JP2003172212A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
内燃機関の排気還流装置Info
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- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
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- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/59—Systems for actuating EGR valves using positive pressure actuators; Check valves therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】排気還流率を高めつつ、小型化を図る。
【解決手段】吸気マニホールド１１Ａと排気マニホール
ド１２Ａとを連通する排気還流通路１３に形成された略
直線部分に、機関運転状態に応じて排気還流通路１３を
開閉する排気還流弁としてのバタフライ弁１４を介装さ
せる。このようにすれば、排気還流弁が介装される位置
の排気還流通路１３を屈曲させる必要がなく、屈曲によ
る流通抵抗の増加が抑制される。また、バタフライ弁１
４はその開度が大であるため、排気還流通路１３に介装
された排気還流弁により、排気還流ガスの圧力損失が増
大することが抑制される。
ド１２Ａとを連通する排気還流通路１３に形成された略
直線部分に、機関運転状態に応じて排気還流通路１３を
開閉する排気還流弁としてのバタフライ弁１４を介装さ
せる。このようにすれば、排気還流弁が介装される位置
の排気還流通路１３を屈曲させる必要がなく、屈曲によ
る流通抵抗の増加が抑制される。また、バタフライ弁１
４はその開度が大であるため、排気還流通路１３に介装
された排気還流弁により、排気還流ガスの圧力損失が増
大することが抑制される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気還
流（以下「ＥＧＲ」という）装置に関し、特に、ＥＧＲ
率を高めつつ、小型化を図る技術に関する。
流（以下「ＥＧＲ」という）装置に関し、特に、ＥＧＲ
率を高めつつ、小型化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、排気中に含有される窒素酸化
物（ＮＯx）を低減させるために、例えば、特開平９−
１３７７５４号公報に開示されるように、排気の一部を
吸気系に還流させるＥＧＲ装置が広く採用されている。
ＥＧＲ装置は、排気の一部を吸気系に還流させること
で、燃焼混合気中における不活性ガス（Ｎ2，ＣＯ2，Ｈ
2Ｏ等）の割合を増加して燃焼温度を低下させ、ＮＯxの
発生を抑制することができる。そして、ＥＧＲ装置で
は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を開閉
するＥＧＲ弁は、機関運転状態としての機関回転速度及
び機関負荷に応じて、その開度が制御される。
物（ＮＯx）を低減させるために、例えば、特開平９−
１３７７５４号公報に開示されるように、排気の一部を
吸気系に還流させるＥＧＲ装置が広く採用されている。
ＥＧＲ装置は、排気の一部を吸気系に還流させること
で、燃焼混合気中における不活性ガス（Ｎ2，ＣＯ2，Ｈ
2Ｏ等）の割合を増加して燃焼温度を低下させ、ＮＯxの
発生を抑制することができる。そして、ＥＧＲ装置で
は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を開閉
するＥＧＲ弁は、機関運転状態としての機関回転速度及
び機関負荷に応じて、その開度が制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁として、図７に示す
ようなポペット弁１が用いられていた。ポペット弁１
は、弁体２に連結された弁軸３をアクチュエータにより
進退動作させて、ＥＧＲ通路４の開度を制御する構成と
なっている。この場合、ポペット弁１を進退動作させる
べく、弁軸３の延長線上にアクチュエータを配置せざる
を得ず、図示するように、ＥＧＲ通路４の一部を屈曲さ
せて、弁軸３の先端部を外部に露出させる必要があっ
た。このように、ＥＧＲ通路４の一部が屈曲している
と、ここを流通するＥＧＲガスの流通抵抗が増大しがち
であった。また、ポペット弁１では、その開口面積が小
であるため、ここを通過するＥＧＲガスの圧力損失が大
であるという特性がある。このため、流通抵抗の増大及
び圧力損失により、排気系から吸気系へと還流されるＥ
ＧＲガス量が低減し、ＥＧＲ率が低下してしまうおそれ
があった。
は、ＥＧＲ通路を開閉するＥＧＲ弁として、図７に示す
ようなポペット弁１が用いられていた。ポペット弁１
は、弁体２に連結された弁軸３をアクチュエータにより
進退動作させて、ＥＧＲ通路４の開度を制御する構成と
なっている。この場合、ポペット弁１を進退動作させる
べく、弁軸３の延長線上にアクチュエータを配置せざる
を得ず、図示するように、ＥＧＲ通路４の一部を屈曲さ
せて、弁軸３の先端部を外部に露出させる必要があっ
た。このように、ＥＧＲ通路４の一部が屈曲している
と、ここを流通するＥＧＲガスの流通抵抗が増大しがち
であった。また、ポペット弁１では、その開口面積が小
であるため、ここを通過するＥＧＲガスの圧力損失が大
であるという特性がある。このため、流通抵抗の増大及
び圧力損失により、排気系から吸気系へと還流されるＥ
ＧＲガス量が低減し、ＥＧＲ率が低下してしまうおそれ
があった。
【０００４】ＥＧＲ率の低下を抑制するためには、ポペ
ット弁１の大径化、ＥＧＲ通路４の流路断面積の増大な
どの方法があるが、ＥＧＲ装置の大型化に伴うコスト及
び重量増加が発生するため、現実には採用し難いもので
あった。また、近年の車両の軽量化，燃費向上及び性能
向上の要請から、過給機の一種であるターボチャージャ
を搭載した内燃機関も多く見られるようになってきてい
る。特に、ディーゼル機関は、ガソリン機関に比べて燃
費が良い反面、機関出力が低く、高速回転にも弱いた
め、これらの欠点をカバーするには、ターボチャージャ
の搭載によって得られる高トルクを利用することが非常
に有益である。
ット弁１の大径化、ＥＧＲ通路４の流路断面積の増大な
どの方法があるが、ＥＧＲ装置の大型化に伴うコスト及
び重量増加が発生するため、現実には採用し難いもので
あった。また、近年の車両の軽量化，燃費向上及び性能
向上の要請から、過給機の一種であるターボチャージャ
を搭載した内燃機関も多く見られるようになってきてい
る。特に、ディーゼル機関は、ガソリン機関に比べて燃
費が良い反面、機関出力が低く、高速回転にも弱いた
め、これらの欠点をカバーするには、ターボチャージャ
の搭載によって得られる高トルクを利用することが非常
に有益である。
【０００５】しかし、ＥＧＲ装置は、排気通路内の排圧
と吸気通路内の負圧との差圧を利用して、排気の一部を
吸気系に還流する構成であるため、ターボチャージャを
搭載した内燃機関では、次のような問題点を抱えてい
た。即ち、ターボチャージャの効率が高い場合には、吸
気通路に介装されたコンプレッサの出口圧力（負圧）
が、排気通路に介装されたタービンの入口圧力（排圧）
より高くなってしまい、差圧により排気の一部を吸気系
に還流することができなくなってしまう。
と吸気通路内の負圧との差圧を利用して、排気の一部を
吸気系に還流する構成であるため、ターボチャージャを
搭載した内燃機関では、次のような問題点を抱えてい
た。即ち、ターボチャージャの効率が高い場合には、吸
気通路に介装されたコンプレッサの出口圧力（負圧）
が、排気通路に介装されたタービンの入口圧力（排圧）
より高くなってしまい、差圧により排気の一部を吸気系
に還流することができなくなってしまう。
【０００６】このため、図８及び前述した公報に開示さ
れるように、ＥＧＲ通路４におけるポペット弁１の下流
側に、一方向弁（逆止弁）としてのリード弁５を介装
し、ＥＧＲガスの圧力脈動を利用してこれを開弁させ、
ＥＧＲ量を確保する技術が提案されている。しかし、ポ
ペット弁１を用いたＥＧＲ装置では、ＥＧＲガスの圧力
損失が増大して圧力脈動が弱められてしまい、必要なＥ
ＧＲ率が得にくかった。
れるように、ＥＧＲ通路４におけるポペット弁１の下流
側に、一方向弁（逆止弁）としてのリード弁５を介装
し、ＥＧＲガスの圧力脈動を利用してこれを開弁させ、
ＥＧＲ量を確保する技術が提案されている。しかし、ポ
ペット弁１を用いたＥＧＲ装置では、ＥＧＲガスの圧力
損失が増大して圧力脈動が弱められてしまい、必要なＥ
ＧＲ率が得にくかった。
【０００７】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、排気還流通路を開閉する機構を見直すことに
より、ＥＧＲ率を高めつつ、小型化を図った内燃機関の
排気還流装置を提供することを目的とする。
点に鑑み、排気還流通路を開閉する機構を見直すことに
より、ＥＧＲ率を高めつつ、小型化を図った内燃機関の
排気還流装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、排気通路と吸気通路とを連通する排気還流
通路に形成された略直線部分に、機関運転状態に応じて
該排気還流通路を開閉するバタフライ弁を介装したこと
を特徴とする。排気還流通路にポペット弁を介装したも
のでは、排気還流通路を屈曲せざるを得ず、排気還流ガ
スの流通抵抗が増大してしまう。また、ポペット弁で
は、その開口面積が小であるため、圧力損失が増大して
しまう。このようなことから、機関運転状態に応じた排
気還流ガス量が得られず、排気還流率が低下してしま
う。
の発明では、排気通路と吸気通路とを連通する排気還流
通路に形成された略直線部分に、機関運転状態に応じて
該排気還流通路を開閉するバタフライ弁を介装したこと
を特徴とする。排気還流通路にポペット弁を介装したも
のでは、排気還流通路を屈曲せざるを得ず、排気還流ガ
スの流通抵抗が増大してしまう。また、ポペット弁で
は、その開口面積が小であるため、圧力損失が増大して
しまう。このようなことから、機関運転状態に応じた排
気還流ガス量が得られず、排気還流率が低下してしま
う。
【０００９】しかし、請求項１の構成によれば、排気還
流通路の略直線部分にバタフライ弁が介装されるため、
排気還流通路の屈曲による流通抵抗の増大が抑制され
る。また、バタフライ弁は、開口面積を大とすることが
可能なため、ここを排気還流ガスが通過しても、その圧
力損失が抑制される。従って、流通抵抗及び圧力損失の
増大が抑制されることから、機関運転状態に応じた排気
還流量が得られるようになり、排気還流率が向上する。
一方、ポペット弁を用いた排気還流装置と同じ排気還流
率を得ようとするならば、排気還流通路の小径化などに
より装置の小型化が促進され、コスト，重量などが低減
される。
流通路の略直線部分にバタフライ弁が介装されるため、
排気還流通路の屈曲による流通抵抗の増大が抑制され
る。また、バタフライ弁は、開口面積を大とすることが
可能なため、ここを排気還流ガスが通過しても、その圧
力損失が抑制される。従って、流通抵抗及び圧力損失の
増大が抑制されることから、機関運転状態に応じた排気
還流量が得られるようになり、排気還流率が向上する。
一方、ポペット弁を用いた排気還流装置と同じ排気還流
率を得ようとするならば、排気還流通路の小径化などに
より装置の小型化が促進され、コスト，重量などが低減
される。
【００１０】請求項２記載の発明では、排気通路にター
ビンが介装されると共に、吸気通路にコンプレッサが介
装されるターボチャージャを搭載した内燃機関の排気還
流装置であって、前記タービン上流側の排気通路とコン
プレッサ下流側の吸気通路とを連通する排気還流通路に
形成された略直線部分に、機関運転状態に応じて該排気
還流通路を開閉するバタフライ弁を介装したことを特徴
とする。
ビンが介装されると共に、吸気通路にコンプレッサが介
装されるターボチャージャを搭載した内燃機関の排気還
流装置であって、前記タービン上流側の排気通路とコン
プレッサ下流側の吸気通路とを連通する排気還流通路に
形成された略直線部分に、機関運転状態に応じて該排気
還流通路を開閉するバタフライ弁を介装したことを特徴
とする。
【００１１】かかる構成によれば、請求項１記載の発明
の作用及び効果に加え、ターボチャージャの搭載によっ
て得られる高トルクを利用することができ、車両の軽量
化，燃費向上及び性能向上が図られる。請求項３記載の
発明では、前記排気還流通路におけるバタフライ弁と吸
気通路との間には、前記排気通路内の排圧が吸気通路内
の負圧より大となったときに開弁する一方向弁が介装さ
れたことを特徴とする。
の作用及び効果に加え、ターボチャージャの搭載によっ
て得られる高トルクを利用することができ、車両の軽量
化，燃費向上及び性能向上が図られる。請求項３記載の
発明では、前記排気還流通路におけるバタフライ弁と吸
気通路との間には、前記排気通路内の排圧が吸気通路内
の負圧より大となったときに開弁する一方向弁が介装さ
れたことを特徴とする。
【００１２】吸気通路内の吸気及び排気通路内の排気に
は、内燃機関の稼動に伴ってその圧力が変動する脈動が
ある。このため、吸気及び排気の脈動の位相によって
は、吸気通路内の負圧が排気通路内の排圧より高くな
り、吸気の一部が排気側に流れてしまうおそれがある。
無過給の内燃機関では、かかる現象が発生し難いが、タ
ーボチャージャを搭載した内燃機関では、吸気通路に介
装されたコンプレッサにより吸気が過給されるため、か
かる現象が発生し易い。
は、内燃機関の稼動に伴ってその圧力が変動する脈動が
ある。このため、吸気及び排気の脈動の位相によって
は、吸気通路内の負圧が排気通路内の排圧より高くな
り、吸気の一部が排気側に流れてしまうおそれがある。
無過給の内燃機関では、かかる現象が発生し難いが、タ
ーボチャージャを搭載した内燃機関では、吸気通路に介
装されたコンプレッサにより吸気が過給されるため、か
かる現象が発生し易い。
【００１３】しかし、請求項３の構成によれば、排気還
流通路には、排圧が負圧より大となったときに開弁する
一方向弁が介装されているので、排圧が負圧よりも大に
なったときのみ排気還流が行なわれ、吸気の一部が排気
側に流れることを起因とする、例えば、空気量不足によ
る機関出力の低下などが防止される。請求項４記載の発
明では、前記一方向弁は、リード弁であることを特徴と
する。
流通路には、排圧が負圧より大となったときに開弁する
一方向弁が介装されているので、排圧が負圧よりも大に
なったときのみ排気還流が行なわれ、吸気の一部が排気
側に流れることを起因とする、例えば、空気量不足によ
る機関出力の低下などが防止される。請求項４記載の発
明では、前記一方向弁は、リード弁であることを特徴と
する。
【００１４】かかる構成によれば、一方向弁として、採
用実績が多く、作動機構の簡単なリード弁を採用するこ
とで、排気還流装置のコスト上昇が抑制されつつ、その
信頼性が向上する。請求項５記載の発明では、前記バタ
フライ弁を多段階に開閉駆動するアクチュエータと、機
関運転状態に応じた排気還流量を演算する排気還流量演
算手段と、該排気還流量演算手段により演算された排気
還流量に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御
手段と、を備えたことを特徴とする。
用実績が多く、作動機構の簡単なリード弁を採用するこ
とで、排気還流装置のコスト上昇が抑制されつつ、その
信頼性が向上する。請求項５記載の発明では、前記バタ
フライ弁を多段階に開閉駆動するアクチュエータと、機
関運転状態に応じた排気還流量を演算する排気還流量演
算手段と、該排気還流量演算手段により演算された排気
還流量に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御
手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】かかる構成によれば、機関運転状態に応じ
た排気還流量が演算され、これによりバタフライ弁を多
段階に開閉駆動するアクチュエータが制御される。この
ため、内燃機関の吸気通路には、その運転状態に応じた
排気還流量が導入されることとなり、窒素酸化物の低減
効果が最大限に発揮される。
た排気還流量が演算され、これによりバタフライ弁を多
段階に開閉駆動するアクチュエータが制御される。この
ため、内燃機関の吸気通路には、その運転状態に応じた
排気還流量が導入されることとなり、窒素酸化物の低減
効果が最大限に発揮される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図１は、本発明の第１実施形態とし
て、ディーゼル機関に対して、本発明に係る内燃機関の
ＥＧＲ装置を適用した全体構成を示す。６気筒のディー
ゼル機関１０には、吸気通路１１と排気通路１２とが接
続される。吸気通路１１を構成する吸気マニホールド１
１Ａ、及び、排気通路１２を構成する排気マニホールド
１２Ａは、夫々、小型化を図るべく、２つに分割された
構造となっている。そして、図示しないエアクリーナに
より埃等が除去された吸気は、吸気通路１１を介してデ
ィーゼル機関１０の燃焼室に導入される。
本発明を詳述する。図１は、本発明の第１実施形態とし
て、ディーゼル機関に対して、本発明に係る内燃機関の
ＥＧＲ装置を適用した全体構成を示す。６気筒のディー
ゼル機関１０には、吸気通路１１と排気通路１２とが接
続される。吸気通路１１を構成する吸気マニホールド１
１Ａ、及び、排気通路１２を構成する排気マニホールド
１２Ａは、夫々、小型化を図るべく、２つに分割された
構造となっている。そして、図示しないエアクリーナに
より埃等が除去された吸気は、吸気通路１１を介してデ
ィーゼル機関１０の燃焼室に導入される。
【００１７】吸気マニホールド１１Ａと排気マニホール
ド１２Ａとは、ＥＧＲ通路１３を介して連通される。Ｅ
ＧＲ通路１３には、機関運転状態に応じて開閉すべく、
ＥＧＲ弁としてのバタフライ弁１４が介装される。バタ
フライ弁１４は、図２に示すように、薄板の円盤形状か
らなる弁体１４Ａと、その中心点を通る弁軸１４Ｂと、
を含んで構成される。そして、弁軸１４Ｂは、ＥＧＲ通
路１３に形成された略直線部分の周壁に回動自由に軸支
され、その一方の先端部にアクチュエータとしてのＤＣ
モータ１５が連結される。
ド１２Ａとは、ＥＧＲ通路１３を介して連通される。Ｅ
ＧＲ通路１３には、機関運転状態に応じて開閉すべく、
ＥＧＲ弁としてのバタフライ弁１４が介装される。バタ
フライ弁１４は、図２に示すように、薄板の円盤形状か
らなる弁体１４Ａと、その中心点を通る弁軸１４Ｂと、
を含んで構成される。そして、弁軸１４Ｂは、ＥＧＲ通
路１３に形成された略直線部分の周壁に回動自由に軸支
され、その一方の先端部にアクチュエータとしてのＤＣ
モータ１５が連結される。
【００１８】また、ＤＣモータ１５の制御系として、機
関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１６と、機関
負荷Ｌを検出する負荷センサ１７と、マイクロコンピュ
ータを内蔵したコントロールユニット１８と、が備えら
れる。そして、コントロールユニット１８では、回転速
度センサ１６及び負荷センサ１７からの信号に基づいて
図３に示す制御が所定時間毎に繰り返し実行され、機関
運転状態に応じてバタフライ弁１４の開度を変えるべ
く、ＤＣモータ１５が駆動制御される。なお、コントロ
ールユニット１８により、排気還流量演算手段及び制御
手段がソフトウエア的に実現される。
関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１６と、機関
負荷Ｌを検出する負荷センサ１７と、マイクロコンピュ
ータを内蔵したコントロールユニット１８と、が備えら
れる。そして、コントロールユニット１８では、回転速
度センサ１６及び負荷センサ１７からの信号に基づいて
図３に示す制御が所定時間毎に繰り返し実行され、機関
運転状態に応じてバタフライ弁１４の開度を変えるべ
く、ＤＣモータ１５が駆動制御される。なお、コントロ
ールユニット１８により、排気還流量演算手段及び制御
手段がソフトウエア的に実現される。
【００１９】ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。
以下同様）では、回転速度センサ１６から、機関回転速
度Ｎｅが読み込まれる。ステップ２では、負荷センサ１
７から、機関負荷Ｌが読み込まれる。ステップ３では、
ＥＧＲ制御マップが参照され、機関運転状態としての機
関回転速度Ｎｅ及び機関負荷Ｌに応じたＥＧＲ量が演算
される。なお、ステップ１〜ステップ３における一連の
処理が排気還流量演算手段に該当する。
以下同様）では、回転速度センサ１６から、機関回転速
度Ｎｅが読み込まれる。ステップ２では、負荷センサ１
７から、機関負荷Ｌが読み込まれる。ステップ３では、
ＥＧＲ制御マップが参照され、機関運転状態としての機
関回転速度Ｎｅ及び機関負荷Ｌに応じたＥＧＲ量が演算
される。なお、ステップ１〜ステップ３における一連の
処理が排気還流量演算手段に該当する。
【００２０】ステップ４では、ステップ３で演算された
ＥＧＲ量に基づいて、ＤＣモータ１５が駆動制御され
る。一方、機関運転領域がＥＧＲ領域になければ、ＥＧ
Ｒ量を０とすべく、バタフライ弁１４によりＥＧＲ通路
１３を閉じる制御が実行される。なお、ステップ４にお
ける処理が、制御手段に該当する。次に、上述した第１
実施形態の効果について説明する。
ＥＧＲ量に基づいて、ＤＣモータ１５が駆動制御され
る。一方、機関運転領域がＥＧＲ領域になければ、ＥＧ
Ｒ量を０とすべく、バタフライ弁１４によりＥＧＲ通路
１３を閉じる制御が実行される。なお、ステップ４にお
ける処理が、制御手段に該当する。次に、上述した第１
実施形態の効果について説明する。
【００２１】従来技術のように、ＥＧＲ通路にポペット
弁を介装したＥＧＲ装置では、ポペット弁を進退動作さ
せる必要上、ＥＧＲ通路の一部を屈曲せざるを得ず、Ｅ
ＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流通抵抗が増大してし
まう。また、ポペット弁は、その開口面積が小であるた
め、ここを通過するＥＧＲガスの圧力損失が増大してし
まう。このため、ＥＧＲガスの流通抵抗及び圧力損失の
増大により、機関運転状態に応じたＥＧＲ量が得られ
ず、ＥＧＲ率が低下しがちであった。
弁を介装したＥＧＲ装置では、ポペット弁を進退動作さ
せる必要上、ＥＧＲ通路の一部を屈曲せざるを得ず、Ｅ
ＧＲ通路を流通するＥＧＲガスの流通抵抗が増大してし
まう。また、ポペット弁は、その開口面積が小であるた
め、ここを通過するＥＧＲガスの圧力損失が増大してし
まう。このため、ＥＧＲガスの流通抵抗及び圧力損失の
増大により、機関運転状態に応じたＥＧＲ量が得られ
ず、ＥＧＲ率が低下しがちであった。
【００２２】しかし、ＥＧＲ通路１３の略直線部分にバ
タフライ弁１４を介装するようにすれば、ＥＧＲ通路１
３の屈曲による流通抵抗の増大が抑制される。また、バ
タフライ弁１４は、その開口面積を大とすることが可能
なため、ここをＥＧＲガスが通過しても、その圧力損失
が抑制される。従って、流通抵抗及び圧力損失の増大が
抑制されることから、機関運転状態に応じたＥＧＲ量が
得られるようになり、ＥＧＲ率を向上させることができ
る。
タフライ弁１４を介装するようにすれば、ＥＧＲ通路１
３の屈曲による流通抵抗の増大が抑制される。また、バ
タフライ弁１４は、その開口面積を大とすることが可能
なため、ここをＥＧＲガスが通過しても、その圧力損失
が抑制される。従って、流通抵抗及び圧力損失の増大が
抑制されることから、機関運転状態に応じたＥＧＲ量が
得られるようになり、ＥＧＲ率を向上させることができ
る。
【００２３】一方、ポペット弁を用いたＥＧＲ装置と同
じＥＧＲ率を得ようとするならば、ＥＧＲ通路１３の小
径化などにより装置の小型化が促進され、コスト，重量
などを低減することができる。重量低減は、排気性状及
び燃費などの向上にも大きく寄与するため、地球環境の
保全の面では極めて有益なものである。図４は、本発明
の第２実施形態として、ターボチャージャを搭載したデ
ィーゼル機関に対して、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ
装置を適用した全体構成を示す。なお、先の第１実施形
態と同一構成については、同一符号を付すことにより、
その説明を省略するものとする。
じＥＧＲ率を得ようとするならば、ＥＧＲ通路１３の小
径化などにより装置の小型化が促進され、コスト，重量
などを低減することができる。重量低減は、排気性状及
び燃費などの向上にも大きく寄与するため、地球環境の
保全の面では極めて有益なものである。図４は、本発明
の第２実施形態として、ターボチャージャを搭載したデ
ィーゼル機関に対して、本発明に係る内燃機関のＥＧＲ
装置を適用した全体構成を示す。なお、先の第１実施形
態と同一構成については、同一符号を付すことにより、
その説明を省略するものとする。
【００２４】ディーゼル機関１０の吸気通路１１及び排
気通路１２には、夫々、ターボチャージャを構成するコ
ンプレッサ１９及びタービン２０が介装される。タービ
ン２０は、排気通路１２を流通する排気エネルギーを吸
収し、図示しないシャフトを介して一体的に連結される
コンプレッサ１９を駆動する。そして、エアクリーナに
より埃等が除去された吸気は、吸気通路１１に介装され
たコンプレッサ１９により圧縮されて過給状態となり、
ディーゼル機関１０の燃焼室に導入される。
気通路１２には、夫々、ターボチャージャを構成するコ
ンプレッサ１９及びタービン２０が介装される。タービ
ン２０は、排気通路１２を流通する排気エネルギーを吸
収し、図示しないシャフトを介して一体的に連結される
コンプレッサ１９を駆動する。そして、エアクリーナに
より埃等が除去された吸気は、吸気通路１１に介装され
たコンプレッサ１９により圧縮されて過給状態となり、
ディーゼル機関１０の燃焼室に導入される。
【００２５】また、コンプレッサ１９下流側の吸気マニ
ホールド１１Ａとタービン２０の上流側の排気マニホー
ルド１２Ａとは、ＥＧＲ通路１３を介して連通される。
ＥＧＲ通路１３には、機関運転状態に応じて開閉すべ
く、ＥＧＲ弁としてのバタフライ弁１４が介装される。
さらに、ＥＧＲ通路１３におけるバタフライ弁１４と吸
気マニホールド１１Ａとの間には、排気通路１２内の排
圧が吸気通路１１内の負圧より大となったときに開弁駆
動する一方向弁としてのリード弁２１が介装される。こ
こで、一方向弁として、採用実績が多く、作動機構の簡
単なリード弁を採用することで、ＥＧＲ装置のコスト上
昇を抑制しつつ、その信頼性を向上することができる。
ホールド１１Ａとタービン２０の上流側の排気マニホー
ルド１２Ａとは、ＥＧＲ通路１３を介して連通される。
ＥＧＲ通路１３には、機関運転状態に応じて開閉すべ
く、ＥＧＲ弁としてのバタフライ弁１４が介装される。
さらに、ＥＧＲ通路１３におけるバタフライ弁１４と吸
気マニホールド１１Ａとの間には、排気通路１２内の排
圧が吸気通路１１内の負圧より大となったときに開弁駆
動する一方向弁としてのリード弁２１が介装される。こ
こで、一方向弁として、採用実績が多く、作動機構の簡
単なリード弁を採用することで、ＥＧＲ装置のコスト上
昇を抑制しつつ、その信頼性を向上することができる。
【００２６】ところで、吸気通路１１内の吸気及び排気
通路１２内の排気には、内燃機関の稼動に伴ってその圧
力が変動する脈動がある。このため、吸気及び排気の脈
動の位相によっては、吸気通路１１内の負圧が排気通路
１２内の排圧より高くなり、吸気の一部が排気側に流れ
てしまうおそれがある。無過給の内燃機関では、かかる
現象が発生し難いが、ターボチャージャを搭載した内燃
機関では、吸気通路１１に介装されたコンプレッサ１９
により吸気が過給されるため、かかる現象が発生し易
い。
通路１２内の排気には、内燃機関の稼動に伴ってその圧
力が変動する脈動がある。このため、吸気及び排気の脈
動の位相によっては、吸気通路１１内の負圧が排気通路
１２内の排圧より高くなり、吸気の一部が排気側に流れ
てしまうおそれがある。無過給の内燃機関では、かかる
現象が発生し難いが、ターボチャージャを搭載した内燃
機関では、吸気通路１１に介装されたコンプレッサ１９
により吸気が過給されるため、かかる現象が発生し易
い。
【００２７】しかし、ＥＧＲ通路１３には、排圧が負圧
よりも大となったときに開弁するリード弁２１が介装さ
れているため、排圧が負圧よりも大になったときのみＥ
ＧＲが行われ、吸気の一部が排気側に流れることを起因
とする、例えば、空気量不足による機関出力の低下など
を防止することができる。図６は、ＥＧＲ通路１３にリ
ード弁２１を介装した効果として、ＥＧＲ通路１３にお
ける圧力変動を示しており、点線は従来技術の特性、実
線は本発明の特性を表わしている。
よりも大となったときに開弁するリード弁２１が介装さ
れているため、排圧が負圧よりも大になったときのみＥ
ＧＲが行われ、吸気の一部が排気側に流れることを起因
とする、例えば、空気量不足による機関出力の低下など
を防止することができる。図６は、ＥＧＲ通路１３にリ
ード弁２１を介装した効果として、ＥＧＲ通路１３にお
ける圧力変動を示しており、点線は従来技術の特性、実
線は本発明の特性を表わしている。
【００２８】なお、第２実施形態による他の作用及び効
果は、先の第１実施形態と同様であるので、その説明は
省略することとする。また、本発明に係るＥＧＲ装置
は、ガソリン機関等にも適用可能であることはいうまで
もない。
果は、先の第１実施形態と同様であるので、その説明は
省略することとする。また、本発明に係るＥＧＲ装置
は、ガソリン機関等にも適用可能であることはいうまで
もない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、流通抵抗及び圧力損失の増大が抑制される
ため、機関運転状態に応じた排気還流量が得られるよう
になり、排気還流率を向上させることができる。そし
て、ポペット弁を用いた排気還流装置と同じ排気還流率
を得ようとするならば、排気還流通路の小径化などによ
り装置の小型が促進され、コスト，重量などを低減する
ことができる。
明によれば、流通抵抗及び圧力損失の増大が抑制される
ため、機関運転状態に応じた排気還流量が得られるよう
になり、排気還流率を向上させることができる。そし
て、ポペット弁を用いた排気還流装置と同じ排気還流率
を得ようとするならば、排気還流通路の小径化などによ
り装置の小型が促進され、コスト，重量などを低減する
ことができる。
【００３０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、ターボチャージャの搭載によっ
て得られる高トルクを利用することができ、車両の軽量
化，燃費向上及び性能向上を図ることができる。請求項
３記載の発明によれば、排気通路内の排圧が吸気通路内
の負圧よりも大になったときのみ排気還流が行なわれ、
吸気の一部が排気側に流れることを起因とする、例え
ば、空気量不足による機関出力の低下などを防止するこ
とができる。
載の発明の効果に加え、ターボチャージャの搭載によっ
て得られる高トルクを利用することができ、車両の軽量
化，燃費向上及び性能向上を図ることができる。請求項
３記載の発明によれば、排気通路内の排圧が吸気通路内
の負圧よりも大になったときのみ排気還流が行なわれ、
吸気の一部が排気側に流れることを起因とする、例え
ば、空気量不足による機関出力の低下などを防止するこ
とができる。
【００３１】請求項４記載の発明によれば、排気還流装
置のコスト上昇を抑制しつつ、その信頼性を向上させる
ことができる。請求項５記載の発明によれば、内燃機関
の吸気通路には、その運転状態に応じた排気還流量が導
入されることとなり、窒素酸化物の低減効果を最大限に
発揮させることができる。
置のコスト上昇を抑制しつつ、その信頼性を向上させる
ことができる。請求項５記載の発明によれば、内燃機関
の吸気通路には、その運転状態に応じた排気還流量が導
入されることとなり、窒素酸化物の低減効果を最大限に
発揮させることができる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図
【図２】第１実施形態におけるＥＧＲ通路の詳細図
【図３】ＥＧＲ装置の制御内容を示すフローチャート
【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図
【図５】第２実施形態におけるＥＧＲ通路の詳細図
【図６】第２実施形態の効果を示す特性図
【図７】従来のＥＧＲ装置の一例で、ＥＧＲ通路とＥＧ
Ｒ弁の概略図
Ｒ弁の概略図
【図８】従来のＥＧＲ装置の他の例で、ＥＧＲ通路とＥ
ＧＲ弁の概略図
ＧＲ弁の概略図
１０ ディーゼル機関
１１ 吸気通路
１１Ａ 吸気マニホールド
１２ 排気通路
１２Ａ 排気マニホールド
１３ ＥＧＲ通路
１４ バタフライ弁
１５ ＤＣモータ
１６ 回転速度センサ
１７ 負荷センサ
１８ コントロールユニット
１９ コンプレッサ
２０ タービン
２１ リード弁
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５８０Ｂ
５８０Ｐ
Ｆ０２Ｄ 21/08 ３１１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３１１Ｂ
Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 CA06 EA11
EB13 ED03 ED10 FA05 FA13
GA00 GA06
3G092 AA02 AA18 AB03 DC08 DC09
DF10 DG08 EA01 EA02 EC02
EC09 FA11 FA17 HA11Z
Claims (5)
- 【請求項１】排気通路と吸気通路とを連通する排気還流
通路に形成された略直線部分に、機関運転状態に応じて
該排気還流通路を開閉するバタフライ弁を介装したこと
を特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 【請求項２】排気通路にタービンが介装されると共に、
吸気通路にコンプレッサが介装されるターボチャージャ
を搭載した内燃機関の排気還流装置であって、 前記タービン上流側の排気通路とコンプレッサ下流側の
吸気通路とを連通する排気還流通路に形成された略直線
部分に、機関運転状態に応じて該排気還流通路を開閉す
るバタフライ弁を介装したことを特徴とする内燃機関の
排気還流装置。 - 【請求項３】前記排気還流通路におけるバタフライ弁と
吸気通路との間には、前記排気通路内の排圧が吸気通路
内の負圧より大となったときに開弁する一方向弁が介装
されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
内燃機関の排気還流装置。 - 【請求項４】前記一方向弁は、リード弁であることを特
徴とする請求項３記載の内燃機関の排気還流装置。 - 【請求項５】前記バタフライ弁を多段階に開閉駆動する
アクチュエータと、 機関運転状態に応じた排気還流量を演算する排気還流量
演算手段と、 該排気還流量演算手段により演算された排気還流量に基
づいて、前記アクチュエータを制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれ
か１つに記載の内燃機関の排気還流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367744A JP2003172212A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の排気還流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001367744A JP2003172212A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の排気還流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003172212A true JP2003172212A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=19177448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001367744A Pending JP2003172212A (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 内燃機関の排気還流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003172212A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008151027A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Isuzu Motors Ltd | ターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法 |
| CN111102068A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 广州汽车集团股份有限公司 | 发动机稀薄燃烧装置、控制方法、发动机及汽车 |
| CN111102068B (zh) * | 2018-10-29 | 2024-06-07 | 广州汽车集团股份有限公司 | 发动机稀薄燃烧装置、控制方法、发动机及汽车 |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001367744A patent/JP2003172212A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008151027A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Isuzu Motors Ltd | ターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法 |
| CN111102068A (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-05 | 广州汽车集团股份有限公司 | 发动机稀薄燃烧装置、控制方法、发动机及汽车 |
| CN111102068B (zh) * | 2018-10-29 | 2024-06-07 | 广州汽车集团股份有限公司 | 发动机稀薄燃烧装置、控制方法、发动机及汽车 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041007 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070702 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070703 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071113 |