JP2006257940A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲガスの各気筒への分配性を向上させて、燃焼安定性を向上する。
【解決手段】排気ガスの一部を吸気通路へ還流させるための第１ＥＧＲ配管８と、エンジン１に流入するまでの距離が所定量の位置であって第１ＥＧＲ配管８と吸気通路２との合流部１７よりも上流部分、もしくは合流部１７より上流に混合促進手段１２を備える場合には混合促進手段１２よりも上流と、排気通路６とを連通する第２ＥＧＲ配管７と、を備え、目標空気過剰率λ０が所定値以上の場合は第１ＥＧＲ配管８から、目標空気過剰率λ０が所定値以下の場合もしくはエンジン１の回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λが所定値以下の場合は第２ＥＧＲ配管７からＥＧＲを行うよう制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＥＧＲ装置を備えるエンジンの制御に関し、特に燃焼安定性を向上させる制御に関する。

エンジンの排気性能を向上させる手段として、排気ガスの一部を吸気通路に還流させ、その還流させた排気ガスによって気筒内での燃焼を抑制して燃焼温度を下げることによりＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を低減させる、いわゆる排気還流（以下、ＥＧＲという）が知られている。

しかし、ＥＧＲを行うと、吸気通路に還流された排気ガス（以下、ＥＧＲガスという）の分だけ気筒内に導入される空気量が減少することになるので、燃焼性は悪化する。

このため、ＥＧＲガス量には制限があり、ＥＧＲを行うことのみでは大幅なＮＯｘ発生量の低減を図ることは難しかった。

そこで、特許文献１には、排気をターボチャージャーのタービン下流からコンプレッサ上流に還流させる低圧ＥＧＲ配管と、ターボチャージャーのタービン上流からコンプレッサ下流に還流させる高圧ＥＧＲ配管とを備え、エンジンが低中速・低中負荷運転状態では高圧ＥＧＲ配管を主に、そして低圧ＥＧＲ配管を補助的に用いてＥＧＲを行い、低中速・高負荷運転状態では低圧ＥＧＲ配管を利用してＥＧＲを行い、高速・低〜高負荷運転状態では高圧ＥＧＲ配管を用いてＥＧＲを行う技術が開示されている。

この方法によれば、動力性能を損なうことなく広い運転領域で排気エミッション低減を図ることができる。
特開２００４−１５０３１９号

ところで、エンジンが例えば低空気過剰率での運転時には燃焼安定性が低下し、失火を生じやすくなる。失火を防止する方法として、特許文献１では、失火し易い運転状態のときには高圧ＥＧＲ配管を用いてタービン上流の高温高圧の排気ガスを還流させることにより吸気温度を上昇させている。

しかしながら、ＥＧＲガスの分配性が悪く、各気筒間でＥＧＲガス量にばらつきがある場合には、更に燃焼安定性が悪化して失火を生じやすくなるという問題があり、特許文献１の方法では、失火の防止を十分に行うことはできない。

そこで、本発明では、低空気過剰率で運転する場合の失火を防止することを目的とする。

本発明のエンジンの制御装置は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通し排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるための第１ＥＧＲ配管と、前記エンジンに流入するまでの距離が所定量の位置であって前記第１ＥＧＲ配管と前記吸気通路との合流部よりも上流部分、もしくは前記第１ＥＧＲ配管と前記吸気通路の合流部より上流に前記ＥＧＲガスと吸入空気との混合を促進する混合促進手段を備える場合には前記混合促進手段よりも上流と前記排気通路とを連通しＥＧＲガスを還流させるための第２ＥＧＲ配管と、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、前記回転数と前記負荷に基づいて目標空気過剰率を算出する目標空気過剰率算出手段と、前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記吸入空気量に基づいて実際の空気過剰率を検出する実空気過剰率検出手段と、前記回転数検出手段、前記目標空気過剰率算出手段、前記実空気過剰率検出手段のそれぞれの検出値に基づいて前記ＥＧＲ配管１、前記ＥＧＲ配管２から還流させるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段と、を備え、前記ＥＧＲ制御手段は、前記目標空気過剰率が所定値以上の場合は前記第１ＥＧＲ配管から、前記目標空気過剰率が所定値以下の場合もしくは前記回転数検出手段の検出値に基づいて算出する回転変動が所定値以上かつ前記実空気過剰率が所定値以下の場合は前記第２ＥＧＲ配管からＥＧＲを行うよう制御する。

本発明によれば、燃焼安定性が低く失火を生じやすい運転状態のときには、ＥＧＲガスはエンジンに流入するまで十分に長い距離がある位置、もしくは吸入空気との拡散混合を促進する装置の上流側に流入するので、エンジンに流入するまでに吸入空気と十分に拡散する。これによりＥＧＲガスの各気筒への分配性が向上し、特定気筒へのＥＧＲガスの偏りによる失火が生じることを防止できる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１実施形態のシステムの構成を表す図である。１はエンジン、２は吸気通路、３は吸気通路２を通ってきた吸気をエンジン１の各気筒に分配するコレクタタンク、４はコレクタタンク３とエンジン１の各気筒を接続するブランチ、５はエンジン１の各気筒からの排気を集合させる排気マニホールド、６は排気マニホールド５に接続される排気通路である。

吸気通路２には、上流側から順に、吸気量を測定するためのエアフローメータ１３、吸気絞り手段及び混合促進手段としてのスロットルバルブ１２を備え、排気通路６には排気シャッター１８を備える。排気シャッター１８は排気通路６とＥＧＲ配管７、８との分岐部１９より下流に備えられる。

７及び８は排気通路６と吸気通路２とを連通する第２、第１ＥＧＲ配管としてのＥＧＲ配管であり、排気通路６から分岐したＥＧＲ配管２０が途中で２つに分岐し、それぞれ吸気通路２のスロットルバルブ１２より上流側の合流部１７、下流側の合流部１６に接続されたものである。なお、ＥＧＲ配管８はスロットルバルブ１２よりも下流側に開口していればよく、例えばコレクタタンク３の入口付近に接続されていてもよい。

ＥＧＲ配管７、８は、途中にＥＧＲガス量を調節するためのＥＧＲバルブ９、１０を備える。ＥＧＲバルブ９、１０の開度は、後述するコントロールユニット１４によって制御される。

また、排気通路２０にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１１を介装する。本実施形態ではＥＧＲクーラ１１をＥＧＲ配管２０に一つ配置したが、ＥＧＲ配管２０が分岐したＥＧＲ配管７、８にそれぞれ配置してもよい。なお、ＥＧＲクーラ１１は必須の構成要素ではなく、例えばＥＧＲ配管２０、７、８を流れる間に十分な放熱が行われてＥＧＲガスの温度が低下するような場合や、レイアウトの制約がある場合等には省略しても構わない。

２１は目標空気過剰率算出手段、実空気過剰率検出手段、ＥＧＲ制御手段、運転領域検出手段としてのコントロールユニットであり、吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ１３、負荷検出手段としての負荷センサ１４、回転数検出手段としてのクランク角センサ１５等の検出信号が入力され、これらに基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期等の種々の制御や、ＥＧＲバルブ９、１０、スロットルバルブ１２、排気シャッター１８の開度の制御等を行う。

エアフローメータ１３は吸入空気量を検出しており、コントロールユニット２１はこの検出値を基に、後述する実空気過剰率λを算出する。

負荷センサ１４は、アクセルペダル（図示せず）の開度を検出している。

クランク角センサ１５は、エンジン１のクランクシャフト（図示せず）の回転数、すなわちエンジン回転数を検出しており、コントロールユニット２１は検出されたエンジン回転数を基にエンジン回転数変動も検出する。

上記の構成において、エンジン１から排出される排気ガスは、排気マニホールド５を介して排気通路６へ送られ、排気通路６を介して車外へ排出される。そして、排気ガスの一部はＥＧＲ配管２０へと流れ、ＥＧＲクーラ１１で大気と熱交換して冷却され、運転状態等に応じてＥＧＲ配管７、８のいずれか一方を介して吸気通路２へ還流する。

吸気通路２へ還流した排気ガスは、吸気通路２を流れながら吸入空気と拡散混合し、コレクタタンク３を介してエンジン１の各気筒に分配される。

ここで、ＥＧＲ配管７、８の使い分けについて説明する。

まずＥＧＲ配管７を使用する場合について説明する。

ＥＧＲ配管７を使用するとＥＧＲガスはスロットルバルブ１２の上流側で吸入空気に合流し、その後でスロットルバルブ１２を通過することになる。スロットルバルブ１２は吸気通路２の流路断面を絞って吸気量を調節するので、スロットルバルブ１２を通過するときにＥＧＲガスおよび吸入空気の流れは乱れることになる。この乱れによってＥＧＲガスと吸入空気の拡散混合が促進されるので、エンジン１の各気筒へのＥＧＲガスの分配性が向上し、ある気筒に多量のＥＧＲガスが流入することを防止できる。

したがって、燃焼が不安定で失火する可能性が高い低空気過剰率での運転状態でＥＧＲ配管７を使用すると、各気筒間のＥＧＲガス量のばらつきに起因する失火を防止し、安定した燃焼を得ることができる。

なお、スロットルバルブ１２を備えない場合には、合流部１７をエアフローメータ１３よりも下流かつエンジン１の吸気バルブ（図示せず）までの経路長ができるだけ長くなる位置に設ける。これにより、ＥＧＲガスと吸入空気とが合流してからエンジン１に流入するまでの時間が長くなり、拡散混合するための時間を長く取ることができるからである。

次にＥＧＲ配管８を使用する場合について説明する。

ＥＧＲ配管８はＥＧＲ配管７に比べて経路長が短いので、急加速時等に燃料噴射量を変化させる場合の制御性、応答性に優れる。そこで、動力性能や運転性を優先する際にはＥＧＲ配管８を使用する。

以下、ＥＧＲ配管７、８の切換えについて、コントロールユニット２１が実行する切換え制御のフローチャートである図２を参照して説明する。図２のフローチャートは、運転状態に応じて設定する目標空気過剰率λ０、実空気過剰率λ等に応じてＥＧＲ配管７、８の切換えを行うためのものである。

ステップＳ１では、クランク角センサ１５及び負荷センサ１４の検出値からそれぞれエンジン回転数Ｎ、アクセルペダル開度Ｖｎを求め、これらに基づいて運転状態を検出する。

運転状態とは、エンジン１の回転数Ｎを基に回転速度を、そしてアクセルペダル開度Ｖｎを基に負荷を、それぞれ低・中・高の３段階に分類したものである。

ステップＳ２では、目標空気過剰率λ０、エンジン１の回転変動の大きさ、実際の空気過剰率（以下、実空気過剰率という）λを求める。

目標空気過剰率λ０は、ステップＳ１で求めた運転状態等に基づいて目標空気過剰率λ０を算出する。エンジン１の回転変動はクランク角センサ１５の検出値に基づいて算出する。実空気過剰率λはエアフローメータ３の検出値、燃料噴射量等に基づいて算出する。

ステップＳ３では上記で求めた目標空気過剰率λ０、実空気過剰率λ、回転変動の大きさを用いて、目標空気過剰率λ＜１．３もしくは回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３であるか否かの判定を行う。

判定結果がｙｅｓ（目標空気過剰率λ＜１．３又は回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３）の場合はステップＳ５へ、ｎｏ（目標空気過剰率λ＜１．３又は回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３ではない）の場合はステップＳ４へそれぞれ進む。

ステップＳ４では、ＥＧＲバルブ１０を開き、ＥＧＲバルブ９を閉じる。これによりＥＧＲ配管８を通してＥＧＲを行うことになる。これは、ステップＳ３での判定によりステップＳ４に進んだということは、目標空気過剰率λ＜１．３もしくは回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３の場合、すなわちリーン側の空気過剰率が要求される運転状態であるので、ＥＧＲ配管８を通してＥＧＲを行うことによって、動力性能や運転性を犠牲にすることがないようにする。

ステップＳ５では、ＥＧＲバルブ９を開きＥＧＲバルブ１０を閉じる。これによりＥＧＲ配管７を通してＥＧＲを行うことになる。これは、ステップＳ３での判定によりステップＳ５に進んだということは、目標空気過剰率λ＜１．３もしくは回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３ではない場合、すなわちリッチ側の空気過剰率が要求される運転状態であるため、ＥＧＲ配管７を通してＥＧＲを行うことによって、ＥＧＲガスの分配性を向上させて、失火を防止するためである。

なお、上記制御において目標空気過剰率λ０、実空気過剰率λのリッチ・リーンの判定基準として用いた空気過剰率１.３はあくまでも一例であってこれに限られるわけではない。

以上のように本実施形態では、エンジン１の排気通路６と吸気通路２のスロットルバルブ１２下流部分とを連通するＥＧＲ配管８と、ＥＧＲ配管８と吸気通路２のスロットルバルブ１２上流部分とを連通するＥＧＲ配管７と、クランク角センサ１５、負荷センサ１４、エアフローメータ１３の各センサの検出値に基づいて算出した目標空気過剰率λ０、エンジン１の回転変動、実空気過剰率λに基づいてＥＧＲ弁９、１０の開度を調節するコントロールユニット２１を備え、目標空気過剰率λ０＞１．３の場合はＥＧＲ配管８から、目標空気過剰率λ０＜１．３の場合もしくは回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率＜１．３の場合はＥＧＲ配管７からＥＧＲを行うよう制御するので、空気過剰率が低いために燃焼性が悪く失火しやすい運転状態であっても、ＥＧＲガスの分配性が向上させることによって失火を防止することができる。

また、スロットルバルブ１２を用いてＥＧＲガスと吸入空気との拡散混合を促進するので、より効率的に拡散混合を行うことができる。

第２の実施形態について説明する。

図３は本実施形態のシステムの構成を表す図である。本実施形態のシステムは第１実施形態のシステムにターボ過給機２２、インタークーラ２５、バイパス通路２６を加え、ＥＧＲ配管７の取り回しを変更したものである。

本実施形態では、ターボ過給機２２のコンプレッサ２３をエアフローメータ１３より下流の吸気通路に、タービン２４を排気通路６の分岐部１９より下流にそれぞれ備える。コンプレッサ２３よりも下流にはコンプレッサ２３によって加圧され高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ２５を備える。そしてインタークーラ２５の上流側と下流側とを連通するバイパス通路２６を設ける。

吸気通路２とバイパス通路２６との分岐部２９からインタークーラ２５までの吸気通路及びバイパス通路２６には流路切換え手段としての開閉バルブ２７、２８をそれぞれ設ける。開閉バルブ２７、２８はコントロールユニット２１によって、後述するように運転状態に応じてインタークーラ２５を備える吸気通路２かバイパス通路２６のいずれか一方を開き、他方を閉じるよう制御される。これにより、コンプレッサ２３を通過した吸入空気とＥＧＲガスを、インタークーラ２５によって冷却してエンジン１に供給するか、バイパス通路２６を通すことによって冷却せずに供給するかを選択することができる。なお、開閉バルブ２７、２８の代わりに分岐部２９に三方弁を設けていずれか一方の通路を選択できるようにしてもよい。

ＥＧＲ配管７は、タービン２４より下流の排気通路６から分岐して、吸気通路２のコンプレッサ２３よりも上流側に合流する。なお、第１実施形態と同様に途中にはＥＧＲクーラ１１及びバルブ９を備える。

ＥＧＲ配管８はタービン２４よりも上流側の排気通路６から分岐し、第１実施形態と同様にスロットルバルブ１２より下流側で吸気通路２に合流する。したがって、ＥＧＲ配管８を介して還流したＥＧＲガスは吸入空気に合流した後でコンプレッサ２３を通過することになり、コンプレッサ２３により吸入空気と拡散混合が促進されることになる。

吸気通路２のＥＧＲ配管７との合流部１７よりも上流側に開閉シャッター３１を、排気通路６のタービン２４より下流側かつＥＧＲ配管７との分岐部より上流側に排気シャッター３１を、そしてＥＧＲ配管７との分岐部よりも下流側に排気シャッター３２をそれぞれ設ける（以下、開閉シャッター３１、排気シャッター１８、３２を「開閉シャッター等」という）。これらの開閉シャッター等３１、１８、３２は吸気圧及び排気圧を制御するものであり、コントロールユニット２１によって運転状態に応じて制御される。例えば、開閉シャッター３１の開度を絞ると吸気通路２内の圧力は低下し、排気シャッター１８の開度を絞ると排圧が上昇する。排気シャッター３２の開度を絞ると排圧が上昇し、ＥＧＲ配管７へと排気が流れ易くなる。つまり、開閉シャッター等３１、１８、３２の開度を調節することによってＥＧＲ率を調節することができる。

排気シャッター等３１、１８、３２の開閉制御に関しては、本実施形態と直接の関係がないので、詳細な説明は省略する。

次に本実施形態におけるＥＧＲバルブ９、１０の開閉制御について図４、図５を参照して説明する。

図４はコントロールユニット２１が実行する制御フローチャートである。

図５は運転状態とＥＧＲ配管７、８の関係を表すマップであり、ＥＧＲ配管７、８の使用領域を、縦軸を負荷、横軸をエンジン回転数とする運転状態マップに割り付けたものである。

図５中の領域Ａは低中速・高負荷の領域、領域Ｂは高速・低〜高負荷の領域、領域Ｃは低中速・低中負荷のうち低速・低負荷領域を除く領域、領域Ｄは低速・低負荷領域である。

なお、図５中の「低圧ＥＧＲ」はＥＧＲ配管７を使用するＥＧＲ、「高圧ＥＧＲ」はＥＧＲ配管８を使用して行うＥＧＲを指す。

領域Ａ、すなわち低中速・高負荷の領域では低圧ＥＧＲを行う。これは以下の理由による。この領域では、コンプレッサ２３の過給効率が高まると吸気通路２内は正圧となり、吸気通路２のＥＧＲ配管８が合流する部分の圧力と排気通路６内の圧力との差圧が小さく、もしくは逆転してしまい、高圧ＥＧＲ（ＥＧＲ配管８を使用）では多量のＥＧＲガスを導入することができなくなる。これに対してコンプレッサ２３の上流にＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ（ＥＧＲ配管７を使用）の場合は、コンプレッサ２３の効率が高まっても吸気通路２と排気通路６の差圧は逆転しないので、多量のＥＧＲガスを還流させることができる。

領域Ｂ、すなわち高速・低〜高負荷の領域では高圧ＥＧＲを行う。これは、高速・低〜高負荷領域ではＥＧＲ率が低く要求されるＥＧＲガス量が少ないため、前述した領域Ａのような問題がないからである。

領域Ｃでは高圧ＥＧＲを行う。この領域では多量のＥＧＲガスが要求されるが、コンプレッサ２３による過給圧が領域Ａ程には高まらないため、高圧ＥＧＲで十分なＥＧＲガス量を確保できるからである。

領域Ｄでは、後述するように運転条件に応じて高圧ＥＧＲと低圧ＥＧＲを使い分ける。

具体的には、失火が起こりやすい運転状態では後述するように低圧ＥＧＲを行いつつ、補助的に高圧ＥＧＲを行い、さらにコンプレッサ２３を通過した吸入空気およびＥＧＲガスはバイパス通路２６を通してエンジン１に供給する。

これは、ＥＧＲ配管７を介して吸入通路に還流されたＥＧＲガスはコンプレッサ２３によって吸入空気と十分に拡散混合されるのでエンジン１の各気筒への分配性が向上して気筒間のＥＧＲガス量のばらつきによる燃焼安定性の低下を防止でき、さらに、これらＥＧＲガスと吸入空気はコンプレッサ２３により加圧されて温度上昇した後、インタークーラ２５を迂回することによって温度低下を抑制するので、筒内温度の低下を防止して失火が生じにくい状態にすることができるからである。なお、高圧ＥＧＲを補助的に使用するのは低圧ＥＧＲでは不足するＥＧＲガス量を補うこと、そしてタービン２４上流の高温のＥＧＲガスを導入することによって筒内温度の低下を防止するためである。

図４のフローチャートは、運転状態に応じて設定する目標空気過剰率λ０、実空気過剰率λ等に応じてＥＧＲ配管７、８の切換えを行うためのものである。なお、「低圧バルブ」はＥＧＲバルブ９、「高圧バルブ」はＥＧＲバルブ１０を指す。

以下、フローチャートの各ステップにしたがって説明する。

ステップＳ２１、２２は図２のステップＳ１、２と同様の処理なので、説明を省略する。

ステップＳ２３では、低中速・高負荷領域（領域Ａ）であるか否かの判定（運転状態判定１）を行う。

低中速・高負荷領域（領域Ａ）であればステップＳ３０に進み、そうでない場合にはステップＳ２４に進む。

ステップＳ３０では、ＥＧＲバルブ９を開き、ＥＧＲバルブ１０を閉じる。これによりＥＧＲ配管７を介して低圧ＥＧＲを行うことになる。

ステップＳ２４では、高速・低〜高負荷領域（領域Ｂ）であるか、低中速・低中負荷領域（領域Ｃ、Ｄ）であるかの判定（運転状態判定２）を行い、高速・低〜高負荷領域（領域Ｂ）の場合はステップＳ２５へ進み、低中速・低中負荷領域（領域Ｃ、Ｄ）の場合はステップＳ２６に進む。

ステップＳ２５ではＥＧＲバルブ９を閉じ、ＥＧＲバルブ１０を開く。これによりＥＧＲ配管８を介して高圧ＥＧＲを行うことになる。

ステップＳ２６では低速・低負荷領域（領域Ｄ）であるか否かの判定（運転状態判定３）を行う。

低速・低負荷領域（領域Ｃ）以外の場合はステップＳ２７に進み、ＥＧＲバルブ９を閉じ、ＥＧＲバルブ１０を開く。これによりＥＧＲ配管８を介して高圧ＥＧＲを行うことになる。

低速・低負荷領域（領域Ｃ）の場合はステップＳ２８に進み、図２のステップＳ３と同様に目標空気過剰率λ＜１．３もしくは回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３であるか否かの判定（運転状態判定４）を行う。

判定結果がｙｅｓ（目標空気過剰率λ＜１．３又は回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３）の場合はステップＳ２９に進み、ＥＧＲバルブ９を開き、ＥＧＲバルブ１０の開度を絞り、開閉バルブ２７を閉じ、開閉バルブ２８を開く。これにより、ＥＧＲ配管７を主として、そしてＥＧＲ配管８を補助的に使用してＥＧＲを行うことになる。また、コンプレッサ２３を通過した吸入空気及びＥＧＲガスはバイパス通路２６を通過することになるので、インタークーラ２５による大幅な温度低下がなくなる。

ステップＳ２８での判定結果がｎｏ（目標空気過剰率λ＜１．３又は回転変動が所定値以上かつ実空気過剰率λ＜１.３ではない）の場合には、ステップＳ２７に進む。

上記の制御についてまとめると、ステップＳ２３の運転状態判定１は、図５中の領域Ａであるのか、それ以外の領域Ｂ、Ｃ、Ｄであるのかの判定である。

ステップＳ２４の運転状態判定２は、図５中の領域Ｂであるのか、それ以外の領域Ｃ、Ｄであるのかの判定である。

ステップＳ２６の運転状態判定３は、図５中の領域Ｃであるのか領域Ｄであるのかの判定である。

ステップＳ２８の運転状態判定４は、図５中の領域Ｄで失火が生じやすい状態か否かの判定である。

以上のように本実施形態では、第１実施形態と同様の効果に加えて、さらに、失火が生じやすい運転状態で使用するＥＧＲ配管７をターボ過給機２２のコンプレッサ２３上流に連結するので、コンプレッサ２３によって吸入空気とＥＧＲガスとが拡散混合される。

コンプレッサ２３の下流にインタークーラ２５と、インタークーラ２５を迂回するバイパス通路２６を備え、目標空気過剰率λ０が１．３より小さく、又は実空気過剰率λが１．３より小さくかつ回転変動が大きいとき場合には、バイパス通路２６を介してエンジン１にＥＧＲガスと吸入空気とを供給するので、ＥＧＲガスおよび吸入空気がインタークーラ２５によって大幅に温度低下することがなく、これにより筒内温度の低下による失火を防止することができる。

また、上記運転状態では、ＥＧＲ配管８を主として用い、さらにＥＧＲ配管７を補助的に用いるので、ＥＧＲ配管８だけではＥＧＲ量が不足する場合であっても、ＥＧＲ配管８からのＥＧＲによって必要なＥＧＲ量を確保することができ、またＥＧＲ配管８からの高温のＥＧＲガスによって筒内温度の低下を防止することができる。

第３の実施形態について説明する。

図６は本実施形態のシステムの構成を表す図である。本実施形態では排気通路６のタービン２４下流かつＥＧＲ配管７との分岐部よりも上流部分に排気浄化手段としての排気浄化用触媒３３を備える点が第２実施形態のシステムと異なり、それ以外は同様の構成となっている。

ＥＧＲ配管７、８及び各バルブ９、１０、２８、２９や開閉シャッター等３１、１８、３２の切換え制御は第２実施形態と同様なので説明を省略する。

上記のような構成では、ＥＧＲ配管７を介して還流されるＥＧＲガスは、排気浄化用触媒３３によって煤等が除去された状態となっている。

したがって、ＥＧＲ配管７を介してＥＧＲを行うときには、第２実施形態と同様にＥＧＲガスと吸入空気との拡散混合を促進して各気筒へのＥＧＲガスの分配性を向上させることによって失火を防止できるのに加え、さらにコンプレッサ２３やスロットルバルブ１２への煤の付着を防止することができる。

なお、ＥＧＲ配管７と吸気通路２と合流部１７は、スロットルバルブ１２の上流側かつコンプレッサ２３の下流であっても構わない。

以上のように本実施形態では、排気通路６に排気浄化触媒を備え、ＥＧＲ配管７は排気浄化用触媒３３の下流とコンプレッサ２３の上流とを連通するので、ＥＧＲ配管７を通るＥＧＲガスは、排気浄化用触媒３３によって煤が除去された状態となっている。これにより吸気通路２中に介装されたコンプレッサ２３等に煤が付着することを防止できる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本発明は、ＥＧＲ装置を備えるディーゼルエンジンおよびガソリンエンジン等に利用可能である。

第１実施形態のシステムの構成を表す図である。 第１実施形態のＥＧＲ配管切換え制御のフローチャートである。 第２実施形態のシステムの構成を表す図である。 第２実施形態のＥＧＲ配管切換え制御のフローチャートである。 運転状態とＥＧＲ配管切換えの関係を表すマップである。 第３実施形態のシステムの構成を表す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
３ コレクタタンク
４ ブランチ
５ 排気マニホールド
６ 排気通路
７ ＥＧＲ配管
８ ＥＧＲ配管
９ ＥＧＲバルブ
１０ ＥＧＲバルブ
１１ ＥＧＲクーラ
１２ スロットルバルブ
１３ エアフローメータ
１４ 負荷センサ
１５ クランク角センサ
１６ 合流部
１７ 合流部
１８ 排気シャッター
１９ 分岐部
２０ ＥＧＲ配管
２１ コントロールユニット
２２ ターボ過給機
２３ コンプレッサ
２４ タービン
２５ インタークーラ
２６ バイパス通路
２７ 開閉バルブ
２８ 開閉バルブ
３１ 開閉シャッター
３２ 排気シャッター
３３ 排気浄化用触媒

Claims (8)

1. エンジンの排気通路と吸気通路とを連通し排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ還流させるための第１ＥＧＲ配管と、
   前記エンジンに流入するまでの距離が所定量の位置であって前記第１ＥＧＲ配管と前記吸気通路との合流部よりも上流部分、もしくは前記第１ＥＧＲ配管と前記吸気通路の合流部より上流に前記ＥＧＲガスと吸入空気との混合を促進する混合促進手段を備える場合には前記混合促進手段よりも上流と前記排気通路とを連通しＥＧＲガスを還流させるための第２ＥＧＲ配管と、
   前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記回転数と前記負荷に基づいて目標空気過剰率を算出する目標空気過剰率算出手段と、
   前記エンジンの吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
   前記吸入空気量に基づいて実際の空気過剰率を検出する実空気過剰率検出手段と、
   前記回転数検出手段、前記目標空気過剰率算出手段、前記実空気過剰率検出手段のそれぞれの検出値に基づいて前記ＥＧＲ配管１、前記ＥＧＲ配管２から還流させるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ制御手段と、を備え、
   前記ＥＧＲ制御手段は、前記目標空気過剰率が所定値以上の場合は前記第１ＥＧＲ配管から、前記目標空気過剰率が所定値以下の場合もしくは前記回転数検出手段の検出値に基づいて算出する回転変動が所定値以上かつ前記実空気過剰率が所定値以下の場合は前記第２ＥＧＲ配管からＥＧＲを行うよう制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記回転数と前記負荷に基づいて運転領域を求める運転領域検出手段を備え、
   前記ＥＧＲ制御手段は、
   低速・低負荷かつ前記目標空気過剰率が所定値以下の運転領域、もしくは低速・低負荷かつ前記回転変動が所定値以上で前記実空気過剰率が所定値以下の運転領域である場合に前記第２ＥＧＲ配管からＥＧＲを行うように制御する請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記エンジンはターボ過給機を備え、
   前記混合促進手段として前記ターボ過給機を用いる請求項１に記載のエンジンの制御装置。
4. 前記第１ＥＧＲ配管は前記排気通路の前記ターボ過給機のタービンより上流部分と、前記吸気通路の前記ターボ過給機のコンプレッサより下流部分とを連通し、
   前記第２ＥＧＲ配管は前記排気通路の前記タービンより下流部分と、前記吸気通路の前記コンプレッサより上流部分とを連通する請求項３に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記吸気通路の前記コンプレッサ下流部分に介装するインタークーラと、
   前記コンプレッサの下流部分かつ前記インタークーラの上流部分と前記インタークーラ下流部分とを連通するバイパス通路と、
   前記ＥＧＲ制御手段により制御され前記インタークーラを通過する吸気通路と前記バイパス通路のいずれか一方のみを通して吸気を行うように流路を切換える流路切換え手段と、を備え、
   前記ＥＧＲ制御手段は、低速・低負荷かつ前記目標空気過剰率が所定値以下の運転領域、もしくは低速・低負荷かつ前記回転変動が所定値以上で前記実空気過剰率が所定値以下の運転領域の場合に、前記バイパス通路を通して吸気を行うように前記流路切換え手段を制御する請求項４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記ＥＧＲ制御手段は、低速・低負荷の運転領域かつ前記目標空気過剰率が所定値以下の運転領域、もしくは低速・低負荷の運転領域かつ前記回転変動が所定値以上で前記実空気過剰率が所定値以下の場合には、前記第２ＥＧＲ配管を主として、さらに前記第１ＥＧＲ配管を補助的に用いてＥＧＲを行うように制御する請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
7. エンジンの吸入空気量を制御する手段として吸気絞り弁を備え、
   前記混合促進装置として前記吸気絞り弁を用いる請求項１〜６のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
8. 前記排気通路に排気ガスを浄化する排気浄化手段を備え、
   前記第２ＥＧＲ配管は、前記排気浄化手段の下流部分と、前記吸気通路と前記第１ＥＧＲ配管との合流部よりも上流かつ前記エンジンに流入するまでの距離が十分に長い位置、もしくは前記第１ＥＧＲ配管と前記吸気通路との合流部より上流部分に前記ＥＧＲガスと吸入空気との混合を促進する混合促進手段を備える場合には前記混合促進手段よりも上流部分とを連通する請求項１〜７のいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。

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