JP3491791B2 - エンジンの排気還流制御装置 - Google Patents
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- F02M26/44—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which a main EGR passage is branched into multiple passages
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気還
流制御装置に関し、特にターボ過給機を備えたエンジン
の排気還流制御装置に関する。
流制御装置に関し、特にターボ過給機を備えたエンジン
の排気還流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば、図４に示すように、
エンジン１の排気系３（排気マニホールド３Ａ）に、該
排気系３とエンジン１の吸気系２（例えば、吸気マニホ
ールド２Ａ）とを連通する排気還流路８を設け、この排
気還流路８に排気還流弁（以下「ＥＧＲ弁」という。）
７を設けると共に、このＥＧＲ弁７を電子制御装置６に
よってエンジン負荷状態等に応じて開弁することによ
り、排ガスの一部をエンジン１の吸気系２に還流して混
合気の燃焼温度を下げ、もって、ＮＯxの発生量を低減
させるようにした排気還流制御装置１０が公知である。
エンジン１の排気系３（排気マニホールド３Ａ）に、該
排気系３とエンジン１の吸気系２（例えば、吸気マニホ
ールド２Ａ）とを連通する排気還流路８を設け、この排
気還流路８に排気還流弁（以下「ＥＧＲ弁」という。）
７を設けると共に、このＥＧＲ弁７を電子制御装置６に
よってエンジン負荷状態等に応じて開弁することによ
り、排ガスの一部をエンジン１の吸気系２に還流して混
合気の燃焼温度を下げ、もって、ＮＯxの発生量を低減
させるようにした排気還流制御装置１０が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年のター
ボ過給機５を備えたエンジン１において、排ガスを吸気
系２に還流させる場合、図４に示すように、ターボ過給
機５及び吸気管２Ｂに設けられたインタークーラ５Ｃの
下流に還流させる手法と、図には示さないが、ターボ過
給機５の上流に還流する手法とが考えられる。しかし、
これらの場合、各々以下のような不具合が生じる。
ボ過給機５を備えたエンジン１において、排ガスを吸気
系２に還流させる場合、図４に示すように、ターボ過給
機５及び吸気管２Ｂに設けられたインタークーラ５Ｃの
下流に還流させる手法と、図には示さないが、ターボ過
給機５の上流に還流する手法とが考えられる。しかし、
これらの場合、各々以下のような不具合が生じる。
【０００４】即ち、排ガスをターボ過給機５及びインタ
ークーラ５Ｃの下流に還流する場合には、図４に示すよ
うに、ターボ過給機５によって加圧された吸気系２に排
ガスを還流させなければならないために、排気系３（排
気管３Ｂ）のタービン５Ａの上流に絞り３Ｃを設けて排
ガスの圧力を或る程度高めておく必要があるが、この絞
り３Ｃによって排気系３の圧力を上昇させると、エンジ
ン１のポンピングロスの上昇を引き起こすことになる。
ークーラ５Ｃの下流に還流する場合には、図４に示すよ
うに、ターボ過給機５によって加圧された吸気系２に排
ガスを還流させなければならないために、排気系３（排
気管３Ｂ）のタービン５Ａの上流に絞り３Ｃを設けて排
ガスの圧力を或る程度高めておく必要があるが、この絞
り３Ｃによって排気系３の圧力を上昇させると、エンジ
ン１のポンピングロスの上昇を引き起こすことになる。
【０００５】又、排ガスをターボ過給機５のコンプレッ
サ５Ｂの上流に還流する場合（図示省略）には、排ガス
に混入したカーボン等よってターボ過給機５のコンプレ
ッサ５Ｂやインタークーラ５Ｃが汚損されることにな
る。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、タ
ーボ過給機を備えたエンジンにおいて、ターボ過給機を
汚損することなく、又、エンジンのポンピングロスの上
昇を引き起こすことなく排気還流を行なうことができる
ターボ過給機を備えたエンジンの排気還流制御装置を提
供することを目的とする。
サ５Ｂの上流に還流する場合（図示省略）には、排ガス
に混入したカーボン等よってターボ過給機５のコンプレ
ッサ５Ｂやインタークーラ５Ｃが汚損されることにな
る。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、タ
ーボ過給機を備えたエンジンにおいて、ターボ過給機を
汚損することなく、又、エンジンのポンピングロスの上
昇を引き起こすことなく排気還流を行なうことができる
ターボ過給機を備えたエンジンの排気還流制御装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、吸気ポートと第１及び第２の排
気ポートが設けられたシリンダヘッドと、上記吸気ポー
トに接続された吸気通路と、当該吸気ポートを開閉する
吸気弁と、上記第１の排気ポートに接続された第１の排
気通路と、当該第１の排気ポートを開閉する第１の排気
弁と、上記第２の排気ポートを開閉する第２の排気弁
と、３次元カムを有するカムシャフト及び該カムシャフ
トを軸方向に変位させて第２の排気弁を開閉するための
実質的なカム形状を決定する開閉時期調整手段とからな
る第２の排気弁の弁開閉手段と、上記第１の排気通路に
配置されたタービン及び上記吸気通路に配置されたコン
プレッサからなるターボ過給機と、一端が上記第２の排
気ポートに接続され、他端が上記コンプレッサの下流側
の吸気通路に開口する第２の排気通路と、上記弁開閉手
段を介して第２の排気弁の開弁を行なう制御手段と、エ
ンジンの運転状態を検出する検出手段とを具備し、制御
手段は、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁
の可変域として、検出手段で検出したエンジン回転数及
びエンジン負荷に応じ上記弁開閉手段を介して第２の排
気弁を開弁させて、ＥＧＲガス量を調整可能としたこと
を特徴とする。
め、請求項１の発明は、吸気ポートと第１及び第２の排
気ポートが設けられたシリンダヘッドと、上記吸気ポー
トに接続された吸気通路と、当該吸気ポートを開閉する
吸気弁と、上記第１の排気ポートに接続された第１の排
気通路と、当該第１の排気ポートを開閉する第１の排気
弁と、上記第２の排気ポートを開閉する第２の排気弁
と、３次元カムを有するカムシャフト及び該カムシャフ
トを軸方向に変位させて第２の排気弁を開閉するための
実質的なカム形状を決定する開閉時期調整手段とからな
る第２の排気弁の弁開閉手段と、上記第１の排気通路に
配置されたタービン及び上記吸気通路に配置されたコン
プレッサからなるターボ過給機と、一端が上記第２の排
気ポートに接続され、他端が上記コンプレッサの下流側
の吸気通路に開口する第２の排気通路と、上記弁開閉手
段を介して第２の排気弁の開弁を行なう制御手段と、エ
ンジンの運転状態を検出する検出手段とを具備し、制御
手段は、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁
の可変域として、検出手段で検出したエンジン回転数及
びエンジン負荷に応じ上記弁開閉手段を介して第２の排
気弁を開弁させて、ＥＧＲガス量を調整可能としたこと
を特徴とする。
【０００７】又、請求項２の発明は、吸気ポートと第１
及び第２の排気ポートが設けられたシリンダヘッドと、
上記吸気ポートに接続された吸気通路と、当該吸気ポー
トを開閉する吸気弁と、上記第１の排気ポートに接続さ
れた第１の排気通路と、当該第１の排気ポートを開閉す
る第１の排気弁と、電磁弁にて構成され、上記第２の排
気ポートを開閉する第２の排気弁と、上記第１の排気通
路に配置されたタービン及び上記吸気通路に配置された
コンプレッサからなるターボ過給機と、一端が上記第２
の排気ポートに接続され、他端が上記コンプレッサの下
流側の吸気通路に開口する第２の排気通路と、上記第２
の排気弁の開弁を行なう制御手段と、エンジンの運転状
態を検出する検出手段とを具備し、制御手段は、第１の
排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域とし
て、検出手段で検出したエンジン回転数及びエンジン負
荷に応じ第２の排気弁を開弁させて、ＥＧＲガス量を調
整可能としたことを特徴とする。
及び第２の排気ポートが設けられたシリンダヘッドと、
上記吸気ポートに接続された吸気通路と、当該吸気ポー
トを開閉する吸気弁と、上記第１の排気ポートに接続さ
れた第１の排気通路と、当該第１の排気ポートを開閉す
る第１の排気弁と、電磁弁にて構成され、上記第２の排
気ポートを開閉する第２の排気弁と、上記第１の排気通
路に配置されたタービン及び上記吸気通路に配置された
コンプレッサからなるターボ過給機と、一端が上記第２
の排気ポートに接続され、他端が上記コンプレッサの下
流側の吸気通路に開口する第２の排気通路と、上記第２
の排気弁の開弁を行なう制御手段と、エンジンの運転状
態を検出する検出手段とを具備し、制御手段は、第１の
排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域とし
て、検出手段で検出したエンジン回転数及びエンジン負
荷に応じ第２の排気弁を開弁させて、ＥＧＲガス量を調
整可能としたことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】（作用）
請求項１の発明によれば、排気通路に絞り弁を設けるこ
となく吸気系より高い圧力の排ガスを、吸気系のコンプ
レッサ下流に還流させることができる。そして、排気通
路内の排ガスの圧力が比較的高い状態で第２の排気弁が
開弁され、排気還流される排ガスの圧力を常に吸気系よ
り高くできると共に、制御手段が、第１の排気弁の開弁
期間を第２の排気弁の開弁の可変域として、エンジン回
転数及びエンジン負荷に応じ第２の排気弁を開弁させる
ことで、ＥＧＲガス量を調整できることとなる。
となく吸気系より高い圧力の排ガスを、吸気系のコンプ
レッサ下流に還流させることができる。そして、排気通
路内の排ガスの圧力が比較的高い状態で第２の排気弁が
開弁され、排気還流される排ガスの圧力を常に吸気系よ
り高くできると共に、制御手段が、第１の排気弁の開弁
期間を第２の排気弁の開弁の可変域として、エンジン回
転数及びエンジン負荷に応じ第２の排気弁を開弁させる
ことで、ＥＧＲガス量を調整できることとなる。
【００１０】又、請求項２の発明によれば、第２の排気
弁の開閉動作を、第１の排気弁の動作と完全に独立させ
て、自由度が高く且つ精度の良い排気還流が可能にな
る。そして、排気通路内の排ガスの圧力が比較的高い状
態で第２の排気弁が開弁され、排気還流される排ガスの
圧力を常に吸気系より高くできると共に、制御手段が、
第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域
として、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じ第２の
排気弁を開弁させることで、ＥＧＲガス量を調整するこ
とができることとなる。
弁の開閉動作を、第１の排気弁の動作と完全に独立させ
て、自由度が高く且つ精度の良い排気還流が可能にな
る。そして、排気通路内の排ガスの圧力が比較的高い状
態で第２の排気弁が開弁され、排気還流される排ガスの
圧力を常に吸気系より高くできると共に、制御手段が、
第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域
として、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じ第２の
排気弁を開弁させることで、ＥＧＲガス量を調整するこ
とができることとなる。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、添付図面を参
照して説明する。尚、この第１の実施形態は、請求項１
に対応する。図１はエンジン１の排気還流制御装置１０
０を示す全体構成図、図２はエンジン１のピストン（図
示省略）の変位と第１，第２の吸気弁２１，２２及び第
１，第２の排気弁３１，３２の各々のリフト量変化を表
すグラフである。
照して説明する。尚、この第１の実施形態は、請求項１
に対応する。図１はエンジン１の排気還流制御装置１０
０を示す全体構成図、図２はエンジン１のピストン（図
示省略）の変位と第１，第２の吸気弁２１，２２及び第
１，第２の排気弁３１，３２の各々のリフト量変化を表
すグラフである。
【００１３】先ず、エンジン１の排気還流制御装置１０
０の構成について説明する。エンジン１は、例えば、４
気筒（＃１〜＃４）のディーゼルエンジンであり、該エ
ンジン１の排気還流制御装置１００は、吸気系２０、排
気系３０、動弁系４０、ターボ過給機５０及び開弁時期
制御部６０を備えている。
０の構成について説明する。エンジン１は、例えば、４
気筒（＃１〜＃４）のディーゼルエンジンであり、該エ
ンジン１の排気還流制御装置１００は、吸気系２０、排
気系３０、動弁系４０、ターボ過給機５０及び開弁時期
制御部６０を備えている。
【００１４】具体的には、吸気系２０は、吸気通路を構
成する吸気マニホールド２５及び吸気管２７よりなり、
この吸気系２０においては、エンジン１のシリンダヘッ
ド１Ｃに各気筒＃１〜＃４毎に第１の吸気ポート２３、
第２の吸気ポート２４が設けられ、該第１の吸気ポート
２３、第２の吸気ポート２４には吸気マニホールド２５
の各枝管２５ａ…が各々接続されている。又、上記第１
の吸気ポート２３，第２の吸気ポート２４には、各気筒
＃１〜＃４毎に当該各ポート２３，２４を開閉する第１
の吸気弁２１、第２の吸気弁２２が各々設けられている
（図１では、気筒＃１についてのみ図示している）。
成する吸気マニホールド２５及び吸気管２７よりなり、
この吸気系２０においては、エンジン１のシリンダヘッ
ド１Ｃに各気筒＃１〜＃４毎に第１の吸気ポート２３、
第２の吸気ポート２４が設けられ、該第１の吸気ポート
２３、第２の吸気ポート２４には吸気マニホールド２５
の各枝管２５ａ…が各々接続されている。又、上記第１
の吸気ポート２３，第２の吸気ポート２４には、各気筒
＃１〜＃４毎に当該各ポート２３，２４を開閉する第１
の吸気弁２１、第２の吸気弁２２が各々設けられている
（図１では、気筒＃１についてのみ図示している）。
【００１５】又、排気系３０は、第１の排気通路を構成
する第１の排気マニホールド３５及び排気管３７並びに
第２の排気通路を構成する第２の排気マニホールド３６
よりなり、この排気系３０においては、シリンダヘッド
１Ｃに第１の排気ポート３３，第２の排気ポート３４が
各気筒＃１〜＃４毎に設けられている。このうち第１の
排気ポート３３には第１の排気マニホールド３５の各枝
管３５ａ…が接続され、第２の排気ポート３４には、第
２の排気マニホールド３６の一端をなす各枝管３６ａ…
が接続されている。又、第２の排気マニホールド３６の
他端３６ｂは、上記吸気マニホールド２５の接続部２５
ｃにて開口している。そして、第１の排気ポート３３，
第２の排気ポート３４には、各気筒＃１〜＃４毎に当該
各ポート３３，３４を開閉する第１の排気弁３１、第２
の排気弁３２が各々設けられている。
する第１の排気マニホールド３５及び排気管３７並びに
第２の排気通路を構成する第２の排気マニホールド３６
よりなり、この排気系３０においては、シリンダヘッド
１Ｃに第１の排気ポート３３，第２の排気ポート３４が
各気筒＃１〜＃４毎に設けられている。このうち第１の
排気ポート３３には第１の排気マニホールド３５の各枝
管３５ａ…が接続され、第２の排気ポート３４には、第
２の排気マニホールド３６の一端をなす各枝管３６ａ…
が接続されている。又、第２の排気マニホールド３６の
他端３６ｂは、上記吸気マニホールド２５の接続部２５
ｃにて開口している。そして、第１の排気ポート３３，
第２の排気ポート３４には、各気筒＃１〜＃４毎に当該
各ポート３３，３４を開閉する第１の排気弁３１、第２
の排気弁３２が各々設けられている。
【００１６】又、動弁系４０は、第１〜第３の動弁装置
（図１では第３の動弁装置４０Ｃのみ図示）からなり、
第１の動弁装置は、上記第１の吸気弁２１及び第２の吸
気弁２２の開閉を行なう吸気弁用カムシャフト及びロッ
カアーム（共に図示省略）からなる。又、第２の動弁装
置は、上記第１の排気弁３１の開閉を行なう第１の排気
弁用カムシャフト及びロッカアーム（共に図示省略）か
らなる。又、第３の動弁装置４０Ｃは弁開閉手段として
機能するもので、上記第２の排気弁３２の開閉を行なう
第２の排気弁用カムシャフト４１及びロッカアーム（図
示省略）並びに開閉時期調整手段としての開弁タイミン
グ調整装置（例えば、油圧アクチュエータ）４２とによ
って構成される。
（図１では第３の動弁装置４０Ｃのみ図示）からなり、
第１の動弁装置は、上記第１の吸気弁２１及び第２の吸
気弁２２の開閉を行なう吸気弁用カムシャフト及びロッ
カアーム（共に図示省略）からなる。又、第２の動弁装
置は、上記第１の排気弁３１の開閉を行なう第１の排気
弁用カムシャフト及びロッカアーム（共に図示省略）か
らなる。又、第３の動弁装置４０Ｃは弁開閉手段として
機能するもので、上記第２の排気弁３２の開閉を行なう
第２の排気弁用カムシャフト４１及びロッカアーム（図
示省略）並びに開閉時期調整手段としての開弁タイミン
グ調整装置（例えば、油圧アクチュエータ）４２とによ
って構成される。
【００１７】ところで、上記第３の動弁装置４０Ｃの第
２の排気弁用カムシャフト４１は、３次元カムを有し、
上記開弁タイミング調整装置４２が、後述の電子制御装
置（以下、「ＥＣＵ」という。）６１からの信号に基づ
いて、この３次元カムを有する第２の排気弁用カムシャ
フト４１を軸方向に変位させて、ロッカアームと３次元
カムの接点を移動させ、もって、第２の排気弁３２を開
閉するための実質的なカム形状を決定する。このように
第２の排気弁用カムシャフト４１が軸方向に変位される
と、当該第２の排気弁３２の開弁開始タイミングは、図
２に示す範囲（可変幅）内で調整される。
２の排気弁用カムシャフト４１は、３次元カムを有し、
上記開弁タイミング調整装置４２が、後述の電子制御装
置（以下、「ＥＣＵ」という。）６１からの信号に基づ
いて、この３次元カムを有する第２の排気弁用カムシャ
フト４１を軸方向に変位させて、ロッカアームと３次元
カムの接点を移動させ、もって、第２の排気弁３２を開
閉するための実質的なカム形状を決定する。このように
第２の排気弁用カムシャフト４１が軸方向に変位される
と、当該第２の排気弁３２の開弁開始タイミングは、図
２に示す範囲（可変幅）内で調整される。
【００１８】一方、上記排気マニホールド３５に接続さ
れた排気管３７の途中には、ターボ過給機５０のタービ
ン５１が配置され、上記吸気マニホールド２５に接続さ
れた吸気管２７の途中には、ターボ過給機５０のコンプ
レッサ５２が配置されている。又、吸気管２７のコンプ
レッサ５２の下流には、インタークーラ５３が配置され
ている。
れた排気管３７の途中には、ターボ過給機５０のタービ
ン５１が配置され、上記吸気マニホールド２５に接続さ
れた吸気管２７の途中には、ターボ過給機５０のコンプ
レッサ５２が配置されている。又、吸気管２７のコンプ
レッサ５２の下流には、インタークーラ５３が配置され
ている。
【００１９】又、開弁時期制御部６０は、ＥＣＵ６１、
このＥＣＵ６１の入力ポート（図示省略）に接続された
エンジン回転数（Ｎｅ）センサ６２、エンジン負荷とし
てラック位置を検出するラック位置センサ６３、その他
のエンジン運転状態を表す各種パラメータを検出する他
のセンサ（例えば、エンジン冷却温度センサ、吸気温度
センサ、酸素濃度センサ等）６４からなる。
このＥＣＵ６１の入力ポート（図示省略）に接続された
エンジン回転数（Ｎｅ）センサ６２、エンジン負荷とし
てラック位置を検出するラック位置センサ６３、その他
のエンジン運転状態を表す各種パラメータを検出する他
のセンサ（例えば、エンジン冷却温度センサ、吸気温度
センサ、酸素濃度センサ等）６４からなる。
【００２０】このように構成された排気還流制御装置１
００にあっては、ＥＣＵ６１が、エンジン回転数（Ｎ
ｅ）とラック位置等に応じてエンジン運転状態を検知
し、このエンジン回転数（Ｎｅ）とラック位置等に応じ
てメモリ（図示省略）に記憶されたプログラムを実行し
て、当該エンジン運転状態に最適な排ガスの還流量（以
下「ＥＧＲガス量」という。）を決定する。ＥＧＲガス
量を決定する手法としては、例えば、ＥＣＵ６１のメモ
リ（図示省略）に記憶されたマップから、エンジン回転
数（Ｎｅ）とラック位置とに基づいて第２の排気弁用カ
ムシャフト４１のシャフト変位量（ＥＧＲガス量を決定
する制御値）の最適値を読み出し、これを他のセンサ６
４からの信号に基づいて補正して最適のＥＧＲガス量を
得る手法がある。
００にあっては、ＥＣＵ６１が、エンジン回転数（Ｎ
ｅ）とラック位置等に応じてエンジン運転状態を検知
し、このエンジン回転数（Ｎｅ）とラック位置等に応じ
てメモリ（図示省略）に記憶されたプログラムを実行し
て、当該エンジン運転状態に最適な排ガスの還流量（以
下「ＥＧＲガス量」という。）を決定する。ＥＧＲガス
量を決定する手法としては、例えば、ＥＣＵ６１のメモ
リ（図示省略）に記憶されたマップから、エンジン回転
数（Ｎｅ）とラック位置とに基づいて第２の排気弁用カ
ムシャフト４１のシャフト変位量（ＥＧＲガス量を決定
する制御値）の最適値を読み出し、これを他のセンサ６
４からの信号に基づいて補正して最適のＥＧＲガス量を
得る手法がある。
【００２１】ＥＣＵ６１は、このように決定した、最適
のＥＧＲガス量を得るためのシャフト変位量を表す信号
を開弁タイミング調整装置４２に出力し、これを受けた
開弁タイミング調整装置４２は、第２の排気弁用カムシ
ャフト４１を当該シャフト変位量に応じて変位させる。
次に、上記ＥＣＵ６１によってその開弁タイミング（特
に開弁開始タイミング）が制御される第２の排気弁３２
の具体的な動作について説明する。
のＥＧＲガス量を得るためのシャフト変位量を表す信号
を開弁タイミング調整装置４２に出力し、これを受けた
開弁タイミング調整装置４２は、第２の排気弁用カムシ
ャフト４１を当該シャフト変位量に応じて変位させる。
次に、上記ＥＣＵ６１によってその開弁タイミング（特
に開弁開始タイミング）が制御される第２の排気弁３２
の具体的な動作について説明する。
【００２２】この第２の排気弁３２は、そのリフト量
が、図２に示すように、第１の排気弁３１のリフト量よ
りも小さな一定値に設定され、又、第２の排気弁３２が
開弁している期間（図２のｔ1〜ｔ3時点間又はｔ2〜ｔ4
時点間；以下「第２の開弁期間」という）が、第１の排
気弁３１が開弁している期間（図２のｔ1〜ｔ4時点間；
以下「第１の開弁期間」という）に対して相対的に変動
するように制御される（可変域）。
が、図２に示すように、第１の排気弁３１のリフト量よ
りも小さな一定値に設定され、又、第２の排気弁３２が
開弁している期間（図２のｔ1〜ｔ3時点間又はｔ2〜ｔ4
時点間；以下「第２の開弁期間」という）が、第１の排
気弁３１が開弁している期間（図２のｔ1〜ｔ4時点間；
以下「第１の開弁期間」という）に対して相対的に変動
するように制御される（可変域）。
【００２３】この場合、第１の開弁期間は、排ガスが高
温、高圧（高エネルギー）のブローダウン時に効率よ
く、当該排気ガスが第１の排気マニホールド３５、排気
管３７に供給されるように（効率よく排ガスがタービン
５１側に送られるように）、特にその開弁タイミングが
設定される。又、第２の開弁期間は、排気行程でピスト
ン（図示省略）が上昇するときに、比較的低温、低圧の
排ガスが、当該排気系より更に圧力が低い吸気系２０に
送られるように、第１の排気弁３１の開弁タイミングよ
り遅いタイミングで開弁が始まるように設定される。
温、高圧（高エネルギー）のブローダウン時に効率よ
く、当該排気ガスが第１の排気マニホールド３５、排気
管３７に供給されるように（効率よく排ガスがタービン
５１側に送られるように）、特にその開弁タイミングが
設定される。又、第２の開弁期間は、排気行程でピスト
ン（図示省略）が上昇するときに、比較的低温、低圧の
排ガスが、当該排気系より更に圧力が低い吸気系２０に
送られるように、第１の排気弁３１の開弁タイミングよ
り遅いタイミングで開弁が始まるように設定される。
【００２４】このように、ブローダウン後の排気行程で
第２の排気弁３２を開弁させるようにすることで、ＥＧ
Ｒガスを還流する際に、吸気系２０より高圧の状態で排
気系３０が当該吸気系２０につながるようになるので、
従来のように排気系３０に絞りを設ける必要がなく、エ
ンジン１のポンピングロスの上昇を防ぐことができる。
ところで、この排気還流制御装置１００では、上記第２
の排気弁３２によって還流可能な最大ＥＧＲガス量が、
排ガスの３０パーセント程度得られるように、第２の排
気弁３２のリフト量が決定されている。そして、上記第
２の排気弁３２の開弁開始タイミングを、図２に示す可
変幅内（ｔ1〜ｔ2時点間）で調整することによって、同
じリフト量で第２の排気弁３２が開弁しても、個々の時
点で排ガスの圧力が変動しているため、実際のＥＧＲガ
ス量を異ならせることができる。
第２の排気弁３２を開弁させるようにすることで、ＥＧ
Ｒガスを還流する際に、吸気系２０より高圧の状態で排
気系３０が当該吸気系２０につながるようになるので、
従来のように排気系３０に絞りを設ける必要がなく、エ
ンジン１のポンピングロスの上昇を防ぐことができる。
ところで、この排気還流制御装置１００では、上記第２
の排気弁３２によって還流可能な最大ＥＧＲガス量が、
排ガスの３０パーセント程度得られるように、第２の排
気弁３２のリフト量が決定されている。そして、上記第
２の排気弁３２の開弁開始タイミングを、図２に示す可
変幅内（ｔ1〜ｔ2時点間）で調整することによって、同
じリフト量で第２の排気弁３２が開弁しても、個々の時
点で排ガスの圧力が変動しているため、実際のＥＧＲガ
ス量を異ならせることができる。
【００２５】因みに、第２の排気弁３２を早いタイミン
グで開弁すると（図２の破線）エンジン１シリンダ（図
示省略）の筒内圧が比較的高いときに排ガスが当該第２
の排気マニホールド３６を介して吸気マニホールド２５
側に還流されるのでＥＧＲガス量は多くなる。反対に、
第２の排気弁３２を遅いタイミングで開弁すると（図２
の一点鎖線）ＥＧＲガス量は少なくなる。
グで開弁すると（図２の破線）エンジン１シリンダ（図
示省略）の筒内圧が比較的高いときに排ガスが当該第２
の排気マニホールド３６を介して吸気マニホールド２５
側に還流されるのでＥＧＲガス量は多くなる。反対に、
第２の排気弁３２を遅いタイミングで開弁すると（図２
の一点鎖線）ＥＧＲガス量は少なくなる。
【００２６】このように第２の排気弁３２の開弁開始タ
イミングを調整するだけで、当該第２の排気マニホール
ド３６を介して吸気マニホールド２５側に還流されるＥ
ＧＲガス量を調整することができる。而して、第２の排
気弁３２の開弁タイミングは、ＥＣＵ６１により、エン
ジン回転数Ｎｅとエンジン負荷（ラック位置）等に応じ
て決定されるので、当該エンジン運転状態に応じた最適
のＥＧＲガス量の制御が行われる。
イミングを調整するだけで、当該第２の排気マニホール
ド３６を介して吸気マニホールド２５側に還流されるＥ
ＧＲガス量を調整することができる。而して、第２の排
気弁３２の開弁タイミングは、ＥＣＵ６１により、エン
ジン回転数Ｎｅとエンジン負荷（ラック位置）等に応じ
て決定されるので、当該エンジン運転状態に応じた最適
のＥＧＲガス量の制御が行われる。
【００２７】斯かる排気還流制御は、例えば、エンジン
１の吸気管内圧力に応じて作動する負圧応動弁を用いた
公知の排気還流制御に比べても、精度の高いＥＧＲガス
量の制御が可能になる。尚、最大のＥＧＲガス量が、第
１の排気弁３１が閉弁したときにエンジン１のシリンダ
（図示省略）内に残留しているガス量にほぼ等しくなる
ことに着目して、第１の排気弁３１の開閉期間の設定
（第１の排気弁用カムシャフトのカム形状の設計）によ
って、当該最大のＥＧＲガス量を正確に決定することも
できる。
１の吸気管内圧力に応じて作動する負圧応動弁を用いた
公知の排気還流制御に比べても、精度の高いＥＧＲガス
量の制御が可能になる。尚、最大のＥＧＲガス量が、第
１の排気弁３１が閉弁したときにエンジン１のシリンダ
（図示省略）内に残留しているガス量にほぼ等しくなる
ことに着目して、第１の排気弁３１の開閉期間の設定
（第１の排気弁用カムシャフトのカム形状の設計）によ
って、当該最大のＥＧＲガス量を正確に決定することも
できる。
【００２８】（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態の排気還流制御装置２００の全体
構成図である。尚、この第２の実施形態は、請求項２に
対応する。尚、この第２の実施形態では、第２の排気弁
を第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄで構成した点が、
上記した第１の実施形態と異なるものであり、従って、
第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して
その詳細な説明は省略する。
構成図である。尚、この第２の実施形態は、請求項２に
対応する。尚、この第２の実施形態では、第２の排気弁
を第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄで構成した点が、
上記した第１の実施形態と異なるものであり、従って、
第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して
その詳細な説明は省略する。
【００２９】排気還流制御装置２００は、吸気系２０、
排気系３０、動弁系４０、ターボ過給機５０及び電磁弁
制御部７０を備えている。このうち排気系３０の各気筒
＃１〜＃４の第２の排気ポート３４…には、第２の排気
弁として第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄが設けられ
ている。動弁系４０には、上記第１の吸気弁２１及び第
２の吸気弁２２の開閉を行なう第１の動弁装置（図示省
略）、上記第１の排気弁３１の開閉を行なう第２の動弁
装置（図示省略）が設けられている。
排気系３０、動弁系４０、ターボ過給機５０及び電磁弁
制御部７０を備えている。このうち排気系３０の各気筒
＃１〜＃４の第２の排気ポート３４…には、第２の排気
弁として第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄが設けられ
ている。動弁系４０には、上記第１の吸気弁２１及び第
２の吸気弁２２の開閉を行なう第１の動弁装置（図示省
略）、上記第１の排気弁３１の開閉を行なう第２の動弁
装置（図示省略）が設けられている。
【００３０】電磁弁制御部７０は、ＥＣＵ７１及びＥＣ
Ｕ７１の入力ポート（図示省略）に接続されたエンジン
回転数（Ｎｅ）センサ６２、ラック位置センサ６３、ク
ランク角センサ７２、他のセンサ６４によって構成され
ている。この電磁弁制御部７０は、第２の排気弁として
設けられた第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄを、図２
に示すように、その開弁動作（特に開弁開始タイミン
グ）を制御する。
Ｕ７１の入力ポート（図示省略）に接続されたエンジン
回転数（Ｎｅ）センサ６２、ラック位置センサ６３、ク
ランク角センサ７２、他のセンサ６４によって構成され
ている。この電磁弁制御部７０は、第２の排気弁として
設けられた第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄを、図２
に示すように、その開弁動作（特に開弁開始タイミン
グ）を制御する。
【００３１】上記電磁弁制御部７０を構成するＥＣＵ７
１は、上記Ｎｅセンサ６２，ラック位置センサ６３，他
のセンサ６４からの信号に基づいてエンジン１の運転状
態を検知し、斯く検知したエンジン運転状態に適したＥ
ＧＲガス量を決定し、この決定したＥＧＲガス量に応じ
て第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄの開弁している期
間（第２の開弁期間）を表す信号を、これら第１〜第４
の電磁弁７３ａ〜７３ｄに出力する。この場合、ＥＣＵ
７１は、クランク角センサ７２からの信号に基づいて第
１の排気弁３１が開弁している期間（第１の開弁期間）
若しくはエンジン１のピストン変位を検知し、これら検
知した第１の開弁期間若しくはピストン変位に対して相
対的に第２の開弁期間を決定する。
１は、上記Ｎｅセンサ６２，ラック位置センサ６３，他
のセンサ６４からの信号に基づいてエンジン１の運転状
態を検知し、斯く検知したエンジン運転状態に適したＥ
ＧＲガス量を決定し、この決定したＥＧＲガス量に応じ
て第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄの開弁している期
間（第２の開弁期間）を表す信号を、これら第１〜第４
の電磁弁７３ａ〜７３ｄに出力する。この場合、ＥＣＵ
７１は、クランク角センサ７２からの信号に基づいて第
１の排気弁３１が開弁している期間（第１の開弁期間）
若しくはエンジン１のピストン変位を検知し、これら検
知した第１の開弁期間若しくはピストン変位に対して相
対的に第２の開弁期間を決定する。
【００３２】尚、第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄの
リフト量も、第１の実施形態と同様に、図２に示すよう
に、第１の排気弁３１のリフト量よりも小さく設定さ
れ、又、第２の開弁期間も、常に第１の開弁期間内（可
変域）とされている。このように第１〜第４の電磁弁７
３ａ〜７３ｄの開弁タイミングを調整するだけで、当該
第２の排気マニホールド３６を介したＥＧＲガス量を調
整することができる。
リフト量も、第１の実施形態と同様に、図２に示すよう
に、第１の排気弁３１のリフト量よりも小さく設定さ
れ、又、第２の開弁期間も、常に第１の開弁期間内（可
変域）とされている。このように第１〜第４の電磁弁７
３ａ〜７３ｄの開弁タイミングを調整するだけで、当該
第２の排気マニホールド３６を介したＥＧＲガス量を調
整することができる。
【００３３】而して、第２の排気弁３２の開弁期間は、
ＥＣＵ７１により、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷
（ラック位置）に応じて決定され、当該エンジン運転状
態に応じたＥＧＲガス量の制御が行われる。このように
第２の排気弁を第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄとし
た場合、第１の排気弁３１の動作と完全に独立させて開
閉制御できるので、自由度が高く且つ精度の良い排気還
流が可能になる。
ＥＣＵ７１により、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷
（ラック位置）に応じて決定され、当該エンジン運転状
態に応じたＥＧＲガス量の制御が行われる。このように
第２の排気弁を第１〜第４の電磁弁７３ａ〜７３ｄとし
た場合、第１の排気弁３１の動作と完全に独立させて開
閉制御できるので、自由度が高く且つ精度の良い排気還
流が可能になる。
【００３４】尚、この第２の実施形態では、第１〜第４
の電磁弁７３ａ〜７３ｄのリフト量を一定にし、開弁開
始タイミングのみを調整しているが、当該リフト量をも
可変制御してもよい。
の電磁弁７３ａ〜７３ｄのリフト量を一定にし、開弁開
始タイミングのみを調整しているが、当該リフト量をも
可変制御してもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上説明した請求項１の発明によれば、
排気系に絞り弁を設けることなく吸気系より高い圧力の
排ガスを、吸気系のコンプレッサ下流に還流させること
ができ、ターボ過給機を汚損することなく、しかも、エ
ンジンのポンピングロスの上昇を引き起こすことなく排
気還流を行なうことができる。又、排気系の排ガスの圧
力が高い状態で第２の排気弁が開弁されるので、排気還
流される排ガスを常に吸気系より高くできると共に、エ
ンジン回転数及びエンジン負荷に応じ、制御手段が第１
の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域とし
て第２の排気弁を開弁させることで、ＥＧＲガス量を調
整することができる。
排気系に絞り弁を設けることなく吸気系より高い圧力の
排ガスを、吸気系のコンプレッサ下流に還流させること
ができ、ターボ過給機を汚損することなく、しかも、エ
ンジンのポンピングロスの上昇を引き起こすことなく排
気還流を行なうことができる。又、排気系の排ガスの圧
力が高い状態で第２の排気弁が開弁されるので、排気還
流される排ガスを常に吸気系より高くできると共に、エ
ンジン回転数及びエンジン負荷に応じ、制御手段が第１
の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の開弁の可変域とし
て第２の排気弁を開弁させることで、ＥＧＲガス量を調
整することができる。
【００３６】又、請求項２の発明にあっても、排気系に
絞り弁を設けることなく吸気系より高い圧力の排ガス
を、吸気系のコンプレッサ下流に還流させることがで
き、ターボ過給機を汚損することなく、しかも、エンジ
ンのポンピングロスの上昇を引き起こすことなく排気還
流を行なうことができる。そして、排気系の排ガスの圧
力が高い状態で第２の排気弁が開弁されるので、排気還
流される排ガスを常に吸気系より高くできると共に、第
２の排気弁の開閉動作を、第１の排気弁の動作と完全に
独立させて、自由度が高く且つ精度の良い排気還流が可
能になる。更に又、エンジン回転数及びエンジン負荷に
応じ制御手段が、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気
弁の開弁の可変域として第２の排気弁を開弁させること
で、ＥＧＲガス量を調整することができる。
絞り弁を設けることなく吸気系より高い圧力の排ガス
を、吸気系のコンプレッサ下流に還流させることがで
き、ターボ過給機を汚損することなく、しかも、エンジ
ンのポンピングロスの上昇を引き起こすことなく排気還
流を行なうことができる。そして、排気系の排ガスの圧
力が高い状態で第２の排気弁が開弁されるので、排気還
流される排ガスを常に吸気系より高くできると共に、第
２の排気弁の開閉動作を、第１の排気弁の動作と完全に
独立させて、自由度が高く且つ精度の良い排気還流が可
能になる。更に又、エンジン回転数及びエンジン負荷に
応じ制御手段が、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気
弁の開弁の可変域として第２の排気弁を開弁させること
で、ＥＧＲガス量を調整することができる。
【００３７】
【図１】第１の実施形態の排気還流制御装置１００を示
す全体構成図である。
す全体構成図である。
【図２】エンジン１のピストン変位と第１の排気弁３１
及び第２排気弁３２の各々のリフト量変化を表すグラフ
である。
及び第２排気弁３２の各々のリフト量変化を表すグラフ
である。
【図３】第２の実施形態の排気還流制御装置２００を示
す全体構成図である。
す全体構成図である。
【図４】従来の排気還流制御装置１０を示す全体構成図
である。
である。
１ エンジン
１Ｃ シリンダヘッド
２０ 吸気系
２１ 第１の吸気弁
２２ 第２の吸気弁
３０ 排気系
３１ 第１の排気弁
３２ 第２の排気弁
３５ 第１の排気マニホールド（第１の排気通路）
３６ 第２の排気マニホールド（第２の排気通路）
３７ 排気管（第１の排気通路）
４０ 動弁系
４０Ｃ 第３の動弁装置（弁開閉手段）
４１ 第２の排気弁用カムシャフト
４２ 開弁タイミング調整装置（開閉時期調整手段）
５０ ターボ過給機
５１ タービン
５２ コンプレッサ
６０ 開弁時期制御部
６１ 電子制御装置（制御手段）
７０ 電磁弁制御部
７１ 電子制御装置（制御手段、弁開閉手段）
７３ａ〜７３ｄ 第１〜第４の電磁弁（第２の排気弁）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｆ
Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｈ
23/00 23/00 Ｊ
Ｋ
Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｆ０２Ｆ 1/42 Ｋ
(56)参考文献 特開 平５−195879（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−244155（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−10774（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−242409（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−13027（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−28311（ＪＰ，Ａ)
実開 昭55−116821（ＪＰ，Ｕ)
実開 平６−76644（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02M 25/07 510
F02M 25/07 570
F02M 25/07 550
F02M 25/07 580
F01L 9/04
F02B 37/00 302
F02D 13/02
F02D 23/00
F02D 43/00
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気ポートと第１及び第２の排気ポート
が設けられたシリンダヘッドと、 上記吸気ポートに接続された吸気通路と、 当該吸気ポートを開閉する吸気弁と、 上記第１の排気ポートに接続された第１の排気通路と、 当該第１の排気ポートを開閉する第１の排気弁と、 上記第２の排気ポートを開閉する第２の排気弁と、 ３次元カムを有するカムシャフト及び該カムシャフトを
軸方向に変位させて第２の排気弁を開閉するための実質
的なカム形状を決定する開閉時期調整手段とからなる第
２の排気弁の弁開閉手段と、 上記第１の排気通路に配置されたタービン及び上記吸気
通路に配置されたコンプレッサからなるターボ過給機
と、 一端が上記第２の排気ポートに接続され、他端が上記コ
ンプレッサの下流側の吸気通路に開口する第２の排気通
路と、上記弁開閉手段を介して第２の排気弁の開弁を行なう制
御手段と、 エンジンの運転状態を検出する検出手段とを具備し、 制御手段は、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の
開弁の可変域として、検出手段で検出したエンジン回転
数及びエンジン負荷に応じ上記弁開閉手段を介して第２
の排気弁を開弁させて、ＥＧＲガス量を調整可能と した
ことを特徴とするエンジンの排気還流制御装置。 - 【請求項２】 吸気ポートと第１及び第２の排気ポート
が設けられたシリンダヘッドと、 上記吸気ポートに接続された吸気通路と、 当該吸気ポートを開閉する吸気弁と、 上記第１の排気ポートに接続された第１の排気通路と、 当該第１の排気ポートを開閉する第１の排気弁と、 電磁弁にて構成され、上記第２の排気ポートを開閉する
第２の排気弁と、 上記第１の排気通路に配置されたタービン及び上記吸気
通路に配置されたコンプレッサからなるターボ過給機
と、 一端が上記第２の排気ポートに接続され、他端が上記コ
ンプレッサの下流側の吸気通路に開口する第２の排気通
路と、上記第２の排気弁の開弁を行なう制御手段と、 エンジンの運転状態を検出する検出手段とを具備し、 制御手段は、第１の排気弁の開弁期間を第２の排気弁の
開弁の可変域として、検出手段で検出したエンジン回転
数及びエンジン負荷に応じ第２の排気弁を開弁させて、
ＥＧＲガス量を調整可能と したことを特徴とするエンジ
ンの排気還流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07623096A JP3491791B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | エンジンの排気還流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07623096A JP3491791B2 (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | エンジンの排気還流制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09264201A JPH09264201A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3491791B2 true JP3491791B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=13599374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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