JPS5933848Y2 - 排気清浄化エンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は排気清浄化エンジン、特に燃焼室内におけるＮ
Ｏｘ （窒素酸化物）の生成を可及的に低減した排気清
浄化エンジンに関する。

エンジン排気中のＮＯｘを低減する手段として、排気の
一部を吸気中に還流する排気還流（ＥＧＲ）装置が知ら
れている。

このＥＧＲ装置によればＥＧＲ率（吸入空気量に対する
排気還流量の容積比）を増大させるほどＮＯｘの低減効
果が大きくなる反面、吸入混合気の燃焼の安定性が低下
すると共に燃焼時間が長くなりエンジンの出力、燃費の
低下を招く不具合がある。

本考案者等の種々の実験によると、かかる不具合は主と
して以下に述べる３つの原因によるものである。

即ち、（１）多量の還流排気の存在に基づき、点火栓に
よる吸入混合気の着火の確実性が低下すること。

（２）多量の還流排気の存在に基づき、吸入混合気の着
火遅れ時間が長くなること。

（３）多量の還流排気の存在に基づき、火炎伝播速度が
減少すること。

である。

従って、上記（１） 、 （２） 、 （３）の原因を
改善するためには、燃焼室に吸入された直後の混合気が
点火栓の電極部に当らないようにして電極部の冷却を防
ぐこと、また吸気に渦流（スワール）、更に必要により
スキンシュを与えることによって混合気のミキシングを
良好にすること、などが重要である。

ところで、上記のように吸気に渦流（スワール）を与え
る手段としては、従来例えば実用新案登録第３３８４２
４号明細書に記載のものなどが公知である。

これは吸気ポートの開口部に、シリンダヘッドと一体に
スワール発生用突起を鋳造形成したものである。

しかし、との構成においては、鋳造に際し吸気ポートを
形成する砂中子に、上記突起に対応した切欠部が設けら
れるため中子の折損を生じ易いこと、鋳造誤差を見込ん
だ吸気ポート内周面の後工程での機械加工が困難となる
ためバルブシート内周面との間に段差が生じてしまうこ
と、上記突起に十分な強度を得難いこと、などの欠点が
ある。

本考案は以上の点に鑑みてなされたもので、吸気ポート
と排気ポートの位置関係をクロスフロー構造として点火
栓を吸気ポート側に設けると共に、吸気渦流を発生すべ
く吸気バルブシートに吸気偏流突起を設け、燃焼室に吸
入された直後の混合気が点火栓電極部に当らないように
構成することによって、排気還流時におけるエンジンの
出力、燃費の低下等の不具合の防止を図るとともに、上
述したシリンダヘッドと一体にスワール発生用突起を設
けた場合の種々の欠点を除去することを目的とする。

次に本考案の一実施例を説明する。

第１図乃至第３図において、１はシリンダブロック、２
はシリンダヘッド、３はピストンであり、これらシリン
ダブロック１、シリンダヘッド２及びピストン３により
画成される燃焼室４には、吸気ポート５と排気ポート６
がクロスフローに開口形成されている。

吸気ポート５には、第１図に仮想線で示す吸気系７に気
化器８が取着されている。

この気化器８は、燃焼室４内の混合気の性状を改善する
ために、自動車の市街地走行時に相当するエンジンの常
用運転域において混合気の空燃比が理論空燃比附近若し
くはそれより濃となる（例えばＡ／Ｆ＝１２〜１６）よ
うに設定されている。

一方、排気ポート６は排気系９に接続されるのであるが
、排気ポート６内には排気ポートライナ１０が内装され
、排気の降温を抑えて排気の浄化反応を促進する。

この場合、多気筒エンジンにあっては隣接する各シリン
ダの排気ポートをサイアミーズドポー訃にして排気降温
を抑えることもできる。

また、排気系９と吸気系７とに跨って排気還流装置１１
を附設する。

この排気還流装置１１は、後述するように燃焼室４内で
の混合気の燃焼を改善することによって排気還流率を大
巾に高めることが可能なため、排気還流率の最大値が１
０〜４０％となるように設定されている。

尚、１２は吸気バルブ、１３は排気バルブである。

そして燃焼室４に吸入される混合気の通路である吸気ポ
ート５の燃焼室４への開口部に、焼結合金等からなるリ
ング状のバルブシート１４が圧入固着されており、かつ
このバルブシート１４には吸気渦流発生手段として偏流
突起１５が一体に設けられている。

この偏流突起１５は、第３図Ａ。Ｂに示すように、リン
グ状のバルブシート１４の円周一部を、厚さｔ１中心角
θにて中心方向に突出形成したものであり、厚みｔ及び
中心角θはスワール強度、吸気抵抗等を考慮してｔ＝２
〜４咽。

θ＝９０°±３０°（θが大きいほどスワールは犬であ
るが吸気抵抗も犬となる）が望ましい。

そして、この偏流突起１５は、バルブシート１４が吸気
ポート５に取付けられたときに、第２図に示すように、
シリンダ列線Ｌ１と直角方向の燃焼室中心線Ｌ２に対す
る中心偏角αがα−３００±１５゜カ最も効果的なスワ
ールを得ることができる角度である。

したがって、偏流突起１５によって、吸入混合気は第１
図、第２図に夫々矢印で示す方向のスワールとなるので
あり、この吸入直後の混合気が直接点火栓１６の電極に
当らないように燃焼室４内における点火栓１６の取付位
置を定めるのである。

即ち、点火栓１６は、燃焼室４内における混合気スワー
ルの下流に位置するよう、吸気ポート５側、つまり前記
シリンダ列線Ｌ１を境にした吸気ポート側に設けられる
。

この場合、燃焼室４°内における吸・排気ポート５，６
と点火栓１６取付スペースの関係上、点火栓１６を吸気
ポート５側に取り付けるためには、吸・排気ポート５，
６を前述の如く必然的にクロスフローに配設することに
なる。

かかる構成のエンジンにあっては、燃焼室４内に吸入さ
れた混合気は、偏流突起１５によってスワールが生じ、
その空燃比と相俟って混合気の性状が改善されると共に
、吸入直後の混合気が直接点火栓１６の電極に当たるこ
とが回避されるため電極部の冷却が防止され点火火花が
強くなる。

したがって、その燃焼着火の確実性９着火遅れの防止、
火炎伝播速度の向上が図れて燃焼特性が改善され、高率
の排気還流を行なってもエンジンの安定化が可能となり
、ＮＯｘを格段に低減することが可能となるのである。

尚、火炎伝播速度をより向上するためには、スキッシュ
を利用することが好ましく、第１図に示スヨうにスキッ
シュ域Ｓを設けてもよい。

この場合、該スキンシュ域は、ボア断面積に対して４０
多以下の面積で十分である。

また、上記のように偏流突起１５をバルブシート１４と
一体に形成した結果、シリンダヘッド２の鋳造に際して
、吸気ポート５を形成する砂中子に切欠部を設ける必要
が無く、従って砂中子の折損を防止することができ、か
つバルブシート１４自体が一般に特殊合金などからなる
ため、上記偏流突起１５に十分な機械的強度を確保でき
る。

しかも、上記吸気ポート５においては、一般に鋳造誤差
を考慮して予めその内径を若干小さ目に鋳造し、後に機
械加工にて所定の寸法に仕上げ加工しているのであるが
、この機械加工が上記偏流突起１５によって妨げられる
惧れがなく、バルブシート１４内周と吸気ポート５内周
とをなめらかに連続させることが可能である。

以上型するに本考案の排気清浄化エンジンに依れば、点
火栓電極を冷却することなく燃焼室内に吸気スワールを
生じさせ、点火火花の強力化及び混合気の性状の改善を
図ることができるので、高排気還流を行なうにもかかわ
らず着火の確実性。

着火遅れ、火炎伝播速度の改善を行なってエンジンの安
定化を達成し、ＮＯｘの大巾な低減を実現した排気清浄
化エンジンを得ることができ、しかもシリンダヘッド鋳
造時の砂中子の折損等の不具合を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案エンジンの部分縦断面図、第２図はシリ
ンダヘッドの下面図、第３図Ａはバルブシートの断面図
、同図ＢはＡの矢視図である。 ２・・・・・・シリンダヘッド、４・・・・・・燃焼室
、５・・・・・・吸気ポート、６・・・・・・排気ポー
ト、８・・・・・・気化器、１０・・・・・・ポートラ
イナ、１１・・・・・・排気還流装置、１４・・・・・
・バルブシート、１５・・・・・・偏流突起、１６・・
・・・・点火栓、Ｓ・・・・・・スキンシュ域。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気ポートと排気ポートの位置関係をクロス７０−構造
   として点火栓を吸気ポート側に設けると共に、吸気渦流
   を発生すべく吸気バルブシートに吸気偏流突起を設け、
   燃焼室に吸入された直後の混合気が点火栓電極部に当ら
   ないように構成したことを特徴とする排気清浄化エンジ
   ン。