JP2010084529A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To certainly make negative pressure wave in exhaust pulsation reach an exhaust port during a valve opening overlap period. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device for an engine performs control so that during the valve opening overlap period of an intake valve 4 with an exhaust valve 5 in the same cylinder, the negative pressure wave in the exhaust pulsation is made to reach the exhaust port 3 opened/closed with the exhaust valve 5. The exhaust emission control device includes an exhaust valve opening timing changing means 13 changing the valve opening timing of the exhaust valve 5 and an exhaust gas temperature detection means S2. A controller U controls the exhaust valve opening timing changing means 13 so that the negative pressure wave is made to reach the exhaust port 3 during the valve opening overlap period according to exhaust gas temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの排気制御装置に関するものである。   The present invention relates to an engine exhaust control device.

エンジンにおいては、排気効率を向上させて体積効率つまりトルクを向上させるために、吸気弁と排気弁とが共に開弁された開弁オーバラップ期間を設定するのが一般的となっている。一方、排気弁によって開閉される排気ポートには、排気脈動が作用するが、排気脈動の負圧波が上記オーバラップ期間に到達するタイミングでは排気効率が向上されることになる。特許文献1には、上記オーバラップ期間に排気脈動の負圧波が排気ポートに到達するようなタイミングではこのオーバラップ期間を大きくし、逆に、オーバラップ期間に正圧波が排気ポートに到達するタイミングではオーバラップ期間を小さくすることが開示されている。また、特許文献2には、上記オーバラップ期間の位相を変更可能として、このオーバラップ期間に負圧波が排気ポートに到達するタイミングとすることが開示されている。特許文献3には、吸気弁のリフト量と開弁角を変更する可変バルブ手段が開示されている。
特開平11−022499号公報 特許第3678861号公報 特開2006−348774号公報
In an engine, in order to improve exhaust efficiency and volume efficiency, that is, torque, it is common to set a valve opening overlap period in which both an intake valve and an exhaust valve are opened. On the other hand, although exhaust pulsation acts on the exhaust port opened and closed by the exhaust valve, the exhaust efficiency is improved at the timing when the negative pressure wave of the exhaust pulsation reaches the overlap period. In Patent Document 1, this overlap period is increased at the timing when the negative pressure wave of the exhaust pulsation reaches the exhaust port during the overlap period, and conversely, the timing when the positive pressure wave reaches the exhaust port during the overlap period. Discloses that the overlap period is reduced. Further, Patent Document 2 discloses that the phase of the overlap period can be changed, and the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port during the overlap period is disclosed. Patent Document 3 discloses variable valve means for changing the lift amount and valve opening angle of an intake valve.
JP-A-11-022499 Japanese Patent No. 3678861 JP 2006-348774 A

ところで、吸気弁と排気弁が共に開弁される開弁オーバラップ期間に、排気脈動度の負圧波を排気弁によって開閉される排気ポートに到達させるように設定した場合に、エンジンの暖機状態つまり排気温度が大きく相違すると、開弁オーバラップ期間において排気ポートに負圧波が到達できないばかりでなく、逆に正圧波が排気ポートに到達してしまって、トルクを大幅に低下させてしまうということが判明した。すなわち、排気通路内での排気脈動の伝達速度は音速となるが、音速(つまり排気脈動の周波数)は温度に応じて変化する一方、排気温度は、例えば冷間時では200〜300度Cであるのに対して、温間時には800〜900度Cとなり、この排気温度の大きな相違によって、負圧波が開弁オーバラップ期間において排気ポートに到達できない場合を生じさせてしまうことになる。   By the way, if the negative pressure wave of the exhaust pulsation is set to reach the exhaust port opened and closed by the exhaust valve during the valve opening overlap period when both the intake valve and the exhaust valve are opened, the engine warm-up state In other words, if the exhaust temperature is significantly different, not only does the negative pressure wave reach the exhaust port during the valve opening overlap period, but conversely, the positive pressure wave reaches the exhaust port, resulting in a significant reduction in torque. There was found. That is, the transmission speed of the exhaust pulsation in the exhaust passage becomes the speed of sound, while the speed of sound (that is, the frequency of the exhaust pulsation) changes according to the temperature, while the exhaust temperature is, for example, 200 to 300 degrees C when cold. On the other hand, when the temperature is warm, the temperature is 800 to 900 degrees C. Due to the large difference in the exhaust temperature, the negative pressure wave cannot reach the exhaust port during the valve opening overlap period.

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、排気脈動の負圧波を開弁オーバラップ期間に排気ポートに確実に到達させることのできるようにしたエンジンの排気制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to control the exhaust of an engine that can reliably reach the exhaust port during the valve opening overlap period. To provide an apparatus.

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
同一気筒における吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ期間において、排気脈動による負圧波が、排気弁が開閉する排気ポートに到達するように制御するエンジンの排気制御装置であって、
排気弁の開弁時期を変更する排気弁用開弁時期変更手段と、
エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段で検出される排気温度に応じて、前記負圧波が前記オーバラップ期間に前記排気ポートに到達するように前記排気弁用開弁時期変更手段を制御する制御手段と、
を備えているようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1 in the claims,
An exhaust control device for an engine for controlling a negative pressure wave due to exhaust pulsation to reach an exhaust port where the exhaust valve opens and closes during a valve opening overlap period of the intake valve and the exhaust valve in the same cylinder,
An opening timing change means for the exhaust valve for changing the opening timing of the exhaust valve;
Exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature of the engine;
Control means for controlling the exhaust valve opening timing changing means so that the negative pressure wave reaches the exhaust port during the overlap period in accordance with the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means;
It is supposed to be equipped with.

上記解決手法によれば、排気弁の開弁時期(開弁開始時期)が変更されることにより、排気脈動の位相そのものが変更されて、つまり排気ポートに負圧波が到達するタイミング(位相)を変更することが可能になる。そして、排気温度に応じて排気弁の開弁時期を変更することによって、負圧波を確実にオーバラップ期間に排気ポートに到達させて、トルク向上が得られることになる。   According to the above solution, the exhaust valve pulsation phase itself is changed by changing the exhaust valve opening timing (opening start timing), that is, the timing (phase) at which the negative pressure wave reaches the exhaust port. It becomes possible to change. Then, by changing the valve opening timing of the exhaust valve according to the exhaust temperature, the negative pressure wave can be surely reached the exhaust port during the overlap period, and the torque can be improved.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。すなわち、
前記制御手段は、排気温度が上昇するのに伴って排気弁の開弁時期を遅角させる、ようにしてある(請求項2対応)。この場合、ある次数成分の負圧波に着目した場合、排気温度が上昇するほど負圧波はクランク角に対して進角方向に位相変更されるので、これに応じて排気弁の開弁時期を遅くすることによって、同一次数の負圧波をオーバラップ期間に排気ポートに到達させるようにして、トルクの段差を無くすあるいは抑制する上で好ましいものとなる。
A preferred mode based on the above solution is as described in claim 2 and the following claims. That is,
The control means delays the opening timing of the exhaust valve as the exhaust temperature rises (corresponding to claim 2). In this case, when focusing on the negative pressure wave of a certain order component, the negative pressure wave is phase-shifted in the advance direction with respect to the crank angle as the exhaust gas temperature rises. By doing so, negative pressure waves of the same order reach the exhaust port during the overlap period, which is preferable in eliminating or suppressing a torque step.

前記制御手段は、排気温度が低い冷間時には、排気温度が高い温間時に比して、排気弁の開弁時期を進角させる、ようにしてある(請求項3対応)。この場合、請求項2に対応した効果と同様の効果を得ることができる。   The control means is configured to advance the opening timing of the exhaust valve when the exhaust temperature is cold compared to when the exhaust temperature is high (corresponding to claim 3). In this case, an effect similar to the effect corresponding to claim 2 can be obtained.

前記制御手段は、排気弁の開弁時期の変更範囲内において、より次数成分の小さい負圧波が前記オーバラップ期間において前記排気ポートに到達するタイミングが得られるときは、排気弁の開弁時期を大きく遅角させて、該より次数成分の小さい負圧波を該オーバラップ期間に到達させるようにする、ようにしてある(請求項4対応)。この場合、排気脈動の負圧波は、排気ポートに到着する順に1次、2次、3次・・・と複数の次数成分を有する一方、次数成分の小さい負圧波ほど振幅が大きくなるので、次数成分の小さい負圧波がオーバラップ期間に排気ポートに到達するほど排気ガスの吸い出し効果が高いものとなる。したがって、排気弁の開弁時期の変更の範囲内において、より次数成分の小さい負圧波をオーバラップ期間に排気ポートに到達させることが可能なときは、このより次数成分の小さい負圧波を利用した排気ガスの吸い出し効果を得るようにして、より十分にトルクを向上させることができる。   When the negative pressure wave having a smaller order component reaches the exhaust port during the overlap period within the change range of the exhaust valve opening timing, the control means sets the opening timing of the exhaust valve. The negative pressure wave having a smaller order component is made to reach the overlap period with a large delay (corresponding to claim 4). In this case, the negative pressure wave of the exhaust pulsation has a plurality of order components such as first order, second order, third order, etc. in the order of arrival at the exhaust port, while the negative pressure wave having a smaller order component has a larger amplitude. As the negative pressure wave having a small component reaches the exhaust port during the overlap period, the exhaust gas suction effect becomes higher. Therefore, when a negative pressure wave having a smaller order component can reach the exhaust port during the overlap period within the range of change in the opening timing of the exhaust valve, the negative pressure wave having a smaller order component is used. The torque can be improved more sufficiently by obtaining the exhaust gas suction effect.

前記排気弁用開弁時期変更手段が、位相変更式とされて、排気弁の開弁時期の変更に応じて排気弁の閉弁時期も変更されるように設定され、
前記吸気弁の開弁時期を変更する吸気弁用開弁時期変更手段が設けられ、
前記制御手段は、前記排気弁用開弁時期変更手段によって排気弁の開弁時期を変更することに伴って排気弁の閉弁時期が変更されたときは、前記吸気弁用開弁時期変更手段を制御して、排気弁の開弁時期の変更方向と同方向に吸気弁の開弁時期を変更する、
ようにしてある(請求項5対応)。この場合、排気弁の開弁時期の変更にかかわらずオーバラップ期間を十分に確保して、負圧波を利用した排気ガスの吸い出し効果を十分に発揮させる上で好ましいものとなる。
The exhaust valve opening timing changing means is a phase change type, and is set so that the closing timing of the exhaust valve is also changed according to the change of the opening timing of the exhaust valve,
An intake valve opening timing changing means for changing the opening timing of the intake valve is provided;
The control means changes the intake valve opening timing when the exhaust valve closing timing is changed by changing the exhaust valve opening timing by the exhaust valve opening timing changing means. To change the intake valve opening timing in the same direction as the exhaust valve opening timing change direction,
(Corresponding to claim 5). In this case, it is preferable to ensure a sufficient overlap period regardless of the opening timing of the exhaust valve, and to sufficiently exhibit the exhaust gas suction effect using the negative pressure wave.

前記排気弁用開弁時期変更手段は、排気弁の閉弁時期を不変あるいはほぼ不変としつつ、排気弁の開弁時期を変更するように設定されている、ようにしてある(請求項6対応)。この場合、吸気弁の開弁時期を変更することなく、オーバラップ期間を常に所定の大きさに確保しておく上で好ましいものとなる。   The exhaust valve opening timing changing means is set to change the opening timing of the exhaust valve while keeping the closing timing of the exhaust valve unchanged or substantially unchanged (corresponding to claim 6). ). In this case, it is preferable to always keep the overlap period at a predetermined size without changing the opening timing of the intake valve.

本発明によれば、排気温度の変化にかかわらず、負圧波を利用したトルク向上を得ることができる。   According to the present invention, torque improvement utilizing a negative pressure wave can be obtained regardless of changes in exhaust gas temperature.

図1において、エンジンEは、実施形態では自動車用の直列4気筒の火花点火式エンジンとされている。エンジンEの各気筒1A〜1Dは、それぞれ、2つの吸気ポート2と2つの排気ポート3とを有する。図2に示すように、吸気ポート2は吸気弁4によって開閉され、排気ポート3は排気弁5によって開閉される。そして、各気筒1A〜1Dには、燃料噴射弁6および点火プラグ7が配設されている。なお、燃料噴射弁6は、燃焼室内に直接燃料噴射を行う直噴式とされているが、吸気ポート2に燃料噴射するポート噴射式であってもよい。   In FIG. 1, an engine E is an in-line four-cylinder spark ignition engine for automobiles in the embodiment. Each cylinder 1 </ b> A to 1 </ b> D of the engine E has two intake ports 2 and two exhaust ports 3. As shown in FIG. 2, the intake port 2 is opened and closed by an intake valve 4, and the exhaust port 3 is opened and closed by an exhaust valve 5. Each cylinder 1A to 1D is provided with a fuel injection valve 6 and a spark plug 7. The fuel injection valve 6 is a direct injection type that directly injects fuel into the combustion chamber, but may be a port injection type that injects fuel into the intake port 2.

図2において、8はシリンダブロック、9はシリンダヘッド、10はピストン、11は吸気弁4を開閉駆動する吸気弁用カムシャフト、12は排気弁5を開閉駆動する排気弁用カムシャフトである。そして、排気弁用カムシャフト12には、排気弁5の開弁時期変更手段としての可変バルブ機構13が設けられている。勿論、上記各カムシャフト11,12は、ピストン10に連結されたクランク軸(図示略)と連動されている。   In FIG. 2, 8 is a cylinder block, 9 is a cylinder head, 10 is a piston, 11 is an intake valve camshaft that drives the intake valve 4 to open and close, and 12 is an exhaust valve camshaft that drives the exhaust valve 5 to open and close. The exhaust valve camshaft 12 is provided with a variable valve mechanism 13 as means for changing the opening timing of the exhaust valve 5. Of course, each of the camshafts 11 and 12 is interlocked with a crankshaft (not shown) connected to the piston 10.

前記各吸気ポート2は、分岐吸気通路21を介してサージタンク22に接続されている。このサージタンク22には、共通吸気通路23が接続されて、この共通吸気通路23には、その上流側から下流側へ順次、エアクリーナ24,スロットル弁25が配設されている。   Each intake port 2 is connected to a surge tank 22 via a branch intake passage 21. A common intake passage 23 is connected to the surge tank 22, and an air cleaner 24 and a throttle valve 25 are disposed in the common intake passage 23 sequentially from the upstream side to the downstream side.

前記各排気ポート3は、分岐排気通路31に接続されている。各気筒毎の分岐排気通路31は、集合部32において集合された後、最終的に1本の共通排気通路33へと連なっている。そして、共通排気通路33には、排気ガス浄化触媒としての三元触媒34が配設されている。   Each exhaust port 3 is connected to a branch exhaust passage 31. The branch exhaust passages 31 for the respective cylinders are gathered at the gathering portion 32 and are finally connected to one common exhaust passage 33. The common exhaust passage 33 is provided with a three-way catalyst 34 as an exhaust gas purification catalyst.

ここで、前記集合部32は、各排気ポート3から排出される排気ガスの圧力波(正圧波)が反転される反転部となり、集合部32から各排気ポート3までの排気通路長さが、排気脈動の等価排気管長となる。すなわち、排気脈動の圧力波(正圧波、負圧波)は、音速でもって各排気ポート3と集合部32との間で往復することになる。   Here, the collecting portion 32 becomes an inverting portion where the pressure wave (positive pressure wave) of the exhaust gas discharged from each exhaust port 3 is reversed, and the exhaust passage length from the collecting portion 32 to each exhaust port 3 is Equivalent exhaust pipe length for exhaust pulsation. That is, the pressure wave (positive pressure wave, negative pressure wave) of the exhaust pulsation reciprocates between each exhaust port 3 and the collecting portion 32 at the speed of sound.

図2に示すように、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ(制御ユニット)Uによって、可変バルブ機構13が後述のように制御される。また、コントローラUには、エンジン回転数を検出する回転数センサS1からの信号と、共通排気通路33に配設された排気ガス温度を検出する温度センサS2からの信号が入力される。   As shown in FIG. 2, the variable valve mechanism 13 is controlled as described below by a controller (control unit) U configured using a microcomputer. Further, the controller U receives a signal from the rotation speed sensor S1 that detects the engine rotation speed and a signal from the temperature sensor S2 that detects the exhaust gas temperature disposed in the common exhaust passage 33.

図3は、吸気弁4の開弁タイミングと、排気弁5の開弁タイミングとを示すものである。吸気弁4の開弁タイミングは一定とされて、吸気上死点よりも前側(進角側)に開弁されて、吸気下死点よりも後側(遅角側)に閉弁される。一方、排気弁5は、可変バルブ機構13によって、その閉弁時期は一定(実施形態では、一般的な設定と同様に吸気上死点よりも若干遅い時期)とされているが、開弁時期は可変とされている。   FIG. 3 shows the valve opening timing of the intake valve 4 and the valve opening timing of the exhaust valve 5. The valve opening timing of the intake valve 4 is fixed, and is opened to the front side (advanced side) from the intake top dead center, and is closed to the rear side (retarded side) from the intake bottom dead center. On the other hand, the valve closing timing of the exhaust valve 5 is fixed by the variable valve mechanism 13 (in the embodiment, it is slightly later than the intake top dead center as in the general setting). Is variable.

図3に示す排気弁5の開弁時期は、温間時用(排気温度が例えば800度Cの高温時)とされており、吸気弁4と排気弁5とがそれぞれ開弁しているオーバラップする期間に排気脈動の負圧波が排気ポート3に到達するタイミングとされる。一方、図4は、冷間時用(排気温度が例えば300度Cの冷温時)とされており、排気弁5の開弁時期が図3の場合と同じままでは、上記オーバラップ期間に、排気脈動の正圧波が排気ポート3に到達してしまうタイミングとなり、このままでは、トルクが低下してしまうことになる。   The opening timing of the exhaust valve 5 shown in FIG. 3 is for warm use (when the exhaust temperature is high, for example, 800 ° C.), and the intake valve 4 and the exhaust valve 5 are over opened. The negative pressure wave of the exhaust pulsation reaches the exhaust port 3 during the lap period. On the other hand, FIG. 4 is for cold use (when the exhaust temperature is at a low temperature of, for example, 300 ° C.), and the valve opening timing of the exhaust valve 5 remains the same as in FIG. The timing at which the positive pressure wave of the exhaust pulsation reaches the exhaust port 3 will be reached, and the torque will decrease if this condition is maintained.

本発明では、冷間時には、図5に示すように、排気弁5の開弁時期を進角させて、排気脈動の負圧波のタイミングを、図4の場合に比して進角させるようにしてある。これにより、負圧波が排気ポート3に到達するタイミング(クランク角に対する位相)が進角されて、オーバラップ期間に負圧波が排気ポート3に到達するタイミングとされて、トルク向上となる。なお、図3〜図5において、1次の負圧波が符合α1で示され、2次の負圧波が符合α2で示され、3次の負圧波が符合α3で示される(αの後の数値が次数を示し、図4、図5では3次の負圧波α3は示されない)。そして、次数の小さい負圧波ほどその振幅が大きくなって、排気ガスの吸い出し効果が高いものとなる。   In the present invention, when cold, as shown in FIG. 5, the valve opening timing of the exhaust valve 5 is advanced, and the timing of the negative pressure wave of the exhaust pulsation is advanced as compared to the case of FIG. It is. As a result, the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port 3 (phase with respect to the crank angle) is advanced, and the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port 3 during the overlap period is achieved, thereby improving the torque. 3 to 5, the primary negative pressure wave is indicated by symbol α1, the secondary negative pressure wave is indicated by symbol α2, and the third negative pressure wave is indicated by symbol α3 (a numerical value after α). Indicates the order, and the third-order negative pressure wave α3 is not shown in FIGS. 4 and 5). Then, the negative pressure wave having a smaller order has a larger amplitude, and the exhaust gas suction effect is higher.

排気弁5の開弁時期の変更範囲において、より次数の小さい(低い)負圧波をオーバラップ期間に到達させることができる場合がある。すなわち、オーバラップ期間に例えば3次の負圧波が排気ポート3に到達するタイミングであっても、排気弁5の開弁時期を変更することによって2次の負圧波をオーバラップ期間において排気ポート3に到達させることが可能な場合は、排気弁5の開弁時期を変更して、より次数の小さい負圧波をオーバラップ期間に排気ポート3に到達させるようにしてある。図6には、より小さい次数の負圧波をオーバラップ期間に排気ポート3に到達させるための排気弁5の開弁時期の設定例が示される。この図6において、実線が温間時用であり、破線が冷間時用を示す。エンジン回転数が上昇するのに伴って、排気弁5の開弁時期は徐々に進角されるが、冷間時は温間時に比して、より進角された状態とされる。そして、温間時、冷間時共に、排気弁5の開弁時期を一気に遅角させる場合が、より次数の小さい負圧波をオーバラップ期間に排気ポート3に到達させるための処理となる。   In a range where the opening time of the exhaust valve 5 is changed, a negative pressure wave having a lower order (lower) may be able to reach the overlap period. That is, for example, even when the third negative pressure wave reaches the exhaust port 3 during the overlap period, the second negative pressure wave is changed during the overlap period by changing the valve opening timing of the exhaust valve 5. If it is possible to reach the exhaust gas, the opening timing of the exhaust valve 5 is changed so that a negative pressure wave having a lower order reaches the exhaust port 3 during the overlap period. FIG. 6 shows a setting example of the valve opening timing of the exhaust valve 5 for causing a negative pressure wave of a lower order to reach the exhaust port 3 during the overlap period. In FIG. 6, the solid line indicates the warm time, and the broken line indicates the cold time. As the engine speed increases, the valve opening timing of the exhaust valve 5 is gradually advanced. However, when the engine is cold, it is more advanced than when it is warm. When the opening timing of the exhaust valve 5 is retarded at a time both in warm and cold conditions, the processing is for causing a negative pressure wave having a smaller order to reach the exhaust port 3 during the overlap period.

図6に示すような排気弁5の開弁時期は、エンジン回転数と排気温度とに対応づけてあらかじめコントローラUに記憶されているものである。勿論、図6に示されない排気温度のときの排気弁5の開弁時期が複数(例えば5段階)に設定されて、この設定排気温度以外のときの排気温度に対応した排気弁5の開弁時期は、補間によって得るようにしてある。なお、排気脈動の伝達速度は音速という一定速度である一方、オーバラップ期間の生じるタイミングはエンジン回転数に応じて変化されるために、エンジン回転数をもパラメータとして排気弁5の開弁時期を変更するようにしてある。   The opening timing of the exhaust valve 5 as shown in FIG. 6 is stored in the controller U in advance in association with the engine speed and the exhaust temperature. Of course, the opening timing of the exhaust valve 5 when the exhaust temperature is not shown in FIG. 6 is set to a plurality (for example, five stages), and the exhaust valve 5 is opened corresponding to the exhaust temperature other than the set exhaust temperature. The time is obtained by interpolation. While the transmission speed of the exhaust pulsation is a constant speed called sound speed, the timing at which the overlap period occurs is changed according to the engine speed, so the opening timing of the exhaust valve 5 is determined using the engine speed as a parameter. I am going to change it.

図7は、本発明の第2の実施形態を示すものである。本実施形態では、排気ガスの排出順序(つまり点火順序)が、例えば1番気筒1A、3番気筒1C、4番気筒1D、2番気筒1Bとされている。そして、排気ガスの排出順(つまり点火順)が隣り合わない気筒となる1番気筒1Aと4番気筒1Dとを一旦集合させた集合排気通路41を構成し、また2番気筒1Bと3番気筒3Cとを一旦集合させた集合排気通路42を構成してある。そして、各集合排気通路41と42とを集合部43で集合させて、この集合部43下流側を1本の共通排気通路44として構成してある。   FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the exhaust gas discharge order (that is, the ignition order) is, for example, the first cylinder 1A, the third cylinder 1C, the fourth cylinder 1D, and the second cylinder 1B. Then, a collective exhaust passage 41 is formed in which the first cylinder 1A and the fourth cylinder 1D, which are cylinders in which the exhaust gas discharge order (that is, the ignition order) is not adjacent to each other, are configured, and the second cylinders 1B and 3 A collective exhaust passage 42 once assembled with the cylinder 3C is configured. The collective exhaust passages 41 and 42 are gathered at the gathering portion 43, and the downstream side of the gathering portion 43 is configured as one common exhaust passage 44.

上記各集合排気通路41と42とは、集合部43の上流側で、連通口45によって連通され、この連通口45が切換弁46によって開閉される。これにより、切換弁46が閉弁されているとき(連通口45が遮断されているとき)は、排気脈動は、集合部43で反転されて排気ポート3へ戻ることになる。この一方、切換弁46が開弁されているときは、連通口45が排気脈動の反転部となって、排気脈動が往復される等価排気管長が実質的に短いものとされる。このように、切換弁46の開閉に応じて、等価排気管長が変更されて、オーバラップ期間に負圧波が排気ポート3に到達するタイミングを変更することができる。なお、切換弁46を開弁したときと閉弁したときとで、排気ポート3に排気脈動の負圧波が生じるタイミングが一致しないように連通口4の位置が選択されている。   The collective exhaust passages 41 and 42 communicate with each other on the upstream side of the collective portion 43 through a communication port 45, and the communication port 45 is opened and closed by a switching valve 46. Thereby, when the switching valve 46 is closed (when the communication port 45 is shut off), the exhaust pulsation is reversed by the collecting portion 43 and returned to the exhaust port 3. On the other hand, when the switching valve 46 is opened, the communication port 45 becomes an inversion portion of the exhaust pulsation, and the equivalent exhaust pipe length in which the exhaust pulsation is reciprocated is substantially short. Thus, the equivalent exhaust pipe length is changed according to the opening and closing of the switching valve 46, and the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port 3 during the overlap period can be changed. Note that the position of the communication port 4 is selected so that the timing at which the negative pressure wave of the exhaust pulsation is generated at the exhaust port 3 does not coincide between when the switching valve 46 is opened and when the switching valve 46 is closed.

本実施形態では、排気弁5の開弁時期を変更してもオーバラップ期間に負圧波が排気ポート3に到達するタイミングを得られないときでも、切換弁46の開閉を利用して、オーバラップ期間に確実に負圧波を排気ポート3に到達させることが可能となる。また、排気弁5の開弁時期の変更のみでオーバラップ期間に負圧波を排気ポート3に到達させることが可能であっても、切換弁46の開閉を利用して、より振幅の大きい(次数の小さい)負圧波をオーバラップ期間に排気ポート3に到達させることも可能となる。勿論、切換弁46の開閉制御は、コントローラUによって行われるものである。   In the present embodiment, even when the opening timing of the exhaust valve 5 is changed, even when the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port 3 cannot be obtained during the overlap period, the overlap is utilized by using the opening and closing of the switching valve 46. The negative pressure wave can surely reach the exhaust port 3 during the period. Even if the negative pressure wave can reach the exhaust port 3 during the overlap period only by changing the valve opening timing of the exhaust valve 5, the switching valve 46 can be used to open and close a larger amplitude (order). It is also possible to cause a negative pressure wave to reach the exhaust port 3 during the overlap period. Of course, the opening / closing control of the switching valve 46 is performed by the controller U.

図8は、本発明の第3の実施形態を示すもので、可変バルブ機構13として、可変位相機構を用いたものとなっている。すなわち、排気弁5の開弁期間を全体的にオフセット(位相変更)するようにしてある。本実施形態では、オーバラップ期間が0となる状態まで排気弁5を進角可能としてある。本実施形態では、排気弁5の開弁時期を変更してもオーバラップ期間に負圧波が排気ポート3に到達するタイミングを得られないときには、オーバラップ期間を小さく(0も含む)することによって、排気脈動の正圧波によって排気ガスの排出効率が悪化される事態を防止あるいは抑制することが可能となる。   FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention, in which a variable phase mechanism is used as the variable valve mechanism 13. That is, the valve opening period of the exhaust valve 5 is entirely offset (phase change). In the present embodiment, the exhaust valve 5 can be advanced until the overlap period becomes zero. In the present embodiment, if the timing at which the negative pressure wave reaches the exhaust port 3 cannot be obtained in the overlap period even if the valve opening timing of the exhaust valve 5 is changed, the overlap period is reduced (including 0). It is possible to prevent or suppress the situation where exhaust gas exhaust efficiency is deteriorated by the positive pressure wave of exhaust pulsation.

図8の実施形態において、吸気弁4の開弁時期を変更する吸気弁用の可変バルブ機構を別途設けて、少なくとも吸気弁5の開弁時期を変更可能として、排気弁5の開弁時期の変更方向と同一の方向(特に進角方向)に吸気弁4の開弁時期を変更するようにしてある。これにより所定の大きさ(期間)のオーバラップ期間を常時確保することができる(オーバラップ期間の中心位置がクランク角に対して位相変更される)。なお、図8に示す吸気弁4の開弁時期の変更は、全体的に位相変更する位相変更式となっているが、閉弁時期を一定あるいはほぼ一定にしたまま開弁時期のみを変更する形式のものであってもよい。   In the embodiment of FIG. 8, a variable valve mechanism for the intake valve that changes the opening timing of the intake valve 4 is separately provided so that at least the opening timing of the intake valve 5 can be changed. The valve opening timing of the intake valve 4 is changed in the same direction as the change direction (particularly in the advance direction). Thereby, it is possible to always ensure an overlap period of a predetermined size (period) (the center position of the overlap period is phase-shifted with respect to the crank angle). Note that the change in the opening timing of the intake valve 4 shown in FIG. 8 is a phase change type in which the phase is changed as a whole, but only the opening timing is changed while keeping the closing timing constant or substantially constant. It may be of a form.

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。エンジンEとしては、3気筒や6気筒等、他の多気筒エンジンであってもよい。また、ガソリンエンジンで代表される火花点火式エンジンに限らず、ディーゼルエンジンで代表される圧縮着火式エンジンであってもよい。排気弁用や吸気弁用の可変バルブ機構としては適宜のものを選択することができ、例えば排気弁5(吸気弁4についても同じ)をアクチュエータによって直接的あるいは間接的に駆動するようにして、このアクチュエータを駆動制御することによって行うことができる(アクチュエータが可変バルブ機構を構成することになる)。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。   Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The engine E may be another multi-cylinder engine such as 3 cylinders or 6 cylinders. Moreover, it is not limited to a spark ignition engine represented by a gasoline engine, but may be a compression ignition engine represented by a diesel engine. As the variable valve mechanism for the exhaust valve or the intake valve, an appropriate one can be selected. For example, the exhaust valve 5 (the same applies to the intake valve 4) is driven directly or indirectly by an actuator, This can be performed by controlling the actuator (the actuator constitutes a variable valve mechanism). Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

本発明の一実施形態を示すもので、エンジンの全体系統を示す簡略平面図。The simplified top view which shows one Embodiment of this invention and shows the whole system | strain of an engine. 図1に示すエンジンの簡略側面断面図。The simplified side sectional view of the engine shown in FIG. 温間時において、オーバラップ期間と排気脈動との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an overlap period and exhaust pulsation at the time of warm. 冷間時において、排気弁の開弁時期を図3の場合と同じにした状態でのオーバラップ期間と排気脈動との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the overlap period and exhaust pulsation in the state which made the valve opening timing of the exhaust valve the same as the case of FIG. 3 at the time of cold. 冷間時において、排気弁の開弁時期を進角させたときのオーバラップ期間と排気脈動との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an overlap period and exhaust pulsation when the valve opening timing of an exhaust valve is advanced at the time of cold. 排気弁の開弁時期の設定例を示す図。The figure which shows the example of a setting of the valve opening time of an exhaust valve. 本発明の第2の実施形態を示す要部簡略平面断面図。The principal part simple plane sectional view which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示すもので、図3に対応した図。The figure which shows the 3rd Embodiment of this invention, and respond | corresponds to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

U:コントローラ
S1:回転数センサ
S2:温度センサ
E:エンジン
1A〜1D:気筒
2:吸気ポート
3:排気ポート
4:吸気弁
5:排気弁
13:可変バルブ機構
32:集合部
U: Controller S1: Speed sensor S2: Temperature sensor E: Engines 1A to 1D: Cylinder 2: Intake port 3: Exhaust port 4: Intake valve 5: Exhaust valve 13: Variable valve mechanism 32: Collecting portion

Claims (6)

同一気筒における吸気弁と排気弁との開弁オーバラップ期間において、排気脈動による負圧波が、排気弁が開閉する排気ポートに到達するように制御するエンジンの排気制御装置であって、
排気弁の開弁時期を変更する排気弁用開弁時期変更手段と、
エンジンの排気温度を検出する排気温度検出手段と、
前記排気温度検出手段で検出される排気温度に応じて、前記負圧波が前記オーバラップ期間に前記排気ポートに到達するように前記排気弁用開弁時期変更手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とするエンジンの排気制御装置。
An exhaust control device for an engine for controlling a negative pressure wave due to exhaust pulsation to reach an exhaust port where the exhaust valve opens and closes during a valve opening overlap period of the intake valve and the exhaust valve in the same cylinder,
An opening timing change means for the exhaust valve for changing the opening timing of the exhaust valve;
Exhaust temperature detecting means for detecting the exhaust temperature of the engine;
Control means for controlling the exhaust valve opening timing changing means so that the negative pressure wave reaches the exhaust port during the overlap period in accordance with the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means;
An exhaust control device for an engine, comprising:
請求項1において、
前記制御手段は、排気温度が上昇するのに伴って排気弁の開弁時期を遅角させる、ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
In claim 1,
The engine exhaust control apparatus according to claim 1, wherein the control means retards the valve opening timing of the exhaust valve as the exhaust temperature rises.
請求項1または請求項2において、
前記制御手段は、排気温度が低い冷間時には、排気温度が高い温間時に比して、排気弁の開弁時期を進角させる、ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
In claim 1 or claim 2,
An exhaust control apparatus for an engine, characterized in that the control means advances the opening timing of the exhaust valve when the exhaust temperature is cold and when the exhaust temperature is cold compared to when the exhaust temperature is high.
請求項3において、
前記制御手段は、排気弁の開弁時期の変更範囲内において、より次数成分の小さい負圧波が前記オーバラップ期間において前記排気ポートに到達するタイミングが得られるときは、排気弁の開弁時期を大きく遅角させて、該より次数成分の小さい負圧波を該オーバラップ期間に到達させるようにする、ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
In claim 3,
When the negative pressure wave having a smaller order component reaches the exhaust port during the overlap period within the change range of the exhaust valve opening timing, the control means sets the opening timing of the exhaust valve. An exhaust control apparatus for an engine, characterized in that the negative pressure wave having a smaller order component is made to reach the overlap period by being largely retarded.
請求項1において、
前記排気弁用開弁時期変更手段が、位相変更式とされて、排気弁の開弁時期の変更に応じて排気弁の閉弁時期も変更されるように設定され、
前記吸気弁の開弁時期を変更する吸気弁用開弁時期変更手段が設けられ、
前記制御手段は、前記排気弁用開弁時期変更手段によって排気弁の開弁時期を変更することに伴って排気弁の閉弁時期が変更されたときは、前記吸気弁用開弁時期変更手段を制御して、排気弁の開弁時期の変更方向と同方向に吸気弁の開弁時期を変更する、
ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
In claim 1,
The exhaust valve opening timing changing means is a phase change type, and is set so that the closing timing of the exhaust valve is also changed according to the change of the opening timing of the exhaust valve,
An intake valve opening timing changing means for changing the opening timing of the intake valve is provided;
The control means changes the intake valve opening timing when the exhaust valve closing timing is changed by changing the exhaust valve opening timing by the exhaust valve opening timing changing means. To change the intake valve opening timing in the same direction as the exhaust valve opening timing change direction,
An exhaust control device for an engine.
請求項1において、
前記排気弁用開弁時期変更手段は、排気弁の閉弁時期を不変あるいはほぼ不変としつつ、排気弁の開弁時期を変更するように設定されている、ことを特徴とするエンジンの排気制御装置。
In claim 1,
The exhaust valve opening timing changing means is set so as to change the opening timing of the exhaust valve while keeping the closing timing of the exhaust valve unchanged or substantially unchanged. apparatus.
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