JPH09112287A

JPH09112287A - 機械式過給機付エンジンの排気循環装置

Info

Publication number: JPH09112287A
Application number: JP7270938A
Authority: JP
Inventors: Junya Watanabe; 純也渡邊; Sei Kawatani; 聖川谷; Shinji Nakayama; 真治中山
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】排気循環（ＥＧＲ）を好適に実施可能な機械
式過給機付エンジンの排気循環装置を提供する。【解決手段】エンジンのクランク軸(10)及び排気系に
設けられた排気タービン(26)の少なくとも一方の回転動
力により吸入空気を過給する過給機(20)と、この回転動
力を変速して過給機に伝達する変速機(50)と、エンジン
の排気系(24)と過給機より下流側の吸気系(16)とを連通
する連通路(30)と、連通路を開閉する開閉弁(32)と、過
給機より下流側の吸気系の吸気圧を検出する吸気圧検出
手段(38)と、排気系の排気圧を検出する排気圧検出手段
(36)と、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状
態検出手段(92,94)と、エンジンの運転状態が所定の運
転状態のとき開閉弁を開弁するとともに開閉弁が開弁中
で吸気圧が排気圧より高いとき変速機を減速側へ制御す
る制御手段(90)とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、機械式過給機付
エンジンの排気循環装置に係り、詳しくは変速機により
回転速度を変速可能な機械式過給機付エンジンのＥＧＲ
システムに関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近年、エンジンの運転性能を向上
させるべく、エンジンの吸気系にターボチャージャや容
積型過給機（スーパチャージャ）等の過給装置を配設し
たガソリンエンジンやディーゼルエンジンを搭載した車
両が増加している。ところで、通常、容積型過給機を使
用する場合にあっては、その回転速度はエンジン回転速
度に比例したものとなっている。しかしながら、エンジ
ン特性との関係から、その回転速度をエンジン回転速度
に常時比例させるのは好ましいことではない。そこで、
エンジン特性に応じた過給を行うべく、エンジンのクラ
ンクシャフトと機械式過給機間にエンジン回転速度やエ
ンジンの負荷情報等に応じて変速する変速機を有した機
械式過給機付エンジンが知られている。

【０００３】また、機械式過給機はエンジン出力を一部
消費してしまうものであることから、この出力ロスを補
うべくタービン等により排気エネルギを回収し、これに
より、エンジン出力をアシストする動力回収機構（ター
ボコンパウンドシステム）を備えた上記変速機を有する
機械式過給機付エンジンも開発されている。このよう
な、動力回収機構を備えるとともに変速機を有した機械
式過給機付エンジンにあっては、機械式過給機と動力回
収機構とは共に上記変速機を介してクランクシャフトに
接続されており、エンジン回転速度やエンジンの負荷情
報等に応じて変速機の変速段を適宜調節することで動力
回収と過給とが好適に実現可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンか
らの排ガス中にはＮＯxが多く含まれており、このＮＯx
を好適に低減する手段として排ガスの一部（ＥＧＲガ
ス）を吸気系に再循環させる排気循環システム、即ちＥ
ＧＲシステムが知られている。そして、このＥＧＲシス
テムを上記変速機を有した機械式過給機付エンジンに適
用するようにし、ＥＧＲガスをエンジンの燃焼室のより
近い位置に環流させることも考えられている。

【０００５】しかしながら、この場合にあっては、ＥＧ
Ｒガスを吸気系に環流させようとする際に同時に機械式
過給機を働かせていると、この機械式過給機による吸気
圧、即ちブースト圧の方が排気圧よりも高くなっている
ことが多い。従って、この場合には、ＥＧＲガスが良好
に吸気系に循環せず、ＥＧＲを実施したい場合であって
も、ＥＧＲシステムが効果的に機能しない虞がある。

【０００６】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、排気循環（ＥＧＲ）
を好適に実施可能な機械式過給機付エンジンの排気循環
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、エンジンの吸気系に配設さ
れ、前記エンジンのクランク軸及び排気系に設けられた
排気タービンのうちの少なくとも一方を動力源として吸
入空気を過給する過給機と、前記動力源と前記過給機と
の間に設けられ、前記動力源からの回転動力を変速して
前記過給機に伝達する変速機と、前記エンジンの排気系
と前記過給機より下流側の吸気系とを連通する連通路
と、前記連通路を開閉する開閉弁と、前記過給機より下
流側の吸気系の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前
記排気系の排気圧を検出する排気圧検出手段と、前記エ
ンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段
と、前記エンジンの運転状態が所定の運転状態のとき前
記開閉弁を開弁するとともに前記開閉弁が開弁中で前記
吸気圧が前記排気圧より高いとき前記変速機を減速側へ
制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００８】従って、エンジンの運転状態が所定の運転
状態となると排気循環を行う連通路の開閉弁が開弁さ
れ、このとき吸気圧が排気圧より高いと変速機が減速側
へ制御される。これにより、過給機の回転速度が低下し
て吸気圧が排気圧よりも小さくされ、排気循環が良好に
実施される。また、請求項２の発明では、前記制御手段
は、前記エンジンの運転状態に応じて前記変速機を通常
制御して前記過給機の過給圧を調節する一方、前記開閉
弁が開弁中で前記吸気圧が前記排気圧より高いとき前記
通常制御に優先して前記変速機を減速側へ制御すること
を特徴としている。

【０００９】従って、通常は、エンジンの運転状態に応
じて変速機は通常制御されて過給機の過給圧が好適に調
節されるのであるが、開閉弁が開弁しているときに吸気
圧が排気圧より高い場合には、通常制御に優先して変速
機が減速側へ制御される。これにより、過給機の回転速
度が低下して吸気圧が排気圧よりも小さくされ、排気循
環が良好に実施される。

【００１０】また、請求項３の発明では、前記変速機は
無段階に変速可能な無段変速機であって、前記制御手段
は、前記吸気圧が前記排気圧より高いとき前記無段変速
機の変速比を所定量減速側へ制御することを特徴として
いる。従って、吸気圧が排気圧より高いときには、無段
変速機の変速比が所定量減速側へ好適に制御され、過給
機の回転速度が滑らかに低下して吸気圧が排気圧よりも
小さくされ、排気循環がより良好に実施される。

【００１１】また、請求項４の発明では、エンジンの吸
気系に配設され、前記エンジンのクランク軸及び排気系
に設けられた排気タービンのうちの少なくとも一方を動
力源として吸入空気を過給する過給機と、前記動力源と
前記過給機との間に設けられ、前記動力源からの回転動
力を変速して前記過給機に伝達する変速機と、前記エン
ジンの排気系と前記過給機より下流側の吸気系とを連通
する連通路と、前記連通路を開閉する開閉弁と、前記エ
ンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段
と、前記エンジンの運転状態に応じて前記開閉弁の開度
を制御するとともに前記エンジンの運転状態及び前記開
閉弁の開度に応じて前記変速機を制御する制御手段とを
備えたことを特徴としている。

【００１２】従って、エンジンの運転状態に応じて排気
循環を行う連通路の開閉弁の開度が制御され、さらに、
この開閉弁の開度とエンジンの運転状態に応じて変速機
が容易且つ良好に制御される。つまり、例えば、排気循
環をすべく開閉弁の開度が大きくされた場合には、これ
に応じ変速機は充分に減速されて過給機の回転速度が低
下し、排気循環が良好に実施される。

【００１３】また、請求項５の発明では、前記変速機は
無段階に変速可能な無段変速機であって、前記制御手段
は、前記エンジンの運転状態及び前記開閉弁の開度に応
じて前記無段変速機の変速比を制御することを特徴とし
ている。従って、エンジンの運転状態及び開閉弁の開度
に応じて無段変速機の変速比が好適に制御され、過給機
の回転速度が滑らかに変速し、開閉弁が開弁中にあって
は排気循環がより良好に実施される。

【００１４】また、請求項６の発明では、前記制御手段
は、前記開閉弁の開度を多段階に制御するとともに、前
記エンジンの運転状態に応じて前記連通路を介して吸気
系に循環させる排気の適量排気循環量を算出する適量排
気循環量算出手段と、前記開閉弁の開度と前記エンジン
の運転状態とに応じて前記循環させる排気の実排気循環
量を算出する実排気循環量算出手段とをさらに備え、前
記適量排気循環量と前記実排気循環量とに応じて前記変
速機を制御することを特徴としている。

【００１５】従って、エンジンの運転状態に応じて適量
排気循環量が算出され、さらに、開閉弁の開度とエンジ
ンの運転状態とに応じて実排気循環量が算出される。そ
して、これら適量排気循環量と実排気循環量とが所定の
関係にあるとき変速機が好適に制御され、開度が段階的
に切換わるような低コスト型の開閉弁を使用しても、排
気循環が良好に実施される。

【００１６】また、請求項７の発明では、前記制御手段
は、前記エンジンの運転状態が低負荷方向へ移行してい
ると判定したとき、前記適量排気循環量と前記実排気循
環量との差が許容範囲を越えた時点で前記開閉弁の開度
を１段階開弁側にシフトさせるとともに前記変速機を減
速側へ制御することを特徴としている。従って、エンジ
ンの運転状態が低負荷方向へ移行していると判定される
と、適量排気循環量と実排気循環量との差が許容範囲を
越えた時点で開閉弁の開度が１段階開弁側にシフトさせ
られ、これと同時に変速機が減速側へ好適に制御され、
過給機による過給が好適に制限されて排気循環が良好に
実施される。

【００１７】また、請求項８の発明では、前記制御手段
は、前記エンジンの運転状態が高負荷方向へ移行してい
ると判定したとき、前記開閉弁の現在の開度よりも１段
階閉弁側の開度での実排気循環量を算出し、前記適量排
気循環量と前記１段階閉弁側の開度での実排気循環量と
の差が許容範囲と一致した時点で前記開閉弁の開度を１
段階閉弁側にシフトさせるとともに前記変速機を増速側
へ制御することを特徴としている。

【００１８】従って、エンジンの運転状態が高負荷方向
へ移行していると判定されると、開閉弁の現在の開度よ
りも１段階閉弁側の開度での実排気循環量が算出され、
適量排気循環量と１段階閉弁側の開度での実排気循環量
との差が許容範囲と一致した時点で開閉弁の開度が１段
階閉弁側にシフトさせられ、これと同時に変速機が増速
側へ好適に制御される。これにより、排気循環が好適に
制限される一方で過給機による過給が良好に実施され
る。

【００１９】また、請求項９の発明では、前記制御手段
は、前記エンジンの運転状態が低負荷方向へ移行してい
ると判定したとき、前記開閉弁の現在の開度よりも１段
階開弁側の開度での実排気循環量を算出し、前記適量排
気循環量と前記１段階開弁側の開度での実排気循環量と
の差が許容範囲と一致した時点で前記開閉弁の開度を１
段階開弁側にシフトさせるとともに前記変速機を減速側
へ制御することを特徴としている。

【００２０】従って、エンジンの運転状態が低負荷方向
へ移行していると判定されると、開閉弁の現在の開度よ
りも１段階開弁側の開度での実排気循環量が算出され、
適量排気循環量と１段階開弁側の開度での実排気循環量
との差が許容範囲と一致した時点で開閉弁の開度が１段
階開弁側にシフトさせられ、これと同時に変速機が減速
側へ好適に制御される。これにより、過給機による過給
が好適に制限されて排気循環が良好に実施される。

【００２１】また、請求項１０の発明では、前記制御手
段は、前記エンジンの運転状態が高負荷方向へ移行して
いると判定したとき、前記適量排気循環量と前記実排気
循環量との差が許容範囲を越えた時点で前記開閉弁の開
度を１段階閉弁側にシフトさせるとともに前記変速機を
増速側へ制御することを特徴としている。従って、エン
ジンの運転状態が高負荷方向へ移行していると判定され
ると、適量排気循環量と実排気循環量との差が許容範囲
を越えた時点で開閉弁の開度が１段階閉弁側にシフトさ
せられ、これと同時に変速機が増速側へ好適に制御さ
れ、排気循環が好適に制限される一方で過給機による過
給が良好に実施される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。先ず、実施例１について説明する。図１
には、本発明の実施例１が適用される、機械式過給機、
つまり容積型過給機付の６気筒４バルブディーゼルエン
ジン（以下、単にエンジンという）１を備えた内燃機関
の概略構成図を示してある。

【００２３】同図に示すように、エンジン１のシリンダ
ヘッド２には、コントロールラックを含む列形燃料噴射
装置を有した図示しない燃料供給系の他に各気筒の燃焼
室４に新気（吸入空気）を導くインテークマニホールド
６及び各気筒の燃焼室４からの排出された排ガスを集合
させるエキゾーストマニホールド８が接続されている。
従って、このようなエンジン１では、周知のように、吸
気バルブ（図示ぜす）が開弁されると、新気がインテー
クマニホールド６から各気筒の一対の吸気ポート４ａを
介して燃焼室４内に導かれ、これにより燃焼室４内で燃
料供給系から供給される燃料が燃焼してピストン（図示
せず）が作動させられ、クランクシャフト（クランク
軸）１０とともにフライホイール１１が駆動する。そし
て、燃焼が終了して排気バルブ（図示ぜす）が開弁され
ることで、排ガスが燃焼室４から各気筒の一対の排気ポ
ート４ｂを介してエキゾーストマニホールド８に排出さ
れる。なお、フライホイール１１はトランスミッション
を介して駆動車輪（共に図示せず）に接続されている。

【００２４】インテークマニホールド６からは吸気管１
６が延びており、この吸気管１６の上流側には容積型過
給機（スーパチャージャ）２０が介装されている。そし
て、吸気管１６の先端にはエアクリーナ（図示せず）が
接続されている。また、スーパチャージャ２０をバイパ
スするようにしてバイパス管１８が接続されている。こ
のバイパス管１８には、新気がバイパス管１８内を逆流
しようとすると閉弁する逆流防止弁１９が設けられてい
る。詳しくは、この逆流防止弁１９の弁体は、バイパス
管１８の流路断面中心より偏心した位置に軸を有してバ
イパス管１８に回動自在に軸支されている。従って、新
気がバイパス管１８内を逆流しようとすると、弁体のう
ちの軸よりも大きな受圧面を持つ側がより強く押される
ことになり、これにより、弁体がバイパス管１８の流路
を塞いで逆流防止弁１９が閉弁し新気の逆流が防止され
る。

【００２５】また、吸気管１６には、エンジン１により
駆動される冷却ファン１２と対向してインタクーラ１７
が介装されている。このインタクーラ１７は、吸気管１
６内を通る新気を冷却してその体積効率を高める周知の
働きをするものである。一方、エキゾーストマニホール
ド８からは排気管２４が延びており、この排気管２４の
下流側には、排気タービン２６が介装されている。そし
て、排気タービン２６よりもさらに下流の排気管２４の
先端部には触媒及びマフラ（共に図示せず）が接続され
ている。

【００２６】また、排気管２４のエキゾーストマニホー
ルド８と排気タービン２６との間の部分からは、排気循
環管（連通路）３０が分岐して延びており、この排気循
環管３０の先端は、吸気管１６の上記インタクーラ１７
よりも下流の部分に接続されている。この排気循環管３
０は、所謂ＥＧＲ通路であり、排ガスの一部（ＥＧＲガ
ス）を吸気管１６内に再循環させてＮＯxの排出を抑え
る働きをするものである。この排気循環管３０には、ソ
レノイド部３４が後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）９
０に電気的に接続された電磁式のＥＧＲ弁（開閉弁）３
２が設けられており、このＥＧＲ弁３２は、ＥＣＵ９０
から作動信号が供給されると、その作動信号に応じてリ
フト量ＶE、つまり弁開度が変化し、これにより排気循
環管３０の流路面積を調節するものである。

【００２７】また、排気循環管３０のＥＧＲ弁３２より
も排気管２４寄りには、排気圧Ｐeを検出する排気圧セ
ンサ（排気圧検出手段）３６が設けられており、さら
に、排気循環管３０のＥＧＲ弁３２よりも吸気管１６寄
りには、吸気圧、つまりブースト圧Ｐbを検出する吸気
圧センサ（吸気圧検出手段）３８が設けられている。こ
れら排気圧センサ３６と吸気圧センサ３８はＥＣＵ９０
に電気的に接続されている。

【００２８】上述したクランクシャフト１０には出力ギ
ヤ４０が取付けられており、この出力ギヤ４０は、アイ
ドラギヤ４２を介して出力ギヤ４０より歯数の少ないギ
ヤ４４に噛合している。つまり、出力ギヤ４０に対しギ
ヤ４４は所定の増速比を有している。そして、このギヤ
４４の回転軸４６は、流体継手４８を介して無段変速機
（ＣＶＴ）５０の一方のプーリ即ちセカンダリプーリ５
２に同一軸心を有して接続されている。

【００２９】ＣＶＴ５０は、上記セカンダリプーリ５２
とプライマリプーリ５４との間に回転伝達ローラ５６が
介装されて構成されている。この回転伝達ローラ５６に
は、ＥＣＵ９０に電気的に接続されたアクチュエータ５
８が接続されており、ＣＶＴ５０は、このアクチュエー
タ５８が作動させられることで回転伝達ローラ５６の両
プーリの各回転伝達位置が変化し、これにより、両プー
リ間の回転速度比、つまり増速比αが無段階に調節され
る。詳しくは、ＥＣＵ９０において先ず増速比αが後述
のエンジン回転速度Ｎeやエンジン負荷ｑ等に基づいて
設定され、この増速比αに応じて作動信号がＥＣＵ９０
から出力されてアクチュエータ５８が作動することにな
る。

【００３０】プライマリプーリ５４からは回転軸６０が
延びており、この回転軸６０の先端は、上述したスーパ
チャージャ２０に接続されている。これにより、エンジ
ン１の駆動力によってスーパチャージャ２０が強制的に
駆動させられ、スーパチャージャ２０内を通る新気が過
給されて各気筒の燃焼室４内に供給されて、エンジン出
力が増大することになる。なお、スーパチャージャ２０
の構成及び作用は周知のものであり、ここでは詳細な説
明を省略する。

【００３１】回転軸６０には同一軸心を有してギヤ６２
が一体に取付けられており、このギヤ６２は、アイドラ
ギヤユニット６４を介してギヤ６６に噛合している。こ
こに、ギヤ６２はアイドラギヤユニット６４の有する減
速比を含めギヤ６６に対し所定の減速比を有している。
そして、ギヤ６６からは回転軸６８が延びており、この
回転軸６８は、上述の排気タービン２６のロータ２７に
同一の軸心を有して接続されている。

【００３２】ところで、アイドラギヤユニット６４は、
ギヤ６２の回転速度がギヤ６６の回転速度よりも大きい
ときには切断され、ギヤ６２からギヤ６６への駆動力の
伝達を遮断する一方、ギヤ６６の回転速度がギヤ６２の
回転速度よりも大きいときには接続されてギヤ６６から
ギヤ６２へ駆動力を伝達するワンウェイクラッチを含ん
でいる。

【００３３】詳しくは、排気圧によって常時排気タービ
ン２６のロータ２７が回転し、これにより回転軸６８を
介してギヤ６６が回転するが、このとき、クランクシャ
フト１０の回転速度が大きく、ギヤ６２の回転の方がこ
のクランクシャフト１０の回転に基づきギヤ６６のもの
よりも大きくなっていると、ワンウェイクラッチの接続
が切断されてギヤ６２の駆動力はギヤ６６には伝達され
ず、この場合には、スーパチャージャ２０はクランクシ
ャフト１０の回転に応じたギヤ６２の回転に従って駆動
される。そして、一方、クランクシャフト１０の回転に
基づくギヤ６２の回転の方が排気タービン２６のロータ
２７の回転に基づくギヤ６６のものよりも小さくなって
いると、ギヤ６６がギヤ６２を回転させようとすること
からワンウェイクラッチが接続され、この場合には、排
気タービン２６からの駆動力がギヤ６２、ＣＶＴ５０、
流体継手４８、ギヤ４４及び出力ギヤ４０を介して充分
に減速され高トルクを有してクランクシャフト１０に伝
達されるのである。つまり、これによって、クランクシ
ャフト１０の回転が排気タービン２６の回転によってア
シストされ、動力回収が行われることになる。このと
き、スーパチャージャ２０は排気タービン２６の回転に
応じたギヤ６２の回転に従って回転し、よって、この場
合には、スーパチャージャ２０はあたかもターボチャー
ジャの如く作用することになる。

【００３４】図中の符号９０は、上述した電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ９０の入力側には、
上述の排気圧センサ３６や吸気圧センサ３８の他、クラ
ンクシャフト１０の回転速度、つまりエンジン回転数Ｎ
eを検出するエンジン回転センサ（エンジン運転状態検
出手段）９２及び上記コントロールラックのラック位
置、つまりエンジン負荷ｑを検出するラック位置センサ
（エンジン運転状態検出手段）９４が電気的に接続され
ている。また、ＥＣＵ９０の出力側には、上述のＥＧＲ
弁３２及びアクチュエータ５８が電気的に接続されてい
る。

【００３５】従って、ＥＧＲ弁３２は、エンジン回転セ
ンサ９２に基づくエンジン回転数Ｎe及びラック位置セ
ンサ９４に基づくエンジン負荷ｑに応じてそのリフト量
ＶEが制御され、また、アクチュエータ５８は、エンジ
ン回転数Ｎe及びエンジン負荷ｑの他、排気圧センサ３
６に基づく排気圧Ｐeや吸気圧センサ３８に基づくブー
スト圧Ｐbに応じて制御され、これによりＣＶＴ５０の
増速比αが調節される。

【００３６】以下、このように構成された容積型過給機
付エンジンの排気循環装置の作用を図１とともに図２及
び図３に基づき説明する。通常、容積型過給機付エンジ
ンでは、容積型過給機が作動するときにあっては新気が
過給吸気されるために吸気系の圧力が排気系の圧力より
も高くなっており、ＥＧＲガスの吸気系への循環が困難
になっている。従って、本発明の排気循環装置では、Ｅ
ＧＲガスを良好に吸気系に循環させるべくＣＶＴの増速
比を減少させて容積型過給機（スーパチャージャ）２０
を減速させ、これにより吸気系の圧力を低下させるＣＶ
Ｔ減速制御を行っている（制御手段）。

【００３７】図２には、ＣＶＴ減速制御ルーチンのフロ
ーチャートを示してあり、以下、このフローチャートに
基づきＣＶＴ減速制御について説明する。先ず、ステッ
プＳ１０では、排気循環、つまりＥＧＲが実施されてい
るか否かが判別される。具体的には、エンジン回転セン
サ９２によって検出されるエンジン回転数Ｎeとラック
位置センサ９４によって検出されるエンジン負荷ｑとが
それぞれＥＧＲを必要とする所定範囲にあるか否かが判
別される。判別結果が偽（Ｎｏ）でＥＧＲが実施されて
いないと判定された場合には、何もせずに当該ルーチン
を抜ける。一方、判別結果が真（Ｙｅｓ）でＥＧＲが実
施されていると判定された場合には、次にステップＳ１
２に進む。

【００３８】ステップＳ１２では、スーパチャージャ２
０が働き、吸気圧センサ３８により検出されるブースト
圧Ｐbが排気圧センサ３６により検出される排気圧Ｐeよ
りも大きい（Ｐb＞Ｐe）か否かを判別する。判別結果が
偽でブースト圧Ｐbが排気圧Ｐe以下（Ｐb≦Ｐe）と判定
された場合には、何もせずに当該ルーチンを抜ける。一
方、判別結果が真でブースト圧Ｐbが排気圧Ｐeより大き
い（Ｐb＞Ｐe）と判定された場合には、次にステップＳ
１４に進む。

【００３９】ステップＳ１４では、ＣＶＴ５０の増速比
αを減少させてスーパチャージャ２０を減速させる。具
体的には、増速比αに減速係数β（０＜β＜１．０）を
乗算して、ブースト圧Ｐbが排気圧Ｐeより小さくなるよ
う増速比αを減少させている。この減速係数βは、図３
のマップに示すように、ブースト圧Ｐbと排気圧Ｐeとの
比（Ｐb／Ｐe）に応じて予めブースト圧Ｐbが排気圧Ｐe
以下に抑えることができるよう設定されており、ブース
ト圧Ｐbと排気圧Ｐeとが略等しい（Ｐb／Ｐe≒１．０）
ときに値１．０に近い値とされ、ブースト圧Ｐbが排気
圧Ｐeよりも大きくなる（Ｐb／Ｐe＞１．０）ほど値０
に漸近し小さな値とされている。従って、ＥＧＲが実施
されているときには、ブースト圧Ｐbは常に排気圧Ｐeよ
り小さく維持されるのである。

【００４０】以上、詳細に説明したように、本発明の容
積型過給機付エンジンの排気循環装置では、ＥＧＲを行
う場合には、ＣＶＴ５０の増速比αを低減させて容積型
過給機の出力を制限してブースト圧Ｐbを排気圧Ｐeより
小さく抑えるので、ＥＧＲガスを確実に吸気管１６に循
環させるようにでき、過給よりもＥＧＲを優先すること
ができる。これにより、ＮＯxの大気中への放散量を好
適に低減することができる。

【００４１】次に、実施例２について説明する。この実
施例２では、上記実施例１と同じ装置構成を有してお
り、ＣＶＴ減速制御内容が異なるのみであるため、以
下、実施例２におけるＣＶＴ減速制御について説明す
る。ＥＣＵ９０には、図４に示すように、エンジン回転
速度Ｎeとエンジン負荷ｑとに応じたＥＧＲ弁３２の好
適なリフト量ＶEが予め設定されマップとして記憶され
ている。図中の実線はＥＧＲ弁３２のリフト量ＶEが０
の状態を、破線はリフト量ＶEがＸ1（例えば、５mm）の
状態を、また一点鎖線はリフト量ＶEがＸ2（例えば、１
０mm）の状態を代表的に示している。従って、ＥＧＲ弁
３２のリフト量ＶE、つまり弁開度は、全負荷時のトル
クカーブ（二点鎖線）よりも小さい範囲において、全て
のエンジン回転速度Ｎeの範囲でエンジン負荷ｑが小さ
いほど大きくなり（０＜Ｘ1＜Ｘ2）ＥＧＲガスの流量が
多くなるように設定されている。

【００４２】また、さらに、ＥＣＵ９０には、図５に示
すように、エンジン回転速度Ｎeとエンジン負荷ｑとに
応じたＣＶＴ５０の増速比αが予めマップとして記憶さ
れている。このマップは、上記図４のマップに基づき設
定されたもので、例えば、ＥＧＲが実施される領域にあ
っては、ブースト圧Ｐbが排気圧Ｐeよりも常に小さくな
るようにして（Ｐb／Ｐe＜１．０）増速比αが予め実験
等により設定されている。

【００４３】従って、この実施例２の場合には、ＥＣＵ
９０にエンジン回転速度Ｎe及びエンジン負荷ｑの情報
が入力すると、増速比αがこの図５のマップから一義に
決定され、この増速比αに応じた出力信号がＥＣＵ９０
からアクチュエータ５８に供給され、これにより、ＣＶ
Ｔ５０の回転伝達ローラ５６が好適な回転伝達位置に制
御される。

【００４４】このとき、上述したように、上記ＥＧＲが
実施される領域にあっては、ブースト圧Ｐbは、排気圧
Ｐeよりも常に小さく（Ｐb／Ｐe＜１．０）設定されて
いるので、エンジン回転速度Ｎe及びエンジン負荷ｑが
決まると、特別なＣＶＴ減速制御をすることなく自動的
に排気圧Ｐeよりも小さく維持され（Ｐb／Ｐe＜１．
０）、よって、ＥＧＲガスが確実に吸気管１６に循環す
ることになる。

【００４５】なお、この図５のマップでは、ＥＧＲ弁３
２のリフト量ＶEが０→Ｘ2のように順次大きく、ＥＧＲ
ガスの流量が多くなるに従って、ブースト圧Ｐbが排気
圧Ｐeよりもより小さく、つまりＰb／Ｐeの値がより小
さくなるようにして増速比αが予め設定されている。つ
まり、ＥＧＲガスがその流量に応じて循環し易いように
考慮されている。

【００４６】ところで、ＥＧＲ弁３２は、上述のように
開度を無段階に自在に調節可能なものであるのが好まし
いが、低コスト化を図るべく、開度、即ちリフト量ＶE
を段階的（例えば、ＶE＝０、５、１０mmの３段階）に
切換えるものであってもよい。この場合には、例えば、
エンジン負荷ｑに応じてリフト量ＶEを切換え、さらに
この切換タイミングに同期してＣＶＴ５０の増速比αを
図５中の斜線の範囲内で切換えるようにすればよい。

【００４７】具体的には、リフト量ＶEの切換えタイミ
ングに関していえば、先ず、ＥＣＵ９０は、エンジン負
荷ｑに応じた適量排気循環量ＱEを算出するとともに、
現在選択されているリフト量ＶEでの実排気循環量ＱRを
算出する。そして、エンジン負荷ｑの変動に応じてこれ
ら適量排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの一致性を判
別し、適量排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの差が許
容範囲を越えたと判定すると、リフト量ＶEを１段階上
または下に切換えるのである。

【００４８】図６には、エンジン負荷ｑと適量排気循環
量ＱE及び実排気循環量ＱRとの関係を示してあるが、同
図に示すように、適量排気循環量ＱEはエンジン負荷ｑ
に応じて連続的に変化する線である一方、実排気循環量
ＱRは、エンジン負荷ｑの変化に対しＥＧＲ弁３２のリ
フト量ＶE毎に排気循環量が略一定であって、リフト量
ＶEに応じてその排気循環量の異なる階段状の断続線と
されている。

【００４９】従って、同図に示すように、エンジン負荷
ｑが減少するような場合（実線矢印）にあっては、適量
排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの差が許容範囲（二
点鎖線で示す）を越えた時点でリフト量ＶEが１段階上
のリフト量ＶEに切換わる（ＶE＝０→Ｘ1、ＶE＝Ｘ1→
Ｘ2）。一方、エンジン負荷ｑが増加するような場合
（破線矢印）にあっては、適量排気循環量ＱEと１段階
下の仮の実排気循環量ＱR（一点鎖線）との差が許容範
囲と一致した時点でリフト量ＶEがこの１段階下のリフ
ト量ＶEに切換わる（ＶE＝Ｘ2→Ｘ1、ＶE＝Ｘ1→０）の
である。

【００５０】また、ＣＶＴ５０の増速比αの切換えにつ
いても、上記リフト量ＶEの切換タイミングに同期して
実施され、これにより、特に示していないが、増速比α
が図５中の各リフト量ＶEに対応する増速比αに切換え
られ、ＥＧＲガスが良好に吸気管１６内に循環すること
になる。また、図７には、図６と同様に、エンジン負荷
ｑと適量排気循環量ＱE及び実排気循環量ＱRとの関係が
示されているが、上記ＥＧＲ弁３２のリフト量ＶEの切
換えとＣＶＴ５０の増速比αの切換えとを同図に基づい
て実施してもよい。

【００５１】即ち、この場合には、エンジン負荷ｑが減
少するような場合（破線矢印）にあっては、適量排気循
環量ＱEと１段階上の仮の実排気循環量ＱR（一点鎖線）
との差が許容範囲（二点鎖線で示す）と一致した時点で
リフト量ＶEがこの１段階上のリフト量ＶEに切換わる
（ＶE＝０→Ｘ1、ＶE＝Ｘ1→Ｘ2）。一方、エンジン負
荷ｑが増加するような場合（実線矢印）にあっては、適
量排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの差が許容範囲を
越えた時点でリフト量ＶEが１段階下のリフト量ＶEに切
換わる（ＶE＝Ｘ2→Ｘ1、ＶE＝Ｘ1→０）のである。

【００５２】以上、実施例１及び２に基づき詳細に説明
したように、本発明の容積型過給機付エンジンの排気循
環装置では、無段変速機（ＣＶＴ）５０を好適に利用す
ることにより、排気循環（ＥＧＲ）を行う場合にあって
は、ＣＶＴ５０の増速比αを小さく制限して容積型過給
機（スーパチャージャ）２０の出力を低下させ、常に確
実にＥＧＲガスを吸気管１６に循環させることができ
る。これにより、容積型過給機（スーパチャージャ）を
有しながら排気循環（ＥＧＲ）をも好適に実現でき、Ｎ
Ｏxの大気中への放散量を容積型過給機を有しないエン
ジン同様に極めて少なく抑えることができる。

【００５３】なお、上記実施例１及び２においては、無
段変速機（ＣＶＴ）５０を使用するようにしたが、これ
に限られず、このＣＶＴ５０の有する増速比αの範囲と
同一の範囲内で変速自在な有段変速機を用いるようにし
ても同様の効果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の機械式
過給機付エンジンの排気循環装置によれば、エンジンの
吸気系に配設され、エンジンのクランク軸及び排気系に
設けられた排気タービンのうちの少なくとも一方を動力
源として吸入空気を過給する過給機と、動力源と過給機
との間に設けられ、動力源からの回転動力を変速して過
給機に伝達する変速機と、エンジンの排気系と過給機よ
り下流側の吸気系とを連通する連通路と、連通路を開閉
する開閉弁と、過給機より下流側の吸気系の吸気圧を検
出する吸気圧検出手段と、排気系の排気圧を検出する排
気圧検出手段と、エンジンの運転状態を検出するエンジ
ン運転状態検出手段と、エンジンの運転状態が所定の運
転状態のとき開閉弁を開弁するとともに開閉弁が開弁中
で吸気圧が排気圧より高いとき変速機を減速側へ制御す
る制御手段とを備えるようにしたので、開閉弁が開弁さ
れ、吸気圧が排気圧より高いときには、変速機を減速側
へ好適に制御し過給機の回転速度を低下させて吸気圧を
排気圧よりも小さくでき、排気循環を良好に実施でき
る。

【００５５】また、請求項２の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、制御手段は、エンジンの運転
状態に応じて変速機を通常制御して過給機の過給圧を調
節する一方、開閉弁が開弁中で吸気圧が排気圧より高い
とき通常制御に優先して変速機を減速側へ制御するの
で、通常はエンジンの運転状態に応じて変速機を通常制
御し過給機の過給圧を好適に調節できる一方、開閉弁が
開弁され、吸気圧が排気圧より高いときには、通常制御
に優先して変速機を減速側へ制御し過給機の回転速度を
低下させて吸気圧を排気圧よりも小さくでき、排気循環
を良好に実施できる。

【００５６】また、請求項３の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、変速機は無段階に変速可能な
無段変速機であって、制御手段は、吸気圧が排気圧より
高いとき無段変速機の変速比を所定量減速側へ制御する
ので、吸気圧が排気圧より高いときには、無段変速機の
変速比を所定量減速側へ好適に制御することで過給機の
回転速度を滑らかに低下させることができ、吸気圧を排
気圧よりも小さくして排気循環をより良好に実施でき
る。

【００５７】また、請求項４の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、エンジンの吸気系に配設さ
れ、エンジンのクランク軸及び排気系に設けられた排気
タービンのうちの少なくとも一方を動力源として吸入空
気を過給する過給機と、動力源と過給機との間に設けら
れ、動力源からの回転動力を変速して過給機に伝達する
変速機と、エンジンの排気系と過給機より下流側の吸気
系とを連通する連通路と、連通路を開閉する開閉弁と、
エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手
段と、エンジンの運転状態に応じて開閉弁の開度を制御
するとともにエンジンの運転状態及び開閉弁の開度に応
じて変速機を制御する制御手段とを備えるようにしたの
で、エンジンの運転状態に応じて排気循環を行う連通路
の開閉弁の開度を制御でき、さらに、この開閉弁の開度
とエンジンの運転状態に応じて変速機を容易且つ良好に
制御できる。従って、例えば、排気循環をすべく開閉弁
の開度を大きく制御した場合には、これに応じ変速機を
充分に減速側に制御して過給機の回転速度を低下させる
ことができ、排気循環を良好に実施できる。

【００５８】また、請求項５の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、変速機は無段階に変速可能な
無段変速機であって、制御手段は、エンジンの運転状態
及び開閉弁の開度に応じて無段変速機の変速比を制御す
るので、エンジンの運転状態及び開閉弁の開度に応じて
無段変速機の変速比を好適に制御して過給機の回転速度
を滑らかに変速でき、開閉弁が開弁中にあっては排気循
環をより良好に実施できる。

【００５９】また、請求項６の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、制御手段は、開閉弁の開度を
多段階に制御するとともに、エンジンの運転状態に応じ
て連通路を介して吸気系に循環させる排気の適量排気循
環量を算出する適量排気循環量算出手段と、開閉弁の開
度とエンジンの運転状態とに応じて循環させる排気の実
排気循環量を算出する実排気循環量算出手段とをさらに
備え、適量排気循環量と実排気循環量とに応じて変速機
を制御するので、エンジンの運転状態に応じて適量排気
循環量を算出し、さらに、開閉弁の開度とエンジンの運
転状態とに応じて実排気循環量を算出し、これら適量排
気循環量と実排気循環量とが所定の関係にあるとき変速
機を好適に制御でき、開度が段階的に切換わるような低
コスト型の開閉弁を使用しても、排気循環を良好に実施
できる。

【００６０】また、請求項７の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、制御手段は、エンジンの運転
状態が低負荷方向へ移行していると判定したとき、適量
排気循環量と実排気循環量との差が許容範囲を越えた時
点で開閉弁の開度を１段階開弁側にシフトさせるととも
に変速機を減速側へ制御するので、開度が段階的に切換
わるような低コスト型の開閉弁を使用しても、変速機を
減速側へ好適に制御でき、過給機による過給を好適に制
限して排気循環を良好に実施できる。

【００６１】また、請求項８の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、制御手段は、エンジンの運転
状態が高負荷方向へ移行していると判定したとき、開閉
弁の現在の開度よりも１段階閉弁側の開度での実排気循
環量を算出し、適量排気循環量と１段階閉弁側の開度で
の実排気循環量との差が許容範囲と一致した時点で開閉
弁の開度を１段階閉弁側にシフトさせるとともに変速機
を増速側へ制御するので、開度が段階的に切換わるよう
な低コスト型の開閉弁を使用しても、変速機を増速側へ
好適に制御でき、排気循環を好適に制限する一方で過給
機による過給を良好に実施できる。

【００６２】また、請求項９の機械式過給機付エンジン
の排気循環装置によれば、制御手段は、エンジンの運転
状態が低負荷方向へ移行していると判定したとき、開閉
弁の現在の開度よりも１段階開弁側の開度での実排気循
環量を算出し、適量排気循環量と１段階開弁側の開度で
の実排気循環量との差が許容範囲と一致した時点で開閉
弁の開度を１段階開弁側にシフトさせるとともに変速機
を減速側へ制御するので、開度が段階的に切換わるよう
な低コスト型の開閉弁を使用しても、変速機を減速側へ
好適に制御でき、過給機による過給を好適に制限して排
気循環を良好に実施できる。

【００６３】また、請求項１０の機械式過給機付エンジ
ンの排気循環装置によれば、制御手段は、エンジンの運
転状態が高負荷方向へ移行していると判定したとき、適
量排気循環量と実排気循環量との差が許容範囲を越えた
時点で開閉弁の開度を１段階閉弁側にシフトさせるとと
もに変速機を増速側へ制御するので、開度が段階的に切
換わるような低コスト型の開閉弁を使用しても、変速機
を増速側へ好適に制御でき、排気循環を好適に制限する
一方で過給機による過給を良好に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の排気循環装置を備えた機械式過給機
付エンジンの概略構成図である。

【図２】図１中のＥＣＵが実施するＣＶＴ減速制御ルー
チンのフローチャートである。

【図３】ブースト圧Ｐb及び排気圧Ｐeの比Ｐb／Ｐeと減
速係数βとの関係を示すグラフである。

【図４】実施例２で使用する、エンジン回転速度Ｎeと
エンジン負荷ｑとに基づくＥＧＲ弁のリフト量を示すグ
ラフである。

【図５】実施例２で使用する、エンジン回転速度Ｎeと
エンジン負荷ｑとに基づくＣＶＴの増速比αを示すグラ
フである。

【図６】実施例２で使用する、エンジン負荷ｑに対する
適量排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの関係を示すグ
ラフである。

【図７】実施例２で使用する、エンジン負荷ｑに対する
適量排気循環量ＱEと実排気循環量ＱRとの関係を示す他
のグラフである。

【符号の説明】

１ディーゼルエンジン１０クランクシャフト（クランク軸）１６吸気管２０容積型過給機（スーパチャージャ）２４排気管２６排気タービン３０排気循環管（連通路）３２ＥＧＲ弁（開閉弁）３６排気圧センサ（排気圧検出手段）３８吸気圧センサ（吸気圧検出手段）５０無段変速機９０電子制御ユニット（ＥＣＵ）９２エンジン回転センサ（エンジン運転状態検出手
段）９４ラック位置センサ（エンジン運転状態検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸気系に配設され、前記エン
ジンのクランク軸及び排気系に設けられた排気タービン
のうちの少なくとも一方を動力源として吸入空気を過給
する過給機と、前記動力源と前記過給機との間に設けられ、前記動力源
からの回転動力を変速して前記過給機に伝達する変速機
と、前記エンジンの排気系と前記過給機より下流側の吸気系
とを連通する連通路と、前記連通路を開閉する開閉弁と、前記過給機より下流側の吸気系の吸気圧を検出する吸気
圧検出手段と、前記排気系の排気圧を検出する排気圧検出手段と、前記エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検
出手段と、前記エンジンの運転状態が所定の運転状態のとき前記開
閉弁を開弁するとともに前記開閉弁が開弁中で前記吸気
圧が前記排気圧より高いとき前記変速機を減速側へ制御
する制御手段と、を備えたことを特徴とする機械式過給
機付エンジンの排気循環装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記エンジンの運転状
態に応じて前記変速機を通常制御して前記過給機の過給
圧を調節する一方、前記開閉弁が開弁中で前記吸気圧が
前記排気圧より高いとき前記通常制御に優先して前記変
速機を減速側へ制御することを特徴とする、請求項１記
載の機械式過給機付エンジンの排気循環装置。
【請求項３】前記変速機は無段階に変速可能な無段変
速機であって、前記制御手段は、前記吸気圧が前記排気
圧より高いとき前記無段変速機の変速比を所定量減速側
へ制御することを特徴とする、請求項１または２記載の
機械式過給機付エンジンの排気循環装置。
【請求項４】エンジンの吸気系に配設され、前記エン
ジンのクランク軸及び排気系に設けられた排気タービン
のうちの少なくとも一方を動力源として吸入空気を過給
する過給機と、前記動力源と前記過給機との間に設けられ、前記動力源
からの回転動力を変速して前記過給機に伝達する変速機
と、前記エンジンの排気系と前記過給機より下流側の吸気系
とを連通する連通路と、前記連通路を開閉する開閉弁と、前記エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検
出手段と、前記エンジンの運転状態に応じて前記開閉弁の開度を制
御するとともに前記エンジンの運転状態及び前記開閉弁
の開度に応じて前記変速機を制御する制御手段と、を備
えたことを特徴とする機械式過給機付エンジンの排気循
環装置。
【請求項５】前記変速機は無段階に変速可能な無段変
速機であって、前記制御手段は、前記エンジンの運転状
態及び前記開閉弁の開度に応じて前記無段変速機の変速
比を制御することを特徴とする、請求項４記載の機械式
過給機付エンジンの排気循環装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記開閉弁の開度を多
段階に制御するとともに、前記エンジンの運転状態に応じて前記連通路を介して吸
気系に循環させる排気の適量排気循環量を算出する適量
排気循環量算出手段と、前記開閉弁の開度と前記エンジンの運転状態とに応じて
前記循環させる排気の実排気循環量を算出する実排気循
環量算出手段とをさらに備え、前記適量排気循環量と前記実排気循環量とに応じて前記
変速機を制御することを特徴とする、請求項５記載の機
械式過給機付エンジンの排気循環装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記エンジンの運転状
態が低負荷方向へ移行していると判定したとき、前記適
量排気循環量と前記実排気循環量との差が許容範囲を越
えた時点で前記開閉弁の開度を１段階開弁側にシフトさ
せるとともに前記変速機を減速側へ制御することを特徴
とする、請求項６記載の機械式過給機付エンジンの排気
循環装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記エンジンの運転状
態が高負荷方向へ移行していると判定したとき、前記開
閉弁の現在の開度よりも１段階閉弁側の開度での実排気
循環量を算出し、前記適量排気循環量と前記１段階閉弁
側の開度での実排気循環量との差が許容範囲と一致した
時点で前記開閉弁の開度を１段階閉弁側にシフトさせる
とともに前記変速機を増速側へ制御することを特徴とす
る、請求項７記載の機械式過給機付エンジンの排気循環
装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記エンジンの運転状
態が低負荷方向へ移行していると判定したとき、前記開
閉弁の現在の開度よりも１段階開弁側の開度での実排気
循環量を算出し、前記適量排気循環量と前記１段階開弁
側の開度での実排気循環量との差が許容範囲と一致した
時点で前記開閉弁の開度を１段階開弁側にシフトさせる
とともに前記変速機を減速側へ制御することを特徴とす
る、請求項６記載の機械式過給機付エンジンの排気循環
装置。
【請求項１０】前記制御手段は、前記エンジンの運転
状態が高負荷方向へ移行していると判定したとき、前記
適量排気循環量と前記実排気循環量との差が許容範囲を
越えた時点で前記開閉弁の開度を１段階閉弁側にシフト
させるとともに前記変速機を増速側へ制御することを特
徴とする、請求項９記載の機械式過給機付エンジンの排
気循環装置。