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JP2013044266A - Internal combustion engine - Google Patents

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JP2013044266A
JP2013044266A JP2011181883A JP2011181883A JP2013044266A JP 2013044266 A JP2013044266 A JP 2013044266A JP 2011181883 A JP2011181883 A JP 2011181883A JP 2011181883 A JP2011181883 A JP 2011181883A JP 2013044266 A JP2013044266 A JP 2013044266A
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JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
intake
exhaust
valve
stroke
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011181883A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
欣吾 ▲吉▼田
Kingo Yoshida
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.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine that can stably obtain a required EGR amount.SOLUTION: The internal combustion engine is an in-line twin engine installed in an automobile, and a stroke of a first cylinder 1a synchronizes with the stroke of a second cylinder 1b with 360° CA (Crank Angle) of phase difference therebetween. An intake port 20 of the first cylinder 1a which is one cylinder that is on expansion stroke, is connected with an intake port 20 of the second cylinder 1b which is the other cylinder that is on intake stroke, by a connecting passage 22, and an inner intake valve 16 which is continued to the intake port 20 connected by the connecting passage 22 is temporarily opened on the expansion stroke.

Description

本発明は、排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置を有する内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device.

自動車等に搭載される内燃機関では、吸気系と排気系とを外部EGR通路を介して連通し、当該EGR通路を通じて排気ガスの一部を吸気系に還流する排気ガス再循環を行っている。EGR通路上にはEGRバルブが設けられており、内燃機関の運転領域に応じてEGRバルブの開度を操作して、EGRガスの還流量や還流時期を調節することができる。   In an internal combustion engine mounted on an automobile or the like, exhaust gas recirculation is performed in which an intake system and an exhaust system are connected via an external EGR passage and a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system through the EGR passage. An EGR valve is provided on the EGR passage, and the recirculation amount and recirculation timing of the EGR gas can be adjusted by operating the opening degree of the EGR valve in accordance with the operation region of the internal combustion engine.

ところで、自然吸気エンジンでは常に排気側圧力が吸気側圧力を上回る一方、ターボを搭載した過給エンジンでは運転条件によって吸気側圧力が排気側圧力を上回る場合がある。そのため、排気ガスを取り出す排気側取り出し箇所をタービン下流としEGRガスを導入させる吸気側導入箇所をコンプレッサ上流とする低圧ループすなわちLPL方式や、排気側取り出し箇所をタービン上流とし吸気側導入箇所をタービン下流とする高圧ループすなわちHPL方式など、種々の工夫がなされている。しかしながら、これら従来の方式のEGRでは、上述したような運転条件によっては環流させるEGR量が左右されてしまうのが現状である。またこれらの方式では排気脈動の影響が導入するEGR量に影響を与えてしまうものとなっている。   By the way, in a naturally aspirated engine, the exhaust side pressure always exceeds the intake side pressure, whereas in a turbocharged engine equipped with a turbo, the intake side pressure may exceed the exhaust side pressure depending on operating conditions. Therefore, a low-pressure loop, that is, an LPL system, in which the exhaust side extraction point for extracting exhaust gas is downstream of the turbine and the intake side introduction point for introducing EGR gas is upstream of the compressor, or the exhaust side extraction point is upstream of the turbine and the intake side introduction point is downstream of the turbine. Various ideas such as a high-pressure loop, that is, an HPL system have been made. However, in these conventional EGR systems, the amount of EGR to be circulated depends on the operating conditions as described above. In these methods, the exhaust pulsation affects the amount of EGR to be introduced.

またその他の一例としては、特許文献1に記載されたようなものでは、排気行程の気筒のガスを排気ポートから取り出し、そのガスを他の気筒に環流させる流路を別途設けた技術も開示されている。しかしながらこのようなものでも、EGRを導入するための格別の配管を設けなければならない。   As another example, the technique described in Patent Document 1 discloses a technique in which a gas passage for exhausting a gas from a cylinder in an exhaust stroke from an exhaust port and circulating the gas to another cylinder is disclosed. ing. However, even in such a case, it is necessary to provide special piping for introducing EGR.

すなわち現在では、特に環境への配慮等を鑑み、燃費を向上させるという意味でも、簡素な構成EGRガスを十分な量安定して環流させ得る技術が求められているのが現状である。   That is, at present, in view of environmental considerations and the like, there is currently a demand for a technique that can stably circulate a sufficient amount of simple configuration EGR gas in terms of improving fuel efficiency.

特願平1−244155号公報Japanese Patent Application No. 1-244155

本発明は、このような不具合に着目したものであり、必要なEGR量を安定して得ることができる内燃機関を提供することを目的としている。   The present invention focuses on such problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can stably obtain a necessary EGR amount.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。   In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures.

すなわち本発明に係る内燃機関は、多気筒の内燃機関であって、膨張行程にある一方の気筒の吸気ポートと吸気行程にある他の気筒の吸気ポートとが接続通路で接続されており、前記接続通路で接続された吸気ポートに連続する吸気バルブが、膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする。   That is, the internal combustion engine according to the present invention is a multi-cylinder internal combustion engine, wherein an intake port of one cylinder in an expansion stroke and an intake port of another cylinder in an intake stroke are connected by a connection passage, The intake valve that is continuous with the intake port connected through the connection passage is temporarily opened during the expansion stroke.

このようなものであれば、一方の気筒の吸気ポートと吸気行程にある他の気筒の吸気ポートとが接続通路で接続されているので、膨張行程において吸気バルブ一時的に開弁することによって高圧となっている気筒から取り出された排気ガスが接続通路を介して速やかに吸気行程すなわち負圧であるの他の気筒へと速やかに環流される。このように、各気筒の圧力差を利用することにより、運転条件に左右されることなくEGRガスを環流させることができる。また外部に格別の配管を設けることなくEGRガスを環流させる構成であるため、従来の方式とは異なり脈動に影響されずにEGRガスを環流させることができる。   In such a case, since the intake port of one cylinder and the intake port of the other cylinder in the intake stroke are connected by a connection passage, the intake valve is temporarily opened during the expansion stroke, thereby increasing the pressure. The exhaust gas taken out from the cylinder is quickly circulated through the connection passage to another cylinder having an intake stroke, that is, a negative pressure. Thus, by using the pressure difference between the cylinders, the EGR gas can be circulated without being affected by the operating conditions. Moreover, since it is the structure which recirculates EGR gas, without providing special piping outside, unlike the conventional system, EGR gas can be recirculated without being influenced by pulsation.

また本発明に係る内燃機関は、多気筒の内燃機関であって、膨張行程にある一方の気筒の排気ポートと吸気行程にある他の気筒の排気ポートとが接続通路で接続されており、前記接続通路で接続された排気ポートに連続する排気バルブが、吸気行程及び膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする。   An internal combustion engine according to the present invention is a multi-cylinder internal combustion engine, wherein an exhaust port of one cylinder in an expansion stroke and an exhaust port of another cylinder in an intake stroke are connected by a connection passage, An exhaust valve connected to the exhaust port connected through the connection passage is temporarily opened in the intake stroke and the expansion stroke.

このようなものであれば、膨張行程にある一方の気筒の排気ポートと吸気行程にある他の気筒の排気ポートとが接続通路で接続されているので、膨張行程において一時的に排気バルブが開弁することによって高圧となっている気筒から取り出された排気ガスが接続通路を介して速やかに吸気行程すなわち負圧であるの他の気筒の一時的に開弁した排気バルブへと速やかに環流される。すなわち当該構成であっても上記と同様に、各気筒の圧力差を利用することにより、運転条件に左右されることなくEGRガスを環流させることができる。また外部に格別の配管を設けることなくEGRガスを環流させる構成であるため、従来の方式とは異なり脈動に影響されずにEGRガスを環流させることができる。   In such a case, since the exhaust port of one cylinder in the expansion stroke and the exhaust port of the other cylinder in the intake stroke are connected by a connection passage, the exhaust valve is temporarily opened during the expansion stroke. The exhaust gas taken out from the cylinder that is at a high pressure by the valve is quickly circulated through the connection passage to the exhaust valve that is temporarily opened in another cylinder that is in the intake stroke, that is, the negative pressure. The That is, even in this configuration, the EGR gas can be circulated without depending on the operating conditions by using the pressure difference between the cylinders as described above. Moreover, since it is the structure which recirculates EGR gas, without providing special piping outside, unlike the conventional system, EGR gas can be recirculated without being influenced by pulsation.

本発明によれば、必要なEGR量を安定して得ることができる内燃機関を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which can obtain the required EGR amount stably can be provided.

本発明の第一実施形態に係る内燃機関の模式的な構成図。The typical block diagram of the internal combustion engine which concerns on 1st embodiment of this invention. 同実施形態に係るタイムチャート。The time chart which concerns on the same embodiment. 同他のタイムチャート。Other time charts. 本発明の第二実施形態に係る内燃機関の模式的な構成図。The typical block diagram of the internal combustion engine which concerns on 2nd embodiment of this invention. 同実施形態に係るタイムチャート。The time chart which concerns on the same embodiment. 同他のタイムチャート。Other time charts. 本発明の変形例に係る内燃機関の模式的な構成図。The typical block diagram of the internal combustion engine which concerns on the modification of this invention. 本発明の他の変形例に係る内燃機関の模式的な構成図。The typical block diagram of the internal combustion engine which concerns on the other modification of this invention.

<第一実施形態>
以下、本発明の第一実施の形態について図面を参照して説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この実施形態の内燃機関たるエンジンは、自動車に搭載される直列二気筒エンジンであり、第1気筒1aの行程と第2気筒1bの行程とがちょうど360°CA(クランク角度)の位相差を持って同期する。   The engine as the internal combustion engine of this embodiment is an in-line two-cylinder engine mounted on an automobile, and the stroke of the first cylinder 1a and the stroke of the second cylinder 1b have a phase difference of exactly 360 ° CA (crank angle). To synchronize.

そして図1において当該エンジンの各気筒1a、1b及び吸気系2、排気系3を模式的に示している。同図の通り、このエンジンは吸気ポート20、排気ポート30をそれぞれ気筒1a、1bに対して2つずつ設けたものとしている。すなわち第1気筒1aは外側排気バルブ11、内側排気バルブ12、外側吸気バルブ16及び内側吸気バルブ15を有している。第2気筒1bも同じく、外側排気バルブ13、内側排気バルブ14、外側吸気バルブ18及び内側吸気バルブ17を有している。   FIG. 1 schematically shows the cylinders 1a and 1b, the intake system 2 and the exhaust system 3 of the engine. As shown in the figure, this engine is provided with two intake ports 20 and two exhaust ports 30 for each of the cylinders 1a and 1b. That is, the first cylinder 1a has an outer exhaust valve 11, an inner exhaust valve 12, an outer intake valve 16, and an inner intake valve 15. Similarly, the second cylinder 1b has an outer exhaust valve 13, an inner exhaust valve 14, an outer intake valve 18, and an inner intake valve 17.

ここで、本実施形態に係る内燃機関たるエンジンは、膨張行程にある一方の気筒たる第1気筒1aの吸気ポート20と吸気行程にある他の気筒たる第2気筒1bの吸気ポート20とが接続通路22で接続されており、接続通路22で接続された吸気ポート20に連続する内側吸気バルブ16、17が、膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする。   Here, in the engine as the internal combustion engine according to the present embodiment, the intake port 20 of the first cylinder 1a which is one cylinder in the expansion stroke and the intake port 20 of the second cylinder 1b which is another cylinder in the intake stroke are connected. The inner intake valves 16 and 17 that are connected by the passage 22 and continue to the intake port 20 connected by the connection passage 22 are temporarily opened during the expansion stroke.

以下、本実施形態について、吸気系2及び排気系3の構成及び各バルブ11〜18の挙動を主として説明する。   Hereinafter, the configuration of the intake system 2 and the exhaust system 3 and the behavior of the valves 11 to 18 will be mainly described in the present embodiment.

吸気系2は、計4つの吸気ポート20へ空気を供給するためのサージタンク21と、内側バルブ16、17同士を接続する接続通路22と、サージタンク21、接続通路22間を連通・遮断して空気及び排気の流量を制御し得る制御弁23とを有している。接続通路22は、高温の流入することを鑑み、通常の吸気ポート20を構成するものよりも耐熱性に優れた材料で構成されている。また本実施形態では、接続通路22を構成する管路の径は、外側の吸気ポート20を構成する管路の径よりも小さく設定している。制御弁23については、流量を制御し得る既存のものを用いているため、詳細な説明を省略する。   The intake system 2 communicates and blocks between a surge tank 21 for supplying air to a total of four intake ports 20, a connection passage 22 that connects the inner valves 16 and 17, and the surge tank 21 and the connection passage 22. And a control valve 23 capable of controlling the flow rates of air and exhaust. The connection passage 22 is made of a material having higher heat resistance than that of the normal intake port 20 in view of high temperature inflow. Further, in the present embodiment, the diameter of the pipe line constituting the connection passage 22 is set smaller than the diameter of the pipe line constituting the outer intake port 20. Since the existing control valve 23 that can control the flow rate is used, detailed description thereof is omitted.

排気系3は、内側排気バルブ12、13及び外側排気バルブ11、14に連続する4つの排気ポート30が一つの管路へと集約される通常の構成をなしたものである。   The exhaust system 3 has a normal configuration in which four exhaust ports 30 connected to the inner exhaust valves 12 and 13 and the outer exhaust valves 11 and 14 are integrated into one pipe line.

図2及び図3は各気筒1a、1bにおける吸気バルブ15〜18、排気バルブ11〜14のバルブリフト曲線を示している。本実施形態では同図に示すバルブリフトの量やタイミングを図示しない吸気カムシャフト並びに排気カムシャフトに設けたカム形状を調整することによって実現している。また例えばEGR導入が不要である運転領域を鑑み、内側吸気ポート20に作用し得るカムを二段に構成しておき、吸気カムシャフトを軸心方向に移動させることによりEGR導入時と非導入時とを切り替えるようにしても良い。そして勿論、本実施形態で開示するバルブの動作をカムによらず、電磁弁によるバルブ制御によって実現しても良い。以下、各バルブ11〜18の動作について具体的に説明する。   2 and 3 show valve lift curves of the intake valves 15 to 18 and the exhaust valves 11 to 14 in the respective cylinders 1a and 1b. In this embodiment, the amount and timing of the valve lift shown in the figure are realized by adjusting the cam shapes provided on the intake camshaft and the exhaust camshaft (not shown). Further, for example, in consideration of the operation region where EGR introduction is unnecessary, the cam that can act on the inner intake port 20 is configured in two stages, and the intake camshaft is moved in the axial direction so that EGR is introduced and not introduced. And may be switched. And of course, you may implement | achieve the operation | movement of the valve | bulb disclosed by this embodiment not by a cam but by valve control by an electromagnetic valve. Hereinafter, the operation of each of the valves 11 to 18 will be specifically described.

まず第1気筒1aにおいて、膨張行程中に内側吸気バルブ16が開き、遅れて排気バルブ11、12が開く。他方、内側吸気バルブ16が開くと同じタイミングで第2気筒1bの内側吸気バルブ17も開くようにしている。このとき第2気筒1bは吸気行程中で両吸気バルブ17、18は開状態であり、計3つの吸気バルブ16、17、18が開いた状態となっている。また内側吸気バルブ16、17のリフト量は外側吸気バルブ18のリフト量より低く、作動角も狭い。そして本実施形態では、内側吸気バルブ16、17の開弁量は、例えば膨張下死点(BDC)及び吸気下死点(BDC)で最大となるようにしている。第1気筒1aの排気工程中に内側吸気バルブ16は閉じるが、両排気バルブ11、12はそのまま通常の排気バルブと同じ動作を続ける。一方第2気筒1bで開いた内側吸気バルブ17は圧縮行程中に第1気筒1aの内側吸気バルブ15と同時に閉じる。   First, in the first cylinder 1a, the inner intake valve 16 opens during the expansion stroke, and the exhaust valves 11 and 12 open later. On the other hand, when the inner intake valve 16 is opened, the inner intake valve 17 of the second cylinder 1b is also opened at the same timing. At this time, the second cylinder 1b is in the intake stroke, both intake valves 17, 18 are open, and a total of three intake valves 16, 17, 18 are open. Further, the lift amount of the inner intake valves 16, 17 is lower than the lift amount of the outer intake valve 18, and the operating angle is narrow. In the present embodiment, the valve opening amounts of the inner intake valves 16 and 17 are maximized at, for example, an expansion bottom dead center (BDC) and an intake bottom dead center (BDC). Although the inner intake valve 16 is closed during the exhaust process of the first cylinder 1a, both the exhaust valves 11 and 12 continue to operate in the same manner as normal exhaust valves. On the other hand, the inner intake valve 17 opened in the second cylinder 1b is closed simultaneously with the inner intake valve 15 of the first cylinder 1a during the compression stroke.

このようにすると、上記の第1気筒1aの内側吸気バルブ16から導入された排気ガスは、吸気行程中の第2気筒1bに内側吸気バルブ17を通じて直接吸入される。第1気筒1aの内側吸気バルブ16は膨張行程による高圧、第2気筒1bの内側吸気バルブ17はピストンが下降することによる吸入圧で大きな差圧が得られ、その結果、多量の排気ガスを外部配管無しに導入できる。   Thus, the exhaust gas introduced from the inner intake valve 16 of the first cylinder 1a is directly taken into the second cylinder 1b during the intake stroke through the inner intake valve 17. The inner intake valve 16 of the first cylinder 1a has a high differential pressure due to the expansion stroke, and the inner intake valve 17 of the second cylinder 1b has a large differential pressure due to the intake pressure due to the lowering of the piston. Can be installed without piping.

そして第2気筒1bにおいても第1気筒1a同様、膨張行程中に内側吸気バルブ17が開き、遅れて排気バルブ13、14が開く。他方、内側吸気バルブ17が開くと同じタイミングで第1気筒1aの内側吸気バルブ16も開くようにしている。そして第2気筒1bの排気工程中に内側吸気バルブ17は閉じるが、両排気バルブ13、14はそのまま通常の排気バルブと同じ動作を続ける。一方第1気筒1aで開いた排気バルブ16は圧縮行程中に第2気筒1bの内側吸気バルブ17と同時に閉じる。   In the second cylinder 1b, as in the first cylinder 1a, the inner intake valve 17 opens during the expansion stroke, and the exhaust valves 13 and 14 open later. On the other hand, when the inner intake valve 17 is opened, the inner intake valve 16 of the first cylinder 1a is also opened at the same timing. During the exhaust process of the second cylinder 1b, the inner intake valve 17 is closed, but both the exhaust valves 13, 14 continue to operate in the same manner as normal exhaust valves. On the other hand, the exhaust valve 16 opened in the first cylinder 1a is closed simultaneously with the inner intake valve 17 of the second cylinder 1b during the compression stroke.

すなわち、上記の第2気筒1bの内側吸気バルブ17から導入された排気ガスは、吸気行程中の第1気筒1aに内側吸気バルブ16を通じて直接吸入される。第2気筒1bの内側吸気バルブ17は膨張行程による高圧、第1気筒1aの内側吸気バルブ16はピストンが下降することによる吸入圧で大きな差圧が得られ、その結果、やはり多量のEGRガスを外部配管無しに導入できる。   That is, the exhaust gas introduced from the inner intake valve 17 of the second cylinder 1b is directly drawn into the first cylinder 1a during the intake stroke through the inner intake valve 16. The inner intake valve 17 of the second cylinder 1b has a high pressure due to the expansion stroke, and the inner intake valve 16 of the first cylinder 1a has a large differential pressure due to the suction pressure due to the lowering of the piston. As a result, a large amount of EGR gas is also obtained. Can be installed without external piping.

また本実施形態では、制御弁23を制御することによって環流させるEGR量並びにEGR率を調整することも可能である。すなわち、制御弁23を閉じた状態では上述した気筒1a、1b間の差圧を有効に利用することによって、最も多量のEGRガスを環流させることができる。そして運転状態によって当該制御弁23の開度を調節することにより、環流させるEGR量並びにEGR率を調整することができる。   In this embodiment, it is also possible to adjust the EGR amount to be circulated and the EGR rate by controlling the control valve 23. That is, when the control valve 23 is closed, the largest amount of EGR gas can be circulated by effectively utilizing the above-described differential pressure between the cylinders 1a and 1b. The amount of EGR to be circulated and the EGR rate can be adjusted by adjusting the opening of the control valve 23 according to the operating state.

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係るエンジンは、内側の吸気ポート20同士が接続通路22で接続されているので、膨張行程において一時的に内側吸気バルブ16、17開弁することによって高圧となっている気筒から取り出された排気ガスが接続通路22を介して速やかに吸気行程すなわち負圧であるの他の気筒の吸気ポート20へと内側吸気バルブ17、16を介して速やかに環流される。つまりこのような各気筒1a、1bの圧力差を利用することにより、運転条件に左右されることなく多量のEGRガスを環流させることを実現している。また外部に格別の配管を設けることなくEGRガスを環流させる構成であるため、従来の方式とは異なり排気脈動に影響されずにEGRガスを環流させている。   With the configuration as described above, in the engine according to the present embodiment, the inner intake ports 20 are connected to each other through the connection passage 22, so that the inner intake valves 16 and 17 are temporarily opened during the expansion stroke. As a result, the exhaust gas taken out from the high-pressure cylinder quickly passes through the connection passage 22 to the intake port 20 of another cylinder having a negative pressure, that is, through the inner intake valves 17 and 16 immediately. Perfused. That is, by utilizing such a pressure difference between the cylinders 1a and 1b, it is possible to circulate a large amount of EGR gas without being influenced by operating conditions. In addition, since the EGR gas is circulated without providing any special piping outside, the EGR gas is circulated without being affected by exhaust pulsation unlike the conventional method.

<第二実施形態>
以下、本発明の第二実施の形態について図面を参照して説明する。
<Second embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この実施形態の内燃機関たるエンジンは、上記実施形態同様、第1気筒1aの行程と第2気筒1bの行程とがちょうど360°CA(クランク角度)の位相差を持って同期する直列二気筒エンジンである。   The engine as the internal combustion engine of this embodiment is an in-line two-cylinder engine in which the stroke of the first cylinder 1a and the stroke of the second cylinder 1b are synchronized with a phase difference of exactly 360 ° CA (crank angle), as in the above embodiment. It is.

そして図3に模式的に示している通り、このエンジンは上記実施形態同様、吸気ポート20、排気ポート30をそれぞれ気筒1a、1bに対して2つずつ設けたものとしている。すなわち第1気筒1aには外側排気バルブ11、内側排気バルブ12、外側吸気バルブ15及び内側吸気バルブ16を有している。第2気筒1bも同じく、外側排気バルブ14、内側排気バルブ14、外側吸気バルブ18及び内側吸気バルブ17を有している。   As schematically shown in FIG. 3, this engine is provided with two intake ports 20 and two exhaust ports 30 for each of the cylinders 1a and 1b, as in the above embodiment. That is, the first cylinder 1a has an outer exhaust valve 11, an inner exhaust valve 12, an outer intake valve 15, and an inner intake valve 16. Similarly, the second cylinder 1b has an outer exhaust valve 14, an inner exhaust valve 14, an outer intake valve 18 and an inner intake valve 17.

ここで、本実施形態に係る内燃機関たるエンジンは、膨張行程にある一方の気筒1a、1bの排気ポート30と吸気行程にある他の気筒1b、1aの排気ポート30とが接続通路32で接続されており、前記接続通路32で接続された排気ポート30に連続する排気バルブ12、13が、吸気行程及び膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする。   Here, in the engine as the internal combustion engine according to the present embodiment, the exhaust port 30 of one cylinder 1a, 1b in the expansion stroke and the exhaust port 30 of the other cylinder 1b, 1a in the intake stroke are connected by a connection passage 32. The exhaust valves 12 and 13 connected to the exhaust port 30 connected by the connection passage 32 are temporarily opened during the intake stroke and the expansion stroke.

以下、本実施形態について、吸気系2及び排気系3の構成及び各バルブ11〜18の挙動を主として説明する。   Hereinafter, the configuration of the intake system 2 and the exhaust system 3 and the behavior of the valves 11 to 18 will be mainly described in the present embodiment.

吸気系2は、吸気バルブ15〜18に連続する計4つの吸気ポート20と、この吸気ポート20へ空気を供給するためのサージタンク21を有した通常の構成をなしたものである。   The intake system 2 has a normal configuration having a total of four intake ports 20 connected to the intake valves 15 to 18 and a surge tank 21 for supplying air to the intake ports 20.

排気系は、4つの排気バルブ11〜14に連続する計4つの排気ポート30と、この排気ポート30からの排気ガスを集約する集約部31と、内側排気バルブポート同士を接続する接続通路32と、集約部31、接続通路32間を連通・遮断して排気ガスの流量を制御し得る制御弁33とを有している。また本実施形態では、接続通路32を構成する管路の径は、各外側排気バルブ11、14に連続する排気ポート30を構成する管路の径よりも小さく設定している。   The exhaust system includes a total of four exhaust ports 30 connected to the four exhaust valves 11 to 14, an aggregation portion 31 that collects exhaust gas from the exhaust ports 30, and a connection passage 32 that connects the inner exhaust valve ports to each other. And a control valve 33 capable of controlling the flow rate of exhaust gas by communicating and blocking between the concentrating part 31 and the connection passage 32. Further, in the present embodiment, the diameter of the pipe line constituting the connection passage 32 is set to be smaller than the diameter of the pipe line constituting the exhaust port 30 continuing to each of the outer exhaust valves 11 and 14.

図5及び図6は各気筒1a、1bにおける吸気バルブ15〜18、排気バルブ11〜14のバルブリフト曲線を示している。以下、各バルブ11〜18の動作について具体的に説明する。   5 and 6 show valve lift curves of the intake valves 15 to 18 and the exhaust valves 11 to 14 in the respective cylinders 1a and 1b. Hereinafter, the operation of each of the valves 11 to 18 will be specifically described.

まず第1気筒1aにおいて、膨張行程中に内側排気バルブ12が開き、遅れて外側排気バルブ11が開く。他方、内側排気バルブ12が開くと同じタイミングで第2気筒1bの内側排気バルブ13も開くようにしている。このとき第2気筒1bは吸気行程中で両吸気バルブ17、18は開状態であり、計3つのバルブ13、17、18が開いた状態となっている。また内側排気バルブ12、13のリフト量は外側吸気バルブ11、14のリフト量より低く、作動角も狭い。そして本実施形態では、内側排気バルブ12、13の開弁量が、例えば膨張下死点(BDC)、吸気下死点(BDC)で最大となるようにしている。第1気筒1aの排気工程中に内側排気バルブ12は閉じるが、外側排気バルブ11はそのまま通常の排気バルブと同じ動作を続ける。一方第2気筒1bで開いた両吸気バルブ、17、18及び内側排気バルブ13は圧縮行程中に第1気筒1aの内側排気バルブ12と同時に閉じる。   First, in the first cylinder 1a, the inner exhaust valve 12 is opened during the expansion stroke, and the outer exhaust valve 11 is opened with a delay. On the other hand, when the inner exhaust valve 12 is opened, the inner exhaust valve 13 of the second cylinder 1b is also opened at the same timing. At this time, the second cylinder 1b is in the intake stroke, both intake valves 17, 18 are open, and a total of three valves 13, 17, 18 are open. Further, the lift amount of the inner exhaust valves 12, 13 is lower than the lift amount of the outer intake valves 11, 14, and the operating angle is narrow. In the present embodiment, the valve opening amounts of the inner exhaust valves 12 and 13 are maximized at, for example, an expansion bottom dead center (BDC) and an intake bottom dead center (BDC). Although the inner exhaust valve 12 is closed during the exhaust process of the first cylinder 1a, the outer exhaust valve 11 continues the same operation as a normal exhaust valve. On the other hand, the two intake valves 17 and 18 and the inner exhaust valve 13 opened in the second cylinder 1b are closed simultaneously with the inner exhaust valve 12 of the first cylinder 1a during the compression stroke.

このようにすると、上記の第1気筒1aの内側排気バルブ12からの排気ガスは、吸気行程中の第2気筒1bに内側排気バルブ13を通じて直接吸入される。第1気筒1aの内側吸気バルブ12は膨張行程による高圧、第2気筒1bの内側排気バルブ13はピストンが下降することによる吸入圧で、大きな差圧が得られ、その結果、多量の排気ガスを外部配管無しに導入している。   In this way, the exhaust gas from the inner exhaust valve 12 of the first cylinder 1a is directly drawn into the second cylinder 1b during the intake stroke through the inner exhaust valve 13. The inner intake valve 12 of the first cylinder 1a has a high pressure due to the expansion stroke, and the inner exhaust valve 13 of the second cylinder 1b has a large pressure difference due to the suction pressure due to the lowering of the piston. As a result, a large amount of exhaust gas is removed. Introduced without external piping.

そして第2気筒1bにおいても第1気筒1a同様、膨張行程中に内側排気バルブ13が開き、遅れて外側排気バルブ14が開く。他方、内側排気バルブ13が開くと同じタイミングで第1気筒1aの内側排気バルブ12も開くようにしている。そして第2気筒1bの排気工程中に内側排気バルブ13は閉じるが、外側排気バルブ14はそのまま通常の排気バルブと同じ動作を続ける。一方第1気筒1aで開いた内側排気バルブ12は圧縮行程中に両吸気バルブ15、16並びに第2気筒1bの内側排気バルブ13と同時に閉じる。   In the second cylinder 1b, as in the first cylinder 1a, the inner exhaust valve 13 is opened during the expansion stroke, and the outer exhaust valve 14 is opened with a delay. On the other hand, when the inner exhaust valve 13 is opened, the inner exhaust valve 12 of the first cylinder 1a is also opened at the same timing. During the exhaust process of the second cylinder 1b, the inner exhaust valve 13 is closed, but the outer exhaust valve 14 continues to operate in the same manner as a normal exhaust valve. On the other hand, the inner exhaust valve 12 opened in the first cylinder 1a is closed simultaneously with the two intake valves 15 and 16 and the inner exhaust valve 13 of the second cylinder 1b during the compression stroke.

すなわち、上記の第2気筒1bの内側排気バルブ13から導入された排気ガスは、吸気行程中の第1気筒1aに内側排気バルブ12を通じて直接吸入される。第2気筒1bの内側排気バルブ13は膨張行程による高圧、第1気筒1aの内側排気バルブ12はピストンが下降することによる吸入圧で、大きな差圧が得られ、その結果、やはり多量のEGRガスを外部配管無しに導入している。   That is, the exhaust gas introduced from the inner exhaust valve 13 of the second cylinder 1b is directly taken into the first cylinder 1a during the intake stroke through the inner exhaust valve 12. The inner exhaust valve 13 of the second cylinder 1b has a high pressure due to the expansion stroke, and the inner exhaust valve 12 of the first cylinder 1a has a large pressure difference due to the suction pressure due to the lowering of the piston. As a result, a large amount of EGR gas is also obtained. Is introduced without external piping.

また本実施形態では、制御弁33を制御することによって環流させるEGR量を調整することも可能である。すなわち、制御弁33を閉じた状態では上述した気筒間の差圧を有効に利用することによって、最も多量のEGRガスを環流させることができる。そして運転状態によって当該制御弁33の開度を調節することにより、環流させるEGR量並びにEGR率を調整することができる。   In this embodiment, it is also possible to adjust the EGR amount to be circulated by controlling the control valve 33. That is, when the control valve 33 is closed, the largest amount of EGR gas can be circulated by effectively utilizing the above-described differential pressure between the cylinders. The amount of EGR to be circulated and the EGR rate can be adjusted by adjusting the opening of the control valve 33 according to the operating state.

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係るエンジンは、内側排気ポート30同士が接続通路32で接続されているので、膨張行程において一時的に開弁することによって高圧となっている気筒1a、1bから取り出された排気ガスが接続通路32を介して速やかに吸気行程すなわち負圧であるの他の気筒1b、1aの排気ポート30へと速やかに環流される。つまり上記の第一実施形態同様、このような各気筒1a、1bの圧力差を利用することにより、運転条件に左右されることなく多量のEGRガスを環流させることを実現している。また外部に格別の配管を設けることなくEGRガスを環流させる構成であるため、従来の方式とは異なり排気脈動に影響されずにEGRガスを環流させている。   By setting it as the above structures, since the inner exhaust ports 30 are connected by the connection channel | path 32, the engine which concerns on this embodiment becomes high pressure by opening temporarily in an expansion stroke. Exhaust gas taken out from the cylinders 1a and 1b is quickly circulated through the connection passage 32 to the exhaust ports 30 of the other cylinders 1b and 1a having a negative pressure, that is, negative pressure. That is, as in the first embodiment described above, by utilizing such a pressure difference between the cylinders 1a and 1b, it is possible to circulate a large amount of EGR gas regardless of the operating conditions. In addition, since the EGR gas is circulated without providing any special piping outside, the EGR gas is circulated without being affected by exhaust pulsation unlike the conventional method.

<変形例>
以下に、本実施形態の変形例について説明する。当該変形例については、上記第一実施形態と同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。
<Modification>
Below, the modification of this embodiment is demonstrated. About the modification, while attaching the same code | symbol as said 1st embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

本変形例に係る内燃機関たるエンジンは図7に示すように、上記第一実施形態の構成に対し、制御弁23を省いた構成をなすものである。   As shown in FIG. 7, the internal combustion engine according to the present modification has a configuration in which the control valve 23 is omitted from the configuration of the first embodiment.

このようなものであってもれば内側吸気バルブ16、17の開閉のみでのEGR環流が可能であるとともに、内側吸気バルブ16、17からの排気ガスがそのままサージタンク21まで戻るので、EGR量並びにEGR率の向上と均質な吸気とを併せて実現することができる。   Even in such a case, the EGR recirculation only by opening and closing the inner intake valves 16 and 17 is possible, and the exhaust gas from the inner intake valves 16 and 17 returns to the surge tank 21 as it is. In addition, the improvement of the EGR rate and the homogeneous intake can be realized together.

<他の変形例>
また本発明に係るエンジンは、上記実施形態のように吸気ポート20が複数ある態様に限られることはない。図8に示すように、気筒1a、1b毎に一つの吸気ポート20並びに吸気バルブ15、17を有したものであっても良い。この場合、吸気バルブ15、17は通常の吸気行程での動作に加え、膨張工程において一時的に開くものとすることによって排気ガスを導入するものとすればよい。このようなものであっても、上記実施形態同様のEGRガスの環流を実現することができる。
<Other variations>
Further, the engine according to the present invention is not limited to the aspect having a plurality of intake ports 20 as in the above-described embodiment. As shown in FIG. 8, each cylinder 1a, 1b may have one intake port 20 and intake valves 15, 17. In this case, in addition to the operation in the normal intake stroke, the intake valves 15 and 17 may be temporarily opened in the expansion process to introduce exhaust gas. Even in such a case, the EGR gas recirculation similar to that in the above embodiment can be realized.

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では筒内噴射式のエンジンとしたが、勿論ポート噴射型のエンジンに本発明を適用しても良い。また上記実施形態では直列二気筒エンジンに対して本発明を適用した態様を開示したが、勿論、二気筒のエンジンに限られるものではない。例えば直列4気筒エンジンであれば、点火順序を第1気筒、第3気筒、第2気筒そして第4気筒の順とするとともに、隣り合う第1気筒、第2気筒及び第3気筒、第4気筒の行程とがちょうど360°CA(クランク角度)の位相差を持って同期するものとすれば、上記実施形態の如く本発明を適用することができる。   For example, in the above embodiment, an in-cylinder injection type engine is used, but the present invention may of course be applied to a port injection type engine. Moreover, although the aspect which applied this invention with respect to the inline two cylinder engine was disclosed in the said embodiment, of course, it is not restricted to a two cylinder engine. For example, in the case of an in-line four-cylinder engine, the ignition order is the order of the first cylinder, the third cylinder, the second cylinder, and the fourth cylinder, and the first cylinder, the second cylinder, the third cylinder, and the fourth cylinder that are adjacent to each other. If the stroke is synchronized with a phase difference of 360 ° CA (crank angle), the present invention can be applied as in the above embodiment.

また上記第一実施形態では内側吸気バルブの開弁量は、例えば膨張下死点(BDC)及び吸気下死点(BDC)で最大となるものとしたが当該態様に限定されるものではない。例えば可変バルブタイミング機構を具備した内燃機関である場合には、その限りではなく、前記開弁量が最大となるタイミングが変化し得るものとなる。また勿論、上記第二実施形態における内側排気バルブの開弁量についても同様に、可変バルブタイミング機構を具備している場合においては、開弁量が最大となるタイミングが前後し得るものとなる。   In the first embodiment, the valve opening amount of the inner intake valve is maximized at, for example, the expansion bottom dead center (BDC) and the intake bottom dead center (BDC), but is not limited to this mode. For example, in the case of an internal combustion engine provided with a variable valve timing mechanism, the timing at which the valve opening amount becomes maximum can be changed. Of course, the opening amount of the inner exhaust valve in the second embodiment is also similar, and when the variable valve timing mechanism is provided, the timing at which the opening amount becomes maximum can be changed.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置を有する内燃機関として利用することができる。   The present invention can be used as an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation device.

1a…気筒(第1気筒)
1b…気筒(第2気筒)
16、17…吸気バルブ(内側吸気バルブ)
12、13…排気バルブ(内側排気バルブ)
20…吸気ポート
30…排気ポート
22、32…連続通路
23、33…制御弁
1a ... cylinder (first cylinder)
1b ... cylinder (second cylinder)
16, 17 ... Intake valve (inner intake valve)
12, 13 ... Exhaust valve (inner exhaust valve)
20 ... Intake port 30 ... Exhaust port 22, 32 ... Continuous passage 23, 33 ... Control valve

Claims (2)

多気筒の内燃機関であって、
膨張行程にある一方の気筒の吸気ポートと吸気行程にある他の気筒の吸気ポートとが接続通路で接続されており、
前記接続通路で接続された吸気ポートに連続する吸気バルブが、膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする内燃機関。
A multi-cylinder internal combustion engine,
The intake port of one cylinder in the expansion stroke and the intake port of the other cylinder in the intake stroke are connected by a connection passage,
An internal combustion engine characterized in that an intake valve continuous with an intake port connected through the connection passage is temporarily opened during an expansion stroke.
多気筒の内燃機関であって、
膨張行程にある一方の気筒の排気ポートと吸気行程にある他の気筒の排気ポートとが接続通路で接続されており、
前記接続通路で接続された排気ポートに連続する排気バルブが、吸気行程及び膨張行程において一時的に開弁するようにしていることを特徴とする内燃機関。
A multi-cylinder internal combustion engine,
The exhaust port of one cylinder in the expansion stroke and the exhaust port of the other cylinder in the intake stroke are connected by a connection passage,
An internal combustion engine characterized in that an exhaust valve continuous with an exhaust port connected through the connection passage is temporarily opened during an intake stroke and an expansion stroke.
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