JP3923665B2 - 過給エンジンのegr装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は過給エンジンのEGR装置に係り、特に、高負荷域においても目標のEGR率を得ることができるEGR装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
排気ターボ過給機などの過給手段を備えた過給エンジンにおいても、燃焼室におけるNOxの生成を抑制して排気を浄化するために、例えば図10に示したように、エンジン1の排気マニフォールド2と給気通路3をEGR通路4を介して接続するようにしたEGR装置を設けることがある。6は再循環される排気の流量を制御するEGRバルブ、7は排気ターボチャージャ、8はインタクーラ、9はEGR通路4の流出口、10は同じく流入口であり、必要に応じてEGR通路4の途中に図示しないEGRクーラを設けている。
【0003】
このようなEGR装置においては、EGR通路4の流入口10と流出口9の間の圧力差に基づいてEGRガスを給気通路3に供給して燃焼室に再循環させる構成であり、流出口9の圧力は給気の圧力に依存して変化する。このために、排気ターボチャージャ7の効率が高くなる高負荷域においては、流出口9の圧力が流入口10の圧力(排気圧力)より高くなってしまうために、EGR率を最適制御することはきわめて困難であるとされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、従来はきわめて困難であるとされていた高負荷域での運転時においてもEGR率を最適制御することができる簡潔構成のEGR装置を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、排気通路から分岐させたEGR通路を給気通路に合流させることにより、排気通路から取り出したEGRガスを燃焼室に再循環させるようにした過給エンジンにおいて、EGRガスの流出口を構成するEGRノズルを給気の流れに対して断面翼型をなす中空構造体で構成するとともに、その下流端に切欠きを設けて該EGRノズルを給気通路の中央部において下流に向って開口させている。
【0006】
また、給気通路の中央において下流に向って開口するEGRノズルを、給気通路の内部と給気通路の外部の間で切換移動させる切換手段を設けたことを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図1〜図9に基づいて詳細に説明する。なお、図中図10に示した従来例と同一機能を有する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0008】
図1はEGRノズルを断面翼型をなす中空構造体で構成したEGR装置の実施形態を示す要部の縦断面図、図2は図1のA−A断面図であり、給気通路3の内部には図示しない排気ターボチャージャで圧縮されて温度上昇した空気がインタクーラで冷却された後に図中左側から右側に向って流れて図示しない燃焼室に供給される。
【0009】
上記のような給気通路3を形成する給気パイプ11の内部には、給気通路3の中央を横断するEGRノズル12を貫通保持させている。また、給気の流れに対して断面翼型をなす中空構造体でEGRノズル12を構成するとともに、その下流端に切欠きを設けることにより、給気の流れの下流に向って開口するEGRガスの流出口13を構成している。
【0010】
一方、EGR通路4に連通保持されたチャンバ14を給気パイプ11の外周に形成するとともに、このチャンバ14をEGRノズル12の内部空間に連通保持させることにより、EGR通路4からチャンバ14に流入したEGRガスをEGRノズル12の内部空間に導入して流出口13から給気通路4に流出させるようにしている。
【0011】
かかる構成になるEGR装置において、エンジンが運転されると図示しない過給手段で加圧された空気(給気)が給気通路3を図中矢印で示したように左側から右側に向って流れる。また、給気通路3の中央部における給気の流速は、周縁部の流速より高速となっており、しかも、給気通路3の中央部分を流れる給気がEGRノズル12によって分流されるために、給気通路3の中央部を横断するEGRノズル12の表面に沿う給気の速度はより増加する。
【0012】
従って、高負荷域での運転にともなって給気の圧力が高くなっている場合においても、流出口13の形成位置であるEGRノズル12の下流端部には局所的に負圧が生じるために、EGRノズル12の内部空間に導入されているEGRガスが確実に吸い出されるが、EGRを必要としない状態でも給気通路3の中央部にEGRノズル12が存在し続けるために、このEGRを行なわない運転域での給気抵抗を低減するにも限界がある。
【0013】
上記実施形態においては給気通路3の中央部を流れる給気をEGRノズル12で分流させることによってEGRガスの流出を円滑化させるようにしているが、図3〜図6に示した実施形態においては、頂部が給気通路3の中央部分に至る中空半円状の絞り弁15を、その半円中心を軸として回転するように給気通路3の途中の壁面に設けている。そして、絞り弁15の頂部あるいは給気の流れに対して下流側に偏位した位置にEGRガスの流出口13を設けるとともに、絞り弁15の内部空間をEGR通路4に連通保持させてEGRノズル12を構成している。
【0014】
かかる実施形態によるEGR装置においては、EGRを行なう領域では図3および図5に示したように絞り弁15を給気通路3に突出させる。すると、絞り弁15による給気の絞り作用で流出口13の近傍における給気の流速が上昇して静圧が低下するために、EGRガスの吸い出し効果を得ることができる。なお、EGRを行なわない領域では図6に示したように絞り弁15を反転させて給気通路3の外側に位置させることにより、給気通路3の流路面積を確保して給気抵抗の増加を防止しつつ、EGRガスの流出を遮断するが、この実施形態の場合は流出口13から流出したEGRガスが絞り弁15の表面に沿って流れて給気通路3の壁面近傍に偏流してしまう可能性がある。
【0015】
図7および図8は本発明に係る過給エンジンのEGR装置の一実施形態を示すものであり、給気の流れに対して断面翼型をなす中空構造体でEGRノズル12を構成する一方、給気通路3の壁面に連続する隔壁16をロータリバルブ17に設けている。そして、前記中空構造体の下流端に切欠きを設けて該EGRノズル12を給気通路3の中央部において下流に向って開口させる一方、前記隔壁16におけるEGRノズル12側の面を給気通路3側に向って膨出させるとともに、隔壁16に対向するベンチュリ部18を壁面に設けることにより、EGRを行なう領域では図7に示したようにEGRノズル12を給気通路の中央部に位置させ、EGRを行なわない領域ではロータリバルブ17を反転させてEGRノズル12および隔壁16の膨出面を給気通路3の外部に退去させるようにしている。
【0016】
従って本実施形態による場合は、EGR領域においてはEGRノズル12による分流作用と隔壁16の膨出表面およびベンチュリ部18による増速作用で流出口13に作用する静圧をより低下させつつ、流出口13から流出したEGRガスの偏流を回避することができるものであり、EGRを行なわない領域ではロータリバルブ17を反転させてEGRノズル12および隔壁16の膨出面を給気通路3の外部に退去させることができるために、給気通路3の流路面積を確保して給気抵抗を充分に低減することができる。
【0017】
なお、例えば図9に示したようにEGRノズル12をパイプ材で構成し、このパイプ材19を給気通路3の中央部にまで突出させてその先端を斜めにカットすることにより、給気の流れの下流に向って開口する流出口13を構成することも考えられる。
【0018】
このようにEGRノズル12をパイプ材19で構成した場合においても、パイプ材19による分流作用で流出口13の近傍の給気の流速が増速補正されて該流出口3に作用する給気の静圧が低下してEGRガスの吸い出し効果が得られるが、その吸い出し効果は充分に大きなものではない。
【0019】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、EGRガスの流出口を構成するEGRノズルを給気の流れに対して断面翼型をなす中空構造体で構成し、該EGRノズルの下流端に切り欠きを設けてEGRノズルを給気通路の中央部において下流に向って開口させたものであるから、給気通路の壁面にEGRガスの流出口を設けた従来のものに対比して流出口に作用する給気の静圧を低下させることができるために、従来はきわめて困難であるとされていた高負荷域においてもEGRガスを円滑に吸い出させて最適率でのEGRを行なわせることができる。また、EGRノズルを給気通路の内部と給気通路の外部の間で切換移動させるようにしているために、EGRを行なわない領域ではEGRノズルを給気通路の外側に退去させて給気通路の流路面積を確保して給気抵抗を充分に低減しつつ、EGRガスの流出を遮断することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 EGRノズルを断面翼型の中空構造体で構成したEGR装置の実施形態を示す要部の縦断面図である。
【図2】 図1のA−A断面図である。
【図3】 EGRノズルを絞り弁で構成した実施形態を示す要部の断面図である。
【図4】 図3に示した絞り弁の斜視図である。
【図5】 図3のB−B断面図である。
【図6】 EGRを行なわない状態の図5に相当する断面図である。
【図7】本発明に係る過給エンジンのEGR装置の一実施形態を示す要部の断面図である。
【図8】 図7に示したロータリバルブの斜視図である。
【図9】 EGRノズルをパイプ材で構成した場合の断面図である。
【図10】 過給エンジンのEGR装置の従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 排気マニフォールド
3 給気通路
4 EGR通路
6 EGRバルブ
7 排気ターボチャージャ
8 インタクーラ
9 流出口
10 流入口
11 給気パイプ
12 EGRノズル
13 流出口
14 チャンバ
15 絞り弁
16 隔壁
17 ロータリバルブ
18 ベンチュリ部
19 パイプ材
Claims (1)
- 排気通路から分岐させたEGR通路(4)を給気通路(3)に合流させることにより、排気通路から取り出したEGRガスを燃焼室に再循環させるようにした過給エンジンにおいて、EGRガスの流出口(13)を構成するEGRノズル(12)を給気の流れに対して断面翼型をなす中空構造体で構成するとともに、その下流端に切欠きを設けて該EGRノズル(12)を給気通路(3)の中央部において下流に向って開口させる一方、EGRノズル(12)を給気通路(3)の内部と給気通路(3)の外部の間で切換移動させる切換手段を設けたことを特徴とする過給エンジンのEGR装置。
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