(57)【要約】【課題】  内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングをエンジン運転条件及び排気弁の開弁状態に自在に対応して、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減可能な適正値に制御し得る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンを提供する。【解決手段】  内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンにおいて、排気弁を、該排気弁の全開を含むメインリフトと吸気弁の開始時よりも遅れかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの２つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記排気通路に前記排気弁のサブリフト時に該排気通路を開閉して排気通路面積を変化せしめる排気制御弁を設置し、前記サブリフト時に前記排気制御弁を開閉することにより前記排気通路内から燃焼室内に送り込まれる排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を調整するように構成されてなることを特徴とする。【選択図】    図１
2006144737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁の開弁時に排気弁を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還流し、吸気に混入させる内部ＥＧＲシステム（排気再循環システム）を備えた４サイクルエンジンにおいて、前記排気弁を、該排気弁の全開を含むメインリフトと吸気弁の開始時よりも遅れかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの２つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記排気通路に前記排気弁のサブリフト時に該排気通路を開閉して排気通路面積を変化せしめる排気制御弁を設置し、前記サブリフト時に前記排気制御弁を開閉することにより前記排気通路内から燃焼室内に送り込まれる排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を調整するように構成されてなることを特徴とする内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記排気制御弁を駆動する排気制御弁駆動装置と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出器と、前記エンジンの負荷（エンジン負荷）を検出するエンジン負荷検出器と、前記エンジン回転数検出器からのエンジン回転数検出値及びエンジン負荷検出器からのエンジン負荷検出値が入力され、該エンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき前記排気弁の作動に対応させて前記排気制御弁駆動装置の作動を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項１記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度を一定にして該排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項５】
前記コントローラは、前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度及び開閉時期を一定にして該排気制御弁の開弁タイミングと前記排気弁のサブリフトとの位相差を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項６】
吸気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する吸気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記吸気弁ギャップセンサからの吸気弁作動信号に基づき前記排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項７】
前記排気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する排気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記排気弁ギャップセンサからの排気弁作動信号に基づき前記排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項８】
前記排気制御弁を、弁軸廻りに回動して排気通路面積を変化せしめる回転弁に構成し、前記排気制御弁駆動装置は前記コントローラからの制御信号により前記回転弁の回転角を変化せしめるように構成したことを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【請求項９】
前記排気制御弁を、往復駆動されて弁座に着脱することにより前記排気通路を開閉するとともに位置制御可能なポペット弁で構成し、前記排気制御弁駆動装置は前記コントローラからの制御信号により前記ポペット弁のリフトを変化せしめるように構成したことを特徴とする請求項２記載の内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として４サイクルディーゼルエンジン及び４サイクルガスエンジンに適用され、吸気弁の開弁時に排気弁を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還流し、吸気に混入させる内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
４サイクルディーゼルエンジン、４サイクルガスエンジン等においては、吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み、吸気に混入させてＥＧＲガスを混入した吸気を燃焼室に還流する内部ＥＧＲ（排気再循環）システムを備えたエンジンが提供されている。
かかる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンに関する技術の１つに、特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）にて提供された技術がある。
【０００３】
かかる技術においては、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、負圧に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。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１３３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み、吸気に混入させてＥＧＲガスを混入した吸気を燃焼室に還流する内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンや４サイクルガスエンエンジンにおいては、エンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件及び吸気弁の開弁状態に対応して、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを自在に制御して、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減することを要する。
【０００６】
然るに前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）の技術にあっては、排気弁の閉弁前で吸気弁が開いている期間、つまり排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期に吸気制御弁の開閉時期を制御しているので、吸気制御弁の開閉制御は前記排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期によって一義的に決まってしまい、吸気制御弁の開閉制御を自由度を持って制御して、エンジン運転条件及び吸気弁の開弁状態に自在に対応して内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減し得る適正値に制御するのは困難を伴う。
【０００７】
また、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）のように、吸気弁の開弁時に燃焼室内の燃焼ガスの一部を吸気通路に送り込み、吸気に混入させてＥＧＲガスを混入した吸気を燃焼室に還流する内部ＥＧＲシステムのほかに、吸気弁の開弁初期にも排気弁の小リフトを継続させることにより排気弁と吸気弁とのオーバーラップ期間を長く設定して排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流し、吸気に混入させる排気通路還流式内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンも提案されている。
しかしながら、かかる排気通路還流式内部ＥＧＲシステムにあっても、排気弁と吸気弁とのオーバーラップ期間を制御しているので、排気通路からのＥＧＲは前記排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期によって一義的に決まってしまい、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減し得る適正値に制御するのは困難を伴う。
【０００８】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングをエンジン運転条件及び排気弁の開弁状態に自在に対応して、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減可能な適正値に制御し得る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジン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】
【０００９】
本発明はかかる目的を達成するもので、吸気弁の開弁時に排気弁を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還流し、吸気に混入させる内部ＥＧＲシステム（排気再循環システム）を備えた４サイクルエンジンにおいて、前記排気弁を、該排気弁の全開を含むメインリフトと吸気弁の開始時よりも遅れかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの２つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記排気通路に前記排気弁のサブリフト時に該排気通路を開閉して排気通路面積を変化せしめる排気制御弁を設置し、前記サブリフト時に前記排気制御弁を開閉することにより前記排気通路内から燃焼室内に送り込まれる排気ガスの再循環量（ＥＧＲ量）を調整するように構成されてなることを特徴とする。
【００１０】
かかる発明において、好ましくは、前記排気制御弁を駆動する排気制御弁駆動装置と、前記エンジンの回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出器と、前記エンジンの負荷（エンジン負荷）を検出するエンジン負荷検出器と、前記エンジン回転数検出器からのエンジン回転数検出値及びエンジン負荷検出器からのエンジン負荷検出値が入力され、該エンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき前記排気弁の作動に対応させて前記排気制御弁駆動装置の作動を制御するコントローラとを備える。
【００１１】
また、かかる発明において、前記コントローラによる排気制御弁の開閉制御手段は、具体的には次の３つの手段によるのが好ましい。
（１）前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度を変化させるように構成する。
（２）前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度を一定にして該排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成する。
（３）前記エンジン運転条件検出値に基づき前記排気制御弁駆動装置を介して前記排気制御弁の開度及び開閉時期を一定にして該排気制御弁の開弁タイミングと前記排気弁のサブリフトとの位相差を変化させるように構成する。
【００１２】
かかる発明によれば、排気弁を該排気弁の全開を含むメインリフトと吸気弁の開始時よりも遅れかつ該メインリフトよりも小さいリフトのサブリフトとの２つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記排気通路に前記排気弁のサブリフト時に該排気通路を開閉して排気通路面積を変化せしめる排気制御弁を設置したので、吸気弁が開弁しかつ排気弁のサブリフト時に、コントローラの制御により、排気制御弁を開くと、排気通路内の排気ガスの一部が該排気制御弁及びサブリフト状態にある排気弁を通って燃焼室内に送り込まれて吸気と混合することにより、内部ＥＧＲがなされる。
【００１３】
そして、前記排気弁のサブリフト時における排気制御弁の開度あるいは開閉時期は、コントローラにより、具体的には前記（１）、（２）、（３）の手段で、エンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき制御される。
従って、内部ＥＧＲが必要なエンジンの起動から低負荷運転時には、コントローラの制御によって、前記排気制御弁を開いて排気通路と吸気行程中の燃焼室とを連通させることにより内部ＥＧＲを行い、エンジンの中、高負荷運転時には排気制御弁を閉じることにより内部ＥＧＲを停止することができる。
【００１４】
従ってかかる発明によれば、排気弁のサブリフト時に排気制御弁をエンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき開閉制御するので、従来技術のように、排気通路からのＥＧＲが排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期によって一義的に定まるのではなく、排気弁のメインリフトから独立して設定されたサブリフト時に該サブリフトに関連させ前記エンジン運転条件によって排気制御弁を開閉制御することとなり、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期に関係なく自在に制御することができる。
これにより、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁に設定されたサブリフトと排気制御弁の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
【００１５】
また、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）のように、吸気通路に設けた吸気制御弁に燃焼室からの高温の内部ＥＧＲガスを通す場合には、該吸気制御弁が低温の吸気と高温の内部ＥＧＲガスとに交互に晒されることとなって、温度差による吸気制御弁の熱応力が大きくなるが、かかる発明によれば、吸気側には内部ＥＧＲガスを入れず、かつ排気制御弁は高温の排気ガスのみに触れるので、該排気制御弁の温度差による熱応力は小さくなり、前記吸気制御弁よりも耐久性が高くなる。
【００１６】
また本発明は、吸気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する吸気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記吸気弁ギャップセンサからの吸気弁作動信号に基づき前記排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなる。
また本発明は、前記排気弁の作動を検出して前記コントローラに入力する排気弁ギャップセンサを備え、前記コントローラは、前記排気弁ギャップセンサからの排気弁作動信号に基づき前記排気制御弁の開閉時期を変化させるように構成されてなる。
【００１７】
このように構成すれば、吸気弁ギャップセンサによって検出される吸気弁作動信号による吸気弁の開弁時期（開弁時間）、あるいは排気弁ギャップセンサによって検出される排気弁作動信号による排気弁の開弁時期（開弁時間）を基準にして、排気制御弁の開閉時期（開弁時間）を変化させるので、時間制御で排気制御弁の開閉を制御でき、クランク角検出器等のクランク角によるタイミング制御を必要とせず、制御が簡単になる。
【００１８】
また、かかる発明において、前記排気制御弁は次の２つの形態で構成するのが好ましい。
（１）前記排気制御弁を、弁軸廻りに回動して排気通路面積を変化せしめる回転弁に構成し、前記排気制御弁駆動装置は前記コントローラからの制御信号により前記回転弁の回転角を変化せしめるように構成する。
このように構成すれば、排気制御弁が回転弁であるので、構造が簡単で作動抵抗も小さくなる。
（２）前記排気制御弁を、往復駆動されて弁座に着脱することにより前記排気通路を開閉するとともに位置制御可能なポペット弁で構成し、前記排気制御弁駆動装置は前記コントローラからの制御信号により前記ポペット弁のリフトを変化せしめるように構成する。
このように構成すれば、ポペット弁は高温ガスに対する耐久性が高いので、高温のＥＧＲ用排気ガス通路を開閉する排気制御弁に用いれば、高い耐久性が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、排気弁のサブリフト時に、エンジン運転条件検出値に基づき排気制御弁を開閉制御するので、排気弁のメインリフトから独立して設定されたサブリフト時に該サブリフトに関連させ前記エンジン運転条件によって排気制御弁を開閉制御することとなり、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期に関係なく自在に制御することができる。
これにより、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁に設定されたサブリフトと排気制御弁の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の第１実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける内部ＥＧＲシステムの全体構成図である。図において、２はエンジン（ディーゼルエンジン）のピストン、７はシリンダライナ、８はシリンダヘッド、１は該ピストン２、シリンダライナ７、シリンダヘッド８により区画形成された燃焼室である。
５は吸気ポート、３は前記吸気ポート５を開閉する吸気弁、１４は吸気弁ばね、６は排気ポート、４は前記排気ポート６を開閉する排気弁、１５は排気弁ばねである。０１８は吸気カム、０１７はプッシュロッド、０１６はロッカーアームで、前記吸気カム０１８によりプッシュロッド０１７を押し上げ、ロッカーアーム０１６を介して吸気弁３を吸気弁ばね１４のばね力に抗して押し下げて該吸気弁３を開弁するようになっている。
尚、図示を省略したが、前記排気弁４についても吸気弁３の場合と同様な、排気カム、プッシュロッド、ロッカーアームを備えている。
以上の構成は通常の４サイクルディーゼルエンジンと同様である。
【００２２】
２０は排気ポート６に設けられた排気制御弁で、この実施例では支持軸２０ａに支持されて該支持軸２０ａの軸心回りに回動可能なスロットル弁（回転弁）に構成されている。１２はリンク１３を介して前記吸気制御弁２０を駆動する排気制御弁駆動モータで、この実施例ではステッピングモータにて構成される。１１は前記排気制御弁駆動モータ１２を制御操作するモータ制御装置である。
２１はエンジンの回転数（エンジン回転数）を検出するエンジン回転数検出器、２２は前記エンジンの負荷（エンジン負荷）を検出するエンジン負荷検出器、２３はエンジンのクランク角を検出するクランク角検出器、２４は各気筒（シリンダ）の着火順序信号を発信する気筒判別信号発信器である。
１０はコントローラで、前記エンジン回転数検出器２１からエンジン回転数の検出値が、前記負荷検出器２２からエンジン負荷の検出値が、前記クランク角検出器２３からクランク角の検出値が、前記気筒判別信号発信器２４から各気筒の着火順序信号がそれぞれ入力され、これらの入力信号に基づき後述する演算、制御を行い、その結果を前記モータ制御装置１１に出力するものである。
【００２３】
図３は前記第１実施例において、排気制御弁２０をポペット弁で構成したものである。
１２２は該ポペット弁からなる排気制御弁２０の弁座である。該ポペット弁からなる排気制御弁２０は、そのリフトＨを前記コントローラ１０に接続されたリフトコントローラ１２１によって位置制御されている。
このように、この変形例においては、前記排気制御弁２０を、往復駆動されて弁座１２２に着脱することにより前記排気ポート６を開閉するとともに位置制御可能なポペット弁で構成し、前記リフトコントローラ１２１を、前記コントローラ１０からの制御信号により前記排気制御弁２０リフトＨを変化せしめるように構成する。
このように構成すれば、ポペット弁は高温ガスに対する耐久性が高いので、高温のＥＧＲ用排気ポート６を開閉する排気制御弁２０に用いれば、高い耐久性が得られる。
その他の構成は図１の実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００２４】
図４は、かかる第１実施例における排気弁及び吸気弁の開閉タイミング線図である。この実施例においては、図示しない排気カムに、排気弁４のリフトを該排気弁４の全開を含むメインリフトＬ１と吸気弁３の開始時よりも遅れかつ該メインリフトＬ１よりも小さいリフトのサブリフトＬ２を形成している。α１は排気弁サブリフトＬ２の開始時期、α２は排気弁サブリフトＬ２の終了時期、αｍは排気弁サブリフトＬ２の最大リフト位置である。
【００２５】
かかる構成からなる内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンの運転時において、図４のように、吸気弁４の開弁期間中に排気弁４がサブリフトＬ２だけ開くと、図１の矢印のように、排気ポート６内の排気ガスつまりＥＧＲガスが燃焼室１内に流入し、内部ＥＧＲがなされる。
この場合のＥＧＲガスの燃焼室１内への流入量つまりＥＧＲ量は、前記排気弁４がサブリフトＬ２で開いているときの前記排気制御弁２０の開度あるいは開弁期間によって決まる。
【００２６】
図２は、前記第１実施例における作動説明図である。図において、排気弁４側の矢印は排気ガス（ＥＧＲガス）の流れ、吸気弁３側の矢印は吸気の流れを示す。
図２（Ａ）は、排気弁４がサブリフトＬ２で開いている状態で前記排気制御弁２０の開度が最大となって、内部ＥＧＲ量が最大となる。
図２（Ｃ）は、排気弁４がサブリフトＬ２で開いている状態で前記排気制御弁２０の開度が最小となって、内部ＥＧＲ量が最小となる。
図２（Ｂ）は、排気弁４がサブリフトＬ２で開いている状態で前記排気制御弁２０の開度が中間開度となって、内部ＥＧＲ量が中間量となる。
図２において、図１と同一の部材は同一の符号で示す。
【００２７】
次に、図５ないし図７は、前記第１実施例における排気制御弁２０の制御ブロック図であり、図５は排気制御弁の開度を制御する場合、図６は排気制御弁の開弁期間を制御する場合、図７は排気制御弁と排気弁の開弁位相を制御する場合をそれぞれ示す。
図５（Ａ）において、エンジン回転数検出器２１からのエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器２２からのエンジン負荷の検出値、前記クランク角検出器２３からのクランク角の検出値、前記気筒判別信号発信器２４からの各気筒の着火順序信号は、コントローラ１０の排気制御弁開度算出部１０１に入力される。
【００２８】
１０２は排気弁開閉タイミング設定部で、図４に示されるような、排気弁４のメインリフトＬ１とサブリフトＬ２とを組み合わせた排気弁４の開閉時期及びリフトが設定されている。１０３は排気制御弁開度設定部で、吸気弁３の開時において、図５（Ｂ）のように、エンジン回転数あるいはエンジン負荷が上昇するに従い排気制御弁２０の開度が小さくなり（図１の傾斜角θが大きくなり）、一定回転数Ｎ０以上あるいは一定負荷Ｌ０以上の高回転、あるいは高負荷運転になると全閉（傾斜角θ＝９０°）になるように設定されている。
【００２９】
前記排気制御弁開度算出部１０１においては、前記エンジン回転数の検出値あるいはエンジン負荷の検出値に対応する排気制御弁２０の開度を前記排気制御弁開度設定部１０３から算出し、前記排気弁開閉タイミング設定部１０２に設定された排気弁４のサブリフトＬ２及び該サブリフトＬ２の開始時期α１及び終了時期α２と突き合わせ、前記クランク角の検出値によって前記排気弁４のサブリフトＬ２と同期させ、さらに前記各気筒の着火順序信号を用いて、各シリンダの着火順序に従った各シリンダ毎の排気制御弁２０の作動信号をモータ制御装置１１に出力する。
該モータ制御装置１１においては、各シリンダ毎の排気制御弁２０の作動信号に基づき、各シリンダの排気制御弁駆動モータ１２を作動させ、排気制御弁２０を前記開度で以って開閉する。
これにより、吸気弁３の開時において、排気弁４のサブリフトＬ２時に、排気制御弁２０を低回転域あるいは低負荷域で開度を大きくして排気ポート６から燃焼室１に流入する排気ガス量（ＥＧＲガス量）を増加することにより内部ＥＧＲを増大し、エンジン回転数あるいはエンジン負荷が上昇するに従い前記排気制御弁２０の開度を減少させて前記ＥＧＲガス量を減少して行き、内部ＥＧＲを不要とするエンジンの一定回転数Ｎ０以上あるいは一定負荷Ｌ０以上の高回転あるいは高負荷運転になると吸気制御弁２０を全閉にして内部ＥＧＲを停止することが可能となる。
【００３０】
次に、図６（Ａ）に示すような、排気制御弁２０の開弁期間を制御する場合においては、排気制御弁開弁期間設定部１０５には、図６（Ｂ）のように、吸気弁３の開時において、排気制御弁２０の開度を一定として、エンジン回転数あるいはエンジン負荷が上昇するに従い排気制御弁２０の開弁期間が小さくなり、一定回転数Ｎ０以上あるいは一定負荷Ｌ０以上の高回転、あるいは高負荷運転になるとサブリフトＬ２中に開弁期間がゼロ（０）になるように設定されている。
【００３１】
そして排気制御弁開弁期間算出部１０４においては、前記エンジン回転数の検出値あるいはエンジン負荷の検出値に対応する排気制御弁２０の開弁期間を前記開弁期間設定部１０５から算出し、前記排気弁開閉タイミング設定部１０２に設定された排気弁４のサブリフトＬ２及び該サブリフトＬ２の開始時期α１及び終了時期α２と突き合わせ、前記クランク角の検出値によって前記排気弁４のサブリフトＬ２と同期させ、さらに前記各気筒の着火順序信号を用いて、各シリンダの着火順序に従った各シリンダ毎の排気制御弁２０の作動信号をモータ制御装置１１に出力する。
これ以降の制御、操作は図５の場合と同様である。
【００３２】
次に、図７に示すような、吸気弁３の開時において、排気制御弁２０と排気弁４のサブリフトＬ２との開弁位相を制御する場合においては、排気制御弁／排気弁開弁位相設定部１０７には、図７（Ｂ）のように、排気制御弁２０の開度を一定として、エンジン回転数あるいはエンジン負荷が上昇するに従い排気制御弁２０の開弁期間と排気弁４のサブリフトＬ２期間（図４のα１〜α２期間）との重なり期間が小さくなり、一定回転数Ｎ０以上あるいは一定負荷Ｌ０以上の高回転、あるいは高負荷運転になると前記重なり期間がゼロ（０）となり、排気制御弁２０が実質的に全閉になるように設定されている。
【００３３】
そして排気制御弁／排気弁開弁位相算出部１０６においては、前記エンジン回転数の検出値あるいはエンジン負荷の検出値に対応する排気制御弁／排気弁開弁位相を前記排気制御弁／排気弁開弁位相設定部１０７から算出し、前記クランク角の検出値によって前記排気弁３のサブリフトＬ２と同期させ、さらに前記各気筒の着火順序信号を用いて、各シリンダの着火順序に従った各シリンダ毎の排気制御弁２０の作動信号をモータ制御装置１１に出力する。
これ以降の制御、操作は図５の場合と同様である。
【００３４】
従って、かかる第１実施例によれば、排気弁３を該排気弁３の全開を含むメインリフトＬ１と、吸気弁３の開始時よりも遅れてかつ該メインリフトＬ１よりも小さいリフトのサブリフトＬ２との２つのリフト形態で開弁するように構成するとともに、前記排気ポート６に排気ポート６を開閉して排気通路面積を変化せしめる排気制御弁２０を設置したので、前記コントローラ１０の制御により、吸気弁３の開時において、排気弁４のサブリフトＬ２時に排気制御弁２０を開くと、排気ポート６内の排気ガスの一部がサブリフトＬ２状態にある排気弁４を通って燃焼室１内に導入され、内部ＥＧＲがなされる。
【００３５】
そして、前記排気弁４のサブリフトＬ２時における排気制御弁２０の開度あるいは開閉時期あるいは排気制御弁２０開弁期間と排気弁４のサブリフトＬ２期間との開弁位相は、コントローラ１０により、エンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき制御される。
従って、吸気弁３の開時において、内部ＥＧＲが必要なエンジンの起動から低負荷運転時には、コントローラ１０の制御によって、前記排気制御弁２０を開いて燃焼室１と排気ポート６とを連通させることにより内部ＥＧＲを行い、内部ＥＧＲを必要としないエンジンの中、高負荷運転時には、排気弁４のサブリフトＬ２中に排気制御弁２０を閉じることにより、内部ＥＧＲを停止することができる。
【００３６】
従ってかかる第１実施例によれば、排気弁４のサブリフトＬ２時に排気制御弁２０をエンジン回転数検出値、エンジン負荷検出値等のエンジン運転条件検出値に基づき開閉制御するので、従来技術のように排気通路からのＥＧＲが排気弁と吸気弁とのオーバーラップ時期によって一義的に定まるのでは無く、排気弁４のメインリフトＬ１から独立して設定されたサブリフトＬ２時に該サブリフトＬ２に関連させ前記エンジン運転条件によって排気制御弁２０を開閉制御することとなり、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁４と吸気弁３とのオーバーラップ時期に関係なく自在に制御することができる。
これにより、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングを、排気弁４に設定されたサブリフトＬ２と排気制御弁２０の開閉制御とを組み合わせて自在に制御することによって、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減し得る適正値に精度よく制御できる。
【実施例２】
【００３７】
図８は本発明の第２実施例を示す図１対応図、図９は前記第２実施例における排気制御弁の制御ブロック図である。
この第２実施例においては、前記第１実施例におけるクランク角検出器２３等のクランク角によるタイミング制御に代えて、吸気弁ギャップセンサ３０からの吸気弁作動信号に基づく時間制御を用いている。
即ち図８において、３０は吸気弁３の頂部のギャップを検出する吸気弁ギャップセンサであり、該吸気弁ギャップセンサ３０からの吸気弁作動信号はコントローラ１０に入力される。
【００３８】
次に、図９において、エンジン回転数検出器２１からのエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器２２からのエンジン負荷の検出値、前記吸気弁ギャップセンサ３０からの吸気弁作動信号の検出値、前記気筒判別信号発信器２４からの各気筒の着火順序信号は、コントローラ１０の排気制御弁開閉期間算出部１０４に入力される。
以後の制御、操作は、図５（Ａ）に示すブロック図と同様である。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材あるいは要素は同一の符号で示す。
【実施例３】
【００３９】
また、本発明の第３実施例においては、図示を省略したが、前記第１実施例におけるクランク角検出器２３等のクランク角によるタイミング制御に代えて、排気弁ギャップセンサ３１（図９参照）からの排気弁作動信号に基づく時間制御を用いることもできる。該排気弁ギャップセンサ３１は前記吸気弁ギャップセンサ３０と同一品を用いることができ、図９のように、排気弁ギャップセンサ３１からの排気弁作動信号はコントローラ１０に入力される。
【００４０】
次に、図９において、エンジン回転数検出器２１からのエンジン回転数の検出値、前記負荷検出器２２からのエンジン負荷の検出値、前記排気弁ギャップセンサ３１からの排気弁作動信号の検出値、前記気筒判別信号発信器２４からの各気筒の着火順序信号は、コントローラ１０の排気制御弁開閉期間算出部１０４に入力される。
以後の制御、操作は、図６（Ａ）に示すブロック図と同様である。
【００４１】
かかる第２、３実施例によれば、吸気弁ギャップセンサ３０により検出される吸気弁作動信号により吸気弁３の開弁時期（開弁時間）、あるいは排気弁ギャップセンサ３１により検出される排気弁作動信号により排気弁４の開弁時期（開弁時間）を基準にして排気制御弁２０の開閉時期（開弁時間）を変化させるので、時間制御で排気制御弁２０の開閉を制御でき、クランク角検出器２３等のクランク角によるタイミング制御を必要とせず、制御が簡単になる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材あるいは要素は同一の符号で示す。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、内部ＥＧＲ量及び内部ＥＧＲのタイミングをエンジン運転条件及び排気弁の開弁状態に自在に対応して、エンジン性能を低下することなくＮＯｘ（窒素酸化物）発生量を低減可能な適正値に制御し得る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける内部ＥＧＲシステムの全体構成図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は前記第１実施例における作動説明図である。
【図３】前記第１実施例における排気制御弁の変形例を示す図１対応図である。
【図４】前記第１実施例における排気弁及び吸気弁の開閉タイミング線図である。
【図５】前記第１実施例における排気制御弁の制御ブロック図（その１）である。
【図６】前記第１実施例における排気制御弁の制御ブロック図（その２）である。
【図７】前記第１実施例における排気制御弁の制御ブロック図（その３）である。
【図８】本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
【図９】前記第２実施例における排気制御弁の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    燃焼室
２    ピストン
３    吸気弁
４    排気弁
５    吸気ポート
６    排気ポート
７    シリンダライナ
８    シリンダヘッド
１０    コントローラ
１１    モータ制御装置
１２    排気制御弁駆動モータ
０１８    吸気カム
２０    排気制御弁
２１    回転数検出器
２２    負荷検出器
２３    クランク角検出器
２４    位相判別信号発信器
３０    吸気弁ギャップセンサ
３１    排気弁ギャップセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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