JPH0232855Y2 - - Google Patents

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JPH0232855Y2
JPH0232855Y2 JP7455984U JP7455984U JPH0232855Y2 JP H0232855 Y2 JPH0232855 Y2 JP H0232855Y2 JP 7455984 U JP7455984 U JP 7455984U JP 7455984 U JP7455984 U JP 7455984U JP H0232855 Y2 JPH0232855 Y2 JP H0232855Y2
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intake port
combustion
conduit
engine
swirl
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案はデイーゼル機関のEGR装置に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an EGR device for a diesel engine.

[従来の技術] 各シリンダに2個の吸気ポーを有する点火式内
燃機関において、排気ガスの一部を一方の吸気ポ
ートへ導いて未燃焼成分を再燃焼させることによ
り排気ガスの浄化を図るものが、例えば実開昭58
−152552号公報に提案されている。しかし、これ
はガソリン機関における2吸気式成層燃焼に適用
されるものであつて、燃焼状況が異なるデイーゼ
ル機関には適用できない。デイーゼル機関では吸
気のスワールないし燃焼に寄与する吸気の乱れな
どにより燃焼状態が変化し、これがスモークの発
生、運転騒音、燃費などに大きく影響する。
[Prior Art] In an ignition-type internal combustion engine that has two intake ports in each cylinder, a part of the exhaust gas is guided to one intake port and unburned components are reburned to purify the exhaust gas. However, for example, in 1978
-It is proposed in Publication No. 152552. However, this is applied to two-intake stratified combustion in gasoline engines, and cannot be applied to diesel engines, which have different combustion conditions. In a diesel engine, combustion conditions change due to intake air swirl or turbulence in the intake air that contributes to combustion, and this greatly affects smoke generation, driving noise, and fuel efficiency.

特に10モード排気規制で厳しい機関の低速域で
高温のEGRガスを導入することはその分だけ新
気の吸入量が減りかつ燃焼に十分な給気スワール
が得にくい。したがつて、機関の低速域で比較的
スワールが形成しやすくマイクロミキシングによ
る燃焼への寄与率の高いヘリカル吸気ポートへ
EGRガスを導入すると、燃焼状態が悪化し機関
の出力が低下し、燃費が悪くなるばかりでなくス
モークが発生する。
In particular, introducing high-temperature EGR gas in the low-speed range of an engine that is subject to strict 10-mode exhaust regulations reduces the intake amount of fresh air and makes it difficult to obtain sufficient air swirl for combustion. Therefore, the helical intake port is relatively easy to form swirl in the low speed range of the engine and has a high contribution rate to combustion due to micro-mixing.
Introducing EGR gas not only worsens combustion conditions and reduces engine output, resulting in poor fuel efficiency but also smoke.

また、加速時は空気過剰率が小さくなり、燃焼
状態が悪化するのに伴い、EGRガス導入量を減
じる必要がある反面、この状態ではNOXの濃度
が高くなりやすい。したがつて、単に排気還流率
を制御するだけではNOXの低減と良好な燃焼状
態の確保を図ることは困難である。
Furthermore, during acceleration, the excess air ratio decreases and the combustion condition worsens, so it is necessary to reduce the amount of EGR gas introduced, but on the other hand, the concentration of NOx tends to increase in this state. Therefore, it is difficult to reduce NOx and ensure good combustion conditions simply by controlling the exhaust gas recirculation rate.

[考案が解決しようとする問題点] 本考案の目的は機関の低・中速または高負荷で
燃焼に必要なスワールの形成を妨げないように
EGRガスを燃焼室へ導入することにより、EGR
ガスの導入による燃焼状態の悪化を回避する、デ
イーゼル機関のEGR装置を提供することにある。
[Problem to be solved by the invention] The purpose of the invention is to avoid hindering the formation of swirl necessary for combustion at low/medium speeds or high loads of the engine.
By introducing EGR gas into the combustion chamber, EGR
An object of the present invention is to provide an EGR device for a diesel engine that avoids deterioration of combustion conditions due to the introduction of gas.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本考案の構成は各
シリンダのヘリカル吸気ポートとタンジエンシヤ
ル吸気ポートに排気マニホールドを結ぶ導管の途
中に電磁制御弁を設け、電磁制御弁により機関の
低速または低負荷で排気マニホールドをタンジエ
ンシヤル吸気ポートに、機関の高速または高負荷
でヘリカル吸気ポートに接続するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the configuration of the present invention is to provide an electromagnetic control valve in the middle of the conduit connecting the exhaust manifold to the helical intake port and tangential intake port of each cylinder, and to perform electromagnetic control. A valve connects the exhaust manifold to the tangential intake port at low engine speeds or low loads, and to the helical intake port at high engine speeds or high loads.

[作用] 機関の低負荷では空気過剰率が大きいので、
EGRガスを導入しても燃焼状態があまり阻害さ
れない。機関の低速・低負荷では、タンジエンシ
ヤル吸気ポートからEGRガスを導入すると、機
関の低・中速域における燃焼に必要な十分なスワ
ールと細かい新気の乱れが燃焼室(キヤビテイ)
の中心部分に生成されので、燃焼の悪化が回避さ
れ、EGRガスの再燃焼によりNOXが低減される。
[Effect] Since the excess air ratio is large when the engine is under low load,
Even if EGR gas is introduced, the combustion state will not be hindered much. At low engine speeds and low loads, when EGR gas is introduced from the tangential intake port, sufficient swirl and fine turbulence of fresh air necessary for combustion in the low and medium speed range of the engine are introduced into the combustion chamber (cavity).
NOx is generated in the center of the gas, thereby avoiding deterioration of combustion and reducing NO

機関の高速では、強いスワールが得られるか
ら、マイクロミキシングとスワールの生成に寄与
するヘリカル吸気ポートからEGRガスを導入す
ると、燃焼室(キヤビテイ)の中央部分に比較的
濃いEGRガスが分布し、燃焼が助けられ、NOX
が低減される。
At high engine speeds, a strong swirl can be obtained, so if EGR gas is introduced through the helical intake port, which contributes to micro-mixing and swirl generation, relatively dense EGR gas will be distributed in the center of the combustion chamber (cavity), which will cause combustion. helped, NO X
is reduced.

[考案の実施例] 本考案によれば、機関の低・中速または低負荷
では元来低すぎるスワールにより燃焼を達成しな
ければならないので、スワール生成に有利なヘリ
カル吸気ポートからのEGRガスの導入を避け、
燃焼に必要な新気だけのマイクロスワールを燃焼
室(キヤビテイ)の中心部分に生成し、燃焼状態
の悪化を防止する。一方、機関の高速または高負
荷ではスワールが必要以上に大きくなるので、ヘ
リカル吸気ポートだけからEGRガスを導入し、
これにより新気とEGRガスとの混合状態を改善
し、NOXの低減効果を向上させることができる。
もちろん、機関の中速域ではタンジエンシヤル吸
気ポートとヘリカル吸気ポートの両方からEGR
ガスを導入するようにしてもよい。
[Embodiment of the invention] According to the invention, since combustion must be achieved with a swirl that is originally too low at low/medium speeds or low loads of the engine, EGR gas from the helical intake port, which is advantageous for swirl generation, is avoid introducing
A micro-swirl containing only the fresh air necessary for combustion is generated in the center of the combustion chamber (cavity) to prevent deterioration of combustion conditions. On the other hand, when the engine is running at high speed or under high load, the swirl becomes larger than necessary, so EGR gas is introduced only from the helical intake port.
This improves the mixing state of fresh air and EGR gas and improves the NOx reduction effect.
Of course, in the medium speed range of the engine, EGR is activated from both the tangential intake port and the helical intake port.
Gas may also be introduced.

本考案を実施例に基づいて説明する。第1図に
示すように、4弁式デイーゼル機関はシリンダヘ
ツド5の中央部分にクランク軸方向に沿つて各シ
リンダごとに燃料噴射ノズル18が配列され、図
示してない燃料噴射ポンプから噴射管19を経て
燃焼室へ燃料が噴射されるようになつている。シ
リンダヘツド5の上部はヘツドカバー17により
覆われる。
The present invention will be explained based on examples. As shown in FIG. 1, in a four-valve diesel engine, fuel injection nozzles 18 are arranged for each cylinder along the crankshaft direction in the center of the cylinder head 5, and injection pipes 19 are connected to the fuel injection pump (not shown). Fuel is injected into the combustion chamber through the The upper part of the cylinder head 5 is covered by a head cover 17.

シリンダヘツド5の一側壁には吸気マニホール
ド9が設けられ、図示していないエアクリーナか
ら吸気管12を経て新気が導入され、吸気マニホ
ールド9から各シリンダに配設されたタンジエン
シヤル吸気ポート8aに連なる導管8およびヘリ
カル吸気ポート10aに連なる導管10を経てシ
リンダへ吸入されるようになつている。一方、各
シリンダの燃焼ガスはシリンダヘツド5の他側壁
に接続された排気マニホールド3で合流し、排気
管2から外部へ排出される。
An intake manifold 9 is provided on one side wall of the cylinder head 5. Fresh air is introduced from an air cleaner (not shown) through an intake pipe 12, and a conduit is connected from the intake manifold 9 to a tangential intake port 8a provided in each cylinder. 8 and a conduit 10 that connects to the helical intake port 10a. On the other hand, the combustion gases from each cylinder join together at an exhaust manifold 3 connected to the other side wall of the cylinder head 5, and are discharged to the outside from an exhaust pipe 2.

排気ガスの一部を吸気ポートへ戻して浄化する
ために、排気マニホールド3に導管16が接続さ
れ、この終端は電磁制御弁15に接続される。電
磁制御弁15には1対の導管13,14が接続さ
れる。導管13は分岐管7を介して各導管8と接
続され、導管14は分岐管6を介して導管10と
接続される。
A conduit 16 is connected to the exhaust manifold 3, the end of which is connected to a solenoid control valve 15, in order to return a portion of the exhaust gas to the intake port for purification. A pair of conduits 13 and 14 are connected to the electromagnetic control valve 15 . Conduit 13 is connected to each conduit 8 via branch pipe 7, and conduit 14 is connected to conduit 10 via branch pipe 6.

電磁制御弁5は導管16のEGRガスを運転条
件に応じて導管13または14へ選択的に送るよ
うになつている。このため、電磁制御弁15は機
関の負荷センサ30および回転数センサ31の信
号に基づく電子制御装置32の出力によつて作動
される。この回転数センサ30は例えばアクセル
ペダルによつて操作される燃料噴射ポンプの加速
レバーを支持する軸に配設したポテンシヨメータ
により構成され、この電圧変化から負荷が検出さ
れる。回転数センサ31は機関のフライホイール
に隣接して配置した電磁ピツクアツプ型のものを
用い、これに誘起された電圧レベルから回転数が
検出される。
The electromagnetic control valve 5 is configured to selectively send the EGR gas in the conduit 16 to the conduit 13 or 14 depending on operating conditions. Therefore, the electromagnetic control valve 15 is operated by the output of the electronic control device 32 based on the signals from the engine load sensor 30 and rotation speed sensor 31. The rotational speed sensor 30 is constituted by a potentiometer disposed on a shaft supporting an acceleration lever of a fuel injection pump operated by an accelerator pedal, for example, and the load is detected from this voltage change. The rotational speed sensor 31 is of an electromagnetic pickup type placed adjacent to the flywheel of the engine, and the rotational speed is detected from the voltage level induced therein.

第2図に示すように、シリンダヘツド5には1
対の吸気弁22によつて開閉されるタンジエンシ
ヤル吸気ポート8aとヘリカル吸気ポート10a
が配設されるとともに、1対の排気弁24によつ
て開閉される排気ポート3aが備えられる。吸気
ポート8aが前述した導管8と接続され、吸気ポ
ート10aが導管10と接続される。なお、18
aは燃料噴射ノズルの取付穴である。
As shown in FIG. 2, the cylinder head 5 has a
A tangential intake port 8a and a helical intake port 10a that are opened and closed by a pair of intake valves 22.
An exhaust port 3a that is opened and closed by a pair of exhaust valves 24 is provided. The intake port 8a is connected to the aforementioned conduit 8, and the intake port 10a is connected to the conduit 10. In addition, 18
a is a mounting hole for a fuel injection nozzle.

次に、本考案装置の作動について説明する。機
関の低速・低負荷では、燃料噴射ポンプの加速レ
バーの回動量が小さいので、負荷センサ30およ
び回転数センサ31の検出信号が小さく、電子制
御装置32からの出力信号はなく、電磁制御弁1
5は導管16を導管13に接続している。排気マ
ニホールド3の排気ガスの一部すなわちEGRガ
スが導管16、導管13、分岐管7および導管8
を経てタンジエンシヤル吸気ポート8aへ入る。
EGRガスは吸気マニホールド9からの新気と一
緒にシリンダ25の内周壁に沿つて大きな旋回流
を形成しながらよく混合される。一方、ヘリカル
吸気ポート10aでは新気だけが旋回半径は小さ
いが強いスワールを生じる。このヘリカル吸気ポ
ート10aでの新気のスワールにより燃料が新気
とよく混合され、良好な燃焼状態が確保される。
Next, the operation of the device of the present invention will be explained. At low engine speeds and low loads, the amount of rotation of the acceleration lever of the fuel injection pump is small, so the detection signals of the load sensor 30 and rotation speed sensor 31 are small, there is no output signal from the electronic control device 32, and the electromagnetic control valve 1
5 connects the conduit 16 to the conduit 13. A part of the exhaust gas from the exhaust manifold 3, that is, EGR gas, is transferred to the conduit 16, the conduit 13, the branch pipe 7, and the conduit 8.
and enters the tangential intake port 8a.
The EGR gas is well mixed with fresh air from the intake manifold 9 while forming a large swirling flow along the inner circumferential wall of the cylinder 25. On the other hand, in the helical intake port 10a, only the fresh air causes a strong swirl although the radius of rotation is small. This swirl of fresh air at the helical intake port 10a mixes the fuel well with the fresh air, ensuring a good combustion state.

回転数センサ30または負荷センサ31の検出
信号が所定の値を超え、または変化率が所定の値
を超えると、電子制御装置32から出力信号が発
生し、電磁制御弁15が切換り、導管16が導管
14へ接続される。したがつて、排気マニホール
ド3の排気ガスの一部が導管16、電磁制御弁1
5、導管14、分岐管6および導管10を経てヘ
リカル吸気ポート10aへ入り、ここで吸気マニ
ホールド9からの新気とともにスワールを形成し
ながらよく混合される。このヘリカル吸気ポート
10aでは旋回半径の小さいスワールが形成され
る。一方、タンジエンシヤル吸気ポート8aから
は新気だけがシリンダ25の内周壁に沿つて大き
く旋回流を生じる。こうして、通常の負荷または
加速時には、タンジエンシヤル吸気ポートからの
EGRガスを制限することにより、燃焼しにくい
燃焼室の外周部分に新気を多く分布させ、燃焼の
悪化を避けつつNOXを低減させることができる。
When the detection signal of the rotation speed sensor 30 or the load sensor 31 exceeds a predetermined value or the rate of change exceeds a predetermined value, an output signal is generated from the electronic control device 32, the electromagnetic control valve 15 switches, and the conduit 16 is connected to conduit 14. Therefore, a portion of the exhaust gas from the exhaust manifold 3 flows through the conduit 16 and the electromagnetic control valve 1.
5. The air enters the helical intake port 10a through the conduit 14, the branch pipe 6, and the conduit 10, where it is well mixed with fresh air from the intake manifold 9 while forming a swirl. A swirl with a small turning radius is formed in this helical intake port 10a. On the other hand, only fresh air from the tangential intake port 8a generates a large swirling flow along the inner circumferential wall of the cylinder 25. Thus, under normal load or acceleration, the tangential intake port
By restricting EGR gas, more fresh air is distributed around the outer periphery of the combustion chamber where combustion is difficult, making it possible to reduce NOx while avoiding deterioration of combustion.

要するに、本考案は機関の負荷または回転数に
対応して電磁制御弁15を作動させ、EGRガス
を導入する吸入ポートを切換えるようしたから、
低速・低負荷域ではEGRガスをタンジエンシヤ
ル吸気ポートから導入することにより、スワール
の不足による燃焼状態の悪化を回避するととも
に、スワールの過剰状態となる機関の高速域およ
びNOX濃度が高くなる高負荷では、EGRガスを
ヘリカル吸気ポートから導入することにより、
EGRガスと新気との混合を促進させるとともに、
燃焼不良を生じやすいシリンダ25の内周壁側に
新気を分布させることにより、出力の低下および
スモークの発生を防ぎ、NOXの低減を図ること
ができる。
In short, the present invention operates the electromagnetic control valve 15 according to the load or rotational speed of the engine and switches the intake port through which EGR gas is introduced.
By introducing EGR gas from the tangential intake port in low speed and low load ranges, deterioration of combustion conditions due to lack of swirl can be avoided, and at high speed ranges where the engine has excessive swirl and at high loads where the NOx concentration is high. Now, by introducing EGR gas from the helical intake port,
In addition to promoting the mixing of EGR gas and fresh air,
By distributing fresh air to the inner circumferential wall side of the cylinder 25 where poor combustion is likely to occur, it is possible to prevent a decrease in output and the generation of smoke, and to reduce NOx .

[考案の効果] 本考案は上述のように、各シリンダのヘリカル
吸気ポートとタンジエンシヤル吸気ポートに排気
マニホールドを結ぶ導管の途中に電磁制御弁を設
け、電磁制御弁により機関の低速または低負荷で
排気マニホールドをタンジエンシヤル吸気ポート
に、機関の高速または高負荷でヘリカル吸気ポー
トに接続するものであるから、十分なスワールが
得にくい機関の低速・低負荷域で、タンジエンシ
ヤル吸気ポートからEGRガスを導入すると、燃
焼に必要な十分なスワールと細かい新気の乱れが
燃焼室(キヤビテイ)の中心部分に生成され、こ
れにより燃焼の悪化が回避され、EGRガスの再
燃焼によりNOXが低減される。低負荷では吸気
に対する燃焼噴射量が少なく、空気過剰率が大き
いので、EGRガスを導入しても燃焼状態があま
り阻害されない。
[Effects of the invention] As mentioned above, the invention provides an electromagnetic control valve in the middle of the conduit that connects the exhaust manifold to the helical intake port and tangential intake port of each cylinder, and uses the electromagnetic control valve to control exhaust gas at low engine speed or low load. Since the manifold is connected to the tangential intake port and the helical intake port when the engine is running at high speed or under high load, if EGR gas is introduced from the tangential intake port at low speed and low load ranges of the engine where it is difficult to obtain sufficient swirl, Sufficient swirl and fine fresh air turbulence necessary for combustion are generated in the center of the combustion chamber (cavity), thereby avoiding deterioration of combustion and reducing NO x by reburning EGR gas. At low loads, the amount of combustion injection relative to the intake air is small and the excess air ratio is large, so even if EGR gas is introduced, the combustion state will not be disturbed much.

機関の中・高速域では、スワールが強いので、
マイクロミキシングとスワールの生成に寄与する
ヘリカル吸気ポートから一定限度のEGRガスを
導入すると、燃焼室(キヤビテイ)の中央部分に
比較的濃いEGRガスが分布し、燃焼が助けられ
てNOXが低減される。
In the medium and high speed range of the engine, the swirl is strong, so
When a certain limit of EGR gas is introduced through the helical intake port, which contributes to micro-mixing and swirl generation, relatively dense EGR gas is distributed in the center of the combustion chamber (cavity), which aids combustion and reduces NOx . Ru.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案に係るデイーゼル機関のEGR
装置の概略構成を示す平面図、第2図は同平面断
面図である。 3:排気マニホールド、5:シリンダヘツド、
6,7:分岐管、8:導管、9:吸気マニホール
ド。
Figure 1 shows the EGR of the diesel engine according to this invention.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the device, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the same plane. 3: Exhaust manifold, 5: Cylinder head,
6, 7: Branch pipe, 8: Conduit, 9: Intake manifold.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 各シリンダのヘリカル吸気ポートとタンジエン
シヤル吸気ポートに排気マニホールドを結ぶ導管
の途中に電磁制御弁を設け、電磁制御弁により機
関の低速または低負荷で排気マニホールドをタン
ジエンシヤル吸気ポートに、機関の高速または高
負荷でヘリカル吸気ポートに接続することを特徴
とするデイーゼル機関のEGR装置。
An electromagnetic control valve is installed in the middle of the conduit that connects the exhaust manifold to the helical intake port and tangential intake port of each cylinder. Diesel engine EGR device characterized by connecting to the helical intake port.
JP7455984U 1984-05-23 1984-05-23 Diesel engine EGR device Granted JPS60187354U (en)

Priority Applications (1)

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JP7455984U JPS60187354U (en) 1984-05-23 1984-05-23 Diesel engine EGR device

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