JP2008285997A - Exhaust gas treatment device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気ガス処理装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust gas treatment apparatus.
エンジンの排気ガスから熱を回収し得るこの種の装置として、様々なものが知られている。 Various devices of this type that can recover heat from engine exhaust gas are known.
例えば、特開2006−77741号公報(特許文献1)に開示されている排気熱回収システムにおいては、排気管に、排気熱回収用の熱交換器が接続されている。前記熱交換器には、ヒータ温水流路が接続されている。前記ヒータ温水流路における、エンジンと前記熱交換器との間の位置には、フロントヒータコアが配設されている。 For example, in an exhaust heat recovery system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-77741 (Patent Document 1), an exhaust heat recovery heat exchanger is connected to an exhaust pipe. A heater hot water flow path is connected to the heat exchanger. A front heater core is disposed at a position between the engine and the heat exchanger in the heater hot water flow path.
この排気熱回収システムにおいては、前記エンジンを通って高温となった冷却水(温水)の熱が、前記フロントヒータコアにて、熱交換により、暖房に利用される。この熱交換により降温された前記冷却水は、前記フロントヒータコアから排出された後に、前記熱交換器を流れる。このときに、当該熱交換器内へ導入された前記排気ガスと前記冷却水とが熱交換する。すなわち、前記排気ガスが冷却される。これにより、排気系の消音効果が得られる。 In this exhaust heat recovery system, the heat of the cooling water (hot water) that has become high temperature through the engine is used for heating by heat exchange in the front heater core. The cooling water lowered in temperature by the heat exchange flows through the heat exchanger after being discharged from the front heater core. At this time, the exhaust gas introduced into the heat exchanger and the cooling water exchange heat. That is, the exhaust gas is cooled. Thereby, the silencing effect of the exhaust system can be obtained.
特開2000−240510号公報(特許文献2)に開示されている内燃機関の冷却水用ヒータ装置は、排気還流通路と、ヒータ通路と、熱交換器と、を備えている。前記排気還流通路は、排気通路と吸気通路とを連通するように設けられている。前記ヒータ通路は、ウォータージャケットの出口側とヒータコアの入口側とを連通するように設けられている。前記熱交換器は、前記排気還流通路を流通する排気ガスと、前記ヒータ通路を流通する冷却水との間で熱交換を行うように構成されている。 A cooling water heater device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-240510 (Patent Document 2) includes an exhaust gas recirculation passage, a heater passage, and a heat exchanger. The exhaust gas recirculation passage is provided to communicate the exhaust passage and the intake passage. The heater passage is provided so as to communicate the outlet side of the water jacket and the inlet side of the heater core. The heat exchanger is configured to exchange heat between exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage and cooling water flowing through the heater passage.
かかる構成によれば、前記排気通路から前記吸気通路に還流する前記排気ガスの熱量が、前記ヒータ通路を流通する前記冷却水に伝達される。これにより、前記冷却水が速やかに昇温される。 According to this configuration, the amount of heat of the exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage is transmitted to the cooling water flowing through the heater passage. Thereby, the temperature of the cooling water is quickly raised.
特開2004−108256号公報(特許文献3)に開示されているエンジンの暖機装置は、以下の構成を備えている。エンジンの排気側に設けられた排気マニホールドには、排気管が接続されている。この排気管には、触媒コンバータが介装されている。前記エンジンの冷却水が通る冷却水路を内部に備えたシリンダブロック内には、排気ガスが通る通路が形成されている。 An engine warm-up device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108256 (Patent Document 3) has the following configuration. An exhaust pipe is connected to an exhaust manifold provided on the exhaust side of the engine. A catalytic converter is interposed in the exhaust pipe. A passage through which exhaust gas passes is formed in a cylinder block provided therein with a cooling water passage through which the engine cooling water passes.
ここで、前記通路における前記排気ガスの入口は、前記排気マニホールドに連通している。一方、前記通路における前記排気ガスの出口は、前記排気管における、前記触媒コンバータより上流側の部分に連通している。また、前記通路は、前記冷却水路に沿って設けられている。 Here, the exhaust gas inlet in the passage communicates with the exhaust manifold. On the other hand, the outlet of the exhaust gas in the passage communicates with a portion of the exhaust pipe upstream of the catalytic converter. The passage is provided along the cooling water channel.
かかる構成においては、前記エンジンの冷間始動時には、前記シリンダブロック内の前記通路を通る前記排気ガスの熱によって、前記シリンダブロックが内部から直接的に加熱されるとともに、前記冷却水路を通る前記冷却水が加熱される。
しかしながら、特開2006−77741号公報(特許文献1)に開示されている排気熱回収システムや、特開2000−240510号公報(特許文献2)に開示されている内燃機関の冷却水用ヒータ装置は、前記排気ガスと前記冷却水との熱交換を用いて、前記排気ガスからの熱の回収が行われる。このため、このような構成における回収効率は、あまり良好とはいえない。 However, an exhaust heat recovery system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-77741 (Patent Document 1) and a cooling water heater device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-240510 (Patent Document 2). The heat is recovered from the exhaust gas using heat exchange between the exhaust gas and the cooling water. For this reason, the recovery efficiency in such a configuration is not very good.
一方、特開2004−108256号公報(特許文献3)に開示されているエンジンの暖機装置においては、前記排気ガスの熱によって、前記シリンダブロックが内部から直接的に加熱されるため、熱回収の効率は良好である。しかしながら、かかる構成においては、熱回収によって冷却された前記排気ガスが、前記排気管に還流して前記触媒コンバータに達する。このため、前記触媒コンバータの暖機効果が低下するおそれがある。特に、前記触媒コンバータに捕集された炭素パーティクルを酸化する再生処理を行うために、比較的高温の前記排気ガスを前記触媒コンバータに供給したい場合に、不都合が生じ得る。すなわち、前記排気ガスの浄化処理に不都合が生じ得る。 On the other hand, in the engine warm-up device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108256 (Patent Document 3), the cylinder block is directly heated from the inside by the heat of the exhaust gas. The efficiency of is good. However, in such a configuration, the exhaust gas cooled by heat recovery returns to the exhaust pipe and reaches the catalytic converter. For this reason, there exists a possibility that the warming-up effect of the said catalytic converter may fall. In particular, inconvenience can occur when it is desired to supply the exhaust gas having a relatively high temperature to the catalytic converter in order to perform a regeneration process for oxidizing the carbon particles collected by the catalytic converter. That is, inconvenience may occur in the exhaust gas purification process.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、前記排気ガスからの熱の回収(廃熱回収)がより効率的に行われつつ、前記排気ガスの浄化処理に不都合を生じさせることが可及的に抑制され得る、エンジンの排気ガス処理装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to purify the exhaust gas while recovering heat from the exhaust gas (waste heat recovery) more efficiently. It is an object of the present invention to provide an engine exhaust gas processing apparatus that can suppress inconvenience as much as possible.
本発明のエンジンの排気ガス処理装置(以下、単に「排気ガス処理装置」と略称する。)は、シリンダヘッドと、シリンダブロックと、吸気通路と、排気通路と、浄化処理部と、を備えている。 An engine exhaust gas treatment device (hereinafter simply referred to as “exhaust gas treatment device”) according to the present invention includes a cylinder head, a cylinder block, an intake passage, an exhaust passage, and a purification treatment section. Yes.
前記シリンダヘッドには、吸気ポートと排気ポートとが形成されている。前記吸気ポートには、前記吸気通路が接続されている。前記排気ポートには、前記排気通路が接続されている。この排気通路には、排気マニホールドと、排気管と、が含まれ得る。すなわち、前記排気マニホールドは、前記排気ポートに接続されている。この排気マニホールドには、前記排気管が接続されている。 The cylinder head is formed with an intake port and an exhaust port. The intake passage is connected to the intake port. The exhaust passage is connected to the exhaust port. The exhaust passage may include an exhaust manifold and an exhaust pipe. That is, the exhaust manifold is connected to the exhaust port. The exhaust pipe is connected to the exhaust manifold.
前記浄化処理部は、前記排気ポートから排出された排気ガスを浄化し得るように構成されている。この浄化処理部としては、典型的には、触媒コンバータが用いられ得る。この浄化処理部は、前記排気通路(前記排気管)に介装されている。 The said purification process part is comprised so that the exhaust gas discharged | emitted from the said exhaust port can be purified. Typically, a catalytic converter can be used as the purification processing unit. The purification processing unit is interposed in the exhaust passage (the exhaust pipe).
前記シリンダブロックは、前記シリンダヘッドと接合されている。このシリンダブロックには、前記排気ガスの通路であるブロック側通路が設けられている。具体的には、前記ブロック側通路は、例えば、前記シリンダブロックの内部に設けられ得る。あるいは、前記ブロック側通路は、例えば、前記シリンダブロックの外壁に接するように、当該シリンダブロックに装着され得る。 The cylinder block is joined to the cylinder head. The cylinder block is provided with a block side passage which is a passage for the exhaust gas. Specifically, the block side passage may be provided in the cylinder block, for example. Or the said block side channel | path may be mounted | worn with the said cylinder block so that the outer wall of the said cylinder block may be touched, for example.
本発明の特徴は、前記ブロック側通路の、前記排気ガスの流動方向(以下、排気ガス流動方向と称する。)における下流側の端部が、ガス流路における、前記排気マニホールドと前記浄化処理部との間の位置以外の位置に接続されたことにある。 A feature of the present invention is that the downstream end of the block side passage in the flow direction of the exhaust gas (hereinafter referred to as the exhaust gas flow direction) is the exhaust manifold and the purification processing section in the gas flow path. Is connected to a position other than the position between.
具体的には、例えば、前記ブロック側通路の前記端部は、前記ガス流路としての前記吸気通路に接続され得る。すなわち、前記ブロック側通路は、前記排気通路と前記吸気通路とを接続するEGR通路として設けられ得る。すなわち、前記EGR通路には、前記ブロック側通路が含まれ得る。ここで、EGR(排気ガス再循環:exhaust gas recirculation)とは、燃焼温度を低く抑えてNOxの生成を抑制するために、排気ガスの一部を吸気に再循環することをいう。 Specifically, for example, the end portion of the block side passage may be connected to the intake passage as the gas flow path. In other words, the block side passage may be provided as an EGR passage connecting the exhaust passage and the intake passage. That is, the EGR passage may include the block side passage. Here, EGR (exhaust gas recirculation) means that a part of the exhaust gas is recirculated to the intake air in order to suppress the combustion temperature and suppress the generation of NOx.
かかる構成を有する本発明の排気ガス処理装置においては、前記排気ポートから排出された前記排気ガスの一部が、前記排気通路(前記排気マニホールド又は前記排気管)から前記ブロック側通路に送られる。このブロック側通路を前記排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱によって、前記シリンダブロックが直接的に暖められる。これにより、当該シリンダブロックが良好に暖機される。 In the exhaust gas processing apparatus of the present invention having such a configuration, a part of the exhaust gas discharged from the exhaust port is sent from the exhaust passage (the exhaust manifold or the exhaust pipe) to the block side passage. When the exhaust gas passes through the block side passage, the cylinder block is directly warmed by the heat of the exhaust gas. Thereby, the said cylinder block is warmed up favorably.
ここで、前記シリンダブロックを暖機することによって温度が低下した前記排気ガスが、前記浄化処理部の直前にて、前記排気通路(前記排気管)に戻された場合、当該浄化処理部の暖機効果が低下するおそれがある。しかしながら、本発明の排気ガス処理装置においては、低温化した前記排気ガスは、前記ガス流路(これには前記吸気通路と前記排気通路とが含まれる)における、前記浄化処理部の直前以外の箇所に戻される。したがって、前記浄化処理部の暖機効果が損なわれることが可及的に抑制され得る。 Here, when the exhaust gas whose temperature has been reduced by warming up the cylinder block is returned to the exhaust passage (the exhaust pipe) immediately before the purification processing unit, the warming of the purification processing unit The machine effect may be reduced. However, in the exhaust gas treatment device of the present invention, the exhaust gas whose temperature has been lowered is other than immediately before the purification treatment unit in the gas flow path (this includes the intake passage and the exhaust passage). Returned to the place. Therefore, it can be suppressed as much as possible that the warming-up effect of the said purification process part is impaired.
このように、本発明の排気ガス処理装置によれば、前記排気ガスからの熱の回収(廃熱回収)がより効率的に行われつつ、前記排気ガスの浄化処理に不都合を生じさせることが可及的に抑制され得る。 As described above, according to the exhaust gas treatment device of the present invention, heat recovery from the exhaust gas (waste heat recovery) can be performed more efficiently, and inconvenience can be caused in the exhaust gas purification process. It can be suppressed as much as possible.
前記排気ガス処理装置は、切換バルブをさらに備えていてもよい。この切換バルブは、前記ブロック側通路への前記排気ガスの導入の有無を切り換え得るように構成されている。 The exhaust gas processing device may further include a switching valve. The switching valve is configured to be able to switch whether or not the exhaust gas is introduced into the block side passage.
かかる構成においては、運転状態(前記シリンダブロックの暖機状態)に応じて、前記切換バルブにより、前記ブロック側通路への前記排気ガスの導入の有無が切り換えられる。これにより、前記排気ガスの前記ブロック側通路への導入が、運転状態に応じて適切に行われ得る。 In such a configuration, whether or not the exhaust gas is introduced into the block-side passage is switched by the switching valve in accordance with an operating state (a warm-up state of the cylinder block). Thereby, the introduction of the exhaust gas into the block side passage can be appropriately performed according to the operating state.
前記排気ガス処理装置は、以下のように構成され得る:前記EGR通路には、前記ブロック側通路とは異なるブロック外通路が含まれている。このEGR通路には、(前記切換バルブとしての)EGR切換バルブが介装されている。このEGR切換バルブは、前記ブロック外通路及び前記ブロック側通路の使用状態を切り換え得るように構成されている。 The exhaust gas treatment device may be configured as follows: the EGR passage includes an out-block passage different from the block-side passage. An EGR switching valve (as the switching valve) is interposed in the EGR passage. The EGR switching valve is configured to be able to switch the usage state of the outside-block passage and the block-side passage.
かかる構成においては、運転状態(前記シリンダブロックの暖機状態)に応じて、前記EGR切換バルブにより、前記ブロック外通路及び前記ブロック側通路の使用状態が切り換えられる。これにより、前記排気ガスの前記ブロック側通路への導入、及びEGRの実施が、運転状態に応じて適切に行われ得る。 In such a configuration, the use state of the outside-block passage and the block-side passage is switched by the EGR switching valve in accordance with the operating state (warming-up state of the cylinder block). Thereby, the introduction of the exhaust gas into the block side passage and the implementation of EGR can be appropriately performed according to the operating state.
前記排気ガス処理装置は、以下のように構成され得る:本排気ガス処理装置は、ターボチャージャと、低圧ループ導出管と、低圧ループ導入管と、をさらに備えている。前記ターボチャージャは、前記シリンダヘッドと前記浄化処理部との間の前記排気通路に介装されている。また、前記ターボチャージャは、前記吸気通路に介装されている。前記低圧ループ導入管及び前記低圧ループ導出管は、前記EGR通路を構成する排気ガス通路である。前記低圧ループ導出管は、前記浄化処理部よりも、前記排気ガス流動方向における下流側の位置にて前記排気通路から分岐するように設けられている。この低圧ループ導出管は、前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における上流側の端部と接続されている。前記低圧ループ導入管は、前記ターボチャージャよりも吸入空気流動方向における上流側の位置にて、前記吸気通路と合流するように設けられている。この低圧ループ導入管は、前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における下流側の端部と接続されている。 The exhaust gas treatment device may be configured as follows: The exhaust gas treatment device further includes a turbocharger, a low pressure loop outlet tube, and a low pressure loop introduction tube. The turbocharger is interposed in the exhaust passage between the cylinder head and the purification processing unit. The turbocharger is interposed in the intake passage. The low-pressure loop introduction pipe and the low-pressure loop lead-out pipe are exhaust gas passages that constitute the EGR passage. The low-pressure loop outlet pipe is provided so as to branch from the exhaust passage at a position downstream of the purification processing portion in the exhaust gas flow direction. The low-pressure loop outlet pipe is connected to the upstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction. The low-pressure loop introduction pipe is provided so as to join the intake passage at a position upstream of the turbocharger in the intake air flow direction. The low-pressure loop introduction pipe is connected to the downstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction.
かかる構成においては、前記浄化処理部よりも前記排気ガス流動方向における下流側の位置にて、前記排気通路中の前記排気ガスの一部が、前記低圧ループ導出管に導出される。この低圧ループ導出管を介して、前記排気ガスが、前記ブロック側通路に供給される。このブロック側通路を前記排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱によって、前記シリンダブロックが良好に暖機される。 In such a configuration, a part of the exhaust gas in the exhaust passage is led out to the low-pressure loop outlet pipe at a position downstream of the purification processing portion in the exhaust gas flow direction. The exhaust gas is supplied to the block side passage through the low pressure loop outlet pipe. When the exhaust gas passes through the block side passage, the cylinder block is warmed up well by the heat of the exhaust gas.
前記ブロック側通路に供給された前記排気ガスは、前記低圧ループ導入管を介して、前記吸気通路に導入される。この排気ガスの前記吸気通路への導入は、当該吸気通路における低圧部、すなわち、前記ターボチャージャよりも吸入空気流動方向における上流側の位置、にて行われる。 The exhaust gas supplied to the block side passage is introduced into the intake passage through the low pressure loop introduction pipe. The exhaust gas is introduced into the intake passage at a low pressure portion in the intake passage, that is, at a position upstream of the turbocharger in the intake air flow direction.
また、前記排気ガス処理装置は、以下のように構成され得る:本排気ガス処理装置は、前記ターボチャージャと、高圧ループ導出管と、高圧ループ導入管と、をさらに備えている。前記高圧ループ導入管及び前記高圧ループ導出管は、前記EGR通路を構成する排気ガス通路である。前記高圧ループ導出管は、前記シリンダヘッドと前記ターボチャージャとの間の位置にて、前記排気通路から分岐するように設けられている。この高圧ループ導出管は、前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における上流側の端部と接続されている。前記高圧ループ導入管は、前記ターボチャージャと前記シリンダヘッドとの間の位置にて、前記吸気通路と合流するように設けられている。この高圧ループ導入管は、前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における下流側の端部と接続されている。 The exhaust gas treatment device may be configured as follows: The exhaust gas treatment device further includes the turbocharger, a high-pressure loop lead-out pipe, and a high-pressure loop introduction pipe. The high-pressure loop introduction pipe and the high-pressure loop lead-out pipe are exhaust gas passages that constitute the EGR passage. The high-pressure loop outlet pipe is provided so as to branch from the exhaust passage at a position between the cylinder head and the turbocharger. The high-pressure loop outlet pipe is connected to the upstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction. The high-pressure loop introduction pipe is provided so as to merge with the intake passage at a position between the turbocharger and the cylinder head. The high-pressure loop introduction pipe is connected to the downstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction.
かかる構成においては、前記シリンダヘッドと前記ターボチャージャとの間の位置にて、前記排気通路中の前記排気ガスの一部が、前記高圧ループ導出管に導出される。この高圧ループ導出管を介して、前記排気ガスが、前記ブロック側通路に供給される。このブロック側通路を前記排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱によって、前記シリンダブロックが良好に暖機され得る。 In such a configuration, a part of the exhaust gas in the exhaust passage is led out to the high-pressure loop outlet pipe at a position between the cylinder head and the turbocharger. The exhaust gas is supplied to the block side passage through the high-pressure loop outlet pipe. When the exhaust gas passes through the block side passage, the cylinder block can be warmed up well by the heat of the exhaust gas.
前記ブロック側通路に供給された前記排気ガスは、前記高圧ループ導入管を介して、前記吸気通路に導入される。この排気ガスの前記吸気通路への導入は、当該吸気通路における高圧部、すなわち、前記ターボチャージャと前記シリンダヘッドとの間の位置にて行われる。 The exhaust gas supplied to the block side passage is introduced into the intake passage through the high pressure loop introduction pipe. The exhaust gas is introduced into the intake passage at a high pressure portion in the intake passage, that is, at a position between the turbocharger and the cylinder head.
前記排気ガス処理装置は、前記排気ガスの前記吸気通路への導入に関する以下の2つの態様を切り換え得るように構成されていてもよい:(1)前記低圧ループ導出管、前記ブロック側通路、及び前記低圧ループ導入管を介しての前記排気ガスの前記吸気通路への導入、(2)前記高圧ループ導出管、前記ブロック側通路、及び前記高圧ループ導入管を介しての前記排気ガスの前記吸気通路への導入。 The exhaust gas processing device may be configured to be able to switch between the following two modes related to introduction of the exhaust gas into the intake passage: (1) the low-pressure loop outlet pipe, the block-side passage, and Introduction of the exhaust gas into the intake passage through the low pressure loop introduction pipe; (2) intake air of the exhaust gas through the high pressure loop outlet pipe, the block side passage, and the high pressure loop introduction pipe. Introduction to the aisle.
かかる構成によれば、前記排気ガスの前記ブロック側通路への導入、及びEGRの実施が、運転状態に応じて、より適切に行われ得る。 According to such a configuration, introduction of the exhaust gas into the block-side passage and execution of EGR can be performed more appropriately according to the operating state.
前記ブロック側通路は、シリンダの下部に対応する位置に設けられていてもよい。これにより、前記シリンダの下部(これは燃焼室から比較的遠いために暖機が比較的遅い部分である)が、前記排気ガスによって良好に暖機され得る。 The block side passage may be provided at a position corresponding to a lower portion of the cylinder. Thereby, the lower part of the cylinder (which is a part that is relatively slow because it is relatively far from the combustion chamber) can be satisfactorily warmed by the exhaust gas.
前記ブロック側通路の内壁には、フィンが設けられていてもよい。このフィンは、好適には、前記シリンダに近接する側の内壁に設けられ得る。 Fins may be provided on the inner wall of the block side passage. This fin may be preferably provided on the inner wall on the side close to the cylinder.
かかる構成によれば、前記ブロック側通路に供給された前記排気ガスの熱が、前記フィンによって効率的に回収され得る。したがって、前記シリンダブロックが、前記排気ガスの熱によって、より良好に暖機され得る。 According to such a configuration, the heat of the exhaust gas supplied to the block side passage can be efficiently recovered by the fins. Therefore, the cylinder block can be better warmed up by the heat of the exhaust gas.
前記ブロック側通路の、ピストンに近接する側の内壁面を構成する材料は、その反対側の内壁面を構成する材料よりも、熱伝導率が高くなるように構成されていてもよい。 The material constituting the inner wall surface of the block side passage close to the piston may be configured to have higher thermal conductivity than the material constituting the inner wall surface on the opposite side.
かかる構成によれば、前記ブロック側通路の、前記ピストンに近接する側の内壁面によって、前記排気ガスの熱が効率的に回収され得る。したがって、前記シリンダブロックにおける、前記ピストンと対向する前記シリンダの内壁面が、前記排気ガスの熱によって、より良好に暖機され得る。 According to this configuration, the heat of the exhaust gas can be efficiently recovered by the inner wall surface of the block side passage on the side close to the piston. Therefore, the inner wall surface of the cylinder facing the piston in the cylinder block can be warmed up better by the heat of the exhaust gas.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態)について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
<実施形態の排気ガス処理システムの構成>
図1は、本発明の一実施形態である排気ガス処理システム1の全体構成を示す概略図である。
<Configuration of Exhaust Gas Treatment System of Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an exhaust
排気ガス処理システム1は、エンジン2と、吸気通路3と、排気通路4と、EGR通路5と、を備えている。また、この排気ガス処理システム1(特に吸気通路3、排気通路4、及びEGR通路5)には、吸入空気あるいは排気ガスに対して適宜の処理を施すための、後述する各種の補機類(バルブ、冷却器、過給器、フィルタ等)が介装されている。
The exhaust
<<エンジンの概略構成>>
図2は、図1に示されているエンジン2の側断面図である。
<< Schematic configuration of engine >>
FIG. 2 is a side sectional view of the engine 2 shown in FIG.
図2を参照すると、シリンダヘッド21には、吸気ポート21aと、排気ポート21bとが設けられている。吸気ポート21aは、その終端部が燃焼室CCと連通するように形成されている。この吸気ポート21aの終端部は、吸気バルブ21cによって開閉されるようになっている。排気ポート21bは、その始端部が燃焼室CCと連通するように形成されている。この排気ポート21bの始端部は、排気バルブ21dによって開閉されるようになっている。
Referring to FIG. 2, the
また、シリンダヘッド21には、冷却水の流路であるアッパーウォータージャケット21eが形成されている。アッパーウォータージャケット21eは、吸気ポート21aの近傍、排気ポート21bの近傍、及び吸気ポート21aと排気ポート21bとの間の位置に設けられている。
Further, the
シリンダヘッド21の下端には、シリンダブロック22が接合されている(なお、図1においては、後述する吸入空気あるいは排気ガスの処理についての説明の便宜のため、シリンダヘッド21とシリンダブロック22とが分離された状態で図示されている。)。
A
シリンダブロック22には、シリンダ22aと、ロワーウォータージャケット22bと、ブロック内排気通路22cと、が形成されている。シリンダ22aは、シリンダライナ23の内側円筒面によって形成されている。シリンダライナ23は、薄肉の筒状部材であって、シリンダブロック22の内部に収容されている。シリンダ22a内(シリンダライナ23内)には、ピストン24が、図中上下方向に往復移動可能に収容されている。冷却水の流路であるロワーウォータージャケット22bは、シリンダ22a(シリンダライナ23)の上部を囲むように形成されている。
The
本発明のブロック側通路としてのブロック内排気通路22cは、シリンダブロック22の内部に形成された、排気ガスの通路である。このブロック内排気通路22cは、ロワーウォータージャケット22bよりも下方にて、シリンダ22aを囲むように設けられている。すなわち、ブロック内排気通路22cは、シリンダ22aの比較的下部に対応する位置に設けられている。
The in-
シリンダヘッド21とシリンダブロック22とは、ガスケット25を介して接合されている。このガスケット25には、貫通孔25aが形成されている。この貫通孔25aは、アッパーウォータージャケット21eとロワーウォータージャケット22bとを接続するように形成されている。
The
<<吸排気系の構成>>
再び図1を参照すると、吸気通路3は、吸気マニホールド31と、高圧側吸気管32と、低圧側吸気管33と、を備えている。低圧側吸気管33、高圧側吸気管32、及び吸気マニホールド31は、吸入空気の流動方向における上流側から下流側に向かって、この順に配列されている。吸気マニホールド31の始端部は、高圧側吸気管32と接続されている。吸気マニホールド31の終端部は、吸気ポート21a(図2参照)の始端部と接続されている。
<< Intake and exhaust system configuration >>
Referring again to FIG. 1, the intake passage 3 includes an
排気通路4は、排気マニホールド41と、高圧側排気管42と、低圧側排気管43と、下流側排気管44と、を備えている。排気マニホールド41、高圧側排気管42、低圧側排気管43、及び下流側排気管44は、排気ガスの流動方向(排気ガス流動方向)における上流側から下流側に向かって、この順に配列されている。排気マニホールド41の始端部は、排気ポート21b(図2参照)の終端部と接続されている。排気マニホールド41の終端部は、高圧側排気管42と接続されている。
The exhaust passage 4 includes an
<<<EGR通路>>>
EGR通路5は、排気ガスの通路であって、排気通路4と吸気通路3とを接続するように設けられている。すなわち、EGR通路5は、排気ポート21b(図2参照)から排気マニホールド41に排出された排気ガスの一部を、吸気通路3に導入し得るように構成されている。
<<<< EGR passage >>>>
The
本実施形態におけるEGR通路5は、排気導出管51と、ブロック外通路52と、ブロック導入管53と、ブロック導出管54と、排気導入管55と、を備えている。
The
排気導出管51の一端部は、排気マニホールド41に接続されている。排気導出管51の他端部には、ブロック外通路52の一端部とブロック導入管53の一端部とが接続されている。すなわち、ブロック外通路52及びブロック導入管53は、排気導出管51から分岐するように設けられている。
One end of the
ブロック導入管53の他端部は、ブロック内排気通路22cにおける排気ガス入口と接続されている。ブロック内排気通路22cにおける排気ガス出口は、ブロック導出管54の一端部と接続されている。ブロック導出管54の他端部は、排気導入管55の一端部と接続されている。また、排気導入管55の前記一端部には、ブロック外通路52の他端部が接続されている。すなわち、ブロック導出管54とブロック外通路52との合流部に、排気導入管55の前記一端部が接続されている。排気導入管55の他端部は、吸気マニホールド31と接続されている。
The other end of the
このように、本実施形態においては、EGR通路5には、ブロック内排気通路22cが含まれている。また、ブロック内排気通路22cにおける排気ガス出口、すなわち、ブロック内排気通路22cの前記排気ガス流動方向における下流側の端部は、ブロック導出管54及び排気導入管55を介して、吸気通路3(吸気マニホールド31)と接続されている。
Thus, in the present embodiment, the
なお、本実施形態における排気導出管51及びブロック導入管53は、本発明の高圧ループ導出管に対応している。すなわち、排気導出管51は、シリンダヘッド21と後述のターボチャージャ63との間の位置にて、排気通路4から分岐するように設けられている。また、ブロック導入管53は、ブロック内排気通路22cの前記排気ガス流動方向における上流側の端部と接続されている。そして、排気導出管51とブロック導入管53とは、後述のEGR切換バルブ67を介して接続されている。
Note that the
また、本実施形態におけるブロック導出管54及び排気導入管55は、本発明の高圧ループ導入管に対応している。すなわち、排気導入管55は、シリンダヘッド21と後述のターボチャージャ63との間の位置にて、吸気通路3と合流するように設けられている。また、ブロック導出管54は、ブロック内排気通路22cの前記排気ガス流動方向における下流側の端部と接続されている。そして、ブロック導出管54と排気導入管55とは、互いに接続されている。
Further, the
<<<補機類>>>
上述のように、吸気通路3、排気通路4、及びEGR通路5には、各種の補機類(エアフィルタ61,スロットルバルブ62・・・)が介装されている。
<<< Auxiliary machinery >>>
As described above, in the intake passage 3, the exhaust passage 4, and the
エアフィルタ61は、低圧側吸気管33に介装されている。スロットルバルブ62は、高圧側吸気管32に介装されている。
The
上述のターボチャージャ63は、タービン部63aと、コンプレッサ部63bと、を備えている。タービン部63aにおける排気ガス入口は、高圧側排気管42と接続されている。タービン部63aにおける排気ガス出口は、低圧側排気管43と接続されている。コンプレッサ部63bにおける吸入空気入口は、低圧側吸気管33と接続されている。コンプレッサ部63bにおける吸入空気出口は、高圧側吸気管32と接続されている。すなわち、ターボチャージャ63は、吸気通路3に介装されるとともに、シリンダヘッド21と触媒装置64との間の位置にて、排気通路4に介装されている。
The
本発明の浄化処理部としての触媒装置64は、排気ポート21b(図2参照)からから排出された排気ガスを浄化し得るように構成されている。具体的には、本実施形態の触媒装置64は、いわゆる3元触媒コンバータとしての機能と、いわゆるパーティクルフィルタとしての機能と、を有するように構成されている。
The
EGRクーラ65は、ブロック外通路52に介装されている。EGRバルブ66は、開閉弁からなり、排気導入管55に介装されている。
The
本発明の切換バルブとしての、上述のEGR切換バルブ67は、三方弁からなり、排気導出管51からブロック外通路52及びブロック導入管53が分岐する部分に介装されている。このEGR切換バルブ67は、ブロック外通路52及びブロック内排気通路22cの使用状態を切り換え得るように構成されている。すなわち、EGR切換バルブ67は、ブロック内排気通路22cへの排気ガスの導入と、ブロック外通路52への排気ガスの導入と、を切り換え得るように構成されている。
The above-described
<実施形態の排気ガス処理システムの動作>
次に、上述の構成を有する本実施形態の排気ガス処理システム1の動作について、図1及び図2を参照しつつ説明する。
<Operation of Exhaust Gas Treatment System of Embodiment>
Next, the operation of the exhaust
エアフィルタ61によって濾過された吸入空気は、低圧側吸気管33を経て、ターボチャージャ63におけるコンプレッサ部63bに達する。このコンプレッサ部63bによって過給された吸入空気は、高圧側吸気管32及びスロットルバルブ62を経て吸気マニホールド31に達し、吸気ポート21aを介して燃焼室CCに吸入される。
The intake air filtered by the
燃焼室CCにおける燃料混合気の燃焼によって発生した排気ガスは、排気ポート21bを介して、シリンダヘッド21から排気マニホールド41に排出される。この排気ガスは、高圧側排気管42を介して、排気マニホールド41からターボチャージャ63におけるタービン部63aに送られ、その後、低圧側排気管43を介して触媒装置64に送られる。触媒装置64にて浄化処理された排気ガスは、下流側排気管44に向けて送られ、その後外気に向けて排出される。
The exhaust gas generated by the combustion of the fuel mixture in the combustion chamber CC is discharged from the
ここで、EGR実施中は、EGRバルブ66が開弁される。これにより、排気ガスの一部が、排気マニホールド41から排気導出管51に導出され、排気導入管55を介して吸気マニホールド31に導入される。これにより、燃焼温度が低く抑えられ、NOxの生成が抑制される。
Here, the
このEGR実施中においては、エンジン2の暖機状態に応じて、EGR切換バルブ67の連通状態が切り換えられる。
During the execution of EGR, the communication state of the
例えば、暖機運転中においては、EGR切換バルブ67によって、排気導出管51とブロック導入管53とが連通される一方、排気導出管51とブロック外通路52との連通が遮断される。これにより、排気ガスが、ブロック導入管53を経て、シリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)に導入される。すると、排気ガスの熱がシリンダブロック22に伝わることで、シリンダブロック22が良好に暖機される。同時に、排気ガスは、シリンダブロック22によって冷却される。すなわち、シリンダブロック22がEGRクーラとしての機能を奏する。
For example, during the warm-up operation, the
一方、エンジン2の暖機終了後は、EGR切換バルブ67によって、排気導出管51とブロック外通路52とが連通される一方、排気導出管51とブロック導入管53との連通が遮断される。これにより、排気ガスは、EGRクーラ65が介装されたブロック外通路52を経て、吸気マニホールド31に流入する。
On the other hand, after the warm-up of the engine 2 is completed, the
<実施形態の構成による効果>
以下、本実施形態の構成による作用・効果を、図面を参照しつつ説明する。
<Effects of Configuration of Embodiment>
Hereinafter, operations and effects of the configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
・本実施形態においては、排気ガスの一部が、シリンダブロック22に(シリンダブロック22の内部に)設けられた排気ガス通路であるブロック内排気通路22cに供給される。すると、ブロック内排気通路22cの内壁面にて、シリンダブロック22と排気ガスとの間で、熱交換が起こる。すなわち、ブロック内排気通路22cを排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱によって、シリンダブロック22が直接的に暖められる。一方、排気ガスは、シリンダブロック22によって冷却される。
In the present embodiment, a part of the exhaust gas is supplied to the in-
したがって、本実施形態の構成によれば、当該シリンダブロック22が良好に暖機される。また、排気ガスの有する熱(廃熱)が効率的に回収される。さらに、ロワーウォータージャケット22bによって水冷されたシリンダブロック22が、EGRクーラとしての機能を奏する。これにより、シリンダブロック22の暖機と同時に、EGRガスの良好な冷却も行われる。
Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the
ここで、シリンダブロック22を暖機することによって温度が低下した排気ガスが、触媒装置64の直前の排気ガス流路である低圧側排気管43に戻された場合、当該触媒装置64の暖機効果が低下するおそれがある。特に、触媒装置64に捕集された炭素パーティクルを酸化する再生処理を行うために、比較的高温の排気ガスを触媒装置64に供給したい場合に、不都合が生じ得る。
Here, when the exhaust gas whose temperature has been lowered by warming up the
もっとも、本実施形態においては、ブロック内排気通路22cの、前記排気ガス流動方向における下流側の端部が、ガス(吸入空気、燃料混合気、あるいは排気ガス)流路における、排気マニホールド41と触媒装置64との間の位置以外の位置に接続されている。したがって、触媒装置64の暖機効果が損なわれることが可及的に抑制され得る。
However, in this embodiment, the
このように、本実施形態の排気ガス処理システム1によれば、排気ガスからの熱の回収(廃熱回収)がより効率的に行われつつ、排気ガスの浄化処理に不都合を生じさせることが可及的に抑制され得る。
As described above, according to the exhaust
・本実施形態においては、ブロック内排気通路22cが、ロワーウォータージャケット22bよりも下方に設けられている。すなわち、ブロック内排気通路22cが、シリンダ22aの比較的下部に対応する位置に設けられている。これにより、シリンダ22aの比較的下部(これは燃焼室CCから比較的遠いために暖機が比較的遅い部分である)が、排気ガスによって良好に暖機され得る。
In the present embodiment, the in-
・本実施形態の排気ガス処理システム1には、ブロック内排気通路22cへの排気ガスの導入の有無を切り換えるための、EGR切換バルブ67が備えられている。
The exhaust
かかる構成によれば、エンジン2の運転状態(シリンダブロック22の暖機状態)に応じて、EGR切換バルブ67により、ブロック内排気通路22cへの排気ガスの導入の有無が切り換えられる。これにより、排気ガスのブロック内排気通路22cへの導入が、エンジン2の運転状態に応じて適切に行われる。
According to such a configuration, whether or not the exhaust gas is introduced into the in-
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の実施形態等を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。よって、当然に、上述の実施形態に示された構成に対しては、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、さらに種々の変形が施され得る。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiment is merely an example of the embodiment of the present invention considered to be the best at the time of filing of the present application by the applicant, and the present invention is not limited to the above. It is not limited to the embodiment. Therefore, as a matter of course, various modifications can be made to the configurations shown in the above-described embodiments without departing from the essential part of the present invention.
以下、変形例について幾つか例示する。以下の各変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。 Hereinafter, some modifications will be exemplified. In the following description of each modification, the same name and the same code | symbol shall be attached | subjected about the component which has the structure and function similar to each component in the above-mentioned embodiment also in the said modification. . And about description of the said component, description in the above-mentioned embodiment shall be used suitably in the range which is not inconsistent.
もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことはいうまでもない。本願発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、(発明の保護及び利用を目的とする特許法の目的に反し、)許されない。 However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (rushes the application under the principle of prior application), but unfairly imitates the imitator. It is not allowed (as opposed to the purpose of patent law for the protection and use of the invention).
また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。 Further, it goes without saying that the configuration of the above-described embodiment and the configuration described in each of the following modifications can be applied in an appropriate combination within a technically consistent range.
(1)本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、エンジンの種類を問わず適用可能である。また、燃料噴射方式についても、限定はない。 (1) The present invention is applicable regardless of the type of engine such as a gasoline engine or a diesel engine. Moreover, there is no limitation also about a fuel-injection system.
(2)図3は、図1に示されている排気ガス処理システム1の一つの変形例の構成を示す概略図である。この変形例の排気ガス処理システム1におけるEGR通路5は、高圧ループ管56と、低圧ループ導出管57と、低圧ループ導入管58と、を備えている。
(2) FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of one modification of the exhaust
高圧ループ管56は、上述の実施形態における排気導出管51とブロック外通路52と排気導入管55とを一本の配管として再構成したもの(本発明の高圧ループ導入管及び高圧ループ導出管を含むもの)に対応するものである。
The high-
低圧ループ導出管57は、触媒装置64よりも、前記排気ガス流動方向における下流側の位置にて、排気通路4から分岐するように設けられている。この低圧ループ導出管57は、ブロック内排気通路22cの前記排気ガス流動方向における上流側の端部(排気ガス入口)と接続されている。
The low pressure
低圧ループ導入管58は、ターボチャージャ63よりも吸入空気流動方向における上流側の位置にて、吸気通路3と合流するように設けられている。この低圧ループ導入管58は、ブロック内排気通路22cの前記排気ガス流動方向における下流側の端部(排気ガス出口)と接続されている。
The low-pressure
すなわち、本変形例においては、ブロック内排気通路22cの排気ガス入口は、低圧ループ導出管57を介して、下流側排気管44と接続されている。また、ブロック内排気通路22cの排気ガス出口は、低圧ループ導入管58を介して、低圧側吸気管33と接続されている。
That is, in the present modification, the exhaust gas inlet of the in-
本変形例においては、スロットルバルブ62a及び62bが設けられている。スロットルバルブ62aは、ターボチャージャ63と吸気マニホールド31との間に介装されている。スロットルバルブ62bは、エアフィルタ61とターボチャージャ63との間に介装されている。
In this modification,
また、本変形例においては、上述の実施形態とは異なり、EGRクーラ65が、低圧ループ導出管57に介装されている。さらに、本変形例においては、高圧EGRバルブ68と、排気導入切換バルブ69aと、低圧EGR切換バルブ69bと、が設けられている。
In this modification, unlike the above-described embodiment, an
高圧EGRバルブ68は、上述の実施形態におけるEGRバルブ66と同様に、開閉弁からなり、高圧ループ管56に介装されている。排気導入切換バルブ69aは、三方弁からなり、下流側排気管44と低圧ループ導出管57との接続部に介装されている。低圧EGR切換バルブ69bは、開閉弁からなり、低圧ループ導入管58に介装されている。
Similar to the
このように、本変形例の排気ガス処理システム1は、高圧ループEGR(HPL−EGR)機構と、低圧ループEGR(LPL−EGR)機構と、を備えている。そして、ブロック内排気通路22cが、低圧ループ側に含まれている。これに対し、上述の実施形態における排気ガス処理システム1は、高圧ループEGRのみを備えていて、ブロック内排気通路22cが高圧ループEGRに含まれている。
As described above, the exhaust
かかる構成においては、高圧EGRバルブ68が開弁されると、排気マニホールド41内の排気ガスの一部が、高圧ループ管56に導出される。そして、この高圧ループ管56に導出された排気ガスが、吸気通路3における高圧部である吸気マニホールド31に導入される。このようにして、高圧ループEGRが実施される。一方、高圧EGRバルブ68が閉弁されると、高圧ループEGRは実施されない。
In such a configuration, when the high-
また、排気導入切換バルブ69aによって下流側排気管44と低圧ループ導出管57とが連通され、且つ低圧EGR切換バルブ69bが開弁されると、触媒装置64を経た排気ガスが、低圧ループ導出管57を介して、シリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)に導入される。そして、ブロック内排気通路22cを通過した排気ガスが、排気通路4における低圧部である低圧側吸気管33に導入される。これにより、低圧ループEGRが実施される。一方、排気導入切換バルブ69aによって、下流側排気管44と低圧ループ導出管57との連通が遮断され、且つ低圧EGR切換バルブ69bが閉弁されると、低圧ループEGRは実施されない。
Further, when the
このように、高圧EGRバルブ68によって、高圧ループEGRの実施状態が制御される。一方、排気導入切換バルブ69a及び低圧EGR切換バルブ69bによって、低圧ループEGRの実施状態が制御される。
In this way, the high
ここで、本変形例においては、エンジン2の運転状態に応じて、高圧ループEGRと低圧ループEGRとの切り換え、及びEGRクーラ65への冷却水の供給の有無の切り換えが、適宜行われる。かかる構成によれば、前記排気ガスの前記ブロック側通路への導入、及びEGRの実施が、運転状態に応じて、より適切に行われ得る。
Here, in the present modification, switching between the high-pressure loop EGR and the low-pressure loop EGR and whether or not the cooling water is supplied to the
例えば、低圧ループEGRの実施中であって、エンジン2の暖機中は、EGRクーラ65への冷却水の供給が停止される。これにより、低圧ループEGRにおけるEGRガスの熱がEGRクーラ65に奪われることが、可及的に抑制される。そして、このEGRガスの熱が、シリンダブロック22に効率的に吸収される。したがって、EGRガスからの廃熱の吸収によるシリンダブロック22の暖機と、EGRガスの冷却とが、効率的に行われる。
For example, while the low pressure loop EGR is being performed and the engine 2 is warmed up, the supply of the cooling water to the
一方、低圧ループEGRの実施中であって、エンジン2の暖機終了後は、EGRクーラ65への冷却水の供給が実施される。これにより、低圧ループEGRにおけるEGRガスが、EGRクーラ65によって充分冷却され、ブロック内排気通路22cにおけるEGRガスからシリンダブロック22への伝熱量が効果的に抑制される。
On the other hand, during the execution of the low pressure loop EGR and after the warm-up of the engine 2 is finished, the cooling water is supplied to the
なお、本変形例の排気ガス処理システム1においては、高圧ループEGR機構と低圧ループEGR機構とが設けられていて、ブロック内排気通路22cが低圧ループ側に含まれていた。もっとも、本発明はこれに限定されない。すなわち、例えば、ブロック内排気通路22cが高圧ループ側に含まれていてもよい。
In the exhaust
(3)図4は、図1に示されている排気ガス処理システム1の他の変形例の構成を示す概略図である。この変形例の排気ガス処理システム1は、上述の実施形態の構成(図1参照)と、上述の変形例の構成(図3参照)と、を組み合わせたような構成を有している。
(3) FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of another modification of the exhaust
本変形例の排気ガス処理システム1におけるEGR通路5は、高圧ループ管56と、低圧ループ導出管57と、低圧ループ導入管58と、高圧側バイパス管59と、を備えている。
The
本変形例においては、高圧ループ管56は、吸気マニホールド31と排気マニホールド41とを接続するように設けられている。この高圧ループ管56の途中には、シリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)が接続されている。
In the present modification, the high-
低圧ループ導出管57及び低圧ループ導入管58の構成は、上述の変形例(図3参照)と同様である。すなわち、低圧ループ導出管57は、下流側排気管44から分岐して、シリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)と接続するように設けられている。また、低圧ループ導入管58は、シリンダブロック22と低圧側吸気管33とを接続するように設けられている。
The configurations of the low-pressure loop lead-out
高圧側バイパス管59は、高圧ループ管56のシリンダブロック22よりも前記排気ガス流動方向における上流側の部分と、高圧ループ管56のシリンダブロック22よりも前記排気ガス流動方向における下流側の部分と、を接続するように設けられている。すなわち、高圧側バイパス管59は、シリンダブロック22をバイパスするように設けられている。
The high-pressure
本変形例においても、上述の変形例(図3参照)と同様に、スロットルバルブ62a、スロットルバルブ62b、排気導入切換バルブ69a、及び低圧EGR切換バルブ69bが設けられている。
Also in the present modification, a
高圧ループ管56の、シリンダブロック22よりも前記排気ガス流動方向における下流側の部分であって、且つ吸気マニホールド31との合流位置の近傍の部分には、開閉弁からなる高圧EGRバルブ68aが介装されている。さらに、高圧ループ管56のシリンダブロック22よりも前記排気ガス流動方向における上流側の部分と、高圧側バイパス管59と、の接続部分には、三方弁からなるバイパス切換バルブ68bが介装されている。
A portion of the high-
このように、本変形例の排気ガス処理システム1は、高圧EGRバルブ68a、バイパス切換バルブ68b、排気導入切換バルブ69a、及び低圧EGR切換バルブ69bによって、低圧ループEGRと、第1の態様の高圧ループEGRと、第2の態様の高圧ループEGRと、を切り換え得るように構成されている。
As described above, the exhaust
ここで、低圧ループEGRとは、低圧ループ導出管57、ブロック内排気通路22c、及び低圧ループ導入管58を介しての、排気ガスの吸気通路3(低圧側吸気管33)への導入である。また、第1の態様の高圧ループEGRとは、高圧ループ管56及びブロック内排気通路22cを介しての、排気ガスの吸気通路3(吸気マニホールド31)への導入である。さらに、第2の態様の高圧ループEGRとは、高圧ループ管56及び高圧側バイパス管59を介しての(高圧側バイパス管59によってブロック内排気通路22cをバイパスしての)、排気ガスの吸気通路3への導入である。
Here, the low pressure loop EGR is introduction of exhaust gas into the intake passage 3 (low pressure side intake pipe 33) via the low pressure
かかる構成によれば、排気ガスのシリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)への導入、及びEGRの実施が、運転状態に応じて、より適切に行われ得る。
According to such a configuration, introduction of exhaust gas into the cylinder block 22 (in-
(4)図5ないし図8は、図2に示されているブロック内排気通路22cの内部構成の具体例を示す、拡大側断面図である。
(4) FIGS. 5 to 8 are enlarged side sectional views showing a specific example of the internal configuration of the in-
図5に示されているように、ブロック内排気通路22cの内壁には、フィン221が設けられていてもよい。このフィン221は、図5に示されているように、シリンダライナ23に近接する側(図2におけるシリンダ22aに近接する側)の内壁に設けられていることが好適である。
As shown in FIG. 5,
かかる構成によれば、ブロック内排気通路22cに供給された排気ガスの熱が、フィン221によって効率的に回収され得る。したがって、シリンダブロック22が、排気ガスの熱によって、より良好に暖機され得る。
According to such a configuration, the heat of the exhaust gas supplied to the in-
図6を参照すると、ブロック内排気通路22cの、シリンダライナ23に近接する側(図2におけるピストン24に近接する側)の内壁面を構成する熱伝導部材222は、熱伝導率の高い材料(銅等)から構成されていることが好適である。すなわち、ブロック内排気通路22cの前記内壁面(ピストン側内壁面)を構成する材料は、その反対側の内壁面を構成する材料よりも、熱伝導率が高くなるように構成されていることが好適である。
Referring to FIG. 6, the
かかる構成によれば、ブロック内排気通路22cの前記ピストン側内壁面によって、前記排気ガスの熱が効率的に回収され得る。したがって、シリンダブロック22における、ピストン24と対向するシリンダ22aの内壁面(図2参照)が、排気ガスの熱によって、より良好に暖機され得る。
According to such a configuration, the heat of the exhaust gas can be efficiently recovered by the piston-side inner wall surface of the in-
なお、この場合、図6に示されているように、前記ピストン側内壁面以外の内壁面(前記ピストン側内壁面の反対側の内壁面を含む)を構成する断熱部材223が設けられていてもよい。この断熱部材223は、熱伝導部材222よりも熱伝導率が低い材料から構成され得る。あるいは、この断熱部材223は省略され得る(図7参照)。
In this case, as shown in FIG. 6, a
図8を参照すると、前記ピストン側内壁面を構成する熱伝導部材222に、フィン222aが形成されていてもよい。
Referring to FIG. 8,
(5)本発明のブロック側通路は、上述のブロック内排気通路22cのような、シリンダブロック22の内部に設けられたものに限定されない。例えば、前記ブロック側通路は、シリンダブロック22の外壁に接するように、当該シリンダブロック22に装着され得る。
(5) The block side passage of the present invention is not limited to the one provided inside the
(6)本発明のブロック側通路は、EGR通路5を構成するものに限定されない。例えば、下流側排気管44から導出されてシリンダブロック22(ブロック内排気通路22c)に導入された排気ガスが、再度下流側排気管44に戻されてもよい。
(6) The block side passage of the present invention is not limited to the one constituting the
(7)ターボチャージャ63は省略可能である。あるいは、ターボチャージャ63に代えて、他の種類の過給器を用いることも可能である。
(7) The
(8)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の範囲内に含まれることは当然である。例えば、上述の各実施形態の説明において、一体に形成されていた構成要素は、継ぎ目なく一体成形されていてもよいし、複数の別体のパーツを接着・溶着・ネジ止め等により接合することによって形成されていてもよいことは当然である。 (8) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the scope of the present invention as long as they do not change the essential part of the present invention. For example, in the description of each embodiment described above, the integrally formed components may be integrally formed without joints, or a plurality of separate parts may be joined by bonding, welding, screwing, or the like. Of course, it may be formed by.
(9)また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 (9) In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed in terms of operation and function are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications. In addition, any structure capable of realizing the action / function is included.
1…排気ガス処理システム
2…エンジン 21…シリンダヘッド 21a…吸気ポート
21b…排気ポート 22…シリンダブロック 22a…シリンダ
22b…ロワーウォータージャケット 22c…ブロック内排気通路
221…フィン 222…熱伝導部材 222a…フィン
223…断熱部材 23…シリンダライナ 24…ピストン
3…吸気通路 31…吸気マニホールド 32…高圧側吸気管
33…低圧側吸気管
4…排気通路 41…排気マニホールド 42…高圧側排気管
43…低圧側排気管 44…下流側排気管
5…EGR通路 51…排気導出管 52…ブロック外通路
53…ブロック導入管 54…ブロック導出管 55…排気導入管
56…高圧ループ管 57…低圧ループ導出管 58…低圧ループ導入管
59…高圧側バイパス管
63…ターボチャージャ 63a…タービン部 63b…コンプレッサ部
64…触媒装置 65…EGRクーラ 66…EGRバルブ
67…EGR切換バルブ 68…高圧EGRバルブ 68a…高圧EGRバルブ
68b…バイパス切換バルブ 69a…排気導入切換バルブ
69b…低圧EGR切換バルブ CC…燃焼室
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記吸気ポートに接続された吸気通路と、
前記排気ポートに接続された排気通路と、
前記排気通路に介装されていて、前記排気ポートから排出された排気ガスを浄化し得るように構成された、浄化処理部と、
前記排気通路と前記吸気通路とを接続するように設けられたEGR通路と、
前記シリンダヘッドと接合されたシリンダブロックと、
を備え、
前記EGR通路には、前記排気ガスの通路であって前記シリンダブロックに設けられたブロック側通路が含まれていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 A cylinder head formed with an intake port and an exhaust port;
An intake passage connected to the intake port;
An exhaust passage connected to the exhaust port;
A purification treatment unit interposed in the exhaust passage and configured to purify exhaust gas discharged from the exhaust port;
An EGR passage provided so as to connect the exhaust passage and the intake passage;
A cylinder block joined to the cylinder head;
With
The engine exhaust gas processing device according to claim 1, wherein the EGR passage includes a passage on the exhaust gas which is a block side passage provided in the cylinder block.
前記EGR通路には、
前記ブロック側通路とは異なるブロック外通路が含まれていて、
前記ブロック外通路及び前記ブロック側通路の使用状態を切り換え得るように構成されたEGR切換バルブが介装されていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 The exhaust gas treatment device for an engine according to claim 1,
In the EGR passage,
A block outer passage different from the block side passage is included,
An exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein an EGR switching valve configured to be able to switch a use state of the outside-block passage and the block-side passage is interposed.
前記シリンダヘッドと前記浄化処理部との間の前記排気通路に介装されるとともに、前記吸気通路に介装された、ターボチャージャを、さらに備え、
前記ブロック側通路の排気ガス流動方向における上流側の端部は、前記浄化処理部よりも前記方向における下流側の位置にて前記排気通路から分岐するように設けられた低圧ループ導出管と接続されていて、
前記ブロック側通路の前記方向における下流側の端部は、前記ターボチャージャよりも吸入空気流動方向における上流側の位置にて前記吸気通路と合流するように設けられた低圧ループ導入管と接続されていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 The engine exhaust gas treatment device according to claim 1 or 2,
A turbocharger interposed in the exhaust passage between the cylinder head and the purification processing unit and interposed in the intake passage;
An upstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction is connected to a low pressure loop outlet pipe provided to branch from the exhaust passage at a position downstream of the purification processing portion in the direction. And
The downstream end of the block side passage in the direction is connected to a low-pressure loop introduction pipe provided to join the intake passage at a position upstream of the turbocharger in the intake air flow direction. An exhaust gas treatment device for an engine characterized by comprising:
前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における上流側の端部は、前記シリンダヘッドと前記ターボチャージャとの間の位置にて前記排気通路から分岐するように設けられた高圧ループ導出管と接続されていて、
前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における下流側の端部は、前記ターボチャージャと前記シリンダヘッドとの間の位置にて前記吸気通路と合流するように設けられた高圧ループ導入管と接続されていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An exhaust gas treatment device for an engine according to claim 3,
An upstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction is connected to a high-pressure loop outlet pipe provided to branch from the exhaust passage at a position between the cylinder head and the turbocharger. And
The downstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction is connected to a high-pressure loop introduction pipe provided to join the intake passage at a position between the turbocharger and the cylinder head. An exhaust gas treatment device for an engine characterized by comprising:
前記低圧ループ導出管、前記ブロック側通路、及び前記低圧ループ導入管を介しての前記排気ガスの前記吸気通路への導入と、前記高圧ループ導出管、前記ブロック側通路、及び前記高圧ループ導入管を介しての前記排気ガスの前記吸気通路への導入と、を切り換え得るように構成されたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置 An exhaust gas treatment device for an engine according to claim 4,
Introducing the exhaust gas into the intake passage through the low pressure loop outlet pipe, the block side passage, and the low pressure loop introduction pipe, the high pressure loop outlet pipe, the block side passage, and the high pressure loop introduction pipe An exhaust gas processing device for an engine, characterized in that the exhaust gas can be switched between introduction into the intake passage via the engine
前記シリンダヘッドと前記浄化処理部との間の前記排気通路に介装されるとともに、前記吸気通路に介装された、ターボチャージャを、さらに備え、
前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における上流側の端部は、前記シリンダヘッドと前記ターボチャージャとの間の位置にて前記排気通路から分岐するように設けられた高圧ループ導出管と接続されていて、
前記ブロック側通路の前記排気ガス流動方向における下流側の端部は、前記ターボチャージャと前記シリンダヘッドとの間の位置にて前記吸気通路と合流するように設けられた高圧ループ導入管と接続されていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 The engine exhaust gas treatment device according to claim 1 or 2,
A turbocharger interposed in the exhaust passage between the cylinder head and the purification processing unit and interposed in the intake passage;
An upstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction is connected to a high-pressure loop outlet pipe provided to branch from the exhaust passage at a position between the cylinder head and the turbocharger. And
The downstream end of the block side passage in the exhaust gas flow direction is connected to a high-pressure loop introduction pipe provided to join the intake passage at a position between the turbocharger and the cylinder head. An exhaust gas treatment device for an engine characterized by comprising:
前記ブロック側通路は、前記シリンダブロックの内部に設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An engine exhaust gas treatment device according to any one of claims 1 to 6,
The exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein the block side passage is provided inside the cylinder block.
前記ブロック側通路は、シリンダの下部に対応する位置に設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An exhaust gas treatment device for an engine according to claim 7,
The exhaust gas processing device for an engine, wherein the block side passage is provided at a position corresponding to a lower portion of the cylinder.
前記ブロック側通路の内壁には、フィンが設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An exhaust gas treatment device for an engine according to any one of claims 1 to 8,
An exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein fins are provided on an inner wall of the block side passage.
前記ブロック側通路の、ピストンに近接する側の内壁面を構成する材料は、その反対側の内壁面を構成する材料よりも、熱伝導率が高くなるように構成されたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An engine exhaust gas treatment device according to any one of claims 1 to 9,
The material constituting the inner wall surface on the side close to the piston of the block side passage is configured to have higher thermal conductivity than the material constituting the inner wall surface on the opposite side, Engine exhaust gas treatment device.
前記吸気ポートに接続された吸気通路と、
前記排気ポートに接続された排気マニホールドと、
前記排気マニホールドに接続された排気管と、
前記排気管に介装されていて、前記排気ポートから排出された排気ガスを浄化し得るように構成された、浄化処理部と、
前記排気ガスの通路であるブロック側通路が設けられていて、前記シリンダヘッドと接合された、シリンダブロックと、
を備え、
前記ブロック側通路の、前記排気ガスの流動方向における下流側の端部は、ガス流路における、前記排気マニホールドと前記浄化処理部との間の位置以外の位置に接続されたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 A cylinder head formed with an intake port and an exhaust port;
An intake passage connected to the intake port;
An exhaust manifold connected to the exhaust port;
An exhaust pipe connected to the exhaust manifold;
A purification treatment unit interposed in the exhaust pipe and configured to purify the exhaust gas discharged from the exhaust port;
A cylinder block provided with a block side passage which is a passage of the exhaust gas and joined to the cylinder head;
With
The downstream end of the block side passage in the flow direction of the exhaust gas is connected to a position other than the position between the exhaust manifold and the purification processing section in the gas flow path. Engine exhaust gas treatment device.
前記ブロック側通路としてのEGR通路の前記端部は、前記吸気通路に接続されたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An engine exhaust gas treatment device according to claim 11,
An exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein the end portion of the EGR passage as the block side passage is connected to the intake passage.
前記ブロック側通路への前記排気ガスの導入の有無を切り換え得るように構成された切換バルブをさらに備えたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 The engine exhaust gas treatment device according to claim 11 or 12,
An exhaust gas processing apparatus for an engine, further comprising a switching valve configured to be able to switch whether or not the exhaust gas is introduced into the block side passage.
前記ブロック側通路は、前記シリンダブロックの内部に設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An exhaust gas treatment apparatus for an engine according to any one of claims 11 to 13,
The exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein the block side passage is provided inside the cylinder block.
前記ブロック側通路は、シリンダの下部に対応する位置に設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 The exhaust gas treatment device for an engine according to claim 14,
The exhaust gas processing device for an engine, wherein the block side passage is provided at a position corresponding to a lower portion of the cylinder.
前記ブロック側通路の内壁には、フィンが設けられていることを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An engine exhaust gas treatment device according to any one of claims 11 to 15,
An exhaust gas processing apparatus for an engine, wherein fins are provided on an inner wall of the block side passage.
前記ブロック側通路の、ピストンに近接する側の内壁面を構成する材料は、その反対側の内壁面を構成する材料よりも、熱伝導率が高くなるように構成されたことを特徴とする、エンジンの排気ガス処理装置。 An engine exhaust gas treatment device according to any one of claims 11 to 16,
The material constituting the inner wall surface on the side close to the piston of the block side passage is configured to have higher thermal conductivity than the material constituting the inner wall surface on the opposite side, Engine exhaust gas treatment device.
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- 2007-05-15 JP JP2007128698A patent/JP2008285997A/en active Pending
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