JP2009041551A - Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine - Google Patents

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Suekichi Sugiyama
末吉 杉山
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine capable of quickly discharging condensate formed in an intake air passage out of an intake system. <P>SOLUTION: In the exhaust gas recirculation device 20 for the internal combustion engine 1 provided with a low pressure EGR passage 22 introducing part of exhaust gas to the intake air passage 4 from an exhaust gas passage 4 as EGR gas, the intake air passage 4 is provided with a double tube part 41 in which an outer tube 44 forming a part of the intake air passage 4 and an inner tube 45 arranged inside of the outer tube 44 with keeping a gap which is to be a cylindrical passage 46 are combined. The low pressure EGR passage 22 is connected to the double tube part 41 so as to introduce EGR gas into the cylindrical passage 46 from a tangential direction of the outer tube 44, a groove part 48 is provided at an inner surface 9d of a compressor 9c connected to a downstream side of the double tube part 41 in such a manner that an inner surface thereof continues to the outer tube 44, and the groove part 48 is connected to a tank 32 storing condensate via a condensate passage 49. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気通路から吸気通路に排気の一部をEGRガスとして導くEGR通路を備えた内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that includes an EGR passage that guides a part of exhaust gas from an exhaust passage to an intake passage as EGR gas.

EGR通路に方向変換部を設け、その方向変換部に冷却によって発生した凝縮水などを捕集するべく上流側に向かって開口するトラップを設けたEGR装置が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2〜6が存在する。   There is known an EGR device in which a direction changing portion is provided in an EGR passage, and a trap that opens toward the upstream side to collect condensed water generated by cooling is provided in the direction changing portion (see Patent Document 1). . In addition, Patent Documents 2 to 6 exist as prior art documents related to the present invention.

特開2003−097361号公報JP 2003-097361 A 特開2002−130058号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130058 特開2005−076456号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-076456 特開2002−188525号公報JP 2002-188525 A 特表2006−500515号公報Special table 2006-500515 gazette 特許第2607175号公報Japanese Patent No. 2607175

慣性を利用して気体から液体を分離して捕集する装置では、水蒸気として気体に混入している水分の分離及び捕集を行うことができず、また径の小さい水滴も捕集し難い。そのため、EGRガスとともに水分が吸気通路に導かれる。外気から吸い込まれた空気(以降、新気と称することがある。)はEGRガスより温度が低いため、吸気通路に導かれた水分や径の小さい水滴は新気によって冷却されて凝縮水が発生する。また、その凝縮水はEGRガス中の窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)などの成分により酸性化される。そのため、ターボ過給機のコンプレッサなど吸気通路に設けられた機器や吸気管などの腐食がこの凝縮水によって進行するおそれがある。また、特許文献1の装置のように複数のトラップを設けるべく複数の方向変換部をEGR通路に設けると、それら方向変換部によってEGR通路の圧力損失が増加する。周知のようにEGRガスは排気通路の圧力と吸気通路の圧力との差を利用して排気通路から吸気通路に導入するため、EGR通路の圧力損失が増加すると排気エミッションの改善に必要な量のEGRガスが十分に吸気通路に導入できないおそれがある。   An apparatus that separates and collects liquid from gas using inertia cannot separate and collect moisture mixed in the gas as water vapor, and it is difficult to collect water droplets having a small diameter. Therefore, moisture is guided to the intake passage together with the EGR gas. Since the air sucked from outside air (hereinafter sometimes referred to as fresh air) has a lower temperature than EGR gas, moisture introduced into the intake passage and water droplets with a small diameter are cooled by fresh air and condensed water is generated. To do. The condensed water is acidified by components such as nitrogen oxide (NOx) and sulfur oxide (SOx) in the EGR gas. Therefore, there is a possibility that corrosion of equipment provided in the intake passage such as a compressor of a turbocharger and an intake pipe may proceed due to the condensed water. Further, when a plurality of direction changing portions are provided in the EGR passage so as to provide a plurality of traps as in the apparatus of Patent Document 1, the pressure loss in the EGR passage is increased by the direction changing portions. As is well known, EGR gas is introduced from the exhaust passage into the intake passage by utilizing the difference between the pressure in the exhaust passage and the pressure in the intake passage. Therefore, when the pressure loss in the EGR passage increases, the amount of EGR gas required for improving exhaust emission is increased. There is a possibility that the EGR gas cannot be sufficiently introduced into the intake passage.

そこで、本発明は、吸気通路内で発生した凝縮水を速やかに吸気系外に排出することが可能な内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can quickly discharge condensed water generated in an intake passage to the outside of the intake system.

本発明の内燃機関の排気還流装置は、排気通路から吸気通路に排気の一部をEGRガスとして導くEGR通路を備えた内燃機関の排気還流装置において、前記吸気通路には、前記吸気通路の一部を形成する外管と前記外管の内側に円筒通路となる隙間を介して配置される内管とが組み合わされた二重管部が設けられ、前記EGR通路は、前記円筒通路内に前記外管の接線方向からEGRガスが導入されるように前記二重管部に接続され、前記外管と内面が連続するように前記二重管部の下流側に接続されて前記吸気通路の一部を形成する通路形成部材の内面に溝部が設けられ、前記溝部は凝縮水通路を介して凝縮水が貯留される貯留手段と接続されていることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。   An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention is an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that includes an EGR passage that guides a part of exhaust gas from the exhaust passage to the intake passage as EGR gas. A double pipe part in which an outer pipe that forms a portion and an inner pipe that is disposed through a gap serving as a cylindrical passage is provided inside the outer pipe, and the EGR passage is provided in the cylindrical passage. It is connected to the double pipe portion so that EGR gas is introduced from the tangential direction of the outer pipe, and is connected to the downstream side of the double pipe portion so that the outer pipe and the inner surface are continuous. A groove portion is provided on the inner surface of the passage forming member forming the portion, and the groove portion is connected to a storage means for storing condensed water via the condensed water passage, thereby solving the above-described problem. ).

本発明の排気還流装置によれば、外管と内管との間に設けられる円筒通路に接線方向からEGRガスが導入されるので、外管の内面に沿って円筒通路内を旋回しつつ下流に流れる旋回流を円筒通路内に形成することができる。二重管部に導入されたEGRガスはこの旋回流とともに円筒通路内を旋回するので、EGRガスから発生した凝縮水を遠心力によって外管の内面に付着させることができる。外管の内面に付着した凝縮水は、吸気の流れによりその内面に沿って移動して通路形成部材に導かれ、溝部に捕集される。その後、凝縮水は、溝部から凝縮水通路を介して貯留手段に排出される。このように吸気通路内で凝縮水が発生しても溝部で捕集できるので、凝縮水が通路形成部材より下流に移動することを抑制できる。また、凝縮水を速やかに吸気系外に排出することができる。そのため、吸気通路に設けられている機器や吸気通路を形成する吸気管の腐食を抑制できる。また、本発明の排気還流装置では吸気通路に二重管部を設けるので、EGR通路の圧力損失の増加を防止できる。そのため、吸気通路の圧力と排気通路の圧力との差によって排気エミッションの改善に必要な量のEGRガスを十分に吸気通路に導入することができる。   According to the exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, since EGR gas is introduced from the tangential direction into the cylindrical passage provided between the outer tube and the inner tube, the exhaust gas recirculation device is rotated downstream along the inner surface of the outer tube. A swirling flow that flows into the cylindrical passage can be formed in the cylindrical passage. Since the EGR gas introduced into the double pipe part swirls in the cylindrical passage along with the swirling flow, the condensed water generated from the EGR gas can be attached to the inner surface of the outer pipe by centrifugal force. Condensed water adhering to the inner surface of the outer tube moves along the inner surface by the flow of intake air, is guided to the passage forming member, and is collected in the groove. Thereafter, the condensed water is discharged from the groove portion to the storage means through the condensed water passage. In this way, even if condensed water is generated in the intake passage, it can be collected in the groove portion, so that the condensed water can be prevented from moving downstream from the passage forming member. Further, the condensed water can be quickly discharged out of the intake system. Therefore, corrosion of the equipment provided in the intake passage and the intake pipe forming the intake passage can be suppressed. Further, in the exhaust gas recirculation device of the present invention, since the double pipe portion is provided in the intake passage, an increase in pressure loss in the EGR passage can be prevented. Therefore, the amount of EGR gas necessary for improving exhaust emission can be sufficiently introduced into the intake passage due to the difference between the pressure in the intake passage and the pressure in the exhaust passage.

本発明の排気還流装置の一形態において、前記溝部は、前記通路形成部材の内面の周方向に全周に亘って設けられ前記溝部は、前記通路形成部材の内面の周方向に全周に亘って設けられていてもよい(請求項2)。このように溝部を設けることにより、通路形成部材の内面に移動してきた凝縮水をより確実に捕集することができる。   In one form of the exhaust gas recirculation device of the present invention, the groove portion is provided over the entire circumference in the circumferential direction of the inner surface of the passage forming member, and the groove portion extends over the entire circumference in the circumferential direction of the inner surface of the passage forming member. (Claim 2). By providing the groove portion in this manner, the condensed water that has moved to the inner surface of the passage forming member can be collected more reliably.

本発明の排気還流装置の一形態において、前記円筒通路の上流側端部には、その上流側端部を塞ぐ蓋部が設けられていてもよい(請求項3)。この場合、円筒通路内への吸気の流入を抑制できるので、円筒通路内により強い旋回流を形成することができる。そのため、外管の内面への凝縮水の付着を促進させることができる。   In one form of the exhaust gas recirculation device of the present invention, a lid portion for closing the upstream end portion may be provided at the upstream end portion of the cylindrical passage. In this case, since the inflow of intake air into the cylindrical passage can be suppressed, a stronger swirling flow can be formed in the cylindrical passage. Therefore, the adhesion of condensed water to the inner surface of the outer tube can be promoted.

本発明の排気還流装置の一形態において、前記蓋部は、前記内管から吸気流れの上流に向かって漸次拡がりつつ前記外管の内面に向かって延びていてもよい(請求項4)。この場合、蓋部によって新気の流れを乱すことなく新気を速やかに内管内に導くことができる。   In one form of the exhaust gas recirculation device of the present invention, the lid portion may extend toward the inner surface of the outer pipe while gradually expanding from the inner pipe toward the upstream side of the intake flow. In this case, the fresh air can be quickly guided into the inner pipe without disturbing the flow of the fresh air by the lid.

本発明の排気還流装置の一形態において、前記内燃機関はターボ過給機を備え、前記通路形成部材が前記ターボ過給機のコンプレッサハウジングであるとともに、前記二重管部が前記コンプレッサハウジングの吸気の吸い込み入口に接続されていてもよい(請求項5)。ターボ過給機のコンプレッサ内では吸気が圧縮されて吸気の圧力が上昇するので、コンプレッサハウジング内に溝部を設けることにより、その吸気の圧力を利用して溝部から凝縮水通路に速やかに凝縮水を排出することができる。   In one form of the exhaust gas recirculation device of the present invention, the internal combustion engine includes a turbocharger, the passage forming member is a compressor housing of the turbocharger, and the double pipe portion is an intake air of the compressor housing. It may be connected to the suction inlet (claim 5). Since the intake air is compressed in the turbocharger compressor and the pressure of the intake air rises, by providing a groove in the compressor housing, the condensed water is quickly discharged from the groove to the condensed water passage using the intake air pressure. Can be discharged.

この形態において、前記溝部は、前記コンプレッサハウジング内に配置されるコンプレッサホイールのインデューサ部と対向する前記コンプレッサハウジングの内面に形成されていてもよい(請求項6)。このような場所に溝部を設けることにより、コンプレッサの内部まで凝縮水を入り込ませることなく、圧縮された吸気の圧力を利用して凝縮水を凝縮水通路に速やかに排出することができる。   In this embodiment, the groove portion may be formed on an inner surface of the compressor housing facing an inducer portion of a compressor wheel disposed in the compressor housing. By providing the groove in such a place, the condensed water can be quickly discharged to the condensed water passage by using the pressure of the compressed intake air without allowing the condensed water to enter the compressor.

また、前記EGR通路は、前記排気通路の前記ターボ過給機のタービンより下流の区間と前記二重管部とを接続していてもよい(請求項7)。タービンより下流の排気通路の圧力はタービンより上流の排気通路の圧力より低いため、EGR通路の両端の圧力差が小さくなる。本発明の排気還流装置では、EGR通路の圧力損失の増加を防止できるので、このようにEGR通路の両端の圧力差が小さくても、排気エミッションの改善に必要な量のEGRガスを十分に吸気通路に導入することができる。   The EGR passage may connect a section of the exhaust passage downstream of the turbocharger turbine and the double pipe portion. Since the pressure in the exhaust passage downstream from the turbine is lower than the pressure in the exhaust passage upstream from the turbine, the pressure difference between both ends of the EGR passage becomes small. In the exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, an increase in the pressure loss of the EGR passage can be prevented, so that even if the pressure difference between both ends of the EGR passage is small as described above, the amount of EGR gas necessary for improving exhaust emission is sufficiently sucked. It can be introduced into the passage.

本発明の排気還流装置の一形態において、前記EGR通路には、内部に導入された気体に気液分離作用を与え、得られた液体を液体排出管から前記貯留手段に排出し、残余の気体を気体排出管から前記二重管部に排出する気液分離手段が設けられ、前記凝縮水通路は、前記溝部と前記気液分離手段とを接続してもよい(請求項8)。この場合、溝部から凝縮水とともに排出された吸気を気液分離手段を介して吸気通路に戻すことができる。また、この吸気通路に戻される吸気は、気液分離手段によって凝縮水が分離されているので、凝縮水が再度吸気通路に戻されることを抑制できる。さらに、通路形成部材がターボ過給機のコンプレッサの場合は、吸気の一部を循環させることになるので、これによりコンプレッサのサージ限界を改善することができる。   In one form of the exhaust gas recirculation device of the present invention, the EGR passage is subjected to gas-liquid separation action on the gas introduced therein, and the obtained liquid is discharged from the liquid discharge pipe to the storage means, and the remaining gas The gas-liquid separation means for discharging the gas from the gas discharge pipe to the double pipe section may be provided, and the condensed water passage may connect the groove section and the gas-liquid separation means. In this case, the intake air discharged together with the condensed water from the groove portion can be returned to the intake passage through the gas-liquid separation means. Further, since the condensed water is separated from the intake air returned to the intake passage by the gas-liquid separation means, it is possible to suppress the condensed water from returning to the intake passage again. Further, when the passage forming member is a turbocharger compressor, a part of the intake air is circulated, thereby improving the surge limit of the compressor.

以上に説明したように、本発明の排気還流装置によれば、二重管部の円筒通路に形成される旋回流を利用して遠心力で凝縮水を外管の内面に付着させ、その凝縮水を溝部で捕集して吸気系外に排出することができる。そのため、吸気通路内で発生した凝縮水を速やかに吸気系外に排出することができる。   As described above, according to the exhaust gas recirculation apparatus of the present invention, condensed water is attached to the inner surface of the outer pipe by centrifugal force using the swirl flow formed in the cylindrical passage of the double pipe portion, and the condensation is performed. Water can be collected in the groove and discharged out of the intake system. Therefore, the condensed water generated in the intake passage can be quickly discharged out of the intake system.

図1は、本発明の一形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す。図1の内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)1は車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数(図1では4つ)の気筒2が設けられる機関本体3と、各気筒2に接続される吸気通路4及び排気通路5とを備えている。吸気通路4には、吸気濾過用のエアクリーナ6、吸気量を調整するための第1スロットル弁7及び第2スロットル弁8、ターボ過給機9のコンプレッサ9a、及び吸気を冷却するためのインタークーラ10が設けられている。図1に示したように第1スロットル弁7はエアクリーナ6とコンプレッサ9aとの間の区間に設けられ、第2スロットル弁8はインタークーラ10とインテークマニホールド(以下、インマニと略称することがある。)4aとの間の区間に設けられる。排気通路5には、ターボ過給機9のタービン9b、及び排気を浄化するための排気浄化装置11が設けられている。   FIG. 1 shows an example of an internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation apparatus according to an embodiment of the present invention is incorporated. An internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) 1 in FIG. 1 is a diesel engine mounted as a driving power source in a vehicle, and an engine body 3 provided with a plurality (four in FIG. 1) of cylinders 2. And an intake passage 4 and an exhaust passage 5 connected to each cylinder 2. In the intake passage 4, an air cleaner 6 for filtering the intake air, a first throttle valve 7 and a second throttle valve 8 for adjusting the intake air amount, a compressor 9a of the turbocharger 9, and an intercooler for cooling the intake air 10 is provided. As shown in FIG. 1, the first throttle valve 7 is provided in a section between the air cleaner 6 and the compressor 9a, and the second throttle valve 8 may be abbreviated as an intercooler 10 and an intake manifold (hereinafter referred to as an intake manifold). ) Provided in the section between 4a. The exhaust passage 5 is provided with a turbine 9b of the turbocharger 9 and an exhaust purification device 11 for purifying exhaust.

また、エンジン1は、排気通路5から吸気通路4に排気の一部をEGRガスとして導入する排気還流装置20を備えている。排気還流装置20は、排気通路5と吸気通路4とを接続する高圧EGR通路21及び低圧EGR通路22を備えている。図1に示したように高圧EGR通路21は、排気通路5のタービン9bより上流の区間と、吸気通路4の第2スロットル弁8とインマニ4aとの間の区間とを接続する。低圧EGR通路22は、排気通路5の排気浄化装置11より下流の区間と、吸気通路4の第1スロットル弁7とコンプレッサ9aとの間の区間とを接続する。高圧EGR通路21には、高圧EGR通路21を通過するEGRガスの流量を調整するための高圧EGR弁23が設けられる。低圧EGR通路22には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ24、及び低圧EGR通路22を通過するEGRガスの流量を調整するための低圧EGR弁25が設けられる。   The engine 1 also includes an exhaust gas recirculation device 20 that introduces part of the exhaust gas from the exhaust passage 5 to the intake passage 4 as EGR gas. The exhaust gas recirculation device 20 includes a high pressure EGR passage 21 and a low pressure EGR passage 22 that connect the exhaust passage 5 and the intake passage 4. As shown in FIG. 1, the high-pressure EGR passage 21 connects a section upstream of the turbine 9 b in the exhaust passage 5 and a section between the second throttle valve 8 and the intake manifold 4 a in the intake passage 4. The low pressure EGR passage 22 connects a section of the exhaust passage 5 downstream of the exhaust purification device 11 and a section of the intake passage 4 between the first throttle valve 7 and the compressor 9a. The high pressure EGR passage 21 is provided with a high pressure EGR valve 23 for adjusting the flow rate of EGR gas passing through the high pressure EGR passage 21. The low pressure EGR passage 22 is provided with an EGR cooler 24 for cooling the EGR gas and a low pressure EGR valve 25 for adjusting the flow rate of the EGR gas passing through the low pressure EGR passage 22.

排気還流装置20は、EGRガスなどから発生する凝縮水を捕集し、外部に排出するための凝縮水捕集機構30を備えている。凝縮水捕集機構30は、低圧EGR通路22のEGRクーラ24に対してEGRガスの流れ方向下流に設けられて、EGRガスの冷却に伴って発生する凝縮水を捕集するトラッパ31と、捕集した凝縮水を貯留する貯留手段としてのタンク32と、トラッパ31とタンク32とを連結する連結路33と、タンク32に貯留された凝縮水を排出する排出路34と、吸気通路4のコンプレッサ9aとインタークーラ10との間の区間とタンク32とを接続する圧力導入路35と、を備えている。   The exhaust gas recirculation device 20 includes a condensed water collecting mechanism 30 for collecting condensed water generated from EGR gas or the like and discharging the condensed water to the outside. The condensed water collecting mechanism 30 is provided downstream of the EGR cooler 24 of the low pressure EGR passage 22 in the EGR gas flow direction, and includes a trapper 31 that collects condensed water generated as the EGR gas is cooled, and a trapper 31. A tank 32 as a storage means for storing the collected condensed water, a connection path 33 for connecting the trapper 31 and the tank 32, a discharge path 34 for discharging the condensed water stored in the tank 32, and a compressor for the intake passage 4 And a pressure introduction path 35 that connects a section between 9 a and the intercooler 10 and the tank 32.

図2及び図3を参照して凝縮水捕集機構30について詳しく説明する。図2は、凝縮水捕集機構30の拡大図であり、図3は図2のIII−III線における凝縮水捕集機構30の断面を示す図である。図2に示したようにトラッパ31は、コンプレッサ9aの吸気の吸い込み口に接続される二重管部41と、二重管部41から側方に突出するように設けられるケーシング42と、ケーシング42の内部に配置される気体排出管としての案内管43とを備えている。このように二重管部41が接続されるため、コンプレッサハウジング9cが本発明の通路形成部材に相当する。二重管部41は、吸気通路4の一部を形成する外管44と、外管44の内部に円筒通路46となる隙間を介して設けられる内管45と、外管44と内管45との間に形成される円筒通路46の吸気流れ上流側の入口を塞ぐ蓋部47とを備えている。蓋部47は、内管45から吸気流れの上流側に向かって漸次拡がりつつ外管44の内面に向かって延びるように設けられる。このように蓋部47を形成することにより、二重管部41に流入する新気の流れの乱れを抑制することができる。   The condensed water collecting mechanism 30 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is an enlarged view of the condensed water collecting mechanism 30, and FIG. 3 is a view showing a cross section of the condensed water collecting mechanism 30 taken along the line III-III in FIG. As shown in FIG. 2, the trapper 31 includes a double pipe portion 41 connected to an intake air intake port of the compressor 9 a, a casing 42 provided so as to protrude from the double pipe portion 41, and a casing 42. And a guide pipe 43 serving as a gas discharge pipe disposed inside. Since the double pipe portion 41 is thus connected, the compressor housing 9c corresponds to the passage forming member of the present invention. The double pipe portion 41 includes an outer pipe 44 that forms a part of the intake passage 4, an inner pipe 45 that is provided inside the outer pipe 44 via a gap that becomes a cylindrical passage 46, and the outer pipe 44 and the inner pipe 45. And a lid portion 47 that closes the inlet on the upstream side of the intake air flow of the cylindrical passage 46 formed therebetween. The lid portion 47 is provided so as to extend toward the inner surface of the outer tube 44 while gradually expanding from the inner tube 45 toward the upstream side of the intake flow. By forming the lid portion 47 in this manner, the disturbance of the flow of fresh air flowing into the double pipe portion 41 can be suppressed.

ケーシング42は、案内管43を取り囲むように配置された円筒部42aと、その円筒部42aの下方に連なる漏斗状の回収部42bを備えている。図3に示したように円筒部42aには、円筒部42a内に円筒部42aの接線方向からEGRガスが導入されるように接続される導入管42cが設けられている。導入管42cには、低圧EGR通路22が接続される。また、回収部42bの下部には液体排出管としての排出管42dが設けられ、排出管42dは連結路33を介してタンク32と接続される。案内管43は、中空円筒状であり、図3に示すように案内管43を通過して吸気通路4内に導かれるガスが円筒通路46内に外管44の接線方向から流入するように二重管部41と接続されている。また、ターボ過給機9のコンプレッサハウジング9cの内面9dには溝部48が設けられており、溝部48は凝縮水通路49を介して円筒部42aと接続されている。溝部48は、コンプレッサハウジング9cの内面9dの周方向に全周に亘って設けられている。また、図2に示したように溝部48は、コンプレッサハウジング9c内に配置されるコンプレッサホイール9eのインデューサ部9fと対向する内面に設けられている。上述したように溝部48は凝縮水通路49を介して円筒部42aと接続されているため、溝部48における吸気の圧力が高すぎると吸気が無駄に円筒部42aに排出され、コンプレッサ9aの効率が低下する。そのため、溝部48が設けられる位置は、コンプレッサ9aで吸気を圧縮しているときのコンプレッサ9a内の各部の圧力に応じて適宜設定される。周知のようにインデューサ部9fにおける吸気の圧力は、コンプレッサホイール9eの翼先端位置から下流に進むにしたがって上昇する。そこで、溝部48は、例えばコンプレッサ9aから円筒部42aに無駄に吸気が排出されない位置に設定される。   The casing 42 includes a cylindrical portion 42a disposed so as to surround the guide tube 43, and a funnel-shaped recovery portion 42b continuous below the cylindrical portion 42a. As shown in FIG. 3, the cylindrical portion 42a is provided with an introduction pipe 42c connected so that EGR gas is introduced into the cylindrical portion 42a from the tangential direction of the cylindrical portion 42a. The low pressure EGR passage 22 is connected to the introduction pipe 42c. In addition, a discharge pipe 42 d as a liquid discharge pipe is provided at the lower part of the recovery unit 42 b, and the discharge pipe 42 d is connected to the tank 32 through the connection path 33. The guide tube 43 has a hollow cylindrical shape. As shown in FIG. 3, the guide tube 43 passes through the guide tube 43 and is introduced into the intake passage 4 so that the gas flows into the cylindrical passage 46 from the tangential direction of the outer tube 44. It is connected to the heavy pipe portion 41. Further, a groove portion 48 is provided on the inner surface 9 d of the compressor housing 9 c of the turbocharger 9, and the groove portion 48 is connected to the cylindrical portion 42 a via a condensed water passage 49. The groove portion 48 is provided over the entire circumference in the circumferential direction of the inner surface 9d of the compressor housing 9c. Further, as shown in FIG. 2, the groove 48 is provided on the inner surface of the compressor wheel 9e disposed in the compressor housing 9c, which faces the inducer 9f. As described above, since the groove portion 48 is connected to the cylindrical portion 42a via the condensed water passage 49, if the pressure of the intake air in the groove portion 48 is too high, the intake air is exhausted to the cylindrical portion 42a, and the efficiency of the compressor 9a is increased. descend. Therefore, the position where the groove 48 is provided is appropriately set according to the pressure of each part in the compressor 9a when the intake air is compressed by the compressor 9a. As is well known, the pressure of the intake air in the inducer portion 9f increases as it proceeds downstream from the blade tip position of the compressor wheel 9e. Therefore, the groove portion 48 is set at a position where intake air is not exhausted from the compressor 9a to the cylindrical portion 42a, for example.

この凝縮水捕集機構30による凝縮水の捕集方法について説明する。この凝縮水捕集機構30によれば、低圧EGR通路22を介して円筒部42aに導入されたEGRガスが図3に示したように円筒部42a内で旋回流S1を形成するので、遠心力を利用してEGRガスに含まれている凝縮水を円筒部42aの内面に付着させて捕集することができる。このように内部に導入された気体に気液分離作用を与えることにより、ケーシング42が本発明の気液分離手段に相当する。この捕集した凝縮水は、回収部42b、排出管32d及び連結路33を介してタンク32へと排出される。一方、残余のEGRガスは案内管43を介して円筒通路46内に外管44の接線方向から流入するように導かれる。そのため、図3に示したように残余のEGRガスは、円筒通路46内において旋回流S2を形成する。残余のEGRガスにも径の小さい水滴や水蒸気として水分が含まれているため、吸気通路4内に導かれ、新気によって冷却されると凝縮水が発生するが、旋回流S2によってこの凝縮水を外管44の内面に付着させることができる。外管44の内面に付着した凝縮水は、吸気の流れなどによってコンプレッサハウジング9c内に導かれ、溝部48に捕集される。その後、凝縮水はコンプレッサ9aにて高められた吸気の圧力によって吸気の一部とともに凝縮水通路49を介して円筒部42aに排出され、タンク32へと送られる。なお、凝縮水とともに円筒部42aに排出された吸気の一部は、案内管43を介して再度コンプレッサ9aに戻される。   A method for collecting condensed water by the condensed water collecting mechanism 30 will be described. According to the condensed water collecting mechanism 30, the EGR gas introduced into the cylindrical portion 42a via the low-pressure EGR passage 22 forms the swirl flow S1 in the cylindrical portion 42a as shown in FIG. The condensed water contained in the EGR gas can be collected by adhering to the inner surface of the cylindrical portion 42a. Thus, the casing 42 corresponds to the gas-liquid separating means of the present invention by giving a gas-liquid separating action to the gas introduced into the inside. The collected condensed water is discharged to the tank 32 through the recovery part 42b, the discharge pipe 32d, and the connection path 33. On the other hand, the remaining EGR gas is introduced into the cylindrical passage 46 from the tangential direction of the outer tube 44 through the guide tube 43. Therefore, as shown in FIG. 3, the remaining EGR gas forms a swirl flow S <b> 2 in the cylindrical passage 46. Since the remaining EGR gas also contains water as water droplets or water vapor having a small diameter, condensed water is generated when it is introduced into the intake passage 4 and cooled by fresh air, but this condensed water is generated by the swirling flow S2. Can be attached to the inner surface of the outer tube 44. Condensed water adhering to the inner surface of the outer tube 44 is guided into the compressor housing 9 c by the flow of intake air and the like, and is collected in the groove 48. Thereafter, the condensed water is discharged to the cylindrical portion 42 a through the condensed water passage 49 together with a part of the intake air by the pressure of the intake air increased by the compressor 9 a and sent to the tank 32. A part of the intake air discharged to the cylindrical portion 42 a together with the condensed water is returned again to the compressor 9 a through the guide pipe 43.

図2に示したようにタンク32の上部には連結路33及び圧力導入路35が接続され、下部には排出路34が接続されている。連結路33には、トラッパ31からタンク32への流れを許容し、タンク32からトラッパ31への流れを阻止する逆止弁36が設けられている。逆止弁36が開き始める時の圧力、いわゆるクラッキング圧力は、例えばトラッパ31の内部に回収された凝縮水が適度の量まで溜まったとき、その凝縮水の自重で逆止弁36が開弁するように設定される。排出路34には、タンク32から外部への凝縮水の排出を許容し、外部からタンク32への逆流を阻止する逆止弁37が設けられている。逆止弁37のクラッキング圧力は、タンク32に貯留可能な凝縮水の自重のみでは逆止弁37が開弁しない範囲に設定される。圧力導入路35には、圧力導入路35を開閉するソレノイドバルブ38が設けられている。ソレノイドバルブ38、高圧EGR弁23、及び低圧EGR弁25の各開閉動作は、不図示の制御装置にてそれぞれ制御される。制御装置としては、例えばエンジン1の運転状態を制御するためのコンピュータであるエンジンコントロールユニット(ECU)が利用される。なお、制御装置はECUに限定されず、ECUとは別にコンピュータユニットを設け、そのコンピュータユニットを排気還流装置20の制御装置として利用してもよい。   As shown in FIG. 2, a connecting path 33 and a pressure introducing path 35 are connected to the upper part of the tank 32, and a discharge path 34 is connected to the lower part. The connection path 33 is provided with a check valve 36 that allows the flow from the trapper 31 to the tank 32 and prevents the flow from the tank 32 to the trapper 31. The pressure at which the check valve 36 starts to open, that is, the so-called cracking pressure is, for example, when the condensed water collected in the trapper 31 accumulates to an appropriate amount, and the check valve 36 is opened by its own weight. Is set as follows. The discharge path 34 is provided with a check valve 37 that allows the condensed water to be discharged from the tank 32 to the outside and prevents the backflow from the outside to the tank 32. The cracking pressure of the check valve 37 is set in a range in which the check valve 37 is not opened only by the weight of the condensed water that can be stored in the tank 32. The pressure introduction path 35 is provided with a solenoid valve 38 that opens and closes the pressure introduction path 35. Each opening / closing operation of the solenoid valve 38, the high pressure EGR valve 23, and the low pressure EGR valve 25 is controlled by a control device (not shown). As the control device, for example, an engine control unit (ECU) which is a computer for controlling the operating state of the engine 1 is used. The control device is not limited to the ECU, and a computer unit may be provided separately from the ECU, and the computer unit may be used as the control device for the exhaust gas recirculation device 20.

次に排気還流装置20の動作について説明する。高圧EGR弁23及び低圧EGR弁25の各開度は、エンジン1の運転状態に応じた適切な流量のEGRガスがエンジン1の燃焼室に導入されるようにそれぞれ制御される。また、エンジン1の運転状態に応じてエンジン1の燃焼室に導入すべき吸気量及びEGRガス流量が設定され、それら吸気量及びEGRガス流量に応じて第1スロットル弁7及び第2スロットル弁8の各開度がそれぞれ制御される。なお、これらの開度制御は公知の制御方法でよいため、詳細な説明は省略する。   Next, the operation of the exhaust gas recirculation device 20 will be described. Each opening degree of the high pressure EGR valve 23 and the low pressure EGR valve 25 is controlled such that an EGR gas having an appropriate flow rate according to the operating state of the engine 1 is introduced into the combustion chamber of the engine 1. An intake air amount and an EGR gas flow rate to be introduced into the combustion chamber of the engine 1 are set according to the operating state of the engine 1, and the first throttle valve 7 and the second throttle valve 8 are set according to the intake air amount and the EGR gas flow rate. Each opening is controlled. In addition, since these opening degree control may be a well-known control method, detailed description is abbreviate | omitted.

ソレノイドバルブ38は、タンク32に貯留された凝縮水を排出する際に開弁され、それ以外の時期は閉弁状態に維持される。凝縮水の排出は、例えばタンク32に貯留されている凝縮水の量を検出するセンサを設け、その検出値が所定値を超えた場合に行ってもよいし、エンジン1が所定時間運転される毎に行ってもよい。ソレノイドバルブ38が開弁されるとコンプレッサ9aにて圧縮された吸気の圧力が圧力導入路35を介してタンク32内に導入され、タンク32の内圧が上昇する。そして、この圧力上昇により、連結路33の逆止弁36が閉じられるとともに排出路34の逆止弁37が開けられる。そのため、タンク32内の凝縮水が排出路34を介して排出される。その後、ソレノイドバルブ38は、タンク32からの凝縮水の排出が終了すると閉弁される。これにより、タンク32の内圧が徐々に低下して排出路34の逆止弁37が閉じ、かつ連結路33の逆止弁36が開放されてタンク32への凝縮水の貯留が再開される。   The solenoid valve 38 is opened when the condensed water stored in the tank 32 is discharged, and is kept closed at other times. Condensed water can be discharged, for example, by providing a sensor for detecting the amount of condensed water stored in the tank 32, and when the detected value exceeds a predetermined value, the engine 1 is operated for a predetermined time. It may be done every time. When the solenoid valve 38 is opened, the pressure of the intake air compressed by the compressor 9a is introduced into the tank 32 through the pressure introduction path 35, and the internal pressure of the tank 32 increases. As a result of this pressure increase, the check valve 36 in the connection path 33 is closed and the check valve 37 in the discharge path 34 is opened. Therefore, the condensed water in the tank 32 is discharged through the discharge path 34. Thereafter, the solenoid valve 38 is closed when the condensed water is completely discharged from the tank 32. As a result, the internal pressure of the tank 32 gradually decreases, the check valve 37 of the discharge passage 34 is closed, and the check valve 36 of the connection passage 33 is opened, and the storage of condensed water in the tank 32 is resumed.

本発明の排気還流装置20によれば、低圧EGR通路22を介して吸気通路4に導入されるEGRガスからは、まずケーシング42内で形成される旋回流S1によって凝縮水が分離され、次に円筒通路46内に形成される旋回流S2によって凝縮水が分離される。円筒通路46内にて分離された凝縮水は、その後外管44の内面を移動してコンプレッサハウジング9cの内面9dに設けられた溝部48に捕集され、凝縮水通路49を介してタンク32に送られる。このように吸気通路4に二重管部41を設け、その内部の円筒通路46に旋回流S2が形成されるようにEGRガスを導入することにより、吸気通路4で発生した凝縮水を速やかに外管44の内面に付着させて捕集することができる。そのため、吸気通路4内で発生した凝縮水を速やかに吸気径外に排出することができる。また、二重管部41は、吸気通路4に設けられるので、低圧EGR通路22の無駄な圧力損失の増加を防止できる。そのため、低圧EGR通路22の両端の圧力差によってエンジン1の排気エミッションの改善に必要な量のEGRガスを吸気通路4に十分に導入することができる。   According to the exhaust gas recirculation device 20 of the present invention, the condensed water is first separated from the EGR gas introduced into the intake passage 4 via the low pressure EGR passage 22 by the swirl flow S1 formed in the casing 42, and then. Condensed water is separated by the swirl flow S2 formed in the cylindrical passage 46. The condensed water separated in the cylindrical passage 46 then moves on the inner surface of the outer tube 44 and is collected in a groove portion 48 provided on the inner surface 9d of the compressor housing 9c, and is collected in the tank 32 via the condensed water passage 49. Sent. Thus, by providing the double pipe portion 41 in the intake passage 4 and introducing the EGR gas so that the swirl flow S2 is formed in the cylindrical passage 46 inside the intake passage 4, the condensed water generated in the intake passage 4 is promptly removed. It can be attached to the inner surface of the outer tube 44 and collected. Therefore, the condensed water generated in the intake passage 4 can be quickly discharged out of the intake diameter. Further, since the double pipe portion 41 is provided in the intake passage 4, it is possible to prevent an increase in useless pressure loss in the low pressure EGR passage 22. Therefore, the amount of EGR gas necessary for improving the exhaust emission of the engine 1 can be sufficiently introduced into the intake passage 4 due to the pressure difference between both ends of the low pressure EGR passage 22.

溝部48は、コンプレッサハウジング9cの内面9dに周方向に全周に亘って設けられるので、吸気通路4の内面に沿って移動してきた凝縮水をこの溝部48によって確実に捕集することができる。また、上述したようにインデューサ部9fのケーシング側の圧力はコンプレッサホイール9eの翼先端位置から下流に進むにしたがって上昇する。そのため、図2に示したようにインデューサ部9fと対向する対面9dに溝部48を設けることにより、圧縮された吸気の圧力を利用して捕集した凝縮水を円筒部42aに速やかに排出することができる。溝部48から円筒部42aには凝縮水とともに吸気の一部が送られるが、この吸気の一部は円筒部42a、案内管43及び二重管部41を介して再度コンプレッサ9aに戻される。周知のようにインデューサ部9fが配置されるスロート部の途中から吸気の一部を抜き出してスロート部の入口に戻すことにより、コンプレッサ9aのサージ限界を改善することができる。そのため、溝部48から円筒部42aに送られた吸気の一部をコンプレッサ9aに戻すことによってコンプレッサ9aにおけるサージングの発生を抑制することができる。   Since the groove portion 48 is provided on the inner surface 9d of the compressor housing 9c over the entire circumference in the circumferential direction, the condensed water that has moved along the inner surface of the intake passage 4 can be reliably collected by the groove portion 48. Further, as described above, the pressure on the casing side of the inducer portion 9f increases as it proceeds downstream from the blade tip position of the compressor wheel 9e. Therefore, as shown in FIG. 2, by providing the groove portion 48 on the facing surface 9d facing the inducer portion 9f, the condensed water collected using the pressure of the compressed intake air is quickly discharged to the cylindrical portion 42a. be able to. A part of the intake air is sent from the groove portion 48 to the cylindrical portion 42a together with the condensed water, and a part of the intake air is returned to the compressor 9a again through the cylindrical portion 42a, the guide pipe 43 and the double pipe portion 41. As is well known, the surge limit of the compressor 9a can be improved by extracting a part of the intake air from the middle of the throat part where the inducer part 9f is arranged and returning it to the inlet of the throat part. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of surging in the compressor 9a by returning a part of the intake air sent from the groove portion 48 to the cylindrical portion 42a to the compressor 9a.

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるエンジンのEGR通路に設けられるトラッパは、遠心力を利用して凝縮水を捕集するトラッパに限定されない。例えば、EGR通路の一部に凹部、蛇行部、邪魔板等を設け、それらの壁面に凝縮水を付着させてこれを捕集してもよい。さらに二重管部において十分に凝縮水を捕集できるのであれば、EGR通路にトラッパを設けなくてもよい。   The present invention is not limited to the above-described form and can be implemented in various forms. For example, a trapper provided in an EGR passage of an engine to which the present invention is applied is not limited to a trapper that collects condensed water using centrifugal force. For example, a concave portion, a meandering portion, a baffle plate or the like may be provided in a part of the EGR passage, and condensed water may be attached to the wall surfaces to collect the condensate. Further, if the condensed water can be sufficiently collected in the double pipe portion, it is not necessary to provide a trapper in the EGR passage.

二重管部に形成される円筒通路の上流側端部には、蓋部を設けなくてもよい。円筒通路内に上流側から新気が流入しても接線方向から流入させるEGRガスによって円筒通路内に旋回流を形成することができるため、遠心力によって凝縮水を外管の内面に付着させることができる。このように蓋部を省略することにより、製造コストを低減したり、製造手順を簡略化することができる。   It is not necessary to provide a lid at the upstream end of the cylindrical passage formed in the double pipe. Even if fresh air flows into the cylindrical passage from the upstream side, a swirling flow can be formed in the cylindrical passage by the EGR gas that flows in from the tangential direction, so that condensed water adheres to the inner surface of the outer tube by centrifugal force. Can do. By omitting the lid portion in this way, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing procedure can be simplified.

本発明の一形態に係る排気還流装置が組み込まれた内燃機関の一例を示す図。The figure which shows an example of the internal combustion engine in which the exhaust gas recirculation apparatus which concerns on one form of this invention was integrated. 凝縮水捕集機構を拡大して示す図。The figure which expands and shows a condensed water collection mechanism. 図2のIII−III線における凝縮水捕集機構の断面を示す図。The figure which shows the cross section of the condensed water collection mechanism in the III-III line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
4 吸気通路
5 排気通路
9 ターボ過給機
9c コンプレッサハウジング(通路形成部材)
9d コンプレッサハウジングの内面
9e コンプレッサホイール
9f インデューサ部
20 排気還流装置
22 低圧EGR通路(EGR通路)
32 タンク(貯留手段)
41 二重管部
42 ケーシング(気液分離手段)
42d 排出管(液体排出管)
43 案内管(気体排出管)
44 外管
45 内管
46 円筒通路
47 蓋部
48 溝部
49 凝縮水通路
1 Internal combustion engine 4 Intake passage 5 Exhaust passage 9 Turbocharger 9c Compressor housing (passage forming member)
9d Inner surface of compressor housing 9e Compressor wheel 9f Inducer section 20 Exhaust gas recirculation device 22 Low pressure EGR passage (EGR passage)
32 tanks (storage means)
41 Double pipe part 42 Casing (gas-liquid separation means)
42d Discharge pipe (liquid discharge pipe)
43 Guide pipe (gas exhaust pipe)
44 Outer tube 45 Inner tube 46 Cylindrical passage 47 Lid portion 48 Groove portion 49 Condensate passage

Claims (8)

排気通路から吸気通路に排気の一部をEGRガスとして導くEGR通路を備えた内燃機関の排気還流装置において、
前記吸気通路には、前記吸気通路の一部を形成する外管と前記外管の内側に円筒通路となる隙間を介して配置される内管とが組み合わされた二重管部が設けられ、
前記EGR通路は、前記円筒通路内に前記外管の接線方向からEGRガスが導入されるように前記二重管部に接続され、
前記外管と内面が連続するように前記二重管部の下流側に接続されて前記吸気通路の一部を形成する通路形成部材の内面に溝部が設けられ、前記溝部は凝縮水通路を介して凝縮水が貯留される貯留手段と接続されていることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
In an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine provided with an EGR passage that guides a part of exhaust gas as EGR gas from an exhaust passage to an intake passage,
The intake passage is provided with a double pipe portion in which an outer tube that forms a part of the intake passage and an inner tube that is disposed inside the outer tube via a gap that becomes a cylindrical passage are combined,
The EGR passage is connected to the double pipe portion so that EGR gas is introduced into the cylindrical passage from a tangential direction of the outer pipe,
A groove portion is provided on the inner surface of a passage forming member that is connected to the downstream side of the double pipe portion so as to be continuous with the outer tube and the inner surface and forms a part of the intake passage, and the groove portion passes through a condensed water passage. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine is connected to a storage means for storing condensed water.
前記溝部は、前記通路形成部材の内面の周方向に全周に亘って設けられることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。   2. The exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the groove portion is provided over the entire circumference in the circumferential direction of the inner surface of the passage forming member. 前記円筒通路の上流側端部には、その上流側端部を塞ぐ蓋部が設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気還流装置。   3. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a lid portion that closes the upstream end portion is provided at an upstream end portion of the cylindrical passage. 前記蓋部は、前記内管から吸気流れの上流に向かって漸次拡がりつつ前記外管の内面に向かって延びていることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の排気還流装置。   4. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the lid portion extends toward the inner surface of the outer pipe while gradually expanding from the inner pipe toward the upstream side of the intake flow. 前記内燃機関はターボ過給機を備え、
前記通路形成部材が前記ターボ過給機のコンプレッサハウジングであるとともに、前記二重管部が前記コンプレッサハウジングの吸気の吸い込み入口に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。
The internal combustion engine comprises a turbocharger;
5. The passage forming member is a compressor housing of the turbocharger, and the double pipe portion is connected to an intake air inlet of the compressor housing. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the item.
前記溝部は、前記コンプレッサハウジング内に配置されるコンプレッサホイールのインデューサ部と対向する前記コンプレッサハウジングの内面に形成されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気還流装置。   6. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the groove portion is formed on an inner surface of the compressor housing facing an inducer portion of a compressor wheel disposed in the compressor housing. 前記EGR通路は、前記排気通路の前記ターボ過給機のタービンより下流の区間と前記二重管部とを接続していることを特徴とする請求項5又は6に記載の内燃機関の排気還流装置。   The exhaust gas recirculation of the internal combustion engine according to claim 5 or 6, wherein the EGR passage connects a section of the exhaust passage downstream from the turbine of the turbocharger and the double pipe portion. apparatus. 前記EGR通路には、内部に導入された気体に気液分離作用を与え、得られた液体を液体排出管から前記貯留手段に排出し、残余の気体を気体排出管から前記二重管部に排出する気液分離手段が設けられ、
前記凝縮水通路は、前記溝部と前記気液分離手段とを接続していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。
In the EGR passage, a gas-liquid separation action is given to the gas introduced inside, the obtained liquid is discharged from the liquid discharge pipe to the storage means, and the remaining gas is discharged from the gas discharge pipe to the double pipe section. Gas-liquid separating means for discharging is provided,
The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the condensed water passage connects the groove portion and the gas-liquid separation means.
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