JP3663704B2

JP3663704B2 - Exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine with a supercharger

Info

Publication number: JP3663704B2
Application number: JP31981295A
Authority: JP
Inventors: 卓尾頭
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-11-15
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2015-11-15
Also published as: JPH09137754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、過給機を備えたディーゼルエンジン等の内燃機関における排気ガス再循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等の内燃機関は高温燃焼のため、該内燃機関から排出される排気ガス中にはＮＯ_Xが含有されており、ＮＯ_Xを減少させる手段の一つとして、従来から排気ガス再循環（即ち、ＥＧＲ）という方法、即ち、排気ガスの一部を排気系から取り出して再び内燃機関の吸気系に戻す方法が採用されている。燃焼方式として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、ＮＯ_Xの発生が抑えられる。
【０００３】
ＥＧＲに関する従来技術として、図５に示すような排気ガス再循環装置がある。エンジン１には排気マニホルド２が取り付けられ、排気マニホルド２に連結された排気管３には過給機４のタービン４０が設けられている。また、エンジン１には吸気マニホルド５が取り付けられ、吸気マニホルド５に連結された吸気管６には過給機４のコンプレッサ４１が設けられている。排気ガス再循環装置は、エンジン１の排気マニホルド２と吸気マニホルド５とを連結する排気ガス再循環管７，８と、排気ガス再循環管７，８の途中に介設されたＥＧＲ制御バルブ１０と、排気ガス再循環管７，８の吸気管６と吸気マニホルド５との連結部位に設けられたリードバルブ３７と、ＥＧＲ制御バルブ１０の開閉を制御するコントローラ（図示せず）とから構成され、該コントローラはエンジン１の回転数及び負荷が一定の範囲内にある時にＥＧＲ制御バルブ１０を開放すべく構成され、リードバルブ３７はエンジン１の回転時における排気脈動圧がブースト圧（吸気圧）を超えた時に開放するように構成されたものである。
【０００４】
前記排気ガス再循環装置において、エンジン１の回転数と負荷が所定の範囲に達した時には、ＥＧＲ制御バルブ１０は開放し、排気マニホルド２側から排気ガス再循環管７，８内へ排気ガスが導入される。そして、排気ガスの排気脈動圧がブースト圧よりも高く且つリードバルブ３７の曲げ剛性に打ち勝った時にはリードバルブ３７が開放してＥＧＲが行われる。したがって、特に低中速回転においては平均排気ガス圧がブースト圧よりも低い状態でも排気脈動圧のピーク側でリードバルブ３７が開放されるので、ＥＧＲが効果的に行われる。その結果、燃費の損失がほとんどない状態でＮＯ_Xの低減が図られる。また、ブースト圧が排気脈動圧よりも高い場合にはリードバルブ３７は閉止方向に押圧されるため、吸気系から排気系への吸気の逆流は防止される。以上のとおり、従来の過給機を有する内燃機関の排気ガス再循環装置は、排気ガス再循環管７，８にリードバルブ３７を設けることによって、吸気の逆流を防止しつつ排気脈動圧がブースト圧よりも高い時のみ排気再循環を許すように構成されている。上記のような排気ガス再循環装置として、例えば、実開平６−４０３４３号公報、実開平７−８５５４号公報に開示されたものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６には、エンジン回転数とトルクとの関係を示した特性図が示されている。エンジンの作動状態が図６に示すＡ領域にあるときは、排気ガスの排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}の関係は図７に示すような関係になる。図７から明らかなように、エンジンの高負荷域であるＡ領域においては、排気ガスの排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}よりも低い部分（図７の斜線部参照）、即ち吸気の大きな逆流域が現れる。従って、リードバルブ３７はエンジン作動状態がＡ領域である時には、吸気の逆流を防止しつつ、排気脈動圧がブースト圧よりも高い時には排気再循環を行ってＥＧＲ率を高める効果を発揮する。
即ち、ＥＧＲ率＝排気ガス再循環量／（吸入空気量＋排気ガス再循環量）。
【０００６】
これに対して、エンジンが低負荷域である図６に示すＢ領域においては過給率が低下するため、平均吸気圧が下がり、排気ガスの排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}の関係は図８に示すような関係になり、吸気の逆流域がほとんど生じない。従って、排気ガスが再循環する上で、リードバルブ３７は、リード弁体の耐久性を向上させるため、リード弁体の板厚を厚くするので、かえって流路抵抗となって抵抗が大きくなり、ＥＧＲ率が低下することになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、排気ガスの排気脈動を利用してエンジンの中高負荷時にもＥＧＲを可能とするために排気ガス再循環管にリードバルブを設け、エンジンの低負荷時にはリードバルブが存在しない状態即ち無効状態に切り換えることができ、エンジン作動の全領域でＥＧＲを行ってＮＯ_Xの発生を抑制する過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置を提供することである。
【０００８】
この発明は、排気通路と吸気通路を連通する排気ガス再循環通路、該排気ガス再循環通路を開閉するＥＧＲ制御バルブ、前記ＥＧＲ制御バルブよりも下流側に設けられ且つ前記排気側の圧力が吸気側の圧力を超えた状態で開放する逆止弁、前記排気ガス再循環通路を前記逆止弁が機能する第１状態と前記逆止弁が機能しない第２状態とに切換可能な切換手段、及びエンジン回転数と負荷が予め設定した所定の範囲内であることに応答して前記ＥＧＲ制御バルブを開放し且つブースト圧が排気脈動圧を超えず吸気の逆流域が現れない低負荷に応答して前記切換手段を切り換えて前記第２状態にする制御を行うコントローラ、から構成した過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置に関する。
【０００９】
また、この内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記逆止弁は開口を有するバルブシートと前記開口を開閉するリード弁体とから成るリードバルブであり、前記切換手段は端部を前記排気ガス再循環通路内に回動自在に枢着された前記バルブシートと前記排気ガス再循環通路を開閉するように前記バルブシートを駆動する駆動装置とを有するものである。
【００１０】
また、この内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記逆止弁は開口を有するバルブシートと前記開口を開閉するリード弁体とを有するリードバルブであり、前記切換手段は前記バルブシートの中央部を前記排気ガス再循環通路内に回動自在に枢着されたバタフライバルブと前記排気ガス再循環通路を開閉するように前記バタフライバルブを駆動する駆動装置とを有するものである。
【００１１】
また、この内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記コントローラは、前記ＥＧＲ制御バルブの閉鎖状態に応答して前記切換手段により前記第２状態に切り換える制御を行うものである。
【００１２】
また、この内燃機関の排気ガス再循環装置において、前記切換手段は前記排気ガス排気ガス再循環通路の前記逆止弁部分を迂回するように設けられたバイパス通路と、前記逆止弁部分と前記バイパス通路との上流側分岐点に設けられた二方向弁とを有する。更に、前記コントローラは、前記ＥＧＲ制御バルブの閉鎖状態に応答して、前記切換手段により前記第２状態に切り換える制御を行い、前記逆止弁部分と前記バイパス通路とを連通させるように前記二方向弁を制御するものである。
【００１３】
この内燃機関の排気ガス再循環装置は、上記のように構成されているので、エンジンの回転数及び負荷が一定の範囲内にある時にはコントローラからの制御信号によってＥＧＲ制御バルブが開放される。エンジンの運転状態がＡ領域である中高負荷状態（図６及び図７参照）の場合には、排気脈動圧がブースト圧を超えた時に逆止弁が開放して、排気ガスは吸気通路に再循環される。しかし、排気脈動圧がブースト圧よりも低い時には、逆止弁は閉鎖したままであり、吸気が排気ガス再循環通路へ逆流するのを防止することができる。また、エンジンの運転状態がＢ領域である低負荷状態（図６及び図８参照）の場合には、ブースト圧が排気脈動圧を超えることはほとんどないので、吸気通路から排気ガス再循環通路へ吸気が逆流する心配はない。従って、この場合には、コントローラから切換手段に制御信号が発せられ、排気ガス再循環通路は逆止弁を有しない第２状態に切り換えられる。その結果、この排気ガス再循環装置は、低負荷時に流路抵抗をほとんど生じることなく、排気ガスを吸気通路へ再循環されるＥＧＲを行うことができる。
【００１４】
また、前記コントローラの指令で前記ＥＧＲ制御バルブが閉鎖している時には、前記逆止弁を全開させることによって、前記排気ガス再循環通路中に残留する排気ガスを前記吸気通路へ吸入させると共に、前記排気ガス再循環通路内に吸気を送り込み、残留排気ガスを排気すると共に希釈することができ、前記排気ガス再循環通路の残留排気ガスを低減或いは無くすことができ、エンジン停止後において、排気ガス中に含まれるガス、液体、パティキュレート等の物質が前記排気ガス再循環通路の壁面及び前記逆止弁や前記ＥＧＲ制御バルブの各壁面に結露して付着することが防止でき、前記排気ガス再循環通路、前記逆止弁や前記ＥＧＲ制御バルブの耐腐食性、耐久性を向上させることができる。
【００１５】
【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を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置の実施例について説明する。図１はこの発明による排気ガス再循環装置の一実施例を示す全体構成図、図２は図１の排気ガス再循環装置における符号Ｃの部分における逆止弁と切換手段の拡大説明図である。エンジン１には排気マニホルド２が取り付けられ、排気マニホルド２に連結された排気管３には過給機４のタービン４０が設けられている。また、エンジン１には吸気マニホルド５が取り付けられ、吸気マニホルド５に連結された吸気管６には過給機４のコンプレッサ４１が設けられている。
【００１６】
この排気ガス再循環装置は排気ガス再循環通路としての排気ガス再循環管７，８を２本有している。それぞれの排気ガス再循環管７，８は一端が排気通路である排気マニホルド２に連結され、他端が吸気通路である吸気管６の吸気マニホルド５との連結部位に連結されている。また、排気ガス再循環管７，８の途中にはそれぞれＥＧＲクーラ９，９と排気ガス再循環量を制御するＥＧＲ制御バルブ１０，１０とが設けられている。ＥＧＲ制御バルブ１０，１０はコントローラ２０によって制御される。コントローラ２０は、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）に応じた最適な排気ガス再循環量を記憶したマップを有しており、エンジン回転センサー１１、ラックセンサー１２などの各種センサーで検出したエンジンの運転状態、即ちエンジン回転数及びトルクなどを入力して、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１０，１０の開度を制御するものである。ＥＧＲ制御バルブ１０，１０は、エンジン１の回転数及び負荷が一定の範囲内である時に開き、その範囲外である時に閉じるように、コントローラ２０によって制御される。
【００１７】
排気ガス再循環管７，８の吸気管６との連結部近傍には逆止弁１３が取り付けられている。逆止弁１３の具体的構造は図２に示すとおりである。図２において、上側が吸気側であり、下側が排気側である。逆止弁１３は、開口１４を有するバルブシート１５と、開口１４を開閉する薄い板状の剛性を有するリード弁体１６と、リード弁体１６の開度を規制するストッパ３８とから構成されている。リード弁体１６は、単数のみでなく、複数個から構成することもできる。バルブシート１５は、排気ガス再循環管７，８に形成された凹部１７に軸１８で枢着されており、実線で示す閉位置と一点鎖線で示す開位置との間を回動可能である。バルブシート１５の回動は切換手段を構成するアクチュエータ１９によって行われる。また、切換手段を構成するアクチュエータ１９の制御はコントローラ２０によって行われる。また、排気マニホルド２には、ウエィストゲート制御バルブ３９が設けられ、排気ガスを過給機４をバイパスして排出できる。
【００１８】
コントローラ２０には、回転センサー１１で検出されたエンジン回転数とラックセンサー１２で検出されたトルク（エンジン負荷）が入力される。ラックセンサー１２は燃料噴射ポンプ（図示せず）の燃料噴射量を調整するコントロールラックの位置を検出するものである。また、コントローラ２０は、排気脈動圧（排気圧）Ｐ_{e x}とブースト圧（吸気圧）Ｐ_{i n}との関係が図７に示す関係になるエンジンの高負荷領域であるＡ領域と、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係が図８に示す関係になるエンジンの低負荷領域であるＢ領域とに分けたマップを予め記憶している。そして、検出したエンジン回転数とトルクとから、コントローラ２０は現在のエンジン１の運転状態がＡ領域の状態なのか、それともＢ領域の状態なのかを判断し、制御バルブ２１に制御信号を送信する。
【００１９】
エンジン１の回転数及びトルクがＡ領域の場合には、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は、図７に示す関係にあるので、逆止弁１３を有する第１状態にする必要がある。従って、エンジンの運転状態（エンジン作動状態）がＡ領域の場合には、コントローラ２０から制御信号を受けた制御バルブ２１はアクチュエータ１９からエアを抜くように作用し、その結果、バルブシート１５が図２において実線で示す位置まで回動して、バルブシート１５が排気ガス再循環管７，８を閉じる。これに対して、エンジンの運転状態がＢ領域の低負荷域の場合には、過給率が低下するため平均吸気圧が下がり、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は図８に示す関係になり、吸気の逆流域がほとんど生じないので、制御バルブ２１はアクチュエータ１９にエアを供給するように作用し、その結果、バルブシート１５が図２において一点鎖線で示す位置まで回動して排気ガス再循環管７，８は開放される。
【００２０】
この排気ガス再循環装置の作動は、次のとおりである。まず、コントローラ２０は、検出したエンジン１の回転数とトルクが予め設定した所定の範囲内であるかどうかを判断し、該範囲内にある時には、ＥＧＲ制御バルブ１０を開放するように制御する。その際、ＥＧＲ制御バルブ１０の開度はエンジン１の運転状態に応じてマップに基づいて制御される。そして、この状態において、エンジン１から排出された排気ガスは、排気マニホルド２から排気ガス再循環管７，８に入り、ＥＧＲ制御バルブ１０を通って更に吸気側へ向かって送られ、排気ガス再循環管７，８の吸気管６との連結部位に至る。次いで、排気ガスの流れは、排気ガス再循環管７，８が該連結部位において閉鎖しているか開放しているかによって異なる。
【００２１】
排気ガス再循環管７，８が閉じた状態（Ａ領域の場合）においては、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}よりも低ければ逆止弁１３は閉じたままであり、排気側から吸気側への排気ガスの再循環は行われないし、吸気側から排気側への吸気の逆流も発生しない。逆に、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}よりも高ければ、リード弁体１６の剛性に打ち勝って逆止弁１３はその差圧に応じた量だけ開放し、逆止弁１３の開度に応じた量の排気ガスは排気側から吸気側へ再循環する。このような排気ガス再循環管７，８が閉鎖した状態を第１状態（図２において実線で示した状態）という。
【００２２】
また、排気ガス再循環管７，８が開放した状態（Ｂ領域の場合）においては、排気ガスが排気側から吸気側に再循環する時の流路抵抗は、逆止弁１３を通して再循環する時に比べて、大幅に低減し、当然に圧力損失も低減して、ＥＧＲ率も高くなる。このような排気ガス再循環管７，８が開放した状態を第２状態（図２において一点鎖線で示した状態）という。第１状態と第２状態の切り換えは切換手段２２、即ち、排気ガス再循環管７，８に枢着されたバルブシート１５、バルブシート１５を駆動する駆動装置としてのアクチュエータ１９、アクチュエータ１９を制御する制御バルブ２１等によって行われる。
【００２３】
また、この排気ガス再循環装置では、コントローラ２０は、ＥＧＲ制御バルブ１０の閉鎖状態に応答して切換手段のアクチュエータ１９を作動して逆止弁１３を全開させる制御を行うように構成することができる。即ち、コントローラ２０は、ＥＧＲ制御バルブ１０の閉鎖状態に応答してアクチュエータ１９を作動し、逆止弁１３を全開させるように制御する。コントローラ２０による上記制御は、エンジン１を停止させるのに先立って制御するように構成することもできる。この排気ガス再循環装置を上記のように構成することによって、排気ガス再循環管７，８に残留する排気ガスが吸い出し排気或いは希釈され、それらの管路壁面及び逆止弁１３やＥＧＲ制御バルブ１０の各壁面に排気ガスに含まれる物質が付着することが防止され、それらの耐腐食性、耐久性を向上させることができる。
【００２４】
次に、この発明による過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置の別の実施例について説明する。図３は別の実施例における逆止弁及び切換手段の構成図である。この実施例の排気ガス再循環装置は、逆止弁２３及び切換手段２４を除いて上記実施例と同一の構成を備えている。逆止弁２３は、２つの開口２５，２６を有するバルブシート２７と、バルブシート２７に取り付けられ開口２５，２６をそれぞれ開閉する薄い板状の剛性を有するリード弁体２８，２９とを有するリードバルブ２３である。切換手段２４は、バルブシート２７の中央部を排気ガス再循環管７，８に軸３０で枢着し、バルブシート２７で排気ガス再循環管７，８を開閉可能に構成したバタフライバルブ３１と、バタフライバルブ３１を開閉駆動するための駆動装置（図示せず）、例えば、第１の実施例に示したアクチュエータ１９及び制御バルブ２１と同一のものを有している。この実施例では、逆止弁２３の開口２５，２６を２つに構成したが、開口の数は必要に応じて適正に決定することができる。
【００２５】
エンジン回転数及びトルクがＡ領域にある場合には、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は図７に示すような関係になる。そこで、この場合には、バタフライバルブ３１は排気ガス再循環管７，８を閉じた状態に切り換えられる（図３において実線で示した状態）。そして、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}を超えた時には、リードバルブ２３が開いて排気ガスは吸気側へ再循環する。また、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}よりも小さい時（図７の斜線域）には、リードバルブ２３は閉じて吸気の逆流を防ぐ。
【００２６】
エンジン回転数及びトルクがＢ領域にある場合には、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は図８に示すような関係になり、吸気の逆流域がほとんど現れず、排気脈動圧Ｐ_{e x}の方がブースト圧Ｐ_{i n}よりも大きい状態になる。そこで、この場合には、バタフライバルブ３１は排気ガス再循環管７，８を開いた状態に切り換えられる（図３において一点鎖線で示した状態）。そして、排気マニホルド２から排出された排気ガスは吸気側へ再循環する。したがって、排気ガスが再循環する時の流路抵抗は逆止弁２３を通過する時に比べて小さくなり、ＥＧＲ率を高めることができる。
【００２７】
次に、この発明による内燃機関の排気ガス再循環装置の更に別の実施例について説明する。図４はこの発明による内燃機関の排気ガス再循環装置の更に別の実施例における逆止弁及び切換手段の構成図である。この実施例の排気ガス再循環装置は、逆止弁３２及び切換手段３３を除いて第１の実施例と同一の構成を備えている。逆止弁３２としてのリードバルブ３２は排気ガス再循環管７，８を塞ぐように排気ガス再循環管７，８内に設けられている。切換手段３３は、逆止弁３２を迂回するように排気ガス再循環管７，８に並列に設けられたバイパス通路としてのバイパス管３４、及び排気ガス再循環管７，８とバイパス管３４との上流側の分岐点３５に設けられた二方向弁３６を有するものである。二方向弁３６は分岐点３５に回動可能に設けられている。二方向弁３６を回動することによって、排気マニホルド２から排出された排気ガスは、逆止弁３２を有する排気ガス再循環管７，８の方へ送られるか、或いは逆止弁３２を通らないバイパス管３４の方へ送られるか、いずれか一方の通路に送られる。また、二方向弁３６が途中で停止される場合には、排気ガスは排気ガス再循環管７，８とバイパス管３４とへ流れることができる。二方向弁３６はコントローラ２０からの制御信号を受けた駆動装置（図示せず）によって回動される。
【００２８】
エンジン回転数及びトルクがＡ領域にある場合には、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は図７に示すような関係になる。そこで、この場合には、二方向弁３６はリードバルブ３２を有する排気ガス再循環管７，８の方へのみ排気ガスが送り込まれるように切り換えられる。そして、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}を超えた時にはリードバルブ３２が開いて排気ガスは吸気側へ再循環する。また、排気脈動圧Ｐ_{e x}がブースト圧Ｐ_{i n}よりも小さい時（図７の斜線域）には、リードバルブ３２は閉鎖して吸気の逆流を防ぐ。
【００２９】
エンジン回転数及びトルクがＢ領域にある場合には、排気脈動圧Ｐ_{e x}とブースト圧Ｐ_{i n}との関係は図８に示すような関係になり、吸気の逆流域がほとんど現れず、排気脈動圧Ｐ_{e x}の方がブースト圧Ｐ_{i n}よりも大きい状態になる。そこで、この場合には、二方向弁３６はリードバルブ３２を有していないバイパス管３４の方へのみ排気ガスを送り込めるように切り換えられる。そして、排気マニホルド２から排出された排気ガスはバイパス管３４を通って吸気側へ再循環する。したがって、排気ガスが再循環する時の流路抵抗は逆止弁３２を通過する時に比べて小さくなり、ＥＧＲ率を高めることができる。
【００３０】
また、この排気ガス再循環装置では、コントローラ２０は、ＥＧＲ制御バルブ１０の閉鎖状態に応答して逆止弁を構成する二方向弁３６を全開させる制御を行うように構成することができる。即ち、コントローラ２０は、ＥＧＲ制御バルブ１０の閉鎖状態に応答してアクチュエータ（図示せず）を作動し、二方向弁３６を途中で停止させ、排気ガス再循環管７，８とバイパス管３４とへ連通させるように制御する。コントローラ２０による上記制御は、エンジン１を停止させるのに先立って制御するように構成することもできる。この排気ガス再循環装置を上記のように構成することによって、排気ガス再循環管７，８及びリードバルブ３２の上流側のバイパス管３４に残留する排気ガスが吸い出し排気或いは希釈され、下流側のバイパス管３４に残留する排気ガスが吸い出し排気され、それらの管路壁面及び逆止弁３２、二方向弁３６やＥＧＲ制御バルブ１０の各壁面に排気ガスに含まれる物質が付着することが防止され、それらの耐腐食性、耐久性を向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
この発明による過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置は、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。即ち、この過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置は、エンジンの運転状態がＡ領域である場合（図６及び図７参照）には、排気ガス再循環通路を逆止弁で塞ぎ、エンジンの運転状態がＢ領域である場合（図６及び図８参照）には、排気ガス再循環通路を逆止弁を有しない状態に切り換えるように構成したので、エンジンの高負荷時に吸気が排気ガス再循環通路へ逆流するのを防止しつつ排気ガスを吸気通路へ再循環できるようになるとともに、低負荷時に流路抵抗をほとんど生じることなく排気ガスを吸気通路へ再循環できるようになり、その結果、圧力損失を低減することができ、ＥＧＲ率を高めることができる。従って、この過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置は、より有効にＮＯ_Xの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１の排気ガス再循環装置における符号Ｃの部分における逆止弁と切換手段の拡大説明図である。
【図３】この発明による過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置の別の実施例を示す拡大説明図である。
【図４】この発明による過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置における逆止弁及び切換手段の更に別の実施例を示す説明図である。
【図５】従来の内燃機関の排気ガス再循環装置を示す全体構成図である。
【図６】エンジン回転数とトルクとの関係を示した特性図である。
【図７】図６のＡ領域の状態における排気ガスの排気脈動圧Ｐ_{i n}とブースト圧Ｐ_{e x}の関係を示す特性図である。
【図８】図６のＢ領域の状態における排気ガスの排気脈動圧Ｐ_{i n}とブースト圧Ｐ_{e x}の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１エンジン
３排気管（排気通路）
４過給機
６吸気管（吸気通路）
７，８排気ガス再循環管（排気ガス再循環通路）
１０ＥＧＲ制御バルブ
１３，２３，３２リードバルブ（逆止弁）
１４，２５，２６開口
１５，２７バルブシート
１６リード弁体
１９アクチュエータ（駆動装置）
２０コントローラ
２２，２４，３３切換手段
２８，２９リード弁体
３１バタフライバルブ
３４バイパス管（バイパス通路）
３５分岐点
３６二方向弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas recirculation device in an internal combustion engine such as a diesel engine equipped with a supercharger.
[0002]
[Prior art]
Since the internal combustion engine such as a diesel engine of the high-temperature combustion, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine are contained in NO _X, as a means of reducing the NO _X, the exhaust gas recirculation conventionally ( That is, a method called EGR), that is, a method in which a part of the exhaust gas is taken out from the exhaust system and returned to the intake system of the internal combustion engine is adopted. By adopting EGR as the combustion method, the proportion of inert gas (N ₂ , CO ₂ , H ₂ O, etc.) in the combustion mixture increases and the combustion temperature decreases, so that the generation of NO _x can be suppressed. .
[0003]
As a conventional technique related to EGR, there is an exhaust gas recirculation device as shown in FIG. An exhaust manifold 2 is attached to the engine 1, and a turbine 40 of the supercharger 4 is provided in an exhaust pipe 3 connected to the exhaust manifold 2. An intake manifold 5 is attached to the engine 1, and a compressor 41 of the supercharger 4 is provided in the intake pipe 6 connected to the intake manifold 5. The exhaust gas recirculation device includes exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 that connect the exhaust manifold 2 and the intake manifold 5 of the engine 1, and an EGR control valve 10 that is interposed in the middle of the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8. And a reed valve 37 provided at a connection portion between the intake pipe 6 and the intake manifold 5 of the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8, and a controller (not shown) for controlling the opening and closing of the EGR control valve 10. The controller is configured to open the EGR control valve 10 when the rotational speed and load of the engine 1 are within a certain range, and the reed valve 37 is configured such that the exhaust pulsation pressure during the rotation of the engine 1 is boost pressure (intake pressure). It is configured to be opened when the value is exceeded.
[0004]
In the exhaust gas recirculation device, when the rotational speed and load of the engine 1 reach a predetermined range, the EGR control valve 10 is opened, and exhaust gas enters the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 from the exhaust manifold 2 side. be introduced. When the exhaust pulsation pressure of the exhaust gas is higher than the boost pressure and overcomes the bending rigidity of the reed valve 37, the reed valve 37 is opened and EGR is performed. Therefore, especially at low to medium speed rotation, the reed valve 37 is opened on the peak side of the exhaust pulsation pressure even when the average exhaust gas pressure is lower than the boost pressure, so that EGR is effectively performed. As a result, reduction of the NO _X is achieved while the loss of fuel economy little. Further, when the boost pressure is higher than the exhaust pulsation pressure, the reed valve 37 is pressed in the closing direction, so that the backflow of the intake air from the intake system to the exhaust system is prevented. As described above, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine having a conventional supercharger boosts the exhaust pulsation pressure while preventing the backflow of the intake air by providing the reed valve 37 in the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8. It is configured to allow exhaust gas recirculation only when the pressure is higher than the pressure. As the exhaust gas recirculation device as described above, for example, those disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 6-40343 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-8554 are known.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between engine speed and torque. When the operating state of the engine is in a region A shown in FIG. 6, the relationship of the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in the exhaust gas becomes the relationship shown in FIG. 7. As apparent from FIG. 7, in the A region is a high load region of the engine, exhaust pulsation pressure P _ex boost pressure P _in less than the portion of the exhaust gas (see the hatched portion in FIG. 7), i.e., it size of the intake A reverse basin appears. Therefore, the reed valve 37 exhibits an effect of increasing the EGR rate by performing exhaust gas recirculation when the exhaust pulsation pressure is higher than the boost pressure while preventing the reverse flow of the intake air when the engine operating state is the A region.
That is, EGR rate = exhaust gas recirculation amount / (intake air amount + exhaust gas recirculation amount).
[0006]
In contrast, because in the region B shown in FIG. 6 the engine is in a low-load region where supercharging ratio decreases, it decreases the mean intake pressure, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in the exhaust gas The relationship is as shown in FIG. 8, and the backflow region of intake air hardly occurs. Therefore, when the exhaust gas is recirculated, the reed valve 37 increases the plate thickness of the reed valve body in order to improve the durability of the reed valve body. The EGR rate will decrease.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to provide a reed valve in the exhaust gas recirculation pipe in order to enable EGR even when the engine is at a medium to high load by utilizing the exhaust gas pulsation, and there is no reed valve at a low load of the engine that can be switched to the invalid state, it is to provide an exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine having a supercharger to suppress the generation of the NO _X by performing the EGR in the entire region of engine operation.
[0008]
The present invention is provided with an exhaust gas recirculation passage that communicates an exhaust passage and an intake passage, an EGR control valve that opens and closes the exhaust gas recirculation passage, a downstream side of the EGR control valve, and the pressure on the exhaust side A check valve that opens in a state that exceeds the pressure on the side, switching means that can switch the exhaust gas recirculation passage between a first state in which the check valve functions and a second state in which the check valve does not function; In response to a low load in which the EGR control valve is opened in response to the engine speed and load being within a predetermined range set in advance and the boost pressure does not exceed the exhaust pulsation pressure and the reverse flow region of the intake does not appear. The present invention relates to an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine having a supercharger configured to control the switching means to switch to the second state.
[0009]
Further, in this exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, the check valve is a reed valve comprising a valve seat having an opening and a reed valve body for opening and closing the opening, and the switching means has an end at the exhaust gas. The valve seat pivotally mounted in the recirculation passage and the drive device for driving the valve seat to open and close the exhaust gas recirculation passage.
[0010]
Further, in this exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, the check valve is a reed valve having a valve seat having an opening and a reed valve body for opening and closing the opening, and the switching means is a central portion of the valve seat. Is provided with a butterfly valve pivotally mounted in the exhaust gas recirculation passage and a drive device for driving the butterfly valve so as to open and close the exhaust gas recirculation passage.
[0011]
In the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, the controller performs control to switch to the second state by the switching means in response to the closed state of the EGR control valve.
[0012]
Further, in this exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine, the switching means includes a bypass passage provided to bypass the check valve portion of the exhaust gas exhaust gas recirculation passage, the check valve portion, and the check valve portion. And a two-way valve provided at an upstream branch point with the bypass passage. Further, the controller performs control to switch to the second state by the switching means in response to the closed state of the EGR control valve, and the two-way so as to communicate the check valve portion and the bypass passage. It controls the valve.
[0013]
Since the exhaust gas recirculation device of the internal combustion engine is configured as described above, the EGR control valve is opened by a control signal from the controller when the engine speed and the load are within a certain range. In the middle and high load state (see FIGS. 6 and 7) in which the engine is operating in the A region, the check valve is opened when the exhaust pulsation pressure exceeds the boost pressure, and the exhaust gas is recirculated into the intake passage. Circulated. However, when the exhaust pulsation pressure is lower than the boost pressure, the check valve remains closed, and the intake air can be prevented from flowing back into the exhaust gas recirculation passage. Further, when the engine is operating in a low load state in the B region (see FIGS. 6 and 8), the boost pressure hardly exceeds the exhaust pulsation pressure, so that the intake passage is changed to the exhaust gas recirculation passage. There is no worry that the intake air will flow backward. Therefore, in this case, a control signal is issued from the controller to the switching means, and the exhaust gas recirculation passage is switched to the second state having no check valve. As a result, the exhaust gas recirculation device can perform EGR in which the exhaust gas is recirculated to the intake passage with little flow path resistance at a low load.
[0014]
Further, when the EGR control valve is closed by a command from the controller, the check valve is fully opened to suck exhaust gas remaining in the exhaust gas recirculation passage into the intake passage, and Intake air can be sent into the exhaust gas recirculation passage to exhaust and dilute the residual exhaust gas, and the residual exhaust gas in the exhaust gas recirculation passage can be reduced or eliminated. It is possible to prevent substances such as gases, liquids, and particulates contained in the exhaust gas recirculation passage from condensing and adhering to the wall surface of the exhaust gas recirculation passage and the wall surfaces of the check valve and the EGR control valve. Corrosion resistance and durability of the passage, the check valve and the EGR control valve can be improved.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an exhaust gas recirculation device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a check valve and switching means at a portion C in the exhaust gas recirculation device of FIG. . An exhaust manifold 2 is attached to the engine 1, and a turbine 40 of the supercharger 4 is provided in an exhaust pipe 3 connected to the exhaust manifold 2. An intake manifold 5 is attached to the engine 1, and a compressor 41 of the supercharger 4 is provided in the intake pipe 6 connected to the intake manifold 5.
[0016]
This exhaust gas recirculation device has two exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 as exhaust gas recirculation passages. One end of each of the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 is connected to the exhaust manifold 2 which is an exhaust passage, and the other end is connected to a connection portion with the intake manifold 5 of the intake pipe 6 which is an intake passage. Further, EGR coolers 9 and 9 and EGR control valves 10 and 10 for controlling the exhaust gas recirculation amount are provided in the middle of the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8, respectively. The EGR control valves 10 and 10 are controlled by a controller 20. The controller 20 has a map storing the optimum exhaust gas recirculation amount corresponding to the operating state of the engine 1 (that is, the relationship between the engine speed and the torque). The engine operating state detected by the various sensors, that is, the engine speed and torque, etc. are input, and the duty ratio for energizing a solenoid (not shown) is controlled based on the map, and thereby the EGR control valves 10 and 10 are controlled. It controls the opening. The EGR control valves 10 and 10 are controlled by the controller 20 to open when the engine speed and load of the engine 1 are within a certain range and to close when the engine 1 is outside the range.
[0017]
A check valve 13 is attached in the vicinity of the connecting portion between the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 and the intake pipe 6. The specific structure of the check valve 13 is as shown in FIG. In FIG. 2, the upper side is the intake side, and the lower side is the exhaust side. The check valve 13 includes a valve seat 15 having an opening 14, a thin reed valve body 16 that opens and closes the opening 14, and a stopper 38 that regulates the opening degree of the reed valve body 16. Yes. The reed valve body 16 can be constituted not only by a single piece but also by a plurality of pieces. The valve seat 15 is pivotally attached to a recess 17 formed in the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 by a shaft 18 and can be rotated between a closed position indicated by a solid line and an open position indicated by a one-dot chain line. . The rotation of the valve seat 15 is performed by an actuator 19 constituting switching means. The controller 19 that controls the switching means is controlled by the controller 20. Further, the exhaust manifold 2 is provided with a waste gate control valve 39 so that the exhaust gas can be discharged by bypassing the supercharger 4.
[0018]
The controller 20 receives the engine speed detected by the rotation sensor 11 and the torque (engine load) detected by the rack sensor 12. The rack sensor 12 detects the position of a control rack that adjusts the fuel injection amount of a fuel injection pump (not shown). The controller 20 includes an A region exhaust pulsation pressure relationship between (exhaust pressure) P _ex and boost pressure (intake pressure) P _in a high load region of the engine where a relationship shown in FIG. 7, the exhaust pulsation pressure P A map divided in advance into a B region which is a low load region of the engine _in which the relationship between _ex and boost pressure Pin is the relationship shown in FIG. 8 is stored in advance. Then, from the detected engine speed and torque, the controller 20 determines whether the current operating state of the engine 1 is in the A region or the B region, and transmits a control signal to the control valve 21. .
[0019]
When the rotational speed and torque of the engine 1 are in the A region, the relationship between the exhaust pulsation pressure _Pex and the boost pressure Pin is _in the relationship shown in FIG. There is a need. Therefore, when the operating state of the engine (engine operating state) is in the A region, the control valve 21 receiving the control signal from the controller 20 acts so as to extract air from the actuator 19, and as a result, the valve seat 15 is shown in FIG. 2, the valve seat 15 closes the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8. On the contrary, when the operating state of the engine is in a low load region of the area B, the average intake pressure for supercharging ratio decreases decreases, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in FIG. 8 The control valve 21 acts to supply air to the actuator 19, and as a result, the valve seat 15 rotates to the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG. Then, the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are opened.
[0020]
The operation of this exhaust gas recirculation device is as follows. First, the controller 20 determines whether or not the detected rotational speed and torque of the engine 1 are within a predetermined range set in advance, and controls to open the EGR control valve 10 when within the predetermined range. At that time, the opening degree of the EGR control valve 10 is controlled based on the map in accordance with the operating state of the engine 1. In this state, the exhaust gas exhausted from the engine 1 enters the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 from the exhaust manifold 2 and is further sent toward the intake side through the EGR control valve 10 to regenerate the exhaust gas. The circulation pipes 7 and 8 are connected to the intake pipe 6. Next, the flow of the exhaust gas differs depending on whether the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are closed or opened at the connection portion.
[0021]
In a state where the exhaust gas recirculation pipe 7,8 was closed (if the A area), the check valve 13 when the exhaust pulsation pressure P _ex is lower than the boost pressure P _in remains closed, the intake side from the exhaust side The exhaust gas is not recirculated to the exhaust gas, and the backflow of the intake air from the intake side to the exhaust side does not occur. Conversely, if exhaust pulsation pressure P _ex is higher than the boost pressure P _in, the check valve 13 overcomes the rigidity of the reed valve element 16 is opened by an amount corresponding to the differential pressure, the opening degree of the check valve 13 The amount of exhaust gas corresponding to is recirculated from the exhaust side to the intake side. A state in which the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are closed is referred to as a first state (a state indicated by a solid line in FIG. 2).
[0022]
When the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are open (in the case of the B region), the flow resistance when the exhaust gas is recirculated from the exhaust side to the intake side is recirculated through the check valve 13. Compared to the time, it is greatly reduced, naturally the pressure loss is also reduced, and the EGR rate is also increased. Such a state in which the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are opened is referred to as a second state (a state indicated by a one-dot chain line in FIG. 2). Switching between the first state and the second state controls the switching means 22, that is, the valve seat 15 pivotally attached to the exhaust gas recirculation pipes 7, 8, the actuator 19 as a driving device for driving the valve seat 15, and the actuator 19. Is performed by the control valve 21 or the like.
[0023]
Further, in this exhaust gas recirculation device, the controller 20 can be configured to perform a control to fully open the check valve 13 by operating the actuator 19 of the switching means in response to the closed state of the EGR control valve 10. it can. That is, the controller 20 controls the actuator 19 in response to the closed state of the EGR control valve 10 so that the check valve 13 is fully opened. The above control by the controller 20 can also be configured to be controlled prior to stopping the engine 1. By configuring the exhaust gas recirculation device as described above, the exhaust gas remaining in the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 is sucked out or diluted, and the pipe wall surface, the check valve 13 and the EGR control valve. It is possible to prevent substances contained in the exhaust gas from adhering to the respective wall surfaces 10 and to improve their corrosion resistance and durability.
[0024]
Next, another embodiment of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram of a check valve and switching means in another embodiment. The exhaust gas recirculation device of this embodiment has the same configuration as that of the above embodiment except for the check valve 23 and the switching means 24. The check valve 23 has a valve seat 27 having two openings 25 and 26, and a reed valve body 28 and 29 having a thin plate-like rigidity attached to the valve seat 27 and opening and closing the openings 25 and 26, respectively. It is a valve 23. The switching means 24 includes a butterfly valve 31 in which the central portion of the valve seat 27 is pivotally attached to the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 by a shaft 30, and the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 can be opened and closed by the valve seat 27. A drive device (not shown) for driving the butterfly valve 31 to open and close, such as the actuator 19 and the control valve 21 shown in the first embodiment, is provided. In this embodiment, the number of openings 25 and 26 of the check valve 23 is two, but the number of openings can be appropriately determined as necessary.
[0025]
When the engine speed and the torque is in the A region, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in becomes the relationship shown in FIG. 7. Therefore, in this case, the butterfly valve 31 is switched to a state in which the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are closed (a state indicated by a solid line in FIG. 3). When the exhaust pulsation pressure P _ex exceeds the boost pressure P _in the exhaust gas lead valve 23 is opened to recirculate to the intake side. Further, when the exhaust pressure pulsations P _ex is smaller than the boost pressure P _in (hatched area in FIG. 7), the reed valve 23 is closed to prevent back flow of intake air.
[0026]
When the engine speed and the torque is in the B region, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in becomes the relationship shown in FIG. 8, most appeared not reverse basin intake, exhaust pulsation pressure If the P _ex is larger state than the boost pressure P _in. Therefore, in this case, the butterfly valve 31 is switched to a state in which the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 are opened (a state indicated by a one-dot chain line in FIG. 3). The exhaust gas discharged from the exhaust manifold 2 is recirculated to the intake side. Therefore, the flow resistance when the exhaust gas recirculates is smaller than when the exhaust gas passes through the check valve 23, and the EGR rate can be increased.
[0027]
Next, still another embodiment of the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram of a check valve and switching means in still another embodiment of the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine according to the present invention. The exhaust gas recirculation device of this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the check valve 32 and the switching means 33. The reed valve 32 as the check valve 32 is provided in the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 so as to block the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8. The switching means 33 includes a bypass pipe 34 as a bypass passage provided in parallel with the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 so as to bypass the check valve 32, and the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 and the bypass pipe 34. 2 has a two-way valve 36 provided at a branch point 35 on the upstream side. The two-way valve 36 is rotatably provided at the branch point 35. By rotating the two-way valve 36, the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 2 is sent to the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 having the check valve 32, or passes through the check valve 32. To the bypass pipe 34 that is not present, or to one of the passages. When the two-way valve 36 is stopped halfway, the exhaust gas can flow to the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 and the bypass pipe 34. The two-way valve 36 is rotated by a driving device (not shown) that receives a control signal from the controller 20.
[0028]
When the engine speed and the torque is in the A region, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in becomes the relationship shown in FIG. 7. Therefore, in this case, the two-way valve 36 is switched so that the exhaust gas is fed only to the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 having the reed valve 32. Then, the exhaust gas lead valve 32 is opened when the exhaust pulsation pressure P _ex exceeds the boost pressure P _in is recycled to the intake side. Further, when the exhaust pressure pulsations P _ex is smaller than the boost pressure P _in (hatched area in FIG. 7), the reed valve 32 prevents back flow of intake closed.
[0029]
When the engine speed and the torque is in the B region, the relationship between the exhaust pulsation pressure P _ex and boost pressure P _in becomes the relationship shown in FIG. 8, most appeared not reverse basin intake, exhaust pulsation pressure If the P _ex is larger state than the boost pressure P _in. Therefore, in this case, the two-way valve 36 is switched so that the exhaust gas can be sent only to the bypass pipe 34 that does not have the reed valve 32. The exhaust gas discharged from the exhaust manifold 2 is recirculated to the intake side through the bypass pipe 34. Therefore, the flow resistance when the exhaust gas recirculates becomes smaller than when the exhaust gas passes through the check valve 32, and the EGR rate can be increased.
[0030]
Further, in this exhaust gas recirculation device, the controller 20 can be configured to perform control to fully open the two-way valve 36 constituting the check valve in response to the closed state of the EGR control valve 10. That is, the controller 20 operates an actuator (not shown) in response to the closed state of the EGR control valve 10 to stop the two-way valve 36 halfway, and the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 and the bypass pipe 34. Control to communicate with The above control by the controller 20 can also be configured to be controlled prior to stopping the engine 1. By configuring the exhaust gas recirculation device as described above, the exhaust gas remaining in the exhaust gas recirculation pipes 7 and 8 and the bypass pipe 34 on the upstream side of the reed valve 32 is sucked out or diluted, and the downstream side Exhaust gas remaining in the bypass pipe 34 is sucked and exhausted, and substances contained in the exhaust gas are prevented from adhering to the wall surfaces of the pipe line and the check valve 32, the two-way valve 36 and the EGR control valve 10. , Their corrosion resistance and durability can be improved.
[0031]
【The invention's effect】
Since the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention is configured as described above, it has the following specific effects. That is, the exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with this supercharger has a check valve in the exhaust gas recirculation passage when the engine operating state is the A region (see FIGS. 6 and 7). When the engine is operating in the B region (see FIGS. 6 and 8), the exhaust gas recirculation passage is switched to a state having no check valve. The exhaust gas can be recirculated to the intake passage while preventing the exhaust gas from flowing back to the exhaust gas recirculation passage, and the exhaust gas can be recirculated to the intake passage with little flow resistance at low loads. As a result, pressure loss can be reduced and the EGR rate can be increased. Thus, the exhaust gas recirculation apparatus for an internal combustion engine having the supercharger, it is possible to more effectively reduce NO _X.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention.
2 is an enlarged explanatory view of a check valve and a switching means at a portion C in the exhaust gas recirculation device of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is an enlarged explanatory view showing another embodiment of an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing still another embodiment of a check valve and switching means in an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine equipped with a supercharger according to the present invention.
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a conventional exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between engine speed and torque.
7 is a characteristic diagram showing a relationship between exhaust pulsation pressure Pin of exhaust gas and boost pressure P _ex _in the state of region A in FIG. 6; FIG.
8 is a characteristic diagram showing the relationship between the exhaust pulsation pressure P _in the boost pressure P _ex of the exhaust gas in the state of the area B of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Engine 3 Exhaust pipe (exhaust passage)
4 Supercharger 6 Intake pipe (intake passage)
7, 8 Exhaust gas recirculation pipe (exhaust gas recirculation passage)
10 EGR control valve 13, 23, 32 Reed valve (check valve)
14, 25, 26 Opening 15, 27 Valve seat 16 Reed valve element 19 Actuator (drive device)
20 Controller 22, 24, 33 Switching means 28, 29 Reed valve body 31 Butterfly valve 34 Bypass pipe (bypass passage)
35 Branch point 36 Two-way valve

Claims

排気通路と吸気通路を連通する排気ガス再循環通路、該排気ガス再循環通路を開閉するＥＧＲ制御バルブ、前記ＥＧＲ制御バルブよりも下流側に設けられ且つ前記排気側の圧力が吸気側の圧力を超えた状態で開放する逆止弁、前記排気ガス再循環通路を前記逆止弁が機能する第１状態と前記逆止弁が機能しない第２状態とに切換可能な切換手段、及びエンジン回転数と負荷が予め設定した所定の範囲内であることに応答して前記ＥＧＲ制御バルブを開放し且つブースト圧が排気脈動圧を超えず吸気の逆流域が現れない低負荷に応答して前記切換手段を切り換えて前記第２状態にする制御を行うコントローラ、から構成した過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。An exhaust gas recirculation passage communicating the exhaust passage and the intake passage, an EGR control valve for opening and closing the exhaust gas recirculation passage, provided downstream of the EGR control valve, and the pressure on the exhaust side reduces the pressure on the intake side A check valve that opens in a exceeded state, a switching means that can switch the exhaust gas recirculation passage between a first state in which the check valve functions and a second state in which the check valve does not function, and an engine speed In response to a low load in which the EGR control valve is opened in response to the load being within a predetermined range and the boost pressure does not exceed the exhaust pulsation pressure and the reverse flow region of the intake does not appear. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine comprising a supercharger configured to perform control for switching to the second state.

前記逆止弁は開口を有するバルブシートと前記開口を開閉するリード弁体とから成るリードバルブであり、前記切換手段は端部を前記排気ガス再循環通路内に回動自在に枢着された前記バルブシートと前記排気ガス再循環通路を開閉するように前記バルブシートを駆動する駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。 The check valve is a reed valve composed of a valve seat having an opening and a reed valve body for opening and closing the opening, and the switching means is pivotally attached at its end to the exhaust gas recirculation passage. 2. The exhaust gas recirculation of an internal combustion engine having a supercharger according to claim 1, further comprising a drive device that drives the valve seat to open and close the valve seat and the exhaust gas recirculation passage. apparatus.

前記逆止弁は開口を有するバルブシートと前記開口を開閉するリード弁体とを有するリードバルブであり、前記切換手段は前記バルブシートの中央部を前記排気ガス再循環通路内に回動自在に枢着されたバタフライバルブと前記排気ガス再循環通路を開閉するように前記バタフライバルブを駆動する駆動装置とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。 The check valve is a reed valve having a valve seat having an opening and a reed valve body for opening and closing the opening, and the switching means is capable of rotating the central portion of the valve seat into the exhaust gas recirculation passage. 3. An internal combustion engine having a supercharger according to claim 1, further comprising a butterfly valve pivotally attached and a drive device that drives the butterfly valve so as to open and close the exhaust gas recirculation passage. Exhaust gas recirculation device.

前記コントローラは、前記ＥＧＲ制御バルブの閉鎖状態に応答して前記切換手段により前記第２状態に切り換える制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。 4. The supercharger according to claim 1, wherein the controller performs control to switch to the second state by the switching unit in response to a closed state of the EGR control valve. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine.

前記切換手段は前記排気ガス排気ガス再循環通路の前記逆止弁部分を迂回するように設けられたバイパス通路と、前記逆止弁部分と前記バイパス通路との上流側分岐点に設けられた二方向弁とを有することを特徴とする請求項１に過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。 The switching means includes a bypass passage provided so as to bypass the check valve portion of the exhaust gas exhaust gas recirculation passage, and an upstream branch point between the check valve portion and the bypass passage. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine comprising a supercharger according to claim 1, further comprising a directional valve.

前記コントローラは、前記ＥＧＲ制御バルブの閉鎖状態に応答して、前記切換手段により前記第２状態に切り換える制御を行い、前記逆止弁部分と前記バイパス通路とを連通させるように前記二方向弁を制御することを特徴とする請求項５に過給機を備えた内燃機関の排気ガス再循環装置。The controller performs control to switch to the second state by the switching means in response to the closed state of the EGR control valve, and controls the two-way valve so as to connect the check valve portion and the bypass passage. 6. An exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine comprising a supercharger according to claim 5.