JP4965870B2 - Multi-cylinder engine - Google Patents
Multi-cylinder engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4965870B2 JP4965870B2 JP2006052829A JP2006052829A JP4965870B2 JP 4965870 B2 JP4965870 B2 JP 4965870B2 JP 2006052829 A JP2006052829 A JP 2006052829A JP 2006052829 A JP2006052829 A JP 2006052829A JP 4965870 B2 JP4965870 B2 JP 4965870B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- opening area
- exhaust
- valve
- egr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/12—Control of the pumps
- F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
- F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
この発明は、ターボチャージャを備える多気筒エンジンにおいて、排気対策(NOx等の低減)および出力・燃費の向上を図るべく、広い運転領域において、ポンピングロスの悪化を抑えつつ、高過給・大量EGRを実現するための技術に関する。 In a multi-cylinder engine equipped with a turbocharger, the present invention aims at high supercharging / mass EGR while suppressing deterioration of pumping loss in a wide operating range in order to improve exhaust measures (reduction of NOx, etc.) and improve output and fuel consumption. It is related with the technology for realizing.
エンジンのEGR(排気環流:Exhaust Gas Recirculation)システムとして、排気系から吸気系へ排気の一部を環流させるものがよく採用される。このようなEGR装置においては、ターボチャージャのタービン上流からコンプレッサ下流へ排気を環流させる場合、過給圧が排気圧よりも高くなる運転領域が生じやすく、EGRが十分に得られない。 As an engine EGR (Exhaust Gas Recirculation) system, a system that circulates part of the exhaust gas from the exhaust system to the intake system is often used. In such an EGR device, when exhaust gas is circulated from the turbine upstream of the turbocharger to the compressor downstream, an operation region in which the supercharging pressure becomes higher than the exhaust pressure is likely to occur, and EGR cannot be sufficiently obtained.
EGR率を高めるため、バタフライバルブによる排気絞りやスロットルバルブによる吸気絞りを行うことが考えられる(特許文献4)が、ポンピングロスの悪化が問題となる。VNT(可変ノズル式ターボチャージャ)絞りは、排気マニホールド圧のみでなく、吸気マニホールド圧も上昇するので、EGR率を向上させるのに排気マニホールド圧の方が吸気マニホールド圧よりも高くなるまでVNT絞りを効かせる必要があり、ポンピングロスの悪化を招いてしまうのである。そのため、リードバルブ(逆止弁)を用いて排気脈動によりEGRを行う方式(特許文献1)、EGR通路に混合区間を用いて排気脈動(EGRガスの動圧)を大きくする方式(特許文献2)、可変バルブを用いて内部EGRを行う方式(特許文献3)、排気ガス合流部へ向けて先細形状のノズル部を設けることにより、排気パルスが逆流するのを防止する方式(特許文献5)、が知られている。
特許文献1,特許文献2においては、分割型の排気マニホールドに接続されるターボチャージャがシングルエントリ方式(タービン入口が1つ)の場合、位相の異なる排気パルスが互い打ち消し合うため、十分なEGR率が得られない。特許文献3の場合、筒内に吸入される排気(EGRガス)の冷却が行えないのである。
In
特許文献5においては、先細形状のノズル部により、排気マニホールド間を排気パルスが逆流するのを抑えられるため、EGR通路の逆止弁へ排気パルスを弱めることなく伝えられ、EGR率の向上が得られるものの、先細形状のノズル部は、開口面積が一定のため、設定が難しく、運転状態によっては、排気抵抗(ポンピングロス)が過大となり、出力・燃費の向上を損なう可能性が考えられる。
In
この発明は、このような課題を解決するため、排気対策(NOx等の低減)と出力・燃費の向上との両立を図るべく、広い運転領域において、ポンピングロスを抑えつつ、高過給・大量EGRを実現しえる手段の提供を目的とする。 In order to solve such problems, the present invention achieves both high supercharging and large volume while suppressing pumping loss in a wide operating range in order to achieve both exhaust measures (reduction of NOx, etc.) and improvement of output and fuel consumption. The purpose is to provide a means to realize EGR.
第1の発明は、ターボチャージャを備える多気筒エンジンにおいて、排気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールド、これら排気マニホールドの集合部下流をこれらの合流部へ向けて先細形状に絞るノズル部、前記各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって同時にかつ均等に制御すべく可変とする手段、前記ターボチャージャのタービン上流の前記排気マニホールドと同じくコンプレッサ下流の吸気マニホールドとの間を接続するEGR通路、前記EGR通路に介装される逆止弁、を備え、前記各ノズルの開口面積を可変とする手段は、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって運転状態の検出信号に基づいて同時かつ均等に制御する手段、を備えたことを特徴とする。 In a first aspect of the present invention, in a multi-cylinder engine equipped with a turbocharger, an exhaust manifold divided for each cylinder group in which exhaust strokes do not overlap, and a downstream portion of the exhaust manifold gathering portion is narrowed toward a converging portion. nozzle means for said variable to control simultaneously and equally substantial opening area facing the merging portion with the one property that is set in accordance with the operating state of each nozzle section, said turbine upstream of the turbocharger EGR passage which connects the same compressor downstream of the intake manifold and the exhaust manifold, a check valve interposed in said EGR passage, comprising a means for varying the opening area of each nozzle of each nozzle Based on the detection signal of the driving state at the same time with one characteristic that is set according to the driving state the substantial opening area facing the junction It means for controlling the like, characterized by comprising a.
第2の発明は、ターボチャージャを備える多気筒エンジンにおいて、排気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールド、吸気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される吸気マニホールド、これら排気マニホールドの集合部下流をこれらの合流部へ向けて先細形状に絞るノズル部、前記各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって同時にかつ均等に制御すべく可変とする手段、前記ターボチャージャのタービン上流の前記排気マニホールドと同じくコンプレッサ下流の前記吸気マニホールドとの間を接続するEGR通路、前記EGR通路に介装される逆止弁、を備え、前記各ノズル部の開口面積を可変とする手段は、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって運転状態の検出信号に基づいて同時かつ均等に制御する手段、を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in a multi-cylinder engine equipped with a turbocharger, an exhaust manifold divided for each cylinder group where the exhaust strokes do not overlap, an intake manifold divided for each cylinder group where the intake strokes do not overlap, and these exhaust manifolds nozzle portion to narrow the set portion downstream of the shape tapered toward these merging section, the one property with it and evenly simultaneously set in accordance with the operating state a substantial opening area facing the confluent portion of the nozzle portion means for variable to control, EGR passage connecting between said exhaust manifold and also compressor downstream of the intake manifold of the turbine upstream of the turbocharger, comprising a check valve, interposed in said EGR passage, The means for making the opening area of each nozzle part variable means that the substantial opening area facing the merging part of each nozzle part is in an operating state. Depending characterized by comprising a means for controlling simultaneously and evenly on the basis of one of the detection signals of the characteristics with the operating state that is set.
第3の発明は、第1の発明または第2の発明に係る多気筒エンジンにおいて、前記各ノズル部の開口面積を可変とする手段は、ノズル部間の隔壁を合流部へ延長する突起、突起の両側に配置される弁体、突起と弁体との最短距離をノズル部の実質的な開口面積としてその拡縮方向へ弁板を揺動可能に支持する手段、を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the multi-cylinder engine according to the first or second aspect of the invention, the means for changing the opening area of each nozzle portion is a protrusion or protrusion that extends the partition wall between the nozzle portions to the merging portion. And a means for supporting the valve plate so as to be capable of swinging in the expansion / contraction direction with the shortest distance between the protrusion and the valve body as a substantial opening area of the nozzle portion. .
第4の発明は、第1の発明または第2の発明に係る多気筒エンジンにおいて、前記各ノズル部の開口面積を可変とする手段は、各ノズル部が臨む合流部を下流へ絞るディフューザ、ノズル間の隔壁を構成する弁体、弁体とディフューザとの最短距離をノズル部の実質的な開口面積としてその拡縮方向へ弁板を進退可能に支持する手段と、を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-cylinder engine according to the first or second aspect of the invention, the means for varying the opening area of each nozzle portion is a diffuser or nozzle that squeezes the merging portion facing each nozzle portion downstream And a means for supporting the valve plate so that the valve plate can be advanced and retracted in the expansion / contraction direction with the shortest distance between the valve body and the diffuser as a substantial opening area of the nozzle portion. .
第1の発明においては、先細形状のノズル部により、排気の流れが加速され、動圧が上がり、静圧(排気圧力)が下がるため、排気噴き出し中の気筒側の排気マニホールドからブローダウン流が排気(押し出し)行程の気筒側の排気マニホールドへ逃げるのを抑えられる。このため、位相の異なる排気パルスが弱められることなくターボチャージャのタービンへ送り込まれ、タービン効率の向上が得られるほか、EGR通路の逆止弁へ排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁を有効に作動させるため、EGR率を高めることができる。また、先細形状のノズル部から吹き出るブローダウン流により、エゼクタ作用を生じると、排気(押し出し)行程中の気筒側の排気マニホールドから排気が下流へ吸引され、ポンピングロスを低減させることができる。 In the first aspect of the invention, the tapered nozzle portion accelerates the exhaust flow, increases the dynamic pressure, and lowers the static pressure (exhaust pressure). Therefore, the blowdown flow is generated from the exhaust manifold on the cylinder side during exhaust emission. Escape to the exhaust manifold on the cylinder side during the exhaust (push-out) stroke can be suppressed. For this reason, exhaust pulses with different phases are sent to the turbine of the turbocharger without being weakened, improving the turbine efficiency, and being transmitted to the check valve in the EGR passage without being weakened. The EGR rate can be increased in order to operate effectively. Further, when an ejector action is generated by the blow-down flow blown from the tapered nozzle portion, the exhaust is sucked downstream from the exhaust manifold on the cylinder side during the exhaust (pushing) stroke, and the pumping loss can be reduced.
先細形状のノズル部は、排気抵抗となるが、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を可変として制御する手段を備えるため、運転状態に基づいて各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を最適に制御することができる。例えば、運転状態を代表するエンジン回転数に基づいて、低回転域においては、ノズル部の実質的な開口面積を小さく、高回転域においては、ノズル部の実質的な開口面積を大きく設定することにより、高回転域においても、ポンピングロスを小さく抑えつつ、高過給および大量EGRを行うことが可能となり、広い運転領域において、排気対策(NOx等の低減)と出力・燃費の向上との両立を実現できるのである。 The tapered nozzle portion provides exhaust resistance, but has means for controlling the substantial opening area facing each merge portion of each nozzle portion as variable , so that the substantial nozzle portion faces each merge portion based on the operating state. The optimal opening area can be optimally controlled . For example, based on the engine speed representing the operating state, the substantial opening area of the nozzle portion is set to be small in the low rotation range, and the substantial opening area of the nozzle portion is set to be large in the high rotation range. This makes it possible to carry out high supercharging and large-volume EGR while keeping the pumping loss small even in the high engine speed range, and achieves both exhaust measures (reduction of NOx, etc.) and improved output and fuel consumption in a wide operating range. Can be realized.
第2の発明においては、EGR通路の接続が同一の気筒群同士のため、同一の気筒群に属する各気筒間において、排気行程と吸気行程がオーバラップするので、ポンピングロスを悪化させることなく、EGR率の向上を効率よく促進しえる。また、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を可変として制御する手段を備えるため、広い運転領域において、ポンピングロスを小さく抑えつつ、高過給および大量EGRを行うことが可能となり、排気対策(NOx等の低減)と出力・燃費の向上との両立を実現することができる。 In the second invention, since the EGR passages are connected to each other in the same cylinder group, the exhaust stroke and the intake stroke overlap between the cylinders belonging to the same cylinder group, so that the pumping loss is not deteriorated. The EGR rate can be improved efficiently. In addition, since it has means to control the substantial opening area facing each merge part of each nozzle as variable , it is possible to perform high supercharging and large volume EGR while keeping pumping loss small in a wide operation region, It is possible to achieve both exhaust measures (reducing NOx, etc.) and improving output and fuel consumption.
第3の発明においては、弁体が揺動すると、弁体と突起との最短距離が拡縮され、ノズル部の実質的な開口面積を適確に可変とすることができる。 In the third aspect of the invention, when the valve body swings, the shortest distance between the valve body and the projection is expanded and reduced, and the substantial opening area of the nozzle portion can be made variable appropriately .
第4の発明においては、弁体が進退すると、弁体とディフューザ(下流へ絞られる通路の内面)との最短距離が拡縮され、ノズル部の実質的な開口面積を適確に可変とすることができる。合流部は、ノズル間の延長線上を進退可能な弁体により、先細形状のノズル部を延長する形に仕切られる。つまり、弁体は、各ノズル部の開口間をディフューザの中心線に沿って進退可能なものを1つ備えるのみで良く、簡単な機構により、ノズル部の実質的な開口面積を正確かつ容易に可変とすることができる。また、コスト的に有利となる。 In the fourth invention, when the valve body advances and retreats, the shortest distance between the valve body and the diffuser (the inner surface of the passage narrowed downstream) is expanded and contracted, and the substantial opening area of the nozzle portion is appropriately variable. Can do. The joining portion is partitioned into a shape in which the tapered nozzle portion is extended by a valve body that can advance and retreat on an extension line between the nozzles. In other words, the valve body only needs to have one that can advance and retract between the openings of each nozzle portion along the center line of the diffuser, and the simple opening mechanism makes the substantial opening area of the nozzle portion accurate and easy. It can be variable. Moreover, it becomes advantageous in cost .
図1において、2は多気筒エンジン1(6気筒ディーゼルエンジン)の吸気通路であり、吸気マニホールド3a,3bと吸気管4とから構成される。吸気マニホールド3a,3bは、吸気行程が実質的にオーバラップしない気筒群毎(#1,2,3と#4,5,6)に分割される。吸気管4は、インタクーラ5の下流側が分岐され、各マニホールド3a,3bの集合部に接続される。6aはターボチャージャ6のコンプレッサであり、7はエアクリーナである。
In FIG. 1,
8はエンジン1の排気通路であり、排気マニホールド9a,9bと排気管10とから構成される。排気マニホールド9a,9bは、排気行程が実質的にオーバラップしない気筒群(#1,2,3と#4,5,6)毎に分割され、これらマニホールド9a,9bの合流部11にターボチャージャ6のタービン6bを介して排気管8が接続される。ターボチャージャ6のコンプレッサ6aは、タービン6bの回転により駆動され、各気筒への吸気を過給する。ターボチャージャ6としては、タービン入口が1つ(シングルエントリ方式)の可変ノズル式が用いられる。12はマフラである。
Reference numeral 8 denotes an exhaust passage of the
合流部11は、図2のように構成される。排気マニホールド9a,9bは、集合部下流が1つのフランジに結集され、合流部11へ向けて通路を先細形状に絞るノズル部23a,23bに形成される。25はタービンハウジングであり、タービン入口26のフランジと排気マニホールド9a,9bのフランジとの間に合流部11を形成するスペーサ27が介装される。ノズル部23a,23bの合流部11に臨む実質的な開口面積を可変とするため、スペーサ27の内部において、ノズル部23a,23b間の隔壁28を合流部11へ延長する突起29と、突起29の両側に配置される弁体30a,30bと、突起29との最短距離xをノズル部23a,23bの実質的な開口面積としてその拡縮方向へ弁体30a,30bを揺動可能に支持する手段、が備えられる。
The
弁体30a,30bを支持するのが回転軸31a,31bであり、スペーサ27の外部において、リンク32a,32bの一端に結合される(図3、参照)。34はロッド34aの伸縮可能なアクチュエータであり、ロッド34aの先端がリンク32a,32bの他端に長穴33a,33bを介して連結され、ロッド34aが伸縮すると、弁体30a,30bが回転軸31a,31bと一体に揺動するようになっている。図3において、θは弁体30a,30bの開度であり、最短距離xに相応する。
The
図1において、35はターボチャージャ6のタービン6b上流からターボチャージャ6のコンプレッサ6a下流へ排気の一部を環流させるEGR装置であり、排気マニホールド9a,9bと吸気マニホールド3a,3b(吸気管4の分岐路40a,40b)との間を同一の気筒群同士の関係に接続するEGR通路36a,36bが備えられる。EGR通路36a,36bにおいて、EGRガスを冷却するEGRクーラ37,EGR流量を調整するEGRバルブ38,EGRガスの逆流を規制する逆止弁(リードバルブ)39が介装される。逆止弁39は、EGR通路36a,36bの下流側に配置される。逆止弁39上流にEGRバルブ38、その上流にEGRクーラ37、が配置される。EGR通路36a,36bの接続が同一の気筒群同士のため、同一の気筒群に属する各気筒間において、排気行程と吸気行程がオーバラップするので、EGR率の向上を促進することができる。
In FIG. 1,
弁体30a,30b(図2,図3、参照)については、ロッド34aが初期(伸び)位置の場合、ノズル部23a,23bから吹き出る排気の流れに影響を及ぼさない退避状態に保持され、ロッド34aが縮むと、突起29との最短距離x(ノズル部23a,23bの実質的な開口面積)を縮める方向へ揺動する一方、ロッド34aが初期位置へ伸びると、突起29との最短距離xを拡げる方向へ揺動するのである。この場合、ノズル部23a,23bの実質的な開口面積は、弁体30a30bの初期位置において、最大となるため、ノズル部23a,23bについては、高速域に最適な開口面積(EGR率の十分に高められる範囲において、ポンピングロスが最小となる開口面積)に設定され、低速域側においては、弁体30a,30bの揺動により、ノズル部23a,23bの実質的な開口面積(最短距離x)が縮められ、低速域側に最適な開口面積(EGR率の十分に高められる範囲において、ポンピングロスが最小となる開口面積)に設定される(図8,図9、参照)。
Regarding the
ノズル部の実質的な開口面積が最適値の場合、先細形状のノズル部23a,23bにより、排気の流れが加速され、動圧が上がり、静圧(排気圧力)が下がるため、排気噴き出し中の気筒側の排気マニホールド9aまたは9bからブローダウン流が排気(押し出し)行程の気筒側の排気マニホールド9bまたは9aへ逃げるのを抑えられる。このため、位相の異なる排気パルスが弱められることなくターボチャージャ6のタービン6bへ送り込まれ、タービン効率の向上が得られるばかりでなく、EGR通路36a,36bの逆止弁39へ排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁39を有効に作動させるため、EGR率を高めることができる。排気マニホールド圧は、排気噴き出し中の排気パルスの山P1が高くなり、EGR率の向上が十分に得られる(図13,図14、参照)。また、先細形状のノズル部23a,23bか吹き出るブローダウン流により、エゼクタ作用を生じるため、排気(押し出し)行程中の山P2が低めになり、ポンピングロスが小さくなる(図13,図15、参照)。
When the substantial opening area of the nozzle portion is the optimum value, the flow of exhaust gas is accelerated by the tapered
ノズル部23a,23bの開口面積が最適値よりも大きい場合、ノズル部23a,23bから吹き出るブローダウン流の動圧が小さく、排気噴き出し中の気筒側の排気マニホールド9aまたは9bからブローダウン流が排気(押し出し)行程の気筒側の排気マニホールド9bまたは9aへ逃げるのを十分に抑えらきれず、かつ、排気のエゼクタ作用も不足がちになる。このため、排気マニホールド圧は、排気噴き出し中の排気パルスの山P1が低めになり、EGR率の向上が十分に得られない(図10,図11、参照)。また、排気(押し出し)行程中の山P2が高めになり、ポンピングロスが大きくなる(図10、図12、参照)。ノズル部23a,23bの開口面積が最適値よりも小さい場合、排気マニホールド圧は、排気噴き出し中の排気パルスの山P1および排気(押し出し)行程中の山P2が全体的に高くなり、EGR率の向上は十分に得られるものの、ポンピングロスが過大となってしまう(図16〜図18、参照)。
When the opening area of the
図1において、50はタービン6bの可変ノズル機構(図示せず),EGR通路36a,36bのEGRバルブ38,弁体30a,30bのアクチュエータ34を制御するコントロールユニットであり、制御に必要な運転状態の検出手段として、エンジン回転数をフライホイール回転から検出するエンジン回転センサ51と、エンジン負荷をアクセル開度(ペダル操作量)から検出するエンジン負荷センサ52と、が備えられる。
In FIG. 1,
図4は、コントロールユニットの制御内容を説明するフローチャートチャートであり、S1およびS2においては、エンジン回転数Nの検出値およびエンジン負荷L(アクセル開度)の検出値を読み込む。S3〜S5においては、これらの検出値に基づいて、可変ノズル機構,EGRバルブ38,弁体30a,30bのアクチュエータ34を順次に制御する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the control contents of the control unit. In S1 and S2, a detected value of the engine speed N and a detected value of the engine load L (accelerator opening) are read. In S3 to S5, the variable nozzle mechanism, the
図5〜図7は、コントロールユニットの制御特性を例示するものであり、S3においては、エンジン回転数Nの検出値とエンジン負荷Lの検出値とから図5に基づいて弁体30a,30bと突起29との最短距離x(弁体の開度θ,図20の突出量m)を制御する。S4においては、エンジン回転数Nの検出値とエンジン負荷Lの検出値とから図6に基づいてタービンノズル開度を制御する。S5においては、エンジン回転数Nの検出値とエンジン負荷とから図7に基づいて開度EGRバルブ開度を制御するのである。図5において、mは後述する弁体45(図20、参照)の突出量であり、最短距離xに相当する。
5 to 7 exemplify the control characteristics of the control unit. In S3, the
このような構成にすると、シングルエントリ方式のターボチャージャ6においても、先細形状のノズル23a,23bにより、排気パルスの逆流が抑えられ、合流部11のエゼクタ作用により、タービン6bへの排気パルスは強められるため、タービン効率の向上が得られる。また、排気パルスの逆流が抑えられるので、EGR通路36a,36bの逆止弁39へ排気パルスが弱められることなく伝えられ、逆止弁39を有効に作動させるため、高いEGR率が得られるのである。また、合流部11のエゼクタ作用により、排気(押し出し)行程中の気筒側の排気マニホール圧が低下するため、ポンピングロスの改善も得られる(図13〜図15、参照)。
With such a configuration, even in the single entry type turbocharger 6, the backflow of the exhaust pulse is suppressed by the tapered
先細形状のノズル部23a,23bは、高速域に最適な開口面積に設定されるが、ノズル部23a,23bの合流部11に臨む実質的な開口面積(弁体と突起との最短距離x)を可変とする手段を備えるため、低回転域においても、最適な最短距離xに制御されるので、ポンピングロスを小さく抑えつつ、高過給および大量EGRを行うことが可能となり、広い運転領域において、排気対策(NOx等の低減)と出力・燃費の向上との両立を実現できる。また、可変ノズル式ターボチャージャ6の制御特性(図6、参照)と共にEGRバルブ38の制御特性(図7、参照)も働くため、低速高負荷域においても、高過給と大量EGRが可能となり、排気対策(NOxおよびPMの低減)と出力・燃費の向上との両立を高度に促進しえるのである。
The tapered
弁体30a,30bおよび突起29は、図19のようにタービンハウジング25の内部(タービン入口26)に配置してもよい。EGR通路36a,36bにおいて、EGRクーラ37の下流側にEGRバルブ38および逆止弁39(リードバルブ)を配置するので、これらバルブの耐久性も良好に確保される。
The
図20は、弁体30a,30bおよび突起29に代わる別の実施形態を表すものであり、排気マニホールド9a,9b側に合流部11が先細形状のノズル部23a,23bと共に一体成形される。合流部11は下流へ通路を絞るディフューザに形成され、ノズル23a,23b間の隔壁28にディフューザ11の最小通路断面部へ向けて進退可能な弁板45が備えられる。46は弁体45を摺動可能に支持するガイドであり、ノズル23a,23b間の隔壁28の一部を構成するように配置される。排気マニホールド9a,9bの外部において、ロッド47aが伸縮可能なアクチュエータ47が設けられ、ロッド42aの先端に弁板45が連結され、ロッド47aが伸縮すると、弁板45が合流部11の中心線に沿って進退することにより、弁体45の先端とディフューザ11の通路面との最短距離x(弁体45の突出量m)が拡縮するようになっている。
FIG. 20 shows another embodiment instead of the
これによると、弁板45は、1つのみで良く、弁体45の突出量mがアクチュエータ43のストローク量と1:1の関係にあるため、コントロールユニット(図1、参照)により、簡単かつ正確に制御しえることになる。図20において、図1,図2と同一の部品については、同一の符号を用いて、重複説明は省略する。
According to this, only one
1 多気筒エンジン(6気筒ディーゼルエンジン)
2 吸気通路
3a,3b 吸気マニホールド
5 インタクーラ
6 ターボチャージャ(可変ノズル式ターボチャージャ)
6a コンプレッサ
6b タービン
8 排気通路
9a,9b 排気マニホールド
23a,23b 先細形状のノズル部
25 タービンハウジング
27 スペーサ
28 ノズル間の隔壁
29 突起
30a,30b 弁体
31a,31b 弁体の回転軸
32a,32b リンク
34 弁体のアクチュエータ
35 EGR装置
37 EGRクーラ
38 EGRバルブ
39 逆止弁(リードバルブ)
45 弁体
46 ガイド
47 弁体のアクチュエータ
50 コントロールユニット
51 エンジン回転センサ
52 エンジン負荷センサ
1 Multi-cylinder engine (6-cylinder diesel engine)
2
45
Claims (4)
排気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールド、これら排気マニホールドの集合部下流をこれらの合流部へ向けて先細形状に絞るノズル部、前記各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって同時にかつ均等に制御すべく可変とする手段、前記ターボチャージャのタービン上流の前記排気マニホールドと同じくコンプレッサ下流の吸気マニホールドとの間を接続するEGR通路、前記EGR通路に介装される逆止弁、を備え、
前記各ノズルの開口面積を可変とする手段は、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって運転状態の検出信号に基づいて同時かつ均等に制御する手段、を備えたことを特徴とする多気筒エンジン。 In a multi-cylinder engine equipped with a turbocharger,
Exhaust manifold exhaust stroke is divided for each cylinder group do not overlap, the nozzle portion to narrow the set portion downstream of the exhaust manifold in the shape tapered toward these merging portion, the substantially facing the confluent portion of the nozzle portion the opening area with one characteristic that is set according to operating conditions to control simultaneously and equivalent means for varying, also connects the compressor downstream of the intake manifold and the exhaust manifold of the turbine upstream of the turbocharger EGR passage, provided with a check valve, interposed in said EGR passage,
The means for making the opening area of each nozzle variable is the same and equal based on the detection signal of the operation state with one characteristic that sets the substantial opening area facing the merging portion of each nozzle portion according to the operation state. multi-cylinder engine, characterized in that it comprises means, for controlling the.
排気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される排気マニホールド、吸気行程がオーバラップしない気筒群毎に分割される吸気マニホールド、これら排気マニホールドの集合部下流をこれらの合流部へ向けて先細形状に絞るノズル部、前記各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって同時にかつ均等に制御すべく可変とする手段、前記ターボチャージャのタービン上流の前記排気マニホールドと同じくコンプレッサ下流の前記吸気マニホールドとの間を接続するEGR通路、前記EGR通路に介装される逆止弁、を備え、
前記各ノズル部の開口面積を可変とする手段は、各ノズル部の合流部に臨む実質的な開口面積を運転状態に応じて設定される1つの特性をもって運転状態の検出信号に基づいて同時かつ均等に制御する手段、を備えたことを特徴とする多気筒エンジン。 In a multi-cylinder engine equipped with a turbocharger,
An exhaust manifold that is divided for each cylinder group that does not overlap the exhaust stroke, an intake manifold that is divided for each cylinder group that does not overlap the intake stroke, and a shape that tapers the downstream of the exhaust manifold's collecting part toward these merge parts nozzle throttling, means for said variable in order to simultaneously and uniformly controlled with one characteristic that is set according substantial opening area to the operating state facing the confluent portion of the nozzle portion, of the turbine upstream of the turbocharger EGR passage connecting between said intake manifold of the same compressor downstream to the exhaust manifold, comprising a check valve, interposed in said EGR passage,
The means for varying the opening area of each nozzle section is configured to simultaneously set a substantial opening area facing the merging section of each nozzle section based on an operation state detection signal with one characteristic set according to the operation state. A multi-cylinder engine characterized by comprising means for uniformly controlling .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006052829A JP4965870B2 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Multi-cylinder engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006052829A JP4965870B2 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Multi-cylinder engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007231791A JP2007231791A (en) | 2007-09-13 |
JP4965870B2 true JP4965870B2 (en) | 2012-07-04 |
Family
ID=38552643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006052829A Expired - Fee Related JP4965870B2 (en) | 2006-02-28 | 2006-02-28 | Multi-cylinder engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4965870B2 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT503869B1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-06-15 | Avl List Gmbh | INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A MULTILING AIR EXHAUST BOLDER |
JP4973541B2 (en) * | 2008-02-25 | 2012-07-11 | マツダ株式会社 | Supercharged engine system |
US8141357B2 (en) | 2007-10-12 | 2012-03-27 | Mazda Motor Corporation | Supercharger for an engine |
WO2009118471A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-10-01 | Melchior Jean-Frederic | Pressure wave supercharged internal combustion engine |
SE532306C2 (en) * | 2008-04-28 | 2009-12-08 | Scania Cv Abp | Cooling |
JP2009293388A (en) * | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Aisin Seiki Co Ltd | Structure of air flow controller |
JP5326630B2 (en) * | 2009-02-13 | 2013-10-30 | マツダ株式会社 | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine |
JP4725656B2 (en) | 2009-02-13 | 2011-07-13 | マツダ株式会社 | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine |
JP5262862B2 (en) * | 2009-03-10 | 2013-08-14 | マツダ株式会社 | Method and apparatus for controlling exhaust system of multi-cylinder engine |
JP5262863B2 (en) * | 2009-03-10 | 2013-08-14 | マツダ株式会社 | Method and apparatus for controlling exhaust system of multi-cylinder engine |
DE102011007386B4 (en) * | 2011-04-14 | 2016-08-18 | Man Diesel & Turbo Se | Exhaust gas utilization turbine, waste heat recovery system and method for operating a waste heat recovery system |
WO2018113930A1 (en) | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Volvo Truck Corporation | A method for controlling an internal combustion engine |
JP7405065B2 (en) | 2020-12-09 | 2023-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine exhaust passage structure |
CN115030842B (en) * | 2022-08-10 | 2022-11-29 | 潍柴动力股份有限公司 | Exhaust pipe for EGR route |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE513916C2 (en) * | 1999-08-23 | 2000-11-27 | Motortestct Mtc Ab | Device for transferring exhaust gases from a supercharged combustion engine exhaust collector to its inlet line |
JP2003239777A (en) * | 2001-12-11 | 2003-08-27 | Hino Motors Ltd | Egr device |
JP2005147011A (en) * | 2003-11-17 | 2005-06-09 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust gas recirculation system for turbo supercharged engine |
JP2005147049A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Exhaust gas reflux device for engine with supercharger |
-
2006
- 2006-02-28 JP JP2006052829A patent/JP4965870B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007231791A (en) | 2007-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4965870B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
US8256402B2 (en) | Exhaust passage structure of multi-cylinder engine | |
US20120096856A1 (en) | Internal combustion engine | |
JP5433534B2 (en) | Internal combustion engine with a supercharger | |
JP2007231906A (en) | Multi-cylinder engine | |
JP2007315230A (en) | Apparatus for recirculating exhaust gas of internal combustion engine | |
JP2000249004A (en) | Egr device provided with reed valve | |
JP2008031942A (en) | Engine with supercharger | |
JP4713406B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP6772901B2 (en) | Internal combustion engine exhaust system | |
JP5280113B2 (en) | Exhaust gas recirculation device in a multi-cylinder internal combustion engine | |
JP4628279B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP4799435B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP4359583B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP2010116894A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP4741379B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP2007211603A (en) | Multi-cylinder engine | |
JP5670170B2 (en) | Supercharged multi-cylinder engine | |
JP4637779B2 (en) | Multi-cylinder engine | |
JP7296272B2 (en) | internal combustion engine | |
JP2008190409A (en) | Multiple cylinder engine | |
JP2018013114A (en) | EGR control device | |
JP2012127261A (en) | Egr device of multi-cylinder engine | |
JP2007198342A (en) | Multicylinder engine | |
US10598087B2 (en) | Intake/outlet pipe optimization method for rotary engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081024 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100810 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100812 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110726 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110916 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120327 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120330 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150406 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |