JPS5846667B2 - 多気筒内燃機関の排気ガス再循環装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の排気ガス再循環装置

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JPS5846667B2
JPS5846667B2 JP52144674A JP14467477A JPS5846667B2 JP S5846667 B2 JPS5846667 B2 JP S5846667B2 JP 52144674 A JP52144674 A JP 52144674A JP 14467477 A JP14467477 A JP 14467477A JP S5846667 B2 JPS5846667 B2 JP S5846667B2
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exhaust gas
intake valve
valve
sub
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敏雄 棚橋
益夫 天野
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    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0276—Actuation of an additional valve for a special application, e.g. for decompression, exhaust gas recirculation or cylinder scavenging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08—Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • 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
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関の排気ガス再循環装置に関する
。
排気ガス中の有害成分ＮＯｘを低減するための有効な方
法として排気ガスを再循環する方法が知られている。
しかしながら排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）量
を増量せしめると火災の伝播速度が遅くなるため燃焼速
度が遅くなって安定した燃焼が得られないばかりでなく
着火性が低下して場合によっては失火する場合もある。
排気ガスを再循環した場合に燃焼速度を増大させる方法
として燃焼室内に旋回流或いはスキッシュ流が発生する
ように燃焼室、吸気弁、ピストン或いは吸気管を配置構
成して燃焼速度を速めるようにした方法が知られている
。
しかしながらこの種の方法を採用した内燃機関ではＥＧ
Ｒ装置と旋回流或いはスキッシュ流発生機構の双方を具
備しなければならないという欠点を有している。
このような欠点を除去するためにＥＧＲガスを直接燃焼
室内に噴出せしめてこの噴出ＥＧＲガスにより燃焼室内
に乱れを発生せしめるようにした多気筒内燃機関が提案
されている。
この多気筒内燃機関では各気筒内に夫々連通ずる複数個
のＥＧＲガス供給枝通路を１個のＥＧＲガス共通通路に
連結し、該枝通路内に夫々副吸気弁を設けて気筒間の圧
力差により該副吸気弁の開弁時に隣接する気筒或いは隣
接しない気筒からのＥＧＲガスを気筒内に噴出するよう
に構成されている。
しかしながら隣接する気筒と隣接しない気筒からＥＧＲ
ガスが導入される場合ではＥＧＲガスが流れる通路長が
異なるためＥＧＲガス流の受ける抵抗は異なり、その結
果ＥＧＲガス量並びに噴出時期が各気筒毎に異なるため
トルク変動が生じ、また他の気筒に比べて少量のＥＧＲ
ガスが供給される気筒では十分なＮＯｘの低減効果が得
られないばかりでなく大量のＥＧＲガスが供給される気
筒では失火する危険性がある。
本発明は各気筒に供給されるＥＧＲガスの噴出量、噴出
時期並びに噴出速度を各気筒において一様とし、それに
よってトルク変動並ひに失火することなく十分なＮＯｘ
の低減効果を得られるようにした多気筒内燃機関の排気
ガス再循環装置を提供することにある。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図に本発明に係る４気筒内燃機関の平面図を示す。
第１図において１は機関本体、２は吸気マニホルド、３
は排気マニホルド、４ａ ｔ ４ｂ１４ｃ 、４ｄは夫
々、１番気筒、２番気筒、３番気筒、４番気筒を示す。
各気筒４ａｔ４ｂｔ４Ｃ。４ｄは夫々吸気弁５ａ、５ｂ
、５ｃ、５ａ並びに排気弁６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを有
する。
これら各気筒４ａ 、４ｂ 、４ｃ 、４ｄは一方では
各吸気弁５ａｙ５ｂ、５ｃ、５ｄ並びに吸気ポートγａ
。
７ｂ、γＣ２γｄを介して吸気マニホルド２に連結され
、他方では各排気弁５ａ、６ｂ、６ｃ、 ６ｃｉ並びに
排気ポート８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを介して排気マニホ
ルド３に連結される。
第４図は第１図の１番気筒４ａの側面断面図を示す。
他の気筒４ｂ、４ｃ、４ｄについては１番気筒４ａと同
様の構造を有するので特に図示しない。
第４図を参照すると、機関本体１はシリンダブロック１
０と、シリンダブロック１０内に形成されたシリンダボ
ア１１内を往復動するピストン１２と、ガスケット１３
を介してシリンダブロック１０上に固締されたシリンダ
ヘッド１４とを具備し、ピストン頂面１２ａとシリンダ
ヘッド内壁１４ａ間に１番気筒４ａの燃焼室１５が形成
される。
吸気弁５ａのバルブステム上端部にはバルブリテーナ１
６が固定され、このバルブリテーナ１６とシリンダヘッ
ド１４間にバルブスプリング１１が挿着される。
吸気弁５ａはロッカーアーム１８により作動され、一方
このロッカーアーム１８は機関クランクシャフト（図示
せず）に連結されかつクランクシャフトの１／２の回転
速度で回転するカムシャフト１９により駆動される。
シリンダヘッド１４内にはＥＧＲ供給枝通路２０ａが形
成され、このＥＧＲ供給枝通路２０ａの燃焼室側開口端
の開閉制御をする副吸気弁２１ａがシリンダヘッド１４
内に摺動可能に設けられる。
副吸気弁２１ａのバルブステム上端部にはバルブリテー
ナ２２が固定され、このバルブリテーナ２２とシリンダ
ヘッド１４間にバルブスプリング２３が挿着される。
この副吸気弁２１ａはロッカーアーム２４を介してカム
シャフト１９により駆動される。
また第５図に示すように燃焼室１５内には点火栓電極２
５が配置される。
第１国益ひに第４図に示されるようにシリンダヘッド１
４の外壁上にシリンダヘッド１４の長手方向に延びる溝
２１が形成される。
この溝２１はシリンダヘッド１４の外壁上に固締された
カバー２８により覆われ、それによってこの溝２１内に
ＥＧＲ供給共通通路２９が形成される。
第４図に示すようにＥＧＲ供給枝通路２０ａはＥＧＲ供
給共通通路２９に連結され、また第１図に示すように残
りの２番気筒４ｂ、３番気筒４ｃ、４番気筒４ｄのＥＧ
Ｒ供給枝通路２０ｂ 、２０ｃ 、２０ｄも夫々ＥＧＲ
供給共通通路２９に連結される。
なお、第１図において２番気筒４ｂ、３番気筒４ｃ、４
番気筒４ｄの副吸気弁を夫々２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで
示す。
第６、第７図に各気筒の吸気弁、排気弁並びに副吸気弁
の開弁時期を示す。
第６、第７図において縦軸は弁揚程を示し、横軸はクラ
ンク角度を示す。
また第６、第１図において曲線Ａ、Ｂ、Ｃ。Ｄは各気筒
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの排気弁６ａｔ６ｂ、６ｃ、６
ｄの開弁時期を示し、曲線Ｅ、Ｆ。
Ｇ、Ｈは各気筒の吸気弁５ａ 、 ５ｂ 、 ５ｃ 、
ｓｃｔの開弁時期を示す。
更に曲線Ｉ、Ｊは１番気筒４ａの副吸気弁２１ａの開弁
時期を示し、曲線Ｋ。
Ｌは２番気筒４ｂの副吸気弁２１ｂの開弁時期を示し、
曲線Ｍ、Ｎは３番気筒４ｃの副吸気弁２１ｃの開弁時期
を示し、曲線Ｏ２Ｐは４番気筒４ｄの副吸気弁２１ａの
開弁時期を示す。
なお、第６、第７図は点火順序が１−２−４−３の場合
について示す。
第６、第１図から明らかなように各気筒の副吸気弁は１
サイクルの間に２回開弁することがわかる。
更に例えば第６図の１番気筒に注目すると曲線Ａ、Ｉで
示されるように排気弁が閉弁する直前の排気行程末期に
副吸気弁が開弁し、次いで曲線Ｅ、Ｊに示されるように
吸気弁が開弁する直前の吸気行程末期に再び副吸気弁が
開弁することがわかる。
このような副吸気弁の開弁時期は他の気筒においても同
様である。
次に、第６図の１番気筒と２番気筒に注目すると２番気
筒が排気行程にあるとき１番気筒は吸気行程であり、曲
線Ｊで示される１番気筒の副吸気弁の開弁時期が曲線に
で示される２番気筒の副吸気弁の開弁時期に一致するこ
とがわかる。
排気行程末期における気筒内の圧力は比較的高く、一方
吸気行程末期における気筒内は負圧となっている。
従って曲線Ｊ、Ｋに示されるように異なる気筒の副吸気
弁が同期して開弁すると２番気筒内の圧力と１番気筒内
の圧力の圧力差により２番気筒４ｂ内の排気ガスが副吸
気弁２１ｂ、ＥＧＲ供給枝通路２０ｂ％ ＥＧＲ供給共
通通路２９、ＥＧＲ供給枝通路２０ａ、副吸気弁２１ａ
を介して１番気筒４ａ内に高速度で噴出する。
従って第４図において吸気弁５ａを介して燃焼室１５内
に導入された空気燃料混合気はＥＧＲ供給枝通路２０ａ
から噴出する排気ガスにより強力な乱れが与えられる。
その結果ＥＧＲガスによるＮＯｘの低減効果を確保しつ
つ燃焼速度が速められ、斯くして安定した燃焼が得られ
ることになる。
再び第６図を参照して次に２番気筒と４番気筒に注目す
ると４番気筒の排気行程時における曲線Ｐで示される副
吸気弁の開弁時期が２番気筒の吸気行程時における曲線
りで示される副吸気弁の開弁時期に一致する。
従って４番気筒内の排気ガスが２番気筒内に噴出するこ
とになる。
また、曲線■で示される１番気筒の副吸気弁の開弁時期
は曲線Ｎで示される３番気筒の副吸気弁の開弁時期に一
致し、更に曲線Ｍで示される３番気筒の副吸気弁の開弁
時期は曲線Ｏで示される４番気筒の副吸気弁の開弁時期
に一致するので１番気筒から３番気筒へ、３番気筒から
４番気筒へ排気ガスが夫々供給されることがわかる。
しかしながら成る気筒からそれに隣接する気筒へ、例え
ば２番気筒から１番気筒に排気ガスが供給される場合の
排気ガスの流路長は比較的短いが成る気筒からそれに隣
接しない気筒へ、例えば４番気筒から２番気筒に排気ガ
スが供給される場合の排気ガスの流路長は比較的長く、
その結果排気ガス流は大きな抵抗を受ける。
従って全気筒の副吸気弁の開時期間並びに弁揚程を等し
くした場合には２番気筒内に供給される排気ガスの流量
並びに流速は１番気筒内に供給される排気ガスの流量並
びに流速よりもはるかに小さくなる。
斯くして２番気筒に供給される排気ガス量を基準として
各気筒に排気ガスが供給されるように副吸気弁の開弁期
間並びに弁揚程を設定した場合には１番気筒内に供給さ
れる排気ガス量は過多となって失火が生じ、一方１番気
筒に供給される排気ガス量を基準とした場合には２番気
筒内に供給される排気ガス量が少くなって十分なＮＯｘ
の低減効果が得られないという問題がある。
これを解決するために本発明では第６図に示されるよう
に全気筒の副吸気弁の開弁期間は同一であるが互いに同
期して開弁する隣接気筒の第１の副吸気弁の弁揚程が互
いに同期して開弁する隣接しない気筒の第２の副吸気弁
の弁揚程よりも小さく設定されている。
即ち、曲線Ｊ、にで示される副吸気弁並びに曲線Ｍ、０
で示される副吸気弁の揚程は曲線Ｉ、Ｎ並びに曲線り、
Ｐで示される副吸気弁の揚程よりも小さく設定されてい
る。
従って例えば４番気筒から２番気筒に排気ガスが供給さ
れる場合には例え排気ガス流路長が長くても曲線り、Ｐ
で示されるように弁揚程が大きなために副吸気弁による
絞り効果が小さくなり、その結果成る気筒からそれに隣
接する気筒に供給される排気ガス量と等しい量の排気ガ
スが供給できることになる。
斯くして各気筒において十分なＮＯｘ低減効果を維持し
つつ燃焼速度を速めることができる。
第１図は全気筒の副吸気弁の弁揚程を同一として互いに
同期して開弁する隣接気筒の第１の副吸気弁の開弁期間
を互いに同期して開弁する隣接しない気筒の第２の副吸
気弁の開弁期間を短かくした場合である。
この場合も第６図と同様の効果が得られる。
第３図は各気筒の副吸気弁を作動するためのカムでほぼ
９０度離れた点に一対の突起部Ｘ、Ｙを有する。
第６、第１図から明らかなようにこれら突起部Ｘ、Ｙの
プロフィールが互いに異なることは云うまでもない。
第８、第９図は本発明を６気筒内燃機関に適用した場合
を示し、第１図と同様の構成要素は同一の符号で示す。
第８図に示されるように機体本体１は１番気筒から６番
気筒４ ａ 、４ ｂ ｙ ４ ｃ ＋４ｄ、４ｅ、４
ｆを有し、これら各気筒は夫々副吸気弁２１ａ、２１ｂ
、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ。
２１ｆ並びにＥＧＲ供給枝通路２０ａ 、２０ｂ 。
２０ｃ 、２０ａ 、２０ｅ 、２０ ｆを介してＥＧ
Ｒ供給共通通路２９に連結される。
第１１．第１２図に吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の開
弁時期を示す。
第１１．第１２図において曲線Ａ、Ｂ、Ｃ。Ｄ、Ｅ、Ｆ
は排気弁の開弁時期を示し、曲線Ｇ。
Ｈ，Ｉ、Ｊ、に、Ｌは吸気弁の開弁時期を示し、曲線Ｍ
、Ｎ、０．Ｐ、Ｑ、Ｒ，Ｓ、Ｔ、Ｕ、Ｖ。
Ｗ、Ｘは副吸気弁の開弁時期を示す。
なお、第１１、第１２図は点火順序が１−５−３−６−
２−４の場合を示す。
第１１図の１番気筒に注目すると副吸気弁は曲線Ｍで示
されるように排気行程の後期に開弁し、次いで曲線Ｎに
示されるように吸気行程の末期に開弁する。
次に１番気筒と２番気筒に注目すると曲線Ｍ、Ｐで示さ
れるように１番気筒と２番気筒の副吸気弁の開弁時期が
一致し、斯くしてこのとき１番気筒から２番気筒に排気
ガスが流入する。
６気筒内燃機関では副吸気弁の開弁時期が上述したよう
に気筒内圧力の高い排気行程の後期に開弁するので副吸
気弁が排気行程末期に開弁する４気筒内燃機関に比して
気筒内聞の圧力差が大きくなるため排気ガスの噴出速度
が速くなり、斯くして一層強力な乱れを気筒内に発生せ
しめることができる。
第１１図かられかるように排気ガスは１番気筒から２番
気筒、２番気筒から３番気筒、３番気筒から１番気筒、
４番気筒から６番気筒、５番気筒から４番気筒、６番気
筒から５番気筒へ夫々供給される。
この実施例においても第１図に示す実施例と同様にして
全気筒の副吸気弁の開弁期間は同一であるが互いに同期
して開弁する隣接気筒の第１の副吸気弁の弁揚程が互い
に同期して開弁する隣接しない気筒の第２の副吸気弁の
弁揚程よりも小さく設定されている。
即ち、曲線Ｍ、Ｐ、０．Ｑ、Ｔ、Ｕ、Ｖ、Ｘで示される
副吸気弁の揚程は曲線Ｎ、Ｒ，Ｓ 、Ｗで示される副吸
気弁の揚程よりも小さく設定されている。
第１２図は全気筒の副吸気弁の弁揚程を同一として互い
に同期して開弁する隣接気筒の第１の副吸気弁の開弁期
間を互いに同期して開弁する隣接しない気筒の第２の副
吸気弁の開弁期間よりも短かくした場合である。
第１０図は６気筒内燃機関の各気筒の副吸気弁を作動す
るためのカムでほぼ１２０度離れた点に一対の突起部Ｙ
、Ｚを有する。
第１１、第１２図から明らかなようにこれら突起部Ｙ、
Ｚのプロフィールが互いに異なることは云うまでもない
。
第１３図から第１５図に第４図の別の実施例を示す。
なお、第１３図から第１５図において第４図と同様の構
成要素は同一の符号で示す。
第１３図を参照すると、シリンダヘッド内壁１４ａ上に
は水平壁３０、一対の垂直壁３１．３２並びに半円筒壁
３３によって郭成される溝３４が形成され、副吸気弁２
１ａの弁部がこの溝３４内に露呈する。
半円筒壁３３は副吸気弁２１ａの弁部の周縁に近接して
配置され、従って副吸気弁２１ａが開弁したとき排気ガ
スは第１４図において左側に形成される弁部と弁座３５
間の開口を介して燃焼室１５内に噴出する。
また第１４図に示されるように溝３４は燃焼室１５の周
辺方向に延びるように形成されており、従ってＥＧＲ供
給枝通路２０ａから副吸気弁２１ａを介して燃焼室１５
内に噴出した排気ガスは燃焼室１５内に第１４図におい
て矢印Ｚで示すような強力な旋回流を発生せしめる。
この旋回流により燃焼速度は大巾に速められ、それによ
ってＥＧＲガスによるＮＯｘの低減効果を確保しつつ安
定した燃焼を得ることができる。
なお、第１３図に示す実施例では点火栓２６の電極２５
を燃焼室１５の頂点に配置することが望ましい。
第１６図は第４図の更に別の実施例を示す。
第１６図において第４図と同様の構成要素は同一の符号
で示す。
第１６図を参照すると、シリンダヘッド１４内に凹所３
６が形成され、この凹所３６内に副室要素３γが圧入さ
れる。
この副室要素３１内には副燃焼室３８と連通路３９が形
成され、この連通路３９内に点火栓２６の電極２５が配
置される。
この実施例では吸入行程時に吸気弁５ａを介して稀薄混
合気が主燃焼室４０内に導入される。
次いでこの稀薄混合気はＥＧＲ供給枝通路２０ａから副
吸気弁２１ａを介して主燃焼室４０内に噴出する排気ガ
スにより強力な乱れが与えられる。
次いで圧縮行程時、強力な乱れを発生している可燃混合
気は連通路３９を介して副燃焼室３８内に押込まれる。
次いで副燃焼室３８内の可燃混合気が点火栓２６により
着火されると火炎噴流が連通路３９から主燃焼室４０内
に噴出する。
主燃焼室４０内の可燃混合気はこの火炎噴流により更に
乱れを与えられかつ着火される。
このように第１６図に示す実施例では副吸気弁２１ａを
介して噴出する排気ガスと連通路３９から噴出する火炎
噴流の双方により主燃焼室４０内の可燃混合気には強力
な乱れが与えられ、従って燃焼速度は極めて速くなる。
以上述べたように本発明によれば各気筒に一様に排気ガ
スを供給することができしかもこの排気ガスによって燃
焼室内に強力な乱れを発生することができるためＥＧＲ
ガスによるＮＯｘの低減効果を確保しつつ燃焼速度を速
めてトルク変動並びに失火の生ずることのない安定した
燃焼を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る内燃機関の平面図、第２図は第１
図の側面図、第３図はカムのプロフィールを示す図、第
４図は第１図の側面断面図、第５図は第４図のシリンダ
ヘッドの底面図、第６図は吸気弁、排気弁並びに副吸気
弁の開弁時期を示す線図、第７図は吸気弁、排気弁並び
に副吸気弁の開弁時期を示す線図、第８図は第１図の別
の実施例を示す内燃機関の平面図、第９図は第８図の側
面図、第１０図はカムのプロフィールを示す図、第１１
図は吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の開弁時期を示す線
図、第１２図は吸気弁、排気弁並びに副吸気弁の開弁時
期を示す線図、第１３図は第４図の別の実施例の側面断
面図、第１４図は第１３図のシリンダヘッドの底面図、
第１５図は第１３図のＸ■−Ｘｖ線に沿ってみた断面図
、第１６図は第４図の更に別の実施例の側面断面図であ
る。 ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ＝−−気筒、５ａ
、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ−吸気弁、６ａ、６ｂ
、６ｃ、６ａ、６ｅ、６ｆ＝−−・−排気弁、２０ａ
、２０ｂ 、２０ｃ 、２０ｄ 、２０ ｅ、２０ｆ−
−−−−−ＥＧＲ供給枝通路、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ
、２１ｄ。 ２１ｅ、２１ｆ・・・・・・副吸気弁、２９・・・・・
・ＥＧＲ供給共通通路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 多気筒内燃機関の各気筒内に夫々連通ずる再循環排
    気ガス供給枝通路を１個の再循環排気ガス共通通路に連
    結し、該枝通路内に夫々副吸気弁を設けて気筒内の圧力
    差により該副吸気弁の開弁時に成る気筒から他の気筒に
    排気ガスを再循環するようにした多気筒内燃機関におい
    て、各気筒の副吸気弁“を夫々対応する気筒の排気行程
    後期と吸気行程末期に開弁せしめると共に互いに同期し
    て開弁する隣接気筒の第１の副吸気弁の開口量よりも互
    いに同期して開弁する隣接しない気筒の第２の副吸気弁
    の開口量を大きくしたことを特徴とする多気筒内燃機関
    の排気ガス再循環装置。
JP52144674A 1977-12-02 1977-12-02 多気筒内燃機関の排気ガス再循環装置 Expired JPS5846667B2 (ja)

Priority Applications (4)

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