JPH09126062A - 過給機付き内燃機関のｅｇｒ装置 - Google Patents
過給機付き内燃機関のｅｇｒ装置Info
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- JPH09126062A JPH09126062A JP7313679A JP31367995A JPH09126062A JP H09126062 A JPH09126062 A JP H09126062A JP 7313679 A JP7313679 A JP 7313679A JP 31367995 A JP31367995 A JP 31367995A JP H09126062 A JPH09126062 A JP H09126062A
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- egr
- compressor
- turbine
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- 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
- F02M26/34—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with compressors, turbines or the like in the recirculation passage
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- 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
- F02M26/05—High 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
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- 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
- F02M26/08—EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、過給機付き内燃機関において、Ｅ
ＧＲガス昇圧用の過給機によってＥＧＲガスの圧力をブ
ーストを用いてブースト圧以上に昇圧し、過給された吸
気管へのＥＧＲガスの供給を常時可能とする。 【解決手段】 排気ガスが第１過給機４のタービン５に
送り込まれてコンプレッサ８を駆動し、コンプレッサ８
で圧縮されて圧力の高くなったブーストは一部が第２過
給機１０のタービン１３に送り込まれてコンプレッサ１
１を駆動する。第２過給機１０のコンプレッサ１１には
第１過給機４のタービン５へ供給される排気ガスの一部
が送り込まれ、コンプレッサ１１で圧縮されて圧力が高
くなり、ＥＧＲガスの圧力がブースト圧力よりも常に高
くなる。従って、このＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスを吸気
管へ常に供給することができる。
ＧＲガス昇圧用の過給機によってＥＧＲガスの圧力をブ
ーストを用いてブースト圧以上に昇圧し、過給された吸
気管へのＥＧＲガスの供給を常時可能とする。 【解決手段】 排気ガスが第１過給機４のタービン５に
送り込まれてコンプレッサ８を駆動し、コンプレッサ８
で圧縮されて圧力の高くなったブーストは一部が第２過
給機１０のタービン１３に送り込まれてコンプレッサ１
１を駆動する。第２過給機１０のコンプレッサ１１には
第１過給機４のタービン５へ供給される排気ガスの一部
が送り込まれ、コンプレッサ１１で圧縮されて圧力が高
くなり、ＥＧＲガスの圧力がブースト圧力よりも常に高
くなる。従って、このＥＧＲ装置は、ＥＧＲガスを吸気
管へ常に供給することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、排気ガスで作動
される過給機を備えたディーゼルエンジン等の過給機付
き内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
される過給機を備えたディーゼルエンジン等の過給機付
き内燃機関のＥＧＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中には
窒素酸化物（ＮＯX ）が含有されており、排気ガス中の
ＮＯX の低減対策として、従来から、排気ガスの一部を
排気系から取り出して再びエンジンの吸気系に戻す排気
ガス再循環（ＥＧＲ）方式が広く採用されている。内燃
機関にＥＧＲを採用することで、燃焼混合気中における
不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ等）の割合が増加
し、燃焼温度が下がることによって、ＮＯX の発生が抑
えられる。しかしながら、過給機を備えていない内燃機
関では、排気ガスの圧力が吸気側の圧力よりも常に高い
から、吸気がＥＧＲ通路に逆流するという問題は発生し
ないが、ターボチャージャ等の過給機を備えている内燃
機関では、排気ガスを吸気系に再循環するためには、排
気ガスの圧力が吸気側の圧力よりも高いことが必須条件
になる。
窒素酸化物（ＮＯX ）が含有されており、排気ガス中の
ＮＯX の低減対策として、従来から、排気ガスの一部を
排気系から取り出して再びエンジンの吸気系に戻す排気
ガス再循環（ＥＧＲ）方式が広く採用されている。内燃
機関にＥＧＲを採用することで、燃焼混合気中における
不活性ガス（Ｎ2 ，ＣＯ2 ，Ｈ2 Ｏ等）の割合が増加
し、燃焼温度が下がることによって、ＮＯX の発生が抑
えられる。しかしながら、過給機を備えていない内燃機
関では、排気ガスの圧力が吸気側の圧力よりも常に高い
から、吸気がＥＧＲ通路に逆流するという問題は発生し
ないが、ターボチャージャ等の過給機を備えている内燃
機関では、排気ガスを吸気系に再循環するためには、排
気ガスの圧力が吸気側の圧力よりも高いことが必須条件
になる。
【０００３】近年、軽量、高出力、低燃費化のために過
給機を装着した過給機付き内燃機関が一般的になってい
る。過給方式には、ツールブロアやリショルム等の機械
式過給方式とターボチャージャ方式とがある。機械式過
給機では内燃機関のブースト圧力は排気管内圧力に比べ
て常に高い。また、ターボチャージャでは一般に、部分
負荷ではブースト圧力よりも排気管内圧力が高いが、高
負荷域ではブースト圧力が排気管内圧力より高くなる。
特に、ターボチャージャのタービン効率、コンプレッサ
効率が向上すると、ブースト圧力が排気管内圧力より高
くなる領域がより軽負荷側に移行する。
給機を装着した過給機付き内燃機関が一般的になってい
る。過給方式には、ツールブロアやリショルム等の機械
式過給方式とターボチャージャ方式とがある。機械式過
給機では内燃機関のブースト圧力は排気管内圧力に比べ
て常に高い。また、ターボチャージャでは一般に、部分
負荷ではブースト圧力よりも排気管内圧力が高いが、高
負荷域ではブースト圧力が排気管内圧力より高くなる。
特に、ターボチャージャのタービン効率、コンプレッサ
効率が向上すると、ブースト圧力が排気管内圧力より高
くなる領域がより軽負荷側に移行する。
【０００４】上記のとおりであるから、ブースト圧力が
排気管内圧力より高い領域でＥＧＲを行うためには、Ｅ
ＧＲガスを過給機の吸入側に戻す方法が考えられる。し
かし、ＥＧＲガスは高温で煤等の汚れを含んだ排気ガス
であるから、ＥＧＲガスを過給機の吸入側に戻すと過給
機が排気ガスで汚れて性能が低下するという問題があ
る。即ち、機械式過給機の場合にはロータ等の空気圧縮
部位の熱膨張による破損、効率低下等の問題が生じ、タ
ーボチャージャの場合にはコンプレッサブレードの汚れ
による効率低下等が問題となる。また、ターボチャージ
ャの場合、大気と共に圧力の高いＥＧＲガスを過給機の
吸気圧まで膨張させて再び過給機で圧縮するので過給機
の消費動力は大きくなり、過給機の効率が低下したこと
と同じことになる。
排気管内圧力より高い領域でＥＧＲを行うためには、Ｅ
ＧＲガスを過給機の吸入側に戻す方法が考えられる。し
かし、ＥＧＲガスは高温で煤等の汚れを含んだ排気ガス
であるから、ＥＧＲガスを過給機の吸入側に戻すと過給
機が排気ガスで汚れて性能が低下するという問題があ
る。即ち、機械式過給機の場合にはロータ等の空気圧縮
部位の熱膨張による破損、効率低下等の問題が生じ、タ
ーボチャージャの場合にはコンプレッサブレードの汚れ
による効率低下等が問題となる。また、ターボチャージ
ャの場合、大気と共に圧力の高いＥＧＲガスを過給機の
吸気圧まで膨張させて再び過給機で圧縮するので過給機
の消費動力は大きくなり、過給機の効率が低下したこと
と同じことになる。
【０００５】上記問題に対処するために開発されたＥＧ
Ｒ装置として、従来、特開平５−７１４２６号公報に開
示されたものがある。該ＥＧＲ装置は、図２に示すよう
に、内燃機関の過給用としての第１過給機２０の他に、
ＥＧＲガス昇圧用の第２過給機２１を別途設けたもので
あり、内燃機関２２の排気管２３を共通排気管２４に連
結し、共通排気管２４を第１過給機２０のタービン２５
と、第２過給機２１のタービン２６と、インタークーラ
２７を介して第２過給機２１のコンプレッサ２８とに連
結し、第２過給機２１のコンプレッサ２８をＥＧＲ管２
９に連結し、ＥＧＲ管２９を吸気管３０に連結したもの
である。
Ｒ装置として、従来、特開平５−７１４２６号公報に開
示されたものがある。該ＥＧＲ装置は、図２に示すよう
に、内燃機関の過給用としての第１過給機２０の他に、
ＥＧＲガス昇圧用の第２過給機２１を別途設けたもので
あり、内燃機関２２の排気管２３を共通排気管２４に連
結し、共通排気管２４を第１過給機２０のタービン２５
と、第２過給機２１のタービン２６と、インタークーラ
２７を介して第２過給機２１のコンプレッサ２８とに連
結し、第２過給機２１のコンプレッサ２８をＥＧＲ管２
９に連結し、ＥＧＲ管２９を吸気管３０に連結したもの
である。
【０００６】上記ＥＧＲ装置の作動について説明する
と、内燃機関２２の各気筒から共通排気管２４に吐き出
された排気ガスは第２過給機２１のタービン２６に供給
され、タービン２６を回す。一方、共通排気管２４から
吐き出された排気ガスの一部は、インタクーラ２７を介
して第２過給機２１のコンプレッサ２８に供給され、第
２過給機２１のコンプレッサ２８で圧縮される。圧縮さ
れた排気ガスは、吸気管３０の圧力に等しくなってＥＧ
Ｒ管２９へ吐き出される。そして、ＥＧＲ管２９を通っ
て排気ガス即ちＥＧＲガスは、第１過給機２０のコンプ
レッサ３１が吐き出す空気と吸気管３０で合流し、内燃
機関２２の燃焼室３２へ送られ、ＥＧＲが行われる。
と、内燃機関２２の各気筒から共通排気管２４に吐き出
された排気ガスは第２過給機２１のタービン２６に供給
され、タービン２６を回す。一方、共通排気管２４から
吐き出された排気ガスの一部は、インタクーラ２７を介
して第２過給機２１のコンプレッサ２８に供給され、第
２過給機２１のコンプレッサ２８で圧縮される。圧縮さ
れた排気ガスは、吸気管３０の圧力に等しくなってＥＧ
Ｒ管２９へ吐き出される。そして、ＥＧＲ管２９を通っ
て排気ガス即ちＥＧＲガスは、第１過給機２０のコンプ
レッサ３１が吐き出す空気と吸気管３０で合流し、内燃
機関２２の燃焼室３２へ送られ、ＥＧＲが行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来のＥＧＲ装置は、第２過給機２１が排気駆動
式であるから、第２過給機２１のタービン２６が排気ガ
スで駆動されるように構成されており、次のような問題
が生じる。まず第１に、アクセルを一気に踏み込むよう
な過渡状態において、吸入空気量に対するＥＧＲガスの
量が過大になるので、アクセル踏み込み時に瞬間的に多
量のスモーク即ち煤が出る問題や燃費が悪化するといっ
た問題が生じる。第２に、第２過給機２１はタービン２
６側もコンプレッサ２８側も共に高温の排気ガスを流す
ことになるので、両方ともブレードやケーシングの材料
として耐熱合金を使う必要がある。
示した従来のＥＧＲ装置は、第２過給機２１が排気駆動
式であるから、第２過給機２１のタービン２６が排気ガ
スで駆動されるように構成されており、次のような問題
が生じる。まず第１に、アクセルを一気に踏み込むよう
な過渡状態において、吸入空気量に対するＥＧＲガスの
量が過大になるので、アクセル踏み込み時に瞬間的に多
量のスモーク即ち煤が出る問題や燃費が悪化するといっ
た問題が生じる。第２に、第２過給機２１はタービン２
６側もコンプレッサ２８側も共に高温の排気ガスを流す
ことになるので、両方ともブレードやケーシングの材料
として耐熱合金を使う必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、過給
機付き内燃機関において、排気ガスを昇圧するＥＧＲ昇
圧用の過給機を設け、該過給機でＥＧＲガスの圧力をブ
ースト圧力以上に昇圧させることによって過給された吸
気管へのＥＧＲガスの供給を常時可能とした過給機付き
内燃機関のＥＧＲ装置を提供することである。
機付き内燃機関において、排気ガスを昇圧するＥＧＲ昇
圧用の過給機を設け、該過給機でＥＧＲガスの圧力をブ
ースト圧力以上に昇圧させることによって過給された吸
気管へのＥＧＲガスの供給を常時可能とした過給機付き
内燃機関のＥＧＲ装置を提供することである。
【０００９】この発明は、内燃機関の排気ガスで作動す
る過給用の第１過給機、及び該第１過給機で昇圧された
ブーストの一部によって作動される第２タービンと前記
タービンによって駆動され且つ排気ガスの一部を吸引昇
圧して前記ブーストが流れる吸気管へ送り込む第２コン
プレッサとから成る第２過給機を有する過給機付き内燃
機関のＥＧＲ装置に関する。
る過給用の第１過給機、及び該第１過給機で昇圧された
ブーストの一部によって作動される第２タービンと前記
タービンによって駆動され且つ排気ガスの一部を吸引昇
圧して前記ブーストが流れる吸気管へ送り込む第２コン
プレッサとから成る第２過給機を有する過給機付き内燃
機関のＥＧＲ装置に関する。
【００１０】また、この過給機付き内燃機関のＥＧＲ装
置は、前記第１過給機の第１コンプレッサの下流側で吸
気管から分岐して前記第２過給機の前記第２コンプレッ
サに接続し且つ前記第２コンプレッサから前記第１過給
機の第１コンプレッサの上流側の吸気管に接続する吸気
バイパス管、及び前記第１過給機の第１タービンの上流
側で排気管から分岐して前記第２過給機の前記第２ター
ビンに接続し且つ前記第２タービンから前記吸気バイパ
ス管の前記吸気管からの分岐点よりも下流側で前記吸気
管に接続するＥＧＲ通路を有している。
置は、前記第１過給機の第１コンプレッサの下流側で吸
気管から分岐して前記第２過給機の前記第２コンプレッ
サに接続し且つ前記第２コンプレッサから前記第１過給
機の第１コンプレッサの上流側の吸気管に接続する吸気
バイパス管、及び前記第１過給機の第１タービンの上流
側で排気管から分岐して前記第２過給機の前記第２ター
ビンに接続し且つ前記第２タービンから前記吸気バイパ
ス管の前記吸気管からの分岐点よりも下流側で前記吸気
管に接続するＥＧＲ通路を有している。
【００１１】また、この過給機付き内燃機関のＥＧＲ装
置において、前記第２コンプレッサのブレードを耐熱材
で作製し、前記第２タービンのブレードをアルミ材で作
製したものである。
置において、前記第２コンプレッサのブレードを耐熱材
で作製し、前記第２タービンのブレードをアルミ材で作
製したものである。
【００１２】また、この過給機付き内燃機関のＥＧＲ装
置において、前記吸気バイパス管又は前記ＥＧＲ通路の
いずれか一方又は両方にＥＧＲガスの流量を制御するＥ
ＧＲ制御バルブを設けたものである。
置において、前記吸気バイパス管又は前記ＥＧＲ通路の
いずれか一方又は両方にＥＧＲガスの流量を制御するＥ
ＧＲ制御バルブを設けたものである。
【００１３】また、この過給機付き内燃機関のＥＧＲ装
置において、前記第２過給機を並列又は直列に複数台設
けたものである。
置において、前記第２過給機を並列又は直列に複数台設
けたものである。
【００１４】この過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置は、
上記のように構成され、過給用の第１過給機で昇圧され
たブーストの一部が第２過給機の第２タービンに送り込
まれることによって該第２タービンが回転する。第２過
給機は、前記第２タービンの回転によって第２コンプレ
ッサが駆動され、前記第１過給機に供給される排気ガス
の一部を吸引してＥＧＲガスとして吸気管へ送り出す。
ＥＧＲガスは第２過給機の第２コンプレッサで圧縮され
て昇圧するので、ＥＧＲガスの圧力がブースト圧力より
も常に高くなる。従って、このＥＧＲ装置は、ＥＧＲガ
スを常に吸気管へ供給することができるようになる。
上記のように構成され、過給用の第１過給機で昇圧され
たブーストの一部が第２過給機の第２タービンに送り込
まれることによって該第２タービンが回転する。第２過
給機は、前記第２タービンの回転によって第２コンプレ
ッサが駆動され、前記第１過給機に供給される排気ガス
の一部を吸引してＥＧＲガスとして吸気管へ送り出す。
ＥＧＲガスは第２過給機の第２コンプレッサで圧縮され
て昇圧するので、ＥＧＲガスの圧力がブースト圧力より
も常に高くなる。従って、このＥＧＲ装置は、ＥＧＲガ
スを常に吸気管へ供給することができるようになる。
【００１５】エンジンから排出された排気ガスは第１過
給機の第１タービンに送り込まれて第１コンプレッサを
駆動する。第１過給機の第１コンプレッサで圧縮されて
圧力の高くなったブーストはその一部が吸気バイパス管
を通して第２過給機の第２タービンに送り込まれて第２
過給機の第２コンプレッサを駆動する。一方、エンジン
から排出された排気ガスはその一部がＥＧＲ通路を通し
て第２過給機の第２コンプレッサに吸引され、第２コン
プレッサで圧縮されて圧力が高くなる。
給機の第１タービンに送り込まれて第１コンプレッサを
駆動する。第１過給機の第１コンプレッサで圧縮されて
圧力の高くなったブーストはその一部が吸気バイパス管
を通して第２過給機の第２タービンに送り込まれて第２
過給機の第２コンプレッサを駆動する。一方、エンジン
から排出された排気ガスはその一部がＥＧＲ通路を通し
て第２過給機の第２コンプレッサに吸引され、第２コン
プレッサで圧縮されて圧力が高くなる。
【００１６】従って、第２過給機の第２コンプレッサか
ら送り出される排気ガス即ちＥＧＲガスの圧力はブース
ト圧力よりも常に高い状態に維持されるので、このＥＧ
Ｒ装置はＥＧＲガスを吸気管へ常に供給することができ
るようになる。しかも、前記第２過給機は、従来のよう
に、排気ガスによって作動することなく、昇圧された吸
気即ちブーストを利用するので、該ブーストが排気ガス
より高圧であるので、ＥＧＲ用の排気ガスはブーストよ
り効率的に高圧にされ、ブーストがＥＧＲ用通路に逆流
することはない。
ら送り出される排気ガス即ちＥＧＲガスの圧力はブース
ト圧力よりも常に高い状態に維持されるので、このＥＧ
Ｒ装置はＥＧＲガスを吸気管へ常に供給することができ
るようになる。しかも、前記第２過給機は、従来のよう
に、排気ガスによって作動することなく、昇圧された吸
気即ちブーストを利用するので、該ブーストが排気ガス
より高圧であるので、ＥＧＲ用の排気ガスはブーストよ
り効率的に高圧にされ、ブーストがＥＧＲ用通路に逆流
することはない。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置の実施例につい
て説明する。図１はこの発明による過給機付き内燃機関
のＥＧＲ装置を示す全体構成図である。エンジン１には
排気マニホールド２が取り付けられ、排気マニホールド
２には排気管３が連結されている。排気管３の途中には
第１過給機４のタービン５が設けられている。また、エ
ンジン１には吸気マニホールド６が取り付けられ、該吸
気マニホールド６には吸気管７が連結されている。吸気
管７の途中には第１過給機４のコンプレッサ８が設けら
れている。第１過給機４はエンジン１に従来から普通に
取り付けれているターボチャージャタイプの過給用の過
給機である。
による過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置の実施例につい
て説明する。図１はこの発明による過給機付き内燃機関
のＥＧＲ装置を示す全体構成図である。エンジン１には
排気マニホールド２が取り付けられ、排気マニホールド
２には排気管３が連結されている。排気管３の途中には
第１過給機４のタービン５が設けられている。また、エ
ンジン１には吸気マニホールド６が取り付けられ、該吸
気マニホールド６には吸気管７が連結されている。吸気
管７の途中には第１過給機４のコンプレッサ８が設けら
れている。第１過給機４はエンジン１に従来から普通に
取り付けれているターボチャージャタイプの過給用の過
給機である。
【００１８】排気管３にはＥＧＲ通路９の一端が連結さ
れており、吸気管７にはＥＧＲ通路９の他端が連結され
ている。また、吸気管７には吸気バイパス管１２の両端
が連結されている。吸気バイパス管１２は第１過給機４
のコンプレッサ８の下流側で吸気管７から分岐し、第１
過給機４のコンプレッサ８の上流側即ち吸入側で吸気管
７に連結されている。ＥＧＲ通路９は第１過給機４のタ
ービン５の上流側で排気管３から分岐し吸気管７と吸気
バイパス管１２との分岐部位よりも下流側で吸気管７に
連結されている。ＥＧＲガス昇圧用の第２過給機１０
は、吸気バイパス管１２の途中にタービン１３が設けら
れ、ＥＧＲ通路９の途中にコンプレッサ１１が設けられ
たものである。
れており、吸気管７にはＥＧＲ通路９の他端が連結され
ている。また、吸気管７には吸気バイパス管１２の両端
が連結されている。吸気バイパス管１２は第１過給機４
のコンプレッサ８の下流側で吸気管７から分岐し、第１
過給機４のコンプレッサ８の上流側即ち吸入側で吸気管
７に連結されている。ＥＧＲ通路９は第１過給機４のタ
ービン５の上流側で排気管３から分岐し吸気管７と吸気
バイパス管１２との分岐部位よりも下流側で吸気管７に
連結されている。ＥＧＲガス昇圧用の第２過給機１０
は、吸気バイパス管１２の途中にタービン１３が設けら
れ、ＥＧＲ通路９の途中にコンプレッサ１１が設けられ
たものである。
【００１９】また、上記実施例において図示を省略した
が、第２過給機１０のコンプレッサ１１から吐き出され
たＥＧＲガスを冷却するために、ＥＧＲ通路９の途中に
インタークーラが設けられている。
が、第２過給機１０のコンプレッサ１１から吐き出され
たＥＧＲガスを冷却するために、ＥＧＲ通路９の途中に
インタークーラが設けられている。
【００２０】従来のＥＧＲガス昇圧用の第２過給機は、
タービン側もコンプレッサ側も共に高温の排気ガスを流
すことになるので、両方ともブレードやケーシングの材
料として耐熱合金を使う必要があったが、第２過給機１
０については、高温の排気ガスが送り込まれるコンプレ
ッサ１１については従来どおりブレードやケーシングを
耐熱合金材で製作せざるをえないが、ブーストが送り込
まれるタービン１３についてはブレードやケーシングを
アルミ材で製作することができる。従って、第２過給機
１０は従来のものに比べて大幅に軽量化することが可能
となり、応答性が向上する。
タービン側もコンプレッサ側も共に高温の排気ガスを流
すことになるので、両方ともブレードやケーシングの材
料として耐熱合金を使う必要があったが、第２過給機１
０については、高温の排気ガスが送り込まれるコンプレ
ッサ１１については従来どおりブレードやケーシングを
耐熱合金材で製作せざるをえないが、ブーストが送り込
まれるタービン１３についてはブレードやケーシングを
アルミ材で製作することができる。従って、第２過給機
１０は従来のものに比べて大幅に軽量化することが可能
となり、応答性が向上する。
【００２１】このＥＧＲ装置は、上記のように構成され
ているので、次のように作動する。エンジン１から吐き
出された排気ガスは、排気マニホールド２、排気管３を
経て、第１過給機４のタービン５に送り込まれて該ター
ビン５を回し、それに伴って第１過給機４のコンプレッ
サ８が駆動される。大気（ターボ吸い込み圧：Ｐ0 ）は
第１過給機４のコンプレッサ８に吸引されて圧縮され、
コンプレッサ８から吐き出されたブーストは吸気管７を
通って吸気マニホールド６へ送り込まれ、エンジン１の
過給が行われる。
ているので、次のように作動する。エンジン１から吐き
出された排気ガスは、排気マニホールド２、排気管３を
経て、第１過給機４のタービン５に送り込まれて該ター
ビン５を回し、それに伴って第１過給機４のコンプレッ
サ８が駆動される。大気（ターボ吸い込み圧：Ｐ0 ）は
第１過給機４のコンプレッサ８に吸引されて圧縮され、
コンプレッサ８から吐き出されたブーストは吸気管７を
通って吸気マニホールド６へ送り込まれ、エンジン１の
過給が行われる。
【００２２】第１過給機４で圧縮されたブーストの一部
は吸気バイパス管１２を通って第２過給機１０のタービ
ン１３に送り込まれ、タービン１３を回転させて、第１
過給機４のコンプレッサ８の上流側で吸気管７に戻る。
また、エンジン１から排出された排気ガス（第１過給機
４のタービン５入口における排気ガスの圧力：ＰT ）の
一部は、排気管３から分岐するＥＧＲ通路９を通って第
２過給機１０のコンプレッサ１１に送り込まれる。そし
て、排気ガスはタービン１３によって駆動されるコンプ
レッサ１１によって圧縮され、高圧のＥＧＲガスとして
吸気管７へ送り込まれる。この時、ＥＧＲガスの圧力Ｐ
T H は、第２過給機１０のコンプレッサ１１によって圧
縮され昇圧されるので、ブースト圧力ＰB よりも常に高
くなる。即ち、ＰT ≦ＰB ＜ＰT H の関係が成り立つ。
従って、第２過給機１０から吐き出されたＥＧＲガスを
吸気管７に環流する上で何ら問題はなく、ＥＧＲガスは
第１過給機４から吐き出されたブーストと合流して吸気
マニホールド６に送り込まれることになる。
は吸気バイパス管１２を通って第２過給機１０のタービ
ン１３に送り込まれ、タービン１３を回転させて、第１
過給機４のコンプレッサ８の上流側で吸気管７に戻る。
また、エンジン１から排出された排気ガス（第１過給機
４のタービン５入口における排気ガスの圧力：ＰT ）の
一部は、排気管３から分岐するＥＧＲ通路９を通って第
２過給機１０のコンプレッサ１１に送り込まれる。そし
て、排気ガスはタービン１３によって駆動されるコンプ
レッサ１１によって圧縮され、高圧のＥＧＲガスとして
吸気管７へ送り込まれる。この時、ＥＧＲガスの圧力Ｐ
T H は、第２過給機１０のコンプレッサ１１によって圧
縮され昇圧されるので、ブースト圧力ＰB よりも常に高
くなる。即ち、ＰT ≦ＰB ＜ＰT H の関係が成り立つ。
従って、第２過給機１０から吐き出されたＥＧＲガスを
吸気管７に環流する上で何ら問題はなく、ＥＧＲガスは
第１過給機４から吐き出されたブーストと合流して吸気
マニホールド６に送り込まれることになる。
【００２３】また、エンジンの負荷、回転速度が増加す
るにつれてブースト圧力は第１過給機４の作用で増加
し、該ブースト圧力によってＥＧＲガス昇圧用の第２過
給機１０のタービン１３は駆動されるように構成されて
いるので、エンジンの負荷、回転速度が増加するにつれ
てＥＧＲガスの圧力も高くなることになる。従って、Ｅ
ＧＲガスの圧力は、エンジンの負荷や回転速度が変化し
ようとも常にブースト圧力よりも高く維持されることに
なり、安定したＥＧＲを行うことができる。
るにつれてブースト圧力は第１過給機４の作用で増加
し、該ブースト圧力によってＥＧＲガス昇圧用の第２過
給機１０のタービン１３は駆動されるように構成されて
いるので、エンジンの負荷、回転速度が増加するにつれ
てＥＧＲガスの圧力も高くなることになる。従って、Ｅ
ＧＲガスの圧力は、エンジンの負荷や回転速度が変化し
ようとも常にブースト圧力よりも高く維持されることに
なり、安定したＥＧＲを行うことができる。
【００２４】このＥＧＲ装置は、吸入空気量に対してあ
る一定割合のＥＧＲガスを供給するためにブースト圧力
で第２過給機１０のコンプレッサ１１を駆動するように
構成されているので、アクセルを一気に踏み込んだ時に
過渡状態でＥＧＲガスが過大になることがなく、アクセ
ル踏み込み時に瞬間的に多量の煤が出る問題に対して有
利であり、過渡時の燃費が向上する。
る一定割合のＥＧＲガスを供給するためにブースト圧力
で第２過給機１０のコンプレッサ１１を駆動するように
構成されているので、アクセルを一気に踏み込んだ時に
過渡状態でＥＧＲガスが過大になることがなく、アクセ
ル踏み込み時に瞬間的に多量の煤が出る問題に対して有
利であり、過渡時の燃費が向上する。
【００２５】第２過給機１０のタービン１３には、従来
のように汚れた排気ガスが供給されるのではなく、清浄
化されたブーストが供給されるので、第２過給機１０の
タービン１３に損傷を与えることなくＥＧＲを行うこと
が可能になり、低エミッション化を実現することができ
る。
のように汚れた排気ガスが供給されるのではなく、清浄
化されたブーストが供給されるので、第２過給機１０の
タービン１３に損傷を与えることなくＥＧＲを行うこと
が可能になり、低エミッション化を実現することができ
る。
【００２６】上記実施例においては、ＥＧＲガス昇圧用
の第２過給機１０を１台設けた例について説明したが、
複数台の第２過給機１０を直列及び／又は並列に設けて
もよい。例えば、複数台の第２過給機１０を直列に多段
に設ける場合、排気管３の途中から分岐する一本のＥＧ
Ｒ通路９と吸気管７の途中から分岐する一本の吸気バイ
パス管１２との間に複数台の第２過給機１０を配置し、
各第２過給機１０のコンプレッサ１１をＥＧＲ通路９に
直列に配置し、タービン１３を吸気バイパス管１２に直
列に配置する。複数台の第２過給機を直列に設けること
によって、第２過給機を１台設けたものに比べてＥＧＲ
ガスの圧力をより一層高めることができるようになる。
の第２過給機１０を１台設けた例について説明したが、
複数台の第２過給機１０を直列及び／又は並列に設けて
もよい。例えば、複数台の第２過給機１０を直列に多段
に設ける場合、排気管３の途中から分岐する一本のＥＧ
Ｒ通路９と吸気管７の途中から分岐する一本の吸気バイ
パス管１２との間に複数台の第２過給機１０を配置し、
各第２過給機１０のコンプレッサ１１をＥＧＲ通路９に
直列に配置し、タービン１３を吸気バイパス管１２に直
列に配置する。複数台の第２過給機を直列に設けること
によって、第２過給機を１台設けたものに比べてＥＧＲ
ガスの圧力をより一層高めることができるようになる。
【００２７】また、複数台の第２過給機１０を並列に設
ける場合には、排気管３の途中から複数本のＥＧＲ通路
９を並列に分岐させ、吸気管７の途中からＥＧＲ通路９
と同数の吸気バイパス管１２を並列に分岐させ、各ＥＧ
Ｒ通路９にそれぞれ第２過給機１０のコンプレッサ１１
を連結し、各吸気バイパス管１２にそれぞれ第２過給機
１０のタービン１３を連結する。複数台の第２過給機１
０を並列に設けることによって、ＥＧＲガスの流量制御
が可能になる。
ける場合には、排気管３の途中から複数本のＥＧＲ通路
９を並列に分岐させ、吸気管７の途中からＥＧＲ通路９
と同数の吸気バイパス管１２を並列に分岐させ、各ＥＧ
Ｒ通路９にそれぞれ第２過給機１０のコンプレッサ１１
を連結し、各吸気バイパス管１２にそれぞれ第２過給機
１０のタービン１３を連結する。複数台の第２過給機１
０を並列に設けることによって、ＥＧＲガスの流量制御
が可能になる。
【００２８】また、ＥＧＲガスの流量を制御可能にする
ために、吸気バイパス管１２又はＥＧＲ通路９の何れか
一方又は両方にＥＧＲ制御バルブ（図示せず）を設けて
もよい。例えば、エンジン１の運転状態（即ち、エンジ
ンの回転数とトルクの関係）に応じた最適なＥＧＲガス
量を記憶したマップを予め作成しておき、エンジン回転
センサー（図示せず）、ラックセンサー（図示せず）な
どの各種センサーで検出したエンジン１の運転状態、即
ちエンジン回転数及びトルクなどを入力して、上記マッ
プに基づいてソレノイド（図示せず）に通電するデュー
ティ比を制御し、これによってＥＧＲ制御バルブの開度
を制御するようにしてもよい。
ために、吸気バイパス管１２又はＥＧＲ通路９の何れか
一方又は両方にＥＧＲ制御バルブ（図示せず）を設けて
もよい。例えば、エンジン１の運転状態（即ち、エンジ
ンの回転数とトルクの関係）に応じた最適なＥＧＲガス
量を記憶したマップを予め作成しておき、エンジン回転
センサー（図示せず）、ラックセンサー（図示せず）な
どの各種センサーで検出したエンジン１の運転状態、即
ちエンジン回転数及びトルクなどを入力して、上記マッ
プに基づいてソレノイド（図示せず）に通電するデュー
ティ比を制御し、これによってＥＧＲ制御バルブの開度
を制御するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】この発明による過給機付き内燃機関のＥ
ＧＲ装置は、以上のように構成されているので、次のよ
うな特有の効果を有する。この過給機付き内燃機関のＥ
ＧＲ装置は、第１過給機によって圧縮されたブーストの
一部を吸気バイパス管に通して第２過給機の第２タービ
ンに送り込み、該第２タービンを作動させ、該第２ター
ビンによって駆動される第２コンプレッサによって排気
管から第１過給機の上流側で排気ガスの一部を吸引し、
該排気ガス（ＥＧＲガス）の圧力を高めてエンジンの吸
気管内に送り込むように構成されているので、ＥＧＲガ
スの圧力ＰT H はブースト圧力ＰB よりも常に高い状態
に維持されることになり、エンジンの負荷や回転速度が
変化しようとも常にＥＧＲを行うことが可能になる。従
って、このＥＧＲ装置は、ＮＯX の発生をより効率的に
抑えることが可能になる。
ＧＲ装置は、以上のように構成されているので、次のよ
うな特有の効果を有する。この過給機付き内燃機関のＥ
ＧＲ装置は、第１過給機によって圧縮されたブーストの
一部を吸気バイパス管に通して第２過給機の第２タービ
ンに送り込み、該第２タービンを作動させ、該第２ター
ビンによって駆動される第２コンプレッサによって排気
管から第１過給機の上流側で排気ガスの一部を吸引し、
該排気ガス（ＥＧＲガス）の圧力を高めてエンジンの吸
気管内に送り込むように構成されているので、ＥＧＲガ
スの圧力ＰT H はブースト圧力ＰB よりも常に高い状態
に維持されることになり、エンジンの負荷や回転速度が
変化しようとも常にＥＧＲを行うことが可能になる。従
って、このＥＧＲ装置は、ＮＯX の発生をより効率的に
抑えることが可能になる。
【００３０】また、このＥＧＲ装置は、第２過給機の第
２タービンに対して高温の排気ガスを送り込む代わりに
ブーストを送り込むように構成されているので、該第２
タービンのブレードやケーシングを耐熱合金に代えてア
ルミ材で製作することが可能になる。従って、第２過給
機を大幅に軽量化することが可能となり、第２過給機の
応答性が従来のものに比べて向上する。
２タービンに対して高温の排気ガスを送り込む代わりに
ブーストを送り込むように構成されているので、該第２
タービンのブレードやケーシングを耐熱合金に代えてア
ルミ材で製作することが可能になる。従って、第２過給
機を大幅に軽量化することが可能となり、第２過給機の
応答性が従来のものに比べて向上する。
【００３１】また、このＥＧＲ装置は、第１過給機で過
給されたブーストを第２過給機の第２タービンに送り込
み、該第２タービンで駆動される第２コンプレッサによ
って排気ガス（ＥＧＲガス）の圧力を高めるように構成
されたものであるが、吸入空気量に対してある一定割合
のＥＧＲガスを供給するためには、ブーストで第２過給
機の第２コンプレッサを駆動する方が、従来のように排
気ガスで駆動するよりも、アクセルを一気に踏み込んだ
時に過渡状態でＥＧＲガスが過大になることがないだ
け、アクセル踏み込み時に瞬間的に多量の煤が出る問題
に対して有利であり、過渡時の燃費が向上する。
給されたブーストを第２過給機の第２タービンに送り込
み、該第２タービンで駆動される第２コンプレッサによ
って排気ガス（ＥＧＲガス）の圧力を高めるように構成
されたものであるが、吸入空気量に対してある一定割合
のＥＧＲガスを供給するためには、ブーストで第２過給
機の第２コンプレッサを駆動する方が、従来のように排
気ガスで駆動するよりも、アクセルを一気に踏み込んだ
時に過渡状態でＥＧＲガスが過大になることがないだ
け、アクセル踏み込み時に瞬間的に多量の煤が出る問題
に対して有利であり、過渡時の燃費が向上する。
【図１】この発明による過給機付き内燃機関のＥＧＲ装
置の実施例を示す概略説明図である。
置の実施例を示す概略説明図である。
【図２】従来の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置を示す
概略説明図である。
概略説明図である。
１ エンジン ３ 排気管 ４ 第１過給機 ５ タービン（第１タービン） ７ 吸気管 ８ コンプレッサ（第１コンプレッサ） ９ ＥＧＲ通路 １０ 第２過給機 １１ コンプレッサ（第２コンプレッサ） １２ 吸気バイパス管 １３ タービン（第２タービン）
Claims (5)
- 【請求項１】 内燃機関の排気ガスで作動する過給用の
第１過給機、及び該第１過給機で昇圧されたブーストの
一部によって作動される第２タービンと前記タービンに
よって駆動され且つ排気ガスの一部を吸引昇圧して前記
ブーストが流れる吸気管へ送り込む第２コンプレッサと
から成る第２過給機を有する過給機付き内燃機関のＥＧ
Ｒ装置。 - 【請求項２】 前記第１過給機の第１コンプレッサの下
流側で吸気管から分岐して前記第２過給機の前記第２コ
ンプレッサに接続し且つ前記第２コンプレッサから前記
第１過給機の第１コンプレッサの上流側の吸気管に接続
する吸気バイパス管、及び前記第１過給機の第１タービ
ンの上流側で排気管から分岐して前記第２過給機の前記
第２タービンに接続し且つ前記第２タービンから前記吸
気バイパス管の前記吸気管からの分岐点よりも下流側で
前記吸気管に接続するＥＧＲ通路を有する請求項１に記
載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。 - 【請求項３】 前記第２コンプレッサのブレードを耐熱
材で作製し、前記第２タービンのブレードをアルミ材で
作製したことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項
に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。 - 【請求項４】 前記吸気バイパス管又は前記ＥＧＲ通路
のいずれか一方又は両方にＥＧＲガスの流量を制御する
ＥＧＲ制御バルブを設けたことを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１項に記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ
装置。 - 【請求項５】 前記第２過給機を並列又は直列に複数台
設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に
記載の過給機付き内燃機関のＥＧＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7313679A JPH09126062A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 過給機付き内燃機関のｅｇｒ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7313679A JPH09126062A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 過給機付き内燃機関のｅｇｒ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126062A true JPH09126062A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=18044211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7313679A Pending JPH09126062A (ja) | 1995-11-08 | 1995-11-08 | 過給機付き内燃機関のｅｇｒ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126062A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030013599A (ko) * | 2001-08-08 | 2003-02-15 | 현대자동차주식회사 | 터보차저를 이용한 이지알시스템 |
| US20100107629A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having turbo-assisted high-pressure EGR |
| US20170159619A1 (en) * | 2014-06-26 | 2017-06-08 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Engine system comprising a burnt gas recirculation circuit |
| CN114294104A (zh) * | 2020-10-07 | 2022-04-08 | 沃尔沃卡车集团 | 内燃发动机系统 |
-
1995
- 1995-11-08 JP JP7313679A patent/JPH09126062A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030013599A (ko) * | 2001-08-08 | 2003-02-15 | 현대자동차주식회사 | 터보차저를 이용한 이지알시스템 |
| US20100107629A1 (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having turbo-assisted high-pressure EGR |
| US8297054B2 (en) * | 2008-10-31 | 2012-10-30 | Caterpillar Inc. | Exhaust system having turbo-assisted high-pressure EGR |
| US20170159619A1 (en) * | 2014-06-26 | 2017-06-08 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Engine system comprising a burnt gas recirculation circuit |
| CN114294104A (zh) * | 2020-10-07 | 2022-04-08 | 沃尔沃卡车集团 | 内燃发动机系统 |
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