JP2020063684A - Exhaust emission recirculation device of internal combustion engine - Google Patents

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正明 矢野
仲 高木
Naka Takagi
仲 高木
正明 飯沼
Masaaki Iinuma
正明 飯沼
順 高川
Jun Takagawa
順 高川
仁 村中
Hitoshi Muranaka
仁 村中
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Abstract

To provide an exhaust emission recirculation device of an internal combustion engine which can suppress the corrosion of an EGR cooler.SOLUTION: A boiling point of an alkaline component contained in condensed water produced from an EGR gas is set as a first boiling point, a boiling point of an acid component contained in the condensed water being a temperature higher than the first boiling point is set as a second boiling point, a temperature equal to the first boiling point or higher, and lower than the second boiling point is set as a first temperature, and a temperature equal to the second boiling point or higher, and lower than a temperature of the EGR gas before being cooled by an EGR cooler is set as a second temperature. An exhaust emission recirculation device 200 comprises a first EGR cooler 40 which can cool an EGR gas down to the first temperature, and in which a flow passage of the EGR gas is formed of an acid resistance material, and a second EGR cooler 41 which can cool the EGR gas down to the second temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内燃機関の排気還流装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

内燃機関の排気還流装置にはEGRクーラが設けられている。例えば特許文献1に記載の排気還流装置は、冷却効率の高い第1EGRクーラと冷却効率の低い第2EGRクーラとを備えており、各EGRクーラは、熱伝導率の高いアルミニウム合金で形成されている。   An EGR cooler is provided in the exhaust gas recirculation device of the internal combustion engine. For example, the exhaust gas recirculation device described in Patent Document 1 includes a first EGR cooler having high cooling efficiency and a second EGR cooler having low cooling efficiency, and each EGR cooler is formed of an aluminum alloy having high thermal conductivity. .

特開2010−185351号公報JP, 2010-185351, A

EGRガスから生じる凝縮水には、燃料成分に起因した塩酸や硫酸などの酸性成分や水酸化アンモニウムなどのアルカリ性成分が含まれることがある。ここで、冷却効率の高い上記第1EGRクーラにて、アルカリ性成分の沸点よりも低い温度までEGEガスが冷却されると、アルカリ性成分が凝縮水には含まれるようになるため、アルミニウム合金で作られた第1EGRクーラのガス流路は腐食するおそれがある。   Condensed water generated from the EGR gas may include acidic components such as hydrochloric acid and sulfuric acid and alkaline components such as ammonium hydroxide, which are derived from the fuel components. Here, when the EGE gas is cooled to a temperature lower than the boiling point of the alkaline component in the first EGR cooler having a high cooling efficiency, the alkaline component comes to be contained in the condensed water. The gas passage of the first EGR cooler may be corroded.

上記課題を解決する内燃機関の排気還流装置は、EGRガスを冷却するEGRクーラを備えている。そして、EGRガスから生じる凝縮水に含まれるアルカリ性成分の沸点を第1沸点とし、前記第1沸点よりも高い温度であって前記凝縮水に含まれる酸性成分の沸点を第2沸点とし、前記第1沸点以上であり且つ前記第2沸点よりも低い温度を第1温度とし、前記第2沸点以上の温度であり且つ前記EGRクーラで冷却される前のEGRガスの温度よりも低い温度を第2温度としたときに、前記EGRクーラとして、EGRガスを前記第1温度まで冷却可能であり且つEGRガスの流路が耐酸性材料で形成された第1EGRクーラと、EGRガスを前記第2温度まで冷却可能な第2EGRクーラと、を備えている。そして、前記第1EGRクーラにて冷却されたEGRガス及び前記第2EGRクーラにて冷却されたEGRガスを内燃機関の吸気通路に供給する吸気側EGR通路と、内燃機関の排気通路を流れる排気の一部をEGRガスとして前記第1EGRクーラ及び前記第2EGRクーラにそれぞれ独立して供給する排気側EGR通路と、を備えている。   An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine that solves the above problem includes an EGR cooler that cools EGR gas. The boiling point of the alkaline component contained in the condensed water generated from the EGR gas is the first boiling point, and the boiling point of the acidic component contained in the condensed water which is higher than the first boiling point is the second boiling point. A temperature that is equal to or higher than 1 boiling point and lower than the second boiling point is a first temperature, and a temperature that is equal to or higher than the second boiling point and lower than the temperature of the EGR gas before being cooled by the EGR cooler is the second temperature. When the temperature is set to the temperature, the EGR cooler is capable of cooling the EGR gas to the first temperature, and the EGR gas has a flow path formed of an acid resistant material, and the EGR gas up to the second temperature. And a second EGR cooler that can be cooled. An EGR gas cooled by the first EGR cooler and an EGR gas cooled by the second EGR cooler are supplied to the intake passage of the internal combustion engine, and an exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine. And an exhaust side EGR passage for independently supplying the first EGR cooler and the second EGR cooler with each part as EGR gas.

同構成によれば、第1EGRクーラをEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第1温度にまで低下するため、アルカリ性成分は気化した状態になり、凝集水には酸性成分が残るようになる。ここで、第1EGRクーラにおけるEGRガスの流路は耐酸性材料で形成されているため、第1EGRクーラで発生した凝集水に酸性成分が残っていても、同流路の腐食は抑えられるようになる。   According to this configuration, when the EGR gas passes through the first EGR cooler, the temperature of the EGR gas decreases to the first temperature, so that the alkaline component is in a vaporized state and the condensed water has an acidic component. Will remain. Here, since the flow path of the EGR gas in the first EGR cooler is made of an acid resistant material, even if the acidic component remains in the condensed water generated in the first EGR cooler, the corrosion of the flow path is suppressed. Become.

また、第2EGRクーラをEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第2温度にまで低下するため、アルカリ性成分や酸性成分はともに気化した状態になり、それら各成分が凝集水には含まれにくくなる。従って、第2EGRクーラにおいて凝縮水が発生した場合に、その発生した凝縮水によって第2EGRクーラのガス流路が腐食することも抑えることができる。   Further, when the EGR gas passes through the second EGR cooler, the temperature of the EGR gas drops to the second temperature, so that both the alkaline component and the acidic component are vaporized, and the respective components are condensed water. Is hard to be included in. Therefore, when condensed water is generated in the second EGR cooler, it is possible to prevent the generated condensed water from corroding the gas passage of the second EGR cooler.

一実施形態における内燃機関の排気還流装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas recirculation apparatus of the internal combustion engine in one embodiment. 同実施形態のEGRクーラの冷却能力を示す図。The figure which shows the cooling capacity of the EGR cooler of the same embodiment. 同実施形態の変更例における排気還流装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the exhaust gas recirculation apparatus in the modification of the embodiment.

以下、内燃機関の排気還流装置の一実施形態について、図1及び図2を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、スロットルバルブ14を備える吸気通路13と、排気が流れる排気通路15とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes an intake passage 13 having a throttle valve 14 and an exhaust passage 15 through which exhaust gas flows.

排気通路15には、排気浄化用の触媒である三元触媒17が設けられている。三元触媒17に流入してくる排気には、燃料成分に起因した塩酸や硫酸などが含まれることがあり、三元触媒17よりも上流側の排気にはそうした酸性成分が多く含まれることがある。この排気に含まれる酸性成分は三元触媒17を通過する際の触媒作用によって減少する。また、三元触媒17を排気が通過する際の触媒作用と燃料成分とに起因して、三元触媒17を通過した排気には、水酸化アンモニウムなどが含まれることがあり、そうしたアルカリ性成分が含まれる場合には、三元触媒17よりも下流側の排気には、酸性成分よりもアルカリ性成分の方が多く含まれるようになる。   A three-way catalyst 17, which is a catalyst for purifying exhaust gas, is provided in the exhaust passage 15. Exhaust gas flowing into the three-way catalyst 17 may contain hydrochloric acid, sulfuric acid, etc. due to the fuel component, and exhaust gas upstream of the three-way catalyst 17 may contain a large amount of such acidic components. is there. The acidic component contained in the exhaust gas is reduced by the catalytic action when passing through the three-way catalyst 17. Further, due to the catalytic action and the fuel component when the exhaust gas passes through the three-way catalyst 17, the exhaust gas that has passed through the three-way catalyst 17 may contain ammonium hydroxide or the like, and such alkaline components may When it is contained, the exhaust gas on the downstream side of the three-way catalyst 17 contains more alkaline components than acidic components.

この内燃機関10は、排気の一部をEGRガスとして吸気通路13に戻す排気還流装置200を備えている。
排気還流装置200は、機関冷却水とEGRガスとの間で熱交換を行う水冷式の第1EGRクーラ40と、同じく水冷式の第2EGRクーラ41とを備えている。第1EGRクーラ40は、耐酸性材料(例えばアルミニウム合金など)で形成されており、これにより当該第1EGRクーラ40においてEGRガスが流れるガス流路も耐酸性材料で形成されている。一方、第2EGRクーラ41は、耐アルカリ性材料(例えばステンレス鋼など)で形成されており、これにより当該第2EGRクーラ41においてEGRガスが流れるガス流路も耐アルカリ性材料で形成されている。
The internal combustion engine 10 includes an exhaust gas recirculation device 200 that returns a part of exhaust gas to the intake passage 13 as EGR gas.
The exhaust gas recirculation device 200 includes a water-cooled first EGR cooler 40 that exchanges heat between engine cooling water and EGR gas, and a water-cooled second EGR cooler 41. The first EGR cooler 40 is formed of an acid resistant material (for example, an aluminum alloy), so that the gas flow path of the EGR gas in the first EGR cooler 40 is also formed of an acid resistant material. On the other hand, the second EGR cooler 41 is made of an alkali resistant material (for example, stainless steel), and thus the gas flow path in which the EGR gas flows in the second EGR cooler 41 is also made of an alkali resistant material.

図2に示すように、EGRクーラで冷却される際にEGRガスから生じる凝縮水に含まれるアルカリ性成分の沸点を第1沸点BTaとし、第1沸点BTaよりも高い温度であって同凝縮水に含まれる酸性成分の沸点を第2沸点BTsとする。なお、上記第1沸点BTaとしては、例えば凝縮水に含まれる水酸化アンモニウムの沸点である37.7度などを挙げることができる。また、上記第2沸点BTsとしては、例えば凝縮水に含まれる硫酸の沸点である290度などを挙げることができる。   As shown in FIG. 2, the boiling point of the alkaline component contained in the condensed water generated from the EGR gas when cooled by the EGR cooler is the first boiling point BTa, and the temperature is higher than the first boiling point BTa and becomes the condensed water. The boiling point of the contained acidic component is referred to as the second boiling point BTs. The first boiling point BTa may be, for example, 37.7 degrees, which is the boiling point of ammonium hydroxide contained in condensed water. In addition, examples of the second boiling point BTs include 290 degrees, which is the boiling point of sulfuric acid contained in condensed water.

また、第1沸点BTa以上であり且つ第2沸点BTsよりも低い温度を第1温度TH1とし、第2沸点BTs以上の温度であり且つEGRクーラで冷却される前のEGRガスの温度THegr(例えば450度〜500度など)よりも低い温度を第2温度TH2とする。   Further, a temperature that is equal to or higher than the first boiling point BTa and lower than the second boiling point BTs is set as a first temperature TH1, and a temperature THegr of the EGR gas that is a temperature equal to or higher than the second boiling point BTs and that is not cooled by the EGR cooler (for example, A temperature lower than 450 to 500 degrees is referred to as a second temperature TH2.

そして、第1EGRクーラ40の冷却能力CAは、当該第1EGRクーラ40に流入するEGRガスを上記第1温度TH1まで冷却可能な能力となるように、同第1EGRクーラ40の冷却構造が構成されている。   The cooling structure CA of the first EGR cooler 40 is configured such that the cooling capacity CA of the first EGR cooler 40 has a capacity capable of cooling the EGR gas flowing into the first EGR cooler 40 to the first temperature TH1. There is.

また、第2EGRクーラ41の冷却能力CBは、当該第2EGRクーラ41に流入するEGRガスを上記第2温度TH2まで冷却可能な能力となるように、同第2EGRクーラ41の冷却構造が構成されている。なお、第1EGRクーラ40及び第2EGRクーラ41内を流れる機関冷却水の温度は、酸性成分の沸点である上記第2沸点BTsよりも低くなっている。   In addition, the cooling structure of the second EGR cooler 41 is configured such that the cooling capacity CB of the second EGR cooler 41 has a capacity capable of cooling the EGR gas flowing into the second EGR cooler 41 to the second temperature TH2. There is. The temperature of the engine cooling water flowing in the first EGR cooler 40 and the second EGR cooler 41 is lower than the second boiling point BTs which is the boiling point of the acidic component.

図1に示すように、排気還流装置200は、排気通路15を流れる排気の一部をEGRガスとして第1EGRクーラ40及び第2EGRクーラ41にそれぞれ独立して供給する排気側EGR通路30を備えている。   As shown in FIG. 1, the exhaust gas recirculation device 200 includes an exhaust side EGR passage 30 that supplies a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 15 as EGR gas to the first EGR cooler 40 and the second EGR cooler 41, respectively. There is.

排気側EGR通路30は、三元触媒17よりも下流側の排気通路15から分岐した排気側分岐通路31と、同排気側分岐通路31及び第1EGRクーラ40を接続する第1排気側通路32と、同排気側分岐通路31及び第2EGRクーラ41を接続する第2排気側通路33とを備えている。なお、本実施形態の排気還流装置200は、第1EGRクーラ40で生じた凝縮水LQ1や、第2EGRクーラ41で生じた凝縮水LQ2が排気側EGR通路30を介して排気通路15に導入されるように構成されている。   The exhaust side EGR passage 30 includes an exhaust side branch passage 31 branched from the exhaust passage 15 on the downstream side of the three-way catalyst 17, and a first exhaust side passage 32 connecting the exhaust side branch passage 31 and the first EGR cooler 40. And a second exhaust side passage 33 that connects the exhaust side branch passage 31 and the second EGR cooler 41. In the exhaust gas recirculation device 200 of the present embodiment, the condensed water LQ1 generated in the first EGR cooler 40 and the condensed water LQ2 generated in the second EGR cooler 41 are introduced into the exhaust passage 15 via the exhaust side EGR passage 30. Is configured.

また、排気還流装置200は、第1EGRクーラ40にて冷却されたEGRガス及び第2EGRクーラ41にて冷却されたEGRガスを吸気通路13に供給する吸気側EGR通路50とを備えている。   Further, the exhaust gas recirculation device 200 includes an intake-side EGR passage 50 that supplies the EGR gas cooled by the first EGR cooler 40 and the EGR gas cooled by the second EGR cooler 41 to the intake passage 13.

吸気側EGR通路50は、吸気通路13から分岐した吸気側分岐通路51と、同吸気側分岐通路51及び第1EGRクーラ40を接続する第1吸気側通路52と、同吸気側分岐通路51及び第2EGRクーラ41を接続する第2吸気側通路53とを備えている。   The intake-side EGR passage 50 includes an intake-side branch passage 51 that branches from the intake passage 13, a first intake-side passage 52 that connects the intake-side branch passage 51 and the first EGR cooler 40, an intake-side branch passage 51, and a first intake-side branch passage 51. The second intake-side passage 53 that connects the 2EGR cooler 41 is provided.

また、排気還流装置200は、第1吸気側通路52に設けられて第1EGRクーラ40を通過するEGRガスの流量(EGRガス流量)を調整する第1EGRバルブ60を備えている。この第1EGRバルブ60が開弁しているときには、EGRガスが第1EGRクーラ40を流れる。   The exhaust gas recirculation device 200 also includes a first EGR valve 60 that is provided in the first intake-side passage 52 and adjusts the flow rate of EGR gas that passes through the first EGR cooler 40 (EGR gas flow rate). When the first EGR valve 60 is open, the EGR gas flows through the first EGR cooler 40.

そして、排気還流装置200は、第2吸気側通路53に設けられて第2EGRクーラ41を通過するEGRガスの流量(EGRガス流量)を調整する第2EGRバルブ61を備えている。この第2EGRバルブ61が開弁しているときには、EGRガスが第2EGRクーラ41を流れる。なお、本実施形態では、第2EGRバルブ61は第1EGRバルブ60と同一のバルブになっている。   The exhaust gas recirculation device 200 includes a second EGR valve 61 that is provided in the second intake-side passage 53 and adjusts the flow rate of EGR gas (EGR gas flow rate) that passes through the second EGR cooler 41. When the second EGR valve 61 is open, the EGR gas flows through the second EGR cooler 41. In the present embodiment, the second EGR valve 61 is the same as the first EGR valve 60.

図1に示すように、制御装置100は、中央処理装置(以下、CPUという)110や、制御用のプログラムやデータが記憶されたメモリ120を備えている。そして、メモリ120に記憶されたプログラムをCPU110が実行することにより各種制御を実行する。   As shown in FIG. 1, the control device 100 includes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU) 110 and a memory 120 in which a control program and data are stored. Then, the CPU 110 executes the programs stored in the memory 120 to execute various controls.

制御装置100には、内燃機関10のクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ70、内燃機関10の吸入空気量GAを検出するエアフロメータ71、内燃機関10の冷却水の温度である冷却水温THWを検出する水温センサ72などが接続されている。そして、それら各種センサからの出力信号が制御装置100には入力される。なお、制御装置100は、クランク角センサ70の出力信号Scrに基づいて機関回転速度NEを演算する。また、制御装置100は、機関回転速度NE及び吸入空気量GAに基づいて機関負荷率KLを演算する。   The control device 100 includes a crank angle sensor 70 that detects the rotation angle of the crankshaft of the internal combustion engine 10, an air flow meter 71 that detects the intake air amount GA of the internal combustion engine 10, and a cooling water temperature that is the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10. A water temperature sensor 72 for detecting THW and the like are connected. Then, output signals from these various sensors are input to the control device 100. The control device 100 calculates the engine speed NE based on the output signal Scr of the crank angle sensor 70. The control device 100 also calculates the engine load factor KL based on the engine speed NE and the intake air amount GA.

そして、制御装置100は、それらセンサの検出結果に基づき、内燃機関10の各種制御を実施する。そうした各種制御の1つとして、例えば制御装置100は、機関回転速度NEや機関負荷率KL等に基づいて第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61の開度調整を行うことにより排気還流制御を行う。なお、そうした排気還流制御を実行する際には、第1EGRバルブ60と第2EGRバルブ61とが同一開度で制御される。   Then, the control device 100 performs various controls of the internal combustion engine 10 based on the detection results of those sensors. As one of such various controls, for example, the control device 100 performs exhaust gas recirculation control by adjusting the opening degree of the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 based on the engine rotation speed NE, the engine load factor KL, and the like. When performing such exhaust gas recirculation control, the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 are controlled at the same opening degree.

次に、本実施形態の作用及び効果を説明する。
(1)上述したように、三元触媒17よりも下流の排気に酸性成分やアルカリ性成分が含まれる場合には、そうした各種成分を含む排気がEGRガスとして排気側EGR通路30に流れ込むため、そのEGRガスが第1EGRクーラ40や第2EGRクーラ41に流れ込む。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
(1) As described above, when the exhaust gas downstream of the three-way catalyst 17 contains an acidic component or an alkaline component, the exhaust gas containing such various components flows into the exhaust side EGR passage 30 as EGR gas. The EGR gas flows into the first EGR cooler 40 and the second EGR cooler 41.

ここで第1EGRクーラ40をEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第1温度TH1にまで低下するため、アルカリ性成分は気化した状態になり、凝集水には酸性成分が残るようになる。ここで、第1EGRクーラ40のガス流路は耐酸性材料で形成されているため、第1EGRクーラ40で発生した凝集水に酸性成分が残っていても、同ガス流路の腐食は抑えられるようになる。   Here, when the EGR gas passes through the first EGR cooler 40, the temperature of the EGR gas drops to the first temperature TH1, so that the alkaline component becomes vaporized and the acidic component remains in the condensed water. Like Here, since the gas passage of the first EGR cooler 40 is formed of an acid resistant material, even if the acidic component remains in the condensed water generated in the first EGR cooler 40, the corrosion of the gas passage can be suppressed. become.

(2)また、第2EGRクーラ41をEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第2温度TH2にまで低下するため、アルカリ性成分や酸性成分はともに気化した状態になり、それら各成分が凝集水には含まれにくくなる。従って、第2EGRクーラ41において凝縮水が発生しても、その凝縮水によって第2EGRクーラ41のガス流路が腐食することは抑えることができる。   (2) Further, when the EGR gas passes through the second EGR cooler 41, the temperature of the EGR gas decreases to the second temperature TH2, so that both the alkaline component and the acidic component are vaporized, It becomes difficult for each component to be included in the condensed water. Therefore, even if condensed water is generated in the second EGR cooler 41, it is possible to prevent the condensed water from corroding the gas passage of the second EGR cooler 41.

(3)上述したように、第1EGRクーラ40をEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第1温度TH1にまで低下するため、アルカリ性成分は気化した状態になる一方、酸性成分は凝縮水中に残るようになる。従って、第1EGRクーラ40を通過したEGRガスGS1(図1参照)には、アルカリ性成分が多く含まれるようになる。   (3) As described above, when the EGR gas passes through the first EGR cooler 40, the temperature of the EGR gas decreases to the first temperature TH1, so that the alkaline component becomes vaporized while the acidic component is acidic. The components will remain in the condensed water. Therefore, the EGR gas GS1 (see FIG. 1) that has passed through the first EGR cooler 40 contains a large amount of alkaline components.

一方、第2EGRクーラ41をEGRガスが通過する際には、そのEGRガスの温度が上記第2温度TH2にまで低下するため、アルカリ性成分や酸性成分はともに気化した状態になる。従って、第2EGRクーラ41を通過したEGRガスGS2(図1参照)には、アルカリ性成分や酸性成分が含まれるようになる。   On the other hand, when the EGR gas passes through the second EGR cooler 41, the temperature of the EGR gas decreases to the second temperature TH2, so that both the alkaline component and the acidic component are vaporized. Therefore, the EGR gas GS2 (see FIG. 1) that has passed through the second EGR cooler 41 contains an alkaline component and an acidic component.

従って、吸気側分岐通路51には、アルカリ性成分が多く含むEGRガスGS1とアルカリ性成分及び酸性成分を含むEGRガスGS2とが合流すると、それら各成分は一定量中和される。そのため、吸気側分岐通路51から吸気通路13に供給されるEGRガスに含まれるアルカリ性成分や酸性成分の量は減少する。従って、吸気通路13内に凝縮水が発生した場合でもその凝縮水には、EGRガスに由来するアルカリ性成分や酸性成分が含まれにくくなる。そのため、吸気通路13内に凝縮水が発生した場合の吸気系の腐食も抑えることができる。   Therefore, when the EGR gas GS1 containing a large amount of alkaline components and the EGR gas GS2 containing an alkaline component and an acidic component merge in the intake side branch passage 51, the respective components are neutralized by a certain amount. Therefore, the amounts of alkaline components and acidic components contained in the EGR gas supplied from the intake side branch passage 51 to the intake passage 13 are reduced. Therefore, even if condensed water is generated in the intake passage 13, the condensed water is less likely to contain an alkaline component or an acidic component derived from the EGR gas. Therefore, it is possible to suppress corrosion of the intake system when condensed water is generated in the intake passage 13.

(4)排気還流装置200は、第1EGRクーラ40を備えるEGR通路(第1排気側通路32及び第1吸気側通路52)と、第2EGRクーラ41を備えるEGR通路(第2排気側通路33及び第2吸気側通路53)とを有しており、EGRガスはそれら2系統のEGR通路をそれぞれ流れるようになっている。また、第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61によって各系統におけるEGRガス流量は同一となるようになっている。そのため、1系統のEGR通路のみを有しており、その1系統のEGR通路におけるEGRガス流量を調整するために1つのEGRバルブを有する場合と比較して、同一のEGRガス流量を確保するために必要となる第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61の開度は概ね半分になり、開弁状態から閉弁状態になるまでに要する時間は短くなる。   (4) The exhaust gas recirculation device 200 includes the EGR passage including the first EGR cooler 40 (the first exhaust side passage 32 and the first intake side passage 52) and the EGR passage including the second EGR cooler 41 (the second exhaust side passage 33 and the second exhaust side passage 33. The second intake side passage 53) and the EGR gas flows through the EGR passages of these two systems, respectively. The first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 ensure that the EGR gas flow rates in each system are the same. Therefore, in order to secure the same EGR gas flow rate as compared with the case where only one EGR passage is provided and one EGR valve is provided to adjust the EGR gas flow rate in the EGR passage of that one system. The opening degree of the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 required for the above is approximately halved, and the time required from the open state to the closed state is shortened.

従って、本実施形態では第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61を速やかに閉弁させることが可能となり、これにより減速時におけるEGRバルブの閉弁遅れに起因した失火の発生が抑えられるようになる。そして、このようにEGRバルブの閉弁遅れに起因した失火の発生が抑えられるようになるため、例えば減速開始前には大量のEGRガスを還流させることが可能となり、燃費などを向上させることができる。   Therefore, in the present embodiment, the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 can be promptly closed, and as a result, the occurrence of misfire due to the closing delay of the EGR valve during deceleration can be suppressed. Since the occurrence of misfire due to the closing delay of the EGR valve is suppressed as described above, it becomes possible to recirculate a large amount of EGR gas before the start of deceleration, thereby improving the fuel efficiency. it can.

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第1EGRクーラ40をアルミニウム合金で形成したが、その他の耐酸性材料で形成してもよい。
The present embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
Although the first EGR cooler 40 is formed of an aluminum alloy, it may be formed of another acid resistant material.

・第2EGRクーラ41で発生する凝縮水には、アルカリ性成分や酸性成分が含まれにくい。そのため、第2EGRクーラ41を耐アルカリ性材料以外の材料で形成してもよい。   -The condensed water generated in the second EGR cooler 41 does not easily contain an alkaline component or an acidic component. Therefore, the second EGR cooler 41 may be made of a material other than the alkali resistant material.

・第2EGRバルブ61は、第1EGRバルブ60と同一のバルブになっていたが、第2EGRバルブ61は、第1EGRバルブ60と流量特性の異なるバルブ(すなわち弁開度とガス流量との対応関係が異なるバルブ)にしてもよい。この場合でも、上述した1系統のEGR通路のみを有する場合と比較して、第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61が開弁状態から閉弁状態になるまでに要する時間は短くなるため、上記(4)と同様な作用効果を得ることができる。   The second EGR valve 61 was the same valve as the first EGR valve 60, but the second EGR valve 61 has a different flow rate characteristic from the first EGR valve 60 (that is, the correspondence between the valve opening degree and the gas flow rate is different). Different valves). Even in this case, the time required for the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 to change from the open state to the closed state is shorter than that in the case where only one system of EGR passages is provided. The same effect as 4) can be obtained.

・排気還流制御を実行する際には、第1EGRバルブ60と第2EGRバルブ61とが同一開度となるようにしたが、異なる開度となるように制御してもよい。この場合でも、上述した1系統のEGR通路のみを有する場合と比較して、第1EGRバルブ60及び第2EGRバルブ61が開弁状態から閉弁状態になるまでに要する時間は短くなるため、上記(4)と同様な作用効果を得ることができる。   When executing the exhaust gas recirculation control, the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 are set to have the same opening, but they may be controlled to have different opening. Even in this case, the time required for the first EGR valve 60 and the second EGR valve 61 to change from the open state to the closed state is shorter than that in the case where only one system of EGR passages is provided. The same effect as 4) can be obtained.

・酸性成分の沸点である第2沸点BTsの例として、硫酸の沸点である290度を挙げたが、その他の酸性成分の沸点、例えば塩酸の沸点である110度を上記第2沸点BTsとしてもよい。   As an example of the second boiling point BTs which is the boiling point of the acidic component, 290 degrees which is the boiling point of sulfuric acid is mentioned, but the boiling point of other acidic components, for example, 110 degrees which is the boiling point of hydrochloric acid may be used as the second boiling point BTs. Good.

・第1EGRクーラ40や第2EGRクーラ41は水冷式であったが、上記冷却能力CA、CBを満たすことができるのであれば、他の方式(空冷式など)でもよい。
・図3に示すように、排気側EGR通路30から排気側分岐通路31を省略する。そして、第1EGRクーラ40に接続される第1排気側通路32を三元触媒17よりも下流側の排気通路15に接続するとともに、第2EGRクーラ41に接続される第2排気側通路33を三元触媒17よりも上流側の排気通路15に接続してもよい。この場合には、第2EGRクーラ41に酸性成分を多く含むEGRガスが流れ込むようになり、その酸性成分は気化した状態で第2EGRクーラ41を通過するため、その第2EGRクーラ41を通過したEGRガスGS2には酸性成分が多く含まれるようになる。一方、第1EGRクーラ40にはアルカリ性成分を多く含むEGRガスが流れ込むようになり、そのアルカリ性成分は気化した状態で第1EGRクーラ40を通過するため、その第1EGRクーラ40を通過したEGRガスGS1にはアルカリ性成分が含まれるようになる。このようにこの変形例では、EGRクーラを通過した後のEGRガスに含まれる成分について、酸性成分が優勢になるのかアルカリ性成分が優勢になるのかがより明確になるとともに、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
The first EGR cooler 40 and the second EGR cooler 41 were water-cooled, but any other method (such as an air-cooled type) may be used as long as the cooling capacities CA and CB can be satisfied.
As shown in FIG. 3, the exhaust side EGR passage 30 and the exhaust side branch passage 31 are omitted. Then, the first exhaust side passage 32 connected to the first EGR cooler 40 is connected to the exhaust passage 15 on the downstream side of the three-way catalyst 17, and the second exhaust side passage 33 connected to the second EGR cooler 41 is connected to the third exhaust side passage 33. It may be connected to the exhaust passage 15 on the upstream side of the original catalyst 17. In this case, the EGR gas containing a large amount of acidic components flows into the second EGR cooler 41, and since the acidic components pass through the second EGR cooler 41 in a vaporized state, the EGR gas that has passed through the second EGR cooler 41. A large amount of acidic components are contained in GS2. On the other hand, the EGR gas containing a large amount of alkaline components flows into the first EGR cooler 40, and since the alkaline components pass through the first EGR cooler 40 in a vaporized state, the EGR gas GS1 passing through the first EGR cooler 40 becomes Will contain alkaline components. As described above, in this modification, it becomes more clear whether the acidic component or the alkaline component is dominant in the components contained in the EGR gas after passing through the EGR cooler, and the same as in the above-described embodiment. The effect can be obtained.

・機関冷間時には第2EGRクーラ41を優先的に使用することにより、比較的温度の高いEGRガスを吸気に導入して混合気の燃焼を安定させるようにしてもよい。また、機関温間時には第1EGRクーラ40を優先的に使用することにより、比較的温度の低いEGRガスを吸気に導入して燃焼ガスの温度を下げるようにしてもよい。   When the engine is cold, the second EGR cooler 41 may be preferentially used to introduce the EGR gas having a relatively high temperature into the intake air to stabilize the combustion of the air-fuel mixture. Further, the EGR gas having a relatively low temperature may be introduced into the intake air to lower the temperature of the combustion gas by preferentially using the first EGR cooler 40 when the engine is warm.

10…内燃機関、13…吸気通路、14…スロットルバルブ、15…排気通路、17…三元触媒、30…排気側EGR通路、31…排気側分岐通路、32…第1排気側通路、33…第2排気側通路、40…第1EGRクーラ、41…第2EGRクーラ、50…吸気側EGR通路、51…吸気側分岐通路、52…第1吸気側通路、53…第2吸気側通路、60…第1EGRバルブ、61…第2EGRバルブ、70…クランク角センサ、71…エアフロメータ、72…水温センサ、100…制御装置、110…中央処理装置(CPU)、120…メモリ、200…排気還流装置。   10 ... Internal combustion engine, 13 ... Intake passage, 14 ... Throttle valve, 15 ... Exhaust passage, 17 ... Three way catalyst, 30 ... Exhaust side EGR passage, 31 ... Exhaust side branch passage, 32 ... First exhaust side passage, 33 ... 2nd exhaust side passage, 40 ... 1st EGR cooler, 41 ... 2nd EGR cooler, 50 ... intake side EGR passage, 51 ... intake side branch passage, 52 ... 1st intake side passage, 53 ... 2nd intake side passage, 60 ... 1st EGR valve, 61 ... 2nd EGR valve, 70 ... crank angle sensor, 71 ... air flow meter, 72 ... water temperature sensor, 100 ... control device, 110 ... central processing unit (CPU), 120 ... memory, 200 ... exhaust gas recirculation device.

Claims (1)

EGRガスを冷却するEGRクーラを備える内燃機関の排気還流装置であって、
EGRガスから生じる凝縮水に含まれるアルカリ性成分の沸点を第1沸点とし、前記第1沸点よりも高い温度であって前記凝縮水に含まれる酸性成分の沸点を第2沸点とし、前記第1沸点以上であり且つ前記第2沸点よりも低い温度を第1温度とし、前記第2沸点以上の温度であり且つ前記EGRクーラで冷却される前のEGRガスの温度よりも低い温度を第2温度としたときに、
前記EGRクーラとして、EGRガスを前記第1温度まで冷却可能であり且つEGRガスの流路が耐酸性材料で形成された第1EGRクーラと、EGRガスを前記第2温度まで冷却可能な第2EGRクーラと、を備えるとともに、
前記第1EGRクーラにて冷却されたEGRガス及び前記第2EGRクーラにて冷却されたEGRガスを内燃機関の吸気通路に供給する吸気側EGR通路と、
内燃機関の排気通路を流れる排気の一部をEGRガスとして前記第1EGRクーラ及び前記第2EGRクーラにそれぞれ独立して供給する排気側EGR通路と、を備える
内燃機関の排気還流装置。
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising an EGR cooler for cooling EGR gas,
The boiling point of the alkaline component contained in the condensed water generated from the EGR gas is the first boiling point, and the boiling point of the acidic component contained in the condensed water which is higher than the first boiling point is the second boiling point. A temperature that is equal to or higher than the second boiling point is defined as a first temperature, and a temperature that is equal to or higher than the second boiling point and lower than the temperature of the EGR gas before being cooled by the EGR cooler is defined as a second temperature. When I did
As the EGR cooler, a first EGR cooler capable of cooling the EGR gas to the first temperature and having a channel for the EGR gas formed of an acid resistant material, and a second EGR cooler capable of cooling the EGR gas to the second temperature And with
An intake side EGR passage for supplying the EGR gas cooled by the first EGR cooler and the EGR gas cooled by the second EGR cooler to an intake passage of an internal combustion engine;
An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, comprising: an exhaust side EGR passage that supplies a part of exhaust gas flowing through an exhaust passage of the internal combustion engine as EGR gas independently to the first EGR cooler and the second EGR cooler.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110985246A (en) * 2019-12-11 2020-04-10 潍柴动力股份有限公司 Natural gas engine and EGR (exhaust gas recirculation) secondary cooling device thereof

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