JP2014136977A - Internal combustion engine and egr gas mixing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ターボチャージャのタービンを通過した後の低圧のEGRガスを、ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路を流れる新気に混合する内燃機関と、EGRガスと新気とを混合するEGRガス混合装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that mixes low-pressure EGR gas after passing through a turbine of a turbocharger with fresh air flowing in an intake passage upstream of a compressor of the turbocharger, and EGR that mixes EGR gas and fresh air. The present invention relates to a gas mixing device.
従来、エンジン(内燃機関)には、エンジンから排出される排気ガスの一部を新気に混合させて、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)を低減するEGR(排気ガス再循環)システムが搭載されている。 Conventionally, an engine (internal combustion engine) has an EGR (exhaust gas recirculation) system that mixes a part of exhaust gas discharged from the engine with fresh air to reduce NOx (nitrogen oxide) in the exhaust gas. It is installed.
このEGRシステムには、ターボチャージャのタービンの上流側の排気ガス通路から分岐した高圧EGR通路からインテークマニホールドに、比較的高温のEGRガスを還流するHP−EGR(高圧EGR)システムがある。 This EGR system includes an HP-EGR (high pressure EGR) system that recirculates a relatively high temperature EGR gas from a high pressure EGR passage branched from an exhaust gas passage upstream of a turbine of a turbocharger to an intake manifold.
このHP−EGRシステムを搭載したエンジンにおいて、コンプレッサにより圧力が高くなった新気にEGRガスを混合する装置がある(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照)。 In an engine equipped with this HP-EGR system, there is a device that mixes EGR gas with fresh air whose pressure has been increased by a compressor (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献1に記載の装置は、燃焼用空気供給部と、排気マニホルドと、前記燃焼用空気供給部に接続され且つ連絡された燃焼用空気吸気口、前記排気マニホルドに接続且つ連絡された排気ガス吸気口、排気口、ベンチュリ・スロートで終端し且つ前記燃焼用空気吸気口と連絡されたベンチュリ区間、前記ベンチュリ区間と前記排気口との間に位置され且つそれらと連絡された膨張部、及び、前記膨張部内で前記ベンチュリ・スロートに近接して終端する少なくとも1つの吸入ポートを含む吸入ベンチュリとを含む。この装置では、コンプレッサにより高圧化された新気とEGRガスとを混合する際に、適度な量のEGRガスを、ベンチュリ区間を通って流れる新気の流れの中に引き込み、また、EGRガスの新気への拡散を向上させる。加えて、膨張部内における圧力回復も向上させる。 The apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a combustion air supply unit, an exhaust manifold, a combustion air inlet connected to and in communication with the combustion air supply unit, and an exhaust gas connected to and in communication with the exhaust manifold. An intake port, an exhaust port, a venturi section that terminates at a venturi throat and communicates with the combustion air intake port, an expansion portion that is located between and communicates with the venturi section and the exhaust port, and A suction venturi including at least one suction port that terminates proximate to the venturi throat within the inflatable portion. In this device, when mixing fresh air and EGR gas whose pressure has been increased by the compressor, an appropriate amount of EGR gas is drawn into the flow of fresh air flowing through the venturi section, and the EGR gas Improve the spread of fresh air. In addition, the pressure recovery in the expansion part is improved.
特許文献2に記載の装置は、吸気管の途中にベンチュリ部を形成して該ベンチュリ部の外周に環状チャンバを設けると共に、該環状チャンバに対し排気側から排気ガスの一部を抜き出して導くEGRパイプを接続し、前記ベンチュリ部に環状チャンバ内部と吸気管内部とを連通する環状スリットを形成して前記ベンチュリ部を上流側の縮径部と下流側の拡径部とに分割したEGRガス混合装置であって、ベンチュリ部の縮径部の終端に対し拡径部の始端を半径方向外側にずらして段差を形成している。この装置では、高い吸引作用を得ることができるので、大量の排気ガスを吸気に良好に混合し得る。
In the apparatus described in
しかし、特許文献1に記載の装置は、EGRガスの出口が斜めに開いているため新気の流れを阻害するという問題と、EGRガスの出口面積がベンチュリ絞り部面積に比して狭く、EGRガスと新気とが混合する際にEGRガスの流速が加速するので、新気の流れの阻害の程度がさらに大きくなるという問題がある。よって、特許文献1に記載の装置ではEGRガスの圧力損失が大きくなる。また、特許文献2に記載の装置も同様に、EGRガスの出口面積がベンチュリ絞り面積に比して狭く、EGRガスの流速が加速するので、EGRガスの圧力損失が大きくなり、燃費を悪化させる。
However, the apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the flow of fresh air is obstructed because the outlet of the EGR gas is opened obliquely, and the outlet area of the EGR gas is narrower than the venturi throttle portion area. Since the flow rate of EGR gas is accelerated when the gas and fresh air are mixed, there is a problem that the degree of inhibition of the flow of fresh air is further increased. Therefore, in the apparatus described in Patent Document 1, the pressure loss of EGR gas becomes large. Similarly, in the apparatus described in
特に、特許文献1及び特許文献2に記載の装置は、HP−EGRシステムで用いられ、排気圧より吸気圧が高い高負荷時ではある程度意味があるが、低負荷時では圧力損失が大きくなり、燃費が悪化する。
In particular, the devices described in Patent Document 1 and
一方、HP−EGRシステムに対して、ターボチャージャのタービンの下流側から分岐した低圧EGR通路から、ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路に、低温且つ大量のEGRガスを還流するLP−EGR(低圧EGR)システムがある。 On the other hand, with respect to the HP-EGR system, LP-EGR (circulates low-temperature and large amount of EGR gas) from the low-pressure EGR passage branched from the downstream side of the turbocharger turbine to the intake passage upstream of the turbocharger compressor. There is a low pressure EGR) system.
このLP−EGRシステムとHP−EGRシステムとを併用することにより、エンジンの高負荷運転領域ではHP−EGRシステムを使用し、低負荷運転領域ではLP−EGRシステムを使用することで、NOxを大幅に低減している。 By using this LP-EGR system and the HP-EGR system together, the HP-EGR system is used in the high-load operation region of the engine, and the LP-EGR system is used in the low-load operation region. Has been reduced.
しかし、エンジンにLP−EGRシステムを搭載するとよりNOxを低減することができる反面、排気ガスと新気が混合する際に圧力損失が大きくなり、エンジンそのもののポンプ損失が増加して、燃費が悪化するという問題がある。 However, if the engine is equipped with the LP-EGR system, NOx can be further reduced. However, when exhaust gas and fresh air are mixed, the pressure loss increases, the pump loss of the engine itself increases, and the fuel consumption deteriorates. There is a problem of doing.
ここで、このLP−EGRシステムを搭載したエンジンについて、図5を参照しながら説明する。このエンジン(内燃機関)1Xは、エンジン本体2に新気を吸入する吸気通路3と、エンジン本体2から排気ガスを排出する排気通路4とを備える。
Here, an engine equipped with the LP-EGR system will be described with reference to FIG. The engine (internal combustion engine) 1 </ b> X includes an
また、このエンジン1Xはターボチャージャ5のタービン6の上流側の排気通路4から分岐したHP−EGR通路7からインテークマニホールド8にEGRガスを還流するHP−EGRシステム9と、タービン6の下流側の排気通路4から分岐したLP−EGR通路10から、ターボチャージャ5のコンプレッサ11の上流側の吸気通路3にEGRガスを還流するLP−EGRシステム12とを備える。
The
エアクリーナー13から吸入された新気は、コンプレッサ11とインタークーラー14を経由して、スロットルバルブ15からインテークマニホールド8に送られる。
The fresh air sucked from the
一方、エンジン本体2から排出された排気ガスの一部は、HP−EGRシステム9のHP−EGRクーラー16を介してHP−EGRバルブ17からインテークマニホールド8に環流される、あるいはバイパス弁18によりHP−EGRクーラー16を介さずにバイパス通路19を通ってインテークマニホールド8に環流される。
On the other hand, a part of the exhaust gas discharged from the
また、タービン6を通過した排気ガスは、排気ガス浄化装置(DPF;ディーゼルパティキュレートフィルタなど)20を経由して、LP−EGRシステム12のLP−EGRクーラー21を介してLP−EGRバルブ22から吸気通路3に環流される。このとき、LP−EGR通路10を通過したEGRガスは、ターボチャージャ5のコンプレッサ11の上流側で新気と混合されるが、排気シャッター25により排気通路4を閉鎖し、排圧を上げることにより、LP−EGR通路10の入口23と出口24との間に差圧を発生させている。これにより、LP−EGR通路10をEGRガスが環流する。
The exhaust gas that has passed through the
しかし、排気シャッター25で排気通路4を閉鎖することによりEGRガスの排圧を高くしてEGRガスを環流することはできるが、その反面、排気シャッター25により圧力損失が増加し、エンジン1そのもののポンプ損失が増えて、燃費が悪化するという問題がある。
However, by closing the exhaust passage 4 with the
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ターボチャージャのタービンを通過した後の低圧のEGRガスを、ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路を流れる新気に混合する際に発生する圧力損失を低減する内燃機関とEGRガス混合装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to convert low-pressure EGR gas after passing through the turbine of the turbocharger into fresh air flowing in the intake passage upstream of the compressor of the turbocharger. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine and an EGR gas mixing device that reduce pressure loss that occurs during mixing.
上記の目的を解決するための本発明の内燃機関は、ターボチャージャのタービンの下流側の排気通路から分岐し、低圧EGRクーラーと低圧EGR弁とを設けた低圧EGR通路から、前記タービンを通過した後の低圧のEGRガスを、前記ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路に導いて、前記吸気通路を流れる新気に混合する内燃機関において、前記コンプレッサの上流側の前記吸気通路に設けられて、新気の流速を加速するベンチュリ部と、該ベンチュリ部の出口側に前記低圧EGR通路の出口を接続すると共に、前記出口を通過したEGRガスの流速の加速を抑制する合流部と、を有するEGRガス混合装置を備えて構成される。 An internal combustion engine of the present invention for solving the above-mentioned object branches from an exhaust passage downstream of a turbine of a turbocharger and passes through the turbine from a low-pressure EGR passage provided with a low-pressure EGR cooler and a low-pressure EGR valve. In an internal combustion engine in which the low-pressure EGR gas afterwards is introduced into the intake passage upstream of the compressor of the turbocharger and mixed with fresh air flowing through the intake passage, the internal combustion engine is provided in the intake passage upstream of the compressor. A venturi portion for accelerating the flow rate of fresh air, and a junction portion for connecting the outlet of the low-pressure EGR passage to the outlet side of the venturi portion and suppressing the acceleration of the flow rate of the EGR gas that has passed through the outlet. It is provided with an EGR gas mixing device.
この構成によれば、低圧EGRシステムを搭載した内燃機関のEGRガスと新気との合流地点にベンチュリ部を有するEGRガス混合装置を備え、ベンチュリ部を通過する新気の流速を加速して、圧力を低くし、その圧力が低くなった部分にEGRガスの出口を設けることで、排気シャッターなどを用いることなく、低圧EGR通路のEGRガスの入口と出口に差圧を発生させることができる。これにより、ターボチャージャのタービンを通過した後の低圧のEGRガスを環流することができる。 According to this configuration, the EGR gas mixing device having the venturi portion is provided at the junction of the EGR gas and the fresh air of the internal combustion engine equipped with the low pressure EGR system, and the flow velocity of the fresh air passing through the venturi portion is accelerated. By lowering the pressure and providing an EGR gas outlet at a portion where the pressure is lowered, a differential pressure can be generated at the EGR gas inlet and outlet of the low-pressure EGR passage without using an exhaust shutter or the like. Thereby, the low-pressure EGR gas after passing through the turbine of the turbocharger can be circulated.
また、このEGRガス混合装置ではベンチュリ部でEGRガスの圧力損失を回復することができ、且つ、出口を通過後のEGRガスの流速が加速しないため、新気の流れを阻害することを抑制することができるので、EGRガスと新気の両方の圧力損失を低減することができる。これにより、排気シャッターを用いる場合に対して内燃機関そのもののポンプ損失を低減し、燃費を向上することができる。 Further, in this EGR gas mixing device, the pressure loss of the EGR gas can be recovered in the venturi section, and the flow rate of the EGR gas after passing through the outlet is not accelerated, so that the flow of fresh air is inhibited from being inhibited. Therefore, the pressure loss of both EGR gas and fresh air can be reduced. Thereby, the pump loss of the internal combustion engine itself can be reduced and the fuel consumption can be improved as compared with the case where the exhaust shutter is used.
なお、低圧EGR通路の出口はベンチュリ部の出口側、つまり拡径した部分に接続されると、EGRガスを新気と合流する際に、新気の流れに沿って合流させることができるので、より新気の流れを阻害することを抑制することができるので、好ましい。この場合には、例えば、合流部がベンチュリ部の外側に設けた環状チャンバで形成され、低圧EGR通路の出口がベンチュリ部の縮径した部分側に小さい方の面を配置する円錐台の側面で形成される。 In addition, when the outlet of the low pressure EGR passage is connected to the outlet side of the venturi section, that is, the diameter-expanded portion, when the EGR gas is merged with fresh air, it can be merged along the flow of fresh air. Since it can suppress inhibiting the flow of fresh air more, it is preferable. In this case, for example, the confluence portion is formed by an annular chamber provided outside the venturi portion, and the outlet of the low pressure EGR passage is the side surface of the truncated cone in which the smaller surface is arranged on the reduced diameter side of the venturi portion. It is formed.
また、上記の内燃機関において、前記出口の総面積と前記ベンチュリ部の縮径した部分の断面積との比率(総面積/断面積)を、EGRガスと新気の両方の圧力損失を低減する圧力損失低減比率にすると、EGRガスと新気の圧力損失をより低減することができ、より燃費を向上することができる。 In the internal combustion engine described above, the ratio (total area / cross-sectional area) of the total area of the outlet and the cross-sectional area of the reduced diameter portion of the venturi part is reduced to reduce the pressure loss of both EGR gas and fresh air. When the pressure loss reduction ratio is used, the pressure loss between EGR gas and fresh air can be further reduced, and the fuel efficiency can be further improved.
なお、ここでいう出口の総面積とは、低圧EGR通路の噴き出し面積のことをいう。また、ベンチュリ部の縮径した部分の断面積とは、ベンチュリ部の最も縮径した部分の新気の流通面積のことをいう。そして、圧力損失低減比率は、EGRガスの圧力損失が3kPa以下になる値が好ましく、4.5以上、4.9以下の値に設定すると効果が高い。 In addition, the total area of an exit here means the ejection area of a low pressure EGR passage. Moreover, the cross-sectional area of the reduced diameter portion of the venturi portion refers to the fresh air distribution area of the most reduced diameter portion of the venturi portion. The pressure loss reduction ratio is preferably a value at which the pressure loss of the EGR gas is 3 kPa or less, and is highly effective when set to a value of 4.5 or more and 4.9 or less.
上記の目的を解決するための本発明のEGRガス混合装置は、吸気通路を流れる新気に、EGR通路を通過後のEGRガスを混合するEGRガス混合装置において、前記吸気通路に設けられて、新気の流速を加速するベンチュリ部と、該ベンチュリ部に前記EGR通路の出口を接続すると共に、前記出口を通過したEGRガスの流速の加速を抑制する合流部とを備えて構成される。 An EGR gas mixing device of the present invention for solving the above-mentioned object is provided in the intake passage in an EGR gas mixing device that mixes EGR gas after passing through the EGR passage with fresh air flowing through the intake passage. The venturi unit is configured to accelerate the flow rate of fresh air, and the merger unit connects the outlet of the EGR passage to the venturi unit and suppresses acceleration of the flow rate of the EGR gas that has passed through the outlet.
また、上記のEGRガス混合装置において、前記出口の総面積と前記ベンチュリ部の縮径した部分の断面積との比率(総面積/断面積)を、EGRガスと新気の両方の圧力損失を低減する圧力損失低減比率にすることが好ましい。 In the above EGR gas mixing device, the ratio (total area / cross-sectional area) between the total area of the outlet and the cross-sectional area of the reduced diameter portion of the venturi part is set so that the pressure loss of both EGR gas and fresh air is reduced. The pressure loss reduction ratio is preferably reduced.
上記のEGRガス混合装置は、従来のEGRガス混合装置に比べて、EGR通路の出口が、ベンチュリ部の縮径した部分の断面積に比して、充分に広いため、新気の流れを阻害することが無く、且つEGRガスの圧力損失も回復することができる。 Compared to the conventional EGR gas mixing device, the above EGR gas mixing device has a sufficiently wide outlet for the EGR passage compared to the cross-sectional area of the reduced diameter portion of the venturi portion, so that the flow of fresh air is obstructed. And the pressure loss of the EGR gas can be recovered.
本発明によれば、ターボチャージャのタービンを通過した後の低圧のEGRガスを、ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路を流れる新気に混合する際に発生する圧力損失を低減することができる。これにより、内燃機関のポンプ損失を低減して、燃費を向上することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pressure loss which generate | occur | produces when mixing the low pressure EGR gas after passing the turbine of a turbocharger with the fresh air which flows through the intake passage of the upstream of the compressor of a turbocharger can be reduced. . Thereby, the pump loss of an internal combustion engine can be reduced and a fuel consumption can be improved.
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関とEGRガス混合装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態のエンジン(内燃機関)はディーゼルエンジンを例に説明するが、本発明はディーゼルエンジンに限定されずに、ガソリンエンジンにも適用することができ、その気筒数や、気筒の配列も限定されない。 Hereinafter, an internal combustion engine and an EGR gas mixing apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although the engine (internal combustion engine) of the following embodiment demonstrates a diesel engine as an example, this invention is not limited to a diesel engine, It can apply also to a gasoline engine. The arrangement of is also not limited.
また、以下の実施の形態のエンジンは、HP−EGRシステム(高圧EGRシステム)とLP−EGRシステム(低圧EGRシステム)の両方を搭載したものを例に説明するが、本発明はこの構成に限定されずに、LP−EGRシステムのみを搭載したエンジンにも適用することができる。 Moreover, although the engine of the following embodiment demonstrates as an example what mounted both HP-EGR system (high pressure EGR system) and LP-EGR system (low pressure EGR system), this invention is limited to this structure. In addition, the present invention can be applied to an engine equipped with only the LP-EGR system.
本発明に係る実施の形態のエンジンについて、図1及び図2を参照しながら説明する。このエンジン1は、ターボチャージャ5のタービン6の下流側の排気通路4から分岐し、LP−EGRクーラー(低圧EGRクーラー)21とLP−EGRバルブ(低圧EGR弁)22とを設けたLP−EGR通路(低圧EGR通路)10から、タービン6を通過後の低圧のEGRガスを、ターボチャージャ5のコンプレッサ11の上流側の吸気通路3に導いて、吸気通路3を流れる新気に混合するLP−EGRシステム12を搭載したエンジン1であり、図5に示す従来のエンジン1Xの排気シャッター25を外し、図1に示すように、コンプレッサ11の上流側の吸気通路3に、EGRガス混合装置30を備えて構成される。
An engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. This engine 1 is branched from an exhaust passage 4 on the downstream side of the
また、このエンジン1は、EGRガス混合装置30に、図2に示すように、吸気通路3に設けられて、新気の流速を加速するベンチュリ部31と、ベンチュリ部31にLP−EGR通路(低圧EGR通路)10の出口32aを接続させると共に、出口32aを通過したEGRガスの流速の加速を抑制する合流部32と、を有するEGRガス混合装置30を備えて構成される。
In addition, the engine 1 is provided in the EGR
これにより、EGRガス混合装置30のベンチュリ部31により、吸気通路3を流通する新気の流れを絞り、新気の流速を加速させ、EGRガス混合装置30の合流部32で、その新気の流速が加速したことにより圧力が低くなった部分にLP−EGR通路10の出口32aを接続させるので、LP−EGR通路10の入口23と出口32aに差圧を発生させることができる。よって、LP−EGRシステム12を搭載したエンジン1は、排気シャッター25などを用いることなく、LP−EGR通路10のEGRガスの入口23と出口32aに差圧を発生させるので、ターボチャージャ5のタービン6を通過後の低圧のEGRガスを、コンプレッサ11を通過する前の低圧の新気に環流することができる。
As a result, the flow of fresh air flowing through the
また、このエンジン1は、EGRガス混合装置30のベンチュリ部31を通過後にEGRガスの圧力損失を回復すると共に、出口32aを通過後のEGRガスの流速の加速を抑制する。これにより、EGRガスの圧力損失と新気の圧力損失の両方を低減する。よって、排気シャッター25を用いる場合に対してエンジン1そのもののポンプ損失を低減し、燃費を向上することができる。
Further, the engine 1 recovers the pressure loss of the EGR gas after passing through the
加えて、コンプレッサ11の上流側の吸気通路3にEGRガス混合装置30を備えると、コンプレッサ11を通過前の低圧の新気にタービン6を通過後の低圧のEGRガスを環流することができる。コンプレッサ11の下流側に配置すると、コンプレッサ11により新気の圧力が大きくなるため、低圧のEGRガスを環流できなくなってしまう。また、コンプレッサ11の上流側の吸気通路3に設けると、EGRガスと新気をコンプレッサ11内で充分に攪拌して均一にすることができる。これにより、HP−EGRシステム9で問題となるEGR率の気筒間差を無くすことができる。
In addition, when the EGR
次に、上記のEGRガス混合装置30について、図2を参照しながら詳しく説明する。ここで、合流部32の出口32aの総面積をM、ベンチュリ部31の縮径部31aの断面積をSとする。総面積Mは、拡径部31bの点線で示した円錐台Lの側面積であり、EGRガスの噴き出し面積である。また、断面積Sは、縮径部31aの一点鎖線で示した管ΦDの断面積であり、新気の流通面積である。
Next, the EGR
ベンチュリ部31は、図2に示すように、吸気通路3を流れる新気の流れを絞ることによって新気の流速を加速し、新気の圧力を小さくする縮径部31aと、縮径部31aを流れる新気の流れを広げることによって新気の流速を減速し、圧力を回復する拡径部31bとを備える。このベンチュリ部31により、縮径部31aで新気の流れを絞り流速を加速するので、圧力を低くすることができる。
As shown in FIG. 2, the
合流部32は、ベンチュリ部31の外周に設けられた環状チャンバであり、ベンチュリ部31の出口側である拡径部31bにLP−EGR通路10の出口32aを接続して、LP−EGR通路10の入口23と出口32aに差圧を発生し、タービン6を通過した低圧のEGRガスを吸気通路3に導いている。
The
LP−EGR通路10の出口32aがベンチュリ部31の拡径部31bに接続されると、EGRガスを新気と合流する際に、EGRガスを新気の流れに沿って合流させることができるので、より新気の流れを阻害することを抑制することができる。
When the
また、この合流部32は、出口32aを通過したEGRガスの流速の加速を抑制するように構成されている。具体的には、出口32aを、拡径部31bの点線で示した円錐台Lの側面で形成する。この円錐台Lは、ベンチュリ部31の縮径部31a側に面積が小さい方の面を、拡径部31b側に面積が大きい方の面を配置する円錐台である。この構成により、出口32aのベンチュリ部31の拡径部31b側が、縮径部31a側よりも広く形成
されるので、出口32aを通過したEGRガスは、新気の流れに沿って吸気通路3に導入される。これにより、EGRガスが新気の流れを阻害することを抑制することができる。
Further, the
さらに、本発明では、EGRガス混合装置30の合流部32の出口32aの総面積Mとベンチュリ部31の縮径部31aの断面積Sとの面積比率(総面積M/断面積S)を、EGRガスと新気の両方の圧力損失を低減する圧力損失低減比率Rにして構成される。
Furthermore, in the present invention, the area ratio (total area M / cross-sectional area S) between the total area M of the
この圧力損失低減比率Rについて、図3に示す表を参照しながら説明する。この図3に示す表は、特許文献1(特開2001−165002号公報)の装置(以下、従来例1とする)、特許文献2(特開2007−092592号公報)の装置(以下、従来例2とする)、比較例1〜比較例3、及び本発明に係る実施の形態のEGRガス混合装置30(以下、実施例1とする)の面積比率におけるEGRガスの圧力損失を比較したものである。なお、従来例1については図面から、また従来例2については図面と段落〔0018〕に記載の数値から面積比率を求めた。
The pressure loss reduction ratio R will be described with reference to the table shown in FIG. The table shown in FIG. 3 is based on the apparatus (hereinafter referred to as Conventional Example 1) of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-165002) and the apparatus (hereinafter referred to as Conventional 2007) of Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-092592). Example 2), Comparative Examples 1 to 3, and EGR gas pressure loss in the area ratio of the EGR
この図3の表によれば、面積比率が4より小さい従来例1、従来例2、及び比較例1では、EGRガスの圧力損失が4kPaよりも大きく、燃費が悪化する。また、比較例2では、EGRガスの圧力損失が3.4kPaと低くなるが、燃費を向上する効果が低い。一方、面積比率が5を超える比較例3では、実施例1と比べるとEGRガスの圧力損失が大きくなる。そこで、この図3の表からEGRガスの圧力損失を充分に低減することができる圧力損失低減比率Rは、EGRガスの圧力損失が3kPa以下になる値が好ましく、特に、4.5以上、4.9以下の値に設定すると最も効果が高い。 According to the table of FIG. 3, in Conventional Example 1, Conventional Example 2, and Comparative Example 1 in which the area ratio is smaller than 4, the pressure loss of EGR gas is larger than 4 kPa, and the fuel consumption is deteriorated. In Comparative Example 2, the pressure loss of EGR gas is as low as 3.4 kPa, but the effect of improving fuel efficiency is low. On the other hand, in Comparative Example 3 in which the area ratio exceeds 5, compared with Example 1, the pressure loss of EGR gas is increased. Therefore, the pressure loss reduction ratio R that can sufficiently reduce the pressure loss of the EGR gas is preferably a value at which the pressure loss of the EGR gas is 3 kPa or less from the table of FIG. Setting to a value of .9 or less is most effective.
次に、このEGRガス混合装置30の動作について、図4を参照しながら説明する。エンジン1が始動して、エンジン本体2から排気ガスが排出されると、図4に示すように、LP−EGR通路10からEGRガスが、吸気通路3を流通する新気に混合される。
Next, the operation of the EGR
新気は、ベンチュリ部31の縮径部31aで流れが絞られるため、流速が速くなる。これにより、新気の圧力は低くなる。この圧力が低くなった部分にEGRガスの出口32aが設けられているので、LP−EGR通路10の入口23と出口32aとの間に差圧を発生させることができ、タービン6を通過後の低圧のEGRガスを、排気シャッターなどを用いることなく吸気通路3に環流することができる。
Since the flow of fresh air is restricted by the reduced
出口32aから排出されたEGRガスは、拡径部31bで圧力損失がある程度回復するので、ポンプ損失を低減することができる。また、出口32aの総面積Mが、縮径部31aの断面積Sに比して広いため、EGRガスの流速が合流部32で上がることがないため、新気の流れを阻害することがないので、圧力損失を低減することができる。
Since EGR gas discharged from the
このEGRガス混合装置30では、タービン6を通過後の低圧のEGRガスを新気に混合すると共に、EGRガスの圧力損失と、新気の圧力損失の両方を低減することができる。つまり、NOxを低減するためのLP−EGRシステム12をエンジン1に搭載しても、EGRガスを新気に混合する際に発生する圧力損失を低減することができる。これにより、エンジン1のポンプ損失を低減して、燃費を向上することができる。
In the EGR
本発明の内燃機関は、ターボチャージャのタービンを通過した後の低圧のEGRガスを、ターボチャージャのコンプレッサの上流側の吸気通路を流れる新気に混合する際に発生する圧力損失を低減することができるので、特にディーゼルエンジンを搭載するトラックなどの車両に利用することができ、燃費を向上することができる。 The internal combustion engine of the present invention can reduce the pressure loss that occurs when the low-pressure EGR gas that has passed through the turbine of the turbocharger is mixed with fresh air that flows through the intake passage upstream of the compressor of the turbocharger. Therefore, it can be used for vehicles such as trucks equipped with diesel engines, and fuel efficiency can be improved.
1、1X エンジン(内燃機関)
2 エンジン本体
3 吸気通路
4 排気通路
5 ターボチャージャ
6 タービン
7 HP−EGR通路(高圧EGR通路)
8 インテークマニホールド
9 HP−EGRシステム(高圧EGRシステム)
10 LP−EGR通路(低圧EGR通路)
11 タービン
12 LP−EGRシステム(低圧EGRシステム)
13 エアクリーナー
14 インタークーラー
15 スロットルバルブ
16 HP−EGRクーラー
17 HP−EGRバルブ
20 排気ガス浄化装置
21 LP−EGRクーラー(低圧EGRクーラー)
22 LP−EGRバルブ(低圧EGR弁)
23 入口
30 EGRガス混合装置
31 ベンチュリ部
31a 縮経部
31b 拡経部
32 合流部
32a 出口
1, 1X engine (internal combustion engine)
2
8 Intake manifold 9 HP-EGR system (high pressure EGR system)
10 LP-EGR passage (low pressure EGR passage)
11
13 Air cleaner 14
22 LP-EGR valve (low pressure EGR valve)
23
Claims (4)
前記コンプレッサの上流側の前記吸気通路に設けられて、新気の流速を加速するベンチュリ部と、
該ベンチュリ部に前記低圧EGR通路の出口を接続すると共に、前記出口を通過したEGRガスの流速の加速を抑制する合流部と、を有するEGRガス混合装置を備えることを特徴とする内燃機関。 The low-pressure EGR gas branched from the exhaust passage on the downstream side of the turbine of the turbocharger and provided with the low-pressure EGR cooler and the low-pressure EGR valve is supplied to the upstream of the turbocharger compressor. In the internal combustion engine that leads to the intake passage on the side and mixes with fresh air flowing through the intake passage,
A venturi that is provided in the intake passage upstream of the compressor and accelerates the flow rate of fresh air;
An internal combustion engine comprising: an EGR gas mixing device having an outlet of the low-pressure EGR passage connected to the venturi portion and a merging portion that suppresses acceleration of the flow rate of the EGR gas that has passed through the outlet.
前記吸気通路に設けられて、新気の流速を加速するベンチュリ部と、該ベンチュリ部に前記EGR通路の出口を接続すると共に、前記出口を通過したEGRガスの流速の加速を抑制する合流部とを備えることを特徴とするEGRガス混合装置。 In an EGR gas mixing device that mixes EGR gas after passing through the EGR passage with fresh air flowing through the intake passage,
A venturi portion provided in the intake passage for accelerating the flow rate of fresh air; a merging portion for connecting the outlet of the EGR passage to the venturi portion and suppressing acceleration of the flow rate of EGR gas passing through the outlet; An EGR gas mixing device comprising:
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