(57)【要約】【課題】過給ディーゼルエンジンの低回転数領域での運転時に、空気過剰率を保ったままＥＧＲ量を増加させる。【解決手段】ディーゼルエンジン４の給気通路８に過給機１の圧縮機３出口を接続すると共に、ディーゼルエンジン４の排気通路７を過給機１のタービン２入口に接続する。ディーゼルエンジン４の排気側と給気側との間に、排気ガス９を再循環させるための循環通路１１を接続する。ディーゼルエンジン４の給気側と排気側との間に、ディーゼルエンジン４の低回転数領域時に圧縮空気１０の一部を排気側にバイパスさせて排気側の圧力を高めるための給気バイパス通路１６を接続する。給気バイパス通路１６の接続位置は、循環通路１１よりも圧縮機３及びタービン２に近い位置とする。給気バイパス通路１６の途中に逆止弁１７を設けて、排気ガス９の逆流を防止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジンの給気通路に過給機の圧縮機出口を接続すると共に、ディーゼルエンジンの排気通路を過給機のタービン入口に接続し、上記ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を循環通路を通し給気側に戻して再循環させるようにしてある過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置において、上記ディーゼルエンジンの排気側と給気側との間に、給気側の圧縮空気の一部を排気側へ流すようにする給気バイパス通路を接続して設けた構成を有することを特徴とする過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置。
【請求項２】
給気バイパス通路に逆止弁を設けた請求項１記載の過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置。
【請求項３】
給気バイパス通路の逆止弁よりも下流位置に流量調整弁を設けた請求項２記載の過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置。
【請求項４】
給気バイパス通路の接続位置をタービン入口及び圧縮機出口に近い位置とし、循環通路の位置をディーゼルエンジンに近い位置とした請求項１、２又は３記載の過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンから排出される排気ガスの一部を再循環して使用する際に空気過剰率を保ったまま再循環量を増加させることができるようにした過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型のトラックやバス等に搭載されているディーゼルエンジンの排気ガスを浄化させる方式の一つとして、排気ガス再循環（ＥＧＲ）方式がある。かかるＥＧＲ方式は、図２にその一例の概略を示す如く、タービン２と圧縮機３とをタービン軸２ａで連結してなる過給機１を、ディーゼルエンジン４の排気マニホールド５及び給気マニホールド６に、タービン入口通路となる排気通路７及び圧縮機出口通路となる給気通路８を介して接続し、ディーゼルエンジン４からの排気ガス９を、排気通路７を通してタービン２に送り、該排気ガス９によるタービン２の駆動により圧縮機３を作動させて、圧縮空気１０を給気通路８を通してディーゼルエンジン４に給気するようにしてある構成において、上記ディーゼルエンジン４の排気通路７と給気通路８との間に、循環通路（ＥＧＲ通路）１１を設け、且つ該循環通路１１の途中に調節弁（ＥＧＲ弁）１２を設けた構成として、排気通路７を通る排気ガス９の一部を、給気側との圧力差に基づいて循環通路１１より給気通路８に送り、給気通路８を通る圧縮空気１０に混入させてディーゼルエンジン４に循環供給できるようにし、これにより、燃焼混合気中の不活性ガスの割合を増加させて、酸素濃度を低下させると共に燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を抑えることができるようにしてある。なお、１３は圧縮空気１０を必要に応じて冷却するインタークーラー、１４は再循環させる排気ガス９を必要に応じて冷却するＥＧＲクーラーを示す。
【０００３】
ところで、トラック等で用いられている大型のディーゼルエンジン４では、しばしば低速のトルクが要求されるが、そのためには高い過給圧が必要となる。このような大型のディーゼルエンジン４の低回転数領域での運転時にＥＧＲを実施するために、最近では、タービン２として、可変容量型タービンを用い、タービン流量を小容量とすることによってタービン２の入口圧力を上昇させるようにすることが行われている。すなわち、タービン流量を小容量とすることにより給気側と排気側の圧力の差を増大させ、結果として圧縮機作動線をサージ側へ移動させ、効率低下によりバランスさせている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように、ＥＧＲ量を増加させようとタービン２の容量を小容量へ変化させると、次第にディーゼルエンジン４の空気過剰率が低下して煙が排出され易くなるため、エンジン出力を制限したりする必要が生じてしまう。又、過給ディーゼルエンジン４の低回転数領域では、エンジン排気の脈動が大きいため、循環通路１１内を給気側の圧縮空気１０と排気側の排気ガス９とが行き来しながら排気ガス９が給気通路８に流入することになり、その結果、ＥＧＲ量を増やすことはできずにＮＯｘが多く排出され易くなってしまう。
【０００５】
したがって、過給ディーゼルエンジンの低回転数領域での運転時においても、排気ガス規制強化に対応するために、より多くのＥＧＲを行いたいが、空気過剰率を高く保ったまま高ＥＧＲを達成することは、現時点では困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、過給ディーゼルエンジンの低回転数領域での運転時でも、空気過剰率を保ったままＥＧＲ量を増加させることができるようにしようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ディーゼルエンジンの給気通路に過給機の圧縮機出口を接続すると共に、ディーゼルエンジンの排気通路を過給機のタービン入口に接続し、上記ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を循環通路を通し給気側に戻して再循環させるようにしてある過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置において、上記ディーゼルエンジンの排気側と給気側との間に、給気側の圧縮空気の一部を排気側へ流すようにする給気バイパス通路を接続して設けた構成とする。
【０００８】
ディーゼルエンジンの低回転数領域での運転時において、給気側の圧縮空気の一部を給気バイパス通路を通して排気側へ流すようにすると、排気通路の圧力が上昇するので、空気過剰率を保ったままＥＧＲ量を増やすことができる。
【０００９】
又、給気バイパス通路に逆止弁を設けた構成とすることにより、給気バイパス通路を通っての排気ガスの逆流を確実に防ぐことができる。
【００１０】
更に、給気バイパス通路の逆止弁よりも下流位置に流量調整弁を設けた構成とすることにより、流量調整弁の開度を調整することで、圧縮空気の排気側への流れ過ぎを防ぐことができる。
【００１１】
更に又、給気バイパス通路の接続位置をタービン入口及び圧縮機出口に近い位置とし、循環通路の位置をディーゼルエンジンに近い位置とした構成とすることにより、濃い排気ガスを効率よく給気通路へ流してディーゼルエンジンに過給することができるようになるので、ＮＯｘをより低減できることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図２に示したと同様に、タービン２と圧縮機３とからなる過給機１を、タービン入口通路となる排気通路７と圧縮機出口通路となる給気通路８を介してディーゼルエンジン４の排気マニホールド５と給気マニホールド６に接続し、ディーゼルエンジン４の排気ガス９の一部を、循環通路１１を通すことにより給気側に戻して再循環させるようにしてある過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置において、上記給気通路８の圧縮機出口部と排気通路７のタービン入口部（又は排気マニホールド５）との間に給気バイパス通路１６を接続して設けて、上記循環通路１１を、該給気バイパス通路１６の接続位置よりもタービン２及び圧縮機３から離れた遠い位置として、排気マニホールド５と給気マニホールド６との間に接続し、ディーゼルエンジン４の低回転数領域での運転時に、圧縮機３から給気通路８へ吐出された圧縮機出口部の圧縮空気１０の一部を、上記給気バイパス通路１６を通して排気通路７に送り、排気通路７を通る排気ガス９に混入させることにより、排気側の圧力が高められるようにする。
【００１４】
又、上記給気バイパス通路１６の途中に、圧縮空気１０が排気側へのみ流れるように逆止弁１７を設けて、給気バイパス通路１６を通しての排気通路７から給気通路８への排気ガス９の逆流を防止できるようにし、且つ上記給気バイパス通路１６の逆止弁１７よりも下流位置に、流量調整弁１８を設けて、該流量調整弁１８の開度調整により、ディーゼルエンジン４の低回転数領域での運転時に、給気側から排出側へ流れる圧縮空気１０の流量を適正に調整できるようにする。
【００１５】
その他の構成は図２に示したものと同様であり、図２と同一部分には同一符号が付してある。
【００１６】
ディーゼルエンジン４の低回転数領域（たとえば、８００ｒｐｍ）での運転時には、排気側に高回転より大きな脈動があり、定期的に給気側よりも排気側の圧力が低くなるときがあるので、このようなときには、圧縮機３から給気通路８に吐出された圧縮機出口部の圧縮空気１０の一部が給気バイパス通路１６を通って排気通路７に流入することになる。なお、給気バイパス通路１６には逆止弁１７が設けてあるため、排気側に脈動があって、排気側の圧力が給気側の圧力よりも高くなる時期でも、排気ガス９が給気バイパス通路１６を通って給気通路８に逆流することはなく、したがって、安定した運転を行うことができる。このようにして、圧縮空気１０の一部が排気通路７に流入すると、排気通路７の圧力、すなわち、ディーゼルエンジン４の排気マニホールド５側の圧力が上昇するので、循環通路１１を通してのＥＧＲが掛け易くなり、空気過剰率を保ったままＥＧＲ量を増加させることができる。この場合において、循環通路１１は給気バイパス通路１６よりもディーゼルエンジン４に近い位置にあるので、圧縮空気１０が混入する前の濃い排気ガス９を再循環させることができる。したがって、ＮＯｘを減少させ且つ出力も向上できることになり、更に、燃料消費率の悪化も抑制することができるようになる。
【００１７】
上記において、給気バイパス通路１６には、逆止弁１７の下流位置に流量調整弁１８が設けてあるため、該流量調整弁１８の開度を適正に選定しておくことにより、圧縮空気１０の排気側への流れ過ぎを防ぐことができ、又、ディーゼルエンジン４の中、高速回転領域での運転時には、上記流量調整弁１８を閉じておくことによって、排気側に脈動が発生するような事態が発生したとしても、あるいは、逆止弁１７の機能が低下するような事態が発生したとしても、給気側から排気側への圧縮空気１０の流入を確実に防止することができて、安定した運転を行うことができる。又、上述したように、ディーゼルエンジン４の低回転数領域時に、給気をバイパスさせると、タービン流量を増やすことができるので、低速域の圧縮機流量を増やして駆動力を大きくすることができ、これにより、圧縮機レンジの実質作動レンジが縮小するので、圧縮機３の設計が容易になるという利点があり、これに伴い、タービン２の効率が高い領域を使えるようになるので有利である。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、便宜上、ディーゼルエンジン４の排気マニホールド５と排気通路７とを別のものとして説明したが、排気通路７は排気マニホールド５の一部を構成するものであること、更に、本発明で採用するタービン２としては、可変容量型であってもよく、又、可変容量型でなくてもよいこと、その他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。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
（１）ディーゼルエンジンの給気通路に過給機の圧縮機出口を接続すると共に、ディーゼルエンジンの排気通路を過給機のタービン入口に接続し、上記ディーゼルエンジンの排気ガスの一部を循環通路を通し給気側に戻して再循環させるようにしてある過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置において、上記ディーゼルエンジンの排気側と給気側との間に、給気側の圧縮空気の一部を排気側へ流すようにする給気バイパス通路を接続して設けた構成としてあるので、ディーゼルエンジンの低回転数領域での運転時に、給気側の圧縮空気の一部を給気バイパス通路を通して排気側に流すことにより、排気側の圧力を高めることができ、これにより空気過剰率を保ったままＥＧＲ量を増加させることができ、出力も向上させることができる。
（２）給気バイパス通路に逆止弁を設けた構成とすることにより、給気バイパス通路を通しての排気側から給気側への排気ガスの逆流を確実に防ぐことができる。
（３）給気バイパス通路の逆止弁よりも下流位置に流量調整弁を設けた構成とすることにより、流量調整弁の開度を適正に選定することで、圧縮空気の排気側への流れ過ぎを防ぐことができて、安定した運転を行うことができる。
（４）給気バイパス通路の接続位置をタービン入口及び圧縮機出口に近い位置とし、循環通路の位置をディーゼルエンジンに近い位置とした構成とすることにより、濃い排気ガスを効率よく給気通路に流入させてディーゼルエンジンに過給することができるので、ＮＯｘをより低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の過給ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】排気ガス再循環方式を採用した従来の過給ディーゼルエンジンの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１　過給機
２　タービン
３　圧縮機
４　ディーゼルエンジン
７　排気通路
８　給気通路
９　排気ガス
１０　圧縮空気
１１　循環通路
１６　給気バイパス通路
１７　逆止弁
１８　流量調整弁
【図１】
2004019589.tif 000003
【図２】
2004019589.tif 000004