JPH08284763A - Ｅｇｒ過給システム - Google Patents

Ｅｇｒ過給システム

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JPH08284763A
JPH08284763A JP7091005A JP9100595A JPH08284763A JP H08284763 A JPH08284763 A JP H08284763A JP 7091005 A JP7091005 A JP 7091005A JP 9100595 A JP9100595 A JP 9100595A JP H08284763 A JPH08284763 A JP H08284763A
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egr
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exhaust gas
supercharging
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仁志 横村
Kazutoshi Mori
一俊 森
Susumu Koketsu
晋 纐纈
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの高負荷時にＥＧＲを可能としてＮ
Ｏxを低減させる。 【構成】 ターボ過給機７と、ウエストゲートバルブ１
１と、排気ガスの一部を吸気通路２に供給するＥＧＲ通
路４と、ウエストゲートバルブ１１の上流側から供給通
路１９を通してタービン１７に排気ガスが供給されると
共に、排気ガスをコンプレッサ１８で過給し、過給ＥＧ
Ｒ通路２０から吸気通路２に供給するＥＧＲ過給機１６
と、ＥＧＲ通路４に配設された第１制御弁１５と、供給
通路１９に配設された第２制御弁２１と、第１、第２制
御弁を制御する制御手段２５とを備えた構成としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの高負荷領域
においてＥＧＲを可能とし、ＮＯxの低減を図るように
したＥＧＲ過給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＧＲ過給システムは、図３に示すよう
にエンジン１の吸気通路２に排気通路３からＥＧＲ通路
４、ＥＧＲバルブ５を介して排気ガスの一部を供給する
ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）６と、排気通路３を
流れる排気ガスによりタービン８が駆動され、当該ター
ビン８と同軸に設けられて回転するコンプレッサ９によ
り吸入空気を過給して吸気通路２に供給するターボ過給
機７と、排気通路３のタービン８をバイパスするバイパ
ス通路１に設けられたウエストゲートバルブ１１、及び
吸気通路２のコンプレッサ９の下流側に設けられて過給
された吸入空気を冷却するインタクーラ１２等により構
成されている。
【０００３】ＥＧＲ装置６は、吸気通路２からエンジン
１に供給される吸入空気に排気ガスを混入させ、エンジ
ン１の燃焼を緩慢にして最高燃焼温度を下げ、排気ガス
中のＮＯxを低減させる。また、ターボ過給機７は、吸
入空気を加圧してエンジン１に大量の空気を送り込み、
エンジン１の出力を増加させる。インタクーラ１２は、
コンプレッサ９により加圧されて高温になった空気を冷
却して温度を下げ、空気密度を大きくしてエンジン１に
供給される混合ガスの充填効率を高める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ターボ過給機付エ
ンジンは、高負荷時に過給効果により吸気通路２内の吸
気圧力が高くなり、吸気圧力と排気ガス圧力との差圧が
小さくなり、ＥＧＲ通路４から吸気通路２に排気ガスを
供給することが困難となる。即ち、高負荷時におけるＥ
ＧＲを行うことが困難となる。特に、高過給のターボ過
給エンジンにおいてこの傾向が著しい。このため高負荷
時におけるＮＯxの低減が困難である。
【０００５】過給機付エンジンのＥＧＲ装置としては、
例えば、特開平１−１１６２７４号公報に開示された排
気ガス再循環制御装置がある。この排気ガス再循環制御
装置は、通常のターボ過給機のタービンをバイパスする
バイパス通路にＥＧＲ用ターボ過給機のタービンと第１
の流量制御弁とを設け、ＥＧＲ通路に前記タービンに連
結されるコンプレッサと第２の流量制御弁とを設け、エ
ンジンの回転数及び負荷に応じて第１、第２の流量制御
弁の開度を制御してＥＧＲの制御を行うようにしたもの
である。
【０００６】しかしながら、上記排気ガス再循環装置
は、通常のＥＧＲ通路が無いために、吸気圧が余り高く
なく、ターボ過給機を使用しなくともＥＧＲを行うこと
ができるときでも、ＥＧＲ用のターボ過給機を駆動する
必要がある。このため、かえって燃費を悪くするという
問題がある。本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、エンジンの高負荷領域において排気ガスの余分なエ
ネルギを利用してＥＧＲを可能にし、ＮＯxの低減を図
るようにしたＥＧＲ過給システムを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、請求項１では、排気ガスによりター
ビンが駆動され、コンプレッサにより吸入空気を過給す
るターボ過給機と、排気通路に接続され前記ターボ過給
機のタービンをバイパスするバイパス通路に設けられて
排気ガスの一部をバイバスさせるウエストゲートバルブ
と、排気ガスの一部を吸気通路に供給するＥＧＲ通路
と、前記ウエストゲートバルブの上流側から供給通路を
介してタービンに排気ガスが供給されると共に、排気ガ
スをコンプレッサで過給して過給ＥＧＲ通路を介して前
記吸気通路に供給するＥＧＲ過給機と、前記ＥＧＲ通路
に配設された第１制御弁と、前記供給通路に配設された
第２制御弁と、前記第１及び第２の制御弁を制御する制
御手段とを備えた構成としたものである。
【０００８】請求項２では、過給ＥＧＲ通路のコンプレ
ッサの上流にＥＧＲ用パティキュレートトラップを設け
た構成としたものである。請求項３では、過給ＥＧＲ通
路のコンプレッサの上流にインタクーラを設けた構成と
したものである。請求項４では、過給ＥＧＲ通路にコン
プレッサ側から吸気通路へのみ流れを許容する逆止弁を
設けた構成としたものである。
【０００９】請求項５では、排気ガスによりタービンが
駆動され、コンプレッサにより吸入空気を過給するター
ボ過給機と、排気通路に接続され前記ターボ過給機のタ
ービンをバイパスするバイパス通路に設けられて排気ガ
スの一部をバイバスさせるウエストゲートバルブと、排
気ガスを吸気通路に供給するＥＧＲ通路と、前記ウエス
トゲートバルブの上流側から供給通路を介してタービン
に排気ガスが供給されると共に、排気ガスをコンプレッ
サで過給して過給ＥＧＲ通路を介して前記吸気通路に供
給するＥＧＲ過給機と、前記ＥＧＲ通路に配設された第
１制御弁と、前記供給通路に配設された第２制御弁と、
エンジンの低負荷領域では前記第２制御弁を閉弁すると
共に前記第１制御弁を開閉して前記ＥＧＲ通路を介して
ＥＧＲを行う一方、高負荷領域では前記第１制御弁を閉
弁すると共に前記第２制御弁を開閉して前記過給ＥＧＲ
通路を介してＥＧＲ制御を行う制御手段とを備えた構成
としたものである。
【００１０】請求項６では、制御手段は、エンジンの低
負荷領域と高負荷領域との間の領域では第１制御弁と第
２制御弁とを夫々開閉制御する構成としたものである。
請求項７では、制御手段は、エンジンの低負荷領域と高
負荷領域との間の領域では第１制御弁と第２制御弁とを
同期させて開閉制御する構成としたものである。
【００１１】請求項８では、第１及び第２制御弁は、弁
開度が制御可能な構成としたものである。
【００１２】
【作用】請求項１では、ターボ過給機は、排気通路を流
れる排気ガスにより常時作動して吸入空気を過給してエ
ンジンに供給する。そして、第１制御弁が開弁される
と、排気ガス通路の排気ガスの一部がＥＧＲ通路を通し
て吸気通路に供給される。また、第２制御弁が開弁され
ると、ＥＧＲ過給機が作動して排気ガスの一部を過給し
て吸気通路に供給する。これによりエンジンが吸気圧の
高い運転状態にあるときにもＥＧＲが可能となり、ＮＯ
xの低減が図られる。
【００１３】請求項２では、高負荷時における過給ＥＧ
Ｒの際にＥＧＲパティキュレートトラップにより排気ガ
スが浄化される。請求項３では、過給ＥＧＲの際にイン
タクーラにより過給排気ガスが冷却されて充填効率が高
められるとともに、下流側の部品の熱による変形、破損
を防止する。
【００１４】請求項４では、通常ＥＧＲの際に逆止弁に
より吸気が過給ＥＧＲ通路に逆流することが防止され
る。請求項５では、ターボ過給機は、排気通路を流れる
排気ガスにより常時作動して吸入空気を過給してエンジ
ンに供給する。エンジンが低負荷領域にあるときには、
第１制御弁が開閉制御され、第２制御弁が閉弁される。
これにより排気ガス通路の排気ガスの一部がＥＧＲ通路
を通して吸気通路に供給され、通常のＥＧＲが行われ
る。エンジンが高負荷領域にあるときには、第１制御弁
が閉弁され、第２制御弁が開閉制御される。この結果、
通常のＥＧＲが停止し、ＥＧＲ過給機が排気ガスの一部
を過給して吸気通路に供給して過給ＥＧＲを行なう。こ
れにより高負荷領域におけるＮＯxの低減が図られる。
【００１５】請求項６では、エンジンの低負荷領域と高
負荷領域との間の領域で第１制御弁と第２制御弁とを夫
々開閉制御して、通常ＥＧＲを行いつつ、過給ＥＧＲを
高負荷領域への移行に向けて待機させる。請求項７で
は、エンジンの低負荷領域と高負荷領域との間の領域で
第１制御弁と第２制御弁とを同期させて制御し、高負荷
領域に移行したときに過給ＥＧＲの遅れを防止する。
【００１６】請求項８では、第１及び第２制御弁の弁開
度を制御して、負荷に応じてＥＧＲの有無及びＥＧＲの
程度を最適に制御する。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
述する。尚、図３に示すシステムの部材と同一の部材に
は同一符号を付してその説明を省略する。図１において
エンジン１の排気通路３と吸気通路２とを接続するＥＧ
Ｒ通路４には電気制御式のＥＧＲ制御弁１５が設けられ
て通常ＥＧＲ装置６’が構成されている。また、ＥＧＲ
を過給するための専用の小型のターボ過給機（以下「Ｅ
ＧＲ過給機」という）１６が設けられている。ＥＧＲ過
給機１６のタービン１７は、ウエストゲートバルブ１１
の上流側とタービン８の下流側との間にバイパス通路１
０に並列に接続された排気ガス供給通路１９に配設され
ている。また、ＥＧＲ過給機１６のコンプレッサ１８
は、ＥＧＲ通路４のＥＧＲ制御弁１５の上流側と吸気通
路２のインタクーラ１２の下流側との間に接続された過
給ＥＧＲ通路２０に配設されている。
【００１８】供給通路１９にはタービン１７の上流側に
制御弁２１が配設されている。また、過給ＥＧＲ通路２
０にはコンプレッサ１８の上流側に、パティキュレート
トラップ２２とインタクーラ２３が、下流側に逆止弁２
４が配設されている。この逆止弁２４は、過給ＥＧＲ通
路２０から吸気通路２方向へ過給された排気ガスの流れ
のみを許容し、ＥＧＲ過給機１６の停止時に吸気通路２
から過給ＥＧＲ通路２０に吸気が逆流することを防止す
る。
【００１９】ＥＧＲ制御弁１５及び制御弁２１は、制御
回路２５に接続されている。この制御回路２５にはエン
ジン回転センサ及び噴射燃料センサ（例えば、ラック位
置検出センサ）からエンジン１の回転数及び噴射燃料量
に応じた信号が入力される。そして、制御回路２５は、
入力されるエンジン回転数及び噴射燃料量からエンジン
１の負荷を求め、低負荷領域にあるか高負荷領域にある
かを判定してＥＧＲ制御弁１５、制御弁２１を制御し、
負荷に応じたＥＧＲ制御を行う。
【００２０】以下に作用を説明する。制御回路２５は、
エンジン１が低負荷・中負荷領域例えば、図２の領域Ｉ
（負荷が７０％以下、エンジン回転数８０％以下）にあ
ると判定したときには、ＥＧＲ制御弁１５を開弁し、制
御弁２１を閉弁する。エンジン１の排気通路３に排出さ
れた排気ガスの一部は、ＥＧＲ通路４、ＥＧＲ制御弁１
５を通して吸気通路２に供給される。このときＥＧＲ過
給機１６は、停止している。また、過給ＥＧＲ通路２０
に設けられている逆止弁２４により吸気通路２から当該
過給ＥＧＲ通路２０への吸入空気の逆流が防止される。
即ち、エンジン１が低負荷領域にあるときには通常のＥ
ＧＲが行われる。制御回路２５は、エンジン１の運転状
態に応じて最適なＥＧＲとなるようにＥＧＲ制御弁１５
の開度を制御する。
【００２１】尚、ターボ過給機６は、タービン８が排気
ガスにより回転され、コンプレッサ９が吸入空気を過給
して吸気通路に供給し、当該吸気通路２に吸入された空
気は、インタクーラ１２により冷却されてエンジン１に
供給される。この過給は、常時行われる。また、 制御
回路２５は、エンジン１が高負荷領域例えば、図２の領
域ＩＩ（負荷が６０％以上、エンジン回転数７０％以
上）にあると判定したときには、ＥＧＲ制御弁１５を閉
弁し、制御弁２１を開閉制御する。この結果、ＥＧＲ通
路４が閉塞されて通常のＥＧＲ制御が停止される。排気
通路３を流れる排気ガスの一部は、制御弁２１を通して
供給通路１９に流れ、ＥＧＲ過給機１６のタービン１７
を駆動する。また、排気通路３を流れる排気ガスの一部
は、ＥＧＲ通路４から過給ＥＧＲ通路２０に流れ込み、
パティキュレートトラップ２２により浄化された後イン
タクーラ２３により冷却され、充填効率が高められてコ
ンプレッサ１８により過給される。
【００２２】そして、過給ＥＧＲ通路２０の排気ガスの
圧力が高くなり、吸入通路２に過給された吸入空気圧よ
りも高い所定圧を超えると、逆止弁２４が開弁され、過
給された排気ガスが吸入通路２に供給される。これによ
りエンジン１が高負荷領域にあるときにもＥＧＲを行う
ことが可能となる。制御回路２５は、エンジン１の運転
状態に応じて最適なＥＧＲとなるように制御弁２１の開
度を制御する。
【００２３】また、エンジン１が低負荷・中負荷領域Ｉ
から高負荷領域ＩＩＩに移行する際にＥＧＲ過給用のタ
ーボ過給機１６の追従性の向上即ち、通常のＥＧＲから
過給ＥＧＲへの移行時における過給ＥＧＲの追従性の向
上を図ることが好ましい。そこで、制御回路２５は、低
負荷・中負荷領域Ｉから高負荷領域ＩＩに移行する境界
付近の領域ＩＩＩ例えば、負荷６０〜７０％、エンジン
回転数７０〜８０％の領域において、ＥＧＲ制御弁１５
と制御弁２１とを開弁させ、通常ＥＧＲを行いつつＥＧ
Ｒ過給機１６の回転数を高めて待機状態にしておく。即
ち、ＥＧＲ過給機１６をスタートアップさせておく。こ
れによりエンジン１が低負荷領域Ｉから高負荷領域ＩＩ
に移行してＥＧＲ制御弁１５が閉弁され通常のＥＧＲが
停止した後、過給ＥＧＲが直ちに行われる。尚、領域Ｉ
ＩＩではＥＧＲ制御弁１５と制御弁２１が同期して制御
される。これにより過給ＥＧＲの遅れが防止される。
【００２４】尚、上記実施例においては、エンジン１の
負荷状態によりＥＧＲ制御弁１５、制御弁２１を開閉制
御して、低負荷時には通常ＥＧＲを行い、高負荷時には
過給ＥＧＲを行うようにしたが、これに限るものではな
く、吸気通路２の吸入空気圧と排気通路３の排気ガス圧
力との圧力を検出し、これらの圧力差によりＥＧＲ制御
弁１５及び制御弁２１を制御するようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１では、排気
と吸気の圧力差が小さく通常の方法ではＥＧＲが困難な
高負荷域で排気の余分なエネルギを利用してＥＧＲを可
能とすることができ、高負荷領域におけるＮＯxの低減
を図ることが可能となる。請求項２では、ＥＧＲ用パテ
ィキュレートトラップで排気ガスを浄化することによ
り、清浄な排気ガスを過給ＥＧＲとすることができる。
【００２６】請求項３では、インタクーラにより過給Ｅ
ＧＲの充填効率の向上が図られるとともに、下流側の部
品の熱による変形、破損を防止する。請求項４では、逆
止弁により吸気が過給ＥＧＲ通路に逆流することが防止
される。請求項５では、エンジンの低負荷領域では通常
のＥＧＲを行い、高負荷領域では過給ＥＧＲを行うこと
ができ、低負荷領域から高負荷領域までの全運転領域に
亘り良好にＮＯxの低減を図ることが可能となる。
【００２７】請求項６では、エンジンの低負荷領域にお
ける通常のＥＧＲを行いつつ、高負荷領域への移行に向
けて過給ＥＧＲを待機させることができ、過給ＥＧＲの
スタートアップが図られる。請求項７では、エンジンが
低負荷領域から高負荷領域に移行する際における過給Ｅ
ＧＲの遅れを防止することが可能となる。
【００２８】請求項８では、第１及び第２制御弁の弁開
度を制御することにより、エンジンの運転状態に応じて
最適なＥＧＲ制御を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＥＧＲ過給システムの実施例を示
す構成図である。
【図２】図１のＥＧＲ過給システムの作動を示す説明図
である。
【図３】従来のＥＧＲ装置の構成図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 吸気通路 ３ 排気通路 ４ ＥＧＲ通路 ６’ ＥＧＲ装置 ７ ターボ過給機 １０ バイパス通路 １１ ウエストゲートバルブ １２、２３ インタクーラ １５ ＥＧＲ制御弁 １６ ＥＧＲ過給機 １９ 過給通路 ２０ 過給ＥＧＲ通路 ２２ パティキュレートトラップ ２４ 逆止弁 ２５ 制御回路

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 排気ガスによりタービンが駆動され、コ
    ンプレッサにより吸入空気を過給するターボ過給機と、 排気通路に接続され前記ターボ過給機のタービンをバイ
    パスするバイパス通路に設けられて排気ガスの一部をバ
    イバスさせるウエストゲートバルブと、 排気ガスの一部を吸気通路に供給するＥＧＲ通路と、 前記ウエストゲートバルブの上流側から供給通路を介し
    てタービンに排気ガスが供給されると共に、排気ガスを
    コンプレッサで過給して過給ＥＧＲ通路を介して前記吸
    気通路に供給するＥＧＲ過給機と、 前記ＥＧＲ通路に配設された第１制御弁と、 前記供給通路に配設された第２制御弁と、 前記第１及び第２の制御弁を制御する制御手段とを備え
    たことを特徴とするＥＧＲ過給システム
  2. 【請求項２】 過給ＥＧＲ通路にはコンプレッサの上流
    にＥＧＲ用パティキュレートトラップが設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ過給システ
    ム。
  3. 【請求項３】 過給ＥＧＲ通路には記コンプレッサの上
    流にインタクーラが設けられていることを特徴とする請
    求項１又は２に記載のＥＧＲ過給システム。
  4. 【請求項４】 過給ＥＧＲ通路には前記吸気通路へのみ
    流れを許容する逆止弁が設けられていることを特徴とす
    る請求項１に記載のＥＧＲ過給システム。
  5. 【請求項５】 排気ガスによりタービンが駆動され、コ
    ンプレッサにより吸入空気を過給するターボ過給機と、 排気通路に接続され前記ターボ過給機のタービンをバイ
    パスするバイパス通路に設けられて排気ガスの一部をバ
    イバスさせるウエストゲートバルブと、 排気ガスの一部を吸気通路に供給するＥＧＲ通路と、 前記ウエストゲートバルブの上流側から供給通路を介し
    てタービンに排気ガスが供給されると共に、排気ガスを
    コンプレッサで過給して過給ＥＧＲ通路を介して前記吸
    気通路に供給するＥＧＲ過給機と、 前記ＥＧＲ通路に配設された第１制御弁と、 前記供給通路に配設された第２制御弁と、 エンジンの低負荷領域では前記第２制御弁を閉弁すると
    共に前記第１制御弁を開閉して前記ＥＧＲ通路を介して
    ＥＧＲを行う一方、高負荷領域では前記第１制御弁を閉
    弁すると共に前記第２制御弁を開閉して前記過給ＥＧＲ
    通路を介してＥＧＲ制御を行う制御手段とを備えたこと
    を特徴とするＥＧＲ過給システム
  6. 【請求項６】 制御手段は、エンジンの低負荷領域と高
    負荷領域との間の領域では第１制御弁と第２制御弁とを
    夫々開閉制御することを特徴とする請求項５に記載のＥ
    ＧＲ過給システム。
  7. 【請求項７】 制御手段は、エンジンの低負荷領域と高
    負荷領域との間の領域では第１制御弁と第２制御弁とを
    同期させて開閉制御することを特徴とする請求項５に記
    載のＥＧＲ過給システム。
  8. 【請求項８】 第１及び第２制御弁は、弁開度が制御可
    能である請求項５乃至７の何れか１項に記載のＥＧＲ過
    給システム。
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