(57)【要約】【課題】コンベンショナルターボでカバーできるエンジンの運転領域を拡大できる過給機付きエンジンの運転方法及び運転装置を提供する。【解決手段】エンジン１の吸排気通路２、３に、過給機４を接続すると共に、前記過給機４を境とするエンジン１側で吸排気通路２、３を結ぶ高圧ＥＧＲ通路５を接続し、かつ、反エンジン側で吸排気通路２、３を結ぶ低圧ＥＧＲ通路６を接続した過給機付きエンジン１の運転方法において、過給機４に容量固定のコンベンショナルターボを用い、エンジン１の運転領域が排ガス量が少ない低負荷・低回転域のとき低圧ＥＧＲ通路６を用いて排ガスの一部を吸気側に戻し、排ガス量が多い高負荷・高回転域のとき高圧ＥＧＲ通路５を用いて排ガスの一部を吸気側に戻すものである。【選択図】図２
2016128679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸排気通路に、過給機を接続すると共に、前記過給機を境とするエンジン側で吸排気通路を結ぶ高圧ＥＧＲ通路を接続し、かつ、反エンジン側で吸排気通路を結ぶ低圧ＥＧＲ通路を接続した過給機付きエンジンの運転方法において、
前記過給機に容量固定のコンベンショナルターボを用い、前記エンジンの運転領域が排ガス量が少ない低負荷・低回転域のとき前記低圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻し、排ガス量が多い高負荷・高回転域のとき前記高圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻すことを特徴とする過給機付きエンジンの運転方法。
【請求項２】
エンジンの吸排気通路に、過給機を接続すると共に、前記過給機を境とするエンジン側で吸排気通路を結ぶ高圧ＥＧＲ通路を接続し、かつ、反エンジン側で吸排気通路を結ぶ低圧ＥＧＲ通路を接続した過給機付きエンジンの運転装置において、
前記過給機が容量固定のコンベンショナルターボからなり、前記エンジンの運転領域が排ガス量が少ない低負荷・低回転域のとき前記低圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻し、排ガス量が多い高負荷・高回転域のとき前記高圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻す制御装置を備えたことを特徴とする過給機付きエンジンの運転装置。
【請求項３】
前記制御装置には、エンジン回転数とトルクに基づいて前記低負荷・低回転域及び前記高負荷・高回転域を表すマップが記憶され、前記制御装置は、前記マップを用いて前記エンジンの運転領域を判定する請求項２に記載の過給機付きエンジンの運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機付きエンジンの運転方法及び運転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
可変ノズルターボは、排ガス流量の少ないエンジン低回転時にノズルを閉じることでタービンインペラへ流入するガス流速を高めてターボの回転数を上昇させ、エンジンの過渡応答性や低速トルクを向上させることができる。このため、最近のディーゼルエンジンでは可変ノズルターボを用いることが多い。しかし可変ノズルターボでは、ノズルベーンの存在のため、タービン効率が低い。例えば３．０Ｌディーゼルエンジン用の可変ノズルターボでは５５％程度の断熱効率となっている。
【０００３】
一方、ノズルベーンを有しないコンベンショナルターボのタービン効率は、３．０Ｌディーゼルエンジン用のサイズで見た場合、７５％程度の断熱効率となる。
【０００４】
この差はターボ総合効率の差、最終的にはエンジン燃費の差となる。断熱効率５５％と７５％との差は、エンジンの燃費にすると２％程度の差となる。すなわち可変ノズルターボをコンベンショナルターボとすることで、２％燃費が良くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５５６０３号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０８４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際には、低速トルク、過渡応答性の問題から可変ノズルターボが選ばれており、燃費が犠牲になっているという課題があった。可変ノズルターボは、タービンを通過するガス量の幅が大きく、エンジンの運転領域を低負荷・低回転領域から高負荷・高回転領域まで広くカバーできる。
【０００７】
本発明の目的は、コンベンショナルターボでカバーできるエンジンの運転領域を拡大できる過給機付きエンジンの運転方法及び運転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、内燃機関の吸排気通路に、過給機を接続すると共に、前記過給機を境とする内燃機関側で吸排気通路を結ぶ高圧ＥＧＲ通路を接続し、かつ、反エンジン側で吸排気通路を結ぶ低圧ＥＧＲ通路を接続した過給機付きエンジンの運転方法において、前記過給機に容量固定のコンベンショナルターボを用い、前記内燃機関の運転領域が排ガス量が少ない低負荷・低回転域のとき前記低圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻し、排ガス量が多い高負荷・高回転域のとき前記高圧ＥＧＲ通路を用いて排ガスの一部を吸気側に戻すものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コンベンショナルターボでカバーできるエンジンの運転領域を拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る過給機付きエンジンの説明図である。
【図２】エンジンの低負荷・低回転域及び高負荷・高回転域を表すマップの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１の吸排気通路２、３には、過給機４が接続されると共に、高圧排気再循環通路（以下、高圧ＥＧＲ通路）５及び低圧排気再循環通路（以下、低圧ＥＧＲ通路）６が接続されている。
【００１３】
エンジン１は、ディーゼルエンジンからなり、大型車等の車両（図示せず）に搭載される。エンジン１は、吸気側に吸気マニホルド７を有し、排気側に排気マニホルド８を有する。
【００１４】
過給機４は、ノズルベーンを有しないコンベンショナルターボからなる。過給機４は、エンジン１の吸気通路２に接続されたタービン９と、排気通路３に接続されタービン９からの動力で駆動されるコンプレッサ１０とを備える。過給機４は、排ガス量が少ない低負荷・低回転域で良好に作動するようにタービン９の容量が設定されている。具体的には、過給機４は、エンジン１からの排ガス流量が最大時に、後述する高圧ＥＧＲ弁１１を全開、かつ、後述する低圧ＥＧＲ弁を全閉としたとき、タービン９に流れるガス量に対応できるようにタービン９の容量を設定されている。
【００１５】
高圧ＥＧＲ通路５は、エンジン排ガスの一部をエンジン１の吸気側に戻すものであり、過給機４を境とするエンジン１側で吸排気通路２、３を接続する。具体的には、高圧ＥＧＲ通路５は、タービン９より上流側の排気通路３である排気マニホルド８と、コンプレッサ１０より下流側の吸気通路２である吸気マニホルド７とを接続する。高圧ＥＧＲ通路５には、高圧ＥＧＲ通路５を開度調節自在に開閉する高圧ＥＧＲ弁１１が設けられると共に、高圧ＥＧＲクーラ１２が設けられている。
【００１６】
低圧ＥＧＲ通路６は、エンジン排ガスの一部をエンジン１の吸気側に戻すものであり、過給機４を境とする反エンジン側、すなわち、過給機４よりエンジン１から遠い側で吸排気通路２、３を接続する。具体的には、低圧ＥＧＲ通路６は、タービン９より下流側の排気通路３と、コンプレッサ１０より上流側の吸気通路２とを接続する。低圧ＥＧＲ通路６には、低圧ＥＧＲ通路６を開度調節自在に開閉する低圧ＥＧＲ弁１３が設けられると共に、低圧ＥＧＲクーラ１４が設けられている。
【００１７】
また、高圧ＥＧＲ弁１１及び低圧ＥＧＲ弁１３には、制御装置１５が接続されており、高圧ＥＧＲ弁１１及び低圧ＥＧＲ弁１３は、制御装置１５からの制御信号で開閉制御される。
【００１８】
制御装置１５は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）からなる。制御装置１５は、エンジン１の運転領域が排ガス量が少ない低負荷・低回転域のとき低圧ＥＧＲ通路６を用いて排ガスの一部を吸気側に戻し、排ガス量が多い高負荷・高回転域のとき高圧ＥＧＲ通路５を用いて排ガスの一部を吸気側に戻す。具体的には、制御装置１５は、低負荷・低回転域のとき低圧ＥＧＲ弁１３を開、かつ、高圧ＥＧＲ弁１１を閉とし、高負荷・高回転域のとき低圧ＥＧＲ弁１３を閉、かつ、高圧ＥＧＲ弁１１を開とする。
【００１９】
図２に示すように、制御装置１５には、エンジン回転数とトルクに基づいて低負荷・低回転域（低圧ＥＧＲを用いる領域）及び高負荷・高回転域（高圧ＥＧＲを用いる領域）を表すマップ１６が記憶されており、マップ１６を用いてエンジン１の運転領域を判断するようになっている。本実施の形態における低負荷・低回転域とは、エンジン１から排出される排ガスの量がタービン９の容量を超えない範囲の運転領域であり、高負荷・高回転域とは、エンジン１から排出される排ガスの量がタービン９の容量を越える範囲の運転領域である。
【００２０】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２１】
制御装置１５は、エンジン回転数、燃料噴射量等に基づいてマップ１６からエンジン１の運転領域を取得する。制御装置１５は、エンジン１の運転領域が低負荷・低回転域であったとき、低圧ＥＧＲ弁１３を開とすると共に、高圧ＥＧＲ弁１１を閉（全閉）とする。これにより、低圧ＥＧＲ通路６のみで排気再循環が行われることとなり、エンジン１からの排ガスは全て過給機４のタービン９に供給される。過給機４は予め排ガス量が少ない低負荷・低回転域で良好に作動するようにタービン９の容量が設定されているため、十分な低速トルクを得ることができると共に、良好な過渡応答性を得ることができる。また、エンジン１での燃焼温度が下がり、ＮＯｘが低減される。
【００２２】
また、エンジン１の運転領域が高負荷・高回転域になると、制御装置１５は低圧ＥＧＲ弁１３を閉（全閉）とすると共に、高圧ＥＧＲ弁１１を開とする。これにより、エンジン１からの排ガスの一部はタービン９に供給されることなく吸気側に戻ることとなり、タービン９の排ガス流量は減る。このため、排ガス流量が多い高負荷・高回転域であってもタービン９を流れるガス量の幅を減らすことができ、対応可能なエンジン１の運転領域を拡大できる。よって、従来タービンを通過するガス量の幅が大きいことから採用していた可変ノズルターボを、タービン効率が良いコンベンショナルターボに替えることができ、燃費を２％程度良くすることができる。
【００２３】
なお、低圧ＥＧＲ弁１３を開とするときは、筒内温度等が良好となるように低圧ＥＧＲ弁１３の開度を調節するものとしてもよい。
【００２４】
また、高圧ＥＧＲ弁１１を開とするときは、高圧ＥＧＲ弁１１の開度を調節するものとしてもよい。この場合、タービン９を流れるガス量がタービン９の容量を超えないようにするとよい。
【００２５】
また、コンベンショナルターボは、ノズルベーンを有しないものであればよく、例えばツインスクロールターボであってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１  エンジン
２  吸気通路
３  排気通路
４  過給機
５  高圧ＥＧＲ通路
６  低圧ＥＧＲ通路
【図１】
2016128679.tif 000003
【図２】
2016128679.tif 000004