JP5589953B2 - EGR device - Google Patents
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Description
本発明は、車両に搭載された過給機付きエンジンのEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device for a supercharged engine mounted on a vehicle.
この種の装置として、例えば、過給機付きエンジンのEGR装置であって、EGR通路に、排気通路から分岐されたEGR排気通路を経た排気ガスにより駆動されるタービンと該タービンに同軸駆動されるコンプレッサとを備え、該コンプレッサによりEGR通路内のEGRガスを加圧しEGR弁を経て給気通路に送給するEGR過給機が設置されたEGR装置が提案されている。ここでは特に、EGRガス圧力が給気圧力検出値よりも大きいときのみ(即ち、給気管内の給気がEGR管側に流入しないときのみ)EGR弁を解放することが記載されている(特許文献1参照)。 As this type of device, for example, an EGR device for an engine with a supercharger, which is coaxially driven by a turbine driven by exhaust gas through an EGR exhaust passage branched from the exhaust passage into an EGR passage and the turbine There has been proposed an EGR device that includes a compressor, and is provided with an EGR supercharger that pressurizes the EGR gas in the EGR passage by the compressor and feeds the gas through the EGR valve to the supply passage. In particular, it is described that the EGR valve is released only when the EGR gas pressure is larger than the supply pressure detection value (that is, only when the supply air in the supply pipe does not flow into the EGR pipe side) (patent) Reference 1).
或いは、例えば、過給機付きエンジンンのEGR装置であって、該エンジンの負荷が所定負荷よりも低い場合、排気通路に配置されたパティキュレートフィルタの下流から、吸気通路に配置された給気冷却器の下流へ排気を還流させ、エンジンの負荷が所定負荷よりも高い場合、パティキュレートフィルタの下流から、給気冷却器の上流へ排気を還流させるEGR装置が提案されています(特許文献2参照)。 Alternatively, for example, in an engine EGR device with a supercharger, when the load of the engine is lower than a predetermined load, the supply air disposed in the intake passage from the downstream of the particulate filter disposed in the exhaust passage An EGR device has been proposed that recirculates exhaust to the downstream of the cooler and recirculates exhaust from the downstream of the particulate filter to the upstream of the charge air cooler when the engine load is higher than the specified load (Patent Document 2). reference).
或いは、例えば、過給機付きエンジンのEGR装置であって、EGR通路に、EGRガスと、エンジンの冷却システムの冷却水と、の間で熱交換を行うEGRクーラを配置することによって、エンジンの冷間運転の際に該エンジンの暖機を促進するEGR装置が提案されている(特許文献3参照)。 Alternatively, for example, an EGR device for an engine with a supercharger, in which an EGR cooler that exchanges heat between EGR gas and cooling water of an engine cooling system is disposed in the EGR passage. An EGR device that promotes warm-up of the engine during cold operation has been proposed (see Patent Document 3).
しかしながら、上述の背景技術によれば、EGR通路を通過する気体の温度調整が十分ではない可能性があるという技術的問題点がある。 However, according to the background art described above, there is a technical problem that the temperature adjustment of the gas passing through the EGR passage may not be sufficient.
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、EGR通路を通過する気体の温度調整を好適に行うことができるEGR装置を提案することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said problem, for example, and makes it a subject to propose the EGR apparatus which can perform suitably the temperature adjustment of the gas which passes an EGR channel | path.
本発明のEGR装置は、上記課題を解決するために、(i)車両に搭載され、(ii)吸気通路に配置されたコンプレッサ及び排気通路に配置されたタービンを有する過給機と、(iii)前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側に配置され、前記吸気通路を流れる気体を冷却するインタークーラと、を備えるエンジンに搭載され、前記排気通路における前記タービンの上流側と、前記吸気通路における前記インタークーラの下流側とを連通する第1流路と、前記排気通路における前記タービンの上流側と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側且つ前記インタークーラの上流側とを連通する第2流路と、前記第1流路及び前記第2流路を相互に切り替える切替手段と、を備え、前記切替手段は、前記車両に対する加速要求があり、且つ、前記吸気通路に係る圧力が前記排気通路に係る圧力よりも大きいときに、前記吸気通路を流れる気体が、前記インタークーラを介することなく前記排気通路へ供給されるように、前記第2流路に切り替える。 In order to solve the above problems, an EGR device of the present invention includes (i) a turbocharger that is mounted on a vehicle, (ii) includes a compressor disposed in an intake passage and a turbine disposed in an exhaust passage, and (iii) And an intercooler that cools the gas flowing in the intake passage, and is disposed on the downstream side of the compressor in the intake passage, and is mounted on an upstream side of the turbine in the exhaust passage, and in the intake passage A first flow path communicating with the downstream side of the intercooler; a second flow path communicating with the upstream side of the turbine in the exhaust passage; and the downstream side of the compressor and the upstream side of the intercooler in the intake passage. When the first flow path and the second flow path includes a switching means for switching to one another, wherein the switching means, the acceleration needed for the vehicle And when the pressure associated with the intake passage is greater than the pressure associated with the exhaust passage, the gas flowing through the intake passage is supplied to the exhaust passage without passing through the intercooler. Switch to the second flow path.
本発明のEGR装置によれば、当該EGR装置が搭載されるエンジンは、例えば自動車等の車両に搭載されている。該エンジンは、吸気通路に配置されたコンプレッサ、及び排気通路に配置されたタービンを有する過給機と、吸気通路における過給機のコンプレッサの下流側に配置され、該吸気通路を流れる気体(例えば、吸気等)を冷却するインタークーラと、を備えている。 According to the EGR device of the present invention, the engine on which the EGR device is mounted is mounted on a vehicle such as an automobile. The engine includes a compressor disposed in an intake passage and a turbocharger disposed in an exhaust passage, and a gas (for example, a gas flowing through the intake passage) disposed downstream of the compressor of the supercharger in the intake passage. And an intercooler for cooling the intake air and the like.
EGR装置は、排気通路における過給機のタービンの上流側と、吸気通路におけるインタークーラの下流側とを連通する第1流路と、排気通路における過給機のタービンの上流側と、吸気通路における過給機のコンプレッサの下流側且つインタークーラの上流側とを連通する第2流路と、前記第1流路及び前記第2流路を相互に切り替える切替手段と、を備える。尚、第1流路及び第2流路の各々における気体の流れる方向は、排気通路から吸気通路へ向かう方向に限らず、吸気通路から排気通路へ向かう方向であってよい。 The EGR device includes a first flow path that communicates an upstream side of a turbine of a supercharger in an exhaust passage and a downstream side of an intercooler in an intake passage, an upstream side of the turbine of the supercharger in an exhaust passage, and an intake passage A second flow path communicating with the downstream side of the compressor of the supercharger and the upstream side of the intercooler, and switching means for switching the first flow path and the second flow path to each other. Note that the flow direction of the gas in each of the first flow path and the second flow path is not limited to the direction from the exhaust passage to the intake passage, and may be the direction from the intake passage to the exhaust passage.
上述の如く構成された当該EGR装置において、例えばエンジンの負荷に応じて、第1
流路及び第2流路を相互に切り替えれば、第1流路又は第2流路を介して、排気通路から
吸気通路へ還流される排気ガスの温度を適切に調整することができる。本発明では特に、切替手段は、車両に対する加速要求があり、且つ、吸気通路に係る圧力が排気通路に係る圧力よりも大きいときに、第2流路に切り替える。ここで、「第2流路に切り替える」とは、気体が第1流路を流れている場合に、第1流路から第2流路へ切り替えることに限らず、(i)気体が第2流路を流れている場合に、その状態を維持すること、及び(ii)第1流路及び第2流路のいずれにも気体が流れていない場合に、第2流路に気体が流れるようにすること、も含む。
In the EGR device configured as described above, for example, the first
If the flow path and the second flow path are switched to each other, the temperature of the exhaust gas recirculated from the exhaust passage to the intake passage can be appropriately adjusted via the first flow path or the second flow path. Particularly in the present invention, the switching means switches to the second flow path when there is an acceleration request for the vehicle and the pressure related to the intake passage is larger than the pressure related to the exhaust passage. Here, “switching to the second flow path” is not limited to switching from the first flow path to the second flow path when the gas flows through the first flow path, and (i) the gas is the second flow path. Maintain the state when flowing through the flow path, and (ii) when no gas flows through either the first flow path or the second flow path, the gas flows through the second flow path. Including.
具体的には例えば、エンジンが比較的軽負荷で運転している際には、吸気通路におけるインタークーラの下流側へ排気ガスを還流するように、切替手段が第1流路に切り替えれば、比較的高温の排気ガスがエンジン内へ供給されるので、例えばエンジンの失火等を抑制することができる。他方、エンジンが比較的高負荷で運転している際には、吸気通路におけるインタークーラの上流側へ排気ガスを還流するように、切替手段が第2流路に切り替えれば、インタークーラにより冷却された排気ガスがエンジン内へ供給されるので、例えばノッキングの発生等を抑制することができる。 Specifically, for example, when the engine is operating at a relatively light load, if the switching means is switched to the first flow path so as to recirculate the exhaust gas to the downstream side of the intercooler in the intake passage, the comparison is made. Since the exhaust gas having a high temperature is supplied into the engine, for example, misfire of the engine can be suppressed. On the other hand, when the engine is operating at a relatively high load, if the switching means is switched to the second flow path so as to recirculate the exhaust gas to the upstream side of the intercooler in the intake passage, it is cooled by the intercooler. Since the exhaust gas is supplied into the engine, for example, the occurrence of knocking can be suppressed.
更に、吸気通路に係る圧力(即ち、吸気圧)が、排気通路に係る圧力(即ち、背圧)よりも高い場合に、吸気通路におけるインタークーラの上流側から、排気通路におけるタービンの上流側へ吸気を供給するように、切替手段が第2流路に切り替えれば、インタークーラにより冷却されていない比較的高温の吸気を、過給機のタービンに供給することができるので、効率的にタービンの回転数を上昇させることができる。 Further, when the pressure related to the intake passage (ie, the intake pressure) is higher than the pressure related to the exhaust passage (ie, the back pressure), from the upstream side of the intercooler in the intake passage to the upstream side of the turbine in the exhaust passage. If the switching means switches to the second flow path so as to supply intake air, relatively high-temperature intake air that is not cooled by the intercooler can be supplied to the turbine of the supercharger. The rotational speed can be increased.
以上の結果、本発明のEGR装置によれば、EGR通路を通過する気体の温度調整を好適に行うことができる。 As a result, according to the EGR device of the present invention, the temperature of the gas passing through the EGR passage can be adjusted suitably.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing demonstrated below.
本発明のEGR装置に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。 An embodiment according to an EGR device of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本実施形態に係る車両について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係るEGR装置が搭載される車両の要部を示す概略構成図である。尚、図1における実線矢印は、気体の流れを表わしており、点線は、冷却媒体(例えば、冷却水)の流路を表わしている。 First, a vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a main part of a vehicle on which the EGR device according to the present embodiment is mounted. In addition, the solid line arrow in FIG. 1 represents the flow of gas, and the dotted line represents the flow path of the cooling medium (for example, cooling water).
図1において、車両1は、エンジン11と、該エンジン11に接続された吸気通路(インテークマニホールド:インマニ)12と、該エンジン11に接続された排気通路13と、吸気通路12に配置されたコンプレッサ14c及び排気通路13に配置されたタービン14tを有する過給機14と、吸気通路12に配置されたインマニインタークーラ15と、EGR装置16と、インタークーラ17と、ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)20と、を備えて構成されている。
In FIG. 1, a vehicle 1 includes an
EGR装置16は、EGR通路161、162及び163、EGR弁164、EGRクーラ165、並びに流路切替弁166を備えて構成されている。
The
ここで、EGR通路161は、排気通路13における過給機14のタービン14tの上流側と、流路切替弁166との間を結ぶ通路である。EGR通路162は、吸気通路12におけるインマニインタークーラ15の下流側と、流路切替弁166とを結ぶ通路である。EGR通路163は、吸気通路12における過給機14のコンプレッサ14cの下流側且つインマニインタークーラ15の上流側と、流路切替弁166とを結ぶ通路である。
Here, the EGR passage 161 is a passage connecting the upstream side of the turbine 14 t of the
尚、EGR通路161及び162により、本発明に係る「第1流路」の一例が構成されており、EGR通路161及び163により、本発明に係る「第2流路」の一例が構成されている。 The EGR passages 161 and 162 constitute an example of the “first flow path” according to the present invention, and the EGR passages 161 and 163 constitute an example of the “second flow path” according to the present invention. Yes.
EGRクーラ165には、エンジン11との間で熱交換を行う冷却媒体が流れる冷却媒体通路31と、インマニインタークーラ15及びインタークーラ17各々において外気との間で熱交換を行う冷却媒体が流れる冷却媒体流路33と、が接続されている。ここで、冷却媒体通路31に流れる冷却媒体の温度は、冷却媒体通路33に流れる冷却媒体の温度に比べて高いので、説明の便宜上、冷却媒体通路31に流れる冷却媒体を、「高温冷却媒体」と、冷却媒体通路33に流れる冷却媒体を「低温冷却媒体」と、適宜称する。
In the EGR
図1に示すように、高温冷却媒体が流れる冷却媒体通路には、EGRクーラ165をバイパスする冷却媒体通路32も存在する。冷却媒体通路31と冷却媒体通路32とは、バルブv2及びv3がECU20に制御されることにより、相互に切り替えられる。また、低温冷却媒体が流れる冷却媒体通路にも、EGRクーラ165をバイパスする冷却媒体通路34が存在する。冷却媒体通路33と冷却媒体通路34とは、バルブv1がECU20に制御されることにより、相互に切り替えられる。
As shown in FIG. 1, a coolant passage 32 that bypasses the EGR
次に、以上のように構成された車両1において、ECU20が実行するEGRクーラ165及びEGR弁164の制御処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。
Next, control processing of the
図2において、ECU20は、先ず、エンジン11の暖機中であるか否かを判定する(ステップS101)。尚、エンジン11の暖機中であるか否かは、例えばエンジン11に係る温度等を検出することにより判定すればよい。いずれにせよ、エンジン11が暖機中であるか否かの判定方法には、公知の各種態様を適用可能であるので、ここでは割愛する。
In FIG. 2, the ECU 20 first determines whether or not the
エンジン11の暖機中であると判定された場合(ステップS101:Yes)、ECU20は、EGR通路161及び162を介して、排気ガスの一部が、吸気通路12におけるインマニインタークーラ15の下流側に還流されるように、EGR弁164及び流路切替弁166を夫々制御する。ECU20は、更に、EGRクーラ165に高温冷却媒体のみが供給されるように、バルブv1、v2及びv3を夫々制御する(ステップS102)。
When it is determined that the
すると、比較的高温な排気ガスがエンジン11に還流されることに起因して、該エンジン11に供給される燃料の霧化が促進される。更に、EGRクーラ165において温められた高温冷却媒体とエンジン11との間の熱交換により該エンジン11の温度が上昇する(エンジン11の暖機時には、EGRクーラ165において温められた高温冷却媒体の温度が、エンジン11の温度よりも高いため)。この結果、エンジン11の暖機が促進される。
Then, atomization of the fuel supplied to the
上記ステップS101の処理において、エンジン11の暖機中ではないと判定された場合(ステップS101:No)、ECU20は、エンジン11の負荷状態が軽負荷状態であるか否かを判定する(ステップS103)。具体的には例えば、ECU20は、エンジン11の実際の負荷を検出し、該検出された負荷と所定閾値とを比較して、エンジン11の負荷状態が軽負荷状態であるか否かを判定する。尚、所定閾値は、エンジン11の仕様毎に適切に設定すればよい。
If it is determined in step S101 that the
エンジン11の負荷状態が軽負荷状態であると判定された場合(ステップS103:Yes)、ECU20は、EGR通路161及び162を介して、排気ガスの一部が、吸気通路12におけるインマニインタークーラ15の下流側に還流されるように、EGR弁164及び流路切替弁166を夫々制御する。ECU20は、更に、EGRクーラ165に高温冷却媒体のみが供給されるように、バルブv1、v2及びv3を夫々制御する(ステップS104)。
When it is determined that the load state of the
すると、比較的高温な排気ガスがエンジン11に還流されることに起因して、該エンジン11に供給される燃料の霧化が促進される。更に、EGRクーラ165において、還流される排気ガスが冷却されるので、該還流される排気ガスの容積が減少し、EGRの制御性を向上させることができる。この結果、排気ガスが還流されることに起因するエンジン11の失火を防止することができる。
Then, atomization of the fuel supplied to the
上記ステップS103の処理において、エンジン11の負荷状態が軽負荷状態でないと判定された場合(ステップS103:No)、ECU20は、エンジン11の負荷状態が中高負荷状態であるか否かを判定する(ステップS105)。具体的には例えば、ECU20は、エンジン11の実際の負荷を検出し、該検出された負荷と所定閾値とを比較して、エンジン11の負荷状態が中高負荷状態であるか否かを判定する。尚、所定閾値は、エンジン11の仕様毎に適切に設定すればよい。
When it is determined in the process of step S103 that the load state of the
エンジン11の負荷状態が中高負荷状態であると判定された場合(ステップS105:Yes)、ECU20は、EGR通路161及び163を介して、排気ガスの一部が、吸気通路12における過給機14のコンプレッサ14cの下流側且つインマニインタークーラ15の上流側に還流されるように、EGR弁164及び流路切替弁166を夫々制御する。ECU20は、更に、EGRクーラ165に高温冷却媒体及び低温冷却媒体が供給されるように、バルブv1、v2及びv3を夫々制御する(ステップS106)。
When it is determined that the load state of the
この結果、還流される排気ガスが、EGRクーラ165及びインマニインタークーラ15の両方において冷却されるので、ノッキングの発生を効果的に抑制することができる。加えて、インマニインタークーラ15を利用することにより、EGRクーラ165の容量を削減することができるので、実用上非常に有利である。
As a result, the exhaust gas to be recirculated is cooled in both the
上記ステップS105の処理において、エンジン11の負荷状態が中高負荷状態でないと判定された場合(ステップS105:No)、EGR20は、EGR通路163及び161を介して、吸気の一部が排気通路13における過給機14のタービン14tの上流側に供給されるように、EGR弁164及び流路切替弁166を夫々制御する。ECU20は、更に、EGRクーラ165において、上記吸気の一部が冷却されないように(即ち、高温冷却媒体が冷却媒体通路32を流れ、低温冷却媒体が冷却媒体通路34を流れるように)、バルブv1、v2及びv3を夫々制御する(ステップS107)。
When it is determined in the process of step S105 that the load state of the
この場合は、典型的には、車両1の加速時であり、且つ、吸気圧が背圧より高いので、EGR通路163及び161を介して、吸気が排気通路13に流入する。この際、EGRクーラ165により吸気が冷却されないので、比較的高温の吸気が排気通路13に配置された過給機14のタービン14tに流入することとなる。この結果、吹き抜けを利用してタービン14tの回転数を上昇させる場合に、吹き抜ける吸気の温度低下が抑制され、もって、タービン14tの回転数の低下を抑制することができる。
In this case, typically, when the vehicle 1 is accelerating and the intake pressure is higher than the back pressure, intake air flows into the
尚、本実施形態に係る「インマニインタークーラ15」及び「流路切替弁166」は、夫々、本発明に係る「インタークーラ」及び「切替手段」の一例である。
Note that the “in-
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うEGR装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and an EGR device with such a change is also applicable. Moreover, it is included in the technical scope of the present invention.
1…車両、11…エンジン、12…吸気通路、13…排気通路、14…過給機、15…インマニインタークーラ、16…EGR装置、17…インタークーラ、20…EUC、161、162、163…EGR通路、164…EGR弁、165…EGRクーラ、166…流路切替弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 11 ... Engine, 12 ... Intake passage, 13 ... Exhaust passage, 14 ... Supercharger, 15 ... In manifold intercooler, 16 ... EGR device, 17 ... Intercooler, 20 ... EUC, 161, 162, 163 ... EGR passage, 164 ... EGR valve, 165 ... EGR cooler, 166 ... flow path switching valve
Claims (1)
前記排気通路における前記タービンの上流側と、前記吸気通路における前記インタークーラの下流側とを連通する第1流路と、
前記排気通路における前記タービンの上流側と、前記吸気通路における前記コンプレッサの下流側且つ前記インタークーラの上流側とを連通する第2流路と、
前記第1流路及び前記第2流路を相互に切り替える切替手段と、
を備え、
前記切替手段は、前記車両に対する加速要求があり、且つ、前記吸気通路に係る圧力が前記排気通路に係る圧力よりも大きいときに、前記吸気通路を流れる気体が、前記インタークーラを介することなく前記排気通路へ供給されるように、前記第2流路に切り替える
ことを特徴とするEGR装置。 (I) mounted on a vehicle, (ii) a turbocharger having a compressor disposed in an intake passage and a turbine disposed in an exhaust passage, and (iii) disposed downstream of the compressor in the intake passage, And an intercooler that cools the gas flowing through the intake passage,
A first flow path communicating the upstream side of the turbine in the exhaust passage and the downstream side of the intercooler in the intake passage;
A second flow path communicating with the upstream side of the turbine in the exhaust passage and the downstream side of the compressor and the upstream side of the intercooler in the intake passage;
Switching means for switching the first flow path and the second flow path to each other;
Equipped with a,
The switching means has an acceleration request for the vehicle, and when the pressure related to the intake passage is larger than the pressure related to the exhaust passage, the gas flowing through the intake passage does not pass through the intercooler. Switch to the second flow path so as to be supplied to the exhaust passage
An EGR device characterized by that.
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