JPH04284149A - 排気ガス中の有害成分を減少させる方法および該方法を実施するエンジン - Google Patents

排気ガス中の有害成分を減少させる方法および該方法を実施するエンジン

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JPH04284149A
JPH04284149A JP3311850A JP31185091A JPH04284149A JP H04284149 A JPH04284149 A JP H04284149A JP 3311850 A JP3311850 A JP 3311850A JP 31185091 A JP31185091 A JP 31185091A JP H04284149 A JPH04284149 A JP H04284149A
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pipe
intake
engine
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exhaust
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JP3311850A
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Bertrand Gatellier
バートランド　ガテリエール
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関から排出される
排気ガスの有害成分を減少させ、この排気ガスの一部を
循環使用することによりエンジンからの出力を増加させ
る方法に関する。本方法を実施することにより、ますま
す厳しさを増している火花点火機関に適用される基準に
対応することができる。事実、種々の研究により、シリ
ンダーから排出するガスの一部を循環使用することによ
り、二酸化窒素の放出を減らすことができるばかりか、
排気相の最終段階でかなりの量の不完全燃焼炭化水素を
減らすことができることがわかっている。ここで問題と
なるのはエンジンの操作条件によって循環ガスの流れを
いかにコントロールするかである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンで燃焼したガスのごく一部分を
排気パイプに取り、これを冷却したのち、シリンダーの
吸込路に再び導入してある種の有害物質の排出を減少す
る方法の原理は公知である。かかる循環使用は幾つかの
方法により、実施することができる。ＣＨ特許第５３０
、５５４号は、排気ガスを循環する方法と装置を開示し
ており、これは新鮮な気体を吸い込む際に排気バルブを
一部再開し、その前の燃焼サイクルの終わりに噴射した
廃ガスを各シリンダー内へ再び引き込んで行う。この方
法の実施の要点は、排気バルブをコントロールしている
カムの形状を変更して、一部再開させることにある。本
方法は、１つのシリンダーに２つのバルブがあるエンジ
ンに応用されるが、エンジンの操作条件の如何を問わず
適正な効果が得られない。これは排気バルブの一部を再
開することが駆動カムの形状に左右され、変えられない
ことも多いからである。エンジンの効率を改善し、排気
ガスに関する規制によりよく対処する方法も幾つかが公
知であるが、これらの方法は１つのシリンダーに一つの
二重吸気バルブを備えたエンジンで実施する。この原理
は２つの吸気バルブの内の１つを通る空気の流れを調整
することにある。このタイプの従来型エンジンは、たと
え　　　　ばＭｉｋｕｌｉｃ　他著　ＳＡＥ　Ｔｅｃｈ
ｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．９００
，２２７　に開示されている。米国特許第　４、１７３
、２０３号では、シリンダーにもう一つ吸気バルブが設
けられ、バルブはポンプと、ポンプで圧縮した空気をた
めるタンクと、ポンプの口へエンジンの排気ガスの一部
をコントロールして分流する補助回路とからなる吸気回
路に連結された内燃機関の排気を減少させるシステムが
開示される。ドイツ特許第　３、１４６、６５４号も同
じようなシステムを開示しており、該システムでは排気
口からのガスの一部をコントロールして、圧縮し、貯蔵
室においた後、補助バルブを通してシリンダー内へ再び
噴射する。経験上、各排気相で有害物質の排出率は異な
り、排気相の終わり近くにピークが見られるので、この
ピーク時の排出物を再循環すれば有害排出物質の減少は
顕著になる。圧縮するための手段と排出ガスの一部を貯
蔵するための手段をもつ比較的長い循環回路は、問題の
ピークを少なくする効果をもつ。したがって排気中の有
害物質に対する循環による効果は低下する。この減少に
より燃焼を劣化させることさえあり、その上炭化水素の
不完全燃焼率を増やすこともある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】本発明による方法は
、従来技術の欠陥をさけることにより四行程内燃機関の
有害物質の排出を減少し、その出力を増すことにある。 本発明による方法は、シリンダーごとに吸気相で新鮮な
ガスの吸気パイプを通してつながる少なくとも一つの吸
気バルブと、排気相で排気ガス管とつながるすくなくと
も一つの排気バルブからなるエンジンに応用でき、排気
ガス量のほんの一部を再噴射することから成る。本発明
による方法は、第１の端部で該吸気または排気パイプの
いづれか一つと連通する補助パイプと、吸気相と、排気
ガス中の有害物質が最も多い循環間隔の一部期間中に排
気ガスを再噴射するコントロール手段とにより排気ガス
の直接循環をコントロールしながら行い、該循環間隔期
間がエンジンの負荷条件に恒久的に合わせてあることを
特徴とする。
【０００４】本発明による第１の実施例では、該循環は
第１のものと反対側にある補助パイプの端部をシリンダ
ー内部と補助バルブを介して連通し、補助バルブはその
開放間隔が吸気死点中心付近にあり、その位置はエンジ
ンの負荷にしたがって選ばれる。
【０００５】本発明による第２の実施例では、循環は該
コントロール手段に取り付けた補助パイプを通して吸気
パイプと排気パイプを連通し、補助パイプは排気パイプ
のすぐ近くから直接出てきており、コントロール手段は
エンジンの負荷にしたがって循環時間を変更するように
制御される。
【０００６】吸気パイプまたは排気パイプとシリンダー
あとの間に直接または間接に設けた非常に短い循環回路
を用いることにより、不完全燃焼炭化水素の一部をかな
り減らすことができ、その場合に収量を増すことが度々
ある。補助パイプはたとえば、吸気パイプと接続してい
る。循環の程度はたとえば、一定の閾値より高いエンジ
ンの負荷に適した第一の最低値と第二の最低値との間で
、エンジンの回転数と吸気口での負の圧力に応じて変わ
る。第一の最低値はたとえば、エンジンの低い回転数と
低い負荷に応じて選択する。この最低値を高い負荷に際
しても選択することができる。補助バルブの開閉のタイ
ミングは、新鮮な気体を噴射できるようにあわせて調整
してもよい。循環はたとえば、補助パイプに挿入した封
入部材でコントロールしたり、補助バルブの開閉の間隔
を変更したりしてコントロールする。本発明による該方
法を用いれば、二酸化窒素や不完全燃焼炭化水素などの
有害物質の排出を大幅に減少させることができる。これ
は特に、補助パイプが吸気パイプと連通しているところ
で循環させる気体をシリンダー内へ導く際に混合気体の
不完全燃焼がもっとも著しい排気相の終わりで顕著に見
られる。その他補助バルブをシリンダー内への吸い込み
に用いるときは、本発明による方法を用いると噴射流を
増し、その結果効率をよくすることができる。本方法を
実施する四行程内燃機関は、新鮮な気体の吸気パイプと
連結した少なくとも一つの吸気バルブと、排気ガス排出
パイプと連結した少なくとも一つの排気バルブをもつ少
なくとも一つのシリンダーからなる。吸気パイプと連結
した第一端にある補助パイプと、補助パイプをシリンダ
ー内部へ間欠的に連通する補助バルブと、エンジンの操
作条件に恒久的に適合させた、補助パイプを用いて排気
ガスの一部をシリンダー内へ再供給するコントロール手
段からなる。コントロール手段はたとえば、補助パイプ
上へ挿入した補助バルブ、または該補助パイプに挿入し
た、随意に開放できる封止部材からなる。コントロール
手段は更に、補助バルブの開放の時間的間隔を変更する
部材を持ち、これらの部材はたとえば、電磁タイプのも
のである。
【０００７】
【実施例】第１図から明らかなように、中でピストン２
が摺動しているシリンダー１（またはそれぞれのシリン
ダー）は排気バルブ３を通って排気パイプ４と接続して
おり、主吸気バルブ５を介して吸気パイプ６とも接続し
ている。二つのバルブ３、５の開口サイクルをコントロ
ールする手段はたとえばカムなど公知のものであり、図
示しない。本発明によるエンジンは、吸気パイプ６とシ
リンダー１との間が補助的に接続コントロール可能であ
ることをその主たる特徴とする。このコントロール可能
な接続は、補助バルブ８を介してシリンダー１、さらに
吸気パイプ６の中へ延びている補助パイプ７によって達
成される。プラグ９などのコントロール手段が、補助パ
イプ７のなかに配置された図示されていないコントロー
ル手段とエンジンの外で接続している。補助バルブ８の
開口部はたとえば、二つの主バルブ３、５の開口部と同
じように、たとえばカムなどにより定期的に制御されて
いる。補助バルブ８を制御する手段は、その開放の時間
的間隔が吸気トップ死　　　　点（ＰＭＨ）の辺りで起
るように配置されており、それ故二つのバルブ３と５の
対応する間隔をも一部カバーしている。これにより吸気
パイプ６へ向けてパイプ７を介し補助バルブ８を通る排
気ガスの量の一部がサイクル毎に排出され、このガスは
主として主吸気バルブ５を通じてシリンダー内へ戻され
る。第二図から明らかなように、排気バルブ８を調節す
ることによって開放曲線ＬＲを排気バルブ３の曲線（Ｌ
Ｅ）に関して二つの両極点ＬＲ１，ＬＲ２との間で置き
換えるのだが、これにより、排気ガスの再導入の期間が
多少が多くなる。
【０００８】本発明の別の実施例によると、補助バルブ
とコントロール手段を用いて開　　放『窓』と開放時間
、開放位置を変更することができる。この場合、封止部
材９を用いないことも可能である。一例をあげれば、３
つのバルブの開放窓は以下に示すように頂部死点（ＰＭ
Ｈ）　、底部死点（ＰＭＢ）により、またクランクシャ
フトの角度位置（°Ｖ）を基準として配置することがで
きる。バルブの揚力、たとえばＯ．７ｍｍなどの最低高
さについてのいろいろなタイミングを示す。三つのバル
ブは従来のカム様手段で揚げる。 　　　　吸気　　　　　　　　０　　　　４４　　　　
　　　　開　　　　　　　ＴＤＣ（ＰＭＨ）前に１°ｖ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　閉　　　　　　　ＢＤＣ（ＰＭＢ）後に４
６°ｖ　　　　排気　　　　　　　　０　　　　３６　
　　　　　　　開　　　　　　　ＢＤＣ（ＰＭＢ）前に
４３°ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　閉　　　　　　　ＴＤＣ（ＰＭＨ
）後に３°ｖ　　第３のバルブ　　　０　　　　１６　
　　　　　　　開　　　　　　　ＴＤＣ（ＰＭＨ）前に
７０°ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　閉　　　　　　　ＴＤＣ（ＰＭＨ
）後に７０°ｖ補助バルブ８の最大揚げ高さは、主バル
ブ３、５とは違っている。
【０００９】各シリンダーが二つの吸気バルブよりなり
、吸気パイプ６がシリンダーに正接してシリンダー中に
延びて渦により空気力学的に改良しており、プラグまた
はシャッター９により制御される中立パイプとよばれる
管をもつエンジンに本方法を用いる場合は、上記の値を
変更することもできる。この場合、正接している管は吸
気パイプ６であり、中立管は補助パイプ７、シャッター
は前述した封止用プラグ９である。シャッター９は負荷
が低い時には閉まり、主吸気バルブ５は頂部死点（ＰＭ
Ｈ）の前でわずかに開き、底部死点（ＰＭＢ）の近くで
は閉まる。補助バルブ８の開口窓は同じように頂部死点
（ＰＭＨ）の前の４０°Ｖと底部死点（ＰＭＢ）の後の
５０°Ｖとの間に配置される。コントロールシャッター
すなわちプラグ９で、補助バルブの開放時に排気ガスが
入ってくるのを調節できる。たとえば以下のとおり調節
を行って、指示された平均中圧（ＭＩＰ）を得ることが
できる。 −ごく小さい負荷とアイドリング（ＭＩＰ＜２バール）
：シャッター閉鎖 −平均または大きい負荷　　　　　　　　（ＭＩＰ＞４
バール）：シャッター開放 場合によっては、エンジンが全負荷の場合は、コントロ
ール・シャッターを閉じてもよい。この二つの状態の間
で、コントロール・システムはエンジンの速度と吸気口
での負の圧力に従ってシャッターの開放度を調節する。 コントロール・システムを具備したバルブ８が、一方で
はその開放窓の位置をかつ他方では頂部死点（ＰＭＨ）
を更に広範囲に変更することができるとすると、第３−
５図に示したように、出力と排気ガス中の有害物質の率
を最適の比率で組み合わせるため、エンジンの負荷によ
って制御する可能性はさらに広がる。
【００１０】ガスの循環はたとえば、負荷が小さいとき
には全く抑制される（第３図　　）。機械的な制御手段
で、一サイクルごとにバルブ８を開放するのであれば、
開放窓ＬＲは吸気カーブＬＡ側に全面的にずらすのが好
ましくプラグ９は閉鎖される。バルブが電磁コントロー
ル・タイプの場合は、その制御に変更が加えられ、引き
続き閉鎖される。
【００１１】平均的負荷については、開放窓は負荷に応
じて排気ガスの最導入の期間を調節することによって頂
部死点（ＰＭＨ）の周辺におく（第４図）。
【００１２】負荷が大きいときは（第５図）、開放窓Ｌ
Ｒはここでもやはり吸気曲線ＬＡの方へ全般的により、
追加の吸気バルブとして作動する。複数の曲線の相対位
置は、第３図のものと同じであるが、ただしコントロー
ル・プラグ９の開放を加減することによってさらなる吸
気効果は変更される。
【００１３】第６図にしめした実施例では、本方法は好
ましくは排気パイプ４と排気バルブ３のすぐそばにある
吸気パイプ６の相対する二つの端部からそれぞれ延びて
いる補助パイプ１０と、この補助パイプに挿入されたバ
ルブ１１等の別の可変導通手段により実施することがで
きる。この場合、エンジンの負荷に応じた排気ガスの循
環は同様の方法で行われ、頂部死点（ＰＭＨ）の周辺の
補助バルブ１１の開放窓の位置を調節する。　　上述し
た本方法の実施に当たっては、排気ガスの循環は補助パ
イプ８を吸気パイプと接続しておこなった。しかし、本
発明の範囲から逸脱することなくこの補助パイプを排気
パイプに接続して、排気ガスをシリンダーから出てきた
あとで捕捉してもよい。
【００１４】本発明による方法は主として火花点火４行
程エンジンに用いられ、過給エンジンの場合も有り得る
し、直接噴射システムを具備していることもありうる。 　　どの場合にも、排気ガス中の二酸化窒素量と炭化水
素の不完全燃焼が著しく減少し同時にシリンダーの吸い
込みが改善される。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
本発明による方法とエンジンのこの他の特徴と利点は例
示的に述べた本発明の説明と添付の図面から明らかとな
ろう。
【図１】本発明の第一の実施例の概略図で、シリンダー
の一部とその補助バルブを示す。
【図２】排気バルブ、２個の吸気バルブ、主バルブ、補
助バルブのクランクシャフトの角度別の同じエンジンサ
イクルでのリフト曲線を示す。
【図３−５】エンジンの負荷が低い場合、平均程度の場
合、高い場合によってタイミングが異なる様子を曲線で
示す。
【図６】本発明の第二の実施例による第１図のシリンダ
ーの一部をしめす概略図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　四行程内燃機関の有害排出物を減少し
    、その出力を増加させる方法において、該エンジンはシ
    リンダー一基あたり吸気相で新鮮な気体の吸気パイプ（
    ６）と接続している少なくとも一つの吸気バルブ（５）
    と排気相で廃棄ガス排気パイプ（４）に接続している少
    なくとも一つの排気バルブ（４）とを具備し、該方法は
    排気ガスの一部を再噴射することにより該吸気または排
    気パイ　　プ（６、４）のいずれか一つと第一端で接続
    している補助パイプ（７、１０）により排気ガスの直接
    再循環をコントロールし、コントロール手段（８、９、
    １１）によって吸気相の一部と排気ガス中の有害排気物
    の排出が最も激しい循環間隔の間に排気ガスの再噴射を
    させることからなり、該間隔はエンジンの負荷条件に恒
    久的に適合していることを特徴とする方法。 【請求項２】　　該循環を第１の補助パイプの反対側の
    端部をシリンダーの内部と接続し、補助バルブ（８）の
    開口間隔を吸気頂死点付近におくことによってコントロ
    ールすることにより実施し、その位置をエンジンの負荷
    によって選択することを特徴とする特許請求の範囲第１
    項に記載の方法 【請求項３】　　該循環を該コントロール手段を具備し
    た補助パイプ（１０）を吸気、排気パイプと連通し、補
    助パイプは排気バルブのすぐそばに延びており、コント
    ロール部材はエンジンの負荷により循環時間を変更する
    ように制御していることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項に記載の方法 【請求項４】　　補助パイプが吸気パイプと連通してい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
    に記載の方法 【請求項５】　　該循環の範囲が第１の最低値と第２の
    最低値の間で固定閾値よりも高いエンジンの負荷にあわ
    せて、エンジンの回転速度と吸気の際の負の圧力に応じ
    て変更されることを特徴とする特許請求の範囲第４項に
    記載の方法 【請求項６】　　第１の最低値が低い回転速度と低いエ
    ンジンの負荷にあわせて選択されることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項に記載の方法 【請求項７】　　エンジンの負荷が高い場合に閉止する
    場所が選択されることを特徴とする特許請求の範囲第５
    項または第６項に記載の方法 【請求項８】　　補助バルブ（８）のタイミングを新鮮
    な気体の噴射にも用いられるように設定したことを特徴
    とする特許請求の範囲第４項乃至第７項のいずれかに記
    載の方法 【請求項９】　　該循環が補助パイプ（７）へ挿入した
    封止部材（９）によって制御されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第４項乃至第８項のいずれかに記載の
    方法【請求項１０】　　該循環が補助パイプ（８）の開
    口間隔を変更することにより制御されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第４項乃至第８項のいずれかに記
    載の方法【請求項１１】　　補助パイプ（８）が排気パ
    イプと連通することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    または第２項に記載の方法 【請求項１２】　　新鮮な気体の吸気パイプ（６）と連
    通している少なくとも一つの吸気バルブ（５）と、廃棄
    ガス排気パイプ（４）に接続している少なくとも一つの
    排気バルブ（３）を具備した少なくとも一つのシリンダ
    ーからなり、第一端で吸気パイプと接続している補助パ
    イプ（７）からなり、補助パイプ（７）により廃棄ガス
    の一部をシリンダー内へエンジンの負荷条件に恒久的に
    適合させて再噴射することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項乃至第８項のいずれかに記載の方法を実施するた
    めの四行程内燃機関エンジン。 【請求項１３】　　該コントロール手段が、該補助パイ
    プ（７）の上へ挿入され、その開口の変更がコントロー
    ルされている封止部材（９）からなる特許請求の範囲第
    １２項に記載のエンジン 【請求項１４】　　該コントロール手段が、該補助パイ
    プ（７、１０）の中へ挿入された補助バルブ（８、１１
    ）からなる特許請求の範囲第１２項に記載のエンジン【
    請求項１５】　　該バルブが、開口間隔が可変であるタ
    イプであることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
    載のエンジン 【請求項１６】　　該補助パイプが、第一端の反対側の
    端部で該補助バル　　ブ（８）を介してシリンダー内部
    と連通していることを特徴とする特許請求の範囲第１４
    項に記載のエンジン 【請求項１７】　　補助パイプ（７）が、第一端の反対
    側の端部で吸気パイプ（６）と吸気バルブ（５）を介し
    てシリンダー内部と連通していることを特徴とする特許
    請求の範囲第１２項乃至第１５項のいずれかに記載のエ
    ンジン【請求項１８】　　該コントロール手段が電磁タ
    イプであることを特徴とする特許請求の範囲第１２項乃
    至第１６項のいずれかに記載のエンジン
JP3311850A 1990-10-30 1991-10-30 排気ガス中の有害成分を減少させる方法および該方法を実施するエンジン Pending JPH04284149A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR909013602A FR2668541B1 (fr) 1990-10-30 1990-10-30 Procede pour reduire les composants nocifs dans les gaz d'echappement et moteur qui le met en óoeuvre.
FR90/13.602 1990-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
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