JP2006348781A - Exhaust gas recirculation structure for engine with turbocharger - Google Patents
Exhaust gas recirculation structure for engine with turbocharger Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006348781A JP2006348781A JP2005173421A JP2005173421A JP2006348781A JP 2006348781 A JP2006348781 A JP 2006348781A JP 2005173421 A JP2005173421 A JP 2005173421A JP 2005173421 A JP2005173421 A JP 2005173421A JP 2006348781 A JP2006348781 A JP 2006348781A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- turbocharger
- engine
- egr
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation structure for a turbocharged engine.
従来より、自動車のディーゼルエンジンでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ戻し、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窒素酸化物(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。 Conventionally, in a diesel engine of an automobile, a part of exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and combustion of fuel in the engine is suppressed by the exhaust gas returned to the intake side to lower the combustion temperature. Thus, so-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which generation of nitrogen oxides (NOx) is reduced.
一般に、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させるようにしている。 In general, when this type of exhaust gas recirculation is performed, an appropriate position of the exhaust passage from the exhaust manifold to the exhaust pipe and an appropriate position of the intake passage from the intake pipe to the intake manifold are connected by an EGR pipe. The exhaust gas is recirculated through the EGR pipe.
尚、エンジンに再循環させる排気ガスをEGRパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下させて効果的にNOxの発生を低減させることができるため、エンジンに排気ガスを再循環するEGRパイプの途中に水冷式のEGRクーラを装備したものもある。 In addition, if the exhaust gas recirculated to the engine is cooled in the middle of the EGR pipe, the temperature of the exhaust gas is reduced and the volume thereof is reduced, so that the combustion temperature is effectively reduced without significantly reducing the output of the engine. Since the generation of NOx can be reduced, a water-cooled EGR cooler is provided in the middle of an EGR pipe for recirculating exhaust gas to the engine.
図2は一般的なエンジンの一例を示す全体概略図であって、図2中、1はエンジンを示し、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から導かれた吸気4を吸気管5を介して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へ吸気4を導いてエンジン1の各気筒8(図2では直列6気筒の場合を例示している)に分配するようになっている。
FIG. 2 is an overall schematic diagram showing an example of a general engine. In FIG. 2,
又、前記エンジン1の各気筒8から排出された排気ガス9を排気マニホールド10を介して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9を排気管11を介し車外へ排出するようになっている。
The
そして、前記排気マニホールド10と、吸気マニホールド7に接続されている吸気管5との間をEGRパイプ13で接続し、排気マニホールド10から抜き出した排気ガス9の一部を、水冷式のEGRクーラ14とEGRバルブ15を介して吸気管5に再循環させ、該再循環させた排気ガス9によって各気筒8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なっている。
The
前記EGRクーラ14は、エンジン1との間で図示していない冷却水配管を通じて冷却水を循環させるようになっており、これにより、前記EGRクーラ14内において、再循環される排気ガス9が冷却水との間で熱交換され、冷却されるようになっている。
The EGR
図2に示されるエンジン1は高圧EGR方式と称されるものであるが、これに対して、低圧EGR方式と称されるものもある。
The
前記低圧EGR方式のエンジン1は、図3に示される如く、前記ターボチャージャ2のタービン2bより下流側における排気管11途中からEGRパイプ13を分岐させ、該EGRパイプ13を前記ターボチャージャ2のコンプレッサ2aより上流側における吸気管5途中に接続し、前記EGRパイプ13途中にEGRクーラ14とEGRバルブ15を設けると共に、前記EGRパイプ13の分岐点より下流側における排気管11途中に背圧調整バルブ16を設けてなる構成を有している。
As shown in FIG. 3, the low-
尚、前述の如きエンジンと関連する技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献1がある。
ところで、近年、大気放出される排気ガス9中からのより一層のNOxの低減が望まれており、このため、排気ガス9の再循環量を大幅に増大させ、EGR率をおよそ60[%]程度とする必要が生じている。
By the way, in recent years, further reduction of NOx from the
しかしながら、図2に示される高圧EGR方式のエンジン1では、大量EGRを行うと、ターボチャージャ2のタービン2bの駆動力が不足し、エネルギ収支上、過給が成立しなくなるという欠点を有していた。
However, the high-pressure
又、図2に示される高圧EGR方式のエンジン1に比べ、図3に示される低圧EGR方式のエンジン1では、過給特性がEGRにあまり影響を受けず大量EGRが可能であるように見えるが、実際には、背圧調整バルブ16によってポンピングロスが大きくなり、燃費が悪化する一方、やはりターボチャージャ2のタービン2bの駆動力が不足し、エネルギ収支上、過給が成立しなくなることは避けられなかった。
Further, compared to the high pressure
因みに、試算では、ターボチャージャ2のタービン2bがコンプレッサ2aを駆動するのに必要となるエネルギ量のうち、およそ15[%]程度が不足することが確認されている。
Incidentally, it has been confirmed in the trial calculation that about 15 [%] of the amount of energy required for the
本発明は、斯かる実情に鑑み、大量EGRを行った場合にも、ターボチャージャのコンプレッサを駆動するのに必要となるタービンの駆動力を確保し得、エネルギ収支上、過給を成立させることができ、低NOx化を実現し得るターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造を提供しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention can secure the driving force of the turbine necessary for driving the compressor of the turbocharger even when a large amount of EGR is performed, and establish supercharging on the energy balance. Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation structure for an engine with a turbocharger that can achieve low NOx.
本発明は、排気ガスのエネルギを利用して吸気の過給を行うターボチャージャと、排気ガスの一部を吸気側へ再循環させるEGR装置とを備えたターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造において、
ターボケーシング内に、コンプレッサと複数のタービンとを同軸上に回転自在に配設し、該複数のタービンの間から排気ガスの一部を吸気側へ再循環させるよう構成したことを特徴とするターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造にかかるものである。
The present invention relates to an exhaust gas recirculation structure for a turbocharged engine comprising a turbocharger that supercharges intake air using the energy of exhaust gas, and an EGR device that recirculates part of the exhaust gas to the intake side. In
A turbo characterized in that a compressor and a plurality of turbines are coaxially and rotatably disposed in a turbo casing, and a part of exhaust gas is recirculated from the plurality of turbines to the intake side. This applies to the exhaust gas recirculation structure of an engine with a charger.
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。 According to the above means, the following operation can be obtained.
前述の如く構成すると、複数のタービンのうち下流側に位置するタービンが背圧調整バルブと同等の役割を果たし、複数のタービンの間の排気ガスの圧力が高まり、該複数のタービンの間の排気ガスの一部が円滑に吸気側へ再循環される。一方、ターボチャージャのタービンの駆動力に関しては、複数のタービンのうち下流側に位置するタービンによってエネルギの回収が行われ、このエネルギがコンプレッサ駆動に利用され、コンプレッサを駆動するのに不足するエネルギ量に見合うだけのエネルギを補填することが可能となり、エネルギ収支上、過給が成立しなくなることが避けられる。 When configured as described above, the turbine located downstream of the plurality of turbines plays a role equivalent to the back pressure adjustment valve, and the pressure of the exhaust gas between the plurality of turbines increases, and the exhaust gas between the plurality of turbines increases. Part of the gas is smoothly recirculated to the intake side. On the other hand, with regard to the driving force of the turbine of the turbocharger, energy is recovered by the turbine located downstream of the plurality of turbines, and this energy is used for driving the compressor, and the amount of energy that is insufficient to drive the compressor As a result, it is possible to compensate for the amount of energy that is commensurate with the amount of energy, and it is possible to avoid that supercharging is not established due to the energy balance.
前記ターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造においては、複数のタービンの間から抜き出した排気ガスの一部をコンプレッサの入側へ導入するよう構成することが望ましい。 In the exhaust gas recirculation structure of the turbocharged engine, it is desirable that a part of the exhaust gas extracted from between the plurality of turbines is introduced to the inlet side of the compressor.
本発明のターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造によれば、大量EGRを行った場合にも、ターボチャージャのコンプレッサを駆動するのに必要となるタービンの駆動力を確保し得、エネルギ収支上、過給を成立させることができ、低NOx化を実現し得るという優れた効果を奏し得る。 According to the exhaust gas recirculation structure of an engine with a turbocharger of the present invention, even when a large amount of EGR is performed, the driving force of the turbine required to drive the compressor of the turbocharger can be secured, and the energy balance The supercharging can be established, and an excellent effect that low NOx can be realized can be achieved.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図3に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図1に示す如く、ターボチャージャ2のターボケーシング2A内に、コンプレッサ2aと複数(図の例では二個)のタービン2b,2cとを同軸上に回転自在に配設し、該二個のタービン2b,2cの間から排気ガス9の一部を吸気側へ再循環させるよう構成した点にある。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components, and the basic configuration is the same as the conventional one shown in FIG. However, the feature of the illustrated example is that, as shown in FIG. 1, a
本図示例の場合、前記ターボチャージャ2のターボケーシング2Aの二個のタービン2b,2cの間の部分と、ターボケーシング2Aのコンプレッサ2aの入側の部分とを、途中にEGRクーラ14とEGRバルブ15が設けられたEGRパイプ13によって接続することにより、前記二個のタービン2b,2cの間から抜き出した排気ガス9の一部を、EGRパイプ13を介してコンプレッサ2aの入側へ導入するよう構成してある。
In the case of the illustrated example, an
尚、前記タービン2cは、図1ではアキシャルタービンとしてあるが、タービン2bと同様にラジアルタービンとしても良いことは言うまでもない。
Although the
次に、上記図示例の作用を説明する。 Next, the operation of the illustrated example will be described.
前述の如く構成すると、二個のタービン2b,2cのうち下流側に位置するタービン2cが背圧調整バルブ16(図3参照)と同等の役割を果たし、二個のタービン2b,2cの間の排気ガス9の圧力が高まり、該二個のタービン2b,2cの間の排気ガス9の一部がEGRパイプ13を介して円滑にコンプレッサ2aの入側へ再循環される。一方、ターボチャージャ2のタービン2bの駆動力に関しては、二個のタービン2b,2cのうち下流側に位置するタービン2cによってエネルギの回収が行われ、このエネルギがコンプレッサ2a駆動に利用される形となる。
When configured as described above, the
ここで、排気タービン駆動エネルギを100とし、タービン効率を60[%]としたとき、タービン2b下流での排気エネルギは、
100×(1−0.60)/0.60=67であり、例えば、EGR率を60[%]とすると、60[%]の排気ガス9が吸気側へ還流されるため、
67×0.4=27
のエネルギが最終的に下流側へ流れるわけであるが、ここにもう一段のタービン2cを追加してエネルギを回収する形となっていることから、
27×0.60=16
のエネルギが回収でき、従って、このエネルギをコンプレッサ2a駆動に利用すれば、コンプレッサ2aを駆動するのに不足するエネルギ量(15[%])に見合うだけのエネルギを補填することが可能となり、エネルギ収支上、過給が成立しなくなることが避けられる。
Here, when the exhaust turbine driving energy is 100 and the turbine efficiency is 60 [%], the exhaust energy downstream of the
100 × (1−0.60) /0.60=67. For example, when the EGR rate is 60 [%], the
67 × 0.4 = 27
The final energy flows to the downstream side, but the energy is recovered by adding another
27 × 0.60 = 16
Therefore, if this energy is used for driving the
こうして、大量EGRを行った場合にも、ターボチャージャ2のコンプレッサ2aを駆動するのに必要となるタービン2bの駆動力を確保し得、エネルギ収支上、過給を成立させることができ、低NOx化を実現し得る。
In this way, even when a large amount of EGR is performed, the driving force of the
尚、本発明のターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、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。 It should be noted that the exhaust gas recirculation structure of the turbocharged engine of the present invention is not limited to the illustrated example described above, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. .
1 エンジン
2 ターボチャージャ
2A ターボケーシング
2a コンプレッサ
2b タービン
2c タービン
4 吸気
5 吸気管
9 排気ガス
10 排気マニホールド
11 排気管
13 EGRパイプ
14 EGRクーラ
15 EGRバルブ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ターボケーシング内に、コンプレッサと複数のタービンとを同軸上に回転自在に配設し、該複数のタービンの間から排気ガスの一部を吸気側へ再循環させるよう構成したことを特徴とするターボチャージャ付エンジンの排気ガス再循環構造。 In an exhaust gas recirculation structure of a turbocharged engine comprising a turbocharger that supercharges intake air using the energy of exhaust gas and an EGR device that recirculates part of the exhaust gas to the intake side,
A turbo characterized in that a compressor and a plurality of turbines are coaxially and rotatably disposed in a turbo casing, and a part of exhaust gas is recirculated from the plurality of turbines to the intake side. Exhaust gas recirculation structure for an engine with a charger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005173421A JP4616707B2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Exhaust gas recirculation structure for turbocharged engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005173421A JP4616707B2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Exhaust gas recirculation structure for turbocharged engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006348781A true JP2006348781A (en) | 2006-12-28 |
JP4616707B2 JP4616707B2 (en) | 2011-01-19 |
Family
ID=37644901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005173421A Expired - Fee Related JP4616707B2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Exhaust gas recirculation structure for turbocharged engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4616707B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011202574A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Ihi Corp | Egr device for engine with supercharger |
US20110265473A1 (en) * | 2011-06-09 | 2011-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas recirculation system |
WO2013073052A1 (en) | 2011-11-18 | 2013-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger-equipped internal combustion engine |
JP2015161212A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 株式会社デンソー | Intake/exhaust system of internal combustion engine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60116821A (en) * | 1983-11-29 | 1985-06-24 | Hino Motors Ltd | Exhaust gas turbo-supercharger |
JPH0569364U (en) * | 1992-02-25 | 1993-09-21 | ヤンマーディーゼル株式会社 | Exhaust gas recirculation structure of internal combustion engine with two-stage supercharger |
JP2005009313A (en) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust recirculation device for diesel engine |
-
2005
- 2005-06-14 JP JP2005173421A patent/JP4616707B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60116821A (en) * | 1983-11-29 | 1985-06-24 | Hino Motors Ltd | Exhaust gas turbo-supercharger |
JPH0569364U (en) * | 1992-02-25 | 1993-09-21 | ヤンマーディーゼル株式会社 | Exhaust gas recirculation structure of internal combustion engine with two-stage supercharger |
JP2005009313A (en) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust recirculation device for diesel engine |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011202574A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Ihi Corp | Egr device for engine with supercharger |
US20110265473A1 (en) * | 2011-06-09 | 2011-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas recirculation system |
US8479510B2 (en) * | 2011-06-09 | 2013-07-09 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust gas recirculation system |
WO2013073052A1 (en) | 2011-11-18 | 2013-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharger-equipped internal combustion engine |
US9670881B2 (en) | 2011-11-18 | 2017-06-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Supercharger-equipped internal combustion engine |
JP2015161212A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 株式会社デンソー | Intake/exhaust system of internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4616707B2 (en) | 2011-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107654314B (en) | Engine system | |
US8479512B2 (en) | Internal combustion engine comprising an exhaust gas recirculation system | |
US9010117B2 (en) | Multi-stage turbocharger system with intercooling and aftercooling | |
US20090173071A1 (en) | Diesel engine with exhaust gas recirculation system | |
JP2004308487A (en) | Exhaust gas supercharged engine with egr | |
JP2002188526A (en) | Egr device | |
JP2013108479A (en) | Diesel engine | |
CN101749148A (en) | Internal combustion engine with two exhaust gas turbochargers connected in series | |
JP2009115089A (en) | Engine with supercharger and its operating method | |
JP4616707B2 (en) | Exhaust gas recirculation structure for turbocharged engines | |
JP2010255525A (en) | Internal combustion engine and method for controlling the same | |
JP2007077900A (en) | Two-stage supercharging system | |
JP5814008B2 (en) | Accumulated EGR system | |
JP2012197716A (en) | Exhaust loss recovery device | |
JP2007071179A (en) | Two stage supercharging system | |
JP2007224801A (en) | Exhaust recirculating device of engine | |
JP2011007051A (en) | Diesel engine | |
JP2010127126A (en) | Two-stage supercharging system | |
EP1674710B1 (en) | Method for recirculating exhaust gases in a turbocharged engine and the relative turbocharged engine | |
KR20120140100A (en) | Low pressure egr system | |
JP2007051578A (en) | Two stage supercharging system | |
JP2004028052A (en) | Egr (exhaust gas recirculation) system of diesel engine with turbocharger | |
KR20190010942A (en) | Exhaust gas recirculation system for engine | |
JP2011174404A (en) | Two-stage supercharging system | |
JP2005344675A (en) | Exhaust gas recirculation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080516 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100518 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100629 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101019 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101022 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131029 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |