JPH0324838Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はデイーゼルエンジンの排気還流制御装
置に関する。

（従来技術） デイーゼルエンジンの排気還流制御装置の一例
が特開昭57−113949号公報に記載されている。こ
の従来技術でのデイーゼルエンジンは直接噴射式
であり、吸気通路の上流側と下流側にそれぞれ吸
気用のロータリバルブを設ける一方、この下流側
ロータリバルブと同軸に排気還流用ロータリバル
ブを設け、上流側のロータリバルブの開弁に遅れ
て下流側ロータリバルブを開弁することにより燃
焼室内に強い吸気のスワール（旋回流）を形成す
る一方、下流側ロータリバルブの閉弁後に排気還
流用ロータリバルブを開弁させて弱い排気のスワ
ールを形成させて層状燃焼させるようにしてい
る。

つまり、この従来技術は、上記スワールおよび
層状燃焼により、燃焼状態の悪化を招くことなく
EGR率（吸入排気量／吸入空気量）を高め、
NOx（窒素酸化物）の発生を抑制しようとするも
のであるが、上記吸気のスワールの減衰もあつて
NOxの低減と燃焼性の維持、つまり、エンジン
出力向上とを両立させることはやはり難しい。

（考案の目的） 本考案は、エンジンの燃焼室が加熱された状態
にある中負荷運転域において、EGRガスでスワ
ールを制御することにより、NOxの低減とエン
ジン出力の向上との両立を図ろうとするものであ
る。

（考案の構成） 本考案のデイーゼルエンジンの排気還流装置に
おいては、シリンダヘツドの吸気スワールポート
に排気還流通路の開口部を設け、この開口部の上
流側吸気通路にタイミングバルブ（ロータリバル
ブ）を配設して、タイミングバルブの開弁期間を
移行させる移行手段と、エンジン負荷検出手段
と、中負荷運転域でタイミングバルブの閉弁を吸
気弁よりも早くして排気の還流によるスワールを
生成する制御手段とを設けたことを特徴としてい
る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

第１図に示すデイーゼルエンジンにおいて、１
は４気筒のエンジン本体、２は吸気通路、３は排
気通路である。エンジン本体１の各気筒に通じる
吸気通路２の各吸気枝通路４にはその通路を開閉
するタイミングバルブ５が設けられ、排気通路３
からは排気還流通路６が分岐し、この排気還流通
路６は途中にその通路を開閉する開閉制御弁７を
備えていて、この開閉制御弁７の下流側が分岐し
てタイミングバルブ５の下流側の各吸気枝通路４
に連通している。

エンジン本体１の各気筒においては第２図に示
す如く、シリンダ８に嵌挿したピストン９の上面
に凹状の燃焼室１０が形成されていて、シリンダ
ヘツド１１には吸気弁１２を設けた吸気スワール
ポート（ヘリカル吸気ポート）１３と、排気弁１
４を設けた排気ポート１５と、燃料噴射弁１６と
がある。この場合、排気還流通路６の下流端開口
６ａは吸気スワールポート１３においてスワール
方向へ向けられ、また、タイミングバルブ５はこ
の開口６ａの上流側の前記吸気枝通路４において
その通路壁に回転可能に支持されている。

上記タイミングバルブ５の駆動系について説明
すれば、エンジン本体１からは、第１図に示す如
くクランク軸に接続した駆動軸１７が側方へ延
び、一方、上記各タイミングバルブ５を同軸上に
連結したバルブ軸１８が同方向へ延びている。そ
して、このバルブ軸１８にはタイミングバルブ５
の開弁期間を移行させる移行手段１９を介してバ
ルブ駆動軸２０が接続されていて、エンジン本体
１側の駆動軸１７とバルブ駆動軸２０とは、駆動
軸１７の回転を1/2に減速させてバルブ駆動軸２
０に伝達する第１歯車２１と第２歯車２２を介し
て連係している。また、第１歯車２１にはデイス
トリビユータ、カム軸、噴射ポンプ等の作動に用
いるタイミング歯車２３が噛合つている。

上記移行手段１９は、バルブ軸１８とバルブ駆
動軸２０の端部に互いに反対方向のねじれをもつ
て形成されたヘリカルスプライン２４，２４、こ
の両ヘリカルスプライン２４，２４に両端の突起
（図示省略）を係合した調整駒２５、この調整駒
２５を左右に移動せしめるピン２６で揺動可能に
支持された調整レバー２７、この調整レバー２７
にロツド２８を介して連結されたダイヤフラム装
置２９、このダイヤフラム装置２９に真空ポンプ
３０による作動圧（負圧）を作用せしめるエア通
路３１、大気連通口３２を有し、上記作動圧を制
御するエア通路３１に介設された電磁式の三方バ
ルブ３３を備えている。つまり、この移行手段１
９は、真空ポンプ３０による作動圧にてダイヤフ
ラム装置２９、ロツド２８、調整レバー２７を介
して調整駒２５を右方へ動かし、タイミングバル
ブ５を早閉じ方向へ角変位させるものであり、作
動圧が大きいほどタイミングバルブ５の開弁期間
を早めていくものである。

一方、排気還流通路６の開閉制御弁７の具体的
構造は第２図に示されている。この開閉制御弁７
において、３４は排気還流通路６に回転可能に支
持されていてこの通路６の開閉時期を決める
EGR用タイミングバルブ、３５はEGR用タイミ
ングバルブ３４の上流において通路６の開口面積
を可変してEGRガス流量を制御する流量制御弁、
３６は流量制御弁３５にロツド３７を介して連結
されたダイヤフラム装置、３８はダイヤフラム装
置３６に真空ポンプ３９からの作動圧を作用せし
めるエア通路、４０は大気連通口４１を備えた前
記作動圧を制御する電磁式の三方バルブである。
この場合、作動圧が大きいほど流量制御弁３５は
排気還流通路６の開口面積を大とする。

そうして、上記移行手段１９および開閉制御弁
７は、エンジン負荷（アクセルペダル踏込量な
ど）を検出する負荷検出手段４２からの出力を受
けて、そのときのエンジン運転状態に応じた制御
信号を出力する制御手段４３にて作動が制御され
る。

すなわち、開閉制御弁７のEGR用タイミング
バルブ３４は、吸入行程の後期に開弁するように
その開弁期間が設定されていて、移行手段１９は
制御手段４３からの作動信号を三方バルブ３３に
受けてエンジンの低負荷運転域はタイミングバル
ブ５の開弁期間を吸気弁１２の開弁期間と略同等
に設定する一方、中負荷運転域（平均有効圧力の
最高値に対する割合が2/7〜5/7程度）および高負
荷運転域ではタイミングバルブ５の開弁期間をエ
ンジン負荷の上昇に応じて吸気弁１２よりも早く
閉弁するように設定する。

また、制御手段４３は負荷検出手段４２からの
出力を受けて開閉制御弁７の三方バルブ４０に作
動信号を出力し、流量制御弁３５にてエンジン中
負荷運転域でEGR量を多くする一方、低負荷お
よび高負荷運転域でEGR量を零もしくは少量と
するようになされている。

なお、EGR用タイミングバルブ３４はクラン
ク軸の回転に連動せしめてその開弁期間が設定さ
れている。

上記実施例において、エンジン低負荷運転域で
は第３図に実線で示す如く、タイミングバルブ５
の開弁期間は吸気弁１２の開弁期間と略同等であ
り、シリンダ８内には吸入行程の略全期間にわた
つて空気が比較的弱いスワールを形成しながら流
入する。このとき、開閉制御弁７の流量制御弁３
５は略閉弁の状態であつてEGRガスはほとんど
流入しない。従つて、燃料が比較的少なくても失
火や燃焼状態の悪化はきたさない。

エンジン中負荷運転域では、第３図に鎖線で示
す如くタイミングバルブ５は吸気弁１２よりも早
く閉弁し、タイミングバルブ５と吸気弁１２のオ
ーバラツプする開弁期間が少なくなつて吸入空気
量が少なくなるとともに、タイミングバルブ５の
閉弁後にはEGR用タイミングバルブ３４が開弁
し、吸入行程の終わりに至るまでEGRガスが流
入する。このときのEGRガスは流量制御弁３５
が開弁していて比較的量が多く、また、ピストン
９の下降に伴う負圧の影響もあつて、強いスワー
ルを形成し、吸入空気との混合および燃料とのミ
キシングが充分に行なわれるとともに、EGRガ
スが着火寸前まで流入するからスワールの減衰も
ほとんどない。従つて、このシリンダ内が加熱し
た状態にあつて比較的燃料の多い中負荷運転域に
おいては、EGRガスにて燃焼温度の上昇を抑制
しつつ、強いスワールによつて燃焼が確保される
ことになり、エンジン出力の低下を招くことなく
NOxの低減が図れる。

エンジン高負荷運転域では、タイミングバルブ
５が中負荷運転域と同様に早閉じするとともに
EGRガスは流量制御弁３５が閉弁若しくはそれ
に近い状態となつて流入しない。従つて、高いエ
ンジン出力が確保されるとともに、燃焼最高圧力
の上昇も抑えられる。

なお、EGR用タイミングバルブ３４と空気吸
入用タイミングバルブ５とは互いに作動が連動す
るようにしてもよい。すなわち、空気吸入用タイ
ミングバルブ５の閉弁に伴つてEGR用タイミン
グバルブ３４が開弁するようにしてもよい。ま
た、EGR用ガスの流量は空気吸入用タイミング
バルブ５とEGR用タイミングバルブ３４とのオ
ーバラツプする開弁期間を制御して調整するよう
にしてもよい。

また、調整駒２５の移動量の調整は、三方バル
ブでの制御に代えて真空ポンプ３０の回転数を変
えて行なつてもよい。

また、EGR用タイミングバルブとしては、排
気還流通路６の上流側と下流側との差圧によつて
開弁する逆止弁を用いてもよい。この場合、吸入
行程後期において、空気吸入用タイミングバルブ
５の閉弁後に吸気通路側と排気還流通路上流側と
の間に生じる差圧によつて逆止弁が開弁し、
EGRガスがシリンダ内に流入する。

（考案の効果） 本考案によれば、シリンダ内が加熱された状態
にあるエンジン中負荷運転域において、吸入空気
量が低減してEGRガスの流入によるスワ−ルが
形成されるため、燃焼温度上昇の抑制による
NOx発生量の低減とエンジン出力の向上の両立
が図れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示し、第１図はエ
ンジンの全体構成図、第２図はエンジンの一気筒
での縦断面図、第３図はタイミングバルブと吸気
弁の開弁期間を示すグラフ図である。 １……エンジン本体、２……吸気通路、３……
排気通路、５……タイミングバルブ、６……排気
還流通路、７……開閉制御弁、１１……シリンダ
ヘツド、１２……吸気弁、１３……吸気スワール
ポート、１９……移行手段、３４……EGR用タ
イミングバルブ、４２……負荷検出手段、４３…
…制御手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドに吸気スワールポートが形成さ
   れ、この吸気スワールポートに排気還流通路の下
   流端が開口し、この排気還流通路の開口部上流側
   の吸気通路にこの吸気通路を開閉するタイミング
   バルブが配設されていて、このタイミングバルブ
   の開弁期間を移行させる移行手段と、エンジン負
   荷を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手段
   からの出力を受けて上記移行手段を作動させエン
   ジン中負荷運転域でタイミングバルブを吸気弁よ
   りも早く閉弁させて排気の還流によりスワールを
   生成する制御手段とを備えていることを特徴とす
   るデイーゼルエンジンの排気還流制御装置。