JP2010144700A - Exhaust reflux device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの排気還流(EGR)装置に関する。 The present invention relates to an engine exhaust gas recirculation (EGR) device.
近年のエンジンは、排気の一部を吸気系に還流させることによりNOxの削減を図るべく、EGR装置を搭載している。EGR装置は、排気マニホールド下流の排気管から排気の一部を取り出し、吸気マニホールド上流の吸気管へ還流させるEGR管を備え、このEGR管を流れるEGRガスの流量をEGR弁により制御する。すなわち、EGR管によって還流されるEGRガスの吸気に対する流量比率(EGR率)は、エンジンの運転領域に応じて、EGR弁の開度により制御される。例えば、負荷が低く、燃料に対する吸気流量の比率が大きい場合は、空気不足によるスモーク発生の懸念がないことから、NOx排出量低減のため、EGRガス流量を増加させ、EGR率を大きくする等の制御が実行される。 Recent engines are equipped with an EGR device in order to reduce NOx by returning a part of the exhaust gas to the intake system. The EGR device includes an EGR pipe that extracts a part of exhaust gas from an exhaust pipe downstream of the exhaust manifold and returns it to the intake pipe upstream of the intake manifold, and controls the flow rate of EGR gas flowing through the EGR pipe by an EGR valve. That is, the flow rate ratio (EGR rate) of the EGR gas recirculated by the EGR pipe to the intake air is controlled by the opening degree of the EGR valve in accordance with the operating range of the engine. For example, when the load is low and the ratio of the intake air flow rate to the fuel is large, there is no concern of smoke generation due to air shortage. For this reason, the EGR gas flow rate is increased and the EGR rate is increased to reduce NOx emissions. Control is executed.
EGR管を流れるEGRガスの流量(EGR量)は、EGR管に設けられた流量センサにより測定され、該測定値に基づいてECU(Electronic Control Unit)がEGR弁を制御する(特許文献1参照)。
EGR量を測定する流量センサには、一般的に熱線流量計が使用される。このタイプの流量センサは、EGR管を流れるEGRガスの流れの方向を検知することができないので、排気の脈動やEGRガスの逆流があったりすると、正確な流量を測定することが難しくなる。例えば、流量センサがEGR弁よりも排気管寄りに設けられていると、EGR弁を閉じてEGRを抑止しているときに、排気の脈動に影響されて流量センサが検出信号を誤発生する可能性がある。また、EGRを実行しているときでも、吸排気圧のバランスによって生じ得るEGRガスの逆流を順方向の流れとして誤検出している可能性がある。 As a flow sensor for measuring the EGR amount, a hot wire flow meter is generally used. Since this type of flow rate sensor cannot detect the direction of the flow of EGR gas flowing through the EGR pipe, it is difficult to accurately measure the flow rate if there is an exhaust pulsation or a backflow of EGR gas. For example, if the flow sensor is provided closer to the exhaust pipe than the EGR valve, when the EGR valve is closed and EGR is suppressed, the flow sensor may erroneously generate a detection signal due to the exhaust pulsation. There is sex. Further, even when EGR is being executed, there is a possibility that the backflow of EGR gas that may occur due to the balance of intake and exhaust pressure is erroneously detected as a forward flow.
本発明はこのような技術背景に鑑みたもので、吸排気の脈動やEGRガスの逆流による影響を極力抑え、より正確にEGR量を測定することを可能としたEGR装置を提案するものである。 The present invention has been made in view of such a technical background, and proposes an EGR device capable of measuring the amount of EGR more accurately by minimizing the effects of intake and exhaust pulsations and backflow of EGR gas as much as possible. .
本発明に係るEGR装置は、エンジンの排気管から排気の一部を取り出して吸気管へ還流させるEGR管と、該EGR管に設けられ、EGRガスの流量を制御するEGR弁と、該EGR弁よりも前記排気管側の前記EGR管に設けられ、前記吸気管から前記排気管へ向かう方向の逆流を防止する逆止弁と、該逆止弁と前記EGR弁との間の前記EGR管に設けられ、EGRガスの流量を測定する流量センサと、該流量センサの出力に基づいて前記EGR弁の開度を制御する制御部と、を含んで構成される。 An EGR device according to the present invention includes an EGR pipe that extracts a part of exhaust from an exhaust pipe of an engine and recirculates the exhaust gas to an intake pipe, an EGR valve that is provided in the EGR pipe and controls the flow rate of EGR gas, and the EGR valve A check valve that is provided in the EGR pipe on the exhaust pipe side to prevent backflow in the direction from the intake pipe to the exhaust pipe, and the EGR pipe between the check valve and the EGR valve. A flow rate sensor that measures the flow rate of the EGR gas, and a control unit that controls the opening of the EGR valve based on the output of the flow rate sensor.
本発明に係るEGR装置によれば、EGR管において、流量センサよりも吸気管側にEGR弁が配設され且つ流量センサよりも排気管側に逆止弁が配設されている。したがって、EGRを行わないとき、つまりEGR弁が閉じているときには、該全閉のEGR弁によって流量センサに対する吸気の影響が排除される。且つ、排気管側に逆止弁が設けられているので、排気の脈動によるEGRガスの流動が抑えられ、流量センサへの影響が抑制される。また、EGR実行時には、排気管側の逆止弁によって流量センサ部位におけるEGRガスの逆流が抑止されるので、より正確にEGR量を測定することができる。 According to the EGR device of the present invention, in the EGR pipe, the EGR valve is disposed closer to the intake pipe than the flow sensor, and the check valve is disposed closer to the exhaust pipe than the flow sensor. Therefore, when EGR is not performed, that is, when the EGR valve is closed, the influence of intake air on the flow sensor is eliminated by the fully closed EGR valve. In addition, since the check valve is provided on the exhaust pipe side, the flow of EGR gas due to exhaust pulsation is suppressed, and the influence on the flow sensor is suppressed. In addition, when EGR is performed, the backflow of EGR gas in the flow rate sensor portion is suppressed by the check valve on the exhaust pipe side, so that the EGR amount can be measured more accurately.
図1に、EGR装置の第1実施形態を示す。第1実施形態に係るエンジンは、排気ターボ式過給器を備えた車両用エンジンである。
エンジンEの吸気管1は、過給器CのコンプレッサC1を経て吸気マニホールドE1へ接続し、その途中にインタークーラー1aが設けられている。また、エンジンEの排気マニホールドE2に接続する排気管2には、過給器CのタービンC2が設けられており、該タービンC2からマフラーMまで、排気管2が延設されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of an EGR device. The engine according to the first embodiment is a vehicle engine that includes an exhaust turbocharger.
The
このエンジンEに設けられた第1実施形態のEGR装置は、タービンC2からマフラーMまでの排気管2の途中に一端が接続されて排気の一部を取り出すEGR管10を備えている。EGR管10は、コンプレッサC1より吸気上流側の吸気管1に他端が接続されてEGRガスを導入する。このEGR管10の途中に、EGRガスの流量を制御するEGR弁11と、吸気管1から排気管2へ向かう方向のEGRガス逆流を防止する逆止弁12と、EGRガスの流量を測定する流量センサ13と、が設けられている。
The EGR device according to the first embodiment provided in the engine E includes an
逆止弁12は、EGR管10においてEGR弁11よりも排気管2側、つまり、EGRガスの順方向流上流側に設けられている。そして、流量センサ13は、例えば熱線式流量計で、EGR管10において逆止弁12とEGR弁11との間に設けられている。すなわち、流量センサ13に対し、EGRガスの順方向流下流側にはEGR弁11が設けられ且つ順方向流上流側には逆止弁12が設けられ、両者で流量センサ13が挟み込まれている。
The
EGR装置の制御部となるECU(Electronic Control Unit)14は、エンジンECUE3とCAN等で通信し、エンジン回転速度、負荷、車速等の情報に従いEGR実行可否を判断し、流量センサ13の出力に基づいてEGR弁11の開度を制御する。
An ECU (Electronic Control Unit) 14 serving as a control unit of the EGR device communicates with the engine ECU E3 by CAN or the like, determines whether or not EGR can be executed according to information such as engine rotation speed, load, and vehicle speed, and is based on the output of the
このような第1実施形態のEGR装置において、EGR弁11を閉じてEGRを抑止している場合、流量センサ13がEGR弁11よりも排気管2側に設けられているので、吸気管1中の吸気の流動がEGR弁11よりも排気管2側のEGR管10内に伝わることがない。したがって、吸気の流動により流量センサ13が影響を受けることはない。また、流量センサ13よりも排気管2側に逆止弁12が設けられているので、排気の脈動による影響も受けずに済む。すなわち、逆止弁12が有ることにより、EGR弁11と逆止弁12との間の部分のEGR管10内圧が、逆止弁12よりも排気管2側のEGR管10内圧に比べて高くなるので、排気に脈動があったとしても逆止弁12は開き難くなる。したがって、逆止弁12とEGR弁11との間の部分のEGR管10内のEGRガス流動が抑えられ、当該部分に設けられている流量センサ13は影響を受け難くなる。これにより、従来に比べてより正確な測定値を得ることが可能である。
In such an EGR device of the first embodiment, when the
一方、EGRを実行している場合には、逆止弁12の存在によって、流量センサ12の設置部分におけるEGRガスの逆流が防止されるので、より正確にEGR量を測定することができる。
On the other hand, when EGR is being executed, the presence of the
図2に、EGR装置の第2実施形態を示す。この第2実施形態のエンジンも、排気ターボ式過給器を備えた、第1実施形態同様の車両用エンジンである。
第2実施形態のEGR装置において第1実施形態と相異しているのは、EGR管10の一端が、過給器CのタービンC2よりも排気上流側、すなわち排気マニホールドE2からタービンC2までの間の排気管2に接続されている点、及び、EGR管10の他端が、吸気マニホールドE1近傍の吸気管1に接続されている点である。排気管2において第2実施形態の位置にEGR管10を接続することにより、より排気圧力の高い位置から排気を取り出すことができるので、EGRガスの逆流が、第1実施形態の場合に比べれば起こり難くなる。また特に、過給器Cを備えたエンジンEでは、EGR管10において、吸気管1側の吸気圧力が排気管2側の排気圧力よりも高くなり、EGRガスが逆流し得る運転領域が存在するので、流量センサ13よりも排気管2側に逆止弁12を設けて逆流を阻止する効果は大きい。
FIG. 2 shows a second embodiment of the EGR device. The engine according to the second embodiment is also a vehicle engine similar to the first embodiment provided with an exhaust turbocharger.
The EGR device of the second embodiment differs from the first embodiment in that one end of the
図3には、EGR装置の第3実施形態を示す。この第3実施形態のエンジンも、排気ターボ式過給器を備えた、第1実施形態同様の車両用エンジンである。
第3実施形態のEGR装置において第1実施形態と相異している点は、EGR管10の接続部分よりも排気下流側の排気管2に、絞り弁15が設けられている点である。すなわち、EGR管10は、排気管2において過給器CのタービンC2よりも排気下流側に接続されており、該接続部分よりも排気下流側に、排気ガスの流れを絞るための絞り弁15が介装されている。絞り弁15は、制御部14により開度制御され、EGR実行時に閉の方、つまり排気流を絞る方に制御することができる。該絞り弁15の制御により排気圧力を上げることができ、第1実施形態の場合に比べてEGRガスの逆流を起こり難くすることができる。
FIG. 3 shows a third embodiment of the EGR device. The engine according to the third embodiment is also a vehicle engine similar to the first embodiment provided with an exhaust turbocharger.
The EGR device of the third embodiment differs from the first embodiment in that a
1 吸気管
2 排気管
10 EGR管
11 EGR弁
12 逆止弁
13 流量センサ
14 制御部
15 絞り弁
DESCRIPTION OF
Claims (3)
該EGR管に設けられ、EGRガスの流量を制御するEGR弁と、
該EGR弁よりも前記排気管側の前記EGR管に設けられ、前記吸気管から前記排気管へ向かう方向の逆流を防止する逆止弁と、
該逆止弁と前記EGR弁との間の前記EGR管に設けられ、EGRガスの流量を測定する流量センサと、
該流量センサの出力に基づいて前記EGR弁の開度を制御する制御部と、
を含んで構成される排気還流装置。 An EGR pipe that extracts a part of the exhaust from the exhaust pipe of the engine and returns it to the intake pipe;
An EGR valve provided in the EGR pipe for controlling the flow rate of EGR gas;
A check valve that is provided in the EGR pipe closer to the exhaust pipe than the EGR valve and prevents a backflow in the direction from the intake pipe to the exhaust pipe;
A flow rate sensor that is provided in the EGR pipe between the check valve and the EGR valve and measures the flow rate of EGR gas;
A control unit for controlling the opening of the EGR valve based on the output of the flow sensor;
An exhaust gas recirculation device comprising:
前記EGR管は、該タービンよりも排気上流側の前記排気管に接続されている、
請求項1記載の排気還流装置。 The exhaust pipe is provided with a turbocharged turbocharger turbine,
The EGR pipe is connected to the exhaust pipe upstream of the turbine.
The exhaust gas recirculation apparatus according to claim 1.
前記EGR管は、該タービンよりも排気下流側の前記排気管に接続され、
該EGR管接続部分よりも排気下流側の前記排気管に設けられ、前記制御部により開度制御される絞り弁をさらに含む、
請求項1記載の排気還流装置。 The exhaust pipe is provided with a turbocharged turbocharger turbine,
The EGR pipe is connected to the exhaust pipe on the exhaust downstream side of the turbine,
A throttle valve that is provided in the exhaust pipe on the exhaust downstream side of the EGR pipe connection portion and is controlled in opening by the control unit;
The exhaust gas recirculation apparatus according to claim 1.
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