JP2009103037A - Internal combustion engine - Google Patents
Internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009103037A JP2009103037A JP2007275102A JP2007275102A JP2009103037A JP 2009103037 A JP2009103037 A JP 2009103037A JP 2007275102 A JP2007275102 A JP 2007275102A JP 2007275102 A JP2007275102 A JP 2007275102A JP 2009103037 A JP2009103037 A JP 2009103037A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- intake
- exhaust
- central
- passage
- 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
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
【課題】EGRガスを燃焼室に導入することができ、さらに車両運転状態の変化時の応答性を向上できる内燃機関を提供する。
【解決手段】内燃機関100は、燃焼室1に吸気弁11を介して接続する2つの吸気通路10と、燃焼室1に排気弁21を介して接続する2つの排気通路20と、気筒配列方向に配置される2つの排気弁21の間に設置された中央弁31を介して燃焼室1に接続する中央通路30と、吸気通路10からの吸気、排気通路20からの排気を選択して中央通路30に流す連通制御手段41と、を備える。
【選択図】図1An internal combustion engine capable of introducing EGR gas into a combustion chamber and further improving the responsiveness when a vehicle operating state changes is provided.
An internal combustion engine includes two intake passages connected to a combustion chamber via an intake valve, two exhaust passages connected to the combustion chamber via an exhaust valve, and a cylinder arrangement direction. A central passage 30 connected to the combustion chamber 1 via a central valve 31 installed between two exhaust valves 21 disposed in the center, and intake air from the intake passage 10 and exhaust gas from the exhaust passage 20 are selected to be central. And communication control means 41 for flowing in the passage 30.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、排気を還流する内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine that recirculates exhaust gas.
従来から、内燃機関からの排気を吸気通路に還流し、その還流された排気(以下「EGRガス」という。)によって燃焼室における燃焼温度の上昇を抑制して酸化窒素(NOx)の低減を図る排気還流装置を備えた内燃機関が知られている。 Conventionally, exhaust gas from an internal combustion engine is recirculated to an intake passage, and the exhaust gas thus recirculated (hereinafter referred to as “EGR gas”) suppresses an increase in combustion temperature in the combustion chamber to reduce nitrogen oxide (NOx). An internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device is known.
特許文献1には、吸気通路に設置された吸気コレクタにEGRガスを還流して、NOxの発生を抑制するとともに燃費の向上を図る内燃機関が開示されている。
ところで、特許文献1に記載の内燃機関では、低負荷運転時において燃費の低減を図る場合に、EGRガスが吸気通路の吸気コレクタ内に還流される。このように吸気コレクタ内が大量のEGRガスで満たされている場合に、車両の運転状態が低負荷運転から高負荷運転に変化すると、吸気コレクタ内のEGRガスが燃焼室内に流れ込む。そのため、燃焼室内の吸気中の新気量がすぐには増加せず、車両運転状態の変化時に応答性が悪化するという問題があった。 By the way, in the internal combustion engine described in Patent Document 1, when reducing fuel consumption during low load operation, EGR gas is recirculated into the intake collector of the intake passage. In this way, when the intake collector is filled with a large amount of EGR gas, when the vehicle operating state changes from low load operation to high load operation, the EGR gas in the intake collector flows into the combustion chamber. Therefore, there is a problem that the amount of fresh air in the intake air in the combustion chamber does not increase immediately and the responsiveness deteriorates when the vehicle operating state changes.
そこで、本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、EGRガスを燃焼室に導入することができ、さらに車両運転状態変化時の応答性の悪化を抑制できる内燃機関を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an internal combustion engine that can introduce EGR gas into a combustion chamber and further suppress deterioration in responsiveness when the vehicle operating state changes. With the goal.
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
第1の発明に係る内燃機関(100)は、燃焼室(1)に吸気弁(11)を介して接続する2つの吸気通路(10)と、燃焼室(1)に排気弁(21)を介して接続する2つの排気通路(20)と、気筒配列方向に配置される2つの排気弁(21)の間に設置された中央弁(31)を介して燃焼室(1)に接続する中央通路(30)と、吸気通路(10)からの吸気、排気通路(20)からの排気を選択して中央通路(30)に流す連通制御手段(41)と、を備える。 An internal combustion engine (100) according to a first aspect of the present invention includes two intake passages (10) connected to a combustion chamber (1) via an intake valve (11), and an exhaust valve (21) in the combustion chamber (1). The center connected to the combustion chamber (1) via the two exhaust passages (20) connected via the central valve (31) installed between the two exhaust valves (21) arranged in the cylinder arrangement direction A passage (30); and communication control means (41) for selecting intake air from the intake passage (10) and exhaust from the exhaust passage (20) to flow to the central passage (30).
また、第2の発明に係る内燃機関(100)は、燃焼室(1)に吸気弁(11)を介して接続する2つの吸気通路(10)と、燃焼室(1)に排気弁(21)を介して接続する2つの排気通路(20)と、排気通路(20)に接続するとともに、気筒配列方向に配置される2つの排気弁(21)の間に設置された中央弁(31)を介して燃焼室(1)に接続する中央通路(30)と、燃焼室(1)にガス流動を生起する流動生起手段(13、14)と、中央通路(30)から燃焼室(1)に流入する排気に流動生起手段(13、14)によって生起されたガス流動と同方向の流動を生起する中央通路側流動生起手段(30)と、を備える。 Further, the internal combustion engine (100) according to the second invention includes two intake passages (10) connected to the combustion chamber (1) via the intake valve (11), and an exhaust valve (21) to the combustion chamber (1). ) And the central valve (31) installed between the two exhaust valves (21) connected to the exhaust passage (20) and arranged in the cylinder arrangement direction. A central passage (30) connected to the combustion chamber (1) through the flow passage, flow generating means (13, 14) for generating a gas flow in the combustion chamber (1), and the combustion chamber (1) from the central passage (30). A central passage side flow generating means (30) for generating a flow in the same direction as the gas flow generated by the flow generating means (13, 14) in the exhaust gas flowing into the exhaust gas.
第1の発明によれば、吸気通路からの吸気、排気通路からの排気を連通制御手段によって選択して中央通路から燃焼室に流すことができる。そのため、中央通路から排気(EGRガス)を燃焼室に導入する場合には、NOx低減と燃費向上を図ることができる。また、中央通路から吸気を燃焼室に導入する場合には、燃焼室内に導入される吸気内の新気量をすぐに増加させることができるので、車両運転状態の変化に起因する応答性を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, intake air from the intake passage and exhaust from the exhaust passage can be selected by the communication control means and can flow from the central passage to the combustion chamber. Therefore, when exhaust gas (EGR gas) is introduced into the combustion chamber from the central passage, NOx reduction and fuel consumption improvement can be achieved. In addition, when intake air is introduced into the combustion chamber from the central passage, the amount of fresh air in the intake air introduced into the combustion chamber can be increased immediately, improving responsiveness due to changes in vehicle operating conditions. can do.
また、第2の発明によれば、中央通路から排気通路からの排気を燃焼室に流すようにしたので、第1の発明と同様に排気(EGRガス)を燃焼室に導入することができ、NOx低減と燃費向上を図ることができる。高負荷運転時などにおいては、吸気中の新気量に対する中央通路からの排気の量は少ないので、運転状態の変化に起因する応答性が悪化することはない。また、燃焼室内に強いガス流動を生起するので、EGRガスの成層化を図ることができ、燃焼性能の悪化を抑制できる。 Further, according to the second invention, the exhaust gas from the exhaust passage is allowed to flow from the central passage to the combustion chamber, so that exhaust gas (EGR gas) can be introduced into the combustion chamber as in the first invention, NOx reduction and fuel efficiency can be improved. During high-load operation or the like, the amount of exhaust from the central passage relative to the amount of fresh air in intake air is small, so the responsiveness due to changes in the operating state does not deteriorate. Further, since a strong gas flow occurs in the combustion chamber, stratification of the EGR gas can be achieved, and deterioration of the combustion performance can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、第1実施形態の内燃機関100の構成を示す図である。図1(A)は、燃焼室1の平面図である。また、図1(B)は、図1(A)のB−B断面を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an
内燃機関100は、図1(A)に示すように、2つの吸気ポート10と、2つの排気ポート20と、1つの中央ポート30とを備える。
As shown in FIG. 1A, the
吸気ポート10は、点火プラグ2が配置される燃焼室中央に対して図中右側に配置され、吸気を燃焼室1に流す。この吸気ポート10には、吸気ポート10を開閉する吸気弁11が設置される。
The
排気ポート20は、点火プラグ2が配置される燃焼室中央に対して図中左側に配置され、燃焼室1から排出される排気を流す。この排気ポート20には、排気ポート20を開閉する排気弁21が設置される。
The
中央ポート30は、気筒配列方向に配置された2つの排気ポート20の間に配置される。中央ポート30は、排気ポート20に接続し、燃焼室1と排気ポート20とを連通する。中央ポート30の軸芯C1は、気筒中心軸Pを通るように設定されている。また、中央ポート30には、吸気ポート10と中央ポート30とを連通する連通管40が接続する。この連通管40は、吸気ポート10からの吸気を中央ポート30に流す。この連通管40と中央ポート30との接続部には連通開閉弁41が設置される。
The
上記のように、1つの気筒に対して5つのポートを有する内燃機関100は、図1(B)に示すようにシリンダブロック50とシリンダヘッド60とを備える。
As described above, the
シリンダブロック50は、シリンダ51の内部にピストン52を収装する。このピストン52は、燃焼室1での燃料の燃焼によって燃焼圧力を受け、シリンダ51を往復動する。
The
シリンダヘッド60には、上記した吸気ポート10と、排気ポート20と、中央ポート30とが形成される。なお、図1(B)では、説明の便宜上、吸気ポート10と中央ポート30とを示す。
The
吸気ポート10は、吸気弁11と、燃料噴射弁12と、隔壁13とを備え、外部から取り込んだ吸気を燃焼室内に流す。
The
吸気弁11は、ピストン52の上下動に応じて動弁装置11aによって駆動され、吸気ポート10を開閉する。この動弁装置11aは、車両の運転状態に応じて吸気弁11の閉弁時期を変更できるように構成されている。
The
燃料噴射弁12は、吸気弁11よりも上流側の吸気ポート10に、燃料を噴射する噴口が突出するように設置される。この燃料噴射弁12は、図示しない燃料供給パイプから供給された燃料を吸気ポート内に噴射して混合気を形成する。なお、燃料噴射弁12から噴射された燃料は、後述する隔壁13に噴きかからないように調整されている。
The
吸気ポート10の内部には、上側通路13aと下側通路13bとを形成するように、吸気ポート10の長さ方向に隔壁13が設置される。また、吸気ポート10の上流側には、車両の運転状態に応じて下側通路13bを開閉するタンブル制御弁14が設けられる。このタンブル制御弁14によって下側通路13bを閉塞して、吸気が通過できる吸気ポート内の断面積が減少すると、上側通路13aを通過するときに吸気の流速が高速化される。上側通路13aを通って高速化された吸気は、隔壁13によって指向されて燃焼室1の内部に流入するので、燃焼室内に図1(A)の矢印Aで示すようにタンブル流を生起する。
Inside the
中央ポート30は、カムシャフト31aによって駆動される中央弁31を備える。この中央弁31は、吸気行程において開弁するように設定されている。中央弁31の動作の詳細については後述する。
The
中央ポート30は、燃焼室1と排気ポート20とを連通するとともに、連通管40を介して燃焼室1と吸気ポート10とを連通するように構成されている。また、連通管40が接続する中央ポート30には、連通開閉弁41が設置される。この連通開閉弁41は、車両の運転状態に応じて制御され、連通管40を開いたときに中央ポート30と排気ポート20との連通を遮断し、連通管40を閉じたときに中央ポート30と排気ポート20とを連通させる。中央ポート30の中央弁31は吸気行程において開弁するので、連通開閉弁41が連通管40を閉じて中央ポート30と排気ポート20とを連通している場合には、中央ポート30は排気ポート20からの排気を燃焼室1に流す。これに対して、連通開閉弁41が連通管40を開いて中央ポート30と排気ポート20との連通を遮断している場合には、中央ポート30は吸気ポート10からの吸気を燃焼室1に流す。
The
一方、本実施形態では、燃焼室内に生起したタンブル流を強化するために、気筒中心軸Pに対する吸気ポート10の傾き角度θ1を大きく(気筒中心軸Pに対して直交する方向に近づくように)設定し、気筒中心軸Pに対する中央ポート30の傾き角度θ2を小さく(気筒中心軸Pに近づくように)設定する。
On the other hand, in this embodiment, in order to reinforce the tumble flow generated in the combustion chamber, the inclination angle θ 1 of the
図1(B)に図示はしないが、燃焼室1からの排気を排出する排気ポート20には、ピストン52の上下動に応じて駆動する排気弁21が設置されている。そして、排気弁21は、中央弁31を駆動するカムシャフト31aとは異なるカムシャフトにより駆動されて、排気ポート20を開閉する。
Although not shown in FIG. 1B, an
上記した内燃機関100は、動弁装置11a、タンブル制御弁14、連通開閉弁41を制御するために、コントローラ70を備える。このコントローラ70はCPU、ROM、RAM及びI/Oインタフェースから構成されている。コントローラ70には、図示しない吸気量センサやエンジン回転速度センサや排気中の酸素濃度を検出する酸素センサなど、車両の運転状態を検出する各種センサからの出力が入力する。そして、コントローラ70は、これら出力に基づいて動弁装置11a、タンブル制御弁14、連通開閉弁41を制御する。
The
ところで、従来から、吸気通路に設置された吸気コレクタに大量のEGRガスを還流して、NOxの発生を抑制するとともに燃費の向上を図る内燃機関が広く知られている。しかしながら、そのような内燃機関では、低負荷運転時に燃費の低減を図る場合に、大量のEGRガスが吸気通路の吸気コレクタ内に還流される。このように吸気コレクタ内がEGRガスで満たされている場合に、車両の運転状態が低負荷運転から高負荷運転に変化すると、吸気コレクタ内のEGRガスが燃焼室内に流れ込む。そのため、燃焼室内の吸気中の新気量がすぐには増加せず、車両運転状態の変化時に応答性が悪化するという問題があった。 By the way, conventionally, an internal combustion engine that recirculates a large amount of EGR gas to an intake collector installed in an intake passage to suppress generation of NOx and improve fuel efficiency is widely known. However, in such an internal combustion engine, a large amount of EGR gas is recirculated into the intake collector of the intake passage when reducing fuel consumption during low load operation. In this way, when the inside of the intake collector is filled with EGR gas, if the vehicle operating state changes from low load operation to high load operation, EGR gas in the intake collector flows into the combustion chamber. Therefore, there is a problem that the amount of fresh air in the intake air in the combustion chamber does not increase immediately and the responsiveness deteriorates when the vehicle operating state changes.
そこで、本実施形態では、2つの排気ポート20の間に、燃焼室1と排気ポート20とを連通する中央ポート30を設置し、さらに中央ポート30と吸気ポート10とを連通管40によって連通する。そして、車両の運転状態に応じて連通開閉弁41を制御することで、大量のEGRガスを燃焼室に導入するだけでなく、車両運転状態の変化時の応答性の悪化を抑制する。
Therefore, in the present embodiment, a
ここで、コントローラ70で行われる内燃機関100の制御内容について、図2に基づいて説明する。図2は、コントローラ70が行う制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御は、内燃機関の運転開始ともに実行され、一定周期(例えば10ミリ秒)のもとで実施される。
Here, the control content of the
ステップS101では、コントローラ70は、エンジン回転速度や要求負荷に基づいて、予め実験などによって求めたマップから目標吸入新気量Vを設定し、ステップS102に移る。
In step S101, the
ステップS102では、コントローラ70は、バルブタイミング制御処理を実行し、ステップS103に移る。このバルブタイミング制御処理では、車両の運転状態に応じて吸気弁11、排気弁21、中央弁31のバルブタイミングを設定する。本実施形態では、このバルブタイミングによって、燃焼室1から吸気ポート10に逆流した排気を内部EGRガスとして再び燃焼室1に導入したり、中央ポート30から排気ポート20の排気を外部EGRガスとして燃焼室1に導入したりする。このバルブタイミング制御処理の詳細については、図3及び図4を参照して後述する。
In step S102, the
ステップS103では、コントローラ70は、エンジン回転速度や要求負荷に基づいて、予め実験などによって求めたマップから、燃焼室1に導入されるEGRガスの目標総EGR率R1を設定し、ステップS104に移る。
In step S103, the
ステップS104では、コントローラ70は、燃焼室1に導入される内部EGRガスの目標内部EGR率R2を設定し、ステップS105に移る。内部EGRは、排気行程末期から吸気弁11を開弁して、吸気ポート10に逆流した燃焼室内の排気を吸気行程において再び燃焼室に導入するものであるため、排気行程中の吸気弁11の開弁期間などの車両運転状態に基づいて算出することができる。
In step S104, the
ステップS105では、コントローラ70は、次式(1)に基づいて目標外部EGR率R3を算出し、ステップS106に移る。
In step S105, the
ステップS106では、コントローラ70は、連通開閉弁制御処理を実行してステップS107に移る。この連通開閉弁制御処理では、車両の運転状態に応じて連通開閉弁41を制御して、排気ポート20からの排気又は連通管40からの吸気を中央ポート30に流す。連通開閉弁制御処理の詳細については、図5(A)を参照して後述する。
In step S106, the
ステップS107では、コントローラ70は、タンブル制御弁制御処理を実行して、ステップS108に移る。このタンブル制御弁制御処理では、車両の運転状態に応じてタンブル制御弁14を制御して、燃焼室1にタンブル流を生起する。タンブル制御弁制御処理の詳細については、図5(B)を参照して後述する。
In step S107, the
ステップS108では、コントローラ70は、スロットルバルブ開度制御処理を実行して、処理を終了する。つまり、目標吸入新気量Vに基づいて図示しないスロットルバルブを制御して、外部から吸気ポート内に流れ込む新気量を調整する。
In step S108, the
ここで、図3及び図4を参照して、バルブタイミング制御処理について説明する。図3は、車両の運転状態とバルブタイミング制御との関係を示す図である。図4は、図3において設定される第1バルブタイミング制御と第2バルブタイミング制御を示す図である。 Here, the valve timing control process will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the driving state of the vehicle and the valve timing control. FIG. 4 is a diagram showing the first valve timing control and the second valve timing control set in FIG.
図3に示すように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、コントローラ70は第1バルブタイミング制御に設定し、それ以外の運転状態の場合には、コントローラ70は第2バルブタイミング制御に設定する。
As shown in FIG. 3, when the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the
第1バルブタイミング制御では、図4(A)に示すように、排気弁21はピストン下死点(BDC)前から開弁してピストン上死点(TDC)後に閉弁する。そして、吸気弁11は、排気行程末期のピストン上死点(TDC)前から開弁して、ピストン52が下死点(BDC)に達するよりも前に閉弁する。また、中央弁31は、吸気弁11が閉弁するときに開弁し、ピストン下死点(BDC)前に閉弁する。つまり、図4(B)に示すように、排気行程末期において排気弁21の開弁時期と吸気弁11の開弁時期とがオーバーラップするとともに、吸気弁11が早閉じするように設定される。また、中央弁31は吸気行程中に中央ポート30を開閉するように設定される。
In the first valve timing control, as shown in FIG. 4A, the
これに対して、第2バルブタイミング制御では、図4(C)に示すように、吸気弁11の閉弁時期だけが第1バルブタイミング制御と異なる。第2バルブタイミング制御では、吸気弁11は、ピストン下死点(BDC)の後に閉弁するように設定される。なお、吸気弁11の閉弁時期は、動弁装置11aに制御される。
On the other hand, in the second valve timing control, as shown in FIG. 4C, only the closing timing of the
次に、図5を参照して、連通開閉弁制御処理とタンブル制御弁制御処理について説明する。図5(A)は連通開閉弁41の制御を示し、図5(B)はタンブル制御弁14の制御を示す。
Next, the communication on / off valve control process and the tumble control valve control process will be described with reference to FIG. FIG. 5A shows the control of the communication on-off
連通開閉弁制御処理では、図5(A)に示すように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、連通管40を閉じて中央ポート30と排気ポート20とが連通するように連通開閉弁41を制御し、排気ポート20からの排気を中央ポート30に流す。一方、上記以外の運転状態で車両が運転している場合には、連通管40を開いて中央ポート30と排気ポート20との連通を遮断するように連通開閉弁41を制御し、連通管40から吸気を中央ポート30に流す。
In the communication on / off valve control process, as shown in FIG. 5A, when the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the
タンブル制御弁制御処理では、図5(B)に示すように、車両が低負荷運転している場合には、下側通路13bを閉塞するようにタンブル制御弁14を制御する。これにより、燃焼室内にタンブル流を生起して燃焼性能の向上を図る。一方、車両が高負荷運転している場合には、下側通路13bを開くようにタンブル制御弁14を制御し、吸気ポート10から燃焼室1に流入する吸気量を増加させて出力の向上を図る。
In the tumble control valve control process, as shown in FIG. 5B, when the vehicle is operating at a low load, the
上記した本実施形態の内燃機関100の作用について、図6を参照して説明する。図6は、低エンジン回転速度かつ低負荷で車両が運転しているときの燃焼室内での吸気と排気の流れを示す図である。
The operation of the above-described
車両は低エンジン回転速度かつ低負荷で運転しているため、バルブタイミングは第1バルブタイミング制御に設定され、連通開閉弁41は連通管40を閉じて中央ポート30と排気ポート20とが連通するように制御され、タンブル制御弁14は下側通路13bを閉塞するように制御される。
Since the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the valve timing is set to the first valve timing control, and the communication on-off
図6(A)に示すように、ピストン52がピストン上死点(TDC)近傍にある排気行程末期において、排気弁21と吸気弁11が開弁する。そうすると、燃焼室1からの排気は、排気ポート20に流出するとともに吸気ポート10にも吹き戻る。
As shown in FIG. 6A, the
そして、図6(B)に示すように、ピストン52が下降すると、まず吸気ポート10に逆流した排気が内部EGRガスとして燃焼室内に流れ込み、その後に混合気が燃焼室内に流れ込む。ここで、タンブル制御弁14は下側通路13bを閉塞しているため、混合気は上側通路13aを通って燃焼室内に流れ込み、燃焼室1には図6(B)の矢印に示すように、内部EGRガスと混合気とが成層化された状態でタンブル流が生起される。また、気筒中心軸Pに対して直交する方向に近づくように吸気ポート10は傾いているので(図1参照)、図6(B)の矢印の方向のタンブル流を強化する。
As shown in FIG. 6B, when the
なお、第1バルブタイミング制御における吸気弁11は、ピストン52が下死点に到達するよりも前に早閉じして、燃焼室内に導入される吸気量を制限する(ミラーサイクル運転)。
Note that the
そして、図6(C)に示すように、吸気弁11が吸気ポート10を閉弁するときには、内部EGRガスの層は、タンブル流によって燃焼室1の上部近傍に流れてくる。吸気弁11が閉弁すると、図6(D)に示すように中央弁31が開弁する。連通開閉弁41は、連通管40を閉じて中央ポート30と排気ポート20とを連通するように制御されるので、中央弁31が開弁すると、排気ポート20からの排気が外部EGRガスとして中央ポート30を通って燃焼室1に流入する。
Then, as shown in FIG. 6C, when the
ここで、図6(D)のようにピストン52が下降していると、最初に形成されたタンブル流は、ピストン52の下降につれて弱まる。しかしながら、中央ポート30は気筒中心軸Pの方向に傾くように構成されており(図1参照)、中央ポート30からの外部EGRガスは、内部EGRガスの層に対して図中下向きに流れ込むので、タンブル流を再び強化する。
Here, when the
そして、図6(E)に示すように、ピストン52がピストン下死点(BDC)近傍に到達するころには、内部EGRガスと外部EGRガスの層はピストン52の冠面近傍に流れる。その後、ピストン52がピストン上死点(TDC)まで上昇したときには、図6(F)に示すように、内部EGRガスと外部EGRガスの層がピストン冠面に形成され、混合気の層が点火プラグ2の近傍に形成される。
As shown in FIG. 6E, when the
このように、車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、点火プラグ2の点火時期に混合気層が点火プラグ近傍に形成されているので、内部EGRガスと外部EGRガスによる大量のEGRガスを燃焼室内に導入しても、燃焼性能の悪化が抑制される。なお、上記のようにEGRガスと混合気とを成層化するには、図4(A)に示したように、吸気弁11は排気行程末期から開弁して吸気行程の途中で閉弁し、中央弁31は吸気行程の途中で開弁するのが望ましい。
Thus, when the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the air-fuel mixture layer is formed in the vicinity of the
一方、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には、各バルブのバルブタイミングを第2バルブタイミング制御に設定するとともに、タンブル制御弁14が下側通路13bを開くように制御する。また、連通開閉弁41は、連通管40を開いて、中央ポート30と排気ポートとの連通を遮断するように制御される。第2バルブタイミング制御では、吸気弁11の閉弁時期が第1バルブタイミング制御時よりも遅角され、また吸気ポート内の吸気も上側通路13aと下側通路13bの両方を通って流れるので、吸気ポート10から燃焼室1に導入される吸気量が増加する。そして、中央弁31が開弁したときに、吸気ポート10からの吸気が中央ポート30を通って燃焼室1に流入するので、さらに吸気量を増加させることができる。
On the other hand, when the vehicle is operating at a high engine speed and a high load, the valve timing of each valve is set to the second valve timing control, and the
このように、車両が高エンジン回転速度・高負荷で運転している場合などでは、吸気量を増加させることによって出力の向上を図る。 Thus, when the vehicle is operating at a high engine speed and high load, the output is improved by increasing the intake air amount.
以上により、第1実施形態では、下記の効果を得ることできる。 As described above, in the first embodiment, the following effects can be obtained.
車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、吸気ポート10に吹き返した排気を内部EGRガスとして燃焼室1に流し、中央ポート30から排気ポート20からの排気を外部EGRとして燃焼室1に流すようにしたので、大量のEGRガスを燃焼室1に導入することができる。これにより、NOx低減と燃費向上を図ることが可能となる。
When the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the exhaust gas blown back to the
また、従来のように吸気コレクタに排気を還流する構成ではなく、排気ポート20に接続する中央ポート30から排気を燃焼室1に流すように構成し、例えば車両が低エンジン回転速度・低負荷運転から高エンジン回転速度・高負荷運転に移行した場合には、連通開閉弁41によって排気ポート20と中央ポート30との連通を遮蔽し、燃焼室内に排気が流入しないようにする。そのため、車両運転状態の変化に起因する応答性の悪化を抑制することができる。
Further, the exhaust gas is not recirculated to the intake collector as in the prior art, but the exhaust gas is flowed from the
さらに、車両が高エンジン回転速度・高負荷などの運転状態にある場合には、連通開閉弁41によって連通管40と中央ポート30とを連通して、中央ポート30からも吸気を燃焼室1に導入するので、燃焼室内に導入される吸気内の新気量を増加させることができ、車両運転状態の変化に起因する応答性を向上できる。
Further, when the vehicle is in an operating state such as a high engine speed and high load, the
さらに、内燃機関100では、気筒中心軸に対して直交する方向に近づくように吸気ポート10を傾け、気筒中心軸に近づくように中央ポート30を傾けるように構成して、燃焼室内に生起されたタンブル流を強化する。そして、燃焼室1に導入されたEGRガスと混合気とを成層化するように吸気弁11及び中央弁31のバルブタイミングを調整する。これにより、点火時には混合気層が点火プラグ近傍に形成することができ、大量のEGRガスを導入しても燃焼性能の悪化を抑制することができる。
Further, in the
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態の内燃機関100のバルブタイミング制御を示す図である。図7(A)及び図7(B)は第1バルブタイミング制御を示し、図7(C)は第2バルブタイミング制御を示す。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating valve timing control of the
第2実施形態の内燃機関100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、中央弁31のバルブタイミングが相違する。つまり、吸気弁11が閉弁した後に中央弁31を開弁するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
The configuration of the
図7(A)に示すように、第2実施形態の第1バルブタイミング制御では、排気弁21はピストン下死点(BDC)前から開弁してピストン上死点(TDC)後に閉弁する。そして、吸気弁11は、排気行程末期のピストン上死点(TDC)前から開弁して、ピストン52が下死点(BDC)に達するよりも前に閉弁する。また、中央弁31は、吸気弁11が閉弁した後に開弁し、ピストン下死点(BDC)後に閉弁する。したがって、図7(B)に示すように、排気行程末期において排気弁21の開弁時期と吸気弁11の開弁時期とがオーバーラップするとともに、吸気弁11が早閉じするように設定される。また、中央弁31が開弁する前には、吸気弁11及び排気弁21が閉弁状態にある燃焼室1の密閉期間Aが設定される。
As shown in FIG. 7A, in the first valve timing control of the second embodiment, the
一方、第2バルブタイミング制御では、図7(C)に示すように、吸気弁11の閉弁時期だけが図7(A)及び図7(B)に示した第1バルブタイミング制御と異なる。この第2バルブタイミング制御では、吸気弁11は、ピストン下死点(BDC)の後に閉弁するように設定される。なお、この吸気弁11の閉弁時期は、動弁装置11aに制御される。
On the other hand, in the second valve timing control, as shown in FIG. 7C, only the closing timing of the
そして、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転している場合には、第1バルブタイミング制御に設定され、中央ポート30は排気ポート20からの排気を燃焼室1に流す。ここで、中央弁31は、燃焼室1の密閉期間Aを経過した後に開弁する。密閉期間Aにおいては、ピストン52はピストン下死点に向かって下降しているため燃焼室内の圧力が低下して、燃焼室1と中央ポート30との圧力差が大きくなる。この圧力差が生じた状態で中央弁31が開弁すると、中央ポート30から燃焼室1に流れ込む排気(外部EGRガス)の流速が速くなるので、燃焼室内に生起されていたタンブル流を確実に強化することができる。
When the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the first valve timing control is set, and the
また、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転以外で運転している場合には、第2バルブタイミング制御に設定する。第2バルブタイミング制御は第1バルブタイミング制御とは異なり、中央弁31が開弁する前に燃焼室1の密閉期間は設定されていないが吸気ポート10からの吸気を中央ポート30から燃焼室1に流すことができるので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, when the vehicle is operating at a speed other than the low engine speed / low load operation, the second valve timing control is set. Unlike the first valve timing control, the second valve timing control does not set the sealing period of the combustion chamber 1 before the
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態の内燃機関100を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating an
第3実施形態の内燃機関100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、中央ポート30と吸気ポート10とが連通しない点で相違する。つまり、中央ポート30は燃焼室1と排気ポート20とを連通するように構成したもので、以下にその相違点を中心に説明する。
The configuration of the
図8に示すように、第3実施形態では、第1実施形態のように連通管や連通開閉弁は設置されておらず、中央ポート30は燃焼室1と排気ポート20とのみを連通するように構成されている。そのため、第1実施形態のように連通開閉弁制御(図5(B)参照)は実施しないが、その他の制御は第1実施形態と同様である(図2〜図5参照)。
As shown in FIG. 8, in the third embodiment, the communication pipe and the communication opening / closing valve are not installed as in the first embodiment, and the
したがって、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷運転している場合には、燃焼室内にタンブル流を形成するようにタンブル制御弁(図8において図示せず)を制御し、吸気弁11、排気弁21、中央弁31を第1バルブタイミング制御に設定する。そのため、低エンジン回転速度・低負荷運転時には、中央ポート30は排気ポート20からの排気(外部EGRガス)を燃焼室1に流す。
Therefore, when the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, a tumble control valve (not shown in FIG. 8) is controlled so as to form a tumble flow in the combustion chamber, and the
これに対して、車両が低エンジン回転速度・低負荷運転以外の運転状態で運転している場合には、車両の運転状態に応じてタンブル制御弁を制御するとともに、吸気弁11、排気弁21、中央弁31を第2バルブタイミング制御に設定する。第2実施形態では中央ポート30と排気ポート20とは常に連通しているので、低エンジン回転速度・低負荷運転時以外においても、中央ポート30から燃焼室1に排気(外部EGRガス)が流入してしまう。しかしながら、排気(外部EGRガス)が流入するのは中央ポート30のみからであり、さらに高エンジン回転速度・高負荷運転時などでは吸気量が多いので、吸気中の新気量に対して中央ポート30からの排気(外部EGRガス)の量は少なく、車両の運転上問題とならない。
On the other hand, when the vehicle is operating in an operating state other than the low engine speed / low load operation, the tumble control valve is controlled according to the operating state of the vehicle, and the
以上により、第3実施形態の内燃機関100は、以下の効果を得ることができる。
As described above, the
車両が低エンジン回転速度・低負荷で運転している場合には、吸気ポート10に吹き返した排気を内部EGRガスとして燃焼室1に流し、排気ポート20からの排気を外部EGRとして中央ポート30を介して燃焼室1に流すようにしたので、大量のEGRガスを燃焼室1に導入することができ、NOx低減と燃費向上を図ることが可能となる。
When the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the exhaust gas blown back to the
また、車両の運転状態に応じて燃焼室内にタンブル流を生起するので、点火時には混合気層を点火プラグ近傍に形成でき、大量のEGRガスを導入しても燃焼性能の悪化を抑制することができる。 In addition, since a tumble flow is generated in the combustion chamber according to the driving state of the vehicle, the air-fuel mixture layer can be formed in the vicinity of the spark plug at the time of ignition, and even if a large amount of EGR gas is introduced, deterioration of the combustion performance can be suppressed. it can.
第3実施形態では、低エンジン回転速度・低負荷運転以外の運転時においても、中央ポート30から燃焼室1に排気(外部EGRガス)が流入するが、吸気中の新気量に対する中央ポート30からの排気(外部EGRガス)の量は少ないので、運転状態の変化に起因する応答性が悪化することもない。
In the third embodiment, exhaust gas (external EGR gas) flows into the combustion chamber 1 from the
(第4実施形態)
図9は、第4実施形態の内燃機関100の構成を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the
第4実施形態の内燃機関100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、ピストン52とクランクシャフトとを連結する構成において一部相違する。つまり、ピストン52とクランクシャフトとを複数のリンクで接続することでピストンストロークのロングストローク化を図り、燃費性能を改善するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
The configuration of the
図9に示すように、第4実施形態の内燃機関100は、ピストン上死点位置を変化させて機械圧縮比を変更する圧縮比可変機構110を備える。圧縮比可変機構110は、ピストン52とクランクシャフト120とをアッパリンク111、ロアリンク112で連結して、コントロールリンク113でロアリンク112の姿勢を制御することで機械圧縮比を変更する。
As shown in FIG. 9, the
アッパリンク111は、その上端でピストンピン114を介してピストン52に連結する。また、アッパリンク111の下端は、連結ピン115を介してロアリンク112の一端に連結する。
The
ロアリンク112は、その一端が連結ピン115を介してアッパリンク111に連結する。また、ロアリンク112の他端は、連結ピン116を介してコントロールリンク113に連結する。ロアリンク112は、図中左右の2部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔112aを有する。ロアリンク112は、連結孔112aにクランクシャフト120のクランクピン121を挿入し、クランクピン121を中心軸として揺動する。
One end of the
クランクシャフト120は、クランクピン121、ジャーナル122及びカウンターウェイト123を備える。クランクピン121の中心はジャーナル122の中心から所定量偏心しており、このクランクピン121にロアリンク112が回転自在に連結する。ジャーナル122は、シリンダブロック50とラダーフレーム130とによって回転自在に支持される。ジャーナル122の軸心は、クランクシャフト120の軸心と一致している。カウンターウェイト123は、クランクアームに一体形成されて、ピストン運動の回転1次振動成分を低減する。
The
コントロールリンク113の上端は、連結ピン116を介してロアリンク112に対して回動自在に連結する。また、コントロールリンク113の下端は、連結ピン117を介して、クランクシャフト120と平行に配置されるコントロールシャフト141に連結する。連結ピン117は、コントロールシャフト141の軸心から所定量偏心しており、コントロールリンク113がその偏心した連結ピン117を軸心として揺動する。このコントロールシャフト141は、その外周にギア142を形成する。このギア142がピニオン143と噛合する。ピニオン143は、シリンダブロック50の側部に取付けられたアクチュエータ144の回転軸145に設けられる。
The upper end of the
このように構成される第4実施形態の内燃機関100では、ピストン52の往復運動はアッパリンク111に伝達され、ロアリンク112を介してクランクシャフト120の回転運動に変化される。この場合には、ロアリンク112はクランクピン121を中心軸として揺動しながら、クランクシャフト120の中心に対して図中反時計回りに回転する。ロアリンク112に連結するコントロールリンク113は、その下端に連結するコントロールシャフト141の連結ピン117を支点として揺動する。コントロールシャフト141と連結ピン117とは偏心しているため、アクチュエータ144によってコントロールシャフト141が回転すると、連結ピン117が移動する。この連結ピン117の移動によってコントロールリンク113の揺動中心が変化するため、これによりアッパリンク111及びロアリンク112の傾斜を変えることができ、ピストン52の上死点位置を所定の範囲内で任意に調整できる。
In the
上記した第4実施形態の内燃機関100は、アクチュエータ144を制御するために、コントローラ70を備える。このコントローラ70はCPU、ROM、RAM及びI/Oインタフェースから構成される。コントローラ70は、車両の運転状態を検出するセンサなどの出力に基づいてアクチュエータ144を制御してコントロールシャフト141を回転させて機械圧縮比を変更する。
The
第4の実施形態では、図10に示すように、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を調整する。つまり、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷で運転している場合には機械圧縮比を高くして燃焼効率の向上を図り、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には機械圧縮比を低くしてノッキングの防止を図る。また、それ以外の運転領域では、機械圧縮比を中程度として、燃焼効率とノッキング防止の両立を図る。このように、第4実施形態では、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を最適に設定することができる。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the mechanical compression ratio is adjusted according to the driving state of the vehicle. That is, when the vehicle is operating at a low engine speed and a low load, the mechanical compression ratio is increased to improve the combustion efficiency. When the vehicle is operating at a high engine speed and a high load, Reduce the mechanical compression ratio to prevent knocking. In other operation regions, the mechanical compression ratio is set to an intermediate level to achieve both combustion efficiency and knocking prevention. Thus, in the fourth embodiment, the mechanical compression ratio can be optimally set according to the driving state of the vehicle.
さらに、第4実施形態の内燃機関100では、ピストンスカートを短縮したピストン52を使用することで、ピストンストロークのロングストローク化を図り、燃費性能の改善を図る。以下では、ピストンストロークのロングストローク化について図11〜図13を参照して説明する。
Furthermore, in the
図11は、ピストン52のサイドスラスト荷重の低減について説明する図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the reduction of the side thrust load of the
図11に示すように、第4実施形態の内燃機関100では、圧縮比可変機構110のアライメントを選択することによって、燃焼室1の内部の圧力が最大となる膨張行程前半において、ピストン52と連結するアッパリンク111を略直立姿勢(シリンダ軸心に対するアッパリンク111の軸心の傾き角度θ3が0°に近い状態)に維持することができる。このようにアッパリンク111の傾き角度θ3が小さくなると、アッパリンク111の傾き角度θ3に応じて生じるピストン52のサイドスラスト荷重は大幅に低減する。
As shown in FIG. 11, in the
そのため、図12(A)〜図12(C)に示すように、ピストン52のピストンスカート長さを短縮しても、ピストンスカート強度を確保することができる。したがって、第4実施形態におけるピストン52では、図12(C)に示すようにピストンピン114が挿入される方向のピストンスカートを短縮することができる。
Therefore, as shown in FIGS. 12A to 12C, the piston skirt strength can be ensured even if the piston skirt length of the
図13は、ピストンストロークのロングストローク化を説明する図である。 FIG. 13 is a diagram for explaining how to make the piston stroke longer.
第4実施形態の内燃機関100では、ピストンスカートが短縮されたピストン52を使用するので、図13に示すようにクランクシャフト120のカウンターウェイト123は、ピストンピン114の側方を通過することができる。このため、アッパリンク111を最小限の長さとして、ピストン52の下死点位置をクランクシャフト120に接近させることができ、ピストンスカートを短縮した分のピストンストロークを拡大することができる。
In the
以上により、第4実施形態の内燃機関100は下記の効果を得ることができる。
As described above, the
第4の実施形態の内燃機関100は圧縮比可変機構110を備え、車両の運転状態に応じて機械圧縮比を調整することで、燃焼効率の向上とノッキング防止の両立を図ることができる。
The
また、圧縮比可変機構110のアライメントによって、ピストン52に生じるサイドスラスト荷重を低減できるので、ピストン52のピストンスカートを短縮することができ、ピストンストロークのロングストローク化を図ることができる。そのため、排気量を低下させることなくボア径を小径にすることができ、S/V比がされて燃費性能の向上を図ることができる。
Further, since the side thrust load generated in the
なお、第4実施形態の技術的思想は、第1実施形態だけでなく第3実施形態についても適用することができる。 The technical idea of the fourth embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to the third embodiment.
(第5実施形態)
図14は、吸気弁を駆動する可変動弁装置200を示す図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 14 is a view showing a
第5実施形態の内燃機関100の構成は、第1実施形態とほぼ同様であるが、可変動弁装置200を備える点で一部相違する。つまり、可変動弁装置200によって吸気弁11のバルブ特性(作動角及びリフト量)を連続的に変更するようにしたもので、以下にその相違点を中心に説明する。
The configuration of the
図14に示すように、可変動弁装置200は、揺動カム210と、その揺動カム210を揺動させる揺動カム駆動機構220と、吸気弁11のバルブ特性(リフト量及び作動角)を連続的に変化させ得るバルブ特性可変機構230とを備える。
As shown in FIG. 14, the
揺動カム210は、図10に示すように駆動軸221の外周に回転自在に嵌合している。シリンダ列方向に延びる駆動軸221は揺動カム210に挿通される。
As shown in FIG. 10, the
本実施形態では、一つの気筒に対して2つの吸気弁11を備えるので、一つの気筒には一対の揺動カム210とバルブリフタ211とが設けられる。この一対の揺動カム210は、駆動軸221に対して回動自在に挿通された連結筒221aによって同一位相状態で結合され、互いに同期して同一的に作動する。このため、揺動カム駆動機構220は一方の揺動カム210に対してのみ備えられる。そして、揺動カム210が、後述する揺動カム駆動機構220によってクランクシャフトと連動して駆動軸221を支点に揺動し、バルブリフタ211を介して吸気弁11を駆動する。
In the present embodiment, since two
揺動カム駆動機構220の駆動軸221には、偏心カム222が圧入等によって固定されている。円形外周面を有する偏心カム222は、その外周面の中心が駆動軸221の軸心から所定量だけオフセットする。駆動軸221は、クランクシャフトの回転に連動して回転するため、偏心カム222は駆動軸221の軸心回りに偏心回転する。
An
偏心カム222の外周面には、第1リンク223の基端側の環状部224が回転可能に嵌合している。第1リンク223の先端は、連結ピン225を介してロッカアーム226の一端と連結する。また、ロッカアーム226の他端は、連結ピン227を介して第2リンク228の上端と連結する。第2リンク228の下端は、連結ピン229を介して揺動カム210と連結する。なお、ロッカアーム226の略中央部は、バルブ特性可変機構230の制御軸231の偏心カム部232に揺動自在に支持される。
An
駆動軸221がエンジン回転に同期して回転すると、偏心カム222が偏心回転し、これにより第1リンク223が上下方向に揺動する。第1リンク223の揺動によりロッカアーム226が偏心カム部232の軸周りに揺動し、第2リンク228が上下に揺動して、揺動カム210を駆動軸221の軸回りに所定の回転角度範囲で揺動運動させる。
When the
可変動弁装置200では、駆動軸221の一端が図示しないカムスプロケットに挿入されている。駆動軸221がカムスプロケットに対して相対回転することで、カムスプロケットに対する位相を変更でき、クランクシャフトに対する駆動軸221の回転位相を変更できる。また、バルブ特性可変機構230は、揺動カム210の回転角度位相を制御する。バルブ特性可変機構230の制御軸231の一端には、ギア等を介して図示しないアクチュエータが設けられており、アクチュエータによって制御軸231の回転位置を変化させることで、ロッカアーム226の揺動中心となる偏心カム部232の軸心が制御軸231の回転中心周りを旋回し、これに伴いロッカアーム226の支点が変位する。これにより、第1リンク223及び第2リンク228の姿勢が変化して、揺動カム210の揺動中心とロッカアーム226の回転中心との距離が変化し、揺動カム210の揺動特性が変化する。この揺動特性の変化によって、可変動弁装置200は、図15に示すように、吸気弁11のバルブ特性(リフト量及び作動角)を連続的に変更することができる。
In the
第1実施形態では、低エンジン回転速度・低負荷運転の場合とそれ以外の場合で吸気弁11の閉弁時期を変更するが(図3及び図4参照)、第5実施形態の可変動弁装置200は吸気弁11のバルブ特性(作動角及びリフト量)を連続的に変更できるので、図16に示すように第1実施形態よりも詳細に吸気弁11の動作を設定できる。したがって、車両が低エンジン回転速度かつ低負荷で運転している場合には吸気弁11の作動角を小さく設定し、吸気を制限して燃費性能の向上を図り、車両が高エンジン回転速度かつ高負荷で運転している場合には吸気弁11の作動角を大きく設定し、吸気量を増加させて出力の向上を図る。さらに、それ以外の運転領域では、吸気弁11の作動角を中程度に設定して、燃費性能と出力の両立を図る。
In the first embodiment, the closing timing of the
以上により、第5実施形態では以下の効果を得ることができる。 As described above, the following effects can be obtained in the fifth embodiment.
このように、可変動弁装置200によって、車両の運転状態に応じて吸気弁11の作動角を最適に設定することができるので、燃費性能と出力の向上の両立を図ることが可能となる。
Thus, since the
なお、第5実施形態の技術的思想は、第1実施形態だけでなく第3実施形態についても適用することができる。 The technical idea of the fifth embodiment can be applied not only to the first embodiment but also to the third embodiment.
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
第1実施形態〜第5実施形態では、排気弁21と中央弁31は、それぞれ異なるカムシャフトで駆動する構成としたが、図17に示すように同一のカムシャフト80で駆動するようにしてもよい。排気弁21と中央弁31とはバルブタイミングが異なるため、カムシャフト80には排気弁21を駆動する排気弁用カム81と中央弁31を駆動する中央弁用カム82が設けられる。このように、排気弁21と中央弁31を同一のカムシャフト80で駆動することにより、動弁系の構成をコンパクトにすることが可能となる。
In the first to fifth embodiments, the
また、第1実施形態〜第5の実施形態では、図18に示すように中央ポート30の内部に上側通路32aと下側通路32bとを形成する隔壁32を設け、上側通路32aを運転状態に応じて開閉するタンブル制御弁33を設置することで、燃焼室1に生起されたタンブル流を強化するようにしてもよい。つまり、中央ポート30から排気(外部EGRガス)を燃焼室1に導入するときに、上側通路32aをタンブル制御弁33によって閉塞して、下側通路32bを流れる外部EGRガスの流速を速めることで、燃焼室1に生起されたタンブル流を強化することができる。
In the first to fifth embodiments, as shown in FIG. 18, a partition wall 32 that forms an
さらに、第1実施形態〜第5実施形態では、図19(A)及び図19(B)に示すように吸気ポート内に隔壁を形成せずに、吸気ポート10の下顎部15に吸気の流れを指向するガイド壁16を設けて燃焼室1内にタンブル流を生起し、中央ポート30の上顎部34に排気(外部EGR)の流れを指向するガイド壁35を設けて生起されたタンブル流を強化するようにしてもよい。
Further, in the first to fifth embodiments, the flow of intake air into the
さらに、第1実施形態〜第5実施形態において、吸気ポート10に接続する吸気通路に過給器(過給手段)を設け、高負荷運転時などに過給して吸気の充填効率を向上させ、出力の向上を図るようにしてもよい。特に第3実施形態においては、吸気の充填効率が向上すると、吸気中の新気量に対する中央ポート30からの排気(外部EGRガス)の量をより少なくすることができる。
Further, in the first to fifth embodiments, a supercharger (supercharging means) is provided in the intake passage connected to the
100 内燃機関
10 吸気ポート(吸気通路)
11 吸気弁
11a 動弁装置
13 隔壁
13a 上側通路
13b 下側通路
14 タンブル制御弁(吸気通路側弁機構)
16 ガイド壁(吸気通路側ガイド壁)
20 排気ポート(排気通路)
21 排気弁
30 中央ポート(中央通路)
31 中央弁
32 隔壁
33 タンブル制御弁(中央通路側弁機構)
35 ガイド壁(中央通路側ガイド壁)
40 連通管
41 連通開閉弁(制御手段)
70 コントローラ
110 圧縮比可変機構
111 アッパリンク
112 ロアリンク
113 コントロールリンク
120 クランクシャフト
123 カウンターウェイト
141 コントロールシャフト
144 アクチュエータ
200 可変動弁装置(可変動弁手段)
210 揺動カム
221 駆動軸
222 偏心カム
223 第1リンク
226 ロッカアーム
228 第2リンク
231 制御軸
100
11
16 Guide wall (Intake passage side guide wall)
20 Exhaust port (exhaust passage)
21
31 Central valve 32
35 Guide wall (guide wall on the central passage side)
40
70
210
Claims (21)
前記燃焼室に排気弁を介して接続する2つの排気通路と、
気筒配列方向に配置される2つの前記排気弁の間に設置された中央弁を介して前記燃焼室に接続する中央通路と、
前記吸気通路からの吸気、前記排気通路からの排気を選択して前記中央通路に流す連通制御手段と、
を備える内燃機関。 Two intake passages connected to the combustion chamber via an intake valve;
Two exhaust passages connected to the combustion chamber via exhaust valves;
A central passage connected to the combustion chamber via a central valve installed between the two exhaust valves arranged in the cylinder arrangement direction;
Communication control means for selecting the intake air from the intake passage and the exhaust gas from the exhaust passage to flow to the central passage;
An internal combustion engine.
前記燃焼室に排気弁を介して接続する2つの排気通路と、
前記排気通路に接続するとともに、気筒配列方向に配置される2つの前記排気弁の間に設置された中央弁を介して前記燃焼室に接続する中央通路と、
前記燃焼室にガス流動を生起する流動生起手段と、
前記中央通路から前記燃焼室に流入する排気に前記流動生起手段によって生起されたガス流動と同方向の流動を生起する中央通路側流動生起手段と、
を備える内燃機関。 Two intake passages connected to the combustion chamber via an intake valve;
Two exhaust passages connected to the combustion chamber via exhaust valves;
A central passage that is connected to the exhaust passage and connected to the combustion chamber via a central valve installed between the two exhaust valves arranged in the cylinder arrangement direction;
Flow generating means for generating gas flow in the combustion chamber;
A central passage-side flow generating means for generating a flow in the same direction as the gas flow generated by the flow generating means in the exhaust gas flowing into the combustion chamber from the central passage;
An internal combustion engine.
前記中央通路を隔壁によって上下の通路に隔て、その上下通路のうち一方の通路を開閉する中央通路側弁機構を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 The central passage side flow generating means is:
A central passage side valve mechanism for separating the central passage into upper and lower passages by a partition wall and opening and closing one of the upper and lower passages;
The internal combustion engine according to claim 2.
前記中央通路の開口部に中央通路側ガイド壁を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 The central passage side flow generating means is:
A central passage side guide wall is provided at the opening of the central passage.
The internal combustion engine according to claim 2.
前記燃焼室近傍の前記中央通路の傾きが、気筒軸線方向に近くなるように形成する、
ことを特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の内燃機関。 The central passage side flow generating means is:
An inclination of the central passage in the vicinity of the combustion chamber is formed so as to be close to the cylinder axis direction.
The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 4, wherein
ことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一つに記載の内燃機関。 The intake passage includes intake passage side flow generation means for generating a flow in the same direction as the gas flow generated by the flow generation means in the intake air flowing into the combustion chamber from the intake passage.
The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 5, wherein
前記吸気通路を隔壁によって上下の通路に隔て、その上下通路のうち一方の通路を開閉する吸気通路側弁機構を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。 The intake passage side flow generating means is:
An intake passage side valve mechanism that separates the intake passage into upper and lower passages by a partition and opens and closes one of the upper and lower passages;
The internal combustion engine according to claim 6.
前記吸気通路の開口部に吸気通路側ガイド壁を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関。 The intake passage side flow generating means is:
An intake passage side guide wall is provided at the opening of the intake passage;
The internal combustion engine according to claim 6.
前記燃焼室近傍の前記吸気通路の傾きが、気筒軸線に直交する方向に近くなるように形成する、
ことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載の内燃機関。 The intake passage side flow generating means is:
An inclination of the intake passage in the vicinity of the combustion chamber is formed so as to be close to a direction perpendicular to the cylinder axis.
The internal combustion engine according to any one of claims 6 to 8, wherein
前記吸気通路からの吸気、前記排気通路からの排気を選択して前記中央通路に流す連通制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項2〜9のいずれか一つに記載の内燃機関。 The central passage is connected to the exhaust passage and the intake passage,
Comprising communication control means for selecting intake air from the intake passage and exhaust air from the exhaust passage to flow to the central passage;
The internal combustion engine according to any one of claims 2 to 9, wherein
機関が低回転速度・低負荷で運転している場合に、前記中央通路と前記吸気通路との連通を遮断して前記中央通路から燃焼室に排気を流し、車両が低エンジン回転速度・低負荷以外で運転している場合に、前記中央通路と前記排気通路との連通を遮断して前記中央通路から燃焼室に吸気を流す、
ことを特徴とする請求項1又は10に記載の内燃機関。 The communication control means includes
When the engine is operating at a low rotational speed and a low load, the communication between the central passage and the intake passage is cut off, and exhaust gas flows from the central passage to the combustion chamber so that the vehicle has a low engine rotational speed and a low load. When the engine is operated in a manner other than the above, the communication between the central passage and the exhaust passage is blocked, and the intake air is allowed to flow from the central passage to the combustion chamber.
The internal combustion engine according to claim 1 or 10, characterized in that
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の内燃機関。 In accordance with the engine operating state, comprising a valve timing control means for controlling the valve timing of the intake valve, the exhaust valve, the central valve,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, wherein
機関が低回転速度・低負荷で運転している場合に、前記排気弁を膨張下死点近傍で開いて排気上支点近傍で閉じ、前記吸気弁を排気上死点前から開いて排気上死点と吸気下死点との間で閉じ、前記中央弁を排気上死点と吸気下死点との間で開いて吸気下死点近傍で閉じる、
ことを特徴とする請求項12に記載の内燃機関。 The valve timing control means includes
When the engine is operating at a low rotational speed and a low load, the exhaust valve is opened near the expansion bottom dead center and closed near the exhaust upper fulcrum, and the intake valve is opened before the exhaust top dead center and exhaust top dead Closing between the point and the intake bottom dead center, opening the central valve between the exhaust top dead center and the intake bottom dead center and closing near the intake bottom dead center,
The internal combustion engine according to claim 12, wherein:
機関が低回転速度・低負荷以外で運転している場合に、前記排気弁を膨張下死点近傍で開いて排気上支点近傍で閉じ、前記吸気弁を排気上死点前から開いて吸気下死点近傍で閉じ、前記中央弁を排気上死点と吸気下死点との間で開いて吸気下死点近傍で閉じる、
ことを特徴とする請求項12に記載の内燃機関。 The valve timing control means includes
When the engine is operating at a speed other than low rotation speed and low load, the exhaust valve is opened near the expansion bottom dead center and closed near the exhaust upper fulcrum, and the intake valve is opened before the exhaust top dead center and opened under the intake air. Close near dead center, open the central valve between exhaust top dead center and intake bottom dead center and close near intake bottom dead center,
The internal combustion engine according to claim 12, wherein:
ことを特徴とする請求項13に記載の内燃機関。 The central valve is opened after the intake valve is closed and the combustion chamber is sealed, and is opened and closed near the intake bottom dead center.
The internal combustion engine according to claim 13.
ことを特徴とする請求項12〜15のいずれか一つに記載の内燃機関。 The exhaust valve, the intake valve, and the central valve are arranged so that the exhaust gas flowing into the combustion chamber from the intake passage and the exhaust gas flowing into the combustion chamber from the central passage are present in substantially the same region. Set the timing,
The internal combustion engine according to any one of claims 12 to 15, wherein
ことを特徴とする請求項16に記載の内燃機関。 The valve timing of the exhaust valve, the intake valve, and the central valve is such that an exhaust layer introduced into the combustion chamber at the time of ignition is formed in the vicinity of the piston crown surface, and an air-fuel mixture layer is formed in the vicinity of the spark plug. Set
The internal combustion engine according to claim 16.
ことを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の内燃機関。 The exhaust valve and the central valve are driven by the same camshaft,
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 17, wherein
前記圧縮比可変機構は、高回転速度・高負荷になるほど機械圧縮比を低くする、
ことを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の内燃機関。 The piston and crankshaft are connected by a plurality of links, and a compression ratio variable mechanism that varies the mechanical compression ratio by changing the piston top dead center position by changing the posture of the plurality of links,
The compression ratio variable mechanism lowers the mechanical compression ratio as the rotational speed and load increase.
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 18, characterized in that
前記可変動弁手段は、高回転速度・高負荷になるほど作動角を大きくすることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一つに記載の内燃機関。 Comprising variable valve operating means for continuously changing at least the operating angle of the valve characteristics of the intake valve;
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 19, wherein the variable valve means increases the operating angle as the rotational speed increases and the load increases.
前記過給手段は、機関運転状態に応じて吸気を過給することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一つに記載の内燃機関。 The intake passage includes supercharging means for supercharging intake air,
21. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the supercharging unit supercharges intake air in accordance with an engine operating state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007275102A JP2009103037A (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007275102A JP2009103037A (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009103037A true JP2009103037A (en) | 2009-05-14 |
Family
ID=40704976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007275102A Pending JP2009103037A (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009103037A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012144042A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
| JP2017122402A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine |
| JP2018003779A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
| WO2020013290A1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | ヤマハ発動機株式会社 | Spark ignition type engine and vehicle |
| US12322971B2 (en) | 2008-12-12 | 2025-06-03 | Intel Corporation | Non-contact power receiver apparatus |
| US12348056B2 (en) | 2008-02-20 | 2025-07-01 | Intel Corporation | Apparatus of non-contact power receiver utilizing transmission of a power adjustment request to a non-contact power transmitter |
-
2007
- 2007-10-23 JP JP2007275102A patent/JP2009103037A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12348056B2 (en) | 2008-02-20 | 2025-07-01 | Intel Corporation | Apparatus of non-contact power receiver utilizing transmission of a power adjustment request to a non-contact power transmitter |
| US12322971B2 (en) | 2008-12-12 | 2025-06-03 | Intel Corporation | Non-contact power receiver apparatus |
| WO2012144042A1 (en) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
| JP2017122402A (en) * | 2016-01-06 | 2017-07-13 | 本田技研工業株式会社 | Internal combustion engine |
| JP2018003779A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
| US10107147B2 (en) | 2016-07-06 | 2018-10-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| WO2020013290A1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | ヤマハ発動機株式会社 | Spark ignition type engine and vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8627789B2 (en) | Control apparatus for a cylinder direct-injection internal combustion engine | |
| EP2096281B1 (en) | Internal combustion engine control method, internal combustion engine system and corresponding computer program product | |
| US8695544B2 (en) | High expansion ratio internal combustion engine | |
| CN101641505A (en) | Control apparatus for internal-combustion engine with variable valve mechanism | |
| JP2009103037A (en) | Internal combustion engine | |
| JP2008255866A (en) | Internal combustion engine | |
| JP4400379B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
| JP2002004865A (en) | 2 cycle engine | |
| EP2759685B1 (en) | Premixed compression self-ignition engine | |
| JP6428715B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP4696977B2 (en) | Variable compression ratio engine | |
| JP2008208794A (en) | Internal combustion engine | |
| JP4793108B2 (en) | In-cylinder direct injection internal combustion engine | |
| JP2009036124A (en) | In-cylinder direct injection engine | |
| JP2009036144A (en) | 2-cycle internal combustion engine | |
| JP4968031B2 (en) | engine | |
| JP5114077B2 (en) | Supercharged engine | |
| JP2006307658A (en) | 2-stroke engine | |
| JP7151882B2 (en) | internal combustion engine | |
| JP2007239553A (en) | 2-stroke engine | |
| JP2009036127A (en) | In-cylinder direct injection engine | |
| KR20110129016A (en) | Engine with valve lift device for improved combustion | |
| JP2004176668A (en) | Engine intake cam device | |
| JPH05263647A (en) | Combustion chamber of two-cycle internal combustion engine | |
| JP3956518B2 (en) | Direct cylinder injection spark ignition engine |