JP2004257306A

JP2004257306A - ディーゼルエンジンのｅｇｒ装置

Info

Publication number: JP2004257306A
Application number: JP2003048864A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sugihara; 啓之杉原
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】従来では不可能であるとされていた極低回転域においてもＥＧＲ率を高くすることができる簡潔構成のＥＧＲ装置を提供する．
【解決手段】排気通路側から吸気通路側への流れのみを許容する逆止弁７をＥＧＲ通路４に設ける一方、該逆止弁４の上下流間を短絡接続するバイパス通路８を設ける。エンジン１の運転状況に応答して開閉制御される開閉弁９を前記バイパス通路８に設けたことにより、排気脈動の山の部分において逆止弁７を通して還流された排気（ＥＧＲガス）が、排気脈動の谷の部分において排気の圧力が吸気の圧力よりも低くなったとしても、逆止弁７の逆流阻止機能で逆流しないようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に係り、特に、極低回転域での運転時においても高ＥＧＲ率を得ることができるディーゼルエンジンのＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸気流量が少ない極低回転域においてもＥＧＲを円滑に行わせるために、排気側から吸気側への流通のみを許容する逆止弁をＥＧＲ通路に設けることにより、排気脈動の谷の領域において懸念されるＥＧＲガスの逆流を阻止するようにしたものがある（例えば特許文献等を参照）。
【０００３】
しかしながら、いかなる型式の逆止弁を設けた場合であっても、逆止弁を設けることによってＥＧＲ通路の抵抗が増加することを避けることができない。従って、高ＥＧＲ率を得ようとすれば逆止弁を設けない場合に対比して極めて大きな断面積のＥＧＲ通路を設ける必要があるために、例えば車載用エンジンのように小型軽量化が要請されるディーゼルエンジンのＥＧＲ装置としては実用性に乏しいという不具合があった。
【０００４】
【特許文献】
特開２００１−１３２５５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、断面積の過剰な拡大をともなうことなく極低回転域においても確実にＥＧＲを行わせることができるＥＧＲ装置を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、排気通路側から吸気通路側への流れのみを許容する逆止弁をＥＧＲ通路に設けるとともに、該逆止弁の上下流間を短絡接続するバイパス通路を設けている。そして、エンジンの運転状況に応答して開閉制御される開閉弁を前記バイパス通路に設けたことを特徴としている。
【０００７】
一方、請求項２に係る発明は、ＥＧＲ通路を合流させた主通路と、該主通路に並列に接続された補助通路で吸気通路を構成している。そして、エンジンの運転状況に応答して開閉制御される開閉弁を前記補助通路に設けたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図１は請求項１に係る発明の一実施形態を示す概略構成図であり、ディーゼルエンジン１のエキゾーストマニホールド２から分岐してインテークマニホールド３に至るＥＧＲ通路４の途中に、ＥＧＲクーラ５およびＥＧＲバルブ６を設けている。なお、ＥＧＲバルブ６はエンジン１の運転状態に応答して開度制御される。
【０００９】
前記ＥＧＲバルブ６より下流（インテークマニホールド３側）のＥＧＲ通路４には、排気通路側から吸気通路側への流れのみを許容する逆止弁７を設けるとともに、この逆止弁７の上下流間を短絡接続するバイパス通路８を設けている。
【００１０】
バイパス通路８には図示しないコントロールユニットからの信号を受けて開閉制御される常開の開閉弁９を設けている。なお、コントロールユニットは、常時は開閉弁９を全開位置に開弁保持させるが、エンジン１が極低回転域などのような低吸気流量域で運転されていることを感知すると開閉弁９を全閉作動させる。
１０は排気ターボチャージャ、１１は吸気通路、１２はインタークーラである。
【００１１】
上記のような構成になるＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンにおいて、エキゾーストマニホールド２の圧力がインテークマニホールド３に供給される吸気の圧力よりも十分に高い通常の領域で運転されているときは、図示しないコントロールユニットからの信号で開閉弁９が全開保持されている。従って、このような通常の領域でのＥＧＲは、逆止弁７を設けていない通路抵抗の小さなバイパス通路８を介して行われるために、吸排気の圧力差およびＥＧＲバルブ６の開度に応じた量の排気がＥＧＲガスとして吸気系に還流されるという、円滑なＥＧＲが行われる。
【００１２】
一方、エンジンが極低回転域のような低吸気流量域で運転された場合は、吸排気の圧力差が小さくなり、排気の脈動にともなう谷の領域では吸気圧が排気圧より高くなってＥＧＲガスが逆流する瞬間が生じるために、円滑なＥＧＲを行わせることができない。
【００１３】
すなわち、吸気の圧力は吸気流量に応答してほぼ平均的に変化するが、排気の圧力は、排気の流量に関係なく周期的に変化する排気脈動を呈することはよく知られている。また、排気脈動の谷における吸気圧力よりも低い領域の割合は、吸気（排気）の流量が減少するにつれて増大する。
【００１４】
従って、上記のような低吸気流領域での運転時には、排気脈動の山の領域においては排気の圧力が吸気の圧力よりも高くなるためにＥＧＲガスが吸気系に還流されるものの、排気脈動の谷の領域においては排気の圧力が吸気の圧力よりも低く、しかも、吸気圧力より低い領域の割合が増加してしまうために、排気脈動の山の領域において吸気系に還流されたＥＧＲガスが排気脈動の谷の領域で逆流して所期のＥＧＲ率を得られないという不具合が発生する。なお、かかる現象はＥＧＲクーラ５を設けてＥＧＲガスの温度を低下させた過給エンジンの場合に顕著に現れる。
【００１５】
しかしながら、本実施形態においては、エンジン１が極低回転域などのような低吸気流領域で運転されて排気圧力が吸気圧力よりも充分に高くないことを検出した場合は、コントロールユニットからの信号で開閉弁９が全閉状態に切換操作される。従って、排気脈動の山の部分において逆止弁７を通して還流された排気（ＥＧＲガス）は、排気脈動の谷の部分において排気の圧力が吸気の圧力よりも低くなったとしても、逆止弁７の逆流阻止機能で排気（ＥＧＲガス）の逆流が阻止される。
【００１６】
このために、従来では困難であるとされていた極低回転域のような低吸気量域での運転時にも円滑なＥＧＲが可能となる。なお、逆止弁７を設けることによってＥＧＲ通路４の抵抗が高くなることを避けることはできないが、低吸気流量域での運転時は吸気の絶対量が少ないために、抵抗のある逆止弁７を通した僅かなＥＧＲによっても充分なＥＧＲ率を得ることができる。
【００１７】
図２は請求項２に係る発明の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態においては、ＥＧＲ通路４を合流させた主通路１１ａと、該主通路１１ａに並列に接続された補助通路１１ｂでエンジン１の吸気通路１１を構成している。
【００１８】
そして、前記補助通路１１ｂに設けた常開の開閉弁１３を図示しないコントロールユニットに接続することにより、エンジン１が通常の領域で運転されているときは開閉弁１３を開弁保持させつつ、エンジン１が極低速回転域のような低吸気流量域で運転されていることを検出した場合は、コントロールユニットからの信号で開閉弁１３を閉弁作動させるようにしている。
【００１９】
このために、本実施形態の場合においても、排気の圧力が吸気の圧力よりも充分に高い通常の領域で運転されているときは、図示しないコントロールユニットからの信号で開閉弁１３が全開保持されている。従って、この状態では主通路１１ａおよび補助通路１１ｂがともに開かれているために、吸気抵抗の増加を招くことがなく、吸排気の圧力差およびＥＧＲバルブ６の開度に応答した量の排気がＥＧＲ通路４から主通路１１ａに流入し、補助通路１１ｂから供給された吸気とともにエンジン１の燃焼室に供給される。
【００２０】
一方、エンジンが極低回転域のような低吸気流量域で運転された場合は、吸排気の圧力差が小さくなり、排気の脈動にともなう谷の領域では吸気圧が排気圧より高くなる瞬間が生じる。しかしながら、本実施形態においては、エンジン１が低吸気流量域で運転されるなどして排気圧力が吸気圧力よりも充分に高くないことを検出した場合は、図３に示したように図示しないコントロールユニットからの信号で開閉弁１３が全閉状態に切換保持されるために、吸気の全量が主通路１１ａのみを通ってエンジンに供給されることになり、これにともなって主通路１１ａの流速が上昇する。
【００２１】
ところで、流路の静圧は、該流路を流れる流体の速度が高くなるにつれて低下することはよく知られている。従って、上記のように補助通路１１ｂが閉ざされるとＥＧＲ通路４を合流させている主通路１１ａの静圧が低下するために、従来では不可能とされていた低流量域での運転時にも円滑なＥＧＲを行わせることが可能となる。
【００２２】
なお、エンジン１の仕様および運転状況などによっても相違するが、主通路１１ａと補助通路１１ｂの断面積比は、通常は主通路１１ａの断面積を補助通路１１ｂの断面積の１０〜５０％程度に設定することにより、空気量の少ない極低回転域でのＥＧＲを確保しつつ、空気量の多い高回転域での圧力損失の増大を回避することができる。
【００２３】
また、上記実施形態では単数の主通路１１ａと補助通路１１ｂを設けているが、補助通路１１ｂの数は必ずしも単数である必要性はなく、単数の主通路１１ａと複数の補助通路１１ｂを組み合わせたものであってもよい。
【００２４】
さらに、上記実施形態はいずれもインタークーラおよびＥＧＲクーラを備えたディーゼルエンジンに本発明を適用した場合を例示しているが、インタークーラおよびＥＧＲクーラを必ずしも設ける必要性はない。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように請求項１に係る発明によれば、バイパス通路に設けた開閉弁をエンジンの運転状態に応答して開閉作動させ、請求項２に係る発明によれば、エンジンの運転状態に応答して補助通路を開閉操作するという簡潔構成であるにも拘らず、ＥＧＲ通路の実質抵抗を増加させることなく低吸気流量域での運転時にも円滑なＥＧＲを行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】請求項２に係る発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図３】図２に示した開閉弁の作動状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ディーゼルエンジン
２エキゾーストマニホールド
３インテークマニホールド
４ＥＧＲ通路
５ＥＧＲクーラ
６ＥＧＲバルブ
７逆止弁
８バイパス通路
９開閉弁
１０ターボチャージャ
１１吸気通路
１１ａ主通路
１１ｂ補助通路
１２インタークーラ
１３開閉弁

Claims

排気通路側から吸気通路側への流れのみを許容する逆止弁７をＥＧＲ通路４に設け、該逆止弁７の上下流間を短絡接続するバイパス通路８を設けるとともに、エンジンの運転状況に応答して開閉制御される開閉弁９を前記バイパス通路８に設けたことを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。
ＥＧＲ通路４を合流させた主通路１１ａと、該主通路に並列に接続された補助通路１１ｂで吸気通路１１を構成する一方、エンジンの運転状況に応答して開閉制御される開閉弁１３を前記補助通路１１ｂに設けたことを特徴とするディーゼルエンジンのＥＧＲ装置。