JP2010156272A - Egr device and egr filter of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のEGR装置及びEGRフィルタに関する。 The present invention relates to an EGR device and an EGR filter for an internal combustion engine.
特許文献1には、内燃機関の排気管から排出する排ガスを吸気通路に再循環させる還流管に、排ガス中の微粒子を捕集する捕集手段を設ける技術が開示されている。また、この特許文献1には、捕集手段によって捕集した微粒子を燃焼分解する技術も開示されている。
また、特許文献2には、エンジンの排ガスの一部を回収し、再び吸気に混合する回収排気管路の途中に排ガスを冷却するための熱交換器を設置し、該熱交換器の排ガスとの接触部に酸化触媒を担持させる技術が開示されている。
EGR装置によって排ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に導入する場合、その排ガスに粒子状物質(Particulate Matter:以下、PMと称する)が含まれていると、EGRガスと共に該PMも吸気通路に流入ことになる。この場合、吸気通路内へのPMの付着や気筒内にPMが流入することによる気筒内の磨耗率の増加等の悪影響を及ぼす虞がある。 When a part of exhaust gas is introduced into the intake passage as EGR gas by the EGR device, if the particulate matter (Particulate Matter: hereinafter referred to as PM) is included in the exhaust gas, the PM also enters the intake passage together with the EGR gas. Will flow in. In this case, there is a risk of adverse effects such as adhesion of PM into the intake passage or increase in wear rate in the cylinder due to PM flowing into the cylinder.
また、EGR通路と排気通路とを溶接した際に発生したスパッタ、排気通路に設けられたパティキュレートフィルタや触媒の破片等の異物がEGRガスと共に吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサより上流側に流入すると、該異物の衝突によりコンプレッサのインペラの破損を招く虞がある。 Further, when spatter generated when welding the EGR passage and the exhaust passage, foreign matter such as particulate filter and catalyst fragments provided in the exhaust passage flows into the upstream side of the turbocharger compressor in the intake passage together with the EGR gas. The impeller of the compressor may be damaged by the collision of the foreign matter.
そこで、このようなPM、スパッタ、パティキュレートフィルタや触媒の破片等の異物の吸気通路への流入を抑制するために、EGR通路にフィルタ(EGRフィルタ)を設ける場合がある。しかしながら、この場合、PMによってEGRフィルタの目詰まりが生じる虞がある。また、これによりEGR通路での圧損の増加を招く虞がある。 Therefore, in order to suppress the inflow of foreign matter such as PM, spatter, particulate filter and catalyst fragments into the intake passage, a filter (EGR filter) may be provided in the EGR passage. However, in this case, the EGR filter may be clogged with PM. In addition, this may cause an increase in pressure loss in the EGR passage.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、EGRガスの導入に伴う吸気通路への異物の流入をより好適に抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of more suitably suppressing the inflow of foreign matter into the intake passage accompanying the introduction of EGR gas.
本発明においては、EGR通路の排気通路側の端部が排気通路におけるパティキュレートフィルタより下流側に接続されており、該EGR通路にEGRフィルタが設けられている。そして、EGRフィルタが、EGRガスが流通するガス流通部と多孔体で形成された多孔体部とが断面方向に交互に複数積層されて構成されている。さらに、ガス流通部に、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを多孔体部に指向させる指向部材が設けられている。 In the present invention, the end of the EGR passage on the exhaust passage side is connected to the downstream side of the particulate filter in the exhaust passage, and the EGR filter is provided in the EGR passage. The EGR filter is configured by alternately laminating a plurality of gas flow portions through which EGR gas flows and a porous body portion formed of a porous body in the cross-sectional direction. Furthermore, the gas distribution part is provided with a directing member that directs the flow of the EGR gas to the porous body part by closing a part of the cross section of the flow path.
より詳しくは、第一の発明に係るEGR装置は、
内燃機関の排気通路に一端が接続され、該内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサより上流側に他端が接続されたEGR通路と、
該EGR通路に設けられ、EGRガス中の異物を除去するEGRフィルタと、を備え、
前記EGR通路の一端が排気通路におけるパティキュレートフィルタよりも下流側に接続されており、
前記EGRフィルタが、
EGRガスが流通するガス流通部と多孔体で形成された多孔体部とが断面方向に交互に複数積層されて構成されており、
且つ、前記ガス流通部の途中に設けられ、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを前記多孔体部に指向させる指向部材を有する
ことを特徴とする。
More specifically, the EGR device according to the first invention is
An EGR passage having one end connected to the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end connected to the upstream side of the compressor of the turbocharger in the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR filter that is provided in the EGR passage and removes foreign substances in the EGR gas,
One end of the EGR passage is connected to the downstream side of the particulate filter in the exhaust passage,
The EGR filter is
The gas circulation part through which the EGR gas circulates and the porous body part formed of the porous body are configured by being alternately stacked in the cross-sectional direction,
And it has a directing member which is provided in the middle of the above-mentioned gas circulation part, and directs the flow of EGR gas to the above-mentioned porous part by closing a part of the section of the channel.
本発明によれば、パティキュレートフィルタを通過した排ガスがEGR通路に流入する。そのため、EGRガス中に含まれるPMの量を抑制することが出来る。さらに、パティキュレートフィルタを通過したPMを含むEGRガス中の異物がEGRフィルタによって除去される。そのため、吸気通路へのPMの流入をより高い確率で抑制することが出来、また、吸気通路へのPM以外の異物の流入も抑制することが出来る。 According to the present invention, the exhaust gas that has passed through the particulate filter flows into the EGR passage. Therefore, the amount of PM contained in the EGR gas can be suppressed. Further, foreign substances in the EGR gas containing PM that has passed through the particulate filter are removed by the EGR filter. Therefore, inflow of PM into the intake passage can be suppressed with higher probability, and inflow of foreign matters other than PM into the intake passage can be suppressed.
また、EGRガス中に含まれるPMの量が抑制されることにより、EGRフィルタの目詰まりも抑制することが出来る。また、パティキュレートフィルタにおけるPMの酸化により、パティキュレートフィルタより下流側の排ガスの温度、即ちEGRガスの温度は比較的高い。そのため、EGRフィルタのおけるPMの酸化が促進される。これによっても、EGRフィルタの目詰まりが抑制されることになる。 Moreover, clogging of the EGR filter can be suppressed by suppressing the amount of PM contained in the EGR gas. Further, due to the oxidation of PM in the particulate filter, the temperature of the exhaust gas downstream of the particulate filter, that is, the temperature of the EGR gas is relatively high. Therefore, oxidation of PM in the EGR filter is promoted. This also suppresses clogging of the EGR filter.
また、EGRフィルタ内においては、EGRガスが多孔体部を通過することにより、大幅な圧損の増加を抑制しつつ、より多くの又より小さい異物を捕集することが出来る。 Further, in the EGR filter, more or less foreign matters can be collected while suppressing a significant increase in pressure loss by passing the EGR gas through the porous body portion.
さらに、指向部材はガス流通部の流路断面の一部を塞ぐものであるため、指向部材とガス流通部の壁面との間には間隙が形成されている。これによれば、EGRフィルタによる圧損の増加をより効果的に抑制することが出来る。また、この間隙の大きさを調整することにより、EGRフィルタ内の流路抵抗や捕集する異物の大きさを調整することも出来る。 Further, since the directing member closes a part of the flow path cross section of the gas circulation part, a gap is formed between the directing member and the wall surface of the gas circulation part. According to this, an increase in pressure loss due to the EGR filter can be more effectively suppressed. Further, by adjusting the size of the gap, the flow resistance in the EGR filter and the size of the foreign matter to be collected can be adjusted.
本発明に係るEGRフィルタのガス流通部を、断面形状が波型の部材を多孔体部の間に挟みこむことで形成してもよい。また、EGRフィルタはPMの酸化によりその温度が高温となるため、該部材は耐熱性の部材であることが好ましい。 The gas circulation part of the EGR filter according to the present invention may be formed by sandwiching a corrugated member between the porous body parts. Further, since the temperature of the EGR filter becomes high due to oxidation of PM, the member is preferably a heat resistant member.
本発明に係るEGRフィルタには、酸化機能を有する触媒を担持させてもよい。これにより、EGRフィルタにおけるPMの酸化をより促進させることが出来る。 The EGR filter according to the present invention may carry a catalyst having an oxidation function. Thereby, the oxidation of PM in the EGR filter can be further promoted.
第二の発明に係るEGRフィルタは、
内燃機関の排気通路におけるパティキュレートフィルタよりも下流側に一端が接続され該内燃機関の吸気通路におけるターボチャージャのコンプレッサより上流側に他端が接続されたEGR通路に設けられ、EGRガス中の異物を除去するEGRフィルタであって、
EGRガスが流通するガス流通部と多孔体で形成された多孔体部とが断面方向に交互に複数積層されて構成されており、
且つ、前記ガス流通部の途中に設けられ、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを前記多孔体部に指向させる指向部材を有する
ことを特徴とする。
The EGR filter according to the second invention is
A foreign substance in the EGR gas is provided in an EGR passage having one end connected downstream of the particulate filter in the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end connected upstream of the compressor of the turbocharger in the intake passage of the internal combustion engine. An EGR filter that removes
The gas circulation part through which the EGR gas circulates and the porous body part formed of the porous body are configured by being alternately stacked in the cross-sectional direction,
And it has a directing member which is provided in the middle of the above-mentioned gas circulation part, and directs the flow of EGR gas to the above-mentioned porous part by closing a part of the section of the channel.
本発明によれば、EGRガスの導入に伴う吸気通路への異物の流入をより好適に抑制することが出来る。 According to the present invention, the inflow of foreign matter to the intake passage accompanying the introduction of EGR gas can be more suitably suppressed.
以下、本発明に係る内燃機関のEGR装置の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of an EGR device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
(内燃機関およびその吸排気系の概略構成)
図1は、本実施形態に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼルエンジンである。各気筒2には該気筒2内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁3が設けられている。
(Schematic configuration of internal combustion engine and its intake and exhaust system)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system thereof according to the present embodiment. The
内燃機関1には、インテークマニホールド5およびエキゾーストマニホールド7が接続されている。インテークマニホールド5には吸気通路4が接続されている。エキゾーストマニホールド7には排気通路6が接続されている。
An intake manifold 5 and an exhaust manifold 7 are connected to the
吸気通路4にはターボチャージャ8のコンプレッサ8aが設置されている。排気通路6にはターボチャージャ8のタービン8bが設置されている。
A
吸気通路に4におけるコンプレッサ8aよりも上流側にはエアフローメータ10が設けられている。吸気通路4におけるコンプレッサ8aよりも下流側にはスロットル弁9が設けられている。
An
排気通路6には、排ガス中のPMを捕集するパティキュレートフィルタ11が設けられている。パティキュレートフィルタ11には、酸化機能を有する触媒が担持されている。
The exhaust passage 6 is provided with a
また、本実施形態に係る内燃機関1の吸排気系には、高圧EGR通路12及び低圧EGR通路15が設けられている。尚、本実施形態においては、低圧EGR通路15が本発明に係るEGR通路に相当する。高圧EGR通路12は、その一端がエキゾーストマニホールド7に接続されており、その他端がインテークマニホールド5に接続されている。
Further, the high-
高圧EGR通路12には、EGR弁13及びEGRクーラ14が設けられている。EGR弁13によって、高圧EGR通路12を通ってエキゾーストマニホールド7からインテークマニホールド5に導入されるEGRガス量が制御される。 低圧EGR通路15には、EGR弁16及びEGRクーラ17が設けられている。EGR弁16によって、低圧EGR通路15を通って排気通路6から吸気通路4に導入されるEGRガス量が制御される。
The high-
また、低圧EGR通路15に流入するEGRガスには、PMに加え、排気通路6に低圧EGR通路15を溶接した際に発生したスパッタやパティキュレートフィルタ11の破片等の異物が含まれる場合がある。低圧EGR通路15を流れるEGRガスと共にPMが吸気通路4に流入すると、該PMが吸気通路4やコンプレッサ8a等に付着したり、該PMが気筒2内に流入することによって気筒2内の磨耗率が増加したりする虞がある。また、該EGRガスと共にスパッタやパティキュレートフィルタ11の破片のような固体の異物が吸気通路4に流入すると、該異物の衝突によりコンプレッサ8aのインペラの破損を招く虞がある。そこで、本実施形態においては、EGRガス中のこれらの異物(PM、スパッタ、パティキュレートフィルタ11の破片等)を除去するために、低圧EGR通路15にEGRフィルタ18が設けられている。
In addition to PM, the EGR gas flowing into the low
(EGRフィルタの概略構成)
以下、本実施形態に係るEGRフィルタ18の概略構成について図2に基づいて説明する。図2(a)は、図1におけるA−A´断面を示す図である。図2(b)は、図2(a)におけるB−B´断面の一部を示す図である。図2(b)において、矢印はEGRガスの流れを表している。
(Schematic configuration of EGR filter)
Hereinafter, a schematic configuration of the
EGRフィルタ18は、ガス流通部18aと多孔体部18b(図2(a)、(b)の斜線部)とが断面方向に交互に複数積層されて構成されている。ガス流通部18aは、断面形状が波型の耐熱金属製部材(以下、波型部材と称する)21が多孔体部18bの間に挟まれることで形成された空間である。EGRガスは該ガス流通部18a内を上流側から下流側に向けて流れる。
The
尚、図2(a)には波型部材21の一部が図示されているのみであって、実際には全てのガス流通部18aに全周に渡って波型部材21が配置されている。また、波型部材21の材質としては、AL(5〜7%程度)とCL(20%程度)とを含んだ合金を例示することが出来る。
FIG. 2 (a) shows only a part of the
多孔体部18bは、耐熱性の多孔体部材によって形成されており、EGRガスが通過することが可能となっている。そして、ガス流通部18aの途中には、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを多孔体部18bに指向させる指向部材22が設けられている。
The
指向部材22は、一端が他端よりもEGRガスの流れに沿って上流側に位置するように傾斜している。また、その一端はガス流通部18aの壁面(又は多孔体部18bの壁面)に接続されているが、その他端とガス流通部18aの壁面(又は多孔体部18bの壁面)との間には間隙23が形成されている。尚、指向部材22は、波型部材21と同様の耐熱金属製の部材である。
The directing
上記のような指向部材22が設けられることにより、EGRフィルタ18内において、図2(b)の矢印で示すようなEGRガスの流れが生じる。つまり、ガス流通部18aを流れるEGRガスの多くが多孔体部18bを通過し、該EGRガスの一部が指向部材22とガス流通部18aの壁面との間の間隙23を流れる。
By providing the
(本実施形態の作用効果)
本実施形態によれば、低圧EGR通路15にEGRフィルタ18が設けられているため、EGRガスの導入に伴う吸気通路4への異物の流入を抑制することが出来る。また、本実施形態においては、低圧EGR通路15の一端がパティキュレートフィルタ11より下流側の排気通路6に接続されているため、パティキュレートフィルタ11を通過した排ガスが低圧EGR通路15に流入する。従って、EGRガス中に含まれるPMの量自体を抑制することが出来る。これにより、吸気通路4へのPMの流入をより高い確率で抑制することが可能となる。また、PMによるEGRフィルタ18の目詰まりも抑制することが可能となる。
(Operational effect of this embodiment)
According to the present embodiment, since the
さらに、パティキュレートフィルタ11におけるPMの酸化により、パティキュレートフィルタ11より下流側の排ガスの温度、即ちEGRガスの温度は比較的高い。そのため、EGRフィルタ18のおけるPMの酸化が促進される。これによっても、EGRフィルタ18の目詰まりが抑制されることになる。
Further, due to the oxidation of PM in the
また、本実施形態に係るEGRフィルタ18は多孔体部18bを有しており、指向部材
22によりEGRガスの多くが該多孔体部18bを通過するようになっている。EGRガスが多孔体部18bを通過すると、EGRガスに含まれる異物が該多孔体部18bに捕集される。従って、本実施形態によれば、大幅な圧損の増加を抑制しつつ、より多くの又より小さい異物をEGRフィルタ18に捕集することが出来る。
Further, the
さらに、指向部材22とガス流通部18aの壁面との間には間隙23が形成されている。これによれば、EGRフィルタ18による圧損の増加をより効果的に抑制することが出来る。また、この間隙23の大きさを調整することにより、EGRフィルタ18内の流路抵抗や捕集する異物の大きさを調整することも出来る。
Further, a
また、上記のように、本実施形態の場合、EGRフィルタ18に流入するEGRガスの温度は比較的高温となるが、波型部材21、指向部材22及び多孔体部18bは耐熱性の部材であるため、熱によるEGRフィルタ18の劣化・破損を抑制することが出来る。
Further, as described above, in the present embodiment, the temperature of the EGR gas flowing into the
また、EGRフィルタ18は低圧EGR通路15に設けられるフィルタであるため、比較的小径で小型のものでよい。そのため、搭載性が高く、また、搭載コストも低い。さらに、EGRガスに対してはEGRフィルタ18がパティキュレートフィルタの機能を有することになる。そのため、EGRフィルタ18を設けない構成とした場合と比較して、パティキュレートフィルタ11の容量を小さくすることが出来る。
Further, since the
(変形例)
本実施形態に係るEGRフィルタ18においては、図3に示すように、EGRガスと接する部分に酸化触媒24を担持させてもよい。これによれば、EGRフィルタ18におけるPMの酸化をより促進させることが出来る。その結果、EGRフィルタ18による圧損の増加をより効果的に抑制することが可能となる。
(Modification)
In the
尚、酸化触媒24に代えて他の酸化機能を有する触媒を担持させても同様の効果を奏することが出来る。
It should be noted that the same effect can be obtained even if a catalyst having another oxidation function is supported instead of the
1・・・内燃機関
2・・・気筒
4・・・吸気通路
6・・・排気通路
8・・・ターボチャージャ
8a・・コンプレッサ
8b・・タービン
11・・パティキュレートフィルタ
12・・高圧EGR通路
15・・低圧EGR通路
18・・EGRフィルタ
18a・・ガス流通部
18b・・多孔体部
21・・波型部材
22・・指向部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該EGR通路に設けられ、EGRガス中の異物を除去するEGRフィルタと、を備え、
前記EGR通路の一端が排気通路におけるパティキュレートフィルタよりも下流側に接続されており、
前記EGRフィルタが、
EGRガスが流通するガス流通部と多孔体で形成された多孔体部とが断面方向に交互に複数積層されて構成されており、
且つ、前記ガス流通部の途中に設けられ、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを前記多孔体部に指向させる指向部材を有する
ことを特徴とする内燃機関のEGR装置。 An EGR passage having one end connected to the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end connected to the upstream side of the compressor of the turbocharger in the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR filter that is provided in the EGR passage and removes foreign substances in the EGR gas,
One end of the EGR passage is connected to the downstream side of the particulate filter in the exhaust passage,
The EGR filter is
The gas circulation part through which the EGR gas circulates and the porous body part formed of the porous body are configured by being alternately stacked in the cross-sectional direction,
An EGR device for an internal combustion engine, comprising: a directing member that is provided in the middle of the gas circulation portion and directs a flow of EGR gas toward the porous body portion by closing a part of a cross section of the flow path.
EGRガスが流通するガス流通部と多孔体で形成された多孔体部とが断面方向に交互に複数積層されて構成されており、
且つ、前記ガス流通部の途中に設けられ、その流路断面の一部を塞ぐことでEGRガスの流れを前記多孔体部に指向させる指向部材を有する
ことを特徴とするEGRフィルタ。 A foreign substance in the EGR gas is provided in an EGR passage having one end connected downstream of the particulate filter in the exhaust passage of the internal combustion engine and the other end connected upstream of the compressor of the turbocharger in the intake passage of the internal combustion engine. An EGR filter that removes
The gas circulation part through which the EGR gas circulates and the porous body part formed of the porous body are configured by being alternately stacked in the cross-sectional direction,
An EGR filter comprising a directing member that is provided in the middle of the gas circulation part and directs a flow of EGR gas toward the porous body part by closing a part of a cross section of the flow path.
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