JPH08254134A - ディーゼルエンジン - Google Patents

ディーゼルエンジン

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JPH08254134A
JPH08254134A JP7057409A JP5740995A JPH08254134A JP H08254134 A JPH08254134 A JP H08254134A JP 7057409 A JP7057409 A JP 7057409A JP 5740995 A JP5740995 A JP 5740995A JP H08254134 A JPH08254134 A JP H08254134A
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intake valve
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【目的】 始動性や低速域での排気組成を悪化させるこ
となく低圧縮比を実現する。 【構成】 ディーゼル燃焼を行う内燃機関において、エ
ンジンの運転条件を検出する手段１００と、吸気バルブ
のタイミング可変機構１０１と、吸気バルブの閉時期
を、エンジンの高速域ほど下死点から遅角した時期に制
御する一方、始動時および低速域に下死点近傍に進角制
御する制御手段１０２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディーゼルエンジン
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のディーゼルエンジンは、ガソリン
エンジンに比べて最高回転数が低いこと等から、バルブ
タイミングを変えることは少ない。
【０００３】そのため、エンジンの高速側の良好な充填
効率を得るために、吸気バルブの閉時期を下死点以降に
大きく遅らせてあり、また始動性を良くし、低速域の白
煙（パティキュレートのＳＯＦ：可溶有機分）等を抑え
るために、圧縮比は高圧縮比（乗用車用小型ディーゼル
では圧縮比＝２０前後）にしている。
【０００４】一方、高圧縮比により、燃焼温度が上昇し
てＮＯｘの排出が増加するため、排気の一部を吸気系に
再循環させるＥＧＲ装置を採用している。
【０００５】これは、図２２に示すようにエンジン１の
排気通路２から排気（ＥＧＲガス）を吸気通路３に導く
ＥＧＲ通路４にＥＧＲ弁５を介装し、ＥＧＲの必要な領
域でＥＧＲ弁５を開いて、所定量のＥＧＲガスを吸入空
気に混合させることにより、燃焼温度を下げてＮＯｘを
低減するのである。
【０００６】ＥＧＲ量が大きくなると、スモーク（主に
黒煙）の排出が増加するので、吸入空気によって燃焼室
にスワール（旋回渦流）を生起するスワール生成手段
（ヘリカル型吸気ポートに空気流動制御板等を設けてい
る）６を設け、拡散燃焼時の空気と燃料とのミキシング
を改善して、スモークを軽減するようにしている（特開
昭６０ー１６２０１８号公報等参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧縮
比のディーゼルエンジンだと、エンジンの軽量化を図り
にくい。また、吸気バルブの閉時期を大きく遅らせてあ
るため、圧縮比を高くしないと、始動性の悪化、低速域
の白煙の増加を招く。
【０００８】一方、ＮＯｘを低減するためＥＧＲを行う
が、将来予測される排気規制強化に対応するため、ＥＧ
Ｒ量を大幅に増加した場合には、スワールによって空気
と燃料とのミキシングを促進するだけでは、吸気温度の
上昇や高圧縮比に伴う空気利用率の悪化から、スモーク
を抑えきれないという問題がある。
【０００９】この発明は、このような問題点を解決し、
良好なエンジン性能、排気性能を得ることを目的として
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、図２３に
示すようにディーゼル燃焼を行う内燃機関において、エ
ンジンの運転条件を検出する手段１００と、吸気バルブ
のタイミング可変機構１０１と、吸気バルブの閉時期
を、エンジンの高速域ほど下死点から遅角した時期に制
御する一方、始動時および低速域に下死点近傍に進角制
御する制御手段１０２とを設ける。
【００１１】第２の発明は、第１の発明において、エン
ジンの高速域の吸気バルブの閉時期は下死点後３０°以
降である。
【００１２】第３の発明は、第１の発明において、圧縮
比は１８以下の低圧縮比とする。
【００１３】第４の発明は、図２４に示すようにディー
ゼル燃焼を行う内燃機関において、エンジンの運転条
件、吸気温度、吸入ガス量を検出する各検出手段１１０
と、これらの検出結果と圧縮比とから圧縮上死点時の筒
内ガス温度を算出する手段１１１と、吸気バルブのタイ
ミング可変機構１１２と、前記算出温度が所定温度にな
るように吸気バルブの閉時期を制御する制御手段１１３
とを設ける。
【００１４】第５の発明は、第４の発明において、排気
の一部を吸気系に再循環するＥＧＲ装置と、ＥＧＲに応
じて燃料の噴射時期を遅延する遅延手段とを有する。
【００１５】
【作用】第１の発明では、吸気バルブの閉時期を高速域
に遅角する一方、始動時および低速域に下死点近傍に進
角するので、常に高い充填効率が得られ、したがって圧
縮比そのものは低圧縮比としながら、高速域に高い出力
が得られると共に、始動時および低速域に見かけの圧縮
比が高くなり、良好な始動性ならびに低速域の良好な燃
焼状態が維持される。
【００１６】この場合、第２の発明のように、高速域の
吸気バルブの閉時期を下死点後３０°以降にすること
で、高速域に十分な充填効率が得られる。
【００１７】また、第３の発明のように、１８以下の圧
縮比とすることで、最高筒内圧が下がり、エンジン各部
の軽量化が図られる。
【００１８】第４の発明では、吸気バルブの閉時期によ
って見かけの圧縮比を変えると、圧縮温度が変えられ
る。圧縮上死点時の筒内ガス温度が高くなると、スモー
クが増え、低くなると、パティキュレートのＳＯＦが増
えるが、これらは所定の温度状態のときに低下する。
【００１９】したがって、エンジンの運転条件、吸気温
度、吸入ガス量の検出結果と圧縮比とから算出した圧縮
上死点時の筒内ガス温度が所定の温度になるように、吸
気バルブの閉時期を制御することで、スモーク、ＳＯＦ
の悪化が防止される。
【００２０】この場合、第５の発明では、ＥＧＲが行わ
れると共に、ＥＧＲに応じて燃料の噴射時期が遅延され
る。高率のＥＧＲにより、ＮＯｘが大幅に減少する半
面、燃料の噴射時期を遅らせると、着火遅れ期間が長く
なって、予混合燃焼の比率が大きくなり、スモークが発
生しにくくなる。
【００２１】したがって、この状態にて、圧縮上死点時
の筒内ガス温度が所定の温度になるように、吸気バルブ
の閉時期を制御することで、ＮＯｘと共に、スモーク、
ＳＯＦが的確に低減される。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００２３】図１において、１０はエンジン本体、１１
は吸気通路、１２は排気通路、１３は燃料噴射ポンプ、
１４は吸気バルブのタイミング可変機構である。
【００２４】排気通路１２と吸気通路１１とを結ぶＥＧ
Ｒ通路１５にはダイヤフラム式のＥＧＲ弁１６が介装さ
れ、その負圧室１７にはコントロールユニット１８によ
って制御される負圧源（図示しない）からの制御負圧が
導かれる。
【００２５】タイミング可変機構１４は、図２のように
各吸気バルブ２０を閉弁方向に付勢するバルブスプリン
グ２１が備えられると共に、各吸気バルブ２０の上端に
接合して油圧室２２を画成するピストン２３が備えられ
る。油圧室２２に導かれる油圧力によりピストン２３が
下降し、バルブスプリング２１に抗して吸気バルブ２０
が開作動される。
【００２６】オイルポンプ２４から吐出される作動油
は、アキュムレータ２５から入口側電磁切換弁２６，２
７を介して油通路２８，２９に選択的に供給され、エン
ジン回転に同期して回転するロータリバルブ３０，３１
を介して＃１気筒、＃４気筒、＃２気筒、＃３気筒の各
油圧室２２に選択的に供給されることにより、各吸気バ
ルブ２０が順に開作動される。
【００２７】各油圧室２２の作動油は、油通路２８，２
９から出口側電磁切換弁３３，３４を介して選択的にタ
ンク３５に逃がされることにより、各吸気バルブ２０が
順に閉作動される。この出口側電磁切換弁３３，３４を
制御することで、吸気バルブ２０の閉時期が自由に制御
される。
【００２８】エンジンの回転数およびクランク角を検出
する回転数センサ３６と、アクセルの開度（エンジンの
負荷）を検出するアクセル開度センサ３７からの信号
は、コントロールユニット１８に入力される。
【００２９】コントロールユニット１８により、吸気バ
ルブ２０の閉時期（ＩＶＣ）が、図３のようにエンジン
の始動時およびアイドリング域にピストン下死点（ＢＴ
Ｃ）に、低速域にピストン下死点後（ＡＢＴＣ）２０°
に、中速域にピストン下死点後３０°に、高速域にピス
トン下死点後４０°になるように、出口側電磁切換弁３
３，３４が制御される。
【００３０】図４、図５に吸気バルブ２０の始動時およ
びアイドリング域の作動特性と高速域の作動特性を示
す。なお、図４、図５の開時期になるように入口側電磁
切換弁２６，２７が制御される。
【００３１】ここで、図６に吸気バルブ２０の閉時期の
制御フローチャートを示す。
【００３２】ステップ１では、エンジン回転数Ｎｅ、ア
クセル開度Ａｃｃを読み込む。
【００３３】ステップ２では、読み込んだエンジン回転
数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃから、図３のように吸気バ
ルブ２０の閉時期を設定したマップの領域が変わったか
どうかを、つまり吸気バルブ２０の閉時期の変更かどう
かを判定する。
【００３４】ステップ３，４では、そのマップの領域に
該当する出口側電磁切換弁３３，３４の開時期を読み出
し、所定のアドレスに格納する。この開時期に出口側電
磁切換弁３３，３４を開くことで、吸気バルブ２０の閉
時期を制御する。
【００３５】このように、エンジンの低回転側にて吸気
バルブ２０の閉時期が下死点近傍に制御されるため、高
圧縮比にせずとも、始動時ならびに低速域に高い圧縮圧
力が得られる。
【００３６】図７に低速の１３００ｒｐｍでの吸気バル
ブ２０の閉時期の違いによる指圧線図の変化を示すと、
閉時期が下死点後３８°では、下死点付近で一度圧力が
上昇するが、バルブ２０が遅閉じのため、ピストンの上
昇と共に圧力が上昇せず、圧縮開始が遅れる。一方、閉
時期が下死点後２２°のときは、ピストンの上昇と共に
圧力上昇が開始し、この結果最高圧力が上昇している。
【００３７】このため、良好な始動性が得られ、低速域
でのＨＣ、ＳＯＦが改善される。
【００３８】図８に吸気バルブ２０の閉時期の違いによ
るエンジン性能への影響を示すと、閉時期が下死点後２
２°では、筒内圧力（Ｐｍａｘ）が上昇し、吸気量も大
幅に増加しており、これに伴いＨＣ、パティキュレート
（ＰＭ）も大幅に向上している。これは、圧縮開始時期
が早まって、見かけの圧縮比が増加したことにより、圧
縮上死点でのガス温度が高温化したためであり、その効
果は閉時期を高速側に合わせたときと比べ、圧縮比を約
２高くしたときと同等の効果がある。
【００３９】一方、エンジンの回転が高くなるほど吸気
バルブ２０の閉時期が下死点から遅角した時期に制御さ
れるため、常に十分な充填効率が得られる。
【００４０】図９にエンジン回転数に対して吸気バルブ
２０の閉時期毎の充填効率を示す。エンジンの低速から
高速にいくにしたがい閉時期を遅らせると（高速域には
下死点後３０°以降）、充填効率は向上している。
【００４１】これにより、圧縮比を低圧縮比（１８以
下）としながら、高速域に高い出力が維持され、高速高
負荷時の最高筒内圧力の上昇が抑えられる。
【００４２】したがって、始動性ならびに低速域での排
気組成の悪化を招くことなく、また最高筒内圧力の上昇
によるスモークの悪化を招くことなく、エンジン各部品
の軽量化を図ることができ、エンジン性能を大幅に向上
できる。
【００４３】なお、吸気バルブ２０のタイミング可変機
構１４については、油圧による１例を示したが、現在ガ
ソリンエンジン等で、廉価で構造の簡単な可変機構が提
案されており、それらを利用することにより、コスト増
を抑えられる。
【００４４】図１０〜図２０は本発明の第２の実施例を
示す。これは、高率のＥＧＲを行ってＮＯｘを大幅に低
減すると共に、スモーク、ＳＯＦを同時に改善するもの
である。
【００４５】図１０において、１０はエンジン本体、１
１は吸気通路、１２は排気通路、１３は燃料噴射ポン
プ、１４は吸気バルブ２０のタイミング可変機構（図
２）、１５はＥＧＲ通路、１６はＥＧＲ弁、１８はコン
トロールユニットを示す。
【００４６】エンジンの回転数およびクランク角を検出
する回転数センサ３６、アクセルの開度（エンジンの負
荷）を検出するアクセル開度センサ３７のほかに、吸気
通路１１に吸入ガス量を検出するエアフローセンサ４０
が、吸気マニホールド４１に吸気温度を検出する吸気温
度センサ４２が、排気通路１２に排気中の酸素濃度を検
出する酸素濃度センサ４３が設けられ、これらの信号は
コントロールユニット１８に入力される。
【００４７】コントロールユニット１８には、図１１の
ようなＥＧＲ率マップが設けられる。低速低負荷域にＥ
ＧＲ率は最大８０％で、その域内の比較的回転、負荷の
大きい側で６０％である。これに対し、回転、負荷が高
くなるにしたがい、ＥＧＲ率を減少させている。つま
り、高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のＥＧ
Ｒガスを還流すると、吸気温度の上昇によってＮＯｘ低
減の効果が減少したり、噴射燃料の着火遅れ期間が短縮
されて、予混合燃焼が実現できなくなる等のため、ＥＧ
Ｒ率を段階的に減少させている。
【００４８】エンジン回転数とアクセル開度に基づき、
コントロールユニット１８により、図１１のＥＧＲ率を
得るように、負圧源からＥＧＲ弁１６の負圧室１７への
負圧が制御される。
【００４９】図１２に示す燃料噴射ポンプ１３は、燃料
噴射量と燃料噴射時期が電子制御される分配型のもの
で、公知である。
【００５０】図１２において、６６はエンジン１０の出
力軸と連結される駆動軸、６７はこの駆動軸６６により
駆動されるベーン型のフィードポンプで、図示しない燃
料入口からフィードポンプ６７により吸引された燃料
は、ハウジング６８内のポンプ室６９に供給され、ポン
プ室６９に開口する吸込通路７０を介してプランジャポ
ンプ７１のプランジャ室７２に送られる。
【００５１】駆動軸６６の一端には、プランジャ７３の
基端に固設されたフェイスカム７４のツメ７４ａが軸方
向に摺動自在に連結され、このツメ７４ａを介して、フ
ェイスカム７４およびプランジャ７３が、駆動軸６６と
同一軸線上に位置すると共に、プランジャ７３について
は軸方向に変位可能に構成される。
【００５２】駆動軸６６とフェイスカム７４との連結部
外周には、複数のローラ７５を担持するローラホルダ７
６が駆動軸６６と同心に配置され、またフェイスカム７
４には気筒数に対応した数の不等速度カムをなすカム面
７４ｂが形成されており、このカム面７４ｂはスプリン
グ７７によりローラ７５に圧接されている。
【００５３】プランジャ７３には、その先端にエンジン
のシリンダと同数の吸込溝７８が形成され、カム面７４
ｂが駆動軸６６と共に回転しながらローラホルダ７６に
配設されたローラ７５を乗り越えて所定のカムリフトだ
け往復運動すると、吸込溝７８からプランジャ室７２に
吸引された燃料が、プランジャ室７２に通じる図示しな
い各気筒毎の分配ポートからデリバリバルブを通って燃
料噴射弁へと圧送される。
【００５４】７９は、プランジャ室７２と低圧のポンプ
室６９とを連結する燃料戻し通路で、この燃料戻し通路
７９には駆動回路からの信号（駆動パルス）によりエン
ジンの運転条件に応じて駆動される高速応動型の電磁弁
８０が介装される。
【００５５】電磁弁８０は、噴射制御のために設けられ
るもので、プランジャ７３の圧縮行程中に電磁弁８０を
閉じると、燃料の噴射が開始され、電磁弁８０を開く
と、噴射が終了する。つまり、電磁弁８０の閉弁時期に
より燃料の噴射開始時期が、その閉弁期間により噴射量
が制御される。
【００５６】この燃料の噴射時期は、ＥＧＲ率の高い運
転域ほど噴射燃料の着火遅れ期間が長くなるように、遅
延される。
【００５７】燃料の噴射時期のマップを図１３に示す。
高ＥＧＲ率の低速低負荷側で、燃料の噴射時期はピスト
ン上死点（ＴＤＣ）に設定している。この遅延により、
着火時期の燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼
比率を増大させることにより、高ＥＧＲ状態でのスモー
クの発生を抑える。
【００５８】これに対し、回転、負荷が高くなるにした
がい、噴射時期を進めている。これは、着火遅れの時間
が一定であっても、着火遅れクランク角度（着火遅れの
時間をクランク角度に換算した値）がエンジン回転数の
増加に比例して大きくなり、低ＥＧＲ時に所定の着火時
期を得るために、噴射時期を進めるのである。
【００５９】図１３の噴射時期が得られるように、コン
トロールユニット１８により電磁弁８０の開閉タイミン
グが制御される。
【００６０】ここで、図１４に燃料の噴射時期と噴射期
間（噴射量）を制御するためのフローチャートを示す。
【００６１】ステップ１１では、エンジン回転数Ｎｅ、
アクセル開度Ａｃｃ、およびエンジン冷却水温ＴＷ、燃
料温度ＴＦを読み込む。なお、エンジン回転数Ｎｅは、
燃料噴射ポンプ１３から送られるリファレンスパルスに
より求め、同時に送られるスケールパルス（角度信号）
によりクランク角度を読み込む。冷却水温ＴＷと燃料温
度ＴＦは図示しないセンサにより検出している。
【００６２】ステップ１２では、読み込んだエンジン回
転数Ｎｅとアクセル開度Ａｃｃから、燃料の基本噴射時
期Ｉｔｍと燃料の基本噴射期間Ａｖｍを、各マップをそ
れぞれルックアップして求める。
【００６３】基本噴射時期Ｉｔｍのマップは、図１３の
噴射時期特性が得られるように、アクセル開度Ａｃｃと
エンジン回転数Ｎｅをパラメータとして定めたマップ
（図示せず）である。基本噴射期間Ａｖｍは、図１５の
ようにアクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど長くしてい
る。
【００６４】ステップ１３では、燃料温度ＴＦと冷却水
温ＴＷから噴射時期補正量ΔＩｔｍを求め、ステップ１
４では、これを基本噴射時期Ｉｔｍに加算することによ
って噴射時期を補正する。
【００６５】噴射時期補正量ΔＩｔｍは２つの補正量Δ
Ｉｔｍ1、ΔＩｔｍ2の和で、図１６が燃料温度補正量Δ
Ｉｔｍ1の特性、図１７が水温補正量ΔＩｔｍ2の特性で
ある。いずれの特性においても低温になるほど進角補正
量を大きくするのは、低温になるほど燃焼速度が遅くな
るからである。
【００６６】こうして得た噴射時期ＩＴ（＝Ｉｔｍ＋Δ
Ｉｔｍ）と基本噴射期間Ａｖｍとは、ステップ１５で所
定のアドレスに格納する。この噴射時期ＩＴにて前記電
磁弁８０が閉じられ、その閉弁タイミングより基本噴射
期間Ａｖｍが経過したタイミングにて電磁弁８０が開か
れるのである。
【００６７】エンジン１０の吸気マニホールド４１から
それぞれ吸気ポートに向かう各分岐管８１には、図１８
のように所定の切欠部８２が形成されたスワールバルブ
８３が介装される。
【００６８】スワールバルブ８３は、コントロールユニ
ット１８によって、回動軸８４に連結された図示しない
アクチュエータを介して、低速低負荷域に閉じるように
制御される。
【００６９】スワールバルブ８３が閉じられると、その
切欠部８２のみから吸気が流入されるので、燃焼室に吸
入される吸気の流速が高められ、燃焼室にスワールが生
成される。
【００７０】なお、１気筒に２つの吸気弁を持つもので
あれば、低速低負荷域に片方の吸気弁を閉じることによ
り、スワールを生成するようにしても良い。
【００７１】一方、吸気バルブ２０の閉時期は、基本的
には前図３の時期に制御されるが、コントロールユニッ
ト１８により、エンジン回転数、アクセル開度、吸入ガ
ス量、吸気温度、燃料噴射量、排気中の酸素濃度、圧縮
比等に基づき、圧縮端温度（圧縮上死点時の筒内ガス温
度）が所定の温度（８５０Ｋ±２５Ｋ）になるように制
御される。
【００７２】この圧縮端温度Ｔｃは、以下のように算出
される。
【００７３】（１）ＥＧＲ率が０％の場合の吸入空気量
Ｑａ°をマップより読み取る。
【００７４】（２）ＥＧＲ率を算出する。
【００７５】ＥＧＲ率＝（Ｑａ°−実測吸入空気量Ｑａ
／Ｑａ°）×１００％ （３）運転条件、ＥＧＲ率から、吸気のガス組成に対応
した比熱比κを読み取る。
【００７６】（４）運転条件、吸気バルブの閉時期か
ら、見かけの圧縮比εを読み取る。
【００７７】（５）圧縮端温度Ｔｃを算出する。
【００７８】 Ｔｃ＝吸気マニホールド内の吸気温度×ε（κ−１） この圧縮端温度Ｔｃが、図１９のように所定の温度（８
５０Ｋ±２５Ｋ）内にあれば、パティキュレートのドラ
イスート、ＳＯＦが低減される。
【００７９】図２０に吸気バルブ２０の閉時期の制御フ
ローチャートを示す。
【００８０】ステップ２１では、エンジン回転数Ｎｅ、
アクセル開度Ａｃｃ、吸入ガス量Ｑａ、吸気温度Ｔａ、
燃料噴射量Ｑｆを読み込む。
【００８１】ステップ２２では、ＥＧＲ率が０％の場合
の吸入ガス量Ｑａ°をＮｅ、Ａｃｃからマップ上で読み
込む。
【００８２】ステップ２３では、このＱａ°とＱａから
ＥＧＲ率を算出する。
【００８３】ステップ２４では、吸気のガス組成に対応
した比熱比κ、見かけの圧縮比εを読み取り、圧縮端温
度Ｔｃを算出する。
【００８４】ステップ２５では、算出した圧縮端温度Ｔ
ｃが図１９の所定の温度内に入るかどうかを判定し、こ
れに応じて吸気バルブ２０の閉時期の変更量を求める。
【００８５】ステップ２６では、求めた閉時期に該当す
るタイミング可変機構１４の出口側電磁切換弁３３，３
４の開時期を読み出し、所定のアドレスに格納する。こ
の開時期に出口側電磁切換弁３３，３４を開くことで、
吸気バルブ２０の閉時期を制御する。
【００８６】即ち、ＥＧＲを行ってＮＯｘを低減する場
合、高率のＥＧＲを行うと、ＮＯｘが大幅に減少する半
面、スモークの増加を招くが、このとき燃料の噴射時期
を遅らせて着火遅れ期間を長くすると、スモークの発生
を抑えることができる。
【００８７】図２１は、燃料の噴射時期を上死点前にし
た場合と上死点まで遅らせた場合のＥＧＲ率に対するＮ
Ｏｘとスモークの各濃度特性を示し、上死点前の噴射時
期（ＩＴ＝−８°ＡＴＤＣ）では、ＥＧＲ率の増加と共
に、ＮＯｘ濃度は減少するものの、スモーク濃度が急激
なカーブで上昇している。
【００８８】これに対し、上死点の噴射時期（ＩＴ＝Ｔ
ＤＣ）では、ＥＧＲ率が高くなるのに伴い、ＮＯｘ濃度
が減少すると共に、スモーク濃度も低下傾向を示してい
る。スモーク濃度がこのように減少するのは、燃焼室の
スワールによって燃料と空気とのミキシングが促進され
ると共に、図中に示した熱発生パターンをみれば分かる
ように、噴射時期の遅延によって、着火遅れ期間が長く
なり、燃焼の大半が予混合燃焼になるからである。
【００８９】一方、このような燃焼方式は低温燃焼のた
め、ＳＯＦが増加することがある。前図１９はＳＯＦ、
ドライスート、およびＰＭトータルの変化を示してお
り、圧縮端温度が所定の温度以上になると、着火遅れ期
間が短くなってドライスート（スモーク）が発生する
が、逆に所定の温度以下になると、低温によって未燃燃
料であるＳＯＦが急増するようになる。
【００９０】このため、エンジン回転数、アクセル開
度、吸入ガス量、吸気温度、燃料噴射量、圧縮比を基に
圧縮端温度を算出し、その圧縮端温度が所定の温度内に
なるように、吸気バルブ２０の閉時期を制御する。
【００９１】この場合、圧縮端温度が所定温度以上のと
きは、吸気バルブ２０の閉時期を遅くして見かけの圧縮
比を下げ、所定温度以下のときは、吸気バルブ２０の閉
時期を早くして見かけの圧縮比を上げる。ただし、吸気
バルブ２０の閉時期は下死点以降に保持されている。
【００９２】これにより、スモーク、ＳＯＦの悪化を防
止できる。したがって、高ＥＧＲ率によってＮＯｘを大
幅に低減できると共に、スモーク、ＳＯＦを的確に低減
でき、良好な排気性能を確保できる。
【００９３】
【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、ディ
ーゼル燃焼を行う内燃機関において、エンジンの運転条
件を検出する手段と、吸気バルブのタイミング可変機構
と、吸気バルブの閉時期を、エンジンの高速域ほど下死
点から遅角した時期に制御する一方、始動時および低速
域に下死点近傍に進角制御する制御手段とを設けたの
で、圧縮比を低圧縮比にしつつ、良好な始動性、低速域
での良好な排気性能を確保できる。
【００９４】第２の発明によれば、エンジンの高速域の
吸気バルブの閉時期を下死点後３０°以降にしたので、
高速域での出力向上を図れる。
【００９５】第３の発明によれば、１８以下の低圧縮比
としたので、最高筒内圧の低下により、エンジン各部の
軽量化を図れる。
【００９６】第４の発明によれば、ディーゼル燃焼を行
う内燃機関において、エンジンの運転条件、吸気温度、
吸入ガス量、ガス組成を検出する各検出手段と、これら
の検出結果と圧縮比とから圧縮上死点時の筒内ガス温度
を算出する手段と、吸気バルブのタイミング可変機構
と、前記算出温度が所定温度になるように吸気バルブの
閉時期を制御する制御手段とを設けたので、スモーク、
ＳＯＦを抑制でき、排気性能が向上する。
【００９７】第５の発明によれば、ＮＯｘを大幅に低減
しつつ、スモーク、ＳＯＦを低減でき、排気性能を十分
に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成図である。
【図２】吸気バルブのタイミング機構の構成図である。
【図３】吸気バルブの閉時期の特性図である。
【図４】吸気バルブの作動特性図である。
【図５】吸気バルブの作動特性図である。
【図６】制御内容を示すフローチャートである。
【図７】指圧線図である。
【図８】筒内圧力、吸気量、ＨＣ、ＰＭの特性図であ
る。
【図９】充填効率を示す特性図である。
【図１０】第２の実施例の構成図である。
【図１１】ＥＧＲ率の特性図である。
【図１２】燃料噴射ポンプの断面図である。
【図１３】噴射時期の特性図である。
【図１４】噴射時期、噴射期間の制御フローチャートで
ある。
【図１５】基本噴射期間の特性図である。
【図１６】燃料温度補正量の特性図である。
【図１７】水温補正量の特性図である。
【図１８】スワールバルブの正面図である。
【図１９】圧縮端温度に対するＰＭの特性図である。
【図２０】制御内容を示すフローチャートである。
【図２１】ＥＧＲ率に対するスモークとＮＯｘの各濃度
特性図である。
【図２２】従来例の構成図である。
【図２３】発明の構成図である。
【図２４】発明の構成図である。
【符号の説明】
１０ エンジン本体 １１ 吸気通路 １２ 排気通路 １３ 燃料噴射ポンプ １４ タイミング可変機構 １５ ＥＧＲ通路 １６ ＥＧＲ弁 １８ コントロールユニット ２０ 吸気バルブ ２６，２７ 入口側電磁切換弁 ３３，３４ 出口側電磁切換弁 ３６ 回転数センサ ３７ アクセル開度センサ ４０ エアフローセンサ ４２ 吸気温度センサ ４３ 酸素濃度センサ ８０ 制御電磁弁 ８３ スワールバルブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼル燃焼を行う内燃機関におい
    て、エンジンの運転条件を検出する手段と、吸気バルブ
    のタイミング可変機構と、吸気バルブの閉時期を、エン
    ジンの高速域ほど下死点から遅角した時期に制御する一
    方、始動時および低速域に下死点近傍に進角制御する制
    御手段とを設けたことを特徴とするディーゼルエンジ
    ン。
  2. 【請求項２】 エンジンの高速域の吸気バルブの閉時期
    は下死点後３０°以降である請求項１に記載のディーゼ
    ルエンジン。
  3. 【請求項３】 圧縮比は１８以下の低圧縮比とした請求
    項１に記載のディーゼルエンジン。
  4. 【請求項４】 ディーゼル燃焼を行う内燃機関におい
    て、エンジンの運転条件、吸気温度、吸入ガス量を検出
    する各検出手段と、これらの検出結果と圧縮比とから圧
    縮上死点時の筒内ガス温度を算出する手段と、吸気バル
    ブのタイミング可変機構と、前記算出温度が所定温度に
    なるように吸気バルブの閉時期を制御する制御手段とを
    設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
  5. 【請求項５】 排気の一部を吸気系に再循環するＥＧＲ
    装置と、ＥＧＲに応じて燃料の噴射時期を遅延する遅延
    手段とを有する請求項４に記載のディーゼルエンジン。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0905361A2 (en) 1997-09-30 1999-03-31 Nissan Motor Company, Limited Combustion control system for diesel engine
EP0940569A2 (en) 1998-03-03 1999-09-08 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control device for diesel engine
JP2002038991A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼方法
JP2017502204A (ja) * 2013-12-28 2017-01-19 大連理工大学Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４気筒の内燃機関に用いられ、モジュール化された多機能可変バルブ駆動システム

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8215292B2 (en) 1996-07-17 2012-07-10 Bryant Clyde C Internal combustion engine and working cycle
US5960756A (en) * 1997-01-27 1999-10-05 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Valve control device for an internal combustion engine
JP3164007B2 (ja) * 1997-02-14 2001-05-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング調整装置
JP3094974B2 (ja) * 1997-09-16 2000-10-03 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関
JP3092569B2 (ja) * 1997-11-25 2000-09-25 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関
DE69915921T2 (de) * 1998-04-15 2005-04-14 Toyota Jidosha K.K., Toyota Brennkraftmaschine
US6240721B1 (en) * 1998-09-17 2001-06-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and method for controlling an internal combustion engine
JP2000130200A (ja) * 1998-10-30 2000-05-09 Mitsubishi Motors Corp ディーゼルエンジンの制御装置
US6318308B1 (en) * 1998-11-16 2001-11-20 General Electric Company Increased compression ratio diesel engine assembly for retarded fuel injection timing
JP3225957B2 (ja) * 1999-02-02 2001-11-05 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
SE521981C2 (sv) 1999-06-11 2003-12-23 Volvo Personvagnar Ab Metod för att minska ämnen i avgaser från en förbränningsmotor
DE10042381A1 (de) * 2000-08-29 2002-03-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung des Verdichtungsverhältnisses an einer Verbrennungskraftmaschine
US6453864B1 (en) * 2001-01-16 2002-09-24 General Motors Corporation Crankshaft rotation control in a hybrid electric vehicle
JP3910801B2 (ja) * 2001-03-19 2007-04-25 株式会社日立製作所 エンジンの燃料噴射制御装置
DE50113447D1 (de) * 2001-10-25 2008-02-14 Ford Global Tech Llc Dieselmotor mit variablem Kompressionsverhältnis
US7004122B2 (en) * 2002-05-14 2006-02-28 Caterpillar Inc Engine valve actuation system
US7069887B2 (en) * 2002-05-14 2006-07-04 Caterpillar Inc. Engine valve actuation system
US20030213444A1 (en) * 2002-05-14 2003-11-20 Cornell Sean O. Engine valve actuation system
AT7207U1 (de) * 2002-10-22 2004-11-25 Avl List Gmbh Verfahren zum betreiben einer direkteinspritzenden diesel-brennkraftmaschine
US6830020B1 (en) * 2003-05-23 2004-12-14 General Motors Corporation Diesel engine with intake cam phaser for compression ratio control
US6988471B2 (en) 2003-12-23 2006-01-24 Caterpillar Inc Engine valve actuation system
US7398644B2 (en) * 2005-06-15 2008-07-15 Ford Global Technologies, Llc System and method for reducing NOx emissions in an apparatus having a diesel engine
US7204227B2 (en) * 2005-06-15 2007-04-17 Ford Global Technologies, Llc System and method for reducing NOx emissions in an apparatus having a diesel engine
JP2007085232A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Toyota Motor Corp 筒内直噴内燃機関
JP2007239610A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd エンジンの目標燃圧設定装置及び目標燃圧設定方法
US7753014B2 (en) * 2006-04-03 2010-07-13 Sustainable Energy Technology Development Trust Electro-hydraulic valve actuator with integral electric motor driven rotary control valve
US8316809B1 (en) 2010-03-04 2012-11-27 Electro-Mechanical Associates, Inc. Two-mode valve actuator system for a diesel engine
US8578897B2 (en) * 2011-04-12 2013-11-12 Ford Global Technologies, Llc Valve system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137145A1 (de) * 1981-09-18 1983-04-07 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Ladedruckabhaengige steuereinrichtung fuer aufgeladene einspritzbrennkraftmaschinen, insbesondere fuer fahrzeug-dieselmotoren
JPS60162018A (ja) * 1984-02-03 1985-08-23 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸気装置
US5293741A (en) * 1992-01-31 1994-03-15 Mazda Motor Corporation Warming-up system for warming up an engine for an automotive vehicle
DE4330913A1 (de) * 1993-09-11 1995-03-16 Mak Maschinenbau Krupp Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen
JP3119050B2 (ja) * 1993-09-28 2000-12-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP3232809B2 (ja) * 1993-09-28 2001-11-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0905361A2 (en) 1997-09-30 1999-03-31 Nissan Motor Company, Limited Combustion control system for diesel engine
US6283096B1 (en) 1997-09-30 2001-09-04 Nissan Motor Co., Ltd Combustion control system for diesel engine
US6606979B2 (en) 1997-09-30 2003-08-19 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control system for diesel engine
EP0940569A2 (en) 1998-03-03 1999-09-08 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control device for diesel engine
US6161519A (en) * 1998-03-03 2000-12-19 Nissan Motor Co., Ltd. Combustion control device for diesel engine
JP2002038991A (ja) * 2000-07-24 2002-02-06 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼方法
JP2017502204A (ja) * 2013-12-28 2017-01-19 大連理工大学Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４気筒の内燃機関に用いられ、モジュール化された多機能可変バルブ駆動システム

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