JP3315416B2 - Diesel engine intake system - Google Patents

Diesel engine intake system

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JP3315416B2
JP3315416B2 JP17106591A JP17106591A JP3315416B2 JP 3315416 B2 JP3315416 B2 JP 3315416B2 JP 17106591 A JP17106591 A JP 17106591A JP 17106591 A JP17106591 A JP 17106591A JP 3315416 B2 JP3315416 B2 JP 3315416B2
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swirl
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diesel engine
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンの
吸気装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ディーゼルエンジンにおいては、
排気エミッションの低減とくにNOx発生量の低減が求
められているが、NOx発生量を低減するには、燃焼室
内の燃焼温度を過剰に上昇させないようにすることが必
要である。そして、一般に、燃焼温度の不必要なな上昇
を抑制する手法として、燃焼室内での燃料の燃焼性の改
善、吸気系への排気ガスの導入(EGR)等が知られてい
る。ここで、燃焼性の改善手法として、運転状態に応じ
て燃焼室内での吸気旋回流すなわちスワールの強さを制
御するといった、いわゆるスワール制御が従来より知ら
れている。例えば、各気筒に夫々2つの吸気ポートを設
け、一方の吸気ポートを燃焼室の周方向に向けて開口さ
せ、あるいはヘリカル状に形成するなどしてスワールを
生成させるようにする一方、両吸気ポートまたは一方の
吸気ポートを開閉する開閉弁を設け、エンジンの運転状
態に応じて開閉弁を開閉し、燃焼室内のスワールの強さ
を変えて、燃焼性を好ましく制御するようになっている
(特開昭62−174533号公報参照)。
2. Description of the Related Art In recent years, in diesel engines,
Reduction of exhaust emissions, particularly reduction of NOx generation, is required. To reduce NOx generation, it is necessary to prevent the combustion temperature in the combustion chamber from excessively increasing. In general, as a technique for suppressing an unnecessary increase in the combustion temperature, improvement of fuel combustibility in a combustion chamber, introduction of exhaust gas into an intake system (EGR), and the like are known. Here, so-called swirl control, which controls the intake swirling flow in the combustion chamber, that is, the swirl strength, according to the operating state has been conventionally known as a method of improving the combustibility. For example, two intake ports are provided for each cylinder, and one of the intake ports is opened in the circumferential direction of the combustion chamber or formed in a helical shape to generate swirl. Alternatively, an on-off valve for opening and closing one intake port is provided, and the on-off valve is opened and closed according to the operating state of the engine, and the swirl strength in the combustion chamber is changed to preferably control the combustibility.
(See JP-A-62-174533).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のスワール制御は、主として燃焼性を高めてエンジ
ン出力の向上を図ることを目的としているので、排気エ
ミッションの低減には直接的にはつながらないといった
問題がある。また、NOx対策としての吸気系へのEG
Rガスの導入は、従来より広く行なわれている。しかし
ながら、かかるEGR機構を過給機付エンジンに設けた
場合、吸気圧が排気圧より高くなる運転領域では、通常
EGRガスの吸気系への導入が不可能であるばかりか、
逆に吸気が排気系に流入するといった問題がある。とく
に機械式過給機では、低回転領域から吸気圧が高くなる
ので、かかる不具合が著しい。
However, such a conventional swirl control aims at improving the engine output by mainly improving the flammability, so that it does not directly lead to the reduction of the exhaust emission. There is. In addition, EG to the intake system as a measure against NOx
The introduction of R gas has been widely performed conventionally. However, when such an EGR mechanism is provided in a supercharged engine, in the operating region where the intake pressure is higher than the exhaust pressure, it is not only impossible to normally introduce the EGR gas into the intake system,
Conversely, there is a problem that the intake air flows into the exhaust system. In particular, in the case of a mechanical supercharger, since the intake pressure is increased from a low rotation region, such a problem is remarkable.

【0004】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、エンジン出力を高めつつ、
NOx等の排気エミッションを有効に低減することがで
きるディーゼルエンジンの吸気装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems.
An object of the present invention is to provide an intake device for a diesel engine that can effectively reduce exhaust emissions such as NOx.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明は、(i)各気筒に、夫々、吸気弁に
よって開閉されかつスワールを生成するようになった第
1、第2の吸気ポートが設けられた過給機付きディーゼ
ルエンジンの吸気装置において、(ii)第1、第2の吸
気ポートが同一回転方向のスワールを生成するようにな
っていて、(iii)各気筒の第1の吸気ポートに吸気を
分配して供給する第1の吸気集合部と、各気筒の第2の
吸気ポートに吸気を分配して供給する第2の吸気集合部
とが夫々互いに独立して設けられる一方、いずれか一方
の吸気集合部の上流側にのみ、該吸気集合部への吸気供
給経路を開閉する開閉弁が設けられ、(iv)該開閉弁が
設けられた側の吸気集合部にEGRガスを導入するEG
R機構が接続され、(v)かつ上記開閉弁を低負荷領域
では全閉し、中負荷領域では部分的に開き、高負荷領域
では全開することにより、低負荷領域では低スワールを
生成し、中負荷領域では中スワールを生成し、高負荷領
域では高スワールを生成する開閉弁制御手段が設けられ
ていることを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置
を提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system comprising: (i) a first cylinder which is opened and closed by an intake valve and generates a swirl in each cylinder. In the intake device of a turbocharged diesel engine provided with a second intake port, (ii) the first and second intake ports generate swirl in the same rotational direction, and (iii) A first intake manifold that distributes and supplies intake air to a first intake port of a cylinder and a second intake manifold that distributes and supplies intake air to a second intake port of each cylinder are independent of each other. On the other hand, an opening / closing valve for opening and closing the intake supply path to the intake manifold is provided only on the upstream side of one of the intake manifolds, and (iv) intake air on the side provided with the opening / closing valve is provided. EG that introduces EGR gas into the collecting section
An R mechanism is connected, (v) and the on-off valve is fully closed in a low load region, partially opened in a medium load region, and fully opened in a high load region to generate a low swirl in a low load region, An on-off valve control means for generating a medium swirl in a medium load region and generating a high swirl in a high load region is provided.

【0006】第2の発明は、第1の発明にかかるディー
ゼルエンジンの吸気装置において、開閉弁制御手段が、
吸気圧が排気圧よりも高いときには開閉弁を部分的に開
く負荷領域を中負荷領域外に拡張するようになっている
ことを特徴とするディーゼルエンジンの吸気装置を提供
する。
According to a second aspect, in the intake device for a diesel engine according to the first aspect, the on-off valve control means includes:
When the intake pressure is higher than the exhaust pressure, a load region in which the on-off valve is partially opened is extended outside the medium load region.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図1に示すように、4気筒ディーゼルエンジンEの各気
筒1には、夫々、第1,第2吸気ポート2,3と、第1,
第2排気ポート4,5とが設けられている。ここで、第
1,第2吸気ポート2,3は、夫々後で説明するように、
基本的には同一回転方向のスワールを生成できるように
なっている。そして、各気筒1の第1吸気ポート2は夫
々第1独立吸気通路6と連通し、各気筒1の第2吸気ポ
ート3は第2独立吸気通路7と連通している。また、各
気筒1の第1,第2排気ポート4,5は夫々独立排気通路
8と連通している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below.
As shown in FIG. 1, each cylinder 1 of a four-cylinder diesel engine E has first and second intake ports 2, 3 and first and second intake ports 2, 3, respectively.
Second exhaust ports 4 and 5 are provided. Here, as described later, the first and second intake ports 2 and 3, respectively,
Basically, swirls in the same rotation direction can be generated. The first intake port 2 of each cylinder 1 communicates with a first independent intake passage 6, and the second intake port 3 of each cylinder 1 communicates with a second independent intake passage 7. The first and second exhaust ports 4 and 5 of each cylinder 1 communicate with an independent exhaust passage 8 respectively.

【0008】そして、図2と図3とに示すように、エン
ジンEの各気筒1においては、第1吸気ポート2を開閉
する第1吸気弁11と、第2吸気ポート3を開閉する第
2吸気弁12とが設けられ、エンジンEは、第1,第2
吸気弁11,12が開かれたときに、第1,第2吸気ポー
ト2,3から燃焼室13内に吸気(エア)を吸入し、この
吸気をピストン14で圧縮して高圧・高温にした後、こ
の吸気中に燃料噴射弁15から燃料を噴射し、この燃料
を高温の吸気で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁(図
示せず)が開かれたときに、第1,第2排気ポート4,5
を介して独立排気通路8に排出するようになっている。
なお、第1,第2吸気弁11,12は、吸気側カム機構1
6によって所定のタイミングで開閉されるようになって
いる。ここで、第1吸気ポート2は燃焼室13のほぼ周
方向に向いて開口するタンゼンシャルポートであって、
燃焼室13内に比較的弱いスワールを生成できるように
なっている。また、第2吸気ポート3は、開口部近傍が
ヘリカル状に形成されたヘリカルポートであって、燃焼
室13内に比較的強いスワールを生成できるようになっ
ている。かかるスワールは、後で説明するように、エン
ジンEの運転状態に応じて制御され、燃料の燃焼を緩慢
化して、NOx発生量を低減する。
As shown in FIGS. 2 and 3, in each cylinder 1 of the engine E, a first intake valve 11 for opening and closing the first intake port 2 and a second intake valve 11 for opening and closing the second intake port 3 are provided. An intake valve 12 is provided, and the engine E includes first and second
When the intake valves 11 and 12 are opened, intake air (air) is sucked into the combustion chamber 13 from the first and second intake ports 2 and 3, and the intake air is compressed by the piston 14 to high pressure and high temperature. Thereafter, fuel is injected from the fuel injection valve 15 during the intake, the fuel is ignited and burned by the high-temperature intake, and the combustion gas is released when the exhaust valves (not shown) are opened. Exhaust port 4,5
To the independent exhaust passage 8 via the
The first and second intake valves 11 and 12 are connected to the intake cam mechanism 1.
6, the shutter is opened and closed at a predetermined timing. Here, the first intake port 2 is a tangential port that opens substantially in the circumferential direction of the combustion chamber 13,
A relatively weak swirl can be generated in the combustion chamber 13. The second intake port 3 is a helical port formed in a helical shape in the vicinity of the opening, and can generate a relatively strong swirl in the combustion chamber 13. The swirl is controlled in accordance with the operating state of the engine E, as described later, to slow down fuel combustion and reduce the amount of NOx generated.

【0009】再び、図1に示すように、エンジンEに吸
気を供給するために吸気装置Aが設けられ、この吸気装
置Aの共通吸気通路20には、吸気流れ方向にみて上流
側から順に、吸気中の塵を除去するエアクリーナ21
と、排気ターボ式過給機22のブロア22aとが介設さ
れている。なお、過給機22はエンジンEの出力を高め
るために設けられている。そして、この共通吸気通路2
0は下流側に向かって、第1分岐吸気通路23と、開閉
弁25が介設された第2分岐吸気通路24とに分岐して
いる。なお、後で説明するように、開閉弁25はコント
ロールユニット36によってその開度が制御されるよう
になっている。ここで、第1分岐吸気通路23の下流端
は第1吸気集合部26(サージタンク)に接続され、第2
分岐吸気通路24の下流端は第2吸気集合部28(サー
ジタンク)に接続されている。そして、第1吸気集合部
26には前記した各第1独立吸気通路6の上流端が接続
され、第2吸気集合部28には各第2独立吸気通路7の
上流端が接続されている。また、各独立排気通路8は排
気集合部31で1つの共通排気通路32に集合され、こ
の共通排気通路32には、排気流れ方向にみて上流側か
ら順に、排気ターボ式過給機22のタービン22bと、
所定の触媒を用いた排気ガス浄化装置33とが介設され
ている。
As shown in FIG. 1 again, an intake device A is provided for supplying intake air to the engine E, and a common intake passage 20 of the intake device A is provided in order from the upstream side in the intake air flow direction. Air cleaner 21 for removing dust in intake air
And a blower 22a of the exhaust turbocharger 22. The supercharger 22 is provided to increase the output of the engine E. And this common intake passage 2
0 branches downstream toward a first branch intake passage 23 and a second branch intake passage 24 in which an on-off valve 25 is provided. As will be described later, the opening of the on-off valve 25 is controlled by the control unit 36. Here, the downstream end of the first branch intake passage 23 is connected to the first intake collecting portion 26 (surge tank),
The downstream end of the branch intake passage 24 is connected to a second intake collecting portion 28 (surge tank). The upstream end of each first independent intake passage 6 described above is connected to the first intake collecting section 26, and the upstream end of each second independent intake passage 7 is connected to the second intake collecting section 28. In addition, each independent exhaust passage 8 is gathered into one common exhaust passage 32 at an exhaust collecting portion 31, and the common exhaust passage 32 includes a turbine of the turbocharger turbocharger 22 in order from the upstream side in the exhaust flow direction. 22b,
An exhaust gas purification device 33 using a predetermined catalyst is interposed.

【0010】そして、吸気系にEGRガスを導入するた
めに、一端が排気集合部31に接続され、他端が第2吸
気集合部28に接続されたEGR通路34が設けられて
いる。このEGR通路34には、これを開閉するEGR
制御弁35が介設されている。ここで、EGR制御弁3
5は、コントロールユニット36によって、エンジンE
の運転状態に応じて開閉されるようになっている。かか
るEGRガスは、燃焼温度を低下させ、NOx発生量を
低減するために導入される。なお、コントロールユニッ
ト36は、請求項1,2に記載された開閉弁制御手段に
相当する。
In order to introduce EGR gas into the intake system, an EGR passage 34 having one end connected to the exhaust collecting section 31 and the other end connected to the second intake collecting section 28 is provided. The EGR passage 34 has an EGR opening and closing
A control valve 35 is provided. Here, the EGR control valve 3
The control unit 36 controls the engine E
It is opened and closed according to the operating state of the vehicle. Such EGR gas is introduced to lower the combustion temperature and reduce the amount of generated NOx. The control unit 36 corresponds to the on-off valve control means described in claims 1 and 2.

【0011】ところで、本実施例においては、エンジン
出力を高めつつ、NOx発生量の低減を図るために、第
1,第2吸気ポート2,3によって生成されるスワール強
度と、EGRとが所定の方法で制御されるようになって
いるが、以下図1〜図3を適宜参照しつつ、これらの制
御方法を説明する。
In this embodiment, the swirl intensity generated by the first and second intake ports 2 and 3 and the EGR are set to a predetermined value in order to reduce the amount of NOx generated while increasing the engine output. These control methods are described below with reference to FIGS. 1 to 3 as appropriate.

【0012】スワールの制御は、コントロールユニット
36により、開閉弁25の開度を変えることによって行
なわれる。なお、前記したとおり、特開昭62−174
533号公報に開示されているような従来のスワール制
御手段では、各気筒毎に開閉弁を設けているので、開閉
弁を多数必要とするが、本案では開閉弁25は1つです
むので、吸気装置Aが簡素化される。
The swirl is controlled by changing the opening of the on-off valve 25 by the control unit 36. As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-174
In the conventional swirl control means disclosed in Japanese Patent No. 533, a large number of open / close valves are required because the open / close valves are provided for each cylinder. However, in the present invention, only one open / close valve 25 is required. The intake device A is simplified.

【0013】図4に示すように、エンジン負荷が所定値
θ1以下であるような低負荷領域では(低負荷時)、開閉
弁25が全閉される。この場合、第2吸気集合部28に
は吸気が供給されないので、燃焼室13へは第1吸気ポ
ート2だけから吸気が供給される。前記したとおり、第
1吸気ポート2はタンジェンシャルポートであるので、
燃焼室13内に比較的弱いスワールが生成される(以
下、これを低スワールという)。
As shown in FIG. 4, in a low load region where the engine load is equal to or less than the predetermined value θ 1 (at a low load), the on-off valve 25 is fully closed. In this case, no intake air is supplied to the second intake collecting section 28, so that intake air is supplied to the combustion chamber 13 only from the first intake port 2. As described above, since the first intake port 2 is a tangential port,
A relatively weak swirl is generated in the combustion chamber 13 (hereinafter, referred to as low swirl).

【0014】エンジン負荷がθ1を超えかつ所定値θ2
下であるような中負荷領域では(中負荷時)、開閉弁25
が所定の開度で部分的に開かれる(以下、この状態を半
開という)。この場合、第2分岐吸気通路24が開閉弁
25によって絞られるので、第2吸気集合部28への吸
気供給量は少なくなる。また、第2吸気集合部28内の
吸気圧はかなり低くなる。したがって、第1吸気ポート
2から燃焼室13へは、低負荷時と同様に吸気が供給さ
れ、この吸気は低負荷時と同程度のスワールを生成す
る。他方、第2吸気ポート3から燃焼室13への吸気流
入量は少ない。ここで、第2吸気ポート3は前記したと
おりヘリカルポートであり、本来は比較的強いスワール
を生成するようになっているが、この場合は吸気量が少
ないので、第2吸気ポート3から燃焼室13に流入する
吸気は弱いスワールしか生成しない。したがって、両吸
気ポート2,3から燃焼室13に流入する吸気によっ
て、中程度のスワールが生成される(以下、これを中ス
ワールという)。
In a medium load region where the engine load exceeds θ 1 and is equal to or less than the predetermined value θ 2 (at a medium load), the on-off valve 25
Is partially opened at a predetermined opening degree (hereinafter, this state is referred to as a half-open state). In this case, since the second branch intake passage 24 is throttled by the on-off valve 25, the amount of intake air supplied to the second intake collecting section 28 is reduced. Further, the intake pressure in the second intake collecting section 28 becomes considerably low. Therefore, the intake air is supplied from the first intake port 2 to the combustion chamber 13 in the same manner as when the load is low, and the intake air generates the same swirl as that when the load is low. On the other hand, the amount of intake air flowing into the combustion chamber 13 from the second intake port 3 is small. Here, the second intake port 3 is a helical port as described above, and originally generates a relatively strong swirl. In this case, the amount of intake is small, so the second intake port 3 is connected to the combustion chamber. The intake air flowing into 13 produces only a weak swirl. Therefore, a medium swirl is generated by the intake air flowing into the combustion chamber 13 from both the intake ports 2 and 3 (hereinafter, this is referred to as a medium swirl).

【0015】エンジン負荷がθ2を超えるような高負荷
領域では(高負荷時)、開閉弁25が全開される。この場
合、第2吸気ポート3から燃焼室13に通常どおりの吸
気が流入し、この吸気によって燃焼室13内に比較的強
いスワールが生成される。なお、第1吸気ポート2から
の吸気によって、低負荷と同程度のスワールが生成され
る。したがって、両吸気ポート2,3によって、燃焼室
13内には強いスワールが生成される(以下、これを高
スワールという)。
In a high load region where the engine load exceeds θ 2 (at high load), the on-off valve 25 is fully opened. In this case, the normal intake air flows into the combustion chamber 13 from the second intake port 3, and a relatively strong swirl is generated in the combustion chamber 13 by the intake air. It should be noted that the swirl of the same level as the low load is generated by the intake from the first intake port 2. Therefore, a strong swirl is generated in the combustion chamber 13 by the intake ports 2 and 3 (hereinafter, this is referred to as a high swirl).

【0016】つまり、低負荷時には低スワールが生成さ
れ、中負荷時には中スワールが生成され、高負荷時には
高スワールが生成されることになる。一般に、スワール
が強いほど、燃焼室13内の吸気が層状化され、燃料が
緩慢燃焼して燃焼温度の過剰な上昇が抑制され、NOx
発生量が低減される。しかしながら、ディーゼルエンジ
ンにおいて、低負荷時すなわち燃焼噴射量の少ないとき
には、スワールが強過ぎると、吸気がリーンとなり、着
火しにくくなる。そして、この後着火したときには燃料
が急燃焼するので、かえって燃焼温度が高くなり、NO
x発生量が増えてしまう。このため、エンジン負荷が低
いときにはスワールを弱めるようにしているわけであ
る。このように、エンジン負荷に応じてスワール強度が
制御され、NOx発生量が低減される。
That is, low swirl is generated at low load, medium swirl is generated at medium load, and high swirl is generated at high load. In general, the stronger the swirl, the more stratified the intake air in the combustion chamber 13 is, and the slower the fuel burns, the more the combustion temperature rises.
The amount of generation is reduced. However, in a diesel engine, when the load is low, that is, when the amount of combustion injection is small, if the swirl is too strong, the intake air becomes lean and ignition becomes difficult. Then, when the fuel is ignited thereafter, the fuel rapidly burns, so that the combustion temperature rises, and NO
x The amount of generation increases. Therefore, when the engine load is low, the swirl is reduced. Thus, the swirl intensity is controlled according to the engine load, and the NOx generation amount is reduced.

【0017】EGR制御は、コントロールユニット36
により、EGR制御弁35を開閉することによって行な
われる。本実施例では、基本的には、エンジン負荷がθ
1〜θ2である中負荷領域でEGR制御弁35を開き、吸
気系にEGRガスを導入するようにしている。なお、低
負荷領域でもEGR制御弁25を開いて、EGRガスを
燃焼室13に導入するようにしてもよい。ただし、この
場合は開閉弁25が閉じられているので、第2吸気ポー
ト3から燃焼室13へはEGRガスしか流入しない。一
般的には、EGRガス量が多いほど、燃焼温度が抑制さ
れ、NOx発生量が低減される。しかしながら、高負荷
時には燃料噴射量が多いので、EGRガスを導入すると
その分だけ、燃料の燃焼に必要なエア(酸素)が不足し、
エンジン出力の低下を招くとともに、不完全燃焼による
スモークが発生する。そこで、負荷がθ2を超える高負
荷領域ではEGRガスの導入を行わないようにしてい
る。また、本実施例では、負荷がθ1以下の低負荷領域
では、第2吸気集合部28にEGRガスを導入すると、
第2吸気ポート3から燃焼室13内へはEGRガスしか
供給されなくなる。このため、低負荷領域ではEGRガ
スの導入を行なわないようにしている。このように、基
本的には、エンジン負荷に応じて吸気系にEGRガスが
供給され、燃焼室13内の燃焼温度の不必要な上昇が防
止され、NOx発生量が低減される。
The EGR control is performed by the control unit 36
This is performed by opening and closing the EGR control valve 35. In this embodiment, basically, the engine load is θ
Open the EGR control valve 35 in the load region within a 1 through? 2, so that to introduce the EGR gas into the intake system. It should be noted that the EGR control valve 25 may be opened even in the low load region to introduce the EGR gas into the combustion chamber 13. However, in this case, since the on-off valve 25 is closed, only the EGR gas flows from the second intake port 3 into the combustion chamber 13. Generally, as the amount of EGR gas increases, the combustion temperature is suppressed, and the amount of generated NOx is reduced. However, when the load is high, the fuel injection amount is large, so if EGR gas is introduced, the amount of air (oxygen) required for fuel combustion becomes insufficient by that amount,
The engine output is reduced, and smoke is generated due to incomplete combustion. Therefore, in the high load region where the load exceeds theta 2 are not performed introduction of EGR gas. Further, in the present embodiment, when the EGR gas is introduced into the second intake collecting portion 28 in a low load region where the load is θ 1 or less,
Only the EGR gas is supplied from the second intake port 3 into the combustion chamber 13. Therefore, the introduction of the EGR gas is not performed in the low load region. As described above, basically, the EGR gas is supplied to the intake system according to the engine load, the unnecessary rise of the combustion temperature in the combustion chamber 13 is prevented, and the NOx generation amount is reduced.

【0018】ところで、本実施例では、エンジンEの出
力を高めるために、吸気装置Aに排気ターボ式過給機2
2が設けられている。このため、図5に示すように、エ
ンジン回転数がN1を超える高回転領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなる。したがって、前記したとお
り、普通の過給機付エンジンでは、かかる高回転領域で
EGR弁を開くと、吸気が排気系に逆流することにな
る。しかしながら、本実施例では、前記したとおり、開
閉弁25が半開状態にあるときには、第2吸気集合部2
8内の吸気圧が低下し、この吸気圧が排気圧力より低く
なる。つまり、開閉弁25を半開状態にすることによっ
て、吸気圧力が排気圧力より高い領域でもEGRガスを
吸気系に導入できるわけである。図6に示すように、本
実施例では、回転数にかかわりなくエンジン負荷がθ1
〜θ2の中負荷領域でEGRガスが導入されるが、この
中で、斜線を引いた部分が、従来の過給機付エンジンで
はEGRガスの導入が不可能な領域である。なお、過給
機として機械式過給機を用いた場合は、低回転領域から
吸気圧力が排気圧力より高くなることがあるが、本発明
によれば、このような機械式過給機が設けられている場
合でも、開閉弁25を半開状態にすることによっていつ
でも吸気系にEGRガスを導入できることになる。
In the present embodiment, in order to increase the output of the engine E, the exhaust turbo type turbocharger 2 is installed in the intake device A.
2 are provided. Therefore, as shown in FIG. 5, in the high speed region where the engine speed is greater than N 1, the intake pressure is higher than exhaust pressure. Therefore, as described above, in a normal supercharged engine, when the EGR valve is opened in such a high rotation region, the intake air flows back to the exhaust system. However, in the present embodiment, as described above, when the on-off valve 25 is in the half-open state, the second intake manifold 2
The intake pressure in 8 decreases, and this intake pressure becomes lower than the exhaust pressure. That is, by setting the on-off valve 25 to the half-open state, the EGR gas can be introduced into the intake system even in a region where the intake pressure is higher than the exhaust pressure. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the engine load is θ 1 regardless of the rotational speed.
The EGR gas is introduced in a medium load region of? 2 , and the hatched portion in this region is a region where introduction of the EGR gas is impossible in the conventional turbocharged engine. When a mechanical supercharger is used as the supercharger, the intake pressure may be higher than the exhaust pressure from the low rotation range, but according to the present invention, such a mechanical supercharger is provided. Even if it is set, the EGR gas can be introduced into the intake system at any time by setting the on-off valve 25 to the half-open state.

【0019】前記したとおり、基本的には、負荷がθ2
を超える高負荷領域では、吸気系にEGRガスを導入す
ると、出力低下あるいはスモークが発生する。このた
め、かかる高負荷領域ではEGRガスを吸気系に導入し
ないようにしているが、エンジン回転数がN1を超える
高回転領域では、吸気の圧力が高く、燃焼室13に供給
される吸気量が多くなる。このため、N1を超える高回
転領域では、エアが十分にあるので高負荷時に、EGR
ガスを導入しても出力低下あるいはスモークが発生しに
くい。
As described above, basically, when the load is θ 2
When the EGR gas is introduced into the intake system in a high load region exceeding the range, the output decreases or smoke occurs. Therefore, although in such a high load region is not to introduce the EGR gas into the intake system, in the high speed region where the engine speed is greater than N 1, the amount of intake air pressure in the intake is high, is supplied to the combustion chamber 13 Increase. Therefore, in the high speed region exceeding N 1, at the time of high load because the air is sufficient, EGR
Even if gas is introduced, the output is not reduced or smoke is unlikely to occur.

【0020】そこで、図7に示すように、回転数がN1
を超える高回転領域では、開閉弁25を半開から全開に
切り替えるエンジン負荷をθ2より高い所定値βに変更
してもよい。このようにすれば、より高負荷領域までN
Ox発生量を低減することができる。また、かかる高回
転領域では、燃焼室内の吸気圧が高く、したがって酸素
濃度が高くなり燃料が燃焼しやすくなる。したがって、
スワールが多少強くなっても着火性が悪くならない。そ
こで、N1を超える高回転領域では、開閉弁2を全閉か
ら半開に切り替えるエンジン負荷をθ1より低い所定値
αに変更してもよい。このようにすれば、より低負荷領
域までNOx発生量を低減することができる。
[0020] Therefore, as shown in FIG. 7, the rotational speed is N 1
In the high rotation region exceeding, the engine load for switching the on-off valve 25 from half open to full open may be changed to a predetermined value β higher than θ 2 . In this way, N
Ox generation can be reduced. Further, in such a high rotation region, the intake pressure in the combustion chamber is high, so that the oxygen concentration becomes high, and the fuel is easily burned. Therefore,
Even if the swirl becomes somewhat strong, the ignitability does not deteriorate. Therefore, in the high speed region exceeding N 1, the on-off valve 2 may be changed to a predetermined value of the engine load lower than the theta 1 switching to half-open α from the fully closed. In this way, the NOx generation amount can be reduced to a lower load region.

【0021】[0021]

【発明の作用・効果】第1の発明によれば、両吸気集合
部のうち一方の上流側にのみ開閉弁が設けられるだけで
あるので、スワールの強度を切り替える開閉弁が1つで
すみ、各気筒毎に開閉弁を設けた従来の吸気装置に比べ
て、吸気装置が簡素化されコストダウンが図れる。ま
た、高負荷時には、第1、第2の吸気ポートが同一回転
方向のスワールを生成して燃焼室内に高スワールを生成
するので、燃料の燃焼が緩慢化され、燃焼温度の不必要
な上昇が防止され、NOx発生量が低減される。また、
一般に過剰なスワールは着火性を低下させるが、中負荷
時にはスワールが弱められ、低負荷時にはさらに弱めら
れるので、燃料の着火性が低下せず、着火遅れに起因す
る燃料の急燃焼が防止され、NOx発生量が低減され
る。さらに、中負荷領域と低負荷領域とでは、吸気系へ
のEGRガスの導入が容易に行なえるので、燃焼温度が
低下しNOx発生量が低減される。かつ、エンジンに過
給機が設けられているので、中負荷領域では、吸気圧力
が排気圧力より高くなることがあるが、このようなとき
でもEGRガスを吸気系に導入することができ、NOx
発生量が低減される。
According to the first aspect of the present invention, since only the on-off valve is provided on one of the upstream sides of the two intake collecting portions, only one on-off valve for switching the swirl strength is required. Compared to a conventional intake device in which an on-off valve is provided for each cylinder, the intake device can be simplified and cost can be reduced. In addition, when the load is high, the first and second intake ports generate swirl in the same rotational direction to generate high swirl in the combustion chamber, so that the combustion of the fuel is slowed down, and an unnecessary rise in the combustion temperature is prevented. Therefore, the amount of generated NOx is reduced. Also,
In general, excessive swirl reduces ignitability, but at medium load the swirl is weakened and at low load it is further weakened, so that the ignitability of fuel does not decrease, and rapid combustion of fuel due to ignition delay is prevented, The amount of generated NOx is reduced. Further, since the EGR gas can be easily introduced into the intake system between the medium load region and the low load region, the combustion temperature is reduced and the NOx generation amount is reduced. In addition, since the supercharger is provided in the engine, the intake pressure may be higher than the exhaust pressure in the medium load range. Even in such a case, the EGR gas can be introduced into the intake system, and NOx
The amount of generation is reduced.

【0022】第2の発明によれば、まず、第1の発明と
同様の作用・効果が得られる。さらに、吸気圧力が排気
圧力より高くなる回転領域では、EGRガスを導入する
負荷領域が拡張されているので、NOx発生量の低減効
果が一層高められる。
According to the second aspect, the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained. Further, in the rotation region where the intake pressure is higher than the exhaust pressure, the load region for introducing the EGR gas is expanded, so that the effect of reducing the NOx generation amount is further enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すディーゼルエンジンとそ
の吸気装置のシステム構成図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a diesel engine and an intake device thereof according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すエンジンの吸気ポートまわりの立面
断面説明図である。
FIG. 2 is an explanatory elevational sectional view around an intake port of the engine shown in FIG. 1;

【図3】図1に示すエンジンの吸気ポートまわりの平面
断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory plan sectional view around an intake port of the engine shown in FIG. 1;

【図4】開閉弁の開閉特性を、エンジン負荷とエンジン
回転数とに対してあらわした図である。
FIG. 4 is a diagram showing the opening / closing characteristics of an on-off valve with respect to an engine load and an engine speed;

【図5】吸気圧力と排気圧力の、エンジン回転数に対す
る特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of an intake pressure and an exhaust pressure with respect to an engine speed.

【図6】EGRガスの導入領域を、エンジン負荷とエン
ジン回転数とに対してあらわした図である。
FIG. 6 is a diagram showing an EGR gas introduction region with respect to an engine load and an engine speed;

【図7】吸気圧力が排気圧力より高い回転領域で、EG
Rガス導入領域を拡張した図6と同様の図である。
FIG. 7 shows a rotation range where the intake pressure is higher than the exhaust pressure,
FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 in which an R gas introduction region is expanded.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A…吸気装置 E…ディーゼルエンジン 2,3…第1,第2吸気ポート 11,12…第1,第2吸気弁 22…排気ターボ過給機 25…開閉弁 26…第1吸気集合部 28…第2吸気集合部 34…EGR通路 35…EGR制御弁 36…コントロールユニット A: Intake device E: Diesel engine 2,3 ... First and second intake ports 11,12 ... First and second intake valves 22 ... Exhaust turbocharger 25 ... On-off valve 26 ... First intake manifold 28 ... Second intake collecting section 34 EGR passage 35 EGR control valve 36 Control unit

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 31/02 F02D 43/00 301 F02M 25/07 580 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 31/02 F02D 43/00 301 F02M 25/07 580

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 各気筒に、夫々、吸気弁によって開閉さ
れかつスワールを生成するようになった第1、第2の吸
気ポートが設けられた過給機付きディーゼルエンジンの
吸気装置において、 第1、第2の吸気ポートが同一回転方向のスワールを生
成するようになっていて、 各気筒の第1の吸気ポートに吸気を分配して供給する第
1の吸気集合部と、各気筒の第2の吸気ポートに吸気を
分配して供給する第2の吸気集合部とが夫々互いに独立
して設けられる一方、いずれか一方の吸気集合部の上流
側にのみ、該吸気集合部への吸気供給経路を開閉する開
閉弁が設けられ、 該開閉弁が設けられた側の吸気集合部にEGRガスを導
入するEGR機構が接続され、 かつ上記開閉弁を低負荷領域では全閉し、中負荷領域で
は部分的に開き、高負荷領域では全開することにより、
低負荷領域では低スワールを生成し、中負荷領域では中
スワールを生成し、高負荷領域では高スワールを生成す
る開閉弁制御手段が設けられていることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの吸気装置。
An intake system for a turbocharged diesel engine provided with first and second intake ports, each of which is opened and closed by an intake valve and generates a swirl, in each cylinder. , A second intake port for generating a swirl in the same rotational direction, a first intake manifold for distributing and supplying intake air to the first intake port of each cylinder, and a second intake port for each cylinder. And a second intake manifold for distributing and supplying intake air to the intake port of each of the intake ports is provided independently of each other, while an intake supply path to the intake manifold is provided only upstream of one of the intake manifolds An EGR mechanism for introducing EGR gas is connected to the intake manifold on the side where the on-off valve is provided, and the on-off valve is fully closed in a low load region, and in an intermediate load region Partially open and in high load areas By fully open,
An intake device for a diesel engine, comprising: an on-off valve control unit that generates a low swirl in a low load region, generates a medium swirl in a medium load region, and generates a high swirl in a high load region.
【請求項2】 請求項1記載のディーゼルエンジンの吸
気装置において、 開閉弁制御手段が、吸気圧が排気圧よりも高いときには
開閉弁を部分的に開く負荷領域を中負荷領域外に拡張す
るようになっていることを特徴とするディーゼルエンジ
ンの吸気装置。
2. The intake device for a diesel engine according to claim 1, wherein the on-off valve control means extends a load region in which the on-off valve partially opens when the intake pressure is higher than the exhaust pressure to outside the middle load region. An intake device for a diesel engine, characterized in that:
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