JPH10141148A - 排気ガス還流装置 - Google Patents

排気ガス還流装置

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JPH10141148A
JPH10141148A JP8331359A JP33135996A JPH10141148A JP H10141148 A JPH10141148 A JP H10141148A JP 8331359 A JP8331359 A JP 8331359A JP 33135996 A JP33135996 A JP 33135996A JP H10141148 A JPH10141148 A JP H10141148A
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swirl
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陽厳 囲
Yasuhiro Tsutsui
泰弘 筒井
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    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型高速の直接噴射式ディーゼルエンジンに
おける低速及び中速部分負荷運転領域でのＥＧＲ量を増
大してＮＯｘの発生を低減すると共に、スモーク及びパ
ティキュレートの発生を低減することができる排気ガス
還流装置を提供する。 【解決手段】 各シリンダに吸気を供給するため第１吸
気通路及び第２吸気通路を設けて、第１吸気通路内に、
シリンダ内で生成される吸気スワールを制御することが
できるスワールコントロールバルブを設けると共に、同
スワールコントロールバルブ下流の第１吸気通路に第１
ＥＧＲ通路を接続する。第１ＥＧＲ通路内に可変開度の
第１ＥＧＲバルブを設けて、エンジンの低速及び中速部
分負荷運転時に同ＥＧＲバルブを開き、第１吸気通路か
ら大量のＥＧＲを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、特に車
両用エンジンの排気ガス還流装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、乗用自動車、リクリエーショナル
ビークル等に搭載されている小型高速のディーゼルエン
ジンには、主として排出ガス性能の観点から、副室式デ
ィーゼルエンジンが一般的に採用されている。しかしな
がら、副室式ディーゼルエンジンは、シリンダヘッド内
部に収容されている副室外周壁からの熱損失が大きく、
かつ副室内で生成した燃焼ガスがシリンダ内に流出する
際の流れ損失が大きい等の事情から、燃費が劣る欠点が
ある。
【０００３】上記副室式ディーゼルエンジンの燃費が劣
るという問題点を解決するためには、トラック等におい
て広く採用されている本質的に燃費が優れた直接噴射式
ディーゼルエンジンを乗用車等の小型高速エンジンとし
て採用すれば良いのであるが、直接噴射式ディーゼルエ
ンジンは、副室式ディーゼルエンジンに較べて排出ガス
性能が劣り、特に低及び中速部分負荷時の窒素酸化物
（以下ＮＯｘという）の増加が著しい不具合がある。
【０００４】上記小型高速の直接噴射式ディーゼルエン
ジンの低及び中速部分負荷時のＮＯｘ排出量を、従来の
副室式ディーゼルエンジンと略同等、又はそれより良好
なレベルに低減するためには、上記エンジン運転領域に
おいて、従来より多量の排気ガス還流（以下、場合によ
り、ＥＧＲという）を行ないＮＯｘの生成量を抑制する
必要がある。しかしながら、従来の車両用ディーゼルエ
ンジンのＥＧＲは、通常、排気通路内における排気ガス
圧力と、吸気通路を流れる吸気の圧力との差圧によっ
て、排気ガスを吸気に導入しているので、上記直接噴射
式ディーゼルエンジンの低速及び中速部分負荷時に、Ｎ
Ｏｘ性能を改善するために必要な大量の排気ガスを吸気
側に還流させることは、実際上極めて困難である。
【０００５】一方、吸気通路内に吸気絞り弁等を設けて
吸気側の負圧を増大し、排気ガス圧力との差圧を大きく
することによってＥＧＲ量を増加する手段も知られてい
るが、この場合、吸気抵抗が増大して吸気量が減少し、
空気過剰率が低減して燃焼が悪化するため、スモーク、
一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）に関する排出ガ
ス性能が悪化するだけでなく、パティキュレートの排出
量が増大する不具合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従前の
排気ガス還流装置に較べて、より多量の排気ガス還流を
容易に行なうことができ、その結果、スモーク、ＣＯ、
ＨＣ及びパティキュレート等に関する排出ガス性能の悪
化を招くことなくＮＯｘの低減を効果的に達成すること
ができる車両用エンジン、特に車両用の直接噴射式ディ
ーゼルエンジンに採用されて好適な排気ガス還流装置を
提供することを、主たる目的とするものである。また、
本発明は、車両用ディーゼルエンジンの低速及び中速部
分負荷運転領域において、大量の排気ガス還流を可能と
してＮＯｘの低減を効果的に達成し得ると共に、燃焼室
内に強いスワールを生起させてスモーク及びパティキュ
レートの発生を効果的に抑止することができる排気ガス
還流装置を提供することを、他の目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたもので、エンジンの燃焼室に吸
気を供給する第１の吸気通路及び第２の吸気通路と、上
記第１の吸気通路に設けられその開閉によって上記燃焼
室内に生成される吸気スワールの強弱を制御するスワー
ルコントロールバルブと、一端をエンジンの排気通路に
接続されると共に、他端を上記スワールコントロールバ
ルブの下流側において上記第１吸気通路に連通された第
１のＥＧＲ通路と、同第１ＥＧＲ通路に配設されその開
度を調整することによって排気ガス還流量を制御する第
１のＥＧＲバルブと、エンジンの運転状態に応じて上記
スワールコントロールバルブ及び第１ＥＧＲバルブの開
度を制御するコントロールユニットとを備えたことを特
徴とする排気ガス還流装置を提案するものである。上記
構成により、所望のエンジン運転状態において、上記コ
ントロールユニットの駆動出力に基づき上記スワールコ
ントロールバルブを閉止すると共に第１ＥＧＲバルブを
開くことによって、エンジンの吸気行程中同スワールコ
ントロールバルブ下流の第１吸気通路内に十分大きい負
圧を発生させることができ、上記第１ＥＧＲ通路から第
１ＥＧＲバルブを経て、大量の排気ガスをエンジンのシ
リンダ内に還流させることが可能となる。
【０００８】本発明においては、上記コントロールユニ
ットが、エンジンの低速及び中速部分負荷運転領域にお
いて、上記スワールコントロールバルブを閉じ上記第２
吸気通路から燃焼室に吸気を供給することにより強スワ
ール流を生成させると共に、上記第１ＥＧＲバルブを開
いて上記第１ＥＧＲ通路から上記スワールコントロール
バルブ下流側の第１吸気通路を経て排気ガスを還流させ
るように作動することが好ましい。この構成により、小
型高速の車両用直接噴射式ディーゼルエンジンにおい
て、ＮＯｘの低減が望ましい運転領域でスモークの発生
を防止しながら大量のＥＧＲを行なうことが可能とな
る。
【０００９】さらに、本発明において、一端をエンジン
の排気通路に接続されると共に、他端を、上記スワール
コントロールバルブより上流側の第１吸気通路及び上記
第２吸気通路に連通する共通吸気通路に接続された第２
のＥＧＲ通路と、同第２ＥＧＲ通路に配設され、その開
度を上記コントロールユニットにより制御されることに
よって排気ガス還流量を制御する第２のＥＧＲバルブと
を設けることが好ましい。この構成により、エンジンの
運転状態に応じて、上記共通吸気通路を介して上記第２
のＥＧＲ通路から通常のＥＧＲを行ない、さらに他のエ
ンジン運転状態において、上記第１ＥＧＲ通路からの大
量のＥＧＲを追加して行なうことが可能となる。
【００１０】なおまた、本発明において、上記コントロ
ールユニットは、エンジンの第１の低速及び中速部分負
荷運転領域において、上記スワールコントロールバルブ
を閉じると共に第２ＥＧＲバルブを開いて、上記第２吸
気通路のみから燃焼室に吸気を供給することより強スワ
ール流を生起させると共に、第２ＥＧＲ通路から第２吸
気通路を経て排気ガスを還流させ、かつ、上記第１の低
速及び中速部分負荷運転領域よりさらに低速かつ低負荷
の第２の部分負荷運転領域において、上記スワールコン
トロールバルブを閉じると共に、第１ＥＧＲバルブ及び
第２ＥＧＲバルブを開き、上記第２吸気通路から燃焼室
に吸気を供給することにより強スワール流を生成させる
と共に、第１及び第２ＥＧＲ通路の双方から排気ガスを
還流させるように作動することが好ましい。上記構成に
より、エンジンの第１の低速及び中速部分負荷運転領域
では、上記第１ＥＧＲ通路から第１及び第２吸気通路の
双方に排気ガスが供給される通常の排気ガス還流が行な
われ、上記運転領域よりさらに低速及び中速の第２の部
分負荷の運転では、第１吸気通路からの大量の排気ガス
還流と、第２吸気通路からの上記通常の排気ガス還流と
が重複してさらに大量に行なわれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の好ましい実施形態を
添付図面について説明する。先ず、図１ないし図３に示
した第１の実施形態において、符号１０は乗用自動車、
リクリエーショナルビークル等に搭載される直接噴射式
のディーゼルエンジンを総括的に示し、１２は同エンジ
ン１０のクランクケース、１４はクランクケース１２内
に複数個列設されたシリンダ、１６は同シリンダ１４内
に摺動自在に嵌装されたピストン、１８は同ピストン１
６の頂部に凹設されたトロイダル型その他適宜の形状を
有する燃焼室である。
【００１２】上記クランクケース１２上にヘッドガスケ
ット２０を介してシリンダヘッド２２が装架され、同シ
リンダヘッド２２内には、各シリンダ毎に、２個の吸気
弁２４ａ及び２４ｂと２個の排気弁２６ａ及び２６ｂと
が設けられている。（図１では、夫々１個の吸気弁２４
ａ及び１個の排気弁２６ａのみが示されている。）上記
２個の吸気弁２４ａ及び２４ｂは、図２の概念的構成図
に示されているように、第１吸気通路２８ａ及び第２吸
気通路２８ｂを介して吸気マニホールド又は共通吸気通
路３０に夫々接続されている。
【００１３】図示のように、第１吸気通路２８ａは、そ
の下流端を吸気弁２４ａを介して上記シリンダ１４に接
続されるシリンダヘッド２２内の第１吸気ポート３２ａ
と、同第１吸気ポート３２ａの他端に接続された吸気ブ
ランチ３０ａとから構成され、同様に、第２吸気通路２
８ｂは、その下流端を吸気弁２４ｂを介して上記シリン
ダ１４に接続されるシリンダヘッド２２内の第２吸気ポ
ート３２ｂと、同第２吸気ポート３２ｂの他端に接続さ
れた吸気ブランチ３０ｂとから構成されている。
【００１４】一方、上記排気弁２６ａ及び２６ｂは、シ
リンダヘッド２２内に形成された排気ポート３４の二又
に分岐した一端上流端に配設され、同排気ポート３４の
他端下流端は、合流して単一の通路を形成し、排気ブラ
ンチ３６′を介して排気マニホールド又は共通排気通路
３６に連通している。上記共通排気通路３６の下流側
に、総括的に符号３８で示されているターボ過給機の排
気ガスタービン４０が接続され、同排気ガスタービン４
０は同軸的に連結されたエアコンプレッサ４２を駆動す
る。
【００１５】上記エアコンプレッサ４２は、図示を省略
されているエアクリーナを介して外気を吸入し、加圧し
て吐出通路４４に給送する。同吐出通路４４に送給され
た加圧吸気は、一般にインタクーラと呼ばれている吸気
冷却装置４６を通り冷却されたのち、上記吸気マニホー
ルド又は共通吸気通路３０に供給される。
【００１６】上記排気マニホールド又は共通排気通路３
６に第１のＥＧＲ通路４８が接続され、同ＥＧＲ通路４
８には還流排気ガスを冷却するＥＧＲクーラ５０及び第
１のＥＧＲバルブ５２が介装されている。同ＥＧＲバル
ブ５２の下流側のＥＧＲ通路４８は複数のシリンダに分
岐され、分岐ＥＧＲ通路４８′は各シリンダ１４の第１
吸気通路２８ａに接続されている。上記分岐ＥＧＲ通路
４８′との接続部より上流側の第２吸気通路２８ａ内
に、スワールコントロールバルブ５４が介装されてい
る。
【００１７】上記第１ＥＧＲバルブ５２は、アクチュエ
ータ５２ａによって開閉される好ましくは可変開度の弁
であり、上記スワールコントロールバルブ５４は、アク
チュエータ５４ａによって開閉される可変開度又は全
開、全閉の２位置開閉弁、換言すればオンオフ式弁であ
り、好ましくは後者のオンオフ式開閉弁である。上記ア
クチュエータ５２ａ及び５４ａは夫々コントロールユニ
ット５６によって開閉制御され、同コントロールユニッ
ト５６は、エンジン１０の回転数Ｎｅ、エンジンの負荷
Ｌｅ、エンジン冷却水温Ｔｃを夫々検知する回転数セン
サ５８、負荷センサ６０及び冷却水温度センサ６２の出
力信号又は情報に基づき、上記アクチュエータ５２ａ及
び５４ａに駆動出力を供給すると共に、エンジン１０に
燃料を供給する燃料噴射ポンプ６４の燃料供給量制御部
材に駆動出力を供給する。
【００１８】上記アクチュエータ５２ａ及び５４ａは、
真空作動式、圧縮空気作動式、電磁作動式アクチュエー
タ等を任意に採用することができ、また燃料噴射ポンプ
６４は、分配型及び列型噴射ポンプの何れでも良い。さ
らに、第１ＥＧＲバルブ５２として円錐弁が図示されて
いるが、バターフライ弁等を適宜採用することができ、
同様に、スワールコントロールバルブ５４としてバター
フライ弁が図示されているが、勿論円錐弁等を適宜採用
することができる。なお、図示の装置では、第１吸気通
路２８ａの吸気ブランチ３０ａに第１ＥＧＲ通路４８が
接続されると共に、その上流側の吸気ブランチ３０ａ内
にスワールコントロールバルブ５４が配置されている
が、シリンダヘッド２２内の第１吸気ポート３２ａに第
１ＥＧＲ通路４８を接続すると共に、その上流側にスワ
ールコントロールバルブ５４を配置することもできる。
なお、図２において、符号６６はシリンダヘッド２２を
クランクケース１２に緊締し固着するためのヘッドボル
ト（図示せず）を挿入するボルト孔である。
【００１９】上記排気ガス還流装置を具備したエンジン
１０の寒冷始動時は、冷却水温度センサ６２によって検
知される冷却水温度Ｔｃが、予め設定されたウォームア
ップ完了温度、例えば６０℃に達するまで、コントロー
ルユニット５６によりアクチュエータ５２ａが全閉位置
に保持され、従って第１ＥＧＲバルブ５２が全閉されて
ＥＧＲは行なわれない。エンジン１０のウォームアップ
運転中は、燃焼室２０及びシリンダ１４内での燃料の燃
焼が悪く、未燃燃料等の排出ガス性能が悪いので、ＥＧ
Ｒを行なうことによる一層の燃焼の悪化を防止し、排出
ガス性能のさらなる悪化を防止することができる。
【００２０】エンジン１０の運転中、シリンダ１４から
排出された排気ガスは、シリンダヘッド２２内の排気ポ
ート３４及び排気ブランチ３６′から排気マニホールド
又は共通排気通路３６に流入し、さらにターボ過給機３
８の排気ガスタービン４０に供給されて仕事をしたの
ち、図示しないマフラ及びテールパイプを経て外気に放
出される。上記排気ガスタービン４０によりエアコンプ
レッサ４２が駆動され、同エアコンプレッサ４２で加圧
された吸気が吐出通路４４から吸気冷却装置４６を通っ
て冷却され、吸気マニホールド又は共通吸気通路３０に
供給される。
【００２１】縦軸にエンジン１０の出力トルクＴｑをと
り、横軸にエンジン回転数Ｎｅ（但し、原点はアイドル
回転数である）をとって示した図３において、低速及び
中速高負荷の運転領域Ａでは、コントロールユニット５
６の駆動出力に基づき、図１に示されているように、ア
クチュエータ５４ａによってスワールコントロールバル
ブ５４が全閉されると共に、アクチュエータ５２ａによ
り第１ＥＧＲバルブ５２が全閉される。従って、吸気マ
ニホールド又は共通吸気通路３０に供給された吸気が、
第２吸気通路２８ｂのみからシリンダ１４内に供給さ
れ、図２に矢印Ｓで示されている強スワールがシリンダ
１４内に生成されると共に、ＥＧＲは行なわれない。シ
リンダ１４内に吸気の強スワールが生成されると共に、
ＥＧＲが行なわれないので、良好な燃焼が確保され、こ
の運転領域で発生し易いスモークを低減し、又はスモー
クの発生を防止することができる。
【００２２】また、上記図３において、中速及び高速高
負荷の運転領域Ｂでは、コントロールユニット５６の駆
動出力に基づき、アクチュエータ５４ａによりスワール
コントロールバルブ５４が、図２に点線で示されている
ように全開されると共に、アクチュエータ５２ａにより
第１ＥＧＲバルブ５２が全閉される。従って、吸気が吸
気マニホールド又は共通吸気通路３０から第１吸気通路
２８ａ及び第２吸気通路２８ｂの両方からシリンダ１４
内に流入し、シリンダ１４内に相対的に弱い吸気スワー
ルが形成される。この運転領域Ｂでは、相対的に弱い吸
気スワールが形成されると共に、ＥＧＲが行なわれない
ことによって、良好な燃焼が確保され、エンジンの出力
を増大することができる。
【００２３】次に、図３における低速及び中速部分負荷
運転領域Ｃ（例えば５０％以下の負荷で、回転数Ｎｅが
アイドル回転数から最高回転数Ｎｅ ｍａｘの６０％の
回転数にわたる運転領域）では、コントロールユニット
５６の駆動出力に基づき、アクチュエータ５４ａにより
スワールコントロールバルブ５４が全閉されると共に、
アクチュエータ５２ａにより第１ＥＧＲバルブ５２が、
エンジン負荷Ｌｅ及び回転数Ｎｅに応じた開度で開かれ
る。スワールコントロールバルブ５４の全閉により、吸
気マニホールド又は共通吸気通路３０と第１吸気通路２
８ａとの連通が遮断されるので、吸気は第２吸気通路２
８ｂからのみシリンダ１４内に流入して強スワールが生
起されると共に、第１吸気通路２８ａのスワールコント
ロールバルブ５４下流側の部分に、吸気行程におけるピ
ストン１６の下降に基づく強い負圧が発生し、第１ＥＧ
Ｒ通路４８から、エンジンの運転状態に応じた開度の第
１ＥＧＲバルブ５２を介して大量の排気ガスが第１吸気
通路２８ａを通ってシリンダ１４内に還流する。
【００２４】上記のように運転領域Ｃにおいて、従前の
排気ガス圧力と吸気圧力との差圧に依存したＥＧＲ量よ
り、十分大量のＥＧＲが行なわれるので、排出ガス中の
ＮＯｘの発生が低減し、ＮＯｘ発生量を従前の副室式デ
ィーゼルエンジンと略同等、又はそれより低減すること
ができる。また、上記第２吸気通路２８ｂのシリンダ１
４側の開口端、換言すれば吸気弁２４ｂが、スワール流
の流れ方向に関し下流側に配置され、一方、第１吸気通
路２８ａのシリンダ側の開口端、換言すれば吸気弁２４
ａが、スワール流の流れ方向に関し上流側に配置されて
いるので、第１吸気通路２８ａからシリンダ１４に流入
する還流排気ガスは、図２の点線矢印で示されているよ
うに、第２吸気通路２８ｂからの新気のスワールの内側
を旋回するので、所謂層状ＥＧＲが行なわれる。従っ
て、排気ガス中に含まれているパティキュレート等がシ
リンダ１４の内周壁に付着してオイルを汚染する不具合
が少ない利点がある。なお、上記第１ＥＧＲバルブ５２
の開度は、エンジン１０の特性に応じ、スモーク、Ｈ
Ｃ、パティキュレート等の有害排出物を可及的に低減し
ながらＮＯｘを効果的に低減し得るように制御される。
【００２５】次に、図４及び図５を参照して、本発明の
第２の実施形態を説明する。図４に良く示されているよ
うに、第２の実施形態では、エンジン１０の排気マニホ
ールド又は共通排気通路３６に、第１のＥＧＲ通路４８
と第２のＥＧＲ通路６８とがＥＧＲクーラ５０を介して
並列に接続されている。上記第２ＥＧＲ通路６８には第
２のＥＧＲバルブ７０が介装され、同ＥＧＲバルブ７０
はコントロールユニット５６により駆動されるアクチュ
エータ７０ａによって開閉される可変開度弁である。ま
た、同ＥＧＲ通路６８は、ＥＧＲバルブ７０の下流側
で、複数のシリンダ１４に共通の吸気マニホールド又は
共通吸気通路３０に接続されている。
【００２６】上記第２ＥＧＲ通路６８及び第２ＥＧＲバ
ルブ７０が追加して設けられている点を除くその他の構
成は、第１の実施形態と実質的に同等であるから、対応
する部材及び部分に同一の符号を付し、重複説明は省略
する。
【００２７】上記図４に示した排気ガス還流装置を有す
るエンジン１０の作動態様を、縦軸にエンジンの出力ト
ルクＴｑをとり、横軸にエンジン回転数Ｎｅをとって示
した図５の作動説明図（図３と同様の線図）を参照して
説明する。図５において、低速及び中速高負荷の運転領
域Ａ′では、コントロールユニット５６の駆動出力に基
づき、図４に示されているように、アクチュエータ５４
ａによってスワールコントロールバルブ５４が全閉され
ると共に、アクチュエータ５２ａ及び７０ａによって第
１ＥＧＲバルブ５２及び第２ＥＧＲバルブ７０が夫々全
閉される。
【００２８】従って、吸気マニホールド又は共通吸気通
路３０に供給された吸気が、第２吸気通路２８ｂのみか
らシリンダ１４内に供給され、図２に矢印Ｓで示されて
いると実質的に同様の強スワールが生成されると共に、
ＥＧＲが行なわれないので、良好な燃焼が確保され、こ
の運転領域で発生し易いスモークを低減し、又はスモー
クの発生を防止することができる。
【００２９】また、上記図５において、中速及び高速高
負荷の運転領域Ｂ′では、コントロールユニット５６の
駆動出力に基づき、アクチュエータ５４ａによりスワー
ルコントロールバルブ５４が、図２に点線で示されてい
るように全開されると共に、アクチュエータ５２ａ及び
アクチュエータ７０ａにより第１ＥＧＲバルブ５２及び
第２ＥＧＲバルブ７０が全閉される。従って、吸気が吸
気マニホールド又は共通吸気通路３０から第１吸気通路
２８ａ及び第２吸気通路２８ｂの双方からシリンダ１４
内に流入し、シリンダ１４内に相対的に弱い吸気スワー
ルが形成される。この運転領域Ｂ′では、相対的に弱い
吸気スワールが形成されると共に、ＥＧＲが行なわれな
いことによって、良好な燃焼が確保され、エンジン出力
を増大することができる。
【００３０】次に、図５において、左下りの斜線を施し
た第１の低速及び中速部分負荷運転領域Ｃ（一例とし
て、５０％負荷以下で、回転数Ｎｅがアイドル回転数か
ら最高回転数Ｎｅ ｍａｘの６０％の回転数にわたる運
転領域）では、コントロールユニット５６の駆動出力に
基づき、アクチュエータ５４ａによりスワールコントロ
ールバルブ５４が全閉されると共に、アクチュエータ７
０ａにより第２ＥＧＲバルブ７０がエンジン負荷Ｌｅ及
び回転数Ｎｅに応じた開度で開かれ、さらに、アクチュ
エータ５２ａにより第１ＥＧＲバルブ５２は全閉状態に
保持される。
【００３１】スワールコントロールバルブ５４の全閉に
より吸気マニホールド又は共通吸気通路３０と第１吸気
通路２８ａとの連通が遮断されるので、吸気は第２吸気
通路２８ｂからのみシリンダ１４内に流入して強スワー
ルが生起されると共に、第２ＥＧＲ通路６８から第２Ｅ
ＧＲバルブ７０の開度に応じた量の排気ガスが吸気に添
加され、排気ガス圧力と吸気圧力との差圧に応じた通常
のＥＧＲが行なわれる。しかし、第１ＥＧＲ通路４８か
らの排気還流は行なわれない。
【００３２】さらに、図５において、右下りの斜線を施
した第２の低速及び中速部分負荷運転領域Ｄ（一例とし
て、４０％負荷以下で、回転数Ｎｅがアイドル回転数か
ら最高回転数Ｎｅ ｍａｘの５０％の回転数にわたる運
転領域）では、コントロールユニット５６の駆動出力に
基づき、アクチュエータ５４ａによりスワールコントロ
ールバルブ５４が全閉されると共に、アクチュエータ７
０ａ及び５２ａにより第２ＥＧＲバルブ７０及び第１Ｅ
ＧＲバルブ５２が、何れもエンジン負荷Ｌｅ及び回転数
Ｎｅに応じた開度で開かれる。
【００３３】従って、上記第１の低速及び中速部分負荷
時の強スワール発生及び第２ＥＧＲ通路６８からの通常
のＥＧＲに加え、第１吸気通路２８ａのスワールコント
ロールバルブ５４下流側の部分に、吸気行程におけるピ
ストン１６の下降変位に基づく強い負圧が発生し、第１
ＥＧＲ通路４８からの大量の排気ガスが第１吸気通路２
８ａを通ってシリンダ１４内に還流し、従って、上記通
常のＥＧＲと大量ＥＧＲとが重複して行なわれることと
なる。
【００３４】上記のように運転領域Ｃにおいて通常のＥ
ＧＲが行なわれ、運転領域Ｄにおいて上記通常のＥＧＲ
と大量のＥＧＲとが重複して行なわれるので、排出ガス
中のＮＯｘの発生が低減し、ＮＯｘ発生量を従前の副室
式ディーゼルと略同等、又はそれより低減することがで
きる。また、上記運転領域Ｃ及び運転領域Ｄの双方にお
いて、前記第１実施形態と同様に、シリンダ１４の外周
部分を新気が旋回し、半径方向内方部分でＥＧＲガスが
旋回するので、所謂層状ＥＧＲが行なわれ、オイルの汚
染及び早期劣化を効果的に防止し得る利点がある。
【００３５】なお、本発明は、上述した第１及び第２の
実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求
の範囲内で、上記実施形態に種々の変更、修正を加えて
実施することができる。なおまた、本発明は、小型高速
の直接噴射式ディーゼルエンジンに採用されて最も好適
であるが、大型トラック等に搭載される大型の直接噴射
式ディーゼルエンジンにも勿論適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】叙上のように、本発明に係る排気ガス還
流装置は、エンジンの燃焼室に吸気を供給する第１の吸
気通路及び第２の吸気通路と、上記第１の吸気通路に設
けられその開閉によって上記燃焼室内に生成される吸気
スワールの強弱を制御するスワールコントロールバルブ
と、一端をエンジンの排気通路に接続されると共に、他
端を上記スワールコントロールバルブの下流側において
上記第１吸気通路に連通された第１のＥＧＲ通路と、同
第１ＥＧＲ通路に配設されその開度を調整することによ
って排気ガス還流量を制御する第１のＥＧＲバルブと、
エンジンの運転状態に応じて上記スワールコントロール
バルブ及び第１ＥＧＲバルブの開度を制御するコントロ
ールユニットとを備えたことを特徴とし、上記スワール
コントロールバルブ下流側の吸気通路にＥＧＲ通路を接
続することによって、従来の排気ガス還流装置より多量
の排気ガス還流を行なうことができ、この結果、ディー
ゼルエンジンの排出ガス中の有害成分、特にＮＯｘを効
果的に低減し得る利点がある。
【００３７】本発明においては、上記コントロールユニ
ットが、エンジンの低速及び中速部分負荷運転領域にお
いて、上記スワールコントロールバルブを閉じ上記第２
吸気通路から燃焼室に吸気を供給することにより強スワ
ール流を生成させると共に、上記第１ＥＧＲバルブを開
いて上記第１ＥＧＲ通路から上記スワールコントロール
バルブ下流側の第１吸気通路を経て排気ガスを還流させ
るように作動することにより、本発明の好ましい適用対
象である小型高速の車両用直接噴射式ディーゼルエンジ
ンにおいて、ＮＯｘの低減が望ましい運転領域で、スモ
ークの発生を効果的に防止しながら、大量のＥＧＲを行
なうことが可能となり、ＮＯｘの低減を達成することが
できる。
【００３８】さらに、本発明において、一端をエンジン
の排気通路に接続されると共に、他端を、上記スワール
コントロールバルブより上流側の第１吸気通路及び上記
第２吸気通路に連通する共通吸気通路に接続された第２
のＥＧＲ通路と、同第２ＥＧＲ通路に配設されその開度
を上記コントロールユニットにより制御されることによ
って排気ガス還流量を制御する第２のＥＧＲバルブとを
設けたこと、及び上記コントロールユニットが、エンジ
ンの第１の低速及び中速部分負荷運転領域において、上
記スワールコントロールバルブを閉じると共に第２ＥＧ
Ｒバルブを開いて、上記第２吸気通路のみから燃焼室に
吸気を供給することにより強スワール流を生起させると
共に、第２ＥＧＲ通路から第２吸気通路を経て排気ガス
を還流させ、かつ、上記第１の低速及び中速部分負荷運
転領域よりさらに低速かつ低負荷の第２の部分負荷運転
領域において、上記スワールコントロールバルブを閉じ
ると共に、第１ＥＧＲバルブ及び第２ＥＧＲバルブを開
き、上記第２吸気通路から燃焼室に吸気を供給すること
により強スワール流を生成させると共に、第１及び第２
ＥＧＲ通路の双方から排気ガスを還流させるように作動
することによって、上記第１の低速及び中速部分負荷運
転領域では、シリンダ内で強スワールを発生させると共
に第２のＥＧＲ通路から通常のＥＧＲを行なうことによ
って、また一層低速及び低負荷の第２の部分負荷領域で
は、第１のＥＧＲ通路から追加して大量のＥＧＲを行な
うことにより、この運転領域で発生し易いスモークを抑
制しながらＮＯｘの効果的な低減を達成し得る利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。
【図２】図１に示した排気ガス還流装置を含むエンジン
の要部を示す概念的構成図である。
【図３】図１に示したエンジンにおける排気ガス還流装
置の作動態様を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。
【図５】図４に示したエンジンにおける排気ガス還流装
置の作動態様を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…直接噴射式ディーゼルエンジン、１２…クランク
ケース、１４…シリンダ、１６…ピストン、１８…燃焼
室、２２…シリンダヘッド、２４ａ及び２４ｂ…吸気
弁、２６ａ及び２６ｂ…排気弁、２８ａ…第１吸気通
路、２８ｂ…第２吸気通路、３０…共通吸気通路、３２
ａ…第１吸気ポート、３２ｂ…第２吸気ポート、３４…
排気ポート、３６…共通排気通路、３８…ターボ過給
機、４０…排気ガスタービン、４２…エアコンプレッ
サ、４６…吸気冷却装置、４８…第１ＥＧＲ通路、５０
…ＥＧＲクーラ、５２…第１ＥＧＲバルブ、５４…スワ
ールコントロールバルブ、５６…コントロールユニッ
ト、５８…回転数センサ、６０…負荷センサ、６２…冷
却水温度センサ、６４…燃料噴射ポンプ、６８…第２Ｅ
ＧＲ通路、７０…第２ＥＧＲバルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｎ ３０１Ｕ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの燃焼室に吸気を供給する第１
    の吸気通路及び第２の吸気通路と、上記第１の吸気通路
    に設けられその開閉によって上記燃焼室内に生成される
    吸気スワールの強弱を制御するスワールコントロールバ
    ルブと、一端をエンジンの排気通路に接続されると共
    に、他端を上記スワールコントロールバルブの下流側に
    おいて上記第１吸気通路に連通された第１のＥＧＲ通路
    と、同第１ＥＧＲ通路に配設されその開度を調整するこ
    とによって排気ガス還流量を制御する第１のＥＧＲバル
    ブと、エンジンの運転状態に応じて上記スワールコント
    ロールバルブ及び第１ＥＧＲバルブの開度を制御するコ
    ントロールユニットとを備えたことを特徴とする排気ガ
    ス還流装置。
  2. 【請求項２】 上記コントロールユニットは、エンジン
    の低速及び中速部分負荷運転領域において、上記スワー
    ルコントロールバルブを閉じ上記第２吸気通路から燃焼
    室に吸気を供給することにより強スワール流を生成させ
    ると共に、上記第１ＥＧＲバルブを開いて上記第１ＥＧ
    Ｒ通路を生成させると共に、上記第１ＥＧＲバルブを開
    いて上記第１ＥＧＲ通路から上記スワールコントロール
    バルブ下流側の第１吸気通路を経て排気ガスを還流させ
    ることを特徴とする請求項１記載の排気ガス還流装置。
  3. 【請求項３】 一端をエンジンの排気通路に接続される
    と共に、他端を、上記スワールコントロールバルブより
    上流側の第１吸気通路及び上記第２吸気通路に連通する
    共通吸気通路に接続された第２のＥＧＲ通路と、同第２
    ＥＧＲ通路に配設され、その開度を上記コントロールユ
    ニットにより制御されることによって排気ガス還流量を
    制御する第２のＥＧＲバルブとを設けたことを特徴とす
    る請求項１記載の排気ガス還流装置。
  4. 【請求項４】 上記コントロールユニットは、エンジン
    の第１の低速及び中速部分負荷運転領域において、上記
    スワールコントロールバルブを閉じると共に第２ＥＧＲ
    バルブを開いて、上記第２吸気通路のみから燃焼室に吸
    気を供給することより強スワール流を生起させると共
    に、第２ＥＧＲ通路から第２吸気通路を経て排気ガスを
    還流させ、かつ、上記第１の低速及び中速部分負荷運転
    領域よりさらに低速かつ低負荷の第２の部分負荷運転領
    域において、上記スワールコントロールバルブを閉じる
    と共に、第１ＥＧＲバルブ及び第２ＥＧＲバルブを開
    き、上記第２吸気通路から燃焼室に吸気を供給すること
    により強スワール流を生成させると共に、第１及び第２
    ＥＧＲ通路の双方から排気ガスを還流させるように作動
    することを特徴とする請求項３記載の排気ガス還流装
    置。
  5. 【請求項５】 上記エンジンが直接噴射式ディーゼルエ
    ンジンであることを特徴とする上記請求項１、請求項
    ２、請求項３又は請求項４記載の排気ガス還流装置。
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