BR112014023629B1 - Dispositivo de válvula variável para motor de combustão interna - Google Patents

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Abstract

dispositivo de válvula variável para motor de combustão interna. um dispositivo de válvula variável (122) para um motor de combustão interna (100) é dotado de um mecanismo de válvula variável (10) capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão (110), ao mesmo tempo em que mantém a altura de levante máxima da válvula de admissão (110) constante. o dispositivo de válvula variável (122) retarda o momento para fechamento da válvula de admissão (110) à medida que a carga do motor de combustão interna (100) aumenta e aumenta o ângulo de trabalho, ao mesmo tempo em que mantém o momento para abertura da válvula de admissão (110) constante . a invenção pode conferir as características de operação da válvula de admissão (110) de acordo com a carga do motor de combustão interna (100).

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A invenção refere-se a um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna.
TÉCNICA ANTECEDENTE
[002] Um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna transmite uma força de rotação de um eixo de comando principal (um virabre- quim) do motor de combustão interna para um eixo de comando de válvulas através de uma corrente de sincronismo e uma correia dentada, e gira cames fornecidos sobre o eixo de comando de válvulas para, deste modo, fazer com que os cames atuem sobre válvulas de admissão ou exaustão (válvulas) para abrir/fechar as válvulas.
[003] Nos últimos anos, são conhecidos mecanismos de válvula variável que são concebidos para alterar o ângulo de trabalho de uma válvula ao alterar o período de tempo durante o qual um came atua sobre a válvula. O Documento de Patente 1 descreve um sistema de válvula variável para um motor de combustão interna que altera a quantidade de elevação de uma válvula em relação à posição rotacional de um came e altera o ângulo de trabalho da válvula por meio de rotação de um eixo de comando que está interposto entre o came e a válvula com o auxílio de uma fonte de comando. O Documento de patente 2 descreve um dispositivo de válvula variável que altera o ângulo de trabalho de uma válvula por meio de interposiçãode um disco anular entre uma porção de flange de uma manga acoplada a um eixo de comando e uma porção de flange de um eixo de comando de válvulas e tornando o centro do disco anular excêntrico para fazer com que o disco anular gire em uma velocidade não constante. Documentos da Técnica Relacionada Documentos de Patente Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonesa N° 2009-299655 (JP- 2009-299655 A) Documento de Patente 2: Pedido de Patente Japonesa N° 2006-336659 (JP- A 2006-336659)
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema a Ser Resolvido Pela Invenção
[004] No entanto, no mecanismo que altera o ângulo de trabalho da válvula ao alterar a quantidade de elevação, como é o caso com o sistema de válvula variável do Documento de Patente 1, a quantidade de elevação da válvula inevitavelmente diminui se o ângulo de trabalho da válvula é reduzido. Neste caso, a quantidade de elevação da válvula diminui, de modo que deterioração da eficiência de admissão ocorre e leva à falhas de ignição ou uma diminuição na potência.
[005] A propósito, há um mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão constante. A quantidade máxima de elevação é um valor máximo da quantidade de elevação desde abertura da válvula de admissão até fechamento da válvula de admissão, isto é, a quantidade de elevação em um pico de uma curva de elevação. No mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão constante, a quantidade de elevação da válvula é mantida mesmo se o ângulo de trabalho da válvula é reduzido. Assim, a flutuação na eficiência de admissão do motor de combustão interna é pequena quando o ângulo de trabalho é alterado. No entanto, dentre tais mecanismos de válvula variável que são capazes de alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a elevação máxima da válvula de admissão constante, aqueles os quais prescrevem as características da válvula correspondendo ao estado de carga do motor de combustão interna ainda são desconhecidos.
[006] Assim, é um objetivo da invenção proporcionar um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna que é dotado de um mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a quantidade de elevação máxima da válvula de admissão constante e que comanda a válvula de admissão de acordo com o estado de carga do motor de combustão interna.
Meios para Resolver o Problema
[007] Um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna de acordo com a invenção que resolve este problema é caracterizado por ser dotado de um mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão, ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão constante, e retardar o momento para fechamento da válvula de admissão à medida que a carga do motor de combustão interna se eleva e ampliar o ângulo de trabalho, ao mesmo tempo em que mantém o momento para abertura da válvula de admissão constante. Assim, um dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna que é dotado do mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a quantidade de elevação máxima da válvula de admissão constante e que comanda a válvula de admissão de acordo com o estado de carga do motor de combustão interna é fornecido. Aliás, o momento para abertura da válvula de admissão significa um ponto de tempo quando a válvula de admissão, em seu estado fechado, começa a abrir e o momento para fechamento da válvula de admissão significa um ponto de tempo quando a válvula de admissão, em seu estado aberto, fecha para bloquear um canal de fluxo.
[008] O dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode definir o momento para fechamento da válvula de admissão como próximo de um ponto morto inferior quando a carga do motor de combustão interna é baixa. Além disso, o dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode retardar o momento para fechamento da válvula de admissão em relação à proximidade do ponto morto inferior quando a carga do motor de combustão interna é alta. Além disso, o dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode alterar o momento para fechamento da válvula de admissão, de modo que a eficiência volumétrica seja maximizada quando a carga do motor de combustão interna é intermediária.
[009] Além disso, o dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode ser dotado de uma porta tangencial e uma porta helicoidal através das quais o ar de admissão é fornecido a um cilindro do motor de combustão interna. A quantidade máxima de elevação de uma primeira válvula de admissão que é fornecida na porta tangencial pode ser menor do que uma quantidademáxima de elevação de uma segunda válvula de admissão que é fornecida na porta helicoidal. O dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode alterar o momento para fechamento da primeira válvula de admissão, de modo que o ângulo de manivela no qual a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão é maximizada se torna menor do que o ângulo de manivela no qual a velocidade de um pistão é maximizada quando a carga do motor de combustão interna é baixa.
[010] Além disso, o dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna pode ser dotado de uma porta tangencial e uma porta helicoidal através das quais o ar de admissão é fornecido a um cilindro do motor de combustão interna. A quantidade máxima de elevação de uma primeira válvula de admissão que é fornecida na porta tangencial pode ser menor do que a quantidade máxima de elevação de uma segunda válvula de admissão que é fornecida na porta helicoidal. O dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de com- bustão interna pode alterar o momento para fechamento da primeira válvula de admissão, de modo que o ângulo de manivela no qual uma quantidade de elevação da primeira válvula de admissão é maximizado se torna igual ao ângulo de manivela no qual a velocidade de um pistão é maximizada quando a carga do motor de combustão interna é alta.
[011] Em tal caso, no dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna, a segunda válvula de admissão pode executar uma operação de abertura/fechamento da válvula de admissão mencionada acima. Além disso, a primeira válvula de admissão pode executar uma operação de abertu- ra/fechamento da válvula de admissão mencionada acima.
[012] Além disso, no dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna, a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão pode ser definida de maneira tal a ser maximizada na primeira metade de um período de abertura da válvula. No dispositivo de válvula variável mencionado acima para o motor de combustão interna, a porta tangencial pode ser dotada de uma válvula de controle de turbulência que ajusta a corrente de turbulência.
Efeito da Invenção
[013] A invenção pode proporcionar um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna que é dotado de um mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão ao mesmo tempo em que mantém a quantidade de elevação máxima da válvula de admissão constante e que comanda a válvula de admissão de acordo com o estado de carga do motor de combustão interna.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[014] A Figura 1 é uma vista de um motor de combustão interna de acordo com uma modalidade da invenção, o qual será descrito como modalidades da invenção.
[015] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma configuração geral de um mecanismo de válvula variável com o qual o motor de combustão interna é dotado.
[016] A Figura 3 é uma vista que mostra uma configuração em torno de um eixo de comando de válvulas com o qual o mecanismo de válvula variável mostrado na Figura 2 é dotado.
[017] A Figura 4 é uma vista em corte transversal feita ao longo da linha A- A da Figura 2.
[018] A Figura 5 é uma vista do mecanismo de válvula variável conforme visto a partir de uma direção indicada pela seta B na Figura 2.
[019] A Figura 6 é uma vista que mostra como uma superfície de rolamento de um elemento guia se deslocou. A Figura 6 (a) mostra uma posição da superfície de rolamento em um estado de referência. A Figura 6 (b) mostra uma posição da superfície de rolamento no momento em que o elemento guia se moveu para cima em relação ao estado de referência. A Figura 6 (c) mostra uma posição da superfície de rolamento no momento em que o elemento guia se deslocou para baixo em relação ao estado de referência.
[020] A Figura 7 é uma vista que mostra uma curva de elevação de uma primeira válvula de admissão no modo modalidade da invenção.
[021] A Figura 8 é uma vista que mostra o esboço de um mecanismo de válvula variável no momento em que a quantidade de elevação de uma válvula de admissão é reduzida em um modo comparativo da invenção. A Figura 8 (a) mostra um estado onde a válvula de admissão está fechada. A Figura 8 (b) mostra um estado onde a válvula de admissão está aberta.
[022] A Figura 9 é uma vista que mostra o esboço do mecanismo de válvulavariável em um momento quando a quantidade de elevação da válvula de admissão é aumentada no modo comparativo da invenção. A Figura 9 (a) mostra um estado onde a válvula de admissão está fechada. A Figura 9 (b) mostra um estado onde a válvula de admissão está aberta.
[023] A Figura 10 é uma vista que mostra uma curva de elevação em um caso onde a quantidade de elevação da válvula de admissão do mecanismo de válvulavariável é alterada no modo comparativo da invenção.
[024] A Figura 11 é uma vista tomada de uma comparação entre o modo modalidade da invenção e o modo comparativo da invenção quanto à alterações na especificação do motor de combustão interna em relação ao momento para fechamento da válvula de admissão. A Figura 11 (a) é uma vista que mostra a comparação quanto à quantidade máxima de elevação de válvula de admissão. A Figura 11 (b) é uma vista que mostra a comparação quanto ao volume geométrico em um cilindro no momento para fechamento da válvula de admissão. A Figura 11 (c) é uma vista que mostra a comparação quanto à eficiência volumétrica. A Figura 11 (d) é uma vista que mostra a comparação quanto à proporção real de compressão.
[025] A Figura 12 é uma vista tomada de uma comparação entre a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo modalidade da invenção e a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo comparativo da invenção durante operação sob baixa carga.
[026] A Figura 13 é uma vista tomada de uma comparação entre a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo modalidade da invenção e a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo comparativo da invenção durante operação sob alta carga.
[027] A Figura 14 é uma vista que mostra a relação entre a carga do motor de combustão interna e o momento para fechamento da válvula de admissão.
[028] A Figura 15 é uma vista que mostra a relação entre a pressão efetiva média e o grau de abertura do acelerador.
[029] A Figura 16 é uma vista que mostra como o momento para fecha- mento da válvula de admissão está relacionado ao grau de abertura do acelerador.
[030] A Figura 17 é uma vista que mostra uma primeira porta de admissão e uma segunda porta de admissão de um motor de combustão interna de acordo com a segunda modalidade da invenção. A Figura 17 (a) é uma vista em perspectiva da primeira porta de admissão e da segunda porta de admissão. A Figura 17 (b) é uma vista superior da primeira porta de admissão e da segunda porta de admissão.
[031] A Figura 18 é uma vista que mostra um exemplo de uma curva de elevação de uma válvula que se abre na proximidade de um ponto morto superior.
[032] A Figura 19 é uma vista que mostra a relação entre o momento para fechamento da válvula que se abre na proximidade do ponto morto superior e a velocidade de um pistão no momento quando a quantidade de elevação da válvula é maximizada.
[033] A Figura 20 é uma vista que mostra a relação de turbulência em relação ao momento para fechamento da válvula de admissão.
[034] A Figura 21 é uma vista que mostra as curvas de elevação de uma primeira válvula de admissão e uma segunda válvula de admissão. A Figura 21 (a) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é baixa. A Figura 21 (b) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é alta.
[035] A Figura 22 é uma vista que mostra a relação de turbulência na câmara de combustão em relação ao momento para fechamento da segunda válvula de admissão.
[036] A Figura 23 é uma vista que mostra outro exemplo das curvas de elevação da primeira válvula de admissão e da segunda válvula de admissão de acordo a segunda modalidade da invenção. A Figura 23 (a) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é baixa. A Figura 23 (b) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é alta.
[037] A Figura 24 é uma vista que mostra as curvas de elevação de uma primeira válvula de admissão e uma segunda válvula de admissão de acordo com a terceira modalidade da invenção. A Figura 24 (a) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é baixa. A Figura 24 (b) mostra as curvas de elevação em um momento quando a carga é alta.
[038] A Figura 25 é uma vista superior de uma primeira porta de admissão e uma segunda porta de admissão de um motor de combustão interna de acordo com a quarta modalidade da invenção.
[039] A Figura 26 é uma vista que mostra o grau de abertura de uma válvula de controle de turbulência em relação ao momento para fechamento da primeira válvula de admissão.
MODOS PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
[040] Daqui em diante, os modos para realização da invenção serão descritos em detalhes em conjunto com os desenhos.
Primeira Modalidade (Modo de modalidade)
[041] A Figura 1 é uma vista de um motor de combustão interna 100 de acordo com o modo modalidade da invenção, o qual será descrito na presente modalidade da invenção. O motor de combustão interna 100 é um motor de combustão interna de quatro cilindros em linha que é dotado de quatro cilindros (#1 a #4). Os quatro cilindros são configuradas da mesma maneira. A Figura 1 é uma vista que mostra um dos cilindros em corte transversal. Aliás, embora o número de cilindros aqui seja quatro, qualquer número de cilindros pode ser proporcionado. Conforme mostrado na Figura 1, o motor de combustão interna 100 é dotado de um bloco de cilindros 102, um cabeçote de cilindro 104 e um pistão 106. O cabeçote de cilindro 104 é fornecido sobre o bloco de cilindros 102. O pistão 106 está alojado no bloco de cilindros 102 de modo a ser capaz de deslizar dentro de um cilindro 102a que é formado no bloco de cilindros 102. Uma câmara de combustão 108 é formada como um espaço que é envolvido pelo bloco de cilindros 102, o cabeçote de cilindro 104 e o pistão 106. Além disso, o motor de combustão interna 100 é dotado de uma válvula de admissão 110 e uma válvula de exaustão 112 para cada um dos cilindros. Especificamente, uma porta de admissão 114 que é dotada da válvula de admissão 110 e uma porta de exaustão 116 que é dotada da válvula de exaustão 112 são formadas no cabeçote de cilindro 104. Além disso, o cabeçote de cilindro 104 é dotado de uma válvula de injeção de combustível 118 que injeta combustível na câmara de combustão 108. Aliás, a válvula de injeção de combustível 118 pode ser fornecida de modo a injetar combustível na porta de entrada 114 em vez de injeção de combustível na câmara de combustão 108. Além disso, o motor de combustão interna 100 é dotado de um dispositivo de válvula variável 122. O dispositivo de válvula variável 122 é dotado de um mecanismo de válvula variável 10 e uma unidade de controleeletrônica (Electronic Control Unit - ECU) 120.
[042] O mecanismo de válvula variável 10 comanda a válvula de admissão 110. O mecanismo de válvula variável 10 pode alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão 110 constante. O mecanismo de válvula variável 10 é controlado pela ECU 120. A ECU 120 é configurada como um computador digital conhecido tendo um barramento bidirecional que conecta uma unidade de processamento central (Central Processing Unit - CPU), uma memória de acesso aleatório (Random Access Memory - RAM), uma memória de leitura apenas (Read Only Memory - ROM) e portas de entrada/saída umas para as outras. A ECU 120 troca sinais com vários sensores e atuadores que são fornecidos para controlar o motor de combustão interna 100, deste modo, controlando o motor de combustão interna. A ECU 120 executa o controle em relação ao comando da válvula de admissão 110 por meio do mecanismo de válvula variável 10. Na presente modalidade da invenção, em particular, a ECU 120 executa o controle em relação à alteração no ângulo de trabalho da válvula de admissão 110. Aliás, o motor de combustão interna 100 também é dotado de um came para comando da válvula de exaustão 112. No entanto, este came não é necessário para explicar a presente modalidade da invenção e, consequentemente, não está representado na Figura 1. Além disso, a descrição deste came também será omitida.
[043] Daqui em diante, o mecanismo de válvula variável 10 será descrito em detalhes com referência às Figuras 2 a 6. A Figura 2 é uma vista em perspectiva de toda a configuração do mecanismo de válvula variável 10. A Figura 3 é uma vista que mostra uma configuração em torno de um eixo de comando de válvulas 12 com o qual o mecanismo de válvula variável 10 mostrado na Figura 2 é dotado. A Figura 4 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha A-A da Figura 2. A Figura 5 é uma vista do mecanismo de válvula variável 10 conforme visto a partir de uma direção indicada pela seta B na Figura 2. Aliás, na Figura 5, um elemento guia 36, o qual será descrito posteriormente, não é mostrado.
[044] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, o mecanismo de válvula variável 10 é dotado do eixo de comando de válvulas 12. O eixo de comando de válvulas 12 é acoplado a um virabrequim (não mostrado) através de uma polia de sincronismo 14 e uma corrente de sincronismo (não mostrada) e é configurado para girar em uma velocidade de 1/2 do virabrequim. Conforme mostrado na Figura 3, um mecanismo de sincronismo de válvula variável (Variable Valve Timing - VVT) 16 capaz de alterar a fase rotacional do eixo de comando de válvulas 12 em relação à rotação do virabrequim está interposto entre o eixo de comando de válvulas 12 e a polia de sincronismo 14.
[045] Conforme mostrado nas Figuras 2 e 3, o eixo de comando de válvulas 12 é dotado de peças de came 18 para os cilindros, respectivamente. As peças de came 18 são concêntricas com o eixo de comando de válvulas 12 e são rotativamente suportadas pelo eixo de comando de válvulas 12. Dois ressaltos de came 18a para comando das válvulas (não mostrados) são formados sobre cada uma das peças de came 18. Cada um dos ressaltos de came 18a é dotado de uma porção circular de base de tipo arco 18a1 que é concêntrica com o eixo de comando de válvulas 12 e uma porção de nariz 18a2 que é formada pela parte saliente do círculo de base radialmente para fora. Um balancim (não mostrado) é fornecido para cada válvula de admissão 110 abaixo de cada um dos ressaltos de came 18a. A válvula de admissão 110 é empurrada para fora para ser aberta em um momento quando a porção de nariz 18a2 de cada um dos ressaltos de came 18a se apoiam sobre o balancim.
[046] Além disso, o eixo de comando de válvulas 12 é dotado de braços 20 para os cilindros, respectivamente. Cada um dos braços 20 tem uma porção de braço 20a que se projeta radialmente para fora do eixo de comando de válvulas 12. Cada um dos braços 20 é integralmente fixado ao eixo de comando de válvulas 12 usando um elemento de fixação predeterminado (não mostrado). Além disso, uma porção do braço 18b, a qual se projeta radialmente para fora do eixo de comando de válvulas 12, é formada integralmente com cada uma das peças de came 18 na proximidade do ressalto de came 18a que está mais próxima do braço 20 para o mesmo cilindro.
[047] Conforme mostrado nas Figuras 4 e 5, uma extremidade da junta 24 está rotativamente acoplada à porção de braço 20a por meio de um eixo de rotação 22 do lado do eixo de comando de válvulas. Além disso, uma extremidade de uma junta 28 está rotativamente acoplada à porção 18b do braço comandado por meio de um eixo de rotação 26 do lado do ressalto de came.
[048] A outra extremidade da junta 24 e a outra extremidade da junta 28 estão acopladas uma à outra por meio de um eixo de rotação 30 do lado do rolete. Um rolete 32 e uma placa de união 34 estão interpostos entre a junta 24 e a junta 28 sobre o eixo de rotação 30 do lado do rolete. Desta maneira, o mecanismo de válvulavariável 10 é dotado da porção de braço 20a e das porções de braço 18b, as quais têm um centro axial do eixo de comando de válvulas 12 como um centro de rotação em comum, e um mecanismo de união 35 que está acoplado pela junta 24 e a junta 28. O mecanismo de união 35 é uma junta com quatro pinos. Além disso, conforme mostrado na Figura 4, no presente modo modalidade da invenção, a junta 28 está posicionada na frente da junta 24 em uma direção de rotação do eixo de comando de válvulas 12, com o rolete 32 interposto entre a junta 28 e a junta 24.
[049] Conforme mostrado na Figura 5, a placa de união 34 é moldada por flexão de duas porções de placa formadas de maneira anular concentricamente uma com a outra. Então, a placa de união 34 está posicionada de modo que o eixo de comando de válvulas 12 penetra dentro da mesma. Além disso, a placa de união 34 está posicionada sobre o eixo de rotação 30 do lado do rolete, com as duas porções de placa da placa de união 34 em sanduíche com o rolete 32.
[050] Conforme mostrado na Figura 4, uma superfície de rolamento 36a1 do elemento guia 36 está posicionada sobre um lado periférico exterior da placa de união 34 de maneira tal a cobrir a placa de união 34. Esta superfície de rolamento 36a1 é constituída por uma superfície circunferencial. Além disso, o rolete 32 é rotativamente suportado pelo eixo de rotação 30 do lado do rolete em uma posição (um ponto tangente P) que está em contato com a superfície de rolamento de 36a1. Assim, os roletes 32 se movem enquanto giram ao longo da superfície de rolamento 36a1, de maneira tal a engrenar com a rotação do eixo de comando de válvulas 12.
[051] Além disso, conforme mostrado na Figura 4, dois rolos de retenção 38, bem como o rolete 32, estão rotativamente montados entre as porções de placa da placa de união 34 por meio de eixos de retenção rotativos 40 em posições que estão em contato com a superfície de rolamento de 36a1. Em virtude desta configuração, a posição da placa de união 34 na direção radial do eixo de comando de válvulas 12 é definida pela superfície de rolamento 36a1. Além disso, o posicionamento do rolete 32, o qual está acoplado à placa de união 34, sobre a superfície de rola- mento 36a1 é definido. Assim, os roletes 32 se movem enquanto rolam sobre a superfície de rolamento 36a1 constantemente em contato com a superfície de rolamento 36a1, à medida que o eixo de comando de válvulas 12 gira. Então, como um resultado de definição da posição do rolete 32, a posição relativa entre os ressaltos de came 18a, os quais estão acoplados uns aos outros através da junta 24 e da junta 28, na direção de rotação é definida.
[052] Além disso, conforme mostrado na Figura 2, o elemento guia 36 é dotado de porções anulares 36a para os cilindros, respectivamente. Cada uma das porções anulares 36a tem a superfície de rolamento 36a1. As porções anulares 36a dos respectivos cilindros estão integralmente acopladas umas às outras ao serem unidas por porções de ligação em ponte 36b. Aliás, o elemento guia 36 é suportado pelo cabeçote de cilindro 104 por meio de um elemento de suporte predeterminado (não mostrado). Assim, o elemento guia 36 é configurado para ser móvel em uma direção indicada pela seta D na Figura 4 (a qual coincide com a direção axial dos cilindros do motor de combustão interna 100) e está unido, em uma direção perpendicular, à direção indicada pela seta D.
[053] Além disso, conforme mostrado na Figura 2, o mecanismo de válvula variável 10 é dotado de um atuador 42. O atuador 42 move o elemento guia 36, na direção indicada pela seta D na Figura 4, dentro de uma faixa de movimento predeterminada. Mais especificamente, o atuador 42 move o elemento guia 36 de modo que um ponto central da superfície de rolamento 36a1, tal como a superfície circun- ferencial, se move ao longo de uma direção perpendicular ao eixo geométrico do eixo de comando de válvulas 12 e na direção axial dos cilindros. Neste momento, um estado onde o ponto central da superfície de rolamento 36a1 e um ponto central do eixo de comando de válvulas 12 coincidem um com o outro, conforme visto a partir da direção axial do eixo de comando de válvulas 12, é considerado como "um estado de referência". O atuador 42 ajusta o movimento do elemento guia 36 para uma posição arbitrária dentro da faixa de movimento. O atuador 42 move o elemento guia 36 com base em um comando da ECU 120. O atuador 42 pode ser configurado por meio de combinação, por exemplo, em um motor, de uma engrenagem sem-fim um com o outro.
[054] Em seguida, será descrito como a velocidade de movimento de cada um dos ressaltos do came 18a e o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 mudam como um resultado de movimento do elemento guia 36. A Figura 6 é uma vista que mostra como a superfície de rolamento 36a1 do elemento guia 36 foi deslocada. A Figura 6 (a) mostra uma posição da superfície de rolamento 36a1 no estado de referência. A Figura 6 (b) mostra uma posição da superfície de rolamento 36a1 em um momento quando o elemento guia 36 se moveu para cima em relação ao estado de referência. A Figura 6 (c) mostra uma posição da superfície de rolamento 36a1 em um momento quando o elemento guia 36 se moveu para baixo em relação ao estado de referência.
[055] Quando o eixo de comando de válvulas 12 gira na direção de rotação do eixo de comando de válvulas 12, a força de rotação do eixo de comando de válvulas 12 é transmitida para a junta 24 através da porção de braço 20a que está integralmente fixada ao eixo de comando de válvulas 12. A força de rotação do eixo de comando de válvulas 12, a qual foi transmitida para a junta 24, é transmitida para o ressalto de came 18a que é formado integralmente com a porção de braço 18b através do eixo de rotação 30 do lado do rolete e da junta 28. Desta maneira, a força de rotação do eixo de comando de válvulas 12 é transmitida para o ressalto de came 18a através do mecanismo de união 35.
[056] Como um resultado, os respectivos elementos do mecanismo de união 35 e o ressalto do came 18a giram na mesma direção que o eixo de comando de válvulas 12, em sincronismo com a rotação do eixo de comando de válvulas 12. Nesse caso, o rolete 32 se move enquanto gira sobre a superfície de rolamento 36a1 constantemente em contato com a superfície de rolamento 36a1 no ponto de tangência P e gira em torno do eixo de comando de válvulas 12.
[057] Conforme mostrado na Figura 6 (a), no estado de referência, o ponto central do eixo de comando de válvulas 12 e o ponto central da superfície de rolamento 36a1 coincidem um com o outro. Assim, enquanto o rolete 32 gira sobre a superfície de rolamento de 36a1 à medida que o eixo de comando de válvulas 12 gira, o centro de rotação do eixo de comando de válvulas 12 e o centro de rotação do rolete 32 coincidem um com o outro. Isto é, no estado de referência, o ressalto de came 18a gira em uma velocidade igual àquela do eixo de comando de válvulas 12.
[058] O estado mostrado na Figura 6 (b) mostra um estado onde a superfície de rolamento 36a1 se deslocou para cima (afastada da câmara de combustão 108). Neste estado, quase em uma seção na metade inferior da superfície de rolamento 36a1, à medida que o rolete 32 se move para uma posição P0 diretamente abaixo da superfície de rolamento 36a1, a distância entre o centro de rotação do eixo de comando de válvulas 12 e o centro de rotação do rolete 32 é reduzida em relação ao estado de referência mencionado acima. Como um resultado, o eixo de rotação 26 do lado do ressalto de came se desloca para a frente na direção de rotação em relação ao estado de referência. Assim, a porção de braço 18b se move mais rápido do que a porção de braço 20a. Isto é, quando o rolete 32 passa um semicírculo inferior da superfície de rolamento 36a1, a velocidade de movimento do ressalto de came 18a aumenta.
[059] Por outro lado, o estado mostrado na Figura 6 (c) mostra um estado onde a superfície de rolamento de 36a1 se deslocou para baixo (na direção da câmara de combustão 108). Neste estado, quase na seção da metade inferior da superfície de rolamento 36a1, à medida que o rolete 32 se move para a posição P0 diretamente abaixo da superfície de rolamento 36a1, a distância entre o centro de rotação do eixo de comando de válvulas 12 e o centro de rotação do rolete 32 é ampli- ada em relação ao estado de referência mencionado acima. Como um resultado, o eixo de rotação 26 do lado do ressalto de came se desloca para trás na direção de rotação em relação ao estado de referência. Assim, a porção de braço 18b se move mais lentamente do que a porção de braço 20a. Isto é, quando o rolete 32 passa o semicírculo inferior da superfície de rolamento 36a1, a velocidade de movimento do ressalto de came 18a diminui. Desta maneira, ao controlar apropriadamente a posição da superfície de rolamento de 36a1, a velocidade de movimento do ressalto de came 18a (ou seja, a peça de came 18) durante uma volta pode ser alterada.
[060] A relação entre a velocidade de rotação da peça de came 18 e a elevação da válvula de admissão 110 será descrita aqui. A Figura 7 é uma vista que mostra uma curva de elevação da válvula de admissão 110 no presente modo modalidade da invenção. Uma linha sólida no desenho indica uma curva de elevação no caso onde o ângulo de trabalho é reduzido e uma linha tracejada indica uma curva de elevação no caso onde o ângulo de trabalho é aumentado.
[061] O mecanismo de válvula variável 10 muda a velocidade de rotação de cada uma das peças de came 18 durante uma volta desta peça de came 18, desse modo, tornando possível alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 (o período de tempo desde abertura da válvula até o fechamento da válvula). Isto é, se a velocidade de rotação da peça de came 18 é aumentada em um período durante o qual a porção de nariz 18a2 da peça de came 18 atua sobre a válvula de admissão 110, o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 diminui. Por outro lado, se a velocidade de rotação da peça de came 18 é reduzida em um período durante o qual a porção de nariz 18a2 atua sobre a válvula de admissão 110, o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 aumenta. Embora o ângulo de trabalho da válvula de admissão seja alterado, a elevação da porção de nariz 18a2 da peça de came 18 que atua sobre a válvula de admissão 110 não muda, de modo que a quantidademáxima de elevação da válvula de admissão 110 não muda. Ou seja, confor- me mostrado na Figura 7, o mecanismo de válvula variável 10 pode alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 ao mesmo tempo em que mantém a quantidademáxima de elevação da válvula de admissão 110 constante. Aliás, o mecanismo de válvula variável 10 pode alterar o momento para abertura da válvula de admissão 110 e o momento para fechamento da válvula de admissão 110 pelo VVT 16 sem alterar a curva de elevação. Aliás, o momento para abertura da válvula de admissão 110 significa um ponto de tempo quando a válvula de admissão, em seu estado fechado, começa a abrir e o momento para fechamento da válvula de admissão 110 significa um ponto de tempo quando a válvula de admissão, em seu estado aberto, fecha para bloquear um canal de fluxo.
(Modo Comparativo)
[062] Em seguida, um mecanismo de válvula variável 50 de acordo com um modo comparativo da invenção será descrito. O mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção é um mecanismo que altera o ângulo de trabalho de uma válvula ao mudar a quantidade de elevação da válvula. Conforme descrito acima, o mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção pode ser montado em motores de combustão interna 100 descrito no modo modalidade da invenção. As Figuras 8 e 9 são vistas que mostram o esboço do mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção. A Figura 8 mostra uma configuração em um momento quando a quantidade de elevação de uma válvula de admissão 68 é reduzida. A Figura 9 mostra uma configuração em um momento quando a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 é aumentada. Tanto a Figura 8 (a) quanto a Figura 9 (a) mostram um estado onde a válvula de admissão 68 está fechada e tanto a Figura 8 (b) quanto a Figura 9 (b) mostram um estado onde a válvula de admissão 68 está aberta. A Figura 10 é uma vista que mostra uma curva de elevação no caso onde a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 pelo mecanismo de válvula variável 50 é alterada. A linha pontilhada na Figura 10 indica a curva de elevação da válvula de admissão no estado de referência, uma linha sólida na Figura 10 indica um caso onde a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 é reduzida e uma linha tracejada na Figura 10 indica um caso onde a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 é aumentada.
[063] O mecanismo de válvula variável 50 é dotado de um eixo de comando de válvulas 52, um eixo de comando 56 e um balancim 66. O eixo de comando de válvulas 52 é um eixo que está acoplado a um virabrequim (não mostrado) do motor de combustão interna por meio de uma polia de sincronização (não mostrada), uma corrente de sincronização (não mostrada) e similares, e gira. O eixo de comando de válvulas 52 é dotado de cames 54, respectivamente, para os cilindros. O eixo de comando 56 é um eixo que é proporcionado em paralelo ao eixo de comando de válvulas 52. O eixo de comando 56 é dotado de braços de cilindro 58 e os braços oscilantes 62 para os cilindros, respectivamente. Um rolete principal 60 é fornecido em uma extremidade de cada um dos braços de cilindro 58. O eixo de comando de válvulas 52 e o eixo de comando 56 estão posicionados de modo que os roletes principais 60 esteja em contato com os cames 54, respectivamente. Os braços de cilindro 58 e os braços oscilantes 62 são proporcionados sobre o eixo de comando 56, de modo que a posição relativa dos mesmos em torno do eixo de comando 56 pode ser alterada. O eixo de comando 56 é dotado de meios de rotação (não mostrados) para girar os braços de cilindro 58 em relação aos braços oscilantes 62, respectivamente.Além disso, os braços oscilantes 62 têm superfícies deslizantes 64 que estão em contato com os balancins 66, respectivamente. Cada um dos braços oscilantes 66 está configurado para girar quando de recebimento uma força por um dos braços oscilantes 62 correspondentes e comandar a válvula de admissão 68.
[064] Em seguida, a operação de abertura da válvula de admissão 68 pelo mecanismo de válvula variável 50 será descrito. Quando o eixo de comando de vál- vulas 52 gira, os roletes principais 60 são empurrados de acordo com a rotação do eixo de comando de válvulas 52 e os braços de cilindro 58 giram. Em virtude de rotação dos braços de cilindro 58, o eixo de comando 56 e os braços oscilantes 62 que são fornecidos sobre o eixo de comando 56 giram. Os braços oscilantes 62 giram e atuam sobre os balancins 66, respectivamente, de modo que cada um dos balancins 66 gira para abrir a válvula de admissão 68.
[065] Em seguida, a operação em um caso onde o mecanismo de válvula variável 50 muda a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 será descrito. No caso de mudança da quantidade de elevação da válvula de admissão 68, o mecanismo de válvula variável 50 gira os braços de cilindro 58 para alterar um ângulo θ formado por cada um dos braços de cilindro 58 e um dos braços oscilantes 62 correspondentes.Supõe-se aqui que o momento para abertura da válvula de admissão 68 não é alterado. Por exemplo, se o ângulo θ formado pelo braço de cilindro 58 e o braço oscilante 62 é reduzido, a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 diminui, conforme indicado pela linha sólida na Figura 10. Além disso, assim que a quantidade de elevação diminui, o momento para fechamento da válvula de admissão 68 é avançado e o ângulo de trabalho da válvula de admissão 68 diminui. Por outro lado, se o ângulo θ formado pelo braço de cilindro 58 e o braço oscilante 62 é ampliado, a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 aumenta, conforme indicado pela linha tracejada na Figura 10. Além disso, assim que a quantidade de elevação aumenta, o momento para fechamento da válvula de admissão 68 é retardado e o ângulo de trabalho da válvula de admissão 68 aumenta. Conforme descrito acima, o mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção altera o ângulo de trabalho da válvula de admissão 68 ao mudar a quantidade de elevação da válvula de admissão 68.
(Características de Válvulas do Modo Modalidade)
[066] Em seguida, as características de válvula do dispositivo de válvula variável 122 no modo modalidade da invenção serão descritas enquanto se faz uma comparação entre o modo modalidade da invenção e o modo comparativo da inven-ção. A Figura 11 é uma vista tomada de uma comparação entre o modo modalidade da invenção e o modo comparativo da invenção quanto à alterações na especificação do motor de combustão interna 100 em relação aos momentos para fechamento das válvulas de admissão 110 e 68. A Figura 11 (a) é uma vista que mostra a comparação quanto às quantidades máximas de elevação das válvulas de admissão 110 e 68. A Figura 11 (b) é uma vista que mostra a comparação quanto ao volume geométrico em cada cilindro, o qual é definido pelo bloco de cilindros 102, o cabeçote de cilindro 104 e o pistão 106, nos momentos (IVC) para fechamento das válvulas de admissão 110 e 68. A Figura 11 (c) é uma vista que mostra a comparação quanto à eficiência volumétrica. A Figura 11 (d) é uma vista que mostra a comparação quanto à proporção real de compressão. Em cada uma das Figuras 11 (a) a 11 (d), uma linhasólida indica um valor no modo modalidade da invenção e uma linha tracejada indica um valor no modo comparativo da invenção. Em cada uma das Figuras 11 (b) e 11 (d), uma vez que o valor no modo modalidade da invenção e o valor no modo comparativo da invenção são iguais um ao outro, nenhuma linha tracejada é representada. A Figura 12 é uma vista tomada de uma comparação entre a curva de elevação da válvula de admissão 110 de acordo com o modo modalidade da invenção e a curva de elevação da válvula de admissão 68 de acordo com o modo comparativo da invenção durante operação sob baixa carga. A Figura 13 é uma vista tomada de uma comparação entre a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo modalidade da invenção e a curva de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo comparativo da invenção durante operação sob alta carga.
[067] O modo modalidade da invenção é configurado de modo que a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão 110 coincide com uma quantidade máxima de elevação em um momento quando a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 é maximizada no modo comparativo da invenção. Consequentemente, conforme mostrado na Figura 11 (a), a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão no modo modalidade da invenção é sempre igual ou maior do que a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão de acordo com o modo comparativo da invenção, independentemente do momento para fechamento da válvula de admissão.
[068] De um modo geral, no motor de combustão interna, a quantidade de ar de admissão requerida durante operação sob baixa carga é reduzida e a quantidade de ar de admissão requerida durante operação sob alta carga é grande. No motor de combustão interna que torna possível alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão, a quantidade de ar de admissão que pode ser levada para a câmara de combustão é aumentada por meio de aumento do ângulo de trabalho da válvula de admissão. Assim, o motor de combustão interna 100 requer características de válvula nas quais o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 ou 68 é reduzido durante operação sob baixa carga e o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 ou 68 é aumentado durante operação sob alta carga. Neste caso, como um pré- requisito, o momento para abertura da válvula de admissão 110 ou 68 é constante, independentemente da carga do motor de combustão interna 100. Mais especificamente, o momento para abertura da válvula de admissão 110 ou 68 é definido como próximo de um ponto morto superior (Top Dead Center - TDC). Assim, no caso onde o ângulo de trabalho é aumentado, o momento para fechamento da válvula de admissão 110 ou 68 é feito posteriormente (retardado).
[069] De um modo geral, durante operação sob baixa carga do motor de combustão interna, a quantidade de combustível alimentada aos cilindros é pequena, de modo que uma flutuação na proporção real de compressão do motor de combustão interna leva a uma flutuação na combustão. Além disso, em virtude da estrutura do motor de combustão interna, se o ângulo de trabalho da válvula de admissão muda como um resultado de variabilidade na fabricação e deterioração por desgaste, a proporção real de compressão flutua. Por exemplo, se a proporção real de compressão diminui quando a carga é baixa, a quantidade de ar levada para os cilindros diminui, possivelmente provocando falhas de ignição ou uma diminuição na potência.
[070] Aliás, a proporção real de compressão é obtida dividindo-se o volume da câmara de combustão durante compressão pelo volume da câmara de combustão no momento de fechamento da válvula de admissão. Uma vez que o volume da câmara de combustão durante compressão é constante, a proporção real de compressão depende do volume da câmara de combustão no momento de fechamento da válvula de admissão. Assim, conforme mostrado nas Figuras 11 (b) e 11 (d), a proporção real de compressão muda da mesma maneira conforme o volume geométrico do cilindro 102a que é definido pelo bloco de cilindros 102, o cabeçote de cilindro 104 e o pistão 106, no momento (IVC ) de fechamento da válvula de ad-missão. O volume geométrico do cilindro 102a é maximizado e a flutuação no volume geométrico também é pequena no caso onde o pistão está localizado em um ponto morto inferior (Bottom Dead Center - BDC). Consequentemente, conforme mostrado na Figura 11 (d), a flutuação na proporção real de compressão também é minimizada na proximidade do ponto morto inferior (BDC) do pistão.
[071] Em virtude do acima, durante operação sob carga baixa na qual é desejado impedir flutuação da proporção real de compressão, é preferível fechar a válvula de admissão na proximidade do ponto morto inferior. A propósito, no caso onde o ângulo de trabalho da válvula é variado ao alterar a quantidade de elevação da válvula, conforme é o caso com o mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção, quando o ângulo de trabalho da válvula de admissão 68 é reduzido durante operação sob baixa carga, a quantidade de elevação da válvula de admissão 68 inevitavelmente diminui. Assim, no modo comparati- vo da invenção, se a válvula de admissão 68 é ajustada de modo a ser fechada na proximidade do ponto morto inferior, ocorre deterioração de eficiência de admissão. Como um resultado, conforme mostrado na Figura 11 (c), a eficiência volumétrica na proximidade do ponto morto inferior diminui consideravelmente. Consequentemente, não é preferível fechar a válvula de admissão 68 na proximidade do ponto morto inferior do mecanismo de válvula variável 50 de acordo com o modo comparativo da invenção.
[072] Em contraste, o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção não provoca uma diminuição na quantidade máxima de elevação da válvula de admissão 110 mesmo se o momento para fechamento da válvula de admissão 110 é definido como na proximidade do ponto morto inferior. Assim, o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção torna possível obter uma maior eficiência volumétrica do que no caso do modo comparativo da invenção. Isto acontece porque o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção permite alterar o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 ao mesmo tempo em que mantém a quantidade de elevação máxima da válvula de admissão 110 constante. Uma vez que dimi-nuição de eficiência volumétrica pode, portanto, ser evitada, o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção permite que a válvula de admissão 110 seja fechada na proximidade do ponto morto inferior. Como um resultado, mesmo em casos onde o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 mudou em virtude de variabilidade de fabricação ou deterioração por desgaste, a flutuação da proporção real de compressão resultante de uma alteração no ângulo de trabalho pode ser reduzida e um estado de combustão estável pode ser obtido.
[073] Pela razão acima, o dispositivo de válvula variável 122 para o motor de combustão interna 100 de acordo com o presente modo modalidade da invenção define o momento para fechamento da válvula de admissão 110 como na proximida- de do ponto morto inferior quando a carga é baixa. Especificamente, é preferível que o momento para fechamento da válvula de admissão 110 esteja dentro de 10 °CA antes e após o ponto morto inferior (BDC ± 10 °CA).
[074] Por outro lado, durante operação sob alta carga do motor de combustão interna, é preferível reduzir a proporção real de compressão para conter a geração de fumaça. Conforme é evidente a partir da Figura 11 (d), durante e após um determinado ângulo passar o ponto morto inferior, a proporção real de compressão diminui à medida que o momento para fechamento da válvula de admissão é retardado. Assim, é preferível retardar o momento para fechamento da válvula de admissão o máximo possível durante operação sob alta carga. No entanto, conforme mostrado na Figura 11 (c), a eficiência volumétrica diminui à medida que o momento para fechamento da válvula de admissão 110 ou 68 é retardado, de modo que a po-tência diminui a despeito de operação sob alta carga. Consequentemente, o momento para fechamento da válvula de admissão 110 ou 68 não cai baixo de uma eficiência volumétrica ^v1 requerida durante operação sob alta carga. É evidente, a partir da Figura 11 (c), que o momento para fechamento da válvula de admissão para obter a eficiência volumétrica ^VI requerida durante operação sob alta carga é mais posterior no modo modalidade da invenção do que no modo comparativo da invenção (o modo comparativo da invenção: ABDC 40 °CA, o modo modalidade da invenção: ABDC 50 °CA). Consequentemente, conforme é evidente a partir da Figura 11 (d), a proporção real de compressão pode se tornar menor no modo modalidade da invenção do que no modo comparativo da invenção (s1 >ε2). Como um resultado, o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção pode conter a geração de fumaça no motor de combustão interna 100. Além disso, se a mesma quantidade de produção de fumaça conforme no modo comparativo da invenção é permitido no modo modalidade da invenção, a proporção real de compressão pode ser aumentada de S2 para ε1. A eficiência volumétrica no modo modalidade da invenção pode ser aumentada para r>2 correspondentemente. Portanto, o modo modalidade da invenção torna possível aumentar a potência do motor de combustão interna 100 em relação ao modo comparativo da invenção.
[075] Conforme descrito acima, o dispositivo de válvula variável 122 para o motor de combustão interna 100 de acordo com o presente modo modalidade da invenção retarda o momento para fechamento da válvula de admissão 110 em relação ao ponto morto inferior quando a carga é alta. Em outras palavras, o dispositivo de válvula variável 122 retarda o momento para fechamento da válvula de admissão 110 quando a carga é maior do que quando a carga é baixa. É preferível retardar o momento para fechamento da válvula de admissão 110 o máximo possível, ao mesmo tempo em que obtém a eficiência volumétrica ^vi requerida durante operação sob alta carga. Além disso, é preferível definir o momento para o fechamento da válvula de admissão 110 como ABDC 50 °CA. Aliás, no caso onde é desejado aumentar a eficiência volumétrica em virtude de uma quantidade insuficiente de ar de admissão na câmara de combustão, etc., o momento para fechamento da válvula de admissão 110 também pode ser avançado. Por exemplo, o momento para fechamento da válvula de admissão pode ser definido como ABDC 40 °CA.
[076] Em seguida, as características de válvula durante operação sob carga intermediária serão descritas. Durante operação intermediária, uma transição de baixo carga para alta carga é feita. O dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção define o momento para fechamento da válvula de admissão 110 como um momento onde a eficiência volumétrica do motor de combustão interna 100 é maximizada quando a carga é intermediária. Conforme mostrado na Figura 11 (c), no modo modalidade da invenção, a eficiência volumétrica é maior do que no modo comparativo da invenção, de modo que a quantidade de produção de fumaça pode ser mantida pequena. Além disso, uma vez que perda de bomba é reduzida, um aprimoramento na economia de combustível pode ser obtido. Aliás, conforme mostrado na Figura 11 (c), o momento para fechamento da válvula de admissão 110 quando a eficiência volumétrica é maximizada é um único ponto. No entanto, a válvula de admissão 110 pode ser fechada de acordo com um momento quando a eficiência volumétrica e a proporção real de compressão são otimizadas, de modo a contrabalançar casos onde a proporção real de compressão flutua.
[077] Além disso, o momento para fechamento da válvula de admissão durante operação sob carga intermediária pode ser definido ao alterar continuamente o momento para fechamento da válvula de admissão durante uma transição de baixa carga para alta carga ou durante uma transição na direção oposta. A carga e o momento para fechamento da válvula de admissão 110, no caso onde o momento para fechamento da válvula de admissão 110 é continuamente alterado, serão descritos aqui com referência às Figuras 14 a 16. A Figura 14 é uma vista que mostra a relação entre a carga do motor de combustão interna 100 e o momento para fechamento da válvula de admissão 110. A Figura 15 é uma vista que mostra a relação entre a pressão média efetiva e o grau de abertura do acelerador. A Figura 16 é uma vista que mostra o momento para fechamento da válvula de admissão 110 em relação ao grau de abertura do acelerador.
[078] A Figura 14 representa a carga usando a pressão média efetiva, Pme. A pressão média efetiva, Pme, é expressa pela expressão (1) abaixo. Pme = Torque X 4π / Deslocamento (1)
[079] Conforme mostrado na Figura 14, o dispositivo de válvula variável 122 para o motor de combustão interna 100 de acordo com o modo modalidade da invenção muda continuamente o momento para fechamento da válvula de admissão 110 de baixa carga para alta carga. Além disso, presume-se que o grau de abertura do acelerador seja de 100% quando o acelerador está completamente aberto. Conforme mostrado na Figura 15, o grau de abertura do acelerador que corresponde a uma região de baixa carga é definido como 0 a 20%, o grau de abertura do acelera- dor que corresponde a uma região intermediária é definido como 20 a 80% e o grau de abertura do acelerador que corresponde a uma região de alta carga é definido como 80 a 100%. Como um resultado disso, fazendo referência às Figuras 14 e 15, é possível definir o momento para fechamento da válvula de admissão 110 em relação ao grau de abertura do acelerador, conforme mostrado na Figura 16.
[080] Conforme descrito acima, o dispositivo de válvula variável 122 para o motor de combustão interna 100 de acordo com o modo modalidade da invenção retarda o momento para fechamento da válvula de admissão 110 e aumenta o ângulo de trabalho da válvula de admissão 110 à medida que a carga do motor de combustão interna 100 se eleva, ao mesmo tempo em que mantém o momento para abertura da válvula de admissão 110 constante. Desta maneira, o dispositivo de válvulavariável 122 para o motor de combustão interna 100 fornece uma orientação de comando para alterar a elevação da válvula de admissão de acordo com o estado de carga do motor de combustão interna 100. Além disso, o dispositivo de válvula variável 122 para o motor de combustão interna 100 define o momento para fechamento da válvula de admissão 110 como a proximidade do ponto morto inferior quando a carga é baixa. Como um resultado, a flutuação na proporção real de compressão pode ser reduzida e um estado de combustão estável pode ser obtido. Além disso, o dispositivo de válvula variável 122 de acordo com o modo modalidade da invenção retarda o momento para fechamento da válvula de admissão 110 em relação ao ponto morto inferior quando a carga é alta. Como um resultado, a quantidade de geração de fumaça no motor de combustão interna 100 pode ser reduzida. Além disso, a potência do motor de combustão interna 100 pode ser aumentada.
Segunda Modalidade
[081] Em seguida, a segunda modalidade da invenção será descrita. Um motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção é diferente quanto à configuração das portas de admissão do motor de combustão in- terna 100 de acordo com a primeira modalidade da invenção. A Figura 17 é uma vista que mostra uma primeira porta de admissão 114a e uma segunda porta de admissão 114b do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção. A Figura 17 (a) é uma vista em perspectiva da primeira porta de admissão 114a e da segunda porta de admissão 114b. A Figura 17 (b) é uma vista superior da primeira porta de admissão 114a e da segunda porta de admissão 114b. A primeira porta de admissão 114a é uma porta tangencial. A porta tangencial introduz ar de admissão na câmara de combustão 108, de modo que o ar de admissão flui ao longo de uma superfície de parede do cilindro 102a da câmara de combustão 108. A primeira porta de admissão 114a introduz ar de admissão ao longo da superfície da parede do cilindro 102a e gera uma forte corrente de turbulência f1 na câmara de combustão 108. À medida que o fluxo de ar de admissão fornecido a partir desta primeira porta de admissão 114a aumenta, a intensidade da corrente de turbulência (proporção de turbulência) gerada na câmara de combustão 108 é aumentada. A segunda porta de admissão 114b é uma porta helicoidal. A porta helicoidal é uma porta formada em espiral e fornece ar de admissão para uma porção central da câmara de combustão 108. O centro da câmara de combustão 108 indica o centro de um círculo seccional transversal no momento quando o cilindro 102a é cortado perpendicularmente a um eixo do mesmo. A segunda porta de admissão 114b introduz uma fraca corrente de turbulência f2 no centro da câmara de combustão 108. O ar de admissão fornecido a partir da segunda porta de admissão 114b permanece no centro da câmara de combustão 108 e é impedido de ser difundido.
[082] A primeira porta de admissão 114a é dotada de uma primeira válvula de admissão 110a e a segunda porta de admissão 114b é dotada de uma segundaválvula de admissão 110b. Além disso, um mecanismo de válvula variável (não mostrado) que comanda a primeira válvula de admissão 110a e a segunda válvula de admissão 110b é fornecido. O mecanismo de válvula variável de acordo com a presente modalidade da invenção é configurado da mesma maneira que o mecanismo de válvula variável 10 de acordo com a primeira modalidade da invenção. O mecanismo de válvula variável de acordo com a presente modalidade da invenção é dotado de um primeiro elemento guia para alteração da velocidade de rotação da peça de came que atua sobre a primeira válvula de admissão 110a apenas e um segundo elemento guia para alterar a velocidade de rotação da peça de came que atua sobre a segunda válvula de admissão 110b apenas. Consequentemente, o mecanismo de válvula variável de acordo com a presente modalidade da invenção comanda a primeira válvula de admissão 110a e a segunda válvula de admissão 110b independentemente uma da outra. O mecanismo de válvula variável de acordo com a presente modalidade da invenção pode alterar o ângulo de trabalho da primeira válvula de admissão 110a ao mesmo tempo em que mantém a quantidade de elevação máxima da primeira válvula de admissão 110a constante e pode alterar o ângulo de trabalho da segunda válvula de admissão 110b ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da segunda válvula de admissão 110b constante.Além disso, a segunda modalidade da invenção é idêntica, quanto aos outros detalhes de configuração, à primeira modalidade da invenção. Os mesmos componentes os quais, na primeira modalidade da invenção, são indicados pelos mesmos números de referência, respectivamente, nos desenhos e na descrição detalhada dos mesmos serão omitidos.
[083] No motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção, a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 é reduzida do ponto de vista de supressão de falhas de ignição e redução da quantidade de HC não queimado quando a carga é baixa e a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 é aumentada do ponto de vista de fumaça de escapamento quando a carga é alta. Além disso, no motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção, o momento para fechamento da válvula de ad- missão (a primeira válvula de admissão 110a ou a segunda válvula de admis- são110b) é definido como a proximidade do ponto morto inferior (BDC) com vistas a estabilizar a proporção real de compressão durante operação sob baixa carga. Então, com a finalidade de suprimir a geração de fumaça, o momento para fechamento da válvula de admissão (a primeira válvula de admissão 110a ou a segunda válvula de admissão110b) é definido de modo a ser retardado quando a carga do motor de combustão interna se eleva.
[084] A Figura 18 é uma vista que mostra um exemplo de uma curva de elevação de uma válvula. Uma linha sólida na Figura 18 é um gráfico que indica a curva de elevação de uma válvula que se abre na proximidade de um ponto morto superior (Top Dead Center - TDC) e fecha na proximidade do ponto morto inferior (Bottom Dead Center - BDC). Um linha tracejada na Figura 18 é um gráfico que indica a curva de elevação de uma válvula que se abre na proximidade do ponto morto superior (TDC) e fecha em um momento retardado em 50 °CA do ponto morto inferior (ABDC 50 °CA). A Figura 19 é uma vista que mostra a relação entre o momento para fechamento de uma válvula e a velocidade de um pistão no momento quando a quantidade de elevação da válvula é maximizado em um motor de combustão interna tendo a válvula, a qual abre na proximidade do ponto morto superior. A Figura 20 é uma vista que mostra a relação de turbulência em relação ao momento para fechamento da válvula de admissão. Uma linha sólida na Figura 20 indica a relação de turbulência real e uma linha tracejada na Figura 20 indica um valor requerido.
[085] Com a válvula que é levantada de acordo com a curva de elevação indicada pela linha sólida na Figura 18, a quantidade de elevação da válvula é maximizada na proximidade de ATDC 90 °CA (BBDC 90 °CA). Na proximidade de ATDC 90 °C, a velocidade de movimento do pistão é a maior, de modo a velocidade de admissão é alta. Consequentemente, neste caso, na proximidade de ATDC 90 °CA, a quantidade de elevação é grande e a velocidade de admissão é alta, de mo- do que a quantidade de ar de admissão aspirado para dentro da câmara de combustão 108 é grande.
[086] Conforme descrito acima, se a primeira válvula de admissão 110a é comandada de acordo com a orientação da primeira modalidade da invenção, a primeiraválvula de admissão 110a abre na proximidade do ponto morto superior (TDC) e fecha na proximidade do ponto morto inferior (BDC) quando a carga é baixa. No entanto, uma vez que a primeira porta de admissão 114a é uma porta tangencial, a quantidade de ar de admissão aspirado para dentro da câmara de combustão 108 aumenta se a primeira válvula de admissão 110a abre na proximidade do ponto morto superior (TDC) e fecha na proximidade do ponto morto inferior (BDC). Como um resultado, a corrente de turbulência na câmara de combustão 108 é intensificada e a orientação de comando para diminuição da proporção de turbulência quando a carga é baixa é contrariada.
[087] Subsequentemente, com a válvula que é levantada de acordo com a curva de elevação indicada pela linha tracejada na Figura 18, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação é maximizada se desvia da proximidade de ATDC 90 °CA (BBDC 90 °CA). Conforme descrito acima, no momento de proximidade com ATDC 90 °CA, a velocidade de movimento do pistão é a maior, de modo que a velocidade de admissão é alta. Com a elevação desta válvula, a elevação não é maximizada no momento de ATDC 90 °CA quando a velocidade de admissão é alta. Portanto, o ar de admissão pode não ser eficazmente aspirado.
[088] Conforme descrito acima, se a primeira válvula de admissão 110a é comandada de acordo com a orientação da primeira modalidade da invenção, a primeiraválvula de admissão 110a abre na proximidade do ponto morto superior (TDC) e fecha a 50 °CA após o ponto morto inferior (ABDC 50 °CA) quando a carga é alta. Neste caso, na proximidade do ponto morto inferior, onde a velocidade do pistão é a maior e a velocidade de admissão é maximizada, a quantidade de elevação da pri- meira válvula de admissão 110a não é maximizada, de modo que uma quantidade suficiente de ar de admissão pode não ser aspirada para dentro da câmara de combustão 108. Assim, a turbulência não é suficientemente intensificada e a proporção de turbulência pode não ser aumentada.
[089] Consequentemente, se a primeira válvula de admissão 110a é comandada de acordo com a orientação da primeira modalidade da invenção, o valor requerido da proporção de turbulência e o valor real da proporção de turbulência não coincidem um com o outro, conforme mostrado na Figura 20. Considerando o precedente, o ângulo de trabalho da primeira válvula de admissão 110a é alterado na presente modalidade da invenção. A Figura 21 é uma vista que mostra as curvas de elevação da primeira válvula de admissão 110a e da segunda válvula de admissão 110b. A Figura 21 (a) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é baixa e a Figura 21 (b) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é alta. Tanto na Figura 21 (a) quando na Figura 21 (b), uma linha tracejada indica a curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a e uma linha sólida indica a curva de elevação da segunda válvula de admissão 110b.
[090] Primeiramente, a relação entre a quantidade máxima de elevação da primeira válvula de admissão 110a e a quantidade máxima de elevação da segunda válvula de admissão 110b será descrita. Conforme mostrado nas Figuras 21 (a) e 21 (b), no dispositivo de válvula variável de acordo com a presente modalidade da invenção, a quantidade máxima de elevação da primeira válvula de admissão 110a é definida menor do que a quantidade máxima de elevação da segunda válvula de admissão 110b.
[091] Em seguida, as características de válvula no momento em que a carga é baixa serão descritas. As características de válvula da segunda válvula de admissão 110b são as mesmas conforme as características de válvula da válvula de admissão 110 de acordo com a primeira modalidade da invenção. Conforme mostra- do na Figura 21 (a), o dispositivo de válvula variável muda o período de abertura de válvula da primeira válvula de admissão 110a, de modo que o ângulo de manivela no qual a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada se torna menor do que o ângulo de manivela no qual a velocidade do pistão é maximizada quando a carga do motor de combustão interna é baixa. Especificamente, o dispositivo de válvula variável desloca o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada para um ponto de tempo igual ou menor que ATDC 90 °CA. De preferência, o dispositivo de válvula variável define o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada como ATDC 70 °CA. Neste ponto, o momento para abertura da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do BDC. Assim, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b é maximizada está na proximidade de ATDC 90 °CA.
[092] De acordo com a configuração precedente, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada se desvia da proximidade de ATDC 90 °CA, onde a velocidade de admissão é maximizada. Assim, é impedido que o ar de admissão seja levado para a câmara de combustão 108 pela primeira porta de admissão 114a. Por outro lado, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b é maximizada está na proximidade de ATDC 90 °CA, onde a velocidade de admissão é maximizada. Assim, a quantidade de ar de admissão na câmara de combustão 108 pela segunda porta de admissão 114b aumenta. Além disso, uma vez que a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é menor do que a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b, o interior da câmara de combustão 108 é dominado pelo ar de admissão da segunda porta de admissão 114b. A segun- da porta de admissão 114b é uma porta helicoidal. Portanto, o interior da câmara de combustão 108 é dominado pelo ar de admissão da porta helicoidal e a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 é reduzida.
[093] Em seguida, a elevação no momento quando a carga é alta será descrito. As características de válvula da segunda válvula de admissão 110b são as mesmas que as características de válvula da válvula de admissão 110 de acordo com a primeira modalidade da invenção. Conforme mostrado na Figura 21 (b), o dispositivo de válvula variável altera o período de abertura de válvula da primeira válvula de admissão 110a, de modo que o ângulo de manivela no qual a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada se torna igual ao ângulo de manivela no qual a velocidade do pistão é maximizada quando a carga do motor de combustão interna é alta. De preferência, o dispositivo de válvula variável define o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada como próximo de ATDC 90 °CA. Mais especificamente, o dispositivo de válvula variável define o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada como ATDC 90 ± 10 °CA. Neste ponto, com o objetivo de reduzir a proporção real de compressão, é preferível retardar o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a o máximo possível. O momento quando a quantidade de elevação é maximizada é determinado conforme descrito acima. Portanto, se o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a é retardado, o momento para abertura da primeira válvula de admissão 110a é avançado em relação ao ponto morto superior. Por outro lado, o momento para abertura da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b é ABDC 50 °CA. Assim, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b é maximizada se desvia da proximidade de ATDC 90 °CA.
[094] De acordo com a configuração precedente, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada está na proximidade de ATDC 90 °CA, onde a velocidade de admissão é maximizada. Assim, a quantidade de ar de admissão na câmara de combustão 108 pela primeira porta de admissão 114a aumenta. Por outro lado, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b é maximizada se desvia da proximidade de ATDC 90 °CA, onde a velocidade de admissão é maximizada. Assim, o ar de admissão é impedido de ser levado para a câmara de combustão 108 pela segunda porta de admissão 114b. Na configuração de acordo com a presente modalidade da invenção, a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é menor do que a quantidade de elevação da segunda válvula de admissão 110b. No entanto, quando a carga é maior, a quantidade de ar de admissão pela primeira porta de admissão 114a como uma porta tangencial é grande, de modo que a turbulência na câmara de combustão 108 é intensificada. Além disso, a primeira válvula de admissão 110a abre antes da segunda válvula de admis- são110b, de modo que a corrente de turbulência é intensificada.
[095] A Figura 22 é uma vista que mostra a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 em relação ao momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b. Conforme mostrado na Figura 22, a proporção de turbulência é intensificada à medida que o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b é retardado. Isto é, tão logo o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b se torna igual ao BDC, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada se torna mais cedo (é mais avançado). Então, o ponto de tempo quando a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é maximizada é definido de modo a se tornar igual a ATDC 90 °CA, tão logo o ângulo de trabalho da segunda válvula de admissão 110b seja maximizado (no momento para fechamento da segunda vál- vula de admissão 110b, ABDC 50 °CA). Como um resultado do precedente, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção pode reduzir a proporção de turbulência quando a carga é baixa e pode suprimir falhas de ignição do motor de combustão interna e reduzir a quantidade de HC não queimado. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção torna possível estabilizar a proporção real de compressão no momento quando a carga é baixa e suprimir a flutuação na combustão ao definir as características de válvula da segunda válvula de admissão 110b para serem as mesmas con-forme na primeira modalidade da invenção. Quando a carga é alta, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção pode aumentar a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 e reduzir a quantidade de descarga de fumaça. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção podem diminuir a proporção real de compressão no momento quando a carga é alta e suprimir a geração de fumaça ao definir as características de válvula da segunda válvula de admissão 110b para serem as mesmas conforme na primeira modalidade da invenção.
[096] Além disso, a Figura 23 mostra outro exemplo das curvas de elevação de acordo com a presente modalidade da invenção. A Figura 23 (a) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é baixa e a Figura 23 (b) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é alta. Desta maneira, o momento para abertura da primeira válvula de admissão 110a pode ser definido como o ponto morto superior (TDC). Tanto na Figura 23 (a) quanto na Figura 23 (b), uma linha tracejada indica a curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a e uma linha sólida indica a curva de elevação da segunda válvula de admissão 110b.
Terceira Modalidade
[097] Em seguida, a terceira modalidade da invenção será descrita. O motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção é subs-tancialmenteidêntico, quanto à configuração, ao motor de combustão interna de acordo com a segunda modalidade da invenção. No entanto, a presente modalidade da invenção é diferente quanto à curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a das primeira e segunda modalidades da invenção. A presente modalidade da invenção é idêntica, quanto aos outros detalhes de configuração, à segunda modalidade da invenção. Uma descrição detalhada dos mesmos detalhes de configuração conforme na segunda modalidade da invenção será omitida. Na descrição a seguir, componentes idênticos àqueles da segunda modalidade da invenção são indicados pelos mesmos números de referência, respectivamente. A Figura 24 é uma vista que mostra as curvas de elevação de acordo com a presente modalidade da invenção. A Figura 24 (a) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é baixa e a Figura 24 (b) mostra as curvas de elevação no momento quando a carga é alta. Tanto na Figura 24 (a) quanto na Figura 24 (b), uma linha tracejada indica a curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a e uma linha sólida indica a curva de elevação da segunda válvula de admissão 110b.
[098] Na presente modalidade da invenção, a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão 110a é definida de modo a ser maximizada na primeira metade do período de abertura da válvula. Em outras palavras, com a curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a, o ângulo de manivela no momento quando a quantidade de elevação é maximizada é avançado em relação ao ângulo de manivela como um valor intermediário entre o momento de abertura da primeira válvula de admissão 110a e o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a. Especificamente, quando a carga é baixa, o momento para abertura da primeira válvula de admissão 110a está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a está na proxi- midade do BDC. No entanto, de acordo com esta configuração, o ângulo de manivela no qual a quantidade máxima de elevação é atingida é igual a ATDC 70 °CA. Além disso, quando a carga é alta, o momento para abertura da primeira válvula de admissão 110a está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a é ABDC 50 °CA. No entanto, de acordo com esta configuração, o ângulo de manivela no qual a quantidade máxima de elevação é atingida é igual a ATDC 90 °CA. Embora o momento para a abertura da primeira válvula de admissão 110a se mantenha constante, o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a é retardado à medida que a carga aumenta. As características de válvula da segunda válvula de admissão 110b são as mesmas conforme na segunda modalidade da invenção. Isto é, quando a carga é baixa, o momento para abertura da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do BDC. O momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b é retardado à medida que a carga aumenta. Quando a carga é maior, o momento para abertura da segunda válvula de admissão 110b está na proximidade do ponto morto superior e o momento para fechamento da segunda válvula de admissão 110b é igual a ABDC 50 °CA. Além disso, tanto a primeira válvula de admissão 110a quanto a segunda válvula de admissão 110b têm as características de válvula na qual o ângulo de trabalho das mesmas muda, ao mes-mo tempo em que a quantidade máxima de elevação das mesmas é mantida constante.
[099] O dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção pode reduzir a proporção de turbulência quando a carga é baixa e pode intensificar a proporção de turbulência quando a carga é alta ao alterar o perfil de came e mudar o ângulo de manivela no qual a quantidade máxima de elevação é atingida. Assim, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção reduz a proporção de turbulência, suprime falhas de ignição e reduz a quantidade de HC não queimado quando a carga é baixa, deste modo, tornando possível estabilizar a proporção real de compressão e obter combustão estável. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna aumenta a proporção de turbulência e reduz a proporção real de compressão quando a carga é alta, deste modo, tornando possível reduzir a geração de fumaça.
Quarta Modalidade
[0100] Em seguida, a quarta modalidade da invenção será descrita. O motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção é substancialmente idêntico, quanto à configuração, ao motor de combustão interna de acordo com a segunda modalidade da invenção. No entanto, a presente modalidade da invenção é diferente da segunda modalidade da invenção pelo fato de que a primeira porta de admissão 114a é dotada de uma válvula de controle de turbulência (Swirl Control Valve - SCV) 124. Além disso, as curvas de elevação da primeira válvula de admissão 110a e da segunda válvula de admissão 110b são diferentes daquelas da segunda modalidade da invenção. Aliás, a quarta modalidade da invenção é idêntica, quanto aos outros detalhes de configuração, à segunda modalidade da invenção. Nos desenhos, componentes idênticos àqueles da segunda modalidade da invenção são indicados pelos mesmos números de referência, respectivamente, e a descrição detalhada será omitida. A Figura 25 é uma vista superior da primeira porta de admissão 114a e da segunda porta de admissão 114b do motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção. A primeira porta de admissão 114a é dotada da SCV 124. Quando a abertura da SCV 124 é aumentada, a quantidade de ar de admissão que flui através da primeira porta de admissão 114a aumenta e a quantidade de ar de admissão que flui para dentro da câmara de combustão 108 aumenta. Por outro lado, quando a abertura da SCV 124 é reduzida, a quantidade de ar de admissão que flui através da primeira porta de admissão 114a diminui e a quantidade de ar de admissão que flui para dentro da câmara de combustão 108 diminui.
[0101] Na presente modalidade da invenção, a curva de elevação da primeiraválvula de admissão 110a e a curva de elevação da segunda válvula de admissão 110b são idênticas uma à outra. A curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a e da segunda válvula de admissão 110b é a curva de elevação descrita nas Figuras 12 e 13 da primeira modalidade da invenção. Além disso, as características de válvula também são as mesmas. Isto é, o momento para abertura da primeira válvula de admissão 110a ou da segunda válvula de admissão 110b é definido como próximo do ponto morto superior e o momento para fechamento da pri-meiraválvula de admissão 110a ou da segunda válvula de admissão 110b é alterado de acordo com a carga.
[0102] A Figura 26 é uma vista que mostra o grau de abertura da SCV 124 em relação ao momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a. Conforme mostrado na Figura 26, se o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a está na proximidade do BDC, a abertura da SCV 124 é reduzida. Se o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a está na proximidade do BDC, o motor de combustão interna está operando sob baixa carga. Neste caso, a quantidade de ar de admissão que passa através da primeira porta de admissão 114a é reduzido ao diminuir a abertura da SCV 124. Como um resultado, a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 pode ser mantida baixa.
[0103] Por outro lado, a abertura da SCV 124 é aumentada à medida que o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a é retardado. É seguro afirmar que o momento para fechamento da primeira válvula de admissão 110a é determinado de acordo com a carga do motor de combustão interna e que a carga aumenta à medida que o momento para fechamento da primeira válvula de admis- são 110a é retardado. Consequentemente, a abertura da SCV 124 aumenta quando a carga aumenta. Assim, à medida que a carga aumenta, a quantidade de ar de admissão que passa através da primeira porta de admissão 114a aumenta e a proporção de turbulência na câmara de combustão 108 é intensificada.
[0104] O dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção comanda a primeira válvula de admissão 110a e a segunda válvula de admissão 110b de acordo com a mesma orientação conforme na primeira modalidade da invenção e, consequentemente, suprime a flutuação da proporção real de compressão e estabiliza o estado de combustão quando a carga é baixa. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção reduz a proporção real de compressão e suprime a produção de fumaça quando a carga é alta. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção reduz a proporção de turbulência pela SCV 124 e, consequentemente, suprime falhas de ignição e reduz a geração de HC não queimado quando a carga é baixa. Além disso, o dispositivo de válvula variável para o motor de combustão interna de acordo com a presente modalidade da invenção aumenta a proporção de turbulência e, consequentemente, suprime a geração de fumaça quando a carga é alta.
[0105] Aliás, na presente modalidade da invenção, a curva de elevação da primeira válvula de admissão 110a e a curva de elevação da segunda válvula de admissão 110b são definidas idênticas uma à outra. No entanto, como é o caso com as segunda e terceira modalidades da invenção, a quantidade máxima de elevação da primeira válvula de admissão 110a pode ser definida menor do que a quantidade máxima de elevação da segunda válvula de admissão 110b. Além disso, em vez da primeira porta de admissão 114a, a segunda porta de admissão 114b como uma porta helicoidal pode ser dotada da SCV. Neste caso, a abertura da SCV pode ser aumentada quando a carga é baixa e a abertura da SCV pode ser diminuída quando a carga é alta.
[0106] Conforme descrito acima nas primeira e quarta modalidades da invenção, a invenção pode proporcionar um dispositivo de válvula variável para um motor de combustão interna que é dotado de um mecanismo de válvula variável capaz de alterar o ângulo de trabalho de uma válvula de admissão, ao mesmo tempo em que mantém a quantidade máxima de elevação da válvula de admissão constante e que comanda a válvula de admissão de acordo com o estado de carga do motor de combustão interna.
[0107] As modalidades da invenção mencionadas acima não são mais do que exemplos para realização da invenção e a invenção não deverá estar limitada às mesmas. Diversas modificações destas modalidades da invenção estão dentro do âmbito da invenção. Além disso, é evidente, a partir da descrição precedente, que várias outras modalidades são possíveis dentro do âmbito da invenção. DESCRIÇÃO DE NUMERAIS DE REFERÊNCIA 10 ... MECANISMO DE VÁLVULA VARIÁVEL 100 ... MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 110 ... VÁLVULA DE ADMISSÃO 110A ... PRIMEIRA VÁLVULA DE ADMISSÃO 110B ... SEGUNDA VÁLVULA DE ADMISSÃO 114A ... PRIMEIRA PORTA DE ADMISSÃO (PORTA TANGENCIAL) 114B ... SEGUNDA PORTA DE ADMISSÃO (PORTA HELICOIDAL) 120 ... ECU 122 ... DISPOSITIVO DE VÁLVULA VARIÁVEL 124 ... VÁLVULA DE CONTROLE DE TURBULÊNCIA

Claims (7)

1. Dispositivo de válvula variável (122) para um motor de combustão interna (100), CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma porta tangencial (114a) configurada para introduzir ar de admissão ao longo de uma superfície de parede de um cilindro (102a) de uma câmara de combustão (108) do motor de combustão interna (100), e uma porta helicoidal (114b) configurada para fornecer ar de admissão para a porção central de uma câmara de combustão (108) do motor de combustão interna (100), em que uma quantidade máxima de elevação de uma primeira válvula de admissão (110a) que é fornecida na porta tangencial (114a) é menor do que uma quantidade máxima de elevação de uma segunda válvula de admissão (110b) que é fornecida na porta helicoidal (114b); o dispositivo de válvula variável (122) sendo configurado para: alterar um momento para fechamento da primeira válvula de admissão (110a) de modo que um ângulo de manivela no qual uma quantidade de elevação da primeira válvula de admissão (110a) é maximizada se torna menor do que um ângulo de manivela no qual uma velocidade de um pistão é maximizada, quando a carga do motor de combustão interna (100) é baixa, e/ou alterar um momento para fechamento da primeira válvula de admissão (110a) de modo que um ângulo de manivela no qual uma quantidade de elevação da primeira válvula de admissão (110a) é maximizada se torna igual a um ângulo de manivela no qual uma velocidade de um pistão é maximizada, quando a carga do motor de combustão interna (100) é alta; o dispositivo de válvula variável (122) compreendendo ainda um mecanismo de válvula variável (10) que pode alterar um ângulo de trabalho da segunda válvula de admissão (110b) ao mesmo tempo em que mantém uma quantidade máxima de elevação da segunda válvula de admissão (110b) constante; e o dispositivo de válvula variável (122) é configurado para retardar um momento para fechamento da segunda válvula de admissão (110b) à medida que uma carga do motor de combustão interna (100) se eleva e aumenta o ângulo de trabalho, ao mesmo tempo em que mantém um momento para abertura da segunda válvula de admissão (110b) constante.
2. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por definir o momento para fechamento da segunda válvula de admissão (110b) como uma proximidade de um ponto morto inferior quando a carga do motor de combustão interna (100) é baixa.
3. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO por retardar o momento para fechamento da segunda válvula de admissão (110b) em relação à proximidade do ponto morto inferior quando a carga do motor de combustão interna (100) é alta.
4. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO por alterar o momento para fechamento da segunda válvula de admissão (110b) de modo que uma eficiência volumétrica seja maximizada, quando a carga do motor de combustão interna (100) é intermediária.
5. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: a primeira válvula de admissão (110a) realiza uma operação de abertu- ra/fechamento da segunda válvula de admissão (110b) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4.
6. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que: a quantidade de elevação da primeira válvula de admissão (110a) é definida de maneira tal a ser maximizada em uma primeira metade de um período de abertura da válvula.
7. Dispositivo de válvula variável (122) para o motor de combustão interna (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: a porta tangencial (114a) é equipada com uma válvula de controle de turbulência (124) que ajusta uma corrente de turbulência.
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