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
-
- 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
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0518254A (ja) | 1993-01-26 |
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