JP6241729B2 - エンジンのegr装置 - Google Patents
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Description
さらに、この特許文献の図1には、外部EGRシステムが示され、EGR通路54を通って、吸気ポートインジェクタ26が設けられる第2のサージタンク26側に排ガスを還流する構成が開示されている。
また、吸気ポートインジェクタが配置された側のサージタンクに設けられたサージタンク閉塞弁の開度が小さくなるので、全体のマニホールド容積を低減でき、その結果、吸気スロットル弁をさらに絞らなくても低負荷時の流量制御がされることから、ポンピングロスを低減できる。
従って、吸気ポートインジェクタ及びサージタンクインジェクタの流量を小さくすることができ、噴孔を小さくして微粒化を促進できる。その結果、吸気ポートインジェクタからの噴射燃料の気化が促進されて燃焼促進が図れる。
図1は、本発明のEGR装置1の全体構成図を示す。車両用のガソリン多気筒エンジンへの適用を示している。
エンジン3は、吸気通路5の上流端部には、エアクリーナ7が設けられて、該エアクリーナ7を通って外気が導入されるようになっている。吸気通路5には、吸気上流側から吸気温度を検出する吸気温度センサ9、吸気流量を検出するエアーフローメータ(吸気量計)11、吸入空気量を調整する吸気スロットル弁13が配置されている。
そして、吸気ポート19a、19bは、吸気2弁の各吸気弁25を介して燃焼室27内に吸気を導入するようになっている。
図1、3に示すように、制御装置61には、吸気スロットル弁13の開度信号、クランク角センサ62の信号等から求められるエンジン回転数信号、吸気温度センサ9からの吸気温信号、エアーフローメータ11からの吸気流量信号、冷却水温度センサ53からの冷却水温信号、エンジンが始動されたか判定するための信号として、エンジンのスタータの回転数や、スタータスイッチのエンジンスタート位置信号等が、それぞれ入力されている。ここで、エンジン負荷はスロットルバルブ13の開度信号、エアーフローメータ11の吸気流量信号あるいは吸気温度センサ9からの吸気温信号等を考慮して求められる。
さらに、エアーフローメータ11からの信号に代えて、吸気スロットル弁13の下流側の吸気圧力を検出して、該圧力を基に算出してもよい。
まず、ステップS1で、エンジン始動時か否かを判定する。前述のように、エンジンのスタータの回転数や、スタータスイッチのエンジンスタート位置信号等を基にエンジンの始動時か否かが判定される。
始動時ではないと判定された場合は、ステップS2で、暖機完了水温に達しているか否かが判定される。具体的には、エンジン出口の冷却水温度が約80℃に達している場合には、暖機が完了したと判定する。
暖機が完了していないと判定した場合には、ステップS3に進んで、エンジン負荷を判定する。また、暖機が完了したと判定した場合には、ステップS8に進んで、エンジン負荷を判定する。
このサブルーチンC1のステップは、図5のテーブルのように、吸気スロットル弁(V1)13を小開度とし、第1サージタンク開閉弁(V2)39aを小開度とし、第2サージタンク開閉弁(V3)39bを大開度とし、EGR弁(V4)58はゼロで閉じ、外部EGRはカットされる。なお、大開度、中開度、小開度は、それぞれ全開度を略3等分した開度範囲に相当する。
また、第1サージタンク開閉弁39aの開度を小さくするので、全体のマニホールド容積を低減でき、その結果、吸気スロットル弁13をさらに絞らなくても低負荷時の流量制御がされることから、ポンピングロスを低減できる。
さらに、EGRガスも、MPI23が設けられる第1吸気ポート19aとは別の第2吸気ポート19bにおいて吸気とEGRガスが混合するため、気筒間のバラツキが抑制される。
次に、図6を参照して第2実施形態を説明する。
第2実施形態は、第1実施形態のサージタンク15の第1サージタンク15a、第2サージタンク15bをそれぞれ別体構造としたものである。
次に、図7、8を参照して第3実施形態を説明する。
第3実施形態は、第1実施形態のインジェクタ吸気系統20を構成する第1サージタンク15aに、さらにサージタンクインジェクタ(以下SPIという)75が取り付けられる。その他の構成は第1実施形態と同様である。
本実施形態は、第1実施形態のEGRの制御に加えて、MPI23とSPIとによる燃料噴射負担制御が行われるものである。
まず、本実施形態では、ステップS33での冷態低負荷時には、SPI75で噴射を行う。
冷態時には、MPI23からの燃料は、気化しきれていない(微粒化していない)状態で燃焼室27内に導入するため、このようなMPI23からの燃料の燃焼室27内への導入を制限し、SPI29の噴射量を増加する。このとき、MPI23からの燃料の導入を禁止して、SPI75だけにすることが好ましい。これにより、第1サージタンク15a内に噴射される燃料は、第1サージタンク15a内での霧化および、第1サージタンク15aから燃焼室27内に導入される区間がMPI23から燃焼室27までの距離より長いため、気化が促進されて、燃焼が良好に得られる。
但し、冷却水温が閾値、例えば60℃(エンジン出口温度)を超えるまでは、エンジン保護のためエンジンの出力を制限し、全体の燃料噴射量を制限するような制御を加えてもよい。このとき、MPI23の負担割合を優先的に制限することが好ましい。
暖機が完了した場合には、ステップS36で温態低負荷時には、MPI23の燃料噴射を制限するとともに、主にSPI75の噴射を行う。このときMPI23を禁止し、SPI29のみによる運転を行うことが好ましい。SPI75だけにすることによって、第1サージタンク15a内に噴射される燃料は、第1サージタンク15a内での霧化および、第1サージタンク15aから燃焼室27内に導入される区間がMPI23から燃焼室27までの距離より長いため、気化が促進されて、燃焼が良好に得られる。
但し、SPI75の流量を上げると、ポート付着が大きくなり燃焼室27へ供給される燃料量が不安定化するため、高負荷域では予め設定した閾値の流量ラインをSPI75の噴射燃料の上限として、それ以上の燃料要求分はMPI23によって負担させるように制限するような制御を加えてもよい。
また、MPI23はシリンダ直入形態とすることが可能であり、このように燃焼室27への直入形態とすることで、図示しない吸気バルブや吸気ポートへの燃料の付着を防ぐと共に、気化潜熱により燃焼室27内を冷却しノックを抑制することも可能となる。
さらに、第1実施形態のEGR制御と相俟って、有害排ガス低減をも達成できる。
3 エンジン
5 吸気通路
9 吸気温度センサ
11エアーフローメータ
13 吸気スロットル弁
15 サージタンク
15a、70 第1サージタンク
15b、72 第2サージタンク
16 仕切り壁
19 吸気ポート
19a 第1吸気ポート
19b 第2吸気ポート
20 インジェクタ吸気系統
22 EGR吸気系統
23 吸気ポートインジェクタ(MPI)
27 燃焼室
75 サージタンクインジェクタ(SPI)
39a 第1サージタンク開閉弁
39b 第2サージタンク開閉弁
52 排気通路
53 冷却水温センサ
56 EGR通路
58 EGR弁
61 制御装置
63 サージタンク開閉弁制御部
65 EGR弁制御部
67 吸気スロットル弁制御部
69 燃料噴射制御部
71 エンジン始動判定部
73 エンジン状態判定部
Claims (4)
- エンジンの燃焼室内へ吸気を導入する少なくとも2つの吸気ポートと、
前記吸気ポートの上流側にそれぞれ配置されたサージタンクと、
前記吸気ポートのうち片方に配置された吸気ポートインジェクタと、
一端が排気通路に接続されて、他端が前記吸気ポートのうち他方の上流側に設けられたサージタンクに接続されて、排気の一部を前記他方の吸気ポートに戻す排気再循環通路と、
を備え、
前記エンジンは吸気通路にスロットルバルブを備え、
前記サージタンクの上流側の吸気通路にそれぞれのサージタンクを開閉するサージタンク閉塞弁が配置され、
前記サージタンクの上流側の吸気通路は前記サージタンク閉塞弁と前記スロットルバルブの間で前記2つの吸気ポートに向けて分岐する
ことを特徴とするエンジンのEGR装置。 - 前記エンジンのエンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段と、
前記排気再循環通路を開閉するEGR閉塞弁と、
をさらに備え、
前記それぞれのサージタンク閉塞弁と、前記EGR閉塞弁との開度をエンジン負荷に基づいて制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項1記載のエンジンのEGR装置。 - 前記制御装置は、前記エンジンの低負荷運転時には、前記片方のサージタンク閉塞弁の開度を小さくするとともに、前記他方のサージタンク閉塞弁と前記EGR閉塞弁の開度を大きくすることを特徴とする請求項2記載のエンジンのEGR装置。
- 前記片方の吸気ポートの上流側に設けられたサージタンクにサージタンクインジェクタをさらに備えたことを特徴とする請求項1から3いずれか一項に記載のエンジンのEGR装置。
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