JP3285908B2 - 過給機付きエンジン - Google Patents
過給機付きエンジンInfo
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- air
- fuel ratio
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
- F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は吸気系に過給機を備えた
過給機付きエンジンに関するものである。
過給機付きエンジンに関するものである。
【0002】
【従来技術】過給によりエンジン出力を高めるようにし
た過給機付きエンジンにあっては、エンジン内部の熱負
荷が大きいという問題を有し、このため特開平3−23
327号公報に見られるように、過給機がその過給能力
を発揮する過給領域においてエンジンの吸入する混合気
の空燃比を理論空燃比よりもリ−ンにするようにして、
燃料消費率を改善しつつエンジン内部温度(バルブブリ
ッジ等の温度)を下げるようにしたものが知られてい
る。
た過給機付きエンジンにあっては、エンジン内部の熱負
荷が大きいという問題を有し、このため特開平3−23
327号公報に見られるように、過給機がその過給能力
を発揮する過給領域においてエンジンの吸入する混合気
の空燃比を理論空燃比よりもリ−ンにするようにして、
燃料消費率を改善しつつエンジン内部温度(バルブブリ
ッジ等の温度)を下げるようにしたものが知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6か
ら明らかなように、空燃比のリ−ン化に伴う燃料消費率
の改善効果は、例えばこの図6によれば、A/F=15
近傍で飽和し、これ以上空燃比をリ−ン化しても燃料消
費率の大した改善効果が得られない。尚、この図6は、
同一負荷の下でのデ−タ(同一のエンジン発生トルクを
得るとしたときのデ−タ)である。
ら明らかなように、空燃比のリ−ン化に伴う燃料消費率
の改善効果は、例えばこの図6によれば、A/F=15
近傍で飽和し、これ以上空燃比をリ−ン化しても燃料消
費率の大した改善効果が得られない。尚、この図6は、
同一負荷の下でのデ−タ(同一のエンジン発生トルクを
得るとしたときのデ−タ)である。
【0004】上記の事実によれば、過給領域における空
燃比をA/F=15よりもリ−ン化したとしても、この
空燃比のリ−ン化に伴う効果は専らエンジン内部温度の
低下に限定されることになる。
燃比をA/F=15よりもリ−ン化したとしても、この
空燃比のリ−ン化に伴う効果は専らエンジン内部温度の
低下に限定されることになる。
【0005】そこで、本発明の目的は、空燃比のリ−ン
化に伴う燃料消費率の改善効果を損なうことなく、エン
ジン内部温度の低下に関して空燃比のリ−ン化によるよ
りも高い効果を得るようにした過給機付きエンジンを提
供することにある。
化に伴う燃料消費率の改善効果を損なうことなく、エン
ジン内部温度の低下に関して空燃比のリ−ン化によるよ
りも高い効果を得るようにした過給機付きエンジンを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を達成
すべく、本発明にあっては、以下の構成としてある。す
なわち、
すべく、本発明にあっては、以下の構成としてある。す
なわち、
【0007】吸気系に過給機を備えた過給機付きエンジ
ンを前提として、エンジンの排気ガスを外部導管を介し
て吸気系に還流するEGR手段と、エンジンの運転状態
を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段か
らの信号を受け、エンジンの運転状態が前記過給機の過
給能力を発揮する過給領域にあるときに、エンジンの吸
入する混合気の空燃比が燃料消費率改善効果の飽和する
リ−ン空燃比となるように空燃比を制御する空燃比制御
手段と、前記運転状態検出手段からの信号を受け、エン
ジンの運転状態が前記過給機の過給能力を発揮する過給
領域にあるときに、エンジンの排気ガスを外部EGR導
管を介して吸気系に還流するEGR手段と、を備え、前
記過給領域となるエンジンの高回転かつ高負荷領域にお
いても、前記前記空燃比制御手段によって前記リーン空
燃比とされるように空燃比制御が行われと共に、前記E
GR手段によって排気ガスが前記外部EGR導管を介し
て吸気系に還流される、ような構成としてある。
ンを前提として、エンジンの排気ガスを外部導管を介し
て吸気系に還流するEGR手段と、エンジンの運転状態
を検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段か
らの信号を受け、エンジンの運転状態が前記過給機の過
給能力を発揮する過給領域にあるときに、エンジンの吸
入する混合気の空燃比が燃料消費率改善効果の飽和する
リ−ン空燃比となるように空燃比を制御する空燃比制御
手段と、前記運転状態検出手段からの信号を受け、エン
ジンの運転状態が前記過給機の過給能力を発揮する過給
領域にあるときに、エンジンの排気ガスを外部EGR導
管を介して吸気系に還流するEGR手段と、を備え、前
記過給領域となるエンジンの高回転かつ高負荷領域にお
いても、前記前記空燃比制御手段によって前記リーン空
燃比とされるように空燃比制御が行われと共に、前記E
GR手段によって排気ガスが前記外部EGR導管を介し
て吸気系に還流される、ような構成としてある。
【0008】
【作用】図6によれば、過給圧を600mmHgから700
mmHgに高めて、空燃比をA/F=15.1からA/F=
16.2にしたとしたときに、この空燃比のリ−ン化に
伴う燃料消費率の改善効果は僅かであり、またエンジン
内部(バルブブリッジ)の温度低減効果は約3.5℃で
ある。他方、同様に過給圧を600mmHgから700mmHg
に高めてEGR率を5.5%から13%に高めたときに
は、エンジン内部(バルブブリッジ)の温度低減効果は
約7℃と、上記空燃比のリ−ン化による場合よりも約2
倍の効果が得られている。ちなみに、空燃比のリ−ン化
による排気ガス温度の低減効果は約30℃であり、他方
EGRによる排気ガス温度の低減効果は約40℃であ
る。また図7によれば、空燃比のリ−ン化よりもEGR
の方が排気ガス中のNOX 低減効果が大きいことが理解
される。ここに、同図において、実線AはEGRガスを
還流させたときのNOX を示す。他方、破線BはEGR
ガスを還流させないときのNOX を示す。また実線Aと
破線Bとは、同一負荷の下でのNOX を示し、実線A
は、空燃比をリ−ンにするために必要とされる余剰空気
と等しい重量のEGRガスを還流させた場合のNOX を
表すものである。
mmHgに高めて、空燃比をA/F=15.1からA/F=
16.2にしたとしたときに、この空燃比のリ−ン化に
伴う燃料消費率の改善効果は僅かであり、またエンジン
内部(バルブブリッジ)の温度低減効果は約3.5℃で
ある。他方、同様に過給圧を600mmHgから700mmHg
に高めてEGR率を5.5%から13%に高めたときに
は、エンジン内部(バルブブリッジ)の温度低減効果は
約7℃と、上記空燃比のリ−ン化による場合よりも約2
倍の効果が得られている。ちなみに、空燃比のリ−ン化
による排気ガス温度の低減効果は約30℃であり、他方
EGRによる排気ガス温度の低減効果は約40℃であ
る。また図7によれば、空燃比のリ−ン化よりもEGR
の方が排気ガス中のNOX 低減効果が大きいことが理解
される。ここに、同図において、実線AはEGRガスを
還流させたときのNOX を示す。他方、破線BはEGR
ガスを還流させないときのNOX を示す。また実線Aと
破線Bとは、同一負荷の下でのNOX を示し、実線A
は、空燃比をリ−ンにするために必要とされる余剰空気
と等しい重量のEGRガスを還流させた場合のNOX を
表すものである。
【0009】したがって、上記本発明の構成によれば、
空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度を低下させる
よりも大きくエンジン内部温度を下げることが可能とな
り、また排気ガス中のNOX を大きく低減することが可
能となる。換言すれば、同一のエンジン内部温度の低下
効果を得るのであれば、空燃比をリ−ンにするために必
要とされる空気量よりもEGRガスの方が少ない量で足
りるため、空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度を
低下させる場合に必要とされる過給機の容量に比べて小
さな容量の過給機で足りることになる。
空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度を低下させる
よりも大きくエンジン内部温度を下げることが可能とな
り、また排気ガス中のNOX を大きく低減することが可
能となる。換言すれば、同一のエンジン内部温度の低下
効果を得るのであれば、空燃比をリ−ンにするために必
要とされる空気量よりもEGRガスの方が少ない量で足
りるため、空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度を
低下させる場合に必要とされる過給機の容量に比べて小
さな容量の過給機で足りることになる。
【0010】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付した図面に基
いて説明する。エンジンの機械的構成 図1、図2において、1はエンジン本体で、エンジン本
体1は、互いにV型をなす左右のバンク部2L、2Rを
有し、これら左右のバンク部2L、2R毎に、夫々、3
つの気筒4が直列に配置された、いわゆるV型6気筒エ
ンジンとされている。以下に、左右のバンク部2L、2
Rを構成する部材あるいは各バンク部2L、2Rに関連
する部材には、左バンク部2Lあるいは右バンク部2R
に対応して、その参照符号に「L」、「R」を付記して
図示する一方、これら部材の説明において、特に必要で
あるときを除いて、符号「L」、「R」の付記を省略す
る。
いて説明する。エンジンの機械的構成 図1、図2において、1はエンジン本体で、エンジン本
体1は、互いにV型をなす左右のバンク部2L、2Rを
有し、これら左右のバンク部2L、2R毎に、夫々、3
つの気筒4が直列に配置された、いわゆるV型6気筒エ
ンジンとされている。以下に、左右のバンク部2L、2
Rを構成する部材あるいは各バンク部2L、2Rに関連
する部材には、左バンク部2Lあるいは右バンク部2R
に対応して、その参照符号に「L」、「R」を付記して
図示する一方、これら部材の説明において、特に必要で
あるときを除いて、符号「L」、「R」の付記を省略す
る。
【0011】上記エンジン本体1について詳しく説明す
ると、エンジン本体1は、シリンダブロック3を有し、
各気筒4は、シリンダ5に嵌挿されたピストン6とシリ
ンダヘッド7とでペントル−フ型の燃焼室8が形成され
ている。そして、シリンダヘッド7には、共に燃焼室8
に開口する第1、第2の2つの吸気ポ−ト9、10と、
第1、第2の2つの排気ポ−ト11、12とが形成され
(図2参照)、上記第1、第2吸気ポ−ト9、10に
は、図2に示すように、夫々、第1吸気弁13、第2吸
気弁14が配設され、上記第1、第2排気ポ−ト11、
12には、夫々、第1排気弁15、第2排気弁16が配
設されている。
ると、エンジン本体1は、シリンダブロック3を有し、
各気筒4は、シリンダ5に嵌挿されたピストン6とシリ
ンダヘッド7とでペントル−フ型の燃焼室8が形成され
ている。そして、シリンダヘッド7には、共に燃焼室8
に開口する第1、第2の2つの吸気ポ−ト9、10と、
第1、第2の2つの排気ポ−ト11、12とが形成され
(図2参照)、上記第1、第2吸気ポ−ト9、10に
は、図2に示すように、夫々、第1吸気弁13、第2吸
気弁14が配設され、上記第1、第2排気ポ−ト11、
12には、夫々、第1排気弁15、第2排気弁16が配
設されている。
【0012】すなわち、エンジン本体1は、各気筒4が
2つの吸気弁13、14と2つの排気弁15、16とを
具備する4バルブ式エンジンとされて、これら各弁13
〜16を開閉動作させる動弁系17は、2つのカムシャ
フト18、19をシリンダヘッド7に収容した、いわゆ
るダブルオ−バヘッドカム(DOHC)式とされてい
る。すなわち、第1のカムシャフト18は吸気弁13、
14用とされ、第2のカムシャフト19は排気弁15、
16用とされ、これら第1、第2のカムシャフト18、
19には、その軸端に、カムプ−リ20(図2参照、排
気弁用カムプ−リは図示せず)が設けられて、これらカ
ムプ−リ20は、既知のように、タイミングベルト22
を介してエンジン出力軸(クランクシャフト)23に連
係され、上記吸気弁13、14あるいは上記排気弁1
5、16は、エンジン出力軸23の回転に同期して、所
定のタイミングで開閉される。
2つの吸気弁13、14と2つの排気弁15、16とを
具備する4バルブ式エンジンとされて、これら各弁13
〜16を開閉動作させる動弁系17は、2つのカムシャ
フト18、19をシリンダヘッド7に収容した、いわゆ
るダブルオ−バヘッドカム(DOHC)式とされてい
る。すなわち、第1のカムシャフト18は吸気弁13、
14用とされ、第2のカムシャフト19は排気弁15、
16用とされ、これら第1、第2のカムシャフト18、
19には、その軸端に、カムプ−リ20(図2参照、排
気弁用カムプ−リは図示せず)が設けられて、これらカ
ムプ−リ20は、既知のように、タイミングベルト22
を介してエンジン出力軸(クランクシャフト)23に連
係され、上記吸気弁13、14あるいは上記排気弁1
5、16は、エンジン出力軸23の回転に同期して、所
定のタイミングで開閉される。
【0013】上記第1カムシャフト18には、上記吸気
弁用カムプ−リ20に対する第1カムシャフト18の位
相を変更させるバルブタイミング可変機構24(吸気弁
用バルブタイミング可変機構)が設けられ、他方、上記
第2カムシャフト19には、上記排気弁用カムプ−リに
対する第2カムシャフト19の位相を変更させるバルブ
タイミング可変機構(排気弁用バルブタイミング可変機
構、図示せず)が設けられている。この排気弁用バルブ
タイミング可変機構は上記吸気弁用バルブタイミング可
変機構24と同一の構成とされ、このようなバルブタイ
ミング可変機構24は従来から既知であるのでその詳細
な説明は省略する。また上記シリンダヘッド7には点火
プラグ25が装着され、この点火プラグ25は燃焼室8
の中央に臨ませて配置されている。
弁用カムプ−リ20に対する第1カムシャフト18の位
相を変更させるバルブタイミング可変機構24(吸気弁
用バルブタイミング可変機構)が設けられ、他方、上記
第2カムシャフト19には、上記排気弁用カムプ−リに
対する第2カムシャフト19の位相を変更させるバルブ
タイミング可変機構(排気弁用バルブタイミング可変機
構、図示せず)が設けられている。この排気弁用バルブ
タイミング可変機構は上記吸気弁用バルブタイミング可
変機構24と同一の構成とされ、このようなバルブタイ
ミング可変機構24は従来から既知であるのでその詳細
な説明は省略する。また上記シリンダヘッド7には点火
プラグ25が装着され、この点火プラグ25は燃焼室8
の中央に臨ませて配置されている。
【0014】上記ピストン6はコンロッド26を介して
上記クランクシャフト23に連結され、クランクシャフ
ト23を収容するクランク室27の下方域には、エンジ
ンオイルを貯留するオイル貯留室28がオイルパン29
によって形成されている。尚、図2に示す符号30はオ
イルストレ−ナである。
上記クランクシャフト23に連結され、クランクシャフ
ト23を収容するクランク室27の下方域には、エンジ
ンオイルを貯留するオイル貯留室28がオイルパン29
によって形成されている。尚、図2に示す符号30はオ
イルストレ−ナである。
【0015】上記左右のバンク部2Lと2Rとで挟まれ
たバンク中央空間31には、図1に示すように、クラン
クシャフト23の回転力によって機械的に駆動されるス
クリュ式過給機32が設置され、また、この過給機32
の上方にインタ−ク−ラ33が配置されている。他方、
各バンク部2L、2Rの上方には、夫々、クランクシャ
フト23の長手方向に延びるサ−ジタンク34が配設さ
れ、このサ−ジタンク34と前記吸気ポ−ト9、10と
は、各気筒4毎に、独立吸気管35を介して接続されて
いる。そして、左右各バンク部2L、2Rにおける吸気
ポ−ト9、10の上流端が、夫々、バンク中央空間31
に臨んで開口している関係上、上記独立吸気管35は、
上記サ−ジタンク34から一旦バンク中央空間31に向
けて横方向に延びた後に下方に向けて湾曲する形状とさ
れている。
たバンク中央空間31には、図1に示すように、クラン
クシャフト23の回転力によって機械的に駆動されるス
クリュ式過給機32が設置され、また、この過給機32
の上方にインタ−ク−ラ33が配置されている。他方、
各バンク部2L、2Rの上方には、夫々、クランクシャ
フト23の長手方向に延びるサ−ジタンク34が配設さ
れ、このサ−ジタンク34と前記吸気ポ−ト9、10と
は、各気筒4毎に、独立吸気管35を介して接続されて
いる。そして、左右各バンク部2L、2Rにおける吸気
ポ−ト9、10の上流端が、夫々、バンク中央空間31
に臨んで開口している関係上、上記独立吸気管35は、
上記サ−ジタンク34から一旦バンク中央空間31に向
けて横方向に延びた後に下方に向けて湾曲する形状とさ
れている。
【0016】以下に、上記エンジン本体1の吸気系40
について、図3を参照しつつ、詳しく説明する。吸気系
40は、その上流側から下流側に向けて順次接続された
共通吸気管41、左右の前記サ−ジタンク34L、34
R、前記独立吸気管35で構成され、この共通吸気管4
1には、上流側から下流側に向けて、順に、エアクリ−
ナ42、エアフロメ−タ43、スロットル弁44、前記
スクリュ式過給機32、前記インタ−ク−ラ33が配設
されている。また、この共通吸気管41には、上記スロ
ットル弁44をバイパスする第1バイパス通路45と、
上記スクリュ式過給機32とインタ−ク−ラ33とをバ
イパスする第2バイパス通路46とが設けられている。
について、図3を参照しつつ、詳しく説明する。吸気系
40は、その上流側から下流側に向けて順次接続された
共通吸気管41、左右の前記サ−ジタンク34L、34
R、前記独立吸気管35で構成され、この共通吸気管4
1には、上流側から下流側に向けて、順に、エアクリ−
ナ42、エアフロメ−タ43、スロットル弁44、前記
スクリュ式過給機32、前記インタ−ク−ラ33が配設
されている。また、この共通吸気管41には、上記スロ
ットル弁44をバイパスする第1バイパス通路45と、
上記スクリュ式過給機32とインタ−ク−ラ33とをバ
イパスする第2バイパス通路46とが設けられている。
【0017】上記第1バイパス通路45には、ISCバ
ルブ47が介設され、既知のように、該ISCバルブ4
7によってアイドル回転数の調整が行なわれるようにな
っている。上記第2バイパス通路46には、ダイアフラ
ム式アクチュエ−タ48によって駆動されるリリ−フ弁
49が介設され、過給圧が所定値以上になるとリリ−フ
弁49が開かれて(第2バイパス通路46が開かれ
る)、リリ−フされるようになっている。他方、上記左
右のサ−ジタンク34Lと34Rとは連通管50によっ
て互いに連通され、この連通管50には、その途中に可
変吸気コントロ−ル用のバルブ51が介装されて、例え
ば、エンジン回転数に応じてバルブ51の開閉が行なわ
れ、既知のように、広い領域にわたって吸気の動的効果
を得るようにしてある。
ルブ47が介設され、既知のように、該ISCバルブ4
7によってアイドル回転数の調整が行なわれるようにな
っている。上記第2バイパス通路46には、ダイアフラ
ム式アクチュエ−タ48によって駆動されるリリ−フ弁
49が介設され、過給圧が所定値以上になるとリリ−フ
弁49が開かれて(第2バイパス通路46が開かれ
る)、リリ−フされるようになっている。他方、上記左
右のサ−ジタンク34Lと34Rとは連通管50によっ
て互いに連通され、この連通管50には、その途中に可
変吸気コントロ−ル用のバルブ51が介装されて、例え
ば、エンジン回転数に応じてバルブ51の開閉が行なわ
れ、既知のように、広い領域にわたって吸気の動的効果
を得るようにしてある。
【0018】前記独立吸気管35は、その内部空間を部
分的に左右2つに仕切る仕切壁35aを有し、仕切壁3
5aによって第1独立吸気通路52と第2独立吸気通路
53とが形成されて、第1独立吸気通路52が前記第1
吸気ポ−ト9に接続され、第2独立吸気通路53が前記
第2吸気ポ−ト10に接続されている。そして、上記第
2独立吸気通路53は、その上流端部に配置されたシャ
ッタ弁54により開閉されるようなっており、左バンク
部2Lに配置された各シャッタ弁54Lは左バンク用の
共通軸55Lに連結され、右バンク部2Rに配置された
各シャッタ弁54Rは右バンク用の共通軸55Rに連結
されて、これら共通軸55Lと55Rとは、夫々、その
軸端にアクチュエ−タ(図示省略)が結合され、各シャ
ッタ弁54L、54Rは、エンジン回転数約3,000
rpm を挟んで、低回転域では閉じられ、高回転域では開
かれるようになっている。
分的に左右2つに仕切る仕切壁35aを有し、仕切壁3
5aによって第1独立吸気通路52と第2独立吸気通路
53とが形成されて、第1独立吸気通路52が前記第1
吸気ポ−ト9に接続され、第2独立吸気通路53が前記
第2吸気ポ−ト10に接続されている。そして、上記第
2独立吸気通路53は、その上流端部に配置されたシャ
ッタ弁54により開閉されるようなっており、左バンク
部2Lに配置された各シャッタ弁54Lは左バンク用の
共通軸55Lに連結され、右バンク部2Rに配置された
各シャッタ弁54Rは右バンク用の共通軸55Rに連結
されて、これら共通軸55Lと55Rとは、夫々、その
軸端にアクチュエ−タ(図示省略)が結合され、各シャ
ッタ弁54L、54Rは、エンジン回転数約3,000
rpm を挟んで、低回転域では閉じられ、高回転域では開
かれるようになっている。
【0019】上記エンジン本体1の燃料供給系は、上流
側インジェクタ56と下流側インジェクタ57とで構成
され、上流側インジェクタ56は前記過給機32の直上
流に配設され、他方、下流側インジェクタ57は、上記
独立吸気管35に配設され、より具体的には、この下流
側インジェクタ57は第1吸気ポ−ト9と第2吸気ポ−
ト10とに臨ませて配設されている。尚、図3に示す符
号58はアシストエア通路、59は逆止弁である。
側インジェクタ56と下流側インジェクタ57とで構成
され、上流側インジェクタ56は前記過給機32の直上
流に配設され、他方、下流側インジェクタ57は、上記
独立吸気管35に配設され、より具体的には、この下流
側インジェクタ57は第1吸気ポ−ト9と第2吸気ポ−
ト10とに臨ませて配設されている。尚、図3に示す符
号58はアシストエア通路、59は逆止弁である。
【0020】エンジン本体1の排気系60は、図3に概
略的に示すように、上流側から下流側に向けて、順に、
左右各バンク部2L、2R用の排気マニホルド61L、
61Rと、共通排気管62とで構成され、該共通排気管
62には、その途中に、排気ガスを浄化する触媒コンバ
−タ63が介設され、また共通排気管62の下流端に
は、既知のようにサイレンサ(図示せず)が配設されて
いる。
略的に示すように、上流側から下流側に向けて、順に、
左右各バンク部2L、2R用の排気マニホルド61L、
61Rと、共通排気管62とで構成され、該共通排気管
62には、その途中に、排気ガスを浄化する触媒コンバ
−タ63が介設され、また共通排気管62の下流端に
は、既知のようにサイレンサ(図示せず)が配設されて
いる。
【0021】上記エンジン本体1には、第1、第2の2
つの外部EGR通路(共に外部配管で構成されている)
65、66とが付設され、第1外部EGR通路65と第
2外部EGR通路66とを比較したときに、第1外部E
GR通路65の通路径が小径とされ、第2外部EGR通
路66の通路径が大径とされて、後述するように、第1
外部EGR通路65は低負荷領域で使用され、他方第2
外部EGR通路66は高負荷領域で使用される。
つの外部EGR通路(共に外部配管で構成されている)
65、66とが付設され、第1外部EGR通路65と第
2外部EGR通路66とを比較したときに、第1外部E
GR通路65の通路径が小径とされ、第2外部EGR通
路66の通路径が大径とされて、後述するように、第1
外部EGR通路65は低負荷領域で使用され、他方第2
外部EGR通路66は高負荷領域で使用される。
【0022】上記第1外部EGR通路65は、その一端
が排気マニホルド61Lあるいは61Rに接続され、他
端が上記第1吸気ポ−ト9に接続されている。そして、
この第1外部EGR通路65には、上記一端側から他端
側に向けて、順に、第1EGRバルブ67、集合チャン
バ68が設けられ、集合チャンバ68はバイパスエア管
69を介して前記共通吸気管41に連通されて、このバ
イパスエア管69にバイパスエアコントロ−ルバルブ7
0が介設されている。他方、上記第2外部EGR通路6
6は、その一端が上記触媒コンバ−タ63よりも下流側
の共通排気管62に接続され、他端が前記過給機32よ
りも上流側の共通吸気管41(スロットル弁44よりも
下流)に接続されている。そして、この第2外部EGR
通路66には、上記一端側から他端側に向けて、順に、
カ−ボントラップ71、EGRク−ラ72、第2EGR
バルブ73が設けられている。
が排気マニホルド61Lあるいは61Rに接続され、他
端が上記第1吸気ポ−ト9に接続されている。そして、
この第1外部EGR通路65には、上記一端側から他端
側に向けて、順に、第1EGRバルブ67、集合チャン
バ68が設けられ、集合チャンバ68はバイパスエア管
69を介して前記共通吸気管41に連通されて、このバ
イパスエア管69にバイパスエアコントロ−ルバルブ7
0が介設されている。他方、上記第2外部EGR通路6
6は、その一端が上記触媒コンバ−タ63よりも下流側
の共通排気管62に接続され、他端が前記過給機32よ
りも上流側の共通吸気管41(スロットル弁44よりも
下流)に接続されている。そして、この第2外部EGR
通路66には、上記一端側から他端側に向けて、順に、
カ−ボントラップ71、EGRク−ラ72、第2EGR
バルブ73が設けられている。
【0023】エンジン仕様 上記エンジンの具体的仕様は以下のとおりである。 (1) エンジン形式:V型6気筒、DOHC4バルブ (2) 左バンク部と右バンク部との間のバンク角:90度 (3) 総排気量:1496cc (4) シリンダのボア径:直径63mm (5) ピストンストロ−ク:80mm (6) 圧縮比(ε):10 (7) 吸気弁と排気弁との間のバルブ挟み角:30度 (8) 過給機:スクリュ−式(圧力比=2.5) (9) インタ−ク−ラ出口温度:60℃ (10)使用燃料:レギュラ−ガソリン(オクタン価=9
1)
1)
【0024】上記エンジン本体1は図4に示すコントロ
−ルユニットUを備え、コントロ−ルユニットUは、例
えばマイクロコンピュ−タで構成されて、既知のよう
に、CPU、ROM、RAM等を具備している。コント
ロ−ルユニットUには、センサ43、80〜82等から
の信号が入力される。上記エアフロメ−タ43は吸入空
気量を検出するものである。上記センサ80は吸気負圧
によってエンジン負荷を検出するものである。上記セン
サ81はエンジン回転数を検出するものである。上記セ
ンサ82は過給機32の回転数を検出するものである。
他方、コントロ−ルユニットUからは、上記インジェク
タ56、57、第1、第2EGRバルブ67、73等に
制御信号が出力される。
−ルユニットUを備え、コントロ−ルユニットUは、例
えばマイクロコンピュ−タで構成されて、既知のよう
に、CPU、ROM、RAM等を具備している。コント
ロ−ルユニットUには、センサ43、80〜82等から
の信号が入力される。上記エアフロメ−タ43は吸入空
気量を検出するものである。上記センサ80は吸気負圧
によってエンジン負荷を検出するものである。上記セン
サ81はエンジン回転数を検出するものである。上記セ
ンサ82は過給機32の回転数を検出するものである。
他方、コントロ−ルユニットUからは、上記インジェク
タ56、57、第1、第2EGRバルブ67、73等に
制御信号が出力される。
【0025】以下にコントロ−ルユニットUによって行
なわれるEGR制御及び空燃比制御の内容を説明する。EGR制御及び空燃比制御 図5に示すマップに基づいて、4つに区分された領域I
〜IVに対して以下のEGR制御(第1、第2EGRバ
ルブ67、73の制御)及び空燃比制御(インジェクタ
56、57による燃料供給量の制御)が行われる。尚、
空燃比制御の詳細は従来と同様であるので、上記各領域
I〜IVの目標空燃比だけを示し、具体的な空燃比制御
の内容については説明を省略する。
なわれるEGR制御及び空燃比制御の内容を説明する。EGR制御及び空燃比制御 図5に示すマップに基づいて、4つに区分された領域I
〜IVに対して以下のEGR制御(第1、第2EGRバ
ルブ67、73の制御)及び空燃比制御(インジェクタ
56、57による燃料供給量の制御)が行われる。尚、
空燃比制御の詳細は従来と同様であるので、上記各領域
I〜IVの目標空燃比だけを示し、具体的な空燃比制御
の内容については説明を省略する。
【0026】領域I(極低負荷、極低回転領域:略ア
イドル領域) 第1、第2EGRバルブ67、73が共に全閉とされ
る。また、目標空燃比は理論空燃比(λ=1)とされ
る。
イドル領域) 第1、第2EGRバルブ67、73が共に全閉とされ
る。また、目標空燃比は理論空燃比(λ=1)とされ
る。
【0027】領域II(低負荷、低回転領域) 第1EGRバルブ67を使用して排気ガスの還流(EG
R)が行なわれ、他方第2EGRバルブ73は全閉状態
とされる。また目標空燃比は理論空燃比(λ=1)とさ
れる。
R)が行なわれ、他方第2EGRバルブ73は全閉状態
とされる。また目標空燃比は理論空燃比(λ=1)とさ
れる。
【0028】領域III(中負荷及び高回転の全ての
領域) この領域IIIにおいて、図5に示すラインCよりも高
負荷側で第2EGRバルブ73によるEGR制御が行な
われる。他方同図に示すラインDよりも低負荷側で第1
EGRバルブ67によるEGR制御が行なわれ、ライン
CとラインDとで挟まれた領域(同図に斜行線で示す領
域)では第1EGRバルブ67と第2EGRバルブ73
とを併用したEGR制御が行なわれる。
領域) この領域IIIにおいて、図5に示すラインCよりも高
負荷側で第2EGRバルブ73によるEGR制御が行な
われる。他方同図に示すラインDよりも低負荷側で第1
EGRバルブ67によるEGR制御が行なわれ、ライン
CとラインDとで挟まれた領域(同図に斜行線で示す領
域)では第1EGRバルブ67と第2EGRバルブ73
とを併用したEGR制御が行なわれる。
【0029】すなわち、領域IIIでは、比較的低負荷
側では第1EGRバルブ67が使用されて比較的高温の
EGRガスが還流される。他方比較的高負荷側では第2
EGRバルブ73が使用されて低温のEGRガス(コ−
ルドEGR)が還流される。そして、目標空燃比は、理
論空燃比よりもリ−ン空燃比である、例えばA/F=1
6とされる。
側では第1EGRバルブ67が使用されて比較的高温の
EGRガスが還流される。他方比較的高負荷側では第2
EGRバルブ73が使用されて低温のEGRガス(コ−
ルドEGR)が還流される。そして、目標空燃比は、理
論空燃比よりもリ−ン空燃比である、例えばA/F=1
6とされる。
【0030】つまり、この領域IIIでは、比較的低負
荷側では、前述したように上記第1外部EGR通路65
はその上流端が排気マニホルド61に接続されて、エン
ジン本体1から吐出された排気ガスが排気系60で冷え
る前に上記第1外部EGR通路65を通ってエンジン本
体1へ還流されるため、この第1外部EGR通路65に
よるEGRガスは比較的高温であり、このEGRガスを
利用して当該領域IIでのポンピングロスを低減するこ
とが可能となる。
荷側では、前述したように上記第1外部EGR通路65
はその上流端が排気マニホルド61に接続されて、エン
ジン本体1から吐出された排気ガスが排気系60で冷え
る前に上記第1外部EGR通路65を通ってエンジン本
体1へ還流されるため、この第1外部EGR通路65に
よるEGRガスは比較的高温であり、このEGRガスを
利用して当該領域IIでのポンピングロスを低減するこ
とが可能となる。
【0031】また、この領域IIIにおいて、比較的高
負荷側では、第2EGRバルブ73使用することに伴っ
て、前述したようにEGRク−ラ72を備えた第2外部
EGR通路66を使用して冷えたEGRガスの還流(コ
−ルドEGR)が行なわれることになる。また第2外部
EGR通路66は、その上流端が排気系60の下流に接
続されているため、排気系60で冷やされた排気ガスが
上記第2外部EGR通路66に導入され、更に、この第
2外部EGR通路66は、その下流端がインタ−ク−ラ
33の上流側に接続されているため、この第2外部EG
R通路66を通って吸気系40に還流された後のEGR
ガスはインタ−ク−ラ33によって再度冷やされること
になる。
負荷側では、第2EGRバルブ73使用することに伴っ
て、前述したようにEGRク−ラ72を備えた第2外部
EGR通路66を使用して冷えたEGRガスの還流(コ
−ルドEGR)が行なわれることになる。また第2外部
EGR通路66は、その上流端が排気系60の下流に接
続されているため、排気系60で冷やされた排気ガスが
上記第2外部EGR通路66に導入され、更に、この第
2外部EGR通路66は、その下流端がインタ−ク−ラ
33の上流側に接続されているため、この第2外部EG
R通路66を通って吸気系40に還流された後のEGR
ガスはインタ−ク−ラ33によって再度冷やされること
になる。
【0032】したがって、この領域IIIにおける比較
的高負荷側では、上記コ−ルドEGRによって目標空燃
比をA/F=16としたことに伴うエンジン内部温度
(バルブブリッジ温度)の上昇が抑えられることにな
る。またコ−ルドEGRによって排気ガス温度の上昇が
抑えられ、更に排気ガス中のNOX が低減されることに
なる。このことは、上記エンジンでは高圧縮比、高過給
としてあることに関連してエンジンの信頼性を高める上
で効果的である。
的高負荷側では、上記コ−ルドEGRによって目標空燃
比をA/F=16としたことに伴うエンジン内部温度
(バルブブリッジ温度)の上昇が抑えられることにな
る。またコ−ルドEGRによって排気ガス温度の上昇が
抑えられ、更に排気ガス中のNOX が低減されることに
なる。このことは、上記エンジンでは高圧縮比、高過給
としてあることに関連してエンジンの信頼性を高める上
で効果的である。
【0033】領域IV(高負荷且つ低回転領域) 第1EGRバルブ67が閉じ状態とされ、第2EGRバ
ルブ73によってEGR率が調整される。つまり、EG
Rク−ラ72を備えた第2外部EGR通路66を使用し
て排気ガスの還流(EGR)が行なわれる。そして、目
標空燃比は出力重視の観点からA/F=約13とされ
る。
ルブ73によってEGR率が調整される。つまり、EG
Rク−ラ72を備えた第2外部EGR通路66を使用し
て排気ガスの還流(EGR)が行なわれる。そして、目
標空燃比は出力重視の観点からA/F=約13とされ
る。
【0034】したがって、この領域Vでは、前述したよ
うにコ−ルドEGRを投入することによって、高過給及
び高圧縮比とされているエンジン本体1の内部温度(バ
ルブブリッジ温度)を下げ、あるいは排気ガス温度を下
げることが可能となる。また排気ガス中のNOX を低下
させることが可能となる。
うにコ−ルドEGRを投入することによって、高過給及
び高圧縮比とされているエンジン本体1の内部温度(バ
ルブブリッジ温度)を下げ、あるいは排気ガス温度を下
げることが可能となる。また排気ガス中のNOX を低下
させることが可能となる。
【0035】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されることなく、例えば第2外部
EGR通路を長い管体で構成するものであってもよい。
この長い外部導管を通るうちに排気ガス(EGRガス)
は大きく放熱される(大きな空冷効果が得られる)。
明はこの実施例に限定されることなく、例えば第2外部
EGR通路を長い管体で構成するものであってもよい。
この長い外部導管を通るうちに排気ガス(EGRガス)
は大きく放熱される(大きな空冷効果が得られる)。
【0036】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、燃料消費率の改善効果を確保しつつ、特に熱
負荷が大きな問題となるエンジンの高回転かつ高負荷領
域において、空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度
を低下させるよりも大きくエンジン内部温度を下げるこ
とができ、また排気ガス中のNOX 低減効果を大きくす
ることができる。したがって、同一のエンジン内部温度
の低下効果を得るのであれば、空燃比のリ−ン化だけで
エンジン内部温度を低下させる場合に必要とされる過給
機の容量に比べて小さな容量の過給機を装着することが
でき、これによって燃料消費率を一層改善することがで
きる。
によれば、燃料消費率の改善効果を確保しつつ、特に熱
負荷が大きな問題となるエンジンの高回転かつ高負荷領
域において、空燃比のリ−ン化だけでエンジン内部温度
を低下させるよりも大きくエンジン内部温度を下げるこ
とができ、また排気ガス中のNOX 低減効果を大きくす
ることができる。したがって、同一のエンジン内部温度
の低下効果を得るのであれば、空燃比のリ−ン化だけで
エンジン内部温度を低下させる場合に必要とされる過給
機の容量に比べて小さな容量の過給機を装着することが
でき、これによって燃料消費率を一層改善することがで
きる。
【図1】実施例にかかるエンジンの縦断面図。
【図2】図1に示すII−II線に沿った断面図。
【図3】実施例にかかるエンジンの吸気系及び排気系を
展開して示す図。
展開して示す図。
【図4】実施例にかかるエンジンの各種制御の全体系統
図。
図。
【図5】EGR制御及び空燃比制御用のマップ。
【図6】空燃比及びEGR率に対するバルブブリッジ温
度等との関係を示すグラフ。
度等との関係を示すグラフ。
【図7】空燃比及びEGR率に対する排気ガス中のNO
X 低減効果を示すグラフ。
X 低減効果を示すグラフ。
1 エンジン本体 4 気筒 5 シリンダ 6 ピストン 8 燃焼室 23 エンジン出力軸 25 点火プラグ 32 機械式過給機 56、57 インジェクタ(燃料噴射弁) 65 第1外部EGR通路(低負荷用) 66 第2外部EGR通路(高負荷用) 67 低負荷用EGRコントロ−ルバルブ 73 高負荷用EGRコントロ−ルバルブ 80 エジ負荷センサ 81 エンジン回転数センサ U コントロ−ルユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 23/00 F02D 23/00 E J 41/04 305 41/04 305D F02M 25/07 550 F02M 25/07 550C 580 580B 580E (72)発明者 樫山 謙二 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 佐々木 潤三 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−17755(JP,A) 特開 平3−117648(JP,A) 特開 平3−23327(JP,A) 特開 昭56−124664(JP,A) 特開 平4−17743(JP,A) 特開 昭61−138844(JP,A) 特公 昭62−40538(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/00 - 27/02 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 F02M 25/07
Claims (4)
- 【請求項1】吸気系に過給機を備えた過給機付きエンジ
ンにおいて、 エンジンの排気ガスを外部導管を介して吸気系に還流す
るEGR手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段からの信号を受け、エンジンの運転
状態が前記過給機の過給能力を発揮する過給領域にある
ときに、エンジンの吸入する混合気の空燃比が燃料消費
率改善効果の飽和するリ−ン空燃比となるように空燃比
を制御する空燃比制御手段と、 前記運転状態検出手段からの信号を受け、エンジンの運
転状態が前記過給機の過給能力を発揮する過給領域にあ
るときに、エンジンの排気ガスを外部EGR導管を介し
て吸気系に還流するEGR手段と、 を備え、前記過給領域となるエンジンの高回転かつ高負
荷領域においても、前記前記空燃比制御手段によって前
記リーン空燃比とされるように空燃比制御が行われと共
に、前記EGR手段によって排気ガスが前記外部EGR
導管を介して吸気系に還流される、 ことを特徴とする過給機付きエンジン。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記燃費改善効果の飽和するリ−ン空燃比がほぼA/F
=15〜16である、ことを特徴とする過給機付きエン
ジン。 - 【請求項3】 請求項1において、 エンジンの吸気系にインタ−ク−ラを備え、該インタク
−ラの上流側に前記外部EGR導管の下流端が接続され
ている、 ことを特徴とする過給機付きエンジン。 - 【請求項4】 請求項1または請求項3において、 前記外部EGR導管にEGRク−ラが介装されている、 ことを特徴とする過給機付きエンジン。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27459791A JP3285908B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 過給機付きエンジン |
US07/949,226 US5309886A (en) | 1991-09-26 | 1992-09-23 | Supercharged internal combustion engine |
KR1019920017506A KR950001329B1 (ko) | 1991-09-26 | 1992-09-25 | 과급기부 엔진 |
DE4232456A DE4232456C2 (de) | 1991-09-26 | 1992-09-28 | Brennkraftmaschine mit interner Verbrennung und Aufladung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27459791A JP3285908B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 過給機付きエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0586949A JPH0586949A (ja) | 1993-04-06 |
JP3285908B2 true JP3285908B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=17543960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27459791A Expired - Fee Related JP3285908B2 (ja) | 1991-09-26 | 1991-09-26 | 過給機付きエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3285908B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001329879A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-11-30 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 内燃機関の排気還流装置 |
JP5876281B2 (ja) * | 2011-12-15 | 2016-03-02 | 富士重工業株式会社 | ディーゼルエンジン |
-
1991
- 1991-09-26 JP JP27459791A patent/JP3285908B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0586949A (ja) | 1993-04-06 |
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