JP6415958B2 - EGR system - Google Patents
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Description
本発明は、EGRシステムに関する。 The present invention relates to an EGR system.
従来、エンジンの排気側から吸気側へ排気ガスをEGRガスとして還流させるEGRシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載されたEGRシステムでは、エンジンの排気圧が低い場合でも、EGR流路上に配置されたEGRポンプによってEGRガスを加圧することで、EGRガスを還流させることが図られている。
Conventionally, an EGR system that recirculates exhaust gas as EGR gas from the exhaust side of the engine to the intake side is known (see, for example, Patent Document 1). In the EGR system described in
上記EGRシステムでは、エンジンの運転条件等によっては排気圧が十分に高くなることから、EGRガスのエネルギを利用して発電を行うことも考えられる。そこで、近年のEGRシステムにおいては、EGRポンプ兼ジェネレータをEGR流路上に配置し、インペラに連結されたモータでインペラを回転駆動させることによりEGRガスを加圧する加圧機能(EGRポンプとしての機能)だけでなく、EGRガスでインペラを回転駆動させてモータにて発電させる発電機能(EGRジェネレータとしての機能)を実現することが望まれる場合がある。 In the above EGR system, the exhaust pressure becomes sufficiently high depending on the operating conditions of the engine, and therefore it is conceivable to generate power using the energy of EGR gas. Therefore, in a recent EGR system, an EGR pump / generator is disposed on the EGR flow path, and a pressurizing function for pressurizing EGR gas by rotating the impeller with a motor connected to the impeller (function as an EGR pump) In addition, there is a case where it is desired to realize a power generation function (function as an EGR generator) in which the impeller is rotationally driven with EGR gas to generate electric power with a motor.
しかし、通常、EGRガスを加圧するときのインペラ及びモータの回転方向は、EGRガスでインペラを回転駆動させて発電させるときのインペラ及びモータの回転方向に対して逆となる。そのため、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際においては、インペラ及びモータの回転を一度止める必要があり、タイムラグが生じる虞がある。 However, normally, the rotation direction of the impeller and the motor when pressurizing the EGR gas is opposite to the rotation direction of the impeller and the motor when generating power by rotating the impeller with the EGR gas. Therefore, when switching between the EGR gas pressurization function and the EGR gas power generation function, it is necessary to stop the rotation of the impeller and the motor once, which may cause a time lag.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、EGRポンプ兼ジェネレータを備えたEGRシステムにおいて、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減できるEGRシステムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in an EGR system equipped with an EGR pump / generator, an EGR system capable of reducing a time lag when switching between an EGR gas pressurizing function and an EGR gas generating function is provided. The issue is to provide.
上記課題を解決するために、本発明に係るEGRシステムは、EGRガスが流通するEGR流路と、EGR流路に配されたインペラ、及びインペラに連結されたモータを有するEGRポンプ兼ジェネレータと、EGR流路に含まれ、EGRガスをインペラへ導く第1流路と、EGR流路に第1流路とは別で含まれ、EGRガスをインペラへ導く第2流路と、第1流路又は第2流路の何れかにEGRガスを選択的に流通させる流路切換部と、を備え、流路切換部によりEGRガスが第1流路に流通されてインペラへ導かれた場合、モータによりインペラが所定回転方向に回転駆動されることで、当該EGRガスが加圧され、流路切換部によりEGRガスが第2流路に流通されてインペラへ導かれた場合、当該EGRガスによりインペラが所定回転方向に回転駆動されることで、モータにて発電される。 In order to solve the above problems, an EGR system according to the present invention includes an EGR flow path through which EGR gas flows, an impeller disposed in the EGR flow path, and an EGR pump / generator having a motor connected to the impeller, A first flow path that is included in the EGR flow path and guides the EGR gas to the impeller, a second flow path that is included in the EGR flow path separately from the first flow path, and that guides the EGR gas to the impeller, and a first flow path Or a flow path switching unit that selectively circulates EGR gas in any of the second flow paths, and when the EGR gas is circulated through the first flow path and guided to the impeller by the flow path switching unit, the motor When the impeller is driven to rotate in a predetermined rotation direction by the pressure, the EGR gas is pressurized, and when the EGR gas is circulated through the second flow path and guided to the impeller by the flow path switching unit, the impeller is driven by the EGR gas. Is predetermined times By being rotated in the direction, power is generated by a motor.
このEGRシステムでは、第1流路にEGRガスを流通させ、モータによりインペラを所定回転方向に回転駆動させることでEGRガスが加圧される。また、第2流路にEGRガスを流通させ、EGRガスによりインペラを同一の所定回転方向に回転駆動させることでモータにて発電する。すなわち、インペラ及びモータの回転を止めることなく同一の所定回転方向に回転させたまま、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とをスムーズに切り換えることができる。したがって、EGRポンプ兼ジェネレータを備えたEGRシステムにおいて、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減することができる。 In this EGR system, the EGR gas is pressurized by circulating EGR gas through the first flow path and rotating the impeller in a predetermined rotation direction by a motor. Further, the EGR gas is circulated through the second flow path, and the impeller is driven to rotate in the same predetermined rotation direction by the EGR gas, thereby generating electric power by the motor. That is, the EGR gas pressurization function and the EGR gas power generation function can be smoothly switched while rotating the impeller and the motor in the same predetermined rotation direction without stopping the rotation. Therefore, in the EGR system including the EGR pump / generator, the time lag when switching between the EGR gas pressurization function and the EGR gas power generation function can be reduced.
本発明に係るEGRシステムにおいて、第1流路又は第2流路の何れか一方は、EGRガスをインペラへインペラの軸線方向に沿って導入させ、第1流路又は第2流路の何れか他方は、EGRガスをインペラへインペラの回転方向に沿って導入させてもよい。このような構成により、上記作用効果を好適に実現することができる。 In the EGR system according to the present invention, either one of the first flow path and the second flow path causes EGR gas to be introduced into the impeller along the axial direction of the impeller, and either the first flow path or the second flow path is used. On the other hand, EGR gas may be introduced into the impeller along the rotation direction of the impeller. With such a configuration, the above-described effects can be suitably realized.
本発明に係るEGRシステムは、流路切換部及びモータを制御する制御部を更に備え、制御部は、モータを回転駆動させるポンプ運転制御又はモータにて発電させる発電運転制御の何れかを、EGR流路におけるインペラの上流側と下流側との差圧に基づいて選択的に実行し、ポンプ運転制御においては、第1流路にEGRガスが流通するように流路切換部を制御すると共に、インペラが所定回転方向に回転駆動するようにモータを制御することにより、当該EGRガスを加圧させ、発電運転制御においては、第2流路にEGRガスが流通するように流路切換部を制御することにより、当該EGRガスでインペラを所定回転方向に回転駆動させてモータにて発電させてもよい。この場合、インペラの上流側と下流側との差圧に基づいて、加圧機能と発電機能とを切り換えることが可能となる。 The EGR system according to the present invention further includes a flow path switching unit and a control unit for controlling the motor, and the control unit performs either EGR control for pump operation control for rotating the motor or power generation operation control for power generation by the motor. This is selectively executed based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the impeller in the flow path. In the pump operation control, the flow path switching unit is controlled so that the EGR gas flows in the first flow path, and By controlling the motor so that the impeller rotates in a predetermined rotation direction, the EGR gas is pressurized, and in the power generation operation control, the flow path switching unit is controlled so that the EGR gas flows through the second flow path. By doing so, the impeller may be driven to rotate in a predetermined rotation direction with the EGR gas, and power may be generated by the motor. In this case, the pressurization function and the power generation function can be switched based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the impeller.
また、第2流路上に設けられた遮断弁を更に備え、遮断弁は、第1流路に流通されてインペラへ導かれたEGRガスが第2流路を介してEGR流路を逆流しないように、第2流路を遮断してもよい。これにより、EGRガスが第1流路からインペラに導入されて加圧された場合に、当該EGRガスが第2流路を介して逆流してしまうことを抑制できる。 The shut-off valve is further provided on the second flow path, and the shut-off valve prevents the EGR gas that is circulated through the first flow path and led to the impeller from flowing back through the EGR flow path through the second flow path. In addition, the second flow path may be blocked. Thereby, when EGR gas is introduced into the impeller from the first flow path and pressurized, it is possible to prevent the EGR gas from flowing back through the second flow path.
本発明によれば、EGRポンプ兼ジェネレータを備えたEGRシステムにおいて、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the EGR system provided with the EGR pump and generator, the time lag at the time of switching the pressurization function of EGR gas and the power generation function by EGR gas can be reduced.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図1は、実施形態に係るEGRシステムを備えるエンジンを示す図である。図2は、EGRシステムを示す概略構成図である。図3は、インペラの動作を説明するための概略平断面図である。図4は、インペラの動作を説明するための概略斜視図である。図1〜図4に示すように、本実施形態に係るEGRシステム1は、例えば車両におけるディーゼルエンジン等のエンジン20に搭載されるものであり、エンジン20の排気ガスの少なくとも一部をEGRガスとして吸気側へ還流させる。
FIG. 1 is a diagram illustrating an engine including an EGR system according to an embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the EGR system. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the impeller. FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining the operation of the impeller. As shown in FIGS. 1 to 4, the
エンジン20は、1又は複数の気筒(図示する例では、6気筒)を備えている。エンジン20としては、ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンであってもよい。また、適用される車両は限定されるものではなく、例えばトラック、バス、若しくは重機等の大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両、又は軽車両等であってもよい。
The
エンジン20は、二段過給システムを備えており、具体的には、低圧段コンプレッサ22及び低圧段タービン23を有する低圧段ターボチャージャ21と、高圧段コンプレッサ25及び高圧段タービン26を有する高圧段ターボチャージャ24と、を備えている。エンジン20の吸気側において、低圧段コンプレッサ22で圧縮された空気は、インタークーラ27で冷却された後、高圧段コンプレッサ25で更に圧縮される。高圧段コンプレッサ25で圧縮された空気は、アフタークーラ28で冷却され、吸気管29を介してエンジン20の各気筒に吸気される。
The
EGRシステム1は、高圧段ターボチャージャ24の高圧段タービン26通過前の高圧の排気ガスを吸気側に還流するHPL(High Pressure Loop)方式のものであり、EGR流路2、流路切換バルブ(流路切換部)3、EGRクーラ4、EGRバルブ5、EGRポンプ兼ジェネレータ6、遮断弁9、及び制御部10を有している。
The
EGR流路2は、その一端側が排気管30に接続されていると共に、その他端側が吸気管29におけるアフタークーラ28の下流側に接続されている。このような構成により、EGR流路2は、EGRガスを排気管30から吸気管29へ還流させる。また、EGR流路2は、その途中に、分岐部11を介して分岐する第1流路12及び第2流路13を含んでいる。第1流路12及び第2流路13は、その下流側で後述のハウジング14にそれぞれ接続されている。
The EGR
流路切換バルブ3は、分岐部11に配置され、EGR流路2を流通するEGRガスを第1流路12又は第2流路13の何れかに選択的に流通させる。流路切換バルブ3が第1流路12を選択している場合、EGRガスは第1流路12を流通し、流路切換バルブ3が第2流路13を選択している場合、EGRガスは第2流路13を流通する。流路切換バルブ3としては、例えば三方弁等の切換弁が用いられている。
The flow
EGRクーラ4は、EGRガスを冷却するものであり、EGR流路2上に設けられている。図示する例では、EGR流路2におけるハウジング14の上流側に設けられているが、下流側に設けられていてもよい。EGRクーラ4としては、特に限定されず、様々なEGRクーラを用いることができる。
The EGR cooler 4 cools the EGR gas and is provided on the
EGRバルブ5は、その開閉によってEGRガスの吸気管29への還流を許容又は停止する。EGRバルブ5としては、特に限定されないが、例えばバタフライ弁等を適用することができる。図示する例では、EGRバルブ5は、EGR流路2におけるハウジング14の下流側に設けられているが、ハウジング14の上流側に設けられていてもよい。
The
EGRポンプ兼ジェネレータ6は、モータ7及びインペラ8を含んで構成されている。EGRポンプ兼ジェネレータ6は、モータ7によりインペラ8が回転駆動されてEGRガスを加圧するEGRポンプとしての加圧機能と、EGRガスによりインペラ8が回転駆動されてモータ7にて発電するEGRジェネレータとしての発電機能と、の両方の機能を有する。
The EGR pump / generator 6 includes a
モータ7は、蓄電池(不図示)等から給電されてインペラ8を回転駆動する。また、モータ7は、インペラ8によって回転駆動されることで発電する。モータ7としては、特に限定されず、様々なモータを用いることができる。モータ7は、その回転軸7aが、ハウジング14の壁を貫通してハウジング14内まで延びてインペラ8に連結している。
The
インペラ8は、その軸線Lがモータ7の回転軸7aと同軸となるように、当該回転軸7aの端部に固定されている。インペラ8は、軸線L視において、頂部8a側から側部8b側に放射状に延びる複数のブレード18を含んでいる。インペラ8は、例えばラジアルインペラであり、その軸線Lを含む断面が略台形となる傘型外形に形成されている。なお、ラジアルインペラとして、混流形インペラ等を適用してもよい。インペラ8は、EGR流路2に配されており、具体的には、EGR流路2上に設けられたハウジング14内に、ハウジング14の内壁面14aとの間に微小な隙間Gを有して収納されている。
The
ハウジング14は、EGR流路2に配されたインペラ8を収納する。ハウジング14は、第1流路12が接続される第1流入口15と、第2流路13が接続される第2流入口16と、EGR流路2における吸気管29側が接続される流出口17と、を含んでいる。
The
第1流入口15は、第1流路12を流通するEGRガスを、ハウジング14内におけるインペラ8の頂部8a側へ流入させる。第2流入口16は、第2流路13を流通するEGRガスを、インペラ8の側部8b側に対して回転方向A1に沿って当たるようにハウジング14内へ流入させる。流出口17は、インペラ8の側部8b側から流出するEGRガスをハウジング14外へ流出させる。
The
図示する例では、第1流入口15は、インペラ8の頂部8aに向けて開口されている。第2流入口16は、インペラ8外周の接線方向に沿う方向に開口されている。流出口17は、インペラ8外周の接線方向に沿う方向に開口されている。また、流出口17は、第2流入口16に対して、回転方向A1に沿って離れて且つ対向しない位置に設けられている。
In the illustrated example, the
図3(a)及び図4(a)に示すように、インペラ8は、モータ7により回転駆動されている場合、第1流入口15を介してハウジング14内に導入されたEGRガスを、頂部8aから吸い込むと共に加圧して側部8bから吐出する。一方、図3(b)及び図4(b)に示すように、インペラ8は、モータ7により回転駆動されていない場合において、第2流入口16を介してハウジング14内に導かれたEGRガスによって回転方向A1に回転駆動される。このとき、当該EGRガスは、インペラ8の側部8bの外周付近を、ブレード18に当たりながらインペラ8の回転方向A1に沿って周回するように進行した後、流出口17を介してハウジング14外へ流出する。
As shown in FIGS. 3A and 4A, when the
なお、インペラ8は、モータ7により回転駆動されていない場合において、インペラ8の頂部8aに第1流入口15を介してEGRガスを導いても、回転方向A1及びその逆の回転方向の何れの方向にも回転しない。
In the case where the
遮断弁9は、第2流路13に設けられている。遮断弁9は、EGRガスがEGR流路2を逆流することを抑制する。具体的には、遮断弁9は、EGRガスが第1流路12を流通する場合に制御部10により閉弁され、EGRガスがハウジング14から第2流路13を介してEGR流路2を逆流することを抑制する。遮断弁9としては、特に限定されず、様々な遮断弁9を用いることができる。なお、遮断弁9として、例えば逆止弁を用いる場合もあり、この場合には、遮断弁9の開閉を制御する必要がないため、制御及び構造が簡易となると共に、遮断弁9の開閉の遅れによるEGRガスの逆流を抑制できる。
The shut-off
制御部10は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含むコンピュータにより構成されている。制御部10は、流路切換バルブ3、モータ7、及び遮断弁9に電気的に接続されており、流路切換バルブ3の切り換え、モータ7の回転駆動、及び遮断弁9の開閉を制御する。
The
制御部10は、モータ7を回転駆動させるポンプ運転制御又はモータ7で発電させる発電運転制御の何れかの制御を、EGR流路2におけるインペラ8の上流側と下流側との差圧に基づいて選択的に実行する。当該差圧はエンジン回転数及びエンジン負荷に対して相関関係を有することから、本実施形態の制御部10は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、ポンプ運転制御又は発電運転制御の何れかを選択する。具体的には、制御部10は、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づく後述の運転条件マップを用いて、ポンプ運転制御又は発電運転制御の何れかを選択する。
The
制御部10は、ポンプ運転制御において、第1流路12にEGRガスが流通するように流路切換バルブ3を制御すると共に、インペラ8が所定の回転方向A1に回転駆動するようにモータ7を制御し、当該EGRガスを加圧させる。一方、制御部10は、発電運転制御において、第2流路13にEGRガスが流通するように流路切換バルブ3を制御し、当該EGRガスによりインペラ8を上記の回転方向A1と同一の回転方向A1に回転駆動させてモータ7にて発電させる。
In the pump operation control, the
図5は、運転条件マップの一例を示す図である。図5に示す運転条件マップは、横軸がエンジン回転数、縦軸がエンジン負荷を示している。この運転条件マップは、境界線B1,B2で仕切られるように設定された領域R1,R2を備えている。領域R1におけるエンジン回転数及びエンジン負荷の状態は、インペラ8の下流側のEGRガス圧力(吸気圧)が上流側のEGRガス圧力(排気圧)よりも高い状態に対応する。エンジン20のエンジン回転数及びエンジン負荷が領域R1の範囲に該当する場合に、制御部10によりポンプ運転制御が選択されて実行される。領域R2におけるエンジン回転数及びエンジン負荷の状態は、インペラ8の下流側のEGRガス圧力(吸気圧)が上流側のEGRガス圧力(排気圧)よりも低い状態に対応する。エンジン20のエンジン回転数及びエンジン負荷が領域R2の範囲に該当する場合に、制御部10により発電運転制御が選択されて実行される。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an operation condition map. In the operating condition map shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the engine speed, and the vertical axis indicates the engine load. This operating condition map includes regions R1 and R2 set so as to be partitioned by boundary lines B1 and B2. The state of the engine speed and the engine load in the region R1 corresponds to a state in which the EGR gas pressure (intake pressure) on the downstream side of the
ここでの運転条件マップでは、領域R1は、エンジン負荷の高負荷側に広がる傾向があり、領域R2は、エンジン負荷の低負荷側に広がる傾向がある。また、領域R2は、エンジン回転数の高回転側(図5中の右側)においては、低回転側と比較して、エンジン負荷の高負荷側(図5中の上側)まで広がる傾向がある。境界線B1は、例えばエンジン20のアイドリング回転数に基づき画定される。境界線B2は、エンジン20の吸気圧及び排気圧の差圧に加えて、エンジンの過渡性能、及び排気ガスの脈動等に基づき画定される。運転条件マップは、例えば実測値に基づき設定してもよく、或いは計算値に基づき設定してもよい。
In the operating condition map here, the region R1 tends to spread toward the high load side of the engine load, and the region R2 tends to spread toward the low load side of the engine load. Further, the region R2 tends to expand to the high engine load side (upper side in FIG. 5) on the high engine speed side (right side in FIG. 5) compared to the low engine speed side. The boundary line B1 is defined based on, for example, the idling speed of the
続いて、EGRシステム1の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、制御部10は、図示しない各種センサからエンジン回転数及びエンジン負荷のデータを取得する。当該データに基づき、上述の運転条件マップを用いてエンジン20が領域R1又は領域R2の何れの状態であるかを判定し、ポンプ運転制御又は発電運転制御の何れを実行するかを選択する。
First, the
ポンプ運転制御を実行する場合、制御部10は、第1流路12にEGRガスが流通するように流路切換バルブ3を制御する(図2(a)参照)。これにより、図3(a)及び図4(a)に示すように、EGR流路2を流通するEGRガスは、分岐部11で第1流路12側に流れ、インペラ8の軸線方向A2に沿って導かれて、第1流入口15からハウジング14内へ流入する。これにより、EGRガスは、インペラ8の頂部8a付近へ流入する。
When performing pump operation control, the
これと共に、制御部10は、モータ7を回転駆動し、インペラ8を回転駆動させる。また、制御部10は、遮断弁9を閉弁させる。これにより、EGRガスは、インペラ8における頂部8a側から側部8b側へ流れて加圧され、流出口17を介してハウジング14外へ流出する。以上により、EGRポンプ兼ジェネレータ6は、EGRポンプとしての加圧機能を発揮する。このように、EGRポンプ兼ジェネレータ6をEGRポンプとして機能させることにより、排気圧が吸気圧と比較して低い場合であってもEGRを行うことが可能となり、ポンピングロスの増大による燃費の増加を抑制することができる。
At the same time, the
他方、発電運転制御を実行する場合、制御部10は、第2流路13にEGRガスが流通するように流路切換バルブ3を制御する(図2(b)参照)。これにより、図3(b)及び図4(b)に示すように、EGR流路2を流通するEGRガスは、分岐部11において第1流路12側への流れが停止すると共に、第2流路13側へ流れ、ハウジング14の第2流入口16からハウジング14内へ流入する。これにより、EGRガスは、インペラ8の側部8b付近へ流入する。
On the other hand, when the power generation operation control is executed, the
また、制御部10は、モータ7への給電を停止状態とする。これにより、モータ7はインペラ8に対して回転駆動力を付与しなくなるが、EGRガスは、インペラ8の側部8b側に対して、インペラ8の回転方向A1に沿ってブレード18に当たりながら回転方向A1に周回するように進行し、流出口17を介してハウジング14外へ流出する。これにより、EGRガスによってインペラ8を回転方向A1に回転駆動させて、モータ7を回転駆動させ、その結果、モータ7にて発電される。以上により、EGRポンプ兼ジェネレータ6は、EGRジェネレータとしての発電機能を発揮する。このように、EGRポンプ兼ジェネレータ6をEGRジェネレータとして機能させることにより、エンジン20は、燃費低減効果を得ることができる。
In addition, the
ここで、図3及び図4に示すように、EGRポンプ兼ジェネレータ6がEGRポンプとして機能する場合と、EGRジェネレータとして機能する場合とで、EGRガスがインペラ8へ流入する流路、及びEGRガスがインペラ8の頂部8a又は側部8bに沿って流れる経路が異なる。このような構成により、インペラ8によってEGRガスを加圧する場合と、EGRガスによってインペラ8が回転駆動される場合とで、EGRポンプ兼ジェネレータ6は同一の所定回転方向A1に回転することができる。
Here, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the flow path for the EGR gas to flow into the
従って、制御部10においてポンプ運転制御から発電運転制御に切り換える場合、モータ7がインペラ8を所定回転方向A1に回転駆動させている状態から、EGRポンプ兼ジェネレータ6の回転を止めることなく、EGRガスによってインペラが同一の所定回転方向A1に回転駆動される状態に切り換えることができる。これにより、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを、細かく、且つ、スムーズに切り換えることが可能となる。また、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減することができる。
Therefore, when the
同様に、制御部10において発電運転制御からポンプ運転制御に切り換える場合、EGRガスによってインペラ8が所定回転方向A1に回転駆動される状態から、EGRポンプ兼ジェネレータ6の回転を止めることなく、モータ7がインペラ8を同一の所定回転方向A1に回転駆動させる状態に切り換えることができる。これにより、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを、細かく、且つ、スムーズに切り換えることが可能となる。また、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減することができる。
Similarly, when the
以上、本実施形態に係るEGRシステム1によれば、インペラ8及びモータ7の回転を止めることなく同一の所定回転方向A1に回転させたまま、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とをスムーズに切り換えることができる。したがって、EGRポンプ兼ジェネレータ6を備えたEGRシステム1において、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換える際のタイムラグを低減することができ、当該切換えに係る応答性を高めることが可能となる。
As described above, according to the
本実施形態では、第1流路12又は第2流路13の何れか一方は、EGRガスをインペラ8へインペラ8の軸線方向A2に沿って導入させ、第1流路12又は第2流路13の何れか他方は、EGRガスをインペラ8へインペラ8の回転方向A1に沿って導入させる。このような構成により、上記作用効果を好適に実現することができる。
In the present embodiment, one of the
本実施形態では、運転条件マップを参照し、吸気圧が排気圧より高い状態に対応する領域R1、又は、吸気圧が排気圧より低い状態に対応する領域R2の何れにエンジンの運転条件が該当するかによって、ポンプ運転制御又は発電運転制御の何れを実行するかが選択される。すなわち、EGR流路2におけるインペラ8の上流側と下流側との差圧に基づいて、EGRガスの加圧機能とEGRガスによる発電機能とを切り換えることができる。また、上述したように、運転条件マップはエンジンの過渡性能及び排気ガスの脈動等に更に基づき設定されることから、ポンプ運転制御と発電運転制御とを、当該差圧だけでなくエンジンの過渡性能及び排気ガスの脈動等も考慮した好適なタイミングで切り換えることが可能となる。
In the present embodiment, the engine operating condition corresponds to either the region R1 corresponding to the state where the intake pressure is higher than the exhaust pressure or the region R2 corresponding to the state where the intake pressure is lower than the exhaust pressure with reference to the operating condition map. Whether to perform pump operation control or power generation operation control is selected. That is, based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the
また、第2流路13上に設けられた遮断弁9を更に備え、遮断弁9は、第1流路12にEGRガスが流通される際に第2流路13を遮断する。これにより、EGRガスが第1流路12からインペラ8に導入されて加圧された場合に、当該EGRガスが第2流路13を介して逆流してしまうことを抑制できる。
Further, the shut-off
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.
例えば、上記実施形態において、EGRシステム1はHPL方式のものとしたが、低圧段ターボチャージャ21の低圧段タービン23通過後の低圧の排気ガスを吸気側に還流するLPL(Low Pressure Loop)方式のものであってもよい。
For example, in the above embodiment, the
上記実施形態では、第1流路12がEGRガスをインペラ8へ軸線方向A2に沿って導入させ、第2流路13がEGRガスをインペラ8へ回転方向A1に沿って導入させたが、EGRガスをインペラ8へ導入させる流路構成は特に限定されるものではない。例えば、第2流路がインペラの軸線方向に沿って導入させ、第1流路がインペラの回転方向に沿って導入させてもよい。要は、第1流路は、EGRガスの加圧機能を発揮させる際にEGRガスをインペラへ導入するものであればよく、第2流路は、EGRガスによる発電機能を発揮させる際にEGRガスをインペラへ導入するものであればよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、EGR流路におけるインペラの上流側と下流側との差圧に基づいてポンプ運転制御又は発電運転制御を選択的に実行する一態様として、図5に示す運転条件マップを用いてポンプ運転制御又は発電運転制御の何れかを選択したが、これとは異なる運転条件マップを用いてもよい。例えば、エンジン回転数及びエンジン負荷に加えて、エンジン20の排気圧、吸気圧等にも基づいた運転条件マップを用いてもよい。この場合、例えば車種等に応じて、より好適なタイミングでポンプ運転制御と発電運転制御とを切り換えることができる。
In the above embodiment, the operation condition map shown in FIG. 5 is used as one aspect of selectively executing the pump operation control or the power generation operation control based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the impeller in the EGR flow path. Either pump operation control or power generation operation control is selected, but a different operation condition map may be used. For example, an operating condition map based on the exhaust pressure, intake pressure, etc. of the
1…EGRシステム、2…EGR流路、3…流路切換バルブ(流路切換部)、6…EGRポンプ兼ジェネレータ、7…モータ、8…インペラ、12…第1流路、13…第2流路。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記EGR流路に配されたインペラ、及び前記インペラに連結されたモータを有するEGRポンプ兼ジェネレータと、
前記EGR流路に含まれ、前記EGRガスを前記インペラへ導く第1流路と、
前記EGR流路に前記第1流路とは別で含まれ、前記EGRガスを前記インペラへ導く第2流路と、
前記第1流路又は前記第2流路の何れかに前記EGRガスを選択的に流通させる流路切換部と、を備え、
前記インペラは、ラジアルインペラであり、
前記第1流路は、前記EGRガスを前記インペラへ前記インペラの軸線方向に沿って導入させ、
前記第2流路は、前記EGRガスを前記インペラへ前記インペラの回転方向に沿って導入させ、
前記流路切換部により前記EGRガスが前記第1流路に流通されて前記インペラへ導かれた場合、前記モータにより前記インペラが所定回転方向に回転駆動されることで、当該EGRガスが加圧され、
前記流路切換部により前記EGRガスが前記第2流路に流通されて前記インペラへ導かれた場合、当該EGRガスにより前記インペラが前記所定回転方向に回転駆動されることで、前記モータにて発電される、EGRシステム。 An EGR channel through which EGR gas flows;
An EGR pump / generator having an impeller disposed in the EGR flow path and a motor coupled to the impeller;
A first flow path that is included in the EGR flow path and guides the EGR gas to the impeller;
A second flow path that is included in the EGR flow path separately from the first flow path and guides the EGR gas to the impeller;
A flow path switching unit that selectively circulates the EGR gas in either the first flow path or the second flow path,
The impeller is a radial impeller,
The first flow path causes the EGR gas to be introduced into the impeller along the axial direction of the impeller,
The second flow path causes the EGR gas to be introduced into the impeller along the rotation direction of the impeller,
When the EGR gas is circulated through the first flow path and guided to the impeller by the flow path switching unit, the EGR gas is pressurized by being driven to rotate in a predetermined rotation direction by the motor. And
When the EGR gas is circulated through the second flow path and guided to the impeller by the flow path switching unit, the impeller is rotationally driven in the predetermined rotation direction by the EGR gas, so that the motor An EGR system that generates electricity.
前記制御部は、
前記モータを回転駆動させるポンプ運転制御又は前記モータにて発電させる発電運転制御の何れかを、前記EGR流路における前記インペラの上流側と下流側との差圧に基づいて選択的に実行し、
前記ポンプ運転制御においては、前記第1流路に前記EGRガスが流通するように前記流路切換部を制御すると共に、前記インペラが前記所定回転方向に回転駆動するように前記モータを制御することにより、当該EGRガスを加圧させ、
前記発電運転制御においては、前記第2流路に前記EGRガスが流通するように前記流路切換部を制御することにより、当該EGRガスで前記インペラを前記所定回転方向に回転駆動させて前記モータにて発電させる、請求項1に記載のEGRシステム。 A controller for controlling the flow path switching unit and the motor;
The controller is
One of pump operation control for rotationally driving the motor or power generation operation control for generating electric power with the motor is selectively executed based on the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the impeller in the EGR flow path,
In the pump operation control, the flow path switching unit is controlled so that the EGR gas flows through the first flow path, and the motor is controlled so that the impeller is rotationally driven in the predetermined rotation direction. To pressurize the EGR gas,
In the power generation operation control, by controlling the flow path switching unit so that the EGR gas flows in the second flow path, the impeller is rotationally driven in the predetermined rotation direction by the EGR gas, and the motor The EGR system according to claim 1 , wherein the EGR system generates electric power.
前記遮断弁は、前記第1流路に流通されて前記インペラへ導かれた前記EGRガスが前記第2流路を介して前記EGR流路を逆流しないように、前記第2流路を遮断する、請求項1又は2に記載のEGRシステム。 A shut-off valve provided on the second flow path;
The shut-off valve shuts off the second flow path so that the EGR gas that is circulated through the first flow path and guided to the impeller does not flow back through the EGR flow path via the second flow path. The EGR system according to claim 1 or 2 .
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