JP4719142B2 - 内部egrシステム付き多シリンダ4サイクルエンジン - Google Patents
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Description
前記特許文献1の技術においては、吸気通路に該吸気通路を開閉して吸気通路面積を変化せしめる吸気制御弁を設置し、排気行程の終了直前に吸気制御弁よりも先に吸気弁を開き、負圧となっている吸気通路内にピストンの上昇によって燃焼ガス(EGRガス)を押し込み、吸気行程時にEGRガス混入の吸気を燃焼室内に還流し、前記吸気制御弁を吸気弁の開閉時期と関連させるとともにエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって開閉制御して、吸気制御弁と吸気弁との間の圧力(負圧)を制御して内部EGR量を所望の値に制御している。
また、かかる技術においては、吸気弁のサブリフト量あるいはサブリフト期間あるいはサブリフトの主リフトとの位相(主リフトからの進角量)、並びに、各シリンダ毎の排気弁のサブリフト量あるいはサブリフト期間は、エンジン出力、エンジン回転数等のエンジン性能から一義的に設定されている。
前記吸気弁内部EGR方式では吸気弁を1サイクルにつき主リフトとサブリフトの2回、排気弁内部EGR方式では排気弁を1サイクルにつき主リフトとサブリフトの2回、それぞれ開弁するため、次のような解決すべき課題を抱えている。
このため、吸気温度の高いシリンダで、内部EGRによる吸気温度及び排気温度上昇度が大きい吸気弁内部EGRを行った場合には、エンジンの高負荷、高回転等の高出力レベルで排気温度が許容排気温度を超えてエンジン強度及び耐久性の低下を招くという問題が発生する。
また、特許文献2(特開平10−252512号公報)においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして内部EGRガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上した4サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
さらに、特許文献3(特開2000−204984号公報)においては、吸気弁内部EGR方式において、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のEGRガスを吸気ポート内に送り込むように構成しているにとどまり、
前記のような吸気温度の高いシリンダで吸気弁内部EGRを行った場合におけるエンジンの高出力レベルでの排気温度の過昇及びこれに伴うエンジン強度及び耐久性の低下を招くという問題点を解決する手段は、前記特許文献1,2,3には示されていない。
(1)前記給気冷却器1台からの吸気を前記排気弁内部EGRを行う前記第1のシリンダ群及び前記吸気弁内部EGRを行う前記第2のシリンダ群に供給するように構成し、前記給気冷却器に吸気経路が近い側のシリンダ群を吸気弁内部EGRを行う前記第2のシリンダ群とし、該第2のシリンダ群よりも前記給気冷却器に吸気経路が遠い側のシリンダ群を排気弁内部EGRを行う前記第1のシリンダ群とする。
この場合、好ましくは、前記第2のシリンダ群を前記第1のシリンダ群よりも前記低温側給気冷却器に吸気経路が近い側に配置する。
図3において、100はエンジン(4サイクルディーゼルエンジン)、1は該エンジン100のシリンダ、1aは該シリンダ1内に形成された燃焼室、2はピストンである。
3はシリンダヘッド、4は各シリンダヘッド3に形成された吸気ポート、5は各吸気ポート4を開閉する吸気弁、6は各シリンダヘッド3に形成された排気ポート、7は前記各排気ポート6を開閉する排気弁である。
かかる動弁装置において、図示しないクランク軸により、前記吸気カム軸12a及び吸気カム12が回転駆動されて吸気弁タペット9を介して、前記吸気弁5が各吸気ポート4を開閉し、前記クランク軸により排気カム軸13a及び排気カム13が回転駆動されて排気弁タペット11を介して、前記排気弁7が各排気ポート6を開閉する。
また、前記各燃焼室1aでの着火燃焼後の排気ガスは、前記排気弁7の開弁により排気ポート6を通って排気マニホール23(図1参照)に溜められてから、過給機に送り込まれて該過給機のタービンを駆動する。
本発明は、以上のような多シリンダ4サイクルエンジンにおける内部EGRシステムの改良に係るものである。
4サイクルエンジンにおける吸気弁内部EGR方式即ち吸気弁サブリフト式の内部EGR方式においては、図4に示されるように、排気行程時に、吸気弁5を、吸気行程時の主リフトInとは離れて微小量サブリフト(Is)させて燃焼室1a内の燃焼ガスの一部を吸気ポート4に送り込み吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁5の主リフトInによる開弁時に燃焼室1aに還流する。
また排気弁内部EGR方式即ち排気弁サブリフト式の内部EGR方式においては、吸気行程時に排気行程時の排気弁7の主リフトExとは離れて該排気弁7を微小量サブリフト(Es)させて、排気ポート6内の排気ガスの一部を燃焼室1a内に送り込んで吸気に混入させる。
図1において、図示しない過給機からの吸気(空気)を冷却する給気冷却器は符号30で示され、該給気冷却器30の吸気出口には4シリンダ分の吸気マニホールド21が接続されている。該吸気マニホールド21には各シリンダ1への吸気枝管22が接続され、各吸気枝管22は前記吸気弁5により開閉される吸気ポート4(図4も参照)に接続されている。
一方、各シリンダ1の排気弁7により開閉される排気ポート6(図4も参照)は、排気枝管24に接続され、各排気枝管24は4シリンダ分の排気マニホールド23に接続されている。
即ち、かかる第1実施例においては、1台の前記給気冷却器30からの吸気を前記排気弁内部EGRを行う第1のシリンダ群及び前記吸気弁内部EGRを行う第2のシリンダ群に供給するように構成し、該給気冷却器30に近い側のシリンダである#1シリンダ及び#2シリンダを吸気弁内部EGRを行う前記第2のシリンダ群とし、該第2のシリンダ群よりも前記給気冷却器30に遠い側のシリンダである#3シリンダ及び#4シリンダを排気弁内部EGRを行う第1のシリンダ群としている。
図1において、30aは前記給気冷却器30の冷却水入口管、30bは冷却水出口管である。
この第2実施例においては、給気冷却器を、エンジン入口冷却水のような低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器45と、エンジンのジャケット出口冷却水のような前記低温冷却水よりも高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器40とにより構成するとともに、前記低温側給気冷却器45に前記吸気弁内部EGRを行う第2のシリンダ群(この例では#1,#2シリンダ)に連通される低温側吸気マニホールド47を接続し、前記高温側給気冷却器40に前記排気弁内部EGRを行う第1のシリンダ群(この例では#3,#4シリンダ)に連通される高温側吸気マニホールド43を接続している。
図2において、46は前記低温側給気冷却器45の冷却水入口管、47は冷却水出口管、また41は前記高温側給気冷却器40の冷却水入口管、42は冷却水出口管である。
その他の構成は前記第1実施例と同様であり、図2において第1実施例と同一の部材は同一の符号で示す。
1a 燃焼室
2 ピストン
3 シリンダヘッド
4 吸気ポート
5 吸気弁
6 排気ポート
7 排気弁
12 吸気カム
12a 吸気カム軸
13 排気カム
13a 排気カム軸
21 吸気マニホールド
23 排気マニホールド
30 給気冷却器
40 高温側給気冷却器
43 高温側給気マニホールド
45 低温側給気冷却器
47 低温側給気マニホールド
100 エンジン(4サイクルディーゼルエンジン)
In 吸気弁主リフト
Is 吸気弁サブリフト
Ex 排気弁主リフト
Es 排気弁サブリフト
Claims (4)
- 給気冷却器をそなえた多シリンダの4サイクルエンジンであって、排気行程時に吸気行程時の吸気弁の主リフトとは離れて該吸気弁を微小量サブリフトさせて、燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込んで吸気に混入させ、該燃焼ガスを前記吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流する吸気弁内部EGRを行うとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部EGRを行うように構成された内部EGRシステム付き多シリンダ4サイクルエンジンにおいて、前記多シリンダのうち第1のシリンダ群の排気カムのカムプロフィルを前記排気弁内部EGRを行う排気弁EGRカムプロフィルに設定し、前記第1のシリンダ群以外の第2のシリンダ群の吸気カムのカムプロフィルを前記吸気弁内部EGRを行う吸気弁EGRカムプロフィルに設定したことを特徴とする内部EGRシステム付き多シリンダ4サイクルエンジン。
- 前記給気冷却器1台からの吸気を前記排気弁内部EGRを行う前記第1のシリンダ群及び前記吸気弁内部EGRを行う前記第2のシリンダ群に供給するように構成し、前記給気冷却器に吸気経路が近い側のシリンダ群を吸気弁内部EGRを行う前記第2のシリンダ群とし、該第2のシリンダ群よりも前記給気冷却器に吸気経路が遠い側のシリンダ群を排気弁内部EGRを行う前記第1のシリンダ群としたことを特徴とする請求項1記載の内部EGRシステム付き多シリンダ4サイクルエンジン。
- 前記給気冷却器を、低温冷却水で吸気を冷却する低温側給気冷却器と、該低温冷却水よりも高温の高温冷却水で吸気を冷却する高温側給気冷却器とにより構成するとともに、前記低温側給気冷却器に前記吸気弁内部EGRを行う第2のシリンダ群を接続し、前記高温側給気冷却器に前記排気弁内部EGRを行う第1のシリンダ群を接続したことを特徴とする請求項1記載の内部EGRシステム付き多シリンダ4サイクルエンジン。
- 前記吸気弁内部EGRを行う第2のシリンダ群を、前記排気弁内部EGRを行う第1のシリンダ群よりも前記低温側給気冷却器に吸気経路が近い側に配置したことを特徴とする請求項3記載の内部EGRシステム付き多シリンダ4サイクルエンジン。
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