RU2563427C2 - Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем - Google Patents

Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем Download PDF

Info

Publication number
RU2563427C2
RU2563427C2 RU2014101692/06A RU2014101692A RU2563427C2 RU 2563427 C2 RU2563427 C2 RU 2563427C2 RU 2014101692/06 A RU2014101692/06 A RU 2014101692/06A RU 2014101692 A RU2014101692 A RU 2014101692A RU 2563427 C2 RU2563427 C2 RU 2563427C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
gas
egr
upstream
inlet
Prior art date
Application number
RU2014101692/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014101692A (ru
Inventor
Дайсуке ТАКАКИ
Original Assignee
Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниссан Мотор Ко., Лтд. filed Critical Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Publication of RU2014101692A publication Critical patent/RU2014101692A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2563427C2 publication Critical patent/RU2563427C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0425—Air cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/16—Control of the pumps by bypassing charging air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/28—Layout, e.g. schematics with liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10091—Air intakes; Induction systems characterised by details of intake ducts: shapes; connections; arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10373—Sensors for intake systems
    • F02M35/10386—Sensors for intake systems for flow rate
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Впускное устройство предназначено для двигателя (1) внутреннего сгорания с нагнетателем. Впускное устройство содержит впускной канал (10), оснащенный расходомером (12) воздуха, дроссельным клапаном (13) и рециркуляционным клапаном (17). Компрессор (5) нагнетателя расположен между дроссельным клапаном (13) и расходомером (12) воздуха. Рециркуляционный клапан (17) выполнен с возможностью сброса давления из области ниже по потоку от компрессора (5) в область выше по потоку от компрессора (5) в ходе закрытия дроссельного клапана (13). Канал (16) рециркуляции выхлопных газов (EGR) двигателя соединен с впускным каналом (10) с областью выше по потоку от компрессора (5). Пропускная способность (V1) впускного канала (10) от расходомера (12) воздуха до соединения впускного канала и EGR-канала (16), пропускная способность (V2) впускного канала от компрессора (5) до дроссельного клапана (13) и максимальное давление (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, связаны между собой следующим математическим выражением: V1>V2×(Pb-P1/P1)×(P1/Pb)k-1/k, где P1 является давлением выше по потоку от компрессора (5) и k является удельной теплоемкостью газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа ниже по потоку от компрессора (5). Раскрыт вариант выполнения впускного устройства. Технический результат заключается в предотвращении обратного протекания газовой смеси воздуха и EGR-газа в расходомер воздуха. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к впускному устройству, имеющему рециркуляционный клапан для использования в оснащенном нагнетателем двигателе внутреннего сгорания, в частности типа, в котором EGR-газ вводится со стороны впуска компрессора нагнетателя.
Уровень техники
Как раскрыто в Патентном Документе 1, известно впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем, таким как турбонагнетатель, при этом впускное устройство имеет рециркуляционный клапан для сброса давления наддува из области ниже по потоку в область выше по потоку от компрессора нагнетателя, когда дроссельный клапан внезапно закрывается в состоянии наддува. Также известно устройство рециркуляции выхлопных газов (EGR) для введения EGR-газа из системы выпуска выхлопных газов в свежий воздух выше по потоку от компрессора, как раскрыто в Патентном Документе 1.
Тем не менее возникает следующая проблема в случае, когда оснащенный нагнетателем двигатель внутреннего сгорания использует рециркуляционный клапан, через который давление наддува сбрасывается из области ниже по потоку в область выше по потоку от компрессора, в комбинации с устройством рециркуляции выхлопных газов, посредством которого EGR-газ вводится в свежий воздух выше по потоку от компрессора. Когда рециркуляционный клапан открыт в рабочем режиме, в котором осуществляется рециркуляция выхлопных газов, газовая смесь из свежего воздуха и EGR-газа протекает обратно в область выше по потоку впускного канала через рециркуляционный клапан, так что расходомер всасываемого воздуха загрязняется посредством компонентов EGR-газа.
Патентные документы
Патентный документ 1: публикация выложенной заявки на патент Японии № 2007-278110.
Сущность изобретения
В связи с вышеизложенным настоящее изобретение предоставляет впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем, при этом впускное устройство содержит расходомер воздуха, дроссельный клапан и рециркуляционный клапан; компрессор нагнетателя находится между расходомером воздуха и дроссельным клапаном; рециркуляционный клапан выполнен с возможностью сброса давления из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора в ходе закрытия дроссельного клапана и EGR-канал соединяется в точке соединения на стыке с областью выше по потоку от компрессора таким образом, что EGR-газ вводится в систему впуска через EGR-канал.
В настоящем изобретении пропускная способность (V1) впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала, пропускная способность (V2) впускного канала от компрессора до дроссельного клапана и максимальное давление (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, являются такими, что они удовлетворяют предварительно определенному соотношению, чтобы не допускать протекания обратно газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа со стороны выпуска компрессора и достижения расходомера воздуха, когда рециркуляционный клапан открыт.
Более конкретно, соотношение следующей формулы (1) удовлетворяется между пропускной способностью (V1) впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала, пропускной способностью (V2) впускного канала от компрессора до дроссельного клапана и максимальным давлением (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа.
Figure 00000001
(1)
В вышеприведенной формуле P1 является давлением выше по потоку от компрессора и k является удельной теплоемкостью газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа ниже по потоку от компрессора.
Вместо формулы (1) может удовлетворяться соотношение следующей формулы (2) между пропускной способностью (V1) впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала, пропускной способностью (V2) впускного канала от компрессора до дроссельного клапана и максимальным давлением (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа.
Figure 00000002
(2)
В вышеприведенной формуле P1 является давлением выше по потоку от компрессора; T2 является температурой газа ниже по потоку от компрессора при максимальном давлении (Pb) наддува и T3 является температурой газа, выпускаемого выше по потоку от компрессора через рециркуляционный клапан.
В данном документе обратный поток газа возникает вследствие расширения нагнетаемого газа (газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа) под сверхвысоким давлением при пропускной способности V2 впускного канала от компрессора до дроссельного клапана, когда рециркуляционный клапан открыт. Поскольку давление выше по потоку от компрессора приблизительно равно атмосферному давлению, величина обратного потока газа, в общем, увеличивается с давлением наддува. Если величина обратного потока газа превышает пропускную способность V1 впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала (в котором только свежий воздух без EGR-газа присутствует до открытия рециркуляционного клапана), газовая смесь из свежего воздуха и EGR-газа достигает расходомера воздуха. Таким образом, можно надежно не допускать достижения посредством газовой смеси, содержащей EGR-газ, расходомера воздуха и возникновения загрязнения расходомера воздуха посредством задания пропускной способности V1 впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала относительно пропускной способности V2 впускного канала от компрессора до дроссельного клапана (или пропускной способности V2 впускного канала от компрессора до дроссельного клапана относительно пропускной способности V1 впускного канала от расходомера воздуха до точки соединения EGR-канала) надлежащим образом в соответствии с максимальным давлением Pb наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа.
В настоящем изобретении пропускные способности V1 и V2 впускных каналов задаются надлежащим образом в соответствии с максимальным давлением наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, как упомянуто выше. Следовательно, можно надежно защищать расходомер воздуха от загрязнения посредством EGR-газа, даже когда рециркуляционный клапан открыт в ходе рециркуляции выхлопных газов.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема принципиальной конфигурации впускного устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, показанного вместе с системой выпуска выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания; и
фиг. 2 - характеристическая схема, показывающая соотношение между максимальным давлением наддува и объемом сбрасываемого газа двигателя внутреннего сгорания.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Далее описывается один примерный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.
Фиг. 1 является схематичным видом, показывающим общую систему впуска и выпуска выхлопных газов двигателя 1 внутреннего сгорания, на которой монтируется впускное устройство согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем варианте осуществления двигатель 1 внутреннего сгорания является бензиновым двигателем. В выпускном канале 2 двигателя 1 внутреннего сгорания размещается турбина 4 с приводом от выхлопных газов турбонагнетателя 3. Каталитический нейтрализатор 6 выхлопных газов, например, с трехкомпонентным катализатором размещается ниже по потоку от турбины 4 с приводом от выхлопных газов в выпускном канале 2. Хотя не показано на чертеже, выходной глушитель размещается ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 6 выхлопных газов в выпускном канале 2, так что выпускной канал 2 является открытым наружу через выходной глушитель. Турбина 4 с приводом от выхлопных газов имеет известный тип запорного клапана 7 регулирования давления наддува для регулирования давления наддува. Двигатель 1 внутреннего сгорания имеет, например, конфигурацию с прямым впрыском, в которой каждый цилиндр оснащается клапаном впрыска топлива, чтобы впрыскивать топливо в цилиндр, хотя это не показано на чертеже.
Во впускном канале 10 двигателя 1 внутреннего сгорания воздушный фильтр 11, расходомер 12 воздуха и дроссельный клапан 13 размещаются в порядке упоминания от области выше по потоку. Компрессор 5 турбонагнетателя 3 располагается между расходомером 12 воздуха и дроссельным клапаном 13 во впускном канале 10. В этой компоновке впускной канал 10, в общем, разделяется на три участка: участок 10a канала выше по потоку от компрессора выше по потоку от компрессора 5, участок 10b канала ниже по потоку от компрессора между компрессором 5 и дроссельным клапаном 13 и участок 10c канала ниже по потоку от дросселя между дроссельным клапаном 13 и соответствующими цилиндрами. В настоящем варианте осуществления промежуточный охладитель 14 с водяным охлаждением или с масляным охлаждением располагается в участке 10c канала ниже по потоку от дросселя, так что часть участка 10c канала ниже по потоку от дросселя со стороны выпуска промежуточного охладителя 14 ответвляется во впускные коллекторы для соответствующих цилиндров. Альтернативно, промежуточный охладитель 14 может иметь воздушное охлаждение.
Линия 16 рециркуляции предоставляется во впускном канале 10 с тем, чтобы обеспечивать возможность сообщения между областями выше по потоку и ниже по потоку от компрессора 5. Рециркуляционный клапан 17 располагается в линии 16 рециркуляции. Рециркуляционный клапан 17 имеет механический актуатор, приводимый в действие в ответ на разность давлений между областями выше по потоку и ниже по потоку от дроссельного клапана 13, или электрический актуатор, приводимый в действие в ответ на управляющий сигнал из модуля управления (не показан на чертеже), так чтобы открывать линию 16 рециркуляции согласно увеличению давления участка 10b канала ниже по потоку от компрессора и за счет этого сбрасывать давление в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора в участок 10a канала выше по потоку от компрессора для рециркуляции всасываемого воздуха. Линия 16 рециркуляции идет и соединяется между точкой на участке 10b канала ниже по потоку от компрессора рядом с компрессором 5 и точкой на участке 10a канала выше по потоку от компрессора рядом с компрессором 5.
EGR-канал 21, который составляет часть устройства рециркуляции выхлопных газов, ответвляется от точки ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 6 выхлопных газов в выпускном канале 2. Один конец EGR-канала 21 соединяется в точке 22 соединения с участком 10a канала выше по потоку от компрессора. Точка 22 соединения находится относительно ниже по потоку от участка 10a канала выше по потоку от компрессора, т.е. в позиции рядом с компрессором 5, но находится в позиции выше точки 20 соединения линии 16 рециркуляции и участка 10a канала выше по потоку от компрессора. Охладитель 23 EGR-газа с водяным охлаждением или с масляным охлаждением располагается в EGR-канале 21 для охлаждения EGR-газа. Дополнительно, клапан 24 регулирования рециркуляции выхлопных газов располагается в позиции ниже по потоку от охладителя 23 EGR-газа с возможностью регулировать величину рециркуляции выхлопных газов согласно целевой скорости рециркуляции выхлопных газов.
В вышеуказанной конфигурации EGR-газ вводится выше по потоку от компрессора 5 через клапан 24 регулирования рециркуляции выхлопных газов в предварительно определенном рабочем режиме, в котором должна осуществляться рециркуляция выхлопных газов, включающем в себя диапазоны с наддувом и без наддува. В диапазоне с наддувом в газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа создается повышенное давление посредством компрессора 5, она проходит через дроссельный клапан 13 и промежуточный охладитель 14 и подается в соответствующие цилиндры двигателя 1 внутреннего сгорания. Когда дроссельный клапан 13 внезапно закрывается посредством, например, манипулирования с педалью акселератора водителем в диапазоне с наддувом, рециркуляционный клапан 17 открывается в ответ на закрытие дроссельного клапана 13, так что смесь из свежего воздуха/газа под сверхвысоким давлением в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора выпускается в участок 10a канала выше по потоку от компрессора. Выпущенная смесь из свежего воздуха/газа циркулирует через линию 16 рециркуляции, даже если компрессор 5 продолжает вращаться под действием инерции ротора. Это позволяет исключать анормальный шум, вызываемый посредством скачка давления в компрессоре 5.
Когда рециркуляционный клапан 17 открывается в ответ на закрытие дроссельного клапана 13 в рабочем режиме, в котором осуществляется рециркуляция выхлопных газов, газовая смесь из свежего воздуха и EGR-газа под относительно сверхвысоким давлением в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора расширяется через рециркуляционный клапан 17. Как результат, возникает обратный поток газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа в участок 10a канала выше по потоку от компрессора. Если газовая смесь из свежего воздуха и EGR-газа протекает обратно и достигает расходомера 12 воздуха, расходомер 12 воздуха неблагоприятно загрязняется посредством компонентов EGR-газа.
Чтобы не допускать достижения газовой смесью из свежего воздуха и EGR-газа расходомера 12 воздуха, удовлетворяется соотношение следующей формулы (1) между пропускной способностью V1 участка 10a канала выше по потоку от компрессора, а более конкретно частью участка 10a канала выше по потоку от компрессора от расходомера 12 воздуха до точки 22 соединения EGR-канала 22 и участка 10a канала выше по потоку от компрессора, в котором присутствует только свежий воздух без EGR-газа, пропускной способностью V2 участка 10b канала ниже по потоку от компрессора (частью от компрессора 5 до дроссельного клапана 13), в котором присутствует газовая смесь из свежего воздуха и EGR-газа под давлением, и максимальным давлением Pb наддува (кПа) в рабочем режиме, в котором осуществляется введение EGR-газа в настоящем изобретении.
Figure 00000001
(1)
В формуле (1) P1 является давлением (кПа) в участке 10a канала выше по потоку от компрессора, который является областью выше по потоку от компрессора 5; и k является удельной теплоемкостью газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора, который является областью ниже по потоку от компрессора 5. Давление P1 выше по потоку от компрессора 5 фактически может рассматриваться в качестве атмосферного давления.
Вышеуказанное соотношение альтернативно может выражаться посредством следующей формулы (2) с использованием температуры T2 (K) газа в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора при максимальном давлении Pb наддува и температуры T3 (K) газа, выпускаемого выше по потоку от компрессора 5 через рециркуляционный клапан 17.
Figure 00000003
Температура Т2 газа задается посредством следующей формулы (3) на основе эффективности ηcomp компрессора (%) для компрессора 5.
Figure 00000004
В формуле (3) Т2′ является температурой (К) газа после теоретического изоэнтропического сжатия от давления Р1 выше по потоку от компрессора 5 до максимального давления Pb наддува.
Дополнительно, температура Т3 газа задается посредством следующей формулы (4).
Figure 00000005
В общем, первый член правой стороны вышеприведенной формулы (1) соответствует объему избыточного газа, который должен вытекать в участок 10a канала выше по потоку от компрессора через рециркуляционный клапан 17 в момент, когда газ при давлении Pb наддува расширяется до давления Р1 выше по потоку от компрессора 5; и второй член правой стороны вышеприведенной формулы (1) соответствует члену для коррекции согласно изменению температуры газа. В случае обратного потока газа газ, присутствующий в участке 10a канала выше по потоку от компрессора (более конкретно в части участка 10a канала выше по потоку от компрессора от расходомера 12 воздуха до точки 22 соединения EGR-канала 21 и участка 10a канала выше по потоку от компрессора), сначала протекает через расходомер 12 воздуха в обратном направлении. Тем не менее газ, присутствующий в этой части, является свежим воздухом без EGR и не становится причиной загрязнения расходомера воздуха. Следовательно, необходимо учитывать расширение газа (объем: V2, давление: Pb), присутствующего в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора, во время открытия рециркуляционного клапана 17.
Следующая формула является справедливой на основе общего соотношения "P×Vk=константа" для адиабатического изменения газа, где P (кПа) является давлением газа; V (м3) является объемом газа и k является удельной теплоемкостью. В следующей формуле нижний индекс β указывает состояние до изменения; а нижний индекс α указывает состояние после изменения.
Figure 00000006
Следующая формула (5) выделяется из вышеприведенной формулы.
Figure 00000007
(5)
Следующие формулы также являются справедливыми на основе общего соотношения "T×Vk-1=константа".
Figure 00000008
Следующая формула (6) затем выделяется посредством подстановки вышеприведенных формул в формулу (5).
Figure 00000009
(6)
С другой стороны, объем избыточного газа в то время, когда газ с объемом V2 при давлении Pb наддува в участке 10b канала ниже по потоку от компрессора расширяется до давления P1, выражается посредством первого члена правой стороны вышеприведенной формулы (1), как упомянуто выше. Этот объем является значением при температуре T2 в состоянии наддува. Объем газа при температуре T3 после открытия рециркуляционного клапана 17 составляет (T3/T2) относительно вышеуказанного значения.
Таким образом, объем Vflow избыточного газа (сбрасываемого газа), выпускаемого через газ 17 рециркуляции, задается посредством следующей формулы, аналогично правой стороне вышеприведенной формулы (2).
Figure 00000010
В данном документе температура T3 газа выражается посредством следующей формулы (7), выделенной из вышеприведенной формулы (6).
Figure 00000011
(7)
Формула (7) подставляется в вышеприведенную формулу.
Figure 00000012
(8)
Таким образом, объем сбрасываемого газа задается посредством формулы (8).
Чтобы не допускать достижения расходомера 12 воздуха посредством газа обратного потока, пропускная способность V1 впускного канала от точки соединения канала до расходомера 12 воздуха должна превышать объем Vflow сбрасываемого газа. Таким образом, необходимо удовлетворять соотношению вышеприведенной формулы (1).
Другими словами, посредством задания пропускной способности V1 впускного канала таким образом, что она превышает объем Vflow сбрасываемого газа при максимальном давлении Pb наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, можно защищать расходомер 12 воздуха от загрязнения посредством EGR-газа с учетом того факта, что объем Vflow сбрасываемого газа варьируется в зависимости от давления Pb наддува, как показано на фиг. 2.
Как упомянуто выше, температура T2 газа задается посредством формулы (3) на основе эффективности ηcomp компрессора (%) для компрессора 5.
Следующая формула (9) выделяется из формулы (6), где T1 является температурой газа выше по потоку от компрессора 5 и T2′ является температурой газа после теоретического изоэнтропического сжатия от давления P1 до максимального давления Pb наддува посредством компрессора 5.
Figure 00000013
(9)
Здесь задается, что: πc является отношением давлений (πc=Pb/P1); ΔT является разностью между давлением T1 газа и температурой T2′ после теоретического изоэнтропического сжатия (ΔT=T2′-T1) и ηcomp (%) является эффективностью компрессора. Увеличение температуры газа выражается посредством ΔT/(ηcomp/100).
Figure 00000014
(3)
Таким образом, температура T2 газа после сжатия задается посредством формулы (3).
Дополнительно, температура T3 газа задается посредством следующей формулы (4), извлеченной из вышеприведенной формулы (6), с использованием отношения πc давлений.
Figure 00000015
(4)
Коэффициент в правой стороне вышеприведенной формулы (1) составляет приблизительно 0,67 при условии, что максимальное давление Pb наддува составляет 180 кПа, давление P1 выше по потоку от компрессора 5 составляет 100 кПа, а удельная теплоемкость k составляет 1,4.
Таким образом, можно фактически исключать загрязнение расходомера 12 воздуха посредством обратного потока газа посредством простого задания пропускных способностей V1 и V2 впускных каналов таким образом, что они удовлетворяют следующему соотношению:
Figure 00000016
 V1>0,65×V2
Здесь следует отметить, что хотя вышеописанный вариант осуществления, в частности, означает случай, в котором турбонагнетатель 3, имеющий компрессор 5 и турбину 4 с приводом от выхлопных газов, коаксиально соединенные друг с другом, приспосабливается в качестве нагнетателя, нагнетатель не ограничивается таким турбонагнетателем в настоящем варианте осуществления. Любой тип нагнетателя может применяться при условии, что впускное устройство оснащается рециркуляционным клапаном.

Claims (5)

1. Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем, причем впускное устройство содержит впускной канал, оснащенный расходомером воздуха, дроссельным клапаном и рециркуляционным клапаном, компрессор нагнетателя, расположенный между дроссельным клапаном и расходомером воздуха, причем рециркуляционный клапан выполнен с возможностью сброса давления из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора в ходе закрытия дроссельного клапана, и канал рециркуляции выхлопных газов (EGR) двигателя внутреннего сгорания, соединенный с впускным каналом в соединении с областью выше по потоку от компрессора таким образом, что EGR-газ вводится в систему впуска через EGR-канал,
при этом пропускная способность (V1) впускного канала от расходомера воздуха до соединения впускного канала и EGR-канала, пропускная способность (V2) впускного канала от компрессора до дроссельного клапана и максимальное давление (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, задаются таким образом, что они удовлетворяют соотношению следующей формулы:
Figure 00000017

где P1 является давлением выше по потоку от компрессора и k является удельной теплоемкостью газовой смеси из свежего воздуха и EGR-газа ниже по потоку от компрессора.
2. Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем, причем впускное устройство содержит впускной канал, оснащенный расходомером воздуха, дроссельным клапаном и рециркуляционным клапаном, компрессор нагнетателя, расположенный между расходомером воздуха и дроссельным клапаном, причем рециркуляционный клапан выполнен с возможностью сброса давления из области ниже по потоку от компрессора в область выше по потоку от компрессора в ходе закрытия дроссельного клапана, и EGR-канал двигателя внутреннего сгорания, соединенный с впускным каналом в соединении с областью выше по потоку от компрессора таким образом, что EGR-газ вводится в систему впуска через EGR-канал,
при этом пропускная способность (V1) впускного канала от расходомера воздуха до соединения впускного канала и EGR-канала, пропускная способность (V2) впускного канала от компрессора до дроссельного клапана и максимальное давление (Pb) наддува в рабочем режиме, в котором выполняется введение EGR-газа, задаются таким образом, что они удовлетворяют соотношению следующей формулы:
Figure 00000018

где Р1 является давлением выше по потоку от компрессора; Т2 является температурой газа ниже по потоку от компрессора при максимальном давлении (Pb) наддува и Т3 является температурой газа, выпускаемого выше по потоку от компрессора через рециркуляционный клапан.
3. Устройство по п. 2, в котором температура Т2 газа задается посредством следующей формулы на основе эффективности (ηcomp) компрессора:
Figure 00000019

где T1 является температурой газа выше по потоку от компрессора, а Т2′ является температурой газа после теоретического изоэнтропического сжатия посредством компрессора от давления (Р1) выше по потоку от компрессора до максимального давления (Pb) наддува.
4. Устройство по п. 2, в котором температура Т3 газа определяется посредством следующей формулы:
Figure 00000020

где πс является отношением (Pb/P1) давлений компрессора.
5. Устройство по п. 3, в котором температура Т3 газа определяется посредством следующей формулы:
Figure 00000021

где πc является отношением (Pb/P1) давлений компрессора.
RU2014101692/06A 2011-06-22 2012-02-15 Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем RU2563427C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-138414 2011-06-22
JP2011138414 2011-06-22
PCT/JP2012/053478 WO2012176490A1 (ja) 2011-06-22 2012-02-15 過給機付内燃機関の吸気装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014101692A RU2014101692A (ru) 2015-08-10
RU2563427C2 true RU2563427C2 (ru) 2015-09-20

Family

ID=47422342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101692/06A RU2563427C2 (ru) 2011-06-22 2012-02-15 Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9228548B2 (ru)
EP (1) EP2725211B1 (ru)
JP (1) JP5594433B2 (ru)
CN (1) CN103608560B (ru)
BR (1) BR112013025594B1 (ru)
MX (1) MX358048B (ru)
MY (1) MY174544A (ru)
RU (1) RU2563427C2 (ru)
WO (1) WO2012176490A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719095C1 (ru) * 2018-07-30 2020-04-17 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система управления двигателем внутреннего сгорания

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013213697B4 (de) * 2013-07-12 2016-10-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer quantitätsgeregelten Brennkraftmaschine und quantitätsgeregelte Brennkraftmaschine
US9091202B2 (en) * 2013-08-13 2015-07-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9080506B2 (en) * 2013-08-13 2015-07-14 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
JP6201524B2 (ja) * 2013-08-26 2017-09-27 マツダ株式会社 車両用エンジンのターボ過給装置
WO2015181973A1 (ja) * 2014-05-30 2015-12-03 日産自動車株式会社 内燃機関及び内燃機関の制御方法
KR101816611B1 (ko) * 2014-06-06 2018-01-09 얀마 가부시키가이샤 엔진 장치
CN106414960B (zh) * 2014-06-06 2020-01-14 洋马株式会社 发动机装置
JP6245448B2 (ja) * 2014-09-29 2017-12-13 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
FR3027955A1 (fr) * 2014-10-30 2016-05-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Moteur thermique suralimente avec circuit de recirculation en derivation de la turbine
CN106907725B (zh) * 2017-03-31 2018-10-26 陕西科技大学 基于流体压差的涡轮增压排气装置
EP3728820A4 (en) * 2017-12-18 2021-07-21 Cummins, Inc. COMPRESSOR OUTLET PRESSURE CONTROL FOR IMPROVED ENGINE SPEED STABILITY AND PERFORMANCE USING A COMPRESSOR RECIRCULATION VALVE AND TURBOCHARGER WASTEGATES
US10823120B2 (en) * 2018-11-16 2020-11-03 Fca Us Llc Spark ignited engine load extension with low pressure exhaust gas recirculation and delta pressure valve
CN110321586B (zh) * 2019-04-26 2020-08-21 四川大学 一种航空发动机偏离设计点工作状态迭代求解的取值方法
GB2590942B (en) * 2020-01-08 2022-08-31 Perkins Engines Co Ltd Air intake system for use in an internal combustion engine
CN115335595A (zh) 2020-04-02 2022-11-11 日产自动车株式会社 内燃机的egr推定方法以及内燃机的egr推定装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230212C2 (ru) * 1998-11-09 2004-06-10 Стт Эмтек Актиеболаг Способ и устройство для системы рециркуляции выхлопных газов и клапан, а также способ и устройство регулирования
JP2010265854A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Isuzu Motors Ltd ターボ式過給機付き内燃機関およびその制御方法
JP2011069263A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02125920A (ja) * 1988-10-31 1990-05-14 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの吸気装置
JP3477021B2 (ja) * 1997-03-28 2003-12-10 三菱電機株式会社 内燃機関の吸気装置
JP4720585B2 (ja) 2006-04-04 2011-07-13 日産自動車株式会社 ターボ過給機付内燃機関の排気還流装置
JP4858077B2 (ja) * 2006-10-23 2012-01-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御システム
JP4779975B2 (ja) * 2007-01-10 2011-09-28 株式会社デンソー エンジン制御装置
JP4900004B2 (ja) * 2007-04-11 2012-03-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒシステム
JP4320684B2 (ja) * 2007-06-08 2009-08-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
WO2009130792A1 (ja) * 2008-04-25 2009-10-29 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の過給機制御装置
JP5381653B2 (ja) * 2009-11-30 2014-01-08 株式会社デンソー 過給機付き内燃機関の制御装置
DE112011105370B4 (de) * 2011-06-22 2016-08-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2230212C2 (ru) * 1998-11-09 2004-06-10 Стт Эмтек Актиеболаг Способ и устройство для системы рециркуляции выхлопных газов и клапан, а также способ и устройство регулирования
JP2010265854A (ja) * 2009-05-18 2010-11-25 Isuzu Motors Ltd ターボ式過給機付き内燃機関およびその制御方法
JP2011069263A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719095C1 (ru) * 2018-07-30 2020-04-17 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система управления двигателем внутреннего сгорания

Also Published As

Publication number Publication date
MY174544A (en) 2020-04-24
EP2725211A1 (en) 2014-04-30
CN103608560B (zh) 2016-03-09
EP2725211A4 (en) 2016-06-22
MX2013009853A (es) 2013-10-25
US20140130783A1 (en) 2014-05-15
EP2725211B1 (en) 2018-01-03
US9228548B2 (en) 2016-01-05
JPWO2012176490A1 (ja) 2015-02-23
CN103608560A (zh) 2014-02-26
JP5594433B2 (ja) 2014-09-24
WO2012176490A1 (ja) 2012-12-27
BR112013025594B1 (pt) 2021-04-27
RU2014101692A (ru) 2015-08-10
BR112013025594A2 (pt) 2016-12-27
MX358048B (es) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2563427C2 (ru) Впускное устройство для двигателя внутреннего сгорания с нагнетателем
RU140186U1 (ru) Система двигателя с двойным независимым наддувом цилиндров
EP2775111B1 (en) Ventilation control device for internal combustion engine
CN102200050B (zh) 用于将空气引导入发动机的系统
JP5887353B2 (ja) 内燃機関
US8297054B2 (en) Exhaust system having turbo-assisted high-pressure EGR
US9670881B2 (en) Supercharger-equipped internal combustion engine
EP2405114B1 (en) Controller of multistage supercharging system
US20090255251A1 (en) Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
US8307646B2 (en) System using supplemental compressor for EGR
WO2007066833A1 (ja) 内燃機関の排気浄化システム
US10215086B2 (en) Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine and method for operating such an exhaust gas recirculation system
US20180066610A1 (en) Dedicated egr engine with dedicated loop turbocharger
EP2998562B1 (en) Internal combustion engine with supercharger
JP6772901B2 (ja) 内燃機関の排気システム
JP4206934B2 (ja) 内燃機関用過給システム
KR20120062095A (ko) 인터쿨러가 설치된 디젤엔진의 과급공기냉각장치 및 그를 이용한 냉각 방법
US9638098B2 (en) Bypass mechanism for an exhaust system
WO2013010923A1 (en) Exhaust gas recirculation for an i.c. engine
JP2018184870A (ja) エンジンの制御装置
JP2007071150A (ja) 過給機付エンジンの吸気装置
JP6528558B2 (ja) 内燃機関の吸排気システム
JP2013007268A (ja) 過給機付内燃機関の吸気装置
US20120067032A1 (en) Particulate filter regeneration
JP2012092765A (ja) 内燃機関の排気ガス再循環装置