JP2008255957A - Exhaust gas recirculation device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を備えた内燃機関の排気還流装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine having an EGR passage that communicates an exhaust passage and an intake passage.
ターボ過給機のタービンより下流の排気通路とターボ過給機のコンプレッサより上流の吸気通路を連結する低圧排気ガス再循環通路と、タービンより上流の排気通路とコンプレッサより下流の吸気通路を連結する高圧排気ガス再循環通路とを備えた内燃機関が知られている(特許文献1参照)。排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を備えた内燃機関では、排気の還流を停止しているときや還流している排気の流量が少ないときにEGR通路内にて排気が冷却され、排気中の水分が液化してEGR通路で水が発生することがある。この水は、内燃機関に種々の影響を与える。例えば、EGR通路で発生した水に排気中の硫黄酸化物や窒素酸化物が混ざって酸性度が高くなると、その水により吸気通路に設けられている吸気系部品の腐食が進行するおそれがある。そこで、EGR通路内における水分の液化を防止するべくEGRバルブの上流のEGR通路と下流側のEGR通路とを近接させて配置した排気ガス再循環装置が知られている(特許文献2参照)。また、冷媒が循環する冷凍サイクルを設け、この冷凍サイクルを用いてEGRバルブへ流入する排気の熱によりEGRバルブを通過した排気を加熱する熱交換装置が知られている(特許文献3参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献4、5が存在する。
The exhaust passage downstream of the turbocharger turbine and the intake passage upstream of the turbocharger compressor are connected to the low pressure exhaust gas recirculation passage, and the exhaust passage upstream of the turbine and the intake passage downstream of the compressor are connected. An internal combustion engine having a high-pressure exhaust gas recirculation passage is known (see Patent Document 1). In an internal combustion engine having an EGR passage that connects the exhaust passage and the intake passage, the exhaust gas is cooled in the EGR passage when the recirculation of the exhaust gas is stopped or when the flow rate of the recirculated exhaust gas is small. Water in the inside may liquefy and water may be generated in the EGR passage. This water has various effects on the internal combustion engine. For example, if sulfur acid or nitrogen oxide in the exhaust gas is mixed with water generated in the EGR passage and the acidity becomes high, corrosion of intake system components provided in the intake passage may progress due to the water. Therefore, an exhaust gas recirculation device is known in which an EGR passage upstream of an EGR valve and a downstream EGR passage are arranged close to each other in order to prevent moisture liquefaction in the EGR passage (see Patent Document 2). There is also known a heat exchange device that is provided with a refrigeration cycle in which refrigerant circulates and heats the exhaust gas that has passed through the EGR valve by the heat of the exhaust gas flowing into the EGR valve using this refrigeration cycle (see Patent Document 3). In addition,
特許文献2の装置では、EGRバルブの上流側のEGR通路と下流側のEGR通路とを近接させて配置させているが、これらの上流側のEGR通路から下流側のEGR通路への熱の伝達は空気によって行われるため、熱の伝達効率が悪い。特許文献3の装置では、冷媒が循環する冷凍サイクルを設ける必要があるため、装置が複雑になる。
In the device of
そこで、本発明は、簡単な構成でEGR通路内での排気中の水分の液化を抑制することが可能な内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can suppress liquefaction of moisture in exhaust gas in an EGR passage with a simple configuration.
本発明の第1の排気還流装置は、過給機を備えた内燃機関に適用され、前記過給機よりも上流の吸気通路に排気通路から排気を還流するEGR通路を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記EGR通路には、前記過給機において圧縮された吸気と前記EGR通路を流れている排気との間で熱交換を行う熱交換部が設けられていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 The first exhaust gas recirculation device of the present invention is applied to an internal combustion engine provided with a supercharger, and exhaust gas of an internal combustion engine provided with an EGR passage that recirculates exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage upstream of the supercharger. In the recirculation device, the EGR passage is provided with a heat exchanging portion that performs heat exchange between the intake air compressed in the supercharger and the exhaust gas flowing through the EGR passage. (Claim 1).
周知のように過給機では吸気が圧縮され、その温度が上昇する。本発明の第1の排気還流装置によれば、この温度が上昇した吸気とEGR通路を流れている排気との間で熱交換を行うことができるので、EGR通路の温度の低下を抑制し、排気の温度を水分が液化する温度より高い温度に維持することができる。そのため、EGR通路内での排気中の水分の液化を抑制することができる。また、このように吸気と排気との間で熱交換を行わせ、吸気の温度を低下させることにより、吸気温度の上昇を抑制できるので、内燃機関の気筒に吸入される吸気量の減少を抑制できる。そのため、内燃機関の出力低下を抑制することができる。 As is well known, in the supercharger, the intake air is compressed and its temperature rises. According to the first exhaust gas recirculation device of the present invention, heat exchange can be performed between the intake air whose temperature has increased and the exhaust gas flowing through the EGR passage, thereby suppressing a decrease in the temperature of the EGR passage, The temperature of the exhaust gas can be maintained at a temperature higher than the temperature at which moisture is liquefied. Therefore, liquefaction of moisture in the exhaust gas in the EGR passage can be suppressed. In addition, heat exchange between the intake air and the exhaust gas can be performed in this way to reduce the intake air temperature, thereby suppressing an increase in the intake air temperature, thereby suppressing a decrease in the intake air amount taken into the cylinder of the internal combustion engine. it can. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the output of the internal combustion engine.
本発明の第1の排気還流装置の一形態において、前記EGR通路には排気を冷却するEGRクーラが設けられ、前記熱交換部は、前記EGRクーラよりも下流のEGR通路に設けられていてもよい(請求項2)。この場合、EGRクーラにて冷却されて水分が液化し易くなった排気を熱交換部で昇温できる。そのため、排気中の水分の液化をより適切に抑制できる。 In one form of the first exhaust gas recirculation device of the present invention, an EGR cooler that cools exhaust gas is provided in the EGR passage, and the heat exchanging portion is provided in an EGR passage downstream of the EGR cooler. Good (claim 2). In this case, the temperature of the exhaust gas that has been cooled by the EGR cooler and whose moisture has been easily liquefied can be raised in the heat exchange section. Therefore, liquefaction of moisture in the exhaust can be more appropriately suppressed.
本発明の第1の排気還流装置の一形態において、前記過給機はターボ過給機であり、前記ターボ過給機のコンプレッサハウジングには、前記コンプレッサハウジングの吸気導入路に開口する排気出口部を一端に有するとともに前記排気通路から導かれた排気が導入される排気入口部を他端に有し、かつ前記コンプレッサハウジングのスクロール室の少なくとも一部に沿って配置されて前記EGR通路の下流部の一部を形成する排気加熱通路が設けられ、前記熱交換部は、前記排気加熱通路であってもよい(請求項3)。周知のようにコンプレッサハウジングのスクロール室内では吸気の圧縮が行われるため、吸気の温度が上昇する。また、この吸気の圧縮によりコンプレッサハウジングも加熱される。そこで、コンプレッサハウジング内に排気加熱通路を設け、この排気加熱通路にて排気と吸気との熱交換を行わせる。これにより、EGR通路を無駄に長くすることを防止できる。また、ターボ過給機のコンプレッサで吸気が圧縮されている早い段階で吸気の冷却を行うことにより、より多くの吸気を圧縮することができる。そのため、内燃機関の出力を向上させることができる。 In one form of the first exhaust gas recirculation device of the present invention, the supercharger is a turbocharger, and the compressor housing of the turbocharger has an exhaust outlet portion that opens to an intake air introduction passage of the compressor housing. At one end and an exhaust inlet portion into which the exhaust led from the exhaust passage is introduced at the other end, and disposed along at least a part of the scroll chamber of the compressor housing, and downstream of the EGR passage An exhaust heating passage that forms a part of the exhaust heating passage is provided, and the heat exchanging portion may be the exhaust heating passage. As is well known, since the intake air is compressed in the scroll chamber of the compressor housing, the temperature of the intake air rises. The compressor housing is also heated by the compression of the intake air. Therefore, an exhaust heating passage is provided in the compressor housing, and heat exchange between the exhaust and the intake air is performed in the exhaust heating passage. This can prevent the EGR passage from being unnecessarily lengthened. Further, by cooling the intake air at an early stage when the intake air is compressed by the compressor of the turbocharger, more intake air can be compressed. Therefore, the output of the internal combustion engine can be improved.
本発明の第2の排気還流装置は、排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を形成するEGR管と、前記EGR管に設けられて排気を冷却するEGRクーラと、を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記EGRクーラよりも下流側のEGR管である下流側EGR管には、前記EGRクーラよりも上流側のEGR管である上流側EGR管内の排気から発せられた熱を前記下流側EGR管に伝達する熱伝達部が設けられていることにより、上述した課題を解決する(請求項4)。 A second exhaust gas recirculation device according to the present invention includes an EGR pipe that forms an EGR passage that communicates an exhaust passage and an intake passage, and an EGR cooler that is provided in the EGR pipe and cools exhaust gas. In the exhaust gas recirculation apparatus, the downstream EGR pipe, which is an EGR pipe downstream from the EGR cooler, receives heat generated from the exhaust gas in the upstream EGR pipe, which is an EGR pipe upstream from the EGR cooler. The above-described problem is solved by providing the heat transfer section that transmits the side EGR pipe (claim 4).
本発明の第2の排気還流装置によれば、熱伝達部にて上流側EGR管内の排気の熱を下流側EGR管に伝達できる。そのため、下流側EGR管の温度の低下を抑制し、排気中の水分が液化し易いEGRクーラを通過した排気の温度を水分が液化する温度より高い温度に維持することができる。そのため、簡単な構成で排気中の水分の液化を抑制できる。 According to the second exhaust gas recirculation device of the present invention, the heat of the exhaust gas in the upstream EGR pipe can be transmitted to the downstream EGR pipe by the heat transfer unit. Therefore, the temperature drop of the downstream EGR pipe can be suppressed, and the temperature of the exhaust gas that has passed through the EGR cooler where the moisture in the exhaust gas is liable to be liquefied can be maintained higher than the temperature at which the moisture is liquefied. Therefore, liquefaction of moisture in the exhaust can be suppressed with a simple configuration.
本発明の第2の排気還流装置の一形態においては、前記下流側EGR管及び前記上流側EGR管には外面が平面に形成される接触部がそれぞれ設けられ、前記下流側EGR管と前記上流側EGR管とは、前記下流側EGR管の接触部と前記上流側EGR管の接触部とが接触するように配置され、前記熱伝達部は前記接触部であってもよい(請求項5)。このように下流側EGR管及び上流側EGR管にそれぞれ接触部を設け、これら接触部を互いに接触させることにより、上流側EGR管内の排気の熱を下流側EGR管に伝達させることができる。また、その接触部の外面はそれぞれ平面に形成されているため、接触面積を増加させることができる。そのため、上流側EGR管から下流側EGR管に速やかに熱を伝達させることができる。従って簡単な構成で排気中の水分の液化を抑制できる。 In one form of the second exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, the downstream EGR pipe and the upstream EGR pipe are provided with contact portions each having a flat outer surface, respectively, and the downstream EGR pipe and the upstream EGR pipe are provided. The side EGR pipe is disposed so that the contact portion of the downstream EGR pipe and the contact portion of the upstream EGR pipe are in contact with each other, and the heat transfer portion may be the contact portion. . As described above, by providing the contact portions on the downstream EGR pipe and the upstream EGR pipe and bringing these contact portions into contact with each other, the heat of the exhaust gas in the upstream EGR pipe can be transmitted to the downstream EGR pipe. Moreover, since the outer surface of the contact part is each formed in the plane, a contact area can be increased. Therefore, heat can be quickly transferred from the upstream EGR pipe to the downstream EGR pipe. Therefore, liquefaction of moisture in the exhaust can be suppressed with a simple configuration.
本発明の第2の排気還流装置の一形態においては、前記上流側EGR管の少なくとも一部の区間の流路断面積が前記下流側EGR管の流路断面積よりも大きく設定されるとともに、その区間において前記下流側EGR管が前記上流側EGR管内を前記上流側EGR管に沿って貫通しており、前記熱伝達部は、前記下流側EGR管が前記上流側EGR管内を貫通している貫通部であってもよい(請求項6)。この場合、上流側EGR管の内部を下流側EGR管が貫通するため、上流側EGR管の内部の排気によって下流側EGR管の貫通部を加熱することができる。そのため、排気中の水分の液化を抑制することができる。 In one form of the second exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, the flow passage cross-sectional area of at least a part of the upstream EGR pipe is set larger than the flow passage cross-sectional area of the downstream EGR pipe, In that section, the downstream EGR pipe penetrates through the upstream EGR pipe along the upstream EGR pipe, and the heat transfer section has the downstream EGR pipe penetrates through the upstream EGR pipe. It may be a penetrating part (claim 6). In this case, since the downstream EGR pipe penetrates the inside of the upstream EGR pipe, the penetration portion of the downstream EGR pipe can be heated by the exhaust gas inside the upstream EGR pipe. Therefore, liquefaction of moisture in the exhaust can be suppressed.
本発明の第2の排気還流装置の一形態においては、前記熱伝達部として、一端が前記上流側EGR管に接触するとともに他端が前記下流側EGR管に接触する板部材が設けられていてもよい(請求項7)。この場合、上流側EGR管から下流側EGR管に板部材を介して熱を伝達させることができる。そのため、この熱によって下流側EGR管の温度の低下を抑制することができる。従って簡単な構成で、下流側EGR管の排気中の水分の液化を抑制することができる。 In an embodiment of the second exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, a plate member is provided as the heat transfer portion, one end of which contacts the upstream EGR pipe and the other end of which contacts the downstream EGR pipe. (Claim 7). In this case, heat can be transmitted from the upstream EGR pipe to the downstream EGR pipe via the plate member. Therefore, this heat can suppress a decrease in the temperature of the downstream EGR pipe. Therefore, it is possible to suppress the liquefaction of moisture in the exhaust gas from the downstream EGR pipe with a simple configuration.
この形態においては、前記一端が前記上流側EGR管に接触するとともに前記他端が前記下流側EGR管に接触する接触位置と前記一端及び前記他端の少なくともいずれか一方がEGR管から離間する離間位置との間で前記板部材を駆動する駆動手段をさらに備えていてもよい(請求項8)。この場合、板部材を離間位置に駆動することにより、下流側EGR管への無駄な熱の伝達を防止できる。そのため、EGRガスの無駄な加熱を防止して吸気温度の無駄な上昇を防止できる。従って各気筒に吸入される吸気量の減少を抑制し、内燃機関の出力の低下を抑制できる。一方、板部材を接触位置に駆動することにより、下流側EGR管を加熱できるので、下流側EGR管の温度の低下を抑制して排気中の水分の液化を抑制することができる。 In this embodiment, the one end is in contact with the upstream EGR pipe and the other end is in contact with the downstream EGR pipe, and at least one of the one end and the other end is separated from the EGR pipe. Drive means for driving the plate member between positions may be further provided (claim 8). In this case, unnecessary heat transfer to the downstream EGR pipe can be prevented by driving the plate member to the separated position. Therefore, useless heating of the EGR gas can be prevented and useless rise of the intake air temperature can be prevented. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the amount of intake air sucked into each cylinder and suppress a decrease in the output of the internal combustion engine. On the other hand, since the downstream EGR pipe can be heated by driving the plate member to the contact position, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the downstream EGR pipe and suppress liquefaction of moisture in the exhaust gas.
また、前記下流側EGR管の温度が予め設定した所定温度より高いと判断した場合に前記板部材が前記離間位置に駆動されるように前記駆動手段を制御する制御手段をさらに備えていてもよい(請求項9)。内燃機関の高負荷運転時など内燃機関から排出される排気の温度が高い場合は、上流側EGR管内の排気の熱を下流側EGR管に伝達させると下流側EGR管の温度が上昇し過ぎて排気が無駄に加熱される。この形態では、このように下流側EGR管の温度が所定温度より高いと判断した場合に板部材を離間位置に駆動するので、排気の無駄な加熱を防止することができる。そのため、内燃機関の出力低下を抑制できる。 The apparatus may further include a control unit that controls the driving unit so that the plate member is driven to the separation position when it is determined that the temperature of the downstream EGR pipe is higher than a predetermined temperature set in advance. (Claim 9). If the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is high, such as during high load operation of the internal combustion engine, if the heat of the exhaust gas in the upstream EGR pipe is transmitted to the downstream EGR pipe, the temperature of the downstream EGR pipe will rise too much. The exhaust is heated wastefully. In this embodiment, when it is determined that the temperature of the downstream EGR pipe is higher than the predetermined temperature in this way, the plate member is driven to the separated position, so that wasteful heating of the exhaust can be prevented. As a result, a decrease in the output of the internal combustion engine can be suppressed.
以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、簡単な構成でEGR通路を流れる排気を加熱することができるので、EGR通路内にて排気中の水分が液化することを抑制できる。また、吸気通路を流れる吸気とEGR通路を流れる排気とを熱交換させたり、下流側EGR管の温度が高い場合は下流側EGR管への熱の伝達を停止させたりすることにより、内燃機関の出力低下を抑制できる。 As described above, according to the exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, the exhaust gas flowing through the EGR passage can be heated with a simple configuration, so that the moisture in the exhaust gas can be prevented from being liquefied in the EGR passage. . In addition, by exchanging heat between the intake air flowing through the intake passage and the exhaust flowing through the EGR passage, or when the temperature of the downstream EGR pipe is high, the transfer of heat to the downstream EGR pipe is stopped. Output reduction can be suppressed.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関を示す概略図である。図1の内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)1は、車両に走行用の動力源として搭載されるものであり、複数の気筒(不図示)が設けられる機関本体2と、各気筒にそれぞれ接続される吸気通路3及び排気通路4とを備えている。吸気通路3には、吸気濾過用のエアフィルタが設けられる吸気ダクト5と、吸気量を調整するためのスロットルバルブ6と、ターボ過給機7のコンプレッサ7aと、吸気を冷却するためのインタークーラ8とが設けられている。排気通路4には、ターボ過給機7のタービン7bと、タービン7bを迂回させて排気をタービン7bの下流に導くバイパス通路9と、バイパス通路9を開閉するウェイストゲートバルブ10とが設けられている。ターボ過給機7は、コンプレッサ7aのコンプレッサホイールとタービン7bのタービンホイールとが一体に回転するように連結する回転軸7cと、回転軸7cを回転自在に保持する軸受が設けられるセンタハウジング7dとを備えている。なお、これらは周知の内燃機関と同様でよいため、詳細な説明は省略する。
(First form)
FIG. 1 is a schematic view showing an internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation apparatus according to a first embodiment of the present invention is incorporated. An internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 in FIG. 1 is mounted on a vehicle as a power source for traveling, and includes an
排気通路4と吸気通路3とは、排気の一部を吸気通路3に還流させるためのEGR通路11にて接続されている。図1に示したようにEGR通路20の一端20aはスロットルバルブ6とコンプレッサ7aとの間の吸気通路3に接続され、他端20bはタービン7bよりも下流の排気通路4に接続されている。すなわち、エンジン1では、タービン7bから排出された排気の一部がコンプレッサ7aの上流に還流される。以下、EGR通路20を介して吸気通路3に還流される排気をEGRガスと称することがある。EGR通路20には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ21、及び吸気通路3に還流されるEGRガスの流量を調整するためのEGRバルブ22が設けられている。
The
図1に示したようにEGRクーラ21よりも下流側のEGR通路20には、熱交換部30が設けられている。周知のようにコンプレッサ7aで圧縮された吸気は、その温度が上昇する。熱交換部30は、この圧縮された吸気とEGRガスとの間で熱交換を行わせ、EGRガスを加熱するためのものである。そのため、熱交換部30は、コンプレッサ7aよりも下流側の吸気通路3に設けられる。この熱交換部30は、例えば吸気通路3を形成する吸気管の外周にEGR通路20を形成するEGR管を接触させつつ複数回巻き付けることによって設ける。
As shown in FIG. 1, a
第1の形態に係る排気還流装置によれば、EGR通路20に熱交換部30を設けたので、この熱交換部30においてEGRガスを圧縮された吸気で加熱することができる。そのため、EGRガス中の水分が液化することを抑制できる。熱交換部30では、圧縮されて温度が上昇した吸気の熱にてEGRガスを加熱するので、この熱交換によってEGRガスの温度を上昇させるとともに吸気の温度を低下させることができる。すなわち、熱交換部30で加熱されたEGRガスはコンプレッサ7aにて圧縮された後、熱交換部30で冷却される。周知のように吸気の温度が低いほど気筒内に吸入される吸気量が増加するため、エンジン1の出力が向上する。そのため、熱交換部30において吸気の温度を低下させることによりエンジン1の出力を向上させることができる。
According to the exhaust gas recirculation apparatus according to the first embodiment, since the
図1では、EGR通路20を吸気通路3の周囲に設けて圧縮された吸気とEGRガスとの間で熱交換を行わせたが、熱交換部30はこれに限定されない。例えば、吸気通路3内にEGR通路20を貫通させるなど、圧縮された吸気とEGRガスとの間で熱交換を行わせることが可能な種々の構造を用いてよい。また、図2に示したようにEGRクーラ21よりも下流側のEGR通路20に熱交換部として熱交換器31を設けてもよい。熱交換器31には、EGRクーラ21よりも下流側のEGR通路20とコンプレッサ7aよりも下流側の吸気通路3とが接続され、吸気通路3を流れる圧縮された吸気とEGR通路20を流れるEGRガスとの間で熱交換を行わせる。
In FIG. 1, the
図3は、第1の形態に係る排気還流装置の変形例の要部を示している。なお、図3はターボ過給機7のコンプレッサ7aの断面図を示している。この変形例では、ターボ過給機7のコンプレッサハウジング40にEGRガスを流通させる排気加熱通路41を設け、この排気加熱通路41にて吸気とEGRガスとの熱交換を行う。排気加熱通路41の一端は、コンプレッサハウジング40の吸気導入路40aに開口して排気出口部41aを形成する。また、排気加熱通路41の他端には、EGRクーラ21よりも下流側のEGR通路20を形成するEGR管が接続されて排気通路4からの排気が導入される排気入口部41bが設けられる。そのため、排気加熱通路41はEGR通路20の一部を形成する。さらに図2に示したように排気加熱通路41は、コンプレッサハウジング41内に形成され、コンプレッサホイール42の回転によって導かれた吸気が圧縮されるスクロール室40bに沿って設けられる。この場合、EGRガスは、EGRクーラ21及びEGRバルブ22を通過して排気加熱通路41に導かれ、排気加熱通路41を通過した後排気出口部41aから吸気通路に排出される。
FIG. 3 shows a main part of a modification of the exhaust gas recirculation apparatus according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the
この変形例によれば、排気加熱通路41に導かれた排気とスクロール室40bにおいて圧縮された吸気との間で熱交換を行わせることができるので、EGRガス中の水分の液化を抑制することができる。また、スクロール室40bで圧縮されている吸気を冷却できるので、吸気の体積を減少させることができる。そのため、過給効率を向上させることができる。なお、この場合、排気加熱通路41が本発明の熱交換部に相当する。
According to this modification, heat exchange can be performed between the exhaust gas guided to the exhaust
(第2の形態)
図4は、本発明の第2の形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関の概略図を示している。なお、図4において図1と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。第2の形態では、EGRクーラ21より上流側のEGR通路20とEGRクーラ21より下流側のEGR通路20との間で熱交換を行わせる。そのため、EGRクーラ21より下流側のEGR通路20には、一端50aがEGRクーラ21より上流側のEGR通路20と接触するとともに他端50bがEGRクーラ21より下流側のEGR通路20に接触する板部材としての熱伝達板50が設けられる。熱伝達板50は、熱伝導率が大きい材料、例えば金属で形成される。図5及び図6は、熱伝達板50を拡大して示す図である。なお、図6は図5のVI−VI線における熱伝達板50の断面図である。図5及び図6に示したように熱伝達板50は、EGRクーラ21よりも上流側のEGR通路20を形成する上流側EGR管60とEGRクーラ21よりも下流側のEGR通路20を形成する下流側EGR管61とに架け渡されるように設けられる。また、熱伝達板50は、その一端50aが上流側EGR管60と接触し、かつ他端50bが下流側EGR管61と接触した状態でこれらEGR管60、61に固定される。
(Second form)
FIG. 4 shows a schematic view of an internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation apparatus according to the second embodiment of the present invention is incorporated. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. In the second embodiment, heat exchange is performed between the
このように熱伝達板50を設けることにより、EGR弁22を全閉に切り替えて排気の還流を停止させても上流側EGR管60内に導かれる排気の熱を熱伝達板50を介して下流側EGR管61に伝達できる。そのため、下流側EGR管61の温度の低下を抑制することができる。これにより、下流側EGR管61内に滞留している排気中の水分の液化を抑制できる。このように上流側EGR管60の熱を下流側EGR管61に伝達することにより、熱伝達板50が本発明の熱伝達部として機能する。
By providing the
図7及び図8を参照して第2の形態に係る排気還流装置の変形例を説明する。図8は、図7のVIII−VIII線におけるEGR管60、61の断面図である。なお、図7及び図8において図5及び図6と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。図8に示したように下流側EGR管61には、その外面が平面に形成された接触部61aが設けられる。また、上流側EGR管60にも同様に外面が平面に形成された接触部60aが設けられる。そして、図7及び図8に示したように上流側EGR管60と下流側EGR管61とは、各接触部60a、61aが互いに接触するように配置される。また、上流側EGR管60が下流側EGR管61の鉛直下方に配置される。
A modification of the exhaust gas recirculation apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a cross-sectional view of the
この変形例によれば、上流側EGR管60内の排気の熱を各接触部60a、61aを介して下流側EGR管61に伝達することができる。そのため、下流側EGR管61の温度の低下を抑制できる。従って、下流側EGR管61内に滞留している排気中の水分の液化を抑制できる。図8に示したように下流側EGR管61は、接触部61aが鉛直下方に位置するように配置されるので、下流側EGR管61内にて排気中の水分が液化して水が発生した場合、その水は接触部61aに溜まる。また、上流側EGR管60は下流側EGR管61の鉛直下方に配置されるので、下流側EGR管61を鉛直下方から加熱することができる。そのため、下流側EGR管61内において水が発生してもその水を速やかに加熱し、気化させることができる。この場合、接触部61aが本発明の熱伝達部として機能する。
According to this modification, the heat of the exhaust gas in the
図9は、第2の形態に係る排気還流装置の他の変形例を示している。図9において図5と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図9に示したようにこの変形例では、上流側EGR管60の一部の区間においてその流路断面積が下流側EGR管61の流路断面積よりも大きく設定され、下流側EGR管61はその区間において上流側EGR管60内を上流側EGR管60に沿って貫通するように配置される。すなわち、その区間においてEGR通路20は、上流側EGR管60の内側に下流側EGR管61が入った2重管として形成される。
FIG. 9 shows another modification of the exhaust gas recirculation apparatus according to the second embodiment. In FIG. 9, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. As shown in FIG. 9, in this modification, the flow passage cross-sectional area is set larger than the flow passage cross-sectional area of the
この変形例によれば、2重管として形成された区間において下流側EGR管61を上流側EGR管60内の排気によって加熱することができる。そのため、下流側EGR管61の温度の低下を抑制し、排気中の水分の液化を抑制することができる。この場合、上流側EGR管60の内部を貫通している下流側EGR管61の部分である貫通部61bが本発明の熱伝達部として機能する。
According to this modification, the
図10は、第2の形態に係る排気還流装置のさらに他の変形例を示している。図10にいて図5及び図6と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この変形例では、熱伝達板50が上流側EGR管60及び下流側EGR管61に固定されておらず、エンジン1の運転状態に応じて熱伝達板50の位置を変化させることができる。そのため、図10に示したようにこの変形例では熱伝達板50を駆動する駆動手段としてのアクチュエータ70が設けられる。アクチュエータ70は、熱伝達板50の一端50aが上流側EGR管60に接触するとともに他端50bが下流側EGR管61に接触する接触位置P1と熱伝達板50と各EGR管60、61とが離間する離間位置P2との間で熱伝達板50を駆動する。
FIG. 10 shows still another modification of the exhaust gas recirculation apparatus according to the second embodiment. In FIG. 10, parts common to FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In this modification, the
アクチュエータ70の動作は、制御手段としてのエンジンコントロールユニット(ECU)80にて制御される。ECU80は、所定の制御プログラムに従ってエンジン1の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。機関本体2から排出される排気の温度が高い場合、下流側EGR管61を加熱するとEGRガスの温度が無駄に高くなるおそれがある。そこで、ECU80は、例えば下流側EGR管61の温度に基づいてアクチュエータ70の動作を制御する。この制御について具体的に説明する。周知のようにエンジン1の負荷が高い場合は機関本体2から排出される排気の温度が高くなる。そのため、下流側EGR管61の温度も高くなると判断できる。そこで、ECU80は吸気量などに基づいてエンジン1の負荷を推定し、その推定した負荷が予め設定した判定値より大きい場合に熱伝達板50が離間位置P2に駆動されるようにアクチュエータ70の動作を制御する。一方、エンジン1の負荷が許容値以下の場合は下流側EGR管61の温度が低下し、下流側EGR管61内で排気中の水分が液化するおそれがあるため、熱伝達板50が接触位置P1に駆動されるようにアクチュエータ70の動作を制御する。
The operation of the
この変形例によれば、エンジン1の負荷が高く、機関本体2から排出される排気の温度が高い場合はアクチュエータ70によって熱伝達板50が離間位置P2に駆動されるので、無駄なEGRガスの加熱を防止できる。そのため、吸気温度の無駄な上昇を抑えてエンジン1の出力が低下することを防止できる。一方、エンジン1の負荷が低く、機関本体2から排出される排気の温度が低い場合は、熱伝達板50が接触位置P1に駆動されるので、下流側EGR管61を加熱して下流側EGR管61の温度の低下を抑制できる。そのため、下流側EGR管61内において排気中の水分が液化することを抑制できる。
According to this modification, when the load on the
なお、離間位置において熱伝達板50はその両端がEGRガス管60、61とそれぞれ離間していなくてもよい。例えば、離間位置では、熱伝達板50の一端50aが上流側EGR管60と離間するか、又は熱伝達板50の他端50bが下流側EGR管61と離間していればよい。このような状態でも、上流側EGR管60から下流側EGR管61への熱の伝達が防止できる。また、熱伝達板50を駆動する駆動手段はアクチュエータ70でなくてもよい。例えば、バイメタル又は形状記憶合金などを用いて熱伝達板50を駆動してもよい。この場合、例えば下流側EGR管61の温度が予め設定した所定温度以上になると熱伝達板50の他端が下流側EGR管61から離間するようにバイメタル又は形状記憶合金を設ければよい。この場合、バイメタル又は形状記憶合金が本発明の駆動手段として機能する。
It should be noted that both ends of the
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用される内燃機関に設けられる過給機はターボ過給機に限定されない。内燃機関のクランク軸の回転を利用して吸気を圧縮する過給機など吸気を圧縮する種々の過給機を備えた内燃機関に本発明を適用してよい。また、下流側EGR管に伝達する熱の熱源は吸気又はEGRガスに限定されない。エンジンの運転中に外気温度よりも高い温度になる種々のものを熱源として利用してよい。例えば、各気筒から排出された排気を集合させるエキゾーストマニホールド、機関本体を形成するエンジンブロックなどと下流側EGR管との間に熱伝達板を架け渡し、これらの部分の熱によってEGRガスを加熱してもよい。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the supercharger provided in the internal combustion engine to which the present invention is applied is not limited to a turbocharger. The present invention may be applied to an internal combustion engine provided with various superchargers that compress intake air, such as a supercharger that compresses intake air using rotation of a crankshaft of the internal combustion engine. Further, the heat source of heat transferred to the downstream EGR pipe is not limited to intake air or EGR gas. Various things that become higher than the outside air temperature during operation of the engine may be used as a heat source. For example, an exhaust manifold that collects exhaust exhausted from each cylinder, an engine block that forms the engine body, and a downstream EGR pipe span a heat transfer plate, and the EGR gas is heated by the heat of these parts. May be.
1 内燃機関
3 吸気通路
4 排気通路
7 ターボ過給機
20 EGR通路
21 EGRクーラ
30 熱交換部
31 熱交換器(熱交換部)
40 コンプレッサハウジング
40a 吸気導入路
40b スクロール室
41 排気加熱通路
41a 排気出口部
41b 排気入口部
50 熱伝達板(板部材、熱伝達部)
50a 一端
50b 他端
60 上流側EGR管
60a 接触部
61 下流側EGR管
61a 接触部(熱伝達部)
61b 貫通部(熱伝達部)
70 アクチュエータ(駆動手段)
80 エンジンコントロールユニット(制御手段)
P1 接触位置
P2 離間位置
1
40
50a one
61b Penetration part (heat transfer part)
70 Actuator (drive means)
80 Engine control unit (control means)
P1 contact position P2 separation position
Claims (9)
前記EGR通路には、前記過給機において圧縮された吸気と前記EGR通路を流れている排気との間で熱交換を行う熱交換部が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 In an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, which is applied to an internal combustion engine including a supercharger and includes an EGR passage that recirculates exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage upstream of the supercharger.
The exhaust gas recirculation of the internal combustion engine, wherein the EGR passage is provided with a heat exchange section for exchanging heat between the intake air compressed in the supercharger and the exhaust gas flowing through the EGR passage. apparatus.
前記熱交換部は、前記EGRクーラよりも下流のEGR通路に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。 The EGR passage is provided with an EGR cooler for cooling the exhaust,
2. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the heat exchange unit is provided in an EGR passage downstream of the EGR cooler.
前記ターボ過給機のコンプレッサハウジングには、前記コンプレッサハウジングの吸気導入路に開口する排気出口部を一端に有するとともに前記排気通路から導かれた排気が導入される排気入口部を他端に有し、かつ前記コンプレッサハウジングのスクロール室の少なくとも一部に沿って配置されて前記EGR通路の下流部の一部を形成する排気加熱通路が設けられ、
前記熱交換部は、前記排気加熱通路であることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気還流装置。 The supercharger is a turbocharger;
The compressor housing of the turbocharger has at one end an exhaust outlet portion that opens to the intake air introduction passage of the compressor housing and at the other end an exhaust inlet portion into which the exhaust led from the exhaust passage is introduced. And an exhaust heating passage disposed along at least a portion of the scroll chamber of the compressor housing to form a part of the downstream portion of the EGR passage,
The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the heat exchange section is the exhaust heating passage.
前記EGRクーラよりも下流側のEGR管である下流側EGR管には、前記EGRクーラよりも上流側のEGR管である上流側EGR管内の排気から発せられた熱を前記下流側EGR管に伝達する熱伝達部が設けられていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 In an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, comprising: an EGR pipe that forms an EGR passage that communicates an exhaust passage and an intake passage; and an EGR cooler that is provided in the EGR pipe and cools exhaust gas.
The downstream EGR pipe, which is an EGR pipe downstream from the EGR cooler, transfers heat generated from the exhaust gas in the upstream EGR pipe, which is an upstream EGR pipe from the EGR cooler, to the downstream EGR pipe. An exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine, characterized in that a heat transfer section is provided.
前記下流側EGR管と前記上流側EGR管とは、前記下流側EGR管の接触部と前記上流側EGR管の接触部とが接触するように配置され、
前記熱伝達部は前記接触部であることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気還流装置。 The downstream EGR pipe and the upstream EGR pipe are each provided with a contact portion having a flat outer surface,
The downstream EGR pipe and the upstream EGR pipe are arranged such that a contact portion of the downstream EGR pipe and a contact portion of the upstream EGR pipe are in contact with each other,
The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the heat transfer portion is the contact portion.
前記熱伝達部は、前記下流側EGR管が前記上流側EGR管内を貫通している貫通部であることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の排気還流装置。 The flow path cross-sectional area of at least a part of the upstream EGR pipe is set larger than the flow path cross-sectional area of the downstream EGR pipe, and the downstream EGR pipe passes through the upstream EGR pipe in the section. Penetrates along the upstream EGR pipe,
5. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the heat transfer portion is a through portion in which the downstream EGR pipe passes through the upstream EGR pipe.
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JP2007101297A JP2008255957A (en) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Exhaust gas recirculation device of internal combustion engine |
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JP2015178775A (en) * | 2014-03-18 | 2015-10-08 | トヨタ自動車株式会社 | internal combustion engine |
JP2017015026A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 本田技研工業株式会社 | Compressor structure |
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- 2007-04-09 JP JP2007101297A patent/JP2008255957A/en active Pending
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