[发明专利]排气门升降用凸轮、带增压器的四冲程发动机及气门定时控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于使废气回流并进行NOx的降低的排气回流装置的 排气门升降用凸轮、及具备排气门升降用凸轮的带增压器的四冲程发 动机、以及气门定时控制方法。特别是涉及用于陆用发电机、船舶等 的大型的四冲程柴油机。

背景技术

目前，已知的是，若使废气的一部分向气缸内回流，则要通过氧 浓度的降低、比热比的增加来降低废气中的氮氧化物(NOx)浓度。 NOx是光化学烟雾的原因，因此，在环境方面优选抑制NOx的产生。 因此，变更进气门及排气门的开闭定时，按照设为最适的气门定时并 使废气的回流量与目标一致的方式进行控制。

众所周知通过降低气缸内部的氧浓度使产生的NOx的浓度降低的 废气再循环装置(EGR装置)，但通常其将排气歧管的废气送入进气 歧管，降低气缸内部的氧浓度，通过排气侧和进气侧的关系而EGR装 置成立。

但是，在用于陆地发电机、船舶等的带大型增压器的四冲程柴油 机中，进气歧管的进气的压力比排气歧管的废气的压力高，大量地进 行使废气向进气侧循环的通常的废气再循环(EGR)较为困难。

因此，开发了将从一个气缸的排气口排出的废气直接送入其他气 缸的排气口的废气回流技术(例如，参照专利文献1)。在该专利文献 1中公开的四冲程柴油机中，设置有成组的三个气缸或者成为该组的倍 数的气缸，进而，设置有与排气歧管连接的增压器及与该增压器的新 气体吸入系统连接的进气歧管。而且，对于上述3气缸的进气门及排 气门而言，具有配气相位图按照第一气缸、第二气缸及第三气缸的顺 序各相差240度的相位差。而且，为了使来自第一气缸的排气门的排 气的一部分通过排气歧管并通过第三气缸的排气门向该第三气缸内导 入，而按照在第一气缸的排气门开始打开的状态下第三气缸的排气门 关闭还未结束的方式设定排气门开闭的定时。

目前，在四冲程柴油机中，通常进行在如非专利文献1所示的定 时下的气门的开闭。对于该气门开闭定时，在专利文献1中没有具体 地公开。

例如，在6气缸的四冲程柴油机的情况下，对进行专利文献1的 排气回流作用而言，需要进行如下的气门开闭动作。利用图10对其进 行说明。在图10中，第一气缸的排气门关闭时第五气缸和第三气缸的 排气门打开。第三气缸向排气歧管的喷出压力在第三气缸的排气门开 始打开时非常高。利用该压力，在专利文献1中，试图使废气从第三 气缸的气缸内经由第三气缸的排气口及第一气缸的排气口向第一气缸 的气缸内逆流。由于使该废气的逆流气体量尽可能多且设为较低的温 度的情况能够大量地进行EGR，因此，从废气中的NOx浓度的观点来 看是优选的。

由于第五气缸的气门打开后经过充分的时间，因此，从第五气缸 向排气歧管的喷出压力降低，从第五气缸的气缸内经由第五气缸的排 气口及第一气缸的排气口向第一气缸的气缸内逆流的废气量较少，实 质上废气逆流效果较小。若着眼于第一气缸，逆流在图10中的A部显 示的时期进行。在图10中，若横轴的曲轴角前进720°则进行一次排 气门的升降动作，其原因为，该发动机为四冲程柴油机，通过活塞进 行两次往复，进行吸入、压缩、爆发及排气，完成一个循环。

但是，进行从第三气缸向第一气缸的回流的期间为第一气缸的上 死点(TDC)通过后60°程度，若按照以上死点通过后60°落座于气 门座并关闭排气口的方式设计第一气缸的排气门，则第一气缸的排气 门在上死点打开，且在上死点活塞上升最高，因此，排气门和活塞可 能产生干涉(参照图11)。

因此，为了避免该干涉，作为对策之一，列举出使通过气缸盖和 位于上死点的活塞形成的所谓的燃烧室增大的方法。但是，若增大燃 烧室则热效率降低。为了避免该热效率的降低，例如，也可以在活塞 顶面上形成气门凹座来防止活塞和气门的干涉(例如，参照专利文献 2)。但是，若气门凹座大则主燃烧室的容积减小，废气中的碳化氢及 黑烟的浓度上升(例如，参照专利文献2)。因此，优选的是，在不进 行增大气门凹座的设计变更下避免活塞和气门的干涉，且使废气从一 个气缸的排气口向其他气缸的排气口回流。

公开的是，作为6气缸的四冲程发动机的点火顺序，按照第一气 缸、第四气缸、第二气缸、第六气缸、第三气缸、第五气缸的顺序， 或者按照第一气缸、第三气缸、第五气缸、第六气缸、第四气缸、第 二气缸的顺序进行的内容(参照非专利文献2)。