JPH0882234A - エンジンの吸気装置 - Google Patents
エンジンの吸気装置Info
- Publication number
- JPH0882234A JPH0882234A JP6219065A JP21906594A JPH0882234A JP H0882234 A JPH0882234 A JP H0882234A JP 6219065 A JP6219065 A JP 6219065A JP 21906594 A JP21906594 A JP 21906594A JP H0882234 A JPH0882234 A JP H0882234A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel ratio
- fuel
- intake
- egr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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１６，１８とは別の混合気供給ポ
ート５７内で混合気を形成し、燃焼室１４内に供給する
一方、この燃焼室１４内にスワールを生成することによ
り、上記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、空燃比は、少なくとも低負荷運転領域において１
６〜２０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１６，１８とは別の混合気供給ポ
ート５７内で混合気を形成し、燃焼室１４内に供給する
一方、この燃焼室１４内にスワールを生成することによ
り、上記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、空燃比は、少なくとも低負荷運転領域において１
６〜２０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の中心部に供給さ
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の中心部に供給さ
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】上記公報では、希薄燃
焼により燃費改善を狙っているが、より一層の燃費節減
が要望されている。
焼により燃費改善を狙っているが、より一層の燃費節減
が要望されている。
【０００５】また近年は、排ガス中に含まれるＮＯｘ量
の規制が厳しく、ＮＯｘ低減が重要な課題となってお
り、その低減手段としては、排ガス還流（以下、ＥＧＲ
と称する）が有効であるが、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、
燃焼性が低下するためにＥＧＲ率の増加は著しく制限さ
れ、十分なＮＯｘ低減効果は期待できなくなる。
の規制が厳しく、ＮＯｘ低減が重要な課題となってお
り、その低減手段としては、排ガス還流（以下、ＥＧＲ
と称する）が有効であるが、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、
燃焼性が低下するためにＥＧＲ率の増加は著しく制限さ
れ、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、燃費を
大幅に改善し、かつ、エンジンの失火を避けながら多量
のＥＧＲを可能にして排ガス中のＮＯｘを低減できるエ
ンジンの吸気装置を提供することを目的とする。
大幅に改善し、かつ、エンジンの失火を避けながら多量
のＥＧＲを可能にして排ガス中のＮＯｘを低減できるエ
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】本発明者等は、上記課題
を解決すべく研究を重ねた結果、混合気成層化を行いな
がらＥＧＲを行い、かつ空燃比をわずかにリーン側の特
定範囲に設定することにより、燃費が大幅に改善される
ことを突き止めた。
を解決すべく研究を重ねた結果、混合気成層化を行いな
がらＥＧＲを行い、かつ空燃比をわずかにリーン側の特
定範囲に設定することにより、燃費が大幅に改善される
ことを突き止めた。
【０００８】本発明は、このような研究の結果、なされ
たものであり、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１６以上２０以下に設定し、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（請求項１）。
たものであり、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１６以上２０以下に設定し、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（請求項１）。
【０００９】この装置において、上記低負荷運転領域よ
りも高負荷側の高負荷運転領域では上記筒内空燃比を略
理論空燃比に設定するようにしてもよい（請求項２）。
りも高負荷側の高負荷運転領域では上記筒内空燃比を略
理論空燃比に設定するようにしてもよい（請求項２）。
【００１０】また、上記装置では、排気通路に三元触媒
や理論空燃比に加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能
をもつ触媒を設けるのが、より好ましい（請求項３〜
５）。
や理論空燃比に加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能
をもつ触媒を設けるのが、より好ましい（請求項３〜
５）。
【００１１】
【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、エンジンの失火を避けながらヘビーＥＧＲでＮＯｘ
発生を抑えることができる。しかも、このような混合気
成層化を少なくとも低負荷運転領域において１６〜２０
の空燃比で行い、かつＥＧＲを同時実行すると、このＥ
ＧＲによりポンピングロスが低減され、また吸気温度が
上昇するのに加え、後述のように燃焼が活発化されて熱
効率が高くなり、ＥＧＲを行わない場合よりも燃費が大
幅に向上する。
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、エンジンの失火を避けながらヘビーＥＧＲでＮＯｘ
発生を抑えることができる。しかも、このような混合気
成層化を少なくとも低負荷運転領域において１６〜２０
の空燃比で行い、かつＥＧＲを同時実行すると、このＥ
ＧＲによりポンピングロスが低減され、また吸気温度が
上昇するのに加え、後述のように燃焼が活発化されて熱
効率が高くなり、ＥＧＲを行わない場合よりも燃費が大
幅に向上する。
【００１２】ここで、請求項２記載の装置では、上記低
負荷運転領域よりも高負荷側の高負荷運転領域では上記
筒内空燃比を略理論空燃比に設定しているので、高トル
ク要求を満たすことができ、しかも、空燃比を上記１６
〜２０の範囲よりも下げる分、燃焼を緩慢にしてＮＯｘ
発生をより抑えることが可能である。
負荷運転領域よりも高負荷側の高負荷運転領域では上記
筒内空燃比を略理論空燃比に設定しているので、高トル
ク要求を満たすことができ、しかも、空燃比を上記１６
〜２０の範囲よりも下げる分、燃焼を緩慢にしてＮＯｘ
発生をより抑えることが可能である。
【００１３】請求項３記載の装置では、排気通路に設け
られた三元触媒により、エミッションがさらに改善され
る。特に、空燃比１６〜２０の領域では、ＨＣが大幅に
低減される。
られた三元触媒により、エミッションがさらに改善され
る。特に、空燃比１６〜２０の領域では、ＨＣが大幅に
低減される。
【００１４】さらに、上記三元触媒を請求項２の装置、
すなわち、高負荷運転領域で略理論空燃比とする装置に
設ければ（請求項４）、高負荷側では上記ＨＣに加えて
ＣＯ、及びＮＯｘも大幅に低減させることができ、エミ
ッションはさらに改善される。
すなわち、高負荷運転領域で略理論空燃比とする装置に
設ければ（請求項４）、高負荷側では上記ＨＣに加えて
ＣＯ、及びＮＯｘも大幅に低減させることができ、エミ
ッションはさらに改善される。
【００１５】また、請求項５記載のように理論空燃比に
加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をもつ触媒を用
いれば、上記のように空燃比を１６〜２０に設定しても
触媒でさらにＮＯｘを低減させることができる。
加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をもつ触媒を用
いれば、上記のように空燃比を１６〜２０に設定しても
触媒でさらにＮＯｘを低減させることができる。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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には、この実施
例では三元触媒が用いられている。
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には、この実施
例では三元触媒が用いられている。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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。
【００２３】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、Ｏ
2センサ４６の検出信号に基づき、空燃比を各運転領域
に対応する目標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。ここで、目標空燃比は、エンジ
ン負荷が一定未満の速低負荷運転領域では１８、エンジ
ン負荷が一定以上の高負荷運転領域では略理論空燃比
（14.7）に設定されている。
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、Ｏ
2センサ４６の検出信号に基づき、空燃比を各運転領域
に対応する目標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。ここで、目標空燃比は、エンジ
ン負荷が一定未満の速低負荷運転領域では１８、エンジ
ン負荷が一定以上の高負荷運転領域では略理論空燃比
（14.7）に設定されている。
【００２４】次に、このエンジンの作用を説明する。
【００２５】まず、上記特定の運転領域で、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。
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。
【００２６】この供給混合気は、この燃焼室１４内に生
成されたスワール中心部に供給されて成層化され、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、低負
荷運転領域では、上記のような混合気成層化及びＥＧＲ
が空燃比１８で同時実行されることにより、後の実験デ
ータでも示されるように、燃焼が活発化されて熱効率が
高くなり、ＥＧＲを行わない場合よりも燃費が大幅に向
上する。また、空燃比１８ではＮＯｘ浄化触媒４４であ
る三元触媒のＨＣ浄化性能が高く、ここでもエミッショ
ンは改善される。
成されたスワール中心部に供給されて成層化され、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、低負
荷運転領域では、上記のような混合気成層化及びＥＧＲ
が空燃比１８で同時実行されることにより、後の実験デ
ータでも示されるように、燃焼が活発化されて熱効率が
高くなり、ＥＧＲを行わない場合よりも燃費が大幅に向
上する。また、空燃比１８ではＮＯｘ浄化触媒４４であ
る三元触媒のＨＣ浄化性能が高く、ここでもエミッショ
ンは改善される。
【００２７】これに対し、運転状態が高負荷運転領域に
移行すると、目標空燃比が略理論空燃比に切換えられる
ため、高トルク要求を満たすことができ、また、空燃比
を上記１６〜２０の範囲よりも下げる分、燃焼を緩慢に
してＮＯｘ発生をより抑えることが可能になる。しか
も、上記三元触媒ではＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの全ての
浄化性能が高く、エミッションはさらに改善される。
移行すると、目標空燃比が略理論空燃比に切換えられる
ため、高トルク要求を満たすことができ、また、空燃比
を上記１６〜２０の範囲よりも下げる分、燃焼を緩慢に
してＮＯｘ発生をより抑えることが可能になる。しか
も、上記三元触媒ではＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘの全ての
浄化性能が高く、エミッションはさらに改善される。
【００２８】＊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率と燃料消費量との関係。 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）と熱効
率との関係。 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率と燃料消費量との関係。 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）と熱効
率との関係。 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。
【００２９】図４に示すように、最大燃焼圧力は、理論
空燃比で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、空燃比18.0でＥＧＲを行った場
合（本実施例での低負荷運転）の方が高く、熱発生率
は、理論空燃比でＥＧＲを行った場合よりも、ＥＧＲ無
しで希薄燃焼を行った場合及び空燃比18.0でＥＧＲを行
った場合（本実施例での低負荷運転）の方が高い。よっ
て、本実施例の低負荷運転領域での燃焼は、他の燃焼に
比べて熱発生が著しく、活発な燃焼であると言える。
空燃比で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、空燃比18.0でＥＧＲを行った場
合（本実施例での低負荷運転）の方が高く、熱発生率
は、理論空燃比でＥＧＲを行った場合よりも、ＥＧＲ無
しで希薄燃焼を行った場合及び空燃比18.0でＥＧＲを行
った場合（本実施例での低負荷運転）の方が高い。よっ
て、本実施例の低負荷運転領域での燃焼は、他の燃焼に
比べて熱発生が著しく、活発な燃焼であると言える。
【００３０】このため、図５に示されるように、本実施
例の低負荷運転領域での燃焼は、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合よりも燃費がはるかに良くなり、図６に示す
ように、熱効率も大幅に高くなる。このように、ＥＧＲ
を行わない希薄燃焼よりも熱効率が良くなるのは、吸気
系へ還流される排ガスが新気よりも高温であるため、燃
料の気化・霧化が促進されることに起因すると考えられ
る。
例の低負荷運転領域での燃焼は、理論空燃比でＥＧＲを
行った場合よりも燃費がはるかに良くなり、図６に示す
ように、熱効率も大幅に高くなる。このように、ＥＧＲ
を行わない希薄燃焼よりも熱効率が良くなるのは、吸気
系へ還流される排ガスが新気よりも高温であるため、燃
料の気化・霧化が促進されることに起因すると考えられ
る。
【００３１】しかも、図７の上段及び中段に示すよう
に、ＥＧＲ率が２０％以上の領域では、ＮＯｘ発生量を
十分に抑制でき、しかも、同図下段に示されるように、
ＥＧＲを行わずに理論空燃比で運転を行った場合よりも
燃費を改善することが可能となっている。これは、上記
の熱効率向上と、ポンピングロスの低減とに起因するも
のと考えられる。
に、ＥＧＲ率が２０％以上の領域では、ＮＯｘ発生量を
十分に抑制でき、しかも、同図下段に示されるように、
ＥＧＲを行わずに理論空燃比で運転を行った場合よりも
燃費を改善することが可能となっている。これは、上記
の熱効率向上と、ポンピングロスの低減とに起因するも
のと考えられる。
【００３２】なお、図５及び図７の下段に示されるよう
に、空燃比を20.0にした場合、空燃比が18.0の場合より
も燃費は若干劣るが、理論空燃比の場合に比べれば燃費
は十分改善されている。従って、１８を中心とする１６
〜２０の範囲で空燃比を設定すれば、燃費の大幅節減が
期待できる。
に、空燃比を20.0にした場合、空燃比が18.0の場合より
も燃費は若干劣るが、理論空燃比の場合に比べれば燃費
は十分改善されている。従って、１８を中心とする１６
〜２０の範囲で空燃比を設定すれば、燃費の大幅節減が
期待できる。
【００３３】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。
【００３４】(1) 上記実施例では、ＮＯｘ浄化触媒４４
として三元触媒を用いているが、これに代え、理論空燃
比だけでなくリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をもつ触
媒を用いれば、低負荷運転領域でもＮＯｘ発生量を十分
に抑制できる利点がある。
として三元触媒を用いているが、これに代え、理論空燃
比だけでなくリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をもつ触
媒を用いれば、低負荷運転領域でもＮＯｘ発生量を十分
に抑制できる利点がある。
【００３５】(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。
【００３６】(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１６〜２０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く、高負荷運転領域での
トルク要求があまり高くないエンジンでは、全運転領域
を通じて空燃比を１６〜２０の範囲に設定するようにし
てもよい。
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１６〜２０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く、高負荷運転領域での
トルク要求があまり高くないエンジンでは、全運転領域
を通じて空燃比を１６〜２０の範囲に設定するようにし
てもよい。
【００３７】(4) 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。
【００３８】
【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、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１６〜２０に設定し、２０％以
上のＥＧＲ率でＥＧＲを行うようにしたものであるの
で、従来のようにＥＧＲをせずに希薄燃焼を行う場合
や、理論空燃比でＥＧＲを行う場合よりも燃費を大幅に
改善でき、しかも、エンジンの失火を避けながらの高い
ＥＧＲ率の設定によりＮＯｘ発生量を低減させることが
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、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１６〜２０に設定し、２０％以
上のＥＧＲ率でＥＧＲを行うようにしたものであるの
で、従来のようにＥＧＲをせずに希薄燃焼を行う場合
や、理論空燃比でＥＧＲを行う場合よりも燃費を大幅に
改善でき、しかも、エンジンの失火を避けながらの高い
ＥＧＲ率の設定によりＮＯｘ発生量を低減させることが
できる効果がある。
【００３９】ここで、請求項２記載の装置では、上記低
負荷運転領域よりも高負荷側の高負荷運転領域で上記筒
内空燃比を略理論空燃比に設定しているので、高トルク
要求を満たすことができ、また、１６〜２０の空燃比に
比べてＮＯｘ発生をより抑えることができる効果があ
る。
負荷運転領域よりも高負荷側の高負荷運転領域で上記筒
内空燃比を略理論空燃比に設定しているので、高トルク
要求を満たすことができ、また、１６〜２０の空燃比に
比べてＮＯｘ発生をより抑えることができる効果があ
る。
【００４０】請求項３記載の装置では、排気通路に設け
られた三元触媒により、エミッションの改善、特に、空
燃比１６〜２０の領域でＨＣを大幅に低減させることが
できる効果がある。
られた三元触媒により、エミッションの改善、特に、空
燃比１６〜２０の領域でＨＣを大幅に低減させることが
できる効果がある。
【００４１】さらに、上記三元触媒を請求項２の装置、
すなわち、高負荷運転領域で略理論空燃比とする装置に
設けたものによれば（請求項４）、高負荷側では上記Ｈ
Ｃに加え、ＣＯ、及びＮＯｘも大幅に低減させることが
でき、エミッションをさらに改善できる効果がある。
すなわち、高負荷運転領域で略理論空燃比とする装置に
設けたものによれば（請求項４）、高負荷側では上記Ｈ
Ｃに加え、ＣＯ、及びＮＯｘも大幅に低減させることが
でき、エミッションをさらに改善できる効果がある。
【００４２】また、請求項５記載のように排気通路に理
論空燃比に加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をも
つ触媒を設ければ、上記のように空燃比を１６〜２０に
設定しても触媒でさらにＮＯｘを低減させることができ
る効果がある。
論空燃比に加えてリーン空燃比でもＮＯｘ浄化性能をも
つ触媒を設ければ、上記のように空燃比を１６〜２０に
設定しても触媒でさらにＮＯｘを低減させることができ
る効果がある。
【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率と燃料消費量
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率と燃料消費量
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マニホールドゲ
ージ圧（吸気負圧）と熱効率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マニホールドゲ
ージ圧（吸気負圧）と熱効率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
Claims (5)
- 【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１６以上２０以下に設定し、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】 請求項１記載のエンジンの吸気装置にお
いて、上記低負荷運転領域よりも高負荷側の高負荷運転
領域では上記筒内空燃比を略理論空燃比に設定したこと
を特徴とするエンジンの吸気装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のエンジンの吸気装置にお
いて、排気通路に三元触媒を設けたことを特徴とするエ
ンジンの吸気装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のエンジンの吸気装置にお
いて、排気通路に三元触媒を設けたことを特徴とするエ
ンジンの吸気装置。 - 【請求項５】 請求項１または２記載のエンジンの吸気
装置において、排気通路に理論空燃比に加えてリーン空
燃比でもＮＯｘ浄化性能をもつ触媒を設けたことを特徴
とするエンジンの吸気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219065A JPH0882234A (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 |
|---|---|---|---|
| JP6219065A JPH0882234A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | エンジンの吸気装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882234A true JPH0882234A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16729728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6219065A Pending JPH0882234A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | エンジンの吸気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882234A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997020619A1 (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-12 | Ict Co., Ltd. | Method of controlling emission from gasoline engine |
| CN101324201B (zh) | 2007-06-15 | 2011-12-14 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种二次喷油均质充量压缩点燃的方法 |
| US9404406B2 (en) | 1995-12-06 | 2016-08-02 | Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. | Catalyst for use in a process for purifying exhaust gas from gasoline engines of a fuel-direct-injection type |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP6219065A patent/JPH0882234A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997020619A1 (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-12 | Ict Co., Ltd. | Method of controlling emission from gasoline engine |
| US9404406B2 (en) | 1995-12-06 | 2016-08-02 | Umicore Shokubai Japan Co., Ltd. | Catalyst for use in a process for purifying exhaust gas from gasoline engines of a fuel-direct-injection type |
| CN101324201B (zh) | 2007-06-15 | 2011-12-14 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种二次喷油均质充量压缩点燃的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9482168B2 (en) | Mid-cycle fuel injection strategies | |
| US6443108B1 (en) | Multiple-stroke, spark-ignited engine | |
| US6877464B2 (en) | Spark-ignition engine controller | |
| US6499456B1 (en) | Cylinder injection engine and control apparatus and method thereof | |
| JP4134492B2 (ja) | 筒内噴射型内燃機関 | |
| US6725825B1 (en) | Method and system for controlling combustion mode in an internal combustion engine | |
| JPH09158810A (ja) | ディーゼルエンジン | |
| CN105683541B (zh) | 压缩点火式发动机的控制装置 | |
| KR20000057780A (ko) | 통내분사식 엔진의 제어장치 | |
| CN104989539A (zh) | Egr条件下缸内直喷双气体燃料的内燃机及控制方法 | |
| JP4051261B2 (ja) | 理論空燃比成層燃焼内燃機関の制御方法 | |
| CN101082309A (zh) | 一种双模式直喷汽油机的全工况空燃比控制方法 | |
| US6513484B1 (en) | Boosted direct injection stratified charge gasoline engines | |
| JP2015021389A (ja) | 燃料噴射制御装置 | |
| JPH07310603A (ja) | エンジンの排気還流装置 | |
| CN112555017A (zh) | 稀薄燃烧系统、稀薄燃烧发动机及稀薄燃烧方法 | |
| JPH0882234A (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| JP2001336435A (ja) | ６サイクル内燃機関 | |
| JPH05187326A (ja) | 内燃機関の排気還流装置 | |
| JP6077272B2 (ja) | エンジン制御装置 | |
| JPH0882233A (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| JP2000110646A (ja) | ディーゼルエンジン | |
| JPH0882235A (ja) | エンジンの吸気装置 | |
| JP3151273B2 (ja) | エンジンの燃焼制御装置 | |
| JPH07247872A (ja) | 圧縮着火式内燃機関 |