CN103244311A - 发动机的排气回流装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机的排气回流装置。使用直列设置于EGR通路的第1EGR阀和第2EGR阀高精度地调节EGR通路中的EGR流量，并且在发动机减速时快速地切断EGR，抑制第2EGR阀用的驱动机构的大型化、驱动力的增强。包括EGR通路（17）和直列设置在EGR通路中、以调节EGR通路中的EGR流量的第1EGR阀（18）及第2EGR阀（19）。第1EGR阀由提升阀构成，并且能在全开～全闭之间改变开度，第2EGR阀的最大开度被限制为比全开状态小的规定的小开度。第2EGR阀能在规定的小开度～全闭之间改变开度，利用规定的小开度确保由第1EGR阀决定的最大EGR流量。

Description

发动机的排气回流装置

技术领域

本发明涉及一种使自发动机排出到排气通路的排气的一部分流动到进气通路中而回流到发动机中的发动机的排气回流装置。

背景技术

以往，例如在汽车用发动机中采用这种技术。排气回流装置（Exhaust Gas Recirculation（EGR）装置）将自发动机的燃烧室排出到排气通路内的燃烧后的排气的一部分经由EGR通路引导到进气通路中，使其与在进气通路中流动的进气混合而回流到燃烧室中。利用设置在EGR通路中的EGR阀调节在EGR通路中流动的EGR气体。利用该EGR装置主要能够减少存在于排气中的氮氧化物（NOx），能够谋求提高发动机在非满负荷时的燃料效率（日文：燃費）。

发动机的排气中不含氧或者处于氧稀薄的状态。因而，通过利用EGR使排气的一部分与进气混合，降低进气中的氧浓度。因此，在燃烧室中，燃料在氧浓度较低的状态下燃烧，所以燃烧时的峰值温度降低，能够抑制NOx的产生。在汽油发动机中，在一定程度上关闭了节气门的状态下，也能利用EGR不会使进气中的含氧量增加就降低发动机的泵送损失。

这里，最近为了谋求使发动机的燃料效率进一步提高，考虑在发动机的整个运转区域内进行EGR，希望实现大量EGR。为了实现大量EGR，需要对以往的技术扩大EGR通路的内径或增大EGR阀的阀芯、阀座的流路开口面积。

另外，在下述的专利文献1～3中公开了一种为了提高EGR的控制性而在EGR通路上直列设置有两个EGR阀的EGR装置。例如专利文献1所述的EGR装置包括：EGR通路，其连接发动机的排气系统和进气系统，使排气的一部分回流到进气系统中；EGR机构，其由设置在EGR通路上的EGR阀构成；EGR机构工作部件，其根据发动机的运转状态开闭驱动EGR阀而使EGR机构工作；流量控制阀，其设置在EGR通路上，比EGR阀的响应性高。并且，当在分层燃烧与预混合燃烧之间切换了发动机的燃烧方式时，EGR机构工作部件对EGR阀和流量控制阀进行开闭驱动而使EGR机构进行工作。由此，在具有不同的燃烧状态的发动机中，能够改进EGR机构，根据燃烧状态实现适当的EGR量，防止发动机不发火，并且能够防止驾驶性能降低、排放性能降低等。

专利文献1：日本特开2000–345923号公报

专利文献2：日本特开2006–329039号公报

专利文献3：日本特开昭63–198766号公报

另外，考虑使专利文献1所述的EGR装置实现大量EGR。为此，会扩大EGR通路的流路直径或使EGR阀的阀芯、阀座大型化。但是，当想要使专利文献1所述的EGR装置实现大量EGR时，为了抑制发动机的减速不发火，需要提高响应性比EGR阀的响应性高的流量控制阀的闭阀响应性。因此，需要使流量控制阀的驱动机构（例如马达等）大型化，以便使其高输出化，这可能受到向车辆搭载该驱动机构的搭载性的制约或使制造成本增加。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种发动机的排气回流装置，该发动机的排气回流装置能够使用直列设置在排气回流通路上的第1排气回流阀及第2排气回流阀高精度地调节排气回流通路中的排气流量，并且在发动机减速时，能够快速地切断排气回流，抑制第2排气回流阀用的驱动机构的大型化、驱动力的增强。

为了达到上述目的，技术方案1所述的发明的发动机的排气回流装置包括：排气回流通路，其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到燃烧室中；第1排气回流阀及第2排气回流阀，其直列设置于排气回流通路，以便调节排气回流通路中的排气流量，该发动机的排气回流装置的主旨在于，第1排气回流阀由提升阀构成，并且能在全开～全闭之间改变开度，第2排气回流阀的最大开度被限制为比全开小的规定的小开度，并且第2排气回流阀能在规定的小开度～全闭之间改变开度。

采用上述发明的结构，由于第1排气回流阀由提升阀构成，所以由该第1排气回流阀的开闭决定的控制流量的特性通常相对于开度缓慢地变化。另外，第1排气回流阀能在全开～全闭之间改变开度，第2排气回流阀的最大开度被限制为比全开小的规定的小开度，所以在控制第1排气回流阀自全开到全闭、控制第2排气回流阀从作为最大开度的规定的小开度向全闭时，第2排气回流阀能够比第1排气回流阀早成为全闭状态。

为了达到上述目的，技术方案2所述的发明的主旨在于，在技术方案1所述的发明中，第2排气回流阀利用规定的小开度确保由第1排气回流阀决定的最大排气流量。

采用上述发明的结构，除技术方案1所述的发明的作用以外，还能通过使第2排气回流阀成为规定的小开度、并使第1排气回流阀全开，从而将由第1排气回流阀决定的最大排气流量确保为排气回流通路的最大排气流量。

为了达到上述目的，技术方案3所述的发明的主旨在于，在技术方案1或2所述的发明中，该发动机的排气回流装置具有控制部件，该控制部件为了调节排气回流通路中的排气流量而对第1排气回流阀和第2排气回流阀分别进行控制，并且根据第1排气回流阀的开度控制第2排气回流阀的开度。

采用上述发明的结构，除技术方案1或2所述的发明的作用以外，为了调节排气回流通路中的排气流量，利用控制部件根据第1排气回流阀的开度控制第2排气回流阀的开度。因而，在控制第1排气回流阀从比全开小的开度向全闭时，控制第2排气回流阀从比作为最大开度的规定的小开度小的开度向全闭，第2排气回流阀能够根据第1排气回流阀的开度可靠地早变成全闭。

为了达到上述目的，技术方案4所述的发明的主旨在于，在技术方案1～3中任意一项所述的发明中，第2排气回流阀由蝶形阀构成。

采用上述发明的结构，除技术方案1～3中任意一项所述的发明的作用以外，第2排气回流阀反映出蝶形阀的流量特性。例如，比提升阀相比，蝶形阀的能调节的最大流量大，从全开到全闭的响应速度也快。

为了达到上述目的，技术方案5所述的发明的主旨在于，在技术方案1～3中任意一项所述的发明中，第2排气回流阀由提升阀构成。

采用上述发明的结构，除技术方案1～3中任意一项所述的发明的作用以外，第2排气回流阀反映出提升阀的流量特性。例如，与蝶形阀相比，提升阀的流量特性相对于开度缓慢地变化。

为了达到上述目的，技术方案6所述的发明的主旨在于，在技术方案1～5中任意一项所述的发明中，第1排气回流阀由电动阀构成，第2排气回流阀能被膜片式驱动器驱动。

采用上述发明的结构，除技术方案1～5中任意一项所述的发明的作用以外，第1排气回流阀反映出由电动阀带来的控制性，第2排气回流阀反映出由膜片式驱动器带来的控制性。例如，通过利用电动阀构成第1排气回流阀，能够连续地改变该第1排气回流阀的开度，通过将第2排气回流阀构成为能被膜片式驱动器驱动，能够提高该第2排气回流阀的开闭响应性。

为了达到上述目的，技术方案7所述的发明的主旨在于，在技术方案1～5中任意一项所述的发明中，第1排气回流阀由电动阀构成，并且第2排气回流阀由电动阀构成。

采用上述发明的结构，除技术方案1～5中任意一项所述的发明的作用以外，第1排气回流阀和第2排气回流阀均反映出由电动阀带来的控制性。例如，通过利用电动阀构成第1排气回流阀和第2排气回流阀，能够连续地改变这上述第1排气回流阀和第2排气回流阀的开度。

为了达到上述目的，技术方案8所述的发明的主旨在于，在技术方案1～7中任意一项所述的发明中，在排气回流通路中，第1排气回流阀配置在比第2排气回流阀靠下游的位置。

采用上述发明的结构，除技术方案1～7中任意一项所述的发明的作用以外，在上游侧的第2排气回流阀变成全闭后，下游侧的第1排气回流阀不易受到排气的影响。

为了达到上述目的，技术方案9所述的发明的主旨在于，在技术方案1～7中任意一项所述的发明中，其在排气回流通路中，第1排气回流阀配置在比第2排气回流阀靠上游的位置。

采用上述发明的结构，除技术方案1～7中任意一项所述的发明的作用以外，在上游侧的第1排气回流阀变成全闭后，下游侧的第2排气回流阀不易受到排气的影响。

为了达到上述目的，技术方案10所述的发明的主旨在于，在技术方案1～9中任意一项所述的发明中，在进气通路和排气通路上设置有增压器，在进气通路的比增压器靠下游的位置设置有节气门，排气回流通路的入口与排气通路的比增压器靠上游的部位相连接，排气回流通路的出口与进气通路的比节气门靠下游的部位相连接。

采用上述发明的结构，除技术方案1～9中任意一项所述的发明的作用以外，当在增压器未工作的情况下第1排气回流阀及第2排气回流阀均打开时，在进气通路的比节气门靠下游的位置产生的负压作用于排气回流通路的出口，使排气通路的排气的一部分通过排气回流通路而被引入到进气通路中。另一方面，当在增压器工作的情况下第1排气回流阀及第2排气回流阀均打开时，排气通路中的增压排气压作用于排气回流通路的入口，使排气通路的排气的一部分通过排气回流通路而被压入到进气通路中。

为了达到上述目的，技术方案11所述的发明的主旨在于，在技术方案1～9中任意一项所述的发明中，在进气通路和排气通路上设置有增压器，在进气通路的比增压器靠下游的位置设置有节气门，在排气通路的比增压器靠下游的位置设置有排气催化器，排气回流通路的入口与排气通路的比排气催化器靠下游的部位相连接，排气回流通路的出口与进气通路的比增压器靠上游的部位相连接。

采用上述发明的结构，除技术方案1～9中任意一项所述的发明的作用以外，当在增压器工作的情况下第1排气回流阀及第2排气回流阀均打开时，由增压进气压产生的负压在进气通路的比增压器靠上游的位置作用于排气回流通路的出口，使在排气通路的比排气催化器靠下游的位置流动的排气的一部分通过排气回流通路而被引入到进气通路中。利用排气催化器净化的排气的一部分被导入到排气回流通路中。

采用技术方案1所述的发明，能够使用直列设置于排气回流通路的第1排气回流阀及第2排气回流阀高精度地调节排气回流通路中的排气流量，并且能够在发动机减速时快速地切断排气回流，抑制第2排气回流阀用的驱动机构的大型化、驱动力的增加。

采用技术方案2所述的发明，除获得技术方案1所述的发明的效果以外，能够以最大限度地发挥第1排气回流阀所具有的流量特性的方式控制大量排气回流。

采用技术方案3所述的发明，除获得技术方案1或2所述的发明的效果以外，在第1排气回流阀的开度从比全开位置小的开度成为全闭时，能够使到第2排气回流阀成为全闭为止的时间进一步缩短。

采用技术方案4所述的发明，除获得技术方案1～3中任意一项所述的发明的效果以外，能够通过将第2排气回流阀控制为从最大开度到全闭，快速地切断排气回流通路中的排气回流。

采用技术方案5所述的发明，除获得技术方案1～3中任意一项所述的发明的效果以外，能够更加精密地利用第2排气回流阀进行排气回流的流量调节。

采用技术方案6所述的发明，除获得技术方案1～5中任意一项所述的发明的效果以外，通过对第1排气回流阀和第2排气回流阀这双方进行控制，能够主要利用第1排气回流阀使排气回流的流量缓慢地变化而调节该排气回流的流量，并且能够主要利用第2排气回流阀快速地进行排气回流的开始、停止。

采用技术方案7所述的发明，除获得技术方案1～5中任意一项所述的发明的效果以外，能够更加精密地控制排气回流通路中的排气回流的流量。

采用技术方案8所述的发明，除获得技术方案1～7中任意一项所述的发明的效果以外，能够在排气回流停止的期间内保护第1排气回流阀不接触排气。

采用技术方案9所述的发明，除获得技术方案1～7中任意一项所述的发明的效果以外，能够在排气回流停止的期间内保护第2排气回流阀不接触排气。

采用技术方案10所述的发明，除获得技术方案1～9中任意一项所述的发明的效果以外，能够在增压器工作时以及未工作时这两种情况下使适量的排气通过排气回流通路流动到进气通路中而回流到燃烧室中。

采用技术方案11所述的发明，除获得技术方案1～9中任意一项所述的发明的效果以外，能够使至高增压范围为止的、由增压进气压产生的负压作用于排气回流通路而进行排气回流，从而能够在排气回流通路上省略设置排气催化器。

附图说明

图1涉及第1实施方式，是表示包含发动机的排气回流装置（EGR装置）在内的带增压器的发动机系统的概略结构图。

图2涉及第1实施方式，是将EGR通路的一部分、即设有第1EGR阀和第2EGR阀的部分放大表示的剖视图。

图3涉及第1实施方式，是表示EGR控制的处理内容的一例的流程图。

图4涉及第1实施方式，是表示第1EGR阀的开度、行程与EGR流量的关系及第2EGR阀的开度、行程与EGR流量的关系的曲线图。

图5涉及第2实施方式，是将EGR通路的一部分、即设有第1EGR阀和第2EGR阀的部分放大表示的剖视图。

图6涉及第3实施方式，是表示包含发动机的排气回流装置（EGR装置）在内的带增压器的发动机系统的概略结构图。

图7涉及第3实施方式，是将EGR通路的一部分、即设有第1EGR阀和第2EGR阀的部分放大表示的剖视图。

图8涉及第3实施方式，是表示EGR控制的处理内容的一例的流程图。

图9涉及第3实施方式，是表示第2EGR阀的目标开度与第1EGR阀的目标开度相对应的关系的开度映射。

图10涉及第3实施方式，是表示第1EGR阀的开度及行程与EGR流量之间的关系、第2EGR阀的开度及行程与EGR流量之间的关系的曲线图。

图11涉及第4实施方式，是将EGR通路的一部分、即设有第1EGR阀和第2EGR阀的部分放大表示的剖视图。

图12涉及第5实施方式，是表示包含发动机的排气回流装置（EGR装置）在内的带增压器的发动机系统的概略结构图。

图13涉及另一实施方式，是将EGR通路的一部分、即设有第1EGR阀和第2EGR阀的部分放大表示的剖视图。

具体实施方式

第1实施方式

下面，参照附图详细说明将本发明的发动机的排气回流装置具体化的第1实施方式。

图1中用概略结构图表示包含本实施方式的发动机的排气回流装置（EGR装置）在内的带增压器的发动机系统。该发动机系统具有往复式的发动机1。在发动机1的进气口2上连接有进气通路3，在排气口4上连接有排气通路5。在进气通路3的入口上设置有空气滤清器6。在进气通路3的比空气滤清器6靠下游的位置，在进气通路3与排气通路5之间设置有增压器7，该增压器7用于使进气通路3中的进气升压。

增压器7包括配置在进气通路3上的压缩机8、配置在排气通路5上的涡轮9以及将压缩机8和涡轮9连结为能一体旋转的旋转轴10。增压器7利用在排气通路5中流动的排气使涡轮9旋转，借助旋转轴10使压缩机8与该涡轮9一体地旋转，从而使进气通路3中的进气升压，即进行增压。

以与增压器7相邻的方式在排气通路5上设有绕过涡轮9的排气旁路11。在该排气旁路11上设有废气旁通阀12。通过利用废气旁通阀12调节在排气旁路11中流动的排气，从而调节被供给到涡轮9的排气流量，调节涡轮9及压缩机8的转速，调节由增压器7产生的增压压力。

在进气通路3上，在增压器7的压缩机8与发动机1之间设置有中间冷却器13。该中间冷却器13用于将被压缩机8升压而达到高温的进气冷却到适当温度。在中间冷却器13与发动机1之间的进气通路3中设置有稳压箱3a。另外，在中间冷却器13的下游侧且稳压箱3a的上游侧设置有节气门14。该节气门14构成为其开度根据驾驶人对油门踏板（省略图示）进行的操作而被调节。另外，在排气通路5的位于涡轮9的下游侧的部分上设置有用于净化排气的作为排气催化器的催化净化器15。

在本实施方式中，用于实现大量EGR的EGR装置包括：排气回流通路（EGR通路）17，其使自发动机1的燃烧室16排出到排气通路5中的排气的一部分流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中；第1排气回流阀（第1EGR阀）18及第2排气回流阀（第2EGR阀）19，其直列设置在EGR通路17中，以便调节EGR通路17中的排气流量（EGR流量）。EGR通路17设置在排气通路5的位于涡轮9的上游侧的部分与稳压箱3a之间。即，为了使在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体通过EGR通路17流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中，使EGR通路17的出口17a在节气门14的下游侧与稳压箱3a相连接。另外，EGR通路17的入口17b与排气通路5的位于涡轮9的上游侧的部分相连接。

在EGR通路17的入口17b附近设置有用于净化EGR气体的EGR用催化净化器20。另外，在EGR通路17的比EGR用催化净化器20靠下游的位置，设置有用于将在该通路17中流动的EGR气体冷却的EGR冷却器21。在本实施方式中，第1EGR阀18和第2EGR阀19配置在EGR通路17的比EGR冷却器21靠下游的位置。在本实施方式中，在EGR通路17内，第1EGR阀18配置在比第2EGR阀19靠下游的位置。

图2中用剖视图放大表示EGR通路17的一部分、即设有第1EGR阀18和第2EGR阀19的部分。如图1和图2所示，利用为提升阀且为电动阀的阀构成第1EGR阀18。即，第1EGR阀18具有被步进马达31驱动的阀芯32。阀芯32呈大致圆锥形状，设置为能落位于被设置于EGR通路17的阀座33。步进马达31具有构成为能以直线前进的方式往复运动（行程运动）的输出轴34，在该输出轴34的顶端固定有阀芯32。输出轴34借助轴承35支持于EGR通路17。于是，通过使步进马达31的输出轴34进行行程运动，能够调节阀芯32相对于阀座33的开度。第1EGR阀18的输出轴34设置为能在阀芯32落位于阀座33的全闭状态～阀芯32与轴承35抵接的全开状态之间以规定的行程L1进行行程运动。在本实施方式中，为了实现大量EGR，与比以往的技术相比，扩大了阀座33的开口面积。阀芯32与此相应地大型化。

如图1和图2所示，第2EGR阀19由蝶形阀构成，并且构成为能被膜片式驱动器41驱动。即，第2EGR阀19包括：阀轴42，其设置为贯穿EGR通路17且能转动；圆板状的阀芯43，其在EGR通路17中固定在阀轴42上；膜片式驱动器41，其构成驱动机构。

膜片式驱动器41包括外壳44、借助连杆45与阀轴42相连结的杆46、与杆46的基端相连结的膜片47、由膜片47划分成的负压室48以及设置在负压室48内并对膜片47施力的弹簧49。在负压未被导入到负压室48的状态下，膜片47被弹簧49推压而将杆46配置在最下端位置。在该状态下，借助连杆45和阀轴42将阀芯43配置到使EGR通路17完全关闭的位置（全闭位置）。另一方面，通过将负压导入到负压室48，克服弹簧49的施力地拉动膜片47和杆46而使膜片47和杆46位移，使杆46向最上端位置移动。在该状态下，借助连杆45和阀轴42将阀芯43向使EGR通路17完全开放的位置（全开位置）配置。在本实施方式中，在杆46上的规定位置设有止挡部50，该止挡部50设置为能与外壳44卡合。该止挡部50构成为将第2EGR阀19的阀芯43的最大开度限制为比全开小的规定的小开度A1（例如全开的30%的开度）。这样，第2EGR阀19构成为能在规定的小开度至全闭之间改变开度。并且，在本实施方式中，将阀芯43和EGR通路17的尺寸设定为能利用第2EGR阀19的规定的小开度A1确保第1EGR阀18的最大排气流量（最大EGR流量）。在本实施方式中，为了能在具有增压器7的发动机1的整个运转区域内执行EGR，将第1EGR阀18的最大EGR流量设定为比较大的流量。为此，如图2中以双点划线所示，将第1EGR阀18全开时的阀芯32的开口行程设定得比较大。因此，在控制第1EGR阀18从全开到全闭时，需要花费一些时间。即，第1EGR阀18在从全开到全闭时具有略微闭阀延迟的倾向。

这里，对作为提升阀的第1EGR阀18的特性与作为蝶形阀的第2EGR阀19的特性进行比较。在全开时的最大EGR流量方面，第2EGR阀19较大。在从全开到全闭的响应速度方面，第2EGR阀19较快。在EGR流量的控制性方面，在小流量范围内第1EGR阀18较好，在大流量范围内第2EGR阀19较好。因此，通过对第1EGR阀18和第2EGR阀19这双方进行控制，能够设定为在小流量范围内使EGR流量缓慢地变化、并在大流量范围内使EGR流量急剧变化。在流量特性方面，第1EGR阀18的开阀时的面积特性相对于开度呈曲线性增大，第2EGR阀19的开阀时的面积特性相对于开度呈直线性增大。

如图1和图2所示，膜片式驱动器41的负压室48经由负压管路51与真空开关阀（VSV）52相连接。该VSV52构成第2EGR阀19的驱动机构，是具有输入口、输出口和大气口的三通阀式的电磁阀。VSV52的输出口与负压管路51相连接。在VSV52的大气口上设置有过滤器53。VSV52的输入口经由负压管路54与贮存箱55的输出口相连接。贮存箱55的输入口经由负压管路56与稳压箱3a相连接。在发动机1运转时，在稳压箱3a中产生的负压经由负压管路56作用于贮存箱55。

并且，在发动机1运转时，通过关闭VSV52，将贮存箱55的负压经由负压管路54、VSV52和负压管路51供给到膜片式驱动器41的负压室48内。由此，膜片47和杆46克服弹簧49的施力而向上方位移，如图2中以双点划线所示，第2EGR阀19的阀芯43打开至作为最大开度的规定的小开度A1。另一方面，通过打开VSV52，将膜片式驱动器41的负压室48经由负压管路51、VSV52和过滤器53开放于大气。由此，膜片47和杆46被弹簧49推压而被配置在最下端位置，如图2中以实线所示，第2EGR阀19的阀芯43处于全闭。

在本实施方式中，为了根据发动机1的运转状态控制第1EGR阀18和第2EGR阀19这双方，利用电子控制装置（ECU）61分别控制第1EGR阀18的步进马达31和第2EGR阀19的VSV52。ECU61相当于本发明的控制部件，该ECU61包括中央处理装置（CPU）、各种存储器和与上述各部分相连接的外部输入电路及外部输出电路，上述各种存储器用于预先存储规定的控制程序等或暂时存储CPU的运算结果等。在外部输出电路上连接有步进马达31和VSV52。在外部输入电路上连接有用于检测发动机1的运转状态的各种传感器（省略图示），各种发动机信号被输入到该外部输入电路中。这里，作为表示发动机1的运转状态的各种发动机信号，包括与发动机转速NE、发动机负荷KL、节气开度TA和发动机冷却水温度THW等相关的各种传感器的检测信号。

接下来，针对以上述方式构成的EGR装置，说明ECU61所执行的EGR控制的处理内容。图3中用流程图表示EGR控制的处理内容的一例。

处理进入该例程时，首先，在步骤100中，ECU61读取用于表示发动机1的运转状态的各种发动机信号。

接着，在步骤110中，ECU61判断是否满足开始EGR的条件。即，判断发动机1的运转状态是否是要进行EGR的状态。在该判断结果为否定的情况下，不进行EGR，所以ECU61将处理转移到步骤170。

并且，在步骤170中，ECU61将VSV52控制为开放，从而将第2EGR阀19控制为全闭，并且在步骤180中，ECU61通过控制步进马达31而将第1EGR阀18控制为全闭。

另一方面，在步骤110的判断结果为肯定的情况下，进行EGR，所以ECU61将处理转移到步骤120。

并且，在步骤120中，ECU61读取发动机转速NE和发动机负荷KL。

接着，在步骤130中，ECU61求出第1EGR阀18的与发动机转速NE及发动机负荷KL相应的目标开度Tegr1。对于该处理，ECU61参照预先设定的作为函数数据的开度映射（省略图示）来进行计算。

接着，在步骤140中，ECU61将VSV52控制为关闭，从而将第2EGR阀19控制为作为最大开度的规定的小开度A1。

另外，在步骤150中，ECU61通过控制步进马达31而将第1EGR阀18控制为目标开度Tegr1。

接着，在步骤160中，ECU61判断发动机1的运转状态是否是在第1EGR阀18为大开度的状态下发动机开始急剧地减速。在该判断结果为否定的情况下，ECU61返回到步骤100的处理。在该判断结果为肯定的情况下，立即停止EGR，所以ECU61将处理转移到步骤170，执行上述步骤170及步骤180的处理。

采用以上说明的本实施方式的EGR装置，在发动机1运转时且增压器7未工作时，当第1EGR阀18和第2EGR阀19均打开时，在比节气门14靠下游的稳压箱3a中产生的负压作用于EGR通路17的出口17a，将在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体通过EGR用催化净化器20、EGR通路17及EGR冷却器21引入到稳压箱3a中。因此，在增压器7未工作时，能够使适量的EGR气体通过EGR通路17流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中。此时，通过适当地控制第1EGR阀18和第2EGR阀19的开度，能够任意地调节EGR通路17中的EGR流量。

另一方面，在发动机1运转时且增压器7工作时，当第1EGR阀18和第2EGR阀19均打开时，排气通路5中的增压排气压作用于EGR通路17的入口17b，将在排气通路5中流动的排气的一部分作为EGR气体，通过EGR用催化净化器20、EGR通路17及EGR冷却器21而被压入到稳压箱3a中。因此，在增压器7工作时，能够使适量的EGR气体通过EGR通路17流动到进气通路3中而回流到燃烧室16中。此时，通过适当地控制第1EGR阀18和第2EGR阀19的开度，能够任意地调节EGR通路17中的EGR流量。

采用本实施方式，由于利用提升阀构成第1EGR阀18，所以由该第1EGR阀18的开闭决定的EGR流量的特性通常相对于开度而缓慢地变化。因此，在第2EGR阀19打开时，通过控制第1EGR阀18的开度，能够以使EGR通路17中的EGR流量缓慢地变化的方式调节该EGR流量。另一方面，由于利用蝶形阀构成第2EGR阀19，因此，与提升阀相比，能调节的EGR流量变大，从全开到全闭的响应速度也较快。因此，通过控制第2EGR阀19从最大开度到全闭，能够快速切断EGR通路17中的EGR的流动。因此，在本实施方式中，通过对第1EGR阀18和第2EGR阀19这双方进行控制，能够在进气的小流量范围内以使EGR流量缓慢地变化的方式调节该EGR流量，并能够在进气的大流量范围内以使EGR流量急剧地变化的方式调节该EGR流量。

采用本实施方式，第1EGR阀18构成为能在全开到全闭之间改变开度，第2EGR阀19的最大开度被限制为比全开小的规定的小开度A1。因而，在第1EGR阀18为大开度（例如全开）且第2EGR阀19为作为最大开度的规定的小开度A1的状态下，发动机1急剧地减速而控制第1EGR阀18和第2EGR阀19均成为全闭时，第2EGR阀19能比第1EGR阀18快速地变成全闭。

这里，图4中用曲线图表示第1EGR阀18的开度、行程与EGR流量的关系以及第2EGR阀19的开度、行程与EGR流量的关系。如图4所示，在第1EGR阀18为全开（100%）、第2EGR阀19为作为最大开度的规定的小开度A1（例如30%）时，通过发动机1急剧地减速而将各EGR阀18、19控制为全闭（0%）。这里，第1EGR阀18的EGR流量特性是：在小流量范围/小开度范围内流量变化比较大，在大流量范围/大开度范围内流量变化比较小。因此，在第1EGR阀18全开时，即使与发动机1急剧地减速相应地向全闭控制第1EGR阀18，第1EGR阀18也会发生关闭延迟。相对于此，第2EGR阀19不是从全开而是从作为最大开度的规定的小开度A1被控制为全闭，而且第2EGR阀19的开闭响应性比第1EGR阀18的开闭响应性快速，所以该第2EGR阀19比第1EGR阀18快速地成为全闭。即，在图4中，当第1EGR阀18在朝向全闭的中途成为约60%的开度时，第2EGR阀19成为全闭。结果，利用第2EGR阀19快速地封闭EGR通路17，快速地切断EGR的流动。这样，在本实施方式中，能够使用直列设置在EGR通路17上的第1EGR阀18及第2EGR阀19高精度地调节EGR通路17中的大量的EGR流量，并且能够在发动机1急剧地减速时快速切断大量EGR。因此，能够避免因大量EGR的停止延迟而导致的发动机1的减速不发火。而且，为了使第2EGR阀19快速地全闭，作为该第2EGR阀19的驱动机构只使用了以往一直使用的膜片式驱动器41和VSV52，所以能够抑制上述驱动机构的大型化、驱动力的增强。

在本实施方式中，通过使第2EGR阀19成为规定的小开度A1并使第1EGR阀18成为全开，能够将由第1EGR阀18决定的最大EGR流量确保为EGR通路17中的最大EGR流量。因此，能够以最大限度地发挥第1EGR阀18所具有的流量特性的方式控制大量EGR。

在本实施方式中，第1EGR阀18由电动阀构成，第2EGR阀19构成为能被膜片式驱动器41驱动，所以第1EGR阀18反映出由电动阀带来的控制性，第2EGR阀19反映出由膜片式驱动器41带来的控制性。即，通过利用电动阀构成第1EGR阀18，能够使该第1EGR阀18的开度连续地变化。另外，通过将第2EGR阀19构成为能被膜片式驱动器41驱动，能够提高该第2EGR阀19的开闭响应性。因此，通过对第1EGR阀18和第2EGR阀19这双方进行控制，能够主要利用第1EGR阀18以使大量EGR流量缓慢地变化的方式调节该EGR流量，并且能够主要利用第2EGR阀19快速地进行EGR的开始或停止。

在本实施方式中，由于在EGR通路17中将第1EGR阀18配置在比第2EGR阀19靠下游的位置，所以在上游侧的第2EGR阀19成为全闭后，下游侧的第1EGR阀18不易受到排气的影响。因此，能在EGR停止的期间内保护第1EGR阀18不接触排气。

第2实施方式

接下来，参照附图详细说明将本发明的发动机的排气回流装置具体化的第2实施方式。

另外，在以下说明的各实施方式中，对于与上述第1实施方式同等的构成要素，标注与上述第1实施方式相同的附图标记而省略说明，以与上述第1实施方式不同的方面为中心进行说明。

图5中用剖视图放大表示EGR通路17的一部分、即设有第1EGR阀18和第2EGR阀19的部分。如图5所示，在本实施方式中，与第1实施方式的不同之处在于，第2EGR阀19由被膜片式驱动器41驱动的提升阀构成。膜片式驱动器41的杆46借助轴承57支承于EGR通路17。在杆46的下端固定有平板状的阀芯58，该阀芯58设置为能落位于阀座59，该阀座59设置于EGR通路17。

在本实施方式中，第1EGR阀18的输出轴34设置为能在全闭～全开之间以规定的行程L1进行行程运动。相对于此，第2EGR阀19的最大开度被设定为比全开小的规定的小开度A1。即，膜片式驱动器41的杆46设置为能在阀芯58落位于阀座59的全闭状态～阀芯58与轴承57抵接的规定的小开度A1之间以规定的行程L2进行行程运动。膜片式驱动器41本来所具有的、杆46的能运动的行程比行程L2大，但在本实施方式中，为了将阀芯58的最大开度设定为规定的小开度A1，使轴承57沿轴向增长，使阀芯58早些与轴承57的下端抵接，从而将杆46的行程运动限制为比最大量小的行程L2。另外，在本实施方式中，为了确保由第1EGR阀18决定的最大EGR流量，将第2EGR阀19的阀座59的开口面积形成得比较大，并且将阀芯58形成为比较大的面积。在本实施方式中，将第2EGR阀19的杆46的行程L2设定为明显比第1EGR阀18的输出轴34的行程L1小。在本实施方式中，与第1实施方式同样具有与膜片式驱动器41相关联的负压管路51、54、56、VSV52、过滤器53及贮存箱55等结构。

因而，采用本实施方式的EGR装置，由于第2EGR阀19由被膜片式驱动器41驱动的提升阀构成，所以能省略在第1实施方式中设置在阀芯43与杆46之间的连杆45。本实施方式的其他作用效果与第1实施方式相同。

第3实施方式

接下来，参照附图详细说明将本发明的发动机的排气回流装置具体化的第3实施方式。

图6中用概略结构图表示包含本实施方式的EGR装置在内的带增压器的发动机系统。图7中用剖视图放大表示EGR通路17的一部分、即设有第1EGR阀18和第2EGR阀19的部分。如图6和图7所示，在本实施方式中，与第1实施方式的不同之处在于，第2EGR阀19由电动阀构成。即，在本实施方式中，利用步进马达71驱动由蝶形阀构成的第2EGR阀。如图7所示，构成为能以直线前进的方式进行行程运动的步进马达71的输出轴72借助连杆73与阀轴42相连结。于是，通过使步进马达71的输出轴72进行行程运动，能够调节阀芯43的开度。

在本实施方式中，如图7所示，在步进马达71的输出轴72被推出至最下端位置的状态下，借助连杆73和阀轴42将第2EGR阀19的阀芯43配置在全闭位置。通过将该输出轴72拉回至最上端位置，将第2EGR阀19的阀芯43配置在全开位置。但是，在本实施方式中，第2EGR阀19的最大开度被限制为比全开小的规定的小开度A1（例如30%）。即，在输出轴72上的规定位置设有止挡部74，该止挡部74设置为能与步进马达71的外壳下端卡合。通过使止挡部74与步进马达71的外壳下端卡合，将第2EGR阀19的阀芯43的开度限制为规定的小开度A1。另外，将第2EGR阀19的阀芯43和EGR通路17的尺寸设定为能利用第2EGR阀19的规定的小开度A1确保由第1EGR阀18决定的大量的最大EGR流量。在本实施方式中，控制步进马达71而控制输出轴72的行程运动，从而能够使第2EGR阀19的阀芯43的开度在全闭～规定的小开度A1之间连续地变化。

在本实施方式中，如图6所示，在ECU61的外部输出电路上连接有各步进马达31、71。在外部输入电路上连接有用于检测发动机的运转状态的各种传感器（省略图示），各种发动机信号被输入到该外部输入电路中。

接下来，针对以上述方式构成的EGR装置，说明ECU61所执行的EGR控制的处理内容。图8中用流程图表示EGR控制的处理内容的一例。

处理进入该例程时，首先在步骤200中，ECU61读取用于表示发动机1的运转状态的各种发动机信号。

接着，在步骤210中，ECU61判断是否满足开始EGR的条件。即，判断发动机1的运转状态是否是要进行EGR的状态。在该判断结果为否定的情况下，不进行EGR，所以ECU61将处理转移到步骤280。

并且，在步骤280中，ECU61通过控制步进马达71而将第2EGR阀19控制为全闭，并且，在步骤290中，ECU61通过控制步进马达31而将第1EGR阀18控制为全闭。

另一方面，在步骤210的判断结果为肯定的情况下，进行EGR，所以ECU61将处理转移到步骤220。

并且，在步骤220中，ECU61读取发动机转速NE及发动机负荷KL。

接着，在步骤230中，ECU61求出第1EGR阀18的与发动机转速NE及发动机负荷KL相应的目标开度Tegr1。ECU61对该处理参照预先设定的作为函数数据的开度映射（省略图示）进行计算。

接着，在步骤240中，ECU61求出第2EGR阀19的与第1EGR阀18的目标开度Tegr1相应的目标开度Tegr2。ECU61对该处理参照预先设定的作为函数数据的图9所示的开度映射进行计算。在图9所示的开度映射中，与第1EGR阀18的目标开度Tegr1在“0～100（%）”的范围内变化相对应地将第2EGR阀19的目标开度Tegr2设定为在“0～30（%）”的范围内曲线性地变化。由此，在第1EGR阀18的目标开度Tegr1为全开（100%）时，求出第2EGR阀19的目标开度Tegr2为最大开度、即规定的小开度A1（例如30%）。另一方面，在第1EGR阀18的目标开度Tegr1比全开（100%）小时，第2EGR阀19的目标开度Tegr2也成为比规定的小开度A1（30%）小的值。

接着，在步骤250中，ECU61通过控制步进马达71而将第2EGR阀19控制为目标开度Tegr2。

另外，在步骤260中，ECU61通过控制步进马达31而将第1EGR阀18控制为目标开度Tegr1。

接着，在步骤270中，ECU61判断发动机1的运转状态是否是在第1EGR阀18为大开度的状态下急剧地减速。在该判断结果为否定的情况下，ECU61返回到步骤200的处理。在该判断结果为肯定的情况下，立即停止EGR，所以ECU61将处理转移到步骤280，执行上述步骤280及步骤290的处理。

采用以上说明的本实施方式的EGR装置，为了调节EGR通路17中的EGR流量，利用ECU61根据第1EGR阀18的开度控制第2EGR阀19的开度。因而，在控制第1EGR阀18从全开到全闭时，与第1实施方式同样，控制第2EGR阀19从作为第2EGR阀19的最大开度的规定的小开度A1（例如30%）向全闭。另外，在控制第1EGR阀18从小于全开的开度（例如75%）向全闭时，控制第2EGR阀19从比作为第2EGR阀19的最大开度的规定的小开度A1（例如30%）小规定值α的开度A1－α向全闭位置。由此，能够根据第1EGR阀18的开度可靠地使第2EGR阀19比第1EGR阀18早些成为全闭。因此，在第1EGR阀18的开度从比全开小的开度变成全闭时，能够使到第2EGR阀19变成全闭为止的时间进一步缩短。

这里，图10中用曲线图表示第1EGR阀18的开度、行程与EGR流量的关系及第2EGR阀19的开度、行程与EGR流量的关系。如图10所示，在第1EGR阀18为小于全开（100%）的开度（例如75%）时，通过发动机1急剧地减速而将第1EGR阀18控制为全闭。此时，将第2EGR阀19控制为从比作为第2EGR阀19的最大开度的规定的小开度A1（例如30%）小规定值α的规定的小开度A1－α到全闭。此时，即使第1EGR阀18发生关闭延迟，也能将第2EGR阀19控制为从比作为第2EGR阀19的最大开度的规定的小开度A1小的小开度A1－α到全闭，而且第2EGR阀19的开闭响应性比第1EGR阀18的开闭响应性快，所以第2EGR阀19比第1EGR阀18快速地成为全闭。即，在图10中，当第1EGR阀18从全开到全闭而成为约40%的开度时，第2EGR阀19成为全闭（0%）。因此，利用第2EGR阀19使EGR通路17更加快速地全闭，更加快速地切断EGR。这样，在本实施方式中，能够使用直列设置于EGR通路17的第1EGR阀18和第2EGR阀19高精度地调节EGR通路17内的大量的EGR流量，并且能够在发动机1急剧地减速时，更加快速地切断EGR。因此，能够避免因大量EGR的停止延迟而导致的发动机1的减速不发火。而且，为了使第2EGR阀19快速全闭，作为该第2EGR阀19的驱动机构，只使用了以往一直使用的步进马达71，所以能够抑制上述驱动机构的大型化、驱动力的增强。

在本实施方式中，由于第1EGR阀18由电动阀构成，并且第2EGR阀19由电动阀构成，所以能使第1EGR阀18和第2EGR阀19的开度均连续地变化。因此，能够更加精密地控制EGR通路17中的EGR流量。

第4实施方式

接下来，参照附图详细说明将本发明的发动机的排气回流装置具体化的第4实施方式。

图11中用剖视图放大表示EGR通路17的一部分、即设有第1EGR阀18和第2EGR阀19的部分。如图11所示，在本实施方式中，与第3实施方式的不同之处在于，第2EGR阀19由提升阀构成且由电动阀构成。第2EGR阀19的步进马达71的输出轴72借助轴承57支承于EGR通路17。本实施方式的第2EGR阀19的阀芯58、阀座59、轴承57及输出轴72的结构的关系与第2实施方式中的第2EGR阀19的阀芯58、阀座59、轴承57及杆46的结构的关系相同。本实施方式的其他结构与第3实施方式相同。

因而，采用本实施方式的EGR装置，由于第2EGR阀19由提升阀构成，所以能省略在第3实施方式中设置在阀芯43与输出轴72之间的连杆73。另外，与蝶形阀相比，提升阀的流量特性相对于开度缓慢地变化，所以能够更加精密地利用第2EGR阀19进行EGR流量的调节。

第5实施方式

接下来，参照附图详细说明将本发明的发动机的排气回流装置具体化的第5实施方式。

图12中用概略结构图表示包含本实施方式的EGR装置在内的带增压器的发动机系统。如图12所示，在本实施方式中，与第3实施方式的不同之处在于EGR装置的配置。即，在本实施方式中，EGR通路17的入口17b与排气通路5的比催化净化器15靠下游的部位相连接，EGR通路17的出口17a与进气通路3的比增压器7的压缩机8靠上游的部位相连接。本实施方式的其他结构与第3实施方式的其他结构相同。

因而，采用本实施方式，在发动机1运转时且增压器7工作时，当第1EGR阀18和第2EGR阀19均打开时，由增压进气压产生的负压在进气通路3的比压缩机8靠上游的位置作用于EGR通路17的出口17a，在排气通路5的比催化净化器15靠下游的部分中流动的排气的一部分经由EGR通路17、EGR冷却器21、第2EGR阀19和第1EGR阀18被引入到进气通路3中。这里，即使是高增压范围的压力，由于催化净化器15成为阻力，所以在催化净化器15的下游侧也在一定程度上降低排气压力。因此，能够以使至高增压范围为止的、由增压进气压产生的负压作用于EGR通路17的方式进行EGR。另外，由于利用催化净化器15净化的排气的一部分被导入到EGR通路17中，所以与第1实施方式相比，能够在EGR通路17上省略EGR用催化净化器20。

另外，本发明并不限定于上述各实施方式，能够在不脱离发明的主旨的范围内适当地变更一部分结构而实施本发明。

（1）在上述各实施方式中，在EGR通路17中将第1EGR阀18配置在比第2EGR阀19靠下游的位置，但如图13所示，也能够在EGR通路17中将第1EGR阀18配置在比第2EGR阀19靠上游的位置。在该情况下，在上游侧的第1EGR阀18成为全闭后，下游侧的第2EGR阀19不易受到排气的影响。因此，能够在EGR停止的期间内保护第2EGR阀19不接触排气。

（2）在上述各实施方式中，将本发明的EGR装置具体化为具有增压器7的发动机1，但也可以将本发明的EGR装置具体化为不具有增压器的发动机。

（3）在上述第2实施方式和第4实施方式中，为了将阀芯58的最大开度设定为规定的小开度A1，通过使轴承57沿轴向增长、并使阀芯58与该轴承57的下端早些抵接，将膜片式驱动器41的杆46的行程运动限制为行程L2。相对于此，也可以设置规定的止挡部来限制膜片式驱动器41的膜片47的位移，从而将杆46的行程运动限制为行程L2。

本发明例如能够利用于车辆用发动机，无论是汽油发动机或柴油发动机。

附图标记说明

1、发动机；3、进气通路；3a、稳压箱；5、排气通路；7、增压器；8、压缩机；9、涡轮；10、旋转轴；14、节气门；15、催化净化器（排气催化器）；16、燃烧室；17、EGR通路（排气回流通路）；17a、出口；17b、入口；18、第1EGR阀（第1排气回流阀）；19、第2EGR阀（第2排气回流阀）；31、步进马达；32、阀芯；41、膜片式驱动器；43、阀芯；52、VSV；61、ECU（控制部件）；71、步进马达；A1、规定的小开度。

Claims (11)

1.一种发动机的排气回流装置，其包括：

排气回流通路，其使自发动机的燃烧室排出到排气通路中的排气的一部分流动到进气通路中而回流到上述燃烧室中；

第1排气回流阀及第2排气回流阀，其直列设置于上述排气回流通路，以便调节上述排气回流通路中的排气流量，

该发动机的排气回流装置的特征在于，

上述第1排气回流阀由提升阀构成，并且能在全开～全闭之间改变开度，上述第2排气回流阀的最大开度被限制为比全开小的规定的小开度，并且上述第2排气回流阀能在上述规定的小开度～全闭之间改变开度。

2.根据权利要求1所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

上述第2排气回流阀利用上述规定的小开度确保由上述第1排气回流阀决定的最大排气流量。

3.根据权利要求1或2所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

该发动机的排气回流装置具有控制部件，该控制部件为了调节上述排气回流通路中的上述排气流量而对上述第1排气回流阀和上述第2排气回流阀分别进行控制，并且根据上述第1排气回流阀的开度控制上述第2排气回流阀的开度。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

上述第2排气回流阀由蝶形阀构成。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

上述第2排气回流阀由提升阀构成。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

上述第1排气回流阀由电动阀构成，上述第2排气回流阀能被膜片式驱动器驱动。

7.根据权利要求1～5中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

上述第1排气回流阀由电动阀构成，并且上述第2排气回流阀由电动阀构成。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

在上述排气回流通路中，上述第1排气回流阀配置在比上述第2排气回流阀靠下游的位置。

9.根据权利要求1～7中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

在上述排气回流通路中，上述第1排气回流阀配置在比上述第2排气回流阀靠上游的位置。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

在上述进气通路和上述排气通路上设置有增压器，在上述进气通路的比上述增压器靠下游的位置设置有节气门，上述排气回流通路的入口与上述排气通路的比上述增压器靠上游的部位相连接，该排气回流通路的出口与上述进气通路的比上述节气门靠下游的部位相连接。

11.根据权利要求1～9中任意一项所述的发动机的排气回流装置，其特征在于，

在上述进气通路和上述排气通路上设置有增压器，在上述进气通路的比上述增压器靠下游的位置设置有节气门，在上述排气通路的比上述增压器靠下游的位置设置有排气催化器，上述排气回流通路的入口与上述排气通路的比上述排气催化器靠下游的部位相连接，该排气回流通路的出口与上述进气通路的比上述增压器靠上游的部位相连接。

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