JPH07180616A

JPH07180616A - エンジンの排気還流装置

Info

Publication number: JPH07180616A
Application number: JP5324671A
Authority: JP
Inventors: Taizo Shimada; 泰三嶋田; Akiharu Yamada; 陽春山田; Kouki Fukuoka; 宏城福岡
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Mitsubishi Automotive Engineering Co Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】吸気行程毎に、燃焼室内に新気とＥＧＲガス
が確実に層状に流れ込む様にできるエンジンの排気還流
装置を提供することにある。【構成】エンジン１０のシリンダヘッド１２に形成さ
れ燃焼室１４に連通された吸気ポート１５と、シリンダ
ヘッド下面に形成された弁座２０に当接して設けられる
と共に吸気ポート１５の燃焼室１４への開口部１７を開
閉する吸気弁１８と、一端が排気ポート４０に連通され
他端の出口１７２が開口部１７に設けられ吸気弁１８に
より開閉される排気還流通路１９と、同排気還流通路を
上記吸気弁の開弁時期に同期して開閉制御する排気還流
制御手段１８，２０，３１，３１ａとを有することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンから排出される
排ガスの一部を再度燃焼室に戻し燃焼に介在させるエン
ジンの排気還流装置、特に、再度燃焼室に戻される再循
環ガスが新気に対して層状に供給されるようにしたエン
ジンの排気還流装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関ではその燃焼室の燃焼温度が運
転状態に応じて増減変化し、特に、燃焼温度が高温化す
るに伴い、排ガス中の窒素酸化物（以後単にＮＯ_Xと記
す）の分量が増加する傾向にある。そこで、この排ガス
中のＮＯ_Xの増加を防ぐために、排ガスを再度吸気系に
還流し、燃焼温度の上昇を押さえ排ガス中のＮＯ_Xの増
加を防止することが有効とされ、エンジンの排気還流装
置が利用されている。例えば、実公平３−３２７７１号
公報には排ガス中のＮＯ_Xの増加を防ぐべく、排ガスを
再度吸気系に還流する場合において、吸気ポートをヘリ
カルポートとして形成し、吸気にスワールを発生させ
て、燃焼室内での新気とＥＧＲガスの混合を促進すると
いう技術が開示される。ところで、排気還流装置は排ガ
ス還流量を制御する弁であるＥＧＲ弁を排気路と吸気路
とを連通可能な排ガス還流路に装着し、同ＥＧＲ弁を制
御手段が制御している。通常、この制御手段はエンジン
回転数、エンジン負荷等のエンジン運転情報に応じたＥ
ＧＲ領域を所定の算出マップに応じて適宜設定するよう
構成され、ここで決定したＥＧＲガスの量を確保すべく
その制御手段がＥＧＲ弁の開口面積を変化させ、これに
よって排ガス再循環量、つまりＥＧＲガスの量を制御し
ている。

【０００３】ところで、ＥＧＲガスは排気路より分岐さ
れて来る排ガスのため、硫化物を含むすすが混入してお
り、吸気路上で新気とＥＧＲガスが混入された上で燃焼
室に吸気が導入される場合、燃焼室内で旋回する気流中
のすすがシリンダライナの内壁面に接触し、この内壁面
に付着している油膜に混入し、このすすの混入したオイ
ルが油溜側に戻り、やがてそのすすを含むオイル量が増
加するとエンジンオイルの劣化を早めてしまうという問
題が生じる。そこで、本出願人は先に、特願平５−１８
９９１５号の明細書及び図面に開示したように燃焼室に
層状にＥＧＲガスを供給するエンジンの排気還流装置を
提案している。この燃焼室に層状にＥＧＲガスを供給す
る排気還流装置は、図１６に示すように、ディーゼルエ
ンジン１の燃焼室２の上部に配備される。このエンジン
１のシリンダヘッド９には新気を燃焼室２に吸入する吸
気ポート３と燃焼室２の排ガスを排出する排気ポート４
がそれぞれ燃焼室２に連通可能に設けられる。ここで吸
気ポート３の先端には渦室８が設けられその下部の開口
部４は吸気弁７によって開閉され、特に、吸気弁７の傘
部７０１に対して所定量離れた渦室８の内壁にＥＧＲガ
スの還流される排気還流通路５の出口６が形成される。

【０００４】このようなディーゼルエンジン１が駆動す
ると、図１５に示すように、排気上死点ＴＤＣ１の前後
で排気行程と吸気行程が成され、圧縮上死点ＴＤＣ２の
前後で圧縮行程と燃焼行程が成され、特に、吸気弁７が
開く吸気行程時に吸気ポート３からの新気Ａ１と排気還
流通路５の出口６からのＥＧＲガスＡ２とが開口部４を
通過して燃焼室２に流入する。この時、新気Ａ１は渦室
８の働きで旋回付勢され、ＥＧＲガスＡ２は出口６から
下方にストレートに流下するように流動方向が規制され
る。このため、燃焼室２内には層状に新気とＥＧＲガス
が流れ込むことと成り、新気Ａ１が旋回してシリンダラ
イナの内壁面側に分布し、ＥＧＲガスＡ２が燃焼室２の
中央部側に分布する。この結果、ＥＧＲガスにより燃焼
温度の上昇を押さえ排ガス中のＮＯ_Xの増加を防止出来
る上に、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライナの内壁面
に達する比率が低減し、すすの混入したオイルがエンジ
ンオイルの劣化を早めることを防げる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１６に示
したように、排気還流通路５の出口６は渦室８の内壁に
開口しており、しかも、排気還流通路５側のＥＧＲガス
Ａ２はその圧力が新気Ａ１側より高く設定されており、
吸気弁７の閉弁期間中には渦室８内にＥＧＲガスＡ２が
流入して新気に混入する。このため、吸気行程に達し吸
気弁７が開いた初期には、渦室８側より新気とＥＧＲガ
スの混合気が燃焼室の周縁に大きく旋回して流入し、そ
の際に、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライナの内壁面
に達し、エンジンオイルの劣化を早める惧れがある。本
発明の目的は、吸気行程毎に、燃焼室内に新気とＥＧＲ
ガスが確実に層状に流れ込む様にできるエンジンの排気
還流装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、第１の発明は、エンジンのシリンダヘッドに形成
された燃焼室に連通された吸気ポートと、上記シリンダ
ヘッド下面に形成された弁座に当接して設けられ上記吸
気ポートの上記燃焼室への開口部を開閉する吸気弁、一
端が排気通路に連通され他端の出口が上記開口部の近傍
に設けられた排気還流通路と、同排気還流通路を上記吸
気弁の開弁時期に同期して開閉制御する排気還流制御手
段とを有することを特徴とする。請求項１に記載のエン
ジンの排気還流装置は、上記排気還流通路の出口が上記
開口部に設けられ上記吸気弁により開閉される様にして
も良い。請求項１または請求項２に記載のエンジンの排
気還流装置は、上記排気還流通路が上記開口部に向けて
下方に延びている様にしても良い。請求項１または請求
項２に記載のエンジンの排気還流装置は、上記吸気ポー
トの開口部に上記燃焼室内に流入する吸気にスワールを
与えるように形成された渦室が形成され、上記排気還流
通路の出口が上記渦室の終端部に設けられている様にし
ても良い。

【０００７】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
エンジンの排気還流装置は、上記排気還流通路の出口が
上記開口部の燃焼室中央側に設けられている様にしても
良い。

【０００８】第２の発明は、エンジンのシリンダヘッド
に形成された燃焼室に連通された吸気ポートと、上記シ
リンダヘッド下面に形成された弁座に当接して設けられ
上記吸気ポートの上記燃焼室への開口部を開閉する吸気
弁、一端が排気通路に連通され他端の出口が上記開口部
の近傍に設けられた排気還流通路と、上記吸気弁の位置
を検知する吸気弁位置検出手段と、上記排気還流通路に
介装され上記排気還流通路を開閉する電磁弁と、上記吸
気弁位置検出手段の出力に応じて上記吸気弁の開弁時期
に同期するよう上記電磁弁を制御する排気還流制御手段
と、を有することを特徴とする。請求項６に記載のエン
ジンの排気還流装置は、上記吸気弁位置検出手段が、上
記エンジンのクランクシャフトの回転角度を検出して上
記吸気弁のリフト量を算出するようにしても良い。請求
項６に記載のエンジンの排気還流装置は、上記吸気弁位
置検出手段が、上記エンジンのカムシャフトの回転角度
を検出して上記吸気弁のリフト量を算出するようにして
も良い。請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のエン
ジンの排気還流装置は上記排気還流制御手段が、上記吸
気弁の最大リフト時の前後にわたって上記排気還流通路
を開放するようにしても良い。請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載のエンジンの排気還流装置は上記排気還
流制御手段が、上記吸気弁の最大リフト後の吸気行程後
半にわたって上記排気還流通路を開放するようにしても
良い。

【０００９】

【作用】第１の発明では、排気還流制御手段が、吸気ポ
ートの開口部の近傍に設けられた排気還流通路の出口を
吸気弁の開弁時期に同期して開閉制御するので、新気と
ＥＧＲガスを吸気行程に達する毎に出口及び開口部より
確実に分離して燃焼室に流入出来る。排気還流通路の出
口及び開口部が吸気弁により開閉される場合、出口及び
開口部が吸気弁により同時に開閉され、新気とＥＧＲガ
スを吸気行程に達する毎に分離して開口部より燃焼室に
流入出来る。排気還流通路が開口部に向けて下方に延び
ている場合、ＥＧＲガスを燃焼室の中央に流入し易い。
開口部に渦室が形成され、排気還流通路の出口が渦室の
終端部に設けられる場合、燃焼室内に流入する新気を大
きく旋回させ、中央部にＥＧＲガスを層状に流入し易
い。排気還流通路の出口が開口部の燃焼室中央側に設け
られる場合、燃焼室中央部にＥＧＲガスを層状に流入し
易い。

【００１０】第２の発明では、排気還流制御手段が、吸
気弁位置検出手段の出力に応じて、吸気弁の開弁時期の
特定の範囲に同期するよう排気還流通路上の電磁弁を開
閉制御するので、新気とＥＧＲガスを吸気行程に達する
毎に出口及び開口部より確実に分離して燃焼室に流入出
来る。吸気弁位置検出手段が、クランクシャフトの回転
角度、あるいは、カムシャフトの回転角度より吸気弁の
リフト量を算出する場合、吸気弁の開弁時期を確実に算
出出来る。第１第２の両発明では、排気還流制御手段
が、吸気弁の最大リフト時の前後にわたって排気還流通
路を開放する場合、特にＥＧＲガスを燃焼室の中央部に
確実に流入出来る。第１第２の両発明では、排気還流制
御手段が、吸気弁の最大リフト後の吸気行程後半にわた
って排気還流通路を開放する場合、特にＥＧＲガスを燃
焼室の中央部に確実に流入出来る。

【００１１】

【実施例】図１乃至図３には本発明の一実施例としての
エンジンの排気還流装置を備えたディーゼルエンジン１
０を示した。このディーゼルエンジン１０はシリンダブ
ロック１１とシリンダヘッド１２とを一体的に結合し、
シリンダブロック内の複数気筒（図１には第１気筒のみ
を示した）の各ピストン１３の上部に燃焼室１４を設け
る様に構成される。ここでのエンジンの排気還流装置を
成す主要の構成部は各気筒毎に同様のものが設けられ、
ここでは第１気筒を主に説明する。このディーゼルエン
ジン１０のシリンダヘッド１２には新気を燃焼室１４に
吸入する吸気ポート１５と燃焼室１４の排ガスを排出す
る排気ポート４０がそれぞれ燃焼室１４に連通可能に設
けられる。

【００１２】ここで吸気ポート１５の先端には渦室１６
が設けられその下部の開口部１７は吸気弁１８によって
開閉される。他方、排気ポート４０は通常の円形の開口
部２３を排気弁２４によって開閉される構成を採り、排
気ポート４０の途中には排ガスの一部を後述の排気還流
通路１９に分岐する分岐部４０１が形成されている。図
２に示すように、吸気ポート１５の燃焼室１４との対向
部には渦室１６が設けられ、この渦室１６は吸気ポート
１５から開口部１７を経て燃焼室１４内に向かう吸気に
横向き旋回運動を与え、スワールを生じさせるような形
状に形成される。即ち、その渦室１６は吸気弁１８の軸
部１８２を中心とする渦巻形状を成している。

【００１３】しかも、この渦室１６の内壁面には図２に
示すように、燃焼室の中央側に位置するように膨出部１
６１が形成され、同膨出部１６１の内側にＥＧＲガスの
還流される排気還流通路１９が形成される。ここで吸気
弁１８の弁座３０は図２に示すように、肉圧の環状体と
して形成され、全体は耐摩耗性の強化された金属によっ
て製造される。ここで、弁座３０の直上位置で渦室１６
の終端部の位置には、排気還流通路１９の出口１９３が
形成されている。この排気還流通路１９は膨出部１６１
及びその上側近傍においてほぼ上下方向に長い直状流路
１９１として形成され、その上流側はシリンダヘッド１
２内を通過し、排気ポート４０側の分岐部４０１に連通
する。なお、この排気還流通路１９の途中にはＥＧＲ弁
２１が設けられ、同ＥＧＲ弁２１をコントローラ３１が
制御している。

【００１４】ＥＧＲ弁２１は開閉弁であり、その弁体２
１０と一体の可動鉄芯２１１がソレノイド２１２の発す
る励磁力を受けた際に所定量リフト作動し、排気還流通
路１９を開放するように構成されている。コントローラ
３１には、エンジン回転数信号Ｎｅがエンジン回転セン
サ３３から、エンジン負荷θ_Lが図示しない燃料噴射ポ
ンプに付設されるレバー開度センサ３４から、クランク
角信号θｃが図示しないクランク軸に付設されるクラン
ク角センサ３２からそれぞれ信号入力される。ここでコ
ントローラ３１は、特に、排気還流制御手段としての機
能を備え、排気還流通路１９を図３に示すような吸気弁
１８の開弁時期に同期して開閉制御する。なお、図２に
示すように、燃焼室１４の中央部には図示しない燃料噴
射ポンプに連結されたインジェクタ２５が配備される。

【００１５】次に、図１のエンジンの排気還流装置の作
動を説明する。ディーゼルエンジン１０の駆動時には、
吸排気弁１８，２４が図示しない動弁系の働きによって
駆動され、図３に示すように、排気行程で排気弁２４の
リフト量ＥＶが増減し、排気上死点ＴＤＣ１後に吸気行
程で吸気弁１８のリフト量ＩＶが増減し、圧縮上死点Ｔ
ＤＣ２付近に燃料噴射がインジェクタ２５によって行な
われ、燃焼行程で自己着火した混合気が燃焼し、出力を
発する。この場合、コントローラ３１はエンジン回転数
及びエンジン負荷に応じＥＧＲガスの量を設定し、同量
相当のＥＧＲ弁２１の開弁期間Ｔ₁を設定する。次い
で、コントローラ３１はクランク角信号θｃをクランク
角センサ３２より取り込み、各気筒が排気上死点ＴＤＣ
１直前に達したのを検出すると、ＥＧＲ弁２１を開弁す
べくソレノイド２１２にオン信号を出力し、各気筒が吸
気行程中はオン信号の出力を保持し、開弁期間Ｔ₁の終
了する時期に相当する下死点ＢＤＣに達した時点でＥＧ
Ｒ弁２１を閉弁すべく同出力をオフする。

【００１６】このため、各気筒はその吸気弁１８がリフ
ト作動中、吸気ポート１５よりの新気を開口部１７より
旋回させて燃焼室１４の周縁側に流入させ、同期して、
ＥＧＲガスを出口１９３及び開口部１７を通して燃焼室
１４中央部に流入出来、新気とＥＧＲガスとは層状に流
入され、区分されて保持されている。即ち、この吸気行
程では、特に、吸気ポート１５よりの新気が渦室１６で
旋回付勢されており、燃焼室１４の周縁側にスワールを
成して流入し、他方、燃焼室１４の中央側に開口する出
口１９３よりのＥＧＲガスが上下方向に長い直状流路１
９１によって下向き付勢された状態で燃焼室１４の中央
部に流入する。この結果、図１４に実線で示すようにピ
ストン１３が下死点ＢＤＣに達する時点では燃焼室１４
内には破線で示す様に中央部にＥＧＲガスＡ２が分布
し、その周囲を覆うように新気Ａ１が分布する。

【００１７】このような吸気行程の直後の圧縮行程で
は、圧縮上死点ＴＤＣ２直前において、図１４に２点鎖
線で示す位置にピストン１３が達し、中央部のＥＧＲガ
スＡ２も２点鎖線で示すように分布する。この直後に、
図１３に示すように、インジェクタ２５からは燃料粒が
噴射されて、各噴口２５１からの噴霧流は中央部のＥＧ
ＲガスＡ２の濃度の大きい領域Ｅ１を通過し、その際に
ＥＧＲガスＡ２を巻き込み、新気の領域Ｅ２に拡散して
着火する。このため、新気の領域Ｅ２で燃料粒が燃焼す
る際、ＥＧＲガスの働きで、爆発的燃焼の程度が規制さ
れ、燃焼温度の過度の上昇を規制でき、結果として、排
ガス中のＮＯ_Xの低減を図ることが出来る特に、排気還
流通路１９が吸気行程に達するまでＥＧＲ弁２１によっ
て閉鎖され、新気とＥＧＲガスは吸気行程に達するまで
確実に分離される。このため、吸気行程開始後はＥＧＲ
ガスを燃焼室１４の中央側の出口１９３より燃焼室１４
の中央部に流入させ、新気を開口部１７より燃焼室１４
の周縁部に旋回させて流入させるという層状吸気処理を
確実に成すことが出来る。しかも、この吸気後における
圧縮行程でも燃焼室の周縁部にＥＧＲガスＡ２が流動す
る比率は少なく、結果として、ＥＧＲガス中のすすがシ
リンダライナの内壁面に達する比率が低減し、すすの混
入したオイルがエンジンオイルの劣化を早めることを確
実に防止できる。図４乃至図６には本発明の他の実施例
としてのエンジンの排気還流装置を備えたディーゼルエ
ンジン１０ａを示した。このディーゼルエンジン１０ａ
は図１のディーゼルエンジン１０と同様の部材を多く含
み、ここでは同様の部材には同一符号を付し、重複説明
を略した。このディーゼルエンジン１０ａの吸気ポート
１５の先端には渦室１６が設けられ，その下部の開口部
１７は吸気弁１８によって開閉され、排気ポート４０の
途中には排ガスの一部を排気還流通路１９に分岐する分
岐部２６１が形成されている。図５に示すように、吸気
ポート１５の燃焼室１４との対向部には渦室１６が設け
られ、この渦室１６は燃焼室１４内に向かう吸気にスワ
ールを生じさせるような形状に形成される。しかも、こ
の渦室１６の内壁面には膨出部１６１が形成され、同膨
出部１６１の内側にＥＧＲガスの還流される排気還流通
路１９が形成される。排気還流通路１９は膨出部１６１
及びその上側近傍においてほぼ上下方向に長い直状流路
１９１として形成され、その上流側はシリンダヘッド１
２内を通過し、排気ポート４０側の分岐部４０１に連通
し、その途中にはＥＧＲ弁２１（図１参照）が設けられ
る。同ＥＧＲ弁はコントローラ３１ａによって制御され
る。

【００１８】又、排気還流通路１９に分岐する分岐部４
０１の下流の図示しない排気通路には、排気通路の圧力
を制御する排気絞り弁４５が設けられている。同排気絞
り弁４５の開度は、分岐部４０１の近傍に設けられた圧
力センサ３５から出力される排気圧信号Ｐ_E、並びに後
述するエンジン回転数及びエンジン負荷に応じて設定さ
れるＥＧＲガスの量に対応して、排気絞り弁４５に付設
されたステッピングモータ４５ａがＥＧＲ弁と同様コン
トローラ３１ａにより制御されることによって調節され
る。

【００１９】なお、燃焼室１４の中央部には図示しない
インジェクタが配備される。ここでコントローラ３１ａ
には、エンジン回転数信号Ｎｅがエンジン回転センサ３
３から、エンジン負荷θ_Lが図示しない燃料噴射ポンプ
に付設されるレバー開度センサ３４から、クランク角信
号θｃが図示しないクランク軸に付設されるクランク角
センサ３２からそれぞれ信号入力される。なお、クラン
ク角センサ３２に代えて、カム軸センサによってクラン
ク角信号θｃを取り込むようにしても良い。ここで、特
に、コントローラ３１ａは、吸気弁位置検出手段とし
て、クランク角センサ３２の出力よりクランク角θｃを
検出して同クランク角θｃより吸気弁１８のリフト量Ｉ
Ｖを算出し、更に、排気還流制御手段として、吸気弁位
置検出手段の吸気弁１８のリフト量ＩＶの出力に応じて
吸気弁１８の開弁時期の特定の範囲に同期するようＥＧ
Ｒ弁２１及び排気絞り弁４５を制御するという各機能を
備える。次に、図４のエンジンの排気還流装置の作動を
説明する。

【００２０】ディーゼルエンジン１０ａの駆動時には、
図７に示すように、排気行程で排気弁２４のリフト量Ｅ
Ｖが増減し、排気上死点ＴＤＣ１後に吸気行程で吸気弁
１８のリフト量ＩＶが増減し、圧縮上死点ＴＤＣ２付近
に燃料噴射が行なわれ、燃焼行程で自己着火した混合気
が燃焼し、出力を発する。この場合、コントローラ３１
ａは、エンジンの回転数及びエンジンの負荷に応じたＥ
ＧＲガスの量を設定する。次いで、コントローラ３１ａ
は、クランク角信号ｃをクランク角センサ３２より取り
込み、同クランク角信号ｃより吸気弁のリフト量ＩＶを
算出する。さらに、コントローラ３１ａは、ＥＧＲ弁２
１を吸気弁１８の予め設定された最大リフト時の前後の
所定リフト量の設定値ＩＶ１以上にある期間Ｔ₂に同期
して開弁する。また、コントロール３１ａは、設定され
たＥＧＲガス量、予め定められた所定リフト量ＩＶ１以
上の期間Ｔ₂、及び排気圧Ｐ_Eから、排気絞り弁４５の目
標開度が算出される。次いで、コントロール３１ａは、
吸気弁のリフト量ＩＶが設定値ＩＶ１を越えたと判断す
ると、これに同期してＥＧＲ弁２１を開弁すべくオン信
号を出力し、且つ排気絞り弁４５が目標開度に達するよ
うにステッピングモータ４５ａを制御し、その後、吸気
弁のリフト量ＩＶが設定値ＩＶ１以下と判断すると、Ｅ
ＧＲ弁２１を閉弁すべくオン信号の出力をオフし、且つ
排気絞り弁４５の開度を全開となるようにステッピング
モータ４５ａを制御する。

【００２１】このため、各気筒は吸気行程で吸気ポート
１５よりの新気を開口部１７より燃焼室１４に流入させ
ると共に、その吸気弁１８に同期して排気還流通路１９
を開放し、ＥＧＲガスを出口１９３及び開口部１７を通
して燃焼室１４中央部に流入出来、新気とＥＧＲガスと
を層状に流入できる。この時、特に、図５に示すよう
に、吸気弁１８のリフト量ＩＶが低い間はＥＧＲガスを
流入せず、新気のみを比較的狭い傘部１８１と弁座３０
の隙間より燃焼室の周縁部Ｅ２に流入出来、図６に示す
ように、吸気弁１８のリフト量ＩＶが最大リフト時の前
後にある間はＥＧＲガスを傘部１８１に比較的じゃまさ
れること無く燃焼室の中央部Ｅ１に流入できる。即ち、
この吸気行程では、吸気ポート１５よりの新気が渦室１
６で旋回付勢され燃焼室１４の周縁側にスワールを成し
て流入し、ＥＧＲガスが直状流路１９１によって下向き
付勢された状態で出口１９３より流下し、更に、傘部１
８１にじゃまされること無く燃焼室１４の中央部に流入
する。この結果、図１４に実線で示すようにピストン１
３が下死点ＢＤＣに達する時点では燃焼室１４内には破
線で示す様に中央部にＥＧＲガスＡ２が確実に分布し、
その周囲を覆うように新気Ａ１が分布する。

【００２２】このような吸気行程のあと、順次圧縮行程
が成され、次いで、燃料噴射が成されると、ＥＧＲガス
の働きで、爆発的燃焼の程度が確実に規制され、燃焼温
度の過度の上昇を規制でき、結果として、排ガス中のＮ
Ｏ_Xの低減を図ることが出来る。特に、新気とＥＧＲガ
スは吸気弁１８のリフト量ＩＶが設定値ＩＶ１を上回る
まで確実に分離され、層状吸気処理をより確実に成すこ
とが出来、結果として、ＥＧＲガス中のすすがシリンダ
ライナの内壁面に達する比率が低減し、すすの混入した
オイルがエンジンオイルの劣化を早めることを確実に防
止できる。

【００２３】図４のコントローラ３１ａは吸気弁位置検
出手段と、排気還流制御手段との機能を備え、特に排気
還流制御手段として、吸気弁位置検出手段の吸気弁１８
のリフト量ＩＶが設定値ＩＶ１を上回ると判断すると、
即ち、吸気弁１８が最大リフト量の前後にある間はこれ
に同期してＥＧＲ弁２１を開弁すべくオン信号を出力し
た。ここでは、これに代えて、排気還流制御手段とし
て、吸気弁１８のリフト量ＩＶが吸気弁の最大リフト量
ＩＶ２後の吸気行程後半にわたってＥＧＲ弁２１を開弁
期間Ｔ₃の間開弁するように設定しても良い。この場
合、コントローラ３１ａはクランク角信号θｃをクラン
ク角センサ３２より取り込み、同クランク角θｃより吸
気弁１８のリフト量ＩＶを算出する。次いで、図８に示
すように、コントローラ３１ａは吸気弁１８のリフト量
ＩＶが最大リフト量ＩＶ２を上回ると判断すると、これ
に同期してＥＧＲ弁２１のを開弁すべくオン信号を出力
し、各気筒の吸気弁１８のリフト量ＩＶが吸気行程後半
にある間、即ちリフト量がゼロに達するまで、オン出力
を保持し、リフト量ＩＶがゼロの時点で同出力をオフす
る。

【００２４】このため、各気筒は吸気行程で新気を流入
させると共に吸気弁１８のリフト量ＩＶが低い間はＥＧ
Ｒガスを流入せず、吸気弁１８のリフト量ＩＶが最大リ
フト量ＩＶ２に達した後吸気行程後半にある間、図６に
示すように、ＥＧＲガスを傘部１８１に比較的じゃまさ
れること無く燃焼室の中央部Ｅ１に流入できる。この場
合も、図１４に実線で示すように、ピストン１３が下死
点ＢＤＣに達する時点では燃焼室１４内には破線で示す
様に中央部にＥＧＲガスＡ２が確実に分布し、その周囲
を覆うように新気Ａ１が分布する。このような吸気行程
のあと、順次圧縮行程が成され、次いで、燃料噴射が成
されると、ＥＧＲガスの働きで、爆発的燃焼の程度が確
実に規制され、燃焼温度の過度の上昇を規制でき、結果
として、排ガス中のＮＯ_Xの低減を図ることが出来る。

【００２５】特に、新気とＥＧＲガスは吸気弁１８のリ
フト量ＩＶが最大リフト量ＩＶ２に達するまで確実に分
離され、層状吸気処理をより確実に成すことが出来、結
果として、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライナの内壁
面に達する比率が低減し、すすの混入したオイルがエン
ジンオイルの劣化を早めることを確実に防止できる。

【００２６】図９乃至図１１には本発明の他の実施例と
してのエンジンの排気還流装置を備えたディーゼルエン
ジン１０ｂを示した。このディーゼルエンジン１０ｂは
図１のディーゼルエンジン１０と同様の部材を多く含
み、ここでは同様の部材には同一符号を付し、重複説明
を略した。このディーゼルエンジン１０ｂの吸気ポート
１５の先端には渦室１６が設けられ，その下部の開口部
１７は吸気弁１８によって開閉され、排気ポート４０の
途中には排ガスの一部を排気還流通路１９に分岐する分
岐部４０１が形成されている。図９に示すように、吸気
ポート１５の燃焼室１４との対向部には渦室１６が設け
られ、この渦室１６は燃焼室１４内に向かう吸気にスワ
ールを生じさせるような形状に形成される。しかも、こ
の渦室１６の内壁面には膨出部１６１が形成され、同膨
出部１６１の内側にＥＧＲガスの還流される排気還流通
路１９が形成される。排気還流通路１９は膨出部１６１
及びその上側近傍においてほぼ上下方向に長い直状流路
１９１として形成され、その上流側はシリンダヘッド１
２内を通過し、排気ポート４０側の分岐部４０１に連通
し、その途中にはＥＧＲ弁２１（図１参照）が設けられ
る。同ＥＧＲ弁はコントローラ２２によって制御され
る。排気還流通路１９の出口１９１はシリンダヘッド１
２と一体の弁座２０によって形成される。

【００２７】即ち、ここでの弁座２０は図１０、図１２
に示すように、肉圧の環状部２０１とその内側に連続形
成される湾曲部２０２とを備え、全体は耐摩耗性の強化
された金属によって一体的に製造される。ここで、環状
部２０１の環状面ａ１は吸気弁の傘部１８１の環状面ｂ
１に当接し、湾曲部２０２のシール面ａ２は傘部１８１
の背面ｂ２に当接する。このため、開口部１７を形成す
る弁座２０はその内の主ポート部１７１と副ポート部１
７２に区分され、両ポート部は吸気弁の傘部１８１によ
って同時に開閉操作される。副ポート部１７２は排気還
流通路１９に連通し、排気還流通路１９の出口としての
副ポート部１７２を渦室１６の終端部に位置するように
形成できる。このように、ここでの吸気弁１８及び主ポ
ート部１７１及び副ポート部１７２を有する弁座２０
は、排気還流制御手段として働き、排気還流通路１９を
吸気弁１８の開弁時期に同期して開閉制御する機能を備
えるコントローラ２２にはエンジン回転数信号Ｎｅがエンジ
ン回転センサ３３から、エンジン負荷θ_Lが図示しない
燃料噴射ポンプに付設されるレバー開度センサ３４から
それぞれ信号入力される。図１０、図１３に示すよう
に、燃焼室１４の中央部には図示しない燃料噴射ポンプ
に連結されたインジェクタ２５が配備される。次に、図
９のエンジンの排気還流装置の作動を説明する。ディー
ゼルエンジン１０ｂの駆動時には、吸排気弁１８，２４
が図示しない動弁系の働きによって駆動され、図１５に
示すように、排気行程で排気弁２４のリフト量ＥＶが増
減し、排気上死点ＴＤＣ１後に吸気行程で吸気弁１８の
リフト量ＩＶが増減し、圧縮上死点ＴＤＣ２直前に燃料
噴射が行なわれ、燃焼行程で自己着火した混合気が燃焼
し、出力を発する。この場合、コントローラ２２はエン
ジン回転数及びエンジン負荷に応じＥＧＲガスの量を設
定し、同量相当のＥＧＲ弁２１を開弁すべくオン信号を
ソレノイド２１２に出力する。

【００２８】ここで、各気筒の吸気弁１８は排気上死点
ＴＤＣ１直前まで閉じ、環状面ａ１及びシール面ａ２は
吸気弁の環状面ｂ１及び背面ｂ２に当接し、主ポート部
１７１と副ポート部１７２が閉鎖され、渦室１６の新気
と排気還流通路１９のＥＧＲガスとは区分されて保持さ
れている。吸気弁がリフト量ＩＶを増加させると、吸気
弁の傘部１８１と弁座２０の間が開き、主ポート部１７
１より新気Ａ１が、副ポート部１７２よりＥＧＲガスＡ
２がそれぞれ、層状を成して燃焼室１４に流入する。こ
の吸気行程では、特に、主ポート部１７１よりの新気Ａ
１が渦室１６で旋回付勢されており、燃焼室１４の周縁
側にスワールを成して流入し、他方、燃焼室１４の中央
側に開口する副ポート部１７２よりのＥＧＲガスＡ２が
上下方向に長い直状流路１９１によって下向き付勢され
た状態で燃焼室１４の中央部に流入する。この結果、図
１４に実線で示すようにピストン１３が下死点ＢＤＣに
達する時点では燃焼室１４内には破線で示す様に中央部
にＥＧＲガスＡ２が分布し、その周囲を覆うように新気
Ａ１が分布する。

【００２９】この直後より圧縮行程に入り、圧縮上死点
ＴＤＣ２直前では、図１４に２点鎖線で示す位置にピス
トン１３が達し、中央部のＥＧＲガスＡ２も２点鎖線で
示すように分布する。この直後に、図１３に示すよう
に、インジェクタ２５からは燃料粒が噴射されて、各噴
口２５１からの噴霧流は中央部のＥＧＲガスＡ２の濃度
の大きい領域Ｅ１を通過し、その際にＥＧＲガスＡ２を
巻き込み、新気の領域Ｅ２に拡散して着火する。このた
め、新気の領域Ｅ２で燃料粒が燃焼する際、ＥＧＲガス
の働きで、爆発的燃焼の程度が規制され、燃焼温度の過
度の上昇を規制でき、結果として、排ガス中のＮＯ_Xの
低減を図ることが出来る。特に、吸気弁の傘部１８１が
主ポート部１７１と副ポート部１７２を共に閉鎖出来、
新気と排気還流通路１９の残留ＥＧＲガスを吸気行程に
達するまで確実に分離出来る。このため、吸気行程開始
後はＥＧＲガスを燃焼室１４の中央側に開口する副ポー
ト部１７２より燃焼室１４の中央部に流入させ、新気を
主ポート部１７１より燃焼室１４の周縁部に旋回させて
流入させるという層状吸気処理を確実に成すことが出来
る。しかも、この吸気後における圧縮行程でも燃焼室の
周縁部にＥＧＲガスＡ２が流動する比率は少なく、結果
として、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライナの内壁面
に達する比率が低減し、すすの混入したオイルがエンジ
ンオイルの劣化を早めることを確実に防止できる。

【００３０】以上、本発明の実施例では、吸気弁位置検
出手段として、クランクシャフトの回転角に基づき、吸
気弁のリフト量を算出したが、これに限定されるもので
はなく、カムシャフトの回転角から同様に吸気弁のリフ
ト量を算出しても良い。また、吸気弁のリフト量を直接
検出しても良いことはいうまでもない。さらに、吸気弁
のリフト量に対応するクランク角を予めメモリに記憶し
ておくことにより、吸気弁のリフト量算出のためのステ
ップを省略することができる。一方、上述のリフト量を
算出又は直接検出することは、吸気弁の開閉時期をエン
ジン回転数に応じて制御する吸気弁開閉時期可変機構付
きのエンジンのように、吸気弁のリフト量とクランク角
とが常に直接対応しないものにおいては、特に有効とな
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、第１の発明では、排気還
流通路の出口を吸気弁の開弁時期に同期して開閉制御す
るので、新気とＥＧＲガスを吸気行程に達する毎に出口
及び開口部より確実に分離して燃焼室に流入出来、この
層状吸気処理に伴い燃焼室の周縁部にＥＧＲガスが流動
する比率が低下し、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライ
ナの内壁面に達っし、すすの混入したオイルがエンジン
オイルの劣化を早めることを確実に防止できる。特に、
排気還流通路の出口及び開口部が吸気弁により同時に開
閉される場合、排気還流制御手段を簡素化出来る。特
に、排気還流通路が開口部に向けて下方に延びている場
合、ＥＧＲガスを燃焼室の中央に流入し易く、層状吸気
処理をより確実に成すことが出来、エンジンオイルの劣
化を確実に防止できる。特に、開口部に渦室が形成さ
れ、排気還流通路の出口が渦室の終端部に設けられる場
合、燃焼室内に流入する新気を大きく旋回させ、中央部
にＥＧＲガスを層状に流入し易く、同様の効果が得られ
る。排気還流通路の出口が開口部の燃焼室中央側に設け
られる場合、燃焼室中央部にＥＧＲガスを層状に流入し
易く、同様の効果が得られる。

【００３２】第２の発明では、吸気弁位置検出手段の出
力に応じて、吸気弁の開弁時期の特定の範囲に同期する
よう排気還流通路上の電磁弁を開閉制御するので、新気
とＥＧＲガスを吸気行程に達する毎に出口及び開口部よ
り確実に分離して燃焼室に流入出来、この層状吸気処理
に伴い燃焼室の周縁部にＥＧＲガスが流動する比率が低
下し、ＥＧＲガス中のすすがシリンダライナの内壁面に
達っし、すすの混入したオイルがエンジンオイルの劣化
を早めることを確実に防止できる。特に、クランクシャ
フトの回転角度、あるいは、カムシャフトの回転角度よ
り吸気弁のリフト量を算出する場合、吸気弁の開弁時期
を確実に算出出来、この層状吸気処理に伴いすすの混入
したオイルがエンジンオイルの劣化を早めることを確実
に防止できる。特に、吸気弁の最大リフト時の前後にわ
たって排気還流通路を開放する場合、特にＥＧＲガスを
燃焼室の中央部に確実に流入出来、この層状吸気処理に
伴いすすの混入したオイルがエンジンオイルの劣化を早
めることを確実に防止できる。特に、吸気弁の最大リフ
ト後の吸気行程後半にわたって排気還流通路を開放する
場合も同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのエンジンの排気還流
装置の装備されたディーゼルエンジンの要部断面図であ
る。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】図１のエンジンの排気還流装置におけるＥＧＲ
弁と吸気弁のリフト量線図である。

【図４】本発明の他の実施例としてのエンジンの排気還
流装置の装備されたディーゼルエンジンの要部平断面図
である。

【図５】図４中のディーゼルエンジンの要部側断面図で
ある。

【図６】図４中のディーゼルエンジンの他の状態での要
部側断面図である。

【図７】図４のエンジンの排気還流装置の制御特性に伴
うＥＧＲ弁と吸気弁のリフト量線図である。

【図８】図４のエンジンの排気還流装置の他の制御特性
に伴うＥＧＲ弁と吸気弁のリフト量線図である。

【図９】本発明の他の実施例としてのエンジンの排気還
流装置の装備されたディーゼルエンジンの要部断面図で
ある。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】図９のエンジンの排気還流装置における吸排
気の流動を説明するための、吸排気流路の立体的説明図
である。

【図１２】図９中の弁座の底面図である。

【図１３】図１あるいは図９のディーゼルエンジンの燃
焼室内のインジェクタの拡大部分斜視図である。

【図１４】図１あるいは図９のディーゼルエンジンの燃
焼室でのＥＧＲガスの変動を説明する図である。

【図１５】ディーゼルエンジンの行程説明線図である。

【図１６】従来装置の装備されたディーゼルエンジンの
要部断面図である。

【符号の説明】

１０ディーゼルエンジン１０ａディーゼルエンジン１０ｂディーゼルエンジン１２シリンダヘッド１４燃焼室１５吸気ポート１６渦室１６１膨出部１７開口部１７１主ポート部１７２副ポート部１８吸気弁１９排気還流通路１９１上下方向に長い直状流路１９３出口２０弁座２１ＥＧＲ弁２２コントローラ２６排気ポート２６１分岐部３０弁座３１コントローラ３１ａコントローラ３２クランク角センサ４０排気ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田陽春神奈川県川崎市中原区大倉町10番地・三菱自動車エンジニアリング株式会社東京事業所内 (72)発明者福岡宏城神奈川県川崎市中原区大倉町10番地・三菱自動車エンジニアリング株式会社東京事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのシリンダヘッドに形成された燃
焼室に連通された吸気ポートと、上記シリンダヘッド下
面に形成された弁座に当接して設けられ上記吸気ポート
の上記燃焼室への開口部を開閉する吸気弁、一端が排気
通路に連通され他端の出口が上記開口部の近傍に設けら
れた排気還流通路と、同排気還流通路を上記吸気弁の開
弁時期に同期して開閉制御する排気還流制御手段と、を
有することを特徴とするエンジンの排気還流装置。
【請求項２】上記排気還流通路の出口が上記開口部に設
けられ上記吸気弁により開閉されることを特徴とする請
求項１に記載のエンジンの排気還流装置。
【請求項３】上記排気還流通路が上記開口部に向けて下
方に延びていることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載のエンジンの排気還流装置。
【請求項４】上記吸気ポートの開口部に上記燃焼室内に
流入する吸気にスワールを与えるように形成された渦室
が形成され、上記排気還流通路の出口が上記渦室の終端
部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載のエンジンの排気還流装置。
【請求項５】上記排気還流通路の出口が上記開口部の燃
焼室中央側に設けられていることを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載のエンジンの排気還流装
置。
【請求項６】エンジンのシリンダヘッドに形成された燃
焼室に連通された吸気ポートと、上記シリンダヘッド下
面に形成された弁座に当接して設けられ上記吸気ポート
の上記燃焼室への開口部を開閉する吸気弁、一端が排気
通路に連通され他端の出口が上記開口部の近傍に設けら
れた排気還流通路と、上記吸気弁の位置を検知する吸気
弁位置検出手段と、上記排気還流通路に介装され上記排
気還流通路を開閉する電磁弁と、上記吸気弁位置検出手
段の出力に応じて上記吸気弁の開弁時期に同期するよう
上記電磁弁を制御する排気還流制御手段と、を有するこ
とを特徴とするエンジンの排気還流装置。
【請求項７】上記吸気弁位置検出手段が、上記エンジン
のクランクシャフトの回転角度を検出して上記吸気弁の
リフト量を算出することを特徴とする請求項６に記載の
エンジンの排気還流装置。
【請求項８】上記吸気弁位置検出手段が、上記エンジン
のカムシャフトの回転角度を検出して上記吸気弁のリフ
ト量を算出することを特徴とする請求項６に記載のエン
ジンの排気還流装置。
【請求項９】上記排気還流制御手段が、上記吸気弁の最
大リフト時の前後にわたって上記排気還流通路を開放す
ることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに
記載のエンジンの排気還流装置。
【請求項１０】上記排気還流制御手段が、上記吸気弁の
最大リフト後の吸気行程後半にわたって上記排気還流通
路を開放することを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれかに記載のエンジンの排気還流装置。