JPH01285651A - 2サイクル内燃機関の排気ガス再循環装置 - Google Patents

2サイクル内燃機関の排気ガス再循環装置

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JPH01285651A
JPH01285651A JP63110452A JP11045288A JPH01285651A JP H01285651 A JPH01285651 A JP H01285651A JP 63110452 A JP63110452 A JP 63110452A JP 11045288 A JP11045288 A JP 11045288A JP H01285651 A JPH01285651 A JP H01285651A
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木戸 良男
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大野 栄嗣
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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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    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics
    • F02M26/27Layout, e.g. schematics with air-cooled heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は2サイクル内燃機関の排気ガス再循環装置に関
する。
〔従来の技術〕
2サイクルデイ一ゼル機関において燃焼室内の良好なル
ープ掃気を確保するためにシリンダ軸線側に位置する給
気弁周縁部と弁座間の開口、およびシリンダ軸線側に位
置する排気弁周縁部と弁座間の開口を給気弁および排気
弁のリフ)Rが小さいときに閉鎖するマスク壁を設け、
更に給気ポートおよび排気ポートをシリンダ軸線と平行
に上方に向けて延設した2サイクルデイ一ゼル機関が公
知である(特開昭52−104613号公報)。この2
サイクルデイ一ゼル機関では給気ポートから流入した吸
入空気がシリンダ内壁面に沿ってピストン頂面に向かい
、次いでピストン頂面上において向きを変えてシリンダ
内壁面に沿い排気ポートに向けて流れるのでループ掃気
を行なうことができる。
しかしながらこの2サイクルデイ一ゼル機関では給気弁
および排気弁のリフト量が大きくなると給気弁と弁座間
に形成される開口が給気弁の全周に亙って燃焼室内に開
口し、排気弁と弁座間に形成される開口が排気弁の全周
に亙って燃焼室内に開口する。その結果、シリンダ軸線
側に位置する給気弁の開口から流入した吸入空気がシリ
ンダ内壁面に沿って進み、排気弁の開口を通って排気ポ
ート内に流出する。従ってこの2サイクルディーゼル機
関では一部の吸入空気のみしかループ掃気を行なうため
に使用されないので良好なループ掃気を確保できないと
いう問題がある。
そこで強力なループ掃気を得るためにシリンダヘッド内
壁面から燃焼室−向けて延びるマスク壁を給気弁と排気
弁との間に形成してこのマスク壁により排気弁側に位U
する給気弁周縁部と弁座間の開口を給気弁の全開弁期間
に亙って閉鎖するようにした2サイクル内燃機関が本出
願人により既に提案されている(特顆昭62−2883
90号参照)。
この2サイクル内燃機関では新気がマスク壁と反対側の
給気弁開口から燃焼室内に流入し、次いでこの新気は給
気弁下方のシリンダ内壁面に沿って下降した後ピストン
頂面で反転して排気弁方向に流れるために強力なループ
掃気を得ることができる。
ところがこのように強力なループ掃気を行なうようにす
ると燃焼が良好となるために燃焼温度が上昇し、斯くし
て多量のNOxが発生するという問題がある。そこでN
OXの発生を抑制するために排気ガスを機関給気通路内
に再循環するようにした2サイクル内燃機関が本出願人
により既に提案されている(実願昭63−017017
号参照)。この2サイクル内燃機関では多量のNOxが
発生ずると考えられる運転領域、例えば機関回転数が一
定以上でスロットル弁開度が所定開度以下のときに排気
ガスを再循環するようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら強力なループ掃気を行なうことによって燃
焼温度が高くなると別の問題、即ち高温の残留ガスによ
って混合気が自己着火するという問題が生じてきた。N
Oxは余分な酸素が存在するもとて燃焼温度が高くなる
と発生するが自己着火は余分な酸素があるか否かにかか
わらずに燃焼温度が高くなると発生するのでNOXの発
生条件と自己着火の発生条件は若干具なっている。待に
空燃比を理論空燃比に制御するようにした場合には三元
触媒を用いることによってNOXを浄化することはでき
るが自己着火の発生を阻止することはできない。従って
実願昭63−017017号に記載されているように機
関回転数が一定以上でスロット弁開度が所定開度以下の
ときに排気ガスを再@退しても必ずしも自己着火の発生
を阻止することはできない。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明によれば2サイクル
内燃機関において、機関給気通路と機関給気通路とを連
結する排気ガス再循環通路内に排気ガス再循環弁を設け
、機関負荷が予め定められた上限値と下限値の間のとき
に排気ガス再循環弁を開閉せしめて排気ガスを給気通路
内に再循環するようにしている。
〔実施例〕
第1図を参照すると、1は2サイクル内燃機関本体、2
は給気弁、3は給気ボート、4は給気ボート3内に燃料
を噴射するための燃料噴射弁、5は機関によって駆動さ
れる機械式過給機、7は給気ダクト、8は給気ダクト7
内に配置されたスロットル弁、9はエアフローメータ、
10は排気弁、11は排気ポート、12は三元触媒コン
バーク、13は排気管、14は排気管13内に配置され
た酸素濃度検出器、15はサブマフラ、16はメインマ
フラ、17は排気管を夫々示す。メインマフラ16下流
の排気管17からは再循環排気ガス(以下EGRと称す
)導管18が分岐され、このEGR導管18は機械式過
給機5の上流であってスロットル弁8下流の給気ダクト
7に連結される。
EGRI管18管外8壁面上には環状をなす多数の冷却
フィン19が設けられている。このEGR導管18内に
は電子制御ユニット30の出力信号により開閉制御され
る開閉弁20が配置される。
電子制御ユニット30は双方向性バス31によって相互
に接続されたROM (!J−ドオンリメモリ)32、
RAM (ランダムアクセスメモリ)33、CPU (
マイクロプロセッサ)34、入力ボート35および出力
ボート36を具備する。エアフローメータ9および酸素
濃度検出器14の出力信号は夫々対応するAD変換器3
7.38を介して入力ボート35に入力される。ま起、
入力ボート35には機関回転数を表わす出力信号を発生
する回転数センサ21が接続される。また、出力ボート
36は夫々対応する駆動回路39.40を介して燃料噴
射弁4および開閉弁20に接続される。
第1図に示される実施例では酸素濃度検出器14の出力
信号に基いて機関シリンダ内に供給される混合気の空燃
比が理論空燃比となるように燃料噴射弁4からの燃料噴
射量が制御される。2サイクル内燃機関では掃気空気流
が排気ポート11内に吹き抜ける場合があり、このよう
な場合にはこの空気と排気ガスとを三元触媒コンバータ
12内で十分に混合し、空気中の酸素が三元触媒コンバ
ータ12内で酸化反応に用いられた後に排気ガス中の酸
素濃度を検出するために酸素濃度検出器14は三元触媒
コンバータ12の下流に配置されている。
次に第2図および第3図を参照して2サイクル内燃機関
本体1の構造について説明する。
第2図および第3図を参照すると、50はシリンダブロ
ック、51はシリンダブロック50内で往復動するピス
トン、52はシリンダブロック50上に、固定されたシ
リンダヘッド、53はシリンダヘッド52の内壁面52
aとピストン510頂面間に形成された燃焼室を夫々示
す。シリンダヘッド内壁面52a上には凹溝54が形成
され、この凹溝54の底壁面をなすシリンダヘッド内壁
面部分52b上に給気弁2が配置される。一方、凹溝5
4を除くシリンダヘッド内壁面部分52Cはほぼ平坦を
なし、このシリンダヘッド内壁面部分52C″上に排気
弁10が配置される。シリンダヘッド内壁面部分52b
とシリンダヘッド内壁面部分52Cは凹溝54の周壁5
5を介して互いに接続されている。この凹溝周壁55は
給気弁2の周縁部に極めて近接配置されかつ給気弁2の
周縁部に沿って「1弧状に延びるマスク壁55aと、給
気弁2間に位置する新気ガイド壁55bと、シリンダヘ
ッド内壁面52aの周壁と給気弁2間に位置する新気ガ
イド壁55cとにより構成される。各マスク壁55aは
最大リフト位置にある給気弁2よりも下方まで燃焼室5
3に向けて延びており、従って排気弁10側に位置する
給気弁2周縁部と弁座56間の開口は給気弁2の開弁期
間全体に亙ってマスク壁55aにより閉鎖されることに
なる。また、各新気ガイド壁55b、55Cはほぼ同一
平面内に位置しており、更にこれらの新気ガイド壁55
b、55cは両給気弁2の中心を結ぶ線に対してほぼ平
行に延びている。
点火栓57はシリンダヘッド内壁面52Hの中心に位置
するようにシリンダヘッド内壁面部分52C上に配置さ
れている。
第4図は給気弁2および排気弁100開弁期間の一例を
示している。第4図に示す例においては給気弁2よりも
排気弁10が先に開弁し、給気弁2よりも排気弁10が
先に閉弁する。
ピストン51が下降して排気弁10が開弁すると燃焼室
53内の高圧既燃ガスが排気ポート11内に流出する。
次いで給気弁2が開弁すると給気ボート3から燃焼室5
3内に燃料を含んだ新気が流入するが給気弁2の開口に
対してマスク壁55aが設けられているために新気およ
び燃料は主にマスク壁55aと反対側の給気弁2の開口
部から燃焼室53内に流入する。次いでこの新気は第5
図において矢印Sで示されるようにピストン510頂面
で向きを変えて排気弁10に向かう。その結果、この掃
気流によって燃焼室53内の既燃ガスが排気ポート11
内に押し出され、斯くしてループ掃気が行なわれること
になる。ところで第2図および第3図に示す実施例では
円弧状に延びるマスク壁55aの長さが比較的長く、給
気弁2とその弁座56間に形成される開口のうちで排気
弁10側に位置するほぼ1/3の開口がマスク壁55a
により閉鎖され、排気弁10と反対側に位置するほぼ2
/3の開口から新気が供給される。更にこの実施例では
給気弁2から流入した新気は新気ガイド壁55 b 、
 55 Cによりシリンダ内壁面に沿って下方に向かう
ように案内される。従ってこの実施例では給気弁2が開
弁したときには大部分の新気がシリンダ内壁面に沿って
ピストン510頂面に向かい、斯くして良好なループ掃
気が行なわれることになる。
ところがこのような良好なループ掃気を行なうと良好な
燃焼が行なわれ、斯くして燃焼温度が高くなる。その結
果、シリンダ内に残留する既燃ガスの温度も高くなり、
斯くして新気が残留既燃ガスにより加熱されて自己着火
を生ずることになる。
機関シリンダ内に供給される新気量が少ないとき、即ち
機関低負荷運転時には残留ガス量は多いが残留ガス温は
比較的低く、一方機関シリンダ内に供給される新気量が
多いとき、即ち機関高負荷運転時には残留ガス温は高い
が残留ガス量は少ない。
これに対して機関中負荷運転時は残留ガス温が比較的高
く、残留ガス量も比較的子いために残留ガスのもつ温度
エネルギは機関中負荷運転時に最も高くなる。第6図は
新気と残留ガスの混合ガスの温度Tを示している。なお
、第6図において横軸はシリンダ内に供給される新気m
<吸入空気JiQ/機関回転数N)、即ち負荷を表わし
ている。第6図から機関中負荷運転時に混合ガス温Tが
最も高(なることがわかる。混合ガス温Tは負荷Q/N
に依存しており、混合ガス温TがToよりも高くなると
、即ち負荷Q/Nが下限値Aよりも大きく上限値Bより
も小さいときに自己着火が発生ずる。
そこで負荷Q/Nが下限値Aよりも太き(上限値Bより
も小さいときに開閉弁20を開弁して低温のEGRガス
を給気ダクト7内に供給するようにしている。
即ち、第7図に示されるようにステップ60において吸
入空気fiQを表わすエアフローメータ9の出力信号、
および機関回転数Nを表わす回転数センサ21の出力信
号を読込む。次いでステップ61において負荷Q/Nが
下限値Aよりも大きく上限値Bよりも小さいか否かが判
別される。A〈Q/N<8であればステップ62に進ん
で開閉弁20を開弁する。Q/N≦A又はB≦Q/Nで
あればステップ63に進んで開閉弁20を閉弁する。
第1図に示されるようにEGR導管18の一端はほぼ大
気圧となっている排気管17内に接続されており、EG
R導管18の他端は負圧が発生している給気ダクト7内
に接続されている。従って開閉弁20が開弁するとEG
Rガスが給気ダクト7内に再循環せしめられることにな
る。また、排気ガスはサブマフラ15右よびメインマフ
ラ16を経た後に排気管17に達するので排気管17内
の排気ガス温はかなり低下しており、更にEGRガスは
冷却フィン19を有するEGR導管18内を流通する際
に冷却される。従って給気ダクト7内には低温のEGR
ガスが供給されることになる。
第8図(a)はEGRガスを供給しない場合、第8図(
b)は同一負荷Q/N条件のもとでEGRガスを供給し
た場合のシリンダ内のガス組成を示している。同一負荷
Q/N条件であるから第8図(a)、  (b)におい
て新気の量は同一であり、EGRガスを供給した場合に
は第8図(b)に示されるように高温の残留ガスの一部
が低温のEGRガスに入れ代わる。従ってEGRガスを
供給すると混合ガス温T(第6図)が低下することにな
り、斯くして自己着火の発生を阻止できることになる。
尚、本実施例では、排気ガス再循環弁として、開閉弁2
0を用いているが、弁の開口面積が連続的に変化するり
ニアソレノイド弁を用い負荷の大きさに応じてEGRガ
ス位を変えても良い。
〔発明の効果〕
自己着火が生じる負荷条件のときにEGRガスを再循環
することによって自己着火の発生を阻止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は2サイクル内燃機関の全体図、第2図は2サイ
クル内燃機関本体の側面断面図、第3図はシリンダヘッ
ドの内壁面を示す図、第4図は給排気弁の開弁期間を示
す線図、第5図はピストンが下降したところを示す側面
断面図、 第6図はシリンダ内のガス温を示す線図、第7図はEG
R制御を実行するためのフローチャート、 第8図はシリンダ内のガス組成を説明するための図であ
る。 2・・・給気弁、     7・・・給気ダクト、10
・・・排気弁、     17・・・排気管、18・・
・EGR導管、  20・・・開閉弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2サイクル内燃機関において、機関給気通路と機関排気
    通路とを連結する排気ガス再循環通路内に排気ガス再循
    環弁を設け、機関負荷が予め定められた上限値と下限値
    の間のときに上記排気ガス再循環弁を開弁せしめて排気
    ガスを給気通路内に再循環するようにした2サイクル内
    燃機関の排気ガス再循環装置。
JP63110452A 1988-05-09 1988-05-09 2サイクル内燃機関の排気ガス再循環装置 Expired - Lifetime JPH07116999B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849453A3 (en) * 1990-11-06 1999-05-12 Mazda Motor Corporation Exhaust gas recirculation system for an internal combusion engine
FR2780099A1 (fr) * 1998-06-22 1999-12-24 Daniel Drecq Moteur a combustion interne a deux temps muni d'un dispositif de suralimentation et de recirculation partielle de gaz d'echappement

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US6474275B1 (en) 1998-06-22 2002-11-05 Daniel Drecq Two-stroke internal combustion engine provided with a supercharging device and exhaust gas partial recycling

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