JP3315416B2 - ディーゼルエンジンの吸気装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの吸気装置Info
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- JP3315416B2 JP3315416B2 JP17106591A JP17106591A JP3315416B2 JP 3315416 B2 JP3315416 B2 JP 3315416B2 JP 17106591 A JP17106591 A JP 17106591A JP 17106591 A JP17106591 A JP 17106591A JP 3315416 B2 JP3315416 B2 JP 3315416B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
吸気装置に関するものである。
吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンにおいては、
排気エミッションの低減とくにＮＯx発生量の低減が求
められているが、ＮＯx発生量を低減するには、燃焼室
内の燃焼温度を過剰に上昇させないようにすることが必
要である。そして、一般に、燃焼温度の不必要なな上昇
を抑制する手法として、燃焼室内での燃料の燃焼性の改
善、吸気系への排気ガスの導入(ＥＧＲ)等が知られてい
る。ここで、燃焼性の改善手法として、運転状態に応じ
て燃焼室内での吸気旋回流すなわちスワールの強さを制
御するといった、いわゆるスワール制御が従来より知ら
れている。例えば、各気筒に夫々２つの吸気ポートを設
け、一方の吸気ポートを燃焼室の周方向に向けて開口さ
せ、あるいはヘリカル状に形成するなどしてスワールを
生成させるようにする一方、両吸気ポートまたは一方の
吸気ポートを開閉する開閉弁を設け、エンジンの運転状
態に応じて開閉弁を開閉し、燃焼室内のスワールの強さ
を変えて、燃焼性を好ましく制御するようになっている
(特開昭６２−１７４５３３号公報参照)。
排気エミッションの低減とくにＮＯx発生量の低減が求
められているが、ＮＯx発生量を低減するには、燃焼室
内の燃焼温度を過剰に上昇させないようにすることが必
要である。そして、一般に、燃焼温度の不必要なな上昇
を抑制する手法として、燃焼室内での燃料の燃焼性の改
善、吸気系への排気ガスの導入(ＥＧＲ)等が知られてい
る。ここで、燃焼性の改善手法として、運転状態に応じ
て燃焼室内での吸気旋回流すなわちスワールの強さを制
御するといった、いわゆるスワール制御が従来より知ら
れている。例えば、各気筒に夫々２つの吸気ポートを設
け、一方の吸気ポートを燃焼室の周方向に向けて開口さ
せ、あるいはヘリカル状に形成するなどしてスワールを
生成させるようにする一方、両吸気ポートまたは一方の
吸気ポートを開閉する開閉弁を設け、エンジンの運転状
態に応じて開閉弁を開閉し、燃焼室内のスワールの強さ
を変えて、燃焼性を好ましく制御するようになっている
(特開昭６２−１７４５３３号公報参照)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のスワール制御は、主として燃焼性を高めてエンジ
ン出力の向上を図ることを目的としているので、排気エ
ミッションの低減には直接的にはつながらないといった
問題がある。また、ＮＯx対策としての吸気系へのＥＧ
Ｒガスの導入は、従来より広く行なわれている。しかし
ながら、かかるＥＧＲ機構を過給機付エンジンに設けた
場合、吸気圧が排気圧より高くなる運転領域では、通常
ＥＧＲガスの吸気系への導入が不可能であるばかりか、
逆に吸気が排気系に流入するといった問題がある。とく
に機械式過給機では、低回転領域から吸気圧が高くなる
ので、かかる不具合が著しい。
従来のスワール制御は、主として燃焼性を高めてエンジ
ン出力の向上を図ることを目的としているので、排気エ
ミッションの低減には直接的にはつながらないといった
問題がある。また、ＮＯx対策としての吸気系へのＥＧ
Ｒガスの導入は、従来より広く行なわれている。しかし
ながら、かかるＥＧＲ機構を過給機付エンジンに設けた
場合、吸気圧が排気圧より高くなる運転領域では、通常
ＥＧＲガスの吸気系への導入が不可能であるばかりか、
逆に吸気が排気系に流入するといった問題がある。とく
に機械式過給機では、低回転領域から吸気圧が高くなる
ので、かかる不具合が著しい。
【０００４】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、エンジン出力を高めつつ、
ＮＯx等の排気エミッションを有効に低減することがで
きるディーゼルエンジンの吸気装置を提供することを目
的とする。
めになされたものであって、エンジン出力を高めつつ、
ＮＯx等の排気エミッションを有効に低減することがで
きるディーゼルエンジンの吸気装置を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、（ｉ）各気筒に、夫々、吸気弁に
よって開閉されかつスワールを生成するようになった第
１、第２の吸気ポートが設けられた過給機付きディーゼ
ルエンジンの吸気装置において、（ii）第１、第２の吸
気ポートが同一回転方向のスワールを生成するようにな
っていて、（iii）各気筒の第１の吸気ポートに吸気を
分配して供給する第１の吸気集合部と、各気筒の第２の
吸気ポートに吸気を分配して供給する第２の吸気集合部
とが夫々互いに独立して設けられる一方、いずれか一方
の吸気集合部の上流側にのみ、該吸気集合部への吸気供
給経路を開閉する開閉弁が設けられ、（iv）該開閉弁が
設けられた側の吸気集合部にＥＧＲガスを導入するＥＧ
Ｒ機構が接続され、（ｖ）かつ上記開閉弁を低負荷領域
では全閉し、中負荷領域では部分的に開き、高負荷領域
では全開することにより、低負荷領域では低スワールを
生成し、中負荷領域では中スワールを生成し、高負荷領
域では高スワールを生成する開閉弁制御手段が設けられ
ていることを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置
を提供する。
めに、第１の発明は、（ｉ）各気筒に、夫々、吸気弁に
よって開閉されかつスワールを生成するようになった第
１、第２の吸気ポートが設けられた過給機付きディーゼ
ルエンジンの吸気装置において、（ii）第１、第２の吸
気ポートが同一回転方向のスワールを生成するようにな
っていて、（iii）各気筒の第１の吸気ポートに吸気を
分配して供給する第１の吸気集合部と、各気筒の第２の
吸気ポートに吸気を分配して供給する第２の吸気集合部
とが夫々互いに独立して設けられる一方、いずれか一方
の吸気集合部の上流側にのみ、該吸気集合部への吸気供
給経路を開閉する開閉弁が設けられ、（iv）該開閉弁が
設けられた側の吸気集合部にＥＧＲガスを導入するＥＧ
Ｒ機構が接続され、（ｖ）かつ上記開閉弁を低負荷領域
では全閉し、中負荷領域では部分的に開き、高負荷領域
では全開することにより、低負荷領域では低スワールを
生成し、中負荷領域では中スワールを生成し、高負荷領
域では高スワールを生成する開閉弁制御手段が設けられ
ていることを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置
を提供する。
【０００６】第２の発明は、第１の発明にかかるディー
ゼルエンジンの吸気装置において、開閉弁制御手段が、
吸気圧が排気圧よりも高いときには開閉弁を部分的に開
く負荷領域を中負荷領域外に拡張するようになっている
ことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置を提供
する。
ゼルエンジンの吸気装置において、開閉弁制御手段が、
吸気圧が排気圧よりも高いときには開閉弁を部分的に開
く負荷領域を中負荷領域外に拡張するようになっている
ことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置を提供
する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１に示すように、４気筒ディーゼルエンジンＥの各気
筒１には、夫々、第１,第２吸気ポート２,３と、第１,
第２排気ポート４,５とが設けられている。ここで、第
１,第２吸気ポート２,３は、夫々後で説明するように、
基本的には同一回転方向のスワールを生成できるように
なっている。そして、各気筒１の第１吸気ポート２は夫
々第１独立吸気通路６と連通し、各気筒１の第２吸気ポ
ート３は第２独立吸気通路７と連通している。また、各
気筒１の第１,第２排気ポート４,５は夫々独立排気通路
８と連通している。
図１に示すように、４気筒ディーゼルエンジンＥの各気
筒１には、夫々、第１,第２吸気ポート２,３と、第１,
第２排気ポート４,５とが設けられている。ここで、第
１,第２吸気ポート２,３は、夫々後で説明するように、
基本的には同一回転方向のスワールを生成できるように
なっている。そして、各気筒１の第１吸気ポート２は夫
々第１独立吸気通路６と連通し、各気筒１の第２吸気ポ
ート３は第２独立吸気通路７と連通している。また、各
気筒１の第１,第２排気ポート４,５は夫々独立排気通路
８と連通している。
【０００８】そして、図２と図３とに示すように、エン
ジンＥの各気筒１においては、第１吸気ポート２を開閉
する第１吸気弁１１と、第２吸気ポート３を開閉する第
２吸気弁１２とが設けられ、エンジンＥは、第１,第２
吸気弁１１,１２が開かれたときに、第１,第２吸気ポー
ト２,３から燃焼室１３内に吸気(エア)を吸入し、この
吸気をピストン１４で圧縮して高圧・高温にした後、こ
の吸気中に燃料噴射弁１５から燃料を噴射し、この燃料
を高温の吸気で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁(図
示せず)が開かれたときに、第１,第２排気ポート４,５
を介して独立排気通路８に排出するようになっている。
なお、第１,第２吸気弁１１,１２は、吸気側カム機構１
６によって所定のタイミングで開閉されるようになって
いる。ここで、第１吸気ポート２は燃焼室１３のほぼ周
方向に向いて開口するタンゼンシャルポートであって、
燃焼室１３内に比較的弱いスワールを生成できるように
なっている。また、第２吸気ポート３は、開口部近傍が
ヘリカル状に形成されたヘリカルポートであって、燃焼
室１３内に比較的強いスワールを生成できるようになっ
ている。かかるスワールは、後で説明するように、エン
ジンＥの運転状態に応じて制御され、燃料の燃焼を緩慢
化して、ＮＯx発生量を低減する。
ジンＥの各気筒１においては、第１吸気ポート２を開閉
する第１吸気弁１１と、第２吸気ポート３を開閉する第
２吸気弁１２とが設けられ、エンジンＥは、第１,第２
吸気弁１１,１２が開かれたときに、第１,第２吸気ポー
ト２,３から燃焼室１３内に吸気(エア)を吸入し、この
吸気をピストン１４で圧縮して高圧・高温にした後、こ
の吸気中に燃料噴射弁１５から燃料を噴射し、この燃料
を高温の吸気で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁(図
示せず)が開かれたときに、第１,第２排気ポート４,５
を介して独立排気通路８に排出するようになっている。
なお、第１,第２吸気弁１１,１２は、吸気側カム機構１
６によって所定のタイミングで開閉されるようになって
いる。ここで、第１吸気ポート２は燃焼室１３のほぼ周
方向に向いて開口するタンゼンシャルポートであって、
燃焼室１３内に比較的弱いスワールを生成できるように
なっている。また、第２吸気ポート３は、開口部近傍が
ヘリカル状に形成されたヘリカルポートであって、燃焼
室１３内に比較的強いスワールを生成できるようになっ
ている。かかるスワールは、後で説明するように、エン
ジンＥの運転状態に応じて制御され、燃料の燃焼を緩慢
化して、ＮＯx発生量を低減する。
【０００９】再び、図１に示すように、エンジンＥに吸
気を供給するために吸気装置Ａが設けられ、この吸気装
置Ａの共通吸気通路２０には、吸気流れ方向にみて上流
側から順に、吸気中の塵を除去するエアクリーナ２１
と、排気ターボ式過給機２２のブロア２２aとが介設さ
れている。なお、過給機２２はエンジンＥの出力を高め
るために設けられている。そして、この共通吸気通路２
０は下流側に向かって、第１分岐吸気通路２３と、開閉
弁２５が介設された第２分岐吸気通路２４とに分岐して
いる。なお、後で説明するように、開閉弁２５はコント
ロールユニット３６によってその開度が制御されるよう
になっている。ここで、第１分岐吸気通路２３の下流端
は第１吸気集合部２６(サージタンク)に接続され、第２
分岐吸気通路２４の下流端は第２吸気集合部２８(サー
ジタンク)に接続されている。そして、第１吸気集合部
２６には前記した各第１独立吸気通路６の上流端が接続
され、第２吸気集合部２８には各第２独立吸気通路７の
上流端が接続されている。また、各独立排気通路８は排
気集合部３１で１つの共通排気通路３２に集合され、こ
の共通排気通路３２には、排気流れ方向にみて上流側か
ら順に、排気ターボ式過給機２２のタービン２２bと、
所定の触媒を用いた排気ガス浄化装置３３とが介設され
ている。
気を供給するために吸気装置Ａが設けられ、この吸気装
置Ａの共通吸気通路２０には、吸気流れ方向にみて上流
側から順に、吸気中の塵を除去するエアクリーナ２１
と、排気ターボ式過給機２２のブロア２２aとが介設さ
れている。なお、過給機２２はエンジンＥの出力を高め
るために設けられている。そして、この共通吸気通路２
０は下流側に向かって、第１分岐吸気通路２３と、開閉
弁２５が介設された第２分岐吸気通路２４とに分岐して
いる。なお、後で説明するように、開閉弁２５はコント
ロールユニット３６によってその開度が制御されるよう
になっている。ここで、第１分岐吸気通路２３の下流端
は第１吸気集合部２６(サージタンク)に接続され、第２
分岐吸気通路２４の下流端は第２吸気集合部２８(サー
ジタンク)に接続されている。そして、第１吸気集合部
２６には前記した各第１独立吸気通路６の上流端が接続
され、第２吸気集合部２８には各第２独立吸気通路７の
上流端が接続されている。また、各独立排気通路８は排
気集合部３１で１つの共通排気通路３２に集合され、こ
の共通排気通路３２には、排気流れ方向にみて上流側か
ら順に、排気ターボ式過給機２２のタービン２２bと、
所定の触媒を用いた排気ガス浄化装置３３とが介設され
ている。
【００１０】そして、吸気系にＥＧＲガスを導入するた
めに、一端が排気集合部３１に接続され、他端が第２吸
気集合部２８に接続されたＥＧＲ通路３４が設けられて
いる。このＥＧＲ通路３４には、これを開閉するＥＧＲ
制御弁３５が介設されている。ここで、ＥＧＲ制御弁３
５は、コントロールユニット３６によって、エンジンＥ
の運転状態に応じて開閉されるようになっている。かか
るＥＧＲガスは、燃焼温度を低下させ、ＮＯx発生量を
低減するために導入される。なお、コントロールユニッ
ト３６は、請求項１,２に記載された開閉弁制御手段に
相当する。
めに、一端が排気集合部３１に接続され、他端が第２吸
気集合部２８に接続されたＥＧＲ通路３４が設けられて
いる。このＥＧＲ通路３４には、これを開閉するＥＧＲ
制御弁３５が介設されている。ここで、ＥＧＲ制御弁３
５は、コントロールユニット３６によって、エンジンＥ
の運転状態に応じて開閉されるようになっている。かか
るＥＧＲガスは、燃焼温度を低下させ、ＮＯx発生量を
低減するために導入される。なお、コントロールユニッ
ト３６は、請求項１,２に記載された開閉弁制御手段に
相当する。
【００１１】ところで、本実施例においては、エンジン
出力を高めつつ、ＮＯx発生量の低減を図るために、第
１,第２吸気ポート２,３によって生成されるスワール強
度と、ＥＧＲとが所定の方法で制御されるようになって
いるが、以下図１〜図３を適宜参照しつつ、これらの制
御方法を説明する。
出力を高めつつ、ＮＯx発生量の低減を図るために、第
１,第２吸気ポート２,３によって生成されるスワール強
度と、ＥＧＲとが所定の方法で制御されるようになって
いるが、以下図１〜図３を適宜参照しつつ、これらの制
御方法を説明する。
【００１２】スワールの制御は、コントロールユニット
３６により、開閉弁２５の開度を変えることによって行
なわれる。なお、前記したとおり、特開昭６２−１７４
５３３号公報に開示されているような従来のスワール制
御手段では、各気筒毎に開閉弁を設けているので、開閉
弁を多数必要とするが、本案では開閉弁２５は１つです
むので、吸気装置Ａが簡素化される。
３６により、開閉弁２５の開度を変えることによって行
なわれる。なお、前記したとおり、特開昭６２−１７４
５３３号公報に開示されているような従来のスワール制
御手段では、各気筒毎に開閉弁を設けているので、開閉
弁を多数必要とするが、本案では開閉弁２５は１つです
むので、吸気装置Ａが簡素化される。
【００１３】図４に示すように、エンジン負荷が所定値
θ1以下であるような低負荷領域では(低負荷時)、開閉
弁２５が全閉される。この場合、第２吸気集合部２８に
は吸気が供給されないので、燃焼室１３へは第１吸気ポ
ート２だけから吸気が供給される。前記したとおり、第
１吸気ポート２はタンジェンシャルポートであるので、
燃焼室１３内に比較的弱いスワールが生成される(以
下、これを低スワールという)。
θ1以下であるような低負荷領域では(低負荷時)、開閉
弁２５が全閉される。この場合、第２吸気集合部２８に
は吸気が供給されないので、燃焼室１３へは第１吸気ポ
ート２だけから吸気が供給される。前記したとおり、第
１吸気ポート２はタンジェンシャルポートであるので、
燃焼室１３内に比較的弱いスワールが生成される(以
下、これを低スワールという)。
【００１４】エンジン負荷がθ1を超えかつ所定値θ2以
下であるような中負荷領域では(中負荷時)、開閉弁２５
が所定の開度で部分的に開かれる(以下、この状態を半
開という)。この場合、第２分岐吸気通路２４が開閉弁
２５によって絞られるので、第２吸気集合部２８への吸
気供給量は少なくなる。また、第２吸気集合部２８内の
吸気圧はかなり低くなる。したがって、第１吸気ポート
２から燃焼室１３へは、低負荷時と同様に吸気が供給さ
れ、この吸気は低負荷時と同程度のスワールを生成す
る。他方、第２吸気ポート３から燃焼室１３への吸気流
入量は少ない。ここで、第２吸気ポート３は前記したと
おりヘリカルポートであり、本来は比較的強いスワール
を生成するようになっているが、この場合は吸気量が少
ないので、第２吸気ポート３から燃焼室１３に流入する
吸気は弱いスワールしか生成しない。したがって、両吸
気ポート２,３から燃焼室１３に流入する吸気によっ
て、中程度のスワールが生成される(以下、これを中ス
ワールという)。
下であるような中負荷領域では(中負荷時)、開閉弁２５
が所定の開度で部分的に開かれる(以下、この状態を半
開という)。この場合、第２分岐吸気通路２４が開閉弁
２５によって絞られるので、第２吸気集合部２８への吸
気供給量は少なくなる。また、第２吸気集合部２８内の
吸気圧はかなり低くなる。したがって、第１吸気ポート
２から燃焼室１３へは、低負荷時と同様に吸気が供給さ
れ、この吸気は低負荷時と同程度のスワールを生成す
る。他方、第２吸気ポート３から燃焼室１３への吸気流
入量は少ない。ここで、第２吸気ポート３は前記したと
おりヘリカルポートであり、本来は比較的強いスワール
を生成するようになっているが、この場合は吸気量が少
ないので、第２吸気ポート３から燃焼室１３に流入する
吸気は弱いスワールしか生成しない。したがって、両吸
気ポート２,３から燃焼室１３に流入する吸気によっ
て、中程度のスワールが生成される(以下、これを中ス
ワールという)。
【００１５】エンジン負荷がθ2を超えるような高負荷
領域では(高負荷時)、開閉弁２５が全開される。この場
合、第２吸気ポート３から燃焼室１３に通常どおりの吸
気が流入し、この吸気によって燃焼室１３内に比較的強
いスワールが生成される。なお、第１吸気ポート２から
の吸気によって、低負荷と同程度のスワールが生成され
る。したがって、両吸気ポート２,３によって、燃焼室
１３内には強いスワールが生成される(以下、これを高
スワールという)。
領域では(高負荷時)、開閉弁２５が全開される。この場
合、第２吸気ポート３から燃焼室１３に通常どおりの吸
気が流入し、この吸気によって燃焼室１３内に比較的強
いスワールが生成される。なお、第１吸気ポート２から
の吸気によって、低負荷と同程度のスワールが生成され
る。したがって、両吸気ポート２,３によって、燃焼室
１３内には強いスワールが生成される(以下、これを高
スワールという)。
【００１６】つまり、低負荷時には低スワールが生成さ
れ、中負荷時には中スワールが生成され、高負荷時には
高スワールが生成されることになる。一般に、スワール
が強いほど、燃焼室１３内の吸気が層状化され、燃料が
緩慢燃焼して燃焼温度の過剰な上昇が抑制され、ＮＯx
発生量が低減される。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンにおいて、低負荷時すなわち燃焼噴射量の少ないとき
には、スワールが強過ぎると、吸気がリーンとなり、着
火しにくくなる。そして、この後着火したときには燃料
が急燃焼するので、かえって燃焼温度が高くなり、ＮＯ
x発生量が増えてしまう。このため、エンジン負荷が低
いときにはスワールを弱めるようにしているわけであ
る。このように、エンジン負荷に応じてスワール強度が
制御され、ＮＯx発生量が低減される。
れ、中負荷時には中スワールが生成され、高負荷時には
高スワールが生成されることになる。一般に、スワール
が強いほど、燃焼室１３内の吸気が層状化され、燃料が
緩慢燃焼して燃焼温度の過剰な上昇が抑制され、ＮＯx
発生量が低減される。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンにおいて、低負荷時すなわち燃焼噴射量の少ないとき
には、スワールが強過ぎると、吸気がリーンとなり、着
火しにくくなる。そして、この後着火したときには燃料
が急燃焼するので、かえって燃焼温度が高くなり、ＮＯ
x発生量が増えてしまう。このため、エンジン負荷が低
いときにはスワールを弱めるようにしているわけであ
る。このように、エンジン負荷に応じてスワール強度が
制御され、ＮＯx発生量が低減される。
【００１７】ＥＧＲ制御は、コントロールユニット３６
により、ＥＧＲ制御弁３５を開閉することによって行な
われる。本実施例では、基本的には、エンジン負荷がθ
1〜θ2である中負荷領域でＥＧＲ制御弁３５を開き、吸
気系にＥＧＲガスを導入するようにしている。なお、低
負荷領域でもＥＧＲ制御弁２５を開いて、ＥＧＲガスを
燃焼室１３に導入するようにしてもよい。ただし、この
場合は開閉弁２５が閉じられているので、第２吸気ポー
ト３から燃焼室１３へはＥＧＲガスしか流入しない。一
般的には、ＥＧＲガス量が多いほど、燃焼温度が抑制さ
れ、ＮＯx発生量が低減される。しかしながら、高負荷
時には燃料噴射量が多いので、ＥＧＲガスを導入すると
その分だけ、燃料の燃焼に必要なエア(酸素)が不足し、
エンジン出力の低下を招くとともに、不完全燃焼による
スモークが発生する。そこで、負荷がθ2を超える高負
荷領域ではＥＧＲガスの導入を行わないようにしてい
る。また、本実施例では、負荷がθ1以下の低負荷領域
では、第２吸気集合部２８にＥＧＲガスを導入すると、
第２吸気ポート３から燃焼室１３内へはＥＧＲガスしか
供給されなくなる。このため、低負荷領域ではＥＧＲガ
スの導入を行なわないようにしている。このように、基
本的には、エンジン負荷に応じて吸気系にＥＧＲガスが
供給され、燃焼室１３内の燃焼温度の不必要な上昇が防
止され、ＮＯx発生量が低減される。
により、ＥＧＲ制御弁３５を開閉することによって行な
われる。本実施例では、基本的には、エンジン負荷がθ
1〜θ2である中負荷領域でＥＧＲ制御弁３５を開き、吸
気系にＥＧＲガスを導入するようにしている。なお、低
負荷領域でもＥＧＲ制御弁２５を開いて、ＥＧＲガスを
燃焼室１３に導入するようにしてもよい。ただし、この
場合は開閉弁２５が閉じられているので、第２吸気ポー
ト３から燃焼室１３へはＥＧＲガスしか流入しない。一
般的には、ＥＧＲガス量が多いほど、燃焼温度が抑制さ
れ、ＮＯx発生量が低減される。しかしながら、高負荷
時には燃料噴射量が多いので、ＥＧＲガスを導入すると
その分だけ、燃料の燃焼に必要なエア(酸素)が不足し、
エンジン出力の低下を招くとともに、不完全燃焼による
スモークが発生する。そこで、負荷がθ2を超える高負
荷領域ではＥＧＲガスの導入を行わないようにしてい
る。また、本実施例では、負荷がθ1以下の低負荷領域
では、第２吸気集合部２８にＥＧＲガスを導入すると、
第２吸気ポート３から燃焼室１３内へはＥＧＲガスしか
供給されなくなる。このため、低負荷領域ではＥＧＲガ
スの導入を行なわないようにしている。このように、基
本的には、エンジン負荷に応じて吸気系にＥＧＲガスが
供給され、燃焼室１３内の燃焼温度の不必要な上昇が防
止され、ＮＯx発生量が低減される。
【００１８】ところで、本実施例では、エンジンＥの出
力を高めるために、吸気装置Ａに排気ターボ式過給機２
２が設けられている。このため、図５に示すように、エ
ンジン回転数がＮ1を超える高回転領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなる。したがって、前記したとお
り、普通の過給機付エンジンでは、かかる高回転領域で
ＥＧＲ弁を開くと、吸気が排気系に逆流することにな
る。しかしながら、本実施例では、前記したとおり、開
閉弁２５が半開状態にあるときには、第２吸気集合部２
８内の吸気圧が低下し、この吸気圧が排気圧力より低く
なる。つまり、開閉弁２５を半開状態にすることによっ
て、吸気圧力が排気圧力より高い領域でもＥＧＲガスを
吸気系に導入できるわけである。図６に示すように、本
実施例では、回転数にかかわりなくエンジン負荷がθ1
〜θ2の中負荷領域でＥＧＲガスが導入されるが、この
中で、斜線を引いた部分が、従来の過給機付エンジンで
はＥＧＲガスの導入が不可能な領域である。なお、過給
機として機械式過給機を用いた場合は、低回転領域から
吸気圧力が排気圧力より高くなることがあるが、本発明
によれば、このような機械式過給機が設けられている場
合でも、開閉弁２５を半開状態にすることによっていつ
でも吸気系にＥＧＲガスを導入できることになる。
力を高めるために、吸気装置Ａに排気ターボ式過給機２
２が設けられている。このため、図５に示すように、エ
ンジン回転数がＮ1を超える高回転領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなる。したがって、前記したとお
り、普通の過給機付エンジンでは、かかる高回転領域で
ＥＧＲ弁を開くと、吸気が排気系に逆流することにな
る。しかしながら、本実施例では、前記したとおり、開
閉弁２５が半開状態にあるときには、第２吸気集合部２
８内の吸気圧が低下し、この吸気圧が排気圧力より低く
なる。つまり、開閉弁２５を半開状態にすることによっ
て、吸気圧力が排気圧力より高い領域でもＥＧＲガスを
吸気系に導入できるわけである。図６に示すように、本
実施例では、回転数にかかわりなくエンジン負荷がθ1
〜θ2の中負荷領域でＥＧＲガスが導入されるが、この
中で、斜線を引いた部分が、従来の過給機付エンジンで
はＥＧＲガスの導入が不可能な領域である。なお、過給
機として機械式過給機を用いた場合は、低回転領域から
吸気圧力が排気圧力より高くなることがあるが、本発明
によれば、このような機械式過給機が設けられている場
合でも、開閉弁２５を半開状態にすることによっていつ
でも吸気系にＥＧＲガスを導入できることになる。
【００１９】前記したとおり、基本的には、負荷がθ2
を超える高負荷領域では、吸気系にＥＧＲガスを導入す
ると、出力低下あるいはスモークが発生する。このた
め、かかる高負荷領域ではＥＧＲガスを吸気系に導入し
ないようにしているが、エンジン回転数がＮ1を超える
高回転領域では、吸気の圧力が高く、燃焼室１３に供給
される吸気量が多くなる。このため、Ｎ1を超える高回
転領域では、エアが十分にあるので高負荷時に、ＥＧＲ
ガスを導入しても出力低下あるいはスモークが発生しに
くい。
を超える高負荷領域では、吸気系にＥＧＲガスを導入す
ると、出力低下あるいはスモークが発生する。このた
め、かかる高負荷領域ではＥＧＲガスを吸気系に導入し
ないようにしているが、エンジン回転数がＮ1を超える
高回転領域では、吸気の圧力が高く、燃焼室１３に供給
される吸気量が多くなる。このため、Ｎ1を超える高回
転領域では、エアが十分にあるので高負荷時に、ＥＧＲ
ガスを導入しても出力低下あるいはスモークが発生しに
くい。
【００２０】そこで、図７に示すように、回転数がＮ1
を超える高回転領域では、開閉弁２５を半開から全開に
切り替えるエンジン負荷をθ2より高い所定値βに変更
してもよい。このようにすれば、より高負荷領域までＮ
Ｏx発生量を低減することができる。また、かかる高回
転領域では、燃焼室内の吸気圧が高く、したがって酸素
濃度が高くなり燃料が燃焼しやすくなる。したがって、
スワールが多少強くなっても着火性が悪くならない。そ
こで、Ｎ1を超える高回転領域では、開閉弁２を全閉か
ら半開に切り替えるエンジン負荷をθ1より低い所定値
αに変更してもよい。このようにすれば、より低負荷領
域までＮＯx発生量を低減することができる。
を超える高回転領域では、開閉弁２５を半開から全開に
切り替えるエンジン負荷をθ2より高い所定値βに変更
してもよい。このようにすれば、より高負荷領域までＮ
Ｏx発生量を低減することができる。また、かかる高回
転領域では、燃焼室内の吸気圧が高く、したがって酸素
濃度が高くなり燃料が燃焼しやすくなる。したがって、
スワールが多少強くなっても着火性が悪くならない。そ
こで、Ｎ1を超える高回転領域では、開閉弁２を全閉か
ら半開に切り替えるエンジン負荷をθ1より低い所定値
αに変更してもよい。このようにすれば、より低負荷領
域までＮＯx発生量を低減することができる。
【００２１】
【発明の作用・効果】第１の発明によれば、両吸気集合
部のうち一方の上流側にのみ開閉弁が設けられるだけで
あるので、スワールの強度を切り替える開閉弁が１つで
すみ、各気筒毎に開閉弁を設けた従来の吸気装置に比べ
て、吸気装置が簡素化されコストダウンが図れる。ま
た、高負荷時には、第１、第２の吸気ポートが同一回転
方向のスワールを生成して燃焼室内に高スワールを生成
するので、燃料の燃焼が緩慢化され、燃焼温度の不必要
な上昇が防止され、ＮＯx発生量が低減される。また、
一般に過剰なスワールは着火性を低下させるが、中負荷
時にはスワールが弱められ、低負荷時にはさらに弱めら
れるので、燃料の着火性が低下せず、着火遅れに起因す
る燃料の急燃焼が防止され、ＮＯx発生量が低減され
る。さらに、中負荷領域と低負荷領域とでは、吸気系へ
のＥＧＲガスの導入が容易に行なえるので、燃焼温度が
低下しＮＯx発生量が低減される。かつ、エンジンに過
給機が設けられているので、中負荷領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなることがあるが、このようなとき
でもＥＧＲガスを吸気系に導入することができ、ＮＯx
発生量が低減される。
部のうち一方の上流側にのみ開閉弁が設けられるだけで
あるので、スワールの強度を切り替える開閉弁が１つで
すみ、各気筒毎に開閉弁を設けた従来の吸気装置に比べ
て、吸気装置が簡素化されコストダウンが図れる。ま
た、高負荷時には、第１、第２の吸気ポートが同一回転
方向のスワールを生成して燃焼室内に高スワールを生成
するので、燃料の燃焼が緩慢化され、燃焼温度の不必要
な上昇が防止され、ＮＯx発生量が低減される。また、
一般に過剰なスワールは着火性を低下させるが、中負荷
時にはスワールが弱められ、低負荷時にはさらに弱めら
れるので、燃料の着火性が低下せず、着火遅れに起因す
る燃料の急燃焼が防止され、ＮＯx発生量が低減され
る。さらに、中負荷領域と低負荷領域とでは、吸気系へ
のＥＧＲガスの導入が容易に行なえるので、燃焼温度が
低下しＮＯx発生量が低減される。かつ、エンジンに過
給機が設けられているので、中負荷領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなることがあるが、このようなとき
でもＥＧＲガスを吸気系に導入することができ、ＮＯx
発生量が低減される。
【００２２】第２の発明によれば、まず、第１の発明と
同様の作用・効果が得られる。さらに、吸気圧力が排気
圧力より高くなる回転領域では、ＥＧＲガスを導入する
負荷領域が拡張されているので、ＮＯx発生量の低減効
果が一層高められる。
同様の作用・効果が得られる。さらに、吸気圧力が排気
圧力より高くなる回転領域では、ＥＧＲガスを導入する
負荷領域が拡張されているので、ＮＯx発生量の低減効
果が一層高められる。
【図１】本発明の実施例を示すディーゼルエンジンとそ
の吸気装置のシステム構成図である。
の吸気装置のシステム構成図である。
【図２】図１に示すエンジンの吸気ポートまわりの立面
断面説明図である。
断面説明図である。
【図３】図１に示すエンジンの吸気ポートまわりの平面
断面説明図である。
断面説明図である。
【図４】開閉弁の開閉特性を、エンジン負荷とエンジン
回転数とに対してあらわした図である。
回転数とに対してあらわした図である。
【図５】吸気圧力と排気圧力の、エンジン回転数に対す
る特性を示す図である。
る特性を示す図である。
【図６】ＥＧＲガスの導入領域を、エンジン負荷とエン
ジン回転数とに対してあらわした図である。
ジン回転数とに対してあらわした図である。
【図７】吸気圧力が排気圧力より高い回転領域で、ＥＧ
Ｒガス導入領域を拡張した図６と同様の図である。
Ｒガス導入領域を拡張した図６と同様の図である。
Ａ…吸気装置 Ｅ…ディーゼルエンジン ２,３…第１,第２吸気ポート １１,１２…第１,第２吸気弁 ２２…排気ターボ過給機 ２５…開閉弁 ２６…第１吸気集合部 ２８…第２吸気集合部 ３４…ＥＧＲ通路 ３５…ＥＧＲ制御弁 ３６…コントロールユニット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 31/02 F02D 43/00 301 F02M 25/07 580
Claims (2)
- 【請求項１】 各気筒に、夫々、吸気弁によって開閉さ
れかつスワールを生成するようになった第１、第２の吸
気ポートが設けられた過給機付きディーゼルエンジンの
吸気装置において、 第１、第２の吸気ポートが同一回転方向のスワールを生
成するようになっていて、 各気筒の第１の吸気ポートに吸気を分配して供給する第
１の吸気集合部と、各気筒の第２の吸気ポートに吸気を
分配して供給する第２の吸気集合部とが夫々互いに独立
して設けられる一方、いずれか一方の吸気集合部の上流
側にのみ、該吸気集合部への吸気供給経路を開閉する開
閉弁が設けられ、 該開閉弁が設けられた側の吸気集合部にＥＧＲガスを導
入するＥＧＲ機構が接続され、 かつ上記開閉弁を低負荷領域では全閉し、中負荷領域で
は部分的に開き、高負荷領域では全開することにより、
低負荷領域では低スワールを生成し、中負荷領域では中
スワールを生成し、高負荷領域では高スワールを生成す
る開閉弁制御手段が設けられていることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの吸気装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のディーゼルエンジンの吸
気装置において、 開閉弁制御手段が、吸気圧が排気圧よりも高いときには
開閉弁を部分的に開く負荷領域を中負荷領域外に拡張す
るようになっていることを特徴とするディーゼルエンジ
ンの吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17106591A JP3315416B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17106591A JP3315416B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518254A JPH0518254A (ja) | 1993-01-26 |
| JP3315416B2 true JP3315416B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=15916401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17106591A Expired - Fee Related JP3315416B2 (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | ディーゼルエンジンの吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315416B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4006789B2 (ja) | 1997-09-22 | 2007-11-14 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2001073881A (ja) | 1999-08-31 | 2001-03-21 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2005223293A (ja) | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp | シリコンウェーハの熱処理方法およびシリコンウェーハ |
| FR2915239B1 (fr) * | 2007-04-17 | 2009-05-22 | Renault Sas | Procede d'estimation et systeme de controle du taux d'egr sur un moteur equipe de deux collecteurs d'admission, d'un volet de swirl en amont du collecteur sans egr et d'un volet d'admission en amont du collecteur avec egr. |
| WO2011125208A1 (ja) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP17106591A patent/JP3315416B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518254A (ja) | 1993-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090607 Year of fee payment: 7 |
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