HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansaugsystem, das eine Ansaugung in einen Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine ausführt, und insbesondere betrifft das Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine, das Gasschichten mit unterschiedlicher Dichte in den Zylinder ansaugt.The present invention relates to an intake system that performs intake into a cylinder of an internal combustion engine, and more particularly relates to the intake system of the internal combustion engine, which sucks gas layers of different density into the cylinder.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIKDESCRIPTION OF THE PRIOR ART
Herkömmlich gibt es, um aus einer Verbrennungskraftmaschine abgegebene Abgasemission (NOx, Rauch) zu unterdrücken, eine Technik, die separat ein aus einem Abgassystem zu einem Ansaugsystem rezirkuliertes EGR-Gas und Frischluft ansaugt, und diese Gase in Schichten (Schichtverteilung) in einen Zylinder verteilt (beispielsweise bezugnehmend auf die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2006-266159 ).Conventionally, in order to suppress exhaust gas emission (NOx, smoke) discharged from an internal combustion engine, there is a technique that separately aspirates an EGR gas recirculated from an exhaust system to an intake system and fresh air, and distributes these gases in layers (layer distribution) into a cylinder (For example, referring to Japanese Patent Application Laid-open JP 2006-266159 ).
Bei dem in der Offenlegungsschrift '159 offenbarten Ansaugsystem werden beispielsweise eine Passage, in der die Frischluft strömt (nachstehend als Frischluftströmungspassage bezeichnet), und eine Passage, in der ein EGR-Gas strömt (nachstehend als EGR-Gasströmungspassage bezeichnet), vorgesehen, und diese Passagen werden bei einer nachgeschalteten Position eines Ansauganschlusses verbunden, und anschließend werden die verbundenen Passagen mit dem Ansauganschluss verbunden.In the published patent application '159 For example, in the intake system of the present invention, a passage in which the fresh air flows (hereinafter referred to as a fresh air flow passage) and a passage in which an EGR gas flows (hereinafter referred to as EGR gas flow passage) are provided, and these passages become at a downstream position Intake port connected, and then the connected passages are connected to the suction port.
Ferner ist jeweils ein Ventil in jeder Passage vorgesehen.Furthermore, one valve is provided in each passage.
Anschließend wird in einer ersten Hälfte eines Ansaughubs das in der EGR-Gasströmungspassage vorgesehene Ventil geschlossen, und durch Öffnen des in der Frischluftströmungspassage vorgesehenen Ventils wird die Frischluft in den Zylinder angesaugt.Subsequently, in a first half of a suction stroke, the valve provided in the EGR gas flow passage is closed, and by opening the valve provided in the fresh air flow passage, the fresh air is drawn into the cylinder.
Danach wird in einer zweiten Hälfte des Ansaughubs das in die Frischluft-Strömungspassage vorgesehene Ventil geschlossen, und durch Öffnen des in der EGR-Gasströmungspassage vorgesehenen Ventils wird das EGR-Gas in den Zylinder angesaugt.Thereafter, in a second half of the intake stroke, the valve provided in the fresh air flow passage is closed, and by opening the valve provided in the EGR gas flow passage, the EGR gas is drawn into the cylinder.
Dadurch werden bei dem Ansaugsystem der Offenlegungsschrift '159 durch Ansaugen eines ersten Gases und eines zweiten Gases, die eine unterschiedliche Konzentration aufweisen (Sauerstoffkonzentration, Abgaskonzentration), wie z. B. Frischluft und EGR-Gas, abwechselnd aus dem Ansauganschluss das erste Gas und das zweite Gas in Schichten in die Zylinder verteilt.Thereby, in the intake system of Offenlegungsschrift '159 by sucking a first gas and a second gas having a different concentration (oxygen concentration, exhaust gas concentration), such. B. fresh air and EGR gas, alternately distributed from the intake port, the first gas and the second gas in layers in the cylinder.
Allerdings ist es notwendig, um das Öffnen und Schließen der in die Passagen vorgesehenen Ventile während des Ansaughubs derart zu schalten, dass das erste Gas und das zweite Gas in Schichten in dem Zylinder bei dem in der Offenlegungsschrift '159 offenbarten Verfahren verteilt werden.However, it is necessary to switch the opening and closing of the valves provided in the passages during the intake stroke such that the first gas and the second gas are stratified in layers in the cylinder in the prior art '159 disclosed procedures.
Das bedeutet, es ist herkömmlich nicht möglich, das erste Gas und das zweite Gas in Schichten zu verteilen, außer durch eine komplizierte Steuerung, wie z. B. die Schaltsteuerung der Ventile während des Ansaugtakts.That is, conventionally, it is not possible to distribute the first gas and the second gas in layers except by a complicated control such. B. the switching control of the valves during the intake stroke.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung wurde im Lichte der vorstehend dargelegten Probleme durchgeführt und deren Aufgabe ist es, ein Ansaugsystem einer Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, das auf einfache Weise ein erstes Gas und ein zweites Gas in Schichten in einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine verteilt.The present invention has been accomplished in the light of the problems set forth above, and its object is to provide an intake system of an internal combustion engine which easily distributes a first gas and a second gas in layers in a cylinder of an internal combustion engine.
Bei einem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem ersten Aspekt enthält das Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine eine Verbrennungskraftmaschine mit einem ersten Ansauganschluss und einem zweiten Ansauganschluss, wobei in dem Ansaugsystem ein erstes Gas in den Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aus dem ersten Ansauganschluss angesaugt wird und ein zweites Gas mit einer zu dem ersten Gas unterschiedlichen Konzentration in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine aus dem zweiten Ansauganschluss angesaugt wird.In an intake system of the internal combustion engine according to a first aspect, the intake system of the internal combustion engine includes an internal combustion engine with a first intake port and a second intake port, wherein in the intake system, a first gas is sucked into the cylinder of the internal combustion engine from the first intake port and a second gas with a to the first gas of different concentration is sucked into a cylinder of the internal combustion engine from the second intake port.
Es ist eine Strömungssteuereinrichtung vorgesehen, die eine Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases auf eine kleinere Einlassgasströmungsrate des ersten Gases konfiguriert bzw. einstellt.A flow control device is provided that configures an inlet gas flow rate of the second gas to a smaller inlet gas flow rate of the first gas.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden das erste Gas und das zweite Gas in den Zylinder aus unterschiedlichen Ansauganschlüssen angesaugt, und die Ansauggasströmungsrate des zweiten Gases ist kleiner als die Einlassgasströmungsrate des ersten Gases.According to the present invention, the first gas and the second gas are sucked into the cylinder from different intake ports, and the intake gas flow rate of the second gas is smaller than the intake gas flow rate of the first gas.
Dadurch kann, wenn das erste Gas verglichen mit dem zweiten Gas kräftig angesaugt wird, die Schicht des ersten Gases in die untere Seite des Zylinders (Kolbenseite) eingebracht werden und die Schicht des zweiten Gases kann in die obere Seite des Zylinders eingebracht werden.Thereby, when the first gas is strongly sucked compared with the second gas, the layer of the first gas can be introduced into the lower side of the cylinder (piston side) and the layer of the second gas can be introduced into the upper side of the cylinder.
Das bedeutet, dass das erste Gas und das zweite Gas in Schichten verteilt werden können. This means that the first gas and the second gas can be distributed in layers.
Gleichzeitig ist es ausreichend lediglich die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases zu reduzieren, und es ist nicht notwendig eine komplizierte Steuerung, wie z. B. Schalten des Öffnen und Schließens der Ventile, auszuführen, wodurch die Schichtladeverteilung auf einfache Weise realisiert werden kann.At the same time, it is sufficient merely to reduce the intake gas flow rate of the second gas, and it is not necessary to have a complicated control such as a control. B. switching the opening and closing of the valves to perform, whereby the stratified charge distribution can be realized in a simple manner.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die Strömungssteuerungseinrichtung ein Ventil, das in einer Passage vorgesehen ist, in der das zweite Gas strömt, die mit dem Inneren des Zylinders zum Einstellen einer Öffnungsrate der Passage verbunden ist, und eine Ventilsteuereinrichtung zum Einstellen der Öffnungsrate des Ventils, so dass die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases kleiner als die Einlassgasströmungsrate des ersten Gases wird.In the intake system of the internal combustion engine according to a second aspect, the flow control device includes a valve provided in a passage in which flows the second gas connected to the interior of the cylinder for adjusting an opening rate of the passage, and a valve control device for adjusting the Opening rate of the valve so that the inlet gas flow rate of the second gas becomes smaller than the inlet gas flow rate of the first gas.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem dritten Aspekt umfasst die Verbrennungskraftmaschine ferner eine erste Passage, die mit dem ersten Ansauganschluss verbunden ist, eine zweite Passage, die mit dem zweiten Ansauganschluss verbunden ist, und eine Verbindungspassage mit einem Ende, das mit der ersten Passage bei einer nachgeschalteten Position des ersten Ansauganschlusses verbunden ist, und einem anderen Ende, das mit der zweiten Passage bei einer nachgeschalteten Position des zweiten Ansauganschlusses verbunden ist.In the intake system of the internal combustion engine according to a third aspect, the internal combustion engine further includes a first passage connected to the first suction port, a second passage connected to the second suction port, and a communication passage having one end connected to the first passage a downstream position of the first suction port, and another end connected to the second passage at a downstream position of the second suction port.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem vierten Aspekt ist das erste Gas ein EGR-Schwachgas, in dem eine Konzentration eines EGR-Gases gering ist, das ein Abgas ist, das zu einem Ansaugsystem aus einem Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine rezirkuliert wird, und das zweite Gas ist ein EGR-Starkgas, in dem die Konzentration des EGR-Gases hoch ist.In the intake system of the internal combustion engine according to a fourth aspect, the first gas is an EGR lean gas in which a concentration of an EGR gas that is an exhaust gas recirculated to an intake system from an exhaust system of the internal combustion engine is low and the second gas is low is an EGR strong gas in which the concentration of the EGR gas is high.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem fünften Aspekt kann ein Sollwert einer EGR-Rate, der ein Wert ist, der durch Teilen einer Menge des in den Zylinder angesaugten EGR-Gases durch eine Teilmenge des in den Zylinder angesaugten Gases erhalten wird, durch Strömenlassen des durch die erste Passage strömenden EGR-Schwachgases in die zweite Passage von der Verbindungspassage, oder durch Strömenlassen des durch die zweite Passage strömenden EGR-Starkgases in die erste Passage aus der Verbindungspassage, erreicht werden.In the intake system of the internal combustion engine according to a fifth aspect, an EGR rate set value, which is a value obtained by dividing an amount of the EGR gas sucked into the cylinder by a partial amount of the gas sucked into the cylinder, by flowing the EGR lean gas flowing through the first passage into the second passage from the communication passage, or by flowing the EGR strong gas flowing through the second passage into the first passage from the communication passage.
Die Strömungssteuereinrichtung verändert die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases entsprechend dem Sollwert so, dass eine Menge des in die zweite Passage aus der Verbindungspassage strömenden EGR-Schwachgases oder einer Menge des in die erste Passage strömenden EGR-Starkgases reduziert wird.The flow control means changes the intake gas flow rate of the second gas in accordance with the target value so as to reduce an amount of the EGR lean gas flowing into the second passage from the communication passage or an amount of the EGR strong gas flowing into the first passage.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem sechsten Aspekt erhöht die Strömungssteuerungseinrichtung die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases durch Erhöhen des Sollwerts, und reduziert die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases durch Verringern des Sollwerts.In the intake system of the internal combustion engine according to a sixth aspect, the flow controller increases the intake gas flow rate of the second gas by increasing the target value, and reduces the intake gas flow rate of the second gas by decreasing the target value.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem siebten Aspekt schaltet die Strömungssteuerungseinrichtung von einem Schichtbetrieb, der das erste Gas und das zweite Gas in Schichten in dem Zylinder durch Konfigurieren der Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases auf eine kleinere Einlassgasströmungsrate als die des ersten Gases verteilt, zu einem Hochströmungsbetrieb, der die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases auf ein Maximum konfiguriert, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem Bereich betrieben wird, bei dem die Last der Verbrennungskraftmaschine größer als ein erster vorbestimmter Wert ist.In the intake system of the internal combustion engine according to a seventh aspect, the flow control device switches from a stratified operation that distributes the first gas and the second gas into strata in the cylinder by configuring the intake gas flow rate of the second gas to a smaller intake gas flow rate than that of the first gas to a high-flow operation that configures the intake gas flow rate of the second gas to a maximum when the internal combustion engine is operated in a region where the load of the internal combustion engine is greater than a first predetermined value.
In dem Einlasssystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem achten Aspekt ist der erste Ansauganschluss ein Drallerzeugungsanschluss, der eine Drallströmung in dem aus dem ersten Ansauganschluss angesaugten Gas erzeugt, und die Strömungssteuerungseinrichtung schaltet von dem Schichtbetrieb zu einem Drallerhöhungsbetrieb, der die Einlassgasströmungsrate des zweiten Gases so drosselt, dass die Drallströmung von dem ersten Ansauganschluss kräftiger als die des Hochströmungsbetriebs und des Schichtbetriebs wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine in einem Bereich betrieben wird, bei dem die Last der Verbrennungskraftmaschine kleiner als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist.In the intake system of the internal combustion engine according to an eighth aspect, the first intake port is a swirl generation port that generates a swirl flow in the gas sucked from the first intake port, and the flow control device switches from the stratified operation to a swirl increase operation that throttles the intake gas flow rate of the second gas the swirl flow from the first intake port becomes stronger than that of the high-flow operation and the stratified operation when the internal combustion engine is operated in a region where the load of the internal combustion engine is smaller than a second predetermined value smaller than the first predetermined value.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem neunten Aspekt ist das Ventil in dem zweiten Ansauganschluss vorgesehen.In the intake system of the internal combustion engine according to a ninth aspect, the valve is provided in the second intake port.
In dem Ansaugsystem der Verbrennungskraftmaschine gemäß einem zehnten Aspekt ist der Ansauganschluss ein Drallerzeugungsanschluss, der eine Drallströmung in dem aus dem ersten Ansauganschluss angesaugten Gas erzeugt, und der zweite Ansauganschluss ist ein Tumble-Erzeugungsanschluss, der eine Tumble-Strömung in dem aus dem zweiten Ansauganschluss angesaugten Gas erzeugt.In the intake system of the internal combustion engine according to a tenth aspect, the intake port is a swirl-generating port that generates a swirling flow in the gas sucked from the first intake port, and the second intake port is a tumble-generating port that has a tumble flow in the intake port sucked from the second intake port Gas generated.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In den begleitenden Figuren zeigt:In the accompanying figures shows:
1 ein erstes Beispiel eines Sturkurdiagramms eines an einem Fahrzeug montieren Maschinensystems; 1 a first example of a Sturkurdiagramms of a mounted on a vehicle engine system;
2 ein zweites Beispiel eines Strukturdiagramms eines an einem Fahrzeug montieren Maschinensystems; 2 a second example of a structural diagram of a mounted on a vehicle engine system;
3 ein Diagramm, in dem ein Abschnitt einer EGR-Schwachgaspassage und ein Abschnitt einer EGR-Starkgaspassage zum Darstellen der Passagen nebeneinander extrahiert werden; 3 a diagram in which a portion of an EGR weak gas passage and a portion of an EGR rich gas passage for representing the passages are extracted side by side;
4A eine Veränderung eines Hubs eines Einlassventils bezüglich eines Kurbelwinkels; 4A a change of a lift of an intake valve with respect to a crank angle;
4B eine Veränderung einer Einlassgasströmungsrate sowohl für das EGR-Schwachgas als auch für das EGR-Starkgas bezüglich des Kurbelwinkels; 4B a change of an intake gas flow rate for both the EGR lean gas and the rich EGR gas with respect to the crank angle;
5 ein schematisches Diagramm einer Drallströmung und einer Tumble-Strömung, die in einem Zylinder angesaugt werden; 5 a schematic diagram of a swirl flow and a tumble flow, which are sucked into a cylinder;
6 ein Diagramm einer Verteilung der Gase in dem Zylinder bei einem Ende eines Ansaugtakts; 6 a diagram of a distribution of the gases in the cylinder at one end of an intake stroke;
7 ein Diagramm der Verteilung der Gase in dem Zylinder bei dem Ende des Ansaugtakts bei einer Bedingung, bei der eine Mischzone zwischen dem EGR-Schwachgas und dem EGR-Starkgas ausgebreitet wird, da eine Öffnungsrate des Einlasssteuerventils zu groß ist; 7 FIG. 12 is a graph showing the distribution of gases in the cylinder at the end of the intake stroke in a condition where a mixing zone is spread between the low-EGR gas and the rich-EGR gas because an opening rate of the intake control valve is too large; FIG.
8 ein Diagramm, das die Verteilung der Gase in dem Zylinder bei einem Ende eines Kompressionstakts zeigt; 8th a diagram showing the distribution of the gases in the cylinder at one end of a compression stroke;
9 eine Situation in dem Zylinder bei dem Ende des Kompressionstakts, und Abgaskonzentration bei verschiedenen Positionen in dem Zylinder werden durch Schattierung ausgedrückt; 9 a situation in the cylinder at the end of the compression stroke, and exhaust concentration at various positions in the cylinder are expressed by shading;
10A die Veränderung des Hubs des Einlassventils bezüglich eines Kurbelwinkels; 10A the variation of the lift of the intake valve with respect to a crank angle;
10B Veränderungen in den Einlassgasströmungsraten bezüglich eines Kurbelwinkels, wenn ein Volumen von dem Einlassventil zu dem Einlasssteuerventil klein wird und das Volumen groß wird; 10B Changes in the intake gas flow rates with respect to a crank angle when a volume from the intake valve to the intake control valve becomes small and the volume becomes large;
11 eine Verteilung der Gase in dem Zylinder, wenn das Volumen aus dem Einlassventil zu dem Einlasssteuerventil groß wird; 11 a distribution of the gases in the cylinder when the volume from the intake valve to the intake control valve becomes large;
12 eine Konfiguration des Einlasssteuerventils, wenn es in einen Tumble-Erzeugungsanschluss eingebracht wird; 12 a configuration of the inlet control valve when it is introduced into a tumble generating port;
13 eine perspektivische Ansicht eines Einlasssteuerventils in 12, und eine Bedingung, bei der eine Öffnungsrate des Einlasssteuerventils groß ist; 13 a perspective view of an inlet control valve in 12 and a condition in which an opening rate of the intake control valve is large;
14 eine perspektivische Ansicht des Einlasssteuerventils in 12, und eine Bedingung, bei der eine Öffnungsrate des Einlasssteuerventils klein ist; 14 a perspective view of the inlet control valve in 12 and a condition in which an opening rate of the intake control valve is small;
15 ein Vergleich einer Beziehung zwischen einer Menge des EGR-Starkgases und einer Ausdehnung der EGR-Schichtung, wenn eine EGR-Rate hoch und niedrig ist; 15 a comparison of a relationship between an amount of the EGR strong gas and an extension of EGR stratification when an EGR rate is high and low;
16 die Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases, wenn eine Soll-EGR-Rate gering ist; 16 the intake gas flow rate of the EGR lean gas and the EGR strong gas when a target EGR rate is low;
17 die Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases, wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist; 17 the intake gas flow rate of the low-EGR gas and the high-EGR gas when the target EGR rate is high;
18 ein Flussdiagramm, das einen Verlauf der Steuerung des Einlasssteuerungsventils entsprechend der EGR-Rate darstellt; 18 FIG. 13 is a flowchart showing a flow of the control of the intake control valve according to the EGR rate; FIG.
19 eine Tabelle von Öffnungsraten des Einlasssteuerventils für jede Soll-EGR-Rate; 19 a table of opening rates of the intake control valve for each target EGR rate;
20 ein Kennfeld, bei dem ein Betriebsbereich einer Maschine in einen Betriebsbereich eines einheitlichen EGR-Betriebs und eines Betriebsbereichs eines geschichteten EGR-Betriebs aufgeteilt wird; 20 a map in which an operating region of an engine is divided into an operating region of a unitary EGR operation and an operation region of a stratified EGR operation;
21 ein Flussdiagramm, das einen Schaltprozess zwischen dem einheitlichen EGR-Betrieb und dem geschichteten EGR-Betrieb entsprechend der Betriebsbedingung der Maschine darstellt; 21 FIG. 10 is a flowchart illustrating a switching process between the unitary EGR operation and the stratified EGR operation according to the operating condition of the engine; FIG.
22 ein Kennfeld, bei dem der Betriebsbereich der Maschine in den Betriebsbereich des einheitlichen EGR-Betriebs, dem Betriebsbereich des geschichteten EGR-Betriebs und einem Betriebsbereich des Drallerhöhungsbetriebs aufgeteilt wird; und 22 a map in which the operating range of the engine is divided into the operating range of the uniform EGR operation, the operating range of the stratified EGR operation, and an operating range of the swirl increase operation; and
23 ein Flussdiagramm, das einen Schaltprozess zwischen dem einheitlichen EGR-Betrieb, dem geschichteten EGR-Betrieb und dem Drallerhöhungsbetrieb entsprechend der Betriebsbedingung der Maschine darstellt. 23 FIG. 10 is a flowchart illustrating a switching process between the unitary EGR operation, the stratified EGR operation, and the swirl increase operation according to the operating condition of the engine.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Eine Ausführungsform eines Ansaugsystems der Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben.An embodiment of an intake system of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the figures.
1 zeigt ein erstes Beispiel eines Strukturdiagramms eines an einem Fahrzeug montierten Maschinensystems 1. 1 shows a first example of a structural diagram of a vehicle-mounted engine system 1 ,
Das Maschinensystem 1 ist dergestalt konfiguriert, dass es eine Dieselmaschine 10 als eine Verbrennungskraftmaschine (nachstehend einfach als eine Maschine bezeichnet) und eine Mehrzahl von zum Betrieb der Maschine 10 erforderlichen Komponenten aufweist.The machine system 1 is configured to be a diesel engine 10 as an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as a machine) and a plurality of for operating the engine 10 having required components.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Maschine 10 eine Vierzylindermaschine mit vier Zylindern 11.In the present embodiment, the machine is 10 a four-cylinder engine with four cylinders 11 ,
Die Maschine 10 ist die Vier-Takt-Maschine, die Leistung durch vier Takte, nämlich Ansaug, Kompression, Verbrennung und Abgas in jedem Zylinder 11 erzeugt.The machine 10 is the four-stroke engine that delivers power through four strokes, namely intake, compression, combustion and exhaust in each cylinder 11 generated.
Der Verbrennungszyklus (720° CA(Kurbelwinkel)-Periode) durch vier Takte mit Ansaug, Kompression, Verbrennung und Abgas wird beispielsweise sequenziell mit 180° CA ausgeführt, der zwischen den Zylindern 11 verschoben wird.For example, the combustion cycle (720 ° CA (crank angle) period) by four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust is performed sequentially at 180 ° CA between the cylinders 11 is moved.
Wenn die Zylinder 11 in der Reihenfolge von der rechten Seite von 1 von 1 bis 4 nummeriert werden, wird beispielsweise der Verbrennungszyklus in der Reihenfolge der Zylinder 11 Nr. 1, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 2 ausgeführt.When the cylinders 11 in the order from the right side of 1 from 1 to 4, for example, the combustion cycle will be in the order of cylinders 11 No 1, No 3, No 4 and No 2.
Ein Drallerzeugungsanschluss (erste Ansauganschluss) 12 und ein Tumble-Erzeugungsanschluss (zweiter Ansauganschluss) 13 als Ansauganschlüsse, die Einlässe für in den Zylinder (innerhalb des Zylinders 11) angesaugtes Einlassgas (Gas), sind, sind mit jedem Zylinder 11 verbunden.A swirl generation port (first intake port) 12 and a tumble generation port (second intake port) 13 as intake ports, the inlets for into the cylinder (inside the cylinder 11 ) are intake gas (gas), are with each cylinder 11 connected.
Die Ansauganschlüsse 12 und 13 sind in einem an der oberen Seite der Zylinder 11 vorgesehenen Maschinenkopf (nicht gezeigt) ausgebildet.The suction connections 12 and 13 are in one at the top of the cylinder 11 provided machine head (not shown) is formed.
Der Drallerzeugungsanschluss ist ein Ansauganschluss, der eine Drallströmung (Querwirbel) in dem Gas erzeugt, das in den Zylinder von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugt wird.The swirl generation port is a suction port that creates a swirling flow (transverse swirl) in the gas entering the cylinder from the swirl generation port 12 is sucked.
Der Tumble-Erzeugungsanschluss 13 ist ein Ansauganschluss, der eine Tumble-Strömung (vertikaler Wirbel) in dem Gas erzeugt, das in den Zylinder von dem Tumble-Erzeugungskanal 13 angesaugt wird.The tumble generation port 13 is a suction port that generates a tumble flow (vertical vortex) in the gas entering the cylinder from the tumble-generating channel 13 is sucked.
Aufgrund dieser zwei Ansauganschlüsse 12, 13 kann ein aus einem Injektor (nicht gezeigt) eingespritzter Kraftstoff und das von den Ansauganschlüssen 12, 13 angesaugte Gas gut vermischt werden.Because of these two suction connections 12 . 13 For example, a fuel injected from an injector (not shown) may be that from the intake ports 12 . 13 sucked gas to be mixed well.
Einlassventile 14 zum Öffnen und Schließen von Öffnungen 140 (bezugnehmend auf 1), die die Einlassanschlüsse 12 und 13 und den Zylinder verbinden, sind in die Öffnungen 140 vorgesehen.intake valves 14 for opening and closing openings 140 (Referring to 1 ), which the inlet connections 12 and 13 and connect the cylinder are in the openings 140 intended.
Zudem werden Abgasanschlüsse (nicht gezeigt) zum Abgeben des Gases nach der Verbrennung in dem Zylinder mit jedem Zylinder 11 verbunden.In addition, exhaust ports (not shown) for discharging the gas after combustion in the cylinder with each cylinder 11 connected.
Abgasventile 15 zum Öffnen und Schließen von Öffnungen, die die Abgasanschlüsse und den Zylinder verbinden, werden mit den Öffnungen vorgesehen.exhaust valves 15 for opening and closing openings connecting the exhaust ports and the cylinder are provided with the openings.
Eine Einlasspassage 21, in der eine in die Zylinder angesaugte Frischluft strömt, wird in das Maschinensystem 1 vorgesehen.An intake passage 21 in which a fresh air sucked into the cylinders flows, is introduced into the engine system 1 intended.
Ein Turbolader 31 zum Komprimieren der Frischluft und einen Zwischenkühler 32 zum Kühlen der in dem Turbolader 31 komprimierten Frischluft sind an der Einlasspassage 21 von der Stromaufwärtsseite davon vorgesehen.A turbocharger 31 for compressing the fresh air and an intercooler 32 for cooling the in the turbocharger 31 compressed fresh air are at the intake passage 21 provided from the upstream side thereof.
Ferner ist eine Drossel 33 zum Einstellen einer Menge der Frischluft in dem Zwischenkühler 32 nachgeschaltet in der Einlasspassage 21 vorgesehen.Further, a throttle 33 for adjusting an amount of the fresh air in the intercooler 32 downstream in the inlet passage 21 intended.
Passagen 22 (Passagen eines Ansaugkrümmers und nachstehend als EGR-Schwachgaspassagen (erste Passage) bezeichnet), die mit jedem Zylinder 11 (um genau genommen mit dem Maschinenkopf) verbunden sind, verzweigen sich nachgeschaltet der Drossel 33 von der Einlasspassage 21).passages 22 (Passages of an intake manifold and hereinafter referred to as EGR weak gas passages (first passage)), with each cylinder 11 (In fact, to the machine head) are connected, branches down the throttle 33 from the intake passage 21 ).
Jede EGR-Schwachgaspassage 22 ist mit dem Drallerzeugungsanschluss 12 jedes Zylinders 11 verbunden.Each EGR weak gas passage 22 is with the swirl generation port 12 every cylinder 11 connected.
Lediglich die Frischluft oder ein Gas gschwach (nachstehend als EGR-Schwachgas (erstes Gas) bezeichnet), das die Frischluft ist, die mit einem EGR-Gas entsprechend der Öffnungsrate des EGR-Ventils 41 gemischt wird, strömt in die Einlasspassage 21 und in die EGR-Passagen 22.Only the fresh air or a gas weak (hereinafter referred to as EGR lean gas (first gas)), which is the fresh air, with an EGR gas corresponding to the opening rate of the EGR valve 41 is mixed, flows into the intake passage 21 and into the EGR passages 22 ,
Zudem ist ein Abgaskrümmer 23, der das aus den Zylindern 11 abgegebene Abgas sammelt und das Gas zu der Abgaspassage 27 leitet, mit jedem Zylinder 11 verbunden.There is also an exhaust manifold 23 that's out of the cylinders 11 discharged exhaust gas collects and the gas to the exhaust passage 27 conducts, with each cylinder 11 connected.
In der Abgaspassage 27 von der stromaufwärts gelegenen Seite sind eine Turbine 37 (variable Düsenturbo (VNT)) des Turboladers 31, der die Energie des Abgases zurückgewinnt, eine Nachbearbeitungsvorrichtung 38, die einen vorbestimmten Prozess bezüglich des Abgases ausführt, und ein Abgasdrosselventil 39, das eine Strömungsrate des Abgases einstellt, in dieser Reihenfolge angebracht.In the exhaust passage 27 from the upstream side are a turbine 37 (variable jet turbo (VNT)) of the turbocharger 31 , which recovers the energy of the exhaust gas, a post-processing device 38 , which performs a predetermined process regarding the exhaust gas, and a Exhaust throttle valve 39 adjusting a flow rate of the exhaust gas mounted in this order.
Die Nachbearbeitungsvorrichtung 38 ist ein Oxidationskatalysator, der CO, HC und dergleichen in dem Abgas durch Oxidation entfernt, oder ein DPF, der beispielsweise PM in dem Abgas entfernt.The post-processing device 38 is an oxidation catalyst that removes CO, HC, and the like in the exhaust gas by oxidation, or a DPF that removes, for example, PM in the exhaust gas.
Eine Niederdruck-EGR-Passage 28 ist vorgesehen, in der ein Ende davon mit der Abgaspassage 27 nachgeschaltet der Nachbearbeitungsvorrichtung 28 verbunden ist und ein anderes Ende davon mit der Einlasspassage 21 bei einer dem Turbolader 37 vorgeschalteten Position verbunden ist.A low pressure EGR passage 28 is provided, in the one end of it with the exhaust passage 27 downstream of the post-processing device 28 is connected and another end of it with the intake passage 21 at a turbocharger 37 connected upstream position.
Die Niederdruck-EGR-Passage 28 ist eine Passage, die einen Teil des Abgases zu der Einlasspassage 21 als EGR-Gas rezirkuliert.The low pressure EGR passage 28 is a passage that part of the exhaust gas to the intake passage 21 recirculated as EGR gas.
Ein Niederdruck-EGR-Kühler 40, der das durch die Niederdruck-EGR-Passage 28 durchströmende EGR-Gas kühlt, und ein Niederdruck-EGR-Ventil 41, das eine Strömungsrate des EGR-Gases einstellt, sind in der Niederdruck-EGR-Passage 28 vorgesehen.A low pressure EGR cooler 40 that passes through the low-pressure EGR passage 28 flowing EGR gas cools, and a low pressure EGR valve 41 that sets a flow rate of the EGR gas are in the low pressure EGR passage 28 intended.
Es ist zu beachten, dass ein Niederdruck-EGR-System, das die Niederdruck-EGR-Passage 28, den Niederdruck-EGR-Kühler 40 und das Niederdruck-EGR-Ventil 41 aufweist, kann optional nicht vorgesehen sein.It should be noted that a low pressure EGR system requiring the low pressure EGR passage 28 , the low-pressure EGR cooler 40 and the low pressure EGR valve 41 optionally can not be provided.
Bei einem solchen Fall strömt lediglich die Frischluft durch die Einlasspassage 21.In such a case, only the fresh air flows through the intake passage 21 ,
Eine Hochdruck-EGR-Passage 24, die einen Anteil des Abgases zu dem Einlasssystem als EGR-Gas rezirkuliert, ist mit dem Abgaskrümmer 23 verbunden.A high pressure EGR passage 24 that recirculates a portion of the exhaust gas to the intake system as EGR gas is with the exhaust manifold 23 connected.
Ein Hochdruck-EGR-Kühler 34, der das durch die Hochdruck-EGR-Passage 24 strömende EGR-Gas kühlt, und ein Hochdruck-EGR-Ventil 35, das eine Strömungsrate des EGR-Gases einstellt, sind in der Hochdruck-EGR-Passage 24 vorgesehen.A high pressure EGR cooler 34 that passes through the high pressure EGR passage 24 flowing EGR gas cools, and a high-pressure EGR valve 35 , which adjusts a flow rate of the EGR gas, are in the high pressure EGR passage 24 intended.
Passagen 25 (nachstehend als EGR-Starkgaspassagen (zweite Passage) bezeichnet), die mit jedem Zylinder 11 (genau genommen mit einem Maschinenkopf) verbunden ist, verzweigen sich von der Hochdruck-EGR-Passage 24 nachgeschaltet dem Hochdruck-EGR-Ventil 35.passages 25 (hereinafter referred to as EGR rich gas passages (second passage)) associated with each cylinder 11 (strictly speaking, with a machine head), branch off from the high-pressure EGR passage 24 downstream of the high-pressure EGR valve 35 ,
Jede EGR-Starkgaspassage 25 ist mit einem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 jedes Zylinders 11 verbunden.Every EGR strong gas passage 25 is with a tumble generation port 13 every cylinder 11 connected.
Ein Gas gstark (nachstehend als EGR-Starkgas (zweites Gas) bezeichnet), das durch die EGR-Schwachgaspassage 22 strömt, d. h. das Gas, das eine höhere Konzentration des EGR-Gases als das des EGR-Schwachgases aufweist (Abgaskonzentration ist höher, Sauerstoffkonzentration ist gering), strömt in der EGR-Starkgaspassage 25.One gas (hereinafter referred to as EGR strong gas (second gas)) passing through the EGR lean gas passage 22 That is, the gas having a higher concentration of the EGR gas than that of the EGR lean gas (exhaust concentration is higher, oxygen concentration is low) flows in the EGR rich gas passage 25 ,
Eine Verbindungspassage 29, die die Einlasspassage 21 und die Hochdruck-EGR-Passage 24 verbindet, ist in dem Maschinensystem 1 vorgesehen.A connection passage 29 that the intake passage 21 and the high pressure EGR passage 24 is in the machine system 1 intended.
Die Verbindungspassage 29 ist mit der Einlasspassage 21 vor der Verzweigung der EGR-Schwachgaspassagen 22 und der Hochdruck-EGR-Passage 24 vor der Verzweigung der EGR-Starkgaspassagen 25 verbunden.The connection passage 29 is with the intake passage 21 before the branching of the EGR weak gas passages 22 and the high pressure EGR passage 24 before the branching of the EGR strong gas passages 25 connected.
Der Druck des durch die Einlasspassage 21 und die EGR-Schwachgaspassage 22 nachgeschaltet der Einlasspassage 21 durchströmenden Gases und der Druck des durch die Hochdruck-EGR-Passage 24 und die EGR-Starkgaspassage 25 nachgeschaltet der Hochdruck-EGR-Passage 24 durchströmenden Gases können durch die Verbindungspassage 29 ausgeglichen werden.The pressure of the through the inlet passage 21 and the EGR lean gas passage 22 downstream of the intake passage 21 flowing gas and the pressure of the high-pressure EGR passage 24 and the EGR strong gas passage 25 downstream of the high-pressure EGR passage 24 flowing gas can through the connecting passage 29 be compensated.
Dadurch kann eine Verteilung der Schichtverteilung des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases durch den Druckunterschied unterdrückt werden.Thereby, a distribution of the layer distribution of the EGR lean gas and the EGR strong gas can be suppressed by the pressure difference.
Ferner kann es einen Fall geben, bei dem ein Sollwert einer EGR-Rate (Soll-EGR-Rate) nicht nur durch das aus der Niedrigdruck-EGR-Passage 28 rezirkulierte EGR-Gas oder das durch die Starkgaspassage 25 durchströmende EGR-Starkgas (Abgas) erreicht wird.Further, there may be a case where an EGR rate (target EGR rate) target value is not limited only by that from the low pressure EGR passage 28 recirculated EGR gas or through the Starkgaspassage 25 flowing through EGR-rich gas (exhaust gas) is achieved.
In diesem Fall kann die Soll-EGR-Rate durch Durchströmen des EGR-Gases in der Einlasspassage 21 von der Hochdruck-EGR-Passage 24 über die Verbindungspassage 29 oder durch Durchströmen von Frischluft zu der Hochdruck-EGR-Passage 24 von der Einlasspassage 21 erreicht werden.In this case, the target EGR rate may be achieved by flowing the EGR gas in the intake passage 21 from the high pressure EGR passage 24 over the connection passage 29 or by passing fresh air to the high pressure EGR passage 24 from the intake passage 21 be achieved.
Das bedeutet, wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist, kann die EGR-Rate durch Durchströmen des EGR-Gases durch die Einlasspassage 21 von der Hochdruck-EGR-Passage 24 über eine Verbindungspassage 29 erhöht werden, so dass die Konzentration des durch die Einlasspassage 21 und die EGR-Schwachgaspassage 22 durchströmenden EGR-Gases erhöht wird.That is, when the target EGR rate is high, the EGR rate may be increased by flowing the EGR gas through the intake passage 21 from the high pressure EGR passage 24 over a connection passage 29 be increased, so that the concentration of the through the intake passage 21 and the EGR lean gas passage 22 flowing through EGR gas is increased.
Dagegen kann, wenn die Soll-EGR-Rate gering ist, die EGR-Rate durch Durchströmen der Frischluft durch die Hochdruck-EGR-Passage 24 aus der Einlasspassage 21 durch die Verbindungspassage 29 reduziert werden, so dass die Konzentration des durch die Hochdruck-EGR-Passage 24 und die EGR-Starkgaspassage 25 durchströmenden EGR-Starkgases reduziert wird.In contrast, when the target EGR rate is low, the EGR rate can be achieved by passing the fresh air through the high pressure EGR passage 24 from the inlet passage 21 through the connection passage 29 be reduced, so that the concentration of the high-pressure EGR passage 24 and the EGR rich gas passage 25 flowing through EGR strong gas is reduced.
Es ist zu beachten, dass die EGR-Rate ein Wert ist, der durch Teilen einer Menge des in den Zylinder angesaugten EGR-Gas (Abgas) durch eine Gesamtmenge des in den Zylinder angesaugten Gases (angesaugte Menge der Frischluft + angesaugte Menge des EGR-Gases) erhalten wird.It is to be noted that the EGR rate is a value obtained by dividing an amount of the EGR gas (exhaust gas) sucked into the cylinder by a total amount of the gas sucked into the cylinder (intake amount of the fresh air + intake amount of the EGR gas). Gas) is obtained.
Ein Ventil 42, das jede EGR-Starkgaspassage 25 (nachstehend als Einlasssteuerventil (Strömungssteuereinrichtung) bezeichnet) öffnet und schließt, ist für jede EGR-Starkgaspassage 25 vorgesehen.A valve 42 That is any EGR heavy gas passage 25 (hereinafter referred to as inlet control valve (flow control device)) opens and closes is for each EGR rich gas passage 25 intended.
Beispielsweise kann ein Drosselventil oder ein Absperrventil als Einlasssteuerventil 42 verwendet werden.For example, a throttle valve or a check valve may be used as the intake control valve 42 be used.
Es wird bevorzugt, dass Anordnungspositionen der Einlassventile 42 so nah wie möglich an den Einlassventilen 14 sind.It is preferable that arrangement positions of the intake valves 42 as close as possible to the intake valves 14 are.
Dies liegt daran, dass ein Volumen von dem Einlassventil zu dem Einlasssteuerventil 42 reduziert wird, wodurch die Einlassgasströmungsrate besser gesteuert werden kann.This is because a volume from the intake valve to the intake control valve 42 is reduced, whereby the intake gas flow rate can be controlled better.
Allerdings kann als zweites Beispiel eines in 2 gezeigten Maschinensystems 2 das Einlasssteuerventil 42 in einer Passage 241 vor der Verzweigung zu den EGR-Starkgaspassagen 25 vorgesehen sein.However, as a second example of an in 2 shown machine system 2 the inlet control valve 42 in a passage 241 before branching to the EGR strong gas passages 25 be provided.
Insbesondere ist in 2 das Einlasssteuerventil 42 in der Hochdruck-EGR-Passage 241 vor der Verzweigung der EGR-Starkgaspassagen 25 und nachgeschaltet der Verbindungspassagen 29 vorgesehen. Das in 2 gezeigte Maschinensystem 2 ist das gleiche wie das in 1 gezeigte Maschinensystem 1 außer der Anordnungsposition und der Anzahl des Einlasssteuerventils 42.In particular, in 2 the inlet control valve 42 in the high pressure EGR passage 241 before the branching of the EGR strong gas passages 25 and downstream of the connection passages 29 intended. This in 2 shown machine system 2 is the same as the one in 1 shown machine system 1 except the arrangement position and the number of the inlet control valve 42 ,
Die Anzahl des Einlasssteuerventils 42 kann auf eins durch Anordnen des Einlasssteuerventils 42 zu einer in 2 gezeigten Position verringert werden.The number of the inlet control valve 42 may be one by disposing the inlet control valve 42 to one in 2 be shown reduced position.
Bezugnehmend auf 1 ist ein Aktuator 43 (Strömungssteuereinrichtung, Ventilsteuereinrichtung), der mit dem Einlasssteuerventil 42 verbunden ist und die Einlasssteuerventile 42 betätigt, in dem Maschinensystem 1 vorgesehen.Referring to 1 is an actuator 43 (Flow control device, valve control device) associated with the inlet control valve 42 is connected and the inlet control valves 42 operated in the machine system 1 intended.
Der Aktuator 43 kann ein Motor sein, oder ein Aktuator wird beispielsweise durch einen hydraulischen oder Unterdruck betätigt.The actuator 43 may be a motor, or an actuator is actuated for example by a hydraulic or negative pressure.
Der Aktuator 43 kann für jedes Einlasssteuerventil 42 vorgesehen sein, oder kann ein gemeinsamer Aktuator zwischen vier Einlasssteuerventilen 42 sein.The actuator 43 can for any intake control valve 42 be provided, or may be a common actuator between four inlet control valves 42 be.
Das Maschinensystem 1 ist mit einer ECU 50 vorgesehen (Strömungssteuereinrichtung, Ventilsteuereinrichtung), die einen Betrieb der Maschine 10 durch Steuern des Öffnens und Schließens (wie z. B. Timing bzw. Zeitpunkt oder Öffnungsrate) jedes Ventils (Drossel 33, EGR-Ventil 35, 41, Einlassventil 14, Abgasventil 15, usw.), das das Einlasssteuerventil 42 enthält, und Injektoren steuert.The machine system 1 is with an ECU 50 provided (flow control device, valve control device), the operation of the machine 10 by controlling the opening and closing (such as timing or opening rate) of each valve (throttle 33 , EGR valve 35 . 41 , Inlet valve 14 , Exhaust valve 15 , etc.), which is the inlet control valve 42 contains, and controls injectors.
Die ECU 50 ist hauptsächlich aus einem Computer gebildet, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen enthält.The ECU 50 is mainly composed of a computer including a CPU, a ROM, a RAM and the like.
Ein Drehzahlsensor 61, der eine Drehzahl der Maschine 10 erfasst, und ein Gaspedalsensor 62, der einen Betätigungsbetrag (Niederdruckbetrag) eines Gaspedals entsprechend einer Fahrbetriebseinheit erfasst, die das Fahrzeug über ein gewünschtes Drehmoment eines das Fahrzeug fahrenden Fahrer informiert, sind mit der ECU 50 verbunden.A speed sensor 61 , which is a speed of the machine 10 detected, and an accelerator pedal sensor 62 that detects an operation amount (low pressure amount) of an accelerator pedal corresponding to a driving operation unit that informs the vehicle of a desired torque of a driver driving the vehicle, are with the ECU 50 connected.
Danach bestimmt die ECU 50 den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzmenge und eine Soll-EGR-Rate, oder steuert das Öffnen und Schließen jedes Ventils basierend auf der Maschinendrehzahl und des von den Sensoren eingegebenen Betätigungsbetrags des Gaspedalsensors. Ferner enthält die ECU 50 einen Speicher 51, wie z. B. einen ROM, einen RAM, der verschiedene Informationen, wie z. B. ein durch die ECU 50 ausgeführtes Programm zum Verarbeiten speichert.After that, the ECU determines 50 the fuel injection timing, the fuel injection amount and a target EGR rate, or controls the opening and closing of each valve based on the engine speed and the operation amount of the accelerator pedal sensor inputted from the sensors. It also contains the ECU 50 a memory 51 , such as As a ROM, a RAM, the various information such. One through the ECU 50 executed program for processing stores.
Um die aus der Maschine abgegebenen Emissionen zu unterdrücken, lässt die ECU 50 das EGR-Schwachgas und das EGR-Starkgas in den Zylinder ansaugen, so dass diese EGR-Schwach- und EGR-Starkgase in Schichten in den Zylindern verteilt werden.In order to suppress the emissions emitted by the engine, the ECU 50 suck the EGR lean gas and the EGR strong gas into the cylinder so that these EGR weak and EGR heavy gases are distributed in layers in the cylinders.
3 zeigt ein Diagramm, das einen Abschnitt der EGR Schwachgaspassage 22 und einen Abschnitt der EGR-Starkgaspassage 25 zum Anzeigen der Passagen 22, 25 nebeneinander extrahiert werden. 3 shows a diagram showing a section of the EGR lean gas passage 22 and a portion of the EGR rich gas passage 25 to display the passages 22 . 25 extracted side by side.
Ferner zeigen 4A und 4B Diagramme, die erläutern, wie das EGR-Schwachgas und das EGR-Starkgas während des Ansaugtakts angesaugt werden.Further show 4A and 4B Diagrams explaining how to suck in the EGR lean gas and the EGR strong gas during the intake stroke.
Insbesondere zeigt 4A eine Veränderung eines Hubs des Einlassventils 14 bezüglich eines Kurbelwinkels, und 4B zeigt eine Veränderung einer Einlassgasströmungsrate sowohl für das EGR-Schwachgas als auch für das EGR-Starkgas bezüglich des Kurbelwinkels.In particular shows 4A a change in a lift of the intake valve 14 with respect to a crank angle, and 4B shows a change of an intake gas flow rate for both the EGR Lean gas as well as for the EGR rich gas with respect to the crank angle.
Es soll beachtet werden, dass eine Linie 201 in 4B ein aus dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugtes Gas kennzeichnet, d. h. eine Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases.It should be noted that a line 201 in 4B one from the swirl generation port 12 indicated gas, that is, an intake gas flow rate of the EGR lean gas.
Ferner kennzeichnet eine Linie 202 von 4B ein von dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angesaugtes Gas, d. h. eine Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases.Furthermore, a line marks 202 from 4B one from the tumble generation port 13 sucked gas, that is, an intake gas flow rate of the EGR strong gas.
Wie in 3 gezeigt, wird, wenn das Einlasssteuerungsventil nicht in den EGR-Schwachgaspassagen 22 vorgesehen ist, das EGR-Schwachgas in den Zylinder in der Einlassgasströmungsrate entsprechend dem Hub des Einlassventils 14 (Bezugnehmend auf 1) angesaugt, wie durch die Linie 201 in 4B gekennzeichnet.As in 3 is shown when the intake control valve is not in the EGR lean gas passages 22 is provided, the EGR lean gas into the cylinder in the intake gas flow rate corresponding to the lift of the intake valve 14 (Referring to 1 sucked, as by the line 201 in 4B characterized.
Andererseits betreffend das Ansaugen des EGR-Starkgases steuert die ECU 50 das Einlasssteuerventil 42, so dass dessen Öffnungsrate kleiner als vollständig geöffnet während dem in 3 gezeigten Einlasstakt ist.On the other hand, regarding the intake of the EGR strong gas, the ECU controls 50 the inlet control valve 42 so that its opening rate is less than fully open during the 3 is shown intake stroke.
Dadurch wird, wie durch die Linie 202 in 4B gekennzeichnet, die Einlassgasrate des EGR-Starkgases kleiner als die Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases (Linie 201).This will, as by the line 202 in 4B characterized in that the intake gas rate of the EGR strong gas is smaller than the intake gas flow rate of the EGR lean gas (line 201 ).
Da das Einlasssteuerventil 42 nicht vollständig geöffnet ist, sondern sich in einer langsamen Öffnungsrate während des Einlasstakts öffnet, wird das EGR-Starkgas in den Zylindern in Verbindung mit dem Hub des Einlassventils 14 angezeigt, d. h. in einer erste Hälfte des Einlasstakts angesaugt.Since the inlet control valve 42 is not fully open, but opens at a slow rate of opening during the intake stroke, the EGR rich gas in the cylinders becomes in communication with the lift of the intake valve 14 displayed, ie sucked in a first half of the intake stroke.
Dadurch wird als Ergebnis der Drosselung der Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases das EGR-Starkgas schwächer als das EGR-Schwachgas angesaugt.Thereby, as a result of throttling the intake gas flow rate of the EGR strong gas, the EGR rich gas is drawn in weaker than the EGR lean gas.
Ferner zeigt 5 schematisch eine Strömung eines Gases (Drallströmung), das in einen inneren Raum des Zylinders 110 (nachstehend als Innere-des-Zylinders 101 bezeichnet) von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugt wird, und eine Strömung des Gases (Tumble-Strömung), das in das Innere-des-Zylinders 101 von dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angesaugt wird.Further shows 5 schematically a flow of a gas (swirl flow), which in an inner space of the cylinder 110 (hereinafter referred to as the inside of the cylinder 101 designated) from the swirl generation port 12 is sucked in, and a flow of gas (tumble flow) that enters the interior of the cylinder 101 from the tumble generation port 13 is sucked.
Wie in 5 gezeigt, wird die Drallströmung (EGR-Schwachgas) an einer äußeren Peripherieseite des Inneren-des-Zylinders 110 angesaugt, während die Tumble-Strömung (EGR-Starkgas) nahe einer Mitte des Inneren-des-Zylinders 110 angesaugt wird.As in 5 is shown, the swirl flow (EGR weak gas) on an outer peripheral side of the interior of the cylinder 110 sucked while the tumble flow (EGR strong gas) near a middle of the interior of the cylinder 110 is sucked.
Die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases wird, wie in 4B dargestellt, reduziert, und das EGR-Schwachgas und das EGR-Starkgas werden, wie in 5 dargestellt, angesaugt.The intake gas flow rate of the EGR strong gas becomes, as in FIG 4B shown, reduced, and the EGR lean gas and the EGR strong gas, as in 5 shown, sucked.
Dadurch wird, wie in 6 dargestellt, das EGR-Schwachgas gschwach in einem Boden (Seite des Kolbens 16) des Inneren-des-Zylinders 110 eingebracht, und das EGR-Starkgas gstark wird in einem oberen Bereich (Einlassventilseite) des Inneren-des-Zylinders 110 bei dem Ende des Ansaugtakts (bei dem Start des Kompressionstakts) eingebracht.This will, as in 6 shown, the low-EGR gas gschwwach in a soil (side of the piston 16 ) of the interior of the cylinder 110 is introduced, and the EGR strong gas gstark becomes in an upper area (intake valve side) of the interior of the cylinder 110 at the end of the intake stroke (at the start of the compression stroke).
Insbesondere wird das EGR-Starkgas gstark nahe einer Mitte des oberen Bereichs des Inneren-des-Zylinders 110 angeordnet, und das EGR-Schwachgas gschwach ist um das EGR-Starkgas gstark herum angeordnet.Specifically, the EGR rich gas becomes high near a center of the upper portion of the inside of the cylinder 110 and the low-EGR gas is vigorously arranged around the EGR strong gas.
Dadurch ist es möglich, das EGR-Schwachgas gschwach und das EGR-Starkgas gstark in Schichten in dem Inneren-des-Zylinders 110 bei Beginn des Kompressionstakts zu verteilen.Thereby, it is possible to narrow the EGR lean gas and the heavy EGR gas in layers in the inside of the cylinder 110 distribute at the beginning of the compression stroke.
Ein Unterschied zwischen den Einlassgasströmungsraten des EGR-Starkgases und des EGR-Schwachgases wird klein, falls das Öffnen des Einlasssteuerventils 42 zu groß wird, wodurch auf einfache Weise das EGR-Starkgas und das EGR-Schwachgas in dem Zylinder gemischt werden kann.A difference between the inlet gas flow rates of the EGR strong gas and the low-EGR gas becomes small if opening the intake control valve 42 becomes too large, which can easily mix the EGR rich gas and the EGR lean gas in the cylinder.
Dadurch wird, wie in 7 dargestellt, eine Mischzone gmix des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases in dem Inneren-des-Zylinders 110 verteilt, und bewegt sich von der in 6 gezeigten gewünschten Schichtungsverteilung weg.This will, as in 7 1, a mixed zone gmix of the low-threshold EGR gas and the high-rate EGR gas in the inside of the cylinder 110 spreads, and moves from the in 6 the desired stratification distribution shown away.
Die Mischzone gmix in 7 ist zwischen der Schicht des in der äußeren Peripherie des Inneren-des-Zylinders 110 angeordneten EGR-Schwachgases gschwach und der Schicht des in der Mitte des Inneren-des-Zylinders 110 angeordneten EGR-Starkgases gstark angeordnet.The mixing zone gmix in 7 is between the layer of in the outer periphery of the interior of the cylinder 110 arranged weak EGR gas and the layer of the middle of the inner-of-the cylinder 110 arranged EGR strong gas gstark arranged.
Die ECU 50 bestimmt, wie viel Öffnungsrate des Einlasssteuerventils 42 spezifisch gedrosselt werden soll, so dass die Mischzone gmix, wie in 7 dargestellt, bei dem Ende des Ansaugtakts nicht übermäßig groß wird.The ECU 50 determines how much opening rate of the inlet control valve 42 should be throttled specifically so that the mixing zone gmix, as in 7 shown at the end of the intake stroke is not excessively large.
Danach kann bei dem Ende des Kompressionstakts das EGR-Starkgas gstark, d. h. mit einer hohen Abgaskonentration (niedrige Sauerstoffkonzentration) in einem Mittelbereich 163 direkt unter dem Injektor 47, wie in 8 dargestellt, angeordnet sein.Thereafter, at the end of the compression stroke, the EGR strong gas may become high, that is, with a high exhaust gas concentration (low oxygen concentration) in a central region 163 directly under the injector 47 , as in 8th represented, may be arranged.
Zudem kann das EGR-Schwachgas gschwach in einem Quetschbereich 162 (eine Lücke zwischen einem äußeren Peripherieteil einer oberen Oberfläche des Kolbens 16 und des Maschinenkopfes) um den Mittelbereich 163 angeordnet sein.In addition, the low-EGR gas may be weak in a pinch area 162 (a gap between an outer peripheral part of an upper Surface of the piston 16 and the machine head) about the central area 163 be arranged.
Ferner ist ein Hohlraum 161 an der oberen Oberfläche (Oberteil) des Kolbens 16 ausgebildet, und das EGR-Schwachgas gschwach kann in einem Bodenbereich des Hohlraums 161 (nachstehend als Hohlraumbodenoberfläche 161 bezeichnet) bei dem Ende des Einlasstakts angeordnet sein.Further, a cavity 161 on the upper surface (upper part) of the piston 16 formed, and the low-threshold EGR gas may be in a bottom region of the cavity 161 (hereinafter referred to as a cavity floor surface 161 ) may be located at the end of the intake stroke.
Ferner zeigt 9 eine Situation in dem Zylinder bei dem Ende des Kompressionstakts wie in 8, und die Abgaskonzentration bei verschiedenen Positionen in dem Zylinder werden durch Schattierung ausgedrückt.Further shows 9 a situation in the cylinder at the end of the compression stroke as in 8th and exhaust concentration at various positions in the cylinder are expressed by shading.
In 9 ist die Abgaskonzentration höher wenn sich die Farbe verdunkelt.In 9 the exhaust gas concentration is higher when the color darkens.
Wie in 9 dargestellt, wird durch Ausführen der Schichtbildung mit dem EGR-Schwachgas und dem EGR-Starkgas möglich, dass die Abgaskonzentration in dem Mittelbereich 163 höher ist (die Sauerstoffkonzentration ist geringer), während es möglich ist, dass die Abgaskonzentration in dem Hohlraumbodenabschnitt 161 und dem Quetschbereich 162 gering ist, Sauerstoffabgaskonzentration ist höher.As in 9 For example, by performing the stratification with the EGR lean gas and the EGR rich gas, it is possible to control the exhaust gas concentration in the center region 163 is higher (the oxygen concentration is lower), while it is possible for the exhaust gas concentration in the cavity floor section 161 and the pinch area 162 low, oxygen exhaust gas concentration is higher.
Der Mittelbereich 163 ist ein Bereich mit einer hohen Sauerstoffkonzentration und die Temperatur neigt daher sich zu erhöhen, und daher wird NOx auf einfache Weise durch Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff erzeugt.The middle area 163 is an area with a high oxygen concentration, and therefore, the temperature tends to increase, and therefore, NOx is easily generated by the reaction of nitrogen and oxygen.
Dagegen sind die Hohlraumbodenoberfläche 161 und der Quetschbereich 162 Bereiche mit geringem Sauerstoff, und Rauch (Ruß) wird wahrscheinlich auftreten.In contrast, the cavity floor surface 161 and the pinch area 162 Low oxygen areas, and smoke (soot) is likely to occur.
Demgemäß trägt die in dem Mittelbereich 163 angeordnete Schicht des EGR-Starkgases gstark mit der niedrigen Sauerstoffkonzentration zur Reduktion von NOx bei, und die in dem Quetschbereich 162 und der Hohlraumbodenoberfläche 161 angeordnete Schicht des EGR-Schwachgases gschwach mit der hohen Sauerstoffkonzentration trägt zur Reduktion des Rauchs bei.Accordingly, the contributes in the middle area 163 The EGR strong gas layer has a high concentration of low oxygen concentration to reduce NOx and that in the pinch region 162 and the cavity floor surface 161 arranged layer of low-EGR gas low with the high oxygen concentration contributes to the reduction of smoke.
Das bedeutet, dass durch Anordnen der Gasschichten, wie in 8 und 9 dargestellt, Emissionen (NOx, Rauch) reduziert werden können.This means that by arranging the gas layers, as in 8th and 9 shown, emissions (NOx, smoke) can be reduced.
Ferner wird, wie vorstehend erläutert, durch Verringern des Volumens von dem Einlassventil 14 zu dem Einlasssteuerventil 42 die Steuerung der Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases verbessert.Further, as explained above, by decreasing the volume of the intake valve 14 to the inlet control valve 42 improves the control of the intake gas flow rate of the EGR strong gas.
10A und 10B zeigen Diagramme zum Erläutern der vorstehenden Tatsache, und insbesondere zeigt 10A die Veränderung des Hubs des Einlassventils 14 (Bezugnehmend auf 1), und 10B vergleicht die Einlassgasströmungsraten, wenn das Volumen von dem Einlassventil 14 zu dem Einlasssteuerventil 42 groß und klein wird. 10A and 10B show diagrams for explaining the above fact, and in particular shows 10A the change of the lift of the intake valve 14 (Referring to 1 ), and 10B compares the inlet gas flow rates when the volume from the inlet valve 14 to the inlet control valve 42 gets big and small.
Eine Linie 203 in 10B kennzeichnet die Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases.A line 203 in 10B indicates the intake gas flow rate of the EGR lean gas.
Eine Linie 204 kennzeichnet die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases, wenn das Volumen von dem Einlassventil zu dem Einlasssteuerventil 42 klein wird (beispielsweise das Volumen von 1/20 oder weniger einer Verdrängung eines einzelnen Zylinders 11) wird.A line 204 denotes the intake gas flow rate of the EGR strong gas when the volume from the intake valve to the intake control valve 42 becomes small (for example, the volume of 1/20 or less of a displacement of a single cylinder 11 ) becomes.
Die Linie 205 kennzeichnet die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases, wenn das Volumen von dem Einlassventil 14 zu dem Einlasssteuerventil 42 groß wird.The line 205 indicates the intake gas flow rate of the EGR strong gas when the volume from the intake valve 14 to the inlet control valve 42 gets big.
Falls das Volumen von dem Einlassventil 14 zu dem Einlasssteuerventil 42 groß wird, wird das EGR-Starkgas, das zuvor in der Passage mit dem Volumen angeordnet ist, zu Beginn des Ansaugtakts angesaugt.If the volume of the inlet valve 14 to the inlet control valve 42 becomes large, the EGR rich gas, which is previously arranged in the passage with the volume, is sucked in at the beginning of the intake stroke.
Dadurch erhöht sich, wie durch die Linie 205 in 10B gekennzeichnet, die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases bei Beginn des Einlasstakts.This increases, as by the line 205 in 10B characterized, the inlet gas flow rate of the EGR strong gas at the beginning of the intake stroke.
Als Ergebnis wird, wie in 11 dargestellt, die Mischzone gmix des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases, die zu Beginn des Einlasstakts angesaugt werden, in dem Inneren-des-Zylinders 110 verteilt, und bewegt sich von der in 6 gezeigten Schichtverteilung weg.As a result, as in 11 1, the mixing zone gmix of the low-EGR gas and the high-EGR gas sucked at the beginning of the intake stroke are shown in the inside of the cylinder 110 spreads, and moves from the in 6 away layer distribution shown.
Die Mischzone gmix in 11 ist zwischen der in dem oberen Bereich des Inneren-des-Zylinders 110 angeordneten Schicht des EGR-Starkgases gstark und einer in dem Boden des Inneren-des-Zylinders 110 angeordneten Schicht des EGR-Schwachgases gschwach angeordnet.The mixing zone gmix in 11 is between in the upper region of the interior of the cylinder 110 arranged layer of EGR strong gas gstark and one in the bottom of the interior of the cylinder 110 arranged layer of the EGR weak gas gschwach arranged.
Vom Gesichtspunkt der Verbesserung der Steuerbarkeit der Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases kann das Einlasssteuerungsventil 42 in dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angeordnet sein.From the viewpoint of improving the controllability of the intake gas flow rate of the EGR strong gas, the intake control valve 42 in the tumble generation port 13 be arranged.
Hiernach zeigt 12 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration des Einlassteuerventils 42 darstellt, wenn das Einlassteuerventil 42 in dem Tumble-Erzeugunsgkanal 13 angeordnet ist.After that shows 12 a diagram showing an example of a configuration of the inlet control valve 42 represents when the inlet control valve 42 in the tumble-producing channel 13 is arranged.
Zusätzlich zeigt 12 eine Querschnittsansicht der EGR-Starkgaspassage 25 des Tumble-Erzeugungsanschlusses 13 und des Einlasssteuerventils 42 bei Betrachtung von der Seite. Additionally shows 12 a cross-sectional view of the EGR strong gas passage 25 of the tumble-generating connection 13 and the inlet control valve 42 when viewed from the side.
Ferner zeigen 13 und 14 perspektivische Ansichten des in 12 gezeigten Einlassteuerventils 42, und 13 zeigt eine Bedingung, bei der die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 groß ist, während 14 eine Bedingung zeigt, bei der die Öffnungsrate des Einlassteuerventils klein ist.Further show 13 and 14 perspective views of the in 12 shown inlet control valve 42 , and 13 shows a condition in which the opening rate of the intake control valve 42 is great while 14 shows a condition in which the opening rate of the intake control valve is small.
Wenn das Einlasssteuerventil 42 in dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13, wie in den 12 und 14 dargestellt, angeordnet ist, kann das Einlassteuerventil 42 in einer zylindrischen Form ausgebildet sein.When the inlet control valve 42 in the tumble generation port 13 as in the 12 and 14 is shown, the inlet control valve 42 be formed in a cylindrical shape.
Mit anderen Worten, das zylindrische Einlassteuerventil 42 ist durch Einpassen in den Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angeordnet.In other words, the cylindrical inlet control valve 42 is by fitting into the tumble generation port 13 arranged.
Wie in den 13 und 14 dargestellt, ist eine Seite 423 des Zylinders des Einlassteuerventils 42 bewegbar ausgebildet, so dass ein Rohrdurchmesser von einem anderen Abschnitt der Öffnung 421 allmählich kleiner in Richtung eines Öffnungsabschnitts 422 wird.As in the 13 and 14 represented is a page 423 the cylinder of the inlet control valve 42 movably formed so that a pipe diameter from another portion of the opening 421 gradually smaller toward an opening portion 422 becomes.
13 zeigt eine Bedingung, in der der Öffnungsabschnitt 422 groß ist, und 14 zeigt eine Bedingung, in der der Öffnungsabschnitt 422 klein ist. 13 shows a condition in which the opening portion 422 is big, and 14 shows a condition in which the opening portion 422 is small.
Wie in den 13 und 14 gezeigt, ist ein bewegbarer Abschnitt 424, der die Seite 423 des Zylinders bewegt, in dem Einlasssteuerventil 42 vorgesehen.As in the 13 and 14 shown is a movable section 424 who is the side 423 of the cylinder moves in the intake control valve 42 intended.
Anschließend bewegt sich die Seite 423 zwischen der Bedingung von 14 und der Bedingung von 13 durch Drücken und Ziehen des bewegbaren Abschnitts 24 durch einen Aktuator.Then the page moves 423 between the condition of 14 and the condition of 13 by pushing and pulling the movable section 24 through an actuator.
Dadurch kann durch Anpassen des zylindrischen Einlasssteuerventils 42 das Einlasssteuerventil 42 auf einfache Weise in dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angeordnet sein.Thereby, by adjusting the cylindrical intake control valve 42 the inlet control valve 42 easily in the tumble generation port 13 be arranged.
[Steuerung des Einlasssteuerventils 42 entsprechend der EGR-Rate][Control of the inlet control valve 42 according to the EGR rate]
Nebenbei bemerkt kann bei dem Maschinensystem 1, 2 in den 1 und 2 eine mittlere EGR-Rate durch Vorsehen der Verbindungspassage 29 eingestellt werden, die die Passage, in der das EGR-Schwachgas strömt, mit der Passage, in der das EGR-Starkgas strömt, stromaufwärts gelegen verbindet, oder durch Einstellen der Öffnungsrate des EGR-Ventils 35, 41, wodurch es möglich ist die Soll-EGR-Rate zu erreichen.By the way, in the machine system 1 . 2 in the 1 and 2 a mean EGR rate by providing the connection passage 29 to be set, which connects the passage in which the EGR lean gas flows to the passage in which the EGR rich gas flows upstream, or by adjusting the opening rate of the EGR valve 35 . 41 , whereby it is possible to reach the target EGR rate.
Allerdings beginnt, wenn das Einlasssteuerventil 42 zu einer einheitlichen Öffnungsrate für eine Soll-EGR-Rate fixiert ist, das Mischen des EGR-Starkgases und des EGR-Schwachgases von der Verbindungspassage 29 in Abhängigkeit der Soll-EGR-Rate voranzuschreiten, was dazu führt, dass eine Ausdehnung der EGR-Schichtbildung in dem Zylinder gesenkt wird. Diese Tatsache wird mit Bezug auf 15 erläutert.However, when the intake control valve starts 42 is fixed to a uniform opening rate for a target EGR rate, mixing the EGR strong gas and the EGR lean gas from the communication passage 29 depending on the target EGR rate, resulting in that an expansion of the EGR film formation in the cylinder is lowered. This fact is related to 15 explained.
15 zeigt ein schematisches Diagramm, das die Ausdehnung der EGR-Schichtbildungsveränderung entsprechend einer Menge des von dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angesaugten EGR-Starkgases zeigt, wenn die EGR-Rate gering und hoch ist. 15 FIG. 12 is a schematic diagram showing the expansion of the EGR film formation variation according to an amount of the tumble generation port. FIG 13 aspirated EGR strong gas shows when the EGR rate is low and high.
Es soll beachtet werden, dass die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung einen Unterschied zwischen einem Teil, bei dem die Abgaskonzentration die höchste ist, (ein Teil bei dem die Sauerstoffkonzentration die geringste ist) und einem Teil, bei dem die Abgaskonzentration die geringste ist (ein Teil, bei dem die Sauerstoffkonzentration die höchste ist) bedeutet, wenn der Kompressionstakt nach dem Ansaugtakt abgeschlossen wird.It should be noted that the expansion of the EGR film formation makes a difference between a part where the exhaust gas concentration is the highest (a part where the oxygen concentration is the lowest) and a part where the exhaust gas concentration is the lowest one Part where the oxygen concentration is the highest) means when the compression stroke is completed after the intake stroke.
In 15 kennzeichnet eine Linie 206 eine Veränderung der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung relativ zu der Menge des EGR-Starkgases, wenn die EGR-Rate gering ist.In 15 marks a line 206 a change in the extent of EGR film formation relative to the amount of EGR strong gas when the EGR rate is low.
Eine Linie 207 kennzeichnet eine Veränderung der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung relativ zu der Menge des EGR-Starkgases, wenn die EGR-Rate hoch ist.A line 207 indicates a change in the extent of EGR film formation relative to the amount of EGR strong gas when the EGR rate is high.
Um die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu erhöhen, ist es wünschenswert, dass ein Gas, das das Abgas so gut wie möglich nicht damit gemischt ist, d. h. die von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugte Frischluft, und ein Gas, das die Frischluft so gut wie möglich nicht damit mischt, d. h. das EGR-Gas (Abgas), von dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angesaugt werden.In order to increase the extent of EGR film formation, it is desirable that a gas that the exhaust gas is not mixed with it as much as possible, ie, that from the swirl generation port 12 sucked fresh air, and a gas that mixes the fresh air as well as possible, ie the EGR gas (exhaust gas), from the tumble generating port 13 be sucked.
Mit anderen Worten, um die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu erhöhen, ist es wünschenswert, soviel wie möglich die in die Hochdruck-EGR-Passage 24 von der Einlasspassage 21 über die Verbindungspassage 29 durchströmende Frischluft (EGR-Schwachgas) und das in die Einlasspassage 21 von der Hochdruck-EGR-Passage 24 durchströmende EGR-Gas (EGR-Starkgas) zu reduzieren.In other words, to increase the extent of EGR film formation, it is desirable to include as much as possible into the high pressure EGR passage 24 from the intake passage 21 over the connection passage 29 fresh air flowing through (EGR lean gas) and into the intake passage 21 from the high pressure EGR passage 24 through-flowing EGR gas (EGR strong gas) to reduce.
Beispielsweise wird, vorausgesetzt, dass die Soll-EGR-Rate 30% ist, wenn 70% der in dem einzelnen Ansaugtakt der Frischluft angesaugten Gesamtansaugmenge von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugt, und 30% der von dem EGR-Gas angesaugten Gesamtansaugmenge wird von dem Tumble-Erzeugungskanal 13 angesaugt wird, die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung theoretisch die Höchste.For example, assuming that the target EGR rate is 30% when 70% of the total intake amount sucked in the single intake stroke of the fresh air from the swirl generation port 12 sucked, and 30% of the EGR gas aspirated total intake is from the tumble production channel 13 the expansion of EGR layer formation is theoretically the highest.
Andererseits muss, wenn lediglich 20% der Gesamtansaugmenge, die von dem EGR-Starkgas (EGR-Gas) angesaugt wird, beispielsweise von dem Tumble-Erzeugungskanal 13 angesaugt wird, ein verbleibendes EGR-Gas im Wert von 10% der Gesamtansaugmenge von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugt werden, indem das EGR-Gas in die Einlasspassage 21 von der Verbindungspassage 29 strömt, um die 30% Soll-EGR-Rate zu erfüllen.On the other hand, if only 20% of the total intake amount drawn by the EGR rich gas (EGR gas), for example, from the tumble generation channel 13 is sucked in, a remaining EGR gas in the value of 10% of the total suction amount from the swirl generation port 12 be sucked by the EGR gas in the intake passage 21 from the connection passage 29 flows to meet the 30% target EGR rate.
Anschließend wird der Unterschied der Abgaskonzentration zwischen dem durch die EGR-Schwachgaspassage 22 durchströmenden EGR-Schwachgas und dem durch die EGR-Starkgaspassage 25 durchströmenden EGR-Starkgas klein, und die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung in dem Zylinder nimmt ab.Subsequently, the difference in the exhaust concentration between that through the EGR lean gas passage 22 flowing EGR lean gas and that through the EGR strong gas passage 25 flowing EGR rich gas, and the expansion of the EGR stratification in the cylinder decreases.
Andererseits muss, wenn 40% der Gesamtansaugmenge, die von dem EGR-Starkgas (EGR-Gas) angesaugt wird, beispielsweise von dem Tumble-Erzeugungskanal 13 angesaugt wird, da das EGR-Starkgas die 30% Soll-EGR-Rate übersteigt, das das EGR-Gas selbst ist, die Konzentration des Abgas-EGR-Starkgases verdünnt werden, indem die Frischluft mit einem Wert von 10% der Gesamtansaugmenge in die Hochdruck-EGR-Passage 24 über die Verbindungspassage 29 strömt.On the other hand, when 40% of the total intake amount sucked by the EGR rich gas (EGR gas), for example, from the tumble generating channel 13 since the EGR rich gas exceeds the 30% target EGR rate, which is the EGR gas itself, the concentration of the exhaust EGR strong gas is diluted by adding the fresh air having a value of 10% of the total intake into the high-pressure EGR passage 24 over the connection passage 29 flows.
Erneut wird der Unterschied der Abgaskonzentration zwischen dem EGR-Schwachgas und dem EGR-Starkgas klein, und die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung in dem Zylinder verringert sich.Again, the difference in the exhaust gas concentration between the EGR lean gas and the EGR rich gas becomes small, and the expansion of EGR stratification in the cylinder decreases.
Das bedeutet, wenn die Soll-EGR-Rate festgelegt ist, wie durch die Linien 206 und 207 in 15 gekennzeichnet, nimmt die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung ab, wenn die Menge des EGR-Starkgases zu klein oder zu groß ist.That is, when the target EGR rate is set, as by the lines 206 and 207 in 15 The expansion of EGR film formation decreases when the amount of EGR strong gas is too small or too large.
Insbesondere nimmt, da die Menge des EGR-Starkgases von 0 zunimmt, die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu Beginn zu und beginnt abzunehmen, wenn die Menge des EGR-Starkgases einen gewissen Wert erreicht.In particular, as the amount of EGR strong gas increases from 0, the expansion of EGR film formation initially increases and begins to decrease as the amount of EGR strong gas reaches a certain value.
Ferner wird beispielsweise, vorausgesetzt, dass die Soll-EGR-Rate 40% ist, wenn 60% der Gesamtansaugmenge, die in dem einzelnen Ansaugtakt der Frischluft angesaugt wird, von dem Drallerzeugungsanschluss 12 angesaugt wird, und 40% der Gesamtansaugmenge, die von dem EGR-Gas angesaugt wird, von dem Tumble-Erzeugungsanschluss 13 angesaugt wird, die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung theoretisch die Höchste.Further, for example, assuming that the target EGR rate is 40% when 60% of the total intake amount sucked in the single intake stroke of the fresh air is from the swirl generation port 12 and 40% of the total suction amount drawn by the EGR gas from the tumble generation port 13 the expansion of EGR layer formation is theoretically the highest.
Mit anderen Worten, falls sich die Soll-EGR-Rate verändert, verändert sich auch die Beziehung zwischen der Menge des EGR-Starkgases und der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung.In other words, if the target EGR rate changes, so does the relationship between the amount of EGR strong gas and the extent of EGR film formation.
Insbesondere wird, wie in 15 gezeigt, eine Linie, die die Beziehung zwischen der Menge des EGR-Starkgases und der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zeigt, in eine Richtung verschoben, in der die Menge des EGR-Starkgases entsprechend einer Erhöhung der EGR-Rate zunimmt.In particular, as in 15 10, a line showing the relationship between the amount of EGR strong gas and the extent of EGR film formation is shifted in a direction in which the amount of EGR strong gas increases in accordance with an increase in the EGR rate.
Mit anderen Worten, die Menge des EGR-Starkgases, das die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zur Höchsten durchführt, bei der Linie 207 nimmt zu, wenn die EGR-Rate höher als die Linie 206 ist, wenn die EGR-Rate gering ist.In other words, the amount of EGR strong gas that performs the expansion of EGR film formation to the highest in the line 207 increases when the EGR rate is higher than the line 206 is when the EGR rate is low.
Dadurch nimmt, wie in 15 dargestellt, wenn die Menge des EGR-Starkgases bei X1 ungeachtet der EGR-Rate festgelegt wird, obwohl es möglich ist, die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu erhöhen, wenn die EGR-Rate gering ist (Linie 206), die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu, wenn die Rate hoch ist (Linie 207).As a result, as in 15 when the amount of EGR strong gas at X1 is set irrespective of the EGR rate, although it is possible to increase the expansion of EGR film formation when the EGR rate is low (line 206 ), the extent of EGR stratification when the rate is high (line 207 ).
Anschließend steuert die ECU 50 das Ansaugen des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases, um die geschichtete Verteilung, wie in 6 gezeigt, bei dem Ende des Einlasstakts zu erfüllen, und wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist, verändert die ECU 50 die Öffnungsrate des Einlasssteuerventils 42, so dass die Menge des EGR-Starkgases weiter zunimmt als wenn die Soll-EGR-Rate gering ist.Subsequently, the ECU controls 50 aspirating the EGR lean gas and the EGR strong gas to the stratified distribution as in 6 shown to satisfy at the end of the intake stroke, and when the target EGR rate is high, the ECU changes 50 the opening rate of the intake control valve 42 so that the amount of EGR strong gas further increases than when the target EGR rate is low.
Insbesondere drosselt die ECU 50 die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42, so dass die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases kleiner als die Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases wird, und wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist, erhöht die ECU 50 die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases durch Erhöhen der Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 mehr als wenn die Soll-EGR-Rate gering ist.In particular, the ECU throttles 50 the opening rate of the inlet control valve 42 so that the intake gas flow rate of the EGR strong gas becomes smaller than the intake gas flow rate of the low-EGR gas, and when the target EGR rate is high, the ECU increases 50 the intake gas flow rate of the EGR strong gas by increasing the opening rate of the intake control valve 42 more than when the target EGR rate is low.
16 und 17 zeigen Diagramme, die darstellen, wie die Einlassgasströmungsrate sich im Unterschied zu einer hohen und einer niedrigen Soll-EGR-Rate verändern. 16 and 17 FIG. 15 shows graphs illustrating how the intake gas flow rate changes unlike high and low target EGR rates. FIG.
Insbesondere zeigt 16 die Veränderung der Einlassströmungsrate des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases relativ zu dem Kurbelwinkel, wenn die Soll-EGR-Rate gering ist.In particular shows 16 the variation of the intake flow rate of the lean EGR gas and the EGR rich gas relative to the crank angle when the target EGR rate is low.
In 16 kennzeichnet eine Linie 208 eine Einlassgrasströmungsrate des EGR-Schwachgases, und eine Linie 209 kennzeichnet eine Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases.In 16 marks a line 208 an intake grass flow rate of the EGR lean gas, and a line 209 denotes an intake gas flow rate of the EGR strong gas.
17 zeigt die Veränderung der Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases relativ zu dem Kurbelwinkel, wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist. 17 FIG. 14 shows the variation of the intake gas flow rate of the EGR lean gas and the EGR strong gas relative to the crank angle when the target EGR rate is high.
In 17 kennzeichnet eine Linie 210 eine Einlassgasströmungsrate des EGR-Schwachgases, und eine Linie 211 kennzeichnet eine Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases.In 17 marks a line 210 an intake gas flow rate of the EGR lean gas, and a line 211 denotes an intake gas flow rate of the EGR strong gas.
Gemäß dem Vergleich der Linien 209 und 211, die in 16 und 17 dargestellt sind, kann festgestellt werden, dass die Einlassgasströmungsrate des EGR-Starkgases (die Menge des EGR-Starkgases) erhöht wird, wenn die Soll-EGR-Rate hoch ist verglichen mit einem Fall, bei dem die Soll-EGR-Rate gering ist.According to the comparison of the lines 209 and 211 , in the 16 and 17 11, it can be seen that the intake gas flow rate of the EGR strong gas (the amount of the EGR strong gas) is increased when the target EGR rate is high compared to a case where the target EGR rate is low.
Zu dieser Zeit wird unter Berücksichtigung der Beziehung in 15 bestimmt, in welchem Ausmaß sich die Öffnungsrate des Einlasssteuerungsventils 42 entsprechend der Soll-EGR-Rate verändert.At this time, taking into account the relationship in 15 determines the extent to which the opening rate of the inlet control valve 42 changed according to the target EGR rate.
Insbesondere wird beispielsweise in 15 die Öffnungsgrate des Einlassteuerventils 42 bestimmt, so dass die Menge des EGR-Starkgases X1 wird (die Menge des EGR-Starkgases, wenn die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung die Höchste in der Linie 206 wird), wenn die EGR-Rate gering ist.In particular, for example, in 15 the opening burrs of the inlet control valve 42 is determined so that the amount of EGR strong gas becomes X1 (the amount of EGR strong gas when the extent of EGR stratification is the highest in the line 206 becomes) when the EGR rate is low.
Ferner wird die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 bestimmt, so dass die Menge des EGR-Starkgases X2 wird (die Menge des EGR-Starkgases, wenn die Ausdehung der EGR-Schichtbildung die Höchste in der Linie 207 wird), wenn die EGR-Rate hoch ist.Further, the opening rate of the intake control valve becomes 42 is determined so that the amount of EGR strong gas becomes X2 (the amount of EGR strong gas when the extent of EGR stratification is the highest in the line 207 becomes) when the EGR rate is high.
Dadurch ist es möglich, die Menge des von der Verbindungspassage 29 strömenden Gases zu reduzieren, wenn die EGR-Rate gering oder hoch ist, und dadurch kann die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung bei einem hohen Wert beibehalten werden.This makes it possible to measure the amount of the connection passage 29 to reduce flowing gas when the EGR rate is low or high, and thereby the extent of the EGR layer formation at a high value can be maintained.
Insbesondere führt die ECU 50 durch einen Prozess eines in 18 dargestellten Flussdiagramms beispielsweise die Steuerung des Einlasssteuerventil 42 entsprechend der EGR-Rate aus.In particular, the ECU performs 50 through a process of in 18 illustrated flowchart, for example, the control of the inlet control valve 42 according to the EGR rate.
Insbesondere wird zunächst eine durch den Drehzahlsensor 61 (Bezugnehmend auf 1) erfasste Maschinendrehzahl und eine Last der Maschine 10 (S11) als Betriebsbedingung der Maschine 10 erhalten.In particular, a first by the speed sensor 61 (Referring to 1 ) detected engine speed and a load of the machine 10 (S11) as the operating condition of the machine 10 receive.
Als Last der Maschine 10 wird insbesondere eine Menge der Kraftstoffeinspritzung erfasst, die durch die ECU 50 selbst basierend auf dem durch den Gaspedalsensor 62 (Bezugnehmend auf 1) erfassten Betätigungsbetrag des Gaspedals nachgefragt wird.As a load of the machine 10 In particular, an amount of fuel injection is detected by the ECU 50 even based on that by the accelerator pedal sensor 62 (Referring to 1 ) detected operating amount of the accelerator pedal is requested.
Danach wird die Soll-EGR-Rate basierend auf der Betriebsbedingung der Maschine 10 (Maschinendrehzahl, Last), die in S11 erfasst wird, festgelegt.Thereafter, the target EGR rate becomes based on the operating condition of the engine 10 (Engine speed, load) detected in S11.
Insbesondere wird ein Kennfeld der Soll-EGR-Rate entsprechend der Betriebsbedingung der Maschine 10 zuvor in dem Speicher 51 (Bezugnehmend auf 1) gespeichert, und die Soll-EGR-Rate wird von dem Kennfeld und der in S11 erfassten Betriebsbedingung festgelegt.In particular, a map of the target EGR rate corresponding to the operating condition of the engine 10 previously in the store 51 (Referring to 1 ), and the target EGR rate is set by the map and the operating condition detected in S11.
Als Nächstes wird die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 entsprechend der in S12 (S13) festgelegten Soll-EGR-Rate bestimmt.Next, the opening rate of the intake control valve becomes 42 determined according to the target EGR rate set in S12 (S13).
Insbesondere wird eine Beziehung zwischen der Menge des EGR-Starkgases in der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung für jede in 15 dargestellte Soll-EGR-Rate vorab gesucht.In particular, a relationship between the amount of EGR strong gas in the extent of the EGR layer formation for each in 15 displayed desired EGR rate in advance searched.
Anschließend wird eine Menge des EGR-Starkgases, die ermöglicht, dass die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung hoch wird (eine Menge des EGR-Starkgases, die ermöglicht, dass beispielsweise die Ausdehnung der EGR-Schichtausdehnung die Höchste wird), in jeder Soll-EGR-Rate basierend auf einer Beziehung zwischen der erhaltenen Menge des EGR-Starkgases und der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung erhalten.Subsequently, an amount of the EGR strong gas that allows the EGR film formation amount to become high (an amount of the EGR strong gas that enables, for example, the expansion of EGR film expansion to become the highest) in each target EGR Rate obtained based on a relationship between the obtained amount of EGR strong gas and the extent of EGR layer formation.
Anschließend wird die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 bestimmt, um die Menge des erforderlichen EGR-Starkgases zu bilden.Subsequently, the opening rate of the intake control valve becomes 42 determined to form the amount of EGR strong gas required.
Die von jeder der Soll-EGR-Rate erhaltenen Öffnungsraten werden in dem Speicher 51 gespeichert.The opening rates obtained from each of the target EGR rates are stored in the memory 51 saved.
Hiernach veranschaulicht 19 eine Tabelle 300 der Öffnungsrate des Einlasssteuerventils 42 für jede in dem Speicher 51 gespeicherte Soll-EGR-Rate.Hereinafter illustrated 19 a table 300 the opening rate of the intake control valve 42 for each in the store 51 stored target EGR rate.
EGR-Ratenspeicherspalten 302, in denen die Soll-EGR-Raten gespeichert werden, und Öffnungsratenspeicherspalten 302, in denen die Öffnungsraten des Einlasssteuerventils 42 entsprechend der in den EGR-Ratenspeicherspalten 301 gespeicherten Soll-EGR-Rate gespeichert werden, sind in der Tabelle 300 vorgesehen.EGR rate storing columns 302 in which the target EGR rates are stored, and opening rate storage columns 302 in which the opening rates of the inlet control valve 42 according to the in the EGR rate storage columns 301 stored target EGR rate are stored in the table 300 intended.
Ein Bereich der Soll-EGR-Rate ist in jeder Spalte der EGR-Ratenspeicherspalten 301 gespeichert.A range of the desired EGR rate is in each column of the EGR rate storage columns 301 saved.
Eine höhere Öffnungsrate ist in der Öffnungsratenspeicherspalte 302 gespeichert, wenn die Soll-EGR-Rate zunimmt. A higher opening rate is in the opening rate storage column 302 stored as the desired EGR rate increases.
Das bedeutet, dass in 19 eine Öffnungsrate A2, wenn die Soll-EGR-Rate 20% bis 25% ist, größer als eine Öffnungsrate A1 ist, wenn die Soll-EGR-Rate 15 bis 20% ist.That means in 19 an opening rate A2 when the target EGR rate is 20% to 25% is larger than an opening rate A1 when the target EGR rate is 15 to 20%.
Ferner ist eine Öffnungsrate A3, wenn die Soll-EGR-Rate 25% bis 30% ist, größer als die Öffnungsrate A2.Further, when the target EGR rate is 25% to 30%, an opening rate A3 is larger than the opening rate A2.
Anschließend wird in S13 eine Öffnungsrate entsprechend der in S12 festgelegten tatsächlichen Soll-EGR-Rate aus der in dem Speicher 51 gespeicherten Tabelle 300 ausgelesen.Subsequently, in S13, an opening rate corresponding to the actual target EGR rate set in S12 becomes the one in the memory 51 stored table 300 read.
Als Nächstes wird das Einlassteuerventil 42 auf die Öffnungsrate festegelegt, die in S13 durch Steuern des Aktuators 43 vor dem Einlasstakt bestimmt wird, und das EGR-Starkgas wird in der festgelegten Öffnungsrate während des Einlasstakts (S14) angesaugt.Next will be the inlet control valve 42 at the opening rate determined in S13 by controlling the actuator 43 is determined before the intake stroke, and the EGR rich gas is sucked at the fixed opening rate during the intake stroke (S14).
Demgemäß wird die Menge des EGR-Starkgases erhöht oder verringert entsprechend der Soll-EGR-Rate, wodurch die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung bei einem hohen Wert beibehalten werden kann, selbst wenn die Soll-EGR-Rate verändert wird.Accordingly, the amount of EGR strong gas is increased or decreased in accordance with the target EGR rate, whereby the expansion of EGR film formation at a high value can be maintained even if the target EGR rate is changed.
Nach S14 beendet der Prozess das in 18 dargestellte Flussdiagramm.After S14, the process ends in 18 illustrated flowchart.
[Schalten zwischen einem Betrieb, der die Schichtbildung ausführt, und einem Betrieb, der dies nicht macht.][Switching between an operation that performs the stratification and an operation that does not.]
Der geschichtete EGR-Betrieb (entsprechend einem „geschichteten Betrieb” in der vorliegenden Erfindung), der das EGR-Schwachgas und das EGR-Starkgas in Schichten verteilt, wie in 6 dargestellt, wird ausführlich vorstehend erläutert.The stratified EGR operation (corresponding to a "stratified operation" in the present invention) which distributes the EGR lean gas and the EGR strong gas in layers as in FIG 6 is explained in detail above.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zusätzlich zu dem geschichteten EGR-Betrieb ein Ansaugen bei einem Betrieb ausgeführt, der die Schichtbildung des EGR-Schwachgases und des EGR-Starkgases in manchen Fällen nicht ausführt.In the present embodiment, in addition to the stratified EGR operation, suction is performed in an operation that does not perform stratification of the EGR lean gas and the EGR strong gas in some cases.
Bei dem Nachstehenden wird ein Verfahren zum Schalten zu dem geschichteten EGR-Betrieb und zu dem Betrieb, der keine Schichtbildung ausführt, erläutert.In the following, a method of switching to the stratified EGR operation and the operation that does not form a film is explained.
Wenn die Drehzahl oder die Last der Maschine 10 erhöht wird, wird eine Einlassgasströmungsgeschwindigkeit erhöht, und ein Einlasswiderstand wird dementsprechend auch erhöht.When the speed or the load of the machine 10 is increased, an intake gas flow velocity is increased, and an intake resistance is accordingly increased as well.
Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn die Öffnungsrate des Einlasssteuerventils 42 während des Ansaugtakts gedrosselt wird, um die Schichtbildung ausführen, die Ansaugeffizienz des EGR-Starkgases in dem Zylinder signifikant unter dem Einfluss des Einlasswiderstands reduziert werden.At this time, when the opening rate of the intake control valve 42 is throttled during the intake stroke to perform the stratification, the suction efficiency of the EGR strong gas in the cylinder is significantly reduced under the influence of the intake resistance.
Dadurch führt, wenn der Betrieb der Maschine 10 in einem Betriebsbereich ist, in dem die Drehzahl und die Last der Maschine 10 hoch sind, die ECU 50 einen einheitlichen EGR-Betrieb aus (entsprechend einem „Hochströmungsbetrieb” in der vorliegenden Erfindung), der die Öffnungsrate des Einlassgassteuerungsventils 42 fixiert, um vollständig während des Ansaugtaktes bei der vorliegenden Ausführungsform geöffnet zu sein.This leads, if the operation of the machine 10 is in an operating range in which the speed and load of the machine 10 high, the ECU 50 a uniform EGR operation (corresponding to a "high-flow operation" in the present invention), the opening rate of the intake gas control valve 42 fixed to be fully opened during the intake stroke in the present embodiment.
Der einheitliche EGR-Betrieb ist ein Betrieb, der das EGR-Schwachgas und das EGR-Startkgas in dem Zylinder einheitlich verteilt, mit anderen Worten ein Modus, der das Mischen des EGR-Schachgases und des EGR-Starkgases ermöglicht.The uniform EGR operation is an operation that uniformly distributes the EGR lean gas and the EGR starting gas in the cylinder, in other words, a mode that enables mixing of the EGR chess gas and the EGR strong gas.
Dagegen führt die ECU 50 den geschichteten EGR-Betrieb aus, wenn der Betrieb der Maschine 10 in dem Betriebsbereich ist, in dem die Drehzahl und die Last der Maschine 10 gering sind.In contrast, the ECU leads 50 the stratified EGR operation when the operation of the machine 10 in the operating range is where the speed and load of the machine 10 are low.
Insbesondere ist, wie in 20 dargestellt, ein Kennfeld in den Speicher 51 gespeichert, das darstellt, ob der einheitliche EGR-Betrieb oder der geschichtete EGR-Betrieb entsprechend dem Betriebsbereich der Maschine 10 ausgeführt wird, die durch die Maschinendrehzahl und die Last bestimmt wird,.In particular, as in 20 represented, a map in the memory 51 representing whether the uniform EGR operation or the stratified EGR operation corresponds to the operating range of the engine 10 executed, which is determined by the engine speed and the load.
Das in 20 gezeigte Kennfeld ist in einem Betriebsbereich 501 der Maschine 10, in dem ein einheitlicher EGR-Bereich ausgeführt wird, und einem Betriebsbereich 502, in dem der geschichtete EGR-Betrieb ausgeführt wird, der Maschine 10 aufgeteilt.This in 20 The map shown is in an operating area 501 the machine 10 , in which a uniform EGR range is executed, and an operating range 502 in which the stratified EGR operation is performed, the engine 10 divided up.
Der Betriebsbereich 501 ist ein Betriebsbereich, in dem wenigstens entweder die Maschinendrehzahl oder die Last hoch ist, mit andren Worten die Last ist mehr als ein vorbestimmter Wert (die Linie 503 in 20 entspricht dem vorbestimmten Wert).The operating area 501 is an operating range in which at least either the engine speed or the load is high, in other words the load is more than a predetermined value (the line 503 in 20 corresponds to the predetermined value).
Andererseits ist der Betriebsbereich 502 ein Betriebsbereich, in dem die Last kleiner als der vorbestimmte Wert (die Linie 503) ist.On the other hand, the operating area 502 an operating range in which the load is less than the predetermined value (the line 503 ).
Anschließend führt durch den Prozess des in 21 dargestellten Flussdiagrams beispielsweise die ECU 50 ein Schalten des einheitlichen EGR-Betriebs und des geschichteten EGR-Betriebs aus.Then leads through the process of in 21 illustrated flow diagrams, for example, the ECU 50 switching of the uniform EGR operation and the stratified EGR operation.
Insbesondere werden zunächst eine Maschinendrehzahl, die durch den Drehzahlsensor 61 (Bezugnehmend auf 1) erfasst wird, und eine Last der Maschine 10 als eine Betriebsbedingung der Maschine 10 erfasst (S21).In particular, first, an engine speed, by the speed sensor 61 (Referring to 1 ) and a load the machine 10 as an operating condition of the machine 10 detected (S21).
Anschließend wird durch Bestimmen, ob die in S21 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 502 des Kennfelds in 20 gehört, eine Bestimmung durchgeführt, ob der geschichtete EGR-Betrieb (S22) ausgeführt wird oder nicht.Subsequently, by determining whether the operating condition detected in S21 becomes the operating region 502 of the map in 20 a determination is made as to whether the stratified EGR operation (S22) is being executed or not.
Falls die in S21 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 502 gehört, wird bestimmt, ob der geschichtete EGR-Betrieb (S22: JA) ausgeführt wird.If the operating condition detected in S21 is the operating range 502 is heard, it is determined whether the stratified EGR operation (S22: YES) is being executed.
In diesem Fall wird das EGR-Starkgas durch Ausführen des vorstehend beschriebenen EGR-Betriebs angesaugt, d. h. durch Festlegen des Einlassteuerventils 42 für den Öffnungsbereich entsprechend der Soll-EGR-Rate durch den Prozess von 18 (S23).In this case, the EGR rich gas is drawn by performing the above-described EGR operation, ie, by setting the intake control valve 42 for the opening area corresponding to the target EGR rate by the process of 18 (S23).
Anschließend wird der Prozess des in 21 gezeigten Flussdiagrams beendet.Subsequently, the process of in 21 finished flow diagrams finished.
Andererseits wird, falls die in S21 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 501 in S22 gehört, bestimmt, ob der einheitliche EGR-Modus (S22: NEIN) ausgeführt wird.On the other hand, if the operating condition detected in S21 becomes the operating range 501 in S22, determines whether the uniform EGR mode (S22: NO) is being executed.
In diesem Fall wird das EGR-Starkgas mit dem Einlasssteuerventil 42 vollständig während des Einlasstakts als einheitlicher EGR-Modus (S24) geöffnet.In this case, the EGR rich gas becomes the intake control valve 42 fully open during the intake stroke as a unitary EGR mode (S24).
Dadurch kann, wenn das EGR-Starkgas mit der Einlassgasströmungsrate äquivalent zu der des EGR-Schwachgases angesaugt wird, sowohl das EGR-Schwachgas als auch das EGR-Starkgas einheitlich in dem Zylinder verteilt werden.Thereby, when the EGR rich gas is sucked at the intake gas flow rate equivalent to that of the low-EGR gas, both the low-EGR gas and the high-EGR gas can be uniformly distributed in the cylinder.
Anschließend ist es, selbst wenn der Einlasswiderstand aufgrund einer höheren Last und einer höheren Drehzahl erhöht wird, möglich, eine wesentliche Verringerung der Einlasseffizienz zu verhindern, und dadurch ist es möglich, eine gewünschte Maschinenausgabe zu erhalten.Then, even if the intake resistance is increased due to a higher load and a higher speed, it is possible to prevent a substantial decrease in the intake efficiency, and thereby it is possible to obtain a desired engine output.
Anschließend wird der Prozess des in 21 gezeigten Flussdiagrams beendet.Subsequently, the process of in 21 finished flow diagrams finished.
Um die Verbrennungseffizienz in dem Betriebsbereich zu verbessern, in dem die Drehzahl und die Maschinenlast gering ist, kann ein Drallsteuerungsventil, das eine Drallströmung in dem Zylinder erhöht, vorgesehen werden (siehe beispielsweise offengelegte japanische Patentanmeldung JP 6-101484 , Nr. 6-257448 ,).In order to improve the combustion efficiency in the operating region where the rotational speed and the engine load are low, a swirl control valve which increases a swirl flow in the cylinder can be provided (see, for example, Japanese Patent Application Laid-open JP 6-101484 , No. 6-257448 ,).
Dadurch kann das Einlassteuerventil 42 als Drallsteuerventil in dem Betriebsbereich verwendet werden, in dem die Drehzahl und die Maschinenlast gering ist.This allows the inlet control valve 42 be used as a swirl control valve in the operating range in which the speed and the engine load is low.
Insbesondere wird ein in 22 gezeigtes Kennfeld in dem Speicher 51 anstelle des in 20 gezeigten Kennfelds gespeichert.In particular, an in 22 shown map in the memory 51 instead of in 20 stored map stored.
In 22 werden die gleichen Bezugszeichen für jene vergeben, die sich nicht von 20 veränderten.In 22 the same reference numbers will be assigned to those who are not from 20 changed.
Das in 22 gezeigte Kennfeld ist ein Kennfeld, das den Betriebsbereich der Maschine 10 in den Betriebsbereich 501 des einheitlichen EGR-Betriebs, den Betriebsbereich 504 des geschichteten EGR-Betriebs und einen Betriebsbereich 505 des Drallerhöhungsbetriebs teilt.This in 22 The map shown is a map showing the operating range of the machine 10 in the operating area 501 of the single EGR operation, the operating area 504 of stratified EGR operation and an operating range 505 of the swirl increase operation.
Der einheitliche EGR-Betrieb ist der gleiche wie der einheitliche EGR-Betrieb in 20, und ist ein Betrieb, der die Öffnungsrate des Einlasstteuerventils 42 vollständig öffnet, und verteilt einheitlich das EGR-Schwachgas und das EGR-Startkgas in dem Zylinder.The uniform EGR operation is the same as the uniform EGR operation in 20 , and is an operation that determines the opening rate of the intake control valve 42 fully opens, and uniformly distributes the EGR lean gas and the EGR starting gas in the cylinder.
Um eine Mischung des Gases und des Kraftstoffs in dem Zylinder bei einer niedrigen Last zu verbessern, erhöht der Drallerhöhungsmodus von 22 die Drallströmung durch Drosseln der Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 auf eine Kleinere als der vollständig geöffnete Zustand.In order to improve a mixture of the gas and the fuel in the cylinder at a low load, the spin increase mode of 22 the swirl flow by throttling the opening rate of the inlet control valve 42 to a smaller than the completely open state.
Es soll beachtet werden, dass der geschichtete EGR-Betrieb und der Drallerhöhungsbetrieb die gleichen bei einem Zeitpunkt des Drosseln der Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 sind.It should be noted that the stratified EGR operation and the swirl increase operation are the same at a timing of throttling the opening rate of the intake control valve 42 are.
Allerdings wird die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 in den geschichteten EGR-Modus bestimmt, um die Ausdehnung der EGR-Schichtbildung zu verbessern, während die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 in dem Drallerhöhungsmodus bestimmt wird, um die Drallströmung zu verbessern.However, the opening rate of the intake control valve becomes 42 is determined in the stratified EGR mode to improve the expansion of the EGR film formation while the opening rate of the intake control valve 42 is determined in the spin increase mode to improve the swirl flow.
Das bedeutet, das die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 in dem Drallerhöhungsmodus unterschiedlich zu der in dem geschichteten EGR-Modus ist, und dass die Drallströmungsrate mehr erhöht wird als der Einheitsbetrieb und der geschichtete EGR-Betrieb.This means that the opening rate of the inlet control valve 42 in the spin increase mode is different from that in the stratified EGR mode, and that the swirl flow rate is increased more than the unit operation and the stratified EGR operation.
Der in 22 gezeigte Betriebsbereich 501 ist in dem gleichen Bereich wie der in 20 gezeigte Betriebsbereich 501 festgelegt.The in 22 shown operating range 501 is in the same range as the one in 20 shown operating range 501 established.
Der Öffnungsbereich 504 ist ein Bereich, bei dem die Last kleiner als ein vorbestimmter Wert (Linie 503) ist, und mehr als ein zweiter vorbestimmter Wert (Linie 506) ist, der kleiner als der erste vorbestimmt Wert ist.The opening area 504 is an area where the load is less than a predetermined value (line 503 ), and more than a second predetermined value (line 506 ) which is smaller than the first predetermined value.
Der Betriebsbereich 505 ist ein Betriebsbereich, in dem die Last kleiner als der zweite vorbestimmte Wert (Linie 506) ist, d. h. der Öffnungsbereich der niedrigen Last und der niedrigen Drehzahl. The operating area 505 is an operating range in which the load is less than the second predetermined value (line 506 ), ie the opening area of the low load and the low speed.
Anschließend führt die ECU 50 die Auswahl des Betriebs beispielsweise durch einen in 23 gezeigten Prozess aus, anstelle des Prozesses des in 21 gezeigten Flussdiagramms.Subsequently, the ECU leads 50 the selection of the operation, for example by a in 23 shown process, instead of the process of in 21 shown flow chart.
Insbesondere wird zunächst die Betriebsbedingung (Last, Drehzahl), der Maschine 10 erhalten (S31).In particular, first the operating condition (load, speed), the machine 10 obtained (S31).
Anschließend wird durch Bestimmen, ob die in S31 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 504 des Kennfelds in 22 gehört, eine Bestimmung durchgeführt, ob der geschichtete EGR-Betrieb (S32) ausgeführt wird oder nicht.Subsequently, by determining whether the operating condition detected in S31 becomes the operating region 504 of the map in 22 a determination is made as to whether the stratified EGR operation (S32) is being executed or not.
Falls die in S31 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 504 (S32: JA) gehört, wird der geschichtete EGR-Betrieb ausführt (S33).If the operating condition detected in S31 falls within the operating range 504 (S32: YES), the stratified EGR operation is executed (S33).
Anschließend wird der Prozess des in 23 gezeigten Diagramms beendet.Subsequently, the process of in 23 finished diagram.
Falls die in S31 erfasste Betriebsbedingung nicht zu dem Betriebsbereich 504 (S32: NEIN) gehört, wird eine Bestimmung durchgeführt, ob der Drallerhöhungsbetrieb (S34) durch Bestimmen ausgeführt wird, ob die in S31 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 505 gehört.If the operating condition detected in S31 does not belong to the operating range 504 (S32: NO), a determination is made whether the swirl increasing operation (S34) is executed by determining whether the operating condition detected in S31 is the operating range 505 belongs.
Falls die Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 504 (S34: JA) gehört, wird die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 41 auf eine vorbestimmte Öffnungsrate, die kleiner als vollständig geöffnet ist, festegelegt, und das EGR-Starkgas wird als Drallerhöhungsmodus (S35) angesaugt.If the operating condition to the operating range 504 (S34: YES), the opening rate of the intake control valve becomes 41 is set to a predetermined opening rate smaller than fully open, and the EGR rich gas is drawn in as a swirl raising mode (S35).
Die vorbestimmte Öffnungsrate wird vorab in dem Speicher 51 (Last, Drehzahl) für jede Betriebsbedingung der Maschine 10 gespeichert, so dass die Drallströmung erhöht wird.The predetermined opening rate is preliminarily stored in the memory 51 (Load, speed) for each operating condition of the machine 10 stored so that the swirl flow is increased.
Dadurch, wenn das Ergebnis der Drosselansaugung des EGR-Starkgases gedrosselt wird, ist es möglich, den Impuls in der Ansaugung des EGR-Schwachgases zu erhöhen.Thereby, when throttling the result of the throttle suction of the EGR strong gas, it is possible to increase the pulse in the suction of the low-EGR gas.
Mit anderen Worten die Drallströmungsrate kann erhöht werden.In other words, the swirl flow rate can be increased.
Dadurch ist es möglich, trotz der niedrigen Last und der niedrigen Drehzahl die Verbrennungseffizienz zu erhöhen, wodurch es möglich ist, eine gewünschte Maschinenausgabe zu erhalten.Thereby, it is possible to increase the combustion efficiency despite the low load and the low rotational speed, whereby it is possible to obtain a desired engine output.
Zudem gibt es keinen Bedarf ein Drallsteuerventil zusätzlich zu dem Einlassteuerventil 42 zum Realisieren des Drallerhöhungsmodus vorzusehen.In addition, there is no need for a swirl control valve in addition to the intake control valve 42 for realizing the spin-up mode.
Nach S34 wird der Prozess des in 23 gezeigten Flussdiagrams beendet.After S34, the process of in 23 finished flow diagrams finished.
Andererseits wird, falls die in S31 erfasste Betriebsbedingung zu dem Betriebsbereich 501 (S34: NEIN) in S34 gehört, auch die Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 vollständig geöffnet, wie in dem einheitlichen EGR-Betrieb eingestellt, und das EGR-Starkgas (S36) wird angesaugt.On the other hand, if the operating condition detected in S31 becomes the operating range 501 (S34: NO) in S34, also the opening rate of the intake control valve 42 fully open, as set in the uniform EGR operation, and the EGR rich gas (S36) is sucked.
Anschließend wird der Prozess des in 23 gezeigten Flussdiagramms beendet.Subsequently, the process of in 23 shown flowchart ended.
Wie vorstehend erläutert, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die geschichtete Verteilung durch eine Reduzierung der Öffnungsrate des Einlassteuerventils 42 realisiert, und wenn es keinen Bedarf zum Schalten des Ventils (Öffnen oder Schließen) während des Ansaugtakts gibt, kann die geschichtete Verteilung auf einfache Weise realisiert werden.As explained above, according to the present embodiment, the stratified distribution is achieved by reducing the opening rate of the intake control valve 42 realized, and if there is no need for switching the valve (opening or closing) during the intake stroke, the layered distribution can be realized in a simple manner.
Ferner kann, wenn die Schaltung des Einlassteuerventils 42 während des Einlasstakts nicht ausgeführt wird, ein Ventil, das allmählich reagiert, als Einlassteuerventil 42 angepasst werden. Dadurch können Kosten reduziert werden.Further, when the circuit of the intake control valve 42 is not executed during the intake stroke, a valve that gradually reacts as an intake control valve 42 be adjusted. This can reduce costs.
Ferner ist es möglich, da es nicht notwendig ist ein Ventil zum Steuern des Ansaugens des EGR-Schwachgases vorzusehen, die Anzahl der Ventile zu reduzieren, wodurch Kosten reduziert werden können.Further, since it is not necessary to provide a valve for controlling the suction of the EGR lean gas, it is possible to reduce the number of valves, whereby costs can be reduced.
Ferner kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da die Menge des EGR-Starkgases durch Verändern der Öffnungsrate des Einlasssteuerventils entsprechend der Soll-EGR-Rate erhöht oder verringert wird, die Menge des EGR-Starkgases, das in die EGR-Schwachgaspassage 22 durch die Verbindungspassage 29 strömt, und die Menge des EGR-Schwachgases, das in die EGR-Starkgaspassage 25 strömt, reduziert werden.Further, according to the present embodiment, since the amount of the EGR rich gas is increased or decreased by varying the opening rate of the intake control valve in accordance with the target EGR rate, the amount of EGR strong gas entering the EGR lean gas passage may be increased 22 through the connection passage 29 flows, and the amount of low-EGR gas that enters the EGR strong gas passage 25 flows, be reduced.
Dadurch kann das Absenken der Ausdehnung der EGR-Schichtbildung unterdrückt werden.Thereby, the lowering of the expansion of EGR film formation can be suppressed.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt, und verschiedene Abwandlungen können verkörpert werden ohne von den Ansprüchen abzuweichen.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be embodied without departing from the claims.
Beispielsweise kann, obwohl die vorliegende Erfindung, die an das Maschinensystem mit 4 Zylindern angewandt wird, als Beispiel erläutert wird, die vorliegende Erfindung auf ein Ansaugsystem einer einzelnen Zylindermaschine oder einer Multi-Zylindermaschine mit Ausnahme von 4-Zylindermaschine angewandt werden.For example, although the present invention applied to the 4-cylinder engine system is explained as an example, the present invention can be applied to an intake system a single cylinder engine or a multi-cylinder engine with the exception of 4-cylinder engine.
Ferner kann, obwohl die vorliegende Erfindung, die auf die Dieselmaschine angewandt wird, in der vorstehenden Ausführungsform erläutert wird, die vorliegende Erfindung auf ein Ansaugsystem einer Benzindirekteinspritzmaschine angewandt werden.Further, although the present invention applied to the diesel engine is explained in the above embodiment, the present invention can be applied to an intake system of a gasoline direct injection engine.
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JP 6-101484 [0236] JP 6-101484 [0236]
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