JP2002021625A - Ｅｇｒ装置 - Google Patents
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- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
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- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低負荷領域で失火が起こり易くなる問題を解
消して、予混合圧縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の同
時低減化を実現し得るようにした新規なＥＧＲ装置を提
供する。 【解決手段】 ターボチャージャ２を備えたエンジン１
のＥＧＲ装置に関し、ターボチャージャ２のタービン２
ｂより下流の排気管１１から排ガス９の一部を抜き出し
てターボチャージャ２のコンプレッサ２ａより上流の吸
気管５へ再循環する低圧ＥＧＲパイプ１２と、排気マニ
ホールド１０から排ガス９の一部を抜き出して吸気マニ
ホールド７に再循環する高圧ＥＧＲパイプ１７とを備
え、高負荷から中負荷までの運転状態で低圧ＥＧＲパイ
プ１２を選択して排ガス９を再循環し且つ低負荷から零
負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲパイプ１７を選択し
て排ガス９を再循環しながら高負荷を除く運転状態にて
予混合圧縮着火を実施する。
消して、予混合圧縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の同
時低減化を実現し得るようにした新規なＥＧＲ装置を提
供する。 【解決手段】 ターボチャージャ２を備えたエンジン１
のＥＧＲ装置に関し、ターボチャージャ２のタービン２
ｂより下流の排気管１１から排ガス９の一部を抜き出し
てターボチャージャ２のコンプレッサ２ａより上流の吸
気管５へ再循環する低圧ＥＧＲパイプ１２と、排気マニ
ホールド１０から排ガス９の一部を抜き出して吸気マニ
ホールド７に再循環する高圧ＥＧＲパイプ１７とを備
え、高負荷から中負荷までの運転状態で低圧ＥＧＲパイ
プ１２を選択して排ガス９を再循環し且つ低負荷から零
負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲパイプ１７を選択し
て排ガス９を再循環しながら高負荷を除く運転状態にて
予混合圧縮着火を実施する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＧＲ装置に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車のエンジンなどでは、
排気側から排ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、
その吸気側に戻された排ガスでエンジン内での燃料の燃
焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発
生を低減するようにした、いわゆる排ガス再循環（ＥＧ
Ｒ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
排気側から排ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、
その吸気側に戻された排ガスでエンジン内での燃料の燃
焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発
生を低減するようにした、いわゆる排ガス再循環（ＥＧ
Ｒ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】ただし、排ガスの再循環によりＮＯxの低
減化を図ることは、気筒内での燃焼不良により黒煙を発
生してしまうこととトレードオフの関係にあるので、黒
煙の発生を抑制する観点から排ガスの再循環量に制限が
かかるという不具合があり、単純に排ガスの再循環を行
うだけで大幅なＮＯxの低減化を図ることは困難であ
る。
減化を図ることは、気筒内での燃焼不良により黒煙を発
生してしまうこととトレードオフの関係にあるので、黒
煙の発生を抑制する観点から排ガスの再循環量に制限が
かかるという不具合があり、単純に排ガスの再循環を行
うだけで大幅なＮＯxの低減化を図ることは困難であ
る。
【０００４】このため、近年においては、通常であれば
圧縮上死点近辺で行われるべき燃料噴射を圧縮上死点よ
り早いタイミングで行い、気筒内への燃料の先行投入に
より燃料の予混合化を促進してから着火燃焼させて黒煙
の発生を抑制するようにした予混合圧縮着火を併用する
ことが検討されている。
圧縮上死点近辺で行われるべき燃料噴射を圧縮上死点よ
り早いタイミングで行い、気筒内への燃料の先行投入に
より燃料の予混合化を促進してから着火燃焼させて黒煙
の発生を抑制するようにした予混合圧縮着火を併用する
ことが検討されている。
【０００５】即ち、このような予混合圧縮着火により燃
焼を行うと、燃料が良好に分散混合して均等に薄まった
状態で燃焼が行われることになるので、燃焼温度が比較
的低く抑制されてＮＯxの発生が少なくなり、しかも、
局所的に燃料の濃い部分が生じ難くなって黒煙の発生を
抑制する上でも有効となるのである。
焼を行うと、燃料が良好に分散混合して均等に薄まった
状態で燃焼が行われることになるので、燃焼温度が比較
的低く抑制されてＮＯxの発生が少なくなり、しかも、
局所的に燃料の濃い部分が生じ難くなって黒煙の発生を
抑制する上でも有効となるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
予混合圧縮着火を採用した場合、燃料の投入タイミング
を圧縮上死点より早めても、その着火については圧縮上
死点付近で行われることが望ましいのに対し、通常のエ
ンジンの圧縮比では、圧縮上死点より早いタイミングで
着火してしまって熱効率的な損失が生じるという問題が
あった。
予混合圧縮着火を採用した場合、燃料の投入タイミング
を圧縮上死点より早めても、その着火については圧縮上
死点付近で行われることが望ましいのに対し、通常のエ
ンジンの圧縮比では、圧縮上死点より早いタイミングで
着火してしまって熱効率的な損失が生じるという問題が
あった。
【０００７】この点に関し、本発明者らは、予混合圧縮
着火を採用するにあたり、通常のエンジンより圧縮比を
低めに設定した上で、ＥＧＲクーラなどで冷却した大量
の排ガスを再循環することにより着火タイミングを遅ら
せる対策を考えついたが、このようにすると、今度は低
負荷やアイドリングなどの零負荷の運転状態における着
火性が悪くなりすぎて失火が起こり易くなるという不具
合を招いてしまう結果となる。
着火を採用するにあたり、通常のエンジンより圧縮比を
低めに設定した上で、ＥＧＲクーラなどで冷却した大量
の排ガスを再循環することにより着火タイミングを遅ら
せる対策を考えついたが、このようにすると、今度は低
負荷やアイドリングなどの零負荷の運転状態における着
火性が悪くなりすぎて失火が起こり易くなるという不具
合を招いてしまう結果となる。
【０００８】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、低負荷領域で失火が起こり易くなる問題を解消し
て、予混合圧縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の同時低
減化を実現し得るようにした新規なＥＧＲ装置を提供す
ることを目的としている。
で、低負荷領域で失火が起こり易くなる問題を解消し
て、予混合圧縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の同時低
減化を実現し得るようにした新規なＥＧＲ装置を提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ターボチャー
ジャを備えたエンジンのＥＧＲ装置であって、ターボチ
ャージャのタービンより下流の排気管から排ガスの一部
を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより
上流の吸気管へ再循環する低圧ＥＧＲパイプと、排気マ
ニホールドから排ガスの一部を抜き出して吸気マニホー
ルドに再循環する高圧ＥＧＲパイプとを備え、高負荷か
ら中負荷までの運転状態で低圧ＥＧＲパイプを選択して
排ガスを再循環し且つ低負荷から零負荷までの運転状態
では高圧ＥＧＲパイプを選択して排ガスを再循環しなが
ら高負荷を除く運転状態にて予混合圧縮着火を実施し得
るように構成したことを特徴とするものである。
ジャを備えたエンジンのＥＧＲ装置であって、ターボチ
ャージャのタービンより下流の排気管から排ガスの一部
を抜き出して前記ターボチャージャのコンプレッサより
上流の吸気管へ再循環する低圧ＥＧＲパイプと、排気マ
ニホールドから排ガスの一部を抜き出して吸気マニホー
ルドに再循環する高圧ＥＧＲパイプとを備え、高負荷か
ら中負荷までの運転状態で低圧ＥＧＲパイプを選択して
排ガスを再循環し且つ低負荷から零負荷までの運転状態
では高圧ＥＧＲパイプを選択して排ガスを再循環しなが
ら高負荷を除く運転状態にて予混合圧縮着火を実施し得
るように構成したことを特徴とするものである。
【００１０】従って、本発明では、予混合圧縮着火によ
りノッキングが生じ易くなる高負荷での運転状態におい
て予混合圧縮着火を併用せず、低圧ＥＧＲパイプを通し
低温低圧の排ガスを排気側から吸気側へ再循環しながら
通常の噴射タイミングで燃料の投入を行うことになるの
で、ノッキングを起こすことなく通常の排ガス再循環に
よるＮＯxの低減効果が得られる。
りノッキングが生じ易くなる高負荷での運転状態におい
て予混合圧縮着火を併用せず、低圧ＥＧＲパイプを通し
低温低圧の排ガスを排気側から吸気側へ再循環しながら
通常の噴射タイミングで燃料の投入を行うことになるの
で、ノッキングを起こすことなく通常の排ガス再循環に
よるＮＯxの低減効果が得られる。
【００１１】また、ノッキングの心配のない中負荷の運
転状態においては、低圧ＥＧＲパイプを通し低温低圧の
排ガスを排気側から吸気側へ再循環しながら予混合圧縮
着火を併用することになるので、排ガスの再循環と予混
合圧縮着火との相乗的な作用により黒煙発生を防止しつ
つ極めて優れたＮＯxの低減効果を得ることが可能とな
り、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミング
で行いながらインタクーラなどを介し冷却された大量の
排ガスを再循環することにより、着火タイミングを圧縮
上死点付近まで遅らせて熱効率的な損失を低減すること
が可能となる。
転状態においては、低圧ＥＧＲパイプを通し低温低圧の
排ガスを排気側から吸気側へ再循環しながら予混合圧縮
着火を併用することになるので、排ガスの再循環と予混
合圧縮着火との相乗的な作用により黒煙発生を防止しつ
つ極めて優れたＮＯxの低減効果を得ることが可能とな
り、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミング
で行いながらインタクーラなどを介し冷却された大量の
排ガスを再循環することにより、着火タイミングを圧縮
上死点付近まで遅らせて熱効率的な損失を低減すること
が可能となる。
【００１２】更に、低負荷から零負荷までの運転状態に
おいては、高圧ＥＧＲパイプを通し高温高圧の排ガスを
排気マニホールドから吸気マニホールドへ直接再循環し
ながら予混合圧縮着火を併用することになるので、排ガ
スの再循環と予混合圧縮着火との相乗的な作用により黒
煙発生を防止しつつ極めて優れたＮＯxの低減効果が得
られ、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミン
グで行いつつ高温の排ガスを再循環して吸気温度を上
げ、これにより着火を支援して失火を防止しながら着火
タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせて熱効率的な損
失を低減することが可能となる。
おいては、高圧ＥＧＲパイプを通し高温高圧の排ガスを
排気マニホールドから吸気マニホールドへ直接再循環し
ながら予混合圧縮着火を併用することになるので、排ガ
スの再循環と予混合圧縮着火との相乗的な作用により黒
煙発生を防止しつつ極めて優れたＮＯxの低減効果が得
られ、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミン
グで行いつつ高温の排ガスを再循環して吸気温度を上
げ、これにより着火を支援して失火を防止しながら着火
タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせて熱効率的な損
失を低減することが可能となる。
【００１３】また、本発明のＥＧＲ装置を具体的に実施
するにあたっては、エンジンの回転数を検出する回転セ
ンサと、エンジンの負荷を検出する負荷センサとを備
え、これら回転センサ及び負荷センサからの検出信号に
基づいて低圧ＥＧＲパイプによる排ガスの再循環と高圧
ＥＧＲパイプによる排ガスの再循環とを適宜に切り換え
るように構成することが好ましい。
するにあたっては、エンジンの回転数を検出する回転セ
ンサと、エンジンの負荷を検出する負荷センサとを備
え、これら回転センサ及び負荷センサからの検出信号に
基づいて低圧ＥＧＲパイプによる排ガスの再循環と高圧
ＥＧＲパイプによる排ガスの再循環とを適宜に切り換え
るように構成することが好ましい。
【００１４】更に、低圧ＥＧＲパイプには、水冷式のＥ
ＧＲクーラを装備することが好ましく、また、排気管に
おける低圧ＥＧＲパイプの分岐箇所より下流に開度調節
可能な背圧バルブを装備し、該背圧バルブの開度を制御
して低圧ＥＧＲパイプによるＥＧＲ率を調整し得るよう
に構成したり、或いは、ターボチャージャとしてバリア
ブルジオメトリーターボチャージャを採用し、該バリア
ブルジオメトリーターボチャージャのタービン側ノズル
ベーンの開度を制御して高圧ＥＧＲパイプによるＥＧＲ
率を調整し得るように構成したりすることも可能であ
る。
ＧＲクーラを装備することが好ましく、また、排気管に
おける低圧ＥＧＲパイプの分岐箇所より下流に開度調節
可能な背圧バルブを装備し、該背圧バルブの開度を制御
して低圧ＥＧＲパイプによるＥＧＲ率を調整し得るよう
に構成したり、或いは、ターボチャージャとしてバリア
ブルジオメトリーターボチャージャを採用し、該バリア
ブルジオメトリーターボチャージャのタービン側ノズル
ベーンの開度を制御して高圧ＥＧＲパイプによるＥＧＲ
率を調整し得るように構成したりすることも可能であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【００１６】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジ
ンを示し、該エンジン１は、通常のエンジンより圧縮比
を低めに設定され、しかも、バリアブルジオメトリータ
ーボチャージャをターボチャージャ２として備えてお
り、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通
し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送ら
れ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタク
ーラ６へと送られて冷却され、該インタクーラ６から更
に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジン１
の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示してい
る）に分配されるようになっている。
例を示すもので、図中１はディーゼル機関であるエンジ
ンを示し、該エンジン１は、通常のエンジンより圧縮比
を低めに設定され、しかも、バリアブルジオメトリータ
ーボチャージャをターボチャージャ２として備えてお
り、エアクリーナ３から導かれた吸気４が吸気管５を通
し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへと送ら
れ、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４がインタク
ーラ６へと送られて冷却され、該インタクーラ６から更
に吸気マニホールド７へと吸気４が導かれてエンジン１
の各気筒８（図１では直列６気筒の場合を例示してい
る）に分配されるようになっている。
【００１７】更に、このエンジン１の各気筒８から排出
された排ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボ
チャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２
ｂを駆動した排ガス９が排気管１１を介し車外へ排出さ
れるようにしてある。
された排ガス９は、排気マニホールド１０を介しターボ
チャージャ２のタービン２ｂへと送られ、該タービン２
ｂを駆動した排ガス９が排気管１１を介し車外へ排出さ
れるようにしてある。
【００１８】そして、ターボチャージャ２のタービン２
ｂより下流の排気管１１と、ターボチャージャ２のコン
プレッサ２ａより上流の吸気管５との間が低圧ＥＧＲパ
イプ１２により接続されており、該低圧ＥＧＲパイプ１
２には、排ガス９の再循環を適宜に停止し得るよう開閉
自在なＥＧＲバルブ１３と、再循環される排ガス９中か
らパティキュレートを捕集するためのディーゼルパティ
キュレートフィルタ１４と、再循環される排ガス９を冷
却するためのＥＧＲクーラ１５とが装備されている。
ｂより下流の排気管１１と、ターボチャージャ２のコン
プレッサ２ａより上流の吸気管５との間が低圧ＥＧＲパ
イプ１２により接続されており、該低圧ＥＧＲパイプ１
２には、排ガス９の再循環を適宜に停止し得るよう開閉
自在なＥＧＲバルブ１３と、再循環される排ガス９中か
らパティキュレートを捕集するためのディーゼルパティ
キュレートフィルタ１４と、再循環される排ガス９を冷
却するためのＥＧＲクーラ１５とが装備されている。
【００１９】更に、排気管１１における低圧ＥＧＲパイ
プ１２の分岐箇所より下流に開度調節可能な背圧バルブ
１６が装備されており、該背圧バルブ１６の開度を調節
して前記分岐箇所における圧力を増減することで低圧Ｅ
ＧＲパイプ１２によるＥＧＲ率を調節し得るようにして
ある。
プ１２の分岐箇所より下流に開度調節可能な背圧バルブ
１６が装備されており、該背圧バルブ１６の開度を調節
して前記分岐箇所における圧力を増減することで低圧Ｅ
ＧＲパイプ１２によるＥＧＲ率を調節し得るようにして
ある。
【００２０】また、排気マニホールド１０と吸気マニホ
ールド７との間が高圧ＥＧＲパイプ１７により接続さ
れ、該高圧ＥＧＲパイプ１７には、排ガス９の再循環を
適宜に停止し得るよう開閉自在なＥＧＲバルブ１８が装
備されている。
ールド７との間が高圧ＥＧＲパイプ１７により接続さ
れ、該高圧ＥＧＲパイプ１７には、排ガス９の再循環を
適宜に停止し得るよう開閉自在なＥＧＲバルブ１８が装
備されている。
【００２１】更に、図示しない運転席のアクセルには、
アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセ
ルセンサ１９（負荷センサ）が備えられていると共に、
エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転
センサ２０が装備されており、これらアクセルセンサ１
９及び回転センサ２０からのアクセル開度信号１９ａ及
び回転数信号２０ａが、エンジン制御コンピュータ（Ｅ
ＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２１
に対し入力されるようになっている。
アクセル開度をエンジン１の負荷として検出するアクセ
ルセンサ１９（負荷センサ）が備えられていると共に、
エンジン１の適宜位置には、その回転数を検出する回転
センサ２０が装備されており、これらアクセルセンサ１
９及び回転センサ２０からのアクセル開度信号１９ａ及
び回転数信号２０ａが、エンジン制御コンピュータ（Ｅ
ＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置２１
に対し入力されるようになっている。
【００２２】一方、制御装置２１においては、各気筒８
に燃料を噴射する燃料噴射装置２２に向け燃料の噴射タ
イミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号２２ａが出
力されるようになっていると共に、ＥＧＲバルブ１３，
１８と背圧バルブ１６とターボチャージャ２のアクチュ
エータ２３とに対し夫々の開度を指令する開度指令信号
１３ａ，１８ａ，１６ａ，２３ａが出力されるようにな
っている。
に燃料を噴射する燃料噴射装置２２に向け燃料の噴射タ
イミング及び噴射量を指令する燃料噴射信号２２ａが出
力されるようになっていると共に、ＥＧＲバルブ１３，
１８と背圧バルブ１６とターボチャージャ２のアクチュ
エータ２３とに対し夫々の開度を指令する開度指令信号
１３ａ，１８ａ，１６ａ，２３ａが出力されるようにな
っている。
【００２３】即ち、この制御装置２１では、高負荷から
中負荷までの運転状態において、低圧ＥＧＲパイプ１２
を選択して排ガス９を再循環し、また、低負荷から零負
荷までの運転状態において、高圧ＥＧＲパイプ１７を選
択して排ガス９を再循環するようになっており、しか
も、高負荷を除く運転状態においては、予混合圧縮着火
を実施し得るようにしてある。
中負荷までの運転状態において、低圧ＥＧＲパイプ１２
を選択して排ガス９を再循環し、また、低負荷から零負
荷までの運転状態において、高圧ＥＧＲパイプ１７を選
択して排ガス９を再循環するようになっており、しか
も、高負荷を除く運転状態においては、予混合圧縮着火
を実施し得るようにしてある。
【００２４】より具体的には、図２に示す如きマップが
制御装置２１に備えられており、このマップには、エン
ジン１の回転数が増加するのに従い高くなる負荷の敷居
値（図２中にて曲線Ｐで示している負荷の値）が設定さ
れていて、現在のエンジン１の負荷が、その時点でのエ
ンジン１の回転数に対応した敷居値を越えているか否か
を判定し、敷居値を越えていると判定された場合には、
ＥＧＲバルブ１３を開け且つＥＧＲバルブ１８を閉じて
低圧ＥＧＲパイプ１２による排ガス９の再循環を行うよ
うにしてあり、更には、背圧バルブ１６を別のマップに
よりエンジン１の回転数と負荷とに基づいて最適開度に
調節し、低圧ＥＧＲパイプ１２によるＥＧＲ率を最適に
制御するようにしてある。
制御装置２１に備えられており、このマップには、エン
ジン１の回転数が増加するのに従い高くなる負荷の敷居
値（図２中にて曲線Ｐで示している負荷の値）が設定さ
れていて、現在のエンジン１の負荷が、その時点でのエ
ンジン１の回転数に対応した敷居値を越えているか否か
を判定し、敷居値を越えていると判定された場合には、
ＥＧＲバルブ１３を開け且つＥＧＲバルブ１８を閉じて
低圧ＥＧＲパイプ１２による排ガス９の再循環を行うよ
うにしてあり、更には、背圧バルブ１６を別のマップに
よりエンジン１の回転数と負荷とに基づいて最適開度に
調節し、低圧ＥＧＲパイプ１２によるＥＧＲ率を最適に
制御するようにしてある。
【００２５】ここで、エンジン１が高負荷の運転状態で
ある場合には、燃料噴射装置２２が通常の噴射タイミン
グ及び噴射量で制御されることになるが、エンジン１が
中負荷の運転状態である場合には、燃料噴射装置２２を
制御して燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミングで行
うようにしてある。
ある場合には、燃料噴射装置２２が通常の噴射タイミン
グ及び噴射量で制御されることになるが、エンジン１が
中負荷の運転状態である場合には、燃料噴射装置２２を
制御して燃料噴射を圧縮上死点より早いタイミングで行
うようにしてある。
【００２６】他方、図２のマップに基づき、現在のエン
ジン１の負荷が、その時点でのエンジン１の回転数に対
応した敷居値以下であると判定された場合には、ＥＧＲ
バルブ１３を閉じ且つＥＧＲバルブ１８を開けて高圧Ｅ
ＧＲパイプ１７による排ガス９の再循環を行うようにし
てあり、更には、背圧バルブ１６を全開とした上でター
ボチャージャ２のアクチュエータ２３を制御し、これに
よりターボチャージャ２のタービン２ｂ側のノズルベー
ンを別のマップによりエンジン１の回転数と負荷とに基
づいて最適開度に調節し、高圧ＥＧＲパイプ１７による
ＥＧＲ率を最適に制御するようにしてある。
ジン１の負荷が、その時点でのエンジン１の回転数に対
応した敷居値以下であると判定された場合には、ＥＧＲ
バルブ１３を閉じ且つＥＧＲバルブ１８を開けて高圧Ｅ
ＧＲパイプ１７による排ガス９の再循環を行うようにし
てあり、更には、背圧バルブ１６を全開とした上でター
ボチャージャ２のアクチュエータ２３を制御し、これに
よりターボチャージャ２のタービン２ｂ側のノズルベー
ンを別のマップによりエンジン１の回転数と負荷とに基
づいて最適開度に調節し、高圧ＥＧＲパイプ１７による
ＥＧＲ率を最適に制御するようにしてある。
【００２７】即ち、本形態例で採用しているところのバ
リアブルジオメトリーターボチャージャから成るターボ
チャージャ２は、従来より周知である如く、アクチュエ
ータ２３によりタービン２ｂ側のノズルベーンを傾動し
て該各ノズルベーンの開度を調整し得る構造となってい
るので、タービン２ｂ側のノズルベーンの開度を調節し
て排気マニホールド１０における圧力を増減することで
高圧ＥＧＲパイプ１７によるＥＧＲ率が調節されること
になる。
リアブルジオメトリーターボチャージャから成るターボ
チャージャ２は、従来より周知である如く、アクチュエ
ータ２３によりタービン２ｂ側のノズルベーンを傾動し
て該各ノズルベーンの開度を調整し得る構造となってい
るので、タービン２ｂ側のノズルベーンの開度を調節し
て排気マニホールド１０における圧力を増減することで
高圧ＥＧＲパイプ１７によるＥＧＲ率が調節されること
になる。
【００２８】また、この時にも、燃料噴射装置２２を燃
料噴射信号２２ａにより制御して燃料噴射を圧縮上死点
より早いタイミングで行うようにしてある。
料噴射信号２２ａにより制御して燃料噴射を圧縮上死点
より早いタイミングで行うようにしてある。
【００２９】尚、制御装置２１に備えられた図２のマッ
プについては、吸気温度やエンジン冷却水温度などを別
途検出することにより、その検出値に基づいて敷居値の
異なる別のマップに変更したり、或いは、マップの敷居
値を補正したりするようにしても良く、更には、吸気側
と排気側とで酸素濃度を実際に検出してＥＧＲ率の調節
などの制御にフィードバックさせるようにしても良い。
プについては、吸気温度やエンジン冷却水温度などを別
途検出することにより、その検出値に基づいて敷居値の
異なる別のマップに変更したり、或いは、マップの敷居
値を補正したりするようにしても良く、更には、吸気側
と排気側とで酸素濃度を実際に検出してＥＧＲ率の調節
などの制御にフィードバックさせるようにしても良い。
【００３０】而して、このようにＥＧＲ装置を構成すれ
ば、予混合圧縮着火によりノッキングが生じ易くなる高
負荷での運転状態において予混合圧縮着火を併用せず、
低圧ＥＧＲパイプ１２を通し低温低圧の排ガス９を排気
側から吸気側へ再循環しながら通常の噴射タイミングで
燃料の投入を行うことになるので、ノッキングを起こす
ことなく通常の排ガス再循環によるＮＯxの低減効果が
得られる。
ば、予混合圧縮着火によりノッキングが生じ易くなる高
負荷での運転状態において予混合圧縮着火を併用せず、
低圧ＥＧＲパイプ１２を通し低温低圧の排ガス９を排気
側から吸気側へ再循環しながら通常の噴射タイミングで
燃料の投入を行うことになるので、ノッキングを起こす
ことなく通常の排ガス再循環によるＮＯxの低減効果が
得られる。
【００３１】また、ノッキングの心配のない中負荷の運
転状態においては、低圧ＥＧＲパイプ１２を通し低温低
圧の排ガス９を排気側から吸気側へ再循環しながら予混
合圧縮着火を併用することになるので、排ガス９の再循
環と予混合圧縮着火との相乗的な作用により黒煙発生を
防止しつつ極めて優れたＮＯxの低減効果を得ることが
可能となり、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタ
イミングで行いながらＥＧＲクーラ１５やインタクーラ
６などを介し冷却された大量の排ガス９を再循環するこ
とにより、着火タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせ
て熱効率的な損失を低減することが可能となる。
転状態においては、低圧ＥＧＲパイプ１２を通し低温低
圧の排ガス９を排気側から吸気側へ再循環しながら予混
合圧縮着火を併用することになるので、排ガス９の再循
環と予混合圧縮着火との相乗的な作用により黒煙発生を
防止しつつ極めて優れたＮＯxの低減効果を得ることが
可能となり、しかも、燃料噴射を圧縮上死点より早いタ
イミングで行いながらＥＧＲクーラ１５やインタクーラ
６などを介し冷却された大量の排ガス９を再循環するこ
とにより、着火タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせ
て熱効率的な損失を低減することが可能となる。
【００３２】更に、低負荷から零負荷までの運転状態に
おいては、高圧ＥＧＲパイプ１７を通し高温高圧の排ガ
ス９を排気マニホールド１０から吸気マニホールド７へ
直接再循環しながら予混合圧縮着火を併用することにな
るので、排ガス９の再循環と予混合圧縮着火との相乗的
な作用により黒煙発生を防止しつつ極めて優れたＮＯx
の低減効果が得られ、しかも、燃料噴射を圧縮上死点よ
り早いタイミングで行いつつ高温の排ガス９を再循環し
て吸気温度を上げ、これにより着火を支援して失火を防
止しながら着火タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせ
て熱効率的な損失を低減することが可能となる。
おいては、高圧ＥＧＲパイプ１７を通し高温高圧の排ガ
ス９を排気マニホールド１０から吸気マニホールド７へ
直接再循環しながら予混合圧縮着火を併用することにな
るので、排ガス９の再循環と予混合圧縮着火との相乗的
な作用により黒煙発生を防止しつつ極めて優れたＮＯx
の低減効果が得られ、しかも、燃料噴射を圧縮上死点よ
り早いタイミングで行いつつ高温の排ガス９を再循環し
て吸気温度を上げ、これにより着火を支援して失火を防
止しながら着火タイミングを圧縮上死点付近まで遅らせ
て熱効率的な損失を低減することが可能となる。
【００３３】尚、低負荷から零負荷までの運転状態にて
予混合圧縮着火を行うに際し、必要に応じてパイロット
噴射（主噴射に先立ち着火を誘導するために行う微量の
先行噴射）を併用して着火の更なる安定化を図るように
しても良い。
予混合圧縮着火を行うに際し、必要に応じてパイロット
噴射（主噴射に先立ち着火を誘導するために行う微量の
先行噴射）を併用して着火の更なる安定化を図るように
しても良い。
【００３４】従って、上記形態例によれば、高負荷を除
く運転状態にて排ガス９を再循環しながら予混合圧縮着
火を併用するに際し、高負荷から中負荷までの運転状態
では低圧ＥＧＲパイプ１２を選択して、ＥＧＲクーラ１
５やインタクーラ６などを介し冷却された低温低圧の排
ガス９を再循環し、低負荷から零負荷までの運転状態で
は高圧ＥＧＲパイプ１７に切り換えて排気マニホールド
１０から吸気マニホールド７へ高温高圧の排ガス９を直
接再循環するようにしているので、低負荷領域で失火が
起こり易くなる問題を吸気温度の上昇による着火支援で
解消することができ、予混合圧縮着火の併用によるＮＯ
xと黒煙の良好な同時低減化を実現することができる。
く運転状態にて排ガス９を再循環しながら予混合圧縮着
火を併用するに際し、高負荷から中負荷までの運転状態
では低圧ＥＧＲパイプ１２を選択して、ＥＧＲクーラ１
５やインタクーラ６などを介し冷却された低温低圧の排
ガス９を再循環し、低負荷から零負荷までの運転状態で
は高圧ＥＧＲパイプ１７に切り換えて排気マニホールド
１０から吸気マニホールド７へ高温高圧の排ガス９を直
接再循環するようにしているので、低負荷領域で失火が
起こり易くなる問題を吸気温度の上昇による着火支援で
解消することができ、予混合圧縮着火の併用によるＮＯ
xと黒煙の良好な同時低減化を実現することができる。
【００３５】尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例
にのみ限定されるものではなく、負荷センサには、燃料
噴射装置に装備されて燃料の噴射量を検出するセンサ
（噴射ポンプラックセンサなど）を採用しても良いこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
にのみ限定されるものではなく、負荷センサには、燃料
噴射装置に装備されて燃料の噴射量を検出するセンサ
（噴射ポンプラックセンサなど）を採用しても良いこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、
高負荷を除く運転状態にて排ガスを再循環しながら予混
合圧縮着火を併用するに際し、高負荷から中負荷までの
運転状態では低圧ＥＧＲパイプを選択して、インタクー
ラなどを介し冷却された低温低圧の排ガスを再循環し、
低負荷から零負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲパイプ
に切り換えて排気マニホールドから吸気マニホールドへ
高温高圧の排ガスを直接再循環するようにしているの
で、低負荷領域で失火が起こり易くなる問題を吸気温度
の上昇による着火支援で解消することができ、予混合圧
縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の良好な同時低減化を
実現することができるという優れた効果を奏し得る。
高負荷を除く運転状態にて排ガスを再循環しながら予混
合圧縮着火を併用するに際し、高負荷から中負荷までの
運転状態では低圧ＥＧＲパイプを選択して、インタクー
ラなどを介し冷却された低温低圧の排ガスを再循環し、
低負荷から零負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲパイプ
に切り換えて排気マニホールドから吸気マニホールドへ
高温高圧の排ガスを直接再循環するようにしているの
で、低負荷領域で失火が起こり易くなる問題を吸気温度
の上昇による着火支援で解消することができ、予混合圧
縮着火の併用によるＮＯxと黒煙の良好な同時低減化を
実現することができるという優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図２】図１の制御装置に備えられた制御用マップの一
例を示すグラフである。
例を示すグラフである。
１ エンジン ２ ターボチャージャ ２ａ コンプレッサ ２ｂ タービン ５ 吸気管 ７ 吸気マニホールド ９ 排ガス １０ 排気マニホールド １１ 排気管 １２ 低圧ＥＧＲパイプ １３ ＥＧＲバルブ １５ ＥＧＲクーラ １６ 背圧バルブ １７ 高圧ＥＧＲパイプ １９ アクセルセンサ（負荷センサ） １９ａ アクセル開度信号（検出信号） ２０ 回転センサ ２０ａ 回転数信号（検出信号）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｆ ３Ｇ３０１ 37/24 37/12 ３０２Ｄ 37/12 ３０２ ３０２Ｅ Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｅ Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｇ 21/08 ３０１Ｄ 21/08 ３０１ ３１１Ｂ ３１１ 23/00 Ｊ 23/00 41/02 ３８０Ｄ 41/02 ３８０ ３８０Ｅ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｃ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５７０Ｆ ５７０ ５７０Ｇ ５７０Ｊ ５７０Ｐ ５８０Ａ ５８０ ５８０Ｂ ５８０Ｅ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA15 FA35 GA04 GB15 GB17 GB24 GB26 GD13 GD14 HA05 HA12 JA03 JA39 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 CA03 CA07 CA08 EA10 ED01 ED04 ED08 ED12 FA05 FA06 GA04 GA06 3G065 AA01 AA03 AA04 AA09 CA00 CA12 DA04 EA03 EA08 EA09 GA10 GA46 JA04 JA09 JA11 KA03 3G084 AA01 AA03 BA08 BA13 BA19 BA20 CA03 CA04 DA10 EA11 EB08 EC01 EC03 FA10 FA33 3G092 AA02 AA06 AA13 AA17 AA18 BB01 DB03 DC09 DC10 DC12 DE03S DE06S DF02 DF06 DG07 EA11 FA17 FA18 GA04 GA05 GA06 HE01Z HF08Z 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 JA23 JA24 JA25 KA07 KA08 KA09 LB11 LC01 LC03 MA11 MA18 NA08 NC04 PE01Z PF03Z
Claims (5)
- 【請求項１】 ターボチャージャを備えたエンジンのＥ
ＧＲ装置であって、ターボチャージャのタービンより下
流の排気管から排ガスの一部を抜き出して前記ターボチ
ャージャのコンプレッサより上流の吸気管へ再循環する
低圧ＥＧＲパイプと、排気マニホールドから排ガスの一
部を抜き出して吸気マニホールドに再循環する高圧ＥＧ
Ｒパイプとを備え、高負荷から中負荷までの運転状態で
低圧ＥＧＲパイプを選択して排ガスを再循環し且つ低負
荷から零負荷までの運転状態では高圧ＥＧＲパイプを選
択して排ガスを再循環しながら高負荷を除く運転状態に
て予混合圧縮着火を実施し得るように構成したことを特
徴とするＥＧＲ装置。 - 【請求項２】 エンジンの回転数を検出する回転センサ
と、エンジンの負荷を検出する負荷センサとを備え、こ
れら回転センサ及び負荷センサからの検出信号に基づい
て低圧ＥＧＲパイプによる排ガスの再循環と高圧ＥＧＲ
パイプによる排ガスの再循環とを適宜に切り換えるよう
に構成したことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装
置。 - 【請求項３】 低圧ＥＧＲパイプに水冷式のＥＧＲクー
ラを装備したことを特徴とする請求項１又は２に記載の
ＥＧＲ装置。 - 【請求項４】 排気管における低圧ＥＧＲパイプの分岐
箇所より下流に開度調節可能な背圧バルブを装備し、該
背圧バルブの開度を制御して低圧ＥＧＲパイプによるＥ
ＧＲ率を調整し得るように構成したことを特徴とする請
求項１、２又は３に記載のＥＧＲ装置。 - 【請求項５】 ターボチャージャとしてバリアブルジオ
メトリーターボチャージャを採用し、該バリアブルジオ
メトリーターボチャージャのタービン側ノズルベーンの
開度を制御して高圧ＥＧＲパイプによるＥＧＲ率を調整
し得るように構成したことを特徴とする請求項１、２、
３又は４に記載のＥＧＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208515A JP3796102B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Ｅｇｒ装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208515A JP3796102B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Ｅｇｒ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002021625A true JP2002021625A (ja) | 2002-01-23 |
| JP3796102B2 JP3796102B2 (ja) | 2006-07-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208515A Expired - Fee Related JP3796102B2 (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Ｅｇｒ装置 |
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|---|---|
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