JPH10274104A - 筒内噴射式エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
筒内噴射式エンジンの排気浄化装置Info
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- JPH10274104A JPH10274104A JP9081142A JP8114297A JPH10274104A JP H10274104 A JPH10274104 A JP H10274104A JP 9081142 A JP9081142 A JP 9081142A JP 8114297 A JP8114297 A JP 8114297A JP H10274104 A JPH10274104 A JP H10274104A
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 筒内噴射式エンジンにおいて、ＥＧＲガスの
各気筒への分配性を良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘ
ビーＥＧＲを達成することができ、成層燃焼時の燃焼安
定性を高めることができる手段を提供する。 【解決手段】 筒内噴射式エンジンＥにおいては、各気
筒＃１〜＃４の第２吸気ポート４に、成層燃焼時には閉
じられる吸気制御弁１４が設けられ、該第２吸気ポート
４の吸気制御弁１４より下流側の部分にＥＧＲ開口部２
３が設けられている。そして、成層燃焼時には、ＥＧＲ
開口部２３を介してＥＧＲガスが吸気系に供給される。
ＥＧＲガスが各気筒＃１〜＃４に個別的に供給されるの
で、ＥＧＲガスの分配性が良くなる。また、ＥＧＲガス
がサージタンク１３等によって冷却されないので、成層
燃焼開始時からホットＥＧＲを供給することができ、燃
焼安定性を高めることができ、かつヘビーＥＧＲを達成
することができる。
各気筒への分配性を良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘ
ビーＥＧＲを達成することができ、成層燃焼時の燃焼安
定性を高めることができる手段を提供する。 【解決手段】 筒内噴射式エンジンＥにおいては、各気
筒＃１〜＃４の第２吸気ポート４に、成層燃焼時には閉
じられる吸気制御弁１４が設けられ、該第２吸気ポート
４の吸気制御弁１４より下流側の部分にＥＧＲ開口部２
３が設けられている。そして、成層燃焼時には、ＥＧＲ
開口部２３を介してＥＧＲガスが吸気系に供給される。
ＥＧＲガスが各気筒＃１〜＃４に個別的に供給されるの
で、ＥＧＲガスの分配性が良くなる。また、ＥＧＲガス
がサージタンク１３等によって冷却されないので、成層
燃焼開始時からホットＥＧＲを供給することができ、燃
焼安定性を高めることができ、かつヘビーＥＧＲを達成
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式エンジ
ンの排気浄化装置に関するものであって、とくに成層燃
焼時に吸気系にＥＧＲガスを供給するようにした筒内噴
射式エンジンにおいて、各気筒へのＥＧＲガスの分配性
を良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成
することができ、かつ均一燃焼から成層燃焼への切り替
えに際して、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲを防
止して燃焼安定性を高めることができる筒内噴射式エン
ジンの排気浄化装置に関するものである。
ンの排気浄化装置に関するものであって、とくに成層燃
焼時に吸気系にＥＧＲガスを供給するようにした筒内噴
射式エンジンにおいて、各気筒へのＥＧＲガスの分配性
を良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成
することができ、かつ均一燃焼から成層燃焼への切り替
えに際して、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲを防
止して燃焼安定性を高めることができる筒内噴射式エン
ジンの排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用のガソリンエンジンにお
いては、燃費性能等の向上を図るために、燃料を燃焼室
内に直接噴射するようにした筒内噴射式エンジンが普及
しつつある。かかる筒内噴射式エンジンにおいては、混
合気を点火プラグまわりに成層化することが容易である
ので、低負荷側領域では理論空燃比よりも大幅にリーン
な空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）で混合気を燃
焼させることができ、燃費性能を大幅に高めることがで
きる。また、かかる成層燃焼においては、スロットル開
度が大きくなり、その結果ポンピング損失が低減される
ので、燃費性能が一層高められることになる。なお、筒
内噴射式エンジンにおいても、高負荷側領域では、エン
ジン出力を高めるために混合気を燃焼室内にほぼ均一に
分散させて均一燃焼を行うようになっている。
いては、燃費性能等の向上を図るために、燃料を燃焼室
内に直接噴射するようにした筒内噴射式エンジンが普及
しつつある。かかる筒内噴射式エンジンにおいては、混
合気を点火プラグまわりに成層化することが容易である
ので、低負荷側領域では理論空燃比よりも大幅にリーン
な空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）で混合気を燃
焼させることができ、燃費性能を大幅に高めることがで
きる。また、かかる成層燃焼においては、スロットル開
度が大きくなり、その結果ポンピング損失が低減される
ので、燃費性能が一層高められることになる。なお、筒
内噴射式エンジンにおいても、高負荷側領域では、エン
ジン出力を高めるために混合気を燃焼室内にほぼ均一に
分散させて均一燃焼を行うようになっている。
【０００３】ところで、一般にエンジンにおいては、そ
の排気ガスにＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水
素）、ＣＯ（一酸化炭素）等の大気汚染物質が含まれて
いるので、エンジンの排気系統には該大気汚染物質を浄
化する排気ガス浄化装置が設けられる。そして、筒内噴
射式エンジンにおいては、低負荷側領域で成層燃焼によ
りリーンな空燃比で運転が行われる際には、ＨＣ及びＣ
Ｏの発生割合は低くなり、したがって排気ガス中のＨＣ
濃度及びＣＯ濃度は低くなる。
の排気ガスにＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水
素）、ＣＯ（一酸化炭素）等の大気汚染物質が含まれて
いるので、エンジンの排気系統には該大気汚染物質を浄
化する排気ガス浄化装置が設けられる。そして、筒内噴
射式エンジンにおいては、低負荷側領域で成層燃焼によ
りリーンな空燃比で運転が行われる際には、ＨＣ及びＣ
Ｏの発生割合は低くなり、したがって排気ガス中のＨＣ
濃度及びＣＯ濃度は低くなる。
【０００４】他方、例えば図３に示すように、筒内噴射
式エンジンにおいて、リーンな空燃比で運転を行うと、
ポート噴射式エンジンに比べて、ＮＯｘの発生割合がか
なり大きくなる。なお、図３中において、グラフＧ1は
筒内噴射式エンジンのＮＯｘ発生割合を示し、グラフＧ
2はポート噴射式エンジンのＮＯｘ発生割合を示してい
る。そして、３元触媒を用いた排気ガス浄化装置では、
普通、排気ガス中のＨＣを還元剤として利用してＮＯｘ
をＮ2に還元（分解）するようになっているが、前記し
たとおり、成層燃焼時には排気ガス中のＨＣ濃度が低く
なるので、成層燃焼時には、排気ガス浄化装置にさほど
大きなＮＯｘ浄化作用を期待することはできない。
式エンジンにおいて、リーンな空燃比で運転を行うと、
ポート噴射式エンジンに比べて、ＮＯｘの発生割合がか
なり大きくなる。なお、図３中において、グラフＧ1は
筒内噴射式エンジンのＮＯｘ発生割合を示し、グラフＧ
2はポート噴射式エンジンのＮＯｘ発生割合を示してい
る。そして、３元触媒を用いた排気ガス浄化装置では、
普通、排気ガス中のＨＣを還元剤として利用してＮＯｘ
をＮ2に還元（分解）するようになっているが、前記し
たとおり、成層燃焼時には排気ガス中のＨＣ濃度が低く
なるので、成層燃焼時には、排気ガス浄化装置にさほど
大きなＮＯｘ浄化作用を期待することはできない。
【０００５】そこで、かかる筒内噴射式エンジンには、
一般に、ＮＯｘの発生割合を低減するために、排気通路
内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流さ
せるＥＧＲ装置が設けられる。ここで、ＥＧＲガスによ
るＮＯｘ発生割合の低減作用は、主としてＥＧＲガス中
に含まれるＣＯ2によって惹起されるが、筒内噴射式エ
ンジンにおいて成層燃焼によりリーンな空燃比で運転を
行う場合は、排気ガス中のＣＯ2濃度が低いので、比較
的多量のＥＧＲガスを還流させること（いわゆる、ヘビ
ーＥＧＲ）が要求される。
一般に、ＮＯｘの発生割合を低減するために、排気通路
内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流さ
せるＥＧＲ装置が設けられる。ここで、ＥＧＲガスによ
るＮＯｘ発生割合の低減作用は、主としてＥＧＲガス中
に含まれるＣＯ2によって惹起されるが、筒内噴射式エ
ンジンにおいて成層燃焼によりリーンな空燃比で運転を
行う場合は、排気ガス中のＣＯ2濃度が低いので、比較
的多量のＥＧＲガスを還流させること（いわゆる、ヘビ
ーＥＧＲ）が要求される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そして、成層燃焼時に
ヘビーＥＧＲを行うには、吸気負圧を高めてＥＧＲガス
の吸気系への導入（吸入）を促進する必要があるが、吸
気負圧を高めるには、普通、スロットル開度を小さくす
る必要がある。しかしながら、成層燃焼時においては十
分な量の新気の導入が必要とされるので、スロットル開
度をさほど小さくすることはできないといった問題があ
る。したがって、十分な新気の導入を確保しつつ、ヘビ
ーＥＧＲを達成することができる手段が求められてい
る。
ヘビーＥＧＲを行うには、吸気負圧を高めてＥＧＲガス
の吸気系への導入（吸入）を促進する必要があるが、吸
気負圧を高めるには、普通、スロットル開度を小さくす
る必要がある。しかしながら、成層燃焼時においては十
分な量の新気の導入が必要とされるので、スロットル開
度をさほど小さくすることはできないといった問題があ
る。したがって、十分な新気の導入を確保しつつ、ヘビ
ーＥＧＲを達成することができる手段が求められてい
る。
【０００７】ところで、かかるＥＧＲ装置においては、
各気筒へのＥＧＲガスの分配を均一化するために、普
通、ＥＧＲガスは吸気通路の各気筒への分岐部の上流側
で吸気系に供給される（例えば、特開平５−１５７００
９号公報参照）。また、吸気通路の各気筒への分岐部の
上流側にサージタンク（容積部ないしは吸気集合部）が
設けられるエンジンでは、普通、ＥＧＲガスは該サージ
タンク又はその直上流の吸気通路に供給される。
各気筒へのＥＧＲガスの分配を均一化するために、普
通、ＥＧＲガスは吸気通路の各気筒への分岐部の上流側
で吸気系に供給される（例えば、特開平５−１５７００
９号公報参照）。また、吸気通路の各気筒への分岐部の
上流側にサージタンク（容積部ないしは吸気集合部）が
設けられるエンジンでは、普通、ＥＧＲガスは該サージ
タンク又はその直上流の吸気通路に供給される。
【０００８】かくして、かかる筒内噴射式エンジンにお
いて、均一燃焼から成層燃焼に切り替えられたときに
は、該切り替え時から吸気系にＥＧＲガスが供給される
ことになる。この場合、分岐部上流又はサージタンクも
しくはその直上流にＥＧＲガスを供給するようにした従
来のＥＧＲ装置においては、前記したとおり各気筒への
ＥＧＲガスの分配性を高めるためにＥＧＲガスが比較的
上流側に供給される関係上、ＥＧＲガス供給初期にはＥ
ＧＲガスがサージタンク等の吸気系を通過する際に冷却
され、燃焼室には低温のＥＧＲガスが大量に流入するこ
とになる（いわゆる、コールドＥＧＲ）。このため、成
層燃焼初期における混合気の燃焼安定性が悪化するとい
った問題がある。
いて、均一燃焼から成層燃焼に切り替えられたときに
は、該切り替え時から吸気系にＥＧＲガスが供給される
ことになる。この場合、分岐部上流又はサージタンクも
しくはその直上流にＥＧＲガスを供給するようにした従
来のＥＧＲ装置においては、前記したとおり各気筒への
ＥＧＲガスの分配性を高めるためにＥＧＲガスが比較的
上流側に供給される関係上、ＥＧＲガス供給初期にはＥ
ＧＲガスがサージタンク等の吸気系を通過する際に冷却
され、燃焼室には低温のＥＧＲガスが大量に流入するこ
とになる（いわゆる、コールドＥＧＲ）。このため、成
層燃焼初期における混合気の燃焼安定性が悪化するとい
った問題がある。
【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、ＥＧＲの各気筒への分配性を
良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成す
ることができ、さらには均一燃焼から成層燃焼への切り
替え時における成層燃焼の燃焼安定性を高めることがで
きる手段を提供することを解決すべき課題ないしは目的
とする。
になされたものであって、ＥＧＲの各気筒への分配性を
良好に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成す
ることができ、さらには均一燃焼から成層燃焼への切り
替え時における成層燃焼の燃焼安定性を高めることがで
きる手段を提供することを解決すべき課題ないしは目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
なされた本発明の基本的な態様は、燃料を燃焼室内に直
接噴射する一方燃料噴射量を調量することによりエンジ
ン出力を制御し、所定の運転領域では空燃比を理論空燃
比よりもリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわ
りに成層化させて成層燃焼を行わせるようになってい
て、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流さ
せるＥＧＲ手段を備えている筒内噴射式エンジンの排気
浄化装置において、（ａ）各気筒毎に複数の吸気ポート
が設けられていて、各気筒において夫々１つの吸気ポー
ト（以下、これを「開閉吸気ポート」という）に、少な
くとも成層燃焼時には該吸気ポートを閉じ又は絞る吸気
制御弁が設けられ、（ｂ）各気筒の開閉吸気ポートの吸
気制御弁より下流側の部分に、夫々、該開閉吸気ポート
にＥＧＲガスを導入するＥＧＲ開口部が設けられ、
（ｃ）該ＥＧＲ手段が、成層燃焼時には、ＥＧＲ開口部
を介してＥＧＲガスを吸気系に還流させるようになって
いることを特徴とするものである。
なされた本発明の基本的な態様は、燃料を燃焼室内に直
接噴射する一方燃料噴射量を調量することによりエンジ
ン出力を制御し、所定の運転領域では空燃比を理論空燃
比よりもリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわ
りに成層化させて成層燃焼を行わせるようになってい
て、排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流さ
せるＥＧＲ手段を備えている筒内噴射式エンジンの排気
浄化装置において、（ａ）各気筒毎に複数の吸気ポート
が設けられていて、各気筒において夫々１つの吸気ポー
ト（以下、これを「開閉吸気ポート」という）に、少な
くとも成層燃焼時には該吸気ポートを閉じ又は絞る吸気
制御弁が設けられ、（ｂ）各気筒の開閉吸気ポートの吸
気制御弁より下流側の部分に、夫々、該開閉吸気ポート
にＥＧＲガスを導入するＥＧＲ開口部が設けられ、
（ｃ）該ＥＧＲ手段が、成層燃焼時には、ＥＧＲ開口部
を介してＥＧＲガスを吸気系に還流させるようになって
いることを特徴とするものである。
【００１１】この筒内噴射式エンジンの排気浄化装置に
おいては、成層燃焼時に、各気筒には、夫々、各気筒毎
に設けられたＥＧＲ開口部を介して個別的にＥＧＲガス
が導入（吸入）されるので、各気筒へのＥＧＲガスの分
配性が良好となる（均一化される)。 また、成層燃焼時には吸気制御弁が閉じられ又は絞られ
るが、このとき開閉吸気ポートの吸気制御弁より下流側
の部分は、気筒内の負圧が強く作用するので吸気負圧が
高くなる。そして、ＥＧＲ開口部は、開閉吸気ポートの
吸気制御弁より下流側の部分に設けられているので、成
層燃焼時には、上記の高い負圧により該吸気ポートへの
ＥＧＲガスの導入（吸入）が促進される。このため、ス
ロットル開度を大きくした場合でも、ヘビーＥＧＲが達
成される。すなわち、十分な量の新気の導入と、ヘビー
ＥＧＲの達成とを両立させることができる。なお、この
場合、スロットル開度が大きくかつヘビーＥＧＲが達成
されるので、ポンピング損失が大幅に低減され、燃費性
能が大幅に高められる。
おいては、成層燃焼時に、各気筒には、夫々、各気筒毎
に設けられたＥＧＲ開口部を介して個別的にＥＧＲガス
が導入（吸入）されるので、各気筒へのＥＧＲガスの分
配性が良好となる（均一化される)。 また、成層燃焼時には吸気制御弁が閉じられ又は絞られ
るが、このとき開閉吸気ポートの吸気制御弁より下流側
の部分は、気筒内の負圧が強く作用するので吸気負圧が
高くなる。そして、ＥＧＲ開口部は、開閉吸気ポートの
吸気制御弁より下流側の部分に設けられているので、成
層燃焼時には、上記の高い負圧により該吸気ポートへの
ＥＧＲガスの導入（吸入）が促進される。このため、ス
ロットル開度を大きくした場合でも、ヘビーＥＧＲが達
成される。すなわち、十分な量の新気の導入と、ヘビー
ＥＧＲの達成とを両立させることができる。なお、この
場合、スロットル開度が大きくかつヘビーＥＧＲが達成
されるので、ポンピング損失が大幅に低減され、燃費性
能が大幅に高められる。
【００１２】さらに、ＥＧＲガスが、燃焼室に近い位置
（下流部）で吸気系に導入されるので、吸気系に導入さ
れたＥＧＲガスがサージタンク等によって冷却されるこ
とはなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室には比較的高温のＥＧＲガスが流入する（ホ
ットＥＧＲ）。このため、理論空燃比よりも大幅にリー
ンな空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）が設定され
る成層燃焼時において、成層燃焼開始時から燃焼室に暖
かいＥＧＲが流入し（コールドＥＧＲが防止される）、
成層燃焼初期における燃焼安定性が高められる。
（下流部）で吸気系に導入されるので、吸気系に導入さ
れたＥＧＲガスがサージタンク等によって冷却されるこ
とはなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室には比較的高温のＥＧＲガスが流入する（ホ
ットＥＧＲ）。このため、理論空燃比よりも大幅にリー
ンな空燃比（例えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）が設定され
る成層燃焼時において、成層燃焼開始時から燃焼室に暖
かいＥＧＲが流入し（コールドＥＧＲが防止される）、
成層燃焼初期における燃焼安定性が高められる。
【００１３】上記筒内噴射式エンジンの排気浄化装置に
おいては、該エンジンが、空燃比を理論空燃比又はこれ
よりリッチに設定した上で混合気を燃焼室内全体に分散
させて燃焼させる均一燃焼と、空燃比を理論空燃比より
もリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわりに成
層化させて燃焼させる成層燃焼とを、運転領域に応じて
切り替えるようになっているときには、ＥＧＲ手段が、
均一燃焼から成層燃焼への切り替え時に、該切り替えと
ほぼ同時に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するよう
になっているのが好ましい。この場合、吸気系に導入さ
れたＥＧＲガスがサージタンク等によって冷却されるこ
とはなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室には比較的高温のＥＧＲガスが流入するの
で、燃焼安定性を低下させることなく成層燃焼開始時か
らヘビーＥＧＲを達成することができるからである。
おいては、該エンジンが、空燃比を理論空燃比又はこれ
よりリッチに設定した上で混合気を燃焼室内全体に分散
させて燃焼させる均一燃焼と、空燃比を理論空燃比より
もリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわりに成
層化させて燃焼させる成層燃焼とを、運転領域に応じて
切り替えるようになっているときには、ＥＧＲ手段が、
均一燃焼から成層燃焼への切り替え時に、該切り替えと
ほぼ同時に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するよう
になっているのが好ましい。この場合、吸気系に導入さ
れたＥＧＲガスがサージタンク等によって冷却されるこ
とはなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室には比較的高温のＥＧＲガスが流入するの
で、燃焼安定性を低下させることなく成層燃焼開始時か
らヘビーＥＧＲを達成することができるからである。
【００１４】ここで、吸気制御弁が、閉弁時に燃焼室内
にスワールを生成するスワール生成弁である場合は、Ｅ
ＧＲ手段が、吸気制御弁（スワール生成弁）の閉動作に
伴って吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようにな
っているのが好ましい。この場合は、吸気制御弁が閉動
作したときに成層化が開始されるので、吸気制御弁の閉
動作と成層燃焼の開始とが一致するからである。このよ
うにすれば、成層燃焼の開始の判定が極めて容易とな
る。
にスワールを生成するスワール生成弁である場合は、Ｅ
ＧＲ手段が、吸気制御弁（スワール生成弁）の閉動作に
伴って吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようにな
っているのが好ましい。この場合は、吸気制御弁が閉動
作したときに成層化が開始されるので、吸気制御弁の閉
動作と成層燃焼の開始とが一致するからである。このよ
うにすれば、成層燃焼の開始の判定が極めて容易とな
る。
【００１５】また、本発明の基本的な態様にかかる筒内
噴射式エンジンの排気浄化装置において、該エンジン
が、高負荷側の運転領域では空燃比を理論空燃比又はこ
れよりリッチに設定した上で混合気を燃焼室内全体に分
散させて燃焼させる均一燃焼行い、低負荷側の運転領域
では空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定した上で混
合気を点火プラグまわりに成層化させて燃焼させる成層
燃焼を行うようになっている場合は、均一燃焼時には、
吸気制御弁が開かれ、かつＥＧＲ手段が吸気系にＥＧＲ
を還流させるようになっているのが好ましい。この場
合、ＥＧＲガスの導入量は、成層燃焼時に比べて少なく
設定するのが好ましい。
噴射式エンジンの排気浄化装置において、該エンジン
が、高負荷側の運転領域では空燃比を理論空燃比又はこ
れよりリッチに設定した上で混合気を燃焼室内全体に分
散させて燃焼させる均一燃焼行い、低負荷側の運転領域
では空燃比を理論空燃比よりもリーンに設定した上で混
合気を点火プラグまわりに成層化させて燃焼させる成層
燃焼を行うようになっている場合は、均一燃焼時には、
吸気制御弁が開かれ、かつＥＧＲ手段が吸気系にＥＧＲ
を還流させるようになっているのが好ましい。この場
合、ＥＧＲガスの導入量は、成層燃焼時に比べて少なく
設定するのが好ましい。
【００１６】このようにすれば、均一燃焼から成層燃焼
に切り替えられたときには、吸気制御弁が閉じられ又は
絞られてＥＧＲ開口部付近の吸気負圧が高まるので、Ｅ
ＧＲガスの導入量（吸入量）が自然に増え、自動的にヘ
ビーＥＧＲが達成される。また、均一燃焼時においても
ＮＯｘ発生割合が低減される。さらには、均一燃焼時に
ＥＧＲガスによって吸気系がすでに暖められているの
で、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲが一層確実に
防止され、燃焼安定性が一層高められる。
に切り替えられたときには、吸気制御弁が閉じられ又は
絞られてＥＧＲ開口部付近の吸気負圧が高まるので、Ｅ
ＧＲガスの導入量（吸入量）が自然に増え、自動的にヘ
ビーＥＧＲが達成される。また、均一燃焼時においても
ＮＯｘ発生割合が低減される。さらには、均一燃焼時に
ＥＧＲガスによって吸気系がすでに暖められているの
で、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲが一層確実に
防止され、燃焼安定性が一層高められる。
【００１７】この場合、エンジン冷機時には低負荷側の
運転領域でも均一燃焼が行われるようになっていて、エ
ンジン温度が所定値を超えたときに成層燃焼に移行する
ようになっているのが好ましい。エンジン冷機時におけ
る成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである。なお、こ
こで、ＥＧＲ手段が、均一燃焼から成層燃焼に移行すべ
きエンジン温度よりやや低いエンジン温度で、吸気系へ
のＥＧＲガスの還流を開始するようになっていてもよ
い。
運転領域でも均一燃焼が行われるようになっていて、エ
ンジン温度が所定値を超えたときに成層燃焼に移行する
ようになっているのが好ましい。エンジン冷機時におけ
る成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである。なお、こ
こで、ＥＧＲ手段が、均一燃焼から成層燃焼に移行すべ
きエンジン温度よりやや低いエンジン温度で、吸気系へ
のＥＧＲガスの還流を開始するようになっていてもよ
い。
【００１８】また、ＥＧＲ手段が、高負荷側の運転領域
から低負荷側の運転領域への移行に伴って均一燃焼から
成層燃焼に切り替えられる際には、成層燃焼の開始とほ
ぼ同時に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するように
なっていてもよい。このようにしても、成層燃焼初期に
コールドＥＧＲが生じないからである。
から低負荷側の運転領域への移行に伴って均一燃焼から
成層燃焼に切り替えられる際には、成層燃焼の開始とほ
ぼ同時に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するように
なっていてもよい。このようにしても、成層燃焼初期に
コールドＥＧＲが生じないからである。
【００１９】上記筒内噴射式エンジンの排気浄化装置に
おいては、ＥＧＲ手段に、各気筒のＥＧＲ開口部と連通
するＥＧＲ室（容積部）が設けられ、該ＥＧＲ室が、夫
々吸気行程が連続しない気筒同士のＥＧＲ開口部とのみ
連通する複数のＥＧＲ分室に分けられているのが好まし
い。例えば、第１〜第４気筒＃１〜＃４を備えた４気筒
エンジンにおいては、普通、吸気行程は、＃１→＃３→
＃４→＃２の順であるので、＃１と＃４とが同一のＥＧ
Ｒ分室に連通し、＃２と＃３とが同一のＥＧＲ分室に連
通することになる。このようにすれば、同一のＥＧＲ分
室内では吸気干渉が生じないので、ＥＧＲガスの分配性
が一層良くなる。なお、ＥＧＲ室を分室に分けずに単一
の室として、全気筒のＥＧＲ開口部をこの単一のＥＧＲ
室と連通させてもよいのはもちろんである。
おいては、ＥＧＲ手段に、各気筒のＥＧＲ開口部と連通
するＥＧＲ室（容積部）が設けられ、該ＥＧＲ室が、夫
々吸気行程が連続しない気筒同士のＥＧＲ開口部とのみ
連通する複数のＥＧＲ分室に分けられているのが好まし
い。例えば、第１〜第４気筒＃１〜＃４を備えた４気筒
エンジンにおいては、普通、吸気行程は、＃１→＃３→
＃４→＃２の順であるので、＃１と＃４とが同一のＥＧ
Ｒ分室に連通し、＃２と＃３とが同一のＥＧＲ分室に連
通することになる。このようにすれば、同一のＥＧＲ分
室内では吸気干渉が生じないので、ＥＧＲガスの分配性
が一層良くなる。なお、ＥＧＲ室を分室に分けずに単一
の室として、全気筒のＥＧＲ開口部をこの単一のＥＧＲ
室と連通させてもよいのはもちろんである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。図１に示すように、ガソリンを燃料とす
る筒内噴射式の４気筒エンジンＥには、第１〜第４気筒
＃１〜＃４がこの順で直列に配置されている。そして、
各気筒＃１〜＃４においては、夫々、基本的には第１、
第２吸気弁１、２が開かれたときに、第１、第２吸気ポ
ート３、４（第１、第２独立吸気通路）から燃焼室５内
に燃料燃焼用の空気が吸入され（以下、この空気を「吸
入空気」という）、この吸入空気はピストン（図示せ
ず）によって圧縮され、このとき所定のタイミングで燃
料噴射弁６（高圧インジェクタ）から燃焼室５内に燃料
が噴射され、燃焼室５内に混合気が形成されるようにな
っている。この混合気は点火プラグ（図示せず）によっ
て所定のタイミングで点火されて燃焼し、該燃焼によっ
て生じた燃焼ガスは第１、第２排気弁７、８が開かれた
ときに排気ポート９（独立排気通路）に排出されるよう
になっている。ここで、各気筒＃１〜＃４においては、
吸気行程ないしは点火順序は、＃１→＃３→＃４→＃２
の順となっている。
的に説明する。図１に示すように、ガソリンを燃料とす
る筒内噴射式の４気筒エンジンＥには、第１〜第４気筒
＃１〜＃４がこの順で直列に配置されている。そして、
各気筒＃１〜＃４においては、夫々、基本的には第１、
第２吸気弁１、２が開かれたときに、第１、第２吸気ポ
ート３、４（第１、第２独立吸気通路）から燃焼室５内
に燃料燃焼用の空気が吸入され（以下、この空気を「吸
入空気」という）、この吸入空気はピストン（図示せ
ず）によって圧縮され、このとき所定のタイミングで燃
料噴射弁６（高圧インジェクタ）から燃焼室５内に燃料
が噴射され、燃焼室５内に混合気が形成されるようにな
っている。この混合気は点火プラグ（図示せず）によっ
て所定のタイミングで点火されて燃焼し、該燃焼によっ
て生じた燃焼ガスは第１、第２排気弁７、８が開かれた
ときに排気ポート９（独立排気通路）に排出されるよう
になっている。ここで、各気筒＃１〜＃４においては、
吸気行程ないしは点火順序は、＃１→＃３→＃４→＃２
の順となっている。
【００２１】燃焼室５に吸入空気を供給する吸気系に
は、先端が大気に開放された共通吸気通路１１が設けら
れ、この共通吸気通路１１には、アクセルペダルの踏み
込み量に対応して開閉されるスロットル弁１２が介設さ
れている。そして、共通吸気通路１１の下流端は、吸入
空気の流れを安定化させるサージタンク１３（容積部）
に接続されている。
は、先端が大気に開放された共通吸気通路１１が設けら
れ、この共通吸気通路１１には、アクセルペダルの踏み
込み量に対応して開閉されるスロットル弁１２が介設さ
れている。そして、共通吸気通路１１の下流端は、吸入
空気の流れを安定化させるサージタンク１３（容積部）
に接続されている。
【００２２】このサージタンク１３には、各気筒＃１〜
＃４の第１、第２吸気ポート３、４の上流端が接続され
ている。なお、第１、第２吸気ポート３、４の下流端は
燃焼室５に接続されている。そして、各気筒＃１〜＃４
の第２吸気ポート４には、夫々、該第２吸気ポート４を
閉じることができる又は絞ることができる吸気制御弁１
４（スワール生成弁）が設けられている。なお、各気筒
＃１〜＃４の吸気制御弁１４は、単一の弁軸１５に取り
付けられ、図示していない吸気制御弁駆動機構によって
一体的に開閉されるようになっている。
＃４の第１、第２吸気ポート３、４の上流端が接続され
ている。なお、第１、第２吸気ポート３、４の下流端は
燃焼室５に接続されている。そして、各気筒＃１〜＃４
の第２吸気ポート４には、夫々、該第２吸気ポート４を
閉じることができる又は絞ることができる吸気制御弁１
４（スワール生成弁）が設けられている。なお、各気筒
＃１〜＃４の吸気制御弁１４は、単一の弁軸１５に取り
付けられ、図示していない吸気制御弁駆動機構によって
一体的に開閉されるようになっている。
【００２３】ここで、吸気制御弁１４が第２吸気ポート
４を閉じたとき、又は絞ったときには、吸入空気は第１
吸気ポート３のみを通して、又は主として第１吸気ポー
ト３を通して燃焼室５に供給される。詳しくは図示して
いないが、第１吸気ポート３は、燃焼室５内にスワール
（旋回流れないしは横渦）を生成することができるタン
ジェンシャルタイプあるいはヘリカルタイプのスワール
ポートとされている。したがって、吸気制御弁１４が第
２吸気ポート４を閉じたとき又は絞ったときには、第１
吸気ポート３から流入する吸入空気によって燃焼室５内
にスワールが生成される。
４を閉じたとき、又は絞ったときには、吸入空気は第１
吸気ポート３のみを通して、又は主として第１吸気ポー
ト３を通して燃焼室５に供給される。詳しくは図示して
いないが、第１吸気ポート３は、燃焼室５内にスワール
（旋回流れないしは横渦）を生成することができるタン
ジェンシャルタイプあるいはヘリカルタイプのスワール
ポートとされている。したがって、吸気制御弁１４が第
２吸気ポート４を閉じたとき又は絞ったときには、第１
吸気ポート３から流入する吸入空気によって燃焼室５内
にスワールが生成される。
【００２４】このとき、燃焼室５内では燃料（混合気）
が点火プラグまわりに成層化されて成層燃焼が行われ
る。この場合、燃料（混合気）の燃焼性が高められ、理
論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比での運転（リーン
バーン）が可能となる（例えば、空燃比Ａ／Ｆ＝３０〜
４０、さらにはＡ／Ｆ＝５０〜６０も理論上は可能）。
なお、かかる成層燃焼においては、燃料は一般に圧縮行
程後期に噴射される。かくして、成層燃焼時には超リー
ンな空燃比でリーンバーンを行うことができるので、燃
費性能が大幅に高められる。また、スロットル弁１２が
大きく開かれるので（場合によっては全開される）、ポ
ンピング損失が低減され、これによってさらに燃費性能
が高められる。
が点火プラグまわりに成層化されて成層燃焼が行われ
る。この場合、燃料（混合気）の燃焼性が高められ、理
論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比での運転（リーン
バーン）が可能となる（例えば、空燃比Ａ／Ｆ＝３０〜
４０、さらにはＡ／Ｆ＝５０〜６０も理論上は可能）。
なお、かかる成層燃焼においては、燃料は一般に圧縮行
程後期に噴射される。かくして、成層燃焼時には超リー
ンな空燃比でリーンバーンを行うことができるので、燃
費性能が大幅に高められる。また、スロットル弁１２が
大きく開かれるので（場合によっては全開される）、ポ
ンピング損失が低減され、これによってさらに燃費性能
が高められる。
【００２５】他方、吸気制御弁１４が第２吸気ポート４
を開いているときには、両吸気ポート３、４から燃焼室
５内に大量の吸入空気が供給される。そして、空燃比は
理論空燃比（空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７、空気過剰率λ＝
１）又はこれよりややリッチな値（Ａ／Ｆ＜１４.７、
λ＜１）に設定される。このとき、燃焼室５内にはスワ
ールは生成されず、燃料（混合気）は燃焼室５内にほぼ
均一に分散させられて均一燃焼が行われる。この場合、
燃料は一般に吸気行程前期に噴射される。かくして、均
一燃焼時には吸入空気の充填効率が高められるととも
に、大量の燃料が噴射され、高出力運転が行われる。
を開いているときには、両吸気ポート３、４から燃焼室
５内に大量の吸入空気が供給される。そして、空燃比は
理論空燃比（空燃比Ａ／Ｆ＝１４.７、空気過剰率λ＝
１）又はこれよりややリッチな値（Ａ／Ｆ＜１４.７、
λ＜１）に設定される。このとき、燃焼室５内にはスワ
ールは生成されず、燃料（混合気）は燃焼室５内にほぼ
均一に分散させられて均一燃焼が行われる。この場合、
燃料は一般に吸気行程前期に噴射される。かくして、均
一燃焼時には吸入空気の充填効率が高められるととも
に、大量の燃料が噴射され、高出力運転が行われる。
【００２６】このエンジンＥにおいては、基本的には、
所定の低負荷側の運転領域では、吸気制御弁１４が第２
吸気ポート４を閉じ（又は絞り）、燃費性能の良い成層
燃焼が行われるようになっている。そして、所定の高負
荷側の運転領域では吸気制御弁１４が第２吸気ポート４
を開き、高出力が得られる均一燃焼が行われるようにな
っている。なお、エンジン冷機時には、低負荷側の運転
領域でも、吸気制御弁１４が第２吸気ポート４を開き、
均一燃焼が行われるようになっている。そして、エンジ
ン水温（エンジン温度）が所定値を超えたときに成層燃
焼に移行するようになっている。エンジン冷機時におけ
る成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである。
所定の低負荷側の運転領域では、吸気制御弁１４が第２
吸気ポート４を閉じ（又は絞り）、燃費性能の良い成層
燃焼が行われるようになっている。そして、所定の高負
荷側の運転領域では吸気制御弁１４が第２吸気ポート４
を開き、高出力が得られる均一燃焼が行われるようにな
っている。なお、エンジン冷機時には、低負荷側の運転
領域でも、吸気制御弁１４が第２吸気ポート４を開き、
均一燃焼が行われるようになっている。そして、エンジ
ン水温（エンジン温度）が所定値を超えたときに成層燃
焼に移行するようになっている。エンジン冷機時におけ
る成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである。
【００２７】各気筒＃１〜＃４の各排気ポート９は単一
の共通排気通路１６に集合され、この共通排気通路１６
には、図示していないが、排気ガス中の大気汚染物質
（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等）を浄化する３元触媒を用いた
排気ガス浄化装置が介設されている。そして、共通排気
通路１６内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系
に還流させるＥＧＲ通路１７が設けられている。なお、
ＥＧＲガスは、後で説明するように、主として成層燃焼
時にＮＯｘ発生量を低減するために吸気系に供給され
る。このＥＧＲ通路１７の上流端は共通排気通路１６に
開口し、その下流端はＥＧＲ室１８（容積部）に接続さ
れている。このＥＧＲ室１８は仕切り壁１９によって、
第１ＥＧＲ分室２０と第２ＥＧＲ分室２１とに分けられ
ている。なお、第１ＥＧＲ分室２０と第２ＥＧＲ分室２
０とは、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側では連通し
ている。また、ＥＧＲ通路１７には、該ＥＧＲ通路１７
を開閉し、あるいはＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ
バルブ２２が介設されている。
の共通排気通路１６に集合され、この共通排気通路１６
には、図示していないが、排気ガス中の大気汚染物質
（ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ等）を浄化する３元触媒を用いた
排気ガス浄化装置が介設されている。そして、共通排気
通路１６内の排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系
に還流させるＥＧＲ通路１７が設けられている。なお、
ＥＧＲガスは、後で説明するように、主として成層燃焼
時にＮＯｘ発生量を低減するために吸気系に供給され
る。このＥＧＲ通路１７の上流端は共通排気通路１６に
開口し、その下流端はＥＧＲ室１８（容積部）に接続さ
れている。このＥＧＲ室１８は仕切り壁１９によって、
第１ＥＧＲ分室２０と第２ＥＧＲ分室２１とに分けられ
ている。なお、第１ＥＧＲ分室２０と第２ＥＧＲ分室２
０とは、ＥＧＲガスの流れ方向にみて上流側では連通し
ている。また、ＥＧＲ通路１７には、該ＥＧＲ通路１７
を開閉し、あるいはＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ
バルブ２２が介設されている。
【００２８】そして、各気筒＃１〜＃４の第２吸気ポー
ト４の吸気制御弁１４のやや下流側の部分には、夫々、
該第２吸気ポート４にＥＧＲガスを導入するためのＥＧ
Ｒ開口部２３が設けられている。ここで、吸気行程が互
いに連続しない第１気筒＃１と第４気筒＃４とについて
は、これらのＥＧＲ開口部２３は夫々第１ＥＧＲ分室２
０と連通している。他方、吸気行程が互いに連続しない
第２気筒＃２と第３気筒＃３とについては、これらのＥ
ＧＲ開口部２３は夫々第２ＥＧＲ分室２１と連通してい
る。これにより、同一のＥＧＲ分室２０、２１内での吸
気干渉の発生が防止され、各気筒＃１〜＃４へのＥＧＲ
ガスの分配性が良くなる。
ト４の吸気制御弁１４のやや下流側の部分には、夫々、
該第２吸気ポート４にＥＧＲガスを導入するためのＥＧ
Ｒ開口部２３が設けられている。ここで、吸気行程が互
いに連続しない第１気筒＃１と第４気筒＃４とについて
は、これらのＥＧＲ開口部２３は夫々第１ＥＧＲ分室２
０と連通している。他方、吸気行程が互いに連続しない
第２気筒＃２と第３気筒＃３とについては、これらのＥ
ＧＲ開口部２３は夫々第２ＥＧＲ分室２１と連通してい
る。これにより、同一のＥＧＲ分室２０、２１内での吸
気干渉の発生が防止され、各気筒＃１〜＃４へのＥＧＲ
ガスの分配性が良くなる。
【００２９】なお、図２に示すように、ＥＧＲ室１８を
分室に分けずに単一の室として、全気筒＃１〜＃４のＥ
ＧＲ開口部２３をこの単一のＥＧＲ室１８と連通させて
もよい。図２に示すエンジンＥ’においても、ＥＧＲガ
スの分配性が若干悪くなることを除けば、図１に示すエ
ンジンＥと同様の作用・効果が得られる。
分室に分けずに単一の室として、全気筒＃１〜＃４のＥ
ＧＲ開口部２３をこの単一のＥＧＲ室１８と連通させて
もよい。図２に示すエンジンＥ’においても、ＥＧＲガ
スの分配性が若干悪くなることを除けば、図１に示すエ
ンジンＥと同様の作用・効果が得られる。
【００３０】以下、吸気系へのＥＧＲガスの供給手法な
いしは該ＥＧＲの作用・効果について説明する。なお、
吸気系へのＥＧＲガスの供給のオン・オフあるいはＥＧ
Ｒガスの流量は、図示していないエンジンコントロール
ユニットから印加される制御信号に従って、ＥＧＲバル
ブ２２によって制御される。すなわち、この筒内噴射式
のエンジンＥにおいては、リーンな空燃比で運転を行う
と、前記したとおり（図３参照）、ＮＯｘの発生割合が
大きくなる。そして、排気ガス浄化装置（図示せず）で
は、排気ガス中のＨＣを還元剤として利用してＮＯｘを
Ｎ2に還元（分解）するようになっている関係上、成層
燃焼時には排気ガス中のＨＣ濃度が低くなるので、成層
燃焼時には排気ガス浄化装置にさほど大きなＮＯｘ浄化
作用を期待することはできない。
いしは該ＥＧＲの作用・効果について説明する。なお、
吸気系へのＥＧＲガスの供給のオン・オフあるいはＥＧ
Ｒガスの流量は、図示していないエンジンコントロール
ユニットから印加される制御信号に従って、ＥＧＲバル
ブ２２によって制御される。すなわち、この筒内噴射式
のエンジンＥにおいては、リーンな空燃比で運転を行う
と、前記したとおり（図３参照）、ＮＯｘの発生割合が
大きくなる。そして、排気ガス浄化装置（図示せず）で
は、排気ガス中のＨＣを還元剤として利用してＮＯｘを
Ｎ2に還元（分解）するようになっている関係上、成層
燃焼時には排気ガス中のＨＣ濃度が低くなるので、成層
燃焼時には排気ガス浄化装置にさほど大きなＮＯｘ浄化
作用を期待することはできない。
【００３１】そこで、成層燃焼時には、ＥＧＲ通路１７
と、ＥＧＲ室１８ないしはＥＧＲ分室２０、２１と、Ｅ
ＧＲ開口部２３とを介して、ＥＧＲガスを第２吸気ポー
ト４（吸気系）ひいては燃焼室５に供給し、ＮＯｘの発
生割合を低減（抑制）するようにしている。そして、エ
ンジンＥにおいては、成層燃焼時に、各気筒＃１〜＃４
には、夫々、各気筒毎に設けられたＥＧＲ開口部２３を
介して個別的にＥＧＲガスが導入されるので、各気筒＃
１〜＃４へのＥＧＲガスの分配性が良好となる。なお、
前記したとおり、同一のＥＧＲ分室２０、２１内での吸
気干渉の発生が防止されるので、各気筒＃１〜＃４への
ＥＧＲガスの分配性が一層良好となる。
と、ＥＧＲ室１８ないしはＥＧＲ分室２０、２１と、Ｅ
ＧＲ開口部２３とを介して、ＥＧＲガスを第２吸気ポー
ト４（吸気系）ひいては燃焼室５に供給し、ＮＯｘの発
生割合を低減（抑制）するようにしている。そして、エ
ンジンＥにおいては、成層燃焼時に、各気筒＃１〜＃４
には、夫々、各気筒毎に設けられたＥＧＲ開口部２３を
介して個別的にＥＧＲガスが導入されるので、各気筒＃
１〜＃４へのＥＧＲガスの分配性が良好となる。なお、
前記したとおり、同一のＥＧＲ分室２０、２１内での吸
気干渉の発生が防止されるので、各気筒＃１〜＃４への
ＥＧＲガスの分配性が一層良好となる。
【００３２】また、前記したとおり、成層燃焼時には吸
気制御弁４が閉じられ又は絞られるが、このとき第２吸
気ポート４の吸気制御弁１４より下流側の部分は、気筒
内の負圧が強く作用するので吸気負圧が高くなる。そし
て、ＥＧＲ開口部２３は、第２吸気ポート４の吸気制御
弁１４より下流側のこの部分に設けられているので、成
層燃焼時には、上記の高い負圧により該第２吸気ポート
４へのＥＧＲガスの導入（吸入）が促進される。このた
め、スロットル開度を大きくした場合でも、ヘビーＥＧ
Ｒが達成される。すなわち、十分な量の新気の導入と、
ヘビーＥＧＲの達成とを両立させることができる。な
お、この場合、スロットル開度が大きくかつヘビーＥＧ
Ｒが達成されるので、ポンピング損失が大幅に低減さ
れ、燃費性能が大幅に高められる。
気制御弁４が閉じられ又は絞られるが、このとき第２吸
気ポート４の吸気制御弁１４より下流側の部分は、気筒
内の負圧が強く作用するので吸気負圧が高くなる。そし
て、ＥＧＲ開口部２３は、第２吸気ポート４の吸気制御
弁１４より下流側のこの部分に設けられているので、成
層燃焼時には、上記の高い負圧により該第２吸気ポート
４へのＥＧＲガスの導入（吸入）が促進される。このた
め、スロットル開度を大きくした場合でも、ヘビーＥＧ
Ｒが達成される。すなわち、十分な量の新気の導入と、
ヘビーＥＧＲの達成とを両立させることができる。な
お、この場合、スロットル開度が大きくかつヘビーＥＧ
Ｒが達成されるので、ポンピング損失が大幅に低減さ
れ、燃費性能が大幅に高められる。
【００３３】さらに、エンジンＥにおいては、ＥＧＲガ
スが、燃焼室５に近い位置（下流部）で吸気系（第２吸
気ポート４）に導入されるので、吸気系に導入されたＥ
ＧＲガスがサージタンク１３等によって冷却されること
はなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室５には比較的高温のＥＧＲガスが流入する。
このため、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比（例
えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）が設定される成層燃焼時に
おいて、成層燃焼開始時から燃焼室５に暖かいＥＧＲが
流入し（コールドＥＧＲが防止される）、成層燃焼初期
における燃焼安定性が高められる。
スが、燃焼室５に近い位置（下流部）で吸気系（第２吸
気ポート４）に導入されるので、吸気系に導入されたＥ
ＧＲガスがサージタンク１３等によって冷却されること
はなく、したがってＥＧＲガス供給開始初期において
も、燃焼室５には比較的高温のＥＧＲガスが流入する。
このため、理論空燃比よりも大幅にリーンな空燃比（例
えば、Ａ／Ｆ＝３０〜４０）が設定される成層燃焼時に
おいて、成層燃焼開始時から燃焼室５に暖かいＥＧＲが
流入し（コールドＥＧＲが防止される）、成層燃焼初期
における燃焼安定性が高められる。
【００３４】また、エンジンＥにおいては、均一燃焼か
ら成層燃焼への切り替え時には、該切り替えとほぼ同時
に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになって
いる。吸気系に導入されたＥＧＲガスがサージタンク１
３等によって冷却されることはなく、したがってＥＧＲ
ガス供給開始初期においても、燃焼室５には比較的高温
のＥＧＲガスが流入するので、燃焼安定性を低下させる
ことなく成層燃焼開始時からヘビーＥＧＲを行うことが
できるからである。
ら成層燃焼への切り替え時には、該切り替えとほぼ同時
に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになって
いる。吸気系に導入されたＥＧＲガスがサージタンク１
３等によって冷却されることはなく、したがってＥＧＲ
ガス供給開始初期においても、燃焼室５には比較的高温
のＥＧＲガスが流入するので、燃焼安定性を低下させる
ことなく成層燃焼開始時からヘビーＥＧＲを行うことが
できるからである。
【００３５】このエンジンＥでは、吸気制御弁１４がス
ワール生成弁であるので、吸気制御弁１４の閉動作に伴
って吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになっ
ているのが好ましい。このようにすれば、吸気制御弁１
４が閉動作したときに成層化が開始されるので、吸気制
御弁１４の閉動作と成層燃焼の開始とが一致するからで
ある。このようにすれば、成層燃焼の開始の判定が極め
て容易となる。
ワール生成弁であるので、吸気制御弁１４の閉動作に伴
って吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになっ
ているのが好ましい。このようにすれば、吸気制御弁１
４が閉動作したときに成層化が開始されるので、吸気制
御弁１４の閉動作と成層燃焼の開始とが一致するからで
ある。このようにすれば、成層燃焼の開始の判定が極め
て容易となる。
【００３６】エンジンＥでは、基本的には高負荷側の運
転領域では均一燃焼が行われ、低負荷側の運転領域では
成層燃焼が行われ、均一燃焼時には、吸気制御弁１４が
開かれる。ここで、均一燃焼時にも吸気系にＥＧＲを還
流させるようになっているのが好ましい。この場合、Ｅ
ＧＲガスの導入量は、成層燃焼時に比べて少なく設定さ
れる。このようにすれば、均一燃焼から成層燃焼に切り
替えられたときには、吸気制御弁１４が閉じられ又は絞
られてＥＧＲ開口部２３付近の吸気負圧が高まるので、
ＥＧＲガスの導入量が自然に増え、自動的にヘビーＥＧ
Ｒが達成される。また、均一燃焼時においてもＮＯｘ発
生割合が低減される。さらには、均一燃焼時にＥＧＲガ
スによって吸気系がすでに暖められているので、成層燃
焼初期におけるコールドＥＧＲが一層確実に防止され、
燃焼安定性が一層高められる。
転領域では均一燃焼が行われ、低負荷側の運転領域では
成層燃焼が行われ、均一燃焼時には、吸気制御弁１４が
開かれる。ここで、均一燃焼時にも吸気系にＥＧＲを還
流させるようになっているのが好ましい。この場合、Ｅ
ＧＲガスの導入量は、成層燃焼時に比べて少なく設定さ
れる。このようにすれば、均一燃焼から成層燃焼に切り
替えられたときには、吸気制御弁１４が閉じられ又は絞
られてＥＧＲ開口部２３付近の吸気負圧が高まるので、
ＥＧＲガスの導入量が自然に増え、自動的にヘビーＥＧ
Ｒが達成される。また、均一燃焼時においてもＮＯｘ発
生割合が低減される。さらには、均一燃焼時にＥＧＲガ
スによって吸気系がすでに暖められているので、成層燃
焼初期におけるコールドＥＧＲが一層確実に防止され、
燃焼安定性が一層高められる。
【００３７】前記したとおり、エンジンＥにおいては、
エンジン冷機時には低負荷側の運転領域でも均一燃焼が
行われるようになっており、エンジン水温が所定値を超
えたときに成層燃焼に移行する。これは、エンジン冷機
時における成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである
が、この場合、均一燃焼から成層燃焼に移行すべきエン
ジン水温よりやや低い水温で、吸気系へのＥＧＲガスの
還流を開始するようにしてもよい。
エンジン冷機時には低負荷側の運転領域でも均一燃焼が
行われるようになっており、エンジン水温が所定値を超
えたときに成層燃焼に移行する。これは、エンジン冷機
時における成層燃焼は、燃焼安定性が低いからである
が、この場合、均一燃焼から成層燃焼に移行すべきエン
ジン水温よりやや低い水温で、吸気系へのＥＧＲガスの
還流を開始するようにしてもよい。
【００３８】以上、この実施の形態にかかるエンジンＥ
では、各気筒＃１〜＃４へのＥＧＲガスの分配性を良好
に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成するこ
とができ、かつ均一燃焼から成層燃焼への切り替えに際
して、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲを防止して
燃焼安定性を高めることができる。
では、各気筒＃１〜＃４へのＥＧＲガスの分配性を良好
に維持しつつ、成層燃焼時にヘビーＥＧＲを達成するこ
とができ、かつ均一燃焼から成層燃焼への切り替えに際
して、成層燃焼初期におけるコールドＥＧＲを防止して
燃焼安定性を高めることができる。
【図１】 本発明にかかる筒内噴射式エンジンのシステ
ム構成図である。
ム構成図である。
【図２】 本発明にかかるもう１つの筒内噴射式エンジ
ンのシステム構成図である。
ンのシステム構成図である。
【図３】 ポート噴射式エンジン及び筒内噴射式エンジ
ンのＮＯｘ発生割合の空燃比に対する変化特性を示すグ
ラフである。
ンのＮＯｘ発生割合の空燃比に対する変化特性を示すグ
ラフである。
Ｅ…エンジン、Ｅ’…エンジン、＃１〜＃４…第１〜第
４気筒、１…第１吸気弁、２…第２吸気弁、３…第１吸
気ポート、４…第２吸気ポート、５…燃焼室、６…燃料
噴射弁、７…第１排気弁、８…第２排気弁、９…排気ポ
ート、１１…共通吸気通路、１２…スロットル弁、１３
…サージタンク、１４…吸気制御弁、１５…弁軸、１６
…共通排気通路、１７…ＥＧＲ通路、１８…ＥＧＲ室、
１９…仕切り壁、２０…第１ＥＧＲ分室、２１…第２Ｅ
ＧＲ分室、２２…ＥＧＲバルブ、２３…ＥＧＲ開口部。
４気筒、１…第１吸気弁、２…第２吸気弁、３…第１吸
気ポート、４…第２吸気ポート、５…燃焼室、６…燃料
噴射弁、７…第１排気弁、８…第２排気弁、９…排気ポ
ート、１１…共通吸気通路、１２…スロットル弁、１３
…サージタンク、１４…吸気制御弁、１５…弁軸、１６
…共通排気通路、１７…ＥＧＲ通路、１８…ＥＧＲ室、
１９…仕切り壁、２０…第１ＥＧＲ分室、２１…第２Ｅ
ＧＲ分室、２２…ＥＧＲバルブ、２３…ＥＧＲ開口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｂ 17/00 Ｆ０２Ｂ 17/00 Ｌ 31/00 31/00 Ｌ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ａ ３０１Ｅ 41/04 ３０５ 41/04 ３０５Ｃ 41/06 ３０５ 41/06 ３０５ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｄ ３０１Ｎ ３０１Ｕ
Claims (8)
- 【請求項１】 燃料を燃焼室内に直接噴射する一方燃料
噴射量を調量することによりエンジン出力を制御し、所
定の運転領域では空燃比を理論空燃比よりもリーンに設
定した上で混合気を点火プラグまわりに成層化させて成
層燃焼を行わせるようになっていて、排気ガスの一部を
ＥＧＲガスとして吸気系に還流させるＥＧＲ手段を備え
ている筒内噴射式エンジンの排気浄化装置において、 各気筒毎に複数の吸気ポートが設けられていて、各気筒
において夫々１つの吸気ポートに、少なくとも成層燃焼
時には該吸気ポートを閉じ又は絞る吸気制御弁が設けら
れ、 各気筒の吸気制御弁が設けられた吸気ポートの該吸気制
御弁より下流側の部分に、夫々、該吸気ポートにＥＧＲ
ガスを導入するＥＧＲ開口部が設けられ、 上記ＥＧＲ手段が、成層燃焼時には、上記ＥＧＲ開口部
を介してＥＧＲガスを吸気系に還流させるようになって
いることを特徴とする筒内噴射式エンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項２】 該エンジンが、空燃比を理論空燃比又は
これよりリッチに設定した上で混合気を燃焼室内全体に
分散させて燃焼させる均一燃焼と、空燃比を理論空燃比
よりもリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわり
に成層化させて燃焼させる成層燃焼とを、運転領域に応
じて切り替えるようになっていて、 上記ＥＧＲ手段が、均一燃焼から成層燃焼への切り替え
時には、該切り替えとほぼ同時に吸気系へのＥＧＲガス
の還流を開始するようになっていることを特徴とする、
請求項１に記載された筒内噴射式エンジンの排気浄化装
置。 - 【請求項３】 上記吸気制御弁は、閉じられたときに燃
焼室内にスワールを生成するスワール生成弁であって、 上記ＥＧＲ手段が、上記吸気制御弁の閉動作に伴って吸
気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになっている
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された
筒内噴射式エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項４】 該エンジンが、高負荷側の運転領域では
空燃比を理論空燃比又はこれよりリッチに設定した上で
混合気を燃焼室内全体に分散させて燃焼させる均一燃焼
行い、低負荷側の運転領域では空燃比を理論空燃比より
もリーンに設定した上で混合気を点火プラグまわりに成
層化させて燃焼させる成層燃焼を行うようになってい
て、 均一燃焼時には、上記吸気制御弁が開かれ、かつ上記Ｅ
ＧＲ手段が吸気系にＥＧＲを還流させるようになってい
ることを特徴とする、請求項１に記載された筒内噴射式
エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項５】 エンジン冷機時には、低負荷側の運転領
域でも均一燃焼が行われるようになっていて、エンジン
温度が所定値を超えたときに成層燃焼に移行するように
なっていることを特徴とする、請求項４に記載された筒
内噴射式エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項６】 上記ＥＧＲ手段が、高負荷側の運転領域
から低負荷側の運転領域への移行に伴って均一燃焼から
成層燃焼に切り替えられる際には、成層燃焼の開始とほ
ぼ同時に吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するように
なっていることを特徴とする、請求項２又は請求項５に
記載された筒内噴射式エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項７】 上記ＥＧＲ手段に、各気筒のＥＧＲ開口
部と連通するＥＧＲ室が設けられ、該ＥＧＲ室が、夫々
吸気行程が連続しない気筒同士のＥＧＲ開口部とのみ連
通する複数のＥＧＲ分室に分けられていることを特徴と
する、請求項１に記載された筒内噴射式エンジンの排気
浄化装置。 - 【請求項８】 上記ＥＧＲ手段が、均一燃焼から成層燃
焼に移行すべきエンジン温度よりやや低いエンジン温度
で、吸気系へのＥＧＲガスの還流を開始するようになっ
ていることを特徴とする、請求項５に記載された筒内噴
射式エンジンの排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08114297A JP3896630B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射式エンジンの排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08114297A JP3896630B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射式エンジンの排気浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10274104A true JPH10274104A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3896630B2 JP3896630B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=13738171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08114297A Expired - Fee Related JP3896630B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 筒内噴射式エンジンの排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3896630B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175185A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の吸気制御装置 |
| WO2010071013A1 (ja) | 2008-12-17 | 2010-06-24 | アイシン精機株式会社 | 吸気マニホルド |
| JP2014222049A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 株式会社デンソー | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2021148034A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | Ｅｇｒ装置 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP08114297A patent/JP3896630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175185A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Mitsubishi Motors Corp | 内燃機関の吸気制御装置 |
| JP4696226B2 (ja) * | 2007-01-22 | 2011-06-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の吸気制御装置 |
| WO2010071013A1 (ja) | 2008-12-17 | 2010-06-24 | アイシン精機株式会社 | 吸気マニホルド |
| JP2011208642A (ja) * | 2008-12-17 | 2011-10-20 | Aisin Seiki Co Ltd | 吸気マニホルド |
| JP4840676B2 (ja) * | 2008-12-17 | 2011-12-21 | アイシン精機株式会社 | 吸気マニホルド |
| US8181633B2 (en) | 2008-12-17 | 2012-05-22 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Intake manifold |
| JP2014222049A (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-27 | 株式会社デンソー | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2021148034A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | トヨタ自動車株式会社 | Ｅｇｒ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3896630B2 (ja) | 2007-03-22 |
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