(57)【要約】【課題】ＮＯx低減に必要なＥＧＲ量を確保しつつ、出力向上並びに燃費改善を図り得るディーゼルエンジンを提供する。【解決手段】車載されるディーゼルエンジンのエンジン本体１の排気マニホールド２から排出される排気Ｇによってタービン３ａを作動させることによりコンプレッサ３ｂを駆動して吸気Ａを圧縮するターボチャージャ３と、該ターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂで圧縮された吸気Ａを更に圧縮してエンジン本体１の吸気マニホールド４へ送給するスーパーチャージャ５と、前記ターボチャージャ３のタービン３ａを通過した後の排気Ｇの一部をコンプレッサ３ｂより上流側へ戻す排気再循環手段６とを備える。【選択図】図１
2011007051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン本体から排出される排気によってタービンを作動させることによりコンプレッサを駆動して吸気を圧縮するターボチャージャと、
該ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気を更に圧縮してエンジン本体へ送給するスーパーチャージャと、
前記ターボチャージャのタービンを通過した後の排気の一部をコンプレッサより上流側へ戻す排気再循環手段と
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジン。
【請求項２】
エンジン排気流路の前記タービンより下流側から分岐してエンジン吸気流路の前記コンプレッサより上流側に接続されるＥＧＲ配管を設け、該ＥＧＲ配管途中に、エンジン排気流路から分流した排気を冷却するＥＧＲクーラと、エンジン吸気流路へ還流すべき排気の流量を調整するＥＧＲバルブとを設けることにより、前記排気再循環手段を構成した請求項１記載のディーゼルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンにおいては、エンジン排気流路から分流した排気を水冷式の管形熱交換器であるＥＧＲクーラ（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）により冷却した上でエンジン吸気流路へ戻し、燃焼温度を下げてＮＯxの発生を低減させる排気再循環が一般的に行われている。
【０００３】
前記ディーゼルエンジンの出力を排気容量を変えずに高めるためには、１サイクル当たりの燃料噴射量を多くすると共に、ターボチャージャにより過給圧を上げてシリンダへの吸気の送給量を増やす必要があり、又、吸気の送給量を減らさずに高ＥＧＲ率を達成するためにも、ターボチャージャを用いて過給圧を上げる必要がある。
【０００４】
一方、スーパーチャージャは、エンジン本体のクランクシャフトからギアやベルトを介してコンプレッサを駆動することにより過給を行う装置であって、出力向上に有効であり、ガソリンエンジンには適用されている例が多く見られるが、駆動損失が大きいことから、特に商用車等のように燃費が重要視される車両に搭載されるディーゼルエンジンの場合、ターボチャージャとスーパーチャージャとを組み合わせて適用した例はほとんどないのが現状であった。
【０００５】
尚、前述の如きスーパーチャージャではないが、エンジンの高圧段側にモータ駆動によるブロワを配設すると共に、低圧段側にターボチャージャを配設し、排気マニホールドから延ばしたＥＧＲ管路を吸気管途中に接続したディーゼルエンジンの一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２７０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、最近、ディーゼルエンジンにおいても出力向上の観点から、ターボチャージャとスーパーチャージャとを組み合わせて適用することが提案されており、実用化への要求が高まってきていた。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、ＮＯx低減に必要なＥＧＲ量を確保しつつ、出力向上並びに燃費改善を図り得るディーゼルエンジンを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、エンジン本体から排出される排気によってタービンを作動させることによりコンプレッサを駆動して吸気を圧縮するターボチャージャと、
該ターボチャージャのコンプレッサで圧縮された吸気を更に圧縮してエンジン本体へ送給するスーパーチャージャと、
前記ターボチャージャのタービンを通過した後の排気の一部をコンプレッサより上流側へ戻す排気再循環手段と
を備えたことを特徴とするディーゼルエンジンにかかるものである。
【００１０】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１１】
前述の如く構成すると、スーパーチャージャが高圧段に配設され且つターボチャージャが低圧段に配設されることにより、コンプレッサが高効率領域で運転されると共に、タービンの可変ノズルを極端に絞らなくても排気再循環手段によってＥＧＲを行えるため、タービンについても高効率領域で運転でき、背圧上昇による軽負荷での燃費悪化が避けられ、スーパーチャージャの駆動損失分が相殺される形となり、特に、中低速域中負荷において燃費改善を図ることが可能となる。
【００１２】
前記ディーゼルエンジンにおいては、エンジン排気流路の前記タービンより下流側から分岐してエンジン吸気流路の前記コンプレッサより上流側に接続されるＥＧＲ配管を設け、該ＥＧＲ配管途中に、エンジン排気流路から分流した排気を冷却するＥＧＲクーラと、エンジン吸気流路へ還流すべき排気の流量を調整するＥＧＲバルブとを設けることにより、前記排気再循環手段を構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のディーゼルエンジンによれば、ＮＯx低減に必要なＥＧＲ量を確保しつつ、出力向上並びに燃費改善を図り得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例を示す全体概要構成図である。
【図２】図１に示す本発明の実施例との第一比較例を示す全体概要構成図である。
【図３】図１に示す本発明の実施例との第二比較例を示す全体概要構成図である。
【図４】図１に示す本発明の実施例との第三比較例を示す全体概要構成図である。
【図５】ターボチャージャにおけるコンプレッサ通過流量と圧力比からなるコンプレッサマップ図である。
【図６】ターボチャージャにおける膨張比とタービン通過流量からなるタービンマップ図である。
【図７】本発明の実施例及び各比較例における負荷に対する燃費とを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施例であって、車載されるディーゼルエンジンのエンジン本体１の排気マニホールド２から排出される排気Ｇによってタービン３ａを作動させることによりコンプレッサ３ｂを駆動して吸気Ａを圧縮するターボチャージャ３と、該ターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂで圧縮された吸気Ａを更に圧縮してエンジン本体１の吸気マニホールド４へ送給するスーパーチャージャ５と、前記ターボチャージャ３のタービン３ａを通過した後の排気Ｇの一部をコンプレッサ３ｂより上流側へ戻す排気再循環手段６とを備えたものである。
【００１７】
本実施例の場合、前記排気再循環手段６は、エンジン排気流路７の前記タービン３ａより下流側から分岐してエンジン吸気流路８の前記コンプレッサ３ｂより上流側に接続されるＥＧＲ配管６ａを設け、該ＥＧＲ配管６ａ途中に、エンジン排気流路７から分流した排気Ｇを冷却するＥＧＲクーラ６ｂと、エンジン吸気流路８へ還流すべき排気Ｇの流量を調整するＥＧＲバルブ６ｃとを設けてなる構成を有している。
【００１８】
尚、前記ターボチャージャ３のタービン３ａには、ＶＮＴ (Variable Nozzle Turbine）と称される可変ノズル（図示せず）が設けられたタービンを採用している。
【００１９】
又、前記ターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂの吐出側とスーパーチャージャ５の吸入側との間のエンジン吸気流路８には、インタクーラ９を介装すると共に、前記スーパーチャージャ５の吐出側とエンジン本体１の吸気マニホールド４との間のエンジン吸気流路８には、アフタクーラ１０を介装し、更に、前記スーパーチャージャ５の吸入側と吐出側とをつなぐバイパス流路１１を形成し、該バイパス流路１１に必要に応じて開閉されるバイパスバルブ１２を設けてある。
【００２０】
一方、図２〜図４は図１に示す本発明の実施例との比較例であって、図２〜図４中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、図２の第一比較例は、スーパーチャージャ５をターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂより上流側に設け、ターボチャージャ３のタービン３ａを通過した後の排気Ｇの一部を排気再循環手段６によってスーパーチャージャ５より上流側の低圧領域へ戻すよう構成したものであり、図３の第二比較例は、スーパーチャージャ５をターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂより上流側に設け、ターボチャージャ３のタービン３ａを通過する前の高圧の排気Ｇの一部を排気マニホールド２から排気再循環手段６によってスーパーチャージャ５とコンプレッサ３ｂとの間の中間圧領域へ戻すよう構成したものであり、図４の第三比較例は、スーパーチャージャ５をターボチャージャ３のコンプレッサ３ｂより上流側に設け、ターボチャージャ３のタービン３ａを通過する前の高圧の排気Ｇの一部を排気マニホールド２から排気再循環手段６によってスーパーチャージャ５より上流側の低圧領域へ戻すよう構成したものである。
【００２１】
図３の第二比較例や図４の第三比較例の場合、コンプレッサ３ｂは、図５で示されるように、高効率領域から離れた領域で運転され、タービン３ａの可変ノズルを極端に絞らないと排気再循環手段６によってＥＧＲを行うことが困難となるため、タービン３ａについても、図６で示されるように、高効率領域から離れた領域で運転が行われ、図７に示される如く、背圧上昇による軽負荷での燃費悪化が避けられず、メリットが得られない。
【００２２】
又、図２の第一比較例の場合、タービン３ａの可変ノズルを極端に絞らなくても排気再循環手段６によってＥＧＲを行えるため、タービン３ａについては、図６で示されるように、高効率領域で運転できるものの、コンプレッサ３ｂは、図５で示されるように、図３の第二比較例や図４の第三比較例の場合と同様、高効率領域から離れた領域で運転されることから、図７に示される如く、軽負荷での燃費のメリットが充分に得られない。
【００２３】
これに対し、本発明の図１に示す実施例の場合、スーパーチャージャ５が高圧段に配設され且つターボチャージャ３が低圧段に配設されることにより、コンプレッサ３ｂは、図５で示されるように、高効率領域で運転されると共に、タービン３ａの可変ノズルを極端に絞らなくても排気再循環手段６によってＥＧＲを行えるため、タービン３ａについても、図６で示されるように、高効率領域で運転でき、背圧上昇による軽負荷での燃費悪化が避けられ、前記低圧段に配設されたターボチャージャ３の効率はおよそ７５〜７７［％］程度まで高めることが可能となり、スーパーチャージャ５の駆動損失分が相殺される形となり、特に、図７に示す如く、１０００［ｒｐｍ］前後の中低速域中負荷において、３〜５［％］の燃費改善を図ることが可能となる。尚、図７中、破線はターボチャージャを単独で設けた場合の負荷に対する燃費を示すものであるが、これと比較しても、本発明の図１に示す実施例の場合、燃費が改善されていることがわかる。
【００２４】
こうして、ＮＯx低減に必要なＥＧＲ量を確保しつつ、出力向上並びに燃費改善を図り得る。
【００２５】
尚、本発明のディーゼルエンジンは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２６】
１    エンジン本体
３    ターボチャージャ
３ａ  タービン
３ｂ  コンプレッサ
５    スーパーチャージャ
６    排気再循環手段
６ａ  ＥＧＲ配管
６ｂ  ＥＧＲクーラ
６ｃ  ＥＧＲバルブ
７    エンジン排気流路
８    エンジン吸気流路
９    インタクーラ
１０    アフタクーラ
Ａ    吸気
Ｇ    排気
【図１】
2011007051.tif 000003
【図２】
2011007051.tif 000004
【図３】
2011007051.tif 000005
【図４】
2011007051.tif 000006
【図５】
2011007051.tif 000007
【図６】
2011007051.tif 000008
【図７】
2011007051.tif 000009