JP2011099375A - Exhaust reflux device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust reflux device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2011099375A
JP2011099375A JP2009254144A JP2009254144A JP2011099375A JP 2011099375 A JP2011099375 A JP 2011099375A JP 2009254144 A JP2009254144 A JP 2009254144A JP 2009254144 A JP2009254144 A JP 2009254144A JP 2011099375 A JP2011099375 A JP 2011099375A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
passage
passage portion
exhaust gas
egr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009254144A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kei Endo
慶 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2009254144A priority Critical patent/JP2011099375A/en
Publication of JP2011099375A publication Critical patent/JP2011099375A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust reflux device of an internal combustion engine that can easily mount a catalyst unit in front of an exhaust cooler, and effectively reduce exhaust pulsation to suppress exhaust interference, in the internal combustion engine including two confluent exhaust passages and an exhaust turbo supercharger of a twin entry type. <P>SOLUTION: The exhaust reflux device includes: an EGR passage 51, which has a first passage 51a connected to a confluent exhaust passage 31a, a second passage 51b connected to a confluent exhaust passage 31b and a third passage 51c connected to internal space of a surge tank 27, and circulates part of exhaust gas to an intake side through the passages 51a to 51c; an EGR valve 52, of a three way valve structure, which intervenes between the first and second passages 51a and 51b, and the third passage 51c; and an EGR cooler 53 and the catalyst unit 54 which form pulsation reducing passages 53wa, 53wb, 54wa and 54wb which attenuate pulsation of exhaust gas pressure on parts of both the passages 51a and 51b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置、特に排気干渉を回避するよう複数の気筒からの排気を2系統に分けてツインエントリー型の排気ターボ過給機に導入するようにした内燃機関に好適な内燃機関の排気還流装置に関する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, particularly for an internal combustion engine in which exhaust from a plurality of cylinders is divided into two systems and introduced into a twin entry type exhaust turbocharger so as to avoid exhaust interference. The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

4サイクルの多気筒内燃機関では、全気筒の排気通路(排気管路)をそれらの排気ポート近くで集合させると排気干渉が生じるため、排気期間がつながる気筒同士の排気を分けたまま、排気期間が相互に離れる気筒同士からの排気ガスを合流させるように、2系統の合流排気通路に排気させるものがある。また、このようなエンジンで過給を行う場合、両合流排気通路の排気を排気干渉させることなく取り込むことのできるツインエントリー型の排気ターボ過給機が有効である。そこで、2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を用いる内燃機関が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In a four-cycle multi-cylinder internal combustion engine, exhaust interference occurs when the exhaust passages (exhaust pipes) of all the cylinders are gathered near their exhaust ports. Some exhaust the exhaust gas from two cylinders so that the exhaust gases from the cylinders that are separated from each other merge. In addition, when supercharging is performed with such an engine, a twin-entry type exhaust turbocharger that can take in the exhaust gas from both combined exhaust passages without causing exhaust interference is effective. Therefore, an internal combustion engine using two combined exhaust passages and a twin entry type exhaust turbocharger has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

一方、排気ガスの一部を吸気側に還流させる排気還流装置が排気エミッションの低減や燃費向上に有効であることが知られている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, it is known that an exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas to the intake side is effective in reducing exhaust emissions and improving fuel efficiency (see, for example, Patent Document 2).

特開2005−330836号公報JP-A-2005-330836 特開2006−214275号公報JP 2006-214275 A

しかしながら、上述のような2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備えたエンジンに排気還流装置を装備する場合に、次のような問題があった。   However, when an exhaust gas recirculation device is equipped in an engine having the above-described two merged exhaust passages and a twin entry type exhaust turbocharger, there are the following problems.

例えば、排気還流装置を装備するエンジンでその排気冷却器の上流側に排気浄化用の触媒ユニットを配置したいとき、2つの合流排気通路に排気干渉を抑える必要からある程度の管路長が要求されるため、その触媒ユニットの搭載が容易でない。   For example, in an engine equipped with an exhaust gas recirculation device, when it is desired to dispose an exhaust purification catalyst unit upstream of the exhaust cooler, a certain length of pipe line is required because it is necessary to suppress exhaust interference in the two combined exhaust passages. Therefore, it is not easy to mount the catalyst unit.

一方、2つの合流排気通路の長さを短くすると、排気干渉により残留ガスが増加してエンジンの燃焼が悪化してしまうことが懸念される。   On the other hand, if the length of the two merged exhaust passages is shortened, there is a concern that the residual gas increases due to exhaust interference and the engine combustion deteriorates.

そこで、本発明は、2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an internal combustion engine having two merged exhaust passages and a twin entry type exhaust turbocharger, in which a catalyst unit can be easily mounted in front of an exhaust cooler, and exhaust pulsation can be effectively reduced. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can suppress interference.

本発明に係る内燃機関の排気還流装置は、上記目的達成のため、(1)排気行程順が隣り合う複数の気筒からの排気ガスを分けて排気させるとともに前記排気行程順が相互に離れた複数の気筒からの排気ガスを合流させる第1の合流排気通路および第2の合流排気通路と、前記第1の合流排気通路および第2の合流排気通路に接続される2つのノズル通路を有するツインエントリー型の排気ターボ過給機と、を備えた内燃機関に装備される排気還流装置であって、前記第1の合流排気通路に接続される第1通路部、前記第2の合流排気通路に接続される第2通路部および前記内燃機関の吸気通路に接続される第3通路部を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部とを通して前記吸気通路に還流させることができる排気還流通路と、前記排気還流通路の前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部との間に介在する三方排気還流弁と、前記排気還流通路の前記第1通路部の一部および前記第2通路部の一部に、それぞれ前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路を形成する脈動低減手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (1) exhausts exhaust gases from a plurality of cylinders whose exhaust stroke order is adjacent to each other and exhausts them separately. Twin entry having a first combined exhaust passage and a second combined exhaust passage for combining exhaust gases from the cylinders, and two nozzle passages connected to the first combined exhaust passage and the second combined exhaust passage An exhaust gas recirculation device installed in an internal combustion engine having an exhaust turbocharger of a type, wherein the first recirculation device is connected to the first combined exhaust passage, and is connected to the second combined exhaust passage And a third passage portion connected to the intake passage of the internal combustion engine, and a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is transferred to the first passage portion, the second passage portion, and the third passage. Through the passage and through the intake passage An exhaust gas recirculation passage that can be recirculated, a three-way exhaust gas recirculation valve interposed between the first and second passage portions of the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas recirculation passage. Pulsation reducing means for forming a pulsation reducing path for attenuating pulsation of the pressure of exhaust gas passing through the first passage portion and the second passage portion in a part of the first passage portion and a part of the second passage portion, respectively. And.

この構成により、第1の合流排気通路および第2の合流排気通路から排気還流弁までの排気還流通路である第1通路部および第2通路部内で排気ガスの圧力の脈動を有効に減衰させることができ、排気干渉を有効に抑制することが可能となる。   With this configuration, the pulsation of the exhaust gas pressure is effectively attenuated in the first passage portion and the second passage portion, which are the exhaust gas recirculation passages from the first confluence exhaust passage and the second confluence exhaust passage to the exhaust gas recirculation valve. And exhaust interference can be effectively suppressed.

本発明の内燃機関の排気還流装置においては、(2)前記三方排気還流弁が、前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部とを連通させる開弁状態と、前記第1通路部、前記第2通路部および前記第3通路部のうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられ、前記脈動低減手段が、前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスを冷却する排気冷却器と、該排気冷却器より上流側で前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスを浄化する排気浄化触媒ユニットと、によって構成されていることが好ましい。   In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine of the present invention, (2) the three-way exhaust gas recirculation valve is in a valve open state in which the first passage portion, the second passage portion, and the third passage portion are in communication with each other; The first passage portion, the second passage portion, and the third passage portion are switched to a closed state in which communication between any one of them is blocked, and the pulsation reducing means is configured to be the first passage portion and the second passage portion. And an exhaust gas purification catalyst unit for purifying the exhaust gas passing through the first passage portion and the second passage portion on the upstream side of the exhaust cooler. Is preferred.

この構成により、排気浄化触媒ユニットまでの通路長さが短い場合でも、還流排気ガスの圧力損失を既存の排気還流通路と同等に抑えながら、還流排気ガスの圧力の脈動を有効に減衰させることができ、三方排気還流弁の開弁時に排気干渉を有効に抑制することができる。また、三方排気還流弁の閉弁時に第1通路部と第2通路部の間を遮断することで、排気干渉を確実に防止できる。さらに、排気浄化触媒ユニットまでの通路長さが短くできるので、排気浄化触媒ユニットの実装が容易となる。   With this configuration, even when the passage length to the exhaust purification catalyst unit is short, the pulsation of the pressure of the recirculated exhaust gas can be effectively attenuated while suppressing the pressure loss of the recirculated exhaust gas to be equal to that of the existing exhaust recirculation passage. It is possible to effectively suppress the exhaust interference when the three-way exhaust recirculation valve is opened. Further, by blocking between the first passage portion and the second passage portion when the three-way exhaust recirculation valve is closed, exhaust interference can be reliably prevented. Further, since the passage length to the exhaust purification catalyst unit can be shortened, the exhaust purification catalyst unit can be easily mounted.

なお、前記三方排気還流弁は排気冷却器より上流側(第1および第2の合流排気通路側)に配置されてもよいし、排気浄化触媒ユニットより上流側に配置されてもよい。ただし、三方排気還流弁が排気浄化触媒ユニットより上流側に配置される場合、前記脈動低減手段が、前記第1通路部の一部および前記第2通路部の一部を多数の網目状の細孔通路にする網状部材を含んで構成されるのが好ましい。   The three-way exhaust gas recirculation valve may be disposed on the upstream side (the first and second combined exhaust passage side) from the exhaust cooler, or may be disposed on the upstream side from the exhaust purification catalyst unit. However, when the three-way exhaust gas recirculation valve is arranged on the upstream side of the exhaust purification catalyst unit, the pulsation reducing means may include a part of the first passage part and a part of the second passage part with a large number of mesh-like fine details. It is preferable to include a net-like member for forming a hole passage.

本発明によれば、2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供することができる。   According to the present invention, in an internal combustion engine including two merged exhaust passages and a twin entry type exhaust turbocharger, a catalyst unit can be easily mounted in front of an exhaust cooler, and exhaust pulsation can be effectively reduced and exhausted. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that can suppress interference can be provided.

本発明の第1実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の概略ブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の異なる4つの管路の形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the form of four different pipe lines of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の概略ブロック構成図である。It is a schematic block block diagram of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態に係る内燃機関の排気還流装置の要部構成図である。It is a principal part block diagram of the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment. (a)は第2実施形態に係る内燃機関の排気還流装置における網目状通路形成部材の正面図、(b)はその網目状通路形成部材の設置形態の一例を示す断面図である。(A) is a front view of the mesh-shaped channel | path formation member in the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine which concerns on 2nd Embodiment, (b) is sectional drawing which shows an example of the installation form of the mesh-shaped channel | path formation member.

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1〜図3に、本発明の第1実施形態に係る内燃機関の排気還流装置を示している。
(First embodiment)
1 to 3 show an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すエンジン10は、車両用の多気筒内燃機関、例えば4気筒ガソリンエンジン(以下、単にエンジンという)で、複数の気筒11を有している。   An engine 10 shown in FIG. 1 is a multi-cylinder internal combustion engine for vehicles, for example, a four-cylinder gasoline engine (hereinafter simply referred to as an engine), and has a plurality of cylinders 11.

このエンジン10には、各気筒11内の燃焼室(詳細を図示していない)に燃料を噴射する図示しない公知の燃料噴射装置と、燃焼室に空気を吸入させる吸気装置12と、燃焼室からの排気ガスを排気させる排気装置13と、排気装置13内の排気エネルギにより回転する排気タービン14Tおよびこれと一体回転する吸入空気コンプレッサ14Cを有するツインエントリー型の排気ターボ過給機14と、排気ガスの一部を吸気側に還流させ再循環させる排気還流装置15とが装備されている。なお、燃料噴射装置は、図外の燃料タンクから燃料を汲み上げる燃料ポンプと、後述する電子制御ユニット(以下、ECUという)30からの噴射指令信号に対応するタイミングおよびデューティ比で燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁とを含んで構成されている。   The engine 10 includes a well-known fuel injection device (not shown) that injects fuel into a combustion chamber (not shown in detail) in each cylinder 11, an intake device 12 that sucks air into the combustion chamber, and a combustion chamber. An exhaust device 13 for exhausting the exhaust gas, a twin-entry exhaust turbocharger 14 having an exhaust turbine 14T rotated by exhaust energy in the exhaust device 13 and an intake air compressor 14C rotating integrally therewith, and an exhaust gas And an exhaust gas recirculation device 15 that recirculates a part of the gas to the intake side and recirculates it. The fuel injection device supplies fuel into the combustion chamber at a timing and duty ratio corresponding to an injection command signal from a fuel pump that pumps fuel from a fuel tank (not shown) and an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 30 described later. And a fuel injection valve that injects fuel.

吸気装置12には、吸気マニホルド21と、それより上流側の吸気通路を形成する吸気管22と、吸気管22の上流側でフィルタにより吸入空気を清浄化するエアクリーナ23と、排気ターボ過給機14の吸入空気コンプレッサ14Cより下流側で過給により昇温した吸入空気を冷却するインタークーラ24と、吸入空気流量(新気の吸気量)を検出するエアフローメータ25と、エンジン10内への吸気量を調整するスロットルバルブ26と、吸気マニホルド21の上流側で吸気の脈動等を抑えるサージタンク27とが、それぞれ設けられている。   The intake device 12 includes an intake manifold 21, an intake pipe 22 that forms an intake passage upstream of the intake manifold 21, an air cleaner 23 that cleans intake air by a filter on the upstream side of the intake pipe 22, and an exhaust turbocharger 14, an intercooler 24 that cools the intake air heated by supercharging downstream of the intake air compressor 14 </ b> C, an air flow meter 25 that detects an intake air flow rate (fresh air intake amount), and intake air into the engine 10. A throttle valve 26 for adjusting the amount, and a surge tank 27 for suppressing pulsation of intake air on the upstream side of the intake manifold 21 are provided.

排気装置13は、排気マニホルド31と、それより下流側の排気通路を形成する排気管32と、排気ターボ過給機14の排気タービン14Tより下流側の排気管32に装着された空燃比センサ33と、排気浄化触媒を内蔵する排気後処理装置34と、を含んで構成されている。   The exhaust device 13 includes an exhaust manifold 31, an exhaust pipe 32 that forms an exhaust passage downstream of the exhaust manifold 31, and an air-fuel ratio sensor 33 that is mounted on the exhaust pipe 32 downstream of the exhaust turbine 14T of the exhaust turbocharger 14. And an exhaust aftertreatment device 34 incorporating an exhaust purification catalyst.

ここで、排気マニホルド31には、エンジン10の複数の気筒のうち排気期間(排気行程順)が相互に離れる一組の気筒の排気ポート、例えば第1気筒および第4気筒(図1中の#1、#4)の排気ポート(図示せず)に接続する第1の合流排気通路31aと、エンジン10の複数の気筒のうち排気期間が相互に離れる残りの気筒の排気ポート、例えば第2気筒および第3気筒(図1中の#2、#3)の排気ポート(図示せず)に接続する第2の合流排気通路31bとが形成されており、これら第1、第2の合流排気通路31a、31bは、それぞれ独立してツインエントリー型の排気ターボ過給機14の後述する2つのノズル通路に接続されている。すなわち、排気行程順が隣り合い排気弁の開弁期間が部分的に重なる気筒同士(例えば、第1気筒と第3気筒)の間では排気干渉が生じるので排気通路を2系統に分けて排気させ、排気弁の開弁期間が重ならず離れている気筒同士(例えば、第1気筒と第4気筒)の間では排気ガスを同一系統で合流させるように、2系統の合流排気通路31a、31bを設けている。   Here, the exhaust manifold 31 includes a plurality of cylinders of the engine 10 whose exhaust periods (exhaust stroke order) are separated from each other, such as an exhaust port, for example, a first cylinder and a fourth cylinder (# in FIG. 1). 1 and # 4), the first merged exhaust passage 31a connected to the exhaust port (not shown), and the exhaust ports of the remaining cylinders whose exhaust periods are separated from each other among the plurality of cylinders of the engine 10, for example, the second cylinder And a second combined exhaust passage 31b connected to an exhaust port (not shown) of the third cylinder (# 2, # 3 in FIG. 1), and these first and second combined exhaust passages are formed. 31a and 31b are independently connected to two nozzle passages, which will be described later, of the twin entry type exhaust turbocharger 14. In other words, exhaust interference occurs between the cylinders (for example, the first cylinder and the third cylinder) in which the exhaust stroke order is adjacent and the exhaust valve opening periods partially overlap, so that the exhaust passage is divided into two systems and exhausted. The exhaust gas passages 31a and 31b of the two systems are combined so that the exhaust gas is merged in the same system between the cylinders (for example, the first cylinder and the fourth cylinder) that are separated from each other without overlapping the opening periods of the exhaust valves. Is provided.

空燃比センサ33は、例えば下流側の排気管32を通る排気ガス中の酸素濃度が理論空燃比(ガソリンと空気が完全に燃焼し余剰の酸素が残らない空燃比)に対応する値であるか否かによって出力が変化する排気酸素濃度センサで構成されている。   In the air-fuel ratio sensor 33, for example, whether the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the downstream exhaust pipe 32 is a value corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (the air-fuel ratio in which gasoline and air are completely burned and no surplus oxygen remains). It consists of an exhaust oxygen concentration sensor whose output changes depending on whether or not.

排気後処理装置34は、例えば三元触媒で構成され、排気ガス中のNOxをNOやNOに還元し排気ガス中のHCやCOと反応させてNとしたり、HCやCOを酸化させてHOやCOとしたりすることができるようになっている。なお、エンジン10は、空燃比センサ33の検出情報を基にECU30によりフィードバック制御され、排気後処理装置34の良好な排気浄化特性が得られる理論空燃比で運転されるようになっている。 The exhaust aftertreatment device 34 is composed of, for example, a three-way catalyst, and reduces NOx in the exhaust gas to NO 2 or NO and reacts with HC or CO in the exhaust gas to form N 2 or oxidizes HC or CO. H 2 O or CO 2 . The engine 10 is feedback-controlled by the ECU 30 based on the detection information of the air-fuel ratio sensor 33, and is operated at a stoichiometric air-fuel ratio that provides good exhaust purification characteristics of the exhaust aftertreatment device 34.

排気ターボ過給機14の吸入空気コンプレッサ14Cおよび排気タービン14Tは、互いに回転方向一体に連結されており、排気装置13内で排気タービン14Tを排気エネルギにより回転させるとともに吸気装置12内で吸入空気コンプレッサ14Cを回転させ、エンジン10内に自然吸気より多くの空気を吸入させる過給を行うことができる。   The intake air compressor 14 </ b> C and the exhaust turbine 14 </ b> T of the exhaust turbocharger 14 are integrally connected to each other in the rotation direction, and the exhaust turbine 14 </ b> T is rotated by exhaust energy in the exhaust device 13 and the intake air compressor in the intake device 12. 14C can be rotated, and supercharging can be performed in which more air is sucked into the engine 10 than natural intake air.

また、排気ターボ過給機14は、排気タービン14T内にエンジン10の第1気筒および第4気筒からの排気を導入するとともにその流路を絞って加速する第1ノズル通路部14aと、排気タービン14T内にエンジン10の第2気筒および第3気筒からの排気を導入するとともにその流路を絞って加速する第2ノズル通路部14bとを有している。そして、これら第1ノズル通路部14aおよび第2ノズル通路部14bから、排気タービン14Tのタービンロータ14cに排気干渉による圧力低下なく排気ガスを供給することで、排気ターボ過給機14は、高いタービン作動効率にて作動することができる。   Further, the exhaust turbocharger 14 introduces exhaust from the first cylinder and the fourth cylinder of the engine 10 into the exhaust turbine 14T, and squeezes and accelerates the first nozzle passage portion 14a, and the exhaust turbine. 14T has a second nozzle passage portion 14b for introducing exhaust from the second cylinder and the third cylinder of the engine 10 and accelerating by narrowing the flow path. The exhaust turbo supercharger 14 is configured to be a high turbine by supplying exhaust gas from the first nozzle passage portion 14a and the second nozzle passage portion 14b to the turbine rotor 14c of the exhaust turbine 14T without pressure drop due to exhaust interference. It can operate at operating efficiency.

排気還流装置15には、エンジン10内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド31内の排気通路と吸気マニホルド21内の吸気通路とを連通させる排気還流用のEGR通路51(排気還流通路)と、このEGR通路51による排気還流量を調整するEGRバルブ52(三方排気還流弁)と、EGR通路51を通って還流する排気ガスを冷却するEGRクーラ53(排気冷却器)と、EGRクーラ53に入る排気ガスを浄化するEGRクーラ前触媒ユニット54とが、それぞれ設けられている。   The exhaust gas recirculation device 15 includes an exhaust gas recirculation EGR passage 51 (exhaust gas recirculation passage) that bypasses the combustion chamber in the engine 10 and connects the exhaust passage in the exhaust manifold 31 and the intake passage in the intake manifold 21. The EGR valve 52 (three-way exhaust gas recirculation valve) that adjusts the exhaust gas recirculation amount through the EGR passage 51, the EGR cooler 53 (exhaust cooler) that cools the exhaust gas recirculating through the EGR passage 51, and the EGR cooler 53 EGR cooler pre-catalyst units 54 that purify the exhaust gas are respectively provided.

ここで、EGR通路51は、エンジン10の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路であり、EGRクーラ53はその排気還流通路の一部を冷却通路としている。また、EGRバルブ52は、例えば排気ガスを吸気通路側に還流させる開弁状態と、その接続を遮断する閉弁状態とに切り換え可能で、ECU30からの所定時間当りの開弁指示信号の長さの比率(デューティ比)によりその開度を制御できるものである。勿論、EGRバルブ52は、回動式の弁体の回動角度を全開位置から全閉位置までの間で変化させるようなタイプのものでもよい。   Here, the EGR passage 51 is an exhaust gas recirculation passage that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage side of the engine 10 to the intake passage side, and the EGR cooler 53 uses a part of the exhaust gas recirculation passage as a cooling passage. Further, the EGR valve 52 can be switched between, for example, a valve opening state in which exhaust gas is recirculated to the intake passage side and a valve closing state in which the connection is cut off, and the length of the valve opening instruction signal from the ECU 30 per predetermined time. The opening degree can be controlled by the ratio (duty ratio). Of course, the EGR valve 52 may be of a type that changes the rotation angle of the rotary valve body from the fully open position to the fully closed position.

EGRクーラ53は、EGR通路51を通って還流する排気ガスを、エンジン10の冷却システムを通る冷却水との熱交換により冷却するものである。また、EGRクーラ前触媒ユニット54は、例えば排気後処理装置34と同様な三元触媒で構成されている。   The EGR cooler 53 cools the exhaust gas recirculated through the EGR passage 51 by heat exchange with cooling water passing through the cooling system of the engine 10. Further, the EGR cooler pre-catalyst unit 54 is configured by a three-way catalyst similar to the exhaust aftertreatment device 34, for example.

一方、EGR通路51は、排気マニホルド31の第1の合流排気通路31aおよび第2の合流排気通路31bから三方弁であるEGRバルブ52まで延在する第1通路部51aおよび第2通路部51bと、EGRバルブ52からサージタンク27まで延在する第3通路部51cとによって構成されており、エンジン10の排気ガスの一部を第1通路部51aおよび第2通路部51bと第3通路部51cとを通して吸気通路側に還流させることができるようになっている。ここで、第1通路部51aは排気マニホルド31の第1の合流排気通路31aに接続され、第2通路部51bは排気マニホルド31の第2の合流排気通路31bに接続されており、第3通路部51cはエンジン10の吸気通路の一部であるサージタンク27の内部空間に接続されている。   On the other hand, the EGR passage 51 includes a first passage portion 51a and a second passage portion 51b that extend from the first combined exhaust passage 31a and the second combined exhaust passage 31b of the exhaust manifold 31 to the EGR valve 52 that is a three-way valve. And a third passage portion 51c extending from the EGR valve 52 to the surge tank 27, and a part of the exhaust gas of the engine 10 is supplied to the first passage portion 51a, the second passage portion 51b, and the third passage portion 51c. And can be recirculated to the intake passage side. Here, the first passage portion 51a is connected to the first combined exhaust passage 31a of the exhaust manifold 31, and the second passage portion 51b is connected to the second combined exhaust passage 31b of the exhaust manifold 31, and the third passage. The portion 51 c is connected to the internal space of the surge tank 27 that is a part of the intake passage of the engine 10.

さらに、EGRクーラ53は、EGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bに対応する第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bに区画されており、第1クーラ領域53aはEGR通路51の第1通路部51aの一部を、第2クーラ領域53bはEGR通路51の第2通路部51bの一部を、それぞれ形成している。   Further, the EGR cooler 53 is partitioned into a first cooler region 53a and a second cooler region 53b corresponding to the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51, and the first cooler region 53a is an EGR passage. A part of the first passage portion 51 a of the 51 and the second cooler region 53 b form a part of the second passage portion 51 b of the EGR passage 51, respectively.

また、EGRクーラ前触媒ユニット54は、EGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bに対応する第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bに区画されており、第1触媒領域54aはEGRクーラ53より上流側の第1通路部51aの一部を、第2触媒領域54bはEGRクーラ53より上流側の第2通路部51bの一部を、それぞれ形成している。   The EGR cooler pre-catalyst unit 54 is partitioned into a first catalyst region 54a and a second catalyst region 54b corresponding to the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51, and the first catalyst region 54a. Is a part of the first passage 51a upstream of the EGR cooler 53, and the second catalyst region 54b is a part of the second passage 51b upstream of the EGR cooler 53.

これらEGRクーラ53の第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bと、EGRクーラ前触媒ユニット54の第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bは、EGR通路51の第1通路部51aの一部および第2通路部51bの一部の区間において、それぞれ内部に多数の細い排気ガス通路あるいはさらに曲がったり断面積が変化したりする多数の細い排気ガス通路を形成するものである(例えば、各クーラ領域53a、53bにおいて、特開2006−348873号公報に記載されるEGRクーラと同様な冷却通路構造をなし、各触媒領域54a、54bにおいて、特開2005−240641号公報に記載される浄化用触媒と同様な通路構造をなすように構成されている)。そして、EGRクーラ53の第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bと、EGRクーラ前触媒ユニット54の第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bとにおける多数の細い排気ガス通路は、各領域毎に、第1通路部51aおよび第2通路部51bを通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路53wa、53wb、54wa、54wbを構成しており、EGRクーラ53およびEGRクーラ前触媒ユニット54は、これら脈動低減路53wa、53wb、54wa、54wbを形成することでEGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bを通る排気ガスの脈動を低減させる脈動低減手段となっている。   The first cooler region 53a and the second cooler region 53b of the EGR cooler 53 and the first catalyst region 54a and the second catalyst region 54b of the pre-EGR cooler catalyst unit 54 are part of the first passage portion 51a of the EGR passage 51. In some sections of the second passage portion 51b, a large number of narrow exhaust gas passages or a large number of narrow exhaust gas passages that bend or change in cross-sectional area are formed inside (for example, each cooler). The regions 53a and 53b have the same cooling passage structure as the EGR cooler described in JP-A-2006-348873, and the catalyst for purification described in JP-A-2005-240641 is formed in each of the catalyst regions 54a and 54b. It is configured to have a similar passage structure). A number of narrow exhaust gas passages in the first cooler region 53a and the second cooler region 53b of the EGR cooler 53 and the first catalyst region 54a and the second catalyst region 54b of the pre-catalyst EGR cooler unit 54 are provided for each region. Further, pulsation reduction passages 53wa, 53wb, 54wa, 54wb for attenuating the pulsation of the pressure of the exhaust gas passing through the first passage portion 51a and the second passage portion 51b are configured, and the EGR cooler 53 and the EGR cooler pre-catalyst unit 54 are configured. Is a pulsation reducing means that reduces pulsation of exhaust gas passing through the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51 by forming these pulsation reduction passages 53wa, 53wb, 54wa, 54wb.

図3(a)〜図3(d)にEGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bの複数の区画形態をそれぞれの管路断面にて例示している。同図に示すように、少なくとも1つの仕切り板51vあるいは内筒51iを設けることで、あるいは、さらに追加の仕切り板51wを設けることで、両通路部51a、51bを区画できる。EGRクーラ53の第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bや、EGRクーラ前触媒ユニット54の第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bについても、同様で、詳細は図示はしないが、EGRクーラ53およびEGRクーラ前触媒ユニット54の内部の排気還流通路部分を仕切り板や53v、54v等により区画している。   FIG. 3A to FIG. 3D illustrate a plurality of partition forms of the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51 in the respective pipe cross sections. As shown in the figure, the passage portions 51a and 51b can be partitioned by providing at least one partition plate 51v or inner cylinder 51i, or by providing an additional partition plate 51w. The same applies to the first cooler region 53a and the second cooler region 53b of the EGR cooler 53 and the first catalyst region 54a and the second catalyst region 54b of the EGR cooler pre-catalyst unit 54. Although not shown in detail, the EGR cooler 53 and the exhaust gas recirculation passage inside the EGR cooler pre-catalyst unit 54 are partitioned by a partition plate, 53v, 54v, and the like.

なお、EGRクーラ53の第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bと、EGRクーラ前触媒ユニット54の第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bとを、区画された領域でなく、それぞれ独立した2つのEGRクーラおよび2つのEGRクーラ前触媒ユニットとすることもできるが、触媒の暖機性能や構造の簡素化等の面から排気還流通路のみを2つに区分するのが好ましい。   The first cooler region 53a and the second cooler region 53b of the EGR cooler 53 and the first catalyst region 54a and the second catalyst region 54b of the EGR cooler pre-catalyst unit 54 are independent of each other, not a partitioned region. Although two EGR coolers and two EGR cooler pre-catalyst units may be used, it is preferable to divide only the exhaust gas recirculation passage into two in terms of catalyst warm-up performance and simplification of the structure.

EGRバルブ52は、EGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bが接続される2つの入口ポート52a、52bと、EGR通路51の第3通路部51cが接続される1つの出口ポート52cとを有しており、EGR通路51の第1通路部51aおよび第2通路部51bと第3通路部51cとの間に介在する三方電磁弁として構成されている。また、EGRバルブ52は、第1通路部51aおよび第2通路部51bと第3通路部51cとを連通させる開弁状態と、第1通路部51a、第2通路部51bおよび第3通路部51cのうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられるようになっている。   The EGR valve 52 includes two inlet ports 52a and 52b to which the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51 are connected, and one outlet port to which the third passage portion 51c of the EGR passage 51 is connected. 52c, and is configured as a three-way solenoid valve interposed between the first passage portion 51a and the second passage portion 51b of the EGR passage 51 and the third passage portion 51c. Further, the EGR valve 52 includes a valve-open state in which the first passage portion 51a, the second passage portion 51b, and the third passage portion 51c are in communication with each other, and the first passage portion 51a, the second passage portion 51b, and the third passage portion 51c. The valve can be switched to a closed state in which communication between the two is cut off.

具体的には、EGRバルブ52は、図2中に示すように、入口ポート52a、52bを出口ポート52cに連通させる開弁位置[I]と入口ポート52a、52bおよび出口ポート52cを個別にブロックする閉弁位置[II]とに切り換えることができる弁体52vと、この弁体52vを常時閉弁方向に付勢するスプリング52pと、弁体52vを開弁方向に駆動することができる電磁操作部52sとを有している。なお、このような三方弁の構成自体は公知のものと同様であるが、電磁操作部52sはECU30からの所定時間当りの開弁指示信号により励磁駆動され、EGRバルブ52を開弁指示信号のデューティ比に応じた開度にすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 2, the EGR valve 52 individually blocks the valve opening position [I] that allows the inlet ports 52a and 52b to communicate with the outlet port 52c, and the inlet ports 52a and 52b and the outlet port 52c. A valve body 52v that can be switched to the closed valve position [II], a spring 52p that normally biases the valve body 52v in the valve closing direction, and an electromagnetic operation that can drive the valve body 52v in the valve opening direction. Part 52s. The configuration of such a three-way valve itself is the same as a known one, but the electromagnetic operation unit 52s is excited and driven by a valve opening instruction signal per predetermined time from the ECU 30, and the EGR valve 52 is turned on by a valve opening instruction signal. The opening can be set according to the duty ratio.

上述のように構成された本実施形態の内燃機関の排気還流装置では、第1の合流排気通路31aおよび第2の合流排気通路31bからEGRバルブ52までの排気還流通路である第1通路部51aおよび第2通路部51b内で、特にその一部であるEGRクーラ53の第1クーラ領域53aおよび第2クーラ領域53bと、EGRクーラ前触媒ユニット54の第1触媒領域54aおよび第2触媒領域54bとにおいて、多数の細い排気ガス通路あるいはさらに曲がったり断面積が変化したりする多数の細い排気ガス通路を通ることになり、第1通路部51aおよび第2通路部51bを通る排気ガスの圧力の脈動がEGRクーラ53およびEGRクーラ前触媒ユニット54の内部で有効に減衰することになる。したがって、EGRバルブ52の開弁時に、第1通路部51aおよび第2通路部51bを通る2系統の合流排気ガスがEGRバルブ52の内部でさらに合流されて全気筒分集合するときに、排気干渉が有効に抑制されることになる。   In the exhaust gas recirculation device for the internal combustion engine of the present embodiment configured as described above, the first passage portion 51a which is an exhaust gas recirculation passage from the first combined exhaust passage 31a and the second combined exhaust passage 31b to the EGR valve 52. And in the 2nd channel | path part 51b, the 1st cooler area | region 53a and the 2nd cooler area | region 53b of the EGR cooler 53 which are the one part especially, and the 1st catalyst area | region 54a and the 2nd catalyst area | region 54b of the catalyst unit 54 before EGR cooler In this case, it passes through a large number of thin exhaust gas passages or a large number of thin exhaust gas passages that are further bent or change in cross-sectional area, and the pressure of the exhaust gas passing through the first passage portion 51a and the second passage portion 51b is reduced. The pulsation is effectively attenuated inside the EGR cooler 53 and the EGR cooler pre-catalyst unit 54. Therefore, when the EGR valve 52 is opened, when the two systems of combined exhaust gas passing through the first passage portion 51a and the second passage portion 51b are further merged inside the EGR valve 52 and gathered for all cylinders, exhaust interference occurs. Is effectively suppressed.

また、本実施形態では、EGRバルブ52の閉弁時には、第1通路部51aと第2通路部51bの間が遮断されることで、排気干渉が確実に防止されることになる。   Further, in the present embodiment, when the EGR valve 52 is closed, the first passage portion 51a and the second passage portion 51b are blocked, thereby reliably preventing exhaust interference.

しかも、本実施形態では、EGRクーラ前触媒ユニット54までの通路長さが短くできるので、EGRクーラ前触媒ユニット54の実装が容易となる。   In addition, in this embodiment, the passage length to the pre-EGR cooler catalyst unit 54 can be shortened, so that the pre-EGR cooler catalyst unit 54 can be easily mounted.

このように、本実施形態においては、2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機14を備えるエンジン10において、EGRクーラ53の前(上流側)にEGRクーラ前触媒ユニット54を容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる排気還流装置15を提供することができる。   As described above, in the present embodiment, in the engine 10 including the two combined exhaust passages and the twin entry type exhaust turbocharger 14, the EGR cooler pre-catalyst unit 54 is easily provided in front of (upstream of) the EGR cooler 53. It is possible to provide the exhaust gas recirculation device 15 that can be mounted on the vehicle and that can effectively reduce the exhaust pulsation and suppress the exhaust interference.

なお、本実施形態においては、EGRバルブ52がEGRクーラ53より下流側(第1および第2の合流排気通路から離れる側)に配置されていたが、EGRバルブ52は、EGRクーラ53より上流側(第1および第2の合流排気通路側)あるいはさらにEGRクーラ前触媒ユニット54より上流側に配置されてもよい。ただし、その場合には、EGRクーラ53およびEGRクーラ前触媒ユニット54のうち少なくとも一方が脈動低減手段として機能し得なくなるので、次の実施形態において例示するような別の脈動低減手段が必要になる。   In the present embodiment, the EGR valve 52 is disposed downstream of the EGR cooler 53 (the side away from the first and second combined exhaust passages), but the EGR valve 52 is upstream of the EGR cooler 53. (The first and second combined exhaust passage sides) or further upstream of the EGR cooler pre-catalyst unit 54 may be disposed. However, in that case, at least one of the EGR cooler 53 and the pre-EGR catalyst unit 54 cannot function as a pulsation reducing unit, and thus another pulsation reducing unit as exemplified in the next embodiment is required. .

(第2実施形態)
図4〜図6に、本発明の第2実施形態に係る内燃機関の排気還流装置を示している。
(Second Embodiment)
4 to 6 show an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

なお、本実施形態の内燃機関を含む全体構成は、第1実施形態におけるそれと類似するものであるので、同一のまたは類似する構成要素については、図1〜図3に示す第1実施形態の対応する構成要素の符号を用い、相違点についてのみ詳述する。   In addition, since the whole structure including the internal combustion engine of this embodiment is similar to that in 1st Embodiment, about the same or similar component, it respond | corresponds to 1st Embodiment shown in FIGS. 1-3. Only the differences will be described in detail.

図4に示す排気還流装置65には、エンジン10内の燃焼室をバイパスして排気マニホルド31内の排気通路と吸気マニホルド21内の吸気通路とを連通させる排気還流用のEGR通路71(排気還流通路)と、このEGR通路71による排気還流量を調整するEGRバルブ72(三方排気還流弁)と、EGR通路71を通って還流する排気ガスを冷却するEGRクーラ73(排気冷却器)と、EGRクーラ73に入る排気ガスを浄化するEGRクーラ前触媒ユニット74とが、それぞれ設けられている。   The exhaust gas recirculation device 65 shown in FIG. 4 bypasses the combustion chamber in the engine 10 and communicates the exhaust passage in the exhaust manifold 31 with the intake passage in the intake manifold 21 (exhaust recirculation EGR passage 71). A passage), an EGR valve 72 (three-way exhaust recirculation valve) that adjusts the exhaust gas recirculation amount through the EGR passage 71, an EGR cooler 73 (exhaust cooler) that cools the exhaust gas recirculating through the EGR passage 71, and EGR An EGR pre-cooler pre-catalyst unit 74 that purifies exhaust gas entering the cooler 73 is provided.

EGR通路71は、エンジン10の排気通路側から吸気通路側に排気の一部を還流させる排気還流通路である。このEGR通路71は、排気マニホルド31の第1の合流排気通路31aおよび第2の合流排気通路31bから三方弁であるEGRバルブ72まで延在する第1通路部71aおよび第2通路部71bと、EGRバルブ72からサージタンク27まで延在する第3通路部71cとによって構成されており、エンジン10の排気ガスの一部を第1通路部71aおよび第2通路部71bと第3通路部71cとを通して吸気通路側に還流させることができるようになっている。ここで、第1通路部71aは排気マニホルド31の第1の合流排気通路31aに接続され、第2通路部71bは排気マニホルド31の第2の合流排気通路31bに接続されており、第3通路部71cはエンジン10の吸気通路の一部であるサージタンク27の内部空間に接続されている。   The EGR passage 71 is an exhaust gas recirculation passage that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage side of the engine 10 to the intake passage side. The EGR passage 71 includes a first passage portion 71a and a second passage portion 71b that extend from the first combined exhaust passage 31a and the second combined exhaust passage 31b of the exhaust manifold 31 to the EGR valve 72 that is a three-way valve; The third passage portion 71c extends from the EGR valve 72 to the surge tank 27, and a part of the exhaust gas of the engine 10 is transferred to the first passage portion 71a, the second passage portion 71b, and the third passage portion 71c. It can be recirculated to the intake passage side through. Here, the first passage portion 71a is connected to the first combined exhaust passage 31a of the exhaust manifold 31, the second passage portion 71b is connected to the second combined exhaust passage 31b of the exhaust manifold 31, and the third passage The portion 71 c is connected to the internal space of the surge tank 27 that is a part of the intake passage of the engine 10.

EGR通路71の第1通路部71aおよび第2通路部71bには、それぞれ図6に示すような網目状通路形成部材77、78が配置されている。これら網目状通路形成部材77、78は、例えば網目状金属板からなり、第1通路部71aの一部および第2通路部71bの一部をそれぞれ図6(a)に示すような多数の網目状の細孔通路である脈動低減通路77a、78aとして形成している。さらに、図6(b)に示すように、網目状通路形成部材77、78は、EGR通路71の第1通路部71aを形成する2つの排気管91、92のフランジ部91f、92fの間に排気管91、92より大径の筒状部材93を介して支持されており、網目状通路形成部材77の前後で第1通路部71aが一定区間だけ拡径されることで圧損が低減されるようになっている。   In the first passage portion 71a and the second passage portion 71b of the EGR passage 71, mesh-like passage forming members 77 and 78 as shown in FIG. 6 are arranged, respectively. These mesh-like passage forming members 77 and 78 are made of, for example, a mesh-like metal plate, and a part of the first passage part 71a and a part of the second passage part 71b are respectively shown in FIG. 6 (a). It is formed as pulsation reduction passages 77a and 78a which are fine pore passages. Further, as shown in FIG. 6B, the mesh-like passage forming members 77 and 78 are disposed between the flange portions 91 f and 92 f of the two exhaust pipes 91 and 92 that form the first passage portion 71 a of the EGR passage 71. The exhaust pipes 91 and 92 are supported via a cylindrical member 93 having a larger diameter, and the pressure loss is reduced by expanding the diameter of the first passage portion 71a by a predetermined interval before and after the mesh-like passage forming member 77. It is like that.

EGRバルブ72は、例えば排気ガスを吸気通路側に還流させる開弁状態と、その接続を遮断する閉弁状態とに切り換え可能で、所定時間当りの開弁指示信号のデューティ比に応じてその開度を制御できる二方弁で構成されている。   The EGR valve 72 can be switched, for example, between a valve opening state in which exhaust gas is recirculated to the intake passage side and a valve closing state in which the connection is cut off. The EGR valve 72 is opened according to the duty ratio of the valve opening instruction signal per predetermined time. It consists of a two-way valve that can control the degree.

EGRクーラ73は、EGR通路71を通って還流する排気ガスを、エンジン10の冷却システムを通る冷却水との熱交換により冷却するものである。また、EGRクーラ前触媒ユニット74は、例えば酸化触媒または三元触媒で構成されている。これらEGRクーラ73およびEGRクーラ前触媒ユニット74は、それぞれ第3通路部71cの途中に配置されている。   The EGR cooler 73 cools the exhaust gas recirculated through the EGR passage 71 by heat exchange with cooling water passing through the cooling system of the engine 10. The EGR cooler pre-catalyst unit 74 is composed of, for example, an oxidation catalyst or a three-way catalyst. These EGR cooler 73 and EGR cooler pre-catalyst unit 74 are each arranged in the middle of the third passage portion 71c.

ところで、EGRバルブ72は、第1実施形態の場合と同様に、EGR通路71の第1通路部71aおよび第2通路部71bが接続される2つの入口ポート72a、72bと、EGR通路71の第3通路部71cが接続される1つの出口ポート72cとを有しており、EGR通路71の第1通路部71aおよび第2通路部71bと第3通路部71cとの間に介在する三方電磁弁として構成されている。また、EGRバルブ72は、第1通路部71aおよび第2通路部71bと第3通路部71cとを連通させる開弁状態と、第1通路部71a、第2通路部71bおよび第3通路部71cのうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられるようになっている。   By the way, the EGR valve 72 includes two inlet ports 72a and 72b to which the first passage portion 71a and the second passage portion 71b of the EGR passage 71 are connected and the EGR passage 71 in the same manner as in the first embodiment. A three-way solenoid valve interposed between the first passage portion 71a of the EGR passage 71 and the second passage portion 71b and the third passage portion 71c. It is configured as. In addition, the EGR valve 72 is in a valve-open state in which the first passage portion 71a, the second passage portion 71b, and the third passage portion 71c communicate with each other, and the first passage portion 71a, the second passage portion 71b, and the third passage portion 71c. The valve can be switched to a closed state in which communication between the two is cut off.

具体的には、EGRバルブ72は、図5中に示すように、入口ポート72a、72bを出口ポート72cに連通させる開弁位置[I]と入口ポート72a、72bおよび出口ポート72cを個別にブロックする閉弁位置[II]とに切り換えることができる弁体72vと、この弁体72vを常時閉弁方向に付勢するスプリング72pと、弁体72vを開弁方向に駆動することができる電磁操作部72sとを有している。   Specifically, as shown in FIG. 5, the EGR valve 72 individually blocks the valve opening position [I] that allows the inlet ports 72a and 72b to communicate with the outlet port 72c, and the inlet ports 72a and 72b and the outlet port 72c. A valve body 72v that can be switched to the closed valve position [II], a spring 72p that normally biases the valve body 72v in the valve closing direction, and an electromagnetic operation that can drive the valve body 72v in the valve opening direction. 72s.

なお、EGRバルブ72に代えて、図5中に示すEGRバルブ82のような三位置切換弁を用いることも考えられる。このEGRバルブ82は、入口ポート82aを出口ポート82cに連通させる第1開弁位置[I]と、入口ポート82bを出口ポート82cに連通させる第2開弁位置[II]と、入口ポート82a、82bおよび出口ポート82cを個別にブロックする中立閉弁位置[III]とに切り換えることができる弁体82vと、この弁体82vを常時中立閉弁位置[III]に付勢する一対のスプリング82pと、弁体82vを第1、第2開弁位置に駆動することができる一対の電磁操作部82sとを有している。   Instead of the EGR valve 72, it is also conceivable to use a three-position switching valve such as the EGR valve 82 shown in FIG. The EGR valve 82 includes a first valve opening position [I] for communicating the inlet port 82a with the outlet port 82c, a second valve opening position [II] for communicating the inlet port 82b with the outlet port 82c, the inlet port 82a, A valve element 82v that can be switched to a neutral valve closing position [III] that individually blocks the valve 82b and the outlet port 82c, and a pair of springs 82p that constantly bias the valve element 82v to the neutral valve closing position [III]. And a pair of electromagnetic operation portions 82s that can drive the valve body 82v to the first and second valve opening positions.

しかし、この場合、EGR通路71を通る還流排気ガスがEGR通路71の第1通路部71aおよび第2通路部71bとのうち任意の一方からのみの1系統分の排気ガスとなることから還流量の不足や排気期間が離れた2系統の合流排気通路間の排気ガス圧力に差が生じて、エンジン10の燃焼に影響が出ないように別の手段を負荷しなければならないことになるので、EGRバルブ72の方が好ましい。   However, in this case, since the recirculated exhaust gas passing through the EGR passage 71 becomes exhaust gas for one system only from any one of the first passage portion 71a and the second passage portion 71b of the EGR passage 71, the recirculation amount Because there is a difference in the exhaust gas pressure between the two combined exhaust passages where the exhaust period is insufficient and the exhaust period is separated, another means must be loaded so that the combustion of the engine 10 is not affected. The EGR valve 72 is preferred.

本実施形態においても、第1の合流排気通路31aおよび第2の合流排気通路31bからEGRバルブ72までの排気還流通路である第1通路部71aおよび第2通路部71b内で、特にその一部である網目状通路形成部材77、78の脈動低減通路77a、78aとその前後の第1通路部71aおよび第2通路部71bの拡径区間において、圧力脈動する排気ガスが多数の細い排気ガス通路を通ることになり、第1通路部71aおよび第2通路部71bの内部で有効に減衰することになる。したがって、EGRバルブ72の開弁時に、第1通路部71aおよび第2通路部71bを通る2系統の合流排気ガスがEGRバルブ72の内部でさらに合流されて全気筒分集合するときに、排気干渉が有効に抑制されることになる。   Also in the present embodiment, in the first passage portion 71a and the second passage portion 71b which are exhaust gas recirculation passages from the first combined exhaust passage 31a and the second combined exhaust passage 31b to the EGR valve 72, in particular, a part thereof Narrow exhaust gas passages having a large number of pressure pulsating exhaust gas in the pulsation reducing passages 77a and 78a of the mesh-like passage forming members 77 and 78 and the enlarged diameter sections of the first passage portion 71a and the second passage portion 71b before and after that. As a result, the first passage portion 71a and the second passage portion 71b are effectively attenuated. Therefore, when the EGR valve 72 is opened, when the two systems of combined exhaust gas passing through the first passage portion 71a and the second passage portion 71b are further joined inside the EGR valve 72 and gathered for all the cylinders, exhaust interference occurs. Is effectively suppressed.

また、本実施形態でも、EGRバルブ72の閉弁時に第1通路部71aと第2通路部71bの間が遮断されることで、排気干渉が確実に防止され、EGRクーラ前触媒ユニット74までの通路長さが短くできるので、EGRクーラ前触媒ユニット74の実装が容易となる。   Also in the present embodiment, when the EGR valve 72 is closed, the first passage portion 71a and the second passage portion 71b are blocked, so that exhaust interference is reliably prevented, and the EGR cooler pre-catalyst unit 74 can be prevented. Since the passage length can be shortened, the EGR cooler pre-catalyst unit 74 can be easily mounted.

なお、上述の各実施形態では、エンジン10をガソリンエンジンとしたが、ディーゼルエンジンであってもよいし、これとは異なる燃料を用いる任意の4サイクルエンジンであってもよい。また、排気冷却気前の触媒ユニットは、酸化触媒または三元触媒に限らず、NOx吸蔵触媒やディーゼルパティキュレートフィルタであってもよい。さらに、三方弁構成のEGRバルブをEGRクーラより下流側に配置する場合に各一対のEGRクーラおよびEGRクーラ前触媒ユニットを並列配置してもよいし、三方弁構成のEGRバルブをEGRクーラより上流側でかつEGRクーラ前触媒ユニットより下流側に配置する場合には、各一対のEGRクーラ前触媒ユニットを並列配置してもよい。   In each of the above-described embodiments, the engine 10 is a gasoline engine. However, a diesel engine may be used, and an arbitrary four-cycle engine using a different fuel may be used. Further, the catalyst unit before the exhaust cooling air is not limited to the oxidation catalyst or the three-way catalyst, but may be a NOx storage catalyst or a diesel particulate filter. Further, when the EGR valve having a three-way valve configuration is arranged downstream of the EGR cooler, each pair of EGR coolers and the EGR cooler pre-catalyst unit may be arranged in parallel. In the case where the EGR cooler pre-catalyst unit is disposed on the downstream side, the pair of EGR cooler pre-catalyst units may be arranged in parallel.

以上のように、本実施形態に係る内燃機関の排気還流装置は、2つの合流排気通路およびツインエントリー型の排気ターボ過給機を備える内燃機関において、排気冷却器前に触媒ユニットを容易に搭載でき、かつ、排気脈動を有効に低減させ排気干渉を抑えることのできる内燃機関の排気還流装置を提供することができるという効果を奏するものであり、排気干渉を回避するよう複数の気筒からの排気を2系統に分けてツインエントリー型の排気ターボ過給機に導入するようにした内燃機関に装備される排気還流装置全般に有用である。   As described above, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment easily mounts a catalyst unit in front of an exhaust cooler in an internal combustion engine including two merged exhaust passages and a twin entry type exhaust turbocharger. It is possible to provide an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine capable of effectively reducing exhaust pulsation and suppressing exhaust interference, and exhaust from a plurality of cylinders so as to avoid exhaust interference. This is useful for exhaust gas recirculation devices that are installed in internal combustion engines that are divided into two systems and introduced into twin-entry exhaust turbochargers.

10 エンジン(内燃機関)
11 気筒
12 吸気装置
13 排気装置
14 排気ターボ過給機
14C 吸入空気コンプレッサ
14T 排気タービン
15 排気還流装置
22 吸気管(吸気通路)
27 サージタンク(吸気通路)
30 ECU(電子制御ユニット)
31 排気マニホルド
31a 第1の合流排気通路
31b 第2の合流排気通路
32 排気管(排気通路)
51、71 EGR通路(排気還流通路)
51a、71a 第1通路部
51b、71b 第2通路部
51c、71c 第3通路部
51i 内筒
51v、51w 仕切り板
52、72 EGRバルブ(三方排気還流弁)
52a、52b、72a、72b 入口ポート
52c、72c 出口ポート
53、73 EGRクーラ(排気冷却器)
53a 第1クーラ領域
53b 第2クーラ領域
53wa、53wb、54wa、54wb 脈動低減路
54、74 EGRクーラ前触媒ユニット
54a 第1触媒領域
54b 第2触媒領域
77、78 網目状通路形成部材
77a、78a 脈動低減通路
10 Engine (Internal combustion engine)
11 cylinder 12 intake device 13 exhaust device 14 exhaust turbocharger 14C intake air compressor 14T exhaust turbine 15 exhaust recirculation device 22 intake pipe (intake passage)
27 Surge tank (intake passage)
30 ECU (Electronic Control Unit)
31 Exhaust manifold 31a First combined exhaust passage 31b Second combined exhaust passage 32 Exhaust pipe (exhaust passage)
51, 71 EGR passage (exhaust gas recirculation passage)
51a, 71a 1st passage part 51b, 71b 2nd passage part 51c, 71c 3rd passage part 51i Inner cylinder 51v, 51w Partition plate 52, 72 EGR valve (three-way exhaust recirculation valve)
52a, 52b, 72a, 72b Inlet port 52c, 72c Outlet port 53, 73 EGR cooler (exhaust cooler)
53a First cooler region 53b Second cooler region 53wa, 53wb, 54wa, 54wb Pulsation reduction path 54, 74 EGR cooler pre-catalyst unit 54a First catalyst region 54b Second catalyst region 77, 78 Reticulated passage forming member 77a, 78a Pulsation Reduction passage

Claims (2)

排気行程順が隣り合う複数の気筒からの排気ガスを分けて排気させるとともに前記排気行程順が相互に離れた複数の気筒からの排気ガスを合流させる第1の合流排気通路および第2の合流排気通路と、前記第1の合流排気通路および第2の合流排気通路に接続される2つのノズル通路を有するツインエントリー型の排気ターボ過給機と、を備えた内燃機関に装備される排気還流装置であって、
前記第1の合流排気通路に接続される第1通路部、前記第2の合流排気通路に接続される第2通路部および前記内燃機関の吸気通路に接続される第3通路部を有し、前記内燃機関の排気ガスの一部を前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部とを通して前記吸気通路に還流させることができる排気還流通路と、
前記排気還流通路の前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部との間に介在する三方排気還流弁と、
前記排気還流通路の前記第1通路部の一部および前記第2通路部の一部に、それぞれ前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスの圧力の脈動を減衰させる脈動低減路を形成する脈動低減手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気還流装置。
A first combined exhaust passage and a second combined exhaust for exhausting exhaust gases from a plurality of cylinders adjacent to each other in the exhaust stroke order and merging exhaust gases from a plurality of cylinders that are separated from each other in the exhaust stroke order Exhaust gas recirculation apparatus equipped in an internal combustion engine comprising a passage and a twin entry type exhaust turbocharger having two nozzle passages connected to the first combined exhaust passage and the second combined exhaust passage Because
A first passage portion connected to the first combined exhaust passage, a second passage portion connected to the second combined exhaust passage, and a third passage portion connected to the intake passage of the internal combustion engine; An exhaust gas recirculation passage capable of recirculating a part of the exhaust gas of the internal combustion engine to the intake passage through the first passage portion, the second passage portion, and the third passage portion;
A three-way exhaust recirculation valve interposed between the first passage portion and the second passage portion and the third passage portion of the exhaust recirculation passage;
A pulsation reduction path for attenuating pulsation of exhaust gas pressure passing through the first passage part and the second passage part, respectively, in a part of the first passage part and a part of the second passage part of the exhaust gas recirculation passage An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising: pulsation reducing means for forming an internal combustion engine.
前記三方排気還流弁が、前記第1通路部および前記第2通路部と前記第3通路部とを連通させる開弁状態と、前記第1通路部、前記第2通路部および前記第3通路部のうちいずれの間の連通も遮断する閉弁状態とに切り換えられ、
前記脈動低減手段が、前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスを冷却する排気冷却器と、該排気冷却器より上流側で前記第1通路部および前記第2通路部を通る排気ガスを浄化する排気浄化触媒ユニットと、によって構成されてい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。
The three-way exhaust recirculation valve is in a valve-open state in which the first passage portion, the second passage portion, and the third passage portion are communicated, and the first passage portion, the second passage portion, and the third passage portion. Is switched to a closed state that cuts off the communication between them,
The pulsation reducing means passes through the first passage portion and the second passage portion on the upstream side of the exhaust cooler, and an exhaust cooler that cools the exhaust gas that passes through the first passage portion and the second passage portion. The exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized by comprising an exhaust gas purification catalyst unit for purifying exhaust gas.
JP2009254144A 2009-11-05 2009-11-05 Exhaust reflux device of internal combustion engine Pending JP2011099375A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009254144A JP2011099375A (en) 2009-11-05 2009-11-05 Exhaust reflux device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009254144A JP2011099375A (en) 2009-11-05 2009-11-05 Exhaust reflux device of internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011099375A true JP2011099375A (en) 2011-05-19

Family

ID=44190753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009254144A Pending JP2011099375A (en) 2009-11-05 2009-11-05 Exhaust reflux device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011099375A (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102297047A (en) * 2011-08-30 2011-12-28 潍柴动力股份有限公司 Passage type EGR (Exhaust Gas Recirculation) system and method for dimethyl enther engine
US20120204844A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Southwest Research Institute Dedicated EGR Control Strategy For Improved EGR Distribution And Engine Performance
JP2015055190A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 日野自動車株式会社 Egr device
JP2016065465A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 マツダ株式会社 Air intake and exhaust device of engine
DE102015012165A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas recirculation arrangement
US9657692B2 (en) 2015-09-11 2017-05-23 Southwest Research Institute Internal combustion engine utilizing two independent flow paths to a dedicated exhaust gas recirculation cylinder
US9797349B2 (en) 2015-05-21 2017-10-24 Southwest Research Institute Combined steam reformation reactions and water gas shift reactions for on-board hydrogen production in an internal combustion engine
US9874193B2 (en) 2016-06-16 2018-01-23 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation engine fueling control
KR101905549B1 (en) * 2012-12-12 2018-10-08 현대자동차 주식회사 Intake noise reducing system for vehicle
US10125726B2 (en) 2015-02-25 2018-11-13 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine utilizing at least two hydrocarbon fuels
US10233809B2 (en) 2014-09-16 2019-03-19 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine powered by a hydrocarbon fuel
US10495035B2 (en) 2017-02-07 2019-12-03 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation configuration for reduced EGR and fresh air backflow
JP2021105369A (en) * 2019-12-26 2021-07-26 マツダ株式会社 Engine with turbocharger

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120204844A1 (en) * 2011-02-11 2012-08-16 Southwest Research Institute Dedicated EGR Control Strategy For Improved EGR Distribution And Engine Performance
US8944034B2 (en) * 2011-02-11 2015-02-03 Southwest Research Institute Dedicated EGR control strategy for improved EGR distribution and engine performance
CN102297047A (en) * 2011-08-30 2011-12-28 潍柴动力股份有限公司 Passage type EGR (Exhaust Gas Recirculation) system and method for dimethyl enther engine
KR101905549B1 (en) * 2012-12-12 2018-10-08 현대자동차 주식회사 Intake noise reducing system for vehicle
JP2015055190A (en) * 2013-09-12 2015-03-23 日野自動車株式会社 Egr device
US10233809B2 (en) 2014-09-16 2019-03-19 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine powered by a hydrocarbon fuel
JP2016065465A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 マツダ株式会社 Air intake and exhaust device of engine
US10125726B2 (en) 2015-02-25 2018-11-13 Southwest Research Institute Apparatus and methods for exhaust gas recirculation for an internal combustion engine utilizing at least two hydrocarbon fuels
US9797349B2 (en) 2015-05-21 2017-10-24 Southwest Research Institute Combined steam reformation reactions and water gas shift reactions for on-board hydrogen production in an internal combustion engine
US9657692B2 (en) 2015-09-11 2017-05-23 Southwest Research Institute Internal combustion engine utilizing two independent flow paths to a dedicated exhaust gas recirculation cylinder
DE102015012165B4 (en) 2015-09-23 2024-05-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas recirculation arrangement
DE102015012165A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Exhaust gas recirculation arrangement
US9874193B2 (en) 2016-06-16 2018-01-23 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation engine fueling control
US10495035B2 (en) 2017-02-07 2019-12-03 Southwest Research Institute Dedicated exhaust gas recirculation configuration for reduced EGR and fresh air backflow
JP2021105369A (en) * 2019-12-26 2021-07-26 マツダ株式会社 Engine with turbocharger
JP7347210B2 (en) 2019-12-26 2023-09-20 マツダ株式会社 turbocharged engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011099375A (en) Exhaust reflux device of internal combustion engine
US7131271B2 (en) Clean, low-pressure EGR in a turbocharged engine by back-pressure control
JP5146303B2 (en) Exhaust gas recirculation device
WO2007066833A1 (en) Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2007127058A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2007332844A (en) Exhaust emission purifier for internal combustion engine
JP6256275B2 (en) Engine intake / exhaust system
US20140150757A1 (en) Intake air module of an internal combustion engine
JP2004076595A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2008121635A (en) Engine
JP5332674B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP4737151B2 (en) Exhaust system for internal combustion engine
JP5168268B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
JP4779926B2 (en) Exhaust system for internal combustion engine
WO2014125870A1 (en) Engine exhaust-gas purification device
JP2009085094A (en) Exhaust gas recirculation device for engine
US10859041B2 (en) Intake manifold
JP2007192153A (en) Egr device
JP2008038825A (en) Internal combustion engine control device
JP2009264203A (en) Exhaust device for internal combustion engine
JP2007255371A (en) Injection control method of reducing agent for exhaust gas
JP7472846B2 (en) Engine System
JP2010196618A (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine with supercharger
JP2006046253A (en) Exhaust emission control method and engine provided with dpf device
JP2003293865A (en) Egr system for engine