JP2015063910A

JP2015063910A - Exhaust gas recirculation device

Info

Publication number: JP2015063910A
Application number: JP2013196739A
Authority: JP
Inventors: 郁男安藤; Ikuo Ando
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-04-09

Abstract

【課題】複数の気筒にＥＧＲガスが不均等に分配されることを防止する。
【解決手段】排気ガス還流装置５０は、気筒１１〜１４を有するエンジン１００からエキゾーストマニホールド１８に排出されたＥＧＲガスをエンジン１００のインテークマニホールド１６に還流させる。排気ガス還流装置５０は、エキゾーストマニホールド１８からインテークマニホールド１６に連通するＥＧＲパイプ５２，５８と、ＥＧＲパイプ５２に設けられ、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ５４と、ＥＧＲパイプ５８に設けられ、ＥＧＲガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブ５６とを備える。ＥＧＲパイプ５８は、ＥＧＲクーラ５４により冷却されたＥＧＲガスを気筒１１〜１４の各々に分配するための分岐通路６０を含む。ＥＧＲパイプ５８のうち、ＥＧＲクーラ５４と分岐通路６０との間の絞り９０の断面積の最小値は、分配通路６０の断面積の最小値よりも小さい。
【選択図】図１EGR gas is prevented from being unevenly distributed among a plurality of cylinders.
An exhaust gas recirculation device 50 recirculates EGR gas discharged from an engine 100 having cylinders 11 to 14 to an exhaust manifold 18 to an intake manifold 16 of the engine 100. The exhaust gas recirculation device 50 is provided in the EGR pipes 52 and 58 that communicate from the exhaust manifold 18 to the intake manifold 16, the EGR cooler 54 that cools the EGR gas, and the EGR pipe 58. And an EGR valve 56 for adjusting the flow rate. The EGR pipe 58 includes a branch passage 60 for distributing the EGR gas cooled by the EGR cooler 54 to each of the cylinders 11 to 14. Of the EGR pipe 58, the minimum value of the cross-sectional area of the throttle 90 between the EGR cooler 54 and the branch passage 60 is smaller than the minimum value of the cross-sectional area of the distribution passage 60.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、排気ガス還流装置に関し、特に、複数の気筒を有するエンジンに設けられる排気ガス還流装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas recirculation device, and more particularly to an exhaust gas recirculation device provided in an engine having a plurality of cylinders.

排気ガス還流装置は、排気ガスの一部（以下、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとも称する）をエンジンの吸気通路に還流させる装置である。排気ガス還流装置を設けることにより、排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減したり、燃費を向上したりすることができる。排気ガス還流装置の一例が特開２０００−２４９００４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示のＥＧＲ装置では、ＥＧＲ通路に圧力差拡大手段（絞り部またはベンチュリー部）が設けられる。 The exhaust gas recirculation device is a device that recirculates a part of exhaust gas (hereinafter also referred to as EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas) to the intake passage of the engine. By providing the exhaust gas recirculation device, it is possible to reduce nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas and improve fuel efficiency. An example of the exhaust gas recirculation device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-249004 (Patent Document 1). In the EGR device disclosed in Patent Document 1, a pressure difference increasing means (a throttle part or a venturi part) is provided in the EGR passage.

たとえば特開平１０−１２２０３６号公報（特許文献２）は、排ガス流通路を備える排ガス再循環装置を開示する。この排ガス流通路は、共通通路から分岐する複数の分配通路を含む。また、たとえば実開昭６３−９３４６２号公報（特許文献３）は、内燃機関の吸気マニホールド装置を開示する。特許文献３に開示された吸気マニホールド装置は、空気の流れ方向下流に向かって断面積が漸減された制御管を有する。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-122036 (Patent Document 2) discloses an exhaust gas recirculation device having an exhaust gas flow passage. The exhaust gas flow passage includes a plurality of distribution passages branched from the common passage. Further, for example, Japanese Utility Model Publication No. 63-93462 (Patent Document 3) discloses an intake manifold device for an internal combustion engine. The intake manifold device disclosed in Patent Document 3 has a control pipe whose cross-sectional area is gradually reduced toward the downstream in the air flow direction.

特開２０００−２４９００４号公報JP 2000-249004 A 特開平１０−１２２０３６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-122036 実開昭６３−９３４６２号公報Japanese Utility Model Publication No. 63-93462

ＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路に設けられたＥＧＲクーラによって冷却される。冷却されたＥＧＲガスは、インテークマニホールドに導入される常温の吸気に混ざる。この過程でＥＧＲガス中の水蒸気が凝縮して水が生成する。凝縮水は未燃燃料成分（煤、炭化水素（ＨＣ）等）を含む。このため、未燃燃料成分がＥＧＲ通路に付着して、徐々に堆積する。 The EGR gas is cooled by an EGR cooler provided in the EGR passage. The cooled EGR gas is mixed with the normal temperature intake air introduced into the intake manifold. In this process, water vapor is generated by condensing water vapor in the EGR gas. Condensed water contains unburned fuel components (soot, hydrocarbon (HC), etc.). For this reason, unburned fuel components adhere to the EGR passage and gradually accumulate.

複数の気筒を有するエンジンに設けられる排気ガス還流装置において、ＥＧＲガスを各気筒に分配するための分岐通路を含む構成が知られている（たとえば特許文献２参照）。この分岐通路は、各々が各気筒に連通する、気筒数と同数の通路を有する。一般に各気筒へのＥＧＲガスの分配量は不均等である。このため、未燃燃料成分の堆積量は上記通路ごとに異なる。したがって、複数の気筒のうちのいずれかに連通する上記通路が堆積物で閉塞する可能性がある。 An exhaust gas recirculation apparatus provided in an engine having a plurality of cylinders is known to include a branch passage for distributing EGR gas to each cylinder (see, for example, Patent Document 2). This branch passage has the same number of passages as the number of cylinders, each communicating with each cylinder. In general, the distribution amount of EGR gas to each cylinder is uneven. For this reason, the accumulation amount of the unburned fuel component is different for each passage. Therefore, there is a possibility that the passage communicating with any one of the plurality of cylinders is blocked with deposits.

ある気筒に連通する上記通路が閉塞すると、その気筒に導入されるべき排気ガスは、それ以外の気筒に分配される。ＥＧＲガスが分配された気筒ではＥＧＲガスが過多になる。ＥＧＲガスが過多になった気筒内の燃焼状態は不安定になる。ＥＧＲガスの流量が大きい場合には、気筒内での燃焼が失火状態に至り得る。この場合、トルクが気筒間で異なるので、エンジンに異常な振動が生じる。その結果、運転者に違和感を与える。また、失火状態が継続すると、未燃燃料が触媒に達する。このため、未燃燃料と酸素との反応により触媒の温度が上昇して、触媒が溶損する可能性がある。 When the passage communicating with a certain cylinder is blocked, the exhaust gas to be introduced into the cylinder is distributed to the other cylinders. In the cylinder to which the EGR gas is distributed, the EGR gas becomes excessive. The combustion state in the cylinder in which the EGR gas is excessive becomes unstable. When the flow rate of EGR gas is large, combustion in the cylinder can lead to a misfire state. In this case, since the torque differs between cylinders, abnormal vibration occurs in the engine. As a result, the driver feels uncomfortable. If the misfire condition continues, unburned fuel reaches the catalyst. For this reason, the temperature of the catalyst rises due to the reaction between the unburned fuel and oxygen, and the catalyst may be melted.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の気筒に
ＥＧＲガスが不均等に分配されることを防止することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to prevent the EGR gas from being unevenly distributed among a plurality of cylinders.

本発明のある局面に従う排気ガス還流装置は、複数の気筒を有するエンジンから排気通路に排出された排気ガスの一部（ＥＧＲガス）をエンジンの吸気通路に還流させる。排気ガス還流装置は、排気通路から吸気通路に連通する還流通路と、還流通路に設けられ、上記一部の排気ガスを冷却するＥＧＲクーラと、還流通路に設けられ、上記一部の排気ガスの流量を調整するためのＥＧＲバルブとを備える。還流通路は、ＥＧＲクーラにより冷却された上記一部の排気ガスを複数の気筒の各々に分配するための分岐通路を含む。還流通路のうち、ＥＧＲクーラと分岐通路との間の部分の断面積の最小値は、分配通路の断面積の最小値よりも小さい。 An exhaust gas recirculation device according to an aspect of the present invention recirculates a part of exhaust gas (EGR gas) discharged from an engine having a plurality of cylinders to an exhaust passage to an intake passage of the engine. The exhaust gas recirculation device includes a recirculation passage communicating from the exhaust passage to the intake passage, a recirculation passage, an EGR cooler that cools the part of the exhaust gas, a recirculation passage, and the exhaust gas recirculation device. And an EGR valve for adjusting the flow rate. The recirculation passage includes a branch passage for distributing the part of the exhaust gas cooled by the EGR cooler to each of the plurality of cylinders. The minimum value of the cross-sectional area of the portion of the reflux passage between the EGR cooler and the branch passage is smaller than the minimum value of the cross-sectional area of the distribution passage.

上記の構成によれば、未燃燃料成分が最も堆積し易い部分は、還流通路のうち、ＥＧＲクーラと分岐通路との間の部分である。これにより、この部分での未燃燃料成分の堆積量は増大する一方で、未燃燃料成分は分岐通路には堆積しにくくなる。また、ＥＧＲガスの全量が上記の部分を通過する。そのため、上記の部分に未燃燃料成分が堆積した場合、ＥＧＲガスの流量はすべての気筒で均等に減少する。したがって、分岐通路が有する通路のいずれかに未燃燃料成分が堆積し易くなることはない。よって、複数の気筒にＥＧＲガスが不均等に分配されることを防止できる。 According to the above configuration, the portion where the unburned fuel component is most likely to accumulate is the portion between the EGR cooler and the branch passage in the return passage. As a result, the amount of unburned fuel component deposited in this portion increases, while the unburned fuel component is less likely to accumulate in the branch passage. Further, the entire amount of EGR gas passes through the above part. Therefore, when an unburned fuel component accumulates in the above portion, the flow rate of EGR gas decreases equally in all cylinders. Therefore, the unburned fuel component does not easily accumulate in any of the passages included in the branch passage. Therefore, it is possible to prevent the EGR gas from being unevenly distributed among the plurality of cylinders.

本発明によれば、複数の気筒に一部の排気ガス（ＥＧＲガス）が不均等に分配されることを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent a part of exhaust gas (EGR gas) from being unevenly distributed to a plurality of cylinders.

本発明の実施の形態１に係る排気ガス還流装置を備えるエンジンシステムの構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a configuration of an engine system including an exhaust gas recirculation device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図１に示すＥＧＲ通路の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the EGR channel | path shown in FIG. 本発明の実施の形態２に係る排気ガス還流装置に含まれるＥＧＲ通路の構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the EGR channel | path contained in the exhaust-gas recirculation apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

以下で説明する実施の形態において、「閉塞」とは、通路の全部または一部が塞がれた状態を意味する。つまり、通路が「閉塞」した状態とは、その通路を流れるガスが完全に遮断された状態だけでなく、ガスの流量が大幅に減少した状態を含む。 In the embodiments described below, “blocking” means a state in which all or part of the passage is blocked. That is, the state in which the passage is “closed” includes not only the state in which the gas flowing through the passage is completely blocked, but also the state in which the flow rate of the gas is greatly reduced.

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る排気ガス還流装置を備えるエンジンシステムの構成を概略的に示す図である。図１を参照して、エンジンシステム１は、エンジン１００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００と、排気ガス還流装置５０とを備える。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an engine system including an exhaust gas recirculation device according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, engine system 1 includes an engine 100, an ECU (Electronic Control Unit) 200, and an exhaust gas recirculation device 50.

エンジン１００は、図示しない車両の駆動源としての内燃機関であって、たとえばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等である。エンジン１００は、エンジン本体１０と、インテークマニホールド１６と、エキゾーストマニホールド１８とを含む。 Engine 100 is an internal combustion engine as a vehicle drive source (not shown), and is, for example, a gasoline engine, a diesel engine, or the like. Engine 100 includes an engine body 10, an intake manifold 16, and an exhaust manifold 18.

エンジン本体１０は４つの気筒１１〜１４を有する。図中において気筒１１〜１４には、それらの並び方向の一方端から他方端に向かって、それぞれ＃１〜＃４の番号が付され
ている。なお、気筒数は複数であればよく、４つに限定されるものではない。 The engine body 10 has four cylinders 11-14. In the figure, the cylinders 11 to 14 are numbered # 1 to # 4 from one end to the other end in the arrangement direction. The number of cylinders is not limited to four as long as it is plural.

インテークマニホールド１６は吸気を気筒１１〜１４に分配する。インテークマニホールド１６は、主管２０と、サージタンク３０と、４本の枝管２１〜２４とを含む。 The intake manifold 16 distributes intake air to the cylinders 11-14. Intake manifold 16 includes a main pipe 20, a surge tank 30, and four branch pipes 21 to 24.

吸気は主管２０に導入される。主管２０には、電子スロットルバルブ２６と、スロットルポジションセンサ２８とが設置される。電子スロットルバルブ２６は、主管２０に導入される空気量を調整する。スロットルポジションセンサ２８は、電子スロットルバルブ２６の開度を検出して、その検出結果を示す信号をＥＣＵ２００に出力する。 Intake is introduced into the main pipe 20. An electronic throttle valve 26 and a throttle position sensor 28 are installed in the main pipe 20. The electronic throttle valve 26 adjusts the amount of air introduced into the main pipe 20. The throttle position sensor 28 detects the opening degree of the electronic throttle valve 26 and outputs a signal indicating the detection result to the ECU 200.

サージタンク３０は、インテークマニホールド１６で分配されるべき空気を蓄える。枝管２１〜２４の各々の一方端はサージタンク３０に接続される。枝管２１〜２４の他方端は、それぞれ気筒１１〜１４の吸気ポート（図示せず）に接続される。 The surge tank 30 stores air to be distributed by the intake manifold 16. One end of each of the branch pipes 21 to 24 is connected to the surge tank 30. The other ends of the branch pipes 21 to 24 are connected to intake ports (not shown) of the cylinders 11 to 14, respectively.

枝管２１〜２４には、それぞれ燃料噴射弁７１〜７４が設置される。燃料噴射弁７１〜７４の各々は、ＥＣＵ２００からの信号に基づいて燃料を噴射する。 Fuel injection valves 71 to 74 are installed in the branch pipes 21 to 24, respectively. Each of the fuel injection valves 71 to 74 injects fuel based on a signal from the ECU 200.

エキゾーストマニホールド１８は、気筒１１〜１４からの排気ガスを排出するために設けられる。エキゾーストマニホールド１８は、主管４０と、４本の枝管３１〜３４とを含む。 The exhaust manifold 18 is provided for exhausting exhaust gas from the cylinders 11-14. The exhaust manifold 18 includes a main pipe 40 and four branch pipes 31 to 34.

枝管３１〜３４の一方端は、それぞれ気筒１１〜１４の排気ポート（図示せず）に接続される。枝管３１〜３４には、それぞれ空燃比センサ８１〜８４が設置される。空燃比センサ８１〜８４の各々は、設置された位置における排気ガスの酸素濃度に応じた信号をＥＣＵ２００に出力する。ＥＣＵ２００は、空燃比センサ８１〜８４からの信号を受けて、気筒１１〜１４ごとの空燃比を算出する。ＥＣＵ２００は、算出した空燃比に基づいて燃料噴射弁７１〜７４に信号を出力する。 One ends of the branch pipes 31 to 34 are connected to exhaust ports (not shown) of the cylinders 11 to 14, respectively. Air-fuel ratio sensors 81 to 84 are installed in the branch pipes 31 to 34, respectively. Each of the air-fuel ratio sensors 81 to 84 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas to the ECU 200 at the installed position. ECU 200 receives signals from air-fuel ratio sensors 81-84 and calculates the air-fuel ratio for each of cylinders 11-14. The ECU 200 outputs a signal to the fuel injection valves 71 to 74 based on the calculated air-fuel ratio.

主管４０の一方端は枝管３１〜３４に接続される。主管４０の他方端は、三元触媒を内蔵する触媒コンバータ４２の一方端に接続される。触媒コンバータ４２の他方端は、排気管４４に接続される。排気ガスは排気管４４から大気に排出される。 One end of the main pipe 40 is connected to the branch pipes 31 to 34. The other end of the main pipe 40 is connected to one end of a catalytic converter 42 containing a three-way catalyst. The other end of the catalytic converter 42 is connected to the exhaust pipe 44. The exhaust gas is discharged from the exhaust pipe 44 to the atmosphere.

排気ガス還流装置５０は、エンジン本体１０からエキゾーストマニホールド１８に排出された排気ガスの一部（ＥＧＲガス）をインテークマニホールド１６に還流させる。ＥＧＲガスを新しい混合気と混ぜて燃焼温度を下げることにより窒素酸化物を低減したり、ポンピングロスを低減して燃費を向上したりすることができる。 The exhaust gas recirculation device 50 recirculates part of the exhaust gas (EGR gas) discharged from the engine body 10 to the exhaust manifold 18 to the intake manifold 16. Nitrogen oxide can be reduced by mixing EGR gas with a new air-fuel mixture and the combustion temperature is lowered, and fuel consumption can be improved by reducing pumping loss.

排気ガス還流装置５０は、ＥＧＲパイプ５２と、ＥＧＲクーラ５４と、ＥＧＲバルブ５６と、ＥＧＲパイプ５８とを含む。理解の容易のために、ＥＧＲパイプ５８をインテークマニホールド１６の上に重ねて描く。しかし実際には、ＥＧＲガスはインテークマニホールド１６の管内に放出される。また、ＥＧＲガスの流れ方向を図中白抜き矢印で示す。ＥＧＲガスは、ＥＧＲパイプ５２―ＥＧＲクーラ５４―ＥＧＲバルブ５６―ＥＧＲパイプ５８の順に流れる。 The exhaust gas recirculation device 50 includes an EGR pipe 52, an EGR cooler 54, an EGR valve 56, and an EGR pipe 58. For ease of understanding, the EGR pipe 58 is drawn over the intake manifold 16. In practice, however, EGR gas is released into the pipe of the intake manifold 16. Moreover, the flow direction of EGR gas is indicated by white arrows in the figure. The EGR gas flows in the order of the EGR pipe 52, the EGR cooler 54, the EGR valve 56, and the EGR pipe 58.

ＥＧＲパイプ５２の一方端は、エキゾーストマニホールド１８と触媒コンバータ４２との間に接続される。そのため、エキゾーストマニホールド１８から触媒コンバータ４２に流れる排気ガスの一部がＥＧＲパイプ５２に流入する。ＥＧＲパイプ５２の他方端はＥＧＲクーラ５４に接続される。 One end of the EGR pipe 52 is connected between the exhaust manifold 18 and the catalytic converter 42. Therefore, a part of the exhaust gas flowing from the exhaust manifold 18 to the catalytic converter 42 flows into the EGR pipe 52. The other end of the EGR pipe 52 is connected to the EGR cooler 54.

ＥＧＲクーラ５４はＥＧＲガスを冷却する。ＥＧＲガスを冷却することにより、ＥＧＲ
ガスの体積が減少する。そのため、より密度の高いＥＧＲガスをインテークマニホールド１６に還流させることができる。これにより、吸入空気量とＥＧＲガスの流量との比（ＥＧＲ率）を向上することができるため、燃費をさらに向上することができる。 The EGR cooler 54 cools the EGR gas. By cooling the EGR gas,
The gas volume is reduced. Therefore, EGR gas having a higher density can be recirculated to the intake manifold 16. Thereby, since the ratio (EGR rate) between the intake air amount and the flow rate of the EGR gas can be improved, the fuel consumption can be further improved.

ＥＧＲバルブ５６は、ＥＧＲクーラ５４とＥＧＲパイプ５８との間に設けられる。ＥＧＲバルブ５６は、ＥＣＵ２００の制御に基づいてＥＧＲガスの流量を調整する。より詳細には、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数を示す信号、アクセルポジションセンサ（図示せず）からの信号などの各種信号に基づいて、ＥＧＲバルブ５６の開度を制御する。 The EGR valve 56 is provided between the EGR cooler 54 and the EGR pipe 58. The EGR valve 56 adjusts the flow rate of EGR gas based on the control of the ECU 200. More specifically, ECU 200 controls the opening degree of EGR valve 56 based on various signals such as a signal indicating the engine speed and a signal from an accelerator position sensor (not shown).

ＥＧＲパイプ５８は、共通通路５９と、分岐通路６０とを含む。共通通路５９の一方端はＥＧＲバルブ５６に接続される。共通通路５９の他方端は分岐通路６０に接続される。分岐通路６０は、ＥＧＲクーラ５４により冷却されたＥＧＲガスを気筒１１〜１４の各々に分配する。 The EGR pipe 58 includes a common passage 59 and a branch passage 60. One end of the common passage 59 is connected to the EGR valve 56. The other end of the common passage 59 is connected to the branch passage 60. The branch passage 60 distributes the EGR gas cooled by the EGR cooler 54 to each of the cylinders 11 to 14.

本実施の形態において、分岐通路６０は、通路６１２，６３４と、通路６１〜６４とを有する。共通通路５９は通路６１２，６３４に分岐される。通路６１２は、通路６１，６２にさらに分岐される。通路６３４は、通路６３，６４にさらに分岐される。通路６１〜６４は、それぞれインテークマニホールド１６の枝管２１〜２４に接続される。つまり、共通通路５９を通過したＥＧＲガスは、通路６１２，６３４および通路６１〜６４で分岐されてから気筒１１〜１４に還流される。 In the present embodiment, the branch passage 60 includes passages 612 and 634 and passages 61 to 64. The common passage 59 is branched into passages 612 and 634. The passage 612 is further branched into passages 61 and 62. The passage 634 is further branched into passages 63 and 64. The passages 61 to 64 are connected to the branch pipes 21 to 24 of the intake manifold 16, respectively. That is, the EGR gas that has passed through the common passage 59 is branched by the passages 612 and 634 and the passages 61 to 64 and then returned to the cylinders 11 to 14.

図２は、図１に示すＥＧＲパイプ５８の構成を説明するための図である。図２を参照して、絞り９０が共通通路５９に設けられる。絞り９０の内径φ０は、ＥＧＲパイプ５８全体（共通通路５９および分岐通路６０）の内径の中で最も小さい。言い換えると、ＥＧＲパイプ５８のうち、ＥＧＲクーラ５４と分岐通路６０との間の絞り９０の断面積の最小値は、通路６１２，６３４および通路６１〜６４の断面積の最小値よりも小さい。 FIG. 2 is a view for explaining the configuration of the EGR pipe 58 shown in FIG. With reference to FIG. 2, a throttle 90 is provided in the common passage 59. The inner diameter φ0 of the throttle 90 is the smallest among the inner diameters of the entire EGR pipe 58 (the common passage 59 and the branch passage 60). In other words, in the EGR pipe 58, the minimum value of the cross-sectional area of the throttle 90 between the EGR cooler 54 and the branch passage 60 is smaller than the minimum value of the cross-sectional areas of the passages 612 and 634 and the passages 61 to 64.

具体例を挙げてより詳細に説明すると、共通通路５９が通路６１２，６３４に分岐する部分の内径φ１は、たとえば１５ｍｍである。通路６１２，６３４の内径φ２は、たとえば１２ｍｍである。通路６１〜６４の終端での内径φ３は、たとえば６〜７ｍｍである。この場合、絞り９０の内径φ０は６ｍｍ未満に設定される。 To explain in more detail with a specific example, the inner diameter φ1 of the portion where the common passage 59 branches into the passages 612 and 634 is, for example, 15 mm. An inner diameter φ2 of the passages 612 and 634 is, for example, 12 mm. An inner diameter φ3 at the end of the passages 61 to 64 is, for example, 6 to 7 mm. In this case, the inner diameter φ0 of the diaphragm 90 is set to be less than 6 mm.

比較例として、絞り９０が設けられていない場合について説明する。ＥＧＲガスの流量は、ＥＧＲパイプ５８内でＥＧＲガスの分配が進むにつれて減少する。そのため、多くの場合、共通通路５９および分岐通路６０の内径は、ＥＧＲガスの流れ方向に進むに従って小さくなるように設計される（たとえば特許文献３および上記の具体例参照）。したがって、通路６１〜６４の終端が堆積物で最も閉塞され易い。 As a comparative example, a case where the diaphragm 90 is not provided will be described. The flow rate of EGR gas decreases as the distribution of EGR gas proceeds in the EGR pipe 58. Therefore, in many cases, the inner diameters of the common passage 59 and the branch passage 60 are designed to become smaller as the EGR gas flows in the flow direction (see, for example, Patent Document 3 and the above specific example). Therefore, the ends of the passages 61 to 64 are most likely to be blocked with deposits.

たとえば通路６１の終端が閉塞すると、通路６１を介して気筒１１に導入されるべきＥＧＲガスは、気筒１２〜１４に分配される。気筒１２〜１４ではＥＧＲガスが過多になるので、気筒１２〜１４内では燃焼状態が不安定になる。ＥＧＲガスの流量が大きい場合には、気筒１２〜１４内での燃焼が失火状態に至り得る。この場合、失火状態に至った気筒で発生するトルクの大きさと、それ以外の気筒で発生するトルクの大きさとが異なるので、エンジン１００に異常な振動が生じ得る。その結果、運転者に違和感を与える。 For example, when the end of the passage 61 is closed, the EGR gas to be introduced into the cylinder 11 through the passage 61 is distributed to the cylinders 12 to 14. Since the EGR gas is excessive in the cylinders 12 to 14, the combustion state becomes unstable in the cylinders 12 to 14. When the flow rate of EGR gas is large, the combustion in the cylinders 12 to 14 can lead to a misfire state. In this case, since the magnitude of the torque generated in the cylinder that has reached the misfire state is different from the magnitude of the torque generated in other cylinders, abnormal vibration may occur in engine 100. As a result, the driver feels uncomfortable.

これに対し、本実施の形態によれば、未燃燃料成分は絞り９０に最も堆積し易い。そのため、絞り９０での未燃燃料成分の堆積量が増大する分、未燃燃料成分は分岐通路６０（たとえば通路６１〜６４の終端）には堆積しにくくなる。 On the other hand, according to the present embodiment, the unburned fuel component is most easily deposited on the throttle 90. Therefore, as the amount of unburned fuel component deposited at the throttle 90 increases, the unburned fuel component hardly accumulates in the branch passage 60 (for example, the end of the passages 61 to 64).

また、絞り９０は、共通通路５９すなわちＥＧＲガスの全量が通過する通路に設けられ
る。そのため、絞り９０に未燃燃料成分が堆積した場合でも、ＥＧＲガスの流量はすべての分岐通路６０の通路（通路６１２，６３４および通路６１〜６４）で均等に減少する。したがって、分岐通路６０の通路のいずれかに未燃燃料成分が堆積し易くなることはない。よって、気筒１１〜１４にＥＧＲガスが不均等に分配されることを防止できる。また、分岐通路６０の通路のいずれかが、分岐通路６０のそれ以外の通路よりも早く閉塞することを防止できる。 The throttle 90 is provided in the common passage 59, that is, a passage through which the entire amount of EGR gas passes. Therefore, even when an unburned fuel component accumulates in the throttle 90, the flow rate of EGR gas decreases evenly in all the branch passages 60 (the passages 612 and 634 and the passages 61 to 64). Therefore, the unburned fuel component does not easily accumulate in any of the branch passages 60. Therefore, it is possible to prevent the EGR gas from being unevenly distributed to the cylinders 11 to 14. In addition, any of the passages of the branch passage 60 can be prevented from closing earlier than the other passages of the branch passage 60.

このように、本実施の形態によれば、ＥＧＲガスの全量が通過する通路に最も閉塞し易い箇所を敢えて設定することにより、複数の気筒にＥＧＲガスが不均等に分配されることを防止できる。その結果、分岐通路での閉塞が防止される。これにより、トルクが気筒間で大きく異なることが防がれるので、運転者に違和感を与えない。言い換えると、ドライバビリティの悪化を防止できる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent the EGR gas from being distributed unevenly among a plurality of cylinders by intentionally setting a portion that is most likely to be blocked in the passage through which the entire amount of EGR gas passes. . As a result, blockage in the branch passage is prevented. This prevents the torque from greatly differing between the cylinders, so that the driver does not feel uncomfortable. In other words, deterioration of drivability can be prevented.

別の観点から本実施の形態の効果を説明すると、絞り９０に未燃燃料成分が堆積するに従って、気筒１１〜１４に還流されるＥＧＲガスの流量が減少する。これに伴い、燃費が悪化し得るとともに、排気ガスに含まれる窒素酸化物が増加し得る。しかしながら、これらはドライバビリティの悪化をもたらす要因ではない。つまり、本実施の形態は、窒素酸化物の低減および燃費の向上よりも良好なドライバビリティを重視する場合に特に効果的である。 The effect of this embodiment will be described from another viewpoint. As the unburned fuel component accumulates in the throttle 90, the flow rate of the EGR gas recirculated to the cylinders 11 to 14 decreases. Along with this, fuel consumption may deteriorate and nitrogen oxides contained in the exhaust gas may increase. However, these are not factors that cause a deterioration in drivability. That is, the present embodiment is particularly effective when emphasizing better drivability than reduction of nitrogen oxides and improvement of fuel consumption.

なお、未燃燃料成分の堆積によりＥＧＲガスの流量が減少した場合、燃料の噴射量を調整してもよい。ＥＧＲガスの流量が減少すると、気筒１１〜１４では、ＥＧＲガスの流量に対する吸入空気量の比が高くなる。このため、ＥＧＲガスの減少量に応じて、空燃比センサ８１〜８４により検出される酸素濃度は高くなる。この場合、ＥＣＵ２００は、空燃比センサ８１〜８４からの信号から算出した空燃比と目標空燃比（たとえば理論空燃比）との差に基づいて、燃料噴射弁７１〜７４から噴射される燃料の量を変更することができる。これにより、排気ガスの悪化（窒素酸化物の増加）を最小限に抑えることができる。 In addition, when the flow rate of EGR gas decreases due to the accumulation of unburned fuel components, the fuel injection amount may be adjusted. When the flow rate of the EGR gas is decreased, the ratio of the intake air amount to the flow rate of the EGR gas is increased in the cylinders 11 to 14. For this reason, the oxygen concentration detected by the air-fuel ratio sensors 81 to 84 increases in accordance with the decrease amount of the EGR gas. In this case, the ECU 200 determines the amount of fuel injected from the fuel injection valves 71 to 74 based on the difference between the air fuel ratio calculated from the signals from the air fuel ratio sensors 81 to 84 and the target air fuel ratio (for example, the theoretical air fuel ratio). Can be changed. Thereby, deterioration of exhaust gas (increase in nitrogen oxides) can be minimized.

また、本実施の形態によれば、ＥＧＲガスが気筒で過多になることが防がれるので、気筒内での燃焼が失火状態に至る可能性が低減される。したがって、触媒の溶損を防止することができる。 Further, according to the present embodiment, it is possible to prevent the EGR gas from becoming excessive in the cylinder, so that the possibility that the combustion in the cylinder reaches a misfire state is reduced. Therefore, the catalyst can be prevented from being melted.

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係る排気ガス還流装置に含まれるＥＧＲ通路の構成を説明するための図である。図３を参照して、実施の形態２に係る排気ガス還流装置の構成は、ＥＧＲパイプが共通通路５９に替えて共通通路５９Ａを含む点において、排気ガス還流装置５０（図１参照）の構成と異なる。なお、実施の形態２に係る排気ガス還流装置の他の構成は、排気ガス還流装置５０の対応する構成と同等であるため、詳細な説明を繰り返さない。 [Embodiment 2]
FIG. 3 is a view for explaining the configuration of the EGR passage included in the exhaust gas recirculation apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Referring to FIG. 3, the configuration of the exhaust gas recirculation apparatus according to Embodiment 2 is the same as that of exhaust gas recirculation apparatus 50 (see FIG. 1) in that the EGR pipe includes a common passage 59A instead of common passage 59. And different. Since the other configuration of the exhaust gas recirculation device according to Embodiment 2 is the same as the corresponding configuration of exhaust gas recirculation device 50, detailed description will not be repeated.

共通通路５９Ａの内径φ０は、共通通路５９Ａの全長にわたって一定であり、内径φ１〜φ３よりも小さい。言い換えると、ＥＧＲパイプ５８Ａのうち、ＥＧＲクーラ５４と分岐通路６０との間の共通通路５９Ａの断面積の最小値は、通路６１２，６３４および通路６１〜６４の断面積の最小値よりも小さい。 The inner diameter φ0 of the common passage 59A is constant over the entire length of the common passage 59A and is smaller than the inner diameters φ1 to φ3. In other words, the minimum value of the cross-sectional area of the common passage 59A between the EGR cooler 54 and the branch passage 60 in the EGR pipe 58A is smaller than the minimum value of the cross-sectional areas of the passages 612 and 634 and the passages 61 to 64.

未燃燃料成分は共通通路５９Ａのいずれかの箇所に最も堆積し易い。これにより、共通通路５９Ａでの未燃燃料成分の堆積量が増大する分、未燃燃料成分は分岐通路６０には堆積しにくくなる。また、共通通路５９ＡはＥＧＲガスの全量が通過するので、共通通路５９Ａに未燃燃料成分が堆積した場合、ＥＧＲガスの流量はすべての分岐通路６０の通路で均等に減少する。したがって、気筒１１〜１４にＥＧＲガスが不均等に分配されることを
防止できる。また、分岐通路６０の通路のいずれかが、分岐通路６０のそれ以外の通路よりも早く閉塞することを防止できる。 The unburned fuel component is most easily deposited in any part of the common passage 59A. As a result, the amount of unburned fuel component deposited in the common passage 59A increases, and the unburned fuel component is less likely to accumulate in the branch passage 60. Further, since the entire amount of EGR gas passes through the common passage 59A, when unburned fuel components are accumulated in the common passage 59A, the flow rate of EGR gas is reduced uniformly in all the passages 60. Accordingly, it is possible to prevent the EGR gas from being distributed unevenly to the cylinders 11 to 14. In addition, any of the passages of the branch passage 60 can be prevented from closing earlier than the other passages of the branch passage 60.

なお、インテークマニホールド１６およびエキゾーストマニホールド１８は、それぞれ本発明に係る「吸気通路」および「排気通路」に相当する。ＥＧＲパイプ５２およびＥＧＲパイプ５８は、本発明に係る「還流通路」に相当する。 The intake manifold 16 and the exhaust manifold 18 correspond to an “intake passage” and an “exhaust passage” according to the present invention, respectively. The EGR pipe 52 and the EGR pipe 58 correspond to a “return passage” according to the present invention.

また、分岐通路の構成は、共通の通路から複数の通路に分岐するのであれば、図２および図３に示す構成に特に限定されるものではない。たとえば、共通通路５９は、通路６１２，６３４を介さずに気筒数と同数の通路に分岐してもよい。 Further, the configuration of the branch passage is not particularly limited to the configuration shown in FIGS. 2 and 3 as long as the branch passage branches from the common passage into a plurality of passages. For example, the common passage 59 may be branched into the same number of passages as the number of cylinders without passing through the passages 612 and 634.

さらに、ＥＧＲクーラ５４とＥＧＲバルブ５６との順序を入れ替えてもよい。すなわち、ＥＧＲバルブ５６は、ＥＧＲクーラ５４よりもＥＧＲガスの流れの上流側に設けられてもよい。 Further, the order of the EGR cooler 54 and the EGR valve 56 may be switched. That is, the EGR valve 56 may be provided upstream of the EGR gas flow with respect to the EGR cooler 54.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１エンジンシステム、１００エンジン、１０エンジン本体、１１〜１４気筒、１６インテークマニホールド、１８エキゾーストマニホールド、２０，４０主管、２１〜２４，３１〜３４枝管、２６電子スロットルバルブ、２８スロットルポジションセンサ、３０サージタンク、４２触媒コンバータ、４４排気管、５０排気ガス還流装置、５２，５８，５８ＡＥＧＲパイプ、５９，５９Ａ共通通路、６０分岐通路、６１２，６３４，６１〜６４通路、５４ＥＧＲクーラ、５６ＥＧＲバルブ、７１〜７４燃料噴射弁、８１〜８４空燃比センサ、９０絞り、２００ＥＣＵ。 1 engine system, 100 engine, 10 engine body, 11 to 14 cylinders, 16 intake manifold, 18 exhaust manifold, 20, 40 main pipe, 21 to 24, 31 to 34 branch pipe, 26 electronic throttle valve, 28 throttle position sensor, 30 Surge tank, 42 Catalytic converter, 44 Exhaust pipe, 50 Exhaust gas recirculation device, 52, 58, 58A EGR pipe, 59, 59A Common passage, 60 Branch passage, 612, 634, 61-64 passage, 54 EGR cooler, 56 EGR Valve, 71-74 Fuel injection valve, 81-84 Air-fuel ratio sensor, 90 Aperture, 200 ECU.

Claims

An exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas discharged from an engine having a plurality of cylinders to an exhaust passage to the intake passage of the engine,
A reflux passage communicating from the exhaust passage to the intake passage;
An EGR (Exhaust Gas Recirculation) cooler that is provided in the reflux passage and cools the part of the exhaust gas;
An EGR valve provided in the reflux passage for adjusting the flow rate of the part of the exhaust gas,
The recirculation passage includes a branch passage for distributing the part of the exhaust gas cooled by the EGR cooler to each of the plurality of cylinders,
An exhaust gas recirculation device in which a minimum value of a cross-sectional area of a portion of the recirculation passage between the EGR cooler and the branch passage is smaller than a minimum value of a cross-sectional area of the branch passage.