JP4983144B2 - Internal combustion engine equipped with an EGR device - Google Patents

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Description

本発明は、EGR装置を備えた内燃機関に係り、詳しくはバンクが2つ設けられるとともにターボチャージャが片側のバンクにのみ1つ設けられた内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine provided with an EGR device, and more particularly to an internal combustion engine provided with two banks and one turbocharger provided only on one bank.

内燃機関(エンジン)の吸気効率を高める過給機として、排気流を利用して過給を行う排気駆動式の過給機(ターボチャージャ)がある。この過給機は、気筒内から排出される排気ガスのエネルギーを利用してタービンを回し、タービンと同じ回転軸に取り付けられたコンプレッサにより空気を圧縮し、圧縮した空気を気筒内に送り込む装置である。   2. Description of the Related Art As a supercharger that improves the intake efficiency of an internal combustion engine (engine), there is an exhaust drive supercharger (turbocharger) that performs supercharging using an exhaust flow. This turbocharger is a device that rotates the turbine using the energy of exhaust gas discharged from the cylinder, compresses air by a compressor attached to the same rotating shaft as the turbine, and sends the compressed air into the cylinder. is there.

また、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を低減するために、EGR装置を備えた内燃機関がある。EGR装置は、内燃機関の気筒内から排出される排気ガスの一部を吸気系へ再循環させ、気筒内に供給するものである。そして、排気通路と吸気通路をバイパスするEGR管(EGR通路)上に設けられたEGRバルブを開くことで排気ガスの一部を吸気系へ還流させることにより、内燃機関の燃焼室内における燃焼温度を低下させ、NOxの生成を抑制するように構成されている。   Further, there is an internal combustion engine equipped with an EGR device in order to reduce nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas. The EGR device recirculates a part of exhaust gas discharged from the cylinder of the internal combustion engine to the intake system and supplies it to the cylinder. Then, by opening an EGR valve provided on an EGR pipe (EGR passage) that bypasses the exhaust passage and the intake passage, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system, thereby reducing the combustion temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine. It is comprised so that it may reduce and the production | generation of NOx may be suppressed.

一般に、気筒内に再循環させる排気ガス(EGRガス)量が増加するにつれて、混合気の燃焼により発生するNOx量は低下するが、EGRガス量を過度に増大すると、混合気の着火性の悪化や内燃機関の出力の低下が生じるので、EGRガスの量を適当な量に制御する必要がある。従来、EGR率「(排気再循環量/(排気再循環量+吸入空気量))×100%」という指標を用いて内燃機関の運転状態に応じてEGRガス量を制御している。   In general, as the amount of exhaust gas (EGR gas) recirculated in the cylinder increases, the amount of NOx generated by the combustion of the air-fuel mixture decreases, but when the amount of EGR gas increases excessively, the ignitability of the air-fuel mixture deteriorates. In other words, the output of the internal combustion engine is reduced, and it is necessary to control the amount of EGR gas to an appropriate amount. Conventionally, the EGR gas amount is controlled according to the operating state of the internal combustion engine using an index of EGR rate “(exhaust recirculation amount / (exhaust recirculation amount + intake air amount)) × 100%”.

従来、気筒の着火間隔が不等間隔で生じる内燃機関、例えばV型エンジンにおいて、一方のバンクに接続される排気マニホールド(エキゾーストマニホールド)と、他方のバンクに接続される排気マニホールドの各排気集合部の下流にそれぞれ過給機(ターボチャージャ)を備えた構成が開示されている。そして、EGR装置は、EGR管を一方の排気マニホールドに連結した構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−76595号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine in which cylinder firing intervals are unequal, for example, a V-type engine, exhaust manifolds (exhaust manifolds) connected to one bank and exhaust manifold portions of an exhaust manifold connected to the other bank The structure provided with the supercharger (turbocharger) each downstream is disclosed. And the structure which connected the EGR pipe | tube to one exhaust manifold is disclosed for the EGR apparatus (for example, refer patent document 1).
JP 2004-76595 A

V型エンジンにおいて気筒の着火間隔が不等間隔で生じると、過給機に流入する排気ガスの量が圧力干渉により変動幅が大きくなる。特許文献1のように各バンク毎に過給機が設けられた構成の場合は、排気通路内に圧力脈動が発生するが、比較的小さい圧力脈動が発生するのみである。しかし、V型エンジンにおいて過給機を片側にのみ1つ設けた構成では、EGRガスの取り出し位置、即ちEGR管の入口の位置によっては圧力脈動が支障を来すほど大きくなる場合がある。   In a V-type engine, if the cylinder ignition intervals occur at unequal intervals, the amount of exhaust gas flowing into the supercharger varies widely due to pressure interference. In the case of a configuration in which a supercharger is provided for each bank as in Patent Document 1, pressure pulsation occurs in the exhaust passage, but only relatively small pressure pulsation occurs. However, in the configuration in which only one supercharger is provided on one side in the V-type engine, the pressure pulsation may become so large as to hinder depending on the EGR gas extraction position, that is, the position of the inlet of the EGR pipe.

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、バンクが2つ設けられ、かつターボチャージャが片側のバンクにのみ1つ設けられた場合において、圧力脈動に起因するEGR率のばらつきを抑制することができるEGR装置を備えた内燃機関を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is due to pressure pulsation when two banks are provided and only one turbocharger is provided in one bank. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine equipped with an EGR device that can suppress variations in the EGR rate.

前記の目的を達成するため請求項1に記載の発明は、複数の気筒が設けられた2つのバンクを有し、かつEGR装置及びターボチャージャを備えた内燃機関であって、前記ターボチャージャは片側のバンクにのみ1つ設けられ、前記ターボチャージャが設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドの出口が前記ターボチャージャのタービンに接続され、前記2つのバンクの気筒群にそれぞれ接続された排気マニホールドが連通路で互いに接続され、前記連通路は、前記ターボチャージャが設けられた側と反対側のバンクからの排気ガスを前記ターボチャージャが設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドからの排気ガスに合流させ、排気通路に排出させるものであり、EGRガスを吸気系に還流するEGR通路の入口を前記連通路に接続した。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an internal combustion engine having two banks provided with a plurality of cylinders and having an EGR device and a turbocharger, wherein the turbocharger is on one side. Exhaust manifolds that are provided only in one bank, and that have outlets of exhaust manifolds corresponding to the banks on the side where the turbochargers are provided, are connected to the turbines of the turbochargers, and are connected to the cylinder groups of the two banks, respectively. There are connected to each other by the communication passage, said communication passage, from the exhaust manifold to the turbocharger and corresponding is provided with a side opposite to the bank or these exhaust gases the turbocharger is provided side bank is combined in the exhaust gas, which is discharged into the exhaust passage, the communication of the inlet of the EGR passage for recirculating EGR gas to the intake system It was connected to the road.

この発明では、排気通路を構成する排気マニホールド内に圧力脈動が発生しても、その脈動がEGR率のばらつき、即ちEGR率の最大値と最小値との差が小さくなる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記EGR通路の入口は、該入口から前記連通路が前記反対側のバンクと対応する排気マニホールドに接続される部分までの長さと、該入口から前記連通路が前記ターボチャージャの設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドに接続される部分までの長さとがほぼ同じになるように設けられている。この発明では、EGR通路を構成する配管の取り付けが簡単になる。
In the present invention, even if pressure pulsation occurs in the exhaust manifold constituting the exhaust passage, the pulsation causes variation in the EGR rate, that is, the difference between the maximum value and the minimum value of the EGR rate becomes small.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the EGR passage has an inlet extending from the inlet to a portion where the communication passage is connected to an exhaust manifold corresponding to the bank on the opposite side. And the length from the inlet to the portion where the communication passage is connected to the bank on the side where the turbocharger is provided and the corresponding exhaust manifold is substantially the same. According to the present invention, it is easy to attach the pipes constituting the EGR passage.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記EGR通路は入口が2つになるように二股状に形成されている。この発明では、2つのバンクを備え、かつターボチャージャが片側に設けられた構成において、EGR装置を構成する部品として両側にターボチャージャが設けられた構成の場合と同じものを流用することができる。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the EGR passage is formed in a bifurcated shape so that there are two inlets. In the present invention, in the configuration in which two banks are provided and the turbocharger is provided on one side, the same components as those in the configuration in which the turbocharger is provided on both sides can be used as components constituting the EGR device.

本発明によれば、バンクが2つ設けられ、かつターボチャージャが片側のバンクにのみ1つ設けられた内燃機関において、圧力脈動に起因するEGR率のばらつきを抑制することができる。   According to the present invention, in an internal combustion engine in which two banks are provided and only one turbocharger is provided in one bank, variation in EGR rate due to pressure pulsation can be suppressed.

以下、本発明をV型エンジンに具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
図1に示すように、内燃機関としてのエンジン11は複数(この実施形態では8つ)の気筒#1〜#8を備えており、複数の気筒#1〜#8は2群に分けられて、V字状をなす左右のバンク12L,12Rにそれぞれ4つ宛配置されている。右側のバンク12Rには気筒#1,#3,#5,#7が配置され、左側のバンク12Lには気筒#2,#4,#6,#8が配置されている。即ち、エンジン11はV型で8気筒の構成を有している。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a V-type engine will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, an engine 11 as an internal combustion engine includes a plurality (eight in this embodiment) of cylinders # 1 to # 8, and the plurality of cylinders # 1 to # 8 are divided into two groups. The left and right banks 12L and 12R each having a V shape are arranged to be four. Cylinders # 1, # 3, # 5, and # 7 are arranged in the right bank 12R, and cylinders # 2, # 4, # 6, and # 8 are arranged in the left bank 12L. That is, the engine 11 is a V type and has an 8-cylinder configuration.

シリンダヘッド13Lには各気筒#2,#4,#6,#8に燃料噴射弁14が取り付けられており、シリンダヘッド13Rには各気筒#1,#3,#5,#7に燃料噴射弁14が取り付けられている。各燃料噴射弁14は、高圧燃料を蓄圧するコモンレール15に接続されており、コモンレール15には図示しないサプライポンプから燃料が供給される。コモンレール15に供給された高圧燃料は、各燃料噴射弁14の開弁時に燃料噴射弁14から気筒内に噴射される。   The cylinder head 13L has fuel injection valves 14 attached to the cylinders # 2, # 4, # 6, and # 8, and the cylinder head 13R has fuel injections to the cylinders # 1, # 3, # 5, and # 7. A valve 14 is attached. Each fuel injection valve 14 is connected to a common rail 15 for accumulating high-pressure fuel, and fuel is supplied to the common rail 15 from a supply pump (not shown). The high-pressure fuel supplied to the common rail 15 is injected into the cylinder from the fuel injection valve 14 when each fuel injection valve 14 is opened.

シリンダヘッド13L,13Rには、外気を気筒内に導入するための吸気ポート16と燃焼ガスを気筒外へ排出するための排気ポート17とが各気筒#1〜#8に対応して設けられている。シリンダヘッド13Lには、各吸気ポート16に接続される吸気マニホールド(インテークマニホールド)18Lが接続されており、シリンダヘッド13Rには吸気マニホールド(インテークマニホールド)18Rが接続されている。吸気マニホールド18L,18Rには吸気マニホールド連結部19aを介して吸気通路19が接続されている。吸気通路19の入口(始端)にはエアクリーナ20が設けられており、吸気通路19の途中にはエアフローメータ21、ターボチャージャ(過給機)22のコンプレッサ22a、インタークーラ23及びスロットルバルブ24が設けられている。即ち、吸気通路19から供給される吸気は、ターボチャージャ22のコンプレッサ22aで圧縮され、インタークーラ23で冷却された後、吸気マニホールド18L,18Rを経て各気筒#1〜#8に供給される。   The cylinder heads 13L and 13R are provided with an intake port 16 for introducing outside air into the cylinder and an exhaust port 17 for discharging combustion gas to the outside of the cylinder corresponding to each cylinder # 1 to # 8. Yes. An intake manifold (intake manifold) 18L connected to each intake port 16 is connected to the cylinder head 13L, and an intake manifold (intake manifold) 18R is connected to the cylinder head 13R. An intake passage 19 is connected to the intake manifolds 18L and 18R via an intake manifold connecting portion 19a. An air cleaner 20 is provided at the inlet (starting end) of the intake passage 19. An air flow meter 21, a compressor 22 a of a turbocharger (supercharger) 22, an intercooler 23, and a throttle valve 24 are provided in the intake passage 19. It has been. That is, the intake air supplied from the intake passage 19 is compressed by the compressor 22a of the turbocharger 22, cooled by the intercooler 23, and then supplied to the cylinders # 1 to # 8 via the intake manifolds 18L and 18R.

シリンダヘッド13Lには排気マニホールド(エキゾーストマニホールド)25Lが接続されており、シリンダヘッド13Rには排気マニホールド(エキゾーストマニホールド)25Rが接続されている。排気マニホールド25L及び排気マニホールド25Rは連通路26で互いに接続されるとともに排気マニホールド25Lは、出口25aがターボチャージャ22のタービン22bを介して排気通路27に接続されている。ターボチャージャ22は、排気流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャである。ターボチャージャ22は、排気流の作用によりタービン22bに生じる回転トルクを駆動源としてコンプレッサ22aを駆動させ、空気を圧送する。   An exhaust manifold (exhaust manifold) 25L is connected to the cylinder head 13L, and an exhaust manifold (exhaust manifold) 25R is connected to the cylinder head 13R. The exhaust manifold 25L and the exhaust manifold 25R are connected to each other through a communication passage 26, and the outlet 25a of the exhaust manifold 25L is connected to the exhaust passage 27 via the turbine 22b of the turbocharger 22. The turbocharger 22 is a known variable nozzle turbocharger that is operated by an exhaust flow. The turbocharger 22 drives the compressor 22a using rotational torque generated in the turbine 22b by the action of the exhaust flow as a drive source, and pumps air.

エンジン11は排気再循環装置(EGR装置)付きのエンジンであり、排気マニホールド25L,25Rと吸気マニホールド18L,18Rとの間には排気の一部を吸気系に還流させるEGR通路28が設けられている。EGR通路28は、排気の取り出し位置である一端、即ち入口28aが、連通路26の中央に設けられている。そのため、入口28aから一方のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25d(気筒#7側端部)までの長さと、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25u(気筒#8側端部)までの長さとがほぼ同じになるように設けられている。EGR通路28の他端は吸気マニホールド連結部19aを介して吸気マニホールド18L,18Rに連通されている。EGR通路28にはEGR弁29及びEGRクーラ30が設けられ、EGR弁29の開度調節により、エンジン11の排気系から吸気系へのEGRガス供給量の調節が可能になっている。   The engine 11 is an engine with an exhaust gas recirculation device (EGR device), and an EGR passage 28 is provided between the exhaust manifolds 25L, 25R and the intake manifolds 18L, 18R to recirculate part of the exhaust gas to the intake system. Yes. The EGR passage 28 is provided with one end as an exhaust take-out position, that is, an inlet 28 a in the center of the communication passage 26. Therefore, the length from the inlet 28a to the downstream end 25d (cylinder # 7 side end) of the exhaust manifold 25R corresponding to one bank 12R and the upstream end 25u of the exhaust manifold 25L corresponding to the other bank 12L. The length up to (cylinder # 8 side end) is provided to be substantially the same. The other end of the EGR passage 28 communicates with the intake manifolds 18L and 18R via the intake manifold connecting portion 19a. An EGR valve 29 and an EGR cooler 30 are provided in the EGR passage 28, and the EGR gas supply amount from the exhaust system of the engine 11 to the intake system can be adjusted by adjusting the opening degree of the EGR valve 29.

排気通路27のタービン22bより下流には、排気浄化装置31が設けられている。この実施形態では排気浄化装置31としてDPNR(ディーゼル・バティキュレイト・NOx・リダクションシステム)が使用されている。排気浄化装置31内には吸蔵還元型NOx触媒が収容されている。吸蔵還元型NOx触媒は、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOxを吸蔵(保持)し、流入する排気ガス中の酸素濃度が低下しかつ還元剤が存在するときは保持していたNOxを放出し、Nに還元する触媒である。触媒から放出されたNOxは直ちに排気ガス中の還元剤(HCやCO)と反応してNに還元される。 An exhaust purification device 31 is provided downstream of the turbine 22 b in the exhaust passage 27. In this embodiment, a DPNR (diesel, particulate, NOx, reduction system) is used as the exhaust purification device 31. The exhaust purification device 31 contains an NOx storage reduction catalyst. The NOx storage reduction catalyst stores (holds) NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and holds it when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present. NOx is released, a catalyst for reducing the N 2. NOx released from the catalyst is reduced to N 2 immediately reacted with a reducing agent in the exhaust gas (HC and CO).

ディーゼルエンジンの場合、排気の空燃比は通常リーンであるため、NOx吸蔵還元型触媒のNOx吸蔵量が限界に達する前に、排気の空燃比をリッチにする必要がある。そこで、添加ノズル(図示せず)から燃料をNOx還元燃料として添加することにより、排気の空燃比をリッチにしている。添加ノズルは排気マニホールド25Lに設けられ、その位置は排気マニホールド25Lの出口25aより上流でEGR通路28の入口28aより下流の位置に設定されている。   In the case of a diesel engine, the air-fuel ratio of exhaust gas is normally lean. Therefore, it is necessary to make the air-fuel ratio of exhaust gas rich before the NOx storage amount of the NOx storage-reduction catalyst reaches the limit. Therefore, the air-fuel ratio of the exhaust is made rich by adding fuel as an NOx reducing fuel from an addition nozzle (not shown). The addition nozzle is provided in the exhaust manifold 25L, and its position is set at a position upstream from the outlet 25a of the exhaust manifold 25L and downstream from the inlet 28a of the EGR passage 28.

エンジン11は、電子制御ユニット(ECU)40により制御される。ECU40は、中央処理制御装置(CPU)、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ(ROM)、CPUの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ(RAM)、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心として構成されている。そして、ECU40により、例えば、燃料噴射弁14の燃料噴射量、スロットルバルブ24を開閉するアクチュエータの駆動量、EGR弁29の開度等、エンジン11の各種制御が行われる。   The engine 11 is controlled by an electronic control unit (ECU) 40. The ECU 40 is a central processing control unit (CPU), a read only memory (ROM) that stores various programs and maps in advance, a random access memory (RAM) that temporarily stores CPU calculation results, a timer counter, an input interface, an output It is mainly composed of a microcomputer equipped with an interface. Then, the ECU 40 performs various controls of the engine 11 such as the fuel injection amount of the fuel injection valve 14, the drive amount of the actuator that opens and closes the throttle valve 24, the opening degree of the EGR valve 29, and the like.

ECU40には、機関運転状態を検出するための各種センサの検出信号が入力される。前記センサには、吸気圧センサ、吸気温センサ、エアフローメータ21、エンジン11の水温を検出する水温センサ、アクセル開度センサ、エンジン11の回転速度及びクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ、EGR弁29の開度を検出するEGR開度センサ、スロットルバルブ24の開度を検出するスロットル開度センサ等がある。なお、図1においては図示の都合上、大部分のセンサ及びECU40からの指令信号を示す矢印線の一部の図示を省略している。   The ECU 40 receives detection signals from various sensors for detecting the engine operating state. The sensors include an intake pressure sensor, an intake air temperature sensor, an air flow meter 21, a water temperature sensor that detects the water temperature of the engine 11, an accelerator opening sensor, a crank angle sensor that detects the rotation speed of the engine 11 and the rotation angle of the crankshaft, There are an EGR opening sensor that detects the opening of the EGR valve 29, a throttle opening sensor that detects the opening of the throttle valve 24, and the like. In FIG. 1, for convenience of illustration, a part of arrow lines indicating command signals from most sensors and the ECU 40 are omitted.

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
ECU40は、エアフローメータ21、水温センサ、アクセル開度センサ、クランク角センサ等の検出信号から運転状態を把握する。そして、把握されたエンジンの運転状態(負荷状態)に対応した適正な燃焼状態となるように、燃料噴射弁14からの燃料噴射量、燃料噴射時期、排気還流量を演算し、サプライポンプ、燃料噴射弁14及びEGR弁29を制御する。
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
ECU40 grasps | ascertains a driving | running state from detection signals, such as an airflow meter 21, a water temperature sensor, an accelerator opening degree sensor, a crank angle sensor. Then, the fuel injection amount from the fuel injection valve 14, the fuel injection timing, and the exhaust gas recirculation amount are calculated so as to obtain an appropriate combustion state corresponding to the grasped engine operating state (load state), and the supply pump, fuel The injection valve 14 and the EGR valve 29 are controlled.

また、ECU40は、排気浄化装置31の触媒に吸蔵されたNOxの還元処理を、排気浄化装置31の温度が、触媒が活性作用を呈する適正な温度範囲の状態で行ように、燃料を図示しない添加ノズルから噴射するように制御する。   Further, the ECU 40 does not illustrate the fuel so that the NOx stored in the catalyst of the exhaust purification device 31 is reduced in a state where the temperature of the exhaust purification device 31 is in an appropriate temperature range in which the catalyst exhibits an active action. It controls so that it may eject from an addition nozzle.

V型エンジンにおいては、左右のバンク12L,12Rにそれぞれ4気筒ずつ気筒が配列されているが、気筒の着火順序はエンジンの運動系のバランスを考慮して、例えば、#1、#2、#7、#3、#4、#5、#6、#8の順に設定され、左右のバンク12L,12Rで見ると、等間隔着火になっていないのが通例である。そのため、吸気系及び排気系に圧力脈動が存在する。そして、EGRガスの取り出し位置、即ちEGR通路28の入口28aの位置によりEGR通路28に供給される排気ガスの圧力が異なり、各気筒に供給されるEGRガス量のばらつきが大きくなる。各気筒に供給されるEGRガス量のばらつきが大きくなる位置にEGR通路28の入口28aを設けた場合はEGR率のばらつきが大きくなり好ましくない。   In a V-type engine, four cylinders are arranged in each of the left and right banks 12L and 12R. The ignition order of the cylinders is determined in consideration of the balance of the engine motion system, for example, # 1, # 2, # 7, # 3, # 4, # 5, # 6, # 8 are set in this order, and when viewed from the left and right banks 12L, 12R, it is customary that ignition is not equally spaced. Therefore, pressure pulsation exists in the intake system and the exhaust system. The pressure of the exhaust gas supplied to the EGR passage 28 differs depending on the EGR gas take-out position, that is, the position of the inlet 28a of the EGR passage 28, and the variation in the amount of EGR gas supplied to each cylinder increases. When the inlet 28a of the EGR passage 28 is provided at a position where the variation in the amount of EGR gas supplied to each cylinder becomes large, the variation in the EGR rate becomes large, which is not preferable.

この実施形態のように入口28aを連通路26の中央に設けた場合と、比較例として図2に鎖線で示すように入口28aを排気マニホールド25Lに設けた場合と、図2に実線で示すように入口28aを排気マニホールド25Rに設けた場合とについて、入口28a及び吸気マニホールド18L,18Rの圧力変化をシミュレーションで求めた。結果を図3に示す。図3(a)が排気マニホールド25L、即ちターボチャージャ22側に入口28aを設けた場合、図3(b)が排気マニホールド25R、即ちターボチャージャ22と反対側に入口28aを設けた場合の比較例、図3(c)がこの実施形態の場合を示す。   As shown in this embodiment, the inlet 28a is provided in the center of the communication passage 26. As a comparative example, the inlet 28a is provided in the exhaust manifold 25L as shown by a chain line in FIG. 2, and as shown by the solid line in FIG. For the case where the inlet 28a is provided in the exhaust manifold 25R, the pressure change of the inlet 28a and the intake manifolds 18L and 18R was obtained by simulation. The results are shown in FIG. FIG. 3A shows an example in which an inlet 28a is provided on the exhaust manifold 25L, that is, the turbocharger 22 side. FIG. 3B shows a comparative example in which an inlet 28a is provided on the side opposite to the exhaust manifold 25R, that is, the turbocharger 22. FIG. 3C shows the case of this embodiment.

吸気マニホールド18L,18Rの圧力変化は、比較例及び実施形態でほぼ同様であった。しかし、図3(a),(b)に示すように、比較例の場合は、EGRガスの圧力脈動の幅(最大圧力と最小圧力の差)が24000Pa程度に対して、図3(c)に示すように、この実施形態の場合は11000Pa程度となった。即ち、実施形態の場合、EGRガスの取り出し位置の圧力脈動が小さく、入口28aの圧力と吸気マニホールド18L,18Rの圧力との差ΔPも小さくなった。   The pressure changes in the intake manifolds 18L and 18R were substantially the same in the comparative example and the embodiment. However, as shown in FIGS. 3A and 3B, in the comparative example, the pressure pulsation width of EGR gas (difference between the maximum pressure and the minimum pressure) is about 24000 Pa, whereas FIG. As shown in the graph, in this embodiment, the pressure was about 11000 Pa. That is, in the embodiment, the pressure pulsation at the EGR gas take-out position is small, and the difference ΔP between the pressure at the inlet 28a and the pressure at the intake manifolds 18L and 18R is also small.

入口28aの位置を連通路26上で変更した場合について、EGRのばらつき(EGRばらつき)をシミュレーションで求めた。結果を図4に示す。ここで、EGRのばらつきとは、各気筒#1〜#8のERG率(%)の最大値と最小値との差を意味する。なお、図4において、横軸の値を求めるのに使用した距離Aとは、図2に矢印で示すように、入口28aからターボチャージャ22側の排気マニホールド25Lのフロント側端部までの長さを意味し、距離Bとは、図1に矢印で示すように、入口28aから排気マニホールド25Rのフロント側端部までの長さを意味する。そして、(距離A/距離B)×100の値が100.0の場合が、入口28aが連通路26の中央に設けられた場合を示し、(距離A/距離B)×100の値が25.3の場合が、入口28aが排気マニホールド25Lの気筒#8と対向する部分の上流側近傍に設けられた場合を示す。   When the position of the inlet 28a was changed on the communication path 26, the EGR variation (EGR variation) was obtained by simulation. The results are shown in FIG. Here, the variation in EGR means a difference between the maximum value and the minimum value of the ERG rate (%) of each cylinder # 1 to # 8. In FIG. 4, the distance A used to determine the value on the horizontal axis is the length from the inlet 28a to the front end of the exhaust manifold 25L on the turbocharger 22 side, as shown by the arrow in FIG. The distance B means the length from the inlet 28a to the front side end of the exhaust manifold 25R as indicated by an arrow in FIG. When the value of (distance A / distance B) × 100 is 100.0, the inlet 28a is provided at the center of the communication path 26, and the value of (distance A / distance B) × 100 is 25. .3 indicates a case where the inlet 28a is provided in the vicinity of the upstream side of the portion facing the cylinder # 8 of the exhaust manifold 25L.

また、図4に実線で示すグラフは、気筒の着火順序が#1、#5、#4、#8、#6、#3、#7、#2の順の場合を示し、鎖線で示すグラフは、気筒の着火順序が#1、#2、#7、#3、#4、#5、#6、#8の順の場合を示す。   Also, the graph shown by the solid line in FIG. 4 shows the case where the firing order of the cylinders is in the order of # 1, # 5, # 4, # 8, # 6, # 3, # 7, # 2, and is shown by the chain line Indicates the case where the firing order of the cylinders is in the order of # 1, # 2, # 7, # 3, # 4, # 5, # 6, # 8.

図4の結果から、気筒の着火順序によって入口28aを設ける最適位置が異なることが分かる。また、気筒の着火順序が同じ場合、入口28aの位置を最適位置より距離Aが短くなるように変更する方が、距離Aが長くなるように変更するのに比べて、同じ変更量に対してEGRばらつきが大きくなる傾向にある。   From the result of FIG. 4, it can be seen that the optimum position where the inlet 28a is provided differs depending on the firing order of the cylinders. Further, when the firing order of the cylinders is the same, changing the position of the inlet 28a so that the distance A is shorter than the optimum position is equivalent to changing the distance A longer than the optimal position. EGR variation tends to increase.

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)エンジン11は、複数の気筒が設けられた2つのバンク12L,12Rを有し、かつEGR装置及びターボチャージャ22を備えている。ターボチャージャ22は片側のバンク12Lにのみ1つ設けられ、2つのバンク12L,12Rの気筒群にそれぞれ接続された排気マニホールド25L,25Rが連通路26で互いに接続されるとともに、排気マニホールド25Lの出口25aがターボチャージャ22のタービン22bに接続されている。排気マニホールド25L,25RからEGRガスを吸気系に還流するEGR通路28の入口28aは、ターボチャージャ22が設けられた側と反対側のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25dから、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25uまでの間に接続されている。したがって、排気通路を構成する排気マニホールド25L,25R内に圧力脈動が発生しても、その脈動がEGR率のばらつき、即ちEGR率の最大値と最小値との差を大きくすることが抑制される。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The engine 11 includes two banks 12L and 12R provided with a plurality of cylinders, and includes an EGR device and a turbocharger 22. One turbocharger 22 is provided only in one bank 12L, exhaust manifolds 25L and 25R connected to the cylinder groups of the two banks 12L and 12R are connected to each other through a communication passage 26, and an outlet of the exhaust manifold 25L. 25 a is connected to the turbine 22 b of the turbocharger 22. The inlet 28a of the EGR passage 28 for returning EGR gas from the exhaust manifolds 25L and 25R to the intake system is from the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R corresponding to the bank 12R on the opposite side to the side where the turbocharger 22 is provided. The other bank 12L is connected to the upstream end 25u of the corresponding exhaust manifold 25L. Therefore, even if pressure pulsation occurs in the exhaust manifolds 25L and 25R constituting the exhaust passage, the pulsation is suppressed from increasing the variation of the EGR rate, that is, the difference between the maximum value and the minimum value of the EGR rate. .

(2)EGR通路28の入口28aは、連通路26のほぼ中央、即ち入口28aから一方のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25dまでの長さと、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25uまでの長さとがほぼ同じになるように設けられている。したがって、EGR通路28を構成する配管の取り付けが簡単になる。   (2) The inlet 28a of the EGR passage 28 corresponds to the center of the communication passage 26, that is, the length from the inlet 28a to the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R corresponding to one bank 12R, and the other bank 12L. The exhaust manifold 25L is provided so that the length to the upstream end 25u is substantially the same. Therefore, the piping constituting the EGR passage 28 can be easily attached.

(3)EGR通路28の入口28aが、一方のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25dまでの長さと、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25uまでの長さとがほぼ同じになるように設けられ、かつ気筒の着火順序が#1、#5、#4、#8、#6、#3、#7、#2の順になっている。したがって、EGRのばらつきがより小さく、EGR通路28を構成する配管の取り付けが簡単になる。   (3) The length of the inlet 28a of the EGR passage 28 to the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R corresponding to one bank 12R and the upstream end 25u of the exhaust manifold 25L corresponding to the other bank 12L The lengths are substantially the same, and the firing order of the cylinders is in the order of # 1, # 5, # 4, # 8, # 6, # 3, # 7, # 2. Therefore, the variation in EGR is smaller, and the piping constituting the EGR passage 28 can be easily attached.

(4)気筒の着火順序を#1、#2、#7、#3、#4、#5、#6、#8の順にした場合、EGR通路28の入口28aは、連通路26の中央ではなく、連通路26の中央から排気マニホールド25Lの上流端部寄りに接続する方が、EGRのばらつきが小さくなる。   (4) When the firing order of the cylinders is in the order of # 1, # 2, # 7, # 3, # 4, # 5, # 6, # 8, the inlet 28a of the EGR passage 28 is located at the center of the communication passage 26. Instead, the EGR variation is smaller when the center of the communication passage 26 is connected to the upstream end of the exhaust manifold 25L.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ 排気マニホールド25L,25RからEGRガスを吸気系に還流するEGR通路28の入口28aの位置は、連通路26の中央や連通路26の中央からターボチャージャ22側の排気マニホールド25Lの上流側端部25u寄りに限らない。例えば、ターボチャージャ22が設けられた側と反対側の一方のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25dから、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25uまでの間であれば、連通路26の中央からターボチャージャ22と反対側の排気マニホールド25Rの下流側端部25d寄りでもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be configured as follows, for example.
The position of the inlet 28a of the EGR passage 28 that recirculates EGR gas from the exhaust manifolds 25L and 25R to the intake system is at the upstream end of the exhaust manifold 25L on the turbocharger 22 side from the center of the communication passage 26 or the center of the communication passage 26. It is not limited to 25u. For example, from the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R corresponding to one bank 12R opposite to the side where the turbocharger 22 is provided, to the upstream end 25u of the exhaust manifold 25L corresponding to the other bank 12L. As long as it is between, it may be closer to the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R on the opposite side of the turbocharger 22 from the center of the communication passage 26.

○ EGR通路28の入口28aの位置がターボチャージャ22が設けられた側と反対側の一方のバンク12Rと対応する排気マニホールド25Rの下流側端部25dから、他方のバンク12Lと対応する排気マニホールド25Lの上流側端部25uまでの間であれば、入口28aを複数設けてもよい。例えば、図5に示すように、EGR通路28の上流側を二股状にして入口28aを2つ設け、両入口28aを連通路26の中央を挟む位置に配置する。そして、EGR通路28の二股部のそれぞれにEGR弁29及びEGRクーラ30を設ける。この場合、EGR装置を構成する部品として両側にターボチャージャが設けられた構成の場合と同じものを流用することができる。   ○ The position of the inlet 28a of the EGR passage 28 is from the downstream end 25d of the exhaust manifold 25R corresponding to one bank 12R opposite to the side where the turbocharger 22 is provided, and the exhaust manifold 25L corresponding to the other bank 12L. A plurality of the inlets 28a may be provided as long as it is between the upstream end portion 25u. For example, as shown in FIG. 5, the upstream side of the EGR passage 28 is bifurcated and two inlets 28 a are provided, and both the inlets 28 a are arranged at positions sandwiching the center of the communication passage 26. Then, an EGR valve 29 and an EGR cooler 30 are provided at each of the two forks of the EGR passage 28. In this case, the same components as those in the configuration in which turbochargers are provided on both sides can be used as the components constituting the EGR device.

○ 内燃機関は複数の気筒が設けられた2つのバンク12L,12Rを有し、かつEGR装置及びターボチャージャ22を備えた内燃機関であればよく、V8型エンジンに限らず4気筒以上のV型エンジンや水平対向エンジンであってもよい。   The internal combustion engine only needs to be an internal combustion engine having two banks 12L and 12R provided with a plurality of cylinders and having an EGR device and a turbocharger 22, and is not limited to a V8 type engine, but a V type having four or more cylinders. It may be an engine or a horizontally opposed engine.

○ 気筒の着火順序は、前記実施形態で述べた順序以外の順序であってもよい。また、片側のバンクで見た場合に、気筒の着火間隔が不等間隔の場合に限らず、等間隔の場合に適用してもよい。   The order in which the cylinders are ignited may be other than the order described in the above embodiment. Further, when viewed from one bank, the invention is not limited to the case where the cylinder ignition intervals are unequal intervals, but may be applied to cases where the intervals are equal intervals.

○ 内燃機関はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンに適用してもよい。また、自動車のエンジンに限らず、発電装置用エンジン等の定置式のエンジンに適用してもよい。   ○ The internal combustion engine is not limited to a diesel engine, but may be applied to a gasoline engine. Moreover, you may apply not only to the engine of a motor vehicle but stationary engines, such as an engine for power generators.

以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、前記内燃機関はV型8気筒エンジンである。
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.
(1) In the invention according to any one of claims 1 to 3, the internal combustion engine is a V-type 8-cylinder engine.

(2)請求項2又は請求項3に記載の発明において、前記内燃機関はV型8気筒エンジンであり、気筒の着火順序が#1、#5、#4、#8、#6、#3、#7、#2の順になっている。   (2) In the invention according to claim 2 or claim 3, the internal combustion engine is a V-type 8-cylinder engine, and the ignition order of the cylinders is # 1, # 5, # 4, # 8, # 6, # 3 , # 7 and # 2.

(3)前記技術的思想(1)に記載の発明において、前記EGR通路の入口は、前記排気マニホールドの前記ターボチャージャが設けられた側と反対側の一方のバンクと対応する部分の下流側端部から、他方のバンクと対応する部分の排気マニホールドの上流側端部までの間の中央より他方のバンク寄りに接続され、気筒の着火順序が#1、#2、#7、#3、#4、#5、#6、#8の順である。   (3) In the invention described in the technical idea (1), the inlet of the EGR passage is a downstream end of a portion corresponding to one bank of the exhaust manifold opposite to the side where the turbocharger is provided. From the center to the upstream end of the exhaust manifold at the portion corresponding to the other bank, closer to the other bank, and the firing order of the cylinders is # 1, # 2, # 7, # 3, # 4, # 5, # 6, # 8.

一実施形態のエンジン及びその周辺の模式図。1 is a schematic diagram of an engine and its surroundings according to an embodiment. 比較例のEGR通路の配置を示す模式図。The schematic diagram which shows arrangement | positioning of the EGR channel | path of a comparative example. (a),(b)は比較例におけるEGRガス取り出し部及び吸気マニホールドの圧力とクランク角の関係を示す図、(c)は実施形態におけるEGRガス取り出し部及び吸気マニホールドの圧力とクランク角の関係を示す図。(A), (b) is a figure which shows the relationship between the pressure and crank angle of the EGR gas extraction part and intake manifold in a comparative example, (c) is the relationship between the pressure of the EGR gas extraction part and intake manifold and crank angle in an embodiment. FIG. EGRバラツキとEGRガス取り出し部の位置との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between EGR variation and the position of an EGR gas extraction part. 別の実施形態のエンジン及びその周辺の模式図。The engine of another embodiment and the schematic diagram of its periphery.

符号の説明Explanation of symbols

#1,#2,#3,#4,#5,#6,#7,#8…気筒、11…内燃機関としてのエンジン、12L,12R…バンク、22…ターボチャージャ、22b…タービン、25a…出口、25d…下流側端部、25L,25R…排気マニホールド、25u…上流側端部、26…連通路、28…EGR通路、28a…入口。   # 1, # 2, # 3, # 4, # 5, # 6, # 7, # 8 ... cylinder, 11 ... engine as an internal combustion engine, 12L, 12R ... bank, 22 ... turbocharger, 22b ... turbine, 25a ... exit, 25d ... downstream end, 25L, 25R ... exhaust manifold, 25u ... upstream end, 26 ... communication passage, 28 ... EGR passage, 28a ... inlet.

Claims (3)

複数の気筒が設けられた2つのバンクを有し、かつEGR装置及びターボチャージャを備えた内燃機関であって、
前記ターボチャージャは片側のバンクにのみ1つ設けられ、前記ターボチャージャが設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドの出口が前記ターボチャージャのタービンに接続され、前記2つのバンクの気筒群にそれぞれ接続された排気マニホールドが連通路で互いに接続され、
前記連通路は、前記ターボチャージャが設けられた側と反対側のバンクからの排気ガスを前記ターボチャージャが設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドからの排気ガスに合流させ、排気通路に排出させるものであり、EGRガスを吸気系に還流するEGR通路の入口を前記連通路に接続したことを特徴とするEGR装置を備えた内燃機関。
An internal combustion engine having two banks provided with a plurality of cylinders and having an EGR device and a turbocharger,
The turbocharger is provided only in one bank, and the outlet of the exhaust manifold corresponding to the bank on which the turbocharger is provided is connected to the turbine of the turbocharger. Connected exhaust manifolds are connected to each other through a communication path,
The communication passage, are merged with the opposite side of the bank or these exhaust gases to the side where the turbocharger is disposed in an exhaust gas from the exhaust manifold corresponding to the side of the bank turbocharger is provided, the exhaust passage An internal combustion engine equipped with an EGR device, wherein an inlet of an EGR passage that recirculates EGR gas to an intake system is connected to the communication passage.
前記EGR通路の入口は、該入口から前記連通路が前記反対側のバンクと対応する排気マニホールドに接続される部分までの長さと、該入口から前記連通路が前記ターボチャージャの設けられた側のバンクと対応する排気マニホールドに接続される部分までの長さとがほぼ同じになるように設けられている請求項1に記載のEGR装置を備えた内燃機関。 The inlet of the EGR passage has a length from the inlet to a portion where the communication passage is connected to an exhaust manifold corresponding to the bank on the opposite side, and the communication passage from the inlet to the side where the turbocharger is provided. The internal combustion engine provided with the EGR device according to claim 1, wherein a length to a portion connected to a bank and a corresponding exhaust manifold is substantially the same. 前記EGR通路は入口が2つになるように二股状に形成されている請求項2に記載のEGR装置を備えた内燃機関。   The internal combustion engine provided with the EGR device according to claim 2, wherein the EGR passage is formed in a bifurcated shape so as to have two inlets.
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