2025-25160 再循環システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025025160

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】再循環システム

(51)【国際特許分類】

   F02M 26/44 20160101AFI20250214BHJP

   F02M 26/07 20160101ALI20250214BHJP

   F02B 29/02 20060101ALI20250214BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

F02M26/44

F02M26/07 301

F02B29/02 E

F02B37/00 302F

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129685

(22)【出願日】2023-08-09

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-10-02

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】高塚 智博

(72)【発明者】

【氏名】橋本 宗昌

【テーマコード（参考）】

3G005

3G062

【Ｆターム（参考）】

3G005FA51

3G005HA12

3G005HA13

3G005JA39

3G005JA42

3G005JA45

3G062ED08

3G062ED12

3G062FA11

3G062GA01

3G062GA06

3G062GA15

(57)【要約】

【課題】排気を冷却するとともに、冷却器への煤の堆積を抑制する。
【解決手段】再循環システムＳは、エンジン１１に吸気を供給する吸気管路１２と、エンジン１１の排気が流れる排気管路１４と、吸気管路１２に設けられて吸気を冷却する第１冷却器１３と、エンジン１１の排気を冷却する第２冷却器１９と、第２冷却器１９で冷却された排気を吸気管路１２に還流する再循環管路１５と、を有し、再循環管路１５は、第２冷却器１９で冷却された排気を吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に還流する第１管路１６と、第２冷却器１９で冷却された排気を吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に還流する第２管路１７と、第２冷却器１９により冷却された排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路に還流するかを切替え可能な第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに吸気を供給する吸気管路と、
前記エンジンの排気が流れる排気管路と、
前記吸気管路に設けられて吸気を冷却する第１冷却器と、
前記エンジンの排気を冷却する第２冷却器と、
前記第２冷却器で冷却された排気を前記吸気管路に還流する再循環管路と、
を有し、
前記再循環管路は、
前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に還流する第１管路と、
前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に還流する第２管路と、
前記第２冷却器により冷却された前記排気を、前記第１管路又は前記第２管路のいずれを通して前記吸気管路に還流するかを切替え可能な一以上の制御弁と、
を有する再循環システム。

【請求項2】

前記第２冷却器は、前記排気管路から前記再循環管路が分岐する第１分岐点と、前記再循環管路における前記第１管路及び前記第２管路が分岐する第２分岐点との間に設けられる、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項3】

前記エンジンの燃焼室に供給された吸気及び燃料の混合気中の空気の余剰度を示す空気過剰率が所定値以上の場合、前記第１管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御し、前記空気過剰率が所定値未満の場合、前記第２管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項4】

前記エンジンの回転数が、低回転閾値未満である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する弁制御部と、を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項5】

前記エンジンの回転数が、高回転閾値以上であり、かつ、前記エンジンの負荷が、負荷閾値以上である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部と、を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記回転数が前記高回転閾値未満である場合、又は前記負荷が前記負荷閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する、
請求項５に記載の再循環システム。

【請求項7】

前記エンジンの回転数が、低回転閾値以上、かつ高回転閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部と、を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項8】

前記排気管路に設けられて、前記排気が通過することで回転するタービンと、
前記第１冷却器の上流の前記吸気管路に設けられて、前記タービンの回転により吸気を過給するコンプレッサと、を有し、
前記第１管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記コンプレッサとの間に前記排気を還流し、
前記第２管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記エンジンとの間に前記排気を還流する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の再循環システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンの燃焼室に排気を導入する再循環システムに関する。

【背景技術】

【0002】

エンジンから排出される排気をエンジンに導入することで、排気中の窒素酸化物を低減する技術が知られている。特許文献１には、排気を冷却する冷却器（ＥＧＲクーラー）を通過した排気を、吸気を冷却する冷却器（インタークーラー）の下流に供給する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２７０４７６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、吸気を冷却する冷却器の下流に排気を供給する場合、排気の温度が高いと排気を十分に冷却できないことがあった。しかし、排気をより冷却するために冷却器の上流に排気を供給すると、排気中の煤が冷却器に堆積して、冷却器の冷却性能が低下してしまう。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気を冷却するとともに、冷却器への煤の堆積を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様においては、エンジンに吸気を供給する吸気管路と、前記エンジンの排気が流れる排気管路と、前記吸気管路に設けられて吸気を冷却する第１冷却器と、前記エンジンの排気を冷却する第２冷却器と、前記第２冷却器で冷却された排気を前記吸気管路に還流する再循環管路と、を有し、前記再循環管路は、前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に還流する第１管路と、前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に還流する第２管路と、前記第２冷却器により冷却された前記排気を、前記第１管路又は前記第２管路のいずれを通して前記吸気管路に還流するかを切替え可能な一以上の制御弁と、を有する再循環システムを提供する。

【0007】

前記第２冷却器は、前記排気管路から前記再循環管路が分岐する第１分岐点と、前記再循環管路における前記第１管路及び前記第２管路が分岐する第２分岐点との間に設けられていてもよい。

【0008】

前記再循環システムは、前記エンジンの燃焼室に供給された吸気及び燃料の混合気中の空気の余剰度を示す空気過剰率が所定値以上の場合、前記第１管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御し、前記空気過剰率が所定値未満の場合、前記第２管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部を有してもよい。

【0009】

前記再循環システムは、前記エンジンの回転数が、低回転閾値未満である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する弁制御部と、を有してもよい。

【0010】

前記再循環システムは、前記エンジンの回転数が、高回転閾値以上であり、かつ、前記エンジンの負荷が、負荷閾値以上である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部と、を有してもよい。

【0011】

前記制御部は、前記回転数が前記高回転閾値未満である場合、又は前記負荷が前記負荷閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御してもよい。

【0012】

前記再循環システムは、前記エンジンの回転数が、低回転閾値以上、かつ高回転閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部と、を有してもよい。

【0013】

前記再循環システムは、前記排気管路に設けられて、前記排気が通過することで回転するタービンと、前記第１冷却器の上流の前記吸気管路に設けられて、前記タービンの回転により吸気を過給するコンプレッサと、を有し、前記第１管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記コンプレッサとの間に前記排気を還流し、前記第２管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記エンジンとの間に前記排気を還流してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、排気を冷却するとともに、冷却器への煤の堆積を抑制できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施の形態の再循環システムの構成を説明するための図である。

【図2】第１実施の形態における還流先を決定する処理の一例を示すフローチャートである。

【図3】第２実施の形態の再循環システムの構成を説明するための図である。

【図4】第２実施の形態における還流先を決定する処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第１実施の形態の再循環システムＳの構成］
図１は、第１実施の形態の再循環システムＳの構成を説明するための図である。第１実施の形態の再循環システムＳは、エンジン１１から排出された排気を吸気管路１２に還流するシステムである。再循環システムＳは、エンジン１１、吸気管路１２、第１冷却器１３、排気管路１４、再循環管路１５、第１管路１６、第２管路１７、第２冷却器１９、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２を有する。

【0017】

エンジン１１は、燃料と吸気（空気）との混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる内燃機関である。エンジン１１は、例えば自動車や船舶に搭載されたディーゼルエンジンである。

【0018】

吸気管路１２は、エンジン１１に吸気を供給する管路である。吸気管路１２には、第１冷却器１３が設けられている。第１冷却器１３は、エンジン１１に供給される吸気を冷却する。第１冷却器１３は、エンジン１１の冷却水又は外気と、吸気とを熱交換させることで吸気を冷却する熱交換器である。

【0019】

吸気管路１２には、センサ５が設けられている。センサ５は、例えば吸気管路１２を通る吸気の流量を検出する吸気流量センサである。また、センサ５は、吸気の圧力を検出する圧力センサ、又は吸気に含まれる酸素の濃度を検出する酸素濃度センサであってもよい。なお、吸気管路１２には、上記の３つのセンサのうちの少なくとも一つが設けられていればよいが、３つのセンサのうち２種類以上のセンサが設けられていてもよい。

【0020】

排気管路１４は、エンジン１１の排気を外部に排出する管路である。排気管路１４には、タービン４１が設けられている。タービン４１は、排気が通過することで回転する。コンプレッサ４２は、吸気管路１２において第１冷却器１３の上流に設けられている。コンプレッサ４２は、タービン４１に連結されている。コンプレッサ４２は、タービン４１の回転に連動して回転することで、吸気を過給する。

【0021】

再循環管路１５は、排気管路１４においてタービン４１の上流の第１分岐点１８１から分岐しており、エンジン１１の排気を吸気管路１２に還流させる管路である。再循環管路１５は、排気管路１４の第１分岐点１８１から分岐する管路１８２と、管路１８２から第２分岐点１８３で分岐する第１管路１６及び第２管路１７とを有する。

【0022】

管路１８２における第２分岐点１８３の上流には、第２冷却器１９が設けられている。第２冷却器１９は、吸気管路１２に還流する排気を冷却する。第２冷却器１９は、エンジン１１の冷却水又は外気と、吸気管路１２に還流される排気とを熱交換させることで還流される排気を冷却する熱交換器である。

【0023】

第１管路１６は、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流する。具体的には、第１管路１６は、排気管路１４におけるタービン４１の上流の第１分岐点１８１で分岐する管路１８２に設けられた第２冷却器１９を通過した排気を、吸気管路１２における第１冷却器１３とコンプレッサ４２との間に還流する。

【0024】

第１管路１６には、第１逆止弁３１が設けられている。第１逆止弁３１は、第１管路１６において第２冷却器１９と吸気管路１２の間に設けられている。第１逆止弁３１は、第１管路１６から吸気管路１２に向かう排気を通過させ、吸気管路１２から第１管路１６に向かう吸気を遮断する。

【0025】

第２管路１７は、吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流する。具体的には、第２管路１７は、排気管路１４におけるタービン４１の上流の第１分岐点１８１で分岐する管路１８２に設けられた第２冷却器１９を通過した排気を、吸気管路１２における第１冷却器１３とエンジン１１との間に還流する。

【0026】

第２管路１７には、第２逆止弁３２が設けられている。第２逆止弁３２は、第２管路１７において第２冷却器１９と吸気管路１２の間に設けられている。第２逆止弁３２は、第２管路１７から吸気管路１２に向かう排気を通過させ、吸気管路１２から第２管路１７に向かう吸気を遮断する。

【0027】

再循環管路１５には、第２冷却器１９を通過した排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切替え可能な一以上の制御弁が設けられている。例えば、再循環管路１５には、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２が設けられている。第１制御弁２１１は、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流するか否かを切り替える。第２制御弁２１２は、吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流するか否かを切り替える。具体的には、第１制御弁２１１を全開、第２制御弁２１２を全閉にすることにより、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気が還流される。第１制御弁２１１を全閉、第２制御弁２１２を全開にすることにより、吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気が還流される。

【0028】

なお、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２は、通過する排気の量を調整可能である。具体的には、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２は、開弁度を調整することで吸気管路１２に還流する排気の量を調整できる。

【0029】

弁制御装置６は、記憶部６１及び制御部６２を有する。記憶部６１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部６１は、制御部６２が実行するプログラムを記憶する。

【0030】

制御部６２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部６２は、記憶部６１に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部６２１及び弁制御部６２２としての機能を実現する。

【0031】

取得部６２１は、エンジン１１の燃焼室に供給された吸気及び燃料の混合気中の空気の余剰度を示す空気過剰率を取得する。例えば、取得部６２１は、吸気流量センサが検出した吸気の流量と、エンジン１１の燃焼室に噴射された燃料の量とに基づく空気過剰率を取得する。また、取得部６２１は、センサ５が検出した酸素の濃度又は吸気の圧力と、エンジン１１の燃焼室に噴射された燃料の量に基づく空気過剰率を取得してもよい。空気過剰率は、混合気中の酸素と燃料が過不足なく反応するときに必要な空気の量に対する、実際に供給された空気の量の比である。なお、エンジン１１から排出される煤の量は、空気過剰率により決まり、空気過剰率が小さくエンジン１１に供給される空気の量が少ないほど多くなる。

【0032】

弁制御部６２２は、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２の開閉を制御して、第２冷却器１９を通過した排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切り替える。例えば、弁制御部６２２は、空気過剰率が所定値以上の場合、第１管路１６を通して排気を還流させるように第１制御弁２１１を開き、第２制御弁２１２を全閉にする。所定値は、例えば、排気に含まれる煤の量が第１冷却器１３に問題が生じない量であるか否かを判定するための値である。所定値は、第１冷却器１３の仕様や実験などにより定められている。このように、弁制御部６２２は、煤の発生が少ない場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流するので、第１冷却器１３の下流に排気を還流するよりも排気を冷却できる。

【0033】

弁制御部６２２は、空気過剰率が所定値未満の場合、第２管路１７を通して排気を還流させるように第１制御弁２１１を全閉にし、第２制御弁２１２を開く。このようにすることで、弁制御部６２２は、煤の発生が比較的多い場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に煤を含む排気を還流するので、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制できる。第１冷却器１３に煤が堆積すると、第１冷却器１３と吸気の間の熱交換が阻害されて冷却効率が低下するが、上記のとおり、弁制御部６２２は、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制できるので、第１冷却器１３の冷却性能の低下を抑制できる。

【0034】

［第１実施の形態における還流先を決定する処理］
図２は、第１実施の形態における還流先を決定する処理の一例を示すフローチャートである。第１実施の形態における還流先を決定する処理は、エンジン１１が始動している間、所定間隔で実行される。所定間隔は、例えば１秒であるが、これに限定するものではない。

【0035】

取得部６２１は、空気過剰率を取得する（ステップＳ１１）。例えば、取得部６２１は、吸気の圧力と、エンジン１１の燃焼室に噴射された燃料の量に基づく空気過剰率を取得する。

【0036】

弁制御部６２２は、取得された空気過剰率が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。弁制御部６２２は、空気過剰率が所定値未満である場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、第１制御弁２１１を閉じ、第２制御弁２１２を開く（ステップＳ１３）。具体的には、弁制御部６２２は、第１制御弁２１１を全閉にし、第２制御弁２１２を開く。これにより、弁制御部６２２は、排出される煤の量が多くなる場合に、吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流するので、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制できる。

【0037】

弁制御部６２２は、空気過剰率が所定値以上である場合（ステップＳ１２でＮｏ）、第２制御弁２１２を閉じ、第１制御弁２１１を開く（ステップＳ１４）。具体的には、弁制御部６２２は、第２制御弁２１２を全閉にし、第１制御弁２１１を開く。これにより、弁制御部６２２は、排出される煤の量が少なくなる場合に、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流するので、第１冷却器１３の下流に排気を還流するよりも排気を冷却できる。

【0038】

［第１実施の形態の再循環システムＳの効果］
以上説明したとおり、第１実施の形態の再循環システムＳは、エンジン１１に吸気を供給する吸気管路１２に設けられて吸気を冷却する第１冷却器１３の上流にエンジン１１の排気を還流する第１管路１６、及び吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流する第２管路１７を有する。また、第１実施の形態の再循環システムＳは、第１管路１６及び第２管路１７が分岐する第２分岐点１８３とエンジン１１との間に設けられて、吸気管路１２に還流する排気を冷却する第２冷却器１９と、第２冷却器１９を通過した排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切替え可能な第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２とを有する。

【0039】

第１実施の形態の再循環システムＳは、第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２の開閉を制御することで、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流するか、第１冷却器１３の下流に排気を還流するかを切替え可能である。これにより、第１実施の形態の再循環システムＳは、排気に含まれる煤の量が多い場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流することで、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制できる。また、第１実施の形態の再循環システムＳは、排気に含まれる煤の量が少ない場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流することで、排気をより冷却できる。

【0040】

［第２実施の形態の再循環システムＳ］
図３は、第２実施の形態の再循環システムＳの構成を説明するための図である。以下、第２実施の形態の再循環システムＳについて、第１実施の形態の再循環システムＳと異なる点について説明し、同様の点については割愛する。第２実施の形態の再循環システムＳは、第１実施の形態の再循環システムＳの第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２に替えて、第１実施の形態の第２分岐点１８３が設けられていた所に三方弁２１３が設けられている。三方弁２１３は、第２冷却器１９を通過した排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切替え可能な三方弁である。

【0041】

第２実施の形態に係る再循環システムＳは、還流する排気の流量を調整するための流量調節弁を有する。流量調節弁は、例えば再循環管路１５に設けられている。具体例を挙げると、流量調節弁は、再循環管路１５における第１分岐点１８１と第２冷却器１９の間、もしくは第２冷却器１９と三方弁２１３の間に設けられている。また、流量調整弁は、一つだけでなく複数設けられていてもよい。この場合、流量調節弁は、第１管路１６及び第２管路１７の各々に一つずつ設けられる。そして、第２実施の形態に係る再循環システムＳは、流量調節弁の開弁度を調節することで還流する排気の量を調整することができる。

【0042】

第２実施の形態の取得部６２１は、空気過剰率に替えて、エンジン１１の回転数及び負荷を取得する。取得部６２１は、例えばエンジン１１の出力軸の回転数を検出するセンサからエンジン１１の回転数を取得する。また、取得部６２１は、エンジン１１の出力軸にかかる負荷を取得するトルクセンサが検出したトルクを負荷として取得する。

【0043】

第２実施の形態の弁制御部６２２は、空気過剰率に替えて、エンジン１１の回転数及び負荷の少なくともいずれかに基づいて第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切り替える。

【0044】

例えば、エンジン１１の回転数が、回転数が低回転か否かを判定するための低回転閾値未満の場合、排出される排気の量や圧力が低下するため、タービン４１の回転数が低下する。タービン４１の回転数が低下すると、コンプレッサ４２の回転数が低下するので、吸気の圧縮率が低下する。この場合、エンジン１１に供給される吸気の量が低下するため、空気過剰率が低くなり、排気の煤の量が増加する。そのため、弁制御部６２２は、取得された回転数が低回転閾値未満である場合、第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。これにより、弁制御部６２２は、吸気の圧縮率が低下することで空気過剰率が低下し、煤の量が増加する場合に、第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させるので、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制することが可能になる。

【0045】

エンジン１１の回転数が中程度の場合には、低回転の場合よりも多くの空気が供給されるので、回転数が低回転の場合よりも煤の発生が減少する。そこで、弁制御部６２２は、回転数が低回転閾値以上であり、かつ回転数が高回転閾値未満である場合、第１管路１６を通して吸気管路１２に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。これにより、再循環システムＳは、煤の発生が抑制される場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流することで、排気をより冷却できる。

【0046】

ところで、排気の煤の量は、エンジン１１の回転数及び負荷が高い場合にも増加する。具体的には、コンプレッサ４２が吸気を過給しても、エンジン１１に供給される吸気の量が不足するため空気過剰率が低下するため、煤の量は増加する。

【0047】

そこで、弁制御部６２２は、エンジン１１の回転数及び負荷が高い場合、第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させる。具体的には、弁制御部６２２は、回転数が高回転か否かを判定するための高回転閾値以上であり、かつ負荷が、負荷が高負荷か否かを判定するための負荷閾値以上である場合、第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。これにより、弁制御部６２２は、エンジン１１に供給される吸気の量が不足するために煤の量が増加する場合にも、第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させるので、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制することが可能になる。

【0048】

上記のとおり、エンジン１１の回転数及び負荷が高い場合にはエンジン１１に供給される吸気の量が不足するので、発生する煤の量が増加する。一方、エンジン１１の負荷が低い場合には燃焼に必要な量の吸気をエンジン１１に供給できるので、煤の発生が抑制される。

【0049】

そこで、弁制御部６２２は、エンジン１１の負荷が負荷閾値未満の場合、第１管路１６を通して吸気管路１２に排気を還流させる。具体的には、弁制御部６２２は、回転数が高回転閾値以上であっても、負荷が負荷閾値未満である場合、第１管路１６を通して、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。このようにすることで、弁制御部６２２は、エンジン１１の負荷が低く煤の発生が抑制される場合には、排気をより冷却することができる。

【0050】

［第２実施の形態における還流先を決定する処理］
図４は、第２実施の形態における還流先を決定する処理の一例を示すフローチャートである。第２実施の形態における還流先を決定する処理は、エンジン１１が始動している間、所定間隔で実行される。所定間隔は、例えば１秒であるが、これに限定するものではない。

【0051】

取得部６２１は、エンジン１１の回転数を取得する（ステップＳ２１）。例えば、取得部６２１は、エンジン１１の出力軸の回転数を検出するセンサからエンジン１１の回転数を取得する。

【0052】

弁制御部６２２は、取得部６２１が取得したエンジン１１の回転数が低回転閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。弁制御部６２２は、回転数が低回転閾値未満である場合（ステップＳ２２でＮｏ）、第２管路１７を通して排気を還流させる（ステップＳ２６）。具体的には、弁制御部６２２は、第２管路１７を通して吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。

【0053】

弁制御部６２２は、エンジン１１の回転数が低回転閾値以上である場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、エンジン１１の回転数が高回転閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。取得部６２１は、回転数が高回転閾値以上であると弁制御部６２２が判定した場合（ステップＳ２３でＹｅｓ）、エンジン１１の負荷を取得する（ステップＳ２４）。例えば、取得部６２１は、エンジン１１の出力軸にかかる負荷を取得するトルクセンサが検出したトルクを負荷として取得する。

【0054】

弁制御部６２２は、取得部６２１が取得した負荷が負荷閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。弁制御部６２２は、負荷が閾値以上の場合（ステップＳ２５でＹｅｓ）、つまりエンジン１１が高回転かつ高負荷の場合、第２管路１７を通して排気を還流させる（ステップＳ２６）。

【0055】

弁制御部６２２は、回転数が低回転閾値以上かつ高回転閾値未満である場合（ステップＳ２３でＮｏ）、又は回転数が高回転閾値以上かつ負荷が負荷閾値未満である場合（ステップＳ２５でＮｏ）、第１管路１６を通して排気を還流させる（ステップＳ２７）。具体的には、弁制御部６２２は、第１管路１６を通して吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流させるように三方弁２１３を制御する。

【0056】

［第２実施の形態の再循環システムＳの効果］
以上説明したとおり、第２実施の形態の再循環システムＳは、第１実施の形態の再循環システムＳの第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２に替えて、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切替え可能な三方弁２１３を有する。

【0057】

第２実施の形態の再循環システムＳは、三方弁２１３を制御することで、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流するか、第１冷却器１３の下流に排気を還流するかを切替え可能である。これにより、第２実施の形態の再循環システムＳは、排気に含まれる煤の量が多い場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の下流に煤を含む排気を還流することで、第１冷却器１３への煤の堆積を抑制できる。また、第２実施の形態の再循環システムＳは、排気に含まれる煤の量が少ない場合には吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流することで、排気をより冷却できる。

【0058】

（変形例）
再循環システムＳは、第１実施の形態の構成と、第２の実施の形態の構成とを組み合わせてもよい。例えば、再循環システムＳは、三方弁２１３を有し、空気過剰率が所定値未満の場合に第２管路１７を通して吸気管路１２に排気を還流させるように三方弁２１３を制御し、空気過剰率が所定値以上の場合に第１管路１６を通して、吸気管路１２における第１冷却器１３の上流に排気を還流させるように三方弁２１３を制御してもよい。また、再循環システムＳは、エンジン１１の回転数及び負荷の少なくともいずれかに基づいて第１制御弁２１１及び第２制御弁２１２の開閉を制御して、第２冷却器１９を通過した排気を、第１管路１６又は第２管路１７のいずれを通して吸気管路１２に還流するかを切り替えてもよい。

【0059】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0060】

Ｓ 再循環システム
１１ エンジン
１２ 吸気管路
１３ 第１冷却器
１４ 排気管路
１５ 再循環管路
１６ 第１管路
１７ 第２管路
１８１ 第１分岐点
１８２ 管路
１８３ 第２分岐点
１９ 第２冷却器
３１ 第１逆止弁
３２ 第２逆止弁
４１ タービン
４２ コンプレッサ
５ センサ
６ 弁制御装置
６１ 記憶部
６２ 制御部
２１１ 第１制御弁
２１２ 第２制御弁
２１３ 三方弁
６２１ 取得部
６２２ 弁制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-05-30

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンに吸気を供給する吸気管路と、
前記エンジンの排気が流れる排気管路と、
前記吸気管路に設けられて吸気を冷却する第１冷却器と、
前記エンジンの排気を冷却する第２冷却器と、
前記第２冷却器で冷却された排気を前記吸気管路に還流する再循環管路と、
を有し、
前記再循環管路は、
前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に還流する第１管路と、
前記第２冷却器で冷却された前記排気を前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に還流する第２管路と、
前記第２冷却器により冷却された前記排気を、前記第１管路又は前記第２管路のいずれを通して前記吸気管路に還流するかを切替え可能な一以上の制御弁と、
を有し、
前記エンジンの回転数が高回転閾値以上であり、かつ、前記エンジンの負荷が負荷閾値以上である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部を更に有する再循環システム。

【請求項2】

前記第２冷却器は、前記排気管路から前記再循環管路が分岐する第１分岐点と、前記再循環管路における前記第１管路及び前記第２管路が分岐する第２分岐点との間に設けられる、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項3】

前記エンジンの燃焼室に供給された吸気及び燃料の混合気中の空気の余剰度を示す空気過剰率が所定値以上の場合、前記第１管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の上流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御し、前記空気過剰率が所定値未満の場合、前記第２管路を通して前記吸気管路における前記第１冷却器の下流に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する制御部を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項4】

前記エンジンの回転数が、低回転閾値未満である場合、前記第２管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する弁制御部と、を有する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記回転数が前記高回転閾値未満である場合、又は前記負荷が前記負荷閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項6】

前記制御部は、前記エンジンの回転数が、低回転閾値以上、かつ高回転閾値未満である場合、前記第１管路を通して前記吸気管路に前記排気を還流させるように前記制御弁を制御する、
請求項１に記載の再循環システム。

【請求項7】

前記排気管路に設けられて、前記排気が通過することで回転するタービンと、
前記第１冷却器の上流の前記吸気管路に設けられて、前記タービンの回転により吸気を過給するコンプレッサと、を有し、
前記第１管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記コンプレッサとの間に前記排気を還流し、
前記第２管路は、前記排気管路における前記タービンの上流から、前記吸気管路における前記第１冷却器と前記エンジンとの間に前記排気を還流する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の再循環システム。