JP2008291687A - 内燃機関の排気還流装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気還流装置16は、シリンダ2に対して二つの吸気ポート8、9が設けられた内燃機関1に適用され、内燃機関1の排気通路7から取り出した排気の一部を吸気ポート9のみを経由させてシリンダ2内にEGRガスとして供給できる。EGRガスの温度を排気還流通路17に設けられた燃料添加弁20から燃料を噴射することにより調整して、吸気ポート9からシリンダ2に供給されるEGRガスの温度を、吸気ポート8からシリンダ2に供給される空気の温度に基づいて定められた目標温度になるようにする。
【選択図】図1
Description
図1は本発明の一形態に係る排気還流装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関1は不図示の車両に走行用動力源として搭載され、4つのシリンダ2が一列に並べられた直列4気筒の圧縮着火型のディーゼルエンジンとして構成されている。各シリンダ2は機関本体3に設けられており、各シリンダ2には不図示のピストンが往復運動自在に設けられ、ピストンの往復運動がクランクシャフト4の回転運動に変換されて出力される。各シリンダ2の天井面には燃料噴射弁5がその先端をシリンダ2内に臨ませるようにしてシリンダ2の中央部に設けられている。燃料噴射弁5は不図示のコモンレールに接続されて所定燃圧の燃料が供給されるようになっている。
次に、図8を参照して本発明の第2の形態を説明する。以下、第1の形態と共通の構成についての説明を省略する。この形態は燃料添加弁20による燃料の噴射(冷却制御)の実行に伴う内燃機関1の燃焼状態の変動を抑えることに特徴がある。この形態においては内燃機関1がパイロット噴射モードを実行できるように構成されている。即ち、内燃機関1は燃料噴射弁による燃料噴射を、所定時期に行われるメイン噴射と、メイン噴射よりも少量の燃料にてそれよりも前に行われるパイロット噴射とに分割することができ、かつメイン噴射及びパイロット噴射のそれぞれの燃料噴射時期とそれぞれの燃料噴射量とを変更できるように構成されている。更に、内燃機関1は燃料噴射弁5による燃料噴射圧を変更できるように構成されている。
次に、図9を参照して本発明の第3の形態を説明する。以下、第1の形態と共通の構成についての説明を省略する。この形態は、冷却制御の実行条件が成立後の特定の条件で排気還流弁18の操作とターボチャージャー21の可動ベーン21cの操作とを連係させて排気還流通路17に空気を通過させることに特徴がある。図9は第3の形態に係る排気還流制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。なお、図2と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。図9から明らかなように、この形態の制御ルーチンは図2のステップS7とステップS8との間に、ステップS31〜ステップS32を挿入したものである。即ち、EGRガス供給温度Tpを低下させる必要がある場合に、ECU30はステップS31において内燃機関1の機関回転速度が減速中でかつ燃料噴射弁5による燃料噴射が中断されている(燃料カット)か否かを判定する。
次に、図10を参照して本発明の第3の形態を説明する。以下、第1の形態と共通の構成についての説明を省略する。この形態は、燃料添加弁20からの燃料噴射を間欠的に実施することに特徴がある。図10は、燃料添加弁20による燃料噴射と各シリンダ2の吸気行程における吸気弁のリフトとの対応関係を示したタイミングチャートである。図10における#1〜#4は気筒番号であり、これらは図1の左から右へのシリンダ2の並び順に対応する。燃料添加弁20による燃料噴射は噴射時期t1〜t4のそれぞれに分割されていて、間欠的なものとなっている。燃料添加弁20の燃料噴射で冷却されたEGRガスがシリンダ2に到達するまでに要する時間がαである。この図から明らかなように、燃料添加弁20の燃料噴射によって冷却されたEGRガスが#1のシリンダ2に到達する到達時期x1がその吸気行程に同期するように、燃料添加弁20による燃料噴射時期t1が設定されている。同様に、到達時期x2〜x4がその他のシリンダ2の吸気行程に同期するように燃料噴射時期t2〜t4がそれぞれ設定されている。
2 シリンダ
5 燃料噴射弁
6 吸気通路
7 排気通路
8 吸気ポート(残りの吸気ポート)
9 吸気ポート(一部の吸気ポート)
16 排気還流装置
17 排気還流通路
18 排気還流弁(調整弁)
20 燃料添加弁(EGRガス温度調整手段、燃料供給手段)
21 ターボチャージャー
21a コンプレッサ
21b タービン
21c 可動ベーン(可動部材)
30 ECU(EGRガス温度制御手段、候補算出手段、燃料供給量算出手段、燃料供給禁止手段、早期着火防止手段、分布変化防止手段、通路壁温度制御手段)
Claims (12)
- 一つのシリンダに対して複数の吸気ポートが設けられた内燃機関に適用され、前記内燃機関の排気通路から取り出した排気の一部を前記複数の吸気ポートのうちの一部の吸気ポートのみを経由させて前記シリンダ内にEGRガスとして供給できる内燃機関の排気還流装置において、
前記一部の吸気ポートのみを経由して前記シリンダに供給されるEGRガスの温度であるEGRガス供給温度を調整できるEGRガス温度調整手段と、前記EGRガス供給温度が前記複数の吸気ポートのうちの残りの吸気ポートを経由して前記シリンダに供給される空気の温度を考慮して定められた目標温度となるように、前記EGRガス温度調整手段を制御するEGRガス温度制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気還流装置。 - 前記排気通路に接続されてEGRガスを導く排気還流通路を更に備え、
前記EGRガス温度調整手段として、前記排気還流通路内に燃料を噴射できる燃料供給手段が設けられ、
前記EGRガス温度制御手段は、前記EGRガス供給温度が前記目標温度よりも高い場合に前記EGR通路内に燃料が噴射されるように前記燃料供給手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記燃料供給手段が噴射すべき燃料供給量の複数の候補を、前記EGRガス供給温度を前記目標温度まで低下させるために必要な要求温度低下量に基づいて、前記排気通路から取り出される排気温度に基づいて、前記排気還流通路の所定位置の通路壁温度に基づいて、それぞれ算出する候補算出手段と、前記候補算出手段が算出した前記複数の候補のうちの最小値を前記燃料供給手段が噴射すべき燃料供給量として算出する燃料供給量算出手段と、を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記排気還流通路の通路壁温度が所定値以下の場合に前記燃料供給手段による燃料噴射が禁止されるように前記燃料供給手段を制御する燃料供給禁止手段を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の排気還流装置。
- 前記内燃機関は、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁を有した圧縮着火型機関として構成されており、
前記燃料供給手段による燃料噴射が行われた後に前記EGRガス供給温度が前記目標値を含む許容範囲内に収まっている場合、前記燃料噴射弁にて噴射された燃料の着火時期が早まることを防止できる所定操作を前記内燃機関に対して実行する早期着火防止手段を更に備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関は、前記燃料噴射弁による燃料噴射を、所定時期に行われるメイン噴射と前記メイン噴射よりも少量の燃料にて前記所定時期よりも前に行われるパイロット噴射とに分割するパイロット噴射モードを実行でき、かつ前記メイン噴射及び前記パイロット噴射のそれぞれの燃料噴射時期とそれぞれの燃料噴射量とを変更できるように構成されており、
前記早期着火防止手段は、前記所定操作として、前記パイロット噴射の燃料噴射量を減量させる操作及び前記メイン噴射の燃料噴射時期を遅角させる操作の少なくとも一つを前記内燃機関に対して実行することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関は、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁を有した圧縮着火型内燃機関として構成されており、
前記燃料供給手段による燃料噴射が行われた後に前記EGRガス供給温度が前記目標値を含む許容範囲の上限を超えている場合、前記燃料噴射弁にて噴射された燃料の蒸発が早まることを防止できる所定操作を前記内燃機関に対して実行する早期蒸発防止手段を更に備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関は、前記燃料噴射弁による燃料の噴射圧力を変更でき、前記燃料噴射弁による燃料噴射を、所定時期に行われるメイン噴射と前記メイン噴射よりも少量の燃料にて前記所定時期よりも前に行われるパイロット噴射とに分割するパイロット噴射モードを実行でき、かつ前記メイン噴射及び前記パイロット噴射のそれぞれの燃料噴射時期とそれぞれの燃料噴射量とを変更できるように構成されており、
前記早期蒸発防止手段は、前記所定操作として、前記燃料噴射弁による燃料の噴射圧力を増圧させる操作、前記パイロット噴射の燃料噴射量を減量させる操作及び前記メイン噴射の燃料噴射時期を遅角させる操作の少なくとも一つを前記内燃機関に対して実行することを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関は、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁を有した圧縮着火型内燃機関として構成されており、
前記排気還流通路を流れるガスの流量を調整できる調整弁と、前記内燃機関の機関回転速度が減速中でかつ前記燃料噴射弁による燃料噴射が中断している時に前記調整弁を開き側に制御する通路壁温度制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項2〜8のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関には、前記残りの吸気ポートを含む吸気通路に設けられたコンプレッサと、前記排気還流通路が接続される位置よりも下流側の前記排気通路に設けられたタービンと、最大開度から最小開度までの間で可動することにより前記タービンの入口を絞ることができる可動部材とを有し、前記コンプレッサと前記タービンとが一体回転可能に組み合わされた可変容量型のターボチャージャーが設けられており、
前記通路壁温度制御手段は、前記内燃機関の機関回転速度が減速中でかつ前記燃料噴射弁による燃料噴射が中断している時に、前記調整弁が全開となり、かつ前記可動部材の開度が閉じ側となるように前記調整弁及び前記可動部材をそれぞれ制御することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記内燃機関には、前記残りの吸気ポートを含む吸気通路に設けられたコンプレッサと、前記排気還流通路が接続される位置よりも下流側の前記排気通路に設けられたタービンと、最大開度から最小開度までの間で可動することにより前記タービンの入口を絞ることができる可動部材とを有し、前記コンプレッサと前記タービンとが一体回転可能に組み合わされた可変容量型のターボチャージャーが設けられており、
前記通路壁温度制御手段は、前記内燃機関の機関回転速度が減速中でかつ前記燃料噴射弁による燃料噴射が中断している時に、前記調整弁が全開となり、かつ前記可動部材の開度が開き側となるように前記調整弁及び前記可動部材をそれぞれ制御することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気還流装置。 - 前記EGRガス温度制御手段は、前記燃料供給手段が噴射した燃料によって冷却されたEGRガスが前記一部の吸気ポートを経由して前記シリンダに到達する到達時期が前記シリンダの吸気行程に同期するように、前記燃料供給手段による燃料の噴射時期を制御することを特徴とする請求項2〜8のいずれか一項に記載の内燃機関の排気還流装置。
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