内部ＥＧＲシステム付きエンジン
【課題】特にＤＰＦが設けられているエンジンの排気弁内部ＥＧＲ方式において、ＤＰＦの差圧及び排気温度と内部ＥＧＲ量との関係を最適に制御することにより、排気温度の上昇に伴うエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止して、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付きエンジンを提供する。
【解決手段】排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦが設けられるとともに、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、差圧検出値に基づき排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラをそなえたことを特徴とする。
【解決手段】排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦが設けられるとともに、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、差圧検出値に基づき排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラをそなえたことを特徴とする。
【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、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）をそなえて、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンに関する。
【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、吸気行程時に排気弁を排気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させる排気弁サブリフト方式即ち排気弁内部ＥＧＲ方式からなる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンが提供されている。
かかる排気弁内部ＥＧＲ方式は、図６に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態に
ある吸気行程時に、排気弁を排気行程時の主リフトExとは位相θｓだけ離れて微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させることにより、内部ＥＧＲを行いＮＯｘの発生を抑制している。
【０００３】
また、内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンに関する技術として、特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）、特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）等が提供されている。
特許文献１の技術においては、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、負圧と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２（特開平１０−２５２５１２号公報）にて提供された技術においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして、内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上し、軽負荷時における自着火性を向上し安定燃焼域を拡大している。
特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）の技術においては、バルブタイミング可変機構、排気絞り弁等を設け、要求内部ＥＧＲガス量が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３３７２６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２５１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気弁内部ＥＧＲ方式（排気弁サブリフト方式）の内部ＥＧＲシステムをそなえたエンジンにおいては、図６に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態にある吸気行程時に、排気弁を微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させるため、排気弁のサブリフトＥｓのリフト量Ｈｓを大きくし、あるいはサブリフトの位相を早めて（θｓを小さくして）内部ＥＧＲ量を多くすることにより、ＮＯｘ発生量を少なくすると、サブリフトＥｓ時に燃焼室内に還流する排気ガス量が増加することから燃焼温度及び排気温度が上昇し、該排気温度の上昇度が限度を超えると、エンジンの熱負荷の増大や、燃焼温度の上昇分がＮＯｘの発生を助長して逆にＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が低下するという問題点を抱えている。
【０００７】
特に、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンにおいては、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量が増加して該ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧が増加すると、ＤＰＦ入口排気圧力と燃焼室内の圧力との圧力差が大きくなって、排気弁内部ＥＧＲ方式での内部ＥＧＲ量が増加し、前記のような排気温度の過大な上昇及びこれによる前記問題点を誘発する度合いが大きくなる。
以上の問題点はエンジン負荷やエンジン回転数が高くなる高負荷、高回転域でより顕著となる。
【０００８】
尚、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）においては、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、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、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
また、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上した４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
さらに特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）においては、吸気弁内部ＥＧＲ方式において、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成しているにとどまり、
前記のような、排気弁内部ＥＧＲ方式での内部ＥＧＲを行うエンジンにおける、内部ＥＧＲ量の増加と排気温度の上昇による問題点を解決する手段は、前記特許文献１，２，３には示されていない。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンの排気弁内部ＥＧＲ方式において、ＤＰＦの差圧及び排気温度と内部ＥＧＲ量との関係を最適に制御することにより、排気温度の上昇に伴うエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止して、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付き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】
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するもので、排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、次のように構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
（１）ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえる。
（２）ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁の主リフトに対する前記排気弁サブリフトの位相を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトの位相を遅らせる内部ＥＧＲコントローラとをそなえる。
【００１２】
また本発明は、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記エンジンの排気温度を検出する排気温度センサと、前記排気温度の検出値が前記エンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする。
【００１３】
かかる発明において、好ましくは次のように構成する。
即ち、前記内部ＥＧＲコントローラは、前記基準排気温度を前記エンジンの負荷とエンジン回転数とによって該エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度に設定し、前記基準排気温度と前記排気温度センサからの排気温度検出値との差である排気温度偏差を算出し、前記排気温度偏差と前記排気弁サブリフトとの関係が予め設定された排気温度偏差〜排気弁サブリフトマップにより排気弁サブリフトを算出するように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンにおいては、内部ＥＧＲコントローラにおいて、差圧検出手段によるＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧検出値に基づき、前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトを減少させ、あるいは前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトの位相を遅らせるように構成したので、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量が増加してＤＰＦ出入口間における前記差圧検出値が増加すると、内部ＥＧＲコントローラにより排気弁サブリフト量調整手段を操作して排気弁サブリフト量を減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させ、あるいは排気弁サブリフト位相調整手段を操作して排気弁サブリフト位相を遅らせることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００１５】
従って、本発明によれば、かかる内部ＥＧＲ量の減少によって排気温度を低下することができることとなり、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量の増加によってＤＰＦ入口排気圧力と燃焼室内の圧力との圧力差が大きくなって内部ＥＧＲ量が増加するのを抑制できて、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【００１６】
また本発明は、排気温度検出手段からの排気温度の検出値がエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラをそなえ、さらに好ましくは該内部ＥＧＲコントローラにおいて、排気温度検出値とエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度との差である排気温度偏差と排気弁サブリフトとの関係マップにより排気弁サブリフトを算出するように構成したので、前記ＤＰＦが設けられているエンジン及び該ＤＰＦを備えないエンジンの双方において、内部ＥＧＲコントローラによって、排気温度センサによる排気温度の検出値に基づき、該排気温度の検出値がエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって設定された基準排気温度、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度を超えたとき、排気弁サブリフト量調整手段を操作して前記排気弁サブリフトを前記許容最大排気温度に対応する許容サブリフト以下に減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００１７】
従って、本発明によれば、排気温度の検出値を用いて排気弁サブリフト量を許容サブリフト以下に制御するという、きわめて簡単で低コストの手段で以って、排気温度の上昇時に内部ＥＧＲ量を減少させることによって、排気温度を適正温度まで低下させることが可能となり、これにより、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【００１８】
以上より、要するに本発明によれば、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付きエンジンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は本発明の第１〜第２実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンの内部ＥＧＲ制御装置の全体構成図である。
図１において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）、１ａはエンジン１００のシリンダ内に形成された燃焼室、２はピストン、３はクランク軸である。
４は各シリンダヘッドに形成された吸気ポート、５は各吸気ポート４を開閉する吸気弁、１２は前記各吸気ポート６への吸気が集合する吸気マニホールド、６は各シリンダヘッドに形成された排気ポート、７は前記各排気ポート６を開閉する排気弁、１１は前記各排気ポート６からの排気ガスが集合する排気マニホールドである。
【００２１】
１０は過給機で、前記排気マニホールド１７を通った排気ガスにより駆動されるタービン１０ａ及び該タービン１０ａにより直結駆動されて前記吸気マニホールド１２側に吸気を圧送するコンプレッサ１０ｂをそなえている。
前記過給機１０のタービン１０ａ出口に接続される排気管１３の管路中には、排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）１４が設けられている。
【００２２】
かかる４サイクルディーゼルエンジンにおいて、前記過給機１０のコンプレッサ１０ｂから圧送された吸気（空気）は、吸気マニホールド１２から各シリンダの吸気ポート４に分配され、吸気弁５の開弁により燃焼室１ａ内に導入される。
前記各燃焼室１ａでの着火燃焼後の排気ガスは、排気弁７の開弁により排気ポート６を通って排気マニホールド１１に溜められてから、過給機１０に送り込まれて該過給機１０のタービン１０ａを駆動する。そして、該タービン１０ａ駆動後の排気ガスは前記排気管１３を通って前記ＤＰＦ１４に入り、ここでパティキュレート（微小固形物）を除去されて図示しない排ガス浄化触媒装置で浄化されて外気中に排出される。
また、動弁装置においては、前記クランク軸３より前記吸気カム軸及び吸気カムが回転駆動されることにより、前記吸気弁５が各吸気ポート４を開閉し、前記クランク軸３により排気カム軸及び排気カムが回転駆動されることにより前記排気弁７が各排気ポート６を開閉する。
本発明は、以上のような４サイクルエンジンにおける内部ＥＧＲシステムの改良に係るものである。
【００２３】
図１において、内部ＥＧＲコントローラは符号２０で示され、該内部ＥＧＲコントローラ２０には、前記エンジン１００の負荷を検出する負荷検出器１９からエンジン負荷の検出値、前記エンジン１００のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器１８からエンジン回転数の検出値、前記エンジン１００の排気温度として前記排気マニホールド１１における排気温度を検出する排気温度センサ１７から排気温度の検出値がそれぞれ入力される。
また、前記排気管１３のＤＰＦ１４入口及び出口にはＤＰＦ入口圧力センサ１５及びＤＰＦ出口圧力センサ１６が設置され、各圧力センサ１５，１６からの排気圧力検出値は前記内部ＥＧＲコントローラ２０に入力される。
【００２４】
前記内部ＥＧＲコントローラ２０では、前記各検出信号に基づき、排気弁内部ＥＧＲ方式における排気弁サブリフト量を算出して排気弁サブリフト量調整手段３０に出力するとともに、排気弁サブリフト位相を算出して排気弁サブリフト位相調整手段４０に出力する。
前記排気弁サブリフト量調整手段３０及び排気弁サブリフト位相調整手段４０は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０からの排気弁サブリフト量算出値及び排気弁サブリフト位相算出値に基づき、排気弁タペットあるいは排気カム軸に付設された公知の排気弁内部ＥＧＲ駆動手段によって、排気弁サブリフト量あるいは排気弁サブリフト位相を調整する。
次に本発明の第１〜第２実施例に係る排気弁内部ＥＧＲ方式による排気弁サブリフト量及び排気弁サブリフト位相の制御手段について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図２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排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
図２において、前記ＤＰＦ入口圧力センサ１５からのＤＰＦ入口圧力Ｐ１の検出値及びＤＰＦ出口圧力センサ１６からのＤＰＦ出口圧力Ｐ２の検出値は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０のＤＰＦ差圧算出部２１に入力される。該ＤＰＦ差圧算出部２１においては、前記ＤＰＦ入口圧力Ｐ１とＤＰＦ出口圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を算出して、排気弁サブリフト量算出部２３及び排気弁サブリフト位相算出部２５に入力する。
【００２６】
ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係が設定された差圧／サブリフト量設定部２２には、図３に示されるように、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係が、ＤＰＦ差圧が増加するに従い排気弁サブリフト量が減少するように設定されている。
また、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係が設定された差圧／サブリフト位相設定部２４には、図４に示されるように、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係が、ＤＰＦ差圧が増加するに従い排気弁サブリフト位相を遅らせるように設定されている。
【００２７】
前記排気弁サブリフト量算出部２３においては、前記ＤＰＦ差圧算出部２１におけるＤＰＦ差圧の検出値（算出値）に対応する排気弁サブリフト量Ｈｓ（図６参照）を算出して、前記排気弁サブリフト量調整手段３０に伝送する。従って、該排気弁サブリフト量調整手段３０によって、ＤＰＦ差圧が増加したときは排気弁サブリフト量を減少させて排気温度の上昇を抑え、ＤＰＦ差圧が減少したときは排気弁サブリフト量を増加させてＮＯｘ量低減作用を促進する。
また、前記排気弁サブリフト位相算出部２５においては、前記ＤＰＦ差圧算出部２１におけるＤＰＦ差圧の検出値（算出値）に対応する排気弁サブリフト位相θｓ（図６参照）を算出して、前記排気弁サブリフト位相調整手段４０に伝送する。従って、該排気弁サブリフト位相調整手段４０によって、ＤＰＦ差圧が増加したときは排気弁サブリフト位相θｓを遅らせて排気温度の上昇を抑え、ＤＰＦ差圧が減少したときは排気弁サブリフト位相θｓを進めてＮＯｘ量低減作用を促進する。
【００２８】
以上の第１実施例によれば、排気管１３に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）１４が設けられているエンジンにおいては、内部ＥＧＲコントローラ２０において、ＤＰＦ入口圧力Ｐ１の検出値及びＤＰＦ出口圧力Ｐ２の検出値に基づくＤＰＦ１４出入口間の排気ガスの差圧（Ｐ１−Ｐ２）検出値に基づき、前記差圧の増加に従い排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させ、あるいは前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトの位相θｓを遅らせるように構成したので、ＤＰＦ１４におけるパティキュレートの堆積量が増加してＤＰＦ１４出入口間における前記差圧検出値が増加すると、内部ＥＧＲコントローラ２０により排気弁サブリフト量調整手段３０を操作して排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させ、あるいは排気弁サブリフト位相調整手段４０を操作して排気弁サブリフト位相θｓを遅らせることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００２９】
従って、かかる第１実施例によれば、前記のような内部ＥＧＲ量の減少によって排気温度を低下することができることとなり、ＤＰＦ１４におけるパティキュレートの堆積量の増加によってＤＰＦ入口排気圧力Ｐ１と燃焼室１ａ内の圧力との圧力差が大きくなって内部ＥＧＲ量が増加するのを抑制できて、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【実施例２】
【００３０】
図５（Ａ）は本発明の第２実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
図５（Ａ）において、前記負荷検出器１９からのエンジン負荷の検出値、及びエンジン回転数検出器１８からのエンジン回転数の検出値は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０の基準排気温度設定部３１に入力される。該基準排気温度設定部３１においては、エンジン負荷及びエンジン回転数に対応して、許容最高排気温度即ち基準排気温度が設定されている。
また、前記排気温度センサ１７からの排気温度の検出値は排気温度偏差算出部３２に入力される。
【００３１】
排気温度偏差算出部３２においては、前記排気温度の検出値Ｔと基準排気温度Ｔ０との差である排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）を算出し、排気弁サブリフト算出部３４に入力する。
排気弁サブリフト量と前記排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）との関係が設定された排気弁サブリフト／排気温度偏差設定部３３においては、図５（Ｂ）に示されるように、排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）が大きくなるに従い排気弁サブリフト量が小さくなるように設定されている。
前記排気弁サブリフト算出部３４においては、前記排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）の算出値に対応する排気弁サブリフト量を前記排気弁サブリフト／排気温度偏差設定部３３から算出し、前記排気弁サブリフト量調整手段３０に伝送する。
従って、該排気弁サブリフト量調整手段３０によって、排気温度が許容最高排気温度Ｔ０を超えたときには排気弁サブリフト量を減少させて排気弁内部ＥＧＲ量を減少させ、排気温度を前記許容最高排気温度Ｔ０以下に低下させる。
【００３２】
以上の第２実施例によれば、排気温度センサ１７検出手段からの排気温度の検出値Ｔがエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジンの運転条件によって設定された基準排気温度Ｔ０を超えたとき、排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させる内部ＥＧＲコントローラ２０をそなえ、該内部ＥＧＲコントローラ２０においてエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した排気温度検出値Ｔと許容最大排気温度Ｔ０との差である排気温度偏差と排気弁サブリフト量との関係マップにより排気弁サブリフト量Ｈｓを算出するように構成したので、前記ＤＰＦ１４が設けられているエンジン及び該ＤＰＦ１４を備えないエンジンの双方において、内部ＥＧＲコントローラ２０によって、排気温度センサ１７による排気温度の検出値Ｔに基づき、該排気温度の検出値Ｔが、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設定された基準排気温度Ｔ０つまりエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度を超えたとき、排気弁サブリフト量調整手段３０を操作して前記排気弁サブリフト量Ｈｓを前記許容最大排気温度Ｔ０に対応する許容サブリフト以下に減少させることにより、内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００３３】
従って、かかる第２実施例によれば、排気温度の検出値を用いて排気弁サブリフト量を許容サブリフト以下に制御するという、きわめて簡単で低コストの手段で以って、排気温度の上昇時に内部ＥＧＲ量を減少させることによって、排気温度を適正温度まで低下させることが可能となり、これにより、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンの排気弁内部ＥＧＲ方式において、ＤＰＦの差圧及び排気温度と内部ＥＧＲ量との関係を最適に制御することにより、排気温度の上昇に伴うエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止して、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付きエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１〜第２実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンにおける内部ＥＧＲ制御装置の全体構成図である。
【図２】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排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
【図３】前記第１実施例におけるＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係線図である。
【図４】前記第１実施例におけるＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係線図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図、（Ｂ）排気温度偏差と排気弁サブリフト量との関係線図である。
【図６】排気弁内部ＥＧＲのタイミング線図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ 燃焼室
２ ピストン
４ 吸気ポート
５ 吸気弁
６ 排気ポート
７ 排気弁
１０ 過給機
１１ 排気マニホールド
１２ 吸気マニホールド
１３ 排気管
１４ ＤＰＦ
１５ ＤＰＦ入口圧力センサ
１６ ＤＰＦ出口圧力センサ
１７ 排気温度センサ
１８ エンジン回転数検出器
１９ 負荷検出器
３０ 排気弁サブリフト量調整手段
４０ 排気弁サブリフト位相調整手段
１００ エンジン（４サイクルディーゼルエンジン）
Ｅｘ 排気弁主リフト
Ｅｓ 排気弁サブリフト
【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、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）をそなえて、吸気行程時に排気弁を微小量サブリフトさせて排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンに関する。
【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、吸気行程時に排気弁を排気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させる排気弁サブリフト方式即ち排気弁内部ＥＧＲ方式からなる内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンが提供されている。
かかる排気弁内部ＥＧＲ方式は、図６に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態に
ある吸気行程時に、排気弁を排気行程時の主リフトExとは位相θｓだけ離れて微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させることにより、内部ＥＧＲを行いＮＯｘの発生を抑制している。
【０００３】
また、内部ＥＧＲシステムを備えたエンジンに関する技術として、特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）、特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）等が提供されている。
特許文献１の技術においては、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、負圧と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２（特開平１０−２５２５１２号公報）にて提供された技術においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして、内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上し、軽負荷時における自着火性を向上し安定燃焼域を拡大している。
特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）の技術においては、バルブタイミング可変機構、排気絞り弁等を設け、要求内部ＥＧＲガス量が大きい場合には、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成している。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３３７２６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５２５１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気弁内部ＥＧＲ方式（排気弁サブリフト方式）の内部ＥＧＲシステムをそなえたエンジンにおいては、図６に示されるように、吸気弁が主リフトＩｎ状態にある吸気行程時に、排気弁を微小量（リフトＨｓ）サブリフトＥｓさせて、排気ポート（排気通路）内の排気ガスの一部を燃焼室内に還流して吸気に混入させるため、排気弁のサブリフトＥｓのリフト量Ｈｓを大きくし、あるいはサブリフトの位相を早めて（θｓを小さくして）内部ＥＧＲ量を多くすることにより、ＮＯｘ発生量を少なくすると、サブリフトＥｓ時に燃焼室内に還流する排気ガス量が増加することから燃焼温度及び排気温度が上昇し、該排気温度の上昇度が限度を超えると、エンジンの熱負荷の増大や、燃焼温度の上昇分がＮＯｘの発生を助長して逆にＥＧＲによるＮＯｘ低減効果が低下するという問題点を抱えている。
【０００７】
特に、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンにおいては、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量が増加して該ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧が増加すると、ＤＰＦ入口排気圧力と燃焼室内の圧力との圧力差が大きくなって、排気弁内部ＥＧＲ方式での内部ＥＧＲ量が増加し、前記のような排気温度の過大な上昇及びこれによる前記問題点を誘発する度合いが大きくなる。
以上の問題点はエンジン負荷やエンジン回転数が高くなる高負荷、高回転域でより顕著となる。
【０００８】
尚、前記特許文献１（特開平７−１３３７２６号公報）においては、排気行程時に、吸気弁を吸気行程時の主リフトとは離れて微小量サブリフトさせ、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、該燃焼ガスを吸気弁の主リフトによる開弁時に燃焼室に還流するようにした内部ＥＧＲシステムをそなえた４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
また、特許文献２（特開平１０−２５２５１２号公報）においては、エンジン負荷が小さくなるほど吸気弁と排気弁との開弁重合期間を大きくして内部ＥＧＲガス量を増加することにより吸気加熱効果を向上した４サイクルエンジンが開示されているにとどまり、
さらに特許文献３（特開２０００−２０４９８４号公報）においては、吸気弁内部ＥＧＲ方式において、吸気弁の開弁時期を進角させるとともに排気弁の閉弁時期を進角させ、排気絞り弁の開度を小さくして、大量のＥＧＲガスを吸気ポート内に送り込むように構成しているにとどまり、
前記のような、排気弁内部ＥＧＲ方式での内部ＥＧＲを行うエンジンにおける、内部ＥＧＲ量の増加と排気温度の上昇による問題点を解決する手段は、前記特許文献１，２，３には示されていない。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンの排気弁内部ＥＧＲ方式において、ＤＰＦの差圧及び排気温度と内部ＥＧＲ量との関係を最適に制御することにより、排気温度の上昇に伴うエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止して、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付き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】
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するもので、排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、次のように構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
（１）ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえる。
（２）ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁の主リフトに対する前記排気弁サブリフトの位相を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトの位相を遅らせる内部ＥＧＲコントローラとをそなえる。
【００１２】
また本発明は、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記エンジンの排気温度を検出する排気温度センサと、前記排気温度の検出値が前記エンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする。
【００１３】
かかる発明において、好ましくは次のように構成する。
即ち、前記内部ＥＧＲコントローラは、前記基準排気温度を前記エンジンの負荷とエンジン回転数とによって該エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度に設定し、前記基準排気温度と前記排気温度センサからの排気温度検出値との差である排気温度偏差を算出し、前記排気温度偏差と前記排気弁サブリフトとの関係が予め設定された排気温度偏差〜排気弁サブリフトマップにより排気弁サブリフトを算出するように構成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排気ガス通路に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンにおいては、内部ＥＧＲコントローラにおいて、差圧検出手段によるＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧検出値に基づき、前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトを減少させ、あるいは前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトの位相を遅らせるように構成したので、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量が増加してＤＰＦ出入口間における前記差圧検出値が増加すると、内部ＥＧＲコントローラにより排気弁サブリフト量調整手段を操作して排気弁サブリフト量を減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させ、あるいは排気弁サブリフト位相調整手段を操作して排気弁サブリフト位相を遅らせることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００１５】
従って、本発明によれば、かかる内部ＥＧＲ量の減少によって排気温度を低下することができることとなり、ＤＰＦにおけるパティキュレートの堆積量の増加によってＤＰＦ入口排気圧力と燃焼室内の圧力との圧力差が大きくなって内部ＥＧＲ量が増加するのを抑制できて、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【００１６】
また本発明は、排気温度検出手段からの排気温度の検出値がエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラをそなえ、さらに好ましくは該内部ＥＧＲコントローラにおいて、排気温度検出値とエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度との差である排気温度偏差と排気弁サブリフトとの関係マップにより排気弁サブリフトを算出するように構成したので、前記ＤＰＦが設けられているエンジン及び該ＤＰＦを備えないエンジンの双方において、内部ＥＧＲコントローラによって、排気温度センサによる排気温度の検出値に基づき、該排気温度の検出値がエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジン運転条件によって設定された基準排気温度、つまりエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度を超えたとき、排気弁サブリフト量調整手段を操作して前記排気弁サブリフトを前記許容最大排気温度に対応する許容サブリフト以下に減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００１７】
従って、本発明によれば、排気温度の検出値を用いて排気弁サブリフト量を許容サブリフト以下に制御するという、きわめて簡単で低コストの手段で以って、排気温度の上昇時に内部ＥＧＲ量を減少させることによって、排気温度を適正温度まで低下させることが可能となり、これにより、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【００１８】
以上より、要するに本発明によれば、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付きエンジンを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は本発明の第１〜第２実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンの内部ＥＧＲ制御装置の全体構成図である。
図１において、１００はエンジン（４サイクルディーゼルエンジン）、１ａはエンジン１００のシリンダ内に形成された燃焼室、２はピストン、３はクランク軸である。
４は各シリンダヘッドに形成された吸気ポート、５は各吸気ポート４を開閉する吸気弁、１２は前記各吸気ポート６への吸気が集合する吸気マニホールド、６は各シリンダヘッドに形成された排気ポート、７は前記各排気ポート６を開閉する排気弁、１１は前記各排気ポート６からの排気ガスが集合する排気マニホールドである。
【００２１】
１０は過給機で、前記排気マニホールド１７を通った排気ガスにより駆動されるタービン１０ａ及び該タービン１０ａにより直結駆動されて前記吸気マニホールド１２側に吸気を圧送するコンプレッサ１０ｂをそなえている。
前記過給機１０のタービン１０ａ出口に接続される排気管１３の管路中には、排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）１４が設けられている。
【００２２】
かかる４サイクルディーゼルエンジンにおいて、前記過給機１０のコンプレッサ１０ｂから圧送された吸気（空気）は、吸気マニホールド１２から各シリンダの吸気ポート４に分配され、吸気弁５の開弁により燃焼室１ａ内に導入される。
前記各燃焼室１ａでの着火燃焼後の排気ガスは、排気弁７の開弁により排気ポート６を通って排気マニホールド１１に溜められてから、過給機１０に送り込まれて該過給機１０のタービン１０ａを駆動する。そして、該タービン１０ａ駆動後の排気ガスは前記排気管１３を通って前記ＤＰＦ１４に入り、ここでパティキュレート（微小固形物）を除去されて図示しない排ガス浄化触媒装置で浄化されて外気中に排出される。
また、動弁装置においては、前記クランク軸３より前記吸気カム軸及び吸気カムが回転駆動されることにより、前記吸気弁５が各吸気ポート４を開閉し、前記クランク軸３により排気カム軸及び排気カムが回転駆動されることにより前記排気弁７が各排気ポート６を開閉する。
本発明は、以上のような４サイクルエンジンにおける内部ＥＧＲシステムの改良に係るものである。
【００２３】
図１において、内部ＥＧＲコントローラは符号２０で示され、該内部ＥＧＲコントローラ２０には、前記エンジン１００の負荷を検出する負荷検出器１９からエンジン負荷の検出値、前記エンジン１００のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器１８からエンジン回転数の検出値、前記エンジン１００の排気温度として前記排気マニホールド１１における排気温度を検出する排気温度センサ１７から排気温度の検出値がそれぞれ入力される。
また、前記排気管１３のＤＰＦ１４入口及び出口にはＤＰＦ入口圧力センサ１５及びＤＰＦ出口圧力センサ１６が設置され、各圧力センサ１５，１６からの排気圧力検出値は前記内部ＥＧＲコントローラ２０に入力される。
【００２４】
前記内部ＥＧＲコントローラ２０では、前記各検出信号に基づき、排気弁内部ＥＧＲ方式における排気弁サブリフト量を算出して排気弁サブリフト量調整手段３０に出力するとともに、排気弁サブリフト位相を算出して排気弁サブリフト位相調整手段４０に出力する。
前記排気弁サブリフト量調整手段３０及び排気弁サブリフト位相調整手段４０は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０からの排気弁サブリフト量算出値及び排気弁サブリフト位相算出値に基づき、排気弁タペットあるいは排気カム軸に付設された公知の排気弁内部ＥＧＲ駆動手段によって、排気弁サブリフト量あるいは排気弁サブリフト位相を調整する。
次に本発明の第１〜第２実施例に係る排気弁内部ＥＧＲ方式による排気弁サブリフト量及び排気弁サブリフト位相の制御手段について説明する。
【実施例１】
【００２５】
図２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排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
図２において、前記ＤＰＦ入口圧力センサ１５からのＤＰＦ入口圧力Ｐ１の検出値及びＤＰＦ出口圧力センサ１６からのＤＰＦ出口圧力Ｐ２の検出値は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０のＤＰＦ差圧算出部２１に入力される。該ＤＰＦ差圧算出部２１においては、前記ＤＰＦ入口圧力Ｐ１とＤＰＦ出口圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を算出して、排気弁サブリフト量算出部２３及び排気弁サブリフト位相算出部２５に入力する。
【００２６】
ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係が設定された差圧／サブリフト量設定部２２には、図３に示されるように、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係が、ＤＰＦ差圧が増加するに従い排気弁サブリフト量が減少するように設定されている。
また、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係が設定された差圧／サブリフト位相設定部２４には、図４に示されるように、ＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係が、ＤＰＦ差圧が増加するに従い排気弁サブリフト位相を遅らせるように設定されている。
【００２７】
前記排気弁サブリフト量算出部２３においては、前記ＤＰＦ差圧算出部２１におけるＤＰＦ差圧の検出値（算出値）に対応する排気弁サブリフト量Ｈｓ（図６参照）を算出して、前記排気弁サブリフト量調整手段３０に伝送する。従って、該排気弁サブリフト量調整手段３０によって、ＤＰＦ差圧が増加したときは排気弁サブリフト量を減少させて排気温度の上昇を抑え、ＤＰＦ差圧が減少したときは排気弁サブリフト量を増加させてＮＯｘ量低減作用を促進する。
また、前記排気弁サブリフト位相算出部２５においては、前記ＤＰＦ差圧算出部２１におけるＤＰＦ差圧の検出値（算出値）に対応する排気弁サブリフト位相θｓ（図６参照）を算出して、前記排気弁サブリフト位相調整手段４０に伝送する。従って、該排気弁サブリフト位相調整手段４０によって、ＤＰＦ差圧が増加したときは排気弁サブリフト位相θｓを遅らせて排気温度の上昇を抑え、ＤＰＦ差圧が減少したときは排気弁サブリフト位相θｓを進めてＮＯｘ量低減作用を促進する。
【００２８】
以上の第１実施例によれば、排気管１３に排気ガス中のパティキュレート（微小固形物）を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）１４が設けられているエンジンにおいては、内部ＥＧＲコントローラ２０において、ＤＰＦ入口圧力Ｐ１の検出値及びＤＰＦ出口圧力Ｐ２の検出値に基づくＤＰＦ１４出入口間の排気ガスの差圧（Ｐ１−Ｐ２）検出値に基づき、前記差圧の増加に従い排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させ、あるいは前記差圧の増加に従い排気弁サブリフトの位相θｓを遅らせるように構成したので、ＤＰＦ１４におけるパティキュレートの堆積量が増加してＤＰＦ１４出入口間における前記差圧検出値が増加すると、内部ＥＧＲコントローラ２０により排気弁サブリフト量調整手段３０を操作して排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させることにより内部ＥＧＲ量を減少させ、あるいは排気弁サブリフト位相調整手段４０を操作して排気弁サブリフト位相θｓを遅らせることにより内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００２９】
従って、かかる第１実施例によれば、前記のような内部ＥＧＲ量の減少によって排気温度を低下することができることとなり、ＤＰＦ１４におけるパティキュレートの堆積量の増加によってＤＰＦ入口排気圧力Ｐ１と燃焼室１ａ内の圧力との圧力差が大きくなって内部ＥＧＲ量が増加するのを抑制できて、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【実施例２】
【００３０】
図５（Ａ）は本発明の第２実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
図５（Ａ）において、前記負荷検出器１９からのエンジン負荷の検出値、及びエンジン回転数検出器１８からのエンジン回転数の検出値は、前記内部ＥＧＲコントローラ２０の基準排気温度設定部３１に入力される。該基準排気温度設定部３１においては、エンジン負荷及びエンジン回転数に対応して、許容最高排気温度即ち基準排気温度が設定されている。
また、前記排気温度センサ１７からの排気温度の検出値は排気温度偏差算出部３２に入力される。
【００３１】
排気温度偏差算出部３２においては、前記排気温度の検出値Ｔと基準排気温度Ｔ０との差である排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）を算出し、排気弁サブリフト算出部３４に入力する。
排気弁サブリフト量と前記排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）との関係が設定された排気弁サブリフト／排気温度偏差設定部３３においては、図５（Ｂ）に示されるように、排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）が大きくなるに従い排気弁サブリフト量が小さくなるように設定されている。
前記排気弁サブリフト算出部３４においては、前記排気温度偏差（Ｔ−Ｔ０）の算出値に対応する排気弁サブリフト量を前記排気弁サブリフト／排気温度偏差設定部３３から算出し、前記排気弁サブリフト量調整手段３０に伝送する。
従って、該排気弁サブリフト量調整手段３０によって、排気温度が許容最高排気温度Ｔ０を超えたときには排気弁サブリフト量を減少させて排気弁内部ＥＧＲ量を減少させ、排気温度を前記許容最高排気温度Ｔ０以下に低下させる。
【００３２】
以上の第２実施例によれば、排気温度センサ１７検出手段からの排気温度の検出値Ｔがエンジン負荷、エンジン回転数等のエンジンの運転条件によって設定された基準排気温度Ｔ０を超えたとき、排気弁サブリフト量Ｈｓを減少させる内部ＥＧＲコントローラ２０をそなえ、該内部ＥＧＲコントローラ２０においてエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した排気温度検出値Ｔと許容最大排気温度Ｔ０との差である排気温度偏差と排気弁サブリフト量との関係マップにより排気弁サブリフト量Ｈｓを算出するように構成したので、前記ＤＰＦ１４が設けられているエンジン及び該ＤＰＦ１４を備えないエンジンの双方において、内部ＥＧＲコントローラ２０によって、排気温度センサ１７による排気温度の検出値Ｔに基づき、該排気温度の検出値Ｔが、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設定された基準排気温度Ｔ０つまりエンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度を超えたとき、排気弁サブリフト量調整手段３０を操作して前記排気弁サブリフト量Ｈｓを前記許容最大排気温度Ｔ０に対応する許容サブリフト以下に減少させることにより、内部ＥＧＲ量を減少させることが可能となる。
【００３３】
従って、かかる第２実施例によれば、排気温度の検出値を用いて排気弁サブリフト量を許容サブリフト以下に制御するという、きわめて簡単で低コストの手段で以って、排気温度の上昇時に内部ＥＧＲ量を減少させることによって、排気温度を適正温度まで低下させることが可能となり、これにより、排気温度の過大な上昇によるエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、特にＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられているエンジンの排気弁内部ＥＧＲ方式において、ＤＰＦの差圧及び排気温度と内部ＥＧＲ量との関係を最適に制御することにより、排気温度の上昇に伴うエンジン熱負荷の増大及びＮＯｘ低減効果の低下を防止して、エンジンの全運転域においてエンジン強度及び耐久性の低下を伴うことなくＥＧＲによるＮＯｘ低減効果を発揮し得る内部ＥＧＲシステム付きエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１〜第２実施例に係る内部ＥＧＲシステムを備えた４サイクルディーゼルエンジンにおける内部ＥＧＲ制御装置の全体構成図である。
【図２】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排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図である。
【図３】前記第１実施例におけるＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト量との関係線図である。
【図４】前記第１実施例におけるＤＰＦ差圧と排気弁サブリフト位相との関係線図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第２実施例に係る４サイクルディーゼルエンジンにおける排気弁内部ＥＧＲシステムの制御ブロック図、（Ｂ）排気温度偏差と排気弁サブリフト量との関係線図である。
【図６】排気弁内部ＥＧＲのタイミング線図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ 燃焼室
２ ピストン
４ 吸気ポート
５ 吸気弁
６ 排気ポート
７ 排気弁
１０ 過給機
１１ 排気マニホールド
１２ 吸気マニホールド
１３ 排気管
１４ ＤＰＦ
１５ ＤＰＦ入口圧力センサ
１６ ＤＰＦ出口圧力センサ
１７ 排気温度センサ
１８ エンジン回転数検出器
１９ 負荷検出器
３０ 排気弁サブリフト量調整手段
４０ 排気弁サブリフト位相調整手段
１００ エンジン（４サイクルディーゼルエンジン）
Ｅｘ 排気弁主リフト
Ｅｓ 排気弁サブリフト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【請求項２】
排気ガス通路に排気ガス中の煤を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁の主リフトに対する前記排気弁サブリフトの位相を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトの位相を遅らせる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とするＤＰＦをそなえた内部ＥＧＲシステム。
【請求項３】
吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記エンジンの排気温度を検出する排気温度センサと、前記排気温度の検出値が前記エンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【請求項４】
前記内部ＥＧＲコントローラは、前記基準排気温度を前記エンジンの負荷とエンジン回転数とによって該エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度に設定し、前記基準排気温度と前記排気温度センサからの排気温度検出値との差である排気温度偏差を算出し、前記排気温度偏差と前記排気弁サブリフトとの関係が予め設定された排気温度偏差〜排気弁サブリフトマップにより排気弁サブリフトを算出するように構成されたことを特徴とする請求項３記載の内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【請求項１】
排気ガス通路に排気ガス中の微小固形物を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁のサブリフト量を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【請求項２】
排気ガス通路に排気ガス中の煤を除去するＤＰＦ（黒煙除去装置）が設けられるとともに、吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記ＤＰＦ出入口間の排気ガスの差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出値に基づき前記排気弁の主リフトに対する前記排気弁サブリフトの位相を算出し前記差圧の増加に従い前記排気弁サブリフトの位相を遅らせる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とするＤＰＦをそなえた内部ＥＧＲシステム。
【請求項３】
吸気行程時に排気行程時の排気弁の主リフトとは離れて該排気弁を微小量サブリフトさせて、排気通路内の排気ガスの一部を燃焼室内に送り込んで吸気に混入させる排気弁内部ＥＧＲとを行うように構成された内部ＥＧＲシステム付きエンジンにおいて、前記エンジンの排気温度を検出する排気温度センサと、前記排気温度の検出値が前記エンジンの運転条件によって設定された基準排気温度を超えたとき前記排気弁サブリフトを減少させる内部ＥＧＲコントローラとをそなえたことを特徴とする内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【請求項４】
前記内部ＥＧＲコントローラは、前記基準排気温度を前記エンジンの負荷とエンジン回転数とによって該エンジン負荷及びエンジン回転数に対応した許容最大排気温度に設定し、前記基準排気温度と前記排気温度センサからの排気温度検出値との差である排気温度偏差を算出し、前記排気温度偏差と前記排気弁サブリフトとの関係が予め設定された排気温度偏差〜排気弁サブリフトマップにより排気弁サブリフトを算出するように構成されたことを特徴とする請求項３記載の内部ＥＧＲシステム付きエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１５７１５８（Ｐ２００８−１５７１５８Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４８６８９（Ｐ２００６−３４８６８９）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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