(57)【要約】【課題】各気筒間での吸気干渉及び排気干渉を同時に抑制して従来より効率の良い排気再循環を実現し得るようにしたエンジンを提供する。【解決手段】各気筒７を吸排気行程が重複しない二つのグループに分け、各グループ毎にターボチャージャ２Ａ，２Ｂ及びインタークーラ５Ａ，５Ｂを含む吸排気系統（吸気管４Ａ，４Ｂ、吸気マニホールド６Ａ，６Ｂ、排気マニホールド９Ａ，９Ｂ、排気管１０Ａ，１０Ｂ）を完全に分離独立させて二系統化し、各吸排気系統毎に排気側から排気ガス８の一部を抜き出して吸気側に再循環するＥＧＲ系統（ＥＧＲパイプ１１Ａ，１１Ｂ）を個別に構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各気筒を吸排気行程が重複しない二つのグループに分け、各グループ毎にターボチャージャ及びインタークーラを含む吸排気系統を完全に分離独立させて二系統化し、各吸排気系統毎に排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側に再循環するＥＧＲ系統を個別に構成したことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
何れか一方のグループの各気筒に、該グループの各気筒におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段を備えたことを特徴とするエンジン。
【請求項３】
バルブ動作休止手段が可変バルブ機構により構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気側から抜き出した排気ガスを吸気側に再循環してＮＯxの低減化を図るようにしたエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジン等では、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内で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の発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
一般的に、この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気マニホールドから排気管に亘る排気系統の適宜位置と、吸気管から吸気マニホールドに亘る吸気系統の適宜位置との間をＥＧＲ系統を成すＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環するようにしている。
【０００４】
尚、エンジンに再循環する排気ガスをＥＧＲパイプの途中で冷却すると、排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的に窒素酸化物の発生を低減させることができる為、エンジンに排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラを装備したものもある。
【０００５】
図２は前述した排気ガス再循環を行い得るようにしたエンジンの一例を示すもので、エアクリーナ１から導いた吸気３を吸気管４を通しターボチャージャ２のコンプレッサ２ａへ送り、該コンプレッサ２ａで加圧された吸気３をインタクーラ５へと送って冷却し、該インタクーラ５から更に吸気マニホールド６へと吸気３を導いてエンジンの各気筒７（図２では＃１〜＃６で示す如き６つの気筒７から成る直列６気筒エンジンの場合を例示している）に分配するようにしてある。
【０００６】
また、このエンジンの各気筒７から排出された排気ガス８を排気マニホールド９を介し前記ターボチャージャ２のタービン２ｂへ送り、該タービン２ｂを駆動した排気ガス８を排気管１０及びマフラ１４を介し車外へ排出するようにしてある。
【０００７】
そして、排気マニホールド９における各気筒７の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６に接続されている吸気管４との間がＥＧＲパイプ１１により接続されており、排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４に導き得るようにしてある。
【０００８】
ここで、前記ＥＧＲパイプ１１には、該ＥＧＲパイプ１１を適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２と、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３とが装備されており、該ＥＧＲクーラ１３では、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【０００９】
尚、この種の排気マニホールド９から排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４へ再循環するようにしたエンジンに関連する先行技術文献情報として次のものがある。
【特許文献１】特開２００１−１２３８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述した如き排気側から抜き出した排気ガス８を吸気側に再循環するようにしたエンジンにおいては、気筒７同士の排気行程の一部が重複して排気干渉が起こり、排気マニホールド９の一端部に接続されているＥＧＲパイプ１１に対し排気脈動を効率良く送り込めないという問題があった。
【００１１】
また、本発明者らは、吸気側においても排気側と同様に気筒７同士の吸気行程の一部が重複することで吸気干渉が起こり、この吸気干渉がＥＧＲパイプ１１から再循環される排気ガス８の効果的な吸気３への混合導入を阻害していることに着目したが、斯かる吸気干渉を抑制する為の具体的な提案は未だ成されていない。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、各気筒間での吸気干渉及び排気干渉を同時に抑制して従来より効率の良い排気再循環を実現し得るようにしたエンジンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、各気筒を吸排気行程が重複しない二つのグループに分け、各グループ毎にターボチャージャ及びインタークーラを含む吸排気系統を完全に分離独立させて二系統化し、各吸排気系統毎に排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側に再循環するＥＧＲ系統を個別に構成したことを特徴とするエンジン、に係るものである。
【００１４】
而して、このようにすれば、完全に分離独立した各吸排気系統の夫々で各気筒間の吸排気行程が重複しなくなるので、排気側で排気干渉が抑制されることで排気脈動が効率良くＥＧＲ系統に送り込まれ、しかも、吸気側で吸気干渉が抑制されることでＥＧＲ系統からの排気ガスが吸気脈動を利用して効果的に吸気へ混合導入されることになり、従来より効率の良い排気再循環が実現される。
【００１５】
また、各吸排気系統毎にターボチャージャが個別に振り分けられることにより、各ターボチャージャが相対的に小型化（軽量化）される結果、イナーシャが小さくなってターボチャージャのレスポンスが良くなり、過渡性能も大幅に向上されることになる。
【００１６】
更に、本発明は、何れか一方のグループの各気筒に、該グループの各気筒におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段を備えたものであっても良く、このようにした場合には、一方のグループの各気筒におけるバルブの開弁動作をバルブ動作休止手段により不作動として一方のグループの全ての気筒を休止させ、他方のグループの気筒だけで減筒運転を行うことが可能となるが、この減筒運転の際にターボチャージャのサージングが未然に回避されることになる。
【００１７】
即ち、既存の一系統の吸排気系統を備えたエンジンで一つのターボチャージャで減筒運転に対応させようとしても、このターボチャージャはもともと全気筒運転に対応した設定となっている為、減筒運転に移行した際に不安定な運転領域に入ってサージングを起こしてしまうが、各吸排気系統毎にターボチャージャが個別に振り分けられていれば、他方のグループのターボチャージャを減筒運転時でも全気筒運転時と変わりなく使用することが可能である。
【００１８】
尚、減筒運転自体は低負荷時における燃費率の向上を目的として従来より提案されている技術であるが、排気管途中に装備される排気浄化用触媒の活性を高めるべく低負荷運転時の排気昇温を目的として減筒運転を選択するエンジンであっても良いことは勿論である。
【００１９】
また、バルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段には、例えば、バルブの開閉タイミングやリフトを任意に変更し得る手段として従来から知られている可変バルブ機構を用いることが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
上記した本発明のエンジンによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２１】
（Ｉ）各気筒間での吸気干渉及び排気干渉を同時に抑制して排気脈動を効率良くＥＧＲ系統に送り込み且つ吸気脈動を利用して効果的に吸気へ混合導入することができるので、従来より効率の良い排気再循環を実現することができる。
【００２２】
（ＩＩ）各吸排気系統毎にターボチャージャを個別に振り分けて相対的な小型化（軽量化）を図ることができるので、イナーシャを小さくしてターボチャージャのレスポンス及び過渡性能を大幅に向上することができる。
【００２３】
（ＩＩＩ）何れか一方のグループの各気筒を休止させて他方のグループの気筒だけで減筒運転を行う場合に、他方のグループのターボチャージャを減筒運転時でも全気筒運転時と変わりなく使用することができるので、減筒運転時におけるターボチャージャのサージングを未然に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２５】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２６】
本形態例の特徴とするところは、先に図２で説明したエンジンにおける各気筒７を吸排気行程が重複しない二つのグループに分け、各グループ毎にターボチャージャ２Ａ，２Ｂ及びインタークーラ５Ａ，５Ｂを含む吸排気系統を完全に分離独立させて二系統化し、各吸排気系統毎に排気側から排気ガス８の一部を抜き出して吸気側に再循環するＥＧＲ系統を個別に構成した点にある。
【００２７】
より具体的に述べると、例えば、図１に＃１〜＃６で示す如き６つの気筒７の着火順序が＃１→＃４→＃２→＃６→＃３→＃５である場合に、吸排気行程が重複しないよう＃１，＃２，＃３の気筒７と＃４，＃５，＃６の気筒７とにグループ分けし、一方のグループの各気筒７（＃１，＃２，＃３）に対し、エアクリーナ１から導いた吸気３を吸気管４Ａ、ターボチャージャ２Ａのコンプレッサ２Ａａ、インタクーラ５Ａ、吸気マニホールド６Ａを介して分配し、一方のグループの各気筒７（＃１，＃２，＃３）から排出された排気ガス８を排気マニホールド９Ａ、ターボチャージャ２Ａのタービン２Ａｂ、排気管１０Ａを介してマフラ１４へ導くようにしてあり、他方のグループの各気筒７（＃４，＃５，＃６）に対しては、エアクリーナ１から導いた吸気３を吸気管４Ｂ、ターボチャージャ２Ｂのコンプレッサ２Ｂａ、インタクーラ５Ｂ、吸気マニホールド６Ｂを介して分配し、他方のグループの各気筒７（＃４，＃５，＃６）から排出された排気ガス８を排気マニホールド９Ｂ、ターボチャージャ２Ｂのタービン２Ｂｂ、排気管１０Ｂを介してマフラ１４へ導くようにしてある。
【００２８】
そして、一方のグループの排気マニホールド９Ａにおける各気筒７（＃１，＃２，＃３）の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６Ａに接続されている吸気管４Ａとの間がＥＧＲ系統を成すＥＧＲパイプ１１Ａにより接続されており、排気マニホールド９Ａから排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４Ａに導き得るようにしてある。
【００２９】
また、同様にして、他方のグループの排気マニホールド９Ｂにおける各気筒７（＃４，＃５，＃６）の並び方向の一端部と、吸気マニホールド６Ｂに接続されている吸気管４Ｂとの間がＥＧＲ系統を成すＥＧＲパイプ１１Ｂにより接続されており、排気マニホールド９Ｂから排気ガス８の一部を抜き出して吸気管４Ｂに導き得るようにしてある。
【００３０】
ここで、各グループに対応したＥＧＲパイプ１１Ａ，１１Ｂの夫々には、該各ＥＧＲパイプ１１Ａ，１１Ｂを適宜に開閉するＥＧＲバルブ１２Ａ，１２Ｂと、再循環される排気ガス８を冷却する為のＥＧＲクーラ１３Ａ，１３Ｂとが夫々装備されており、該各ＥＧＲクーラ１３Ａ，１３Ｂでは、図示しない冷却水と排気ガス８とを熱交換させることにより排気ガス８の温度を低下し得るようになっている。
【００３１】
而して、このようにエンジンを構成すれば、完全に分離独立した各吸排気系統の夫々において、各グループ内の気筒７間で吸排気行程が重複しなくなるので、排気側で排気干渉が抑制されることで排気脈動が効率良くＥＧＲ系統に送り込まれ、しかも、吸気側で吸気干渉が抑制されることでＥＧＲ系統からの排気ガス８が吸気脈動を利用して効果的に吸気３へ混合導入されることになり、これによって、従来より効率の良い排気再循環を実現することが可能となる。
【００３２】
また、各吸排気系統毎にターボチャージャ２Ａ，２Ｂが個別に振り分けられることにより、各ターボチャージャ２Ａ，２Ｂが相対的に小型化（軽量化）される結果、イナーシャが小さくなってターボチャージャ２Ａ，２Ｂのレスポンスが良くなり、過渡性能も大幅に向上されることになる。
【００３３】
更に、以上に説明した如き各気筒７を吸排気行程が重複しない二つのグループに分けて吸排気系統を二系統化した構成は、一部の気筒７を休止させて残りの気筒７だけで着火気筒数を減らした減筒運転を行い得るようにしたエンジンに適用するのに好適であり、この種のエンジンに適用するにあたっては、例えば、一方のグループの各気筒７に、該グループの各気筒７におけるバルブの開弁動作を不作動とするバルブ動作休止手段を備えれば良く、該バルブ動作休止手段には、例えば、バルブの開閉タイミングやリフトを任意に変更し得る手段として従来から知られている可変バルブ機構を用いることが可能である。
【００３４】
ここで、前記可変バルブ機構としては、バルブの開弁作動を油圧アクチュエータや電磁アクチュエータにより任意な開閉タイミングやリフトで行い得るようにしたものが良く知られているので、これらを本発明におけるバルブ動作休止手段として適宜に選択して用いれば良いが、既存のロッカーアームとカムとの間に油圧式のピストン機構を介装し、該ピストン機構により生じる油圧をリリーフ弁で適宜に開放することでロッカーアームの開弁動作を不動作とするような機構を採用することも可能である。
【００３５】
尚、減筒運転自体は低負荷時における燃費率の向上を目的として従来より提案されている技術であるが、排気管途中に装備される排気浄化用触媒（特に図示せず）の活性を高めるべく低負荷運転時の排気昇温を目的として減筒運転を選択するエンジンであっても良いことは勿論である。
【００３６】
而して、このような減筒運転を行い得るエンジンに本発明を適用した場合には、一方のグループの各気筒７（＃１，＃２，＃３）におけるバルブの開弁動作をバルブ動作休止手段により不作動として一方のグループの全ての気筒７（＃１，＃２，＃３）を休止させ、他方のグループの気筒７（＃４，＃５，＃６）だけで減筒運転を行うことが可能となるが、この減筒運転の際にターボチャージャ２Ａ，２Ｂのサージングが未然に回避されることになる。
【００３７】
即ち、既存の一系統の吸排気系統を備えたエンジンで一つのターボチャージャ２（図２参照）で減筒運転に対応させようとしても、このターボチャージャ２はもともと全気筒運転に対応した設定となっている為、減筒運転に移行した際に不安定な運転領域に入ってサージングを起こしてしまうが、図１に図示している如く、各吸排気系統毎にターボチャージャ２Ａ，２Ｂが個別に振り分けられていれば、他方のグループのターボチャージャ２Ｂを減筒運転時でも全気筒運転時と変わりなく使用することができるので、減筒運転時におけるターボチャージャ２Ｂのサージングを未然に回避することができる。
【００３８】
尚、本発明のエンジンは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、対象となるエンジンは直列６気筒に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す系統図である。
【図２】従来例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００４０】
２Ａ  ターボチャージャ
２Ａａ  コンプレッサ
２Ａｂ  タービン
２Ｂ  ターボチャージャ
２Ｂａ  コンプレッサ
２Ｂｂ  タービン
３  吸気
４Ａ，４Ｂ  吸気管（吸気系統）
５Ａ，５Ｂ  インタークーラ
６Ａ，６Ｂ  吸気マニホールド（吸気系統）
７  気筒
８  排気ガス
９Ａ，９Ｂ  排気マニホールド（排気系統）
１０Ａ，１０Ｂ  排気管（排気系統）
１１Ａ，１１Ｂ  ＥＧＲパイプ（ＥＧＲ系統）
１２Ａ，１２Ｂ  ＥＧＲバルブ
１３Ａ，１３Ｂ  ＥＧＲクーラ
【図１】
2006177191.tif 000003
【図２】
2006177191.tif 000004