JPH11182246A - 自己点火4サイクルエンジンの操作方法 - Google Patents
自己点火4サイクルエンジンの操作方法Info
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- JPH11182246A JPH11182246A JP10253883A JP25388398A JPH11182246A JP H11182246 A JPH11182246 A JP H11182246A JP 10253883 A JP10253883 A JP 10253883A JP 25388398 A JP25388398 A JP 25388398A JP H11182246 A JPH11182246 A JP H11182246A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 自己点火を制御し、かつ促進するために、そ
の燃焼室の中に含まれている燃焼ガスと新鮮なガスとの
混合を最小限にするように、排気管を少なくとも1つの
吸込管に連結する排気戻し管によって、燃焼ガスを自己
点火式燃焼の開始を許容するように制御して再循環させ
ることを含む、自己点火4サイクルエンジンを操作する
新規な方法を提供する。 【解決手段】 部分負荷運転において上記外部EGR管
8から第1吸込手段3を介してやって来る大量の燃焼ガ
ス(EGR)を燃焼室1の中へ導入し、次いでこの燃焼
室の中に第2吸込手段2を介して新鮮な空気と燃料との
混合物を導入し、それにより燃焼室の中で燃焼ガス(E
GR)と上記混合物との層状化をもたらすようにする。
の燃焼室の中に含まれている燃焼ガスと新鮮なガスとの
混合を最小限にするように、排気管を少なくとも1つの
吸込管に連結する排気戻し管によって、燃焼ガスを自己
点火式燃焼の開始を許容するように制御して再循環させ
ることを含む、自己点火4サイクルエンジンを操作する
新規な方法を提供する。 【解決手段】 部分負荷運転において上記外部EGR管
8から第1吸込手段3を介してやって来る大量の燃焼ガ
ス(EGR)を燃焼室1の中へ導入し、次いでこの燃焼
室の中に第2吸込手段2を介して新鮮な空気と燃料との
混合物を導入し、それにより燃焼室の中で燃焼ガス(E
GR)と上記混合物との層状化をもたらすようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気が吸込部へ再
循環される、自己点火過程に従い作動し得る4サイクル
エンジンに関する。
循環される、自己点火過程に従い作動し得る4サイクル
エンジンに関する。
【0002】
【従来の技術】自己点火は、その燃焼室内での燃焼を開
始させるのに、燃焼した残りのガスそれ自身を使用する
ことよりなる。自己点火を、再循環される燃焼したガス
(以下燃焼ガスと呼ぶ)の量及びこのものと燃料混合気
との組合わせにより制御することはよく知られている。
燃焼した熱いガスは、温度と活性成分(自己点火が起こ
るときに濃度がある臨界値に達するようなフリーラジカ
ル類)との特別な組合わせによって燃料混合気の燃焼の
開始をもたらす。
始させるのに、燃焼した残りのガスそれ自身を使用する
ことよりなる。自己点火を、再循環される燃焼したガス
(以下燃焼ガスと呼ぶ)の量及びこのものと燃料混合気
との組合わせにより制御することはよく知られている。
燃焼した熱いガスは、温度と活性成分(自己点火が起こ
るときに濃度がある臨界値に達するようなフリーラジカ
ル類)との特別な組合わせによって燃料混合気の燃焼の
開始をもたらす。
【0003】この型のエンジンの燃焼が各種放出物につ
いて利点を有することはよく知られており、そして2サ
イクルエンジンについては低い量の炭化水素放出物(通
常的エンジンについて40ないし80%の減少)が得ら
れ、そして窒素酸化物類放出物は50%まで減少させる
ことができる。4サイクルエンジンについては窒素酸化
物類放出物は更に低く(ある条件のもとでは外気の水準
の近くまでにさえ)することができる。
いて利点を有することはよく知られており、そして2サ
イクルエンジンについては低い量の炭化水素放出物(通
常的エンジンについて40ないし80%の減少)が得ら
れ、そして窒素酸化物類放出物は50%まで減少させる
ことができる。4サイクルエンジンについては窒素酸化
物類放出物は更に低く(ある条件のもとでは外気の水準
の近くまでにさえ)することができる。
【0004】さらに、自己点火運転によれば著しく規則
正しい燃焼が得られる。
正しい燃焼が得られる。
【0005】2サイクルエンジンにおいては、燃焼室の
中に残留ガス(以前のサイクルの間に燃焼したガス類)
の存在することがその運転にもともと付随し、実際に、
エンジン負荷が低下したときは新鮮なガスの量が低下
し、したがってこれは当然ある量の残留ガスで置き換え
られる。2サイクルエンジンはこのように、中でも部分
負荷運転に際して、燃焼ガスの内部再循環とともに作動
する。
中に残留ガス(以前のサイクルの間に燃焼したガス類)
の存在することがその運転にもともと付随し、実際に、
エンジン負荷が低下したときは新鮮なガスの量が低下
し、したがってこれは当然ある量の残留ガスで置き換え
られる。2サイクルエンジンはこのように、中でも部分
負荷運転に際して、燃焼ガスの内部再循環とともに作動
する。
【0006】しかしながら、燃焼室中に存在するこれら
燃焼ガスは所望の自己点火運転を達成するには不満足で
ある。多くの研究により、このような残留ガスと新鮮な
ガスとの混合物は制御し、かつ制限する必要があること
を示している。
燃焼ガスは所望の自己点火運転を達成するには不満足で
ある。多くの研究により、このような残留ガスと新鮮な
ガスとの混合物は制御し、かつ制限する必要があること
を示している。
【0007】もしこの2サイクルエンジンについての自
己点火技術を4サイクルエンジンに適合化させようとす
るときは、圧縮比を著しく上昇させるか、又はエンジン
を著しく加熱するか、あるいは更にこれら両方の対応策
を組み合わせることが必要である。
己点火技術を4サイクルエンジンに適合化させようとす
るときは、圧縮比を著しく上昇させるか、又はエンジン
を著しく加熱するか、あるいは更にこれら両方の対応策
を組み合わせることが必要である。
【0008】フランス国特許FR−2,738,594
は燃料中の適当な添加剤によってこのような問題を部分
的に解決する方法を記述している。
は燃料中の適当な添加剤によってこのような問題を部分
的に解決する方法を記述している。
【0009】国際特許出願WO−93/16,276は
部分負荷運転におけるポンプ給送損失を低下させること
を許容するような、その吸込部における逆止め系と組み
合わされた可変のガス分配を開示している。
部分負荷運転におけるポンプ給送損失を低下させること
を許容するような、その吸込部における逆止め系と組み
合わされた可変のガス分配を開示している。
【0010】本出願人により出願されたフランス国特許
出願EN−97/02,822は、4サイクルエンジン
における自己点火の制御を記述している。この文献はよ
り正確には、排気部の閉鎖をできるだけ遅延させること
によって、部分負荷運転において新鮮な混合気とその燃
焼室の中に閉じ込められている燃焼ガスとの混合を最小
限にすることを推奨している。
出願EN−97/02,822は、4サイクルエンジン
における自己点火の制御を記述している。この文献はよ
り正確には、排気部の閉鎖をできるだけ遅延させること
によって、部分負荷運転において新鮮な混合気とその燃
焼室の中に閉じ込められている燃焼ガスとの混合を最小
限にすることを推奨している。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明も、自己点火を
制御し、かつ促進するために、その燃焼室の中に含まれ
ている燃焼ガスと新鮮なガスとの混合を最小限にしよう
とするるものである。
制御し、かつ促進するために、その燃焼室の中に含まれ
ている燃焼ガスと新鮮なガスとの混合を最小限にしよう
とするるものである。
【0012】しかしながら本発明は、それら内部燃焼ガ
スを排気部の制御により制御するものではない。
スを排気部の制御により制御するものではない。
【0013】本発明は別な方式で、排気部から(部分負
荷運転において)ある特定的外部管を介して燃焼室へ再
循環された多量の燃焼ガスをそのシリンダと燃焼室との
中に閉じ込め、そして次に本発明に従い、燃料/空気の
新鮮な供給混合物をその中へ導入することを許容する。
荷運転において)ある特定的外部管を介して燃焼室へ再
循環された多量の燃焼ガスをそのシリンダと燃焼室との
中に閉じ込め、そして次に本発明に従い、燃料/空気の
新鮮な供給混合物をその中へ導入することを許容する。
【0014】言い換えれば、本発明の目的は、排気部
(以下外部EGRと呼ぶ)から再循環された燃焼ガスが
燃焼室の中に完全に取り込まれたときにのみ新鮮な混合
気を導入し、次いでこの燃料混合気をできるだけ遅く、
すなわち好ましくは圧縮の直前において導入することで
ある。
(以下外部EGRと呼ぶ)から再循環された燃焼ガスが
燃焼室の中に完全に取り込まれたときにのみ新鮮な混合
気を導入し、次いでこの燃料混合気をできるだけ遅く、
すなわち好ましくは圧縮の直前において導入することで
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、排気管を少な
くとも1つの吸込管に連結する管(以下、外部EGR管
と呼ぶ)によって、燃焼ガスを制御して再循環させて自
己点火式燃焼の開始を許容するようにすることを含む、
自己点火4サイクルエンジンを操作する方法に関する。
くとも1つの吸込管に連結する管(以下、外部EGR管
と呼ぶ)によって、燃焼ガスを制御して再循環させて自
己点火式燃焼の開始を許容するようにすることを含む、
自己点火4サイクルエンジンを操作する方法に関する。
【0016】本発明に従う方法は、部分負荷運転におい
て上記外部EGR管から第1吸込手段を介してやって来
る大量の燃焼ガス(EGR)を燃焼室の中へ導入し、次
いでこの燃焼室の中に第2吸込手段を介して新鮮な空気
と燃料との混合物を導入し、それにより燃焼室の中で燃
焼ガス(EGR)と上記混合物との層状化をもたらすよ
うにすることを特徴とする。
て上記外部EGR管から第1吸込手段を介してやって来
る大量の燃焼ガス(EGR)を燃焼室の中へ導入し、次
いでこの燃焼室の中に第2吸込手段を介して新鮮な空気
と燃料との混合物を導入し、それにより燃焼室の中で燃
焼ガス(EGR)と上記混合物との層状化をもたらすよ
うにすることを特徴とする。
【0017】新鮮な燃料/空気の混合物の導入は好まし
くは、圧縮段階の開始時に行なわれる。
くは、圧縮段階の開始時に行なわれる。
【0018】より正確には、その混合物の導入は燃焼ガ
スの導入の段階の最後に、及び/又はその後で行なうこ
とができる。
スの導入の段階の最後に、及び/又はその後で行なうこ
とができる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明によれば、再循環されるガ
スの流れは、外部EGR管の中に、又はこれと少なくと
も1つの吸込管との交点のところに配置された手段によ
って制御される。
スの流れは、外部EGR管の中に、又はこれと少なくと
も1つの吸込管との交点のところに配置された手段によ
って制御される。
【0020】本発明のもう一つの具体例によれば、エン
ジンのある特定の運転条件のために燃焼室へ流入する空
気の速度を低下させるためにその空気の流れを吸込部に
おいて制御する。
ジンのある特定の運転条件のために燃焼室へ流入する空
気の速度を低下させるためにその空気の流れを吸込部に
おいて制御する。
【0021】本発明の技術的範囲より逸脱することな
く、それら再循環されるガスにシリンダの主軸の周りの
回転運動(以下、渦巻きと呼ぶ)を与えることを許容す
る形状の外部EGR管を用いることができる。
く、それら再循環されるガスにシリンダの主軸の周りの
回転運動(以下、渦巻きと呼ぶ)を与えることを許容す
る形状の外部EGR管を用いることができる。
【0022】更に、混合気の空気を吸込部において圧縮
することができる。
することができる。
【0023】本発明のアスペクトの1つによれば、燃料
/空気混合物の調製が対応する吸込管の中に配置された
ベンチュリのような特定的手段によって、その吸込手段
よりも上流において改善され、そのようにして上記混合
気のスプレー噴射が改善される。
/空気混合物の調製が対応する吸込管の中に配置された
ベンチュリのような特定的手段によって、その吸込手段
よりも上流において改善され、そのようにして上記混合
気のスプレー噴射が改善される。
【0024】更にまた、燃料を上記特定的手段の水準に
おいて注入してもよい。
おいて注入してもよい。
【0025】本発明の固有的特徴事項の1つによれば、
その燃料/空気混合物は、これが燃焼室へ流入するとた
だちにこの燃焼室の中心へ向けられる。
その燃料/空気混合物は、これが燃焼室へ流入するとた
だちにこの燃焼室の中心へ向けられる。
【0026】本発明はまた、それら再循環されるガス
を、これらが吸込管の中へ流入するに先立って熱的に絶
縁することも可能である。
を、これらが吸込管の中へ流入するに先立って熱的に絶
縁することも可能である。
【0027】そのようにして、新鮮なガスを、その温度
があるあらかじめ定められた値よりも低い場合に、これ
が燃焼室へ導入されるに先立って加熱することができ
る。
があるあらかじめ定められた値よりも低い場合に、これ
が燃焼室へ導入されるに先立って加熱することができ
る。
【0028】更に、排気の流量を制御することができ
る。
る。
【0029】外部EGR管は、排気処理用手段よりも下
流で排気管に開口させてもよい。そのようにして、EG
Rにより用いられる燃焼ガスを加熱すると言う汚染性の
ガスを処理装置による転化の利点を得ることができる。
流で排気管に開口させてもよい。そのようにして、EG
Rにより用いられる燃焼ガスを加熱すると言う汚染性の
ガスを処理装置による転化の利点を得ることができる。
【0030】吸込手段として、及び/又は排気手段とし
て回転プラグを使用することができる。
て回転プラグを使用することができる。
【0031】吸込手段として、及び/又は排気手段とし
て、本発明の技術的範囲より逸脱することなく種々の弁
類を使用することもできる。
て、本発明の技術的範囲より逸脱することなく種々の弁
類を使用することもできる。
【0032】そのようにして、少なくとも1つの吸込手
段の中に閉じ込められた混合気の1部の逆流は、吸込管
の中に、例えば逆止弁のような手段を配置することによ
り防止される。
段の中に閉じ込められた混合気の1部の逆流は、吸込管
の中に、例えば逆止弁のような手段を配置することによ
り防止される。
【0033】本発明の他の種々の特徴事項、種々の利点
及び詳細は、以下に、添付の図面の参照のもとに説明す
る非制限的な例の開示から更に明らかとなるであろう。
及び詳細は、以下に、添付の図面の参照のもとに説明す
る非制限的な例の開示から更に明らかとなるであろう。
【0034】
【実施例】本発明の1具体例に従う4サイクルエンジン
の運転を許容する主要部が図1に示されている。
の運転を許容する主要部が図1に示されている。
【0035】このエンジンの燃焼室1は2つの吸込ポー
ト2、3及び1つの排気ポート4を有している。吸込管
5、6及び排気管7がそれぞれ、上記それぞれのポート
に開口している。
ト2、3及び1つの排気ポート4を有している。吸込管
5、6及び排気管7がそれぞれ、上記それぞれのポート
に開口している。
【0036】本発明には必ずしも必要ではないけれど
も、図1に見られるように、排気ポート4の軸を通る長
手方向対称面の両側に各ポート2及び3が配置されてい
る。
も、図1に見られるように、排気ポート4の軸を通る長
手方向対称面の両側に各ポート2及び3が配置されてい
る。
【0037】バイパスライン8も設けられている。これ
は第1ポート9を介して排気管7の中へ開口し、そして
第2ポート10を介して少なくとも1つの吸込管5又は
6の中へ開口している。これらポート9及び10は好ま
しくは燃焼室1に近接して配置されている。以下の記述
においてバイパスラスン8は、これがポート9から排気
をポート10、すなわち吸込管6へ搬送するので、「E
GR管」と呼ぶことにする。
は第1ポート9を介して排気管7の中へ開口し、そして
第2ポート10を介して少なくとも1つの吸込管5又は
6の中へ開口している。これらポート9及び10は好ま
しくは燃焼室1に近接して配置されている。以下の記述
においてバイパスラスン8は、これがポート9から排気
をポート10、すなわち吸込管6へ搬送するので、「E
GR管」と呼ぶことにする。
【0038】このEGR管8がそれへ開口する吸込管6
は燃焼室1へ空気を供給することを許容し、それに対し
て吸込管5は燃料混合物を供給することを許容する。
は燃焼室1へ空気を供給することを許容し、それに対し
て吸込管5は燃料混合物を供給することを許容する。
【0039】このEGR管8は好ましくは、上記管の内
部に配置される流れ制御手段(遮断弁11)又はこの管
がその吸込側へ開口しているポート10の水準に配置さ
れた流れ制御手段(遮断弁11’)を備えている。
部に配置される流れ制御手段(遮断弁11)又はこの管
がその吸込側へ開口しているポート10の水準に配置さ
れた流れ制御手段(遮断弁11’)を備えている。
【0040】燃料インゼクタ12は好ましくは吸込ポー
ト2に近接して吸込管5の中へ開口している。
ト2に近接して吸込管5の中へ開口している。
【0041】本発明の具体例の1つによれば、このイン
ゼクタは燃料がそれを通してスプレー噴射されるように
それを通る流体の流速を上昇させることを許容するベン
チュリ13あるいは他の類似の手段の中へ開口するよう
になっていてもよい。
ゼクタは燃料がそれを通してスプレー噴射されるように
それを通る流体の流速を上昇させることを許容するベン
チュリ13あるいは他の類似の手段の中へ開口するよう
になっていてもよい。
【0042】吸込ポート2、3及び排気ポート4のそれ
ぞれには、後で詳細に説明するようなあらかじめ定めら
れた開放規則に従って独立に作動されるか、又はされな
い種々の弁又は回転プラグ(吸込部については参照数字
20、30で、排気部についいては参照数字40で示
す)のような開放制御手段が設けられている。
ぞれには、後で詳細に説明するようなあらかじめ定めら
れた開放規則に従って独立に作動されるか、又はされな
い種々の弁又は回転プラグ(吸込部については参照数字
20、30で、排気部についいては参照数字40で示
す)のような開放制御手段が設けられている。
【0043】圧縮機14も吸込管5の中へ開口している
ことができ、それによって燃料/空気の新鮮な供給混合
気が燃焼室1の中の圧力よりも僅かに高い圧力で燃焼室
1の中へ供給される。
ことができ、それによって燃料/空気の新鮮な供給混合
気が燃焼室1の中の圧力よりも僅かに高い圧力で燃焼室
1の中へ供給される。
【0044】図2も図1について記述したと同様な本発
明の実施のための主要部を示す。
明の実施のための主要部を示す。
【0045】本発明のこの具体例によれば更に、逆止弁
15が吸込管5の中に配置されている。そのほかに、流
れ制限遮断弁16がEGR管の分岐連結部のすぐ下流で
排気管に配置されている。
15が吸込管5の中に配置されている。そのほかに、流
れ制限遮断弁16がEGR管の分岐連結部のすぐ下流で
排気管に配置されている。
【0046】逆止弁15は、燃焼室1の中の圧力が吸込
管5の中の圧力よりも高く、そしてその対応する吸込弁
20が開放しているときに、その燃料混合気が吸込管5
の中へ逆流するのを防ぐことを許容する。後で本発明の
実施に関連して説明するように、これらの弁は不必要な
ときもある。
管5の中の圧力よりも高く、そしてその対応する吸込弁
20が開放しているときに、その燃料混合気が吸込管5
の中へ逆流するのを防ぐことを許容する。後で本発明の
実施に関連して説明するように、これらの弁は不必要な
ときもある。
【0047】本発明の技術的範囲より逸脱することな
く、EGR管8は技術分野において公知の手段19(セ
ラミック化、適当な水循環等)によって熱的に絶縁さ
れ、あるいは加熱されることさえできる。この断熱手段
はEGR管の全体に、又は1部に設けられていることが
できる。
く、EGR管8は技術分野において公知の手段19(セ
ラミック化、適当な水循環等)によって熱的に絶縁さ
れ、あるいは加熱されることさえできる。この断熱手段
はEGR管の全体に、又は1部に設けられていることが
できる。
【0048】本発明の操作を改善するもう1つの方法は
図3に示すように、渦巻きと表示される運動、すなわち
再循環されるEGRガス及び追加的な空気の、シリンダ
の主軸の周りの回転運動を促進するように吸込ポート3
の近傍において螺旋吸込管6を使用することよりなるこ
とができる。この運動は図に二重矢印Aで示されてい
る。
図3に示すように、渦巻きと表示される運動、すなわち
再循環されるEGRガス及び追加的な空気の、シリンダ
の主軸の周りの回転運動を促進するように吸込ポート3
の近傍において螺旋吸込管6を使用することよりなるこ
とができる。この運動は図に二重矢印Aで示されてい
る。
【0049】したがってこのEGR管は燃焼室1の底部
において外周に配置される。
において外周に配置される。
【0050】図4(a)、4(b)及び4(c)は、あ
るデフレクタ17がその弁に燃料混合気吸込側で取り付
けられている本発明の具体例を示す。このデフレクタ1
7は新鮮な混合気を燃焼室1の中央帯域の中へ供給する
ことを許容する。
るデフレクタ17がその弁に燃料混合気吸込側で取り付
けられている本発明の具体例を示す。このデフレクタ1
7は新鮮な混合気を燃焼室1の中央帯域の中へ供給する
ことを許容する。
【0051】すなわち、中でも図4(c)に示されてい
るように、吸込弁20が開放しているときにデフレクタ
17はそれらガスが矢印Bの方向へ、すなわちシリンダ
ヘッド側でその燃焼室の中心へ向かって流れることを許
容する。
るように、吸込弁20が開放しているときにデフレクタ
17はそれらガスが矢印Bの方向へ、すなわちシリンダ
ヘッド側でその燃焼室の中心へ向かって流れることを許
容する。
【0052】しかしながら本発明の技術的範囲より逸脱
することなく、このデフレクタは弁座に固定されていて
もよい。これは図4(c)の矢印Bで示されるように、
それらガスを燃焼室1の頂部で中心へ向けられることを
許容するいかなる適当な形を有していてもよい。
することなく、このデフレクタは弁座に固定されていて
もよい。これは図4(c)の矢印Bで示されるように、
それらガスを燃焼室1の頂部で中心へ向けられることを
許容するいかなる適当な形を有していてもよい。
【0053】図5は本発明に従う可能な改善形態の1つ
を示す。このエンジンは各吸込弁の1つと組み合わされ
たデフレクタ17に加えて、燃料混合気吸込管5の中に
配置された絞り手段18を含むことができる。この絞り
手段18は、新鮮な供給燃料混合気が燃焼室の中の他の
ガスと混合するのを最小限にするようにその供給混合気
の流れ速度を低下させるためのものである。フランス特
許FR−2,693,233はそのような絞り手段の1
つを開示しているけれども、これは別な型のエンジンに
用いられている。
を示す。このエンジンは各吸込弁の1つと組み合わされ
たデフレクタ17に加えて、燃料混合気吸込管5の中に
配置された絞り手段18を含むことができる。この絞り
手段18は、新鮮な供給燃料混合気が燃焼室の中の他の
ガスと混合するのを最小限にするようにその供給混合気
の流れ速度を低下させるためのものである。フランス特
許FR−2,693,233はそのような絞り手段の1
つを開示しているけれども、これは別な型のエンジンに
用いられている。
【0054】本発明の目的は、部分負荷運転において、
多量の再循環される燃焼ガス(外部EGR)をそのシリ
ンダ及び燃焼室の中へ閉じ込めることよりなる。更に、
燃料/空気混合物の新鮮な供給混合気を、外部EGRが
完全に捕らえられてしまったときに、そしてもし可能な
場合に、できるだけ遅く圧縮の直前に導入するようにし
てこれら新鮮なガスとEGRとが混合されるのを最小限
にしながら、燃料/空気の新鮮な供給混合気を遅延して
導入することをも意図するものである。この新鮮な供給
燃料混合気は好ましくは、それら燃焼ガスとの混合を最
小限にするように比較的低い速度及び浸透速度で注入さ
れる。浸透及び供給速度の制御は図5について記述した
手段18のような絞り手段によって得ることができる。
多量の再循環される燃焼ガス(外部EGR)をそのシリ
ンダ及び燃焼室の中へ閉じ込めることよりなる。更に、
燃料/空気混合物の新鮮な供給混合気を、外部EGRが
完全に捕らえられてしまったときに、そしてもし可能な
場合に、できるだけ遅く圧縮の直前に導入するようにし
てこれら新鮮なガスとEGRとが混合されるのを最小限
にしながら、燃料/空気の新鮮な供給混合気を遅延して
導入することをも意図するものである。この新鮮な供給
燃料混合気は好ましくは、それら燃焼ガスとの混合を最
小限にするように比較的低い速度及び浸透速度で注入さ
れる。浸透及び供給速度の制御は図5について記述した
手段18のような絞り手段によって得ることができる。
【0055】言い換えれば、本発明が目的とするところ
は、排気を第1吸込手段30を介してその吸込部へ再循
環させ、そして第2吸込手段20を介して燃料/空気混
合物を遅延して供給することである。
は、排気を第1吸込手段30を介してその吸込部へ再循
環させ、そして第2吸込手段20を介して燃料/空気混
合物を遅延して供給することである。
【0056】本発明に従う全過程はこのようにして次の
ような1連の過程を含むことができる。 1)第1吸込手段としての少なくとも1つの第1外部E
GR弁30を通して流入する過程。 2)この第1流入過程の後で、多量の燃焼ガスがそのシ
リンダの中に閉じ込められて残留する過程。 3)その後で、燃料をスプレー噴射し、導入するのに利
用できる空気圧力に従ってできるだけ遅く、第2吸込手
段としての第2弁20による圧力のもとでの空気と燃料
との新鮮な混合物を導入する過程。
ような1連の過程を含むことができる。 1)第1吸込手段としての少なくとも1つの第1外部E
GR弁30を通して流入する過程。 2)この第1流入過程の後で、多量の燃焼ガスがそのシ
リンダの中に閉じ込められて残留する過程。 3)その後で、燃料をスプレー噴射し、導入するのに利
用できる空気圧力に従ってできるだけ遅く、第2吸込手
段としての第2弁20による圧力のもとでの空気と燃料
との新鮮な混合物を導入する過程。
【0057】高負荷運転においては、第1吸込手段とし
ての第1弁30通して空気のみを導入することができ、
一方、負荷が低下したときは外部EGRの量がますます
多くなって最後には外部EGRのみがこの弁を通して導
入されることを認識することができよう。
ての第1弁30通して空気のみを導入することができ、
一方、負荷が低下したときは外部EGRの量がますます
多くなって最後には外部EGRのみがこの弁を通して導
入されることを認識することができよう。
【0058】部分的負荷運転以外の場合は、したがっ
て、このエンジンはより一般的な態様で運転することが
でき、すなわち、上記1)と3)とのオバーラップが高
まり、負荷が上昇したときは上記3)が促進されて外部
EGRが少なくなるように運転することができる。中で
も全負荷において最低の外部EGRが要求されるが、こ
れはここでは部分負荷運転について提供されるものと反
対になる。
て、このエンジンはより一般的な態様で運転することが
でき、すなわち、上記1)と3)とのオバーラップが高
まり、負荷が上昇したときは上記3)が促進されて外部
EGRが少なくなるように運転することができる。中で
も全負荷において最低の外部EGRが要求されるが、こ
れはここでは部分負荷運転について提供されるものと反
対になる。
【0059】更に、全負荷においては燃料をスプレー噴
射するのに用いられる加圧空気は僅かながらエンジン過
給効果を有することができる。
射するのに用いられる加圧空気は僅かながらエンジン過
給効果を有することができる。
【0060】部分的負荷において上記の1)ないし3)
の過程が起こるのを許容するいくつかの技術手段を以下
において非制限的な例によって説明する: ○例えば機械的にカム作動される弁を用いるエンジンの
場合には、燃料と空気との圧力下での混合物を吸込むた
めの第1吸込手段としての弁20の開放は部分負荷運転
において大きく遅延され{上記3)の過程}、そしてそ
の第1吸込手段としての弁30の閉鎖の近傍又はその後
で開始される。この遅延は第2吸込手段としての燃料混
合気吸込弁20についての開放規則を変えることによっ
て得ることができる。 ○排気管7と連通する第1吸込手段としての第1弁30
と組み合わされた吸込管6に、外部EGR管8の中に設
けられた弁11により、又は管6と管8との接合部に設
けられた遮断弁11’によってそのエンジンが許容でき
る最大限の量の燃焼ガスが供給される。弁開放規則が、
シリンダ内の圧力が上昇した(圧縮により)ときに第2
吸込手段としての燃料混合気吸込弁20がなお開放して
いるようなものである場合には、それによって有害な逆
流効果がもたらされる場合があり、そしてこの場合に
は、図2について記述した逆止弁型の系15を使用する
ことができる。 ○1つのサイクルの中でリフトの間の全体として可変の
開放及び角度位置(電磁的又は電気油圧式制御による分
配)を有する第2吸込手段としての燃料混合気吸込弁2
0の設けられているエンジンの場合は、この弁20をそ
の利用し得る圧力に従って(すなわちシリンダ内圧力が
燃料混合気吸込圧力より高くなる前に)できるだけ遅
く、そして燃料混合気吸込過程を前のEGR吸込過程と
よりよく隔て、また、したがって、内部混合を最低にす
るために可能な最も短い時間間隔にわたり開放するのが
より有利であろう。これはまた手段15のような逆止め
系の必要を除くことをも許容する。
の過程が起こるのを許容するいくつかの技術手段を以下
において非制限的な例によって説明する: ○例えば機械的にカム作動される弁を用いるエンジンの
場合には、燃料と空気との圧力下での混合物を吸込むた
めの第1吸込手段としての弁20の開放は部分負荷運転
において大きく遅延され{上記3)の過程}、そしてそ
の第1吸込手段としての弁30の閉鎖の近傍又はその後
で開始される。この遅延は第2吸込手段としての燃料混
合気吸込弁20についての開放規則を変えることによっ
て得ることができる。 ○排気管7と連通する第1吸込手段としての第1弁30
と組み合わされた吸込管6に、外部EGR管8の中に設
けられた弁11により、又は管6と管8との接合部に設
けられた遮断弁11’によってそのエンジンが許容でき
る最大限の量の燃焼ガスが供給される。弁開放規則が、
シリンダ内の圧力が上昇した(圧縮により)ときに第2
吸込手段としての燃料混合気吸込弁20がなお開放して
いるようなものである場合には、それによって有害な逆
流効果がもたらされる場合があり、そしてこの場合に
は、図2について記述した逆止弁型の系15を使用する
ことができる。 ○1つのサイクルの中でリフトの間の全体として可変の
開放及び角度位置(電磁的又は電気油圧式制御による分
配)を有する第2吸込手段としての燃料混合気吸込弁2
0の設けられているエンジンの場合は、この弁20をそ
の利用し得る圧力に従って(すなわちシリンダ内圧力が
燃料混合気吸込圧力より高くなる前に)できるだけ遅
く、そして燃料混合気吸込過程を前のEGR吸込過程と
よりよく隔て、また、したがって、内部混合を最低にす
るために可能な最も短い時間間隔にわたり開放するのが
より有利であろう。これはまた手段15のような逆止め
系の必要を除くことをも許容する。
【0061】本発明の技術的範囲より逸脱することな
く、これらの2つの技術手段に対していくつかの改善を
行なうことができる。実際に、ある絞り手段(手段16
のようなバタフライ弁又はプラグ弁等)を排気弁40の
下流に設けて外部EGR効果を増大させるのが特に有利
である(図2)。
く、これらの2つの技術手段に対していくつかの改善を
行なうことができる。実際に、ある絞り手段(手段16
のようなバタフライ弁又はプラグ弁等)を排気弁40の
下流に設けて外部EGR効果を増大させるのが特に有利
である(図2)。
【0062】更にまた、本発明の技術的範囲より逸脱す
ることなく、適当かつ所望の排気弁及び/又は吸込弁の
開放規則を得るためにそれら弁に変えて回転プラグを使
用することもできる。
ることなく、適当かつ所望の排気弁及び/又は吸込弁の
開放規則を得るためにそれら弁に変えて回転プラグを使
用することもできる。
【0063】内部空気動力学をよりよく制御し、そして
供給外部EGRと新鮮な供給燃料混合気との積層化作用
を強め、かつ部分負荷運転において自己点火に好適な諸
条件を得るために下記の補追的な技術手段を用いること
ができる: ○外部EGR管8がそれに開口している吸込管6はその
再循環される排気を図3の矢印Aで示される方向へ、す
なわち燃焼室1のピストン側で外周に追いやるために螺
旋の形状を有することができる。 ○図4(a)に示すように、加圧下の燃料混合気を供給
するための管5はデフレクタの設けられた第2吸込手段
としての弁20を含むことができる。このデフレクタは
この弁20自身の上に{図4(b)又は(c)}又は弁
20の弁座の上に配置されていることができ、あるいは
シリンダヘッド(図5)の中に含まれているある被覆用
スクリンの形で現れることができる。それらの形がどの
ようであってもこれらの手段はその燃焼室の中心でかつ
その点火手段の近傍にその供給燃料混合気が注入される
ことを許容する必要がある。 ○上述したように、燃料混合気吸込管5は新鮮な供給混
合気の燃焼室の中への流入速度を遅くさせて混合を最小
限化させるための絞り手段18を含むことができる。図
5にこの特徴的配置が示されている。 ○燃焼室中の圧力よりも僅かに高い圧力で新鮮な供給燃
料/空気混合物を導入するのには圧力源14からやって
来る圧縮空気が必要であるが、この圧力源は機械的又は
電気的に駆動される圧縮機であることができる(例えば
ルート型正排気量圧縮機又はスクリュー圧縮機、あるい
はエンジン自身のピストンの1つであってもよいピスト
ン圧縮機)。この場合にはその圧縮された空気は燃料の
噴霧化及びスプレー供給のためにも利用することができ
る。
供給外部EGRと新鮮な供給燃料混合気との積層化作用
を強め、かつ部分負荷運転において自己点火に好適な諸
条件を得るために下記の補追的な技術手段を用いること
ができる: ○外部EGR管8がそれに開口している吸込管6はその
再循環される排気を図3の矢印Aで示される方向へ、す
なわち燃焼室1のピストン側で外周に追いやるために螺
旋の形状を有することができる。 ○図4(a)に示すように、加圧下の燃料混合気を供給
するための管5はデフレクタの設けられた第2吸込手段
としての弁20を含むことができる。このデフレクタは
この弁20自身の上に{図4(b)又は(c)}又は弁
20の弁座の上に配置されていることができ、あるいは
シリンダヘッド(図5)の中に含まれているある被覆用
スクリンの形で現れることができる。それらの形がどの
ようであってもこれらの手段はその燃焼室の中心でかつ
その点火手段の近傍にその供給燃料混合気が注入される
ことを許容する必要がある。 ○上述したように、燃料混合気吸込管5は新鮮な供給混
合気の燃焼室の中への流入速度を遅くさせて混合を最小
限化させるための絞り手段18を含むことができる。図
5にこの特徴的配置が示されている。 ○燃焼室中の圧力よりも僅かに高い圧力で新鮮な供給燃
料/空気混合物を導入するのには圧力源14からやって
来る圧縮空気が必要であるが、この圧力源は機械的又は
電気的に駆動される圧縮機であることができる(例えば
ルート型正排気量圧縮機又はスクリュー圧縮機、あるい
はエンジン自身のピストンの1つであってもよいピスト
ン圧縮機)。この場合にはその圧縮された空気は燃料の
噴霧化及びスプレー供給のためにも利用することができ
る。
【0064】一般的に言うならば、本発明に従う方法
は、部分的負荷運転においてまず第一にエンジンにその
排気部から再循環された燃焼ガスの最大量を満たし、次
いでこれに燃料/空気混合物を過給し、そしてそのよう
にしてその新鮮な供給混合気がその燃焼ガスと置き換え
られることなく、すなわちその量を減少させることなく
供給されることを許容する。
は、部分的負荷運転においてまず第一にエンジンにその
排気部から再循環された燃焼ガスの最大量を満たし、次
いでこれに燃料/空気混合物を過給し、そしてそのよう
にしてその新鮮な供給混合気がその燃焼ガスと置き換え
られることなく、すなわちその量を減少させることなく
供給されることを許容する。
【0065】このような条件は自己点火及びその制御に
好適である。
好適である。
【0066】本発明によれば、そのエンジンは高負荷に
おいては通常的に運転することができ、その際低い負荷
においてEGRに用いた弁によって供給される空気と同
時に加圧下の燃料混合気供給周期が起こる。このような
条件のもとで、外部EGR及びこのものと新鮮な混合気
との混合がないことは必ずしも求められず、そして排気
周期と吸込周期とは高いトルクを得るために必要なある
重なり合いを許容することができる。排気絞り装置16
を使用する場合には、これはもちろん高負荷においては
広く開放される。燃料混合気が吸込部へ逆流するのを防
ぐ装置(逆止弁)15は高負荷運転にマイナスの影響を
与えてはならず、そしてこの高圧の燃料混合気の供給は
エンジン性能に対して好ましいある過給作用さえ有する
ことができる。
おいては通常的に運転することができ、その際低い負荷
においてEGRに用いた弁によって供給される空気と同
時に加圧下の燃料混合気供給周期が起こる。このような
条件のもとで、外部EGR及びこのものと新鮮な混合気
との混合がないことは必ずしも求められず、そして排気
周期と吸込周期とは高いトルクを得るために必要なある
重なり合いを許容することができる。排気絞り装置16
を使用する場合には、これはもちろん高負荷においては
広く開放される。燃料混合気が吸込部へ逆流するのを防
ぐ装置(逆止弁)15は高負荷運転にマイナスの影響を
与えてはならず、そしてこの高圧の燃料混合気の供給は
エンジン性能に対して好ましいある過給作用さえ有する
ことができる。
【0067】高負荷運転及び火花点火を用いる通常運転
と、本発明に従う自己点火を用いる部分負荷モードとの
間の移行は、そのようにして外部EGR及び外部EGR
と新鮮な燃料混合気との最低の混合を制御するのに用い
る各パラメータを変更することによって達成されるが、
これは下記を含む: ○その(負荷に従うEGR及び/又は空気の)吸込弁を
通る外部EGR比の、その排気との連通の開度を変化さ
せることによる、そして場合によりこの吸込弁のための
開放規則の適当な調節による変化 ○排気絞り弁16(設けられている場合)の位置 ○加圧下の燃料混合気の流入のための開放規則の変化 これら制御パラメータの変化が自己点火運転を得るのに
不十分であるときは、追加的に、例えばその供給される
新鮮なガスの加熱のような他の周知の手段を用いること
ができる。しかしながら、本発明によれば、それがそれ
自身では制御された自己点火モードに達することを許容
しない場合にこれが少なくとも、補追的な手段の必要性
(例えば新鮮な供給ガスのために必要な加熱水準を低下
することによる)を低下させることを許容する。
と、本発明に従う自己点火を用いる部分負荷モードとの
間の移行は、そのようにして外部EGR及び外部EGR
と新鮮な燃料混合気との最低の混合を制御するのに用い
る各パラメータを変更することによって達成されるが、
これは下記を含む: ○その(負荷に従うEGR及び/又は空気の)吸込弁を
通る外部EGR比の、その排気との連通の開度を変化さ
せることによる、そして場合によりこの吸込弁のための
開放規則の適当な調節による変化 ○排気絞り弁16(設けられている場合)の位置 ○加圧下の燃料混合気の流入のための開放規則の変化 これら制御パラメータの変化が自己点火運転を得るのに
不十分であるときは、追加的に、例えばその供給される
新鮮なガスの加熱のような他の周知の手段を用いること
ができる。しかしながら、本発明によれば、それがそれ
自身では制御された自己点火モードに達することを許容
しない場合にこれが少なくとも、補追的な手段の必要性
(例えば新鮮な供給ガスのために必要な加熱水準を低下
することによる)を低下させることを許容する。
【0068】最後に、本発明の技術的範囲より逸脱する
ことなく、従来の火花点火をその制御された自己点火運
転の全期間を通じて維持することができる。
ことなく、従来の火花点火をその制御された自己点火運
転の全期間を通じて維持することができる。
【図1】本発明の1具体例に従い運転される4サイクル
エンジンの模式的断面図である。
エンジンの模式的断面図である。
【図2】本発明のもう1つの具体例に従い運転される4
サイクルエンジンの模式的断面図である。
サイクルエンジンの模式的断面図である。
【図3】本発明の特別な実施方法を説明する模式的断面
図である。
図である。
【図4】本発明の特別な具体例の詳細を示す模式的断面
図で(a)はデフレクタの吸込管中の取付位置を、
(b)および(c)はそれを取付けた弁の閉鎖および開
放における長手方向の状態を説明する図である。
図で(a)はデフレクタの吸込管中の取付位置を、
(b)および(c)はそれを取付けた弁の閉鎖および開
放における長手方向の状態を説明する図である。
【図5】本発明に従う改善された4サイクルエンジンの
模式的断面図である。
模式的断面図である。
1 燃焼室 2 第2吸入手段(吸込ポート) 3 第1吸入手段(吸込ポート) 4 排気ポート 5、6 吸込管 7 排気管 8 外部EGR管(バイパスライン) 9 第1ポート 10 交点(第2ポート) 11、11’ (制御)手段、(遮断弁) 12 燃料インゼクタ 13 特定手段(ベンチュリ) 14 圧縮機 15 逆止弁 16 排気絞り手段(弁) 17 デフレクタ 18 絞り手段 19 特定手段 20 第2吸込手段(弁) 30 第1吸込手段(弁)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 25/07 580 F02M 25/07 580B
Claims (16)
- 【請求項1】 少なくとも1つの吸込管(6)に排気管
(7)を連結する燃焼ガス戻し管(以下、外部EGR管
と表わす)(8)により、燃焼ガスを制御してその吸込
み部へ再循環して自己点火式燃焼の開始を許容するよう
にすることことを含む、自己点火4サイクルエンジンを
操作する方法において、これがその部分負荷運転におい
て上記外部EGR管(8)から第1吸込手段(3、3
0)を介してやって来る大量の燃焼ガス(EGR)を燃
焼室(1)の中へ導入し、次いでこの燃焼室(1)の中
に第2吸込手段(2、20)を介して新鮮な空気と燃料
との混合物を導入し、それにより燃焼室(1)の中で燃
焼ガス(EGR)と上記混合物との層状化をもたらすよ
うにすることを特徴とする、上記操作方法。 - 【請求項2】 新鮮な燃料/空気混合物の導入が圧縮段
階の開始時にもたらされることを特徴とする、請求項1
の方法。 - 【請求項3】 混合物の導入が燃焼ガスの流入段階の最
後において、及び/又はその後で行なわれることを特徴
とする、請求項1又は2の方法。 - 【請求項4】 燃焼ガスの再循環が外部EGR管(8)
の中に、又はこのものと少なくとも1つの吸込管(6)
との交点(10)のところに配置された手段(11、1
1’)によって制御されることを特徴とする、先行の各
請求項のいずれか1つの方法。 - 【請求項5】 新鮮な空気の流れが、燃焼室に流入する
空気の速度を特定のエンジン運転条件のために減少させ
るように、吸込部において制御されることを特徴とす
る、先行の各請求項のいずれか1つの方法。 - 【請求項6】 外部EGR管(8)が、それら再循環さ
れるガスに、燃焼室(1)の主軸の周りの回転運動(以
下、渦巻きと呼ぶ)を与えることを許容する形状を有し
ていることを特徴とする、先行の各請求項のいずれか1
つの方法。 - 【請求項7】 混合物のための空気がその吸込部におい
て圧縮されることを特徴とする、先行の各請求項のいず
れか1つの方法。 - 【請求項8】 混合物のスプレー噴射が該当する吸込管
(6)の中に配置された特定的手段(13)によってそ
の吸込手段より上流において改善されることを特徴とす
る、先行の各請求項のいずれか1つの方法。 - 【請求項9】 燃料が上記特定的手段(13)の水準に
おいて注入されることを特徴とする、請求項8の方法。 - 【請求項10】 燃料/空気混合物が、これが上記燃焼
室(1)に流入したならばただちにこの燃焼室の中心へ
向けられることを特徴とする、先行の各請求項のいずれ
か1つの方法。 - 【請求項11】 再循環されるガスが、これがその吸込
管(6)の中へ進入するに先立って熱的に絶縁されるこ
とを特徴とする、先行の各請求項のいずれか1つの方
法。 - 【請求項12】 新鮮な空気と燃料との混合物がその温
度があるあらかじめ定められた値よりも低いときに、こ
れが燃焼室(1)へ供給されるに先立って加熱されるこ
とを特徴とする、先行の各請求項のいずれか1つの方
法。 - 【請求項13】 排気の流れが制御されることを特徴と
する、先行の各請求項のいずれか1つの方法。 - 【請求項14】 回転プラグが吸込手段の中で、及び/
又は排気手段として、用いられることを特徴とする、先
行の各請求項のいずれか1つの方法。 - 【請求項15】 種々の弁が吸込手段の中で、及び/又
は排気手段として、用いられることを特徴とする、請求
項1ないし13のいずれか1つの方法。 - 【請求項16】 少なくとも1つの吸込管の中に閉じ込
められている混合気の一部の逆流が、その該当する吸込
管の中に逆止弁(15)を配置することにより防止され
ることを特徴とする、請求項15の方法。
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