JP4858150B2 - Exhaust gas circulation device and exhaust gas circulation method for turbo engine - Google Patents

Exhaust gas circulation device and exhaust gas circulation method for turbo engine Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関等の排気ガスの再循環に使用されるターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法に関する。   The present invention relates to an exhaust gas circulation device and an exhaust gas circulation method for a turbocharged engine used for recirculation of exhaust gas of an internal combustion engine or the like.

車両に搭載するエンジンなどでは、NOx低減のために、排気ガスの一部を吸気側に再循環する排気再循環システム(EGRシステム)が採用されている。図10に示すように、このEGRシステム1Xでは、エンジンEの排気系通路3と吸気系通路5とを連結する排気ガス循環通路(EGR通路)7が設けられ、このEGR通路7に、EGRガス量を調整するための排気ガス循環弁(EGR弁)8と、EGRガスGeを冷却するためのEGRクーラ9が設けられている。なお、吸気通路5にはインタクーラ51が設けられ、さらに、排気通路4にタービンを吸気通路5にコンプレッサーを有するターボチャージャ11が設けられている。   An engine mounted on a vehicle employs an exhaust gas recirculation system (EGR system) that recirculates a part of exhaust gas to the intake side in order to reduce NOx. As shown in FIG. 10, in the EGR system 1X, an exhaust gas circulation passage (EGR passage) 7 that connects the exhaust system passage 3 and the intake system passage 5 of the engine E is provided, and an EGR gas is provided in the EGR passage 7. An exhaust gas circulation valve (EGR valve) 8 for adjusting the amount and an EGR cooler 9 for cooling the EGR gas Ge are provided. An intercooler 51 is provided in the intake passage 5, and a turbocharger 11 having a turbine in the exhaust passage 4 and a compressor in the intake passage 5 is provided.

しかし、ターボチャージャを備えたエンジンの場合には、図11に示すように、負荷(トルク)が高負荷に移行していくような過給の状態では吸気側の圧力(吸気圧)Pinが排気側の圧力(排気圧)Pexよりも高くなるので、負荷(トルク)が低い間は、EGRができるが、高くなるとEGRができなくなる。   However, in the case of an engine equipped with a turbocharger, as shown in FIG. 11, in the supercharged state where the load (torque) shifts to a high load, the intake side pressure (intake pressure) Pin is exhausted. Since the pressure (exhaust pressure) Pex becomes higher, EGR can be performed while the load (torque) is low, but EGR cannot be performed when the load (torque) is high.

しかしながら、図12に示すように、吸気圧Pinが排気圧Pexよりも大きくても、即ち、差圧(ΔP=Pex−Pin)が負(−)であっても、時間的なベースで見ると、脈動する排気圧Pexと脈動する吸気圧Pinが一時的に逆転して、差圧(ΔP=Pex−Pin)が正(+)になり、この圧力の逆転時には、一時的ではあるが、排気側から吸気側に排気ガスを流してEGRを行うことができる。   However, as shown in FIG. 12, even if the intake pressure Pin is larger than the exhaust pressure Pex, that is, even if the differential pressure (ΔP = Pex−Pin) is negative (−), it is viewed on a temporal basis. The pulsating exhaust pressure Pex and the pulsating intake pressure Pin are temporarily reversed, and the differential pressure (ΔP = Pex−Pin) becomes positive (+). EGR can be performed by flowing exhaust gas from the intake side to the intake side.

この現象を利用するために、EGR通路に排気側から吸気側への流れのみを許容するリードバルブ(リード弁)を設けて、EGR可能なエンジンの運転領域を広げると共に、確実にEGRを実施できるようにしたワンウェイ式リード弁付きEGRシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In order to utilize this phenomenon, a reed valve (reed valve) that allows only the flow from the exhaust side to the intake side is provided in the EGR passage to widen the operating range of the engine capable of EGR and to perform EGR reliably. There has been proposed an EGR system with a one-way type reed valve (see, for example, Patent Document 1).

このワンウェイ式リード弁付きEGRシステムでは、例えば、図13に示すような構造のリード弁10が設けられ、図14に示すように排気圧Pexが吸気圧Pinより大きい時はEGRガスGeを通過させ、図15に示すように排気圧Pexが吸気圧Pinより小さい時はEGRガスGeを通過させないようにしている。このリード弁のEGR通路への配置は、エンジンの高過給、高EGR化に対して有効な手段となっている。   In this one-way type EGR system with a reed valve, for example, a reed valve 10 having a structure as shown in FIG. 13 is provided. When the exhaust pressure Pex is larger than the intake pressure Pin as shown in FIG. As shown in FIG. 15, when the exhaust pressure Pex is smaller than the intake pressure Pin, the EGR gas Ge is not allowed to pass therethrough. The arrangement of the reed valve in the EGR passage is an effective means for high supercharging and high EGR of the engine.

しかしながら、このEGRシステムでは、加速時には、コンプレッサーの過給により、吸気側(インレット側)は、空気量と圧力(圧力比)が共に大きい状態であるが、図16に示すように、加速の高負荷状態のA点から減速して低負荷状態のB点に移行すると、吸気側の空気量と圧力(圧力比)を下げようとしても、ターボチャージャの慣性によりコンプレッサーは回転を続けるため、圧力(圧力比)は急には下がらない。その結果、空気量が少ないにもかかわらず、圧力(圧力比)は高いままなので、図17に示すようにA点からB点に移動し、サージ領域に達し、サージ音が発生するという問題がある。   However, in this EGR system, at the time of acceleration, the intake side (inlet side) is in a state where both the air amount and the pressure (pressure ratio) are large due to the supercharging of the compressor. However, as shown in FIG. When decelerating from point A in the load state and transitioning to point B in the low load state, the compressor continues to rotate due to the inertia of the turbocharger even if the air amount and pressure (pressure ratio) on the intake side are reduced. The pressure ratio does not drop suddenly. As a result, since the pressure (pressure ratio) remains high despite the small amount of air, there is a problem in that it moves from point A to point B as shown in FIG. is there.

つまり、エンジンの加速状態から減速状態に移行する際にブースト圧(吸気側の過給圧)が大となって、ターボチャージャ(過給機)のサージ領域に突入すると、ターボチャージャのサージ音が発生する。より詳細には、サージ領域に突入すると、コンプレッサーの羽根から、空気の流れが剥離したり、再付着して正常状態に復帰したりすることを繰り返すため、全体としての空気の流れが、一時的に、上流側のエアクリーナー側へ押し戻されることを繰り返し、サージ現象が発生することになり、吸気圧もエアクリーナーと吸気マニホールドの間で脈動し、この圧力の変動により音が発生する。   In other words, when the boost pressure (intake-side supercharging pressure) becomes large when the engine is shifted from the acceleration state to the deceleration state and enters the surge region of the turbocharger (supercharger), the turbocharger surge noise is generated. appear. More specifically, when entering the surge region, the air flow from the compressor blades repeatedly peels off and reattaches to return to a normal state. In addition, it is repeatedly pushed back to the upstream air cleaner side, and a surge phenomenon occurs, and the intake pressure also pulsates between the air cleaner and the intake manifold, and sound is generated due to fluctuations in this pressure.

このサージ対策として、小型エンジン等のリード弁のないEGRシステムでは、減速時にEGR弁を開弁して吸気系から排気系へ圧力を逃がしているが、大型エンジンの場合にはEGR装置は高過給時にもEGRできるように、リード弁付きのEGRシステムが用いられている。このリード弁付きのEGRシステムの場合には、リード弁によりEGR通路が閉鎖されているため圧力を逃がすことができないという問題がある。   As a countermeasure against this surge, in EGR systems without reed valves such as small engines, the EGR valve is opened during deceleration to release pressure from the intake system to the exhaust system. An EGR system with a reed valve is used so that EGR can be performed even during feeding. In the case of this EGR system with a reed valve, there is a problem that the pressure cannot be released because the EGR passage is closed by the reed valve.

また、このサージ対策として、ガソリンエンジンなどでは、吸気マニホールドにリリーフ弁(ブローオフ弁)を設けて、高くなった圧力を大気中に逃がす方法が提案されている。しかし、この方法では、圧力を逃がすことによりサージ領域から脱することでサージ音の問題を解決できるが、その代りに、高圧の空気を直接大気中に排出するため、この排出音の発生が問題となる。更に、この圧力の逃がし先を過給機入口側や吸気管外にすることも考えられるが、配管などが複雑化するという問題がある。
実開平06−40343号公報
As a countermeasure against this surge, in a gasoline engine or the like, a method has been proposed in which a relief valve (blow-off valve) is provided in the intake manifold to release the increased pressure into the atmosphere. However, with this method, the problem of surge noise can be solved by releasing the pressure from the surge region, but instead, high-pressure air is discharged directly into the atmosphere. It becomes. Further, although it is conceivable that the pressure relief destination is on the supercharger inlet side or outside the intake pipe, there is a problem that piping is complicated.
Japanese Utility Model Publication No. 06-40343

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気ガス循環通路内に設けた吸気側から排気側への逆流を防止するためのリード弁を備えたターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、加速から減速に入ったときでも、ターボチャージャのサージ音の発生を低減できるターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a turbocharger equipped with a reed valve for preventing a backflow from the intake side to the exhaust side provided in the exhaust gas circulation passage. An object of the present invention is to provide an exhaust gas circulation device and an exhaust gas circulation method for an engine with a turbo that can reduce the occurrence of a surge noise of a turbocharger even when the engine is decelerated from acceleration.

上記のような目的を達成するためのターボ付エンジンの排気ガス循環装置は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス循環通路と、該排気ガス循環通路内に設けた排気ガス循環弁と、該排気ガス循環通路内に設けた吸気側から排気側への逆流を防止するためのリード弁を備えたターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、該リード弁の吸気側から排気側にガスを逃がすリリーフ弁を設けると共に、前記排気ガス循環弁を、ターボチャージャがサージ領域に入る前に開弁するように制御すると共に、前記リリーフ弁を、前記サージ領域時の吸気圧と排気圧の差圧が前記リリーフ弁の所定の設定圧力以上高くなると開弁するように設定して構成する。つまり、リリーフ弁(圧力調整弁)を装着し、吸気側から排気側(エキゾースト側)へ圧力(ブースト)を逃がすことでサージ音を低減する。この所定の設定圧力は実験等によって予め設定され、エンジンの制御装置などに記憶される。
上記のターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、前記リリーフ弁を、前記リード弁(逆止弁)又は前記リード弁を迂回するバイパス通路に設ける。
In order to achieve the above object, an exhaust gas circulation device for a turbocharged engine includes an exhaust gas circulation passage communicating an engine exhaust passage and an intake passage, and an exhaust gas circulation valve provided in the exhaust gas circulation passage. And an exhaust gas circulation device for a turbocharged engine provided with a reed valve for preventing a backflow from the intake side to the exhaust side provided in the exhaust gas circulation passage, the gas from the intake side to the exhaust side of the reed valve A relief valve is provided to release the exhaust gas, and the exhaust gas circulation valve is controlled to open before the turbocharger enters the surge region, and the relief valve is provided with a difference between the intake pressure and the exhaust pressure in the surge region. When the pressure becomes higher than a predetermined set pressure of the relief valve, the valve is set to open . In other words, a surge valve is reduced by mounting a relief valve (pressure adjusting valve) and releasing pressure (boost) from the intake side to the exhaust side (exhaust side). The predetermined set pressure is set in advance by experiments or the like and stored in an engine control device or the like.
In the above exhaust gas circulation device for a turbocharged engine, the relief valve is provided in the reed valve (check valve) or a bypass passage that bypasses the reed valve.

そして、上記のような目的を達成するためのターボ付エンジンの排気ガス循環方法は、エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス循環通路と、該排気ガス循環通路内に設けた排気ガス循環弁と、該排気ガス循環通路内に設けた吸気側から排気側への逆流を防止するためのリード弁を備えると共に、該リード弁の吸気側から排気側にガスを逃がすリリーフ弁を設けたターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、ターボチャージャがサージ領域に入る前に前記排気ガス循環弁を開弁するように制御して、前記サージ領域時の吸気圧と排気圧の差圧が前記リリーフ弁の所定の設定圧力以上高くなると前記リリーフ弁が開弁して吸気側から排気側にガスを逃がすことを特徴とする。   An exhaust gas circulation method for a turbocharged engine for achieving the above-described object includes an exhaust gas circulation passage that connects an exhaust passage and an intake passage of the engine, and an exhaust gas provided in the exhaust gas circulation passage. A reed valve for preventing a back flow from the intake side to the exhaust side provided in the exhaust gas circulation passage and a relief valve for releasing gas from the intake side to the exhaust side of the reed valve are provided. In an exhaust gas circulation device for a turbocharged engine, the exhaust gas circulation valve is controlled to open before the turbocharger enters the surge region, so that the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure in the surge region is the relief. When the pressure becomes higher than a predetermined set pressure of the valve, the relief valve opens and gas is released from the intake side to the exhaust side.

この設定圧力は、ターボチャージャがサージ領域に入って、吸気圧と排気圧との差圧が所定の設定圧力以上高くなった時にリリーフ弁が開くように、実験結果等のデータを基に設定する。この設定圧力は、エンジンによって異なるので、リリーフ弁の設定圧力を容易に変更できるように、リリーフ弁に調整部(アジャスタ)を設けることが好ましい。   This set pressure is set based on data such as experimental results so that the relief valve opens when the turbocharger enters the surge region and the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure becomes higher than the specified set pressure. . Since this set pressure varies depending on the engine, it is preferable to provide an adjustment portion (adjuster) in the relief valve so that the set pressure of the relief valve can be easily changed.

本発明に係るターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法によれば、リリーフ弁を設けて、加速から減速に移行した時には、排気ガス循環弁(EGR弁)を開くことにより、吸気圧と排気圧との差圧がリリーフ弁の設定圧力以上になると、リリーフ弁が開くので、吸気系から排気系へ圧力を逃がすことができる。そのため、リード弁の特性を活かしながら、ターボチャージャのサージ領域で発生する音を低減できる。また、リリーフ弁をリード弁に設けることで、加速時から減速時に発生するサージ音を防ぐと共に、排気側に圧力を逃がすことで、ブローオフ時の音も低減することができる。   According to the exhaust gas circulation device and the exhaust gas circulation method for a turbocharged engine according to the present invention, when the relief valve is provided and the engine is shifted from acceleration to deceleration, the exhaust gas circulation valve (EGR valve) is opened to When the differential pressure between the exhaust pressure and the exhaust pressure exceeds the set pressure of the relief valve, the relief valve opens so that the pressure can be released from the intake system to the exhaust system. Therefore, the noise generated in the surge region of the turbocharger can be reduced while utilizing the characteristics of the reed valve. In addition, by providing the relief valve on the reed valve, surge noise that occurs during deceleration from acceleration can be prevented, and noise during blow-off can be reduced by releasing pressure to the exhaust side.

以下、本発明に係る実施の形態のターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an exhaust gas circulation device and an exhaust gas circulation method for a turbocharged engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明に係る第1の実施の形態のターボ付エンジンの排気ガス循環装置1は、エンジン本体2の排気マニホールド3から吸気マニホールド6に排気ガスの一部(EGRガス)Geを再循環させるための排気ガス循環通路(EGR通路)7が、排気マニホールド3(又は排気管4)と吸気管5(又は吸気マニホールド6)とを接続して設けられる。このEGR通路7には、EGRガスGeの流量を調整する排気ガス循環弁(EGR弁)8とEGRガスGeを冷却するEGRクーラ9とが設けられ、更に、排気側から吸気側にはガスを通過させるが、吸気側から排気側へはガスを通過させないリード弁(逆止弁)10が設けられる。   As shown in FIG. 1, an exhaust gas circulation device 1 for a turbocharged engine according to a first embodiment of the present invention includes a part of exhaust gas (EGR gas) from an exhaust manifold 3 of an engine body 2 to an intake manifold 6. An exhaust gas circulation passage (EGR passage) 7 for recirculating Ge is provided by connecting the exhaust manifold 3 (or the exhaust pipe 4) and the intake pipe 5 (or the intake manifold 6). The EGR passage 7 is provided with an exhaust gas circulation valve (EGR valve) 8 that adjusts the flow rate of the EGR gas Ge, and an EGR cooler 9 that cools the EGR gas Ge. Further, gas is supplied from the exhaust side to the intake side. A reed valve (check valve) 10 is provided that allows the gas to pass but does not allow gas to pass from the intake side to the exhaust side.

この排気ガス循環弁8は、空気タンク12と空気管13、14とで連結され、この空気管13、14に設けられた開閉弁(ソレノイドバルブ)15、16の開閉弁操作により、開閉制御される。この開閉弁15、16は、回転センサ17やアクセル開度センサ18等からの信号を入力するエンジン制御装置(ECU)19により制御される。   The exhaust gas circulation valve 8 is connected by an air tank 12 and air pipes 13 and 14, and is controlled to be opened and closed by operating on / off valves (solenoid valves) 15 and 16 provided in the air pipes 13 and 14. The The on-off valves 15 and 16 are controlled by an engine control unit (ECU) 19 that receives signals from the rotation sensor 17 and the accelerator opening sensor 18 and the like.

また、ターボチャージャ11のタービン11aが排気管4に配置され、排気ガスGにより駆動される。このタービン11aの駆動により、ターボチャジャ11のコンプレッサー(図示しない)が作動し、新気Aを圧縮して吸気管5経由で吸気マニホールド6に供給する。   A turbine 11 a of the turbocharger 11 is disposed in the exhaust pipe 4 and is driven by the exhaust gas G. By driving the turbine 11 a, a compressor (not shown) of the turbocharger 11 is operated, and the fresh air A is compressed and supplied to the intake manifold 6 via the intake pipe 5.

そして、本発明の第1の実施の形態においては、図2に示すように、リード弁10に、リード弁10に関して吸気側圧力(吸気圧)Pinと排気側圧力(排気圧)Pexとの差圧(ΔP=Pin−Pex)が設定圧力Pset 以上に大きくなった時に、吸気側から排気側にガスを逃がすリリーフ弁(ブローオフ弁)20を設けて構成する。この所定の設定圧力Pset は実験等によって予め設定される。   In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the reed valve 10 has a difference between the intake side pressure (intake pressure) Pin and the exhaust side pressure (exhaust pressure) Pex with respect to the reed valve 10. When the pressure (ΔP = Pin−Pex) becomes larger than the set pressure Pset, a relief valve (blow-off valve) 20 is provided to release gas from the intake side to the exhaust side. The predetermined set pressure Pset is set in advance by experiments or the like.

このリリーフ弁20の詳細な構成の一例を図3に示す。この図3のリリーフ弁の構成では、吸気圧Pinと排気圧Pexの差圧が所定の設定圧力Pset 以上になっていない場合は、受力板21を付勢するスプリング22により、受力板21に連結された弁体23がリード弁10の壁面に設けられた弁座24に密着して、ガスの流れを止めているが、吸気圧Pinと排気圧Pexの差圧が所定の設定圧力Pset 以上になった場合は、スプリング22の付勢力Fsよりも、弁体23を弁座24から引き離す力Fpが大きくなり、受力板21と弁体23が排気側に移動して、弁体23が弁座24から離間して、ガスの流れを許すようになる。つまり、吸気圧(ブースト圧)を排気側に逃がす。   An example of a detailed configuration of the relief valve 20 is shown in FIG. In the relief valve configuration of FIG. 3, when the differential pressure between the intake pressure Pin and the exhaust pressure Pex is not equal to or higher than a predetermined set pressure Pset, the force receiving plate 21 is moved by the spring 22 that urges the force receiving plate 21. Is connected to a valve seat 24 provided on the wall surface of the reed valve 10 to stop the flow of gas, but the differential pressure between the intake pressure Pin and the exhaust pressure Pex is a predetermined set pressure Pset. In this case, the force Fp for pulling the valve element 23 away from the valve seat 24 becomes larger than the urging force Fs of the spring 22, and the force receiving plate 21 and the valve element 23 move to the exhaust side, so that the valve element 23 Is separated from the valve seat 24 to allow gas flow. That is, the intake pressure (boost pressure) is released to the exhaust side.

このスプリング22の付勢力Fsの大きさにより、リリーフ弁20の所定の設定圧力Pset を調整できる。そのため、受力板21と弁体23とを連結している連結棒25に雄螺子を形成し、ナット26の締め付け量により受力板21と弁体23との距離を変化させて、スプリング22の付勢力Fsの大きさを調整できるようにする。この連結棒25、ナット26が調整部となる。この所定の設定圧力Pset は、エンジンによって異なるので、それぞれのエンジンに対して実験的に求める。   The predetermined set pressure Pset of the relief valve 20 can be adjusted by the magnitude of the biasing force Fs of the spring 22. Therefore, a male screw is formed on the connecting rod 25 that connects the force receiving plate 21 and the valve body 23, and the distance between the force receiving plate 21 and the valve body 23 is changed by the tightening amount of the nut 26, and the spring 22. The magnitude of the urging force Fs can be adjusted. The connecting rod 25 and the nut 26 serve as an adjustment unit. Since this predetermined set pressure Pset differs depending on the engine, it is obtained experimentally for each engine.

図4にリード弁10とリリーフ弁20の作動とガス流量との関係を示す。EGRを行っている間では、図5に示すように、排気ガス循環弁8が開弁しているので、排気圧Pexが吸気圧Pinよりも大きく、差圧ΔP1=Pex−Pinが正(+)の場合には、リード弁10が開き、排気側から吸気側にEGRガスGeが流れる。   FIG. 4 shows the relationship between the operation of the reed valve 10 and the relief valve 20 and the gas flow rate. During the EGR, as shown in FIG. 5, the exhaust gas circulation valve 8 is open, so the exhaust pressure Pex is larger than the intake pressure Pin, and the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin is positive (+ ), The reed valve 10 is opened, and the EGR gas Ge flows from the exhaust side to the intake side.

差圧ΔP1=Pex−Pinが小さくなると、リード弁10は閉じてくるが、差圧がΔP1=Pex−Pinが負(−)になっても、図12に示すように、一時的に正(+)になる部分(斜線部分)があるので、排気ガス循環弁8を開弁してEGRを行うことができる(EGR使用範囲)。   When the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin decreases, the reed valve 10 closes. However, even if the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin becomes negative (−), as shown in FIG. Since there is a portion (shaded portion) that becomes +), the exhaust gas circulation valve 8 can be opened to perform EGR (EGR use range).

更に、差圧ΔP1=Pex−Pinが小さくなると、一時的に正(+)になる部分がなくなるので、排気ガス循環弁8を閉弁操作してEGRは行わない。更に、ターボチャージャ11がサージ領域に入る前に、排気ガス循環弁8を開弁操作する。これにより、差圧ΔP1=Pex−Pinが、所定の設定圧力(−Pset )より小さくなると、言い換えれば、差圧ΔP2=Pin−Pexが所定の設定圧力Pset より大きくなると、図6に示すように、リリーフ弁20が開弁するので、吸気側から排気側にガスが流れて、ブースト圧を排気側に逃がすことができる。なお、高過給EGRの状態でも差圧ΔP1=Pex−Pinが負(−)となり、差圧ΔP2=Pin−Pexが正(+)となるが、その絶対値の大きさは小さい。従って、図4に示すように、リリーフ弁20を開く所定の設定圧力Pset を大きい値に設定することで、EGR使用領域ではリリーフ弁20が開かず、サージ領域のみでリリーフ弁20が開くようにすることができる。   Further, when the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin becomes small, there is no portion that becomes positive (+) temporarily. Therefore, the exhaust gas circulation valve 8 is closed and EGR is not performed. Further, the exhaust gas circulation valve 8 is opened before the turbocharger 11 enters the surge region. As a result, when the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin becomes smaller than a predetermined set pressure (−Pset), in other words, when the differential pressure ΔP2 = Pin−Pex becomes larger than the predetermined set pressure Pset, as shown in FIG. Since the relief valve 20 is opened, gas flows from the intake side to the exhaust side, and the boost pressure can be released to the exhaust side. Even in the high supercharging EGR state, the differential pressure ΔP1 = Pex−Pin is negative (−) and the differential pressure ΔP2 = Pin−Pex is positive (+), but the absolute value is small. Therefore, as shown in FIG. 4, by setting the predetermined set pressure Pset for opening the relief valve 20 to a large value, the relief valve 20 is not opened in the EGR use region, but the relief valve 20 is opened only in the surge region. can do.

なお、図7に示すような、従来技術のリード弁10のみで、リリーフ弁20を備えていない場合には、図5と同様なことはできるが、図6に示すようなブースト圧の排気側への逃がしはできない。   In addition, when only the reed valve 10 of the prior art as shown in FIG. 7 and the relief valve 20 is not provided, the same operation as in FIG. 5 can be performed, but the exhaust side of the boost pressure as shown in FIG. You can't escape.

そして、このターボ付エンジンの排気ガス循環装置1において、ターボチャージャ11がサージ領域に入る前に排気ガス循環弁8を開弁するように制御する。このサージ領域ににおける制御は、実験結果等のデータを基に、排気ガス循環弁8を開弁するエンジンの回転数や負荷(アクセル開度)を設定することができるので、この部分の制御を、予め設定した、従来のEGR制御用のマップデータに加えることで容易に実施できるようになる。   Then, in the exhaust gas circulation device 1 of the turbo engine, control is performed so that the exhaust gas circulation valve 8 is opened before the turbocharger 11 enters the surge region. The control in this surge region can set the engine speed and load (accelerator opening) of the engine that opens the exhaust gas circulation valve 8 based on data such as experimental results. It can be easily implemented by adding to the preset map data for conventional EGR control.

次に第2の実施の形態について説明する。図8及び図9に示すように、本発明に係る第2の実施の形態のターボ付エンジンの排気ガス循環装置1Aでは、リリーフ弁20を、リード弁10に設けずに、EGR通路7にリード弁10を迂回するバイパス通路30に設ける。その他の構成やリリーフ弁20の作動及びその作用効果は第1の実施の形態と同じである。   Next, a second embodiment will be described. As shown in FIGS. 8 and 9, in the exhaust gas circulation device 1 </ b> A for the turbocharged engine according to the second embodiment of the present invention, the relief valve 20 is not provided in the reed valve 10, but is lead to the EGR passage 7. It is provided in a bypass passage 30 that bypasses the valve 10. Other configurations, operations of the relief valve 20 and the operation and effects thereof are the same as those of the first embodiment.

従って、本発明のターボ付エンジンの排気ガス循環装置及び排気ガス循環方法によれば、図16に示すように、加速(A点)から減速(B点)に移行して、高負荷状態から低負荷状態に移行する際に、図17に示すようなターボチャージャ11のサージ領域に入っても、ブースト圧を排気側に逃がすことができるので、リード弁10の特性を活かして、加速においてはワンウェイ方式で高過給EGRが可能でありながら、ターボチャージャ11のサージ領域で発生する音を低減できる。   Therefore, according to the exhaust gas circulation device and the exhaust gas circulation method of the turbocharged engine of the present invention, as shown in FIG. 16, the acceleration (point A) is shifted to the deceleration (point B), and the low load is reduced from the high load state. Since the boost pressure can be released to the exhaust side even when entering the surge region of the turbocharger 11 as shown in FIG. 17 when shifting to the load state, taking advantage of the characteristics of the reed valve 10, one-way in acceleration While high supercharging EGR is possible by this method, it is possible to reduce the sound generated in the surge region of the turbocharger 11.

また、リリーフ弁20をリード弁10に設けることで、ガスを排気ガス循環通路7内に逃がすことができるので、排気側に圧力を逃がすことで加速時から減速時に発生するサージ音を防ぐと共に、リリーフ弁20のブローオフ時の音も低減することができる。また、ブローオフ弁を外付けに設けた場合のブローオフ音の発生を回避できる。   In addition, by providing the relief valve 20 in the reed valve 10, gas can be released into the exhaust gas circulation passage 7, so that the surge noise generated from acceleration to deceleration can be prevented by releasing pressure to the exhaust side, The sound at the time of blow-off of the relief valve 20 can also be reduced. Further, it is possible to avoid the occurrence of blow-off noise when a blow-off valve is provided externally.

本発明に係る第1の実施の形態のターボ付エンジンの排気ガス循環装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust-gas circulation apparatus of the engine with a turbo of 1st Embodiment which concerns on this invention. リリーフ弁を備えたリード弁の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reed valve provided with the relief valve. リリーフ弁の構成を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of a relief valve. リード弁とリリーフ弁の作動領域を示す模式的な図である。It is a schematic diagram which shows the action | operation area | region of a reed valve and a relief valve. EGR弁が開弁でリード弁が開弁である時におけるガスの流れを示す模式的な図である。It is a schematic diagram showing a gas flow when the EGR valve is open and the reed valve is open. EGR弁が開弁でリリーフ弁が開弁である時におけるガスの流れを示す模式的な図である。It is a schematic diagram showing a gas flow when the EGR valve is open and the relief valve is open. リリーフ弁無しの場合のEGR弁が開弁でリード弁が開弁である時におけるガスの流れを示す模式的な図である。It is a schematic diagram showing a gas flow when the EGR valve is open and the reed valve is open when there is no relief valve. 本発明に係る第2の実施の形態のターボ付エンジンの排気ガス循環装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exhaust-gas circulation apparatus of the engine with a turbo of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 図8のリリーフ弁を設けたバイパス通路部分の構成を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the structure of the bypass channel | path part which provided the relief valve of FIG. 従来技術のEGRシステムを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the EGR system of a prior art. 従来技術のEGR可の領域とEGR不可の領域を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the area | region where EGR is possible, and the area where EGR is impossible. リード弁によるEGR可の部分を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the part which can be EGR by a reed valve. リード弁の斜視図である。It is a perspective view of a reed valve. リード弁の開弁状態を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the valve opening state of a reed valve. リード弁の閉弁状態を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the valve closing state of a reed valve. 加速から減速に移行する状態を示す模式的な説明図である。It is typical explanatory drawing which shows the state which transfers to acceleration from deceleration. ターボチャージャのサージ領域を示す模式的な図である。It is a schematic diagram which shows the surge area | region of a turbocharger.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A ターボ付エンジンの排気ガス循環装置
3 排気マニホールド
4 排気管
5 吸気管
6 吸気マニホールド
7 排気ガス循環通路(EGR通路)
8 排気ガス循環弁(EGR弁)
9 EGRクーラ
10 リード弁(逆止弁)
11 ターボチャージャ
19 エンジン制御装置(ECU)
20 リリーフ弁
30 バイパス通路
A 新気
G 排気ガス
Ge 排気ガスの一部(EGRガス)
Pin 吸気側圧力(吸気圧)
Pex 排気側圧力(排気圧)
Pset 所定の設定圧力
1, 1A Exhaust gas circulation device for turbo engine 3 Exhaust manifold 4 Exhaust pipe 5 Intake pipe 6 Intake manifold 7 Exhaust gas circulation path (EGR path)
8 Exhaust gas circulation valve (EGR valve)
9 EGR cooler 10 Reed valve (check valve)
11 Turbocharger 19 Engine control unit (ECU)
20 Relief valve 30 Bypass passage A Fresh air G Exhaust gas Ge Part of exhaust gas (EGR gas)
Pin Intake side pressure (Intake pressure)
Pex Exhaust pressure (exhaust pressure)
Pset Predetermined set pressure

Claims (3)

エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス循環通路と、該排気ガス循環通路内に設けた排気ガス循環弁と、該排気ガス循環通路内に設けた吸気側から排気側への逆流を防止するためのリード弁を備えたターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、該リード弁の吸気側から排気側にガスを逃がすリリーフ弁を設けると共に、前記排気ガス循環弁を、ターボチャージャがサージ領域に入る前に開弁するように制御すると共に、前記リリーフ弁を、前記サージ領域時の吸気圧と排気圧の差圧が前記リリーフ弁の所定の設定圧力以上高くなると開弁するように設定することを特徴とするターボ付エンジンの排気ガス循環装置。 An exhaust gas circulation passage communicating the exhaust passage and the intake passage of the engine, an exhaust gas circulation valve provided in the exhaust gas circulation passage, and a reverse flow from the intake side to the exhaust side provided in the exhaust gas circulation passage. In an exhaust gas circulation device for a turbocharged engine having a reed valve for preventing, a relief valve for releasing gas from the intake side to the exhaust side of the reed valve is provided, and the exhaust gas circulation valve is provided in a surge region of the turbocharger. And the relief valve is set to open when the differential pressure between the intake pressure and the exhaust pressure in the surge region is higher than a predetermined set pressure of the relief valve. An exhaust gas circulation device for a turbocharged engine. 前記リリーフ弁を、前記リード弁又は前記リード弁を迂回するバイパス通路に設けたことを特徴とする請求項1記載のターボ付エンジンの排気ガス循環装置。   The exhaust gas circulation device for a turbocharged engine according to claim 1, wherein the relief valve is provided in the reed valve or a bypass passage that bypasses the reed valve. エンジンの排気通路と吸気通路とを連通する排気ガス循環通路と、該排気ガス循環通路内に設けた排気ガス循環弁と、該排気ガス循環通路内に設けた吸気側から排気側への逆流を防止するためのリード弁を備えると共に、該リード弁の吸気側から排気側にガスを逃がすリリーフ弁を設けたターボ付エンジンの排気ガス循環装置において、ターボチャージャがサージ領域に入る前に前記排気ガス循環弁を開弁するように制御して、前記サージ領域時の吸気圧と排気圧の差圧が前記リリーフ弁の所定の設定圧力以上高くなると前記リリーフ弁が開弁して吸気側から排気側にガスを逃がすことを特徴とするターボ付エンジンの排気ガス循環方法。An exhaust gas circulation passage communicating the exhaust passage and the intake passage of the engine, an exhaust gas circulation valve provided in the exhaust gas circulation passage, and a reverse flow from the intake side to the exhaust side provided in the exhaust gas circulation passage. In an exhaust gas circulation device for a turbocharged engine having a reed valve for preventing and providing a relief valve for releasing gas from the intake side to the exhaust side of the reed valve, the exhaust gas before the turbocharger enters the surge region When the pressure difference between the intake pressure and the exhaust pressure in the surge region becomes higher than a predetermined set pressure of the relief valve by controlling to open the circulation valve, the relief valve opens and the intake side to the exhaust side An exhaust gas circulation method for a turbocharged engine characterized by allowing gas to escape.
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