JP2008121617A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲクーラで排気からの廃熱を機関冷却水に回収し、機関冷却水を暖めることで内燃機関の暖機を促進する技術を提供する。
【解決手段】機関冷却水が所定温度Ｔ１以下の場合には、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を閉じ側に制御することにより、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出され、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収し、機関冷却水を暖めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。

ターボチャージャのタービンよりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込みターボチャージャのコンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込みコンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路と、を備える内燃機関の排気還流装置が知られている。

そして、低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲ通路内を流れる低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラを備える技術が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−０７６４５６号公報 特開２００１−１４０７０１号公報 特開平１１−１９３７５３号公報

ところで、低負荷時や冷間始動時には、内燃機関の燃焼温度が低く未燃ＨＣが発生し易い状態であるため、低圧ＥＧＲクーラで冷却された大量の低圧ＥＧＲガス（排気）を還流させることができない。このため、低負荷時や冷間始動時に、低圧ＥＧＲ弁を閉弁して排気の還流を制限している。しかし、従来の構成であると、低圧ＥＧＲ弁を閉弁すれば低圧ＥＧＲクーラに排気が流れなくなるので、低圧ＥＧＲクーラで排気からの廃熱を機関冷却水に回収することはできず、機関冷却水が暖まらないことによって内燃機関の暖機が遅れる場合がある。

本発明の目的は、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲクーラで排気からの廃熱を機関冷却水に回収し、機関冷却水を暖めることで内燃機関の暖機を促進する技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する第１制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
前記高圧ＥＧＲ通路に配置され、高圧ＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御しつつ前記高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御する第２制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

このように本発明では、低圧ＥＧＲクーラと低圧ＥＧＲ弁との間の低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路を備え、機関冷却水が所定温度以下の場合には、排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する。

ここで、所定温度とは、機関冷却水がそれ以下の低温であると、機関冷却水が過剰に低温であり、内燃機関の暖機に時間がかかる温度である。

この構成によると、機関冷却水が所定温度以下の場合には、排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御することで、排気通路を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラの配置された低圧ＥＧＲ通路の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラを流れた排気が低圧ＥＧＲ通路の中途部から排気連通路を流れ、再び排気通路へ排出される。

このような経路を排気が流れる際に、排気が流れる低圧ＥＧＲ通路の途中に低圧ＥＧＲクーラが備えられているので、低圧ＥＧＲクーラで排気からの廃熱を機関冷却水に回収できる。これにより、機関冷却水を暖めることで内燃機関の暖機を促進できる。

また、このような経路を流れる排気はタービンよりも下流の排気通路から低圧ＥＧＲ通路に流れ込むので、十分な過給を維持可能な量の排気がタービンを通過する。このため、機関冷却水が所定温度以下の場合に上記制御を行っても、十分な過給を維持して燃費を損なわない。

さらに、このような経路を流れる排気は排気浄化触媒よりも下流の排気通路から低圧ＥＧＲ通路に流れ込むので、排気は排気浄化触媒を暖め、加えて排気は排気浄化触媒における触媒の反応熱を持ちさることになる。このため、低圧ＥＧＲクーラで回収する排気の廃熱には上記触媒の反応熱も含まれることから、熱量が大きくなり機関冷却水をより一層暖めることで内燃機関の暖機をさらに促進できる。また、排気は排気浄化触媒を通過し、排
気に含まれるＨＣは排気浄化触媒で除去されるため、低圧ＥＧＲクーラに流入する排気が低圧ＥＧＲクーラを汚染することが抑制できる。

また、本発明では、低圧ＥＧＲクーラと低圧ＥＧＲ弁との間の低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路を備え、機関冷却水が所定温度以下の場合には、排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御しつつ、高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御する。

この構成によると、低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御することにより低圧ＥＧＲガス量が低減した分、高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御することにより高圧ＥＧＲガス量を増加させてトータルのＥＧＲガス量を確保できる。このため、上記制御を行ってもＥＧＲ運転を継続でき、ＥＧＲ運転を行うことによる窒素酸化物（ＮＯｘ）低減効果を引き続き得ることができる。

また、上記のように高圧ＥＧＲガスとしての排気を内燃機関へ還流させることから、内燃機関に吸入される吸気に含まれる高温の高圧ＥＧＲガスが増加する。これによって、内燃機関に吸入される吸気の温度が上昇し、さらには排気の温度も上昇し、高温の排気が低圧ＥＧＲクーラに流入することで機関冷却水を暖めることも促進できる。

前記排気連通路を遮断可能な遮断弁を備えるとよい。

この構成によると、遮断弁で排気連通路を遮断することによって、排気が排気通路から排気連通路を流れ低圧ＥＧＲ通路の途中から低圧ＥＧＲ通路に流れ込み低圧ＥＧＲクーラを迂回して吸気通路へ流入することを阻止できる。このため、低圧ＥＧＲクーラを迂回させず、低圧ＥＧＲクーラの廃熱回収効率が低下することを防止できる。また、低圧ＥＧＲクーラを迂回した排気が吸気通路へ流入しコンプレッサの温度が上昇してしまうことも防止できる。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
前記低圧ＥＧＲ通路の前記低圧ＥＧＲクーラの配置された部分を含み前記排気連通路との接続部分よりも上流側と前記排気連通路とを疎通しつつ前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断可能な遮断弁と、
前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記遮断弁で前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断する第３制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置である。

本発明では、低圧ＥＧＲクーラと低圧ＥＧＲ弁との間の低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路を備え、機関冷却水
が所定温度以下の場合には、排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に遮断弁で低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断する。

この構成によると、機関冷却水が所定温度以下の場合には、排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に遮断弁で低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断することで、低圧ＥＧＲ弁の操作によらず、排気通路を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラの配置された低圧ＥＧＲ通路の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラを流れた排気が低圧ＥＧＲ通路の中途部から排気連通路を流れ、再び排気通路へ排出される。

運転状態が高負荷、高回転であり、前記排気絞り弁を開き側に制御する場合には、前記遮断弁によって前記排気連通路を遮断する排気連通路遮断手段を備えるとよい。

この構成によると、高負荷、高回転の運転状態であり、排気絞り弁が閉弁していることによる圧力損失を防止するために排気絞り弁を開弁していても、遮断弁で排気連通路を遮断することによって、排気が排気通路から排気連通路を流れ低圧ＥＧＲ通路の途中から低圧ＥＧＲ通路に流れ込み低圧ＥＧＲクーラを迂回して吸気通路へ流入することを阻止できる。

ここで、前記遮断弁は、前記低圧ＥＧＲクーラの配置された部分よりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路と前記排気連通路との接続部分に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路の上流側と下流側とを疎通しつつ前記排気連通路を遮断可能であると共に、前記低圧ＥＧＲ通路の上流側と前記排気連通路とを疎通しつつ前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断可能であるとよい。

前記排気の温度が前記機関冷却水の温度よりも低い場合には、前記低圧ＥＧＲクーラへの排気の流入を禁止させる排気流入禁止手段を備えるとよい。

この構成によると、排気の温度が機関冷却水の温度よりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラへの排気の流入を禁止させ、低圧ＥＧＲクーラへ流入する排気によって機関冷却水が却って冷却されてしまうことを防止できる。

本発明によると、内燃機関の排気還流装置において、低圧ＥＧＲクーラで排気からの廃熱を機関冷却水に回収でき、機関冷却水を暖めることで内燃機関の暖機を促進できる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置を適用する内燃機関とその吸・排気系の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。

内燃機関１に接続された吸気通路３の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ５のコンプレッサハウジング５ａが配置されている。また、コンプレッサハウジング５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節する第１スロットル弁６が配置されている。この第１スロットル弁６は、電動アク
チュエータにより開閉される。第１スロットル弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が配置されている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量（新気量）が測定される。

コンプレッサハウジング５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が配置されている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調整する第２スロットル弁９が設けられている。この第２スロットル弁９は、電動アクチュエータにより開閉される。

一方、内燃機関１に接続された排気通路４の途中には、ターボチャージャ５のタービンハウジング５ｂが配置されている。また、タービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が配置されている。このフィルタ１０には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以下、単にＮＯｘ触媒という。）が担持されている。フィルタ１０は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。また、ＮＯｘ触媒は、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯｘを吸蔵し、一方、該ＮＯｘ触媒に流入する排気の酸素濃度が低下したときは吸蔵していたＮＯｘを放出する。その放出の際、排気中にＨＣや一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれば、該ＮＯｘ触媒から放出されたＮＯｘが還元される。なお、ＮＯｘ触媒の代わりに、酸化触媒または三元触媒をフィルタ１０に担持させてもよい。本実施例におけるＮＯｘ触媒を担持したフィルタ１０が、本発明における排気浄化触媒に相当する。

フィルタ１０よりも下流の排気通路４には、該排気通路４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１１が設けられている。この排気絞り弁１１は、電動アクチュエータにより開閉される。

そして、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路３へ還流（再循環）させる低圧ＥＧＲ装置３０が備えられている。この低圧ＥＧＲ装置３０は、低圧ＥＧＲ通路３１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び低圧ＥＧＲクーラ３３を備えて構成されている。

低圧ＥＧＲ通路３１は、フィルタ１０よりも下流且つ排気絞り弁１１よりも上流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも上流且つ第１スロットル弁６よりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この低圧ＥＧＲ通路３１を通って、排気が低圧で内燃機関１へ送り込まれる。そして、本実施例では、低圧ＥＧＲ通路３１を流通して還流される排気を低圧ＥＧＲガスと称している。

また、低圧ＥＧＲ弁３２は、低圧ＥＧＲ通路３１の通路断面積を調整することにより、該低圧ＥＧＲ通路３１を流れる低圧ＥＧＲガスの量を調節する。

さらに、低圧ＥＧＲクーラ３３は、該低圧ＥＧＲクーラ３３を通過する低圧ＥＧＲガスと、内燃機関１の機関冷却水とで熱交換をして、該低圧ＥＧＲガスの温度を低下させる。また、低圧ＥＧＲクーラ３３は、機関冷却水が低圧ＥＧＲガスよりも低温の場合には、低圧ＥＧＲガスによって逆に機関冷却水を暖めることもできる。

ここで、機関冷却水の温度は、機関冷却水の流路に配置された冷却水温度センサ３４によって検出可能となっている。

また、本実施例では、低圧ＥＧＲクーラ３３と低圧ＥＧＲ弁３２との間の低圧ＥＧＲ通路３１に一端が接続され、排気絞り弁１１よりも下流の排気通路４に他端が接続された排
気連通路５０が備えられている。

一方、内燃機関１には、排気通路４内を流通する排気の一部を高圧で吸気通路３へ還流させる高圧ＥＧＲ装置４０が備えられている。この高圧ＥＧＲ装置４０は、高圧ＥＧＲ通路４１、及び高圧ＥＧＲ弁４２を備えて構成されている。

高圧ＥＧＲ通路４１は、タービンハウジング５ｂよりも上流側の排気通路４と、コンプレッサハウジング５ａよりも下流側の吸気通路３と、を接続している。この高圧ＥＧＲ通路４１を通って、排気が高圧で内燃機関１へ送り込まれる。そして、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路４１を流通して還流される排気を高圧ＥＧＲガスと称している。

また、高圧ＥＧＲ弁４２は、高圧ＥＧＲ通路４１の通路断面積を調整することにより、該高圧ＥＧＲ通路４１を流れる高圧ＥＧＲガスの量を調節する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１２が併設されている。このＥＣＵ１２は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１２には、エアフローメータ７、冷却水温度センサ３４、運転者がアクセルペダル１３を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１４、及び機関回転速度を検出するクランクポジションセンサ１５が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１２に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１２には、第１スロットル弁６、第２スロットル弁９、排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、及び高圧ＥＧＲ弁４２の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１２によりこれらの機器が制御される。

そして、本実施例では、運転状態に応じて低圧ＥＧＲ弁３２を用い低圧ＥＧＲガス量を制御しつつ高圧ＥＧＲ弁４２を用い高圧ＥＧＲガス量を制御する。これにより、内燃機関１に吸入される吸気に低圧ＥＧＲガス及び高圧ＥＧＲガスが含まれた状態で内燃機関１を運転させる、いわゆるＥＧＲ運転を行い、吸気の酸素濃度を低下させて燃焼温度、燃焼速度を低下させて、燃焼時に発生するＮＯｘを低減させる効果を発揮させている。

ところで、低負荷時や冷間始動時は、内燃機関１の燃焼温度が低く未燃ＨＣが発生し易い状態である。よって、低圧ＥＧＲクーラ３３で冷却された大量の低圧ＥＧＲガス（排気）を還流させることができない。このため、低負荷時や冷間始動時に、低圧ＥＧＲ弁３２を閉弁して低圧ＥＧＲガス（排気）の還流を制限している。

しかしながら、低負荷時や冷間始動時には、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進することが望まれる。

そこで、本発明者らは、低圧ＥＧＲガスとして還流しないタービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４を流れる排気を無駄にしないために、排気の廃熱を回収し、この熱によって機関冷却水を暖めることができないか思案した。そして、通常時においては機関冷却水を用いて熱交換して低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラ３３を、低負荷時や冷間始動時には高温の排気と低温の機関冷却水とを熱交換して機関冷却水を暖めることができることを見出した。

ここで、低圧ＥＧＲクーラ３３に排気を流すために、低圧ＥＧＲ通路３１を用いて低圧ＥＧＲガスを内燃機関１へ還流させてしまうと、上記と同様に内燃機関１の燃焼温度が低
く未燃ＨＣが発生し易くなってしまうので、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気を低圧ＥＧＲ通路３１から低圧ＥＧＲ通路３１の接続部位よりも下流の排気通路４へ流すよう、排気連通路５０を設けた。

このため、排気連通路５０は、低圧ＥＧＲクーラ３３と低圧ＥＧＲ弁３２との間の低圧ＥＧＲ通路３１に一端が接続され、排気絞り弁１１よりも下流の排気通路４に他端が接続される。

そして、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御することで、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される、機関冷却水を暖めるための排気の経路を形成できることを見出した。

したがって、本実施例では、低負荷時や冷間始動時において、特に内燃機関１の暖機に時間がかかる機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合には、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御する。

ここで、温度Ｔ１とは、機関冷却水がそれ以下の低温であると、機関冷却水が過剰に低温であり、内燃機関１の暖機に時間がかかる温度である。

したがって、本実施例によると、機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合には、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御することで、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される。

このような経路を排気が流れる際に、排気が流れる低圧ＥＧＲ通路３１の途中に低圧ＥＧＲクーラ３３が備えられているので、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収できる。これにより、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

また、機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合の上記経路を流れる排気はタービンハウジング５ｂよりも下流の排気通路４から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込むので、十分な過給を維持可能な量の排気がタービンハウジング５ｂを通過する。このため、機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合に上記制御を行っても、内燃機関１は十分な過給を維持して燃費を損なわない。

さらに、このように流れる排気はフィルタ１０よりも下流の排気通路４から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込むので、排気はフィルタ１０を暖め、加えて排気はフィルタ１０における触媒の反応熱を持ちさることになる。このため、低圧ＥＧＲクーラ３３で回収する排気の廃熱には上記触媒の反応熱も含まれることから、熱量が大きくなり機関冷却水をより一層暖めることで内燃機関１の暖機をさらに促進できる。また、排気はフィルタ１０を通過し、排気に含まれるＨＣはフィルタ１０で除去されるため、低圧ＥＧＲクーラ３３に流入する排気が低圧ＥＧＲクーラ３３を汚染することが抑制できる。

また、本実施例では、機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合には、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御しつつ、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御する。

この構成によると、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御することにより低圧ＥＧＲガス量が低減した分、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御することにより高圧ＥＧＲガス量を増加させてトータルのＥＧＲガス量を確保できる。このため、ＥＧＲ運転を継続でき、ＥＧＲ運転を行うことによるＮＯｘ低減効果を引き続き得ることができる。

また、上記のように高圧ＥＧＲガスとしての排気を内燃機関１へより多く還流させることから、内燃機関１に吸入される吸気に含まれる高温の高圧ＥＧＲガスが増加する。これによって、内燃機関１に吸入される吸気の温度が上昇し、さらには排気の温度も上昇し、高温の排気が低圧ＥＧＲクーラ３３に流入することで機関冷却水を暖めることも促進できる。

次に、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の制御のフローについて説明する。図２は、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の制御のルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の第１、第２制御手段に相当する。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１２は、冷却水温度センサ３４を用いて機関冷却水の温度ＴＨＷを検出する。

ステップＳ１０１から移行するステップＳ１０２では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ１以下か否かを判定する（ＴＨＷ≦Ｔ１？）。

ここで、温度Ｔ１は、機関冷却水がそれ以下の低温であると、機関冷却水が過剰に低温であり、内燃機関１の暖機に時間がかかる温度であり、実験等により予め定められた温度である。

ステップＳ１０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０５へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御すると共に高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御する。

ここで、高圧ＥＧＲ弁４２の開き側への開度増加量は、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉して減少する低圧ＥＧＲガス量を補う分の高圧ＥＧＲガス量を増量できるような開度増加量である。

低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御することにより、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ１以下の場合においては低圧ＥＧＲガスの還流を停止させる。また、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御することにより、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉して低圧ＥＧＲガス量が低減した分、高圧ＥＧＲガス量を増加させてトータルのＥＧＲガス量を確保できる。

ステップＳ１０３から移行するステップＳ１０４では、ＥＣＵ１２は、サブルーチンを用いて排気絞り弁１１の開度を調整する。

サブルーチンは、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉か否かによって、排気絞り弁１１の開度調整のためのマップを選択し、そのマップに従って排気絞り弁１１の開度を調整するルーチンである。

このサブルーチンは、図３に示すように、クランクポジションセンサ１５の出力値から
機関回転数Ｎｅを算出すると共に内燃機関１の気筒２内へ噴射される燃料噴射量Ｑを算出し（ステップＳ２０１）、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉か否か判断し（ステップＳ２０２）、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉であればマップｇ（Ｎｅ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度を調整し（ステップＳ２０３）、低圧ＥＧＲ弁３２が全閉でなければマップｆ（Ｎ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度を調整する（ステップＳ２０４）。

なお、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）及びマップｆ（Ｎ，Ｑ）は、排気絞り弁１１の開度、機関回転数Ｎｅ、及び燃料噴射量Ｑの３次元マップであり、予め実験等から求められたものであり、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）及びマップｆ（Ｎ，Ｑ）に機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを代入することにより排気絞り弁１１の開度を求めることができるものである。また、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）とマップｆ（Ｎ，Ｑ）とを比較すると、略等しい機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑであれば、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）の方が排気絞り弁１１を閉じ側に制御する値を採る。

ステップＳ１０４の説明に戻ると、サブルーチンが実行され、ステップＳ１０３で低圧ＥＧＲ弁３２を全閉としていることから、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度を調整することになる。

これにより、マップｇ（Ｎｅ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度を閉じ側に調整すると、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される。

そして、上記のような経路を排気が流れる際に、排気が流れる低圧ＥＧＲ通路３１の途中に低圧ＥＧＲクーラ３３が備えられているので、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収できる。これにより、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

一方、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ２以下か否かを判定する（ＴＨＷ≦Ｔ２？）。

ここで、温度Ｔ２は、温度Ｔ１よりも高温（Ｔ１＜Ｔ２）で機関冷却水がそれ以下の低温であると、機関冷却水が未だ通常よりも低温であり、ＥＧＲ運転を行いつつも内燃機関１の暖機をさらに促進させたい温度であり、実験等により予め定められた温度である。

ステップＳ１０５において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０８へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を少なくとも全閉でない開状態に制御する。なお、このとき高圧ＥＧＲ弁４２は、要求されるＥＧＲガス量等に応じて適宜制御される。

低圧ＥＧＲ弁３２を少なくとも全閉でない開状態に制御することにより、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ２以下の場合においては、低圧ＥＧＲガスの還流を行わせる。

ステップＳ１０６から移行するステップＳ１０７では、ＥＣＵ１２は、サブルーチンを用いて排気絞り弁１１の開度を調整する。

本ステップでは、図３に示すサブルーチンが実行され、ステップＳ１０５で低圧ＥＧＲ弁を全閉としていないことから、マップｆ（Ｎｅ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度を
調整することになる。

排気絞り弁１１の開度を少なからず全開でない開状態に制御することにより、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ２以下の場合においては、低圧ＥＧＲ通路３１に排気が流入し易くし、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れる排気の流量が、排気絞り弁１１が全開となっている場合よりも多くなるようにしている。この低圧ＥＧＲクーラ３３に流入する排気は、一部が低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を通って内燃機関１に還流し、他の一部が排気連通路５０を通って排気通路４へ排出される。

よって、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ２以下の場合においては、低圧ＥＧＲ弁３２が開状態であることから低圧ＥＧＲガスによるＥＧＲ運転を行い、さらに低圧ＥＧＲクーラ３３を流れる排気の流量が、排気絞り弁１１が全開となっている場合よりも多いことから内燃機関１の暖機をさらに促進させる。

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水が暖まっているので、排気絞り弁１１の開度を全開とし、内燃機関１は通常のＥＧＲ運転を行う。

以上のように、排気連通路５０を備え、機関冷却水の温度に応じて、排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２を制御することにより、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収でき、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

＜実施例２＞
次に実施例２を説明する。以下では、上記実施例と同様な点については説明を省略し、異なる点のみを説明する。

機関冷却水の温度がフィルタ１０から排出される排気の温度よりも高い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３に排気が流入すると、却って機関冷却水が冷却されることになる。そこで、本実施例では、排気の温度Ｔｃが機関冷却水の温度ＴＨＷよりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させる。

ここで、排気の温度は、図１に示すフィルタ１０の直下流の排気通路４に配置された排気温度センサ１６の出力値から求められる。そして、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気を禁止する方法は、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御すると共に排気絞り弁１１を全開に制御することである。

したがって、本実施例によると、排気の温度が機関冷却水の温度よりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させ、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気によって機関冷却水が却って冷却されてしまうことを防止できる。

次に、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の制御のフローについて説明する。図４は、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２及び高圧ＥＧＲ弁４２の制御のルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の排気流入禁止手段に相当する。

ここで、図４に示すフローのステップＳ１０１〜Ｓ１０８については、実施例１と同様なものである。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１２は、冷却水温度センサ３４を用いて機関冷却水の温
度ＴＨＷを検出する。

ステップＳ１０１から移行するステップＳ３０１では、ＥＣＵ１２は、排気温度センサ１６を用いて、フィルタ１０から排出された排気の温度Ｔｃを検出する。

ステップＳ３０１から移行するステップＳ３０２では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水の温度ＴＨＷが排気の温度Ｔｃ以下か否かを判定する（ＴＨＷ≦Ｔｃ？）。

ステップＳ３０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ３０３へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御すると共に排気絞り弁１１を全開に制御する。

以上のように排気の温度Ｔｃが機関冷却水の温度ＴＨＷよりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させることにより、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気によって機関冷却水が却って冷却されてしまうことを防止できる。

＜実施例３＞
次に実施例３を説明する。以下では、上記実施例と同様な点については説明を省略し、異なる点のみを説明する。

排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入する場合がある。そこで、本実施例では、図５に示すように排気連通路５０を遮断可能な遮断弁５１を備える。

遮断弁５１は、低圧ＥＧＲ通路３１と排気連通路５０との接続部分に配置され、ＥＣＵ１２に制御されることで、低圧ＥＧＲ通路３１の低圧ＥＧＲクーラ３３が配置された排気連通路５０との接続部分よりも上流側と、低圧ＥＧＲ通路３１の低圧ＥＧＲ弁３２が配置された排気連通路５０との接続部分よりも下流側と、を疎通しつつ、排気連通路５０を遮断可能である。またそれと共に、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と、排気連通路５０と、を疎通しつつ、低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断可能である。なお、遮断弁５１は、上記流通経路を形成できれば配置は本実施例に限定されず、例えば、低圧ＥＧＲ通路３１の排気連通路５０よりも下流側かつ低圧ＥＧＲ弁３２よりも上流側の間に配置されてもよい。

遮断弁５１が低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断することで、低圧ＥＧＲ弁３２の操作によらず、排気通路４から低圧ＥＧＲ通路３１の上流側、排気連通路５０を経て排気通路４に再び戻る経路を形成することができる。

また、遮断弁５１が排気連通路５０を遮断することで、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。このため、低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回させず、低圧ＥＧＲクーラ３３の廃熱回収効率が低下することを防止できる。また、低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回した排気が吸気通路３へ流入しコンプレッサハウジング５ａの温度が上昇してしまうことも防止できる。

次に、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２及び遮断弁５１の制御のフローについて説明する。図６は、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２及
び遮断弁５１の制御のルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の第１、第２制御手段に相当する。

ここで、図６に示すフローのステップＳ１０１〜Ｓ１０７については、実施例１と同様なものである。

ステップＳ１０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ１０５へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ４０１へ移行する。

ステップＳ４０１では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御し、高圧ＥＧＲ弁４２を開き側に制御すると共に、遮断弁５１で低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と排気連通路５０とを連通する。

ステップＳ４０１から移行するステップＳ１０４では、ＥＣＵ１２は、サブルーチンを用いて排気絞り弁１１の開度を調整する。

一方、ステップＳ１０５において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ４０３へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ４０２へ移行する。

ステップＳ４０２では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を少なくとも全閉でない開状態に制御する。また、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と低圧ＥＧＲ通路３１の下流側とを連通する。なお、このとき高圧ＥＧＲ弁４２は、要求されるＥＧＲガス量等に応じて適宜制御される。

これにより、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を流れ、吸気通路３へ排出される。

また、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することにより、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。

ステップＳ４０２から移行するステップＳ１０７では、ＥＣＵ１２は、サブルーチンを用いて排気絞り弁１１の開度を調整する。

一方、ステップＳ４０３では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水が暖まっているので、排気絞り弁１１の開度を全開とすると共に、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と低圧ＥＧＲ通路３１の下流側とを連通し、内燃機関１は通常のＥＧＲ運転を行う。

本ステップにおいても、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することにより、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。

以上のように、排気連通路５０を備え、機関冷却水の温度に応じて、排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２及び遮断弁５１を制御することにより、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収でき、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

＜実施例４＞
次に実施例４を説明する。以下では、上記実施例と同様な点については説明を省略し、異なる点のみを説明する。

機関冷却水の温度がフィルタ１０から排出される排気の温度よりも高い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３に排気が流入すると、却って機関冷却水が冷却されることになる。そこで、本実施例では、排気の温度Ｔｃが機関冷却水の温度ＴＨＷよりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させる。

ここで、排気の温度は、図５に示すフィルタ１０の直下流の排気通路４に配置された排気温度センサ１６の出力値から求められる。そして、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気を禁止する方法は、排気絞り弁１１を全開に制御すると共に低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御し、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することである。

したがって、本実施例によると、排気の温度が機関冷却水の温度よりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させ、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気によって機関冷却水が却って冷却されてしまうことを防止できる。

次に、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２及び遮断弁５１の制御のフローについて説明する。図７は、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１、低圧ＥＧＲ弁３２、高圧ＥＧＲ弁４２及び遮断弁５１の制御のルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の排気流入禁止手段に相当する。

ここで、図７に示すフローのステップＳ１０１〜Ｓ１０７及びＳ４０１〜Ｓ４０３については、実施例３と同様なものである。

ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１２は、冷却水温度センサ３４を用いて機関冷却水の温度ＴＨＷを検出する。

ステップＳ１０１から移行するステップＳ５０１では、ＥＣＵ１２は、排気温度センサ１６を用いて、フィルタ１０から排出された排気の温度Ｔｃを検出する。

ステップＳ５０１から移行するステップＳ５０２では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水の温度ＴＨＷが排気の温度Ｔｃ以下か否かを判定する（ＴＨＷ≦Ｔｃ？）。

ステップＳ５０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ５０３へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ５０３では、ＥＣＵ１２は、低圧ＥＧＲ弁３２を全閉に制御すると共に排気絞り弁１１を全開に制御し、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断する。

以上のように排気の温度Ｔｃが機関冷却水の温度ＴＨＷよりも低い場合には、低圧ＥＧＲクーラ３３への排気の流入を禁止させることにより、低圧ＥＧＲクーラ３３へ流入する排気によって機関冷却水が却って冷却されてしまうことを防止できる。

＜実施例５＞
次に実施例５を説明する。以下では、上記実施例と同様な点については説明を省略し、異なる点のみを説明する。

本実施例は、排気絞り弁１１及び遮断弁５１の制御のみを行うようにし、低圧ＥＧＲ弁３２を、ＥＧＲ運転を行う通常制御のみ行い、強制制御しない場合である。

このため、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される、機関冷却水を暖めるための排気の経路を形成するように、遮断弁５１が低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と排気連通路５０とを疎通しつつ低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断する。なお、本実施例での遮断弁５１を含む内燃機関１の基本構成は、図５に示す実施例３と同様なものである。

したがって、本実施例によると、機関冷却水が温度Ｔ１以下の場合には、排気絞り弁１１を閉じ側に制御すると共に遮断弁５１で低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断することで、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される。

このような経路を排気が流れる際に、排気が流れる低圧ＥＧＲ通路３１の途中に低圧ＥＧＲクーラ３３が備えられているので、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収できる。これにより、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

また、運転状態が高負荷、高回転の際には、排気絞り弁１１が閉弁していることによる圧力損失を防止するために排気絞り弁１１を開弁する。しかし、排気絞り弁１１を開弁すると、本実施例の場合には低圧ＥＧＲ弁３２が開弁している場合があるため、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入する場合がある。そこで、本実施例では、運転状態が高負荷、高回転であり、排気絞り弁１１の開度ＥＴＨＶが開度Ｌ１よりも大きい場合には、遮断弁５１が低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側とを疎通しつつ排気連通路５０を遮断する。

したがって、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することによって、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。このため、低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回させず、低圧ＥＧＲクーラ３３の廃熱回収効率が低下することを防止できる。また、低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回した排気が吸気通路３へ流入しコンプレッサハウジング５ａの温度が上昇してしまうことも防止できる。

次に、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１及び遮断弁５１の制御のフローについて説明する。図８は、本実施例による機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁１１及び遮断弁５１の制御のルーチンを示したフローチャートである。本ルーチンは、所定の時間毎に繰り返し実行される。また、本ルーチンを実行するＥＣＵ１２が、本発明の第３制御手段及び排気連通路遮断手段に相当する。

ステップＳ６０１では、ＥＣＵ１２は、冷却水温度センサ３４を用いて機関冷却水の温度ＴＨＷを検出する。

ステップＳ６０１から移行するステップＳ６０２では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水の温度ＴＨＷが温度Ｔ１以下か否かを判定する（ＴＨＷ≦Ｔ１？）。

ステップＳ６０２において否定判定された場合には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ６０８へ移行する。また、肯定判定された場合には、ステップＳ６０３へ移行する。

ステップＳ６０３では、ＥＣＵ１２は、クランクポジションセンサ１５の出力値から機関回転数Ｎｅを算出すると共に内燃機関１の気筒２内へ噴射される燃料噴射量Ｑを算出する。

ステップＳ６０３から移行するステップＳ６０４では、ＥＣＵ１２は、マップｈ（Ｎｅ，Ｑ）によって排気絞り弁１１の開度ＥＴＨＶを調整する。

なお、マップｈ（Ｎｅ，Ｑ）は、排気絞り弁１１の開度、機関回転数Ｎｅ、及び燃料噴射量Ｑの３次元マップであり、予め実験等から求められたものであり、マップｈ（Ｎｅ，Ｑ）に機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑを代入することにより排気絞り弁１１の開度ＥＴＨＶを求めることができるものである。そして、マップｈ（Ｎｅ，Ｑ）は、機関回転数Ｎｅ及び燃料噴射量Ｑから運転状態を推定して、運転状態に応じて排気絞り弁１１の開度を調整するものである。このため、運転状態が高負荷、高回転となると、排気絞り弁１１の開度ＥＴＨＶが小さくなる（開き側である）。

ステップＳ６０４から移行するステップＳ６０５では、ＥＣＵ１２は、ステップＳ６０４で求めた排気絞り弁１１の開度ＥＴＨＶが開度Ｌ１よりも小さい（開き側である）か否かを判定する（ＥＴＨＶ＜Ｌ１？）。

ここで、開度Ｌ１は、排気絞り弁１１の開度がそれよりも小さい（開き側である）と、高負荷、高回転の運転状態で圧力損失を防止するために排気絞り弁１１を大きく開弁している開度であり、実験等により予め定められた開度である。

ステップＳ６０５において否定判定された場合（開度Ｌ１以上の閉じ側である）には、ＥＣＵ１２は、ステップＳ６０６へ移行する。また、肯定判定された場合（開度Ｌ１よりも開き側である）には、ステップＳ６０７へ移行する。

ステップＳ６０６では、ＥＣＵ１２は、遮断弁５１で低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と排気連通路５０とを連通する。

これにより、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の中途部から排気連通路５０を流れ、再び排気通路４へ排出される。

一方、ステップＳ６０７では、ＥＣＵ１２は、運転状態が高負荷、高回転と判断し、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と下流側とを連通する。

これにより、排気通路４を流れる排気が低圧ＥＧＲクーラ３３の配置された低圧ＥＧＲ通路３１の上流側に流入し、低圧ＥＧＲクーラ３３を流れた排気が低圧ＥＧＲ通路３１の下流側を流れ、吸気通路３へ排出される。

また、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することにより、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。

一方、ステップＳ６０８では、ＥＣＵ１２は、機関冷却水が暖まっているので、排気絞
り弁１１の開度を全開とすると共に、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断して、低圧ＥＧＲ通路３１の上流側と低圧ＥＧＲ通路３１の下流側とを連通し、内燃機関１は通常のＥＧＲ運転を行う。

本ステップにおいても、遮断弁５１で排気連通路５０を遮断することにより、排気が排気通路４から排気連通路５０を流れ低圧ＥＧＲ通路３１の途中から低圧ＥＧＲ通路３１に流れ込み低圧ＥＧＲクーラ３３を迂回して吸気通路３へ流入することを阻止できる。

以上のように、排気連通路５０を備え、機関冷却水の温度に応じて、排気絞り弁１１及び遮断弁５１を制御することにより、低圧ＥＧＲクーラ３３で排気からの廃熱を機関冷却水に回収でき、機関冷却水を暖めることで内燃機関１の暖機を促進できる。

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例１に係る機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁、低圧ＥＧＲ弁及び高圧ＥＧＲ弁の制御のルーチンを示すフローチャートである。 実施例１に係る排気絞り弁の開度を調整するサブルーチンを示すフローチャートである。 実施例２に係る機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁、低圧ＥＧＲ弁及び高圧ＥＧＲ弁の制御のルーチンを示すフローチャートである。 実施例３に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。 実施例３に係る機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁、低圧ＥＧＲ弁、高圧ＥＧＲ弁及び遮断弁の制御のルーチンを示すフローチャートである。 実施例４に係る機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁、低圧ＥＧＲ弁、高圧ＥＧＲ弁及び遮断弁の制御のルーチンを示すフローチャートである。 実施例５に係る機関冷却水の温度に応じた排気絞り弁及び遮断弁の制御のルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ 吸気通路
４ 排気通路
５ ターボチャージャ
５ａ コンプレッサハウジング
５ｂ タービンハウジング
６ スロットル弁
７ エアフローメータ
８ インタークーラ
９ スロットル弁
１０ フィルタ
１１ 排気絞り弁
１２ ＥＣＵ
１３ アクセルペダル
１４ アクセル開度センサ
１５ クランクポジションセンサ
１６ 排気温度センサ
３０ 低圧ＥＧＲ装置
３１ 低圧ＥＧＲ通路
３２ 低圧ＥＧＲ弁
３３ 低圧ＥＧＲクーラ
３４ 冷却水温度センサ
４０ 高圧ＥＧＲ装置
４１ 高圧ＥＧＲ通路
４２ 高圧ＥＧＲ弁
５０ 排気連通路
５１ 遮断弁

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
   前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
   前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
   前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
   前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御する第１制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
2. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
   前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
   前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
   前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
   前記タービンよりも上流の排気通路から排気の一部を高圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも下流の吸気通路へ高圧ＥＧＲガスを還流させる高圧ＥＧＲ通路と、
   前記高圧ＥＧＲ通路に配置され、高圧ＥＧＲガス量を調節する高圧ＥＧＲ弁と、
   前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記低圧ＥＧＲ弁を閉じ側に制御しつつ前記高圧ＥＧＲ弁を開き側に制御する第２制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
3. 前記排気連通路を遮断可能な遮断弁を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気還流装置。
4. 内燃機関の排気通路に配置されたタービン及び内燃機関の吸気通路に配置されたコンプレッサを有するターボチャージャと、
   前記タービンよりも下流の排気通路に配置された排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒よりも下流の排気通路から排気の一部を低圧ＥＧＲガスとして取り込み前記コンプレッサよりも上流の吸気通路へ低圧ＥＧＲガスを還流させる低圧ＥＧＲ通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路に配置され、低圧ＥＧＲガス量を調節する低圧ＥＧＲ弁と、
   前記低圧ＥＧＲ弁よりも上流の低圧ＥＧＲ通路に配置され、機関冷却水を用いて低圧ＥＧＲガスを冷却する低圧ＥＧＲクーラと、
   前記低圧ＥＧＲ通路との接続部位よりも下流の排気通路に配置される排気絞り弁と、
   前記低圧ＥＧＲクーラと前記低圧ＥＧＲ弁との間の前記低圧ＥＧＲ通路に一端が接続され、前記排気絞り弁よりも下流の排気通路に他端が接続された排気連通路と、
   前記低圧ＥＧＲ通路の前記低圧ＥＧＲクーラの配置された部分を含み前記排気連通路との接続部分よりも上流側と前記排気連通路とを疎通しつつ前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断可能な遮断弁と、
   前記機関冷却水が所定温度以下の場合には、前記排気絞り弁を閉じ側に制御すると共に前記遮断弁で前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断する第３制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
5. 運転状態が高負荷、高回転であり、前記排気絞り弁を開き側に制御する場合には、前記遮断弁によって前記排気連通路を遮断する排気連通路遮断手段を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の内燃機関の排気還流装置。
6. 前記遮断弁は、前記低圧ＥＧＲクーラの配置された部分よりも下流の前記低圧ＥＧＲ通路と前記排気連通路との接続部分に配置され、前記低圧ＥＧＲ通路の上流側と下流側とを疎通しつつ前記排気連通路を遮断可能であると共に、前記低圧ＥＧＲ通路の上流側と前記排気連通路とを疎通しつつ前記低圧ＥＧＲ通路の下流側を遮断可能であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。
7. 前記排気の温度が前記機関冷却水の温度よりも低い場合には、前記低圧ＥＧＲクーラへの排気の流入を禁止させる排気流入禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の排気還流装置。

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