JP2007218167A - Multicylinder engine and egr cooler - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、過給を行う多気筒エンジンにおいて、NOxの低減と出力や燃費の向上との両立を実現するための技術およびその技術に採用するのに好適なEGRクーラに関する。 The present invention relates to a technology for realizing both reduction of NOx and improvement of output and fuel consumption in a supercharged multi-cylinder engine and an EGR cooler suitable for use in the technology.
エンジンのEGR(排気環流:Exhaust Gas Recirculation)システムとして、排気系から吸気系へ排気の一部をEGRクーラを経由して環流させるものがよく採用される。EGRクーラについては、特許文献5〜特許文献9にあるようなものが知られる。このようなEGR装置においては、ターボ過給機のタービン上流からコンプレッサ下流へ排気を環流させる場合、過給圧が排気圧よりも高くなる運転領域が生じやすく、EGRが十分に得られない。
As an engine EGR (Exhaust Gas Recirculation) system, a system that circulates part of the exhaust gas from the exhaust system to the intake system via the EGR cooler is often used. Regarding the EGR cooler, those disclosed in
EGR率を高めるため、バタフライバルブによる排気絞りやスロットルバルブによる吸気絞りを行うことが考えられるが、ポンピングロスの悪化が問題となる。VNT(可変ノズル式ターボチャージャ)絞りは、排気マニホールド圧のみでなく、吸気マニホールド圧も上昇するので、EGR率を向上させるのに排気マニホールド圧の方が吸気マニホールド圧よりも高くなるまでVNT絞りを効かせる必要があり、ポンピングロスの悪化を招いてしまうのである。そのため、リードバルブ(逆止弁)を用いて排気脈動によりEGRを行う方式(特許文献1、特許文献2)、EGR通路に混合区間を用いて排気脈動を大きくする方式(特許文献3)、可変バルブを用いて内部EGRを行う方式(特許文献4)、が知られている。
特許文献1〜特許文献3の場合、分割型の排気マニホールドに接続されるターボ過給機がシングルエントリ方式(タービン入口が1つ)の場合、気筒群間の排気パルス(正圧波の山)が互いに打ち消し合うため、十分なEGR率が得られない。特許文献4の場合、排気(EGRガス)の冷却が行えないのである。特許文献2においては、分割型の排気マニホールドと分割型の吸気マニホールドとの間を同一の気筒群同士の関係に接続するEGR通路が設けられるものの、排気パルスが吸気行程の初期に到達するため、吸気脈動の谷とのタイミングが合わず、EGR率が十分に向上できない。
In the case of
この発明は、このような課題を解決するための有効な手段の提供を目的とする。 An object of this invention is to provide an effective means for solving such a problem.
第1の発明は、過給を行う多気筒エンジンにおいて、排気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールドと、吸気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される吸気マニホールドと、これらの排気マニホールドと吸気マニホールドとの間を同一の気筒群同士を接続するEGR通路と、排気マニホールド間を排気パルスが逆流するのを防止する手段と、EGR通路のEGRクーラ下流に介装される逆止弁と、排気パルスが逆止弁に到達するタイミングを吸気脈動の谷が逆止弁に到達するタイミングと合致させるべくEGR通路の延長部として設定されるEGRクーラのEGRガス流路と、を備えることを特徴とする。 In a multi-cylinder engine that performs supercharging, a first invention includes an exhaust manifold that is divided for each cylinder group in which the exhaust strokes do not overlap, an intake manifold that is divided for each cylinder group in which the intake strokes do not overlap, The EGR passage connecting the same cylinder group between the exhaust manifold and the intake manifold, means for preventing the backflow of exhaust pulses between the exhaust manifold, and the reverse installed downstream of the EGR cooler in the EGR passage An EGR gas flow path of an EGR cooler that is set as an extension of the EGR passage to match the timing at which the exhaust pulse reaches the check valve with the timing at which the intake pulsation valley reaches the check valve It is characterized by providing.
第2の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、EGR通路の延長部は、蛇行状に延びる伝熱管により構成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, in the multi-cylinder engine according to the first aspect of the invention, the extension portion of the EGR passage is constituted by a heat transfer tube extending in a meandering manner.
第3の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、EGR通路の延長部は、螺旋状に延びる伝熱管により構成されることを特徴とする。 According to a third invention, in the multi-cylinder engine according to the first invention, the extension portion of the EGR passage is constituted by a heat transfer tube extending in a spiral shape.
第4の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、EGR通路の延長部は、通路の内面をEGRガスの流れに沿って延びる凸状部または凹状部を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, in the multi-cylinder engine according to the first aspect of the invention, the extension portion of the EGR passage includes a convex portion or a concave portion extending along the flow of EGR gas on the inner surface of the passage.
第5の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、EGR通路の延長部は、通路の内面をEGRガスの流れ方向へ螺旋状に延びる凸状部または凹状部を備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-cylinder engine according to the first aspect, the extension portion of the EGR passage includes a convex portion or a concave portion that spirally extends in the EGR gas flow direction on the inner surface of the passage. To do.
第6の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、排気マニホールド間を排気が逆流を防止する手段として、各排気マニホールドの集合部下流をこれらの合流部へ向けて先細形状に絞るノズル部を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the multi-cylinder engine according to the first aspect, as a means for preventing the exhaust gas from flowing back between the exhaust manifolds, a nozzle that narrows the downstream side of the collecting portion of each exhaust manifold toward the merging portion. It comprises a part.
第7の発明は、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、排気マニホールド間を排気が逆流するのを防止する手段として、ツインエントリ方式のターボ過給機を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the multi-cylinder engine according to the first aspect of the invention, a twin-entry turbocharger is provided as means for preventing the exhaust gas from flowing back between the exhaust manifolds.
第8の発明は、エンジンのEGR通路に配置されるEGRクーラにおいて、蛇行状または螺旋状に延びる伝熱管により構成されるEGRガス流路と、伝熱管の内面をEGRガスの流れに沿って延びる凸状部または凹状部と、を備えることを特徴とする。 In an EGR cooler disposed in an EGR passage of an engine, an eighth invention is an EGR gas flow path constituted by a heat transfer tube extending in a serpentine shape or a spiral shape, and an inner surface of the heat transfer tube extends along the flow of the EGR gas. A convex portion or a concave portion.
第9の発明は、エンジンのEGR通路に配置されるEGRクーラにおいて、蛇行状または螺旋状に延びる伝熱管により構成されるEGRガス流路と、伝熱管の内面をEGRガスの流れ方向へ螺旋状に延びる凸状部または凹状部と、を備えることを特徴とする。 A ninth invention is an EGR cooler disposed in an EGR passage of an engine, wherein an EGR gas flow path constituted by a heat transfer tube extending in a meandering shape or a spiral shape, and an inner surface of the heat transfer tube spirally in the EGR gas flow direction. A convex portion or a concave portion extending in the direction.
第10の発明は、第8の発明または第9の発明に係るEGRクーラにおいて、伝熱管は、水冷式または空冷式であることを特徴とする。 A tenth aspect of the invention is the EGR cooler according to the eighth aspect of the invention or the ninth aspect of the invention, wherein the heat transfer tube is a water cooling type or an air cooling type.
第1の発明〜第7の発明においては、ターボ過給機がシングルエントリ方式(タービン入口が1つ)の場合においても、分割型の排気マニホール間を排気パルスが逆流するのを防止する手段により、EGR通路の逆止弁に排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁を有効に作動させるため、高いEGR率が得られる。 In the first to seventh aspects of the present invention, even when the turbocharger is of a single entry system (one turbine inlet), the means for preventing the exhaust pulse from flowing back between the split exhaust manifolds is provided. Since the exhaust pulse is transmitted to the check valve in the EGR passage without being weakened, and the check valve is operated effectively, a high EGR rate is obtained.
排気マニホールド内の排気脈動が山となるタイミングは、吸気マニホールド内の吸気脈動が谷となるタイミングよりも早いが、EGR通路の延長部により、逆止弁上流のEGR通路が長くなるので、排気パルスが逆止弁に到達するタイミングを遅らせることができる。つまり、排気パルスが逆止弁に到達するタイミングを吸気脈動の谷が逆止弁に到達するタイミングに近づけられる。EGRガスは、EGRクーラにより冷却され、圧力伝播速度(音速)が遅くなるので、EGR通路の延長部をEGRクーラのEGRガス流路として構成することにより、EGRクーラの冷却性能を高められ、逆止上流の冷却区間(EGRガスの温度の低い通路長)も長くなり、排気パルスが逆止弁に到達するまでの時間を効率よく稼ぐことができる。これらの結果、逆止弁前後の瞬間的な差圧が増大するため、EGR率をさらに一段と高められるのである。 The timing at which the exhaust pulsation in the exhaust manifold reaches a peak is earlier than the timing at which the intake pulsation in the intake manifold becomes a valley, but the EGR passage upstream of the check valve becomes longer due to the extension of the EGR passage. Can arrive at the check valve. That is, the timing at which the exhaust pulse reaches the check valve can be made closer to the timing at which the valley of the intake pulsation reaches the check valve. Since the EGR gas is cooled by the EGR cooler and the pressure propagation speed (sound speed) becomes slow, the EGR cooler's cooling performance can be improved by configuring the EGR passage extension as the EGR gas flow path of the EGR cooler. The cooling section upstream of the stop (the passage length where the temperature of the EGR gas is low) also becomes longer, and the time until the exhaust pulse reaches the check valve can be earned efficiently. As a result, since the instantaneous differential pressure before and after the check valve increases, the EGR rate can be further increased.
第2の発明または第3の発明においては、蛇行状に延びる伝熱管または螺旋状に延びる伝熱管により、EGRクーラの外形サイズを小さく抑えつつ、EGRガスの冷却区間も十分に確保できる。圧損の面からは、局部的に大きく曲がる蛇行状よりも、緩やかな曲がりの連続する螺旋状の方が有利となる。 In the second invention or the third invention, the EGR gas cooling section can be sufficiently secured while keeping the outer size of the EGR cooler small by the heat transfer tube extending in a meandering manner or the heat transfer tube extending in a spiral shape. From the viewpoint of pressure loss, a spiral having a continuous gentle curve is more advantageous than a meandering shape that bends locally.
第4の発明または第5の発明においては、凸状部または凹状部により、通路の内面のEGRガスに接する表面積が増大するため、EGRガスを効率よく冷却することができる。圧損の面からは、凸状部よりも凹状部の方が、螺旋状よりもEGRガスに沿う方が、有利となる。 In the fourth invention or the fifth invention, since the surface area in contact with the EGR gas on the inner surface of the passage is increased by the convex portion or the concave portion, the EGR gas can be efficiently cooled. From the viewpoint of pressure loss, the concave portion is more advantageous than the convex portion, and the direction along the EGR gas is more advantageous than the spiral shape.
第6の発明においては、先細形状のノズルにより、排気の流れが加速され、動圧が上がり、静圧(排気圧力)が下げられるため、排気マニホールド間を排気パルスが逆流するのを抑えられる。このため、EGR通路の逆止弁に排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁を有効に作動させるため、高いEGR率が得られる。また、先細形状のノズルから吹き出るブローダウン流(排気行程初期の噴き出し排気)の流速により、エゼクタ作用が生じると、排気行程(押し出し)中の気筒側の排気マニホールドから排気が吸引されるため、ポンピングロスの改善も得られる。 In the sixth aspect of the invention, the flow of exhaust is accelerated by the tapered nozzle, the dynamic pressure is increased, and the static pressure (exhaust pressure) is lowered, so that the backflow of exhaust pulses between the exhaust manifolds can be suppressed. For this reason, the exhaust pulse is transmitted to the check valve in the EGR passage without being weakened, and the check valve is effectively operated, so that a high EGR rate is obtained. In addition, if the ejector action occurs due to the flow velocity of the blow-down flow (jet exhaust at the beginning of the exhaust stroke) that blows out from the tapered nozzle, the exhaust is sucked from the exhaust manifold on the cylinder side during the exhaust stroke (push-out). Loss can also be improved.
第7の発明においては、ターボ過給機がツインエントリ方式(タービン入口が2つのタイプ)のため、排気干渉が避けられ、タービンへのエネルギ伝達が良好に維持しえるほか、排気パルスの逆流も抑えられ、EGR通路の逆止弁に排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁を有効に作動させるため、高いEGR率が得られるのである。 In the seventh invention, since the turbocharger is a twin entry system (two types of turbine inlets), exhaust interference can be avoided, energy transmission to the turbine can be maintained satisfactorily, and the backflow of exhaust pulses can also be achieved. It is suppressed, the exhaust pulse is transmitted to the check valve in the EGR passage without being weakened, and the check valve is effectively operated, so that a high EGR rate is obtained.
第8の発明〜第10の発明においては、EGRクーラのEGRガス流路は、蛇行状または螺旋状に延びる伝熱管により、EGRクーラの外形サイズを小さく抑えつつ、流路長を十分に確保できる。また、凸状部または凹状部により、伝熱管の内面の表面積が増大するため、EGRガスをさらに効率よく冷却することができる。このため、第1の発明に係る多気筒エンジンにおいて、EGR通路の逆止弁上流に配置されるEGRクーラとして好適なものとなる。 In the eighth invention to the tenth invention, the EGR gas flow path of the EGR cooler can sufficiently secure the flow path length while keeping the outer size of the EGR cooler small by the heat transfer tube extending in a meandering shape or a spiral shape. . Further, since the surface area of the inner surface of the heat transfer tube is increased by the convex portion or the concave portion, the EGR gas can be cooled more efficiently. For this reason, in the multi-cylinder engine according to the first aspect of the invention, it is suitable as an EGR cooler disposed upstream of the check valve in the EGR passage.
図1において、2は多気筒エンジン1(6気筒ディーゼルエンジン)の吸気通路であり、吸気マニホールド3a,3bと吸気管4とから構成される。吸気マニホールド3a,3bは、吸気行程が実質的にオーバラップしない気筒群毎(#1,2,3と#4,5,6)に分割される。吸気管4は、インタクーラ5の下流側が分岐され、各マニホールド3a,3bの集合部に接続される。6aはターボチャージャ6のコンプレッサであり、7はエアクリーナである。
In FIG. 1,
8はエンジン1の排気通路であり、排気マニホールド9a,9bと排気管10とから構成される。排気マニホールド9a,9bは、排気行程が実質的にオーバラップしない気筒群(#1,2,3と#4,5,6)毎に分割され、これらマニホールド9a,9bの合流部11にターボチャージャ6のタービン6bを介して排気管10が接続される。ターボチャージャ6のコンプレッサ6aは、タービン6bの回転により駆動され、各気筒への吸気を過給する。ターボチャージャ6としては、タービン入口が1つ(シングルエントリ方式)の可変ノズル式が用いられる。12はマフラである。
Reference numeral 8 denotes an exhaust passage of the
合流部11は、図2のように構成される。排気マニホールド9a,9bは、互いに集合部下流が1つのフランジ20に結集され、その接合面に合流部11を開口する。1つのフランジ20に結集する集合部下流は、合流部11へ向けて通路を先細形状に絞るノズル部23a,23bに形成される。25はタービンハウジングであり、排気マニホールド9a,9bのフランジ20に対応するフランジ26が形成され、タービン6bの入口がフランジ26の接合面に開口する。排気マニホールド9a,9bのフランジ20にタービンハウジング25のフランジ26が連結される。ノズル部23a,23b下流の合流部11を一旦絞ってから徐々に拡げるスロート形状のディフューザ部29がタービンハウジング25の内部に形成される。
The
合流部11においては、先細形状のノズル部23a,23bにより、排気の流れが加速され、動圧が上がり、静圧が下げられるため、排気マニホールド9a,9b間を排気パルスが逆流するのを抑えられるほか、ノズル部23aまたは23bから吹き出るブローダウン流(排気行程初期の噴き出し排気)の流速により、動圧が上がり、静圧が下げられ、エゼクタ作用を生じると、排気(押し出し)行程中の気筒側の排気マニホールド9bまたは9aから排気がディフューザ部29へ吸引されるのである。その後は、ディフューザ部29により、排気の流れが減速され、スクロールの静圧(排気圧)を上げるようになっている。
In the merging
図1において、35はターボチャージャ6のタービン6b上流からターボチャージャ6のコンプレッサ6a下流へ排気の一部を環流させるEGR装置であり、排気マニホールド9a,9bと吸気マニホールド3a,3b(吸気管4の分岐路)との間を同一の気筒群同士の関係に接続するEGR通路36a,36bが備えられる。EGR通路36a,36bにおいて、EGRガスを冷却するEGRクーラ37,EGR流量を調整するEGRバルブ38,EGRガスの逆流を規制する逆止弁39(リードバルブ)が介装される。
In FIG. 1,
逆止弁39は、EGR通路36a,36bの下流側(出口付近)に配置され、逆止弁39上流にEGRバルブ38が配置される。EGRクーラ37は、EGR通路36a,36bの上流側(入口付近)に配置され、後述のように排気パルスが逆止弁39に到達するタイミングを吸気脈動の谷が逆止弁に到達するタイミングと合致させるべく、EGR通路36a,36bの延長部50としてEGRガス流路が設定される。
The
EGRクーラ37のEGRガス流路50により、逆止弁39上流のEGR通路部分が長くなり、排気パルスが逆止弁39に到達するタイミングを遅くらせることができる。EGRクーラ37により、EGRガスが冷やされ、圧力伝播速度(音速)が遅くなるため、EGR通路36a,36bの延長部50としてEGRクーラ37のEGRガス流路を設定することにより、逆止弁39上流の冷却区間(EGRガスの温度が低い通路長)も長くなり、排気パルスが逆止弁39に到達するまでの時間を効率よく稼げるのである。
The EGR
図3の場合、EGRガス流路50は、蛇行状に延びる伝熱管50aにより構成される。伝熱管50aは、押出成型により製作され、管50aの内面をEGRガスの流れに沿う凸部51(薄板状の突起)が管50aの円周方向へ数多く配設される。多数のプレートフィン52が平行に配置され、蛇行状の伝熱管50aは、EGRガス流路50の直線状部分がプレートフィン52を直交方向へ貫通するように組み付けられる。つまり、伝熱管50aは、多数のプレートフィン52と共にユニット化され、EGR通路36a,36bにおいて、空冷式の熱交換器(EGRクーラ37)を構成するのである。
In the case of FIG. 3, the EGR
伝熱管50aは、蛇行するため、EGRクーラ37の外形サイズを小さく抑えられる。伝熱管50aの内面は、EGRガスの流れに沿う凸部51により、EGRガスの接する表面積が拡大するため、伝熱管50aを通過するEGRガスを効率よく冷却することができる。凸部51は、EGRガスの流れに沿うため、伝熱管50aの押出成型により、簡単かつ容易に一体形成しえる。凸部51に代わる手段として、管50aの内面をEGRガスの流れと平行に延びる凹部を管50aの円周方向へ数多く配設しても良い。56a,56bは、伝熱管50aの接続用フランジである。
Since the
図4の場合、蛇行状に延びる伝熱管50bは、管50bの内面をEGRガスの流れ方向へ螺旋状に延びる2条の凸部53が配設される。凸部53は、管50bの外面を凹ませて形成される。これにより、管50bの内外の表面積が拡大され、伝熱管50bを通過するEGRガスを効率よく冷却することができる。54は蛇行状に延びる伝熱管50bを納めるケーシングであり、伝熱管50bの周りに冷却水流路55を形成する。エンジンの冷却水路において、ケーシング54の入口部54aを上流側、出口部54bを下流側にそれぞれ接続することにより、水冷式の熱交換器(EGRクーラ37)が構成されるのである。
In the case of FIG. 4, the
冷却水は、蛇行状の伝熱管50bを流れるのでなく、ケーシングの内部(伝熱管の周り)を流れるので、冷却ポンプの容量を大きくすることなく、十分な冷却性能が得られる。凸部53に代わる手段として、管50bの内面をEGRガスの流れ方向へ螺旋状に延びる凹部(管50bの外面を隆起させて形成される)を設けるようにしても良い。57a,57bは、伝熱管50bの接続用フランジである。
Since the cooling water does not flow through the meandering
図5は、吸排気脈動のシミュレーション結果を例示する特性図であり、Eは逆止弁39直上流の排気脈動、Fは逆止弁39直下流の吸気脈動、Gは比較例として従前の逆止弁(EGR通路において、EGRガス流路としてEGR通路の延長部が設定されないEGRクーラと下流側のEGRバルブとの中間部に配置される)直下流の排気脈動、を表示する。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating the simulation results of intake and exhaust pulsations, where E is the exhaust pulsation immediately upstream of the
排気マニホールド9a,9b内の排気脈動が山となるタイミングは、吸気マニホールド3a,3b内の吸気脈動が谷となるタイミングよりも早く、Gの場合、排気パルスが吸気行程の初期に到達するため、吸気脈動の谷とのタイミングが合わず、EGR率が十分に向上できない。Eの場合、逆止弁39は、EGR通路36a,36bの下流側(出口付近)に配置される。EGRクーラ37は、EGR通路36a,36bの上流側(入口付近)に配置され、クーラ37のEGRガス流路としてEGR通路36a,36bの延長部50が設定されるのである。これにより、逆止弁39下流のEGR通路部分が短く上流のEGR通路部分が長くなり、排気パルスが逆止弁39に到達するタイミングAを吸気脈動の谷が逆止弁39に到達するタイミングBに近づけられる。EGRクーラ37により、EGRガスが冷やされ、圧力伝播速度(音速)が遅くなるので、EGR通路36a,35bの延長部50をEGRクーラ37のEGRガス流路として構成することにより、EGRクーラ37の冷却性能を高められるほか、逆止弁39上流の冷却区間(EGRガスの温度が低い通路長)も長くなり、排気パルスが逆止弁39に到達するまでの時間を効率よく稼げるのである。
The timing at which the exhaust pulsation in the
図6は、Eの場合とGの場合とのEGR流量を比較する特性図であり、KはEの場合のEGR率、MはGの場合のEGR率、を表示する。Eの場合、排気パルスが逆止弁39に到達するタイミングAを吸気脈動の谷が逆止弁39に到達するタイミングBに近づけられるので、Gの場合よりも、逆止弁前後の瞬間的な差圧が大きく、Kの方がMよりも高いEGR率が得られる。
FIG. 6 is a characteristic diagram for comparing the EGR flow rates in the case of E and G. K represents the EGR rate in the case of E, and M represents the EGR rate in the case of G. In the case of E, the timing A at which the exhaust pulse reaches the
このような構成により、シングルエントリ方式(タービン入口が1つ)のターボチャージャ6においても、先細形状のノズル23a,23bにより、排気パルスの逆流(排気干渉)が抑えられ、合流部11のエゼクタ作用により、タービン6aへの排気パルスは強められ、タービン効率の向上が得られる。また、排気パルスの逆流が抑えられるので、EGR通路36a,36bの逆止弁39に排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁39を有効に作動させるため、高いEGR率が得られるのである。合流部11のエゼクタ作用により、排気(押し出し)行程中の気筒側の排気マニホール圧が低下するため、ポンピングロスの低減も得られる。
With such a configuration, even in the
EGR通路36a,36bの接続が同一の気筒群同士のため、同一の気筒群に属する各気筒間において、排気行程と吸気行程が実質的にオーバラップするので、EGR率の向上を促進しえる。吸気脈動の谷は、吸気行程の中程で生じるの対し、排気パルスの山は、排気行程の初期(排気噴き出し中)に生じる。この実施形態においては、EGR通路36a,36bの延長部としてEGRクーラ37のEGRガス流路50を蛇行状に設定することにより、逆止弁39上流の冷却区間も長く取れるため、排気パルスが逆止弁39に到達するタイミングAを吸気脈動の谷が逆止弁39に到達するタイミングBと合致させることができる(図5、参照)。この結果、逆止弁39前後の瞬間的な差圧が拡大するため、EGR率をさらに一段と向上させることができる(図6、参照)。
Since the
ターボチャージャ6が可変ノズル式のため、可変ノズルの制御を加えることにより、広い運転領域において、高過給と大量EGRが可能となり、NOxおよびPM(Particulate Matter)の低減と出力や燃費の向上との高度な両立も実現できるのである。EGRクーラ37の下流側にEGRバルブ38および逆止弁39(リードバルブ)を配置するので、これらバルブ38,39の耐久性も良好に確保される。
Since the
ディフューザ部29は、タービンハウジング25と一体に形成するのでなく、図7のように別体のスペーサとしてタービンハウジング25のフランジ26と排気マニホールド9a,9bのフランジ20との間に介装してもよい。先細形状のノズル部23a,23bについても、排気マニホールド9a,9bと一体に形成するのでなく、図8のように別体のスペーサとして排気マニホールド9a,9bのフランジ20とタービンハウジング25のフランジ30との間に介装してもよい。
The
排気マニホールド9a,9b間を排気パルスが逆流するのを防止する手段としてツインエントリ方式のターボチャージャを用いることも考えられる。その場合、タービン入口が2つのため、排気干渉が避けられ、タービン6bへのエネルギ伝達を良好に維持しえる。また、ノズル部23a,23bおよびディフューザ部29と類似するエゼクタ作用がタービン6bの内部で生じ、EGR通路36a,36bにおいては、逆止弁39へ排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁39を有効に作動させるため、高いEGR率が得られるのである。
It is conceivable to use a twin entry type turbocharger as means for preventing the exhaust pulse from flowing back between the
図1において、吸気管4の分岐部60(分岐点)下流は共鳴管42a,42bに構成され、各共鳴管42a,42bにEGR通路36a,36bの出口が接続されるのである。共鳴管42a,42bの長さや断面積および吸気マニホールド3a,3bの容積から共鳴回転数が設定され、エンジン回転数(ピストンによる加振周派数)が共鳴回転数と等しくなると、共鳴作用により、吸気脈動が増幅され、逆止弁39前後の瞬間的な差圧を拡大させることができる。また、慣性過給が働くため、吸気流量も効率よく十分に得られるのである。
In FIG. 1, the downstream of the branch part 60 (branch point) of the
図3,図4において、EGRクーラ37のEGRガス通路50は、蛇行状に延びる伝熱管40a,40bにより構成されるが、螺旋状に延びる伝熱管により構成することもできる。圧損の面からは、局部的に大きく曲がる蛇行状よりも、略一定の緩やかな曲がりが連続する螺旋状の方が好ましい。また、図3の凸部51(伝熱管50aの内面をEGRガスの流れ方向へ螺旋状に延びる)よりも、図4の凸部53(伝熱管50bの内面をEGRガスの流れと平行に延びる)の方が、圧損が小さく有利となる。
3 and 4, the
1 多気筒エンジン(6気筒ディーゼルエンジン)
2 吸気通路
3a,3b 吸気マニホールド
5 インタクーラ
6 ターボチャージャ(可変ノズル式ターボチャージャ)
6a コンプレッサ
6b タービン
8 排気通路
9a,9b 排気マニホールド
23a,23b 先細形状のノズル部
25 タービンハウジング
29 スロート形状のディフューザ部
35 EGR装置
37 EGRクーラ
38 EGRバルブ
39 逆止弁(リードバルブ)
42a,42b 共鳴管
50 EGR通路の延長部(EGRクーラのEGRガス通路)
50a,50b 伝熱管
51,53 凸部
52 プレートフィン
54 ケーシング
1 Multi-cylinder engine (6-cylinder diesel engine)
2
42a,
50a, 50b
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006039351A JP2007218167A (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Multicylinder engine and egr cooler |
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JP2006039351A JP2007218167A (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Multicylinder engine and egr cooler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007218167A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013087752A (en) * | 2011-10-21 | 2013-05-13 | Hino Motors Ltd | Egr device |
CN106574548A (en) * | 2014-07-24 | 2017-04-19 | Ifp新能源公司 | Device for controlling the quantity of air admitted to a supercharged internal combustion engine and method using such a device dispositif |
-
2006
- 2006-02-16 JP JP2006039351A patent/JP2007218167A/en active Pending
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