JP3783300B2 - Egr装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、過給機付きディーゼルエンジンのEGRガスの温度を下げて空気の吸入効率を向上させて、エンジンの燃焼を良好に保つと共に、燃焼温度を下げて、排気ガス中のNOxを低減するためのEGR装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの排気ガス対策において、排気ガス中のNOxの排出量を低減するために、不活性ガスである排気ガスの一部を吸気に還流することで、燃焼温度を低く抑えて、NOxの生成を抑制させるEGR(排気再循環)が有効であることが知られ、広く実用化されている。
【0003】
このEGR装置においては、例えば、図2に示すように、エンジン1の過給機12のターボ12aの上流側から排気を分流するEGR管4をコンプレッサー12bの下流側に接続して、EGR管4に設けたEGR弁8でEGRガス量を調整しながらEGRを行っている。
しかし、このように、高温のEGRガスをそのまま、吸気側に循環させると、高温で膨張したEGRガスが吸気マニホールド1bに供給されるので、吸気時のシリンダー内のEGRガスが占める割合が多くなり、シリンダー内に入る空気量が低減してしまうという問題がある。
【0004】
そのため、図3に示すように、EGR管4の途中にEGRクーラー6を設けて、EGRガスを冷却して体積を減少してから、吸気マニホールド1bに供給することによって、シリンダー内に供給される空気量を確保している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、燃焼により生成される水分の他に、燃料である軽油中に含まれている水分が加わって、水蒸気量を形成しているので、その水蒸気量が比較的多いことから、高い温度で結露し易い。そのため、冬季やエンジンスタート直後のように、EGRクーラー6が冷えている時は、EGRクーラー6中でEGRガス中の水蒸気が結露する。
【0006】
そのため、このEGRクーラー6中で発生した結露水に、EGRガス中のカーボンが細くされて、これが伝熱管などへの付着して伝熱抵抗層を形成して、EGRクーラーの効率を低下させたり、さらに、EGRガス中の硫黄酸化物が結露水中に溶解して硫酸を生じて、EGRクーラー6、EGR管4およびエンジン1内部を腐蝕するという問題がある。
【0007】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、その目的は、ディーゼルエンジンのEGR装置において、カーボンの付着及び硫酸腐蝕の原因となる、EGRクーラー内の結露を防止して、EGRクーラー、更に、EGR管、ひいてはエンジンの耐久性を向上できると共に、EGRクーラーの冷却効率を高めることができるEGR装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的を達成するためのEGR装置は、排気ガスの一部を吸気側へ還流させる過給機付きディーゼルエンジンのEGR装置において、一端が排気管に接続され、他端が過給機のコンプレッサーの上流側の吸気管に接続されたEGR管に、EGRクーラーとEGR弁を設けると共に、一端が前記過給機のコンプレッサーの下流側の吸気管に接続された、第1の絞り弁を有する吸気分岐管を、前記EGRクーラーの上流側に接続して、吸気を分流してEGRガスに混入して希釈し、この希釈したEGRガスを前記EGRクーラーを経由して吸気側に供給するように構成されている。
【0009】
また、前記吸気分岐管の接続部より上流側の前記EGR管に第2の絞り弁を設ける。こうすることにより、第1の絞り弁と第2の絞り弁とで、吸気分岐管内の圧力とEGR管内の圧力を調整して、EGRガスへの吸気の混入量を精密に調整できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図1を用いて説明する。
ディーゼルエンジン1のEGR装置は、図1に示すように、一端が排気管2に接続され、他端が過給機12のコンプレッサー12bの上流側の吸気管3aに接続されたEGR管4に、EGRクーラー6とEGR弁8を設ける。そして、一端が過給機12のコンプレッサー12bの下流側の吸気管3bに接続された吸気分岐管5を、EGRクーラー6の上流側に接続して構成する。
【0011】
そして、吸気分岐管5に第1の絞り弁9を設け、また、吸気分岐管5の接続部7より上流側のEGR管4aに第2の絞り弁10を設けて、これらの2つの絞り弁9、10の弁開度を調整することにより、EGR管4a内でのEGRガスの逆流と吸気分岐管5にEGRガスが流入するのを防止しながら、吸気をEGRガスに混入して希釈し、この希釈したEGRガスをEGRクーラー6に送り込むことができるように構成する。
【0012】
また、過給機12のコンプレッサー12bとエンジン1の吸気マニホールド1b側との間に、吸気冷却装置であるインタークーラー11を設ける。
このEGR装置の構成により、エンジン1の排気ガスGによって、過給機12のターボ12aを回転させ、同軸のコンプレッサー12bを駆動することにより、吸気Aを吸引する。この吸気Aは、過給機12のコンプレッサー12bにより圧縮されて温度上昇するが、インタークーラー11で冷却されて体積を減少した後に吸気マニホールド1bに入るので、エンジン1のシリンダー内に入る吸気量を多くできる。
【0013】
一方、EGRガスは排気管2から分流されて、排気分岐管4aを経由して、EGRクーラー6の上流側で、吸気の一部分と混合して希釈され、更に、EGRクーラー6とEGR弁8を経由して、過給機12のコンプレッサー12bの下流側の吸気管3に入る。
そして、EGR弁8の弁開度を調整することによって、EGRガス量と吸気との混合ガスの流量を制御し、2つの絞り弁9、10の弁開度を調整することによって、EGRガス量と混合する吸気の流量を調整して、EGRクーラー内の結露を防止しながら、最適なEGRガス量を再循環させることによって、効率よくNOxの低減を図ることができる。
【0014】
このように2つの絞り弁9、10を設けて、EGRガス量と混合する吸気量をきめ細かく制御する代わりに、第2の絞り弁10を設けずに、排気分岐管4aと吸気分岐管5との接続部7に、エジェクターを設けて、吸気を吸引するようにしてもよい。この場合には、EGRガス量と混合する吸気量の制御を第1の絞り弁9で、EGRガスと吸気との混合ガス量の制御をEGR弁8で行う。
【0015】
また、EGR弁8は、必ずしも、EGRクーラー6の下流側に配設する必要はなく、例えば、接続部7の上流側のEGR管4aに配設して、吸気を混入しないEGRガスだけの流量を制御するようにしてもよい。
以上のような構成により、本発明に係るEGR装置は、水蒸気分の比較的少ない吸気の一部分を、EGRクーラー6の上流側で、水蒸気分の多いEGRガス中に混入して、EGRガスを希釈できるので、EGRクーラー6に供給されるEGRガスの水蒸気濃度を低下させて、露点温度を下げて、EGRクーラー6内での結露を防止または軽減できる。
【0016】
従って、この結露水が排気ガス中のカーボンを捕捉して、EGRクーラー6内の伝熱管にカーボンを付着させて伝熱抵抗層を形成して冷却効率を低下させることを防止できる。また、結露水を実質的に発生しないので、排気ガス中の硫黄酸化物が溶解して発生する硫酸腐蝕も防止できるので、EGR装置、更には、エンジン1の耐久性を向上できる。
【0017】
その上、図1のように、EGR管4の一端を過給機12のターボ12aの上流側の排気管2に接続すると、ターボ12aの上流側から分岐した比較的高圧のEGRガスと、コンプレッサー12bで昇圧された吸気の一部とを、EGRクーラー6に供給できる。そのため、昇圧された比較的高圧のままの吸気を用いて、EGRガスに混合することができるので、安定した混合を行うことができて、EGRクーラー6への混合ガスの供給を安定して行うことができるので、EGRクーラー内の結露を確実に防止できる。
【0018】
また、EGRクーラー6に比較的高圧の混合ガスを供給できるので、EGRクーラー6の伝熱管を小径にして、ガス流速を上げても、十分に混合ガスをコンプレッサー12bの吸引側の吸気管3aに供給できる。そのため、伝熱管を小径にして伝熱面積を大きくし、また、ガス流速を上げて伝熱係数を大きくして、伝熱管の伝熱効率を向上することができるので、EGRクーラー6をコンパクトにすることができる。
【0019】
さらに、吸気分岐管5との接続部7より上流側のEGR管4aに第2の絞り弁10を設けることにより、吸気分岐管5に設けた第1の絞り弁9との両方の絞り弁9、10の弁開度を調整して、EGR管4a内でのEGRガスの逆流と吸気分岐管5にEGRガスが流入するのを防止でき、また、EGRガスを希釈するための吸気量をきめ細かく調整して、適正な量のEGRガスを吸気側に送り込むことができるので、EGRの効果を高めることができる。
【0020】
【発明の効果】
本発明に係るEGR装置によれば、EGRクーラー内の結露を防止して、カーボンの付着及び硫酸腐蝕を防止できるので、EGRクーラー、更に、EGR管、ひいてはエンジンの耐久性を向上できると共に、EGRクーラーの冷却効率を高めることができる。
【0021】
また、吸気分岐管との接続部より上流側のEGR管に第2の絞り弁を設けたので、EGRガスと吸気の流れをきめ細かく制御できて、適正な量の吸気をEGRガスに混合して、希釈されたEGRガスをEGRクーラーに送り込むことができるので、効率よく排気ガス中のNOxを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すEGR装置の構成図である。
【図2】従来技術を示すEGR装置の構成図である。
【図3】他の従来技術を示すEGR装置の構成図である。
【符号の説明】
1 … エンジン 1a… 排気マニホールド
1b… 吸気マニホールド 2 … 排気管
3、3a、3b… 吸気管 4、4a、4b… EGR管
5 … 吸気分岐管 6 … EGRクーラー
7 … 接続部 8 … EGR弁
9 … 第1の絞り弁 10 … 第2の絞り弁
11 … インタークーラー 12 … 過給機
12a… 過給機のターボ 12b… 過給機のコンプレッサー
Claims (2)
- 排気ガスの一部を吸気側へ還流させる過給機付きディーゼルエンジンのEGR装置において、一端が排気管(2)に接続され、他端が過給機(12)のコンプレッサー(12b)の上流側の吸気管(3a)に接続されたEGR管(4)に、EGRクーラー(6)とEGR弁(8)を設けると共に、一端が前記過給機(12)のコンプレッサー(12b)の下流側の吸気管(3b)に接続された、第1の絞り弁(9)を有する吸気分岐管(5)を、前記EGRクーラー(6)の上流側に接続して、吸気を分流してEGRガスに混入して希釈し、この希釈したEGRガスを前記EGRクーラー(6)を経由して吸気側に供給するように構成したEGR装置。
- 前記吸気分岐管(5)の接続部(7)より上流側の前記EGR管(4a)に第2の絞り弁10を設けてなる請求項1記載のEGR装置。
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