JP2009156146A - Exhaust gas recirculation device and vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas recirculation device capable of using efficiently cooled exhaust gas. <P>SOLUTION: The exhaust gas recirculation device includes: a first exhaust extraction route EGR1 for extracting exhaust gas from engine 101 before it enters turbocharger 103 and directing it to engine intake 111; a second exhaust extraction route EGR 2 for extracting exhaust gas that has been cooled by passing through turbocharger 103, muffler 115 and the body frame 121 and directing it to the engine intake; and valves V1 and V2 for controlling, based on operation conditions of the engine, a flow of exhaust gas directed to the engine intake by means of first exhaust extraction route EGR1 and second exhaust extraction route EGR2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は排気ガス再循環装置および車両に関し、特にエンジンからの排気を取出し、それをエンジン吸気に送る排気ガス再循環装置および車両に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device and a vehicle, and more particularly to an exhaust gas recirculation device and a vehicle that take exhaust from an engine and send it to engine intake air.

自動車などのエンジンにおいて、排気側から排気ガスの一部を取出し、それをエンジン吸気側に送るEGR(Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環)装置が知られている。これは、排気ガスによりエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることにより、NOx(窒素酸化物)の発生を低減させるものである。   2. Description of the Related Art In an engine such as an automobile, an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that extracts a part of exhaust gas from the exhaust side and sends it to the intake side of the engine is known. This is to reduce the generation of NOx (nitrogen oxide) by suppressing combustion of the fuel in the engine by the exhaust gas and lowering the combustion temperature.

図14は、従来のEGR装置の構成を示す図である。   FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional EGR apparatus.

図において矢印は、パイプ内のガスなどの流路を示している。エンジン101には吸気側にインテークマニホールド111が接続されており、排気側にエキゾーストマニホールド109が接続されている。エキゾーストマニホールド109に入る前の排気の一部は、排気取出し経路EGR1により、流量調整用バルブV1、EGRクーラー301、および圧力調整用バルブV3を介してインテークマニホールド111に送られる。   In the figure, the arrows indicate the flow paths of gas and the like in the pipe. The engine 101 has an intake manifold 111 connected to the intake side and an exhaust manifold 109 connected to the exhaust side. A portion of the exhaust before entering the exhaust manifold 109 is sent to the intake manifold 111 via the flow rate adjusting valve V1, the EGR cooler 301, and the pressure adjusting valve V3 by the exhaust extraction path EGR1.

EGRクーラー301には冷却水が流されることで、排気取出し経路EGR1内の高温の排気ガスの温度が下げられる。   By flowing cooling water through the EGR cooler 301, the temperature of the high-temperature exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 is lowered.

流量調整用バルブV1は、排気側から取出す排気ガスの量を制御するためのバルブである。圧力調整用バルブV3は、吸気スロットルの役割を果たし、排気取出し経路EGR1内の排気ガスが逆流することを防止するためのバルブである。   The flow rate adjusting valve V1 is a valve for controlling the amount of exhaust gas extracted from the exhaust side. The pressure adjustment valve V3 serves as an intake throttle, and is a valve for preventing the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 from flowing backward.

このようなEGR装置では、排気取出し経路EGR1の一部がヘッドシリンダ内に形成されている。   In such an EGR device, a part of the exhaust extraction path EGR1 is formed in the head cylinder.

下記特許文献1においては、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へ再循環するEGR装置が開示されている。EGRパイプの途中に水冷式EGRクーラが装備される。水冷式EGRクーラの下流側に、空冷式EGRクーラが装備される。   Patent Document 1 below discloses an EGR device that extracts a part of exhaust gas from the exhaust side and recirculates it to the intake side. A water-cooled EGR cooler is installed in the middle of the EGR pipe. An air-cooled EGR cooler is installed downstream of the water-cooled EGR cooler.

特許文献1の技術は、吸気側へ再循環される排気ガスを水冷式EGRクーラにて冷却水との熱交換により約百数十℃まで冷却した後に、空冷式EGRクーラにて外気との熱交換により数十℃まで冷却するものである。これにより、エンジン冷却用の冷却水の温度(約80℃)より低い温度まで排気ガスの温度を低減させることができる。   In the technology of Patent Document 1, the exhaust gas recirculated to the intake side is cooled to about a few hundred degrees Celsius by heat exchange with cooling water in a water-cooled EGR cooler, and then heated with outside air in an air-cooled EGR cooler. It is cooled to several tens of degrees Celsius by replacement. Thereby, the temperature of the exhaust gas can be reduced to a temperature lower than the temperature of the cooling water for engine cooling (about 80 ° C.).

下記特許文献2においては、ディーゼルエンジンの始動制御装置が開示されている。   In the following Patent Document 2, a start control device for a diesel engine is disclosed.

ディーゼルエンジンがアイドリングストップ状態に移行した際には、エンジンルーム内、又はインタークーラバイパスを含む吸気系統の配管内に存在する空気の温度は、外気に比べて高くなっている。特許文献2の技術はこれを利用し、温度の高い空気を吸気としてエンジン本体の燃焼室に供給するものである。   When the diesel engine shifts to the idling stop state, the temperature of air present in the engine room or in the piping of the intake system including the intercooler bypass is higher than the outside air. The technique of Patent Document 2 utilizes this, and supplies high-temperature air as intake air to the combustion chamber of the engine body.

下記特許文献3においては、低温始動時、低負荷運転時には、EGRクーラで冷却されない排気ガス(ホットEGRガス)をエンジン吸気側に導入して燃焼を活発化させて、HC、白煙などの発生を抑制する排気ガス還流装置が開示されている。   In Patent Document 3 below, during cold start and during low load operation, exhaust gas (hot EGR gas) that is not cooled by the EGR cooler is introduced into the engine intake side to activate combustion, and HC, white smoke, etc. are generated. An exhaust gas recirculation device for suppressing the above is disclosed.

下記特許文献4においては、エンジンの排気ガス再循環装置において、排気ガスを吸入空気に戻すための通路の一部に、排気ガス冷却用の熱交換器を配置するものが開示されている。
特開2002−188526号公報 特開2006−46199号公報 特開平11−200955号公報 特開平7−166973号公報
Patent Document 4 below discloses an engine exhaust gas recirculation device in which an exhaust gas cooling heat exchanger is disposed in a part of a passage for returning exhaust gas to intake air.
JP 2002-188526 A JP 2006-46199 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-200955 Japanese Patent Laid-Open No. 7-166773

EGRの目的は、主に排ガス中のNOx低減と、燃費の低減である。そのためにはEGRでは、排気ガスを冷却して使うほど効果が高い。   The purpose of EGR is mainly to reduce NOx in exhaust gas and to reduce fuel consumption. For this purpose, EGR is more effective as the exhaust gas is cooled.

しかしながら、上記特許文献1の技術では、エンジン排出直後の高温状態の排気ガスを冷却するクーラーを2段に設置しているため、配管も含めて部品点数が増え、コストアップにつながるという問題がある。また、EGR経路が複雑であり、組立て性、メンテナンス性が悪いという問題がある。   However, the technique of the above-mentioned Patent Document 1 has a problem that the number of parts including piping is increased and the cost is increased because the cooler for cooling the exhaust gas in a high temperature state immediately after the engine is discharged is installed in two stages. . Further, there is a problem that the EGR route is complicated and the assembling property and the maintenance property are poor.

さらに、EGRクーラーのバイパスが無いため、排気ガスを温かいまま使用できないという問題がある。エンジンの冷間始動時などには、排気煙対策として、シリンダ内に流入する吸気の温度を上昇させることが有効である。従来はグロープラグの発熱によって筒内温度を上げていたが、特許文献1の技術では常に排気ガスが冷却されてしまう。   Furthermore, since there is no bypass of the EGR cooler, there is a problem that the exhaust gas cannot be used while it is warm. When the engine is cold started, it is effective to raise the temperature of the intake air flowing into the cylinder as a countermeasure against exhaust smoke. Conventionally, the in-cylinder temperature has been raised by the heat generated by the glow plug, but the technique of Patent Document 1 always cools the exhaust gas.

また、特許文献2の技術に関しては、以下の問題がある。エンジンルームおよび吸気系内部に残留する空気は温かいが、高い筒内圧を必要としない着火を実現するには不十分で、効果が乏しい。   Further, the technique of Patent Document 2 has the following problems. The air remaining in the engine room and the intake system is warm, but it is insufficient and insufficient for realizing ignition that does not require high in-cylinder pressure.

より高温状態が得られる筒内圧縮後の空気をシリンダ内に流入させる方が、始動性向上の効果は大きい。しかしながら、特許文献2の技術では、そのような動作を行なうことが不可能である。   The effect of improving the startability is greater when in-cylinder compressed air that can obtain a higher temperature state is allowed to flow into the cylinder. However, the technique of Patent Document 2 cannot perform such an operation.

特許文献3の技術によると、エンジン始動時はEGRクーラーを介さずに温かい排気ガスをそのまま吸気に導入することができる。高負荷時には、EGRクーラーを経由して冷却された排気ガスを吸気に導入することができる。しかし、排気ガスの取り出し位置は、シリンダからの排出直後の1ヶ所のみである。この位置の排気ガスは高温であり、十分冷却するには大型のクーラーが必要である。   According to the technique of Patent Document 3, warm exhaust gas can be directly introduced into the intake air without using an EGR cooler when starting the engine. When the load is high, the exhaust gas cooled via the EGR cooler can be introduced into the intake air. However, the exhaust gas is taken out only at one location immediately after the exhaust from the cylinder. The exhaust gas at this position is hot, and a large cooler is required for sufficient cooling.

特許文献4の技術においても、排気ガス取り出し位置は、シリンダからの排出直後の1ヶ所(エキゾーストマニホールド)のみであり、排気ガスを十分冷却するには大型のクーラーが必要である。   Also in the technique of Patent Document 4, the exhaust gas extraction position is only one place (exhaust manifold) immediately after discharge from the cylinder, and a large cooler is required to sufficiently cool the exhaust gas.

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、効率よく冷却された排気を用いることができる排気ガス再循環装置および車両を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device and a vehicle that can use efficiently cooled exhaust gas.

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、排気ガス再循環装置は、エンジンからの排気を、少なくともそれがターボチャージャーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、少なくともターボチャージャーを出た後の排気を取出し、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、エンジンの運転状況に応じて、第1の排気取出し経路と第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備える。   According to one aspect of the present invention to achieve the above object, the exhaust gas recirculation device takes out the exhaust from the engine at least before it enters the turbocharger, and sends it to the engine intake air. A second exhaust extraction path for taking out exhaust after leaving at least the turbocharger and sending it to the engine intake air, and a first exhaust extraction path and a second exhaust extraction path in accordance with the operating condition of the engine, And control means for controlling the flow of exhaust gas sent to the engine intake air.

この発明によると、第1の排気取出し経路および第2の排気取出し経路では、エンジンからの排気の取出し位置が異なる。これにより、比較的高温の排気と、比較的低温の排気とをエンジン吸気に送ることが可能となる。また、第2の排気取出し経路によって少なくともターボチャージャーを出た後の排気を取出すことで、効率よく冷却された排気をエンジン吸気に用いることが可能となる。   According to the present invention, the exhaust extraction position from the engine differs between the first exhaust extraction path and the second exhaust extraction path. Thereby, it is possible to send a relatively high temperature exhaust and a relatively low temperature exhaust to the engine intake. Further, by exhausting at least the exhaust after having exited the turbocharger by the second exhaust extraction path, it is possible to use the efficiently cooled exhaust for engine intake.

好ましくは第1の排気取出し経路は、エンジンからの排気をターボチャージャーのコンプレッサーの下流側に送り、第2の排気取出し経路は、エンジンからの排気をターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に送る。   Preferably, the first exhaust extraction path sends exhaust from the engine downstream of the turbocharger compressor, and the second exhaust extraction path sends exhaust from the engine upstream of the turbocharger compressor.

このような構成を採用することで、ターボチャージャーに入る前で取出した高圧の排気を、高圧であるコンプレッサーの下流側に送ることができる。また、少なくともターボチャージャーを出た後の比較的低圧の排気を、低圧であるターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に送ることができる。   By adopting such a configuration, the high-pressure exhaust gas extracted before entering the turbocharger can be sent to the downstream side of the high-pressure compressor. Also, at least the relatively low pressure exhaust after leaving the turbocharger can be sent to the upstream side of the low pressure turbocharger compressor.

この発明の他の局面に従うと排気ガス再循環装置は、エンジンからの排気を、少なくともそれがマフラーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、少なくともマフラーを経由した排気を取出し、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、エンジンの運転状況に応じて、第1の排気取出し経路と第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備える。   According to another aspect of the present invention, the exhaust gas recirculation device extracts exhaust from the engine at least before it enters the muffler and sends it to the engine intake, and at least via the muffler. A second exhaust extraction path for extracting exhaust gas and sending it to the engine intake air, and a flow of exhaust gas sent to the engine intake air through the first exhaust extraction path and the second exhaust extraction path according to the engine operating conditions. Control means for controlling.

この発明によると、第1の排気取出し経路および第2の排気取出し経路では、エンジンからの排気の取出し位置が異なる。これにより、比較的高温の排気と、比較的低温の排気とをエンジン吸気に送ることが可能となる。また、第2の排気取出し経路によって少なくともマフラーを経由した排気を取出すことで、効率よく冷却された排気をエンジン吸気に用いることが可能となる。   According to the present invention, the exhaust extraction position from the engine differs between the first exhaust extraction path and the second exhaust extraction path. Thereby, it is possible to send a relatively high temperature exhaust and a relatively low temperature exhaust to the engine intake. Further, by exhausting at least the exhaust via the muffler by the second exhaust extraction path, it is possible to use the exhaust cooled efficiently for engine intake.

好ましくは第2の排気取出し経路は、取出した排気を、車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通した後、それをエンジン吸気に送る経路である。   Preferably, the second exhaust extraction path is a path through which the extracted exhaust gas passes through the vehicle frame or a pipe attached to the frame and then is sent to the engine intake air.

このような構成を採用することで、取出した排気を、車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通すことができる。これにより、効率よく冷却した排気をエンジン吸気に送ることができる。   By adopting such a configuration, the extracted exhaust can be passed through the frame of the vehicle or the pipe attached to the frame. Thereby, the cooled exhaust gas can be efficiently sent to the engine intake air.

この発明のさらに他の局面に従うと排気ガス再循環装置は、エンジンからの排気を、少なくともそれがマフラーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、エンジンからの排気を第1の排気取出し経路の取出し位置よりも下流で取出し、それを車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通した後、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、エンジンの運転状況に応じて、第1の排気取出し経路と第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備える。   According to still another aspect of the present invention, the exhaust gas recirculation device extracts exhaust from the engine at least before it enters the muffler and sends it to the engine intake, and exhaust from the engine. Is taken downstream from the take-out position of the first exhaust take-out path, and after passing it through the vehicle frame or a pipe attached to the frame, the second exhaust take-out path is sent to the engine intake air And a control means for controlling the flow of the exhaust gas sent to the engine intake air in the first exhaust gas extraction path and the second exhaust gas extraction path in accordance with the operating state of the engine.

この発明によると、第1の排気取出し経路および第2の排気取出し経路では、エンジンからの排気の取出し位置が異なる。これにより、比較的高温の排気と、比較的低温の排気とをエンジン吸気に送ることが可能となる。また、第2の排気取出し経路によって、車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通すことで冷却した後の排気をエンジン吸気に送ることで、効率よく冷却された排気をエンジン吸気に用いることが可能となる。   According to the present invention, the exhaust extraction position from the engine differs between the first exhaust extraction path and the second exhaust extraction path. Thereby, it is possible to send a relatively high temperature exhaust and a relatively low temperature exhaust to the engine intake. Further, the exhaust after cooling is sent to the engine intake by passing through the frame of the vehicle or the pipe attached to the frame by the second exhaust extraction path, so that the efficiently cooled exhaust is sent to the engine. It can be used for intake.

好ましくは排気ガス再循環装置は、第1の排気取出し経路を通る排気と、第2の排気取出し経路を通る排気とを混合するための第3の排気取出し経路をさらに備え、制御手段は、エンジンの運転状況に応じて、第3の排気取出し経路の排気の流れを制御する。   Preferably, the exhaust gas recirculation device further includes a third exhaust extraction path for mixing the exhaust passing through the first exhaust extraction path and the exhaust passing through the second exhaust extraction path, and the control means includes the engine The flow of the exhaust gas in the third exhaust extraction path is controlled in accordance with the operation status of

このように第1の排気取出し経路を通る排気と、第2の排気取出し経路を通る排気とを混合するための第3の排気取出し経路を設けることで、エンジン吸気に送る排気の状態をより細かく制御することが可能となる。   In this way, by providing the third exhaust extraction path for mixing the exhaust passing through the first exhaust extraction path and the exhaust passing through the second exhaust extraction path, the state of the exhaust sent to the engine intake air can be made finer. It becomes possible to control.

この発明のさらに他の局面に従うと排気ガス再循環装置は、エンジンからの排気を導入し、それを冷却する機能を有する部材と、冷却する機能を有する部材で冷却された排気を、エンジン吸気に送る排気取出し経路とを備え、冷却する機能を有する部材は、ターボチャージャー、マフラー、車両のフレーム、またはフレームに取付けられたパイプのいずれかである。   According to still another aspect of the present invention, an exhaust gas recirculation device introduces exhaust from an engine, a member having a function of cooling the exhaust, and an exhaust cooled by the member having a function of cooling, into engine intake. The member having an exhaust extraction path to be sent and having a cooling function is a turbocharger, a muffler, a vehicle frame, or a pipe attached to the frame.

この発明によると、ターボチャージャー、マフラー、車両のフレーム、またはフレームに取付けられたパイプのいずれかでエンジンからの排気を冷却することができるため、効率よく冷却された排気を用いることができる排気ガス再循環装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, the exhaust from the engine can be cooled by any one of a turbocharger, a muffler, a vehicle frame, or a pipe attached to the frame. A recirculation device can be provided.

この発明のさらに他の局面に従うと車両は、エンジンと、エンジンに接続される、上述のいずれかに記載の排気ガス再循環装置とを備える。   According to still another aspect of the present invention, a vehicle includes an engine and the exhaust gas recirculation device according to any one of the above-described ones connected to the engine.

この発明によると、比較的高温の排気と、比較的低温の排気とをエンジン吸気に送ることが可能であり、効率よく冷却された排気をエンジン吸気に用いることが可能な車両を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a vehicle capable of sending a relatively high temperature exhaust and a relatively low temperature exhaust to the engine intake, and using the efficiently cooled exhaust for the engine intake. it can.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

[概要]   [Overview]

本発明の実施の形態における排気ガス再循環装置を備えたエンジンは、排気取出し経路を少なくとも2つ有する。排気取出し経路EGR1の排気取出し位置は、排気バルブ直後などの排気ガスが高温である部分(高温部)とされる。排気取出し経路EGR2の排気取出し位置は、排気管途中の排気ガスが冷えた部分(低温部)とされる。エンジンの運転状況に応じて用いる排気取出し経路が切り替えられる。   An engine provided with an exhaust gas recirculation device in an embodiment of the present invention has at least two exhaust extraction paths. The exhaust extraction position of the exhaust extraction path EGR1 is a portion (high temperature portion) where the exhaust gas is at a high temperature such as immediately after the exhaust valve. The exhaust extraction position of the exhaust extraction path EGR2 is a portion where the exhaust gas in the middle of the exhaust pipe is cooled (low temperature portion). The exhaust extraction path to be used is switched according to the engine operating status.

排気取出し経路EGR1で取出された高温の排気は、エンジン始動時などに使用される。排気取出し経路EGR2で取出された低温の排気は、高負荷時などに使用される。   The high-temperature exhaust gas extracted through the exhaust gas extraction path EGR1 is used when starting the engine. The low-temperature exhaust gas extracted through the exhaust gas extraction path EGR2 is used when the load is high.

例えば、高温部の排気取出し位置は、排気ポートからターボチャージャーまでの間のいずれかの位置とし、低温部の排気取出し位置は、ターボチャージャーの下流のいずれかの位置とすることができる。   For example, the exhaust extraction position in the high temperature part can be any position between the exhaust port and the turbocharger, and the exhaust extraction position in the low temperature part can be any position downstream of the turbocharger.

または、高温部の排気取出し位置は、少なくとも排気がマフラーに入る前までの位置とし、低温部の排気取出し位置は、排気ガスが少なくともマフラーを経由した後の位置(マフラー出口付近)とすることができる。   Or, the exhaust extraction position of the high temperature part should be at least the position before exhaust enters the muffler, and the exhaust extraction position of the low temperature part should be at least the position after the exhaust gas passes through the muffler (near the muffler outlet). it can.

また、排気取出し経路EGR2は、取出した排気を、車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通すことで冷却した後、それをエンジン吸気に送る経路とすることができる。   Further, the exhaust extraction path EGR2 can be a path for cooling the extracted exhaust by passing it through a frame of a vehicle or a pipe attached to the frame and then sending it to the engine intake air.

[第1の実施の形態]   [First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態における自動二輪車(鞍乗型車両の一例)の排気ガス再循環装置の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas recirculation device for a motorcycle (an example of a saddle-ride type vehicle) according to a first embodiment of the present invention.

図を参照して、排気ガス再循環装置は、エンジン101(ここでは4気筒ディーゼルエンジンを想定している。)と、吸気をクリーニングするエアクリーナ107と、ターボチャージャー103に含まれる、吸気を圧縮するコンプレッサー103bと、圧縮された空気を冷却するインタクーラ105と、冷却された空気をエンジンの各気筒に送るインテークマニホールド111と、エンジン101の各気筒からの排気を纏めるエキゾーストマニホールド109と、ターボチャージャー103に含まれる、排気によりコンプレッサー103bを回転させるためのタービン103aと、タービン103aを出た排気を送るエキゾーストパイプ113と、排気の消音を行なうマフラー115と、マフラー115からの排気の一部を冷却する自動二輪車の車体フレーム121と、フレーム121により放熱が行なわれた後の排気ガスを冷却するEGRクーラー123とを備えている。   Referring to the figure, an exhaust gas recirculation device compresses intake air included in an engine 101 (here, a four-cylinder diesel engine is assumed), an air cleaner 107 that cleans intake air, and a turbocharger 103. A compressor 103b, an intercooler 105 that cools the compressed air, an intake manifold 111 that sends the cooled air to each cylinder of the engine, an exhaust manifold 109 that collects exhaust from each cylinder of the engine 101, and a turbocharger 103 The turbine 103a for rotating the compressor 103b by exhaust, the exhaust pipe 113 for sending the exhaust from the turbine 103a, the muffler 115 for silencing the exhaust, and the automatic cooling for part of the exhaust from the muffler 115 are included. Two wheels A body frame 121 of, and an EGR cooler 123 for cooling the exhaust gas after the heat dissipation is performed by the frame 121.

排気取出し経路EGR1は、エキゾーストマニホールド109から出た直後(あるいはエンジン101から出た直後)の排気ガスを、インタクーラ105を出た後のインテークマニホールド111に入る空気に混合させるための経路である。   The exhaust extraction path EGR1 is a path for mixing the exhaust gas immediately after exiting the exhaust manifold 109 (or immediately after exiting the engine 101) with the air entering the intake manifold 111 after exiting the intercooler 105.

排気取出し経路EGR2は、エキゾーストマニホールド109からの排気ガスを、タービン103a、エキゾーストパイプ113、マフラー115、フレーム121、およびEGRクーラー123で冷却し、それをエアクリーナ107を出た後の空気に混合させるための経路である。   The exhaust extraction path EGR2 cools the exhaust gas from the exhaust manifold 109 by the turbine 103a, the exhaust pipe 113, the muffler 115, the frame 121, and the EGR cooler 123, and mixes it with the air that has exited the air cleaner 107. This is the route.

また、排気取出し経路EGR1の途中には、排気取出し経路EGR1における排気ガスの流量を調節するためのバルブV1が、排気取出し経路EGR2の途中には、排気取出し経路EGR2における排気ガスの流量を調節するためのバルブV2が、それぞれ設けられている。   Further, a valve V1 for adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction route EGR1 is adjusted in the middle of the exhaust extraction route EGR1, and the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction route EGR2 is adjusted in the middle of the exhaust extraction route EGR2. A valve V2 is provided for each.

なお、インタクーラ105出口から伸びるパイプが排気取出し経路EGR1と交わる位置の手前に、エンジンに送る空気の量を調整し、排気取出し経路EGR1からインタクーラ105側への排気ガスの逆流を防ぐためのスロットルSが設けられる。   A throttle S for adjusting the amount of air sent to the engine before the position where the pipe extending from the outlet of the intercooler 105 intersects the exhaust extraction path EGR1 to prevent the backflow of exhaust gas from the exhaust extraction path EGR1 to the intercooler 105 side. Is provided.

図2は、図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。   FIG. 2 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG.

図に示されるように、前輪151の上にあるカウルにEGRクーラー123が取付けられている。EGRクーラ123は、車体前方、例えばフロントフォークよりも前に搭載することが望ましい。また、後輪153の上にマフラー115が取付けられている。   As shown in the figure, an EGR cooler 123 is attached to a cowl on the front wheel 151. It is desirable to mount the EGR cooler 123 in front of the vehicle body, for example, before the front fork. A muffler 115 is attached on the rear wheel 153.

排気取出し経路EGR1は、エンジン101から出た直後の排気ガスを、エンジン101の吸気に混合させる経路として設けられている。排気取出し経路EGR2の一部を構成するフレーム121は、自動二輪車の車体フレームを兼ねている。   The exhaust extraction route EGR1 is provided as a route for mixing the exhaust gas immediately after exiting the engine 101 with the intake air of the engine 101. A frame 121 constituting a part of the exhaust extraction path EGR2 also serves as a body frame of the motorcycle.

また、フレーム121の途中には、水抜きおよびスス抜きのための経路125が設けられている。これは、EGRの経路途中であるフレーム途中の最下点において、水やススを自然落下させるものである。   Further, in the middle of the frame 121, a path 125 for draining water and sooting is provided. This causes water and soot to fall naturally at the lowest point in the middle of the frame, which is in the middle of the EGR path.

すなわち、フレーム121が下方向(走行面方向)に屈曲している場所において、排気ガスを一時滞留させる容積体(小室)が設けられる。小室に入った空気の流速は低下する。これにより、凝縮水とススとが小室内に堆積する。水とススは、小室と外部を貫通する小径の孔から経路125を介して外部に排出される。この凝縮水とススとを排出する機構は、構造的にはエンジンのサイレンサに取り付けられるドレンと同じである。   That is, a volume body (small chamber) for temporarily retaining the exhaust gas is provided at a place where the frame 121 is bent downward (traveling surface direction). The flow rate of air entering the chamber is reduced. Thereby, condensed water and soot accumulate in a small chamber. Water and soot are discharged to the outside through a path 125 from a small-diameter hole penetrating the small chamber and the outside. The mechanism for discharging the condensed water and soot is structurally the same as the drain attached to the silencer of the engine.

図3は、フレーム121の側面図である。   FIG. 3 is a side view of the frame 121.

ここでは、フレーム121として中空構造を有するものが用いられている。図中の点線は、フレーム中の仕切りを示す。矢印で排気ガスの経路が示されている。   Here, a frame 121 having a hollow structure is used. Dotted lines in the figure indicate partitions in the frame. The arrows indicate the exhaust gas path.

フレーム121には、マフラー115からの排気ガスを導入するための排気ガス導入口121aと、EGRクーラー123へ排気ガスを送るための排気ガス出口121bと、EGRクーラー123からの排気ガスを導入するための排気ガス導入口121cと、エンジンへ排気ガスを送るための排気ガス出口121dとが設けられている。   An exhaust gas inlet 121a for introducing exhaust gas from the muffler 115, an exhaust gas outlet 121b for sending exhaust gas to the EGR cooler 123, and an exhaust gas from the EGR cooler 123 are introduced into the frame 121. Exhaust gas inlet 121c and an exhaust gas outlet 121d for sending exhaust gas to the engine are provided.

フレームは、腐食対策のため、SUSパイプで構成されることが望ましい。鉄フレームでもアルミフレームでも中空構造であり、排気通路内壁に腐食防止の処理が施されていれば、材質や製造方法によらず排気ガスの経路として適用することができる。   The frame is preferably made of SUS pipe to prevent corrosion. Both the iron frame and the aluminum frame have a hollow structure, and if the inner wall of the exhaust passage is treated to prevent corrosion, it can be applied as an exhaust gas passage regardless of the material and the manufacturing method.

また、フレームには一部分に中空通路があれば、それを排気ガスの経路として利用でき、フレームから放熱を行なうことができる。   Further, if the frame has a hollow passage in a part thereof, it can be used as an exhaust gas path, and heat can be radiated from the frame.

中空部の無い鋳造フレームであれば、SUSパイプでできた排ガス通路を、フレームに接触させて固定することで、フレーム一体となった排気ガスの経路とすることができる。すなわち、この場合も放熱面積を確保することができ、パイプ単体で排気ガスの経路を構成する場合と比較して、より高い排ガス冷却効果を得ることができる。また、パイプをフレームに一体的に固定することで、フレーム自体の強度アップにも効果がある。   In the case of a casting frame having no hollow part, an exhaust gas path made of SUS pipe is fixed in contact with the frame, whereby an exhaust gas path integrated with the frame can be obtained. That is, also in this case, the heat radiation area can be secured, and a higher exhaust gas cooling effect can be obtained as compared with the case where the exhaust gas path is constituted by a single pipe. Also, fixing the pipe integrally to the frame is effective in increasing the strength of the frame itself.

図4は、図1の排気ガス再循環装置の制御回路のブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram of a control circuit of the exhaust gas recirculation device of FIG.

排気ガス再循環装置には、車両の電気系統を制御するためのエンジン制御ユニット201と、エンジンの回転数を計測するエンジン回転数センサ203と、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ205と、冷却水の温度を検出するための冷却水温度センサ207と、オイルの温度を検出するためのオイル温度センサ209と、吸気の温度を検出するための吸気温度センサ211とが接続される。   The exhaust gas recirculation device includes an engine control unit 201 for controlling the electric system of the vehicle, an engine speed sensor 203 for measuring the engine speed, and an accelerator position sensor 205 for detecting the accelerator position. A cooling water temperature sensor 207 for detecting the temperature of the cooling water, an oil temperature sensor 209 for detecting the temperature of the oil, and an intake air temperature sensor 211 for detecting the temperature of the intake air are connected.

なお、排気ガス再循環装置の制御のために、冷却水温度センサ207と、オイル温度センサ209とのいずれかの出力のみを用いるようにしてもよい。   Note that only the output of either the coolant temperature sensor 207 or the oil temperature sensor 209 may be used for controlling the exhaust gas recirculation device.

エンジン制御ユニット201により、上述の排気取出し経路EGR1における排気ガスの流量を調節するためのバルブV1、排気取出し経路EGR2における排気ガスの流量を調節するためのバルブV2、および排気ガスの逆流を防ぐためのスロットルSが制御される。   In order to prevent the reverse flow of the exhaust gas by the engine control unit 201, the valve V1 for adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1, the valve V2 for adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2, and the like. The throttle S is controlled.

図5は、エンジン始動時の排気ガス再循環装置が実行する制御を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the control executed by the exhaust gas recirculation device when starting the engine.

ステップS101で、エンジンキーがONとなると、ステップS103で、冷却水温度、または油温度が30℃以下であるかが判定される。   When the engine key is turned on in step S101, it is determined in step S103 whether the coolant temperature or the oil temperature is 30 ° C. or less.

ステップS103でYESであれば、ステップS105で排気取出し経路EGR1のバルブV1を全開にし、排気取出し経路EGR2のバルブV2を前閉にする。   If YES in step S103, the valve V1 of the exhaust extraction path EGR1 is fully opened and the valve V2 of the exhaust extraction path EGR2 is pre-closed in step S105.

一方、ステップS103でNOであれば、ステップS117で排気取出し経路EGR1のバルブV1を全閉にし、排気取出し経路EGR2のバルブV2を前開にする。   On the other hand, if NO in step S103, the valve V1 of the exhaust extraction path EGR1 is fully closed and the valve V2 of the exhaust extraction path EGR2 is opened in step S117.

ステップS107でスタータスイッチがONとなれば、ステップS109でエンジンのセルモータを回転させ、これによりクランク回転が開始する。   If the starter switch is turned on in step S107, the cell motor of the engine is rotated in step S109, thereby starting crank rotation.

ステップS111において、クランク回転数が目標値以上になるまで待機し、ステップS113で燃料噴射を開始し、気筒内での燃焼を開始させる。   In step S111, the process waits until the crank rotational speed becomes equal to or higher than the target value. In step S113, fuel injection is started, and combustion in the cylinder is started.

ステップS115において、センサ検出値などに基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射回数、および燃料噴射圧を変更する。また、エンジン回転数、アクセル開度、冷却水温度または油温度、および吸気温度を検出し、各検出値の組合せ条件によって排気取出し経路EGR1のバルブV1、および排気取出し経路EGR2のバルブV2の開度を変更し、排気ガスのエンジンへの導入状態を切り替える。   In step S115, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the number of fuel injections, and the fuel injection pressure are changed based on the sensor detection value and the like. Further, the engine speed, the accelerator opening, the coolant temperature or the oil temperature, and the intake air temperature are detected, and the opening of the valve V1 of the exhaust extraction path EGR1 and the opening of the valve V2 of the exhaust extraction path EGR2 according to the combination conditions of the detected values. To change the state of introduction of exhaust gas into the engine.

図6は、図5のステップS115での制御を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing the control in step S115 of FIG.

ここでは、(a)冷却水温度または油温度が20℃未満(冷機状態)、(b)冷却水温度または油温度が20℃以上60℃未満、(c)冷却水温度または油温度が60℃以上(暖機状態)のそれぞれの状態を想定し、それぞれの状態におけるアクセル開度とエンジン回転数とから、エンジン制御ユニット201がどのようにバルブV1およびV2の開度を調節するかが示されている。各状態では、以下の制御が行なわれる。   Here, (a) the cooling water temperature or oil temperature is less than 20 ° C. (cooled state), (b) the cooling water temperature or oil temperature is 20 ° C. or more and less than 60 ° C., (c) the cooling water temperature or oil temperature is 60 ° C. Assuming the above states (warm-up state), it is shown how the engine control unit 201 adjusts the openings of the valves V1 and V2 from the accelerator opening and the engine speed in each state. ing. In each state, the following control is performed.

(a) 冷却水温度または油温度が20℃未満(冷機状態)であるとき   (A) When the cooling water temperature or oil temperature is less than 20 ° C. (cooled state)

アクセル開度、およびエンジン回転数に拘わらず、バルブV1を開き、バルブV2を全閉とすることで、排気取出し経路EGR1の排気ガスのみをエンジンに送る。冷機状態のエンジンを暖機するためである。   Regardless of the accelerator opening and the engine speed, the valve V1 is opened and the valve V2 is fully closed, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 is sent to the engine. This is to warm up the cold engine.

(b) 冷却水温度または油温度が20℃以上60℃未満であるとき   (B) When the cooling water temperature or oil temperature is 20 ° C or higher and lower than 60 ° C

アクセル開度、およびエンジン回転数に応じて、バルブV1、V2の流量を制御する。   The flow rates of the valves V1 and V2 are controlled according to the accelerator opening and the engine speed.

すなわちアクセル開度が全開であれば、エンジン回転数に拘わらず、バルブV1を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   That is, if the accelerator opening is fully open, regardless of the engine speed, the valve V1 is fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

アクセル開度が中開であり、エンジン回転数が最低回転数または中回転数であれば、バルブV1およびバルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR1の排気ガス、および排気取出し経路EGR2の排気ガスの双方をエンジンに送る。   If the accelerator opening is medium open and the engine speed is the lowest or medium speed, the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 are opened by opening the valve V1 and the valve V2. Send both to the engine.

アクセル開度が中開であり、エンジン回転数が最高回転数であれば、バルブV1を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is medium open and the engine speed is the maximum, the valve V1 is fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が最低回転数であれば、バルブV1を開き、バルブV2を全閉とすることで、排気取出し経路EGR1の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is the minimum, the valve V1 is opened and the valve V2 is fully closed, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 is sent to the engine.

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が中回転数であれば、バルブV1およびバルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR1の排気ガス、および排気取出し経路EGR2の排気ガスの双方をエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is medium, the valve V1 and the valve V2 are opened so that the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 are both engine. Send to.

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が最高回転数であれば、バルブV1を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is the maximum, the valve V1 is fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

(c) 冷却水温度または油温度が60℃以上(暖機状態)であるとき   (C) When the cooling water temperature or oil temperature is 60 ° C. or higher (warm-up state)

アクセル開度、およびエンジン回転数に拘わらず、バルブV1を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   Regardless of the accelerator opening and the engine speed, the valve V1 is fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

なお、排気取出し経路EGR1の排気ガス、および排気取出し経路EGR2の排気ガスの双方をエンジンに送る場合には、エンジン回転数が上がるごとに排気取出し経路EGR2の排気ガスの量が多くなるように、またはアクセル開度が上がるごとに排気取出し経路EGR2の排気ガスの量が多くなるように、排気取出し経路EGR1の排気ガスおよび排気取出し経路EGR2の排気ガスの混合比率を調整することが望ましい。   When both the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 are sent to the engine, the amount of exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 increases as the engine speed increases. Alternatively, it is desirable to adjust the mixing ratio of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 so that the amount of exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 increases as the accelerator opening increases.

これは、混合後におけるエンジンの吸気温度が目標吸気温度となるように、各排気取出し経路の混合気量を調整するものである。調整により、燃料燃焼時の温度が1500〜1800(K)となるように制御することで、有害な排気ガス(CO、NOx)やスモークの発生を低減させることができる。   This adjusts the amount of air-fuel mixture in each exhaust extraction path so that the intake air temperature of the engine after mixing becomes the target intake air temperature. By adjusting the temperature so that the temperature during fuel combustion becomes 1500 to 1800 (K), generation of harmful exhaust gases (CO, NOx) and smoke can be reduced.

エンジンの始動時には、EGRとしての排気は冷却せずに使用される。エンジン始動前においては、エンジン内は燃焼していないため排気は十分な酸素を含んでいる。このため始動に関して悪影響はない。初期の数サイクル中は燃料の噴射を停止すると、なお始動性が向上する。   When the engine is started, the exhaust as EGR is used without cooling. Before starting the engine, the exhaust gas contains sufficient oxygen because the engine is not combusting. For this reason, there is no adverse effect on starting. If the fuel injection is stopped during the initial several cycles, the startability is still improved.

[第2の実施の形態]   [Second Embodiment]

図7は、本発明の第2の実施の形態における自動二輪車の排気ガス再循環装置の構成を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas recirculation device for a motorcycle according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態における排気ガス再循環装置が、第1の実施の形態におけるそれと異なる点は、エキゾーストマニホールド109から出た直後(エンジン101から出た直後)の排気ガスを、排気取出し経路EGR2内の排気ガスに混合させるための排気取出し経路EGR3が設けられている点である。   The exhaust gas recirculation device in the present embodiment is different from that in the first embodiment in that the exhaust gas immediately after exiting from the exhaust manifold 109 (immediately after exiting from the engine 101) is exhausted in the exhaust extraction path EGR2. An exhaust extraction path EGR3 for mixing with the exhaust gas is provided.

排気取出し経路EGR3の途中には、排気取出し経路EGR3における排気ガスの流量を調節するためのバルブV3が設けられている。排気取出し経路EGR3の高温のEGRガスを、排気取出し経路EGR2のガスと混合して温度調整した後に吸気へ導入するものである。   A valve V3 for adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR3 is provided in the middle of the exhaust extraction path EGR3. The hot EGR gas in the exhaust extraction path EGR3 is mixed with the gas in the exhaust extraction path EGR2 to adjust the temperature and then introduced into the intake air.

図8は、図7の排気ガス再循環装置の制御回路のブロック図である。   FIG. 8 is a block diagram of a control circuit of the exhaust gas recirculation device of FIG.

排気ガス再循環装置では、図4に示される制御回路の構成に加えて、エンジン制御ユニット201は、上述の排気取出し経路EGR3における排気ガスの流量を調節するためのバルブV3を制御する。   In the exhaust gas recirculation device, in addition to the configuration of the control circuit shown in FIG. 4, the engine control unit 201 controls the valve V3 for adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR3.

図9は、第2の実施の形態における排気ガス再循環装置のバルブの制御方法を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a method of controlling the valve of the exhaust gas recirculation device according to the second embodiment.

ここでも図6と同様に、(a)冷却水温度または油温度が20℃未満(冷機状態)、(b)冷却水温度または油温度が20℃以上60℃未満、(c)冷却水温度または油温度が60℃以上(暖機状態)のそれぞれの状態を想定し、それぞれの状態におけるアクセル開度とエンジン回転数とから、エンジン制御ユニット201がどのようにバルブV1、V2、V3の開度を調節するかが示されている。各状態では、以下の制御が行なわれる。   Here, as in FIG. 6, (a) the cooling water temperature or oil temperature is less than 20 ° C. (cooled state), (b) the cooling water temperature or oil temperature is 20 ° C. or more and less than 60 ° C., (c) the cooling water temperature or Assuming each state where the oil temperature is 60 ° C. or higher (warm-up state), how the engine control unit 201 opens the valves V1, V2, and V3 based on the accelerator opening and the engine speed in each state. It is shown how to adjust. In each state, the following control is performed.

(a) 冷却水温度または油温度が20℃未満(冷機状態)であるとき   (A) When the cooling water temperature or oil temperature is less than 20 ° C. (cooled state)

アクセル開度、およびエンジン回転数に拘わらず、バルブV1を開き、バルブV2およびV3を全閉とすることで、排気取出し経路EGR1の排気ガスのみをエンジンに送る。冷機状態のエンジンを暖機するためである。   Regardless of the accelerator opening and the engine speed, the valve V1 is opened and the valves V2 and V3 are fully closed, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 is sent to the engine. This is to warm up the cold engine.

(b) 冷却水温度または油温度が20℃以上60℃未満であるとき   (B) When the cooling water temperature or oil temperature is 20 ° C or higher and lower than 60 ° C

アクセル開度、およびエンジン回転数に応じて、バルブV1、V2、V3の流量を制御する。   The flow rates of the valves V1, V2, and V3 are controlled according to the accelerator opening and the engine speed.

アクセル開度が全開であれば、エンジン回転数に拘わらず、バルブV1、V3を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully open, regardless of the engine speed, the valves V1 and V3 are fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

アクセル開度が中開であり、エンジン回転数が最低回転数または中回転数であれば、バルブV1を全閉とし、バルブV2およびバルブV3を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガス、および排気取出し経路EGR3の排気ガスの双方をエンジンに送る。   If the accelerator opening is medium open and the engine speed is the minimum or medium speed, the valve V1 is fully closed, the valves V2 and V3 are opened, and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2, and Both exhaust gases from the exhaust extraction path EGR3 are sent to the engine.

アクセル開度が中開であり、エンジン回転数が最高回転数であれば、バルブV1、V3を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is medium open and the engine speed is the maximum, the valves V1 and V3 are fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が最低回転数であれば、バルブV1を開とし、バルブV2、V3を全閉とすることで、排気取出し経路EGR1の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is the minimum, the valve V1 is opened and the valves V2 and V3 are fully closed, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR1 is sent to the engine. .

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が中回転数であれば、バルブV1を全閉とし、バルブV2およびバルブV3を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガス、および排気取出し経路EGR3の排気ガスの双方をエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is medium, the valve V1 is fully closed and the valve V2 and the valve V3 are opened, so that the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 and the exhaust extraction path EGR3 Both exhaust gases are sent to the engine.

アクセル開度が全閉であり、エンジン回転数が最高回転数であれば、バルブV1、V3を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   If the accelerator opening is fully closed and the engine speed is the maximum, the valves V1 and V3 are fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

(c) 冷却水温度または油温度が60℃以上(暖機状態)であるとき   (C) When the cooling water temperature or oil temperature is 60 ° C. or higher (warm-up state)

アクセル開度、およびエンジン回転数に拘わらず、バルブV1、V3を全閉とし、バルブV2を開くことで、排気取出し経路EGR2の排気ガスのみをエンジンに送る。   Regardless of the accelerator opening and the engine speed, the valves V1 and V3 are fully closed and the valve V2 is opened, so that only the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 is sent to the engine.

なお、排気取出し経路EGR2の排気ガス、および排気取出し経路EGR3の排気ガスの双方をエンジンに送る場合には、エンジン回転数が上がるごとに排気取出し経路EGR2の排気ガスの量が多くなるように、またはアクセル開度が上がるごとに排気取出し経路EGR2の排気ガスの量が多くなるように、排気取出し経路EGR2の排気ガスおよび排気取出し経路EGR3の排気ガスの混合比率を調整することが望ましい。   When both the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR3 are sent to the engine, the amount of exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 increases as the engine speed increases. Alternatively, it is desirable to adjust the mixing ratio of the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 and the exhaust gas in the exhaust extraction path EGR3 so that the amount of exhaust gas in the exhaust extraction path EGR2 increases as the accelerator opening increases.

本実施の形態においても、混合後におけるエンジンの吸気温度が目標吸気温度となるように、各排気取出し経路の混合気量を調整するものである。調整により、燃料燃焼時の温度が1500〜1800(K)となるように制御することで、有害な排気ガス(CO、NOx)やスモークの発生を低減させることができる。   Also in the present embodiment, the amount of air-fuel mixture in each exhaust extraction path is adjusted so that the intake air temperature of the engine after mixing becomes the target intake air temperature. By adjusting the temperature so that the temperature during fuel combustion becomes 1500 to 1800 (K), generation of harmful exhaust gases (CO, NOx) and smoke can be reduced.

[第3の実施の形態]   [Third Embodiment]

図10は、第3の実施の形態における図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。   FIG. 10 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1 in the third embodiment.

ここではオフロード型の自動二輪車に排気ガス再循環装置を搭載する形態を示している。   Here, an embodiment in which an exhaust gas recirculation device is mounted on an off-road motorcycle is shown.

図に示されるように、車体フレームの前側にEGRクーラー123が取付けられている。また、後輪153の上にマフラー115が取付けられている。   As shown in the figure, an EGR cooler 123 is attached to the front side of the vehicle body frame. A muffler 115 is attached on the rear wheel 153.

排気取出し経路EGR1は、エンジン101から出た直後の排気ガスを、エンジン101の吸気に混合させる経路として設けられている。排気取出し経路EGR2の一部を構成するフレーム121は、自動二輪車のフレームを兼ねている。   The exhaust extraction route EGR1 is provided as a route for mixing the exhaust gas immediately after exiting the engine 101 with the intake air of the engine 101. A frame 121 constituting a part of the exhaust extraction path EGR2 also serves as a motorcycle frame.

また、フレーム121の途中には、水抜きおよびスス抜きのための経路125が設けられている。   Further, in the middle of the frame 121, a path 125 for draining water and sooting is provided.

図11は、フレーム121の側面図である。   FIG. 11 is a side view of the frame 121.

ここでは、フレーム121として中空構造を有するものが用いられている。図中、矢印で排気ガスの経路が示されている。   Here, a frame 121 having a hollow structure is used. In the figure, an exhaust gas path is indicated by an arrow.

フレーム121には、マフラー115からの排気ガスを導入するための排気ガス導入口121aと、EGRクーラー123へ排気ガスを送るための排気ガス出口121bとが設けられている。   The frame 121 is provided with an exhaust gas inlet 121 a for introducing exhaust gas from the muffler 115 and an exhaust gas outlet 121 b for sending the exhaust gas to the EGR cooler 123.

中空部の無い鋳造フレームであれば、SUSパイプでできた排ガス通路をフレームに接触させて固定することで、フレーム一体となった排気ガスの経路とすることができる。   In the case of a casting frame having no hollow part, an exhaust gas path made of SUS pipe can be brought into contact with the frame and fixed, thereby providing an exhaust gas path integrated with the frame.

[第4の実施の形態]   [Fourth Embodiment]

図12は、第4の実施の形態における図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。   FIG. 12 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1 in the fourth embodiment.

ここではネイキッド型の自動二輪車に排気ガス再循環装置を搭載する形態を示している。   Here, a configuration is shown in which an exhaust gas recirculation device is mounted on a naked type motorcycle.

図に示されるように、車体フレームの前側にEGRクーラー123が取付けられている。また、後輪153の横にマフラー115が取付けられている。   As shown in the figure, an EGR cooler 123 is attached to the front side of the vehicle body frame. A muffler 115 is attached to the side of the rear wheel 153.

排気取出し経路EGR1は、エンジン101から出た直後の排気ガスを、エンジン101の吸気に混合させる経路として設けられている。排気取出し経路EGR2の一部を構成するフレーム121は、自動二輪車のフレームを兼ねている。   The exhaust extraction route EGR1 is provided as a route for mixing the exhaust gas immediately after exiting the engine 101 with the intake air of the engine 101. A frame 121 constituting a part of the exhaust extraction path EGR2 also serves as a motorcycle frame.

また、フレーム121の途中には、水抜きおよびスス抜きのための経路125が設けられている。   Further, in the middle of the frame 121, a path 125 for draining water and sooting is provided.

図13は、フレーム121の側面図である。   FIG. 13 is a side view of the frame 121.

ここでは、フレーム121として中空構造を有するものが用いられている。図中、矢印で排気ガスの経路が示されている。   Here, a frame 121 having a hollow structure is used. In the figure, an exhaust gas path is indicated by an arrow.

フレーム121には、マフラー115上流のエキゾーストパイプ113からの排気ガスを導入するための排気ガス導入口121aと、EGRクーラー123へ排気ガスを送るための排気ガス出口121bとが設けられている。   The frame 121 is provided with an exhaust gas inlet 121a for introducing exhaust gas from the exhaust pipe 113 upstream of the muffler 115, and an exhaust gas outlet 121b for sending the exhaust gas to the EGR cooler 123.

中空部の無い鋳造フレームであれば、SUSパイプでできた排ガス通路を、フレームに接触させて固定することで、フレーム一体となった排気ガスの経路とすることができる。   In the case of a casting frame having no hollow part, an exhaust gas path made of SUS pipe is fixed in contact with the frame, whereby an exhaust gas path integrated with the frame can be obtained.

[実施の形態における効果]   [Effects of the embodiment]

上記実施の形態によると、始動時や暖機運転などでエンジンの吸気温度を高温にしたい時は、排気バルブ直後の高温状態の排気ガスをEGRに使用することができる。これにより、シリンダ内の温度上昇が促進され、安定したエンジン始動性を確保することができる。   According to the above embodiment, when it is desired to increase the intake air temperature of the engine at the time of start-up or warm-up operation, the high-temperature exhaust gas immediately after the exhaust valve can be used for EGR. Thereby, the temperature rise in a cylinder is accelerated | stimulated and the stable engine startability can be ensured.

また、走行中の高負荷運転時においてはNOx低減、および燃費低減のため、EGRとして用いる排気の温度は低いほどよい。本実施の形態では、走行中は排気管などを介して十分冷えた排気ガスを、EGRに導入することができる。   In addition, the temperature of the exhaust gas used as the EGR is preferably lower in order to reduce NOx and reduce fuel consumption during high-load driving during traveling. In the present embodiment, exhaust gas that has been sufficiently cooled during traveling can be introduced into the EGR.

また、低中負荷運転時においては、2系統のEGR経路を混合させて、排気ガス温度を目標温度としてから吸気に導入することができる。これにより、スモーク排出量を減らすことができる。   Further, during low and medium load operation, the two EGR paths can be mixed and the exhaust gas temperature can be set as the target temperature before being introduced into the intake air. Thereby, the amount of smoke discharged can be reduced.

エンジンからの排気の冷却には、ターボチャージャー、マフラー、車両のフレーム、またはフレームに取付けられたパイプの少なくともいずれかが用いられる。これにより、効率よく排気を冷却することができる。   To cool the exhaust from the engine, at least one of a turbocharger, a muffler, a vehicle frame, and a pipe attached to the frame is used. Thereby, exhaust gas can be cooled efficiently.

また、このようにして冷却された排気を利用することで、EGRクーラーの負荷が小さくなり、EGRクーラーを小型化(または廃止)することができる。   Further, by using the exhaust gas thus cooled, the load on the EGR cooler is reduced, and the EGR cooler can be downsized (or abolished).

さらに、EGR経路の一部に車体のフレームを利用することで、EGR配管の部品点数を削減することができる。   Furthermore, the number of parts of the EGR pipe can be reduced by using the frame of the vehicle body for a part of the EGR route.

また、マフラーを経由した排気を車体のフレームに通し、外気へ放熱させることによって、マフラーで十分冷えた排気ガスをさらに冷却することができる。   Further, exhaust gas that has passed through the muffler is passed through the frame of the vehicle body to dissipate heat to the outside air, whereby exhaust gas that has been sufficiently cooled by the muffler can be further cooled.

また、車体フレームと一体となる排気ガス通路の途中には、最下部に容積を設けて、ススや凝縮水を堆積させ、連通穴から堆積物が自然に外部へ排出されるようにしておくことで、通路のクリアランスを確保することができる。   In the middle of the exhaust gas passage integrated with the vehicle body frame, a volume should be provided at the lowermost part so that soot and condensate are deposited so that the deposits are naturally discharged from the communication holes. Thus, the clearance of the passage can be ensured.

さらに、エンジン始動直後のある程度の時間、温かいEGRガスをエンジン吸気に導入することによって、スモーク低減効果を得ることができる。   Furthermore, a smoke reduction effect can be obtained by introducing warm EGR gas into the engine intake air for a certain period of time immediately after engine startup.

[その他]   [Others]

エンジン始動時でクランク回転数が一定以下であるときは、燃料を噴射せず、空気のみを圧縮し、圧縮されて高温となった空気をEGR経路を経由して再度シリンダ内に導入するよう制御を行なってもよい。   When crank speed is below a certain level at engine start, fuel is not injected, only air is compressed, and air that has been compressed and heated to high temperature is reintroduced into the cylinder via the EGR path May be performed.

エンジン始動時は、クランク回転数が一定以上となった時点で燃料噴射を開始してもよい。この場合は、噴射を開始する時点ではシリンダ内が温まっているため、より安定した始動性が確保できる。   When the engine is started, fuel injection may be started when the crank rotational speed becomes equal to or higher than a certain value. In this case, since the inside of the cylinder is warmed when the injection is started, more stable startability can be secured.

EGRクーラーは、走行風を冷却に利用できる位置である、車体前方、またはエンジン周辺の走行風の当たる場所に配置することが望ましい。   It is desirable that the EGR cooler is disposed at a position where the traveling wind can be used for cooling, in the front of the vehicle body or in the vicinity of the engine.

また、EGR経路において排気を十分に冷却することができるのであれば、EGRクーラーはなくてもよい。   Further, if the exhaust gas can be sufficiently cooled in the EGR path, the EGR cooler may not be provided.

さらに、排気バルブ直後(ターボチャージャーの上流側、高圧部)から取り出した排気は、吸気バルブ直前(高圧部)へ導入することが望ましい。また、マフラーなどの位置(ターボ下流側、低圧部)から取り出されて冷却された排気は、コンプレッサー上流(低圧部)へ導入することが望ましい。EGR経路の端点と端点とで圧力を近くすることで、圧力の調節が容易になるためである。   Further, it is desirable that the exhaust gas taken out immediately after the exhaust valve (upstream side of the turbocharger, high pressure part) is introduced immediately before the intake valve (high pressure part). Further, it is desirable that the exhaust gas taken out from a position such as a muffler (downstream side of the turbo, low pressure part) and cooled is introduced to the upstream side of the compressor (low pressure part). This is because the pressure can be easily adjusted by reducing the pressure between the end points of the EGR path.

また、車体フレームを含む排気ガス通路の途中に、容積部を設ける例を説明したが、容積部以外に、迷路状の形状でススや凝縮水を集めるフィルター構造を設置してもよい。また、通路途中をT字状とし、下方に水やススをトラップしてもよい。   Moreover, although the example which provides a volume part in the middle of the exhaust-gas channel | path containing a vehicle body frame was demonstrated, you may install the filter structure which collects soot and condensed water with a maze shape other than a volume part. Further, the middle of the passage may be T-shaped, and water or soot may be trapped downward.

本発明は、ターボチャージャーを備えるエンジン、および備えないエンジンのどちらにも採用することができる。またエンジンは、ディーゼル、ガソリンのどちらでもよい。   The present invention can be applied to both an engine having a turbocharger and an engine having no turbocharger. The engine may be either diesel or gasoline.

また本発明は、自動二輪車や、原動機付自転車などの鞍乗型車両に適用することができる。鞍乗型車両であれば、2輪、3輪、4輪の車両(あるいはそれ以上の車輪を備えた車両)、クローラ機構により移動を行なう車両のいずれであっても本発明を実施することができる。さらに本発明は、自動車などエンジンを有する車両に適用することができる。   The present invention can also be applied to saddle riding type vehicles such as motorcycles and motorbikes. As long as it is a straddle-type vehicle, the present invention can be applied to any of a two-wheel, three-wheel, four-wheel vehicle (or a vehicle having more wheels), or a vehicle that moves by a crawler mechanism. it can. Furthermore, the present invention can be applied to a vehicle having an engine such as an automobile.

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   In addition, it should be thought that the said embodiment is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の第1の実施の形態における自動二輪車(鞍乗型車両の一例)の排気ガス再循環装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas recirculation device for a motorcycle (an example of a saddle-ride type vehicle) according to a first embodiment of the present invention. 図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。FIG. 2 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1. フレーム121の側面図である。3 is a side view of a frame 121. FIG. 図1の排気ガス再循環装置の制御回路のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a control circuit of the exhaust gas recirculation device of FIG. 1. エンジン始動時の排気ガス再循環装置が実行する制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control which the exhaust-gas recirculation apparatus at the time of engine starting performs. 図5のステップS115での制御を示す図である。It is a figure which shows the control in step S115 of FIG. 本発明の第2の実施の形態における自動二輪車の排気ガス再循環装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust-gas recirculation apparatus of the motorcycle in the 2nd Embodiment of this invention. 図7の排気ガス再循環装置の制御回路のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a control circuit of the exhaust gas recirculation device of FIG. 7. 第2の実施の形態における排気ガス再循環装置のバルブの制御方法を示す図である。It is a figure which shows the control method of the valve | bulb of the exhaust-gas recirculation apparatus in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態における図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。FIG. 6 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1 in a third embodiment. フレーム121の側面図である。3 is a side view of a frame 121. FIG. 第4の実施の形態における図1の排気ガス再循環装置を搭載した自動二輪車の側面図である。FIG. 9 is a side view of a motorcycle equipped with the exhaust gas recirculation device of FIG. 1 in a fourth embodiment. フレーム121の側面図である。3 is a side view of a frame 121. FIG. 従来のEGR装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional EGR apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

101 エンジン
103 ターボチャージャー
103a タービン
103b コンプレッサー
105 インタークーラ
107 エアクリーナ
109 エキゾーストマニホールド
111 インテークマニホールド
113 エキゾーストパイプ
115 マフラー
121 フレーム
121a 排気ガス導入口
121b 排気ガス出口
121c 排気ガス導入口
121d 排気ガス出口
123 EGRクーラー
201 エンジン制御ユニット
203 エンジン回転数センサ
205 アクセル開度センサ
207 冷却水温度センサ
209 オイル温度センサ
211 吸気温度センサ
EGR1〜EGR3 排気取出し経路
S スロットル
V1〜V3 バルブ
101 Engine 103 Turbocharger 103a Turbine 103b Compressor 105 Intercooler 107 Air Cleaner 109 Exhaust Manifold 111 Intake Manifold 113 Exhaust Pipe 115 Muffler 121 Frame 121a Exhaust Gas Inlet 121b Exhaust Gas Outlet 121c Exhaust Gas Inlet 121d Exhaust Gas Outlet 123 EGR Cooler Control unit 203 Engine speed sensor 205 Accelerator opening sensor 207 Cooling water temperature sensor 209 Oil temperature sensor 211 Intake air temperature sensor EGR1 to EGR3 Exhaust extraction path S Throttle V1 to V3 Valve

Claims (8)

エンジンからの排気を、少なくともそれがターボチャージャーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、
少なくとも前記ターボチャージャーを出た後の排気を取出し、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、
エンジンの運転状況に応じて、前記第1の排気取出し経路と前記第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備えた、排気ガス再循環装置。
A first exhaust extraction path that extracts exhaust from the engine at least before it enters the turbocharger and sends it to the engine intake;
A second exhaust extraction path for taking out the exhaust after leaving at least the turbocharger and sending it to the engine intake air;
An exhaust gas recirculation device comprising control means for controlling a flow of exhaust gas sent to engine intake air in the first exhaust gas extraction path and the second exhaust gas extraction path in accordance with an engine operating condition.
前記第1の排気取出し経路は、エンジンからの排気を前記ターボチャージャーのコンプレッサーの下流側に送り、
前記第2の排気取出し経路は、エンジンからの排気を前記ターボチャージャーのコンプレッサーの上流側に送る、請求項1に記載の排気ガス再循環装置。
The first exhaust extraction path sends exhaust from the engine to the downstream side of the compressor of the turbocharger,
2. The exhaust gas recirculation device according to claim 1, wherein the second exhaust extraction path sends exhaust from an engine to an upstream side of a compressor of the turbocharger.
エンジンからの排気を、少なくともそれがマフラーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、
少なくとも前記マフラーを経由した排気を取出し、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、
エンジンの運転状況に応じて、前記第1の排気取出し経路と前記第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備えた、排気ガス再循環装置。
A first exhaust extraction path that extracts exhaust from the engine at least before it enters the muffler and sends it to the engine intake;
A second exhaust extraction path for extracting exhaust via at least the muffler and sending it to the engine intake;
An exhaust gas recirculation device comprising control means for controlling a flow of exhaust gas sent to engine intake air in the first exhaust gas extraction path and the second exhaust gas extraction path in accordance with an engine operating condition.
前記第2の排気取出し経路は、取出した排気を、車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通した後、それをエンジン吸気に送る経路である、請求項1から3のいずれかに記載の排気ガス再循環装置。   The second exhaust extraction path is a path for passing the extracted exhaust through the vehicle frame or a pipe attached to the frame and then sending it to the engine intake air. The exhaust gas recirculation device according to any one of the above. エンジンからの排気を、少なくともそれがマフラーに入る前で取出し、それをエンジン吸気に送る第1の排気取出し経路と、
エンジンからの排気を前記第1の排気取出し経路の取出し位置よりも下流で取出し、それを車両のフレームの中、またはフレームに取付けられたパイプの中を通した後、それをエンジン吸気に送る第2の排気取出し経路と、
エンジンの運転状況に応じて、前記第1の排気取出し経路と前記第2の排気取出し経路とでエンジン吸気に送られる排気の流れを制御する制御手段とを備えた、排気ガス再循環装置。
A first exhaust extraction path that extracts exhaust from the engine at least before it enters the muffler and sends it to the engine intake;
Exhaust gas from the engine is taken downstream from the take-out position of the first exhaust take-out path, and after passing it through a vehicle frame or a pipe attached to the frame, it is sent to the engine intake air. 2 exhaust extraction paths,
An exhaust gas recirculation device comprising control means for controlling a flow of exhaust gas sent to engine intake air in the first exhaust gas extraction path and the second exhaust gas extraction path in accordance with an engine operating condition.
前記第1の排気取出し経路を通る排気と、前記第2の排気取出し経路を通る排気とを混合するための第3の排気取出し経路をさらに備え、
前記制御手段は、エンジンの運転状況に応じて、前記第3の排気取出し経路の排気の流れを制御する、請求項1から5のいずれかに記載の排気ガス再循環装置。
A third exhaust extraction path for mixing exhaust through the first exhaust extraction path and exhaust through the second exhaust extraction path;
The exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control means controls an exhaust flow of the third exhaust extraction path in accordance with an operating state of the engine.
エンジンからの排気を導入し、それを冷却する機能を有する部材と、
前記冷却する機能を有する部材で冷却された排気を、エンジン吸気に送る排気取出し経路とを備え、
前記冷却する機能を有する部材は、ターボチャージャー、マフラー、車両のフレーム、またはフレームに取付けられたパイプのいずれかである、排気ガス再循環装置。
A member having a function of introducing exhaust from the engine and cooling it;
An exhaust extraction path for sending the exhaust cooled by the member having the function of cooling to the engine intake air,
The member having the function of cooling is an exhaust gas recirculation device that is one of a turbocharger, a muffler, a vehicle frame, and a pipe attached to the frame.
エンジンと、
前記エンジンに接続される、請求項1から7のいずれかに記載の排気ガス再循環装置とを備えた、車両。
Engine,
A vehicle comprising the exhaust gas recirculation device according to any one of claims 1 to 7, which is connected to the engine.
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