JP2008309125A - Exhaust gas recirculation system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気還流システムに関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine.
排気通路にタービンを有し且つ吸気通路にコンプレッサを有するターボチャージャを備え、タービンよりも下流を流れる排気の一部をコンプレッサよりも上流の吸気通路へ還流する低圧EGR装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、タービンハウジング内の翼車よりも上流側の排気通路と、コンプレッサハウジング内の羽根車よりも下流側吸気通路と、を接続して排気を還流するEGR装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、EGRガスを吸気通路へ導入するためには、EGR通路の吸気通路側よりも排気通路側の圧力が高くなければならない。しかし、低圧EGR装置では、タービンや触媒よりも下流にEGR通路が接続されているため、排気側の圧力が低い。そのため、排気絞り弁を閉じることにより排気の圧力を上昇させたり、吸気絞り弁を閉じることにより吸気の圧力を下降させたりすることがある。しかし、排気絞り弁または吸気絞り弁を閉じると、機関効率の低下を招く。 By the way, in order to introduce the EGR gas into the intake passage, the pressure on the exhaust passage side must be higher than the intake passage side of the EGR passage. However, in the low-pressure EGR device, since the EGR passage is connected downstream of the turbine and the catalyst, the pressure on the exhaust side is low. Therefore, the exhaust pressure may be increased by closing the exhaust throttle valve, or the intake pressure may be decreased by closing the intake throttle valve. However, closing the exhaust throttle valve or the intake throttle valve causes a reduction in engine efficiency.
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気還流システムにおいて、機関効率の低下を招くことなく排気を還流させることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of recirculating exhaust gas without reducing engine efficiency in an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine. To do.
上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気還流システムは、以下の手段を採用した。すなわち、本発明による内燃機関の排気還流システムは、
内燃機関の排気通路にタービンが配置され吸気通路にコンプレッサが配置されるターボチャージャと、
前記排気通路と前記コンプレッサとを接続するEGR通路と、
を備え、
前記コンプレッサは羽根車と該羽根車の周りに形成されるシュラウドとを備えて構成され、前記羽根車と前記シュラウドとで囲まれる通路の断面積が最も狭くなる個所よりも下流側のシュラウドに前記EGR通路を接続することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is, the exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to the present invention is:
A turbocharger in which a turbine is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor is arranged in the intake passage;
An EGR passage connecting the exhaust passage and the compressor;
With
The compressor includes an impeller and a shroud formed around the impeller. An EGR passage is connected.
羽根車が回転することにより、羽根車とシュラウドとで囲まれる通路を吸気が流れる。ここで、羽根車とシュラウドとで囲まれる通路では、通路断面積が最も狭くなる個所(以下、スロートという。)がある。そして、吸気がスロートを通過すると、ここで吸気の圧力が低下する。つまり、スロートの直ぐ下流のシュラウドにEGR通路を接続することにより、該EGR通路の排気通路側と吸気通路側との圧力差を大きくすることができる。これにより、EGRガスを吸気通路へ容易に導入することが可能となる。 As the impeller rotates, intake air flows through a passage surrounded by the impeller and the shroud. Here, in the passage surrounded by the impeller and the shroud, there is a portion where the passage cross-sectional area is the narrowest (hereinafter referred to as a throat). Then, when the intake air passes through the throat, the pressure of the intake air decreases here. That is, by connecting the EGR passage to the shroud immediately downstream of the throat, the pressure difference between the exhaust passage side and the intake passage side of the EGR passage can be increased. This makes it possible to easily introduce EGR gas into the intake passage.
また、EGRガスが羽根車の上流端(以下、リーディングエッジという。)を通過しないため、EGRガス中に含まれる異物により該リーディングエッジが損傷することがない。さらに、吸気絞り弁または排気絞り弁を閉じなくてもEGRガスを導入することができ
るため、機関効率の低下を抑制できる。
Further, since the EGR gas does not pass through the upstream end of the impeller (hereinafter referred to as the leading edge), the leading edge is not damaged by the foreign matter contained in the EGR gas. Furthermore, since EGR gas can be introduced without closing the intake throttle valve or the exhaust throttle valve, a decrease in engine efficiency can be suppressed.
本発明に係る内燃機関の排気還流システムによれば、機関効率の低下を招くことなく排気を還流させることができる。 According to the exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to the present invention, exhaust gas can be recirculated without causing a decrease in engine efficiency.
以下、本発明に係る内燃機関の排気還流システムの具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気還流システムを適用する内燃機関1とその吸・排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒2を有する水冷式の4サイクル・ディーゼルエンジンである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which the exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and its intake / exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine having four
内燃機関1には、吸気通路3および排気通路4が接続されている。この吸気通路3の途中には、排気のエネルギを駆動源として作動するターボチャージャ5のコンプレッサハウジング5aが設けられている。
An
コンプレッサハウジング5aよりも下流の吸気通路3には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ6が設けられている。
An intercooler 6 for exchanging heat between the intake air and the outside air is provided in the
一方、排気通路4の途中には、前記ターボチャージャ5のタービンハウジング5bが設けられている。また、タービンハウジング5bよりも下流の排気通路4には、排気浄化触媒10が設けられている。
On the other hand, a turbine housing 5 b of the turbocharger 5 is provided in the middle of the exhaust passage 4. An
そして、内燃機関1には、排気通路4内を流通する排気の一部を低圧で吸気通路3へ再循環させる低圧EGR装置30が備えられている。この低圧EGR装置30は、低圧EGR通路31、低圧EGR弁32、およびEGRクーラ33を備えて構成されている。
The internal combustion engine 1 is provided with a low
低圧EGR通路31は、排気浄化触媒10よりも下流側の排気通路4と、コンプレッサハウジング5aと、を接続している。この低圧EGR通路31を通って、排気が低圧で再循環される。そして、本実施例では、低圧EGR通路31を通って再循環される排気を低圧EGRガスと称している。
The low pressure EGR
また、低圧EGR弁32は、低圧EGR通路31の通路断面積を調節することにより、該低圧EGR通路31を流れる低圧EGRガスの量を調節する。さらに、EGRクーラ33は、該EGRクーラ33を通過する低圧EGRガスと、内燃機関1の冷却水とで熱交換をして、該低圧EGRガスの温度を低下させる。
The low
次に図2は、ターボチャージャ5において低圧EGR通路31が接続される箇所の断面図である。
Next, FIG. 2 is a cross-sectional view of a location where the low
コンプレッサハウジング5a内には羽根車50が格納されている。この羽根車50は、軸51を中心として回転する。そして、この羽根車50の周りのコンプレッサハウジング5aにはシュラウド52が形成されている。シュラウド52は、羽根車50へ吸気を導くために該羽根車50の回転軌跡よりもやや外側に、該羽根車の回転軌跡に沿って形成されている。このシュラウド52と羽根車50とで囲まれた通路を吸気が流れる。そして、このシュラウド52と羽根車50とで囲まれた通路において断面積が最も狭くなる箇所(以下、スロート53という。)があり、このスロート53によって吸気の流速が早くなる。
なお図2では、このスロート53を破線で示している。そのため、吸気がスロート53を通過するときに該吸気の圧力が低下する。
An
In FIG. 2, the
そしてスロート53の直ぐ下流のシュラウド52には、該シュラウド52内に形成されるチャンバ300に通じるスリット301が開口している。スリット301の開口部の位置及び大きさは、例えば該スリット301内が負圧となるように設定する。また、吸気の流れ方向のスリット301の長さが、例えば羽根車50の子午面長さの1割としてもよい。さらに、スリット301の開口部の中心が、最も吸気の圧力が低くなる位置となるようにスリット301を設定してもよい。
In the
そして、チャンバ300には、排気通路4から延びる低圧EGR通路31が接続されている。なお、チャンバ300及びスリット301は低圧EGR通路31の一部として扱うこともできるため、以下、チャンバ300及びスリット301が低圧EGR通路31の一部であるとして説明する。すなわち、低圧EGR通路31は、排気浄化触媒10よりも下流の排気通路4と、スロート53の直ぐ下流であって羽根車50及びシュラウド52で囲まれる吸気の通路と、を連通している。
A low
このように構成された低圧EGR装置30では、スロート53において吸気の圧力が低下しているため、低圧EGR通路31の吸気通路3側の圧力が低くなっている。つまり、低圧EGR通路31の排気通路4側の圧力と、吸気通路3側の圧力と、の差が大きくなる。そのため、低圧EGRガスを吸気通路3へ容易に導入することができる。
In the low
ここで、排気浄化触媒10よりも下流の排気通路4に低圧EGR通路31が接続されていると、排気がタービンハウジング5b及び排気浄化触媒10を通過した後に低圧EGR通路31に到達する。そのため、低圧EGR通路31の排気通路4側の圧力が低くなりEGRガスが流れ難くなる虞がある。しかし、本実施例によれば、スロート53の直ぐ下流に低圧EGR通路31が接続されているため、スロート53を通過した吸気により低圧EGR通路31の吸気通路3側が負圧となる。これにより、低圧EGR通路31の排気通路4側と吸気通路3側との圧力差が大きくなるため、EGRガスを容易に導入することができる。また、吸気絞り弁や排気絞り弁を閉じる必要もないので、内燃機関1の効率の低下を抑制できる。
Here, if the low pressure EGR
さらに、コンプレッサハウジング5aよりも上流側に低圧EGR通路31が接続されていると、例えば排気浄化触媒10が破損した場合には該排気浄化触媒10の破片が低圧EGRガスと共に羽根車50の上流端に衝突する。この羽根車50の上流端の形状は、ターボチャージャ5の性能に大きな影響を及ぼすため、該羽根車50の上流端が破損するとターボチャージャ5の性能が低下する。
Further, when the low
これに対し本実施例では、羽根車50の上流端よりも下流側に低圧EGR通路31が接続されているため、排気が羽根車50の上流端を通過しない。つまり、羽根車50の上流端に例えば排気浄化触媒10の破片が衝突することを防ぐことができるため、該羽根車50の上流端の破損を防止することができる。これにより、ターボチャージャ5の性能低下を抑制することができる。また、低圧EGRガス中のPMが羽根車50の上流端に付着することも抑制できる。
On the other hand, in the present embodiment, since the low
なお、本実施例では低圧EGR通路31が排気浄化触媒10よりも下流側の排気通路4に接続されているが、排気浄化触媒10よりも上流側またはタービンハウジング5bよりも上流側に接続されていてもよい。また、ターボチャージャ5には、可変容量型ターボチャージャを採用することもできる。
In the present embodiment, the low
1 内燃機関
2 気筒
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
5a コンプレッサハウジング
5b タービンハウジング
6 インタークーラ
10 排気浄化触媒
30 低圧EGR装置
31 低圧EGR通路
32 低圧EGR弁
33 低圧EGRクーラ
50 羽根車
51 軸
52 シュラウド
53 スロート
300 チャンバ
301 スリット
1
Claims (1)
前記排気通路と前記コンプレッサとを接続するEGR通路と、
を備え、
前記コンプレッサは羽根車と該羽根車の周りに形成されるシュラウドとを備えて構成され、前記羽根車と前記シュラウドとで囲まれる通路の断面積が最も狭くなる個所よりも下流側のシュラウドに前記EGR通路を接続することを特徴とする内燃機関の排気還流システム。 A turbocharger in which a turbine is arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine and a compressor is arranged in the intake passage;
An EGR passage connecting the exhaust passage and the compressor;
With
The compressor includes an impeller and a shroud formed around the impeller. An exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine, wherein an EGR passage is connected.
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2007
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