JPH11303687A - 過給エンジンのegr装置 - Google Patents

過給エンジンのegr装置

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JPH11303687A
JPH11303687A JP10110013A JP11001398A JPH11303687A JP H11303687 A JPH11303687 A JP H11303687A JP 10110013 A JP10110013 A JP 10110013A JP 11001398 A JP11001398 A JP 11001398A JP H11303687 A JPH11303687 A JP H11303687A
Authority
JP
Japan
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pressure
intake manifold
intake
egr
port
Prior art date
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Pending
Application number
JP10110013A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Takakura
隆 高倉
Keiichi Nakagome
惠一 中込
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.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11303687A publication Critical patent/JPH11303687A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/24Layout, e.g. schematics with two or more coolers
    • 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

Landscapes

  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過給状態に関係なく最適率でEGRを行なわ
せることができる簡潔構成のEGR装置を提供する。 【解決手段】 気筒2にそれぞれ二つのインテークポー
ト3、4を設けた過給エンジン1において、一方のイン
テークポート3につながる第1のインテークマニホール
ド5と、他方のインテークポート4につながる第2のイ
ンテークマニホールド6と、前記両インテークマニホー
ルド5、6に空気を送り込む排気ターボチャージャ8を
設ける。一方のインテークマニホールド6の圧力を調整
する調圧弁12を設けるとともに、調圧弁12により圧
力制御されるインテークマニホールド6と排気通路7を
EGR通路13を介して接続したことにより、給気圧が
高くなる高負荷領域での運転時にも必要に応じてEGR
を行なうことができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は過給エンジンのEG
R装置に係り、特に、過給状態に関係なく最適率でEG
Rを行なわせることができるEGR装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】例えばターボインタークーラ付エンジン
を中速以下の回転域の高負荷側で運転した場合は、排気
の圧力が低下するにも拘らず過給圧が上昇するために、
EGRを行なうことが困難であり、これを解消するため
には、例えばベンチュリーミキサなどを設けて排気の吸
込効果を高くする必要性があるとされていた。
【0003】しかしながら、このようにベンチュリーミ
キサなどを用いた場合はEGR装置が大掛かりとなるた
めに、コンパクト設計が困難であり、小型軽量化が望ま
れる車両用ディーゼルエンジンのEGR装置としては不
適当であった。なお、従来のEGR装置においては、N
Oxを低減することができるが黒煙および燃費を改善す
ることは不可能であるとされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたものであって、過給状態に関係なく最適率
でEGRを行なわせることができる簡潔構成のEGR装
置を提供することを課題としている。また本発明は、従
来のEGR装置の場合と同様にNOxの低減を行いつ
つ、黒煙および燃費をも改善することができるEGR装
置を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、気筒にそれぞれ二つのインテークポートを
設けた過給エンジンにおいて、一方のインテークポート
につながる第1のインテークマニホールドと、他方のイ
ンテークポートにつながる第2のインテークマニホール
ドと、前記両インテークマニホールドに空気を送り込む
排気ターボチャージャと、一方のインテークマニホール
ドの圧力を調整する調圧弁を設けている。そして、調圧
弁により圧力制御されるインテークマニホールドと排気
通路をEGR通路を介して接続したことを特徴としてい
る。なお、第1のインテークマニホールドに接続したイ
ンテークポートをヘリカルポートで構成する一方、調圧
弁により圧力制御される第2のインテークマニホールド
に接続したインテークポートをダイレクショナルポート
で構成することが望まれる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図に基
づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る過給エンジ
ンのEGR装置の第1実施形態を示す概略平面図であ
り、直列6気筒ディーゼルエンジン1の気筒2にそれぞ
れ二つのインテークポートを設けている。二つのインテ
ークポートは、ヘリカルポート3とダイレクショナルポ
ート4で構成され、各気筒2のヘリカルポート3をそれ
ぞれ第1のインテークマニホールド5に接続するととも
に、各気筒2のダイレクショナルポート4をそれぞれ第
2のインテークマニホールド6に接続している。
【0007】一方、エンジン1のエキゾーストマニホー
ルド7に排気入口を接続した排気ターボチャージャ8の
空気出口と第1のインテークマニホールド5を接続する
給気通路9にインタークーラ10を設けることにより、
排気ターボチャージャ8で加圧されて温度上昇した空気
をインタークーラ10で冷却した後に第1のインテーク
マニホールド5に供給し、この第1のインテークマニホ
ールド5からヘリカルポート3を通して各気筒2に分配
供給するようにしている。
【0008】そして、前記第1のインテークマニホール
ド5と第2のインテークマニホールド6を連通路11を
介して接続するとともに、この連通路11の開度を可変
制御する調圧弁12を設けることにより、第2のインテ
ークマニホールド6の圧力を第1のインテークマニホー
ルド5の圧力よりも低くすることができるようにしてい
る。
【0009】また、排気ターボチャージャ8より上流の
排気通路の一部であるエキゾーストマニホールド7と前
記第2のインテークマニホールド6をEGR通路13を
介して接続するとともに、該EGR通路13の開度を可
変制御するEGR弁14を設けることにより、EGR弁
14で流量調整された排気を第2のインテークマニホー
ルド6に供給するようにしている。15はEGRクーラ
15であり、前記調圧弁12およびEGR弁14は図示
しないコントローラにより開度制御される。
【0010】上記のような構成になるディーゼルエンジ
ンのEGR装置において、エンジン1が運転されると、
図2に一点鎖線で示したように負荷の増大とともに排気
の圧力が上昇する。また、エンジン1の運転にともなっ
て排気ターボチャージャ8が駆動されると、排気ターボ
チャージャ8から吐出される給気の圧力が負荷の増大と
ともに上昇する。
【0011】そして、第1のインテークマニホールド5
の圧力が給気の圧力に応答して図2に実線で示したよう
に負荷の増大につれて上昇し、所定の値より負荷が高く
なった時点で排気の圧力よりも高くなる。なお、給気の
圧力が排気の圧力よりも高くなる時点は、エンジンの特
性によって異なる。
【0012】一方、調圧弁12を備えた連通路11を介
して第1のインテークマニホールド5に接続されている
第2のインテークマニホールド6の圧力は、調圧弁12
による絞り作用で第1のインテークマニホールド5の圧
力よりも低くなる。このために、調圧弁12による絞り
(減圧)の度合を適当に設定すれば、第2インテークマ
ニホールド6の圧力を図2に破線で示したように排気の
圧力より常に低くすることができる。
【0013】従って、高負荷運転にともなって排気ター
ボチャージャ8から吐出される空気の圧力が排気の圧力
よりも高くなる高負荷領域での運転時においても、第2
のインテークマニホールド6の圧力を排気の圧力よりも
低くすることができる。従って、従来は不可能であると
されていた高負荷領域での運転時においてもEGR弁1
4で流量制御された排気を第2のインテークマニホール
ド6およびダイレクショナルポート4を経て各気筒に環
流させることができるために、大掛かりなベンチュリー
ミキサなどを設けて環流排気の吸込効果を改善する必要
性がない。
【0014】一方、燃焼室に誘起されるスワールの強さ
は、エンジンの回転数に依存し、ヘリカルポート3から
流入する空気とダイレクショナルポート4から流入する
空気の流量(流速)比に応じて変化する。従って、上記
のようにして調圧弁12による減圧作用で第2のインテ
ークマニホールド6の圧力を低下させてEGRを行なわ
せた場合は、ダイレクショナルポート4から流入する空
気量が減少してヘリカルポート3から流入する空気量の
比率が高くなるために、両ポート3、4から同量の空気
が流入する場合に対比してスワールが強化される。
【0015】従って、例えば中速以下の回転領域におい
ては調圧弁12による減圧の度合を高くしてスワールを
強化させることにより、EGRを行なうことによる燃費
の悪化を補償し、高回転域においては調圧弁12による
減圧の度合を小さくして低スワール化することにより、
過剰なスワールを回避することができる。
【0016】図3は回転数と負荷によるスワールの制御
領域マップの一例であり、この図から解るように、エン
ジンの回転数に応答してスワールの強さを制御すること
もできるために、従来は不可能であるとされていた高ス
ワール・高EGRでの運転が可能となる。なお、EGR
を必要としない場合はEGR弁14を閉弁作動させれば
よい。
【0017】図4は本発明をV形8気筒ディーゼルエン
ジンに適用した第2実施形態を示したものである。本実
施形態においては、各バンクa、bの各気筒2に設けた
スワールポート3a、3bに接続された第1のインテー
クマニホールド5を両バンクa、bの間に配設して全体
構成を小型化している。また、第1のインテークマニホ
ールド5の下部に第2のインテークマニホールド6を設
けるとともに、第2のインテークマニホールド6と各ダ
イレクショナルポート4a、4bをそれぞれ分岐通路6
a、6bを介して接続している。
【0018】一方、エキゾーストマニホールド7a、7
bから分岐させたEGR通路13a、13bと前記分岐
通路6a、6bをそれぞれEGR孔16a、16bを介
して接続し、両EGR通路13a、13bの上流端にそ
れぞれEGR弁14a、14bを設けている。そして、
インタークーラ10と第1のインテークマニホールド5
を給気通路9aを介して接続するとともに、インターク
ーラ10から第2のインテークマニホールド6に至る給
気通路9bに調圧弁12を設けることにより、第1のイ
ンテークマニホールド5を経由することなくインターク
ーラ10から調圧弁12を介して第2のインテークマニ
ホールド6に空気を送り込むようにした点で上記実施形
態と構成を異にしている。
【0019】従って本実施形態による場合は、両バンク
a、bに設けた排気ターボチャージャ8a、8bから吐
出された空気が給気通路9を通ってインタークーラ10
に供給され、このインタークーラ10で冷却された後に
第1および第2のインテークマニホールド5、6にそれ
ぞれ給気通路9a、9bを介して供給される。また、第
2のインテークマニホールド6に供給される空気の圧力
(流量)が調圧弁12で調整されて減圧補正されるため
に、前記実施形態の場合と同様にエンジンの運転状態に
応じてEGR率およびスワールの強さを最適制御するこ
とができる。
【0020】なお、実施形態においては本発明を直列6
気筒エンジンに適用し、第2実施形態においては本発明
をV形8気筒の過給エンジンに適用しているが、他の形
式の過給エンジンにも本発明を適用してEGR率および
スワール強さをそれぞれ最適制御することができる。
【0021】また、前記第1実施形態においては第1の
インテークマニホールド5から調圧弁12を備えた連通
路11を介して第2のインテークマニホールド6に空気
を供給し、第2実施形態においては第1のインテークマ
ニホールド5を経由することなくインタークーラ10か
ら調圧弁12を備えた給気通路9bを介して第2のイン
テークマニホールドに空気を供給する場合を説明してい
るが、かかる供給形態の差異はエンジンの形式によるも
のであって、本発明は上記両実施形態に限定されるもの
ではなく、要するに排気が環流される側のインテークポ
ートの圧力を調圧弁で減圧補正することができるように
したものであればよい。
【0022】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、調圧弁で減圧補正されたインテークマニホールドに
排気を環流させるようにしたものであるから、過給エン
ジンにおいては従来は不可能であるとされていた高負荷
領域での運転時にも充分な量の排気環流させることがで
きる。
【0023】また、請求項2に記載の発明によれば、ダ
イレクショナルポートにつながるインテークマニホール
ドの圧力を可変制御することでスワールポートから供給
される空気とダイレクショナルポートから供給される空
気の流量比を変化させてスワールの強さを変更すること
ができるために、エンジンの回転数に応答してスワール
の強さを制御することもでき、従来は不可能であるとさ
れていた高スワール・高EGRでの運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る過給エンジンのEGR装置の第1
実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図2】エンジンの負荷による排気の圧力と第1および
第2のインテークマニホールドの圧力の特性図である。
【図3】エンジンの回転数おとび負荷によるスワールの
制御領域マップの一例である。
【図4】本発明に係る過給エンジンのEGR装置の第2
実施形態の概略構成を示す平面図である。
【図5】図4の正面図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 気筒 3、3a、3b スワールポート 4 、4a、4b ダイレクショナルポート 5 第1のインテークマニホールド 6 第2のインテークマニホールド 6a、6b 分岐通路 7、7a、7b エキゾーストマニホールド 8、8a、8b 排気ターボチャージャ 9、9a、9b 給気通路 10 インタークーラ 12 調圧弁 13、13a、13b EGR通路 14、14a、14b EGR弁 15 EGRクーラ 16a、16b EGR孔

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気筒にそれぞれ二つのインテークポート
    を設けた過給エンジンにおいて、一方のインテークポー
    トにつながる第1のインテークマニホールドと、他方の
    インテークポートにつながる第2のインテークマニホー
    ルドと、前記両インテークマニホールドに空気を送り込
    む排気ターボチャージャと、一方のインテークマニホー
    ルドの圧力を調整する調圧弁を備え、該調圧弁により圧
    力制御されるインテークマニホールドと排気通路をEG
    R通路を介して接続したことを特徴とする過給エンジン
    のEGR装置。
  2. 【請求項2】 第1のインテークマニホールドに接続し
    たインテークポートをヘリカルポートで構成する一方、
    調圧弁により圧力制御される第2のインテークマニホー
    ルドに接続したインテークポートをダイレクショナルポ
    ートで構成したことを特徴とする請求項1に記載の過給
    エンジンのEGR装置。
JP10110013A 1998-04-21 1998-04-21 過給エンジンのegr装置 Pending JPH11303687A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008291687A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
JP2009162216A (ja) * 2007-12-14 2009-07-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エンジンの給気装置
KR101189299B1 (ko) 2006-11-22 2012-10-09 현대자동차주식회사 스월콘트롤밸브를 갖춘 흡기계
JP2013160119A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Nippon Soken Inc 内燃機関
DE102014106153B4 (de) 2013-05-14 2022-07-14 Denso Corporation Ansaugsystem einer Verbrennungskraftmaschine

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