JP2007291974A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関の排気還流装置において、減速またはフューエルカットから加速に移行した直後のＮＯｘの排出を抑制しつつ速やかに加速することができる技術を提供する。
【解決手段】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し更にノズルベーンの開度により排気の通路断面積を調整する可変容量型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通路と、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に、低圧ＥＧＲ通路内にＥＧＲガスを流す減速時ＥＧＲ手段（Ｓ１０２，Ｓ１０４）と、減速時ＥＧＲ手段によりＥＧＲガスが流されているときに、ノズルベーンの開度を調節して吸気通路内の圧力を目標圧力に向かわせる減速時過給手段（Ｓ１０５）と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。
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通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。また、タービンよりも上流の排気通路とコンプレッサよりも下流の吸気通路とを接続する高圧ＥＧＲ通路を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。
そして、機関回転数と機関負荷とに応じて低圧ＥＧＲ通路または高圧ＥＧＲ通路の何れからＥＧＲガスを供給するか選択する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１５０３１９号公報 特開２００１−８２２３４号公報 特開２０００−２２０４６２号公報 特開平８−１７０５３９号公報
しかし、減速またはフューエルカットの状態から加速状態に移行するときに空燃比が一時的に高くなり、ＮＯｘが排出されるおそれがある。すなわち、フューエルカット時には、気筒内に新気が流入するものの燃料は供給されないので、吸気管、気筒内、または排気管内の空燃比は次第に高くなる。そのため、加速状態に移行した直後では、ＥＧＲガスを供給しても該ＥＧＲガスはほとんど大気と変わらないので、ＮＯｘの発生を抑制する効果が低い。そのため、加速直後にＮＯｘが排出されるおそれがある。
また、減速時またはフューエルカット時にはターボチャージャの回転数が低下する。そのため過給圧が低下してしまい、その後にアクセルペダルが踏まれたとしても、加速が緩慢となるおそれがある。
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、内燃機関の排気還流装置において、減速またはフューエルカットから加速に移行した直後のＮＯｘの排出を抑制しつつ速やかに加速することができる技術を提供することを目的とする。
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還流装置は、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還流装置は、
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し更にノズルベーンの開度により排気の通路断面積を調整する可変容量型ターボチャージャを備え、
前記タービンよりも下流の排気通路と前記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通路と、
車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に、前記低圧ＥＧＲ通路内にＥＧＲガスを流す減速時ＥＧＲ手段と、
前記減速時ＥＧＲ手段によりＥＧＲガスが流されているときに、前記ノズルベーンの開度を調節して吸気通路内の圧力を目標圧力に向かわせる減速時過給手段と、
を備えることを特徴とする。
減速時ＥＧＲ手段により、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に低圧ＥＧＲ通路内へＥＧＲガスが流されると、車両の減速直前または内燃機関のフューエルカット直前に気筒内から排出された既燃ガスが、吸気通路に還流される。つまり、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことにより、車両の減速直前または内燃機関のフューエルカット直前に気筒内から排出された既燃ガスを繰り返し還流させることが出来る。そのため、還流経路上に既燃ガスを貯留しておくことができるので、加速状態に移行しても直ぐに既燃ガスを気筒内に供給することができる。
また、減速時ＥＧＲ手段により、低圧ＥＧＲ通路内へＥＧＲガスが流されると、タービンを通過する排気の量が増加する。すなわち、低圧ＥＧＲ通路は、タービンよりも下流側の排気通路へ接続されるので、低圧ＥＧＲ通路内を流れるＥＧＲガスは、タービンを通過してきている。すなわち、低圧ＥＧＲ通路内にＥＧＲガスを流すと、タービンへ排気を流すことになる。
しかし、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時には、燃料の燃焼によるエネルギが得られないため、過給圧が下降する。このときに可変容量型ターボチャージャのノズルベーンを閉じると、タービン内の流速が高まり該可変容量型ターボチャージャの回転数が上昇する。これにより過給圧の低下を抑制することができる。
そして、減速時過給手段により吸気通路内の圧力を目標圧力に向かわせると、アクセルペダルが踏まれたら直ぐに加速することが可能となる。ここで、目標圧力とは、直ぐに加速が可能となる過給圧として予め定めることができる。過給圧は例えばフィードバック制御により目標圧力に向かわせる。
なお、車両の減速とは、運転者がアクセルペダルを戻したときに内燃機関の回転数が下降するときの減速をいい、負荷の増加による減速は含まない。また、内燃機関のフューエルカットとは、内燃機関が回転しているときに、例えばアクセルペダルが戻される等により、燃料の供給が停止されることをいう。
本発明においては、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所よりも下流の前記排気通路を流通する排気の量を調節する排気絞り弁と、
をさらに備え、
前記減速時ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉よりも開き側の開度とし且つ前記排気絞り弁を全開よりも閉じ側の開度として前記低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことができる。
低圧ＥＧＲ弁の開度が調節されることによりＥＧＲガスの流量が調節される。そして、低圧ＥＧＲ弁を全閉でない開度、すなわち全閉よりも開き側若しくは全開としておけば、低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことができる。さらに、排気絞り弁を全開でない開度、すなわち全開よりも閉じ側若しくは全閉とすることにより、該排気絞り弁よりも内燃機関側の排気通路内の圧力を上昇させることができる。これにより、排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなるので、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を増加させることができる。
本発明においては、前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する低圧ＥＧ
Ｒ弁と、
前記低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所よりも上流の前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
をさらに備え、
前記減速時ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉よりも開き側の開度とし且つ前記吸気絞り弁を全開よりも閉じ側の開度として前記低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことができる。
前記したように、低圧ＥＧＲ弁を全閉でない開度としておけば、低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことができる。そして、吸気絞り弁を全開でない開度、すなわち全開よりも閉じ側若しくは全閉とすることにより、該吸気絞り弁よりも内燃機関側の吸気通路内の圧力を下降させることができる。これにより、排気通路側と吸気通路側との圧力差が大きくなるので、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量を増加させることができる。
本発明においては、前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下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高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
をさらに備え、
前記減速時ＥＧＲ手段は、前記高圧ＥＧＲ弁を全開よりも閉じ側の開度とすることができる。
高圧ＥＧＲ弁の開度を調節することによりＥＧＲガスの流量を調節することができる。そして、高圧ＥＧＲ弁を全開でない開度、すなわち全開よりも閉じ側若しくは全閉とすることにより、高圧ＥＧＲ通路内にＥＧＲガスが流れることを抑制できる。これにより、高圧ＥＧＲ通路よりも下流の排気通路へ流れる排気の量を増加させることができる。そのため、タービンを通過する排気の量を増加させて過給圧の下降を抑制することができる。
また、高圧ＥＧＲ通路は温度が高いため、ＥＧＲガスの温度の下降度合いが低い。そのため、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に高圧ＥＧＲ通路へＥＧＲガスを流していると、加速直後に温度の高いＥＧＲガスが供給される。これにより、加速時に煤が排出されるおそれがある。これに対し、低圧ＥＧＲ通路にはタービン等を通過した後の温度の低いＥＧＲガスが流れるため、低圧ＥＧＲ通路を流れたＥＧＲガスを加速直後に供給しても煤が発生し難い。そして、減速時ＥＧＲ手段により高圧ＥＧＲ弁の開度が制御されると、低圧ＥＧＲ通路へＥＧＲガスが流れるので、加速状態に移行したときの煤の発生を抑制することができる。
ここで、高圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスが流れると、該高圧ＥＧＲ通路よりも下流の排気通路へ流れる排気の量が減少する。そのため、低圧ＥＧＲ通路に流れるＥＧＲガスの量も減少してしまう。これに対し、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時であって低圧ＥＧＲ通路へＥＧＲガスを流すときには、高圧ＥＧＲガス通路への排気の流入を抑制する。これにより、低圧ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの量の減少を抑制することができるので、加速時の煤の発生を抑制できる。
このように、減速時ＥＧＲ手段が、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に高圧ＥＧＲ弁を閉じれば、過給圧の低下を抑制しつつ加速時の煤の発生を抑制することができる。
本発明においては、前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下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高圧ＥＧＲ通路
と、
前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
車両の減速直前の空燃比または内燃機関のフューエルカット直前の空燃比を記憶する空燃比記憶手段と、
前記空燃比記憶手段に記憶されている空燃比に基づいて前記高圧ＥＧＲ弁の開度を変更することにより実際の空燃比を目標空燃比に向かわせる空燃比調節手段と、
をさらに備えることができる。
車両の減速状態または内燃機関のフューエルカット状態から加速状態に移行したときに、直ぐに目標のＥＧＲ率とすればＮＯｘの発生を抑制することができる。ここで、車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流したとしても、新気の流入によりＥＧＲガスの空燃比は次第に高くなる。したがって、加速状態となったときにＥＧＲガスを供給しても、直ぐには所望の空燃比が得られないおそれがある。
ところで、高圧ＥＧＲ通路は、低圧ＥＧＲ通路よりも排気通路の上流側に接続されている。すなわち、加速に移行した後の既燃ガスは、先ず高圧ＥＧＲ通路に到達する。そのため、低圧ＥＧＲ通路からＥＧＲガスを供給するよりも、高圧ＥＧＲ通路からＥＧＲガスを供給するほうが、加速後の既燃ガスを速やかに供給することができる。そして、空燃比調節手段により、目標空燃比に向かってＥＧＲ量が調節されれば、加速時により速やかに適正な空燃比を得ることができるので、煤やＮＯｘの発生を抑制することができる。
本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、減速またはフューエルカットから加速に移行した直後のＮＯｘの排出を抑制しつつ速やかに加速することができる。
以下、本発明に係る内燃機関の排気還流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。
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流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。
内燃機関１には、吸気管３および排気管４が接続されている。この吸気管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よりも上流の吸気管３には、該吸気管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に吸入される新気の量が測定される。
コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気管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よりも上流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第１吸気絞り弁９が設けられている。この第１吸気絞り弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。さらに、インタークーラ８よりも下流の吸気管３には、該吸気管３内を流通する吸気の流量を調節する第２吸気絞り弁１０が設けられている。この第２吸気絞り弁１０は、電動アクチュエータにより開閉される。
一方、排気管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よりも下流の排気管４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１１が設けられている。このフィルタ１１にはＮＯx触媒が担持されている。
なお、本実施例では、前記ターボチャージャ５に可変容量型ターボチャージャを採用している。図２は、可変容量型ターボチャージャの構成を示す断面図である。図２（Ａ）はノズルベーン５１が開いている場合を示し、図２（Ｂ）はノズルベーン５１が閉じている場合を示している。
可変容量型ターボチャージャは、図２に示すように、タービンハウジング５ｂ内に設けられた排気タービン５ｃの周囲に複数のノズルベーン５１を備えて構成されている。このノズルベーン５１は、アクチュエータ５２により開閉される。このノズルベーン５１を閉じ側へ回動させると、隣接するノズルベーン５１間の間隙が狭くなり、ノズルベーン５１間の流路が閉じられることになる。一方、ノズルベーン５１を開き側へ回動すると、隣接するノズルベーン５１間の間隙が広くなり、ノズルベーン５１間の流路が開かれることになる。
このように構成された可変容量型ターボチャージャでは、アクチュエータ５２によってノズルベーン５１の回動方向と回動量とを調整することにより、ノズルベーン５１間の流路の向き、及びノズルベーン５１間の間隙を変更することが可能となる。即ち、ノズルベーン５１の回動方向と回動量とを制御することにより、排気タービン５ｃに吹き付けられる排気の方向、流速、量が調節されることになる。なお、ノズルベーン５１の開き量を以下「ＶＮ開度」という。
そして、フィルタ１１よりも下流の排気管４には、該排気管４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１２が設けられている。この排気絞り弁１２は、電動アクチュエータにより開閉される。
また、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を低圧で吸気管３へ再循環させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、および低圧ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。
低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１１よりも下流で且つ排気絞り弁１２よりも上流の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１吸気絞り弁９よりも下流の吸気管３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を通って再循環される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を変更することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を変更する。さらに、低圧ＥＧＲクーラ３３は、該低圧ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。
また、内燃機関１には、排気管４内を流通する排気の一部を高圧で吸気管３へ再循環させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、高圧ＥＧＲ弁４２、および高圧ＥＧＲクーラ４３を備えて構成されている。
高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気管４と、コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気管３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で再循環される。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を通って再循環される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧
ＥＧＲ通路４１の通路断面積を変更することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を変更する。さらに、高圧ＥＧＲクーラ４３は、該高圧ＥＧＲクーラ４３を通過する高圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の冷却水とで熱交換をして、該高圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。
フィルタ１１よりも下流で且つ低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４への接続部よりも上流の排気管４には、該排気管４内の排気の空燃比を測定する空燃比センサ１３が取り付けられている。また、第２吸気絞り弁１０よりも下流の吸気管３には、該吸気管３内の圧力を測定する吸気圧力センサ１７が取り付けられている。
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。
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、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１６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。
一方、ＥＣＵ２０には、第１吸気絞り弁９、第２吸気絞り弁１０、排気絞り弁１２、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、及びノズルベーン５１の各アクチュエータ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。
そして、本実施例においては、車両の減速時、または内燃機関１のフューエルカット時において、排気絞り弁１２を全閉とし、低圧ＥＧＲ弁を全開とし、且つ高圧ＥＧＲ弁４２を全閉とする。
車両の減速時、または内燃機関１のフューエルカット時において行なうのは、このような場合には気筒２、吸気管３、排気管４、低圧ＥＧＲ通路３１、および高圧ＥＧＲ通路４１内の空燃比が高くなるからである。すなわち、これら部材内のガスの空燃比が高くなるのを抑制するために、本実施例に係る制御が行われる。
そして、上記運転状態において排気絞り弁１２を全閉とすることにより、該排気絞り弁１２よりも上流の排気管４内の圧力が上昇する。そうすると、低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側を吸気管３側との圧力差が大きくなる。また、高圧ＥＧＲ弁４２を全閉とするので、排気管４内の排気が高圧ＥＧＲ通路４１へ流入することを防止できる。これにより、排気管４内の圧力を更に高めることができる。これらにより、低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流すことができる。
また、排気絞り弁１２を全閉とすることにより、該排気絞り弁１２よりも下流に既燃ガスが流れることが抑制される。すなわち、上記運転状態において既燃ガスを繰り返し還流させて、既燃ガスを低圧ＥＧＲ通路３１内、気筒２内、吸気管３内、および排気管４内に貯留することができる。
さらに、ノズルベーン５１の開度を過給圧に応じて制御する。すなわち、過給圧が下降するほどＶＮ開度を小さくする。ここで、車両の減速時、または内燃機関１のフューエルカット時には、機関回転数の下降または吸入空気量の下降により過給圧が低下する。これに対し、ＶＮ開度を小さくすれば過給圧の低下を抑制することができる。なお、本実施例においては吸気圧力センサ１７により測定される実際の過給圧（以下、実過給圧という。）が目標値（以下、目標過給圧ともいう。）となるように、フィードバック制御を行う。
なお、排気絞り弁１２は全閉とせずに閉じ側としてもよい。閉じ側とは、全開よりも閉じ側であり、低圧ＥＧＲ通路３１にＥＧＲガスを流すことができる開度である。同様に、低圧ＥＧＲ弁３２は全閉よりも開き側としてもよく、高圧ＥＧＲ弁４２は全開よりも閉じ側としてもよい。また、車両の減速または内燃機関１のフューエルカットの直前の低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、および排気絞り弁１２の開度に対して、閉じ側または開き側としてもよい。これらによっても、低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側と吸気管３側との圧力差を大きくすることができるからである。
次に、本実施例に係る減速時またはフューエルカット時の制御のフローについて説明する。図３は、本実施例に係る減速時またはフューエルカット時の制御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。
ステップＳ１０１では、車両の減速時または内燃機関１のフューエルカット時であるか否か判定される。すなわち、低圧ＥＧＲガスを繰り返し流す必要のある状態であるか否か判定される。例えば、機関回転数および機関負荷の両方が低下している場合に車両の減速時であると判定される。また、例えば、内燃機関１の回転数が所定値以上で且つアクセルペダルが踏まれていないときに内燃機関１のフューエルカット時であると判定される。この所定値は、内燃機関１のアイドル回転よりも高い値である。
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ステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０２では、低圧ＥＧＲ弁３２が全開とされ且つ高圧ＥＧＲ弁４２が全閉とされる。すなわち、低圧ＥＧＲガスが流れやすくされる。
ステップＳ１０３では、空燃比が記憶される。空燃比は空燃比センサ１３により検出される。すなわち、車両の減速時および内燃機関１のフューエルカット時以外では、記憶されている空燃比が更新される。なお、本実施例においては、ステップＳ１０３の処理を行うＥＣＵ２０が、本発明における空燃比記憶手段に相当する。
ステップＳ１０４では、排気絞り弁１２が全閉とされる。なお、排気絞り弁１２を最も閉じ側としたときでも排気の通路が確保されている場合には、可及的に閉じ側としたときを全閉と称してもよい。
ステップＳ１０４の処理により、低圧ＥＧＲ通路３１の排気管４側と吸気管３側との圧力差が大きくなるため、低圧ＥＧＲ通路３１に多くの低圧ＥＧＲガスを流すことができる。なお、本実施例においては、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４の処理を行うＥＣＵ２０が、本発明における減速時ＥＧＲ手段に相当する。
ステップＳ１０５では、ノズルベーン５１の開度がフィードバック制御される。すなわち、吸気圧力センサ１７により検出される実過給圧が目標過給圧となるように、ＶＮ開度が制御される。目標過給圧は、アクセルペダル１４が踏まれたときに直ぐに加速できる値として予め実験等により求められる。なお、本実施例においては、ステップＳ１０５の処理を行うＥＣＵ２０が、本発明における減速時過給手段に相当する。
ステップＳ１０６では、車両の減速状態または内燃機関１のフューエルカット状態から加速状態へ移行したか否か判定される。すなわち、低圧ＥＧＲガスを流し続けるのか、加速のための制御に入るのか判定される。
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０５へ戻る。
ステップＳ１０７では、燃料噴射が開始される。したがって、気筒内から既燃ガスが排出される。これと同時に排気絞り弁１２が開かれる。このときの排気絞り弁１２の開度は全開としてもよく、内燃機関１の運転状態に応じて決定される開度であってもよい。
ステップＳ１０８では、高圧ＥＧＲ弁４２の開度がフィードバック制御される。すなわち、空燃比センサ１３により得られる空燃比と、エアフローメータ７により得られる吸入空気量と、に基づいて得られる吸気空燃比（気筒２内に流入するガスの空燃比）が目標空燃比となるように、高圧ＥＧＲ弁４２の開度が制御される。ここで、目標空燃比は、ステップＳ１０３で記憶される減速またはフューエルカット直前の空燃比である。吸気空燃比は、センサにより直接測定してもよい。
低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流したとしても、第１吸気絞り弁９および第２吸気絞り弁１０を新気が通過することがあるため、低圧ＥＧＲガスの空燃比が次第に高くなる。しかし、燃料噴射開始後に気筒２内で新たに発生した既燃ガスを高圧ＥＧＲ通路４１に流して循環させることにより、気筒２内の空燃比を速やかに低下させることができる。なお、本実施例においては、ステップＳ１０８の処理を行うＥＣＵ２０が、本発明における空燃比調節手段に相当する。
また、本ステップでは、高圧ＥＧＲ弁４２と共に第２吸気絞り弁１０の開度を制御してもよい。すなわち、第２吸気絞り弁１０の開度を閉じ側とすることにより、該第２吸気絞り弁１０よりも下流の吸気管３内の圧力が低下するので、高圧ＥＧＲガスを流しやすくすることができる。
なお、目標空燃比は、現時点での内燃機関１の運転状態（例えば機関回転数および機関負荷）に基づいて決定してもよい。
ステップＳ１０９では、実空燃比が目標空燃比と等しくなったか否か判定される。すなわち、実空燃比が減速またはフューエルカット直前の値まで回復したか否か判定される。
ステップＳ１０９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１１０へ進み、一方否定判定がなされた場合にはステップＳ１０８へ戻る。
ステップＳ１１０では、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２、第１吸気絞り弁９、第２吸気絞り弁１０、排気絞り弁１２、およびノズルベーン５１が通常制御される。例えば、機関回転数及び機関負荷等に基づいて制御される。
このようにして、車両の減速時または内燃機関１のフューエルカット時に低圧ＥＧＲ通路３１へ低圧ＥＧＲガスを流すことができるので、車両の減速直前または内燃機関１のフューエルカット直前の排気を、吸気管３、排気管４、および低圧ＥＧＲ通路３１に貯留しておくことができる。加速に移行した後は、この貯留されている排気が気筒２内に供給されるので、目標の空燃比へ速やかに合わせることができる。さらに、加速直後からＥＧＲガスによるＮＯxの低減を行なうことができる。また、低圧ＥＧＲガスは温度が低いので
、加速時の煤の発生を抑制することができる。
さらに、車両の減速時または内燃機関１のフューエルカット時に低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流すと、タービンハウジング５ｂをガスが通過するため、過給圧の低下を抑制することができる。さらに、ノズルベーン５１の開度を調節することにより、過給
圧の低下をより抑制することができる。
そして、加速に移行したときには、高圧ＥＧＲ通路４１へ高圧ＥＧＲガスを流すので、加速直後に速やかに空燃比を低下させることができる。
なお、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流すときに、排気絞り弁１２を閉じているが、これに代えて又はこれと共に、第１吸気絞り弁９を閉じるようにしてもよい。すなわち、前記ステップＳ１０４において、排気絞り弁１２の代わりに第１吸気絞り弁９を閉じてもよいし、排気絞り弁１２および第１吸気絞り弁９の両方を閉じてもよい。第１吸気絞り弁９を閉じることによっても、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側との圧力差を大きくすることができるので、低圧ＥＧＲ通路３１に低圧ＥＧＲガスを流すことができる。第１吸気絞り弁９を閉じる条件は、排気絞り弁１２を閉じるときと同じである。
また、第１吸気絞り弁９のみを閉じる場合には、排気絞り弁１２を設ける必要はない。また排気絞り弁１２は、低圧ＥＧＲ通路３１が排気管４に接続される箇所よりも内燃機関１側の排気管４に取り付けられていてもよい。このような所に排気絞り弁１２が取り付けられていても、低圧ＥＧＲ通路３１内の圧力差を大きくすることができる。また、排気絞り弁１２の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。
さらに、排気絞り弁１２のみを閉じる場合には、第１吸気絞り弁９を設ける必要はない。また第１吸気絞り弁９は、低圧ＥＧＲ通路３１が吸気管３に接続される箇所よりも内燃機関１側の吸気管３に取り付けられていてもよい。このような所に第１吸気絞り弁９が取り付けられていても、低圧ＥＧＲ通路３１内の圧力差を大きくすることができる。また、第１吸気絞り弁９の取り付け箇所の選択幅を広くすることができる。
実施例に係る内燃機関の排気還流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。 可変容量型ターボチャージャの概略構成図である。 実施例に係る減速時またはフューエルカット時の制御のフローを示したフローチャートである。
符号の説明
１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気管
４ 排気管
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
５ｃ 排気タービン
５１ ノズルベーン
５２ アクチュエータ
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ 第１吸気絞り弁
１０ 第２吸気絞り弁
１１ フィルタ
１２ 排気絞り弁
１３ 空燃比センサ
１４ アクセルペダル
１５ アクセル開度センサ
１６ クランクポジションセンサ
１７ 吸気圧力センサ
２０ ＥＣＵ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
４３ 高圧ＥＧＲクーラ

Claims (5)

  1. 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し更にノズルベーンの開度により排気の通路断面積を調整する可変容量型ターボチャージャを備え、
    前記タービンよりも下流の排気通路と前記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通路と、
    車両の減速時または内燃機関のフューエルカット時に、前記低圧ＥＧＲ通路内にＥＧＲガスを流す減速時ＥＧＲ手段と、
    前記減速時ＥＧＲ手段によりＥＧＲガスが流されているときに、前記ノズルベーンの開度を調節して吸気通路内の圧力を目標圧力に向かわせる減速時過給手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
  2. 前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
    前記低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所よりも下流の前記排気通路を流通する排気の量を調節する排気絞り弁と、
    をさらに備え、
    前記減速時ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉よりも開き側の開度とし且つ前記排気絞り弁を全開よりも閉じ側の開度として前記低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
  3. 前記低圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
    前記低圧ＥＧＲ通路が接続される箇所よりも上流の前記吸気通路を流通する吸気の量を調節する吸気絞り弁と、
    をさらに備え、
    前記減速時ＥＧＲ手段は、前記低圧ＥＧＲ弁を全閉よりも開き側の開度とし且つ前記吸気絞り弁を全開よりも閉じ側の開度として前記低圧ＥＧＲ通路にＥＧＲガスを流すことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気還流装置。
  4. 前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下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高圧ＥＧＲ通路と、
    前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
    をさらに備え、
    前記減速時ＥＧＲ手段は、前記高圧ＥＧＲ弁を全開よりも閉じ側の開度とすることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の排気還流装置。
  5. 前記タービンよりも上流の排気通路と前記コンプレッサよりも下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高圧ＥＧＲ通路と、
    前記高圧ＥＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
    車両の減速直前の空燃比または内燃機関のフューエルカット直前の空燃比を記憶する空燃比記憶手段と、
    前記空燃比記憶手段に記憶されている空燃比に基づいて前記高圧ＥＧＲ弁の開度を変更することにより実際の空燃比を目標空燃比に向かわせる空燃比調節手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の内燃機関の排気還流装置。
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