JP2006161581A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列されて各バンクの気筒が不等間隔で点火・爆発する不等間隔点火式のV型多気筒内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an unequal interval ignition type V-type multi-cylinder internal combustion engine in which a plurality of cylinders are divided into left and right banks and the cylinders of each bank are ignited and exploded at unequal intervals.
一般的なV型多気筒エンジンにおいて、シリンダブロックは上部に所定角度で傾斜した2つのバンクを有しており、各バンクに設けられた各シリンダにピストンが移動自在に嵌合し、各ピストンは下部に回転自在に支持されたクランクシャフトに連結されている。また、シリンダブロックの各バンクの上部にはシリンダヘッドが締結されることで各燃焼室が構成されており、各燃焼室には吸気ポート及び排気ポートが形成され、吸気弁及び排気弁により開閉可能となっている。そして、吸気管の下流部が2つに分岐して各バンクの吸気ポートに連結される一方、排気管の上流部が2つに分岐して各バンクの排気ポートに連結され、この排気管の下流部に触媒装置が装着されている。 In a general V-type multi-cylinder engine, the cylinder block has two banks inclined at a predetermined angle at the top, and a piston is movably fitted to each cylinder provided in each bank. It is connected to a crankshaft rotatably supported at the bottom. In addition, each combustion chamber is configured by fastening a cylinder head to the upper part of each bank of the cylinder block, and each combustion chamber is formed with an intake port and an exhaust port, and can be opened and closed by an intake valve and an exhaust valve. It has become. The downstream part of the intake pipe is branched into two and connected to the intake port of each bank, while the upstream part of the exhaust pipe is branched into two and connected to the exhaust port of each bank. A catalytic device is mounted in the downstream portion.
例えば、V型8気筒エンジンにて、左バンクには第1気筒、第3気筒、第5気筒、第7気筒が設けられ、右バンクには第2気筒、第4気筒、第6気筒、第8気筒が設けられ、各バングに排気マニホールドを介して排気管が連結されている。そして、動弁系の動バランスを最適化するために各気筒の点火順序は、第1気筒、第8気筒、第7気筒、第3気筒、第6気筒、第5気筒、第4気筒、第2気筒となっている。また、V型8気筒エンジンでは、ピストンによるポンピングロスの低減や発生するNOxの低減などの目的で、排気弁の閉止時期を遅角すると共に吸気弁の開弁時期を進角することで、排気弁の開放期間後期と吸気弁の開放期間前期とをオーバーラップさせるようにしている。 For example, in a V-type 8-cylinder engine, the left bank is provided with a first cylinder, a third cylinder, a fifth cylinder, and a seventh cylinder, and the right bank is provided with a second cylinder, a fourth cylinder, a sixth cylinder, Eight cylinders are provided, and an exhaust pipe is connected to each bang through an exhaust manifold. In order to optimize the dynamic balance of the valve train, the firing order of each cylinder is as follows: first cylinder, eighth cylinder, seventh cylinder, third cylinder, sixth cylinder, fifth cylinder, fourth cylinder, It has 2 cylinders. Further, in the V-type 8-cylinder engine, the exhaust valve closing timing is retarded and the intake valve opening timing is advanced for the purpose of reducing the pumping loss due to the piston and reducing the generated NOx. The latter half of the valve opening period overlaps the first half of the intake valve opening period.
ところが、上述したV型8気筒エンジンにあっては、点火順序が気筒番号順でないため、左バンクでは第1気筒、第7気筒、第3気筒、第5気筒の順に不等間隔で点火され、右バンクでは第8気筒、第6気筒、第4気筒、第2気筒の順に点火されることとなり、各バンクにおける点火(爆発)間隔が不等となっている。そのため、左バンクでは、第1気筒のオーバーラップ期間と第7気筒の排気行程が重なると共に、第3気筒のオーバーラップ期間と第5気筒の排気行程が重なってしまう。また、右バンクでは、第2気筒のオーバーラップ期間と第8気筒の排気行程が重なると共に、第6気筒のオーバーラップ期間と第4気筒の排気行程が重なってしまう。 However, in the V-type 8-cylinder engine described above, since the ignition order is not the cylinder number order, the left bank is ignited at unequal intervals in the order of the first cylinder, the seventh cylinder, the third cylinder, and the fifth cylinder. In the right bank, the eighth cylinder, the sixth cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder are ignited in this order, and the ignition (explosion) intervals in each bank are unequal. Therefore, in the left bank, the overlap period of the first cylinder and the exhaust stroke of the seventh cylinder overlap, and the overlap period of the third cylinder and the exhaust stroke of the fifth cylinder overlap. In the right bank, the overlap period of the second cylinder and the exhaust stroke of the eighth cylinder overlap, and the overlap period of the sixth cylinder and the exhaust stroke of the fourth cylinder overlap.
そして、一方の気筒のオーバーラップ期間と他方の気筒の排気行程が重なると、一方の気筒の吸気弁及び排気弁の開放状態で、他方の気筒の排気弁が開放することとなり、この他方の気筒の排気ポートから排出された排気ガスが排気マニホールドを通って一方の気筒に排気脈動として悪影響を与える。即ち、一方の気筒に他方の気筒の排気脈動が作用することで、この一方の気筒では、排気マニホールドから排気ポートを通ってシリンダ(燃焼室)内に戻る排気ガス循環量、つまり、内部EGR量が増加してしまう。すると、各気筒間で内部EGR量が相違することで吸入空気量も相違し、燃焼がばらついて不安定となり、出力トルクが変動してしまうと共に、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上などの効果を得ることができない。 When the overlap period of one cylinder overlaps with the exhaust stroke of the other cylinder, the exhaust valve of the other cylinder opens while the intake valve and the exhaust valve of one cylinder are open, and this other cylinder Exhaust gas discharged from the exhaust port of the engine passes through the exhaust manifold and adversely affects one cylinder as exhaust pulsation. That is, the exhaust pulsation of the other cylinder acts on one cylinder, and in this one cylinder, the exhaust gas circulation amount that returns from the exhaust manifold to the cylinder (combustion chamber) through the exhaust port, that is, the internal EGR amount. Will increase. As a result, the amount of intake air also varies due to the difference in the internal EGR amount among the cylinders, the combustion varies and becomes unstable, the output torque fluctuates, the fuel consumption is improved by the overlap, and the exhaust gas performance is improved. The effects such as cannot be obtained.
なお、不等間隔点火を行うエンジンにて、特定気筒における排気干渉による充填効率やノック特性のばらつきを抑制するものとして、例えば、上記特許文献1、2に記載された技術がある。ところが、特許文献1の内燃機関の排気装置は、点火順序で先行する気筒との点火間隔が小さい気筒の排気マニホールドの集合部をエゼクタ形状としたものであり、排気マニホールドの排気脈動による特定気筒における内部EGR量の増加で発生する燃焼変動を抑制することはできない。また、特許文献2の多気筒型内燃機関は、オーバーラップ期間を減少することで排気衝撃を減少したものであり、排気脈動による特定気筒の内部EGR量の増加を十分に抑制することはできず、且つ、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を図ることができない。
In addition, in the engine which performs non-uniform interval ignition, there exist the technique described in the said
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、各気筒における排気ガス再循環量を均一化することで気筒間の燃焼のばらつきを抑制した内燃機関を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine in which variation in combustion among cylinders is suppressed by uniformizing an exhaust gas recirculation amount in each cylinder. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列されて該各バンクの気筒が不等間隔で点火されると共に、前記各気筒における排気弁の開放期間と吸気弁の開放期間とがオーバーラップする期間を有する内燃機関において、前記各バンクにて、特定の気筒の排気行程に前記オーバーラップ期間が重なる第1の気筒の排気ガス再循環量と、特定の気筒の排気行程に前記オーバーラップ期間が重ならない第2の気筒の排気ガス再循環量との偏差が減少するように、前記各気筒の排気ガス再循環量を変更する排気ガス再循環量変更手段を設けたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the internal combustion engine of the present invention includes a plurality of cylinders divided into left and right banks, and the cylinders in each bank are ignited at unequal intervals, and In the internal combustion engine having a period in which the exhaust valve opening period and the intake valve opening period overlap in each cylinder, the first cylinder in which the overlap period overlaps the exhaust stroke of a specific cylinder in each bank. The exhaust gas recirculation amount of each cylinder is reduced so that the deviation between the exhaust gas recirculation amount and the exhaust gas recirculation amount of the second cylinder in which the overlap period does not overlap the exhaust stroke of a specific cylinder is reduced. The exhaust gas recirculation amount changing means for changing is provided.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段により変更される排気ガス再循環量は、前記オーバーラップ期間に排気系から気筒内に戻される内部排気ガス再循環量であることを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas recirculation amount changed by the exhaust gas recirculation amount changing means is an internal exhaust gas recirculation amount returned from the exhaust system into the cylinder during the overlap period. It is said.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段として、前記第1の気筒に連結された排気系の通路面積に対して、前記第2の気筒に連結された排気系の通路面積を大きく設定したことを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, as the exhaust gas recirculation amount changing means, the passage area of the exhaust system connected to the second cylinder is different from the passage area of the exhaust system connected to the first cylinder. It is characterized by a large setting.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段として、前記第1の気筒に連結された排気系の熱伝導率を、前記第2の気筒に連結された排気系の熱伝導率よりも低く設定したことを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, as the exhaust gas recirculation amount changing means, the thermal conductivity of the exhaust system connected to the first cylinder is determined from the thermal conductivity of the exhaust system connected to the second cylinder. It is also characterized by a low setting.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段として、前記第1の気筒の排気ポートを開閉する排気弁のリフト量に対して、前記第2の気筒の排気ポートを開閉する排気弁のリフト量を大きく設定したことを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, as the exhaust gas recirculation amount changing means, the exhaust valve for opening and closing the exhaust port of the second cylinder with respect to the lift amount of the exhaust valve for opening and closing the exhaust port of the first cylinder The lift amount is set large.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段により変更される排気ガス再循環量は、排気系の排気ガスを吸気系に再循環させる外部排気ガス再循環量であり、前記排気ガス再循環量変更手段は、前記第1の気筒の外部排気ガス再循環量よりも前記第2の気筒の外部排気ガス再循環量の方が多くなるように変更することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas recirculation amount changed by the exhaust gas recirculation amount changing means is an external exhaust gas recirculation amount for recirculating exhaust gas in the exhaust system to the intake system, and the exhaust gas The recirculation amount changing means is characterized in that the external exhaust gas recirculation amount of the second cylinder is changed to be larger than the external exhaust gas recirculation amount of the first cylinder.
本発明の内燃機関では、前記排気ガス再循環量変更手段は、前記オーバーラップ期間の長さに応じて前記外部排気ガス再循環量を調整することを特徴としている。 In the internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas recirculation amount changing means adjusts the external exhaust gas recirculation amount according to the length of the overlap period.
本発明の内燃機関によれば、複数の気筒が左右のバンクに分けて配列され、各バンクの気筒が不等間隔で点火されると共に、各気筒における排気弁の開放期間と吸気弁の開放期間とがオーバーラップする期間を有する内燃機関にて、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重なる第1の気筒の排気ガス再循環量と、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第2の気筒の排気ガス再循環量との偏差が減少するように、各気筒の排気ガス再循環量を変更する排気ガス再循環量変更手段を設けたので、オーバーラップ期間が重なる第1の気筒では、オーバーラップ期間が重ならない第2の気筒よりも、排気脈動により内部排気ガス再循環量が増加するが、排気ガス再循環量変更手段により、第1の気筒の内部排気ガス再循環量または第2の気筒の内部排気ガス再循環量または各気筒の外部排気ガス再循環量を変更することで、各気筒における排気ガス再循環量が均一化され、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができる。 According to the internal combustion engine of the present invention, a plurality of cylinders are divided into left and right banks, the cylinders in each bank are ignited at unequal intervals, and the exhaust valve opening period and the intake valve opening period in each cylinder In an internal combustion engine having an overlapping period, the exhaust gas recirculation amount of the first cylinder in which the overlapping period overlaps with the exhaust stroke of the specific cylinder and the overlapping period does not overlap with the exhaust stroke of the specific cylinder Since the exhaust gas recirculation amount changing means for changing the exhaust gas recirculation amount of each cylinder is provided so as to reduce the deviation from the exhaust gas recirculation amount of the second cylinder, the first overlap period overlaps. In the cylinder, the internal exhaust gas recirculation amount is increased by the exhaust pulsation as compared with the second cylinder in which the overlap periods do not overlap, but the internal exhaust gas recirculation of the first cylinder is increased by the exhaust gas recirculation amount changing means. Alternatively, by changing the internal exhaust gas recirculation amount of the second cylinder or the external exhaust gas recirculation amount of each cylinder, the exhaust gas recirculation amount in each cylinder is made uniform, and the variation in combustion among the cylinders is suppressed. be able to.
以下に、本発明にかかる内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の実施例1に係る内燃機関を表すV型8気筒エンジンの概略平面図、図2は、実施例1のV型8気筒エンジンの概略構成図、図3は、実施例1のV型8気筒エンジンにおける吸気弁及び排気弁の開放時期を表すタイムチャートである。
FIG. 1 is a schematic plan view of a V-type 8-cylinder engine representing an internal combustion engine according to
実施例1では、内燃機関としてV型8気筒エンジンを適用している。このV型8気筒エンジンにおいて、図1及び図2に示すように、シリンダブロック11は上部に所定角度で傾斜した左右のバンク12,13を有しており、各バンク12,13にそれぞれ4つのシリンダボア14,15が形成され、各シリンダボア14,15にピストン16,17がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン16,17はコネクティングロッド18,19を介してこのクランクシャフトにそれぞれ連結されている。
In the first embodiment, a V-type 8-cylinder engine is applied as the internal combustion engine. In this V-type 8-cylinder engine, as shown in FIGS. 1 and 2, the
一方、シリンダブロック11の各バンク12,13の上部にはシリンダヘッド20,21が締結されており、シリンダブロック11とピストン16,17とシリンダヘッド20,21により各燃焼室22,23が構成されている。そして、この燃焼室22,23の上部、つまり、シリンダヘッド20,21の下面に吸気ポート24,25及び排気ポート26,27が対向して形成され、この吸気ポート24,25及び排気ポート26,27に対して吸気弁28,29及び排気弁30,31の下端部が位置している。この吸気弁28,29及び排気弁30,31は、シリンダヘッド20,21に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート24,25及び排気ポート26,27を閉止する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド20,21には、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35が回転自在に支持されており、吸気カム36,37及び排気カム38,39が図示しないローラロッカアームを介して吸気弁28,29及び排気弁30,31の上端部に接触している。
On the other hand,
従って、エンジンに同期して吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35が回転すると、吸気カム36,37及び排気カム38,39がローラロッカアームを作動させ、吸気弁28,29及び排気弁30,31が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート24,25及び排気ポート26,27を開閉し、吸気ポート24,25と燃焼室22,23、燃焼室22,23と排気ポート26,27とをそれぞれ連通することができる。
Accordingly, when the
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁28,29及び排気弁30,31を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構(VVT:Variable Valve Timing-intelligent)40,41と排気可変動弁機構42,43により構成されている。この吸気可変動弁機構40,41及び排気可変動弁機構42,43は、例えば、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35の軸端部にVVTコントローラが設けられて構成され、油圧ポンプ(または電動モータ)によりカムスプロケットに対する各カムシャフト32,33,34,35の位相を変更することで、吸気弁28,29及び排気弁30,31の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、各可変動弁機構40,41,42,43は、吸気弁28,29及び排気弁30,31の作用角(開放期間)を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト32,33及び排気カムシャフト34,35には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ44,45,46,47が設けられている。
In addition, the valve mechanism of this engine is a variable intake valve timing mechanism (VVT) 40 that controls the
各シリンダヘッド20,21の吸気ポート24,25には吸気マニホールド48,49を介してサージタンク50が連結され、このサージタンク50には吸気管51が連結されており、この吸気管51の空気取入口にはエアクリーナ52が取付けられている。また、吸気管51には、エアクリーナ52の下流側に位置してスロットル弁を有する電子スロットル装置53が設けられている。一方、排気ポート26,27には、排気マニホールド54,55及び触媒装置56,57を介して連結管58が連結され、この連結管58には排気管59が連結され、この排気管59には触媒装置60が装着されている。
A
また、各シリンダヘッド20,21には、各燃焼室22,23に直接燃料(ガソリン)を噴射するインジェクタ61,62が装着されており、各インジェクタ61,62にはデリバリパイプ63,64が連結され、この各デリバリパイプ63,64には高圧燃料ポンプ65から所定圧の燃料を供給可能となっている。また、シリンダヘッド20,21には、燃焼室22,23の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ66,67が装着されている。
The cylinder heads 20 and 21 are respectively provided with injectors 61 and 62 for injecting fuel (gasoline) directly into the
ところで、車両には電子制御ユニット(ECU)68が搭載されており、このECU68は、インジェクタ61,62の燃料噴射タイミングや点火プラグ66,67の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。即ち、吸気管51の上流側にはエアフローセンサ69及び吸気温センサ70が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をECU68に出力している。また、電子スロットル装置53にはスロットルポジションセンサ71が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ72が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をECU68に出力している。更に、クランクシャフトにはクランク角センサ73が設けられ、検出したクランク角度をECU68に出力し、ECU68はクランク角度に基づいてエンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック11には水温センサ74が設けられており、検出したエンジン冷却水温をECU68に出力している。
By the way, an electronic control unit (ECU) 68 is mounted on the vehicle, and this
また、ECU68は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構40,41及び排気可変動弁機構42,43を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁30,31の開放時期と吸気弁28,29の開放時期とのオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート24,25または燃焼室22,23に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部EGR率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁28,29の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート24,25に吹き返す量を少なくして体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁28,29の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとして体積効率を向上させる。
Further, the
ところで、本実施例のV型8気筒エンジンにおいて、図1に示すように、左バンク12には第1気筒#1、第3気筒#3、第5気筒#5、第7気筒#7が直列に設けられ、右バンク13には第2気筒#2、第4気筒#4、第6気筒#6、第8気筒#8が直列に設けられ、各バング12,13に排気マニホールド54,55を介して連結管58及び排気管59が連結されている。そして、動弁系の動バランスを最適化するために、各気筒の点火順序は、第1気筒#1、第8気筒#8、第7気筒#7、第3気筒#3、第6気筒#6、第5気筒#5、第4気筒#4、第2気筒#2となっている。
Incidentally, in the V-type 8-cylinder engine of this embodiment, as shown in FIG. 1, the
そのため、このV型8気筒エンジンでは、点火順序が気筒番号順でないため、左バンクでは第1気筒#1−(180°CA)−第7気筒#7−(90°CA)−第3気筒−(180°CA)−第5気筒#5−(270°CA)−第1気筒#1の順に不等間隔で点火され、また、右バンクでは第8気筒#8−(270°CA)−第6気筒#6−(180°CA)−第4気筒#4−(90°CA)−第2気筒#2−(180°CA)−第8気筒#8の順に点火されることとなり、各バンクにおける点火(爆発)間隔が不等間隔となっている。そのため、左バンク12では、特定の気筒のオーバーラップ期間と他の気筒の排気行程が重なってしまい、排気行程にある気筒から排出された排気ガスが排気マニホールドを通ってオーバーラップ期間にある気筒に排気脈動として作用し、この気筒の内部EGR量だけが増加してしまう。
Therefore, in this V-type 8-cylinder engine, since the ignition order is not the order of the cylinder number, in the left bank, the first cylinder # 1- (180 ° CA) —the
即ち、図3に示すように、左バンク12では、第1気筒#1にて、クランク角度360°CAの近傍で吸気可変動弁機構40により吸気弁28による吸気タイミングが進角されると共に、排気可変動弁機構42により排気弁30による排気タイミングが遅角されることで、ここにオーバーラップ期間OLが設けられる。一方、第7気筒#7にて、クランク角度360°CAの近傍で排気弁30が開き始めることで排気行程が開始される。そのため、このクランク角度360°CAの近傍で、第1気筒#1のオーバーラップ期間と第7気筒#7の排気行程初期が重なってしまう。
That is, as shown in FIG. 3, in the
すると、第1気筒#1の吸気弁28及び排気弁30の開放状態で、第7気筒#7の排気弁30が開放することとなり、第7気筒#7の排気ポート26から排出された排気ガスが排気マニホールド54を通って第1気筒#1に排気脈動として作用する。即ち、第7気筒#7から第1気筒#1に排気脈動が作用すると、この第1気筒#1では、この排気脈動により排気マニホールド54から排気ポート26を通って燃焼室22内に戻る内部EGR量が増加し、吸気ポート24から吸入される空気量が減少してしまう。
Then, when the
この現象は、第1気筒#1に限らず、第5気筒#5の排気行程にオーバーラップ期間OLが重なる第3気筒#3、また、右バンク13にて、第8気筒#8の排気行程にオーバーラップ期間OLが重なる第2気筒#2、第4気筒#4の排気行程にオーバーラップ期間OLが重なる第6気筒#6で発生するものである。そして、第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6で内部EGR量が増加すると、この現象が発生しない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の内部EGR量及び空気量と相違することとなり、燃焼がばらついて不安定となり、出力トルクが変動してしまう。
This phenomenon is not limited to the
そこで、実施例1では、図1に示すように、各バンク12,13にて、特定の気筒としての第7気筒#7、第8気筒#8、第5気筒#5、第4気筒#4の排気行程に、オーバーラップ期間が重なる第1の気筒としての第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6の内部EGR量(排気ガス再循環量、内部排気ガス再循環量)と、この排気行程に、オーバーラップ期間が重ならない第2の気筒としての第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の内部EGR量との偏差が減少するように、排気ガス再循環量を変更(排気ガス再循環量変更手段)可能としている。そして、この実施例1では、排気ガス再循環量変更手段として、各バンク12,13に連結された排気系にて、第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6の排気通路の通路面積に対して、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気通路の通路面積を大きく設定している。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, in each of the
具体的に説明すると、左バンク12の排気マニホールド54にて、第1気筒#1の排気ポート26aに連結された分岐管54aと、第3気筒#3の排気ポート26bに連結された分岐管54bとが集合して第1集合管54Aに連結される一方、第5気筒#5の排気ポート26cに連結された分岐管54cと、第7気筒#7の排気ポート26dに連結された分岐管54dとが集合して第2集合管54Bに連結され、各集合管54A,54Bが集合して第3集合管54Cに連結され、この第3集合管54Cは連結管58に連結されている。そして、第1気筒#1及び第3気筒#3の排気ポート26a,26b及び分岐管54a,54bに対して、第5気筒#5及び第7気筒#7の排気ポート26c,26d及び分岐管54c,54dの通路面積、つまり、配管内径を大きく設定している。
Specifically, in the
また、右バンク13にて、第2気筒#2の排気ポート27aに連結された分岐管55aと、第6気筒#6の排気ポート27cに連結された分岐管55cとが集合して第1集合管55Aに連結される一方、第4気筒#4の排気ポート27bに連結された分岐管55bと、第8気筒#8の排気ポート27dに連結された分岐管55dとが集合して第2集合管55Bに連結され、各集合管55A,55Bが集合して第3集合管55Cに連結され、この第3集合管55Cは連結管58に連結されている。そして、第2気筒#2及び第6気筒#6の排気ポート27a,27c及び分岐管55a,55cに対して、第4気筒#4及び第8気筒#8の排気ポート27b,27d及び分岐管55b,55dの通路面積、つまり、配管内径を大きく設定している。
Further, in the
従って、左バンク12にて、第1気筒#1及び第3気筒#3では、オーバーラップ期間に第7気筒#7及び第5気筒#5の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する。一方、第5気筒#5及び第7気筒#7では、オーバーラップ期間に他の気筒の排気脈動の影響を受けないが、第5気筒#5及び第7気筒#7の排気ポート26c,26d及び分岐管54c,54dの通路面積が、第1気筒#1及び第3気筒#3の排気ポート26a,26b及び分岐管54a,54bの通路面積に比べて大きいため、排気系の排気ガスが排気ポート26c,26dを通って燃焼室22内に引き込まれる流速を一定として、この第5気筒#5及び第7気筒#7では、この排気ガスの引き込み量が多くなり、内部EGR量が所定量増加する。その結果、第1気筒#1及び第3気筒#3にて増加される内部EGR量と同量の内部EGRが第5気筒#5及び第7気筒#7でも増加されることとなり、左バンク12の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。
Therefore, in the
同様に、右バンク13にて、第2気筒#2及び第6気筒#6では、オーバーラップ期間に第8気筒#8及び第4気筒#4の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する。一方、第4気筒#4及び第8気筒#8では、オーバーラップ期間に他の気筒の排気脈動の影響を受けないが、第4気筒#4及び第8気筒#8の排気ポート27b,27d及び分岐管55b,55dの通路面積が、第2気筒#2及び第6気筒#6の排気ポート27a,27c及び分岐管55a,55cの通路面積に比べて大きいため、排気系の排気ガスが排気ポート27b,27dを通って燃焼室22内に引き込まれる流速を一定として、この第4気筒#4及び第8気筒#8では、この排気ガスの引き込み量が多くなり、内部EGR量が所定量増加する。その結果、第2気筒#2及び第6気筒#6にて増加される内部EGR量と同量の内部EGRが第4気筒#4及び第8気筒#8でも増加されることとなり、右バンク13の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。
Similarly, in the
このように実施例1の内燃機関にあっては、V型8気筒エンジンにて、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6における排気通路の通路面積に対して、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気通路の通路面積を大きく設定している。
Thus, in the internal combustion engine of the first embodiment, in the V-type 8-cylinder engine, the
従って、排気行程にオーバーラップ期間が重なる気筒#1,#2,#3,#6では、この期間に排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する一方、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない気筒#4,#5,#7,#8では、この期間に排気脈動の影響を受けないが、排気通路としての排気ポート26c,26d,27b,27d及び分岐管54c,54d,55b,55dの通路面積が大きいため、排気系の排気ガスが排気通路を通って燃焼室22内に多く引き込まれることとなり、内部EGR量が所定量増加する。そのため、各気筒#1,#2,#3,#6にて排気脈動により増加される内部EGR量と同量の内部EGRが、排気脈動の影響を受けない各気筒#4,#5,#7,#8でも、排気通路面の拡大により増加されることとなり、全てのバンク12,13の各気筒#1〜#8における内部EGR量がほぼ均一状態となる。その結果、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができると共に、出力トルクの変動を抑制することができ、また、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を適正に図ることができる。
Therefore, in the
なお、この実施例1にて、排気脈動が作用する気筒#1,#2,#3,#6の排気通路面積と、排気脈動が作用しない気筒#4,#5,#7,#8の排気通路面積との大きさの設定は、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気負圧、オーバーラップ期間などに応じて最適なものとすればよい。
In the first embodiment, the exhaust passage areas of the
また、実施例1では、排気ガス再循環量変更手段として、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8排気通路の通路面積を大きくするために、排気ポート26c,26d,27b,27d及び分岐管54c,54d,55b,55dの通路面積を大きく設定したが、排気ポート26c,26d,27b,27dだけの通路面積を大きくしても良い。
Further, in the first embodiment, as the exhaust gas recirculation amount changing means, in order to increase the passage area of the
図4は、本発明の実施例2に係る内燃機関を表すV型8気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 4 is a schematic plan view of a V-type 8-cylinder engine that represents an internal combustion engine according to
実施例2のV型8気筒エンジンにおいて、図4に示すように、各バンク12,13にて、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6の内部EGR量と、オーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の内部EGR量との偏差が減少するように排気ガス再循環量を変更(排気ガス再循環量変更手段)可能としている。そして、この実施例2では、排気ガス再循環量変更手段として、各バンク12,13に連結された排気マニホールド54,55にて、第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6の排気通路の熱伝導率を、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気通路の熱伝導率よりも低く設定している。
In the V-type 8-cylinder engine of the second embodiment, as shown in FIG. 4, in each
具体的に説明すると、左バンク12の排気マニホールド54にて、第1気筒#1の排気ポート26aに連結された分岐管54aと、第3気筒#3の排気ポート26bに連結された分岐管54bと、第5気筒#5の排気ポート26cに連結された分岐管54cと、第7気筒#7の排気ポート26dに連結された分岐管54dとが集合して連結管58に連結されている。そして、第1気筒#1及び第3気筒#3の分岐管54a,54bをチタン合金などの低熱伝導金属により製造し、第5気筒#5及び第7気筒#7の分岐管54c,54dをステンレス鋼により製造することで、第1気筒#1及び第3気筒#3の分岐管54a,54bの熱伝導率を、第5気筒#5及び第7気筒#7の分岐管54c,54dの熱伝導率よりもの低いものに設定している。
Specifically, in the
また、右バンク13の排気マニホールド55にて、第2気筒#2の排気ポート27aに連結された分岐管55aと、第4気筒#4の排気ポート27bに連結された分岐管55bと、第6気筒#6の排気ポート27cに連結された分岐管55cと、第8気筒#8の排気ポート27dに連結された分岐管55dとが集合して連結管58に連結されている。そして、第2気筒#2及び第6気筒#6の分岐管55a,55cをチタン合金などの低熱伝導金属により製造し、第4気筒#4及び第8気筒#8の分岐管55b,55dをステンレス鋼により製造することで、第2気筒#2及び第6気筒#6の分岐管55a,55cの熱伝導率を、第4気筒#4及び第8気筒#8の分岐管55b,55dの熱伝導率よりも低いものに設定している。
Further, in the
従って、左バンク12にて、第1気筒#1及び第3気筒#3では、オーバーラップ期間に第7気筒#7及び第5気筒#5の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加するが、排気マニホールド54の分岐管54a,54bが低熱伝導金属であるため、燃焼室22内の排気熱が排気マニホールド54に伝わりにくく、燃焼室22の内部温度が上昇して内部EGRのエネルギーが増加することで燃焼速度が向上すると共に、燃焼室22の内部温度が上昇して残留する排気ガスが体積膨張することで実質的な内部EGR量が減少する。一方、第5気筒#5及び第7気筒#7では、オーバーラップ期間に他の気筒の排気脈動の影響を受けずに内部EGR量は変動しない。その結果、第1気筒#1及び第3気筒#3にて減少する内部EGR量と第5気筒#5及び第7気筒#7の内部RGR量がほぼ同量となり、左バンク12の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。
Therefore, in the
同様に、右バンク13にて、第2気筒#2及び第6気筒#6では、オーバーラップ期間に第8気筒#8及び第4気筒#4の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加するが、排気マニホールド55の分岐管55a,55cが低熱伝導金属であるため、燃焼室23内の排気熱が排気マニホールド55に伝わりにくく、燃焼室23の内部温度が上昇して内部EGRのエネルギーが増加することで燃焼速度が向上すると共に、燃焼室23の内部温度が上昇して残留する排気ガスが体積膨張することで実質的な内部EGR量が減少する。一方、第4気筒#4及び第8気筒#8では、オーバーラップ期間に他の気筒の排気脈動の影響を受けずに内部EGR量は変動しない。その結果、第2気筒#2及び第6気筒#6にて減少する内部EGR量と第4気筒#4及び第8気筒#8の内部EGRがほぼ同量となり、右バンク13の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。
Similarly, in the
このように実施例2の内燃機関にあっては、V型8気筒エンジンにて、特定の気筒の排気行程に、オーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6の排気マニホールド54,55における分岐通路54a,54b,55a,55cの熱伝導率を、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気マニホールド54,55における分岐通路54c,54d,55b,55dの熱伝導率を低く設定している。
Thus, in the internal combustion engine of the second embodiment, in the V-type 8-cylinder engine, the
従って、排気行程にオーバーラップ期間が重なる気筒#1,#2,#3,#6では、この期間に排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加するが、排気マニホールド54の分岐管54a,54bが低熱伝導金属であるために燃焼室22の排気熱が排気マニホールド54に伝わりにくく、燃焼室22の内部温度が上昇し、燃焼速度が向上すると共に、残留する排気ガスが体積膨張することで実質的な内部EGR量が減少する。一方、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない気筒#4,#5,#7,#8では、この期間に排気脈動の影響を受けず、内部EGR量は変動しない。そのため、排気脈動の影響を受ける各気筒#1,#2,#3,#6の内部EGR量と排気脈動の影響を受けない各気筒#4,#5,#7,#8の内部EGR量がほぼ同量となり、全てのバンク12,13の各気筒#1〜#8における内部EGR量がほぼ均一状態となる。その結果、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができると共に、出力トルクの変動を抑制することができ、また、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を適正に図ることができる。
Therefore, in the
なお、この実施例2では、各気筒#1,#2,#3,#6の排気通路の熱伝導率を、各気筒#4,#5,#7,#8の排気通路の熱伝導率よりも低いものに設定するため、各気筒#1,#2,#3,#6の分岐通路54a,54b,55a,55cをチタン合金などの低熱伝導金属により製造し、各気筒#4,#5,#7,#8の分岐管54c,54d,55b,55dをステンレス鋼により製造したが、この構成に限るものではない。例えば、各気筒#1,#2,#3,#6の分岐通路54a,54b,55a,55cをステンレス鋼により製造し、各気筒#4,#5,#7,#8の分岐管54c,54d,55b,55dを鉄などの高熱伝導金属により製造してもよく、チタンなどの高価な材料を使用せずに製造コストを低減することができる。
In the second embodiment, the thermal conductivity of the exhaust passages of the
また、実施例2にて、排気脈動が作用する気筒#1,#2,#3,#6の熱伝導率と、排気脈動が作用しない気筒#4,#5,#7,#8の熱伝導率との大きさの設定は、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気負圧、オーバーラップ期間などに応じて最適なものとすればよい。
In the second embodiment, the thermal conductivity of
更に、実施例2では、排気ガス再循環量変更手段として、気筒#1,#2,#3,#6の熱伝導率と、気筒#4,#5,#7,#8との熱伝導率とを相違させるために,分岐管54a〜54d,55a〜55dの材料を変更したが、排気ポート26a〜26d,27a〜27dの材質を変更しても良い。
Further, in the second embodiment, as the exhaust gas recirculation amount changing means, the thermal conductivity of the
図5は、本発明の実施例3に係る内燃機関を表すV型8気筒エンジンにおける吸気弁及び排気弁のリフト量を表すグラフである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 5 is a graph showing lift amounts of intake valves and exhaust valves in a V-type 8-cylinder engine that represents an internal combustion engine according to
実施例3のV型8気筒エンジンの構成は上述した実施例1とほぼ同様であり、動弁機構については、図2を用いて説明する。本実施例のV型8気筒エンジンにおいて、図2に示すように、各バンク12,13にて、特定の気筒の排気行程に、オーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6の内部EGR量と、オーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の内部EGR量との偏差が減少するように排気ガス再循環量を変更(排気ガス再循環量変更手段)可能としている。そして、この実施例3では、排気ガス再循環量変更手段として、各動弁機構にて、第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6の排気弁30,31のリフト量を、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気弁30,31のリフト量よりも小さく設定している。
The configuration of the V-type 8-cylinder engine of
具体的には、図示しないが、第1気筒#1、第2気筒#2、第3気筒#3、第6気筒#6の排気カム38,39のカムプロフィールと、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気カム38,39のカムプロフィールとを相違させることで、それぞれのバルブリフト量を異ならせるようにしている。即ち、図5に示すように、各気筒#1,#2,#3,#6の排気弁30,31のリフト量を、各筒#4,#5,#7,#8の排気弁30,31のリフト量よりも小さく設定することで、吸気弁28,29及び排気弁30,31の両方が開放するオーバーラップ期間における排気ポート26,27の開放量(開口面積、図5に車線部で現す領域)を減少させるようにしている。
Specifically, although not shown, the cam profiles of the
従って、左バンク12にて、第1気筒#1及び第3気筒#3では、オーバーラップ期間に第7気筒#7及び第5気筒#5の排気脈動の影響を受けるが、排気弁30,31のリフト量を小さく排気ポート26,27の開口面積が小さいため、内部EGR量は変動せずに所定量となる。その結果、排気脈動の影響を受ける第1気筒#1及び第3気筒#3の内部EGR量と、排気脈動の影響を受けない第5気筒#5及び第7気筒#7の内部EGRがほぼ同量となり、左バンク12の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。同様に、右バンク13にて、第2気筒#2及び第6気筒#6では、オーバーラップ期間に第8気筒#8及び第4気筒#4の排気脈動の影響を受けるが、排気弁30,31のリフト量を小さく排気ポート26,27の開口面積が小さいため、内部EGR量は変動せずに所定量となる。その結果、排気脈動の影響を受ける第2気筒#2及び第6気筒#6の内部EGR量と、排気脈動の影響を受けない第4気筒#4及び第8気筒#8の内部EGRがほぼ同量となり、右バンク13の各気筒における内部EGR量がほぼ均一状態となる。
Accordingly, in the
このように実施例3の内燃機関にあっては、V型8気筒エンジンにて、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6における排気弁30,31のリフト量を、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の排気弁30,31のリフト量よりも小さく設定している。
Thus, in the internal combustion engine of the third embodiment, in the V-type 8-cylinder engine, the
従って、排気行程にオーバーラップ期間が重なる気筒#1,#2,#3,#6では、この期間に排気脈動の影響を受けるが、排気弁30,31のリフト量を小さく排気ポート26,27の開口面積が小さいため、内部EGR量は変動せずに所定量となる。そのため、排気脈動の影響を受ける気筒#1,#2,#3,#6の内部EGR量と、排気脈動の影響を受けない気筒#4,#5,#7,#8の内部EGR量がほぼ同量となり、全てのバンク12,13の各気筒#1〜#8における内部EGR量がほぼ均一状態となる。その結果、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができると共に、出力トルクの変動を抑制することができ、また、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を適正に図ることができる。
Therefore, in the
なお、この実施例3にて、排気脈動が作用する気筒#1,#2,#3,#6の排気弁30,31のリフト量と、排気脈動が作用しない気筒#4,#5,#7,#8の排気弁30,31のリフト量との大きさの設定は、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気負圧、オーバーラップ期間などに応じて最適なものとすればよい。
In the third embodiment, the lift amount of the
また、実施例3では、各気筒#1,#2,#3,#6の排気カム38,39のカムプロフィールと、各気筒#4,#5,#7,#8の排気カム38,39のカムプロフィールとを相違させることで、それぞれのバルブリフト量を異ならせるようにしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、排気可変動弁機構42,43によりエンジン運転状態に応じてオーバーラップ期間が変更されるような場合には、排気カムシャフト34,35に異なるカムプロフィールをもった複数の排気カムを設け、エンジン運転状態に応じて切り換えるようにしても良い。
In the third embodiment, the cam profiles of the
図6は、本発明の実施例4に係る内燃機関を表すV型8気筒エンジンの概略平面図、図7は、実施例4のV型8気筒エンジンにおける外部EGR制御のフローチャートである。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 6 is a schematic plan view of a V-type 8-cylinder engine representing an internal combustion engine according to
実施例4のV型8気筒エンジンにおいて、図6に示すように、各バンク12,13にて、特定の気筒の排気行程に、オーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6の内部EGR量と、オーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8の内部EGR量に外部EGR量を加えたEGR量との偏差が減少するように排気ガス再循環量を変更(排気ガス再循環量変更手段)可能としている。即ち、この実施例4では、排気ガス再循環量変更手段として外部EGR機構を設け、排気脈動の影響を受けない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8に対して外部EGRを供給するようにしている。
In the V-type 8-cylinder engine of the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, in each of the
具体的に説明すると、連結管58の一方側(右バンク13側)における触媒装置57の下流側には排気ガス再循環(EGR)通路81の一端部が連結されており、このEGR通路81は他端部が2つの分岐管82,83に分岐している。一方の分岐管82は、左バンク12側の吸気マニホールド48における第5気筒#5及び第7気筒#7に対応する分岐部48c,48dに連結されている。また、他方の分岐管83は、右バンク13側の吸気マニホールド49における第4気筒#4及び第8気筒#8に対応する分岐部48c,48dに連結されている。そして、EGR通路81の他端部にはEGR弁84が設けられている。ECU68は、エンジン運転状態に応じてこのEGR弁84を開閉制御可能となっており、エンジン回転数、エンジン負荷、オーバーラップ期間、吸気負圧に基づいてEGR弁84の開度を制御している。
More specifically, one end of an exhaust gas recirculation (EGR)
即ち、図7に示すように、ステップS1にて、エンジン回転数及びエンジン負荷(例えば、スロットル開度、吸入空気量、燃料噴射量など)を読込み、ステップS2にて、オーバーラップ期間を検出し、ステップS3にて、吸気負圧を検出する。そして、ステップS4にて、予め設定された制御マップを用いて、エンジン回転数、エンジン負荷、オーバーラップ期間、吸気負圧に基づいてEGR弁84の開度を設定する。具体的には、オーバーラップ期間に排気脈動の影響を受けて増加する気筒#1,#2,#3,#6の内部EGR量と、オーバーラップ期間に排気脈動の影響を受けない気筒#4,#5,#7,#8の内部EGR量とをエンジン運転状態に基づいて推定し、両者のEGR不足量と外部EGR量とが同量となるようにEGR弁84の開度を設定する。
That is, as shown in FIG. 7, the engine speed and engine load (for example, throttle opening, intake air amount, fuel injection amount, etc.) are read in step S1, and the overlap period is detected in step S2. In step S3, intake negative pressure is detected. In step S4, the opening degree of the
従って、各バンク12,13にて、第1気筒#1、第3気筒#、第2気筒#2、3第6気筒#6では、オーバーラップ期間に第7気筒#7及び第5気筒#5の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する。一方、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8では、他の排気脈動の影響を受けずに内部EGR量は増加しないが、排気ガスがEGR通路81及び分岐管82,83を通して外部EGRとして供給されることで、全体としてのEGR量が所定量増加する。その結果、排気脈動の影響を受ける第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、3第6気筒#6のEGR量と、排気脈動の影響を受けない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8のEGRがほぼ同量となり、各バンク12,13の各気筒におけるEGR量がほぼ均一状態となる。
Accordingly, in each of the
このように実施例4の内燃機関にあっては、V型8気筒エンジンにて、外部EGR機構を設け、特定の気筒の排気行程にオーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6には外部EGRを供給せずに、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8にだけ外部EGRを供給するようにしている。
Thus, in the internal combustion engine of the fourth embodiment, in the V-type 8-cylinder engine, the external EGR mechanism is provided, and the
従って、排気行程にオーバーラップ期間が重なる気筒#1,#2,#3,#6では、この期間に排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する一方、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない気筒#4,#5,#7,#8では、この期間に排気脈動の影響を受けないが、排気ガスがEGR通路81及び分岐管82,83を通して外部EGRとして供給されることで、内部EGR量に外部EGR量を加えた全体のEGR量は所定量増加する。そのため、排気脈動の影響を受ける気筒#1,#2,#3,#6のEGR量と、排気脈動の影響を受けない気筒#4,#5,#7,#8のEGR量がほぼ同量となり、全てのバンク12,13の各気筒#1〜#8におけるEGR量がほぼ均一状態となる。その結果、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができると共に、出力トルクの変動を抑制することができ、また、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を適正に図ることができる。
Therefore, in the
図8は、本発明の実施例5に係る内燃機関を表すV型8気筒エンジンの概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 8 is a schematic plan view of a V-type 8-cylinder engine that represents an internal combustion engine according to
実施例5のV型8気筒エンジンにおいて、図8に示すように、各バンク12,13にて、特定の気筒の排気行程に、オーバーラップ期間が重なる第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6のEGR量と、オーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8のEGR量との偏差が減少するように排気ガス再循環量を変更(排気ガス再循環量変更手段)可能としている。即ち、この実施例4では、排気ガス再循環量変更手段として外部EGR機構を設け、排気脈動の影響を受ける第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6への外部EGR量と、排気脈動の影響を受けない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8への外部EGR量とを調整するようにしている。
In the V-type 8-cylinder engine of the fifth embodiment, as shown in FIG. 8, the
具体的に説明すると、連結管58の一方側(右バンク13側)における触媒装置57の下流側には排気ガス再循環(EGR)通路91の一端部が連結されており、このEGR通路91は他端部が2つの分岐管92,93に分岐している。一方の分岐管92は先端部側が2つに分岐し、一方の分岐部92aが左バンク12側の第1気筒#1及び第3気筒#3に対応する分岐部48a,48bに連結され、他方の分岐部92bが右バンク13側の第2気筒#2及び第6気筒#6に対応する分岐部49a,49cに連結されている。また、他方の分岐管93は先端部側が2つに分岐し、一方の分岐部93aが左バンク12側の第5気筒#5及び第7気筒#7に対応する分岐部48c,48dに連結され、他方の分岐部93bが右バンク13側の第4気筒#4及び第8気筒#8に対応する分岐部49b,49dに連結されている。そして、分岐管92,93にはEGR弁94,95が設けられている。ECU68は、エンジン運転状態に応じてこのEGR弁94,95を開閉制御可能となっており、エンジン回転数、エンジン負荷、オーバーラップ期間、吸気負圧に基づいてEGR弁84の開度を制御している。
More specifically, one end of an exhaust gas recirculation (EGR)
即ち、ECU68は、予め設定された制御マップを用いて、エンジン回転数、エンジン負荷、オーバーラップ期間、吸気負圧に基づいて各EGR弁94,95の開度を設定する。具体的には、ECU68は、エンジンの高回転高負荷状態ほどEGR弁94,95の開度が大きくなるように、つまり、大量のEGRが吸気系統に導入されるように制御する。また、ECU68は、オーバーラップ期間に排気脈動の影響を受けて増加する気筒#1,#2,#3,#6の内部EGR量と、オーバーラップ期間に排気脈動の影響を受けない気筒#4,#5,#7,#8の内部EGR量とをエンジン運転状態に基づいて推定し、両者のEGR不足量と外部EGR量とが同量となるようにEGR弁84の開度を設定する。
That is, the
従って、各バンク12,13にて、第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6では、オーバーラップ期間に第7気筒#7及び第5気筒#5の排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する。一方、第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8では、他の排気脈動の影響を受けずに内部EGR量は増加しないが、排気ガスがEGR通路91及び分岐管92,93を通して外部EGRとして供給されることで、全体としてのEGR量が所定量増加する。その結果、排気脈動の影響を受ける第1気筒#1、第3気筒#3、第2気筒#2、第6気筒#6のEGR量と、排気脈動の影響を受けない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8のEGRがほぼ同量となり、各バンク12,13の各気筒におけるEGR量がほぼ均一状態となる。
Therefore, in each of the
このように実施例5の内燃機関にあっては、V型8気筒エンジンにて、外部EGR機構を設け、全ての気筒#1〜#8に外部EGRを供給可能とすると共に、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない第4気筒#4、第5気筒#5、第7気筒#7、第8気筒#8に対して多くの外部EGRを供給するようにしている。
Thus, in the internal combustion engine of the fifth embodiment, in the V-type 8-cylinder engine, the external EGR mechanism is provided so that the external EGR can be supplied to all the
従って、排気行程にオーバーラップ期間が重なる気筒#1,#2,#3,#6では、この期間に排気脈動の影響を受けて内部EGR量が所定量増加する一方、排気行程にオーバーラップ期間が重ならない気筒#4,#5,#7,#8では、この期間に排気脈動の影響を受けないが、多くの排気ガスがEGR通路91及び分岐管92,93を通して外部EGRとして供給されることで、内部EGR量に外部EGR量を加えた全体のEGR量は所定量増加する。そのため、排気脈動の影響を受ける気筒#1,#2,#3,#6のEGR量と、排気脈動の影響を受けない気筒#4,#5,#7,#8のEGR量がほぼ同量となり、全てのバンク12,13の各気筒#1〜#8におけるEGR量がほぼ均一状態となる。その結果、気筒間の燃焼のばらつきを抑制することができると共に、出力トルクの変動を抑制することができ、また、オーバーラップによる燃費の改善や排気ガス性能の向上を適正に図ることができる。
Therefore, in the
なお、上述の実施例では、排気系の配管構成を、実施例1では、左右バンク12,13にて、2つの気筒を集合させてから4つの気筒を集合させるものとし、実施例2、4,5では、左右バンク12,13にて、直接4つの気筒を集合させるものとしたが、いずれの構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the exhaust system piping configuration is configured such that in the first embodiment, the left and
また、上述した各実施例では、各気筒の点火順序を、第1気筒#1、第8気筒#8、第7気筒#7、第3気筒#3、第6気筒#6、第5気筒#5、第4気筒#4、第2気筒#2としたが、この順序に限るものではなく、各バンク12,13の気筒がそれぞれ不等間隔で点火・爆発するようになっていればよいものである。また、上述の各実施例にて、燃料を燃焼室内に直接噴射する筒内噴射式内燃機関としたが、燃料を吸気系に噴射するポート噴射式内燃機関であっても良い。更に、本発明の機関をV型8気筒エンジンとして説明したが、気筒数はこれに限るものではない。
Further, in each of the above-described embodiments, the firing order of each cylinder is changed to the
以上のように、本発明にかかる内燃機関は、排気脈動が作用する気筒の排気ガス再循環量と、排気脈動が作用しない気筒の排気ガス再循環量との偏差が減少するように排気ガス再循環量を変更するようにしたものであり、不等間隔点火・爆発式の内燃機関に有用である。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention has an exhaust gas recirculation so that a deviation between an exhaust gas recirculation amount of a cylinder in which exhaust pulsation acts and an exhaust gas recirculation amount of a cylinder in which no exhaust pulsation acts is reduced. The circulation amount is changed, and it is useful for an internal combustion engine of unequal interval ignition / explosion type.
12,13 バンク
22,23 燃焼室
24,25 吸気ポート
26,26a〜26d,27,27a〜27d 排気ポート(排気ガス再循環量変更手段)
28,29 吸気弁
30,31 排気弁
36,37 吸気カム
38,39 排気カム(排気ガス再循環量変更手段)
40,41 吸気可変動弁機構
42,43 排気可変動弁機構
54,55 排気マニホールド(排気ガス再循環量変更手段)
54a〜54d,55a〜55d 分岐管
61,62 インジェクタ
66,67 点火プラグ
68 電子制御ユニット、ECU
81,91 排気ガス再循環(EGR)通路(排気ガス再循環量変更手段)
82,83,92,93 分岐管
84,94,95 EGR弁
#1,#2,#3,#6 気筒(第1の気筒)
#4,#5,#7,#8 気筒(第2の気筒)
12, 13
28, 29
40, 41 Intake
54a to 54d, 55a to 55d Branch pipe 61, 62
81, 91 Exhaust gas recirculation (EGR) passage (exhaust gas recirculation amount changing means)
82, 83, 92, 93
# 4, # 5, # 7, # 8 cylinder (second cylinder)
Claims (7)
7. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation amount changing means adjusts the external exhaust gas recirculation amount in accordance with a length of the overlap period.
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