JP2946729B2 - 排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン - Google Patents
排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジンInfo
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- JP2946729B2 JP2946729B2 JP2292083A JP29208390A JP2946729B2 JP 2946729 B2 JP2946729 B2 JP 2946729B2 JP 2292083 A JP2292083 A JP 2292083A JP 29208390 A JP29208390 A JP 29208390A JP 2946729 B2 JP2946729 B2 JP 2946729B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、排気ガス再循環装置〔以下、EGR（exhau
st gas recirculation）装置という〕を備えた副室式エ
ンジンに関する。
st gas recirculation）装置という〕を備えた副室式エ
ンジンに関する。
従来、渦流室式ディーゼル機関として、例えば、特開
昭55−5411号公報に開示されたものがある。該公報に開
示された渦流室式ディーゼル機関は、シリンダヘッドに
渦流室を備えるものであり、排気系と渦流室とを結ぶ排
気還流通路と、機関回転に同期して該通路を開閉する弁
装置と、機械運転状態に応動して排気還流量を増減する
制御装置とから構成され、吸気行程ないし圧縮行程初期
に渦流室に排気還流するものである。排気還流量の制御
装置は機関吸気通路に設けたスロットルバルブから構成
され、スロットルバルブが燃料噴射ポンプのコントロー
ルレバーと連動し、機関負荷に応じて還流量を増減する
ように構成されている。更に、排気還流通路に機関回転
に同期して駆動されるポンプを設けているものである。
昭55−5411号公報に開示されたものがある。該公報に開
示された渦流室式ディーゼル機関は、シリンダヘッドに
渦流室を備えるものであり、排気系と渦流室とを結ぶ排
気還流通路と、機関回転に同期して該通路を開閉する弁
装置と、機械運転状態に応動して排気還流量を増減する
制御装置とから構成され、吸気行程ないし圧縮行程初期
に渦流室に排気還流するものである。排気還流量の制御
装置は機関吸気通路に設けたスロットルバルブから構成
され、スロットルバルブが燃料噴射ポンプのコントロー
ルレバーと連動し、機関負荷に応じて還流量を増減する
ように構成されている。更に、排気還流通路に機関回転
に同期して駆動されるポンプを設けているものである。
また、実開昭56−111254号公報には、ディーゼルエン
ジンの排気還流装置が開示されている。該排気還流装置
は、主燃焼室に吸気弁を介して連通された吸気通路から
上記主燃焼室に空気が導入され、同主燃焼室に連通され
た副室に噴射される燃料が圧縮点火によって燃焼される
ように構成されたディーゼルエンジンにおいて、一端が
上記副室に連通され且つ他端が排気通路に連通された排
気還流通路、該排気還流通路に回想されると共に、前記
排気還流通路を上記吸気弁の開閉時期と略同一時期に開
閉する開閉弁を備えたものである。
ジンの排気還流装置が開示されている。該排気還流装置
は、主燃焼室に吸気弁を介して連通された吸気通路から
上記主燃焼室に空気が導入され、同主燃焼室に連通され
た副室に噴射される燃料が圧縮点火によって燃焼される
ように構成されたディーゼルエンジンにおいて、一端が
上記副室に連通され且つ他端が排気通路に連通された排
気還流通路、該排気還流通路に回想されると共に、前記
排気還流通路を上記吸気弁の開閉時期と略同一時期に開
閉する開閉弁を備えたものである。
また、実開昭52−100421号公報には、内燃機関の排気
循環装置が開示されている。該排気循環装置は、通孔を
介して主燃焼室に連絡する副燃焼室を有する圧縮点火式
内燃機関において、上記主燃焼室に連通する排気路から
上記副燃焼室の排気の一部を供給し得る排気循環路を分
岐し、その排気循環路をシリンダヘッドの外側壁面に配
設した排気膨張室に連絡すると共に、その排気膨張室を
シリンダヘッドの冷却水套に極めて近接して形成した排
気導入部介して副燃焼室に連通させ、上記排気通路部の
途中に機関の吸入行程の終端付近で開放する排気循環制
御弁を設けたものである。
循環装置が開示されている。該排気循環装置は、通孔を
介して主燃焼室に連絡する副燃焼室を有する圧縮点火式
内燃機関において、上記主燃焼室に連通する排気路から
上記副燃焼室の排気の一部を供給し得る排気循環路を分
岐し、その排気循環路をシリンダヘッドの外側壁面に配
設した排気膨張室に連絡すると共に、その排気膨張室を
シリンダヘッドの冷却水套に極めて近接して形成した排
気導入部介して副燃焼室に連通させ、上記排気通路部の
途中に機関の吸入行程の終端付近で開放する排気循環制
御弁を設けたものである。
更に、特開昭53−90505号公報には、副室付き内燃機
関の排気浄化装置が開示されている。該副室付き内燃機
関の排気浄化装置は、排気還流通路を副室に連通し、副
室の排気還流口に開閉バルブを設けると共に、排気還流
通路に高負荷時に作動する制御弁を設けたものである。
関の排気浄化装置が開示されている。該副室付き内燃機
関の排気浄化装置は、排気還流通路を副室に連通し、副
室の排気還流口に開閉バルブを設けると共に、排気還流
通路に高負荷時に作動する制御弁を設けたものである。
一般に、従来の副室式エンジンでは、副室の容積は一
定であり、EGRによる最適の空燃比を得ることができな
い。この理由は、吸入空気が副室と主室とに対して共通
であることに起因している。このため、EGR率を大とす
ると、副室及び主室に対しもEGR率が大になる。
定であり、EGRによる最適の空燃比を得ることができな
い。この理由は、吸入空気が副室と主室とに対して共通
であることに起因している。このため、EGR率を大とす
ると、副室及び主室に対しもEGR率が大になる。
例えば、実開昭56−111254号公報に開示したディーゼ
ルエンジンの排気還流装置のように副室のみEGRを行う
構造に構成しても、副室の容積は全容積の1/40程度であ
り、ディーゼルエンジンでは起こりえないことである
が、EGRガスが100％燃焼されたガスであったとしても、
EGR率は５〜10％にしかならない。
ルエンジンの排気還流装置のように副室のみEGRを行う
構造に構成しても、副室の容積は全容積の1/40程度であ
り、ディーゼルエンジンでは起こりえないことである
が、EGRガスが100％燃焼されたガスであったとしても、
EGR率は５〜10％にしかならない。
しかるに、主シリンダの容積が全容積の95％で且つ副
室の容積が全容積の５％であり、副室に存在するEGRガ
スが100％であるとすると、吸入行程の終わりではEGRガ
スが５％であり新気は95％である。そこで、この状態で
圧縮行程に移ると、圧縮行程終端では主シリンダ内には
新気が50％残り、副室には45％の新気が導入され、５％
のEGRガスと混合して副室内はEGR率は10％になる。この
値が最大のEGR率であり、エンジン負荷によっては大幅
に低下するものである。
室の容積が全容積の５％であり、副室に存在するEGRガ
スが100％であるとすると、吸入行程の終わりではEGRガ
スが５％であり新気は95％である。そこで、この状態で
圧縮行程に移ると、圧縮行程終端では主シリンダ内には
新気が50％残り、副室には45％の新気が導入され、５％
のEGRガスと混合して副室内はEGR率は10％になる。この
値が最大のEGR率であり、エンジン負荷によっては大幅
に低下するものである。
この発明の目的は、上記の課題を解決することであ
り、副室のEGR率をコントロールする上で、主室を構成
する主シリンダが圧縮行程であってピストンが上死点ま
で上昇した時に副室の主室に対する容積割合が約50％に
増加した状態で、副室に連通する副シリンダから直接的
に押込むことによって高圧のEGRガスを副室に導入し、
しかも副室のみにEGRガスを導入することを可能にする
と共に、EGR率を増大或いは所望のEGR率にコントロール
することを可能にし、主室への吸入空気量の低下を防止
し、NOx、HC等の発生を抑制した燃焼状態を確保し、燃
焼を低減し、エンジン性能を向上させるEGR装置を備え
た副室式エンジンを提供することである。
り、副室のEGR率をコントロールする上で、主室を構成
する主シリンダが圧縮行程であってピストンが上死点ま
で上昇した時に副室の主室に対する容積割合が約50％に
増加した状態で、副室に連通する副シリンダから直接的
に押込むことによって高圧のEGRガスを副室に導入し、
しかも副室のみにEGRガスを導入することを可能にする
と共に、EGR率を増大或いは所望のEGR率にコントロール
することを可能にし、主室への吸入空気量の低下を防止
し、NOx、HC等の発生を抑制した燃焼状態を確保し、燃
焼を低減し、エンジン性能を向上させるEGR装置を備え
た副室式エンジンを提供することである。
この発明は、上記の目的を達成するために次のように
構成されている。即ち、この発明は、主シリンダで形成
した主室、該主室に連絡孔を通じて連通する副室、該副
室にガスを押込むための副シリンダ、該副シリンダから
送出通路を通じて前記副室にガスを導入するため前記副
室に設けた制御バルブ、前記副シリンダの吸入通路への
空気吸入量を制御するスロットルバルブ、前記吸入通路
と前記主シリンダの排気通路を連通する排ガス導入通
路、及び該排ガス導入通路に設けた排ガス量を制御する
排気ガス導入バルブ、を有する排気ガス再循環装置（以
下、EGR装置という）を備えた副室式エンジンに関す
る。
構成されている。即ち、この発明は、主シリンダで形成
した主室、該主室に連絡孔を通じて連通する副室、該副
室にガスを押込むための副シリンダ、該副シリンダから
送出通路を通じて前記副室にガスを導入するため前記副
室に設けた制御バルブ、前記副シリンダの吸入通路への
空気吸入量を制御するスロットルバルブ、前記吸入通路
と前記主シリンダの排気通路を連通する排ガス導入通
路、及び該排ガス導入通路に設けた排ガス量を制御する
排気ガス導入バルブ、を有する排気ガス再循環装置（以
下、EGR装置という）を備えた副室式エンジンに関す
る。
更に、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、前記
副シリンダと前記副室とを連通する前記送出通路に設け
たサージタンク、前記副シリンダの吸入ポートに設けた
リードバルブ及び排出ポートに設けたリードバルブを有
するものである。
副シリンダと前記副室とを連通する前記送出通路に設け
たサージタンク、前記副シリンダの吸入ポートに設けた
リードバルブ及び排出ポートに設けたリードバルブを有
するものである。
また、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、エン
ジンを２サイクルで作動するため前記主シリンダの下部
の周囲に多数の掃気ポートを設けたこと、或いは４サイ
クルで作動するためシリンダヘッドに吸気ポートを設け
たものである。
ジンを２サイクルで作動するため前記主シリンダの下部
の周囲に多数の掃気ポートを設けたこと、或いは４サイ
クルで作動するためシリンダヘッドに吸気ポートを設け
たものである。
更に、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、エン
ジンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーの
検出信号に応答して前記スロットルバルブと前記排気ガ
ス導入バルブの開閉量を制御するコントローラを有する
ものである。
ジンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーの
検出信号に応答して前記スロットルバルブと前記排気ガ
ス導入バルブの開閉量を制御するコントローラを有する
ものである。
この発明によるEGR装置を備えた副室式エンジンは、
以上のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、副室にガ
スを押込むための副シリンダを設け、該副シリンダから
前記副室にガスを導入するための制御バルブ、前記副シ
リンダへ導入するEGRガス量と空気吸入量とを制御する
ためのスロットルバルブ及び排気ガス導入バルブを設け
たので、主室と副室とのEGR率を独立してコントロール
でき、特に、副シリンダにポンプ作用をさせて該シリン
ダで高圧のEGRガスと新気のガス或いはEGRガスのみを該
副シリンダから前記副室に多量に押し込むことによって
前記副室のEGR率を増大させることができる。
以上のように構成されており、次のように作用する。即
ち、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、副室にガ
スを押込むための副シリンダを設け、該副シリンダから
前記副室にガスを導入するための制御バルブ、前記副シ
リンダへ導入するEGRガス量と空気吸入量とを制御する
ためのスロットルバルブ及び排気ガス導入バルブを設け
たので、主室と副室とのEGR率を独立してコントロール
でき、特に、副シリンダにポンプ作用をさせて該シリン
ダで高圧のEGRガスと新気のガス或いはEGRガスのみを該
副シリンダから前記副室に多量に押し込むことによって
前記副室のEGR率を増大させることができる。
以下、図面を参照して、この発明による排気ガス再循
環装置（以下、EGR装置という）を備えた副室式エンジ
ンの実施例を詳述する。第１図はこの発明によるEGR装
置を備えた副室式エンジンの一実施例を示す概略説明
図、及び第２図は第１図の副室式エンジンの４気筒の場
合を示す説明図である。
環装置（以下、EGR装置という）を備えた副室式エンジ
ンの実施例を詳述する。第１図はこの発明によるEGR装
置を備えた副室式エンジンの一実施例を示す概略説明
図、及び第２図は第１図の副室式エンジンの４気筒の場
合を示す説明図である。
このEGR装置を備えた副室式エンジンは、第１図に示
すように、主シリンダ１と副シリンダ２とを有し、主シ
リンダ１内を往復運動するピストン1Pはコンロッド1Cを
介してクランクシャフト３に連結され、副シリンダ２内
を往復運動するピストン2Pはコンロッド2Cを介してクラ
ンクシャフト３に連結されている。この副室式エンジン
は、ピストン1Pが順次に行う２行程で圧縮行程、爆発行
程、排気行程及び掃気・吸入行程の１サイクルを完結す
る２サイクルで作動するものであり、シリンダヘッド４
に排気ポート５及び副室７を備え、且つシリンダライナ
９の下部に掃気ポート11を備えている。主シリンダ１は
主室10を構成し、該主室10は連絡孔８を通じて副室７に
連通している。
すように、主シリンダ１と副シリンダ２とを有し、主シ
リンダ１内を往復運動するピストン1Pはコンロッド1Cを
介してクランクシャフト３に連結され、副シリンダ２内
を往復運動するピストン2Pはコンロッド2Cを介してクラ
ンクシャフト３に連結されている。この副室式エンジン
は、ピストン1Pが順次に行う２行程で圧縮行程、爆発行
程、排気行程及び掃気・吸入行程の１サイクルを完結す
る２サイクルで作動するものであり、シリンダヘッド４
に排気ポート５及び副室７を備え、且つシリンダライナ
９の下部に掃気ポート11を備えている。主シリンダ１は
主室10を構成し、該主室10は連絡孔８を通じて副室７に
連通している。
排気ポート５には該ポートを開閉するための排気バル
ブ６が配置され、該排気バルブ６はカム28の回転運動で
上下運動して排気ポート５を開閉する。主室10で発生し
た排気ガスは、排気バルブ６が開放することで主室10か
ら排気ポート５を通じて排気通路23へと排出され、更に
排気通路23を通じて外部へ放出される。主室10への吸入
空気は、エアクリーナから吸気通路30に設けた過給器15
の作用で掃気ポート11を通じて導入される。
ブ６が配置され、該排気バルブ６はカム28の回転運動で
上下運動して排気ポート５を開閉する。主室10で発生し
た排気ガスは、排気バルブ６が開放することで主室10か
ら排気ポート５を通じて排気通路23へと排出され、更に
排気通路23を通じて外部へ放出される。主室10への吸入
空気は、エアクリーナから吸気通路30に設けた過給器15
の作用で掃気ポート11を通じて導入される。
このEGR装置を備えた副室式エンジンは、副室７へEGR
ガスを押し込むために、第２図に示すように、１つの副
シリンダ２が設けられている。この副シリンダ２は排出
通路13を通じて１つのサージタンク14に連通し、該サー
ジタンク14から各排出通路13を通じて各副室７にそれぞ
れ連通している。副室７には、副室７内へ燃料をけた過
給器15の作用で掃気ポート11を通じて導入される。
ガスを押し込むために、第２図に示すように、１つの副
シリンダ２が設けられている。この副シリンダ２は排出
通路13を通じて１つのサージタンク14に連通し、該サー
ジタンク14から各排出通路13を通じて各副室７にそれぞ
れ連通している。副室７には、副室７内へ燃料をけた過
給器15の作用で掃気ポート11を通じて導入される。
このEGR装置を備えた副室式エンジンは、副室７へEGR
ガスを押し込むために、第２図に示すように、１つの副
シリンダ２が設けられている。この副シリンダ２は排出
通路13を通じて１つのサージタンク14に連通し、該サー
ジタンク14から各排出通路13を通じて各副室７にそれぞ
れ連通している。副室７には、副室７内へ燃料を噴射す
る燃料噴射ノズル12、及び副室７内へ排バルブ19が配置
されている。また、排出ポート32には、ピストン2Pの上
昇運動時に開放し且つ下降運動で閉鎖する送出側リード
バルブ18が配置されている。吸入通路16には、エアクリ
ーナに連通し、該エアクリーナを通じて取り入れられる
新気の吸気流量を調節するスロットルバルブ20が設けら
れている。更に、吸入通路16の途中には主シリンダ１の
排気通路23に連通する排ガス導入通路22が接続されてい
る。排ガス導入通路22の途中には排ガス導入バルブ21が
配置されている。
ガスを押し込むために、第２図に示すように、１つの副
シリンダ２が設けられている。この副シリンダ２は排出
通路13を通じて１つのサージタンク14に連通し、該サー
ジタンク14から各排出通路13を通じて各副室７にそれぞ
れ連通している。副室７には、副室７内へ燃料を噴射す
る燃料噴射ノズル12、及び副室７内へ排バルブ19が配置
されている。また、排出ポート32には、ピストン2Pの上
昇運動時に開放し且つ下降運動で閉鎖する送出側リード
バルブ18が配置されている。吸入通路16には、エアクリ
ーナに連通し、該エアクリーナを通じて取り入れられる
新気の吸気流量を調節するスロットルバルブ20が設けら
れている。更に、吸入通路16の途中には主シリンダ１の
排気通路23に連通する排ガス導入通路22が接続されてい
る。排ガス導入通路22の途中には排ガス導入バルブ21が
配置されている。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、スロ
ットルバルブ20及び排ガス導入バルブ21の開閉はコント
ローラ25の指令によって制御される。そのため、EGR装
置を備えた副室式エンジンは、エンジンの作動状態を検
出するセンサーとしてエンジン回転数を検出する回転セ
ンサー27及びエンジン負荷を検出する負荷センサー26を
有している。コントローラ25は、回転センサー27及び負
荷センサー26からの検出信号を受け、該検出信号に応答
してスロットルバルブ20と排ガス導入バルブ21の開閉量
を制御するように構成されている。例えば、コントロー
ラ25は、回転センサー27で検出された回転数Ｎが予め設
定した所定の回転数N0より大きい時、或は負荷センサー
26で検出された負荷Ｌが予め設定した所定の負荷L0より
大きい時には、EGR率を大きくするため、スロットルバ
ルブ20を絞り込み且つ排ガス導入バルブ21を開放してEG
Rガスを多量に副シリンダ２へ導入するように制御す
る。これに対して、コントローラ25は、回転センサー27
で検出された回転数Ｎが予め設定した所定の回転数N0よ
り小さい時、或いは負荷センサー26で検出された負荷Ｌ
が予め設定した所定の負荷L0より小さい時には、EGR率
を少なく又は零にするため、スロットルバルブ20を開放
し且つ排ガス導入バルブ21を絞り込んで副シリンダ２へ
導入するEGRガスを少量又は零にするように制御する。
ットルバルブ20及び排ガス導入バルブ21の開閉はコント
ローラ25の指令によって制御される。そのため、EGR装
置を備えた副室式エンジンは、エンジンの作動状態を検
出するセンサーとしてエンジン回転数を検出する回転セ
ンサー27及びエンジン負荷を検出する負荷センサー26を
有している。コントローラ25は、回転センサー27及び負
荷センサー26からの検出信号を受け、該検出信号に応答
してスロットルバルブ20と排ガス導入バルブ21の開閉量
を制御するように構成されている。例えば、コントロー
ラ25は、回転センサー27で検出された回転数Ｎが予め設
定した所定の回転数N0より大きい時、或は負荷センサー
26で検出された負荷Ｌが予め設定した所定の負荷L0より
大きい時には、EGR率を大きくするため、スロットルバ
ルブ20を絞り込み且つ排ガス導入バルブ21を開放してEG
Rガスを多量に副シリンダ２へ導入するように制御す
る。これに対して、コントローラ25は、回転センサー27
で検出された回転数Ｎが予め設定した所定の回転数N0よ
り小さい時、或いは負荷センサー26で検出された負荷Ｌ
が予め設定した所定の負荷L0より小さい時には、EGR率
を少なく又は零にするため、スロットルバルブ20を開放
し且つ排ガス導入バルブ21を絞り込んで副シリンダ２へ
導入するEGRガスを少量又は零にするように制御する。
更に、このEGR装置を備えた副室式エンジンは、上記
のように構成されており、次のように作動する。この副
室式エンジンでEGRを行う場合には、主シリンダ１及び
副シリンダ２に関する作動は同期させる必要があるの
で、主シリンダ１のピストン1P及び副シリンダ２のピス
トン2Pの作動状態、スロットルバルブ20、排ガス導入バ
ルブ21、排気バルブ６、制御バルブ17及び副シリンダ２
のリードバルブ18,19のバルブタイミング、燃料噴射ノ
ズル12の噴射タイミング、並びに過給器15の作動状態等
を第３図を参照して説明する。第３図では、主シリンダ
１におけるピストン1Pの上昇行程及び下降行程に対応す
る部分についての副シリンダ２のピストン2Pの作動、各
バルブのバルブタイミング等が示されている。第３図に
示すように、主シリンダ１のピストン1Pは、該ピストン
1Pの下死点（BDC）から上昇行程となり、図の中央部で
上死点（TDC）となり、該上死点で反転して下降行程に
なり、次いで再び下死点に到達する繰り返しの往復運動
を行う。
のように構成されており、次のように作動する。この副
室式エンジンでEGRを行う場合には、主シリンダ１及び
副シリンダ２に関する作動は同期させる必要があるの
で、主シリンダ１のピストン1P及び副シリンダ２のピス
トン2Pの作動状態、スロットルバルブ20、排ガス導入バ
ルブ21、排気バルブ６、制御バルブ17及び副シリンダ２
のリードバルブ18,19のバルブタイミング、燃料噴射ノ
ズル12の噴射タイミング、並びに過給器15の作動状態等
を第３図を参照して説明する。第３図では、主シリンダ
１におけるピストン1Pの上昇行程及び下降行程に対応す
る部分についての副シリンダ２のピストン2Pの作動、各
バルブのバルブタイミング等が示されている。第３図に
示すように、主シリンダ１のピストン1Pは、該ピストン
1Pの下死点（BDC）から上昇行程となり、図の中央部で
上死点（TDC）となり、該上死点で反転して下降行程に
なり、次いで再び下死点に到達する繰り返しの往復運動
を行う。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、始動
時等のEGRが必要でない時にはEGRを行わない。即ち、副
シリンダ２を作動してEGRを行わない場合には、以下に
概説するような通常の作動を行う。主シリンダ１では、
ピストン1Pの上昇行程の前半まで排気行程が行われ、次
いで掃気ポート11が閉鎖する上昇行程の中間部まで過給
器15の作用によって掃気・吸気行程が行われる。即ち、
過給器15を作動することによってメカニカル過給を行う
ことができる。また、スロットルバルブ20及び排ガス導
入バルブ21を閉鎖し、副シリンダ２のピストン2Pは仕事
をすることなく空運転させる。従って、主シリンダ１へ
は過給器15による新気のみの圧縮導入を行い、始動性を
大幅に向上させる。或いは、排ガス導入バルブ21を閉鎖
し且つスロットルバルブ20を開放して新気のみを副シリ
ンダ２へ導入して高圧の新気を副室７に導入するように
作動させることも可能である。ピストン1Pで掃気ポート
11が閉鎖することによって主シリンダ１内は圧縮行程に
なり、上死点に達する。ピストン1Pの上死点近傍で副室
７に設けた燃料噴射ノズル12から燃料を噴射させ、主シ
リンダ１では爆発行程即ち膨張行程になる。膨張行程の
後半によって排気バルブ６を開放して排気行程に移り、
ピストン1Pは下死点に到達し、繰り返しの往復運動を行
う。このサイクルを繰り返すことによってエンジンは駆
動される。
時等のEGRが必要でない時にはEGRを行わない。即ち、副
シリンダ２を作動してEGRを行わない場合には、以下に
概説するような通常の作動を行う。主シリンダ１では、
ピストン1Pの上昇行程の前半まで排気行程が行われ、次
いで掃気ポート11が閉鎖する上昇行程の中間部まで過給
器15の作用によって掃気・吸気行程が行われる。即ち、
過給器15を作動することによってメカニカル過給を行う
ことができる。また、スロットルバルブ20及び排ガス導
入バルブ21を閉鎖し、副シリンダ２のピストン2Pは仕事
をすることなく空運転させる。従って、主シリンダ１へ
は過給器15による新気のみの圧縮導入を行い、始動性を
大幅に向上させる。或いは、排ガス導入バルブ21を閉鎖
し且つスロットルバルブ20を開放して新気のみを副シリ
ンダ２へ導入して高圧の新気を副室７に導入するように
作動させることも可能である。ピストン1Pで掃気ポート
11が閉鎖することによって主シリンダ１内は圧縮行程に
なり、上死点に達する。ピストン1Pの上死点近傍で副室
７に設けた燃料噴射ノズル12から燃料を噴射させ、主シ
リンダ１では爆発行程即ち膨張行程になる。膨張行程の
後半によって排気バルブ６を開放して排気行程に移り、
ピストン1Pは下死点に到達し、繰り返しの往復運動を行
う。このサイクルを繰り返すことによってエンジンは駆
動される。
この副室式エンジンで副室７にEGRを行う場合には、
次のように作動することができる。副シリンダ２のピス
トン2Pは、該ピストン1Pの上死点てまえ50゜〜20゜程度
の領域に上死点になり且つピストン1Pの下死点てまえ50
゜〜20゜程度の領域に下死点になるように設定されてい
る。副シリンダ２のピストン2Pの上死点から下降時に、
吸入側リードバルブ19が開放する。それと共に、コント
ローラ25の指令で排ガス導入バルブ21を開放し、新気を
導入するスロットルバルブ20を絞り込む制御を行う。排
ガス導入バルブ21を開放することで、EGRガスは排気通
路23から排ガス導入通路22、吸入通路16を通って副シリ
ンダ２内へ導入される。次いで、ピストン2Pの上昇行程
によって副シリンダ２内の新気とEGRガスの混合気即ち
ガスは圧縮され、それに応じて送出側リードバルブ18が
開放し、副シリンダ２内のガスは入口側排出通路３を通
じてサージタンク14へ送り込まれる。主シリンダ１のピ
ストン1Pの圧縮行程半ばで且つ副シリンダ２のピストン
2Pの圧縮行程後半において、副室７に設けた制御バルブ
17を開放し、EGRガスと新気とがコントロールされた混
合気即ちガスをサージタンク14から出口側排出通路13を
通じて副室７内へ高圧状態で押し込む。制御バルブ17は
副シリンダ２のピストン2Pの上死点で閉鎖すればよい。
それによって、副室７内にはEGR率の高いガスを供給す
ることができ、圧縮行程の終端付近で燃料噴射ノズル12
から噴射された燃料は着火して爆発し、膨張行程へ移行
する。副室７でのEGR率を高くすることによって、副室
７でNOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせることが
できる。次いで、火炎が副室７から主室10へ吹き出すこ
とによって主室10の新気に混合して燃料当量比は急激に
低下すると共に、燃焼温度が急減に低下して主室10でも
NOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせることができ
る。
次のように作動することができる。副シリンダ２のピス
トン2Pは、該ピストン1Pの上死点てまえ50゜〜20゜程度
の領域に上死点になり且つピストン1Pの下死点てまえ50
゜〜20゜程度の領域に下死点になるように設定されてい
る。副シリンダ２のピストン2Pの上死点から下降時に、
吸入側リードバルブ19が開放する。それと共に、コント
ローラ25の指令で排ガス導入バルブ21を開放し、新気を
導入するスロットルバルブ20を絞り込む制御を行う。排
ガス導入バルブ21を開放することで、EGRガスは排気通
路23から排ガス導入通路22、吸入通路16を通って副シリ
ンダ２内へ導入される。次いで、ピストン2Pの上昇行程
によって副シリンダ２内の新気とEGRガスの混合気即ち
ガスは圧縮され、それに応じて送出側リードバルブ18が
開放し、副シリンダ２内のガスは入口側排出通路３を通
じてサージタンク14へ送り込まれる。主シリンダ１のピ
ストン1Pの圧縮行程半ばで且つ副シリンダ２のピストン
2Pの圧縮行程後半において、副室７に設けた制御バルブ
17を開放し、EGRガスと新気とがコントロールされた混
合気即ちガスをサージタンク14から出口側排出通路13を
通じて副室７内へ高圧状態で押し込む。制御バルブ17は
副シリンダ２のピストン2Pの上死点で閉鎖すればよい。
それによって、副室７内にはEGR率の高いガスを供給す
ることができ、圧縮行程の終端付近で燃料噴射ノズル12
から噴射された燃料は着火して爆発し、膨張行程へ移行
する。副室７でのEGR率を高くすることによって、副室
７でNOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせることが
できる。次いで、火炎が副室７から主室10へ吹き出すこ
とによって主室10の新気に混合して燃料当量比は急激に
低下すると共に、燃焼温度が急減に低下して主室10でも
NOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせることができ
る。
次に、この発明によるEGR装置を備えた副室式エンジ
ンの別の実施例を、第１図及び第４図を参照して説明す
る。第４図に示す実施例は、第２図に示す実施例と比較
して副シリンダ２を主シリンダ１に対してそれぞれ設け
た以外は、全く同一の構成及び同一の機能を有すもので
ある。従って、第４図に示す部品には、第２図に示す部
品と同一の部品には同一の符号の付し、それらについて
の説明は省略する。
ンの別の実施例を、第１図及び第４図を参照して説明す
る。第４図に示す実施例は、第２図に示す実施例と比較
して副シリンダ２を主シリンダ１に対してそれぞれ設け
た以外は、全く同一の構成及び同一の機能を有すもので
ある。従って、第４図に示す部品には、第２図に示す部
品と同一の部品には同一の符号の付し、それらについて
の説明は省略する。
また、この発明によるEGR装置を備えた副室式エンジ
ンの更に別の実施例を、第５図及び第６図を参照して説
明する。第５図及び第６図に示す実施例は、第１図及び
第２図に示す実施例と比較してエンジンが４サイクルで
作動される以外は、EGR装置については全く同一の構成
及び同一の機能を有するものである。従って、第５図及
び第６図に示す部品には、第１図及び第２図に示す部品
と同一の部品には同一の符号を付し、それらについての
説明は省略する。第５図に示すように、このEGR装置を
備えた副室式エンジンは、主シリンダ１と副シリンダ２
とによるEGR装置については、第１図に示すEGR装置を備
えた副室式エンジンと同一構成である。このEGR装置を
備えた副室式エンジンは、ピストン1Pが順次に行う４行
程で圧縮行程、爆発行程、排気行程及び吸入行程の１サ
イクルを完結する４サイクルで作動するものであり、シ
リンダヘッド４に吸気ポート31、排気ポート５及び副室
７を備えている。更に、吸気ポート31には吸気バルブ
（図示せず）が配置されている。上記吸気バルブは及び
排気バルブ６は、カム28等の通常の動弁機構によって、
開閉作動にされるものである。また、４つの主シリンダ
１即ち４気筒に対して１つの副シリンダ２及びサージタ
ンク14を設けたものである。
ンの更に別の実施例を、第５図及び第６図を参照して説
明する。第５図及び第６図に示す実施例は、第１図及び
第２図に示す実施例と比較してエンジンが４サイクルで
作動される以外は、EGR装置については全く同一の構成
及び同一の機能を有するものである。従って、第５図及
び第６図に示す部品には、第１図及び第２図に示す部品
と同一の部品には同一の符号を付し、それらについての
説明は省略する。第５図に示すように、このEGR装置を
備えた副室式エンジンは、主シリンダ１と副シリンダ２
とによるEGR装置については、第１図に示すEGR装置を備
えた副室式エンジンと同一構成である。このEGR装置を
備えた副室式エンジンは、ピストン1Pが順次に行う４行
程で圧縮行程、爆発行程、排気行程及び吸入行程の１サ
イクルを完結する４サイクルで作動するものであり、シ
リンダヘッド４に吸気ポート31、排気ポート５及び副室
７を備えている。更に、吸気ポート31には吸気バルブ
（図示せず）が配置されている。上記吸気バルブは及び
排気バルブ６は、カム28等の通常の動弁機構によって、
開閉作動にされるものである。また、４つの主シリンダ
１即ち４気筒に対して１つの副シリンダ２及びサージタ
ンク14を設けたものである。
次に、この発明によるEGR装置を備えた副室式エンジ
ンの他の実施例を、第５図及び第７図を参照して説明す
る。第７図に示す実施例は、第６図に示す実施例と比較
して副シリンダ２を主シリンダ１に対してそれぞれ設け
た以外は、全く同一の構成及び第一の機能を有すもので
ある。従って、第７図に示す部品には、第６図に示す部
品と同一の部品には同一の符号を付し、それらについて
の説明は省略する。
ンの他の実施例を、第５図及び第７図を参照して説明す
る。第７図に示す実施例は、第６図に示す実施例と比較
して副シリンダ２を主シリンダ１に対してそれぞれ設け
た以外は、全く同一の構成及び第一の機能を有すもので
ある。従って、第７図に示す部品には、第６図に示す部
品と同一の部品には同一の符号を付し、それらについて
の説明は省略する。
この発明によるEGR装置を備えた副室式エンジンは、
上記のように構成されているが、必ずしも上記各実施例
に限定されるものではなく、例えば、６気筒エンジン、
８気筒エンジン等の多気筒エンジンに適用できるもので
ある。また、多気筒を構成する多主シリンダに対して副
シリンダは上記実施例に示すように、１個或いは主シリ
ンダに対応する数の副シリンダに限らず、例えば、６気
筒に対して２個或いは３個の副シリンダを設けるように
構成することも可能なものである。更に、主シリンダ及
び副室に設けたバルブをカム等の動弁機構に限らず電磁
力によって作動できる電磁バルブを使用することも可能
なものである。
上記のように構成されているが、必ずしも上記各実施例
に限定されるものではなく、例えば、６気筒エンジン、
８気筒エンジン等の多気筒エンジンに適用できるもので
ある。また、多気筒を構成する多主シリンダに対して副
シリンダは上記実施例に示すように、１個或いは主シリ
ンダに対応する数の副シリンダに限らず、例えば、６気
筒に対して２個或いは３個の副シリンダを設けるように
構成することも可能なものである。更に、主シリンダ及
び副室に設けたバルブをカム等の動弁機構に限らず電磁
力によって作動できる電磁バルブを使用することも可能
なものである。
この発明による排気ガス再循環（以下、EGRという）
装置を備えた副室式エンジンは、以上のように構成され
ているので、次のような効果を有する。即ち、このEGR
装置を備えた副室式エンジンは、主シリンダで形成した
主室、該主室に連絡孔を通じて連通する副室、該副室に
ガスを押込むための副シリンダ、該副シリンダから排出
通路を通じて前記副室にガスを導入するため前記副室に
設けた制御バルブ、前記副シリンダの吸入通路への空気
吸入量を制御するスロットバルブ、前記吸入通路と前記
主シリンダの排気通路を連通する排ガス導入通路及び該
排ガス導入通路に設けた排ガス量を制御する排気ガス導
入バルブを有するので、主室と副室とのEGR率を独立し
てコントロールでき、しかも副シリンダにポンプ作用を
させ、該副シリンダから高圧のEGRガスを副室に押し込
むことによって副室のEGR率を増大させることができ
る。
装置を備えた副室式エンジンは、以上のように構成され
ているので、次のような効果を有する。即ち、このEGR
装置を備えた副室式エンジンは、主シリンダで形成した
主室、該主室に連絡孔を通じて連通する副室、該副室に
ガスを押込むための副シリンダ、該副シリンダから排出
通路を通じて前記副室にガスを導入するため前記副室に
設けた制御バルブ、前記副シリンダの吸入通路への空気
吸入量を制御するスロットバルブ、前記吸入通路と前記
主シリンダの排気通路を連通する排ガス導入通路及び該
排ガス導入通路に設けた排ガス量を制御する排気ガス導
入バルブを有するので、主室と副室とのEGR率を独立し
てコントロールでき、しかも副シリンダにポンプ作用を
させ、該副シリンダから高圧のEGRガスを副室に押し込
むことによって副室のEGR率を増大させることができ
る。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、前記
副シリンダと前記副室とを連通する前記排出通路に設け
たサージタンク、前記副シリンダの吸入ポートに設けた
リードバルブ及び排出ポートに設けたリードバルブを有
するので、前記副シリンダに新気とEGRガスとのコント
ロールされたガスを的確に導入して前記サージタンクに
的確に溜めることができる。しかも、前記サージタンク
には高圧のガスを大量に蓄積することができ、副室へ押
し込むEGR率を高くすることができると共に、多気筒エ
ンジンに対して１つの副シリンダで対応することも可能
になる。
副シリンダと前記副室とを連通する前記排出通路に設け
たサージタンク、前記副シリンダの吸入ポートに設けた
リードバルブ及び排出ポートに設けたリードバルブを有
するので、前記副シリンダに新気とEGRガスとのコント
ロールされたガスを的確に導入して前記サージタンクに
的確に溜めることができる。しかも、前記サージタンク
には高圧のガスを大量に蓄積することができ、副室へ押
し込むEGR率を高くすることができると共に、多気筒エ
ンジンに対して１つの副シリンダで対応することも可能
になる。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、前記
主シリンダの下部の周囲に多数の掃気ポートを設けてエ
ンジンを２サイクルで作動する場合には、主室に導入さ
れる吸気は層状吸気形態となって圧縮行程が行われ、副
室へ導入するEGRガスは該副室内に閉じ込められ、主室
は新気となり、完全に副室のみでのEGRの燃焼となって
副室での燃焼はNOxを低減する燃焼となる。次いで、火
炎は副室から主室へ吹き出されることによって燃料当量
比及び燃焼温度は急激に低下し、NOxの発生領域での燃
焼を避けることができる。従って、極めて好ましい燃焼
状態を得ることができ、NOx、カーボン等の発生を低下
させて燃費を低減し、エンジン性能を向上させることが
できる。
主シリンダの下部の周囲に多数の掃気ポートを設けてエ
ンジンを２サイクルで作動する場合には、主室に導入さ
れる吸気は層状吸気形態となって圧縮行程が行われ、副
室へ導入するEGRガスは該副室内に閉じ込められ、主室
は新気となり、完全に副室のみでのEGRの燃焼となって
副室での燃焼はNOxを低減する燃焼となる。次いで、火
炎は副室から主室へ吹き出されることによって燃料当量
比及び燃焼温度は急激に低下し、NOxの発生領域での燃
焼を避けることができる。従って、極めて好ましい燃焼
状態を得ることができ、NOx、カーボン等の発生を低下
させて燃費を低減し、エンジン性能を向上させることが
できる。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、シリ
ンダヘッドに吸気ポートを設けることによって、エンジ
ンを４サイクルで作動することも可能になり、副室へ押
し込むEGRガスを増大させて、EGR率を高くすることがで
きる。
ンダヘッドに吸気ポートを設けることによって、エンジ
ンを４サイクルで作動することも可能になり、副室へ押
し込むEGRガスを増大させて、EGR率を高くすることがで
きる。
このEGR装置を備えた副室式エンジンにおいて、エン
ジンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーの
検出信号に応答して前記スロットルバルブと前記排気ガ
ス導入バルブの開閉量を制御するコントローラを有する
ので、エンジン回転数或いはエンジン負荷に応じて副室
に送り込むEGR率を最適状態にコントロールすることが
できる。例えば、始動時には、副室へのEGRを停止し、
高圧の新気を導入して始動性を向上させることができ、
また、エンジン負荷の高い状態では副室へのEGR率を高
めて、NOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせること
ができる。
ジンの作動状態を検出するセンサー、及び該センサーの
検出信号に応答して前記スロットルバルブと前記排気ガ
ス導入バルブの開閉量を制御するコントローラを有する
ので、エンジン回転数或いはエンジン負荷に応じて副室
に送り込むEGR率を最適状態にコントロールすることが
できる。例えば、始動時には、副室へのEGRを停止し、
高圧の新気を導入して始動性を向上させることができ、
また、エンジン負荷の高い状態では副室へのEGR率を高
めて、NOx、HC等の発生を抑制する燃焼を行わせること
ができる。
第１図はこの発明によるEGR装置を備えた副室式エンジ
ンの一実施例を示す概略説明図、第２図は第１図の副室
式エンジンの主シリンダと副シリンダとの関係の一実施
例を示す説明図、第３図は第１図に示すEGR装置を備え
た副室式エンジンのバルブタイミングを説明する概略説
明図、第４図は第１図の副室式エンジンの主シリンダと
副シリンダとの関係の別の実施例を示す説明図、第５図
はこの発明によるEGR装置を備えた副室式エンジンの別
の実施例を示す概略説明図、第６図は第５図の副室式エ
ンジンの主シリンダと副シリンダとの関係を示す説明
図、及び第７図は第５図の副室式エンジンの主シリンダ
と副シリンダとの関係の別の実施例を示す説明図であ
る。 １……主シリンダ、２……副シリンダ、３……クランク
シャフト、4,33……シリンダヘッド、５……排気ポー
ト、６……排気バルブ、７……副室、８……連絡孔、９
……シリンダライナ、10……主室、11……掃気ポート、
12……燃料噴射ノズル、13……排出通路、14……サージ
タンク、15……過給器、16……吸気通路、17……制御バ
ルブ、18,19……リードバルブ、20……スロットルバル
ブ、21……排ガス導入バルブ、22……排ガス導入通路、
23,24……排気通路、25……コントローラ、26……負荷
センサー、27……回転センサー、28,29……カム、30…
…吸気通路、31……吸入ポート、32……排出ポート。
ンの一実施例を示す概略説明図、第２図は第１図の副室
式エンジンの主シリンダと副シリンダとの関係の一実施
例を示す説明図、第３図は第１図に示すEGR装置を備え
た副室式エンジンのバルブタイミングを説明する概略説
明図、第４図は第１図の副室式エンジンの主シリンダと
副シリンダとの関係の別の実施例を示す説明図、第５図
はこの発明によるEGR装置を備えた副室式エンジンの別
の実施例を示す概略説明図、第６図は第５図の副室式エ
ンジンの主シリンダと副シリンダとの関係を示す説明
図、及び第７図は第５図の副室式エンジンの主シリンダ
と副シリンダとの関係の別の実施例を示す説明図であ
る。 １……主シリンダ、２……副シリンダ、３……クランク
シャフト、4,33……シリンダヘッド、５……排気ポー
ト、６……排気バルブ、７……副室、８……連絡孔、９
……シリンダライナ、10……主室、11……掃気ポート、
12……燃料噴射ノズル、13……排出通路、14……サージ
タンク、15……過給器、16……吸気通路、17……制御バ
ルブ、18,19……リードバルブ、20……スロットルバル
ブ、21……排ガス導入バルブ、22……排ガス導入通路、
23,24……排気通路、25……コントローラ、26……負荷
センサー、27……回転センサー、28,29……カム、30…
…吸気通路、31……吸入ポート、32……排出ポート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｌ
Claims (5)
- 【請求項１】主シリンダで形成した主室、該主室に連絡
孔を通じて連通する副室、該副室にガスを押込むための
副シリンダ、該副シリンダから送出通路を通じて前記副
室にガスを導入するため前記副室に設けた制御バルブ、
前記副シリンダの吸入通路への空気吸入量を制御するス
ロットルバルブ、前記吸入通路と前記主シリンダの排気
通路を連通する排ガス導入通路、及び該排ガス導入通路
に設けた排ガス量を制御する排気ガス導入バルブ、を有
する排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン。 - 【請求項２】前記副シリンダと前記副室とを連通する前
記送出通路に設けたサージタンク、前記副シリンダの吸
入ポートに設けたリードバルブ及び排出ポートに設けた
リードバルブを有する請求項１に記載の排気ガス再循環
装置を備えた副室式エンジン。 - 【請求項３】前記主シリンダの下部の周囲に多数の掃気
ポートを設け、エンジンを２サイクルで作動する請求項
１に記載の排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジ
ン。 - 【請求項４】シリンダヘッドに吸気ポートを設け、エン
ジンを４サイクルで作動する請求項１に記載の排気ガス
再循環装置を備えた副室式エンジン。 - 【請求項５】エンジンの作動状態を検出するセンサー、
及び該センサーの検出信号に応答して前記スロットルバ
ルブと前記排気ガス導入バルブの開閉量を制御するコン
トローラを有する請求項１に記載の排気ガス再循環装置
を備えた副室式エンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292083A JP2946729B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292083A JP2946729B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04166656A JPH04166656A (ja) | 1992-06-12 |
| JP2946729B2 true JP2946729B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=17777327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292083A Expired - Lifetime JP2946729B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 排気ガス再循環装置を備えた副室式エンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946729B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112005000152T5 (de) | 2004-03-30 | 2007-02-15 | Aleksandr Nikolaevic Sergeev | Verbrennungsmotor und die Methode seiner Steuerung |
| JP4841692B2 (ja) * | 2007-08-07 | 2011-12-21 | スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 螺旋のクロスオーバー通路を備える分割サイクルエンジン |
| EP2622189A4 (en) * | 2010-09-29 | 2015-12-23 | Scuderi Group Inc | INTERCOMMUNICATION PASSAGE SIZING FOR DIVIDED CYCLE ENGINE |
| US8833315B2 (en) | 2010-09-29 | 2014-09-16 | Scuderi Group, Inc. | Crossover passage sizing for split-cycle engine |
| US20130199492A1 (en) * | 2012-02-08 | 2013-08-08 | GM Global Technology Operations LLC | Internal combustion engine utilizing dual compression and single expansion process |
| JP6450474B2 (ja) * | 2015-12-17 | 2019-01-09 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2292083A patent/JP2946729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04166656A (ja) | 1992-06-12 |
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