JP2005098124A - Egr装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】EGRを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるEGR装置を提供する。
【解決手段】エンジン1の排気マニホールド9から排気ガス28の一部を抜き出してエンジン1の吸気マニホールド7側へ再循環させるようにしたEGR装置であって、低圧側ターボチャージャ14と高圧側ターボチャージャ15の間に中間冷却器16を配置すると共に、エンジン1の排気マニホールド9と中間冷却器16を接続するEGRパイプ24を備え、
エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTをエンジン1の吸気マニホールド7の圧PINより低くすると共に、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16を介する高圧側ターボチャージャ15までの圧P2を、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTより低くするよう構成する。
【選択図】図1
【解決手段】エンジン1の排気マニホールド9から排気ガス28の一部を抜き出してエンジン1の吸気マニホールド7側へ再循環させるようにしたEGR装置であって、低圧側ターボチャージャ14と高圧側ターボチャージャ15の間に中間冷却器16を配置すると共に、エンジン1の排気マニホールド9と中間冷却器16を接続するEGRパイプ24を備え、
エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTをエンジン1の吸気マニホールド7の圧PINより低くすると共に、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16を介する高圧側ターボチャージャ15までの圧P2を、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTより低くするよう構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、EGR装置に関するものである。
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりNOxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)が行われている。
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をEGRパイプにより接続し、該EGRパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
図2は前述した排気ガス再循環を行う為のEGR装置の一例を示す概略図で、図中1はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン1は、ターボチャージャ2を備えており、エアクリーナ3から導いた吸気4を吸気管5を通し前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aへ送り、該コンプレッサ2aで加圧された吸気4をインタクーラ6へと送って冷却し、該インタクーラ6から更に吸気マニホールド7へと吸気4を導いてエンジン1の各気筒(図示せず)に分配するようにしてある。
また、このエンジン1の各気筒(図示せず)から排出された排気ガス8を排気マニホールド9を介し前記ターボチャージャ2のタービン2bへ送り、該タービン2bを駆動した排気ガス8を排気管10を介し車外へ排出するようにしてある。
そして、排気マニホールド9の一端部と、吸気マニホールド7に接続されている吸気管5の一端部との間がEGRパイプ11により接続されており、エンジン1を駆動する際には、排気マニホールド9の圧POUTを吸気マニホールド7の圧PINより高くすることにより、排気マニホールド9から排気ガス8の一部を抜き出して吸気管5に導き得るようにしてある。
ここで、前記EGRパイプ11には、該EGRパイプ11を適宜に開閉するEGRバルブ12と、再循環される排気ガス8を冷却する為のEGRクーラ13とが装備されており、該EGRクーラ13では、図示しない冷却水と排気ガス8とを熱交換させることにより排気ガス8の温度を低下し得るようになっている。
なお、ターボチャージャを備えてEGRパイプを備えたものは既に特許公報として示されており(例えば特許文献1参照。)、ターボチャージャを二段に備えてEGRパイプを備えたものも既に特許公報として示されている(例えば特許文献2参照。)。
特開2001−355502号公報
特開平9−126062号公報
しかしながら、前述した如きターボチャージャ2付きのエンジン1に装備されるEGR装置においては、排気マニホールド9の圧POUTが吸気マニホールド7の圧PINより高いため、大量のEGRを掛ける際には、エンジン1の各気筒が吸気を吸う際に大きな力が必要になり、ポンピングロスを生じて燃費が悪化するという問題があった。なお、排気マニホールド9の圧POUTを吸気マニホールド7の圧PINより低くした場合には、ポンピングロスを低減し得るが、EGRを掛けることができないという問題があった。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、EGRを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるEGR装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1は、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出してエンジンの吸気マニホールド側へ再循環させるようにしたEGR装置であって、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を配置すると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するEGRパイプを備え、
前記エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするよう構成したことを特徴とするEGR装置、にかかるものである。
前記エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするよう構成したことを特徴とするEGR装置、にかかるものである。
本発明の請求項2は、EGRパイプにパティキュレートフィルタを備えた請求項1記載のEGR装置、にかかるものである。
このように、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を備えると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するEGRパイプを備えることにより、エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするので、EGRを掛けることができると共に、エンジンの各気筒が吸気を吸う際に大きな力を不要にし、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
EGRパイプにパティキュレートフィルタを備えると、ターボチャージャに排気ガスの煤等のパティキュレートが侵入することを抑制してターボチャージャを作動させるので、EGRを好適に掛けると共に、ポンピングロスを適切に低減することができる。
上記した本発明のEGR装置によれば、EGRを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるEGR装置を提供するという種々の優れた効果を奏し得る。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明のEGR装置を実施する形態の一例を示す概略図で、図2と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
図1に示す如く、本形態例のエンジン1は、低圧側ターボチャージャ14と高圧側ターボチャージャ15を備えており、低圧側ターボチャージャ14と高圧側ターボチャージャ15の間には、EGRクーラを兼用する中間冷却器16を配置している。
低圧側ターボチャージャ14は、エアクリーナ3から第一の吸気管17を介して接続されるコンプレッサ14aと、エンジン1の排気マニホールド9から第一の排気管18を介して接続されるタービン14bとを同軸に備えており、高圧側ターボチャージャ15は、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16及び第二の吸気管19を介して接続されるコンプレッサ15aと、エンジン1の排気マニホールド9から第二の排気管20を介して接続されるタービン15bとを同軸に備えている。
高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15a側の下流には、第三の吸気管21を介してインタクーラ6を備えており、インタクーラ6の下流には第四の吸気管22を介してエンジン1の吸気マニホールド7に接続している。又、低圧側ターボチャージャ14のタービン14b側の下流及び高圧側ターボチャージャ15のタービン15b側の下流には、第三の排気管23及びパティキュレートフィルタ(図示せず)等を備えている。
一方、排気マニホールド9の一端部と、EGRクーラ兼用の中間冷却器16は、EGRパイプ24により接続されており、EGRパイプ24には、中間冷却器16に隣接するよう、EGRパイプ24を適宜に開閉するEGRバルブ25を備えており、EGRパイプ24の中途位置には、パティキュレートフィルタ26を装備している。ここで、パティキュレートフィルタ26は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
ここで、エアクリーナ3から第一の吸気管17を介する低圧側ターボチャージャ14のコンプレッサ14aまでの間の圧をP1とし、低圧側ターボチャージャ14のコンプレッサ14aから中間冷却器16及び第二の吸気管19を介する高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15aまでの間の圧をP2とし、高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15aから第三の吸気管21を介するインタクーラ6までの間の圧をP3とし、インタクーラ6から第四の吸気管22を介するエンジン1の吸気マニホールド7までの圧をPINとし、エンジン1の排気マニホールド9からEGRパイプ24を介する中間冷却器16までの圧をPOUTとすると、P1<P2、P2<P3、P3>PINの条件になり、更に、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTをエンジン1の吸気マニホールド7の圧PINより低くする(POUT<PIN)と共に、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16を介する高圧側ターボチャージャ15までの圧P2を、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTより低くしている(P2<POUT)。
以下、本発明の実施の形態の一例の作用を説明する。
エンジン1を駆動する際には、エアクリーナ3から導いた吸気27を第一の吸気管17を通して低圧側ターボチャージャ14のコンプレッサ14aへ送り、コンプレッサ14aで加圧された吸気27を第二の吸気管19及び中間冷却器16を介して高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15aへ送り、続いてコンプレッサ15aで加圧された吸気27を第三の吸気管21を介してインタクーラ6へと送って冷却し、更にインタクーラ6から吸気マニホールド7へと吸気27を導いてエンジン1の各気筒(図示せず)に分配する。
又、エンジン1の排気側では、各気筒(図示せず)から排出された排気ガス28を、排気マニホールド9、第一の排気管18及び第二の排気管20を介して低圧側ターボチャージャ14のタービン14b及び高圧側ターボチャージャ15のタービン15bへ夫々送り、夫々のタービン14b,15bを駆動した排気ガス28を第三の排気管23等を介し車外へ排出している。
又、EGRパイプ24では、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16を介する高圧側ターボチャージャ15までの圧P2を、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTより低くすることにより(P2<POUT)、排気ガス28を排気マニホールド9からパティキュレートフィルタ26を介して中間冷却器16へ流し、図示しない冷却水と排気ガス28とを熱交換させることにより排気ガス28の温度を低下している。ここで、パティキュレートフィルタ26は、排気ガス28中の煤等のパティキュレートを多孔質薄壁の内側表面に捕集するし、多孔質薄壁を透過した排気ガス28のみを下流側へ排出している。
このように、低圧側ターボチャージャ14と高圧側ターボチャージャ15の間に中間冷却器16を備えると共に、エンジン1の排気マニホールド9と中間冷却器16を接続するEGRパイプ24を備えることにより、エンジン1の排気マニホールド9の圧POUTをエンジン1の吸気マニホールド7の圧PINより低くする(POUT<PIN)と共に、低圧側ターボチャージャ14から中間冷却器16を介する高圧側ターボチャージャ15までの圧P2を、エンジン1の排気マニホールド9の圧より低くする(P2<POUT)ので、多量のEGRを容易に掛けることができると共に、エンジン1の各気筒が吸気を吸う際に大きな力を不要にし、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
EGRパイプ24にパティキュレートフィルタ26を備えると、高圧側ターボチャージャ15に排気ガス28の煤等のパティキュレートが侵入することを抑制して高圧側ターボチャージャ15を作動させるので、EGRを好適に掛けると共に、ポンピングロスを適切に低減することができる。
尚、本発明のEGR装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気マニホールドの圧、吸気マニホールドの圧、低圧側ターボチャージャから高圧側ターボチャージャまでの圧等の条件を満たし得るならば、吸気管及び排気管等はどのような構成でもよいこと、ターボチャージャは3段以上の複数段であってもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
1 エンジン
7 吸気マニホールド
9 排気マニホールド
14 低圧側ターボチャージャ
15 高圧側ターボチャージャ
16 中間冷却器
24 EGRパイプ
26 パティキュレートフィルタ
P2 低圧側ターボチャージャ14のコンプレッサ14aから高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15aまでの間の圧
PIN インタクーラ6からエンジン1の吸気マニホールド7までの圧
POUT エンジン1の排気マニホールド9からEGRパイプ24を介する中間冷却器16までの圧
7 吸気マニホールド
9 排気マニホールド
14 低圧側ターボチャージャ
15 高圧側ターボチャージャ
16 中間冷却器
24 EGRパイプ
26 パティキュレートフィルタ
P2 低圧側ターボチャージャ14のコンプレッサ14aから高圧側ターボチャージャ15のコンプレッサ15aまでの間の圧
PIN インタクーラ6からエンジン1の吸気マニホールド7までの圧
POUT エンジン1の排気マニホールド9からEGRパイプ24を介する中間冷却器16までの圧
Claims (2)
- 低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出してエンジンの吸気マニホールド側へ再循環させるようにしたEGR装置であって、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を配置すると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するEGRパイプを備え、
前記エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするよう構成したことを特徴とするEGR装置。 - EGRパイプにパティキュレートフィルタを備えた請求項1記載のEGR装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003329544A JP2005098124A (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Egr装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7571608B2 (en) * | 2005-11-28 | 2009-08-11 | General Electric Company | Turbocharged engine system and method of operation |
US7975478B2 (en) * | 2007-06-26 | 2011-07-12 | International Engine Intellectual Property Company, Llc | Internal combustion engine having compressor with first and second tributary inlets |
CN106762242A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于辅助涡轮增压器的增压柴油机egr实现装置 |
-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003329544A patent/JP2005098124A/ja active Pending
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CN106762242A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-31 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于辅助涡轮增压器的增压柴油机egr实现装置 |
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