JP2000328974A - Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジン - Google Patents
Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジンInfo
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- 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
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- F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 このディーゼルエンジンは，燃焼室へのＥＧ
Ｒガスの供給系と圧縮空気の供給系と別に設け，吸入行
程で燃焼室に多量のＥＧＲガスを供給し，次いで，燃料
の一部と圧縮空気を燃焼室に供給してそれらを良好に予
混合し，ノッキングの発生を防止すると共に，ＮＯｘや
黒煙の発生を防止する。 【解決手段】 このディーゼルエンジンは，ターボチャ
ージャ１４を通った排気ガスを冷却装置１７で冷却し，
吸入行程の初期でＥＧＲ弁６をリフトしてＥＧＲガスを
燃焼室１へ供給し，次いで，燃料噴射ノズル２から燃料
の一部を燃焼室１へ供給すると共に，吸気弁７がリフト
して圧縮空気を燃焼室１に供給し，ＥＧＲガス，燃料及
び圧縮空気の混合を促進し，圧縮上死点近傍で着火用燃
料を噴射して混合気を着火燃焼させ，ＮＯｘ，黒煙，ノ
ッキングの発生を防止する。
Ｒガスの供給系と圧縮空気の供給系と別に設け，吸入行
程で燃焼室に多量のＥＧＲガスを供給し，次いで，燃料
の一部と圧縮空気を燃焼室に供給してそれらを良好に予
混合し，ノッキングの発生を防止すると共に，ＮＯｘや
黒煙の発生を防止する。 【解決手段】 このディーゼルエンジンは，ターボチャ
ージャ１４を通った排気ガスを冷却装置１７で冷却し，
吸入行程の初期でＥＧＲ弁６をリフトしてＥＧＲガスを
燃焼室１へ供給し，次いで，燃料噴射ノズル２から燃料
の一部を燃焼室１へ供給すると共に，吸気弁７がリフト
して圧縮空気を燃焼室１に供給し，ＥＧＲガス，燃料及
び圧縮空気の混合を促進し，圧縮上死点近傍で着火用燃
料を噴射して混合気を着火燃焼させ，ＮＯｘ，黒煙，ノ
ッキングの発生を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は，排気ガスの一部
を燃焼室に供給するＥＧＲ装置を備えたディーゼルエン
ジンに関する。
を燃焼室に供給するＥＧＲ装置を備えたディーゼルエン
ジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，ディーゼルエンジンは，上死点
近傍での圧縮比が大きく，燃焼率が大きいので，熱効率
が大きいという利点を有している。しかしながら，ディ
ーゼルエンジンは，シリンダ内の圧縮された高温，高圧
の空気中に燃料噴射ノズルから燃料を噴射すると，燃料
が分散気化して燃焼する過程において，理想的な混合気
ができず，ＮＯｘや黒煙が発生する。そこで，ディーゼ
ルエンジンについては，空気と燃料との混合プロセスに
おいて十分な時間が有れば，圧縮空気中に燃料を噴射す
ることによって空気と燃料の混合が十分になって良好に
分散混合するので，ＮＯｘや黒煙が発生しないようにな
る。また，ディーゼルエンジンについて，燃料噴射ノズ
ルから燃料を燃焼室に，例えば，圧縮行程の初期又は吸
入行程の後期に噴射すると，空気と燃料との混合期間が
十分となり，予混合が良好に行われ，ＮＯｘや黒煙の発
生が少なくなることになるが，自着火してノッキングが
発生することになる。
近傍での圧縮比が大きく，燃焼率が大きいので，熱効率
が大きいという利点を有している。しかしながら，ディ
ーゼルエンジンは，シリンダ内の圧縮された高温，高圧
の空気中に燃料噴射ノズルから燃料を噴射すると，燃料
が分散気化して燃焼する過程において，理想的な混合気
ができず，ＮＯｘや黒煙が発生する。そこで，ディーゼ
ルエンジンについては，空気と燃料との混合プロセスに
おいて十分な時間が有れば，圧縮空気中に燃料を噴射す
ることによって空気と燃料の混合が十分になって良好に
分散混合するので，ＮＯｘや黒煙が発生しないようにな
る。また，ディーゼルエンジンについて，燃料噴射ノズ
ルから燃料を燃焼室に，例えば，圧縮行程の初期又は吸
入行程の後期に噴射すると，空気と燃料との混合期間が
十分となり，予混合が良好に行われ，ＮＯｘや黒煙の発
生が少なくなることになるが，自着火してノッキングが
発生することになる。
【０００３】そこで，ディーゼルエンジンでノッキング
の発生を防止するため，吸気中の酸素濃度を低下させる
ため，ＥＧＲが考えられる。ＥＧＲ装置を備えたディー
ゼルエンジンとして，例えば，特開平１０−１０３１６
０号公報にに開示されたものがある。該ＥＧＲ装置を備
えた多気筒エンジンは，吸入行程中に排気バルブを開放
してシリンダ内に排気ガスを送り込んでＥＧＲを実行す
るものである。
の発生を防止するため，吸気中の酸素濃度を低下させる
ため，ＥＧＲが考えられる。ＥＧＲ装置を備えたディー
ゼルエンジンとして，例えば，特開平１０−１０３１６
０号公報にに開示されたものがある。該ＥＧＲ装置を備
えた多気筒エンジンは，吸入行程中に排気バルブを開放
してシリンダ内に排気ガスを送り込んでＥＧＲを実行す
るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，ディーゼル
エンジンにおいて，吸入行程の時期にＥＧＲを多量に行
ってＯ2 濃度を小さくすると，圧縮行程の初期に燃料噴
射ノズルから燃焼室へ噴射した燃料はＯ2 濃度が小さい
ので，燃料は着火燃焼できず，燃料の気化，燃焼室内で
の燃料の拡散及び空気と燃料との混合が進展することに
なる。燃料の中でも，軽油は着火し易く，５００℃程度
になると，短期間で燃料は着火燃焼する。しかしなが
ら，Ｏ2 濃度が薄く成るに従って燃料は着火し難くな
り，Ｏ2 濃度が１５％以下になると，８００℃以上にな
らなければ，燃料は着火燃焼しない。
エンジンにおいて，吸入行程の時期にＥＧＲを多量に行
ってＯ2 濃度を小さくすると，圧縮行程の初期に燃料噴
射ノズルから燃焼室へ噴射した燃料はＯ2 濃度が小さい
ので，燃料は着火燃焼できず，燃料の気化，燃焼室内で
の燃料の拡散及び空気と燃料との混合が進展することに
なる。燃料の中でも，軽油は着火し易く，５００℃程度
になると，短期間で燃料は着火燃焼する。しかしなが
ら，Ｏ2 濃度が薄く成るに従って燃料は着火し難くな
り，Ｏ2 濃度が１５％以下になると，８００℃以上にな
らなければ，燃料は着火燃焼しない。
【０００５】通常，空気におけるＯ2 濃度は２１％であ
るが，空気過剰率が１．２程にセットされたエンジンで
は，例えば，５０％のＥＧＲを行うと，Ｏ2 の濃度を１
７％に低減させることができる。また，通常のＯ2 濃度
２１％の吸気への燃料の含有率が余り多いと，自発火し
てノッキングを起こすので，全負荷でも，吸気に混合さ
せる燃料の流量を５０％以下，即ち，燃焼に必要なＯ2
量は存在するものの当量比を０．５以下にする必要があ
る。しかし，Ｏ2 濃度が１７％〜１５％程の吸気では，
予混合率を８０％位まで上げることは自発火を抑制でき
るので可能である。また，ディーゼルエンジンでは，Ｅ
ＧＲに利用する排気ガスの温度が高過ぎると，シリンダ
内に供給される空気量が減るばかりか，圧縮端圧力が上
昇し，ＮＯX 等の発生の原因となり，燃焼に悪い影響を
与えるので，ＥＧＲに利用する排気ガスを冷却してＮＯ
X の発生を抑制する必要がある。
るが，空気過剰率が１．２程にセットされたエンジンで
は，例えば，５０％のＥＧＲを行うと，Ｏ2 の濃度を１
７％に低減させることができる。また，通常のＯ2 濃度
２１％の吸気への燃料の含有率が余り多いと，自発火し
てノッキングを起こすので，全負荷でも，吸気に混合さ
せる燃料の流量を５０％以下，即ち，燃焼に必要なＯ2
量は存在するものの当量比を０．５以下にする必要があ
る。しかし，Ｏ2 濃度が１７％〜１５％程の吸気では，
予混合率を８０％位まで上げることは自発火を抑制でき
るので可能である。また，ディーゼルエンジンでは，Ｅ
ＧＲに利用する排気ガスの温度が高過ぎると，シリンダ
内に供給される空気量が減るばかりか，圧縮端圧力が上
昇し，ＮＯX 等の発生の原因となり，燃焼に悪い影響を
与えるので，ＥＧＲに利用する排気ガスを冷却してＮＯ
X の発生を抑制する必要がある。
【０００６】しかしながら，ディーゼルエンジンにおい
て，ＥＧＲに利用する排気ガスを圧縮空気の送り込み用
吸気管に供給するように構成した場合には，ＥＧＲを多
量に実行することは容易ではなく，例えば，ＥＧＲ用排
気ガスと空気とを一緒にターボチャージャのコンプレッ
サで圧縮させると，ターボチャージャの仕事量が増大し
たり，或いは，ターボチャージャのコンプレッサによっ
て圧縮空気を供給する吸気管にＥＧＲ用排気ガスを送り
込むには，強力なポンプを必要とするという問題があ
る。従って，ディーゼルエンジンにおいて，ＮＯｘや黒
煙の発生を抑制すると共にノッキングの発生を防止し，
性能即ち燃費を向上させるために，多量のＥＧＲを実行
して多量の予混合気を燃焼室内に作り，その予混合気を
圧縮行程上死点近傍で着火燃焼させる必要がある。一
方，予混合気をディーゼル燃焼させた場合，ＮＯｘの発
生は殆ど無く，パティキュレート物質も発生しないこと
は判明している。しかし，大きな圧縮比を持つエンジン
にて予混合気をノッキングがなくて燃焼させることは困
難である。
て，ＥＧＲに利用する排気ガスを圧縮空気の送り込み用
吸気管に供給するように構成した場合には，ＥＧＲを多
量に実行することは容易ではなく，例えば，ＥＧＲ用排
気ガスと空気とを一緒にターボチャージャのコンプレッ
サで圧縮させると，ターボチャージャの仕事量が増大し
たり，或いは，ターボチャージャのコンプレッサによっ
て圧縮空気を供給する吸気管にＥＧＲ用排気ガスを送り
込むには，強力なポンプを必要とするという問題があ
る。従って，ディーゼルエンジンにおいて，ＮＯｘや黒
煙の発生を抑制すると共にノッキングの発生を防止し，
性能即ち燃費を向上させるために，多量のＥＧＲを実行
して多量の予混合気を燃焼室内に作り，その予混合気を
圧縮行程上死点近傍で着火燃焼させる必要がある。一
方，予混合気をディーゼル燃焼させた場合，ＮＯｘの発
生は殆ど無く，パティキュレート物質も発生しないこと
は判明している。しかし，大きな圧縮比を持つエンジン
にて予混合気をノッキングがなくて燃焼させることは困
難である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決するため，ノッキングを発生させる現象を
防止するため燃焼室に多量のＥＧＲを実行し，Ｏ2 濃度
を薄く調整することによりＮＯX ，パティキュレート物
質等のの発生を抑制し，排気ガスを冷却して予混合量を
増加させて最高圧縮圧を低下させ，燃料，圧縮空気及び
冷却排気ガスの予混合を良好にするため吸入行程で燃料
の大半を燃焼室に供給し，また，ターボチャージャのコ
ンプレッサによって圧縮空気を燃焼室へ供給する吸気ポ
ートとＥＧＲ用の排気ガスを燃焼室へ供給するＥＧＲポ
ートとの二系統から構成し，吸入行程においてＥＧＲポ
ートから燃焼室へ多量のＥＧＲ排気ガスを供給し，次い
で，燃料噴射ノズルから燃料の一部を燃焼室へ噴射する
と共に，新気供給用の吸気ポートから燃焼室へ圧縮空気
を供給して良好な予混合気を生成し，圧縮上死点近傍で
着火用燃料を噴射して混合気を着火燃焼させ，ＨＣ，Ｎ
ＯX 等の発生を防止して熱効率を向上させるＥＧＲ装置
を備えたディーゼルエンジンを提供することである。
の問題を解決するため，ノッキングを発生させる現象を
防止するため燃焼室に多量のＥＧＲを実行し，Ｏ2 濃度
を薄く調整することによりＮＯX ，パティキュレート物
質等のの発生を抑制し，排気ガスを冷却して予混合量を
増加させて最高圧縮圧を低下させ，燃料，圧縮空気及び
冷却排気ガスの予混合を良好にするため吸入行程で燃料
の大半を燃焼室に供給し，また，ターボチャージャのコ
ンプレッサによって圧縮空気を燃焼室へ供給する吸気ポ
ートとＥＧＲ用の排気ガスを燃焼室へ供給するＥＧＲポ
ートとの二系統から構成し，吸入行程においてＥＧＲポ
ートから燃焼室へ多量のＥＧＲ排気ガスを供給し，次い
で，燃料噴射ノズルから燃料の一部を燃焼室へ噴射する
と共に，新気供給用の吸気ポートから燃焼室へ圧縮空気
を供給して良好な予混合気を生成し，圧縮上死点近傍で
着火用燃料を噴射して混合気を着火燃焼させ，ＨＣ，Ｎ
ＯX 等の発生を防止して熱効率を向上させるＥＧＲ装置
を備えたディーゼルエンジンを提供することである。
【０００８】この発明は，シリンダが設けられたシリン
ダブロック，該シリンダブロックに固定されたシリンダ
ヘッド，前記シリンダ内を往復動するピストン，前記ピ
ストンと前記シリンダとで共働して形成された燃焼室，
前記燃焼室へ燃料を噴射するため作動する燃料噴射ノズ
ル，前記燃焼室からの排気ガスを排出する排気管に設け
られたターボチャージャ，前記ターボチャージャの後流
の排出管から分岐したＥＧＲ管に連通する前記シリンダ
ヘッドに形成されたＥＧＲポート，前記ＥＧＲポートに
配置されたＥＧＲ弁，前記ターボチャージャのコンプレ
ッサに連通する吸気管に連通する前記シリンダヘッドに
形成された吸気ポート，及び前記吸気ポートに配置され
た吸気弁から成るＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジ
ンに関する。
ダブロック，該シリンダブロックに固定されたシリンダ
ヘッド，前記シリンダ内を往復動するピストン，前記ピ
ストンと前記シリンダとで共働して形成された燃焼室，
前記燃焼室へ燃料を噴射するため作動する燃料噴射ノズ
ル，前記燃焼室からの排気ガスを排出する排気管に設け
られたターボチャージャ，前記ターボチャージャの後流
の排出管から分岐したＥＧＲ管に連通する前記シリンダ
ヘッドに形成されたＥＧＲポート，前記ＥＧＲポートに
配置されたＥＧＲ弁，前記ターボチャージャのコンプレ
ッサに連通する吸気管に連通する前記シリンダヘッドに
形成された吸気ポート，及び前記吸気ポートに配置され
た吸気弁から成るＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジ
ンに関する。
【０００９】前記吸気弁は，前記コンプレッサで圧縮さ
れた圧縮空気を前記燃焼室へ供給するため吸入行程上死
点後７０°位から圧縮行程下死点後５０°位までリフト
し，また，前記ＥＧＲ弁は，前記排気ガスを前記燃焼室
へ供給するため吸入行程の初期から吸入行程上死点後９
０°位までリフトするものである。
れた圧縮空気を前記燃焼室へ供給するため吸入行程上死
点後７０°位から圧縮行程下死点後５０°位までリフト
し，また，前記ＥＧＲ弁は，前記排気ガスを前記燃焼室
へ供給するため吸入行程の初期から吸入行程上死点後９
０°位までリフトするものである。
【００１０】このディーゼルエンジンは，前記排出管か
ら前記ＥＧＲ管へは前記排気ガスを分流させるため作動
するＥＧＲポンプ，及び前記ＥＧＲ管に分流された前記
排気ガスを冷却する冷却装置を備えている。
ら前記ＥＧＲ管へは前記排気ガスを分流させるため作動
するＥＧＲポンプ，及び前記ＥＧＲ管に分流された前記
排気ガスを冷却する冷却装置を備えている。
【００１１】このディーゼルエンジンにおいて，前記Ｅ
ＧＲポートから前記燃焼室へ供給される前記排気ガスの
ＥＧＲ率は，全負荷状態で５０％になり，１／２負荷以
下の負荷状態で７０％になるようにエンジン負荷によっ
て制御される。更に，このディーゼルエンジンは，エン
ジン始動時には圧縮行程上死点近傍で前記燃料噴射ノズ
ルから前記燃焼室へ燃料を噴射するのに対し，エンジン
始動以外の駆動時には吸入行程後半から圧縮行程初期の
期間で前記燃料噴射ノズルから前記燃焼室へ燃料の一部
を噴射し，次いで圧縮行程上死点近傍で着火用の残量の
燃料を噴射して着火燃焼させる制御を行う。このディー
ゼルエンジンは，始動時は混合気への着火が困難である
ので，コントローラによって燃料噴射の全量を圧縮上死
点付近で噴射し，また，燃焼が安定した定格運転時には
燃料を吸入行程後半から圧縮行程初期の期間で噴射する
と共に，圧縮上死点付近で着火用燃料を噴射する制御に
切り換える。また，このディーゼルエンジンでは，空気
との予混合のため燃焼室に噴射される燃料は８０〜６０
％程度に，また圧縮上死点近傍で燃焼室に噴射される燃
料は２０〜４０％程度に設定されている。
ＧＲポートから前記燃焼室へ供給される前記排気ガスの
ＥＧＲ率は，全負荷状態で５０％になり，１／２負荷以
下の負荷状態で７０％になるようにエンジン負荷によっ
て制御される。更に，このディーゼルエンジンは，エン
ジン始動時には圧縮行程上死点近傍で前記燃料噴射ノズ
ルから前記燃焼室へ燃料を噴射するのに対し，エンジン
始動以外の駆動時には吸入行程後半から圧縮行程初期の
期間で前記燃料噴射ノズルから前記燃焼室へ燃料の一部
を噴射し，次いで圧縮行程上死点近傍で着火用の残量の
燃料を噴射して着火燃焼させる制御を行う。このディー
ゼルエンジンは，始動時は混合気への着火が困難である
ので，コントローラによって燃料噴射の全量を圧縮上死
点付近で噴射し，また，燃焼が安定した定格運転時には
燃料を吸入行程後半から圧縮行程初期の期間で噴射する
と共に，圧縮上死点付近で着火用燃料を噴射する制御に
切り換える。また，このディーゼルエンジンでは，空気
との予混合のため燃焼室に噴射される燃料は８０〜６０
％程度に，また圧縮上死点近傍で燃焼室に噴射される燃
料は２０〜４０％程度に設定されている。
【００１２】このディーゼルエンジンは，上記のよう
に，前記排気ガスのＥＧＲ率を負荷の減少に従って徐々
に増加させ，１／２負荷で空気量に対する排気ガス量即
ちＥＧＲガス量を７０％に設定すると，Ｏ2 濃度が約１
５％程度になり，予混合気がたとえ高い圧縮比であって
も着火せず，圧縮上死点近傍までノッキングが発生する
ことがない状態になる。そこで，圧縮上死点近傍で，燃
料噴射ノズルから燃焼室に残量の着火用燃料を噴射し，
燃焼室で混合気を着火燃焼させ，火炎を燃焼室に一気に
拡散させ，燃焼を促進する。また，このディーゼルエン
ジンは，予混合状態で燃焼させると，ＮＯｘ，パティキ
ュレート物質が殆ど排出されない。
に，前記排気ガスのＥＧＲ率を負荷の減少に従って徐々
に増加させ，１／２負荷で空気量に対する排気ガス量即
ちＥＧＲガス量を７０％に設定すると，Ｏ2 濃度が約１
５％程度になり，予混合気がたとえ高い圧縮比であって
も着火せず，圧縮上死点近傍までノッキングが発生する
ことがない状態になる。そこで，圧縮上死点近傍で，燃
料噴射ノズルから燃焼室に残量の着火用燃料を噴射し，
燃焼室で混合気を着火燃焼させ，火炎を燃焼室に一気に
拡散させ，燃焼を促進する。また，このディーゼルエン
ジンは，予混合状態で燃焼させると，ＮＯｘ，パティキ
ュレート物質が殆ど排出されない。
【００１３】更に，このディーゼルエンジンでは，前記
ＥＧＲポートはタンジェンシャルポートに形成され，ま
た，前記吸気ポートはヘリカルポートに形成されてい
る。更に，前記燃焼室に供給された一部の前記燃料を包
み込んだ状態の前記ＥＧＲポートの前記タンジェンシャ
ルポートから供給された前記冷却排気ガスの外周に前記
吸気ポートの前記ヘリカルポートから供給された前記圧
縮空気が供給されて混合気生成が促進する。
ＥＧＲポートはタンジェンシャルポートに形成され，ま
た，前記吸気ポートはヘリカルポートに形成されてい
る。更に，前記燃焼室に供給された一部の前記燃料を包
み込んだ状態の前記ＥＧＲポートの前記タンジェンシャ
ルポートから供給された前記冷却排気ガスの外周に前記
吸気ポートの前記ヘリカルポートから供給された前記圧
縮空気が供給されて混合気生成が促進する。
【００１４】前記ＥＧＲポートに接続する前記ＥＧＲ管
が前記排出管に接続された分岐部より後流の前記排出管
には，前記ＥＧＲポートへ送り込むＥＧＲ量を調節する
ため排気制御弁が設けられている。
が前記排出管に接続された分岐部より後流の前記排出管
には，前記ＥＧＲポートへ送り込むＥＧＲ量を調節する
ため排気制御弁が設けられている。
【００１５】このディーゼルエンジンは，上記のように
構成されているので，多量のＥＧＲを実施することがで
き，ノッキングが発生する恐れが無く，ＥＧＲに利用さ
れる排気ガスが冷却装置で冷却されることによってＮＯ
X の発生を抑制することができ，燃焼に悪い影響を与え
る恐れが無く，しかも吸入行程前半で燃料の一部が燃焼
室に供給されることによって燃料と冷却排気ガスとがま
ず混合され，次いで，圧縮空気が燃焼室へ送り込まれる
ことによって混合に十分な混合期間を確保し，それによ
って，冷却排気ガス，燃料の一部及び圧縮空気の良好な
混合が促進される。このディーゼルエンジンは，上記の
燃焼システムに構成することによって，排気ガス中に含
まれるＮＯｘを５０ｐｐｍ以下に抑制し，パティキュレ
ート物質を０．０５ｇｒ／ｋｇ・ｈ以下に低減できる。
なお，従来のディーゼルエンジンは，排気ガス中に含ま
れるＮＯｘは５００ｐｐｍ程度であり，パティキュレー
ト物質は０．２２ｇｒ／ｋｇ・ｈ程度である。
構成されているので，多量のＥＧＲを実施することがで
き，ノッキングが発生する恐れが無く，ＥＧＲに利用さ
れる排気ガスが冷却装置で冷却されることによってＮＯ
X の発生を抑制することができ，燃焼に悪い影響を与え
る恐れが無く，しかも吸入行程前半で燃料の一部が燃焼
室に供給されることによって燃料と冷却排気ガスとがま
ず混合され，次いで，圧縮空気が燃焼室へ送り込まれる
ことによって混合に十分な混合期間を確保し，それによ
って，冷却排気ガス，燃料の一部及び圧縮空気の良好な
混合が促進される。このディーゼルエンジンは，上記の
燃焼システムに構成することによって，排気ガス中に含
まれるＮＯｘを５０ｐｐｍ以下に抑制し，パティキュレ
ート物質を０．０５ｇｒ／ｋｇ・ｈ以下に低減できる。
なお，従来のディーゼルエンジンは，排気ガス中に含ま
れるＮＯｘは５００ｐｐｍ程度であり，パティキュレー
ト物質は０．２２ｇｒ／ｋｇ・ｈ程度である。
【００１６】また，このディーゼルエンジンは，ＥＧＲ
と圧縮空気とはそれぞれ別通路によって燃焼室に供給さ
れると共に，両者の燃焼室への供給タイミングが冷却排
気ガスが先に供給されるので，排気ガスを吸気管へ導い
て排気ガスと空気とのトータル量に対してターボチャー
ジャのコンプレッサで圧縮するのに比較してターボチャ
ージャの仕事量が増加することが無い。即ち，排気ガス
は冷却装置を通って低圧力で燃焼室内に吸入されるの
で，ＥＧＲガスを高圧力にする仕事は不要になり，次い
で，高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から吸
気弁の開放で燃焼室に供給されるので，吸入行程の後半
では圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピス
トンに与えるので，仕事のロスが少なくなる。また，吸
気弁は，ピストン下死点後５０度位まで開弁しておれ
ば，燃焼室へは十分な空気が供給される。
と圧縮空気とはそれぞれ別通路によって燃焼室に供給さ
れると共に，両者の燃焼室への供給タイミングが冷却排
気ガスが先に供給されるので，排気ガスを吸気管へ導い
て排気ガスと空気とのトータル量に対してターボチャー
ジャのコンプレッサで圧縮するのに比較してターボチャ
ージャの仕事量が増加することが無い。即ち，排気ガス
は冷却装置を通って低圧力で燃焼室内に吸入されるの
で，ＥＧＲガスを高圧力にする仕事は不要になり，次い
で，高圧力に圧縮された空気が吸入行程の中間位から吸
気弁の開放で燃焼室に供給されるので，吸入行程の後半
では圧縮空気がピストンを押し下げるような仕事をピス
トンに与えるので，仕事のロスが少なくなる。また，吸
気弁は，ピストン下死点後５０度位まで開弁しておれ
ば，燃焼室へは十分な空気が供給される。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンの実施例
を説明する。このＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジ
ンは，コージェネレーションシステム或いは自動車用エ
ンジン等のエンジンに適用できるものである。図１はこ
の発明によるディーゼルエンジンの一実施例を示す概略
断面図，図２は図１のディーゼルエンジンにおけるＥＧ
Ｒポート，吸気ポート，燃料噴射ノズル及び排気ポート
の関係を示す平面図，図３は図１のディーゼルエンジン
におけるＥＧＲ弁，吸気弁，排気弁及び制御弁のリフト
タイミングを説明する線図，図４は吸入行程初期で燃焼
室への予混合用燃料の噴射状態を示す概略説明図，図５
は圧縮上死点近傍で燃焼室への着火用燃料の噴射状態を
示す概略説明図，及び図６は図１のディーゼルエンジン
における負荷に対するＥＧＲ率の関係を示すグラフであ
る。
によるＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンの実施例
を説明する。このＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジ
ンは，コージェネレーションシステム或いは自動車用エ
ンジン等のエンジンに適用できるものである。図１はこ
の発明によるディーゼルエンジンの一実施例を示す概略
断面図，図２は図１のディーゼルエンジンにおけるＥＧ
Ｒポート，吸気ポート，燃料噴射ノズル及び排気ポート
の関係を示す平面図，図３は図１のディーゼルエンジン
におけるＥＧＲ弁，吸気弁，排気弁及び制御弁のリフト
タイミングを説明する線図，図４は吸入行程初期で燃焼
室への予混合用燃料の噴射状態を示す概略説明図，図５
は圧縮上死点近傍で燃焼室への着火用燃料の噴射状態を
示す概略説明図，及び図６は図１のディーゼルエンジン
における負荷に対するＥＧＲ率の関係を示すグラフであ
る。
【００１８】図１に示すように，このディーゼルエンジ
ンは，シリンダブロック４に取り付けられたシリンダヘ
ッド３，シリンダブロック４の孔部２９に嵌合したシリ
ンダ１５を構成するシリンダライナ２８，及びシリンダ
１５内を往復動するピストン５を有している。燃焼室１
は，ピストン５とシリンダ１５とで共働して形成される
ものであり，シリンダ１５とピストン５とで囲まれる領
域及びピストン５の中央に形成されたキャビティ３４に
よって形成されている。シリンダヘッド３には，カム２
４で開閉駆動される吸気弁７が配置されたバルブシート
を備えた吸気ポート９，カム２３で開閉駆動されるＥＧ
Ｒ弁６が配置されたバルブシートを備えたＥＧＲポート
８，及びカム式で開閉駆動される排気弁３５（図２）が
配置されたバルブシートを備えた排気ポート２７とが形
成されている。
ンは，シリンダブロック４に取り付けられたシリンダヘ
ッド３，シリンダブロック４の孔部２９に嵌合したシリ
ンダ１５を構成するシリンダライナ２８，及びシリンダ
１５内を往復動するピストン５を有している。燃焼室１
は，ピストン５とシリンダ１５とで共働して形成される
ものであり，シリンダ１５とピストン５とで囲まれる領
域及びピストン５の中央に形成されたキャビティ３４に
よって形成されている。シリンダヘッド３には，カム２
４で開閉駆動される吸気弁７が配置されたバルブシート
を備えた吸気ポート９，カム２３で開閉駆動されるＥＧ
Ｒ弁６が配置されたバルブシートを備えたＥＧＲポート
８，及びカム式で開閉駆動される排気弁３５（図２）が
配置されたバルブシートを備えた排気ポート２７とが形
成されている。
【００１９】シリンダヘッド３のシリンダ１５の中央に
は，燃焼室１に軽油等の燃料を噴射する噴孔３２を備え
た燃料噴射ノズル２が配置されている。ＥＧＲ弁６は，
シリンダヘッド３の上面３９と弁ステム２１の端部に取
り付けられたバルブスプリングリテータ３７との間に配
設されたバルブスプリング２５のばね力で閉弁される。
また，吸気弁７は，シリンダヘッド３の上面３９と弁ス
テム２２の端部に取り付けられたバルブスプリングリテ
ータ３６との間に配設されたバルブスプリング２６のば
ね力で閉弁される。吸気ポート９は吸気管１２に連通
し，ＥＧＲポート８はＥＧＲ管１１に連通し，また，排
気ポート２７は排気管１３に連通している。シリンダヘ
ッド３には，図示していないが，燃焼室１を形成するヘ
ッドライナを遮熱空気層を形成するように配置し，燃焼
室１を遮熱構造に構成できる。ピストン５は，例えば，
Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックスや耐熱合金の耐熱材から形
成されたピストンヘッドと，ピストンヘッドに固定され
たＡｌ合金等の金属材から形成されたピストンスカート
とから構成することができる。
は，燃焼室１に軽油等の燃料を噴射する噴孔３２を備え
た燃料噴射ノズル２が配置されている。ＥＧＲ弁６は，
シリンダヘッド３の上面３９と弁ステム２１の端部に取
り付けられたバルブスプリングリテータ３７との間に配
設されたバルブスプリング２５のばね力で閉弁される。
また，吸気弁７は，シリンダヘッド３の上面３９と弁ス
テム２２の端部に取り付けられたバルブスプリングリテ
ータ３６との間に配設されたバルブスプリング２６のば
ね力で閉弁される。吸気ポート９は吸気管１２に連通
し，ＥＧＲポート８はＥＧＲ管１１に連通し，また，排
気ポート２７は排気管１３に連通している。シリンダヘ
ッド３には，図示していないが，燃焼室１を形成するヘ
ッドライナを遮熱空気層を形成するように配置し，燃焼
室１を遮熱構造に構成できる。ピストン５は，例えば，
Ｓｉ3 Ｎ4 等のセラミックスや耐熱合金の耐熱材から形
成されたピストンヘッドと，ピストンヘッドに固定され
たＡｌ合金等の金属材から形成されたピストンスカート
とから構成することができる。
【００２０】このディーゼルエンジンは，燃焼室１から
排出される排気ガスを排出する排気管１３に設けられた
ターボチャージャ１４，ターボチャージャ１４のタービ
ン（図示せず）を通った排気ガスを冷却するためターボ
チャージャ１４の後流の排出管４１の分岐部４０で分岐
したＥＧＲ管１１に設けられた冷却装置１７，及び冷却
装置１７で冷却された冷却排気ガスを燃焼室１へ送り込
むためＥＧＲ管１１に設けられたＥＧＲポンプ２０を備
えている。ＥＧＲ管１１は，シリンダヘッド３に形成さ
れたＥＧＲポート８に連通している。ターボチャージャ
１４のコンプレッサ（図示せず）で圧縮された圧縮空気
は，燃焼室１に供給するためターボチャージャ１４のコ
ンプレッサ（図示せず）に連通した吸気管１２及び吸気
ポート９を通じて供給される。吸気管１２は，シリンダ
ヘッド３に形成された吸気ポート９に連通されている。
排出される排気ガスを排出する排気管１３に設けられた
ターボチャージャ１４，ターボチャージャ１４のタービ
ン（図示せず）を通った排気ガスを冷却するためターボ
チャージャ１４の後流の排出管４１の分岐部４０で分岐
したＥＧＲ管１１に設けられた冷却装置１７，及び冷却
装置１７で冷却された冷却排気ガスを燃焼室１へ送り込
むためＥＧＲ管１１に設けられたＥＧＲポンプ２０を備
えている。ＥＧＲ管１１は，シリンダヘッド３に形成さ
れたＥＧＲポート８に連通している。ターボチャージャ
１４のコンプレッサ（図示せず）で圧縮された圧縮空気
は，燃焼室１に供給するためターボチャージャ１４のコ
ンプレッサ（図示せず）に連通した吸気管１２及び吸気
ポート９を通じて供給される。吸気管１２は，シリンダ
ヘッド３に形成された吸気ポート９に連通されている。
【００２１】また，ＥＧＲポンプ２０は，排出管４１か
らＥＧＲ管１１へ排気ガスを分流させるため作動し，ま
た，冷却装置１７は，排気ガスの温度膨張を低減して燃
焼室１へ供給するＥＧＲ量を増大させると共に，圧縮端
圧力を低減するため，ＥＧＲ管１１に分流された排気ガ
スを冷却する。ターボチャージャ１４の後流の排気管１
２には，排気ガスの流れで発生する騒音を低減するため
排気マフラ１６が設けられている。冷却装置１７は，詳
細に図示していないが，例えば，冷却ファン等によって
供給される冷却風や冷却ポンプ等によって供給される冷
却水によって，排気ガスから熱を奪う構造を有する一種
の熱交換器に構成されている。
らＥＧＲ管１１へ排気ガスを分流させるため作動し，ま
た，冷却装置１７は，排気ガスの温度膨張を低減して燃
焼室１へ供給するＥＧＲ量を増大させると共に，圧縮端
圧力を低減するため，ＥＧＲ管１１に分流された排気ガ
スを冷却する。ターボチャージャ１４の後流の排気管１
２には，排気ガスの流れで発生する騒音を低減するため
排気マフラ１６が設けられている。冷却装置１７は，詳
細に図示していないが，例えば，冷却ファン等によって
供給される冷却風や冷却ポンプ等によって供給される冷
却水によって，排気ガスから熱を奪う構造を有する一種
の熱交換器に構成されている。
【００２２】図３に示すように，ＥＧＲ弁６は，排気ガ
スを燃焼室１へ供給するため吸入行程の初期から吸入行
程上死点後９０°位までリフトする。また，吸気弁７
は，コンプレッサで圧縮された圧縮空気を燃焼室１へ供
給するため吸入行程上死点後７０°位から圧縮行程下死
点後５０°位までリフトする。従って，このディーゼル
エンジンは，ＥＧＲ弁６が吸入行程の初期から吸入行程
上死点後９０°位までリフトしてＥＧＲ用冷却排気ガス
を燃焼室１へ供給し，次いで，燃料噴射ノズル２の噴孔
３２から燃焼室１へ燃料の一部を噴射すると共に吸気弁
７を吸入行程上死点後７０°位から圧縮行程下死点後５
０°位までの期間にわたってリフトし，吸気ポート９を
燃焼室１に連通させて圧縮空気を燃焼室１へ供給し，圧
縮上死点近傍で着火用燃料を燃焼室１に噴射して混合気
に着火燃焼させる。また，燃料噴射ノズル２は，コント
ローラ１０の指令で吸入行程後半から圧縮行程前半まで
電磁駆動装置等によって作動され，噴孔３２を開放して
燃料源から燃料通路を通じて燃焼室１ヘ燃料を供給す
る。また，排気弁３５は，排気行程でリフトして燃焼室
１と排気ポート２７とを連通し，燃焼室１に存在する排
気ガスを排気管１３へと排出する。
スを燃焼室１へ供給するため吸入行程の初期から吸入行
程上死点後９０°位までリフトする。また，吸気弁７
は，コンプレッサで圧縮された圧縮空気を燃焼室１へ供
給するため吸入行程上死点後７０°位から圧縮行程下死
点後５０°位までリフトする。従って，このディーゼル
エンジンは，ＥＧＲ弁６が吸入行程の初期から吸入行程
上死点後９０°位までリフトしてＥＧＲ用冷却排気ガス
を燃焼室１へ供給し，次いで，燃料噴射ノズル２の噴孔
３２から燃焼室１へ燃料の一部を噴射すると共に吸気弁
７を吸入行程上死点後７０°位から圧縮行程下死点後５
０°位までの期間にわたってリフトし，吸気ポート９を
燃焼室１に連通させて圧縮空気を燃焼室１へ供給し，圧
縮上死点近傍で着火用燃料を燃焼室１に噴射して混合気
に着火燃焼させる。また，燃料噴射ノズル２は，コント
ローラ１０の指令で吸入行程後半から圧縮行程前半まで
電磁駆動装置等によって作動され，噴孔３２を開放して
燃料源から燃料通路を通じて燃焼室１ヘ燃料を供給す
る。また，排気弁３５は，排気行程でリフトして燃焼室
１と排気ポート２７とを連通し，燃焼室１に存在する排
気ガスを排気管１３へと排出する。
【００２３】このディーゼルエンジンは，ＥＧＲ管１１
が排出管４１に接続された分岐部４０より後流の排出管
４１に，ＥＧＲ管１１へ送り込むＥＧＲ量を調節するた
め排圧制御弁１８が設けられている。排圧制御弁１８
は，コントローラ１０の指令でエンジン負荷等のエンジ
ン運転状態に応じて燃焼室１へ供給するＥＧＲ用の冷却
排気ガス量を調整するようにアクチュエータ１９によっ
て作動される。また，コントローラ１０は，エンジン負
荷等のエンジン運転状態に応じて燃焼室１へ供給する燃
料量を調整するため，燃料噴射ノズル２を作動制御する
ように構成することができる。即ち，コントローラ１０
は，エンジン負荷を検出する負荷センサ３０，エンジン
回転数を検出する回転センサ３１等からのエンジン運転
状態の検出信号に応答して，燃料噴射ノズル２から燃焼
室１へ噴射される燃料流量，ターボチャージャ１４に設
けられた電動・発電機の作動状態，排気制御弁１８の開
閉量，ＥＧＲ冷却装置１７に設けたモータ等の作動，Ｅ
ＧＲポンプ２０の作動をそれぞれ適正に制御することが
できる。
が排出管４１に接続された分岐部４０より後流の排出管
４１に，ＥＧＲ管１１へ送り込むＥＧＲ量を調節するた
め排圧制御弁１８が設けられている。排圧制御弁１８
は，コントローラ１０の指令でエンジン負荷等のエンジ
ン運転状態に応じて燃焼室１へ供給するＥＧＲ用の冷却
排気ガス量を調整するようにアクチュエータ１９によっ
て作動される。また，コントローラ１０は，エンジン負
荷等のエンジン運転状態に応じて燃焼室１へ供給する燃
料量を調整するため，燃料噴射ノズル２を作動制御する
ように構成することができる。即ち，コントローラ１０
は，エンジン負荷を検出する負荷センサ３０，エンジン
回転数を検出する回転センサ３１等からのエンジン運転
状態の検出信号に応答して，燃料噴射ノズル２から燃焼
室１へ噴射される燃料流量，ターボチャージャ１４に設
けられた電動・発電機の作動状態，排気制御弁１８の開
閉量，ＥＧＲ冷却装置１７に設けたモータ等の作動，Ｅ
ＧＲポンプ２０の作動をそれぞれ適正に制御することが
できる。
【００２４】コントローラ１０は，ＥＧＲ装置によって
燃焼室１に供給される排気ガス量即ちＥＧＲ量を制御
し，低負荷時から高負荷に従って吸気に供給される排気
ガス量を低減させ，全負荷時には排気ガス量を低減させ
る制御を行うように設定されている。従って，コントロ
ーラ１０は，エンジン負荷が大きくなるに従って空気量
を適正に増加させる制御を行うため，ＥＧＲ量の低減に
見合った量だけ吸入空気量を増加させる制御を行う。こ
のディーゼルエンジンでは，例えば，図６に示すよう
に，ＥＧＲポート８から燃焼室１へ供給される排気ガス
のＥＧＲ率は，全負荷状態で５０％になり，１／２負荷
以下の負荷状態で７０％になるようにエンジン負荷によ
って制御される。ＥＧＲポート８に接続するＥＧＲ管１
１は，ターボチャージャ１４の後流の排出管４１の分岐
部４０に接続されている。分岐部４０より後流の排出管
４１には排気マフラ１６が設けられ，排気マフラ１６よ
り後流の排出管４１には，ＥＧＲポートへ送り込むＥＧ
Ｒ量を調節するため排気制御弁１８が設けられている。
燃焼室１に供給される排気ガス量即ちＥＧＲ量を制御
し，低負荷時から高負荷に従って吸気に供給される排気
ガス量を低減させ，全負荷時には排気ガス量を低減させ
る制御を行うように設定されている。従って，コントロ
ーラ１０は，エンジン負荷が大きくなるに従って空気量
を適正に増加させる制御を行うため，ＥＧＲ量の低減に
見合った量だけ吸入空気量を増加させる制御を行う。こ
のディーゼルエンジンでは，例えば，図６に示すよう
に，ＥＧＲポート８から燃焼室１へ供給される排気ガス
のＥＧＲ率は，全負荷状態で５０％になり，１／２負荷
以下の負荷状態で７０％になるようにエンジン負荷によ
って制御される。ＥＧＲポート８に接続するＥＧＲ管１
１は，ターボチャージャ１４の後流の排出管４１の分岐
部４０に接続されている。分岐部４０より後流の排出管
４１には排気マフラ１６が設けられ，排気マフラ１６よ
り後流の排出管４１には，ＥＧＲポートへ送り込むＥＧ
Ｒ量を調節するため排気制御弁１８が設けられている。
【００２５】図２に示すように，ＥＧＲ管１１に連通す
るＥＧＲポート８はタンジェンシャルポートに形成さ
れ，また，吸気管１２に連通する吸気ポート９はヘリカ
ルポートに形成されている。従って，ＥＧＲ管１１から
ＥＧＲポート８を通って燃焼室１に供給された冷却排気
ガスと，吸気管１２から吸気ポート９を通って燃焼室１
に供給された圧縮空気とは，燃焼室１において冷却排気
ガスの外周に圧縮空気が存在するパターンで互いに交差
して混合が促進され，均一な混合気生成が生成される。
るＥＧＲポート８はタンジェンシャルポートに形成さ
れ，また，吸気管１２に連通する吸気ポート９はヘリカ
ルポートに形成されている。従って，ＥＧＲ管１１から
ＥＧＲポート８を通って燃焼室１に供給された冷却排気
ガスと，吸気管１２から吸気ポート９を通って燃焼室１
に供給された圧縮空気とは，燃焼室１において冷却排気
ガスの外周に圧縮空気が存在するパターンで互いに交差
して混合が促進され，均一な混合気生成が生成される。
【００２６】このディーゼルエンジンは，上記のように
構成されているので，次のようにして作動される。この
ディーゼルエンジンは，例えば，吸入行程，圧縮行程，
膨張行程及び排気行程の４サイクルを繰り返すことによ
って駆動される。このディーゼルエンジンは，図３に示
すように，コントローラ１０によって，エンジン始動時
には圧縮行程上死点近傍で燃料噴射ノズル２から燃焼室
１へ燃料を噴射し，エンジン始動以外の駆動時には吸入
行程後半から圧縮行程初期の期間で燃料噴射ノズル２か
ら燃焼室１へ燃料の一部を噴射し（図４），次いで，圧
縮行程上死点近傍で着火用の残量燃料を噴射して着火燃
焼させる制御される（図５）。エンジン始動後の定格運
転状態になると，コントローラ１０は，図６に示すよう
に，排気制御弁１８の作動を制御し，排気ガスの一部が
冷却装置１７を通って燃焼室１に供給するＥＧＲ用の冷
却排気ガス量を制御し，例えば，１／２負荷までは吸気
の７５％程度の冷却排気ガスを燃焼室１に供給する。コ
ントローラ１０は，エンジン負荷が１／２負荷以上にな
ると，ＥＧＲガス量を低減させつつ，吸入空気量を増加
させ，負荷に伴うＯ2 を供給する制御を行い，４／４負
荷の全負荷時には，冷却排気ガス量を５０％程度に低減
して吸入空気量を５０％にする制御を行う。
構成されているので，次のようにして作動される。この
ディーゼルエンジンは，例えば，吸入行程，圧縮行程，
膨張行程及び排気行程の４サイクルを繰り返すことによ
って駆動される。このディーゼルエンジンは，図３に示
すように，コントローラ１０によって，エンジン始動時
には圧縮行程上死点近傍で燃料噴射ノズル２から燃焼室
１へ燃料を噴射し，エンジン始動以外の駆動時には吸入
行程後半から圧縮行程初期の期間で燃料噴射ノズル２か
ら燃焼室１へ燃料の一部を噴射し（図４），次いで，圧
縮行程上死点近傍で着火用の残量燃料を噴射して着火燃
焼させる制御される（図５）。エンジン始動後の定格運
転状態になると，コントローラ１０は，図６に示すよう
に，排気制御弁１８の作動を制御し，排気ガスの一部が
冷却装置１７を通って燃焼室１に供給するＥＧＲ用の冷
却排気ガス量を制御し，例えば，１／２負荷までは吸気
の７５％程度の冷却排気ガスを燃焼室１に供給する。コ
ントローラ１０は，エンジン負荷が１／２負荷以上にな
ると，ＥＧＲガス量を低減させつつ，吸入空気量を増加
させ，負荷に伴うＯ2 を供給する制御を行い，４／４負
荷の全負荷時には，冷却排気ガス量を５０％程度に低減
して吸入空気量を５０％にする制御を行う。
【００２７】このディーゼルエンジンの作動は，例え
ば，次のとおりである。ピストン５がシリンダ１５内を
下降する吸入行程において，排気弁３５が排気ポート２
７を閉鎖しているので，吸入行程の初期から途中までＥ
ＧＲ弁６がリフトし，排気管１３からＥＧＲ管１１及び
ＥＧＲポート８を通じて燃焼室１にＥＧＲ用の冷却排気
ガスを供給し，次いで，吸入行程後半から圧縮行程初期
の期間で燃料噴射ノズル２を作動して噴孔３２から燃焼
室１へ燃料の一部を噴射すると共に，吸入行程途中から
圧縮行程初期まで吸気弁７がリフトし，圧縮空気をター
ボチャージャ１４のコンプレッサから吸気管１２と吸気
ポート９を通じて燃焼室１に供給する。圧縮行程に移行
すると，ピストン５がシリンダ１５内を上昇し，燃焼室
１に供給されたＥＧＲ用の冷却排気ガス，燃料の一部及
び圧縮空気は混合しつつ圧縮される。圧縮行程上死点近
傍で，燃料噴射ノズル２が作動されて噴孔３２から着火
用の燃料が噴射されると，燃焼室１内で圧縮された混合
気が着火燃焼する。そこで，ピストン１５は燃焼室１の
燃焼ガス圧で押し下げられつつ，燃料の燃焼室１内での
燃焼が促進し，ＮＯX ，ＨＣの発生を抑制した状態で燃
焼が完結すると共に，ピストン５がシリンダ１５を降下
することによって燃焼サイクルが終了し，次いで，ピス
トン５が下死点に到達し，排気行程に移行する。排気弁
３５が排気ポート２７を開放し，排気ガスが排気ポート
２７を通じて排気管１３から排気され，排気ガスが有す
る排気熱エネルギは，ターボチャージャ１４のタービン
で回収される。
ば，次のとおりである。ピストン５がシリンダ１５内を
下降する吸入行程において，排気弁３５が排気ポート２
７を閉鎖しているので，吸入行程の初期から途中までＥ
ＧＲ弁６がリフトし，排気管１３からＥＧＲ管１１及び
ＥＧＲポート８を通じて燃焼室１にＥＧＲ用の冷却排気
ガスを供給し，次いで，吸入行程後半から圧縮行程初期
の期間で燃料噴射ノズル２を作動して噴孔３２から燃焼
室１へ燃料の一部を噴射すると共に，吸入行程途中から
圧縮行程初期まで吸気弁７がリフトし，圧縮空気をター
ボチャージャ１４のコンプレッサから吸気管１２と吸気
ポート９を通じて燃焼室１に供給する。圧縮行程に移行
すると，ピストン５がシリンダ１５内を上昇し，燃焼室
１に供給されたＥＧＲ用の冷却排気ガス，燃料の一部及
び圧縮空気は混合しつつ圧縮される。圧縮行程上死点近
傍で，燃料噴射ノズル２が作動されて噴孔３２から着火
用の燃料が噴射されると，燃焼室１内で圧縮された混合
気が着火燃焼する。そこで，ピストン１５は燃焼室１の
燃焼ガス圧で押し下げられつつ，燃料の燃焼室１内での
燃焼が促進し，ＮＯX ，ＨＣの発生を抑制した状態で燃
焼が完結すると共に，ピストン５がシリンダ１５を降下
することによって燃焼サイクルが終了し，次いで，ピス
トン５が下死点に到達し，排気行程に移行する。排気弁
３５が排気ポート２７を開放し，排気ガスが排気ポート
２７を通じて排気管１３から排気され，排気ガスが有す
る排気熱エネルギは，ターボチャージャ１４のタービン
で回収される。
【００２８】
【発明の効果】この発明によるディーゼルエンジンは，
上記のように，圧縮空気とＥＧＲガスとの二系統の吸気
供給システムに構成されているので，多量のＥＧＲガス
量を燃焼室に供給でき，ＥＧＲ冷却排気ガス，燃料及び
圧縮空気の予混合を促進し，着火用燃料を噴射すること
で確実に着火燃焼させることができ，ターボチャージャ
のコンプレッサの仕事をＥＧＲ排気ガス分だけ低減させ
ることができ，しかも，冷却排気ガスと圧縮空気との供
給量割合を簡単に且つ適正に制御することができ，ＥＧ
Ｒ用排気ガスを冷却して燃焼室に供給することによって
Ｏ2 供給量を低減してノッキングの発生を防止すると共
に，圧縮端圧力を低減してＮＯX の発生を低減できる。
また，ＥＧＲ装置によって燃焼室に排気ガスを供給する
ことによって常に適正なＯ2 濃度に制御でき，ノッキン
グを発生させることがない。
上記のように，圧縮空気とＥＧＲガスとの二系統の吸気
供給システムに構成されているので，多量のＥＧＲガス
量を燃焼室に供給でき，ＥＧＲ冷却排気ガス，燃料及び
圧縮空気の予混合を促進し，着火用燃料を噴射すること
で確実に着火燃焼させることができ，ターボチャージャ
のコンプレッサの仕事をＥＧＲ排気ガス分だけ低減させ
ることができ，しかも，冷却排気ガスと圧縮空気との供
給量割合を簡単に且つ適正に制御することができ，ＥＧ
Ｒ用排気ガスを冷却して燃焼室に供給することによって
Ｏ2 供給量を低減してノッキングの発生を防止すると共
に，圧縮端圧力を低減してＮＯX の発生を低減できる。
また，ＥＧＲ装置によって燃焼室に排気ガスを供給する
ことによって常に適正なＯ2 濃度に制御でき，ノッキン
グを発生させることがない。
【図１】この発明によるディーゼルエンジンの一実施例
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
【図２】図１のディーゼルエンジンにおけるＥＧＲポー
ト，吸気ポート，燃料噴射ノズル及び排気ポートの関係
を示す平面図である。
ト，吸気ポート，燃料噴射ノズル及び排気ポートの関係
を示す平面図である。
【図３】図１のディーゼルエンジンにおけるＥＧＲ弁，
吸気弁，排気弁及び制御弁のリフトタイミングを説明す
る線図である。
吸気弁，排気弁及び制御弁のリフトタイミングを説明す
る線図である。
【図４】吸入行程初期で燃焼室への予混合用燃料の噴射
状態を示す概略説明図である。
状態を示す概略説明図である。
【図５】圧縮上死点近傍で燃焼室への着火用燃料の噴射
状態を示す概略説明図である。
状態を示す概略説明図である。
【図６】図１のディーゼルエンジンにおける負荷に対す
るＥＧＲ率の関係を示すグラフである。
るＥＧＲ率の関係を示すグラフである。
１ 燃焼室 ２ 燃料噴射ノズル ３ シリンダヘッド ４ シリンダブロック ５ ピストン ６ ＥＧＲ弁 ７ 吸気弁 ８ ＥＧＲポート ９ 吸気ポート １０ コントローラ １１ ＥＧＲ管 １２ 吸気管 １３ 排気管 １４ ターボチャージャ １５ シリンダ １７ ＥＧＲ冷却装置 １８ 排気制御弁 ２０ ＥＧＲポンプ ４０ 分岐部 ４１ 排出管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０Ｅ 41/06 ３８５ 41/06 ３８５Ｚ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｒ ３０１Ｎ ３０１Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｐ ５７０Ｊ ５７０Ｈ ５７０Ｄ ５８０ ５８０Ｃ ５８０Ｅ Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA00 BA04 BA05 CA06 EA01 ED06 ED08 ED12 GA01 GA05 GA06 GA15 GA21 3G084 AA01 BA08 BA15 BA20 CA01 DA10 DA38 FA18 FA33 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AC08 BB01 BB06 BB13 DA01 DA12 DA14 DB03 DB04 DC09 DC12 DF02 DG01 EA02 FA16 FA17 FA18 HA11Z HB01X HB01Z HD07X HD07Z HD09X HE01Z HF01Z HF05Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA22 JA24 JA25 JA26 KA01 MA19 PA17Z PE01Z
Claims (8)
- 【請求項１】 シリンダが設けられたシリンダブロッ
ク，該シリンダブロックに固定されたシリンダヘッド，
前記シリンダ内を往復動するピストン，前記ピストンと
前記シリンダとで共働して形成された燃焼室，前記燃焼
室へ燃料を噴射するため作動する燃料噴射ノズル，前記
燃焼室からの排気ガスを排出する排気管に設けられたタ
ーボチャージャ，前記ターボチャージャの後流の排出管
から分岐したＥＧＲ管に連通する前記シリンダヘッドに
形成されたＥＧＲポート，前記ＥＧＲポートに配置され
たＥＧＲ弁，前記ターボチャージャのコンプレッサに連
通する吸気管に連通する前記シリンダヘッドに形成され
た吸気ポート，及び前記吸気ポートに配置された吸気弁
から成るＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項２】 前記吸気弁は，前記コンプレッサで圧縮
された圧縮空気を前記燃焼室へ供給するため吸入行程上
死点後７０°位から圧縮行程下死点後５０°位までリフ
トし，前記ＥＧＲ弁は，前記排気ガスを前記燃焼室へ供
給するため吸入行程の初期から吸入行程上死点後９０°
位までリフトすることから成る請求項１に記載のＥＧＲ
装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項３】 前記排出管から前記ＥＧＲ管へは前記排
気ガスを分流させるため作動するＥＧＲポンプ，及び前
記ＥＧＲ管に分流された前記排気ガスを冷却する冷却装
置を備えていることから成る請求項１に記載のＥＧＲ装
置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項４】 前記ＥＧＲポートから前記燃焼室へ供給
される前記排気ガスのＥＧＲ率は，全負荷状態で５０％
になり，１／２負荷以下の負荷状態で７０％になるよう
にエンジン負荷によって制御されることから成る請求項
１に記載のＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項５】 エンジン始動時には圧縮行程上死点近傍
で前記燃料噴射ノズルから前記燃焼室へ燃料を噴射し，
エンジン始動以外の駆動時には圧縮行程初期で前記燃料
噴射ノズルから前記燃焼室へ燃料の一部を噴射し，次い
で圧縮行程上死点近傍で残量の燃料を噴射して着火燃焼
させる制御を行うことから成る請求項１に記載のＥＧＲ
装置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項６】 前記ＥＧＲポートはタンジェンシャルポ
ートに形成され，また，前記吸気ポートはヘリカルポー
トに形成されることから成る請求項１に記載のＥＧＲ装
置を備えたディーゼルエンジン。 - 【請求項７】 前記燃焼室に供給された一部の前記燃料
を包み込んだ状態の前記ＥＧＲポートの前記タンジェン
シャルポートから供給された前記冷却排気ガスの外周に
前記吸気ポートの前記ヘリカルポートから供給された前
記圧縮空気が供給されて混合気生成が促進することから
成る請求項６に記載のＥＧＲ装置を備えたディーゼルエ
ンジン。 - 【請求項８】 前記ＥＧＲポートに接続する前記ＥＧＲ
管が前記排出管に接続された分岐部より後流の前記排出
管には，前記ＥＧＲポートへ送り込むＥＧＲ量を調節す
るため排気制御弁が設けられていることから成る請求項
１に記載のＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135602A JP2000328974A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11135602A JP2000328974A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328974A true JP2000328974A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15155659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11135602A Pending JP2000328974A (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Ｅｇｒ装置を備えたディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000328974A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490857B2 (en) * | 2000-06-29 | 2002-12-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine |
| JP2005330843A (ja) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Toyota Industries Corp | 予混合圧縮自着火機関 |
| JP2009085218A (ja) * | 2007-09-29 | 2009-04-23 | Dr Ing Hcf Porsche Ag | 直接噴射式内燃機関を始動する方法および装置、ならびに自動車 |
| JP2018021454A (ja) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気還流システム |
| WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP11135602A patent/JP2000328974A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6490857B2 (en) * | 2000-06-29 | 2002-12-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device for purifying the exhaust gas of an internal combustion engine |
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| US8347840B2 (en) | 2007-09-29 | 2013-01-08 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Process and system for starting a direct-injecting internal-combustion engine as well as motor vehicle |
| JP2018021454A (ja) * | 2016-08-01 | 2018-02-08 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関の排気還流システム |
| WO2020105355A1 (ja) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | ヤンマー株式会社 | 副室式ディーゼル機関 |
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