JP4719142B2 - 内部ｅｇｒシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、主として多シリンダ４サイクルディーゼルエンジン及び多シリンダ４サイクルガスエンジンに適用され、排気行程時に吸気弁を微小量サブリフトさせて燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込んで吸気に混入させて吸気弁の主リフト開弁時に燃焼室に還流する吸気弁内部ＥＧＲと、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジンに関する。

４サイクルディーゼルエンジン、４サイクルガスエンジン等においては、排気行程時に吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気弁サブリフト方式（吸気弁内部ＥＧＲ）、あるいは吸気行程時に排気弁を排気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させる排気弁サブリフト方式（排気弁内部ＥＧＲ）からなる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンが提供されている。

かかる内部ＥＧＲシステムを備えた多シリンダ４サイクルエンジンに関する技術の１つに、特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）にて提供された技術がある。
前記特許文献１の技術においては、吸気通路に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、排気行程の終了直前に吸気制御弁よりも先に吸気弁を開き、負圧となっている吸気通路内にピストンの上昇によって燃焼ガス（ＥＧＲガス）を押し込み、吸気行程時にＥＧＲガス混入の吸気を燃焼室内に還流し、前記吸気制御弁を吸気弁の開閉時期と関連させるとともにエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって開閉制御して、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力（負圧）を制御して内部ＥＧＲ量を所望の値に制御している。
また、かかる技術においては、吸気弁のサブリフト量あるいはサブリフト期間あるいはサブリフトの主リフトとの位相（主リフトからの進角量）、並びに、各シリンダ毎の排気弁のサブリフト量あるいはサブリフト期間は、エンジン出力、エンジン回転数等のエンジン性能から一義的に設定されている。

また、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）にて提供された技術においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして、内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上し、軽負荷時における自着火性を向上し安定燃焼域を拡大している。

さらに、特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）にて提供された技術においては、バルブタイミング可変機構、排気絞り弁等を設け、要求内部ＥＧＲガス量が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成している。

特開平７−１３３７２６号公報 特開平１０−２５２５１２号公報 特開２０００−２０４９８４号公報

内部ＥＧＲシステムを備えた多シリンダ４サイクルエンジンには、前記のように、吸気弁内部ＥＧＲ方式（吸気弁サブリフト方式）と排気弁内部ＥＧＲ方式（排気弁サブリフト方式）との２つの内部ＥＧＲシステムが用いられている。
前記吸気弁内部ＥＧＲ方式では吸気弁を１サイクルにつき主リフトとサブリフトの２回、排気弁内部ＥＧＲ方式では排気弁を１サイクルにつき主リフトとサブリフトの２回、それぞれ開弁するため、次のような解決すべき課題を抱えている。

排気行程時に吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気弁内部ＥＧＲ方式の多シリンダ４サイクルエンジンは、排気行程時のピストン上昇中で筒内圧力が増加して、筒内圧力と吸気ポート内圧力との間に圧力差が生じているときに吸気弁をサブリフトさせるため、排気ポート内圧力と筒内圧力との圧力差が小さい排気弁内部ＥＧＲ方式よりもＥＧＲ量を多くできて、ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果も排気弁内部ＥＧＲ方式よりも大きくなる。

しかしながら、吸気弁内部ＥＧＲ方式の場合は、排気行程時に吸気弁をサブリフトさせて、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させるため、燃焼ガスの混入によって吸気温度が上昇し、吸気温度の上昇に従い燃焼温度及び排気温度が上昇して、エンジンの熱負荷の増大や、燃焼温度の上昇分がＮＯｘ発生を助長してＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が低下するという問題点をかかえている。

そして、かかる吸気弁内部ＥＧＲ方式の場合、前記のように内部ＥＧＲによる吸気温度の上昇及びこれに伴う排気温度の上昇が問題となるが、吸気マニホールド内において給気冷却器に遠い側のシリンダ入口の吸気温度状態が給気冷却器に近い側の温度状態よりも高くなる傾向にあることや、吸気マニホールド内における吸気の流量分布の不均一によって吸気マニホールドの長手方向に吸気温度のばらつきが発生し易いこと等のために、シリンダによって入口吸気温度に高低が生ずることが多い。
このため、吸気温度の高いシリンダで、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度上昇度が大きい吸気弁内部ＥＧＲを行った場合には、エンジンの高負荷、高回転等の高出力レベルで排気温度が許容排気温度を超えてエンジン強度及び耐久性の低下を招くという問題が発生する。

尚、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）においては、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
また、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上した４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
さらに、特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）においては、吸気弁内部ＥＧＲ方式において、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成しているにとどまり、
前記のような吸気温度の高いシリンダで吸気弁内部ＥＧＲを行った場合におけるエンジンの高出力レベルでの排気温度の過昇及びこれに伴うエンジン強度及び耐久性の低下を招くという問題点を解決する手段は、前記特許文献１，２，３には示されていない。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、シリンダによる吸気温度の高低の発生による内部ＥＧＲ時の吸気温度及び排気温度の過昇を防止して、ＮＯｘ低減効果を発揮しつつエンジン強度及び耐久性の低下を回避可能な内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジンを提供することを目的とする。

本発明はかかる課題を解決するもので、給気冷却器をそなえた多シリンダの４サイクルエンジンであって、排気行程時に吸気行程時の吸気弁の主リフトとは離れて該吸気弁を微小量サブリフトさせて、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込んで吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気弁内部ＥＧＲと、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジンにおいて、前記多シリンダのうち第１のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを前記排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、前記第１のシリンダ群以外の第２のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを前記吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定したことを特徴とする。

かかる発明において、具体的には次のように構成するのが好ましい。
（１）前記給気冷却器１台からの吸気を前記排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群及び前記吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群に供給するように構成し、前記給気冷却器に吸気経路が近い側のシリンダ群を吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも前記給気冷却器に吸気経路が遠い側のシリンダ群を排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群とする。

（２）前記給気冷却器を、低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器と、該低温冷却水よりも高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器とにより構成するとともに、前記低温側給気冷却器に前記吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群を接続し、前記高温側給気冷却器に前記排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群を接続する。
この場合、好ましくは、前記第２のシリンダ群を前記第１のシリンダ群よりも前記低温側給気冷却器に吸気経路が近い側に配置する。

前述のように、吸気弁内部ＥＧＲ方式では、筒内圧力と吸気ポート内圧力との間に圧力差が生じているときに吸気弁をサブリフトさせるため、排気ポート内圧力と筒内圧力との圧力差が小さい排気弁内部ＥＧＲ方式よりもＥＧＲ量を多くできて、ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が排気弁内部ＥＧＲ方式よりも大きい反面、吸気弁内部ＥＧＲ方式では燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させることから、燃焼ガスの混入によって吸気温度及び排気温度が上昇するという課題がある。

然るに本発明によれば、多シリンダの４サイクルエンジンにおいて、多シリンダのシリンダを２つの群に分け、第１のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせ排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、残りの第２のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを排気行程時に吸気弁を微小量サブリフトさせ燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させて吸気弁の主リフトによる開弁時に吸気混入燃焼ガスを燃焼室に還流する吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定するので、エンジンの製作段階で、シリンダの配置や吸気マニホールド内における吸気の流量分布等によって各シリンダの吸気温度及び排気温度の温度状態を把握しておき、吸気温度及び排気温度が高い傾向にあると把握された前記第１のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを、吸気弁内部ＥＧＲ方式よりも吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式で行うように排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定して内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇を抑える一方、吸気温度及び排気温度が第１のシリンダ群よりも低い傾向にあって吸気温度及び排気温度の許容最高値に対して余裕があると把握された前記第２のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを、前記のように排気弁内部ＥＧＲ方式よりも吸気温度及び排気温度の上昇度が大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式で行うようなカムプロフィルに設定することが可能となる。

従って本発明によれば、エンジンの製作段階で、シリンダの吸気温度及び排気温度の温度状態を予め把握しておき、前記温度状態の高い第１のシリンダ群について排気弁内部ＥＧＲ方式のカムプロフィルを適用し、前記温度状態の低い第２のシリンダ群について吸気弁内部ＥＧＲ方式のカムプロフィルを適用することにより、エンジンの運転中に調整を行うことなく、排気弁内部ＥＧＲ方式に設定された第１のシリンダ群においては特にエンジンの耐久性の保持が要求される高出力レベルの運転時に排気温度を常時許容排気温度以下に保持して所要のＮＯｘ低減効果を発揮しつつ排気温度の上昇に伴うエンジン強度及び耐久性の低下を防止することができ、吸気弁内部ＥＧＲ方式に設定された第２のシリンダ群においては特にＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が多く要求される低出力レベルの運転時に吸気温度及び排気温度を許容温度以下に抑えつつ大きなＮＯｘ低減効果を得ることができる。

また、給気冷却器に吸気経路が近い側のシリンダを吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも給気冷却器に吸気経路が遠い側のシリンダを排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群とするように構成すれば、給気冷却器から離れているシリンダ入口の吸気温度が高くなり且つ第１のシリンダ群を吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式として排気温度を許容排気温度以下に保持し、給気冷却器に近く該給気冷却器からの低温の吸気を供給可能な第２のシリンダ群を内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式として、内部ＥＧＲ時の排気温度を許容排気温度以下に保持でき、従って吸気弁内部ＥＧＲ及び排気弁内部ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮しつつ、全シリンダで排気温度を許容排気温度以下に保持できる。

また、給気冷却器を、低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器と、高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器とにより構成し、低温側給気冷却器に吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群を接続し、高温側給気冷却器に排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群を接続し、その上で前記と同様に、第２のシリンダ群を第１のシリンダ群よりも低温側給気冷却器に吸気経路が近い側に配置するように構成すれば、エンジンのジャケット出口冷却水のような高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器からの比較的高温の吸気を、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式を行う第１のシリンダ群に供給することにより排気温度を許容排気温度以下に保持し、エンジン入口冷却水のような低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器からの比較的低温の吸気を、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式を行う第２のシリンダ群に供給することにより内部ＥＧＲ時の排気温度を許容排気温度以下に保持でき、従って吸気弁内部ＥＧＲ及び排気弁内部ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮しつつ、全シリンダで排気温度を許容排気温度以下に保持できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図３は本発明の実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた多シリンダ４サイクルディーゼルエンジンのシリンダ及び吸気、排気弁中心線に沿う要部断面図である。
図３において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）、１は該エンジン１００のシリンダ、１ａは該シリンダ１内に形成された燃焼室、２はピストンである。
３はシリンダヘッド、４は各シリンダヘッド３に形成された吸気ポート、５は各吸気ポート４を開閉する吸気弁、６は各シリンダヘッド３に形成された排気ポート、７は前記各排気ポート６を開閉する排気弁である。

１２ａは図示しないクランク軸に連動される吸気カム軸、１２は該吸気カム軸１２ａに形成された吸気カム、１３ａは図示しないクランク軸に連動される排気カム軸、１３は該排気カム軸１３ａに形成された排気カムである。９は吸気弁タペット、８は吸気弁ばね、１１は排気弁タペット、１０は排気弁ばねであり、これらにより動弁装置を構成する。
かかる動弁装置において、図示しないクランク軸により、前記吸気カム軸１２ａ及び吸気カム１２が回転駆動されて吸気弁タペット９を介して、前記吸気弁５が各吸気ポート４を開閉し、前記クランク軸により排気カム軸１３ａ及び排気カム１３が回転駆動されて排気弁タペット１１を介して、前記排気弁７が各排気ポート６を開閉する。

かかる４サイクルディーゼルエンジンにおいて、図示しない過給機のコンプレッサから圧送された吸気（空気）は、吸気マニホールド２１（図１参照）から各シリンダの吸気ポート４に分配され、吸気弁５の開弁により燃焼室１ａ内に導入される。
また、前記各燃焼室１ａでの着火燃焼後の排気ガスは、前記排気弁７の開弁により排気ポート６を通って排気マニホール２３（図１参照）に溜められてから、過給機に送り込まれて該過給機のタービンを駆動する。
本発明は、以上のような多シリンダ４サイクルエンジンにおける内部ＥＧＲシステムの改良に係るものである。

図４は、内部ＥＧＲシステムを備えた図１に示されるような４サイクルエンジンの吸、排気弁タイミング線図である。
４サイクルエンジンにおける吸気弁内部ＥＧＲ方式即ち吸気弁サブリフト式の内部ＥＧＲ方式においては、図４に示されるように、排気行程時に、吸気弁５を、吸気行程時の主リフトＩｎとは離れて微小量サブリフト（Ｉｓ）させて燃焼室１ａ内の燃焼ガスの一部を吸気ポート４に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁５の主リフトＩｎによる開弁時に燃焼室１ａに還流する。
また排気弁内部ＥＧＲ方式即ち排気弁サブリフト式の内部ＥＧＲ方式においては、吸気行程時に排気行程時の排気弁７の主リフトＥｘとは離れて該排気弁７を微小量サブリフト（Ｅｓ）させて、排気ポート６内の排気ガスの一部を燃焼室１ａ内に送り込んで吸気に混入させる。

図１は本発明の第1実施例に係る多シリンダ４サイクルエンジン（この例では４シリンダを示す）の平面模式図である。
図１において、図示しない過給機からの吸気（空気）を冷却する給気冷却器は符号３０で示され、該給気冷却器３０の吸気出口には４シリンダ分の吸気マニホールド２１が接続されている。該吸気マニホールド２１には各シリンダ１への吸気枝管２２が接続され、各吸気枝管２２は前記吸気弁５により開閉される吸気ポート４（図４も参照）に接続されている。
一方、各シリンダ１の排気弁７により開閉される排気ポート６（図４も参照）は、排気枝管２４に接続され、各排気枝管２４は４シリンダ分の排気マニホールド２３に接続されている。

この第１実施例においては、多シリンダ（この例では４シリンダ）のシリンダを第１のシリンダ群と第２のシリンダ群との２つのシリンダ群に分け、第１のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを前記排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、第２のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを前記吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定している。
即ち、かかる第１実施例においては、１台の前記給気冷却器３０からの吸気を前記排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群及び前記吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群に供給するように構成し、該給気冷却器３０に近い側のシリンダである＃１シリンダ及び＃２シリンダを吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも前記給気冷却器３０に遠い側のシリンダである＃３シリンダ及び＃４シリンダを排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群としている。
図１において、３０ａは前記給気冷却器３０の冷却水入口管、３０ｂは冷却水出口管である。

かかる第１実施例において、前記第１のシリンダ群と第２のシリンダ群との区分けは、必ずしも前記のように２シリンダずつでなくてもよく、エンジンの製作段階で、前記給気冷却器３０から各シリンダまでの距離、シリンダ間隔、吸気マニホールド２１内における吸気の流量分布のシミュレーション解析等によって、各シリンダ１の吸気温度の分布を求めて、吸気温度が高くなる給気冷却器３０に遠い側の１ないし複数シリンダ（第１のシリンダ群）の排気カム１３のカムプロフィルを排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、吸気温度が前記シリンダ１よりも低くなる給気冷却器３０に近い側の残りの１ないし複数シリンダ（第２のシリンダ群）の吸気カム１２のカムプロフィルを吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定して、エンジンを組み立てる。

以上の第１実施例によれば、多シリンダの４サイクルエンジンにおいて、シリンダを２つの群に分け、第１のシリンダ群の排気カム１３のカムプロフィルを吸気行程時に排気弁７を微小量サブリフト（Ｅｓ）させ、排気ポート６内の排気ガスの一部を燃焼室１ａ内に還流して吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、残りの第２のシリンダ群の吸気カム１２のカムプロフィルを排気行程時に吸気弁５を微小量サブリフト（Ｉｓ）させ燃焼室１ａ内の燃焼ガスの一部を吸気ポート４に送り込み吸気に混入させて吸気弁５の主リフト（Ｉｎ）による開弁時に吸気混入燃焼ガスを燃焼室１ａに還流する吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定するので、エンジン１００の製作段階で、シリンダ１の配置や吸気マニホールド２１内における吸気の流量分布等によって各シリンダ１の吸気温度及び排気温度の温度状態を把握しておき、吸気温度及び排気温度が高い傾向にあると把握された前記第１のシリンダ群の排気カム１３のカムプロフィルを、吸気弁内部ＥＧＲ方式よりも吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式で行うように排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定して、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇を抑える一方、吸気温度及び排気温度が第１のシリンダ群よりも低い傾向にあって吸気温度及び排気温度の許容最高値に対して余裕があると把握された前記第２のシリンダ群の吸気カム１２のカムプロフィルを、前記のように排気弁内部ＥＧＲ方式よりも吸気温度及び排気温度の上昇度が大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式で行うように排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定することが可能となる。

従ってかかる第１実施例によれば、エンジン１００の製作段階で、シリンダ１の吸気温度及び排気温度の温度状態を予め把握しておき、前記温度状態の高い第1のシリンダ群について排気弁内部ＥＧＲ方式のカムプロフィルを適用し、前記温度状態の低い第２のシリンダ群について吸気弁内部ＥＧＲ方式のカムプロフィルを適用することにより、エンジン１００の運転中に調整を行うことなく、排気弁内部ＥＧＲ方式に設定された第１のシリンダ群においては特にエンジンの耐久性の保持が要求される高出力レベルの運転時に排気温度を常時許容排気温度以下に保持して所要のＮＯｘ低減効果を発揮しつつ排気温度の上昇に伴うエンジン強度及び耐久性の低下を防止することができ、吸気弁内部ＥＧＲ方式に設定された第２のシリンダ群においては特にＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が多く要求される低出力レベルの運転時に吸気温度及び排気温度を許容温度以下に抑えつつ大きなＮＯｘ低減効果を得ることができる。

また、前記給気冷却器３０に近い側のシリンダ（たとえば＃１，＃２シリンダ）を吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも給気冷却器３０に遠い側のシリンダ（たとえば＃３，＃４シリンダ）を排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群とするように構成したので、給気冷却器３０から離れていてシリンダ１入口の吸気温度が高くなり勝ちな第１のシリンダ群を吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式として排気温度を許容排気温度以下に保持し、給気冷却器３０に近く該給気冷却器３０からの低温の吸気を供給可能な第２のシリンダ群を内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式として、内部ＥＧＲ時の排気温度を許容排気温度以下に保持でき、従って吸気弁内部ＥＧＲ及び排気弁内部ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮しつつ、全シリンダで排気温度を許容排気温度以下に保持できる。

図２は本発明の第２実施例に係る多シリンダ４サイクルエンジン（この例では４シリンダを示す）の平面模式図である。
この第２実施例においては、給気冷却器を、エンジン入口冷却水のような低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器４５と、エンジンのジャケット出口冷却水のような前記低温冷却水よりも高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器４０とにより構成するとともに、前記低温側給気冷却器４５に前記吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群（この例では＃１，＃２シリンダ）に連通される低温側吸気マニホールド４７を接続し、前記高温側給気冷却器４０に前記排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群（この例では＃３，＃４シリンダ）に連通される高温側吸気マニホールド４３を接続している。
図２において、４６は前記低温側給気冷却器４５の冷却水入口管、４７は冷却水出口管、また４１は前記高温側給気冷却器４０の冷却水入口管、４２は冷却水出口管である。

この第２実施例は以上のように構成されているが、好ましくは前記構成に加えて、前記第１実施例と同様に、前記高温側給気冷却器４０及び低温側給気冷却器４５に近い側のシリンダである＃１シリンダ及び＃２シリンダを吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも前記高温側給気冷却器４０及び低温側給気冷却器４５に遠い側のシリンダである＃３シリンダ及び＃４シリンダを排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群とする。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、図２において第１実施例と同一の部材は同一の符号で示す。

以上の第２実施例によれば、給気冷却器を、低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器４５と、高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器４０とにより構成し、低温側給気冷却器４５に吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群（この例では＃１，＃２シリンダ）を接続し、高温側給気冷却器４０に排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群を接続し（この例では＃３，＃４シリンダ）、その上で前記第１実施例と同様に、第２のシリンダ群を第１のシリンダ群よりも低温側給気冷却器４５及び高温側給気冷却器４０に近い側に配置するように構成したので、エンジン１００のジャケット出口冷却水のような高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器４０からの比較的高温の吸気を高温側吸気マニホールド４３を介して、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の小さい排気弁内部ＥＧＲ方式を行う第１のシリンダ群（この例では＃３，＃４シリンダ）に供給することにより排気温度を許容排気温度以下に保持し、エンジン入口冷却水のような低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器４５からの比較的低温の吸気を低温側吸気マニホールド４７を介して、内部ＥＧＲによる吸気温度及び排気温度の上昇度の大きい吸気弁内部ＥＧＲ方式を行う第２のシリンダ群（この例では＃１，＃２シリンダ）に供給することにより、内部ＥＧＲ時の排気温度を許容排気温度以下に保持でき、従って吸気弁内部ＥＧＲ及び排気弁内部ＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮しつつ、全シリンダで排気温度を許容排気温度以下に保持でき、吸気温度及び排気温度の上昇に伴うエンジン強度及び耐久性の低下を防止することができる。

本発明によれば、シリンダによる吸気温度の高低の発生による内部ＥＧＲ時の吸気温度及び排気温度の過昇を防止して、ＮＯｘ低減効果を発揮しつつエンジン強度及び耐久性の低下を回避可能な内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジンを提供できる。

本発明の第１実施例に係る多シリンダ４サイクルエンジンの平面模式図である。 本発明の第２実施例に係る多シリンダ４サイクルエンジンの平面模式図である。 本発明の実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた多シリンダ４サイクルディーゼルエンジンのシリンダ及び吸気、排気弁中心線に沿う要部断面図である。 内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンの吸、排気弁タイミング線図である。

符号の説明

１ シリンダ
１ａ 燃焼室
２ ピストン
３ シリンダヘッド
４ 吸気ポート
５ 吸気弁
６ 排気ポート
７ 排気弁
１２ 吸気カム
１２ａ 吸気カム軸
１３ 排気カム
１３ａ 排気カム軸
２１ 吸気マニホールド
２３ 排気マニホールド
３０ 給気冷却器
４０ 高温側給気冷却器
４３ 高温側給気マニホールド
４５ 低温側給気冷却器
４７ 低温側給気マニホールド
１００ エンジン（４サイクルディーゼルエンジン）
Ｉｎ 吸気弁主リフト
Ｉｓ 吸気弁サブリフト
Ｅｘ 排気弁主リフト
Ｅｓ 排気弁サブリフト

Claims (4)

1. 給気冷却器をそなえた多シリンダの４サイクルエンジンであって、排気行程時に吸気行程時の吸気弁の主リフトとは離れて該吸気弁を微小量サブリフトさせて、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込んで吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気弁内部ＥＧＲを行うとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジンにおいて、前記多シリンダのうち第１のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを前記排気弁内部ＥＧＲを行う排気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定し、前記第１のシリンダ群以外の第２のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを前記吸気弁内部ＥＧＲを行う吸気弁ＥＧＲカムプロフィルに設定したことを特徴とする内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン。
2. 前記給気冷却器１台からの吸気を前記排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群及び前記吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群に供給するように構成し、前記給気冷却器に吸気経路が近い側のシリンダ群を吸気弁内部ＥＧＲを行う前記第２のシリンダ群とし、該第２のシリンダ群よりも前記給気冷却器に吸気経路が遠い側のシリンダ群を排気弁内部ＥＧＲを行う前記第１のシリンダ群としたことを特徴とする請求項１記載の内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン。
3. 前記給気冷却器を、低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器と、該低温冷却水よりも高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器とにより構成するとともに、前記低温側給気冷却器に前記吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群を接続し、前記高温側給気冷却器に前記排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群を接続したことを特徴とする請求項１記載の内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン。
4. 前記吸気弁内部ＥＧＲを行う第２のシリンダ群を、前記排気弁内部ＥＧＲを行う第１のシリンダ群よりも前記低温側給気冷却器に吸気経路が近い側に配置したことを特徴とする請求項３記載の内部ＥＧＲシステム付き多シリンダ４サイクルエンジン。

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