JP4145503B2

JP4145503B2 - EGR device

Info

Publication number: JP4145503B2
Application number: JP2001134380A
Authority: JP
Inventors: 秀之石川; 浩一鈴木
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2001-05-01
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2021-05-01
Also published as: JP2002332879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＥＧＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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：ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われている。
【０００３】
図４は前述した排気ガス再循環を行うためのＥＧＲ装置の一例を示すもので、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をインタークーラ６へと送って冷却し、該インタークーラ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の各気筒に分配するようにしてある。
【０００４】
又、このエンジン１の各気筒から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介して前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへと送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０を介して車外へ排出するようにしてある。
【０００５】
そして、排気マニホールド９（タービン２ｂより上流の排気通路）における各気筒の並び方向の一端部と、吸気マニホールド７に接続されている吸気管５（コンプレッサ２ａより下流の吸気通路）の一端部との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、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。
【０００６】
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を冷却するためのＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、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おり、この水冷した排気ガス８のエンジン１への再循環により燃焼温度の低下を図り得るようにしてある。
【０００７】
尚、図中１４はエンジン１の上部に搭載されて各気筒内に燃料を噴射する為の燃料噴射装置を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来のＥＧＲ装置においては、図５に示す如く、主として高負荷領域にてターボチャージャ２による過給圧が排気圧力より高くなってしまう領域（図５中におけるクロスハッチ部分）が生じるので、排気マニホールド９から吸気管５へ向けて排気ガス８を再循環することができなくなるという不具合があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ターボチャージャを備えたエンジンの高負荷領域においても、排気マニホールドから吸気管へ向けて排気ガスを良好に再循環し得るようにしたＥＧＲ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ターボチャージャを備えたエンジンにおけるタービン上流の排気通路からＥＧＲパイプを介し排気ガスの一部を抜き出してコンプレッサ下流の吸気通路へ再循環するようにしたＥＧＲ装置であって、ターボチャージャとして第一の電動機によりタービンのノズルベーン開度を無段階に調整し得るようにしたバリアブルジオメトリーターボチャージャを採用し、吸気通路における再循環された排気ガスの合流箇所より上流側に第二の電動機により開度を無段階に調整し得るようにしたスロットルバルブを設けると共に、前記ＥＧＲパイプの途中には第三の電動機により開度を無段階に調整し得るようにしたＥＧＲバルブを設け、ターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなり易い高負荷領域においてタービンのノズルベーン開度を増大することにより排気圧力を過給圧より高く維持するよう第一の電動機を制御すると共に、タービンのノズルベーン開度を増大しても急激な加速時において過給圧を低下させる制御の遅れが不可避の場合にスロットルバルブの開度を絞って制御遅れを補い得るよう第二の電動機を制御し、前記第一乃至第三の電動機をエンジンの運転状態に応じ適宜に制御して排気ガスの適切な再循環量を確保し得るよう制御する制御装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、タービン上流の排気通路から排気ガスの一部を抜き出してコンプレッサ下流の吸気通路へ再循環するに際し、一般的にターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなり易い高負荷領域にてバリアブルジオメトリーターボチャージャのタービンのノズルベーン開度を通常より大きく開くと、タービンにおける排気ガスの旋速が下がってタービンの回転数が低下し、これによりコンプレッサ側における吸入空気量が減少するので、ターボチャージャとしての効率が低下してコンプレッサ側での過給圧が低下し、しかも、回転数の低下したタービンに対する排気ガスの通気抵抗が増してタービンより上流側の排気圧力が高められる結果、排気圧力が過給圧より高く維持されて排気通路から良好に吸気通路へと再循環されることになる。
【００１２】
ただし、このようなバリアブルジオメトリーターボチャージャのみによる圧力制御だけでは、ターボチャージャ特有のタイムラグにより急激な加速時における制御遅れが不可避である為、このような運転状態の急激な変化に対しては、スロットルバルブの開度制御を併用して制御遅れを補うようにすれば良い。
【００１３】
尚、前記タービンのノズルベーン開度と、スロットルバルブの開度と、ＥＧＲバルブの開度とは、第一乃至第三の電動機により無段階で調整されるようになっているので、エンジン制御コンピュータ等からの制御信号に即応して適切な開度に制御されることになり、エンジンの運転状態に応じた排気ガスの適切な再循環量を確保することが可能となる。
【００１４】
【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つつ説明する。
【００１５】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１６】
図１に示す如く、本形態例においては、ターボチャージャとしてバリアブルジオメトリーターボチャージャ１５を採用し、しかも、このバリアブルジオメトリーターボチャージャ１５のタービン１６におけるノズルベーン１７（図２参照）の開度を第一の電動機１８により無段階に調整し得るようにしている。
【００１７】
即ち、図２に詳細に示す如く、タービン１６のノズルベーン１７は、タービンホイール１９周囲のノズルリングプレート２０にピン２１を介し傾動自在に取り付けられており、これら各ノズルベーン１７の角度が前記ノズルリングプレート２０に対するリンクプレート２２の円周方向への相対変位により連動して変更されるようになっていて、このリンクプレート２２が第一の電動機１８によるレバー２３の傾動操作でリンク２４を介し回動操作されるようになっている。
【００１８】
ここで、この第一の電動機１８は、車載のバッテリを電源としてレバー２３の傾動位置を任意な角度で位置決めできるようにしたものであり、この種の電動機については既に市販品として周知技術となっているものである。
【００１９】
又、図１に図示してある通り、吸気管５における再循環された排気ガス８の合流箇所より上流側に、前述した第一の電動機１８と同様の第二の電動機２５により開度を無段階に調整し得るようにしたスロットルバルブ２６が設けられており、更には、前記ＥＧＲパイプ１１に備えたＥＧＲバルブ１２についても、前述した第一の電動機１８と同様の第三の電動機２７により開度を無段階に調整し得るようにしてある。
【００２０】
即ち、図３に詳細に示す如く、スロットルバルブ２６又はＥＧＲバルブ１２においては、バタフライ式の弁体２６ａ又は１２ａを傾動軸２６ｂ又は１２ｂを中心に傾動自在に備えており、該傾動軸２６ｂ又は１２ｂに対し外部で一体的に連結されたレバー２６ｃ又は１２ｃを、第二の電動機２５又は第三の電動機２７によるレバー２５ａ又は２７ａの傾動操作によりリンク２５ｂ又は２７ｂを介し傾動操作し得るようになっている。
【００２１】
因みに、従来のターボチャージャ２におけるタービン１６側ノズルベーン１７の開度や、ＥＧＲバルブ１２の開度を調整するに際しては、一般的にエア作動式のアクチュエータが使用されており、この種のエア作動式のアクチュエータでは、多段式のものでも３〜４ポジションの段階的な開度調整しか行えず、又、制御信号に対する作動遅れもあって即応性に欠けるものとなっていた。
【００２２】
又、ここに図示している例においては、前記吸気管５におけるスロットルバルブ２６の下流側に、吸気４の過給圧を検出する圧力センサ２８が設けられていると共に、排気マニホールド９に、排気圧力を検出する圧力センサ２９が設けられており、他方、前記エンジン１には、エンジン回転数を検出する回転数センサ３０が設けられ、しかも、前記エンジン１上部の燃料噴射装置１４には、燃料の噴射量を検出する燃料噴射量センサ３１が設けられており、図示しない運転室には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３２が設けられている。
【００２３】
そして、これら圧力センサ２８，２９、回転数センサ３０、燃料噴射量センサ３１、アクセルセンサ３２の夫々からの検出信号がエンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３３へと送られるようになっており、該エンジン制御コンピュータ３３では、エンジン回転数、燃料噴射量、アクセル開度から判る運転状態に応じ、排気圧力が過給圧より高く維持されて排気ガス８の適切な再循環量が確保されるように、第一乃至第三の電動機１８，２５，２７に向け制御信号を出力し得るようにしてある。
【００２４】
ここで、アクセルセンサ３２により判るアクセル開度は、その変化率を監視することにより、急激な加減速等といった運転者の意志を把握する材料として利用することができ、この運転者の意志を考慮しつつ第一乃至第三の電動機１８，２５，２７に向け制御信号を出力することで、タービン１６のノズルベーン１７の開度、圧力センサ２８，２９の開度、スロットルバルブ２６の開度を夫々総合的に無段階調整して排気ガス８の適切な再循環量の確保を実現するようになっている。
【００２５】
尚、図中３４は前記バリアブルジオメトリーターボチャージャ１５におけるコンプレッサを示している。
【００２６】
而して、このようにＥＧＲ装置を構成すれば、タービン１６上流の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出してコンプレッサ３４下流の吸気管５へ再循環するに際し、一般的にターボチャージャによる過給圧が排気圧力より高くなり易い高負荷領域にてバリアブルジオメトリーターボチャージャ１５のタービン１６側のノズルベーン１７の開度を通常より大きく開くと、タービン１６における排気ガス８の旋速が下がってタービン１６の回転数が低下し、これによりコンプレッサ３４側における吸入空気量が減少するので、ターボチャージャとしての効率が低下してコンプレッサ３４側での過給圧が低下し、しかも、回転数の低下したタービン１６に対する排気ガス８の通気抵抗が増してタービン１６より上流側の排気圧力が高められる結果、排気圧力が過給圧より高く維持されて排気マニホールド９から良好に吸気管５へと再循環されることになる。
【００２７】
ただし、このようなバリアブルジオメトリーターボチャージャ１５のみによる圧力制御だけでは、ターボチャージャ特有のタイムラグにより急激な加速時における制御遅れが不可避である為、このような運転状態の急激な変化に対しては、スロットルバルブ２６の開度制御を併用して制御遅れを補うようにすれば良い。
【００２８】
より具体的には、例えば、アクセルが深く踏み込まれて急激な加速が行われたような場合に、バリアブルジオメトリーターボチャージャ１５のタービン１６側のノズルベーン１７の開度を開くように制御しても直ぐには過給圧が下がってこないので、前記タービン１６のノズルベーン１７の開度を開く制御と並行して、スロットルバルブ２６の開度を絞る制御を行うようにすれば、スロットルバルブ２６の開度が絞られることにより直ちに吸入空気量が減少されて過給圧が下がり、排気圧力が過給圧より高く維持されて排気ガス８が排気マニホールドから良好に吸気管５へと再循環されることになる。
【００２９】
尚、前記タービン１６側のノズルベーン１７の開度と、スロットルバルブ２６の開度と、ＥＧＲバルブ１２の開度とは、第一乃至第三の電動機１８，２５，２７により無段階で調整されるようになっているので、エンジン制御コンピュータ３３からの制御信号に即応して適切な開度に制御される。
【００３０】
従って、本形態例においては、バリアブルジオメトリーターボチャージャ１５の実質的な効率を任意に下げ且つスロットルバルブ２６により吸入空気量を任意に絞ることにより、エンジン１の高負荷領域においても排気圧力を過給圧より高く維持することができ、更には、同時にＥＧＲバルブ１２を適切な開度に制御して排気ガス８の再循環量を任意に調整することもできるので、タービン１６上流の排気マニホールド９からコンプレッサ３４下流の吸気管５へ向けて排気ガス８を良好に再循環することができ、しかも、現在のエンジン１の運転状態に応じた排気ガス８の適切な再循環量を確実に確保することができる。
【００３１】
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、ターボチャージャのタービンより上流の排気管から排気ガスを抜き出すようにしたり、その抜き出した排気ガスをターボチャージャのコンプレッサより下流の吸気マニホールドへ戻すようにしたりしても良いこと、又、ガソリンエンジンの場合には、アクセルと連動するスロットルバルブと別個に吸入空気量を絞るスロットルバルブを設ければ良いこと、又、ＥＧＲバルブやスロットルバルブの形式は必ずしもバタフライ式にしなくても良く、例えば、ウエストゲート式を採用しても良いこと、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。
【００３２】
【発明の効果】
上記した本発明のＥＧＲ装置によれば、バリアブルジオメトリーターボチャージャの実質的な効率を任意に下げ且つスロットルバルブにより吸入空気量を任意に絞ることにより、エンジンの高負荷領域においても排気圧力を過給圧より高く維持することができ、更には、同時にＥＧＲバルブを適切な開度に制御して排気ガスの再循環量を任意に調整することもできるので、タービン上流の排気通路からコンプレッサ下流の吸気通路へ向けて排気ガスを良好に再循環することができ、しかも、現在のエンジンの運転状態に応じた排気ガスの適切な再循環量を確実に確保することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１のタービンのノズルベーンについての詳細図である。
【図３】図１のスロットルバルブ及びＥＧＲバルブについての詳細図である。
【図４】従来例を示す概略図である。
【図５】過給圧が排気圧力より高くなる領域を説明する為のグラフである。
【符号の説明】
１エンジン
４吸気
５吸気管（吸気通路）
７吸気マニホールド（吸気通路）
８排気ガス
９排気マニホールド（吸気通路）
１０排気管（吸気通路）
１１ＥＧＲパイプ
１２ＥＧＲバルブ
１５バリアブルジオメトリーターボチャージャ
１６タービン
１７ノズルベーン
１８第一の電動機
２５第二の電動機
２６スロットルバルブ
２７第三の電動機
３３エンジン制御コンピュータ
３４コンプレッサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an EGR device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and combustion of fuel in the engine is suppressed by the exhaust gas returned to the intake side, thereby increasing the combustion temperature. So-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which the generation of NOx is reduced by lowering.
[0003]
FIG. 4 shows an example of the EGR device for performing the above-described exhaust gas recirculation. In the figure, reference numeral 1 denotes an engine that is a diesel engine. The engine 1 includes a turbocharger 2, and includes an air cleaner 3. The guided intake air 4 is sent to the compressor 2 a of the turbocharger 2 through the intake pipe 5, the intake air 4 pressurized by the compressor 2 a is sent to the intercooler 6, and the intake manifold 7 is further cooled from the intercooler 6. The intake air 4 is guided to the cylinders of the engine 1 for distribution.
[0004]
Further, the exhaust gas 8 discharged from each cylinder of the engine 1 is sent to the turbine 2b of the turbocharger 2 through the exhaust manifold 9, and the exhaust gas 8 driving the turbine 2b is sent to the outside of the vehicle through the exhaust pipe 10. To be discharged.
[0005]
Then, one end portion of the exhaust manifold 9 (exhaust passage upstream from the turbine 2b) in the direction in which the cylinders are arranged and one end portion of the intake pipe 5 (intake passage downstream from the compressor 2a) connected to the intake manifold 7 They are connected by an EGR pipe 11 so that a part of the exhaust gas 8 can be extracted from the exhaust manifold 9 and led to the intake pipe 5.
[0006]
Here, the EGR pipe 11 is equipped with an EGR valve 12 for opening and closing the EGR pipe 11 as appropriate, and an EGR cooler 13 for cooling the recirculated exhaust gas 8, and the EGR cooler 13 Then, the temperature of the exhaust gas 8 can be lowered by heat exchange between the cooling water and the exhaust gas 8, and the combustion temperature is lowered by recirculation of the water-cooled exhaust gas 8 to the engine 1. To get.
[0007]
In the figure, reference numeral 14 denotes a fuel injection device mounted on the upper portion of the engine 1 for injecting fuel into each cylinder.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional EGR device, as shown in FIG. 5, a region (cross hatch portion in FIG. 5) in which the supercharging pressure by the turbocharger 2 becomes higher than the exhaust pressure mainly occurs in a high load region. As a result, the exhaust gas 8 cannot be recirculated from the exhaust manifold 9 toward the intake pipe 5.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an EGR device capable of recirculating exhaust gas from an exhaust manifold toward an intake pipe even in a high load region of an engine equipped with a turbocharger. It is intended to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an EGR device that extracts a part of exhaust gas from an exhaust passage upstream of a turbine in an engine equipped with a turbocharger via an EGR pipe and recirculates it to an intake passage downstream of a compressor. A variable geometry turbocharger that can adjust the nozzle vane opening of the turbine steplessly with the first motor is adopted by the second motor upstream of the recirculated exhaust gas confluence in the intake passage. the opening provided with a throttle valve which is adapted to adjust steplessly, in the middle of the EGR pipe provided with an EGR valve that is adapted to adjust the opening degree steplessly by a third electric motor, according to the turbocharger Turbine nozzle vanes in high load regions where the boost pressure tends to be higher than the exhaust pressure Control of the first motor to maintain the exhaust pressure higher than the supercharging pressure by increasing the degree of control, and a delay in control that reduces the supercharging pressure during rapid acceleration even if the nozzle vane opening of the turbine is increased If this is unavoidable, the second motor is controlled so as to compensate for the control delay by reducing the opening of the throttle valve, and the first to third motors are appropriately controlled according to the operating state of the engine to control the exhaust gas. It is characterized by having a control device that performs control so as to ensure an appropriate amount of recirculation .
[0011]
Thus, in this way, when a part of the exhaust gas is extracted from the exhaust passage upstream of the turbine and recirculated to the intake passage downstream of the compressor, the supercharging pressure by the turbocharger is generally higher than the exhaust pressure. If the nozzle vane opening of the variable geometry turbocharger turbine is opened more than usual in the high load range where it is easy to load, the rotation speed of the exhaust gas in the turbine will decrease and the turbine speed will decrease. Therefore, the efficiency of the turbocharger is reduced, the supercharging pressure on the compressor side is reduced, and the exhaust gas ventilation resistance to the turbine with the reduced rotational speed is increased, so that the exhaust pressure upstream of the turbine is reduced. As a result, the exhaust pressure is maintained higher than the supercharging pressure and recirculated from the exhaust passage to the intake passage well. It is is will be.
[0012]
However, only pressure control using only such a variable geometry turbocharger inevitably causes a control delay at the time of rapid acceleration due to a time lag unique to the turbocharger. The control delay may be compensated by using the throttle valve opening control together.
[0013]
The nozzle vane opening of the turbine, the opening of the throttle valve, and the opening of the EGR valve are adjusted steplessly by the first to third motors. Accordingly, the opening degree is controlled to an appropriate level in response to the control signal from the engine, and an appropriate recirculation amount of the exhaust gas according to the operating state of the engine can be ensured.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
1 to 3 show an example of an embodiment for carrying out the present invention, and the portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4 represent the same items.
[0016]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a variable geometry turbocharger 15 is adopted as a turbocharger, and the opening degree of the nozzle vane 17 (see FIG. 2) in the turbine 16 of the variable geometry turbocharger 15 is set to the first value. A single electric motor 18 can be adjusted steplessly.
[0017]
That is, as shown in detail in FIG. 2, the nozzle vanes 17 of the turbine 16 are attached to the nozzle ring plate 20 around the turbine wheel 19 so as to be tiltable via the pins 21, and the angle of each nozzle vane 17 is determined by the nozzle ring plate. The link plate 22 is changed in conjunction with the relative displacement in the circumferential direction of the link plate 22 with respect to 20, and the link plate 22 is rotated through the link 24 by the tilting operation of the lever 23 by the first electric motor 18. It has come to be.
[0018]
Here, the first electric motor 18 is configured to be able to position the tilting position of the lever 23 at an arbitrary angle using a vehicle-mounted battery as a power source. This type of electric motor has already become a well-known technology as a commercial product. It is what.
[0019]
Further, as shown in FIG. 1, the opening degree is not increased by a second electric motor 25 similar to the first electric motor 18 on the upstream side of the junction of the recirculated exhaust gas 8 in the intake pipe 5. A throttle valve 26 that can be adjusted in stages is provided. Further, the EGR valve 12 provided in the EGR pipe 11 is also opened by a third electric motor 27 similar to the first electric motor 18 described above. The degree can be adjusted steplessly.
[0020]
That is, as shown in detail in FIG. 3, the throttle valve 26 or the EGR valve 12 includes a butterfly valve body 26a or 12a that can be tilted about the tilting shaft 26b or 12b, and the tilting shaft 26b or 12b. On the other hand, the lever 26c or 12c integrally connected outside can be tilted through the link 25b or 27b by the tilting operation of the lever 25a or 27a by the second motor 25 or the third motor 27. Yes.
[0021]
Incidentally, when adjusting the opening degree of the turbine vane 17 on the turbine 16 side and the opening degree of the EGR valve 12 in the conventional turbocharger 2, an air-actuated actuator is generally used. In the multi-stage actuator, only a three- to four-step opening degree adjustment can be performed, and there is a delay in operation with respect to the control signal, resulting in lack of responsiveness.
[0022]
In the example shown here, a pressure sensor 28 for detecting the supercharging pressure of the intake air 4 is provided on the downstream side of the throttle valve 26 in the intake pipe 5, and the exhaust manifold 9 is connected to the exhaust manifold 9. A pressure sensor 29 for detecting the pressure is provided. On the other hand, the engine 1 is provided with a rotation speed sensor 30 for detecting the engine rotation speed, and the fuel injection device 14 above the engine 1 is provided with a fuel. A fuel injection amount sensor 31 for detecting the injection amount of the accelerator is provided, and an accelerator sensor 32 for detecting the accelerator opening is provided in a driver's cab (not shown).
[0023]
Detection signals from the pressure sensors 28 and 29, the rotation speed sensor 30, the fuel injection amount sensor 31, and the accelerator sensor 32 are sent to an engine control computer (ECU: Electronic Control Unit) 33. In the engine control computer 33, the exhaust pressure is maintained higher than the supercharging pressure in accordance with the operating state determined from the engine speed, the fuel injection amount, and the accelerator opening, and an appropriate recirculation amount of the exhaust gas 8 is ensured. As described above, a control signal can be output to the first to third electric motors 18, 25, and 27.
[0024]
Here, the accelerator opening determined by the accelerator sensor 32 can be used as a material for grasping the driver's intention such as rapid acceleration / deceleration by monitoring the rate of change thereof. However, by outputting control signals to the first to third electric motors 18, 25, and 27, the opening degree of the nozzle vane 17 of the turbine 16, the opening degree of the pressure sensors 28 and 29, and the opening degree of the throttle valve 26 are respectively set. A stepless adjustment is comprehensively performed to secure an appropriate amount of recirculation of the exhaust gas 8.
[0025]
In the figure, reference numeral 34 denotes a compressor in the variable geometry turbocharger 15.
[0026]
Thus, if the EGR device is configured in this way, when a part of the exhaust gas 8 is extracted from the exhaust manifold 9 upstream of the turbine 16 and recirculated to the intake pipe 5 downstream of the compressor 34, a turbocharger is generally used. When the opening of the nozzle vane 17 on the turbine 16 side of the variable geometry turbocharger 15 is opened larger than usual in a high load region where the supercharging pressure tends to be higher than the exhaust pressure, the rotational speed of the exhaust gas 8 in the turbine 16 decreases. Since the rotational speed of the turbine 16 is lowered, and the intake air amount on the compressor 34 side is thereby reduced, the efficiency as a turbocharger is lowered, the supercharging pressure on the compressor 34 side is lowered, and the rotational speed is lowered. The ventilation resistance of the exhaust gas 8 to the turbine 16 is increased and the exhaust pressure upstream of the turbine 16 is increased. The result, the exhaust pressure is recirculated from the exhaust manifold 9 is maintained higher than the boost pressure to the well inlet pipe 5.
[0027]
However, with only such pressure control using the variable geometry turbocharger 15, a control delay during sudden acceleration is unavoidable due to the time lag unique to the turbocharger. Further, the control delay may be compensated by using the opening control of the throttle valve 26 together.
[0028]
More specifically, for example, when the accelerator is depressed deeply and sudden acceleration is performed, the opening of the nozzle vane 17 on the turbine 16 side of the variable geometry turbocharger 15 is controlled to be opened. Since the supercharging pressure does not decrease immediately, if the control for narrowing the opening of the throttle valve 26 is performed in parallel with the control for opening the opening of the nozzle vane 17 of the turbine 16, the opening of the throttle valve 26 will be described. When the air pressure is reduced, the intake air amount is immediately reduced, the supercharging pressure is lowered, the exhaust pressure is maintained higher than the supercharging pressure, and the exhaust gas 8 is recirculated well from the exhaust manifold to the intake pipe 5. Become.
[0029]
The opening degree of the nozzle vane 17 on the turbine 16 side, the opening degree of the throttle valve 26, and the opening degree of the EGR valve 12 are adjusted steplessly by the first to third electric motors 18, 25, 27. Thus, the opening degree is controlled to an appropriate degree in response to the control signal from the engine control computer 33.
[0030]
Accordingly, in this embodiment, the exhaust pressure is increased even in the high load region of the engine 1 by arbitrarily reducing the substantial efficiency of the variable geometry turbocharger 15 and arbitrarily reducing the intake air amount by the throttle valve 26. Since the EGR valve 12 can be controlled to an appropriate opening degree and the recirculation amount of the exhaust gas 8 can be arbitrarily adjusted at the same time, the exhaust manifold 9 upstream of the turbine 16 can be maintained. Therefore, the exhaust gas 8 can be recirculated well toward the intake pipe 5 downstream of the compressor 34, and an appropriate recirculation amount of the exhaust gas 8 according to the current operating state of the engine 1 is ensured. be able to.
[0031]
The EGR device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and exhaust gas is extracted from an exhaust pipe upstream from the turbine of the turbocharger, or the extracted exhaust gas is discharged from the compressor of the turbocharger. It may be possible to return to the intake manifold further downstream, and in the case of a gasoline engine, it may be possible to provide a throttle valve that throttles the amount of intake air separately from the throttle valve interlocked with the accelerator, The type of EGR valve or throttle valve does not necessarily have to be a butterfly type. For example, a waste gate type may be adopted, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is.
[0032]
【The invention's effect】
According to the above-described EGR device of the present invention, the exhaust pressure can be increased even in a high load region of the engine by arbitrarily lowering the substantial efficiency of the variable geometry turbocharger and arbitrarily reducing the intake air amount by the throttle valve. It can be maintained higher than the supply pressure, and at the same time, the recirculation amount of the exhaust gas can be adjusted arbitrarily by controlling the EGR valve to an appropriate opening degree. The exhaust gas can be recirculated well toward the intake passage, and the exhaust gas can be reliably recirculated according to the current engine operating condition. obtain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of the nozzle vanes of the turbine of FIG.
FIG. 3 is a detailed view of the throttle valve and the EGR valve of FIG.
FIG. 4 is a schematic view showing a conventional example.
FIG. 5 is a graph for explaining a region where a supercharging pressure becomes higher than an exhaust pressure.
[Explanation of symbols]
1 Engine 4 Intake 5 Intake pipe (intake passage)
7 Intake manifold (intake passage)
8 Exhaust gas 9 Exhaust manifold (intake passage)
10 Exhaust pipe (intake passage)
11 EGR pipe 12 EGR valve 15 Variable geometry turbocharger 16 Turbine 17 Nozzle vane 18 First electric motor 25 Second electric motor 26 Throttle valve 27 Third electric motor 33 Engine control computer 34 Compressor

Claims

An EGR device that extracts a part of exhaust gas from an exhaust passage upstream of a turbine in an engine equipped with a turbocharger via an EGR pipe and recirculates the exhaust gas to an intake passage downstream of the compressor. By adopting a variable geometry turbocharger that allows the nozzle vane opening of the turbine to be adjusted steplessly, the second motor does not open the opening upstream of the recirculated exhaust gas merging point in the intake passage. provided with a throttle valve which is adapted to adjust the phase, in the middle of the EGR pipe provided with an EGR valve that is adapted to adjust steplessly the opening by a third electric motor, the supercharging pressure by the turbocharger Increases turbine nozzle vane opening in high load range, which tends to be higher than exhaust pressure In this way, the first electric motor is controlled so that the exhaust pressure is maintained higher than the supercharging pressure, and even if the nozzle vane opening of the turbine is increased, a delay in control that lowers the supercharging pressure at the time of rapid acceleration is inevitable. In this case, the second motor is controlled so as to compensate for the control delay by reducing the opening of the throttle valve, and the first to third motors are appropriately controlled according to the operating state of the engine to appropriately recycle the exhaust gas. An EGR device comprising a control device that controls the amount of circulation to be secured .