JPH0925853A - 排気還流装置 - Google Patents

排気還流装置

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JPH0925853A
JPH0925853A JP7174564A JP17456495A JPH0925853A JP H0925853 A JPH0925853 A JP H0925853A JP 7174564 A JP7174564 A JP 7174564A JP 17456495 A JP17456495 A JP 17456495A JP H0925853 A JPH0925853 A JP H0925853A
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exhaust
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過給エンジンの広い運転領域で必要なEGR
率を確保することができる排気還流装置を提供する。 【解決手段】 過給機付きエンジンにおいて、コントロ
ールユニット25で制御される動弁機構20により、少
なくとも排気行程開始時期を含む所定期間に補助吸気ポ
ート17を開く第3弁21を、吸気ポート16を開閉す
る吸気弁18とは別に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用過給機付
きエンジンの排気還流(以下EGRという)装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の過給機付きエンジンのEGR装置
は、図4に示すように構成され、過給機1のタービン1
a上流の排気通路2と過給機1のコンプレッサ1b下流
の吸気通路3とがEGR通路4で連通され、このEGR
通路4にEGRバルブ5が介装される。図中6はインタ
クーラである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した過
給機付きエンジンにあっては、図6に示すように、エン
ジンの中,高負荷域にEGRを行うことが出来ず、EG
Rによる中,高負荷域のNOX低減は困難であった。
【0004】これは、過給エンジンにおいては、図5に
示すように、無過給エンジンと異なり、中,高負荷域に
エンジン入口の吸気圧力pbがエンジン出口の排気圧力
pitより高くなることによる。
【0005】この過給エンジンにおいて、吸気圧力より
排気圧力を高くするため、排気側に絞り弁を設ける。
吸気のブーストをバイパスする(吸気をタービン出口
に却てる)。VGターボを採用した場合は、必要な排
気圧力確保と燃費等の性能低下を少なくするためのター
ビンノズル開度までノズルを閉じる。等の方法がある
が、これらは何れも排気圧力の上昇による燃費等のエン
ジン性能の低下を招くので採用できない。
【0006】尚、実公平3−11401号公報には、吸
気弁及び排気弁とは別に設けられたエンジンブレーキ用
の常閉弁を利用して、排気ガスの一部を燃焼室内に還流
させて燃焼条件を改善するようにしたものが開示されて
いる。
【0007】これによれば、前記常閉弁を排気弁開直後
から次行程の吸気弁開直後まで開成して排気ガスの一部
を前記常閉弁を通じて燃焼室に還流するのであるが、こ
れを無過給エンジンに適用する場合は問題はないが、過
給エンジンに適用する場合は、常閉弁が開弁している時
に吸気弁を開くと排気ガスは還流しないで逆に燃焼室に
吸入した吸気が排気通路に逆流してしまうという問題が
あり、到底採用できない。
【0008】そこで、本発明の目的は、過給エンジンの
広い運転領域で必要なEGR率を確保することができる
排気還流装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る排気還流装
置は、過給機付きエンジンにおいて、少なくとも排気弁
のリフト開始近傍時期又は排気弁のリフト上昇中の時期
を含む所定期間に吸気ポートを開く開閉手段を設けたこ
とを特徴とする。
【0010】前記開閉手段は、吸気行程において燃焼室
への吸気を行う吸気弁とは別に設けた第3弁で構成する
と、開閉駆動機構の簡略化の面で好適である。
【0011】前記第3弁は、油圧発生装置からの油圧が
切換制御弁を介して作用されると、開閉制御の容易さの
面で好適である。
【0012】前記開閉手段は吸気行程において燃焼室へ
の吸気を行う吸気弁であって、上記吸気行程において上
記吸気弁を開閉駆動する第1の駆動手段とは別に設けた
第2の駆動手段により開閉駆動されると、部材の共用化
と開閉駆動機構の信頼性の面で好適である。
【0013】前記第2の駆動手段は、油圧発生装置から
の油圧が切換制御弁を介して作用されるピストンが開弁
時にのみ第1の駆動手段とは分離,独立して吸気弁を開
くと、開閉駆動機構の簡略化の面で好適である。
【0014】前記開閉手段は、各気筒毎に設けられる
と、各気筒のEGR率のバラツキが抑制されて好適であ
る。
【0015】前記開閉手段は、エンジン運転状態に応じ
て開弁時期や開弁期間が制御されると、エンジン運転状
態に応じて最適なEGR量が得られて好適である。
【0016】前記エンジン運転状態検出手段として吸気
ブースト圧を検出する圧力センサが設けられ、前記開閉
手段は、前記圧力センサにより検出された圧力が高い
時、排気弁のリフト開始時期近傍で吸気ポートを開き、
圧力が低い時、排気弁のリフト上昇中の時期に吸気ポー
トを開くと、エンジン運転状態に応じて最適なEGR量
が得られて好適である。
【0017】前記構成によれば、シリンダ内圧力が吸気
ブースト圧力より高い時点で開閉手段が開かれ、シリン
ダ内の排気ガス(既燃ガス)が吸気ポートに一時的に逆
流される。この排気ガスが吸気行程で再びシリンダ内に
吸入されることで、過給エンジンにおけるEGRが達成
される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る排気還流装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1
は排気還流装置の第1実施例の概略構成図、図2は吸,
排気弁のリフト曲線である。
【0019】図1中10はシリンダブロック11とシリ
ンダヘッド12とからなるエンジン本体で、シリンダブ
ロック11にはピストン13により燃焼室14が画成さ
れると共に、シリンダヘッド12には吸気マニホールド
15と連通接続される吸気ポート16と排気マニホール
ド(図示せず)と連通接続される排気ポート(図示せ
ず)とが形成される。
【0020】前記吸気ポート16は補助吸気ポート17
を備え、この補助吸気ポート17は吸気ポート16を開
閉する吸気弁18駆動用のロッカアーム機構19とは別
の動弁機構20により駆動される第3弁21で開閉され
る。
【0021】前記動弁機構20は、エンジンオイルを加
圧するオイルポンプ22と、この加圧されたオイルを第
3弁21の駆動部23に導くオイル通路24と、該オイ
ル通路24に介装されてコントロールユニット25から
の信号で切換制御される三方電磁弁26と、前記駆動部
23において第3弁21を常に閉弁方向に付勢するスプ
リング27とから構成され、三方電磁弁26の切換で駆
動部23に加圧オイルが作用することで、第3弁21が
スプリング27の付勢力に抗して開弁するようになって
いる。なお、図中29は圧力センサで、吸気マニホール
ド15の吸気ブースト圧力を検出してコントロールユニ
ット25に信号を入力する。また、図中28は調圧弁で
ある。
【0022】そして、前記コントロールユニット25
は、前記第3弁21が図2に示すようなリフト曲線で開
閉するように、三方電磁弁26を切換制御する。即ち、
前記第3弁21は、シリンダ(燃焼室14)内圧力が如
何なる運転域でも吸気ブースト圧力より高い時点であ
る、排気弁が開き始める下死点前近傍を含む所定期間だ
け開かれるのである。
【0023】また、EGR量は、前記コントロールユニ
ット25によって、エンジン運転状態に則して決められ
た通りのタイミングとリフト量によりマップ制御され
る。
【0024】このように構成されるため、排気行程開始
近傍の燃焼室14内ガスの膨張力を利用してブースト圧
力の高い吸気ポート16(補助吸気ポート17)に必要
量の排気ガス(既燃ガス)を逆流させられ、この逆流さ
せた排気ガスを、ロッカアーム機構19により吸気弁1
8が開かれる吸気行程で、再び燃焼室14に吸入するこ
とにより、過給エンジンの全ての運転領域でEGRを行
なえ、目標通りのNO X低減が達成できる。
【0025】一方、エンジン運転状況により、吸気ブー
スト圧が変化するため、圧力センサ29により検出され
た吸気ブースト圧が高い状態で、且つ大量のEGRを必
要とする場合には、図2の実線で示すようにリフトさせ
る。また、吸気ブースト圧が低い場合には、図2の一点
鎖線で示すようにリフトさせる。更に、吸気ブースト圧
が低く、且つEGRを大量に必要としない場合には、図
2の二点鎖線で示すようにリフトすべくコントロールユ
ニット25から三方電磁弁26に制御信号が出力され
る。
【0026】また、多気筒エンジンにおいては、前記第
3弁21を各気筒毎に設けることで、気筒間のEGR率
のバラツキが抑制される利点もある。
【0027】また、排気圧力(エンジン出口の圧力)を
上昇させることなくEGRを行なえるようにしたので、
燃費悪化等のエンジン性能を低下させることなく、EG
RによるNOX低減が実現できる。
【0028】図3は、本発明の第2実施例を示す概略構
成図である。これは、ロッカアーム機構19を一部利用
して多弁方式の一つの吸気弁18を図2に示したリフト
曲線で開閉させるようにした例である。
【0029】即ち、吸気弁18の駆動部23Aに、EG
Rのための開弁時にのみロッカアーム機構19とは分
離,独立して作動可能なスレーブピストン30を組み込
み、このスレーブピストン30に第1実施例と同様の制
御油圧を作用させるようにしたのである。
【0030】一方、EGRのための閉弁時には、吸気弁
18はロッカアーム機構19のバルブスプリング19a
により通常の吸気行程と同様に閉弁される。尚、図中3
1はスレーブピストン30のリターンスプリングであ
る。
【0031】この実施例によるも、吸気弁18を図2に
示したリフト曲線で開閉させることで、第1実施例と同
様の作用,効果が得られる。
【0032】なお、上記各実施例において、第3弁21
及び吸気弁18の開閉駆動機構として図示例の油圧式動
弁機構以外の駆動機構を採用してもよいことは言うまで
もない。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、過
給機付きエンジンにおいて、少なくとも排気弁のリフト
開始近傍時期又は排気弁のリフト上昇中の時期を含む所
定期間に吸気ポートを開く開閉手段を設けたので、エン
ジン性能を低下させることなく、広範囲な運転領域で必
要なEGR率を確保でき、目標通りのNOX低減が達成
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排気還流装置の第1実施例を示す
概略構成図である。
【図2】同じく吸,排気弁のリフト曲線である。
【図3】本発明に係る排気還流装置の第2実施例を示す
概略構成図である。
【図4】従来の過給エンジンにおけるEGR装置の概略
構成図である。
【図5】13モード排出ガス試験点と吸,排気圧力差と
の関係を示す比較説明図である。
【図6】EGR不可域と13モード排出ガス試験点との
関係を示す説明図である。
【符号の説明】
10 エンジン本体 14 燃焼室 16 吸気ポート 17 補助吸気ポート 18 吸気弁 19 ロッカアーム機構 20 動弁機構 21 第3弁 22 オイルポンプ 23,23A 駆動部 24 オイル通路 25 コントロールユニット 26 三方電磁弁 29 圧力センサ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過給機付きエンジンにおいて、少なくと
    も排気弁のリフト開始近傍時期又は排気弁のリフト上昇
    中の時期を含む所定期間に吸気ポートを開く開閉手段を
    設けたことを特徴とする排気還流装置。
  2. 【請求項2】 前記開閉手段は、吸気行程において燃焼
    室への吸気を行う吸気弁とは別に設けた第3弁である請
    求項1記載の排気還流装置。
  3. 【請求項3】 前記第3弁は、油圧発生装置からの油圧
    が切換制御弁を介して作用される請求項2記載の排気還
    流装置。
  4. 【請求項4】 前記開閉手段は吸気行程において燃焼室
    への吸気を行う吸気弁であって、上記吸気行程において
    上記吸気弁を開閉駆動する第1の駆動手段とは別に設け
    た第2の駆動手段により開閉駆動される請求項1記載の
    排気還流装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の駆動手段は、油圧発生装置か
    らの油圧が切換制御弁を介して作用されるピストンが開
    弁時にのみ第1の駆動手段とは分離,独立して吸気弁を
    開く請求項4記載の排気還流装置。
  6. 【請求項6】 前記開閉手段は、各気筒毎に設けられる
    請求項1記載の排気還流装置。
  7. 【請求項7】 前記開閉手段は、エンジン運転状態に応
    じて開弁時期や開弁期間が制御される請求項1記載の排
    気還流装置。
  8. 【請求項8】 前記エンジン運転状態検出手段として吸
    気ブースト圧を検出する圧力センサが設けられ、前記開
    閉手段は、前記圧力センサにより検出された圧力が高い
    時、排気弁のリフト開始時期近傍で吸気ポートを開き、
    圧力が低い時、排気弁のリフト上昇中の時期に吸気ポー
    トを開くことを特徴とする請求項7記載の排気還流装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100872655B1 (ko) * 2007-10-09 2008-12-09 현대자동차주식회사 유압식 egr 밸브 및 이것을 이용한 egr 시스템
JP2009102991A (ja) * 2007-10-19 2009-05-14 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2010112371A (ja) * 2008-11-07 2010-05-20 Crf Soc Consortile Per Azioni 吸気弁の可変制御および内部排気ガス再循環のためのシステムを有するディーゼルエンジン

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