JP2009150355A - 排気還流装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気還流を実施したときでもタービン２ａの回転速度が落ちずに済み、その後の加速時のタイムラグが抑制され、且つ、コンプレッサ２ｂやインタークーラ５に対し高温の排気を通過させずに済む構造の排気還流装置を提案する。
【解決手段】排気ターボ式の過給器２を備えたエンジン１の排気還流装置において、タービン２ａよりも排気下流の排気通路Ｅに取出口１１が設けられ且つコンプレッサ２ｂ及びインタークーラ５よりも吸気下流の吸気通路Ｉに導入口１２が設けられた排気還流通路１０と、取出口１１よりも排気下流の排気通路Ｅに配設された排気シャッタ３と、を含んだ構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、過給器を備えたエンジンの排気還流（ＥＧＲ）装置における排気還流通路に関する。

排気ターボ式の過給器を備えたエンジンに設けられる排気還流装置において、その排気還流通路は、排気マニホールドから過給器のタービンまでの間、すなわちタービンよりも排気上流の排気通路に排気の取出口が設けられている（特許文献１）。そして、エンジンの運転状況に応じて、排気還流通路に設けられた還流制御バルブの開度を調整することにより、適宜、タービンよりも排気上流側から排気を取り出し、吸気通路へ還流させている。過給器を備えたエンジンでは吸気圧が高くなるため、タービンよりも排気下流の排気通路から排気を取り出そうとすると、排気圧の方が低くて還流に不適当な運転条件が多くなるので、タービンよりも排気上流に取出口を設け、より排気圧の高い位置から排気を取り出すようにしている。

これに対して、タービンよりも排気下流から排気を取り出す場合もあるが、この場合は、コンプレッサよりも吸気上流の吸気通路に排気還流通路の導入口を設け、比較的吸気圧の低い位置へ排気を導入するようにしている（特許文献２）。
特開２００４−２４５０６６号公報 特開平０９−３２４７０７号公報

上記のような排気還流装置において、過給器のタービンよりも排気上流に排気還流通路の取出口を設けた構造では、排気還流を実施したときにタービンを通過する排気流量が減少することになるため、タービンの回転速度が低下する。すると、その次の加速の時点で、タービンの回転速度の上昇に時間がかかり、このタイムラグが加速性能に影響してしまう。

また、過給器のコンプレッサよりも吸気上流の吸気通路に排気還流通路の導入口を設けた構造では、高温の排気によるコンプレッサのブレードやインタークーラへの影響といった懸念材料がある。

本発明はこのような技術背景に鑑みたもので、これら両方の問題を解決することのできるように排気還流通路を構成した排気還流装置を提案するものである。

本発明によれば、排気ターボ式の過給器を備えたエンジンの排気還流装置において、前記過給器のタービンよりも排気下流の排気通路に取出口が設けられ且つ前記過給器のコンプレッサ及びインタークーラよりも吸気下流の吸気通路に導入口が設けられた排気還流通路と、前記取出口よりも排気下流の前記排気通路に配設された排気シャッタと、を含んだ構成とすることを提案する。

上記提案に係る排気還流装置は、排気還流通路の取出口を、過給器のタービンよりも排気下流に設けたことにより、排気還流を実施したときでもタービンを通過する排気流量が減少しないので、タービンの回転速度が落ちずに済み、加速時のタイムラグが抑制される。加えて、排気還流通路の導入口を、過給器のコンプレッサ及びインタークーラよりも吸気下流に設けたので、コンプレッサやインタークーラに対し高温の排気を通過させずに済む。

そして、排気還流通路の取出口よりも排気下流に排気シャッタを配設したことにより、排気還流実施時にこの排気シャッタを閉の方に制御して排気圧を上げることができるので、排気還流通路の導入口を比較的吸気圧の高い位置に設けたことによる不具合が、解消され得る。

図１に、本発明に係る排気還流装置の実施形態について概略を示している。

エンジン１は、一例としてトレーラ等大型車両のディーゼルエンジンで、排気ターボ式の過給器２を備えている。過給器２は、排気通路Ｅにタービン２ａが組み入れられると共に吸気通路Ｉにコンプレッサ２ｂが組み入れられている。

排気通路Ｅは、排気マニホールドＥ１から排気管Ｅ２が延長され、この排気管Ｅ２にタービン２ａが組み入れられている。また、排気管Ｅ２には、タービン２ａよりも排気下流において、排気ブレーキを構成する排気シャッタ３が設けられている。該排気シャッタ３よりもさらに排気下流には、触媒等を収納したマフラ４が設けられる。

吸気通路Ｉは、エアクリーナ（図示せず）から延長された吸気管Ｉ１にコンプレッサ２ｂが組み入れられ、さらに、該コンプレッサ２ｂよりも吸気下流にインタークーラ５が設けられている。そして、インタークーラ５よりも吸気下流において吸気管Ｉ１は、吸気マニホールドＩ２へ接続される。

本実施形態における排気還流装置は、その排気還流通路１０について、タービン２ａよりも排気下流且つ排気シャッタ３よりも排気上流の排気管Ｅ２に取出口１１を設けてある。そして、この排気還流通路１０の導入口１２は、還流制御バルブ１３を介して、コンプレッサ２ｂ及びインタークーラ５よりも吸気下流の吸気通路Ｉ、図示の場合、吸気マニホールドＩ２に設けられている。この例では、取出口１１よりも排気下流に配設された排気シャッタ３として、排気ブレーキを構成する排気シャッタを利用しているが、別途専用に設けたものであってもよい。

この排気還流通路１０の配管構造によると、取出口１１がタービン２ａよりも排気下流に開口しているので、排気還流を実施したときでもタービン２ａを通過する排気流量が減少しない。したがって、タービン２ａの回転速度が落ちずに済み、その後の加速時のタイムラグが抑制される。一方、導入口１２は、コンプレッサ２ｂ及びインタークーラ５よりも吸気下流に開口しているので、コンプレッサ２ｂやインタークーラ５に対し高温の排気を通過させずに済む。

このような排気還流装置の制御手段であるＥＣＵ（電子制御ユニット）１４は、エンジン１のＥＣＵからエンジン運転状況（吸入空気量、回転速度等）を受信し、これに基づいて排気シャッタ３及び還流制御バルブ１３の開閉を制御する。

具体的には、エンジンＥＣＵから吸入空気量Ｑ及び回転速度Ｎｅの情報を受信し、図２に示すようなマップの斜線領域にあるか否か判断する。当該領域は、アイドリングなど、エンジン運転状況が低負荷条件にあることを示すので、これに該当する場合には、排気シャッタ３を閉制御（全閉にはならない）して排気流量を絞り且つ還流制御バルブ１３を開制御する（全開でなくともよい）。このように、取出口１１よりも排気下流に排泄した排気シャッタ３を排気還流実施時に閉の方に制御すれば、これより上流側の排気圧を上げることができるので、排気還流通路１０の導入口１１を比較的吸気圧の高い吸気マニホールドＩ２に設けたことによる、上述のような吸排気圧の関係による不具合が解消され得る。

本発明に係る排気還流装置の実施形態を示した概略図。 排気シャッタ及び還流制御バルブの制御に使用するＱとＮｅのマップ。

符号の説明

１０ 排気還流通路
１１ 取出口
１２ 導入口
１３ 還流制御バルブ
Ｅ 排気通路
Ｉ 吸気通路

Claims (2)

1. 排気ターボ式の過給器を備えたエンジンの排気還流装置において、
   前記過給器のタービンよりも排気下流の排気通路に取出口が設けられ且つ前記過給器のコンプレッサ及びインタークーラよりも吸気下流の吸気通路に導入口が設けられた排気還流通路と、
   前記取出口よりも排気下流の前記排気通路に配設された排気シャッタと、
   を含んで構成されることを特徴とする排気還流装置。
2. エンジン運転状況が低負荷条件のときに、前記排気シャッタを閉制御し且つ前記排気還流通路の還流制御バルブを開制御することを特徴とする請求項１記載の排気還流装置。

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