JP2012225282A - Internal combustion engine and egr method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄ガス容器に蓄圧された混合ガスを、内燃機関の過渡期にシリンダ内に供給してEGR率を高めることができる内燃機関及び内燃機関のEGR方法に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine and an EGR method for an internal combustion engine that can increase the EGR rate by supplying mixed gas stored in a gas storage container into a cylinder during a transition period of the internal combustion engine.
ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減するEGR(排気再循環)においては、過給システムを備えた内燃機関では、高圧EGR方式と低圧EGR方式とがある。この高圧EGR方式では、例えば、図6に示すように、高圧EGRシステムを備えた内燃機関1Xでは、ターボ式過給器14よりもエンジン本体11側にEGR通路17が設けられており、エンジン本体11の排気マニホールド11bから吸気マニホールド11aにEGR通路17経由でEGRガスGeを還流している。また、低圧EGR方式では、例えば、図7に示すように、低圧EGRシステムを備えた内燃機関1Yでは、ターボ式過給器14よりもエンジン本体11とは反対側にEGR通路17が設けられており、タービン14bの下流側からコンプレッサ14aの上流側にEGR通路17経由でEGRガスGeを還流している。
In EGR (exhaust gas recirculation) for reducing NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas of an internal combustion engine such as a diesel engine, there are a high pressure EGR method and a low pressure EGR method in an internal combustion engine equipped with a supercharging system. In this high pressure EGR system, for example, as shown in FIG. 6, in an
これらのいずれのEGR方式でも、EGRガス量の制御には、MAF制御方式が一般的に使用されている。このMAF制御方式では、EGR無しでエンジンのシリンダ内に吸入される新気量(空気量)をMoとし、EGRを行うことでシリンダ内に吸入される新気量をMeとすると、還流されるEGRガス量のMegrがMegr=Mo−Meとなるので、これに基づいて、EGR弁21の弁開度により新気量Meを制御することで、EGRガス量Megrを制御している。
In any of these EGR systems, the MAF control system is generally used to control the amount of EGR gas. In this MAF control method, if the amount of fresh air (air amount) sucked into the cylinder of the engine without EGR is Mo and the amount of fresh air sucked into the cylinder by performing EGR is Me, it is recirculated. Since the EGR gas amount Megr is Megr = Mo−Me, the EGR gas amount Megr is controlled by controlling the fresh air amount Me based on the valve opening degree of the
つまり、エンジンの回転速度Neと燃料負荷Qをパラメータにして、各エンジンの運転状態に対する新気量Meを予め設定して作成した新気量Meのデータマップを基に、実際のエンジン運転時の回転速度Neと燃料負荷Qから目標の新気量Metを算出して、実際の新気量Meをこの目標の新気量Metになるように制御することで、EGRガス量Megrを制御している。 That is, based on the data map of the fresh air amount Me created by setting the fresh air amount Me for each engine operating state in advance using the engine rotational speed Ne and the fuel load Q as parameters, The target fresh air amount Met is calculated from the rotational speed Ne and the fuel load Q, and the actual fresh air amount Me is controlled to become the target fresh air amount Met, thereby controlling the EGR gas amount Megr. Yes.
しかしながら、ターボ式過給機を使用する場合には排気ガスのエネルギー(エンタルピ)を用いて過給を行うため、ターボ式過給機の応答遅れ(ターボラグ)を無くすことは不可能であり、このMAF制御方式では、このターボラグに起因する次のような問題がある。ターボラグにより負荷が急激に増加する過渡運転状態では、過給圧が定常運転時に設定した圧力まで上昇しないため、エンジンの吸入空気量が低下する。つまり、ターボ式過給機付きエンジンでも無過給エンジンと同程度の吸気量となってしまう。 However, when a turbocharger is used, the exhaust gas energy (enthalpy) is used for supercharging, so it is impossible to eliminate the response delay (turbo lag) of the turbocharger. The MAF control method has the following problems due to the turbo lag. In a transient operation state in which the load increases rapidly due to the turbo lag, the supercharging pressure does not increase to the pressure set during steady operation, so the intake air amount of the engine decreases. In other words, even an engine with a turbo-type supercharger has the same intake air amount as a non-supercharged engine.
従って、定常運転条件で設定した目標のEGR量に達成することができず、図8に示すように、急激な過渡運転を行う際にNOxの排出量が増加する。また、煤の発生量を制限するために、過給圧があるレベルより上がらない場合には燃料の投入量が煤が増加しない領域内に抑えられるというスモークリミット制御が行われる。その結果、図9及び図10に示すように、燃料噴射量Qと空気量(Mo、Me)が共に点線で示されるように抑えられ、加速時のパワーが抑えられてしまうという問題がある。そのために、加速時等の負荷が急激に増加する過渡運転時には、NOx排出量の増加や燃費の悪化が発生する。 Therefore, the target EGR amount set under the steady operation condition cannot be achieved, and as shown in FIG. 8, the NOx emission amount increases when performing a rapid transient operation. Further, in order to limit the amount of soot generated, smoke limit control is performed in which the amount of fuel input is suppressed within a region where the soot does not increase when the supercharging pressure does not rise above a certain level. As a result, as shown in FIGS. 9 and 10, there is a problem that the fuel injection amount Q and the air amount (Mo, Me) are both suppressed as indicated by dotted lines, and the power during acceleration is suppressed. For this reason, during transient operation in which the load increases rapidly during acceleration or the like, an increase in NOx emissions and a deterioration in fuel consumption occur.
一方、エンジンのクランクシャフト等によって、過給機を直接駆動して過給を行う機械式過給装置を使用する場合では、過給の応答遅れをなくす事ができるが、エンジンの回転速度が決まると燃料量の多少に関わらず、過給量が決まるために、また、駆動に要する仕事量が大きいために、燃費が悪化するという問題がある。 On the other hand, in the case of using a mechanical supercharger that performs supercharging by directly driving the supercharger by an engine crankshaft or the like, the delay in the supercharging response can be eliminated, but the engine speed is determined. However, there is a problem that fuel efficiency deteriorates because the amount of supercharging is determined regardless of the amount of fuel and the amount of work required for driving is large.
この対策として、近年では、図11に示すような蓄ガス供給システムを備えた内燃機関1Zが研究されており、この蓄ガス供給システムでは、内燃機関1Zから排出される排気ガスGの一部Gpを空気Aaと混合した混合ガスCを容積型コンプレッサ(排気圧縮器)25で圧縮して高圧化し、この高圧化した混合ガスCを蓄ガス容器(圧力容器)27内に溜め込み、過渡時に放出電磁弁36を開弁して混合ガスCを調圧弁29経由で吸気弁(吸気スロットル)35の下流の吸気通路12に放出し、これにより、内燃機関1Zのシリンダ内への吸気量を過給機付きエンジン並みに増加させると共に、EGRの効果によるNOxの低減を図り、ターボラグの問題を解消している過給制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As a countermeasure, in recent years, an
この蓄ガス供給システムを採用した場合は、過渡時に加圧された混合ガスCをエンジン1Zの吸気通路12内に放出することで過給圧を上げて、シリンダ内への空気量を増加させることができるので燃料量も増やすことができる。その結果、加速性能が向上し、煤の排出も抑えることができる。また、過給圧は排気マニホールド11bの内圧よりも高くなるので、内燃機関1Zのポンピング損失が低下し燃費の向上を図ることができる。
When this storage gas supply system is adopted, the supercharging pressure is increased by releasing the gas mixture C pressurized during the transition into the
しかしながら、この蓄ガス供給システムにおいても、次のような問題がある。つまり、EGRを行う場合にEGR弁21が開くと、吸気圧が排気マニホールド11bの内圧より大きいために、吸気通路12内の加圧された混合ガスCの一部は排気マニホールド11b側に抜けてしまう。そのため、この蓄ガス供給システムでは混合ガスCの供給時にEGR弁21を完全に閉じる制御を盛り込んでいるが、EGR弁21は弁座の汚損やカーボン粒子等の異物の噛み込みにより完全に閉状態とならない場合がある。この不具合に遭遇すると、吸気通路12内の混合ガスCの一部が排気通路13経由で排気マニホールド11b側に抜けてしまう。
However, this storage gas supply system also has the following problems. That is, when the
この吸気通路12内の混合ガスCの一部が排気マニホールド11b側に抜けてしまうと、エンジンのシリンダ内への吸気量が減少して、過給が十分に行われず、NOxは低減できるがスモークリミットがかかって加速のパワーを十分に引き出すことができない。
If a part of the mixed gas C in the
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス圧縮装置を用いて、排気ガスの一部と空気を混合した混合ガスを蓄ガス容器に溜め込み、負荷が急激に増加する過渡運転時に混合ガスをシリンダ内に一時的に供給して過渡運転時のNOxの排出を抑制するとともに加速性能を向上させる内燃機関において、EGR通路に設けたEGR弁の閉塞が不完全となるようなシール不良等の不具合がEGR弁に発生したとしても、蓄ガス容器から供給される混合ガスの一部が排気系通路に漏れることを防止することができる内燃機関及び内燃機関のEGR方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and its purpose is to use a gas compression device to store a mixed gas obtained by mixing a part of exhaust gas and air in a gas storage container, and the load is rapidly increased. In an internal combustion engine that temporarily supplies mixed gas into a cylinder during an increasing transient operation to suppress NOx emission during the transient operation and improve acceleration performance, the EGR valve provided in the EGR passage is incompletely blocked. An internal combustion engine and an EGR method for an internal combustion engine that can prevent a part of a mixed gas supplied from a gas storage container from leaking into an exhaust system passage even if a malfunction such as poor sealing occurs in the EGR valve Is to provide.
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、内燃機関の排気ガスの一部をシリンダ内に再循環するためのEGR通路と、内燃機関の排気ガスの一部と空気が混合した混合ガスを圧縮するガス圧縮装置と、該ガス圧縮装置で圧縮された混合ガスを貯蓄する蓄ガス容器と、該蓄ガス容器と吸気系通路を接続する蓄ガス供給通路を備えた内燃機関において、流路切替装置を介して前記吸気系通路と前記蓄ガス供給通路とを接続すると共に、前記流路切替装置を前記EGR通路と前記吸気系通路との合流部であるEGR合流部よりも下流側に配置し、前記流路切換装置を前記吸気系通路の下流側の通路側を開放したまま、前記蓄ガス供給通路側と前記吸気系通路の上流側の通路側とを切り替えるように構成される。なお、この吸気系通路には、吸気通路だけではなく、吸気マニホールドも含むものとする。 In order to achieve the above object, an internal combustion engine of the present invention comprises an EGR passage for recirculating a part of exhaust gas of the internal combustion engine into the cylinder, and a mixture in which a part of the exhaust gas of the internal combustion engine and air are mixed. An internal combustion engine comprising: a gas compression device that compresses gas; a gas storage container that stores a mixed gas compressed by the gas compression device; and a gas storage supply passage that connects the gas storage container and an intake system passage. The intake system passage and the gas storage supply passage are connected via a passage switching device, and the flow passage switching device is disposed downstream of an EGR merging portion that is a merging portion of the EGR passage and the intake system passage. And the flow path switching device is configured to switch between the stored gas supply passage side and the upstream side of the intake system passage while the downstream side of the intake system passage is open. The intake system passage includes not only the intake passage but also an intake manifold.
この構成によれば、内燃機関の過渡運転で、EGR弁の下流でEGR通路が吸気系通路に合流するEGR合流部よりも下流側に、吸気系通路と蓄ガス供給通路とが合流する流路切替装置を配置したので、EGR弁にシール不良等の不具合が発生しても、蓄ガス容器から供給される混合ガスがEGR通路を経由して排気系通路に漏れることを流路切替装置により防止できる。従って、EGR通路に設けたEGR弁の閉塞が不完全となる不具合が発生しても、蓄ガス容器から供給される混合ガスを排気系通路に抜けることなく効率良くシリンダ内に供給することができる。 According to this configuration, in the transient operation of the internal combustion engine, the flow path in which the intake system passage and the stored gas supply passage join downstream of the EGR valve and downstream of the EGR merging portion where the EGR passage joins the intake system passage. Since the switching device is arranged, the flow switching device prevents the mixed gas supplied from the gas storage container from leaking to the exhaust system passage via the EGR passage even if a malfunction such as a sealing failure occurs in the EGR valve. it can. Therefore, even if a malfunction occurs in which the EGR valve provided in the EGR passage is incompletely closed, the mixed gas supplied from the gas storage container can be efficiently supplied into the cylinder without passing through the exhaust system passage. .
上記の内燃機関において、前記流路切替装置を三方切替弁で構成するか、あるいは、前記流路切替装置を、前記吸気系通路に設けた吸気弁と、前記蓄ガス供給通路に設けた開閉弁で構成することにより、比較的容易に、流路切替装置を構成することができる。 In the internal combustion engine, the flow path switching device is configured by a three-way switching valve, or the flow path switching device is provided with an intake valve provided in the intake system passage and an open / close valve provided in the stored gas supply passage. By configuring with, the flow path switching device can be configured relatively easily.
そして、上記の目的を達成するための内燃機関のEGR方法は、内燃機関の排気系通路の排気ガスの一部を空気と混合した混合ガスを圧縮して貯蓄すると共に、EGRでは、内燃機関の過渡運転でないときには、内燃機関の排気ガスの一部をEGR通路を経由してシリンダ内に再循環し、内燃機関の過渡運転であるときには、前記混合ガスを一時的に吸気系通路に供給する内燃機関のEGR方法において、内燃機関の過渡運転であるときには、前記EGR通路からのEGRガスと、前記吸気系通路からの新気とを流路切換装置で遮断して、前記混合ガスのみを、前記EGR通路と前記吸気系通路との合流部であるEGR合流部よりも下流側に供給することを特徴とする方法である。 An EGR method for an internal combustion engine for achieving the above object compresses and stores a mixed gas obtained by mixing a part of exhaust gas in an exhaust system passage of the internal combustion engine with air, and in EGR, When the engine is not in a transient operation, a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is recirculated into the cylinder via the EGR passage, and when the engine is in a transient operation, the internal gas is temporarily supplied to the intake system passage. In the engine EGR method, when the internal combustion engine is in a transient operation, the EGR gas from the EGR passage and the fresh air from the intake system passage are blocked by a flow path switching device, and only the mixed gas is The method is characterized in that the gas is supplied to a downstream side of an EGR merging portion, which is a merging portion of an EGR passage and the intake system passage.
この方法によれば、内燃機関の過渡運転時に、EGR弁の下流でEGR通路が吸気系通路に合流するEGR合流部よりも下流側に、EGRガスと新気を流路切換装置で遮断して、蓄ガス容器から供給される混合ガスのみを供給するので、EGR弁にシール不良等の不具合が発生しても、流路切換装置により混合ガスがEGR通路を経由して排気系通路に漏れることを防止できる。従って、EGR通路に設けたEGR弁の閉塞が不完全となる不具合が発生しても、蓄ガス容器から供給される混合ガスを排気系通路に抜けることなく効率良くシリンダ内に供給することができる。 According to this method, during the transient operation of the internal combustion engine, the EGR gas and the fresh air are blocked by the flow path switching device downstream of the EGR valve and downstream of the EGR merging portion where the EGR passage merges with the intake system passage. Since only the mixed gas supplied from the gas storage container is supplied, the mixed gas leaks to the exhaust system passage via the EGR passage by the flow path switching device even if the EGR valve has a malfunction such as poor sealing. Can be prevented. Therefore, even if a malfunction occurs in which the EGR valve provided in the EGR passage is incompletely closed, the mixed gas supplied from the gas storage container can be efficiently supplied into the cylinder without passing through the exhaust system passage. .
上記の内燃機関のEGR方法において、EGRガスと新気との遮断、及び混合ガスの供給を、三方切替弁で構成した前記流路切替装置で行うか、あるいは、EGRガスと新気との遮断、及び混合ガスの供給を、前記吸気系通路に設けた吸気弁と、前記蓄ガス供給通路に設けた開閉弁で構成した前記流路切替装置で行う方法を採用すると、比較的容易に流路切替装置を構成することができる。 In the above EGR method for an internal combustion engine, the EGR gas and fresh air are shut off and the mixed gas is supplied by the flow path switching device constituted by a three-way switching valve, or the EGR gas and fresh air are shut off. And a method of supplying the mixed gas by the flow path switching device configured by the intake valve provided in the intake system passage and the on-off valve provided in the storage gas supply passage, the flow path is relatively easy. A switching device can be configured.
本発明に係る内燃機関及び内燃機関のEGR方法によれば、急加速等の過渡運転時においてターボラグに起因するEGR不足を解消し、過渡運転時のNOx排出を低減することができると共に加速性能の向上とPMの低減を図ることができ、更に、EGR弁に異物噛み込み等の不具合が生じてEGR弁が全閉しなくなった場合でも、蓄ガス容器から供給される混合ガスが排気系通路に抜けることを防止でき、この混合ガスの排気系通路側への抜けに起因する加速性能の低下を確実に回避することができる。 According to the internal combustion engine and the EGR method of the internal combustion engine according to the present invention, EGR shortage caused by turbo lag during transient operation such as rapid acceleration can be resolved, NOx emission during transient operation can be reduced, and acceleration performance can be reduced. In addition, it is possible to improve and reduce PM, and even if the EGR valve is not fully closed due to problems such as biting of foreign matter, the mixed gas supplied from the gas storage container can enter the exhaust system passage. It is possible to prevent escape, and it is possible to reliably avoid a decrease in acceleration performance due to the escape of the mixed gas to the exhaust system passage side.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関及び内燃機関のEGR方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an internal combustion engine and an EGR method for an internal combustion engine according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明に係る第1の実施の形態のエンジン(内燃機関)1は、エンジン本体11と吸気マニホールド11aに接続する吸気通路12と排気マニホールド11bに接続する排気通路13を有して構成される。この吸気マニホールド11aと吸気通路12とで吸気系通路を形成し、排気マニホールド11bと排気通路13とで排気系通路を形成する。
As shown in FIG. 1, an engine (internal combustion engine) 1 according to a first embodiment of the present invention includes an
吸気通路12には、ターボ式過給器14のコンプレッサ14aが設けられ、排気通路13には、ターボ式過給器14のタービン14bと、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)装置15とNOx吸蔵還元型触媒等で形成されるNOx浄化触媒16が設けられている。
The
また、タービン14bの上流側の排気通路13からEGR通路17が分岐され、コンプレッサ14aの上流側の吸気通路12にEGR合流部18で合流している。このEGR通路17には上流側から、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)装置19とEGRクーラ20とEGR弁21が設けられている。
Further, an
更に、NOx浄化触媒16の下流側の排気通路13から分岐して、排気ガス導入通路22が設けられている。この排気ガス導入通路22にはEGRクーラ23と三方弁24が設けられ、この排気ガス導入通路22は機械式の容積型過給機(往復動式が望ましい)等で形成されるガス圧縮装置25に接続されている。このガス圧縮装置25は、圧縮ガス供給通路26により圧力容器等で形成される蓄ガス容器27に接続されている。また、この蓄ガス容器27は蓄ガス供給通路28により吸気通路12と接続されている。この排気ガス導入通路22と圧縮ガス供給通路26と蓄ガス供給通路28で混合ガス系通路を形成する。
Further, an exhaust
図3に示すように、このガス圧縮装置25は、エンジン1を搭載した車両の車軸31から歯車32、33と、電磁クラッチ34を経由してガス圧縮装置25の駆動軸に動力を伝達する。この電磁クラッチ34をONにして接続することにより、ガス圧縮装置25を駆動して、混合ガス系通路22、26、28からの混合ガスCを、圧縮して高圧化して蓄ガス容器27に供給し、貯蔵する。なお、蓄ガス供給通路28には、調圧弁29が配置され、流路切換装置30に供給される混合ガスCの圧力を調整する。このとき、三方弁24で、排気ガスGの一部Gpの量と空気Aaの量を調整して、蓄ガス容器27で貯蔵される混合ガスCにおける酸素濃度を略一定に保つことが好ましく、これにより、EGRを行うときの制御を単純化することができる。
As shown in FIG. 3, the
そして、上記の機器類の制御を行うために、エンジンコントロールユニット(ECU)と呼ばれるエンジン1の運転の全般を制御する制御装置40を設け、この制御装置40で蓄ガス容器27内の圧力やエンジン回転速度やアクセル開度等を検出して、その結果に基づいて電磁クラッチ34や三方弁24を制御して、蓄ガス容器27内の混合ガスCの量(圧力)と排気ガスGpと空気Aaの混合比率を調整制御する。
And in order to control said apparatus, the
なお、図1に示すように、この蓄ガス容器27の内部の最大圧を調整する調整弁27aを、蓄ガス容器27に設けて、ガス圧縮装置25を駆動している時には、常に仕事が発生するように調整弁27aを調整する。なお、図1及び図2では、調整弁27aを蓄ガス容器27に設けているが、調整弁27aを蓄ガス容器27とガス圧縮装置25の間の排気ガス導入通路22を設けてもよい。
As shown in FIG. 1, when the
つまり、エンジン1は、排気ガスGの一部Geをシリンダ内に再循環するためのEGR通路17と、エンジン1の排気ガスGの一部Gpと空気Aが混合した混合ガスCを圧縮するガス圧縮装置25と、このガス圧縮装置25で圧縮された混合ガスCを貯蓄する蓄ガス容器27と、この蓄ガス容器27と吸気通路12を接続する蓄ガス供給通路28を備えて構成される。
That is, the engine 1 compresses the
そして、吸気通路12と蓄ガス供給通路28は流路切替装置30を介して接続される。この流路切替装置30をEGR通路17と吸気通路12との合流部であるEGR合流部18よりも下流側に配置する。また、流路切換装置30は吸気通路12の下流側の通路側を開放したまま、蓄ガス供給通路28側と吸気通路12の上流側の通路側とを切り替えるように構成される。
The
この流路切換装置30は、図4及び図5に示すような三方切替弁30で構成することができる。また、図示しないが、吸気系通路12に設けた吸気弁と、蓄ガス供給通路28に設けた開閉弁で構成することもできる。つまり、三方切替弁30を用いずに、吸気通路12を吸気弁(吸気スロットル)等で閉塞する方式の場合には、吸気弁(図示しない)の上流にEGR合流部18を設けて、EGRガスGeをEGR弁21と吸気弁(図示しない)とで2段構えで遮断する。
The flow
図4及び図5に示す三方切替弁30では、駆動用低圧空気Apを入れてピストン背面空気Aeを抜くことで、駆動用高速シリンダ30aのロッド30bを移動させることにより、シャッター部30cを移動させて、図4に示すように、蓄ガス供給通路28側を閉じて、吸気通路12の上流側12aと下流側12bを連通させ、また、図5に示すように、吸気通路12の上流側12a側を閉じて、蓄ガス供給通路28と吸気通路12の下流側12bを連通させる。
In the three-
次に、本発明に係る第2の実施の形態のエンジン(内燃機関)1Aについて説明する。図2に示すように、この第2の実施の形態のエンジン1Aでは、EGR通路17がNOx浄化触媒16の下流側の排気通路13から分岐し、このEGR通路17から排気ガス導入通路22が分岐している点が、EGR通路17がターボ式過給器14のタービン14bの上流側の排気通路13から分岐して、排気ガス導入通路22がNOx浄化触媒15の下流側の排気通路13から分岐している第1の実施の形態と異なっている。その他の点は、第1の実施の形態と同じである。
Next, an engine (internal combustion engine) 1A according to a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, in the
つまり、EGR通路17に流入する排気ガスGeが、第1の実施の形態のエンジン1では、ターボ式過給器14のタービン14bを通過する前の排気ガスGの一部となっているのに対して、この第2の実施の形態のエンジン1Aでは、ターボ式過給器14のタービン14bを通過した後の排気ガスGの一部となっている。言い換えれば、第1の実施の形態のエンジン1では、高圧EGR方式が採用されており、第2の実施の形態のエンジン1Aでは低圧EGR方式が採用されている。
That is, the exhaust gas Ge flowing into the
次に、本発明に係る内燃機関のEGR方法について説明する。この内燃機関のEGR方法は、上記の構成の内燃機関1、1A等で実施できる方法である。この内燃機関のEGR方法は、エンジン(内燃機関)1、1Aの排気通路(排気系通路)13の排気ガスGの一部Gpを空気Aaと混合した混合ガスCを圧縮して貯蓄する。 Next, an EGR method for an internal combustion engine according to the present invention will be described. This EGR method for an internal combustion engine is a method that can be implemented by the internal combustion engine 1, 1 </ b> A or the like having the above-described configuration. This EGR method for an internal combustion engine compresses and stores a mixed gas C obtained by mixing a part Gp of the exhaust gas G in the exhaust passage (exhaust system passage) 13 of the engine (internal combustion engine) 1 and 1A with air Aa.
それと共に、EGRでは、エンジン1、1Aの過渡運転でないときには、エンジン1、1Aの排気ガスGの一部Geを、EGR通路17を経由してシリンダ内に再循環し、エンジン1、1Aの過渡運転であるときには、混合ガスCを一時的に吸気通路(吸気系通路)12に供給する。
At the same time, in the EGR, when the
更に、エンジン1、1Aの過渡運転であるときには、EGR通路17からのEGRガスGeと、吸気通路12からの新気Aとを流路切換装置30で遮断して、混合ガスCのみを、EGR通路17と吸気通路12との合流部であるEGR合流部よりも下流側に供給する。
Further, when the
また、この内燃機関のEGR方法において、EGRガスGeと新気Aとの遮断、及び混合ガスCの供給を、図4と図5で示すような三方切替弁で構成した流路切替装置30で行うか、あるいは、EGRガスGeと新気Aとの遮断、及び混合ガスCの供給を、吸気通路(吸気系通路)12に設けた吸気弁(図示しない)と、蓄ガス供給通路27に設けた開閉弁(図示しない)で構成した流路切替装置30で行う。
In this EGR method for an internal combustion engine, the EGR gas Ge and the fresh air A are shut off and the mixed gas C is supplied by a flow
これらの制御においては制御装置40で、エンジン回転速度Ne、エンジン空気量(Mo、Me)、エンジン燃料量(燃料噴射量)Q、蓄ガス容器27の内部の圧力等の検出値等に基づいて、調圧弁29とEGR弁21と流路切替装置30を制御する。
In these controls, the
上記の内燃機関1、1A、及び内燃機関のEGR方法によれば、急加速等の過渡運転時においてターボラグに起因するEGR不足を解消し、過渡運転時のNOx排出を低減することができると共に加速性能の向上とPMの低減を図ることができ、更に、EGR弁21に異物噛み込み等の不具合が生じてEGR弁21が全閉しなくなった場合でも、蓄ガス容器27から供給される混合ガスCが排気系通路11b、13に抜けることを防止でき、この混合ガスCの排気系通路11b、13側への抜けに起因する加速性能の低下を確実に回避することができる。
According to the above-described
本発明の内燃機関及び内燃機関のEGR方法は、EGR通路に設けたEGR弁の閉塞が不完全となるようなシール不良等の不具合が発生したとしても、蓄ガス容器から供給される混合ガスの一部が排気系通路に漏れることを防止することができるので、ガス圧縮装置を用いて、排気ガスの一部と新気を混合した混合ガスを蓄ガス容器に溜め込み、負荷が急激に増加する過渡運転時に混合ガスをシリンダ内に一時的に供給して過渡運転時のNOxの排出を抑制するとともに加速性能を向上させる、トラックやバスや乗用車等に搭載する内燃機関で利用できる。 The internal combustion engine and the EGR method of the internal combustion engine of the present invention can prevent the mixed gas supplied from the gas storage container even if a malfunction such as a sealing failure that causes the EGR valve provided in the EGR passage to be completely closed occurs. Since it is possible to prevent a part of the gas from leaking into the exhaust system passage, the gas compression device is used to store a mixed gas in which a part of the exhaust gas and fresh air are mixed in the gas storage container, and the load increases rapidly. It can be used in an internal combustion engine mounted on a truck, a bus, a passenger car, etc. that temporarily supplies mixed gas into a cylinder during transient operation to suppress NOx emission during transient operation and improve acceleration performance.
1、1A エンジン(内燃機関)
11 エンジン本体
11a 吸気マニホールド(吸気系通路)
11b 排気マニホールド(排気系通路)
12 吸気通路(吸気系通路)
13 排気通路(排気系通路)
14 ターボ式過給器
14a コンプレッサ
14b タービン
15、19 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)装置
16 NOx浄化触媒
17 EGR通路
18 EGR合流部
20、23 EGRクーラ
21 EGR弁
22 排気ガス導入通路
24 三方弁
25 ガス圧縮装置
26 圧縮ガス供給通路
27 蓄ガス容器
28 蓄ガス供給通路
30 三方切替弁(流路切替装置)
31 車両の車軸
34 電磁クラッチ
35 吸気弁(吸気スロットル)
40 制御装置
A 新気
Aa 空気
C 混合ガス
G 排気ガス
Ge EGRガス
Gp 排気ガスの一部
1, 1A engine (internal combustion engine)
11
11b Exhaust manifold (exhaust system passage)
12 Intake passage (intake system passage)
13 Exhaust passage (exhaust system passage)
14 Turbo-
31
40 Control device A Fresh air Aa Air C Mixed gas G Exhaust gas Ge EGR gas Gp Part of exhaust gas
Claims (6)
内燃機関の排気ガスの一部と空気が混合した混合ガスを圧縮するガス圧縮装置と、
該ガス圧縮装置で圧縮された混合ガスを貯蓄する蓄ガス容器と、
該蓄ガス容器と吸気系通路を接続する蓄ガス供給通路を備えた内燃機関において、
流路切替装置を介して前記吸気系通路と前記蓄ガス供給通路とを接続すると共に、
前記流路切替装置を前記EGR通路と前記吸気系通路との合流部であるEGR合流部よりも下流側に配置し、
前記流路切換装置を前記吸気系通路の下流側の通路側を開放したまま、前記蓄ガス供給通路側と前記吸気系通路の上流側の通路側とを切り替えるように構成したことを特徴とする内燃機関。 An EGR passage for recirculating a portion of the exhaust gas of the internal combustion engine into the cylinder;
A gas compression device for compressing a mixed gas in which a part of the exhaust gas of the internal combustion engine and air are mixed;
A gas storage container for storing the mixed gas compressed by the gas compression device;
In the internal combustion engine provided with a storage gas supply passage connecting the gas storage container and the intake system passage,
While connecting the intake system passage and the stored gas supply passage through a flow switching device,
The flow path switching device is disposed on the downstream side of an EGR merging portion that is a merging portion of the EGR passage and the intake system passage,
The flow path switching device is configured to switch between the stored gas supply passage side and the upstream side of the intake system passage while the downstream side of the intake system passage is open. Internal combustion engine.
内燃機関の過渡運転であるときには、前記EGR通路からのEGRガスと、前記吸気系通路からの新気とを流路切換装置で遮断して、前記混合ガスのみを、前記EGR通路と前記吸気系通路との合流部であるEGR合流部よりも下流側に供給することを特徴とする内燃機関のEGR方法。 In the EGR, a part of the exhaust gas in the exhaust system passage of the internal combustion engine is compressed and stored, and in EGR, when the internal combustion engine is not in a transient operation, a part of the exhaust gas of the internal combustion engine is passed through the EGR passage. In an EGR method for an internal combustion engine that temporarily recirculates the mixed gas to an intake system passage when the internal combustion engine is in a transient operation through recirculation in a cylinder via
When the internal combustion engine is in a transient operation, the EGR gas from the EGR passage and the fresh air from the intake system passage are shut off by a flow path switching device, and only the mixed gas is sent to the EGR passage and the intake system. An EGR method for an internal combustion engine, characterized in that the EGR method supplies to the downstream side of an EGR junction that is a junction with a passage.
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