JP6255989B2 - Engine exhaust system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の気筒を有するエンジンの排気装置に関するもので、特に、排気通路が集合する排気集合部に空燃比センサを備えたエンジンの排気装置に関する。 The present invention relates to an exhaust system for an engine having a plurality of cylinders, and more particularly, to an exhaust system for an engine having an air-fuel ratio sensor in an exhaust collection section where exhaust passages gather.
自動車のエンジンルームに設置されるエンジンには、複数の気筒と、気筒ごとに設けられた排気通路と、排気通路が集合する排気集合部と、が設けられている。また、排気集合部には、空燃比センサが設置され、複数の気筒から排出された排ガスは、排気順に空燃比センサに当たり、排ガスの空燃比が気筒ごとに求められる。 An engine installed in an engine room of an automobile is provided with a plurality of cylinders, an exhaust passage provided for each cylinder, and an exhaust collecting portion where the exhaust passages gather. In addition, an air-fuel ratio sensor is installed in the exhaust collecting section, and exhaust gas discharged from a plurality of cylinders hits the air-fuel ratio sensor in the order of exhaust, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is obtained for each cylinder.
特許文献1には、排気行程にある気筒の排気弁の開弁タイミングを吸気行程にある気筒の吸気弁の開弁タイミングから遅らせたエンジンが記載されている。このエンジンによれば、排気行程にある気筒の排気開始タイミングが吸気行程にある気筒の吸気タイミングよりも遅れることになり、排気行程にある気筒の吸気効率が向上してエンジンの出力が増大する。
特許文献2には、1番気筒の排気通路と2番通路の排気通路とが集合した第1の排気系と、3番気筒の排気通路と4番気筒の排気通路とが集合した第2の排気系とを有するエンジンにおいて、1番気筒及び4番気筒の排気弁の開閉タイミングを進ませるとともに、2番気筒及び3番気筒の開閉タイミングを遅らせることが提案されている。このエンジンによれば、排気量が少ない低速時にも排気脈動を強めることができる。
In
ところで、上述したように、複数の気筒131から排出された排ガスが排出順(点火順)に空燃比センサ147に当たるためには、図7に示すように、排気集合部1453の容積を小さく設定することが好ましい。しかしながら、このように排気集合部1453の容積を小さく設定すると、排ガスの圧力損失が増大するので、エンジン性能の低下を招くことになる。
By the way, as described above, in order for the exhaust gas discharged from the plurality of
一方、図8に示すように、排気集合部2453の容積を大きく設定すると、排気順が前の気筒から排出された排ガスが空燃比センサ243のまわりに残り、検出された排ガスがどの気筒231から排出されたものか判別できなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the volume of the
本発明は、上記実情に鑑みて、排ガスの圧力損失を抑制しつつ、複数の気筒から排出された排ガスの空燃比を気筒ごとに検出できるエンジンの排気装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an engine exhaust device that can detect the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from a plurality of cylinders for each cylinder while suppressing pressure loss of the exhaust gas.
本発明は、複数気筒を有するとともに、気筒あたり排気2弁の排気ポートを有し、排気集合部に近接して空燃比センサが設置され、前記気筒ごとの空燃比を検出するエンジンの排気装置において、排気期間が重なる二つの気筒間で、排気弁から前記空燃比センサまでの排気経路が長い方の気筒の排気弁の何れか一方の排気弁を他方の排気弁の開弁特性と異ならせたエンジンの排気装置であって、前記エンジンは4つの気筒が長手方向に並んで配され、外側気筒と前記外側気筒に隣接する内側気筒を備え、前記内側気筒と前記外側気筒の点火順序が連続し、前記内側気筒の排気通路に対し前記外側気筒の排気通路は長く、前記外側気筒の排気2弁の一方の開弁特性を異ならせることを特徴とする。
本発明によれば、排気期間が重なる二つの気筒間で、先に排気する気筒から排出された排ガスの流れ、または、後から排気する気筒から排出される排ガスの流れが変更される。これにより、先に排気する気筒から排出された排ガスと後から排気する気筒から排出された排ガスとを区別することができ、気筒ごとに、排ガスの空燃比を検出できる。
また、排気期間が重なる内側気筒と外側気筒との間で、先に排気する内側気筒から排出する排ガスの流れ、または、後から排気する外側気筒の流れが変更される。これにより、先に排気する内側気筒から排出された排ガスと後から排気する外側気筒から排出された排ガスとを区別することができ、気筒ごとに、排ガスの空燃費を検出できる。
The present invention provides an exhaust system for an engine having a plurality of cylinders, an exhaust port of two exhaust valves per cylinder, an air-fuel ratio sensor being installed in the vicinity of an exhaust collecting portion, and detecting an air-fuel ratio for each cylinder. The exhaust valve of one of the cylinders with the longer exhaust path from the exhaust valve to the air-fuel ratio sensor is made different from the opening characteristics of the other exhaust valve between the two cylinders with overlapping exhaust periods. An exhaust system for an engine, wherein the engine includes four cylinders arranged in a longitudinal direction, and includes an outer cylinder and an inner cylinder adjacent to the outer cylinder, and the ignition order of the inner cylinder and the outer cylinder is continuous. The exhaust passage of the outer cylinder is longer than the exhaust passage of the inner cylinder, and one valve opening characteristic of the two exhaust valves of the outer cylinder is made different .
According to the present invention, the flow of exhaust gas discharged from a cylinder exhausted first or the flow of exhaust gas discharged from a cylinder exhausted later is changed between two cylinders having overlapping exhaust periods. As a result, the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted first can be distinguished from the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted later, and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be detected for each cylinder.
Further, the flow of exhaust gas discharged from the inner cylinder exhausted first or the flow of the outer cylinder exhausted later is changed between the inner cylinder and the outer cylinder where the exhaust periods overlap. Thereby, the exhaust gas discharged from the inner cylinder exhausted first and the exhaust gas discharged from the outer cylinder exhausted later can be distinguished, and the air-fuel efficiency of the exhaust gas can be detected for each cylinder.
本発明の一態様では、前記開弁特性は、前記排気2弁の開弁タイミングと開弁リフト量の変化からなり、前記排気2弁のうち開弁タイミングの早い排気弁の開弁リフト量の変化率を、前記開弁タイミングの遅い排気弁の開弁リフト量の変化率よりも小さくすることが好ましい。
このようにすれば、排気2弁の開弁タイミングと開弁リフト量の変化により、排気期間が重なる二つの気筒間で、先に排気する気筒から排出された排ガスの流れ、または、後から排気する気筒から排出される排ガスの流れが変更される。また、開弁タイミングの早い排気弁の排気リフト量の変化率を開弁タイミングの遅い排気弁の開弁リフト量の変化率よりも小さくするので、開弁タイミングの早い排気弁を流れる初期流れが抑制される。これにより、先に排気する気筒から排出された排ガスと後から排気する気筒から排出された排ガスとを区別でき、気筒ごとに排ガスの空燃費を検出できる。
In one aspect of the present invention, the valve opening characteristic includes a change in valve opening timing and valve opening lift amount of the two exhaust valves, and the valve opening lift amount of an exhaust valve having an earlier valve opening timing among the two exhaust valves. It is preferable that the rate of change be smaller than the rate of change in the valve opening lift amount of the exhaust valve having the later valve opening timing.
In this way, the flow of exhaust gas exhausted from the cylinder exhausted first or between the two cylinders whose exhaust periods overlap due to changes in the valve opening timing and the valve opening lift amount of the exhaust two valves, or the exhaust afterwards The flow of the exhaust gas discharged from the cylinder to be changed is changed. Also, since the rate of change of the exhaust lift amount of the exhaust valve with early valve opening timing is made smaller than the rate of change of the valve lift amount of the exhaust valve with late valve opening timing, the initial flow that flows through the exhaust valve with early valve opening timing is reduced. It is suppressed. Thereby, the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted first and the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted later can be distinguished, and the air fuel consumption of the exhaust gas can be detected for each cylinder.
また、本発明の一態様では、前記排気集合部がシリンダヘッドに形成されることが好ましい。
このようにすれば、エンジンに触媒を近接配置することができる。そして、エンジンに触媒を近接配置すれば、触媒はエンジンの始動後早期に暖められ、触媒の活性が高められる。これにより、エンジンの始動後早期から排ガスが浄化され、排ガスを良化できる。
In the aspect of the invention, it is preferable that the exhaust collecting portion is formed in the cylinder head.
In this way, the catalyst can be disposed close to the engine. If the catalyst is arranged close to the engine, the catalyst is warmed early after the engine is started, and the activity of the catalyst is enhanced. As a result, the exhaust gas is purified early after the engine is started, and the exhaust gas can be improved.
以上説明したように、本発明によれば、排気期間が重なる二つの気筒間で、先に排気する気筒から排出された排ガスの流れ、または、後から排気する気筒から排出される排ガスの流れが変更される。これにより、先に排気する気筒から排出された排ガスと後から排気する気筒から排出される排ガスとを区別することができ、気筒ごとに、排ガスの空燃比を検出できる。 As described above, according to the present invention, the flow of the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted first or the flow of the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted later is between two cylinders having overlapping exhaust periods. Be changed. As a result, the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted first can be distinguished from the exhaust gas discharged from the cylinder exhausted later, and the air-fuel ratio of the exhaust gas can be detected for each cylinder.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るエンジンの排気装置の実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。 Embodiments of an engine exhaust device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiment.
図1は、本発明の実施の形態に係るエンジンの構成を示す模式図である。本発明の実施の形態に係るエンジンは、自動車のエンジンルームに設置される直列四気筒のエンジンであって、図1に示すように、エンジン本体2、可変バルブタイミング機構5、燃料噴射装置6、ECU7を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an engine according to an embodiment of the present invention. An engine according to an embodiment of the present invention is an in-line four-cylinder engine installed in an engine room of an automobile, and as shown in FIG. 1, an
エンジン本体2は、シリンダブロック3とシリンダブロック3の上に固定されたシリンダヘッド4とにより構成されている。シリンダブロック3には、一列に四つのシリンダ31が形成され、これらの下方域に四つのシリンダ31に共通する一つのクランクシャフト32が回転可能に支承されている。シリンダ31は、円筒形に形成され、その内部には、ピストン33が上下方向に往復動可能に収容されている。ピストン33は、頭部が閉塞された円筒形に形成され、その胴部には径方向に貫通するピン孔33aが設けられている。また、ピストン33の胴部には、コネクティングロッド34の一端(スモール・エンド)が収容され、ピン孔33aを挿通するピストンピン35により、コネクティングロッド34の一端がピストン33に連結されている。
The
クランクシャフト32は、コネクティングロッド34とともに、ピストン33の往復運動(下降運動)を回転運動に変換するもので、クランクシャフト32の回転中心を通る軸線に対して平行にクランクピン321を有している。そして、クランクピン321には、コネクティングロッド34の他端(ラージエンド)が連結されている。これにより、ピストン33の往復運動は、回転運動に変換される。
The
シリンダヘッド4には、シリンダブロック3に形成されたシリンダ31と対応する位置に燃焼室41が形成されている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室41ごとに、吸気ポート42F,42R、排気ポート43F,43Rが形成されている。本発明の実施の形態では、燃焼室41ごとに二つの吸気ポート42F,42Rと二つの排気ポート43F,43Rが形成され、これらは、それぞれ、気筒の配列方向に一列に整列する。
A
また、シリンダヘッド4には、吸気ポート42F,42Rに連通する吸気通路44と、排気ポート43F,43Rに連通する排気通路45とが形成されている。排気通路45は、排気ポート43F,43Rに連通する枝通路451と、枝通路451が合流する幹通路452とを有し、燃焼室41ごとに合流した後、排気集合部453(図4及び図6参照)で集合する。
The
排気集合部453には、触媒46(図4及び図6参照)が設けられている。これにより、排気通路45を通り排気集合部453で集合した排ガスは、触媒46を通り浄化され、外部に排出される。また、触媒の上流側には、空燃比センサ47(図4及び図6参照)が設けられている。空燃比センサ47は、排ガスの空燃比(空気に対する燃料の比率)を検出するもので、排気集合部453の略中央に設けられている。尚、本実施の形態では、空燃比センサ47に連続的な空燃比の変化を検出することができるLAFS(Linear Air−Fuel ratio sensor)が用いられる。
A catalyst 46 (see FIGS. 4 and 6) is provided in the
また、吸気ポート42F,42Rごとに、吸気ポート42F,42Rを開閉する吸気弁48F,48Rが取り付けられている。吸気ポート42F,42Rは、吸入行程において開放され、吸気ポート42F,42Rから空気の吸入が可能となり、圧縮行程、膨張行程、排気行程において閉鎖される。同様に、排気ポート43F,43Rごとに、排気ポート43F,43Rを開閉する排気弁49F,49Rが取り付けられている。排気ポート43F,43Rは、排気行程において開放され、排気ポート43F,43Rから排ガスの排出が可能となり、吸入行程、圧縮行程、膨張行程において閉鎖される。これにより、燃焼室41は、圧縮行程と膨張行程において閉鎖される。
In addition,
可変バルブタイミング機構5は、吸気側に設置される吸気側可変バルブタイミング機構51と、吸気弁48F,48Rを駆動する吸気カムシャフト511と、排気側に設置される排気側可変バルブタイミング機構52と、排気弁49F,49Rを駆動する排気カムシャフト521と、で構成される。カムシャフト511,521は、各吸排気弁(48F,48R,49F,49R)に対応してカム部が設けられ、カム部のプロフィールにより吸気弁(48F,48R)や排気弁(49F,49R)の各弁のリフト量および開弁タイミングを設定できる。可変バルブタイミング機構51,52は、クランクシャフト32に対するカムシャフト511,521の位相を可変させるものであり、カムシャフト511,521の位相を可変させることで、吸気弁48F,48Rや排気弁49F,49Rの開閉タイミングを可変とするもので、本発明の実施の形態では、吸気側と排気側とに設けられている。すなわち、吸気側可変バルブタイミング機構51は、吸気弁48F,48Rの開閉タイミングを任意に設定可能である。同様に、排気側に設けられた排気側可変バルブタイミング機構52は、排気弁49F,49Rの開閉タイミングを任意に設定可能である。これにより、各弁48F,48Rの開閉タイミング、リフト量、開閉速度をカムシャフトのプロフィールで設定し、吸気ポート42F,42Rごと又は燃焼室41ごとに設定することができる。同様に、排気弁49F,49Rの開閉タイミング、リフト量、開閉速度(クランク角に対するリフト量の変化率)は、排気ポート43F,43Rごと又は燃焼室41ごとに設定することができる。
The variable
燃料噴射装置6は、加圧した燃料をシリンダ内に噴射するためのもので、燃料ポンプ61、インジェクタ62を備えている。燃料ポンプ61には、燃圧センサ611が設けられ、燃料ポンプ61の圧力を監視する。インジェクタ62は、吸気ポート42F,42Rに配置され、燃料の噴射量や燃料の噴射タイミングを細かく制御する。
The fuel injection device 6 is for injecting pressurized fuel into a cylinder, and includes a
ECU(Engine Control Unit)7は、エンジンを総合的に制御する制御装置であって、本実施の形態では、上述した可変バルブタイミング機構5(吸気側可変バルブタイミング機構51、排気側可変バルブタイミング機構52)、燃料噴射装置6を総合的に制御する。具体的には、吸気側に設置された吸気側可変バルブタイミング機構51を制御することにより、吸気弁48F,48Rの開閉タイミングを制御し、排気側に設置された排気側可変バルブタイミング機構52を制御することにより、排気弁49F,49Rの開閉タイミング、リフト量、開弁速度を制御する。
An ECU (Engine Control Unit) 7 is a control device that comprehensively controls the engine. In the present embodiment, the variable valve timing mechanism 5 (the intake side variable
上述する本実施の形態の装置において、以下のとおり排気弁49Fと49Rのバルブ特性を異ならせる設定とした。
In the apparatus of the present embodiment described above, the valve characteristics of the
図2は、従来のエンジンのクランク角と排気弁のリフト量及び排気流量との関係を示す図である。図3は、本発明の実施の形態に係るエンジンのクランク角と排気弁のリフト量及び排気流量との関係を示す図であって、4番気筒の排気弁の開弁タイミングと開弁速度を調整したものを示す図である。図4は、本発明の実施の形態に係るエンジンの排ガスの流れを示す模式図であって、4番気筒の排気弁の開弁タイミングと開弁速度を調整したものを示す図である。図5は、本発明の実施の形態に係るエンジンの排ガスの流れを示す模式図であって、4番気筒の後側排気弁の開弁タイミングと開弁速度を調整したものを示す図である。図6は、本発明の実施の形態に係るエンジンの排ガスの流れを示す模式図であって、4番気筒の後側排気弁の開弁タイミングと開弁速度を調整したものを示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the crank angle of a conventional engine, the lift amount of the exhaust valve, and the exhaust flow rate. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the crank angle of the engine according to the embodiment of the present invention, the lift amount of the exhaust valve, and the exhaust flow rate, and shows the valve opening timing and valve opening speed of the exhaust valve of the fourth cylinder. It is a figure which shows what was adjusted. FIG. 4 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas from the engine according to the embodiment of the present invention, and is a diagram showing the adjusted opening timing and opening speed of the exhaust valve of the fourth cylinder. FIG. 5 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas from the engine according to the embodiment of the present invention, and is a diagram showing the adjusted opening timing and opening speed of the rear exhaust valve of the fourth cylinder. . FIG. 6 is a schematic diagram showing the flow of exhaust gas from the engine according to the embodiment of the present invention, and is a diagram showing the adjusted opening timing and opening speed of the rear exhaust valve of the fourth cylinder. .
図4及び図6に示すように、本発明の実施の形態であるエンジンは、シリンダ31が車両前後方向に並ぶように、自動車のエンジンルーム(図示せず)に設置される。エンジンのシリンダ31は、以下の説明において、車両前方から車両後方に向けて、それぞれ、1番気筒#1、2番気筒#2、3番気筒#3、4番気筒#4と称する。また、図2に示すように、ここで説明するエンジンは、点火順序が1番気筒#1、3番気筒#3、4番気筒#4、2番気筒#2の順であり、排気順序も1番気筒#1、3番気筒#3、4番気筒#4、2番気筒#2の順である。
As shown in FIGS. 4 and 6, the engine according to the embodiment of the present invention is installed in an engine room (not shown) of an automobile so that
また、上述したように、本発明の実施の形態であるエンジンは、シリンダ(気筒)31ごとに二つの排気ポート43F,43Rが設けられ、これらは、車両前方から車両後方に向けて一列に整列している。また、上述したように、排気ポート43F,43Rには、それぞれ排気弁49F,49Rが取り付けられる。なお、以下の説明において、車両前側となる排気弁49Fを前側排気弁F、車両後側となる排気弁49Rを後側排気弁Rと称する。
Further, as described above, the engine according to the embodiment of the present invention is provided with two
また、図2及び図3に示すとおり、1番気筒#1の吸気行程における上死点(TDC(Top Dead Center))を基準(クランクアングルで0度)とした場合に、1番気筒#1はクランクアングルで−180度から0度までが排気行程であり、0度から180度までが吸気行程、180度から360度までが圧縮行程、360度から540度までが膨張行程となる。同様に、3番気筒#3はクランクアングルで、−180度から0度までが膨張行程であり、0度から180度までが排気行程、180度から360度までが吸気行程、360度から540度までが圧縮行程となる。また、4番気筒#4はクランクアングルで、−180度から0度までが圧縮行程であり、0度から180度までが膨張行程、180度から360度までが排気行程、360度から540度までが吸気行程となる。また、2番気筒#2はクランクアングルで−180度から0度が吸気行程であり、0度から180度までが圧縮行程、180度から360度までが膨張行程、360度から540度までが排気行程となる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, when the top dead center (TDC (Top Dead Center)) in the intake stroke of the
図2に示すように、従来のエンジンではすべての気筒において、排気弁49F,49Rの開閉タイミング、排気弁49F,49Rの開弁速度、排気弁49F,49Rのリフト量を同一に設定する。この状態で、エンジンを駆動すると、排気通路45の形状、排気経路の長さ等により、排気が混ざったり、排気が空燃比センサ47を迂回したりすることがある。この場合には、空燃比センサ47で検出された排ガスがどの気筒から排出されたものか判別できない。
As shown in FIG. 2, in the conventional engine, the opening / closing timings of the
例えば、3番気筒#3から排出された排ガスが空燃比センサ47のまわりに残る特性を有するエンジンでは、空燃比センサ47は3番気筒#3から排出された排ガスを検出しているのか、4番気筒#4から排出された排ガスを検出しているのか判別できない。この場合には、4番気筒#4から排出された排ガスが空燃比センサ47を迂回していることも想定される。
For example, in an engine having the characteristic that the exhaust gas discharged from the
一方、本発明の実施の形態であるエンジンは、排気期間が重なる二つの気筒において排気弁49F,49Rから空燃比センサ47までの排気経路が長い方の気筒の排気弁49F,49Rの何れか一方の排気弁49F(49R)を他方の排気弁49R(49F)の開弁タイミングと異ならせる。
On the other hand, in the engine according to the embodiment of the present invention, either one of the
すなわち、図3に示すように、4番気筒(外側気筒)#4の前側排気弁49Fを後側排気弁49Rよりも早く、かつ、4番気筒#4の前側排気弁49Fの開弁速度を後側排気弁49Rの開弁速度よりも遅く設定する(前側排気弁49Fのリフト量の立ち上がり角度が後側排気弁49Rのリフト量の立ち上がり角度よりも緩くなる)。このように設定すれば、図4に示すように、3番気筒(内側気筒)#3から排出された排ガスE3が空燃比センサ47のまわりに残る特性を有するエンジンであっても、4番気筒#4の前側に設けられた排気ポート43Fから排出された排ガスE4Fが空燃比センサ47のまわりに残る排ガス(3番気筒#3から排出された排ガスE3)を払い除けることができる。これにより、4番気筒#4の後側排気弁49Rを開放した時には、4番気筒#4に設けられた排気ポート43Fから排出された排ガスE4Fとともに、4番気筒#4の後側に設けられた排気ポート43Rから排出された排ガス(図示せず)が空燃比センサ47に当たることになり、4番気筒#4から排出された排ガスを確実に検出することができる。
That is, as shown in FIG. 3, the
また、例えば、従来のエンジンのように3番気筒(内側気筒)#3から排出された排ガスの検出が不十分となる特性を有するエンジンでは、図5に示すように、4番気筒(外側気筒)#4の後側排気弁49Rを前側排気弁49Fよりも早く、かつ、4番気筒#4の後側排気弁49Rの開弁速度を前側排気弁49Fの開弁速度よりも遅く設定する(前側排気弁49Fのリフトの立ち上がり角度が後側排気弁49Rのリフトの立ち上がり角度よりも緩くなる)。このように設定すれば、図6に示すように、4番気筒#4の後側排気弁49Rから排出された排ガスE4Rは空燃比センサ47をすり抜けるので、3番気筒#3から排出された排ガスE3の検出が不十分となる特性を有するエンジンであっても、3番気筒#3から排出された排ガスE3が空燃比センサ47のまわりに長く留まる。これにより、3番気筒#3から排出された排ガスE3の検出が不十分となる特性を有するエンジンであっても、3番気筒#3から排出された排ガスE3を確実に検出することができる。
Further, for example, in an engine having a characteristic that exhaust gas discharged from the third cylinder (inner cylinder) # 3 becomes insufficient as in the conventional engine, as shown in FIG. 5, the fourth cylinder (outer cylinder) ) Set the
以上説明したように、本発明の実施の形態であるエンジンは、点火が連続する気筒であって、排気期間が重なる二つの気筒間で、先に排気する気筒(上述の例では、3番気筒#3)から排出された排ガスの流れ、または、後から排気する気筒(上述の例では、4番気筒#4)から排出される排ガスの流れが変更される。これにより、先に排気する気筒から排出された排ガスと後から排気する気筒から排出された排ガスとを区別することができ、気筒ごとに、排ガスの空燃比を検出できる。
As described above, the engine according to the embodiment of the present invention is a cylinder in which ignition continues, and a cylinder that exhausts first between two cylinders having overlapping exhaust periods (in the above example, the third cylinder). The flow of exhaust gas discharged from # 3) or the flow of exhaust gas discharged from a cylinder that is exhausted later (the
また、先に開く排気弁49F(49R)の開弁速度を後から開く排気弁49R(49F)の開弁速度よりも遅くするので、後に排気する気筒(上述の例では、4番気筒#4)から排出される排ガスの初期流れが抑制され、先に排気する気筒(上述の例では、3番気筒#3)から排出される排ガスの流れへの影響を小さくできる。
Further, since the opening speed of the
また、上述した構成であれば排気通路45の排気集合部453をシリンダヘッド4に形成し、排気集合部453のシリンダヘッド出口に近接して空燃比センサ47を配置しても、気筒ごとの排ガスの空燃比を精度良く検出できる。すなわち、エンジン本体2と触媒46の間に空燃比センサを配置する必要があっても、エンジン本体2と空燃比センサ47を近接して配置できれば、触媒46をエンジン本体2の近接に配置することができる。そして、上述したように、エンジン本体2に触媒46を近接に配置すれば、触媒はエンジンの始動後早期に暖められ、触媒46の活性が高められる。これによりエンジンの始動後早期から排ガスが浄化され、排ガスを良化できる。
Further, even if the
なお、本実施の形態では、排気弁48Fと48Rの開閉タイミングをカムプロフィールにより異ならせることとしたが、例えば排気側可変バルブタイミング機構512は、カムシャフト521をアウターカムシャフトとインナーカムシャフトで構成し、アウターカムシャフトに一方の排気弁48Fを駆動するカム部を設けるととともに、インナーカムシャフトに他方の排気弁48Rを駆動するカム部を設けるものとしてもよい。このようにした場合にも、アウターカムシャフトとインナーカムシャフトの位相をずらすことにより、排気弁48Fと排気弁48Rの開弁タイミングを異ならせることができる。
また、本実施の形態では、点火の連続し隣接する3番気筒と4番気筒に着目して記載したが、例えば点火順序が1番→3番→4番→2番であった場合、3番と4番以外で2番と1番であっても同様に排気干渉による空燃比センサに対する排気ガス当たりが悪化することがある。このような場合、例えば排気干渉を考慮して1番気筒の排気2弁間のバルブ特性を異なる設定としても良い。また、3番気筒と4番気筒、1気筒と2番気筒間の排気干渉の度合いに応じて排気2弁間のバルブ特性を異ならせてもよい、すなわち、1気筒と2番気筒間の排気干渉が3番気筒と4番気筒よりも強ければ、図3に示す4番気筒のR側排気弁のリフト量の変化よりも1番気筒のF側排気弁のリフト量の変化率をさらに緩やかにしてもよい。
In the present embodiment, the opening / closing timings of the
Further, in the present embodiment, description has been made by paying attention to the 3rd and 4th cylinders that are continuously adjacent to each other in ignition. For example, when the ignition order is 1 → 3 → 4 → 2 Even when the
本発明は、排ガスの圧力損失を抑制しつつ、複数の気筒から排出された排ガスの空燃比を気筒ごとに検出できるので、自動車のエンジンの排気装置に好適である。 The present invention can detect the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from a plurality of cylinders for each cylinder while suppressing pressure loss of the exhaust gas, and is therefore suitable for an exhaust device for an automobile engine.
2 エンジン本体
3 シリンダブロック
31 シリンダ
32 クランクシャフト
321 クランクピン
33 ピストン
33a ピン孔
34 コネクティングロッド
35 ピストンピン
4 シリンダヘッド
41 燃焼室
42F,42R 吸気ポート
43F,43R 排気ポート
44 吸気通路
45 排気通路
451 枝通路
452 幹通路
453 排気集合部
46 触媒
47 空燃比センサ
48F,48R 吸気弁
49F 排気弁(前側排気弁)
49R 排気弁(後側排気弁)
5 可変バルブタイミング機構
51 吸気側可変バルブタイミング機構
52 排気側可変バルブタイミング機構
6 燃料噴射装置
61 燃料ポンプ
611 燃圧センサ
62 インジェクタ
7 ECU
#1 1番気筒
#2 2番気筒
#3 3番気筒
#4 4番気筒
2
49R Exhaust valve (rear exhaust valve)
5 Variable
# 1
Claims (3)
排気期間が重なる二つの気筒間で、排気弁から前記空燃比センサまでの排気経路が長い方の気筒の排気弁の何れか一方の排気弁を他方の排気弁の開弁特性と異ならせたエンジンの排気装置であって、
前記エンジンは4つの気筒が長手方向に並んで配され、外側気筒と前記外側気筒に隣接する内側気筒を備え、
前記内側気筒と前記外側気筒の点火順序が連続し、
前記内側気筒の排気通路に対し前記外側気筒の排気通路は長く、
前記外側気筒の排気2弁の一方の開弁特性を異ならせることを特徴とするエンジンの排気装置。 In an engine exhaust system that has a plurality of cylinders, has an exhaust port of two exhaust valves per cylinder, and has an air-fuel ratio sensor installed in the vicinity of the exhaust collecting portion to detect the air-fuel ratio for each cylinder,
Between the two cylinders of the exhaust period overlap, from the exhaust valve varied and opening characteristics of the other exhaust valve either one of the exhaust valve of the exhaust valve of the air-fuel ratio cylinders in the exhaust path is longer to the sensor engine Exhaust system of
The engine includes four cylinders arranged in the longitudinal direction, and includes an outer cylinder and an inner cylinder adjacent to the outer cylinder.
The ignition sequence of the inner cylinder and the outer cylinder continues,
The exhaust passage of the outer cylinder is longer than the exhaust passage of the inner cylinder,
An exhaust system for an engine, wherein the opening characteristics of one of the two exhaust valves of the outer cylinder are made different .
前記排気2弁のうち開弁タイミングの早い排気弁の開弁リフト量の変化率を、前記開弁タイミングの遅い排気弁の開弁リフト量の変化率よりも小さくしたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気装置。 The valve opening characteristics consist of changes in the valve opening timing and valve opening lift amount of the two exhaust valves,
The change rate of the valve opening lift amount of the exhaust valve with early opening timing among the two exhaust valves is made smaller than the change rate of the valve opening lift amount of the exhaust valve with late valve opening timing. 2. The engine exhaust device according to 1.
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