JPH11153045A - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの制御装置

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JPH11153045A
JPH11153045A JP9321151A JP32115197A JPH11153045A JP H11153045 A JPH11153045 A JP H11153045A JP 9321151 A JP9321151 A JP 9321151A JP 32115197 A JP32115197 A JP 32115197A JP H11153045 A JPH11153045 A JP H11153045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
intake
intake valve
engine
timing
Prior art date
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Pending
Application number
JP9321151A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Ogawa
弘志 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP9321151A priority Critical patent/JPH11153045A/ja
Publication of JPH11153045A publication Critical patent/JPH11153045A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D2013/0292Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation in the start-up phase, e.g. for warming-up cold engine or catalyst
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】エンジンの始動性の向上と共に始動後の白煙の
低減を図る。 【解決手段】ディーゼルエンジンにおいて、吸気弁9の
閉時期を可変的に調整する可変手段と、エンジン冷間始
動時には吸気弁9の閉時期を吸気下死点よりも遅角側と
なるように前記可変手段を調整する制御手段とを備え
る。前記制御手段は、エンジン冷間時のアイドル、低速
運転領域では吸気弁9の閉時期を吸気下死点よりも進角
側に設定する。また中高速運転領域では吸気弁9の閉時
期を吸気下死点よりも遅角側に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はディーゼルエンジ
ンの主として始動性を向上させるための制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ディーゼルエンジンの始動性を改
善するために、特開平6−2807210号公報にある
ような始動方法が提案されている。
【0003】これは、エンジンの始動時(クランキング
時)に、最初から燃料を噴射するのではなく、まず排気
通路に設けた排気ブレーキバルブを閉じておき、排気弁
を排気行程以外の圧縮行程でも開弁させることにより、
ピストンの往復運動により、燃焼室と排気ブレーキバル
ブ上流の排気通路から構成される密閉空間内の作動ガス
を、繰り返し圧縮、膨張させ、作動ガスの温度を高めて
いき、エンジン回転数が所定値まで上昇したら、初めて
燃料を噴射し、着火させるようにしたものである。これ
により初爆に至るまでの始動時間の短縮をはかり、また
筒内温度の上昇による白煙の発生を抑制している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような始
動方法では、始動時に作動ガスを繰り返し圧縮するた
め、初爆までの時間短縮にも自ずと制限があり、一定の
時間が必要となる。とくに排気ブレーキバルブを閉じて
も、その上流側を完全に密閉空間にすることは難しく、
漏れが大きいほど、作動ガスの温度上昇には遅れを生
じ、この場合にはそれだけ時間も余計にかかってしま
う。
【0005】本発明は、このうような問題を解決するた
めに提案されたもので、エンジンの始動性の向上と共に
始動後の白煙の低減を図ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ディーゼ
ルエンジンにおいて、吸気弁の閉時期を可変的に調整す
る可変手段と、エンジン冷間始動時には吸気弁の閉時期
を吸気下死点よりも遅角側となるように前記可変手段を
調整する制御手段とを備える。
【0007】第2の発明は、第1の発明において、前記
制御手段は、エンジン冷間時のアイドル、低速運転領域
では吸気弁の閉時期を吸気下死点よりも進角側に設定す
る。
【0008】第3の発明は、第1または第2の発明にお
いて、前記制御手段は、冷間時の中高速運転領域では吸
気弁の閉時期を吸気下死点よりも遅角側に設定する。
【0009】第4の発明は、第1から第3の発明におい
て、前記可変手段が、吸気弁を閉弁方向に付勢するバル
ブスプリングと、吸気弁に設けたバルブピストンと、こ
のバルブピストンを摺動自由に収装した油圧室と、この
油圧室に導入する油圧を制御する手段とから構成され
る。
【0010】第5の発明は、第4の発明において、前記
油圧制御手段が、油圧源からの油圧を導く油通路と、こ
の油通路の入口側を開閉する電磁弁、出口側を開閉する
電磁弁と、この油通路と各気筒の吸気弁側の油圧室とを
接続する分岐通路と、この分岐通路をエンジン回転に同
期して開閉するロータリバルブとから構成されている。
【0011】
【発明の作用・効果】第1の発明によれば、エンジンの
冷間始動時には、吸気弁の閉時期が吸気下死点よりも遅
角側に設定される。このためエンジンの実圧縮比が低下
し、ポンピングロスが減少し、始動時の回転数が相対的
に上昇する。始動時のような極低速回転時には燃焼室内
の圧縮端ガス温度はほぼエンジン回転数に依存して上昇
し、このため始動回転数の上昇に伴い、噴射燃料の着
火、燃焼特性が促進され、エンジン始動性が向上する。
このため短時間で確実にエンジンを始動できる。
【0012】第2の発明では、エンジン冷間時のアイド
ル、低速運転領域では、吸気弁の閉時期を吸気下死点よ
りも進角側に設定する。このため、エンジンの実圧縮比
が相対的に高まる。エンジン回転数がある程度の領域で
は、圧縮比に依存して燃焼室内の圧縮端ガス温度が高く
なり、これにより燃焼を促進し、白煙の抑制を図ること
が可能となる。
【0013】第3の発明では、冷間時の中高速運転領域
では、吸気弁の閉時期が吸気下死点よりも遅角側に設定
される。このため、慣性過給効果により吸気量が増大
し、燃料燃焼についての空気利用率が高まり、スモーク
の発生や出力性能の向上が図れる。
【0014】第4の発明では、油圧室に導入する油圧を
運転状態に応じて制御することにより、バルブピストン
が変位し、吸気弁の開閉が制御される。したがって、油
圧室の油圧を低下させる時期に応じて、吸気弁の閉時期
を進角させたり、遅角させたりすることができる。
【0015】第5の発明では、ロータリバルブはエンジ
ン回転に同期して回転駆動するので、入口側電磁弁と、
出口側電磁弁の開閉を運転状態に応じて制御することに
より、油圧室にかかる油圧を自由に増減させられ、吸気
弁の開閉時期を自由に制御することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面に基づいて説明する。
【0017】図1において、ディーゼルエンジン本体の
シリンダブロック2にはピストン3が配置され、ピスト
ンキャビティ4の上方には燃焼室6がシリンダヘッド5
との間により区画形成される。7は吸気通路、8は排気
通路で、それぞれ吸気弁9と排気弁10により燃焼室6
との連通が開閉される。
【0018】燃焼室6に直接的に燃料を噴射する燃料噴
射ノズル12が設けられ、燃料噴射ノズル12には燃料
噴射ポンプ13からの高圧燃料が導かれ、コントロール
ユニット1からの噴射信号を受けて燃料噴射ノズル12
が開弁すると、燃焼室内に高圧燃料を噴射する。
【0019】前記排気弁10は通常のエンジンと同じよ
うに、エンジン回転に同期して回転するカムによりエン
ジン排気行程において開閉制御される。しかし、吸気弁
9は図2に示すようなバルブタイミング可変機構11に
より、その開閉時期が運転状態に応じて可変的に制御さ
れる。
【0020】吸気弁9はバルブスプリング14によって
閉弁方向に付勢される一方、吸気弁先端に取付けたバル
ブピストン16がシリンダヘッド5に形成した油圧室
(シリンダ)15に摺動自由に挿入され、この油圧室1
5に油圧が供給されるとバルブスプリング14に抗して
吸気弁9が開弁するようになっている。
【0021】この油圧室15に供給される油圧を制御す
るために、4気筒エンジンの場合であるが、シリンダヘ
ッド5の内部には、2つの平行な油通路17a、17b
が設けられ、これら各油通路17aと17bの入り口側
にはオンオフ的に切換作動する入口側電磁弁18が、ま
たその出口側にも同じくオンオフ的に切換作動する出口
側電磁弁19がそれぞれ設けられる。各油通路17aと
17bの途中からは、第1気筒と第4気筒の吸気弁側に
接続する分岐通路24aと、第2気筒と第3気筒の吸気
弁側に接続する分岐通路24bが設けられる。そして、
各分岐通路24aと24bの分岐点には、それぞれロー
タリバルブ20aと20bとが介装され、これらロータ
リバルブ20aと20bの回転位置により、各気筒との
接続が開閉される。
【0022】ロータリバルブ20aと20bはエンジン
回転に同期して回転するように駆動され、各気筒の燃焼
順序に応じて、例えば、第1、第3、第4、第2気筒の
順に燃焼する場合は、まずロータリバルブ20aが第1
気筒とその吸気行程において接続し、ロータリバルブ2
0bが第3気筒と同じく接続し、ロータリバルブ20a
が第4気筒と同じく接続し、ロータリバルブ20bが第
2気筒と同じく接続するように回転し、燃焼順序(吸気
順序)にしたがって各気筒の油圧室15に、後述する高
圧を導入する。
【0023】入口側電磁弁18はアキュムレータ21を
介してオイルポンプ22に接続し、また出口側電磁弁1
9はリザーバ23と接続している。したがって入口側電
磁弁18が開くと、高圧油が油通路17a、17bに供
給されて圧力が上昇し、出口側電磁弁19が開くと油通
路17a、17bからリザーバ23に圧油が逃げ、圧力
が低下する。
【0024】これら入口側、出口側電磁弁18、19を
運転状態に応じてコントロールユニット1が開閉制御す
る。コントロールユニット1はエンジンの冷間始動時な
どに吸気弁19の閉時期を吸気下死点よりも遅らせ、ポ
ンピングロスを低減してクランキング回転数を上昇さ
せ、始動性を向上させる。また冷間のアイドル、低速運
転時には同じく閉時期を吸気下死点よりも早めて、実圧
縮比を高め、白煙の発生を抑制する。
【0025】このため、コントロールユニット1にはエ
ンジン回転数Ne、アクセル開度Q、エンジン吸入空気
温度Tint、冷却水温度Twなどの各検出信号が入力
し、これらに基づいて上記した制御を行うようになって
いる。
【0026】以上のように構成されており、次に作用を
含めてさらに詳しく説明する。
【0027】まず吸気弁9の開閉時期を変化させるバル
ブタイミング可変機構11の作動原理を述べると、吸気
弁9は、油圧室15に導かれる油圧が上昇することによ
り、バルブピストン16がバルブスプリング14に抗し
て押し下げられて開弁し、これとは逆に圧力が下がると
バルブスプリング14に押し上げられて吸気弁9が閉弁
する。
【0028】オイルポンプ22から吐出される作動油は
アキュムレータ21で加圧され、入口側電磁弁18が開
くと、油通路17a、17bに導かれる。エンジン回転
に同期して回転するロータリバルブ20a、20bによ
り、第1気筒、第3気筒、第4気筒、第2気筒の順で、
各油圧室15への接続が制御される。
【0029】したがって、油通路17a、17bに高圧
が導かれている状態で、ロータリバルブ20aまたは2
0bにより接続された気筒の油圧室15は高圧となり、
バルブピストン16が押し下げられ、吸気弁9が開弁す
る。
【0030】この状態から入口側電磁弁18が閉じ、か
つ出口側電磁弁19が開くと、油通路17a、17bの
圧力が解放され、油圧室15の圧力が低下し、吸気弁9
は閉弁する。このため、吸気弁9の閉時期については、
出口側電磁弁19を開く時期を制御することにより、自
由に調整することができる。つまり吸気弁9を吸気下死
点位置よりも早く閉じたり、遅く閉じたりすることが自
由に制御できる。
【0031】なお、各一対の入口側電磁弁18と出口側
電磁弁19については、吸気弁9を開閉させる気筒の油
圧室15に高圧が導入されるように、燃焼順序に応じて
選択的に開閉されるのであり、またロータリバルブ20
aと20bは、エンジン2回転につき1回転し、対応す
る各2つの気筒の吸気行程の期間中は連通状態を維持す
る。
【0032】本発明では、エンジンの運転状態によって
吸気弁9の閉弁時期を変更し、とくに冷間時のエンジン
始動性を向上させるものである。
【0033】図3は冷間時の運転マップを、図4は吸気
弁9と排気弁10のリフト特性を示すが、図3にで示
す冷間始動時には、吸気弁9の閉時期を図4の(A)の
点線位置から実線位置にずらし、吸気下死点以降に設定
する。
【0034】図5にエンジン冷間時の回転数、圧縮比と
燃焼室内の圧縮端ガス温度との関係をシュミレーション
により求めた結果を示すが、圧縮端ガス温度は回転数が
極端に低い領域(クランキング回転域など)ではほぼ回
転数に依存して変化し、回転数が上昇した領域ではほぼ
圧縮比に依存して変化している。
【0035】冷間始動時に吸気弁9の閉時期を遅らせる
と、実圧縮比が低下し、この圧縮比の低下によるポンピ
ングロスの低減に伴い、エンジンの始動回転数が相対的
に上昇する。この結果、冷間でのクランキング時の燃焼
室内の圧縮端ガス温度が矢印Aで示すように高まり、噴
射燃料の着火、燃焼特性が安定し、エンジン始動性が向
上するのである。
【0036】エンジン始動後の冷間でのアイドル、低速
運転時など、例えば図3ので示す運転領域では、吸気
弁9の閉時期を図4の(B)の点線位置から実線位置へ
と移し、吸気下死点より前側(進角側)に設定する。こ
れにより実圧縮比が相対的に高まり、このような回転域
では、ほぼ圧縮比に応じて圧縮端ガス温度が図5の矢印
Bで示すように上昇する。
【0037】このため、冷間での低速運転時など圧縮端
ガス温度を上昇させることが可能となり、これにより燃
焼が促進され、白煙の発生を減少させられる。
【0038】さらに冷間時の中高速運転時、つまり図3
のの運転領域、さらには暖機後の全ての運転領域にお
いては、吸気弁9の閉時期を図4の(A)の実線位置、
つまり吸気下死点以降の遅角位置に設定する。これによ
りシリンダ内に吸入される吸気量が増加し、燃料の燃焼
についての空気利用率が向上し、スモークを低減し、エ
ンジン出力の向上が図れるのである。
【0039】なお、この実施形態ではエンジン圧縮比に
ついてはとくに言及していないが、例えば圧縮比が16
以下のディーゼルエンジンについても、上記のように吸
気弁9の閉時期を運転状態に応じて変化させることによ
り、冷間時の始動性を高め、また始動後の白煙防止など
に効果があることは、明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図。
【図2】バルブタイミング可変機構の断面図。
【図3】冷間時の運転マップ。
【図4】(A)(B)は吸気弁と排気弁のリフト特性
図。
【図5】圧縮端ガス温度の変化特性図。
【符号の説明】
1 コントロールユニット 6 燃焼室 9 吸気弁 11 バルブタイミング可変機構 12 燃料噴射ノズル 14 バルブスプリング 15 油圧室 16 バルブピストン 17a,17b 油通路 18 入口電磁弁 19 出口電磁弁 20a,20b ロータリバルブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルエンジンにおいて、 吸気弁の閉時期を可変的に調整する可変手段と、 エンジン冷間始動時には吸気弁の閉時期を吸気下死点よ
    りも遅角側となるように前記可変手段を調整する制御手
    段とを備えることを特徴とするディーゼルエンジンの制
    御装置。
  2. 【請求項2】前記制御手段は、エンジン冷間時のアイド
    ル、低速運転領域では吸気弁の閉時期を吸気下死点より
    も進角側に設定する請求項1に記載のディーゼルエンジ
    ンの制御装置。
  3. 【請求項3】前記制御手段は、冷間時の中高速運転領域
    では吸気弁の閉時期を吸気下死点よりも遅角側に設定す
    る請求項2または3に記載のディーゼルエンジンの制御
    装置。
  4. 【請求項4】前記可変手段が、吸気弁を閉弁方向に付勢
    するバルブスプリングと、吸気弁に設けたバルブピスト
    ンと、このバルブピストンを摺動自由に収装した油圧室
    と、この油圧室に導入する油圧を制御する手段とから構
    成される請求項1〜3のいずれか一つに記載のディーゼ
    ルエンジンの制御装置。
  5. 【請求項5】前記油圧制御手段が、油圧源からの油圧を
    導く油通路と、この油通路の入口側を開閉する電磁弁、
    出口側を開閉する電磁弁と、この油通路と各気筒の吸気
    弁側の油圧室とを接続する分岐通路と、この分岐通路を
    エンジン回転に同期して開閉するロータリバルブとから
    構成されている請求項4に記載のディーゼルエンジンの
    制御装置。
JP9321151A 1997-11-21 1997-11-21 ディーゼルエンジンの制御装置 Pending JPH11153045A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008190391A (ja) * 2007-02-02 2008-08-21 Nissan Diesel Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの始動改善システム及び始動改善方法
US7603223B2 (en) * 2005-01-25 2009-10-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for adjusting valve timing when starting internal combustion engine
JP2013053610A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Toyota Motor Corp 可変動弁装置
WO2016112936A1 (de) * 2015-01-13 2016-07-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Dieselmotor und verfahren zum starten eines dieselmotors

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