JP2009191623A - Exhaust gas circulation device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の排気ガス循環装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas circulation device for an internal combustion engine.
近年の内燃機関においては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ロータリーエンジンのいずれにあっても、排気ガス中のNOxを低減するために排気ガス循環(EGR)装置が一般的に採用されている。ガソリンエンジンではEGRによってポンピングロスを低減することができるため部分負荷領域でEGRによる排気ガスの還流が行われる。ディーゼルエンジンでは、大幅なNOx低減のために多量のEGRが行われる傾向にある。 In recent internal combustion engines, an exhaust gas circulation (EGR) device is generally employed to reduce NOx in the exhaust gas regardless of whether it is a gasoline engine, a diesel engine, or a rotary engine. In a gasoline engine, pumping loss can be reduced by EGR, so that exhaust gas recirculation is performed by EGR in a partial load region. In a diesel engine, a large amount of EGR tends to be performed to significantly reduce NOx.
特許文献1は、吸気系に還流する排気ガスを冷却するためのEGRクーラーの冷媒としてエンジンオイルを使うことを開示している。具体的には、特許文献1に開示の発明は、エンジン始動時にエンジンオイルを早期に昇温させると共にエンジンオイルが高温になり過ぎると粘度が低下して適度な油膜を形成するのが困難になることを防止する目的で、エンジン冷却水を冷媒とするオイルクーラーでエンジンオイルを冷却するのに加えて、エンジンオイルを冷媒としたEGRクーラーをEGR装置に設置し、高負荷時にはエンジンオイルをオイルクーラーとEGRクーラーに供給してエンジンオイルを冷却しつつEGRガスを冷却する一方で、エンジン始動時や低負荷時では、エンジンオイルをオイルクーラーに供給するのを停止して、オイルクーラーをバイパスしたエンジンオイルをEGRクーラーに供給することでエンジンオイルを早期に昇温するようになっている。 Patent Document 1 discloses that engine oil is used as a refrigerant of an EGR cooler for cooling the exhaust gas recirculated to the intake system. Specifically, the invention disclosed in Patent Document 1 raises the temperature of the engine oil early at the start of the engine, and if the engine oil becomes too hot, the viscosity decreases and it becomes difficult to form an appropriate oil film. In order to prevent this, in addition to cooling the engine oil with an oil cooler that uses engine cooling water as a refrigerant, an EGR cooler that uses engine oil as a refrigerant is installed in the EGR device. And EGR cooler to cool the EGR gas while cooling the engine oil, but when the engine is started or at low load, the engine oil is stopped to be supplied to the oil cooler and the oil cooler is bypassed. By supplying the oil to the EGR cooler, the temperature of the engine oil is raised quickly.
特許文献1に開示の発明は、オイルクーラーとEGRクーラーとを併用してエンジンオイルの早期の昇温及びエンジンオイルの適温の確保を行うものである。 The invention disclosed in Patent Document 1 uses an oil cooler and an EGR cooler in combination to ensure an early rise in engine oil temperature and an appropriate engine oil temperature.
本発明の目的は、EGRクーラーを使ってエンジンオイルの早期の昇温及びエンジンオイルの適温の確保を行うことのできる内燃機関の排気ガス循環装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas circulation device for an internal combustion engine that can quickly raise the temperature of engine oil and ensure an appropriate temperature of the engine oil using an EGR cooler.
上記の技術的課題は、本発明によれば、
エンジンの排気ガスが通過する排気通路と、エンジンにエアを供給する吸気通路とを接続するEGR通路と;
該EGR通路に介装され、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの流量を調整するEGRバルブと;
前記EGR通路に介装された第1、第2のEGRクーラーとを有し;
前記第1EGRクーラーを通過する排気ガスが、該第1EGRクーラーに供給されるエンジン冷却水又はエアとの間で熱交換が行われ、
前記第2EGRクーラーを通過する排気ガスが、該第2EGRクーラーに供給されるエンジンオイルとの間で熱交換が行われ、
前記第2EGRクーラーが前記第1EGRクーラーよりも前記EGR通路の排気ガスの流れ方向下流に配設されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス循環装置を提供することにより達成される。
According to the present invention, the above technical problem is
An EGR passage connecting an exhaust passage through which engine exhaust gas passes and an intake passage for supplying air to the engine;
An EGR valve that is interposed in the EGR passage and adjusts the flow rate of exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage;
First and second EGR coolers interposed in the EGR passage;
Exhaust gas passing through the first EGR cooler is subjected to heat exchange with engine cooling water or air supplied to the first EGR cooler,
The exhaust gas passing through the second EGR cooler exchanges heat with the engine oil supplied to the second EGR cooler,
This is achieved by providing an exhaust gas circulation device for an internal combustion engine, wherein the second EGR cooler is disposed downstream of the first EGR cooler in the exhaust gas flow direction of the EGR passage.
すなわち、空冷又は水冷方式の第1EGRクーラーを第2EGRクーラーの上流に配置し、第1EGRクーラーよりも下流に位置する第2EGRクーラーにエンジンオイルを供給して、第2EGRクーラーによってエンジンオイルと排気ガスとの間で熱交換させるようにしてあるため、冷間時には排気ガスの熱でエンジンオイルを早期に昇温することができる。また、第1EGRクーラーにより下流に第2EGRクーラーを配置することで、第1EGRクーラーで冷やされた排気ガスを第2EGRクーラーでエンジンオイルと熱交換させることができるためエンジンオイルの適温の確保することができる。 That is, an air-cooled or water-cooled first EGR cooler is disposed upstream of the second EGR cooler, engine oil is supplied to a second EGR cooler located downstream of the first EGR cooler, and engine oil and exhaust gas are supplied by the second EGR cooler. Therefore, when the engine is cold, the temperature of the engine oil can be raised quickly by the heat of the exhaust gas. Further, by disposing the second EGR cooler downstream by the first EGR cooler, the exhaust gas cooled by the first EGR cooler can be heat-exchanged with the engine oil by the second EGR cooler, so that an appropriate temperature of the engine oil can be ensured. it can.
本発明の好ましい実施の形態では、前記EGRバルブが、前記第2EGRクーラーよりも上流に配設されている。これにより、排気ガスが過度に高温になる運転状態ではEGRバルブを全閉状態にして排気ガスが第2EGRクーラーに入るのを阻止することができ、これによりエンジンオイルの過度な温度上昇を抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the EGR valve is disposed upstream of the second EGR cooler. As a result, in an operating state where the exhaust gas is excessively hot, the EGR valve can be fully closed to prevent the exhaust gas from entering the second EGR cooler, thereby suppressing an excessive temperature rise of the engine oil. be able to.
また、本発明の好ましい実施の形態では、前記EGRバルブが、前記第1EGRクーラーよりも下流に配設されている。これにより、排気ガスが過度に高温になる運転状態ではEGRバルブを全閉状態にして排気ガスが第2EGRクーラーに入るのを阻止することができると共に、EGRバルブよりも上流に位置する第1EGRクーラーによって排気ガスを冷却することができるため、過度に高温の排気ガスがEGRバルブにアタックしてEGRバルブに熱害を及ぼすのを防止することができ、これによりEGRバルブが早期に劣化してしまうのを抑制することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the EGR valve is disposed downstream of the first EGR cooler. As a result, when the exhaust gas is excessively hot, the EGR valve can be fully closed to prevent the exhaust gas from entering the second EGR cooler, and the first EGR cooler positioned upstream from the EGR valve. Since the exhaust gas can be cooled by the above, it is possible to prevent an excessively high temperature exhaust gas from attacking the EGR valve and causing a thermal damage to the EGR valve, thereby prematurely degrading the EGR valve. Can be suppressed.
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1において、1は水冷式のガソリンエンジンであり、シリンダブロック2とシリンダヘッド3とピストン4とによって燃焼室5が画成されている。シリンダヘッド3には、燃焼室5に臨んで位置する吸気ポート6と排気ポート7とが形成され、吸気ポート6は吸気弁8によって開閉され、排気ポート7は排気弁9により開閉される。図1の参照符号10は燃料噴射弁である。なお、燃焼室5の頂部には点火プラグが配設されている。
In FIG. 1, 1 is a water-cooled gasoline engine, and a combustion chamber 5 is defined by a
吸気ポート6に連なる吸気通路11にはスロットル弁12が配設され、エアクリーナ(図示せず)によって浄化されたエアが吸気通路11に供給される。他方、排気ポート7に連なる排気通路13には排気ガス浄化触媒14が配設され、排気ポート7から出た排気ガスは排気ガス浄化触媒14によって浄化された後に外部に放出される。
A
吸気通路11と排気通路13とはEGR通路15によって互いに接続されている。EGR通路15には、その途中にEGRバルブ16が設けられ、このEGRバルブ16によってEGR通路15を通って吸気通路11に還流される排気ガスの流量が調整される。
The
EGR通路15には、EGRバルブ16よりも上流側の通路部分つまり排気通路13側の通路部分15aに第1EGRクーラー17が配設され、他方、EGRバルブ16よりも下流側の通路部分つまり吸気通路11側の通路部分15bに第2EGRクーラー18が配設されている。EGRバルブ16を開放することにより排気通路13の排気ガスがEGR通路15を通じて吸気通路11に還流され、他方、EGRバルブ16を閉じることにより排気ガスの還流が停止される。
The EGR
第1EGRクーラー17にはエンジン冷却水が供給され、このエンジン冷却水によってEGR通路15を通る排気ガス(EGRガス)の冷却が行われる。すなわち、第1EGRクーラー17の冷媒はエンジン冷却水である。他方、第2のEGRクーラー18にはエンジンオイルが供給され、このエンジンオイルとEGR通路15を通る排気ガス(EGRガス)との間で熱交換が行われる。
Engine cooling water is supplied to the
図2において、Uはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ(制御ユニット)であり、このコントローラUによって、後述するようなEGR制御が行われる。このコントローラUには、エンジン回転数を検出する回転数センサ20、エンジン負荷としてのアクセル開度を検出するアクセル開度センサ21の他に、吸気通路11に導入されたエアの温度を検出する吸気温センサ22、吸気通路11の圧力を検出する吸気圧力センサ23、吸気通路11に導入されたエアの量を検出する吸気量センサ24などの信号が入力される。また、コントローラUは、前述したEGRバルブ16、スロットル弁12、燃料噴射弁10を制御するようになっている。
In FIG. 2, U is a controller (control unit) configured using a microcomputer, and EGR control as will be described later is performed by this controller U. The controller U includes an
コントローラUによる制御の概要を説明すると、図3は、エンジン回転数とアクセル開度とをパラメータとしてEGRの実行領域の区分けを示すものである。すなわち、低回転かつ所定負荷以下の低負荷(部分負荷)となる第1領域ではEGRバルブ16が開放されてEGR通路15を通じた排気ガスの還流が実行される。他方、高回転または高負荷となる第2領域ではEGRバルブ16が閉弁されて排気ガスの還流が停止される。
The outline of the control by the controller U will be described. FIG. 3 shows the division of the EGR execution region using the engine speed and the accelerator opening as parameters. In other words, the
次に、コントローラUによるEGR還流制御の一例を図4のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明で「S」はステップを示す。先ず、S1において、各種センサ等からの信号が読み込まれた後、S2において、エンジン回転数及びアクセル開度から現在の運転状態が第1領域であるか否かが判別される。このS2の判別でYESのときは、S3に進んで、排気通路13の排気ガスを吸気通路11へ還流するEGRが実行される。他方、上記S2においてNOと判別されたときには、現在の運転状態が第2領域であるとして、S4に進んでEGRバルブ16が全閉され、排気ガスの還流が停止される。
Next, an example of EGR return control by the controller U will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, “S” indicates a step. First, after signals from various sensors are read in S1, it is determined in S2 whether or not the current operating state is the first region from the engine speed and the accelerator opening. When the determination in S2 is YES, the process proceeds to S3, and EGR for returning the exhaust gas in the
上述した実施例において、排気通路13側の第1EGRクーラー17の冷媒としてエンジン冷却水を採用したことから、排気通路13を通過する熱い排気ガスを利用して冷間時のエンジン冷却水を早期に昇温することができる。また、冷間時のエンジンオイルに関しても、EGR通路15を通る排気ガスの熱を使って早期に昇温することができる。
In the above-described embodiment, since engine cooling water is used as the refrigerant of the first EGR
また、エンジン回転数が2000〜3000rpmでは排気ガスの温度が500〜700℃になるが、EGR通路15に取り込まれて第1EGRクーラー17でエンジン冷却水で水冷された後の排気ガスは100〜200℃まで温度が低下する。したがって、100〜200℃まで温度低下させた排気ガスが、吸気通路11側の通路部分15bを通過する過程で、第2EGRクーラー18によってエンジンオイルと熱交換することによりエンジンオイルを80〜100℃の適温に維持するのが容易となる。
Further, when the engine speed is 2000 to 3000 rpm, the temperature of the exhaust gas becomes 500 to 700 ° C., but the exhaust gas after being taken into the
また、図3の第2領域つまり高回転又は高負荷領域ではEGRバルブ16が閉じられるため、第2EGRクーラー18を通過するエンジンオイルを不必要に加熱することはない。また、EGRバルブ16が全閉状態となるこの第2領域では、EGR通路15における排気通路13側通路部分15aに入り込んだ排気ガスの熱が第1EGRクーラー17によって水冷されるため、極度な高温状態の排気ガスの熱が直接的にEGRバルブ16にアタックしてEGRバルブ16に熱害を及ぼしてしまうのを防止することができる。
Further, since the
以上、本発明の実施例を説明したが、エンジン1が例えば空冷式であるときには第1EGRクーラー17の冷媒としてエアを採用し、外気エアを強制的に第1EGRクーラー17に供給して第1EGRクーラー17を通過する排気ガスを空冷するようにしてもよい。
As described above, the embodiment of the present invention has been described. When the engine 1 is, for example, an air-cooled type, air is used as the refrigerant of the
1 ガソリンエンジン
6 吸気ポート
7 排気ポート
11 吸気通路
13 排気通路
14 排気ガス浄化触媒
15 EGR通路
16 EGRバルブ
17 第1EGRクーラー
18 第2EGRクーラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasoline engine 6 Intake port 7
Claims (4)
該EGR通路に介装され、前記排気通路から前記吸気通路に還流する排気ガスの流量を調整するEGRバルブと;
前記EGR通路に介装された第1、第2のEGRクーラーとを有し;
前記第1EGRクーラーを通過する排気ガスが、該第1EGRクーラーに供給されるエンジン冷却水又はエアとの間で熱交換が行われ、
前記第2EGRクーラーを通過する排気ガスが、該第2EGRクーラーに供給されるエンジンオイルとの間で熱交換が行われ、
前記第2EGRクーラーが前記第1EGRクーラーよりも前記EGR通路の排気ガスの流れ方向下流に配設されていることを特徴とする内燃機関の排気ガス循環装置。 An EGR passage connecting an exhaust passage through which engine exhaust gas passes and an intake passage for supplying air to the engine;
An EGR valve that is interposed in the EGR passage and adjusts the flow rate of exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage;
First and second EGR coolers interposed in the EGR passage;
Exhaust gas passing through the first EGR cooler is subjected to heat exchange with engine cooling water or air supplied to the first EGR cooler,
The exhaust gas passing through the second EGR cooler exchanges heat with the engine oil supplied to the second EGR cooler,
The exhaust gas circulation device for an internal combustion engine, wherein the second EGR cooler is disposed downstream of the first EGR cooler in the exhaust gas flow direction of the EGR passage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008030033A JP2009191623A (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Exhaust gas circulation device of internal combustion engine |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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