JP2011241694A - 排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラの腐食を抑制可能な排気還流装置を提供する。
【解決手段】インタークーラ５０は、吸気通路２２に設けられ、吸気が流入するインタークーラ入口５２および吸気が流出するインタークーラ出口５３を有している。排気還流管６０は、排気通路３２と吸気通路２２とを接続する排気還流通路６１を形成している。バイパス管７０は、吸気通路２２のインタークーラ５０の上流側と下流側とを接続するバイパス通路７１を形成し、吸気が流入するバイパス入口７２および吸気が流出するバイパス出口７３を有している。第１弁体７４は、インタークーラ入口５２およびバイパス入口７２を開閉可能に設けられている。第２弁体７５は、インタークーラ出口５３およびバイパス出口７３を開閉可能に設けられている。インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３は、インタークーラ５０の鉛直方向下側に開口するよう形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関からの排気の一部を吸気側へ還流する排気還流装置に関し、特に過給器およびインタークーラを備えた排気還流装置に関する。

従来、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部を吸気通路へ還流する排気還流装置が知られている（以下、吸気通路へ還流される排気を「ＥＧＲガス」という）。特許文献１および２に開示された排気還流装置は、内燃機関としてのディーゼルエンジンを搭載する車両に設置され、過給器、および、当該過給器によって過給されて温度が上昇した吸気を冷却するためのインタークーラを備えている。また、インタークーラをバイパスするバイパス通路を形成するとともに、インタークーラの入口およびバイパス通路の入口を開閉可能な弁体を備えている。そして、内燃機関の負荷状態に応じて、吸気がインタークーラまたはバイパス通路を流れるよう弁体の作動を制御している。

例えば内燃機関が低負荷状態のとき、弁体を制御しバイパス通路に吸気を流すことで、インタークーラには吸気を流さないようにしている。一方、内燃機関が高負荷状態のとき、インタークーラに吸気を流し当該吸気を冷却している。このとき、吸気にＥＧＲガスが含まれていた場合、ＥＧＲガスを含む吸気がインタークーラによって冷却されることで結露し、インタークーラ内に凝縮水が生じる。当該凝縮水がインタークーラ内に長期間保持された場合、インタークーラが腐食するおそれがある。また、ＥＧＲガスには硫黄酸化物が含まれているため、当該硫黄酸化物とインタークーラ内に生じた凝縮水とが反応すると硫酸が生成される。これにより、インタークーラの腐食が早まるおそれがある。

また、吸気にＥＧＲガスが含まれた状態で、内燃機関が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、インタークーラの入口を弁体により閉じると、インタークーラ内のＥＧＲガスは、インタークーラの出口から多量に流出し内燃機関に導かれる。そのため、インタークーラからＥＧＲガスが排出されるまでは、内燃機関に流入するＥＧＲガスの濃度が不安定になる。これにより、内燃機関の運転状態に適したＥＧＲ率となるようＥＧＲガスの還流量を制御することができず、エミッションが悪化するおそれがある。また、このとき、インタークーラから内燃機関に流入するＥＧＲガスの濃度が高い場合、ＥＧＲ率が過大となり内燃機関が失火するおそれがある。

特開平９−２５６９１５号公報 特開平８−１４１１１号公報

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インタークーラの腐食を抑制可能な排気還流装置を提供することにある。本発明のもう１つの目的は、インタークーラの腐食を抑制しつつ、ＥＧＲ率を高精度に制御可能な排気還流装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、吸気管と、排気管と、過給器と、インタークーラと、排気還流管と、ＥＧＲ弁と、バイパス管と、第１弁体と、第２弁体と、制御部とを備えている。吸気管は、内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成している。排気管は、内燃機関からの排気が流通する排気通路を形成している。過給器は、排気通路に設けられるタービン、および、吸気通路に設けられシャフトによってタービンに連結されることによりタービンとともに回転するコンプレッサを有している。また、過給器は、排気によりタービンとともにコンプレッサが回転することで吸気を過給する。インタークーラは、吸気通路のコンプレッサと内燃機関との間に設けられ、吸気が流入するインタークーラ入口および吸気が流出するインタークーラ出口を有し、内部の吸気を冷却可能である。排気還流管は、排気通路のタービンの下流側と吸気通路のコンプレッサの上流側とを接続することで排気の一部を吸気通路に還流可能な排気還流通路を形成している。ＥＧＲ弁は、排気還流通路を開閉可能に設けられている。バイパス管は、インタークーラをバイパスするよう吸気通路のインタークーラの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を形成している。また、バイパス管は、吸気が流入するバイパス入口をバイパス通路の一方の端部に有し、吸気が流出するバイパス出口をバイパス通路の他方の端部に有している。第１弁体は、インタークーラ入口およびバイパス入口を開閉可能に設けられ、インタークーラ入口を閉じるよう作動するとバイパス入口を開き、インタークーラ入口を開くよう作動するとバイパス入口を閉じる。第２弁体は、インタークーラ出口およびバイパス出口を開閉可能に設けられ、インタークーラ出口を閉じるよう作動するとバイパス出口を開き、インタークーラ出口を開くよう作動するとバイパス出口を閉じる。制御部は、ＥＧＲ弁、第１弁体および第２弁体の作動を制御可能である。

そして、本発明では、インタークーラ入口およびインタークーラ出口は、インタークーラの鉛直方向下側に開口するよう形成されている。そのため、インタークーラにより吸気が冷却されて結露しインタークーラ内に凝縮水が生じても、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を開くよう作動させれば、インタークーラ内の凝縮水を重力の作用によりインタークーラ入口およびインタークーラ出口から排出することができる。これにより、インタークーラ内に凝縮水が保持されるのを防ぐことができる。したがって、インタークーラの腐食を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、制御部は、内燃機関が始動するとき、低負荷状態のとき、または、高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体がインタークーラ入口を閉じるよう、第２弁体がインタークーラ出口を閉じるよう、第１弁体および第２弁体の作動を制御する。このとき、吸気は、インタークーラを流れることなく、バイパス通路を流れて内燃機関に導かれる。

一般に、内燃機関が始動するとき、吸気の温度がある程度高いほうが、燃料の燃焼状態は良くなる。本発明では、内燃機関が始動するとき、吸気はインタークーラを流れないので冷却されることなく、吸気の温度を、迅速に、燃料の燃焼状態が良好となる温度にすることができる。これにより、内燃機関の始動性を向上できる。

また、本発明では、吸気にＥＧＲガスが含まれた状態で、内燃機関が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を閉じるため、吸気中のＥＧＲガスをインタークーラ内に閉じ込めることができる。そのため、インタークーラ内のＥＧＲガスがインタークーラから多量に流出することがない。これにより、インタークーラから内燃機関に流入するＥＧＲガスの濃度を低くすることができるため、ＥＧＲ率が過大となることによる内燃機関の失火を抑制することができる。また、インタークーラから内燃機関に流入するＥＧＲガスの濃度を低くすることができるため、内燃機関の運転状態に適したＥＧＲ率となるよう、ＥＧＲガスの還流量をＥＧＲ弁によって容易に制御することができる。したがって、ＥＧＲ率を高精度に制御可能である。

一方、制御部は、内燃機関が高負荷状態のとき、または、停止するとき、第１弁体がインタークーラ入口を開くよう、第２弁体がインタークーラ出口を開くよう、第１弁体および第２弁体の作動を制御する。このとき、吸気は、バイパス通路を流れることなく、インタークーラを流れて内燃機関に導かれる。

本発明では、内燃機関が高負荷状態のとき、インタークーラにより吸気を冷却することで過給器による過給効果を高め、内燃機関の出力を向上することができる。
また、本発明では、内燃機関が停止するとき、制御部は、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を開くよう、第１弁体および第２弁体を作動させる。これにより、インタークーラ内に凝縮水が生じていたとしても、当該凝縮水を重力の作用によりインタークーラ入口およびインタークーラ出口から排出することができる。これにより、インタークーラ内に凝縮水が保持されるのを防ぐことができる。したがって、インタークーラの腐食を抑制することができる。
このように、本発明では、内燃機関の負荷状態に応じて第１弁体および第２弁体の作動を制御することにより、種々の効果を奏することができる。

ところで、第１弁体および第２弁体によりインタークーラ入口およびインタークーラ出口を閉じると、インタークーラの内部と外部との間に圧力差が生じることがある。例えば内燃機関が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を閉じると、インタークーラの内部の圧力は、外部の圧力より高くなる。そして、次の加速時、すなわち内燃機関が低負荷状態から高負荷状態に移行するとき、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を開くと、ＥＧＲガスを含んだ高圧の吸気が内燃機関に流入し、内燃機関が失火することが懸念される。

そこで、請求項３に記載の発明では、第２弁体は、オリフィスを有する。そのため、第１弁体および第２弁体によりインタークーラ入口およびインタークーラ出口を閉じても、第２弁体のオリフィスを吸気が流通することにより、インタークーラの内部と外部との圧力差を小さくすることができる。これにより、例えばＥＧＲガスを含んだ高圧の吸気が内燃機関に流入することで内燃機関が失火するといった上述の事態を回避することができる。

本発明の一実施形態による排気還流装置を示す模式図。 本発明の一実施形態による排気還流装置のインタークーラ近傍を示す図であって、（Ａ）は第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を閉じた状態を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部分の拡大図。 本発明の一実施形態による排気還流装置のインタークーラ近傍を示す図であって、第１弁体および第２弁体がインタークーラ入口およびインタークーラ出口を開いた状態を示す図。 本発明の一実施形態による排気還流装置および比較例の作動を説明するための図であって、（Ａ）は一実施形態における各弁体の開度および吸気量等を示す図、（Ｂ）は比較例における各弁体の開度および吸気量等を示す図。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による排気還流装置を図１に示す。

本実施形態の排気還流装置１は、内燃機関としてのエンジン１０を搭載する車両に設置される。エンジン１０は、ガソリンを燃料として駆動するガソリンエンジンである。以下、本発明の一実施形態では、エンジン１０にガソリンエンジンを適用する例について説明する。エンジン１０は、４つの気筒１１を有している。

排気還流装置１は、吸気管２０、排気管３０、過給器４０、インタークーラ５０、排気還流管６０、ＥＧＲ弁６３、バイパス管７０、第１弁体７４、第２弁体７５、および、制御部としての電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）８０などを備えている。
吸気管２０は、一方の端部に吸気口２１を有している。吸気管２０は、他方の端部が４つに分岐し、それぞれがエンジン１０の気筒１１に接続している。吸気管２０は、内側に吸気通路２２を形成している。これにより、吸気口２１から流入した空気は、吸気通路２２を流通し、エンジン１０に導かれる。エンジン１０は、各気筒１１内にピストンを有している。当該ピストンが下降するとき、気筒１１と、後述するサージタンク１４との間に差圧が生じる。これにより、吸気通路２２内の気体（空気）は、気筒１１内に吸入される。以下、気筒１１内に吸入される気体を「吸気」といい、このうち特に、吸気口２１から流入した空気を「新気」という。また、吸気通路２２において、吸気流れの上流側を単に「上流側」、吸気流れの下流側を単に「下流側」という。

排気管３０は、一方の端部に排気口３１を有している。排気管３０は、他方の端部が４つに分岐し、それぞれがエンジン１０の気筒１１に接続している。排気管３０は、内側に排気通路３２を形成している。これにより、各気筒１１内でガソリンが燃焼することにより生じる燃焼ガスは、気筒１１から排出されて排気通路３２を流通し、排気口３１を通じて車両の外部へ放出される。以下、各気筒１１から排出される燃焼ガスを「排気」という。また、排気通路３２において、排気流れの上流側を単に「上流側」、排気流れの下流側を単に「下流側」という。

過給器４０は、タービン４１およびコンプレッサ４２を有している。タービン４１は、排気通路３２の途中に設けられている。コンプレッサ４２は、吸気通路２２の途中に設けられている。タービン４１とコンプレッサ４２とは、シャフト４３により連結している。排気通路３２を流れる排気によってタービン４１が回転すると、タービン４１に連結するコンプレッサ４２は回転する。吸気通路２２でコンプレッサ４２が回転すると、吸気通路２２を流れる吸気は、圧縮されてエンジン１０に供給される。すなわち、過給器４０は、吸気をエンジン１０に過給する。

インタークーラ５０は、吸気通路２２のコンプレッサ４２とエンジン１０との間に設けられている。インタークーラ５０は、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を有している。吸気通路２２を流れる吸気は、インタークーラ入口５２を経由してインタークーラ５０の内部へ流入し、インタークーラ出口５３を経由してインタークーラ５０の外部へ流出する。ここで、インタークーラ５０の内部は、吸気通路２２の一部を構成している。インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３は、インタークーラ５０の鉛直方向下側に開口するよう形成されている。

インタークーラ５０には、内側に冷却水が流れる冷却水管５４が設けられている。冷却水管５４は、インタークーラ５０の内部空間に露出している。これにより、インタークーラ５０の内部を流れる吸気は、冷却水管５４により熱を奪われることで冷却される。本実施形態では、過給器４０により圧縮されて温度が上昇した吸気をインタークーラ５０で冷却することにより、過給効果を高めることができる。

本実施形態では、吸気通路２２の吸気口２１とコンプレッサ４２との間に、エアフィルター１２が設けられている。エアフィルター１２は、吸気に含まれる異物を捕集する。また、排気通路３２の排気口３１とタービン４１との間には、排気浄化部１３が設けられている。排気浄化部１３は、例えばモノリス三元触媒を有している。これにより、排気浄化部１３を通過する排気は浄化される。

排気還流管６０は、排気管３０と吸気管２０とを接続するよう設けられている。排気還流管６０は、内側に排気還流通路６１を形成している。排気還流通路６１は、排気通路３２の排気浄化部１３と排気口３１との間、すなわちタービン４１の下流側と、吸気通路２２のエアフィルター１２とコンプレッサ４２との間、すなわちコンプレッサ４２の上流側とを接続している。これにより、排気通路３２を流れる排気の一部は、排気還流通路６１を流通することにより吸気通路２２に還流可能である。なお、本実施形態では、タービン４１および排気浄化部１３を通過した排気が、吸気通路２２に還流される。そのため、吸気通路２２に還流される排気（ＥＧＲガス）は、比較的低温および低圧である。つまり、本実施形態による排気還流装置１は、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ装置（低圧ＥＧＲ装置）として構成されている。

ＥＧＲ弁６３は、排気還流通路６１を開閉可能に設けられている。ＥＧＲ弁６３は、排気還流通路６１において、開度を制御されることで排気還流通路６１を流れる排気の量を調節可能である。これにより、吸気通路２２に還流される排気（ＥＧＲガス）の量と新気の量との割合、すなわちＥＧＲ率を適宜調節可能である。排気還流管６０には、ＥＧＲクーラ６２が設けられている。ＥＧＲクーラ６２は、排気還流通路６１を流れる排気を冷却可能である。

バイパス管７０は、内側にバイパス通路７１を形成している。バイパス通路７１は、インタークーラ５０をバイパスするよう吸気通路２２のインタークーラ５０の上流側と下流側とを接続している。バイパス管７０は、吸気が流入するバイパス入口７２をバイパス通路７１の一方の端部に有し、吸気が流出するバイパス出口７３をバイパス通路７１の他方の端部に有している。これにより、吸気通路２２のインタークーラ５０の上流側の吸気は、バイパス入口７２を経由してバイパス管７０の内部、すなわちバイパス通路７１に流入可能である。バイパス通路７１に流入した吸気は、バイパス出口７３を経由してバイパス管７０の外部、すなわち吸気通路２２のインタークーラ５０の下流側に流出可能である。このように、吸気通路２２のインタークーラ５０の上流側の吸気は、バイパス通路７１を流通することにより、インタークーラ５０を迂回することが可能である。

第１弁体７４は、インタークーラ入口５２およびバイパス入口７２を開閉可能に設けられている。第１弁体７４は、インタークーラ入口５２を閉じるよう作動するとバイパス入口７２を開き、インタークーラ入口５２を開くよう作動するとバイパス入口７２を閉じる。図２（Ａ）は、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を閉じるよう作動したときの状態を示している。このとき、バイパス入口７２は開いた状態となる。一方、図３は、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を開くよう作動したときの状態を示している。このとき、バイパス入口７２は閉じた状態となる。

第２弁体７５は、インタークーラ出口５３およびバイパス出口７３を開閉可能に設けられている。第２弁体７５は、インタークーラ出口５３を閉じるよう作動するとバイパス出口７３を開き、インタークーラ出口５３を開くよう作動するとバイパス出口７３を閉じる。図２（Ａ）は、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を閉じるよう作動したときの状態を示している。このとき、バイパス出口７３は開いた状態となる。一方、図３は、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を開くよう作動したときの状態を示している。このとき、バイパス出口７３は閉じた状態となる。

図２（Ｂ）に示すように、本実施形態では、第２弁体７５は、オリフィス７５１を有している。これにより、例えば第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じることでインタークーラ５０の内部の圧力が外部の圧力より高くなっても、インタークーラ５０内部の吸気がオリフィス７５１を経由してインタークーラ５０外部へ流出することで、インタークーラ５０の内部と外部との圧力差を小さくすることができる。

図１に示すように、本実施形態では、吸気通路２２の分岐部分の上流側にサージタンク１４が設けられている。サージタンク１４は、吸気通路２２を流れる吸気の脈動や、吸気干渉を抑えるために設けられている。吸気通路２２のサージタンク１４の上流側には、スロットル弁１５が設けられている。スロットル弁１５は、吸気通路２２を開閉可能に設けられている。スロットル弁１５は、吸気通路２２において、開度を制御されることで吸気通路２２を流れる吸気の量、すなわちエンジン１０に供給される吸気の量を調節可能である。これにより、エンジン１０に供給される吸気の量と、図示しないインジェクタから噴射される燃料の量との割合、すなわち空燃比を適宜調節可能である。

制御部としてのＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ８０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムに従って、エンジン１０および排気還流装置１を搭載する車両の各部を制御する。
ＥＣＵ８０は、図示しないアクセルセンサ、スロットルセンサ、クランク角センサ、車速センサおよび冷却水温センサ等に接続している。これにより、ＥＣＵ８０は、アクセルの開度、スロットル弁１５の開度、エンジン１０の回転数、車両の速度および冷却水の温度を検出可能である。ＥＣＵ８０は、各種センサ類によって検出した値に基づき、エンジン１０の運転状態および負荷状態等を推定することができる。

また、ＥＣＵ８０は、ＥＧＲ弁６３、第１弁体７４、第２弁体７５およびスロットル弁１５等にも接続している。これにより、ＥＣＵ８０は、推定したエンジン１０の運転状態および負荷状態等に応じて、ＥＧＲ弁６３、第１弁体７４、第２弁体７５およびスロットル弁１５の作動を制御可能である。
なお、図１では、図が煩雑になることを避けるため、ＥＣＵ８０と接続対象との接続線を省略している。

次に、本実施形態による排気還流装置１の作動について、図４（Ａ）を用いて説明する。図４（Ａ）は、本実施形態において、スロットル弁１５、ＥＧＲ弁６３、第１弁体７４および第２弁体７５の開度、インタークーラ５０およびサージタンク１４の圧力、ならびに、エンジン１０に供給される吸気の量が時間の経過に伴って変化する様子を示した図である。

図４（Ａ）において、時刻ｔ０ではエンジン１０は停止している。このとき、第１弁体７４および第２弁体７５は、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開いた状態である（図３参照）。

時刻ｔ１でエンジン１０が始動すると、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じるよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する（図２（Ａ）参照）。これにより、吸気通路２２の吸気は、インタークーラ５０を通らず、バイパス通路７１を通ってエンジン１０に供給される。

時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、エンジン１０は、アイドル状態、すなわち「低負荷状態」である。このとき、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じるよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する。
このように、時刻ｔ１（エンジン１０が始動するとき）、および時刻ｔ１〜ｔ２の期間（エンジン１０が低負荷状態のとき）では、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３が第１弁体７４および第２弁体７５により閉じられているため、吸気通路２２の吸気は、インタークーラ５０を通らず、バイパス通路７１を通ってエンジン１０に供給される。

時刻ｔ２からｔ３にかけて、車両の運転者がアクセルを徐々に踏み込むと、それに応じてスロットル弁１５の開度が大きくなる。スロットル弁１５の開度が徐々に大きくなると、それに応じてエンジン１０に供給される吸気の量が増大する。エンジン１０に供給される吸気の量が増大すると、それに応じてエンジン１０の回転数が徐々に高くなる。ここで、ＥＣＵ８０は、アクセルの開度、スロットル弁１５の開度、およびエンジン１０の回転数の変化等に基づき、エンジン１０の負荷状態を「高負荷状態」であると判断する。このとき、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する（図３参照）。これにより、吸気通路２２の吸気は、インタークーラ５０を通ることで冷却されて、エンジン１０に供給される。

時刻ｔ３〜ｔ５の期間は、スロットル弁１５の開度が全開のため、ＥＣＵ８０は、エンジン１０の負荷状態を「高負荷状態」であると判断する。このとき、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する。
このように、時刻ｔ２〜ｔ５の期間（エンジン１０が高負荷状態のとき）では、バイパス入口７２およびバイパス出口７３が第１弁体７４および第２弁体７５により閉じられているため、吸気通路２２の吸気は、バイパス通路７１を通らず、インタークーラ５０を通ってエンジン１０に供給される。

なお、時刻ｔ２〜ｔ５の期間では、過給器４０による過給圧の増大によって、インタークーラ５０の内部の圧力は、大気圧よりも高くなっている。また、本実施形態では、ＥＣＵ８０は、時刻ｔ２〜ｔ５において、ＥＧＲ率が適切な値となるよう、ＥＧＲ弁６３の開度を制御している。

時刻ｔ５からｔ６にかけて、車両の運転者がアクセルの踏み込み量を徐々に減らすと、それに応じてスロットル弁１５の開度が小さくなる。スロットル弁１５の開度が徐々に小さくなると、それに応じてエンジン１０に供給される吸気の量が低減する。エンジン１０に供給される吸気の量が低減すると、それに応じてエンジン１０の回転数が徐々に低くなる。ここで、ＥＣＵ８０は、アクセルの開度、スロットル弁１５の開度、およびエンジン１０の回転数の変化等に基づき、エンジン１０の負荷状態が「高負荷状態から低負荷状態へ移行している」と判断する。このとき、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じるよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する（図２（Ａ）参照）。そのため、インタークーラ５０内のＥＧＲガスがインタークーラ５０から多量に流出することがない。これにより、インタークーラ５０からエンジン１０に流入するＥＧＲガスの濃度を低くすることができるため、ＥＧＲ率を小さくすることができる（例えば図４（Ａ）に示す時刻Ｔ参照）。よって、本実施形態では、時刻ｔ５以降、ＥＧＲ率が過大となることによるエンジン１０の失火を抑制することができる。

時刻ｔ５においてインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３が第１弁体７４および第２弁体７５によって閉じられると、ＥＧＲガスを含んだ吸気が比較的高圧な状態でインタークーラ５０の内部に閉じ込められる。本実施形態では第２弁体７５にはオリフィス７５１が形成されているため、インタークーラ５０の内部に閉じ込められた吸気は、オリフィス７５１を通じてインタークーラ５０の外部へ少しずつ流出する。これにより、インタークーラ５０の内部の圧力は、時刻ｔ５以降、ゆるやかに降下する。このように、時刻ｔ５以降、インタークーラ５０の内部に閉じ込められたＥＧＲガスを含む吸気は、インタークーラ５０の外部へ少しずつ流出し、エンジン１０に導かれる。本実施形態では、オリフィス７５１の径は、「オリフィス７５１を通じてインタークーラ５０の外部へ流出するＥＧＲガスが、ＥＧＲ弁６３により調節されるＥＧＲ率に影響を与えない程度の大きさ」に設定されている。そのため、ＥＧＲ弁６３によるＥＧＲ率の制御を高精度に行うことができる。

時刻ｔ７でエンジン１０が停止すると、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する（図３参照）。本実施形態では、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３は、インタークーラ５０の鉛直方向下側に開口するよう形成されている。そのため、吸気が冷却されることによってインタークーラ５０の内部に凝縮水が生じたとしても、当該凝縮水を重力の作用によりインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３から排出することができる。

次に、比較例の作動を示すことにより、本実施形態による上述の効果を明らかなものとする。
ここで、比較例とは、本実施形態の排気還流装置１から第２弁体７５を取り除いた構成の排気還流装置とする。つまり、この比較例は、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３がインタークーラ５０の鉛直方向下側に開口するよう形成されている点を除いては、「背景技術」の欄に示した従来の排気還流装置の構成と類似している。

図４（Ｂ）は、比較例において、スロットル弁１５、ＥＧＲ弁６３および第１弁体７４の開度、インタークーラ５０およびサージタンク１４の圧力、ならびに、エンジン１０に供給される吸気の量が時間の経過に伴って変化する様子を示した図である。
比較例では第２弁体７５を有しないため、時刻ｔ５’において第１弁体７４によりインタークーラ入口５２を閉じても、インタークーラ５０の内部のＥＧＲガスを含んだ吸気は、インタークーラ出口５３を経由して比較的短時間にインタークーラ５０の外部へ流出する。そのため、時刻ｔ５’以降、インタークーラ５０の圧力が急激に降下するとともに、多量のＥＧＲガスがインタークーラ５０からエンジン１０に流入する。これにより、ＥＧＲ率が過大な状態となるため（例えば図４（Ｂ）に示す時刻Ｔ’参照）、エンジン１０が失火するおそれがある。

また、比較例では、時刻ｔ７’においてエンジン１０が停止しても、第１弁体７４は、インタークーラ入口５２を閉じたままである。そのため、インタークーラ５０内部に凝縮水が生じた場合、当該凝縮水がインタークーラ５０内部に保持され、インタークーラ５０が腐食するおそれがある。

このように、本実施形態では、比較例と異なり、エンジン１０が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３の両方を閉じるため、「ＥＧＲ率が過大となることによるエンジン１０の失火を抑制することができる」とともに、「ＥＧＲ弁６３によるＥＧＲ率の制御を高精度に行うことができる」。また、本実施形態では、比較例と異なり、エンジン１０が停止するとき、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３の両方を開くため、インタークーラ５０の内部に凝縮水が保持されることを防ぎ、「インタークーラ５０の腐食を抑制することができる」。

以上説明したように、本実施形態では、インタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３は、インタークーラ５０の鉛直方向下側に開口するよう形成されている。そのため、インタークーラ５０により吸気が冷却されて結露しインタークーラ５０内に凝縮水が生じても、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くよう作動させれば、インタークーラ５０内の凝縮水を重力の作用によりインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３から排出することができる。これにより、インタークーラ５０内に凝縮水が保持されるのを防ぐことができる。したがって、インタークーラ５０の腐食を抑制することができる。

また、本実施形態では、ＥＣＵ８０は、エンジン１０が始動するとき、低負荷状態のとき、または、高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を閉じるよう、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を閉じるよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する。このとき、吸気は、インタークーラ５０を流れることなく、バイパス通路７１を流れてエンジン１０に導かれる。

本実施形態では、エンジン１０が始動するとき、吸気はインタークーラ５０を流れないので冷却されることなく、吸気の温度を、迅速に、燃料の燃焼状態が良好となる温度にすることができる。これにより、エンジン１０の始動性を向上できる。

また、本実施形態では、吸気にＥＧＲガスが含まれた状態で、エンジン１０が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じるため、吸気中のＥＧＲガスをインタークーラ５０内に閉じ込めることができる。そのため、インタークーラ５０内のＥＧＲガスがインタークーラ５０から多量に流出することがない。これにより、インタークーラ５０からエンジン１０に流入するＥＧＲガスの濃度を低くすることができるため、ＥＧＲ率が過大となることによるエンジン１０の失火を抑制することができる。また、インタークーラ５０からエンジン１０に流入するＥＧＲガスの濃度を低くすることができるため、エンジン１０の運転状態に適したＥＧＲ率となるよう、ＥＧＲガスの還流量をＥＧＲ弁６３によって容易に制御することができる。したがって、ＥＧＲ率を高精度に制御可能である。

一方、ＥＣＵ８０は、エンジン１０が高負荷状態のとき、または、停止するとき、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を開くよう、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する。このとき、吸気は、バイパス通路７１を流れることなく、インタークーラ５０を流れてエンジン１０に導かれる。

本実施形態では、エンジン１０が高負荷状態のとき、インタークーラ５０により吸気を冷却することで過給器４０による過給効果を高め、エンジン１０の出力を向上することができる。
また、本実施形態では、エンジン１０が停止するとき、ＥＣＵ８０は、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５を作動させる。これにより、インタークーラ５０内に凝縮水が生じていたとしても、当該凝縮水を重力の作用によりインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３から排出することができる。これにより、インタークーラ５０内に凝縮水が保持されるのを防ぐことができる。したがって、インタークーラ５０の腐食を抑制することができる。

本実施形態では、第１弁体７４および第２弁体７５によりインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じると、インタークーラ５０の内部と外部との間に圧力差が生じることがある。例えばエンジン１０が高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じると、インタークーラ５０の内部の圧力は、外部の圧力より高くなる。そして、車両の次の加速時、すなわちエンジン１０が低負荷状態から高負荷状態に移行するとき、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開くと、ＥＧＲガスを含んだ高圧の吸気がエンジン１０に流入し、エンジン１０が失火することが懸念される。

そこで、本実施形態では、第２弁体７５は、オリフィス７５１を有する。そのため、第１弁体７４および第２弁体７５によりインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を閉じても、第２弁体７５のオリフィス７５１を吸気が流通することにより、インタークーラ５０の内部と外部との圧力差を小さくすることができる。これにより、例えばＥＧＲガスを含んだ高圧の吸気がエンジン１０に流入することでエンジン１０が失火するといった上述の事態を回避することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、ＥＣＵ８０は、エンジン１０が始動するとき、低負荷状態のとき、または、高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を閉じるよう、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を閉じるよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御し、エンジン１０が高負荷状態のとき、または、停止するとき、第１弁体７４がインタークーラ入口５２を開くよう、第２弁体７５がインタークーラ出口５３を開くよう、第１弁体７４および第２弁体７５の作動を制御する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、ＥＣＵ８０は、エンジン１０が上述の負荷状態（運転状態）にあるときに限らず、いかなる負荷状態のときのタイミングで、第１弁体７４および第２弁体７５がインタークーラ入口５２およびインタークーラ出口５３を開閉するよう制御することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、第２弁体は、オリフィスを有しない構成としてもよい。
本発明は、ディーゼルエンジンを搭載する車両に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・排気還流装置
１０ ・・・エンジン（内燃機関）
２０ ・・・吸気管
２２ ・・・吸気通路
３０ ・・・排気管
３２ ・・・排気通路
４０ ・・・過給器
４１ ・・・タービン
４２ ・・・コンプレッサ
４３ ・・・シャフト
５０ ・・・インタークーラ
５２ ・・・インタークーラ入口
５３ ・・・インタークーラ出口
６０ ・・・排気還流管
６１ ・・・排気還流通路
６３ ・・・ＥＧＲ弁
７０ ・・・バイパス管
７１ ・・・バイパス通路
７２ ・・・バイパス入口
７３ ・・・バイパス出口
７４ ・・・第１弁体
７５ ・・・第２弁体
８０ ・・・ＥＣＵ（制御部）

Claims (3)

1. 内燃機関への吸気が流通する吸気通路を形成する吸気管と、
   前記内燃機関からの排気が流通する排気通路を形成する排気管と、
   前記排気通路に設けられるタービン、および、前記吸気通路に設けられシャフトによって前記タービンに連結されることにより前記タービンとともに回転するコンプレッサを有し、排気により前記タービンとともに前記コンプレッサが回転することで吸気を過給する過給器と、
   前記吸気通路の前記コンプレッサと前記内燃機関との間に設けられ、吸気が流入するインタークーラ入口および吸気が流出するインタークーラ出口を有し、内部の吸気を冷却可能なインタークーラと、
   前記排気通路の前記タービンの下流側と前記吸気通路の前記コンプレッサの上流側とを接続することで排気の一部を前記吸気通路に還流可能な排気還流通路を形成する排気還流管と、
   前記排気還流通路を開閉可能に設けられるＥＧＲ弁と、
   前記インタークーラをバイパスするよう前記吸気通路の前記インタークーラの上流側と下流側とを接続するバイパス通路を形成し、吸気が流入するバイパス入口を前記バイパス通路の一方の端部に有し、吸気が流出するバイパス出口を前記バイパス通路の他方の端部に有するバイパス管と、
   前記インタークーラ入口および前記バイパス入口を開閉可能に設けられ、前記インタークーラ入口を閉じるよう作動すると前記バイパス入口を開き、前記インタークーラ入口を開くよう作動すると前記バイパス入口を閉じる第１弁体と、
   前記インタークーラ出口および前記バイパス出口を開閉可能に設けられ、前記インタークーラ出口を閉じるよう作動すると前記バイパス出口を開き、前記インタークーラ出口を開くよう作動すると前記バイパス出口を閉じる第２弁体と、
   前記ＥＧＲ弁、前記第１弁体および前記第２弁体の作動を制御可能な制御部とを備え、
   前記インタークーラ入口および前記インタークーラ出口は、前記インタークーラの鉛直方向下側に開口するよう形成されていることを特徴とする排気還流装置。
2. 前記制御部は、
   前記内燃機関が始動するとき、低負荷状態のとき、または、高負荷状態から低負荷状態へ移行するとき、前記第１弁体が前記インタークーラ入口を閉じるよう、かつ、前記第２弁体が前記インタークーラ出口を閉じるよう、前記第１弁体および前記第２弁体の作動を制御し、
   前記内燃機関が高負荷状態のとき、または、停止するとき、前記第１弁体が前記インタークーラ入口を開くよう、かつ、前記第２弁体が前記インタークーラ出口を開くよう、前記第１弁体および前記第２弁体の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の排気還流装置。
3. 前記第２弁体は、オリフィスを有することを特徴とする請求項１または２に記載の排気還流装置。

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