JPH01244155A - エンジンの排気ガス還流装置 - 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） 本発明は、排気ガスの一部を吸気系に還流するエンジン
の排気ガス還流装置に関するものである（従来の技術） 一般に排気還流ＥＧＲを行うとエンジンの運転性能が低
下する。そのため、排気ガス還流装置であっても所定の
運転状態たとえばエンジン温度が所定値より低い場合や
エンジン負荷が所定値より大きい場合などにはＥＧＲを
停止することによりエンジンの運転性、始動性等の向上
を図るものがある。（特開昭５５−１１９９４５号公報
参照）（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の排気ガス還流装置では、運転状態
に応じてＥＧＲを切り換えていたが排気行程におけるど
のタイミングで排出する排気ガスをＥＧＲさせるかは着
目されていなかった。

一般に排気ガス中のＨＣ濃度はエンジンの排気行程にお
ける初期と後期に特に高い山を示すという排出パターン
を形成している。

本発明は、排気ガス中のＨＣ濃度が特に高いエンジンの
排気行程の後期にのみＥＧＲを行わせることにより、少
量のＥＧＲ量で排気ガス中のＨＣの排出を効果的に低減
するようにしたエンジンの排気ガス還流装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のエンジンの排気ガ
ス還流装置においては、１つの燃焼室に主排気ポート及
び還流用排気ポートを開口し、上記主排気ポートに連通
して排気ガスを導出する主排気通路を設けるとともに、
一端が上記還流用排気ポートに連通し他端が吸気通路あ
るいは燃焼室に連通ずる排気ガス還流通路を設け、上記
還流用排気ポートの開口時期を排気行程後期付近のみに
設定したものである。

（作用） 排気ガス中のＨＣの排出量が特に高い排気行程の後期付
近のみに、還流用排気ポートの開口時期を設定してＥＧ
Ｒを行わせ、その排気ガスを再燃焼してＨＣ排出量の低
減及びＮＯｘの低減を図る（実施例） 第１図及び第２図に基づいて本発明の第１実施例を説明
する。

（１）は４気筒エンジンで、各気筒（＃１，２．３．４
）の燃焼室（２）に吸気ポート（３）及び主排気ポート
（４）が開口し、また該燃焼室（２）には排出側の還流
用排気ポート（５）と吸入側の還流用排気ポート（６）
とを開口している。

（７）は吸気通路で、スロットルバルブ（８）の下流に
サージタンク（９）を設け、これより各気筒の吸気ポー
　）　（３）にそれぞれ枝通路（７ａ）を接続している
。Ｑ（Ｄは主排気通路で、各気筒の主排気ポート（４）
にそれぞれ枝通路（１０ａ）を接続している。

（１０は排気ガス還流通路で、各気筒の排出側の還流用
排気ポート（５）にそれぞれ枝通路（ｌｌａ）を接続し
、吸入側の還流用排気ポート（６）にそれぞれ枝通路（
ｌｌｂ）を接続し、中間部にチャンバー０２１を設けて
いる。そして、各枝通路（ｌｌｂ）にはコントロールバ
ルブ面をそれぞれ設け、これらはコントロールパルプア
クチエエータα４により開閉される。また、該アクチエ
エータ０４）はＣＰＵＧ５）により所定の運転状態に応
じて作動される。

また、上記吸気ポート（３）には吸気弁（３ａ）が主排
気ポート（４）には主排気弁（４ａ）が、排出側の還流
用排気ポート（５）には排出側ＥＧＲ弁（５ａ）が、吸
入側の還流用排気ポート（６）には吸入側ＥＧＲ弁（６
ａ）がそれぞれ設けられている。

そして、各気筒の吸排気弁（３ａ）　、　（４ａ）及び
排気ＥＧＲ弁（５ａ）　、　（６ａ）は、第２図に示す
バルブタイミングで作動する。すなわち、各気筒（＃１
，２．３゜４）の吸排気行程の作動順序は＃１，３．４
．２の順で作動し、それぞれについて、排気行程の後期
付近である主排気弁（４ａ）のリフトの山形曲線の山裾
部分で排出側ＥＧＲ弁（５ａ）が開弁する。この時燃焼
室（２）からの還流排気ガスは排気ガス還流通路ＯＤを
通すチャンバー（１２１に一旦入り、これより該通路θ
０を通って吸入側ＥＣ，Ｒ弁（６ａ）が開弁した吸入側
の還流用排気ポート（５）より燃焼室に還流される、上
記チャンバー（１２＋内に負圧を発生させるなどの圧力
変化により還流排気ガスはタイミングよく還流する。ま
たチャンバー０２１の容積をかえることによりＥＧＲ量
がコントロールされる。

つまり、吸入側ＥＧＲ弁（６ａ）のタイミングを排出側
ＥＧＲ弁（５ａ）よりも長くし、かつ排出側ＥＧＲ弁（
５ａ）の開弁期間をＨＣ排出量の大きい排気行程後期付
近とし、吸入側ＥＧＲ弁（６ａ）の開弁期間を吸気行程
前期付近となるように調時することにより、ＨＣ濃度の
高い排気ガスを選択的に還流し、少量のＥＧＲ量で効果
的にＩ（Ｃ排出量を低減し、同時にＮＯｘも低減出来る
。

また、燃焼性の悪いアイドリング時や高出力を必要とす
る高回転高負荷時には、ＣＰＵＧ５）の指令によりアク
チュエータＱ４１を作動させてコントロールパルプ０り
を閉止して、ＥＧＲを停止する。

第３図乃至第５図に基づいて本発明の第２の実施例を説
明する。

４気筒エンジンの各気筒（＃１．２．３．４）の燃焼室
（２１）にはそれぞれ２個の吸気ポート（２２）　、　
（２２）　、主排気ポート（２３）及び還流用排気ポー
ト（以下ＥＧＲポートと称す）　（２４）が開口し、そ
れぞれに吸気弁（２２ａ）　、　（２２ａ）　、主排気
弁（２３ａ）及びＥＧＲ弁（２４ａ）が設けられている
。

（２５）は吸気通路で、スロットルバルブ（２６）の下
流にサージタンク（２７）を設け、これより各気筒の吸
気ポー）　（２２）　、　（２２）にそれぞれ枝通路（
２５ａ）を接続している。（２８）は主排気通路で、各
気筒の主排気ポート（２３）にそれぞれ枝通路（２８ａ
）を接続している。

排気ガス還流通路（以下ＥＧＲ通路と称す）（２９）は
気筒（＃１）のＥＧＲポート（２４）と気筒（＃２）の
吸気ポー）　（２２）とを接続し、ＥＧＲ通路（３０）
は気筒（＃３）のＥＧＲポート（２４）と気筒（＃１）
の吸気ポート（２２）とを接続し、ＥＧＲ通路（３１）
は気筒（＃４）のＥＧＲポート（２４）と気筒（＃３）
の吸気ポー１−　（２２）とを接続し、ＥＧＲ通路（３
２）は気筒（＃２）のＥＧＲポート（２４）と気筒（＃
４）の吸気ポート（２２）とを接続している。また上記
ＥＧＲ通路（２９）　、　（３０）　、　（３１）　、
　（３２）にはそれぞれシャッターバルブ（３３）が設
けられアクチュエータ（３４）により開閉され、該アク
チュエータはＣＰＵ（３５）により所定の運転状態に応
じて作動される。

そして、各気筒の吸排気弁（２２ａ）　、　（２３ａ）
及びＥＧＲ弁（２４ａ）は第４図に示すバルブタイミン
グで作動する。すなわち、各気筒（＃１．２．３．４）
の吸排気行程の作動順序は＃ｌ、３，４．２の順で作動
し、それぞれについて、排気行程の後期付近である主排
気弁（２３ａ）のリフトの山形曲線の山裾部分でＥＧＲ
弁（２４ａ）が開弁するようになっており、ＥＧＲ弁（
２４ａ）の弁開閉タイミングは第５図に示される。

ここで、第４図において例えば気筒（＃３）の主排気弁
（２３ａ）の開弁時期と気筒（＃１）の吸気弁（２２ａ
）の開弁時期とが略一致するところから排気行程の後期
付近でＥＧＲ弁（２４ａ）が開弁すると矢印（３１）の
ように還流排気ガスは気筒（＃３）から気筒（＃１）に
流入する。すなわち、この還流排気ガスは第３図のＥＧ
Ｒ通路（３１）を通ることになる。同様にして他のＥＧ
Ｒについて第４図の各矢印にこれと一致する第３図のＥ
ＧＲ通路の符号を付記して、各バルブタイミングとＥＧ
Ｒ通路との関係が明らかとなる。

つまり、２つの気筒の吸排気行程の重なりを利用してＨ
Ｃ排出量の大きい排気行程後期付近に一方の気筒のＥＧ
Ｒ弁（２４）を開弁じ、その排気ガスをＥＧＲ通路を介
して他方の気筒内に排気ガス還流させることにより少量
のＥＧＲ量で効果的にＨＣ排出量を低減するとともにＮ
Ｏｘ低減を図るものである。また、アイドリング時や、
高回転高負荷時には運転性を向上するためシャッターパ
ルプ（３３）を閉じてＥＧＲが停止される。

この実施例においては、排気行程と吸気行程とが重なる
気筒間をＥＧＲ通路で連通ずるため、排出された排気ガ
スが高温のまま即座に他の燃焼室に導入するため、その
熱により燃焼性を高めることができる。

第６図乃至第８図に基づいて本発明の第３実施例を説明
する。

４気筒エンジンの各気筒（＃１，２，３．４）の燃焼室
（４１）にはそれぞれ２個の吸気ポー）　（４２）　、
　（４２）　、主排気ポー）　（４３）及び還流用排気
ポート（以下ＥＧＲポートと称す”）　（４４）が開口
し、それぞれに吸気弁（４２ａ）、主排気弁（４３ａ）
及びＥＧＲ弁（４４ａ）が設けられている。

（４５）は吸気通路で、スロットルバルブ（４６）の下
流にサージタンク（４７）を設け、これより各気筒の吸
気ポート（４２）　、　（４２）にそれぞれ枝通路（４
５ａ）を接続している。（４８）は主排気通路で、各気
筒の主排気ポー）　（４３）にそれぞれ枝通路（４８ａ
）を接続している。

各気筒のＥＧＲボー）　（４４）からそれぞれ排気ガス
還流通路（以下ＥＧＲ通路と称す）　（４９）が排気ガ
スタンク（５０）に接続し、該排気ガスタンク（５０）
からＥＧＲ通路（５１）がサージタンク（４７）に接続
し、またＥＧＲ通路（５２）が主排気通路（４８）に接
続している。ＥＧＲ通路（５１）　、　（５２）にはそ
れぞれ切換弁（５３）　、　（５４）　、が設けられＣ
Ｐ　Ｕ　（５５）の指令でアクチュエータ（５６）が切
換弁（５３）　、　（５４）を開閉する。

ここで、各気筒におけるバルブタイミングを第７図によ
り説明する。主排気弁（４３ａ）は排気初期からＨＣ濃
度が増大する直前までの斜線の範囲だけ開き、ＥＧＲ弁
（４４ａ）は主排気弁（４３ａ）が閉じる頃から開き始
めＨＣ濃度が高い期間（クランク角で、排気ＴＯＰ前８
０°ＣＡ）で開となるように設定される。

また、第８図に示すように各気筒（＃１，２，３．４）
の吸排気行程の作動順序は＃１，２，３．４であり、バ
ルブタイミングは一方の気筒の排気時期と他方の気筒の
吸気時期とが重なることがわかる。

従って、例えば気筒＃３の排気行程において、燃焼した
ガスはまず第７図のバルブタイミングにより主排気弁（
４３ａ）が開いて排出し始める。続いてＨＣ濃度が高く
なり始める項生排気弁（４３ａ）が閉じて、略同時にＥ
ＧＲ弁（４４ａ）が開き始め、ＨＣ濃度の高いガスが導
出される。この時第８図において気筒（＃１）は吸気行
程であるため排気ガスタンク（５０）内は負圧となる。

従って導出された高濃度ＨＣ含有排気ガスはＥＧＲ通路
（４９）　、排気ガスタンク（５０）　、切換弁（５３
）が開のＥＧＲ通路（５１）、サージタンク（４７）　
、枝通路（４５ａ）を通って気筒（＃１）へ流入する。

このＥＧＲ量は切換弁（５３）の開度により調整される
。またアイドルリング時、高回転、高負荷時等には切換
弁（５３）を閉、切換弁（５４）を開にし排気ガスは主
排気通路（４８）に排出される。

よって、低負荷運転時には、上記に示した排気タイミン
グにより排気行程後期のＨＣ濃度の高い排気ガスの全て
はサージタンク（４７）に還流され再燃焼される。また
燃焼性が良（出力を重視される高負荷高回転時には、切
換弁（５４）を開きＥＧＲポート（４４）も排気ポート
として排気量を高めることができる。

（発明の効果） 本発明はエンジンの排気行程後期のＨＣを多量に含んだ
排気ガスのみを還流して再燃焼することにより、少量の
排気ガスの還流量で効果的にＨＣの排出量を低減すると
ともに、ＮＯｘの低減をも図ったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例における多気筒エンジンの
概略構成図、第２図は同上のバルブタイミングの例を示
す説明図である。第３図は本発明の第２実施例における
多気筒エンジンの概略構成図、第４図は同上のバルブタ
イミングの例を示す説明図、第５図は同上のＥＧＲ弁の
弁開閉タイミングを示す説明図である。第６図は本発明
の第３実施例における多気筒エンジンの概略構成図、第
７図及び第８図はそれぞれ同上のバルブタイミングの例
を示す説明図である。 ＃１．２，３．４・・気筒 ２・・燃焼室 ３・・吸気ボー）　　　　　３ａ・・吸気弁４・・主排
気ポート　　　４ａ・・主排気弁５・・排出側の還流用
排気ポート ５ａ・・排出側ＥＧＲ弁 ６・・吸入側の還流用排気ポート ６ａ・・吸入側ＥＧＲ弁 ７・・吸気通路　　　　　１０・・主排気通路１１・・
排気ガス還流通路 ｎ）　　＼Ｙ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １つの燃焼室に主排気ポート及び還流用排気ポートを開
   口し、上記主排気ポートに連通して排気ガスを導出する
   主排気通路を設けるとともに、一端が上記還流用排気ポ
   ートに連通し他端が吸気通路あるいは燃焼室に連通する
   排気ガス還流通路を設け、上記還流用排気ポートの開口
   磁気を排気行程後期付近のみに設定したことを特徴とす
   るエンジンの排気ガス還流装置。