JPH0458055A - デイーゼルエンジンの排気ガス再循環装置 - Google Patents

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〕 この発明は、ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置
に係り、詳しくは各気筒への排気ガスの分配性を改善さ
れたディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

自動車に搭載されるエンジンの従来の排気ガス再循環装
置では、排気系の集合部から取り入れた排気ガスを、排
気系側と吸気系側との差圧を利用して、吸気系側の集合
部へ導いている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の排気ガス再循環装置では、吸気系側の集合部へ導
入された排気ガスが各気筒へ分配されることにおいて、
分配が不均一になっている。また。

排気系から排気ガスを取り入れてから吸気系より気筒へ
導入するまでに時間がかかり、排気ガス内の水蒸気が、
途中で冷却されて、ミスト化し、管の腐食原因になって
いる。

また、ターボチャージャ付きディーゼルエンジンにおい
て、ターボチャージャの作動時では、ターボチャージャ
により吸気系側の圧力が排気系側より高くなっているの
で、単純に差圧を利用して排気系側から吸気系側へ排気
ガスを導くことば困難である。

請求項１及び２の発明の目的は、各気筒への排気ガスの
分配を均一化するとともに、排気ガス中の水蒸気が途中
でミスト化するのを防止することができるディーゼルエ
ンジンの排気ガス再循環装置を提供することである。

請求項２の発明の目的は、さらに、ターボチャージャ付
きディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置として適用
した場合にも、ポンプを利用することなく、排気ガスを
排気系から吸気系へ支障なく導くこができるようにする
ことである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明を、実施例に対応する図面の符号を使用して説
明する。

請求項１のディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置で
は、複数個の気筒をそれらの着火順序が各群内において
連続しないような複数個の群に分け、各群ごとに吸気分
岐管及び排気分岐管を接続する。そして、排気ガスを排
出している気筒が属する群の排気分岐管の排気ガスを、
その気筒より半サイクル遅れている気筒が属する群の吸
気分岐管へ導くように構成する。

請求項２のディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置で
は、気筒から排出されて来る排気ガスを、その気筒より
半サイクル遅れている気筒の吸入側へ導くように構成す
る。

〔作用〕

請求項１の発明では、排気行程にある気筒（以下、「Ｘ
気筒」と言う。）から排出された排気ガスは、Ｘ気筒が
属する排気分岐管へ導かれる。そして、その排気分岐管
より排気ガスが、取り入れられ、Ｘ気筒より半サイクル
遅れている気筒（以下、「Ｙ気筒」と言う。）が属する
吸気分岐管へ導かれる。その時、Ｙ気筒は丁度吸気中で
あるので、吸気分岐管へ導かれた排気ガスはＹ気筒へ導
入される６ 請求項２の発明では、Ｘ気筒より排出された排気ガスが
、Ｘ気筒より半サイクル遅れているＹ気筒の吸入側へ導
かれる。その時、Ｙ気筒は丁度吸気中であるので、排気
ガスはＹ気筒へ導入される。

〔実施例〕

以下、この発明を図面の実施例について説明する。

第１図はディーゼルエンジン１０の排気ガス再循環装置
の第１の実施例の構成図である。ディーゼルエンジン１
０は、直列６気筒であり、各気筒に前側から順番に番号
を付けると、第１気筒１２、第２気筒１４、第３気筒１
６、第４気＠１８、第５気筒２０及び第６気筒２２とな
る。冷却ファン２４は、ディーゼルエンジン１０の前部
に配設されて、ディーゼルエンジン１０の駆動軸からの
回転動力により回転し、冷却風を生成する。空気は、エ
アクリーナ２６よリゾイーゼルエンジンｌＯの吸気系へ
導入され、慣性過給用吸気管２８．３０に分かれ、さら
に、吸気分岐管３２を介して第１群としての前側３個の
第１気筒１２、第２気筒１４及び第３気筒１６へ、また
、吸気分岐管３４を介して第２群としての後ろ側３個の
第４気筒１８、第５気筒２０及び第６気筒２２へ導入さ
れる。

第１群の第１気箇１２、第２気筒１４及び第３気筒１６
からの排気ガスは排気分岐管３６へ導出され、第２群の
第４気筒１８、第５気筒２０及び第６気筒２２からの排
気ガスは排気分岐管３８へ導出される。ＥＧＲ（「排気
ガス再循環」をｒＥＧＲＪと略称する。）管４０ａは排
気分岐管３６の集合部を吸気分岐管３２の集合部へ接続
し、ＥＧＲ管４０ｂは排気分岐管３８の集合部を吸気分
岐管３４の集合部へ接続する６ガイドベーン４４は、吸
気分岐管３２．３４における分流個所に設けられ、吸入
空気が実際に分流する個所をＥＧＲ管４０ａ、　４０ｂ
の方へ近付ける。

第２図は第１図のディーゼルエンジン１０の着火順序等
を示す図である。着火順序は、第１気筒１２、第４気ｍ
Ｌ８、第２気筒１４、第６気筒２２．第３気筒１６及び
第５気筒２０であり、クランク角度の間隔で１２０’と
なっている。第１群の着火順序は第１気筒１２、第２気
筒１４及び第３気筒１６で、また、第２群の着火順序は
第４気筒Ｉ８、第６気筒２２及び第５気筒２０で、各群
の着火の間隔はクランク角度で２４０°となっている。

全体の着火順序は第１群と第２群とが交互の関係になっ
ており、同一の群で着火順序が連続しないようになって
おり、これにより吸気干渉が回避される。各気筒と、そ
の気筒より着火順序で３個遅れる気筒とは半サイクルの
差がある（例えば第１気筒１２と第６気筒２２、第４気
筒１８と第３気筒１６）。

第１図及び第２図の実施例の作用について説明する。

例えば第１気筒１２が、排気行程にあって、排気ガスを
排出しているとき、この排気ガスは排気分岐管３６へ排
出されるとともに、ＥＧＲ管４０ａを介して吸気分岐管
３４へ導かれる。第６気筒２２は丁度その時吸気中であ
り、第６気筒２２は第２の群として吸気分岐管３４へ吸
気側を接続されているので。

吸気分岐管３４へ導かれた排気ガスは第６気筒２２へ導
入される。ガイドベーン４４は、第６気筒２２への排気
ガスの導入を円滑化する。第２気筒１４〜第６気筒２２
から排出される排気ガスについても第１気筒１２と同様
である。

第３図はディーゼルエンジン１０の排気ガス再循環装置
の第２の実施例の構成図である。変更点についてのみ説
明すると、ＥＧＲ管４８ａ〜４８ｆは、排気系側では排
気分岐管３６の第１気筒Ｉ２、第２気筒１４及び第３気
筒１６の枝部、及び排気分岐管３８の第４気筒１８、第
５気筒２０及び第６気筒２２の枝部に接続され、吸気系
側では排気系側の気筒より半サイクル遅れている気筒に
関わる、すなわち５第６気筒２２、第３気筒１６、第５
気筒２０、第１気筒１２、第４気筒１８及び第２気筒１
４に関わる吸気分岐管３２゜３４の枝部へ接続されてい
る。

第４図は第３図の第１気筒１２及び第６気筒２２の作動
関係をクランク角度で示している。第６気筒２２は第１
気筒１２より半サイクル遅れており、第１気筒１２は、
燃焼室における燃料の燃焼が終了すると、排気弁が開い
て、第１気筒１２に関わる排気分岐管３６の枝部へ排気
ガスを排出する。一方、第６気筒２２は、第１気筒１２
の排気行程の初期まで吸気弁を開いている。このように
、第１気筒１２の排気弁が開いている時と第６気筒２２
の吸気弁が開いている時には所定の重複期間があり、こ
の重複期間、ＥＧＲガスが、第１気筒１２の排気側から
ＥＧＲ管４８ａ（第３図）を介して第６気筒２２の吸気
側へ導入され、さらに、第６気筒２２内へ供給される。

第２気筒１４〜第６気筒２２からの排気ガスについても
第１気筒１２の場合と同様である。

第５図はディーゼルエンジン１０の排気ガス再循環装置
の第３の実施例の構成図である。このディーゼルエンジ
ン１０はターボチャージャ５０付きであり、ターボチャ
ージャ５０は、吸気系に配設されて吸入空気を加圧する
コンプレッサ５２と、排気系に配設されて排気ガスによ
り回転させられてコンプレッサ５２を駆動するタービン
５４とを有している。

ラジェータ５６及びインタクーラ５８は、冷却ファン２
４の前部に配設されて、冷却ファン２４により生成され
た冷却風により冷却される。ラジェータ５６はディーゼ
ルエンジン１０の冷却水の熱を放出し、インタクーラ５
８は、コンプレッサ５２により加圧されて高温となった
吸入空気を冷却する。第１気筒１２、第２気筒１４、第
３気筒１６、第４気筒１８、第５気筒２０及び第６気筒
２２は、コンプレッサ５２により加圧された空気を供給
されるので、吸気系側の圧力は増加する。

第６図は第５図のターボチャージャ５０付きディーゼル
エンジン１０において燃焼室容積と燃焼室圧との関係を
示す図である。前述の第４図は第５図のディーゼルエン
ジン１０の第１気筒１２及び第６気筒２２の作動関係を
クランク角度で示す場合にも適用される。第６図におい
てＡ１は排気弁が開く時期、Ａ２は排気弁が閉じる時期
、Ａ３は吸気弁が開く時期である。第６図において排気
弁が開いた直後の燃焼室圧、すなわち排気ガス圧は、コ
ンプレッサ５２の作動にもかかわらず、吸気弁が開いた
直後の燃焼室圧、すなわち吸気圧より高くなっている。

したがって、この期間を利用して、各気筒からの排気ガ
スが、丁度吸気弁が開いている気筒へＥＧＲ管４８ａ〜
４８ｆを介して供給される。

第７図は第５図のディーゼルエンジン１０の排気ガス再
循環装置の改良例の構成図である。第１気筒１２、第２
気筒１４、第３気筒１６、第４気筒１８、第５気筒２０
及び第６気筒２２は排気系側において共通の排気分岐管
６６へ接続され、排気分岐管６６の枝部は、第１気筒１
２、第２気筒１４、第３気筒１６、第４気筒１８．第５
気筒２０及び第６気筒２２から排気分岐管６Ｇの集合部
との合流個所へ向かって断面積を徐々に減少されている
。第８図は排気分岐ＩＷ６６において集合部への枝部の
合流個所の拡大図であり。

ＥＧＲ管４８ａ〜４８ｆは、排気ガスの流れ方向上流側
へ向けられて、合流個所に配置され、排気ガスを流れ方
向に取り入れるようになっている。

第７図及び第８図の排気ガス再循環装置の作用について
説明すると、排気ガスは、絞り部６４を通過する際に、
増速され、動圧を増加される。こうして、増圧された排
気ガスが、ＥＧＲ管４８ａ〜４８ｆへ導入されて、吸気
系へ導かれるので、排気ガスを排気系から吸気系へ導く
ときの排気系の圧力が吸気系に比して一層高まり、排気
ガスの流れが円滑になる。

第９図は第７図の排気ガス再循環装置におけるエンジン
回転速度とディーゼルエンジン１０の出力トルクとの関
係を示している。ディーゼルエンジン１０の高負荷時で
は、ターボチャージャ５０が作動し、ディーゼルエンジ
ン１０の出力トルクが増大するとともに、吸気圧が増加
する。従来の排気ガス再循環装置では、全気筒に共通の
ＥＧＲ管により排気系から吸気系へ排気ガスが導かれる
ので、ターボチャージャ５０の作動中は排気ガス再循環
の実施が困難となるが、第７図及び第８図の排気ガス再
循環装置では、絞り部６４により増圧した排気ガスを吸
気系へ導くので、ＥＧＲ範囲をディーゼルエンジン１０
の高出力トルク領域まで拡大することができる。

第１０図はＶ形８気筒のディーゼルエンジン７０の吸気
分岐管の接続図である。このディーゼルエンジン７０は
第７図のディーゼルエンジン１０と同様にターボチャー
ジャ５０付きである。吸入空気は吸気分岐管７２ａ〜７
２ｄを介して各気筒へ送られ、第１０図において吸気分
岐管７２ａ〜７２ｄの枝部の端に記入されている数字は
気筒番号を示している。ディーゼルエンジン７０は、一
方の列において前側から番号１，２，３．４の気筒を備
え、他方の列において前側から５．６，７．８の気筒を
備えている。

ディーゼルエンジン７０における着火順序は気筒番号で
１．８，４，２．７，３，６．５であり、吸気分岐管７
２ａ〜７２ｄは、それらが接続されている気筒が着火順
序で連続しないように、気筒との接続を考慮され、吸気
干渉が回避されるようになっている。前述のＥＧＲ管４
８ａ〜４８ｆは、吸気分岐管７２ａ〜７２ｄの各枝部へ
接続され、その個所より排気ガスを導入する。

同様に、ターボチャージャ５０付き直列１０気筒のディ
ーゼルエンジンでも、吸気干渉が回避されるように、複
数個の吸気分岐管により各気筒へ吸入空気を導き、排気
ガスを吸気分岐管の各枝部へ導入する。

〔発明の効果〕

請求項１の発明では、ある気筒からその気筒が属する群
の排気分岐管へ排出されて来た排気ガスが、その気筒よ
り半サイクル遅れている気筒が属する群の吸気分岐管へ
導かれ、半サイクル遅れている気筒へ供給される。すな
わち、ある気筒が排気ガスを排出している時は、その気
筒より半サイクル遅れている気筒は丁度吸気中であるの
で、ある気筒から排出された排気ガスは速やかに別の気
筒へ供給され、排気ガスの冷却に伴う排気ガス中の水蒸
気のミスト化を防止して、管等の腐食を回避することが
できる。

請求項１の発明では、また、全体の気筒が複数個の群に
分けられ、丁度吸気中にある気筒が属する吸気分岐管へ
排気ガスが導入され、その吸気中の気筒へ集中的に供給
されるので、各気筒への排気ガスの分配の均一化を図る
ことができる。

請求項２の発明では、気筒から排出されて来た排気ガス
が、その気筒より半サイクル遅れている気筒の吸気側へ
導かれる。半サイクル遅れている気筒は丁度吸気中であ
るので、各気筒から排出された排気ガスは速やかに別の
気筒へ供給され、排気ガスの冷却に伴う排気ガス中の水
蒸気のミスト化を防止して、管等の腐食を回避すること
ができる。

請求項２の発明では、また、各気筒の排気系とその気筒
より半サイクル遅れている気筒の吸気系とが対になって
結ばれて、その対になって結ばれた排気系から吸気系へ
排気ガスが導かれる。吸気側の気筒は丁度吸気中であり
、それに排気ガスが集中的に供給されるので、各気筒へ
の排気ガスの分配の均一化を図ることができる。

請求項２の発明では、さらに、ターボチャージャ付きデ
ィーゼルエンジンの排気ガス再循環装置として適用した
場合に、各気筒が排気ガスを排出している時、その気筒
より半サイクル遅れている気筒が吸気中であって、ター
ボチャージャの作動にもかかわらず、排気側が吸気側よ
り圧力が高くなっていることを利用し、これにより、ポ
ンプ等の圧送手段を使用することなく、排気ガスを吸気
側から各気筒へ支障なく供給することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例に関し、第１図はディーゼルエ
ンジンの排気ガス再循環装置の第１の実施例の構成図、
第２図は第１図のディーゼルエンジンの着火順序等を示
す図、第３図はディーゼルエンジンの排気ガス再循環装
置の第２の実施例の構成図、第４図は第３図の第１気筒
及び第６気筒の作動関係をクランク角度で示す図、第５
図はディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置の第３の
実施例の構成図、第６図は第５図のターボチャージャ付
きディーゼルエンジンにおいて燃焼室容積と燃焼室圧と
の関係を示す図、第７図は第５図のディーゼルエンジン
の排気ガス再循環装置の改良例の構成図、第８図は排気
分岐管において集合部への枝部の合流個所の拡大図、第
９図は第７図の排気ガス再循環装置におけるエンジン回
転速度とディーゼルエンジンの出力トルクとの関係を示
す図、第１０図は■第８気筒のディーゼルエンジンの吸
気分岐管の接続図である。 １０．７０・・・ディーゼルエンジン、１２・・・第１
気筒（気筒）、１４・・・第２気筒（気ＷＪ）、１６・
・・第３気筒（気筒）、１８・・・第４気筒（気筒）、
２０・・・第５気筒（気筒）、２２・・・第６気筒（気
筒）、３２，３４．７２ａ−７２ｄ・・・吸気分岐管、
３６．３８・・・排気分岐管、４０ａ、４０ｂ、４８ａ
−４８ｆ　・・・ＥＧＲ管、５０・・・ターボチャージ
ャ 第１図 第２図 気筒番号 第ろ図 第 図 Ｔ、Ｄ、Ｃ Ｂ、Ｄ、Ｃ Ｔ、　Ｄ、Ｃ Ｂ、Ｄ、Ｃ クランク角度□ 第 図 第 図 第 図 ＋２．１４．１６．旧、２０．２２ 第 図 低 中 高 一エンジン回転速度 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の気筒をそれらの着火順序が各群内におい
   て連続しないような複数個の群に分け、各群ごとに吸気
   分岐管及び排気分岐管を接続し、排気ガスを排出してい
   る気筒が属する群の排気分岐管の排気ガスを、その気筒
   より半サイクル遅れている気筒が属する群の吸気分岐管
   へ導くように構成したことを特徴とするディーゼルエン
   ジンの排気ガス再循環装置。
2. （２）気筒から排出されて来る排気ガスを、その気筒よ
   り半サイクル遅れている気筒の吸入側へ導くように構成
   したことを特徴とするディーゼルエンジンの排気ガス再
   循環装置。