JP4735625B2 - 内燃機関のｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排気再循環）装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ＥＧＲガスを冷却するクーラを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された内燃機関（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ＥＧＲガスの供給経路として、ＥＧＲクーラを含むメインＥＧＲ通路の他に、ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路を複数備え、流路調整弁により当該供給経路をこれらの間で選択的に又は徐々に切り換えることにより、適正な温度のＥＧＲガスを再循環させることが可能であるとされている。

尚、ＥＧＲガスの供給経路を規定する切換弁をバイパス通路側に切り換える場合とＥＧＲクーラ側に切り換える場合とで閾値を変更し、制御上の不感帯を与える技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、圧力に応じて可動する薄膜状のダイアフラムを含んでアクチュエータを構成する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

尚、マスターバックの負圧を確保することを目的とした全く異なる分野においては、過給器をバイパスするバイパス通路を開閉可能なバイパスバルブを駆動するダイアフラムへ負圧を供給する経路に空気流量を一定量以下に調整するオリフィスを備えるものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

更には、流量調整弁の開度調整によりバイパス通路を通過するＥＧＲガス量を変化させ、ＥＧＲガス温度を調整する技術も開示されている（例えば、特許文献５参照）。

更には、目標ＥＧＲ開度にディレイ又はなましを持たせ、ＥＧＲ過多流入を防止する技術も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００６−１１２２７３号公報 特開２００３−２０１８２９号公報 特開２００３−２７８６０９号公報 特開２０００−１１０５７０号公報 特開２００１−４１１１０号公報 発明協会公開技報２００２−１３１号

上記従来の技術によれば、ＥＧＲクーラを含む流路におけるＥＧＲガス流量と、ＥＧＲクーラを含まぬ流路におけるＥＧＲガス流量との相対比率を制御することによりＥＧＲガス温度の制御が可能とされるが、その反面、システム構成の巨大化及び制御の複雑化並びにコストの増加が避け難い。係る問題は、上記従来の技術の如くバイパス経路を複数備える場合には顕著である。

一方、このような相対比率の制御を行わずに、ＥＧＲガスの供給経路を選択的に切り換える旨の制御が行われる場合、システム構成は簡素となり、制御上の負荷も軽減されるため、上述した問題点は解消される。然るに、供給経路の切り換え時に、それまで使用されていなかった経路から相対的に低温のＥＧＲガスが大量に流入することとなり、過渡的な現象として吸気温の急激な且つ激しい低下が生じ易い。このため、場合によっては、失火を生じる可能性がある。

ここで、上記従来の技術には、このようなＥＧＲガスの供給経路の選択的な切り換え時に考慮すべき吸気温の過渡的な変化については考慮されておらず、定常状態において適切とされるＥＧＲガス温度（即ち、この種の過渡期間を脱した後の収束温度）が考慮されるに過ぎない。従って、弁体の開度を精細に制御することが可能であるとした所で、実践的にみてこの種の過渡的に生じる且つ実践上看過し得ない不具合を回避することは難しい。例えば、上記従来技術が適用された所で、ＥＧＲクーラを含む経路のみを使用する領域とＥＧＲクーラを含まぬ経路のみを使用する領域とが制御上隣接していれば、必然的に上述した過渡的な吸気温の変化は生じ得るのである。即ち、従来の技術には、ＥＧＲガスの供給経路を選択的に切り換える場合に、内燃機関の動作上の不具合を回避し難いという技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲガスの供給経路を好適に切り換えることが可能な内燃機関のＥＧＲ装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置は、内燃機関の排気系から分岐し、該排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、少なくとも前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導くためのバイパス通路と、前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記冷却手段を含む第１の経路と、前記バイパス通路を含む第２の経路との間で選択的に切り換え可能な切り換え手段と、前記循環経路の切り換え時における前記内燃機関の吸気温の低下が抑制されるように前記循環経路の切り換え速度を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明に係る「内燃機関」とは、一又は複数の気筒を有し、当該気筒の各々における燃焼室において、例えばガソリン、軽油或いは各種アルコール等の燃料と吸入空気との混合体である混合気が燃焼した際に発生する力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランクシャフト等の機械的な伝達経路を経る等して、動力として取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置（以下、適宜「本発明のＥＧＲ装置」等と略称する）によれば、例えば排気ポート、排気マニホールド及び排気管（フロントパイプやリアパイプ等といった、気筒配列上生じるものを含む）等を適宜に含み得る概念としての排気系から分岐する（好適な一形態としては、各気筒からの排気が集約される排気マニホールド、或いはそれよりも下流側の排気管から分岐する）、ＥＧＲ通路を備える。このＥＧＲ通路は、例えば吸気ポート、吸気マニホールド及び吸気管等を適宜に含み得る概念としての吸気系に、直接若しくは間接的に、又はＥＧＲバルブ等、ＥＧＲガスの流量（即ち、循環量であり、以下、適宜「ＥＧＲガス量」等と略称する）を制御可能な弁装置等の状態に応じて限定的に連通する構成となっており、ＥＧＲ通路に導かれる、上記排気系に排出される排気の一部が、不活性のＣＯ_２を比較的大量に含むＥＧＲガスとして吸気系に還流される構成となっている。定性的に言えば、当該ＥＧＲガスが、吸気系に供給される吸気と幾らかなり混合されることによって、例えばＮＯｘ等（内燃機関の形態によっては、ＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）等を含む）、各種対象物質の発生が幾らかなり抑制される。

一方、当該対象物質の発生を抑制する観点から言えば、内燃機関の燃焼温度は低い方が、或いは少なくとも当該対象物質の発生量を実践上問題が生じる程度に増加させる程には高くない方が良い。従って、本発明のＥＧＲ装置には、ＥＧＲ通路に、例えば内燃機関の冷却水循環系を利用した、又は当該冷却水循環系統から独立した冷却水循環系を利用した、或いは冷却水循環系を使用した冷却とはその冷却態様の少なくとも一部が物理的に、機械的に、機構的に、電気的に又は化学的に異なる、例えばＥＧＲクーラ等の冷却手段が備わる。ＥＧＲガスは、好適な一形態として、例えばこの冷却手段が設置された区間を通過する際に行われる、例えば冷却手段との熱交換等によって、相対的に冷却され、少なくとも排気温と較べて温度が低下された状態で吸気系に循環される。

他方、吸気系に導かれた新気とＥＧＲガスとの混合体たる吸気（気筒内に吸入される気体）の温度たる吸気温は、内燃機関の燃焼に少なからず影響を与え、吸気温の低下は失火に直結し易い。また、このような失火を招かずとも、少なくとも内燃機関の燃焼性能を低下させ易い。燃焼性能の低下は、ＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）の排出量を増加させるため、エミッションの悪化を招き易い他、出力トルクの不足等動力性能の低下を招き易い。特に、ディーゼルエンジン等、点火装置を有さぬ圧縮自着火式の内燃機関等においては、その傾向が顕著である。

従って、冷却手段により冷却されたＥＧＲガスを吸気系に循環させることによるこの種の不具合が実践的にみて顕在化し得る程度に吸気温が低い場合、或いは内燃機関の運転条件（好適な一形態として、例えば噴射量及び機関回転速度等によって規定される条件、或いはそれに加えて又は代えて、例えば始動時であるか否かといった限定的な条件、又は外気温や湿度等の環境条件を適宜含み得る）に基づいて、その旨の実践上の判断を下し得る場合（即ち、吸気温がそのように低いと推定される場合）には、冷却手段によるＥＧＲガスの冷却がかえって内燃機関の総合的な性能を低下させる懸念がある。

このため、本発明のＥＧＲ装置には、少なくとも冷却手段をバイパスしてＥＧＲガスを吸気系に導くためのバイパス通路が、冷却手段の上流側においてＥＧＲ通路から分岐している。尚、「上流側」とは、ＥＧＲガスの流れる方向を基準として規定される方向概念であって、この場合、即ち、排気系側（必ずしも、三次元空間上の位置関係において排気系に近接している必要はない）を指す。このバイパス通路の構成は、少なくとも冷却手段をバイパスさせつつＥＧＲガスを吸気系に導き得る限りにおいて自由であり、例えば、冷却手段下流側においてＥＧＲ通路に合流してもよいし、ＥＧＲ通路から分岐したまま再度合流することなく吸気系と接続されていてもよい。このようなバイパス通路が設けられることにより、本発明のＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスの循環経路として、バイパス通路を含まぬ第１の経路と、バイパス通路を含む（即ち、必然的に冷却手段を含まぬ）第２の経路とを有することとなる。尚、バイパス通路がＥＧＲ通路から分岐することに鑑みれば、第１及び第２の経路は、少なくともその一部を共有する。

ここで、本発明のＥＧＲ装置には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る各種の制御系による、然るべき駆動系或いは駆動部材の制御等により、例えば物理的、機械的、機構的、電気的、磁気的又は化学的に生成又は供給される或いは発生する各種の駆動力等に応じた、例えば駆動対象の位置変化、形状変化又は運動状態の変化等によって、ＥＧＲガスの循環経路を、この第１の経路と第２の経路との間で選択的に切り換えることが可能な切り換え手段が備わる。少なくとも定常的な状態では、第１の経路が選択された場合、ＥＧＲガスは相対的に低温となり、ＮＯｘ等の対象物質の発生を抑制する旨の上述した効果が奏される。また、第２の経路が選択された場合、ＥＧＲガスは相対的に高温となり（ＥＧＲ通路を流れる過程における冷却効果を無視すれば、実質的には排気温又はそれに準じる高温である）、燃焼安定性の向上（少なくとも燃焼性能の低下抑制）に係る効果が奏される。

ここで特に、ＥＧＲガスの循環経路の切り換え前後における内燃機関の吸気温の差は、新気の量、外気温、及びＥＧＲガス量が実践上有意とならない程度に安定していれば、定常的にはＥＧＲガスの冷却の有無に起因する概ね一定の範囲に収束する。特に、冷却手段が、内燃機関の冷却水循環系を使用して、当該冷却水との熱交換によりＥＧＲガスを冷却する形態を採る場合には、その冷却能力が冷却水温の収束に影響される形となり、その傾向は顕著となる。ところが、例えば一方の循環経路が継続的に使用されている状況では、他方の循環経路において当該一方の循環経路と重複しない区間（即ち、バイパス通路又は第１の経路における被バイパス区間）に滞留する、吸気系に循環されることも排気系に逆流することもないＥＧＲガス（以下、適宜「滞留ガス」と称する）は、少なくとも使用されている循環経路におけるＥＧＲガスの温度と較べて低温となり易い。その傾向は無論、第１の経路が不使用である場合、即ち、冷却手段を含むＥＧＲ通路の一部が不使用である場合により大きくなるが、第２の経路が不使用である場合（即ち、この場合、滞留ガスはバイパス通路内のＥＧＲガスである）であっても、同様に生じ得る。

一方、循環経路の切り換えがなされる場合、遅かれ早かれ当該滞留ガスが吸気系に循環されることになるから、過渡的に、吸気温が急激に且つ激しく低下する可能性がある。吸気温は、上述したように燃焼性能に影響を与え、とりわけ極度に低下した場合には、その影響が顕著となる。従って、循環経路の切り換え時点以後の過渡的な期間においては、失火、エミッションの悪化、或いは動力性能の低下（必然的にドライバビリティの悪化）といった諸問題が発生し易い。

このため、循環経路を選択的に切り換えつつＥＧＲガスを吸気系に循環させる場合、何らの対策も講じられることがなければ、当該諸問題、とりわけ失火を回避するために、一時的にＥＧＲガス流量を減少させる、或いは燃焼性能を担保すべく点火時期を進角させる等の補償処理を行う必要が生じる。ＥＧＲガス量は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、内燃機関の運転条件に応じて最適なＥＧＲ効果（例えばエミッション低減及び燃焼性能の向上）が得られるように適合されている場合が多く、過渡的であれ適合値から乖離することによって、結局エミッションの悪化が避け難い問題となる。即ち、ＥＧＲガスの循環経路を実践上何らの不具合も顕在化させることなく切り換えることは実践上の困難が伴い易い。

ここで、本発明のＥＧＲ装置によれば、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る、或いは、そのような電気的な制御を伴うことのない物理的手段等の形態を採り得る制御手段が備わり、循環経路の切り換え時における上述した吸気温の低下が抑制されるように循環経路の切り換え速度を制御することが可能に構成される。

ここで、上述したように、循環経路の切り換え時には多くの場合（例えば、頻繁に循環経路が切り換えられ、且つ第１の経路から第２の経路へ循環経路が切り換えられる場合等を除けば）過渡的に吸気温が低下する。このような吸気温の低下、とりわけ上述した急激な低下を抑制するためには、相対的に冷却された状態にある前述した滞留ガスを段階的に又は連続的に吸気系に還流させればよい。従って、制御手段に係る切り換え速度の制御とは、好適な一形態として、当該制御がなされない場合（例えば、何ら吸気温の低下を補償する必要のない場合、或いは全くその旨が考慮されない場合等）と比較して、滞留ガスの吸気系への流入が幾らかなり制限されるようになされる制御を意味する。

このような切り換え速度の制御は、別言すれば、一方から他方への循環経路の瞬時的な切り換わりを抑制することを意味するから、ＥＧＲガスの循環経路を切り換える際には、一時的且つ有意な期間において第１及び第２の経路の両方からＥＧＲガスが供給されることになる。このため、吸気温は、切り換え以前の温度から切り換え以後に定常的に収束すべき温度へ緩やかに変化し、少なくとも過渡的に生じ得る吸気温の急激な低下は、幾らかなり抑制されることになる。従って、ＥＧＲガス量を、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいてエミッションを可及的に低減させ得るように適合された最適量から変化させることなく、且つ失火や燃焼性能の低下を回避することが可能となる。即ち、本発明のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲガスの循環経路を好適に切り換えることが可能となるのである。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の一の態様では、前記切り換え手段は、前記内燃機関における所定の運転条件に基づいて前記循環経路を切り換える。

この態様によれば、切り換え手段は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて例えばエミッションと相関するものとして定められた内燃機関の運転条件、例えば負荷条件（ディーゼルエンジンであれば、噴射量と等価に扱われてもよい）等に基づいて、例えば可及的にエミッションを低減し得るように循環経路を切り換える。例えば、内燃機関が低負荷運転領域にある場合、燃焼温度は相対的に低く、冷却されたＥＧＲガスにより燃焼性能の低下を招く可能性があるため、第２の経路が選択されてもよい。このような負荷の閾値は、例えば内燃機関の機関回転速度に対応付けて定められていてもよく、例えば予めマップ化されて然るべき記憶手段に記憶されていてもよい。

本発明に係る内燃機関のＥＧＲ装置の他の態様では、前記切り換え手段は、弁体と、該弁体に対し所定の圧力供給路を介して供給される圧力に応じた駆動力を付与することにより、該弁体の位置を、前記ＥＧＲガスを前記第１の経路に導く第１の位置と前記ＥＧＲガスを前記第２の経路に導く第２の位置との間で切り換えることが可能な駆動力付与手段とを含み、前記制御手段は、前記圧力の変化速度を低下させることにより前記吸気温の低下を抑制する。

この態様によれば、切り換え手段は、弁体と駆動力付与手段を備え、駆動力付与手段を介した弁体の位置制御（弁体は単数であっても複数であってもよく、またその位置変化の態様は何ら限定されず、例えば弁体は回転してもよいし、一定方向へスライドしてもよい）によって、弁体は第１の経路に対応する第１の位置と第２の経路に対応する第２の位置との間で切り換えられる。この駆動力付与手段は、その物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な態様が如何なるものであれ、所定の圧力供給路を介して供給される圧力、好適な一形態としては、内燃機関で生成される大気圧未満の負圧に応じて段階的又は連続的に変化する駆動力を弁体に付与することにより弁体を駆動するように構成されている。従って、この圧力の変化速度は、駆動力の変化速度及び循環経路の切り換え速度と一対一、一対多、多対一又は多対多に対応する。

この態様によれば、制御手段は、駆動力付与手段に供給される圧力の変化速度を、直接的に又は間接的に、更には物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的に制御することによって吸気温の低下を抑制することが可能となる。この際、駆動力付与手段が、例えば、油圧駆動式又は電気駆動式若しくは磁気駆動式のアクチュエータ等として構成される場合と較べれば、特に負圧を利用することによって、駆動力付与手段をして経済的に、且つ実践上十分な精度で弁体に駆動力を付与せしめることが可能となり、実践上有益である。

尚、この態様では、前記制御手段は、設置されない場合と較べて前記圧力供給路の流路抵抗を増大させる抵抗体であってもよい。

切り換え手段が、圧力に応じた駆動力を供給可能であることに鑑みれば、圧力供給路の流路抵抗を相対的に増大させることによって、駆動力の変化速度を相対的に緩慢化することが可能となる。この際、抵抗体は圧力供給路に対し直接的又は間接的に影響を与えるべく然るべき位置に（好適には、圧力供給路に）設置されているだけでよく、好適な一形態として、その他の物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な制御を必要としない。また必要とした所で、その負荷は実践上経済性に影響を与える程度に大きくならずに済む。従って、極めて経済的であり、実践上の利益が大となる。

尚、この際、制御手段は、形状、材質及び設置位置等物理条件に関する自由度が高い物体であるが、圧力供給路に直接的に又は間接的に影響を与えるべく設置された段階で、圧力の変化速度に対して与える影響は、多くの場合一義的となる。このように、存在自体により圧力の変化速度を低下させることが可能に構成された物体、言い換えれば圧力の変化速度を可変に制御し難い手段もまた、本発明に係る「制御手段」の好適な一態様である。

尚、この場合、抵抗体の物理条件は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、例えば吸気温の急激な低下を少なくとも実践上の不具合を生じさせない程度に抑制しつつ可及的に速やかに循環経路が切り換わるように決定されているのが望ましい。但し、抵抗体により実現される圧力供給路の流路抵抗の変化は、必ずしも一義的でなくてもよく、例えば抵抗体の物理的、機械的、電気的、磁気的又は化学的な且つ可逆的な変化により、流路抵抗が二値的、段階的又は連続的に切り換えられてもよい。

更に、この態様では、前記抵抗体は、オリフィスであってもよい。
オリフィスは、気体或いは流体の流速を安定して制御し得るため、上述した抵抗体として好適である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るエンジンシステム１０の構成について説明する。ここに、図１は、エンジンシステム１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、エンジンシステム１０は、図示せぬ車両に搭載され、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１００、エンジン２００及びＥＧＲ装置３００を備える。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、エンジン２００の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御プログラムに従って、後述するＥＧＲ制御を実行することが可能に構成されている。

エンジン２００は、軽油を燃料とする、本発明に係る「内燃機関」の一例たる直列４気筒ディーゼルエンジンである。エンジン２００の概略について説明すると、エンジン２００は、シリンダブロック２０１に４本のシリンダ２０２が並列配置された構成を有している。そして、各気筒内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる熱エネルギが、不図示のピストンの往復運動を生じさせ、更にコネクティングロッドを介してピストンに連結されるクランクシャフト（いずれも不図示）の回転運動に変換される構成となっている。以下に、エンジン２００の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。

尚、本実施形態に係るエンジン２００は、シリンダ２０２が図１において紙面と垂直な方向に４本並列してなる直列４気筒ディーゼルエンジンであるが、個々のシリンダ２０２の構成は相互に等しいため、ここでは一のシリンダ２０２についてのみ説明することとする。

シリンダ２０２内における混合気の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、各シリンダについて共通に設置された吸気マニホールド２０３に導かれた後、各シリンダについて独立に設けられた吸気ポート２０４に導かれ、吸気ポート２０４とシリンダ内部とを連通可能に構成された不図示の吸気バルブの開弁時にシリンダ２０２内に吸入される。シリンダ２０２内には、筒内直噴型のインジェクタ２０５から燃料たる軽油が噴射される構成となっており、噴射された燃料が各シリンダ内部で、吸入された空気（以下、「吸気」と略称する）と混合され、上述した混合気となる。

エンジン２００において、燃料は、不図示の燃料タンクに貯留されている。この燃料タンクに貯留される燃料は、不図示のフィードポンプの作用により燃料タンクから汲み出され、不図示の低圧配管を介して高圧ポンプ２０６に圧送される構成となっている。高圧ポンプ２０６は、コモンレール２０７に対し、燃料を供給することが可能に構成されている。尚、高圧ポンプ２０６は、公知の各種態様を採り得、ここでは、その詳細については省略することとする。

コモンレール２０７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、上流側（即ち、高圧ポンプ２０６側）から供給される高圧燃料をＥＣＵ１００により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール２０７には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。前述したインジェクタ２０５は、シリンダ２０２毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリ２０８を介してコモンレール２０７に接続されている。

ここで、インジェクタ２０５の構成について補足すると、インジェクタ２０５は、ＥＣＵ１００から供給される指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル（いずれも不図示）とを備える。当該電磁弁は、コモンレール２０７の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。

一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向（噴孔を閉じる方向）に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する（噴孔を開く）ことにより、コモンレール２０７より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。

尚、燃料は、個々のシリンダ２０２において、インジェクタ２０５を介し、目標噴射量に相当する燃料が、燃焼室内の急激な温度上昇を防止するための少量のパイロット噴射と、目標噴射量とパイロット噴射量との差分に相当するメイン噴射とに分割して噴射される構成となっている。

上述した混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブの開閉に連動して開閉する排気バルブ（不図示）の開弁時に排気ポート２０９を介して排気マニホールド２１０に導かれる構成となっている。この排気マニホールド２１０は、排気管２１１に連通しており、排気の大部分は、この排気管２１１に導かれる構成となっている。

一方、排気管２１１には、タービンハウジング２１３に収容される形でタービン２１２が設置されている。タービン２１２は、排気管２１１に導かれた排気の圧力（以下、適宜「排圧」と略称する）により所定の回転軸を中心として回転可能に構成されている。このタービン２１２の回転軸は、コンプレッサハウジング２１６に収容される形で吸気管２１４に設置されたコンプレッサ２１５と共有されており、タービン２１２が排圧により回転すると、コンプレッサ２１５も当該回転軸を中心として回転する構成となっている。

コンプレッサ２１５は、図示せぬクリーナを介して外界から吸気管２１４に導かれた吸気を、その回転に伴う圧力により上述した吸気マニホールド２０３へ圧送することが可能に構成されており、このコンプレッサ２１５による吸気の圧送効果により、所謂過給が実現される構成となっている。即ち、タービン２１２とコンプレッサ２１５とにより、一種のターボチャージャが構成されている。また、コンプレッサ２１５と吸気マニホールド２０３との間には、インタークーラ２１７が設置されており、過給された吸気を冷却することが可能に構成される。このインタークーラ２１７の冷却効果によって、過給効率が向上せしめられている。

吸気管２１４には、吸気の量を調節可能なディーゼルスロットルバルブ２１８が配設されている。このディーゼルスロットルバルブ２１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つＥＣＵ１００により上位に制御されるスロットルバルブモータ２１９から供給される駆動力により回転可能に構成された回転弁であり、ディーゼルスロットルバルブ２１８を境にした吸気管２１４の上流部分と下流部分とをほぼ遮断する全閉位置から、ほぼ全面的に連通させる全開位置まで、その回転位置が連続的に制御される構成となっている。尚、エンジン２００は、ディーゼルエンジンであり、その出力は、ガソリン等を燃料とするエンジンにおける空燃比制御（吸入空気量制御）と異なり、噴射量の増減制御を介してコントロールされる。従って、ディーゼルスロットルバルブ２１８は、エンジン２００の動作期間において、基本的に全開位置（図示するディーゼルスロットルバルブ２１８の位置が全開位置に相当する）に制御される。

吸気マニホールド２０３には、吸気の温度たる吸気温Ｔｉｍを検出する吸気温センサ２２０が設置されている。吸気温センサ２２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸気温Ｔｉｍは、ＥＣＵ１００によって一定又は不定のタイミングで検出される構成となっている。

尚、排気管２１１には、不図示のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が設置されている。ＤＰＦは、エンジン２００から排出されるＰＭを捕集可能且つ浄化可能に構成されている。また、シリンダ２０２を収容するシリンダブロック２０１における、シリンダ２０２の外周部位には、ＬＬＣ等の冷却水を循環供給するためのウォータジャケットが設けられており、シリンダ２０２を含むエンジン２００全体を冷却可能に構成されている。この冷却水の温度は、不図示の水温センサにより検出され、水温センサと電気的に接続されたＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

また、エンジンシステム１０において、ＥＣＵ１００には、図示する以外にも、エンジン２００の、或いはエンジン２００が搭載される車両の運転条件を規定する各種の指標値が、各指標値について設置された各種のセンサ（不図示）を介して電気的に入力される構成となっている。例えば、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の機関回転速度ＮＥをＮＥセンサから、またアクセルペダルの開度（即ち、アクセル開度）をアクセルポジションセンサから取得することが可能に構成されている。

尚、本実施形態において、エンジン２００はディーゼルエンジンとして構成されるが、本発明に係る内燃機関は、ガソリン或いはアルコールを燃料とするエンジンにも同様に適用可能である。更には、気筒配列も多種多様であってよい。

次に、ＥＧＲ装置３００について説明する。ＥＧＲ装置３００は、ＥＧＲパイプ３１０、ＥＧＲクーラ３２０、バイパスパイプ３３０、切換弁３４０、負圧ダイアフラム３５０及びＥＧＲバルブ３６０を備え、排気の一部を吸気管２１４に循環させることが可能に構成された、本発明に係る「内燃機関のＥＧＲ装置」の一例である。尚、吸気管２１４は、本発明に係る「吸気系」の一例である。

ＥＧＲパイプ３１０は、一端部が排気マニホールド２１０に接続され、その内部が排気マニホールド２１０に連通する中空且つ金属製の配管であり、本発明に係る「ＥＧＲ通路」の一例である。ＥＧＲパイプ３１０の他端部は、吸気マニホールド２０３との接続部位近傍において吸気管２１４に接続され、その内部で吸気管２１４と連通する構成となっている。

ＥＧＲクーラ３２０は、ＥＧＲパイプ３１０に設けられた冷却装置であり、本発明に係る「冷却手段」の一例である。ＥＧＲクーラ３２０は、外周部にエンジン２００の冷却水配管が張り巡らされた構成を有し、ＥＧＲパイプ３１０に導かれＥＧＲクーラ３２０を通過する排気（即ち、本発明に係る「ＥＧＲガス」の一例であり、以下、「ＥＧＲガス」と称する）は、この冷却水との熱交換により冷却され、下流側（即ち、吸気管２１４側）へ導かれる構成となっている。ＥＧＲクーラ３２０には、夫々が上述したウォータジャケットに連通するインレットパイプ３２１及びアウトレットパイプ３２２が接続されており、冷却水は、インレットパイプ３２１から当該冷却水配管に流入し、アウトレットパイプ３２２を介して当該冷却水配管の外に排出される。排出された冷却水は、エンジン２００の冷却水循環系に還流され、所定の経路を経て再びインレットパイプ３２１から供給される。

バイパスパイプ３３０は、ＥＧＲクーラ３２０の上流側（即ち、排気マニホールド２１０側）の所定部位においてＥＧＲパイプ３１０から分岐し、ＥＧＲクーラ３２０の下流側且つＥＧＲバルブ３６０の上流側においてＥＧＲパイプ３１０へ合流するように配置された、本発明に係る「バイパス通路」の一例たる中空の金属製配管である。パイパスパイプ３３０に導かれたＥＧＲガスは、バイパスパイプ３３０の物理構成上、ＥＧＲクーラ３２０をバイパスすることとなり、積極的に冷却されることのないまま、吸気管２１４に還流される。

切換弁３４０は、ＥＧＲパイプ３１０とバイパスパイプ３３０との接続部位（即ち、上述した所定部位）に設置された、本発明に係る「弁体」の一例たる開閉弁を含んだ弁装置である。切換弁３４０は、その弁体の位置として、ＥＧＲクーラ３２０を含む第１の経路（即ち、バイパスパイプ３３０を含まない経路であり、本発明に係る「第１の経路」の一例である）を使用してＥＧＲガスを循環させる第１の位置と、バイパスパイプ３３０を含む第２の経路（即ち、ＥＧＲクーラ３２０を含まない経路であり、本発明に係る「第２の経路」の一例である）を使用してＥＧＲガスを循環させる第２の位置とを採ることが可能に構成されている。この弁体の位置は、負圧ダイアフラム３５０から供給される駆動力により制御される構成となっている。

負圧ダイアフラム３５０は、切換弁３４０の弁体に対し物理的な駆動力を付与することが可能に構成された、本発明に係る「駆動力付与手段」の一例たる圧力駆動型のアクチュエータである。負圧ダイアフラム３５０は、圧力供給路３５２を介して供給される圧力に応じた駆動力を、駆動力伝達路３５１を介して当該弁体に付与することが可能に構成されている。より具体的には、負圧ダイアフラム３５０は、圧力供給路３５２を介して大気圧未満の負圧が供給されている状態において、弁体を駆動する駆動力を付与可能であり、当該負圧が所定値以下である場合に、当該弁体の位置を上述した第１の位置に維持する駆動力を付与することが可能に構成されている。一方で、圧力供給路３５２が大気解放された状態（即ち、負圧が供給されない状態）において、弁体に対して駆動力が付与されない構成となっている。切換弁３４０の弁体は、デフォルトの位置が第２の位置に設定されており、負圧ダイアフラム３５０に負圧が供給されない状態（即ち、駆動力の付与がなされない状態）では、第２の位置に維持される構成となっている。即ち、ＥＧＲ装置３００では、負圧ダイアフラム３５０に負圧が供給されている場合に第１の経路が選択され、負圧ダイアフラム３５０に大気圧が供給されている場合に第２の経路が選択される構成となっている。尚、このような弁体の位置制御の態様は一例に過ぎず、駆動力の付与と弁体の位置との関係は、ここに例示するものと一部が異なっていてもよいし、真逆であってもよい。

負圧ダイアフラム３５０に圧力を供給する圧力供給路３５２には、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valve）３５３が設置されている。ＶＳＶ３５３は、圧力供給路３５２にエンジン２００内で生成される負圧を導く不図示の負圧供給路と、圧力供給路３５２を大気解放する不図示の大気解放路とのいずれか一方を圧力供給路３５２に接続するためのスイッチング素子である。ＶＳＶ３５３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その作動状態は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＳＶ３５３の制御態様は特に限定されないが、本実施形態では、ＥＣＵ１００によりＶＳＶ３５３に通電がなされると、圧力供給路３５２と負圧供給路とが連通するように、またＶＳＶ３５３への通電が停止されると、圧力供給路３５２と大気解放路とが連通するように、ＶＳＶ３５３の作動状態が制御される構成となっている。即ち、総体的に言えば、ＥＧＲ装置３００では、ＥＣＵ１００によりＶＳＶ３５３に対する通電がなされた場合に、ＥＧＲガスの循環経路として第１の経路が選択される構成となっている。

一方、圧力供給路３５２にはオリフィス３５４が設置されている。オリフィス３５４は、圧力供給路３５２を介した負圧ダイアフラム３５０への圧力の伝達速度を一定に維持するための調圧手段であり、本発明に係る「制御手段」及び「抵抗体」の一例である。オリフィス３５４が設置されていることにより、ＶＳＶ３５３の作動状態が切り換えられた場合の圧力供給路３５２における圧力の変化速度（大気圧から負圧、又は負圧から大気圧への変化速度）は、オリフィス３５４が設置されない場合と比較して低下する構成となっている。尚、オリフィス３５４によって、圧力の変化速度がどの程度低下せしめられるかについては、後述する。

ＥＧＲバルブ３６０は、バイパスパイプ３３０との合流部位よりも下流側においてＥＧＲパイプ３１０に設置され、開度制御によりＥＧＲガス量を可変に制御することが可能に構成された電磁開閉弁である。ＥＧＲバルブ３６０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その開度はＥＣＵ１００により上位に制御される構成となっている。

＜実施形態の動作＞
エンジンシステム１０では、ＥＣＵ１００がＥＧＲ装置３００の動作状態を制御すべくＥＧＲ制御を実行する。ここで、図２を参照し、本実施形態の動作について説明する。ここに、図２は、ＥＧＲ制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、エンジン２００の機関回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑを取得する（ステップＳ１０１）。

エンジンシステム１０において、噴射量Ｑは、アクセル開度と機関回転速度ＮＥとにより一義に決定される。ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予めアクセル開度及び機関回転速度ＮＥをパラメータとし、これら各パラメータの組み合わせに噴射量Ｑを対応付けてなる二次元マップが格納されており、ＥＣＵ１００は、アクセルポジションセンサにより検出されるアクセル開度とＮＥセンサにより検出される機関回転速度ＮＥとに応じて、一の噴射量Ｑを当該マップから選択的に取得することにより噴射量Ｑを決定する。この決定された噴射量Ｑは、上述したインジェクタ２０５の駆動制御に供される。このように、ＥＣＵ１００は、噴射量Ｑをエンジン２００の動作期間中一定の周期で繰り返し決定しており、ステップＳ１０１に係る処理においては、最新の噴射量Ｑが取得される。

機関回転速度ＮＥ及び噴射量Ｑが取得されると、ＥＣＵ１００は、ＥＧＲガスの循環経路を選択する（ステップＳ１０２）。ここで、図３を参照し、ＥＧＲガスの循環経路の選択態様について説明する。ここに、図３は、ＥＧＲガスの循環経路を選択するために使用されるマップの模式図である。

図３において、ＥＧＲガスの循環経路は、縦軸及び横軸に夫々噴射量Ｑ及び機関回転速度ＮＥを表してなるマップ上で、図示境界線ＰＲＦ＿ＥＧＲによって規定される。より具体的には、境界線ＰＲＦ＿ＥＧＲよりも上側の領域では、第１の経路（即ち、ＥＧＲクーラ３２０が使用される循環経路）が選択され、境界線ＰＲＦ＿ＥＧＲよりも下側の領域では、第２の経路（即ち、ＥＧＲクーラ３２０が使用されない循環経路）が選択されるように、循環経路の選択態様が規定されている。即ち、総体的に言えば、第２の経路は、エンジン２００が比較的低負荷の領域で運転される場合に選択される。これは、主として低負荷領域ではエンジン２００の吸気温が相対的に低いためであり、燃焼安定性を担保する目的から、ＥＧＲクーラ３２０を使用しない第２の経路が選択され、排気温と遜色無い程度に高温のＥＧＲガスにより、燃焼安定性の担保が図られるのである。

尚、ＥＧＲガスの導入可否を含めたＥＧＲガス量自体は、ＥＧＲバルブ３６０の開度制御により可変に制御されるものであり、ＥＧＲバルブ３６０を如何なる開度に制御するかについては、ＥＣＵ１００により、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に、又はシミュレーション等に基づいて、定常状態において、ドライバビリティに影響する動力性能を始め、エミッションとは異なる各種の要求性能を実践上問題が生じる程低下させることのない範囲で、ＮＯｘ及びＰＭの発生を可及的に高効率に抑制し得るように適合されている。従って、ＥＧＲガスの循環経路としていずれが選択された所で、定常状態においてエンジン２００が失火する可能性は低く、そのような観点から言えば、循環経路の選択態様は、図３に例示するものに何ら限定されない。

図２に戻り、循環経路が選択されると、ＥＣＵ１００は、循環経路の切り換えが必要であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。循環経路の切り換えが不要である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻し、一連の処理を繰り返す。一方で、第１の経路から第２の経路への、或いは第２の経路から第１の経路への循環経路の切り換えが必要である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＶＳＶ３５３の作動状態を切り換える（ステップＳ１０４）。即ち、第１の経路から第２の経路への切り換えであればＶＳＶ３５３への通電が停止され、第２の経路から第１の経路への切り換えであればＶＳＶ３５３への通電が開始される。循環経路の切り換えがなされると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。ＥＧＲ制御は、このようにして行われる。

＜実施形態の効果＞
ここで、図４を参照し、本実施形態に係るＥＧＲ装置３００の効果について説明する。ここに、図４は、ＥＧＲガスの循環経路が切り換えられた場合の各部の温度の経過を表すタイミングチャートである。

図４において、縦方向の系列は、上段から順に、切換弁３４０の弁体の位置（以下、切換弁位置）、バイパスパイプ３３０におけるＥＧＲガスの温度Ｔｂｐ（以下、バイパス側ＥＧＲガス温Ｔｂｐ）、ＥＧＲクーラ３２０におけるＥＧＲガスの温度Ｔｃｌ（以下、クーラ側ＥＧＲガス温Ｔｃｌ）、及び吸気温Ｔｉｍの各項目を表しており、夫々において横軸には共通の時刻が表されている。

図４において、時刻Ｔ０に、切換弁位置を、バイパスパイプ３３０側に相当する（即ち、循環経路として第２の経路が選択された旨に相当する）第２の位置から、ＥＧＲクーラ３２０側に相当する（即ち、循環経路として第１の経路が選択された旨に相当する）第１の位置へ切り換えるべき旨の要求が発生したとする。

ここで、本実施形態の効果を明確にするために、負圧ダイアフラム３５０の圧力供給路３５２にオリフィス３５４を有さない構成に相当する比較例を用いることとすると、比較例に係る切換弁位置の時間推移は、図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ１（破線参照）として表される。オリフィス３５４（又は、オリフィス３５４に相当する抵抗体）が圧力供給路３５２に存在しない場合、時刻Ｔ０における上記要求に対し、切換弁位置は、第２の位置から第１の位置へ、ほぼ瞬時的に切り換わる。元より、循環経路の切り換えは、負圧ダイアフラム３５０からの駆動力の付与によって生じ、負圧ダイアフラム３５０へ供給される圧力の切り換えは、ＥＣＵ１００によるＶＳＶ３５３の作動制御（通電制御）を介してほぼ瞬時的に行われるため、時刻Ｔ０から有意な時間経過が生じる以前に、負圧ダイアフラム３５０から切換弁３４０の弁体位置を第１の位置へ切り換えるための駆動力の付与がなされ、その結果、図示切換弁位置は、時刻Ｔ０と時系列上極めて近い時刻において第１の位置へ切り換わるのである。尚、説明の煩雑化を防ぐ目的から、図４では、時刻Ｔ０において瞬時的に切換弁位置が切り換わるように、比較例に係る時間推移が表されている。

一方、循環経路の切り換わり時においては、未使用であった（即ち、切り換え後に使用される予定の）循環経路において、切り換え以前に使用されていた循環経路と重複しない区間（即ち、ここでは、ＥＧＲパイプ３１０のうち、バイパスパイプ３３０によりバイパスされた被バイパス区間）に滞留していたＥＧＲガスたる滞留ガスが、ＥＧＲバルブ３６０を介して吸気管２１４に流入する。

ここで、クーラ側ＥＧＲガス温Ｔｃｌの時間推移を見ると、時刻Ｔ０以前では、ＥＧＲクーラ３２０による一定の冷却効果によって、クーラ側ＥＧＲガス温Ｔｃｌは、Ｔｃｌｂｐ（概ね冷却水温に一致し、例えば８０℃前後の値である）で安定している。時刻Ｔ０において、循環経路の切り換えがなされると、高温の排気が流入することによりクーラ側ＥＧＲガス温Ｔｃｌは上昇し始め、時刻Ｔ１においてＴｃｌｃｌ（Ｔｃｌｃｌ＞Ｔｃｌｂｐ）で安定する。反対に、時刻Ｔ０を境にバイパスパイプ３３０が使用されなくなるため、バイパス側ＥＧＲガス温Ｔｂｐは、時刻Ｔ０以前の収束温度たるＴｂｐｂｐ（概ね排気温に一致し、Ｔｂｐｂｐ＞Ｔｃｌｃｌなる関係を有する）から、相応の時間経過の後にＴｂｐｃｌ（Ｔｂｐｃｌ＜Ｔｃｌｃｌ）まで低下する。この時間推移は、図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ２（破線参照）により表される。

ここで、比較例に係る吸気温Ｔｉｍの特性は、図示ＰＲＦ＿ｃｍｐ３（破線参照）として表される。即ち、比較例において、吸気温Ｔｉｍは、時刻Ｔ０以前にＴｉｍｂｐであり、循環経路が切り換えられた時刻Ｔ０以降、上述した被パイパス区間における滞留ガスの影響を受けて、過渡的にＴｉｍｃｐ（Ｔｉｍｃｐ＜Ｔｉｍｂｐ）まで急激に低下する。ここで、説明の煩雑化を防ぐために、新気の量、ＥＧＲガス量及び外気温が一定であるとすると（実践上、循環経路の切り換わり時には、これらは不変である方が自然である）、吸気温Ｔｉｍは、ＥＧＲガス温に支配的に影響される。従って、この過渡的に生じる吸気温Ｔｉｍの低下量は、ＴｂｐｂｐとＴｃｌｂｐとの偏差に相関する値となる。既に述べたように、Ｔｂｐｂｐは概ね排気温に等しく、Ｔｃｌｂｐは概ね冷却水温に等しいから、第２の経路から第１の経路への循環経路の切り換え時には、吸気温Ｔｉｍに生じる変化の最大値は大きくなる。

このため、比較例に係るＥＧＲ装置では、時刻Ｔ０からクーラ側冷却水温Ｔｃｌが上述したＴｃｌｃｌに収束する時刻Ｔ１（それに呼応するように、吸気温ＴｉｍはＴｉｍｃｌ（Ｔｉｍｂｐ＞Ｔｉｍｃｌ＞Ｔｉｍｃｐ）に収束する）までの過渡期間に、吸気温の急激且つ激しい低下により、エンジン２００を失火させる可能性がある。また、失火を生じさせないまでも、明らかにエンジン２００の燃焼性能を低下させることになり、ＨＣの排出或いはドライバビリティの悪化を招くこととなる。

一方、このような比較例に対し、本実施形態に係るＥＧＲ装置３５０は、圧力供給路３５２にオリフィス３５４を有するため、切換弁位置の時間推移は、図示ＰＲＦ＿ｖａｌｖｅ（実線参照）のようになる。即ち、オリフィス３５４によってもたらされる圧力変化速度の低下により、ＥＣＵ１００によるＶＳＶ３５３の作動制御が瞬時的になされたとしても、負圧ダイアフラム３５０から切換弁３４０の弁体位置を第１の位置へ切り換えるべく付与される駆動力は、その上昇速度が低下する。その結果、切換弁３４０の弁体位置は、時刻Ｔ０から相応の時間経過を経た時刻Ｔ２（時刻Ｔ１以降の時点）で第１の位置に変化する。

その結果、バイパス側ＥＧＲガス温Ｔｂｐの時間推移は、ＰＲＦ＿ｃｍｐ２に対して時間遅延を生じさせたものとなり、図示ＰＲＦ＿Ｔｂｐとして示す如くになる。尚、クーラ側ＥＧＲガス温Ｔｃｌは、ＥＧＲクーラ３２０の冷却効果により、バイパス側ＥＧＲガス温Ｔｂｐ程の変化は生じない。

切換弁３４０の弁体位置がオリフィス３５４の効果により緩やかに切り換わることにより、吸気温Ｔｉｍの時間推移は、比較例と異なったものとなり、図示ＰＲＦ＿Ｔｉｍ（実線参照）に示す如くとなる。即ち、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１に至る過渡的な期間において、ＥＧＲガスの循環経路は、第１の経路及び第２の経路の両方となる。即ち、バイパスパイプ３３０からも、ＥＧＲパイプ３１０の被パイパス区間からも、ＥＧＲガスがＥＧＲバブル３６０へ供給される。

この際、ＥＧＲバルブ３６０の開度は不変であり、当該被バイパス区間における滞留ガスは、切換弁３４０の弁体位置に応じた相対比率（バイパスパイプ３３０から供給されるＥＧＲガスとの相対比率）に従って、徐々に吸気管２１４に供給される。また、負圧ダイアフラム３５０から付与される駆動力が上昇するに連れて、ＥＧＲバルブ３６０に流入するＥＧＲガスにおける、被バイパス区間からのＥＧＲガスの比率は増加し、吸気温Ｔｉｍは低下する。その結果、クーラ側冷却水温ＴｃｌがＴｃｌｃｌに収束する時刻Ｔ１において、吸気温Ｔｉｍは、定常値であるＴｉｍｃｌに収束する。

尚、図示ＰＲＦ＿Ｔｉｍは、比較例に係るＰＲＦ＿ｃｍｐ３で見られた吸気温の急激な低下が生じることなく循環経路切り替え以前の吸気温ＴｉｍｂｐからＴｉｍｃｌまで吸気温が連続的に且つ滑らかに減少する旨の時間推移を表しているが、吸気温の一時的な低下（即ち、Ｔｉｍｃｌ未満の温度への低下）が生じたとしても、エンジン２００の失火、及びエミッションやドライバビリティを実践上看過し難い程度に悪化させる燃焼安定性低下は、生じない。言い換えれば、オリフィス３５４の物理状態（形状、材質及び配置位置等）は、そのような失火及び燃焼安定性の低下を生じさせないように決定されている。

このように、本実施形態に係るＥＧＲ装置３００によれば、ＥＧＲガスの循環経路が切り換えられる際に過渡的に生じ得る吸気温の激しい低下が、オリフィス３５４によって切換弁位置が徐々に変化せしめられることにより抑制される。そのため、吸気温Ｔｉｍが、エンジン２００を失火させる程の、或いは燃焼安定性を実践上問題が生じ得る程度に悪化させる程の変化を示すことが防止され、循環経路を好適に切り換えることが可能となるのである。

尚、本実施形態では、ＥＧＲガスの循環経路が第２の経路から第１の経路へ切り換えられる場合について述べたが、上述した効果は、ＥＧＲガスの循環経路が第１の経路から第２の経路へ切り換えられる場合についても問題なく得られる。例えば、図４を参照すれば、各温度相互間に、Ｔｂｐｂｐ＞Ｔｃｌｃｌ＞Ｔｂｐｃｌ＞Ｔｃｌｂｐの高低関係が成立する。第２の経路から第１の経路への切り換え時には、ＴｂｐｂｐとＴｃｌｂｐとの温度差が吸気温に影響し、その影響の度合いは大となり得るが、第１の経路から第２の経路への切り換え時であっても、影響の度合いは別として、ＴｃｌｃｌとＴｂｐｃｌとの温度差に応じて吸気温の過渡的な低下は生じ得るのである。
＜第２実施形態＞
本発明に係る「制御手段」の態様は、第１実施形態に係るオリフィス３５４に限定されない。このような趣旨に基づいた本発明の第２実施形態について、図５を参照して説明する。ここに、図５は、本発明の第２実施形態に係るエンジンシステム１１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図５において、エンジンシステム１１は、ＥＧＲ装置３００の代わりにＥＧＲ装置３０１を備える点において第１実施形態に係るエンジンシステム１０と相違している。また、ＥＧＲ装置３０１は、負圧アクチュエータ３５０、圧力伝達路３５２、ＶＳＶ３５３及びオリフィス３５４を有さず、駆動力伝達路３５１に電気アクチュエータ３７０が接続されている点において、第１実施形態に係るＥＧＲ装置３００と異なっている。

電気アクチュエータ３７０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、ＥＣＵ１００による制御を受けて駆動力を発生させる、電力源及びモータを備えている。電気アクチュエータ３７０のモータから出力される駆動力としてのトルクは、駆動力伝達経路を介して切換弁３４０に伝達され、切換弁３４０の弁体を駆動するように構成されている。即ち、電気アクチュエータ３７０は、切換弁３４０等と共に本発明に係る「切り換え手段」の他の一例として機能するように構成されている。

この電気アクチュエータ３７０は、電力源からの電力、電流又は電圧に応じて回転速度及びトルクを制御することが可能であり、ＥＣＵ１００は、電力源の制御を介して、切換弁３４０の弁体位置を、第１の位置と第２の位置との間の中間位置に制御することが、またその切り換え速度を所定の範囲で制御することが容易にして可能である。即ち、本実施形態では、ＥＣＵ１００が本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。従って、第１実施形態に係るオリフィス３５４によって実現された、ＥＧＲガスの循環経路を切り換える際の切り換え速度を、第１実施形態と比較して自由に制御可能であり、循環経路切り換え時における吸気温の過渡的な低下を、少なくとも第１実施形態と同様に低減可能である。即ち、本実施形態に係る構成によっても、ＥＧＲガスの循環経路を好適に切り換える旨の本発明に係る利益は、何ら問題なく享受される。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関のＥＧＲ装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおいてＥＣＵにより実行されるＥＧＲ制御のフローチャートである。 図ＥＧＲガスの循環経路を選択するために使用されるマップの模式図である。 ＥＧＲガスの循環経路が切り換えられた場合の各部の温度の経過を表すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。

符号の説明

１０…エンジンシステム、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…ＥＧＲ装置、３１０…ＥＧＲパイプ、３２０…ＥＧＲクーラ、３３０…バイパスパイプ、３４０…切換弁、３５０…負圧ダイアフラム、３５２…圧力供給路、３５３…ＶＳＶ、３５４…オリフィス、３６０…ＥＧＲバルブ。

Claims (5)

1. 内燃機関の排気系から分岐し、該排気系を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして前記内燃機関の吸気系に循環させるＥＧＲ通路と、
   前記ＥＧＲ通路に設けられ、前記ＥＧＲガスを冷却可能な冷却手段と、
   前記冷却手段の上流側において前記ＥＧＲ通路から分岐し、少なくとも前記冷却手段をバイパスさせつつ前記ＥＧＲガスを前記吸気系に導くためのバイパス通路と、
   前記ＥＧＲガスの循環経路を、前記バイパス通路を含まない第１の経路と、前記バイパス通路を含む第２の経路との間で選択的に切り換え可能な切り換え手段と、
   前記循環経路の切り換え時における前記内燃機関の吸気温の低下が抑制されるように前記循環経路の切り換え速度を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする内燃機関のＥＧＲ装置。
2. 前記切り換え手段は、前記内燃機関における所定の運転条件に基づいて前記循環経路を切り換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
3. 前記切り換え手段は、弁体と、該弁体に対し所定の圧力供給路を介して供給される圧力に応じた駆動力を付与することにより、該弁体の位置を、前記ＥＧＲガスを前記第１の経路に導く第１の位置と前記ＥＧＲガスを前記第２の経路に導く第２の位置との間で切り換えることが可能な駆動力付与手段とを含み、
   前記制御手段は、前記圧力の変化速度を低下させることにより前記吸気温の低下を抑制する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
4. 前記制御手段は、設置されない場合と較べて前記圧力供給路の流路抵抗を増大させる抵抗体である
   ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。
5. 前記抵抗体は、オリフィスである
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のＥＧＲ装置。

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