JPH06147021A - 排気ガス還流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの全回転数域において、安定してＮ
Ｏｘの排出量を低減させること。 【構成】 コントローラ１５によってタイムドＥＧＲ制
御弁１４を制御することにより、高回転域になるほど排
気還流の開始時期を早める。排気還流の停止時期を吸気
弁２，３の閉弁直前に固定しておくと、高回転域におい
て吸気弁２，３の開弁時間が短くなっても、タイムドＥ
ＧＲ制御弁１４の開弁期間が長くなるように設定されて
いるので、十分な量の還流排気が、ＥＧＲ通路１７を通
ってＥＧＲ供給量制御弁１８により調量されたのち、気
筒１の吸気通路１０へ供給される。なお、１１はスワー
ル制御弁であって、低回転域において閉じられて気筒１
内に強いスワールを生起させ、還流排気を層状に供給し
て燃焼の安定化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関（エンジン）
の排気ガス還流（ＥＧＲ）装置において、排気の還流時
期と還流量を制御する排気ガス還流制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実公平３−４３４０４号公報に、排気ガ
ス還流制御装置に関する従来例の一つが記載されてい
る。従来一般のエンジンの排気ガス還流（ＥＧＲ）装置
においては、排気還流の時期と期間はエンジンの回転数
の変化に関係なく一定とされていたが、この従来例にお
いては、シリンダ（気筒）内の燃焼温度が高くなる領域
に正確に対応するように、エンジンの回転数が上昇する
に従って、排気の還流時期を吸気行程の終期側に向かっ
て遅らせる制御手段を設けることを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例において
は、排気の還流時期を制御するようにしてはいるもの
の、排気の還流期間を制御することを考えていないの
で、吸気弁の開弁時間が短くなるエンジンの高回転域で
は、シリンダ内に供給される還流排気量が低回転域より
も少なくなる結果、シリンダ内の燃焼温度を十分低下さ
せることができなくなって、所期の目的に反してＮＯｘ
の排出量が増加してしまうという問題がある。本発明
は、従来技術のこの問題に鑑みてなされたもので、エン
ジンの全回転域において、安定してＮＯｘの排出量を低
減させることができるようにした排気ガス還流制御装置
を提供することを、発明の解決課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、内燃機関の気筒に連通する
吸気通路に、排気の一部をクランク角所定期間に前記吸
気通路に供給する排気供給手段を備えた排気ガス還流制
御装置において、前記内燃機関の回転数の上昇に伴って
排気還流期間を広げるように制御する排気供給制御手段
を備えることを特徴とする排気ガス還流制御装置を提供
する。

【０００５】

【作用】本発明においては、特に排気供給制御手段の作
動により、内燃機関の回転数の上昇に伴って吸気行程に
おける排気還流の開始時期を早めて、実質的に排気還流
期間を広げるので、高回転域において吸気弁の開弁時間
が短くなっても、十分な量の還流排気を気筒内へ供給す
ることができる。また、それと反対に、吸気弁の開弁時
間が相対的に長くなる低回転域では、排気還流の開始時
期を高回転域よりも遅くして排気還流期間を短縮し、還
流する排気の量を減少させて、機関の運転状態が過度の
排気還流によって不安定になるのを防止する。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の一実施例としての排気ガス還流制
御装置を備えた内燃機関の気筒のうち、１つの気筒につ
いての模式図である。

【０００７】１つの気筒のシリンダヘッドに形成された
第１吸気ポート６と第２吸気ポート７は、気筒（燃焼
室）１にそれぞれ独立に開口している。そして、第１吸
気ポート６の開口部には第１吸気弁２が、第２吸気ポー
ト７の開口部には第２吸気弁３がそれぞれ設けられてい
る。

【０００８】第１吸気ポート６は所謂ストレートポート
であり、第２吸気ポート７は所謂ヘリカルポートであ
る。従って、吸気通路１０を通って吸入される空気は、
第２吸気ポート７を通過することによって旋回運動を与
えられ、気筒１内でスワール（渦流）を形成する。そし
て、これらの２つの吸気ポート６及び７は、吸気通路１
０の分岐部２０において分岐している。これによって、
吸気通路１０からの吸入空気は分岐部２０で分岐し、２
つの吸気ポート６，７を経て気筒１内へ吸入される。

【０００９】吸気通路１０の分岐部２０の上流側には、
回動可能なバタフライ式のスワール制御弁１１が設けら
れている。スワール制御弁１１は全閉位置でも吸気通路
１１を全閉することはなく、第２吸気ポート７に対して
かなりの開口部を残すようになっている。該スワール制
御弁１１は、電子制御ユニットからなるコントローラ１
５からの信号により作動するアクチュエータ１２によっ
て開閉制御される。

【００１０】第１吸気ポート６と第２吸気ポート７との
分岐点には、燃料噴射弁（図示せず）が設けられ、その
噴射弁の燃料噴孔部１３には、燃料を２方向に分けて噴
射する噴孔が設けられている。これによって、燃料は第
１及び第２吸気ポート６，７の壁面に付着することがな
いように気筒１内に向けて噴射される。

【００１１】なお、第１排気弁４を備えている第１排気
ポート８と、第２排気弁５を備えている第２排気ポート
９は、第１吸気ポート６及び第２吸気ポート７に対し
て、それぞれ対称的な位置において気筒（燃焼室）１に
開口している。

【００１２】排気通路１６の途中には、ＥＧＲ通路（還
流排気通路）１７の上流端が開口しており、排気の一部
をＥＧＲ通路１７内へ吸入するようになっている。ま
た、ＥＧＲ通路１７を流れるＥＧＲガス（還流排気）
が、スワール制御弁１１により生成された吸気のスワー
ルに乗って、層状化された状態で気筒１内へ吸入される
ように、ＥＧＲ通路１７の下流端は吸気通路１０の第２
吸気ポート（ヘリカルポート）寄りの通路壁面に開口し
ている。

【００１３】また、ＥＧＲ通路１７の途中には、還流す
る排気の量を増減調整するためにＥＧＲ供給量制御弁１
８が設けられている。ＥＧＲ供給量制御弁１８は、デュ
ーティバルブ１９によりリフト量が調整され、ＥＧＲガ
ス流量を制御する。

【００１４】本発明の特徴に対応して、ＥＧＲ供給量制
御弁１８の下流側のＥＧＲ通路は気筒１の数に分岐して
いるが、１つの気筒１に対応する分岐ＥＧＲ通路１７′
には、この場合、タイムドＥＧＲ制御弁と呼ぶ制御弁１
４が設けられている。タイムドＥＧＲ制御弁としては、
ステッピングモータによって回転するロータリバルブや
電磁弁等を使用することができる。このタイムドＥＧＲ
制御弁１４の開閉により、ＥＧＲガスを最適の時期に各
気筒１の吸気通路１０に供給開始すると共に、最適の時
期に供給停止し、それによってＥＧＲの期間を定め、Ｅ
ＧＲ供給量制御弁１８の開度との関係において、その時
のその気筒１に対するＥＧＲ量を決定する働きをする。
デューティバルブ１９及びタイムドＥＧＲ制御弁１４
は、コントローラ１５により作動制御される。

【００１５】内燃機関の各気筒１内へ空気を吸入させる
吸気通路１０に設けられたスワール制御弁１１も、運転
状態に応じてコントローラ１５の指令によって最適の位
置へ回動制御される。

【００１６】即ち、吸入空気量が少ない機関の低・中負
荷運転域では、スワール制御弁１１は図１中に実線で示
した全閉位置、または中間の所定位置までアクチュエー
タ１２により回動され、吸気通路１０を絞って空気の流
速を高める。さらに、このようにスワール制御弁１１が
閉じていると、スワール制御弁１１の片側と吸気通路１
０壁面との間を空気が通過することによって、吸気通路
１０内に空気流の偏りが生じるため、気筒１内に強力な
吸気のスワール（渦流）が得られる。

【００１７】また、吸入空気量が多い高負荷運転域で
は、スワール制御弁１１は前述の所定位置を超えて図１
中に鎖線で示した全開位置、或いはそれに近い位置まで
回動される。それによって、スワール制御弁１１の両側
と吸気通路１０の壁面との間（吸気通路１０の断面全
部）を吸入空気流が通過するため、充分な空気量が気筒
１内へ吸入される。

【００１８】各気筒共通のＥＧＲ通路１７に設けられた
ＥＧＲ供給量制御弁１８は、コントローラ１５によって
制御されるデューティバルブ１９により、負荷に応じた
開度だけ開弁し、ＥＧＲガスの流量を制御する。

【００１９】図２は機関の運転状態別に制御されるタイ
ムドＥＧＲ制御弁１４の開弁期間を破線で囲む領域とし
て示したもので、実線によって吸気弁２，３のリフト量
を併せて示している（低回転域を（ａ）に、高回転域を
（ｂ）に示す）。図２の（ａ）と（ｂ）を対比すれば判
るように、タイムドＥＧＲ制御弁１４は、その閉弁時期
が運転状態の変化と無関係に、吸気弁の閉弁時期の直前
の一定の位置に保たれていると共に、開弁時期はエンジ
ン回転数の上昇に伴って早められるように、コントロー
ラ１５により制御される。その結果、エンジン回転数の
上昇に伴ってタイムドＥＧＲ制御弁１４の開弁期間（図
２においてはクランク角で表示）が広く（長く）なる。
その結果、吸気弁６，７の開弁時間が短かくなるエンジ
ンの高回転域でも、充分なＥＧＲガスを気筒１内へ供給
することが可能となる。

【００２０】上記のような作動によって、ＥＧＲガスと
新気はスワールに乗って層状化した状態で気筒１内へ吸
入される。その際ＥＧＲガスは主として気筒１内の下部
及び外側に分布すると共に、新気は主として点火栓２１
の近傍に分布する。この偏在分布はスワールによって圧
縮行程まで維持されるので、点火栓の放電による着火が
良好に確保される一方、燃焼温度が低下してＮＯｘの発
生量を低減することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術の問題を解消
して、内燃機関の全回転域において、機関の安定な運転
を維持しながら大量の排気還流を実行することが可能に
なるので、全回転域においてＮＯｘの排出量を確実に低
減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一つの気筒についての本発明の実施例である排
気ガス還流制御装置を模式的に示す一部断面図である。

【図２】機関の運転状態別にタイムドＥＧＲ制御弁の開
弁期間を示す線図である。

【符号の説明】

１…気筒 ２，３…吸気弁 ６…第１吸気ポート（ストレートポート） ７…第２吸気ポート（ヘリカルポート） １０…吸気通路 １１…スワール制御弁 １２…アクチュエータ １３…燃料噴孔部 １４…タイムドＥＧＲ制御弁 １５…コントローラ １６…排気通路 １７…ＥＧＲ通路 １７′…分岐したＥＧＲ通路 １８…ＥＧＲ供給量制御弁 １９…デューティバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山添 久光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 大林 秀樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の気筒に連通する吸気通路に、
   排気の一部をクランク角所定期間に前記吸気通路に供給
   する排気供給手段を備えた排気ガス還流制御装置におい
   て、前記内燃機関の回転数の上昇に伴って排気還流期間
   を広げるように制御する排気供給制御手段を備えること
   を特徴とする排気ガス還流制御装置。