JPH10148133A - 排気再循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排気ガス再循環装置 - Google Patents

排気再循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排気ガス再循環装置

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JPH10148133A
JPH10148133A JP8307710A JP30771096A JPH10148133A JP H10148133 A JPH10148133 A JP H10148133A JP 8307710 A JP8307710 A JP 8307710A JP 30771096 A JP30771096 A JP 30771096A JP H10148133 A JPH10148133 A JP H10148133A
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JP
Japan
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compressor
exhaust gas
turbine
supercharger
gas recirculation
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JP8307710A
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English (en)
Inventor
Masaru Sakakida
勝 榊田
Toshihiko Kitazawa
俊彦 北沢
Hisaaki Koike
尚昭 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Pending 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
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の入口側に排気ガスを戻して排気再循
環を行っても腐蝕や汚損により圧縮機の寿命を縮めない
排気再循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排
気ガス再循環装置を提供する。 【解決手段】 ディーゼルエンジン2の排気系6にター
ビン7を、吸気系4に圧縮機8を接続し、上記タービン
7の出口11側と上記圧縮機8の入口26側とを接続し
て排気再循環を行う排気再循環用過給機3において、圧
縮機8とタービン7を共に斜流型とし、圧縮機8のイン
ペラ14を耐硫酸腐蝕性に富んだステンレス鋼で形成し
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、過給ディーゼルエ
ンジンの排気再循環(EGR)用過給機及び排気再循環
用過給機を用いた排気ガス再循環装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、一般的に過給機
関とすることにより小型化でき、機械損失を低くして燃
費の改善を図ることができる。このため、トラック等に
搭載されるディーゼルエンジンは、過給機を備えるもの
が増える傾向にある。
【0003】過給機は、排気系に接続されて排気ガスの
流れにより回転するタービンと、吸気系に接続されて上
記タービンが回転することにより駆動される圧縮機とか
らなる。タービン及び圧縮機のインペラは、それぞれ耐
熱銅,アルミ系の金属で形成されており、同一の回転軸
に固定されている。
【0004】排気ガス再循環装置は、排気ガスの一部を
排気系から取り出して吸気系にもどし、混合気と共に燃
焼室に導くことにより燃焼室内における燃料の重量当た
りの熱容量を増加させ、最高燃焼温度を下げてNOxの
排出を減少する装置であり、ガソリンエンジンには、通
常設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ディー
ゼルエンジン、特に過給機を有する過給ディーゼルエン
ジンにあっては種々の技術的課題から排気再循環は行わ
れておらず、排気再循環の技術も確立されていない。
【0006】そして、排気再循環を過給ディーゼルエン
ジンで行う方法としては、圧縮機の入口側に排気ガスを
戻す方法と、圧縮機の出口側に排気ガスを戻す方法と、
圧縮機の背面側の圧力の低いところに排気ガスを戻す方
法とが考えられている。
【0007】圧縮機の入口側に排気ガスを戻す方法を採
用した場合、排気ガス中に含まれる硫酸ガスが温度の低
下に伴って液化し、圧縮機のインペラが腐蝕されたり激
しく汚損されたりして寿命が短くなってしまうという課
題がある。また、エンジンから排出される温度の高いガ
スを圧縮機内に入れることとなるため、圧縮機効率が低
下してしまうという課題がある。
【0008】そして、圧縮機の出口側に排気ガスを戻す
方法を採用した場合、排気系のガス圧よりも過給機出口
のガス圧の方が高いため、圧送用ポンプ等を用いなけれ
ば排気ガスを吸気系に戻すことができないという課題が
ある。
【0009】また、圧縮機の背面側の圧力の低いところ
に排気ガスを戻す方法を採用した場合、圧縮機の腐蝕や
汚損を防ぐことはできるが、圧縮機の下流側に設けられ
るインタークーラが腐蝕されたり激しく汚損されたりし
て寿命が短くなってしまうという課題がある。
【0010】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、圧縮機の入口側に排気ガスを戻して排気再循環を行
っても腐蝕や汚損により圧縮機の寿命を縮めない排気再
循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排気ガス
再循環装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ディーゼルエンジンの排気系にタービン
を、吸気系に圧縮機を接続し、上記タービンの出口側と
上記圧縮機の入口側とを接続して排気再循環を行う排気
再循環用過給機において、圧縮機とタービンを共に斜流
型とし、圧縮機のインペラを耐硫酸腐蝕性に富んだステ
ンレス鋼で形成したものである。
【0012】また、この排気再循環用過給機を用いた排
気ガス再循環装置において、タービンの出口側と圧縮機
の入口側とを接続する配管に冷却兼排気ガス浄化装置を
接続するとよい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の好適実施の形態を添付図
面に基づいて詳述する。
【0014】図1に示すように、排気ガス再循環装置1
は、ディーゼルエンジン2に圧気を送り込みつつ排気ガ
スを再循環させるための排気再循環用過給機3と、排気
ガスを排気系6から吸気系4へ戻すEGR管5とからな
る。
【0015】排気再循環用過給機3は、排気系6に接続
されたタービン7と、吸気系4に接続された圧縮機8と
からなる。
【0016】図3に示すように、タービン7は、排気ガ
スをインペラ9の径方向に対して斜め方向から流入させ
て軸方向に流す斜流型タービンであり、タービン7のイ
ンペラ9は、耐熱銅で形成されている。
【0017】また、図1に示すように、タービン7の入
口10側と出口11側とは、バイパス管12を介して接
続されており、バイパス管12には管内の圧力が一定以
上になると開くウェイストゲートバルブ13が接続され
ている。そして、ウェイストゲートバルブ13が開くこ
とによりタービン7の入口10側のガスをタービン7の
出口11側に逃がし、過給圧を適正な範囲にコントロー
ルするようになっている。
【0018】図2及び図3に示すように、圧縮機8は、
吸気をインペラ14の軸方向から流入させて斜め方向に
流す斜流型圧縮機であり、遠心型の圧縮機のインペラ2
7と比べてインペラ14の外周の径が15%程度小さ
く、羽根枚数も減っており、ディスクの肉厚も薄く形成
される等形状から軽量化が行われている。
【0019】そして、圧縮機8のインペラ14は、耐硫
酸腐蝕性に富んだステンレス鋼を用いる。このステンレ
ス鋼は、特公平5−38042号公報(特許18306
49号)に示されたものであり、具体的には、C;0.
02%以下、Si;0.1〜0.9%、Mn;0.1〜
0.9%、Ni;3〜7%、Cr;14.5〜17.5
%、Al;0.005〜0.05%よりなり、残部がF
eからなるものを、初めに焼戻しを行ったのち深冷処理
して逆変態オーステナイトをマルテンサイトに変態さ
せ、しかるのち再度焼戻しを行って焼戻しマルテンサイ
トの基地に微細なデルタフェライトが散在する金属組織
を形成してなるマルテンサイト系ステンレス鋼である。
【0020】このマルテンサイト系ステンレス鋼は、比
重がアルミの約2.5倍ある。このため、単に材料をア
ルミから上記ステンレス鋼に替えた場合は慣性モーメン
トも2.5倍となり、作動と停止を頻繁に繰り返す車両
用の圧縮機8にあっては圧縮機制御の妨げとなる。しか
し、圧縮機8は、遠心型に比べて、小外径で大流量を流
すことのできる斜流型を用いるため、図4に示すよう
に、慣性モーメントを約1/2にすることができ、総合
すると圧縮機8側の慣性モーメントは1.25倍(2.
5×1/2=1.25)となる。
【0021】一方、前述の通りタービン7も斜流型であ
るため、タービン7側の慣性モーメントも低減され、従
来の遠心型圧縮機とラジアルタービンを組み合わせた過
給機よりも慣性モーメントを低減することができる。そ
の結果、過給機ローター15の慣性モーメントが大きく
なることはなくなる。
【0022】また、圧縮機8とディーゼルエンジン2の
中間にはインタークーラー16が設けられており、圧縮
機8で圧縮されて昇温したガスを冷却して単位容積当り
の酸素量を増やすようになっている。
【0023】EGR管5は、タービン7の出口11側と
圧縮機8の入口26側との間に接続されており、EGR
管5には管内のガスからパティキュレート(粒子状物
質)を取り除きつつ冷却する冷却兼排気ガス浄化装置1
7と、排気ガスの環流量を調節するためのEGR制御バ
ルブ18とが接続されている。
【0024】図5に示すように、冷却兼排気ガス浄化装
置17は、排気ガスからパティキュレートを取り除くた
めの排気ガス浄化装置20と、排気ガス浄化装置20の
下流側に接続される冷却装置21とを一体に形成してな
るものである。
【0025】排気ガス浄化装置20は、並行に配置され
セラミックからなるハニカムフィルター19a,19b
と、ハニカムフィルター19a,19bのそれぞれに設
けられてフィルター19a,19bに付着したパティキ
ュレートを燃焼させるためのヒータ24a,24bと、
ハニカムフィルター19a,19bのそれぞれの流路を
開閉する開閉弁25a,25bとからなる。そして、一
方のハニカムフィルター19aにパティキュレートを集
めつつ、他方のフィルター19bに付着したパティキュ
レートをヒータ24bで加熱して燃やし、交互にフィル
ター19a,19bを再生するようになっている。
【0026】そして、通常、環流ガスのガス流量は排気
ガスの20%程度までであるため、排気ガス浄化装置2
0及び冷却装置21は流量に合せて比較的小形のものと
なっている。
【0027】EGR制御バルブ18は、冷却兼排気ガス
浄化装置17の下流側に接続されており、ディーゼルエ
ンジン2の効率を落とさないように流量を調節して排気
ガスを環流させるようになっている。
【0028】そして、図1に示すように、吸気系4の上
流端には空気を塵等の異物を漉し取りながら取り込む吸
気フィルタ22が接続されており、排気系6の下流端に
は消音器23が接続されている。
【0029】次に作用を述べる。
【0030】ディーゼルエンジン2を駆動させると、デ
ィーゼルエンジン2内で発生する排気ガスが排気系6に
排出され、外気が吸気フィルタ22を介して吸気系4の
中に取り込まれる。
【0031】排気ガスはタービン7を回転させながら下
流に向けて流れ、一部はEGR管5に入り、他は消音器
23で消音されたのち外部に放出される。タービン7の
回転は、回転軸を介して圧縮機のインペラ14を回し、
ディーゼルエンジン2のある下流側のガス圧を高める。
このとき、圧縮機上流側のガス圧は、大気圧よりも低く
なり、タービン7下流側のガス圧は消音器23が抵抗と
なって大気圧よりも高くなる。このため、排気系6内の
排気ガスは円滑にEGR管5を介して吸気系4に向けて
流れることとなる。
【0032】排気系6からEGR管5内に吸い込まれた
排気ガスは、冷却兼排気ガス浄化装置17に入ってパテ
ィキュレートを取り除かれたのち、冷却され、EGR制
御バルブ18を通過して吸気系4内の新気に混合される
こととなる。このとき、吸気系4内に環流される排気ガ
スの量はEGR制御バルブ18により制御されており、
排気ガス全体の20%程度となっている。
【0033】そして、排気ガスの混合されたガスは、圧
縮機8に吸引されて圧縮機8内に入ることとなるが、E
GR管5を介して環流される排気ガスは冷却兼排気ガス
浄化装置17により浄化されると共に冷却されているた
め、圧縮機8内がパティキュレートで汚損されることも
熱膨張したガスが入って圧縮効率を落とすこともない。
また、排気ガス中には硫黄酸化物が含まれており、冷却
されることにより液化して圧縮機8内にも入ることとな
るが、圧縮機8は耐硫酸腐蝕性に富んだマルテンサイト
系ステンレス鋼で形成されているため、腐蝕されること
もない。
【0034】その後、圧縮機8から下流側に圧送された
ガスは、インタークーラー16に入って再び冷却され、
単位容積当りの酸素量を高められたのち、ディーゼルエ
ンジン2内に吸引されることとなる。
【0035】このように、ディーゼルエンジン2の排気
系6にタービン7を、吸気系4に圧縮機8を接続し、上
記タービン7の出口11側と上記圧縮機8の入口26側
とを接続して排気再循環を行う排気再循環用過給機3に
おいて、圧縮機8とタービン7を共に斜流型とし、圧縮
機8のインペラ14を耐硫酸腐蝕性に富んだステンレス
鋼で形成しため、圧縮機8の入口26側に排気ガスを戻
して排気再循環を行っても、硫黄酸化物による圧縮機8
の腐蝕乃至汚損を防いで圧縮機8の寿命低下を防ぐこと
ができ、かつ、圧縮機8のインペラ14の重量化による
効率低下を防ぐことができる。
【0036】また、タービン7の出口11側と圧縮機8
の入口26側とを接続する配管に冷却兼排気ガス浄化装
置17を接続したため、環流された排気ガスで圧縮機8
がパティキュレートで汚れることを防ぐことができ、か
つ、温度の高いガスが流入して圧縮効率を悪化させるの
を防ぐことができる。
【0037】そして、タービン7の出口11側から圧縮
機8の入口26側に排気ガスを戻す方法を採用したた
め、圧送用ポンプ等を用いなくても吸気系4に排気ガス
を再循環させることができる。
【0038】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を奏する。
【0039】(1)請求項1に記載の発明によれば、圧
縮機の腐蝕、汚損及び効率低下を防ぎつつ過給ディゼル
エンジンの排気再循環を行うことができる。
【0040】(2)請求項2に記載の発明によれば、圧
縮機の汚れと圧縮効率低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施の形態を示す排気ガス再循環
装置の配管図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】図1の過給機を示す要部拡大図である。
【図4】遠心型圧縮機と斜流型圧縮機の慣性モーメント
を比較するグラフである。
【図5】図1の要部拡大図である。
【符号の説明】
2 ディーゼルエンジン 3 排気再循環用過給機 4 吸気系 6 排気系 7 タービン 8 圧縮機 14 インペラ 17 冷却兼排気ガス浄化装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 25/07 580 F02M 25/07 580D F04D 29/30 F04D 29/30 G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディーゼルエンジンの排気系にタービン
    を、吸気系に圧縮機を接続し、上記タービンの出口側と
    上記圧縮機の入口側とを接続して排気再循環を行う排気
    再循環用過給機において、圧縮機とタービンを共に斜流
    型とし、圧縮機のインペラを耐硫酸腐蝕性に富んだステ
    ンレス鋼で形成したことを特徴とする排気再循環用過給
    機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の排気再循環用過給機を
    用いた排気ガス再循環装置において、タービンの出口側
    と圧縮機の入口側とを接続する配管に冷却兼排気ガス浄
    化装置を接続したことを特徴とする排気再循環用過給機
    を用いた排気ガス再循環装置。
JP8307710A 1996-11-19 1996-11-19 排気再循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排気ガス再循環装置 Pending JPH10148133A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7254948B2 (en) 2005-02-21 2007-08-14 Cummins Inc. Boost wastegate device for EGR assist
JP2011106289A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Toyota Industries Corp Egrガス冷却装置
US20110219766A1 (en) * 2008-09-22 2011-09-15 Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh Arrangement and Control Method for Supplying Fresh Gas to a Turbocharged Internal Combustion Engine
JP2016531241A (ja) * 2013-09-12 2016-10-06 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータNuovo Pignone S.R.L. 遠心圧縮機用の液体耐性インペラ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7254948B2 (en) 2005-02-21 2007-08-14 Cummins Inc. Boost wastegate device for EGR assist
US20110219766A1 (en) * 2008-09-22 2011-09-15 Knorr-Bremse Systeme Fuer Nutzfahrzeuge Gmbh Arrangement and Control Method for Supplying Fresh Gas to a Turbocharged Internal Combustion Engine
JP2011106289A (ja) * 2009-11-12 2011-06-02 Toyota Industries Corp Egrガス冷却装置
JP2016531241A (ja) * 2013-09-12 2016-10-06 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータNuovo Pignone S.R.L. 遠心圧縮機用の液体耐性インペラ
US10920788B2 (en) 2013-09-12 2021-02-16 Nuovo Pignone Srl Liquid tolerant impeller for centrifugal compressors

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