷却水温センサ 50 ターボチャージャ付エンジン 110 シリンダヘッド 111 吸気マニホールド 112 排気マニホールド 113 ターボチャージャ 114 排気タービン 115 排気管 116 マフラ 119 コンプレッサ 120 吸気管 121 エアクリーナ 122 吸気管 123 インタクーラ 124 バイパス管路 125 縮流部 126 EGRパイプ 127 切換え弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 25/07 550 F02M 25/07 550J 550Q 580 580B F02B 37/00 302 F02B 37/00 302F F02D 9/02 F02D 9/02 C S 321 321A 361 361J 9/12 9/12 21/08 311 21/08 311B 23/00 23/00 J

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ターボチャージャのコンプレッサ下流側
    の吸気通路に吸気をバイパスさせるバイパス通路が接続
    され、該バイパス通路に狭隘部が形成されるとともに、
    該狭隘部に排気ガスを還流させる排気ガス還流通路が接
    続された排気ガス還流装置において、 機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該狭隘部の吸気流通断面積を変更しうる可変手段と、 該運転状態検出手段からの検出情報に基づいて可変手段
    の作動を制御する制御手段とをそなえたことを特徴とす
    る、排気ガス還流装置。
  2. 【請求項2】 該制御手段が、該運転状態検出手段から
    の検出情報に基づいて、該機関の高負荷運転時には該狭
    隘部の吸気流通断面積が減少するように該可変手段の作
    動を制御するとともに、該機関の低負荷運転時には該狭
    隘部の吸気流通断面積が増加するように該可変手段の作
    動を制御することを特徴とする、請求項1記載の排気ガ
    ス還流装置。
  3. 【請求項3】 該吸気通路のバイパス通路分岐部よりも
    下流側に、該吸気通路内を流通する吸気の流量を制御す
    る開閉弁が設けられ、 該制御手段が、該運転状態検出手段からの検出情報に応
    じて該可変手段とともに該開閉弁の作動を制御するよう
    に構成されていることを特徴とする、請求項1記載の排
    気ガス還流装置。
  4. 【請求項4】 該制御手段が、該運転状態検出手段から
    の検出情報に基づいて、該機関の高負荷運転時には該狭
    隘部の吸気流通断面積が減少するように該可変手段の作
    動を制御するとともに、該開閉弁の開度が減少するよう
    に該開閉弁の作動を制御し、該機関の低負荷運転時には
    該狭隘部の吸気流通断面積が増加するように該可変手段
    の作動を制御するとともに、該開閉弁の開度が増加する
    ように該開閉弁の作動を制御することを特徴とする、請
    求項3記載の排気ガス還流装置。
  5. 【請求項5】 該狭隘部が、該バイパス通路の断面積を
    徐々に減少させるようなベンチュリとして形成され、 該可変手段が、該ベンチュリの軸方向に移動可能なコア
    を有し、該コアをアクチュエータにより軸方向に対して
    進退させることで、該バイパス路における吸気流通断面
    積を変更するように構成されていることを特徴とする、
    請求項1〜4のいずれかに記載の排気ガス還流装置。
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