CN103201481A - 低压环路egr装置 - Google Patents

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Abstract

低压环路EGR装置（47，89）具备电子控制单元（控制器）（55），其在输入了作为用于预告增压引擎（1）停止的停止预告信号的钥匙开关（57）的关闭信号时，控制EGR阀（51）关闭EGR通路（49），接着控制喷嘴用致动器（27）以使多个可变喷嘴（25）向关紧的方向旋转。

Description

低压环路EGR装置
技术领域
本发明涉及一种在配备了增压器的增压引擎中使用的低压环路EGR装置（排气再循环装置），其从排气通路（排气配管）内的增压器的涡轮机的下游侧取出排气的一部分，使其返回到供气通路（供气配管）内的增压器的压缩机的上游侧。
背景技术
高压EGR装置从排气通路内的涡轮机的上游侧取出EGR气体，然后使其返回到供气通路内的压缩机的下游侧。近年来，为了降低增压引擎的排气中包含的NOx（氮氧化物），从充分确保EGR量的观点等出发，正在开发低压环路EGR装置来代替该高压EGR装置（参照专利文献1或专利文献2）。低压环路EGR装置从排气通路内的涡轮机的下游侧取出EGR气体，使其返回到供气通路内的压缩机的上游侧。
低压环路EGR装置具备EGR通路（EGR配管）。EGR通路以连通的方式将排气通路中的涡轮机的下游侧部分和供气通路中的压缩机的上游侧部分之间连接，能够使EGR气体在它们之间流通（流入）。另外，在EGR通路的途中设置有EGR阀。EGR阀在EGR通路内进行开闭。在EGR通路的途中与EGR阀相比在排气通路一侧，设置有EGR冷却器。该EGR冷却器对EGR气体进行冷却。
因此，在增压引擎的运转过程中，当EGR阀接通EGR通路时，排气通路内的排气的一部分作为EGR气体，从排气通路内的涡轮机的下游侧流入EGR通路内。另外，流入到EGR通路内的EGR气体通过EGR冷却器一经冷却，从EGR通路内流出到供气通路内的压缩机的上游侧。由此，增压引擎的燃烧温度下降，NOx（氮氧化物）的排出量降低。
现有技术文献
专利文献1：特开2004-162552号公报
专利文献2：特开2005-299615号公报
发明内容
在增压引擎停止后，EGR气体中包含的硫酸、硝酸等酸性物质和煤烟等有时残留在压缩机和在压缩机的下游侧设置的中冷器中。如果搁置该状态，有可能产生压缩机和中冷器的腐蚀，压缩机和中冷器的性能恶化。
本发明的目的在于：提供一种低压环路EGR装置，其能够抑制这样的压缩机和中冷器的腐蚀。
本发明的一个形式是一种低压环路EGR装置，其在增压引擎中使用，该增压引擎具备：增压器和中冷器，上述增压器具备设置在供气通路的途中的压缩机、设置在排气通路的途中的涡轮机、以及将上述压缩机中的压缩机叶轮与上述涡轮机中的涡轮机叶轮同轴状地一体连结的涡轮机轴，上述中冷器被设置在上述供气通路中的上述压缩机的下游侧，并且对通过上述压缩机压缩后的空气进行冷却，上述低压环路EGR装置从上述排气通路内的上述涡轮机的下游侧取出排气的一部分作为EGR气体，使其返回到上述吸气通路内的上述压缩机的上游侧。上述低压环路EGR装置具备：EGR通路，以连通的方式将上述排气通路中的上述涡轮机的下游侧部分和上述供气通路中的上述压缩机的上游侧部分之间连接，使EGR气体流通；EGR阀，设置在上述EGR通路的途中，对上述EGR通路进行开闭；EGR冷却器，设置在上述EGR通路的途中，对流入上述EGR通路内的EGR气体进行冷却；控制器，在输入了用于预告上述增压引擎停止的停止预告信号时，控制上述EGR阀关闭上述EGR通路，接着控制上述增压器以便增大上述涡轮机轴的转速。
另外，“上游侧”是指从排气或空气的流动方向看的上游侧，“下游侧”是指从排气或空气的流动方向看的下游侧。另外，“上述停止预告信号”是例如包含钥匙开关的关闭信号等用于根据车辆的种类，预告上述增压引擎停止的各种信号的含义。并且，“增大上述涡轮机轴的转速”除了直接增大上述涡轮机轴的转速以外，还包含增大向上述涡轮机叶轮侧供给的排气的流量（流路面积）等间接地增大上述涡轮机轴的转速的情况。
根据本发明，能够提供一种能够抑制压缩机和中冷器的腐蚀的低压环路EGR装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的具备低压环路EGR装置的增压引擎的结构的示意图。
图2（a）是表示第一实施方式的使可变容量型增压器的可变喷嘴向打开的方向旋转的状态的示意图，图2（b）是表示第一实施方式的使可变容量型增压器的可变喷嘴向关紧的方向旋转的状态的示意图。
图3是第一实施方式的低压环路EGR装置的电子控制单元的控制模块图。
图4是表示第一实施方式的低压环路EGR装置的动作的流程图。
图5是表示本发明的第二实施方式的具备低压环路EGR装置的增压引擎的结构的示意图。
图6是第二实施方式的低压环路EGR装置的电子控制单元的控制模块图。
图7是表示第二实施方式的低压环路EGR装置的动作的流程图。
具体实施方式
（第一实施方式）
以下，一边参照图1～图4，一边依次说明本发明的第一实施方式的增压引擎的全体结构（包含供气系统和排气系统）、第一实施方式的低压环路EGR装置的结构等。另外，在图1中，附加了阴影的箭头表示排气和EGR气体的流动，中空的箭头表示包含空气（压缩空气）和EGR气体在内的空气的流动。
如图1所示，第一实施方式的增压引擎1例如是直列4汽缸内燃机引擎。该内燃机引擎具有向各汽缸3分配空气（压缩空气）的吸气歧管5、收集来自各汽缸3的排气的排气歧管7。增压引擎1例如配备有可变容量型增压器9，其利用来自排气歧管7的排气的热、压力能量，对提供给吸气歧管5的空气进行增压（压缩）。可变容量型增压器9例如具有特开2009-243300号公报、特开2009-243431号公报所示那样的公知的结构。如果简单地说明可变容量型增压器9的结构则如下那样。
可变容量型增压器9具备基座外壳（轴承外壳）11。在该基座外壳11的一侧（在图中为左侧），设置有压缩机13。压缩机13对空气进行压缩。压缩机13具有固定在基座外壳11的一侧的压缩机外壳15、在压缩机外壳15内可旋转地设置的压缩机叶轮17。
在基座外壳11的另一侧（在图1中为右侧），设置有涡轮机19。涡轮机19利用排气的热、压力能量产生旋转力。涡轮机19具备：固定在基座外壳11的另一侧的涡轮机外壳21；在涡轮机外壳21内可旋转地设置的涡轮机叶轮23；在涡轮机外壳21内的涡轮机叶轮23的入口侧在圆周方向上隔开间隔设置的多个可变喷嘴25、设置在涡轮机外壳21的近旁并且使多个可变喷嘴25旋转的喷嘴用汽缸等喷嘴用致动器27。在此，多个可变喷嘴25通过喷嘴用致动器27的驱动而打开或关紧，由此调节向涡轮机叶轮23侧供给的排气的流量（流路面积）（参照图2（a）和图2（b））。
在基座外壳11内，设置有多个轴承29。多个轴承29可旋转地支持涡轮机轴（转子轴）31，该涡轮机轴31将压缩机叶轮17和涡轮机叶轮23同轴状地一体地连结。
另外，为了调节向涡轮机叶轮23侧供给的排气的流量，也可以具备调节涡轮机外壳11内的涡轮机涡旋（turbine scroll）流路（省略图示）的流路面积的挡片（省略图示），来代替在可变容量型增压器9中具备多个可变喷嘴25和喷嘴用致动器27。
接着，简单说明增压引擎1的供气系统和排气系统的结构。
以连通的方式在吸气歧管5上连接用于向吸气歧管5供给空气的供气通路（供气配管）33的一端。另外，在供气通路33的另一端侧设置有空气净化器35。空气净化器35对导入到供气通路33内的空气进行净化。另外，从包含供气通路33的供气系统看，在供气通路33的途中的空气净化器35的下游侧，设置有上述的压缩机13（压缩机外壳15和压缩机叶轮17）。并且，在供气通路33的途中的压缩机13的下游侧，设置有对压缩后的空气（压缩空气）进行冷却的中冷器39。
以连通的方式在排气歧管7上连接用于对排气进行排气的排气通路（排气配管）41的一端。另外，在排气通路41的另一端侧设置有颗粒污染物过滤器45。颗粒污染物过滤器45捕获排气中的颗粒状物质。另外，从包含排气通路41的排气系统看，在排气通路41的途中的颗粒污染物过滤器45的上游侧，设置有上述的涡轮机19（涡轮机外壳21、涡轮机叶轮23、多个可变喷嘴25）。
接着，说明第一实施方式的低压环路EGR装置（排气再循环装置）47的结构。
假设第一实施方式的低压环路EGR装置47在上述的增压引擎1中使用。低压环路EGR装置47从排气通路41内的涡轮机19的下游侧取出排气的一部分来作为EGR气体（排气再循环气体），使其返回到供气通路33内的压缩机13的上游侧。
低压环路EGR装置47具备EGR通路（EGR配管）49。EGR通路49以连通的方式将排气通路41中的涡轮机19的下游侧部分和供气通路33中的压缩机13的上游侧部分之间连接，使EGR气体能够在它们之间流通（流入）。另外，在EGR通路49的途中，设置有EGR阀51。EGR阀51对EGR通路49进行开闭，由此，调节EGR通路49内的EGR气体的流量。并且，在EGR通路49的途中与EGR阀51相比在排气通路41一侧的位置，设置有EGR冷却器53。该EGR冷却器53对EGR气体进行冷却。
如图3所示，低压环路EGR装置47具备作为控制器的电子控制单元（ECU）55。电子控制单元55与钥匙开关57、供给燃料的燃料供给泵59、上述的喷嘴用致动器27、以及上述的EGR阀51连接。钥匙开关57输出作为用于预告增压引擎1停止的停止预告信号（即表示对省略图示的钥匙进行了关闭操作的信号）的关闭信号。当向电子控制单元55输入了该关闭信号时，电子控制单元55控制EGR阀51关闭EGR通路49（换句话说，使阀开度成为0），接着控制喷嘴用致动器27以使多个可变喷嘴25向关紧的方向旋转。并且，电子控制单元55控制燃料供给泵59，以便在输入了钥匙开关57的关闭信号后经过了规定时间（例如3秒）后停止燃料的供给。
说明第一实施方式的作用和效果。
如图1所示，增压引擎1的运转过程中的排气经由排气通路41从排气歧管7流通到涡轮机外壳21内。流入涡轮机外壳21的排气利用其热、压力能量，产生旋转力（旋转转矩）。该旋转力使涡轮机叶轮23旋转，并且经由涡轮机轴31使压缩机叶轮17旋转。即，涡轮机叶轮23和压缩机叶轮17通过将它们连结起来的涡轮机轴31而一体地旋转。由此，能够对经由供气通路33取入到压缩机外壳15内的空气进行压缩，对提供给吸气歧管5的压缩空气（空气）进行增压（压缩）。另外，压缩空气在被提供给吸气歧管5之前，通过中冷器39冷却。另外，为了方便说明，将以上的动作称为增压引擎1的增压动作。
在本实施方式的增压引擎1中，除了上述的增压动作以外，还进行以下的动作。即，在增压引擎1的运转过程中，EGR阀51打开EGR通路49，调节EGR通路49内的EGR气体的流量。通过该EGR阀51的动作，排气通路41内的排气的一部分作为EGR气体，从排气通路41内的涡轮机19的下游侧（换句话说，排气通路41内的颗粒污染物过滤器45的下游侧），流入EGR通路49内。EGR通路49内的EGR气体一旦被EGR冷却器53冷却后，从EGR通路49内流出到供气通路33内的压缩机13的上游侧（换句话说，供气通路33内的压缩机13和空气净化器35的中间侧）。即，在本实施方式中，在增压引擎1的运转过程中，能够从排气通路41内的涡轮机19的下游侧取出EGR气体，使其返回到供气通路33内的压缩机13的上游侧。由此，能够降低增压引擎1的燃烧温度，降低NOx的排出量。
如从图1～图4所示那样，在向电子控制单元55输入了钥匙开关57的关闭信号（停止预告信号）时（图4的步骤S101），电子控制单元55控制EGR阀51关闭EGR通路49（图4的步骤S102），接着，控制喷嘴用致动器27使其多个可变喷嘴25向关紧的方向旋转，增大涡轮机轴31的转速（换句话说，涡轮机轴31的旋转转矩）（图4的步骤S103）。由此，在增压引擎1的停止前，停止EGR气体向供气通路33内的流出，能够提高压缩机叶轮17的输送力（送风力），能够吹走附着在压缩机13和中冷器39上的酸性物质和煤烟等。同时，还能够通过离心力吹走附着在压缩机叶轮17上的酸性物质和煤烟等。
电子控制单元55判断从输入钥匙开关57的关闭信号后是否经过了预定时间（图4的步骤S104）。电子控制单元55在判断出经过了预定时间时（步骤S104的是），控制燃料供给泵59停止燃料的供给，由此停止增压引擎1（图4的S105）。即，电子控制单元55在经过了预定时间后，停止燃料供给泵59的驱动，停止增压引擎1。另外，在步骤S104中，在判断为没有经过预定时间的情况下（步骤S104的否），电子控制单元55继续判断预定时间的经过。
根据本发明的实施方式，在增压引擎1的停止前，能够吹走附着在压缩机13和中冷器39上的酸性物质和煤烟等，因此，在增压引擎1的停止后（停止中），压缩机13和中冷器39难以发生（恶化）腐蚀，能够充分抑制压缩机13和中冷器39的性能恶化。
（第二实施方式）
以下，参照图5～图7，依次说明第二实施方式的增压引擎的整体结构的特征部分、第二实施方式的低压环路EGR装置的结构等。另外，在图5中，附加了阴影的箭头表示排气和EGR气体的流动，中空的箭头表示包含空气（压缩空气）和EGR气体的空气的流动。
如图5所示，第二实施方式的增压引擎61例如是直列4汽缸内燃机引擎。增压引擎61配备有电动辅助增压器63，来代替第一实施方式的增压引擎1的可变容量型增压器9。电动辅助增压器63利用来自排气歧管7的排气的热、压力能量，对提供给吸气歧管5的空气进行增压（压缩）。电动辅助增压器63具有特开2009-24576号公报所示那样的公知的结构。如果简单地说明电动辅助增压器63的结构，则如下所述。
电动辅助增压器63具备基座外壳（轴承外壳）65。在该基座外壳65的一侧（在图5中为左侧），设置有压缩机67。压缩机67对空气进行压缩。压缩机具有固定在基座外壳65的一侧的压缩机外壳69、以及在该压缩机外壳69内可旋转地设置的压缩机叶轮71。在此，从包含供气通路33的供气系统看，在供气通路33的途中的空气净化器35的下游侧，设置有压缩机67（压缩机外壳69和压缩机叶轮71）。
在基座外壳65的另一侧（在图5中为右侧），设置有涡轮机73。涡轮机73利用排气的热、压力能量而产生旋转力。涡轮机73具备固定在基座外壳65的另一侧的涡轮机外壳75、在该涡轮机外壳75内可旋转地设置的涡轮机叶轮77。在此，从包含排气通路41的排气系统看，在排气通路41的途中的颗粒污染物过滤器45的上游侧，设置有涡轮机73（涡轮机外壳75和涡轮机叶轮77）。
在基座外壳65内，设置有多个轴承79。多个轴承79可转动地支持涡轮机轴81，该涡轮机轴81将压缩机叶轮71和涡轮机叶轮77同轴状地一体地连结。另外，在基座外壳65内，设置有辅助地使涡轮机轴81旋转的电动机83。电动机83具有与涡轮机轴81一体地连结的转子85、在基座外壳65内以包围转子85的方式设置的环状的定子87。
另外，对于第二实施方式的增压引擎61的结构中的与第一实施方式的增压引擎1的结构共通的部分，在途中附加相同编号，并省略说明。
接着，说明第二实施方式的低压环路EGR装置（排气再循环装置）87的结构。
假设第二实施方式的低压环路EGR装置89在上述的增压引擎61中使用。低压环路EGR装置89从排气通路41内的涡轮机73的下游侧取出排气的一部分来作为EGR气体，使其返回到供气通路33内的压缩机67的上游侧。
低压环路EGR装置89具备EGR通路91。EGR通路91以连通的方式将排气通路41中的涡轮机73的下游侧部分和供气通路33中的压缩机67的上游侧部分之间连接，EGR气体能够在它们之间流通（流入）。另外，在EGR通路49的途中，设置有EGR阀93。EGR阀93对EGR通路91进行开闭。换句话说，EGR阀93调节EGR通路91内的EGR气体的流量。并且，在EGR通路91的途中与EGR阀93相比在排气通路41一侧，设置有EGR冷却器95。该EGR冷却器95对EGR气体进行冷却。
如图6所示，低压环路EGR装置89具备作为控制器的电子控制单元（ECU）97。电子控制单元97与上述的钥匙开关57、上述燃料供给泵59、上述的电动机83、上述的EGR阀93连接。在向电子控制单元97输入了钥匙开关57的关闭信号时，电子控制单元97控制EGR阀93关闭EGR通路91，接着控制电动机83，增大涡轮机轴81的转速（换句话说，涡轮机轴81的旋转转矩）。并且，电子控制单元97控制燃料供给泵59，以便在输入了钥匙开关57的关闭信号后经过了预定时间（例如3秒）后停止燃料的供给。
参照图5～图7，说明第二实施方式的作用和效果。
如图5所示，在第二实施方式的增压引擎61中，也能够得到与第一实施方式的增压引擎1的增压动作同样的作用。并且，与增压引擎1同样地，进行如下的动作。即，在增压引擎61的运转中，EGR阀93打开EGR通路91。换句话说，EGR阀93调节EGR通路91内的EGR气体的流量。通过该EGR阀93的动作，排气通路41内的排气的一部分作为EGR气体，从排气通路41内的涡轮机73的下游侧（换句话说，排气通路41内的颗粒污染物过滤器45的下游侧），流入EGR通路91内。流入到EGR通路91内的EGR气体一旦通过EGR冷却器95被冷却后，从EGR通路91内流出到供气通路33内的压缩机67的上游侧（换句话说，供气通路33内的压缩机67和空气净化器35的中间侧）。即，在本实施方式中，在增压引擎61的运转过程中，能够从排气通路41内的涡轮机73的下游侧取出EGR气体，使其返回到供气通路33内的压缩机67的上游侧。由此，能够降低增压引擎61的燃烧温度，降低NOx的排出量。
在此，如图5～图7所示，在向电子控制单元97输入了钥匙开关57的关闭信号（停止预告信号）时（图7的步骤S201），电子控制单元97控制EGR阀93关闭EGR通路91（图7的步骤S202），接着，控制电动机83增大涡轮机轴81的转速（图7的步骤S203）。由此，在增压引擎61停止前，停止EGR气体向供气通路33内的流出，能够提高压缩机叶轮71的输送力（送风力），能够吹走附着在压缩机67和中冷器39上的酸性物质和煤烟等。并且，还能够通过离心力吹走附着在压缩机叶轮71上的酸性物质和煤烟等。
电子控制单元97判断从输入钥匙开关57的关闭信号后是否经过了预定时间（图7的步骤S204）。电子控制单元97在判断出经过了预定时间时（步骤S204的是），控制燃料供给泵59停止燃料供给，由此停止增压引擎61（图7的S205）。另外，在步骤S204中，在判断为没有经过规定时间的情况下（步骤S204的否），电子控制单元97继续判断预定时间的经过。
根据第二实施方式，在增压引擎61的停止前，能够吹走附着在压缩机67和中冷器39上的酸性物质和煤烟等，因此，在增压引擎61的停止后（停止中），压缩机67和中冷器39难以发生（恶化）腐蚀，能够充分抑制压缩机67和中冷器39的性能恶化。
另外，本发明并不限于上述的实施方式的说明，能够通过各种形式实施。另外，本发明的权利范围并不限于这些实施方式。

Claims (6)

1.一种低压环路EGR装置，其在增压引擎中使用，该增压引擎具备：增压器和中冷器，上述增压器具备设置在供气通路的途中的压缩机、设置在排气通路的途中的涡轮机、以及将上述压缩机中的压缩机叶轮与上述涡轮机中的涡轮机叶轮同轴状地一体连结的涡轮机轴，上述中冷器被设置在上述供气通路中的上述压缩机的下游侧，并且对通过上述压缩机压缩后的空气进行冷却，上述低压环路EGR装置从上述排气通路内的上述涡轮机的下游侧取出排气的一部分作为EGR气体，使其返回到上述吸气通路内的上述压缩机的上游侧，上述低压环路EGR装置的特征在于，具备：
EGR通路，以连通的方式将上述排气通路中的上述涡轮机的下游侧部分和上述供气通路中的上述压缩机的上游侧部分之间连接，使EGR气体流通；
EGR阀，设置在上述EGR通路的途中，对上述EGR通路进行开闭；
EGR冷却器，设置在上述EGR通路的途中，对流入上述EGR通路内的EGR气体进行冷却；
控制器，在输入了用于预告上述增压引擎停止的停止预告信号时，控制上述EGR阀关闭上述EGR通路，接着控制上述增压器以便增大上述涡轮机轴的转速。
2.根据权利要求1所述的低压环路EGR装置，其特征在于，
上述涡轮机具备：
在上述涡轮机叶轮的入口侧在圆周方向上隔开间隔，并且能够围绕与上述涡轮机叶轮的轴心平行的轴心旋转地配置的多个可变喷嘴；
使上述多个可变喷嘴旋转的致动器，
上述控制器在输入了上述停止预告信号时，对上述EGR阀进行控制关闭上述EGR通路，接着控制上述致动器使上述多个可变喷嘴向关紧的方向旋转。
3.根据权利要求1所述的低压环路EGR装置，其特征在于，
上述增压器具备辅助地使上述涡轮机轴旋转的电动机，
上述控制器在输入了上述停止预告信号时，对上述EGR阀进行控制关闭上述EGR通路，接着控制上述电动机以便增大上述涡轮机轴的转速。
4.根据权利要求1所述的低压环路EGR装置，其特征在于，上述停止预告信号是钥匙开关的关闭信号。
5.根据权利要求2所述的低压环路EGR装置，其特征在于，上述停止预告信号是钥匙开关的关闭信号。
6.根据权利要求3所述的低压环路EGR装置，其特征在于，上述停止预告信号是钥匙开关的关闭信号。
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