JPH03928A - 内燃機関の吸気装置 - Google Patents

内燃機関の吸気装置

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JPH03928A
JPH03928A JP1137052A JP13705289A JPH03928A JP H03928 A JPH03928 A JP H03928A JP 1137052 A JP1137052 A JP 1137052A JP 13705289 A JP13705289 A JP 13705289A JP H03928 A JPH03928 A JP H03928A
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松本 広満
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/08Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder having multiple air inlets
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

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、内燃機関の吸気装置に関し、特に4サイクル
エンジンの吸入行程時におけるポンピングロスを小さ(
して燃料消費率(以下、燃費と記す)を改善できるよう
にした吸気装置に関する。
(従来の技術〕 4サイクルエンジンの動作は吸入行程、圧縮行程、燃焼
−膨張行程、排気行程の4行程からなり、この吸入行程
は吸気バルブを開き、ピストンを下降運動させることに
より燃焼室内に負圧を発止させ、これにより燃料混合気
を燃焼室内に吸入する行程である。ところでこの吸入行
程においては、ピストンの下降運動により燃料混合気を
燃焼室内に吸い込む際のポンプ損失、いわゆるポンピン
グロスが生じ、燃費を悪化させるという問題がある。
このポンピングロスはスロットルバルブが略閉状態の低
負荷運転時はど大きくなる。このようなポンピングロス
をできるだけ小さくして燃費を向上させるために、従来
から排気ガスの一部をインテークマニホルド内に供給す
る吸気装置を上記エンジンに付加する場合がある。この
吸気装置は、エキゾーストマニホルドに排気ガス回収管
の一端を接続し、他端をインテークマニホルドの集合部
に接続するとともに、上記回収管にインテークマニホル
ドの内圧に応じて開閉するダイヤフラム式コントロール
バルブを配設して構成されている。この吸気装置によれ
ば、インテークマニホルド内に排気ガスを供給して燃料
混合気とミキシングさせることによりインテークマニホ
ルドの内圧を略大気圧状態にできるので、吸入行程時の
ボンピングロスを小さくできる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上記従来の吸気装置では、排気ガスの供給量
を多くすればそれだけボンピングロスを低減できるわけ
であるが、この排気ガス量が、例えば燃料混合気に対し
て20%を越えると燃料混合気の良好な燃焼が得られず
、火炎伝播不良や失火の原因となる。従って、排気ガス
供給量を増大させるには限度があり、その結果ボンピン
グロス低減にも限界があるという問題点がある。
ここで、火炎伝播不良や失火を生じさせることなく排気
ガスの供給量を増大させるには、この排気ガスと燃料混
合気とを層状にして燃焼室内に供給し、着火部分、つま
り点火プラグの周囲には燃料混合気のみ偏在させること
が考えられる。ところが、上記従来の吸気装置は、イン
テークマニホルドの負圧で排気ガスを吸入するという構
造であり、一方、多気筒エンジンの場合は、いずれかの
気筒が吸入行程となっていることから、上記インテーク
マニホルドの内圧は常時負圧に保たれているのが一般的
である。従って従来装置では、排気ガスはインテークマ
ニホルド内に連続して流入することとなり、このため例
えば4気筒エンジンではインテークマニホールド内に供
給される全排気ガス量の約374は吸入行程以前にイン
テークマニホルド内にすでに流入しており、その結果、
排気ガスの供給口を吸気バルブ近傍に設けても排気ガス
は吸入行程初期に吸気バルブの全周から吸入されて燃焼
室内で拡散してしまう、従って従来装置では層状供給は
困難である。
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、火炎
伝播不良や失火を確実に回避しながら排気ガスの供給量
を増大でき、ひいてはボンピングロスを低減できる内燃
機関の吸気装置を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで本発明は、燃焼室に連通ずる吸気通路の吸気バル
ブ近傍に、排気ガス又は空気を供給する供給ノズルを形
成するとともに、該供給ノズルから上記排気ガス又は空
気を吸入行程に同期するように噴出させる供給時期制御
手段を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置であ
る。
上記供給時期制御手段として、例えばロータリタイミン
グバルブを供給ノズルに接続し、該バルブの開動作を吸
気バルブの開動作と同期させるようにすることにより実
現できる。
また、上記排気ガス、空気を燃焼室内に噴出させる場合
、シリンダの内周壁に沿ってスワールするよう、あるい
は吸気通路の底壁に沿うよう方向性を持たせるのが望ま
しく、これにより上記排気ガス等と燃料混合気との層状
供給をより確実に行うことができる。
また、本発明では排気ガス、又は空気のいずれを供給し
ても良いのであるが、ボンピングロスを低減し、かつ三
元触媒を効率良く作動させ得る空気/燃料比率A/Fを
確保する観点に立てば、排気ガスを供給するのが望まし
い。
〔作用〕
本発明に係る内燃機関の吸気装置によれば、吸気バルブ
の近傍から排気ガス又は空気を吸入行程に同期させて噴
出させたので、排気ガス又は空気は吸入行程時のみに集
中して噴出することとなり、燃焼室内に排気ガス、又は
空気と燃料混合気とを層状に供給することができ、着火
部分に燃料混合気のみを偏在させることができる。その
結果、燃料混合気の燃焼を確実に行いながら排気ガスの
供給量を増大でき、火炎伝播不良や失火等の問題を生じ
ることなく、ボンピングロスを低減でき、ひいては燃費
を向上できる。
(実施例〕 以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図ないし第4図は本発明の一実施例による4サイク
ルエンジンの吸気装置を説明するための図である0本実
施例では、No、を低減するための排気ガス再循環装置
(EGR)をボンピングロス用排気ガス供給装置に兼用
した場合を例にとって説明する。
図において、1はプロパン等のガスを燃料とする4サイ
クルエンジンであり、これはシリンダプロック2の上面
にシリンダヘッド3を載置するとともに、咳へ7ド3の
上面をヘッドカバー(図示せず)で覆った構成となって
いる。上記シリンダブロック2内にはピストン4が往復
自在に配設されており、8亥ピストン4とシリンダへラ
ド3の台面に形成された凹部とで燃焼室5が形成されて
いる。なお、5aは点火プラグである。上記シリンダヘ
ッド3にはそれぞれ燃焼室5に連通ずる排気通路6及び
吸気通路7が形成されており、該各通路6.7にはこれ
を開閉する排気バルブ8及び吸気バルブ9が配設されて
いる。また、この各バルブ8.9はコイルスプリング1
0により閉方向に付勢されている。さらに、上記各バル
ブ8.9の上端には円筒状のバルブリフタ11を介して
カムシャフト12が配設されており、該カムシャフト1
2は、図示していないが、クランクシャフトにタイミン
グベルトを介して連結されている。
上記排気通路6にはエキゾーストマニホルド13の一端
が接続されており、これの他端は図示していないが、三
元触媒コンバータを介してマフラに接続されている。ま
た、上記吸気通路7にはインテークマニホルド14の一
端が接続されており、これの他端にはキャプレタ15が
接続されている。
このキャプレタ15は燃料供給管15cが接続されたベ
ンチュリ部15aと、該ベンチュリ部15aの下流に配
設されたスロットルバルブ15bとからなり、該キャブ
レタ15の上流端にはエアクリーナ16が接続されてい
る。
18は本実施例の吸気装置であり、これば排気ガス回収
バイブ23の途中に介設されたコントロールバルブ20
と、排気ガスを上記エンジン1の吸入行程に同期して噴
射させる供給時期制御手段としてのロータリバルブ30
とから構成されている。上記コントロールバルブ20は
、バルブ本体20aに回収通路20b及び供給通路20
cを連通形成し、該回収通路20bに開閉弁21を配設
するとともに、該開閉弁21にダイヤフラム22を接続
して構成されている。また上記排気ガス回収バイブ23
の上流端は上記エキゾーストマニホルド13に形成され
た回収口13aに接続されており、下2it端は上記ロ
ータリバルブ30の導入口31に接続されている。また
上記ダイヤフラム22には連通管24の一端が接続され
ており、これの他端は上記インテークマニホルド14に
形成された連道口14aに接続されている。またこの連
通管24の途中にはコントロールバルブ38が介設され
ている。このコントロールバルブ38ばエンジン負荷及
びエンジン回転数に応じて開閉弁21を開閉するための
もので、例えばエンジン負荷が低い時は開閉弁21を絞
って排気ガス流量を少なくして燃焼の安定化を図る。ま
た負荷一定時は、エンジン回転速度が高いほど開閉弁2
1を絞って排気ガス流量を一定にするように構成されて
いる。
上記ロークリバルブ30はインテークマニホルド14上
に固定されたバルブ本体30aに回転弁30bを挿入し
て構成されている。上記バルブ本体30aには上記導入
口31と直交するように供給口32が形成されており、
この導入口31.供給口32は上記回転弁30bの回転
により連通又は閉塞されるようになっている。また、上
記回転弁30bの回転軸にはスプロケット33が固着さ
れており、このスプロケット33は上記カムシャフト1
2に固着されたスプロケット34にタイミングベルト3
5により連結されている。そして上記回転弁30bは上
記カムシャフト12が吸気バルブ9を押圧して開いた時
、これと同期して上記導入口31と供給口32とを連通
ずるようになっている。
上記ロータリバルブ30の供給口32には排気ガス供給
バイブ37の一端が接続されており、これの他端には供
給ノズル37aが接続されている。
この供給ノズル37aは上記シリンダヘッド3の吸気通
路7の吸気バルブ9を臨む部分に配設されており、該ノ
ズル37aの先端は上記燃焼室5の内壁の接線方向に向
けられている(第4図参照)。
これにより、上記エンジンlの吸入行程に同期して上記
供給ノズル37aから排気ガスを噴出させる吸気装置1
8が構成されている。
次に本実施例の作用効果について説明する。
本実施例の4サイクルエンジン1の吸気装置18の動作
を第2図ないし第4図について説明する。
上記エンジン1の吸入行程において、ピストン4の下降
運動に同期してカムシャフト12が吸気バルブ9を開く
とともに、ロークリバルブ30の回転弁30bが導入口
31と供給口32とを連通させ、これにより燃焼室5内
に燃料混合気Fと排気ガスGとが吸入される。この場合
、供給ノズル37aから噴出された排気ガスGはコント
ロールバルブ38による開閉弁21の開度及び燃焼室5
内の負圧に応じた量が供給されるとともに、該燃焼室5
の内壁に沿ってスワールし、該燃焼室5の内周壁部分に
偏在することとなる。一方、燃料混合気Fはスロットル
バルブ15bの開度に応じた量が供給されるとともに、
燃焼室5の中央部に偏在し、これにより排気ガスGと燃
料混合気Fとは外周層と中央層との二層状に供給される
こととなる。
このように本実施例によれば、エンジン10)1人行程
に同期して排気ガスGを集中して、かつ燃焼室5の内周
壁に沿って旋回するよう噴出したので、排気ガスGと燃
料混合気Fとを層状に偏在させることができ、これによ
り多量の排気ガスGを供給しても、着火、火炎伝播への
影響をほとんど回避できる。その結果、排気ガスGの供
給量を増大できる分だけポンプ損失を低減でき、燃費を
向上できる。しかも本実施例では排気ガスを再循環させ
るので、燃焼温度が低下し、NO8を低減できる。また
、排気ガスを供給する方式であるからA/Fを三元触媒
の作動領域(理論空燃比)に設定でき、この三元触媒を
有効に作用させることができる。
なお、上記実施例では吸入行程において排気ガスを供給
した場合を例にとって説明したが、本発明では空気を供
給してもよく、この場合においても吸入行程に同期させ
ることにより層状に供給することができ、上記実施例と
同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、吸気バルブ9の開き始めと同時
に回転弁30bが開き始めるようにしたが、この開き始
めの時期は必ずしも同じタイミングにする必要はなく、
要は吸入行程中のいずれかの期間に排気ガスを吸気バル
ブの近傍に集中して噴出できるようにタイミングを合わ
せればよい6第5図及び第6図は上記実施例の変形例を
示し、図中、第1図と同一符号は同−又は相当部分を示
す、この変形例は、インテークマニホルド14の底壁1
4bに排気ガス供給通路40を形成し、該通路40の上
流端をロークリバルブ30の供給口32に、下流端を供
給ノズル41に連通させ、該供給ノズル41を吸気通路
7の底壁に沿うスリット状に形成した例である。
この変形例では、排気ガスは上記エンジン1の吸入行程
に同期して吸気通路7の底壁表面に沿って燃焼室5内に
吸入され、燃焼室5の第5図右側内壁部分に供偏在する
こととなる。このようにこの変形例においても排気ガス
と燃料混合気とを層状に供給することができ、上記実施
例と同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係る内燃機関の吸気装置によれ
ば、吸気バルブの近傍に供給ノズルを形成するとともに
、該供給ノズルから排気ガス又は空気を吸入行程に同期
させて噴出させる供給時期制御手段を設けたので、燃焼
室内に排気ガス、又は空気と燃料混合気とを層状に供給
することができ、燃料混合気の燃焼を確実に行いながら
排気ガス等の供給量を増大でき、その結果ボンピングロ
スを低減でき、燃費を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の一実施例による4サイク
ルエンジンの吸気装置を説明するための図であり、第1
図はその概略構成図、第2図はその吸入行程時を示す概
略構成図、第3図はその排気ガスの吸入を示す模式図、
第4図はその燃焼室内の模式図、第5図は上記実施例の
変形例を示す概略構成図、第6図は第5図のvr−vr
線断面図である。 図において、1は4サイクルエンジン(内燃機関)、5
は燃焼室、7は吸気通路、9は吸気バルブ、18は吸気
装置、30はロータリバルブ(供給時期制御手段)、3
7a、41は供給ノズル、Gは排気ガスである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃焼室に連通する吸気通路の吸気バルブ近傍に、
    排気ガス又は空気を供給する供給ノズルを形成するとと
    もに、該供給ノズルから上記排気ガス又は空気を該内燃
    機関の吸入行程に同期するように噴出させる供給時期制
    御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006118362A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Egrシステム付きガスエンジン

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JPS5969360A (ja) * 1982-10-14 1984-04-19 Tsudakoma Ind Co Ltd 2ビ−ム送出巻取等の張力検出方法および張力検出装置
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