JP2012127267A - Egr device of multicylinder engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EGR device of a multicylinder engine for smoothly guiding EGR gas.SOLUTION: This EGR device 60 of the multicylinder engine 1 includes first and second EGR tributary passages 61 and 62 for recirculating the EGR gas to an intake passage 20 by using exhaust pulsation pressure. The passage lengths La and LB of the first and second EGR tributary passages 61 and 62 are different, and a passage length difference (La-Lb) of the first and second EGR tributary passages 61 and 62 is set so that mutual exhaust pressure waves propagating from the first and second EGR tributary passages 61 and 62 are mutually weakened by an EGR junction 63.

Description

本発明は、排気脈動圧を利用してEGRガスを還流させる多気筒エンジンのEGR装置に関するものである。   The present invention relates to an EGR device for a multi-cylinder engine that recirculates EGR gas using exhaust pulsation pressure.

特許文献1に開示された多気筒エンジンのEGR装置は、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める二つの排気マニホールドと、各排気マニホールドからそれぞれEGRガスを取り出して吸気通路へと導く二つのEGR通路と、各EGR通路によって導かれるEGRガスが逆流することを止める二つの逆止弁(リードバルブ)とを備え、過給器の作動により排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも二つのEGR通路に伝播する排気脈動圧を利用して逆止弁が開弁し、EGRガスを各気筒に還流させるようになっている。   The EGR device for a multi-cylinder engine disclosed in Patent Document 1 includes two exhaust manifolds that collect exhaust from cylinder groups whose ignition orders are not continuous with each other, and takes out EGR gas from each exhaust manifold and guides it to an intake passage. There are two EGR passages and two check valves (reed valves) that stop the backflow of EGR gas guided by each EGR passage, and the intake pressure is higher than the exhaust pressure due to the operation of the supercharger. The check valve is opened using exhaust pulsation pressure propagating to the two EGR passages even in the load operation state, and the EGR gas is recirculated to each cylinder.

このEGR装置は、二つのEGR通路を集合する合流部を備え、この合流部に各EGR通路によって導かれるEGRガスが逆流することを止める逆止弁(リードバルブ)が介装される。   The EGR device includes a merging portion that collects two EGR passages, and a check valve (reed valve) that stops the backflow of EGR gas guided by each EGR passage is interposed in the merging portion.

特許文献2に開示された多気筒エンジンのEGR装置は、二つのEGR通路に逆止弁がそれぞれ介装され、各EGR通路によって導かれるEGRガスが逆流することを止めるようになっている。   In the EGR device for a multi-cylinder engine disclosed in Patent Document 2, check valves are provided in two EGR passages, respectively, so that the EGR gas guided by the EGR passages is prevented from flowing backward.

特開2009−215983号公報JP 2009-215983 A 特開2004−308487号公報JP 2004-308487 A

しかしながら、排気脈動圧を利用してEGRガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのEGR装置にあって、搭載レイアウトの都合から二つのEGR通路の通路長差がある場合、各EGR通路の合流部にて排気脈動圧が高まり(図12参照)、EGRガス流量の検出及び制御が不正確になるとともに、気筒間のバラツキが大きくなるという問題点があった。   However, in an EGR device for a multi-cylinder engine that recirculates EGR gas to the intake passage using the exhaust pulsation pressure, if there is a difference in the passage length between the two EGR passages due to the mounting layout, the joining portion of each EGR passage As a result, the exhaust pulsation pressure increases (see FIG. 12), the detection and control of the EGR gas flow rate become inaccurate, and the variation between cylinders increases.

上記問題点を回避するためにの二つのEGR通路の通路長を略等しく設定しようとすると、搭載レイアウトが困難になるという問題点があった。   In order to avoid the above problems, if the path lengths of the two EGR paths are set to be approximately equal, there is a problem that the mounting layout becomes difficult.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、EGRガスが円滑に導かれる多気筒エンジンのEGR装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an EGR device for a multi-cylinder engine in which EGR gas is smoothly guided.

本発明は、排気脈動圧を利用してEGRガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのEGR装置であって、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれEGRガスを取り出す第一、第二のEGR支流通路と、この第一、第二のEGR支流通路によってそれぞれ導かれるEGRガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、第一、第二のEGR支流通路によってそれぞれ導かれるEGRガスを合流させるEGRジャンクションと、EGRジャンクションにて合流したEGRガスを吸気通路へと導くEGR合流通路と、を備え、第一、第二のEGR支流通路の通路長が搭載レイアウトが容易になる程度に相違し、かつ第一、第二のEGR支流通路の通路長差が第一、第二のEGR支流通路から伝播する排気圧力波どうしがEGRジャンクションにて弱め合うように設定されることを特徴とした。   The present invention relates to an EGR device for a multi-cylinder engine that recirculates EGR gas to an intake passage using exhaust pulsation pressure, and collects exhaust from cylinder groups whose ignition orders are not continuous with each other. First and second EGR branch passages for extracting EGR gas from the manifold, and first and second check valves for stopping the backflow of EGR gas respectively guided by the first and second EGR branch passages; , EGR junctions for joining the EGR gas respectively guided by the first and second EGR branch passages, and EGR junction passages for guiding the EGR gas joined by the EGR junction to the intake passage. The passage lengths of the EGR tributary passages of the first and second EGR tributary passages are different to such an extent that the mounting layout is facilitated, and the first and second EGR tributary passages have different passage lengths. Exhaust pressure waves each other propagating from GR tributaries passage is characterized in that it is set destructively at EGR junction.

本発明によると、第一、第二のEGR支流端に伝播する排気圧力波どうしがEGRジャンクションにて弱め合うことにより、EGRガスがEGRジャンクションからEGR合流通路を通って円滑に導かれ、EGRガス流量の制御精度、気筒間のバラツキが改善されるとともに、吸気に対する充填効率を高められる。   According to the present invention, the exhaust pressure waves propagating to the first and second EGR tributaries are weakened at the EGR junction, so that the EGR gas is smoothly guided from the EGR junction through the EGR merging passage. The flow rate control accuracy and the variation between cylinders are improved, and the charging efficiency for intake air can be increased.

第一、第二のEGR支流通路をエンジン本体のまわりに沿って配置する場合に、第一、第二のEGR支流通路の通路長を等しくする構造に比べて、配管の長さを減らすことが可能となり、EGRクーラを設置する自由度を高められる。   When the first and second EGR tributary passages are arranged around the engine body, the length of the pipe can be reduced as compared with the structure in which the passage lengths of the first and second EGR tributary passages are made equal. It becomes possible, and the freedom degree which installs an EGR cooler is raised.

本発明の実施形態を示す多気筒エンジンのEGR装置の概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the EGR apparatus of the multicylinder engine which shows embodiment of this invention. 同じく第一、第二の排気マニホールドの側面図。FIG. 3 is a side view of the first and second exhaust manifolds. 同じく中央ブロックのタービンに接続する部位を示す断面図。Sectional drawing which shows the site | part connected to the turbine of a central block similarly. 同じくEGRクーラの構成図。The block diagram of an EGR cooler similarly. 同じくEGRクーラの断面図。Sectional drawing of an EGR cooler. 同じくEGRジャンクションの断面図と側面図。Similarly, a sectional view and a side view of an EGR junction. 同じくEGRガス流量検出器の断面図と側面図。Similarly, a sectional view and a side view of an EGR gas flow rate detector. 同じくEGRガス流量制御弁の斜視図。The perspective view of an EGR gas flow control valve similarly. 同じくEGRガス流量制御弁の正面図。The front view of an EGR gas flow control valve similarly. 同じく第一、第二のEGR支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。Similarly, the diagram which calculated | required the exhaust pressure waveform which propagates from the 1st, 2nd EGR branch passage by simulation. 第一、第二のEGR支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。The diagram which calculated | required the exhaust pressure waveform which propagates from the 1st, 2nd EGR branch passage by simulation. 第一、第二のEGR支流通路から伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図。The diagram which calculated | required the exhaust pressure waveform which propagates from the 1st, 2nd EGR branch passage by simulation.

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1に概略構成を示すように、多気筒エンジン1は、吸気を各気筒に導く吸気通路20、各気筒からの排気を排出する排気通路30、排気の一部(以下EGRガスという)を吸気通路20を介して各気筒に還流させるEGR装置60、排気エネルギによって吸気を過給するターボチャージャ10等を備える。   As shown schematically in FIG. 1, the multi-cylinder engine 1 includes an intake passage 20 that guides intake air to each cylinder, an exhaust passage 30 that discharges exhaust from each cylinder, and a portion of the exhaust (hereinafter referred to as EGR gas). An EGR device 60 that recirculates to each cylinder through the passage 20 and a turbocharger 10 that supercharges intake air by exhaust energy are provided.

吸気通路20は、上流側より順に、外気から塵埃等の異物を取り除くエアクリーナ21、ターボチャージャ10を構成するコンプレッサ11、吸気を冷却するインタークーラ22、吸気を各気筒に分配する吸気マニホールド19、各気筒の燃焼室壁に開口する吸気ポート(図示せず)等を備える。   The intake passage 20 includes, in order from the upstream side, an air cleaner 21 that removes foreign matters such as dust from the outside air, a compressor 11 that constitutes the turbocharger 10, an intercooler 22 that cools intake air, an intake manifold 19 that distributes intake air to each cylinder, An intake port (not shown) that opens to the combustion chamber wall of the cylinder is provided.

排気通路30は、上流側より順に、各気筒の燃焼室壁に開口する排気ポート(図示せず)、各排気ポートからの排気を集める第一、第二の排気マニホールド31、32、ターボチャージャ10を構成するタービン12、触媒を介して排気を浄化するとともに排気音を消音する触媒付きマフラ39等を備える。   The exhaust passage 30 is arranged in order from the upstream side, an exhaust port (not shown) that opens to the combustion chamber wall of each cylinder, first and second exhaust manifolds 31 and 32 that collect exhaust from each exhaust port, and the turbocharger 10. And a muffler 39 with a catalyst for purifying exhaust gas through the catalyst and silencing the exhaust sound.

ディーゼル式のエンジン1は、吸気ポートから吸気を気筒に吸入する吸入行程、気筒に噴射供給される燃料を圧縮着火して燃焼させる燃焼行程、気筒内におけるピストンの下降により出力軸を回転駆動する膨張行程、気筒内の排気を排気ポートから排出する排気行程が順に各気筒毎にて行われる。   The diesel engine 1 includes an intake stroke in which intake air is sucked into a cylinder, a combustion stroke in which fuel injected and supplied to the cylinder is compressed and ignited, and an expansion in which an output shaft is driven to rotate by lowering a piston in the cylinder. In the stroke, the exhaust stroke in which the exhaust in the cylinder is discharged from the exhaust port is sequentially performed for each cylinder.

なお、本発明は、ディーゼル式のエンジン1に限らず、火花点火式のエンジンにも適用できる。   The present invention can be applied not only to the diesel engine 1 but also to a spark ignition engine.

エンジン1は、#1〜#6の6気筒を備え、例えば#1、#4、#2、#6、#3、#5気筒の順に120degの間隔を持って排気行程を迎える。   The engine 1 includes six cylinders # 1 to # 6, and, for example, reaches an exhaust stroke with an interval of 120 degrees in the order of # 1, # 4, # 2, # 6, # 3, and # 5 cylinder.

第一の排気マニホールド31は、着火順序が互いに連続しない(排気開弁期間が重ならない)#1、#2、#3気筒からの排気を集める。同様に、第二の排気マニホールド32は、着火順序が互いに連続しない#4、#6、#5気筒からの排気を集める。これにより、第一、第二の排気マニホールド31、32には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。   The first exhaust manifold 31 collects exhaust from the # 1, # 2, and # 3 cylinders whose ignition order is not continuous with each other (exhaust valve opening periods do not overlap). Similarly, the second exhaust manifold 32 collects exhaust from the # 4, # 6, and # 5 cylinders whose firing order is not continuous with each other. As a result, the exhaust flows discharged from the cylinders alternately flow into the first and second exhaust manifolds 31 and 32, and exhaust pressure pulsations occur according to the engine speed range.

なお、本発明は、6気筒エンジン1に限らず、例えば8気筒、10気筒を有する他の多気筒エンジンにも適用できる。そして、排気通路30は、第一、第二の排気マニホールド31、32に限らず、第三、第四、それ以上の排気マニホールドを備える構成としても良い。これに対応して後述する第一、第二のEGR支流通路61、62、第一、第二の逆止弁51、52等の設置数も増やされる。   The present invention is not limited to the 6-cylinder engine 1 and can be applied to other multi-cylinder engines having 8 cylinders and 10 cylinders, for example. The exhaust passage 30 is not limited to the first and second exhaust manifolds 31 and 32, and may be configured to include third, fourth, and more exhaust manifolds. Correspondingly, the number of first and second EGR branch passages 61 and 62, first and second check valves 51 and 52, which will be described later, is also increased.

図2は、第一、第二の排気マニホールド31、32の側面図である。第一、第二の排気マニホールド31、32は、中央ブロック41と、前後ブロック42、43を組み立てて形成される。   FIG. 2 is a side view of the first and second exhaust manifolds 31 and 32. The first and second exhaust manifolds 31 and 32 are formed by assembling a central block 41 and front and rear blocks 42 and 43.

前ブロック42は、#1、#2気筒の排気ポートに対する開口(排気入口)と、中央ブロック41に対する開口(排気出口)と、EGR支流通路61に対する開口(EGRガス取り出し口)とを有する。   The front block 42 has an opening (exhaust inlet) for the exhaust ports of the # 1 and # 2 cylinders, an opening (exhaust outlet) for the central block 41, and an opening (EGR gas outlet) for the EGR tributary passage 61.

後ブロック43は、#5、#6気筒の排気ポートに対する開口(排気入口)と、中央ブロック41に対する開口(排気出口)と、EGR支流通路62に対する開口(EGRガス取り出し口)とを有する。   The rear block 43 has an opening (exhaust inlet) for the exhaust ports of the # 5 and # 6 cylinders, an opening (exhaust outlet) for the central block 41, and an opening (EGR gas outlet) for the EGR tributary passage 62.

図3は、中央ブロック41のタービン12に接続する部位を示す断面図である。中央ブロック41は、#5、#6気筒の排気ポートに対する開口(排気入口)47、48と、前後ブロック42、43に対する開口(排気入口)45、46と、ターボチャージャ10ののタービン12に対する開口として第一、第二のエゼクタ49、50を有する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of the central block 41 that is connected to the turbine 12. The central block 41 has openings (exhaust inlets) 47 and 48 for the exhaust ports of the # 5 and # 6 cylinders, openings (exhaust inlets) 45 and 46 for the front and rear blocks 42 and 43, and an opening for the turbine 12 of the turbocharger 10. The first and second ejectors 49 and 50 are included.

排気通路30は、第一、第二の排気マニホールド31、32によって導かれる排気を合流してターボチャージャ10のタービン12へと導く排気ジャンクション33を備える。この排気ジャンクション33において、第一、第二のエゼクタ49、50は、それぞれの流路断面積が上流側の流路断面積より小さく形成され、互いに並列に並んでタービン12のハウジング入口13に接続される。図4に矢印で示すように、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ49、50から交互にハウジング入口13へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ49、50からの排気が交互にハウジング入口13へと吸引され、排気効率を高められる。   The exhaust passage 30 includes an exhaust junction 33 that joins exhaust gas guided by the first and second exhaust manifolds 31 and 32 and guides the exhaust gas to the turbine 12 of the turbocharger 10. In the exhaust junction 33, the first and second ejectors 49 and 50 are formed so that the flow passage cross-sectional areas are smaller than the flow passage cross-sectional area on the upstream side, and are connected in parallel to the housing inlet 13 of the turbine 12. Is done. As indicated by arrows in FIG. 4, the exhaust blowdown flow at the initial stage of the exhaust stroke in each cylinder flows out from the first and second ejectors 49 and 50 alternately to the housing inlet 13, thereby Exhaust gas from the ejectors 49 and 50 is alternately sucked into the housing inlet 13 to improve exhaust efficiency.

過給器付きエンジン1は、過給器としてターボチャージャ10が設けられる。ターボチャージャ10は、タービン12の翼車(図示せず)とコンプレッサ11の翼車(図示せず)が同軸上にて連結されている。排気のエネルギによってタービン12の翼車が高速回転し、コンプレッサ11の翼車がその回転により回転軸方向から吸気を吸引し、圧縮した吸気をその回転半径方向に吐出する。   The turbocharged engine 1 is provided with a turbocharger 10 as a supercharger. In the turbocharger 10, an impeller (not shown) of the turbine 12 and an impeller (not shown) of the compressor 11 are coaxially connected. The impeller of the turbine 12 rotates at high speed by the energy of the exhaust, and the impeller of the compressor 11 sucks intake air from the rotation axis direction by the rotation, and discharges the compressed intake air in the rotation radius direction.

可変容量式のターボチャージャ10は、タービン12の翼車に排気を導く入口に図示しない可変ノズルが設けられ、この可変ノズルが回動することによってノズル面積が変えられる。   The variable capacity turbocharger 10 is provided with a variable nozzle (not shown) at an inlet for introducing exhaust to the impeller of the turbine 12, and the nozzle area is changed by rotating the variable nozzle.

可変ノズルの開度は、コントローラ9によってエンジン1の運転状態に応じて制御される。これにより、可変ノズルの開度に応じてターボチャージャ10の回転速度が調節され、エンジン1の運転状態に応じた目標過給圧が得られる。   The opening degree of the variable nozzle is controlled by the controller 9 according to the operating state of the engine 1. Thereby, the rotational speed of the turbocharger 10 is adjusted according to the opening degree of the variable nozzle, and the target supercharging pressure corresponding to the operating state of the engine 1 is obtained.

EGR装置60は、排気通路30のタービン12より上流側から排気の一部をEGRガスとして取り出し、吸気通路20のコンプレッサ11より下流側に導き、各気筒に還流させるようになっている。   The EGR device 60 takes out part of the exhaust gas as EGR gas from the upstream side of the turbine 12 in the exhaust passage 30, guides it to the downstream side from the compressor 11 in the intake passage 20, and returns it to each cylinder.

EGR装置60は、第一、第二の排気マニホールド31、32からEGRガスをそれぞれ取り出す第一、第二のEGR支流通路61、62と、第一、第二のEGR支流通路61、62を通過するEGRガスをEGRクーラ70に導入するクーラ入口ジャンクション93と、EGRクーラ70を通過したEGRガスを合流させるEGRジャンクション63と、このEGRジャンクション63にて合流したEGRガスを吸気通路20に導くEGR合流通路64とを備える。   The EGR device 60 passes through the first and second EGR tributary passages 61 and 62 and the first and second EGR tributary passages 61 and 62 that take out EGR gas from the first and second exhaust manifolds 31 and 32, respectively. A cooler inlet junction 93 that introduces the EGR gas to the EGR cooler 70, an EGR junction 63 that merges the EGR gas that has passed through the EGR cooler 70, and an EGR merge that guides the EGR gas merged in the EGR junction 63 to the intake passage 20 And a passage 64.

図4はEGRクーラ70の構成図であり、図5は同じくEGRクーラ70の断面図である。   4 is a configuration diagram of the EGR cooler 70, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the EGR cooler 70.

EGRクーラ70は、筒状のクーラハウジング74を備え、クーラハウジング74内に多数の冷却管(パイプ)73が直線状に延び、互いに並列に並び、かつ互いに間隔を持つように配置される。この冷却管73によってEGRガスが流れる第一、第二のEGR冷却流路71、72が画成される。   The EGR cooler 70 includes a cylindrical cooler housing 74, and a large number of cooling pipes (pipes) 73 extend linearly in the cooler housing 74, and are arranged in parallel to each other and spaced apart from each other. The cooling pipe 73 defines first and second EGR cooling flow paths 71 and 72 through which EGR gas flows.

EGRクーラ70は、冷媒としてエンジン冷却水が流れる冷媒流路97を備える。この冷媒流路97は、クーラハウジング74の内部にて冷却管73のまわりに設けられる。クーラハウジング74に冷媒入口管75と冷媒出口管76が設けられる。この冷媒入口管75と冷媒出口管76は、図示しない配管を介してエンジン1の冷却水循環回路(図示せず)に接続される。エンジン1の冷却水循環回路を循環するエンジン冷却水は、冷媒入口管75からクーラハウジング74内の冷媒流路97に流入し、冷媒流路97を流れる過程で第一、第二のEGR冷却流路71、72を流れるEGRガスの熱を吸収し、冷媒出口管76からエンジン1の冷却水循環回路へと戻される。EGRクーラ70を通過するEGRガスは、第一、第二のEGR冷却流路71、72を流れる過程にて、エンジン冷却水との間で熱交換が行われ、冷却される。   The EGR cooler 70 includes a refrigerant flow path 97 through which engine coolant flows as a refrigerant. The refrigerant flow path 97 is provided around the cooling pipe 73 inside the cooler housing 74. The cooler housing 74 is provided with a refrigerant inlet pipe 75 and a refrigerant outlet pipe 76. The refrigerant inlet pipe 75 and the refrigerant outlet pipe 76 are connected to a cooling water circulation circuit (not shown) of the engine 1 through a pipe (not shown). The engine coolant that circulates in the coolant circulation circuit of the engine 1 flows from the coolant inlet pipe 75 into the coolant channel 97 in the cooler housing 74 and flows through the coolant channel 97 in the course of the first and second EGR cooling channels. The heat of the EGR gas flowing through 71 and 72 is absorbed and returned to the coolant circulation circuit of the engine 1 from the refrigerant outlet pipe 76. The EGR gas passing through the EGR cooler 70 is cooled by exchanging heat with the engine coolant in the course of flowing through the first and second EGR cooling flow paths 71 and 72.

クーラハウジング74の入口側と出口側のそれぞれにフランジ77、78を有する。入口側のフランジ77には、クーラ入口ジャンクション93を介して第一、第二のEGR支流通路61、62の配管65、66がそれぞれ接続される。   The cooler housing 74 has flanges 77 and 78 on the inlet side and the outlet side, respectively. Pipes 65 and 66 of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are connected to the flange 77 on the inlet side via a cooler inlet junction 93, respectively.

クーラ入口ジャンクション93は、筒型のクーラ入口ハウジング98を備える。このクーラ入口ハウジング98は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ101、102、103を有し、その内側に隔壁96を有する。入口側のフランジ102、103には、第一、第二のEGR支流通路61、62の配管65、66がそれぞれ接続される。   The cooler inlet junction 93 includes a cylindrical cooler inlet housing 98. The cooler inlet housing 98 has flanges 101, 102, 103 on the inlet side and the outlet side, respectively, and a partition wall 96 on the inner side. Pipes 65 and 66 of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are connected to the flanges 102 and 103 on the inlet side, respectively.

クーラ入口ハウジング98の出口側のフランジ103は、クーラハウジング74の入口側のフランジ77が接続される。   The flange 103 on the outlet side of the cooler inlet housing 98 is connected to the flange 77 on the inlet side of the cooler housing 74.

クーラ入口ハウジング98の内側には、隔壁96によって第一、第二のクーラ導入路94、95に仕切られる。第一、第二のクーラ導入路94、95は、第一、第二のEGR冷却流路71、72にそれぞれ連通し、第一、第二のEGR支流通路61、62を構成する。換言すると、EGRクーラ70の各冷却管73は、第一のクーラ導入路94に連通するものが第一のEGR冷却流路71を画成し、第二のクーラ導入路95に連通するものが第二のEGR冷却流路71、72を画成する。これにより、第一、第二のEGR支流通路61、62を流れるEGRガスは、第一、第二のクーラ導入路94、95を介して第一、第二のEGR冷却流路71、72へと導かれる。   Inside the cooler inlet housing 98, the first and second cooler introduction paths 94 and 95 are partitioned by a partition wall 96. The first and second cooler introduction passages 94 and 95 communicate with the first and second EGR cooling passages 71 and 72, respectively, and constitute first and second EGR branch passages 61 and 62, respectively. In other words, in each cooling pipe 73 of the EGR cooler 70, the one that communicates with the first cooler introduction passage 94 defines the first EGR cooling passage 71 and the one that communicates with the second cooler introduction passage 95. Second EGR cooling channels 71 and 72 are defined. As a result, the EGR gas flowing through the first and second EGR tributary passages 61 and 62 goes to the first and second EGR cooling flow paths 71 and 72 via the first and second cooler introduction paths 94 and 95. It is guided.

EGRクーラ70の第一、第二のEGR冷却流路71、72を通過したEGRガスは、EGRジャンクション63にて合流し、EGR合流通路64を通って吸気通路20へと導かれる。   The EGR gas that has passed through the first and second EGR cooling channels 71 and 72 of the EGR cooler 70 joins at the EGR junction 63 and is guided to the intake passage 20 through the EGR junction passage 64.

なお、第一、第二のEGR冷却流路71、72が一つのEGRクーラ70に設けられる構造に限らず、第一、第二のEGR冷却流路71、72が二つのEGRクーラにそれぞれ設けられる構成としてもよい。   The first and second EGR cooling flow paths 71 and 72 are not limited to the structure provided in one EGR cooler 70, and the first and second EGR cooling flow paths 71 and 72 are provided in two EGR coolers, respectively. It is good also as a structure to be made.

EGR合流通路64には、EGRガス流量検出器3とEGRガス流量制御弁4が介装される。   An EGR gas flow rate detector 3 and an EGR gas flow rate control valve 4 are interposed in the EGR merging passage 64.

第一、第二のEGR支流通路61、62には、エンジン速度域に応じて第一、第二の排気マニホールド31、32に生じる排気の圧力脈動が伝播する。   Exhaust pressure pulsations generated in the first and second exhaust manifolds 31 and 32 are propagated to the first and second EGR branch passages 61 and 62 in accordance with the engine speed range.

EGRジャンクション63は、第一、第二のEGR支流通路61、62をそれぞれ開閉する第一、第二の逆止弁51、52を備える。   The EGR junction 63 includes first and second check valves 51 and 52 that open and close the first and second EGR branch passages 61 and 62, respectively.

図6の図(a)は、図(b)のA−A線に沿うEGRジャンクション63の断面図であり、図(b)は、EGRジャンクション63の側面図である。   6A is a cross-sectional view of the EGR junction 63 taken along the line AA in FIG. 6B, and FIG. 6B is a side view of the EGR junction 63. FIG.

EGRジャンクション63は、筒型のジャンクションハウジング14を備える。このジャンクションハウジング14は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ15、16を有し、その内側に隔壁17を有する。入口側のフランジ15には、クーラハウジング74の出口側フランジ78が接続される。出口側のフランジ16には、配管(図示せず)を介してEGRガス流量検出器3のフランジ35(図7参照)が接続される。   The EGR junction 63 includes a cylindrical junction housing 14. The junction housing 14 has flanges 15 and 16 on the inlet side and the outlet side, respectively, and a partition wall 17 on the inner side. An outlet side flange 78 of the cooler housing 74 is connected to the inlet side flange 15. A flange 35 (see FIG. 7) of the EGR gas flow rate detector 3 is connected to the outlet side flange 16 via a pipe (not shown).

ジャンクションハウジング14の内側には、第一、第二のEGR支流通路61、62の下流端となる第一、第二のEGR支流端81、82と、EGR合流通路64の上流端となるEGR合流端83とが設けられる。   On the inner side of the junction housing 14, the first and second EGR branch passages 81 and 82 that are the downstream ends of the first and second EGR branch passages 61 and 62 and the EGR junction that is the upstream end of the EGR junction passage 64. An end 83 is provided.

ジャンクションハウジング14内の上流側は、隔壁17によって第一、第二のEGR支流端81、82に仕切られる。第一、第二のEGR支流端81、82には、第一、第二の逆止弁51、52がそれぞれ収容される。   The upstream side in the junction housing 14 is partitioned into first and second EGR branch ends 81 and 82 by a partition wall 17. First and second check valves 51 and 52 are accommodated in the first and second EGR branch ends 81 and 82, respectively.

第一、第二の逆止弁51、52は、ジャンクションハウジング14内に介装されるバルブシート53と、このバルブシート53に着座する2枚のリードバルブ54とを備える。   The first and second check valves 51 and 52 include a valve seat 53 interposed in the junction housing 14 and two reed valves 54 seated on the valve seat 53.

バルブシート53は、その断面形状がV字形を中空構造をして、互いに傾斜するバルブシート面55を有する。バルブシート面55は、リードバルブ54の端部を着座させるように環状に形成される。バルブシート面55の内側にEGRガスが通り抜ける開口(図示せず)が形成されている。   The valve seat 53 has a valve seat surface 55 that is V-shaped in cross section and has a hollow structure and is inclined with respect to each other. The valve seat surface 55 is formed in an annular shape so that the end of the reed valve 54 is seated. An opening (not shown) through which the EGR gas passes is formed inside the valve seat surface 55.

リードバルブ54は、矩形のバネ板からなり、その基端部が複数のビス91によってバルブシート53に締結される。   The reed valve 54 is formed of a rectangular spring plate, and a base end portion thereof is fastened to the valve seat 53 by a plurality of screws 91.

第一、第二の逆止弁51、52は、それぞれの前後差圧が所定値以下の場合には、リードバルブ54がその弾性復元力によってバルブシート面55に着座し、第一、第二のEGR支流端81、82をそれぞれ閉塞する。   In the first and second check valves 51 and 52, when the differential pressure across the front and rear is not more than a predetermined value, the reed valve 54 is seated on the valve seat surface 55 by its elastic restoring force, The EGR branch ends 81 and 82 are respectively closed.

第一、第二の逆止弁51、52は、それぞれの前後差圧が所定値を超えて高まる場合には、リードバルブ54がその弾性復元力に抗して撓み、バルブシート面55から離れて、第一、第二のEGR支流端81、82をそれぞれ開通する。こうして第一、第二の逆止弁51、52が開弁すると、EGRガスが、図7に矢印で示すように、バルブシート53を抜けて第一、第二のEGR支流端81、82を流れる。   When the differential pressure across the first and second check valves 51 and 52 exceeds a predetermined value, the reed valve 54 bends against its elastic restoring force and separates from the valve seat surface 55. Then, the first and second EGR branch ends 81 and 82 are opened. When the first and second check valves 51 and 52 are opened in this way, the EGR gas passes through the valve seat 53 and passes through the first and second EGR branch ends 81 and 82 as indicated by arrows in FIG. Flowing.

これにより、第一、第二の排気マニホールド31、32に生じる排気脈動圧が第一、第二のEGR支流通路61、62に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路20の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁51、52が交互に開弁し、第一、第二のEGR支流通路61、62に導かれるEGRガスが、EGRジャンクション63にて合流し、EGR合流通路64を通って吸気通路20へと導かれる。   As a result, the exhaust pulsation pressure generated in the first and second exhaust manifolds 31 and 32 propagates to the first and second EGR branch passages 61 and 62, and the peak value of the exhaust pulsation pressure becomes the intake pressure of the intake passage 20. In the operation state exceeding, the first and second check valves 51 and 52 are alternately opened, and the EGR gas guided to the first and second EGR branch passages 61 and 62 joins at the EGR junction 63. , The EGR merging passage 64 is led to the intake passage 20.

隔壁17は、リードバルブ54、バルブシート53の先端より下流方向に突出して形成される。第一、第二の逆止弁51、52が交互に開弁する高負荷運転状態において、第一、第二のEGR支流端81、82を流れるEGRガスがハウジング内壁面18と隔壁17に沿ってEGR合流通路64へと導かれるとともに、第一、第二のEGR支流端81、82の一方に伝播する排気圧力波が隔壁17を超えて他方に伝播することを抑えられる。   The partition wall 17 is formed so as to protrude downstream from the leading ends of the reed valve 54 and the valve seat 53. In the high load operation state where the first and second check valves 51 and 52 are alternately opened, the EGR gas flowing through the first and second EGR branch ends 81 and 82 runs along the housing inner wall surface 18 and the partition wall 17. Thus, the exhaust pressure wave propagating to one of the first and second EGR branch ends 81 and 82 can be prevented from propagating beyond the partition wall 17 to the other.

第一、第二のクーラ導入路94、95、各第一、第二のEGR冷却流路71、72、第一、第二のEGR支流端81、82は、直線状にそれぞれ延び、中心線Oについて互いに対称的に形成される。   The first and second cooler introduction passages 94 and 95, the first and second EGR cooling passages 71 and 72, the first and second EGR branch ends 81 and 82 respectively extend in a straight line, and are center lines. O are formed symmetrically with respect to each other.

第一、第二のEGR支流通路61、62をそれぞれ通るEGRガスは、図中矢印で示すように、第一、第二のクーラ導入路94、95を通ってクーラハウジング74の入口側端部から互いに合流することなく各第一、第二のEGR冷却流路71、72に流入し、各第一、第二のEGR冷却流路71、72を通って冷却された後に、第一、第二のEGR支流端81、82を通ってEGR合流通路64へと導かれる。   The EGR gas passing through the first and second EGR tributary passages 61 and 62 passes through the first and second cooler introduction passages 94 and 95 as shown by arrows in the drawing, and is at the inlet side end of the cooler housing 74. From the first and second EGR cooling channels 71 and 72 without being merged with each other, and after being cooled through the first and second EGR cooling channels 71 and 72, the first and second The two EGR branch ends 81 and 82 are led to the EGR merging passage 64.

ここで、第一、第二のEGR支流端81、82の第一、第二の排気マニホールド31、32に接続する上流端からEGRジャンクション63における第一、第二のEGR支流端81、82(隔壁17の先端)までの距離を第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長をLa、Lbとする。   Here, the first and second EGR tributary ends 81 and 82 in the EGR junction 63 from the upstream ends of the first and second EGR tributary ends 81 and 82 connected to the first and second exhaust manifolds 31 and 32 ( The distances to the tip of the partition wall 17 are the first and second EGR branch passages 61 and 62, and the passage lengths are La and Lb.

本発明は、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを相違させ、その通路長差(La−Lb)を、第一、第二の逆止弁51、52が開閉作動するエンジン1の定格運転時において、第一、第二のEGR支流端81、82に伝播する排気圧力波の脈動がEGR合流端83にて弱め合うように構成する。   In the present invention, the passage lengths La and Lb of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are made different from each other, and the passage length difference (La−Lb) is determined by the first and second check valves 51 and 52. During rated operation of the engine 1 that opens and closes, the pulsation of the exhaust pressure wave propagating to the first and second EGR branch ends 81 and 82 is configured to weaken at the EGR junction end 83.

具体的には、エンジン1の定格運転時において、第一、第二の排気マニホールド31、32から第一、第二のEGR支流端81、82に伝播する排気圧力波の波長をλとすると、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを相違させ、その通路長差ΔL(=La−Lb)を略λ/4に設定する。   Specifically, at the rated operation of the engine 1, when the wavelength of the exhaust pressure wave propagating from the first and second exhaust manifolds 31 and 32 to the first and second EGR branch ends 81 and 82 is λ, The passage lengths La and Lb of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are made different from each other, and the passage length difference ΔL (= La−Lb) is set to approximately λ / 4.

ここでcを音速とし、fを排気圧力波の周波数とすると、排気圧力波の波長λは、次式で求められる。
λ=c/f (m)
TeをEGRガスの温度、SQRTを平方根とすると、音速cは、次式で求められる。
c≒20.05*SQRT(273+Te) (m/s)
M(=3)を第一、第二の排気マニホールド31、32に連通する気筒数、Nをエンジン1の回転数(rpm)とすると、排気圧力波の周波数fは、次式で求められる。
f=M*N/(360/M)=3*N/(360/3)=N/40 (Hz)
図10〜12の(a)図、(b)図は、通路長差ΔLを変えた場合に、第一、第二のEGR支流通路61、62からEGR合流端83に伝播する排気圧力波形をシミュレーションによって求めた線図である。この線図の横軸はエンジン1のクランク角(deg)であり、縦軸は排気圧力(EGRガスの圧力)である。各図中において、1点鎖線は、平均排気圧力(平均EGRガスの圧力)を示す。
Here, if c is the speed of sound and f is the frequency of the exhaust pressure wave, the wavelength λ of the exhaust pressure wave can be obtained by the following equation.
λ = c / f (m)
If Te is the temperature of the EGR gas and SQRT is the square root, the speed of sound c can be obtained by the following equation.
c≈20.05 * SQRT (273 + Te) (m / s)
When M (= 3) is the number of cylinders communicating with the first and second exhaust manifolds 31 and 32, and N is the rotational speed (rpm) of the engine 1, the frequency f of the exhaust pressure wave can be obtained by the following equation.
f = M * N / (360 / M) = 3 * N / (360/3) = N / 40 (Hz)
10 (a) and 12 (b) show the exhaust pressure waveform propagating from the first and second EGR tributary passages 61 and 62 to the EGR merging end 83 when the passage length difference ΔL is changed. It is the diagram calculated | required by simulation. The horizontal axis of this diagram is the crank angle (deg) of the engine 1, and the vertical axis is the exhaust pressure (pressure of EGR gas). In each figure, a one-dot chain line indicates an average exhaust pressure (average EGR gas pressure).

この排気圧力波形は、各気筒における排気行程初期に排気バルブ(図示せず)が開弁するのに伴ってシリンダから排気ポートへと流出する排気ブローダウン流によって生じる初期のピークP1と、このピークP1の後に生じる初期のボトムB1と、排気行程後期にピストンがシリンダを上昇することによってシリンダから排気ポートへと押し出される排気流によって生じる後期のピークP2と、このピークP2の後に生じる後期のボトムB2とが順に並んでいる。   The exhaust pressure waveform includes an initial peak P1 generated by an exhaust blowdown flow that flows from the cylinder to the exhaust port as the exhaust valve (not shown) opens in the initial stage of the exhaust stroke in each cylinder, and this peak. An early bottom B1 that occurs after P1, a late peak P2 that is caused by an exhaust flow that is pushed out from the cylinder to the exhaust port by raising the cylinder in the late stage of the exhaust stroke, and a late bottom B2 that occurs after this peak P2. Are in order.

図10は、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを相違させ、通路長差ΔLを略λ/4に設定した場合の特性である。これに示すように、第一、第二のEGR支流通路61、62から伝播する排気圧力波形どうしは、EGR合流端83にて、初期のピークP1と後期のボトムB2とが相殺し、後期のピークP2と初期のボトムB1とが相殺して、EGR合流端83に生じる排気圧力脈動が弱められる。これにより、EGRガスがEGR合流端83からEGR合流通路64を通って円滑に導かれる。   FIG. 10 shows characteristics when the passage lengths La and Lb of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are made different and the passage length difference ΔL is set to approximately λ / 4. As shown in this figure, the exhaust pressure waveforms propagating from the first and second EGR tributary passages 61 and 62 are offset by the initial peak P1 and the late bottom B2 at the EGR merging end 83, The peak P2 and the initial bottom B1 cancel each other, and the exhaust pressure pulsation generated at the EGR merging end 83 is weakened. As a result, the EGR gas is smoothly guided from the EGR merging end 83 through the EGR merging passage 64.

なお、通路長差ΔLを略λ/4に設定した場合に限らず、ΔLを1+λ/4、2+λ/4、3+λ/4にそれぞれ設定した場合にも、同様の特性が得られる。   The same characteristics can be obtained not only when the path length difference ΔL is set to approximately λ / 4 but also when ΔL is set to 1 + λ / 4, 2 + λ / 4, and 3 + λ / 4, respectively.

図11は、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを等しく設定した場合(ΔL=0)の特性である。これに示すように、第一、第二のEGR支流通路61、62から伝播する排気圧力波形どうしは、EGR合流端83にて、互いに平均圧力より高い部分と低い部分が干渉し合うが、初期のピークP1と後期のピークP2とが重なり合い、初期のボトムB1と後期のボトムB2とが重なり合うため、EGR合流端83に生じる排気圧力脈動が十分には弱められない。   FIG. 11 shows the characteristics when the passage lengths La and Lb of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are set equal (ΔL = 0). As shown in this figure, the exhaust pressure waveforms propagating from the first and second EGR tributary passages 61 and 62 interfere with each other at the EGR merging end 83 where a portion higher than the average pressure and a portion lower than the average pressure interfere with each other. The peak P1 and the late peak P2 overlap, and the initial bottom B1 and the late bottom B2 overlap, so the exhaust pressure pulsation generated at the EGR merging end 83 is not sufficiently weakened.

図12は、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを相違させ、通路長差ΔLを略λ/2に設定した場合の特性である。これに示すように、第一、第二のEGR支流通路61、62から伝播する排気圧力波形どうしは、EGR合流端83にて、初期のピークP1どうしが重なり合い、後期のピークP2どうしが重なり合って、EGR合流端83に生じる排気圧力脈動が強められ、最も好ましい状態となる。   FIG. 12 shows the characteristics when the passage lengths La and Lb of the first and second EGR branch passages 61 and 62 are made different and the passage length difference ΔL is set to approximately λ / 2. As shown in this figure, the exhaust pressure waveforms propagating from the first and second EGR branch passages 61 and 62 are such that the initial peak P1 overlaps and the later peak P2 overlaps at the EGR merging end 83. The exhaust pressure pulsation generated at the EGR merging end 83 is strengthened, and the most preferable state is obtained.

ジャンクションハウジング14は、筒形のハウジング内壁面18を有する。ハウジング内壁面18の内側に画成される流路の断面積は、上流側から下流側にかけて次第に減少する。   The junction housing 14 has a cylindrical housing inner wall surface 18. The cross-sectional area of the flow path defined inside the housing inner wall surface 18 gradually decreases from the upstream side to the downstream side.

流路の距離に対して流路断面積が減少する比率は、隔壁17が設けられる第一、第二のEGR支流端81、82より、隔壁17より下流側に設けられるEGR合流端83の方が小さくなる。   The ratio of the flow path cross-sectional area decreasing with respect to the flow path distance is such that the EGR junction end 83 provided on the downstream side of the partition wall 17 from the first and second EGR branch ends 81 and 82 provided with the partition wall 17. Becomes smaller.

ハウジング内壁面18は、中心線Oに対する傾斜角度θ/2が、第一、第二のEGR支流端81、82を画成する部位より、EGR合流端83を画成する部位の方が大きくなるように形成される。   In the housing inner wall surface 18, an inclination angle θ / 2 with respect to the center line O is larger at a portion that defines the EGR merging end 83 than a portion that defines the first and second EGR branch ends 81 and 82. Formed as follows.

EGR合流端83を画成する部位におけるハウジング内壁面18の絞り角度θは、45°以下の範囲で、例えば30°程度に設定される。   The throttle angle θ of the housing inner wall surface 18 at the portion that defines the EGR merging end 83 is set to, for example, about 30 ° within a range of 45 ° or less.

これにより、EGRガスは、第一、第二のEGR支流通路61、62からEGR合流端83へと円滑に流れて、EGRガス流量検出器3へと導かれる。   Accordingly, the EGR gas smoothly flows from the first and second EGR branch passages 61 and 62 to the EGR merging end 83 and is guided to the EGR gas flow rate detector 3.

図7の図(a)は、図(b)のA−A線に沿うEGRガス流量検出器3の断面図であり、図(b)は、EGRガス流量検出器3の側面図である。   7A is a cross-sectional view of the EGR gas flow rate detector 3 along the line AA in FIG. 7B, and FIG. 7B is a side view of the EGR gas flow rate detector 3. FIG.

EGRガス流量検出器3は、EGR合流通路64に介装される筒状のセンサハウジング34を備え、センサハウジング34内の圧力によりEGRガスの流量を検出するようになっている。   The EGR gas flow rate detector 3 includes a cylindrical sensor housing 34 interposed in the EGR merging passage 64, and detects the flow rate of EGR gas by the pressure in the sensor housing 34.

センサハウジング34は、その入口側と出口側のそれぞれにフランジ35、36を有する。入口側のフランジ35は、ジャンクションハウジング14のフランジ16に接続される。出口側のフランジ36には、配管を介してEGRガス流量制御弁4が接続される。   The sensor housing 34 has flanges 35 and 36 on the inlet side and the outlet side, respectively. The inlet-side flange 35 is connected to the flange 16 of the junction housing 14. The EGR gas flow rate control valve 4 is connected to the flange 36 on the outlet side via a pipe.

センサハウジング34の内壁面92は、絞り部37を画成する。この絞り部37は、その断面積が上流側からその中央部にかけて次第に減少し、その中央部から下流側にかけて次第に増大する。   An inner wall surface 92 of the sensor housing 34 defines a throttle portion 37. The narrowed portion 37 has a cross-sectional area that gradually decreases from the upstream side to the central portion, and gradually increases from the central portion to the downstream side.

絞り部37の上流側には孔38が開口し、この孔38にその圧力を検出する高圧側圧力検出器(図示せず)が介装される。   A hole 38 is opened on the upstream side of the throttle portion 37, and a high pressure side pressure detector (not shown) for detecting the pressure is interposed in the hole 38.

絞り部37の中央部には孔89が開口し、この孔89にその圧力を検出する低圧側圧力検出器(図示せず)が介装される。   A hole 89 is opened at the center of the throttle portion 37, and a low-pressure side pressure detector (not shown) for detecting the pressure is interposed in the hole 89.

絞り部37の下流側には孔44が開口し、この孔44にその温度を検出する温度検出器(図示せず)が介装される。   A hole 44 is opened on the downstream side of the throttle portion 37, and a temperature detector (not shown) for detecting the temperature is interposed in the hole 44.

コントローラ9は、高圧側圧力検出器と低圧側圧力検出器の検出信号を入力し、両者の圧力差に基づいてEGRガスの流量を算出する。さらに、コントローラ9は、温度検出器の検出信号を入力し、検出されたEGRガスの温度に基づいてEGRガスの流量を補正するようになっている。   The controller 9 inputs detection signals from the high pressure side pressure detector and the low pressure side pressure detector, and calculates the flow rate of EGR gas based on the pressure difference between the two. Further, the controller 9 receives a detection signal from the temperature detector and corrects the flow rate of the EGR gas based on the detected temperature of the EGR gas.

図8は、EGRガス流量制御弁4の斜視図である。図9は、EGRガス流量制御弁4の正面図である。   FIG. 8 is a perspective view of the EGR gas flow rate control valve 4. FIG. 9 is a front view of the EGR gas flow rate control valve 4.

EGRガス流量制御弁4は、EGRガス流量検出器3から流出するEGRガスを吸気マニホールド19へと導くバルブハウジング23と、このバルブハウジング23内に収容されるバルブ(図示せず)と、このバルブを開閉駆動するアクチュエータ27とを備える。   The EGR gas flow rate control valve 4 includes a valve housing 23 that guides EGR gas flowing out from the EGR gas flow rate detector 3 to the intake manifold 19, a valve (not shown) accommodated in the valve housing 23, And an actuator 27 that opens and closes.

バルブハウジング23は、3つのフランジ24、25、26を有する。2つの入口側フランジ24、25は、配管を介してセンサハウジング34の出口側のフランジ36に接続される。バルブハウジング23の出口側のフランジ26は、吸気マニホールド19に接続される。   The valve housing 23 has three flanges 24, 25 and 26. The two inlet side flanges 24 and 25 are connected to a flange 36 on the outlet side of the sensor housing 34 via a pipe. A flange 26 on the outlet side of the valve housing 23 is connected to the intake manifold 19.

EGRガス流量制御弁4が開弁すると、EGRガスが、図8に矢印で示すように、2つの入口側フランジ24、25の開口からバルブハウジング23内に流入し、出口側のフランジ26の開口から吸気マニホールド19へと流出する。EGRガス流量制御弁4は、その開度に応じてEGRガスの流量を変えるようになっている。   When the EGR gas flow rate control valve 4 is opened, EGR gas flows into the valve housing 23 from the openings of the two inlet side flanges 24 and 25 as shown by arrows in FIG. 8, and the opening of the flange 26 on the outlet side is opened. To the intake manifold 19. The EGR gas flow rate control valve 4 changes the flow rate of EGR gas according to the opening degree.

エンジン1の運転時、第一、第二の排気マニホールド31、32には、各気筒から排出される排気流が交互に流入し、エンジン速度域に応じて排気の圧力脈動が生じる。排気ジャンクション33において、各気筒における排気行程初期の排気ブローダウン流が第一、第二のエゼクタ49、50から交互にハウジング入口13へと流出することによって、第一、第二のエゼクタ49、50からの排気が交互にハウジング入口13へと吸引され、排気効率を高められる。   During operation of the engine 1, exhaust flows discharged from the cylinders alternately flow into the first and second exhaust manifolds 31 and 32, and exhaust pressure pulsations are generated according to the engine speed range. At the exhaust junction 33, the exhaust blowdown flow at the beginning of the exhaust stroke in each cylinder flows out from the first and second ejectors 49 and 50 alternately to the housing inlet 13, whereby the first and second ejectors 49 and 50 are discharged. Exhaust gas from the air is alternately sucked into the housing inlet 13 to increase the exhaust efficiency.

EGR装置60は、排気通路30のタービン12より上流側からEGRガスを取り出し、吸気通路20のコンプレッサ11より下流側へと導入する。EGRガスが各気筒に再循環されることにより、燃焼室内での燃焼温度が下げられ窒素酸化物の発生量が抑えられる。   The EGR device 60 takes out EGR gas from the upstream side of the turbine 12 in the exhaust passage 30 and introduces it to the downstream side of the compressor 11 in the intake passage 20. By recirculating EGR gas to each cylinder, the combustion temperature in the combustion chamber is lowered and the amount of nitrogen oxides generated is suppressed.

EGRガスは、EGRクーラ70によって冷却されることにより、吸気に対する充填効率(EGR率)を高められるとともに、第一、第二の逆止弁51、52等が過熱されることを防止できる。   When the EGR gas is cooled by the EGR cooler 70, the charging efficiency (EGR rate) for intake air can be increased, and the first and second check valves 51, 52 and the like can be prevented from being overheated.

ターボチャージャ10は、排気のエネルギによって圧縮した吸気を吸気通路20から各気筒へと過給する。これにより、各気筒に供給される吸気中の酸素量が確保される。   The turbocharger 10 supercharges intake air compressed by exhaust energy from the intake passage 20 to each cylinder. Thereby, the amount of oxygen in the intake air supplied to each cylinder is secured.

第一、第二の排気マニホールド31、32に生じる排気脈動圧が第一、第二のEGR支流通路61、62に伝播し、排気脈動圧のピーク値が吸気通路20の吸気圧力を超える運転状態において、第一、第二の逆止弁51、52が交互に開弁し、第一、第二のEGR支流通路61、62に導かれるEGRガスが、EGRジャンクション63にて合流し、EGR合流通路64を通って吸気通路20へと導かれる。これにより、吸気マニホールド19の吸気圧力が第一、第二の排気マニホールド31、32の平均排気圧力よりも高くなる高負荷運転状態でもEGRガスを各気筒に還流させることが可能になる。   An operation state in which the exhaust pulsation pressure generated in the first and second exhaust manifolds 31 and 32 propagates to the first and second EGR tributary passages 61 and 62 and the peak value of the exhaust pulsation pressure exceeds the intake pressure of the intake passage 20. , The first and second check valves 51 and 52 are alternately opened, and the EGR gas guided to the first and second EGR branch passages 61 and 62 is merged at the EGR junction 63 to join the EGR. The air is guided to the intake passage 20 through the passage 64. As a result, the EGR gas can be recirculated to each cylinder even in a high-load operation state in which the intake pressure of the intake manifold 19 is higher than the average exhaust pressure of the first and second exhaust manifolds 31 and 32.

コントローラ9は、予め設定されたマップに基づきエンジン1の運転状態に応じてEGRガスの流量の目標値を求め、EGRガス流量検出器3を介して検出されるEGRガスの流量が目標値に近づくようにEGRガス流量制御弁4の開度をフィードバック制御する。   The controller 9 obtains a target value of the EGR gas flow rate according to the operating state of the engine 1 based on a preset map, and the EGR gas flow rate detected via the EGR gas flow rate detector 3 approaches the target value. Thus, the opening degree of the EGR gas flow rate control valve 4 is feedback controlled.

以下、本実施形態の要旨と作用、効果を説明する。   Hereinafter, the gist, operation, and effect of the present embodiment will be described.

本実施形態では、排気脈動圧を利用してEGRガスを吸気通路20に還流させる多気筒エンジン1のEGR装置60であって、着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールド31、32からそれぞれEGRガスを取り出す第一、第二のEGR支流通路61、62と、この第一、第二のEGR支流通路61、62によってそれぞれ導かれるEGRガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁51、52と、第一、第二のEGR支流通路61、62によってそれぞれ導かれるEGRガスを合流させるEGRジャンクション63と、EGRジャンクション63にて合流したEGRガスを吸気通路20へと導くEGR合流通路64と、を備え、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbが相違し、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長差(La−Lb)が第一、第二のEGR支流通路61、62から伝播する排気圧力波どうしがEGRジャンクション63にて弱め合うように設定される構成する。   In the present embodiment, the EGR device 60 of the multi-cylinder engine 1 recirculates EGR gas to the intake passage 20 using exhaust pulsation pressure, and first collects exhaust from cylinder groups whose ignition sequences are not continuous with each other. The first and second EGR tributary passages 61 and 62 for taking out EGR gas from the second exhaust manifolds 31 and 32, respectively, and the EGR gas guided by the first and second EGR tributary passages 61 and 62 respectively flow backward. The EGR junction 63 and the EGR junction 63 joined the EGR gas guided by the first and second check valves 51 and 52 and the first and second EGR branch passages 61 and 62, respectively. An EGR merging passage 64 for guiding EGR gas to the intake passage 20, and a passage length La of the first and second EGR branch passages 61 and 62 LGR is different, and the exhaust pressure wave propagating from the first and second EGR branch passages 61 and 62 is different from each other in the passage length difference (La−Lb) between the first and second EGR branch passages 61 and 62. The configuration is set so as to weaken each other.

上記構成に基づき、第一、第二のEGR支流通路61、62によってそれぞれ導かれるEGRガスがEGRジャンクション63にて第一、第二の逆止弁51、52を開弁して合流する。排気圧力より吸気圧力の方が高くなる高負荷運転状態でも第一、第二のEGR支流通路61、62に伝播する排気脈動圧を利用して第一、第二の逆止弁51、52が交互に開弁してEGRガスを各気筒に還流させることが可能になる。   Based on the above configuration, the EGR gas guided by the first and second EGR branch passages 61 and 62 opens the first and second check valves 51 and 52 at the EGR junction 63 and joins. Even in a high-load operation state where the intake pressure is higher than the exhaust pressure, the first and second check valves 51, 52 are configured to utilize the exhaust pulsation pressure propagating to the first and second EGR branch passages 61, 62. It becomes possible to alternately open the valve and recirculate the EGR gas to each cylinder.

第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長差(La−Lb)を、第一、第二のEGR支流端81、82に伝播する排気圧力波の脈動がEGRジャンクション63にて弱め合うように設定することにより、EGRガスがEGRジャンクション63からEGR合流通路64を通って円滑に導かれ、EGRガス流量の制御精度、気筒間のバラツキが改善されるとともに、吸気に対する充填効率を高められる。   The pulsation of the exhaust pressure wave propagating to the first and second EGR branch ends 81 and 82 is weakened at the EGR junction 63 by reducing the passage length difference (La−Lb) between the first and second EGR branch passages 61 and 62. By setting so as to match, the EGR gas is smoothly guided from the EGR junction 63 through the EGR merging passage 64, the control accuracy of the EGR gas flow rate and the variation between the cylinders are improved, and the charging efficiency for the intake air is increased. It is done.

また、第一、第二のEGR支流通路61、62をエンジン本体のまわりに沿って配置する場合に、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長La、Lbを等しくする構造に比べて、配管の長さを減らすことが可能となり、EGRクーラ70を設置する自由度を高められる。   Further, when the first and second EGR tributary passages 61 and 62 are arranged around the engine body, the first and second EGR tributary passages 61 and 62 have the same passage lengths La and Lb. In comparison, the length of the pipe can be reduced, and the degree of freedom for installing the EGR cooler 70 can be increased.

本実施形態では、排気圧力波の波長をλとし、第一、第二のEGR支流通路61、62の通路長差(La−Lb)が略λ/4以下に設定される構成とした。   In this embodiment, the wavelength of the exhaust pressure wave is λ, and the passage length difference (La−Lb) between the first and second EGR branch passages 61 and 62 is set to be approximately λ / 4 or less.

上記構成に基づき、図10に示すように、第一、第二のEGR支流通路61、62から伝播する排気圧力波形どうしは、EGRジャンクション63にて、初期のピークP1と後期のボトムB2とが相殺し、後期のピークP2と初期のボトムB1とが相殺して、EGRジャンクション63に生じる排気圧力脈動が有効に弱められる。これにより、EGRガスがEGRジャンクション63からEGR合流通路64を通って円滑に導かれる。   Based on the above configuration, as shown in FIG. 10, the exhaust pressure waveforms propagating from the first and second EGR tributary passages 61, 62 have an initial peak P 1 and a late bottom B 2 at the EGR junction 63. The latter peak P2 and the initial bottom B1 cancel each other, and the exhaust pressure pulsation generated at the EGR junction 63 is effectively weakened. Thereby, the EGR gas is smoothly guided from the EGR junction 63 through the EGR merging passage 64.

本実施形態では、EGR合流通路64を流れるEGRガスの流量を検出するEGRガス流量検出器3と、EGRガスの流量を調節するEGRガス流量制御弁4と、を備え、EGRガス流量検出器3の検出信号に応じてEGRガス流量制御弁4の開度が制御される構成とする。   In the present embodiment, the EGR gas flow rate detector 3 includes an EGR gas flow rate detector 3 that detects the flow rate of EGR gas flowing through the EGR merging passage 64, and an EGR gas flow rate control valve 4 that adjusts the flow rate of EGR gas. The opening degree of the EGR gas flow rate control valve 4 is controlled according to the detection signal.

上記構成に基づき、第一、第二のEGR支流通路61、62によって伝播する排気脈動圧がEGRジャンクション63にて互いに干渉し合い、脈動圧が弱められたEGRガスがEGRガス流量検出器3に導かれる。これにより、EGRガス流量検出器3が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられ、EGRガスの流量の検出が安定して行われるため、EGRガス流量制御弁4を介してEGRガスの流量を精度良くフィードバック制御することができる。   Based on the above configuration, the exhaust pulsation pressure propagating through the first and second EGR branch passages 61 and 62 interferes with each other at the EGR junction 63, and the EGR gas whose pulsation pressure is reduced is supplied to the EGR gas flow rate detector 3. Led. As a result, the EGR gas flow rate detector 3 is suppressed from being affected by the exhaust pulsation pressure, and the EGR gas flow rate is stably detected. Therefore, the flow rate of the EGR gas is controlled via the EGR gas flow rate control valve 4. Feedback control can be performed with high accuracy.

本実施形態では、EGRジャンクション63は、隔壁17の下流側にてEGR合流通路64の上流端となるEGR合流端83を備え、EGR合流端83の流路断面積が上流側から下流側にかけて次第に減少する構成とした。   In the present embodiment, the EGR junction 63 includes an EGR merging end 83 that is an upstream end of the EGR merging passage 64 on the downstream side of the partition wall 17, and the flow path cross-sectional area of the EGR merging end 83 gradually increases from the upstream side to the downstream side. The configuration is reduced.

上記構成に基づき、第一、第二のEGR支流通路61、62からEGR合流端83へと向かうEGRガスの流れは、円滑に絞られ、EGRガス流量検出器3が排気脈動圧の影響を受けることを抑えられる。   Based on the above configuration, the flow of EGR gas from the first and second EGR branch passages 61 and 62 toward the EGR merging end 83 is smoothly throttled, and the EGR gas flow rate detector 3 is affected by the exhaust pulsation pressure. It can be suppressed.

本実施形態では、第一、第二のEGR冷却流路71、72と第一、第二のEGR支流端81、82とが直線状に延びる構成とした。   In the present embodiment, the first and second EGR cooling channels 71 and 72 and the first and second EGR branch ends 81 and 82 extend linearly.

上記構成に基づき、第一、第二のEGR冷却流路71、72から第一、第二のEGR支流端81、82へと向かうEGRガスは、直線状に流れ、EGRクーラ70とEGRジャンクション63を通過するEGRガスの損失抵抗を抑えられ、吸気に対する充填効率を高められる。   Based on the above configuration, the EGR gas from the first and second EGR cooling flow paths 71 and 72 to the first and second EGR branch ends 81 and 82 flows in a straight line, and the EGR cooler 70 and the EGR junction 63. The loss resistance of the EGR gas passing through the engine can be suppressed, and the charging efficiency for intake air can be increased.

本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

1 エンジン
3 EGRガス流量検出器
4 EGRガス流量制御弁
10 ターボチャージャ
20 吸気通路
30 排気通路
31 第一の排気マニホールド
32 第二の排気マニホールド
51 第一の逆止弁
52 第二の逆止弁
60 EGR装置
61 第一のEGR支流通路
62 第二のEGR支流通路
63 EGRジャンクション
64 EGR合流通路
81 第一のEGR支流端
82 第二のEGR支流端
83 EGR合流端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 3 EGR gas flow rate detector 4 EGR gas flow rate control valve 10 Turbocharger 20 Intake passage 30 Exhaust passage 31 First exhaust manifold 32 Second exhaust manifold 51 First check valve 52 Second check valve 60 EGR device 61 First EGR branch passage 62 Second EGR branch passage 63 EGR junction 64 EGR junction passage 81 First EGR branch end 82 Second EGR branch end 83 EGR junction end

Claims (3)

排気脈動圧を利用してEGRガスを吸気通路に還流させる多気筒エンジンのEGR装置であって、
着火順序が互いに連続しない気筒群からの排気をそれぞれ集める第一、第二の排気マニホールドからそれぞれEGRガスを取り出す第一、第二のEGR支流通路と、
前記第一、第二のEGR支流通路によってそれぞれ導かれるEGRガスが逆流することを止める第一、第二の逆止弁と、
前記第一、第二のEGR支流通路によってそれぞれ導かれるEGRガスを合流させるEGRジャンクションと、
前記EGRジャンクションにて合流したEGRガスを吸気通路へと導くEGR合流通路と、を備え、
前記第一、第二のEGR支流通路の通路長が相違し、
前記第一、第二のEGR支流通路の通路長差が前記第一、第二のEGR支流通路から伝播する排気圧力波どうしが前記EGRジャンクションにて弱め合うように設定されることを特徴とする多気筒エンジンのEGR装置。
An EGR device for a multi-cylinder engine that recirculates EGR gas to an intake passage using exhaust pulsation pressure,
First and second EGR tributary passages that respectively take out EGR gas from first and second exhaust manifolds that respectively collect exhaust from cylinder groups whose ignition order is not continuous with each other;
First and second check valves for stopping the backflow of EGR gas respectively guided by the first and second EGR branch passages;
An EGR junction that joins the EGR gases respectively guided by the first and second EGR branch passages;
An EGR merge passage that guides the EGR gas merged at the EGR junction to the intake passage,
The first and second EGR tributary passages have different path lengths,
The passage length difference between the first and second EGR branch passages is set so that exhaust pressure waves propagating from the first and second EGR branch passages are weakened at the EGR junction. Multi-cylinder engine EGR device.
前記排気圧力波の波長をλとし、前記第一、第二のEGR支流通路の通路長差が略λ/4以下に設定されることを特徴とする請求項1に記載の多気筒エンジンのEGR装置。   2. The EGR of a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein a wavelength of the exhaust pressure wave is λ, and a path length difference between the first and second EGR branch passages is set to approximately λ / 4 or less. apparatus. 前記EGR合流通路を流れるEGRガスの流量を検出するEGRガス流量検出器と、
EGRガスの流量を調節するEGRガス流量制御弁と、を備え、
EGRガス流量検出器の検出信号に応じてEGRガス流量制御弁の開度が制御されることを特徴とする請求項2に記載の多気筒エンジンのEGR装置。
An EGR gas flow rate detector for detecting a flow rate of EGR gas flowing through the EGR merging passage;
An EGR gas flow control valve for adjusting the flow rate of EGR gas,
The EGR device for a multi-cylinder engine according to claim 2, wherein the opening degree of the EGR gas flow rate control valve is controlled in accordance with a detection signal of the EGR gas flow rate detector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022210035A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 東京ラヂエーター製造株式会社 Egr cooler

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