JP2001355502A - 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents
過給機付きエンジンのｅｇｒ装置Info
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- JP2001355502A JP2001355502A JP2000178554A JP2000178554A JP2001355502A JP 2001355502 A JP2001355502 A JP 2001355502A JP 2000178554 A JP2000178554 A JP 2000178554A JP 2000178554 A JP2000178554 A JP 2000178554A JP 2001355502 A JP2001355502 A JP 2001355502A
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- vane
- pressure
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
- F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 タービン効率を低下させることなく、運転領
域に関わらず確実にＥＧＲを還流できる過給機付きエン
ジンのＥＧＲ装置を提供する。 【解決手段】 コンプレッサ３ａ下流側の吸気通路２と
可変ノズルベーン１０及びタービン３ｂの間とを、弁装
置１７を備えたバイパス通路９，１４〜１６により接続
し、エンジン１の高過給運転状態で、吸気通路２の圧力
が排気通路４の圧力より高まってＥＧＲを還流不能なと
きに、弁装置１７を開作動させる。可変ノズルベーン１
０での圧損によりベーン下流側は排気通路４より低い圧
力となっていることから、コンプレッサ３ａにて過給さ
れた吸入空気の一部がバイパス通路１６を経てベーン下
流側に逃がされ、結果として吸気通路２の圧力が低下し
てＥＧＲの還流が可能となり、又、ベーン１０を閉側に
制御していないため、過給機３はタービン効率の良好な
領域で稼動し続ける。
域に関わらず確実にＥＧＲを還流できる過給機付きエン
ジンのＥＧＲ装置を提供する。 【解決手段】 コンプレッサ３ａ下流側の吸気通路２と
可変ノズルベーン１０及びタービン３ｂの間とを、弁装
置１７を備えたバイパス通路９，１４〜１６により接続
し、エンジン１の高過給運転状態で、吸気通路２の圧力
が排気通路４の圧力より高まってＥＧＲを還流不能なと
きに、弁装置１７を開作動させる。可変ノズルベーン１
０での圧損によりベーン下流側は排気通路４より低い圧
力となっていることから、コンプレッサ３ａにて過給さ
れた吸入空気の一部がバイパス通路１６を経てベーン下
流側に逃がされ、結果として吸気通路２の圧力が低下し
てＥＧＲの還流が可能となり、又、ベーン１０を閉側に
制御していないため、過給機３はタービン効率の良好な
領域で稼動し続ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変ノズルベーン
により過給圧を調整可能な可変容量型の過給機を備えた
エンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
により過給圧を調整可能な可変容量型の過給機を備えた
エンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】周知のようにＮＯｘ（窒素酸化
物）を低減する手法の１つとして、エンジンから排出さ
れた排ガスの一部を吸気側に還流して燃焼温度を低下さ
せるＥＧＲ制御が実施されている。このＥＧＲの還流
は、排気通路と吸気通路との圧力差を利用して行われる
ため、吸気を過給する過給機付きのエンジンでは、エン
ジンの運転領域によっては吸気通路の圧力が排気通路の
圧力より高くなって、ＥＧＲを還流不能となる場合があ
る。
物）を低減する手法の１つとして、エンジンから排出さ
れた排ガスの一部を吸気側に還流して燃焼温度を低下さ
せるＥＧＲ制御が実施されている。このＥＧＲの還流
は、排気通路と吸気通路との圧力差を利用して行われる
ため、吸気を過給する過給機付きのエンジンでは、エン
ジンの運転領域によっては吸気通路の圧力が排気通路の
圧力より高くなって、ＥＧＲを還流不能となる場合があ
る。
【０００３】その対策として、例えば特公平６−４７９
３４号公報に記載の技術では、可変ノズルベーンで過給
圧を調整可能な可変容量型の過給機を備えたエンジンに
おいて、上記ＥＧＲを還流不能な領域ではベーンを閉側
に制御することにより、排気系の圧力を高めてＥＧＲの
還流を図っている。
３４号公報に記載の技術では、可変ノズルベーンで過給
圧を調整可能な可変容量型の過給機を備えたエンジンに
おいて、上記ＥＧＲを還流不能な領域ではベーンを閉側
に制御することにより、排気系の圧力を高めてＥＧＲの
還流を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過給機
のベーン開度は、例えばエンジンの負荷や回転速度に応
じたマップに基づいて、タービン効率の良好な領域で過
給機が稼動するように制御されることから、上記のよう
にＥＧＲ還流のためにベーンを閉側に制御することは、
タービン効率の低下を引き起こすことになる。しかも、
排気系の圧力を高めるべくベーンを閉側に制御すると、
過給圧の上昇に伴って吸気系の圧力も上昇するため、結
果として上記タービン効率の最適領域を大きく外れるこ
とになり、更に、このような対策を行っても特定の運転
領域では依然としてＥＧＲを還流不能な場合もある。
のベーン開度は、例えばエンジンの負荷や回転速度に応
じたマップに基づいて、タービン効率の良好な領域で過
給機が稼動するように制御されることから、上記のよう
にＥＧＲ還流のためにベーンを閉側に制御することは、
タービン効率の低下を引き起こすことになる。しかも、
排気系の圧力を高めるべくベーンを閉側に制御すると、
過給圧の上昇に伴って吸気系の圧力も上昇するため、結
果として上記タービン効率の最適領域を大きく外れるこ
とになり、更に、このような対策を行っても特定の運転
領域では依然としてＥＧＲを還流不能な場合もある。
【０００５】本発明の目的は、タービン効率を低下させ
ることなく、運転領域に関わらず確実にＥＧＲを還流さ
せることができる過給機付きエンジンのＥＧＲ装置を提
供することにある。
ることなく、運転領域に関わらず確実にＥＧＲを還流さ
せることができる過給機付きエンジンのＥＧＲ装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、タービンの上流に可変ノズルベーンを
備えた可変容量型過給機と、可変容量型過給機の可変ノ
ズルベーンより上流側の排気通路と可変容量型過給機の
コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続するＥＧＲ
通路と、ＥＧＲ通路に介装され、ＥＧＲ通路の排ガス流
量を調整するＥＧＲ弁と、コンプレッサ下流側の吸気通
路から可変ノズルベーンとタービンとの間の排気通路に
接続されるバイパス通路と、バイパス通路に介装され、
バイパス通路を開閉する弁装置と、エンジンの運転状態
に応じてＥＧＲ弁を駆動制御する第１の制御手段と、第
１の制御手段によるＥＧＲ弁の制御が実行され、且つエ
ンジンの運転状態が、吸気通路の圧力が排気通路の圧力
より高くなる状態にあるとき、弁装置を開作動させる第
２の制御手段とを備えた。
め、本発明では、タービンの上流に可変ノズルベーンを
備えた可変容量型過給機と、可変容量型過給機の可変ノ
ズルベーンより上流側の排気通路と可変容量型過給機の
コンプレッサより下流側の吸気通路とを接続するＥＧＲ
通路と、ＥＧＲ通路に介装され、ＥＧＲ通路の排ガス流
量を調整するＥＧＲ弁と、コンプレッサ下流側の吸気通
路から可変ノズルベーンとタービンとの間の排気通路に
接続されるバイパス通路と、バイパス通路に介装され、
バイパス通路を開閉する弁装置と、エンジンの運転状態
に応じてＥＧＲ弁を駆動制御する第１の制御手段と、第
１の制御手段によるＥＧＲ弁の制御が実行され、且つエ
ンジンの運転状態が、吸気通路の圧力が排気通路の圧力
より高くなる状態にあるとき、弁装置を開作動させる第
２の制御手段とを備えた。
【０００７】従って、可変ノズルベーンの角度に応じて
タービンに衝突する排ガスの流速が調整され、それに伴
ってタービンの回転速度が変化して過給圧が調整され、
このとき可変ノズルベーンでは排ガスの膨張が生じるこ
とから、ベーン上流側に対してベーン下流側の圧力は低
くなる。そして、エンジンが高過給運転状態で、吸気通
路の圧力が排気通路の圧力より高まってＥＧＲを還流不
能となると弁装置が開作動され、上記のようにベーン下
流側が低圧であることから、コンプレッサにて過給され
た吸入空気の一部はバイパス通路を経てベーン下流側に
逃がされる。
タービンに衝突する排ガスの流速が調整され、それに伴
ってタービンの回転速度が変化して過給圧が調整され、
このとき可変ノズルベーンでは排ガスの膨張が生じるこ
とから、ベーン上流側に対してベーン下流側の圧力は低
くなる。そして、エンジンが高過給運転状態で、吸気通
路の圧力が排気通路の圧力より高まってＥＧＲを還流不
能となると弁装置が開作動され、上記のようにベーン下
流側が低圧であることから、コンプレッサにて過給され
た吸入空気の一部はバイパス通路を経てベーン下流側に
逃がされる。
【０００８】その結果、吸気通路の圧力が低下して排気
通路の圧力より低くなるため、この圧力差によりＥＧＲ
の還流を行うことが可能となり、又、このようにＥＧＲ
を還流させるためにベーンを閉側に制御していないた
め、過給機はタービン効率の良好な領域で稼動し続け
る。
通路の圧力より低くなるため、この圧力差によりＥＧＲ
の還流を行うことが可能となり、又、このようにＥＧＲ
を還流させるためにベーンを閉側に制御していないた
め、過給機はタービン効率の良好な領域で稼動し続け
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を過給機付きディー
ゼルエンジンのＥＧＲ装置に具体化した一実施形態を説
明する。図１の全体構成図に示すように、エンジン１の
吸気通路２には過給機としてのターボチャージャ３のコ
ンプレッサ３ａが設けられ、このコンプレッサ３ａによ
り過給された吸入空気が吸気通路２を経てエンジン１の
燃焼室１ａ内に導入される。又、エンジン１の排気通路
４には前記コンプレッサ３ａと同軸上に結合されたター
ボチャージャ３のタービン３ｂが設けられ、燃焼室１ａ
内で燃焼後の排ガスは排気通路４を経てタービン３ｂを
回転駆動した後に外部に排出される。吸気通路２と排気
通路４とはＥＧＲ通路５により接続され、このＥＧＲ通
路５にはＥＧＲ弁６が設けられている。ＥＧＲ弁６は図
示しないステップモータ等により開閉駆動され、これに
応じてＥＧＲ通路５の開度が連続的に変更される。
ゼルエンジンのＥＧＲ装置に具体化した一実施形態を説
明する。図１の全体構成図に示すように、エンジン１の
吸気通路２には過給機としてのターボチャージャ３のコ
ンプレッサ３ａが設けられ、このコンプレッサ３ａによ
り過給された吸入空気が吸気通路２を経てエンジン１の
燃焼室１ａ内に導入される。又、エンジン１の排気通路
４には前記コンプレッサ３ａと同軸上に結合されたター
ボチャージャ３のタービン３ｂが設けられ、燃焼室１ａ
内で燃焼後の排ガスは排気通路４を経てタービン３ｂを
回転駆動した後に外部に排出される。吸気通路２と排気
通路４とはＥＧＲ通路５により接続され、このＥＧＲ通
路５にはＥＧＲ弁６が設けられている。ＥＧＲ弁６は図
示しないステップモータ等により開閉駆動され、これに
応じてＥＧＲ通路５の開度が連続的に変更される。
【００１０】図２はターボチャージャのタービンを示す
部分断面図、図３は図２のIII−III線断面図である。こ
れらの図に示すように、タービンハウジング７内の一側
には前記タービン３ｂを中心としてリング状の軸受プレ
ート８が埋設され、この軸受プレート８の裏面側全体に
はエア分配路９が形成されている。タービンハウジング
７内には、翼断面をなす多数の可変ノズルベーン１０が
タービン３ｂを取り巻くように配設され、各可変ノズル
ベーン１０の幅方向（図２の上下方向）の両端にはそれ
ぞれ回動ピン１０ａ，１０ｂが突設されている。各可変
ノズルベーン１０の一方の回動ピン１０ａは、軸受プレ
ート８に形成された軸受孔８ａ内に挿入され、他方の回
動ピン１０ｂは、タービンハウジング７に形成された軸
受孔７ａ内に挿入され、これにより各可変ノズルベーン
１０は回動ピン１０ａ，１０ｂを中心として回動し得る
ようになっている。
部分断面図、図３は図２のIII−III線断面図である。こ
れらの図に示すように、タービンハウジング７内の一側
には前記タービン３ｂを中心としてリング状の軸受プレ
ート８が埋設され、この軸受プレート８の裏面側全体に
はエア分配路９が形成されている。タービンハウジング
７内には、翼断面をなす多数の可変ノズルベーン１０が
タービン３ｂを取り巻くように配設され、各可変ノズル
ベーン１０の幅方向（図２の上下方向）の両端にはそれ
ぞれ回動ピン１０ａ，１０ｂが突設されている。各可変
ノズルベーン１０の一方の回動ピン１０ａは、軸受プレ
ート８に形成された軸受孔８ａ内に挿入され、他方の回
動ピン１０ｂは、タービンハウジング７に形成された軸
受孔７ａ内に挿入され、これにより各可変ノズルベーン
１０は回動ピン１０ａ，１０ｂを中心として回動し得る
ようになっている。
【００１１】各可変ノズルベーン１０の一方の回動ピン
１０ｂは軸受孔７ａ内より反対側に突出してそれぞれ操
作レバー１１が連結され、各操作レバー１１は、タービ
ン３ｂを中心として配された操作リング１２に連結され
ている。この操作リング１２の一側にはベーン開閉アク
チュエータ１３（図１に示す）が連結され、ベーン開度
アクチュエータ１３の動作に伴ってタービン３ｂを中心
として操作リング１２が周方向に回動すると、操作レバ
ー１１を介して各可変ノズルベーン１０の角度（開度）
が一斉に変更される。
１０ｂは軸受孔７ａ内より反対側に突出してそれぞれ操
作レバー１１が連結され、各操作レバー１１は、タービ
ン３ｂを中心として配された操作リング１２に連結され
ている。この操作リング１２の一側にはベーン開閉アク
チュエータ１３（図１に示す）が連結され、ベーン開度
アクチュエータ１３の動作に伴ってタービン３ｂを中心
として操作リング１２が周方向に回動すると、操作レバ
ー１１を介して各可変ノズルベーン１０の角度（開度）
が一斉に変更される。
【００１２】各可変ノズルベーン１０内には幅方向全体
にエア噴出路１４が形成され、図３に示すように、この
エア噴出路１４は可変ノズルベーン１０の後端側、つま
り、後述のように可変ノズルベーン１０に沿って流れる
排ガスの下流側に向けて開口すると共に、図２に示すよ
うに、エア噴出路１４は一方の回動ピン１０ａ内を経て
前記エア分配路９内に開口している。エア分配路９の一
側にはタービンハウジング７に形成された連通路１５を
介してバイパスパイプ１６の一端が接続され、図１に示
すように、バイパスパイプ１６の他端は前記吸気通路２
のコンプレッサ３ａの下流側に接続されている。
にエア噴出路１４が形成され、図３に示すように、この
エア噴出路１４は可変ノズルベーン１０の後端側、つま
り、後述のように可変ノズルベーン１０に沿って流れる
排ガスの下流側に向けて開口すると共に、図２に示すよ
うに、エア噴出路１４は一方の回動ピン１０ａ内を経て
前記エア分配路９内に開口している。エア分配路９の一
側にはタービンハウジング７に形成された連通路１５を
介してバイパスパイプ１６の一端が接続され、図１に示
すように、バイパスパイプ１６の他端は前記吸気通路２
のコンプレッサ３ａの下流側に接続されている。
【００１３】バイパスパイプ１６には弁装置としてのバ
イパス弁１７が設けられ、このバイパス弁１７によりバ
イパスパイプ１６が開閉される。このバイパス弁１７は
全開と全閉の２位置間で切換制御され、通常時には閉位
置に保持されている。本実施形態では、これらのエア分
配路９、エア噴出路１４、連通路１５、バイパスパイプ
１６によりバイパス通路が構成されている。
イパス弁１７が設けられ、このバイパス弁１７によりバ
イパスパイプ１６が開閉される。このバイパス弁１７は
全開と全閉の２位置間で切換制御され、通常時には閉位
置に保持されている。本実施形態では、これらのエア分
配路９、エア噴出路１４、連通路１５、バイパスパイプ
１６によりバイパス通路が構成されている。
【００１４】車室内には、図示しない入出力装置、制御
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ２１（電子制
御ユニット）が設置されており、このＥＣＵ２１はＥＧ
Ｒ制御やターボチャージャ３のベーン開度制御を含めた
エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ２１の入力側
には、運転者によるアクセル操作量ＡＰＳを検出するア
クセルセンサ２２、エンジン１の回転速度Ｎeを検出す
る回転速度センサ２３等の各種センサが接続され、ＥＣ
Ｕ２１の出力側には、前記ＥＧＲ弁６、ベーン開閉アク
チュエータ１３、バイパス弁１７等の各種アクチュエー
タが接続されている。
プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置
（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、タイマカウンタ等を備えたＥＣＵ２１（電子制
御ユニット）が設置されており、このＥＣＵ２１はＥＧ
Ｒ制御やターボチャージャ３のベーン開度制御を含めた
エンジン１の総合的な制御を行う。ＥＣＵ２１の入力側
には、運転者によるアクセル操作量ＡＰＳを検出するア
クセルセンサ２２、エンジン１の回転速度Ｎeを検出す
る回転速度センサ２３等の各種センサが接続され、ＥＣ
Ｕ２１の出力側には、前記ＥＧＲ弁６、ベーン開閉アク
チュエータ１３、バイパス弁１７等の各種アクチュエー
タが接続されている。
【００１５】本実施例のディーゼルエンジン１は、図示
しない燃料噴射ポンプのスリーブ位置をアクチュエータ
で駆動して燃料噴射量を制御する電子制御式として構成
されている。ＥＣＵ２１はアクセル操作量ＡＰＳ及びエ
ンジン回転速度Ｎeに基づいて、予め設定されたマップ
から燃料噴射量Ｑを決定し、その燃料噴射量Ｑが達成さ
れるように燃料噴射ポンプのスリーブ位置をアクチュエ
ータにて調整する。このときの燃料噴射量Ｑはエンジン
回転速度Ｎeと共にＥＧＲ制御やベーン開度制御に利用
され、これらの燃料噴射量Ｑ（エンジン負荷に相当す
る）及びエンジン回転速度Ｎeに基づいて、マップから
目標ＥＧＲ量や目標過給圧が決定され、ステップモータ
によりＥＧＲ弁６の開度が調整されてＥＧＲ制御が行わ
れると共に（第１の制御手段）、ベーン開閉アクチュエ
ータ１３により可変ノズルベーン１０の開度が調整され
て過給圧制御が行われる。ここで、目標過給圧マップの
特性は、ターボチャージャ３が常にタービン効率の良好
な領域で稼動されるように設定されている。
しない燃料噴射ポンプのスリーブ位置をアクチュエータ
で駆動して燃料噴射量を制御する電子制御式として構成
されている。ＥＣＵ２１はアクセル操作量ＡＰＳ及びエ
ンジン回転速度Ｎeに基づいて、予め設定されたマップ
から燃料噴射量Ｑを決定し、その燃料噴射量Ｑが達成さ
れるように燃料噴射ポンプのスリーブ位置をアクチュエ
ータにて調整する。このときの燃料噴射量Ｑはエンジン
回転速度Ｎeと共にＥＧＲ制御やベーン開度制御に利用
され、これらの燃料噴射量Ｑ（エンジン負荷に相当す
る）及びエンジン回転速度Ｎeに基づいて、マップから
目標ＥＧＲ量や目標過給圧が決定され、ステップモータ
によりＥＧＲ弁６の開度が調整されてＥＧＲ制御が行わ
れると共に（第１の制御手段）、ベーン開閉アクチュエ
ータ１３により可変ノズルベーン１０の開度が調整され
て過給圧制御が行われる。ここで、目標過給圧マップの
特性は、ターボチャージャ３が常にタービン効率の良好
な領域で稼動されるように設定されている。
【００１６】この過給圧制御においては、ベーン開度の
変更に伴って以下のようにして過給圧が変化する。排気
通路４を流れる排ガスは、図３に実線の矢印で示すよう
に、可変ノズルベーン１０に沿ってその外周側から内周
側に案内されてタービン３bに衝突し、その衝突エネル
ギによりタービン３bが回転駆動されてコンプレッサ３a
による過給作用が奏される。このとき、可変ノズルベー
ン１０の開度が小であるほど、排ガスの流速が高くなっ
て大きな衝突エネルギがタービン３bに付与されること
から、例えば、エンジン１の低回転域のように排ガス流
量が少なくて十分な流速が得られないときには、可変ノ
ズルベーン１０を閉側に制御することで排ガスを絞って
流速を高め、必要な過給圧を確保する。
変更に伴って以下のようにして過給圧が変化する。排気
通路４を流れる排ガスは、図３に実線の矢印で示すよう
に、可変ノズルベーン１０に沿ってその外周側から内周
側に案内されてタービン３bに衝突し、その衝突エネル
ギによりタービン３bが回転駆動されてコンプレッサ３a
による過給作用が奏される。このとき、可変ノズルベー
ン１０の開度が小であるほど、排ガスの流速が高くなっ
て大きな衝突エネルギがタービン３bに付与されること
から、例えば、エンジン１の低回転域のように排ガス流
量が少なくて十分な流速が得られないときには、可変ノ
ズルベーン１０を閉側に制御することで排ガスを絞って
流速を高め、必要な過給圧を確保する。
【００１７】そして、このように可変ノズルベーン１０
により排ガスの流れが絞られるため、ベーン間を通過す
る際の排ガスは膨張により圧力が低下する。つまり、本
実施形態のような可変容量型のターボチャージャ３で
は、タービン３bの前後（上流側と下流側）のみなら
ず、可変ノズルベーン１０の前後においても排ガスが膨
張し、ベーン上流側（排気通路４側）に対してベーン下
流側（タービン３ｂ上流側）の圧力は低くなる。
により排ガスの流れが絞られるため、ベーン間を通過す
る際の排ガスは膨張により圧力が低下する。つまり、本
実施形態のような可変容量型のターボチャージャ３で
は、タービン３bの前後（上流側と下流側）のみなら
ず、可変ノズルベーン１０の前後においても排ガスが膨
張し、ベーン上流側（排気通路４側）に対してベーン下
流側（タービン３ｂ上流側）の圧力は低くなる。
【００１８】ところで、例えば高負荷運転時に要求され
るエンジントルクを確保するために、過給圧制御におい
て高い目標過給圧が設定されて、それに応じて可変ノズ
ルベーン１０が閉方向に制御されると、過給圧の上昇に
伴って吸気通路２の圧力が排気通路４の圧力より高まる
ことから、ＥＧＲを正常に還流できない現象が生じる。
このような場合を想定して本実施形態では、予め目標過
給圧マップ上において、上記要因によりＥＧＲを正常に
還流できないＥＧＲ不能領域（つまり、目標ＥＧＲ量マ
ップから求めたＥＧＲ量を達成できない領域）が設定さ
れており、ＥＣＵ２１は現在の運転状態がＥＧＲ不能領
域であり、且つ上記目標ＥＧＲマップに基づいてＥＧＲ
制御を実行しているときには、前記バイパス弁１７を開
位置に切換える（第２の制御手段）。
るエンジントルクを確保するために、過給圧制御におい
て高い目標過給圧が設定されて、それに応じて可変ノズ
ルベーン１０が閉方向に制御されると、過給圧の上昇に
伴って吸気通路２の圧力が排気通路４の圧力より高まる
ことから、ＥＧＲを正常に還流できない現象が生じる。
このような場合を想定して本実施形態では、予め目標過
給圧マップ上において、上記要因によりＥＧＲを正常に
還流できないＥＧＲ不能領域（つまり、目標ＥＧＲ量マ
ップから求めたＥＧＲ量を達成できない領域）が設定さ
れており、ＥＣＵ２１は現在の運転状態がＥＧＲ不能領
域であり、且つ上記目標ＥＧＲマップに基づいてＥＧＲ
制御を実行しているときには、前記バイパス弁１７を開
位置に切換える（第２の制御手段）。
【００１９】バイパス弁１７の開放に伴って吸気通路２
内は、バイパスパイプ１６、連通路１５、エア分配路
９、エア噴出路１４を経て可変ノズルベーン１０の下流
側と連通する。上記のようにベーン下流側はベーン上流
側に比較して低圧であることから、このＥＧＲ不能領域
においても、ベーン下流側は吸気通路２より低圧力とな
り、コンプレッサ３ａにて過給された吸入空気の一部
は、バイパスパイプ１６から連通路１５を経てエア分配
路９に導入され、このエア分配路９から各可変ノズルベ
ーン１０のエア噴出路１４に分配されて、それぞれのエ
ア噴出路１４からベーン下流側に逃がされる。その結
果、吸気通路２の圧力が低下して排気通路４の圧力より
低くなるため、排気通路４と吸気通路２との圧力差によ
りＥＧＲの還流が確実に行われる。
内は、バイパスパイプ１６、連通路１５、エア分配路
９、エア噴出路１４を経て可変ノズルベーン１０の下流
側と連通する。上記のようにベーン下流側はベーン上流
側に比較して低圧であることから、このＥＧＲ不能領域
においても、ベーン下流側は吸気通路２より低圧力とな
り、コンプレッサ３ａにて過給された吸入空気の一部
は、バイパスパイプ１６から連通路１５を経てエア分配
路９に導入され、このエア分配路９から各可変ノズルベ
ーン１０のエア噴出路１４に分配されて、それぞれのエ
ア噴出路１４からベーン下流側に逃がされる。その結
果、吸気通路２の圧力が低下して排気通路４の圧力より
低くなるため、排気通路４と吸気通路２との圧力差によ
りＥＧＲの還流が確実に行われる。
【００２０】尚、ベーン下流側に逃がされる吸入空気量
が過小な場合は、吸気通路２の圧力を十分に低下でき
ず、逆に逃がされる吸入空気量が過大な場合は、過給圧
が大幅に低下してしまうことから、適度な吸入空気のリ
リーフが行われるように予めバイパスパイプ１６やバイ
パス弁１７の断面積等が設定されている。一方、上記の
ようにエア噴出路１４は可変ノズルベーン１０の後端側
に向けて開口して、可変ノズルベーン１０と一体で回動
することから、図３に破線の矢印で示すように、エア噴
出路１４からの吸入空気は、常に排気経路４からの排ガ
スを妨げることなくその流れに沿うように噴出される。
よって、吸入空気はエア噴出路１４からの噴出に伴って
膨張して排ガスと共にタービン３ｂを回転させるために
消費されることになる。即ち、このように吸入空気を排
気側に逃がすことにより、過給された吸入空気の一部は
吸気系から失われるものの、この吸入空気はタービン３
ｂを回転させるために有効利用されることから無駄な損
失はほとんど発生せず、効率低下の要因となる虞は少な
い。
が過小な場合は、吸気通路２の圧力を十分に低下でき
ず、逆に逃がされる吸入空気量が過大な場合は、過給圧
が大幅に低下してしまうことから、適度な吸入空気のリ
リーフが行われるように予めバイパスパイプ１６やバイ
パス弁１７の断面積等が設定されている。一方、上記の
ようにエア噴出路１４は可変ノズルベーン１０の後端側
に向けて開口して、可変ノズルベーン１０と一体で回動
することから、図３に破線の矢印で示すように、エア噴
出路１４からの吸入空気は、常に排気経路４からの排ガ
スを妨げることなくその流れに沿うように噴出される。
よって、吸入空気はエア噴出路１４からの噴出に伴って
膨張して排ガスと共にタービン３ｂを回転させるために
消費されることになる。即ち、このように吸入空気を排
気側に逃がすことにより、過給された吸入空気の一部は
吸気系から失われるものの、この吸入空気はタービン３
ｂを回転させるために有効利用されることから無駄な損
失はほとんど発生せず、効率低下の要因となる虞は少な
い。
【００２１】更に、エア噴出路１４内を流通する吸入空
気は可変ノズルベーン１０を冷却する作用も奏し、常に
高温の排ガスに晒される可変ノズルベーン１０の耐久性
を向上させるという効果も得られる。そして、以上の説
明から明らかなように本実施形態では、ＥＧＲ不能領域
でＥＧＲを還流させるために、例えば特公平６−４７９
３４号公報に記載の技術のようにベーンを閉側に制御す
ることは一切せずに、通常通り目標過給圧マップに基づ
く制御を継続していることから、ターボチャージャ３は
タービン効率の良好な領域で稼動し続ける。よって、タ
ービン効率を低下させることなく、運転領域に関わらず
確実にＥＧＲを還流させることができる。
気は可変ノズルベーン１０を冷却する作用も奏し、常に
高温の排ガスに晒される可変ノズルベーン１０の耐久性
を向上させるという効果も得られる。そして、以上の説
明から明らかなように本実施形態では、ＥＧＲ不能領域
でＥＧＲを還流させるために、例えば特公平６−４７９
３４号公報に記載の技術のようにベーンを閉側に制御す
ることは一切せずに、通常通り目標過給圧マップに基づ
く制御を継続していることから、ターボチャージャ３は
タービン効率の良好な領域で稼動し続ける。よって、タ
ービン効率を低下させることなく、運転領域に関わらず
確実にＥＧＲを還流させることができる。
【００２２】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、ディーゼルエンジン１用のＥＧ
Ｒ装置に具体化したが、適用するエンジンの種別はこれ
に限定されるものではなく、例えばガソリンエンジン用
のＥＧＲ装置に具体化してもよい。又、上記実施形態で
は、弁装置として全開と全閉の２位置で切換えられるバ
イパス弁１７を備えたが、このバイパス弁１７に代えて
無段階で開度調整可能な弁を設けると共に、その開度
を、例えば過給圧等に応じて制御するようにしてもよ
い。
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、ディーゼルエンジン１用のＥＧ
Ｒ装置に具体化したが、適用するエンジンの種別はこれ
に限定されるものではなく、例えばガソリンエンジン用
のＥＧＲ装置に具体化してもよい。又、上記実施形態で
は、弁装置として全開と全閉の２位置で切換えられるバ
イパス弁１７を備えたが、このバイパス弁１７に代えて
無段階で開度調整可能な弁を設けると共に、その開度
を、例えば過給圧等に応じて制御するようにしてもよ
い。
【００２３】更に、上記実施形態では、各可変ノズルベ
ーン１０に設けたエア噴出路１４から吸入空気を噴出さ
せて、ベーン開度に関わらずタービン３ｂに無駄なく衝
突するように配慮したが、必ずしもこのように構成する
必要はなく、例えば、可変ノズルベーンとは全く関係な
く、単一のエア噴出路１４をタービンハウジング７内の
一側に開口させてもよい。
ーン１０に設けたエア噴出路１４から吸入空気を噴出さ
せて、ベーン開度に関わらずタービン３ｂに無駄なく衝
突するように配慮したが、必ずしもこのように構成する
必要はなく、例えば、可変ノズルベーンとは全く関係な
く、単一のエア噴出路１４をタービンハウジング７内の
一側に開口させてもよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の過給機付き
エンジンのＥＧＲ装置によれば、タービン効率を低下さ
せることなく、運転領域に関わらず確実にＥＧＲを還流
させることができる。
エンジンのＥＧＲ装置によれば、タービン効率を低下さ
せることなく、運転領域に関わらず確実にＥＧＲを還流
させることができる。
【図１】実施形態の過給機付きディーゼルエンジンのＥ
ＧＲ装置を示す全体構成図である。
ＧＲ装置を示す全体構成図である。
【図２】ターボチャージャのタービンを示す部分断面図
である。
である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
１ エンジン ２ 吸気通路 ３ ターボチャージャ（過給機） ３ａ コンプレッサ ３ｂ タービン ４ 排気通路 ５ ＥＧＲ通路 ６ ＥＧＲ弁 ９ エア分配路（バイパス通路） １０ 可変ノズルベーン １４ エア噴出路（バイパス通路） １５ 連通路（バイパス通路） １６ バイパスパイプ（バイパス通路） １７ バイパス弁（弁装置） ２１ ＥＣＵ（第１の制御手段、第２の制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３１１Ｂ ３１１ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｍ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ ５７０Ｆ ５７０ ５７０Ｊ ５７０Ｐ Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ Ｆターム(参考） 3G005 EA15 FA05 GA04 GB17 GB24 JA06 JA24 JA28 JA39 JA42 3G062 AA01 AA05 BA07 CA08 EA11 ED01 ED04 FA05 FA06 GA04 GA06 3G084 AA01 BA08 BA20 BA25 CA04 DA10 EA05 EA11 EB08 EC01 EC03 EC07 FA10 FA33 3G092 AA02 AA06 AA16 AA17 AA18 AB03 DB03 DC09 DC16 DF09 DG08 DG09 EA01 EA02 EA11 EC10 FA15 GA06 HE01Z HF08Z
Claims (1)
- 【請求項１】 タービンの上流に可変ノズルベーンを備
えた可変容量型過給機と、 上記可変容量型過給機の上記可変ノズルベーンより上流
側の排気通路と該可変容量型過給機のコンプレッサより
下流側の吸気通路とを接続するＥＧＲ通路と、 上記ＥＧＲ通路に介装され、該ＥＧＲ通路の排ガス流量
を調整するＥＧＲ弁と、 上記コンプレッサ下流側の吸気通路から上記可変ノズル
ベーンと上記タービンとの間の上記排気通路に接続され
るバイパス通路と、 上記バイパス通路に介装され、該バイパス通路を開閉す
る弁装置と、 エンジンの運転状態に応じて上記ＥＧＲ弁を駆動制御す
る第１の制御手段と、 上記第１の制御手段による上記ＥＧＲ弁の制御が実行さ
れ、且つ上記エンジンの運転状態が、上記吸気通路の圧
力が上記排気通路の圧力より高くなる状態にあるとき、
上記弁装置を開作動させる第２の制御手段とを備えたこ
とを特徴とする過給機付きエンジンのＥＧＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178554A JP3783764B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178554A JP3783764B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001355502A true JP2001355502A (ja) | 2001-12-26 |
| JP3783764B2 JP3783764B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=18679964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000178554A Expired - Fee Related JP3783764B2 (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3783764B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007177716A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Komatsu Ltd | エンジンのｅｇｒバルブの制御装置 |
| JPWO2006095789A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2008-08-14 | 株式会社小松製作所 | Ｅｇｒ装置付き過給エンジン |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178554A patent/JP3783764B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006095789A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2008-08-14 | 株式会社小松製作所 | Ｅｇｒ装置付き過給エンジン |
| JP4496248B2 (ja) * | 2005-03-09 | 2010-07-07 | 株式会社小松製作所 | Ｅｇｒ装置付き過給エンジン |
| US8001780B2 (en) | 2005-03-09 | 2011-08-23 | Komatsu Ltd. | Supercharged engine with EGR device |
| JP2007177716A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Komatsu Ltd | エンジンのｅｇｒバルブの制御装置 |
| JP4585446B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2010-11-24 | 株式会社小松製作所 | エンジンのｅｇｒバルブの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3783764B2 (ja) | 2006-06-07 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060206 |
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