JPH04262046A - 過給機付エンジンの排気ガス還流装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸気系及び排気系に
一対をなす主過給機及び副過給機を並列に備えてなり、
運転状態に応じて各過給機の作動個数を切り替える過給
機付エンジンに係り、詳しくはその排気ガス還流装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの吸気系及び排気系に対
して主及び副の二つの過給機（ターボチャージャ）を並
列に設け、エンジン低吸入空気量域では副ターボチャー
ジャの過給作動を停止させて主ターボチャージャのみで
過給を行わせ、エンジン高吸入空気量域では主及び副の
両ターボチャージャを過給作動させるようにした、いわ
ゆる「２ステージツインターボシステム」の過給機付エ
ンジンが知られている。この種の技術としては、例えば
特開昭６１−１６４０４１号公報、実開昭６０−１７８
３２９号公報においてそれぞれ開示されている。そして
、これら各従来公報の技術では、エンジンの複数気筒が
主ターボチャージャに対応する気筒群と、副ターボチャ
ージャに対応する気筒群とに振り分けられ、各気筒で生
じる排気ガスが、排気マニホルドを通じて主又は副のタ
ーボチャージャへそれぞれ導入されるようになっている
。又、主ターボチャージャのみで過給が行われる場合に
は、副ターボチャージャに対応する気筒群からの排気ガ
スが排気マニホルドの連通路を通じて主ターボチャージ
ャへ導かれるようになっている。

【０００３】ところで、エンジンの排気ガス中からＮＯ
ｘを低減させるために、排気ガスの一部を排気系から取
り出し、適当な温度や時期或いは流量を制御して吸気系
へ再循環させる排気ガス還流、即ちＥＧＲの技術が一般
的に知られており、上記のような各従来公報の過給機付
エンジンへの適用も望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、前記各従来公
報の過給機付エンジンにおいて、前述したＥＧＲの技術
を適用した場合に、搭載性の観点から、ＥＧＲ用の排気
ガス取出口を排気マニホルドにおける単一気筒の通路に
設けることが考えられる。しかし、このように単一気筒
の通路に排気ガスの取出口を設けた場合には、当該気筒
から取り出されて吸気系へ再循環される排気ガスの一部
が、全気筒へ供給されることになる。その結果、当該単
一気筒で空燃比のズレが発生した場合には、その空燃比
ズレが全気筒で拡大され、ＥＧＲの技術を適用したにも
かかわらず排気エミッションを悪化させるおそれがあっ
た。

【０００５】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、エンジンの運転状態に応じ
て主過給機のみの作動と、主及び副の両過給機の作動と
を切り替えるようにした過給機付エンジンにおいて、排
気ガス再循環のために平均化された排気ガスを取り出す
ことが可能で、もって排気エミッションの向上を図るこ
とが可能な過給機付エンジンの排気ガス還流装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては、複数気筒よりなるエンジン
の吸気系及び排気系に並列に設けられた一対をなす主過
給機及び副過給機と、主過給機に対応して排気系に設け
られ、複数気筒のうち互いに排気干渉を伴わない一方の
気筒群からの排気ガスを集合させる主排気集合部と、副
過給機に対応して排気系に設けられ、複数気筒のうち互
いに排気干渉を伴わない他方の気筒群からの排気ガスを
集合させる副排気集合部と、主排気集合部と副排気集合
部とを互いに連通させる連通路と、副過給機に対応する
吸気系及び排気系にそれぞれ設けられた吸気切替弁及び
排気切替弁とを備え、エンジンの運転状態が低吸入空気
量域である場合には、吸気切替弁及び排気切替弁を共に
閉じて主過給機のみを作動させ、エンジンの運転状態が
高吸入空気量域である場合には、吸気切替弁及び排気切
替弁を共に開いて主過給機及び副過給機を共に作動させ
るようにした過給機付エンジンにおいて、排気系と吸気
系との間に、排気系から排気ガスの一部を取り出して吸
気系へ再循環させる排気ガス再循環手段を設け、その排
気系からの排気ガスの取出口を主過給機の上流側におい
て主排気集合部に配置している。

【０００７】

【作用】上記の構成によれば、エンジンの低吸入空気量
域では主過給機のみが作動され、副過給機に対応する気
筒群からの排気ガスは副排気集合部から連通路を通じて
主排気集合部へ流れ、主過給機に対応する気筒群からの
排気ガスと合流して主過給機へ流れ込む。又、エンジン
の高吸入空気量域では主過給機及び副過給機が共に作動
され、各気筒群からの排気ガスは主過給機又は副過給機
に対応してそれぞれ流れ込む。従って、主過給機のみの
作動時には、全気筒からの排気ガスが主排気集合部に集
合することになる。又、エンジンの運転状態全般に対し
て主排気集合部の使用頻度が相対的に高くなる。

【０００８】そして、排気系から排気ガスの一部を取り
出して吸気系へ再循環させる排気ガス再循環手段が設け
られ、しかもその排気系からの排気ガスの取出口が主過
給機の上流側において主排気集合部に配置されているの
で、取出口から取り出される排気ガスは全気筒に対して
平均化されたものとなる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の過給機付エンジンの排気ガ
ス還流装置を具体化した一実施例を図１〜図６に基づい
て詳細に説明する。図１，４，５はこの実施例における
車両に搭載された直列６気筒の過給機付ガソリンエンジ
ンシステムを説明する概略構成図である。エンジン１の
吸気系には、吸気脈動或いは吸気干渉を防止するための
サージタンク２が設けられている。又、サージタンク２
の上流側には、スロットルボディ３が設けられている。 このスロットルボディ３の内部には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットル弁４が
設けられている。そして、そのスロットル弁４が開閉さ
れることにより、サージタンク２への吸入空気量Ｑが調
節される。更に、サージタンク２の下流側は、エンジン
１の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６毎へ分
岐された吸気マニホルド５となっている。この吸気マニ
ホルド５には、エンジン１の各気筒＃１〜＃６毎に燃料
を噴射供給する燃料噴射弁（インジェクタ）６Ａ，６Ｂ
，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆがそれぞれ設けられている。 各インジェクタ６Ａ〜６Ｆには図示しない燃料ポンプの
作動により、フユーエルタンクから所定圧力の燃料が供
給されるようになっている。更に、エンジン１の各気筒
＃１〜＃６に対応して、点火プラグ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，
７Ｄ，７Ｅ，７Ｆがそれぞれ設けられている。

【００１０】一方、エンジン１の排気系には、各気筒＃
１〜＃６から排気ガスを導出する排気マニホルド８が設
けられている。この排気マニホルド８は互いに排気干渉
を伴わない気筒群＃１〜＃３と、同じく互いに排気干渉
を伴わない気筒群＃４〜＃６との２つに集合されている
。即ち、排気マニホルド８は主排気集合部８ａと副排気
集合部８ｂとを備え、それら両排気集合部８ａ，８ｂが
連通路９によって互いに連通されている。そして、気筒
群＃１〜＃３からの排気ガスが主排気集合部８ａに、気
筒群＃４〜＃６からの排気ガスが副排気集合部８ｂに集
合されるようになっている。

【００１１】エンジン１の吸気系及び排気系には、主過
給機としての主ターボチャージャ１０及び副過給機とし
ての副ターボチャージャ１１がそれぞれ並列に設けられ
ている。即ち、主ターボチャージャ１０を構成するター
ビン１０ａは、その上流側が排気マニホルド８の主排気
集合部８ａに対応して連通されている。又、副ターボチ
ャージャ１１を構成するタービン１１ａは、その上流側
が排気マニホルド８の副排気集合部８ｂに連通されてい
る。つまり、主ターボチャージャ１０に対応してエンジ
ン１の気筒群＃１〜＃３が連通され、副ターボチャージ
ャ１１に対応してエンジン１の気筒群＃４〜＃６が連通
されている。更に、各タービン１０ａ，１１ａの下流側
は主・副別々の排気通路１２，１３に連通されている。 主・副の各排気通路１２，１３はその下流側にて合流し
、三元触媒を内蔵してなる触媒コンバータ１４を介して
外部に連通されている。

【００１２】一方、主・副の各ターボチャージャ１０，
１１を構成する各コンプレッサ１０ｂ，１１ｂは、その
上流側が主・副別々の吸気通路１５，１６に連通されて
いる。主・副の各吸気通路１５，１６の上流側は一本の
共通吸気通路１７に合流してエアクリーナ１８を介し外
部に連通されている。又、各コンプレッサ１０ｂ，１１
ｂの下流側は主・副別々の吸気通路１９，２０に連通さ
れている。主・副の各吸気通路１９，２０の下流側は一
本の共通吸気通路２１に合流して連通され、吸気冷却用
のインタークーラ２２、更にはスロットルボディ３を介
してサージタンク２に連通されている。

【００１３】この実施例において、主ターボチャージャ
１０はエンジン１の低吸入空気量域から高吸入空気量域
まで作動されるものであり、副ターボチャージャ１１は
低吸入空気量域で停止され、高吸入空気量域のみで作動
されるものであり、主・副の両ターボチャージャ１０，
１１により、いわゆる「２ステージツインターボシステ
ム」が構成されている。

【００１４】主・副の両ターボチャージャ１０，１１の
作動・停止を可能にするために、副ターボチャージャ１
１のタービン１１ａに連通する副排気通路１３の途中に
は、排気切替弁２３が設けられている。又、副ターボチ
ャージャ１１のコンプレッサ１１ｂに連通する副吸気通
路２０の途中には、吸気切替弁２４が設けられている。 これら排気切替弁２３及び吸気切替弁２４は、それぞれ
三方式の第１及び第２のバキュームスイッチングバルブ
（以下単に「ＶＳＶ」という）２５，２６の開閉切替に
よって駆動されるダイヤフラム式のアクチュエータ２７
，２８によってそれぞれ開閉されるようになっている。 第１及び第２のＶＳＶ２５，２６の大気ポートにはエア
フィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポートには
プレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入され
るようになっている。

【００１５】従って、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６
の開閉切替により、各アクチュエータ２７，２８のダイ
ヤフラム室２７ａ，２８ａへの空気圧導入が調節される
ことにより、各アクチュエータ２７，２８が作動して排
気切替弁２３及び吸気切替弁２４がそれぞれ開閉される
。即ち、第１のＶＳＶ２５はオンされることにより、排
気切替弁２３を全開とするようにアクチュエータ２７を
作動させ、オフされることにより、排気切替弁２３を全
閉とするようにアクチュエータ２７を作動させる。 又、第２のＶＳＶ２６はオンされることにより、吸気切
替弁２４を全開とするようにアクチュエータ２８を作動
させ、オフされることにより、吸気切替弁２４を全閉と
するようにアクチュエータ２８を作動させる。そして、
排気切替弁２３及び吸気切替弁２４の両方が全開のとき
には、主・副の両ターボチャージャ１０，１１が作動す
る「ダブル過給ステージ」となり、両切替弁２３，２４
の両方が全閉のときには、主ターボチャージャ１０のみ
が作動する「シングル過給ステージ」となる。

【００１６】副ターボチャージャ１１のタービン１１ａ
に連通する副排気通路１３には、排気切替弁２３を迂回
して主排気通路１２に連通する排気バイパス通路３１が
設けられている。又、この排気バイパス通路３１には、
同通路３１を開閉する排気バイパス弁３２が設けられて
いる。この排気バイパス弁３２は、ダイヤフラム式のア
クチュエータ３３によって開閉されるようになっている
。このアクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａは、
吸気切替弁２４よりも下流側の副吸気通路２０に連通さ
れると共に、二方式の第３のＶＳＶ３４を介してコンプ
レッサ１１ｂよりも上流側の副吸気通路１６に連通され
ている。そして、この第３のＶＳＶ３４の開閉により、
ダイヤフラム室３３ａにコンプレッサ１０ｂによる過給
圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ３３
が作動されて排気バイパス弁３２が開閉されるようにな
っている。即ち、第３のＶＳＶ３４はデューティ制御さ
れることにより、主ターボチャージャ１０のコンプレッ
サ１０ｂによる過給圧の大気へのブリード量を調整し、
アクチュエータ３３のダイヤフラム室３３ａへの作動圧
を調整して排気バイパス弁３２の開度（開口量）が可変
とされる。

【００１７】更に、吸気切替弁２４よりも上流側の副吸
気通路２０と、主ターボチャージャ１０のコンプレッサ
１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５との間には、両通
路２０，１６を連通する第１の吸気バイパス通路３５が
設けられている。又、第１の吸気バイパス通路３５の一
端側には、同通路３５を開閉するために、ダイヤフラム
式のアクチュエータ３６によって駆動される第１の吸気
バイパス弁３７が設けられている。このアクチュエータ
３６は三方式の第４のＶＳＶ３８の開閉切替によって駆
動される。この第４のＶＳＶ３８の大気ポートにはエア
フィルタ２９を介して大気が導入され、圧力ポートには
プレッシャータンク３０から所要の高圧空気が導入され
るようになっている。

【００１８】従って、第４のＶＳＶ３８の開閉切替に基
づき、アクチュエータ３６のダイヤフラム室３６ａへの
空気圧の導入が調節されることにより、アクチュエータ
３６が作動して第１の吸気バイパス弁３７が開閉される
。即ち、第４のＶＳＶ３８はオンされることにより、第
１の吸気バイパス弁３７を全閉とするようにアクチュエ
ータ３６を作動させ、オフされることにより、第１の吸
気バイパス弁３７を全開とするようにアクチュエータ３
６を作動させる。この第１の吸気バイパス通路３５は主
ターボチャージャ１０のみの作動から、主・副の両ター
ボチャージャ１０，１１の作動への切り替えをスムーズ
にするために開かれる通路である。

【００１９】尚、プレッシャータンク３０の圧力ポート
はインタークーラ２２よりも上流側の共通吸気通路２１
に連通されており、同プレッシャータンク３０に対して
主ターボチャージャ１０による過給圧が供給されるよう
になっている。又、副吸気通路２０において吸気切替弁
２４の上流側と下流側とを連通させるバイパス通路３９
には、リード弁４０が設けられている。そして、副ター
ボチャージャ１１のコンプレッサ１１ｂの出口圧力が主
ターボチャージャ１０のそれよりも大きくなったとき、
そのバイパス通路３９及びリード弁４０を介して吸気切
替弁２４の上流側から下流側へと空気がバイパスされる
ようになっている。

【００２０】一方、主ターボチャージャ１０において、
タービン１０ａの上流側と下流側との間にはウェイスト
ゲート通路４１が設けられている。又、このウェイスト
ゲート通路４１には、同通路４１を開閉するウェイスト
ゲート弁４２が設けられている。このウェイストゲート
弁４２は、主ターボチャージャ１０による過給圧が予め
設定された圧力を越えることを防止するために、そのタ
ービン１０ａへの流入排気ガスを、タービン１０ａの出
口側へバイパスしてタービン１０ａの出力を調節し、主
ターボチャージャ１０による過給圧をコントロールする
ためのものである。そして、ウェイストゲート弁４２は
ダイヤフラム式のアクチュエータ４３によって開閉され
るようになっている。このアクチュエータ４３のダイヤ
フラム室４３ａは、コンプレッサ１０ｂよりも下流側の
主吸気通路１９に連通されると共に、二方式の第５のＶ
ＳＶ４４を介してコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主
吸気通路１５に連通されている。そして、その第５のＶ
ＳＶ４４の開閉により、ダイヤフラム室４３ａにコンプ
レッサ１０ｂによる過給圧の導入が調節されることによ
り、アクチュエータ４３が作動してウェイストゲート弁
４２が開閉される。即ち、第５のＶＳＶ４４はデューテ
ィ制御されることにより、過給圧の大気へのブリード量
を調整し、アクチュエータ４３のダイヤフラム室４３ａ
への作動圧を調整してウェイストゲート弁４２の開度（
開口量）が可変とされる。

【００２１】又、主ターボチャージャ１０に関わり、そ
のコンプレッサ１０ｂよりも上流側の主吸気通路１５と
同コンプレッサ１０ｂよりも下流側の共通吸気通路２１
との間には、第２の吸気バイパス通路４５が設けられて
いる。この第２の吸気バイパス通路４５の一端側には、
同通路４５を開閉するために、ダイヤフラム式のアクチ
ュエータ４６によって駆動される第２の吸気バイパス弁
４７が設けられている。このアクチュエータ４６のダイ
ヤフラム室４６ａはサージタンク２に連通されている。 従って、サージタンク２内が負圧になったときのみ、第
２の吸気バイパス弁４７が開かれるようにアクチュエー
タ４６が作動され、それ以外のときには第２の吸気バイ
パス弁４７が閉じられるようにアクチュエータ４６が作
動されるようになっている。

【００２２】そして、エンジン１はエアクリーナ１８を
通じて導入される外気を、共通吸気通路１７、主・副の
各吸気通路１５，１６、主・副の各ターボチャージャ１
０，１１のコンプレッサ１０ｂ，１１ｂ、インタークー
ラ２２、サージタンク２及び吸気マニホルド５等を通じ
て取り込む。又、その外気の取り込みと同時に、エンジ
ン１は各インジェクタ６Ａ〜６Ｆから噴射される燃料を
取り込む。更に、エンジン１はその取り込んだ燃料と外
気との混合気を各気筒＃１〜＃６の燃焼室にて爆発・燃
焼させて駆動力を得た後、その排気ガスを排気マニホル
ド８、主・副の各ターボチャージャ１０，１１のタービ
ン１０ａ，１１ａ、主・副の各排気通路１２，１３及び
触媒コンバータ１４を介して外部へ排出させる。

【００２３】エンジン１の運転状態を検出する運転状態
検出手段を構成する各センサとしては、スロットルボデ
ィ３においてスロットル弁４の開度（スロットル開度）
ＡＣＣＰを検出するスロットル開度センサ６１が設けら
れている。サージタンク２には、同タンク２内における
吸気圧ＰＭを検出する吸気圧センサ６２が設けられてい
る。エアクリーナ１８の下流側には、共通吸気通路１７
を通過する吸入空気量Ｑを測定する周知の可動ベーン式
エアフローメータ６３が設けられている。又、エンジン
１には、その冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出す
る水温センサ６４が設けられている。更に、主・副の両
排気通路１２，１３の合流部近傍には、排気中の酸素濃
度を検出する、即ち排気空燃比を検出する酸素センサ６
５が設けられている。この酸素センサ６５は主排気通路
１２にオフセットした位置に配置されている。

【００２４】エンジン１の各気筒毎＃１〜＃６に設けら
れた各点火プラグ７Ａ〜７Ｆには、ディストリビュータ
４８にて分配された点火信号が印加される。ディストリ
ビュータ４８はイグナイタ４９から出力される高電圧を
エンジン１のクランク角に同期して各点火プラグ７Ａ〜
７Ｆに分配するためのものである。そして、各点火プラ
グ７Ａ〜７Ｆの点火タイミングは、イグナイタ４９から
の高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２５】ディストリビュータ４８にはエンジン１の
回転に連動して回転される図示しないロータが内蔵され
ている。そして、このディストリビュータ４８には、ロ
ータの回転からエンジン回転数ＮＥを検出する回転数セ
ンサ６６が設けられている。同じくディストリビュータ
４８には、ロータの回転に応じてエンジン１のクランク
角の変化を所定の割合で検出する気筒判別センサ６７が
それぞれ取付けられている。この実施例では、１行程に
対してエンジン１が２回転するものとして、気筒判別セ
ンサ６７は３６０°ＣＡの割合でクランク角を検出する
ようになっている。又、エンジン１に駆動連結された図
示しないトランスミッションには、車速を検出するため
の車速センサ６８が設けられている。

【００２６】加えて、この実施例のエンジン１には、図
１，２に示すように排気ガス還流装置（以下単に「ＥＧ
Ｒ装置」という）８１が設けられている。このＥＧＲ装
置８１は、排気系と吸気系との間に設けられたＥＧＲ通
路８２を備えている。このＥＧＲ通路８２は、排気系か
ら排気ガスの一部を取り出して吸気系へ再循環、即ち還
流させるためのものであり、その一端側の取出口８２ａ
は主ターボチャージャ１０のタービン１０ａ上流側にお
いて主排気集合部８ａに配置され、主排気集合部８ａか
ら排気ガスの一部が取り出されるようになっている。一
方、ＥＧＲ通路８２の他端側である取入口８２ｂは、ス
ロットル弁４よりも下流側においてサージタンク２に配
置され、主排気集合部８ａにて取り出された排気ガスの
一部がサージタンク２へ還流されるようになっている。

【００２７】ＥＧＲ通路８２の途中には、３方式の第６
のＶＳＶ８３の開閉切替によって開閉される還流制御用
のＥＧＲ弁８４が設けられている。図２に示すように、
このＥＧＲ弁８４はスプリング８５によって付勢される
ダイヤフラム８６を内蔵してなるダイヤフラム室８４ａ
と、ＥＧＲ通路８２に連通する本体ケーシング８４ｂと
を備えている。又、ダイヤフラム８６には、先端に弁体
８７を固着してなる弁ロッド８７ａの基端が固定され、
その弁ロッド８７ａの先端側が本体ケーシング８４ｂの
内部にて往復動可能に配置されている。これらダイヤフ
ラム８６及び弁ロッド８７ａはスプリング８５によって
下方へ押圧付勢されている。一方、本体ケーシング８４
ｂの内部は、隔壁によって上室８４ｃ及び下室８４ｄに
区画され、その隔壁には弁体８７によって開閉される弁
穴８４ｅが形成されている。そして、上室８４ｃはＥＧ
Ｒ通路８２を通じてサージタンク２に連通され、下室８
４ｄは同じくＥＧＲ通路８２を通じて主排気集合部８ａ
に連通されている。このように、ＥＧＲ通路８２及びＥ
ＧＲ弁８４等によって排気ガス再還流手段が構成されて
いる。

【００２８】第６のＶＳＶ８３はＥＧＲ弁８４への作動
負圧の導入を制御するためのものであり、その圧力ポー
ト８３ａには圧力通路８８の一端が接続されている。そ
して、その圧力通路８８の他端側である導入ポート８８
ａは、スロットル弁４よりも上流側においてスロットル
ボディ３に連通されている。この導入ポート８８ａの位
置は、スロットル弁４の全閉時に共通吸気通路２１内の
大気圧が作用し、スロットル弁４の開放時には吸気負圧
が作用するように設定されている。又、第６のＶＳＶ８
３の作用ポート８３ｂには、同じく圧力通路８９の一端
が接続され、その圧力通路８９の他端側はＥＧＲ弁モジ
ュレータ９０に接続されている。

【００２９】ＥＧＲ弁モジュレータ９０はＥＧＲ弁８４
の下室８４ｄにかかる排気ガスの圧力、即ち排圧の大き
さに応じ、そのダイヤフラム室８４ａにかかる負圧を調
整するためのものである。即ち、ＥＧＲ弁モジュレータ
９０は圧力通路８９に連通する上部通路９０ａと、ダイ
ヤフラム９１を内蔵する本体ケーシング９０ｂとを備え
ている。上部通路９０ａの他端は圧力通路９２を介して
ＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａに連通されている
。又、本体ケーシング９０ｂはダイヤフラム９１を境に
大気室９０ｃと排圧室９０ｄとに区画されている。大気
室９０ｃと上部通路９０ａの間には連通ポート９０ｅが
形成され、大気室９０ｃの側壁には大気ポート９０ｆが
形成されている。そして、大気ポート９０ｆから作用す
る大気圧が連通ポート９０ｅを通じて上部通路９０ａに
作用するようになっている。更に、排圧室９０ｄとＥＧ
Ｒ弁８４の下室８４ｄとの間は排圧通路９３を介して連
通されており、その下室８４ｄにかかる排圧が排圧室９
０ｄに作用するようになっている。そして、その排圧室
９０ｄへの排圧の大きさに応じて上部通路９０ａへの大
気圧の導入を遮断するために、ダイヤフラム９１の中央
には、連通ポート９０ｅを閉鎖するための弁体９４が設
けられている。又、大気室９０ｃには、排圧に抗してダ
イヤフラム９１を付勢するスプリング９５が内蔵されて
いる。そして、ダイヤフラム９１に所定値以上の排圧が
かかった時に、ダイヤフラム９１がスプリング９５の付
勢力に抗して上動変位し、弁体９４によって連通ポート
９０ｅが閉鎖されるようになっている。つまり、ＥＧＲ
弁８４に所定値以上の排圧が作用したときに、連通ポー
ト９０ｅが閉じられて上部通路９０ａへの大気圧の導入
が遮断されるようになっている。

【００３０】従って、圧力通路８８、第６のＶＳＶ８３
及び圧力通路８９を介してＥＧＲ弁モジュレータ９０に
吸気負圧が作用することにより、そのＥＧＲ弁モジュレ
ータ９０の上部通路９０ａを通じてＥＧＲ弁８４のダイ
ヤフラム室８４ａに負圧が作用し、その弁体８７が上動
して弁穴８４ｅが開かれる。つまり、ＥＧＲ弁８４によ
りＥＧＲ通路８２が開かれ、主排気集合部８ａからサー
ジタンク２への排気ガスの還流が許容される。この時、
ＥＧＲ弁８４に作用する排気ガスの圧力、即ち排圧が所
定値を上回らないときには、ＥＧＲ弁モジュレータ９０
にかかる吸気負圧が大気ポート９０ｆを通じて導入され
る大気圧によって適度に減衰される。これによって、Ｅ
ＧＲ弁８４の作動負圧が適度に抑えられ、ＥＧＲ弁８４
の開度が抑制されてＥＧＲ通路８２における排気ガスの
還流量が抑制される。一方、ＥＧＲ弁８４に作用する排
圧が所定値を上回るときには、ＥＧＲ弁モジュレータ９
０の連通ポート９０ｅが閉じて大気ポート９０ｆから上
部通路９０ａへの大気圧の導入が遮断され、ＥＧＲ弁モ
ジュレータ９０に作用する吸気負圧が減衰されることな
く全てＥＧＲ弁８４に作用する。これによって、ＥＧＲ
弁８４の作動負圧が高められ、ＥＧＲ弁８４によりＥＧ
Ｒ通路８２が開放されて排気ガスの還流量が増大される
。

【００３１】そして、第６のＶＳＶ８３の開閉切替によ
り、ＥＧＲ弁８４のダイヤフラム室８４ａへの作動負圧
が制御されることにより、ＥＧＲ弁８４が開閉作動され
る。即ち、第６のＶＳＶ８３はスロットル弁４の全閉時
或いはエンジン１の高負荷時にオンされることにより、
その作用ポート８３ｂが大気開放となってＥＧＲ弁８４
を閉じさせ、スロットル弁４の開かれる時にオフされる
ことにより、その作用ポート８３ｂに作動負圧を作用さ
せてＥＧＲ弁８４を開かせる。

【００３２】以上のように説明した構成部材のうち、各
インジェクタ６Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９及び第１〜第
６のＶＳＶ２５，２６，３４，３８，４４，８３は電子
制御装置（以下単に「ＥＣＵ」という）７１に電気的に
接続され、同ＥＣＵ７１の作動によってそれらの駆動タ
イミングが制御されるようになっている。次に、ＥＣＵ
７１の構成について図３のブロック図に従って説明する
。ＥＣＵ７１は中央処理装置（ＣＰＵ）７２、所定の制
御プログラム等を予め記憶した読み出し専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）７３、ＣＰＵ７２の演算結果等を一時記憶するラ
ンダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４、予め記憶された
データを保存するバックアップＲＡＭ７５等と、これら
各部と外部入力回路７６、外部出力回路７７等とをバス
７８によって接続した論理演算回路として構成されてい
る。

【００３３】外部入力回路７６には、前述したスロット
ル開度センサ６１、吸気圧センサ６２、エアフローメー
タ６３、水温センサ６４、酸素センサ６５、回転数セン
サ６６、気筒判別センサ６７及び車速センサ６８等がそ
れぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ７２は外部入力
回路７６を介してエアフローメータ６３及び各センサ６
１，６２，６４〜６８からの出力信号を入力値として読
み込む。

【００３４】又、ＣＰＵ７２は、これらの入力値に基づ
いて、外部出力回路７７に接続された各インジェクタ６
Ａ〜６Ｆ、イグナイタ４９及び第１〜第６のＶＳＶ２５
，２６，３４，３８，４４，８３等を好適に制御する。 尚、この実施例において、燃料噴射は各気筒＃１〜＃６
毎の独立噴射となっており、各インジェクタ６Ａ〜６Ｆ
は各気筒＃１〜＃６の噴射タイミングが到来した時に個
々に駆動制御されるようになっている。尚、この実施例
のエンジン１において、各気筒＃１〜＃６の燃料噴射は
気筒＃１、気筒＃５、気筒＃３、気筒＃６、気筒＃２及
び気筒＃４の順序で行われるようになっている。

【００３５】上記のように構成された過給機付ガソリン
エンジンシステムにおいて、ＥＣＵ７１はエアフローメ
ータ６３及び各センサ６１，６２，６４〜６８からの入
力値に基づきその時々の運転状態を判断し、その運転状
態に応じて主ターボチャージャ１０及び副ターボチャー
ジャ１１の作動を次のように制御する。先ず、エンジン
１の運転状態が低速域で、かつ高負荷域である場合には
、ＥＣＵ７１は排気切替弁２３及び吸気切替弁２４が共
に閉じ、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替制御す
る。これによって、主ターボチャージャ１０のみが作動
される「シングル過給ステージ」となる。この「シング
ル過給ステージ」において、エンジン１からの排気ガス
は、図４に矢印で示すように、主ターボチャージャ１０
のみを流れ、そのタービン１０ａを回転駆動させる。 更に、そのタービン１０ａを通過した排気ガスは、図４
に矢印で示すように、主排気通路１２を経て主・副の両
排気通路１２，１３の合流部に至り、更に下流の触媒コ
ンバータ１４を通過して外部へと排出される。このよう
に、低吸入空気量域で「シングル過給ステージ」とする
理由は、低吸入空気量域では主ターボチャージャ１０の
みによる過給特性の方が主・副の両ターボチャージャ１
０，１１による過給特性よりも優れているからである。 そして、このような「シングル過給ステージ」にするこ
とより、エンジン１のトルクの立ち上がりが速くなり、
低速域のレスポンスを大幅に良くすることができる。

【００３６】又、この実施例において、酸素センサ６５
の取付け位置は、主ターボチャージャ１０のタービン１
０ａに連通する主排気通路１２にオフセットさせている
ことから、主ターボチャージャ１０からの排気ガス流が
酸素センサ６５に効率良く当たってその酸素濃度が検出
される。従って、酸素センサ６５は排気ガス流によって
迅速に温められ、空燃比制御のための安定した出力温度
特性域に早期に達することができる。この「シングル過
給ステージ」においては、排気ガス流の全量が必ず酸素
センサ６５に当たり、後で説明する「ダブル過給ステー
ジ」においても、常時作動する主ターボチャージャ１０
からの排気ガス流が必ず酸素センサ６５に当たることに
なり、その酸素センサ６５により排気ガスの酸素濃度を
精度良く検出することができる。従って、酸素センサ６
５における検出信号をフィードバックすることにより、
常に正確な空燃比制御を行うことが可能となる。

【００３７】更に、エンジン１の運転状態が低速域で、
かつ低負荷域である場合には、ＥＣＵ７１は排気切替弁
２３が閉じたままで吸気切替弁２４のみが開かれるよう
に、第１及び第２のＶＳＶ２５，２６を切替制御する。 これによって、「シングル過給ステージ」のままで、主
・副の両吸気通路１５，１６が共に開かれ、主ターボチ
ャージャ１０のみの作動による吸気抵抗の増大を抑える
ことができる。そして、このようにすることにより、低
負荷域からの加速初期における過給圧の立ち上がり特性
、運転上のレスポンスを改善することができる。

【００３８】又、エンジン１の運転状態が低吸入空気量
域から高吸入空気量域へ移行する場合、即ち「シングル
過給ステージ」から「ダブル過給ステージ」へ切り替わ
る場合には、ＥＣＵ７１は排気切替弁２３及び吸気切替
弁２４が共に開かれるように、第１及び第２のＶＳＶ２
５，２６を切替制御する。この際、排気切替弁２３が閉
じられているときに排気バイパス弁３２を開くように、
ＥＣＵ７１が第３のＶＳＶ３４を切替制御する。即ち、
排気ガスの一部を副ターボチャージャ１１に流すことに
より、副ターボチャージャ１１の助走回転数を高めて、
ステージ切り替えをよりスムーズに行うことができる。 併せて、第１の吸気バイパス弁３７を開くように、ＥＣ
Ｕ７１が第４のＶＳＶ３８を切替制御することにより、
ステージ切り替えを更にスムーズに行うことができる。

【００３９】一方、エンジン１の運転状態が高吸入空気
量域の場合には、排気切替弁２３と吸気切替弁２４が共
に開かれたままで、かつ排気バイパス弁３２が閉じられ
るように、ＥＣＵ７１は第１〜第３のＶＳＶ２５，２６
，３４を切替制御する。これによって、主・副の両ター
ボチャージャ１０，１１により過給が行われる「ダブル
過給ステージ」の状態が保持される。この「ダブル過給
ステージ」において、エンジン１からの排気ガスは、図
５に矢印で示すように、主・副の両ターボチャージャ１
０，１１を流れ、各タービン１０ａ，１１ａを回転駆動
させる。更に、各タービン１０ａ，１１ａを通過した排
気ガスは、図５に矢印で示すように、主・副の両排気通
路１２，１３を経てそれらの合流部に至り、更に下流の
触媒コンバータ１４を通過して外部へと流れる。このよ
うに、「ダブル過給ステージ」とすることにより、主・
副の両ターボチャージャ１０，１１の両コンプレッサ１
０ｂ，１１ｂによって充分な過給圧が得られ、高速域に
おけるエンジン１の出力が向上される。そして、このと
きの過給圧が例えば「＋５００ｍｍＨｇ」を越えないよ
うに、ウェイストゲート弁４２を開閉させるように、Ｅ
ＣＵ７１は第５のＶＳＶ４４を駆動制御（デューティ制
御）する。

【００４０】次に、上記のように構成した過給機付エン
ジンの排気ガス還流装置に係り、ＥＣＵ７１によって実
行されるＥＧＲ制御の処理動作について、図６に示すフ
ローチャートに従って説明する。このＥＧＲ制御ルーチ
ンはエンジン１の運転中において、所定時間毎の定時割
り込みで実行される。処理がこのルーチンへ移行すると
、先ずステップ１０１において、吸気圧センサ６２及び
水温センサ６４の検出値に基づいて吸気圧ＰＭ及び冷却
水温ＴＨＷをそれぞれ読み込む。

【００４１】続いて、ステップ１０２において、読み込
まれた冷却水温ＴＨＷが「４０℃」以上であるか否かを
判断する。つまり、エンジン１がＥＧＲを行うに適した
温度に達しているか否かを判断する。そして、ステップ
１０２において、冷却水温ＴＨＷがＥＧＲを行うに適し
た温度でないときには、ステップ１０３において、ＥＧ
Ｒ弁８４を閉じさせるために第６のＶＳＶ８３をオンさ
せる。つまり、サージタンク２への排気ガスの還流を遮
断すべく第６のＶＳＶ８３をオンさせる。

【００４２】一方、ステップ１０２において、冷却水温
ＴＨＷがＥＧＲを行うに適した温度である場合には、ス
テップ１０４において、先に読み込まれた吸気圧ＰＭが
「２５０（ｍｍＨｇａｂｓ）」以上でかつ「６００（ｍ
ｍＨｇａｂｓ）」以下であるか否かを判断する。つまり
、エンジン１が高負荷及び極低負荷でないか否かを判断
する。そして、ステップ１０４において、エンジン１が
高負荷及び極低負荷である場合には、ステップ１０３に
おいて、サージタンク２への排気ガスの還流を遮断すべ
く第６のＶＳＶ８３をオンさせる。

【００４３】これに対し、ステップ１０４において、エ
ンジン１が高負荷及び極低負荷でない場合、即ち低・中
負荷である場合には、ステップ１０５において、ＥＧＲ
弁８４を開かせるために第６のＶＳＶ８３をオフさせる
。つまり、サージタンク２への排気ガスの還流を許容す
べく第６のＶＳＶ８３をオンさせる。そして、その後の
処理を一旦終了する。このようにして、ＮＯｘ低減に有
効なＥＧＲ制御が行われる。

【００４４】そして、上記のようなＥＧＲ制御において
、この実施例のＥＧＲ装置８１では、排気ガスの取出口
８２ａが主ターボチャージャ１０の上流側における主排
気集合部８ａに配置されている。そして、エンジン１の
低吸入空気量域では主ターボチャージャ１０のみが作動
されることから、副ターボチャージャ１１に対応する気
筒群＃４〜＃６からの排気ガスが副排気集合部８ｂから
連通路９を通じて主排気集合部８ａに流れ込み、主ター
ボチャージャ１０に対応する気筒群＃１〜＃３からの排
気ガスと合流して主ターボチャージャ１０のタービン１
０ａへ流れ込み、更には主排気通路１２を通じて酸素セ
ンサ６５を通過することになる。一方、エンジン１の高
吸入空気量域では主ターボチャージャ１０及び副ターボ
チャージャ１１が共に作動され、一方の気筒群＃１〜＃
３からの排気ガスは主ターボチャージャ１０のタービン
１０ａに流れ込み、他方の気筒群＃４〜＃６からの排気
ガスは副ターボチャージャ１１のタービン１１ａに流れ
込むことになる。

【００４５】従って、この実施例では、エンジン１の運
転状態全般に対して使用頻度の高い主排気集合部８ａか
ら排気ガスの一部が取り出されることになる。又、この
実施例では、ＥＧＲを行う領域が低・中負荷領域である
ことから、上記のように主ターボチャージャ１０のみの
作動による「シングル過給ステージ」でＥＧＲが行われ
ることになる。そのため、ＥＧＲが行われる低・中負荷
領域では、全気筒＃１〜＃６からの排気ガスが主排気集
合部８ａに全て集合し、その主排気集合部８ａにて排気
ガスの一部を取り出すことができる。よって、ＥＧＲ用
として取出口８２ａから取り出される排気ガスは、主排
気集合部８ａにて全気筒＃１〜＃６に対して平均化され
たものとなる。その結果、サージタンク２へ還流される
排気ガスを、全気筒＃１〜＃６に対して空燃比ズレの少
ない平均化された排気ガスとすることができ、排気エミ
ッションを向上させることができる。しかも、全気筒＃
１〜＃６からの排気ガスを集合させる主排気集合部８ａ
にて排気ガスが取り出されることから、各気筒＃１〜＃
６の間の排圧差を小さく抑えることができ、その排圧差
に起因するエンジントルクの変動を低減させることもで
きる。

【００４６】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、構
成の一部を適宜に変更して実施することもできる。例え
ば、前記実施例では、直列６気筒の過給機付ガソリンエ
ンジンシステムに具体化したが、直列式のエンジンでは
なくてＶ型のエンジンに具体化することもでき、或いは
６気筒のエンジンではなくて４気筒や８気筒等のエンジ
ンに具体化することもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
、エンジンの運転状態に応じて主過給機のみの作動と、
主及び副の両過給機の作動とを切り替えるようにした過
給機付エンジンにおいて、排気系と吸気系との間に、排
気系から排気ガスの一部を取り出して吸気系へ再循環さ
せる排気ガス再循環手段を設け、その排気系からの排気
ガスの取出口を主過給機上流側の主排気集合部に配置し
たので、排気ガス再循環のために空燃比ズレの少ない平
均化された排気ガスを取り出すことができ、もって排気
エミッションを向上させることができるという優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を具体化した一実施例における過給機
付ガソリンエンジンシステムを説明する概略構成図であ
る。

【図２】一実施例におけるＥＧＲ装置の構成を説明する
図である。

【図３】一実施例におけるＥＣＵの構成を示すブロック
図である。

【図４】一実施例における過給機付ガソリンエンジンシ
ステムの「シングル過給ステージ」における過給作動を
説明する概略構成図である。

【図５】一実施例における過給機付ガソリンエンジンシ
ステムの「ダブル過給ステージ」における過給作動を説
明する概略構成図である。

【図６】一実施例におけるＥＣＵにより実行されるＥＧ
Ｒ制御の処理ルーチンを説明するフローチャートである
。

【符号の説明】

１…エンジン ５…吸気系を構成する吸気マニホルド ８…排気系を構成する排気マニホルド ８ａ…主排気集合部 ８ｂ…副排気集合部 ９…連通路 １０…主過給機としての主ターボチャージャ１１…副過
給機としての副ターボチャージャ２３…排気切替弁 ２４…吸気切替弁 ８１…ＥＧＲ装置 ８２…排気ガス再循環手段を構成するＥＧＲ通路８２ａ
…取出口 ８４…排気ガス再循環手段を構成するＥＧＲ弁＃１〜＃
６…気筒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数気筒よりなるエンジンの吸気系及
   び排気系に並列に設けられた一対をなす主過給機及び副
   過給機と、前記主過給機に対応して前記排気系に設けら
   れ、前記複数気筒のうち互いに排気干渉を伴わない一方
   の気筒群からの排気ガスを集合させる主排気集合部と、
   前記副過給機に対応して前記排気系に設けられ、前記複
   数気筒のうち互いに排気干渉を伴わない他方の気筒群か
   らの排気ガスを集合させる副排気集合部と、前記主排気
   集合部と前記副排気集合部とを互いに連通させる連通路
   と、前記副過給機に対応する前記吸気系及び前記排気系
   にそれぞれ設けられた吸気切替弁及び排気切替弁とを備
   え、前記エンジンの運転状態が低吸入空気量域である場
   合には、前記吸気切替弁及び前記排気切替弁を共に閉じ
   て前記主過給機のみを作動させ、前記エンジンの運転状
   態が高吸入空気量域である場合には、前記吸気切替弁及
   び前記排気切替弁を共に開いて前記主過給機及び前記副
   過給機を共に作動させるようにした過給機付エンジンに
   おいて、前記排気系と前記吸気系との間に、前記排気系
   から排気ガスの一部を取り出して前記吸気系へ再循環さ
   せる排気ガス再循環手段を設け、その排気系からの排気
   ガスの取出口を前記主過給機の上流側において前記主排
   気集合部に配置したことを特徴とする過給機付エンジン
   の排気ガス還流装置。