(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスがＥＧＲガスとして再循環するＥＧＲ専用気筒と、
排出ガスが外部に排出される標準気筒と、
前記ＥＧＲ専用気筒の吸排気バルブの開閉動作を変更可能な可変バルブ機構と、
前記ＥＧＲ専用気筒の吸排気バルブの開閉動作が前記標準気筒の吸排気バルブの開閉動作と異なるように前記可変バルブ機構を制御することで、前記ＥＧＲガスの成分調整を行う制御手段と、
前記制御手段によって制御され、前記ＥＧＲ専用気筒内に対して燃料を供給する燃料供給手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミング及び燃料噴射圧力のうち少なくとも一方が前記標準気筒と異なるように前記燃料供給手段を制御することで、前記ＥＧＲガスの成分調整を行うことを特徴とするディーゼルエンジンである内燃機関。
【請求項２】
前記制御手段は、前記標準気筒から排出される排出ガスと比べて一酸化炭素の割合が多くなるように前記ＥＧＲガスの成分調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミングを前記標準気筒に対する燃料噴射タイミングより遅くさせる前記燃料供給手段の制御、及び、前記ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射圧力を前記標準気筒に対する燃料噴射圧力より低くさせる前記燃料供給手段の制御の少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ専用気筒を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用の内燃機関においては、排気ガスの一部を吸気側へ戻すことで、気筒内の燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯｘの発生等を低減する排気再循環［ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation］が行われている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のエンジンでは、排気マニホールドがメインマニホールドとサブマニホールドとに仕切られており、サブマニホールドに流入した排気ガスの全てをＥＧＲガスとして再循環させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２３８８９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７７１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のエンジンのようにＥＧＲ専用のサブマニホールドを設けると、サブマニホールドに対応する気筒の排気ガスの成分がＥＧＲの効果を大きく左右することになる。このため、サブマニホールドに対応する気筒の排気ガスに酸素が多分に含まれるような場合には、ＥＧＲの効果が低下するという問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＥＧＲの効果を向上させることができる内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関は、排出ガスがＥＧＲガスとして再循環するＥＧＲ専用気筒と、排出ガスが外部に排出される標準気筒と、ＥＧＲ専用気筒の吸排気バルブの開閉動作を変更可能な可変バルブ機構と、ＥＧＲ専用気筒の吸排気バルブの開閉動作が標準気筒の吸排気バルブの開閉動作と異なるように可変バルブ機構を制御することで、ＥＧＲガスの成分調整を行う制御手段と、を備え、制御手段によって制御され、ＥＧＲ専用気筒内に対して燃料を供給する燃料供給手段と、を備え、制御手段は、ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミング及び燃料噴射圧力のうち少なくとも一方を標準気筒と異なるように燃料供給手段を制御することで、ＥＧＲガスの成分調整を行うディーゼルエンジンの内燃機関であることを特徴とする。
【０００８】
上記内燃機関によれば、ＥＧＲ専用気筒の吸排気バルブの開閉動作が標準気筒の吸排気バルブの開閉動作と異なるように可変バルブ機構を制御することで、ＥＧＲ専用気筒から排出されるＥＧＲガスの成分調整を行うことができる。従って、上記内燃機関によれば、ＥＧＲガスとして適切なガス成分となるようにＥＧＲ専用気筒から排出されるガスの成分調整を行うことで、ＥＧＲの効果を向上させることができる。
【０００９】
上記内燃機関において、制御手段は、標準気筒から排出される排出ガスと比べて一酸化炭素の割合が多くなるようにＥＧＲガスの成分調整を行っても良い。
この場合、標準気筒から排出されるガスと同様の成分のガスをＥＧＲガスとして再循環させる場合と比べて、ＥＧＲの効果を確実に向上させることができる。
【００１０】
上記内燃機関は、制御手段によって制御され、ＥＧＲ専用気筒に対して燃料を供給する燃料供給手段を更に備え、制御手段は、ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミングを標準気筒に対する燃料噴射タイミングより遅くさせる燃料供給手段の制御、及び、ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射圧力を標準気筒に対する燃料噴射圧力より低くさせる燃料供給手段の制御の少なくとも一方を実行しても良い。
【００１１】
上記内燃機関によれば、ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミングや燃料噴射圧力を制御することにより、ＥＧＲ専用気筒から排出されるＥＧＲガスの成分調整を行うことができる。従って、上記内燃機関によれば、ＥＧＲガスとして適切な一酸化炭素の割合の多いガス成分となるように、ＥＧＲ専用気筒から排出されるガスの成分調整をすることで、ＥＧＲの効果を向上させることができる。しかも、上記内燃機関によれば、可変バルブ機構及び燃料供給手段の両方を用いて、状況に応じた最適な制御を行うことにより、効率的なＥＧＲガスの成分調整を実現することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＥＧＲの効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの一実施形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るディーゼルエンジンの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に示されるように、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、ターボチャージャーＴを備えた直列式６気筒の内燃機関である。ディーゼルエンジン１は、排出ガスが全てＥＧＲガスとして再循環するＥＧＲ専用気筒２と、排出ガスが外部に排出される標準気筒３Ａ〜３Ｅと、を備えている。
【００１６】
ＥＧＲ専用気筒２及び標準気筒３Ａ〜３Ｅには、エアクリーナー４を備える吸気通路５を通じて空気の供給が行われ、吸気通路５の途中にはターボチャージャーＴのコンプレッサＴａが配置されている。ディーゼルエンジン１における空気及び排気ガスの流れを図１に矢印で示す。
【００１７】
ＥＧＲ専用気筒２は、その排気通路６がＥＧＲ通路として機能しており、排気通路６はＥＧＲ専用気筒２と吸気通路５とを接続している。この構成により、ＥＧＲ専用気筒２の排出ガスの全てがＥＧＲガスとして吸気側へ再循環する。
【００１８】
なお、本実施形態における排気通路（ＥＧＲ通路）６においては特にバルブが設けられていない。このようにＥＧＲ通路６にバルブを設けない構成とすることで、複雑なバルブの制御を不要とすることができる。このことは、通路構造の簡素化と併せてディーゼルエンジン１の低コスト化に寄与する。なお、必要に応じて逆止弁などのバルブをＥＧＲ通路６に設けても良い。
【００１９】
標準気筒３Ａ〜３Ｅの排出ガスは、排気通路７を通じて外部に排出される。排気通路７の途中には、触媒やパティキュレートフィルタなどから構成される排気処理装置８が配置されている。また、ターボチャージャーＴのタービンＴｂが排気通路７の途中に位置している。
【００２０】
この構成によれば、標準気筒３Ａ〜３Ｅの排出ガスが必ず排気通路８に導入されてタービンＴｂを回転させることができる。このため、全気筒の排出ガスの中から一部がＥＧＲガスとして取り出される従来の構成と比べて、急加速時にターボチャージャーＴのタービンＴｂの回転数増加に遅れが生じてターボチャージャーＴによる過給圧が不十分となる事態を避けることができる。
【００２１】
ＥＧＲ専用気筒２には、その吸排気バルブＶの開閉動作（開閉タイミングやリフト量など）を変更可能なＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ［Variable Valve Actuation］（可変バルブ機構）９が備えられている。ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９としては、従来知られている様々な構成を採用することができる。
【００２２】
同様に、標準気筒３Ａ〜３Ｅには、その吸排気バルブＶａ〜Ｖｅの開閉動作を変更可能な標準気筒ＶＶＡ１０Ａ〜１０Ｅが備えられている。標準気筒ＶＶＡ１０Ａ〜１０Ｅは、ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９と同じ構成を採用しても良く、異なる構成を採用しても良い。ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９及び標準気筒ＶＶＡ１０Ａ〜１０Ｅは、エンジン制御ＥＣＵ（制御手段）１１によって制御されている。
【００２３】
また、ディーゼルエンジン１は、各気筒２，３Ａ〜３Ｅに燃料を供給するコモンレールシステム（燃料供給手段）１２を備えている。
【００２４】
コモンレールシステム１２は、サプライポンプ１３、第１のレール１４、電磁弁１５、及び第２のレール１６を備えている。また、コモンレールシステム１２は、各気筒２，３Ａ〜３Ｅにそれぞれ対応するインジェクター（図示せず）を備えている。
【００２５】
本実施形態に係るコモンレールシステム１２では、サプライポンプ１３により加圧された高圧燃料が蓄えられるレールが、標準気筒３Ａ〜３Ｅに対応する第１のレール１４とＥＧＲ専用気筒２に対応する第２のレール１６とに分けられている。
【００２６】
第１のレール１４と第２のレール１６との間には、電磁弁１５が配置されており、サプライポンプ１３により加圧された高圧燃料は、まず第１のレール１４に送られ、その一部が電磁弁１５を介して第２のレール１６に送られる。電磁弁１５は、第１のレール１４及び第２のレール１６の間で燃料圧力を変更するために利用される。このように構成されたコモンレールシステム１２は、エンジン制御ＥＣＵ１１によって制御されている。
【００２７】
次に、ディーゼルエンジン１のエンジン制御ＥＣＵ１１によるＥＧＲガスの成分調整制御について説明する。
【００２８】
エンジン制御ＥＣＵ１１では、ディーゼルエンジン１の運転状態などに応じて、ＥＧＲガスの成分調整制御を実行するか否かを判断する。ＥＧＲガスの成分調整制御とは、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるガスをＥＧＲガスとして適切な成分となるように調整することで、ＥＧＲの効果を向上させる制御である。具体的には、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるガスが標準気筒３Ａ〜３Ｅの排出ガスと比べて一酸化炭素の割合が多く酸素の少ないガス成分となるように調整する。
【００２９】
エンジン制御ＥＣＵ１１は、ＥＧＲ専用気筒２の吸排気バルブＶの開閉動作が標準気筒３Ａ〜３Ｅの吸排気バルブＶａ〜Ｖｅの開閉動作と異なるようにＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９を制御することで、ＥＧＲガスの成分調整を行う。
【００３０】
エンジン制御ＥＣＵ１１は、ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９を制御して、ＥＧＲ専用気筒２を空気の少ないストイキの状態に近づけることにより、一酸化炭素の割合が多く酸素の割合の低いＥＧＲガスとなるように成分調整する。具体的には、ＥＧＲ専用気筒２の吸気バルブの開放時間を短縮するなどにより、ＥＧＲ専用気筒２を空気の少ないストイキの状態に近づけることができる。
【００３１】
また、エンジン制御ＥＣＵ１１は、コモンレールシステム１２を制御することでＥＧＲガスの成分調整を行う。具体的には、エンジン制御ＥＣＵ１１は、ＥＧＲ専用気筒２に対する燃料噴射タイミングが標準気筒３Ａ〜３Ｅに対する燃料噴射タイミングと比べて遅くなるように制御することにより、一酸化炭素の割合が多く酸素の割合の低いＥＧＲガスとなるように成分調整する。
【００３２】
また、エンジン制御ＥＣＵ１１は、ＥＧＲ専用気筒２に対する燃料噴射圧力が標準気筒３Ａ〜３Ｅに対する燃料噴射圧力と比べて低くなるように制御する。すなわち、エンジン制御ＥＣＵ１１は、第２のレール１６のレール圧力が第１のレール１４のレール圧力より低くなるように電磁弁１５を制御することにより、一酸化炭素の割合が多く酸素の割合の低いＥＧＲガスとなるように成分調整する。
【００３３】
コモンレールシステム１２は、第２のレール１６のレール圧を第１のレール１４のレール圧よりも低くすることにより、ＥＧＲ専用気筒２への燃料噴射圧力を低くしてＥＧＲガスの成分調整を行う。また、コモンレールシステム１２は、ＥＧＲ専用気筒２への燃料噴射タイミングを標準気筒３Ａ〜３Ｅへの燃料噴射タイミングより遅くすることによりＥＧＲガスの成分調整を行う。なお、ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９及びコモンレールシステム１２を組み合わせてＥＧＲガスの成分調整制御を行っても良い。
【００３４】
一方、標準気筒３Ａ〜３Ｅについては、通常通りの制御（標準気筒ＶＶＡ１０Ａ〜１０Ｅの制御及びコモンレールシステム１２の制御）が行われる。
【００３５】
以上説明した本実施形態に係るディーゼルエンジン１によれば、ＥＧＲ専用気筒２の吸排気バルブＶの開閉動作が標準気筒３Ａ〜３Ｅの吸排気バルブＶａ〜Ｖｅの開閉動作と異なるようにＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９を制御することで、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるＥＧＲガスの成分調整を行うことができる。従って、ディーゼルエンジン１によれば、ＥＧＲガスとして適切な一酸化炭素の割合の多いガス成分となるように、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるガスの成分調整をすることで、ＥＧＲの効果を向上させることができる。
【００３６】
また、ディーゼルエンジン１によれば、ＥＧＲ専用気筒２に対する燃料噴射タイミングや燃料噴射圧力を制御することにより、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるＥＧＲガスの成分調整を行うことができる。従って、ディーゼルエンジン１によれば、ＥＧＲガスとして適切な一酸化炭素の割合の多いガス成分となるように、ＥＧＲ専用気筒２から排出されるガスの成分調整をすることで、ＥＧＲの効果を向上させることができる。しかも、ディーゼルエンジン１によれば、ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ９及びコモンレールシステム１２の両方を用いて、状況に応じた最適な制御を行うことにより、効率的なＥＧＲガスの成分調整を実現することができる。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ディーゼルエンジンは６気筒に限られず、４気筒や８気筒などであっても良い。また、ＥＧＲ専用気筒は１気筒のみである必要はなく、複数気筒であっても良い。この場合、エンジン全体の気筒数に応じて好ましいＥＧＲ率となるようにＥＧＲ専用気筒の数が選択される。
【００３８】
また、コモンレールシステム１２は、必ずしも電磁弁１５や第２のレール１６を必ずしも備える必要はなく、一般的な従来のコモンレールシステムの構成であっても良い。この場合においても、ＥＧＲ専用気筒に対する燃料噴射タイミングなどを制御することで、ＥＧＲガスの成分調整を行うことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…ディーゼルエンジン  ２…ＥＧＲ専用気筒  ３Ａ-３Ｅ…標準気筒  ４…エアクリーナー  ５…吸気通路  ６…排気通路（ＥＧＲ通路）  ７…排気処理装置  ８…排気通路  ９…ＥＧＲ専用気筒ＶＶＡ（可変バルブ機構）  １０…標準気筒ＶＶＡ  １１…エンジン制御ＥＣＵ（制御手段）  １２…コモンレールシステム（燃料供給手段）  １３…サプライポンプ  １４…第１のレール  １５…電磁弁  １６…第２のレール  Ｔ…ターボチャージャ  Ｔａ…コンプレッサ  Ｔｂ…タービン  Ｖ，Ｖａ-Ｖｅ…吸排気バルブ
【図１】
0005912489.tif 000002