JP2530953Y2 - Diesel engine exhaust recirculation system - Google Patents

Diesel engine exhaust recirculation system

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JP2530953Y2
JP2530953Y2 JP1990086865U JP8686590U JP2530953Y2 JP 2530953 Y2 JP2530953 Y2 JP 2530953Y2 JP 1990086865 U JP1990086865 U JP 1990086865U JP 8686590 U JP8686590 U JP 8686590U JP 2530953 Y2 JP2530953 Y2 JP 2530953Y2
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exhaust
exhaust gas
throttle valve
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cylinder
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利文 西村
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本考案はディーゼルエンジンの排気還流装置に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for a diesel engine.

(従来の技術) ディーゼルエンジンから排出されるNOを低減する目的
で、排気の一部を吸気中に還流する排気還流装置は広く
実用化されている。
(Prior Art) An exhaust gas recirculation device that recirculates part of exhaust gas into intake air has been widely put into practical use for the purpose of reducing NO emitted from a diesel engine.

排気還流は排気系と吸気系との圧力差を利用して排気
を循環させるが、ディーゼルエンジンではガソリンエン
ジンのように吸気絞弁がなく、吸気負圧が小さいため、
必要な排気還流量を確保するのに、例えば特開昭57-262
52号公報にもあるように、吸気通路に絞弁を設け、この
下流側に排気還流通路を接続している。
Exhaust gas recirculation uses the pressure difference between the exhaust system and the intake system to circulate exhaust gas.However, a diesel engine does not have an intake throttle valve like a gasoline engine, and the intake negative pressure is small.
In order to ensure the required amount of exhaust gas recirculation, for example,
As described in Japanese Patent Publication No. 52, a throttle valve is provided in the intake passage, and an exhaust gas recirculation passage is connected downstream of the throttle valve.

絞弁は排気還流を必要とする運転領域、例えば部分負
荷域で絞り込まれ、下流の吸気負圧を強めることによ
り、排気還流量を相対的に増大させるのであるが、同時
に排気還流率を運転条件に対応して正確に制御するため
に、排気還流通路の途中に流量制御弁を設け、燃料噴射
ポンプのレバー開度やエンジン回転数に応じて制御弁の
開度を変化させている。
The throttle valve is throttled in an operation region requiring exhaust gas recirculation, for example, in a partial load region, and the exhaust gas recirculation amount is relatively increased by increasing the downstream intake negative pressure. In order to control accurately in response to the above, a flow control valve is provided in the middle of the exhaust gas recirculation passage, and the opening of the control valve is changed according to the lever opening of the fuel injection pump and the engine speed.

(考案が解決しようとする課題) ところで、排気還流はNOを低減するのに効果のある反
面、大量に排気還流したときは燃焼の悪化をもたらし、
スモークやCOを増加させたり、燃費の低下を招いたりも
する。
(Problems to be solved by the present invention) By the way, exhaust gas recirculation is effective in reducing NO, but when a large amount of exhaust gas is recirculated, it causes deterioration of combustion.
It also increases smoke and CO, and reduces fuel economy.

とくに、吸気絞弁により吸気を絞る場合、新気の導入
量が減少して排気還流時にスモークが大幅に増加する傾
向があった。
In particular, when the intake air is throttled by an intake throttle valve, the amount of fresh air introduced tends to decrease and the smoke tends to increase significantly during exhaust gas recirculation.

なお、部分負荷域等での燃焼改善を図る一つの方策と
して吸気スワールがあるが(例えば特開昭61-175233号
公報他多数)、これらはいずれも排気還流との関係でス
ワール制御がなされてないため、必ずしも排気還流時の
燃焼改善に寄与するとは限らず、また対応させるには排
気還流とスワールの両制御を調和させる必要があり、制
御系も複雑化する。
As one measure for improving combustion in a partial load region or the like, there is an intake swirl (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-175233 and many others), but these are all subjected to swirl control in relation to exhaust gas recirculation. Therefore, it does not always contribute to the improvement of combustion at the time of exhaust gas recirculation, and it is necessary to harmonize both the exhaust gas recirculation control and the swirl control, and the control system becomes complicated.

本考案はこのような問題を解決することを目的とす
る。
The purpose of the present invention is to solve such a problem.

(課題を解決するための手段) そこで本考案は、複数の気筒を有するディーゼルエン
ジンにおいて、一部の気筒からの排気通路の途中に介装
される第1の排気絞弁と、該一部気筒からの排気通路と
他の気筒からの排気通路との合流部よりも下流側の排気
通路の途中に介装される第2の排気絞弁と、第1の排気
絞弁の上流側にて排気通路に連通する排気ギャラリと、
排気ギャラリの還流排気をスワール生成方向に吸気ポー
トに噴出させる噴出ノズルとを備え、第1の排気絞弁ま
たは第2の排気絞弁を選択的に閉ざすことにより排気還
流量を段階的に制御しうるようにした。
(Means for Solving the Problems) Accordingly, the present invention provides a diesel engine having a plurality of cylinders, a first exhaust throttle valve interposed in an exhaust passage from some of the cylinders, and the partial cylinder. A second exhaust throttle valve interposed in the exhaust passage downstream of the junction between the exhaust passage from the cylinder and the exhaust passage from another cylinder, and exhaust air upstream of the first exhaust throttle valve. An exhaust gallery communicating with the passage,
An ejection nozzle for ejecting the recirculated exhaust gas of the exhaust gallery to the intake port in the swirl generation direction; and selectively closing the first exhaust throttle valve or the second exhaust throttle valve to control the exhaust gas recirculation amount in a stepwise manner. I got it.

(作用) 部分負荷域などで第1の排気絞弁または第2の排気絞
弁の何れか一方を絞ると、その上流側に接続した気筒の
排気が排気ギャラリから各気筒の噴出ノズルを介して吸
気ポートへと還流される。このときの排気還流量は第1
の排気絞弁を絞ったときは一部気筒のみの排気となるの
で比較的少量であり、第2の排気絞弁を絞ったときには
他の気筒との合流分の排気が導入されるので比較的多量
となる。したがってエンジン負荷状態に応じて段階的に
正確に排気還流量を制御できる。
(Operation) When one of the first exhaust throttle valve and the second exhaust throttle valve is throttled in a partial load region or the like, the exhaust gas of the cylinder connected to the upstream of the first exhaust throttle valve or the second exhaust throttle valve is discharged from the exhaust gallery through the ejection nozzle of each cylinder. It is returned to the intake port. The exhaust gas recirculation amount at this time is the first
When the exhaust throttle valve is throttled, only a part of the cylinders is exhausted, so that the amount is relatively small. When the second exhaust throttle valve is throttled, the exhaust gas that is merged with other cylinders is introduced. It becomes a large amount. Therefore, the exhaust gas recirculation amount can be accurately controlled stepwise according to the engine load state.

噴出ノズルはシリンダ内でスワールを生成するように
排気流を導き、エンジン吸気工程で噴出排気と新気はシ
リンダ内でスワールを形成しながら混合する。このスワ
ールの強さは上記の排気還流量に略比例する。
The ejection nozzle guides the exhaust flow to generate swirl in the cylinder, and the ejected exhaust gas and fresh air mix while forming swirl in the cylinder in an engine intake process. The swirl intensity is substantially proportional to the exhaust gas recirculation amount.

したがって、還流排気の均質的な混合と筒内ガス流動
により燃焼を悪化させずにNOないしNOxを低減でき、CO,
HCの発生も抑制する。排気還流は吸気絞りを伴わないの
で十分な新気量が確保され、したがって排気還流時に不
可避的なスモークを減少する。
Therefore, NO or NOx can be reduced without deteriorating combustion due to homogeneous mixing of the recirculated exhaust gas and gas flow in the cylinder, and CO,
Also suppresses the generation of HC. Exhaust gas recirculation does not involve an intake throttle, so that a sufficient amount of fresh air is ensured, thus reducing inevitable smoke during exhaust gas recirculation.

(実施例) 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。第
1図、第2図において、各シリンダ10には2つの吸気弁
11a,11bと、排気弁12a,12bが対向的に備えられ、これら
に対してはそれぞれサイアミーズ型の吸気ポート13と排
気通路14(14A〜14D)がそれぞれ接続している。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2, each cylinder 10 has two intake valves.
11a, 11b and exhaust valves 12a, 12b are provided to face each other, and a siamese-type intake port 13 and exhaust passages 14 (14A to 14D) are respectively connected to these.

第1図に示したように、排気通路14は、#1気筒の排
気通路14Aと#4気筒の排気通路14D、#2気筒の排気通
路14Bと#3気筒の排気通路14Cがそれぞれ途中で合流す
るように形成されている。
As shown in FIG. 1, in the exhaust passage 14, the exhaust passage 14A of the # 1 cylinder and the exhaust passage 14D of the # 4 cylinder, the exhaust passage 14B of the # 2 cylinder, and the exhaust passage 14C of the # 3 cylinder merge on the way. It is formed so that.

#1気筒の排気通路14Aの途中には第1の排気絞弁15A
が介装されると共に、#1気筒の排気通路14Aと#4気
筒の排気通路14Dとの合流部よりも下流側の排気通路14
には第2の排気絞弁15Bが介装されている。これら2つ
の排気絞弁15A,15Bは、それぞれ図示しないダイアフラ
ムアクチュエータ等を介して、例えば比較的低負荷の運
転域では第1の排気絞弁15Aのみが、比較的高負荷の運
転域では第2の排気絞弁15Bのみが、それぞれ閉弁する
ように制御される。
A first exhaust throttle valve 15A is provided in the exhaust passage 14A of the # 1 cylinder.
And an exhaust passage 14 downstream of the junction of the # 1 cylinder exhaust passage 14A and the # 4 cylinder exhaust passage 14D.
Is provided with a second exhaust throttle valve 15B. These two exhaust throttle valves 15A and 15B are respectively connected via a diaphragm actuator or the like (not shown), for example, only the first exhaust throttle valve 15A in a relatively low load operation range, and the second exhaust throttle valve 15A in a relatively high load operation range. Only the exhaust throttle valve 15B is controlled to close.

排気通路14Aには、第1の排気絞弁15Aよりも上流側か
ら分岐するように排気還流通路16が形成され、さらにこ
の排気還流通路16は排気ギャラリ17に接続されている。
排気ギャラリ17は排気通路14Aから導入された還流排気
を吸気ポート13に供給するもので、第2図にも示したよ
うに、排気ギャラリ7からは各シリンダ10の吸気ポート
13へと排気を噴出させる噴出ノズル18が並列的に分岐し
ている。
An exhaust gas recirculation passage 16 is formed in the exhaust gas passage 14A so as to branch off from an upstream side of the first exhaust throttle valve 15A. The exhaust gas recirculation passage 16 is further connected to an exhaust gallery 17.
The exhaust gallery 17 supplies recirculated exhaust gas introduced from the exhaust passage 14A to the intake port 13. As shown in FIG.
An ejection nozzle 18 for ejecting exhaust gas to 13 is branched in parallel.

噴出ノズル18は吸気弁11bの弁傘背面に近接した位置
まで延長され、吸気弁11bの開弁時にシリンダ内周の接
線方向に還流排気を噴出させ、シリンダ内にスワール
(旋回流)を生成する。
The ejection nozzle 18 is extended to a position close to the back of the umbrella of the intake valve 11b, and when the intake valve 11b is opened, ejects recirculation exhaust gas in a tangential direction on the inner circumference of the cylinder to generate a swirl (swirl flow) in the cylinder. .

以上にように構成され、次に作用について説明する。 The configuration is as described above, and the operation will be described next.

エンジンアイドル時や高負荷運転時など排気還流が不
要のときは第1、第2の排気絞弁15A,15Bは共に全開保
持される。これにより#1,#4気筒の排気はそのまま下
流へと流れるので排気還流は行われず、したがって噴出
ノズル18からの還流排気によるスワールの発生もない。
When exhaust gas recirculation is not necessary, such as during engine idling or high-load operation, both the first and second exhaust throttle valves 15A and 15B are kept fully open. As a result, the exhaust gas of the # 1 and # 4 cylinders flows downstream without change, so that no exhaust gas recirculation is performed.

この状態からある程度負荷が増大すると、まず第1の
排気絞弁15Aが閉弁される。これによりその上流側の#
1気筒からの排気圧力が上昇するので、当該排気は通路
16を介して排気ギャラリ17へと流れ、さらに各気筒の噴
出ノズル18を介して各気筒の吸気ポート13へと噴出す
る。このとき、#1気筒からの排気のみが還流されるの
で、比較的低負荷でのNOxの発生に見合った少量の排気
還流率となる。排気還流量が少ない分だけスワールの勢
いも小さくなるが、排気還流量が少ない条件下では燃焼
の悪化も起こりにくいので不都合はない。
When the load increases to some extent from this state, first, the first exhaust throttle valve 15A is closed. This makes it upstream #
Since the exhaust pressure from one cylinder rises, the exhaust
The air flows into the exhaust gallery 17 via the nozzle 16 and then jets out to the intake port 13 of each cylinder through the jet nozzle 18 of each cylinder. At this time, only the exhaust gas from the # 1 cylinder is recirculated, so that a small amount of exhaust gas recirculation rate commensurate with the generation of NOx at a relatively low load. Although the swirl momentum decreases as much as the amount of exhaust gas recirculation is small, there is no inconvenience under the condition where the amount of exhaust gas recirculation is small because combustion hardly occurs.

さらに負荷が増すと、第1の排気絞弁15Aが開かれる
と共に第2の排気絞弁15Bが閉ざされる。これにより、
#1気筒と#4気筒の排気が還流されることになるの
で、排気還流量は上記の倍となり、比較的多量の排気が
各噴出ノズル18から各気筒の吸気ポート13へと導入され
る。このとき、排気還流量が増大しているので噴出ノズ
ル18からの還流排気により強いスワールが得られる。こ
のようにして強力なスワールを生起しつつ排気還流を行
うため、燃焼を悪化させることなく、つまりCOやHを増
大させることなく、なおかつ比較的高負荷の運転状態で
発生しがちなNOxを効果的に抑制できる。特に、吸気絞
弁により新規導入量を絞ることもないので、排気還流時
に発生しがちなスモークも最小限に抑えられる。
When the load further increases, the first exhaust throttle valve 15A is opened and the second exhaust throttle valve 15B is closed. This allows
Since the exhaust gas of the # 1 cylinder and the # 4 cylinder is recirculated, the exhaust gas recirculation amount is doubled as described above, and a relatively large amount of exhaust gas is introduced from each ejection nozzle 18 to the intake port 13 of each cylinder. At this time, since the exhaust gas recirculation amount is increasing, a strong swirl is obtained by the recirculated exhaust gas from the ejection nozzle 18. Exhaust gas recirculation is performed while generating a strong swirl in this way, so that NOx, which tends to be generated under relatively high load operation conditions, without deteriorating combustion, that is, without increasing CO or H, is effective. Can be suppressed. In particular, since the newly introduced amount is not reduced by the intake throttle valve, smoke, which is likely to be generated at the time of exhaust gas recirculation, is also minimized.

スワールは排気還流により生起するので、特別なスワ
ールの制御を行わなくても、2つの排気絞弁15A,15Bの
開閉操作に応じて自ずと適切な強さのスワールを発生さ
せられる。そして、排気還流率は、2つの排気絞弁15A
または15Bの選択的な開閉操作により、エンジン回転数
や負荷が変動しても一定に維持することができるので、
スワール制御とあいまって制御系の構成を簡素化するこ
とができる。
Since the swirl is generated by the exhaust gas recirculation, the swirl having an appropriate strength can be naturally generated according to the opening / closing operation of the two exhaust throttle valves 15A and 15B without performing special swirl control. The exhaust gas recirculation rate is determined by two exhaust throttle valves 15A.
Or by the selective opening and closing operation of 15B, it can be kept constant even if the engine speed and load fluctuate,
Together with the swirl control, the configuration of the control system can be simplified.

また、還流排気を高温で噴出できるので、排気ギャラ
リ17に至る通路16や噴出ノズル18を細径のものにして
も、カーボン等による目詰まりを生じる心配が少なく、
さらに排気還流系がコンパクトになるので、車載上の軽
量化やレイアウトの自由度が増す。
Also, since the recirculated exhaust gas can be ejected at a high temperature, even if the passage 16 leading to the exhaust gallery 17 or the ejection nozzle 18 has a small diameter, there is little fear of clogging due to carbon or the like,
Furthermore, since the exhaust gas recirculation system becomes compact, the weight on the vehicle and the freedom of layout increase.

(考案の効果) 以上のように本考案によれば、吸気ポートに望む噴出
ノズルに向けて、排気通路の途中に介装した2つの排気
絞弁を選択的に作動させることにより適切な量の排気を
還流させると共に筒内スワールを生起するようにしたの
で、幅広い運転域で燃焼を悪化させずにNO等の発生を抑
制でき、また吸気絞りを行なう必要がないところから、
十分な新気を確保して排気還流時に不可避的なスワール
も発生も大幅に低減できるという効果が得られる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, an appropriate amount of gas can be obtained by selectively operating two exhaust throttle valves interposed in the exhaust passage toward the ejection nozzle desired at the intake port. Since exhaust gas is recirculated and swirl is generated in the cylinder, it is possible to suppress the generation of NO etc. without deteriorating combustion in a wide operating range, and from the point where it is not necessary to perform intake throttle,
The effect is obtained that a sufficient fresh air is secured and the occurrence of unavoidable swirl and exhaust gas during exhaust gas recirculation can be greatly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本考案の一実施例の概略平面図、第2図はその
#1気筒の概略断面図である。 10……シリンダ、11a,11b……吸気弁、12a,12b……排気
弁、13……吸気ポート、14a,14b……排気ポート、15…
…排気絞弁、17……排気ギャラリ、18……噴出ノズル。
FIG. 1 is a schematic plan view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the # 1 cylinder. 10 ... cylinder, 11a, 11b ... intake valve, 12a, 12b ... exhaust valve, 13 ... intake port, 14a, 14b ... exhaust port, 15 ...
... exhaust throttle valve, 17 ... exhaust gallery, 18 ... jet nozzle.

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】複数の気筒を有するディーゼルエンジンに
おいて、一部の気筒からの排気通路の途中に介装される
第1の排気絞弁と、該一部気筒からの排気通路と他の気
筒からの排気通路との合流部よりも下流側の排気通路の
途中に介装される第2の排気絞弁と、第1の排気絞弁の
上流側にて排気通路に連通する排気ギャラリと、排気ギ
ャラリの還流排気をスワール生成方向に吸気ポートに噴
出させる噴出ノズルとを備え、第1の排気絞弁または第
2の排気絞弁を選択的に閉ざすことにより排気還流量を
段階的に制御しうるようにしたことを特徴とするディー
ゼルエンジンの排気還流装置。
In a diesel engine having a plurality of cylinders, a first exhaust throttle valve interposed in an exhaust passage from some of the cylinders, and an exhaust passage from one of the cylinders and another of the other cylinders A second exhaust throttle valve interposed in the exhaust passage downstream of the junction with the exhaust passage, an exhaust gallery communicating with the exhaust passage upstream of the first exhaust throttle valve, An ejection nozzle for ejecting recirculated exhaust gas from the gallery to the intake port in a swirl generation direction, and the exhaust gas recirculation amount can be controlled stepwise by selectively closing the first exhaust throttle valve or the second exhaust throttle valve. An exhaust gas recirculation device for a diesel engine, characterized in that:
JP1990086865U 1990-08-20 1990-08-20 Diesel engine exhaust recirculation system Expired - Lifetime JP2530953Y2 (en)

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