JPH07103080A - 自動車用エンジンのｅｇｒ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気２弁式の吸気形態を有効に利用して還流
するＥＧＲガスのミキシング促進を図り、気筒内のＥＧ
Ｒ率分布を均一化して大量のＥＧＲガスを還流するエン
ジン運転時においても、燃焼の安定化を図ることができ
るＥＧＲ装置を提供することを目的とする。 【構成】 各気筒毎に、吸気マニホールド８の先端を分
岐形成し、その片側の第１分岐通路８ａ内に吸入空気量
を制御するコントロールバルブ１０を配設し、他方の第
２分岐通路８ｂに独立したＥＧＲ管路１５の出口１５ａ
を各別に接続し、前記各分岐通路をシリンダヘッド２内
に形成する第１吸気ポート１３ａ，第２吸気ポート１３
ｂにそれぞれ連通する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エンジンのＥ
ＧＲ装置に関し、さらに詳しくは吸気弁が２弁式になっ
ていて筒内に燃料噴射を直接に行う筒内直接噴射式エン
ジンに対して最適なＥＧＲ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンの排気ガス中のＮＯｘを
低減する１つの手段として、排気ガスの一部を吸気系に
還流させ、吸入混合気に混入させることにより燃焼時の
最高温度を下げてＮＯｘの発生を少なくする装置（ＥＧ
Ｒ装置）は、従来よりよく知られている。このＥＧＲガ
スを吸気系に還流する方法には、スロットルバルブの上
流に戻す場合（上流ＥＧＲ）と、スロットルバルブの下
流に戻す場合（下流ＥＧＲ）とがあり、後者の下流ＥＧ
Ｒの１例として、従来、特開昭５５−４９５６５号公報
に記載された先行技術が知られている。

【０００３】上述の先行技術に記載のものは、図５に示
すように、吸気通路ａと、ＥＧＲ通路ｂとが、それぞれ
独立した通路で構成され、吸気通路ａを通る新気は吸気
弁ａ１を通して気筒ｃ内に導かれ、ＥＧＲ通路ｂを通る
ＥＧＲガスは吸気弁ｂ１を通して気筒ｃ内に導かれるよ
うになっている。この場合、上述の先行技術では、ＥＧ
Ｒガス側の吸気弁ｂ１のバルブタイミング開弁時期を、
新気側の吸気弁ａ１のバルブタイミング開弁時期より早
めに設定することにより新気とＥＧＲガスとの層状化を
図るようにしている。またＥＧＲ通路ｂの上流側には、
ＥＧＲ制御弁ｄを設け、機関の負荷に応じてＥＧＲガス
の流量を制御しており、高負荷時にはＥＧＲガスをカッ
トするようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の先行技
術では、単一の気筒ｃに対して、２つの吸気通路をその
一方は新気用、他方はＥＧＲガス用として完全に切り離
した通路構成としてあり、通路ｂを通るＥＧＲガスは機
関の負荷に応じて高負荷時には還流をカットすることか
ら、機関の出力の面からするとエンジンのあらゆる運転
条件において必ずしも有利性を有しているとは云い難
く、とりわけ高負荷域においては吸気の充填効率が低く
なることより、吸気系を２弁式とした構造の複雑化のわ
りに吸気２弁式としたことによる長所が生かしきれてい
ない。

【０００５】本発明は、吸気２弁式の吸気形態を有効に
利用して還流するＥＧＲガスのミキシング促進を図り、
気筒内のＥＧＲ率分布を均一化して大量のＥＧＲガスを
還流するエンジン運転時においても、燃焼の安定化を図
ることができるＥＧＲ装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する手段
として、本発明は、各気筒の吸気ポートが、２弁式の独
立した第１吸気ポートと第２吸気ポートとに形成され、
各気筒毎に、その片側の第１吸気ポートの側には吸入空
気量を制御するコントロールバルブが配設されて、該コ
ントロールバルブをＥＧＲ還流領域において閉弁制御す
るエンジン運転条件では、他方の第２吸気ポートを介し
て気筒内に吸入される吸気流の流速が上昇する構成と
し、上記各気筒の第２吸気ポートの側には、各気筒毎
に、独立配管されたＥＧＲ管路の出口を各別に独立して
連接し、ＥＧＲ管路にはその経路途中に通路を開閉制御
するＥＧＲコントロールバルブを備えてなることを特徴
とする。また、前記第２吸気ポートを、へリカルポート
に形成してなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記の構成によるＥＧＲ装置では、各気筒毎
に、その第２吸気ポートの側に独立したＥＧＲ管路を各
別に連接しているので、吸気系に還流されるＥＧＲガス
は、吸気通路内の吸気脈動や，吸気の吹き返し等の影響
を受け難くなりその結果各気筒に対するＥＧＲガスの分
配が均一化される。

【０００８】また各気筒に導入されるＥＧＲガスは、Ｅ
ＧＲ還流領域（低中速時，低中負荷時）において吸気流
の流速が上昇する第２吸気ポートの側に導入する構成で
あるので、気筒内に流入するＥＧＲガスは新気とのミキ
シングが促進され、筒内ではスワールも発生して上述の
ミキシング効果が、圧縮行程前期まで長く持続される結
果、筒内のＥＧＲ率分布が均一化して効率的なＮＯｘの
排出低減が実現される。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明に係るＥＧＲ装置が適用された水平
対向型４気筒エンジンの吸気系略平面図、図２は図１の
正面図である。図１，図２において、符号１はシリンダ
ブロックで、符号２はシリンダブロック１の左右に連接
するシリンダヘッド２で、シリンダブロック１には通常
のエンジンにみられるように、それぞれ気筒３，４と、
気筒５，６とが設けられている。そしてシリンダブロッ
ク１の左右に配置されたシリンダヘッド２の各気筒の吸
気ポートにそれぞれ連通するように、中央に配置された
吸気集合部７より吸気マニホールド８が並列に配置され
てあり、さらに各吸気マニホールド８はその先端を分岐
することで第１の分岐通路８ａと第２の分岐通路８ｂを
形成している。また、中央の吸気集合部７にはスロット
ルバルブ（図示省略）を有する吸気通路９が連設されて
いる。

【００１０】本発明においては、図１，図２に示すよう
に、上記第１の分岐通路８ａと第２の分岐通路８ｂのう
ちで、片側の第１の分岐通路８ａ内に、吸入空気量を制
御するコントロールバルブ１０が設けられている。この
コントロールバルブ１０は、エンジンに具備する電子制
御ユニットにより制御させる構成とし、例えば、スロッ
トル開度の検出信号に基づいて低負荷運転時のように大
量のＥＧＲガスを還流させる場合にはバルブの開度を全
閉とし、また高負荷運転時においては、後述のＥＧＲコ
ントロールバルブによりＥＧＲガスの還流をカットして
おり、この場合には多量の新気を必要とすることからバ
ルブ開度を全開とするように制御するものである。

【００１１】上述のコントロールバルブ１０を、片側の
第１分岐通路８ａ内に設けることにより、コントロール
バルブ１０が閉弁制御されたエンジン運転状態では、他
方の第２分岐通路８ｂを介して気筒内に吸入される吸気
流の流速が上昇する。そこで本発明では、上述の各気筒
３〜６のそれぞれの第２分岐通路８ｂにＥＧＲ管路１５
の出口１５ａを各別に連通する構成としている。ここに
ＥＧＲ管路１５は、図１に示すよう、その上流端１５ｂ
が排気系に接続され、管路の途中には通路を開閉制御し
てＥＧＲガスの還流量を制御するＥＧＲコントルロール
バルブ１６が設けてあり、ＥＧＲコントロールバルブ１
６の下流側の管路は、前記吸気集合部７の位置より、左
右に分岐されて各管路は並列に配置される吸気マニホー
ルド８の間に沿って左右に延び、先端がニ又に分岐され
てそれぞれの分岐管路の端部に形成した出口１５ａを、
各気筒毎に、各気筒の第２分岐通路８ｂに対して各別に
連通されている。

【００１２】図３は単一の気筒の燃焼室回りを拡大して
示す平面図である。上記各気筒３〜６には、図３に拡大
して示されているように単一の気筒に対して２つの吸気
弁１１ａ，１１ｂと、２つの排気弁１２ａ，１２ｂとが
並列配設された４弁式のバルブ構成を有している。そし
て単一の気筒（図１では左列の気筒４を例に示す）に配
設された上記２つの吸気弁１１ａ，１１ｂは、それぞれ
の吸気弁が配置されシリンダヘッド２内に形成される第
１の吸気ポート１３ａと第２の吸気ポート１３ｂとを有
し、これらの吸気ポート１３ａ，１３ｂが、前記吸気マ
ニホールド８の先端に分岐形成された分岐通路８ａ，８
ｂと連接されている。そのことから吸気マニホールド８
を介して気筒４にもたらされる吸気流が、第１吸気ポー
ト１３ａと第２吸気ポート１３ｂとに分流して気筒４内
の燃焼室に吸入されるようになっている。また気筒４に
備える排気弁１２ａ，１２ｂは、それぞれの排気弁が配
置される２つの排気ポート１４ａ，１４ｂを集合して単
一の排気通路１４ｃより排出するようにしてある。上述
のような構成は、他の気筒についても同様である。

【００１３】次に、本発明の作用を説明する。本発明で
は、図１，図２に示すように各気筒毎に、吸気マニホー
ルド８の先端を分岐形成し、その片側の第１分岐通路８
ａ内に吸入空気量を制御するコントロールバルブ１０を
配設し、他方の第２分岐通路８ｂに独立したＥＧＲ管路
１５の出口１５ａを各別に連接し、前記各分岐通路をシ
リンダヘッド２内に形成する第１吸気ポート１３ａ，第
２吸気ポート１３ｂにそれぞれ連通する構成としてい
る。上記構成からＥＧＲ還流領域（低中速時，低中負荷
時）において前記コントロールバルブ１０を閉弁するこ
とから、各気筒内に第１吸気ポート１３ａからの新気の
吸入はなく、第２吸気ポート１３ｂのみから吸入され
る。そのため第２吸気ポート１３ｂから各気筒に流入さ
れるＥＧＲガスと新気ガスとの流速が上昇し、各気筒内
に流入するのでスワールが発生し、ＥＧＲガスと新気と
のミキシングが促進される。ＥＧＲガスと新気とのミキ
シングは、吸入行程及び圧縮行程前期まで持続される。
その結果筒内におけるＥＧＲ率分布が均一化する。ま
た、発生するスワールの強さは、吸気ポート１３ｂの断
面積を絞ってはいないので、弱〜中程度（スワール比１
〜２）であり、圧縮行程後期には減衰する。

【００１４】また本発明では、図４に示すように、図３
における第２吸気ポート１３ｂをへリカルポート１３
ｂ’に変更してもよく、筒内では流入速上昇のみによる
スワール生成よりも確実にスワールが生成する。特にＥ
ＧＲ還流領域（低中速時，低中負荷時）において上記ヘ
リカルポート１３ｂ’から筒内に流入される新気とＥＧ
Ｒガスは前述の如く筒内で弱〜中程度のスワール（スワ
ール比１〜２）を生成し、新気とＥＧＲガスを十分にミ
キシングする。そして上記ストレート形状の第２吸気ポ
ート１３ｂ時と同様、ミキシング効果は圧縮行程前期ま
で長く持続され、筒内におけるＥＧＲ率分布が均一化す
る。

【００１５】さらに上述の実施例において、吸気マニホ
ールド８の分岐により形成される第２分岐通路８ｂにＥ
ＧＲ管路１５の出口１５ａを各別に連接しているが、本
発明はこれに限らず、ＥＧＲ管路１５の出口１５ａをシ
リンダヘッド２内に形成される第２吸気ポート１３ｂに
連接してもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
気筒毎に、その第２吸気ポートの側に独立したＥＧＲ管
路を各別に連接しているので、吸気系に還流されるＥＧ
Ｒガスは、吸気通路内の吸気脈動や、吸気の吹き返し等
の影響を受け難くなりその結果各気筒に対するＥＧＲガ
スの分配が均一化される。さらにＥＧＲ還流領域におい
て流速が上昇する第２吸気ポートの側にＥＧＲ管路を連
接するため、筒内に流入するＥＧＲガスは新気とのミキ
シングが促進され、筒内ではスワールも発生して上述の
ミキシング効果が高まる。そのため、大量のＥＧＲ還流
領域においても気筒内のＥＧＲ率分布が均一化して、極
端にＥＧＲ率の高い部分が存在しないため燃焼の安定化
が得られ、多量の排気ガスを再循環することが可能とな
るので低燃費，低ＮＯｘ値が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平対向型４気筒エンジンの吸気系略平面図

【図２】水平対向型４気筒エンジンの吸気系略正面図

【図３】単一の気筒の燃焼室回りの平面図

【図４】単一の気筒の燃焼室回りの平面図

【図５】従来例の説明図

【符号の説明】

１ シリンダブロック ２ シリンダヘッド ３ 気筒 ４ 気筒 ５ 気筒 ６ 気筒 ７ 吸気集合部 ８ 吸気マニホールド ８ａ 第１の分岐通路 ８ｂ 第２の分岐通路 ９ 吸気通路 １０ コントロールバルブ １１ａ 吸気弁 １１ｂ 吸気弁 １２ａ 排気弁 １２ｂ 排気弁 １３ａ 第１吸気ポート １３ｂ 第２吸気ポート １４ａ 排気ポート １４ｂ 排気ポート １４ｃ 排気通路 １５ ＥＧＲ管路 １５ａ 出口 １６ ＥＧＲコントロールバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒の吸気ポートが、２弁式の独立し
   た第１吸気ポートと第２吸気ポートとに形成され、各気
   筒毎に、その片側の第１吸気ポートの側には吸入空気量
   を制御するコントロールバルブが配設されて、該コント
   ロールバルブをＥＧＲ還流領域において閉弁制御するエ
   ンジン運転条件では、他方の第２吸気ポートを介して気
   筒内に吸入される吸気流の流速が上昇する構成とし、 上記各気筒の第２吸気ポートの側には、各気筒毎に、独
   立配管されたＥＧＲ管路の出口を各別に独立して連接
   し、ＥＧＲ管路にはその経路途中に通路を開閉制御する
   ＥＧＲコントロールバルブを備えてなることを特徴とす
   る自動車用エンジンのＥＧＲ装置。
2. 【請求項２】 上記第２吸気ポートを、へリカルポート
   に形成してなることを特徴とする請求項１記載の自動車
   用エンジンのＥＧＲ装置。