JPH0647934B2 - Exhaust gas recirculation system for engines with variable displacement turbocharger - Google Patents

Exhaust gas recirculation system for engines with variable displacement turbocharger

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JPH0647934B2
JPH0647934B2 JP62087396A JP8739687A JPH0647934B2 JP H0647934 B2 JPH0647934 B2 JP H0647934B2 JP 62087396 A JP62087396 A JP 62087396A JP 8739687 A JP8739687 A JP 8739687A JP H0647934 B2 JPH0647934 B2 JP H0647934B2
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JP
Japan
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pressure
exhaust gas
blower
turbine
engine
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JP62087396A
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Japanese (ja)
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JPS63253115A (en
Inventor
肇 服部
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Isuzu Motors Ltd
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Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor

Landscapes

  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、可変容量型ターボチャージャ付エンジンにお
ける排気環流装置(Exhaust Gas Recirculation,以下
「EGR装置」という)に関するものである。
The present invention relates to an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as “EGR device”) in a variable displacement turbocharged engine.

【従来の技術】 EGR装置は、自動車のエンジン等において、エンジン
より排出される排気ガスの一部を排気系より取り出し、
吸気と混合してエンジンの燃焼室に送り、燃焼時の最高
温度を下げることによりNOxの発生量を低減する装置
である。 EGRのための排気ガス(以下「環流用排気ガス」とい
う)を、排気の中に混合するためには、混合する部分に
おける吸気の圧力が環流用排気ガスの圧力より低くなけ
ればならない。そこで、ターボチャージャ付エンジンで
は、一般に、ターボチャージャのブロワー下流側の圧力
は排気圧より高いので、圧力が低い(大気圧)ブロワー
上流側(入口側)で環流用排気ガスを混合することが行
われていた。 なお、ターボチャージャ付エンジンのEGR装置に関す
る文献としては、特開昭56-124664 号公報がある。
2. Description of the Related Art An EGR device extracts a part of exhaust gas emitted from an engine of an automobile engine or the like from an exhaust system.
This is a device that mixes with intake air and sends it to the combustion chamber of the engine to lower the maximum temperature during combustion to reduce the amount of NOx generated. In order to mix the exhaust gas for EGR (hereinafter referred to as “recirculation exhaust gas”) into the exhaust gas, the pressure of the intake air in the mixing portion must be lower than the pressure of the recirculation exhaust gas. Therefore, in an engine with a turbocharger, the pressure on the downstream side of the blower of the turbocharger is generally higher than the exhaust pressure, so it is possible to mix the exhaust gas for recirculation on the upstream side (inlet side) of the blower where the pressure is low (atmospheric pressure). It was being appreciated. As a document relating to the EGR device of the engine with a turbocharger, there is JP-A-56-124664.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

(問題点) しかしながら、前記した従来の技術には、ブロワー内の
ブロワー・インペラーの耐久信頼性が落ちるという問題
点があった。 (問題点の説明) 前記従来例では、排気ガスをブロワーの入口側に供給す
るようにしているため、ブロワー・インペラーは排気ガ
スによって汚されると共に、排気ガスの熱によって機械
的強度(例えば、クリープ強度)が低下させられる。そ
のため、耐久信頼性が落ちてしまう。更に、ブロワー吐
出温度を制限すれば、エンジン性能が制限されることに
なり、最近の高出力化傾向に対する対応を考えた場合、
マイナスになってしまう。 排気ガスをブロワー吐出側に環流するものもあり、その
ようなものの場合には、ブロワー・インペラーが排気ガ
スによって汚染されることはない。しかし、エンジン負
荷が高いところでは、一般にブースト圧の方が排気ガス
の圧力より高くなり、排気ガスを環流することはできな
くなり、NOxを低減することはできなくなるという不
都合があった。 本発明は、以上のような問題点を解決することを目的と
するものである。
(Problem) However, the above-mentioned conventional technique has a problem that durability reliability of the blower impeller in the blower is deteriorated. (Explanation of Problems) In the above-mentioned conventional example, since the exhaust gas is supplied to the inlet side of the blower, the blower impeller is contaminated by the exhaust gas and the heat of the exhaust gas causes mechanical strength (for example, creep). Strength) is reduced. Therefore, the durability and reliability are reduced. Furthermore, if the blower discharge temperature is limited, the engine performance will be limited. Considering the recent trend toward higher output,
It becomes negative. Some exhaust gas recirculates to the discharge side of the blower, and in such a case, the blower impeller is not contaminated by the exhaust gas. However, in a place where the engine load is high, the boost pressure is generally higher than the pressure of the exhaust gas, so that the exhaust gas cannot be recirculated and NOx cannot be reduced. The present invention aims to solve the above problems.

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

前記問題点を解決するため、本発明の可変容量型ターボ
チャージャ付エンジンの排気還流装置では、可変容量型
ターボチャージャのタービン入口側より還流用排気ガス
を取り出しブロワー吐出側に供給する手段と、タービン
入口側の圧力がブロワー吐出側の圧力より高い値であっ
て且つ該ブロワー吐出側の圧力との差圧が所定の下限値
と所定の上限値との間の範囲の値となるようタービンの
可動ノズルを制御する手段とを具えることとした。
In order to solve the above problems, in the exhaust gas recirculation system for a variable capacity turbocharged engine of the present invention, a means for extracting recirculation exhaust gas from the turbine inlet side of the variable capacity turbocharger and supplying it to the blower discharge side, and a turbine The turbine is movable such that the pressure on the inlet side is higher than the pressure on the blower discharge side, and the differential pressure from the pressure on the blower discharge side is a value between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value. And means for controlling the nozzle.

【作 用】[Work]

可変容量型ターボチャージャのタービン入口側より環流
用排気ガスを取り出しブロワー吐出側に供給する手段
は、還流用排気ガスがブロワー・インペラーに触れるこ
となくエンジンへ流れて行くことを可能とする。その結
果、ブロワー・インペラーが汚されたり機械的強度を低
下させられたりすることがなく、耐久信頼性が増す。 タービンの可動ノズルを制御する手段は、可動ノズル間
の隙間を広げたり狭めたりするが、これによってタービ
ン入口側の圧力を変えることが出来る。即ち、隙間を広
げることによりタービン入口側の圧力は下降し、狭める
ことにより上昇する。従って、前記手段により、タービ
ン入口側の圧力を調節してブロワー吐出側の圧力より所
望の値だけ高くすることが出来る。
The means for extracting the recirculation exhaust gas from the turbine inlet side of the variable displacement turbocharger and supplying it to the blower discharge side enables the recirculation exhaust gas to flow to the engine without touching the blower impeller. As a result, the blower impeller is not contaminated and the mechanical strength is not reduced, and durability reliability is increased. The means for controlling the movable nozzles of the turbine widens or narrows the gap between the movable nozzles, which can change the pressure at the turbine inlet side. That is, the pressure on the turbine inlet side decreases when the gap is widened, and rises when the pressure is narrowed. Therefore, by the means, the pressure on the turbine inlet side can be adjusted to be higher than the pressure on the blower discharge side by a desired value.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。 第1図に、本発明の実施例にかかわる可変容量型ターボ
チャージャ付エンジンのEGR装置を示す。第1図にお
いて、1は回転センサ、2はエンジン、3は吸気マニフ
ォールド、4は排気マニフォールド、5は環流用排気ガ
ス供給パイプ、6はブロワー、6′はブロワー・インペ
ラー、7はタービン、8は吸気パイプ、9は吸気マニフ
ォールドのエンジン連結部、10は排気マニフォールド
のエンジン連結部、11はエアクリーナ、12はステッ
プ・モータ、13はコントローラ、14は負荷センサ、
15はアクセル開度センサ、16はフライホイール・ハ
ウジング、17はブースト圧測定用圧力センサ、18は
排気圧測定用圧力センサである。 (イ)気体の流れる経路について 吸気および排気ガスの流れは、次の通りである。吸気
は、エアクリーナ11→ブロワー6→吸気パイプ8→吸
気マニフォールド3→エンジン2という経路で流れる。
そして、ブロワー6の吐出側即ち、吸気パイプ8のとこ
ろで、タービン7入口側から取り出した環流用排気ガス
が供給される。一方、排気ガスは、エンジン2→排気マ
ニフォールド4→タービン7の経路で外部へ排出され
る。そして、タービン7入口側で排気ガスの一部が、吸
気パイプ8へ供給される。 可変容量型ではないターボチャージャでは、高負荷域に
おいては、タービン7入口側の圧力はブロワー6吐出側
の圧力より低いから、タービン7入口側からブロワー6
吐出側へは環流用排気ガスを送ることは出来ない。 しかし、可変容量型ターボチャージャでは、後に詳しく
述べるように、タービン7の可動ノズルを制御すること
によって、タービン7入口側の圧力を高くすることが出
来る。それゆえ、タービン7入口側からブロワー6吐出
側へ、環流用排気ガスを送ることが出来る。 タービン7の可動ノズルは、アクチュエータ(第1図で
は、ステップ・モータ12)によって作動させられる
が、そのアクチュエータはコントローラ13からの制御
信号によって制御される。 コントローラ13は、回転センサ1,負荷センサ14,
アクセル開度センサ15,ブースト圧測定用圧力センサ
17,排気圧測定用圧力センサ18等のからの信号を基
にエンジンの状態を判断し、アクチュエータへの制御信
号を発する。 以上のようにされているので、環流用排気ガスはブロワ
ー・インペラー6′に触れることなくエンジンに環流す
る。その結果、ブロワー・インペラー6′の耐久信頼性
が増す。 (ロ)可変容量型ターボチャージャの構成および動作に
ついて 可変容量型ターボチャージャは、排気ガスの流量を制御
する可動ノズルをタービンに具えたところのターボチャ
ージャである。 第6図に、可変容量型ターボチャージャの可動ノズル付
近の断面図を示し、第7図に、第6図においてX−X方
向から見た図を示す。これらの図において、701は作
動リンク、702は作動軸、703は作動レバー、70
4は制御リング、705は制御レバー、706はノズル
回転軸、707はタービン・ハウジング、708は可動
ノズル、709はタービン・ホイール、710は自由
端、711は凹部である。 作動リンク701が、図示しないアクチュエータ(第1
図の場合、ステップ・モータ12)によって動かされる
と、作動軸702,作動レバー703を介して制御リン
グ704が回動される。制御リング704の凹部711
に制御レバー705の自由端710が嵌め込まれている
ので、制御リング704が回動すると、制御レバー70
5を介して可動ノズル708がノズル回転軸706を中
心として回動する。かくして、可動ノズル708間の隙
間が広げられたり、狭められたりする。排気ガスは、そ
の隙間から入り込んでタービン・ホイール709を回
し、しかる後外部へ出て行く。 従って、可動ノズル708の開度を調節することによっ
て排気ガスの流速を制御することが出来る。同時に、次
に述べるように、タービン7入口側の圧力も制御するこ
とが出来る。 第3図は、可変容量型ターボチャージャのタービン入口
側の圧力と、排気ガスの流量と、可動ノズルの開度との
関係を示す図である。第3図においてθないしθ
可動ノズルの開度である。可動ノズルの開度を一定に保
ったまま排気ガスの流量を増加させて行くと、圧力は最
初ゆるやかに増加するが、途中から急激に増加する特性
を持っている。また排気ガス流量を一定にしておき、可
動ノズルの開度を変えると、圧力も変わることが読み取
れる。 可動ノズル間の隙間が狭くなるような開度にすれば、排
気ガスは僅かしか流れ出ることが出来ず、タービン7入
口側の圧力は高まる。逆に、可能ノズル間の隙間を広く
なるような開度にすれば、排気ガスは大量に流れ出るか
ら圧力は低くなる。 本発明は、可変容量型ターボチャージャのこの特性を利
用して、タービン7入口側の圧力をブロワー6吐出側の
圧力より高くなるように制御し、環流用排気ガスがブロ
ワー6吐出側に向かって流れることを可能にしたもので
ある。 (ハ)可動ノズルを制御するアクチュエータについて 第2図に、可動ノズル708を制御するアクチュエータ
として、ステップ・モータ12を採用した場合の可変容
量型ターボチャージャのタービン7とステップ・モータ
12との接続関係を示す。ステップ・モータ12によっ
て駆動されるレバー21はリンクロッド19を介して作
動リンク701を動かす。以後の動作は第6図,第7図
で説明した通りである。ステップ・モータ12は、正方
向または負方向に1ステップづつ回り、開度を小刻みに
制御することが出来る。 リターン・スプリング20は、故障時に可動ノズル70
8を安全側(可動ノズル708間の隙間が広くなるよ
う)に回動しておくためのものである。隙間が狭くなっ
たままで故障すると、タービン・ホイール709に吹き
付ける排気ガスの流速が大のままにされることになる。
すると、ブロワー6も高速回転を続け、ブースト圧が上
がり過ぎ、エンジンを破壊する恐れがあるからである。 可動ノズル708を制御すアクチュエータとして、従
来、エア・シリンダが用いられていたが、その場合、エ
ア・シリンダを組み合わせて数ステップの制御とされる
のが一般的である。しかし、この程度のステップ数で
は、可変容量型ターボチャージャの能力を最大限に利用
することは困難であり、エンジンの性能も十分に発揮さ
せることが出来なかった。 そこで、連続制御をするために油圧シリンダを用いるこ
とが考えられるが、その場合、油圧シリンダの絶対位置
を検出することが必要不可欠となり、コントロール・バ
ルブおよび位置センサを設けなければならない(クロー
ズド制御による制御)。 しかし、高い制度の作動を要求するこのような部品を、
ターボチャージャ周辺という高温で且つ腐食性ガス等が
存在する悪環境下に設置することは、耐久信頼性の面で
好ましくなかった。 上記実施例ではアクチュエータとしてステップ・モータ
を採用したが、ステップ・モータを使用すれば、オープ
ン制御による制御で充分所望の動作をさせることが出来
る。従って、悪環境下に位置センサ等を設置する必要が
なく、熱該防止等の考慮を払わなければならないのは、
ステップ・モータだけということになり、上記のものに
比し信頼性が増す。熱害防止の手段としては、例えば、
第2図に示すように遮熱板22を設けることが考えられ
る。 (ニ)本発明の動作手段について 第4図に、本発明の動作手順を示す。以後の説明におけ
るないしは、第4図中のないしに対応する。 エンジンの状態を知るため、コントローラ13に、
回転センサ1,負荷センサ14,ブースト圧測定用圧力
センサ17からの信号を読み込む。また、,の過程
で運転車が加速しようとしているか減速しようとしてい
るかの判定に使うために、アクセル開度センサ15によ
りこの時のアクセル開度αを読み込んでおく。 エンジンの状態からみて、可変容量型ターボチャー
ジャの可動ノズルの開度を規定するレバーの位置を設定
する。この設定は、予め定めておくレバー位置マップか
ら読み取って行う。 第5図に、可変容量型ターボチャージャのレバー位置マ
ップの例を示す。曲線Mは最大出力時のカーブを示す。
直線L,L,Lは、それぞれ最大出力に対し、略
1/4,2/4,3/4の出力を示す。第5図は、仮に
今、回転数がNで、負荷(即ち、出力)が回転数N
での最大出力の1/4の状態であるという時には、レバ
ー位置としてθという位置を与えることにするという
ことを意味している。同様に、2/4の出力の時にはθ
,3/4の出力の時にはθ,最大出力の時にはθ
を与える。回転数が変わってNになれば、また別の値
が与えられる。 排気圧測定用圧力センサ18によりタービン7入口
側の圧力である排気圧を読み込む。 ブースト圧と排気圧との差圧が、差圧の下限値とし
て設定してあるP以上あるかどうか判断する。 差圧が下限値より小さければ、差圧が上がる方向に
ステップ・モータ12を1ステップだけ駆動する。,
を繰り返して、差圧が下限値P以上になるようにす
る。 ブースト圧と排気圧との差圧が、差圧の上限値とし
て設定してあるP以下であるかどうか判断する。 差圧が上限値P以下でないならば、差圧が下がる
方向にステップ・モータ12を1ステップだけ駆動す
る。,を繰り返して、差圧が上限値P以下になる
ようにする。 アクセル開度センサ15より、この時点のアクセル
開度αを読み込む。 で読み込んだアクセル開度αと、で読み込ん
だアクセル開度αとの差の絶対値が、予め設定してあ
るアクセル開度α以上あるかどうかを判断する。左が
大きいということは、運転者が急加速または急減速した
ということを意味する。 加速したのか減速したのかの判断をする。α−α
が正であれば減速であり、負であれば加速である。 排気ブレーキが使用中かどうかチェックする。排気
ブレーキは排気圧を利用して行うので、排気ブレーキ使
用中に排気圧を低下させてしまうような作動をすること
は好ましくないからである。 タービン7の可動ノズルを全閉する。ブロワー6の
回転は落ち、エンジンへの吸気の供給は減少する。 エンジンの状態がアイドル運転状態まで落ちて着た
かどうかを監視する。それ以上に落ちるとエンジンが停
止する恐れがあるからである。 ブースト圧が設定値B以上に上昇しないかどうか
を監視する。上がり過ぎるとエンジンを破壊する恐れが
あるからである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an EGR device for a variable displacement turbocharged engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a rotation sensor, 2 is an engine, 3 is an intake manifold, 4 is an exhaust manifold, 5 is an exhaust gas supply pipe for recirculation, 6 is a blower, 6'is a blower impeller, 7 is a turbine, 8 is Intake pipe, 9 intake manifold engine connection, 10 exhaust manifold engine connection, 11 air cleaner, 12 step motor, 13 controller, 14 load sensor,
Reference numeral 15 is an accelerator opening sensor, 16 is a flywheel housing, 17 is a boost pressure measuring pressure sensor, and 18 is an exhaust pressure measuring pressure sensor. (A) Gas flow path The flow of intake air and exhaust gas is as follows. The intake air flows in the route of air cleaner 11 → blower 6 → intake pipe 8 → intake manifold 3 → engine 2.
Then, at the discharge side of the blower 6, that is, at the intake pipe 8, the exhaust gas for recirculation extracted from the inlet side of the turbine 7 is supplied. On the other hand, the exhaust gas is discharged to the outside through the route of engine 2 → exhaust manifold 4 → turbine 7. Then, a part of the exhaust gas is supplied to the intake pipe 8 on the inlet side of the turbine 7. In a turbocharger that is not a variable displacement type, in the high load region, the pressure on the inlet side of the turbine 7 is lower than the pressure on the discharge side of the blower 6, so that the blower 6 from the inlet side of the turbine 7
Recirculation exhaust gas cannot be sent to the discharge side. However, in the variable displacement turbocharger, the pressure on the inlet side of the turbine 7 can be increased by controlling the movable nozzle of the turbine 7 as described in detail later. Therefore, the exhaust gas for recirculation can be sent from the inlet side of the turbine 7 to the discharge side of the blower 6. The movable nozzle of the turbine 7 is actuated by an actuator (step motor 12 in FIG. 1), which is controlled by a control signal from the controller 13. The controller 13 includes a rotation sensor 1, a load sensor 14,
The engine state is judged based on signals from the accelerator opening sensor 15, the boost pressure measuring pressure sensor 17, the exhaust pressure measuring pressure sensor 18, etc., and a control signal to the actuator is issued. As described above, the recirculation exhaust gas recirculates to the engine without touching the blower impeller 6 '. As a result, the durability and reliability of the blower impeller 6'is increased. (B) Configuration and operation of variable displacement turbocharger A variable displacement turbocharger is a turbocharger in which a turbine has a movable nozzle that controls the flow rate of exhaust gas. FIG. 6 shows a sectional view in the vicinity of the movable nozzle of the variable displacement turbocharger, and FIG. 7 shows a view seen from the XX direction in FIG. In these figures, 701 is an actuating link, 702 is an actuating shaft, 703 is an actuating lever, 70
4 is a control ring, 705 is a control lever, 706 is a nozzle rotating shaft, 707 is a turbine housing, 708 is a movable nozzle, 709 is a turbine wheel, 710 is a free end, and 711 is a recess. The operation link 701 is an actuator (not shown) (first
In the case shown, the control ring 704 is rotated via the actuating shaft 702 and the actuating lever 703 when actuated by the step motor 12). Recess 711 of control ring 704
Since the free end 710 of the control lever 705 is fitted on the control lever 705, when the control ring 704 rotates, the control lever 70
The movable nozzle 708 rotates around the nozzle rotation shaft 706 via the nozzle 5. Thus, the gap between the movable nozzles 708 is widened or narrowed. The exhaust gas enters through the gap, turns the turbine wheel 709, and then exits to the outside. Therefore, the flow velocity of the exhaust gas can be controlled by adjusting the opening degree of the movable nozzle 708. At the same time, the pressure on the inlet side of the turbine 7 can be controlled as described below. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pressure on the turbine inlet side of the variable displacement turbocharger, the flow rate of exhaust gas, and the opening degree of the movable nozzle. In FIG. 3, θ A to θ C are the openings of the movable nozzle. When the flow rate of exhaust gas is increased while the opening of the movable nozzle is kept constant, the pressure gradually increases at first, but has a characteristic that it rapidly increases from the middle. It can also be seen that the pressure changes when the flow rate of exhaust gas is kept constant and the opening of the movable nozzle is changed. If the opening is such that the gap between the movable nozzles is narrowed, only a small amount of exhaust gas can flow out, and the pressure on the inlet side of the turbine 7 increases. On the contrary, if the opening is such that the gap between the possible nozzles is wide, a large amount of exhaust gas flows out, so the pressure becomes low. The present invention utilizes this characteristic of the variable displacement turbocharger to control the pressure on the inlet side of the turbine 7 to be higher than the pressure on the discharge side of the blower 6, so that the exhaust gas for recirculation flows toward the discharge side of the blower 6. It made it possible to flow. (C) Actuator for controlling the movable nozzle FIG. 2 shows the connection relationship between the turbine 7 and the step motor 12 of the variable displacement turbocharger when the step motor 12 is used as the actuator for controlling the movable nozzle 708. Indicates. The lever 21 driven by the step motor 12 moves the actuation link 701 via the link rod 19. The subsequent operation is as described with reference to FIGS. 6 and 7. The step motor 12 can be rotated step by step in the positive direction or the negative direction to control the opening degree in small steps. The return spring 20 has a movable nozzle 70 in case of a failure.
This is for rotating 8 on the safe side (so that the gap between the movable nozzles 708 becomes wide). If a failure occurs with the gap kept narrow, the flow velocity of the exhaust gas blown to the turbine wheel 709 will remain high.
Then, the blower 6 also continues to rotate at high speed, the boost pressure rises too much, and the engine may be destroyed. Conventionally, an air cylinder has been used as an actuator for controlling the movable nozzle 708, but in that case, it is general that the air cylinder is combined and controlled in several steps. However, with this number of steps, it was difficult to maximize the capacity of the variable displacement turbocharger, and the engine performance could not be fully exhibited. Therefore, it is conceivable to use a hydraulic cylinder for continuous control, but in that case it is essential to detect the absolute position of the hydraulic cylinder, and a control valve and position sensor must be provided (by closed control. control). However, such parts that require high system operation are
Installation in a bad environment where there is a corrosive gas or the like at a high temperature around the turbocharger is not preferable in terms of durability and reliability. Although the step motor is adopted as the actuator in the above-mentioned embodiment, if the step motor is used, the desired operation can be sufficiently performed by the control by the open control. Therefore, it is not necessary to install a position sensor etc. in a bad environment, and it is necessary to consider heat prevention etc.
Since it is only a step motor, it is more reliable than the above. As means for preventing heat damage, for example,
It is conceivable to provide a heat shield plate 22 as shown in FIG. (D) Operation means of the present invention FIG. 4 shows an operation procedure of the present invention. In the following description, or corresponds to or in FIG. In order to know the state of the engine, the controller 13
The signals from the rotation sensor 1, the load sensor 14, and the boost pressure measuring pressure sensor 17 are read. Further, the accelerator opening degree α 1 at this time is read by the accelerator opening degree sensor 15 in order to use it for determining whether the driving vehicle is going to accelerate or decelerate in the process of. The position of the lever that regulates the opening of the movable nozzle of the variable displacement turbocharger is set according to the state of the engine. This setting is performed by reading from a lever position map set in advance. FIG. 5 shows an example of a lever position map of the variable displacement turbocharger. The curve M shows the curve at the maximum output.
The straight lines L 1 , L 2 , and L 3 show outputs of approximately 1/4, 2/4, and 3/4 with respect to the maximum output, respectively. FIG. 5 shows that the rotation speed is N A and the load (that is, the output) is the rotation speed N A.
When it is in a state of 1/4 of the maximum output at, it means that the position of θ 1 is given as the lever position. Similarly, when the output is 2/4, θ
Θ 3 at 2 and 3/4 output, θ M at maximum output
give. If the rotation speed changes to N B , another value is given. The exhaust pressure, which is the pressure on the inlet side of the turbine 7, is read by the exhaust pressure measuring pressure sensor 18. It is determined whether or not the differential pressure between the boost pressure and the exhaust pressure is equal to or higher than P L set as the lower limit value of the differential pressure. If the differential pressure is smaller than the lower limit value, the step motor 12 is driven by one step in the direction of increasing the differential pressure. ,
The above steps are repeated until the differential pressure becomes equal to or higher than the lower limit value P L. Differential pressure between the boost pressure and the exhaust pressure, it is determined whether or not more than P H is set as the upper limit of differential pressure. If the differential pressure is not less than the upper limit value P H, is driven in the direction differential pressure falls a step motor 12 by one step. , Are repeated until the differential pressure becomes equal to or lower than the upper limit value P H. The accelerator opening α 2 at this time is read from the accelerator opening sensor 15. It is determined whether or not the absolute value of the difference between the accelerator opening α 1 read in step 1 and the accelerator opening α 2 read in step 3 is equal to or greater than a preset accelerator opening α 0 . When the left side is large, it means that the driver suddenly accelerated or decelerated. Determine whether you have accelerated or decelerated. α 2
If 1 is positive, deceleration is performed, and if 1 is negative, acceleration is performed. Check if the exhaust brake is in use. This is because the exhaust brake is performed by using the exhaust pressure, and therefore it is not preferable to operate so as to reduce the exhaust pressure during use of the exhaust brake. The movable nozzle of the turbine 7 is fully closed. The rotation of the blower 6 drops and the supply of intake air to the engine decreases. Monitor whether the engine condition has dropped to idle and has arrived. This is because if it drops more than that, the engine may stop. It is monitored whether the boost pressure does not rise above the set value B s . This is because if it goes up too high, the engine may be destroyed.

【発明の効果】 以上述べた如く、本発明の可変容量型ターボチャージャ
付エンジンの排気環流装置によれば、可変容量型ターボ
チャージャのタービン入口側より環流用排気ガスを取り
出しブロワー吐出側に供給する手段を具えたので、環流
用排気ガスがブロワー・インペラーに触れることがなく
なり、ブロワーインペラーの耐久信頼性が増す。 また、タービン入口側の圧力がブロワー吐出側の圧力よ
り高く、且つブロワー吐出側の圧力との差圧が所定範囲
の値になるようタービンの可動ノズルを制御する手段を
具えたので、排気ガスがブロワー吐出側に常に順調に供
給され、NOx低減が適正に行われる。
As described above, according to the exhaust gas recirculation system for a variable capacity turbocharged engine of the present invention, the exhaust gas for recirculation is taken out from the turbine inlet side of the variable capacity turbocharger and supplied to the blower discharge side. Since the exhaust gas for recirculation does not touch the blower impeller, the durability and reliability of the blower impeller are increased. Further, since the pressure on the turbine inlet side is higher than the pressure on the blower discharge side, and the means for controlling the movable nozzle of the turbine is provided so that the differential pressure from the pressure on the blower discharge side is within a predetermined range, exhaust gas is It is always supplied smoothly to the blower discharge side, and NOx reduction is properly performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図…本発明の実施例にかかわる可変容量型ターボチ
ャージャ付エンジンのEGR装置 第2図…本発明における可変容量型ターボチャージャの
タービンとステップ・モータとの接続関係を示す図 第3図…可変容量型ターボチャージャにおける排気ガス
流量と圧力比との関係を、可動ノズルの開度をパラメー
タとして描いた図 第4図…本発明の動作手順を示す図 第5図…可変容量型ターボチャージャのレバー位置マッ
プ 第6図…可変容量型ターボチャージャの可動ノズル付近
の断面図 第7図…第6図においてX−X方向から見た図 図において、1は回転センサ、2はエンジン、3は吸気
マニフォールド、4は排気マニフォールド、5は環流用
排気ガス供給パイプ、6はブロワー、6′はブロワー・
インペラー、7はタービン、8は吸気パイプ、9は吸気
マニフォールドのエンジン連結部、10は排気マニフォ
ールドのエンジン連結部、11はエアクリーナ、12は
ステップ・モータ、13はコントローラ、14は負荷セ
ンサ、15はアクセル開度センサ、16はフライホイー
ル・ハウジング、17はブースト圧測定用圧力センサ、
18は排気圧測定用圧力センサ、19はリンクロッド、
20はリターン・スプリング、21はレバー、22は遮
熱板、701は作動リンク、702は作動軸、703は
作動レバー、704は制御リング、705は制御レバ
ー、706はノズル回転軸、707はタービン・ハウジ
ング、708は可動ノズル、709はタービン・ホイー
ル、710は自由端、711は凹部である。
FIG. 1 ... EGR device for variable displacement turbocharged engine according to an embodiment of the present invention FIG. 2 ... Diagram showing connection relationship between turbine and step motor of variable displacement turbocharger according to the present invention FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas flow rate and the pressure ratio in the variable displacement turbocharger using the opening of the movable nozzle as a parameter. FIG. 4 is a diagram showing the operating procedure of the present invention. Lever position map FIG. 6 ... Sectional view around the movable nozzle of the variable displacement turbocharger FIG. 7 ... View seen from XX direction in FIG. 6, where 1 is a rotation sensor, 2 is an engine, 3 is intake air Manifold, 4 exhaust manifold, 5 exhaust gas supply pipe for recirculation, 6 blower, 6'blower
Impeller, 7 turbine, 8 intake pipe, 9 intake manifold engine connection, 10 exhaust manifold engine connection, 11 air cleaner, 12 step motor, 13 controller, 14 load sensor, 15 Accelerator opening sensor, 16 flywheel housing, 17 pressure sensor for boost pressure measurement,
18 is a pressure sensor for measuring exhaust pressure, 19 is a link rod,
Reference numeral 20 is a return spring, 21 is a lever, 22 is a heat shield, 701 is an operating link, 702 is an operating shaft, 703 is an operating lever, 704 is a control ring, 705 is a control lever, 706 is a nozzle rotating shaft, and 707 is a turbine. A housing, 708 a movable nozzle, 709 a turbine wheel, 710 a free end and 711 a recess.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可変容量型ターボチャージャのタービン入
口側より環流用排気ガスを取り出しブロワー吐出側に供
給する手段と、タービン入口側の圧力がブロワー吐出側
の圧力より高い値であって且つ該ブロワー吐出側の圧力
との差圧が所定の下限値と所定の上限値との間の範囲の
値となるようタービンの可動ノズルを制御する手段とを
具えたことを特徴とする可変容量型ターボチャージャ付
エンジンの排気環流装置。
1. A means for extracting exhaust gas for recirculation from a turbine inlet side of a variable capacity turbocharger and supplying it to a blower discharge side, and a pressure at the turbine inlet side higher than a pressure at the blower discharge side, and said blower. A variable displacement turbocharger, comprising: a means for controlling the movable nozzle of the turbine such that the pressure difference between the discharge side pressure and the discharge side pressure is within a range between a predetermined lower limit value and a predetermined upper limit value. Exhaust gas recirculation system for engine.
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