JP2016217249A - Intake device for supercharged engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress moisture which is contained in back-flowed intake air condensing in upstream of a connection part in an EGR passage when an air by-pass valve is opened and the intake air containing an EGR gas flows back in an intake passage.SOLUTION: An intake device for supercharged engine includes condensation suppression means for suppressing moisture which is contained in an EGR gas condensing in an intake passage 10, by increasing the inner wall surface temperature of the intake passage 10. The condensation suppression means is constituted in such a manner that, by supplying heat to a pipe wall from the outside of the intake passage 10, the inner wall surface temperature in a first section from a compressor 52 to a connection part 106 in an EGR passage 62, and the inner wall surface temperature of a second section from the connection part 106 to a boundary position located in upstream of the connection part 106 are higher than the inner wall surface temperature of a third section in upstream of the boundary position. The boundary position is located in upstream of a maximum reach point which the intake air containing the EGR gas flows back in the intake passage 10 to reach when an air by-pass valve 56 is opened.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、過給エンジンの吸気装置に関する。   The present invention relates to an intake device for a supercharged engine.

過給エンジンには、コンプレッサを迂回するエアバイパス通路と、エアバイパス通路を開放/遮断するエアバイパスバルブとが設けられている。減速時、スロットルバルブが閉じられることで、スロットルバルブの上流の圧力である過給圧が上昇する。このとき、エアバイパスバルブを開くことによって、コンプレッサの上流から下流へ空気を戻して過給圧を低下させ、コンプレッサにサージが発生することを防ぐことができる。   The supercharged engine is provided with an air bypass passage that bypasses the compressor and an air bypass valve that opens / closes the air bypass passage. During deceleration, the throttle valve is closed, and the boost pressure, which is the pressure upstream of the throttle valve, increases. At this time, by opening the air bypass valve, the air is returned from the upstream to the downstream of the compressor, the supercharging pressure is lowered, and the occurrence of a surge in the compressor can be prevented.

低圧EGR装置を備える過給エンジンでは、排気通路のタービンよりも下流の部位と、吸気通路のタービンよりも上流の部位とがEGR通路で接続される。例えば下記の特許文献1の図1に示されているように、一般に、EGR通路が吸気通路に接続する接続部は、エアバイパス通路(特許文献1ではリサーキュレーション通路と表記されている)が吸気通路に接続する接続部よりも上流に位置している。   In a supercharged engine including a low-pressure EGR device, a portion of the exhaust passage downstream of the turbine and a portion of the intake passage upstream of the turbine are connected by an EGR passage. For example, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1 below, generally, the connection portion where the EGR passage is connected to the intake passage is an air bypass passage (represented as a recirculation passage in Patent Document 1). It is located upstream of the connecting portion connected to the intake passage.

エアバイパスバルブが開いたときには、EGRガスを含む吸気がエアバイパス通路から吸気通路に流入し、吸気通路をその上流側に逆流する。特許文献1には、吸気通路を逆流した吸気に含まれるEGRガス成分によってエアフローメータが汚損することを防ぐため、吸気通路のEGR通路の接続部よりも上流に、逆流した吸気を流入させる容積部を設けることが記載されている。   When the air bypass valve is opened, intake air including EGR gas flows into the intake passage from the air bypass passage, and flows back through the intake passage upstream. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133830 discloses a volume portion for allowing the backflowed intake air to flow upstream from the connection portion of the EGR passage in the intake passage in order to prevent the air flow meter from being polluted by the EGR gas component contained in the intake air flowing back through the intake passage. It is described to provide.

特開2013−007268号公報JP 2013-007268 A 特開2009−174444号公報JP 2009-174444 A 国際公開2011/111171号International Publication No. 2011/111171 特開2002−047959号公報JP 2002-047959 A 特開2004−019589号公報JP 2004-019589 A

ところで、EGRガスには燃料の燃焼によって生じた水分(水蒸気)が多く含まれている。EGRガスに含まれる水分は、EGRバルブを介して吸気通路に導入されたとき、相対的に低温の新気と混合することにより、また、相対的に低温の吸気通路の内壁面に触れることにより、凝縮して凝縮水となる場合がある。EGRガスに含まれる水分の凝縮は、EGRガスが定常的に流れているEGR通路の接続部よりも下流において起こりやすい。ただし、過給エンジンの減速に伴ってエアバイパスバルブが開いたときは、EGRガスを含む吸気が吸気通路をその上流側に逆流する。このため、定常状態ではEGRガスが流れていないEGR通路の接続部よりも上流の側でも凝縮水の発生が起こりうる。発生した凝縮水が吸気とともにコンプレッサに流入すると、コンプレッサのインペラの破損やエロージョンを招くおそれがある。   By the way, EGR gas contains a lot of moisture (water vapor) generated by the combustion of fuel. When the moisture contained in the EGR gas is introduced into the intake passage through the EGR valve, it mixes with fresh air having a relatively low temperature, and touches the inner wall surface of the relatively low temperature intake passage. , May condense into condensed water. Condensation of moisture contained in the EGR gas is likely to occur downstream of the connection portion of the EGR passage through which the EGR gas constantly flows. However, when the air bypass valve is opened along with the deceleration of the supercharged engine, the intake air including the EGR gas flows backward through the intake passage to the upstream side. For this reason, in a steady state, the generation of condensed water can also occur on the upstream side of the connection portion of the EGR passage where no EGR gas flows. If the generated condensed water flows into the compressor together with the intake air, the compressor impeller may be damaged or eroded.

しかしながら、上記の特許文献1は、EGRガスを含む吸気の吸気通路の上流の側への逆流について開示しているものの、逆流した吸気に含まれる水分がEGR通路の接続部よりも上流で凝縮することについては開示していない。また、上記の特許文献1は、EGRガスに含まれる水分の吸気通路内での凝縮に対する対策については何ら開示していない。   However, although the above-mentioned patent document 1 discloses the backflow of the intake air containing EGR gas to the upstream side of the intake passage, moisture contained in the backflowed intake air is condensed upstream of the connection portion of the EGR passage. This is not disclosed. Moreover, said patent document 1 is not disclosing at all about the countermeasure with respect to the condensation in the intake passage of the water | moisture content contained in EGR gas.

EGRガスに含まれる水分の吸気通路内での凝縮を抑制する技術は、例えば、上記の特許文献2に記載されている。特許文献2は、EGR通路の接続部よりも上流に吸気ヒータを配置し、吸気ヒータで新気を加熱することによって、EGRガスが新気と合流したときの凝縮水の発生を抑えることを開示している。しかし、特許文献2は、エアバイパス通路及びエアバイパスバルブは開示していない。ゆえに、特許文献2では、EGRガスを含む吸気がエアバイパス通路から吸気通路に流入し、EGRガスを含む吸気が吸気通路を逆流する場合の問題については検討されていない。   A technique for suppressing condensation of moisture contained in the EGR gas in the intake passage is described in, for example, Patent Document 2 described above. Patent Document 2 discloses that an intake heater is disposed upstream of the connection portion of the EGR passage, and fresh air is heated by the intake heater, thereby suppressing generation of condensed water when EGR gas merges with fresh air. doing. However, Patent Document 2 does not disclose an air bypass passage and an air bypass valve. Therefore, Patent Document 2 does not discuss a problem in the case where the intake air including EGR gas flows into the intake passage from the air bypass passage and the intake air including EGR gas flows back through the intake passage.

仮に、特許文献2に記載の過給エンジンがエアバイパス通路及びエアバイパスバルブを備えているとすると、エアバイパスバルブが開いたとき、エアバイパス通路から逆流してきた吸気やEGR通路から導入されるEGRガスに含まれる水分が吸気通路内で凝縮し、発生した凝縮水がコンプレッサに流入してしまう。なぜなら、吸気ヒータによっていくら新気を加熱できるようにしたとしても、吸気通路をコンプレッサの側から吸気が逆流している状況では、吸気ヒータが与える熱を吸気通路の下流に伝えることができないからである。つまり、新気を加熱してEGRガスを含む吸気を昇温させる方法は、新気が下流に流れている場合にのみ有効であり、吸気通路内を吸気が逆流しているときには効果が得られない。   Assuming that the supercharged engine described in Patent Document 2 includes an air bypass passage and an air bypass valve, when the air bypass valve opens, intake air that flows backward from the air bypass passage and EGR introduced from the EGR passage Moisture contained in the gas is condensed in the intake passage, and the generated condensed water flows into the compressor. This is because no matter how much the intake air can be heated by the intake heater, the heat given by the intake heater cannot be transferred downstream of the intake passage in the situation where the intake air flows backward from the compressor side in the intake passage. is there. That is, the method of heating the fresh air and raising the temperature of the intake air including the EGR gas is effective only when the fresh air flows downstream, and is effective when the intake air is flowing backward in the intake passage. Absent.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、EGRガスに含まれる水分が吸気通路内で凝縮すること、特に、エアバイパスバルブが開いてEGRガスを含む吸気が吸気通路を逆流したときに、逆流した吸気に含まれる水分がEGR通路の接続部よりも上流で凝縮することを抑えることのできる、過給エンジンの吸気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-described problems, and the moisture contained in the EGR gas is condensed in the intake passage. In particular, the air bypass valve is opened and the intake air containing the EGR gas flows back through the intake passage. An object of the present invention is to provide an intake device for a supercharged engine that can prevent moisture contained in backflowed intake air from condensing upstream of a connection portion of an EGR passage.

本発明に係る過給エンジンの吸気装置は、吸気通路と、吸気通路に配置されたコンプレッサと、コンプレッサを迂回するエアバイパス通路と、EGRガスを吸気通路に導入するEGR通路とを備える。エアバイパス通路にはエアバイパスバルブが配置される。エアバイパスバルブは、例えば減速時、より好ましくは、コンプレッサを通過する吸気の流量とコンプレッサの圧力比との関係からサージの発生が予測されたときに開かれる。EGR通路はいわゆる低圧EGR装置のEGR通路であり、EGR通路が吸気通路に接続する接続部は、エアバイパス通路が吸気通路に接続する接続部よりも吸気通路の上流に位置している。   An intake device for a supercharged engine according to the present invention includes an intake passage, a compressor disposed in the intake passage, an air bypass passage that bypasses the compressor, and an EGR passage that introduces EGR gas into the intake passage. An air bypass valve is disposed in the air bypass passage. The air bypass valve is opened at the time of deceleration, for example, more preferably, when a surge is predicted from the relationship between the flow rate of intake air passing through the compressor and the pressure ratio of the compressor. The EGR passage is an EGR passage of a so-called low pressure EGR device, and the connection portion where the EGR passage is connected to the intake passage is located upstream of the connection portion where the air bypass passage is connected to the intake passage.

本発明に係る過給エンジンの吸気装置は、EGRガスに含まれる水分が吸気通路内で凝縮することを抑制する凝縮抑制手段を備える。凝縮抑制手段は、吸気通路の内壁面温度を高くすることによって水分の凝縮を抑制するように構成される。ここで、コンプレッサからEGR通路の接続部までの区間を吸気通路の第1の区間(EGR通路の接続部は第1区間に含まれる)、EGR通路の接続部からEGR通路の接続部よりも上流に設定された境界位置までの区間を吸気通路の第2の区間、そして、境界位置よりも上流の区間を吸気通路の第3の区間と定義する。このような定義によれば、凝縮抑制手段は、より詳しくは、吸気通路の外側から吸気通路の管壁に熱を供給することにより、第1の区間の内壁面温度と第2の区間の内壁面温度とを、第3の区間の内壁面温度よりも高くするように構成される。   An intake device for a supercharged engine according to the present invention includes condensation suppression means for suppressing moisture contained in EGR gas from condensing in an intake passage. The condensation suppression means is configured to suppress moisture condensation by increasing the inner wall surface temperature of the intake passage. Here, the section from the compressor to the connection part of the EGR passage is the first section of the intake passage (the connection part of the EGR passage is included in the first section), and the connection part of the EGR passage is upstream of the connection part of the EGR passage. Is defined as a second section of the intake passage, and a section upstream of the boundary position is defined as a third section of the intake passage. According to such a definition, in more detail, the condensation suppression means supplies heat from the outside of the intake passage to the pipe wall of the intake passage, so that the inner wall surface temperature of the first section and the inner section of the second section are increased. The wall surface temperature is configured to be higher than the inner wall surface temperature of the third section.

第1の区間は、過給エンジンの定常状態において、EGR通路から吸気通路に導入されたEGRガスが定常的に流れる区間である。第2の区間は、定常的にはEGRガスが流れていないが、エアバイパスバルブが開いたときに、EGRガスを含む吸気が第1の区間を越えて逆流してくる可能性が高い区間である。本発明によれば、これらの区間の内壁面温度を、吸気通路の外側から管壁に供給される熱によって高くしているので、逆流する吸気(EGRガスを含む吸気)に含まれる水分が内壁面で結露することが抑えられる。吸気通路の外側からの管壁への熱供給によれば、吸気ヒータで新気を加熱して吸気通路の内側から内壁面を温める方法に比較して、吸気が逆流する状況でも確実に内壁面温度を高く保持することができる。   The first section is a section in which EGR gas introduced from the EGR passage to the intake passage steadily flows in the steady state of the supercharged engine. The second section is a section in which EGR gas does not normally flow, but when the air bypass valve is opened, intake air containing EGR gas is likely to flow backward beyond the first section. is there. According to the present invention, the inner wall surface temperature in these sections is increased by the heat supplied to the pipe wall from the outside of the intake passage, so that the moisture contained in the backflowing intake air (intake air including EGR gas) is increased. Condensation on the wall is suppressed. According to the heat supply to the pipe wall from the outside of the intake passage, the inner wall surface is reliably ensured even in a situation where the intake air flows backward, compared to a method in which fresh air is heated by the intake heater and the inner wall surface is heated from the inside of the intake passage. The temperature can be kept high.

EGRガスを含む吸気が第2の区間を越えて第3の区間に到達するかどうかは、第2の区間と第3の区間との境界位置の設定に依存する。本発明では、エアバイパスバルブが開いたときにEGRガスを含む吸気が吸気通路を逆流して到達する最大到達点よりも上流に、第2の区間と第3の区間との境界位置が設定されている。ゆえに、EGRガスを含む吸気が第3の区間まで逆流してくることは基本的にはないので、第3の区間の内壁面温度は、第1の区間や第2の区間の内壁面温度に比較して相対的に低くてもよい。そうすることで、吸気通路の外側から管壁に与える熱量を抑えることができる。なお、エアバイパスバルブが開いたときにEGRガスを含む吸気が吸気通路を逆流して到達する最大到達点は、過給エンジンの仕様から予め計算により予測することもできるし、実験的に確認することもできる。好ましくは、最大到達点に第2の区間と第3の区間との境界位置を設定する。これによれば、吸気通路の外側から管壁に与える熱量を無駄にすることなく、吸気が逆流する区間の内壁面温度を高く保持することができる。   Whether the intake air including EGR gas reaches the third section beyond the second section depends on the setting of the boundary position between the second section and the third section. In the present invention, the boundary position between the second section and the third section is set upstream of the maximum reaching point where the intake air including the EGR gas flows back through the intake passage when the air bypass valve is opened. ing. Therefore, since the intake air containing EGR gas does not flow back to the third section basically, the inner wall surface temperature of the third section is equal to the inner wall surface temperature of the first section or the second section. It may be relatively low as compared. By doing so, the amount of heat applied to the tube wall from the outside of the intake passage can be suppressed. Note that the maximum reaching point where the intake air containing EGR gas flows back through the intake passage when the air bypass valve is opened can be predicted in advance from the specifications of the supercharged engine, or confirmed experimentally. You can also. Preferably, a boundary position between the second section and the third section is set at the maximum reaching point. According to this, the inner wall surface temperature in the section where the intake air flows back can be kept high without wasting the amount of heat given to the tube wall from the outside of the intake passage.

凝縮抑制手段のより詳細な構成として、少なくとも第1の区間を含む区間を内壁面温度がほぼ一様に高い高温区間とし、高温区間の上流端から境界位置までの内壁面温度を上流側に向けて徐々に低下させるようにしてもよい。過給エンジンの定常状態では、EGRガスは第1の区間を流れ、第1の区間より上流には流れていない。このときのEGRガスを含む吸気の露点温度はEGR率によって決まり、設計上の最大EGR率のときに露点温度は最も高くなる。一方、減速時にエアバイパスバルブが開くような高負荷運転時のEGR率は、一般的には最大EGR率よりも低くされているので、エアバイパス通路から逆流してくる吸気の露点温度は、一般的には最大EGR率のときの露点温度よりも低くなっている。また、逆流した吸気が吸気通路の上流に進むほど、新気による希釈が進んで吸気の露点温度は次第に低下する。よって、内壁面での結露を防ぐためには、少なくとも第1の区間は最大EGR率に対応して内壁面温度は高くしておく必要があるが、その上流では第1の区間から上流側に遠くなるにつれて内壁面温度を次第に低くしてもよい。内壁面温度を低くすることができれば、その分、吸気通路の外側から管壁に与える熱量を抑えることができる。ゆえに、上記の構成によれば、逆流した吸気に含まれる水分がEGR通路の接続部よりも上流の内壁面で結露することを、より少ない熱量の供給で抑えることができる。   As a more detailed configuration of the condensation suppression means, the section including at least the first section is a high temperature section where the inner wall temperature is substantially uniformly high, and the inner wall temperature from the upstream end of the high temperature section to the boundary position is directed upstream. You may make it fall gradually. In the steady state of the supercharged engine, EGR gas flows through the first section and does not flow upstream from the first section. At this time, the dew point temperature of the intake air including the EGR gas is determined by the EGR rate, and the dew point temperature becomes the highest at the design maximum EGR rate. On the other hand, since the EGR rate during high load operation where the air bypass valve opens during deceleration is generally lower than the maximum EGR rate, the dew point temperature of the intake air flowing backward from the air bypass passage is generally Specifically, it is lower than the dew point temperature at the maximum EGR rate. Further, as the backflowed intake air proceeds upstream of the intake passage, dilution with fresh air proceeds and the dew point temperature of the intake air gradually decreases. Therefore, in order to prevent dew condensation on the inner wall surface, at least the first section needs to have a high inner wall surface temperature corresponding to the maximum EGR rate, but in the upstream, it is far from the first section to the upstream side. The inner wall surface temperature may be gradually lowered as the time goes on. If the inner wall surface temperature can be lowered, the amount of heat applied to the tube wall from the outside of the intake passage can be reduced accordingly. Therefore, according to said structure, it can suppress that the water | moisture content contained in the backflowed intake air | moisture condenses on the inner wall surface upstream from the connection part of an EGR channel | path by supply of less heat quantity.

凝縮抑制手段のより詳細な構成の別の例として、第1の区間から第2の区間までの全区間を内壁面温度がほぼ一様に高い高温区間としてもよい。エアバイパスバルブが開くときのEGR率が設計上の最大EGR率であることもありうるからである。第1の区間から第2の区間までの全区間の内壁面温度を、最大EGR率に対応してほぼ一様に高くしておくことで、EGR通路の接続部よりも上流の内壁面での結露をより確実に抑えることができる。   As another example of a more detailed configuration of the condensation suppression means, all the sections from the first section to the second section may be high-temperature sections in which the inner wall surface temperature is substantially uniform. This is because the EGR rate when the air bypass valve opens may be the maximum design EGR rate. By setting the inner wall surface temperature in all the sections from the first section to the second section to be substantially uniformly high corresponding to the maximum EGR rate, the inner wall surface upstream of the connection portion of the EGR passage Condensation can be suppressed more reliably.

凝縮抑制手段は、金属で形成された第1の区間と第2の区間の管壁と、金属よりも熱伝導率の低い材料で形成された第3の区間の管壁と、高温区間の管壁を加熱する加熱装置と、を備えて構成されてもよい。第1の区間と第2の区間の管壁を熱伝導率の高い金属で形成し、第3の区間の管壁を金属よりも熱伝導率の低い材料で形成することによって、加熱装置により加えた熱を、第1の区間と第2の区間の内壁面温度の上昇に効率よく使うことができる。高温区間は、第1の区間と第2の区間のうちの少なくとも第1の区間を含む一部の区間でもよいし、第1の区間から第2の区間までの全区間でもよい。   Condensation suppression means includes a tube wall of the first section and the second section formed of metal, a tube wall of the third section formed of a material having a lower thermal conductivity than the metal, and a tube of the high temperature section. And a heating device that heats the wall. The tube walls of the first section and the second section are formed of a metal having a high thermal conductivity, and the tube wall of the third section is formed of a material having a lower thermal conductivity than that of the metal. The heated heat can be efficiently used to increase the inner wall surface temperature in the first section and the second section. The high temperature section may be a partial section including at least the first section of the first section and the second section, or may be the entire section from the first section to the second section.

凝縮抑制手段は、第1の区間と第2の区間の管壁を外側から保温する断熱材をさらに備えて構成されてもよい。断熱材によって吸気通路の外側への放熱を抑えることで、第1の区間と第2の区間の内壁面をより効率よく温めることができる。   The condensation suppression means may further include a heat insulating material that keeps the tube walls of the first section and the second section from the outside. By suppressing heat dissipation to the outside of the intake passage by the heat insulating material, the inner wall surfaces of the first section and the second section can be warmed more efficiently.

加熱装置は、過給エンジンで温められたエンジン冷却水によって高温区間の管壁を加熱するように構成されてもよい。これによれば、エンジンの廃熱を有効に活用することができる。なお、この場合、少なくとも高温区間の管壁を二重管で構成し、二重管の内部にエンジン冷却水を通してもよい。   The heating device may be configured to heat the pipe wall in the high temperature section with engine cooling water heated by the supercharged engine. According to this, the waste heat of the engine can be effectively utilized. In this case, at least the pipe wall in the high temperature section may be constituted by a double pipe, and the engine coolant may be passed through the double pipe.

また、加熱装置は、電気ヒータによって高温区間の管壁を加熱するように構成されてもよい。これによれば、内壁面温度を適切な温度に調整することが容易である。   Further, the heating device may be configured to heat the tube wall in the high temperature section with an electric heater. According to this, it is easy to adjust the inner wall surface temperature to an appropriate temperature.

以上述べたように、本発明によれば、エアバイパスバルブが開いてEGRガスを含む吸気が吸気通路を逆流したときに、逆流した吸気に含まれる水分がEGR通路の接続部よりも上流で凝縮することを抑えることができる。   As described above, according to the present invention, when the air bypass valve is opened and the intake air containing EGR gas flows back through the intake passage, the moisture contained in the back-flowed intake air is condensed upstream of the connection portion of the EGR passage. Can be suppressed.

本発明の各実施の形態の過給エンジンの構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the supercharged engine of each embodiment of this invention. 本発明の実施の形態1の吸気装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the intake device of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による吸気通路の流れの方向における吸気通路の内壁面の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the inner wall face of an intake passage in the direction of the flow of an intake passage by Embodiment 1 of this invention. 定常運転時の吸気通路内のガスの流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the gas in an intake passage at the time of steady operation. エアバイパスバルブの開弁時の吸気通路内のガスの流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the gas in an intake passage at the time of valve opening of an air bypass valve. 本発明の実施の形態2の吸気装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the intake device of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2による吸気通路の流れの方向における吸気通路の内壁面の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the inner wall face of the intake passage in the direction of the flow of the intake passage by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の吸気装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the intake device of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による吸気通路の流れの方向における吸気通路の内壁面の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the inner wall face of the intake passage in the direction of the flow of the intake passage by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の吸気装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the intake device of Embodiment 4 of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in the embodiment shown below, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the reference However, the present invention is not limited to this number. The structures and the like described in the following embodiments are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

[過給エンジンの構成]
まず、本発明の各実施の形態に共通する過給エンジンの構成について図1を用いて説明する。実施の形態に係る過給エンジン2は、火花点火式の4ストロークレシプロエンジンとして構成されたエンジン本体4を備える。
[Configuration of turbocharged engine]
First, a configuration of a supercharged engine common to the embodiments of the present invention will be described with reference to FIG. The supercharged engine 2 according to the embodiment includes an engine body 4 configured as a spark ignition type 4-stroke reciprocating engine.

エンジン本体4には、各気筒の吸気ポートにつながる吸気マニホールド12が接続されている。吸気マニホールド12は、水冷式のインタークーラ16と一体化されたサージタンク14に接続されている。インタークーラ16には、吸気通路10が接続されている。   An intake manifold 12 connected to the intake port of each cylinder is connected to the engine body 4. The intake manifold 12 is connected to a surge tank 14 integrated with a water-cooled intercooler 16. An intake passage 10 is connected to the intercooler 16.

吸気通路10の入口にはエアクリーナ20が取り付けられている。吸気通路10のエアクリーナ20よりも下流には、吸気通路10に吸入された新気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ22が取り付けられている。吸気通路10のエアフローメータ22よりも下流には、吸気量を調整するためのスロットルバルブ24が配置されている。   An air cleaner 20 is attached to the inlet of the intake passage 10. An air flow meter 22 that outputs a signal corresponding to the flow rate of fresh air sucked into the intake passage 10 is attached to the intake passage 10 downstream of the air cleaner 20. A throttle valve 24 for adjusting the intake air amount is disposed downstream of the air flow meter 22 in the intake passage 10.

吸気通路10のエアフローメータ22とスロットルバルブ24との間には、ターボ過給機50のコンプレッサ52が配置されている。吸気通路10には、コンプレッサ52を迂回するエアバイパス通路54が設けられている。エアバイパス通路54には、エアバイパス通路54の遮断/連通を制御するエアバイパスバルブ56が配置されている。   A compressor 52 of the turbocharger 50 is arranged between the air flow meter 22 and the throttle valve 24 in the intake passage 10. In the intake passage 10, an air bypass passage 54 that bypasses the compressor 52 is provided. An air bypass valve 56 that controls blocking / communication of the air bypass passage 54 is disposed in the air bypass passage 54.

エアバイパスバルブ56は制御装置200によって制御されている。制御装置200は、コンプレッサ52の上流圧に対する過給圧(下流圧)の圧力比と、コンプレッサ52の流量とに基づいてコンプレッサ52のサージを予測する。サージの発生が予測されたとき、制御装置は、エアバイパスバルブ56を開き、コンプレッサ52の下流から上流へエアバイパス通路54を経由して吸気を戻すことにより過給圧を低下させる。   The air bypass valve 56 is controlled by the control device 200. The control device 200 predicts a surge of the compressor 52 based on the pressure ratio of the supercharging pressure (downstream pressure) to the upstream pressure of the compressor 52 and the flow rate of the compressor 52. When the occurrence of a surge is predicted, the control device opens the air bypass valve 56 and reduces the supercharging pressure by returning the intake air from the downstream of the compressor 52 to the upstream via the air bypass passage 54.

エンジン本体4には、各気筒の排気ポートにつながる排気マニホールド32が接続されている。排気マニホールド32には、ターボ過給機50のタービン58が配置されている。タービン58の出口には三元触媒40が配置され、三元触媒40に排気通路30が接続されている。排気通路30には消音器42が配置されている。   An exhaust manifold 32 connected to the exhaust port of each cylinder is connected to the engine body 4. A turbine 58 of the turbocharger 50 is arranged in the exhaust manifold 32. A three-way catalyst 40 is disposed at the outlet of the turbine 58, and the exhaust passage 30 is connected to the three-way catalyst 40. A silencer 42 is disposed in the exhaust passage 30.

過給エンジン2は、排気通路30から吸気通路10へ排気の一部を再循環させる低圧EGR装置60を備える。低圧EGR装置60は、三元触媒40よりも下流で排気通路30から分岐し、コンプレッサ52よりも上流で吸気通路10に接続するEGR通路62を備える。EGR通路62には、EGRガスの流れの上流側にEGRクーラ64が配置され、下流側にEGRバルブ66が配置されている。EGR通路62が吸気通路10に接続する接続部は、エアバイパス通路54が吸気通路10に接続する接続部よりも吸気通路10の上流に位置している。   The supercharged engine 2 includes a low pressure EGR device 60 that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage 30 to the intake passage 10. The low pressure EGR device 60 includes an EGR passage 62 that branches from the exhaust passage 30 downstream of the three-way catalyst 40 and connects to the intake passage 10 upstream of the compressor 52. In the EGR passage 62, an EGR cooler 64 is disposed on the upstream side of the flow of EGR gas, and an EGR valve 66 is disposed on the downstream side. The connection portion where the EGR passage 62 connects to the intake passage 10 is located upstream of the intake passage 10 than the connection portion where the air bypass passage 54 connects to the intake passage 10.

EGRバルブ66は制御装置200によって制御されている。制御装置200は、エンジン回転速度及びエンジン負荷にEGR率を関連付けたマップを参照して目標EGR率を決定し、目標EGR率にしたがってEGRバルブ66の開度を制御する。なお、図1に示すガス通路のうち、実線で示す通路は、過給エンジン2の定常状態においてEGRガスが流れている通路である。   The EGR valve 66 is controlled by the control device 200. The control device 200 determines a target EGR rate with reference to a map in which the EGR rate is associated with the engine rotation speed and the engine load, and controls the opening degree of the EGR valve 66 according to the target EGR rate. Note that, among the gas passages shown in FIG. 1, a passage indicated by a solid line is a passage through which EGR gas flows in the steady state of the supercharged engine 2.

[実施の形態1の吸気装置]
本発明の実施の形態1の吸気装置は、上記構成の過給エンジン2に適用される。吸気装置は、エンジン本体4に吸気を供給する装置である。図1に示す構成においては、少なくとも吸気通路10、コンプレッサ52、エアバイパス通路54、及びEGR通路62は、吸気装置の構成要素に含まれる。
[Intake Device of Embodiment 1]
The intake device of Embodiment 1 of the present invention is applied to the supercharged engine 2 having the above configuration. The intake device is a device that supplies intake air to the engine body 4. In the configuration shown in FIG. 1, at least the intake passage 10, the compressor 52, the air bypass passage 54, and the EGR passage 62 are included in the components of the intake device.

図2は、本発明の実施の形態1の吸気装置6Aの構成を模式的に示す図である。図2に示すように、吸気通路10のコンプレッサ52よりも上流の区間は、3つの区間に分けられる。   FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the intake device 6A according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 2, the section upstream of the compressor 52 in the intake passage 10 is divided into three sections.

第1の区間は、コンプレッサ52の入口からEGR通路62の接続部までの区間である。EGR通路62の接続部には、EGR通路62の出口106が形成されている。EGR通路62の出口106は、新気とEGRガスが合流する合流点である。EGR通路62の出口106は第1の区間に含まれる。第1の区間において、EGR通路62の出口106よりも下流には、エアバイパス通路54(図1参照)の出口104が形成されている。   The first section is a section from the inlet of the compressor 52 to the connection portion of the EGR passage 62. An outlet 106 of the EGR passage 62 is formed at the connection portion of the EGR passage 62. The outlet 106 of the EGR passage 62 is a junction where fresh air and EGR gas merge. The outlet 106 of the EGR passage 62 is included in the first section. In the first section, the outlet 104 of the air bypass passage 54 (see FIG. 1) is formed downstream of the outlet 106 of the EGR passage 62.

第2の区間は、EGR通路62の接続部から逆流最大到達点までの区間である。逆流最大到達点とは、エアバイパスバルブ56(図1参照)が開いたときに、EGRガスを含む吸気が吸気通路10を上流側に逆流して到達する最も上流の地点である。逆流最大到達点は、エアバイパスバルブ56が開く条件と、過給エンジン2のハードウェア仕様から予め計算により予測することができる。例えば、前出の特許文献1には、エアバイパスバルブ56が開くことでエアバイパス通路出口104から吸気通路10内に流入するガスの体積を計算する方法が記載されている。また、過給エンジン2の実機を用いて、逆流最大到達点を実験的に確認することもできる。   The second section is a section from the connection portion of the EGR passage 62 to the maximum backflow reaching point. The maximum reverse flow reaching point is the most upstream point where the intake air including the EGR gas reaches the upstream side through the intake passage 10 when the air bypass valve 56 (see FIG. 1) is opened. The maximum reverse flow point can be predicted in advance from the conditions for opening the air bypass valve 56 and the hardware specifications of the supercharged engine 2. For example, Patent Document 1 described above describes a method of calculating the volume of gas flowing into the intake passage 10 from the air bypass passage outlet 104 when the air bypass valve 56 is opened. Further, the maximum backflow point can be experimentally confirmed using the actual engine of the supercharged engine 2.

第3の区間は、境界位置である逆流最大到達点よりも上流の区間である。エアフローメータ22(図1参照)は第3の区間に含まれる。   The third section is a section upstream from the maximum backflow reaching point that is the boundary position. The air flow meter 22 (see FIG. 1) is included in the third section.

吸気装置6Aは、吸気通路10の構成に特徴を有している。吸気通路10の第1の区間は、熱伝導率の高い金属製の二重管100で構成されている。二重管100の中は、エンジン冷却水が流れる冷却水流路102となっている。   The intake device 6A is characterized by the structure of the intake passage 10. The first section of the intake passage 10 is composed of a metal double pipe 100 having a high thermal conductivity. Inside the double pipe 100 is a cooling water flow path 102 through which engine cooling water flows.

吸気通路10の第2の区間は、熱伝導率の高い金属製の管(一重管)110で構成されている。吸気通路10の第1の区間及び第2の区間の外周には、内部を保温するための断熱材120が巻かれている。   The second section of the intake passage 10 includes a metal pipe (single pipe) 110 having a high thermal conductivity. A heat insulating material 120 for keeping the inside warm is wound around the outer periphery of the first section and the second section of the intake passage 10.

吸気通路10の第3の区間は、金属よりも熱伝導率の低い、つまり、断熱性の高いゴム製或いは樹脂製の管(一重管)130で構成されている。   The third section of the intake passage 10 is composed of a rubber or resin pipe (single pipe) 130 having a lower thermal conductivity than metal, that is, a heat insulating property.

吸気通路10に接続されるEGR通路62は、少なくともEGRバルブ66から接続部までの区間は、金属製の二重管140で構成されている。二重管140の中は、エンジン冷却水が流れる冷却水流路142となっている。断熱材120はEGR通路62の外周にも巻かれている。   The EGR passage 62 connected to the intake passage 10 includes a metal double pipe 140 at least in the section from the EGR valve 66 to the connecting portion. Inside the double pipe 140 is a cooling water flow path 142 through which engine cooling water flows. The heat insulating material 120 is also wound around the outer periphery of the EGR passage 62.

吸気通路10の第1の区間の冷却水流路102とEGR通路62の冷却水流路142は、冷却水導入管82及び冷却水排出管84を介してエンジン本体4に接続されている。これらの管82,84は、エンジン本体4を冷却するエンジン冷却システム80の一部である。冷却水導入管82に設けられたバルブ86を開くことで、エンジン本体4を通過した高温のエンジン冷却水が冷却水流路102,142に流れるようになる。吸気装置6Aでは、冷却水流路102は吸気通路10の管壁を加熱する加熱装置として機能する。高温のエンジン冷却水により管壁の外側から加熱されることで、吸気通路10の第1の区間の内壁面温度とEGR通路62の内壁面温度は高く保持される。   The cooling water flow path 102 in the first section of the intake passage 10 and the cooling water flow path 142 of the EGR passage 62 are connected to the engine body 4 via a cooling water introduction pipe 82 and a cooling water discharge pipe 84. These pipes 82 and 84 are part of an engine cooling system 80 that cools the engine body 4. By opening the valve 86 provided in the cooling water introduction pipe 82, the high-temperature engine cooling water that has passed through the engine body 4 flows into the cooling water flow paths 102 and 142. In the intake device 6 </ b> A, the cooling water passage 102 functions as a heating device that heats the pipe wall of the intake passage 10. By being heated from the outside of the pipe wall by the high-temperature engine cooling water, the inner wall surface temperature of the first section of the intake passage 10 and the inner wall surface temperature of the EGR passage 62 are kept high.

図3は、吸気装置6Aの構成により実現される、吸気通路10の流れの方向における吸気通路10の内壁面の温度分布を示す図である。エンジン冷却水により二重管100の管壁を加熱されることにより、コンプレッサ入口から新気とEGRガスの合流点までの区間(第1の区間)の内壁面温度は、ほぼ一様に高い温度に保持される。この内壁面温度がほぼ一様に高くなっている区間を高温区間と呼ぶ。新気とEGRガスの合流点から逆流最大到達点までの区間(第2の区間)は、二重管100から管110への熱伝導によって温められるため、その区間の内壁面温度は、上流側に向けて徐々に低下する。逆流最大到達点よりも上流の区間(第3の区間)は、断熱性の高い材料で管壁が形成されているため、管110からの伝熱がほとんどない。このため、逆流最大到達点を境界にして、その上流側では内壁面温度は大きく低下する。   FIG. 3 is a diagram showing the temperature distribution of the inner wall surface of the intake passage 10 in the direction of the flow of the intake passage 10, which is realized by the configuration of the intake device 6A. By heating the pipe wall of the double pipe 100 with the engine cooling water, the inner wall surface temperature in the section (first section) from the compressor inlet to the confluence of fresh air and EGR gas is almost uniformly high. Retained. A section where the inner wall surface temperature is almost uniformly high is called a high temperature section. Since the section (second section) from the confluence of fresh air and EGR gas to the maximum point of backflow is heated by heat conduction from the double pipe 100 to the pipe 110, the inner wall surface temperature in that section is the upstream side. It gradually decreases toward In the section upstream of the maximum reverse flow reaching point (third section), the pipe wall is formed of a highly heat-insulating material, so there is almost no heat transfer from the pipe 110. For this reason, the inner wall surface temperature greatly decreases on the upstream side with the maximum backflow point as a boundary.

高温区間である第1の区間の内壁面温度は、設計上の最大EGR率のときの露点温度T1よりも高い温度に設定されている。過給エンジン2の定常状態では、EGRガスは第1の区間を流れている。このときのEGRガスを含む吸気の露点温度はEGR率によって決まり、設計上の最大EGR率のときに露点温度は最も高くなる。よって、内壁面温度を最大EGR率のときの露点温度T1よりも高くしておけば、第1の区間の内壁面での結露を防ぐことができる。最大EGR率のときの吸気の露点温度T1は、最大EGR率のときの運転条件より計算で求めることができる。例えば最大EGR率が25%であるとすると、条件にもよるが露点温度は37℃程度である。内壁面温度は、冷却水流路102に供給するエンジン冷却水の水温調整によって制御することができる。   The inner wall surface temperature of the first section, which is a high temperature section, is set to a temperature higher than the dew point temperature T1 at the design maximum EGR rate. In the steady state of the supercharged engine 2, the EGR gas flows in the first section. At this time, the dew point temperature of the intake air including the EGR gas is determined by the EGR rate, and the dew point temperature becomes the highest at the design maximum EGR rate. Therefore, if the inner wall surface temperature is set higher than the dew point temperature T1 at the maximum EGR rate, condensation on the inner wall surface of the first section can be prevented. The dew point temperature T1 of the intake air at the maximum EGR rate can be obtained by calculation from the operating conditions at the maximum EGR rate. For example, assuming that the maximum EGR rate is 25%, the dew point temperature is about 37 ° C. depending on the conditions. The inner wall surface temperature can be controlled by adjusting the temperature of the engine coolant supplied to the coolant channel 102.

第2の区間の内壁面温度は、逆流最大到達点で最も低くなる。第2の区間の管110の厚さや断熱材120の厚さは、逆流最大到達点における内壁面温度が、逆流時露点温度T2よりも高い温度になるように設計されている。逆流時露点温度T2は、エアバイパスバルブ56が開くときのEGR率(例えば15%程度)から決まる露点温度である。エアバイパスバルブ56が開く高負荷運転時のEGR率は、最大EGR率よりも低くされているので、逆流時露点温度T2は最大EGR率のときの露点温度T1よりは低い。なお、逆流した吸気が吸気通路10の上流に進むほど、新気による希釈が進んで吸気の露点温度は次第に低下するので、逆流最大到達点での実際の露点温度は、EGR率から計算される逆流時露点温度T2よりも低くなっていると考えられる。   The inner wall surface temperature in the second section is lowest at the maximum backflow point. The thickness of the tube 110 and the thickness of the heat insulating material 120 in the second section are designed such that the inner wall surface temperature at the maximum point of backflow reaches a temperature higher than the backflow dew point temperature T2. The backflow dew point temperature T2 is a dew point temperature determined from an EGR rate (for example, about 15%) when the air bypass valve 56 is opened. Since the EGR rate at the time of high load operation where the air bypass valve 56 is opened is set lower than the maximum EGR rate, the backflow dew point temperature T2 is lower than the dew point temperature T1 at the maximum EGR rate. Note that, as the backflowed intake air proceeds upstream of the intake passage 10, dilution with fresh air proceeds and the dew point temperature of the intake air gradually decreases. Therefore, the actual dew point temperature at the maximum backflow point is calculated from the EGR rate. It is thought that it is lower than the dew point temperature T2 during backflow.

以上説明した吸気装置6Aの構成は、EGRガスに含まれる水分が吸気通路10内で凝縮することを、吸気通路10の内壁面温度を高くすることによって抑制する凝縮抑制手段として機能する。   The configuration of the intake device 6A described above functions as a condensation suppression unit that suppresses the condensation of moisture contained in the EGR gas in the intake passage 10 by increasing the inner wall surface temperature of the intake passage 10.

図4は、定常運転時の吸気通路10内のガスの流れを模式的に示す図である。定常状態ではEGRガスを含む吸気は第1の区間を下流に流れていく。第1の区間を流れる吸気のEGR率は過給エンジン2の運転状態によって変化するが、第1の区間は最大EGR率を想定してほぼ一様に内壁面温度を高くされているので、EGR率に変動があった場合でも内壁面の結露は抑えられる。   FIG. 4 is a diagram schematically showing the flow of gas in the intake passage 10 during steady operation. In the steady state, the intake air including the EGR gas flows downstream in the first section. Although the EGR rate of the intake air flowing through the first section varies depending on the operating state of the supercharged engine 2, the inner wall temperature is increased almost uniformly in the first section assuming the maximum EGR rate. Even when the rate fluctuates, condensation on the inner wall surface can be suppressed.

図5は、エアバイパスバルブ56の開弁時の吸気通路10内のガスの流れを模式的に示す図である。エアバイパスバルブ56が開くと、エアバイパス通路出口104から吸気通路10内に流入した吸気(EGRガスを含む吸気)は、第1の区間に溜まっている吸気(EGRガスを含む吸気)を吸気通路10の上流側に押し上げていく。逆流する吸気は、吸気通路10内の新気を押し戻しながら吸気通路10の第2の区間を上昇していき、最も進んだときには逆流最大到達点に到達する。第2の区間の内壁面温度は、上流に行くにしたがって低下しているが、最も温度が低い逆流最大到達点でも逆流時露点温度T2よりも高い温度になっている。よって、第2の区間を逆流する吸気が内壁面で結露することは抑えられる。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the flow of gas in the intake passage 10 when the air bypass valve 56 is opened. When the air bypass valve 56 is opened, the intake air (intake including EGR gas) that flows into the intake passage 10 from the air bypass passage outlet 104 uses the intake air (intake including EGR gas) accumulated in the first section as the intake passage. 10 is pushed up to the upstream side. The backflowing intake air rises in the second section of the intake passage 10 while pushing back the fresh air in the intake passage 10, and reaches the maximum reverse flow reaching point when it travels the most. The inner wall surface temperature in the second section decreases as it goes upstream, but is at a temperature higher than the backflow dew point temperature T2 even at the lowest backflow maximum reaching point. Therefore, it is possible to suppress the intake air that flows backward in the second section from condensing on the inner wall surface.

以上述べたように、本実施の形態の吸気装置6Aによれば、エアバイパスバルブ56が開いてEGRガスを含む吸気が吸気通路10を逆流したときに、逆流した吸気に含まれる水分がEGR通路62の接続部よりも上流で凝縮することを抑えることができる。   As described above, according to the intake device 6A of the present embodiment, when the air bypass valve 56 is opened and the intake air containing EGR gas flows back through the intake passage 10, the moisture contained in the back-flowed intake air flows into the EGR passage. Condensation upstream of the connecting portion 62 can be suppressed.

[実施の形態2の吸気装置]
図6は、本発明の実施の形態2の吸気装置6Bの構成を模式的に示す図である。図6において、図2に示す実施の形態1の吸気装置6Aと共通する要素には同一の符号を付している。
[Intake Device of Embodiment 2]
FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of an intake device 6B according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, elements common to the intake device 6A of the first embodiment shown in FIG.

本実施の形態の吸気装置6Bでは、第1の区間だけでなく、第1の区間と連続する第2の区間の一部まで二重管100によって構成されている。二重管100には、その上流端の近くまでエンジン冷却水が流れる冷却水流路102が形成されている。二重管100の上流端から逆流最大到達点までの区間には金属製の管110が用いられている。二重管100と管110の外周には、内部を保温するための断熱材120が巻かれている。   In the intake device 6B of the present embodiment, not only the first section, but also a part of the second section that is continuous with the first section is configured by the double pipe 100. The double pipe 100 is formed with a cooling water flow path 102 through which engine cooling water flows close to the upstream end thereof. A metal pipe 110 is used in a section from the upstream end of the double pipe 100 to the maximum backflow point. A heat insulating material 120 for keeping the inside warm is wound around the outer periphery of the double pipe 100 and the pipe 110.

図7は、吸気装置6Bの構成により実現される、吸気通路10の流れの方向における吸気通路10の内壁面の温度分布を示す図である。内部をエンジン冷却水が流れる二重管100がEGR通路62の出口106よりも上流まで延ばされることで、第1の区間に加えて第2の区間の途中までが高温区間となっている。第2の区間の残りの部分は、二重管100から管110への熱伝導によって温められるため、その区間の内壁面温度は、上流側に向けて徐々に低下する。しかし、管110は短いために温度の低下も小さく、逆流最大到達点における内壁面温度は逆流時露点温度T2よりも十分に高い温度になる。   FIG. 7 is a diagram showing the temperature distribution on the inner wall surface of the intake passage 10 in the direction of the flow of the intake passage 10, which is realized by the configuration of the intake device 6B. The double pipe 100 through which the engine cooling water flows is extended to the upstream side of the outlet 106 of the EGR passage 62, so that the middle part of the second section is a high temperature section in addition to the first section. Since the remaining part of the second section is heated by heat conduction from the double pipe 100 to the pipe 110, the inner wall surface temperature of the section gradually decreases toward the upstream side. However, since the pipe 110 is short, the temperature decrease is small, and the inner wall surface temperature at the maximum point of backflow is sufficiently higher than the backflow dew point temperature T2.

[実施の形態3の吸気装置]
図8は、本発明の実施の形態3の吸気装置6Cの構成を模式的に示す図である。図8において、図2に示す実施の形態1の吸気装置6Aと共通する要素には同一の符号を付している。
[Intake Device of Embodiment 3]
FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of an intake device 6C according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 8, elements common to the intake device 6A of the first embodiment shown in FIG.

本実施の形態の吸気装置6Cでは、吸気通路10の第1の区間から第2の区間までの全区間が二重管100によって構成されている。二重管100には、その上流端の近くまでエンジン冷却水が流れる冷却水流路102が形成されている。二重管100の外周には、内部を保温するための断熱材120が巻かれている。   In the intake device 6 </ b> C of the present embodiment, the entire section from the first section to the second section of the intake passage 10 is configured by the double pipe 100. The double pipe 100 is formed with a cooling water flow path 102 through which engine cooling water flows close to the upstream end thereof. A heat insulating material 120 for keeping the inside warm is wound around the outer periphery of the double tube 100.

図9は、吸気装置6Cの構成により実現される、吸気通路10の流れの方向における吸気通路10の内壁面の温度分布を示す図である。第1の区間から第2の区間までの全区間をエンジン冷却水が流れる二重管100とすることで、第1の区間から第2の区間までの全区間が高温区間となっている。このように、第1の区間から第2の区間までの全区間の内壁面温度を、最大EGR率のときの露点温度T1よりもほぼ一様に高くしておくことで、EGR通路62の接続部よりも上流の内壁面での結露をより確実に抑えることができる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a temperature distribution on the inner wall surface of the intake passage 10 in the direction of the flow of the intake passage 10, which is realized by the configuration of the intake device 6 </ b> C. By setting the entire section from the first section to the second section as the double pipe 100 through which the engine coolant flows, the entire section from the first section to the second section is a high temperature section. In this way, the inner wall surface temperature of all the sections from the first section to the second section is set to be substantially higher than the dew point temperature T1 at the maximum EGR rate, thereby connecting the EGR passage 62. Condensation on the inner wall surface upstream of the portion can be more reliably suppressed.

[実施の形態4の吸気装置]
図10は、本発明の実施の形態4の吸気装置6Dの構成を模式的に示す図である。図10において、図2に示す実施の形態1の吸気装置6Aと共通する要素には同一の符号を付している。
[Intake Device of Embodiment 4]
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of an intake device 6D according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 10, elements common to the intake device 6 </ b> A of the first embodiment shown in FIG.

本実施の形態の吸気装置6Dでは、吸気通路10の第1の区間から第2の区間までの全区間が金属製の一重管150によって構成されている。一重管150の第1の区間にあたる部分の外周には、加熱装置としての電気ヒータ152が巻かれている。吸気通路10の第1の区間及び第2の区間の外周には、内部を保温するための断熱材170が巻かれている。吸気通路10の第3の区間は、断熱性の高いゴム製或いは樹脂製の管130で構成されている。   In the intake device 6D of the present embodiment, the entire section from the first section to the second section of the intake passage 10 is configured by a single metal pipe 150. An electric heater 152 as a heating device is wound around the outer periphery of the portion corresponding to the first section of the single tube 150. A heat insulating material 170 for keeping the inside warm is wound around the outer periphery of the first section and the second section of the intake passage 10. The third section of the intake passage 10 is composed of a rubber or resin tube 130 with high heat insulation.

吸気通路10に接続されるEGR通路62は、少なくともEGRバルブ66から接続部までの区間は、金属製の一重管160で構成されている。一重管160の第1の区間にあたる部分の外周には、電気ヒータ162が巻かれている。断熱材170はEGR通路62の外周にも巻かれている。   The EGR passage 62 connected to the intake passage 10 is composed of a single metal pipe 160 at least in the section from the EGR valve 66 to the connecting portion. An electric heater 162 is wound around the outer periphery of the portion corresponding to the first section of the single tube 160. The heat insulating material 170 is also wound around the outer periphery of the EGR passage 62.

吸気通路10の電気ヒータ152とEGR通路62の電気ヒータ162は、電力供給装置90に接続されている。電力供給装置90から電気ヒータ152,162に電力を供給し、電気ヒータ152,162により管壁を加熱することで、吸気通路10の第1の区間の内壁面温度とEGR通路62の内壁面温度は高く保持される。   The electric heater 152 in the intake passage 10 and the electric heater 162 in the EGR passage 62 are connected to the power supply device 90. By supplying electric power from the power supply device 90 to the electric heaters 152 and 162 and heating the tube wall by the electric heaters 152 and 162, the inner wall surface temperature of the first section of the intake passage 10 and the inner wall surface temperature of the EGR passage 62 Is held high.

なお、エンジン冷却水に変えて電気ヒータを用いることは、実施の形態2及び実施の形態3の各吸気装置にも応用することができる。   Note that the use of an electric heater instead of engine cooling water can also be applied to the intake devices of the second and third embodiments.

2 過給エンジン
4 エンジン本体
10 吸気通路
22 エアフローメータ
52 コンプレッサ
54 エアバイパス通路
56 エアバイパスバルブ
62 EGR通路
66 EGRバルブ
100 金属製の二重管
102 冷却水流路
104 エアバイパス通路出口
106 EGR通路出口
110 金属製の管
120 断熱材
130 樹脂製或いはゴム製の管
150 金属製の管
152 電気ヒータ
2 Supercharged engine 4 Engine body 10 Intake passage 22 Air flow meter 52 Compressor 54 Air bypass passage 56 Air bypass valve 62 EGR passage 66 EGR valve 100 Metal double pipe 102 Cooling water passage 104 Air bypass passage outlet 106 EGR passage outlet 110 Metal pipe 120 Heat insulation material 130 Resin or rubber pipe 150 Metal pipe 152 Electric heater

Claims (7)

吸気通路と、
前記吸気通路に配置されたコンプレッサと、
エアバイパスバルブが配置された、前記コンプレッサを迂回するエアバイパス通路と、
EGRガスを前記吸気通路に導入するEGR通路と、を備え、
前記EGR通路が前記吸気通路に接続する接続部は、前記エアバイパス通路が前記吸気通路に接続する接続部よりも前記吸気通路の上流に位置している、過給エンジンの吸気装置において、
EGRガスに含まれる水分が前記吸気通路内で凝縮することを、前記吸気通路の内壁面温度を高くすることによって抑制する凝縮抑制手段を備え、
前記凝縮抑制手段は、前記吸気通路の外側から前記吸気通路の管壁に熱を供給することにより、前記コンプレッサから前記EGR通路の接続部までの前記吸気通路の第1の区間の内壁面温度と、前記EGR通路の接続部から前記EGR通路の接続部よりも上流に設定された境界位置までの前記吸気通路の第2の区間の内壁面温度とを、前記境界位置よりも上流の前記吸気通路の第3の区間の内壁面温度よりも高くするように構成され、
前記境界位置は、前記エアバイパスバルブが開いたときにEGRガスを含む吸気が前記吸気通路を逆流して到達する最大到達点よりも上流に設定されていることを特徴とする過給エンジンの吸気装置。
An intake passage,
A compressor disposed in the intake passage;
An air bypass passage around which the air bypass valve is disposed to bypass the compressor;
An EGR passage for introducing EGR gas into the intake passage,
In the intake device for a supercharged engine, the connection portion where the EGR passage is connected to the intake passage is located upstream of the connection portion where the air bypass passage is connected to the intake passage.
Condensation suppression means that suppresses the moisture contained in the EGR gas from condensing in the intake passage by increasing the inner wall surface temperature of the intake passage,
The condensation suppression means supplies heat to the pipe wall of the intake passage from the outside of the intake passage, thereby causing the inner wall surface temperature of the first section of the intake passage from the compressor to the connection portion of the EGR passage. And the inner wall surface temperature of the second section of the intake passage from the connection portion of the EGR passage to the boundary position set upstream of the connection portion of the EGR passage, and the intake passage upstream of the boundary position. Configured to be higher than the inner wall surface temperature of the third section of
The supercharged engine intake air is characterized in that the boundary position is set upstream of a maximum reaching point where intake air including EGR gas flows back through the intake passage when the air bypass valve is opened. apparatus.
前記凝縮抑制手段は、少なくとも前記第1の区間を含む区間を内壁面温度がほぼ一様に高い高温区間とし、前記高温区間の上流端から前記境界位置までの内壁面温度を上流側に向けて徐々に低下させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の過給エンジンの吸気装置。   The condensation suppression means sets a section including at least the first section as a high temperature section in which the inner wall temperature is substantially uniformly high, and directs the inner wall temperature from the upstream end of the high temperature section to the boundary position toward the upstream side. The supercharged engine intake device according to claim 1, wherein the intake device is configured to be gradually lowered. 前記凝縮抑制手段は、前記第1の区間から前記第2の区間までの全区間を内壁面温度がほぼ一様に高い高温区間とするように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の過給エンジンの吸気装置。   The said condensation suppression means is comprised so that the whole area from the said 1st area to the said 2nd area may be made into the high temperature area where an inner wall surface temperature is high uniformly. The intake system for the supercharged engine described. 前記凝縮抑制手段は、
金属で形成された前記第1の区間と前記第2の区間の管壁と、
金属よりも熱伝導率の低い材料で形成された前記第3の区間の管壁と、
前記高温区間の管壁を加熱する加熱装置と、を備えて構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の過給エンジンの吸気装置。
The condensation suppression means is
A tube wall of the first section and the second section formed of metal;
The tube wall of the third section formed of a material having a lower thermal conductivity than metal;
The supercharged engine intake device according to claim 2, further comprising: a heating device that heats a pipe wall in the high-temperature section.
前記凝縮抑制手段は、前記第1の区間と前記第2の区間の管壁を外側から保温する断熱材をさらに備えて構成されていることを特徴とする請求項4に記載の過給エンジンの吸気装置。   5. The supercharged engine according to claim 4, wherein the condensation suppression unit further includes a heat insulating material that keeps the tube walls of the first section and the second section from the outside. Intake device. 前記加熱装置は、前記過給エンジンで温められたエンジン冷却水によって前記高温区間の管壁を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の過給エンジンの吸気装置。   The supercharged engine intake air according to claim 4 or 5, wherein the heating device is configured to heat a pipe wall of the high temperature section with engine cooling water heated by the supercharged engine. apparatus. 前記加熱装置は、電気ヒータによって前記高温区間の管壁を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の過給エンジンの吸気装置。   The supercharging engine intake device according to claim 4 or 5, wherein the heating device is configured to heat a tube wall of the high temperature section by an electric heater.
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