JPH11148429A - Exhaust gas recirculation device - Google Patents

Exhaust gas recirculation device

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JPH11148429A
JPH11148429A JP9313741A JP31374197A JPH11148429A JP H11148429 A JPH11148429 A JP H11148429A JP 9313741 A JP9313741 A JP 9313741A JP 31374197 A JP31374197 A JP 31374197A JP H11148429 A JPH11148429 A JP H11148429A
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JP
Japan
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exhaust gas
gas recirculation
intake
combustion chamber
egr
Prior art date
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Pending
Application number
JP9313741A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Masuda
秀樹 益田
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Filing date
Publication date
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の吸気ポートを有する内燃機関におい
て、各吸気ポートにより燃焼室内に同心円状にスワール
流を形成し、運転条件によってEGRガス量の異なる吸
気を供給して燃焼室内に形成される排気ガス還流層を制
御し、低NOx、低PM、低燃費を図るようにした排気
ガス還流装置を提供する。 【解決手段】 内燃機関1の燃焼室8に複数の吸気ポー
ト3、4、吸気マニホールド11、12を夫々独立して
設け、各吸気ポート3、4により燃焼室8内に同心円状
にスワール流を形成し、運転条件によって各排気ガス還
流制御弁25、26を切り換え、燃焼室8内に形成され
る排気ガス還流層(EGR層)を制御すると共に、燃焼
室8内への排気ガスの還流量を最適な値に制御する。
(57) Abstract: In an internal combustion engine having a plurality of intake ports, a swirl flow is formed concentrically in the combustion chamber by each intake port, and intake air having a different EGR gas amount is supplied depending on operating conditions to supply the combustion chamber. The present invention provides an exhaust gas recirculation device which controls an exhaust gas recirculation layer formed in the exhaust gas recirculation device to achieve low NOx, low PM, and low fuel consumption. A plurality of intake ports (3, 4) and intake manifolds (11, 12) are independently provided in a combustion chamber (8) of an internal combustion engine (1), and a swirl flow is concentrically formed in the combustion chamber (8) by the intake ports (3, 4). The exhaust gas recirculation control valves 25 and 26 are switched according to the operating conditions to control an exhaust gas recirculation layer (EGR layer) formed in the combustion chamber 8 and the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber 8. Is controlled to an optimal value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス還流装置
に関する。
[0001] The present invention relates to an exhaust gas recirculation device.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関において、燃焼済みの排気ガス
の一部を吸気に混入することで、燃焼を緩慢にして燃焼
温度を下げ、窒素酸化物(以下「NOx」という)を低
減させる排気ガス還流(EGR)装置としては、直接噴
射式ディーゼルエンジンの吸気ポートに対して副ポート
を設け、この副ポートに排気ガスを導入し(以下「EG
Rガス」という)、ノズル近傍(中心部)にEGRガス
を集め、排気ガス特性・耐久性を向上させるようにした
排気ガス還流装置(特開平1−180618号公報)、
火花点火式の成層燃焼エンジンの吸気ポートに中心付近
へのスワール流を形成する副ポートを設け、この副ポー
ト(中心付近への流れ)にはEGRガスなしの吸気を供
給し、主ポート(外周部)にのみEGRガスを導入した
吸気を供給するようにした排気ガス還流装置(特開平6
−89659号公報)等がある。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, a part of burned exhaust gas is mixed into intake air to slow down combustion to lower combustion temperature and reduce nitrogen oxides (hereinafter referred to as "NOx"). As a recirculation (EGR) device, a sub-port is provided for an intake port of a direct injection diesel engine, and exhaust gas is introduced to this sub-port (hereinafter referred to as “EG”).
R gas), an exhaust gas recirculation device (JP-A-1-180618) that collects EGR gas near the nozzle (at the center) to improve exhaust gas characteristics and durability.
A sub port for forming a swirl flow near the center is provided at an intake port of a stratified combustion engine of a spark ignition type, and the sub port (flow toward the center) is supplied with intake air without EGR gas, and a main port (outer periphery) is provided. Exhaust gas recirculation device (Japanese Patent Laid-Open No.
-89659).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た副ポート式では、主ポートによる流れに巻き込まれな
いようなスワール流を形成することが困難であり、EG
Rガスと新気との混合が避けられず、効率的に層状のE
GR分布を得ることができない。副ポートの大きさが限
られるためEGRガスが少量に限定され、高いEGR率
を得ることができない。副ポートを大きく取るとスワー
ル流が弱くなるため、スモーク、HCの増大が懸念され
る。吸気弁が2弁の多弁(3弁或いは、4弁)エンジン
では、吸気ポートやバルブの間が狭くなるため、シリン
ダヘッドの内部構造が複雑であり副ポートを設けたシリ
ンダヘッドを製造することが非常に困難である。このた
め高出力・低排気ガスといったポテンシャルの高い多弁
エンジンに適用することができない等の問題がある。
However, in the above-described sub-port type, it is difficult to form a swirl flow which is not entrained in the flow by the main port.
Mixing of R gas and fresh air is unavoidable, and efficient layered E
GR distribution cannot be obtained. Since the size of the sub port is limited, the EGR gas is limited to a small amount, and a high EGR rate cannot be obtained. If the sub port is made large, the swirl flow becomes weak, and there is a concern that smoke and HC will increase. In a multi-valve (three-valve or four-valve) engine having two intake valves, the space between the intake ports and valves is narrow, so that the internal structure of the cylinder head is complicated, and it is possible to manufacture a cylinder head provided with a sub port. Very difficult. Therefore, there is a problem that it cannot be applied to a multi-valve engine having high potential such as high output and low exhaust gas.

【0004】このため、本発明では、複数の吸気ポート
を有する内燃機関において、各吸気ポートにより燃焼室
内に同心円状にスワール流を形成し、運転条件によって
EGRガス量の異なる吸気を供給して燃焼室内に形成さ
れる排気ガス還流層を制御し、低NOx、低PM(スモ
ーク、HC)、低燃費を図るようにした排気ガス還流装
置を提供することを目的としている。
Therefore, according to the present invention, in an internal combustion engine having a plurality of intake ports, a swirl flow is formed concentrically in the combustion chamber by each intake port, and intake air having a different amount of EGR gas is supplied depending on operating conditions to perform combustion. An object of the present invention is to provide an exhaust gas recirculation device that controls an exhaust gas recirculation layer formed in a room to achieve low NOx, low PM (smoke, HC), and low fuel consumption.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1では、内燃機関の燃焼室に複数の
吸気ポート、吸気マニホールドを夫々独立して設け、各
吸気ポートにより燃焼室内に同心円状にスワール流を形
成し、内燃機関の運転条件によって各排気ガス還流制御
弁を切り換える。これにより、燃焼室内に形成される排
気ガス還流層を制御すると共に、燃焼室内への排気ガス
の還流量を最適な値に制御する。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of intake ports and an intake manifold are independently provided in a combustion chamber of an internal combustion engine. A swirl flow is formed concentrically, and each exhaust gas recirculation control valve is switched according to the operating conditions of the internal combustion engine. This controls the exhaust gas recirculation layer formed in the combustion chamber and controls the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber to an optimal value.

【0006】請求項2の発明では、スワール流の上流側
の吸気ポートにより燃焼室の中心寄りに沿ってスワール
流を形成し、スワール流の下流側の吸気ポートにより燃
焼室の壁面に向けてスワール流を形成する。これによ
り、スワールの流れが同心円状に形成されて、理想的な
層状EGRガス分布を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, a swirl flow is formed along the center of the combustion chamber by the intake port on the upstream side of the swirl flow, and the swirl flows toward the wall surface of the combustion chamber by the intake port on the downstream side of the swirl flow. Form a flow. Thereby, the swirl flow is formed concentrically, and an ideal stratified EGR gas distribution can be obtained.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。図1は、本発明
の実施形態として排気ガス還流装置の概略構成図を示
す。図1において、内燃機関としてのエンジン1は、多
気筒エンジンで、1気筒当たり例えば、吸気が2弁、排
気が2弁の多弁(4弁)エンジンで、シリンダヘッド2
には各気筒当たり2つの吸気ポート3、4と、2つの排
気ポート5、6が設けられている。また、図2に示すよ
うに、シリンダブロック7には燃焼室の下部を形成する
シリンダ8が形成されている。吸気ポート3は、吸気通
路11を通して吸気マニホールド15に、吸気ポート4
は、吸気通路12を通して吸気マニホールド16に接続
されている。また、排気ポート5、6は、排気マニホー
ルド17に接続されている。尚、吸気マニホールド5、
6は、図示のように独立して設けても良く、或いは、1
つのマニホールドの内部を仕切で分割しても良い。ま
た、図1は、1つの気筒のみ図示してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an exhaust gas recirculation device as an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an engine 1 as an internal combustion engine is a multi-cylinder engine, for example, a multi-valve (four-valve) engine having two intake valves and two exhaust valves per cylinder, and a cylinder head 2.
Are provided with two intake ports 3, 4 and two exhaust ports 5, 6 for each cylinder. Further, as shown in FIG. 2, a cylinder 8 forming a lower part of the combustion chamber is formed in the cylinder block 7. The intake port 3 is connected to the intake manifold 15 through the intake passage 11 and the intake port 4.
Are connected to an intake manifold 16 through an intake passage 12. The exhaust ports 5 and 6 are connected to an exhaust manifold 17. In addition, the intake manifold 5,
6 may be provided independently as shown, or 1
The inside of one manifold may be divided by a partition. FIG. 1 shows only one cylinder.

【0008】吸気マニホールド15、16は、夫々吸気
通路20、21を介してエアクリーナ22に接続される
と共に、排気ガス還流通路(以下「EGR通路」とい
う)23、24を介して排気マニホールド17に接続さ
れている。EGR通路23、24には排気ガス還流制御
弁(以下「EGR弁」という)25、26が設けられて
いる。また、吸気通路20、21には、EGR通路2
3、24との合流部よりも上流側(エアクリーナ22寄
り)に吸気絞り弁27、28が接続されている。これら
のEGR弁25、26、及び吸気絞り弁27、28は、
電子制御装置(ECU)30によりエンジン1の運転条
件に応じて制御される。
The intake manifolds 15 and 16 are connected to an air cleaner 22 via intake passages 20 and 21, respectively, and are connected to an exhaust manifold 17 via exhaust gas recirculation passages (hereinafter referred to as "EGR passages") 23 and 24, respectively. Have been. Exhaust gas recirculation control valves (hereinafter, referred to as “EGR valves”) 25 and 26 are provided in the EGR passages 23 and 24. The EGR passage 2 is provided in the intake passages 20 and 21.
The intake throttle valves 27 and 28 are connected to the upstream side (closer to the air cleaner 22) of the junction with the air inlets 3 and 24. These EGR valves 25 and 26 and intake throttle valves 27 and 28
It is controlled by an electronic control unit (ECU) 30 according to the operating conditions of the engine 1.

【0009】図2及び図3に示すように吸気ポート3、
4により形成される各スワール流の方向は、例えば、点
線の矢印A、実線の矢印Bで示すように反時計方向とさ
れており、吸気ポート3は、スワール流の上流側に位置
し、吸気ポート4は、スワール流の下流側に位置するよ
うに配置されている。吸気ポート3は、図3の矢印Aで
示すようにスワール流がシリンダ8の中心寄りに、且つ
下方に向かうように形成されており、吸気ポート4は、
矢印Bで示すようにスワール流がシリンダ8の壁面(内
周面)に沿うように形成されている。即ち、吸気ポート
3、4の流入角度と流量を調整し、夫々の流れが干渉し
合わない形状とし、スワール上流側の吸気ポート3は、
中心寄りに向け、下流側の吸気ポート4の流出方向は、
シリンダ8の壁面に沿わせることで、吸気ポート3によ
りシリンダ8の中心近傍に第1のスワール流A(斜線で
示す領域)が、吸気ポート4により第1のスワール流の
外側に第2のスワール流B(白抜きで示す領域)が形成
される。これによりシリンダ8内に同心円状に2つのス
ワール流A、Bが形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the intake port 3,
The direction of each swirl flow formed by the swirl flow 4 is, for example, counterclockwise as shown by a dotted arrow A and a solid line arrow B, and the intake port 3 is located on the upstream side of the swirl flow, The port 4 is arranged so as to be located downstream of the swirl flow. The intake port 3 is formed so that the swirl flow is directed toward the center of the cylinder 8 and downward as shown by an arrow A in FIG.
The swirl flow is formed along the wall surface (inner peripheral surface) of the cylinder 8 as shown by the arrow B. That is, the inflow angles and the flow rates of the intake ports 3 and 4 are adjusted so that the respective flows do not interfere with each other.
Towards the center, the outflow direction of the downstream intake port 4 is
The first swirl flow A (the area indicated by oblique lines) near the center of the cylinder 8 by the intake port 3 and the second swirl flow outside the first swirl flow by the intake port 4 by being arranged along the wall surface of the cylinder 8. The flow B (the area shown in white) is formed. Thereby, two swirl flows A and B are formed concentrically in the cylinder 8.

【0010】以下に動作を説明する。電子制御装置30
は、エンジン回転センサ31、アクセル開度センサ32
等のエンジン1の運転状態を検出するセンサからの信号
により当該エンジン1の運転条件を判断し、図4に示す
EGR制御マップに基づいてEGR弁25、26を夫々
開く(全開)、半開(1/2開度)、閉じる(全閉)制御
し、吸気絞り弁27、28を、夫々開く(全開)、半開
(1/2開度)、絞る(例えば、1/4開度)等の制御をし
て、吸気マニホールド15、16に供給される各EGR
ガスの量、及び新気の量を夫々独立に制御する。
The operation will be described below. Electronic control unit 30
Are the engine rotation sensor 31 and the accelerator opening sensor 32
The operating conditions of the engine 1 are determined based on a signal from a sensor that detects the operating state of the engine 1, such as the operation state of the engine 1, and the EGR valves 25 and 26 are respectively opened (fully opened) and partially opened (1) based on the EGR control map shown in FIG. / 2 opening), closing (fully closing), and controlling the intake throttle valves 27 and 28 to open (full opening), half opening (1/2 opening), and throttle (for example, 1/4 opening) respectively. And each EGR supplied to the intake manifolds 15 and 16
The amount of gas and the amount of fresh air are independently controlled.

【0011】即ち、低〜中負荷運転領域においては、E
GR弁25を開き、EGR弁26を閉じ、吸気絞り弁2
7を絞り、吸気絞り弁28を開いて、シリンダ8の中央
付近にのみEGRガスを供給する。中〜高負荷運転領域
においては、EGR弁25、26を開き、吸気絞り弁2
7、28を絞って、シリンダ8の中央付近及び周辺部の
両方にEGRガスを供給する。高負荷運転領域において
は、EGR弁25、26を閉じ、吸気絞り弁27、28
を開いて、シリンダ8に新気のみを供給する。これによ
り、シリンダ8内へのEGRガス量を広範囲に亘り調節
することが可能となり、最適な値に制御することができ
る。
That is, in the low to medium load operation range, E
The GR valve 25 is opened, the EGR valve 26 is closed, and the intake throttle valve 2 is opened.
7, the intake throttle valve 28 is opened, and EGR gas is supplied only to the vicinity of the center of the cylinder 8. In the middle to high load operation range, the EGR valves 25 and 26 are opened, and the intake throttle valve 2 is opened.
The EGR gas is supplied to both the vicinity of the center and the peripheral portion of the cylinder 8 by squeezing 7 and 28. In the high load operation region, the EGR valves 25 and 26 are closed, and the intake throttle valves 27 and 28 are closed.
To supply only fresh air to the cylinder 8. Thus, the amount of EGR gas into the cylinder 8 can be adjusted over a wide range, and can be controlled to an optimum value.

【0012】例えば、直接噴射式ディーゼルエンジンの
燃焼では、予混合燃焼(燃料噴射から着火までの期間に
噴射された燃料の燃焼)は、燃焼温度が高く、NOxの
発生量が多い。そこで、本願発明の排気ガス還流装置を
適用して、シリンダ8の中央付近にEGRガスの濃い領
域、周辺部にEGRガスの薄い(新気の多い)領域を形
成することで、HC、スモークの発生を最小限にして効
果的にNOxを低減する。
For example, in the combustion of a direct injection diesel engine, premixed combustion (combustion of fuel injected during the period from fuel injection to ignition) has a high combustion temperature and a large amount of NOx. Therefore, by applying the exhaust gas recirculation device of the present invention to form a region where the EGR gas is rich near the center of the cylinder 8 and a region where the EGR gas is thin (a lot of fresh air) around the cylinder 8, HC and smoke are reduced. Effectively reduce NOx by minimizing generation.

【0013】即ち、噴射初期にEGR率が高い領域に噴
霧が分布するため、着火までの期間(着火遅れ)が長く
なり、予混合燃焼の割合が大きくなる(EGR率が高い
ためにNOxの発生が抑えられる)。また、拡散燃焼領
域では、EGRガスの薄い(低EGR)領域で燃焼する
ため、燃え残りのHC、スモークが低減する。ピストン
リング、オイルの耐久性等の点からみても、シリンダ壁
面付近のEGR率は低い方が好ましい。中負荷以上の領
域においては、拡散燃焼のNOx発生寄与率が高くなる
ために、運転条件によってはより性能を良くするために
周辺部にもEGRが必要となる場合がある。このような
場合、図4に示すようなEGR制御マップを使用するこ
とでNOxを低減することが可能となる。
That is, since the spray is distributed in a region where the EGR rate is high in the early stage of the injection, the period until ignition (ignition delay) is prolonged, and the proportion of premixed combustion is increased (the generation of NOx due to the high EGR rate). Is suppressed). In the diffusion combustion region, combustion is performed in a region where the EGR gas is thin (low EGR), so that unburned HC and smoke are reduced. It is preferable that the EGR rate in the vicinity of the cylinder wall is low from the viewpoint of the durability of the piston ring and the oil. In a region where the load is medium or higher, the contribution ratio of NOx generation by diffusion combustion becomes high, and depending on the operating conditions, EGR may be required in the peripheral portion in order to further improve performance. In such a case, NOx can be reduced by using an EGR control map as shown in FIG.

【0014】このように、シリンダ8の中心付近と外周
部にEGR率の異なる吸気を供給することで、シリンダ
8内へのEGRガス量を最適な値に制御することが可能
となり、低NOx、低PM(スモーク、HC)、或い
は、低燃費という両立の難しい特性を同時に改善するこ
とが可能となる。図5は、図4のEGR制御マップにお
いて、特定の運転条件例えば、エンジン回転数を一定に
維持する際に負荷率(出力比)が変化する場合における
各弁の制御マップの一例を示す。
As described above, by supplying the intake air having different EGR rates to the vicinity of the center and the outer periphery of the cylinder 8, it becomes possible to control the amount of the EGR gas into the cylinder 8 to an optimum value. This makes it possible to simultaneously improve low PM (smoke, HC) or low fuel consumption, which are difficult to achieve. FIG. 5 shows an example of a control map of each valve in the case where the load ratio (output ratio) changes when a specific operating condition, for example, the engine speed is kept constant, in the EGR control map of FIG.

【0015】例えば、負荷率が20%以下の運転条件の
ときには、EGR弁25、26を開き(全開)、吸気絞
り弁27、28を絞り(1/4開度)、吸気マニホールド
15、16へのEGRガス量を多く、新気の供給量を少
なくしてシリンダ8内の全領域を高EGR率とする。負
荷率が20%〜40%の運転条件のときには、EGR弁
25を開き(全開)、EGR弁26を半開し(1/2開
度)、吸気絞り弁27を絞り(1/4開度)、吸気絞り弁
28を半開し(1/2開度)、シリンダ8内の吸気分布を
中央に高EGR、周辺は低EGRとする。負荷率が40
%〜60%の運転条件のときには、EGR弁25を開き
(全開)、EGR弁26を閉じ(全閉)、吸気絞り弁2
7を絞り(1/4開度)、吸気絞り弁28を開き(全
開)、シリンダ8内の吸気分布を中央のみ高EGR、周
辺は新気のみとする。
For example, when the load condition is an operating condition of 20% or less, the EGR valves 25 and 26 are opened (fully open), the intake throttle valves 27 and 28 are throttled (1/4 opening), and the intake manifolds 15 and 16 are opened. The EGR gas amount is increased and the supply amount of fresh air is reduced, so that the entire region in the cylinder 8 is set to a high EGR rate. When the load factor is in an operating condition of 20% to 40%, the EGR valve 25 is opened (fully opened), the EGR valve 26 is half-opened (1/2 opening), and the intake throttle valve 27 is throttled (1/4 opening). The intake throttle valve 28 is half-opened (1/2 opening), and the intake air distribution in the cylinder 8 is set to high EGR at the center and low EGR at the periphery. Load factor is 40
% To 60%, the EGR valve 25 is opened (fully opened), the EGR valve 26 is closed (fully closed), and the intake throttle valve 2 is opened.
7, the throttle valve 28 is opened (1/4 opening), the intake throttle valve 28 is opened (full open), and the intake air distribution in the cylinder 8 is set to high EGR only in the center and only fresh air in the periphery.

【0016】負荷率が60%〜80%の運転条件のとき
には、EGR弁25、26を半開し(1/2開度)、吸気
絞り弁27、28を開き(全開)、シリンダ8内の吸気
分布を全領域に低EGRとする。そして、負荷率が80
%以上の運転条件のときには、EGR弁27、28を閉
じ(全閉)、吸気絞り弁27、28を開き(全開)、シ
リンダ8内の吸気分布を全領域新気のみとする。このよ
うにして、エンジン1の運転条件に応じてシリンダ8の
中心付近と外周部にEGR率の異なる吸気を供給する。
When the load factor is an operating condition of 60% to 80%, the EGR valves 25 and 26 are half-opened (1/2 opening), the intake throttle valves 27 and 28 are opened (fully open), and the intake air in the cylinder 8 is opened. The distribution is set to low EGR in the entire region. And the load factor is 80
%, The EGR valves 27 and 28 are closed (fully closed), the intake throttle valves 27 and 28 are opened (fully open), and the intake air distribution in the cylinder 8 is limited to fresh air in the entire region. In this way, intake air having different EGR rates is supplied to the vicinity of the center and the outer periphery of the cylinder 8 according to the operating conditions of the engine 1.

【0017】上記排気ガス還流装置において、現状のエ
ンジンに対する構造の変更は、吸気ポート3、4の若干
のレイアウト変更を除けば、吸気マニホールド15、1
6を分割型とし、EGR通路23、24と、EGR弁2
5、26、吸気絞り弁27、28を追加するだけで実現
することが可能であり、シリンダヘッドの内部構造を大
きく変更する必要のある副ポート式に比べて、低コスト
で生産することが可能となる。
In the above exhaust gas recirculation system, the structure of the current engine is changed except for a slight change in the layout of the intake ports 3 and 4.
6 is a split type, and the EGR passages 23 and 24 and the EGR valve 2
5, 26, and intake throttle valves 27, 28 can be realized simply by adding them, and can be produced at lower cost compared to a sub-port type that requires a major change in the internal structure of the cylinder head. Becomes

【0018】また、上記実施例ではシリンダ8の中心付
近と外周部にEGR率の異なる吸気を供給する場合のE
GRガス分布として、シリンダ8の中心付近にEGRガ
スの多い(高EGR率)領域を形成し、外周部に新気の
多い(低EGR率)領域を形成する場合について記述し
たが、これとは反対に、シリンダ8の外周部にEGRガ
スの多い(高EGR率)領域を形成し、中心付近に新気
の多い(低EGR率)領域を形成することも可能であ
る。
Further, in the above-described embodiment, E is used to supply intake air having different EGR rates to the vicinity of the center and the outer periphery of the cylinder 8.
As the GR gas distribution, a case where a region with a large amount of EGR gas (high EGR ratio) is formed near the center of the cylinder 8 and a region with a large amount of fresh air (low EGR ratio) is formed on the outer peripheral portion is described. Conversely, it is possible to form a region with a large amount of EGR gas (high EGR rate) on the outer peripheral portion of the cylinder 8 and to form a region with a large amount of fresh air (low EGR ratio) near the center.

【0019】また、本発明の排気ガス還流装置は、直接
噴射式ディーゼルエンジンに限るのではなく、層状燃焼
を行う内燃機関例えば、直接噴射式火花点火式のガソリ
ンエンジンにも適用し得ることは勿論である。
The exhaust gas recirculation device of the present invention is not limited to a direct injection type diesel engine, but can be applied to an internal combustion engine which performs stratified combustion, for example, a direct injection type spark ignition type gasoline engine. It is.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明によれば、燃焼室内に同心円状に
スワール流を形成することができるためにEGRガスの
濃い領域と薄い領域がはっきりと分離され、NOx、ス
モーク、HC等の低減が図られる。また、燃焼室内に同
心円状に的にEGRガス量の異なる吸気を供給すること
で、燃焼室内への排気ガスの還流量を最適な分布に制御
することが可能となり、NOx、PM(スモーク、H
C)、燃費等の両立し難い特性を改善することが可能と
なる。また、シリンダヘッド内部構造を大きく変更する
ことなく排気ガス還流装置を構成することが可能とな
り、低コストで生産することが可能となる。
According to the present invention, since a swirl flow can be formed concentrically in the combustion chamber, the region where the EGR gas is rich and the region where the EGR gas is thin are clearly separated, and the reduction of NOx, smoke, HC and the like can be achieved. It is planned. Further, by supplying concentrically different intake amounts of EGR gas into the combustion chamber, it is possible to control the amount of exhaust gas recirculated into the combustion chamber to an optimum distribution, and to obtain NOx, PM (smoke, H
C), it is possible to improve characteristics that are hardly compatible with each other, such as fuel efficiency. Further, it is possible to configure the exhaust gas recirculation device without largely changing the internal structure of the cylinder head, and it is possible to produce at low cost.

【0021】請求項2の発明では、スワール流の上流側
の吸気ポートは、燃焼室の中心寄りに向けてスワール流
を形成するように、スワール流の下流側の吸気ポート
は、燃焼室の壁面に沿ってスワール流を形成するように
設けられたことで、同心円状にスワール流を形成するこ
とができ、理想的な層状EGR制御を行うことが可能と
なる。
According to the present invention, the intake port on the upstream side of the swirl flow forms a swirl flow toward the center of the combustion chamber. Are provided so as to form a swirl flow along, so that a swirl flow can be formed concentrically, and ideal stratified EGR control can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る排気ガス還流装置の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of an exhaust gas recirculation device according to the present invention.

【図2】図1の吸気ポートによりシリンダ内に形成され
るスワール流の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a swirl flow formed in a cylinder by an intake port of FIG. 1;

【図3】図2のシリンダ内に形成されるスワール流の側
面図である。
FIG. 3 is a side view of a swirl flow formed in the cylinder of FIG. 2;

【図4】図1の排気ガス還流装置のEGR制御マップの
一例を示す図である。
FIG. 4 is a view showing an example of an EGR control map of the exhaust gas recirculation device of FIG. 1;

【図5】図4のEGR制御マップの特定の運転状態にお
けるEGR弁、吸気絞り弁の制御マップの一例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a control map of an EGR valve and an intake throttle valve in a specific operation state of the EGR control map of FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン(内燃機関) 2 シリンダヘッド 3、4 吸気ポート 5、6 排気ポート 7 シリンダブロック 8 シリンダ(燃焼室) 15、16 吸気マニホールド 20、21 吸気通路 23、24 EGR通路(排気ガス還流通路) 25、26 EGR弁(排気ガス還流制御弁) 27、28 吸気絞り弁 30 電子制御装置(ECU) Reference Signs List 1 engine (internal combustion engine) 2 cylinder head 3, 4 intake port 5, 6 exhaust port 7 cylinder block 8 cylinder (combustion chamber) 15, 16 intake manifold 20, 21 intake passage 23, 24 EGR passage (exhaust gas recirculation passage) 25 , 26 EGR valve (exhaust gas recirculation control valve) 27, 28 Intake throttle valve 30 Electronic control unit (ECU)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301A 41/02 360 41/02 360 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301A 41/02 360 41/02 360

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気ガスの一部を還流ガスと
して当該内燃機関の燃焼室に還流させる排気ガス還流装
置において、 前記内燃機関のシリンダヘッドに夫々独立するように設
けられると共に前記燃焼室内に同心円状にスワール流を
形成するように設けられた複数の吸気ポートと、 前記各吸気ポートに接続するように独立に設けられた複
数の吸気マニホールドと、 前記各吸気マニホールドに夫々接続された排気ガス還流
通路と、 前記各排気ガス還流通路に設けられた排気ガス還流制御
弁とを備え、 前記内燃機関の運転条件によって前記各排気ガス還流制
御弁を切り換えて前記燃焼室内に形成される排気ガス還
流層を制御するようにしたことを特徴とする排気ガス還
流装置。
1. An exhaust gas recirculation device that recirculates a part of exhaust gas of an internal combustion engine as recirculated gas to a combustion chamber of the internal combustion engine, wherein the exhaust gas recirculation device is provided independently of a cylinder head of the internal combustion engine and is provided in the combustion chamber. A plurality of intake ports provided concentrically to form a swirl flow; a plurality of intake manifolds independently provided so as to be connected to the respective intake ports; and exhaust gases respectively connected to the respective intake manifolds. An exhaust gas formed in the combustion chamber, comprising: a gas recirculation passage; and an exhaust gas recirculation control valve provided in each of the exhaust gas recirculation passages, wherein each of the exhaust gas recirculation control valves is switched according to operating conditions of the internal combustion engine. An exhaust gas recirculation device characterized by controlling a recirculation layer.
【請求項2】 前記複数の吸気ポートのうち、スワール
流の上流側の吸気ポートは、燃焼室の中心寄りに向けて
スワール流を形成するように設けられ、スワール流の下
流側の吸気ポートは、燃焼室の壁面に沿ってスワール流
を形成するように設けられたことを特徴とする請求項1
項記載の排気ガス還流装置。
2. An intake port on the upstream side of the swirl flow out of the plurality of intake ports is provided so as to form a swirl flow toward the center of the combustion chamber, and the intake port on the downstream side of the swirl flow is The swirl flow is formed along the wall surface of the combustion chamber.
An exhaust gas recirculation device according to any one of the preceding claims.
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