JP4162189B2

JP4162189B2 - 排気ガス還流システム

Info

Publication number: JP4162189B2
Application number: JP2002092468A
Authority: JP
Inventors: 本貴晃松
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003286910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＯｘ低減対策として、排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流させる排気ガス還流システムが知られている。
排気ガス（ＥＧＲガス）を吸気系統に還流させる場合、吸気マニフォルドの上流側にＥＧＲガスを流入している。特にターボチャージャを用いる場合は、吸気マニフォルド側の圧力が高いので、ＥＧＲガスが流入し難かった。即ち、排気マニフォルド側の圧力が吸気マニフォルド側よりも高くないと、ＥＧＲを流入させることが困難である。
【０００３】
一方エンジンを運転する上で必要とされる潤滑用エンジンオイルの消費が最近問題視されている。
即ち、エンジントルクを向上させるために燃料噴射量は増加する傾向にある。燃料噴射量が増加すると、膨張行程であるピストン下降時にも燃焼を続行する。そのような場合にはシリンダ内壁のエンジンオイルが燃焼してしまい、その結果、エンジンオイルの消費量が増加するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、ＮＯｘ低減率を向上させ、エンジンオイルの消費量を削減する排気還流システムの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気ガス還流システムは、排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流システムにおいて、吸気マニフォルドからシリンダヘッド（１）の開口部（３ａ）までの距離が短い短吸気ポート（３）と開口部（４ａ）までの距離が長い長吸気ポート（４）が設けられ、還流ガスが還流する還流配管が吸気ポート（３，４）に連通され、前記短吸気ポート（３）に該ポート（３）を上下に２分するように設けられていて、上方の流過断面（３ｃ）を流過してシリンダ（２）内に流入する新気ガスが下方の流過断面（３ｂ）を流過する還流ガスを巻き込むようにしてシリンダ（２）内壁近傍の領域で混合ガスのスワールを形成するように新気ガスの流入方向を規制する帯状の仕切り部材（３０）が設けられている。
【０００６】
上述の構成を具備した本発明の排気ガス還流システムによれば、帯状の仕切り部材（３０）を設けたことによって、ＥＧＲガスはシリンダ内壁（２ａ）近傍の領域でシリンダ内周周りを巻き込むようにスワールを構成し、新気とＥＧＲガスとは好適に混合され、その結果ＮＯｘ低減効果が向上する。
尚、仕切りの最適な配置は、ポート形状、レイアウト等によりケース・バイ・ケースで決定される。
【０００７】
又、上述のスワール効果で、シリンダ内壁（２ａ）に停滞していたエンジンオイルが掻き落とされ、エンジンオイル自体が燃焼することが防止される。即ち、オイル消費の抑制に繋がる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。
図１は第１実施形態を示すシリンダヘッド１を上方から透かして見た図であり、図２は第１実施形態の要部である吸気ポート近傍の断面図である。
【００１３】
図１において、シリンダヘッド１には図示しない吸気マニフォルドからシリンダ２の開口部３ａまでの距離が短い吸気ポート（短ポート）３と、図示しない吸気マニフォルドからシリンダ２の開口部４ａまでの距離が長い吸気ポート（長ポート）４と、二つの排気ポート５とが形成されている。
【００１４】
前記短ポート３には、図２に示すように短ポート３を上下に２分する帯状の仕切り部材３０で仕切られている。
【００１５】
前記仕切り部材３０の下方の流過断面３ｂをＥＧＲガスが流下し、上方の流過断面３ｃを新気ガス（または、新気エア）が流下して、ＥＧＲガスと新気ガスは２層に分離したままシリンダ２内に流入する。尚、図２において符号６は吸気弁を示す。
【００１６】
新気ガス及びＥＧＲガスがシリンダ２内に流入するに際しては、ＥＧＲガスは図１の矢印Ｆｅで示すように吸気ポート３の開口部３ａの周囲を旋回するように流入する。
【００１７】
一方、開口部３ａから流入した新気は、前記流入したＥＧＲガスの上方からＥＧＲガスを巻き込む様にして矢印Ｆａ、即ち、図１の時計回り方向に旋回する。
従って、新気とＥＧＲガスは図示の網掛の領域のようなシリンダ２の内壁２ａから一定幅でシリンダ下方に向かいつつ、高速で旋回する混合ガスの層Ｇａｅを形成する。
【００１８】
上記のように構成された第１実施形態のＥＧＲシステムによれば、混合ガスの層Ｇａｅが形成されることにより、燃焼領域が燃焼室（シリンダ２）の中央に限定され、その結果、燃焼温度は下がり排気ガス中のＮＯｘ濃度が低下する。
【００１９】
又、シリンダ下方に向かいつつ高速で旋回する混合ガスの層Ｇａｅはシリンダ内壁２ａに滞留（付着）した図示しないエンジンオイルを下方に掻き落とす。
従って、エンジンオイルの燃焼が回避され、オイル消費も削減出来る。
【００２０】
次に図３〜図５を参照して、第２実施形態を説明する。
【００２１】
図３において、エンジンＡの排気マニフォルドＢから吸気マニフォルドＣの方向に向かってＥＧＲ還流管７が延在している。該ＥＧＲ還流管７の吸気マニフォルド側は、各シリンダに対応するようにシリンダと同数に分岐している。
即ち、図示ではエンジンは６シリンダであり、６本のＥＧＲ分岐管Ｅ１〜Ｅ６が吸気マニフォルドＣ側の各シリンダ近傍のシリンダヘッド２の後述するＥＧＲ専用ポート８に連通するように挿通している。
【００２２】
図４は、図１に示した第１実施形態のシリンダヘッドの１シリンダ当たりの上面図に対応するものである。
【００２３】
図３〜５の第２実施形態と、図１、２の第１実施形態との相違は、吸気ポート（短ポート）３内に設けた仕切り部材３０を廃止する代わりに、吸気ポート３の開口部３ａと排気ポート５（の開口部）の間の領域に、前記ＥＧＲ分岐管（Ｅ１〜Ｅ６の内の）Ｅ１に連通するＥＧＲ専用ポート８が開口している点である。
【００２４】
前記ＥＧＲ専用ポート８の開口部８ａは、図５の断面図に示すようにシリンダ２の斜め上方よりＥＧＲガスが流入するように形成されている。
【００２５】
上述の様に構成された第２実施形態によれば、ＥＧＲ専用ポート８によって、直接シリンダ２にＥＧＲガスが供給されることにより、吸気行程時のシリンダ２内の負圧により、ＥＧＲガスの圧力が高くなくても確実にシリンダ２内に吸入される。
したがって、より一層ＥＧＲガスが新気と混合され、その結果ＮＯｘ低減効果がより一層向上する。
【００２６】
又、前記ＥＧＲ専用ポート８の開口部８ａは斜め下向きで、且、シリンダ内壁に向かって排出されるので、シリンダ内壁に滞留（付着）した図示しないエンジンオイルを下方に掻き落す。
したがって、エンジンオイルの燃焼が回避される。
【００２７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に記す。
（ａ）還流ガス流入方向制御機構を設けたことによって、ＥＧＲガスはシリンダ内壁近傍の領域でシリンダ内周周りを巻き込む様にスワールを構成し、新気とＥＧＲガスとは好適に混合され、その結果ＮＯｘ低減効果が向上する。
（ｂ）上記スワール効果で、シリンダ内壁に停滞していたエンジンオイルが掻き落され、エンジンオイル自体が燃焼することが防止され、オイル消費の抑制に繋がる。
（ｃ）短い方の吸気ポートに環流ガスを還流させれば、排気環流ガスのシリンダ内への流入時の勢いが衰えることがなく、スワール効果を十分に発揮出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の要部を示す平面図。
【図２】本発明の第１実施形態の要部断面。
【図３】本発明の第２実施形態のエンジン全体を示す構成図。
【図４】本発明の第２実施形態の要部を示す平面図。
【図５】本発明の第２実施形態の要部断面図。
【符号の説明】
１・・・シリンダヘッド
２・・・シリンダ
３、４・・・吸気ポート
５・・・排気ポート
６・・・吸気弁
７・・・ＥＧＲ環流管
８・・・ＥＧＲ専用ポート

Claims

排気ガスを吸気系統に還流させる排気ガス還流システムにおいて、吸気マニフォルドからシリンダヘッド（１）の開口部（３ａ）までの距離が短い短吸気ポート（３）と開口部（４ａ）までの距離が長い長吸気ポート（４）が設けられ、還流ガスが還流する還流配管が吸気ポート（３，４）に連通され、前記短吸気ポート（３）に該ポート（３）を上下に２分するように設けられていて、上方の流過断面（３ｃ）を流過してシリンダ（２）内に流入する新気ガスが下方の流過断面（３ｂ）を流過する還流ガスを巻き込むようにしてシリンダ（２）内壁近傍の領域で混合ガスのスワールを形成するように新気ガスの流入方向を規制する帯状の仕切り部材（３０）が設けられていることを特徴とする排気ガス還流システム。