JP2003534487A - 排気再循環および過給ディーゼル・エンジンのための方法および装置 - Google Patents

排気再循環および過給ディーゼル・エンジンのための方法および装置

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JP2003534487A JP2001586728A JP2001586728A JP2003534487A JP 2003534487 A JP2003534487 A JP 2003534487A JP 2001586728 A JP2001586728 A JP 2001586728A JP 2001586728 A JP2001586728 A JP 2001586728A JP 2003534487 A JP2003534487 A JP 2003534487A
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Abstract

(57)【要約】 ＥＧＲガスが、ベンチュリ（９）が吸気の流れを修正するために配置された、修正された流れのために低下した圧力が支配している、吸気チャネルのセクションに供給され、ベンチュリ（９）の壁（１０）の少なくとも一部分が、ベンチュリの横断面を変化させるために調節され、それによって、支配している作動状態の所望の調節がされることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、請求項１および６のプリアンブルにそれぞれ記載の、方法および装
置に関する。本発明はまた、このような装置を備える過給型エンジンに関する。
【０００２】 （従来技術の説明） ターボ過給ディーゼル・エンジンでは、排気ガスをエンジンの吸気口へ再循環
させて、排気ガス内の窒素酸化物の含有量を減少させることが以前から知られて
いる。このようにして、再循環された排気ガスは、燃焼温度を低下させるように
機能し、その結果、吸気内のより少ない量の窒素を、一酸化窒素を変換すること
ができる。通常ＥＧＲ（排気ガス再循環）と呼ばれているこのプロセスは、有害
な排気ガス放出物の含有量を減少させる比較的簡単な方法としてオットー・エン
ジンでよく使用されていた。他方、ディーゼル・エンジンでは、すなわち、オッ
トー・エンジンの解決法をディーゼル・エンジンに直接適用することができない
、これらのエンジンに付随する特定の問題があるということに対応して、この技
術はあまり採用されてはいなかった。
【０００３】 これらの特定の問題の１つは、ディーゼル・エンジン内の燃焼は、通常過剰空
気で行われるということである。このことは間接的に、所望の機能を達成するた
めに、エンジンのかなり大きな作動領域の中で、かなり大量の排気ガスを移送さ
せる必要があるという結果になる。作動領域の大部分の中で、エンジンの吸気シ
ステム内の圧力が排気ガス・システム内の圧力よりも大きいため、過給エンジン
の場合にこの問題が強調される。排気ガス圧力の所望の上昇を得るために別個の
過給装置を使用することが、たとえば、ＷＯ９６／１８０３０およびＷＯ９６／
１８０３１を通じて、以前から知られている。これらの解決法の欠点は、余分な
過給型装置または他の任意の圧力上昇手段が必要であることであり、このことは
、これらの解決法をコストがかかり、扱いにくいものにする。
【０００４】 ＵＳ−Ａ−５ ６１１ ２０３およびＵＳ−Ａ−５ ６１１ ２０４も、本発
明に関して以前から知られている技術として述べることができる。これらの文書
は、どのようにして、吸気チャネル内に配置されているベンチュリ装置または他
の任意の種類の排出装置を通ってターボ過給ディーゼル・エンジン内の吸気口内
へ排気ガスが再循環されるかを記載している。これらの文書に記載のシステムは
、給気された空気内へＥＧＲの流れをポンピングするために、排出装置のあるセ
クション内を支配している低い定常圧力を使用している。
【０００５】 これらの文書に記載の装置が被る主な問題点は、装置の形状のため、吸気チャ
ネル内で流れの抵抗損失が生じることである。一例として、バイパス・チャネル
内のバルブ・ブレードを使用することは、圧力降下をもたらし、その結果エンジ
ンの出力損失に至る。
【０００６】 （発明の目的） 従来技術の問題点に対する解決法、または問題点の減少を提供することが本発
明の目的である。したがって、主な目的は、より簡単な、かつより効率的な、内
燃機関内のＥＧＲガスの移送を提供することである。
【０００７】 本発明によると、これは、それぞれ請求項１および６の特徴部分の特徴を通じ
て上記のような方法および装置で達成される。
【０００８】 本発明は、バルブ・ブレードおよび類似の制御装置が不必要になるため、流体
の抵抗損失を最小化することを可能にする。また、バイパス・チャネルを配置す
る必要がないため、すべての吸気をベンチュリ内の制御されたＥＧＲポンピング
のために使用することができる。ベンチュリ装置にわたる圧力降下を最小に保持
することができるため、このことは大きな利点を与える。全体として、エンジン
性能を強化するという結果になる。
【０００９】 壁の少なくとも一部分を調節することにより流れの動作の調節を可能にするこ
とによって、再循環の量ならびに時間を最適化することができる。この調節は簡
単に得られ、その結果効果的な変化をもたらし、それによって、支配している動
作用にＥＧＲ再循環を簡単に最適化することができる。調節は、好ましくは通常
のエンジン制御コンピュータでプログラムされた適切なシークエンスによって制
御され、前記シークエンスは、好ましくは、エンジンの通常のパラメータ・セン
サによって供給されるデータを使用している。
【００１０】 枢動運動を通じて得られる調節によって、簡単な制御された運動パターンが達
成される。
【００１１】 ＥＧＲガスをベンチュリ装置内に供給するためのチャネルは、特別な設置に適
しているものによって、固定された、または可動の壁内に配置されてもよい。
【００１２】 ベンチュリの壁は、調節可能な壁部分が可変に挿入することができる、横向き
のくぼみであることが好ましい。このようにして、簡単な構造にすることができ
、調節壁部分が完全にくぼみ内に挿入されているときは、ベンチュリが主に機能
せず、その結果最小の圧力降下であるようにすることができる。
【００１３】 調節可能な壁部分の上流部分は、挿入可能な壁部分の挿入された部分内に、く
ぼみの隣り合う壁とともに形成されることがさらに好ましい。このことによって
、自然の渦が形成されて動作中留まることができる空間が形成される。これは、
これらの壁部分に、たとえばほぼ正三角形の、すなわち、表面が約６０°の角度
を有するものであるセクションを有する空間を形成させることによって得ること
ができる。
【００１４】 別法として、調節可能な壁部分の上流部分をくぼみの隣接する壁と橋かけ方式
で接続する、変形可能な膜を提供することができる。このようにして、調節可能
な壁部分の挿入された位置の場合にも、ほぼ滑らかな壁の形状が得られる。
【００１５】 ベンチュリ内のＥＧＲチャネルの開口が、本質的に吸気の流れ方向に向けられ
ている場合、ＥＧＲチャネル内の圧力パルスがポンピング効果を低下させないよ
うにすることができる。
【００１６】 ベンチュリのセクションは、本質的に調節可能な高さを有する矩形であること
が好ましい。この幾何形状は、簡単な構造および調節可能性を与える。
【００１７】 本発明のさらなる特徴および利点は、以下の実施形態の説明から明らかになる
。
【００１８】 ここで本発明を例示する実施形態を図面を参照にしてより詳細に説明する。
【００１９】 （実施形態の説明） 図１は、直線状の直列シリンダ・ブロック内にシリンダが配置された、ピスト
ン・エンジン・タイプの内燃機関１を概略に示している。エンジンは、トラック
またはバスなどの大型車両用に構成された４ストローク・ディーゼル・エンジン
である。各シリンダは、そのそれぞれのシリンダ・ヘッド内に、燃焼空気の供給
用の少なくとも１つの吸気バルブと、燃焼による排気ガスの排出用の少なくとも
１つの排気バルブとを従来の方式で備える。吸気チャネル２は、吸気をシリンダ
へ導き、排気コレクタ３は、シリンダからの排気ガスを、タービンＴへ、次に排
気パイプへ導く。
【００２０】 また、移送チャネル４が、シリンダの排気側からその吸気側へＥＧＲガスを再
循環させるために配置されている。移送チャネル４は、吸気冷却機５の後、シリ
ンダへのマニホルドの前の、吸気チャネル２内へ現出する。ＥＧＲ制御バルブ６
は、移送チャネル内に配置され、それによって移送を分離し、可能ならば、ある
程度制御することができる。
【００２１】 移送チャネル４は、圧縮機Ｃによって吸気された吸気ガスの流れが修正され、
それによってベンチュリの通路に負の圧力を生成するようにしてベンチュリ９が
配置されている、吸気チャネルのセクション内へ現出する。これは、凸状に曲げ
られた部分の通路で空気が増加した速度を与えられるためである。本発明による
と、ＥＧＲガスは、このように負の圧力が支配しているベンチュリと接続してい
る部分内の前記セクションに導入される。ベンチュリ９を、たとえば流れ方向の
曲率および長さの点で特別に形成することによって、十分な負の圧力を得ること
ができ、それによって適切な量のＥＧＲガスを確実に移送することができる。Ｓ
は、エンジンからのパラメータ信号に応答してベンチュリを制御するための制御
コンピュータを示している。
【００２２】 ベンチュリ９は、図２により詳細に示されている。ここで、調節可能な壁部分
１０が、ここで、チャネル２内にできる限り入れられた位置１０’と、くぼみ１
２に対してチャネル２からできる限り外に出された位置１０”とで示されている
。ＥＧＲ移送チャネル４は、最大の負の圧力が支配しているベンチュリ９の部分
のほぼ反対側に現出する。チャネル４は、ベンチュリの固定された壁２０内に配
置されるのが好ましいが、調節可能な壁部分１０（図示せず）の上側表面内に現
出することもできる。ベンチュリ内のチャネル４の開口を流れの方向を方向付け
て、移送状態を強化することもまた好ましい。
【００２３】 １１は枢動シャフトを示しており、これによって供給されるＥＧＲガスの量／
割合を調整するために壁部分９が調節される。主に、最大に挿入された位置１０
’にすると、より大きな負の圧力と、より多くの供給されたＥＧＲガスの量とい
う結果となり、一方、外に出された位置１０”にすると、供給されるＥＧＲガス
がより少ない、またはおそらくは全然ないという結果となる。
【００２４】 図示されたベンチュリのＡ−Ａを通る断面は矩形であり、これはチャネルの反
対を向いている壁部分１０の表面がシングル・カーブであることを意味している
。この表面およびその長手方向および高さ方向の延長の形状は、エンジン・デー
タおよび所望のＥＧＲ混合状態からテストされ寸法付けされるべきである。
【００２５】 したがって、くぼみ１２は、様々な引込まれた位置で壁部分１０を受ける働き
をする。壁部分の上流部分１４と、様々な引込位置でのくぼみの隣接する表面１
３は、自然の渦Ｖが形成され、動作中保持されることができるセクションを有す
る空間を形成することが好ましい。このことによって、この位置で不安定な渦が
形成された場合に普通ならば生じるであろう望ましくない圧力変動なしで、遮ら
れない動作が得られる。
【００２６】 再循環される排気ガスの量の制御は、それ自体で、適切なエンジン・パラメー
タを感知するセンサと通信する、制御システム（図１）によって達成される。冷
却機７が、再循環されたＥＧＲガスを冷却するために配置されている。図２（お
よび３）はまた、制御システムＳ（図１）によって制御され、電気式、油圧式、
空気式に操作されるモータを備えることができる設定手段１７を示している。
【００２７】 図３は、壁部分１０と固定された壁１６の間に隣接している曲線を提供する、
変形可能な膜１５が取り付けられた実施形態を示している。膜は、たとえばばね
鋼製であってもよい。
【００２８】 したがって、ベンチュリ９の形状は、本適用例に応じて様々にすることができ
る。これはまた、好ましい実施形態であるが、矩形断面を備えるチャネルを有し
、同様の有利な流れ状態は、壁部分１０の幅にわたって作成されるチャネルの形
状に関する。チャネル２内への挿入がたとえば変位させることによって他のいず
れかの方式で達成された場合、壁部分１０の移動パターンは、異なってもよい。
壁のより大きな部分を、膜１５のみのほかに変形可能にすることもできる。
【００２９】 エンジンのシリンダのうちのあるもののみが、たとえばＶエンジンのブロック
のうちの１つを通って、ＥＧＲ再循環に貢献することも本発明の範囲内である。
【００３０】 本発明は、過給型４ストローク内燃機関を背景として記載してきたが、簡単な
問題または条件が支配している他の種類の内燃機関にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ４ストローク・ターボ過給ディーゼル・エンジンに関する本発明の実施形態の
概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態による装置をより詳細に示す図である。
【図３】 本発明の第２の実施形態による装置の図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月２４日（２００２．４．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── 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 9/02 ３５１ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３５１Ｋ ３５１Ｍ 9/10 9/10 Ａ Ｈ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ｂ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA03 AA05 BA06 DA04 EB12 ED04 ED15 FA24 3G065 AA00 AA01 AA03 CA12 DA01 DA04 HA06 HA21 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BA02 DB03 DC03 DC09 FA02 FA12 FA17 FA24

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＥＧＲガスが、吸気とともにエンジンへ導かれるようにエン
    ジンの吸気チャネル（２）内に供給され、かつ、ＥＧＲガスが、ベンチュリ（９
    ）が吸気の流れを修正するために配置された、修正された流れのために低下した
    圧力が支配している、吸気チャネルのセクション内に供給される、内燃機関（１
    ）内での排気ガス再循環（ＥＧＲ）のための方法であって、ベンチュリ（９）の
    壁（１０）の少なくとも一部分を調節してベンチュリの横断面を変化させ、それ
    によって支配している作動状態の所望の調節をすることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 調節が、調節可能な壁部分（１０）を枢動させることによっ
    て行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ＥＧＲガスが、ベンチュリ（９）の固定された壁（２０）内
    へ現出するチャネル（４）を通って導入されることを特徴とする請求項１または
    請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ＥＧＲガスが、調節可能な壁部分（１０）内へ現出するチャ
    ネル（４）を通って導入されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 ＥＧＲガスが、本質的にベンチュリ（９）内の吸気ガスの流
    れ方向（Ｒ）に導入されることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法
    。
  6. 【請求項６】 ＥＧＲガスを、吸気とともにエンジンに導かれるようにエン
    ジンの吸気チャネル内に供給するための手段と、ＥＧＲガスを、ベンチュリ（９
    ）が吸気の流れを修正するために配置された、修正された流れのために低下した
    圧力が支配している、吸気チャネルのセクション内に導く手段とを備える、内燃
    機関（１）内での排気ガス再循環（ＥＧＲ）のための装置であって、ベンチュリ
    （９）の壁（１０）の少なくとも一部分を調節してベンチュリ（９）の横断面を
    変化させ、それによって支配している作動状態の所望の調節をすることを特徴と
    する装置。
  7. 【請求項７】 調節可能な壁部分（１０）の少なくとも一部分が枢動可能で
    あることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 ＥＧＲガスを導入するためのベンチュリ（９）の固定された
    壁（２０）内に現出するチャネル（４）を特徴とする請求項６または請求項７に
    記載の装置。
  9. 【請求項９】 ＥＧＲガスを導入するためのベンチュリの調節可能な壁部分
    （１０）内に現出するチャネル（４）を特徴とする請求項６から請求項８のいず
    れかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 調節可能な壁部分（１０）を可変に挿入することができる
    、ベンチュリ（９）の側路に配置されたくぼみ（１２）を特徴とする請求項６か
    ら請求項９のいずれかに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 調節可能な壁部分（１０）の上流部分（１４）が、くぼみ
    （１２）の隣接する壁（１３）とともに空間を形成するような形状にされ、その
    中で、動作中、吸気の自然の渦（Ｖ）が生成され、挿入可能な壁部分（１０）の
    挿入された位置で保持することができることを特徴とする請求項１０に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】 調節可能な壁部分（１０）の上流部分（１４）を、くぼみ
    （１２）の隣接する壁（１３）と橋かけ方式で接続するように構成された、変形
    可能な膜（１５）を特徴とする請求項１０に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 ベンチュリ（９）内のチャネル（４）の開口が、本質的に
    吸気の流れ方向に方向付けられていることを特徴とする請求項８から請求項１２
    のいずれかに記載の装置。
  14. 【請求項１４】 調節可能な壁部分を設定するための電気式、油圧式または
    空気式モータを備える設定手段（１７）を備えることを特徴とする請求項６から
    請求項１３のいずれかに記載の装置。
  15. 【請求項１５】 ベンチュリ（９）の横断面が、本質的に調節可能な高さを
    有する矩形であることを特徴とする請求項６から請求項１４のいずれかに記載の
    装置。
  16. 【請求項１６】 請求項６から請求項１５のいずれかに記載の装置を備える
    ことを特徴とする過給ディーゼル・エンジン。
JP2001586728A 2000-05-22 2001-05-16 排気再循環および過給ディーゼル・エンジンのための方法および装置 Pending JP2003534487A (ja)

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