JP2002038911A - ディーゼルエンジン - Google Patents
ディーゼルエンジンInfo
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- JP2002038911A JP2002038911A JP2000223384A JP2000223384A JP2002038911A JP 2002038911 A JP2002038911 A JP 2002038911A JP 2000223384 A JP2000223384 A JP 2000223384A JP 2000223384 A JP2000223384 A JP 2000223384A JP 2002038911 A JP2002038911 A JP 2002038911A
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- Japan
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- intake valve
- dead center
- timing
- engine
- closing timing
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Landscapes
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ディーゼルエンジンの最高シリンダ内圧力を
ガソリンエンジン並みに抑制（低圧縮比化）した場合で
も、出力性能を犠牲にすることなく、燃焼騒音の悪化等
を抑制する。 【解決手段】 吸気バルブのバルブタイミング可変手段
を備え、吸気バルブの閉時期を、常用回転の低中負荷域
で、下死点より遅角側の所定時期に制御し、高速又は高
負荷域では、前記所定時期より下死点側に制御する。始
動及びアイドリングを含む極低回転域では、吸気バルブ
の閉時期を下死点付近に制御する。又は、圧縮上死点で
のシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応じて
設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉時期
を制御する。
ガソリンエンジン並みに抑制（低圧縮比化）した場合で
も、出力性能を犠牲にすることなく、燃焼騒音の悪化等
を抑制する。 【解決手段】 吸気バルブのバルブタイミング可変手段
を備え、吸気バルブの閉時期を、常用回転の低中負荷域
で、下死点より遅角側の所定時期に制御し、高速又は高
負荷域では、前記所定時期より下死点側に制御する。始
動及びアイドリングを含む極低回転域では、吸気バルブ
の閉時期を下死点付近に制御する。又は、圧縮上死点で
のシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応じて
設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉時期
を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンに関する。
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンにおいて、エンジン
を軽量化する狙いで圧縮比を下げた場合の排気性能、出
力性能の一改善策として、特開平８−２５４１３４号が
提案されている。前記特開平８−２５４１３４号では、
エンジンの圧縮比を１８以下の低圧縮比とした上で、エ
ンジンの運転条件を検出し、これに基づいて吸気バルブ
の閉時期を制御し、エンジンの高速域ほど、下死点から
遅角した時期に制御する一方、始動時及び低速域では、
下死点近傍に制御している。
を軽量化する狙いで圧縮比を下げた場合の排気性能、出
力性能の一改善策として、特開平８−２５４１３４号が
提案されている。前記特開平８−２５４１３４号では、
エンジンの圧縮比を１８以下の低圧縮比とした上で、エ
ンジンの運転条件を検出し、これに基づいて吸気バルブ
の閉時期を制御し、エンジンの高速域ほど、下死点から
遅角した時期に制御する一方、始動時及び低速域では、
下死点近傍に制御している。
【０００３】すなわち、エンジンの高速域ほど、下死点
から遅角した時期に制御することで、高速域で高い充填
効率を得て、圧縮比は低圧縮比としながら、高出力を得
て、出力性能の改善を図っている。また、始動時及び低
速域では、高圧縮比でないと、始動性低下と、低速域で
のスモーク及びＳＯＦ（未燃燃料による粒子状排出物）
の排出量が増大することから、吸気バルブ閉時期を下死
点近傍に進角制御することで、見かけの圧縮比を高く維
持し、始動性能の改善と排気性能の改善とを図ってい
る。
から遅角した時期に制御することで、高速域で高い充填
効率を得て、圧縮比は低圧縮比としながら、高出力を得
て、出力性能の改善を図っている。また、始動時及び低
速域では、高圧縮比でないと、始動性低下と、低速域で
のスモーク及びＳＯＦ（未燃燃料による粒子状排出物）
の排出量が増大することから、吸気バルブ閉時期を下死
点近傍に進角制御することで、見かけの圧縮比を高く維
持し、始動性能の改善と排気性能の改善とを図ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンジ
ンの軽量化を図るため最高シリンダ内圧力をガソリンエ
ンジン並みまで下げようとする場合、上記従来技術のよ
うに高速域で吸気バルブの閉時期を下死点から大きく遅
角させていくと、見かけの圧縮比が低下し、着火遅れ期
間の長期化を招く。図１２に示すように、低圧縮比化に
より着火遅れが長期化することで、予混合燃焼の割合が
増加するため、シリンダ内圧力の急激な上昇を招き、燃
焼騒音の悪化、及び、冷却損失の増加による燃料消費率
の悪化を招くおそれがある。
ンの軽量化を図るため最高シリンダ内圧力をガソリンエ
ンジン並みまで下げようとする場合、上記従来技術のよ
うに高速域で吸気バルブの閉時期を下死点から大きく遅
角させていくと、見かけの圧縮比が低下し、着火遅れ期
間の長期化を招く。図１２に示すように、低圧縮比化に
より着火遅れが長期化することで、予混合燃焼の割合が
増加するため、シリンダ内圧力の急激な上昇を招き、燃
焼騒音の悪化、及び、冷却損失の増加による燃料消費率
の悪化を招くおそれがある。
【０００５】また、シリンダ内圧力の急激な上昇のため
に、燃料の噴射時期を進角させることができなくなるた
め、燃料消費率、ひいては出力性能の大幅な悪化を招く
おそれがある。本発明は、このような従来の問題点を解
決し、最高シリンダ内圧力をガソリンエンジン並みに抑
制した場合でも、出力性能を犠牲にすることなく、燃焼
騒音の悪化等を抑制できるようにすることを目的として
いる。
に、燃料の噴射時期を進角させることができなくなるた
め、燃料消費率、ひいては出力性能の大幅な悪化を招く
おそれがある。本発明は、このような従来の問題点を解
決し、最高シリンダ内圧力をガソリンエンジン並みに抑
制した場合でも、出力性能を犠牲にすることなく、燃焼
騒音の悪化等を抑制できるようにすることを目的として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、ディーゼルエンジンにおいて、図１（ａ）
に示すように、エンジンの運転条件を検出する運転条件
検出手段と、吸気バルブのバルブタイミング可変手段
と、吸気バルブの閉時期を、常用回転の低中負荷域で、
下死点より遅角側の所定時期に制御し、高速又は高負荷
域では、前記所定時期より下死点側に制御する制御手段
と、を設けたことを特徴とする。
る発明では、ディーゼルエンジンにおいて、図１（ａ）
に示すように、エンジンの運転条件を検出する運転条件
検出手段と、吸気バルブのバルブタイミング可変手段
と、吸気バルブの閉時期を、常用回転の低中負荷域で、
下死点より遅角側の所定時期に制御し、高速又は高負荷
域では、前記所定時期より下死点側に制御する制御手段
と、を設けたことを特徴とする。
【０００７】請求項２に係る発明では、前記制御手段
は、始動及びアイドリングを含む極低回転域では、吸気
バルブの閉時期を下死点付近に制御することを特徴とす
る。請求項３に係る発明では、前記制御手段は、エンジ
ン回転数及び負荷に基づき、予め備えられたマップを参
照して、吸気バルブの閉時期を制御することを特徴とす
る。
は、始動及びアイドリングを含む極低回転域では、吸気
バルブの閉時期を下死点付近に制御することを特徴とす
る。請求項３に係る発明では、前記制御手段は、エンジ
ン回転数及び負荷に基づき、予め備えられたマップを参
照して、吸気バルブの閉時期を制御することを特徴とす
る。
【０００８】請求項４に係る発明では、前記制御手段
は、圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの
運転条件に応じて設定される目標温度となるように、吸
気バルブの閉時期を制御することを特徴とする。請求項
５に係る発明では、前記制御手段は、図１（ｂ）に示す
ように、エンジンの運転条件に応じて圧縮上死点での目
標シリンダ内ガス温度を設定する目標シリンダ内ガス温
度設定手段と、この目標シリンダ内ガス温度を得るよう
に要求圧縮比を算出する要求圧縮比算出手段と、この要
求圧縮比に応じて吸気バルブの閉時期を設定する吸気バ
ルブ閉時期設定手段とを含んで構成されることを特徴と
する。
は、圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの
運転条件に応じて設定される目標温度となるように、吸
気バルブの閉時期を制御することを特徴とする。請求項
５に係る発明では、前記制御手段は、図１（ｂ）に示す
ように、エンジンの運転条件に応じて圧縮上死点での目
標シリンダ内ガス温度を設定する目標シリンダ内ガス温
度設定手段と、この目標シリンダ内ガス温度を得るよう
に要求圧縮比を算出する要求圧縮比算出手段と、この要
求圧縮比に応じて吸気バルブの閉時期を設定する吸気バ
ルブ閉時期設定手段とを含んで構成されることを特徴と
する。
【０００９】請求項６に係る発明では、前記目標シリン
ダ内ガス温度設定手段は、圧縮上死点での目標シリンダ
内ガス温度を、高速又は高負荷側になるほど高く設定す
ることを特徴とする。請求項７に係る発明では、最高シ
リンダ内圧力を１１ＭＰａ以下としたことを特徴とす
る。
ダ内ガス温度設定手段は、圧縮上死点での目標シリンダ
内ガス温度を、高速又は高負荷側になるほど高く設定す
ることを特徴とする。請求項７に係る発明では、最高シ
リンダ内圧力を１１ＭＰａ以下としたことを特徴とす
る。
【００１０】請求項８に係る発明では、エンジンの圧縮
比を１６以下の低圧縮比としたことを特徴とする。
比を１６以下の低圧縮比としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、常用回転
の低中負荷域で、吸気バルブの閉時期を下死点より遅角
側の所定時期に制御することで、見かけの圧縮比を低く
でき、これにより適度なＥＧＲ量と噴射時期との組合わ
せで、いわゆる低温予混合燃焼が可能となるため、スモ
ーク、ＳＯＦの排出を抑制でき、同時にＮＯｘの排出も
抑制できる。
の低中負荷域で、吸気バルブの閉時期を下死点より遅角
側の所定時期に制御することで、見かけの圧縮比を低く
でき、これにより適度なＥＧＲ量と噴射時期との組合わ
せで、いわゆる低温予混合燃焼が可能となるため、スモ
ーク、ＳＯＦの排出を抑制でき、同時にＮＯｘの排出も
抑制できる。
【００１２】また、高速又は高負荷域では、吸気バルブ
の閉時期を所定時期より下死点側に制御することで、見
かけの圧縮比を高くして、着火遅れの長期化を抑制し、
予混合燃焼割合を低減できるため、燃焼騒音の悪化を抑
制できる。この場合、吸気バルブの閉時期を進角させる
ため、充填効率は従来技術に比べて低下するが、最高シ
リンダ内圧力をガソリンエンジン並みに抑制すれば、エ
ンジン各部の軽量化でフリクションを低減でき、また、
低圧縮比化により圧縮上死点でのすきま容積に占める燃
焼室キャビティ容積の割合の向上で空気利用率を高める
ことができるので、少なくとも同等以上の出力性能を維
持できる。
の閉時期を所定時期より下死点側に制御することで、見
かけの圧縮比を高くして、着火遅れの長期化を抑制し、
予混合燃焼割合を低減できるため、燃焼騒音の悪化を抑
制できる。この場合、吸気バルブの閉時期を進角させる
ため、充填効率は従来技術に比べて低下するが、最高シ
リンダ内圧力をガソリンエンジン並みに抑制すれば、エ
ンジン各部の軽量化でフリクションを低減でき、また、
低圧縮比化により圧縮上死点でのすきま容積に占める燃
焼室キャビティ容積の割合の向上で空気利用率を高める
ことができるので、少なくとも同等以上の出力性能を維
持できる。
【００１３】請求項２に係る発明によれば、始動及びア
イドリングを含む極低回転域では、吸気バルブの閉時期
を下死点付近に制御することで、見かけの圧縮比を高く
し、始動性の確保と低速域でのスモーク及びＳＯＦの抑
制とを図ることができる。請求項３に係る発明によれ
ば、エンジン回転数及び負荷に基づき、マップを参照し
て、吸気弁バルブの閉時期を制御することで、制御の簡
素化を図ることができる。
イドリングを含む極低回転域では、吸気バルブの閉時期
を下死点付近に制御することで、見かけの圧縮比を高く
し、始動性の確保と低速域でのスモーク及びＳＯＦの抑
制とを図ることができる。請求項３に係る発明によれ
ば、エンジン回転数及び負荷に基づき、マップを参照し
て、吸気弁バルブの閉時期を制御することで、制御の簡
素化を図ることができる。
【００１４】請求項４に係る発明によれば、圧縮上死点
でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応じ
て設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉時
期を制御することで、具体的には、請求項５に係る発明
のように、エンジンの運転条件に応じて圧縮上死点での
目標シリンダ内ガス温度を設定し、この目標シリンダ内
ガス温度を得るように要求圧縮比を算出し、この要求圧
縮比に応じて吸気バルブの閉時期を設定することで、特
に、請求項６に係る発明のように、圧縮上死点での目標
シリンダ内ガス温度を、高速又は高負荷側になるほど高
く設定することで、高速又は高負荷側での着火遅れの短
縮を図ることができる。従って、着火遅れの長期化を確
実に抑制でき、かつ、必要以上に吸気バルブの閉時期を
進角させずに済むため、充填効率の低下を最小限に抑制
できる。一方、ＥＧＲ率が高い低負荷側では、着火遅れ
が長期化しても急激な燃焼とはならないことから、比較
的低温度に設定して、スモーク及びＳＯＦの排出量が共
に最小となるようにすることができる。
でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応じ
て設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉時
期を制御することで、具体的には、請求項５に係る発明
のように、エンジンの運転条件に応じて圧縮上死点での
目標シリンダ内ガス温度を設定し、この目標シリンダ内
ガス温度を得るように要求圧縮比を算出し、この要求圧
縮比に応じて吸気バルブの閉時期を設定することで、特
に、請求項６に係る発明のように、圧縮上死点での目標
シリンダ内ガス温度を、高速又は高負荷側になるほど高
く設定することで、高速又は高負荷側での着火遅れの短
縮を図ることができる。従って、着火遅れの長期化を確
実に抑制でき、かつ、必要以上に吸気バルブの閉時期を
進角させずに済むため、充填効率の低下を最小限に抑制
できる。一方、ＥＧＲ率が高い低負荷側では、着火遅れ
が長期化しても急激な燃焼とはならないことから、比較
的低温度に設定して、スモーク及びＳＯＦの排出量が共
に最小となるようにすることができる。
【００１５】請求項７に係る発明によれば、最高シリン
ダ内圧力を１１ＭＰａ以下とすることで、エンジン各部
をガソリンエンジン並みに軽量化することができる。請
求項８に係る発明によれば、エンジンの圧縮比を１６以
下とすることで、フリクション低減による燃料消費率の
改善が可能となる。また、低圧縮比化により、圧縮上死
点でのシリンダ内容積に占める燃焼室キャビティ容積の
割合を向上できるため、スモーク排出量を低減すること
ができる。
ダ内圧力を１１ＭＰａ以下とすることで、エンジン各部
をガソリンエンジン並みに軽量化することができる。請
求項８に係る発明によれば、エンジンの圧縮比を１６以
下とすることで、フリクション低減による燃料消費率の
改善が可能となる。また、低圧縮比化により、圧縮上死
点でのシリンダ内容積に占める燃焼室キャビティ容積の
割合を向上できるため、スモーク排出量を低減すること
ができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。先ず、本発明の第１実施形態について説明
する。図２はディーゼルエンジンの概略構成を示し、図
中１はエンジン（本体）であり、最高シリンダ内圧力が
１１ＭＰａ以下となるように、圧縮比を１６以下の低圧
縮比としてある。２は燃料噴射ポンプ、３は吸気通路、
４は排気通路、５は排気通路４から排気の一部を吸気通
路３に還流するＥＧＲ通路である。
て説明する。先ず、本発明の第１実施形態について説明
する。図２はディーゼルエンジンの概略構成を示し、図
中１はエンジン（本体）であり、最高シリンダ内圧力が
１１ＭＰａ以下となるように、圧縮比を１６以下の低圧
縮比としてある。２は燃料噴射ポンプ、３は吸気通路、
４は排気通路、５は排気通路４から排気の一部を吸気通
路３に還流するＥＧＲ通路である。
【００１７】燃料噴射ポンプ２はエンジン１により駆動
され、燃料噴射時期及び燃料噴射量はコントロールユニ
ット１０により制御される。ＥＧＲ通路５にはダイアフ
ラム式のＥＧＲ弁６が介装され、その負圧作動室７には
負圧源（図示せず）からの制御負圧が電磁弁８を介して
導入され、この電磁弁８がコントロールユニット１０に
より制御されて、ＥＧＲ量が制御される。
され、燃料噴射時期及び燃料噴射量はコントロールユニ
ット１０により制御される。ＥＧＲ通路５にはダイアフ
ラム式のＥＧＲ弁６が介装され、その負圧作動室７には
負圧源（図示せず）からの制御負圧が電磁弁８を介して
導入され、この電磁弁８がコントロールユニット１０に
より制御されて、ＥＧＲ量が制御される。
【００１８】ここで、エンジン１には、吸気バルブのタ
イミング可変手段として、タイミング可変機構９が搭載
され、コントロールユニット１０により制御される。コ
ントロールユニット１０には、各種制御のため、運転条
件検出手段としての各種センサ、具体的には、エンジン
回転数Ｎｅ及びクランク角を検出可能な回転センサ１
１、アクセル開度Ａcc（エンジン負荷を代表）を検出す
るアクセル開度センサ１２、吸気通路３に設けられて吸
入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ１３、吸気通
路３（特に吸気マニホールド）内の吸気温度Ｔａを検出
する吸気温度センサ１４、排気通路４に設けられて排気
中の酸素濃度を検出する酸素センサ１５等から、信号が
入力されている。
イミング可変手段として、タイミング可変機構９が搭載
され、コントロールユニット１０により制御される。コ
ントロールユニット１０には、各種制御のため、運転条
件検出手段としての各種センサ、具体的には、エンジン
回転数Ｎｅ及びクランク角を検出可能な回転センサ１
１、アクセル開度Ａcc（エンジン負荷を代表）を検出す
るアクセル開度センサ１２、吸気通路３に設けられて吸
入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ１３、吸気通
路３（特に吸気マニホールド）内の吸気温度Ｔａを検出
する吸気温度センサ１４、排気通路４に設けられて排気
中の酸素濃度を検出する酸素センサ１５等から、信号が
入力されている。
【００１９】吸気バルブのタイミング可変機構９は、図
３に示すように、各吸気バルブ２０を閉弁方向に付勢す
るバルブスプリング２１が備えられると共に、各吸気バ
ルブ２０の上端に接合して油圧室２２を画成するピスト
ン２３が備えられる。油圧室２２に導かれる油圧力によ
りピストン２３が下降すると、バルブスプリング２１に
抗して吸気バルブ２０が開作動される。
３に示すように、各吸気バルブ２０を閉弁方向に付勢す
るバルブスプリング２１が備えられると共に、各吸気バ
ルブ２０の上端に接合して油圧室２２を画成するピスト
ン２３が備えられる。油圧室２２に導かれる油圧力によ
りピストン２３が下降すると、バルブスプリング２１に
抗して吸気バルブ２０が開作動される。
【００２０】オイルタンク２４からオイルポンプ２５に
より吸入・吐出される作動油は、アキュムレータ２６を
経て、入口側電磁弁２７，２８を介して油通路２９，３
０に選択的に供給され、エンジン回転に同期して回転す
るロータリバルブ３１，３２を介して＃１気筒、＃４気
筒、＃２気筒、＃３気筒の各油圧室２２に選択的に供給
されることにより、各吸気バルブ２０が順に開作動され
る。
より吸入・吐出される作動油は、アキュムレータ２６を
経て、入口側電磁弁２７，２８を介して油通路２９，３
０に選択的に供給され、エンジン回転に同期して回転す
るロータリバルブ３１，３２を介して＃１気筒、＃４気
筒、＃２気筒、＃３気筒の各油圧室２２に選択的に供給
されることにより、各吸気バルブ２０が順に開作動され
る。
【００２１】各油圧室２２の作動油は、油通路２９，３
０から出口側電磁弁３３，３４を介して選択的にリリー
フ通路３５よりオイルタンク２４に逃がされることによ
り、各吸気バルブ２０が順に閉作動される。従って、こ
の出口側電磁弁３３，３４の開時期を制御することで、
吸気バルブ２０の閉時期が自由に制御される。吸気バル
ブ２０の閉時期の制御について説明する。
０から出口側電磁弁３３，３４を介して選択的にリリー
フ通路３５よりオイルタンク２４に逃がされることによ
り、各吸気バルブ２０が順に閉作動される。従って、こ
の出口側電磁弁３３，３４の開時期を制御することで、
吸気バルブ２０の閉時期が自由に制御される。吸気バル
ブ２０の閉時期の制御について説明する。
【００２２】図４は制御手段としてのコントロールユニ
ット１０により実行される吸気バルブ閉時期制御のフロ
ーチャートである。ステップ１では、エンジン回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａccとを読込む。ステップ２では、読
込んだエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａccとから、
図５のマップに基づいて、吸気バルブ２０の閉時期を設
定する。
ット１０により実行される吸気バルブ閉時期制御のフロ
ーチャートである。ステップ１では、エンジン回転数Ｎ
ｅとアクセル開度Ａccとを読込む。ステップ２では、読
込んだエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａccとから、
図５のマップに基づいて、吸気バルブ２０の閉時期を設
定する。
【００２３】ステップ３では、設定された吸気バルブ２
０の閉時期に対応する出口側電磁弁３３，３４の開時期
を読出す。ステップ４では、読出した出口側電磁弁３
３，３４の開時期を所定のアドレスに格納する。この開
時期に出口側電磁弁３３，３４を開くことで、吸気バル
ブ２０の閉時期を制御する。
０の閉時期に対応する出口側電磁弁３３，３４の開時期
を読出す。ステップ４では、読出した出口側電磁弁３
３，３４の開時期を所定のアドレスに格納する。この開
時期に出口側電磁弁３３，３４を開くことで、吸気バル
ブ２０の閉時期を制御する。
【００２４】ここで、図５に示すように、吸気バルブの
閉時期を、常用回転の低中負荷域で、下死点後（ＡＢＤ
Ｃ）４０°と設定し、高速又は高負荷になるほど、３０
°ＡＢＤＣ、２０°ＡＢＤＣと下死点側へ進角させるこ
とによって、高速又は高負荷時に見かけの圧縮比を高く
維持できるため、着火遅れの長期化に伴う予混合燃焼割
合の増加を抑制でき、燃焼騒音の悪化を防止できる。
閉時期を、常用回転の低中負荷域で、下死点後（ＡＢＤ
Ｃ）４０°と設定し、高速又は高負荷になるほど、３０
°ＡＢＤＣ、２０°ＡＢＤＣと下死点側へ進角させるこ
とによって、高速又は高負荷時に見かけの圧縮比を高く
維持できるため、着火遅れの長期化に伴う予混合燃焼割
合の増加を抑制でき、燃焼騒音の悪化を防止できる。
【００２５】この場合、高速又は高負荷域で吸気バルブ
の閉時期を進角させるため、充填効率は従来技術に比べ
て低下する。しかし、低圧縮比として、シリンダ内最高
圧力をガソリンエンジン並みに抑制することで、エンジ
ン各部を軽量化でき、フリクション低減により燃料消費
率の改善が可能となること、及び、低圧縮比とすること
で圧縮上死点でのすきま容積に占める燃焼室キャビティ
容積の割合を向上できるため、空気利用率が高まり、ス
モーク排出量を低減できることの２点から、少なくとも
同等以上の出力性能を維持できる。
の閉時期を進角させるため、充填効率は従来技術に比べ
て低下する。しかし、低圧縮比として、シリンダ内最高
圧力をガソリンエンジン並みに抑制することで、エンジ
ン各部を軽量化でき、フリクション低減により燃料消費
率の改善が可能となること、及び、低圧縮比とすること
で圧縮上死点でのすきま容積に占める燃焼室キャビティ
容積の割合を向上できるため、空気利用率が高まり、ス
モーク排出量を低減できることの２点から、少なくとも
同等以上の出力性能を維持できる。
【００２６】また、常用回転の低中負荷域で、吸気バル
ブの閉時期を下死点後から大きく遅角することにより、
見かけの圧縮比を低くできる。これにより、適度なＥＧ
Ｒ量と噴射時期の遅角との組合せから、いわゆる低温予
混合燃焼が可能となるため、スモーク、ＳＯＦと同時
に、ＮＯｘの排出も抑制できる。また、始動及びアイド
リングを含む極低回転域では、吸気バルブの閉時期を下
死点（０°ＡＢＤＣ）付近まで進角して、始動性の確保
と、低速域でのスモーク及びＳＯＦの抑制とを図ること
ができる。
ブの閉時期を下死点後から大きく遅角することにより、
見かけの圧縮比を低くできる。これにより、適度なＥＧ
Ｒ量と噴射時期の遅角との組合せから、いわゆる低温予
混合燃焼が可能となるため、スモーク、ＳＯＦと同時
に、ＮＯｘの排出も抑制できる。また、始動及びアイド
リングを含む極低回転域では、吸気バルブの閉時期を下
死点（０°ＡＢＤＣ）付近まで進角して、始動性の確保
と、低速域でのスモーク及びＳＯＦの抑制とを図ること
ができる。
【００２７】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。基本的な構成は、第１実施形態の図２及び図３と
同じであるが、吸気バルブ２０の閉時期の設定方法が異
なっており、圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度が、エ
ンジンの運転条件に応じて設定される目標温度となるよ
うに、吸気バルブの閉時期を制御する。図６は第２実施
形態での吸気バルブ閉時期制御のフローチャートであ
る。
する。基本的な構成は、第１実施形態の図２及び図３と
同じであるが、吸気バルブ２０の閉時期の設定方法が異
なっており、圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度が、エ
ンジンの運転条件に応じて設定される目標温度となるよ
うに、吸気バルブの閉時期を制御する。図６は第２実施
形態での吸気バルブ閉時期制御のフローチャートであ
る。
【００２８】ステップ１１では、エンジン回転数Ｎｅ、
アクセル開度Ａcc、吸入空気量Ｑａ、吸気マニホールド
内の吸気温度Ｔａを読込む。ステップ１２では、読込ん
だエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａccとから、図７
のマップに基づいて、圧縮上死点での目標シリンダ内ガ
ス温度Ｔｃを設定する。この部分が目標シリンダ内ガス
温度設定手段に相当する。
アクセル開度Ａcc、吸入空気量Ｑａ、吸気マニホールド
内の吸気温度Ｔａを読込む。ステップ１２では、読込ん
だエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ａccとから、図７
のマップに基づいて、圧縮上死点での目標シリンダ内ガ
ス温度Ｔｃを設定する。この部分が目標シリンダ内ガス
温度設定手段に相当する。
【００２９】ステップ１３では、この目標シリンダ内ガ
ス温度Ｔｃを得るように、以下の（１）〜（４）の手順
で、要求圧縮比εを算出する。この部分が要求圧縮比算
出手段に相当する。 （１）図８のマップを用いて、エンジン回転数Ｎｅとア
クセル開度Ａccとから、ＥＧＲ率が０％の場合の吸入空
気量Ｑａ°を算出する。
ス温度Ｔｃを得るように、以下の（１）〜（４）の手順
で、要求圧縮比εを算出する。この部分が要求圧縮比算
出手段に相当する。 （１）図８のマップを用いて、エンジン回転数Ｎｅとア
クセル開度Ａccとから、ＥＧＲ率が０％の場合の吸入空
気量Ｑａ°を算出する。
【００３０】（２）ＥＧＲ率が０％の場合の吸入空気量
Ｑａ°と実際の吸入空気量Ｑａとから、次式により、Ｅ
ＧＲ率を算出する。 ＥＧＲ率＝〔（Ｑａ°−Ｑａ）／Ｑａ°〕×１００％ （３）図９のテーブルを用いて、ＥＧＲ率から、吸気作
動ガスの比熱比ｋを算出する。
Ｑａ°と実際の吸入空気量Ｑａとから、次式により、Ｅ
ＧＲ率を算出する。 ＥＧＲ率＝〔（Ｑａ°−Ｑａ）／Ｑａ°〕×１００％ （３）図９のテーブルを用いて、ＥＧＲ率から、吸気作
動ガスの比熱比ｋを算出する。
【００３１】（４）圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度
は、吸気マニホールド内の吸気温度Ｔａと、圧縮比と、
吸気作動ガスの比熱比ｋとから、圧縮上死点でのシリン
ダ内ガス温度＝Ｔａ×圧縮比k-1の関係で求められる。
従って、圧縮上死点での目標シリンダ内ガス温度Ｔｃを
得るための要求圧縮比εを、圧縮上死点での目標シリン
ダ内ガス温度Ｔｃと、実際の吸気マニホールド内の吸気
温度Ｔａと、吸気作動ガスの比熱比ｋとから、 ε＝（Ｔｃ／Ｔａ）1/(k-1) により算出する。
は、吸気マニホールド内の吸気温度Ｔａと、圧縮比と、
吸気作動ガスの比熱比ｋとから、圧縮上死点でのシリン
ダ内ガス温度＝Ｔａ×圧縮比k-1の関係で求められる。
従って、圧縮上死点での目標シリンダ内ガス温度Ｔｃを
得るための要求圧縮比εを、圧縮上死点での目標シリン
ダ内ガス温度Ｔｃと、実際の吸気マニホールド内の吸気
温度Ｔａと、吸気作動ガスの比熱比ｋとから、 ε＝（Ｔｃ／Ｔａ）1/(k-1) により算出する。
【００３２】ステップ１４では、図１０のテーブルを用
いて、要求圧縮比εから、吸気バルブ２０の閉時期を設
定する。すなわち、要求圧縮比εが大きくなるほど、吸
気バルブ閉時期を進角側に設定する。この部分が吸気バ
ルブ閉時期設定手段に相当する。ステップ１５では、設
定された吸気バルブ２０の閉時期に対応する出口側電磁
弁３３，３４の開時期を読出す。
いて、要求圧縮比εから、吸気バルブ２０の閉時期を設
定する。すなわち、要求圧縮比εが大きくなるほど、吸
気バルブ閉時期を進角側に設定する。この部分が吸気バ
ルブ閉時期設定手段に相当する。ステップ１５では、設
定された吸気バルブ２０の閉時期に対応する出口側電磁
弁３３，３４の開時期を読出す。
【００３３】ステップ１６では、読出した出口側電磁弁
３３，３４の開時期を所定のアドレスに格納する。この
開時期に出口側電磁弁３３，３４を開くことで、吸気バ
ルブ２０の閉時期を制御する。以上のように、圧縮上死
点でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応
じて設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉
時期を制御するのであり、ここにおいて、圧縮上死点で
の目標シリンダ内ガス温度Ｔｃは、図７に示した如く、
高速又は高負荷側になるほど高く設定して、着火遅れの
短縮を図る。
３３，３４の開時期を所定のアドレスに格納する。この
開時期に出口側電磁弁３３，３４を開くことで、吸気バ
ルブ２０の閉時期を制御する。以上のように、圧縮上死
点でのシリンダ内ガス温度が、エンジンの運転条件に応
じて設定される目標温度となるように、吸気バルブの閉
時期を制御するのであり、ここにおいて、圧縮上死点で
の目標シリンダ内ガス温度Ｔｃは、図７に示した如く、
高速又は高負荷側になるほど高く設定して、着火遅れの
短縮を図る。
【００３４】また、低中負荷域のように、ＥＧＲ率が高
い条件では、比較的低く、例えば８５０Ｋ前後に設定し
て、着火遅れの長期化を図る。ＥＧＲ率が高い場合は酸
素濃度が低くなるため、着火遅れが長期化しても急激な
燃焼とはならないからである。そして、この８５０Ｋ前
後は、図１１において、スモーク及びＳＯＦの排出量が
共に最小となる範囲であると同時に、着火遅れ長期化の
悪影響が顕在化しない温度条件である。
い条件では、比較的低く、例えば８５０Ｋ前後に設定し
て、着火遅れの長期化を図る。ＥＧＲ率が高い場合は酸
素濃度が低くなるため、着火遅れが長期化しても急激な
燃焼とはならないからである。そして、この８５０Ｋ前
後は、図１１において、スモーク及びＳＯＦの排出量が
共に最小となる範囲であると同時に、着火遅れ長期化の
悪影響が顕在化しない温度条件である。
【００３５】以上のような制御により、スモーク及びＳ
ＯＦの排出を抑制できると共に、着火遅れの長期化を最
小限に抑制できるため、燃焼騒音の悪化を防止できる。
ＯＦの排出を抑制できると共に、着火遅れの長期化を最
小限に抑制できるため、燃焼騒音の悪化を防止できる。
【図１】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】 本発明の第１実施形態を示すディーゼルエン
ジンの概略構成図
ジンの概略構成図
【図３】 吸気バルブの可変タイミング機構の構造図
【図４】 吸気バルブ閉時期制御のフローチャート
【図５】 吸気バルブ閉時期設定用マップを示す図
【図６】 第２実施形態を示す吸気バルブ閉時期制御の
フローチャート
フローチャート
【図７】 目標シリンダ内ガス温度設定用マップを示す
図
図
【図８】 ＥＧＲ率０％時の吸入空気量算出用マップを
示す図
示す図
【図９】 比熱比算出用テーブルを示す図
【図１０】 吸気バルブ閉時期設定用テーブルを示す図
【図１１】 圧縮上死点でのシリンダ内ガス温度による
排気特性を示す図
排気特性を示す図
【図１２】 シリンダ内圧力及びその上昇率の特性図
１ エンジン ２ 燃料噴射ポンプ ３ 吸気通路 ４ 排気通路 ５ ＥＧＲ通路 ６ ＥＧＲ弁 ９ 吸気バルブのタイミング可変機構 １０ コントロールユニット １１ 回転センサ １２ アクセル開度センサ １３ エアフローセンサ １４ 吸気温度センサ ２０ 吸気バルブ ２２ 油圧室 ２７，２８ 入口側電磁弁 ２９，３０ 油路 ３１，３２ ロータリバルブ ３３，３４ 出口側電磁弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｅ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｗ ３０１Ｚ Ｆターム(参考） 3G018 AA06 AA11 AA12 AB12 AB16 BA38 CA19 DA54 DA57 DA58 DA61 DA63 DA66 EA02 EA11 EA13 EA14 EA31 EA32 EA35 FA07 FA27 GA08 GA09 GA32 3G084 AA01 AA03 BA03 BA05 BA20 BA22 BA23 CA03 CA04 DA09 DA10 DA13 EB07 EB08 FA02 FA07 FA10 FA29 FA33 FA36 FA38 3G092 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 DA01 DA08 DA14 DC09 DD00 DD03 DF04 DF07 DF09 DG05 EA03 EA04 EC10 FA14 FA15 FA17 FA18 FA50 GA01 GA05 GA06 HA01Z HA04Z HA06Z HA12X HA13X HA14X HC03X HD05Z HD07X HE01Z HE03Z
Claims (8)
- 【請求項１】エンジンの運転条件を検出する運転条件検
出手段と、 吸気バルブのタイミング可変手段と、 吸気バルブの閉時期を、常用回転の低中負荷域で、下死
点より遅角側の所定時期に制御し、高速又は高負荷域で
は、前記所定時期より下死点側に制御する制御手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。 - 【請求項２】前記制御手段は、始動及びアイドリングを
含む極低回転域では、吸気バルブの閉時期を下死点付近
に制御することを特徴とする請求項１記載のディーゼル
エンジン。 - 【請求項３】前記制御手段は、エンジン回転数及び負荷
に基づき、マップを参照して、吸気弁バルブの閉時期を
制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
ディーゼルエンジン。 - 【請求項４】前記制御手段は、圧縮上死点でのシリンダ
内ガス温度が、エンジンの運転条件に応じて設定される
目標温度となるように、吸気バルブの閉時期を制御する
ことを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジン。 - 【請求項５】前記制御手段は、エンジンの運転条件に応
じて圧縮上死点での目標シリンダ内ガス温度を設定する
目標シリンダ内ガス温度設定手段と、この目標シリンダ
内ガス温度を得るように要求圧縮比を算出する要求圧縮
比算出手段と、この要求圧縮比に応じて吸気バルブの閉
時期を設定する吸気バルブ閉時期設定手段とを含んで構
成されることを特徴とする請求項４記載のディーゼルエ
ンジン。 - 【請求項６】前記目標シリンダ内ガス温度設定手段は、
圧縮上死点での目標シリンダ内ガス温度を、高速又は高
負荷側になるほど高く設定することを特徴とする請求項
５記載のディーゼルエンジン。 - 【請求項７】最高シリンダ内圧力を１１ＭＰａ以下とし
たことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つ
に記載ののディーゼルエンジン。 - 【請求項８】エンジンの圧縮比を１６以下の低圧縮比と
したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１
つに記載のディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000223384A JP2002038911A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000223384A JP2002038911A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ディーゼルエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002038911A true JP2002038911A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18717488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000223384A Pending JP2002038911A (ja) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002038911A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006233913A (ja) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の可変動弁機構制御装置 |
| CN101520006A (zh) * | 2008-02-26 | 2009-09-02 | 马自达汽车株式会社 | 用于控制内燃发动机的方法和系统 |
| JP2011153550A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| US8150597B2 (en) | 2008-02-26 | 2012-04-03 | Mazda Motor Corporation | Method and system for controlling an internal combustion engine |
| JP2012140917A (ja) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Mazda Motor Corp | 自動車搭載用ディーゼルエンジン |
-
2000
- 2000-07-25 JP JP2000223384A patent/JP2002038911A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1703104A1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and method for a variable valve actuation mechanism of an internal combustion engine |
| US7316210B2 (en) | 2005-02-25 | 2008-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus and control method for variable valve actuation mechanism of internal combustion engine |
| JP4525385B2 (ja) * | 2005-02-25 | 2010-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の可変動弁機構制御装置 |
| CN101520006A (zh) * | 2008-02-26 | 2009-09-02 | 马自达汽车株式会社 | 用于控制内燃发动机的方法和系统 |
| JP2009228674A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-10-08 | Mazda Motor Corp | 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御システム |
| US8150597B2 (en) | 2008-02-26 | 2012-04-03 | Mazda Motor Corporation | Method and system for controlling an internal combustion engine |
| JP2011153550A (ja) * | 2010-01-26 | 2011-08-11 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2012140917A (ja) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Mazda Motor Corp | 自動車搭載用ディーゼルエンジン |
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