JP2012021440A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている排気カムを用いた排気装置において高い排気ガス還元率を確保でき、又、吸気開閉タイミングとの関係に基づいて吸気の体積効率を適正に維持できるようにする。
【解決手段】曲線Ｅ１は、排気カム２７の排気用カム山２７１による排気弁２３のリフト量を示し、曲線Ｅ２は、排気カム２７の排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量を示す。曲線Ｓは、吸気カム２６の吸気用カム山２６１による吸気弁２２のリフト量を示す。クランク角度位置θｅ１は、排気用カム山２７１による排気ポート２１の開弁開始タイミングを表し、クランク角度位置θｅ５は、排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフトが最大となるタイミングを表す。クランク角度位置θｅ１とクランク角度位置θｅ５との区間Ｋの長さは、クランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にあるように設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピストンを収容する気筒から排気ガスを排出するための排気ポートを開閉する排気弁が排気カムの回転によって動かされ、前記排気カムが排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている内燃機関の排気装置に関する。

気筒から排出された排気ガスの一部を気筒へ還元して排気ガスの浄化（窒素酸化物ＮＯｘの低減）を行なう技術は良く知られている。排気ガスの一部を気筒へ還元する方式の一つとして、例えば特許文献１，２に開示のように、気筒から排出された排気ガスの一部を、排気通路より気筒へ逆流させて還元する方式（いわゆる内部ＥＧＲ）がある。

特許文献１，２では、排気ガスの一部を気筒へ逆流させて還元するために、排気用カム山と排気還元用カム山とを備えた排気カムが用いられる。排気用カム山は、気筒から燃焼ガス（以下においれは排気ガスと言う）を排出するために排気弁をリフトして排気ポートを開くためのものであり、排気還元用カム山は、気筒から排出された排気ガスの一部を気筒へ逆流させるために、排気行程後に、排気弁をリフトして排気ポートを開くためのものである。排気弁は、排気用カム山によって排気ポートを開閉した後に、排気還元用カム山によって排気ポートを再び開閉する。排気用カム山による排気ポートの開は、気筒内の排気ガスを排出し、排気還元用カム山による排気ポートの再開は、気筒から排出された排気ガスの一部を排気通路より気筒内へ還元する。

特許文献１，２では、排気還元用カム山による排気ポートの開閉タイミングは、吸気弁が吸気ポートを閉じる前に設定されている。
特許文献２では、排気用カム山による排気ポートの開タイミングを吸気下死点前９０°よりも後のクランク角度位置とし、排気用カム山による排気ポートの閉タイミングを吸気下死点後１２０°よりも前のクランク角度位置としている。このようなタイミング設定によれば、適正な排気還元量が確保される上に、吸気の体積効率が大きく低下することもない旨が記載されている。

特開平３−１２４９５１号公報 特開２００１−１５９３７４号公報

しかし、特許文献２において設定された前記タイミングの範囲は広く、この広い範囲全てにおいて適正な排気還元量を確保でき、しかも吸気の体積効率も大きく低下しないとは言えない。

例えば、特許文献２の図１に図示の例では、排気用カム山による排気ポートの開タイミングと、排気還元用カム山による排気弁のリフト量最大タイミングとの間隔αがクランク角度幅４５０°程度である。又、図示の例では、吸気開始タイミングと排気用カム山による排気ポートの開タイミングとの間隔βは、クランク角度幅１３０°程度である。本願発明者は、このようなタイミング（α＝４５０°及びβ＝１３０°）に近いタイミング（α＝４５０°及びβ＝１３５°）での排気ガス還元率をシミュレーション計算している。このシミュレーション計算は、特許文献２の第１実施形態と同じ４気筒４サイクルのディーゼルエンジンで行なわれており、β＝１３５°という条件の下にαの値を種々変更した複数のシミュレーション計算が行なわれている。このシミュレーション計算によれば、β＝１３５°という条件の下では排気ガス還元率が高いとは言えず、又、β＝１３５°という条件の下では吸気の体積効率がかなり低いという結果が得られている。

本発明の第１の目的は、排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている排気カムを用いた排気装置において高い排気ガス還元率を確保できるように排気用カム山と排気還元用カム山との位相関係を特定することである。本発明の第２の目的は、前記の位相関係の特定の下に、吸気開閉タイミングとの関係に基づいて吸気の体積効率を適正に維持できるようにすることである。

本発明は、複数の気筒を備え、前記気筒に空気を供給するための吸気ポートを開閉する吸気弁が吸気カムの回転によって動かされ、前記気筒から排気ガスを排出するための排気ポートを開閉する排気弁が排気カムの回転によって動かされ、前記排気カムが排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている内燃機関の排気装置を対象とし、請求項１の発明では、前記排気用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングと、前記排気還元用カム山による前記排気弁のリフト量最大タイミングとの区間は、クランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にあるように設定されている。

このような区間の設定は、高い排気ガス還元率の確保を可能にする。
好適な例では、前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより前である。

排気還元用カム山による排気弁の開弁開始タイミングが遅くなるほど、排気ガス還元率が低下する。排気還元用カム山による排気弁の開弁開始タイミングを吸気弁の閉弁完了タイミングより前とするタイミングは、高い排気ガス還元率をもたらす。

好適な例では、前記排気還元用カム山による前記排気弁の閉弁完了タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより後である。
好適な例では、前記吸気ポートの開弁開始タイミングと前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングとの間隔は、少なくともクランク角度幅１５５°である。

このようなタイミング設定は、吸気の体積効率を適正に維持する上で好ましい。
好適な例では、前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングは、吸気をもたらす前記ピストンの下動の吸気下死点タイミングより前である。

ディーゼルエンジンでは、失火や燃焼不安定を回避するためにアイドリング時における気筒内の圧縮圧力を所望の圧力以上にする必要がある。排気還元用カム山による排気弁の開弁開始タイミングを吸気下死点タイミングより前とするタイミング設定は、気筒内の圧縮圧力を少なくとも前記の所望の圧力にする。

本発明は、排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている排気カムを用いた排気装置において高い排気ガス還元率を確保でき、又、前記の位相関係の特定の下に、吸気開閉タイミングとの関係に基づいて吸気の体積効率を適正に維持できるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示す内燃機関の模式図。 （ａ）は、部分拡大図を組み込んだ内燃機関の断面図。（ｂ）は、排気弁のリフト量の変化を示すグラフ。 排気脈動及び吸気脈動の変化を示すグラフ。 排気ガス及び吸気の流量変化を示すグラフ。 間隔Ｒと筒内の最大圧力との関係を示すグラフ。 排気ガス及び吸気の流量変化を示すグラフ。 区間Ｋと排気ガス還元率との関係を示すグラフ。 区間Ｋと吸気体積効率との関係を示すグラフ。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１に示すディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、４つの気筒１１，１２，１３，１４を備えた４気筒４サイクルの内燃機関である。

図２（ａ）は、気筒１１〜１４〔図２（ａ）では気筒１１のみ図示〕を形成されたシリンダブロック１５、及びシリンダブロック１５に連結されたシリンダヘッド１６を示す。気筒１１にはピストン１７が往復動可能に収容されている。気筒１１内に燃焼室１１１を区画するピストン１７は、コネクティングロッド１８を介してクランク軸１９に連結されている。ピストン１７の往復運動は、コネクティングロッド１８を介してクランク軸１９の回転運動に変換される。

シリンダヘッド１６には吸気ポート２０及び排気ポート２１が気筒１１の燃焼室１１１に連なるように形成されている。吸気ポート２０は、シリンダヘッド１６に装着された吸気弁２２によって開閉され、排気ポート２１は、シリンダヘッド１６に装着された排気弁２３によって開閉される。

シリンダヘッド１６の上方には吸気カム軸２４及び排気カム軸２５が配設されている。吸気カム軸２４及び排気カム軸２５は、クランク軸１９から回転力を得ており、クランク軸１９が１回転（３６０°）すると、吸気カム軸２４及び排気カム軸２５は、１／２回転する。

吸気カム軸２４には吸気カム２６が設けられており、吸気カム２６には吸気用カム山２６１が形成されている。吸気カム２６は、吸気カム軸２４と一体的に回転し、吸気カム２６の回転に伴って吸気用カム山２６１が吸気カムレバー２８を駆動する。吸気カム２６の回転は、吸気カムレバー２８を介して吸気弁２２の往復運動に変換される。吸気弁２２の往復動により吸気ポート２０が開閉される。

排気カム軸２５には排気カム２７が設けられており、排気カム２７には排気用カム山２７１及び排気還元用カム山２７２が形成されている。排気カム２７は、排気カム軸２５と一体的に回転し、排気カム２７の回転に伴って排気用カム山２７１が排気カムレバー２９を駆動する。又、排気カム２７の回転に伴って排気還元用カム山２７２が排気カムレバー２９を駆動する。排気カム２７の回転は、排気カムレバー２９を介して排気弁２３の往復運動に変換される。排気弁２３の往復動により排気ポート２１が開閉される。

他の気筒１２，１３，１４においても、吸気ポート２０及び排気ポート２１、吸気弁２２及び排気弁２３、吸気カムレバー２８及び排気カムレバー２９、吸気カム２６及び排気カム２７と同様の機構が設けられている。

図１に示すように、シリンダヘッド１６には燃料噴射ノズル３０，３１，３２，３３が気筒１１，１２，１３，１４毎に取り付けられている。燃料は、燃料ポンプ３４及びコモンレール３５を経由して燃料噴射ノズル３０，３１，３２，３３へ供給され、燃料噴射ノズル３０，３１，３２，３３は、各気筒１１，１２，１３，１４内の燃焼室に燃料を噴射する。

シリンダヘッド１６にはインテークマニホールド３６が接続されている。インテークマニホールド３６には吸気管３７が接続されており、吸気管３７にはエアクリーナ３９が接続されている。吸気管３７の途中には過給機３８のコンプレッサ部３８１が設けられている。過給機３８は、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。

吸気管３７の途中にはスロットル弁４０が設けられている。スロットル弁４０は、エアクリーナ３９を経由して吸気管３７に吸入される空気流量を調整するためのものである。吸気管３７内の空気は、インテークマニホールド３６及び吸気ポート２０を介して燃焼室へ導入される。燃料噴射ノズル３０，３１，３２，３３から気筒１１，１２，１３，１４の燃焼室へ噴射された燃料は、ピストンの上動に伴う燃焼室内の空気の圧縮によって着火燃焼する。

シリンダヘッド１６にはエキゾーストマニホールド４１が接続されている。エキゾーストマニホールド４１には排気管４２が接続されている。排気管４２上には後処理装置４３が設けられている。後処理装置４３としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒又は選択還元型ＮＯｘ触媒が用いられている。気筒１１，１２，１３，１４内の燃焼ガス（以下においては排気ガスと言う）は、排気ポート２１、エキゾーストマニホールド４１、過給機３８のタービン部３８２、排気管４２及び後処理装置４３を経由して大気に放出される。

図２（ｂ）のグラフにおける曲線Ｅ１は、排気カム２７の排気用カム山２７１による排気弁２３のリフト量（排気ポート２１を閉じる位置からの離間量）を示し、曲線Ｅ２は、排気カム２７の排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量を示す。曲線Ｓは、吸気カム２６の吸気用カム山２６１による吸気弁２２のリフト量（吸気ポート２０を閉じる位置からの離間量）を示す。横軸θは、クランク軸１９の回転角度（クランク角度位置）を表し、縦軸は、リフト量を表す。

クランク角度位置０°，３６０°，７２０°は、ピストン１７が上死点にあるときのタイミングであり、クランク軸１８０°，５４０°は、ピストン１７が下死点にあるときのタイミングである。

クランク角度位置θｅ１は、排気用カム山２７１による排気弁２３の開弁開始タイミング（排気ポート２１を開き開始するタイミング）を表す。クランク角度位置θｅ２は、排気用カム山２７１による排気弁２３の閉弁完了タイミング（排気ポート２１を閉じ完了するタイミング）を表す。クランク角度位置θｅ３は、排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングを表し、クランク角度位置θｅ４は、排気還元用カム山２７２による排気ポート２１の閉弁完了タイミングを表す。クランク角度位置θｅ５は、排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフトが最大となるタイミングを表す。

クランク角度位置θｓ１は、吸気用カム山２６１による吸気弁２２の開弁開始タイミング（吸気ポート２０を開き開始するタイミング）を表す。クランク角度位置θｓ２は、吸気用カム山２６１による吸気弁２２の閉弁完了タイミング（吸気ポート２０を閉じ完了するタイミング）を表す。

本実施形態では、クランク角度位置θｅ１とクランク角度位置θｅ５との区間Ｋの長さは、クランク角度幅４１５°に設定されている。つまり、排気カム２７のカムプロフィールは、排気用カム山２７１による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ１と、排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量最大タイミングθｅ５との区間Ｋがクランク角度幅４１５°となるように、設定されている。つまり、排気用カム山２７１と排気還元用カム山２７２との位相関係は、開弁開始タイミングθｅ１とリフト量最大タイミングθｅ５との区間Ｋをクランク角度幅４１５°とする位相関係に設定されている。又、クランク角位置度３６０°とクランク角度位置θｅ３との間隔Ｒは、クランク角度幅１５５°に設定されている。

さらに、クランク角度位置θｅ３及びクランク角度位置θｅ５は、クランク角度位置θｓ２よりも前に設定されており、クランク角度位置θｅ４は、クランク角度位置θｓ２よりも後に設定されている。

図３のグラフにおける波形Ｐｅは、間隔Ｒがクランク角度幅１５５°のときの４つの気筒１１，１２，１３，１４から排出される排気ガスの脈動（排気脈動）の変化を表す。波形Ｐｓは、間隔Ｒがクランク角度幅１５５°のときの４つの気筒１１，１２，１３，１４に吸入される吸気の脈動（吸気脈動）の変化を表す。横軸θは、クランク角度位置を表し、縦軸は、圧力を表す。

図４のグラフにおける波形Ｑ１ｅは、間隔Ｒがクランク角度幅１５５°のときの気筒１１における排気流量の変化を表し、波形Ｑ１ｓは、間隔Ｒがクランク角度幅１５５°のときの気筒１１における吸気流量の変化を表す。横軸θは、クランク角度を表し、縦軸は、ガス流量を表す。縦軸におけるＷより上側の波形Ｑ１ｅの部位は、排気ガスが気筒１１からエキゾーストマニホールド４１側へ流れる状態を示し、Ｗより下側の波形Ｑ１ｅの部位は、排気ガスがエキゾーストマニホールド４１側から気筒１１へ流れる状態を示す。

Ｗより上側の波形Ｑ１ｓの部位は、吸気がインテークマニホールド３６側から気筒１１へ流れる状態を示し、Ｗより下側の波形Ｑ１ｓの部位は、吸気が気筒１１からインテークマニホールド３６側へ流れる状態を示す。

波形Ｑ１ｅにおける部位Ｑ１ｅ１は、気筒１１から排出された排気ガスの一部が気筒１１へ逆流（還元）する状態を示す。部位Ｑ１ｅ１付近における気筒１１内の圧力は、図３の波形Ｐｅの部位Ｐｅ１で示す排気脈動の高圧よりも低い。部位Ｑ１ｅ１のクランク角度付近では排気還元用カム山２７２によって排気ポート２１が開かれ、図３の波形Ｐｅの部位Ｐｅ１で示す排気脈動の高圧によって排気ガスが気筒１１へ逆流する。

図２（ｂ）に示す曲線Ｆ１，Ｆ２は、排気カム２７を曲線Ｅ１，Ｅ２をもたらす位置からクランク角度幅２０°だけ進角させた場合の排気弁２３のリフト量の変化を示す。曲線Ｆ１は、排気用カム山２７１によるリフト量の変化を示し、曲線Ｆ２は、排気還元用カム山２７２によるリフト量の変化を示す。

曲線Ｇ１，Ｇ２は、排気カム２７を曲線Ｅ１，Ｅ２をもたらす位置からクランク角度幅９０°だけ進角させた場合の排気弁２３のリフト量の変化を示す。曲線Ｇ１は、排気用カム山２７１によるリフト量の変化を示し、曲線Ｇ２は、排気還元用カム山２７２によるリフト量の変化を示す。

曲線Ｈ１，Ｈ２は、排気カム２７を曲線Ｅ１，Ｅ２をもたらす位置からクランク角度幅２０°だけ遅角させた場合の排気弁２３のリフト量の変化を示す。曲線Ｈ１は、排気用カム山２７１によるリフト量の変化を示し、曲線Ｈ２は、排気還元用カム山２７２によるリフト量の変化を示す。

図７のグラフにおける曲線Ｅ３上の三角形記号（▲）ｅ３は、図２（ｂ）に示す曲線Ｅ１，Ｅ２に関する区間Ｋの長さ（クランク角度幅）がクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率を表す。横軸は、区間Ｋの長さを表し、縦軸は、排気ガス還元率を表す。曲線Ｅ３上の他の三角形記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の排気ガス還元率を表す。区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率は、曲線Ｅ３に関してはかなり高い還元率である。

図８のグラフにおける曲線Ｅ４上の三角形記号（▲）ｅ４は、図２（ｂ）に示す曲線Ｅ１，Ｅ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における吸気の体積効率を表す。横軸は、区間Ｋの長さを表し、縦軸は、吸気体積効率を表す。曲線Ｅ４上の他の三角形記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の吸気体積効率を表す。

図７のグラフにおける曲線Ｆ３上の四角形記号（□）ｆ３は、図２（ｂ）に示す曲線Ｆ１，Ｆ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率を表す。曲線Ｆ３上の他の四角形記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の排気ガス還元率を表す。区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率は、曲線Ｆ３に関してはかなり高い還元率である。

図８のグラフにおける曲線Ｆ４上の四角形記号（□）ｆ４は、図２（ｂ）に示す曲線Ｆ１，Ｆ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における吸気の体積効率を表す。曲線Ｆ４上の他の三角形記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の吸気体積効率を表す。

図７のグラフにおける曲線Ｇ３上の菱形記号（◆）ｇ３は、図２（ｂ）に示す曲線Ｇ１，Ｇ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率を表す。曲線Ｇ３上の他の菱形記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の排気ガス還元率を表す。区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率は、曲線Ｇ３に関してはかなり高い還元率である。

図８のグラフにおける曲線Ｇ４上の菱形記号（◆）は、区間Ｋの長さを変更した場合の吸気体積効率を表す。
図７のグラフにおける曲線Ｈ３上の丸記号（●）ｈ３は、図２（ｂ）に示す曲線Ｈ１，Ｈ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率を表す。曲線Ｈ３上の他の丸記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の排気ガス還元率を表す。区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における排気ガス還元率は、曲線Ｈ３に関してはかなり高い還元率である。

図８のグラフにおける曲線Ｈ４上の丸記号（●）ｈ４は、図２（ｂ）に示す曲線Ｈ１，Ｈ２に関する区間Ｋの長さがクランク角度幅４１５°の場合における吸気の体積効率を表す。曲線Ｈ４上の他の丸記号は、区間Ｋの長さを変更した場合の吸気体積効率を表す。

図７における記号▲，□，◆，●で示す排気ガス還元率、及び図８における記号▲，□，◆，●で示す吸気体積効率は、計算して得られたものである。
図７のグラフによれば、区間Ｋの長さがクランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にあれば、各曲線Ｅ３，Ｆ３，Ｇ３，Ｈ３上での排気ガス還元率が最大値又は最大値に近くなる。従って、区間Ｋをクランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にあるように設定すれば、高い排気ガス還元率を確保することができる。

図８のグラフによれば、区間Ｋの長さがクランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にある場合、クランク角度位置３６０°とクランク角度位置θｅ３との間隔Ｒが大きくなるほど、曲線Ｅ４，Ｆ４，Ｇ４，Ｈ４上での吸気体積効率が高くなってゆく。

図５のグラフにおける曲線Ｍ上の菱形記号（◆）ｍ１は、クランク角度位置３６０°とクランク角度位置θｅ３との間隔Ｒをクランク角度幅１５５°に設定した状態でのアイドリング時における気筒１１内の最大圧力を表す。本実施形態では、アイドリング回転数は、８００ｒｐｍである。横軸は、間隔Ｒを表し、縦軸は、気筒１１内の最大圧力を表す。

曲線Ｍ上の菱形記号（◆）ｍ２は、間隔Ｒをクランク角度幅１６５°に設定した状態でのアイドリング時における気筒１１内の最大圧力を表す。曲線Ｍ上の菱形記号（◆）ｍ３は、間隔Ｒをクランク角度幅１７５°に設定した状態でのアイドリング時における気筒１１内の最大圧力を表す。曲線Ｍ上の菱形記号（◆）ｍ４は、間隔Ｒをクランク角度幅１８５°に設定した状態でのアイドリング時における気筒１１内の最大圧力を表す。曲線Ｍ上の菱形記号（◆）ｍ５は、間隔Ｒをクランク角度幅１９５°に設定した状態でのアイドリング時における気筒１１内の最大圧力を表す。

縦軸上の最大圧力Ｐｍは、失火あるいは燃焼不安定を回避する上で必要な最大圧力（例えば３ＭＰａ）である。
図２（ｂ）に示すように、排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３は、吸気をもたらすピストン１７の下動の吸気下死点タイミングθｄ（本実施形態ではクランク角度位置５４０°）より前に設定されている。間隔Ｒは、クランク角度幅１５５°であり、図５の菱形記号（◆）ｍ１は、Ｒ＝１５５°の場合である。

図５のグラフから分かるように、排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３を吸気をもたらすピストン１７の下動の吸気下死点タイミングθｄ（＝クランク角度位置５４０°）より前とすれば、アイドリング時における気筒１１内の最大圧力は、最大圧力Ｐｍ以上となる。つまり、開弁開始タイミングθｅ３を吸気下死点タイミングθｄ（＝クランク角度位置５４０°）より前とすれば、アイドリング時における失火や燃焼不安定を回避することができる。

図６のグラフにおける波形Ｑ２ｅは、間隔Ｒがクランク角度幅１９５°のときの気筒１１における排気流量の変化を表し、波形Ｑ２ｓは、間隔Ｒがクランク角度幅１９５°のときの気筒１１における吸気流量の変化を表す。横軸θは、クランク角度位置を表し、縦軸は、ガス流量を表す。

波形Ｑ２ｅにおける部位Ｑ２ｅ１は、ピストン１７の上動によって気筒１１から排気ガスがエキゾーストマニホールド４１側へ吹き抜ける状態を示す。図６のグラフによれば、間隔Ｒがクランク角度幅１９５°のときには、排気ガス還元が殆どないことがわかる。

図５及び図６のグラフによれば、間隔Ｒとしては、クランク角度幅（５４０°−３６０°）＝１８０°未満であることが望ましいことがわかる。
第１の実施形態では以下の効果が得られる。

（１）排気用カム山２７１による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ１と、排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量最大タイミングθｅ５との区間Ｋをクランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲とした区間設定は、高い排気ガス還元率の確保を可能にする。

（２）排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３が遅くなるほど、排気ガス還元率が低下する。排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３を吸気弁２２の閉弁完了タイミングθｓ２より前とするタイミング設定は、高い排気ガス還元率をもたらす。

（３）排気還元用カム山２７２による排気弁２３の閉弁完了タイミングθｅ４を吸気弁２２の閉弁完了タイミングθｓ２より後とするタイミング設定は、吸気体積効率を最小値よりも大きくする上で好ましい。

（４）吸気弁２２の開弁開始タイミングθｓ１と排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３との間隔Ｒを少なくともクランク角度幅１５５°とするタイミング設定は、吸気体積効率を最大値に近づけるように適正に維持する上で好ましい。

（５）排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量最大タイミングθｅ５を吸気弁２２の閉弁完了タイミングθｓ２より前とするタイミング設定は、高い排気ガス還元率をもたらす上で特に好ましい。

（６）吸気弁２２の開弁開始タイミングθｓ１と排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３との間隔Ｒをクランク角度幅１７５°とした場合には、排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量最大タイミングθｅ５が吸気弁２２の閉弁完了タイミングθｓ２より後となる。この場合には、吸気体積効率が最大値に近い。

排気還元用カム山２７２による排気弁２３のリフト量最大タイミングθｅ５を吸気弁２２の閉弁完了タイミングθｓ２より以後とするタイミング設定は、吸気体積効率を最大値に近づけるように適正に維持する上で好ましい。

（７）排気還元用カム山２７２による排気弁２３の開弁開始タイミングθｅ３を吸気をもたらすピストン１７の下動の吸気下死点タイミングθｄ（＝クランク角度位置５４０°）より前とするタイミング設定は、アイドリング時における失火や燃焼不安定の回避に寄与する。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○６気筒のディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
○ガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記排気還元用カム山による前記排気弁のリフト量最大タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより前である請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。

（ロ）前記排気還元用カム山による前記排気弁のリフト量最大タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより以後である請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。

（ハ）前記内燃機関は、４気筒４サイクルエンジンである請求項１乃至請求項５、前記（イ），（ロ）項のいずれか１項内燃機関の排気装置。
（ニ）前記内燃機関は、ディーゼルエンジンである請求項１乃至請求項５、前記（イ），（ロ），（ハ）項のいずれか１項内燃機関の排気装置。

１１，１２，１３，１４…気筒。１７…ピストン。２０…吸気ポート。２１…排気ポート。２２…吸気弁。２３…排気弁。２６…吸気カム。２７…排気カム。２７１…排気用カム山。２７２…排気還元用カム山。Ｋ…区間。Ｒ…間隔。θｅ１…排気用カム山による開弁開始タイミング。θｅ２…排気用カム山による閉弁完了タイミング。θｅ３…排気還元用カム山による開弁開始タイミング。θｅ５…リフト量最大タイミング。θｓ１…吸気用カム山による開弁開始タイミング。θｓ２…吸気用カム山による閉弁完了タイミング。θｄ…吸気下死点タイミング。

Claims (5)

1. ピストンを収容する複数の気筒を備え、前記気筒に空気を供給するための吸気ポートを開閉する吸気弁が吸気カムの回転によって動かされ、前記気筒から排気ガスを排出するための排気ポートを開閉する排気弁が排気カムの回転によって動かされ、前記排気カムが排気用カム山と排気還元用カム山とを備えている内燃機関の排気装置において、
   前記排気用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングと、前記排気還元用カム山による前記排気弁のリフト量最大タイミングとの区間は、クランク角度幅（４１５°±１５°）の範囲にあるように設定されている内燃機関の排気装置。
2. 前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより前である請求項１に記載の内燃機関の排気装置。
3. 前記排気還元用カム山による前記排気弁の閉弁完了タイミングは、前記吸気弁の閉弁完了タイミングより後である請求項２に記載の内燃機関の排気装置。
4. 前記吸気弁の開弁開始タイミングと前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングとの間隔は、少なくともクランク角度幅１５５°である請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。
5. 前記排気還元用カム山による前記排気弁の開弁開始タイミングは、吸気をもたらす前記ピストンの上動の吸気下死点タイミングより前である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の排気装置。

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