JPH1162722A - ターボ過給式エンジンのクールｅｇｒ装置 - Google Patents

ターボ過給式エンジンのクールｅｇｒ装置

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JPH1162722A
JPH1162722A JP9226451A JP22645197A JPH1162722A JP H1162722 A JPH1162722 A JP H1162722A JP 9226451 A JP9226451 A JP 9226451A JP 22645197 A JP22645197 A JP 22645197A JP H1162722 A JPH1162722 A JP H1162722A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ等のＥＧＲガス洗浄手段を不要と
し、ターボ過給式エンジンにおいてもＥＧＲクーラの逆
洗を可能とする。 【解決手段】 本発明は、ターボチャージャー８を備え
たエンジン１の排気通路７と吸気通路４とをＥＧＲ通路
９ａ，９ｂ，９ｃで連絡し、このＥＧＲ通路の途中にＥ
ＧＲクーラ１０を配設したターボ過給式エンジンのクー
ルＥＧＲ装置であって、上記ＥＧＲ通路の上流端をター
ビン８ａ上流側の排気通路に接続し、上記ＥＧＲ通路の
下流端をコンプレッサ８ｂ下流側の吸気通路に接続する
と共に、ＥＧＲクーラ上流側のＥＧＲ通路と、タービン
下流側の排気通路又はコンプレッサ上流側の吸気通路と
を連絡通路１５で接続し、連絡通路接続位置下流側のＥ
ＧＲ通路９ｂを、連絡通路接続位置上流側のＥＧＲ通路
９ａ又は連絡通路１５に選択的に連通させる通路切替手
段１４，１６を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ過給式エン
ジンのクールＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エンジンの排ガス中のＮＯｘを
低減するためＥＧＲを行うことが知られているが、この
ＥＧＲガスの温度を下げ、ガス密度を向上させてＮＯｘ
低減効果を高めるクールＥＧＲ装置が既に周知である。
これはＥＧＲ通路の途中に水冷式又は空冷式のＥＧＲク
ーラを配設し、このクーラでＥＧＲガスを冷却するもの
である。この装置をターボ過給式エンジンに組み合わせ
ることは容易に想定される。
【０００３】ＥＧＲクーラは、多数の細径パイプにＥＧ
Ｒガスを流通させ、パイプを外部から冷却水又は空気で
冷却することにより、ＥＧＲガスを冷却するものであ
る。特に多数の細径パイプを用いることで熱交換面積
（放熱面積）が増し、冷却効率を上げることができる
が、ＥＧＲガス中に含まれるカーボン等の固体成分でパ
イプが目詰まりを起こし易く、ディーゼルエンジンでは
これが顕著である。
【０００４】そこで、特開平6-221228号公報には、機械
式過給機（スーパーチャージャー）から吐出された空気
でＥＧＲクーラを逆洗する技術が開示されている。これ
によりパイプの目詰まりが防止され、クーラの安定した
性能維持が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
技術は、エンジンの過給機として機械式過給機を用いて
いるため、ただちにターボ過給式エンジンに適用するこ
とはできない。即ち、機械式過給機の場合だと、エンジ
ンのほぼ全運転領域において排気圧より過給圧が高くな
る。このためＥＧＲガスの環流出口は過給機上流側に設
定せざるを得ない。しかし、ＥＧＲガスはカーボン等の
過給機に有害な成分を含むものであるから、これを除去
するために従来はフィルタを設けていた。
【０００６】このように、従来装置の場合だと、フィル
タ等のガス洗浄手段が必要となり、結果としてコストの
増大をもたらす欠点がある。
【０００７】一方、従来装置の場合、エンジン減速時
（エンジンブレーキ時）の過給圧を用いてクーラの逆洗
を行っているが、これは過給機がエンジンに駆動され、
エンジン回転速度に比例した過給圧を得られる機械式過
給機であるからこそ行えるのであって、過給機がエンジ
ン減速時に過給圧の上がらないターボチャージャーの場
合は適用できない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ターボチャー
ジャーを備えたエンジンの排気通路と吸気通路とをＥＧ
Ｒ通路で連絡し、このＥＧＲ通路の途中にＥＧＲクーラ
を配設したターボ過給式エンジンのクールＥＧＲ装置で
あって、上記ＥＧＲ通路の上流端をタービン上流側の排
気通路に接続し、上記ＥＧＲ通路の下流端をコンプレッ
サ下流側の吸気通路に接続すると共に、ＥＧＲクーラ上
流側のＥＧＲ通路と、タービン下流側の排気通路又はコ
ンプレッサ上流側の吸気通路とを連絡通路で接続し、連
絡通路接続位置下流側のＥＧＲ通路を、連絡通路接続位
置上流側のＥＧＲ通路又は連絡通路に選択的に連通させ
る通路切替手段を設けたものである。
【０００９】上記ＥＧＲ通路は、ＥＧＲガスをタービン
上流側で取り出してコンプレッサ下流側に送るようにな
っている。即ち、通常のＥＧＲ実行領域では、タービン
の絞り作用によりタービン上流側の排気圧がコンプレッ
サ下流側の過給圧より大きくなる。従って本発明ではこ
れを利用してＥＧＲを可能としている。こうするとコン
プレッサ保護のためのフィルタ等が不要となり、低コス
トを実現できる。
【００１０】一方、連絡通路はＥＧＲクーラの逆洗時に
用いる。即ち、連絡通路接続位置下流側のＥＧＲ通路を
連絡通路に連通させれば、コンプレッサから吐出された
空気をＥＧＲクーラに逆流させ、この後連絡通路を通じ
て排出できる。これによりＥＧＲクーラの逆洗が可能と
なり、安定した冷却性能を維持することが可能となる。
【００１１】なお、上記通路切替手段が、コンプレッサ
下流側の吸気通路内の圧力が所定圧力を越えたとき、連
絡通路接続位置下流側のＥＧＲ通路を連絡通路に連通さ
せるのが好ましい。こうすると過給圧過大（オーバーブ
ースト）時の過給圧制御とクーラの洗浄とが同時に実行
でき、本来外部に捨て去る空気を有効に利用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】図１は本発明に係るクールＥＧＲ装置を示
す構成図である。エンジン１は、吸気管２及び吸気マニ
ホールド３からなる吸気通路４と、排気マニホールド５
及び排気管６からなる排気通路７と、これら吸気通路４
及び排気通路７を連絡して配設されるターボチャージャ
ー８とを備える。ターボチャージャー８は排気通路７に
配設されたタービン８ａと、吸気通路４に配設されたコ
ンプレッサ８ｂとを有し、これらタービン８ａ及びコン
プレッサ８ｂが同一のタービン軸に取り付けられてい
る。これによりエンジン１の排ガスでタービン８ａ及び
コンプレッサ８ｂが駆動され、エンジン１が過給される
こととなる。
【００１４】ＥＧＲを行うための構成として、排気マニ
ホールド５と吸気マニホールド３とはＥＧＲ通路をなす
ＥＧＲ管９ａ，９ｂ，９ｃで接続されている。即ちＥＧ
Ｒ通路は、実線矢印で示す如く、タービン８ａの上流側
の位置で排気通路７から排ガスの一部（ＥＧＲガス）を
取り出し、それをコンプレッサ８ｂの下流側の位置で吸
気通路４に戻し、エンジン１内にて再燃焼させるように
なっている。
【００１５】特に、最上流側のＥＧＲ管９ａの上流端が
タービン上流側の排気通路７（排気マニホールド５）に
接続され、最下流側のＥＧＲ管９ｃの下流端がコンプレ
ッサ下流側の吸気通路４（吸気マニホールド３）に接続
されている。通常のＥＧＲ実行領域では、タービン８ａ
の絞り作用によりタービン上流側の排気圧がコンプレッ
サ下流側の過給圧より大きくなる。従ってここではこれ
を利用してＥＧＲを可能としている。こうすると従来の
ようなコンプレッサ保護のためのフィルタ等が不要とな
り、低コストを実現できる。
【００１６】次に、ここではＥＧＲ管９ａ，９ｂ，９ｃ
内を流れるＥＧＲガスを冷却すべく、中間のＥＧＲ管９
ｂと最下流側のＥＧＲ管９ｃとの間にＥＧＲクーラ１０
が配設されている。ＥＧＲクーラ１０は冷媒としてエン
ジン冷却水を用いており、即ち冷却水管１１ａから冷却
水を導入し、内部において冷却水とＥＧＲガスとの間で
熱交換を行った後、冷却水を冷却水管１１ｂに導出する
ようになっている。ＥＧＲクーラ１０の構造としては、
多数の細径パイプがＥＧＲ管９ｂ，９ｃを連通し、これ
らパイプがケーシングで区画される冷却水室に没入され
るようになっている。従ってＥＧＲクーラ１０はパイプ
内にＥＧＲガスを流通させる一方、冷却水でパイプを介
してＥＧＲガスを冷却するようになっている。
【００１７】なお、冷却水管１１ｂはヒータ用熱交換器
としてのヒータコア１２に接続され、これにより熱交換
後の冷却水が車室内の暖房の熱源として利用される。ヒ
ータコア１２の出口側とエンジン１とが冷却水管１１ｃ
で接続され、エンジン１に設けられたウォータポンプ１
３が、これら水管１１ａ…及びエンジンのウォータジャ
ケット内に、破線矢印の如く冷却水を循環させるように
なっている。ここでは冷却水管１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
が冷却水通路を形成する。
【００１８】ここで、ＥＧＲクーラ１０の上流側にある
二つのＥＧＲ管９ｂ，９ｃの間には三方式の電磁切替弁
１４が介設される。そして電磁切替弁１４にはさらに、
連絡通路を区画する連絡管１５の一端が接続される。連
絡管１５の他端は、コンプレッサ８ｂの上流側の吸気通
路４（吸気管２）に接続されている。
【００１９】電磁切替弁１４は、ＥＣＵ等のコントロー
ラ１６からの制御信号に基づき切替動作される。即ち、
一方に切り替えられたときにはＥＧＲ管９ａ，９ｂを連
通して連絡管１５を閉塞し、他方に切り替えられたとき
にはＥＧＲ管９ｂと連絡管１５とを連通してＥＧＲ管９
ａを閉塞する。コントローラ１６は、コンプレッサ下流
側の吸気通路４に設けられた圧力センサ２１からエンジ
ン１の過給圧を読み取っており、同時に図示しない種々
のセンサからエンジン回転数、エンジン負荷、冷却水温
等を読み取っている。従ってコントローラ１６は、エン
ジン運転状態に応じたエンジン制御、電磁切替弁１４の
切替制御を実行することとなる。
【００２０】このように、ＥＧＲクーラ上流側のＥＧＲ
通路（ＥＧＲ管９ａ，９ｂ）と、コンプレッサ上流側の
吸気通路４とが連絡通路（連絡管１５）で接続され、連
絡通路接続位置下流側のＥＧＲ通路（ＥＧＲ管９ｂ）
が、通路切替手段（電磁切替弁１４及びコントローラ１
６）により、連絡通路接続位置上流側のＥＧＲ通路（Ｅ
ＧＲ管９ａ）又は連絡通路（連絡管１５）に選択的に連
通される。
【００２１】ここで、吸気マニホールド３において、Ｅ
ＧＲ管９ｃの出口には流量制御弁１７が設けられ、流量
制御弁１７もまたコントローラ１６から制御信号を受け
て、エンジン運転状態に見合った所定の開度に制御さ
れ、所定量のＥＧＲガスを吸気通路４に与えるようにな
っている。
【００２２】次に本実施形態の作用を説明する。先ず通
常運転時は、コントローラ１６が電磁切替弁１４を一方
のＥＧＲ実行側に切り替える。即ちこのときは、電磁切
替弁１４がＥＧＲ管９ａ，９ｂを連通し連絡管１５を閉
塞する。こうなるとＥＧＲ管９ａ，９ｂ，９ｃによるＥ
ＧＲが実行可能となる。このとき流量制御弁１７は、エ
ンジン運転状態に基づく最適開度に制御される。ＥＧＲ
ガスはＥＧＲクーラ１０を通過する際に冷却水で冷却さ
れ、これによりガス温が低下させられＮＯｘ低減効果が
高められる。
【００２３】他方、エンジン１の高速運転時には過給圧
制御の必要性が生じてくる。具体的には、圧力センサ２
１で検出される過給圧Ｐｂが所定圧力Ｐｂ0 を越えたと
き、過給圧が過大となり、エンジン保護のための過給圧
制御が必要となる。このときはコントローラ１６が、Ｐ
ｂ＞Ｐｂ0 と判断した後、電磁切替弁１４を他方のクー
ラ逆洗側に切り替える。こうなると電磁切替弁１４が、
ＥＧＲ管９ｂと連絡管１５とを連通してＥＧＲ管９ａを
閉塞するようになる。またこのとき同時に流量制御弁１
７は全開とされる。
【００２４】こうすると、オーバーブースト状態にある
コンプレッサ下流側の吸気通路４内の高圧空気が、ＥＧ
Ｒ管９ｃに導入されてＥＧＲクーラ１０内を逆流する。
この逆流時に、ＥＧＲクーラ１０のパイプに堆積したカ
ーボン等が洗浄除去されることとなる。クーラ通過後の
空気はＥＧＲ管９ｂ、電磁切替弁１４、連絡管１５を順
次流れ、コンプレッサ上流側の吸気通路４に戻されて再
度吸気に供される。こうして、過給圧制御時の高圧を利
用したＥＧＲクーラ１０の逆洗が可能となる。この逆洗
は過給圧制御の度毎に行われるので、ＥＧＲクーラ１０
は頻繁に洗浄されて安定した冷却性能を維持できるよう
になる。なおこのときはＥＧＲは中止される。
【００２５】このように、本実施形態によれば、コンプ
レッサ下流側にＥＧＲガスを環流させるため、フィルタ
等のＥＧＲガス洗浄手段が不要となり低コストを実現で
きる。また過給機としてターボチャージャー８を用いた
場合でもＥＧＲクーラ１０の逆洗が可能となり、しかも
これを過給圧及びＥＧＲ通路を利用して行うので、構造
のシンプル化、低コスト化等を図れる。即ち、コンプレ
ッサ下流側にＥＧＲ通路を接続したので、コンプレッサ
８ｂで発生した過給圧をＥＧＲ通路を逆流させ、クーラ
１０の逆洗に利用できる訳である。さらに、過給圧制御
の際に本来捨て去る空気をクーラ１０の逆洗に利用する
ので、エネルギの有効利用も図れることとなる。ただ
し、過給圧制御が不要なときでも一時的にＥＧＲを実行
不可とし、過給圧を利用したクーラの逆洗を行うことは
可能である。
【００２６】次に別の実施の形態について説明する。な
お同一の構成については図中同一符号を付し説明を省略
する。
【００２７】図２に示す実施の形態にあっては、連絡管
１５の出口端がタービン８ａの下流側の排気通路７に接
続されている。こうするとクーラ逆洗後の空気がそのま
ま排ガスとともに外部に排出されるようになる。このよ
うにしても前記同様の作用効果が発揮される。
【００２８】図３に示す実施の形態にあっては、連絡管
１５と二つのＥＧＲ管９ａ，９ｂとがそれぞれ三又状に
接続され、通路切替手段が、ＥＧＲ管９ａと連絡管１５
とにそれぞれ設けられた二方式電磁開閉弁１９，２０及
びコントローラ１６で構成されている。連絡管１５の出
口端はコンプレッサ８ｂの上流側の吸気通路４に接続さ
れている。なお前述の流量制御弁１７は、ＥＧＲ管９ｃ
の途中に設けられた可変絞りを有する流量制御弁１８に
置換されている。これら電磁開閉弁１９，２０と流量制
御弁１８とはそれぞれコントローラ１６によって開閉制
御及び開度制御がなされる。
【００２９】電磁開閉弁１９，２０は前記電磁切替弁１
４と同様な三方弁的な役割を果たす。即ち、エンジン通
常運転時は電磁開閉弁１９が開、電磁開閉弁２０が閉と
され、これによりＥＧＲ管９ａ，９ｂ同士のみが連通さ
れて流量制御弁１８によるＥＧＲ制御が実行される。ま
た過給圧が過大となったときは電磁開閉弁１９が閉、電
磁開閉弁２０が開、流量制御弁１８が全開とされ、ＥＧ
Ｒ管９ｂに連絡管１５のみが連通されて過給圧を利用し
たクーラ逆洗が実行される。特にこのような電磁開閉弁
１９，２０を用いると、前述の三方式電磁切替弁１４を
用いた場合に比べ弁構造が簡単となり、低コストで良好
なシール性を得られるようになる。
【００３０】図４に示す実施の形態は図３に示す実施の
形態と同様で、異なるのは連絡管１５の出口端がタービ
ン８ａの下流側の排気通路７に接続される点のみであ
る。
【００３１】他にも本発明の実施の形態は種々考えら
れ、本発明は上記実施の形態に限定されない。例えばＥ
ＧＲクーラ１０は空冷式としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下の如
き優れた効果が発揮される。
【００３３】（１）フィルタ等のＥＧＲガス洗浄手段が
不要となり、低コストを実現できる。
【００３４】（２）ターボ過給式エンジンにおいてもＥ
ＧＲクーラの逆洗が可能となる。
【００３５】（３）過給圧制御の際に本来捨て去る空気
をＥＧＲクーラの逆洗に有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の別の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の別の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ エンジン ４ 吸気通路 ７ 排気通路 ８ ターボチャージャー ８ａ タービン ８ｂ コンプレッサ ９ａ，９ｂ，９ｃ ＥＧＲ管 １０ ＥＧＲクーラ １４ 電磁切替弁 １５ 連絡管 １６ コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１Ｍ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ターボチャージャーを備えたエンジンの
    排気通路と吸気通路とをＥＧＲ通路で連絡し、該ＥＧＲ
    通路の途中にＥＧＲクーラを配設したターボ過給式エン
    ジンのクールＥＧＲ装置であって、上記ＥＧＲ通路の上
    流端をタービン上流側の排気通路に接続し、上記ＥＧＲ
    通路の下流端をコンプレッサ下流側の吸気通路に接続す
    ると共に、ＥＧＲクーラ上流側のＥＧＲ通路と、タービ
    ン下流側の排気通路又はコンプレッサ上流側の吸気通路
    とを連絡通路で接続し、連絡通路接続位置下流側のＥＧ
    Ｒ通路を、連絡通路接続位置上流側のＥＧＲ通路又は連
    絡通路に選択的に連通させる通路切替手段を設けたこと
    を特徴とするターボ過給式エンジンのクールＥＧＲ装
    置。
  2. 【請求項２】 上記通路切替手段が、コンプレッサ下流
    側の吸気通路内の圧力が所定圧力を越えたとき、連絡通
    路接続位置下流側のＥＧＲ通路を連絡通路に連通させる
    請求項１記載のターボ過給式エンジンのクールＥＧＲ装
    置。
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