JPH112158A - 成層燃焼機関の排気環流装置 - Google Patents
成層燃焼機関の排気環流装置Info
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- JPH112158A JPH112158A JP9157089A JP15708997A JPH112158A JP H112158 A JPH112158 A JP H112158A JP 9157089 A JP9157089 A JP 9157089A JP 15708997 A JP15708997 A JP 15708997A JP H112158 A JPH112158 A JP H112158A
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成層燃焼機関へのＥＧＲ装置の適用にあた
り、環流排気が希薄空燃比域での燃焼を悪化させてＥＧ
Ｒ限界を低下させ、または燃費を悪化させる問題を解決
する。 【解決手段】 シリンダ内に吸気旋回流を形成するスワ
ール制御弁を機関吸気通路の途中に介装するとともに、
燃焼室の略中央に濃混合気層を形成する吸気成層化手段
と、機関排気の一部を吸気通路に導入する排気環流装置
とを備えた内燃機関において、排気環流装置からの環流
排気の導入部を、スワール制御弁よりも下流側に設けて
新気と環流排気との混合を回避し、環流排気を燃焼室中
央の濃混合気部に分布させる。
り、環流排気が希薄空燃比域での燃焼を悪化させてＥＧ
Ｒ限界を低下させ、または燃費を悪化させる問題を解決
する。 【解決手段】 シリンダ内に吸気旋回流を形成するスワ
ール制御弁を機関吸気通路の途中に介装するとともに、
燃焼室の略中央に濃混合気層を形成する吸気成層化手段
と、機関排気の一部を吸気通路に導入する排気環流装置
とを備えた内燃機関において、排気環流装置からの環流
排気の導入部を、スワール制御弁よりも下流側に設けて
新気と環流排気との混合を回避し、環流排気を燃焼室中
央の濃混合気部に分布させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室の略中央部
に濃混合気層を形成して成層燃焼を行わせるようにした
内燃機関の排気環流装置に関する。
に濃混合気層を形成して成層燃焼を行わせるようにした
内燃機関の排気環流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】内燃機関の燃焼ガス中
に生じるＮＯｘを低減する目的で排気の一部を吸気中に
環流して燃焼温度を低下させる排気環流装置（一般にＥ
ＧＲ装置とも呼ばれる）は有効な排気浄化手段として広
く用いられている。（排気環流装置の公知文献としては
例えば特開平２−２８３８４３号公報参照。） 一方、近年の燃費向上の要請に応える技術として吸気ス
ワール流と成層化燃焼とを組み合わせて燃焼の最適化を
図るものが知られている。これは例えば吸気通路内に設
けたスワール制御弁により吸気流に偏りをもたることに
よりシリンダ内にスワール流を生起して吸気流動を活発
化するとともに、シリンダ内への燃料の直接噴射等の成
層化手段により燃焼室中央部に着火しやすい濃混合気層
を形成して超希薄燃焼を可能とするものである。
に生じるＮＯｘを低減する目的で排気の一部を吸気中に
環流して燃焼温度を低下させる排気環流装置（一般にＥ
ＧＲ装置とも呼ばれる）は有効な排気浄化手段として広
く用いられている。（排気環流装置の公知文献としては
例えば特開平２−２８３８４３号公報参照。） 一方、近年の燃費向上の要請に応える技術として吸気ス
ワール流と成層化燃焼とを組み合わせて燃焼の最適化を
図るものが知られている。これは例えば吸気通路内に設
けたスワール制御弁により吸気流に偏りをもたることに
よりシリンダ内にスワール流を生起して吸気流動を活発
化するとともに、シリンダ内への燃料の直接噴射等の成
層化手段により燃焼室中央部に着火しやすい濃混合気層
を形成して超希薄燃焼を可能とするものである。
【０００３】ところで、一般にＥＧＲ装置では環流した
排気が複数のシリンダに均等に分配されるように吸気マ
ニホールドの上流部分に排気を導入する構成となってい
るが、このようなＥＧＲ装置をそのまま成層燃焼機関に
適用すると次のような問題を生じる。
排気が複数のシリンダに均等に分配されるように吸気マ
ニホールドの上流部分に排気を導入する構成となってい
るが、このようなＥＧＲ装置をそのまま成層燃焼機関に
適用すると次のような問題を生じる。
【０００４】すなわち、環流排気が新気と均等に混合し
た状態でシリンダに流入すると、濃混合気を形成する部
分のみならず燃焼の遅い希薄空燃比部分にも相対的に多
量の排気が混入する結果となり、これにより希薄空燃比
部分での燃焼がさらに遅くなって全体として燃焼が悪化
してしまう。
た状態でシリンダに流入すると、濃混合気を形成する部
分のみならず燃焼の遅い希薄空燃比部分にも相対的に多
量の排気が混入する結果となり、これにより希薄空燃比
部分での燃焼がさらに遅くなって全体として燃焼が悪化
してしまう。
【０００５】このことは、ＥＧＲの限界が低く、それだ
けＮＯｘの低減効果も少ないことを意味する。仮に大量
の排気を環流させたうえでＮＯｘを十分に低減しようと
すると希薄空燃比層の空燃比を小さくして燃焼性を確保
しなければならないため燃費が悪化することになる。
けＮＯｘの低減効果も少ないことを意味する。仮に大量
の排気を環流させたうえでＮＯｘを十分に低減しようと
すると希薄空燃比層の空燃比を小さくして燃焼性を確保
しなければならないため燃費が悪化することになる。
【０００６】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、環流排気をも成層化して混合気濃度の高い
部分に排気を分布させることにより排気浄化と燃費向上
を両立させることを目的としている。
れたもので、環流排気をも成層化して混合気濃度の高い
部分に排気を分布させることにより排気浄化と燃費向上
を両立させることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
ンダ内に吸気旋回流を形成するスワール制御弁を機関吸
気通路の途中に介装するとともに、燃焼室の略中央に濃
混合気層を形成する吸気成層化手段と、機関排気の一部
を吸気通路に導入する排気環流装置とを備えた内燃機関
において、前記排気環流装置からの環流排気の導入部
を、スワール制御弁よりも下流側に設けるものとする。
ンダ内に吸気旋回流を形成するスワール制御弁を機関吸
気通路の途中に介装するとともに、燃焼室の略中央に濃
混合気層を形成する吸気成層化手段と、機関排気の一部
を吸気通路に導入する排気環流装置とを備えた内燃機関
において、前記排気環流装置からの環流排気の導入部
を、スワール制御弁よりも下流側に設けるものとする。
【０００８】請求項２の発明は、上記発明のスワール制
御弁として、閉弁時に吸気流を偏向させる切欠部を備え
た構成のものとする。
御弁として、閉弁時に吸気流を偏向させる切欠部を備え
た構成のものとする。
【０００９】請求項３の発明は、請求項１の発明の吸気
通路を、途中から分岐して燃焼室に開口する複数の吸気
ポートを有するものとし、かつスワール制御弁は前記分
岐部よりも上流側に位置して、閉弁時に一部の吸気ポー
トの方向に吸気を偏向させる切欠部を有する構成のもの
とする。
通路を、途中から分岐して燃焼室に開口する複数の吸気
ポートを有するものとし、かつスワール制御弁は前記分
岐部よりも上流側に位置して、閉弁時に一部の吸気ポー
トの方向に吸気を偏向させる切欠部を有する構成のもの
とする。
【００１０】請求項４の発明は、上記請求項１の発明の
吸気通路を、途中から分岐して燃焼室に開口する複数の
吸気ポートを有するものとし、かつスワール制御弁は一
部の吸気ポートの途中に介装され該吸気ポートを開閉す
る構成のものとした。
吸気通路を、途中から分岐して燃焼室に開口する複数の
吸気ポートを有するものとし、かつスワール制御弁は一
部の吸気ポートの途中に介装され該吸気ポートを開閉す
る構成のものとした。
【００１１】請求項５の発明は、上記請求項２または３
の発明の環流排気の導入部を、スワール制御弁の切欠部
に対して吸気通路中心を基準として反対側に位置させた
ものとする。
の発明の環流排気の導入部を、スワール制御弁の切欠部
に対して吸気通路中心を基準として反対側に位置させた
ものとする。
【００１２】請求項６の発明は、上記請求項１から請求
項５の発明において、環流排気の導入部を、吸気通路内
の吸気の旋回方向に対して略同一方向に流入するように
該旋回流の接線方向に形成したものとする。
項５の発明において、環流排気の導入部を、吸気通路内
の吸気の旋回方向に対して略同一方向に流入するように
該旋回流の接線方向に形成したものとする。
【００１３】請求項７の発明は、上記各発明の成層化手
段を、機関燃焼室に臨む燃料噴射弁を介して燃焼室内に
直接燃料を噴射供給する直接噴射式燃料噴射装置で構成
したものとする。
段を、機関燃焼室に臨む燃料噴射弁を介して燃焼室内に
直接燃料を噴射供給する直接噴射式燃料噴射装置で構成
したものとする。
【００１４】
【作用・効果】上記各発明によれば、スワール制御弁よ
りも下流で各気筒毎に排気が環流されるので新気と環流
排気とが混ざり合いにくく、排気と新気とはある程度分
離した状態でシリンダ内に流入する。
りも下流で各気筒毎に排気が環流されるので新気と環流
排気とが混ざり合いにくく、排気と新気とはある程度分
離した状態でシリンダ内に流入する。
【００１５】シリンダ内ではスワール流により混合気が
旋回し、このとき比較的高温で密度の低い環流排気は旋
回流による遠心力の作用を受けにくいので燃焼室の中央
部分に多く分布することになる。
旋回し、このとき比較的高温で密度の低い環流排気は旋
回流による遠心力の作用を受けにくいので燃焼室の中央
部分に多く分布することになる。
【００１６】燃焼室の中央部分には直接噴射式燃料噴射
装置等の成層化手段により濃混合気層が形成されている
ので、環流排気は主としてこの濃混合気層と混合し、周
囲の希薄空燃比の混合気層におけるＥＧＲ率は小さくな
る。
装置等の成層化手段により濃混合気層が形成されている
ので、環流排気は主としてこの濃混合気層と混合し、周
囲の希薄空燃比の混合気層におけるＥＧＲ率は小さくな
る。
【００１７】すなわち、濃混合気部に多量の環流排気が
分布することになり燃焼の安定した領域で燃焼するので
ＥＧＲ限界が向上してＮＯｘを十分低減することが可能
となる一方、希薄空燃比部分での燃焼が悪化することは
ないので良好な燃費性能を確保することができる。
分布することになり燃焼の安定した領域で燃焼するので
ＥＧＲ限界が向上してＮＯｘを十分低減することが可能
となる一方、希薄空燃比部分での燃焼が悪化することは
ないので良好な燃費性能を確保することができる。
【００１８】濃混合気部では環流排気により燃料粒子が
加熱されて微粒化が促されるので大量ＥＧＲであっても
良好な燃焼性が得られ、この作用も燃費向上に寄与す
る。
加熱されて微粒化が促されるので大量ＥＧＲであっても
良好な燃焼性が得られ、この作用も燃費向上に寄与す
る。
【００１９】一方、スワール制御弁の下流側に排気を環
流させるので、仮に排気中に不純物が存在したとしても
これがデポジットとして堆積してスワール制御弁を固着
させるような不具合を起こすおそれがない。
流させるので、仮に排気中に不純物が存在したとしても
これがデポジットとして堆積してスワール制御弁を固着
させるような不具合を起こすおそれがない。
【００２０】スワール制御弁としては、請求項２の発明
のように、閉弁時に吸気流を偏向させる切欠部を備えた
構成のものとすることができ、これは特にシリンダ毎に
単一の吸気ポートを備えた内燃機関において吸気スワー
ルを生起するのに有効である。
のように、閉弁時に吸気流を偏向させる切欠部を備えた
構成のものとすることができ、これは特にシリンダ毎に
単一の吸気ポートを備えた内燃機関において吸気スワー
ルを生起するのに有効である。
【００２１】吸気通路を途中から複数のポートに分岐し
た構成とした場合には、請求項３の発明のように、スワ
ール制御弁は前記分岐部よりも上流側に位置して、閉弁
時に一部吸気のポートの方向に吸気を偏向させる切欠部
を有する構成、または請求項４の発明のようにスワール
制御弁は一部の吸気ポートの途中に介装され該吸気ポー
トを開閉する構成のものとすることができ、何れにおい
てもより効果的にシリンダ内吸気スワールを生起して環
流排気の成層化を促すことができる。
た構成とした場合には、請求項３の発明のように、スワ
ール制御弁は前記分岐部よりも上流側に位置して、閉弁
時に一部吸気のポートの方向に吸気を偏向させる切欠部
を有する構成、または請求項４の発明のようにスワール
制御弁は一部の吸気ポートの途中に介装され該吸気ポー
トを開閉する構成のものとすることができ、何れにおい
てもより効果的にシリンダ内吸気スワールを生起して環
流排気の成層化を促すことができる。
【００２２】請求項５の発明のように、上記請求項２ま
たは３の発明の環流排気の導入部を、スワール制御弁の
切欠部に対して吸気通路中心を基準として反対側に位置
させたものとした場合には、切欠部を通過した吸気の流
れと環流排気とが直接衝突しないのでお互いに混ざり合
いにくく、すなわち環流排気の成層化に有利である。ま
た、内燃機関では吸気通路の構造等により吸気が通路内
で旋回しながら流れる傾向を有するものがあり、この場
合には請求項６の発明のように、環流排気の導入部を、
吸気通路内の吸気の旋回方向に対して略同一方向に流入
するように接線方向に形成することにより、吸気と環流
排気とを成層状態で合流させることができるので、シリ
ンダ内での環流排気の成層化に有利である。
たは３の発明の環流排気の導入部を、スワール制御弁の
切欠部に対して吸気通路中心を基準として反対側に位置
させたものとした場合には、切欠部を通過した吸気の流
れと環流排気とが直接衝突しないのでお互いに混ざり合
いにくく、すなわち環流排気の成層化に有利である。ま
た、内燃機関では吸気通路の構造等により吸気が通路内
で旋回しながら流れる傾向を有するものがあり、この場
合には請求項６の発明のように、環流排気の導入部を、
吸気通路内の吸気の旋回方向に対して略同一方向に流入
するように接線方向に形成することにより、吸気と環流
排気とを成層状態で合流させることができるので、シリ
ンダ内での環流排気の成層化に有利である。
【００２３】吸入混合気の成層化手段としては、請求項
７の発明のように機関燃焼室に臨む燃料噴射弁を介して
燃焼室内に直接燃料を噴射供給する直接噴射式燃料噴射
装置を用いるのが効果的であり、このような直接噴射式
機関への適用において本願発明はより有効に排気浄化お
よび燃費改善の効果を享受することができる。
７の発明のように機関燃焼室に臨む燃料噴射弁を介して
燃焼室内に直接燃料を噴射供給する直接噴射式燃料噴射
装置を用いるのが効果的であり、このような直接噴射式
機関への適用において本願発明はより有効に排気浄化お
よび燃費改善の効果を享受することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施の
形態につき図面に基づいて説明する。
形態につき図面に基づいて説明する。
【００２５】図１は本発明の第１の実施の形態を示す成
層燃焼機関の概略図である。図中１は内燃機関のシリン
ダヘッド、２はシリンダブロック、３はピストン、４は
吸気コレクタ、５は吸気管、８は排気管である。７は吸
気管の途中に介装されたスワール制御弁、６は図示しな
い制御回路からの指令に基づいてスワール制御弁７を開
閉駆動するアクチュエータである。９と１０はそれぞれ
排気環流装置を構成するＥＧＲ配管（排気環流通路）と
ＥＧＲバルブであり、ＥＧＲバルブ１０は後述するスワ
ール制御弁７が閉弁される運転域で所定の開度となるよ
うに開弁して排気管８からの排気の一部を吸気通路５に
導入する。１１は吸気バルブ、１２は排気バルブ、１３
はスパークプラグである。
層燃焼機関の概略図である。図中１は内燃機関のシリン
ダヘッド、２はシリンダブロック、３はピストン、４は
吸気コレクタ、５は吸気管、８は排気管である。７は吸
気管の途中に介装されたスワール制御弁、６は図示しな
い制御回路からの指令に基づいてスワール制御弁７を開
閉駆動するアクチュエータである。９と１０はそれぞれ
排気環流装置を構成するＥＧＲ配管（排気環流通路）と
ＥＧＲバルブであり、ＥＧＲバルブ１０は後述するスワ
ール制御弁７が閉弁される運転域で所定の開度となるよ
うに開弁して排気管８からの排気の一部を吸気通路５に
導入する。１１は吸気バルブ、１２は排気バルブ、１３
はスパークプラグである。
【００２６】図２において、９ＡはＥＧＲ配管９からの
環流排気を吸気管５に導入する導入部を示しており、ス
ワール制御弁７よりも下流側の、この場合第一吸気ポー
ト５Ａに臨む位置に設けられている。
環流排気を吸気管５に導入する導入部を示しており、ス
ワール制御弁７よりも下流側の、この場合第一吸気ポー
ト５Ａに臨む位置に設けられている。
【００２７】吸気管５は図２に示したように、それぞれ
燃焼室１Ａに開口する第一吸気ポート５Ａと第二吸気ポ
ート５Ｂとに分岐している。スワール制御弁７は前記分
岐部よりもやや上流側に位置しており、その第二吸気ポ
ート５Ｂ側の部分には上下に切欠部７Ａが形成されてい
る。
燃焼室１Ａに開口する第一吸気ポート５Ａと第二吸気ポ
ート５Ｂとに分岐している。スワール制御弁７は前記分
岐部よりもやや上流側に位置しており、その第二吸気ポ
ート５Ｂ側の部分には上下に切欠部７Ａが形成されてい
る。
【００２８】スワール制御弁７は、機関の負荷または回
転数が高い運転域では吸入抵抗を低減するとともに着火
不良や騒音の原因となる過度の吸気流動が生じないよう
に全開にされる一方、負荷または回転数が比較的低い常
用域では図２のように全閉してスワールを発生させるよ
うにアクチュエータ６を介して制御される。
転数が高い運転域では吸入抵抗を低減するとともに着火
不良や騒音の原因となる過度の吸気流動が生じないよう
に全開にされる一方、負荷または回転数が比較的低い常
用域では図２のように全閉してスワールを発生させるよ
うにアクチュエータ６を介して制御される。
【００２９】スワール制御弁７が全開した状態では吸気
は各吸気ポート５Ａ，５Ｂの双方からほぼ均等にシリン
ダ内へと流入するのに対して、全閉した図示状態では吸
気は切欠部７Ａを介して第二吸気ポート５Ｂの方向に偏
って導かれるため、吸気流のうち方向性を持った成分は
主として第二吸気ポート５Ｂを介してシリンダ内に流入
することになる。これによりシリンダ内には矢印で示し
たようにスワールＳＷが生起される。
は各吸気ポート５Ａ，５Ｂの双方からほぼ均等にシリン
ダ内へと流入するのに対して、全閉した図示状態では吸
気は切欠部７Ａを介して第二吸気ポート５Ｂの方向に偏
って導かれるため、吸気流のうち方向性を持った成分は
主として第二吸気ポート５Ｂを介してシリンダ内に流入
することになる。これによりシリンダ内には矢印で示し
たようにスワールＳＷが生起される。
【００３０】この内燃機関は、スパークプラグ１３が位
置する燃焼室１Ａの略中央部に着火及び燃焼性のよいリ
ッチ部ＡＲを、その周囲に空燃比の大きいリーン部ＡＬ
を、それぞれ混合気層として成層状に分布させる成層燃
焼機関であり、図示しないがこのような混合気を成層化
する手段を備えている。成層化手段としては、燃焼室に
臨むように設けた燃料噴射弁を介して吸入行程ないし圧
縮行程内にシリンダ中央部に燃料を直接噴射供給するよ
うにしたものや、吸気系及び燃料系の工夫より予混合状
態の希薄混合気と濃混合気とをシリンダ内に成層状に分
布させるものなどが知られている。
置する燃焼室１Ａの略中央部に着火及び燃焼性のよいリ
ッチ部ＡＲを、その周囲に空燃比の大きいリーン部ＡＬ
を、それぞれ混合気層として成層状に分布させる成層燃
焼機関であり、図示しないがこのような混合気を成層化
する手段を備えている。成層化手段としては、燃焼室に
臨むように設けた燃料噴射弁を介して吸入行程ないし圧
縮行程内にシリンダ中央部に燃料を直接噴射供給するよ
うにしたものや、吸気系及び燃料系の工夫より予混合状
態の希薄混合気と濃混合気とをシリンダ内に成層状に分
布させるものなどが知られている。
【００３１】このような成層燃焼機関において新気と環
流排気とが混合した状態でシリンダ内に吸入されると、
既述したようにリーン部にもリッチ部と同等に排気環流
が行われるので、燃焼の遅い部分にさらにＥＧＲで燃焼
を悪化させることになり、このため図３に示したように
安定燃焼が可能なＥＧＲ限界は低くなる。
流排気とが混合した状態でシリンダ内に吸入されると、
既述したようにリーン部にもリッチ部と同等に排気環流
が行われるので、燃焼の遅い部分にさらにＥＧＲで燃焼
を悪化させることになり、このため図３に示したように
安定燃焼が可能なＥＧＲ限界は低くなる。
【００３２】これに対して、上記本発明の実施形態の構
成によれば、スワール制御弁７下流側のシリンダに近い
部分に設けた導入部９Ａを介して環流排気が導入される
ので、シリンダに流入するまでの間に新気と環流排気と
が混ざり合いにくい。特にこの実施形態ではスワール制
御弁の切欠部７Ａとは反対側の新気の流速が遅い第一吸
気ポート５Ａの側に導入部９Ａを臨ませているので、新
気と排気との混合はより一層起こりにくい。
成によれば、スワール制御弁７下流側のシリンダに近い
部分に設けた導入部９Ａを介して環流排気が導入される
ので、シリンダに流入するまでの間に新気と環流排気と
が混ざり合いにくい。特にこの実施形態ではスワール制
御弁の切欠部７Ａとは反対側の新気の流速が遅い第一吸
気ポート５Ａの側に導入部９Ａを臨ませているので、新
気と排気との混合はより一層起こりにくい。
【００３３】このようにして新気と環流排気とを成層状
態でシリンダ内に流入させると、このとき生じているス
ワールＳＷの旋回流の作用により、高温で密度の低い排
気は圧縮行程の間にリッチ部ＡＲが形成される燃焼室中
央部に集中的に分布する。リッチ部ＡＲはもともと燃焼
が速いので不活性ガスである環流排気の存在にかかわら
ず燃焼は良いが、さらに集中分布する環流排気の熱によ
り燃料粒子の微粒化が促されることから、不完全燃焼の
発生が起こりにくく、より良好な燃焼結果が得られる。
一方、リーン部ＡＬには環流排気が混入しにくいので、
２０ないし４０に達する超希薄空燃比であっても燃焼が
可能である。このため、図３に示したように従来のもの
よりも安定燃焼するＥＧＲ限界が高められるとともに良
好な燃費性能を確保することができる。
態でシリンダ内に流入させると、このとき生じているス
ワールＳＷの旋回流の作用により、高温で密度の低い排
気は圧縮行程の間にリッチ部ＡＲが形成される燃焼室中
央部に集中的に分布する。リッチ部ＡＲはもともと燃焼
が速いので不活性ガスである環流排気の存在にかかわら
ず燃焼は良いが、さらに集中分布する環流排気の熱によ
り燃料粒子の微粒化が促されることから、不完全燃焼の
発生が起こりにくく、より良好な燃焼結果が得られる。
一方、リーン部ＡＬには環流排気が混入しにくいので、
２０ないし４０に達する超希薄空燃比であっても燃焼が
可能である。このため、図３に示したように従来のもの
よりも安定燃焼するＥＧＲ限界が高められるとともに良
好な燃費性能を確保することができる。
【００３４】また、スワール制御弁７の下流側に排気を
環流する構成であるところから、排気中の不純物が吸気
管壁及びスワール制御弁７の機構部分等に付着して作動
不良等の不具合を起こすおそれもなくなる。
環流する構成であるところから、排気中の不純物が吸気
管壁及びスワール制御弁７の機構部分等に付着して作動
不良等の不具合を起こすおそれもなくなる。
【００３５】図４に本発明の第２の実施形態を示す。図
２は複数の吸気ポート５Ａ，５Ｂを有する機関に適用し
た例であるが、これに限らず本発明は単一の吸気ポート
を有する機関に適用しても有効である。すなわち、図４
に示したように切欠部７Ａを有するスワール制御弁７の
下流側に環流排気の導入部９Ａを設けるにああり、該導
入部９Ａを吸気通路中心を基準として前記切欠部７Ａと
は反対側の位置に開口するように設けるのである。
２は複数の吸気ポート５Ａ，５Ｂを有する機関に適用し
た例であるが、これに限らず本発明は単一の吸気ポート
を有する機関に適用しても有効である。すなわち、図４
に示したように切欠部７Ａを有するスワール制御弁７の
下流側に環流排気の導入部９Ａを設けるにああり、該導
入部９Ａを吸気通路中心を基準として前記切欠部７Ａと
は反対側の位置に開口するように設けるのである。
【００３６】このようにして吸入空気流速が低いスワー
ル制御弁切欠部７Ａと反対側に排気を導入することで新
気との混合が抑制されるので、環流排気と新気とを成層
状態でシリンダ内に流入させてシリンダ内での環流排気
の分布を図１のものと同様に改善することができる。
ル制御弁切欠部７Ａと反対側に排気を導入することで新
気との混合が抑制されるので、環流排気と新気とを成層
状態でシリンダ内に流入させてシリンダ内での環流排気
の分布を図１のものと同様に改善することができる。
【００３７】なお、この場合、図５に示したように吸気
管５内の吸気の旋回方向を考慮して、該旋回方向に沿っ
て環流排気が合流するように導入部９Ａを接線方向に向
けて形成することにより、新気と環流排気との成層状態
をよりよく維持してさらに良好な結果を期待することが
できる。
管５内の吸気の旋回方向を考慮して、該旋回方向に沿っ
て環流排気が合流するように導入部９Ａを接線方向に向
けて形成することにより、新気と環流排気との成層状態
をよりよく維持してさらに良好な結果を期待することが
できる。
【００３８】図６に本発明の第３の実施形態を示す。こ
れは図２と同様に第一、第二の吸気ポート５Ａ，５Ｂを
有する機関において、第二ポート５Ｂの途中に該ポート
５Ｂを開閉するスワール制御弁７を設け、その下流に導
入部９Ａを設けてある。このようにすることで、新気は
もっぱら第一ポート５Ａを介して流入する一方、第二ポ
ート５Ｂについてはほぼ完全に吸気の流れを遮断したと
ころへ環流排気を導入でき、したがって燃焼室１Ａに入
るまでの間に新気と排気とが混合することがほとんどな
く、効率のよい理想的な成層化ＥＧＲが実現できる。
れは図２と同様に第一、第二の吸気ポート５Ａ，５Ｂを
有する機関において、第二ポート５Ｂの途中に該ポート
５Ｂを開閉するスワール制御弁７を設け、その下流に導
入部９Ａを設けてある。このようにすることで、新気は
もっぱら第一ポート５Ａを介して流入する一方、第二ポ
ート５Ｂについてはほぼ完全に吸気の流れを遮断したと
ころへ環流排気を導入でき、したがって燃焼室１Ａに入
るまでの間に新気と排気とが混合することがほとんどな
く、効率のよい理想的な成層化ＥＧＲが実現できる。
【００３９】図７はこのときの各吸気ポート内の圧力変
化を示したもので、第一吸気ポート５Ａでは、吸気バル
ブ１１が開くタイミングで吸気管負圧が最大となり吸入
作用がなされるが、吸気バルブ１１が閉じたのちも他の
シリンダとは吸気管５を介して連通状態にあるので当該
他のシリンダの吸気管負圧の影響により負圧が作用し続
ける。これに対して、第二吸気ポート５Ｂでは、吸気が
スワール制御弁７によりほぼ遮断されるので、環流排気
と新気とがほぼ完全に分離された態様で燃焼室に流入
し、すなわち環流排気の理想的な成層化を達成できる。
また、他のシリンダの影響を受けにくく、つまりそのシ
リンダの吸気バルブ１１が開くときに重点的に環流排気
を導入できるので、必要に応じて大量の排気環流が可能
であるという利点がある。
化を示したもので、第一吸気ポート５Ａでは、吸気バル
ブ１１が開くタイミングで吸気管負圧が最大となり吸入
作用がなされるが、吸気バルブ１１が閉じたのちも他の
シリンダとは吸気管５を介して連通状態にあるので当該
他のシリンダの吸気管負圧の影響により負圧が作用し続
ける。これに対して、第二吸気ポート５Ｂでは、吸気が
スワール制御弁７によりほぼ遮断されるので、環流排気
と新気とがほぼ完全に分離された態様で燃焼室に流入
し、すなわち環流排気の理想的な成層化を達成できる。
また、他のシリンダの影響を受けにくく、つまりそのシ
リンダの吸気バルブ１１が開くときに重点的に環流排気
を導入できるので、必要に応じて大量の排気環流が可能
であるという利点がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す内燃機関の概
略構成図。
略構成図。
【図２】第１の実施の形態の要部平面図。
【図３】本発明によるＥＧＲ限界と燃焼安定度の関係を
従来技術との比較において示した特性線図。
従来技術との比較において示した特性線図。
【図４】本発明の第２の実施の形態の要部平面図。
【図５】図５のＥＧＲ導入部の吸気管の断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の要部平面図。
【図７】第４の実施の形態の作用を説明するための吸気
管負圧特性線図。
管負圧特性線図。
１ シリンダヘッド ２ シリンダブロック ３ ピストン ４ 吸気コレクタ ５ 吸気管（吸気通路） ５Ａ 第一吸気ポート ５Ｂ 第二吸気ポート ６ アクチュエータ ７ スワール制御弁 ７Ａ 切欠部 ８ 排気管 ９ ＥＧＲ配管（排気環流通路） ９Ａ 環流排気の導入部 １０ ＥＧＲバルブ １１ 吸気バルブ １２ 排気バルブ １３ スパークプラグ ＡＲ 濃混合気部（リッチ部） ＡＬ 希薄混合気部（リーン部） ＳＷ シリンダ内スワール
Claims (7)
- 【請求項１】 シリンダ内に吸気旋回流を形成するスワ
ール制御弁を機関吸気通路の途中に介装するとともに、
燃焼室の略中央に濃混合気層を形成する吸気成層化手段
と、機関排気の一部を吸気通路に導入する排気環流装置
とを備えた内燃機関において、 前記排気環流装置からの環流排気の導入部を、スワール
制御弁よりも下流側に設けたことを特徴とする成層燃焼
機関の排気環流装置。 - 【請求項２】 スワール制御弁は閉弁時に吸気流を偏向
させる切欠部を備えた構成であることを特徴とする請求
項１に記載の成層燃焼機関の排気環流装置。 - 【請求項３】 吸気通路は途中から分岐して燃焼室に開
口する複数の吸気ポートを有し、かつスワール制御弁は
前記分岐部よりも上流側に位置して、閉弁時に一部の吸
気ポートの方向に吸気を偏向させる切欠部を有する構成
であることを特徴とする請求項１に記載の成層燃焼機関
の排気環流装置。 - 【請求項４】 吸気通路は途中から分岐して燃焼室に開
口する複数の吸気ポートを有し、かつスワール制御弁は
一部の吸気ポートの途中に介装され該吸気ポートを開閉
する構成であることを特徴とする請求項１に記載の成層
燃焼機関の排気環流装置。 - 【請求項５】 環流排気の導入部は、スワール制御弁の
切欠部に対して吸気通路中心を基準として反対側に位置
していることを特徴とする請求項２または請求項３の何
れかに記載の成層燃焼機関の排気環流装置。 - 【請求項６】 環流排気の導入部は、吸気通路内の吸気
の旋回方向に対して略同一方向に流入するように該旋回
流の接線方向に形成されていることを特徴とする請求項
１から請求項５の何れかに記載の成層燃焼機関の排気環
流装置。 - 【請求項７】 成層化手段は、機関燃焼室に臨む燃料噴
射弁を介して燃焼室内に直接燃料を噴射供給する直接噴
射式燃料噴射装置で構成されることを特徴とする請求項
１から請求項６の何れかに記載の成層燃焼機関の排気環
流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15708997A JP3928214B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 成層燃焼機関の排気環流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15708997A JP3928214B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 成層燃焼機関の排気環流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112158A true JPH112158A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3928214B2 JP3928214B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=15642015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15708997A Expired - Fee Related JP3928214B2 (ja) | 1997-06-13 | 1997-06-13 | 成層燃焼機関の排気環流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3928214B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001055567A1 (fr) * | 2000-01-25 | 2001-08-02 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Moteur a combustion interne a injection directe |
| DE10158482B4 (de) * | 2000-11-29 | 2006-06-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Brennkraftmaschine mit einem Wirbelsteuerventil |
| JP2010065609A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｅｇｒ装置付きエンジンの制御方法及びその給気装置 |
| JP2010090752A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2011007160A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関の運転制御方法 |
-
1997
- 1997-06-13 JP JP15708997A patent/JP3928214B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001055567A1 (fr) * | 2000-01-25 | 2001-08-02 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Moteur a combustion interne a injection directe |
| US6799551B2 (en) | 2000-01-25 | 2004-10-05 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Direct injection type internal combustion engine |
| DE10158482B4 (de) * | 2000-11-29 | 2006-06-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Brennkraftmaschine mit einem Wirbelsteuerventil |
| JP2010065609A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｅｇｒ装置付きエンジンの制御方法及びその給気装置 |
| JP2010090752A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の吸気装置 |
| JP2011007160A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | 火花点火式内燃機関の運転制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3928214B2 (ja) | 2007-06-13 |
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