JP2018031279A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
昨今のエンジンにおいては、更なる燃費向上を目的として、予混合圧縮着火(HCCI:Homogeneous Charge Compression Ignition)式のガソリンエンジンが検討されている(例えば、特許文献1参照)。予混合圧出着火式のエンジンでは、例えば内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を利用し、圧縮後のシリンダ内の温度を高めることで混合気を自己着火を促進している。 In recent engines, for the purpose of further improving fuel consumption, a gasoline engine of a premixed compression ignition (HCCI) type has been studied (for example, see Patent Document 1). In the premixed pressure ignition type engine, for example, internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) is used to promote self-ignition of the air-fuel mixture by increasing the temperature in the cylinder after compression.
特許文献1に記載のエンジンでは、シリンダ内に新気を導入する際にスワール流を発生させている。これにより、シリンダ壁面に沿って新気の層が形成される一方、シリンダの中央には内部EGRのガス層が形成される。
In the engine described in
しかしながら、特許文献1では、新気がシリンダ壁面の近傍に存在することでシリンダ壁面の温度が低下する。この結果、混合気が自己着火に必要な温度に至らず、燃焼の安定性が確保されないおそれがあった。
However, in
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can stably burn an air-fuel mixture without lowering the temperature in the cylinder.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブと、前記複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、排気ガスを吸気側に戻す排気還流装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、吸気行程において、前記排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、前記複数の吸気バルブのうち、少なくとも1つの吸気バルブのリフト量を他の吸気バルブより大きくし、前記複数の排気バルブのうち、前記1つの吸気バルブの下流側に位置する1つの排気バルブとは異なる他の排気バルブのリフト量を前記1つの排気バルブより大きくするように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes a plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves, a variable valve mechanism capable of changing valve characteristics of the plurality of intake valves and the plurality of exhaust valves, and exhaust gas to the intake side. And an exhaust gas recirculation device that returns the exhaust gas to the intake side during the intake stroke when the exhaust gas is returned to the intake side by the exhaust gas recirculation device. The lift amount of the other exhaust valve is different from the one exhaust valve located downstream of the one intake valve among the plurality of exhaust valves. The variable valve mechanism is controlled to be larger than the valve.
この構成によれば、吸気行程時に排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、1つの吸気バルブ及び他の排気バルブのリフト量が大きくなるようにバルブ特性が変更されることで、シリンダ内において、1つの吸気バルブから他の排気バルブに向かう排気ガスのスワール流が発生する。これにより、シリンダ壁面に沿って排気ガスを分布させることができる。排気ガスは、燃焼に寄与する混合気のシリンダ壁面への接近を抑制し、燃焼した混合気の冷却損失の発生を抑制することができる。また、シリンダの中央に新気を導入することができるため、シリンダの中央で混合気の燃焼を促進することができる。このように、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができる。 According to this configuration, when the exhaust gas is returned to the intake side by the exhaust gas recirculation device during the intake stroke, the valve characteristics are changed so that the lift amount of one intake valve and the other exhaust valve is increased, thereby Inside, a swirl flow of exhaust gas from one intake valve to another exhaust valve is generated. Thereby, exhaust gas can be distributed along a cylinder wall surface. The exhaust gas can suppress the approach of the air-fuel mixture that contributes to combustion to the cylinder wall surface, and can suppress the occurrence of cooling loss of the combusted air-fuel mixture. Further, since fresh air can be introduced into the center of the cylinder, combustion of the air-fuel mixture can be promoted at the center of the cylinder. Thus, the air-fuel mixture can be stably burned without lowering the temperature in the cylinder.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記他の排気バルブは、前記1つの吸気バルブに対して、シリンダの中心を挟んで対向する位置に設けられることが好ましい。この構成によれば、1つの吸気バルブから離れた位置に他の排気バルブが設けられることで、1つの吸気バルブから他の排気バルブに向かってシリンダ壁面に沿う排気ガスのスワール流を発生し易くすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the other exhaust valve is provided at a position facing the one intake valve with a center of a cylinder interposed therebetween. According to this configuration, by providing another exhaust valve at a position away from one intake valve, it is easy to generate a swirl flow of exhaust gas along the cylinder wall surface from one intake valve toward the other exhaust valve. can do.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記排気還流装置は、排気ポートに接続される排気ガス吸入口と、吸気ポートに接続される排気ガス吐出口とを有し、前記排気ガス吐出口は、前記1つの吸気バルブ側の前記吸気ポートに接続されることが好ましい。この構成によれば、リフト量が大きく変更される1つの吸気バルブ側に排気ガス吐出口が設けられることで、排気ガスを1つの吸気バルブからシリンダ内に取り込み易くすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust gas recirculation device includes an exhaust gas inlet port connected to an exhaust port and an exhaust gas outlet port connected to the intake port, and the exhaust gas The discharge port is preferably connected to the intake port on the one intake valve side. According to this configuration, the exhaust gas discharge port is provided on the side of one intake valve in which the lift amount is greatly changed, so that the exhaust gas can be easily taken into the cylinder from one intake valve.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関は、前記排気ガス吐出口より上流側で前記吸気ポートを開閉する開閉弁を更に備え、前記開閉弁は、排気ガスを吸気側に戻している場合に閉じられることが好ましい。この構成によれば、排気ガスを吸気側に戻している場合に開閉弁が閉じられることで、吸気側に戻される排気ガスと新気がシリンダ内に導入される前に混合されるのを抑制することができる。よって、当該排気ガスをシリンダ内に取り込み易くすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal combustion engine further includes an on-off valve that opens and closes the intake port upstream of the exhaust gas discharge port, and the on-off valve supplies exhaust gas to the intake side. It is preferable that it is closed when it is returned to. According to this configuration, when the exhaust gas is returned to the intake side, the on-off valve is closed, so that the exhaust gas returned to the intake side and fresh air are prevented from being mixed before being introduced into the cylinder. can do. Therefore, the exhaust gas can be easily taken into the cylinder.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブが開かれることが好ましい。この構成によれば、吸気行程時に他の排気バルブが開かれることで、先の排気行程で当該他の排気バルブから排出された排気ガスの一部をシリンダ内に再導入することができる。この結果、シリンダ壁面に沿って排気ガスを分布し易くすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the other exhaust valve is opened during an intake stroke when the exhaust gas is returned to the intake side. According to this configuration, the other exhaust valve is opened during the intake stroke, so that a part of the exhaust gas discharged from the other exhaust valve in the previous exhaust stroke can be reintroduced into the cylinder. As a result, the exhaust gas can be easily distributed along the cylinder wall surface.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の吸気行程時に、前記他の排気バルブは、前記1つの排気バルブより遅い時期に閉じられることが好ましい。この構成によれば、1つの排気バルブと他の排気バルブの閉じ時期が異なることで、1つの排気バルブから再導入される排気ガスの流量と、他の排気バルブから再導入される排気ガスの流量に差を持たせることができる。よって、排気バルブから再導入される排気ガスにスワール流が発生し、当該排気ガスをシリンダ壁面に沿って広範囲に分布させることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the other exhaust valve is closed at a later timing than the one exhaust valve during the intake stroke when the exhaust gas is returned to the intake side. . According to this configuration, since the closing timing of one exhaust valve and the other exhaust valve is different, the flow rate of the exhaust gas reintroduced from one exhaust valve and the exhaust gas reintroduced from the other exhaust valve are reduced. A difference in flow rate can be provided. Therefore, a swirl flow is generated in the exhaust gas reintroduced from the exhaust valve, and the exhaust gas can be distributed over a wide range along the cylinder wall surface.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記1つの吸気バルブが開かれることが好ましい。この構成によれば、排気行程時に前記1つの吸気バルブから吸気ポートに排気ガスを導入させ、その後の吸気行程時に吸気ポートに導入させた排気ガスを排気ガス吐出口から戻される排気ガスとともにシリンダ内に導入するので、シリンダ内にスワール流を発生させ易くすることができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the one intake valve is opened during an exhaust stroke when exhaust gas is returned to the intake side. According to this configuration, the exhaust gas is introduced into the intake port from the one intake valve during the exhaust stroke, and the exhaust gas introduced into the intake port during the subsequent intake stroke is combined with the exhaust gas returned from the exhaust gas discharge port in the cylinder. Therefore, it is possible to easily generate a swirl flow in the cylinder.
また、本発明に係る上記内燃機関の制御装置において、排気ガスを吸気側に戻している場合の排気行程時に、前記1つの吸気バルブは、前記他の吸気バルブより早い時期に開かれることが好ましい。この構成によれば、1つの吸気バルブと他の吸気バルブの閉じ時期が異なることで、1つの吸気バルブからは、先に排気ガス吐出口からの排気ガスをシリンダ壁面に沿って導入することができる。その後、他の吸気バルブからは、シリンダの中央に向かって新気を導入することができる。 In the control device for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the one intake valve is opened earlier than the other intake valves during the exhaust stroke when the exhaust gas is returned to the intake side. . According to this configuration, since the closing timing of one intake valve and the other intake valve is different, the exhaust gas from the exhaust gas discharge port can be first introduced along the cylinder wall surface from one intake valve. it can. Thereafter, fresh air can be introduced from the other intake valves toward the center of the cylinder.
本発明によれば、排気還流装置から導入される排気ガスにスワール流を発生させることで、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができる。 According to the present invention, by generating a swirl flow in the exhaust gas introduced from the exhaust gas recirculation device, the air-fuel mixture can be stably burned without lowering the temperature in the cylinder.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、本発明に係る内燃機関(エンジン)及び内燃機関の制御装置(ECU)を自動四輪車に適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、本発明に係る内燃機関及び内燃機関の制御装置を他のタイプの車両(例えば自動二輪車)に適用してもよい。また、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following, an example in which the internal combustion engine (engine) and the control device (ECU) for the internal combustion engine according to the present invention are applied to a four-wheeled vehicle will be described. It is. For example, the internal combustion engine and the control device for the internal combustion engine according to the present invention may be applied to other types of vehicles (for example, motorcycles). In the following drawings, a part of the configuration is omitted for convenience of explanation.
図1及び図2を参照して、本実施の形態に係るエンジンの概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るエンジンの概念図である。図2は、本実施の形態に係る多気筒エンジンにおける1気筒周辺の平面模式図である。なお、本実施の形態において、自動四輪車が通常備えている構成は備えているものとし、説明は省略する。図2において、紙面左側を吸気側、紙面右側を排気側とし、紙面上側を一方側、紙面下側を他方側とする。 With reference to FIG.1 and FIG.2, schematic structure of the engine which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a conceptual diagram of an engine according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view of the periphery of one cylinder in the multi-cylinder engine according to the present embodiment. In the present embodiment, it is assumed that the configuration normally provided in the automobile is provided, and the description thereof is omitted. In FIG. 2, the left side of the paper is the intake side, the right side of the paper is the exhaust side, the upper side of the paper is one side, and the lower side is the other side.
本実施の形態に係る内燃機関としてのエンジン1は、点火装置17による混合気の火花点火(SI:Spark Ignition)と、点火装置17を用いず、予め空気と燃料を混合した混合気を圧縮して自己着火させる予混合圧縮着火(HCCI:Homogeneous Charge Compression Ignition)とを切替え可能に構成されている。エンジン1は、例えば、直列多気筒のガソリンエンジンである。
The
図1に示すように、エンジン1は、直動式のDOHC(Double OverHead Camshaft)エンジンである。エンジン1は、不図示のクランクケース内にクランクシャフト10、シリンダ11及びシリンダヘッド12等を備えて構成される。シリンダ11内には、ピストン13が上下に往復可能に収容されている。クランクシャフト10とピストン13は、コンロッド14によって連結されている。エンジン1では、ピストン13が上下方向に往復運動することでクランクシャフト10がコンロッド14を介して回転される。
As shown in FIG. 1, the
シリンダヘッド12の内部空間は、燃焼室15を構成している。シリンダヘッド12には、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射装置16と、混合気を点火する点火装置17が設けられている。燃料噴射装置16は、後述するECU32からの命令に応じて燃焼室15内に燃料を噴射する。点火装置17は、燃焼室15の上方に設けられている。点火装置17は、ECU32の指令に応じて所定のタイミングで火花を発生させる。これにより、燃焼室15内の混合気が着火される。
The internal space of the
また、シリンダヘッド12には、吸気バルブ18及び排気バルブ19が設けられている。特に、図2に示すように、シリンダヘッド12には、1気筒につき複数の吸気バルブ18a、18bと複数の排気バルブ19a、19bが設けられている(本実施の形態では、吸気と排気でそれぞれ2つずつの合計4つ)。気筒毎に設けられる吸気ポート20及び排気ポート21は、各吸気バルブ18及び排気バルブ19に対応して複数に分岐している(吸気ポート20a、20b及び排気ポート21a、21b)。吸気ポート20aには、吸気バルブ18aとは別に吸気ポート20aを開閉する開閉弁22が設けられている。開閉弁22は、後述する排気ガス吐出口30より上流側に設けられている。
The
また、吸気バルブ18及び排気バルブ19の上方には、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が設けられている。クランクシャフト10、吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24には、不図示のカムチェーンが架け渡されている。クランクシャフト10の回転は、カムチェーンを介して吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24に伝達される。吸気カムシャフト23及び排気カムシャフト24が回転されることで、吸気バルブ18及び排気バルブ19は燃焼室15に向けて往復動される。このようにして、吸気バルブ18及び排気バルブ19の開閉が制御される。
An
また、エンジン1には、吸気バルブ18のバルブ特性を変更可能な吸気可変動弁機構25と、排気バルブ19のバルブ特性を変更可能な排気可変動弁機構26とが設けられている。詳細は後述するが、吸気可変動弁機構25及び排気可変動弁機構26は、ECU32からの命令に応じて、吸気バルブ18及び排気バルブ19の開閉時期やリフト量をそれぞれ独立して変更する。
The
また、エンジン1には、排気ガスの一部を吸気側に戻して再燃焼させる外部EGRシステム(Exhaust Gas Recirculation system)として、排気還流装置27が設けられている。具体的に排気還流装置27は、排気ガスの還流通路を形成するバイパス路28を有している。バイパス路28は、2つの吸気バルブ18及び排気バルブ19が隣接する方向において、一方側(吸気バルブ18a及び排気バルブ19a側)に偏って配置されている。
Further, the
バイパス路28の上流端は、排気ポート21に接続される排気ガス吸入口29を構成する。排気ガス吸入口29は、一方の排気ポート21a側に設けられている。バイパス路28の下流端は、吸気ポート20に接続される排気ガス吐出口30を構成する。排気ガス吐出口30は、一方の吸気ポート20側に設けられている。また、バイパス路28の途中には、排気ガスの吸入量を調整するEGRバルブ31が設けられている。
The upstream end of the
排気還流装置27では、シリンダ11内からに排出される燃焼後の排気ガスの一部を、吸気の際にバイパス路28を介して吸気ポート20に導き、シリンダ11内に還流させる。これにより、排気ガス中の窒素酸化物を低減させることができると共に、燃費の向上を図ることができる。
In the exhaust
エンジン1内の各種動作は、ECU32によって統括制御される。ECU32は、エンジン1内の各種処理を実行するプロセッサやメモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の記憶媒体で構成される。メモリには、エンジン1の各部を制御する制御プログラム等が記憶されている。ECU32は、吸気可変動弁機構25及び排気可変動弁機構26の駆動制御、燃料噴射装置16及び点火装置17の動作制御、開閉弁22及びEGRバルブ31の開閉制御を実施する。
Various operations in the
ところで、従来のHCCIエンジンでは、吸気バルブ及び排気バルブのバルブ特性(例えば、バルブタイミング)を調整することで、シリンダ内に新気を導入する際に、シリンダの中心軸回りの旋回流、すなわち、スワール流を発生させている。これにより、新気(吸入空気)と燃料との混合気がシリンダ壁面11aまで均等に分散されるため、燃焼時の火炎伝播が均一となって良好な燃焼状態が得られるとされている。
By the way, in the conventional HCCI engine, when introducing fresh air into the cylinder by adjusting the valve characteristics (for example, valve timing) of the intake valve and the exhaust valve, the swirl flow around the central axis of the cylinder, that is, A swirl flow is generated. Thereby, since the air-fuel mixture of fresh air (intake air) and fuel is evenly distributed to the
しかしながら、常温に近い新気がシリンダ壁面11aに接触することで、シリンダ壁面11aの熱が新気によって奪われ(冷却損失)、シリンダ壁面11aの温度が低下してしまう。これにより、混合気の燃焼の安定性が損なわれ、場合によっては良好な燃焼を継続できずに失火してしまうことが想定される。このように、吸気行程で新気がシリンダ壁面11aに接触することは、HCCIエンジンにおいて重要な課題となっていた。
However, when fresh air close to room temperature comes into contact with the
そこで、本実施の形態では、外部EGRを導入する際に、特定の吸気バルブ18及び排気バルブ19のバルブ特性(バルブリフト量)を調整することで、排気ガスにスワール流を発生させている。具体的には、吸気バルブ18aの下流側に位置する排気バルブ19aとは異なる他の排気バルブ19bのリフト量を排気バルブ19aより大きくしている。これにより、シリンダ壁面11aに沿って排気ガスを分布させることができ、新気がシリンダ壁面11aに接触するのを抑制することができる。燃焼後の排気ガスは新気に比べて高温である。このため、排気ガスがシリンダ壁面11aに接触しても、シリンダ壁面11aの温度低下を抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, when introducing the external EGR, the swirl flow is generated in the exhaust gas by adjusting the valve characteristics (valve lift amount) of the
また、シリンダ11の中央側、すなわち排気ガスの内側には、新気を主とした混合気を分布させることができる。このため、シリンダ11の中央で集中的に混合気を燃焼させることができ、燃焼速度の遅延を防止することも可能になっている。このように、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることが可能になった。
In addition, an air-fuel mixture mainly composed of fresh air can be distributed on the center side of the
次に、図2から図4を参照して、本実施の形態に係る吸排気バルブのバルブ特性、及びエンジン内の吸気及び排気の流れについて説明する。図3は、本実施の形態に係る吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期及びリフト量を示すグラフである。図3において、横軸は時間を示し、縦軸はリフト量を示している。図4は、本実施の形態に係るシリンダ内の排気ガス及び新気の分布を示す平面模式図である。 Next, the valve characteristics of the intake and exhaust valves according to the present embodiment and the flow of intake and exhaust in the engine will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a graph showing the opening / closing timing and lift amount of the intake valve and the exhaust valve according to the present embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the lift amount. FIG. 4 is a schematic plan view showing the distribution of exhaust gas and fresh air in the cylinder according to the present embodiment.
先ず、排気行程から吸気行程に至る際の吸気バルブ18a、18b及び排気バルブ19a、19bのバルブ特性(開閉時期及びリフト量)について説明する。図2及び図3に示すように、排気行程においては、一方の排気バルブ19a(排気還流装置27側の排気バルブ19a:以下、単に排気バルブ19aと記す)より、他方の排気バルブ19b(以下、単に排気バルブ19bと記す)が先に開かれる。また、排気行程において、排気バルブ19bのリフト量は、排気バルブ19aのリフト量より大きく変更される。更に、吸気行程において、排気バルブ19bは、排気バルブ19aより遅い時期に閉じられる。
First, the valve characteristics (opening / closing timing and lift amount) of the
また、一方の吸気バルブ18a(排気還流装置27側の吸気バルブ18a:以下、単に吸気バルブ18aと記す)は、排気行程が終了する手前において、他方の吸気バルブ18b(以下、単に吸気バルブ18bと記す)より先に開かれる。吸気行程において、吸気バルブ18aのリフト量は、吸気バルブ18bのリフト量より大きく変更される。更に、吸気バルブ18aは、吸気バルブ18bより遅い時期に閉じられる。
Also, one
このように、排気行程から吸気行程に至る過渡期においては、排気バルブ19bと吸気バルブ18aとが共に比較的大きいリフト量で開かれた期間(バルブオーバーラップ期間)が設けられている。バルブオーバラップ期間が設けられることで、シリンダ11内にスワール流を発生させることができる。
Thus, in the transition period from the exhaust stroke to the intake stroke, a period (valve overlap period) in which both the
次に、上記した排気行程から吸気行程におけるエンジン1(図1参照)内の吸気及び排気の流れについて説明する。図2に示すように、EGRバルブ31は開かれる一方、開閉弁22は閉じられる。燃焼後の排気ガスは、排気ガス吸入口29から吸入され、バイパス路28を通じて排気ガス吐出口30から吸気ポート20へ導入される。特に、吸気バルブ18a側に排気ガス吐出口30が設けられているため、排気ガスを吸気バルブ18aからシリンダ11内に取り込み易くすることが可能になっている。また、このとき、開閉弁22が閉じられていることで、吸気ポート20aに新気が導入されることはない。
Next, the flow of intake and exhaust in the engine 1 (see FIG. 1) from the exhaust stroke to the intake stroke will be described. As shown in FIG. 2, the
排気還流装置27で排気ガスを還流している際の排気行程が終了する手前では、上記のように吸気バルブ18aが開かれる。これにより、排気行程時に排気バルブ19a、19bから排出される排気ガスの慣性を利用して、排気ガス吐出口30から戻される排気ガス(外部EGR)を吸気バルブ18aからシリンダ11内に導入し易くすることができる。
Before the exhaust stroke when exhaust gas is recirculated by the exhaust
また、上記の場合において、吸気バルブ18aは、吸気バルブ18bより早い時期に開かれる。この場合、吸気バルブ18aと吸気バルブ18bの閉じ時期が異なることで、吸気バルブ18aからは、先に排気ガス吐出口30からの排気ガスをシリンダ壁面11aに沿って導入することができる。その後、吸気バルブ18bからは、シリンダ11の中央に向かって新気を導入することができる。
In the above case, the
また、排気還流装置27で排気ガスを還流している際の吸気行程では、高いリフト量で排気バルブ19bが開かれており、吸気バルブ18aも高いリフト量で開かれている。これにより、シリンダ11内では、吸気バルブ18aから排気バルブ19bに向かって排気ガス(外部EGR)のスワール流が発生する。この結果、シリンダ壁面11aに沿って排気ガスを分布させることができる。
In the intake stroke when exhaust gas is recirculated by the exhaust
特に、本実施の形態では、大きいリフト量に変更される排気バルブ19bが、吸気バルブ18aに対して、シリンダ11の中心Cを挟んで対向する位置に設けられている。この場合、吸気バルブ18aから離れた位置に排気バルブ19bが設けられるため、吸気バルブ18aから排気バルブ19bに向かってシリンダ壁面11aに沿う排気ガスのスワール流を発生し易くすることができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、吸気行程時に排気バルブ19bが開かれることで、先の排気行程で排気バルブ19bから排出された排気ガスの一部をシリンダ11内に再導入することができる。この場合、吸気バルブ18aが大きいリフト量で開かれている。また、排気バルブ19bは、排気バルブ19aより遅い時期に閉じられる。これらにより、排気バルブ19bから吸気バルブ18aに向かって排気ガス(内部EGR)のスワール流を発生させることができる。この結果、シリンダ壁面11aに沿って排気ガスを分布し易くすることができる。このように、外部EGRだけなく、内部EGRも利用してシリンダ壁面11aに沿って排気ガスを分布させることができる。
Further, by opening the
また、排気バルブ19bは、排気バルブ19aより遅い時期に閉じられる。この場合、排気バルブ19aと排気バルブ19bの閉じ時期が異なることで、排気バルブ19aから再導入される排気ガスの流量と、排気バルブ19bから再導入される排気ガスの流量に差を持たせることができる。すなわち、排気バルブ19aから再導入される排気ガスの流量より排気バルブ19bから再導入される排気ガスの流量が大きくなる。この結果、シリンダ11内に再導入される排気ガス(内部EGR)にスワール流が発生し、当該排気ガスをシリンダ壁面11aに沿って広範囲に分布させることができる。
The
また、吸気行程時に吸気バルブ18bが開かれることで、吸気ポート20bを通じてシリンダ11内に新気を導入することができる。上記のように、シリンダ壁面11aには、排気ガスが分布しているため、新気は、シリンダ11の中央に導入される。特に、排気ガスを吸気側に戻している間は開閉弁22が閉じられている。このため、吸気側に戻される排気ガス(外部EGR)と新気がシリンダ11内に導入される前に混合されるのを抑制することができる。よって、排気ガスをシリンダ内に取り込み易くすることが可能になっている。
Further, by opening the
このようにしてシリンダ11内に排気ガス及び新気が導入される結果、図4に示すように、シリンダ11内では、シリンダ壁面11aに沿って筒状の排気ガス層Gが形成される。また、排気ガス層Gの内側、すなわち、シリンダ11の中央には、新気を主とした混合気Mを分布させることができる。排気ガス層Gは、燃焼に寄与する新気(混合気M)のシリンダ壁面への接近を抑制し、燃焼した混合気の冷却損失の発生を抑制することができる。また、シリンダ11の中央に新気を導入することができるため、シリンダ11の中央で混合気の燃焼を促進することができる。
As a result of introducing the exhaust gas and the fresh air into the
特に、本実施の形態では、排気ガスに強いスワール流を発生させたことで、外部EGRに起因した燃焼速度の遅延を抑制することが可能になっている。例えば、排気ガスにスワール流が無い場合には、排気ガスがシリンダ11内に不均一に分布する。この場合、排気ガスが多い箇所では燃焼がし難いため、燃焼速度にムラが生じることになる。この結果、シリンダ11内の混合気の燃焼速度が低下する。
In particular, in the present embodiment, it is possible to suppress the combustion speed delay caused by the external EGR by generating a strong swirl flow in the exhaust gas. For example, when there is no swirl flow in the exhaust gas, the exhaust gas is unevenly distributed in the
これに対し、本実施の形態では、排気ガスをシリンダ壁面11aに沿って分布させて成層化を実施することにより、シリンダ11の中央に新気を主とした混合気を分布させることができる。これにより、混合気の燃焼速度が低下するのを防止することが可能になっている。また、混合気の燃焼速度が速い程、シリンダ11の内圧が上昇するため、エンジン出力を得やすくすることができ、燃費の向上を図ることが可能である。
On the other hand, in the present embodiment, the exhaust gas is distributed along the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change and implement variously. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
例えば、上記した実施の形態においては、予混合圧縮着火式のエンジン1を例にして説明したが、この構成に限定されない。エンジン1は、火花点火式のエンジンやディーゼルエンジンであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the premixed compression
また、上記した実施の形態においては、1気筒につき、吸気バルブ18と排気バルブ19が2つずつ設けられる構成としたが、この構成に限定されない。吸気バルブ18と排気バルブ19は、3つずつ以上設けられてもよい。
In the above-described embodiment, two
以上説明したように、本発明は、シリンダ内の温度を低下させることなく、安定的に混合気を燃焼させることができるという効果を有し、特に、内燃機関の制御装置に有用である。 As described above, the present invention has an effect that the air-fuel mixture can be stably burned without lowering the temperature in the cylinder, and is particularly useful for a control device for an internal combustion engine.
1 エンジン(内燃機関)
11 シリンダ
11a シリンダ壁面
18 吸気バルブ
18a 一方の吸気バルブ(1つの吸気バルブ)
18b 他方の吸気バルブ(他の吸気バルブ)
19 排気バルブ
19a 一方の排気バルブ(1つの排気バルブ)
19b 他方の排気バルブ(他の排気バルブ)
20 吸気ポート
21 排気ポート
22 開閉弁
25 吸気可変動弁機構(可変動弁機構)
26 排気可変動弁機構(可変動弁機構)
27 排気還流装置
28 バイパス路
29 排気ガス吸入口
30 排気ガス吐出口
32 ECU(制御装置)
C シリンダの中心
1 engine (internal combustion engine)
11
18b The other intake valve (other intake valve)
19
19b The other exhaust valve (other exhaust valve)
20
26 Exhaust variable valve mechanism (variable valve mechanism)
27 Exhaust
C Center of cylinder
Claims (8)
前記複数の吸気バルブ及び複数の排気バルブのバルブ特性を変更可能な可変動弁機構と、
排気ガスを吸気側に戻す排気還流装置とを備えた内燃機関の制御装置であって、
吸気行程において、前記排気還流装置で排気ガスを吸気側に戻す際に、前記複数の吸気バルブのうち、少なくとも1つの吸気バルブのリフト量を他の吸気バルブより大きくし、前記複数の排気バルブのうち、前記1つの吸気バルブの下流側に位置する1つの排気バルブとは異なる他の排気バルブのリフト量を前記1つの排気バルブより大きくするように、前記可変動弁機構を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A plurality of intake valves and a plurality of exhaust valves;
A variable valve mechanism capable of changing valve characteristics of the plurality of intake valves and the plurality of exhaust valves;
An internal combustion engine control device comprising an exhaust gas recirculation device for returning exhaust gas to the intake side,
In the intake stroke, when the exhaust gas is returned to the intake side by the exhaust gas recirculation device, the lift amount of at least one intake valve of the plurality of intake valves is made larger than the other intake valves, and the exhaust valves of the plurality of exhaust valves are Of these, the variable valve mechanism is controlled so that the lift amount of another exhaust valve different from one exhaust valve located downstream of the one intake valve is larger than that of the one exhaust valve. A control device for an internal combustion engine.
前記排気ガス吐出口は、前記1つの吸気バルブ側の前記吸気ポートに接続されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 The exhaust gas recirculation device has an exhaust gas inlet connected to the exhaust port, and an exhaust gas outlet connected to the intake port,
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the exhaust gas discharge port is connected to the intake port on the one intake valve side.
前記開閉弁は、排気ガスを吸気側に戻している場合に閉じられることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine further includes an on-off valve that opens and closes the intake port upstream of the exhaust gas discharge port,
The control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the on-off valve is closed when exhaust gas is returned to the intake side.
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