JP2004293458A - 圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 - Google Patents
圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004293458A JP2004293458A JP2003088271A JP2003088271A JP2004293458A JP 2004293458 A JP2004293458 A JP 2004293458A JP 2003088271 A JP2003088271 A JP 2003088271A JP 2003088271 A JP2003088271 A JP 2003088271A JP 2004293458 A JP2004293458 A JP 2004293458A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intake
- starter
- compression ignition
- valve
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
- F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】この発明は、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を設けることなく始動が可能であって且つ始動後はポンピングロスを低減した運転が可能である圧縮着火エンジン及びその運転制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】エンジン燃焼室の吸気口及び排気口はそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブによって開閉され、本エンジンはこれら吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更するための可変バルブ機構を有している。まずエンジン始動時には、スタータONから可変バルブ機構により吸気バルブのみを上死点位置より遅開きする吸気加熱運転を行う。そして、スタータがOFFになった時点、すなわちアイドリング状態の開始寸前に、可変バルブ機構を動作させて吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始し、排気バルブを上死点位置より早閉じにする。
【選択図】 図1
【解決手段】エンジン燃焼室の吸気口及び排気口はそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブによって開閉され、本エンジンはこれら吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更するための可変バルブ機構を有している。まずエンジン始動時には、スタータONから可変バルブ機構により吸気バルブのみを上死点位置より遅開きする吸気加熱運転を行う。そして、スタータがOFFになった時点、すなわちアイドリング状態の開始寸前に、可変バルブ機構を動作させて吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始し、排気バルブを上死点位置より早閉じにする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮着火エンジン及びその運転制御方法に関し、特にそのバルブ開閉タイミングの設定による制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧縮着火エンジンに関しては、従来より、排気バルブを早閉じして高温排気ガスを燃焼室内に残留させ、いわゆる内部EGRを行って、圧縮着火を行う方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−276395号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような方法では、エンジンの始動時には未だ高温の排気ガスが得られていないため、始動時だけは専用の加熱装置が必要であったり、火花点火での始動が必要であったりしていた。また、上記特許文献1に記載の技術では、エンジン始動後のアイドリング期間中に吸気バルブのみを遅開きしているため、ポンピングロスの増大による燃費の悪化が懸念されている。
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を設けることなく始動が可能であって、且つ、始動後はポンピングロスを低減した運転が可能である、圧縮着火エンジン及びその運転制御方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明に係る圧縮着火エンジンは、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始することを特徴とする。
前記運転切り替えは、スタータOFF時点に開始してもよく、エンジンの全気筒に関して1燃焼サイクルが完了した時点又はそれから所定時間経過時点に開始してもよく、また、スタータOFFより前の時点であってスタータONから所定時間経過時点に開始してもよく、さらに、排気温度が所定温度に達した時点又はエンジンの回転数が所定回転数に達した時点に開始してもよい。
また、低ロスEGR運転では、排気バルブを早閉じし且つ吸気バルブを遅開きする内部EGRが行われることが好ましい。
さらに、運転切り替えは、徐々に行われ、所定の移行期間をもって完了してもよい。
また、同目的を達成するための本発明に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法は、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、前記吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する、ことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1を参照して、この発明の実施の形態1に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法を説明する。本実施の形態の圧縮着火エンジンは、ガスエンジンヒートポンプ(GHP)等に使用されているものである。エンジン燃焼室には吸気口及び排気口を介して吸気通路及び排気通路が連通され、吸気口及び排気口はそれぞれ吸気バルブ(IV)及び排気バルブ(EV)によって開閉される。また、本圧縮着火エンジンには、これら吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更するための可変バルブ機構が設けられている。また、燃料としては天然ガスが使用され、この天然ガスは吸気通路を介して燃焼室に供給される。
【0007】
このような圧縮着火エンジンにおいて、まずエンジン始動時には、スタータONから、図1(a)に示されるように、可変バルブ機構により吸気バルブのみを上死点位置より遅開きする吸気加熱運転を行う。これにより、燃焼室内が負圧になったところで吸気が始まり、吸気は勢い良く燃焼室内に流れ込んで断熱圧縮効果により効率よく加熱され、その結果、圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。
【0008】
そして、スタータがOFFになった時点、すなわち、アイドリング状態の開始寸前に、可変バルブ機構を動作させて吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更して吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する。また、本実施の形態では、上述の吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、切り替え開始時に一瞬でなされるのではなく、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了される。すなわち、スタータOFF時点から排気バルブが徐々に上死点位置より早閉じになり、所定の移行期間を経た後に、図1(b)に示されるような早閉じ状態に落ち着く。排気バルブが早閉じし且つ吸気バルブが遅開きする状態になると、膨張(爆発)行程で生じた高温排気ガスが、排気行程において完全には排出されず、燃焼室内に残留する。そして、そのように残留した高温排気ガスが続く吸気行程で燃焼室内に吸入された吸気を暖め、内部EGR効果を得ることができる。また、この低ロスEGR運転では、吸気バルブが遅開きするだけでなく排気バルブが早閉じしているため、図1(a)の吸気加熱運転よりもポンピングロスを低減することが可能となっている。
【0009】
このように本実施の形態では、高温排気ガスが生成されていないスタータON直後のエンジン始動時からでも、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を用いる必要なく圧縮着火燃焼を行うことができ、尚且つ、アイドリング状態を含む通常運転時には内部EGRを行いながら、吸気バルブのみの遅開きに伴うポンピングロスも低減することが可能となる。したがって、エンジン使用全領域で圧縮着火燃焼を行うことができる。また、このような補助装置を設けない分だけ、エンジン全体のコストを低く抑えられると共に、エンジン全体の重量も低減することが可能である。さらに、ポンピングロス低減によって、燃費向上を図ることもできる。
【0010】
実施の形態2.
次に、図2を参照して本発明の実施の形態2に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法を説明する。この実施の形態2は、吸気加熱運転として、実施の形態1のように吸気バルブを遅開きすることに代えて、図2(a)に示されるように、排気バルブを早閉じするものである。すなわち、まず、可変バルブ機構で排気バルブを早閉じするように設定しておきスタータがONされると、ピストンが上死点に達する手前で排気バルブが早閉じするため、燃焼室内の既存空気が圧縮され高温になったところで吸気が開始され、この高温の空気と吸気が混合されることにより吸気が効率よく加熱される。その結果、高温排気ガスが発生していないスタータON直後のエンジン始動時から圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。そして、一度圧縮着火燃焼が起こると、膨張(爆発)行程で生じた高温排気ガスは、排気バルブの早閉じによって排気行程には完全に排出されず、燃焼室内に残留し、かかる残留した高温排気ガスが続く吸気行程で燃焼室内に吸入された吸気を暖め、内部EGR効果を得ることができるようになる。
【0011】
ここで、図2(a)に示す吸気加熱運転は内部EGR効果を得られてはいるものの、吸気バルブの開弁時期は通常と同様にピストン上死点付近であるためポンピングロスが若干存在する。そこで、本実施の形態2においても、スタータがOFFになった時点、すなわち、アイドリング状態の開始寸前に、実施の形態1と同様に、可変バルブ機構を動作させて吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更して吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する。また、本実施の形態でも、上述の吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、切り替え開始時に一瞬でなされるのではなく、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了される。すなわち、スタータOFF時点から吸気バルブが徐々に上死点位置より遅開きになり、所定の移行期間を経た後に、図2(b)に示されるような遅開き状態に落ち着く。このように排気バルブが早閉じし且つ吸気バルブが遅開きする状態では、負のオーバーラップにより内部EGR効果が得られると共に、排気バルブが早閉じするだけでなく吸気バルブが遅開きしているため、図2(a)の吸気加熱運転よりもポンピングロスも低減することが可能となっている。
【0012】
このようにしても、高温排気ガスが生成されていないスタータON直後のエンジン始動時から、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を用いる必要なく圧縮着火燃焼を行うことができ、尚且つ、アイドリング状態を含む通常運転時には内部EGRを行いながら、排気バルブのみの早閉じに伴うポンピングロスも低減することが可能となり、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0013】
次に、図3に基づいて上記実施の形態1及び2の各運転時のポンピングロスについて説明する。実施の形態1における吸気加熱運転では、図3の(a)に斜線で示されるポンピングロスが生じており、すなわち、排気バルブが閉じた後、吸気バルブが開くまでの間、ピストンの下降動作により燃焼室内で減圧及び容積増加が進行しポンピングロスが大きくなっている。また、実施の形態2における吸気加熱運転では、図3の(b)に斜線で示されるポンピングロスが生じており、すなわち、排気バルブが閉じた後、吸気バルブが開くまで間、ピストンの上昇動作により燃焼室内で加圧及び容積減少が進行し、やはりポンピングロスが大きくなっている。これに対して、実施の形態1及び2における低ロスEGR運転では、ポンピングロスは、図3の(c)に斜線で示される状態に留まっており、図3の(a)及び(b)の吸気加熱運転よりも大幅に小さくなっていることが分かる。
【0014】
なお、本発明はさらに以下のような改変を施して実施することも可能である。まず、上述の実施の形態1及び2では、スタータがOFFになった時点から低ロスEGR運転として、排気バルブを早閉じし且つ吸気バルブを遅開きする内部EGRを行ったが、その代わりに、排気バルブを吸気行程中に開弁させることによるEGRを行うなど、EGR効果を得る他の形態の運転を行うようにしてもよい。この場合の制御として、実施の形態1における低ロスEGR運転時には、吸気バルブを遅開きから通常の上死点付近での開弁に移行し、実施の形態2における低ロスEGR運転時には、排気バルブを早閉じから通常の上死点付近での閉弁に移行する。
【0015】
また、上述の実施の形態1及び2では、スタータOFF時点に可変バルブ機構が吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始するようにしていたが、この代わりに、スタータOFFから所定時間経過時点に運転切り替えを開始するようにしてもよい。
【0016】
さらに、本発明において、吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、上述のようにスタータOFF時点、又は、スタータOFF時点から所定時間経過時点に開始する態様には限定されず、スタータOFFより前の時点であれば、例えば以下のような時点で切り替えを開始してもよい。すなわち、エンジンの全気筒に関して1燃焼サイクル(吸気行程、圧縮行程、膨張(爆発)行程、排気行程)が完了した時点に運転切り替えを開始するようにしてもよい。また、全気筒に関して1燃焼サイクルが完了した時から所定時間経過時点に開始するようにしてもよい。また、スタータOFFより前の時点であって、スタータONから所定時間経過時点に開始するようにしてもよい。また、燃焼室からテールパイプの間の排気通路の任意位置に排気ガスの温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出された排気温度が所定温度に達した時点で運転切り替えを開始するようにしてもよい。さらに、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を設け、この回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が所定回転数に達した時点で、運転切り替えを開始するようにしてもよい。
【0017】
また、上述の実施の形態1及び2では、吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了されるようになっていたが、この代わりに、切り替え開始時に一瞬で完了されるようにしてもよい。
【0018】
また、上述の実施の形態では、燃料として天然ガスを使用していたが、その代わりに、都市ガス及びプロパンガス等のガス燃料をそのまま使用することができる。また、本発明の圧縮着火エンジンは、ガソリンや軽油などを燃料として実施してもよい。さらに、エンジンの気筒の数は4気筒に限られず、6気筒や8気筒でもよく、その形式も直列型だけでなくV型や水平対向型などでもよく、特に限定されるものではない。
可変バルブ機構としては、油圧式や電動式のものが考えられる。また、それ以外にも、温度によって形状が変化する形状記憶合金やワックスを使用してバルブの開閉時期を可変とすることも考えられる。
また、油圧式の可変バルブ機構を使用する際には、例えば、アキュムレータ(畜圧器)を使用したり、あるいは油圧を可変バルブ機構に集中させたりして、始動時の油圧が上昇しにくい状態をカバーすることも考えられる。
また、本発明は、空気に燃料を混合して形成した混合気を燃焼室内でピストンにより圧縮して圧縮着火燃焼を行うエンジン(予混合圧縮着火エンジン)に適用できることはもちろん、ピストンにより圧縮された気体に燃料を直接噴射して圧縮着火燃焼を行うエンジンにも適用することができる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、アイドリング開始前に、吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始するようにしたので、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を設けることなく始動が可能であって、且つ、始動後はポンピングロスを低減した運転が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法の吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【図2】この発明の実施の形態2に関する吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【図3】本発明に関する吸気加熱運転及び低ロスEGR運転についてのポンピングロスを示すP−V線図である。
【符号の説明】
IVO 吸気バルブの開弁時、IVC 吸気バルブの閉弁時、EVO 排気バルブの開弁時、EVC 排気バルブの閉弁時。
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮着火エンジン及びその運転制御方法に関し、特にそのバルブ開閉タイミングの設定による制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧縮着火エンジンに関しては、従来より、排気バルブを早閉じして高温排気ガスを燃焼室内に残留させ、いわゆる内部EGRを行って、圧縮着火を行う方法が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−276395号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような方法では、エンジンの始動時には未だ高温の排気ガスが得られていないため、始動時だけは専用の加熱装置が必要であったり、火花点火での始動が必要であったりしていた。また、上記特許文献1に記載の技術では、エンジン始動後のアイドリング期間中に吸気バルブのみを遅開きしているため、ポンピングロスの増大による燃費の悪化が懸念されている。
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を設けることなく始動が可能であって、且つ、始動後はポンピングロスを低減した運転が可能である、圧縮着火エンジン及びその運転制御方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明に係る圧縮着火エンジンは、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始することを特徴とする。
前記運転切り替えは、スタータOFF時点に開始してもよく、エンジンの全気筒に関して1燃焼サイクルが完了した時点又はそれから所定時間経過時点に開始してもよく、また、スタータOFFより前の時点であってスタータONから所定時間経過時点に開始してもよく、さらに、排気温度が所定温度に達した時点又はエンジンの回転数が所定回転数に達した時点に開始してもよい。
また、低ロスEGR運転では、排気バルブを早閉じし且つ吸気バルブを遅開きする内部EGRが行われることが好ましい。
さらに、運転切り替えは、徐々に行われ、所定の移行期間をもって完了してもよい。
また、同目的を達成するための本発明に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法は、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、前記吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する、ことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1を参照して、この発明の実施の形態1に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法を説明する。本実施の形態の圧縮着火エンジンは、ガスエンジンヒートポンプ(GHP)等に使用されているものである。エンジン燃焼室には吸気口及び排気口を介して吸気通路及び排気通路が連通され、吸気口及び排気口はそれぞれ吸気バルブ(IV)及び排気バルブ(EV)によって開閉される。また、本圧縮着火エンジンには、これら吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更するための可変バルブ機構が設けられている。また、燃料としては天然ガスが使用され、この天然ガスは吸気通路を介して燃焼室に供給される。
【0007】
このような圧縮着火エンジンにおいて、まずエンジン始動時には、スタータONから、図1(a)に示されるように、可変バルブ機構により吸気バルブのみを上死点位置より遅開きする吸気加熱運転を行う。これにより、燃焼室内が負圧になったところで吸気が始まり、吸気は勢い良く燃焼室内に流れ込んで断熱圧縮効果により効率よく加熱され、その結果、圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。
【0008】
そして、スタータがOFFになった時点、すなわち、アイドリング状態の開始寸前に、可変バルブ機構を動作させて吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更して吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する。また、本実施の形態では、上述の吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、切り替え開始時に一瞬でなされるのではなく、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了される。すなわち、スタータOFF時点から排気バルブが徐々に上死点位置より早閉じになり、所定の移行期間を経た後に、図1(b)に示されるような早閉じ状態に落ち着く。排気バルブが早閉じし且つ吸気バルブが遅開きする状態になると、膨張(爆発)行程で生じた高温排気ガスが、排気行程において完全には排出されず、燃焼室内に残留する。そして、そのように残留した高温排気ガスが続く吸気行程で燃焼室内に吸入された吸気を暖め、内部EGR効果を得ることができる。また、この低ロスEGR運転では、吸気バルブが遅開きするだけでなく排気バルブが早閉じしているため、図1(a)の吸気加熱運転よりもポンピングロスを低減することが可能となっている。
【0009】
このように本実施の形態では、高温排気ガスが生成されていないスタータON直後のエンジン始動時からでも、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を用いる必要なく圧縮着火燃焼を行うことができ、尚且つ、アイドリング状態を含む通常運転時には内部EGRを行いながら、吸気バルブのみの遅開きに伴うポンピングロスも低減することが可能となる。したがって、エンジン使用全領域で圧縮着火燃焼を行うことができる。また、このような補助装置を設けない分だけ、エンジン全体のコストを低く抑えられると共に、エンジン全体の重量も低減することが可能である。さらに、ポンピングロス低減によって、燃費向上を図ることもできる。
【0010】
実施の形態2.
次に、図2を参照して本発明の実施の形態2に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法を説明する。この実施の形態2は、吸気加熱運転として、実施の形態1のように吸気バルブを遅開きすることに代えて、図2(a)に示されるように、排気バルブを早閉じするものである。すなわち、まず、可変バルブ機構で排気バルブを早閉じするように設定しておきスタータがONされると、ピストンが上死点に達する手前で排気バルブが早閉じするため、燃焼室内の既存空気が圧縮され高温になったところで吸気が開始され、この高温の空気と吸気が混合されることにより吸気が効率よく加熱される。その結果、高温排気ガスが発生していないスタータON直後のエンジン始動時から圧縮着火燃焼を行うことが可能となる。そして、一度圧縮着火燃焼が起こると、膨張(爆発)行程で生じた高温排気ガスは、排気バルブの早閉じによって排気行程には完全に排出されず、燃焼室内に残留し、かかる残留した高温排気ガスが続く吸気行程で燃焼室内に吸入された吸気を暖め、内部EGR効果を得ることができるようになる。
【0011】
ここで、図2(a)に示す吸気加熱運転は内部EGR効果を得られてはいるものの、吸気バルブの開弁時期は通常と同様にピストン上死点付近であるためポンピングロスが若干存在する。そこで、本実施の形態2においても、スタータがOFFになった時点、すなわち、アイドリング状態の開始寸前に、実施の形態1と同様に、可変バルブ機構を動作させて吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを変更して吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する。また、本実施の形態でも、上述の吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、切り替え開始時に一瞬でなされるのではなく、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了される。すなわち、スタータOFF時点から吸気バルブが徐々に上死点位置より遅開きになり、所定の移行期間を経た後に、図2(b)に示されるような遅開き状態に落ち着く。このように排気バルブが早閉じし且つ吸気バルブが遅開きする状態では、負のオーバーラップにより内部EGR効果が得られると共に、排気バルブが早閉じするだけでなく吸気バルブが遅開きしているため、図2(a)の吸気加熱運転よりもポンピングロスも低減することが可能となっている。
【0012】
このようにしても、高温排気ガスが生成されていないスタータON直後のエンジン始動時から、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を用いる必要なく圧縮着火燃焼を行うことができ、尚且つ、アイドリング状態を含む通常運転時には内部EGRを行いながら、排気バルブのみの早閉じに伴うポンピングロスも低減することが可能となり、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0013】
次に、図3に基づいて上記実施の形態1及び2の各運転時のポンピングロスについて説明する。実施の形態1における吸気加熱運転では、図3の(a)に斜線で示されるポンピングロスが生じており、すなわち、排気バルブが閉じた後、吸気バルブが開くまでの間、ピストンの下降動作により燃焼室内で減圧及び容積増加が進行しポンピングロスが大きくなっている。また、実施の形態2における吸気加熱運転では、図3の(b)に斜線で示されるポンピングロスが生じており、すなわち、排気バルブが閉じた後、吸気バルブが開くまで間、ピストンの上昇動作により燃焼室内で加圧及び容積減少が進行し、やはりポンピングロスが大きくなっている。これに対して、実施の形態1及び2における低ロスEGR運転では、ポンピングロスは、図3の(c)に斜線で示される状態に留まっており、図3の(a)及び(b)の吸気加熱運転よりも大幅に小さくなっていることが分かる。
【0014】
なお、本発明はさらに以下のような改変を施して実施することも可能である。まず、上述の実施の形態1及び2では、スタータがOFFになった時点から低ロスEGR運転として、排気バルブを早閉じし且つ吸気バルブを遅開きする内部EGRを行ったが、その代わりに、排気バルブを吸気行程中に開弁させることによるEGRを行うなど、EGR効果を得る他の形態の運転を行うようにしてもよい。この場合の制御として、実施の形態1における低ロスEGR運転時には、吸気バルブを遅開きから通常の上死点付近での開弁に移行し、実施の形態2における低ロスEGR運転時には、排気バルブを早閉じから通常の上死点付近での閉弁に移行する。
【0015】
また、上述の実施の形態1及び2では、スタータOFF時点に可変バルブ機構が吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えを開始するようにしていたが、この代わりに、スタータOFFから所定時間経過時点に運転切り替えを開始するようにしてもよい。
【0016】
さらに、本発明において、吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、上述のようにスタータOFF時点、又は、スタータOFF時点から所定時間経過時点に開始する態様には限定されず、スタータOFFより前の時点であれば、例えば以下のような時点で切り替えを開始してもよい。すなわち、エンジンの全気筒に関して1燃焼サイクル(吸気行程、圧縮行程、膨張(爆発)行程、排気行程)が完了した時点に運転切り替えを開始するようにしてもよい。また、全気筒に関して1燃焼サイクルが完了した時から所定時間経過時点に開始するようにしてもよい。また、スタータOFFより前の時点であって、スタータONから所定時間経過時点に開始するようにしてもよい。また、燃焼室からテールパイプの間の排気通路の任意位置に排気ガスの温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出された排気温度が所定温度に達した時点で運転切り替えを開始するようにしてもよい。さらに、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を設け、この回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が所定回転数に達した時点で、運転切り替えを開始するようにしてもよい。
【0017】
また、上述の実施の形態1及び2では、吸気加熱運転から低ロスEGR運転への運転切り替えは、徐々に運転状態の移行が進み、所定の移行期間をもって完了されるようになっていたが、この代わりに、切り替え開始時に一瞬で完了されるようにしてもよい。
【0018】
また、上述の実施の形態では、燃料として天然ガスを使用していたが、その代わりに、都市ガス及びプロパンガス等のガス燃料をそのまま使用することができる。また、本発明の圧縮着火エンジンは、ガソリンや軽油などを燃料として実施してもよい。さらに、エンジンの気筒の数は4気筒に限られず、6気筒や8気筒でもよく、その形式も直列型だけでなくV型や水平対向型などでもよく、特に限定されるものではない。
可変バルブ機構としては、油圧式や電動式のものが考えられる。また、それ以外にも、温度によって形状が変化する形状記憶合金やワックスを使用してバルブの開閉時期を可変とすることも考えられる。
また、油圧式の可変バルブ機構を使用する際には、例えば、アキュムレータ(畜圧器)を使用したり、あるいは油圧を可変バルブ機構に集中させたりして、始動時の油圧が上昇しにくい状態をカバーすることも考えられる。
また、本発明は、空気に燃料を混合して形成した混合気を燃焼室内でピストンにより圧縮して圧縮着火燃焼を行うエンジン(予混合圧縮着火エンジン)に適用できることはもちろん、ピストンにより圧縮された気体に燃料を直接噴射して圧縮着火燃焼を行うエンジンにも適用することができる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、アイドリング開始前に、吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始するようにしたので、吸気加熱手段や火花点火手段などの補助装置を設けることなく始動が可能であって、且つ、始動後はポンピングロスを低減した運転が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1に係る圧縮着火エンジンの運転制御方法の吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【図2】この発明の実施の形態2に関する吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイミングを示す図である。
【図3】本発明に関する吸気加熱運転及び低ロスEGR運転についてのポンピングロスを示すP−V線図である。
【符号の説明】
IVO 吸気バルブの開弁時、IVC 吸気バルブの閉弁時、EVO 排気バルブの開弁時、EVC 排気バルブの閉弁時。
Claims (8)
- スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、
スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、前記吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する、
ことを特徴とする圧縮着火エンジン。 - 前記運転切り替えは、スタータOFF時点に開始されることを特徴とする請求項1に記載の圧縮着火エンジン。
- 前記運転切り替えは、エンジンの全気筒に関して1燃焼サイクルが完了した時点、又は、それから所定時間経過時点に開始されることを特徴とする請求項1に記載の圧縮着火エンジン。
- 前記運転切り替えは、スタータOFFより前の時点であってスタータONから所定時間経過時点に開始されることを特徴とする請求項1に記載の圧縮着火エンジン。
- 前記運転切り替えは、排気温度が所定温度に達した時点、又は、エンジンの回転数が所定回転数に達した時点に開始されることを特徴とする請求項1に記載の圧縮着火エンジン。
- 前記低ロスEGR運転では、排気バルブを早閉じし且つ吸気バルブを遅開きする内部EGRが行われることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の圧縮着火エンジン。
- 前記運転切り替えは、徐々に行われ、所定の移行期間をもって完了することを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の圧縮着火エンジン。
- スタータONから吸気バルブのみ遅開きする或いは排気バルブのみ早閉じする吸気加熱運転を行い、
スタータOFF時点に基づいて定められた所定の時点、若しくはスタータOFFより前の時点に、前記吸気加熱運転から、それよりポンピングロスの少ない低ロスEGR運転への運転切り替えを開始する、
ことを特徴とする圧縮着火エンジンの運転制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003088271A JP2004293458A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003088271A JP2004293458A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004293458A true JP2004293458A (ja) | 2004-10-21 |
Family
ID=33402453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003088271A Withdrawn JP2004293458A (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004293458A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112007002866T5 (de) | 2006-11-30 | 2009-10-29 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart und Verfahren zum Steuern desselben |
US8352161B2 (en) | 2007-11-13 | 2013-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
CN103334839A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-10-02 | 深圳市特尔佳科技股份有限公司 | 发动机泄气式制动器及其制动方法 |
-
2003
- 2003-03-27 JP JP2003088271A patent/JP2004293458A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112007002866T5 (de) | 2006-11-30 | 2009-10-29 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya | Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart und Verfahren zum Steuern desselben |
US8096279B2 (en) | 2006-11-30 | 2012-01-17 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Premixed compression ignition type engine and method of controlling the same |
US8352161B2 (en) | 2007-11-13 | 2013-01-08 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
CN103334839A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-10-02 | 深圳市特尔佳科技股份有限公司 | 发动机泄气式制动器及其制动方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100863475B1 (ko) | 내연기관용 제어 장치 및 제어 방법 | |
JP4367398B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP4893718B2 (ja) | 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置 | |
JP2008138528A (ja) | 予混合圧縮着火機関及びその制御方法 | |
JP2001012264A (ja) | 内燃機関 | |
JP2004225680A (ja) | 内燃機関及び内燃機関用制御装置 | |
JP2006258078A (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP2005325818A (ja) | エンジンの運転制御装置 | |
JP4172319B2 (ja) | エンジンの可変バルブタイミング制御装置 | |
JP2008291686A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2007056839A (ja) | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 | |
JP4831040B2 (ja) | ガソリンエンジンの制御装置 | |
KR102135021B1 (ko) | Si 연소 모드와 hcci 연소 모드 사이의 전이의 제어를 위한 시스템 및 방법 | |
JP2004293458A (ja) | 圧縮着火エンジン及びその運転制御方法 | |
JP2017145735A (ja) | 内燃機関の制御装置及び排気ガス浄化触媒の暖機方法 | |
JP3578023B2 (ja) | 可変動弁エンジンの始動装置 | |
JP2005299409A (ja) | エンジンの昇温装置 | |
JP5429148B2 (ja) | 予混合圧縮自己着火エンジン | |
JP4103664B2 (ja) | エンジンの始動装置 | |
JP2004076706A (ja) | 内燃機関の可変動弁機構制御装置 | |
JP2004316593A (ja) | 予混合圧縮自着火式内燃機関 | |
JP2009041490A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2004116446A (ja) | 可変燃焼方法エンジンにおける燃焼方法の切換制御 | |
JP4075614B2 (ja) | 筒内噴射式内燃機関の制御装置 | |
JP2004108319A (ja) | 内燃機関 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060606 |