JPH08254121A - 火花点火式内燃機関 - Google Patents
火花点火式内燃機関Info
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- JPH08254121A JPH08254121A JP7060340A JP6034095A JPH08254121A JP H08254121 A JPH08254121 A JP H08254121A JP 7060340 A JP7060340 A JP 7060340A JP 6034095 A JP6034095 A JP 6034095A JP H08254121 A JPH08254121 A JP H08254121A
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Links
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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 After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 三元触媒の浄化性を維持したままで、リーン
バーンエンジンの高出力、高効率、高圧縮比特性を得る
為に、大量の再循環排気ガスで吸気の、空気過剰率１．
０の混合気を希釈する。しかし、この場合に、再循環排
気ガスの混合ガスは着火性能が悪く、通常の点火装置で
は、着火しないので、その周辺にのみ、別途再循環排気
ガスの入っていない混合気を供給する。これにより、再
循環排気ガスによるノッキングの限界は向上し、再循環
排気ガスによるＮＯX 濃度が下がり、三元触媒を小さく
できる。 【構成】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒によ
り排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガスを吸
気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火式内
燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環排気
ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成し
た。
バーンエンジンの高出力、高効率、高圧縮比特性を得る
為に、大量の再循環排気ガスで吸気の、空気過剰率１．
０の混合気を希釈する。しかし、この場合に、再循環排
気ガスの混合ガスは着火性能が悪く、通常の点火装置で
は、着火しないので、その周辺にのみ、別途再循環排気
ガスの入っていない混合気を供給する。これにより、再
循環排気ガスによるノッキングの限界は向上し、再循環
排気ガスによるＮＯX 濃度が下がり、三元触媒を小さく
できる。 【構成】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒によ
り排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガスを吸
気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火式内
燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環排気
ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排気系に三元触媒を具
備し、空気と燃料の比率を一定とすることにより、排気
ガスを浄化する火花点火式内燃機関において、排気ガス
の一部を吸気側に再循環して燃焼させる構成に関する。
備し、空気と燃料の比率を一定とすることにより、排気
ガスを浄化する火花点火式内燃機関において、排気ガス
の一部を吸気側に再循環して燃焼させる構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、内燃機関において、二系統の
制御手段による制御点を自動的に比較し、これらの制御
点に予め設定された基準値以上の差が発生した時に、異
常と判断する手段を設けた技術は公知とされているので
ある。例えば特開平６−３３０７９１号公報に記載の技
術の如くである。
制御手段による制御点を自動的に比較し、これらの制御
点に予め設定された基準値以上の差が発生した時に、異
常と判断する手段を設けた技術は公知とされているので
ある。例えば特開平６−３３０７９１号公報に記載の技
術の如くである。
【０００３】また従来の三元触媒機関は、次のような不
具合があったのである。第１に、熱負荷が高い。第２
に、ノッキングし易い為に圧縮比が上げられず、熱効率
が悪い。第３に、ノッキングの為に出力が低い。等の問
題点があった。そして、上記不具合を解消する為に、リ
ーンバーン方式が採用されていたが、リーンバーン方式
においては、次のような不具合があったのである。第１
に、ＮＯx 低減に限界がある。第２に、ＴＨＣやＣＯが
発生する。第３に、ＴＨＣやＣＯを除去する為に酸化触
媒を具備させるとコストが上昇する。等の不具合があっ
たのである。
具合があったのである。第１に、熱負荷が高い。第２
に、ノッキングし易い為に圧縮比が上げられず、熱効率
が悪い。第３に、ノッキングの為に出力が低い。等の問
題点があった。そして、上記不具合を解消する為に、リ
ーンバーン方式が採用されていたが、リーンバーン方式
においては、次のような不具合があったのである。第１
に、ＮＯx 低減に限界がある。第２に、ＴＨＣやＣＯが
発生する。第３に、ＴＨＣやＣＯを除去する為に酸化触
媒を具備させるとコストが上昇する。等の不具合があっ
たのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の不
具合を解消するものである。請求項１の本発明は、三元
触媒の浄化性を維持したまま、つまり排気ガス中の残存
Ｏ2 を零にした状態で、リーンバーンエンジンの高出
力、高効率、高圧縮比特性を得る為に、大量の再循環排
気ガス（ＥＧＲ）（Ｏ2 が零）で吸気の、空気過剰率
１．０の混合気を希釈するものである。しかし、この場
合に、再循環排気ガスの混合ガスは着火性能が悪く、通
常の点火装置では、着火しないので、その周辺にのみ、
別途再循環排気ガスの入っていない混合気を供給するも
のである。この操作により、ＥＧＲによるノッキングの
限界は向上し、再循環排気ガスによるＮＯX 濃度が下が
り、三元触媒を小さくできるのである。
具合を解消するものである。請求項１の本発明は、三元
触媒の浄化性を維持したまま、つまり排気ガス中の残存
Ｏ2 を零にした状態で、リーンバーンエンジンの高出
力、高効率、高圧縮比特性を得る為に、大量の再循環排
気ガス（ＥＧＲ）（Ｏ2 が零）で吸気の、空気過剰率
１．０の混合気を希釈するものである。しかし、この場
合に、再循環排気ガスの混合ガスは着火性能が悪く、通
常の点火装置では、着火しないので、その周辺にのみ、
別途再循環排気ガスの入っていない混合気を供給するも
のである。この操作により、ＥＧＲによるノッキングの
限界は向上し、再循環排気ガスによるＮＯX 濃度が下が
り、三元触媒を小さくできるのである。
【０００５】請求項２の本発明は、排気系に三元触媒を
有し、空気と燃料の比率を一定にすることにより、排気
ガス中のＮＯX やＣＯやＴＨＣを浄化する火花点火式内
燃機関において、再循環排気ガスを混入することによ
り、排気ガス中のＮＯX 濃度を低減させる構成におい
て、請求項１の如く、点火プラグ１１の周辺にだけ、別
途再循環排気ガスの混合しない混合気を供給していた
が、着火安定性が敏感に変化するので、安定した着火状
態が得られないという不具合があったのである。本発明
では、再循環排気ガスの混入していない混合気が周囲に
拡散しないように、シリンダヘッド内もしくはピストン
の頂面に設けられた、主燃焼室とは、隔離された容積の
副室を具備し、該容積にのみ、再循環排気ガスの混入し
ない混合気を供給し、安定した着火状態を得るものであ
る。
有し、空気と燃料の比率を一定にすることにより、排気
ガス中のＮＯX やＣＯやＴＨＣを浄化する火花点火式内
燃機関において、再循環排気ガスを混入することによ
り、排気ガス中のＮＯX 濃度を低減させる構成におい
て、請求項１の如く、点火プラグ１１の周辺にだけ、別
途再循環排気ガスの混合しない混合気を供給していた
が、着火安定性が敏感に変化するので、安定した着火状
態が得られないという不具合があったのである。本発明
では、再循環排気ガスの混入していない混合気が周囲に
拡散しないように、シリンダヘッド内もしくはピストン
の頂面に設けられた、主燃焼室とは、隔離された容積の
副室を具備し、該容積にのみ、再循環排気ガスの混入し
ない混合気を供給し、安定した着火状態を得るものであ
る。
【０００６】請求項３の本発明は、更に再循環排気ガス
の混入していない混合気を、燃焼室１３内にコンプレッ
ション圧より高い圧力に昇圧し、圧縮上死点付近のタイ
ミングで、点火プラグ１１の近くに噴射し、安定した着
火性能を得るものである。これにより、ミキサー１より
後流の分岐点７から燃焼室１３に供給する、再循環排気
ガスの混入していない混合気が、燃焼室１３の内部で拡
散してしまうことにより所定の効果が発揮されないとい
う不具合を解消するものである。
の混入していない混合気を、燃焼室１３内にコンプレッ
ション圧より高い圧力に昇圧し、圧縮上死点付近のタイ
ミングで、点火プラグ１１の近くに噴射し、安定した着
火性能を得るものである。これにより、ミキサー１より
後流の分岐点７から燃焼室１３に供給する、再循環排気
ガスの混入していない混合気が、燃焼室１３の内部で拡
散してしまうことにより所定の効果が発揮されないとい
う不具合を解消するものである。
【０００７】請求項４の発明は、請求項３の発明がレギ
ュレータ１６により混合気の調圧により、負荷変化に対
応していた点を改善し、供給弁１７の開閉タイミングも
しくは、弁の開面積、または両方を制御して、エンジン
の運転状況の変化に対応すべく構成したものである。
ュレータ１６により混合気の調圧により、負荷変化に対
応していた点を改善し、供給弁１７の開閉タイミングも
しくは、弁の開面積、または両方を制御して、エンジン
の運転状況の変化に対応すべく構成したものである。
【０００８】請求項５の発明は、タイミングセンサ３０
から再循環排気ガスの混入しない混合気をあるタイミン
グで直接に燃焼室１３内に供給する機構を具備し、その
供給場所として、燃焼室１３内に凹部２５を構成し、該
再循環排気ガスを混入しない混合気の拡散を防止すべく
構成したものである。
から再循環排気ガスの混入しない混合気をあるタイミン
グで直接に燃焼室１３内に供給する機構を具備し、その
供給場所として、燃焼室１３内に凹部２５を構成し、該
再循環排気ガスを混入しない混合気の拡散を防止すべく
構成したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】次に該課題を解決するた
めの手段を説明する。請求項１においては、排気管に三
元触媒を配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、
浄化後の排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管
を設けた火花点火式内燃機関において、点火プラグの周
辺にのみ、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気
を供給すべく構成したものである。
めの手段を説明する。請求項１においては、排気管に三
元触媒を配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、
浄化後の排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管
を設けた火花点火式内燃機関において、点火プラグの周
辺にのみ、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気
を供給すべく構成したものである。
【００１０】請求項２においては、排気管に三元触媒を
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該再循環排気ガスを混入しない混合気
を、燃焼室と隔離した副室内に供給したものである。
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該再循環排気ガスを混入しない混合気
を、燃焼室と隔離した副室内に供給したものである。
【００１１】請求項３においては、排気管に三元触媒を
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、再循環排気ガスの混入していない混合気
をシリンダ内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧し
て、点火プラグの周囲に供給すべく構成したものであ
る。
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、再循環排気ガスの混入していない混合気
をシリンダ内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧し
て、点火プラグの周囲に供給すべく構成したものであ
る。
【００１２】請求項４においては、排気管に三元触媒を
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該再循環排気ガスの混入していない混合
気をシリンダ内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧
し、圧力を一定に保ったままで、噴射時期と、供給弁の
リフトを制御し、エンジンの運転状況、例えば負荷・回
転数・燃料の種類（都市ガス・プロパン）に応じた混合
気噴射を行うものである。
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該再循環排気ガスの混入していない混合
気をシリンダ内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧
し、圧力を一定に保ったままで、噴射時期と、供給弁の
リフトを制御し、エンジンの運転状況、例えば負荷・回
転数・燃料の種類（都市ガス・プロパン）に応じた混合
気噴射を行うものである。
【００１３】請求項５においては、排気管に三元触媒を
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該供給場所として、シリンダヘッド内に
凹部を設け、該凹部内に点火プラグと供給弁を配置した
ものである。
配置し、該三元触媒により排気ガスを浄化し、浄化後の
排気ガスを吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた
火花点火式内燃機関において、点火プラグの周辺にの
み、再循環排気ガスの混入していない可燃混合気を供給
すべく構成し、該供給場所として、シリンダヘッド内に
凹部を設け、該凹部内に点火プラグと供給弁を配置した
ものである。
【００１４】
【作用】請求項１の発明によれば、再循環排気ガスを混
合した燃料では着火性能が悪くなるという欠点を、点火
プラグ１１の周辺にのみ、再循環排気ガスを混入しない
混合気を供給することにより解消することが出来た。こ
れにより、ノッキング限界は向上し、ＮＯX が減少し、
三元触媒を小さくした火花点火式内燃機関を構成するこ
とが出来た。
合した燃料では着火性能が悪くなるという欠点を、点火
プラグ１１の周辺にのみ、再循環排気ガスを混入しない
混合気を供給することにより解消することが出来た。こ
れにより、ノッキング限界は向上し、ＮＯX が減少し、
三元触媒を小さくした火花点火式内燃機関を構成するこ
とが出来た。
【００１５】請求項２の発明によれば、点火プラグ１１
の周辺に再循環排気ガスの混入しない混合気を供給する
請求項１の場合に比較して、再循環排気ガスの混入して
いない混合気の拡散が防止されるので、混合気の供給量
が少なくてすむ。また負荷や回転変動の影響を受け難
い。また既存のリーンバーンエンジンを改造すること
で、実施が可能である。
の周辺に再循環排気ガスの混入しない混合気を供給する
請求項１の場合に比較して、再循環排気ガスの混入して
いない混合気の拡散が防止されるので、混合気の供給量
が少なくてすむ。また負荷や回転変動の影響を受け難
い。また既存のリーンバーンエンジンを改造すること
で、実施が可能である。
【００１６】請求項３の発明によれば、再循環排気ガス
の混入していない混合気の拡散を防止し、着火のタイミ
ングになるべく近い時期に、燃焼室１３内に直接に着火
しやすい混合気を噴射することにより、確実にかつ安定
した着火性能を得ることが出来るのである。また該再循
環排気ガスの混入しない混合気の噴射量は少なくてすむ
ので、ＮＯX 濃度自体を更に低くすることが出来る。
の混入していない混合気の拡散を防止し、着火のタイミ
ングになるべく近い時期に、燃焼室１３内に直接に着火
しやすい混合気を噴射することにより、確実にかつ安定
した着火性能を得ることが出来るのである。また該再循
環排気ガスの混入しない混合気の噴射量は少なくてすむ
ので、ＮＯX 濃度自体を更に低くすることが出来る。
【００１７】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
の場合にレギュレータ１６を制御する場合に発生する、
レギュレータ１６の耐久性の低さや、負荷変動時の応答
遅れ等を、供給弁１７のタイミングと開面積の調整によ
り改善することが出来た。
の場合にレギュレータ１６を制御する場合に発生する、
レギュレータ１６の耐久性の低さや、負荷変動時の応答
遅れ等を、供給弁１７のタイミングと開面積の調整によ
り改善することが出来た。
【００１８】請求項５の発明によれば、圧縮行程におい
て、燃焼室１３内に直接に噴射するが、燃焼室１３の形
状によっては、圧縮の上死点付近で強い流動現象が発生
し、再循環排気ガスを混入しない混合気が拡散されてし
まうのである。そこで本発明においては、燃焼室１３内
の流動現象の影響を受けにくいように凹部２５を構成し
た。
て、燃焼室１３内に直接に噴射するが、燃焼室１３の形
状によっては、圧縮の上死点付近で強い流動現象が発生
し、再循環排気ガスを混入しない混合気が拡散されてし
まうのである。そこで本発明においては、燃焼室１３内
の流動現象の影響を受けにくいように凹部２５を構成し
た。
【００１９】
【実施例】図１はＥＧＲ管付きの三元触媒システムの吸
気・排気系統図、図２は再循環排気ガスを混合すること
によるノッキング限界の向上を示す図面、図３は再循環
排気ガスを混合することによるＮＯX の低減効果を示す
図面、図４は三元触媒容量とＮＯX 浄化率の関係を示す
図面、図５は点火プラグの周辺にのみ、再循環排気ガス
の混入していない可燃混合気を滞留させ、着火の安定性
を確保した構成の燃焼室の吸気行程を示す側面断面図で
ある。
気・排気系統図、図２は再循環排気ガスを混合すること
によるノッキング限界の向上を示す図面、図３は再循環
排気ガスを混合することによるＮＯX の低減効果を示す
図面、図４は三元触媒容量とＮＯX 浄化率の関係を示す
図面、図５は点火プラグの周辺にのみ、再循環排気ガス
の混入していない可燃混合気を滞留させ、着火の安定性
を確保した構成の燃焼室の吸気行程を示す側面断面図で
ある。
【００２０】図６は同じく排気行程を示す側面断面図、
図７は燃焼室１３内にコンプレッサ１４により圧力を掛
けて再循環排気ガスを混入しない混合気を供給する構成
を示す吸気排気系統図、図８は該コンプレッサ１４によ
り圧縮した再循環排気ガスを混入しない混合気を、レギ
ュレータ１６と供給弁１７を介して供給する構成を示す
吸気排気系統図、図９は負荷と再循環排気ガスを混入し
ない混合気の圧力との相関関係を示す図面、図１０はピ
ストンのタイミングと供給弁１７の開閉のタイミングを
示す図面、図１１は再循環排気ガスを混入しない混合気
の供給タイミングを供給弁１７の開閉タイミングにより
制御する構成を示す吸気排気系統図である。
図７は燃焼室１３内にコンプレッサ１４により圧力を掛
けて再循環排気ガスを混入しない混合気を供給する構成
を示す吸気排気系統図、図８は該コンプレッサ１４によ
り圧縮した再循環排気ガスを混入しない混合気を、レギ
ュレータ１６と供給弁１７を介して供給する構成を示す
吸気排気系統図、図９は負荷と再循環排気ガスを混入し
ない混合気の圧力との相関関係を示す図面、図１０はピ
ストンのタイミングと供給弁１７の開閉のタイミングを
示す図面、図１１は再循環排気ガスを混入しない混合気
の供給タイミングを供給弁１７の開閉タイミングにより
制御する構成を示す吸気排気系統図である。
【００２１】図１２はクランク角度と供給弁１７の開閉
のタイミングを変化させる制御を示す図面、図１３はク
ランク角度と供給弁１７のリフトの相関関係を変化する
制御を示す図面、図１４はシリンダヘッドに凹部２５を
設けた構成の吸気行程を示す側面断面図、図１５は同じ
く圧縮行程の側面断面図、図１６はシリンダヘッドに断
面台形凹部２６を設けた構成を示す側面断面図、図１７
は断面台形凹部２６と筒形の凹部２５の場合の比較を示
す図面、図１８は凹部２５内の火炎核の失火の状態を比
較する図面、図１９は断熱層２８で凹部２５の内部を被
覆した状態を示す図面である。
のタイミングを変化させる制御を示す図面、図１３はク
ランク角度と供給弁１７のリフトの相関関係を変化する
制御を示す図面、図１４はシリンダヘッドに凹部２５を
設けた構成の吸気行程を示す側面断面図、図１５は同じ
く圧縮行程の側面断面図、図１６はシリンダヘッドに断
面台形凹部２６を設けた構成を示す側面断面図、図１７
は断面台形凹部２６と筒形の凹部２５の場合の比較を示
す図面、図１８は凹部２５内の火炎核の失火の状態を比
較する図面、図１９は断熱層２８で凹部２５の内部を被
覆した状態を示す図面である。
【００２２】図１において、吸気口に設けられたミキサ
ー１で、空気過剰率λ＝１．０の混合気を作り、それが
エンジンに導かれる途中に、排気管３より枝分かれした
再循環排気ガス管、即ちＥＧＲ管４からの再循環ガスを
混合して、エンジンに導く。排気ガスの中の再循環しな
かった分が排気管３を通過して、三元触媒５で排気ガス
を浄化される。
ー１で、空気過剰率λ＝１．０の混合気を作り、それが
エンジンに導かれる途中に、排気管３より枝分かれした
再循環排気ガス管、即ちＥＧＲ管４からの再循環ガスを
混合して、エンジンに導く。排気ガスの中の再循環しな
かった分が排気管３を通過して、三元触媒５で排気ガス
を浄化される。
【００２３】吸気の混合気の濃度は、従来の三元触媒機
関と同様に酸素センサー１０からのフィードバックによ
り制御されて適正に保たれる。またＥＧＲ管４と吸気管
２の合流点６より上流で、かつミキサー１より後流の分
岐点７から、再循環排気ガスの混入しない混合気の一部
を抜取り、これをあるタイミングでシリンダ内部の点火
プラグ付近に案内し、点火時期において、プラグ付近に
ＥＧＲガスの混入していない空気過剰率λ＝１の混合気
に点火する。
関と同様に酸素センサー１０からのフィードバックによ
り制御されて適正に保たれる。またＥＧＲ管４と吸気管
２の合流点６より上流で、かつミキサー１より後流の分
岐点７から、再循環排気ガスの混入しない混合気の一部
を抜取り、これをあるタイミングでシリンダ内部の点火
プラグ付近に案内し、点火時期において、プラグ付近に
ＥＧＲガスの混入していない空気過剰率λ＝１の混合気
に点火する。
【００２４】ＥＧＲ管４を具備した機関は、システムが
大きくなり、コストが上昇すると考えられてきたが、着
火性の悪さを除けば、ＮＯX 濃度を低くでき、リーンバ
ーンエンジンと同様にノッキングの限界も上昇できると
いう利点を具備しているのである。故に、着火性を改善
出来れば、高出力で、低ＮＯX 濃度で、高効率の内燃機
関とすることが出来るのである。図２においては、再循
環排気ガス量の変化に伴うノッキングを起こす負荷％の
相関関係が図示されている。再循環排気ガスの量が多い
ほどノッキングを起こす負荷％は増大するので、ノッキ
ングの発生率を少なくすることが出来ることを示してい
る。
大きくなり、コストが上昇すると考えられてきたが、着
火性の悪さを除けば、ＮＯX 濃度を低くでき、リーンバ
ーンエンジンと同様にノッキングの限界も上昇できると
いう利点を具備しているのである。故に、着火性を改善
出来れば、高出力で、低ＮＯX 濃度で、高効率の内燃機
関とすることが出来るのである。図２においては、再循
環排気ガス量の変化に伴うノッキングを起こす負荷％の
相関関係が図示されている。再循環排気ガスの量が多い
ほどノッキングを起こす負荷％は増大するので、ノッキ
ングの発生率を少なくすることが出来ることを示してい
る。
【００２５】図３においては、再循環排気ガス量の大小
と、ＮＯX の大小を示しており、再循環排気ガスの混合
率が大きいと、ＮＯX が少なくなることが理解できる。
しかし、再循環排気ガスの混合率を大きくすると、着火
率が悪くなるのである。図４においては、三元触媒容量
とＮＯX 浄化率の関係が図示されている。ＮＯX の規制
目標値は一定である為に、エンジンから排出されるＮＯ
X 自体が低くなれば、浄化率は低くなっても、充分に目
標値を達成できるのである。即ち、三元触媒を小さくし
てコストを低減できるのである。
と、ＮＯX の大小を示しており、再循環排気ガスの混合
率が大きいと、ＮＯX が少なくなることが理解できる。
しかし、再循環排気ガスの混合率を大きくすると、着火
率が悪くなるのである。図４においては、三元触媒容量
とＮＯX 浄化率の関係が図示されている。ＮＯX の規制
目標値は一定である為に、エンジンから排出されるＮＯ
X 自体が低くなれば、浄化率は低くなっても、充分に目
標値を達成できるのである。即ち、三元触媒を小さくし
てコストを低減できるのである。
【００２６】図５と図６においては、点火プラグ１１の
周囲に、再循環排気ガスを混入しない混合気を供給して
いる状態の、吸気行程と圧縮行程を図示ている。供給弁
１７を開閉して、吸気の際に再循環排気ガスを混入しな
い混合気を吸引し、点火プラグ１１の周囲に再循環排気
ガスを混入しない混合気を位置させると、圧縮行程にお
いて、点火プラグ１１の周囲は再循環排気ガスを混入し
ない混合気が多くなり、点火プラグ１１により着火精度
を向上できるのである。
周囲に、再循環排気ガスを混入しない混合気を供給して
いる状態の、吸気行程と圧縮行程を図示ている。供給弁
１７を開閉して、吸気の際に再循環排気ガスを混入しな
い混合気を吸引し、点火プラグ１１の周囲に再循環排気
ガスを混入しない混合気を位置させると、圧縮行程にお
いて、点火プラグ１１の周囲は再循環排気ガスを混入し
ない混合気が多くなり、点火プラグ１１により着火精度
を向上できるのである。
【００２７】次に図７において、請求項２の発明を説明
する。基本的な火花点火式内燃機関の構成については、
請求項１の構成を示す図１の構成と同じである。請求項
２の発明においては、図７において図示する如く、直接
にミキサー１より後流の分岐点７から燃焼室１３内に導
入されていた再循環排気ガスの混入していない混合気
を、本発明の場合には、燃焼室１３の上方に設けられた
副室１２に供給している。該副室１２へのミキサー１よ
り後流の分岐点７からの混合気の供給方式は、燃焼室１
３に直接に供給する場合の如く、吸気行程で自然に供給
する場合と、コンプレッサ１４を具備し、アキュムレー
タ１５を介して、燃焼室１３の圧縮行程に供給する場合
の両方が存在するが、コンプレッサ１４とアキュムレー
タ１５を介して、圧縮行程において供給する方が安定し
た燃焼が行える。
する。基本的な火花点火式内燃機関の構成については、
請求項１の構成を示す図１の構成と同じである。請求項
２の発明においては、図７において図示する如く、直接
にミキサー１より後流の分岐点７から燃焼室１３内に導
入されていた再循環排気ガスの混入していない混合気
を、本発明の場合には、燃焼室１３の上方に設けられた
副室１２に供給している。該副室１２へのミキサー１よ
り後流の分岐点７からの混合気の供給方式は、燃焼室１
３に直接に供給する場合の如く、吸気行程で自然に供給
する場合と、コンプレッサ１４を具備し、アキュムレー
タ１５を介して、燃焼室１３の圧縮行程に供給する場合
の両方が存在するが、コンプレッサ１４とアキュムレー
タ１５を介して、圧縮行程において供給する方が安定し
た燃焼が行える。
【００２８】次に図８において、請求項３の発明を説明
する。全体的な構成は、図１に示す請求項１の発明と同
じであるが、ミキサー１より後流の分岐点７から分岐し
た、再循環排気ガスの混入しない空気過剰率λ＝１．０
の混合気を、コンプレッサ１４で燃焼室１３内の圧縮圧
力よりも更に高圧になるまで圧縮し、これをアキュムレ
ータ１５に蓄える。このアキュムレータ１５より供給弁
１７を通過させて、図１０に示すようなタイミングで、
燃焼室１３内に混合気を噴射する。更に該噴射量が回転
数負荷により調整出来るように、レギュレータ１６によ
り、図９に示す如く、負荷に応じた圧力供給を行う。負
荷は吸気マニホールドに設けた負荷検出器１８やクラン
クシャフトの部分に設けたタイミングセンサ３０や、酸
素センサー１０からの信号を、コントローラ２０に送信
してする。該判断結果を、再循環排気ガス制御弁２１や
レギュレータ１６や空燃比制御弁２２により行う。
する。全体的な構成は、図１に示す請求項１の発明と同
じであるが、ミキサー１より後流の分岐点７から分岐し
た、再循環排気ガスの混入しない空気過剰率λ＝１．０
の混合気を、コンプレッサ１４で燃焼室１３内の圧縮圧
力よりも更に高圧になるまで圧縮し、これをアキュムレ
ータ１５に蓄える。このアキュムレータ１５より供給弁
１７を通過させて、図１０に示すようなタイミングで、
燃焼室１３内に混合気を噴射する。更に該噴射量が回転
数負荷により調整出来るように、レギュレータ１６によ
り、図９に示す如く、負荷に応じた圧力供給を行う。負
荷は吸気マニホールドに設けた負荷検出器１８やクラン
クシャフトの部分に設けたタイミングセンサ３０や、酸
素センサー１０からの信号を、コントローラ２０に送信
してする。該判断結果を、再循環排気ガス制御弁２１や
レギュレータ１６や空燃比制御弁２２により行う。
【００２９】請求項５の発明においても、基本的な吸気
と排気の系統は同じである。そして、図１４と図１５に
示す如く、凹部２５を設けたものである。吸気行程にお
いては、再循環排気ガスを混入しない混合気を別途、凹
部２５内に供給する方法である。吸気行程において、概
ね、凹部２５内を満たす程度に、再循環排気ガスを混入
しない混合気を充填する。次の図１５に示す圧縮行程に
おいて、燃焼室１３内の再循環排気ガスが混入した混合
気が入りこみ、圧縮比に応じた体積まで、再循環排気ガ
スを混入しない混合気が圧縮されるが、点火プラグ１１
の位置が、圧縮後の容積内に配置されているように、凹
部２５の大きさを設定することにより、安定した着火状
態が得られるのである。圧縮行程で、直接に高圧混合気
をチャージすれば、より確実に着火出来るのである。
と排気の系統は同じである。そして、図１４と図１５に
示す如く、凹部２５を設けたものである。吸気行程にお
いては、再循環排気ガスを混入しない混合気を別途、凹
部２５内に供給する方法である。吸気行程において、概
ね、凹部２５内を満たす程度に、再循環排気ガスを混入
しない混合気を充填する。次の図１５に示す圧縮行程に
おいて、燃焼室１３内の再循環排気ガスが混入した混合
気が入りこみ、圧縮比に応じた体積まで、再循環排気ガ
スを混入しない混合気が圧縮されるが、点火プラグ１１
の位置が、圧縮後の容積内に配置されているように、凹
部２５の大きさを設定することにより、安定した着火状
態が得られるのである。圧縮行程で、直接に高圧混合気
をチャージすれば、より確実に着火出来るのである。
【００３０】次に図１６と図１７の構成について説明す
る。この構成においては、再循環排気ガスを混入しない
混合気の供給場所として、燃焼室１３内に断面台形凹部
２６を設け、断面台形凹部２６は最深部からピストンの
頂部に近付くにつれて、断面積が大きくなるような台形
状に構成している。そして断面台形凹部２６の最深部分
に点火プラグ１１と供給弁１７を配置している。
る。この構成においては、再循環排気ガスを混入しない
混合気の供給場所として、燃焼室１３内に断面台形凹部
２６を設け、断面台形凹部２６は最深部からピストンの
頂部に近付くにつれて、断面積が大きくなるような台形
状に構成している。そして断面台形凹部２６の最深部分
に点火プラグ１１と供給弁１７を配置している。
【００３１】このように構成することにより、断面台形
凹部２６は奥に行く程、断面積を小さくすることによ
り、点火プラグ１１や供給弁１７の配置の自由度を高め
ると共に、凹部容積の縮小により、低ＮＯX 化が可能と
なったのである。即ち、図１７に示す如く、圧縮比が８
の場合に、高さが２分の１までしか圧縮されないので、
点火プラグ１１や供給弁１７の取り付けに対して自由度
が大きいのである。他の構成の如く、筒状の凹部２５で
あると、圧縮比が８の場合には、高さも８分の１となる
ので、点火プラグ１１や供給弁１７の取り付け位置が困
難である。また、凹部全体の容積も３分の１にしか成ら
ず、ＮＯX が低減され、再循環排気ガスを混入しない混
合気の供給量も少なくてすみ、装置の小型化を図ること
が出来るのである。
凹部２６は奥に行く程、断面積を小さくすることによ
り、点火プラグ１１や供給弁１７の配置の自由度を高め
ると共に、凹部容積の縮小により、低ＮＯX 化が可能と
なったのである。即ち、図１７に示す如く、圧縮比が８
の場合に、高さが２分の１までしか圧縮されないので、
点火プラグ１１や供給弁１７の取り付けに対して自由度
が大きいのである。他の構成の如く、筒状の凹部２５で
あると、圧縮比が８の場合には、高さも８分の１となる
ので、点火プラグ１１や供給弁１７の取り付け位置が困
難である。また、凹部全体の容積も３分の１にしか成ら
ず、ＮＯX が低減され、再循環排気ガスを混入しない混
合気の供給量も少なくてすみ、装置の小型化を図ること
が出来るのである。
【００３２】図１８と図１９に図示した構成を説明す
る。該構成においては、凹部２５や断面台形凹部２６に
構成した部分の壁面を、断熱材料により被覆して断熱状
態とし、熱損失を少なくして着火の安定性を確保したも
のである。この構成は、断熱により熱損失を減少させ
て、熱効率を向上するのではなくて、図１８に示す如
く、あくまでも着火の為に構成した火炎核が、冷却され
て失火してしまうのを防止することが目的である。これ
により、希薄燃焼や部分層状化においては、安定した着
火と、更なる希薄化、再循環排気ガス量増大により、低
ＮＯX 化が図れるのである。
る。該構成においては、凹部２５や断面台形凹部２６に
構成した部分の壁面を、断熱材料により被覆して断熱状
態とし、熱損失を少なくして着火の安定性を確保したも
のである。この構成は、断熱により熱損失を減少させ
て、熱効率を向上するのではなくて、図１８に示す如
く、あくまでも着火の為に構成した火炎核が、冷却され
て失火してしまうのを防止することが目的である。これ
により、希薄燃焼や部分層状化においては、安定した着
火と、更なる希薄化、再循環排気ガス量増大により、低
ＮＯX 化が図れるのである。
【００３３】
【発明の効果】請求項１の如く構成したので、再循環排
気ガスを混合した燃料では着火性能が悪くなるという欠
点を、点火プラグ１１の周辺にのみ、再循環排気ガスを
混入しない混合気を供給することにより解消することが
出来たのである。これにより、ノッキング限界は向上
し、ＮＯX が減少し、三元触媒を小さくした火花点火式
内燃機関を構成することが出来たのである。
気ガスを混合した燃料では着火性能が悪くなるという欠
点を、点火プラグ１１の周辺にのみ、再循環排気ガスを
混入しない混合気を供給することにより解消することが
出来たのである。これにより、ノッキング限界は向上
し、ＮＯX が減少し、三元触媒を小さくした火花点火式
内燃機関を構成することが出来たのである。
【００３４】請求項２の如く構成したので、点火プラグ
１１の周辺に再循環排気ガスの混入しない混合気を供給
する請求項１の場合に比較して、再循環排気ガスの混入
していない混合気の拡散が防止されるので、混合気の供
給量が少なくてすむ。また負荷や回転変動の影響を受け
難い。また既存のリーンバーンエンジンを改造すること
で、実施が可能である。
１１の周辺に再循環排気ガスの混入しない混合気を供給
する請求項１の場合に比較して、再循環排気ガスの混入
していない混合気の拡散が防止されるので、混合気の供
給量が少なくてすむ。また負荷や回転変動の影響を受け
難い。また既存のリーンバーンエンジンを改造すること
で、実施が可能である。
【００３５】請求項３の如く構成したので、再循環排気
ガスの混入していない混合気の拡散を防止し、着火のタ
イミングになるべく近い時期に、燃焼室１３内に直接に
着火しやすい混合気を噴射することにより、確実にかつ
安定した着火性能を得ることが出来るのである。また該
再循環排気ガスの混入しない混合気の噴射量は少なくて
すむので、ＮＯX 濃度自体を更に低くすることが出来る
のである。
ガスの混入していない混合気の拡散を防止し、着火のタ
イミングになるべく近い時期に、燃焼室１３内に直接に
着火しやすい混合気を噴射することにより、確実にかつ
安定した着火性能を得ることが出来るのである。また該
再循環排気ガスの混入しない混合気の噴射量は少なくて
すむので、ＮＯX 濃度自体を更に低くすることが出来る
のである。
【００３６】請求項４の如く構成したことにより、請求
項３の発明の場合にレギュレータ１６を制御する場合に
発生する、レギュレータ１６の耐久性の低さや、負荷変
動時の応答遅れ等を、供給弁１７のタイミングと開面積
の調整により改善することが出来たのである。
項３の発明の場合にレギュレータ１６を制御する場合に
発生する、レギュレータ１６の耐久性の低さや、負荷変
動時の応答遅れ等を、供給弁１７のタイミングと開面積
の調整により改善することが出来たのである。
【００３７】請求項５の如く構成したことにより、圧縮
行程において、燃焼室１３内に直接に噴射するが、燃焼
室１３の形状によっては、圧縮の上死点付近で強い流動
現象が発生し、再循環排気ガスを混入しない混合気が拡
散されてしまうのである。そこで本発明においては、燃
焼室１３内の流動現象の影響を受けにくいように凹部２
５を構成したものである。
行程において、燃焼室１３内に直接に噴射するが、燃焼
室１３の形状によっては、圧縮の上死点付近で強い流動
現象が発生し、再循環排気ガスを混入しない混合気が拡
散されてしまうのである。そこで本発明においては、燃
焼室１３内の流動現象の影響を受けにくいように凹部２
５を構成したものである。
【図１】ＥＧＲ管付きの三元触媒システムの吸気・排気
系統図。
系統図。
【図２】再循環排気ガスを混合することによるノッキン
グ限界の向上を示す図面。
グ限界の向上を示す図面。
【図３】再循環排気ガスを混合することによるＮＯX の
低減効果を示す図面。
低減効果を示す図面。
【図４】三元触媒容量とＮＯX 浄化率の関係を示す図
面。
面。
【図５】点火プラグの周辺にのみ、再循環排気ガスの混
入していない可燃混合気を滞留させ、着火の安定性を確
保した構成の燃焼室の吸気行程を示す側面断面図。
入していない可燃混合気を滞留させ、着火の安定性を確
保した構成の燃焼室の吸気行程を示す側面断面図。
【図６】同じく排気行程を示す側面断面図。
【図７】燃焼室１３内にコンプレッサ１４により圧力を
掛けて再循環排気ガスを混入しない混合気を供給する構
成を示す吸気排気系統図。
掛けて再循環排気ガスを混入しない混合気を供給する構
成を示す吸気排気系統図。
【図８】コンプレッサ１４により圧縮した再循環排気ガ
スを混入しない混合気を、レギュレータ１６と供給弁１
７を介して供給する構成を示す吸気排気系統図。
スを混入しない混合気を、レギュレータ１６と供給弁１
７を介して供給する構成を示す吸気排気系統図。
【図９】負荷と再循環排気ガスを混入しない混合気の圧
力との相関関係を示す図面。
力との相関関係を示す図面。
【図１０】ピストンのタイミングと供給弁１７の開閉の
タイミングを示す図面。
タイミングを示す図面。
【図１１】再循環排気ガスを混入しない混合気の供給タ
イミングを供給弁１７の開閉タイミングにより制御する
構成を示す吸気排気系統図。
イミングを供給弁１７の開閉タイミングにより制御する
構成を示す吸気排気系統図。
【図１２】クランク角度と供給弁１７の開閉のタイミン
グを変化させる制御を示す図面。
グを変化させる制御を示す図面。
【図１３】クランク角度と供給弁１７のリフトの相関関
係を変化する制御を示す図面。
係を変化する制御を示す図面。
【図１４】シリンダヘッドに凹部２５を設けた構成の吸
気行程を示す側面断面図。
気行程を示す側面断面図。
【図１５】同じく圧縮行程の側面断面図。
【図１６】シリンダヘッドに断面台形凹部２６を設けた
構成を示す側面断面図。
構成を示す側面断面図。
【図１７】断面台形凹部２６と筒形の凹部２５の場合の
比較を示す図面。
比較を示す図面。
【図１８】凹部２５内の火炎核の失火の状態を比較する
図面。
図面。
【図１９】断熱層２８で凹部２５の内部を被覆した状態
を示す図面。
を示す図面。
１ ミキサー ４ ＥＧＲ管 ６ 合流点 ７ ミキサー１より後流の分岐点 １１ 点火プラグ １３ 燃焼室 １４ コンプレッサ １５ アキュムレータ １６ レギュレータ １７ 供給弁
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｐ ５８０ ５８０Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒
により排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガス
を吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火
式内燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環
排気ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成
したことを特徴とする火花点火式内燃機関。 - 【請求項２】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒
により排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガス
を吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火
式内燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環
排気ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成
し、該再循環排気ガスを混入しない混合気を、燃焼室と
隔離した副室内に供給したことを特徴とする火花点火式
内燃機関。 - 【請求項３】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒
により排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガス
を吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火
式内燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環
排気ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成
し、再循環排気ガスの混入していない混合気をシリンダ
内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧して、点火プ
ラグの周囲に供給すべく構成したことを特徴とする火花
点火式内燃機関。 - 【請求項４】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒
により排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガス
を吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火
式内燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環
排気ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成
し、該再循環排気ガスの混入していない混合気をシリン
ダ内コンプレッション圧より高い圧力に昇圧し、圧力を
一定に保ったままで、噴射時期と、供給弁のリフトを制
御し、エンジンの運転状況に応じた混合気噴射を行うこ
とを特徴とする火花点火式内燃機関。 - 【請求項５】 排気管に三元触媒を配置し、該三元触媒
により排気ガスを浄化し、浄化前または、後の排気ガス
を吸気管に還流する再循環排気ガス管を設けた火花点火
式内燃機関において、点火プラグの周辺にのみ、再循環
排気ガスの混入していない可燃混合気を供給すべく構成
し、該供給場所として、シリンダヘッド内に凹部を設
け、該凹部内に点火プラグと供給弁を配置したことを特
徴とする火花点火式内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060340A JPH08254121A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 火花点火式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7060340A JPH08254121A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 火花点火式内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08254121A true JPH08254121A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13139347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7060340A Pending JPH08254121A (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 火花点火式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08254121A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535308C2 (ru) * | 2012-04-20 | 2014-12-10 | Константин Иванович Федин | Способ организации рабочего процесса газового поршневого двигателя с искровым зажиганием |
| JP2015001166A (ja) * | 2013-06-13 | 2015-01-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 排気ガス再循環装置を備えた内燃機関 |
| CN107304726A (zh) * | 2016-04-22 | 2017-10-31 | 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 | 用于操作燃气发动机的方法和控制装置 |
| CN113250807A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-13 | 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 | 一种用于车辆的预燃室发动机系统及其控制方法和车辆 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP7060340A patent/JPH08254121A/ja active Pending
Cited By (5)
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