JPH04194352A - Exhaust gas recirculation system for supercharged engine - Google Patents

Exhaust gas recirculation system for supercharged engine

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JPH04194352A
JPH04194352A JP2322340A JP32234090A JPH04194352A JP H04194352 A JPH04194352 A JP H04194352A JP 2322340 A JP2322340 A JP 2322340A JP 32234090 A JP32234090 A JP 32234090A JP H04194352 A JPH04194352 A JP H04194352A
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JP
Japan
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exhaust
turbocharger
turbine
downstream
valve
Prior art date
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Application number
JP2322340A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Nakada
邦彦 中田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to CA 2055970 priority patent/CA2055970A1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/55Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators
    • F02M26/56Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves
    • F02M26/57Systems for actuating EGR valves using vacuum actuators having pressure modulation valves using electronic means, e.g. electromagnetic valves
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    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
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Abstract

PURPOSE:To reduce the effect of fluctuations in exhaust pressure at time of selecting a turbocharger by installing an EGR gas takeout, connected to an intake passage at the downstream side off a throttle valve, in an exhaust passage at the turbine sown-stream side of a main turbocharger. CONSTITUTION:An engine 1 is provided with a main turbocharger 7 and a sub-turbocharger 8, and an exhaust selector valve 17 is provided downstream of this sub-turbocharger 8. An EGR gas takeout port 40 is installed in an exhaust passage downstream of a turbine 7a of the main turbocharger 7. Then, the takeout port 40 is connected to a discharge port 41 installed in an intake passage downstream of a throttle valve 4 via an EGR gas passage 42 in which and an exhaust gas recirculating valve 61 is installed. With this constitution, since exhaust pressure downstream of the turbine 7a does not so largely vary by opening or closing of the exhaust selector valve 17 as compared with that upstream of the turbine 7a, the effect of fluctuations in the exhaust pressure at time of these turbochargers 7, 8 is reducible to control over an EGR gas quantity.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、過給機付エンジンの排気ガス還流装置に関し
、とくに吸入空気量に見合ったEGRガス量の制御が可
能な排気ガス還流装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for a supercharged engine, and particularly to an exhaust gas recirculation device that can control the amount of EGR gas commensurate with the amount of intake air. .

[従来の技術] ターボチャージャを備えたエンジンの排気ガス還流装置
として、たとえば特開昭56−148655号公報およ
び特開昭56−12664号公報が知られている。前者
は、非過給時にターボチャージャのタービン上流からE
GRガスの取出しを行ない、過給時にはタービン下流か
らEGRガスの取出しを行なうようにしている。これに
より、低負荷から高負荷まで連続的なEGR特性を得る
ことができ、NOxの低減がはかれる。後者は、低負荷
時(ターボチャージャのタービン下流からEGRガスの
取出しを行ない、高負荷時にはタービン上流からEGR
ガスの取出しを行なうようにしている。これにより、エ
ンジンの全運転範囲にわたって必要十分な排気ガス還流
量を確保することが可能となる。
[Prior Art] As an exhaust gas recirculation device for an engine equipped with a turbocharger, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 148655/1982 and Japanese Patent Laid-open No. 12664/1987 are known. The former is E from upstream of the turbocharger turbine when not supercharging.
GR gas is taken out, and during supercharging, EGR gas is taken out from downstream of the turbine. As a result, continuous EGR characteristics can be obtained from low load to high load, and NOx can be reduced. The latter takes out EGR gas from downstream of the turbine of the turbocharger during low loads, and extracts EGR gas from upstream of the turbine during high loads.
We are trying to extract gas. This makes it possible to ensure a necessary and sufficient amount of exhaust gas recirculation over the entire operating range of the engine.

[発明が解決しようとする課題] 過給機付エンジンにおいて、ターボチャージャを2つ備
え、低吸入空気置域では主ターボチャージャのみを過給
作動させ、高吸入空気量域では、主、副ターボチャージ
ャの双方を過給作動させるようにした2ステージツイン
ターボチヤージヤが知られている。このような構成にす
ることで、回転部分の慣性力を小にでき、過給レスポン
スの高いエンジンを得ることができる。
[Problem to be solved by the invention] A supercharged engine is equipped with two turbochargers, and only the main turbocharger is operated for supercharging in a low intake air amount region, and the main and auxiliary turbos are operated in a high intake air amount region. A two-stage twin turbo charger is known in which both chargers are supercharged. With this configuration, the inertial force of the rotating parts can be reduced, and an engine with high supercharging response can be obtained.

しかしながら、上述した先行技術のように、EGRガス
をタービン上流から取出すようにした技術を2ステージ
ツインターボチヤージヤに適用すると、排気切替弁によ
るターボチャージャの切替時に排圧の変動の影響を大き
く受けることになり、正確なEGRガス最の制御ができ
ないという問題がある。
However, if a technology that extracts EGR gas from upstream of the turbine is applied to a two-stage twin turbocharger, as in the prior art described above, it will be greatly affected by fluctuations in exhaust pressure when the turbocharger is switched by the exhaust switching valve. Therefore, there is a problem that accurate control of EGR gas cannot be performed.

第3図の破線で示す特性A2は、従来装置(おけるエン
ジン回転数と排気圧力との関係を示しており、主ターボ
チャージャのタービン上流側では、1個ターボチャージ
ャから2個ターボチャージャへの切替時に排気圧力が大
幅に低下する。したがって、このタービン上流側からE
GRガスを取出した場合は、EGRガスの流量が大幅に
変動することになる。
Characteristic A2 shown by the broken line in Fig. 3 shows the relationship between engine speed and exhaust pressure in the conventional device (in the conventional system).On the turbine upstream side of the main turbocharger, switching from one turbocharger to two turbochargers At times, the exhaust pressure drops significantly.Therefore, from the upstream side of the turbine
When the GR gas is taken out, the flow rate of the EGR gas will vary significantly.

本発明は、上記の問題に着目し、主ターボチャージャと
副ターボチャージャを備えた過給機付エンジンにおいて
、ターボチャージャの切替時における排圧の変動の影響
を小さくでき、正確なEGRガス量の制御が可能な排気
ガス還流装置を提供することを目的とする。
The present invention focuses on the above-mentioned problems, and in a supercharged engine equipped with a main turbocharger and an auxiliary turbocharger, it is possible to reduce the influence of fluctuations in exhaust pressure when switching turbochargers, and to accurately control the amount of EGR gas. The purpose of the present invention is to provide a controllable exhaust gas recirculation device.

[課題を解決するための手段] この目的に沿う本発明に係る過給機付エンジンの排気ガ
ス還流装置は、主ターボチャージャと副ターボチャージ
ャとを備え、前記副ターボチャージャの下流に排気切替
弁を設けた過給機付エンジンの排気ガス還流装置におい
て、EGRガスの取出口を前記主ターボチャージャのタ
ービン下流の排気通路に設け、該取出口をEGRバルブ
が介装されたEGRガス通路を介してスロットル弁の下
流の吸気通路と接続したものから成る。
[Means for Solving the Problems] An exhaust gas recirculation device for a supercharged engine according to the present invention in accordance with this object includes a main turbocharger and a sub-turbocharger, and an exhaust gas switching valve downstream of the sub-turbocharger. In an exhaust gas recirculation system for a supercharged engine, an EGR gas outlet is provided in an exhaust passage downstream of a turbine of the main turbocharger, and the outlet is connected to an EGR gas passage in which an EGR valve is interposed. The valve is connected to the intake passage downstream of the throttle valve.

[作  用] このように構成された過給機付エンジンの排気ガス還流
装置においては、EGRガスの取出口は主ターボチャー
ジャのタービン下流の排気通路に設けられる。主ターボ
チャージャのタービン下流の排圧は、タービン上流に比
べて排気切替弁の開閉によってあまり大きく変化しない
ので、吸入空、  気量に見合ったEGRガス最の制御
が可能となる。
[Function] In the exhaust gas recirculation system for a supercharged engine configured as described above, the EGR gas outlet is provided in the exhaust passage downstream of the turbine of the main turbocharger. The exhaust pressure downstream of the turbine of the main turbocharger does not change much due to the opening and closing of the exhaust switching valve compared to the exhaust pressure upstream of the turbine, so it is possible to control the EGR gas optimally in accordance with the intake air and air volume.

[実施例] 以下に、本発明に係る過給機付エンジンの排気ガスの還
流装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the exhaust gas recirculation device for a supercharged engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図ないし第4図は、本発明の一実施例を示しており
、とくに6気筒エンジンに適用した場合を示している。
1 to 4 show an embodiment of the present invention, particularly when applied to a 6-cylinder engine.

なお、第1図は本発明に係る過給機付エンジンの簡略化
した系統図であり、第2図は第1図の系統図をより具体
化した系統図を示している。したがって、両図の同一部
分には同一の符号を付し、一方の説明を省略する。
Note that FIG. 1 is a simplified system diagram of a supercharged engine according to the present invention, and FIG. 2 shows a system diagram that is a more specific version of the system diagram in FIG. Therefore, the same parts in both figures are given the same reference numerals, and the explanation of one will be omitted.

第1図および第2図において、1はエンジン、2はサー
ジタンク、3は排気マニホールドを示す。
In FIGS. 1 and 2, 1 is an engine, 2 is a surge tank, and 3 is an exhaust manifold.

排気マニホールド3は排気干渉を伴わない#1〜#3気
筒群と#4〜#6気筒群の2つに集合され、その集合部
が連通路3aによって互いに連通されている。7.8は
互いに並列に配置された主ターボチャージャ、副ターボ
チャージャである。ターボチャージャ7.8のそれぞれ
のタービン7a、8aは排気マニホルド3の集合部に接
続され、それぞれのコンプレッサ7b 18bは、イン
タクーラ6、スロットル弁4を介してサージタンク2に
接続されている。主ターボチャージャ7は、エンジンの
低吸入空気量域から高吸入空気量域まで作動され、副タ
ーボチャージャ8はエンジンの低吸入空気量域で停止さ
れる。
The exhaust manifold 3 is assembled into two groups, a #1 to #3 cylinder group and a #4 to #6 cylinder group, which do not cause exhaust interference, and the assembled portions are communicated with each other by a communication path 3a. 7.8 is a main turbocharger and a sub-turbocharger arranged in parallel with each other. Each of the turbines 7a and 8a of the turbocharger 7.8 is connected to a gathering part of the exhaust manifold 3, and each of the compressors 7b to 18b is connected to the surge tank 2 via an intercooler 6 and a throttle valve 4. The main turbocharger 7 is operated from a low intake air amount region of the engine to a high intake air amount region, and the auxiliary turbocharger 8 is stopped in a low intake air amount region of the engine.

双方のターボチャージャ7.8の作動、停止を可能なら
しめるために、副ターボチャージャ8のタービン8a下
流に排気切替弁17が、コンプレッサ8bの下流に吸気
切替弁18が設けられる。吸、排気切替弁18.17の
両方とも全開のときは、両方のターボチャージャ7.8
が作動される。
In order to enable activation and deactivation of both turbochargers 7.8, an exhaust switching valve 17 is provided downstream of the turbine 8a of the auxiliary turbocharger 8, and an intake switching valve 18 is provided downstream of the compressor 8b. When both intake and exhaust switching valves 18.17 are fully open, both turbochargers 7.8
is activated.

低吸入空気量域で停止される副ターボチャージャ8の吸
気通路には、1個ターボチャージャから2個ターボチャ
ージャへの切替を円滑にするために、コンプレッサ8b
の上流と下流とを連通ずる吸気バイパス通路13と、吸
気バイパス通路13の途中に配設される吸気バイパス弁
33が設けられる。
In order to smoothly switch from one turbocharger to two turbochargers, a compressor 8b is installed in the intake passage of the sub-turbocharger 8, which is stopped in a low intake air amount region.
An intake bypass passage 13 that communicates between the upstream and downstream sides of the intake bypass passage 13 and an intake bypass valve 33 disposed in the middle of the intake bypass passage 13 are provided.

吸気バイパス弁33はアクチュエータ10によって開閉
される。なお、吸気バイパス通路の空気流れ下流側を主
ターボチャージャ7のコンプレッサ上流の吸気通路に連
通してもよい。また、吸気切替弁18の上流と下流とを
連通ずるバイパス通路に逆止弁12を設けて、吸気切替
弁18の閉時においても、副ターボチャージャ8側のコ
ンプレッサ出口圧力が主ターボチャージヤフ側より大に
なったとき、空気が上流側から下流側に流れることがで
きるようにしである。なお、図中、14はコンプレッサ
出口側の吸気通路、15はコンプレッサ入口側の吸気通
路を示す。   ・ 吸気通路15はエア70−メータ24を介してエアクリ
ーナ23に接続される。排気通路を形成するフロントパ
イプ20は、排気ガス触媒21を介して排気マフラー2
2に接続される。
The intake bypass valve 33 is opened and closed by the actuator 10. Note that the air flow downstream side of the intake bypass passage may be communicated with the intake passage upstream of the compressor of the main turbocharger 7. In addition, a check valve 12 is provided in the bypass passage that communicates the upstream and downstream sides of the intake switching valve 18, so that even when the intake switching valve 18 is closed, the compressor outlet pressure on the sub-turbocharger 8 side is maintained at the main turbocharger side. When it becomes larger, it allows air to flow from the upstream side to the downstream side. In the figure, 14 indicates an intake passage on the compressor outlet side, and 15 indicates an intake passage on the compressor inlet side. - The intake passage 15 is connected to the air cleaner 23 via an air 70-meter 24. A front pipe 20 forming an exhaust passage is connected to an exhaust muffler 2 via an exhaust gas catalyst 21.
Connected to 2.

吸気切替弁18はアクチュエータ11によって開閉され
、排気切替弁17は2段ダイヤフラム式アクチュエータ
16によって開閉され、一つのアクチュエータ16(で
排気切替弁17の小開、全開の両方の制御を行うことが
できるようになっている。なお、9はウェストゲートバ
ルブ31を開閉するアクチュエータを示す。アクチュエ
ータ10.11.16を作動。
The intake switching valve 18 is opened and closed by the actuator 11, and the exhaust switching valve 17 is opened and closed by the two-stage diaphragm actuator 16, and one actuator 16 can control both small opening and full opening of the exhaust switching valve 17. Note that 9 indicates an actuator that opens and closes the waste gate valve 31. Actuators 10, 11, and 16 are operated.

する過給圧または負圧を0N−OFFする〈過給圧また
は負圧と大気圧とを選択的に切り替える)ために、第1
、第2、第3、第4の三方電磁弁25.26.27.2
8が設けられている。三方電磁弁25.26.27.2
8の切替は、エンジンコントロールコンピュータ29か
らの指令に従って行う。三方電磁弁25.28のONは
吸、排気切替弁18.17を全開とするようにアクチュ
エータ11.16を作動させ、OFFは吸、排気切替弁
18.17を全閉とするようにアクチュエータ11.1
6を作動させる。32は排気切替弁11小開制御用の第
5の三方電磁弁であり、ONで過給圧をアクチュエータ
16のダイヤフラム室161)に導入して排気切替弁1
7を小開し、OFFで小開を中止するよう(なっている
。ここで、16a 、 16bはアクチュエータ16の
ダイヤフラム室、16Cは小開開度調整ネジ、10aは
アクチュエータ10のダイヤフラム室、11a 、 l
lbはアクチュエータ11のダイヤフラム室を、それぞ
れ示している。
In order to turn off the boost pressure or negative pressure (selectively switch between boost pressure or negative pressure and atmospheric pressure), the first
, second, third, and fourth three-way solenoid valves 25.26.27.2
8 is provided. Three-way solenoid valve 25.26.27.2
8 is performed in accordance with a command from the engine control computer 29. When the three-way solenoid valve 25.28 is ON, the actuator 11.16 is operated to fully open the intake/exhaust switching valve 18.17, and when it is OFF, the actuator 11 is operated to fully close the intake/exhaust switching valve 18.17. .1
Activate 6. 32 is a fifth three-way solenoid valve for controlling the exhaust switching valve 11 to be opened slightly; when turned ON, supercharging pressure is introduced into the diaphragm chamber 161) of the actuator 16, and the exhaust switching valve 1
7 is slightly opened, and OFF is used to stop the small opening.Here, 16a and 16b are the diaphragm chambers of the actuator 16, 16C is the small opening adjustment screw, 10a is the diaphragm chamber of the actuator 10, and 11a , l
lb indicates a diaphragm chamber of the actuator 11, respectively.

排気切替弁17を駆動させるアクチュエータ16は、エ
ンジンコントロールコンピュータ29によってデユーテ
ィ制御されている。デユーティ制御は、周知の通り、デ
ユーティ比により通電時間を制御することであり、デジ
タル的に通電、非通電の割合を変えることにより、アナ
ログ的に平均電流が可変制御される。なお、デユーティ
比は、1サイクルの時間に対する通電時間の割合であり
、1サイクル中の通電時間をA1非通電時間をBとする
と、デユーティ比=A/ (A+B)X100 (%)
で表わされる。
The actuator 16 that drives the exhaust gas switching valve 17 is duty-controlled by the engine control computer 29. As is well known, duty control is to control the energization time using a duty ratio, and by digitally changing the ratio of energization and non-energization, the average current is variably controlled in an analog manner. Note that the duty ratio is the ratio of the energizing time to the time of one cycle, and if the energizing time in one cycle is A1 and the non-energizing time is B, then duty ratio = A/ (A + B) x 100 (%)
It is expressed as

本実施例では、第5の三方電磁弁32をデユーティ制御
することにより、この電磁弁の開口量が可変可能となっ
ている。そして、第5の三方電磁弁を適宜制御すること
により、アクチュエータ16の作動速度を可変させ、排
気切替弁17の特定領域の流量特性を補正することが可
能となっている。
In this embodiment, by controlling the duty of the fifth three-way solenoid valve 32, the opening amount of this solenoid valve can be varied. By appropriately controlling the fifth three-way solenoid valve, it is possible to vary the operating speed of the actuator 16 and correct the flow rate characteristics of a specific region of the exhaust switching valve 17.

エンジンコントロールコンピュータ29は、エンジンの
各種運転条件検出センサと電気的に接続され、各種セン
サからの信号が入力される。エンジン運転条件検出セン
サ(は、吸気管圧力センサ30、スロットル開度センサ
5、吸入空気量測定センサとしてのエアフローメータ2
4.02センサ19等が含まれる。
The engine control computer 29 is electrically connected to sensors for detecting various operating conditions of the engine, and receives signals from the various sensors. Engine operating condition detection sensors (intake pipe pressure sensor 30, throttle opening sensor 5, air flow meter 2 as intake air amount measurement sensor)
4.02 sensor 19 etc. are included.

エンジンコントロールコンピュータ29は、演篩をする
ためのセントラルプロセッサユニット(CPU)、読み
出し専用のメモリであるリードオンリメモリ(ROM>
 、−時記憶用のランダムアクセスメモリ(RAM) 
、入出力インターフェイス(I/Dインターフェイス)
、各種センサからのアナログ信号をディジタル量に変換
するA/Dコンバータを備えている。
The engine control computer 29 includes a central processor unit (CPU) for processing, and a read-only memory (ROM) that is a read-only memory.
, -Random access memory (RAM) for time storage
, input/output interface (I/D interface)
, is equipped with an A/D converter that converts analog signals from various sensors into digital quantities.

主ターボチャージャ7のタービン7a下流の排気通路に
は、EGRガスの取出口40が設けられている。取出口
40は、EGR−バルブ61が介装されたEGRガス通
路42を介してスロットル弁4の下流の吸気通路に設け
られた吐出口41に接続されている。EGRバルブ61
は、バキュームスイッチングバルブ(VSV)63とE
GRバキュームモジュレ−タ62によって開弁制御され
るよう釘なっている。
An EGR gas outlet 40 is provided in the exhaust passage downstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7. The outlet 40 is connected to a discharge port 41 provided in the intake passage downstream of the throttle valve 4 via an EGR gas passage 42 in which an EGR valve 61 is interposed. EGR valve 61
is vacuum switching valve (VSV) 63 and E
The opening of the valve is controlled by the GR vacuum modulator 62.

第1図の場合では、スロットル弁4の上流側の過給気は
、通路60に配置されたV S V &3およびEGR
バキュームモジュレータ62を介してEGRバルブ61
のダイヤフラム室内に導入されるようになっている。V
SV63は、エンジンコントロールコンピュータ29か
らの指令によって作動し、EGRバルブ61のダイヤフ
ラム室61a内に導かれる過給気量の制御によって、E
GRバルブ61の開閉を行なうようになっている。
In the case shown in FIG.
EGR valve 61 via vacuum modulator 62
The diaphragm is now being introduced into the room. V
The SV63 is activated by a command from the engine control computer 29, and controls the amount of supercharging air introduced into the diaphragm chamber 61a of the EGR valve 61 to control the EGR valve 61.
The GR valve 61 is opened and closed.

なお、EGRバキュームモジュレータ62は、周知の通
り、エンジン負荷に対し、EGR率を一定に保つ排圧側
−を行なう機能を有する。本実施例では、E G Rt
<キュームモジュレータ62は、EGRバルブ61の定
圧室61bの排気圧力を感知し、これを大気圧付近に保
つようにEGRバルブ61のダイヤフラム室61aに作
用するEGRポート負圧を調整する。
As is well known, the EGR vacuum modulator 62 has a function of controlling the exhaust pressure to keep the EGR rate constant with respect to the engine load. In this example, E G Rt
<The vacuum modulator 62 senses the exhaust pressure in the constant pressure chamber 61b of the EGR valve 61, and adjusts the EGR port negative pressure acting on the diaphragm chamber 61a of the EGR valve 61 so as to maintain this pressure near atmospheric pressure.

なお、第2図の場合は、VSV63にはバキュームコン
トロールバルブ(VCV)64を介してサージタンク2
から過給気が導かれている。また、EGRガス通路42
のEGRバルブ61よりも上流側には、EGRガスの冷
却を行なうEGRガスクーラ65が設けられている。
In the case of Fig. 2, the surge tank 2 is connected to the VSV 63 via a vacuum control valve (VCV) 64.
Supercharging air is led from. In addition, the EGR gas passage 42
An EGR gas cooler 65 for cooling EGR gas is provided upstream of the EGR valve 61 .

つぎに、1個ターボチャージャ作動の場合と、2個ター
ボチャージャ作動の場合の過給特性について説明する。
Next, the supercharging characteristics in the case of one turbocharger operation and the case of two turbocharger operation will be explained.

高吸入空気量域では、吸気切替弁18と排気切替弁17
がともに開かれ、吸気バイパス弁33が閉じられる。こ
れによって2個ターボチャージャ7.8が過給作動し、
十分な過給空気量が得られ、出力が向上される。このと
き過給圧は、たとえば+500IIIIt)−1gを越
えないようk、ウェストゲートバルブ31で制御される
In the high intake air amount region, the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17
are both opened, and the intake bypass valve 33 is closed. This causes the two turbochargers 7.8 to supercharge,
Sufficient amount of supercharging air can be obtained and output can be improved. At this time, the supercharging pressure is controlled by the wastegate valve 31 so as not to exceed, for example, +500IIIt)-1g.

低速域でかつ高負荷時には、吸気切替弁18と排気切替
弁17がともに閉じられ、吸気バイパス弁33は開かれ
る。これによって1個のターボチャージャ7のみが駆動
される。低回転域で1個ターボチャージャとする理由は
、低回転域では1個ターボチャージャ過給特性が2個タ
ーボチャージャ過給特性より優れているからである。1
個ターボチャージャとすることにより、過給圧、トルク
の立上りが早くなり、レスポンスが迅速となる。
In a low speed range and under high load, both the intake switching valve 18 and the exhaust switching valve 17 are closed, and the intake bypass valve 33 is opened. As a result, only one turbocharger 7 is driven. The reason why one turbocharger is used in the low speed range is that the supercharging characteristics of a single turbocharger are superior to the supercharging characteristics of a two turbocharger in the low speed range. 1
By using individual turbochargers, boost pressure and torque build up quickly, resulting in a quick response.

低速域でかつ軽負荷時には、排気切替弁17を閉じたま
ま吸気切替弁18を開にする。これによって、1個ター
ボチャージャ駆動のまま、吸気通路2個ターボチャージ
ャ分が開となり、1個ターボチャージャによる吸気抵抗
の増加を除去できる。これによって、低負荷からの加速
初期における過給圧立上り特性、レスポンスをさらに改
善できる。
In a low speed range and under light load, the intake switching valve 18 is opened while the exhaust switching valve 17 is closed. As a result, the intake passages for two turbochargers are opened while one turbocharger remains driven, and an increase in intake resistance caused by one turbocharger can be eliminated. This makes it possible to further improve the boost pressure rise characteristics and response at the beginning of acceleration from a low load.

低吸入空気量域から高吸入空気量域に移行するとき、つ
まり1個ターボチャージャから2個ターボチャージャ作
動へ切り替えるときには、排気切替弁17の小開制御が
開始された後、吸入空気量Qが55001/1IIin
に達したときに吸気バイパス弁33が閉じられ、その後
時間遅れをもたせて(本実施例では1秒経過後)、排気
切替弁17が全開され、続いて吸気切替弁18が全開さ
れて、2個ターボチャージャ過給作動が開始される。
When transitioning from a low intake air amount region to a high intake air amount region, that is, when switching from one turbocharger operation to two turbocharger operation, after the small opening control of the exhaust switching valve 17 is started, the intake air amount Q is 55001/1IIin
When the temperature is reached, the intake bypass valve 33 is closed, and after a time delay (after 1 second in this embodiment), the exhaust switching valve 17 is fully opened, and then the intake switching valve 18 is fully opened. Turbocharger supercharging operation is started.

エンジンの運転中は、各気筒から排出される排気ガスが
主ターボチャージャ7または主、副ターボチャージャ7
.8によって攪拌されるので、混入成分が均一化された
排気ガスが取出口40からEGRガス通路42に供給さ
れる。第3図は、エンジン回転数と排気圧力との関係を
示している。図中、破線は従来技術で述べたように主タ
ーボチャージャ7のタービン7a上流の排圧特性A2を
示しており、実線は本発明の対象となる主ターボチャー
ジャ7のタービン7a下流の排圧特性A、を示している
。図に示すように、タービン7a上流側の排圧は、2個
ターボチャージャへの切替に伴なう排気切替弁17の全
開によって約1/2となるが、吸入空気量はあまり変化
していないので吸入空気量に見合ったEGRガス量の供
給が困難となる。
While the engine is running, the exhaust gas discharged from each cylinder is transferred to the main turbocharger 7 or the main and auxiliary turbochargers 7.
.. 8, the exhaust gas with homogenized mixed components is supplied from the outlet 40 to the EGR gas passage 42. FIG. 3 shows the relationship between engine speed and exhaust pressure. In the figure, the broken line indicates the exhaust pressure characteristic A2 upstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7, as described in the prior art, and the solid line indicates the exhaust pressure characteristic A2 downstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7, which is the object of the present invention. It shows A. As shown in the figure, the exhaust pressure on the upstream side of the turbine 7a is reduced by about 1/2 due to the full opening of the exhaust switching valve 17 accompanying the switch to a two-turbocharger, but the amount of intake air has not changed much. Therefore, it becomes difficult to supply an amount of EGR gas commensurate with the amount of intake air.

逆に、本発明の対象となるタービン7a下流の排圧の変
化は、タービン7a上流に比べて非常に小さくなる。つ
まり、排気切替弁17の開閉による排圧の変化は、ター
ビン7aの下流になるほど小さくなる。
Conversely, the change in exhaust pressure downstream of the turbine 7a, which is the object of the present invention, is much smaller than that upstream of the turbine 7a. In other words, the change in exhaust pressure caused by opening and closing of the exhaust gas switching valve 17 becomes smaller as it moves downstream of the turbine 7a.

なお、EGRガスの取出口を副ターボチャージャ8のタ
ービン下流に設けることも考えられるが、副ターボチャ
ージャ8のタービン8a下流では、排気切替弁17を開
弁じないと上流側と同じ排圧にならないので、このター
ビン8a下流にEGRガスの取出口を設けることはでき
ない。
Although it is possible to provide the EGR gas outlet downstream of the turbine of the sub-turbocharger 8, the exhaust pressure downstream of the turbine 8a of the sub-turbocharger 8 will not be the same as that on the upstream side unless the exhaust switching valve 17 is opened. Therefore, it is not possible to provide an EGR gas outlet downstream of the turbine 8a.

このように、主ターボチャージャ7のタービン7a下流
にEGRガスの取出口40を設けることに、  より、
エンジン回転数に対する排気圧力の変化がほぼリニヤと
なり、吸入空気量に見合ったEGRガスの供給が可能と
なる。したがって、吸入空気量に対応したEGRガスを
燃焼室内に流入させることができ、最高燃焼温度の低下
によるNOXの低減がはかれる。
In this way, by providing the EGR gas outlet 40 downstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7,
The change in exhaust pressure with respect to engine speed becomes almost linear, making it possible to supply EGR gas commensurate with the amount of intake air. Therefore, EGR gas corresponding to the amount of intake air can flow into the combustion chamber, and NOx can be reduced by lowering the maximum combustion temperature.

第4図は、至ンジン回転数とEGR率(EGR量/量大
吸入空気量の関係を示している。
FIG. 4 shows the relationship between the maximum engine rotational speed and the EGR rate (EGR amount/large intake air amount).

図に示すように、低回転域ではドライバビリティの確保
のため、EGRガスの流入を抑馴している。図の破線は
、主ターボチャージャ7のタービン7a上流からEGR
ガスを取出すようにした場合の特性B2を示しており、
ここでは排気圧力が大きく変化するため、EGR率も変
化している。
As shown in the figure, in order to ensure drivability in the low rotation range, the inflow of EGR gas is suppressed. The broken line in the figure indicates EGR from upstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7.
Characteristic B2 is shown when gas is extracted.
Here, since the exhaust pressure changes greatly, the EGR rate also changes.

実線は、EGRガスを主ターボチャージャ7のタービン
7a下流に位置する取出口40から取出した場合の特性
B、を示している。タービン7a下流の排気圧力は、上
述したようにほぼエンジン回転数に対してリニアに変化
するので、EGR率をほぼ一定とすることが可能となる
The solid line indicates characteristic B when EGR gas is taken out from the outlet 40 located downstream of the turbine 7a of the main turbocharger 7. Since the exhaust pressure downstream of the turbine 7a changes substantially linearly with the engine speed as described above, it is possible to keep the EGR rate substantially constant.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る過給機付エンジンの
排気ガス還流装置によるときは、EGRガスの取出口を
主ターボチャージャのタービン下流の排気通路に設け、
この取出口をEGRバルブが介装されたEGRガス通路
を介してスロットル弁の下流の吸気通路と接続するよう
にしたので、以下の効果が得られる。
[Effects of the Invention] As explained above, when using the exhaust gas recirculation device for a supercharged engine according to the present invention, the EGR gas outlet is provided in the exhaust passage downstream of the turbine of the main turbocharger,
Since this outlet is connected to the intake passage downstream of the throttle valve via the EGR gas passage in which the EGR valve is interposed, the following effects can be obtained.

(イ) ターボチャージャの切替時(おける排圧変動の
影響をほとんど受けなくなり、正確なEGRガス量の制
御を行なうことができる。したがって、吸入空気量に対
応したEGRガスを燃焼室内に流入させることが可能と
なり、NOxの低減の促進がはかれる。
(b) When switching the turbocharger, it is almost unaffected by exhaust pressure fluctuations, and the amount of EGR gas can be controlled accurately. Therefore, EGR gas corresponding to the amount of intake air can flow into the combustion chamber. This makes it possible to promote the reduction of NOx.

(ロ) 主ターボチャージャのタービン上流からEGR
ガスを取出す場合は、特定気筒の空燃比の影響を受けや
すくなるが、主ターボチャージャのタービン下流からE
GRガスを取出すようにしているので、取出されたEG
Rガスはタービンによって十分に攪拌されたものとなる
。したがって、特定気筒の影響を受けることがなくなり
、A/F分配の改善がはかれる。
(b) EGR from upstream of the turbine of the main turbocharger
When extracting gas, it is likely to be affected by the air-fuel ratio of a specific cylinder, but the E
Since the GR gas is taken out, the EG taken out
The R gas is sufficiently stirred by the turbine. Therefore, it is no longer influenced by a specific cylinder, and A/F distribution can be improved.

(ハ) また、EGRガスの取出口をタービン下流とし
たことにより、還流されるEGRガスの温度をタービン
駆動のためのエネルギー変換によって下げることができ
、EGRクーラ等の冷却手段を廃止することも可能とな
る。
(c) Also, by placing the EGR gas outlet downstream of the turbine, the temperature of the recirculated EGR gas can be lowered by energy conversion for driving the turbine, making it possible to eliminate cooling means such as an EGR cooler. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る過給機付エンジンの排気ガス還流
装置の概略系統図、 第2図は第1図をさらに具体化した過給機付エンジンの
排気ガス還流装置の系統図、 第3図は第1図の装置におけるエンジン回転数と排気圧
力との関係を示す特性図、 第4図は第1図の装置におけるエンジン回転数とEGR
率との関係を示す特性図、 である。 1・・・・・・エンジン 4・・・・・・スロットル弁 7・・・・・・主ターボチャージャ 7a・・・・・・主ターボチャージャのタービン8・・
・・・・副ターボチャージャ 17・・・・・・排気切替弁 29・・・・・・エンジンコントロールコンピュータ 40・・・・・・EGRガスの取出口 42・・・・・・EGRガス通路 61・・・・・・EGRバルブ 62・・・・・・EGRバキュームモジュレータ63・
・・・・・バキュームスイッチングバルブ(VSV)
FIG. 1 is a schematic system diagram of an exhaust gas recirculation device for a supercharged engine according to the present invention; FIG. 2 is a system diagram of an exhaust gas recirculation device for a supercharged engine that further embodies FIG. 1; Figure 3 is a characteristic diagram showing the relationship between engine speed and exhaust pressure in the device shown in Figure 1, and Figure 4 is a characteristic diagram showing the relationship between engine speed and EGR in the device shown in Figure 1.
This is a characteristic diagram showing the relationship with the rate. 1...Engine 4...Throttle valve 7...Main turbocharger 7a...Main turbocharger turbine 8...
... Sub-turbocharger 17 ... Exhaust switching valve 29 ... Engine control computer 40 ... EGR gas outlet 42 ... EGR gas passage 61 ... EGR valve 62 ... EGR vacuum modulator 63.
...Vacuum switching valve (VSV)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、主ターボチャージャと副ターボチャージャとを備え
、前記副ターボチャージャの下流に排気切替弁を設けた
過給機付エンジンの排気ガス還流装置において、EGR
ガスの取出口を前記主ターボチャージャのタービン下流
の排気通路に設け、該取出口をEGRバルブが介装され
たEGRガス通路を介してスロットル弁の下流の吸気通
路と接続したことを特徴とする過給機付エンジンの排気
ガス還流装置。
1. In an exhaust gas recirculation system for a supercharged engine, which includes a main turbocharger and a sub-turbocharger, and an exhaust switching valve is provided downstream of the sub-turbocharger, the EGR
A gas outlet is provided in the exhaust passage downstream of the turbine of the main turbocharger, and the outlet is connected to the intake passage downstream of the throttle valve via an EGR gas passage in which an EGR valve is interposed. Exhaust gas recirculation device for supercharged engines.
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