JP2007218187A - Exhaust circulation device of turbocharged engine - Google Patents

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Shuichi Nakamura
秀一 中村
Kenichiro Imaoka
健一郎 今岡
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust circulation device of a turbocharged engine, efficiently cooling EGR gas. <P>SOLUTION: In the exhaust circulation device of a turbocharged engine, an exhaust recirculation passage is provided with first and second exhaust circulation passages 17, 18 connected with exhaust manifolds, and the exhaust circulation passages are respectively provided with first and second exhaust circulations coolers 20, 21 for cooling circulated exhaust. After the exhaust from one exhaust manifold 2a is cooled by the exhaust circulation cooler 20 of one exhaust circulation passage 17 connected with the exhaust manifold 2a, the exhaust flows back in the other exhaust circulation passage 18 to be cooled by the exhaust circulation cooler 21 disposed to the exhaust circulation passage 18, and the back-flow exhaust is mixed with the exhaust from the other exhaust manifold 2b so as to flow back in one exhaust circulation passage. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ターボ過給エンジンの排気還流装置の改良に関するものである。   The present invention relates to an improvement in an exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine.

今日、ディーゼルエンジンの燃焼時に発生するNOxを低減するため、排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気側へ排気還流(以下、「EGR」という)させる排気還流装置(EGR装置)が知られている。   Today, an exhaust gas recirculation device (EGR device) that recirculates exhaust gas to the intake side of the engine (hereinafter referred to as “EGR”) as EGR gas in order to reduce NOx generated during diesel engine combustion is known. ing.

NOxは高温の排気ガスのもとで空気中の酸素と窒素が反応してできるため、この排気還流装置はEGRで燃焼温度を下げてNOxの発生を抑制するものである。   Since NOx is produced by the reaction of oxygen and nitrogen in the air under high-temperature exhaust gas, this exhaust gas recirculation device lowers the combustion temperature with EGR and suppresses the generation of NOx.

また、従来、多くの車両にはエンジン出力の向上を図る目的でターボチャージャーが搭載され、ターボチャージャーを備えたターボ過給エンジンにも排気還流装置が装着されている。   Conventionally, many vehicles are equipped with a turbocharger for the purpose of improving engine output, and an exhaust gas recirculation device is also attached to a turbocharged engine equipped with a turbocharger.

そして、ターボ過給エンジンのEGRは、ターボチャージャーのタービンの上流側からコンプレッサの下流へ圧力差を利用して行われているが、ターボ過給エンジンでは、排気圧より給気圧の方が高くなる運転領域(特に低速高負荷域)が存在し、この運転領域でEGRを十分に行うことができなくなる恐れがあった。   The EGR of the turbocharged engine is performed using a pressure difference from the upstream side of the turbocharger turbine to the downstream side of the compressor. In the turbocharged engine, the supply pressure is higher than the exhaust pressure. There is an operation region (especially a low speed and high load region), and there is a possibility that EGR cannot be sufficiently performed in this operation region.

そこで、係る課題を解決し、高負荷域でもEGRを可能としたターボ過給エンジンの排気還流装置として、特許文献1に開示されるものが知られている。   Therefore, as an exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine that solves such a problem and enables EGR even in a high load range, one disclosed in Patent Document 1 is known.

この排気還流装置は、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を、排気行程が互いにオーバーラップしない気筒毎に第1排気マニホールドと第2排気マニホールドとに分割し、各排気マニホールドとエンジンの吸気通路との間に、排気還流通路を接続すると共に、両排気マニホールドとターボチャージャのタービンハウジングとの接続部に、タービンハウジングの排気ガス合流部に向けて断面が徐々に減少するノズル部を排気マニホールド部毎に設けている。排気還流通路は、各排気マニホールドからそれぞれ延出した後、一本の排気還流通路に集合し、吸気通路と排気還流通路との接続部に設けられたエゼクタに接続する。また、それぞれの排気マニホールドに接続する各排気還流通路には、排気マニホールド側から排気環流クーラーと逆止弁とが設置される。逆止弁を設けることにより、一方の排気マニホールドの排気パルスによる他方の排気還流通路への排気の逆流を防止する。
特開2005−147011号公報
This exhaust gas recirculation system divides an exhaust manifold of an engine equipped with a turbocharger into a first exhaust manifold and a second exhaust manifold for each cylinder whose exhaust strokes do not overlap each other, In addition, an exhaust gas recirculation passage is connected between the two exhaust manifolds and a turbine housing of the turbocharger. A nozzle portion whose cross section gradually decreases toward the exhaust gas merging portion of the turbine housing is connected to each exhaust manifold portion. Provided. The exhaust gas recirculation passages extend from the respective exhaust manifolds, and then gather into one exhaust gas recirculation passage, and are connected to an ejector provided at a connection portion between the intake air passage and the exhaust gas recirculation passage. An exhaust gas recirculation cooler and a check valve are installed from the exhaust manifold side in each exhaust gas recirculation passage connected to each exhaust manifold. By providing the check valve, the backflow of the exhaust gas to the other exhaust gas recirculation passage due to the exhaust pulse of one exhaust manifold is prevented.
JP 2005-147011 A

しかしながら、特許文献1に開示された排気還流装置は、各排気マニホールドに接続する排気環流通路にそれぞれ独立した排気環流クーラーを備え、各排気マニホールドから排出される排気をそれぞれの排気還流クーラーを用いて冷却するため、排気環流クーラーが大型化し、高コスト化を招くという課題がある。   However, the exhaust gas recirculation apparatus disclosed in Patent Document 1 includes exhaust gas recirculation coolers that are independent from each other in the exhaust gas recirculation passages connected to the respective exhaust manifolds. In order to cool, there exists a subject that an exhaust-gas recirculation cooler will enlarge and cost will be raised.

そこで、本発明は上記課題を鑑みて、排気環流ガスを冷却する排気環流クーラーの小型化を達成するターボ過給エンジンの排気還流装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine that achieves downsizing of an exhaust gas recirculation cooler that cools exhaust gas recirculation gas.

第1の発明は、ターボチャージャーを備えたエンジンの排気マニホールドを、排気行程が互いにオーバーラップしない気筒毎に第1の排気マニホールドと第2の排気マニホールドとに分割し、前記第1、第2排気マニホールドとエンジンの吸気通路との間に排気還流通路を接続するターボ過給エンジンの排気還流装置において、前記排気還流通路は、前記第1の排気マニホールドに接続する第1の排気還流通路と、前記第2の排気マニホールドに接続する第2の排気還流通路と、前記第1、第2の排気還流通路が合流してなる第3の排気還流通路とからなり、前記第1、第2の排気還流通路にはそれぞれ還流する排気を冷却するための第1、第2の排気還流クーラーが設けられ、一方の前記排気マニホールドからの排気が、接続する一方の前記排気還流通路の前記排気還流クーラーで冷却された後、前記第3の排気還流通路に流出する一方、一部が他方の前記排気還流通路を逆流して、これに設けられた前記排気還流クーラーにより冷却され、逆流した排気は、他方の排気マニホールドからの排気と混合して、前記第3の排気還流通路に流出する一方、一部が一方の排気還流通路を逆流することを繰り返すように構成することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, an exhaust manifold of an engine provided with a turbocharger is divided into a first exhaust manifold and a second exhaust manifold for each cylinder whose exhaust strokes do not overlap each other, and the first and second exhausts are divided. In the exhaust gas recirculation apparatus for a turbocharged engine in which an exhaust gas recirculation passage is connected between the manifold and the intake air passage of the engine, the exhaust gas recirculation passage includes a first exhaust gas recirculation passage connected to the first exhaust manifold, The first and second exhaust gas recirculation comprises a second exhaust gas recirculation passage connected to the second exhaust manifold and a third exhaust gas recirculation passage formed by joining the first and second exhaust gas recirculation passages. The passages are provided with first and second exhaust gas recirculation coolers for cooling the recirculated exhaust gas, respectively, and the exhaust gas from one exhaust manifold is connected to the front of the connected one. After being cooled by the exhaust gas recirculation cooler in the exhaust gas recirculation passage, it flows out to the third exhaust gas recirculation passage, while a part flows back through the other exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas recirculation cooler provided therein The cooled and back-flowed exhaust gas is mixed with the exhaust gas from the other exhaust manifold and flows out to the third exhaust gas recirculation passage, while a part of the exhaust gas flows back through the one exhaust gas recirculation passage. It is characterized by that.

第2の発明は、第1の発明において、前記第1、第2の排気還流クーラーを一体化して、前記第3の排気還流通路との合流部に設置することを特徴とする。   A second invention is characterized in that, in the first invention, the first and second exhaust gas recirculation coolers are integrated and installed at a junction with the third exhaust gas recirculation passage.

第3の発明は、第1または第2の発明において、前記第3の排気還流通路に排気の前記吸気通路への還流量を制御する排気環流制御弁と、前記第3の排気還流通路と前記吸気通路との合流部にエゼクタとを設けることを特徴とする。   According to a third invention, in the first or second invention, an exhaust gas recirculation control valve that controls a recirculation amount of exhaust gas to the intake passage in the third exhaust recirculation passage, the third exhaust recirculation passage, An ejector is provided at the junction with the intake passage.

第4の発明は、第1または第2の発明において、前記第3の排気還流通路に排気の前記吸気通路への還流量を制御する排気環流制御弁と、前記第3の排気還流通路と前記吸気通路との合流部の上流側の前記吸気通路に電制スロットル弁を設け、前記排気還流制御弁と前記電制スロットル弁とを前記エンジンの運転状態に応じて協調制御することを特徴とする。   According to a fourth invention, in the first or second invention, an exhaust gas recirculation control valve that controls a return amount of exhaust gas to the intake passage in the third exhaust gas return passage, the third exhaust gas return passage, An electric throttle valve is provided in the intake passage upstream of the junction with the intake passage, and the exhaust gas recirculation control valve and the electric throttle valve are cooperatively controlled according to the operating state of the engine. .

第1の発明では、それぞれの排気還流通路を還流する排気が互いの排気還流クーラーを往復動しながら冷却されるため、効率よく排気の温度を低下させることができ、排気の冷却を向上することができる。   In the first invention, the exhaust gas recirculated through the exhaust gas recirculation passages is cooled while reciprocating the exhaust gas recirculation coolers, so that the temperature of the exhaust gas can be lowered efficiently and the cooling of the exhaust gas can be improved. Can do.

第2の発明では、それぞれの排気還流通路に設けた排気還流クーラーを一体化することにより、軽量化やコストダウンを図ることができる。   In the second invention, by integrating the exhaust gas recirculation coolers provided in the respective exhaust gas recirculation passages, weight reduction and cost reduction can be achieved.

第3の発明では、排気環流制御弁と、第3の排気還流通路と前記吸気通路との合流部にエゼクタとを設けるため、より効率よく排気還流を行うことができる。   In the third aspect of the invention, the exhaust gas recirculation control valve and the ejector are provided at the junction of the third exhaust gas recirculation passage and the intake air passage, so that the exhaust gas recirculation can be performed more efficiently.

第4の発明では、排気環流制御弁と、第3の排気還流通路と吸気通路との合流部の上流側の吸気通路に電制スロットル弁を設け、排気還流制御弁と電制スロットル弁とをエンジンの運転状態に応じて協調制御するため、排気還流をより細やかに制御することができる。   In the fourth aspect of the present invention, an electrically controlled throttle valve is provided in the exhaust gas recirculation control valve and the intake passage upstream of the junction of the third exhaust recirculation passage and the intake passage, and the exhaust recirculation control valve and the electrically controlled throttle valve are provided. Since the cooperative control is performed according to the operating state of the engine, the exhaust gas recirculation can be controlled more finely.

図1は、本発明の排気還流装置の第1実施形態を示し、1は直列6気筒のディーゼルエンジン(以下、「エンジン」という)、2はエンジン1に装着された排気マニホールドで、排気マニホールド2は、排気行程が互いにオーバーラップしない気筒毎、例えば、#1〜#3気筒側に装着された第1排気マニホールド2aと、#4〜#6気筒側に装着された第2排気マニホールド2bとに分割されている。そして、図2に示すように両排気マニホールド2a、2bの排気ガス流出口3a、3bを形成するフランジ部3cが、仕切壁2cで仕切られて可変ノズル式タービンを備えたターボチャージャー(以下、単にターボチャージャーという)7のタービンハウジング9に接続されており、両排気ガス流出口3a、3bから交互に、タービンハウジング9内の、いわゆる「一口」の排気ガス合流部(スクロール部)6に排気ガスが流出するようになっている。   FIG. 1 shows a first embodiment of an exhaust gas recirculation system according to the present invention, wherein 1 is an in-line 6-cylinder diesel engine (hereinafter referred to as “engine”), 2 is an exhaust manifold attached to the engine 1, and an exhaust manifold 2 For each cylinder where the exhaust strokes do not overlap each other, for example, the first exhaust manifold 2a mounted on the # 1 to # 3 cylinder side and the second exhaust manifold 2b mounted on the # 4 to # 6 cylinder side. It is divided. Then, as shown in FIG. 2, a flange portion 3c forming exhaust gas outlets 3a, 3b of both exhaust manifolds 2a, 2b is partitioned by a partition wall 2c, and a turbocharger (hereinafter simply referred to as a variable nozzle turbine). The exhaust gas is connected to a so-called “one-port” exhaust gas merging portion (scroll portion) 6 in the turbine housing 9 alternately from both exhaust gas outlets 3a and 3b. Is coming out.

そして、図2に示すように各排気マニホールド2a、2bの排気ガス流出口3a、3bは、排気ガス合流部6に向けて断面が徐々に減少する先細り形状のノズル部4、5として形成される。#1〜#3気筒側から排気された排気ガスは、ノズル部4で流速を速めて排気ガス合流部6に流出し、また、#4〜#6気筒側から排気された排気ガスがノズル部5で流速を速めて排気ガス合流部6に流出する。この構成により、第1排気マニホールド2aまたは第2排気マニホールド2bからの排気パルスが、第2排気マニホールド2bまたは第1排気マニホールド2aに逃げることがない。   As shown in FIG. 2, the exhaust gas outlets 3 a, 3 b of the exhaust manifolds 2 a, 2 b are formed as tapered nozzle parts 4, 5 whose cross section gradually decreases toward the exhaust gas merging part 6. . Exhaust gas exhausted from the # 1 to # 3 cylinders side is increased in flow rate at the nozzle unit 4 and flows out to the exhaust gas merging unit 6, and exhaust gas exhausted from the # 4 to # 6 cylinders side is discharged from the nozzle unit The flow rate is increased at 5 and flows out to the exhaust gas junction 6. With this configuration, an exhaust pulse from the first exhaust manifold 2a or the second exhaust manifold 2b does not escape to the second exhaust manifold 2b or the first exhaust manifold 2a.

更に、図2に示すようにタービンハウジング9には、排気ガス合流部6の直下流にベンチュリ状に絞られてなる絞り部8が設けられており、排気ガス合流部6に流出した各排気マニホールド2a、2bからの排気ガスが、それぞれ、この絞り部8で更に流速を早めてターボチャージャー7のタービン7aを回転させた後、排気通路10を経て大気に放出される。   Further, as shown in FIG. 2, the turbine housing 9 is provided with a throttle portion 8 that is throttled in a venturi shape immediately downstream of the exhaust gas merging portion 6, and each exhaust manifold that has flowed out to the exhaust gas merging portion 6. Exhaust gases from 2a and 2b are further discharged at a reduced speed through the exhaust passage 10 after rotating the turbine 7a of the turbocharger 7 by further increasing the flow velocity at the throttle 8.

そして、図1に示すようにタービン7aに直結するコンプレッサ7bが吸気通路11に装着されており、タービン7aで回転するコンプレッサ7bが吸気を圧縮して、過給された吸気が吸気通路11から吸気マニホールド12を介してエンジン1に送り込まれるようになっている。   As shown in FIG. 1, a compressor 7 b that is directly connected to the turbine 7 a is mounted in the intake passage 11, and the compressor 7 b that rotates in the turbine 7 a compresses the intake air, so that the supercharged intake air is taken in from the intake passage 11. It is sent to the engine 1 through the manifold 12.

尚、従来と同様、吸気通路11には、ターボチャージャー7で過給された吸気の温度を下げて吸気の充填効率を向上させるインタークーラ13が装着され、また、コンプレッサ7bの上流側の吸気通路11にはエアフィルタ14が装着される。一方、タービン7aの下流側の排気通路10に消音器15が装着されている。   As in the prior art, the intake passage 11 is provided with an intercooler 13 that lowers the temperature of the intake air supercharged by the turbocharger 7 and improves the charging efficiency of the intake air, and the intake passage on the upstream side of the compressor 7b. 11, an air filter 14 is attached. On the other hand, a silencer 15 is mounted in the exhaust passage 10 on the downstream side of the turbine 7a.

そして、第1、第2排気マニホールド2a、2bと、インタークーラ13下流側の吸気通路11に装着したエゼクタ16との間に、EGR通路(排気還流通路)17〜19が接続されている。   EGR passages (exhaust gas recirculation passages) 17 to 19 are connected between the first and second exhaust manifolds 2a and 2b and an ejector 16 attached to the intake passage 11 on the downstream side of the intercooler 13.

第1EGR通路17は第1排気マニホールド2aに接続され、第2EGR通路18は第2排気マニホールド2bに接続され、各排気マニホールドから排気ガスがそれぞれ流入する。そして、第1EGR通路17と第2EGR通路18には、第1、第2EGRクーラー20、21が装着され、その下流で両EGR通路17、18は合流して第3EGR通路19としてエゼクタ16に接続し、この第3EGR通路19にEGRガスの還流量を制御するEGRバルブ24と、吸気が吸気通路11から第3EGR通路19へ逆流するのを防止する逆止弁26が排気マニホールド2側から順次装着される。   The first EGR passage 17 is connected to the first exhaust manifold 2a, the second EGR passage 18 is connected to the second exhaust manifold 2b, and exhaust gas flows from each exhaust manifold. The first EGR passage 17 and the second EGR passage 18 are fitted with the first and second EGR coolers 20 and 21, and both the EGR passages 17 and 18 join downstream to connect to the ejector 16 as a third EGR passage 19. An EGR valve 24 that controls the recirculation amount of EGR gas and a check valve 26 that prevents intake air from flowing back from the intake passage 11 to the third EGR passage 19 are sequentially attached to the third EGR passage 19 from the exhaust manifold 2 side. The

そして、各EGR通路17〜19を流通するEGRガスが、エゼクタ16ののど部16aを流れる吸気に引っ張られて吸気通路11から吸気マニホールド12に還流される。   Then, the EGR gas flowing through the EGR passages 17 to 19 is pulled by the intake air flowing through the throat portion 16 a of the ejector 16 and is returned from the intake passage 11 to the intake manifold 12.

次に本実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

エアフィルタ14で浄化された吸気は、ターボチャージャー7のコンプレッサ7bに送られ過給される。ターボチャージャー7で過給された吸気は、インタークーラ13、エゼクタ16を介してエンジン1の吸気マニホールド12に供給される。また、逆止弁26が開くことで各EGR通路17〜19に流入したEGRガスが、エゼクタ16ののど部16aを流れる吸気に引っ張られて吸気マニホールド12に還流される。また、各EGR通路17〜19に流入したEGRガスの温度を第1、第2EGRクーラー20、21が下げて燃焼時のスモークの悪化を抑え、NOxの低減を図ることができる。   The intake air purified by the air filter 14 is sent to the compressor 7b of the turbocharger 7 and supercharged. The intake air supercharged by the turbocharger 7 is supplied to the intake manifold 12 of the engine 1 via the intercooler 13 and the ejector 16. Further, when the check valve 26 is opened, the EGR gas flowing into each of the EGR passages 17 to 19 is pulled by the intake air flowing through the throat portion 16a of the ejector 16 and returned to the intake manifold 12. In addition, the first and second EGR coolers 20 and 21 can lower the temperature of the EGR gas flowing into the EGR passages 17 to 19 to suppress the deterioration of smoke during combustion, thereby reducing NOx.

そして、本実施形態では、排気マニホールド2を、排気行程が互いにオーバーラップしない気筒毎に第1排気マニホールド2aと第2排気マニホールド2bとに分割し、かつタービンハウジング9に接続される第1、第2排気マニホールド2a、2bの排気ガス流出口3a、3bを、図2に示すように下流側の排気ガス合流部6に向けて断面が徐々に減少する先細り形状のノズル部4、5とすると共に、タービンハウジング9の排気ガス合流部6の直下流にベンチュリ状の絞り部8を設けた。   In the present embodiment, the exhaust manifold 2 is divided into a first exhaust manifold 2a and a second exhaust manifold 2b for each cylinder whose exhaust strokes do not overlap each other, and the first and second exhaust manifolds 2 are connected to the turbine housing 9. 2 As shown in FIG. 2, the exhaust gas outlets 3a and 3b of the exhaust manifolds 2a and 2b are tapered nozzle parts 4 and 5 whose cross section gradually decreases toward the exhaust gas merging part 6 on the downstream side. A venturi-shaped throttle 8 is provided immediately downstream of the exhaust gas merging portion 6 of the turbine housing 9.

このため、第1排気マニホールド2a側から排気された排気ガスが、ノズル部4で流速を速めて排気ガス合流部6に流出し、また、第2排気マニホールド2b側から排気された排気ガスが、ノズル部5で流速を速めて、それぞれ排気ガス合流部6に流出した後、絞り部8で更に流速を早めてタービン7aへと流出し、第1排気マニホールド2aまたは第2排気マニホールド2bからの排気パルスが、第2排気マニホールド2bまたは第1排気マニホールド2aに逃げることがない。   For this reason, the exhaust gas exhausted from the first exhaust manifold 2a side flows out to the exhaust gas merging portion 6 with the flow velocity increased by the nozzle portion 4, and the exhaust gas exhausted from the second exhaust manifold 2b side is After the flow rate is increased by the nozzle unit 5 and flows out to the exhaust gas merging unit 6 respectively, the flow rate is further increased by the throttle unit 8 and flowed out to the turbine 7a, where the exhaust from the first exhaust manifold 2a or the second exhaust manifold 2b The pulse does not escape to the second exhaust manifold 2b or the first exhaust manifold 2a.

さらに、一方の排気マニホールドから排出された排気がのど部8を通過することで流速を速め、他方の排気マニホールド内の排気を引き込み、他方の排気マニホールド内の圧力が低下し、ポンピングロスを低下させることができる。   Further, the exhaust gas discharged from one exhaust manifold passes through the throat 8 to increase the flow velocity, draw the exhaust gas in the other exhaust manifold, lower the pressure in the other exhaust manifold, and reduce the pumping loss. be able to.

また、例えば第1排気マニホールド2aから排出されて第1EGR通路17を流れるEGRガスは、第1EGRクーラー20で冷却され、第1EGRクーラー20から排出されたEGRガスは第3EGR通路19に流入するとともに、その一部は第2EGR通路18を逆流して第2EGR通路18に設置された第2EGRクーラー21に流入して、さらに冷却される。そして、第2排気マニホールド2bから排出され、第2EGR通路18を流れるEGRガスは、第1排気マニホールドから逆流したEGRガスと混合して第2EGRクーラー21で冷却され、第2EGRクーラー21から排出されたEGRガスは第3EGR通路19に流入するとともに、その一部は第1EGR通路17を逆流して第1EGR通路17に設置された第1EGRクーラー20に流入して、さらに冷却される。このようにEGRガスが第1、第2EGRクーラー20、21間を往復動する工程を順次繰り返す。   For example, the EGR gas discharged from the first exhaust manifold 2a and flowing through the first EGR passage 17 is cooled by the first EGR cooler 20, and the EGR gas discharged from the first EGR cooler 20 flows into the third EGR passage 19, A part thereof flows back through the second EGR passage 18 and flows into the second EGR cooler 21 installed in the second EGR passage 18 to be further cooled. Then, the EGR gas discharged from the second exhaust manifold 2 b and flowing through the second EGR passage 18 is mixed with the EGR gas flowing backward from the first exhaust manifold, cooled by the second EGR cooler 21, and discharged from the second EGR cooler 21. The EGR gas flows into the third EGR passage 19, and a part thereof flows back through the first EGR passage 17 and flows into the first EGR cooler 20 installed in the first EGR passage 17, and is further cooled. In this manner, the process of reciprocating the EGR gas between the first and second EGR coolers 20 and 21 is sequentially repeated.

したがって、一方の排気マニホールドから排出されたEGRガスが、一方の排気マニホールドに接続されたEGR通路に設置されたEGRクーラーで冷却される一方、他方の排気マニホールドに接続されたEGR通路を逆流して、この他方のEGR通路に設置されたEGRクーラーによりさらに冷却される。このようにEGRガスが2つのEGRクーラー20、21間を往復動することによりEGRガスが十分に冷却された上で、EGR通路19に流出する。この冷却されたEGRガスが吸気に還流され、NOx排出量を低減することができる。また、2つのEGRクーラーを用いてEGRガスを冷却することができるため、個々のEGRクーラーに要求される性能が軽減でき、小型化や低コスト化を図ることができる。   Therefore, the EGR gas discharged from one exhaust manifold is cooled by the EGR cooler installed in the EGR passage connected to one exhaust manifold, while flowing backward through the EGR passage connected to the other exhaust manifold. Further, the EGR cooler installed in the other EGR passage is further cooled. As described above, the EGR gas reciprocates between the two EGR coolers 20 and 21 to sufficiently cool the EGR gas, and then flows into the EGR passage 19. The cooled EGR gas is recirculated to the intake air, and the NOx emission amount can be reduced. In addition, since the EGR gas can be cooled using two EGR coolers, the performance required for each EGR cooler can be reduced, and the size and cost can be reduced.

また、第3のEGR通路19と吸気通路11との合流部にエゼクタ16を設け、エゼクタ16内を流れる吸気の流速を速めて、EGRガスを引き込むことにより、EGR量を増加して、NOxの低減を図ることができる。   Further, an ejector 16 is provided at the junction of the third EGR passage 19 and the intake passage 11, and the flow rate of the intake air flowing through the ejector 16 is increased to draw in the EGR gas, thereby increasing the EGR amount and reducing the NOx amount. Reduction can be achieved.

なお、第3のEGR通路19と吸気通路11との合流部にエゼクタ16を設ける代わりに、合流部の吸気通路11の上流部に電制スロットル弁を設け、エンジン1の運転状態に応じてスロットル弁の開度をEGR制御弁24の開度と協調させて、より細やかにEGR制御を実施することも可能である。   Instead of providing the ejector 16 at the junction between the third EGR passage 19 and the intake passage 11, an electric throttle valve is provided upstream of the intake passage 11 at the junction and the throttle is adjusted according to the operating state of the engine 1. It is also possible to perform EGR control more finely by coordinating the opening of the valve with the opening of the EGR control valve 24.

図3は、本発明の排気還流装置の第2実施形態を示し、図1に示した第1の実施形態との比較に基づいて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態おいてEGR通路17、18とにそれぞれ設置されていたEGRクーラー20、21に代えて、EGR通路17、18とが合流する合流部にEGRクーラー27を備えることを特徴とする。他の構成については第1の実施形態と同様である。   FIG. 3 shows a second embodiment of the exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, and will be described based on a comparison with the first embodiment shown in FIG. In the second embodiment, instead of the EGR coolers 20 and 21 respectively installed in the EGR passages 17 and 18 in the first embodiment, the EGR cooler 27 is added to the junction where the EGR passages 17 and 18 merge. It is characterized by providing. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

図4は、第2の実施形態で用いるEGRクーラー27の構成図である。   FIG. 4 is a configuration diagram of the EGR cooler 27 used in the second embodiment.

EGRクーラー27は、有蓋円筒状の本体を有し、内部は、中心軸方向に隔壁28a、28bにより3つの隔室27a〜27cに区画されている。真中に区画された第2隔室27bが最も大きく形成され、この第2隔室27bにEGR通路17、18が接続され、EGRガスが第2隔室27b内に導入される。   The EGR cooler 27 has a covered cylindrical main body, and the inside is partitioned into three compartments 27a to 27c by partition walls 28a and 28b in the central axis direction. The second compartment 27b partitioned in the middle is formed to be the largest, and the EGR passages 17 and 18 are connected to the second compartment 27b, and EGR gas is introduced into the second compartment 27b.

冷媒が流通する円管27dが所定本数、軸方向に第1隔室27aと第3隔室27cとの間に掛け渡され、また本体の蓋部27f、27gにはそれぞれ冷媒を第1、第3隔室27a、27cに流入、流出するための冷媒通路29a、29bが接続されている。したがって、例えば、一方の冷媒流路29aから第1隔室27aに導入された冷媒は、円管27d内を流通した後、第3隔室27c内に流入して、他方の冷媒流路29bから排出される。   A predetermined number of circular tubes 27d through which the refrigerant flows are spanned between the first compartment 27a and the third compartment 27c in the axial direction, and the first and first refrigerants are respectively passed to the lid portions 27f and 27g of the main body. Refrigerant passages 29a and 29b for inflow and outflow into the three compartments 27a and 27c are connected. Therefore, for example, the refrigerant introduced into the first compartment 27a from one refrigerant flow path 29a flows into the third compartment 27c after flowing through the circular tube 27d, and then flows from the other refrigerant flow path 29b. Discharged.

第2隔室27b内に流入したEGRガスは、円管27d間の間隙27eを流通する際に円管27dに接触して円管27d内を流通する冷媒との間で熱交換を行い、冷媒に吸熱されて冷却する。温度が低下したEGRガスは、第2隔室27bに開口するEGR通路19から排出されて、エゼクタ16に向かう。   When the EGR gas flowing into the second compartment 27b flows through the gap 27e between the circular tubes 27d, the EGR gas contacts the circular tube 27d and exchanges heat with the refrigerant flowing through the circular tube 27d. The heat is absorbed and cooled. The EGR gas whose temperature has been lowered is discharged from the EGR passage 19 that opens to the second compartment 27 b and travels toward the ejector 16.

EGR通路17、18は、各気筒の排気行程がオーバーラップしない第1、第2排気マニホールド2a、2bにそれぞれ接続しているので、一方の排気マニホールド(例えば第1排気マニホールド2a)から排気ガスが排出された場合には、EGR通路17からEGRガスが第2隔室27b内に導入され、円管27d間を流通して冷却され、EGR通路19から排出されるとともに、その一部はEGR通路18を逆流する。   Since the EGR passages 17 and 18 are connected to the first and second exhaust manifolds 2a and 2b, respectively, in which the exhaust strokes of the cylinders do not overlap, exhaust gas flows from one exhaust manifold (for example, the first exhaust manifold 2a). When exhausted, EGR gas is introduced into the second compartment 27b from the EGR passage 17, cooled through the circular tube 27d, discharged from the EGR passage 19, and part of the EGR passage 18 is reversed.

一方、他方の第2排気マニホールド2bから排気ガスが排出されると、EGR通路18にEGRガスが導入され、EGR通路18を逆流したEGRガスとともに第2隔室27b内に導入され、円管27d間を流通して冷却され、EGR通路19から排出されるとともに、その一部がEGR通路17内に逆流する。このようにEGRガスの一部が第2隔室27b内を往復動することで、EGRガスは放熱し、冷却効率を高めることができる。   On the other hand, when the exhaust gas is discharged from the other second exhaust manifold 2b, the EGR gas is introduced into the EGR passage 18, and is introduced into the second compartment 27b together with the EGR gas that has flowed back through the EGR passage 18, and the circular tube 27d. The air flows through the space and is cooled and discharged from the EGR passage 19, and a part thereof flows back into the EGR passage 17. Thus, part of the EGR gas reciprocates in the second compartment 27b, so that the EGR gas dissipates heat and the cooling efficiency can be improved.

また、第1、第2EGR通路17、18と第3EGR通路19との合流部にEGRクーラー27を設置することで、1つのEGRクーラー27を設ければよく、エンジン周辺のレイアウトが容易になり、また軽量化やコストダウンを図ることができる。   Further, by installing the EGR cooler 27 at the junction of the first and second EGR passages 17 and 18 and the third EGR passage 19, only one EGR cooler 27 may be provided, and the layout around the engine becomes easy. Moreover, weight reduction and cost reduction can be achieved.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

第1実施形態に係る排気還流装置の説明図である。It is explanatory drawing of the exhaust gas recirculation apparatus which concerns on 1st Embodiment. ターボチャージャーと排気マニホールドの接続部の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the connection part of a turbocharger and an exhaust manifold. 第3実施形態に係る排気還流装置の説明図である。It is explanatory drawing of the exhaust gas recirculation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. EGRクーラーの構成図である。It is a block diagram of an EGR cooler.

符号の説明Explanation of symbols

1:エンジン
3:排気マニホールド
2a:第1排気マニホールド
2b:第2排気マニホールド
7:ターボチャージャー
8:絞り部
9:タービンハウジング
10:排気通路
11:吸気通路
12:吸気マニホールド
16:エゼクタ
16a:のど部
17、18、19:第1〜第3EGR通路
20、21:第1、第2EGRクーラー
24:EGRバルブ
26:逆止弁
27:EGRクーラー
29a、29b:冷媒流路
1: Engine 3: Exhaust manifold 2a: First exhaust manifold 2b: Second exhaust manifold 7: Turbocharger 8: Throttle section 9: Turbine housing 10: Exhaust passage 11: Intake passage 12: Intake manifold 16: Ejector 16a: Throat 17, 18, 19: First to third EGR passages 20, 21: First and second EGR coolers 24: EGR valve 26: Check valve 27: EGR coolers 29a, 29b: Refrigerant flow path

Claims (4)

ターボチャージャーを備えたエンジンの排気マニホールドを、排気行程が互いにオーバーラップしない気筒毎に第1の排気マニホールドと第2の排気マニホールドとに分割し、前記第1、第2排気マニホールドとエンジンの吸気通路との間に排気還流通路を接続するターボ過給エンジンの排気還流装置において、
前記排気還流通路は、前記第1の排気マニホールドに接続する第1の排気還流通路と、前記第2の排気マニホールドに接続する第2の排気還流通路と、前記第1、第2の排気還流通路が合流してなる第3の排気還流通路とからなり、
前記第1、第2の排気還流通路にはそれぞれ還流する排気を冷却するための第1、第2の排気還流クーラーが設けられ、
一方の前記排気マニホールドからの排気が、接続する一方の前記排気還流通路の前記排気還流クーラーで冷却された後、前記第3の排気還流通路に流出する一方、一部が他方の前記排気還流通路を逆流して、これに設けられた前記排気還流クーラーにより冷却され、
逆流した排気は、他方の排気マニホールドからの排気と混合して、前記第3の排気還流通路に流出する一方、一部が一方の排気還流通路を逆流することを繰り返すように構成することを特徴とするターボ過給エンジンの排気還流装置。
An exhaust manifold of an engine equipped with a turbocharger is divided into a first exhaust manifold and a second exhaust manifold for each cylinder whose exhaust strokes do not overlap each other, and the first and second exhaust manifolds and the intake passage of the engine In the exhaust gas recirculation device of the turbocharged engine that connects the exhaust gas recirculation passage between
The exhaust gas recirculation passage includes a first exhaust gas recirculation passage connected to the first exhaust manifold, a second exhaust gas recirculation passage connected to the second exhaust manifold, and the first and second exhaust gas recirculation passages. Comprising a third exhaust gas recirculation passage formed by
The first and second exhaust gas recirculation passages are respectively provided with first and second exhaust gas recirculation coolers for cooling the recirculated exhaust gas.
The exhaust from one of the exhaust manifolds is cooled by the exhaust gas recirculation cooler of one of the connected exhaust gas recirculation passages, and then flows out to the third exhaust gas recirculation passage, while part of the exhaust gas recirculation passage is the other And is cooled by the exhaust gas recirculation cooler provided in this,
The exhaust gas that has flowed backward is mixed with the exhaust gas from the other exhaust manifold and flows out into the third exhaust gas recirculation passage, while a part of the exhaust gas flows back through the exhaust gas recirculation passage. Exhaust gas recirculation device of turbocharged engine.
前記第1、第2の排気還流クーラーを一体化して、前記第3の排気還流通路との合流部に設置することを特徴とする請求項1に記載のターボ過給エンジンの排気還流装置。   2. The exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine according to claim 1, wherein the first and second exhaust gas recirculation coolers are integrated and installed at a junction with the third exhaust gas recirculation passage. 前記第3の排気還流通路に排気の前記吸気通路への還流量を制御する排気環流制御弁と、
前記第3の排気還流通路と前記吸気通路との合流部にエゼクタとを設けることを特徴とする請求項1または2に記載のターボ過給エンジンの排気還流装置。
An exhaust gas recirculation control valve for controlling a return amount of exhaust gas to the intake passage in the third exhaust gas recirculation passage;
3. The exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine according to claim 1, wherein an ejector is provided at a junction between the third exhaust gas recirculation passage and the intake passage.
前記第3の排気還流通路に排気の前記吸気通路への還流量を制御する排気環流制御弁と、
前記第3の排気還流通路と前記吸気通路との合流部の上流側の前記吸気通路に電制スロットル弁を設け、
前記排気還流制御弁と前記電制スロットル弁とを前記エンジンの運転状態に応じて協調制御することを特徴とする請求項1または2に記載のターボ過給エンジンの排気還流装置。
An exhaust gas recirculation control valve for controlling a return amount of exhaust gas to the intake passage in the third exhaust gas recirculation passage;
An electrically controlled throttle valve is provided in the intake passage upstream of the junction of the third exhaust gas recirculation passage and the intake passage;
3. The exhaust gas recirculation device for a turbocharged engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation control valve and the electric throttle valve are cooperatively controlled according to an operating state of the engine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010270625A (en) * 2009-05-19 2010-12-02 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
JP2015055190A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 日野自動車株式会社 Egr device

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