JP3357450B2 - Engine control device - Google Patents

Engine control device

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JP3357450B2
JP3357450B2 JP04053494A JP4053494A JP3357450B2 JP 3357450 B2 JP3357450 B2 JP 3357450B2 JP 04053494 A JP04053494 A JP 04053494A JP 4053494 A JP4053494 A JP 4053494A JP 3357450 B2 JP3357450 B2 JP 3357450B2
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    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば少なくとも吸
気2弁構造のエンジンにおいて吸気の筒内流動(スワー
ル等)により層状化を図ってリーンバーンを達成するよ
うなエンジンの制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for an engine having at least a two-valve intake structure, which achieves lean burn by stratification by in-cylinder flow of intake air (swirl or the like).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エンジンの吸気装置としては例え
ば実開平4−47165号公報および特開平3−237
126号公報に記載の装置がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an intake device of an engine, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-47165 and Japanese Patent Laid-Open No.
There is an apparatus described in JP-A-126.

【0003】すなわち、前者の実開平4−47165号
公報に記載の装置は、単一の気筒に対してプライマリ吸
気ポートおよびセカンダリ吸気ポートを有し、一方の吸
気ポートをストレートポートに、他方の吸気ポートをス
ワールポートに構成すると共に、上記ストレートポート
には吸気制御弁を介設したものである。
That is, the former device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 4-47165 has a primary intake port and a secondary intake port for a single cylinder, one intake port being a straight port, and the other intake port being a straight port. The port is configured as a swirl port, and the straight port is provided with an intake control valve.

【0004】また後者の特開平3−237216号公報
に記載の装置は、単一の気筒に対してストレートポート
とスワールポートとを有し、上述のストレートポートに
スワールコントロールバルブ所謂SCVを介設すると共
に、低負荷側において理論空燃比(A/F=14.7、
λ=1)よりも希薄な空燃比でリーンバーン運転する
際、上述のスワールコントロールバルブを閉成してスワ
ールを生成すべく構成した装置である。
[0004] The latter device disclosed in JP-A-3-237216 has a straight port and a swirl port for a single cylinder, and a so-called SCV, a swirl control valve, is interposed in the straight port. At the same time, the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7,
This is a device configured to generate swirl by closing the above-described swirl control valve when performing lean burn operation with an air-fuel ratio leaner than λ = 1).

【0005】このように少なくとも吸気2弁構造のエン
ジンにおいて、一方の吸気ポートを休止させる手段(上
述の吸気制御弁およびスワールコントロールバルブ)に
より筒内流動(スワール)を得、この筒内流動により成
層燃焼を可能とすることで、リーンバーンを達成し、燃
費の向上を図るエンジンが知られているが、このような
従来のエンジンにおいてはHC排出量およひNOx排出
量が悪化する問題点があった。
As described above, in an engine having at least a two-valve intake structure, an in-cylinder flow (swirl) is obtained by means for stopping one of the intake ports (the above-described intake control valve and swirl control valve). An engine that achieves lean burn by enabling combustion to improve fuel efficiency is known. However, such a conventional engine has a problem that HC emission and NOx emission are deteriorated. there were.

【0006】以下に斯る問題点が生ずる理由について詳
述する。まずHC排出量の悪化について述べると、希薄
燃焼限界(リーンリミット)をより一層リーン側にする
目的で比較的強力な筒内空気流動を与えると、この筒内
空気流動により燃焼を向上させることができる反面、空
気流動により冷却損失(いわゆる冷損)が増加し、かつ
混合気が希薄であるために燃焼速度の低下等を招き、図
11に特性aで示すように空燃比のリーン側においてH
C(ハイドロカーボン、炭化水素)が増加する問題点が
あった。
Hereinafter, the reason why such a problem occurs will be described in detail. First, the deterioration of the HC emission will be described. If a relatively strong in-cylinder air flow is applied for the purpose of making the lean burn limit (lean limit) even leaner, combustion can be improved by the in-cylinder air flow. On the other hand, the cooling loss (so-called cooling loss) increases due to the air flow, and the lean air-fuel mixture causes a decrease in the combustion speed. As shown by the characteristic a in FIG.
There is a problem that C (hydrocarbon, hydrocarbon) increases.

【0007】次にNOx排出量の悪化について述べる
と、図11に特性bで示すように空燃比に対するNOx
排出量は、空燃比がリッチな領域からA/F=14.7
の理論空燃比にかけて順次増加し、A/F=16近傍に
おいてその排出量が最大となり、リーン側においてはN
Ox排出量は減少するが、排気系に介設される触媒コン
バータ内の三元触媒によるNOx浄化率は理論空燃比前
後の僅少領域でしか得られない関係上、リーン側におい
てNOx排出量が減少しても、空燃比がリーンな時には
三元触媒においてNOxが浄化されないので、結果的に
NOx排出量が増加する問題点があった。
Next, the deterioration of the NOx emission will be described. As shown by the characteristic b in FIG.
The emission amount is A / F = 14.7 from the region where the air-fuel ratio is rich.
Gradually increases toward the stoichiometric air-fuel ratio, the emission amount becomes maximum near A / F = 16, and N
Although the amount of Ox emissions decreases, the NOx purification rate by the three-way catalyst in the catalytic converter provided in the exhaust system can be obtained only in a small region around the stoichiometric air-fuel ratio. However, when the air-fuel ratio is lean, NOx is not purified in the three-way catalyst, so that there is a problem that the NOx emission increases as a result.

【0008】このような問題点を解決するために、例え
ばNOx排出量が多く三元触媒においてNOx浄化が期
待できない空燃比(A/F=16〜20)いわゆる中間
空燃比を使用することなく、リーン空燃比(たとえばA
/F=24〜26)と、三元触媒での排気ガス浄化が可
能な理論空燃比(A/F=14.7)とを使用すると、
空燃比の切換時にトルクショックが発生する問題点があ
り、一方、上述の中間空燃比(A/F=16〜20)を
使用可能とするために、外部EGRを行なうことにより
燃焼速度を緩慢にして、NOxの低減を図ることができ
る利点がある反面、図8に点線の特性Cで示すように低
温の不活性ガス(既燃ガス)が筒内に持込まれ、HCの
悪化を招く問題点があり、さらにはリーン空燃比におい
てもNOx浄化を図る目的でNOx還元触媒が開発され
つつあるが、未だ充分なNOx浄化率を得るに至ってい
ない。
In order to solve such a problem, for example, without using an air-fuel ratio (A / F = 16 to 20), a so-called intermediate air-fuel ratio, in which NOx emission is large and NOx purification cannot be expected in a three-way catalyst, Lean air-fuel ratio (for example, A
/ F = 24 to 26) and a stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7) that enables exhaust gas purification with a three-way catalyst,
There is a problem that a torque shock occurs when the air-fuel ratio is switched. On the other hand, in order to enable the use of the above-mentioned intermediate air-fuel ratio (A / F = 16 to 20), the combustion speed is reduced by performing external EGR. Thus, although there is an advantage that NOx can be reduced, a low-temperature inert gas (burned gas) is brought into the cylinder as shown by a dotted line characteristic C in FIG. In addition, although a NOx reduction catalyst is being developed for the purpose of purifying NOx even at a lean air-fuel ratio, a sufficient NOx purification rate has not yet been obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明は、リーンバーンエンジンにおいてプライマリ
吸気ポートとセカンダリ吸気ポートとを連通する内部E
GR(残留ガス制御)用の連通路を設けると共に、セカ
ンダリ吸気ポートの吸気弁の開弁および閉弁タイミング
を特異に制御することで、プライマリ吸気ポートをセカ
ンダリ吸気ポートに対して遅くまで開弁させて、筒内流
動を強化し、この筒内流動により成層燃焼を図って、リ
ーンバーンを達成すると共に、上述の筒内流動に起因し
て冷却損失が発生し、HC排出量が増加傾向となるの
を、外部EGRと比較して温度の高い内部EGRにより
燃焼悪化の抑制および既然ガスの再燃性向上が図れ内部
EGRによるHC排出量の増加を抑制し、かつEGR効
果により、リーン域のNOx排出量の低減を図ることが
できるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine for connecting a primary intake port and a secondary intake port in a lean burn engine.
By providing a communication path for GR (residual gas control) and controlling the opening and closing timing of the intake valve of the secondary intake port singularly, the primary intake port is opened to the secondary intake port until late. Thus, the in-cylinder flow is strengthened, stratified combustion is achieved by this in-cylinder flow, and lean burn is achieved. In addition, a cooling loss occurs due to the in-cylinder flow described above, and the amount of HC emission tends to increase. However, the internal EGR, which has a higher temperature than the external EGR, suppresses deterioration of combustion and improves the recombustibility of the existing gas, suppresses an increase in the amount of HC emitted by the internal EGR, and reduces NOx emissions in the lean region by the EGR effect. An object of the present invention is to provide an engine control device capable of reducing the amount.

【0010】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、プライマリ吸気ポー
トをスワール生成用ポートに構成することで、良好なス
ワール(筒内横渦)を生成して、希薄燃焼限界(リーン
リミット)の向上を図り、燃費向上を達成することがで
きるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the object of the first aspect, the primary intake port is formed as a swirl generation port, so that a good swirl (lateral in-cylinder vortex) is obtained. It is an object of the present invention to provide a control device for an engine capable of improving the lean burn limit (lean limit) and improving fuel economy.

【0011】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の目的と併せて、プライマ
リ吸気ポートから積極的に吸気を行なうことで、スワー
ル強化が図れ、リーンリミットの向上を図ることができ
るエンジンの制御装置の提供を目的とする。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the object of the first or second aspect of the present invention, the swirl is strengthened by actively performing intake from the primary intake port, and the lean limit is reduced. It is an object of the present invention to provide a control device for an engine that can be improved.

【0012】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1,2もしくは3記載の発明の目的と併せて、セカ
ンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁とのオーバラップ量
を可変するバルブタイミング可変装置を設けることで、
このバルブタイミング可変装置により上記オーバラップ
量を自在にコントロールし、以て内部EGR量をエンジ
ンの運転状態に対応して任意かつ適切に調整することが
できるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the object of the first, second, or third aspect of the present invention, a valve timing for varying an overlap amount between an intake valve and an exhaust valve of a secondary intake port is provided. By providing a variable device,
An object of the present invention is to provide an engine control device capable of freely controlling the above-mentioned overlap amount by using this variable valve timing device, and thereby adjusting the internal EGR amount arbitrarily and appropriately according to the operating state of the engine.

【0013】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項4記載の発明の目的と併せて、中間空燃比であるA
/F=16〜20域で内部EGR量を大とでき、HCの
排出量の増加を抑制しつつ、NOxを低減することがで
きるエンジンの制御装置の提供を目的とする。
The invention according to claim 5 of the present invention, together with the object of the invention according to claim 4, provides an intermediate air-fuel ratio A
It is an object of the present invention to provide an engine control device capable of increasing the internal EGR amount in the / F = 16 to 20 region and suppressing an increase in HC emission while reducing NOx.

【0014】この発明の請求項6記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の目的と併せて、内部EG
R用の連通路におけるプライマリ吸気ポートとの接続開
口部を特定位置に設定することで、内部EGRガスをシ
リンダ内の外周部に導くことができ、点火プラグ周辺に
内部EGRガスを持込まず、燃料と内部EGRガスとの
混合を可及的回避し、層状化および燃焼性を損なうこと
がないエンジンの制御装置の提供を目的とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the object of the first or second aspect, the internal EG
By setting the connection opening with the primary intake port in the R communication passage at a specific position, the internal EGR gas can be guided to the outer peripheral portion in the cylinder, and the internal EGR gas is not brought around the ignition plug, and And an internal EGR gas as much as possible, and to provide an engine control device which does not impair stratification and combustibility.

【0015】この発明の請求項7記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、燃料噴射弁(インジ
ェクタ)の配設位置を特定することで、燃料噴射弁の噴
孔部に内部EGRガスが至るのを防止して、該噴孔の目
詰りを阻止すると共に、燃料と内部EGRガスとの混合
を回避することができるエンジンの制御装置の提供を目
的とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the object of the first aspect, the position of the fuel injection valve (injector) is specified so that the injection hole portion of the fuel injection valve is provided. To prevent the internal EGR gas from reaching the nozzle hole, thereby preventing clogging of the injection holes, and an engine control device capable of avoiding mixing of fuel and internal EGR gas.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明は、単一の気筒に対して設けられるプライマリ吸
気ポートおよびセカンダリ吸気ポートと、上記両吸気ポ
ートを連通する内部EGR用の連通路と、全負荷域より
低負荷側においては少なくとも理論空燃比よりも希薄な
空燃比で運転するリーンバーン手段とを備えたエンジン
の制御装置であって、空燃比がリーンの全負荷域より低
負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートの吸気弁の
開弁時期を排気弁の閉弁時期とオーバラップさせると共
に、セカンダリ吸気ポートの吸気弁がプライマリ吸気ポ
ートの吸気弁に対して早開き、かつ早閉じに制御する制
御手段を備えたエンジンの制御装置であることを特徴と
する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a primary intake port and a secondary intake port provided for a single cylinder, and a connection for an internal EGR which communicates the intake ports. A control apparatus for an engine, comprising: a passage; and a lean burn means that operates at an air-fuel ratio leaner than a stoichiometric air-fuel ratio at least on a load side lower than the full load range, wherein the air-fuel ratio is lower than the lean full load range. On the load side, at least the opening timing of the intake valve of the secondary intake port overlaps the closing timing of the exhaust valve, and the intake valve of the secondary intake port opens and closes early with respect to the primary intake port. It is an engine control device provided with control means for controlling.

【0017】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記プライマリ吸気
ポートをスワール生成用ポートに構成したエンジンの制
御装置であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, there is provided an engine control device in which the primary intake port is configured as a swirl generation port. .

【0018】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の構成と併せて、セカンダ
リ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部の上
流側に、少なくとも全負荷域より低負荷側で閉弁方向に
作動し、筒内流動の強弱制御を行なうスワールコントロ
ール弁が設けられたエンジンの制御装置であることを特
徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the present invention, at least a full load region is provided at an upstream side of the communication path connecting portion for the internal EGR in the secondary intake port. The present invention is characterized in that it is a control device for an engine that is provided with a swirl control valve that operates in the valve closing direction on a lower load side and controls the in-cylinder flow.

【0019】この発明の請求項4記載の発明は、上記請
求項1,2もしくは3記載の発明の構成と併せて、上記
セカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁とのオーバラッ
プ量を可変して、内部EGR量を調整するバルブタイミ
ング可変装置を設けたエンジンの制御装置であることを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first, second or third aspect of the present invention, the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve of the secondary intake port is varied. And an engine control device provided with a variable valve timing device for adjusting the internal EGR amount.

【0020】この発明の請求項5記載の発明は、上記請
求項4記載の発明の構成と併せて、上記オーバラップ量
をA/F=16〜20域で他の領域よりも大きくするエ
ンジンの制御装置であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect of the invention, there is provided an engine in which the amount of overlap is larger in the A / F = 16-20 region than in other regions. It is a control device.

【0021】この発明の請求項6記載の発明は、上記請
求項1もしくは2記載の発明の構成と併せて、上記内部
EGRの連通路におけるプライマリ吸気ポートとの接続
開口部をシリンダ壁近傍側に設けたエンジンの制御装置
であることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect of the present invention, the connection opening for the primary intake port in the communication passage of the internal EGR is provided near the cylinder wall. It is a control device of the provided engine.

【0022】この発明の請求項7記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記プライマリ吸気
ポートの内部EGR用の連通路の接続開口部より上流側
に燃料噴射弁を配設したエンジンの制御装置であること
を特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, a fuel injection valve is provided upstream of a connection opening of a communication path for internal EGR of the primary intake port. It is a control device of the engine arranged.

【0023】[0023]

【発明の作用および効果】この発明の請求項1記載の発
明によれば、図10にクレーム対応図で示すように、単
一の気筒P1に対してプライマリ吸気ポートP2とセカ
ンダリ吸気ポートP3とが設けられ、かつこれら両吸気
ポートP2,P3を連通する内部EGR用の連通路P4
が設けられている。
According to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 10, a primary intake port P2 and a secondary intake port P3 are provided for a single cylinder P1. A communication passage P4 for internal EGR which is provided and communicates the two intake ports P2 and P3.
Is provided.

【0024】また上述のリーンバーン手段P5は全負荷
域よりも低負荷側においては少なくとも理論空燃比(A
/F=14.7)よりも希薄(リーン)な空燃比でエン
ジンを運転し、上述の制御手段P6は空燃比がリーンの
低負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートP3の吸
気弁P7の開弁時期を排気弁P8の閉弁時期とオーバラ
ップさせると共に、セカンダリ吸気ポートP3の吸気弁
P7がプライマリ吸気ポートP2の吸気弁に対して早開
き、かつ早閉じになるように制御する。
The above-described lean burn means P5 has at least a stoichiometric air-fuel ratio (A) on the lower load side than the full load range.
/F=14.7), the engine is operated at a leaner air-fuel ratio, and the above-mentioned control means P6 determines at least the opening timing of the intake valve P7 of the secondary intake port P3 on the low-load side where the air-fuel ratio is leaner. Is overlapped with the closing timing of the exhaust valve P8, and the intake valve P7 of the secondary intake port P3 is controlled to open and close early with respect to the intake valve of the primary intake port P2.

【0025】この時、セカンダリ吸気ポートは吸気量、
筒内流動の強弱および内部EGR制御し、その閉弁時期
はプライマリ吸気ポートと同期あるいはそれより遅くす
る必要がない。このため、上述のプライマリ吸気ポート
P2をセカンダリ吸気ポートP3に対して遅くまで開弁
させることができるので、このプライマリ吸気ポートP
2から積極的に吸気され筒内流動を強化して、この筒内
流動により成層燃焼を図って、リーンバーンを達成する
ことができる。
At this time, the secondary intake port has an intake amount,
In-cylinder flow strength and internal EGR control are performed, and the valve closing timing does not need to be synchronized with or slower than the primary intake port. Therefore, the above-described primary intake port P2 can be opened late to the secondary intake port P3.
2, the in-cylinder flow is enhanced and the in-cylinder flow is strengthened, and stratified combustion can be achieved by the in-cylinder flow to achieve lean burn.

【0026】また上述のセカンダリ吸気ポートP3の吸
気弁P7の開弁時期と排気弁P8の閉弁時期とのオーバ
ーラップにより、排気行程で吸気ポートに持ち込まれた
内部EGRガスが次の吸気行程で筒内へ供給され、再燃
性が良好な内部EGRが行なわれるので、前述の筒内流
動に起因して冷却損失が発生し、外部EGRではHC排
出量が増加傾向となるのを、上述の内部EGRにより抑
制し、かつEGR効果によりNOx排出量をも低減する
ことができる効果がある。
Also, due to the overlap between the opening timing of the intake valve P7 of the secondary intake port P3 and the closing timing of the exhaust valve P8, the internal EGR gas brought into the intake port in the exhaust stroke is changed in the next intake stroke. Since the internal EGR with good recombustibility is performed by being supplied into the cylinder, the cooling loss occurs due to the above-mentioned in-cylinder flow, and the external EGR tends to increase the HC discharge amount. There is an effect that it is possible to suppress by the EGR and to reduce the NOx emission amount by the EGR effect.

【0027】すなわち内部EGRは再循環される不活性
ガス(既然ガス)の温度が高く、再燃性が良好であるう
え、燃料の気化、霧化も良好となるので、EGRを行な
ってもHC排出量の増加の抑制を図ることができる。
That is, the internal EGR has a high temperature of the recirculated inert gas (existing gas), has good recombustibility, and also has good vaporization and atomization of fuel. An increase in the amount can be suppressed.

【0028】この発明の請求項2記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上記プライマ
リ吸気ポートをスワール生成用ポートに構成したので、
良好なスワール(筒内横渦)を生成することができ、こ
の結果、希薄燃焼限界(リーンリミット)の向上を図っ
て、燃費向上を達成することができる効果がある。
According to the invention described in claim 2 of the present invention,
In addition to the effect of the first aspect of the present invention, since the primary intake port is configured as a swirl generation port,
A good swirl (lateral in-cylinder vortex) can be generated, and as a result, there is an effect that the lean burn limit (lean limit) can be improved and the fuel efficiency can be improved.

【0029】この発明の請求項3の発明によれば、上記
請求項1もしくは2記載の発明の効果と併せて、セカン
ダリ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部の
上流側に、少なくとも全負荷域より低負荷側で閉弁方向
に作動し、筒内流動の強弱制御を行なうスワールコント
ロール弁が設けられているので、上述のプライマリ吸気
ポートから積極的に吸気を行なうことで、スワール強化
が図れ、リーンリミットの向上を図ることができる効果
がある。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first or second aspect of the present invention, at least the full load is provided at the secondary intake port on the upstream side of the internal EGR communication passage connection portion. The swirl control valve that operates in the valve closing direction on the low load side of the region and controls the strength of the in-cylinder flow is provided, so that the swirl is strengthened by actively taking in air from the primary intake port described above. This has the effect that the lean limit can be improved.

【0030】この発明の請求項4記載の発明によれば、
上記請求項1,2もしくは3記載の発明の効果と併せ
て、上述のセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁との
オーバラップ量を可変して、内部EGR量を調整するバ
ルブタイミング可変装置いわゆるVVTを設けたので、
このバルブタイミング可変装置により上述のセカンダリ
吸気ポートの吸気弁のバルブタイミグ特に開弁時期を調
整することで、オーバラップ量を可変し、オーバラップ
量大の時には内部EGR量を増加し、オーバラップ量小
の時には内部EGR量を減少することができる。この結
果、内部EGR量エンジンの運転状態に対応して任意か
つ適切に調整することができる効果がある。
According to the invention described in claim 4 of the present invention,
In addition to the effects of the first, second, and third aspects of the present invention, a variable valve timing apparatus for adjusting the internal EGR amount by changing the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve of the secondary intake port, so-called VVT. Was established,
The valve timing of the secondary intake port is adjusted by adjusting the valve timing, especially the valve opening timing, of the secondary intake port to vary the overlap amount. When it is small, the internal EGR amount can be reduced. As a result, there is an effect that the internal EGR amount can be arbitrarily and appropriately adjusted according to the operating state of the engine.

【0031】この発明の請求項5記載の発明によれば、
上記請求項4記載の発明の効果と併せて、上記オーバラ
ップ量をA/F=16〜20域で他の領域よりも大きく
したので、中間空燃比であるA/F=16〜20域で内
部EGR量を大きくでき、この結果、HCの排出量の増
加を抑制しつつ、NOxを低減できる効果がある。
According to the invention described in claim 5 of the present invention,
In addition to the effect of the fourth aspect of the present invention, since the overlap amount is larger in the A / F = 16 to 20 region than in other regions, the overlap amount is larger in the A / F = 16 to 20 region which is the intermediate air-fuel ratio. The internal EGR amount can be increased, and as a result, there is an effect that NOx can be reduced while suppressing an increase in the amount of HC emission.

【0032】この発明の請求項6記載の発明によれば、
上記請求項1もしくは2記載の発明の効果と併せて、上
述の内部EGR用の連通路におけるプライマリ吸気ポー
トとの接続開口部をシリンダ壁近傍側に設けたので、上
述のセカンダリ吸気ポートから連通路およびプライマリ
吸気ポートを介してシリンダ内に持込まれる内部EGR
ガスをシリンダ内の外周部(スワールの外周域)に導く
ことができ、このため、気筒の略中央に対応して設けら
れた点火プラグ周辺には上述の内部EGRガスを持込ま
ず、燃料と内部EGRガスとの混合を可及的回避するこ
とができ、層状化および燃焼性を損なうことがない効果
がある。
According to the sixth aspect of the present invention,
In addition to the effect of the first or second aspect of the present invention, since the connection opening for the internal EGR communication passage with the primary intake port is provided near the cylinder wall, the communication passage is formed from the secondary intake port. And the internal EGR brought into the cylinder via the primary intake port
The gas can be guided to the outer peripheral portion in the cylinder (the outer peripheral region of the swirl). Therefore, the above-mentioned internal EGR gas is not brought around the ignition plug provided substantially corresponding to the center of the cylinder. Mixing with EGR gas can be avoided as much as possible, and there is an effect that stratification and flammability are not impaired.

【0033】この発明の請求項7記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上述のプライ
マリ吸気ポートの内部EGR用の連通路の接続開口部よ
り上流側に燃料噴射弁(インジェクタ)を配設したの
で、再循環される内部EGRガスが燃料噴射弁の噴孔部
に至るのを防止して、該噴孔の目詰りを阻止することが
できると共に、燃料と内部EGRガスとの混合を回避す
ることができる効果がある。
According to the invention described in claim 7 of the present invention,
In addition to the effect of the first aspect of the present invention, since the fuel injection valve (injector) is disposed upstream of the connection opening of the communication path for the internal EGR of the primary intake port, the internal recirculated air is recirculated. This prevents the EGR gas from reaching the injection hole of the fuel injection valve, thereby preventing clogging of the injection hole, and has the effect of avoiding mixing of fuel and internal EGR gas.

【0034】[0034]

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はエンジンの制御装置を示し、図1、図2
において直列4気筒エンジン(但し、図1においては2
つの気筒のみを、図2においては1つの気筒のみを示
す)のシリンダブロックに合計4つの気筒1…を形成す
る一方、このシリンダブロック上部に固定したシリンダ
ヘッド2には単一の気筒当り2つの吸気ポート3,4と
2つの排気ポート5,6とを形成すると共に、これらの
各吸排気ポートを適宜開閉する吸気弁7および排気弁8
を設け、吸気2弁排気2弁構造に構成している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The drawings show a control device of the engine, and FIGS.
Inline four-cylinder engine (however, in FIG.
A single cylinder is shown in FIG. 2), and a total of four cylinders 1... Are formed in a cylinder block. An intake valve 7 and an exhaust valve 8 which form intake ports 3 and 4 and two exhaust ports 5 and 6 and open and close these intake and exhaust ports appropriately.
Are provided to form an intake two-valve exhaust two-valve structure.

【0035】ここで、上述の2つの吸気ポート3,4の
うちの一方の吸気ポート3は、プライマリ吸気ポート
(以下単にP吸気ポートと略記する)であり、このP吸
気ポート3はシリンダ外周方向に指向して開口されてい
て、良好なスワール(筒内横渦)を形成すべくスワール
生成用ポートに構成され、他方の吸気ポート4はセカン
ダリ吸気ポート(以下単にS吸気ポートと略記する)で
あり、このS吸気ポート4はシリンダ中心方向に指向し
て開口されていてシリンダ中心に方向性をもたせ、スワ
ール流と干渉することを極力抑えるタンブル流(筒内縦
渦)を形成すべく構成されいる。
Here, one of the two intake ports 3 and 4 is a primary intake port (hereinafter simply abbreviated as P intake port). And is configured as a swirl generation port to form a good swirl (in-cylinder lateral vortex), and the other intake port 4 is a secondary intake port (hereinafter simply abbreviated as S intake port). The S intake port 4 is opened in the direction of the center of the cylinder so as to have directionality at the center of the cylinder, and is configured to form a tumble flow (in-cylinder longitudinal vortex) that minimizes interference with the swirl flow. I have.

【0036】また上述のP吸気ポート3にはインテーク
マニホルド9に形成されたプライマリ吸気通路10(以
下単にP吸気通路と略記する)を連通接続し、上述のS
吸気ポート4にはインテークマニホルド9に形成された
セカンダリ吸気通路11(以下単にS吸気通路と略記す
る)を連続接続すると共に、これらP吸気通路10およ
びS吸気通路の上流側にはサージタンク(図示せず)を
連通接続している。
A primary intake passage 10 (hereinafter simply abbreviated as P intake passage) formed in an intake manifold 9 is connected to the above-mentioned P intake port 3 so as to communicate therewith.
A secondary intake passage 11 (hereinafter simply referred to as an S intake passage) formed in an intake manifold 9 is continuously connected to the intake port 4, and a surge tank (see FIG. 1) is provided upstream of the P intake passage 10 and the S intake passage. (Not shown).

【0037】一方、上述の2つの排気ポート5,6は集
合部12で集合させて、単一気筒当り1つの排気通路1
3に連通している。
On the other hand, the above-mentioned two exhaust ports 5 and 6 are gathered at the gathering portion 12 to form one exhaust passage 1 per single cylinder.
It communicates with 3.

【0038】上述の両吸気ポート4,3を連通する内部
EGR用の連通路14を設け、この連通路14を介して
S吸気ポート4からP吸気ポート3を介して気筒1内に
内部EGRを行なうように構成している。
A communication passage 14 for the internal EGR is provided for communicating the above-mentioned intake ports 4 and 3, and the internal EGR is transferred from the S intake port 4 through the P intake port 3 into the cylinder 1 through the communication passage 14. It is configured to do so.

【0039】すなわち上述の内部EGR用の連通路14
の一方の接続開口部14aをS吸気ポート4のシリンダ
ヘッド2端部寄りの位置に開口し、この連通路14の他
方の接続開口部14bをP吸気ポート3におけるシリン
ダ壁近傍側に開口して、各要素4,14a,14,14
b,3を介して内部EGRを行なうように構成してい
る。
That is, the above-described communication path 14 for the internal EGR
One of the connection openings 14a is opened at a position near the end of the cylinder head 2 of the S intake port 4, and the other connection opening 14b of the communication passage 14 is opened at the side of the P intake port 3 near the cylinder wall. , Each element 4, 14a, 14, 14
The internal EGR is performed via b and 3.

【0040】また上述のシリンダヘッド2には点火プラ
グ15を配置し、この点火プラグ15のスパークギャッ
プを気筒1の略中央に臨設する一方、P吸気ポート3の
内部EGR用の連通路14の接続開口部14bよりも上
流側にはインジェクタ16を配置している。この実施例
ではインテークマニホルド9におけるP吸気通路10に
インジェクタ16を臨設させている。
An ignition plug 15 is arranged in the above-mentioned cylinder head 2, and a spark gap of the ignition plug 15 is provided substantially at the center of the cylinder 1, while a communication path 14 for the internal EGR of the P intake port 3 is connected. The injector 16 is disposed upstream of the opening 14b. In this embodiment, an injector 16 is provided in the P intake passage 10 of the intake manifold 9.

【0041】ところで上述のS吸気ポート4における内
部EGR用の連通路14の接続開口部14aよりも上流
側には、開閉弁としてのスワールコントロール弁17
(以下単にSCVと略記する)を設け、このSCV17
で筒内流動を強弱制御すべく構成している。図9に示す
如くSCV17の下流側または上流側にEGR制御弁1
8,19を択一もしくは同時に設け、上述の各EGR制
御弁18,19の開度調整により内部EGRの還流量お
よび還流タイミングを制御すべく構成してもよい。
A swirl control valve 17 as an on-off valve is located upstream of the connection opening 14a of the internal EGR communication passage 14 in the S intake port 4 described above.
(Hereinafter simply abbreviated as SCV), and this SCV17
With this, the in-cylinder flow is controlled to be strong or weak. As shown in FIG. 9, an EGR control valve 1 is provided downstream or upstream of the SCV 17.
Alternatively, the EGR control valves 18 and 19 may be provided alternatively or simultaneously to control the recirculation amount and the recirculation timing of the internal EGR by adjusting the opening degrees of the EGR control valves 18 and 19 described above.

【0042】上述のEGR制御弁18をSCV17の下
流に設けた場合には、特にリーン領域、アイドル等の運
転状況において燃焼に対する要求スワール比や必要空気
量等によりSCV17を全閉もしくは微少開度とし、燃
焼安定性によりEGR量を極力小量としたい領域で、S
CV17下流のEGR制御弁18を閉じることで、閉空
間容積を減少させ、既然ガス(内部EGRガス)の吹返
し量の抑制を図って、燃焼安定性を良好となすことがで
きる。
When the above-mentioned EGR control valve 18 is provided downstream of the SCV 17, the SCV 17 can be fully closed or slightly opened depending on the required swirl ratio for combustion, the required air amount, and the like, particularly in an operating condition such as a lean region or idling. In the region where it is desired to minimize the EGR amount due to combustion stability,
By closing the EGR control valve 18 downstream of the CV 17, the volume of the closed space is reduced, and the blowback amount of the existing gas (internal EGR gas) is suppressed, so that good combustion stability can be achieved.

【0043】一方、上述のEGR制御弁19をSCV1
7の上流に設けた場合には、中回転かつ中高負荷領域な
どで要求EGR量が多く、SCV17の開度が大となる
領域において、SCV17を全開とし、EGR制御弁1
9で筒内流動を強制御することによってSCV17のE
GRに対する通気抵抗を小さくし、この内部EGRガス
の筒内への流入時の応答遅れを減少させて、サイクル毎
のEGRの安定性を図ることができる。
On the other hand, the EGR control valve 19 is set to SCV1
7, the SCV 17 is fully opened in a region where the required amount of EGR is large and the opening degree of the SCV 17 is large in a middle rotation and middle and high load region, and the like, and the EGR control valve 1
9 to strongly control the in-cylinder flow,
The ventilation resistance to the GR is reduced, and the response delay when the internal EGR gas flows into the cylinder is reduced, so that the EGR in each cycle can be stabilized.

【0044】また上述のP吸気ポート3の吸気弁および
S吸気ポート4の吸気弁7にはそれぞれ独立してバルブ
タイミング可変装置20(以下単にVVTと略記する)
が設けられているが、ここではS吸気ポート4の吸気弁
7のバルブタイミング開弁時期、閉弁時期、およびバル
ブリフト量を可変するVVT20の具体的構成について
述べる。なお排気弁8は図示しない通常の動弁系により
駆動される。
The above-described intake valve of the P intake port 3 and the intake valve 7 of the S intake port 4 are independently provided with a variable valve timing device 20 (hereinafter simply referred to as VVT).
Here, a specific configuration of the VVT 20 that changes the valve timing of the intake valve 7 of the S intake port 4, the valve opening timing, the valve closing timing, and the valve lift amount will be described. The exhaust valve 8 is driven by a normal valve train (not shown).

【0045】図2に示すようにカムノーズを有するカム
21でそのピストン22が駆動されるVVT用オイルポ
ンプ23を設け、このVVT用オイルポンプ23のイン
レット部は逆止弁24を介してエンジン側のオイルポン
プ25の吐出側に接続され、上述のVVT用オイルポン
プ23のアウトレット部はアウトレットライン26を介
してアクチュエータ27の入口部に接続され、このアク
チュエータ27のプランジャ28を吸気弁7におけるバ
ルブステム上端に圧接されている。また上述のアクチュ
エータ27の出口部にはドレンライン29を接続すると
共に、上述の各ライン26,29にソレノイド弁30,
31を介設し、アクチュエータ27の油室に配給される
油圧、配給時期、ドレン量を上述のソレノイド弁30,
31で制御することにより、S吸気ポート4の吸気弁7
と排気弁8とのオーバラップ量を可変して、内部EGR
量を調整すべく構成している。なお、P吸気ポート3吸
気弁におけるバルブタイミング、バルブリフト量を可変
するVVT(図示せず)も略同一構成である。また図2
において32はオイルサクションライン、33はタンク
に相当するオイルパンである。
As shown in FIG. 2, a VVT oil pump 23 whose piston 22 is driven by a cam 21 having a cam nose is provided. The inlet of the VVT oil pump 23 is connected to the engine side through a check valve 24. The outlet of the VVT oil pump 23 is connected to an inlet of an actuator 27 through an outlet line 26. A plunger 28 of the actuator 27 is connected to an upper end of a valve stem of the intake valve 7 by an oil pump 25. Is pressed against. A drain line 29 is connected to the outlet of the actuator 27, and a solenoid valve 30,
The oil pressure to be distributed to the oil chamber of the actuator 27, the distribution timing, and the drain amount are interposed between the solenoid valves 30,
31 controls the intake valve 7 of the S intake port 4.
And the amount of overlap between the exhaust valve 8 and the internal EGR
It is configured to adjust the amount. The VVT (not shown) for varying the valve timing and the valve lift in the P intake port 3 intake valve has substantially the same configuration. FIG. 2
In the figure, 32 is an oil suction line, and 33 is an oil pan corresponding to a tank.

【0046】図3はエンジンの制御装置の制御回路を示
し、CPU40はディストリビュータ34からのエンジ
ン回転数Ne、エアフロセンサ35(またはエアフロメ
ータ)からの吸入空気量Q、リニアO2 センサ36から
の実空燃比A/Fなどの必要な各種信号入力に基づい
て、ROM37に格納されたプログラムに従って、CE
=Q/Neの演算式により負荷CEを演算すると共に、
インジェクタ16、VVT20、SCV17、EGR制
御弁18,19を駆動制御し、またRAM38は図4に
示す第1マップM1、図5に示す第2マップM2、図6
に示す第3マップM3などの必要なマップやデータを記
憶する。
FIG. 3 shows a control circuit of the engine control device. The CPU 40 controls the engine speed Ne from the distributor 34, the intake air amount Q from the air flow sensor 35 (or air flow meter), and the actual speed from the linear O 2 sensor 36. Based on various necessary signal inputs such as air-fuel ratio A / F, CE
= Q / Ne, and the load CE is calculated.
The injector 16, the VVT 20, the SCV 17, and the EGR control valves 18 and 19 are drive-controlled, and the RAM 38 stores a first map M1 shown in FIG. 4, a second map M2 shown in FIG.
Necessary maps and data such as a third map M3 shown in FIG.

【0047】ここで、上述の第1マップM1(図4参
照)は横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷を
とって、目標空燃比をA/F=14,7(λ=1)、A
/F=18、A/F=20、A/F=24、A/F=2
6にそれぞれ区画したA/Fマップであって、全負荷域
としてのλ=1より低負荷側のA/F=16近傍におい
てVVTによるセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気弁
とのオーバラップ量調整により内部EGRを行なうため
のものである。なお、A/F=16の領域では内部EG
R量を少(オーバラップ量も小)に、A/F=18の領
域では内部EGR量を多(オーバラップ量も大)に、A
/F=20の領域では内部EGR量を少(オーバラップ
量も小)になるように上述の目標空燃比と併せて内部E
GR量をも設定したマップであり、実空燃比を目標空燃
比に制御するには両空燃比の偏差に基づいてインジェク
タ16からの燃料噴射量を制御すればよい。
In the first map M1 (see FIG. 4), the horizontal axis indicates the engine speed Ne, the vertical axis indicates the load, and the target air-fuel ratio is A / F = 14.7 (λ = 1), A
/ F = 18, A / F = 20, A / F = 24, A / F = 2
6, in which the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve of the secondary intake port is adjusted by VVT in the vicinity of A / F = 16 on the lower load side than λ = 1 as the full load area. Is used to perform internal EGR. In the region of A / F = 16, the internal EG
The R amount is small (the overlap amount is also small), and the internal EGR amount is large (the overlap amount is large) in the region of A / F = 18.
In the region of / F = 20, the internal EGR amount is reduced together with the target air-fuel ratio so that the internal EGR amount becomes small (the overlap amount is also small).
This is a map in which the GR amount is also set. In order to control the actual air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, the fuel injection amount from the injector 16 may be controlled based on the difference between the two air-fuel ratios.

【0048】また上述の第2マップM2(図5参照)は
横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷をとっ
て、SCV17の開閉領域およびリニア制御領域を区画
したSCV制御マップであり、図5にハッチングを施し
て示す低回転低負荷領域ではSCV17を全閉とし、λ
=1に相当する全負荷域ではSCV17を全開とし、両
領域間においてはSCV17の開度をリニア制御する。
The above-mentioned second map M2 (see FIG. 5) is an SCV control map in which the horizontal axis indicates the engine speed Ne and the vertical axis indicates the load, and the open / close area and the linear control area of the SCV 17 are partitioned. In the low-rotation low-load region shown by hatching in FIG. 5, the SCV 17 is fully closed and λ
In the full load region corresponding to = 1, the SCV 17 is fully opened, and the opening of the SCV 17 is linearly controlled between both regions.

【0049】さらに上述の第3マップM3(図6参照)
は横軸にエンジン回転数Neをとり、縦軸に負荷をとっ
て吸気量スロットル弁で制御する領域と、スロットル弁
を全開した状態下においてVVT20による吸気弁制御
領域とを区画した吸気量制御マップであり、図6にハッ
チングを施して示す領域(アイドル領域であり、図7に
示すトレードオフ点t以下の領域)ではVVT20によ
るバルブタイミングおよびバルブリフト量を高負荷、高
回転の状態に固定設定して、スロットル弁により吸気空
気量を制御する。すなわち、アイドル領域では油温、オ
イル粘度、油圧等が不安定で、吸入空気量や内部EGR
量がばらつきやすく、充分な燃焼安定性が得られないの
で、これを回避する目的と、アイドル領域において後述
するようにS吸気ポート4の吸気弁7をP吸気ポート3
の吸気弁に対して早閉じにすると、その閉じタイミング
が早すぎて、筒内温度が低下し、結果的に燃焼悪化を招
くので、これを回避する目的と、上述VVT20が油圧
駆動式であるため、油圧による応答遅れが生じ、特にV
VT20による小リフト時の誤差が大きくなるので、こ
の誤差変動を防止する目的とにより、上述のアイドル領
域においては吸入空気量をスロットル弁にて制御する。
なお、VVT20による吸気弁制御領域においてはスロ
ットル開度TVOを全開WOTにしてポンピングロス低
減を図る一方、冷間時(冷間か否かの検出は水温センサ
などを用いる)においてもVVT20を全負荷状態に固
定設定し、スロットル弁により吸入空気量の制御を行な
う。
Further, the above-mentioned third map M3 (see FIG. 6)
Is an intake air amount control map in which the horizontal axis indicates the engine speed Ne and the vertical axis indicates the load, and the load is controlled by the intake air amount throttle valve, and the intake valve control region by the VVT 20 when the throttle valve is fully opened. In a region hatched in FIG. 6 (idle region, a region below the trade-off point t shown in FIG. 7), the valve timing and the valve lift amount by the VVT 20 are fixedly set to a state of high load and high rotation. Then, the intake air amount is controlled by the throttle valve. That is, in the idle range, the oil temperature, oil viscosity, oil pressure, etc. are unstable, and the intake air amount and internal EGR
In order to avoid this, the intake valve 7 of the S intake port 4 is connected to the P intake port 3 in the idle region as described later.
If the intake valve is closed early, the closing timing is too early and the in-cylinder temperature decreases, resulting in deterioration of combustion. Therefore, in order to avoid this, the VVT 20 is hydraulically driven. Therefore, a response delay due to hydraulic pressure occurs, and
Since the error at the time of the small lift by the VT 20 becomes large, the intake air amount is controlled by the throttle valve in the above-mentioned idle region for the purpose of preventing the fluctuation of the error.
In addition, in the intake valve control region by the VVT 20, the throttle opening TVO is set to the fully open WOT to reduce the pumping loss, while the VVT 20 is fully loaded even in a cold state (a cold state is detected using a water temperature sensor or the like). The state is fixedly set, and the intake air amount is controlled by the throttle valve.

【0050】一方、上述のCPU40はRAM38の記
憶情報を読出して、低負荷側において、少なくとも理論
空燃比(A/F=14.7、λ=1)よりも希薄な空燃
比でエンジンを運転するリーンバーン手段と、空燃比が
リーンの低負荷側では少なくともS吸気ポート4の吸気
弁7の開弁時期を排気弁8の閉弁時期とオーバラップさ
せると共に、S吸気ポート4の吸気弁7がP吸気ポート
3の吸気弁に対応して早開き、かつ早閉じに制御する制
御手段(具体的にはVVT20を制御してオーバラップ
量を可変する)と、を兼ねる。
On the other hand, the CPU 40 reads the information stored in the RAM 38 and operates the engine at a low load side with an air-fuel ratio at least leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.7, λ = 1). On the lean burn means and at the low load side where the air-fuel ratio is lean, at least the opening timing of the intake valve 7 of the S intake port 4 overlaps the closing timing of the exhaust valve 8 and the intake valve 7 of the S intake port 4 It also serves as control means (specifically, controlling the VVT 20 to vary the amount of overlap) to control the opening and closing of the valve early corresponding to the intake valve of the P intake port 3.

【0051】すなわち、図7は各弁のバルブリフトカー
ブを示し、同図においてdは排気弁8のバルブリフトカ
ーブ、e,f,gはS吸気ポート4の吸気弁7をVVT
20で制御した時の各バルブリフトカーブh,i,jは
P吸気ポート3の吸気弁をVVT(図示せず)で制御し
た時の各バルブリフトカーブであって、空燃比A/Fが
リーンの低負荷側ではS吸気ポート4の吸気弁7の開弁
時期(バルブリフトカーブe、f、g参照)を排気弁8
の閉弁時期(バルブリフトカーブd参照)とオーバラッ
プさせると共に、S吸気ポート4の吸気弁7(バルブリ
フトカーブe、f、g参照)がP吸気ポート3の吸気弁
(バルブリフトカーブh、i、j参照)に対して早開
き、かつ早閉じになるように制御する。
That is, FIG. 7 shows a valve lift curve of each valve. In FIG. 7, d is a valve lift curve of the exhaust valve 8, and e, f, and g are VVT values of the intake valve 7 of the S intake port 4.
20 are valve lift curves h, i, j when the intake valve of the P intake port 3 is controlled by VVT (not shown), and the air-fuel ratio A / F is lean. On the low load side, the opening timing of the intake valve 7 of the S intake port 4 (see valve lift curves e, f, g) is determined by the exhaust valve 8.
And the intake valve 7 of the S intake port 4 (see valve lift curves e, f, and g) overlaps with the valve closing timing (see valve lift curve d). i, j) are controlled so as to open early and close early.

【0052】図示実施例は上記の如く構成するようにし
て、以下作用を説明する。図3に示すCPU40はディ
ストリビュータ34からのエンジン回転数Ne、エアフ
ロセンサ35からの吸入空気量Q、リニアO2 センサ3
6からの実空燃比A/Fなどの必要な各種信号入力に基
づいて、図4、図5、図6に示すそれぞれのマップM
1,M2,M3の記憶内容に従って、インジェクタ1
6、VVT20、SCV17、EGR制御弁18,19
を駆動制御するので、図4に示すA/F=16の領域に
おいては少量の内部EGRガスを再循環させ、同図に示
すA/F=18の領域においては多量の内部EGRガス
を再循環させ、同図に示すA/F=20の領域において
は少量の内部EGRガスを再循環させる。
The operation of the embodiment shown in FIG. The CPU 40 shown in FIG. 3 includes an engine speed Ne from the distributor 34, an intake air amount Q from the airflow sensor 35, the linear O 2 sensor 3
4, 5, and 6 based on various necessary signal inputs such as the actual air-fuel ratio A / F from FIG.
Injector 1 according to the storage contents of M1, M2 and M3
6, VVT20, SCV17, EGR control valves 18, 19
, A small amount of internal EGR gas is recirculated in the region of A / F = 16 shown in FIG. 4, and a large amount of internal EGR gas is recirculated in the region of A / F = 18 shown in FIG. Then, a small amount of the internal EGR gas is recirculated in the region of A / F = 20 shown in FIG.

【0053】つまり、上述のCPU40は空燃比がリー
ンの低負荷側ではS吸気ポート4の吸気弁7の開弁時期
を排気弁8の開弁時期とオーバラップ(図7参照)させ
ると共に、S吸気ポート4の吸気弁7がP吸気ポート3
の吸気弁に対して早開き、かつ早閉じになるように制御
するので、P吸気ポート3をS吸気ポート4に対して遅
くまで開弁させることができ、P吸気ポート3からの筒
内流動を強化して、この筒内流動により成層燃焼を図っ
て、リーンバーンを達成することができる。
That is, the above-described CPU 40 makes the opening timing of the intake valve 7 of the S intake port 4 overlap with the opening timing of the exhaust valve 8 (see FIG. 7) on the low load side where the air-fuel ratio is lean (see FIG. 7). The intake valve 7 of the intake port 4 is the P intake port 3
, The P intake port 3 can be opened to the S intake port 4 late, so that the in-cylinder flow from the P intake port 3 is controlled. , And stratified combustion can be achieved by the in-cylinder flow to achieve lean burn.

【0054】また上述のS吸気ポート4の吸気弁7の開
弁時期と排気弁8の閉弁時期とのオーバラップ(図7参
照)により再燃性が良好な内部EGRが行なわれる。こ
の内部EGRガスはセカンダリ吸気ポートの吸気弁と排
気弁とのオーバラップ量に応じて各要素4,14a,1
4,14b,3,1の経路を通ってスワールの外周域に
再循環される。
Further, due to the overlap between the opening timing of the intake valve 7 of the S intake port 4 and the closing timing of the exhaust valve 8 (see FIG. 7), internal EGR with good recombustibility is performed. The internal EGR gas is supplied to each element 4, 14a, 1 according to the amount of overlap between the intake valve and the exhaust valve of the secondary intake port.
4, 14b, 3, 1 are recirculated to the outer peripheral area of the swirl.

【0055】このように内部EGRを行なうことで、筒
内流動に起因して冷却損失が発生し、外部EGRに対し
てHC排出量が増加傾向となるのを抑制し、かつEGR
効果によりNOx排出量をも低減することができる。す
なわち、内部EGRは再循環される不活性ガス(既燃ガ
ス)の温度が高く、再燃性が良好であるうえ、燃料の気
化、霧化も良好となるので、図8に従来の外部EGRに
よるHC排出量を点線の特性cで、この実施例の内部E
GRによるHC排出量を実線の特性kでそれぞれ示すよ
うに、HC排出量の低減を図ることができると同時に、
EGR効果により図8に特性mで示すようにNOx排出
量をも低減することができる。なお、図8に点線で示す
特性nは外部EGRを行なった場合のNOx排出量の変
化である。
By performing the internal EGR in this manner, it is possible to suppress the occurrence of a cooling loss due to the in-cylinder flow and the tendency of the HC discharge amount to increase with respect to the external EGR, and to reduce the EGR.
The effect can also reduce NOx emission. That is, the internal EGR has a high temperature of the recirculated inert gas (burned gas), has good recombustibility, and has good fuel vaporization and atomization. The amount of HC emission is represented by the dotted line characteristic c,
As shown by the solid line characteristic k, the amount of HC emission by GR can be reduced, and at the same time, the amount of HC emission can be reduced.
Due to the EGR effect, the NOx emission can be reduced as shown by the characteristic m in FIG. Note that the characteristic n indicated by the dotted line in FIG. 8 is a change in the NOx emission amount when the external EGR is performed.

【0056】また上述のP吸気ポート3をスワール生成
用ポートに構成したので、良好なスワール(筒内横渦)
を生成することができ、この結果、希薄燃焼限界(リー
ンリミット)の向上を図って、燃費向上を達成すること
ができる効果がある。
Since the above-mentioned P intake port 3 is configured as a swirl generation port, good swirl (in-cylinder lateral vortex) is obtained.
As a result, there is an effect that the lean burn limit (lean limit) can be improved and the fuel efficiency can be improved.

【0057】さらに、上述の内部EGR用の連通路14
におけるP吸気ポート3との接続開口部14dをシリン
ダ壁近傍側に設けたので、上述のS吸気ポート4から連
通路14およびP吸気ポート3を介してシリンダ内に持
込まれる内部EGRガスをシリンダ内の外周部に導くこ
とができ、このため、気筒1の略中央に対応して設けら
れた点火プラグ15周辺には上述の内部EGRガスを持
込まず、燃料と内部EGRガスとの混合を可及的回避す
ることができ、層状化および燃焼性を損なうことがない
効果がある。
Further, the communication path 14 for the internal EGR described above
Since the connection opening 14d with the P intake port 3 is provided near the cylinder wall, the internal EGR gas brought into the cylinder from the S intake port 4 via the communication passage 14 and the P intake port 3 is supplied to the cylinder. Therefore, the above-mentioned internal EGR gas is not brought into the vicinity of the ignition plug 15 provided substantially corresponding to the center of the cylinder 1 and mixing of the fuel and the internal EGR gas can be performed. This has the effect of preventing stratification and flammability.

【0058】加えて、上述のS吸気ポート4の吸気弁7
と排気弁8とのオーバラップ量を可変(図7のバルブリ
フトカーブe、f、g参照)して、内部EGR量を調整
するVVT20を設けたので、このVVT20により上
述のS吸気ポート4の吸気弁7のバルブタイミング特に
開弁時期を調整することで、オーバラップ量を可変し、
オーバラップ量大の時には内部EGR量を増加し、オー
バラップ量小の時には内部EGR量を減少することがで
きる。この結果、内部EGR量をエンジン運転状態に対
応して任意かつ適切に調整することができる効果があ
る。
In addition, the above-described intake valve 7 of the S intake port 4
The VVT 20 for adjusting the internal EGR amount by varying the amount of overlap between the exhaust gas and the exhaust valve 8 (see valve lift curves e, f, and g in FIG. 7) is provided. By adjusting the valve timing of the intake valve 7, especially the valve opening timing, the amount of overlap is varied,
When the overlap amount is large, the internal EGR amount can be increased, and when the overlap amount is small, the internal EGR amount can be reduced. As a result, there is an effect that the internal EGR amount can be arbitrarily and appropriately adjusted according to the engine operating state.

【0059】しかも、A/F=16〜20において上述
のVVTによるオーバラップ量の調整により内部EGR
を行なうので、EGR効果により特にNOx排出量を最
も効果的に低減させることができ、所謂中間空燃比の使
用を可能とすることができる効果がある。
In addition, when the A / F is 16 to 20, the internal EGR is controlled by adjusting the overlap amount by the above-mentioned VVT.
Is performed, the NOx emission can be reduced most effectively by the EGR effect, and the use of a so-called intermediate air-fuel ratio can be achieved.

【0060】また、上述のP吸気ポート3の内部EGR
用の連通路14の接続開口部14bより上流側にインジ
ェクタ16を配設したので、再循環される内部EGRガ
スがインジェクタ16の噴孔部に至るのを防止して、該
噴孔の目詰まりを阻止することができると共に、燃料と
内部EGRガスとの混合を回避することができる効果が
ある。
Further, the internal EGR of the aforementioned P intake port 3
The injector 16 is disposed on the upstream side of the connection opening 14b of the communication passage 14, so that the recirculated internal EGR gas is prevented from reaching the injection hole of the injector 16, and the injection hole is clogged. And mixing of the fuel and the internal EGR gas can be avoided.

【0061】なお、この実施例では上述のP吸気ポート
3がスワール生成用ポートであり、上述のS吸気ポート
4がタンブル流生成用ポートであるから、筒内流動はエ
ンジン負荷に応じて強スワールから適度な斜めスワール
(スワールとタンブルとを合成した筒内流動)に適宜制
御され、混合気形成も点火プラグ15近傍の層状化から
筒内の均一化までが制御可能となる。
In this embodiment, since the above-mentioned P intake port 3 is a swirl generation port and the above-mentioned S intake port 4 is a tumble flow generation port, the in-cylinder flow is strongly swirled according to the engine load. To an appropriate diagonal swirl (in-cylinder flow obtained by combining swirl and tumble), and the mixture formation can be controlled from stratification near the spark plug 15 to uniformity in the cylinder.

【0062】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のエンジンは、実施例の直列4気筒
エンジンに対応し、以下同様に、プライマリ吸気ポート
は、P吸気ポート3に対応し、セカンダリ吸気ポート
は、S吸気ポート4に対応し、リーンバーン手段は、R
AM38に記憶させた第1マップM1およびCPU40
に対応し、制御手段は、CPU40に対応し、セカンダ
リ吸気ポートにおける内部EGR用の連通路接続部は、
接続開口部14aに対応し、開閉弁は、SCV17また
はEGR制御弁18,19に対応し、バルブタイミング
可変装置は、VVT20に対応し、燃料噴射弁は、イン
ジェクタ16に対応するも、この発明は、上述の実施例
の構成のみに限定されるものではない。
In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment, the engine of the present invention corresponds to the in-line four-cylinder engine of the embodiment, and similarly, the primary intake port corresponds to the P intake port 3. The secondary intake port corresponds to the S intake port 4, and the lean burn means
First map M1 and CPU 40 stored in AM 38
The control means corresponds to the CPU 40, and the communication path connecting portion for the internal EGR in the secondary intake port is:
Although the opening / closing valve corresponds to the connection opening 14a, the opening / closing valve corresponds to the SCV17 or the EGR control valves 18 and 19, the variable valve timing device corresponds to the VVT20, and the fuel injection valve corresponds to the injector 16. However, the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のエンジンの制御装置を示す概略平面
図。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an engine control device of the present invention.

【図2】本発明のエンジンの制御装置を示す系統図。FIG. 2 is a system diagram showing an engine control device of the present invention.

【図3】制御回路ブロック図。FIG. 3 is a control circuit block diagram.

【図4】RAMに記憶させた第1マップの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a first map stored in a RAM.

【図5】RAMに記憶させた第2マップの説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a second map stored in a RAM.

【図6】RAMに記憶させた第3マップの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a third map stored in a RAM.

【図7】吸排気弁のバルブリフトカーブを示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a valve lift curve of an intake / exhaust valve.

【図8】EGR率に対するNOx、HCの各排出量を示
す特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the amounts of NOx and HC emitted with respect to the EGR rate.

【図9】セカンダリ吸気ポート側に設ける開閉弁の他の
実施例を示す概略平面図。
FIG. 9 is a schematic plan view showing another embodiment of the on-off valve provided on the secondary intake port side.

【図10】クレーム対応図。FIG. 10 is a diagram corresponding to claims.

【図11】空燃比に対するNOx、HCの各排出量を示
す特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing respective NOx and HC emissions with respect to an air-fuel ratio.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…気筒 3…P吸気ポート(スワール生成用ポート) 4…S吸気ポート 7…S吸気ポートの吸気弁 8…排気弁 14…連通路 14a,14b…接続開口部 16…インジェクタ 17…SCV 18,19…EGR制御弁 20…VVT 40…CPU(制御手段) M1…第1マップ(リーンバーン手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 3 ... P intake port (port for swirl generation) 4 ... S intake port 7 ... Intake valve of S intake port 8 ... Exhaust valve 14 ... Communication passage 14a, 14b ... Connection opening 16 ... Injector 17 ... SCV 18, 19 EGR control valve 20 VVT 40 CPU (control means) M1 first map (lean burn means)

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02B 31/02 F02B 31/02 J F02D 13/02 F02D 13/02 H K F02M 25/07 510 F02M 25/07 510B 580 580C 69/00 360 69/00 360C (56)参考文献 特開 昭62−101829(JP,A) 特開 平3−160113(JP,A) 特開 昭54−126817(JP,A) 特開 平5−209531(JP,A) 特開 平5−86913(JP,A) 特開 平5−215002(JP,A) 実開 平1−176752(JP,U) 実開 昭59−119924(JP,U) 実開 平4−40158(JP,U) 実開 平4−47165(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 17/00 F02B 31/02 F01L 13/00 F02D 13/02 F02M 25/07 F02M 69/00 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02B 31/02 F02B 31/02 J F02D 13/02 F02D 13/02 H K F02M 25/07 510 F02M 25/07 510B 580 580C 69/00 360 69/00 360C (56) Reference JP-A-62-101829 (JP, A) JP-A-3-160113 (JP, A) JP-A-54-126817 (JP, A) JP-A-5-209531 (JP JP-A-5-86913 (JP, A) JP-A-5-215002 (JP, A) JP-A-1-176752 (JP, U) JP-A-59-119924 (JP, U) JP-A-59-19242 4-40158 (JP, U) Japanese Utility Model 4-47165 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02B 17/00 F02B 31/02 F01L 13/00 F02D 13 / 02 F02M 25/07 F02M 69/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】単一の気筒に対して設けられるプライマリ
吸気ポートおよびセカンダリ吸気ポートと、上記両吸気
ポートを連通する内部EGR用の連通路と、全負荷域よ
り低負荷側においては少なくとも理論空燃比よりも希薄
な空燃比で運転するリーンバーン手段とを備えたエンジ
ンの制御装置であって、空燃比がリーンの全負荷域より
低負荷側では少なくともセカンダリ吸気ポートの吸気弁
の開弁時期を排気弁の閉弁時期とオーバラップさせると
共に、セカンダリ吸気ポートの吸気弁がプライマリ吸気
ポートの吸気弁に対して早開き、かつ早閉じに制御する
制御手段を備えたエンジンの制御装置。
1. A primary intake port and a secondary intake port provided for a single cylinder, a communication passage for internal EGR communicating between the two intake ports, and at least a stoichiometric air passage on a lower load side than a full load region. A lean burn means operating at a leaner air-fuel ratio than the fuel ratio, wherein the air-fuel ratio is at least lower than the full load range of the lean side at least on the load side and the opening timing of the intake valve of the secondary intake port is reduced. An engine control device comprising a control means for controlling the intake valve of a secondary intake port to open and close quickly with respect to the intake valve of a primary intake port while overlapping with a closing timing of an exhaust valve.
【請求項2】上記プライマリ吸気ポートをスワール生成
用ポートに構成した請求項1記載のエンジンの制御装
置。
2. The engine control device according to claim 1, wherein said primary intake port is configured as a swirl generation port.
【請求項3】セカンダリ吸気ポートにおける内部EGR
用の連通路接続部の上流側に、少なくとも全負荷域より
低負荷側で閉弁方向に作動し、筒内流動の強弱制御を行
なうスワールコントロール弁が設けられた請求項1もし
くは2記載のエンジンの制御装置。
3. An internal EGR at a secondary intake port.
The engine according to claim 1 or 2, further comprising a swirl control valve which is operated in a valve closing direction at least on a load side lower than the full load range to control the strength of the in-cylinder flow, on an upstream side of the communication passage connecting portion. Control device.
【請求項4】上記セカンダリ吸気ポートの吸気弁と排気
弁とのオーバラップ量を可変して、内部EGR量を調整
するバルブタイミング可変装置を設けた請求項1,2も
しくは3記載のエンジンの制御装置。
4. The engine control according to claim 1, further comprising a variable valve timing device for adjusting an internal EGR amount by changing an amount of overlap between an intake valve and an exhaust valve of the secondary intake port. apparatus.
【請求項5】上記オーバラップ量をA/F=16〜20
域で他の領域よりも大きくする請求項4記載のエンジン
の制御装置。
5. The method according to claim 1, wherein the overlap amount is A / F = 16 to 20.
The engine control device according to claim 4, wherein the region is larger than other regions.
【請求項6】上記内部EGRの連通路におけるプライマ
リ吸気ポートとの接続開口部をシリンダ壁近傍側に設け
た請求項1もしくは2記載のエンジンの制御装置。
6. The engine control device according to claim 1, wherein a connection opening with the primary intake port in the communication path of the internal EGR is provided near the cylinder wall.
【請求項7】上記プライマリ吸気ポートの内部EGR用
の連通路の接続開口部より上流側に燃料噴射弁を配設し
た請求項1記載のエンジンの制御装置。
7. The engine control device according to claim 1, wherein a fuel injection valve is disposed upstream of a connection opening of the communication passage for the internal EGR of the primary intake port.
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