JP2010031685A - Spark ignition internal combustion engine - Google Patents
Spark ignition internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010031685A JP2010031685A JP2008192479A JP2008192479A JP2010031685A JP 2010031685 A JP2010031685 A JP 2010031685A JP 2008192479 A JP2008192479 A JP 2008192479A JP 2008192479 A JP2008192479 A JP 2008192479A JP 2010031685 A JP2010031685 A JP 2010031685A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- throttle valve
- valve
- intake
- combustion engine
- internal combustion
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、吸気行程において吸気弁と排気弁が同時に開くオーバーラップ期間を設けた火花点火式内燃機関に関する。 The present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine provided with an overlap period in which an intake valve and an exhaust valve are simultaneously opened in an intake stroke.
小型の内燃機関では、十分な比出力を得るために、高速エンジン回転速度で運転される場合が多い。このような内燃機関では、高速回転時において充分な吸入空気量を得るために、吸気弁,排気弁の開度をできるだけ広くしており、結果的にオーバーラップ期間が長く設定される(例えば、特許文献1参照)。
ところで前記従来の内燃機関のように、オーバーラップ期間を大きく設定した場合には、部分負荷運転域では、新気に対して過多の内部EGRが吸気通路に流入し、燃焼が不安定となるおそれがある。 By the way, when the overlap period is set large as in the conventional internal combustion engine, excessive internal EGR with respect to fresh air flows into the intake passage in the partial load operation region, and combustion may become unstable. There is.
一方、適量な内部EGRは、ポンピング損失を低減して燃費の向上を図るうえで有効であることが知られている。 On the other hand, it is known that an appropriate amount of internal EGR is effective in reducing pumping loss and improving fuel consumption.
本発明は、前記従来の実情に鑑みてなされたもので、オーバーラップ期間を設ける場合に、燃費の向上を図りつつ、過多の内部EGRの流入を抑制できる火花点火式内燃機関を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides a spark ignition type internal combustion engine capable of suppressing excessive inflow of internal EGR while improving fuel efficiency when an overlap period is provided. It is an issue.
請求項1の発明は、燃焼室に連通する吸気通路と、該吸気通路の燃焼室に開口する吸気開口を開閉する吸気弁とを有し、該吸気弁と排気弁とが同時に開くオーバーラップ期間を設けた火花点火式内燃機関であって、前記吸気通路の吸気開口側に近接させてセカンダリスロットル弁を配置し、該吸気通路のセカンダリスロットル弁より上流側にプライマリスロットル弁を配置し、前記セカンダリスロットル弁をバイパスするとともに、前記燃焼室内において吸気渦流を生成させるバイパス通路を設け、該バイパス通路に、吸気の気筒側への流れのみを許容する逆止弁を配置し、アイドリング運転を含む極低負荷運転域では、前記セカンダリスロットル弁を略全閉とし、前記プライマリスロットル弁により吸入空気量の制御を行うスロットル弁制御手段を備えたことを特徴としている。
The invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記スロットル弁制御手段は、部分負荷運転域では、前記プライマリスロットル弁の開度がセカンダリスロットル弁の開度より大きくなるよう制御することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, the throttle valve control means is configured such that the opening degree of the primary throttle valve is larger than the opening degree of the secondary throttle valve in the partial load operation region. It is characterized by controlling as follows.
請求項3の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記スロットル弁制御手段は、前記プライマリスロットル弁をセカンダリスロットル弁に先行して全開するよう制御することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine of the first aspect, the throttle valve control means controls the primary throttle valve to fully open prior to the secondary throttle valve.
請求項4の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、複数の気筒を備え、該各気筒毎に設けられたバイパス通路の前記逆止弁の下流側同士を連通する連通路が設けられ、該連通路には開閉弁が介設され、該開閉弁は、アイドリング運転時には、前記連通路を閉じるよう制御されることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, the communication passage includes a plurality of cylinders and communicates with the downstream side of the check valve of the bypass passage provided for each cylinder. The open / close valve is provided in the communication path, and the open / close valve is controlled to close the open communication path during idling operation.
請求項5の発明は、請求項4に記載の火花点火式内燃機関において、前記開閉弁は、低・中負荷運転域では、前記連通路を開けるよう制御されることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the fourth aspect, the on-off valve is controlled to open the communication passage in a low / medium load operation region.
請求項6の発明は、請求項1に記載の火花点火式内燃機関において、前記吸気通路のプライマリスロットル弁より下流側に、外部EGR導入通路が接続され、該外部EGR導入通路には、EGR制御弁が配置され、該EGR制御弁は、前記プライマリスロットル弁の開き始めより遅れて開き、かつ前記セカンダリスロットル弁の開き始めより早い時期に開き始めるよう制御されることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the spark ignition type internal combustion engine according to the first aspect, an external EGR introduction passage is connected downstream of the primary throttle valve of the intake passage, and an EGR control is provided in the external EGR introduction passage. A valve is disposed, and the EGR control valve is controlled to open later than the opening of the primary throttle valve and to start opening earlier than the opening of the secondary throttle valve.
請求項7の発明は、請求項6に記載の火花点火式内燃機関において、前記EGR制御弁は、前記セカンダリスロットル弁が全開になる前に全開するよう制御されることを特徴としている。
The invention according to
請求項1の発明に係る内燃機関によれば、セカンダリスロットル弁を吸気通路の吸気開口側に近接させて配置するとともに、バイパス通路に気筒側への流れのみを許容する逆止弁を配設し、アイドリング時を含む極低負荷運転域では、セカンダリスロットル弁を略全閉とし、プライマリスロットル弁の開度により吸入空気量の制御を行うようにしたので、セカンダリスロットル弁とバイパス通路の逆止弁により、吸気通路の実質的な通路容積を小さくすることができ、従ってそれだけ内部EGRの流入量を少量に抑えることができ、極低負荷運転域での燃焼を安定させることができる。 According to the internal combustion engine of the first aspect, the secondary throttle valve is disposed close to the intake opening side of the intake passage, and the check valve that allows only the flow to the cylinder side is disposed in the bypass passage. In the extremely low load operating range including idling, the secondary throttle valve is substantially fully closed and the intake air amount is controlled by the opening of the primary throttle valve. Therefore, the check valve for the secondary throttle valve and the bypass passage is used. As a result, the substantial passage volume of the intake passage can be reduced, so that the amount of inflow of the internal EGR can be suppressed to a small amount, and combustion in the extremely low load operation region can be stabilized.
またセカンダリスロットル弁を全閉したので、全ての新気がバイパス通路から気筒内に流入するので、それだけ強い吸気渦流をシリンダボア内に生成でき、安定した燃焼を得ることができる。これにより、オーバーラップ期間を長く設定した場合にも、安定燃焼が可能となり、例えばVVT等の可変動弁装置を不要にでき、コストを低減できる。 Further, since the secondary throttle valve is fully closed, all the fresh air flows into the cylinder from the bypass passage, so that a strong intake vortex can be generated in the cylinder bore and stable combustion can be obtained. As a result, even when the overlap period is set to be long, stable combustion is possible. For example, a variable valve device such as a VVT can be dispensed with, and the cost can be reduced.
このようにアイドリング運転時における内部EGRを抑制しつつ吸入空気量を確保できることから、セカンダリスロットル弁を開いたときには、多量の内部EGRをセカンダリスロットル弁の上流側まで導入することができ、それだけ燃費の向上を図ることができる。 Thus, since the intake air amount can be secured while suppressing the internal EGR during idling operation, a large amount of internal EGR can be introduced to the upstream side of the secondary throttle valve when the secondary throttle valve is opened. Improvements can be made.
請求項2の発明では、部分負荷運転域では、プライマリスロットル弁の開度がセカンダリスロットル弁の開度より大きくなるように制御したので、必要な吸入空気量を確保し、バイパス通路から気筒内に向けて強い吸気渦流を生成でき、安定した燃焼を得ることができる。 In the second aspect of the invention, since the opening degree of the primary throttle valve is controlled to be larger than the opening degree of the secondary throttle valve in the partial load operation region, a necessary intake air amount is secured and the bypass passage enters the cylinder. A strong intake eddy current can be generated and stable combustion can be obtained.
請求項3の発明では、プライマリスロットル弁をセカンダリスロットル弁より先行させて全開させるようにしたので、高負荷運転域での吸入空気量を確保できる。 In the invention of claim 3, since the primary throttle valve is made to fully open ahead of the secondary throttle valve, the intake air amount in the high load operation region can be secured.
請求項4の発明では、バイパス通路同士を連通する連通路に開閉弁を配置し、アイドリング運転時には開閉弁を閉じるようにしたので、内部EGRの増加による不安定な燃焼を抑制できる。即ち、アイドリング時は、新気が少量であることから、内部EGRが増加すると吸気渦流を強化しても安定した燃焼が得られない。このため連通路を閉じて内部EGR量を抑制することにより、アイドリング時の燃焼を安定させることが可能となる。 According to the fourth aspect of the present invention, the on-off valve is disposed in the communication passage communicating with the bypass passages, and the on-off valve is closed during the idling operation, so that unstable combustion due to an increase in internal EGR can be suppressed. That is, since the amount of fresh air is small during idling, stable combustion cannot be obtained even if the intake vortex is strengthened when the internal EGR increases. For this reason, it is possible to stabilize the combustion during idling by closing the communication path and suppressing the internal EGR amount.
請求項5の発明では、低負荷運転域では、開閉弁を開けるようにしたので、各バイパス通路を介してセカンダリスロットル弁から吸気弁までの各吸気通路の通路容積を共有することができ、これにより内部EGRの増加とバイパス通路からの噴出空気量の増加により吸気渦流をより強化でき、安定燃焼を行うことができる。即ち、一方の気筒が吸気行程のときに、他方の気筒の吸気通路の空気を吸入することができ、低負荷運転域での相互の気筒の内部EGRを充分に確保することができる。 In the fifth aspect of the invention, since the on-off valve is opened in the low load operation region, the passage volume of each intake passage from the secondary throttle valve to the intake valve can be shared via each bypass passage. As a result, the intake vortex can be further strengthened by the increase in the internal EGR and the amount of air ejected from the bypass passage, and stable combustion can be performed. That is, when one cylinder is in the intake stroke, the air in the intake passage of the other cylinder can be sucked, and the internal EGR of the cylinders in the low-load operation region can be sufficiently secured.
請求項6の発明では、吸気通路のプライマリスロットル弁より下流側に外部EGR導入通路を接続し、該外部EGR導入通路に配設されたEGR制御弁を、プライマリスロットル弁の開き始めより遅れて開き、かつセカンダリスロットル弁の開き始めより早い時期に開き始めるようにしたので、低負荷運転域であるにも関わらず多量の外部EGRの導入が可能となり、ポンピング損失を低減でき、燃費の向上を図ることができる。即ち、アイドリング運転時のような無負荷状態では、新気に対する内部EGRの割合は最も多く、このような内部EGRが満杯状態の条件下では外部EGRを導入することができない。このため無負荷運転より充填効率が高い条件下でないと外部EGRの導入は行えない。 According to the sixth aspect of the present invention, an external EGR introduction passage is connected downstream of the primary throttle valve in the intake passage, and the EGR control valve disposed in the external EGR introduction passage is opened with a delay from the start of opening of the primary throttle valve. In addition, since the secondary throttle valve starts to open earlier than the start of opening, it is possible to introduce a large amount of external EGR in spite of the low load operating range, reducing pumping loss and improving fuel efficiency. be able to. That is, in a no-load state such as during idling operation, the ratio of internal EGR to fresh air is the largest, and external EGR cannot be introduced under such a condition that the internal EGR is full. For this reason, external EGR cannot be introduced unless the charging efficiency is higher than that under no-load operation.
本発明では、前述のように全閉位置のセカンダリスロットル弁と逆止弁とによって内部EGRは少量に抑制されている。このためプライマリスロットル弁の開き始めより遅れてEGR制御弁を開くことにより、早い時期から外部EGRを導入することができ、かつ安定燃焼が可能となる。即ち、外部EGRは、燃焼直後の内部EGRに比べて温度が低いことから、外部EGRを導入することにより耐ノック性に優れた燃焼を行うことができる。 In the present invention, as described above, the internal EGR is suppressed to a small amount by the secondary throttle valve and the check valve in the fully closed position. For this reason, by opening the EGR control valve later than the opening of the primary throttle valve, it is possible to introduce external EGR from an early stage and to enable stable combustion. That is, the external EGR has a temperature lower than that of the internal EGR immediately after combustion, and therefore, by introducing the external EGR, combustion with excellent knock resistance can be performed.
さらに低負荷運転時では、セカンダリスロットル弁が略全閉であることから、外部EGRは全量がバイパス通路から気筒に噴出されることとなり、吸気渦流の強化と残留燃焼ガス,EGRガス,新気の混合が促進され、その結果、より多量の外部EGRが可能となり、ポンピング損失を低減して燃費の向上を図ることができる。 Further, during the low load operation, the secondary throttle valve is almost fully closed, so that the entire external EGR is ejected from the bypass passage to the cylinder, strengthening the intake vortex flow and the residual combustion gas, EGR gas, fresh air Mixing is promoted, and as a result, a larger amount of external EGR becomes possible, and pumping loss can be reduced to improve fuel efficiency.
請求項7の発明では、EGR制御弁を、セカンダリスロットル弁が全開になる前に全開するようにしたので、部分負荷時における多量の外部EGRの導入が可能となる。
In the invention of
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図5は、本発明の第1実施形態による火花点火式内燃機関を説明するための図であり、図1は火花点火式内燃機関の概略構成図、図2は内燃機関の断面図、図3はプライマリスロットル弁,セカンダリスロットル弁の開閉制御の特性図、図4は開閉弁の開閉制御の特性図、図5はEGR弁の開閉制御の特性図である。 1 to 5 are views for explaining a spark ignition type internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the spark ignition type internal combustion engine, and FIG. 2 is a sectional view of the internal combustion engine. 3 is a characteristic diagram of the opening / closing control of the primary throttle valve and the secondary throttle valve, FIG. 4 is a characteristic diagram of the opening / closing control of the opening / closing valve, and FIG. 5 is a characteristic diagram of the opening / closing control of the EGR valve.
図において、1は4サイクル並列2気筒の火花点火式内燃機関を示している。該内燃機関1は、2つのシリンダボア(気筒)2a,2aが形成されたシリンダブロック2に、各シリンダボア2aに対向するよう燃焼凹部3aが形成されたシリンダヘッド3を接続し、前記各シリンダボア2a内にピストン4を摺動自在に配置し、該ピストン4をコンロッド4aを介してクランク軸11に連結した概略構造を有する。前記シリンダボア2a,燃焼凹部3a及びピストン4の頂面で囲まれた空間により燃焼室5が形成されている。
In the figure,
前記シリンダヘッド3の燃焼凹部3aには、燃焼室5に連通する1つの吸気開口3bと、1つの排気開口3cが形成されている。この各吸気開口3b,排気開口3cは、気筒軸方向に見たときそれぞれクランク軸の軸線cを挟んだ一側,他側に互いに対向するように配置されている。
In the combustion recess 3 a of the cylinder head 3, one intake opening 3 b communicating with the
前記各吸気開口3b,排気開口3cには、それぞれ吸気弁6,排気弁7が配設され、該各吸気弁6,排気弁7はそれぞれ吸気カム軸8,排気カム軸9により開閉駆動される。
The intake opening 3b and the exhaust opening 3c are provided with an intake valve 6 and an
本実施形態の内燃機関1では、各気筒2a,2aの点火間隔は360度に設定されており、従って各気筒の吸気弁の開期間が重複することはない。また、吸気弁と排気弁とが同時開くオーバーラップ期間が設けられており、該オーバーラップ期間は、例えばクランク軸回転角度で30度に設定されている。
In the
前記シリンダヘッド3には、シリンダボア2a毎に2本の点火プラグ10,10が燃焼凹部3a内に臨むよう装着されている。該各点火プラグ10は、クランク軸の軸線cより排気弁7側に僅かに偏位して配置されており、かつ吸気開口3bと排気開口3cとの間で、かつカム軸方向両外側に配置されている。
Two
前記各吸気開口3bは、吸気ポート3dによりシリンダヘッド3の一側壁に導出され、各排気開口3cは、排気ポート3eによりシリンダヘッド3の他側壁に導出されている。
Each
前記各排気ポートに3eには、排気管12,12が接続され、該各排気管12は1本の排気合流管13に接続されている。該排気合流管13の中途部には排ガスの浄化を行う触媒14が介設され、下流端にはマフラ(不図示)が接続されている。
前記各吸気ポート3dには、スロットルボディ15aを介在させて吸気管15が接続され、該吸気管15の上流端には共通のサージタンク16が接続されている。該サージタンク16には、吸気導入管17を介してエアクリーナ18が接続されている。該吸気導入管17のエアクリーナ18近傍にはエアフローセンサ19が配置されている。なお、前記吸気ポート3dから吸気導入管17までの各部品により本発明の吸気通路が構成されている。
An
前記スロットルボディ15aの上部には、ガソリン等の液体燃料を噴射する液体燃料噴射弁20が装着されている。該液体燃料噴射弁20は、これの燃料噴射口20aを前記吸気弁6の弁裏中心部に向けて配置されている。
A liquid
前記内燃機関1は、前記スロットルボディ15aに配設された各気筒毎のセカンダリスロットル弁23と、該セカンダリスロットル弁23より上流側の前記吸気導入管17に配設された各気筒共通のプライマリスロットル弁24とを有する。
The
前記各セカンダリスロットル弁23は、前記吸気ポート3dの近傍で、かつ液体燃料噴射弁20の噴射口20aより上流側に配置されている。つまり燃料はセカンダリスロットル弁23より下流側に供給される。
Each
前記各気筒のセカンダリスロットル弁23は共通の弁軸23aにより一体的に開閉可能となっており、該弁軸23aにはセカンダリスロットル弁23を開閉駆動するアクチュエータ33が接続されている。
The
また前記プライマリスロットル弁24の弁軸24aには該プライマリスロットル弁24を開閉駆動するアクチュエータ34が接続されている。
An
また前記内燃機関1は、セカンダリスロットル弁23をバイパスするよう設けられたバイパス管(バイパス通路)25と、該バイパス管25に介設された逆止弁26とを備えている。
The
前記バイパス管25は、シリンダボア2a内において横渦又は縦渦の空気渦流(図2の矢印a参照)が生成するよう吸気流に方向付けして噴出させるように構成されている。またバイパス管25は、吸気管15の下側に、該吸気管15に沿うように配置されている。
The
前記各バイパス管25の下流部は2つの枝管25a,25a分岐されており、その下流端開口25a′は吸気ポート3dの吸気開口3bの近傍に接続されている。従って、バイパス管25は下流端開口25a′を介して吸気管15に連通している。またバイパス管25の上流端口25bは、前記サージタンク16に接続されている。
The downstream portion of each
前記逆止弁26は、サージタンク16からの吸気の気筒側への流れのみを許容し、逆方向への流れを阻止するものであり、前記バイパス管25の上流側端部に配置されている。
The
前記各バイパス管25の逆止弁26の下流側には、該バイパス管25同士を連通接続する連通路21が設けられている。該連通路21には、開閉弁22が介設されており、該開閉弁22はステッピングモータ22aにより開閉駆動される。
A
前記内燃機関1は、排気ガスの一部を燃焼室5に還流させて再燃焼させる外部EGR装置27を備えている。
The
該外部EGR装置27は、前記排気合流管13の触媒14より上流側に接続された外部EGR導入管(外部EGR導入通路)28と、該外部EGR導入管28の中途部に介設され、排気ガスを冷却するEGR冷却器29と、前記外部EGR導入管28の下流部に介設されたEGR制御弁30とを備えている。
The
前記外部EGR導入管28の下流端導入口28aは、前記吸気導入管17のプライマリスロットル弁24より下流側に接続されている。該吸気導入管17の導入口28aの接続部には、該吸気導入管17の通路面積を絞ることにより負圧を発生させるベンチュリ部17aが形成されている。
The
前記内燃機関1は、該内燃機関1の運転状態に応じてセカンダリスロットル弁23,プライマリスロットル弁24を開閉制御するECU(スロットル弁制御手段)35を備えている。
The
前記ECU35は、図3に示すように、アクセル操作量に応じてセカンダリスロットル弁23,プライマリスロットル弁24の開度を制御するように構成されている。アクセル操作量が、ゼロのアイドリング時から20%までの極低負荷域では、セカンダリスロットル弁23を全閉とし、プライマリスロットル弁24をアクセル操作量に比例した開度とする。
As shown in FIG. 3, the
アクセル操作量が20%を越える低・中負荷の部分負荷域では、プライマリスロットル弁24は、これの開度増加量がアクセル操作量の増加量より大きくなるよう制御され、セカンダリスロットル弁23は、これの開度増加量がアクセル操作量の増加量と同じとなるように制御される。即ち、アクセル操作量に対するプライマリスロットル弁24の開度増加量が、セカンダリスロットル弁23の開度増加量より大きくなるよう設定されている。
In the low / medium load partial load region where the accelerator operation amount exceeds 20%, the
アクセル操作量が60%を越える高負荷運転時では、プライマリスロットル弁24は全開とされ、アクセル操作量が100%のときには、セカンダリスロットル弁23が全開とされる。
When the accelerator operation amount exceeds 60%, the
前記ECU35は、図4に示すように、機関運転状態に応じて開閉弁22を開閉制御する。詳細には、開閉弁22は、アイドリング時からアクセル操作量が10%までの極低負荷域では全閉とされ、アクセル操作量が10%を越える低・中負荷域からアクセル操作量が60%までの運転域では全開とされ、アクセル操作量が60%を越える高負荷域では再び全閉とされる。
As shown in FIG. 4, the
前記ECU35は、図5に示すように、機関運転状態に応じてEGR制御弁30を開閉制御する。詳細には、EGR制御弁30は、プライマリスロットル弁24の開き始めより遅れて開き、かつセカンダリスロットル弁24の開き始めより早い時期に開き始めるよう設定されている。
The
そしてアイドリング時を含むアクセル操作量が15%以下の極低負荷時では、EGR制御弁30は全閉とされ、アクセル操作量が15%を越える低・中負荷時では、EGR制御弁30はプライマリスロットル弁24の開度に略比例して開かれ、プライマリスロットル弁24が全開した後、セカンダリスロットル弁24が全開になる前に全開とされる。そして高負荷運転域では、EGR制御弁30は、セカンダリスロットル弁23が全開となった時点から閉じ始め、アクセル操作量が100%となったとき全閉とされる。
When the accelerator operation amount including idling is 15% or less, the
このように本実施形態によれば、セカンダリスロットル弁23を吸気管15の吸気ポート3dの近傍に配置し、アイドリング時を含む極低負荷運転域では、セカンダリスロットル弁23を全閉とし、プライマリスロットル弁24の開度により吸入空気量の制御を行うようにしたので、セカンダリスロットル弁23とバイパス管25の逆止弁26とで吸気通路の実質的な通路容積は小さくなり、それだけ内部EGRの流入量を少量に抑えることができ、極低負荷運転域での燃焼を安定させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また前記セカンダリスロットル弁23を全閉にしたので、バイパス管25からの吸気流によりシリンダボア2a内において強い縦渦を生成でき、極低負荷域にも関わらず安定した燃焼を得ることができる。これにより、オーバーラップ期間がクランク角度で30度と長いにも関わらず安定した燃焼が可能となる。これにより、例えば油圧制御式のVVT等の可変動弁装置を用いることなく内部EGRを制御でき、低コストで応答性に優れた良好な運転性能が得られる。
Further, since the
このようにアイドリング運転時における内部EGRを抑制しつつ吸入空気量を確保できることから、セカンダリスロットル弁23を開いたときには、多量の内部EGRをセカンダリスロットル弁23の上流側まで導入することができ、それだけ燃費の向上を図ることができる。
Thus, since the intake air amount can be secured while suppressing the internal EGR during idling operation, a large amount of internal EGR can be introduced to the upstream side of the
本実施形態では、部分負荷運転域では、プライマリスロットル弁24の開度がセカンダリスロットル弁23の開度より大きくなるように設定したので、必要な吸入空気量を確保しつつ、バイパス管25からシリンダボア2a内に強いタービュレンスの空気渦流を生成でき、安定した燃焼を得ることができる。
In this embodiment, since the opening degree of the
また前記プライマリスロットル弁24をセカンダリスロットル弁23より先行させて全開させるようにしたので、高負荷運転域でのタービュレンスを生成しつつ、吸入空気量を充分に確保できる。
Further, since the
本実施形態では、バイパス管25同士を連通する連通路21を設け、該連通路21に開閉弁22を介設し、アイドリング時には開閉弁22を全閉としたので、内部EGRの増加による不安定な燃焼を抑制できる。即ち、アイドリング時は、新気が少量であることからタービュレンスの強化によっても内部EGRが増加すると安定した燃焼が得られない。このため連通路21を閉じることにより、内部EGR量を抑制し、もってアイドリング時の燃焼を安定させることが可能となる。
In the present embodiment, the
また前記開閉弁22をステッピングモータ22aにより開閉駆動したので、段差のない連続したスムーズな制御ができる。
Further, since the on-off
なお、前記実施形態では、開閉弁22をステッピングモータ22aにより開閉駆動したが、本発明は、ソレノイドバルブにより開閉駆動してもよい。この場合には、図4に示すように、開閉弁22をオン,オフ制御することとなる。
In the above embodiment, the on-off
また低・中負荷運転域では、前記開閉弁22を全開としたので、各吸気管15のセカンダリスロットル弁23から吸気弁6までの通路容積を共有することができる。これにより内部EGRの増加とバイパス管25からの噴出ガス量の増加によるタービュレンスをより強化でき、安定燃焼を行うことができる。即ち、一方の気筒が吸気行程のときに、他方の気筒の吸気通路の空気を吸入することができ、低負荷運転域での吸入空気量を充分に確保することができる。
In the low / medium load operation region, the on-off
本実施形態では、前記プライマリスロットル弁24が配設された吸気導入管17の該プライマリスロットル弁24より下流側に外部EGR導入管28を接続し、該外部EGR導入管28に介設されたEGR制御弁30を、プライマリスロットル弁24の開き始めより遅れて開き、かつセカンダリスロットル弁23の開き始めより早い時期に開き始めるようにしたので、低負荷運転域であるにも関わらず多量の外部EGRの導入が可能となり、ポンピング損失を低減でき、燃費の向上を図ることができる。即ち、アイドリング運転時のような無負荷状態では、新気に対する内部EGRの割合は最も多く、このような内部EGRが満杯状態の条件下では外部EGRを導入することができない。このため無負荷運転より充填効率が高い条件下でないと外部EGRの導入は行えない。
In the present embodiment, an external
本実施形態では、セカンダリスロットル弁23と逆止弁26とによって内部EGRの流入は少量に抑制されている。このためプライマリスロットル弁24の開き始めより遅れてEGR制御弁30を開くことにより、早い時期から外部EGRを導入することができ、かつ安定した燃焼が可能となる。即ち、外部EGRは、燃焼直後の内部EGRに比べて冷却されている分温度が低いことから、外部EGRを導入することにより耐ノック性の高い燃焼を行うことができる。
In the present embodiment, the inflow of the internal EGR is suppressed to a small amount by the
さらに低負荷運転時では、セカンダリスロットル弁23が全閉であることから、外部EGRは全量がバイパス管25からシリンダボア2a内に噴出されることとなり、タービュレンスの強化と残留燃焼ガス,EGRガス,新気の混合が促進され、その結果、より多量の外部EGRが可能となり、ポンピング損失を低減して燃費の向上を図ることができる。
Further, at the time of low load operation, since the
また前記EGR制御弁30を、セカンダリスロットル弁23が全開になる前に全開するようにしたので、部分負荷時における多量の外部EGRの導入が可能となる。
Further, since the
図6は、本発明の第2実施形態による火花点火式内燃機関を説明するための図である。図中、図1と同一符号は同一又は相当部分を示す。 FIG. 6 is a view for explaining a spark ignition internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts.
本実施形態の内燃機関1は、セカンダリスロットル弁23を吸気ポート3dの近傍に配置し、バイパス管25の上流側に逆止弁26を介設し、アンドリング運転を含む極低負荷運転域では、セカンダリスロットル弁23を全閉とし、プライマリリスロットル弁24の開度により吸入空気量の制御を行うものであり、基本的な構成は第1実施形態と同様であることから、異なる部分についてのみ説明する。
In the
本実施形態の各シリンダボア2aには、2つの吸気開口3b,3bと1つの排気開口3cが配置され、かつ各シリンダボア2aに3本の第1〜第3点火プラグ10a〜10cが配置されている。
In each cylinder bore 2a of the present embodiment, two
前記第1点火プラグ10aは、シリンダボア2aの略中心に位置し、クランク軸の軸線cより若干吸気側で、かつ各吸気開口3bの間に配置されている。また前記第2,第3点火プラグ10b,10cは、前記軸線cより若干排気側で、かつ排気開口3cの両外側に近接させて配置されている。
The
本第2実施形態では、第1点火プラグ10aを軸線cより吸気側で、1かつ各吸気開口3bの間に配置したので、火炎伝播を短くでき、耐ノッキング性能を向上できる。
In the second embodiment, since the
また第2,第3点火プラグ10b,10cを排気開口3cの両外側に配置したので、混合気温度の高い排気弁近傍の燃焼を早期に完了するので耐ノック性が向上する。
Further, since the second and
1 火花点火式内燃機関
3b 吸気開口
5 燃焼室
6 吸気弁
7 排気弁
15 吸気管(吸気通路)
17 吸気合流管(吸気合流部)
21 連通路
22 開閉弁
23 セカンダリスロットル弁
24 プライマリスロットル弁
25 バイパス管(バイパス通路)
26 逆止弁
28 外部EGR導入管(外部EGR導入通路)
30 EGR弁
35 ECU(スロットル弁制御手段)
DESCRIPTION OF
17 Intake merging pipe (intake merging section)
21
26
30
Claims (7)
該吸気通路の燃焼室に開口する吸気開口を開閉する吸気弁とを有し、
該吸気弁と排気弁とが同時に開くオーバーラップ期間を設けた火花点火式内燃機関であって、
前記吸気通路の吸気開口側に近接させてセカンダリスロットル弁を配置し、
該吸気通路のセカンダリスロットル弁より上流側にプライマリスロットル弁を配置し、
前記セカンダリスロットル弁をバイパスするとともに、前記燃焼室内において吸気渦流を生成させるバイパス通路を設け、
該バイパス通路に、吸気の気筒側への流れのみを許容する逆止弁を配置し、
アイドリング運転を含む極低負荷運転域では、前記セカンダリスロットル弁を略全閉とし、前記プライマリスロットル弁により吸入空気量の制御を行うスロットル弁制御手段を備えた
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 An intake passage communicating with the combustion chamber;
An intake valve that opens and closes an intake opening that opens to the combustion chamber of the intake passage;
A spark ignition type internal combustion engine having an overlap period in which the intake valve and the exhaust valve open simultaneously,
A secondary throttle valve is arranged close to the intake opening side of the intake passage,
A primary throttle valve is disposed upstream of the secondary throttle valve in the intake passage,
A bypass passage for bypassing the secondary throttle valve and generating an intake vortex flow in the combustion chamber;
A check valve that allows only the flow of intake air to the cylinder side is disposed in the bypass passage,
A spark ignition type internal combustion engine characterized by comprising throttle valve control means for controlling the intake air amount by the primary throttle valve in the extremely low load operation region including idling operation, wherein the secondary throttle valve is substantially fully closed. .
前記スロットル弁制御手段は、部分負荷運転域では、前記プライマリスロットル弁の開度がセカンダリスロットル弁の開度より大きくなるよう制御する
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The spark ignition type internal combustion engine, wherein the throttle valve control means controls the opening of the primary throttle valve to be larger than the opening of the secondary throttle valve in a partial load operation region.
前記スロットル弁制御手段は、前記プライマリスロットル弁をセカンダリスロットル弁に先行して全開するよう制御する
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The spark ignition type internal combustion engine, wherein the throttle valve control means controls the primary throttle valve to fully open prior to the secondary throttle valve.
複数の気筒を備え、
該各気筒毎に設けられたバイパス通路の前記逆止弁の下流側同士を連通する連通路が設けられ、
該連通路には開閉弁が介設され、
該開閉弁は、アイドリング運転時には、前記連通路を閉じるよう制御される
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
With multiple cylinders,
A communication passage is provided that communicates the downstream sides of the check valve of the bypass passage provided for each cylinder;
An opening / closing valve is interposed in the communication path,
The spark-ignition internal combustion engine, wherein the on-off valve is controlled to close the communication path during idling operation.
前記開閉弁は、低・中負荷運転域では、前記連通路を開けるよう制御される
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 4,
The spark-ignition internal combustion engine, wherein the on-off valve is controlled to open the communication passage in a low / medium-load operating range.
前記吸気通路のプライマリスロットル弁より下流側に、外部EGR導入通路が接続され、
該外部EGR導入通路には、EGR制御弁が配置され、
該EGR制御弁は、前記プライマリスロットル弁の開き始めより遅れて開き、かつ前記セカンダリスロットル弁の開き始めより早い時期に開き始めるよう制御される
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
An external EGR introduction passage is connected downstream of the primary throttle valve of the intake passage,
An EGR control valve is disposed in the external EGR introduction passage,
The spark ignition type internal combustion engine, wherein the EGR control valve is controlled to open later than the opening of the primary throttle valve and to start opening earlier than the opening of the secondary throttle valve.
前記EGR制御弁は、前記セカンダリスロットル弁が全開になる前に全開するよう制御される
ことを特徴とする火花点火式内燃機関。 The spark ignition internal combustion engine according to claim 6,
The spark ignition internal combustion engine, wherein the EGR control valve is controlled to be fully opened before the secondary throttle valve is fully opened.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008192479A JP2010031685A (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Spark ignition internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008192479A JP2010031685A (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Spark ignition internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010031685A true JP2010031685A (en) | 2010-02-12 |
Family
ID=41736457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008192479A Pending JP2010031685A (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Spark ignition internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010031685A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017207041A (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of natural intake gasoline engine |
JP2017223144A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of natural aspiration gasoline engine |
CN109661511A (en) * | 2016-09-09 | 2019-04-19 | 日产自动车株式会社 | The control method and control device of internal combustion engine |
-
2008
- 2008-07-25 JP JP2008192479A patent/JP2010031685A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017207041A (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of natural intake gasoline engine |
US10119480B2 (en) | 2016-05-20 | 2018-11-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control apparatus for naturally aspirated gasoline engine |
JP2017223144A (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of natural aspiration gasoline engine |
CN109661511A (en) * | 2016-09-09 | 2019-04-19 | 日产自动车株式会社 | The control method and control device of internal combustion engine |
US20190195152A1 (en) * | 2016-09-09 | 2019-06-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control method and control device for internal combustion engine |
CN109661511B (en) * | 2016-09-09 | 2021-04-30 | 日产自动车株式会社 | Method and device for controlling internal combustion engine |
US11274616B2 (en) * | 2016-09-09 | 2022-03-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control method and control device for internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5937821A (en) | Control apparatus for an in-cylinder injection type internal combustion engine | |
JP2009287434A (en) | Exhaust recirculation device for internal combustion engine | |
US20080011279A1 (en) | Spark ignition type multi-cylinder engine | |
JP2007292058A (en) | Fuel injection control device | |
KR100237531B1 (en) | Control apparatus for an in-cylinder injection type internal combustion engine | |
JP2010031685A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP5072765B2 (en) | Spark ignition gas fuel internal combustion engine | |
JP2010037964A (en) | Cylinder fuel injection spark ignition internal combustion engine | |
JP2016217286A (en) | Control device of engine system | |
JP2010031688A (en) | Spark-ignition internal combustion engine | |
JP2008303744A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009002191A (en) | Intake control device of internal combustion engine | |
JP5079619B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP5911297B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP2010031687A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP2010255475A (en) | Spark ignition type internal combustion engine | |
JP2010053737A (en) | Control device of internal combustion engine and cooling system of internal combustion engine | |
JP5983285B2 (en) | Turbocharged engine | |
JP2010031684A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JPH0791324A (en) | Intake air device for engine | |
JP5049226B2 (en) | Intake control device for internal combustion engine | |
JP2009052505A (en) | Internal combustion engine | |
JP2008150969A (en) | Internal combustion engine | |
JP2010019143A (en) | Internal combustion engine | |
JP2010116870A (en) | Internal combustion engine for vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110510 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120626 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121030 |