JPS6211178B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6211178B2
JPS6211178B2 JP53154003A JP15400378A JPS6211178B2 JP S6211178 B2 JPS6211178 B2 JP S6211178B2 JP 53154003 A JP53154003 A JP 53154003A JP 15400378 A JP15400378 A JP 15400378A JP S6211178 B2 JPS6211178 B2 JP S6211178B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
egr
intake
exhaust
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53154003A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5581253A (en
Inventor
Hiromichi Bito
Yasuo Nakajima
Rikuo Onoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP15400378A priority Critical patent/JPS5581253A/ja
Publication of JPS5581253A publication Critical patent/JPS5581253A/ja
Publication of JPS6211178B2 publication Critical patent/JPS6211178B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L2003/25Valve configurations in relation to engine

Landscapes

  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の排気還流制御装置に関す
る。
内燃機関から排出される有害排気成分である
NOxを低減するシステムとして、排気の一部を
吸気中に還流し、燃焼を抑制する排気還流(略称
EGR)が知られている(特開昭51−136033号公
報)。従来、この排気還流は一般的に排気の排圧
と吸気管負圧の差圧を利用して行われていた。ま
た、デイーゼルエンジンのように吸気管負圧のほ
とんどない場合には、第1図に示すように、絞弁
1または2により吸気通路3や排気通路4の有効
断面積を絞つて、排気還流通路5にかかる排圧と
吸気管負圧の差圧を増大し、排気還流を行つてい
た。しかしながら、このデイーゼルエンジンの排
気還流は、吸気管負圧や排圧を増大するものであ
るので、いわゆるポンピングロスが増大し、燃費
が悪化する不都合があつた。
一方、燃費を向上しようとする場合、吸気量を
制御するための絞弁をなくして吸気管負圧をほと
んどなくし、ポンピングロスを低減することは最
も有効な手段の一つであるが、しかし、この内燃
機関は吸気管負圧がほとんど発生しないので排圧
と吸気管負圧との差圧がきわめて低く、従来のよ
うな排圧と吸気管負圧の差圧を利用しての排気還
流ではEGR絶対量が不足する結果を招くという
問題があつた。また、前述の如き従来のデイーゼ
ルエンジンに用いられていた排気還流手段をこの
内燃機関に用いると、機関が有するポンピングロ
ス低減効果を減殺させてしまうという問題があつ
た。
本発明はかかる問題を解決するために創案され
たものであつて、吸気弁が閉じた後に吸入行程に
おいて発生する気筒内負圧と排圧の差圧を利用し
て気筒内に直接排気還流するように構成し、特に
吸気管負圧の少ない内燃機関にも好適な、燃費を
悪化させずに効果的にNOxの低減をはたすこと
ができる排気還流制御装置を提供するものであ
る。
本発明を添付図面に示した実施例に基いて説明
する。
第2図に示す実施例は吸気弁11のバルブタイ
ミング(すなわち、開弁時期、開弁期間、バルブ
リフト量)が、負荷に応じて例えば油圧シリンダ
などを介して回転軸方向に移動する3次元カム1
3により可変的に制御される内燃機関(例えば特
開昭55−69715号、特開昭55−87834号、特開昭55
−87835号公報参照)に適用したものである。こ
の3次元カム13は、第3図から第5図までに示
すような、断面葉様の柱状プロフイルを有し、カ
ム軸の軸方向の移動により低負荷域から高負荷域
まで、吸気弁11および後述する排気還流弁
(EGR弁)14のバルブタイミングを可変的に制
御するように形成されている。このEGR弁14
は、排気還流のタイミングと排気還流量(EGR
量)を制御するために、燃焼室15と排気還流通
路(EGR通路)16との間に介装され、吸気弁
11と排気弁17に対して第3弁として作動す
る。尚、第3弁は、燃焼室から離して設けると、
燃焼室からその第3弁までの通路は燃焼に対し
て、悪い影響を及ぼすために、第3弁は燃焼室に
設けることが望ましい。EGR通路16はシリン
ダヘツド10を貫通して排気通路18と燃焼室1
5を連絡し、吸気弁11が閉じた後の吸入行程で
発生する気筒内負圧Faと排圧Fbの差圧を利用し
て排気の一部を燃焼室15に直接排気還流
(EGR)する働きをしている。このため、EGR弁
14は吸入行程において吸気弁11が閉じた後に
開弁するように、第2ロツカーアーム19を介し
て前記カム13により駆動制御される。第2ロツ
カーアーム19は第1ロツカーアーム12と一体
化してアーム部12a側に延び、上記カム13と
従接するアーム部12aを第1ロツカーアーム1
2と共用している。一方、カム13は鎖線で示し
たベースサークルより高い凸部を吸気弁11のリ
フト部13aとし、ベースサークルより低い凹部
をEGR弁14のリフト部13bとして形成して
いる。EGR弁14のリフト部13bにアーム部
12aを追従させるため、EGR弁14のリター
ンスプリング23より強力なスプリング21が第
2ロツカーアーム19の上方に取付けられてい
る。なお、使用頻度の高い中負荷域でのNOxの
対策を徹底する反面、低負荷時の場合はNOxの
発生が少なく、また高負荷時の場合は高運転性能
が要求されるのでEGRを必要としない。このた
め、第5図の斜線で示すように、EGR弁リフト
部13bは三次元カム13の軸方向の中間部に形
成され中負荷域のみEGRするようになつてい
る。従つて、吸気弁11とEGR弁14のバルブ
タイミングは第6図に示すように運転状態に応じ
て可変的に制御される。
EGR通路16には、第7図に示すような機関
の回転数により制御される補助制御弁30が介装
されている。この補助制御弁30は、排気導入口
31と排気送出口32を有する円筒状シリンダ3
3と、このシリンダ33内に配設され枢軸34を
支点として摺動的に回動する。円板または円柱状
弁体35と、この弁体35に設けた切欠き部35
aと上記シリンダ33とにより形成される通路部
36とを備えている。上記弁体35はアーム37
とロツド38を介して油圧シリンダ39により駆
動され、この油圧シリンダ39は機関の回転数の
増加に伴つて油圧が増加する機関のオイルポンプ
(油圧発生装置)40により圧送される油圧によ
り駆動される。次に、上記実施例の機関運転状態
に応じた作用を説明する。
低負荷域と高負荷域の場合には、EGRを必要
としないためカム13にはEGR弁リフト部13
bが形成されてなく、吸気弁11が閉じた後はベ
ースサークルとなつているため、EGR弁14は
開弁せずEGRは行わない。なお、低負荷域の場
合は吸気量を少く、高負荷域の場合は吸気量を多
く必要とするため、第6図に示すように、低負荷
域の場合は高負荷域に比べて、吸気弁11の開弁
時期が早く、バルブリフト量も小さい。負荷が増
大しカム軸を軸方向に変位させるに従つて相対的
にこの開弁期間およびバルブリフト量が増大する
ようにカム13の吸気弁リフト部13aは形成さ
れているため、適切な吸気量制御が行われる。
中負荷域の場合は次のように作動してEGRを
行う。すなわち、カム13が時計回り方向に回転
して吸気弁11が閉じられた後、カム13に形成
されたEGR弁リフト部13bにアーム部12a
が到達すると、スプリング21に押されて第2ロ
ツカーアーム19がシヤフト20を中心に時計方
向に回動し、EGR弁14が下降して開弁し、こ
れにより排気管18の排気の一部はEGR通路1
6を通つて燃焼室15に還流する。上記リフト部
13bのくぼみの最深部でEGR弁のリフトが最
大となり、以後はEGR弁リフト部13bに応動
してEGR弁14は閉じて行き、カム13のベー
スサークルにアーム部12aが達するとEGR弁
14は完全に閉弁しEGRが終了する。なお、ロ
ツカーアーム12が時計方向に回動するので、吸
気弁11から離れるが、バルブスプリング24の
作用で閉弁状態を維持する。この中間負荷時の吸
気弁11とEGR弁14の開弁期間とバルブリフ
ト量の関係は、第6図の実線で示す如くであつ
て、吸気行程において吸気弁11が下死点よりは
るか前に閉じると同時に、EGR弁14が開弁し
てEGRを行い、このEGR弁14も下死点前に閉
弁してEGRを終了するから、吸気弁11の閉弁
後のピストン22の下降により発生する気筒内負
圧Faと排圧Fbとの比較的大きな差圧により上記
EGRはごくスムーズに行われる。なお、EGR量
はカム13が負荷に対応して相対的に軸方向に移
動することにより増減するが、中負荷域の略中央
に位置する一番使用頻度の高い部分負荷時に最大
のEGR量(またはEGR率)となるように、カム
13のEGR弁リフト部13bは形成されてい
る。
機関の回転数(回転速度)に対しては次のよう
に作動してEGRを行う。すなわち、アイドリン
グ時には、機関の回転数が最低状態にあり、オイ
ルポンプ40で発生する油圧力がごく低いので油
圧シリンダ39は伸長せず、補助制御弁30の弁
体35は排気送出口32を閉じているのでEGR
は行われない。これは、アイドリング時には
NOxの発生がごくわずかであるのでEGRを必要
としないからである。低速回転から高速回転にな
るに伴つて油圧シリンダ39に作用する油圧は増
加するから、相対的にシリンダ39は移動してロ
ツド38とアーム37を介して弁体35を反時計
回り方向に回動する。これにより、排気送出口3
2が徐々に開口するため、排気導入口31から入
つた排気は通路部36を通つて排気送出口32か
ら燃焼室15側のEGR通路16に導入される。
中速域で排気送出口32は全開し最大のEGR量
がEGR通路16に流れる。次に高速域に達する
と弁体35により排気導入口31が徐々に閉弁
し、一定回転数以上に達すると全閉しEGRを終
了する。従つて、同一負荷ならば中速回転域が
EGR率は一番高い。これは、低速域ではNOxの
発生が少なく、高速域では高性能運転が要求され
るためである。
従つて、これらのことから本発明のEGR制御
装置の総合的特性は、第8図に示すように、中速
中負荷域でEGR率が頂点となる理想的なEGR特
性を画くことになる。
なお、上記実施例では、同一のカム軸13cを
用いて吸気弁11と排気弁17の両方の制御を行
つているが、この代りに別々に2本のカム軸とカ
ムを用いて制御しても同様の効果を発揮できると
ともに、更に制御可能範囲を広く採ることができ
る。また、冷間始動時にEGR量を相対的に減少
するようにサーモワツクスの如き感熱性機材を用
いて構成した補助制御弁をEGR通路に介装すれ
ば、更にEGRにおける機関運転性能は向上す
る。
本発明は、吸気弁が閉じた後の吸入行程におい
て発生する気筒内負圧と排圧の差圧を利用して気
筒の燃焼室に直接排気還流するように構成してい
るので、運転状態に応じて制御されるEGR弁と
補助制御弁の開度に対応して吸気管負圧の発生が
ほとんどない内燃機関、特にバルブタイミングを
制御して吸入気量を制御するようにした内燃機関
やデイーゼル機関においても、最も運転頻度の高
い中速かつ中負荷域においてEGR率の最大値を
とり、出力性能が要求される高速、高負荷域や、
もともとNOxの発生量が低い低速、低負荷域で
はEGR率を低減またはカツトし、このようにし
て運転性能を犠性にすることなく排気性能を改善
できるという理想的な特性のEGRを行うことが
でき、かつポンピングロスによる燃費の悪化もな
い。かつ、上記差圧が比較的高いため、噴口から
出るEGRガスの流速は音速に達するスピードに
なり、混合気に強力なスワール(渦流)を起すこ
とができるので、燃焼が促進できる。このよう
に、本発明の排気還流制御装置は機関運転性能や
燃費を損わずに吸気管負圧を持たない内燃機関に
対しても効果的にNOxの低減をはたすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の実施例を示す縦断面図、第2図
は本発明の実施例を示す縦断面図、第3図は第2
図の要部の側面図、第4図は第3図のA−A線に
沿つて切断した縦断面図、第5図は第3図の斜視
図、第6図は第2図に示す実施例のバルブタイミ
ングの特性図、第7図は第2図に示す要部の一部
断面で示した詳細図、第8図は第2図に示す実施
例のEGR率に関する特性図である。 11……吸気弁、13……カム、14……排気
還流弁、15……燃焼室、16……排気還流通
路、18……排気通路、19……第2ロツカーア
ーム、30……補助制御弁を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気通路と燃焼室とを直接的に連通する排気
    還流通路を設け、この排気還流通路の燃焼室との
    接続部に排気還流弁を介装する一方、機関負荷に
    応じて吸気弁の閉時期を可変にすると共に機関中
    負荷域で吸気行程下死点前に閉じるカムを設け、
    かつ前記排気還流弁をこの吸気弁カムに連動する
    カムによつて機関中負荷域で吸気弁が閉じた後の
    吸気行程で開くように構成すると共に、前記排気
    還流通路の途中に機関のアイドリング時に閉じ、
    低中速回転時に開き、高速回転時に閉じる補助制
    御弁を介装したことを特徴とする排気還流制御装
    置。
JP15400378A 1978-12-12 1978-12-12 Exhaust gas recycling controller Granted JPS5581253A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15400378A JPS5581253A (en) 1978-12-12 1978-12-12 Exhaust gas recycling controller

Applications Claiming Priority (1)

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JP15400378A JPS5581253A (en) 1978-12-12 1978-12-12 Exhaust gas recycling controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5581253A JPS5581253A (en) 1980-06-19
JPS6211178B2 true JPS6211178B2 (ja) 1987-03-11

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ID=15574781

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JP15400378A Granted JPS5581253A (en) 1978-12-12 1978-12-12 Exhaust gas recycling controller

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58206860A (ja) * 1982-05-27 1983-12-02 Hino Motors Ltd 内燃機関における排気ガスの再循環装置
JPS60116066U (ja) * 1984-01-13 1985-08-06 三菱自動車工業株式会社 排気ガス還流装置
DE19704091A1 (de) * 1997-02-04 1998-08-06 Wahler Gmbh & Co Gustav Abgasrückführventil für eine Brennkraftmaschine
CN1327110C (zh) * 1999-08-23 2007-07-18 丰田自动车株式会社 发动机的阀特性控制装置
EP1811154B1 (en) 2004-10-20 2013-12-11 Koichi Hatamura Engine control method

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JPS5581253A (en) 1980-06-19

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