JP2006083755A - 内部egrシステムを備えた4サイクルエンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジンにおいて、吸気弁を、該吸気弁の全開を含むメインリフトと該メインリフトの開始時よりも早期にかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの2つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記吸気通路に前記吸気弁のサブリフト時に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、前記サブリフト時に前記吸気制御弁を開閉することにより前記燃焼室内から吸気通路に送り込まれるEGR量を調整するように構成されてなることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
かかる内部EGRシステムを備えたエンジンに関する技術の1つに、特許文献1(特開平7−133726号公報)にて提供された技術がある。
(1)エンジン運転条件検出値に基づき吸気制御弁駆動装置を介して吸気制御弁の開度を変化させるように構成する。
(2)エンジン運転条件検出値に基づき吸気制御弁駆動装置を介して、吸気制御弁の開度を一定にして該吸気制御弁の開閉時期を変化させるように構成する。
(3)エンジン運転条件検出値に基づき前記吸気制御弁駆動装置を介して前記吸気制御弁の開度及び開閉時期を一定にして該吸気制御弁の開弁タイミングと前記吸気弁のサブリフトとの位相差を変化させるように構成する。
従って、内部EGRが必要なエンジンの起動から低負荷運転時には、コントローラの制御によって、前記吸気制御弁を開いて燃焼室と吸気通路とを連通させることにより内部EGRを行い、エンジンの中、高負荷運転時には吸気制御弁を閉じることにより内部EGRを停止することができる。
これにより、内部EGR量及び内部EGRのタイミングを、吸気弁に設定されたサブリフトと吸気制御弁の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくNOx(窒素酸化物)発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
また本発明は、前記吸気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する吸気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記吸気弁ギャップセンサからの吸気弁作動信号に基づき前記吸気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなる。
このように構成すれば、排気弁ギャップセンサによって検出される排気弁作動信号による排気弁の開弁時期(開弁時間)、あるいは吸気弁ギャップセンサによって検出される吸気弁作動信号による吸気弁の開弁時期(開弁時間)を基準にして、吸気制御弁の開閉時期(開弁時間)を変化させるので、時間制御で吸気制御弁の開閉を制御でき、クランク角検出器等のクランク角によるタイミング制御を必要とせず、制御が簡単になる。
これにより、内部EGR量及び内部EGRのタイミングを、吸気弁に設定されたサブリフトと吸気制御弁の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくNOx(窒素酸化物)発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
5は吸気ポート、3は前記吸気ポート5を開閉する吸気弁、14は吸気弁ばね、6は排気ポート、4は前記排気ポート6を開閉する排気弁、15は排気弁ばねである。18は排気カム、17はプッシュロッド、16はロッカーアームで、前記排気カム18によりプッシュロッド17を押し上げ、ロッカーアーム16を介して排気弁4を排気弁ばね15のばね力に抗して押し下げて該排気弁4を開弁するようになっている。
尚、図示を省略したが、前記吸気弁3についても排気弁4の場合と同様な、吸気カム、プッシュロッド、ロッカーアームを備えている。
以上の構成は通常の4サイクルディーゼルエンジンと同様である。
21はエンジンの回転数(エンジン回転数)を検出するエンジン回転数検出器、22は前記エンジンの負荷(エンジン負荷)を検出するエンジン負荷検出器、23はエンジンのクランク角を検出するクランク角検出器、24は各気筒(シリンダ)の着火順序信号を発信する気筒判別信号発信器である。
そして、図3のように、上死点近傍で吸気弁3が開き始め、ピストン2の下降とともに吸気弁メインリフトL1のように吸気弁リフトが増加すると、吸気ポート5内に流入していたEGRガスが吸気とともに前記燃焼室1内導入され、内部EGRがなされる。
図2(A)は、吸気弁3がサブリフトL2で開いている状態で前記吸気制御弁20の開度が最大となって、内部EGR量が最大となる。
図2(C)は、吸気弁3がサブリフトL2で開いている状態で前記吸気制御弁20の開度が最小となって、内部EGR量が最小となる。
図2(B)は、吸気弁3がサブリフトL2で開いている状態で前記吸気制御弁20の開度が中間開度となって、内部EGR量が中間量となる。
図2において、図1と同一の部材は同一の符号で示す。
図4(A)において、エンジン回転数検出器21からのエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器22からのエンジン負荷の検出値、前記クランク角検出器23からのクランク角の検出値、前記気筒判別信号発信器24からの各気筒の着火順序信号は、コントローラ10の吸気制御弁開度算出部101に入力される。
該モータ制御装置11においては、各シリンダ毎の吸気制御弁3の作動信号の基づき、各シリンダの吸気制御弁駆動モータ12を作動させ、吸気制御弁3を前記開度で以って開閉する。
これ以降の制御、操作は図4の場合と同様である。
これ以降の制御、操作は図4の場合と同様である。
従って、内部EGRが必要なエンジンの起動から低負荷運転時には、コントローラ10の制御によって、前記吸気制御弁20を開いて燃焼室1と吸気ポート5とを連通させることにより内部EGRを行い、内部EGRを必要としないエンジンの中、高負荷運転時には、吸気制御弁3を閉じることにより内部EGRを停止することができる。
これにより、内部EGR量及び内部EGRのタイミングを、吸気弁2に設定されたサブリフトL2と吸気制御弁20の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくNOx(窒素酸化物)発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
この第2実施例においては、前記第1実施例におけるクランク角検出器23等のクランク角によるタイミング制御に代えて、排気弁ギャップセンサ30からの排気弁作動信号に基づく時間制御を用いている。
即ち図7において、30は排気弁4の頂部のギャップを検出する排気弁ギャップセンサであり、該排気弁ギャップセンサ30からの排気弁作動信号はコントローラ10に入力される。
以後の制御、操作は、図5(A)に示すブロック図と同様である。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材あるいは要素は同一の符号で示す。
以後の制御、操作は、図5(A)に示すブロック図と同様である。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、これと同一の部材あるいは要素は同一の符号で示す。
2 ピストン
3 吸気弁
4 排気弁
5 吸気ポート
6 排気ポート
7 シリンダライナ
8 シリンダヘッド
10 コントローラ
11 モータ制御装置
12 吸気制御弁駆動モータ
18 排気カム
20 吸気制御弁
21 回転数検出器
22 負荷検出器
23 クランク角検出器
24 気筒判別信号発信器
30 排気弁ギャップセンサ
31 吸気弁ギャップセンサ
Claims (7)
- 燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気弁の開弁時に吸気通路に送り込み、吸気に混入させて燃焼室に還流する排気再循環システム(EGRシステム)を備えた4サイクルエンジンにおいて、前記吸気弁を、該吸気弁の全開を含むメインリフトと該メインリフトの開始時よりも早期にかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの2つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記吸気通路に前記吸気弁のサブリフト時に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、前記サブリフト時に前記吸気制御弁を開閉することにより前記燃焼室内から吸気通路に送り込まれる燃焼ガスの再循環量(EGR量)を調整するように構成されてなることを特徴とする内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 前記吸気制御弁を駆動する吸気制御弁駆動装置と、前記エンジンの回転数(エンジン回転数)を検出するエンジン回転数検出器と、前記エンジンの負荷(エンジン負荷)を検出するエンジン負荷検出器と、前記エンジン回転数検出器からのエンジン回転数検出値及びエンジン負荷検出器からのエンジン負荷検出値が入力され、該エンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき前記吸気弁の作動に対応させて前記吸気制御弁駆動装置の作動を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項1記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記吸気制御弁駆動装置を介して前記吸気制御弁の開度を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記吸気制御弁駆動装置を介して前記吸気制御弁の開度を一定にして該吸気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記吸気制御弁駆動装置を介して前記吸気制御弁の開度及び開閉時期を一定にして該吸気制御弁の開弁タイミングと前記吸気弁のサブリフトとの位相差を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 排気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する排気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記排気弁ギャップセンサからの排気弁作動信号に基づき前記吸気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
- 前記吸気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する吸気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記吸気弁ギャップセンサからの吸気弁作動信号に基づき前記吸気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジン。
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