JP4367327B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、2つのバンクを有し、その夫々のバンク毎の各気筒が不等間隔で爆発する多気筒の内燃機関に関する。 The present invention relates to a multi-cylinder internal combustion engine having two banks and each cylinder in each bank exploding at unequal intervals.
従来、2つのバンクを有し、その夫々のバンクに複数の気筒が配置された所謂V型多気筒の内燃機関がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a so-called V-type multi-cylinder internal combustion engine having two banks and a plurality of cylinders arranged in each bank.
ここで、一般に、多気筒の内燃機関においては、各気筒の燃焼を等間隔にすること,クランクシャフトに捩り振動が生じないこと等の種々の要件を満たすように夫々の気筒の点火順序が決められる。例えば、左側のバンクの機関前方から左右交互に1番気筒,2番気筒,…,8番気筒が配置されたV型8気筒の内燃機関においてその要件を満たす為には、1番気筒→8番気筒→7番気筒→3番気筒→6番気筒→5番気筒→4番気筒→2番気筒の順番で一般にクランク角90°CA毎に点火が行われる。このように、このV型8気筒の内燃機関においては、左右夫々のバンクでの各気筒の点火・爆発が不等間隔になっている。 In general, in a multi-cylinder internal combustion engine, the firing order of each cylinder is determined so as to satisfy various requirements such as equal combustion between the cylinders and no torsional vibration in the crankshaft. It is done. For example, in order to satisfy the requirements in a V-type 8-cylinder internal combustion engine in which the first cylinder, the second cylinder,..., The eighth cylinder are alternately arranged from the left and right from the front of the engine in the left bank, the first cylinder → 8 In general, ignition is performed at every crank angle of 90 ° CA in the order of No. cylinder → No. 7 cylinder → No. 3 cylinder → No. 6 cylinder → No. 5 cylinder → No. 4 cylinder → No. 2 cylinder. Thus, in this V-type 8-cylinder internal combustion engine, the ignition and explosion of each cylinder in the left and right banks are at unequal intervals.
一方、V型多気筒の内燃機関においては、左右夫々のバンク毎に設けた機関外側の排気マニホルドへと各気筒から燃焼ガスが排出される。これが為、上述した不等間隔で点火・爆発を行うV型多気筒の内燃機関においては、特定の気筒間で排気脈動の相違による排気干渉が起こり、これによってその気筒間で内部EGR(燃焼室内の残留ガス)量に違いが出てしまうので、その気筒間での吸入空気の充填効率(換言すれば、空燃比)にばらつきが生じてしまう。 On the other hand, in a V-type multi-cylinder internal combustion engine, combustion gas is discharged from each cylinder to an exhaust manifold outside the engine provided for each of the left and right banks. Therefore, in the above-described V-type multi-cylinder internal combustion engine that performs ignition and explosion at unequal intervals, exhaust interference occurs due to a difference in exhaust pulsation between specific cylinders, thereby causing internal EGR (combustion chamber) between the cylinders. Therefore, the intake air charging efficiency between the cylinders (in other words, the air-fuel ratio) varies.
そこで、下記の特許文献1には、排気マニホルドの集合部の形状をエゼクタ形状にして各気筒間における内部EGR量の均一化を図らんとする技術が開示されている。 In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a technique for making the internal EGR amount uniform between the cylinders by making the shape of the collection portion of the exhaust manifold an ejector shape.
ところで、一般に、内部EGRは、燃焼温度を低下させ、HCやNOxの排出量を低減させることが知られている。また、その内部EGRによってポンプ損失が低減し、燃料消費率の低下が図れることも知られている。これが為、従来の内燃機関においては、排気行程と吸気行程との間にバルブオーバーラップ期間(吸気バルブと排気バルブが同時に開いている期間)を設けることによって、内部EGR量を増加させ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下を図っている。 Incidentally, it is generally known that the internal EGR lowers the combustion temperature and reduces the discharge amount of HC and NOx. It is also known that the internal EGR can reduce pump loss and reduce the fuel consumption rate. For this reason, in a conventional internal combustion engine, by providing a valve overlap period (a period in which the intake valve and the exhaust valve are simultaneously open) between the exhaust stroke and the intake stroke, the internal EGR amount is increased, and HC and It aims to reduce NOx emissions and fuel consumption.
しかしながら、そのバルブオーバーラップ期間をV型多気筒の内燃機関に設けると、同一バンクに配置された夫々の気筒において、ある気筒のバルブオーバーラップ期間と特定の気筒の排気のブローダウン時期(排気バルブの開弁時期)とが重なるので、その2つの気筒間の排気脈動の違いから、その気筒間での内部EGR量に相違が生じてしまう。 However, if the valve overlap period is provided in a V-type multi-cylinder internal combustion engine, in each cylinder arranged in the same bank, the valve overlap period of a certain cylinder and the blow-down timing of exhaust of a specific cylinder (exhaust valve Therefore, the difference in exhaust pulsation between the two cylinders causes a difference in the internal EGR amount between the cylinders.
上述した点火順序で点火されるV型8気筒の内燃機関を例として挙げれば、左バンクの1番気筒と3番気筒においては同一バンクの7番気筒と5番気筒のブローダウンガスの影響を夫々に受けて内部EGR量が多くなり、また、右バンクの6番気筒と2番気筒においては同一バンクの4番気筒と8番気筒のブローダウンガスの影響を夫々に受けて内部EGR量が多くなる。 Taking the V-type 8-cylinder internal combustion engine that is ignited in the above-mentioned ignition sequence as an example, the effects of blowdown gas in the 7th and 5th cylinders of the same bank are applied to the 1st and 3rd cylinders of the left bank. The internal EGR amount increases in response to each, and the internal EGR amount is influenced by the blowdown gas of the 4th and 8th cylinders of the same bank in the 6th and 2nd cylinders of the right bank. Become more.
これが為、下記の特許文献2には、内部EGR量の多い気筒と少ない気筒とで排気カムの形状を変えることによりバルブオーバーラップ期間とブローダウン時期との重なる状況を減少させて、内部EGR量の均一化を図らんとする技術について開示されている。
For this reason, in
しかしながら、上記特許文献1の如く排気マニホルドの集合部の形状をエゼクタ形状にしても、各気筒間における内部EGR量の均一化は十分に達成されていない。従って、特定の気筒間における吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきを解消することができず、その気筒間で燃焼変動が起こるので、その不安定な燃焼による軸トルクの低下を招来してしまう。また、そのような気筒間における内部EGR量の相違によって、バルブオーバーラップ期間は、内部EGR量の多い気筒の燃焼限界に制限され、拡大することができないので、十分なHCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下という効果を奏することができない。
However, even if the shape of the manifold portion of the exhaust manifold is changed to an ejector shape as in the above-mentioned
また、上記特許文献2にあってはバルブオーバーラップ期間を拡大し難く、たとえ軸トルクの向上を図れても、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下という効果を十分に得ることができない。
Further, in
このように、従来は、バルブオーバーラップ期間を拡大し難いので、燃焼の安定化による軸トルクの向上とHCやNOxの排出量の低減及び燃料消費率の低下とを両立させることができず、昨今の機関性能の向上と環境性能の向上という相反する要求を満たすことができなかった。 Thus, conventionally, since it is difficult to expand the valve overlap period, it is not possible to achieve both improvement in shaft torque by stabilizing combustion, reduction in HC and NOx emissions, and reduction in fuel consumption rate, It was not possible to meet the conflicting demands of recent improvements in engine performance and environmental performance.
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、バルブオーバーラップ期間を拡大させ得る気筒間における内部EGR量の均一化手段が具備された内燃機関を提供することを、その目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine provided with a means for equalizing an internal EGR amount between cylinders, which can improve the disadvantages of the conventional example and can extend a valve overlap period. .
上記目的を達成する為、請求項1記載の発明では、2つのバンクを有し、同一バンク上の各気筒が不等間隔で爆発を起こす内燃機関において、バルブオーバーラップ期間が他の気筒の排気バルブの開弁時期と重ならない第1気筒における排気通路の流路を開閉可能であり、弁開度を減少させることで当該第1気筒の排気圧の上昇が可能な流路開閉弁と、前記第1気筒の排気通路上のみに設けた前記流路開閉弁の弁開度を減少させることによって、前記第1気筒における内部EGR量を前記流路開閉弁の弁開度が全開のときよりも増加させ且つバルブオーバーラップ期間が他の気筒の排気バルブの開弁時期と重なる第2気筒における排気ガスの排出量を増加させて、前記第1気筒と前記第2気筒との間の内部EGR量のばらつきを小さくし又は当該気筒間における内部EGR量を均一にする制御手段と、を設けている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an internal combustion engine having two banks and causing each cylinder on the same bank to explode at unequal intervals, the valve overlap period is the exhaust of other cylinders. A flow path opening / closing valve capable of opening and closing a flow path of an exhaust passage in the first cylinder that does not overlap with a valve opening timing, and capable of increasing an exhaust pressure of the first cylinder by reducing a valve opening degree; By reducing the valve opening degree of the flow path opening / closing valve provided only on the exhaust passage of the first cylinder, the internal EGR amount in the first cylinder can be reduced more than when the valve opening degree of the flow path opening / closing valve is fully open. The internal EGR amount between the first cylinder and the second cylinder is increased by increasing the exhaust amount of exhaust gas in the second cylinder which is increased and the valve overlap period overlaps with the opening timing of the exhaust valves of the other cylinders. Reduce the variation of It is provided with control means to equalize the internal EGR amount between the gas cylinder, the.
その請求項1に記載の発明によれば、第1気筒(ブローダウンガス発生気筒)の排気圧を上昇させることによって、その第1気筒の内部EGR量が増加する一方、そのブローダウンガスの圧力波が減衰してその正圧波の他気筒への到達時間を遅らせることができる。これが為、ブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなる第2気筒(ブローダウンガス流入気筒)からの排気ガスの排出量が増加し、その夫々の気筒間の内部EGR量のばらつきを小さくする又は均一にすることができるので、その気筒間における吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さく又は均一になる。
According to the invention described in the
本発明に係る内燃機関は、気筒間における吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきを小さく又は均一化することができるので、軸トルクの向上が可能になる。また、そのような気筒間における吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態又は均一状態をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。 In the internal combustion engine according to the present invention, variation in intake air charging efficiency (air-fuel ratio) between cylinders can be reduced or made uniform, so that shaft torque can be improved. Further, since the variation in intake air charging efficiency (air-fuel ratio) between the cylinders can be kept small or uniform even when the valve overlap period is expanded, the inside of the valve overlap period can be increased. The amount of EGR can be increased, and the emission amount of HC and NOx can be reduced and the fuel consumption rate can be reduced.
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
本発明に係る内燃機関の実施例1を図1から図5に基づいて説明する。ここで、その図1の符号1は、本実施例1の内燃機関を示す。
A first embodiment of an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIGS. Here,
最初に、本実施例1の内燃機関1の構成について説明する。
First, the configuration of the
本実施例1の内燃機関1は、2つのバンクを有し、左側(図1の紙面左側)のバンクの機関前方から左右交互に1番気筒#1,2番気筒#2,…,8番気筒#8が配置された所謂V型8気筒の内燃機関であって、V字形状のシリンダブロック1aと2つのシリンダヘッド1bLH,1bRHとを備えている。即ち、本実施例1のV型8気筒の内燃機関1には、一方のバンクに1番気筒#1,3番気筒#3,5番気筒#5,7番気筒#7が具備され、他方のバンクに2番気筒#2,4番気筒#4,6番気筒#6,8番気筒#8が具備されている。
The
ここで、この本実施例1の内燃機関1においては、図1に示す如く、左右夫々のバンク間に吸気マニホルド2が配置される一方、その夫々のバンクの機関外側に排気マニホルド3LH,3RH等からなる排気経路が配置される。
Here, in the
その本実施例1の吸気マニホルド2には外部からの空気を夫々の気筒#1〜#8に導く第1から第8の吸気通路2#1〜2#8が設けられており、その夫々の吸気通路2#1〜2#8を介して図1に示すスロットルバルブ2aで吸入量を調節した空気が各気筒#1〜#8に吸入される。
As to the
続いて、本実施例1の排気経路について詳述する。 Next, the exhaust path of the first embodiment will be described in detail.
先ず、1番気筒#1,3番気筒#3,5番気筒#5,7番気筒#7を有する一方のバンク(以下、「左バンク」という。)側においては、その夫々の気筒#1,#3,#5,#7に連通する排気マニホルド3LHと、この排気マニホルド3LHの下流側に配備された第1及び第2の触媒装置4LH,5LHと、その第1及び第2の触媒装置4LH,5LHを連通させる第1排気管6LHと、その第2触媒装置5LHを経た排気ガスが流入する第2排気管7LHとが設けられている。
First, on the side of one bank (hereinafter referred to as “left bank”) having the
一方、2番気筒#2,4番気筒#4,6番気筒#6,8番気筒#8を有する他方のバンク(以下、「右バンク」という。)側においても同様に、その夫々の気筒#2,#4,#6,#8に連通する排気マニホルド3RHと、この排気マニホルド3RHの下流側に配備された第1及び第2の触媒装置4RH,5RHと、その第1及び第2の触媒装置4RH,5RHを連通させる第1排気管6RHと、その第2触媒装置5RHを経た排気ガスが流入する第2排気管7RHとが設けられている。
On the other hand, on the other bank (hereinafter referred to as “right bank”) side having the
尚、夫々の第1排気管6LH,6RHを一経路に集合させ、その集合部分の下流側に上記の2つの第2触媒装置5LH,5RHに替えて1つの触媒装置を配置してもよい。
Each of the
ここで、本実施例1における左バンクの排気マニホルド3LHは、夫々の気筒#1,#3,#5,#7と個々に連通する第1から第4の排気通路3#1,3#3,3#5,3#7と、これら第1から第4の排気通路3#1,3#3,3#5,3#7の排気ガスを一経路に集合させる集合通路3a1とで構成されている。一方、右バンクの排気マニホルド3RHについては、夫々の気筒#2,#4,#6,#8と個々に連通する第1から第4の排気通路3#2,3#4,3#6,3#8と、これら第1から第4の排気通路3#2,3#4,3#6,3#8の排気ガスを一経路に集合させる集合通路3a2とで構成されている。
Here, the
ところで、本実施例1の内燃機関1の点火順序は、各気筒#1〜#8の燃焼を等間隔にすること等の種々の要件を満たすように決められている。例えば、ここでは、1番気筒#1→8番気筒#8→7番気筒#7→3番気筒#3→6番気筒#6→5番気筒#5→4番気筒#4→2番気筒#2の順番でクランク角約90°CA毎に点火が行われるものとして例示する。
By the way, the ignition order of the
このような点火順序で点火が行われると、左バンクにおける夫々の気筒#1,#3,#5,#7の点火・爆発の間隔、右バンクにおける夫々の気筒#2,#4,#6,#8の点火・爆発の間隔が不等間隔になり、特定の気筒間における排気干渉により内部EGR量に違いが出て、その気筒間で吸入空気の充填効率(空燃比)にばらつきが生じてしまう。
When ignition is performed in such an ignition sequence, the ignition / explosion intervals of the
即ち、一般に、内燃機関においては、吸気バルブと排気バルブが同時に開いているバルブオーバーラップ期間が設定されており、ある気筒のバルブオーバーラップ期間と特定の気筒の排気のブローダウン時期とが重なる期間が存在する。これが為、その気筒間においては、排気脈動の相違による排気干渉が起こり、これによって内部EGR量に相違が生じてしまうので、吸入空気の充填効率(空燃比)にばらつきが生じてしまう。 That is, in general, in an internal combustion engine, a valve overlap period in which an intake valve and an exhaust valve are simultaneously opened is set, and a period in which a valve overlap period of a certain cylinder and an exhaust blowdown timing of a specific cylinder overlap. Exists. For this reason, exhaust interference occurs due to the difference in exhaust pulsation between the cylinders, and this causes a difference in the internal EGR amount, resulting in variations in the charging efficiency (air-fuel ratio) of intake air.
例えば、このV型8気筒の内燃機関1においては、図2−1に示す如く1番気筒#1と7番気筒#7との間,3番気筒#3と5番気筒#5との間,6番気筒#6と4番気筒#4との間及び2番気筒#2と8番気筒#8との間で同時期に排気バルブが開弁している状態が存在する。これが為、7番気筒#7,5番気筒#5,4番気筒#4及び8番気筒#8の排気バルブが開弁した際に、そのブローダウンガスの圧力波が夫々バルブオーバーラップ期間中の1番気筒#1,3番気筒#3,6番気筒#6及び2番気筒#2に到達し、その夫々の気筒間においては、排気脈動の相違による排気干渉が起きてしまう。そして、これにより、1番気筒#1,3番気筒#3,6番気筒#6及び2番気筒#2からは十分に排気が行われなくなるので、その夫々の気筒間の内部EGR量に違いが出てしまい、吸入空気の充填効率(空燃比)にばらつきが生じてしまう。
For example, in the V-type eight-cylinder
また、近年の内燃機関においては、各気筒の内部EGR量の増加によるHCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下を図らんとするが為に、吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングを可変させ得る所謂可変バルブタイミング機構等の手段を設け、適宜好適なバルブオーバーラップ期間を可変設定している。これが為、かかる可変バルブタイミング機構等の手段をV型8気筒の内燃機関1における夫々の気筒#1〜#8に設けて、図2−2に示す如くバルブオーバーラップ期間を拡大させた場合においては、上記と同じ気筒間で更なる内部EGR量の相違が生じ、吸入空気の充填効率(空燃比)が大きくばらついてしまう。
Also, in recent internal combustion engines, the opening and closing timings of the intake valve and the exhaust valve are set in order to reduce the HC and NOx emission amount and the fuel consumption rate by increasing the internal EGR amount of each cylinder. Means such as a so-called variable valve timing mechanism that can be varied are provided, and a suitable valve overlap period is variably set as appropriate. Therefore, when such means as a variable valve timing mechanism is provided in each
以下、その夫々の状況下でブローダウンガスを発生させて内部EGR量が少なくなる気筒#4,#5,#7,#8については、適宜「ブローダウンガス発生気筒」ともいう。また、その夫々の状況下でブローダウンガスの影響を受けて内部EGR量が多くなる気筒#6,#3,#1,#2については、適宜「ブローダウンガス流入気筒」ともいう。
Hereinafter, the
そのように、このV型8気筒の内燃機関1においては、上述した夫々の気筒間の内部EGR量の相違により、その気筒間で吸入空気の充填効率(空燃比)がばらついてしまうので、軸トルクの向上が図れず、また、バルブオーバーラップ期間を拡大することもできない。
As described above, in the V-type 8-cylinder
そこで、本実施例1にあっては、その気筒間における吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきを抑制する為に、内部EGR量が少なく体積効率ηVが高いブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の吸気圧を可変制御する図1に示す吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8を設ける。
Therefore, in the first embodiment, in order to suppress variation in the charging efficiency (air-fuel ratio) of the intake air among the cylinders, the blow-down gas
この各吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8は、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る第4吸気通路2#4,第5吸気通路2#5,第7吸気通路2#7及び第8吸気通路2#8に夫々設けた流路開閉弁であって、その夫々の吸気通路2#4,2#5,2#7,2#8を全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得るものである。尚、この各吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8は、必ずしも全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得るものである必要はなく、例えば、全開状態から全閉状態まで段階的に可変し得るものであってもよい。
The intake pressure control means 8 # 4 , 8 # 5 , 8 # 7 and 8 # 8 are respectively connected to the
ここで、その各吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8は、制御手段たる図1に示す電子制御装置(ECU)9によって開閉動作が制御される。具体的に、その電子制御装置9は、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の体積効率ηVとその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2の体積効率ηVとの間のばらつきが小さくなる(好ましくは同一になる)ように、夫々の吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の弁開度を調節する。
Here, the opening / closing operations of the intake pressure control means 8 # 4 , 8 # 5 , 8 # 7 and 8 # 8 are controlled by an electronic control unit (ECU) 9 shown in FIG. Specifically, the
ここで、1つの気筒における内部EGR量は機関回転数と負荷に応じて異なるので、上述した気筒間における内部EGR量の相違量についても、機関回転数と負荷によって異なるものになる。 Here, since the internal EGR amount in one cylinder differs according to the engine speed and the load, the above-described difference in the internal EGR amount between the cylinders also differs depending on the engine speed and the load.
これが為、本実施例1にあっては、機関回転数と負荷に応じた弁開度を実験やシミュレーション等で求め、その夫々の対応関係をマップデータとして予め用意しておく。そして、電子制御装置9は、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の吸気バルブを開弁する際の機関回転数と負荷に基づいてマップデータから弁開度を求め、その弁開度となるように夫々の吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8を制御する。
For this reason, in the first embodiment, the valve opening degree corresponding to the engine speed and the load is obtained through experiments, simulations, and the like, and the corresponding relationship is prepared in advance as map data. Then, the
ところで、上述したブローダウンガスによる影響は、気筒間における夫々の排気バルブの同時期での開弁時間が長いほど受け易く、その時間が短ければ受け難い。即ち、低・中速回転で運転していればブローダウンガスの影響を受け易くなるが、高速回転で運転していればその影響を受け難い。 By the way, the influence of the blowdown gas described above is more likely to be received as the valve opening time at the same time of the respective exhaust valves between the cylinders is longer, and is less likely to be received if the time is shorter. That is, if it is operating at low / medium speed rotation, it will be susceptible to blowdown gas, but if it is operating at high speed rotation, it will be less susceptible to that effect.
これが為、本実施例1の電子制御装置9は、図3に示す低・中速回転領域(ここでは3000rpm以下に設定するが、内燃機関1の仕様等によっては4000rpm以下等、適宜設定する。)で吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の弁開度を絞り、高速回転領域においては吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8を全開にする。以下、その吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の弁開度の絞り動作を行う領域を「吸気圧制御手段作動領域」という。
For this reason, the
以下、その動作について図4のフローチャートを用いて説明する。 The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
先ず、電子制御装置9は、機関回転数の情報に基づいて吸気圧制御手段作動領域か否かを判断する(ステップST1)。
First, the
ここで、この電子制御装置9は、吸気圧制御手段作動領域でなければ(即ち、高速回転領域であれば)、上記ステップST1に戻り、吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の作動要否について監視する。
Here, if the
一方、吸気圧制御手段作動領域(即ち、低・中速回転領域)であれば、電子制御装置9は、その際の機関回転数と負荷に基づいて、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の弁開度をマップデータから求める(ステップST2)。
On the other hand, in the intake pressure control means operating region (that is, the low / medium speed rotation region), the
しかる後、この電子制御装置9は、求めた弁開度になるよう、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8を制御する(ステップST3)。
Thereafter, the
これにより、その制御対象のブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る第4吸気通路2#4,第5吸気通路2#5,第7吸気通路2#7又は第8吸気通路2#8が絞られ、図5の波線に示す如く吸気圧が低下(換言すれば、吸入空気量が減少)する。そして、かかるブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の体積効率ηVが低下し、このブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の体積効率ηVとブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2の体積効率ηVとの間のばらつきが小さく(又は同一に)なる。換言すれば、その気筒間における内部EGR量のばらつきが小さく(又は均一に)なる。
As a result, the
尚、その図5は、ある気筒のバルブオーバーラップ期間における排気脈動と吸気脈動の圧力波形を示す図であって、吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8の全開時と作動時とにおける吸気脈動の圧力波形の相違について示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the pressure waveforms of the exhaust pulsation and the intake pulsation during a valve overlap period of a cylinder, and the intake pressure control means 8 # 4 , 8 # 5 , 8 # 7 , 8 # 8 It is a figure shown about the difference in the pressure waveform of intake pulsation at the time of a full opening and the time of operation.
以降、電子制御装置9は、上記ステップST1に戻って同様の動作を繰り返す。
Thereafter, the
このように、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に吸気圧制御手段8#4,8#5,8#7,8#8を夫々設けることによって、上述した夫々の気筒間の吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきを小さくする(又は同一にする)ことができ、これにより軸トルクを向上させることができる。更に、その吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態(又は均一状態)をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。
Thus, by providing the intake pressure control means 8 # 4 , 8 # 5 , 8 # 7 , 8 # 8 to the blowdown gas
次に、本発明に係る内燃機関の実施例2を図6に基づいて説明する。ここで、その図6の符号11は、本実施例2の内燃機関を示す。
Next, a second embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. Here,
本実施例2の内燃機関11は、前述した実施例1の内燃機関1と同様の位置関係で左右夫々のバンクに8つの気筒#1〜#8が配置されたシリンダブロック11a及び2つのシリンダヘッド11bLH,11bRHを備え、その夫々の気筒#1〜#8が同様の点火順序で点火されるV型8気筒の内燃機関である。
The
本実施例2にあっても、図6に示す如く、左右夫々のバンク間に吸気マニホルド12が配置される一方、その夫々のバンクの機関外側に排気マニホルド13LH,13RH等からなる排気経路が配置される。
Also in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the
先ず、本実施例2の吸気マニホルド12は、実施例1の吸気マニホルド2と同様の第1から第8の吸気通路12#1〜12#8を備えており、その夫々の吸気通路12#1〜12#8を介して図6に示すスロットルバルブ12aで吸入量が調節された空気を各気筒#1〜#8へと導く。
First, the
一方、本実施例2の排気経路は、実施例1の排気径路と同様に、左バンク側に排気マニホルド13LH,第1及び第2の触媒装置14LH,15LH並びに第1及び第2の排気管16LH,17LHを備え、右バンク側に排気マニホルド13RH,第1及び第2の触媒装置14RH,15RH並びに第1及び第2の排気管16RH,17RHを備えているが、本実施例2にあっては、その夫々の排気マニホルド13LH,13RHの種別を以下の如く変更している。尚、夫々の第1排気管16LH,16RHを一経路に集合させ、その集合部分の下流側に上記の2つの第2触媒装置15LH,15RHに替えて1つの触媒装置を配置してもよい。
On the other hand, the exhaust path of the second embodiment is the same as the exhaust path of the first embodiment, the
具体的に、本実施例2の左バンクの排気マニホルド13LHは、図6に示す如く、夫々の気筒#1,#3,#5,#7と個々に連通する第1から第4の排気通路13#1,13#3,13#5,13#7と、その第1及び第2の排気通路13#1,13#3の排気ガスを一経路に集合させる第1集合通路13a1と、その第3及び第4の排気通路13#5,13#7の排気ガスを一経路に集合させる第2集合通路13b1と、その第1及び第2の集合通路13a1,13b1の排気ガスを一経路に集合させる第3集合通路13c1とで構成されている。
Specifically, the
一方、右バンクの排気マニホルド13RHは、図6に示す如く、夫々の気筒#2,#4,#6,#8と個々に連通する第1から第4の排気通路13#2,13#4,13#6,13#8と、その第1及び第2の排気通路13#2,13#4の排気ガスを一経路に集合させる第1集合通路13a2と、その第3及び第4の排気通路13#6,13#8の排気ガスを一経路に集合させる第2集合通路13b2と、その第1及び第2の集合通路13a2,13b2の排気ガスを一経路に集合させる第3集合通路13c2とで構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
即ち、実施例1の内燃機関1においては所謂4−1タイプの排気マニホルド3LH,3RHを用いたが、本実施例2にあっては、所謂4−2−1タイプの排気マニホルド13LH,13RHを用いる。
That is, in the
ところで、このように排気マニホルド13LH,13RHの形状が異なる場合においても、実施例1と同様の気筒間でブローダウンガスの影響による排気干渉が生じてしまう。 By the way, even when the shapes of the exhaust manifolds 13 LH and 13 RH are different as described above, exhaust interference due to the influence of the blow-down gas occurs between the same cylinders as in the first embodiment.
これが為、本実施例2にあっても、実施例1と同様に、内部EGR量が少なく体積効率ηVが高いブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の吸気圧を可変制御する図1に示す吸気圧制御手段18#4,18#5,18#7,18#8を設ける。
For this reason, even in the second embodiment, as in the first embodiment, the intake pressures of the blowdown gas
この本実施例2の各吸気圧制御手段18#4,18#5,18#7,18#8は、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る第4吸気通路12#4,第5吸気通路12#5,第7吸気通路12#7及び第8吸気通路12#8に夫々設けた流路開閉弁であって、その夫々の吸気通路を全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得るものである。尚、この各吸気圧制御手段18#4,18#5,18#7,18#8は、必ずしも全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得るものである必要はなく、例えば、全開状態から全閉状態まで段階的に可変し得るものであってもよい。
The intake pressure control means 18 # 4 , 18 # 5 , 18 # 7 , and 18 # 8 of the second embodiment are the fourth intake passages related to the blowdown gas
ここで、その各吸気圧制御手段18#4,18#5,18#7,18#8についても、実施例1と同様に、制御手段たる図6に示す電子制御装置(ECU)19によって開閉動作が制御される。即ち、その電子制御装置19は、吸気圧制御手段作動領域(即ち、低・中速回転領域)と判断した際、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の体積効率ηVとその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2の体積効率ηVとの間のばらつきが小さくなる(好ましくは同一になる)ように、夫々の吸気圧制御手段18#4,18#5,18#7,18#8の弁開度を機関回転数と負荷とマップデータとを用いて調節する。
Here, the intake pressure control means 18 # 4 , 18 # 5 , 18 # 7 , and 18 # 8 are also opened and closed by the electronic control unit (ECU) 19 shown in FIG. Operation is controlled. That is, when the
これが為、本実施例2にあっても、実施例1と同様に、夫々の気筒間の吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきを小さくする(又は同一にする)ことができ、これにより軸トルクを向上させることができる。更に、その吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態(又は均一状態)をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。 Therefore, even in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the variation in the charging efficiency (air-fuel ratio) of the intake air between the respective cylinders can be reduced (or made the same). The shaft torque can be improved. Furthermore, since the intake air charging efficiency (air-fuel ratio) variation can be kept small (or uniform) even if the valve overlap period is expanded, the internal EGR amount due to the expansion of the valve overlap period can be maintained. The increase can be achieved, and the emission amount of HC and NOx can be reduced and the fuel consumption rate can be reduced.
次に、本発明に係る内燃機関の実施例3を図7に基づいて説明する。ここで、その図7の符号21は、本実施例3の内燃機関を示す。
Next, a third embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. Here,
本実施例3の内燃機関21は、前述した実施例1の内燃機関1と同様の位置関係で左右夫々のバンクに8つの気筒#1〜#8が配置されたシリンダブロック21a及び2つのシリンダヘッド21bLH,21bRHを備え、その夫々の気筒#1〜#8が同様の点火順序で点火されるV型8気筒の内燃機関である。
The
本実施例3にあっても、図7に示す如く、左右夫々のバンク間に吸気マニホルド22が配置される一方、その夫々のバンクの機関外側に排気マニホルド23LH,23RH等からなる排気経路が配置される。
Also in the third embodiment, as shown in FIG. 7, the
その本実施例3の吸気マニホルド22は、実施例1の吸気マニホルド2と同様の第1から第8の吸気通路22#1〜22#8を備えており、その夫々の吸気通路22#1〜22#8を介して図7に示すスロットルバルブ22aで吸入量が調節された空気を各気筒#1〜#8へと導く。
The
また、本実施例3の排気経路についても、実施例1と同様に、左バンク側には排気マニホルド23LH,第1及び第2の触媒装置24LH,25LH並びに第1及び第2の排気管26LH,27LHが設けられ、また、右バンク側には排気マニホルド23RH,第1及び第2の触媒装置24RH,25RH並びに第1及び第2の排気管26RH,27RHが設けられている。尚、夫々の第1排気管26LH,26RHを一経路に集合させ、その集合部分の下流側に上記の2つの第2触媒装置25LH,25RHに替えて1つの触媒装置を配置してもよい。
As in the first embodiment, the exhaust path of the third embodiment also has
ここで、本実施例3の排気マニホルド23LH,23RHとしては実施例1と同様の4−1タイプのものを用いている。即ち、左バンク側においては、第1から第4の排気通路23#1,23#3,23#5,23#7と集合通路23a1とで排気マニホルド23LHが構成され、また、右バンク側においては、第1から第4の排気通路23#2,23#4,23#6,23#8と集合通路23a2とで排気マニホルド23RHが構成されている。
Here, as the exhaust manifolds 23 LH and 23 RH of the third embodiment, the same 4-1 type as in the first embodiment is used. That is, on the left bank side, the first to
ところで、前述した実施例1,2においては、ブローダウンガスの影響による不都合を回避する為にブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の吸気圧を調節したが、本実施例3にあっては、そのブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧を調節してかかる不都合を回避する。
In the first and second embodiments described above, the intake pressure of the blowdown gas
具体的に、本実施例3にあっては、内部EGR量が少なく体積効率ηVが高いブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気マニホルド23LH,23RHの各排気通路23#4,23#5,23#7,23#8に、その各ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧を可変制御する図7に示す排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8を設ける。
Specifically, in the third embodiment, each of the exhaust manifolds 23 LH and 23 RH related to the blowdown gas
この各排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8は、上述した排気通路23#4,23#5,23#7,23#8を全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得る流路開閉弁であって、その弁開度を調節することによってブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8とその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2との間の内部EGR量のばらつきを小さくする(好ましくは同一にする)ものである。
The exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 , and 28 # 8 are configured so that the
より具体的に説明すると、その各排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8は、夫々の排気通路23#4,23#5,23#7,23#8を絞ることによって夫々のブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧を上昇させるものであり、換言すれば、ブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段として機能する。
More specifically, each of the exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 , 28 # 8 has a
尚、この各排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8は、必ずしも全開状態から全閉状態まで無段階に可変し得るものである必要はなく、例えば、全開状態から全閉状態まで段階的に可変し得るものであってもよい。 The exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 and 28 # 8 do not necessarily have to be variable steplessly from the fully open state to the fully closed state. To the fully closed state may be variable step by step.
ここで、その各排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8は、制御手段たる図7に示す電子制御装置(ECU)29によって開閉動作が制御される。これが為、本実施例3にあっても、機関回転数と負荷に応じた弁開度を実験やシミュレーション等で求め、その夫々の対応関係をマップデータとして予め用意しておく。そして、その電子制御装置29は、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気バルブを開弁する際の機関回転数と負荷に基づいてマップデータから弁開度を求め、その弁開度となるように夫々の排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8を制御する。
The exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 , and 28 # 8 are controlled by an electronic control unit (ECU) 29 shown in FIG. 7 as control means. For this reason, even in the third embodiment, the valve opening degree corresponding to the engine speed and the load is obtained through experiments, simulations, and the like, and the corresponding relationship is prepared in advance as map data. Then, the
また、その電子制御装置29は、実施例1と同様の理由から、図3に示す低・中速回転領域(ここでは3000rpm以下に設定するが、内燃機関1の仕様等によっては4000rpm以下等、適宜設定する。)で排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の弁開度を絞り、高速回転領域においては排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8を全開にする。以下、その排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の弁開度の絞り動作を行う領域を「排気圧制御手段作動領域」という。尚、ここでは、図3に示す「吸気圧制御手段作動領域」を「排気圧制御手段作動領域」と読み替える。
Further, for the same reason as that of the first embodiment, the
以下、その動作について図8のフローチャートを用いて説明する。 The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
先ず、電子制御装置29は、機関回転数の情報に基づいて排気圧制御手段作動領域か否かを判断する(ステップST11)。
First, the
ここで、この電子制御装置29は、排気圧制御手段作動領域でなければ(即ち、高速回転領域であれば)、上記ステップST11に戻り、排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の作動要否について監視する。
Here, if the
一方、排気圧制御手段作動領域(即ち、低・中速回転領域)であれば、この電子制御装置29は、その際の機関回転数と負荷に基づいて、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の弁開度をマップデータから求める(ステップST12)。
On the other hand, in the exhaust pressure control means operating region (that is, the low / medium speed rotation region), the
しかる後、この電子制御装置29は、求めた弁開度になるよう、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8を制御する(ステップST13)。
Thereafter, the
これにより、その制御対象のブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気通路23#4,23#5,23#7,23#8が絞られ、図9の波線に示す如く排気圧が上昇する。
As a result, the
これが為、かかるブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の内部EGR量が排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の全開時と比して増加する一方、そのブローダウンガスの圧力波が減衰してその正圧波の他気筒への到達時間を遅らせることができるので、ブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2における排気ガスの排出量が増加し、その夫々の気筒間の内部EGR量のばらつきが小さくなる(又は同一になる)。
For this reason, the internal EGR amount of the blowdown gas
尚、その図9は、ある気筒のバルブオーバーラップ期間における排気脈動と吸気脈動の圧力波形を示す図であって、排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8の全開時と作動時とにおける排気脈動の圧力波形の相違について示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the pressure waveforms of the exhaust pulsation and the intake pulsation during a valve overlap period of a certain cylinder. The exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 , 28 # 8 It is a figure shown about the difference in the pressure waveform of exhaust pulsation at the time of full opening and operation.
以降、電子制御装置29は、上記ステップST11に戻って同様の動作を繰り返す。
Thereafter, the
このように、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に排気圧制御手段28#4,28#5,28#7,28#8を夫々設けることによって、上述した夫々の気筒間における内部EGR量のばらつきを小さくする(又は同一にする)ことができるので、その気筒間での吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さく(又は均一に)なり、これにより軸トルクを向上させることができる。更に、そのような気筒間における内部EGR量のばらつきが小さい状態(又は均一状態)、更には吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態(又は均一状態)をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。
Thus, by providing the exhaust pressure control means 28 # 4 , 28 # 5 , 28 # 7 , 28 # 8 in the blowdown gas
次に、本発明に係る内燃機関の実施例4を図10に基づいて説明する。ここで、その図10の符号31は、本実施例4の内燃機関を示す。
Next, a fourth embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. Here,
本実施例4の内燃機関31は、前述した実施例2の内燃機関11と同様の位置関係で左右夫々のバンクに8つの気筒#1〜#8が配置されたシリンダブロック31a及び2つのシリンダヘッド31bLH,31bRHを備え、その夫々の気筒#1〜#8が同様の点火順序で点火されるV型8気筒の内燃機関である。
The
本実施例4にあっても、図10に示す如く、左右夫々のバンク間に吸気マニホルド32が配置される一方、その夫々のバンクの機関外側に排気マニホルド33LH,33RH等からなる排気経路が配置される。
Also in the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the
ここで、その本実施例4の吸気マニホルド32は、実施例2の吸気マニホルド12と同様の第1から第8の吸気通路32#1〜32#8を備えており、その夫々の吸気通路32#1〜32#8を介して図10に示すスロットルバルブ32aで吸入量が調節された空気を各気筒#1〜#8へと導く。
Here, the
また、本実施例4の排気経路についても、左バンク側には排気マニホルド33LH,第1及び第2の触媒装置34LH,35LH並びに第1及び第2の排気管36LH,37LHが設けられ、また、右バンク側には排気マニホルド33RH,第1及び第2の触媒装置34RH,35RH並びに第1及び第2の排気管36RH,37RHが設けられている。尚、夫々の第1排気管36LH,36RHを一経路に集合させ、その集合部分の下流側に上記の2つの第2触媒装置35LH,35RHに替えて1つの触媒装置を配置してもよい。
In the exhaust path of the fourth embodiment, the
その本実施例4の排気マニホルド33LH,33RHとしては実施例2と同様の4−2−1タイプのものを用いている。即ち、左バンク側においては、第1から第4の排気通路33#1,33#3,33#5,33#7と第1から第3の集合通路33a1,33b1,33c1とで排気マニホルド33LHが構成され、その第3集合通路33c1の下流端に第1触媒装置34LHが設けられている。一方、右バンク側においては、第1から第4の排気通路33#2,33#4,33#6,33#8と第1から第3の集合通路33a2,33b2,33c2とで排気マニホルド33RHが構成され、その第3集合通路33c2の下流端に第1触媒装置34RHが設けられている。
As the exhaust manifolds 33 LH and 33 RH of the fourth embodiment, the same 4-2-1 type as in the second embodiment is used. That is, in the left-bank, in the first and
ここで、本実施例4にあっては、前述した実施例3と同様のブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段を設けている。 Here, in the fourth embodiment, the blowdown gas generating cylinder exhaust pressure adjusting means similar to that in the third embodiment is provided.
具体的に、本実施例4の左バンク側のブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段としては、図10に示す如く、排気マニホルド33LHの第2集合通路33b1に実施例3と同様の排気圧制御手段38#57を設ける。
Specifically, the blow-down gas generating cylinder exhaust pressure adjusting means on the left bank side of the fourth embodiment is similar to that of the third embodiment in the
これにより、この左バンクのブローダウンガス発生気筒#5,#7に係る夫々の排気通路33#5,33#7の排気ガス流量を弁開度に応じて調節することができ、そのブローダウンガス発生気筒#5,#7の排気圧の可変制御が可能になるので、そのブローダウンガス発生気筒#5,#7とその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなる気筒#3,#1との間の内部EGR量のばらつきを小さくする(好ましくは同一にする)ことができる。
As a result, the exhaust gas flow rates in the
一方、右バンク側のブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段としては、図10に示す如く、排気マニホルド33RHの第2集合通路33b2に同様の排気圧制御手段38#48を設ける。
On the other hand, as the blowdown gas generating cylinder exhaust pressure regulation means the right bank side, as shown in FIG. 10, provided exhaust pressure control means 38 # 48 similar to the
これにより、この右バンクのブローダウンガス発生気筒#4,#8に係る夫々の排気通路33#4,33#8の排気ガス流量を弁開度に応じて調節することができ、そのブローダウンガス発生気筒#4,#8の排気圧の可変制御が可能になるので、そのブローダウンガス発生気筒#4,#8とその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#2との間の内部EGR量のばらつきを小さくする(好ましくは同一にする)ことができる。
As a result, the exhaust gas flow rates of the
ここで、その夫々の排気圧制御手段38#57,38#48は、図10に示す電子制御装置(ECU)39によって開閉動作が制御される。これが為、本実施例4にあっても、機関回転数と負荷に応じた弁開度を実験やシミュレーション等で求め、その夫々の対応関係をマップデータとして予め用意しておく。そして、その電子制御装置39は、機関回転数と負荷に基づいてマップデータから弁開度を求め、その弁開度となるようにブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る夫々の排気圧制御手段38#48,38#57,38#57,38#48を制御する。
Here, the opening / closing operations of the respective exhaust pressure control means 38 # 57 and 38 # 48 are controlled by an electronic control unit (ECU) 39 shown in FIG. For this reason, even in the fourth embodiment, the valve opening degree corresponding to the engine speed and the load is obtained through experiments, simulations, and the like, and the corresponding relationship is prepared in advance as map data. Then, the
また、その電子制御装置39は、実施例3と同様に、排気圧制御手段作動領域か否かによって各排気圧制御手段38#57,38#48の作動要否を判断する。
Similarly to the third embodiment, the
以下、その動作について図8のフローチャートを参照して説明する。 The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
本実施例4の電子制御装置39は、実施例3と同様に、機関回転数の情報に基づいて排気圧制御手段作動領域か否かを判断し(ステップST11)、その結果、排気圧制御手段作動領域でなければ(即ち、高速回転領域であれば)上記ステップST11に戻る。
As in the third embodiment, the
一方、排気圧制御手段作動領域(即ち、低・中速回転領域)であれば、この電子制御装置39は、その際の機関回転数と負荷に基づいて、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気圧制御手段38#48,38#57の弁開度をマップデータから求める(ステップST12)。
On the other hand, in the exhaust pressure control means operating region (that is, the low / medium speed rotation region), the
しかる後、この電子制御装置39は、求めた弁開度になるよう、該当するブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に係る排気圧制御手段38#48,38#57を制御する(ステップST13)。
Thereafter, the
これにより、実施例3と同様に、その制御対象のブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧が上昇し、そのブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2との間の内部EGR量のばらつきを小さくする(好ましくは同一にする)ことができる。
As a result, as in the third embodiment, the exhaust pressure of the blowdown gas
以降、電子制御装置39は、上記ステップST11に戻って同様の動作を繰り返す。
Thereafter, the
このように、本実施例4にあっても上述した夫々の気筒間における内部EGR量のばらつきが小さくなる(又は同一になる)ので、その気筒間での吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さく(又は均一に)なり、これにより軸トルクを向上させることができる。更に、そのような気筒間における内部EGR量のばらつきが小さい状態(又は均一状態)、更には吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態(又は均一状態)をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。 As described above, even in the fourth embodiment, the variation in the internal EGR amount between the respective cylinders described above becomes small (or becomes the same), so that the intake air charging efficiency (air-fuel ratio) between the cylinders is reduced. The variation is small (or uniform), which can improve the shaft torque. Further, the valve overlap period is expanded in such a state that the variation in the internal EGR amount between the cylinders is small (or a uniform state), and further, the state in which the variation in the intake air charging efficiency (air-fuel ratio) is small (or a uniform state). Therefore, the internal EGR amount can be increased by extending the valve overlap period, and the amount of HC and NOx emissions can be reduced and the fuel consumption rate can be reduced.
次に、本発明に係る内燃機関の実施例5を図11に基づいて説明する。ここで、その図11の符号41は、本実施例5の内燃機関を示す。
Next, a fifth embodiment of the internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to FIG. Here,
本実施例5の内燃機関41は、前述した実施例2の内燃機関11と同様の位置関係で左右夫々のバンクに8つの気筒#1〜#8が配置されたシリンダブロック41a及び2つのシリンダヘッド41bLH,41bRHを備え、その夫々の気筒#1〜#8が同様の点火順序で点火されるV型8気筒の内燃機関である。
The
本実施例5にあっても、図11に示す如く、左右夫々のバンク間に吸気マニホルド42が配置される一方、その夫々のバンクの機関外側に排気マニホルド43LH,43RH等からなる排気経路が配置される。
Also in the fifth embodiment, as shown in FIG. 11, the
ここで、その本実施例5の吸気マニホルド42は、実施例2の吸気マニホルド12と同様の第1から第8の吸気通路42#1〜42#8を備えており、その夫々の吸気通路42#1〜42#8を介して図11に示すスロットルバルブ42aで吸入量が調節された空気を各気筒#1〜#8へと導く。
Here, the
また、本実施例5の排気経路については、左バンク側に排気マニホルド43LH並びに第1及び第2の触媒装置44LH,45LHが設けられ、更に、その第2触媒装置45LH通過後の排気ガスが流入する第1排気管46LHが設けられている。一方、右バンク側については、排気マニホルド43RH並びに第1及び第2の触媒装置44RH,45RHが設けられ、更に、その第2触媒装置45RH通過後の排気ガスが流入する第1排気管46RHが設けられている。
As for the exhaust path of the fifth embodiment, the
ここで、その本実施例5の排気マニホルド43LH,43RHとしては実施例2と同様の4−2−1タイプのものを用いている。即ち、左バンク側においては、第1から第4の排気通路43#1,43#3,43#5,43#7と第1から第3の集合通路43a1,43b1,43c1とで排気マニホルド43LHが構成され、その第3集合通路43c1の下流端に第1触媒装置44LHが設けられている。一方、右バンク側においては、第1から第4の排気通路43#2,43#4,43#6,43#8と第1から第3の集合通路43a2,43b2,43c2とで排気マニホルド43RHが構成され、その第3集合通路43c2の下流端に第1触媒装置44RHが設けられている。
Here, as the exhaust manifolds 43 LH and 43 RH of the fifth embodiment, the same 4-2-1 type as in the second embodiment is used. That is, on the left bank side, the first to
ところで、実施例1においても述べた如く、本実施例5のV型8気筒の内燃機関41においても、バルブオーバーラップ期間を設定すれば、1番気筒#1,3番気筒#3,6番気筒#6及び2番気筒#2がバルブオーバーラップ期間のときに、夫々7番気筒#7,5番気筒#5,4番気筒#4及び8番気筒#8のブローダウンガスの影響により、その気筒間で排気干渉が起こり得る。
By the way, as described in the first embodiment, even in the V-type eight-cylinder
そこで、本実施例5にあっても、そのブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧を上昇させるブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段を設ける。
Therefore, also in the fifth embodiment, there is provided blowdown gas generation cylinder exhaust pressure adjusting means for increasing the exhaust pressure of the blowdown gas
ここで、本実施例5の内燃機関41においては左右夫々のバンクに2つずつ触媒装置44LH,45LH,44RH,45RHが配設されており、その夫々の触媒装置44LH,45LH,44RH,45RHが排気ガスの通路抵抗となる。これが為、本実施例5にあっては、上流側の第1触媒装置44LH,44RHを夫々のバンクのブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段として利用する。
Here, in the
具体的に、本実施例5にあっては、左バンクの第1触媒装置44LHを排気マニホルド43LHの第2集合通路43b1上に配置する一方、右バンクの第1触媒装置44RHを排気マニホルド43RHの第2集合通路43b2上に配置して夫々のバンクのブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段を構成する。
Specifically, in the fifth embodiment, the
これにより、上述したブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧が上昇し、その内部EGR量が増加する一方、そのブローダウンガスの圧力波が減衰してその正圧波の他気筒への到達時間を遅らせることができるので、ブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2における排気ガスの排出量が増加する。
As a result, the exhaust pressure of the above-described blowdown gas
これが為、その夫々の気筒間における内部EGR量のばらつきが小さくなるので、吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきも小さくなり、これにより軸トルクを向上させることができる。更に、そのような気筒間における内部EGR量のばらつきが小さい状態、更には吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが小さい状態をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加を図ることができ、HCやNOxの排出量の低減、燃料消費率の低下が可能になる。 For this reason, the variation in the internal EGR amount among the respective cylinders is reduced, so that the variation in the charging efficiency (air-fuel ratio) of the intake air is also reduced, thereby improving the shaft torque. Furthermore, such a state in which the variation in the internal EGR amount between the cylinders is small, and further, a state in which the variation in the intake air charging efficiency (air-fuel ratio) is small can be maintained even if the valve overlap period is expanded. By increasing the valve overlap period, the amount of internal EGR can be increased, and the amount of HC and NOx emissions can be reduced and the fuel consumption rate can be reduced.
ここで、本実施例5の如く第1触媒装置44LH,44RHを夫々の第2集合通路43b1,43b2上に配置することによって上記の如き効果を奏することができるが、その効果をより有効なものとする為には、その第1触媒装置44LH,44RHによって、ブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8とその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2との間の内部EGR量が均一になるよう構成することが好ましい。
Here, as described in the fifth embodiment, the
即ち、各第1触媒装置44LH,44RHは、夫々の気筒間における内部EGR量の均一化が可能なブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気圧となるように通路抵抗を設定する。
That is, the
これにより、その夫々の気筒間における内部EGR量が均一化されるので、吸入空気の充填効率(空燃比)のばらつきが均一になって軸トルクを更に向上させることができる。また、そのような気筒間における内部EGR量の均一状態、更には吸入空気の充填効率(空燃比)の均一状態をバルブオーバーラップ期間が拡大されても保つことができるので、更にバルブオーバーラップ期間を拡大することができ、そのバルブオーバーラップ期間の拡大による内部EGR量の増加によって、HCやNOxの排出量の更なる低減、燃料消費率の更なる低下が可能になる。 As a result, the internal EGR amount between the cylinders is made uniform, so that the variation in intake air charging efficiency (air-fuel ratio) becomes uniform, and the shaft torque can be further improved. Further, since the uniform state of the internal EGR amount between the cylinders and the uniform state of the intake air charging efficiency (air-fuel ratio) can be maintained even if the valve overlap period is expanded, the valve overlap period is further increased. By increasing the internal EGR amount due to the expansion of the valve overlap period, it is possible to further reduce HC and NOx emissions and further reduce the fuel consumption rate.
尚、本実施例5にあっては第1触媒装置44LH,44RHを夫々のバンクのブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段として利用したが、必ずしもこれに限定するものではない。
In the fifth embodiment, the
例えば、夫々の第2集合通路43b1,43b2の管径を排気通路43#5,43#7,43#4,43#8の管径よりも小さくする、又はその夫々の第2集合通路43b1,43b2に絞りを設ける等してブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段を構成してもよい。また、排気バルブのリフト量を可変させ得る所謂バルブリフト量可変機構を少なくともブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8に設け、そのブローダウンガス発生気筒#4,#5,#7,#8の排気バルブのリフト量をその夫々のブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなるブローダウンガス流入気筒#6,#3,#1,#2よりも小さくするようにしてブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段を構成してもよい。
For example, the pipe diameters of the respective second collecting passages 43b 1 and 43b 2 are made smaller than the pipe diameters of the
尚、上述した各実施例1〜5においては1番気筒#1→8番気筒#8→7番気筒#7→3番気筒#3→6番気筒#6→5番気筒#5→4番気筒#4→2番気筒#2の点火順序に設定された場合を例示したが、他の点火順序であっても本発明を適用することができる。
In each of the first to fifth embodiments, the
例えば、その点火順序が1番気筒#1→8番気筒#8→4番気筒#4→3番気筒#3→6番気筒#6→5番気筒#5→7番気筒#7→2番気筒#2の場合、かかる点火順序においてバルブオーバーラップ期間を設定すれば、1番気筒#1,5番気筒#5,6番気筒#6及び8番気筒#8がブローダウンガス発生気筒になってそのブローダウンガスの影響を7番気筒#7,3番気筒#3,4番気筒#4及び2番気筒#2が夫々に受ける。
For example, the firing order is
また、点火順序が1番気筒#1→2番気筒#2→7番気筒#7→8番気筒#8→4番気筒#4→5番気筒#5→6番気筒#6→3番気筒#3の場合、かかる点火順序においてバルブオーバーラップ期間を設定すれば、3番気筒#3,6番気筒#6,7番気筒#7及び8番気筒#8がブローダウンガス発生気筒になってそのブローダウンガスの影響を5番気筒#5,4番気筒#4,1番気筒#1及び2番気筒#2が夫々に受ける。
Further, the ignition order is
これが為、各実施例1〜5に例示した本発明は、その点火順序に応じたブローダウンガス発生気筒とそのブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなる気筒との間で吸入空気の充填効率(空燃比)が均一化されるように構成する。 For this reason, the present invention illustrated in each of the first to fifth embodiments is filled with intake air between a blowdown gas generating cylinder corresponding to the ignition order and a cylinder whose internal EGR amount increases due to the blowdown gas. The efficiency (air-fuel ratio) is configured to be uniform.
以上のように、本発明に係る内燃機関は、ブローダウンガスを発生させる気筒とそのブローダウンガスの影響で内部EGR量が多くなる気筒との間における吸入空気の充填効率(空燃比)の均一化を図る技術として有用である。 As described above, the internal combustion engine according to the present invention has uniform intake air charging efficiency (air-fuel ratio) between a cylinder that generates blowdown gas and a cylinder that has an increased internal EGR amount due to the blowdown gas. This is useful as a technology for achieving the above.
1 内燃機関
2 吸気マニホルド
2#1〜2#8 第1から第8の吸気通路
8#4,8#5,8#7,8#8 吸気圧制御手段(流路開閉弁)
9 電子制御装置(ECU)
11 内燃機関
12 吸気マニホルド
12#1〜12#8 第1から第8の吸気通路
18#4,18#5,18#7,18#8 吸気圧制御手段(流路開閉弁)
19 電子制御装置(ECU)
21 内燃機関
23LH,23RH 排気マニホルド
23#1〜23#8 排気通路
28#4,28#5,28#7,28#8 排気圧制御手段(ブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段)
29 電子制御装置(ECU)
31 内燃機関
33LH,33RH 排気マニホルド
33#1〜33#8 排気通路
33b1,33b2 第2集合通路
38#57,38#48 排気圧制御手段(ブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段)
39 電子制御装置(ECU)
41 内燃機関
43LH,43RH 排気マニホルド
43#1〜43#8 排気通路
43b1,43b2 第2集合通路
44LH,44RH 第1触媒装置(ブローダウンガス発生気筒排気圧調節手段)
#1〜#8 1番気筒〜8番気筒
DESCRIPTION OF
9 Electronic control unit (ECU)
DESCRIPTION OF
19 Electronic control unit (ECU)
21
29 Electronic control unit (ECU)
31
39 Electronic control unit (ECU)
41
# 1- # 8 1st cylinder-8th cylinder
Claims (1)
バルブオーバーラップ期間が他の気筒の排気バルブの開弁時期と重ならない第1気筒における排気通路の流路を開閉可能であり、弁開度を減少させることで当該第1気筒の排気圧の上昇が可能な流路開閉弁と、
前記第1気筒の排気通路上のみに設けた前記流路開閉弁の弁開度を減少させることによって、前記第1気筒における内部EGR量を前記流路開閉弁の弁開度が全開のときよりも増加させ且つバルブオーバーラップ期間が他の気筒の排気バルブの開弁時期と重なる第2気筒における排気ガスの排出量を増加させて、前記第1気筒と前記第2気筒との間の内部EGR量のばらつきを小さくし又は当該気筒間における内部EGR量を均一にする制御手段と、
を設けたことを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine that has two banks and each cylinder on the same bank explodes at unequal intervals,
The exhaust passage of the first cylinder whose valve overlap period does not overlap with the opening timing of the exhaust valves of the other cylinders can be opened and closed, and the exhaust pressure of the first cylinder is increased by reducing the valve opening. A flow path opening / closing valve capable of
By reducing the valve opening degree of the flow path opening / closing valve provided only on the exhaust passage of the first cylinder, the internal EGR amount in the first cylinder is reduced from when the valve opening degree of the flow path opening / closing valve is fully open. And the exhaust amount of exhaust gas in the second cylinder where the valve overlap period overlaps with the opening timing of the exhaust valves of the other cylinders is increased to increase the internal EGR between the first cylinder and the second cylinder. Control means for reducing variation in the amount or making the internal EGR amount uniform between the cylinders;
An internal combustion engine comprising:
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