JP2012062882A - Intake and exhaust system for internal combustion engine, operating method of the system, and internal combustion engine equipped with the system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関における吸気および排気を案内する内燃機関用吸排気システムに関する。 The present invention relates to an intake / exhaust system for an internal combustion engine that guides intake and exhaust of the internal combustion engine.
新気入口から機関入口(吸気ポート)へ吸気を案内する吸気案内のためのシステムを内燃機関に設けることが知られている。このような場合、吸気は内燃機関の燃焼室に圧力によって導入され、その燃焼室において加えられた燃料とともに燃焼される。これにより、排気が生成される。排気は、機関出口(排気ポート)を通して、さらに排気出口または排気口への排気の案内のためのシステムを通して、燃焼室から導き出される。さらに、内燃機関の排出側から供給側へ排気を戻し、吸気に排気を混入させる排気還流の装置と機能とをもつシステムが知られている。このようなシステムは、排気還流装置、または排気再循環装置などと呼ばれている。 It is known to provide an internal combustion engine with an intake guidance system for guiding intake air from a fresh air inlet to an engine inlet (intake port). In such a case, the intake air is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine by pressure and burned together with the fuel added in the combustion chamber. Thereby, exhaust gas is generated. The exhaust is led from the combustion chamber through the engine outlet (exhaust port) and through a system for guiding the exhaust to the exhaust outlet or outlet. Further, a system having an exhaust gas recirculation device and a function for returning exhaust gas from the exhaust side of the internal combustion engine to the supply side and mixing exhaust gas into the intake air is known. Such a system is called an exhaust gas recirculation device or an exhaust gas recirculation device.
従来から知られている吸排気システムは、過剰に供給された酸素とともに非常に少ない量の燃料が燃焼室において燃焼されるような内燃機関の運転状態において、酸素が過多のガスが過剰になる、言い換えると酸素が過多のガスによって満たされるという問題点があった。このような運転状態では、吸気に含まれる酸素量は燃焼室内においてわずかだけ減らされる。この運転状態の間に、供給側と排出側とにおける酸素量は力強く増加し、さらに排気還流(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置も高い酸素濃度のガスによって満たされる。 Conventionally known intake / exhaust systems have an excess of oxygen-rich gas in the operating state of an internal combustion engine where a very small amount of fuel is burned in the combustion chamber along with the excess oxygen supplied. In other words, there is a problem that oxygen is filled with an excessive amount of gas. In such an operating state, the amount of oxygen contained in the intake air is slightly reduced in the combustion chamber. During this operating state, the amount of oxygen on the supply side and the discharge side increases strongly, and the exhaust gas recirculation (EGR) device is also filled with high oxygen concentration gas.
このようなほとんど燃料がない燃焼の運転状態から、燃焼室内で多い量の燃料が燃焼される運転状態への切換えにおいて、相対的に高い酸素量の吸気、例えば新気のみを含むような吸気が燃焼室に導入される。したがって、希薄燃料燃焼または無燃料燃焼の運転状態から大量の燃料が燃焼される運転状態への切換えの後、高い濃度の排気、特に高い濃度の窒素酸化物(NOx)を含む排気が長い期間に渡って生成される。 In switching from such an operation state in which there is almost no fuel to an operation state in which a large amount of fuel is burned in the combustion chamber, intake air with a relatively high oxygen amount, for example, intake air that contains only fresh air, Introduced into the combustion chamber. Therefore, after switching from an operation state of lean fuel combustion or fuelless combustion to an operation state in which a large amount of fuel is combusted, a high concentration exhaust gas, particularly an exhaust gas containing a high concentration of nitrogen oxide (NOx), is in a long period. Generated across.
窒素酸化物の生成は、主として吸気における酸素量のレベルに依存している。酸素量が増えるほど、燃焼室内における燃焼過程においてより多くの窒素酸化物が生成される。よって、従来のシステムでは、無負荷運転または非走行運転から、負荷運転または走行運転への切換えにおいて、排出成分量、特に窒素酸化物の排出量の一時的な過剰な上昇を生じる。 The production of nitrogen oxides mainly depends on the level of oxygen in the intake air. As the amount of oxygen increases, more nitrogen oxides are generated in the combustion process in the combustion chamber. Therefore, in the conventional system, when switching from the no-load operation or the non-running operation to the load operation or the running operation, a temporary excessive increase in the amount of emission components, particularly the emission amount of nitrogen oxides, occurs.
本発明の目的は、少ない燃料の燃焼による運転状態から、より多い燃料の燃焼による運転状態への切換えにおいて、排出成分を抑制することができる内燃機関用吸排気システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an intake / exhaust system for an internal combustion engine that can suppress exhaust components in switching from an operation state due to combustion of a small amount of fuel to an operation state due to combustion of a larger amount of fuel.
本発明の目的は、少ない燃料の燃焼による運転状態から、より多い燃料の燃焼による運転状態への切換えにおいて、排出成分を抑制することができる内燃機関用吸排気システムの運転方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an operation method of an intake / exhaust system for an internal combustion engine that can suppress exhaust components in switching from an operation state due to combustion of a small amount of fuel to an operation state due to combustion of a larger amount of fuel. is there.
本発明の目的は、少ない燃料の燃焼による運転状態から、より多い燃料の燃焼による運転状態への切換えにおいて、排出成分を抑制することができる内燃機関用吸排気システムを備える内燃機関を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine including an intake / exhaust system for an internal combustion engine that can suppress exhaust components in switching from an operation state caused by combustion of a small amount of fuel to an operation state caused by combustion of a larger amount of fuel. It is in.
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の燃焼室(2)に対して吸気の供給のための供給側(29)に設けられた供給ダクト(31)と、内燃機関(1)の燃焼室(2)に対して排気の排出のための排出側(30)に設けられた排出ダクト(32)とを備え、内燃機関における吸気と排気とを案内する内燃機関用吸排気システムにおいて、少なくともひとつの排気還流系統(11、12)を備え、排気還流系統(11、12)は、排気が排出側(30)から供給側(29)へ還流可能であり、供給ダクト(31)における新気入口(35)より後の領域に排気合流口(18)を形成するように供給ダクトに接続された還流ダクト(16、17)を備え、新気入口(35)と排気合流口(18)との間において供給ダクト(31)に設けられ、新気の通路(9)を開閉する可変絞り(22)とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a supply duct (31) provided on a supply side (29) for supplying intake air to a combustion chamber (2) of an internal combustion engine (1), and an internal combustion engine (1). In an intake / exhaust system for an internal combustion engine, which includes an exhaust duct (32) provided on an exhaust side (30) for exhaust exhaust with respect to the combustion chamber (2) of the internal combustion engine and guides intake air and exhaust gas in the internal combustion engine The exhaust gas recirculation system (11, 12) includes at least one exhaust gas recirculation system (11, 12). The exhaust gas recirculation system (11, 12) can recirculate exhaust gas from the discharge side (30) to the supply side (29). A recirculation duct (16, 17) connected to the supply duct so as to form an exhaust junction (18) in a region after the fresh air inlet (35) is provided, and the fresh air inlet (35) and the exhaust junction (18) are provided. ) To the supply duct (31) Characterized in that it comprises a variable throttle (22) for opening and closing the fresh air passage (9).
請求項2に記載の発明は、可変絞り(22)は、新気入口(35)を通して流入する新気の流量を調節するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、可変絞り(22)は、一行程あたりにおいて燃焼室(2)で燃焼される燃料量(QFIN)が極小であるか、またはゼロに等しい内燃機関(1)の運転状態においては、閉じることができるように構成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the variable throttle (22) is configured so that the amount of fuel (QFIN) burned in the combustion chamber (2) per stroke is minimal or equal to zero. It is characterized in that it can be closed in the operating state.
請求項4に記載の発明は、さらに、供給側(29)に設けられたコンプレッサ(5)および/または排出側に設けられたタービン(6)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項5に記載の発明は、さらに、供給側にインタークーラ(7)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項6に記載の発明は、さらに、排出側にパティキュレートフィルタ(8)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項7に記載の発明は、さらに、第1排気還流系統(11)と、第2排気還流系統(12)とを備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項8に記載の発明は、第1排気還流系統(11)は低圧排気(25)を還流させるように構成され、第2排気還流系統(12)は高圧排気(26)を還流させるように構成されていることを特徴とする。
In the invention according to
請求項9に記載の発明は、第1排気還流系統(11)は濾過済排気(25)を還流させるように構成され、第2排気還流系統(12)は非濾過排気(26)を還流させるように構成されていることを特徴とする。 According to the ninth aspect of the present invention, the first exhaust gas recirculation system (11) is configured to recirculate the filtered exhaust gas (25), and the second exhaust gas recirculation system (12) recirculates the non-filtered exhaust gas (26). It is comprised as follows.
請求項10に記載の発明は、さらに、可変絞り(22)を開閉制御するように構成された制御装置(24)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項11に記載の発明は、さらに、内燃機関用制御装置に接続されるか、または内燃機関用制御装置の内部に構成され、可変絞り(22)を制御する制御装置(24)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項12に記載の発明は、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関用吸排気システム(28)を備えることを特徴とする内燃機関である。
The invention described in
請求項13に記載の発明は、内燃機関(1)はディーゼル機関であることを特徴とする。
The invention as set forth in
請求項14に記載の発明は、さらに、燃焼室(2)の内部に燃料を噴射するように構成された燃料噴射器(4)を備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項15に記載の発明は、さらに、コモンレールシステムを備えることを特徴とする。
The invention described in
請求項16に記載の発明は、先行する請求項のいずれかに記載の内燃機関用吸排気システムの運転方法において、一行程あたりにおいて燃焼室(2)で燃焼される燃料量(QFIN)が極少量であるか、またはゼロに等しい内燃機関(1)の運転状態においては、可変絞り(22)の操作によって新気通路(9)を絞るか閉じることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the operating method of the intake and exhaust system for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims, the amount of fuel (QFIN) combusted in the combustion chamber (2) per stroke is extremely high. In the operating state of the internal combustion engine (1) that is small or equal to zero, the fresh air passage (9) is throttled or closed by operating the variable throttle (22).
請求項17に記載の発明は、排出側(30)と供給側(29)との間に排気還流系統(11、12)を通る環状の流れが形成されるように、さらに、この環状の流れにおいては機関出口(34)から排出された排気が機関入口(33)へ導かれ、新気(27)が極少量だけ導入されるか、または新気(27)が導入されないように、還流された排気(25、26)の流量を調節することを特徴とする。
The invention according to
請求項18に記載の発明は、環状の流れを、濾過済排気および/または低圧排気(25)が還流する排気還流系統(11)だけに通すことを特徴とする。
The invention according to
請求項19に記載の発明は、燃焼室(2)で燃焼される燃料量(QFIN)が極少量またはゼロから再び増加する内燃機関(1)の運転状態においては、可変絞り(22)の操作によって新気通路(9)を開くか開度を増加させることを特徴とする。 According to the nineteenth aspect of the present invention, in the operating state of the internal combustion engine (1) in which the amount of fuel (QFIN) burned in the combustion chamber (2) is extremely small or increases again from zero, the operation of the variable throttle (22) is performed. To open the fresh air passage (9) or increase the opening.
本発明に係る内燃機関用吸排気システムは、供給側に供給ダクトを有しており、排出側に排出ダクトを有している。供給ダクトは新気入口から機関入口まで延びており、多数の部分から構成されてもよい。排出ダクトは機関出口から排気出口まで延びており、多数の部分から構成されてもよい。 The intake / exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention has a supply duct on the supply side and a discharge duct on the discharge side. The supply duct extends from the fresh air inlet to the engine inlet and may be composed of multiple parts. The exhaust duct extends from the engine outlet to the exhaust outlet and may be composed of multiple parts.
内燃機関用吸排気システムにおいては、気体は、新気入口から機関入口への方向に供給ダクトを流れ、機関出口から排気出口への方向に排出ダクトを流れることができる。以下の説明において、供給ダクト、あるいは排出ダクト中の位置を示すための用語、例えば、「後」、「前」、「上流」、「下流」などは、上述の流れの方向を参照して、位置を規定している。 In the intake / exhaust system for an internal combustion engine, the gas can flow through the supply duct in the direction from the fresh air inlet to the engine inlet and through the exhaust duct in the direction from the engine outlet to the exhaust outlet. In the following description, terms for indicating the position in the supply duct or the discharge duct, for example, “back”, “front”, “upstream”, “downstream”, etc., refer to the flow direction described above, Defines the position.
システムは少なくともひとつの排気還流系統を有する。排気還流系統は、排出側から供給側へ排気を案内し、導き、流すように形成されている。排気還流系統は還流ダクトを備える。還流ダクトは、その一端では、機関出口の後の領域において排出ダクトに接続されており、その他端では、機関入口の前の領域において供給ダクトに接続されている。還流ダクトと供給ダクトとの接続点においては、還流された排気のための排気合流口が形成される。この排気合流口から合流する還流された排気は、供給ダクトの中に既にある気体と混合される。この排気合流口は、供給ダクトにおける新気入口と機関入口の間の領域に位置している。この発明による内燃機関用吸排気システムは、供給ダクトにおける新気入口と排気合流口との間に設けられた可変絞りを有する。可変絞りは、新気流れ、すなわち新気通路を開閉する。 The system has at least one exhaust gas recirculation system. The exhaust gas recirculation system is configured to guide, guide, and flow exhaust gas from the discharge side to the supply side. The exhaust gas recirculation system includes a recirculation duct. The reflux duct is connected at one end to the exhaust duct in the region after the engine outlet and at the other end to the supply duct in the region before the engine inlet. At the connection point between the reflux duct and the supply duct, an exhaust junction for the refluxed exhaust is formed. The recirculated exhaust gas that joins from the exhaust junction is mixed with the gas already in the supply duct. The exhaust junction is located in a region between the fresh air inlet and the engine inlet in the supply duct. An intake / exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention has a variable throttle provided between a fresh air inlet and an exhaust merging port in a supply duct. The variable throttle opens and closes a fresh air flow, that is, a fresh air passage.
可変絞りによって、供給ダクトに流れ込む新気の量を制限すること、また必要であればその新気の量をゼロに減らすことが可能である。よって、可変絞りの制御によって、およびひとつまたは複数の排気還流系統の流量の制御によって、機関入口から燃焼室に供給される吸気を、新気から、また同様に、一種類または二種類の還流された排気から任意の混合割合に混合することが可能である。 With the variable throttle, it is possible to limit the amount of fresh air flowing into the supply duct and, if necessary, reduce the amount of fresh air to zero. Therefore, by controlling the variable throttle and by controlling the flow rate of one or more exhaust gas recirculation systems, the intake air supplied from the engine inlet to the combustion chamber is recirculated from fresh air and similarly to one or two types of recirculation. It is possible to mix from the exhaust gas to any mixing ratio.
特に、可変絞りが閉じた状態では、機関入口から供給される吸気が、一種類の還流された排気だけ、または多種類の還流された排気だけを含むようにすることができる。これにより、極少量の燃料だけが燃焼室において燃焼されるような内燃機関の運転状態の期間中、内燃機関用吸排気システムにおいて、排気の大部分が、または排気の全部が排出側から供給側へ連続的に還流される環状の流れが形成されるという有利な効果が奏される。これにより、機関入口において供給される吸気の酸素量は、燃料の燃焼がほとんどない運転状態であっても、長期間にわたって低く維持される。この結果、内燃機関用吸排気システムは、新気が過剰になることがない。同様に、無負荷または非走行の運転状態から、燃焼室において大量の燃料が再び燃焼される運転状態への変化においては、酸素量の少ない吸気は、排出成分を少なく維持し、特に窒素酸化物(NOx)の排出量を少なく維持するように、燃焼室において燃焼過程の間に瞬間的に燃焼する。 In particular, when the variable throttle is closed, the intake air supplied from the engine inlet can include only one type of recirculated exhaust gas or only multiple types of recirculated exhaust gas. Thus, during the operation state of the internal combustion engine in which only a very small amount of fuel is burned in the combustion chamber, in the intake and exhaust system for the internal combustion engine, most of the exhaust or all of the exhaust is supplied from the exhaust side to the supply side. This has the advantageous effect of forming an annular flow that is continuously refluxed. As a result, the amount of oxygen in the intake air supplied at the engine inlet is kept low over a long period of time even in an operating state where there is almost no fuel combustion. As a result, the intake / exhaust system for the internal combustion engine does not have excessive fresh air. Similarly, in a change from an unloaded or non-running operating state to an operating state in which a large amount of fuel is combusted again in the combustion chamber, intake air with a small amount of oxygen maintains a low exhaust component, particularly nitrogen oxides. The combustion chamber instantaneously burns during the combustion process so as to keep (NOx) emissions low.
燃料の燃焼がほとんどない運転状態は、場合に応じて、内燃機関の燃焼室において複数回のピストンの行程にわたって少量の添加された燃料だけが燃焼されるか、または内燃機関の燃焼室において複数回のピストンの行程にわたって全く燃料が燃焼されないことを意味する。燃料は任意の既知の構成と手法とによって添加することができる。 An operating condition with little combustion of fuel may be the case where only a small amount of added fuel is burned over multiple piston strokes in the combustion chamber of the internal combustion engine, or multiple times in the combustion chamber of the internal combustion engine. Means that no fuel is burned over the piston stroke. The fuel can be added by any known configuration and technique.
この発明に係る内燃機関用吸排気システムの一例によると、交通における一般的な運転パターンで運転された車両の直噴式コモンレール型ディーゼル機関において、3%から4%の排出成分の抑制、および/または窒素酸化物の排出量の抑制が可能である。排出成分と窒素酸化物との抑制は、上述の運転状態の間の頻繁な変化が発生する内燃機関の運転特性においては、より顕著な相違となって現れる可能性がある。 According to an example of an intake and exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, in a direct injection common rail type diesel engine of a vehicle operated with a general driving pattern in traffic, the emission component is suppressed by 3% to 4%, and / or Nitrogen oxide emissions can be reduced. Suppression of exhaust components and nitrogen oxides may appear as a more significant difference in the operating characteristics of the internal combustion engine where frequent changes between the above operating conditions occur.
可変絞りは、新気入口を通って流入する新気の流量を調節するように構成することができる。これによって、吸気の組成のより正確でより速い調節が有利な効果として得られる。特に、新気の割合が小さい吸気の混合組成を生成することが可能である。これによって、内燃機関の燃焼の安定、および内燃機関の滑らかな回転に有利な影響を与えることができ、同様に、内燃機関の制御精度を支援することができる。これは内燃機関の応答性に有利な効果を及ぼし、要求に対応した内燃機関の出力が素早く得られるように貢献する。 The variable throttle can be configured to adjust the flow rate of fresh air entering through the fresh air inlet. This has the advantageous effect of a more precise and faster adjustment of the inhalation composition. In particular, it is possible to generate a mixed composition of intake air with a small proportion of fresh air. This can have an advantageous effect on the stability of combustion of the internal combustion engine and the smooth rotation of the internal combustion engine, and similarly can assist in the control accuracy of the internal combustion engine. This has an advantageous effect on the responsiveness of the internal combustion engine and contributes to quickly obtaining the output of the internal combustion engine corresponding to the demand.
内燃機関用吸排気システムは、供給側にコンプレッサを備え、および/または排気側にタービンを備えることができる。例えば、供給側にコンプレッサを備える過給機を備えることができる。過給機の一例として、ターボ過給機を備えることができる。これにより、機関入口に供給さえる吸気を加圧することができ、よって、燃焼室に導入される一行程当たりの吸気の量を増やすことができる。燃焼の後に増加される、排気の圧力に蓄積されたエネルギー量は、タービンに吸収され利用される。よって、内燃機関が少ない排出成分と少ない窒素酸化物で運転され、特に効率的に運転されるような、吸気における酸素量が少ないときでさえ、内燃機関から高出力を発生することが可能となる。 An intake / exhaust system for an internal combustion engine may comprise a compressor on the supply side and / or a turbine on the exhaust side. For example, a supercharger having a compressor on the supply side can be provided. As an example of a supercharger, a turbocharger can be provided. As a result, the intake air supplied to the engine inlet can be pressurized, and therefore the amount of intake air per stroke introduced into the combustion chamber can be increased. The amount of energy stored in the exhaust pressure that is increased after combustion is absorbed and utilized by the turbine. Therefore, it is possible to generate high output from the internal combustion engine even when the amount of oxygen in the intake air is small, such as when the internal combustion engine is operated with less exhaust components and less nitrogen oxides, and particularly efficiently. .
内燃機関用吸排気システムは、一行程あたりにおいて燃焼室で燃焼される燃料量が極小であるか、またはゼロに等しい内燃機関の運転状態においては、可変絞りの操作によって新気通路を絞るか、または閉じるとともに、還流された排気の流量を増やす方法によって運転されることがある。この結果、燃料の燃焼が低調である内燃機関の運転状態においてさえ、長期間にわたって、吸気における酸素量を低く抑えることができる。特に、そのような運転状態においてさえ、吸気における酸素量を望ましい量に調節するか、もし必要であれば、吸気における酸素量を望ましい量に一致させることが可能である。 The intake / exhaust system for an internal combustion engine throttles the fresh air passage by operating the variable throttle when the amount of fuel burned in the combustion chamber per stroke is minimal or when the internal combustion engine is in an operating state equal to zero. Or it may be operated by a method of increasing the flow rate of the recirculated exhaust gas with closing. As a result, the amount of oxygen in the intake air can be kept low for a long period of time even in the operating state of the internal combustion engine where the combustion of fuel is low. In particular, even in such operating conditions, it is possible to adjust the amount of oxygen in the intake air to a desired amount, or to match the amount of oxygen in the intake air to the desired amount, if necessary.
排出側と供給側との間に、排気還流系統を通り、機関出口から排出された排気が機関入口へ導かれ、新気が極少量だけ導入されるか、または新気が導入されない環状の流れが形成されるように、還流された排気の流量が調節されるという有利な効果が奏される。これにより、特に、酸素量が少ない還流された排気は、排気還流系統のダクトの中を流れる。よって、運転状態の変化においてさえ、吸気の混合比の特に速い調節が実現可能となる。 An annular flow that passes through the exhaust gas recirculation system between the discharge side and the supply side, and the exhaust exhausted from the engine outlet is guided to the engine inlet, so that only a small amount of fresh air is introduced or no fresh air is introduced As a result, an advantageous effect that the flow rate of the recirculated exhaust gas is adjusted is produced. Thereby, in particular, the recirculated exhaust gas having a small amount of oxygen flows through the duct of the exhaust gas recirculation system. Thus, a particularly fast adjustment of the intake air mixing ratio can be achieved even in a change in operating conditions.
さらに、濾過済排気および/または低圧排気が還流される排気還流系統にだけ環状の流れが形成されるという有利な効果が奏される。この構成においては、吸気、ひいては燃焼室における排出成分および/またはパティキュレート成分の量を低く維持することができ、その結果、例えば燃料噴射器のような燃焼室の領域に配置された部品の機械的ストレスおよび化学的ストレスを低く維持することができる。 Furthermore, an advantageous effect is obtained that an annular flow is formed only in the exhaust gas recirculation system in which filtered exhaust gas and / or low pressure exhaust gas is recirculated. In this configuration, the amount of exhaust and / or exhaust and particulate components in the combustion chamber can be kept low, so that the machine of the parts arranged in the region of the combustion chamber, such as a fuel injector, for example. Stress and chemical stress can be kept low.
本発明のひとつの目的は、燃焼室で燃焼される燃料量が極小であるか、またはゼロに等しい内燃機関の運転状態においては、上述の手法によって、吸気における酸素量の調節が可能な内燃機関用吸排気システムを提供することである。本発明の内燃機関用吸排気システムは、ディーゼル機関に適用することができる。 One object of the present invention is an internal combustion engine in which the amount of oxygen in intake air can be adjusted by the above-described method when the amount of fuel burned in the combustion chamber is minimal or equal to zero. It is to provide an intake and exhaust system. The intake / exhaust system for an internal combustion engine of the present invention can be applied to a diesel engine.
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the above-described means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical terms of the present invention. It does not limit the range.
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Note that the reference numerals in parentheses described in the claims and the above-described means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical terms of the present invention. It does not limit the range.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
(第1実施形態)
この実施形態は、内燃機関1における吸排気システム28に関する。図1は、この実施形態にかかる内燃機関用吸排気システム28を示している。内燃機関1を代表するものとして、燃焼室2内に入れられた気体を圧縮するピストン23をもつシリンダが図示されている。内燃機関1は、任意の数のシリンダを備えることができる。内燃機関1は、例えば、4気筒、6気筒、8気筒などの多気筒内燃機関である。もちろん、他の気筒数を採用してもよい。内燃機関1はディーゼル機関であって、直噴型燃料供給装置として、コモンレールシステムを備えている。
(First embodiment)
This embodiment relates to an intake /
吸気は、バルブ3を通して機関入口33から燃焼室2へ導入される。内燃機関1は、例えば、直噴型内燃機関である。内燃機関1は、燃焼室2へ燃料を直接に噴霧するための燃料噴射器4を備える。燃焼室2内の気体は、バルブ3´を通して機関出口34から排出側30へ導き出される。内燃機関用吸排気システム28は、内燃機関1の燃焼室2を基準として、供給ダクト31を有し吸気を供給するための供給側29と、排出ダクト32を有し排気を排出するための排出側30とを有している。
Intake is introduced into the
「吸気」の用語は、機関入口33を通して内燃機関1の燃焼室2に導入される気体として解されるべきである。よって、吸気はいくつかの成分の混合物である場合がある。それらの成分には、新気入口35から導入された新気27、および/または一種類または多種類の還流された排気25、26が含まれる。よって、「吸気」の用語は、供給ダクト31内の気体を指し、より具体的には、機関入口33にある気体、または燃焼行程の前に燃焼室2内にある気体を指す。「排気」の用語は、機関出口34を通して燃焼室2から排出される気体として解されるべきである。「排気」の用語は、排出ダクト32の中の気体、および/または還流ダクト16、17中の気体を指す。よりよい区別のために、還流ダクト16、17の中の排気は還流された排気25、26と呼ばれる。排気25は、低圧排気25とも、濾過済排気25とも呼ばれる。排気26は、高圧排気25とも、非濾過排気26とも呼ばれる。
The term “intake” should be understood as a gas introduced into the
内燃機関用吸排気システム28は、少なくともひとつの排気還流系統11、12を有する。ひとつの排気還流系統11、12は、還流ダクト16、17を備える。排気還流系統11、12は、EGRとも呼ばれる。図1においては、2つの排気還流系統11、12を備える内燃機関用吸排気システム28が図示されている。内燃機関用吸排気システム28は、しかしながら、ひとつだけ、または他の数の排気還流系統を備えるように構成することができる。
The internal combustion engine intake /
供給ダクト31は、例えば、さらに分割可能な管により構成することができる。供給ダクト31は、必要に応じて、複数の区間に分割することができる。供給ダクト31は、吸気を新気入口35から機関入口33へ案内し、導くために適するように構成されている。新気入口35と機関入口33との間の供給ダクト31の経路上において、さらに他の構成部品、および他のダクトとの接続部が配置されてもよい。
The
排出ダクト32も管により構成することが望ましい。排出ダクト32は、機関出口34から排気出口36または排気系統に排気を導き出すように設計され、構成されている。排気出口36から、排気流れ10が大気へ放出される。排出ダクト32においては、さらに他の構成部品、および他のダクトとの接続部が設けられてもよい。供給ダクト31と排出ダクト32とは、代替的に、または追加的に、その全体が、または部分的に、他の構成を採用してもよい。例えば、ホースまたは変形可能なダクトを採用することができる。供給ダクト31と排出ダクト32との各々は、複数の部品または部分から構成されてもよい。
It is desirable that the
ひとつの排気還流系統11、12は、還流ダクト16、17を備える。還流ダクト16、17は、内燃機関1の排気を、排出側30から供給側29ヘ還流可能であって、排気を案内し、導くように形成されている。図1において、例えば、新気入口35の後ろにおける供給ダクト31の領域に接続される還流ダクト16を備えた第1の排気還流系統11が図示されている。還流ダクト16と供給ダクト31との接続点には、排気合流口18が形成されている。
One exhaust
内燃機関用吸排気システム28は、好適には、供給側にコンプレッサ5を備える。内燃機関用吸排気システム28は、必要であれば、追加的に、または代替的に、排出側30にタービン6を備える。コンプレッサ5は、好適には、排気合流口18と機関入口33との間の供給ダクト31の領域に設けられる。タービン6は、排出側30に設けられ、好適には、機関出口34と排気出口36との間の領域に設けられる。コンプレッサ5は、吸気を加圧する役目を果たす。タービン6は、圧力をもつ排気を減圧する役目を果たし、それによって排気の圧力に蓄積されたエネルギーを吸収する役目を果たす。タービン6は、可変タービンであることが望ましい。可変タービンは、タービン回転翼の衝突角度を可変とすることにより排気の減圧の度合いおよび/またはエネルギーの伝達の度合いを調節可能である。コンプレッサ5とタービン6とは、機械的なシャフトによって連動的に連結される場合がある。これに代えて、コンプレッサ5とタービン6とは、互いから機械的に独立して運転されるように構成される場合がある。例えば、コンプレッサ5には、代替的に、または追加的に、他の個別の駆動動力源が設けられる。それは、例えば、電動機である。本発明の実施形態に係る内燃機関用吸排気システム28は、新気入口35と排気合流口18との間の供給ダクト31に新気の流れ(新気通路)9を開閉するための可変絞り22を備える。可変絞り22は、種々の構成をとることができる。例えば、可変絞り22は、バタフライ弁によって、スライド弁によって、または可変弁によって形成することができる。図1において、可変絞り22は例示的に片持ち搖動弁の形態として図示されている。ここでは、可変絞り22は、閉弁位置で図示されている。好適には、可変絞り22は、閉弁位置において新気通路を完全に閉じる。これに代えて、可変絞り22は、閉弁位置において、極少量の新気の流入量を許容してもよい。
The intake /
図1に図示された実施形態では、内燃機関用吸排気システム28は、還流ダクト17を備える第2の排気還流系統12を備える。第2の排気還流系統12は、第1の排気還流系統11に対して代替的に、または追加的に設けることができる。第2の排気還流系統12は、機関出口34とタービン6との間の排出ダクト32の領域から、供給側29へ排気を案内し導く。還流ダクト17は、好適には、コンプレッサ5の後であって、かつ機関入口33の前において、供給側29の供給ダクト31の領域に接続されている。これによって、第2の排気還流系統を用いて、排出側30から、高圧下にある供給側29へ排気を還流させることが可能である。第2の排気還流系統12には、EGR冷却器15とバイパス13とを設けることができる。EGR冷却器15は、還流された排気を冷却する。また、第2の排気還流系統12の一部は、既知の技術に基づいて設計し、構成することができる。還流ダクト17を通る排気の流量は、制御弁21によって調節することができる。還流ダクト17および供給ダクト31の接続点に、排気合流口19が形成されている。
In the embodiment illustrated in FIG. 1, the intake and
内燃機関用吸排気システム28は、インタークーラ7を備えることができる。インタークーラ7は、過給機であるコンプレッサ5において加熱された吸気を再び冷却するための吸気冷却器7とも呼ばれる。インタークーラ7は、供給側29の供給ダクト31の領域に設けられている。インタークーラ7は、好適には、コンプレッサ5の後ろであって、かつ排気合流口19の前の供給ダクト31の領域に設けられる。
The intake /
内燃機関用吸排気システム28は、さらに、排出側30にパティキュレートフィルタ8を備えることができる。パティキュレートフィルタ8は、排気を濾過する。パティキュレートフィルタ8は、排気に含まれるパティキュレート成分(微粒子成分)を捕獲し、排気に含まれるパティキュレート成分を減少させる。このようなパティキュレートフィルタ8の具体的構造はすでに知られている。パティキュレートフィルタ8は、排出側30における排出ダクト32の領域に設けられている。特に、パティキュレートフィルタ8は、好適には、タービン6の後ろであって、かつ還流ダクト16と排出ダクト32との接続点の前における排出ダクト32の領域に配置される。したがって、第1の排気還流系統11は、パティキュレートフィルタ8の後ろの領域の濾過済排気を供給側29に好適に案内することができる。
The intake /
第1の還流ダクト16は、好適には、第1の排気還流系統11が低圧下にある排気を供給側29に導き、戻すようにタービン6の後ろにおける排出ダクト32の領域に接続されている。図示されるように、第1の排気還流系統11の還流ダクト16は、より詳細には、タービン6の後ろであって、かつパティキュレートフィルタ8の後ろにおける排出ダクト32の領域に接続されている。この場合、第1の排気還流系統11は、低圧下にある濾過済排気を供給側29に導き、戻すように設計され、構成されている。第1の排気還流系統11の一部は、既知の技術に基づいて設計し、構成することができる。第1の排気還流系統11は、好適には、還流ダクト16の領域に、還流された排気25を冷却するためのEGR冷却器14を備えることができる。EGR冷却器14は、還流された排気を冷却する。第1の排気還流系統11は、還流ダクト16を通して流れる排気の流量を調節するための制御弁20を備えることができる。
The
図2は、この実施形態における吸気と排気との基本的な流れを示している。供給側29では、新気27が新気入口35を通して供給ダクト31内に導入される。よって、新気入口35の領域において新気流れ9が形成される。新気流れ9は、新気だけが流れる通路に形成される。新気流れ9は、新気通路9とも呼ぶことができる。排気合流口18では、更に、還流ダクト16から、供給ダクト31の中へ、還流された排気25が導かれ、引き入れられる。排気合流口18から、還流された排気25は、供給ダクト31の中を流れる新気と混合される。必要に応じて、混合された気体は、供給ダクト31を通して機関入口33に導かれる。気体は、好適には、コンプレッサ8とインタークーラ7とを通して導かれる。排気のための合流口19では、第2の排気還流系統12からの他の還流された排気26が供給ダクト31へ導かれ、引き入れられる。排気のための合流口19の後ろの供給ダクト31の領域では、還流ダクト17から導入された排気26は、より前の供給ダクト31の領域から供給された気体と混合される。機関入口33に存在する混合された気体は、ひとつ、または複数の成分を有しており、特に、新気27と、一種類、または多種類の還流された排気25、26とを含んでいる。
FIG. 2 shows the basic flow of intake and exhaust in this embodiment. On the
新気27の流量は、可変絞り22によって調節することができる。制御弁20によって、第1の排気還流系統11内の還流された排気25の流量が調節される。制御弁21によって、第2の排気還流系統12内の還流された排気26の流量が調節される。上述の2つの流量の調節に応じて、機関入口33に存在する気体は、新気27だけ、第1の排気還流系統11からの還流された排気25だけ、または第2の排気還流系統12からの還流された排気26だけになる。さらに、上述の2つの流量の調節に応じて、機関入口33に存在する気体は、上述の3種類の気体27、25、26のうちの少なくとも2つが混合された混合気体になる。つまり、機関入口33に存在する気体は、新気27、および/または第1の排気還流系統11からの還流された排気25、および/または第2の排気還流系統12からの還流された排気26の混合気体になる。上述の2つの流量の調節に応じて、必要とされる混合成分が得られる。気体の構成は、それぞれの流量の設定によって、任意の割合で、かつ正確に調整することができる。
The flow rate of the
図3は、一行程当たりに燃焼室2で燃焼される燃料量が極少量であるか、またはゼロである内燃機関1の運転状態における、内燃機関用吸排気システム28を流れる気体の流れを示している。図示されるように可変絞り22は上記のような運転状態においては閉じることができることが望ましい。これにより、新気の流量は、極少量か、またはゼロに調節される。よって、このシステム28では、吸気と排気との環状の流れが形成される。この環状の流れでは、機関出口34から排出された排気は、パティキュレートフィルタ8によって濾過され、その後、第1の排気還流系統11を通って供給ダクト31に戻り、そして、機関入口33を通って燃焼室2に再び入るように流れる。図示される流れの場合、第2の排気還流系統12から供給ダクト31へ非濾過排気26を戻さないように、第2の排気還流系統12の制御弁21は、閉じられる。これは、例えば燃料噴射器のような燃焼室の領域に配置された部品の機械的ストレスおよび化学的ストレスの面において有利な効果をもたらす。しかしながら、代替的に、または追加的に、非濾過排気26の流入が許容されてもよい。
FIG. 3 shows the flow of gas flowing through the intake /
図示される気体の流れにおいて、ほとんど排他的に、またはほぼすべてが排気25、26からなり、よって抑制された酸素量を含有する吸気が燃焼室2に供給される。ほとんど燃料がない燃焼による運転状態において燃焼室2から排出された排気は、排出ダクト32に導き出され、さらにひとつまたは複数の排気還流系統11、12を通して供給側19に戻される。
In the illustrated gas flow, almost exclusively or almost entirely consists of
ほとんど燃料がない燃焼による運転状態においては、新気流れ(新気通路)9はほぼ完全に閉じられているが、排出ダクト32から少量の排気が排気出口36または排気口を通して大気へ放出される。このような場合、内燃機関用吸排気システム28の内部に存在する気体の量が抑制される。代替的に、供給側29に設けられた可変絞り22を通して少量の新気が流入することがある。この少量の新気は、吸気中に一定の酸素量を与えるか、または吸気中に制御可能な酸素量の少しずつの上昇を与える。これによって、排気出口36からの排気の漏洩によって生じる気体の量の減少が、部分的に、または完全に補償される。
In an operating state by combustion with almost no fuel, the fresh air flow (fresh air passage) 9 is almost completely closed, but a small amount of exhaust gas is discharged from the
内燃機関用吸排気システム28は、好適には、可変絞り22のための制御装置24を備える。制御装置24は、電子制御装置(ECU)である。制御装置24は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置24によって実行されることによって、制御装置24をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置24を機能させる。制御装置24が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
The intake /
制御装置24は、内燃機関用吸排気システム28を所定の運転方法によって運転する。この運転方法は、制御方法とも呼ぶことができる。制御装置24は、可変絞り22を開かせるか、または閉じさせるように設計され、構成されている。制御装置24は、可変絞り22を開閉制御するように構成されている。制御装置24は、図示されない内燃機関用制御装置に接続され、指令値を受信する。制御装置24は、指令値に基づいて望ましい新気27の流量を計算する。
The
制御装置24は、可変絞り22を活性化し制御することにより、可変絞り22を開かせるか、または閉じさせる。制御装置24は、特に、可変絞り22の開度を所定の値に調節することによって、可変絞り22における新気27の流量を調節するように設計され、構成されている。このような開度は、例えば、片持ち搖動弁の全開位置と全閉位置との間の範囲の角度によって設定される。制御装置24は、代替的に、内燃機関用制御装置に一体的に構成されてもよい。制御装置24は、内燃機関1の運転状態に応じて制御弁20、制御弁21、可変絞り22を制御する制御手段を提供する。制御装置24は、一行程あたりにおいて燃焼室2で燃焼される燃料量QFINが極小量であるか、またはゼロに等しい内燃機関1の第1の運転状態においては、制御弁20、21を開き、可変絞り22を閉じる完全環状流れ制御手段を備える。制御装置24は、一行程あたりにおいて燃焼室2で燃焼される燃料量QFINが極小量であるか、またはゼロに等しい内燃機関1の第1の運転状態においては、制御弁20を開き、制御弁21を閉じ、可変絞り22を閉じる完全環状流れ制御手段を備える。制御装置24は、燃焼室2で燃焼される燃料量QFINが比較的多く、上記第1の運転状態とは異なる第2の運転状態において、制御弁20および/または制御弁21を開き、可変絞り22を開く部分環状流れ制御手段を備える。
The
図4において、グラフ4a、4b、4c、および4dは、内燃機関1の運転状態の一例における特性値を示している。理解を容易にするために、ここでは、自動車に搭載された走行用の内燃機関1を想定する。
In FIG. 4,
最上部のグラフ4aは、時間tの経過における一行程当たりの燃料噴射量QFINの増加を示している。グラフ4bは、窒素酸化物の排出量の累積値Acc.NOxを示す。グラフ4cは、時間tにおける窒素酸化物の排出量の瞬時値NOxを示す。最下部のグラフ4dは、時間の経過における自動車の走行速度の推移を示している。
The
上記の4つのグラフ4a、4b、4c、4dは、同じ物理的な条件の下で得られるであろう値である。実線の曲線50は、本発明を適用した実施形態により得られるであろう値を示す。破線の曲線51は、比較例により得られるであろう値を示す。
The above four
図示された内燃機関の運転の一例は、時間軸上において4つの区間A、B、CおよびDに分割することができる。区間Aおよび区間Cは、一行程当たりに燃焼された燃料量QFINが極少量の無負荷運転である内燃機関1の運転状態に対応している。グラフ4dに図示されるように、このような運転状態、すなわち区間AおよびCでは、自動車の走行速度は徐々に減少する。
An example of the operation of the illustrated internal combustion engine can be divided into four sections A, B, C, and D on the time axis. The section A and the section C correspond to the operating state of the
区間Bおよび区間Dは、一行程当たりに燃焼された燃料量QFINが比較的多く、負荷運転されている内燃機関1の運転状態に対応している。グラフ4dに図示されるように、このような運転状態、すなわち区間B、Dでは、自動車の走行速度は、例えば一定値に維持される。代替的に、このような運転状態、すなわち区間B、Dでは、自動車の加速が表れることがある。
In the section B and the section D, the fuel amount QFIN burned per stroke is relatively large, and corresponds to the operating state of the
この発明の実施形態による内燃機関用吸排気システム28の運転方向の適用により、一行程あたりにおいて燃焼室2で燃焼される燃料量が極小量であるか、またはゼロに等しい内燃機関1の運転状態においては、可変絞り22の操作によって新気流れ(新気通路)9が絞られるか、または閉じられる。したがって、図4の区間Aおよび区間Cにおいては、新気流れ(新気通路)9は可変絞り22を操作することによって閉じられる。よって、吸気における酸素量は、ほとんど燃料のない燃焼を伴う運転状態(区間A、区間C)が継続する間中、低く維持される。
By applying the operating direction of the intake /
運転状態の変化においては、よって、一行程あたりにおいて燃焼室2で燃焼される燃料量が、極小量から、またはゼロから再び増加される内燃機関1の運転状態においては、可変絞り22の操作によって、新気通路9が再び開かれるか、または増加される。このような運転状態の変化は、図中の区間Bおよび区間Dに対応する。
In the change of the operating state, therefore, in the operating state of the
グラフ4cから明らかなように、既知の吸排気システムである比較例の窒素酸化物NOxの排出量の推移51は、運転状態の変化の後、すなわち区間Aから区間Bへの変化の後、および区間Cから区間Dへの変化の後に、顕著な過剰な上昇(極大値)を示す。反対に、本発明の実施形態の窒素酸化物NOxの排出量の推移50は、運転状態の変化の後、すなわち区間Aから区間Bへの変化の後、および区間Cから区間Dへの変化の後に、実質的に低い値に留まる。グラフ4cにおいてハッチングが付された2つの領域は、本発明の実施形態の窒素酸化物排出量50と、本発明の実施形態の窒素酸化物排出量50と比較例の窒素酸化物排出量51との間の差とを示している。ハッチングが付された領域52は、運転状態の変化、すなわち区間Cから区間Dへの変化の後における、本発明の実施形態によって抑制された窒素酸化物排出量に対応する。
As is apparent from the graph 4c, the
グラフ4bから、本発明の実施形態の窒素酸化物の排出量の累積値Acc.NOx50は、比較例の窒素酸化物の排出量の累積値Acc.NOx51に比べて、顕著に抑制されている。ほとんど燃料が燃焼されない運転状態からより多量の燃料が燃焼される運転状態への変化、すなわち区間Aから区間Bへの変化、および区間Cから区間Dへの変化が頻繁に起こるほど、より多くの窒素酸化物NOxの排出量の抑制量が得られる。パティキュレートおよび他の排出成分についても、グラフ4cに図示されたNOxの排出と同様であると考えられる。 From the graph 4b, the cumulative value Acc. NOx50 is a cumulative value of Acc. Compared with NOx51, it is significantly suppressed. The more frequent the change from an operating state in which little fuel is burned to an operating state in which more fuel is burned, ie, from section A to section B and from section C to section D, the more The amount of nitrogen oxide NOx emission can be reduced. Particulates and other emission components are also considered to be the same as the NOx emission shown in the graph 4c.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。上記実施形態の特徴的な構成は、任意に組み合わせることができ、互いに交換することができ、さらに部分的に省略することができる。本発明は、その適用が望まれるあらゆる種類の内燃機関1に適用することができる。例えば、本発明は、ガソリン内燃機関、ディーゼル機関、またはガス内燃機関に適用することができる。内燃機関1の用途は限定されない。例えば、内燃機関1は、地上用、または水上用の乗り物のための移動型内燃機関、または電力供給用、または機械駆動用の定置型内燃機関とすることができる。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope. The characteristic configurations of the above embodiments can be arbitrarily combined, can be interchanged with each other, and can be partially omitted. The present invention can be applied to all kinds of
燃焼室2において燃焼される燃料は、種々の手法によって添加することができる。例えば、燃料は、燃焼室2への直接的な噴射直噴により、予備燃焼室への噴射により、または吸入空気への噴射、例えばキャブレターにより添加することができる。内燃機関用吸排気システム28は、ひとつだけの排気還流系統を備えるか、または複数の排気還流系統11、12を備えることができる。排気還流系統の各々には、ひとつ、またはいくつかの還流ダクト16、17を設けることができる。
The fuel combusted in the
燃料の燃焼がほとんどない内燃機関1の運転状態の間に内燃機関用吸排気システム28に形成される吸気および排気の環状の流れは、第1の排気還流系統11の上だけに、第2の排気還流系統12のうえだけに、またはいくつかの排気還流系統11、12の上に現れることがある。排気還流系統11、12の選択は燃料の種類に依存することができる。
During the operating state of the
本発明の特に簡単な実施形態は、内燃機関1がひとつだけの排気還流系統11を備え、可変絞り22が閉弁状態においてもなおわずかな量の新気の流れを許容するように構成される。このような実施形態においては、可変絞り22が開弁状態と閉弁状態とにだけ設定されるように構成することができる。このように構成された可変絞り22は、特に、構成が簡単であり、価格が安いという特徴を有し、さらに制御技術に格段の開発労力を費やすことなく実現可能である。
A particularly simple embodiment of the invention is configured such that the
1 内燃機関、2 燃焼室、3、3´ バルブ、4 燃料噴射器、5 コンプレッサ、6 タービン、7 インタークーラ、8 パティキュレートフィルタ、9 新気流れ(新気通路)、10 排気流れ、11 第1の排気還流系統、12 第2の排気還流系統、13 バイパス、14 EGR冷却器、15 EGR冷却器、16 還流ダクト、17 還流ダクト、18 排気合流口、19 排気合流口、20 制御弁、21 制御弁、22 可変絞り、23 ピストン、24 制御装置、25 還流された排気(濾過済排気、または低圧排気)、26 還流された排気(非濾過排気、または高圧排気)、27 新気、28 内燃機関用吸排気システム、29 供給側、30 排出側、31 供給ダクト、32 排出ダクト、33 機関入口、34 機関出口、35 新気入口、36 排気出口、50 本発明の実施形態の挙動、51 比較例の挙動、52 抑制されたNOxの量。
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記内燃機関(1)の前記燃焼室(2)に対して排気の排出のための排出側(30)に設けられた排出ダクト(32)とを備え、
前記内燃機関における吸気と排気とを案内する内燃機関用吸排気システムにおいて、
少なくともひとつの排気還流系統(11、12)を備え、
前記排気還流系統(11、12)は、排気が前記排出側(30)から前記供給側(29)へ還流可能であり、前記供給ダクト(31)における新気入口(35)より後の領域に排気合流口(18)を形成するように前記供給ダクトに接続された還流ダクト(16、17)を備え、
前記新気入口(35)と前記排気合流口(18)との間において前記供給ダクト(31)に設けられ、新気の通路(9)を開閉する可変絞り(22)とを備えることを特徴とする内燃機関用吸排気システム。 A supply duct (31) provided on the supply side (29) for supplying intake air to the combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1);
An exhaust duct (32) provided on the exhaust side (30) for exhaust exhaust with respect to the combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1),
In the internal combustion engine intake and exhaust system for guiding intake and exhaust in the internal combustion engine,
At least one exhaust gas recirculation system (11, 12),
In the exhaust gas recirculation system (11, 12), exhaust gas can be recirculated from the discharge side (30) to the supply side (29) and in a region after the fresh air inlet (35) in the supply duct (31). A reflux duct (16, 17) connected to the supply duct to form an exhaust junction (18);
A variable throttle (22) provided in the supply duct (31) between the fresh air inlet (35) and the exhaust junction (18) for opening and closing the fresh air passage (9). An intake / exhaust system for an internal combustion engine.
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