JP2001003755A - Cylinder air flow generating method for internal combustion engine - Google Patents

Cylinder air flow generating method for internal combustion engine

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JP2001003755A
JP2001003755A JP11173697A JP17369799A JP2001003755A JP 2001003755 A JP2001003755 A JP 2001003755A JP 11173697 A JP11173697 A JP 11173697A JP 17369799 A JP17369799 A JP 17369799A JP 2001003755 A JP2001003755 A JP 2001003755A
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Japan
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valve
flow
intake
engine
intake valve
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JP11173697A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Sukegawa
義寛 助川
Toshiji Nogi
利治 野木
Takuya Shiraishi
拓也 白石
Yoko Nakayama
容子 中山
Yusuke Kihara
裕介 木原
Noboru Tokuyasu
徳安  昇
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/48Tumble motion in gas movement in cylinder
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a vortex strength with high quality of a vortex kept, in a spark ignition engine intending to effect stratified combustion by using a vortex flow in a cylinder. SOLUTION: In this engine, a suction port 1 is provided with a partition wall 3 and a tumble control valve 6 and a suction valve 5 is opened and closed by electromagnetic solenoid 9a and 9b. In this case, during stratified operation, the tumble control valve 6 is half-opened and the closing timing of the suction valve 5 at the initial stage of a compression stroke is retarded. Tumble is reinforced by a tumble control valve and by effecting close-in-delay of the suction, air reversely flows to a suction port and a secondary vortex in a cylinder disappears. This constitution generates tumble of high quality even when a tumble control valve is in an intermediate opening state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関内の空気流
動生成法及びその制御装置に関する。
The present invention relates to a method for generating air flow in an internal combustion engine and a control device therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】吸気・圧縮行程において筒内に旋回流を
発生させ、この旋回流を用いて燃料濃度の高い混合気を
点火プラグ周りに生成することにより、希薄燃焼を安定
に行う内燃機関は例えば特開平6−159079 号公報に記載
されている。本公報においては、吸気ポート内に隔壁を
設け、隔壁によって分断された流路の一つに旋回渦制御
弁を設け、低負荷運転時にタンブル制御弁を閉じて、筒
内にタンブル渦を生成させる。
2. Description of the Related Art An internal combustion engine that performs lean combustion stably by generating a swirl flow in a cylinder during an intake / compression stroke and using the swirl flow to generate a mixture having a high fuel concentration around an ignition plug. For example, it is described in JP-A-6-159079. In this publication, a partition is provided in an intake port, a swirl vortex control valve is provided in one of the flow paths divided by the partition, and the tumble control valve is closed during low load operation to generate a tumble vortex in the cylinder. .

【0003】ところで、成層運転を行う場合、エンジン
の負荷条件や回転数に応じて、最適な旋回流の強さは異
なるため、これらの条件に応じて、旋回流の強さを調整
する必要がある。旋回流の調整方法は、前記の旋回流制
御弁の開度を調整するのが一般的である。この場合、旋
回流制御弁の開度が小さくなるに従い、筒内の旋回流は
強く(旋回速度が速く)なる。
[0003] When the stratified operation is performed, the optimum swirling flow strength varies depending on the load condition and the number of revolutions of the engine. Therefore, it is necessary to adjust the swirling flow strength according to these conditions. is there. The method of adjusting the swirl flow generally adjusts the opening of the swirl flow control valve. In this case, as the opening of the swirl flow control valve decreases, the swirl flow in the cylinder increases (the swirl speed increases).

【0004】しかし、旋回流制御弁の開度によって旋回
流強さを調整する方法では、旋回流制御弁の開度が中間
開度の場合に、生成される旋回流の質が大きく低下する
という問題がある。例えば、前記公報の手法によれば、
旋回流制御弁が中間開度に設定された場合、吸気弁下流
に図13に示すような二次渦が生成される。この二次渦
は、本来必要な旋回流の回転方向とは逆向きの渦であ
る。従って、旋回流をリーンバーン時の燃料成層のため
に使用した場合、二次渦は点火プラグ周りへの燃料供給
を阻害したり、ピストン冠面への液滴付着を増大させた
りする恐れがある。この結果、成層運転時の燃焼安定性
の悪化や、排気中の未燃炭化水素成分やすす成分の増加
といった悪影響を及ぼす恐れがある。また、旋回流制御
弁が全閉の場合と半開の場合の空気流動の違いが大きい
ため、燃料噴射時期や点火時期,制御弁開度といった制
御パラメータを最適化するのに多くの工数を要すること
が考えられる。この点に鑑み、特開平9−264149 号公報
には、タンブル流を低・中負荷領域で、強化するために
吸気弁のリフト量とマスク面との位置関係を特定の形態
とすることが提案されている。
However, in the method of adjusting the swirling flow strength by the opening degree of the swirling flow control valve, when the opening degree of the swirling flow control valve is an intermediate opening degree, the quality of the generated swirling flow is greatly reduced. There's a problem. For example, according to the method of the above publication,
When the swirling flow control valve is set at the intermediate opening, a secondary vortex as shown in FIG. 13 is generated downstream of the intake valve. The secondary vortex is a vortex in a direction opposite to the rotation direction of the originally required swirling flow. Therefore, when the swirling flow is used for fuel stratification during lean burn, the secondary vortex may hinder the fuel supply around the spark plug or increase the adhesion of droplets to the piston crown surface. . As a result, there is a possibility of adverse effects such as deterioration of combustion stability during stratified operation and an increase in unburned hydrocarbon components and soot components in exhaust gas. In addition, since there is a large difference in air flow between the case where the swirl flow control valve is fully closed and the case where the swirl flow control valve is half open, it takes a lot of man-hours to optimize control parameters such as fuel injection timing, ignition timing, and control valve opening Can be considered. In view of this point, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-264149 proposes that the positional relationship between the lift amount of the intake valve and the mask surface be set to a specific form in order to enhance the tumble flow in a low / medium load region. Have been.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後者で
は、一旦吸気弁のリフト量とマスク面との位置関係を決
定すると修正ができないという問題がある。
However, the latter method has a problem in that once the positional relationship between the lift amount of the intake valve and the mask surface is determined, it cannot be corrected.

【0006】本発明の目的は、タンブルの強化度合を電
気的に制御できるようにして、エンジンの機種や、運転
状態に応じて、任意にタンブル強化度合を調整できるよ
うにする点にある。
An object of the present invention is to make it possible to electrically control the degree of tumble reinforcement so that the degree of tumble reinforcement can be arbitrarily adjusted according to the type of engine and the operating state.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、燃焼室に開口する吸気ポートと
これに係合する吸気弁と、前記吸気弁を開閉する可変動
弁機構と、前記筒内に生成される旋回流の強さを調節す
るタンブル調節機構を設けた内燃機関において、エンジ
ンが低中負荷の場合には、前記旋回流調節機構により燃
焼室の旋回流を強化すると共に、前記可変動弁機構によ
り吸気弁の閉弁時期を高負荷運転時の閉弁時期より遅く
することを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生成法を
提供する。好ましくは、前記旋回流調節機構は吸気ポー
トの断面を複数の副流路に仕切る仕切り板とこの副流路
への空気流量配分を変える旋回流制御弁で構成した旋回
流調節機構である。
In order to achieve the above object, the present invention provides an intake port opened to a combustion chamber, an intake valve engaged with the intake port, a variable valve mechanism for opening and closing the intake valve, and In an internal combustion engine provided with a tumble adjustment mechanism for adjusting the strength of the swirl flow generated in the cylinder, when the engine has a low or medium load, the swirl flow of the combustion chamber is enhanced by the swirl flow adjustment mechanism. A method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, characterized in that a closing timing of an intake valve is made later than a closing timing of a high load operation by the variable valve mechanism. Preferably, the swirling flow adjusting mechanism is a swirling flow adjusting mechanism including a partition plate that partitions a cross section of the intake port into a plurality of sub-flow paths and a swirling flow control valve that changes distribution of air flow to the sub-flow paths.

【0008】好ましくは、前記旋回流調節機構は吸気ポ
ートの断面積より小さい断面積とする独立の副流路であ
って、この副流路の入口が吸気ポート上流部と連結し、
副流路の出口が筒内部を指向せしめ、副流路と吸気ポー
トに流れる空気流量配分を変える旋回流制御弁で構成し
た旋回流調節機構である。
Preferably, the swirling flow adjusting mechanism is an independent sub-flow passage having a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the intake port, and an inlet of the sub-flow passage is connected to an upstream portion of the intake port;
This is a swirling flow control mechanism configured with a swirling flow control valve that directs the outlet of the sub flow path to the inside of the cylinder and changes the distribution of air flow flowing through the sub flow path and the intake port.

【0009】好ましくは、燃焼室に開口する吸気ポート
が複数であり、前記旋回流調節機構がこれら複数ポート
の空気流量配分を変える旋回流制御弁であることを特徴
とする内燃機関である。
Preferably, the internal combustion engine is characterized in that there are a plurality of intake ports opening to the combustion chamber, and the swirling flow adjusting mechanism is a swirling flow control valve for changing an air flow distribution of the plurality of ports.

【0010】好ましくは、エンジン低中負荷時の吸気弁
閉弁時期を、要求される旋回流の強さに応じて変えるこ
とを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生成法である。
[0010] Preferably, there is provided a method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein the closing timing of the intake valve at the time of low engine load of the engine is changed according to the required strength of the swirling flow.

【0011】好ましくは、エンジン低中負荷時の吸気弁
閉弁時期を、旋回流制御弁に連動して変えることを特徴
とする内燃機関の筒内空気流動生成法である。
Preferably, there is provided a method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, characterized in that a closing timing of an intake valve at a low engine load is changed in conjunction with a swirling flow control valve.

【0012】好ましくは、エンジン低中負荷運転時に、
前記旋回流制御弁によって吸気行程で最も空気流量が少
なくなるよう制御された吸気ポートに係合する吸気弁を
他の吸気弁より遅く閉じる制御を行うことを特徴とする
内燃機関の筒内空気流動生成法である。
Preferably, at the time of low to medium load operation of the engine,
In-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein control is performed to close an intake valve engaged with an intake port controlled so that an air flow rate is minimized in an intake stroke by the swirl flow control valve later than other intake valves. It is a generation method.

【0013】本発明は燃焼室に開口する複数の吸気ポー
トとこれに係合する吸気弁と、前記吸気弁を開閉する可
変動弁機構と、筒内に生成される旋回流の強さを調節す
る旋回流調節機構を設けた内燃機関において、エンジン
が低中負荷の場合には、前記旋回流の調節機構を旋回流
強さが最大となるように動作せしめると共に、エンジン
低中負荷時において要求旋回流の強さに応じて、前記可
変動弁により吸気弁の最大リフト量を変えることを特徴
とした内燃機関の筒内空気流動生成法を提供する。
According to the present invention, there are provided a plurality of intake ports opening to a combustion chamber, intake valves engaged with the intake ports, a variable valve mechanism for opening and closing the intake valves, and adjusting the strength of a swirling flow generated in the cylinder. In an internal combustion engine provided with a swirling flow adjusting mechanism, when the engine is at a low to medium load, the swirling flow adjusting mechanism is operated so that the swirling flow intensity is maximized, and a request at a low and medium load of the engine is made. A method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, characterized in that a maximum lift amount of an intake valve is changed by the variable valve according to the strength of a swirling flow.

【0014】好ましくは、前記旋回流調節機構は吸気ポ
ートの断面を複数の副流路に仕切る仕切り板と、いずれ
かの副流路への空気流入を遮断可能な弁から成り、エン
ジン低中負荷運転時に、この弁を前記副流路への空気流
入を遮断せしめるよう制御することを特徴とする内燃機
関の筒内空気流動生成法である。
Preferably, the swirling flow adjusting mechanism comprises a partition plate for partitioning the cross section of the intake port into a plurality of sub-flow paths, and a valve capable of shutting off air from flowing into any of the sub-flow paths. A method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein the valve is controlled so as to shut off the flow of air into the sub flow path during operation.

【0015】好ましくは、前記旋回流調節機構は吸気ポ
ートより小さい断面積を有し入口が吸気ポート上流部と
連結し出口が筒内部を指向した独立の副流路と、この副
流路への空気流入を遮断可能な弁から成り、エンジン低
中負荷運転時に、この弁を副流路への空気流入を遮断せ
しめるよう制御することを特徴とする内燃機関の筒内空
気流動生成法である。
Preferably, the swirling flow adjusting mechanism has an independent sub-flow passage having a smaller cross-sectional area than the intake port, an inlet connected to the upstream portion of the intake port, and an outlet directed to the inside of the cylinder. An in-cylinder air flow generation method for an internal combustion engine, comprising a valve capable of shutting off air inflow, and controlling the valve to shut off air inflow to a sub-flow path during low-medium load operation of the engine.

【0016】本発明は燃焼室に開口する吸気ポートとこ
れに係合する吸気弁と、前記吸気弁を開閉する可変動弁
機構を設けた内燃機関において、吸気ポートの弁座部の
壁面長さが吸気弁の周方向で異なるようにし、低中負荷
運転時には、吸気弁の全周が開口しない弁リフト量の範
囲内で要求旋回流の強さに応じて吸気弁リフト量を変え
ることを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生成法を提
供する。
According to the present invention, in an internal combustion engine provided with an intake port opening to a combustion chamber, an intake valve engaged with the intake port, and a variable valve mechanism for opening and closing the intake valve, a wall length of a valve seat portion of the intake port is provided. Is different in the circumferential direction of the intake valve, and at low and medium load operation, the intake valve lift is changed according to the strength of the required swirling flow within the range of the valve lift that does not open the entire circumference of the intake valve. And a method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine.

【0017】好ましくは、高負荷運転時には吸気弁の全
周が開口するように吸気弁リフト量を変えることを特徴
とする内燃機関の筒内空気流動生成法である。
Preferably, a method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine is characterized in that the lift amount of the intake valve is changed so that the entire circumference of the intake valve is opened during high load operation.

【0018】エンジンが低中負荷運転時において、旋回
流調整機構により筒内に旋回流を生成させる。この時生
じた二次渦は、圧縮行程で吸気弁の閉弁時期を可変動弁
機構により高負荷運転時より遅くすることにより、燃焼
室から吸気ポートへ排出される。これによって、二次渦
のない質の高い旋回流を生成できる。
When the engine is operating at low to medium load, a swirling flow is generated in the cylinder by the swirling flow adjusting mechanism. The secondary vortex generated at this time is discharged from the combustion chamber to the intake port by making the closing timing of the intake valve later in the compression stroke than during high load operation by the variable valve mechanism. As a result, a high-quality swirl flow without secondary vortices can be generated.

【0019】旋回流調節機構を旋回流強さが最大となる
ように動作せしめると、筒内に二次渦のない質の高い旋
回流が生成される。さらに、要求旋回流の強さに応じ
て、可変動弁により吸気弁の最大リフト量を変えること
により、旋回流の質を低下させることなく、旋回流の強
さを運転条件に応じた最適な強さに設定することができ
る。
When the swirling flow adjusting mechanism is operated so as to maximize the swirling flow strength, a high-quality swirling flow having no secondary vortex in the cylinder is generated. Further, by changing the maximum lift amount of the intake valve by a variable valve according to the strength of the required swirling flow, the strength of the swirling flow can be adjusted according to the operating conditions without deteriorating the quality of the swirling flow. Can be set to strength.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施例を
図面により説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1に本発明の構成を示す。図1において
2はエンジンの燃焼室、4は表面が凹面形状をしたピス
トン、1は吸気ポート、5は吸気弁、13は燃料噴射
弁、14は点火プラグである。吸気ポート1には隔壁3
が設けられ、吸気ポート1内が上段流路1aと下段流路
1bに分けられている。下段流路1bの上流部にはタン
ブル制御弁6が設けられている。このタンブル制御弁6
は、パルスモータ7によって開閉される。タンブル制御
弁6の弁開度は制御装置8から送られる弁開度信号7a
がモータ駆動回路10bに送られ、モータ駆動回路10
bから弁開度に応じた数のパルス信号7bがパルスモー
タ7に入力されることによって調節される。吸気弁5は
電磁力によって駆動される。すなわち、電磁ソレノイド
9a,9bへ駆動回路10aにより電圧が印加され、可
動部11が電磁力によって上下に動き、それにつながっ
た吸気弁5が開閉動作する。ソレノイドの駆動回路10a
は制御装置8より送られる吸気弁リフト量信号12aに
基づき、吸気弁のリフト量が要求値となるようにソレノ
イド9a,9bへの印加電圧を調整する。
FIG. 1 shows the configuration of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a combustion chamber of an engine, 4 denotes a piston having a concave surface, 1 denotes an intake port, 5 denotes an intake valve, 13 denotes a fuel injection valve, and 14 denotes a spark plug. Partition wall 3 for intake port 1
The interior of the intake port 1 is divided into an upper passage 1a and a lower passage 1b. A tumble control valve 6 is provided upstream of the lower passage 1b. This tumble control valve 6
Is opened and closed by a pulse motor 7. The valve opening of the tumble control valve 6 is determined by a valve opening signal 7a sent from the controller 8.
Is sent to the motor drive circuit 10b, and the motor drive circuit 10b
The number of the pulse signals 7b corresponding to the valve opening degree from b is input to the pulse motor 7 to be adjusted. The intake valve 5 is driven by an electromagnetic force. That is, a voltage is applied to the electromagnetic solenoids 9a and 9b by the drive circuit 10a, the movable portion 11 moves up and down by the electromagnetic force, and the intake valve 5 connected thereto opens and closes. Solenoid drive circuit 10a
Adjusts the voltage applied to the solenoids 9a and 9b based on the intake valve lift signal 12a sent from the controller 8 so that the lift of the intake valve becomes a required value.

【0022】なお、図1において排気ポート及び排気弁
は記載を省略している。
In FIG. 1, the exhaust port and the exhaust valve are not shown.

【0023】図2にエンジンの回転数とトルクに対する
運転モードについて示す。エンジン回転数とトルクが所
定の値より低い、すなわち低中負荷時には燃費を低減す
るためにリーンバーン運転を行う。この時の空燃比は通
常40程度に設定されるため、混合気に安定に着火する
ため、点火プラグ周りに燃料を集中させる成層化運転を
行う。また、高負荷運転時では、均質ストイキ運転を行
う。均質ストイキと成層リーンの境界は、運転の切り替
えに伴うトルク段差をなくすために均質リーン運転を行
う。
FIG. 2 shows an operation mode with respect to the engine speed and the torque. When the engine speed and the torque are lower than predetermined values, that is, when the load is low and medium, lean burn operation is performed to reduce fuel consumption. Since the air-fuel ratio at this time is usually set to about 40, a stratification operation is performed in which fuel is concentrated around the spark plug to stably ignite the air-fuel mixture. During high-load operation, homogeneous stoichiometric operation is performed. At the boundary between the homogeneous stoichiometry and the stratified lean operation, a homogeneous lean operation is performed to eliminate a torque step caused by the operation switching.

【0024】本実施例におけるエンジンは筒内噴射エン
ジンであり、成層運転モードにおいては、例えば図3に
示すように運転される。すなわち、(a)吸気行程の直
前にタンブル制御弁6を閉じると共に吸気弁5を開く。
タンブル制御弁6を閉じることによって、空気は上段流
路1aを通り、吸気弁5の上部から燃焼室2へ導入され
る。これにより、燃焼室内に左周りのタンブルTR1が
生成される。(b)圧縮行程の初期で、吸気弁5を閉
じ、圧縮行程の後期で燃料噴射弁13で燃料を噴射す
る。(c)燃料は気化しつつ燃焼室内のタンブルによっ
て燃焼室上部の点火プラグ14の周りに搬送され成層化
する。
The engine in this embodiment is a direct injection engine, and operates in the stratified operation mode, for example, as shown in FIG. That is, (a) the tumble control valve 6 is closed and the intake valve 5 is opened immediately before the intake stroke.
By closing the tumble control valve 6, air passes through the upper passage 1 a and is introduced into the combustion chamber 2 from above the intake valve 5. Thereby, a counterclockwise tumble TR1 is generated in the combustion chamber. (B) At the beginning of the compression stroke, the intake valve 5 is closed, and fuel is injected by the fuel injection valve 13 at the end of the compression stroke. (C) The fuel is vaporized and transported around the ignition plug 14 at the upper part of the combustion chamber by the tumble in the combustion chamber and stratified.

【0025】このような方法で成層化を行う場合、最適
なタンブルの強さはエンジンの運転条件によって変化す
る。例えば、エンジンが高回転の場合には、吸気される
空気速度が速いため、タンブルの旋回速度が速く、逆に
低回転の場合にはタンブルの旋回速度は遅くなる。燃料
の気化時間は、回転数が変わっても大きく変動しないと
考えられるため、燃料が噴射されてから、点火プラグ周
りへ到達するまでにある一定の気化時間が必要となる。
従って、タンブルの旋回速度を高速回転時には遅くなる
よう制御し、低速回転時には速くなるように制御する必
要がある。また、エンジントルクが変わると吸入される
空気量が変わるため、タンブル強さが変わる。よって、
広い運転範囲で成層リーン運転を行うためには、エンジ
ンの運転条件に合わせて最適なタンブルの強さに設定す
る必要がある。
When stratification is performed by such a method, the optimum tumble strength varies depending on the operating conditions of the engine. For example, when the engine rotates at a high speed, the speed of the intake air is high, so the tumble turning speed is high. Conversely, when the engine is at a low speed, the tumble turning speed decreases. It is considered that the fuel vaporization time does not greatly change even if the rotational speed changes. Therefore, a certain vaporization time is required after the fuel is injected until the fuel reaches around the spark plug.
Therefore, it is necessary to control the turning speed of the tumble to be slow during high-speed rotation and to be fast during low-speed rotation. Further, when the engine torque changes, the amount of air taken in changes, so that the tumble strength changes. Therefore,
In order to perform stratified lean operation in a wide operating range, it is necessary to set the optimum tumble strength according to the operating conditions of the engine.

【0026】タンブルの強さは、図4に示すようにタン
ブル制御弁6の開度によって制御される。ここでタンブ
ル数は、タンブルの角速度とエンジンのクランク軸角速
度との比である。
The tumble strength is controlled by the opening of the tumble control valve 6, as shown in FIG. Here, the tumble number is a ratio between the angular speed of the tumble and the angular speed of the crankshaft of the engine.

【0027】タンブル制御弁6を全閉とすると、上段流
路1aからのみ空気が吸入するため、吸気弁の上側を通
って燃焼室に入る空気の流速が大きくなり筒内に大きな
角運動量が発生する。このため、タンブル数は最大とな
る。
When the tumble control valve 6 is fully closed, air is sucked only from the upper passage 1a, so that the flow velocity of air entering the combustion chamber through the upper side of the intake valve is increased, and a large angular momentum is generated in the cylinder. I do. Therefore, the number of tumbles is maximized.

【0028】タンブル制御弁を開くに従い、上段流路1
aの空気流量が減り、下段流路1bの空気流量が増える
ため、吸気弁の上側を通って燃焼室に入る空気の流速が
小さくなりタンブル数が減少する。
As the tumble control valve is opened, the upper flow path 1
Since the air flow rate a decreases and the air flow rate increases in the lower flow path 1b, the flow velocity of air entering the combustion chamber through the upper side of the intake valve decreases, and the number of tumbles decreases.

【0029】エンジンの運転条件に合わせて、計算負荷
を増やすことなくタンブル制御弁の開度を求めるため、
表1に示すように、エンジン回転数,エンジントルクに
対するタンブル制御弁開度のテーブルを予め用意してお
くとよい。
To determine the opening of the tumble control valve in accordance with the operating conditions of the engine without increasing the calculation load,
As shown in Table 1, a table of the tumble control valve opening degree with respect to the engine speed and the engine torque may be prepared in advance.

【0030】タンブル制御弁6の開度は、制御装置8か
らモータ駆動回路10bに送るタンブル制御弁開度信号
7aによって決められる。
The opening of the tumble control valve 6 is determined by a tumble control valve opening signal 7a sent from the control device 8 to the motor drive circuit 10b.

【0031】制御装置8によって、エンジンの回転数と
エンジントルクとの関係から成層運転モードと判断され
た場合には、制御装置8は表1のテーブルを参照し、最
適なタンブル数となるための弁タンブル制御弁6の開度
を求める。
When the controller 8 determines that the operation mode is the stratified operation mode based on the relationship between the number of revolutions of the engine and the engine torque, the controller 8 refers to the table shown in Table 1 to determine the optimum tumble number. The opening of the valve tumble control valve 6 is determined.

【0032】図5に本実施例における吸気弁5のリフト
量変化を示す。本実施例においては、エンジンの運転条
件に応じて図5の(a),(b)のように2つの吸気弁リ
フトパターンを切り替える。吸気弁リフトパターン
(a)と(b)は、最大リフト量,開弁時期は同じであ
るが、閉弁時期が異なり、(b)は(a)に比べ、閉弁
時期がリタードされている。
FIG. 5 shows a change in the lift amount of the intake valve 5 in this embodiment. In the present embodiment, two intake valve lift patterns are switched as shown in FIGS. 5A and 5B according to the operating conditions of the engine. The intake valve lift patterns (a) and (b) have the same maximum lift amount and valve opening timing, but differ in valve closing timing. In (b), the valve closing timing is retarded compared to (a). .

【0033】吸気弁の閉弁時期は図6に示す処理手順に
より決定される。まず、エンジン回転数,エンジントル
クから図2のマップに従いエンジン運転モードが選定さ
れる。ここでエンジントルクは通常、アクセル開度,車
速,変速機の位置等から推定される。成層リーンバーン
運転以外が選定された場合は、吸気弁閉弁時期をリター
ドしない図5(a)の吸気弁リフトパターンが採用され
る。成層リーンバーン運転が選定された場合は、表1に
示すテーブルを検索し、エンジン回転数とトルクから、
必要なタンブル制御弁開度を求める。ここで、タンブル
制御弁が全閉でないと判定された場合は、閉弁時期をリ
タードする図5(b)の吸気弁リフトパターンが採用さ
れる。タンブル制御弁が全閉と判断された場合は、閉弁
時期をリタードしない図5(a)の吸気弁リフトパター
ンが採用される。すなわち、吸気弁の閉弁時期は、成層
リーンバーン運転で、かつ、タンブル制御弁が半開の場
合にのみリタードされる。
The closing timing of the intake valve is determined by the processing procedure shown in FIG. First, an engine operation mode is selected from the engine speed and the engine torque according to the map shown in FIG. Here, the engine torque is usually estimated from the accelerator opening, the vehicle speed, the position of the transmission, and the like. When the operation other than the stratified lean burn operation is selected, the intake valve lift pattern of FIG. 5A that does not retard the intake valve closing timing is adopted. When stratified lean burn operation is selected, the table shown in Table 1 is searched, and based on the engine speed and torque,
Find the required tumble control valve opening. Here, when it is determined that the tumble control valve is not fully closed, the intake valve lift pattern of FIG. 5B for retarding the valve closing timing is employed. When it is determined that the tumble control valve is fully closed, the intake valve lift pattern of FIG. 5A that does not retard the valve closing timing is employed. That is, the closing timing of the intake valve is retarded only in the stratified lean burn operation and when the tumble control valve is half-open.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】図1に、吸気弁閉弁時期をリタードした場
合の吸気、圧縮行程の空気流動を示す。吸気行程開始前
に、制御装置8によってタンブル制御弁6が所定の開度
に設定されると共に、吸気弁5が制御装置8によって開
弁される。
FIG. 1 shows the air flow during the intake and compression strokes when the intake valve closing timing is retarded. Before the start of the intake stroke, the control device 8 sets the tumble control valve 6 to a predetermined opening degree, and the control device 8 opens the intake valve 5.

【0036】タンブル制御弁6は半開状態であるため、
吸気行程において上段流路1aと下段流路1bの両方か
ら空気が筒内に流入する。この結果、筒内には図1
(b)に示すように左回りのタンブルTR1と右回りの
タンブルTR2が生成される。
Since the tumble control valve 6 is in a half-open state,
In the intake stroke, air flows into the cylinder from both the upper passage 1a and the lower passage 1b. As a result, FIG.
As shown in (b), a counterclockwise tumble TR1 and a clockwise tumble TR2 are generated.

【0037】下段流路1bの入口はタンブル制御弁6に
よって絞られているため、空気流量は下段流路1bに比
べ上段流路1aの方が多くなる。従って、TR1の持つ
左周りの角運動量はTR2の持つ右回りの角運動量より
大きく、燃焼室全体の平均でみると左回りのタンブル成
分が発生している。
Since the inlet of the lower flow path 1b is restricted by the tumble control valve 6, the air flow rate in the upper flow path 1a is larger than that in the lower flow path 1b. Therefore, the counterclockwise angular momentum of TR1 is larger than the clockwise angular momentum of TR2, and a counterclockwise tumble component is generated as an average of the entire combustion chamber.

【0038】圧縮行程において、吸気弁5の閉弁時期が
リタードされ、図1(c)に示すように、ピストンの上
昇に伴い圧力の上昇した筒内の空気が吸気弁5の下側を
通って、下段流路1b内へ逆流する。一方、上段流路1
aは下段流路1bより空気流量,流速が大きいため空気
の慣性力が大きく、下段流路1bで逆流BFが生じ始め
ても上段流路1aでは逆流は発生しない。下段流路1b
での逆流BFによって、吸気弁5の下側に生じていた右
回りのタンブルTR2は消滅し、圧縮行程後期では図1
(d)に示すように左回りのタンブルTR1のみが形成
される。これにより、二次渦によるタンブルの質低下を
招くことなく、タンブル制御弁の開度調節によりタンブ
ルの強さのみを変えることができる。
In the compression stroke, the closing timing of the intake valve 5 is retarded. As shown in FIG. 1 (c), the air in the cylinder whose pressure has increased with the rise of the piston passes under the intake valve 5. Then, it flows backward into the lower flow path 1b. On the other hand, the upper channel 1
Since a has a larger air flow rate and flow velocity than the lower flow path 1b, the inertia force of the air is larger, and even if the back flow BF starts to occur in the lower flow path 1b, no back flow occurs in the upper flow path 1a. Lower channel 1b
The counterclockwise tumble TR2 generated below the intake valve 5 disappears due to the backflow BF at the time of the compression stroke.
As shown in (d), only the counterclockwise tumble TR1 is formed. Thus, only the strength of the tumble can be changed by adjusting the opening of the tumble control valve without causing the quality of the tumble to deteriorate due to the secondary vortex.

【0039】なお、吸気弁閉弁時期のリタード期間は、
要求されるタンブル数に応じて変化させてもよい。要求
タンブル数が小さい場合には、タンブル制御弁6の開度
が大きく、下段流路1bを通って燃焼室内に入る空気の
量が増える。よって右回りのタンブルTR2が強くな
る。従って、図7のようにタンブル制御弁の開度が大き
くなるに従い、吸気弁閉弁時期のリタード期間Δθを長
くすると、より確実に二次渦成分をなくすことができ
る。また、吸気弁閉弁時期のリタード期間Δθが長くな
るに伴い、吸気ポートへの逆流量が増えるため燃焼室内
の充填効率が低下する。これを防止するため、図7
(b)に示すように、吸気弁リタード期間Δθが長くな
るほどスロットル弁開度THを大きくして空気量を調整
してもよい。これにより、吸気弁の閉弁時期をリタード
することによるトルク低下を防止できる。なお、本実施
例においては吸気弁を電磁駆動したが、カム駆動であっ
ても、複数のカム形状を組み合わせることによって吸気
弁の閉弁時期をリタードし、同様の空気流動を生成でき
る。また、図7(c)に示すように、吸気弁のリフトパ
ターン全体をリタードしても同様の効果が得られる。
The retard period for closing the intake valve is as follows:
It may be changed according to the required number of tumbles. When the required tumble number is small, the opening of the tumble control valve 6 is large, and the amount of air entering the combustion chamber through the lower passage 1b increases. Therefore, the clockwise tumble TR2 becomes stronger. Therefore, if the retard period Δθ of the intake valve closing timing is increased as the opening of the tumble control valve increases as shown in FIG. 7, the secondary vortex component can be eliminated more reliably. Further, as the retard period Δθ of the intake valve closing timing becomes longer, the backflow to the intake port increases, so that the charging efficiency in the combustion chamber decreases. To prevent this, FIG.
As shown in (b), the air amount may be adjusted by increasing the throttle valve opening TH as the intake valve retard period Δθ becomes longer. Thus, it is possible to prevent a decrease in torque due to retarding the closing timing of the intake valve. In the present embodiment, the intake valve is electromagnetically driven. However, even in the case of cam drive, the closing timing of the intake valve can be retarded by combining a plurality of cam shapes, and the same air flow can be generated. Also, as shown in FIG. 7C, the same effect can be obtained by retarding the entire lift pattern of the intake valve.

【0040】タンブルの生成方法は、図8に示すように
吸気ポート1に吸気ポート1より断面積の小さいバイパ
ス流路20を設ける方法も考えられる。このようなバイ
パス流路20を設けた場合でも、要求タンブル数に応じ
てタンブル制御弁6の開度を設定し、吸気弁5の閉弁時
期をリタードさせることによって、燃焼室内の二次渦成
分をなくし、高品質のタンブルを生成できる。
As a method of generating the tumble, a method of providing a bypass flow path 20 having a smaller sectional area than the intake port 1 in the intake port 1 as shown in FIG. Even when such a bypass flow path 20 is provided, the opening degree of the tumble control valve 6 is set according to the required number of tumbles, and the closing timing of the intake valve 5 is retarded. And a high quality tumble can be generated.

【0041】また図9は、本発明をスワール(横渦)生
成手法に適用した例である。本実施例においては燃焼室
2に2つの吸気ポート1c,1dが設けられ、それぞれ
の吸気ポートに、電磁ソレノイド9a,9bにより駆動
される吸気弁5c,5dが設けられている。吸気ポート
1dにはステップモータ7により駆動されるスワール制
御弁6bが設けられている。要求スワール数の大きさに
よって、スワール制御弁6bの開度を変え、所定のスワ
ール数が得られるようになっている。スワール制御弁6
bが中間開度のときは吸気ポート1dの出口近傍に二次
渦成分SW2が発生するが、前記タンブル生成の場合と
同様に吸気弁5c,5dの閉弁時期をリタードすること
で、二次渦SW2が発生している側の吸気ポートに逆流
を発生させ二次渦成分のない良質のスワールを生成でき
る。また、本実施例においては吸気弁5dのみをリター
ドしても同様の効果が得られる。
FIG. 9 shows an example in which the present invention is applied to a swirl (lateral vortex) generation technique. In the present embodiment, two intake ports 1c and 1d are provided in the combustion chamber 2, and intake valves 5c and 5d driven by electromagnetic solenoids 9a and 9b are provided in the respective intake ports. A swirl control valve 6b driven by a step motor 7 is provided in the intake port 1d. The opening degree of the swirl control valve 6b is changed according to the required swirl number, and a predetermined swirl number is obtained. Swirl control valve 6
When b is an intermediate opening, a secondary vortex component SW2 is generated near the outlet of the intake port 1d. However, the secondary vortex component SW2 is generated by retarding the closing timing of the intake valves 5c and 5d as in the case of the tumble generation. A reverse flow is generated in the intake port on the side where the vortex SW2 is generated, and a high-quality swirl having no secondary vortex component can be generated. In this embodiment, the same effect can be obtained even if only the intake valve 5d is retarded.

【0042】次に本発明の第二の実施例を図10に示
す。本実施例においては吸気弁5が油圧によって開閉動
作させられる。吸気弁5を開く場合には、弁22を開弁
し、かつ、弁23を閉じる。油圧ポンプ21によって加
圧された油圧が油圧シリンダ24に供給され、吸気弁5
が押し下げられる。吸気弁5を閉じる場合には、弁22
を閉弁し、弁23を開弁する。これにより油圧シリンダ
24内の油が抜け、スプリング25によって吸気弁5が
押し上げられ閉弁する。吸気弁5の最大リフト量は油圧
シリンダ24に供給される油圧とスプリング25の復元
力との釣り合いで決まる。すなわち、弁22の開度を大
きく、弁23の開度を小さくすると油圧シリンダ24に
供給される油圧が高くなり、吸気弁5の最大リフト量は
大きくなる。逆に、弁22の開度を小さく、弁23の開
度を大きくすると油圧シリンダ24内の油圧は低くな
り、吸気弁5の最大リフト量は小さくなる。本実施例で
は、弁22と弁23の開度を制御装置8から送られる弁
開度信号22a,23aによって調節し、吸気弁5の最
大リフト量を任意に変えるようになっている。
Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the intake valve 5 is opened and closed by hydraulic pressure. When opening the intake valve 5, the valve 22 is opened and the valve 23 is closed. The hydraulic pressure pressurized by the hydraulic pump 21 is supplied to the hydraulic cylinder 24 and the intake valve 5
Is pushed down. When closing the intake valve 5, the valve 22
Is closed, and the valve 23 is opened. As a result, the oil in the hydraulic cylinder 24 is released, and the spring 25 pushes up the intake valve 5 to close it. The maximum lift amount of the intake valve 5 is determined by the balance between the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 24 and the restoring force of the spring 25. That is, when the opening of the valve 22 is increased and the opening of the valve 23 is decreased, the hydraulic pressure supplied to the hydraulic cylinder 24 increases, and the maximum lift of the intake valve 5 increases. Conversely, when the opening of the valve 22 is reduced and the opening of the valve 23 is increased, the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 24 decreases, and the maximum lift of the intake valve 5 decreases. In the present embodiment, the opening degrees of the valves 22 and 23 are adjusted by the valve opening signals 22a and 23a sent from the control device 8, and the maximum lift amount of the intake valve 5 is arbitrarily changed.

【0043】本実施例において、成層リーンバーン運転
が選択され、タンブル生成が必要となった場合は、タン
ブル制御弁6を全閉とすると共に、吸気弁5を開弁す
る。これにより、図10(b)に示すように空気は副流
路1aからのみ燃焼室2内に吸入される。このため、燃
焼室2内には副流路1bから入る空気流による二次渦成
分が発生せず、図10(d)に示すように圧縮行程にお
いて質の高いタンブルが生成される。本実施例において
は、タンブル数は吸気弁5の最大リフト量により制御す
る。図11(a)に吸気弁5の最大リフト量Lmax に対
するタンブル数の変化を示す。Lmax が非常に小さい場
合には、吸気弁部での圧力損失が大きくタンブル数は小
さい。Lmax が大きくなるとタンブル数はLmax =Lp
でピーク値を取り、さらにLmax を増やすとタンブル数
は減少する。これは、吸気弁のリフト量が増えると、吸
気弁部での開口面積が大きくなり吸気流速が下がるため
である。吸気弁の最大リフト量とタンブル数との関係を
予め求めておけば、吸気弁の最大リフト量を変えること
により任意のタンブル数の流動を生成できる。なお、吸
気弁リフト量とタンブル数の関係をテーブルに予め格納
しておけば、要求タンブル数に対する吸気弁最大リフト
量を容易に求めることができる。タンブル数に対する弁
リフト量の選び方としては、この関係が図11(a)に
示すような二次曲線となるため、吸気弁リフト量がLp
より小さい側と、Lpより大きい側の2通りの選び方が
考えられる。必要な吸入空気量を確保するためには、吸
気弁での圧力損失を小さくする必要があるため、図11
(b)に示すように吸気弁リフトの大きい側を選ぶのが
望ましい。従って、吸気弁最大リフト量をLpより大き
い範囲で、図11(b)の点線のように小さくすると図1
0(b)に示すように、副流路1aから燃焼室2に入る空
気流速が速くなり大きなタンブル数を得る。また、吸気
弁最大リフト量を図11(b)の実践のように大きくす
ると、図10(c)に示す様に副流路1aから燃焼室2に
入る空気流速が遅くなりタンブル数は小さくなる。
In this embodiment, when the stratified lean burn operation is selected and tumble generation is required, the tumble control valve 6 is fully closed and the intake valve 5 is opened. As a result, as shown in FIG. 10B, air is sucked into the combustion chamber 2 only from the sub flow path 1a. Therefore, no secondary vortex component is generated in the combustion chamber 2 due to the airflow entering from the sub flow path 1b, and a high-quality tumble is generated in the compression stroke as shown in FIG. In the present embodiment, the number of tumbles is controlled by the maximum lift amount of the intake valve 5. FIG. 11A shows a change in the number of tumbles with respect to the maximum lift amount Lmax of the intake valve 5. When Lmax is very small, the pressure loss at the intake valve is large and the number of tumbles is small. As Lmax increases, the number of tumbles becomes Lmax = Lp
When the peak value is taken and Lmax is further increased, the number of tumbles decreases. This is because, when the lift amount of the intake valve increases, the opening area at the intake valve portion increases, and the intake flow velocity decreases. If the relationship between the maximum lift of the intake valve and the number of tumbles is obtained in advance, a flow with an arbitrary number of tumbles can be generated by changing the maximum lift of the intake valve. If the relationship between the lift amount of the intake valve and the number of tumbles is stored in a table in advance, the maximum lift amount of the intake valve with respect to the required number of tumbles can be easily obtained. As a method of selecting the valve lift amount with respect to the number of tumbles, the relationship becomes a quadratic curve as shown in FIG.
There are two possible choices, the smaller side and the side larger than Lp. In order to secure the required intake air amount, it is necessary to reduce the pressure loss at the intake valve.
It is desirable to select the side with the larger intake valve lift as shown in (b). Therefore, when the maximum lift amount of the intake valve is reduced as shown by the dotted line in FIG.
As shown in FIG. 0 (b), the flow velocity of air entering the combustion chamber 2 from the sub flow path 1a increases, and a large number of tumbles is obtained. When the maximum lift amount of the intake valve is increased as in the practice of FIG. 11B, as shown in FIG. 10C, the flow velocity of the air entering the combustion chamber 2 from the sub flow path 1a becomes slow and the number of tumbles becomes small. .

【0044】すなわち、本実施例においてタンブル生成
時には、吸気行程前にタンブル制御弁6を全閉として二
次渦のない空気流動を作るとともに、要求するタンブル
数が得られるように、吸気弁5の最大リフト量を設定す
る。
In other words, in the present embodiment, when the tumble is generated, the tumble control valve 6 is fully closed before the intake stroke to create air flow without secondary vortices, and the intake valve 5 is adjusted so that the required number of tumbles is obtained. Set the maximum lift.

【0045】タンブル生成法としては、図12に示すよ
うに吸気ポート1の出口に流れ遮蔽体50を設けてもよ
い。この方法によれば、吸気弁5のリフト量が遮蔽体5
0の高さより小さい範囲では、吸気弁の遮蔽体側は常に
閉じた状態となるため、図10で示した実施例において
タンブル制御弁6を全閉にしたのと同等の効果が得られ
る。すなわち、空気は吸気弁5の上側(遮蔽体50のな
い側)からのみ吸気されるため、燃焼室内に二次渦を作
ることなく、タンブルを生成できる。さらに、エンジン
が高負荷でタンブル生成の必要がないときには、図12
(c)に示すように、吸気弁5のリフト量を遮蔽体50
の高さより大きくする。この結果、吸気弁5の遮蔽体5
0側からも空気が流入し、空気を効率よく吸入できる。
本手法によれば、吸気ポート内にタンブル制御弁や隔壁
を設ける必要がなくなり、また、吸気弁のリフト量のみ
でタンブルの制御ができる利点がある。
As a tumble generation method, a flow shield 50 may be provided at the outlet of the intake port 1 as shown in FIG. According to this method, the lift amount of the intake valve 5 is reduced
In a range smaller than the height of 0, the shield side of the intake valve is always closed, so that the same effect as in the embodiment shown in FIG. 10 in which the tumble control valve 6 is fully closed can be obtained. That is, since air is sucked only from above the intake valve 5 (the side without the shield 50), a tumble can be generated without creating a secondary vortex in the combustion chamber. Further, when the engine is under a high load and tumble generation is not necessary, FIG.
As shown in (c), the lift amount of the intake valve 5 is reduced by the shield 50.
Larger than the height of As a result, the shield 5 of the intake valve 5
Air flows in from the zero side, and air can be efficiently inhaled.
According to this method, there is no need to provide a tumble control valve and a partition in the intake port, and there is an advantage that the tumble can be controlled only by the lift amount of the intake valve.

【0046】なお、スワールの場合においても、可変リ
フト機構を備えた吸気弁と、例えば図9に示したような
スワール生成機構を設けた吸気ポートや図12の遮蔽体
との組み合わせにより、タンブルの場合と同様に質の高
いスワールを任意のスワール数で生成できる。
Also in the case of swirl, the tumble is achieved by a combination of an intake valve provided with a variable lift mechanism and an intake port provided with a swirl generating mechanism as shown in FIG. 9 or a shield shown in FIG. As in the case, high-quality swirls can be generated with an arbitrary number of swirls.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、低中負荷運転時に燃焼
室内に生成する旋回流の強さを、旋回流の質を落とすこ
となく任意に設定可能である。これにより、成層運転時
の燃焼安定性や希薄限界が向上する。また、旋回流の強
さにかかわらず旋回流の質が常に一定に保たれるため、
吸気,燃料供給系の制御設計が容易となり、コスト削減
や開発期間短縮などの利点がある。
According to the present invention, it is possible to arbitrarily set the strength of the swirling flow generated in the combustion chamber during low-medium load operation without deteriorating the quality of the swirling flow. This improves the combustion stability and lean limit during stratified operation. Also, since the quality of the swirl flow is always kept constant regardless of the strength of the swirl flow,
This facilitates control design of the intake and fuel supply systems, and has advantages such as cost reduction and shortened development time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を示すエンジンの構成。FIG. 1 is a configuration of an engine showing an embodiment of the present invention.

【図2】実施例における回転数,トルクマップ。FIG. 2 is a rotation speed and torque map in the embodiment.

【図3】実施例の成層運転時の動作概要。FIG. 3 is an outline of operation during stratified operation in the embodiment.

【図4】タンブル制御弁とタンブル数との関係の一例。FIG. 4 is an example of a relationship between a tumble control valve and the number of tumbles.

【図5】吸気弁動作方法の例。FIG. 5 shows an example of an intake valve operating method.

【図6】吸気弁リタードの決定方法。FIG. 6 shows a method for determining an intake valve retard.

【図7】吸気弁リタード量とタンブル制御弁開度の関
係。
FIG. 7 shows the relationship between the intake valve retard amount and the tumble control valve opening.

【図8】タンブル生成法の例。FIG. 8 shows an example of a tumble generation method.

【図9】スワール生成法の例。FIG. 9 shows an example of a swirl generation method.

【図10】本発明の実施例を示すエンジンの構成。FIG. 10 is a configuration of an engine showing an embodiment of the present invention.

【図11】吸気弁リフトとタンブル数の関係。FIG. 11 shows the relationship between the intake valve lift and the number of tumbles.

【図12】タンブル生成方法の一例。FIG. 12 shows an example of a tumble generation method.

【図13】従来方法の例。FIG. 13 shows an example of a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…吸気ポート、2…燃焼室、3…隔壁、5…吸気弁、
6…タンブル制御弁、8…制御装置、9a,9b…電磁
ソレノイド。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intake port, 2 ... Combustion chamber, 3 ... Partition wall, 5 ... Intake valve,
6 ... tumble control valve, 8 ... control device, 9a, 9b ... electromagnetic solenoid.

フロントページの続き (72)発明者 白石 拓也 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中山 容子 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 木原 裕介 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 徳安 昇 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内Continued on the front page (72) Inventor Takuya Shiraishi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoko Nakayama 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yusuke Kihara 1-1-1, Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Noboru Tokuyasu 7, Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 in the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼室に開口する吸気ポートとこれに係合
する吸気弁と、前記吸気弁を開閉する可変動弁機構と、
前記筒内に生成される旋回流の強さを調節する旋回流調
節機構を設けた内燃機関において、 エンジンが低中負荷の場合には、前記旋回流調節機構に
より燃焼室の旋回流を強化すると共に、前記可変動弁機
構により吸気弁の閉弁時期を高負荷運転時の閉弁時期よ
り遅くすることを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生
成法。
An intake port opening to a combustion chamber, an intake valve engaged with the intake port, a variable valve mechanism for opening and closing the intake valve,
In an internal combustion engine provided with a swirl flow adjusting mechanism for adjusting the strength of the swirl flow generated in the cylinder, when the engine has a low and medium load, the swirl flow of the combustion chamber is enhanced by the swirl flow adjusting mechanism. A method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein the closing timing of the intake valve is made later than the closing timing of the high load operation by the variable valve mechanism.
【請求項2】請求項1において、 前記旋回流調節機構が、吸気ポートの断面を複数の副流
路に仕切る仕切り板と、この副流路への空気流量配分を
変える旋回流制御弁で構成したことを特徴とする内燃機
関。
2. The swirling flow adjusting mechanism according to claim 1, wherein the swirling flow adjusting mechanism includes a partition plate that partitions a cross section of the intake port into a plurality of sub-flow passages, and a swirl flow control valve that changes an air flow distribution to the sub-flow passages. An internal combustion engine characterized by:
【請求項3】請求項1において、 前記旋回流調節機構が、吸気ポートの断面積より小さい
断面積とする独立の副流路であって、この副流路の入口
が吸気ポート上流部と連結し、副流路の出口が筒内部を
指向せしめ、副流路と吸気ポートに流れる空気流量配分
を変える旋回流制御弁で構成したことを特徴とする内燃
機関。
3. The suction flow adjusting mechanism according to claim 1, wherein the swirling flow adjusting mechanism is an independent sub-flow passage having a cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the intake port, and an inlet of the sub-flow passage is connected to an upstream portion of the intake port. An internal combustion engine characterized by comprising a swirl flow control valve whose outlet of the sub flow path is directed toward the inside of the cylinder and changes distribution of air flow flowing to the sub flow path and the intake port.
【請求項4】請求項1において、 燃焼室に開口する吸気ポートが複数であり、前記旋回流
調節機構がこれら複数ポートの空気流量配分を変える旋
回流制御弁であることを特徴とする内燃機関。
4. An internal combustion engine according to claim 1, wherein a plurality of intake ports are opened to the combustion chamber, and said swirling flow adjusting mechanism is a swirling flow control valve for changing an air flow distribution of said plurality of ports. .
【請求項5】請求項1において、 エンジン低中負荷時の吸気弁閉弁時期を、要求される旋
回流の強さに応じて変えることを特徴とする内燃機関の
筒内空気流動生成法。
5. The method according to claim 1, wherein the closing timing of the intake valve when the engine is under low and medium load is changed according to the required strength of the swirling flow.
【請求項6】請求項1において、 エンジン低中負荷時の吸気弁閉弁時期を、旋回流制御弁
に連動して変えることを特徴とする内燃機関の筒内空気
流動生成法。
6. The method according to claim 1, wherein the closing timing of the intake valve at the time of low and medium load of the engine is changed in conjunction with the swirling flow control valve.
【請求項7】請求項4において、 エンジン低中負荷運転時に、前記旋回流制御弁によって
吸気行程で最も空気流量が少なくなるよう制御された吸
気ポートに係合する吸気弁を他の吸気弁より遅く閉じる
制御を行うことを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生
成法。
7. The intake valve according to claim 4, wherein the intake valve engaged with the intake port controlled by the swirl flow control valve so as to minimize the air flow during the intake stroke during low-medium load operation of the engine is different from other intake valves. A method for producing in-cylinder air flow of an internal combustion engine, comprising performing late closing control.
【請求項8】燃焼室に開口する複数の吸気ポートとこれ
に係合する吸気弁と、 前記吸気弁を開閉する可変動弁機構と、筒内に生成され
る旋回流の強さを調節する旋回流調節機構を設けた内燃
機関において、 エンジンが低中負荷の場合には、前記旋回流の調節機構
を旋回流強さが最大となるように動作せしめると共に、
エンジン低中負荷時において要求旋回流の強さに応じ
て、前記可変動弁により吸気弁の最大リフト量を変える
ことを特徴とした内燃機関の筒内空気流動生成法。
8. A plurality of intake ports opened to a combustion chamber, intake valves engaged with the intake ports, a variable valve mechanism for opening and closing the intake valves, and adjusting the strength of a swirl flow generated in the cylinder. In an internal combustion engine provided with a swirl flow adjusting mechanism, when the engine has a low to medium load, the swirl flow adjusting mechanism is operated so that the swirl flow intensity is maximized,
A method for generating in-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein the maximum valve lift of an intake valve is changed by the variable valve according to the strength of a required swirl flow at low engine load.
【請求項9】請求項8において、 前記旋回流調節機構が、吸気ポートの断面を複数の副流
路に仕切る仕切り板と、いずれかの副流路への空気流入
を遮断可能な弁から成り、エンジン低中負荷運転時に、
この弁を前記副流路への空気流入を遮断せしめるよう制
御することを特徴とする内燃機関の筒内空気流動生成
法。
9. The swirling flow adjusting mechanism according to claim 8, wherein the swirling flow adjusting mechanism comprises a partition plate for partitioning a cross section of the intake port into a plurality of sub-flow paths, and a valve capable of blocking air from flowing into any of the sub-flow paths. , When the engine is running at low and medium load
A method for producing in-cylinder air flow of an internal combustion engine, wherein the valve is controlled so as to shut off the inflow of air into the sub flow path.
【請求項10】請求項8において、 旋回流調節機構が、吸気ポートより小さい断面積を有し
入口が吸気ポート上流部と連結し出口が筒内部を指向し
た独立の副流路と、この副流路への空気流入を遮断可能
な弁から成り、エンジン低中負荷運転時に、この弁を副
流路への空気流入を遮断せしめるよう制御することを特
徴とする内燃機関の筒内空気流動生成法。
10. An independent sub-flow path according to claim 8, wherein the swirling flow adjusting mechanism has a smaller sectional area than the intake port, the inlet is connected to the upstream portion of the intake port, and the outlet is directed to the inside of the cylinder. A valve capable of shutting off air inflow into the flow passage, and controlling the valve to shut off air flow into the sub flow passage during low-medium load operation of the engine; Law.
【請求項11】燃焼室に開口する吸気ポートとこれに係
合する吸気弁と、前記吸気弁を開閉する可変動弁機構を
設けた内燃機関において、 吸気ポートの弁座部の壁面長さが吸気弁の周方向で異な
るようにし、低中負荷運転時には、吸気弁の全周が開口
しない弁リフト量の範囲内で要求旋回流の強さに応じて
吸気弁リフト量を変えることを特徴とする内燃機関の筒
内空気流動生成法。
11. An internal combustion engine provided with an intake port opened to a combustion chamber, an intake valve engaged with the intake port, and a variable valve mechanism for opening and closing the intake valve, wherein a wall length of a valve seat portion of the intake port is reduced. It is characterized in that it differs in the circumferential direction of the intake valve and changes the intake valve lift amount according to the strength of the required swirling flow within the range of valve lift amount that does not open the entire circumference of the intake valve at low and medium load operation. Cylinder air flow generation method for an internal combustion engine.
【請求項12】請求項11において、 高負荷運転時には、吸気弁の全周が開口するように吸気
弁リフト量を変えることを特徴とする内燃機関の筒内空
気流動生成法。
12. The method according to claim 11, wherein the amount of lift of the intake valve is changed so that the entire circumference of the intake valve is open during high load operation.
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