JP2007224802A - Exhaust recirculating device of turbo-compound engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャーを備えるターボコンパウンド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 turbo compound engine equipped with a turbocharger.
従来から、ターボチャージャーと排気エネルギー回収装置とを有し、ターボチャージャーは、排気系に設けられた高圧タービンと、この高圧タービンに連結されるとともに吸気系に設けられたコンプレッサとを含んで構成されており、排気により高圧タービンが回転することによってコンプレッサが回転してエンジンへの吸気を過給させるターボコンパウンドエンジンが提案されている。排気エネルギー回収装置は、ターボチャージャーの下流の排気系に更に低圧タービンを設け、排気により回転するこの低圧タービンの回転力をエンジンの出力軸に伝達する。これらにより、ターボコンパウンドエンジンは、出力及び燃費が向上する。 Conventionally, it has a turbocharger and an exhaust energy recovery device, and the turbocharger includes a high-pressure turbine provided in the exhaust system and a compressor connected to the high-pressure turbine and provided in the intake system. In addition, a turbo compound engine has been proposed in which a high-pressure turbine is rotated by exhaust to rotate a compressor to supercharge intake air into the engine. The exhaust energy recovery device further includes a low-pressure turbine in an exhaust system downstream of the turbocharger, and transmits the rotational force of the low-pressure turbine rotated by exhaust to the engine output shaft. As a result, the turbo compound engine has improved output and fuel efficiency.
また、エンジンの排気の一部をEGRガスとして吸気マニホールドに還流し、これを吸気と混合して燃焼温度を下げることで、排気中の窒素酸化物の低減を図る排気還流装置が知られている。従来の排気還流装置では、エンジンの運転条件によっては、排気圧が吸気圧より低くなり、排気還流を行うことができない運転領域が存在し、排気エネルギーの回収効率が低いという課題があった。 There is also known an exhaust gas recirculation device that reduces part of the engine exhaust gas as EGR gas to the intake manifold and mixes it with the intake air to reduce the combustion temperature, thereby reducing nitrogen oxides in the exhaust gas. . In the conventional exhaust gas recirculation device, depending on the engine operating conditions, the exhaust pressure becomes lower than the intake air pressure, and there is an operation region in which exhaust gas recirculation cannot be performed.
この課題を解消する技術として、低圧ターボ上流の排気通路とターボチャージャーのコンプレッサ上流の吸気通路とを接続するEGR通路を設け、エンジンの運転条件によらず排気還流を可能とするものがある(特許文献1)。
しかしながら、この特許文献1の排気還流装置では、排気通路内と吸気通路内との圧力差を利用して、排気の一部を吸気系に還流する構成であるため、EGR量を増加させることができるものの、EGRガスの持つエネルギーを十分に回収できないという課題がある。
However, since the exhaust gas recirculation device of
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、エネルギー回収効率の高いターボコンパウンド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-described conventional problems, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine with high energy recovery efficiency.
第1の発明は、排気通路を流れる排気のエネルギーにより吸気通路を流れる吸気を過給するターボチャージャーと、このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、前記低圧タービン上流の排気通路と前記吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とする。 A first invention includes a turbocharger that supercharges intake air flowing through an intake passage by energy of exhaust gas flowing through an exhaust passage, and a low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through a high-pressure turbine of the turbocharger. In a turbo compound engine that recovers exhaust energy by a charger and the low-pressure turbine, an exhaust gas recirculation passage that connects the exhaust passage upstream of the low-pressure turbine and the intake passage is provided, and a connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake passage It is characterized by arranging an ejector.
第2の発明は、排気通路を流れる排気のエネルギーにより吸気通路を流れる吸気を過給するターボチャージャーと、このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、前記高圧タービンと低圧タービンとの間の排気通路と前記ターボチャージャーのコンプレッサ上流側の吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とする。 A second invention includes a turbocharger that supercharges intake air flowing through an intake passage by energy of exhaust gas flowing through an exhaust passage, and a low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through the high-pressure turbine of the turbocharger. In a turbo compound engine that recovers exhaust energy by a charger and the low-pressure turbine, an exhaust gas recirculation passage that communicates an exhaust passage between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine and an intake passage upstream of the compressor of the turbocharger is provided. An ejector is disposed at a connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake passage.
第3の発明は、第2の発明において、前記高圧タービンの上流側の排気通路に、酸化触媒を介装したことを特徴とする。 A third invention is characterized in that, in the second invention, an oxidation catalyst is interposed in an exhaust passage upstream of the high-pressure turbine.
第4の発明は、排気通路を流れる排気のエネルギーにより吸気通路を流れる吸気を過給するターボチャージャーと、このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、前記エンジンの排気マニホールドと前記ターボチャージャーのコンプレッサ下流の吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とする。 A fourth invention includes a turbocharger that supercharges intake air flowing through an intake passage by energy of exhaust gas flowing through an exhaust passage, and a low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through the high-pressure turbine of the turbocharger. In a turbo compound engine that collects exhaust energy by a charger and the low-pressure turbine, an exhaust gas recirculation passage is provided that communicates an exhaust manifold of the engine and an intake passage downstream of a compressor of the turbocharger. The exhaust gas recirculation passage and the intake air passage It is characterized in that an ejector is arranged at the connection part.
第5の発明は、第1から第4のいずれか一つの発明において、前記排気還流通路の流路断面積を増減させる可変絞り弁と、前記エンジンの運転状態に基づいて、前記可変絞り弁の作動制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, the variable throttle valve for increasing or decreasing the flow cross-sectional area of the exhaust gas recirculation passage, and the variable throttle valve based on the operating state of the engine. Control means for performing operation control.
第6の発明は、第5の発明において、前記制御手段が、前記エンジンの回転速度及び負荷に基づいて、前記可変絞り弁の作動制御を行うことを特徴とする。 According to a sixth invention, in the fifth invention, the control means controls the operation of the variable throttle valve based on a rotational speed and a load of the engine.
第7の発明は、第1から第6の発明のいずれか一つの発明において、前記排気還流通路内を流通する排気を冷却する冷却手段を有することを特徴とする。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, there is provided a cooling means for cooling the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage.
第8の発明は、第5の発明において、前記高圧タービンと前記低圧タービンは、可変ノズル式タービンであって、前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じてノズル開度を制御することを特徴とする。 In an eighth aspect based on the fifth aspect, the high-pressure turbine and the low-pressure turbine are variable nozzle turbines, and the control means controls the nozzle opening according to the operating state of the engine. Features.
第9の発明は、第1から第4のいずれか一つの発明において、前記エゼクタが、吸気流れ方向の下流側に徐々に断面積が小さくなるのど部を備え、こののど部に吸気を流通させて、排気を吸い込むようにしたことを特徴とする。 According to a ninth invention, in any one of the first to fourth inventions, the ejector includes a throat portion having a gradually reduced cross-sectional area on the downstream side in the intake air flow direction, and the intake air is circulated through the throat portion. The exhaust air is sucked in.
第10の発明は、第1から第4のいずれか一つの発明において、前記エゼクタは、吸気流れ方向の下流側に徐々に断面積が小さくなるのど部を備え、こののど部に還流した排気を流通させて、吸気を吸い込むようにしたことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the ejector includes a throat portion having a gradually decreasing cross-sectional area on the downstream side in the intake flow direction, and exhaust gas recirculated to the throat portion. It is characterized by the fact that it is circulated and sucks in the intake air.
第1、第2及び第4の発明では、低圧タービン上流の排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路と吸気通路との接続部にエゼクタを配置したため、吸気通路内の静圧が低下して、排気環流ガスの吸気通路内への還流が大量に行うことができる。 In the first, second, and fourth inventions, the exhaust gas recirculation passage that connects the exhaust passage upstream of the low-pressure turbine and the intake passage is provided, and the ejector is disposed at the connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake passage. The internal static pressure is lowered, and the exhaust gas recirculation gas can be recirculated into the intake passage in a large amount.
第3の発明では、エンジンから排出された排気は、まず酸化触媒を通過することによって、排気中の一酸化炭素や炭化水素が酸化除去される。エンジンの排気は、高圧タービンを通過する前に酸化触媒に供給されるので、酸化触媒に供給される排気の温度低下が抑制される。これにより、酸化触媒は、エンジン1の始動直後から短時間で高温になって活性化するので、排気中の一酸化炭素や炭化水素をすぐに効率よく除去することができる。
In the third invention, the exhaust discharged from the engine first passes through the oxidation catalyst, so that carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust are oxidized and removed. Since the engine exhaust is supplied to the oxidation catalyst before passing through the high-pressure turbine, the temperature drop of the exhaust supplied to the oxidation catalyst is suppressed. As a result, the oxidation catalyst is activated at a high temperature in a short time immediately after the
第5、第6の発明では、エンジンの運転状態に基づいて、可変絞り弁の作動制御を行うため、ターボチャージャーによる過給圧に応じて排気環流量を制御し、排気環流による排気の清浄化を図ることができる。 In the fifth and sixth inventions, since the variable throttle valve is controlled based on the operating state of the engine, the exhaust gas flow rate is controlled in accordance with the supercharging pressure by the turbocharger, and the exhaust gas is purified by the exhaust gas recirculation. Can be achieved.
第7の発明では、排気環流通路を通過する排気を冷却し、低温となってエンジンの吸気に還流する。これにより、エンジンの燃焼温度がより低下するので、排気中の窒素酸化物をより低減することができる。 In the seventh aspect of the invention, the exhaust gas passing through the exhaust gas recirculation passage is cooled and returned to the engine intake air at a low temperature. Thereby, since the combustion temperature of an engine falls more, the nitrogen oxide in exhaust_gas | exhaustion can be reduced more.
第8の発明では、エンジンの運転状態に応じて高圧タービンと低圧タービンのノズル開度を制御するため、エンジンの出力を向上することができる。 In the eighth invention, since the nozzle openings of the high-pressure turbine and the low-pressure turbine are controlled according to the operating state of the engine, the output of the engine can be improved.
第9の発明はで、エゼクタが、吸気流れ方向の下流側に徐々に断面積が小さくなるのど部を備え、こののど部に吸気を流通させて、排気を吸い込むようにしたので、エゼクタ内の静圧が低下して、排気の還流を促進することができる。 In the ninth aspect of the invention, the ejector has a throat portion whose sectional area gradually decreases on the downstream side in the intake flow direction, and the intake air is circulated through the throat portion to suck in the exhaust gas. The static pressure is reduced, and exhaust gas recirculation can be promoted.
第10の発明では、エゼクタが、吸気流れ方向の下流側に徐々に断面積が小さくなるのど部を備え、こののど部に還流した排気を流通させて、吸気を吸い込むようにしたので、エゼクタ内の静圧が低下して、吸気を吸い込むことができ、吸気量の増量に伴うエンジンの出力向上と排気エネルギの回収を促進することができる。 In the tenth aspect of the invention, the ejector has a throat portion whose sectional area gradually decreases on the downstream side in the intake flow direction, and the exhaust gas recirculated to the throat portion is circulated to suck in the intake air. The static pressure of the engine can be reduced, and intake air can be sucked in, and engine output improvement and exhaust energy recovery can be promoted as the intake air amount increases.
図1は、本発明の実施形態のターボコンパウンドエンジンの排気還流装置の構成図である。ターボコンパウンドエンジン(以下、エンジンという)1は、エネルギー回収装置2を有し、エネルギー回収装置2は、低圧タービン3、減速装置4及び流体継手5から構成される。
FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine according to an embodiment of the present invention. A turbo compound engine (hereinafter referred to as an engine) 1 includes an
低圧タービン3は、エンジン1の排気通路6に介装され、排気通路6内を通過する排気のエネルギーにより回転する。減速装置4は、低圧タービン3の回転軸に接続され、低圧タービン3の回転を減速するもので、例えば、歯車機構からなる。減速装置4に接続する流体継手5は、エンジン1の回転変動によるエンジン1の出力軸7と減速装置4との間の相対回転を吸収しつつ、減速装置4からエンジン1の出力軸7へ回転力を伝達する。これにより、エネルギー回収装置2は、排気エネルギーを回収してエンジン1の回転エネルギーに付加することによって、エンジン1の熱効率を向上させることができる。
The low-pressure turbine 3 is interposed in the exhaust passage 6 of the
エンジン1の吸気通路8には、吸気の流れ方向の上流より順番に、外気から塵埃等の不純物を取り除くエアクリーナ9、ターボチャージャー10を構成するコンプレッサ11及び吸気を冷却するインタークーラ12とが配置されている。
In the
一方、排気通路6には、排気の流れ方向上流より順番に、エンジン1から排出された排気中の一酸化炭素や炭化水素を酸化させて除去する酸化触媒13、ターボチャージャー10を構成する高圧タービン14が低圧タービン3の上流に配置されている。更に、低圧タービン3の下流側の排気通路6には、排気音を消音するマフラ15が介装されている。
On the other hand, in the exhaust passage 6, an
高圧タービン14と低圧タービン3との間の排気通路6と、コンプレッサ11とエアクリーナ9との間の吸気通路8とを連通するEGR通路(排気還流通路)18が設けられ、EGR通路18には、EGRバルブ(可変絞り弁)16及びEGRクーラ(冷却手段)17が設置される。EGRバルブ16は、マイクロコンピュータを内蔵したコントローラ(制御手段)19からの信号により、EGR通路18の流路断面積を増減させる。
An EGR passage (exhaust gas recirculation passage) 18 that communicates the exhaust passage 6 between the high-
EGR通路18と吸気通路8との接続部にはエゼクタ30が設置され、吸気通路8内の静圧がエゼクタ30の効果により低下することで、排気通路6内の圧力が吸気通路8内の圧力より高くなり、EGRガスが効率よく吸気通路8内に還流される。
An
図2は、接続部に設けられるエゼクタ30の形状を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of the
図2に示すエゼクタ30は、3箇所の開口部を備え、内部でそれぞれ連通する通路を形成する一体型の鋳物構造からなり、第1の開口部30aはEGR通路18に接続し、第2の開口部30bは吸気通路8に接続して吸気が供給され、第3の開口部30cは吸気通路8に接続してEGRガスが混入した吸気が排出される。エゼクタ30のケーシング31内には、吸気下流側に向けて流路断面積を小さくし、その端部がケーシング31内の合流室31aに開口するのど部32が、接続されるEGR通路18と連通するように設けられており、合流室31aはのど部32を吸気を導入する吸気通路8に連通している。また、吸気が供給される吸気供給通路31bの流路断面積も、接続部から合流室31aにかけて徐々に小さくなるように形成される。吸気通路8を流れる吸気がエゼクタ30に導入されることで、エゼクタ内の静圧が低下して、EGRガスを効率的に引き込むことができる。
The
図3は、接続部に設けられるエゼクタ30の他の形状を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another shape of the
図3に示すエゼクタ30は、3箇所の開口部を備え、内部でそれぞれ連通する通路を形成する一体型の鋳物構造からなり、第1の開口部30aはEGR通路18に接続し、第2の開口部30bは吸気通路8に接続して吸気が供給され、第3の開口部30cは吸気通路8に接続してEGRガスが混入した吸気が排出される。エゼクタ30のケーシング33内には、吸気下流側に向けて縮径し、その端部がケーシング33内の合流室33aに開口する円筒状ののど部34が、接続される吸気通路8と同軸上に設けられており、合流室33aはのど部34を環状に取り巻き、EGR通路18に連通する吸気供給通路33bが形成される。吸気供給通路33bの流路断面積も、吸気通路8との接続部から合流室31aにかけて徐々に小さくなるように形成される。吸気通路8を流れる吸気がエゼクタ30に導入されることで、エゼクタ内の静圧が低下して、EGRガスを効率的に引き込むことができる。
The
また、図3に示すエゼクタ30の第1の開口部30aを吸気通路8に接続し、第2の開口部30bをEGR通路18するようにしてもよい。この場合には、EGR通路18から流入するEGRガスの静圧がエゼクタ30の効果により低下して吸気を引き込み、吸気量が増加する。
Alternatively, the
排気還流装置の説明に戻ると、エンジン1には、回転速度を検出する回転速度センサ20と、燃料供給量、吸入空気流量、又は吸入負圧等の負荷を検出する負荷センサ21と、が設けられている。コントローラ19は、回転速度センサ20及び負荷センサ21からエンジン1の回転速度及び負荷を入力して、EGR流量を演算し、このEGR流量に基づいてEGRバルブ16をデューティ制御する。
Returning to the description of the exhaust gas recirculation device, the
なお、このEGR流量の演算は、予めコントローラ19に、エンジン1の回転速度及び負荷に対応したEGR流量(=EGRバルブ開度)を設定した、図4に示すようなマップを記憶させておき、このマップから、エンジン1の回転速度及び負荷に対応したEGR流量を読み出すことによって行われる。図4は、EGRバルブ16開度のマップを示し、EGRバルブ16の開度は、エンジン負荷が大きくなるほどに開度も大きくなり、エンジン負荷が一定の場合では、エンジン回転数が高いほど開度が小さくなるように設定する。
For the calculation of the EGR flow rate, the
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
エンジン1から排出された排気は、まず酸化触媒13を通過することによって、排気中の一酸化炭素や炭化水素が酸化除去される。エンジン1の排気は、高圧タービン14を通過する前に酸化触媒13に供給されるので、酸化触媒13に供給される排気の温度低下が抑制される。これにより、酸化触媒13は、エンジン1の始動直後から短時間で高温になって活性化するので、排気中の一酸化炭素や炭化水素をすぐに効率よく除去することができる。
The exhaust discharged from the
酸化触媒13を通過した排気は、高圧タービン14に供給される。これにより、高圧タービン14が回転し、コンプレッサ11が回転駆動する。エンジン1の排気は、全て高圧タービン14を通過するので、排気エネルギーが効率よく高圧タービン14に伝達され、高圧タービン14の出力が向上する。これにより、ターボチャージャー10による吸気の過給効果が高められ、エンジン1の出力が向上する。
The exhaust gas that has passed through the
高圧タービン14を通過した排気は、低圧タービン3を通過した後、マフラ15を通過して大気中へ放出される。低圧タービン3は、通過する排気の排気エネルギーにより回転駆動する。低圧タービン3の回転は、減速装置4により減速され、流体継手5を介してエンジン1の回転変動を吸収しつつ、エンジン1の出力軸7に伝達される。これにより、エンジン1の排気エネルギーが回収され、エンジン1の回転エネルギーに用いられるので、エンジン1の出力及び燃費が向上する。
The exhaust gas that has passed through the high-
一方、エンジン1の吸気としての外気は、エアクリーナ9により塵埃等の不純物が除去された後、高圧タービン14のコンプレッサ11により圧縮される。この圧縮された吸気は、高温となるが、インタークーラ12を通過することによって冷却される。これにより、吸気の体積が減少し、エンジン1の吸気効率が向上する。インタークーラ12にて冷却された吸気は、吸気通路8を通過してエンジン1に供給される。
On the other hand, the outside air as the intake air of the
また、高圧タービン14を通過した排気の一部は、EGR通路18を通過して、コンプレッサ11の上流側の吸気通路8に還流される。これにより、コンプレッサ11によって圧縮される前の吸気と、低圧タービン3によって背圧がかかった排気との圧力差によって、排気還流が効率よく行われるので、エンジン1の吸気に大量の排気が還流して、エンジン1の燃焼温度を低下させ、排気中の窒素酸化物を低減させることができる。
Part of the exhaust gas that has passed through the high-
また、吸気通路8とEGR通路18との接続部にはエゼクタ30が配置されており、エゼクタ30の効果により、吸気の流速を速めて吸気内の静圧を一層低下させ、EGR通路18内の圧力と吸気通路8(エゼクタ30)内の圧力との差を大きくし、EGR通路18から吸気通路8への排気の還流を促進して、排気環流量をさらに増量することができる。
In addition, an
または、EGR通路18から流入するEGRガスの流速を速めてEGRガスの静圧をエゼクタ30の効果により低下して、吸気を引き込み、吸気量を増加させることができる。この場合には、排気エネルギーの回収効率が向上して燃費が向上し、かつ吸気量の増加によるエンジン1の出力向上が期待できる。
Alternatively, the flow rate of the EGR gas flowing from the
なお、EGR通路18を通過して還流する排気は、酸化触媒13により一酸化炭素や炭化水素が除去されるので、コンプレッサ11やその下流に設けられたインタークーラ12の内部が汚染することが抑制される。
In addition, since the carbon monoxide and hydrocarbons are removed by the
また、回転速度センサ20及び負荷センサ21によりそれぞれ検出されたエンジン1の回転速度及び負荷に基づいて、コントローラ19は、EGRバルブ16を作動制御する。このようにエンジン負荷とエンジン回転数に応じてEGRバルブ16の開度を設定することで、ターボチャージャーによる過給圧に応じてEGR量を制御し、EGRによる排気の清浄化を図ることができる。また、エンジン1の制御等を行うために設けられているセンサを流用して、最適な排気還流を行うことができる。
The
更に、EGR通路18に、EGRクーラ17を設けたので、EGR通路18を通過する排気は冷却され、低温となってエンジン1の吸気に還流する。これにより、エンジン1の燃焼温度がより低下するので、排気中の窒素酸化物をより低減することができる。
Further, since the
図5は、第2の実施形態のターボコンパウンドエンジンの排気還流装置の構成を示す構成図である。この実施形態は、排気通路6と吸気通路8とを接続するEGR通路18を廃止して、排気マニホールドの各分岐管を一体にし、排気通路6に接続する集合部1bと、インタークーラ12と吸気マニホールドのコレクタ部1aとの間の吸気通路8とを結ぶEGR通路18aを設け、このEGR通路18aにEGRバルブ16及びEGRクーラ17を設置する。またEGR通路18aと吸気通路8との接続部にエゼクタ30を設置し、さらにターボチャージャー10の高圧タービン14aと低圧タービン3aは、可変ノズル式タービンで構成され、コントローラ19によりエンジン1の回転速度及び負荷に基づいて高圧タービン14aと低圧タービン3aのノズルが制御される。第2の実施形態は、このような構成からなり、他の構成は第1の実施形態と同様である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a configuration of an exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine according to the second embodiment. In this embodiment, the
コントローラ19は、図6に示すように、回転速度センサ20及び負荷センサ21により検出したエンジン負荷とエンジン回転数とを読み込み、検出したエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて図7に示すようなマップを用いてタービン3、14のノズル開度を制御し、また、検出したエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて前述の図4に示すマップを用いてEGRバルブ16の開度を制御するため、ターボチャージャー10による過給圧に応じてEGR量を制御し、エンジン1の出力向上とEGRによる排気の清浄化を両立することができる。
As shown in FIG. 6, the
図7は、タービン3、14の可変ノズル開度のマップを示し、タービン3、14の可変ノズルの開度は、エンジン負荷が大きくなるほどに開度も大きくなり、一定負荷であればエンジン回転数が高いほど大きくなるように設定する。
FIG. 7 shows a map of the variable nozzle openings of the
このように本発明では、ターボコンパウンドエンジンにおいて、低圧タービン上流の排気通路と吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、この排気還流通路と吸気通路との接続部にエゼクタを配置したため、吸気通路内の静圧が低下して、排気環流ガスの吸気通路内への還流を大量に行うことができる。 Thus, in the present invention, in the turbo compound engine, the exhaust gas recirculation passage that connects the exhaust passage upstream of the low-pressure turbine and the intake passage is provided, and the ejector is disposed at the connection portion between the exhaust recirculation passage and the intake passage. The internal static pressure is reduced, and a large amount of the reflux gas can be recirculated into the intake passage.
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.
1:ターボコンパウンドエンジン
1a:吸気マニホールドのコレクタ部
1b:排気マニホールドの集合部
3:低圧タービン
6:排気通路
8:吸気通路
10:ターボチャージャー
11:コンプレッサ
13:酸化触媒
14:高圧タービン
16:EGRバルブ
17:EGRクーラ
18:EGR通路
19:コントローラ
30:エゼクタ
1:
Claims (10)
このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、
前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、
前記低圧タービン上流の排気通路と前記吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、
この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とするターボコンパウンドエンジンの排気還流装置。 A turbocharger that supercharges the intake air flowing through the intake passage by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage;
A low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through the high-pressure turbine of this turbocharger,
In a turbo compound engine that recovers exhaust energy by the turbocharger and the low-pressure turbine,
Providing an exhaust gas recirculation passage communicating the exhaust passage upstream of the low-pressure turbine and the intake passage;
An exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine, wherein an ejector is disposed at a connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake air passage.
このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、
前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、
前記高圧タービンと低圧タービンとの間の排気通路と前記ターボチャージャーのコンプレッサ上流側の吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、
この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とするターボコンパウンドエンジンの排気還流装置。 A turbocharger that supercharges the intake air flowing through the intake passage by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage;
A low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through the high-pressure turbine of this turbocharger,
In a turbo compound engine that recovers exhaust energy by the turbocharger and the low-pressure turbine,
Providing an exhaust gas recirculation passage that communicates an exhaust passage between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine and an intake passage on the upstream side of the compressor of the turbocharger;
An exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine, wherein an ejector is disposed at a connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake air passage.
このターボチャージャーの高圧タービンを通過した後の排気により回転する低圧タービンとを備え、
前記ターボチャージャーと前記低圧タービンにより排気のエネルギーを回収するターボコンパウンドエンジンにおいて、
前記エンジンの排気マニホールドと前記ターボチャージャーのコンプレッサ下流の吸気通路とを連通する排気還流通路を設け、
この排気還流通路と前記吸気通路との接続部にエゼクタを配置したことを特徴とするターボコンパウンドエンジンの排気還流装置。 A turbocharger that supercharges the intake air flowing through the intake passage by the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage;
A low-pressure turbine that rotates by exhaust after passing through the high-pressure turbine of this turbocharger,
In a turbo compound engine that recovers exhaust energy by the turbocharger and the low-pressure turbine,
An exhaust gas recirculation passage is provided that communicates the exhaust manifold of the engine and an intake passage downstream of the compressor of the turbocharger;
An exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine, wherein an ejector is disposed at a connection portion between the exhaust gas recirculation passage and the intake air passage.
前記エンジンの運転状態に基づいて、前記可変絞り弁の作動制御を行う制御手段と、
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載のターボコンパウンドエンジンの排気還流装置。 A variable throttle valve that increases or decreases the cross-sectional area of the exhaust gas recirculation passage;
Control means for controlling the operation of the variable throttle valve based on the operating state of the engine;
The exhaust gas recirculation device for a turbo compound engine according to any one of claims 1 to 4, characterized by comprising:
前記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じてノズル開度を制御することを特徴とする請求項5に記載のターボコンパウンドエンジンの排気還流装置。 The high-pressure turbine and the low-pressure turbine are variable nozzle turbines,
6. The exhaust gas recirculation apparatus for a turbo compound engine according to claim 5, wherein the control means controls a nozzle opening degree according to an operating state of the engine.
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
JP2011112038A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Egr device |
US20120297768A1 (en) * | 2010-02-17 | 2012-11-29 | Borgwarner Inc. | Turbocharger |
CN104329148A (en) * | 2014-09-30 | 2015-02-04 | 东风商用车有限公司 | Two-level power turbine system |
WO2016179671A1 (en) * | 2015-05-14 | 2016-11-17 | Галин Стефанов РАЙЧИНОВ | Gas turbine system with pulsating gas flow from an internal combustion engine |
ES2657082A1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-03-01 | Universitat Politècnica De València | GAS ENERGY RECOVERY EQUIPMENT FROM THE COMBUSTION (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
-
2006
- 2006-02-23 JP JP2006046364A patent/JP2007224802A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011112038A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Egr device |
US20120297768A1 (en) * | 2010-02-17 | 2012-11-29 | Borgwarner Inc. | Turbocharger |
JP2013519841A (en) * | 2010-02-17 | 2013-05-30 | ボーグワーナー インコーポレーテッド | Turbocharger |
US9500119B2 (en) * | 2010-02-17 | 2016-11-22 | Borgwarner Inc. | Turbocharger |
CN104329148A (en) * | 2014-09-30 | 2015-02-04 | 东风商用车有限公司 | Two-level power turbine system |
WO2016179671A1 (en) * | 2015-05-14 | 2016-11-17 | Галин Стефанов РАЙЧИНОВ | Gas turbine system with pulsating gas flow from an internal combustion engine |
ES2657082A1 (en) * | 2017-12-27 | 2018-03-01 | Universitat Politècnica De València | GAS ENERGY RECOVERY EQUIPMENT FROM THE COMBUSTION (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
WO2019129910A1 (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-04 | Universitat Politècnica De València | Device for recovering energy from combustion gas |
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