(57)【要約】【課題】ＥＧＲを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるＥＧＲ装置を提供する。【解決手段】エンジン１の排気マニホールド９から排気ガス２８の一部を抜き出してエンジン１の吸気マニホールド７側へ再循環させるようにしたＥＧＲ装置であって、低圧側ターボチャージャ１４と高圧側ターボチャージャ１５の間に中間冷却器１６を配置すると共に、エンジン１の排気マニホールド９と中間冷却器１６を接続するＥＧＲパイプ２４を備え、  エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴをエンジン１の吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより低くすると共に、低圧側ターボチャージャ１４から中間冷却器１６を介する高圧側ターボチャージャ１５までの圧Ｐ２を、エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴより低くするよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出してエンジンの吸気マニホールド側へ再循環させるようにしたＥＧＲ装置であって、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を配置すると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するＥＧＲパイプを備え、
前記エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするよう構成したことを特徴とするＥＧＲ装置。
【請求項２】
ＥＧＲパイプにパティキュレートフィルタを備えた請求項１記載のＥＧＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気通路の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気通路の適宜位置との間をＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
図２は前述した排気ガス再循環を行う為のＥＧＲ装置の一例を示す概略図で、図中１はディーゼル機関であるエンジンを示し、該エンジン１は、ターボチャージャ２を備えており、エアクリーナ３から導いた吸気４を吸気管５を通し前記ターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気４をインタクーラ６へと送って冷却し、該インタクーラ６から更に吸気マニホールド７へと吸気４を導いてエンジン１の各気筒（図示せず）に分配するようにしてある。
【０００５】
また、このエンジン１の各気筒（図示せず）から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００６】
そして、排気マニホールド９の一端部と、吸気マニホールド７に接続されている吸気管５の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、エンジン１を駆動する際には、排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴを吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより高くすることにより、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管５に導き得るようにしてある。
【０００７】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【０００８】
なお、ターボチャージャを備えてＥＧＲパイプを備えたものは既に特許公報として示されており（例えば特許文献１参照。）、ターボチャージャを二段に備えてＥＧＲパイプを備えたものも既に特許公報として示されている（例えば特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３５５５０２号公報
【特許文献２】特開平９−１２６０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した如きターボチャージャ２付きのエンジン１に装備されるＥＧＲ装置においては、排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴが吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより高いため、大量のＥＧＲを掛ける際には、エンジン１の各気筒が吸気を吸う際に大きな力が必要になり、ポンピングロスを生じて燃費が悪化するという問題があった。なお、排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴを吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより低くした場合には、ポンピングロスを低減し得るが、ＥＧＲを掛けることができないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ＥＧＲを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるＥＧＲ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１は、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャを備えたエンジンの排気マニホールドから排気ガスの一部を抜き出してエンジンの吸気マニホールド側へ再循環させるようにしたＥＧＲ装置であって、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を配置すると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するＥＧＲパイプを備え、
前記エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするよう構成したことを特徴とするＥＧＲ装置、にかかるものである。
【００１２】
本発明の請求項２は、ＥＧＲパイプにパティキュレートフィルタを備えた請求項１記載のＥＧＲ装置、にかかるものである。
【００１３】
このように、低圧側ターボチャージャと高圧側ターボチャージャの間に中間冷却器を備えると共に、エンジンの排気マニホールドと中間冷却器を接続するＥＧＲパイプを備えることにより、エンジンの排気マニホールドの圧をエンジンの吸気マニホールドの圧より低くすると共に、低圧側ターボチャージャから中間冷却器を介する高圧側ターボチャージャまでの圧を、エンジンの排気マニホールドの圧より低くするので、ＥＧＲを掛けることができると共に、エンジンの各気筒が吸気を吸う際に大きな力を不要にし、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
【００１４】
ＥＧＲパイプにパティキュレートフィルタを備えると、ターボチャージャに排気ガスの煤等のパティキュレートが侵入することを抑制してターボチャージャを作動させるので、ＥＧＲを好適に掛けると共に、ポンピングロスを適切に低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、ＥＧＲを掛け得ると共に、ポンピングロスを低減して燃費を向上させるＥＧＲ装置を提供するという種々の優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は本発明のＥＧＲ装置を実施する形態の一例を示す概略図で、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１８】
図１に示す如く、本形態例のエンジン１は、低圧側ターボチャージャ１４と高圧側ターボチャージャ１５を備えており、低圧側ターボチャージャ１４と高圧側ターボチャージャ１５の間には、ＥＧＲクーラを兼用する中間冷却器１６を配置している。
【００１９】
低圧側ターボチャージャ１４は、エアクリーナ３から第一の吸気管１７を介して接続されるコンプレッサ１４ａと、エンジン１の排気マニホールド９から第一の排気管１８を介して接続されるタービン１４ｂとを同軸に備えており、高圧側ターボチャージャ１５は、低圧側ターボチャージャ１４から中間冷却器１６及び第二の吸気管１９を介して接続されるコンプレッサ１５ａと、エンジン１の排気マニホールド９から第二の排気管２０を介して接続されるタービン１５ｂとを同軸に備えている。
【００２０】
高圧側ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａ側の下流には、第三の吸気管２１を介してインタクーラ６を備えており、インタクーラ６の下流には第四の吸気管２２を介してエンジン１の吸気マニホールド７に接続している。又、低圧側ターボチャージャ１４のタービン１４ｂ側の下流及び高圧側ターボチャージャ１５のタービン１５ｂ側の下流には、第三の排気管２３及びパティキュレートフィルタ（図示せず）等を備えている。
【００２１】
一方、排気マニホールド９の一端部と、ＥＧＲクーラ兼用の中間冷却器１６は、ＥＧＲパイプ２４により接続されており、ＥＧＲパイプ２４には、中間冷却器１６に隣接するよう、ＥＧＲパイプ２４を適宜に開閉するＥＧＲバルブ２５を備えており、ＥＧＲパイプ２４の中途位置には、パティキュレートフィルタ２６を装備している。ここで、パティキュレートフィルタ２６は、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【００２２】
ここで、エアクリーナ３から第一の吸気管１７を介する低圧側ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ａまでの間の圧をＰ１とし、低圧側ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ａから中間冷却器１６及び第二の吸気管１９を介する高圧側ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａまでの間の圧をＰ２とし、高圧側ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａから第三の吸気管２１を介するインタクーラ６までの間の圧をＰ３とし、インタクーラ６から第四の吸気管２２を介するエンジン１の吸気マニホールド７までの圧をＰＩＮとし、エンジン１の排気マニホールド９からＥＧＲパイプ２４を介する中間冷却器１６までの圧をＰＯＵＴとすると、Ｐ１＜Ｐ２、Ｐ２＜Ｐ３、Ｐ３＞ＰＩＮの条件になり、更に、エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴをエンジン１の吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより低くする（ＰＯＵＴ＜ＰＩＮ）と共に、低圧側ターボチャージャ１４から中間冷却器１６を介する高圧側ターボチャージャ１５までの圧Ｐ２を、エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴより低くしている（Ｐ２＜ＰＯＵＴ）。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の一例の作用を説明する。
【００２４】
エンジン１を駆動する際には、エアクリーナ３から導いた吸気２７を第一の吸気管１７を通して低圧側ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ａへ送り、コンプレッサ１４ａで加圧された吸気２７を第二の吸気管１９及び中間冷却器１６を介して高圧側ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａへ送り、続いてコンプレッサ１５ａで加圧された吸気２７を第三の吸気管２１を介してインタクーラ６へと送って冷却し、更にインタクーラ６から吸気マニホールド７へと吸気２７を導いてエンジン１の各気筒（図示せず）に分配する。
【００２５】
又、エンジン１の排気側では、各気筒（図示せず）から排出された排気ガス２８を、排気マニホールド９、第一の排気管１８及び第二の排気管２０を介して低圧側ターボチャージャ１４のタービン１４ｂ及び高圧側ターボチャージャ１５のタービン１５ｂへ夫々送り、夫々のタービン１４ｂ，１５ｂを駆動した排気ガス２８を第三の排気管２３等を介し車外へ排出している。
【００２６】
又、ＥＧＲパイプ２４では、低圧側ターボチャージャ１４から中間冷却器１６を介する高圧側ターボチャージャ１５までの圧Ｐ２を、エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴより低くすることにより（Ｐ２＜ＰＯＵＴ）、排気ガス２８を排気マニホールド９からパティキュレートフィルタ２６を介して中間冷却器１６へ流し、図示しない冷却水と排気ガス２８とを熱交換させることにより排気ガス２８の温度を低下している。ここで、パティキュレートフィルタ２６は、排気ガス２８中の煤等のパティキュレートを多孔質薄壁の内側表面に捕集するし、多孔質薄壁を透過した排気ガス２８のみを下流側へ排出している。
【００２７】
このように、低圧側ターボチャージャ１４と高圧側ターボチャージャ１５の間に中間冷却器１６を備えると共に、エンジン１の排気マニホールド９と中間冷却器１６を接続するＥＧＲパイプ２４を備えることにより、エンジン１の排気マニホールド９の圧ＰＯＵＴをエンジン１の吸気マニホールド７の圧ＰＩＮより低くする（ＰＯＵＴ＜ＰＩＮ）と共に、低圧側ターボチャージャ１４から中間冷却器１６を介する高圧側ターボチャージャ１５までの圧Ｐ２を、エンジン１の排気マニホールド９の圧より低くする（Ｐ２＜ＰＯＵＴ）ので、多量のＥＧＲを容易に掛けることができると共に、エンジン１の各気筒が吸気を吸う際に大きな力を不要にし、ポンピングロスを低減して燃費を向上させることができる。
【００２８】
ＥＧＲパイプ２４にパティキュレートフィルタ２６を備えると、高圧側ターボチャージャ１５に排気ガス２８の煤等のパティキュレートが侵入することを抑制して高圧側ターボチャージャ１５を作動させるので、ＥＧＲを好適に掛けると共に、ポンピングロスを適切に低減することができる。
【００２９】
尚、本発明のＥＧＲ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、排気マニホールドの圧、吸気マニホールドの圧、低圧側ターボチャージャから高圧側ターボチャージャまでの圧等の条件を満たし得るならば、吸気管及び排気管等はどのような構成でもよいこと、ターボチャージャは３段以上の複数段であってもよいこと、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。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のＥＧＲ装置を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来のＥＧＲ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  エンジン
７  吸気マニホールド
９  排気マニホールド
１４  低圧側ターボチャージャ
１５  高圧側ターボチャージャ
１６  中間冷却器
２４  ＥＧＲパイプ
２６  パティキュレートフィルタ
Ｐ２  低圧側ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ａから高圧側ターボチャージャ１５のコンプレッサ１５ａまでの間の圧
ＰＩＮ  インタクーラ６からエンジン１の吸気マニホールド７までの圧
ＰＯＵＴ  エンジン１の排気マニホールド９からＥＧＲパイプ２４を介する中間冷却器１６までの圧
【図１】
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【図２】
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