JP2009002286A - Exhaust recirculating device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust recirculating device of an internal combustion engine capable of scavenging exhaust gas and new air in an exhaust gas recirculating passage and reducing delay of starting of an EGR caused by the new air residing in the exhaust gas recirculating passage. <P>SOLUTION: This exhaust recirculating device of the internal combustion engine has an EGR passage 54 to recirculate a part of exhaust gas to an air inlet system and an EGR valve 55 to switch in response to a driving state of the engine provided in this EGR passage and to regulate a flow rate of the exhaust gas. A scavenging passage 12 to discharge the new air delivered and supplied to an engine body to the downstream side from an opening part 54a on the side of an exhaust passage 46 of the EGR passage 54 is provided inside the EGR passage 54. It is possible to reduce the delay of the starting of the EGR caused by the new air residing inside the EGR passage 54 and to exert an EGR effect at an early stage as it is possible to scavenge the new air residing inside the EGR passage 54 and to immediately recirculate the EGR gas in the EGR passage 54. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、EGR通路内に滞留する新気を掃気し、EGRを早期に行う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 that scavenges fresh air remaining in an EGR passage and performs EGR at an early stage.

従来より、内燃機関の燃焼室から排気通路に排出された排気ガスの一部(EGRガス)を内燃機関の吸気通路に排気還流(以下、「EGR」という)させ、再循環させて内燃機関での燃焼温度を低くし、窒素酸化物(NOX)の発生を抑制するようにしている。 Conventionally, a part of the exhaust gas (EGR gas) discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine into the exhaust passage is exhausted and recirculated (hereinafter referred to as “EGR”) to the intake passage of the internal combustion engine and recirculated. The combustion temperature is reduced to suppress the generation of nitrogen oxides (NO x ).

一般に、車両に搭載される排気ガス浄化用の三元触媒では、内燃機関の機関本体から排出される排気ガス中の有害成分である炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOX)を高温状態下で酸化還元反応して無害化している。その排出ガスの浄化能力を有効に発揮させるため、三元触媒の触媒床温を活性温度(例えば300〜400℃)まで上昇させる必要がある。 Generally, in a three-way catalyst for purifying exhaust gas mounted on a vehicle, hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides that are harmful components in exhaust gas discharged from the engine body of the internal combustion engine (NO x ) is rendered harmless by oxidation-reduction reaction under high temperature conditions. In order to effectively exhibit the purification ability of the exhaust gas, it is necessary to raise the catalyst bed temperature of the three-way catalyst to the activation temperature (for example, 300 to 400 ° C.).

エンジン始動後に触媒温度が活性温度に上昇するまでは、排出ガス浄化能力が低く、排出ガス中の有害成分の排出量が多くなり、エミッションが悪化する。このため、排出ガス還流通路を二次空気通路に兼用し、過給機より吸入される吸入空気の一部を排気ガス還流通路を逆流させて排気通路へ供給し、温められた排気ガスを用いて、エンジン始動後に触媒を早期に活性温度にして触媒を暖機するようにしている。   Until the catalyst temperature rises to the activation temperature after the engine is started, the exhaust gas purification capacity is low, the amount of harmful components in the exhaust gas increases, and the emission deteriorates. For this reason, the exhaust gas recirculation passage is also used as the secondary air passage, and a part of the intake air sucked from the supercharger is supplied to the exhaust passage by flowing back through the exhaust gas recirculation passage. Thus, the catalyst is warmed up to the activation temperature early after the engine is started.

図8は、従来の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す概略図である。図8に示すように、従来の内燃機関の排気還流装置は、エンジン101に接続された吸気通路102及び排気通路103と、排気通路103の途中を吸気通路102とバイパスして設けられた排気ガス還流通路(以下「EGR通路」という)104と、機関の運転状態に応じて切替動作させる排出ガス還流制御弁(以下「EGR弁」という)105とを備えている。図中、P1は吸気通路内のガス圧力を示し、P2は排気通路内のガス圧力を示している。また、吸気通路102、排気通路103の内の矢印はガス流れ方向を示している。 FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the configuration of a conventional exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine. As shown in FIG. 8, a conventional exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine includes an intake passage 102 and an exhaust passage 103 connected to the engine 101, and an exhaust gas provided by bypassing the intake passage 102 in the middle of the exhaust passage 103. A recirculation passage (hereinafter referred to as “EGR passage”) 104 and an exhaust gas recirculation control valve (hereinafter referred to as “EGR valve”) 105 that is switched according to the operating state of the engine are provided. In the figure, P 1 indicates the gas pressure in the intake passage, and P 2 indicates the gas pressure in the exhaust passage. The arrows in the intake passage 102 and the exhaust passage 103 indicate the gas flow direction.

過給時には吸気通路102に設けられている過給機106から吐出され、エンジン101内の図示しない各気筒に圧縮された空気(以下、「新気」という)が充填されると共に、吸入空気の一部をEGR通路104を逆流(図中、右方向)させて排気通路103へ供給し、エンジン始動後に触媒を早期に暖気するようにしている。また、吸気通路102にはスロットル弁107が設けられ、吸入空気量を制御するようにしている(特許文献1,2,3,非特許文献1)。   At the time of supercharging, it is discharged from a supercharger 106 provided in the intake passage 102, and each cylinder (not shown) in the engine 101 is filled with compressed air (hereinafter referred to as “new air”), and the intake air A part of the EGR passage 104 is reversely flowed (rightward in the figure) and supplied to the exhaust passage 103 so that the catalyst is warmed up early after the engine is started. Further, a throttle valve 107 is provided in the intake passage 102 to control the intake air amount (Patent Documents 1, 2, 3, and Non-Patent Document 1).

特開平08−254158号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-254158 特開平09−137740号公報JP 09-137740 A 清水 佳子、吉岡 幸生,「触媒床温制御排気システム」,トヨタ技術公開集 トヨタ自動車(株),2002年8月30日,p83−84Yoshiko Shimizu, Yukio Yoshioka, “Catalyst Bed Temperature Control Exhaust System”, Toyota Technical Public Disclosure Toyota Motor Corporation, August 30, 2002, p83-84 実開昭62−110512号公報Japanese Utility Model Publication No. 62-110512

ここで、暖気終了後、従来の内燃機関の排気還流装置では、EGR弁105を閉鎖すると、図9に示すようにEGR通路104内に新気が滞留してしまう。また、図10に示すように、低負荷運転時に、排気通路103内の排気の一部をEGR通路104内に還流させ、EGRを行なう際、EGR弁105を開放すると、排気通路103内のガス圧力P2はEGR通路104内に滞留する新気のガス圧力P3よりも大きいため、EGR通路104内に滞留する新気は吸気通路102側に排出されるが、この滞留している新気が吸気通路102に流出するまで、排出通路103からEGR通路104に流入した排気ガスを吸気通路102側に還流させることができない、という問題がある。 Here, in the conventional exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, when the EGR valve 105 is closed, the fresh air stays in the EGR passage 104 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 10, during low load operation, when a part of the exhaust gas in the exhaust passage 103 is recirculated into the EGR passage 104 and the EGR valve 105 is opened during EGR, the gas in the exhaust passage 103 is opened. Since the pressure P 2 is larger than the gas pressure P 3 of fresh air staying in the EGR passage 104, the fresh air staying in the EGR passage 104 is discharged to the intake passage 102 side. There is a problem that the exhaust gas flowing into the EGR passage 104 from the exhaust passage 103 cannot be recirculated to the intake passage 102 side until the exhaust gas flows into the intake passage 102.

また、EGR弁105を開放しても、排気ガスが吸気通路102側に直ちに流入されないため、EGRが直ちに開始されないので、この結果直ちにEGRが開始されずEGR効果が早期に得られない、という問題がある。   Further, even if the EGR valve 105 is opened, the exhaust gas is not immediately flown into the intake passage 102 side, so the EGR is not started immediately. As a result, the EGR is not started immediately and the EGR effect cannot be obtained early. There is.

そのため、EGR通路104内に滞留する新気に起因するEGRの開始の遅れを低減させることが切望されている。   Therefore, it is desired to reduce the delay of the start of EGR caused by fresh air staying in the EGR passage 104.

本発明は、上記目的に鑑みてなされたものであって、排気ガス還流通路内の排気ガスと新気とを掃気することができ、排気ガス還流通路内に滞留する新気に起因するEGRの開始の遅れを低減させる内燃機関の排気還流装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described object, and is capable of scavenging the exhaust gas and fresh air in the exhaust gas recirculation passage, and the EGR caused by the fresh air staying in the exhaust gas recirculation passage. An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that reduces a delay in starting.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、機関本体の吸気系に設けられる吸気通路及び排気系に設けられる排気通路と、前記排気通路と前記吸気通路との間を連結し、前記排気通路から前記吸気通路に排出ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路と、該排気ガス還流通路に設けられ、前記排気ガス還流通路を流れる前記排気ガスの流量を調整する排気ガス還流制御弁とを有する内燃機関の排気還流装置において、前記排気ガス還流通路に、その内部に機関本体送給用新気を前記排気ガス還流通路の前記排気通路側の開口部より下流側に排出する掃気通路が設けられ、機関本体の過給時に、前記排気ガス還流通路内に供給され、前記排気ガス還流制御弁の閉鎖時に、前記排気ガス還流通路内に滞留する新気を、前記排気ガス還流通路に送給される前記排気ガスにより掃気することを特徴とする。   An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention connects an intake passage provided in an intake system of an engine body, an exhaust passage provided in the exhaust system, and between the exhaust passage and the intake passage, from the exhaust passage. An exhaust gas recirculation passage for recirculating part of the exhaust gas to the intake passage; and an exhaust gas recirculation control valve provided in the exhaust gas recirculation passage for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage. In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, the exhaust gas recirculation passage is provided with a scavenging passage for exhausting fresh air for feeding the engine body downstream from the exhaust gas side opening of the exhaust gas recirculation passage. When the engine body is supercharged, fresh air that is supplied into the exhaust gas recirculation passage and stays in the exhaust gas recirculation passage when the exhaust gas recirculation control valve is closed is fed to the exhaust gas recirculation passage. Characterized by scavenging by that the exhaust gas.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置においては、前記排気ガス還流通路、前記掃気通路の何れか一方又は両方の通路内の前記排気ガスを冷却するクーラーを少なくとも一つ以上有していることを特徴とする。   The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention includes at least one cooler for cooling the exhaust gas in one or both of the exhaust gas recirculation passage and the scavenging passage. Features.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置においては、前記掃気通路の前記排気ガスを排出する開口部が、前記排気通路内の前記排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の上流側に設けられていることを特徴とする。   In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention, the opening for exhausting the exhaust gas in the scavenging passage is provided upstream of the exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas in the exhaust passage. It is characterized by that.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置においては、前記排気ガス還流通路の前記排気通路側の前記開口部と前記掃気通路の前記排気ガスを排出する前記開口部との間に、タービンが設けられていることを特徴とする。   In the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a turbine is provided between the opening on the exhaust passage side of the exhaust gas recirculation passage and the opening for discharging the exhaust gas in the scavenging passage. It is characterized by.

本発明によれば、排気ガス還流通路に、その内部に機関本体送給用新気を排気ガス還流通路の排気通路側の開口部より下流側に排出する掃気通路が設けることで、過給時に前記排気ガス還流通路を通過し、排気ガス還流制御弁を閉鎖して排気ガス還流通路内に滞留した新気を掃気通路の開口部から排出することができるため、機関本体の低負荷運転時に、前記排気ガス還流通路及び前記掃気通路に流入した排気ガスを前記排気ガス還流通路の吸気通路側に直ちに排出し、還流することができる。これにより、排気ガス還流通路内に滞留する新気に起因するEGRの開始の遅れを低減し、早期にEGR効果を発揮することができる。   According to the present invention, the exhaust gas recirculation passage is provided with a scavenging passage that discharges the engine main body supply fresh air to the downstream side of the exhaust gas recirculation passage opening on the exhaust gas recirculation passage. Since fresh air that passes through the exhaust gas recirculation passage, closes the exhaust gas recirculation control valve, and stays in the exhaust gas recirculation passage can be discharged from the opening of the scavenging passage, The exhaust gas flowing into the exhaust gas recirculation passage and the scavenging passage can be immediately discharged to the intake passage side of the exhaust gas recirculation passage and can be recirculated. Thereby, the delay of the start of EGR caused by the fresh air staying in the exhaust gas recirculation passage can be reduced, and the EGR effect can be exhibited early.

図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関の排気還流装置を車両に適用したエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。
図1に示すように、実施例1の排気還流装置が搭載された車両には、内燃機関としてディーゼルエンジン(DE)11が搭載されている。DE11の図示しないクランクシャフトには、ピストン位置及びエンジン回転数を検出するクランクポジションセンサ21が設けられている。このクランクポジションセンサ21は、ECU22に接続され、検出結果を出力している。DE11による駆動は、ECU22によって制御され、ECU22によりDE11の出力の配分が決定され、出力される。
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an engine system in which an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied to a vehicle.
As shown in FIG. 1, a diesel engine (DE) 11 is mounted as an internal combustion engine in a vehicle on which the exhaust gas recirculation apparatus according to the first embodiment is mounted. The crankshaft (not shown) of DE11 is provided with a crank position sensor 21 for detecting the piston position and the engine speed. The crank position sensor 21 is connected to the ECU 22 and outputs a detection result. The drive by DE11 is controlled by ECU22, and distribution of the output of DE11 is determined by ECU22 and output.

また、内燃機関としてのディーゼルエンジン(DE)11は、図示しないが、シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されており、複数のシリンダボアにピストンがそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロックの下部にクランクケースが締結され、このクランクケース内にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストンはコネクティングロッドを介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。   In addition, although not shown, a diesel engine (DE) 11 as an internal combustion engine has a cylinder head fastened on a cylinder block, and pistons are fitted to a plurality of cylinder bores so as to be vertically movable. A crankcase is fastened to the lower part of the cylinder block, a crankshaft is rotatably supported in the crankcase, and each piston is connected to the crankshaft via a connecting rod.

シリンダブロックとシリンダヘッドとピストンにより複数の燃焼室31が構成されており、この燃焼室31は、上部に吸気ポート32及び排気ポート33が対向して形成されており、この吸気ポート32及び排気ポート33に対して吸気弁34及び排気弁35の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁34及び排気弁35は、シリンダヘッドに軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート32及び排気ポート33を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッドには、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを介して吸気弁34及び排気弁35の上端部に接触している。   A plurality of combustion chambers 31 are constituted by a cylinder block, a cylinder head, and pistons, and the combustion chamber 31 is formed with an intake port 32 and an exhaust port 33 facing each other at the upper portion. The lower end portions of the intake valve 34 and the exhaust valve 35 are positioned with respect to 33. The intake valve 34 and the exhaust valve 35 are supported by the cylinder head so as to be movable along the axial direction, and are urged and supported in a direction to close the intake port 32 and the exhaust port 33. In addition, an intake cam shaft and an exhaust cam shaft are rotatably supported by the cylinder head, and the intake cam and the exhaust cam are in contact with upper end portions of the intake valve 34 and the exhaust valve 35 through a roller rocker arm.

よって、DE11に同期して吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが回転すると、吸気カム及び排気カムがローラロッカアームを作動させ、吸気弁34及び排気弁35が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート32及び排気ポート33を開閉し、吸気ポート32と燃焼室31、燃焼室31と排気ポート33とをそれぞれ連通することができる。   Therefore, when the intake camshaft and the exhaust camshaft rotate in synchronization with DE11, the intake cam and the exhaust cam actuate the roller rocker arm, and the intake valve 34 and the exhaust valve 35 move up and down at a predetermined timing. 32 and the exhaust port 33 can be opened and closed to allow the intake port 32 and the combustion chamber 31 to communicate with the combustion chamber 31 and the exhaust port 33, respectively.

吸気ポート32には、インテークマニホールド36を介して吸気管(吸気通路)37が連結されており、この吸気管37の空気取入口にエアクリーナ38が取付けられている。そして、このエアクリーナ38の下流側にスロットルバルブ39が設けられている。そして、シリンダヘッドには、各燃焼室31に燃料としての軽油を高圧で噴射可能なインジェクタ41がそれぞれ装着されている。各インジェクタ41は、デリバリパイプ42及び燃料供給管43を介して燃料ポンプ44に連結されており、この燃料ポンプ44はDE11によって駆動される。一方、排気ポート33には、エギゾーストマニホールド45を介して排気管(排気通路)46が連結されている。   An intake pipe (intake passage) 37 is connected to the intake port 32 via an intake manifold 36, and an air cleaner 38 is attached to an air intake port of the intake pipe 37. A throttle valve 39 is provided on the downstream side of the air cleaner 38. Each cylinder head is provided with an injector 41 capable of injecting light oil as fuel into each combustion chamber 31 at a high pressure. Each injector 41 is connected to a fuel pump 44 via a delivery pipe 42 and a fuel supply pipe 43, and the fuel pump 44 is driven by the DE 11. On the other hand, an exhaust pipe (exhaust passage) 46 is connected to the exhaust port 33 via an exhaust manifold 45.

また、吸気管37及び排気管46には、電動アシストターボ過給機(MAT)47が設けられている。この電動アシストターボ過給機47は、吸気管37に設けられたコンプレッサ47aと排気管46に設けられたタービン47bとが駆動軸47cにより一体に連結されてなり、駆動モータ48により強制的に駆動することができる。そして、この電動アシストターボ過給機47におけるコンプレッサ47aの下流側の吸気管37には、このコンプレッサ47aにより過給されて温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ49が設けられている。   The intake pipe 37 and the exhaust pipe 46 are provided with an electric assist turbocharger (MAT) 47. In the electric assist turbocharger 47, a compressor 47a provided in an intake pipe 37 and a turbine 47b provided in an exhaust pipe 46 are integrally connected by a drive shaft 47c, and are forcibly driven by a drive motor 48. can do. An intercooler 49 is provided in the intake pipe 37 on the downstream side of the compressor 47a in the electric assist turbocharger 47 to cool the intake air that has been supercharged by the compressor 47a and whose temperature has risen.

排気管46には、排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する排気浄化装置50が設けられており、この排気浄化装置50は、第1触媒51と第2触媒52とが直列に配設されて構成されている。第1触媒51は、吸蔵還元型NOX触媒であって、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOXを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOXを放出し、添加した還元剤としての燃料(本実施例では、軽油)により還元するものである。第2触媒52は、パティキュレートフィルタを有する吸蔵還元型NOX触媒であって、排気ガス中の微粒子(PM:パティキュレート)、特に、黒煙を捕集すると共に、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中のNOXを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOXを放出し、添加した燃料により還元するものである。 The exhaust pipe 46 is provided with an exhaust purification device 50 that purifies harmful substances contained in the exhaust gas. In the exhaust purification device 50, a first catalyst 51 and a second catalyst 52 are arranged in series. Has been configured. The first catalyst 51 is a storage reduction NO X catalyst, the occluded NO X when the air-fuel ratio of exhaust gas occluding NO X in the exhaust gas when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas was reduced The fuel is released and reduced by the added fuel as a reducing agent (light oil in this embodiment). The second catalyst 52 is a storage reduction NO X catalyst having a particulate filter, particulates in the exhaust gas (PM: particulates), in particular, as well as collecting the black smoke, when the exhaust air-fuel ratio is lean the NO X in the exhaust gas is occluded in the one in which the oxygen concentration in the exhaust gas to release NO X occluding when lowered, is reduced by the added fuel.

DE11には、排気ガスを吸気系に戻す高圧排気再循環(EGR)装置53が設けられている。EGR装置53は、エギゾーストマニホールド45とインテークマニホールド36の直前の吸気管37とを連結して排気ガスの一部を吸気系へ再循環させる排気ガス還流通路(EGR通路)54と、このEGR通路54に設けられた機関の運転状態に応じて切替動作させる排出ガス還流制御弁(EGR弁)55と、EGR通路54に設けられて排気ガスを冷却するEGRクーラ56とから構成されている。   The DE 11 is provided with a high-pressure exhaust gas recirculation (EGR) device 53 that returns exhaust gas to the intake system. The EGR device 53 includes an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 54 that connects the exhaust manifold 45 and the intake pipe 37 immediately before the intake manifold 36 to recirculate a part of the exhaust gas to the intake system, and the EGR passage 54. The exhaust gas recirculation control valve (EGR valve) 55 that is switched according to the operating state of the engine provided in the EGR, and the EGR cooler 56 that is provided in the EGR passage 54 and cools the exhaust gas.

また、第1触媒51及び第2触媒52は、排気ガス中の酸素濃度が低下したときに吸蔵したNOXを放出し、この放出したNOXを燃料により還元するものであることから、排気ポート33に燃料(還元剤)を噴射する燃料添加弁57がシリンダヘッドに設けられている。そして、この燃料添加弁57は、燃料供給管58を介して燃料ポンプ44に連結されており、この燃料供給管58には開閉弁59が設けられている。 Further, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 release the stored NO x when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, and reduce the released NO x with the fuel. A fuel addition valve 57 for injecting fuel (reducing agent) 33 is provided in the cylinder head. The fuel addition valve 57 is connected to the fuel pump 44 through a fuel supply pipe 58, and an open / close valve 59 is provided in the fuel supply pipe 58.

また、ECU22は、DE11の各種機器を制御可能となっている。即ち、ECU22には、クランクポジションセンサ21が検出したクランク角度が入力されており、このECU22は、クランク角度に基づいて各気筒における吸気、圧縮、膨張(爆発)、排気の各行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出している。また、ECU22には、アクセルポジションセンサ60が検出したアクセル開度が入力されており、このECU22は、アクセル開度及びエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を決定している。そして、ECU22は、燃料ポンプ44を制御してデリバリパイプ42内の燃圧を所定値に維持し、インジェクタ41を駆動制御することで、所定の噴射時期に所定量の燃料を燃焼室31に噴射することができる。   The ECU 22 can control various devices of the DE 11. That is, the crank angle detected by the crank position sensor 21 is input to the ECU 22, and the ECU 22 determines each stroke of intake, compression, expansion (explosion), and exhaust in each cylinder based on the crank angle. The engine speed is calculated. Further, the ECU 22 receives the accelerator opening detected by the accelerator position sensor 60, and the ECU 22 determines the fuel injection amount based on the accelerator opening and the engine speed. The ECU 22 controls the fuel pump 44 to maintain the fuel pressure in the delivery pipe 42 at a predetermined value, and controls the injector 41 to inject a predetermined amount of fuel into the combustion chamber 31 at a predetermined injection timing. be able to.

また、ECU22は、アクセル開度に基づいて電動アシストターボ過給機47を駆動制御し、DE11の出力調整を可能としている。更に、ECU22は、エンジン運転状態に応じてEGR装置53を駆動制御している。即ち、所定の運転状態で、各EGR弁55を開閉することで、排気ガスをEGR通路54を通して吸気系にEGRガスとして循環し、燃焼温度を下げてNOXの発生を抑制する。 In addition, the ECU 22 controls the drive of the electrically assisted turbocharger 47 based on the accelerator opening so that the output of the DE 11 can be adjusted. Furthermore, the ECU 22 controls the drive of the EGR device 53 according to the engine operating state. That is, in a predetermined operating condition, by closing the respective EGR valves 55, the exhaust gas circulates as EGR gas to the intake system through the EGR passage 54, suppressing the occurrence of the NO X lowers the combustion temperature.

更に、ECU22は、所定時期に排気浄化装置50を構成する第1触媒51及び第2触媒52を再生するようにしている。即ち、第1触媒51の下流側には、排気ガスの温度を測定する第1温度センサ61が設けられると共に、第2触媒52の下流側には、排気ガスの温度を測定する第2温度センサ62が設けられている。また、排気浄化装置50に流入する排気ガスの圧力と排気浄化装置50から排出される排気ガスの圧力との差圧を検出する差圧センサ63が設けられている。   Further, the ECU 22 regenerates the first catalyst 51 and the second catalyst 52 that constitute the exhaust purification device 50 at a predetermined time. That is, a first temperature sensor 61 that measures the temperature of the exhaust gas is provided on the downstream side of the first catalyst 51, and a second temperature sensor that measures the temperature of the exhaust gas on the downstream side of the second catalyst 52. 62 is provided. Further, a differential pressure sensor 63 is provided for detecting a differential pressure between the pressure of the exhaust gas flowing into the exhaust purification device 50 and the pressure of the exhaust gas discharged from the exhaust purification device 50.

従って、DE11がリーン空燃比で運転されているときに、第1触媒51及び第2触媒52は排気ガス中のNOXを吸蔵する。そして、この第1触媒51及び第2触媒52のNOX吸蔵量が所定値に達したとき、ECU22は燃料添加弁57を制御し、排気ポート33に所定量の燃料を還元剤として噴射する。すると、排気管46を通して第1触媒51及び第2触媒52に燃料が供給されると、酸化反応により排気ガス中の酸素濃度が低下することで各触媒51,52に吸蔵されたNOXが放出され、放出されたNOXと燃料が反応して還元し、排気ガスが浄化されることで、第1触媒51及び第2触媒52が再生される。 Accordingly, when the DE 11 is operated at a lean air-fuel ratio, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 occlude NO x in the exhaust gas. When the NO x storage amounts of the first catalyst 51 and the second catalyst 52 reach a predetermined value, the ECU 22 controls the fuel addition valve 57 to inject a predetermined amount of fuel into the exhaust port 33 as a reducing agent. Then, when fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 through the exhaust pipe 46, the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced by the oxidation reaction, so that NO x stored in each of the catalysts 51 and 52 is released. Then, the released NO x and the fuel react to be reduced and the exhaust gas is purified, whereby the first catalyst 51 and the second catalyst 52 are regenerated.

この場合、第1触媒51及び第2触媒52は、吸蔵したNOXを放出し、このNOXを燃料によって還元できる活性温度領域が設定されており、各触媒51,52がこの活性温度領域にあるとき、ECU22は再生制御を実行する。即ち、ECU22は、第1温度センサ61が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にあるとき、燃料添加弁57により所定量の燃料を噴射し、第1触媒51及び第2触媒52の再生制御を実行する。一方、第1温度センサ61が検出した排気ガス温度がこの活性温度領域にないとき、ECU22は第1触媒51及び第2触媒52の昇温制御を実行する。この昇温制御は、例えば、燃料添加弁57により触媒昇温のために燃料を噴射し、各触媒51,52での酸化反応により排気ガス温度を上げて各触媒51,52を昇温する。なお、第1触媒51及び第2触媒52は、触媒機能が劣化する劣化温度が存在しており、ECU22は、第2温度センサ62が検出した排気ガス温度がこの劣化温度を超えないかどうかを監視している。また、第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵されたNOX吸蔵量は、継続しているエンジン運転状態により推定する。 In this case, the first catalyst 51 and the second catalyst 52 release the stored NO x , and an active temperature range is set in which the NO x can be reduced by the fuel. Each catalyst 51, 52 is in this active temperature range. At some point, the ECU 22 performs regeneration control. That is, when the exhaust gas temperature detected by the first temperature sensor 61 is in this activation temperature region, the ECU 22 injects a predetermined amount of fuel by the fuel addition valve 57 and controls the regeneration of the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Execute. On the other hand, when the exhaust gas temperature detected by the first temperature sensor 61 is not in the activation temperature region, the ECU 22 performs temperature increase control of the first catalyst 51 and the second catalyst 52. In this temperature increase control, for example, fuel is injected by the fuel addition valve 57 to raise the catalyst temperature, and the exhaust gas temperature is raised by the oxidation reaction in the catalysts 51 and 52 to raise the temperature of the catalysts 51 and 52. The first catalyst 51 and the second catalyst 52 have a deterioration temperature at which the catalyst function deteriorates, and the ECU 22 determines whether the exhaust gas temperature detected by the second temperature sensor 62 does not exceed the deterioration temperature. Monitoring. Further, the NO X storage amount stored in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 is estimated from the continuing engine operating state.

一方、DE11がリーン空燃比で運転されているときに、第2触媒52は排気ガス中のPMを捕集する。そして、この第2触媒52のPM捕集量が所定値に達したとき、ECU22は燃料添加弁57を制御し、排気ポート33に所定量の燃料を噴射する。すると、排気管46を通して第1触媒51及び第2触媒52に燃料が供給されると、酸化反応により触媒温度が上昇することで、第2触媒52に捕集されているPMを燃焼して再生される。この場合、ECU22は、差圧センサ63が検出した排気ガスの圧力差が予め設定された所定値を超えたときに、第2触媒52に圧力損失が発生してPM捕集量が飽和状態とあると判定し、燃料添加弁57により所定量の燃料を噴射し、第2触媒52の再生制御を実行する。   On the other hand, when the DE 11 is operated at a lean air-fuel ratio, the second catalyst 52 collects PM in the exhaust gas. When the PM collection amount of the second catalyst 52 reaches a predetermined value, the ECU 22 controls the fuel addition valve 57 to inject a predetermined amount of fuel into the exhaust port 33. Then, when fuel is supplied to the first catalyst 51 and the second catalyst 52 through the exhaust pipe 46, the catalyst temperature rises due to the oxidation reaction, so that the PM collected in the second catalyst 52 is burned and regenerated. Is done. In this case, when the pressure difference of the exhaust gas detected by the differential pressure sensor 63 exceeds a predetermined value, the ECU 22 generates a pressure loss in the second catalyst 52 and the amount of PM trapped becomes saturated. It is determined that there is a fuel, a predetermined amount of fuel is injected by the fuel addition valve 57, and regeneration control of the second catalyst 52 is executed.

なお、燃料中にはイオウ(S)成分が含まれており、このS成分は酸素と反応して硫黄酸化物(SOX)となり、このSOXがNOXの代わりに第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵される。そのため、第2触媒52が捕集したPMを燃焼して再生制御を実行するとき、ECU22は燃料添加弁57が噴射する燃料量を調整し、第1触媒51及び第2触媒52に吸蔵されたSOXを除去して再生する。 The fuel contains a sulfur (S) component, and this S component reacts with oxygen to form sulfur oxide (SO x ). This SO x is replaced with NO x by the first catalyst 51 and the first catalyst. 2 is occluded in the catalyst 52. Therefore, when the regeneration control is executed by burning the PM collected by the second catalyst 52, the ECU 22 adjusts the amount of fuel injected by the fuel addition valve 57 and is stored in the first catalyst 51 and the second catalyst 52. Remove SO X and play.

従って、DE11の停止時に、電動アシストターボ過給機47を正転駆動した状態で、燃料添加弁57から所定量の燃料を噴射すると、噴射された燃料が排気系に流れ込んで排気浄化装置50に到達した時点で、電動アシストターボ過給機47の正転駆動及び逆転駆動を繰り返すことで、燃料が排気浄化装置50、つまり、第1触媒51及び第2触媒52内で往復移動することとなる。これにより、再生する第1触媒51及び第2触媒52内で燃料の拡散が十分に行われ、燃料が各触媒51,52に十分に接触し、吸蔵したNOXを効率良く還元することができ、各触媒51,52からの未浄化のNOX及び燃料の外部流出が抑制される。 Therefore, when a predetermined amount of fuel is injected from the fuel addition valve 57 while the electric assist turbocharger 47 is driven to rotate forward when the DE 11 is stopped, the injected fuel flows into the exhaust system and enters the exhaust purification device 50. When it reaches, by repeating the forward drive and the reverse drive of the electric assist turbocharger 47, the fuel reciprocates within the exhaust purification device 50, that is, the first catalyst 51 and the second catalyst 52. . As a result, the fuel is sufficiently diffused in the first catalyst 51 and the second catalyst 52 to be regenerated, and the fuel is sufficiently in contact with each of the catalysts 51 and 52, so that the stored NO x can be efficiently reduced. In addition, unpurified NO x and fuel outflow from the catalysts 51 and 52 are suppressed.

また、EGR通路54に、その内部に新気をEGR通路54の排気通路46側の開口部54aより下流側に排出する掃気通路12が設けられている。掃気通路12は、機関本体の過給時に、EGR通路54内に供給され、EGR弁55の閉鎖時にEGR通路54内に滞留する新気を、EGR通路54に送給される排気ガスにより掃気するようにしている。
ここで、運転状態に応じ、EGR通路54と掃気通路12との間を流れる排気ガスの流れを図2〜図4を用いて具体的に説明する。
Further, the EGR passage 54 is provided with a scavenging passage 12 that discharges fresh air to the downstream side of the opening 54 a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54. The scavenging passage 12 is supplied into the EGR passage 54 when the engine body is supercharged, and fresh air staying in the EGR passage 54 when the EGR valve 55 is closed is scavenged by the exhaust gas supplied to the EGR passage 54. I am doing so.
Here, the flow of the exhaust gas flowing between the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 according to the operating state will be specifically described with reference to FIGS.

図2〜図4は、図1に内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。
図2は、過給時における内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図であり、図3は、EGR弁の閉鎖時の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図であり、図4は、低負荷運転時における内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。
図2に示すように、過給時には、吸気通路37に設けられている過給機47から吐出される新気をエンジン11内の図示しない各気筒に充填すると共に、EGR弁55を開放し、新気の一部を吸気通路37からEGR通路54及び掃気通路12を逆流(図中、右方向)させて排気通路103へ供給するようにする。
2 to 4 are diagrams schematically showing the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine in FIG.
FIG. 2 is a diagram simply illustrating the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine during supercharging, and FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine when the EGR valve is closed, FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine during low load operation.
As shown in FIG. 2, at the time of supercharging, fresh air discharged from a supercharger 47 provided in the intake passage 37 is filled in each cylinder (not shown) in the engine 11, and the EGR valve 55 is opened. A part of the fresh air is supplied from the intake passage 37 to the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 in the reverse direction (rightward in the figure) and supplied to the exhaust passage 103.

これは、排気通路46内のガス圧力P2は、吸気通路37内のガス圧力P1より低いため、過給時にEGR弁55を開放すると、吸気通路37内の新気がEGR通路54及び掃気通路12側に導入されるからである。具体的には、過給時に新気がEGR通路54の吸気通路37側の開口部54bから流入し、分岐点13で新気の一部が掃気通路12に流入する。そして、EGR通路54及び掃気通路12を介して排気ガスが各々開口部12a,54aから排気通路46に流出する。 This is because the gas pressure P 2 in the exhaust passage 46 is lower than the gas pressure P 1 in the intake passage 37, so that when the EGR valve 55 is opened during supercharging, fresh air in the intake passage 37 becomes EGR passage 54 and scavenged air. This is because it is introduced to the passage 12 side. Specifically, at the time of supercharging, fresh air flows from the opening 54 b on the intake passage 37 side of the EGR passage 54, and a part of the fresh air flows into the scavenging passage 12 at the branch point 13. Then, the exhaust gas flows out from the openings 12a and 54a to the exhaust passage 46 through the EGR passage 54 and the scavenging passage 12, respectively.

よって、新気をエンジン11内に送給すると共に、EGR弁55を開放し、新気の一部を吸気通路37からEGR通路54及び掃気通路12を逆流させて排気通路46へ供給することで、エンジン始動後、排気通路46内の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置(図示せず)に設けられている浄化用触媒を早期に暖機するようにしている。   Therefore, by supplying fresh air into the engine 11 and opening the EGR valve 55, a part of the fresh air is supplied from the intake passage 37 to the exhaust passage 46 through the EGR passage 54 and the scavenging passage 12. After the engine is started, the purification catalyst provided in the exhaust gas purification device (not shown) that purifies the exhaust gas in the exhaust passage 46 is warmed up early.

また、図3に示すように、EGR弁55を閉鎖すると、開口部54aから排気ガスの一部であるEGRガスがEGR通路54内に流入し、EGR通路54内に滞留する新気を掃気通路12を介して開口部12aから排出し、掃気する。具体的には、EGR弁55を閉鎖すると、吸気通路37の開口部54bからの新気の流入は遮断される。   As shown in FIG. 3, when the EGR valve 55 is closed, EGR gas, which is part of the exhaust gas, flows into the EGR passage 54 from the opening 54a, and fresh air staying in the EGR passage 54 is removed from the scavenging passage. Then, the gas is discharged from the opening 12a through 12 and scavenged. Specifically, when the EGR valve 55 is closed, the inflow of fresh air from the opening 54b of the intake passage 37 is blocked.

また、EGR通路54の排気通路46側の開口部54a近傍のガス圧力P2-1は、排気通路46内の開口部12a近傍のガス圧力P2-2よりも高いため、EGRガスがEGR通路54の排気通路46側の開口部54aからEGR通路54内へ流入する。そして、流入されたEGRガスによりEGR通路54及び掃気通路12の両方に滞留する新気を掃気通路12の開口部12aから流出し、掃気する。 The gas pressure P 2-1 of the opening 54a near the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 is higher than the gas pressure P 2-2 of the opening 12a near the exhaust passage 46, EGR gas is EGR passage 54 flows into the EGR passage 54 from the opening 54a on the exhaust passage 46 side. Then, fresh air staying in both the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 is discharged from the opening 12a of the scavenging passage 12 by the inflowed EGR gas and is scavenged.

また、図4に示すように、機関本体の低負荷運転時には、EGR弁55を開放し、EGR通路54及び掃気通路12にEGRガスを流入させ、EGR通路54の吸気通路37側の開口部54bから排出し、還流する。排気通路46内のガス圧力P2は、吸気通路37内のガス圧力P1より高いため、低負荷運転時にEGR弁55を開放すると、排気通路46内の排気ガスが吸気通路37側に導入される。具体的には、EGR弁55を開放すると、EGR通路54の排気通路46側の開口部54a及び掃気通路12の開口部12aからEGRガスが共に流入する。そして、掃気通路12がEGR通路54と連結する分岐点13で掃気通路12から流入したEGRガスがEGR通路54から流入したEGRガスと合流し、EGR通路54の吸気通路37側の開口部54bから吸気通路37内に流出する。この際、前述したようにEGR通路54及び掃気通路12内には新気が滞留していないため、EGR通路54及び掃気通路12に流入したEGRガスをEGR通路54の吸気通路37側の開口部54bから吸気通路37内に早期に流出し、還流することができる。 As shown in FIG. 4, when the engine body is in a low load operation, the EGR valve 55 is opened, EGR gas is caused to flow into the EGR passage 54 and the scavenging passage 12, and the opening 54 b on the intake passage 37 side of the EGR passage 54. And then reflux. Since the gas pressure P 2 in the exhaust passage 46 is higher than the gas pressure P 1 in the intake passage 37, the exhaust gas in the exhaust passage 46 is introduced to the intake passage 37 side when the EGR valve 55 is opened during low load operation. The Specifically, when the EGR valve 55 is opened, both EGR gas flows from the opening 54 a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 and the opening 12 a of the scavenging passage 12. Then, the EGR gas flowing in from the scavenging passage 12 joins with the EGR gas flowing in from the EGR passage 54 at the branching point 13 where the scavenging passage 12 is connected to the EGR passage 54, and from the opening 54 b on the intake passage 37 side of the EGR passage 54. It flows into the intake passage 37. At this time, as described above, since fresh air does not stay in the EGR passage 54 and the scavenging passage 12, the EGR gas that has flowed into the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 is opened on the intake passage 37 side of the EGR passage 54. 54b can flow out into the intake passage 37 at an early stage and be recirculated.

このように、本実施例に係る内燃機関の排気還流装置では、EGR通路54に、その内部に機関本体に送給される新気をEGR通路54の排気通路46側の開口部54aより下流側に排出する掃気通路12が設けられているため、過給時にEGR通路54及び掃気通路12を通過し、EGR弁55を閉鎖してEGR通路54内に滞留した新気を掃気通路12の開口部12aから排出することができるため、機関本体の低負荷運転時に、EGR通路54及び掃気通路12に流入したEGRガスをEGR通路54の吸気通路37側に直ちに排出し、還流することができる。これにより、EGR通路54内に滞留する新気に起因するEGRの開始の遅れを低減し、早期にEGR効果を発揮することができる。   As described above, in the exhaust gas recirculation apparatus for the internal combustion engine according to the present embodiment, the fresh air supplied to the engine body in the EGR passage 54 is downstream of the opening 54a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54. Since the scavenging passage 12 for discharging is provided, the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 are passed during supercharging, the EGR valve 55 is closed, and the fresh air staying in the EGR passage 54 is opened in the scavenging passage 12. 12a, the EGR gas flowing into the EGR passage 54 and the scavenging passage 12 can be immediately discharged to the intake passage 37 side of the EGR passage 54 and recirculated during low load operation of the engine body. Thereby, the delay of the start of EGR resulting from the fresh air staying in the EGR passage 54 can be reduced, and the EGR effect can be exhibited early.

本発明による実施例2に係る内燃機関の排気還流装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図5を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、実施例1に係る内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、実施例1と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
また、図1に示す実施例1の内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図を用いて説明する。
図5は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。
図5に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、EGR通路54及び掃気通路12の両方に通路内の排気ガスを冷却するクーラー14Aを一つ備えている。また、クーラー14Aは、EGR通路54と掃気通路12との分岐点13よりも排気管側に設けられている。
An example in which the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention is applied to a diesel engine system will be described with reference to FIG.
The exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the present embodiment is the same as the configuration of the diesel engine system to which the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the first embodiment is applied. Reference numerals are assigned and description is omitted.
Moreover, the figure which shows the structure of the diesel engine system which applied the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine of Example 1 shown in FIG. 1 is abbreviate | omitted, and demonstrates using the figure which shows the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of an internal combustion engine simply.
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention includes one cooler 14 </ b> A that cools the exhaust gas in the passage in both the EGR passage 54 and the scavenging passage 12. The cooler 14 </ b> A is provided on the exhaust pipe side with respect to the branch point 13 between the EGR passage 54 and the scavenging passage 12.

EGR通路54の吸気通路37側の通路内面積が排気通路46側の通路内面積より大きいと、掃気が充分に行なわれない。そのため、EGR通路54と掃気通路12との分岐点13よりも排気管46側にクーラー14Aを設けることで、掃気される容積を大きくすることができる。この結果、EGR通路54内の掃気効率を維持しつつ、EGRガスを効率よく冷却することができる。   When the passage area on the intake passage 37 side of the EGR passage 54 is larger than the passage area on the exhaust passage 46 side, scavenging is not sufficiently performed. Therefore, by providing the cooler 14A closer to the exhaust pipe 46 than the branch point 13 between the EGR passage 54 and the scavenging passage 12, the volume to be scavenged can be increased. As a result, the EGR gas can be efficiently cooled while maintaining the scavenging efficiency in the EGR passage 54.

本発明による実施例3に係る内燃機関の排気還流装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図6を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、実施例2での説明と同様に、実施例1に係る内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、実施例1と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
また、図1に示す実施例1の内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図を用いて説明する。
図6は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。
図6に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、掃気通路12の排気ガスを排出する開口部12aが、排気通路46内の排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置50の上流側に設けられている。
An example in which the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention is applied to a diesel engine system will be described with reference to FIG.
Since the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment is the same as the configuration of the diesel engine system to which the exhaust gas recirculation apparatus for the internal combustion engine according to the first embodiment is applied, as in the description in the second embodiment. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Moreover, the figure which shows the structure of the diesel engine system which applied the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine of Example 1 shown in FIG. 1 is abbreviate | omitted, and demonstrates using the figure which shows the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of an internal combustion engine simply.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention has an exhaust gas purification apparatus in which an opening 12 a that exhausts exhaust gas in the scavenging passage 12 purifies the exhaust gas in the exhaust passage 46. 50 upstream.

EGR通路54の排気通路46側の開口部54a、EGR通路54の開口部12aの何れかを排気ガス浄化装置50の下流側に設けると、運転中に排気ガスが触媒を通過しないで排出されることになるため、暖機中(冷間中)に排出される排気ガスのガス浄化性が悪化してしまう。   If either the opening 54a of the EGR passage 54 on the exhaust passage 46 side or the opening 12a of the EGR passage 54 is provided on the downstream side of the exhaust gas purification device 50, the exhaust gas is discharged without passing through the catalyst during operation. Therefore, the gas purification properties of the exhaust gas exhausted during warm-up (during cold) will deteriorate.

よって、EGR通路54の開口部54a及び掃気通路12の開口部12aを排気ガス浄化装置50の上流側に設けることで、エンジン11から排出される排気ガス、EGR通路54及びEGR通路54から排出されるEGRガスを排気ガス浄化装置50に通過させることができるため、排気ガスのガス浄化性能を維持することができる。   Therefore, by providing the opening 54a of the EGR passage 54 and the opening 12a of the scavenging passage 12 on the upstream side of the exhaust gas purification device 50, the exhaust gas discharged from the engine 11, the EGR passage 54, and the EGR passage 54 are discharged. Since the EGR gas can be passed through the exhaust gas purification device 50, the gas purification performance of the exhaust gas can be maintained.

本発明による実施例4に係る内燃機関の排気還流装置をディーゼルエンジンシステムに適用した例について、図7を参照して説明する。
本実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、実施例2、3での説明と同様に、実施例1に係る内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成と同様であるため、実施例1と共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
また、図1に示す実施例1の内燃機関の排気還流装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成を示す図は省略し、内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図を用いて説明する。
図7は、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。
図7に示すように、本発明の実施例に係る内燃機関の排気還流装置は、EGR通路54の排気通路46側の開口部54aと掃気通路12の排気通路46側の開口部12aとの間に、タービン47bを設けるようにしている。
An example in which the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment of the present invention is applied to a diesel engine system will be described with reference to FIG.
Since the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present embodiment is similar to the configuration of the diesel engine system to which the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the first embodiment is applied, as in the description in the second and third embodiments, The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Moreover, the figure which shows the structure of the diesel engine system which applied the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine of Example 1 shown in FIG. 1 is abbreviate | omitted, and demonstrates using the figure which shows the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of an internal combustion engine simply.
FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is provided between the opening 54 a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 and the opening 12 a on the exhaust passage 46 side of the scavenging passage 12. In addition, a turbine 47b is provided.

EGR通路54の排気通路46側の開口部54a近傍のガス圧力P2-1と掃気通路の開口部近傍のガス圧力P2-2との差圧が小さいと、掃気性が悪くなる。このため、タービン47bを挟んでEGR通路54の排気通路46側の開口部54aと掃気通路12の排気通路46側の開口部12aとを設けるようにする。具体的には、EGR通路54の排気通路46側の開口部54aをタービン47bの上流側に設けると共に、掃気通路12の排気通路46側の開口部12aをタービン47bの下流側に設けるようにする。 When the differential pressure between the gas pressure P 2-2 near the opening of the exhaust passage 46 side of the opening 54a near the gas pressure P 2-1 and the scavenging passage of the EGR passage 54 is small, the scavenging property is deteriorated. Therefore, an opening 54a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 and an opening 12a on the exhaust passage 46 side of the scavenging passage 12 are provided across the turbine 47b. Specifically, the opening 54a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 is provided on the upstream side of the turbine 47b, and the opening 12a on the exhaust passage 46 side of the scavenging passage 12 is provided on the downstream side of the turbine 47b. .

これにより、EGR通路54の排気通路46側の開口部54a近傍のガス圧力P2-1と掃気通路の開口部近傍のガス圧力P2-2との差圧を大きくすることができるため、EGRの流量を増加させることができる。この結果、EGR通路54の掃気性を向上させることができる。 As a result, the differential pressure between the gas pressure P 2-1 near the opening 54a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 and the gas pressure P 2-2 near the opening of the scavenging passage can be increased. The flow rate can be increased. As a result, the scavenging performance of the EGR passage 54 can be improved.

また、本実施例では、EGR通路54と掃気通路12との分岐点13よりも排気管側にクーラー14Bを設けるようにしている。EGR通路54と掃気通路12との分岐点13よりも排気管46側にクーラー14Bを設けることで、掃気される容積を大きくすることができる。この結果、EGR通路54内の掃気性能を維持しつつ、EGRガスを効率よく冷却することができる。   In this embodiment, the cooler 14B is provided on the exhaust pipe side of the branch point 13 between the EGR passage 54 and the scavenging passage 12. By providing the cooler 14B closer to the exhaust pipe 46 than the branch point 13 between the EGR passage 54 and the scavenging passage 12, the volume to be scavenged can be increased. As a result, the EGR gas can be efficiently cooled while maintaining the scavenging performance in the EGR passage 54.

よって、タービン47bを挟んでEGR通路54の排気通路46側の開口部54aをタービン47bの上流側に設けると共に、掃気通路12の排気通路46側の開口部12aをタービン47bの下流側に設けることで、EGRの流量を増加させることができる。この結果、EGR通路54の排気ガスのガス浄化性能を維持することができる。   Therefore, the opening 54a on the exhaust passage 46 side of the EGR passage 54 is provided on the upstream side of the turbine 47b across the turbine 47b, and the opening 12a on the exhaust passage 46 side of the scavenging passage 12 is provided on the downstream side of the turbine 47b. Thus, the flow rate of EGR can be increased. As a result, the gas purification performance of the exhaust gas in the EGR passage 54 can be maintained.

以上のように、本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、EGR通路内に滞留した新気を掃気することができるため、EGR通路に供給される排気ガスを吸気通路側に直ちに還流することができ、EGR通路内に滞留する新気に起因するEGRの開始の遅れを低減し、早期にEGR効果を発揮するのに有用であり、内燃機関に用いるのに適している。   As described above, the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention can scavenge fresh air staying in the EGR passage, so that exhaust gas supplied to the EGR passage is immediately recirculated to the intake passage side. It is useful for reducing the delay in the start of EGR caused by fresh air staying in the EGR passage and exhibiting the EGR effect at an early stage, and is suitable for use in an internal combustion engine.

本発明の実施例1に係る内燃機関の排気還流装置を車両に適用したエンジンシステムの構成を簡略に示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view schematically showing a configuration of an engine system in which an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention is applied to a vehicle. 過給時における内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine at the time of supercharging. EGR弁の閉鎖時の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine at the time of closing of an EGR valve. 低負荷運転時における内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine at the time of low load operation. 本発明の実施例2に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す図である。It is a figure which shows simply the structure of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on Example 4 of this invention. 過給時における従来の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す概略図である。It is the schematic which shows simply the structure of the exhaust-gas recirculation apparatus of the conventional internal combustion engine at the time of supercharging. EGR弁の閉鎖時の従来の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す概略図である。It is the schematic which shows simply the structure of the exhaust-gas recirculation apparatus of the conventional internal combustion engine at the time of closing of an EGR valve. 低負荷運転時における従来の内燃機関の排気還流装置の構成を簡略に示す概略図である。It is the schematic which shows simply the structure of the exhaust-gas recirculation apparatus of the conventional internal combustion engine at the time of low load driving | operation.

符号の説明Explanation of symbols

11 ディーゼルエンジン、DE(内燃機関)
12 掃気通路
12a 掃気通路の開口部
13 分岐点
14A、14B クーラー
22 ECU
37 吸気管(吸気通路)
39 スロットルバルブ
46 排気管(排気通路)
47 電動アシストターボ過給機
50 排気浄化装置
51 第1触媒(吸蔵還元型NOX触媒)
52 第2触媒(吸蔵還元型NOX触媒)
54 排気ガス還流通路(EGR通路)
54a EGR通路の排気通路側の開口部
54b EGR通路の吸気通路側の開口部
55 EGR弁
56 EGRクーラ
57 燃料添加弁
1 吸気通路内のガス圧力
2 排気通路内のガス圧力
2-1 EGR通路の排気通路側の開口部近傍のガス圧力
2-2 掃気通路の開口部近傍のガス圧力
11 Diesel engine, DE (internal combustion engine)
12 Scavenging passage 12a Scavenging passage opening 13 Branch point 14A, 14B Cooler 22 ECU
37 Intake pipe (intake passage)
39 Throttle valve 46 Exhaust pipe (exhaust passage)
47 electrically assisted turbocharger 50 exhaust purification device 51 first catalyst (storage reduction NO X catalyst)
52 second catalyst (storage reduction NO X catalysts)
54 Exhaust gas recirculation passage (EGR passage)
54a Opening portion on the exhaust passage side of the EGR passage 54b Opening portion on the intake passage side of the EGR passage 55 EGR valve 56 EGR cooler 57 Fuel addition valve P 1 Gas pressure in the intake passage P 2 Gas pressure in the exhaust passage P 2-1 Gas pressure near the opening on the exhaust passage side of the EGR passage P 2-2 Gas pressure near the opening on the scavenging passage

Claims (4)

機関本体の吸気系に設けられる吸気通路及び排気系に設けられる排気通路と、
前記排気通路と前記吸気通路との間を連結し、前記排気通路から前記吸気通路に排出ガスの一部を還流させる排気ガス還流通路と、
該排気ガス還流通路に設けられ、前記排気ガス還流通路を流れる前記排気ガスの流量を調整する排気ガス還流制御弁とを有する内燃機関の排気還流装置において、
前記排気ガス還流通路に、その内部に機関本体送給用新気を前記排気ガス還流通路の前記排気通路側の開口部より下流側に排出する掃気通路が設けられ、
機関本体の過給時に、前記排気ガス還流通路内に供給され、前記排気ガス還流制御弁の閉鎖時に、前記排気ガス還流通路内に滞留する新気を、前記排気ガス還流通路に送給される前記排気ガスにより掃気することを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
An intake passage provided in the intake system of the engine body and an exhaust passage provided in the exhaust system;
An exhaust gas recirculation passage that connects between the exhaust passage and the intake passage, and recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage;
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, provided in the exhaust gas recirculation passage, and having an exhaust gas recirculation control valve for adjusting a flow rate of the exhaust gas flowing through the exhaust gas recirculation passage;
The exhaust gas recirculation passage is provided therein with a scavenging passage for discharging fresh air for engine main body supply to the downstream side of the exhaust gas recirculation passage on the exhaust passage side,
When the engine body is supercharged, fresh air that is supplied into the exhaust gas recirculation passage and stays in the exhaust gas recirculation passage is sent to the exhaust gas recirculation passage when the exhaust gas recirculation control valve is closed. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas is scavenged.
請求項1において、
前記排気ガス還流通路、前記掃気通路の何れか一方又は両方の通路内の前記排気ガスを冷却するクーラーを少なくとも一つ以上有していることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
In claim 1,
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising at least one cooler for cooling the exhaust gas in one or both of the exhaust gas recirculation passage and the scavenging passage.
請求項1又は2において、
前記掃気通路の前記排気ガスを排出する開口部が、前記排気通路内の前記排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置の上流側に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 claim 1 or 2,
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein an opening for exhausting the exhaust gas in the scavenging passage is provided upstream of an exhaust gas purification device for purifying the exhaust gas in the exhaust passage.
請求項1乃至3の何れか一つにおいて、
前記排気ガス還流通路の前記排気通路側の前記開口部と前記掃気通路の前記排気ガスを排出する前記開口部との間に、タービン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 any one of Claims 1 thru | or 3,
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, wherein a turbine is provided between the opening portion of the exhaust gas recirculation passage on the exhaust passage side and the opening portion for discharging the exhaust gas of the scavenging passage. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065112A1 (en) 2011-10-31 2013-05-10 トヨタ自動車株式会社 Ventilation control device for internal combustion engine
JP2013167218A (en) * 2012-02-16 2013-08-29 Toyota Motor Corp Recirculating device of internal combustion engine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0586847A (en) * 1991-09-26 1993-04-06 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device for engine having mechanical supercharger
JPH09137740A (en) * 1995-11-14 1997-05-27 Denso Corp Exhaust gas purifying device of internal combustion engine
JPH10325368A (en) * 1997-05-26 1998-12-08 Isuzu Motors Ltd Egr gas cooling device
JPH1182184A (en) * 1997-09-02 1999-03-26 Toyota Autom Loom Works Ltd Internal combustion engine system
JPH11125149A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas recirculation device
JP2004332580A (en) * 2003-05-01 2004-11-25 Keihin Corp Exhaust emission control device
JP2005264821A (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Toyota Motor Corp Exhaust reflux system of internal combustion engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0586847A (en) * 1991-09-26 1993-04-06 Mazda Motor Corp Exhaust emission control device for engine having mechanical supercharger
JPH09137740A (en) * 1995-11-14 1997-05-27 Denso Corp Exhaust gas purifying device of internal combustion engine
JPH10325368A (en) * 1997-05-26 1998-12-08 Isuzu Motors Ltd Egr gas cooling device
JPH1182184A (en) * 1997-09-02 1999-03-26 Toyota Autom Loom Works Ltd Internal combustion engine system
JPH11125149A (en) * 1997-10-23 1999-05-11 Mitsubishi Motors Corp Exhaust gas recirculation device
JP2004332580A (en) * 2003-05-01 2004-11-25 Keihin Corp Exhaust emission control device
JP2005264821A (en) * 2004-03-18 2005-09-29 Toyota Motor Corp Exhaust reflux system of internal combustion engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065112A1 (en) 2011-10-31 2013-05-10 トヨタ自動車株式会社 Ventilation control device for internal combustion engine
US8960167B2 (en) 2011-10-31 2015-02-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ventilation control apparatus for internal combustion engine
JP2013167218A (en) * 2012-02-16 2013-08-29 Toyota Motor Corp Recirculating device of internal combustion engine

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