エンジンの過給システム
【課題】排気浄化装置に配設された触媒の温度低下を抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を向上させるエンジンの過給システムを提供する。
【解決手段】エンジン１１は、ターボチャージャ１２、ノズルベーン２３、ＥＧＲ装置３０、排気浄化装置２５、還流装置３５を有している。ＥＣＵ５０は、入力される各種信号に基づいて、エンジン１１への要求噴射量を演算する。そして、その要求噴射量あるいはアクセル開度が「０」である運転状態において、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断を行う。またＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３によるＥＧＲ通路３１の遮断、ノズルベーン２３によるノズル２４の通路面積の縮小を実行する。
【解決手段】エンジン１１は、ターボチャージャ１２、ノズルベーン２３、ＥＧＲ装置３０、排気浄化装置２５、還流装置３５を有している。ＥＣＵ５０は、入力される各種信号に基づいて、エンジン１１への要求噴射量を演算する。そして、その要求噴射量あるいはアクセル開度が「０」である運転状態において、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断を行う。またＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３によるＥＧＲ通路３１の遮断、ノズルベーン２３によるノズル２４の通路面積の縮小を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの過給システム、特に過給機が有するタービンの下流側に排気浄化装置が備えられたエンジンの過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１のように、エンジンの排気通路にノズルベーンが設けられるとともに、タービンに吹き付けられる排気の圧力が上記ノズルベーンにより高められる過給システムが知られている。こうした過給システムでは、例えばアクセルオフによる燃料無噴射時に、タービンに吹き付けられる排気の圧力が高められる。そして、タービンの回転数が燃料無噴射時に維持されやすくなる結果、加速時における過給圧の応答性を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０８７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したエンジンの過給システムでは、排気の浄化を図るべく、一般には、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置が、排気通路におけるタービンの下流側に接続されている。また、特許文献１に記載のように、燃費の向上を図るべく、排気通路におけるタービンの上流側からコンプレッサーの下流側へ排気の一部を還流する高圧ＥＧＲ装置や、排気浄化装置の下流側からコンプレッサーの上流側へ排気の一部を還流する低圧ＥＧＲ装置を有する構成も少なくない。
【０００５】
一方、上述したアクセルオフによる燃料無噴射時には、燃料噴射時に比べて排気の温度が低いため、こうした排気が排気浄化装置に大量に流入することになれば、触媒の温度が著しく低下することになる。この点、触媒の温度が低下することは、上記高圧ＥＧＲ装置が作動して排気浄化装置への排気の流入が抑えられることにより、軽減することが可能である。しかしながら、上述のように高圧ＥＧＲ装置が作動すると、触媒における温度の低下は抑えられるものの、タービンへ供給される排気の流量が小さくなる結果、結局は、加速時における過給圧の応答性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化装置における触媒の温度が低下することを抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を高めることの可能なエンジンの過給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様の一つは、エンジンの排気通路に配設されたタービンと、前記エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサーと、前記排気通路と前記吸気通路とを接続するＥＧＲ装置と、前記排気通路における前記タービンの下流に配設された排気浄化装置と、前記排気通路における前記タービンと前記排気浄化装置との間から、前記吸気通路における前記コンプレッサーの上流までを接続する還流通路と、前記排気浄化装置への前記排気の流入量を制限することにより、前記還流通路に流入可能な前記排気を増量させる排気調整部と、前記還流通路と前記吸気通路とを連通状態か遮断状態かに切り替える切り替え部と、前記吸気通路への外気の流入量を制限することにより、前記還流通路を通じて前記吸気通路に流入可能な前記排気を増量させる吸気調整部と、前記ＥＧＲ装置、前記排気調整部、前記切り替え部、及び前記吸気調整部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う。
【０００８】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下になると、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、吸気通路への外気の流入量の制限、吸気通路に対する還流通路の連通、及び排気浄化装置への排気の流入量の制限を行うことにより、タービンを通過した排気の少なくとも一部が、排気浄化装置に流入するまえに還流通路を通じて吸気通路へと還流されることになる。そのため、燃料噴射量が所定の微少量以下になって排気の温度が低下したとしても、還流通路を通じて吸気通路に還流された分だけ、排気浄化装置に備えられた触媒の温度低下を抑えることができる。また、ＥＧＲ通路が遮断されていることから、排気は、上記還流通路を通じてのみ吸気通路へと還流されることになる。その結果、タービンに供給される排気が減ることもなく、ＥＧＲ通路が遮断されない場合に比べて、タービンの回転を維持しやすくなる。それゆえに、触媒の温度低下を抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の態様の一つは、前記タービンに供給される排気が通過するノズルと、前記ノズルの通路面積を変更するノズルベーンと、をさらに有し、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記ノズルベーンによる前記ノズルの通路面積を小さくする。
【００１０】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、ノズルの通路面積が小さくなってタービンに吹き付けられる排気の圧力が高まることから、ノズルの通路面積が変更されない場合に比べて、加速時における過給圧の応答性をさらに向上させることができる。
【００１１】
本発明の態様の一つは、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、直前の燃焼による前記排気が前記排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う。
【００１２】
本発明の態様の一つによれば、直前の燃焼による排気が排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、吸気通路への外気の流入量の制限、吸気通路に対する還流通路の連通、及び排気浄化装置への排気の流入量の制限を行うことから、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、吸気通路には、温度の低い排気が還流通路を通じて還流されることとなる。それゆえに、コンプレッサーへの熱的な負荷を抑えることができる。
【００１３】
本発明の態様の一つによれば、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記排気浄化装置への前記排気の流入を遮断する。
【００１４】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、排気浄化装置に流入する排気が遮断されることから、排気の一部が排気浄化装置に流入する場合に比べて、さらに触媒の温度低下を抑えることができる。
【００１５】
本発明の態様の一つによれば、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記吸気通路への外気の流入を遮断する。
【００１６】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、吸気通路への外気の流入が遮断されることから、吸気通路へ還流された排気が、該吸気通路の入口から吐出されることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるエンジンの過給システムの概略構成をエンジンとともに示す概略構成図。
【図２】同実施形態におけるＥＣＵによる排気処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態におけるＥＣＵによる排気処理の手順を示すフローチャート。
【図４】変形例におけるエンジンの過給システムの概略構成を示す概略構成図。
【図５】変形例における切り替え部及び吸気調整部の概略構成を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明におけるエンジンの過給システムを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
［過給システムの構成］
図１に示されるように、車両１０に搭載されるエンジン１１は、ターボチャージャ１２を搭載したディーゼルエンジンであって、エンジン１１に接続される吸気通路１３には、上流側から順に、エアクリーナー１４、逆止弁１５、コンプレッサー１２ａ、エアクーラー１６、インテークマニホールド１７が配設されている。エアクリーナー１４は、図示されない吸入口を通じて吸気通路１３に流入した外気に含まれる塵埃を捕集する。逆止弁１５は、吸気通路１３の図示されない吸入口からエンジン１１へ向かう方向の流れのみを許容する。コンプレッサー１２ａは、ターボチャージャ１２を構成するタービン１２ｂの回転により回転し、エンジン１１に供給される吸気を過給する。エアクーラー１６は、コンプレッサー１２ａによって過給され温度上昇した吸気を冷却する。そして、インテークマニホールド１７に導入された吸気は、エンジン１１の各気筒１１ａに分配され、気筒１１ａ毎に配設された燃料インジェクタ１８から燃料が噴射される。
【００１９】
エンジン１１に接続される排気通路２１には、上流側から順に、エキゾーストマニホールド２２、ノズルベーン２３、タービン１２ｂ、排気浄化装置２５が配設されている。ノズルベーン２３は、タービン１２ｂに供給される排気が通過するノズル２４の通路面積を変更することにより、タービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力を変更する。タービン１２ｂは、ノズル２４を通じて供給される排気によって回転してコンプレッサー１２ａを回転させる。排気浄化装置２５には、上流側に所定温度まで昇温されることで活性化する酸化触媒２５ａが配設され、下流側に酸化触媒が一体的に担持され、排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）等を捕集するフィルター２５ｂが配設されている。そして、排気浄化装置２５を通過した排気は、外部へと排出される。
【００２０】
排気通路２１におけるタービン１２ｂの下流側且つ排気浄化装置２５の上流側には、フィルター２５ｂの再生処理を実行すべく、排気に燃料を添加する燃料添加弁２６が配設されている。燃料添加弁２６によって燃料が添加されると、排気は、高濃度のＨＣガスとなって排気浄化装置２５に流入する。そして、酸化触媒２５ａとの反応熱によって昇温されたのちフィルター２５ｂへと流入する。これにより、フィルター２５ｂに担持された酸化触媒の温度が昇温され、捕集したパティキュレートが燃焼除去される。
【００２１】
また、エンジン１１は、ＥＧＲ装置３０を備えている。ＥＧＲ装置３０は、エキゾーストマニホールド２２と吸気通路１３におけるエアクーラー１６の下流側とに接続されたＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１に配設されたＥＧＲクーラー３２と、ＥＧＲ通路３１の通路面積を変更するＥＧＲ弁３３とから構成されている。
【００２２】
また、エンジン１１は、排気を吸気通路１３へと還流させる還流装置３５を備えている。還流装置３５は、還流通路３６と、排気絞り弁３７と、冷却器３８と、吸気切り替え弁３９とから構成されている。還流通路３６は、排気通路２１におけるタービン１２ｂの下流側且つ排気浄化装置２５及び燃料添加弁２６の上流側と、吸気通路１３における逆止弁１５の下流側且つコンプレッサー１２ａの上流側とに接続されている。排気調整部としての排気絞り弁３７は、排気通路２１において、該排気通路２１と還流通路３６との接続部よりも下流側に配設されており、排気浄化装置２５へ流入する排気を制限することによって、還流通路３６へ流入可能な排気を増量させる。冷却器３８は、還流通路３６に流入した排気を冷却する。切り替え部及び吸気調整部としての吸気切り替え弁３９は、吸気通路１３と還流通路３６との接続部に配設された三方弁であって、コンプレッサー１２ａの連通先を還流通路３６と吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側とに切り替える。そして、吸気切り替え弁３９は、還流通路３６と吸気通路１３とを連通状態にするとともに、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を遮断する。また、吸気切り替え弁３９は、還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にするとともに、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を開放する。すなわち、吸気切り替え弁３９は、エンジン１１に供給される吸気の吸気経路を切り替える。なお、この還流装置３５は、吸気切り替え弁３９によって還流通路３６と吸気通路１３とが非連通状態にあるときに排気絞り弁３７で排気浄化装置２５へ流入する排気を制限することによって、排気ブレーキとして機能させることも可能である。
【００２３】
また、図１に示すように、車両１０は、該車両１０の運転状態を検出するための各種センサーを備えている。それらのセンサーとしては、例えば、車両１０の車速を検出するセンサーやエンジン冷却液の温度を検出するセンサーの他、クランクシャフトの回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサー５１、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃを検出するアクセルセンサー５２が挙げられる。また、運転者によって操作されるスイッチであって、排気ブレーキスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出する排気ブレーキセンサー５３、フィルター２５ｂの再生処理を実行させる再生処理スイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出する再生処理センサー５４が挙げられる。これらの各種センサーからの検出信号は、車両１０を統括制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０に入力される。
【００２４】
制御部としてのＥＣＵ５０は、例えばマイクロコンピューター等によって構成されており、各種センサーから入力される信号に基づいて各種演算を行い、その演算結果に基づいてエンジン１１の運転状態を把握するとともに各種制御モードで車両１０を制御する。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、燃料インジェクタ１８の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃや回転速度Ｎｅなどに基づいて、燃料インジェクタ１８から噴射される燃料の目標値である要求噴射量ＴＡＵを演算する。また、ＥＣＵ５０は、上記要求噴射量ＴＡＵおよび回転速度Ｎｅに基づいて燃料噴射時期の目標値である要求噴射時期Ｔｓｔや燃料噴射時間の目標値である要求噴射時間Ｔｔｍを演算する。そしてＥＣＵ５０は、それら要求噴射時期Ｔｓｔおよび要求噴射時間Ｔｔｍに基づいて、各燃料インジェクタ１８の開閉動作を制御する。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、燃料添加弁２６の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、再生処理スイッチがＯＮ状態であり且つ車両１０がアイドリング状態であるときに、燃料添加弁２６を所定時間だけ開弁するように燃料添加弁２６の開閉動作を制御する。
【００２７】
ＥＣＵ５０は、車両１０の運転状態が還流許可状態になると、所定のフラグを設定する機能を有している。還流許可状態とは、アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」、且つ回転速度Ｎｅが所定の範囲内、且つ排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態、且つ再生処理スイッチがＯＦＦ状態、という条件が満たされる運転状態である。ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると該還流許可状態であることを示すフラグを「１」に設定し、還流許可状態が解除されると上記フラグを「０」に設定する。
【００２８】
ＥＣＵ５０は、コンプレッサー１２ａ入口の連通先を還流通路３６あるいはエアクリーナー１４に切り替えるべく、吸気切り替え弁３９の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると、コンプレッサー１２ａ入口の連通先をエアクリーナー１４側の吸気通路１３から還流通路３６へと切り替える。またＥＣＵ５０は、上記還流許可状態が解除されると、コンプレッサー１２ａ入口の連通先を還流通路３６からエアクリーナー１４側の吸気通路１３へと切り替える。
【００２９】
ＥＣＵ５０は、排気浄化装置２５への排気の流入量を制御すべく、排気絞り弁３７の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎に排気絞り弁３７の開度の目標値である目標開度を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７の開度が該目標開度となるように排気絞り弁３７の開閉動作を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると排気絞り弁３７を閉弁して排気通路２１を遮断し、還流許可状態が解除されると排気絞り弁３７を開弁して排気通路２１を開放する。
【００３０】
ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ通路３１を通じて吸気通路１３に還流されるＥＧＲガスを制御すべく、ＥＧＲ弁３３の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎にＥＧＲ弁３３の開度の目標値である目標開度を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３の開度が該目標開度となるようにＥＧＲ弁３３の開閉動作を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になるとＥＧＲ弁３３を閉弁してＥＧＲ通路３１を遮断する。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、タービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力を制御すべく、ノズルベーン２３の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎にノズル２４における通路面積の目標値である目標面積を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、上記目標面積が具現化されるようにノズルベーン２３の開度を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると、ノズル２４の通路面積が縮小されるような目標面積を演算し、該目標面積が具現化されるようにノズルベーン２３の開度を制御する。
【００３２】
また、ＥＣＵ５０は、図示されない燃料噴射ディレイカウンタを内蔵している。この燃料噴射ディレイカウンタは、還流許可状態が解除されるとカウントを開始する。上述したように、還流許可状態においては、排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断されており、吸気切り替え弁３９によって還流通路３６と吸気通路１３とが連通状態にあり且つ吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側が遮断されている。そのため、還流許可状態が解除された直後に燃料インジェクタ１８から燃料が噴射されるとなれば、還流通路３６に冷却器３８が配設されているとはいえ、温度の高い排気が吸気通路１３に流入してしまう虞がある。燃料噴射カウンターは、燃料噴射を再開するにあたり、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による還流通路の遮断及びエアクリーナー１４側における吸気通路１３の開放、これらが完了したことを把握するためのものである。
【００３３】
次に、上述したＥＣＵ５０による過給システムの制御態様について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２及び図３は、ＥＣＵ５０による排気処理の手順を示すフローチャートであって、ＥＣＵ５０は、一連の手順を所定の制御周期毎に実行する。また、ＥＣＵ５０は、初期状態として、入力された各種信号に基づく運転状態に適した態様で車両１０を制御している。
【００３４】
図２に示されるように、まず、ＥＣＵ５０は、入力される各種信号に基づいて、車両の運転状態が還流許可状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
車両１０の運転状態が還流許可状態であった場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、続いて還流許可状態であることを示すフラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。すなわち、前回の制御周期において還流許可状態であったか否かを判断する。そして、上記フラグが「１」であった場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、そのまま一連の処理を終了する。
【００３５】
一方、上記フラグが「０」であった場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、同フラグを「１」に設定したのち（ステップＳ１３）、吸気切り替え弁３９を制御し、還流通路３６と吸気通路１３とを連通状態にしてエアクリーナー１４側における吸気通路１３を遮断する（ステップＳ１４）。そして、ＥＣＵ５０は、吸気切り替え弁３９の切り替え動作の開始から、直前の燃焼による排気が排気浄化装置２５に流入するために必要な時間Ｆだけ経過したか否かを繰り返し判断する（ステップＳ１５）。
【００３６】
上記時間Ｆだけ経過すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を遮断する（ステップＳ１６）。次に、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３の開閉動作を制御してＥＧＲ通路３１を遮断する（ステップＳ１７）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御して（ステップＳ１８）、一連の処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１１において車両１０の運転状態が還流許可状態でなかった場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、続いて上記フラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。同フラグが「０」であった場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、そのまま一連の処理を終了する。同フラグが「１」であった場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００３８】
アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」よりも大きかった場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、内蔵された燃料噴射ディレイカウンタのカウントを開始する（ステップＳ２１）。続いてＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を開放したあと（ステップＳ２２）、吸気切り替え弁３９を制御して還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にして吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を開放する（ステップＳ２３）。また、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ＥＧＲ弁３３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにＥＧＲ弁３３を制御する（ステップＳ２４）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御する（ステップＳ２５）。
【００３９】
次に、ＥＣＵ５０は、燃料噴射ディレイカウンタのカウント値に基づいて、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による還流通路の遮断及びエアクリーナー１４側の吸気通路１３の開放、これらが完了する時間Ｇだけ経過しているか否かを繰り返し判断する（ステップＳ２６）。そして、時間Ｇが経過すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、演算された要求噴射量ＴＡＵでの噴射を許可したのち（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、上記フラグを「０」に設定して（ステップＳ２８）一連の処理を終了する。
【００４０】
一方、アクセル開度Ａｃ及び要求噴射量ＴＡＵが「０」であった場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、図３に示されるように、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を開放したのち（ステップＳ２９）、吸気切り替え弁３９を制御し、還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にしてエアクリーナー１４側の吸気通路１３を開放する（ステップＳ３０）。また、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ＥＧＲ弁３３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにＥＧＲ弁３３を制御する（ステップＳ３１）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御したのち（ステップＳ３２）、上記フラグを「０」に設定して（ステップＳ３３）一連の処理を終了する。
【００４１】
［過給システムの作用］
次に、上述したエンジンの過給システムの作用について説明する。
車両１０の運転状態が還流許可状態になると、吸気切り替え弁３９によって、還流通路３６と吸気通路１３とが連通状態になるとともに吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側が遮断される。また、排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断される。これにより、エンジン１１から排出された排気は、排気浄化装置２５に流入することなく、還流通路３６を通じて吸気通路１３へと還流される。また、ＥＧＲ弁３３によってＥＧＲ通路３１が遮断されて、ノズルベーン２３によってノズルの通路面積が縮小される。これにより、エンジン１１から排出された排気の全てが、ノズル２４を通じてタービン１２ｂに吹き付けられるとともに、その吹き付けられる排気の圧力が高められることとなる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のエンジンの過給システムによれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）還流許可状態においては、温度の低い排気が、排気浄化装置２５に流入せずに、還流通路を通じて吸気通路に還流されるため、該排気浄化装置２５に備えられた酸化触媒２５ａ及び酸化触媒を担持させたフィルター２５ｂの温度低下を抑えることができる。また、ＥＧＲ通路３１が遮断されていることから、排気の全てが還流通路３６を通じて吸気通路１３へと還流されることになる。その結果、ＥＧＲ通路３１が遮断されない場合と比較して、タービン１２ｂの回転を維持しやすくすることができる。それゆえに、酸化触媒２５ａの温度低下を抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【００４３】
（２）還流許可状態になると、ノズルベーン２３によってタービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力が高められることから、ノズルベーン２３によってタービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力が高められない場合と比較して、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【００４４】
（３）還流許可状態になると、直前の燃焼による排気が排気浄化装置２５に流入するために必要な時間Ｆだけ経過してから排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断される。これにより、還流通路３６を通じて、吸気通路１３に温度の高い排気が還流されることが抑えられることから、上記時間Ｆが経過する前に排気通路２１が遮断される場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷を抑えることができる。
【００４５】
（４）排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断されることから、排気の一部が排気浄化装置２５に流入する場合に比べて、酸化触媒２５ａ及び酸化触媒を担持させたフィルター２５ｂの温度低下をさらに抑えることができる。
【００４６】
（５）吸気切り替え弁３９によってエアクリーナー１４側の吸気通路１３が遮断されることから、吸気通路１３へ還流された排気が該吸気通路の入口から吐出されることを抑えることができる。これにより、この吐出にともなう騒音を抑えることができる。
【００４７】
（６）還流許可状態が解除されると、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替えが行われてから燃料が噴射される。これにより、還流通路３６を通じて、吸気通路１３に温度の高い排気が還流されることが抑えられることから、吸気経路の切り替えが行われずに燃料が噴射される場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷をさらに抑えることができる。
【００４８】
（７）ここで、還流許可状態になったときに、吸気切り替え弁３９よる吸気経路の切り替えよりも、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断が先行して行われるとなれば、排気通路２１における排気の圧力が高められて、ポンピングロスによる燃費の悪化が懸念される。しかし、上記実施形態では、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断の順に制御されることから、上記ポンピングロスにともなう燃費の悪化を回避することができる。
【００４９】
（８）還流通路３６に冷却器３８が配設されていることから、吸気通路１３に還流される排気を冷却することができる。これにより、還流通路３６に冷却器３８が配設されていない場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷をさらに抑えることができる。また、各気筒１１ａに供給される吸気を増量させることもできる。
【００５０】
（９）吸気通路１３においては、エアクリーナー１４よりも下流側且つ還流通路３６との接続部よりも上流側に逆止弁１５が配設されている。これにより、逆止弁１５が配設されてない場合と比較して、吸気通路１３へ還流された排気が該吸気通路の入口から吐出されることをさらに抑えることができる。
【００５１】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施形態において、吸気通路１３に配設された逆止弁１５が割愛された構成であってもよい。
【００５２】
・上記実施形態において、還流通路３６に配設された冷却器３８が割愛された構成であってもよい。
【００５３】
・上記実施形態において、還流許可状態になったときに排気絞り弁３７は、排気通路２１を遮断することなく、排気浄化装置２５に流入する排気を低減することによって、還流通路３６に流入可能な排気を増量してもよい。
【００５４】
・上記実施形態において、還流許可状態になった直後に、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断を行ってもよい。
【００５５】
・上記実施形態において、ノズルベーン２３が割愛された構成であってもよい。
【００５６】
・図４に示されるように、還流装置３５は、ターボチャージャ１２に加えてターボチャージャ６０を有する２段過給式のエンジン１１に配設することも可能である。
【００５７】
このとき、還流通路３６は、排気通路２１においてはターボチャージャ６０のタービン６０ｂの下流側に接続され、吸気通路１３においてはターボチャージャ６０のコンプレッサー６０ａの上流側に接続されることが好ましい。
【００５８】
・切り替え部及び吸気調整部は、これら双方を具現化する三方弁である吸気切り替え弁３９に限られない。図５に示されるように、切り替え部は、還流通路３６に配設されて該還流通路３６の通路面積を変更可能な弁体６２であってもよい。また、吸気調整部は、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４の下流側且つ還流通路３６の接続部の上流側に配設されて、吸気通路１３の通路面積を変更可能な弁体６３であってもよい。こうした構成の下では、還流許可状態になったときに、弁体６３は、吸気通路１３を遮断することなく外気の流入量を制限してもよい。
【００５９】
次に、上述した実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（付記１）
前記還流通路には、通過する前記排気を冷却する冷却器が配設されている
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
付記１によれば、上記（８）に記載した効果を得ることができる。
【００６０】
（付記２）
前記吸気通路において前記還流通路との接続部よりも上流側には、前記吸気通路の入口側から前記接続部への流れのみを許容する逆止弁が配設されている
請求項１〜５、付記１のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
付記２によれば、上記（９）に記載した効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｆ，Ｇ…時間、Ａｃ…アクセル開度、Ｎｅ…回転速度、ＴＡＵ…要求噴射量、Ｔｓｔ…要求噴射時期、Ｔｔｍ…要求噴射時間、１０…車両、１１…エンジン、１１ａ…気筒、１２…ターボチャージャ、１２ａ…コンプレッサー、１２ｂ…タービン、１３…吸気通路、１４…エアクリーナー、１５…逆止弁、１６…エアクーラー、１７…インテークマニホールド、１８…燃料インジェクタ、２１…排気通路、２２…エキゾーストマニホールド、２３…ノズルベーン、２４…ノズル、２５…排気浄化装置、２５ａ…酸化触媒、２５ｂ…フィルター、２６…燃料添加弁、３０…ＥＧＲ装置、３１…ＥＧＲ通路、３２…ＥＧＲクーラー、３３…ＥＧＲ弁、３５…還流装置、３６…還流通路、３７…排気絞り弁、３８…冷却器、３９…吸気切り替え弁、５０…ＥＣＵ、５１…回転速度センサー、５２…アクセルセンサー、５３…排気ブレーキセンサー、５４…再生処理センサー、６０…ターボチャージャ、６０ａ…コンプレッサー、６０ｂ…タービン、６２…弁体、６３…弁体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの過給システム、特に過給機が有するタービンの下流側に排気浄化装置が備えられたエンジンの過給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１のように、エンジンの排気通路にノズルベーンが設けられるとともに、タービンに吹き付けられる排気の圧力が上記ノズルベーンにより高められる過給システムが知られている。こうした過給システムでは、例えばアクセルオフによる燃料無噴射時に、タービンに吹き付けられる排気の圧力が高められる。そして、タービンの回転数が燃料無噴射時に維持されやすくなる結果、加速時における過給圧の応答性を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０８７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したエンジンの過給システムでは、排気の浄化を図るべく、一般には、所定温度で活性化する触媒を用いた排気浄化装置が、排気通路におけるタービンの下流側に接続されている。また、特許文献１に記載のように、燃費の向上を図るべく、排気通路におけるタービンの上流側からコンプレッサーの下流側へ排気の一部を還流する高圧ＥＧＲ装置や、排気浄化装置の下流側からコンプレッサーの上流側へ排気の一部を還流する低圧ＥＧＲ装置を有する構成も少なくない。
【０００５】
一方、上述したアクセルオフによる燃料無噴射時には、燃料噴射時に比べて排気の温度が低いため、こうした排気が排気浄化装置に大量に流入することになれば、触媒の温度が著しく低下することになる。この点、触媒の温度が低下することは、上記高圧ＥＧＲ装置が作動して排気浄化装置への排気の流入が抑えられることにより、軽減することが可能である。しかしながら、上述のように高圧ＥＧＲ装置が作動すると、触媒における温度の低下は抑えられるものの、タービンへ供給される排気の流量が小さくなる結果、結局は、加速時における過給圧の応答性が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、排気浄化装置における触媒の温度が低下することを抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を高めることの可能なエンジンの過給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様の一つは、エンジンの排気通路に配設されたタービンと、前記エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサーと、前記排気通路と前記吸気通路とを接続するＥＧＲ装置と、前記排気通路における前記タービンの下流に配設された排気浄化装置と、前記排気通路における前記タービンと前記排気浄化装置との間から、前記吸気通路における前記コンプレッサーの上流までを接続する還流通路と、前記排気浄化装置への前記排気の流入量を制限することにより、前記還流通路に流入可能な前記排気を増量させる排気調整部と、前記還流通路と前記吸気通路とを連通状態か遮断状態かに切り替える切り替え部と、前記吸気通路への外気の流入量を制限することにより、前記還流通路を通じて前記吸気通路に流入可能な前記排気を増量させる吸気調整部と、前記ＥＧＲ装置、前記排気調整部、前記切り替え部、及び前記吸気調整部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う。
【０００８】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下になると、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、吸気通路への外気の流入量の制限、吸気通路に対する還流通路の連通、及び排気浄化装置への排気の流入量の制限を行うことにより、タービンを通過した排気の少なくとも一部が、排気浄化装置に流入するまえに還流通路を通じて吸気通路へと還流されることになる。そのため、燃料噴射量が所定の微少量以下になって排気の温度が低下したとしても、還流通路を通じて吸気通路に還流された分だけ、排気浄化装置に備えられた触媒の温度低下を抑えることができる。また、ＥＧＲ通路が遮断されていることから、排気は、上記還流通路を通じてのみ吸気通路へと還流されることになる。その結果、タービンに供給される排気が減ることもなく、ＥＧＲ通路が遮断されない場合に比べて、タービンの回転を維持しやすくなる。それゆえに、触媒の温度低下を抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【０００９】
本発明の態様の一つは、前記タービンに供給される排気が通過するノズルと、前記ノズルの通路面積を変更するノズルベーンと、をさらに有し、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記ノズルベーンによる前記ノズルの通路面積を小さくする。
【００１０】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、ノズルの通路面積が小さくなってタービンに吹き付けられる排気の圧力が高まることから、ノズルの通路面積が変更されない場合に比べて、加速時における過給圧の応答性をさらに向上させることができる。
【００１１】
本発明の態様の一つは、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、直前の燃焼による前記排気が前記排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う。
【００１２】
本発明の態様の一つによれば、直前の燃焼による排気が排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、吸気通路への外気の流入量の制限、吸気通路に対する還流通路の連通、及び排気浄化装置への排気の流入量の制限を行うことから、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、吸気通路には、温度の低い排気が還流通路を通じて還流されることとなる。それゆえに、コンプレッサーへの熱的な負荷を抑えることができる。
【００１３】
本発明の態様の一つによれば、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記排気浄化装置への前記排気の流入を遮断する。
【００１４】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、排気浄化装置に流入する排気が遮断されることから、排気の一部が排気浄化装置に流入する場合に比べて、さらに触媒の温度低下を抑えることができる。
【００１５】
本発明の態様の一つによれば、前記制御部は、前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記吸気通路への外気の流入を遮断する。
【００１６】
本発明の態様の一つによれば、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、吸気通路への外気の流入が遮断されることから、吸気通路へ還流された排気が、該吸気通路の入口から吐出されることを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるエンジンの過給システムの概略構成をエンジンとともに示す概略構成図。
【図２】同実施形態におけるＥＣＵによる排気処理の手順を示すフローチャート。
【図３】同実施形態におけるＥＣＵによる排気処理の手順を示すフローチャート。
【図４】変形例におけるエンジンの過給システムの概略構成を示す概略構成図。
【図５】変形例における切り替え部及び吸気調整部の概略構成を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明におけるエンジンの過給システムを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
［過給システムの構成］
図１に示されるように、車両１０に搭載されるエンジン１１は、ターボチャージャ１２を搭載したディーゼルエンジンであって、エンジン１１に接続される吸気通路１３には、上流側から順に、エアクリーナー１４、逆止弁１５、コンプレッサー１２ａ、エアクーラー１６、インテークマニホールド１７が配設されている。エアクリーナー１４は、図示されない吸入口を通じて吸気通路１３に流入した外気に含まれる塵埃を捕集する。逆止弁１５は、吸気通路１３の図示されない吸入口からエンジン１１へ向かう方向の流れのみを許容する。コンプレッサー１２ａは、ターボチャージャ１２を構成するタービン１２ｂの回転により回転し、エンジン１１に供給される吸気を過給する。エアクーラー１６は、コンプレッサー１２ａによって過給され温度上昇した吸気を冷却する。そして、インテークマニホールド１７に導入された吸気は、エンジン１１の各気筒１１ａに分配され、気筒１１ａ毎に配設された燃料インジェクタ１８から燃料が噴射される。
【００１９】
エンジン１１に接続される排気通路２１には、上流側から順に、エキゾーストマニホールド２２、ノズルベーン２３、タービン１２ｂ、排気浄化装置２５が配設されている。ノズルベーン２３は、タービン１２ｂに供給される排気が通過するノズル２４の通路面積を変更することにより、タービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力を変更する。タービン１２ｂは、ノズル２４を通じて供給される排気によって回転してコンプレッサー１２ａを回転させる。排気浄化装置２５には、上流側に所定温度まで昇温されることで活性化する酸化触媒２５ａが配設され、下流側に酸化触媒が一体的に担持され、排気中のＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）等を捕集するフィルター２５ｂが配設されている。そして、排気浄化装置２５を通過した排気は、外部へと排出される。
【００２０】
排気通路２１におけるタービン１２ｂの下流側且つ排気浄化装置２５の上流側には、フィルター２５ｂの再生処理を実行すべく、排気に燃料を添加する燃料添加弁２６が配設されている。燃料添加弁２６によって燃料が添加されると、排気は、高濃度のＨＣガスとなって排気浄化装置２５に流入する。そして、酸化触媒２５ａとの反応熱によって昇温されたのちフィルター２５ｂへと流入する。これにより、フィルター２５ｂに担持された酸化触媒の温度が昇温され、捕集したパティキュレートが燃焼除去される。
【００２１】
また、エンジン１１は、ＥＧＲ装置３０を備えている。ＥＧＲ装置３０は、エキゾーストマニホールド２２と吸気通路１３におけるエアクーラー１６の下流側とに接続されたＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲ通路３１に配設されたＥＧＲクーラー３２と、ＥＧＲ通路３１の通路面積を変更するＥＧＲ弁３３とから構成されている。
【００２２】
また、エンジン１１は、排気を吸気通路１３へと還流させる還流装置３５を備えている。還流装置３５は、還流通路３６と、排気絞り弁３７と、冷却器３８と、吸気切り替え弁３９とから構成されている。還流通路３６は、排気通路２１におけるタービン１２ｂの下流側且つ排気浄化装置２５及び燃料添加弁２６の上流側と、吸気通路１３における逆止弁１５の下流側且つコンプレッサー１２ａの上流側とに接続されている。排気調整部としての排気絞り弁３７は、排気通路２１において、該排気通路２１と還流通路３６との接続部よりも下流側に配設されており、排気浄化装置２５へ流入する排気を制限することによって、還流通路３６へ流入可能な排気を増量させる。冷却器３８は、還流通路３６に流入した排気を冷却する。切り替え部及び吸気調整部としての吸気切り替え弁３９は、吸気通路１３と還流通路３６との接続部に配設された三方弁であって、コンプレッサー１２ａの連通先を還流通路３６と吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側とに切り替える。そして、吸気切り替え弁３９は、還流通路３６と吸気通路１３とを連通状態にするとともに、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を遮断する。また、吸気切り替え弁３９は、還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にするとともに、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を開放する。すなわち、吸気切り替え弁３９は、エンジン１１に供給される吸気の吸気経路を切り替える。なお、この還流装置３５は、吸気切り替え弁３９によって還流通路３６と吸気通路１３とが非連通状態にあるときに排気絞り弁３７で排気浄化装置２５へ流入する排気を制限することによって、排気ブレーキとして機能させることも可能である。
【００２３】
また、図１に示すように、車両１０は、該車両１０の運転状態を検出するための各種センサーを備えている。それらのセンサーとしては、例えば、車両１０の車速を検出するセンサーやエンジン冷却液の温度を検出するセンサーの他、クランクシャフトの回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサー５１、アクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ａｃを検出するアクセルセンサー５２が挙げられる。また、運転者によって操作されるスイッチであって、排気ブレーキスイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出する排気ブレーキセンサー５３、フィルター２５ｂの再生処理を実行させる再生処理スイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出する再生処理センサー５４が挙げられる。これらの各種センサーからの検出信号は、車両１０を統括制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０に入力される。
【００２４】
制御部としてのＥＣＵ５０は、例えばマイクロコンピューター等によって構成されており、各種センサーから入力される信号に基づいて各種演算を行い、その演算結果に基づいてエンジン１１の運転状態を把握するとともに各種制御モードで車両１０を制御する。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、燃料インジェクタ１８の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃや回転速度Ｎｅなどに基づいて、燃料インジェクタ１８から噴射される燃料の目標値である要求噴射量ＴＡＵを演算する。また、ＥＣＵ５０は、上記要求噴射量ＴＡＵおよび回転速度Ｎｅに基づいて燃料噴射時期の目標値である要求噴射時期Ｔｓｔや燃料噴射時間の目標値である要求噴射時間Ｔｔｍを演算する。そしてＥＣＵ５０は、それら要求噴射時期Ｔｓｔおよび要求噴射時間Ｔｔｍに基づいて、各燃料インジェクタ１８の開閉動作を制御する。
【００２６】
ＥＣＵ５０は、燃料添加弁２６の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、再生処理スイッチがＯＮ状態であり且つ車両１０がアイドリング状態であるときに、燃料添加弁２６を所定時間だけ開弁するように燃料添加弁２６の開閉動作を制御する。
【００２７】
ＥＣＵ５０は、車両１０の運転状態が還流許可状態になると、所定のフラグを設定する機能を有している。還流許可状態とは、アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」、且つ回転速度Ｎｅが所定の範囲内、且つ排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態、且つ再生処理スイッチがＯＦＦ状態、という条件が満たされる運転状態である。ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると該還流許可状態であることを示すフラグを「１」に設定し、還流許可状態が解除されると上記フラグを「０」に設定する。
【００２８】
ＥＣＵ５０は、コンプレッサー１２ａ入口の連通先を還流通路３６あるいはエアクリーナー１４に切り替えるべく、吸気切り替え弁３９の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると、コンプレッサー１２ａ入口の連通先をエアクリーナー１４側の吸気通路１３から還流通路３６へと切り替える。またＥＣＵ５０は、上記還流許可状態が解除されると、コンプレッサー１２ａ入口の連通先を還流通路３６からエアクリーナー１４側の吸気通路１３へと切り替える。
【００２９】
ＥＣＵ５０は、排気浄化装置２５への排気の流入量を制御すべく、排気絞り弁３７の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎に排気絞り弁３７の開度の目標値である目標開度を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７の開度が該目標開度となるように排気絞り弁３７の開閉動作を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると排気絞り弁３７を閉弁して排気通路２１を遮断し、還流許可状態が解除されると排気絞り弁３７を開弁して排気通路２１を開放する。
【００３０】
ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ通路３１を通じて吸気通路１３に還流されるＥＧＲガスを制御すべく、ＥＧＲ弁３３の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎にＥＧＲ弁３３の開度の目標値である目標開度を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３の開度が該目標開度となるようにＥＧＲ弁３３の開閉動作を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になるとＥＧＲ弁３３を閉弁してＥＧＲ通路３１を遮断する。
【００３１】
ＥＣＵ５０は、タービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力を制御すべく、ノズルベーン２３の開閉動作に関する制御を実行する。ＥＣＵ５０は、入力される各種センサーからの信号に基づいて、所定の制御周期毎にノズル２４における通路面積の目標値である目標面積を演算する。そして、ＥＣＵ５０は、上記目標面積が具現化されるようにノズルベーン２３の開度を制御する。また、ＥＣＵ５０は、上記還流許可状態になると、ノズル２４の通路面積が縮小されるような目標面積を演算し、該目標面積が具現化されるようにノズルベーン２３の開度を制御する。
【００３２】
また、ＥＣＵ５０は、図示されない燃料噴射ディレイカウンタを内蔵している。この燃料噴射ディレイカウンタは、還流許可状態が解除されるとカウントを開始する。上述したように、還流許可状態においては、排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断されており、吸気切り替え弁３９によって還流通路３６と吸気通路１３とが連通状態にあり且つ吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側が遮断されている。そのため、還流許可状態が解除された直後に燃料インジェクタ１８から燃料が噴射されるとなれば、還流通路３６に冷却器３８が配設されているとはいえ、温度の高い排気が吸気通路１３に流入してしまう虞がある。燃料噴射カウンターは、燃料噴射を再開するにあたり、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による還流通路の遮断及びエアクリーナー１４側における吸気通路１３の開放、これらが完了したことを把握するためのものである。
【００３３】
次に、上述したＥＣＵ５０による過給システムの制御態様について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２及び図３は、ＥＣＵ５０による排気処理の手順を示すフローチャートであって、ＥＣＵ５０は、一連の手順を所定の制御周期毎に実行する。また、ＥＣＵ５０は、初期状態として、入力された各種信号に基づく運転状態に適した態様で車両１０を制御している。
【００３４】
図２に示されるように、まず、ＥＣＵ５０は、入力される各種信号に基づいて、車両の運転状態が還流許可状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
車両１０の運転状態が還流許可状態であった場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、続いて還流許可状態であることを示すフラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。すなわち、前回の制御周期において還流許可状態であったか否かを判断する。そして、上記フラグが「１」であった場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、そのまま一連の処理を終了する。
【００３５】
一方、上記フラグが「０」であった場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、同フラグを「１」に設定したのち（ステップＳ１３）、吸気切り替え弁３９を制御し、還流通路３６と吸気通路１３とを連通状態にしてエアクリーナー１４側における吸気通路１３を遮断する（ステップＳ１４）。そして、ＥＣＵ５０は、吸気切り替え弁３９の切り替え動作の開始から、直前の燃焼による排気が排気浄化装置２５に流入するために必要な時間Ｆだけ経過したか否かを繰り返し判断する（ステップＳ１５）。
【００３６】
上記時間Ｆだけ経過すると（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を遮断する（ステップＳ１６）。次に、ＥＣＵ５０は、ＥＧＲ弁３３の開閉動作を制御してＥＧＲ通路３１を遮断する（ステップＳ１７）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御して（ステップＳ１８）、一連の処理を終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ１１において車両１０の運転状態が還流許可状態でなかった場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、続いて上記フラグが「１」であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。同フラグが「０」であった場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、そのまま一連の処理を終了する。同フラグが「１」であった場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００３８】
アクセル開度Ａｃあるいは要求噴射量ＴＡＵが「０」よりも大きかった場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、内蔵された燃料噴射ディレイカウンタのカウントを開始する（ステップＳ２１）。続いてＥＣＵ５０は、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を開放したあと（ステップＳ２２）、吸気切り替え弁３９を制御して還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にして吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側を開放する（ステップＳ２３）。また、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ＥＧＲ弁３３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにＥＧＲ弁３３を制御する（ステップＳ２４）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御する（ステップＳ２５）。
【００３９】
次に、ＥＣＵ５０は、燃料噴射ディレイカウンタのカウント値に基づいて、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による還流通路の遮断及びエアクリーナー１４側の吸気通路１３の開放、これらが完了する時間Ｇだけ経過しているか否かを繰り返し判断する（ステップＳ２６）。そして、時間Ｇが経過すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ５０は、演算された要求噴射量ＴＡＵでの噴射を許可したのち（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、上記フラグを「０」に設定して（ステップＳ２８）一連の処理を終了する。
【００４０】
一方、アクセル開度Ａｃ及び要求噴射量ＴＡＵが「０」であった場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＥＣＵ５０は、図３に示されるように、排気絞り弁３７を制御して排気通路２１を開放したのち（ステップＳ２９）、吸気切り替え弁３９を制御し、還流通路３６と吸気通路１３とを非連通状態にしてエアクリーナー１４側の吸気通路１３を開放する（ステップＳ３０）。また、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ＥＧＲ弁３３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにＥＧＲ弁３３を制御する（ステップＳ３１）。そして、ＥＣＵ５０は、入力された各種信号に基づいて、ノズルベーン２３の目標開度を演算し、その演算された目標開度となるようにノズルベーン２３を制御したのち（ステップＳ３２）、上記フラグを「０」に設定して（ステップＳ３３）一連の処理を終了する。
【００４１】
［過給システムの作用］
次に、上述したエンジンの過給システムの作用について説明する。
車両１０の運転状態が還流許可状態になると、吸気切り替え弁３９によって、還流通路３６と吸気通路１３とが連通状態になるとともに吸気通路１３におけるエアクリーナー１４側が遮断される。また、排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断される。これにより、エンジン１１から排出された排気は、排気浄化装置２５に流入することなく、還流通路３６を通じて吸気通路１３へと還流される。また、ＥＧＲ弁３３によってＥＧＲ通路３１が遮断されて、ノズルベーン２３によってノズルの通路面積が縮小される。これにより、エンジン１１から排出された排気の全てが、ノズル２４を通じてタービン１２ｂに吹き付けられるとともに、その吹き付けられる排気の圧力が高められることとなる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のエンジンの過給システムによれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）還流許可状態においては、温度の低い排気が、排気浄化装置２５に流入せずに、還流通路を通じて吸気通路に還流されるため、該排気浄化装置２５に備えられた酸化触媒２５ａ及び酸化触媒を担持させたフィルター２５ｂの温度低下を抑えることができる。また、ＥＧＲ通路３１が遮断されていることから、排気の全てが還流通路３６を通じて吸気通路１３へと還流されることになる。その結果、ＥＧＲ通路３１が遮断されない場合と比較して、タービン１２ｂの回転を維持しやすくすることができる。それゆえに、酸化触媒２５ａの温度低下を抑えつつ、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【００４３】
（２）還流許可状態になると、ノズルベーン２３によってタービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力が高められることから、ノズルベーン２３によってタービン１２ｂに吹き付けられる排気の圧力が高められない場合と比較して、加速時における過給圧の応答性を向上させることができる。
【００４４】
（３）還流許可状態になると、直前の燃焼による排気が排気浄化装置２５に流入するために必要な時間Ｆだけ経過してから排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断される。これにより、還流通路３６を通じて、吸気通路１３に温度の高い排気が還流されることが抑えられることから、上記時間Ｆが経過する前に排気通路２１が遮断される場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷を抑えることができる。
【００４５】
（４）排気絞り弁３７によって排気通路２１が遮断されることから、排気の一部が排気浄化装置２５に流入する場合に比べて、酸化触媒２５ａ及び酸化触媒を担持させたフィルター２５ｂの温度低下をさらに抑えることができる。
【００４６】
（５）吸気切り替え弁３９によってエアクリーナー１４側の吸気通路１３が遮断されることから、吸気通路１３へ還流された排気が該吸気通路の入口から吐出されることを抑えることができる。これにより、この吐出にともなう騒音を抑えることができる。
【００４７】
（６）還流許可状態が解除されると、排気絞り弁３７による排気通路２１の開放、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替えが行われてから燃料が噴射される。これにより、還流通路３６を通じて、吸気通路１３に温度の高い排気が還流されることが抑えられることから、吸気経路の切り替えが行われずに燃料が噴射される場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷をさらに抑えることができる。
【００４８】
（７）ここで、還流許可状態になったときに、吸気切り替え弁３９よる吸気経路の切り替えよりも、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断が先行して行われるとなれば、排気通路２１における排気の圧力が高められて、ポンピングロスによる燃費の悪化が懸念される。しかし、上記実施形態では、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断の順に制御されることから、上記ポンピングロスにともなう燃費の悪化を回避することができる。
【００４９】
（８）還流通路３６に冷却器３８が配設されていることから、吸気通路１３に還流される排気を冷却することができる。これにより、還流通路３６に冷却器３８が配設されていない場合と比較して、コンプレッサー１２ａへの熱的な負荷をさらに抑えることができる。また、各気筒１１ａに供給される吸気を増量させることもできる。
【００５０】
（９）吸気通路１３においては、エアクリーナー１４よりも下流側且つ還流通路３６との接続部よりも上流側に逆止弁１５が配設されている。これにより、逆止弁１５が配設されてない場合と比較して、吸気通路１３へ還流された排気が該吸気通路の入口から吐出されることをさらに抑えることができる。
【００５１】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施形態において、吸気通路１３に配設された逆止弁１５が割愛された構成であってもよい。
【００５２】
・上記実施形態において、還流通路３６に配設された冷却器３８が割愛された構成であってもよい。
【００５３】
・上記実施形態において、還流許可状態になったときに排気絞り弁３７は、排気通路２１を遮断することなく、排気浄化装置２５に流入する排気を低減することによって、還流通路３６に流入可能な排気を増量してもよい。
【００５４】
・上記実施形態において、還流許可状態になった直後に、吸気切り替え弁３９による吸気経路の切り替え、排気絞り弁３７による排気通路２１の遮断を行ってもよい。
【００５５】
・上記実施形態において、ノズルベーン２３が割愛された構成であってもよい。
【００５６】
・図４に示されるように、還流装置３５は、ターボチャージャ１２に加えてターボチャージャ６０を有する２段過給式のエンジン１１に配設することも可能である。
【００５７】
このとき、還流通路３６は、排気通路２１においてはターボチャージャ６０のタービン６０ｂの下流側に接続され、吸気通路１３においてはターボチャージャ６０のコンプレッサー６０ａの上流側に接続されることが好ましい。
【００５８】
・切り替え部及び吸気調整部は、これら双方を具現化する三方弁である吸気切り替え弁３９に限られない。図５に示されるように、切り替え部は、還流通路３６に配設されて該還流通路３６の通路面積を変更可能な弁体６２であってもよい。また、吸気調整部は、吸気通路１３におけるエアクリーナー１４の下流側且つ還流通路３６の接続部の上流側に配設されて、吸気通路１３の通路面積を変更可能な弁体６３であってもよい。こうした構成の下では、還流許可状態になったときに、弁体６３は、吸気通路１３を遮断することなく外気の流入量を制限してもよい。
【００５９】
次に、上述した実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（付記１）
前記還流通路には、通過する前記排気を冷却する冷却器が配設されている
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
付記１によれば、上記（８）に記載した効果を得ることができる。
【００６０】
（付記２）
前記吸気通路において前記還流通路との接続部よりも上流側には、前記吸気通路の入口側から前記接続部への流れのみを許容する逆止弁が配設されている
請求項１〜５、付記１のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
付記２によれば、上記（９）に記載した効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｆ，Ｇ…時間、Ａｃ…アクセル開度、Ｎｅ…回転速度、ＴＡＵ…要求噴射量、Ｔｓｔ…要求噴射時期、Ｔｔｍ…要求噴射時間、１０…車両、１１…エンジン、１１ａ…気筒、１２…ターボチャージャ、１２ａ…コンプレッサー、１２ｂ…タービン、１３…吸気通路、１４…エアクリーナー、１５…逆止弁、１６…エアクーラー、１７…インテークマニホールド、１８…燃料インジェクタ、２１…排気通路、２２…エキゾーストマニホールド、２３…ノズルベーン、２４…ノズル、２５…排気浄化装置、２５ａ…酸化触媒、２５ｂ…フィルター、２６…燃料添加弁、３０…ＥＧＲ装置、３１…ＥＧＲ通路、３２…ＥＧＲクーラー、３３…ＥＧＲ弁、３５…還流装置、３６…還流通路、３７…排気絞り弁、３８…冷却器、３９…吸気切り替え弁、５０…ＥＣＵ、５１…回転速度センサー、５２…アクセルセンサー、５３…排気ブレーキセンサー、５４…再生処理センサー、６０…ターボチャージャ、６０ａ…コンプレッサー、６０ｂ…タービン、６２…弁体、６３…弁体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設されたタービンと、
前記エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサーと、
前記排気通路と前記吸気通路とを接続するＥＧＲ装置と、
前記排気通路における前記タービンの下流に配設された排気浄化装置と、
前記排気通路における前記タービンと前記排気浄化装置との間から、前記吸気通路における前記コンプレッサーの上流までを接続する還流通路と、
前記排気浄化装置への前記排気の流入量を制限することにより、前記還流通路に流入可能な前記排気を増量させる排気調整部と、
前記還流通路と前記吸気通路とを連通状態か遮断状態かに切り替える切り替え部と、
前記吸気通路への外気の流入量を制限することにより、前記還流通路を通じて前記吸気通路に流入可能な前記排気を増量させる吸気調整部と、
前記ＥＧＲ装置、前記排気調整部、前記切り替え部、及び前記吸気調整部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行うことを特徴とするエンジンの過給システム。
【請求項２】
前記タービンに供給される排気が通過するノズルと、
前記ノズルの通路面積を変更するノズルベーンと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記ノズルベーンによる前記ノズルの通路面積を小さくする
請求項１に記載のエンジンの過給システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
直前の燃焼による前記排気が前記排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う
請求項１または２に記載のエンジンの過給システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
前記排気浄化装置への前記排気の流入を遮断する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
前記吸気通路への外気の流入を遮断する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
【請求項１】
エンジンの排気通路に配設されたタービンと、
前記エンジンの吸気通路に配設されたコンプレッサーと、
前記排気通路と前記吸気通路とを接続するＥＧＲ装置と、
前記排気通路における前記タービンの下流に配設された排気浄化装置と、
前記排気通路における前記タービンと前記排気浄化装置との間から、前記吸気通路における前記コンプレッサーの上流までを接続する還流通路と、
前記排気浄化装置への前記排気の流入量を制限することにより、前記還流通路に流入可能な前記排気を増量させる排気調整部と、
前記還流通路と前記吸気通路とを連通状態か遮断状態かに切り替える切り替え部と、
前記吸気通路への外気の流入量を制限することにより、前記還流通路を通じて前記吸気通路に流入可能な前記排気を増量させる吸気調整部と、
前記ＥＧＲ装置、前記排気調整部、前記切り替え部、及び前記吸気調整部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、燃料噴射量が所定の微少量以下である運転状態にて、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行うことを特徴とするエンジンの過給システム。
【請求項２】
前記タービンに供給される排気が通過するノズルと、
前記ノズルの通路面積を変更するノズルベーンと、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、前記ノズルベーンによる前記ノズルの通路面積を小さくする
請求項１に記載のエンジンの過給システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
直前の燃焼による前記排気が前記排気浄化装置に流入するのに必要な所定時間経過してから、前記ＥＧＲ装置におけるＥＧＲ通路の遮断、前記吸気通路への外気の流入量の制限、前記吸気通路に対する前記還流通路の連通、及び前記排気浄化装置への前記排気の流入量の制限を行う
請求項１または２に記載のエンジンの過給システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
前記排気浄化装置への前記排気の流入を遮断する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記燃料噴射量が所定の微少量以下である前記運転状態にて、
前記吸気通路への外気の流入を遮断する
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンの過給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−４４２３５（Ｐ２０１３−４４２３５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０２８０（Ｐ２０１１−１８０２８０）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００５４６３）日野自動車株式会社 (1,484)
【Ｆターム（参考）】
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