JP2013515193A - 自動車エンジンのｅｇｒ回路の制御方法、この方法を実施するための弁、およびこの弁を備えるエンジン - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の内燃機関（Ｍ）の排気ガス再循環回路（２ｃ）を制御する方法に関する。内燃機関（Ｍ）は、吸気回路（２ａ）と、この吸気回路（２ａ）に再循環回路（２ｃ）によって接続されているガス排気回路（２ｂ）とに接続されている。第１の弁（１５）は、再循環回路（２ｃ）の上流の空気の流量を制御し、第２の弁（１６）は、再循環回路（２ｃ）内で再循環されている排気ガスの流量を制御する。本発明の方法において、排気ガスの再循環は、特に第２の弁（１６）の端子間の圧力差を測定する手段によって制御されている。この方法は、ａ）閉位置において漏洩空気流が通過できるようになっている第１の弁（１５）および第２の弁（１６）を閉じるステップと、ｂ）第２の弁（１６）の端子間に十分な圧力差を作り出し、第２の弁の端子における圧力差の測定を可能にするために、第１の弁（１５）および第２の弁（１６）を、同時に開くステップとを有する。本発明により、第２の弁（１６）の端子間の圧力差は十分に大きいままであり、この圧力差の効率的な測定が可能になる。
【選択図】図６ａ

Description

本発明は、自動車の内燃機関の排気ガス再循環回路を制御する方法、この方法を実施するための三方弁、およびこの三方弁を備えるエンジンに関する。

自動車の内燃機関は、一般に複数のシリンダから構成されている燃焼室を備え、これらのシリンダ内で酸化剤と燃料の混合物が燃焼して、エンジンが仕事を行うようになっている。酸化剤は、空気を含み、この空気は、エンジンが圧縮機を有するか否かによって、圧縮されることもあれば、圧縮されないこともある。圧縮された空気は、過給空気と呼ばれている。また、空気（「新鮮な空気」と呼ばれることも多い）は、排気ガスと混合されることもある。この混合物は、再循環排気ガスと呼ばれ、この動作モードは、通常、「排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）」を表す英語の頭字語であるＥＧＲとして、当業者に公知である。燃焼室に入れられたガスは、吸気ガスとして知られている。従って、吸気ガスは、新鮮な空気だけのこともあれば、新鮮な空気と排気ガスの混合物からなっていることもある。吸気ガスの流量は、例えばバタフライ弁タイプの弁によって調節され、この弁は、エンジン速度を調節するために、車両のスロットルペダルを踏み込むのに応じて、制御されるようになっている。

圧縮機またはターボ圧縮機などの圧縮手段を有するエンジンの場合、空気は、エンジンの吸気回路に送られ、圧縮機によって圧縮され、冷却され、シリンダに入れられ、そこで燃料は燃焼し、次いで、排気ラインを経由して取り除かれる。排気ガスは、圧縮機に取り付けられ、圧縮機とともにターボ圧縮機を構成しているタービンを駆動する。排気ガスの再循環は、排気ガスがタービンを通過した後に、排気ガスを取り出し、圧縮機を通過する前に再注入される「低圧」再循環でもよいし、また排気ガスがタービンを通過する前に、排気ガスを取り出し、圧縮機を通過した後に再注入される「高圧」再循環でもよい。２つのタイプの再循環は、組み合わされてもよい。一例として、低圧再循環は、ガソリンエンジンの場合に、排気温度を下げることができ（それに伴い、燃焼混合物を過度に濃縮する必要がなくなるので、燃料消費を減少することができ）、高いエンジン圧縮比において、ノックする現象を避けることができる。ディーゼルエンジンの場合は、汚染を減らして、環境基準に適合させることができる。

例えば低圧排気ガス再循環ループの場合は、ＥＧＲレベルを制御するために、「三方弁」として知られている弁が、通常設けられている。このＥＧＲレベルは、エンジンに入る吸気ガスの総流量の中の再循環排気ガスの割合を意味している。この三方弁は、新鮮な空気用の吸気流路および再循環排気ガス（以下では、再循環排気ガスは、時には「ＥＧＲガス」とも呼ぶ）用の他の吸気流路の、２つの吸気流路を有する。ＥＧＲガスは、一般に、新鮮な空気と混合される前に冷却される。また、三方弁は、新鮮な空気および／またはＥＧＲガスを受け入れる吸気流路と通じている排気流路も備えている。この排気流路は、例えば圧縮機に接続しており、ガスは、冷却機（またはこの冷却機を迂回するパス）に案内されてから、エンジンに入れられる。もちろん、三方弁は、弁の１つが新鮮な空気の吸気流路に、他が排気ガス再循環流路に配置される２つの単純な弁と置換されてもよい。弁を通過するガスの流量は、シャッターまたはバタフライなどの開閉手段によって調節されるようになっている。

選択された弁のタイプが何であれ、ＥＧＲレベルは、弁を制御することによって調節される。ＥＧＲレベルを適切に調節するためには、装置内でリアルタイムに測定される種々のパラメータに、弁制御システムを連動させるのがよい。特に、弁を通過するガスの流量の測定値に基づいて、あるいは弁の両端の圧力差に基づいて、弁を制御するのがよい。

ディーゼルタイプのエンジンにおいては、吸気回路にエアフローメータが取り付けられており、エンジンに入るガスの流量も分かるようになっている。吸気ガスの流量と新鮮な空気の流量との差は、ＥＧＲガスの流量に相当し、従って、これらの値から、ＥＧＲレベルを導出することは容易である。

他方、ガソリンエンジンタイプのエンジンにおいては、このタイプのエンジンは、一般に、エアフローメータを備えていないことから、ＥＧＲレベルを入手するのは、より面倒である。ＥＧＲレベルを判定するために、ＥＧＲガス流路の弁の上流側と下流側との圧力差の測定値を使用することができる。（ガスの温度または吸気ガスの流量などの他のパラメータと組み合わせた）この圧力差の情報を使用して、ＥＧＲレベルに関する情報を得ることができる。

しかし、この圧力差を測定するために、過度に正確な、すなわち過度に高価な圧力センサの使用を避けることが望ましい場合、この圧力差は、中程度の感度、典型的に１５〜２００ミリバールの感度のセンサによって、測定することができるほどに、十分に大きいことが必要である。

本発明の目的は、ＥＧＲレベルの監視を容易にする、排気ガス再循環回路を制御する方法を提供することである。

従って、本発明は、自動車の内燃機関の排気ガス再循環回路を制御する方法に関し、内燃機関は、吸気回路と、この吸気回路に再循環回路によって接続されている排気ガス回路とに接続されており、第１の弁は、再循環回路の上流の空気の流量を調節し、第２の弁は、再循環回路の再循環排気ガスの流量を調節し、排気ガス再循環を、特に、第２の弁の両端の圧力差を測定することによって制御し、
ａ）第１の弁および第２の弁を閉じるステップと、
ｂ）第２の弁の両端に十分な圧力差を作り出して、この圧力差を測定することができるようにするために、第１および第２の弁を同時に開けるステップとを有し、第１の弁は、閉位置のとき、漏洩空気流が通過できるようになっていることを特徴としている方法である。

本発明は、排気ガス再循環ループを制御する手法に、特に有利な変更を行っている点で、注目に値する。従来技術では、圧力を低下させて、ＥＧＲ流量を増加させるために、ＥＧＲ弁を漸進的に開き、続いて空気弁を閉じることを提案していた。このような動作モードでは、ＥＧＲ弁の両端の圧力差は小さかった。逆に、本発明の方法は、ＥＧＲ弁の両端に十分な圧力差を作り出し、それを維持するために、弁を同時に開けることを提案している。本発明は、上記の理由から、ガソリンエンジンの低圧排気ガス再循環を制御するのに特に有利である。

一実施形態において、第１および第２の弁は、第１の弁を有する吸気ポート、第２の弁を有する吸気ポート、ガスをエンジンに入れる吸気マニホールドと直接または間接に通じている排気ポートを備える三方弁になっている。このような実施形態は、コンパクトで、操作が容易である。

一実施形態において、吸気回路は、再循環回路の下流に、エンジンに入れるガスの流量を調節するための第３の弁を備えており、この弁は、第１の弁の閉鎖を補償するように操作される。この第３の弁は、従来からエンジン速度を調節するために使用されている、バタフライ弁タイプの弁であってもよい。

一実施形態においては、第１の弁の開口度は、第２の弁の開口度と、それらの開口度がどうであれほぼ同じである。このような操作は、特に、単一のモータで弁を同時に駆動することによって行うことができ、弁の開口度は、モータの駆動軸の角度位置にかかわらず、この角度位置の線形関数である。

本発明の方法の別の実施形態においては、弁を同時に開ける次の３つの動作段階または動作モードを有する。
−第１の弁の開口度が、第２の弁の開口度とほぼ同じである第１の段階と、
−第１の弁の開口度が、第２の弁の開口度より大きい第２の段階と、
−第１の弁の開口度が、第２の弁の複数の可能な開口度に対して一定かつ最大である第３の段階。

本発明は、上記の制御方法を実施するための三方弁にも関し、この三方弁は、ガス吸気回路と排気ガス再循環回路とを接続するようになっており、空気の流量を調節するための第１のシャッターと、再循環排気ガスの流量を調節するための第２のシャッターと、２つのシャッターを駆動するための単一のモータとを備え、シャッターを駆動するために、モータをシャッターに連結するための伝動装置を備え、この伝動装置は、第１のシャッターを駆動する手段、第２のシャッターを駆動する手段、および第２のシャッターとの係合を外す手段を備えていることを特徴としている。

一実施形態において、三方弁は、３つの動作モードを有する。
−モータが第１のシャッターを開閉し、第２のシャッターは閉じたまま動かない第１の動作モードと、
−両方のシャッターとも閉じている第２の動作モードと、
−モータが２つのシャッターを同時に開閉する第３の動作モード。

この第３の動作モードの場合の一実施形態において、２つのシャッターの同時開閉は、３つの段階またはモードを有する。
−モータの回転により、両方のシャッターを、ほぼ同じ開口度まで開閉する第１の段階（またはモード）と、
−第１のシャッターが第２のシャッターの開口度より大きい開口度を有する状態で、モータの回転により、両方のシャッターを開閉する第２の段階（またはモード）と、
−モータの回転により、第２のシャッターを開閉し、第１のシャッターは、全開のまま動かない第３の段階（またはモード）。

また、本発明は、上記の弁を備える自動車の内燃機関にも関する。

添付の図面を参照して、本発明の制御方法、弁、およびエンジンの好ましい実施形態についての以下の説明を読むことにより、本発明をよりよく理解しうると思う。

エンジンと、その吸気回路、排気回路、および再循環回路の概略図である。 図１のＥＧＲ弁の３つの使用モードのそれぞれのモードの図である。 図１のＥＧＲ弁の３つの使用モードのそれぞれのモードの図である。 図１のＥＧＲ弁の３つの使用モードのそれぞれのモードの図である。 本発明の弁の第１の実施形態による、駆動モータの角度位置の関数として、ＥＧＲ弁のシャッターの位置を示す、グラフの形態の図である。 本発明の弁の第２の実施形態による、駆動モータの角度位置の関数として、ＥＧＲ弁のシャッターにおけるガスのために利用可能な内径面を示す、グラフの形態の図である。 吸気ガスの流量の関数として、すなわちエンジン速度の関数として、ＥＧＲの許容レベルを示すグラフの図である。 本発明の第１の実施形態のＥＧＲ弁の斜視図である。 本発明の第１の実施形態のＥＧＲ弁の平面図である。 本発明の第１の実施形態のＥＧＲ弁の側面図である。 本発明の第１の実施形態のＥＧＲ弁の側面図である。

図１において、自動車の内燃機関Ｍは、燃焼室１を備えており、この燃焼室１は、この例では４つのシリンダから成る複数のシリンダを有し、酸化剤と燃料（この例ではガソリン）の混合物を受け入れ、シリンダ内においてこの混合物を燃焼することにより、エンジンＭが仕事を行うようになっている。エンジンＭの動作は、従来と同様である。ガスは、燃焼室１に入れられ、圧縮され、燃焼され、排気ガスの形態で吐き出される。これは、内燃機関の従来の４行程（吸気、圧縮、膨張、および排気）である。

ガスをエンジンＭに入れる吸気回路２ａは、給気または新鮮な空気を入れる（この流れを矢印Ｆ１によって示す）吸気パイプ３と、この例ではターボ圧縮機である給ガス用の圧縮機４と、圧縮機４から出たガスを冷却するための熱交換器５とを備えている。この熱交換器５は、「給気冷却機(Charge Air Cooler)」を表す頭字語「ＣＡＣ」として、当業者に公知である。この熱交換器５の機能は、圧縮されているので、過給されていると言われる吸気ガス、特に空気を効果的に冷却することである。ガスは、ＣＡＣ５から出ると、ガスをエンジンＭの燃焼室１に入れる吸気マニホールド６に入る。吸気マニホールド６は、エンジンＭのシリンダヘッド内のガス用のヘッダボックスを形成している。この特定の例では、吸気回路２ａは、ＣＡＣ５を有するパスを迂回するバイパス１４を備えており、冷却されるパスに入るガスと、冷却されないパス１４に入るガスは、それ自体公知のやり方で、弁１３によって調節されるようになっている。ガスをエンジンＭに入れる吸気マニホールド６の上流において、吸気回路は、バタフライ型のシャッターを備える弁１７を備えており、この弁１７の機能は、エンジン速度を調節するためにガスの流量を調節することである。このバタフライ弁１７は、エンジン制御装置（通常、その英語(Engine Control Unit)の頭字語であるＥＣＵと表される）によって制御される。これについては、当業者に公知である。

ガス排気回路２ｂは、エンジンＭの燃焼室１からの出口に、ガスを排気するためのパス８またはパイプ８に接続されている排気ガスマニホールド７を備えている。また、排気回路２ｂは、吸気ガス圧縮機４と一体となって回転し、それとともにターボ圧縮機を形成しているタービン１０も備えている。タービン１０は、排気パス８の排気ガスによって駆動され、この流れは、矢印Ｆ２によって概略的に示されている。

最後に、排気回路２ｂは、排気ガス再循環回路２ｃに接続されており、この排気ガス再循環回路２ｃは、再循環排気ガス（「ＥＧＲガス」）を案内するためのライン１１を備え、このライン１１は、排気回路２ｂの排気口の近くから排気ガスを抜き取り、この例では圧縮機４の上流の弁９において、排気ガスを吸気回路２ａに再注入している。弁９は、この例では三方弁９であり、以降ではＥＧＲ弁９と呼び、再循環回路２ｃを吸気回路２ａに接続する場所または領域を形成している。この排気ガス再循環は、（タービン１０の下流において）排気回路２ｂから出る比較的低圧の排気ガスに対して行われるので、低圧再循環と呼ばれている。また、この再循環排気ガスの用の冷却機１２も、再循環回路２ｃに備えられている。再循環されないガスは、車両の排気ガスとなり、このガスの流れは、矢印Ｆ３で示されている。

ＥＧＲ弁９は、空気吸気ポート９ａ（または流路９ａ）と、ＥＧＲガス吸気ポート９ｂ（または流路９ｂ）と、吸気ガス（このガスの配合は、空気吸気ポート９ａからの空気およびガス吸気ポート９ｂからのガスの流量に従って変化する）を構成するガスに対する、ガス排気ポート９ｃ（または流路９ｃ）とを有する。ＥＧＲ弁９は、その空気吸気ポート９ａ内にシャッター１５（以降では、「空気シャッター１５」と呼ぶ）、およびそのＥＧＲガス吸気ポート９ｂ内にシャッター１６（以降では、「ＥＧＲガスシャッター１６」と呼ぶ）を備えている。従って、図２ａ〜図２ｃから特に明確に分かるように、機能的に見ると、ＥＧＲ弁９は、１つが新鮮な空気の流量を調節し、他がＥＧＲガスの流量を調節する、２つの弁の機能を果たしている。

ＥＧＲ弁９の３つの動作モードについて、以下概括的に説明する。このＥＧＲ弁９は、これらの動作モードを実施することができ、特にシャッター１５と１６の開口度間の比は、ＥＧＲ弁９の実施形態に応じて、変更することができる。

図２ａに示す、（例えば、エンジンが特に冷えている状況で動作している場合に使用する）エンジンＭの排気ガス再循環なしの動作に相当する、ＥＧＲ弁９の第１の動作モードにおいて、空気シャッター１５は、開いており（全開または部分開）、ＥＧＲガスシャッター１６は、閉じている。従って、再循環ライン１１を完全に閉鎖している。ＥＧＲガスシャッター１６が閉じているので、この第１の動作モードでは、空気シャッター１５は、全開から全閉までの任意の開口度を採用することができる。

図２ｂに示す、エンジンＭの排気ガス再循環ありの動作の開始に相当する、ＥＧＲ弁９の第２の動作モードにおいて、２つのシャッター１５、１６は、閉じている。この動作モードは、エンジンがローアイドルのときに、実施されてもよい。本発明による空気シャッター１５は、空気シャッター１５の端とラインの壁の内面との間に隙間「Ｊ」を残すために、空気シャッター１５の直径が、空気シャッター１５が横切るラインの直径より小さくなるように構成されている。この隙間Ｊは、新鮮な空気の漏洩流を通過できるようにして、エンジンＭに最低限の空気の流量を保証し、ＥＧＲ弁９のこの動作モードにおいて、エンジンＭを動作できるようにしている。エンジンＭが動作するのに十分な最低限の流量を保証するために、この例では、エンジン速度を調節するバタフライ１７を開けることによって、この漏洩流によるわずかな流量を補償している。

図２ｃに示す、エンジンＭの排気ガス再循環ありの動作に相当する、ＥＧＲ弁９の第３の動作モードにおいて、２つのシャッター１５、１６は、同時閉鎖の位置から、同時に開けられている。特定のＥＧＲモードにおける２つのシャッター１５、１６の開口度がどうであれ（それぞれの開口度を違えることは可能である）、排気ガス再循環を有する動作は、２つのシャッター１５、１６の同時閉鎖から始まり（図２ｂ）、続いてそれらを同時に開ける必要がある。２つのシャッター１５、１６は、同時閉鎖の位置から同時に開けられるので、ＥＧＲシャッター１６の両端の圧力差（シャッター１６の上流の圧力と、シャッター１６の下流の圧力との差）は、２つのシャッター１５、１６の開口度がどうであれ、十分に大きいままであり、過度に正確でない圧力センサを使用して効果的に測定することができる。このようにして、圧力差は、典型的に、１５〜２００ミリバールの間のままであり、この圧力差は、上流の圧力センサおよび下流の圧力センサを使用して測定されるが、どちらのセンサも図示していない。

本発明、並びに空気弁１５およびＥＧＲガス弁１６を同時閉鎖の位置から同時に開くようにＥＧＲを使用することにより、軽い負荷（すなわち低速度）において、シャッターの両端間に十分な圧力低下が確実に起こり、シャッターの両端の圧力差を測定でき、従ってシャッターを動作させることができる（一般に、ＥＧＲガスシャッター１６の両端の圧力差だけが測定される）。その理由は、ＥＧＲガスシャッター１６を開くこと自体は、その両端の圧力差を減少することになるが、その圧力差の減少は、空気シャッター１５の同時開口によって、流量を増加して、圧力差を増加することにより補償されるからである。負荷が重いと、空気シャッター１５が全開かまたはほとんど開口されているので、重い負荷を支えるのに十分な新鮮な空気の流量が確実にある。

図３、図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、図６ｄに示す本発明の好ましい実施形態において、ＥＧＲ弁９は、その２つのシャッター１５、１６を動作させる単一のモータ１８を備えている。この例では、モータ１８は、ＤＣモータである。ＥＧＲ弁９は、モータ１８の軸１９から、空気シャッター１５およびＥＧＲガスシャッター１６をそれぞれ回転させる２つの駆動軸２０、２１まで延びる伝動装置を備えている。この特定の例において、これらの駆動軸２０、２１は、互いに平行であるとともに、モータ１８の軸１９にも平行である。

モータ１８の軸１９にピニオン２２が固定されており、このピニオン２２は、周辺歯車２４および中央歯車２５（これらの歯車２４、２５は、中心を共有して重ね合わされている）を有する中間歯車２３を駆動する。中間歯車２３の周辺歯車２４は、空気シャッター１５を回転させるリングギア２６と噛み合っている。中間歯車２３の中央歯車２５は、ＥＧＲガスシャッター１６を回転させるメカニズム２８のリングギア２７と噛み合っている。

この例において、モータ１８は、反時計方向に駆動されると、そのピニオン２２を介して、中間歯車２３を時計方向に駆動する。次いで中間歯車２３は、その歯車２４、２５を介して、リングギア２６、２７を駆動し、これらのリングギア２６、２７は、２つのシャッター１５、１６を反時計方向に回転させる。

空気シャッター１５は、その位置に関わらず、決して係合が外れることなく、その駆動歯車２６の回転によって連続的に回転される。駆動歯車２６が図６ｂの位置にあるとき、空気シャッター１５は、ＥＧＲ弁９の第１の動作モードにあり、開いている。すなわち、ＥＧＲガスシャッター１６は閉じている（図２ａ）。その駆動歯車２６が反時計方向に回転するにつれて、空気シャッター１５は、その開位置から閉位置に動く（９０°の回転）、すなわち、ＥＧＲ弁９の第２の動作モードの位置に動く（図２ｂ）。モータ１８が回転し続けると、空気シャッター１５も回転し続け、空気シャッター１５を、反対側に最大角度９０°まで開口させて、ＥＧＲ弁９の第３の動作モードの位置になる（図２ｃ）。

ＥＧＲガスシャッター１６を駆動するメカニズム２８は、非係合システムを備えており、この非係合システムは、リングギア２７が回転しても、その行程の第１の半分（０〜９０°）は、シャッター１６を駆動する軸２１を回転させないが、その行程の第２の半分（９０°〜１８０°）は、同じ軸２１を回転させるようになっている。

このために、この特定の例において、メカニズム２８は、リングギア２７を有する円盤２９を備え、この円盤２９に、環状非係合スロット３０が形成されている。メカニズム２８は、ディスク３１も備え、このディスク３１は、シャッター１６の駆動軸２１と一体となって回転するとともに、フィンガー３２を有し、このフィンガー３２は、０°〜９０°の間はスロット３０の中で滑り、９０°〜１８０°の間はスロットの端３３に当接して、リングギア２７を有する円盤２９が、ディスク３１（従って、シャッター１６）を駆動することができるようになっている。

従って、図６ｂの位置（０°）から始まって、円盤２９は、反時計方向に９０°まで回転されるが、この回転は、シャッター１６を動かさない。円盤２９のスロット３０は、ディスク３１のフィンガー３２に対して滑って進むからである。９０°を過ぎても回転が続く場合、スロット３０の端３３が、フィンガー３２と当接し、フィンガー３２を円盤２９と一緒に回転させ、ディスク３１を回転させ、このようにして、シャッター１６をその閉位置から開位置まで駆動する。反対方向に回転すると、シャッター１６は、反対方向に動く、すなわち、シャッター１６をその開位置から閉位置まで、１８０°から最大９０°まで回転させるが、それ以降の９０°から０°では回転させない。

図３のグラフは、モータ１８によるシャッター１５、１６の駆動に関する動作形態の原理を示しており、モータ１８の軸１９の回転角αの関数として、シャッター１５、１６の開口角βを（空気シャッター１５に関して曲線Ｃ１、ＥＧＲガスシャッター１６に関して曲線Ｃ２で）示している。

図３から分かるように、第１の領域Ｉにおいて、空気シャッター１５だけが、開位置からその全閉位置（この位置においては、隙間Ｊにより、空気シャッター１５の周辺から空気の漏洩流が通過できるようになっている）まで回転駆動される。空気シャッター１５は、反対方向への回転の場合には、その閉位置から開位置まで駆動される。第２の領域ＩＩにおいて、２つのシャッター１５、１６は、それらの閉位置から開位置まで（または回転が反対方向の場合、反対に）両方とも同時に回転駆動される。

この実施形態において、シャッター１５、１６の開口は、モータ１８の軸１９の回転角αの関数として同時に直線的に行われ、シャッター１５、１６の開口度は、曲線Ｃ１、Ｃ２の傾斜が似ているので、ほぼ同じことが分かる（しかし、この特定の例においては、完全に同じではない）。

この特定の例において、空気シャッター１５の開口にオフセットがあることが分かる。この空気シャッター１５は、モータ１８の軸１９の角度α１において、その全開位置に達するようになっており、角度α１は、ＥＧＲガスシャッター１６が全開になる角度α２より小さい。空気シャッター１５は、これらの２つの角度α１とα２との間も回転し続け、ＥＧＲガスシャッター１６がその全開位置になるとき、空気シャッター１５は、全開位置から部分閉鎖の位置まで移動している。全開のＥＧＲガスシャッター１６と、部分閉鎖の空気シャッター１５との組み合わせは、空気シャッター１５の部分閉鎖がＥＧＲガスの吸引効果をもたらすので、ＥＧＲレベルを増大することができる。

もちろん、シャッター１５、１６を回転駆動する伝動装置は、当業者の所望に応じて、シャッター１５、１６に関して特定の開口の動作形態を得るために、異なるように構成されてもよい。

図４は、ＥＧＲ弁９の第２の実施形態のシャッター１５、１６の、可能な別の動作形態の一例を示している。図４は、モータ１８の軸１９の回転角αの関数として、縦座標軸にシャッター１５、１６におけるガスのために利用可能な内径面Ｓを表すグラフである（曲線Ｃ１’は、空気シャッター１５において空気に利用可能な内径面、曲線Ｃ２’は、ＥＧＲガスシャッター１６においてＥＧＲガスに利用可能な内径面である）。曲線は、図３のときのような、直線ではないことが分かる。内径面は、（歯車比によって直接的に決まる、モータ１８の軸１９の角度αの線形関数であるシャッター１５、１６の回転角とは異なり）モータ１８の軸１９の角度αの線形関数ではないからである。

このＥＧＲ弁９のシャッター１５、１６を同時に開くための、３つの主要な動作段階または動作モードは、次の通りである。
−モータ１８の回転により、シャッター１５、１６を開閉して、ほぼ同じ開口度にする第１の段階Ｉと、
−モータ１８の回転により、第１のシャッター１５が第２のシャッター１６の開口度より大きい開口度を有する状態で、シャッター１５、１６を開閉する第２の段階ＩＩと、
−モータ１８の回転により、第２のシャッター１６を開閉し、第１のシャッター１５は、全開のまま動かない第３の段階ＩＩＩ。

最初の２つの段階または領域であるＩ、ＩＩは、エンジンＭに対する負荷が軽いかまたは中程度の場合に使用され、ＥＧＲガスシャッター１６の両端に圧力差を作り、ＥＧＲレベルを効果的に測定できるようにして、ＥＧＲのレベルを確実に適切にする。第３の段階または領域であるＩＩＩは、空気の流量を確実に最大にして、エンジンＭの負荷が大きい場合に使用される。当業者は、このような動作形態を得るために、ＥＧＲ弁９の歯車装置を適合させることができる。特に、弁９の第１の実施形態の開口の動作形態より実現するのが複雑である、シャッター１５、１６の開口のためのこれらの開口の動作形態は、電子的に制御される２つの弁１５、１６を使用して有利に実現してもよい。

最後に、図５は、参考までに、ＥＧＲガスの流量Ｄの関数として、ＥＧＲレベルτ（エンジンＭの吸気側におけるガスの総流量に対するＥＧＲガスの流量の割合を％単位で示す）を示すグラフである。流量Ｄの関数として、すなわちエンジンＭの種々の速度の関数として、許容できるＥＧＲレベルτに相当する領域に対して、灰色の影を付けてある。ＥＧＲ弁９の動作形態により、ＥＧＲレベルτをエンジンＭの各速度に対するこの領域内の点に設定することが可能になる。

ところで、ＥＧＲ弁９の動作の仕方は、（どのように具体化されても）、エンジンＭ、その吸気回路２ａ、排気回路２ｂ、および再循環回路２ｃの動作の仕方と同じく、従来どおりである。特に本発明の制御方法および弁９によって、測定が可能かつ容易になっているＥＧＲシャッター１６の両端の圧力差の測定により、全てがＥＣＵによって調節されるようになる。

本発明を、シャッターを備えている弁に関して示したが、弁は、もちろん、バタフライなどの他の開閉手段を備えていてもよい。さらに、前に想定したように、三方弁は、２つの単純な弁で置換することもできる。

本発明について、幾つかの好ましい実施形態に関して述べたが、言うまでもなく、他の実施形態も考慮することができる。特に、前述の種々の実施形態の特徴は、組み合わせても両立上の問題がない場合、互いに組み合わせることができる。

１ 燃焼室
２ａ 吸気回路
２ｂ 排気回路
２ｃ 再循環回路
３ 吸気パイプ
４ 圧縮機
５ 熱交換器
６ 吸気マニホールド
７ 排気ガスマニホールド
８ 排気パス
９ 三方弁、ＥＧＲ弁
９ａ、９ｂ 吸気ポート
９ｃ 排気ポート
１０ タービン
１１ ライン
１２（再循環排気ガス用の）冷却機
１３ 弁
１４ バイパス
１５ 空気シャッター、第１の弁
１６ ＥＧＲガスシャッター、第２の弁
１７ バタフライ弁
１８ モータ
１９ モータの軸
２０、２１ 駆動軸
２２ ピニオン
２３ 中間歯車
２４ 周辺歯車
２５ 中央歯車
２６、２７ リングギア
２８ メカニズム
２９ 円盤
３０ スロット
３１ ディスク
３２ フィンガー
３３ スロットの端
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１’、Ｃ２’ 曲線
Ｄ ＥＧＲガスの流量
Ｆ１ 空気の流れ
Ｆ２、Ｆ３ 排気ガスの流れ
Ｊ 隙間
Ｍ 自動車の内燃機関
Ｓ 内径面
α、α１、α２ モータ１８の軸１９の回転角
β シャッター１５、１６の開口角
τ ＥＧＲのレベル
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ 段階、領域

Claims (9)

1. 自動車の内燃機関（Ｍ）の排気ガス再循環回路（２ｃ）を制御する方法であって、前記内燃機関（Ｍ）は、吸気回路（２ａ）と、前記吸気回路（２ａ）に前記再循環回路（２ｃ）によって接続されている排気ガス回路（２ｂ）とに接続されており、第１の弁（１５）は、前記再循環回路（２ｃ）の上流の空気の流量を調節し、第２の弁（１６）は、前記再循環回路（２ｃ）の再循環排気ガスの流量を調節し、排気ガス再循環を、特に前記第２の弁（１６）の両端の圧力差を測定することにより制御し、前記方法は、
   ａ）前記第１の弁（１５）および前記第２の弁（１６）を閉じるステップと、
   ｂ）前記第２の弁（１６）の両端に十分な圧力差を作り出し、この圧力差を測定することができるように、前記第１の弁（１５）および前記第２の弁（１６）を同時に開くステップとを備え、前記第１の弁（１５）は、閉位置において、漏洩空気流が通過できるようになっていることを特徴とする方法。
2. 前記第１の弁（１５）および前記第２の弁（１６）は、前記第１の弁（１５）を有する吸気ポート（９ａ）と、前記第２の弁（１６）を有する吸気ポート（９ｂ）と、前記内燃機関（Ｍ）にガスを入れる吸気マニホールド（６）と直接または間接に通じている排気ポート（９ｃ）とを備える三方弁（９）になっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記吸気回路（２ａ）は、前記再循環回路（２ｃ）の下流に前記内燃機関（Ｍ）に入れる前記ガスの流量を調節するための第３の弁（１７）を備えており、前記第３の弁（１７）は、前記第１の弁（１５）の閉鎖を補償するように動作させられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１の弁（１５）の開口度は、前記第２の弁（１６）の開口度と、それらの開口度がどうであれ、ほぼ同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記弁（１５、１６）を同時に開くために、
   −前記第１の弁（１５）の開口度が、前記第２の弁（１６）の開口度とほぼ同じである第１の段階（Ｉ）と、
   −前記第１の弁（１５）の開口度が、前記第２の弁（１６）の開口度より大きい第２の段階（ＩＩ）と、
   −前記第１の弁（１５）の開口度が、前記第２の弁（１６）の複数の可能な開口度に対して、一定かつ最大である第３の段階（ＩＩＩ）との３つの動作段階を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
6. 請求項１〜５に記載の制御方法を実施するための三方弁であって、前記弁は、前記ガス吸気回路（２ａ）と前記排気ガス再循環回路（２ｃ）とを接続するようになっており、前記弁は、前記空気の流量を調節するための第１のシャッター（１５）と、前記再循環排気ガスの流量を調節するための第２のシャッター（１６）と、前記２つのシャッター（１５、１６）を駆動するための単一のモータ（１８）とを備え、前記弁は、前記モータ（１８）を前記シャッター（１５、１６）に連結し、それらを駆動させるための伝動装置を備え、前記伝動装置は、前記第１のシャッター（１５）を駆動する手段（１９、２２、２３、２４、２６）と、前記第２のシャッターの係合を外す手段（３０）とを備えていることを特徴とする弁。
7. ３つの動作モードである、
   −前記モータ（１８）が、前記第１のシャッター（１５）を開閉させ、前記第２のシャッター（１６）は、閉じたまま動かない第１の動作モードと、
   −両方のシャッター（１５、１６）とも閉じている第２の動作モードと、
   −前記モータ（１８）が、前記２つのシャッター（１５、１６）を同時に開閉させる第３の動作モードとを有することを特徴とする請求項６に記載の弁。
8. 前記２つのシャッター（１５、１６）の同時の開閉は、
   −前記モータ（１８）の回転により、前記シャッター（１５、１６）をほぼ同じ開口度に開閉する第１の段階（Ｉ）と、
   −前記モータ（１８）の回転により、前記第１のシャッター（１５）が前記第２のシャッター（１６）の開口度より大きい開口度を有する状態で、前記シャッター（１５、１６）を開閉する第２の段階と、
   −前記モータ（１８）の回転により、前記第２のシャッター（１６）を開閉し、前記第１のシャッター（１５）は、全開のまま動かない第３の段階との３つの段階を有することを特徴とする請求項７に記載の弁。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の弁を備えていることを特徴とする自動車の内燃機関。

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