JP4551311B2 - 内部egrシステム付き4サイクルエンジン - Google Patents
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Description
あるいは1シリンダに付き2個の排気弁をそなえて各排気弁を別個の排気カムによって駆動する複数シリンダの4サイクルエンジンであって、吸気弁サブリフト方式あるいは排気弁サブリフト方式の内部EGRシステムをそなえた4サイクルエンジンに関する。
特許文献1の技術においては、吸気通路に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、排気行程の終了直前に吸気制御弁よりも先に吸気弁を開き、負圧となっている吸気通路内にピストンの上昇によって燃焼ガス(EGRガス)を押し込み、吸気行程時にEGRガス混入の吸気を燃焼室内に還流し、前記吸気制御弁を吸気弁の開閉時期と関連させるとともに、エンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって開閉制御して、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力(負圧)を制御して内部EGR量を所望の値に制御している。
また、かかる技術においては、1シリンダに付き2個の吸気弁をそなえて各吸気弁を別個の吸気カムによって駆動するエンジン、あるいは1シリンダに付き2個の排気弁をそなえて各排気弁を別個の排気カムによって駆動するエンジンについては、2個の吸気弁あるいは2個の排気弁のそれぞれについてサブリフトを形成している。
かかる内部EGRシステム付き4サイクルエンジンにおいて、1シリンダに付き2個の吸気弁及び排気弁をそなえたエンジンでは、前記吸気弁サブリフト方式あるいは排気弁サブリフト方式のいずれの場合も、2個の吸気弁をそれぞれ駆動する2個の吸気カムに主リフトとサブリフトとをそれぞれ形成し、あるいは2個の排気弁をそれぞれ駆動する2個の排気カムに主リフトとサブリフトとをそれぞれ形成して、内部EGR作用をなすように構成されている。
このため、次のような解決すべき問題点を抱えている。
このため、従来の内部EGRシステムを備えた4サイクルエンジンにおいては、吸気カムから吸気弁に至る吸気弁動弁機構あるいは排気カムから排気弁に至る排気弁動弁機構に製作誤差が生じていたり、経年変化で前記吸気弁動弁機構あるいは排気弁動弁機構に「ガタ」が発生した場合には、前記のようにサブリフトのリフト量がきわめて小さいため、かかる製作誤差や「ガタ」の影響を大きく受けて、サブリフトのばらつき及びこれに伴う内部EGR量のばらつきが大きくなる。
しかしながら、前記特許文献1(特開平7−133726号公報)にて提供された技術は、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部EGRシステムをそなえた4サイクルエンジンが開示されているにとどまり、前記のような問題を解決する手段は示されていない。
従って、前記のように構成すれば、サブリフトが小さくなるEGRガス流入側シリンダにおいて2個の吸気カムの一方に主リフト及びサブリフトを形成し、該吸気カムの他方には主リフトのみを形成することにより、前述と同様な、吸気弁動弁機構に製作誤差が生じていたり、経年変化で吸気弁動弁機構に「ガタ」が発生した場合においても、これらによる吸気弁のサブリフトへの影響度合いが軽微となって、各シリンダで均一な内部EGRをなさしめることが可能となり、安定した燃焼性能及び排気ガス浄化性能を得ることができる、という効果が得られる。
吸気カムに、吸気行程時の主リフトと前記吸気弁を排気行程時に前記主リフトとは離れて微小量リフトさせるサブリフトとを形成し、前記サブリフトによる前記吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を該吸気弁を通して吸気通路に流入せしめて吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部EGRシステムをそなえた複数シリンダの4サイクルエンジンにおいて、前記4サイクルエンジンは着火順序のシリンダが#1→#3→#4→#2の4シリンダからなり、第1のシリンダである#1シリンダおよび#2シリンダにおいて前記サブリフトによる吸気弁の開弁時に、吸気弁が前記主リフトにより開弁している第2のシリンダである♯2シリンダ及び♯3シリンダの吸気カムの一方に前記主リフト及びサブリフトを形成し、該吸気カムの他方には前記主リフトのみを形成し、前記第2のシリンダにおけるサブリフトのリフト量を前記第1のシリンダにおけるサブリフトのリフト量より小さくしたことを特徴とする。
図3〜4において、100はエンジン(4サイクルディーゼルエンジン)で、この実施例では1シリンダに付き2個の吸気弁及び該吸気弁駆動用の吸気カム、及び1シリンダに付き2個の排気弁及び該排気弁駆動用の排気カムをそなえた4サイクルOHC式ディーゼルエンジンを示し、1は該エンジン100のシリンダ、1aは該シリンダ1内に形成された燃焼室、5はピストンである。
20はシリンダヘッド、5a,5bは各シリンダヘッド20に形成された吸気ポート、2a,2bは各吸気ポート5a,5bを開閉する吸気弁で、各吸気ポート5a,5bは前図示しない吸気枝管を介して吸気マニホールドに接続されている。
6a,6bは各シリンダヘッド20に形成された排気ポート、3a,3bは各排気ポート6a,6bを開閉する排気弁で、各排気ポート5a,5bは図示しない排気枝管を介して排気マニホールドに接続されている。
また、前記クランク軸により、前記排気カム軸15及び排気カム8a,8bが回転駆動されて排気弁タペット12a,12bを介して排気弁3a,3bが駆動されて、該排気弁3a,3bにより各排気ポート6a,6bを開閉する。前記排気弁3a,3bの開弁により、燃焼室1aでの着火燃焼後の排気ガスが、排気ポート6a,6b及び図示しない排気マニホールドを通り、過給機に送り込まれて該過給機のタービンを駆動する。
本発明は、以上のような4サイクルエンジンにおける内部EGRシステムの改良に係るものである。
図1は本発明の前提となる内部EGRシステムの吸、排気弁タイミング線図である。
4サイクルエンジンにおける吸気弁サブリフト方式の内部EGRシステムにおいては、排気行程時に、吸気弁2a,2bを、吸気行程時の主リフトInとは離れて微小量サブリフトIsさせて燃焼室1a内の燃焼ガスの一部を吸気ポート5a,5b等の吸気通路に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁2a,2bの主リフトInによる開弁時に燃焼室1aに還流する。
図1において、Ex1,Ex2はそれぞれ前記排気弁3a,3bの主リフトである。
4サイクルエンジンにおける吸気弁サブリフト方式の内部EGRシステムにおいては、
吸気行程時に、排気弁3a,3bを排気行程時の主リフトExとは離れて微小量サブリフトEsさせて、排気ポート6a,6b等の排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室1a内に還流して吸気に混入させる。
図2において、In1,In2はそれぞれ前記吸気弁2a,2bの主リフトである。
図5は4シリンダ4サイクルエンジンにおける吸,排気弁開閉タイミング線図である。
図5のように4シリンダエンジンは、着火順序のシリンダが♯1→♯3→♯4→♯2であることから、♯1シリンダの排気行程中にこれの吸気弁2a(2b)がサブリフトIsしたとき、隣りの♯2シリンダの吸気弁2a(2b)が主リフトInで開いており、このため♯1シリンダの燃焼ガス(排気ガス)の一部が内部EGRによって吸気通路(吸気ポート5等)に流れ込む際に、図5のQ矢印で示されるように、このEGRガスが吸気マニホールド4を通って隣りの♯2シリンダ内に流入するという事態が発生する。
また、♯3シリンダと隣りの♯4シリンダとの間でも、前述のような♯1シリンダと♯2シリンダとの間に発生しているのと同様に、♯4シリンダのEGRガスがQ矢印のように吸気通路を通って♯3シリンダ内に流入するという事態が発生する。
即ち、図5に示す吸,排気弁開閉タイミングを有する4シリンダの4サイクルエンジンにおいては、第1のシリンダに該当する♯1シリンダ及び♯4シリンダからのEGRガスが流入することから、♯1シリンダ及び♯4シリンダよりもサブリフトが小さい前記第2のシリンダに該当する♯2シリンダ及び♯3シリンダにおける2個の吸気カム2a,2bについて、該吸気カムの一方(たとえば吸気カム7a)に主リフトIn1及びサブリフトIsを形成し、該吸気カムの他方(たとえば吸気カム7b)には主リフトIn2のみを形成する。
従って、前記のように構成すれば、サブリフトIsが小さくなるEGRガス流入側シリンダ(4シリンダの場合は♯2シリンダ及び♯3シリンダ)において2個の吸気カム7a,7bの一方(たとえば吸気カム7a)に主リフトIn1及びサブリフトIsを形成し、吸気カムの他方(たとえば吸気カム7b)には主リフトIn2のみを形成することにより、前述と同様な、吸気弁2a,2bの動弁装置に製作誤差が生じていたり、経年変化で吸気弁2a,2bの動弁装置に「ガタ」が発生した場合においても、これらによる吸気弁2a,2bの動弁装置のサブリフトへの影響度合いが軽微となって、各シリンダで均一な内部EGRをなさしめることが可能となり、安定した燃焼性能及び排気ガス浄化性能を得ることができる、という効果が得られる。
本発明の第2実施例においては、4シリンダの4サイクルエンジンにおいて、少なくとも♯2シリンダ及び♯3シリンダにおける2個の排気カム8a,8bについて、該排気カム8a,8bの一方(たとえば排気カム8a)に主リフトEX1及びサブリフトEsを形成し、該排気カム8a,8bの他方(たとえば排気カム8b)には主リフトEx2のみを形成する。
かかる第2実施例によれば、第1のシリンダ(♯1シリンダ及び♯4シリンダ)における排気弁3a,3bのサブリフトEs時に吸気弁2a,2bが開弁している第2のシリンダ(♯2シリンダあるいは♯3シリンダ)のサブリフト量が、前記第1のシリンダ(♯1シリンダ及び♯4シリンダ)のサブリフト量よりも小さくなる♯2シリンダあるいは♯3シリンダにおいて、2個の排気カムの一方(たとえば排気カム8a)に主リフトEX1及びサブリフトEsを形成し、該排気カム8a,8bの他方(たとえば排気カム8b)には主リフトEx2のみを形成することにより、前述と同様な、排気弁3a,3bの動弁装置に製作誤差が生じていたり、経年変化で排気弁3a,3bの動弁装置に「ガタ」が発生した場合においても、これらによる排気弁3a,3bの動弁装置のサブリフトへの影響度合いが軽微となって、各シリンダで均一な内部EGRをなさしめることが可能となり、安定した燃焼性能及び排気ガス浄化性能を得ることができる、という効果が得られる。
1a 燃焼室
2a,2b 吸気弁
3a,3b 排気弁
5a,5b 吸気ポート
6a,6b 排気ポート
7a,7b 吸気カム
8a,8b 排気カム
14 吸気カム軸
15 排気カム軸
20 シリンダヘッド
100 エンジン(4サイクルOHCディーゼルエンジン)
In1,In2 吸気弁主リフト
Is 吸気弁サブリフト
Ex1,Ex2 排気弁主リフト
Es 排気弁サブリフト
Claims (4)
- 1シリンダに付き2個の吸気弁をそなえて各吸気弁を別個の吸気カムによって駆動するとともに、前記吸気カムに、吸気行程時の主リフトと前記吸気弁を排気行程時に前記主リフトとは離れて微小量リフトさせるサブリフトとを形成し、前記サブリフトによる前記吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を該吸気弁を通して吸気通路に流入せしめて吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部EGRシステムをそなえた複数シリンダの4サイクルエンジンにおいて、
前記4サイクルエンジンは着火順序のシリンダが#1→#3→#4→#2である4シリンダからなり、第1のシリンダである#1シリンダおよび#4シリンダにおいて前記サブリフトによる吸気弁の開弁時に、吸気弁が前記主リフトにより開弁している第2のシリンダである♯2シリンダ及び♯3シリンダの吸気カムの一方に前記主リフト及びサブリフトを形成し、該吸気カムの他方には前記主リフトのみを形成し、前記第2のシリンダにおけるサブリフトのリフト量を前記第1のシリンダにおけるサブリフトのリフト量より小さくしたことを特徴とする内部EGRシステム付き4サイクルエンジン。 - 1シリンダに付き2個の排気弁をそなえて各排気弁を別個の排気カムによって駆動するとともに、前記排気カムに排気行程時の主リフトと前記排気弁を吸気行程時に前記主リフトとは離れて微小量リフトさせるサブリフトとを形成し、前記サブリフトによる前記排気弁の開弁により排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させるようにした内部EGRシステムをそなえ、前記2個の排気弁をそれぞれ駆動する排気カムの一方に前記主リフト及びサブリフトを形成し、該排気カムの他方には前記主リフトのみを形成したことを特徴とする請求項1記載の内部EGRシステム付き4サイクルエンジン。
- 1シリンダに付き2個の吸気弁及び排気弁をそなえて、各吸気弁及び排気弁を該各吸気弁及び排気弁の弁端部側に配設された別個の吸気カム及び排気カムによって直接駆動するオーバーヘッドカム式(以下OHCという)4サイクルエンジンであって、前記吸気カムに、吸気行程時の主リフトと前記吸気弁を排気行程時に前記主リフトとは離れて微小量リフトさせるサブリフトとを形成し、前記サブリフトによる前記吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を該吸気弁を通して吸気通路に流入せしめて吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部EGRシステムをそなえた複数シリンダの4サイクルエンジンにおいて、
前記4サイクルエンジンは着火順序のシリンダが#1→#3→#4→#2である4シリンダからなり、第1のシリンダである#1シリンダおよび#4シリンダにおいて前記サブリフトによる吸気弁の開弁時に、吸気弁が前記主リフトにより開弁している第2のシリンダである♯2シリンダ及び♯3シリンダの吸気カムの一方に前記主リフト及びサブリフトを形成し、該吸気カムの他方には前記主リフトのみを形成し、前記第2のシリンダにおけるサブリフトのリフト量を前記第1のシリンダにおけるサブリフトのリフト量より小さくしたことを特徴とする内部EGRシステム付き4サイクルエンジン。 - 1シリンダに付き2個の排気弁をそなえて各排気弁を別個の排気カムによって駆動するとともに、前記排気カムに排気行程時の主リフトと前記排気弁を吸気行程時に前記主リフトとは離れて微小量リフトさせるサブリフトとを形成し、前記サブリフトによる前記排気弁の開弁により排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させるようにした内部EGRシステムをそなえ、前記2個の排気弁をそれぞれ駆動する排気カムの一方に前記主リフト及びサブリフトを形成し、該排気カムの他方には前記主リフトのみを形成したことを特徴とする請求項3記載の内部EGRシステム付き4サイクルエンジン。
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