JPH0882233A - エンジンの吸気装置 - Google Patents
エンジンの吸気装置Info
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- JPH0882233A JPH0882233A JP6219064A JP21906494A JPH0882233A JP H0882233 A JPH0882233 A JP H0882233A JP 6219064 A JP6219064 A JP 6219064A JP 21906494 A JP21906494 A JP 21906494A JP H0882233 A JPH0882233 A JP H0882233A
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- air
- intake
- fuel
- egr
- fuel ratio
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エンジンの失火を避けながら排ガス中のＮＯ
ｘを大幅に低減し、かつ、良好な燃費を確保する。 【構成】 吸気ポート１６からの吸気で燃焼室１４内に
スワールを生成する一方、混合気供給ポート５７内で混
合気を形成してから上記燃焼室１４内に供給することに
より、混合気を成層化して燃焼性を高める。その上で、
ＥＧＲ管４８を通じてのＥＧＲ率を２０％以上に設定
し、排気系には三元触媒等のＮＯｘ浄化触媒４４を設け
る。また空燃比は、少なくとも低負荷運転領域において
略理論空燃比とする。
ｘを大幅に低減し、かつ、良好な燃費を確保する。 【構成】 吸気ポート１６からの吸気で燃焼室１４内に
スワールを生成する一方、混合気供給ポート５７内で混
合気を形成してから上記燃焼室１４内に供給することに
より、混合気を成層化して燃焼性を高める。その上で、
ＥＧＲ管４８を通じてのＥＧＲ率を２０％以上に設定
し、排気系には三元触媒等のＮＯｘ浄化触媒４４を設け
る。また空燃比は、少なくとも低負荷運転領域において
略理論空燃比とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通常の吸気ポートとは
別に、加圧エアと燃料との混合により混合気を形成して
燃焼室内に供給するための混合気供給ポートを備えたエ
ンジンの吸気装置に関するものである。
別に、加圧エアと燃料との混合により混合気を形成して
燃焼室内に供給するための混合気供給ポートを備えたエ
ンジンの吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料の気化・霧化を促進して混合
気を成層化する手段として、例えば特開平５−３９７２
０号公報に示される装置が知られている。この装置は、
吸気ポートからの吸気で燃焼室内にスワールを生成する
一方、吸気ポートとは別に混合気供給ポートを燃焼室内
に開口させ、この混合気供給ポートを所定容積をもつ閉
空間に連通させるとともに、この閉空間にインジェクタ
を設け、上記混合気供給ポートをタイミング弁によって
排気行程の前半及び吸気行程の後半で開くようにしたも
のである。この装置によれば、排気行程後半に混合気供
給ポート内に取り込まれた排ガス（加圧ガス）とインジ
ェクタからの燃料とが上記閉空間で混合されて混合気が
形成され、この混合気が上記スワール中心部に供給され
て成層化されることにより燃焼性が高められる。
気を成層化する手段として、例えば特開平５−３９７２
０号公報に示される装置が知られている。この装置は、
吸気ポートからの吸気で燃焼室内にスワールを生成する
一方、吸気ポートとは別に混合気供給ポートを燃焼室内
に開口させ、この混合気供給ポートを所定容積をもつ閉
空間に連通させるとともに、この閉空間にインジェクタ
を設け、上記混合気供給ポートをタイミング弁によって
排気行程の前半及び吸気行程の後半で開くようにしたも
のである。この装置によれば、排気行程後半に混合気供
給ポート内に取り込まれた排ガス（加圧ガス）とインジ
ェクタからの燃料とが上記閉空間で混合されて混合気が
形成され、この混合気が上記スワール中心部に供給され
て成層化されることにより燃焼性が高められる。
【０００３】そして、上記公報では、上記混合気成層化
による燃焼性向上を利用して、良好な希薄燃焼を実現
し、燃費改善を図っている。
による燃焼性向上を利用して、良好な希薄燃焼を実現
し、燃費改善を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、排ガス中に含ま
れるＮＯｘ量の規制がますます厳しくなっており、ＮＯ
ｘ低減が重要な課題となっている。その低減手段として
は、排ガス還流（以下、ＥＧＲと称する）及びＮＯｘ浄
化触媒（例えば三元触媒）の併用が有効である。
れるＮＯｘ量の規制がますます厳しくなっており、ＮＯ
ｘ低減が重要な課題となっている。その低減手段として
は、排ガス還流（以下、ＥＧＲと称する）及びＮＯｘ浄
化触媒（例えば三元触媒）の併用が有効である。
【０００５】ところが、上記公報のように、燃費を改善
するために空燃比を大きくリーン側に設定すると、その
分燃焼性が低下するためにＥＧＲ率の増加は著しく制限
され、しかも、上記リーン空燃比の設定で新気量が増え
る分だけ排気温度も著しく低下してＮＯｘ浄化触媒の活
性化も図れず、十分なＮＯｘ低減効果は期待できなくな
る。
するために空燃比を大きくリーン側に設定すると、その
分燃焼性が低下するためにＥＧＲ率の増加は著しく制限
され、しかも、上記リーン空燃比の設定で新気量が増え
る分だけ排気温度も著しく低下してＮＯｘ浄化触媒の活
性化も図れず、十分なＮＯｘ低減効果は期待できなくな
る。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑み、良好な
燃焼安定性を維持しながら排ガス中のＮＯｘを大幅に低
減し、かつ、良好な燃費を確保できるエンジンの吸気装
置を提供することを目的とする。
燃焼安定性を維持しながら排ガス中のＮＯｘを大幅に低
減し、かつ、良好な燃費を確保できるエンジンの吸気装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、吸気ポートとは別に、加圧エ
アと燃料との混合により混合気を形成して燃焼室内に供
給するための混合気供給ポートを備え、この混合気供給
ポートの上記燃焼室内に対する開口期間が吸気行程後半
から圧縮行程にかけての期間に設定されたエンジンの吸
気装置において、上記吸気ポートをこの吸気ポートから
の吸気により燃焼室内にスワールが生成されるように配
置し、上記混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中
心部に対して略シリンダ中心線方向に開口させるととも
に、上記吸気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流手
段と、排気通路を流れるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触
媒（例えば三元触媒）とを備え、少なくとも低負荷運転
領域において上記混合気供給による筒内空燃比を略理論
空燃比に設定し、上記排ガス還流手段による排ガス還流
率を２０％以上に設定したものである。
の手段として、本発明は、吸気ポートとは別に、加圧エ
アと燃料との混合により混合気を形成して燃焼室内に供
給するための混合気供給ポートを備え、この混合気供給
ポートの上記燃焼室内に対する開口期間が吸気行程後半
から圧縮行程にかけての期間に設定されたエンジンの吸
気装置において、上記吸気ポートをこの吸気ポートから
の吸気により燃焼室内にスワールが生成されるように配
置し、上記混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中
心部に対して略シリンダ中心線方向に開口させるととも
に、上記吸気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流手
段と、排気通路を流れるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触
媒（例えば三元触媒）とを備え、少なくとも低負荷運転
領域において上記混合気供給による筒内空燃比を略理論
空燃比に設定し、上記排ガス還流手段による排ガス還流
率を２０％以上に設定したものである。
【０００８】
【作用】上記装置によれば、混合気供給ポートからの混
合気供給とスワール生成とにより燃焼室内で混合気が良
好に成層化されるため、ＥＧＲ率を２０％以上に設定し
ながらも点火プラグの周囲に十分な量の混合気を確保で
き、良好な燃焼安定性を確保できる。しかも、このよう
な混合気成層化を略理論空燃比で行う運転では、リーン
空燃比の場合よりも新気量が少なくてＥＧＲ率を上げて
も排気温度は下がりにくく、このような高い排気温度の
維持と略理論空燃比の設定とにより、ＮＯｘ低減触媒を
十分に活性化できる。特に、この触媒が三元触媒である
場合、活性化は極めて顕著となる。そして、このような
ＮＯｘ低減触媒の活性化と、上記ＥＧＲ率のアップとに
より、ＮＯｘ発生量は大幅に低減される。しかも、吸気
系への高温の排ガスの導入により熱効率が向上し、かつ
ポンピングロスが低減するため、ＥＧＲを行わない場合
よりも燃費は良くなる。
合気供給とスワール生成とにより燃焼室内で混合気が良
好に成層化されるため、ＥＧＲ率を２０％以上に設定し
ながらも点火プラグの周囲に十分な量の混合気を確保で
き、良好な燃焼安定性を確保できる。しかも、このよう
な混合気成層化を略理論空燃比で行う運転では、リーン
空燃比の場合よりも新気量が少なくてＥＧＲ率を上げて
も排気温度は下がりにくく、このような高い排気温度の
維持と略理論空燃比の設定とにより、ＮＯｘ低減触媒を
十分に活性化できる。特に、この触媒が三元触媒である
場合、活性化は極めて顕著となる。そして、このような
ＮＯｘ低減触媒の活性化と、上記ＥＧＲ率のアップとに
より、ＮＯｘ発生量は大幅に低減される。しかも、吸気
系への高温の排ガスの導入により熱効率が向上し、かつ
ポンピングロスが低減するため、ＥＧＲを行わない場合
よりも燃費は良くなる。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００１０】図１に示すエンジン本体１０の各シリンダ
内には、ピストン１２が昇降可能に収納され、その上方
に燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４内に
は、第１吸気ポート１６、第２吸気ポート１８、及び２
つの排気ポート２０が開口している。図２に示すよう
に、第１吸気ポート１６及び第２吸気ポート１８は中心
部を境に一方の側（図１，２では左側）に配され、両排
気ポート２０は他方の側（図１，２では右側）に配され
ており、ボア略中心部には点火プラグ２６が配設されて
いる。両吸気ポート１６，１８は、それぞれ吸気弁２２
の作動により開閉され、両排気ポート２０は、それぞれ
排気弁２４の作動により開閉されるようになっている。
内には、ピストン１２が昇降可能に収納され、その上方
に燃焼室１４が形成されている。この燃焼室１４内に
は、第１吸気ポート１６、第２吸気ポート１８、及び２
つの排気ポート２０が開口している。図２に示すよう
に、第１吸気ポート１６及び第２吸気ポート１８は中心
部を境に一方の側（図１，２では左側）に配され、両排
気ポート２０は他方の側（図１，２では右側）に配され
ており、ボア略中心部には点火プラグ２６が配設されて
いる。両吸気ポート１６，１８は、それぞれ吸気弁２２
の作動により開閉され、両排気ポート２０は、それぞれ
排気弁２４の作動により開閉されるようになっている。
【００１１】第１吸気ポート１６及び第２吸気ポート１
８には、それぞれ第１吸気管２８及び第２吸気管３０が
接続され、両吸気管２８，３０は共通のサージタンク３
２に接続されている。このサージタンク３２上流側の独
立吸気管には、エアクリーナー３４やスロットル弁３６
が配設されている。上記第２吸気ポート１８の途中に
は、スワールコントロール弁３８が設けられ、アクチュ
エータ４０により開閉駆動されるようになっている。第
１吸気ポート１６は、第２吸気ポート１８よりも水平に
近い方向から燃焼室１４に入射しており、上記スワール
コントロール弁３８が閉じた状態で第１吸気ポート１６
からの吸気により燃焼室１４内でのスワール（横スワー
ル）生成が促されるようになっている。
８には、それぞれ第１吸気管２８及び第２吸気管３０が
接続され、両吸気管２８，３０は共通のサージタンク３
２に接続されている。このサージタンク３２上流側の独
立吸気管には、エアクリーナー３４やスロットル弁３６
が配設されている。上記第２吸気ポート１８の途中に
は、スワールコントロール弁３８が設けられ、アクチュ
エータ４０により開閉駆動されるようになっている。第
１吸気ポート１６は、第２吸気ポート１８よりも水平に
近い方向から燃焼室１４に入射しており、上記スワール
コントロール弁３８が閉じた状態で第１吸気ポート１６
からの吸気により燃焼室１４内でのスワール（横スワー
ル）生成が促されるようになっている。
【００１２】各排気ポート２０は、排気マニホールド４
１を介して共通排気管４２に接続され、この共通排気管
４２の途中にＮＯｘ浄化触媒４４が設けられており、こ
のＮＯｘ浄化触媒４４の上流側にはＯ2センサ４６が設
けられている。上記ＮＯｘ浄化触媒４４は、少なくとも
略理論空燃比でＮＯｘ浄化反応を促すものであれば良
く、三元触媒や、理論空燃比に加えてリーン空燃比でも
ＮＯｘ浄化が可能な触媒等が、好適である。
１を介して共通排気管４２に接続され、この共通排気管
４２の途中にＮＯｘ浄化触媒４４が設けられており、こ
のＮＯｘ浄化触媒４４の上流側にはＯ2センサ４６が設
けられている。上記ＮＯｘ浄化触媒４４は、少なくとも
略理論空燃比でＮＯｘ浄化反応を促すものであれば良
く、三元触媒や、理論空燃比に加えてリーン空燃比でも
ＮＯｘ浄化が可能な触媒等が、好適である。
【００１３】上記共通排気管４２と、吸気系（図例では
サージタンク３２）とは、排ガス還流用のＥＧＲ管４８
を介して接続され、このＥＧＲ管４８の途中にＥＧＲ弁
５０が設けられている。このＥＧＲ弁５０は、ダイヤフ
ラム弁で構成され、その内部が圧力導入管５４を介して
三方切換弁５６の第１ポート、第２ポート、大気開放ポ
ートのうちの第２ポートに接続されるとともに、この三
方切換弁５６の第１ポートが圧力導入管５２を介して上
記サージタンク３２に接続されている。この三方切換弁
５６は、制御信号を受けて弁切換されるものであり、そ
の第１ポートと第２ポートとが連通された状態では、サ
ージタンク３２内の負圧により上記ＥＧＲ弁５０が開か
れ、大気ポートと第２ポートとが連通された場合には、
ＥＧＲ弁５０が閉じられるように構成されている。ま
た、このＥＧＲ弁５０が開いた時のＥＧＲ率（排気還流
率）が２０％以上となるように、ＥＧＲ系が構成されて
いる。
サージタンク３２）とは、排ガス還流用のＥＧＲ管４８
を介して接続され、このＥＧＲ管４８の途中にＥＧＲ弁
５０が設けられている。このＥＧＲ弁５０は、ダイヤフ
ラム弁で構成され、その内部が圧力導入管５４を介して
三方切換弁５６の第１ポート、第２ポート、大気開放ポ
ートのうちの第２ポートに接続されるとともに、この三
方切換弁５６の第１ポートが圧力導入管５２を介して上
記サージタンク３２に接続されている。この三方切換弁
５６は、制御信号を受けて弁切換されるものであり、そ
の第１ポートと第２ポートとが連通された状態では、サ
ージタンク３２内の負圧により上記ＥＧＲ弁５０が開か
れ、大気ポートと第２ポートとが連通された場合には、
ＥＧＲ弁５０が閉じられるように構成されている。ま
た、このＥＧＲ弁５０が開いた時のＥＧＲ率（排気還流
率）が２０％以上となるように、ＥＧＲ系が構成されて
いる。
【００１４】さらに、このエンジンの特徴として、吸気
ポート１６，１８とは別の混合気供給ポート５７が、上
記点火プラグ２６近傍のボア中心部に対して略シリンダ
中心線方向（図では上下方向）に開口している。この混
合気供給ポート５７は、閉空間とされ、その内部にイン
ジェクタ６０から燃料が噴射されるようになっており、
燃焼室１４内に対しては混合気供給ポート５７がセンタ
ー弁５８の作動により開閉されるようになっている。
ポート１６，１８とは別の混合気供給ポート５７が、上
記点火プラグ２６近傍のボア中心部に対して略シリンダ
中心線方向（図では上下方向）に開口している。この混
合気供給ポート５７は、閉空間とされ、その内部にイン
ジェクタ６０から燃料が噴射されるようになっており、
燃焼室１４内に対しては混合気供給ポート５７がセンタ
ー弁５８の作動により開閉されるようになっている。
【００１５】図３は、上記吸気弁２２及びセンター弁５
８のバルブタイミングをそれぞれ破線７１及び実線７２
で示したものである。図示のように、吸気弁２２の開弁
期間は、ピストン上死点手前からピストン下死点直後ま
でとされ、センター弁５８の開弁期間（すなわち混合気
供給ポート５７の開口期間）は、ピストン下死点の手前
（すなわち吸気行程後半）から次のピストン上死点手前
（すなわち圧縮行程後半）までとされている。
８のバルブタイミングをそれぞれ破線７１及び実線７２
で示したものである。図示のように、吸気弁２２の開弁
期間は、ピストン上死点手前からピストン下死点直後ま
でとされ、センター弁５８の開弁期間（すなわち混合気
供給ポート５７の開口期間）は、ピストン下死点の手前
（すなわち吸気行程後半）から次のピストン上死点手前
（すなわち圧縮行程後半）までとされている。
【００１６】このエンジンでは、上記Ｏ2センサ４６の
他、エンジン回転数センサ６４、吸気圧センサ６６、ス
ロットルセンサ６８等の各センサ類が設けられ、これら
の検出信号がＥＣＵ７０に入力されるようになってい
る。このＥＣＵ７０は、上記検出信号から把握される運
転状態に応じて、次の制御を行うように構成されてい
る。 特定の運転領域（例えばアイドル運転領域及び高負荷
運転領域を除く領域）でアクチュエータ４０に制御信号
を出力し、スワールコントロール弁３８を閉弁させる。 上記領域で三方切換弁５６に制御信号を出力し、ＥＧ
Ｒ弁５０を開弁させる。 インジェクタ６０にパルス信号を出力し、燃料噴射時
期及び燃料噴射量を制御する。具体的には、センター弁
５８の開弁の少し手前の時点で燃料噴射を開始させ、か
つ、Ｏ2センサ４６の検出信号に基づき、空燃比を略理
論空燃比に維持するように燃料噴射量をフィードバック
制御する。
他、エンジン回転数センサ６４、吸気圧センサ６６、ス
ロットルセンサ６８等の各センサ類が設けられ、これら
の検出信号がＥＣＵ７０に入力されるようになってい
る。このＥＣＵ７０は、上記検出信号から把握される運
転状態に応じて、次の制御を行うように構成されてい
る。 特定の運転領域（例えばアイドル運転領域及び高負荷
運転領域を除く領域）でアクチュエータ４０に制御信号
を出力し、スワールコントロール弁３８を閉弁させる。 上記領域で三方切換弁５６に制御信号を出力し、ＥＧ
Ｒ弁５０を開弁させる。 インジェクタ６０にパルス信号を出力し、燃料噴射時
期及び燃料噴射量を制御する。具体的には、センター弁
５８の開弁の少し手前の時点で燃料噴射を開始させ、か
つ、Ｏ2センサ４６の検出信号に基づき、空燃比を略理
論空燃比に維持するように燃料噴射量をフィードバック
制御する。
【００１７】次に、このエンジンの作用を説明する。
【００１８】上記特定領域に入ると、スワールコントロ
ール弁３８が閉弁され、第１吸気ポート１６からのみ吸
気がなされ、この吸気により燃焼室１４内にスワールが
生成される。一方、混合気供給ポート５７では、前行程
で圧入されたエアにインジェクタ６０から燃料が噴射さ
れて混合気が形成され、吸気行程後半でセンター弁５８
が開弁された当初は、吸気負圧により上記混合気が混合
気供給ポート５７から燃焼室１４内に引出される。その
後、圧縮行程に入って燃焼室１４内圧力が高まると、そ
の中のエアが逆に混合気供給ポート５７内に押し込ま
れ、センター弁５８が閉弁した時点で閉じ込められる。
この繰り返しにより、毎サイクルで燃焼室１４に対する
混合気供給がなされる。
ール弁３８が閉弁され、第１吸気ポート１６からのみ吸
気がなされ、この吸気により燃焼室１４内にスワールが
生成される。一方、混合気供給ポート５７では、前行程
で圧入されたエアにインジェクタ６０から燃料が噴射さ
れて混合気が形成され、吸気行程後半でセンター弁５８
が開弁された当初は、吸気負圧により上記混合気が混合
気供給ポート５７から燃焼室１４内に引出される。その
後、圧縮行程に入って燃焼室１４内圧力が高まると、そ
の中のエアが逆に混合気供給ポート５７内に押し込ま
れ、センター弁５８が閉弁した時点で閉じ込められる。
この繰り返しにより、毎サイクルで燃焼室１４に対する
混合気供給がなされる。
【００１９】この供給混合気は、この燃焼室１４内に生
成されたスワールの中心部に供給されることにより成層
化され、ボア中心部の点火プラグ２６の周囲を取り巻
く。このため、ＥＧＲ率を２０％以上と高く設定して
も、良好な燃焼性が確保され、エンジンの失火が防がれ
る。しかも、このような混合気成層化を略理論空燃比で
行う運転では、リーン空燃比の場合よりも新気量が少な
くてＥＧＲ率を上げても排気温度は下がりにくいため、
このような高い排気温度の維持と略理論空燃比の設定と
により、ＮＯｘ低減触媒４４を十分に活性化できる（特
に、ＮＯｘ低減触媒４４が三元触媒の場合、より顕著と
なる。）。このようなＮＯｘ低減触媒４４の活性化と、
高いＥＧＲ率の設定とにより、ＮＯｘ発生量は大幅に低
減される。
成されたスワールの中心部に供給されることにより成層
化され、ボア中心部の点火プラグ２６の周囲を取り巻
く。このため、ＥＧＲ率を２０％以上と高く設定して
も、良好な燃焼性が確保され、エンジンの失火が防がれ
る。しかも、このような混合気成層化を略理論空燃比で
行う運転では、リーン空燃比の場合よりも新気量が少な
くてＥＧＲ率を上げても排気温度は下がりにくいため、
このような高い排気温度の維持と略理論空燃比の設定と
により、ＮＯｘ低減触媒４４を十分に活性化できる（特
に、ＮＯｘ低減触媒４４が三元触媒の場合、より顕著と
なる。）。このようなＮＯｘ低減触媒４４の活性化と、
高いＥＧＲ率の設定とにより、ＮＯｘ発生量は大幅に低
減される。
【００２０】＊実験データ 本発明者等は、ＥＧＲと、混合気供給ポート５７を用い
た混合気成層化とを同時実行した時のエンジン特性を調
べるべく、種々の実験を行った。その結果を図４〜図７
に示す。各図の示す内容は次の通りである。 図４：理論空燃比（14.7）でＥＧＲを行った場合、リー
ン空燃比（18.0）でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲを
せずに希薄燃焼を行った場合の筒内指圧及び熱発生率と
の関係。 図５：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、空燃比18.0で
ＥＧＲを行った場合、及び空燃比20.0でＥＧＲを行った
場合のＥＧＲ率とＮＯｘ発生量との関係。 図６：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、リーン空燃比
でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲをせずに希薄燃焼を
行った場合のマニホールドゲージ圧（吸気負圧）と排ガ
ス温度との関係。 図７：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、リーン空燃比
でＥＧＲを行った場合、及び理論空燃比でＥＧＲを行わ
なかった場合の正味平均有効圧力（エンジン負荷に相
当）と燃料消費量との関係。
た混合気成層化とを同時実行した時のエンジン特性を調
べるべく、種々の実験を行った。その結果を図４〜図７
に示す。各図の示す内容は次の通りである。 図４：理論空燃比（14.7）でＥＧＲを行った場合、リー
ン空燃比（18.0）でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲを
せずに希薄燃焼を行った場合の筒内指圧及び熱発生率と
の関係。 図５：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、空燃比18.0で
ＥＧＲを行った場合、及び空燃比20.0でＥＧＲを行った
場合のＥＧＲ率とＮＯｘ発生量との関係。 図６：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、リーン空燃比
でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲをせずに希薄燃焼を
行った場合のマニホールドゲージ圧（吸気負圧）と排ガ
ス温度との関係。 図７：理論空燃比でＥＧＲを行った場合、リーン空燃比
でＥＧＲを行った場合、及び理論空燃比でＥＧＲを行わ
なかった場合の正味平均有効圧力（エンジン負荷に相
当）と燃料消費量との関係。
【００２１】図４に示すように、最大燃焼圧力及び熱発
生率は、空燃比18.0でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲ
無しで希薄燃焼を行った場合よりも、理論空燃比でＥＧ
Ｒの行った場合（本実施例）の方が低い。よって、本実
施例の燃焼は、他の燃焼に比べて熱発生がゆるやかで緩
慢な燃焼であると言える。
生率は、空燃比18.0でＥＧＲを行った場合、及びＥＧＲ
無しで希薄燃焼を行った場合よりも、理論空燃比でＥＧ
Ｒの行った場合（本実施例）の方が低い。よって、本実
施例の燃焼は、他の燃焼に比べて熱発生がゆるやかで緩
慢な燃焼であると言える。
【００２２】この緩慢燃焼により、図５に示されるよう
に、本実施例での燃焼は、リーン空燃比でＥＧＲを行っ
た場合よりもＮＯｘ低減効果が高くなり、特に、２０％
以上のＥＧＲ率では、ＮＯｘ発生量を微量に抑えること
ができる。さらに、図６に示すように、吸気負圧が下が
っても（すなわちＥＧＲ量を増やしても）、本実施例で
は他の場合と比べて排ガス温度が下がりにくく、ＥＧＲ
率を２０％以上に設定するにもかかわらず高い排ガス温
度を維持でき、これによりＮＯｘ低減触媒を活性化して
ＮＯｘ低減をさらに促すことができる。このように排ガ
ス温度が下がりにくいのは、リーン空燃比に比べて新気
量が少ないことと、燃焼が緩慢であるために筒内で消費
される熱エネルギーが少ないことに起因すると考えられ
る。
に、本実施例での燃焼は、リーン空燃比でＥＧＲを行っ
た場合よりもＮＯｘ低減効果が高くなり、特に、２０％
以上のＥＧＲ率では、ＮＯｘ発生量を微量に抑えること
ができる。さらに、図６に示すように、吸気負圧が下が
っても（すなわちＥＧＲ量を増やしても）、本実施例で
は他の場合と比べて排ガス温度が下がりにくく、ＥＧＲ
率を２０％以上に設定するにもかかわらず高い排ガス温
度を維持でき、これによりＮＯｘ低減触媒を活性化して
ＮＯｘ低減をさらに促すことができる。このように排ガ
ス温度が下がりにくいのは、リーン空燃比に比べて新気
量が少ないことと、燃焼が緩慢であるために筒内で消費
される熱エネルギーが少ないことに起因すると考えられ
る。
【００２３】しかも、本実施例によれば、図７の下段に
示すように、エンジン負荷にかかわらず、理論空燃比で
ＥＧＲを行わない場合よりも燃料消費量を低減させる
（すなわち燃費を改善する）ことが可能となっている。
これは、吸気系への高温の排ガスの導入による熱効率向
上と、ポンピングロスの低減とに起因するものと考えら
れる。
示すように、エンジン負荷にかかわらず、理論空燃比で
ＥＧＲを行わない場合よりも燃料消費量を低減させる
（すなわち燃費を改善する）ことが可能となっている。
これは、吸気系への高温の排ガスの導入による熱効率向
上と、ポンピングロスの低減とに起因するものと考えら
れる。
【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、例として次のような態様をとることも可能で
ある。
のでなく、例として次のような態様をとることも可能で
ある。
【００２５】(1) 本発明において、吸気ポート及び排気
ポートの数は特に問わず、自由に設定すればよい。
ポートの数は特に問わず、自由に設定すればよい。
【００２６】(2) 本発明における混合気供給ポートは、
加圧エアと燃料とを混合して混合気を形成した上で燃焼
室内に供給するものであれば良く、上記のような閉空間
をもつものの他、エアポンプ等でエアを加圧して燃焼室
内に圧入するものでもよい。
加圧エアと燃料とを混合して混合気を形成した上で燃焼
室内に供給するものであれば良く、上記のような閉空間
をもつものの他、エアポンプ等でエアを加圧して燃焼室
内に圧入するものでもよい。
【００２７】(3) 本発明において、混合気成層化とＥＧ
Ｒとを同時実行する運転領域は、自由に定めればよい。
また、空燃比を略理論空燃比とする領域も、少なくとも
低負荷運転領域を含んでいればよい。
Ｒとを同時実行する運転領域は、自由に定めればよい。
また、空燃比を略理論空燃比とする領域も、少なくとも
低負荷運転領域を含んでいればよい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明は、混合気供給ポー
トの使用とスワール生成とにより混合気を成層化すると
ともに、排気通路にＮＯｘ浄化触媒を設け、少なくとも
低負荷運転領域において上記混合気供給による筒内空燃
比を略理論空燃比に設定し、２０％以上のＥＧＲ率でＥ
ＧＲを行うようにしたものであるので、良好な燃焼安定
性を確保しながら、高いＥＧＲ率の設定とＮＯｘ浄化触
媒の活性化とによりＮＯｘ発生量を大幅に低減させるこ
とができ、しかも、ＥＧＲを行わない場合よりも良好な
燃費を確保できる効果がある。
トの使用とスワール生成とにより混合気を成層化すると
ともに、排気通路にＮＯｘ浄化触媒を設け、少なくとも
低負荷運転領域において上記混合気供給による筒内空燃
比を略理論空燃比に設定し、２０％以上のＥＧＲ率でＥ
ＧＲを行うようにしたものであるので、良好な燃焼安定
性を確保しながら、高いＥＧＲ率の設定とＮＯｘ浄化触
媒の活性化とによりＮＯｘ発生量を大幅に低減させるこ
とができ、しかも、ＥＧＲを行わない場合よりも良好な
燃費を確保できる効果がある。
【００２９】特に、上記ＮＯｘ浄化触媒が三元触媒であ
る場合、略理論空燃比の設定による触媒性能の向上は著
しく、より高い効果が得られる。
る場合、略理論空燃比の設定による触媒性能の向上は著
しく、より高い効果が得られる。
【図１】本発明の一実施例におけるエンジンの全体構成
図である。
図である。
【図２】上記エンジンにおける各ポートの配置を示す模
式平面図である。
式平面図である。
【図３】上記エンジンにおける吸気弁及びセンター弁の
バルブタイミングを示す図である。
バルブタイミングを示す図である。
【図４】上記エンジンにおいて、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
ＥＧＲをせずに希薄燃焼を行った場合の筒内指圧及び熱
発生率を示すグラフである。
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
ＥＧＲをせずに希薄燃焼を行った場合の筒内指圧及び熱
発生率を示すグラフである。
【図５】上記エンジンにおいて、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合、空燃比18.0でＥＧＲを行った場合、及び空
燃比20.0でＥＧＲを行った場合のＥＧＲ率とＮＯｘ発生
量との関係を示すグラフである。
行った場合、空燃比18.0でＥＧＲを行った場合、及び空
燃比20.0でＥＧＲを行った場合のＥＧＲ率とＮＯｘ発生
量との関係を示すグラフである。
【図６】上記エンジンにおいて、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
ＥＧＲをせずに希薄燃焼を行った場合の吸気負圧と排ガ
ス温度との関係を示すグラフである。
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
ＥＧＲをせずに希薄燃焼を行った場合の吸気負圧と排ガ
ス温度との関係を示すグラフである。
【図７】上記エンジンにおいて、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
理論空燃比でＥＧＲを行わなかった場合の正味平均有効
圧力と燃料消費量との関係を示すグラフである。
行った場合、リーン空燃比でＥＧＲを行った場合、及び
理論空燃比でＥＧＲを行わなかった場合の正味平均有効
圧力と燃料消費量との関係を示すグラフである。
１０ エンジン本体 １４ 燃焼室 １６，１８ 吸気ポート ２２ 吸気弁 ３８ スワールコントロール弁 ４２ 共通排気管 ４４ ＮＯｘ浄化触媒 ４６ Ｏ2センサ ４８ ＥＧＲ管 ５０ ＥＧＲ弁 ５７ 混合気供給ポート ５８ センター弁 ６０ インジェクタ ７０ ＥＣＵ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｅ 43/00 ３０１ Ｅ Ｎ 45/00 ３０１ Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｄ 61/14 ３２０ Ａ 69/04 Ｐ (72)発明者 乃生 芳尚 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気ポートとは別に、加圧エアと燃料と
の混合により混合気を形成して燃焼室内に供給するため
の混合気供給ポートを備え、この混合気供給ポートの上
記燃焼室内に対する開口期間が吸気行程後半から圧縮行
程にかけての期間に設定されたエンジンの吸気装置にお
いて、上記吸気ポートをこの吸気ポートからの吸気によ
り燃焼室内にスワールが生成されるように配置し、上記
混合気供給ポートを点火プラグ近傍のボア中心部に対し
て略シリンダ中心線方向に開口させるとともに、上記吸
気ポートに排ガスを還流させる排ガス還流手段と、排気
通路を流れるＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒とを備
え、少なくとも低負荷運転領域において上記混合気供給
による筒内空燃比を略理論空燃比に設定し、上記排ガス
還流手段による排ガス還流率を２０％以上に設定したこ
とを特徴とするエンジンの吸気装置。 - 【請求項２】 上記ＮＯｘ浄化触媒が三元触媒であるこ
とを特徴とする請求項１記載のエンジンの吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219064A JPH0882233A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | エンジンの吸気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219064A JPH0882233A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | エンジンの吸気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882233A true JPH0882233A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16729712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6219064A Pending JPH0882233A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | エンジンの吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882233A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269220A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Hitachi Ltd | 低排気型筒内噴射エンジンの構成および制御装置 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP6219064A patent/JPH0882233A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003269220A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-25 | Hitachi Ltd | 低排気型筒内噴射エンジンの構成および制御装置 |
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