JP2001295673A - Internal combustion engine having split intake system - Google Patents
Internal combustion engine having split intake systemInfo
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は分割吸気系を備えた
内燃機関に関し、特にコールドスタート時及び高負荷時
における燃焼改善等を図るものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine having a split intake system, and more particularly to an engine for improving combustion at the time of a cold start and a high load.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、通常の吸気系に加えて副吸気系を
備え、内燃機関の排気行程から吸気行程にかけて副吸気
系からシリンダ内に加圧空気を供給するようにし、加圧
空気の供給源としてエアポンプを設置した強制掃気機関
が特開昭53−86918号公報で公知である。この強
制掃気機関は、機関の排気行程から吸気行程にかけてシ
リンダ内に加圧空気を供給することで残留ガスを追い出
し、新気の吸入量を増やし、また機関の出力を向上させ
ること等を目的としている。2. Description of the Related Art Conventionally, a sub-intake system is provided in addition to a normal intake system, and pressurized air is supplied from an auxiliary intake system into a cylinder from an exhaust stroke to an intake stroke of an internal combustion engine. A forced scavenging engine equipped with an air pump as a source is known from JP-A-53-86918. The purpose of this forced scavenging engine is to drive out residual gas by supplying pressurized air into the cylinder from the exhaust stroke to the intake stroke of the engine, to increase the intake amount of fresh air, and to improve the output of the engine. I have.
【0003】上記装置では機関吸入空気量とシリンダ内
残留ガス割合に着目し、残留ガスの変動に対応して適正
な掃気用空気を供給できるように、機関の運転状態に応
じて作動するようにしている。そのため前記エアポンプ
の吐出空気をサージタンクに蓄圧し、このサージタンク
の空気を圧力調整器を介して比例減圧して副吸気系に供
給する流量制御弁を設けている。[0003] The above apparatus focuses on the engine intake air amount and the residual gas ratio in the cylinder, and operates according to the operating state of the engine so that scavenging air can be supplied appropriately in response to the fluctuation of the residual gas. ing. Therefore, a flow control valve is provided which accumulates the discharge air of the air pump in a surge tank and proportionally reduces the pressure of the air in the surge tank via a pressure regulator to supply the air to a sub intake system.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来の強
制掃気機関は残留ガスをシリンダ内から追い出すことの
みを目的とし、常時、副吸気系には内燃機関の排気行程
から吸気行程にかけて、流量制御弁を介してシリンダ内
に加圧空気が供給されるものである。However, the above-described conventional forced scavenging engine only aims to drive out residual gas from the cylinder, and the sub intake system always controls the flow rate from the exhaust stroke to the intake stroke of the internal combustion engine. Pressurized air is supplied into the cylinder via a valve.
【0005】そのため残留ガス掃気の際に、排気ガスの
空燃比が空気過剰となりNOxの生成量が増加する問題
がある。また加圧空気の供給によって空気流量は調整さ
れるものの、加圧空気の供給は排気行程から吸気行程に
かけての一定時期に常時行われる構成である。Therefore, there is a problem that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes excessive in the scavenging of the residual gas and the amount of generated NOx increases. Further, although the air flow rate is adjusted by the supply of the pressurized air, the supply of the pressurized air is always performed at a certain time from the exhaust stroke to the intake stroke.
【0006】しかしながら内燃機関が暖気された状態に
あり、また低負荷時には副吸気系の流量制御弁を作動さ
せる必要性は少なくなり、このような場合は、上述のよ
うなNOx低減の観点からも流動制御弁の作動を停止さ
せることが望ましい。However, when the internal combustion engine is warmed up, and when the load is low, the necessity of operating the flow control valve of the auxiliary intake system is reduced. In such a case, the above-described viewpoint of reducing NOx is also required. It is desirable to stop the operation of the flow control valve.
【0007】一方では流量制御弁の作動時期をコントロ
ールすることで、より運転状況に即した多様性のある対
応が可能となる。例えば排気行程から吸気行程にかけて
のみでなく、吸気行程後半にも副吸気系に新気を供給で
きるようにすれば、コールドスタート時の燃焼改善、ま
たは高負荷時における吸入空気量の体積効率向上による
出力向上が期待できる。しかしながら上述の従来の装置
では流量制御弁の作動停止及び開閉時期の変更は不可能
であり、またこれらの点について前記特開昭53−86
918号公報には開示がない。On the other hand, by controlling the operation timing of the flow control valve, a variety of measures can be taken in accordance with the operating conditions. For example, if fresh air can be supplied to the auxiliary intake system not only from the exhaust stroke to the intake stroke, but also in the latter half of the intake stroke, the combustion at cold start can be improved, or the volumetric efficiency of the intake air volume at high load can be improved. Output improvement can be expected. However, in the above-mentioned conventional apparatus, it is impossible to stop the operation of the flow control valve and to change the opening / closing timing.
No. 918 does not disclose.
【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、副吸気系の圧力及び副吸気弁の開閉時期を変化
させることにより、燃焼改善、体積効率向上を可能とし
た内燃機関を提供することを課題とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an internal combustion engine capable of improving combustion and improving volumetric efficiency by changing the pressure of a sub intake system and the opening / closing timing of a sub intake valve. That is the task.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を達
成するために以下のような構成とした。すなわち、吸気
ポートを複数設け、その内の少なくとも一つは主吸気弁
により開閉される主吸気系の吸気ポートであり、この主
吸気系の吸気ポートには燃料供給装置を設置し、他の少
なくとも一つは副吸気弁により開閉される副吸気系の吸
気ポートであり、この副吸気系の吸気ポートは過給器を
備えた加圧空気供給通路に接続され、前記副吸気弁は排
気行程後半又は/及び吸気行程後半に吸気ポートを開く
と共に、停止機構によって作動を停止することができる
ことを特徴とする。The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, a plurality of intake ports are provided, at least one of which is a main intake system intake port that is opened and closed by a main intake valve, and a fuel supply device is installed in the main intake system intake port, and at least the other is provided. One is an intake port of an auxiliary intake system that is opened and closed by an auxiliary intake valve, and the intake port of the auxiliary intake system is connected to a pressurized air supply passage provided with a supercharger. And / or The opening of the intake port in the latter half of the intake stroke, and the operation can be stopped by the stop mechanism.
【0010】本発明では、主吸気弁による吸気に副吸気
弁による吸気が付加されるので、従来のように吸気効率
を良好にするために吸気弁と排気弁の開弁状態を重複さ
せる必要がなく、前記主吸気弁と前記排気弁の開弁状態
をオーバーラップさせる必要がなくなる。このとき主吸
気弁の開弁時期を遅らせることで、シリンダ内の燃料の
排気系への吹き抜けが防止でき、同時にシリンダ内の残
留ガスの吸気系への吹き返しも防止できる。In the present invention, since the intake by the sub intake valve is added to the intake by the main intake valve, it is necessary to make the opening states of the intake valve and the exhaust valve overlap in order to improve the intake efficiency as in the prior art. Therefore, there is no need to overlap the open states of the main intake valve and the exhaust valve. At this time, by delaying the opening timing of the main intake valve, it is possible to prevent the fuel in the cylinder from flowing into the exhaust system, and at the same time, prevent the residual gas in the cylinder from returning to the intake system.
【0011】ただし主吸気弁の開弁時期は、これを従来
のタイミングに設定しても差し支えない。また本発明で
は副吸気弁の開閉時期を調節する可変動弁機構を備える
ようにすることができる。この可変動弁機構によって、
運転状況に応じた、より適切な吸気のコントロールが可
能となる。However, the opening timing of the main intake valve may be set to a conventional timing. Further, in the present invention, a variable valve mechanism for adjusting the opening / closing timing of the auxiliary intake valve can be provided. With this variable valve mechanism,
More appropriate intake control according to the driving situation becomes possible.
【0012】前記過給器は一定圧の過給空気を供給する
ことができるものであればよく、エアポンプ、ターボチ
ャージャーまたはスーパーチャージャー等の公知のもの
を使用することができ、特に限定されるものではない。The supercharger may be any one which can supply supercharged air of a constant pressure, and may be a known one such as an air pump, a turbocharger or a supercharger, and is particularly limited. is not.
【0013】本発明では、副吸気弁は停止機構を備え、
必要なときのみ作動させることができる。例えば、コー
ルドスタート時(例えば水温40℃以下のとき)に副吸
気弁を開弁して、排気行程後半と吸気行程後半に新気を
供給することで、シリンダ内に吸気乱れを生じさせて燃
焼を改善させることができる。このとき排気ガスの空燃
比が高くなるので未燃HCが燃焼する。すると排気ガス
温度が上昇して排気通路に設けた触媒の暖気性が向上す
る。In the present invention, the auxiliary intake valve has a stop mechanism,
It can only be activated when necessary. For example, at the time of a cold start (for example, when the water temperature is 40 ° C. or less), the auxiliary intake valve is opened, and fresh air is supplied in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke, thereby causing intake turbulence in the cylinder and combustion. Can be improved. At this time, since the air-fuel ratio of the exhaust gas increases, unburned HC burns. Then, the temperature of the exhaust gas rises, and the warm-up property of the catalyst provided in the exhaust passage is improved.
【0014】また高負荷時(全負荷時)に副吸気弁を開
弁することにより、吸気行程後半に新気がシリンダ内に
導入されるときは、体積効率が向上し機関出力の増大が
図られる。そして排気行程の後半に新気がシリンダ内に
導入されると、前記と同様に、排気ガスの空燃比が高く
なるため、未燃HCが燃焼して排気ガス温が上昇するの
で、触媒の浄化性能が向上する。By opening the auxiliary intake valve at high load (at full load), when fresh air is introduced into the cylinder in the latter half of the intake stroke, volumetric efficiency is improved and engine output is increased. Can be Then, when fresh air is introduced into the cylinder in the latter half of the exhaust stroke, the air-fuel ratio of the exhaust gas increases, as described above, so that unburned HC burns and the exhaust gas temperature rises. Performance is improved.
【0015】さらに燃焼後の排気ガスを新気の導入によ
って強制的に掃気するので、いわゆるノッキングの発生
を抑制することができる。この場合、原則としては副吸
気弁について、排気行程後半の開閉時期と吸気行程後半
の開閉時期をそれぞれ独立して制御する必要はない。し
かしこれらを独立して制御できるものとして、吸気行程
後半に開閉する副吸気弁の作動に関しては、排気行程後
半の作動が停止機構によって停止されている間であって
も常時開閉作動するものとしてもよい。このようにすれ
ば吸気の乱れが常に生じて燃焼が改善されるので出力の
向上につながる。Further, since the exhaust gas after combustion is forcibly scavenged by introducing fresh air, so-called knocking can be suppressed. In this case, in principle, it is not necessary to independently control the opening / closing timing in the latter half of the exhaust stroke and the opening / closing timing in the latter half of the intake stroke for the auxiliary intake valve. However, assuming that these can be controlled independently, regarding the operation of the auxiliary intake valve that opens and closes in the latter half of the intake stroke, the auxiliary intake valve always opens and closes even while the latter half of the exhaust stroke is stopped by the stop mechanism. Good. In this case, the intake air is constantly disturbed and the combustion is improved, which leads to an improvement in output.
【0016】副吸気弁の開閉時期を調整する可変動弁機
構を備える場合は、吸気行程後半における副吸気弁の開
弁時期は、機関の低回転時には早めに、また高回転時に
は遅くすることで、より体積効率が向上の効果が増大す
る。In the case where a variable valve mechanism for adjusting the opening / closing timing of the sub intake valve is provided, the opening timing of the sub intake valve in the latter half of the intake stroke is set earlier when the engine is running at a low speed and later when the engine is running at a high speed. The effect of improving the volumetric efficiency is increased.
【0017】また前記可変動弁機構によって、内燃機関
の冷間時には排気行程後半の副吸気弁の開弁時期を早め
ると、チャンバー内での燃焼が促進され、また高負荷時
における機関の高回転時には開弁時期を早めることで、
掃気の効果を増大させることができる。By the variable valve mechanism, when the opening timing of the auxiliary intake valve in the latter half of the exhaust stroke is advanced when the internal combustion engine is cold, combustion in the chamber is promoted, and the engine rotates at high load under high load. Sometimes by opening the valve earlier,
The scavenging effect can be increased.
【0018】本発明では、上述のように副吸気弁の停止
機構によって必要時以外、特に低負荷時には副吸気弁の
作動を停止させることができるので、従来のように排気
行程後半に新気が常に導入されて排気ガスの空燃比がリ
ーンとなる結果、NOxを多く発生させるような事態が
回避される。In the present invention, the operation of the auxiliary intake valve can be stopped by the auxiliary intake valve stop mechanism as described above, except when necessary, especially when the load is low, so that fresh air is generated in the latter half of the exhaust stroke as in the prior art. As a result of the air being always introduced and the air-fuel ratio of the exhaust gas becoming lean, a situation in which a large amount of NOx is generated is avoided.
【0019】副吸気弁の停止機構による作動停止及び可
変動弁機構による開閉時期の調整は、副吸気弁を電磁駆
動機構によって作動させることで容易に達成できるが、
他の公知の吸排気弁の停止機構及び可変動弁機構を採用
することが可能である。The operation stop of the auxiliary intake valve by the stop mechanism and the adjustment of the opening / closing timing by the variable valve mechanism can be easily achieved by operating the auxiliary intake valve by the electromagnetic drive mechanism.
Other known intake and exhaust valve stop mechanisms and variable valve operating mechanisms can be employed.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る分割吸気系を
備えた内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づ
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of an internal combustion engine having a split intake system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0021】図1は、本発明に係る内燃機関の概略構成
を示す側面図、図2はその平面図である。内燃機関1は
4サイクルのガソリンエンジンであり、複数の気筒2を
備えるとともに、これらの複数の気筒2及び冷却水路1
cが形成されたシリンダブロック1bと、このシリンダ
ブロック1bの上部に固定されたシリンダヘッド1aと
を備えている。FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. The internal combustion engine 1 is a four-cycle gasoline engine, includes a plurality of cylinders 2, a plurality of cylinders 2, and a cooling water passage 1.
The cylinder block 1b has a cylinder head 1a fixed to an upper portion of the cylinder block 1b.
【0022】前記シリンダブロック1bには、機関出力
軸であるクランクシャフト4が回転自在に支持され、こ
のクランクシャフト4は、各気筒2内に摺動自在に装填
されたピストン3と連結されている。A crankshaft 4 as an engine output shaft is rotatably supported on the cylinder block 1b. The crankshaft 4 is connected to a piston 3 slidably mounted in each cylinder 2. .
【0023】前記ピストン3の上方には、ピストン3の
頂面とシリンダヘッド1aの壁面とに囲まれた燃焼室5
が形成されている。前記シリンダヘッド1aには、燃焼
室5に臨むよう点火栓6が取り付けられ、この点火栓6
には、この点火栓6に駆動電流を印加するためのイグナ
イタ6aが接続されている。Above the piston 3, a combustion chamber 5 surrounded by a top surface of the piston 3 and a wall surface of the cylinder head 1a is provided.
Are formed. An ignition plug 6 is attached to the cylinder head 1 a so as to face the combustion chamber 5.
Is connected to an igniter 6a for applying a drive current to the ignition plug 6.
【0024】前記シリンダヘッド1aには、2つの吸気
ポート7a、7bの開口端と、二つの排気ポート8の開
口端とが燃焼室5に臨むよう形成されている。前記吸気
ポート7a、7b及び排気ポート8aの各開口端は、シ
リンダヘッド1aに進退自在に支持された主吸気弁70
a、副吸気弁70b及び排気弁80によって開閉され
る。これら主吸気弁70aは、シリンダヘッド1aに回
転自在に支持されるインテーク側カムシャフト11によ
り、また副吸気弁70bは、カムシャフト12により、
それぞれ進退駆動される。また排気弁80は、図示しな
いエキゾースト側カムシャフトにより進退駆動される。The cylinder head 1a is formed such that the open ends of two intake ports 7a and 7b and the open ends of two exhaust ports 8 face the combustion chamber 5. The opening ends of the intake ports 7a, 7b and the exhaust port 8a are connected to a main intake valve 70 supported by the cylinder head 1a so as to be able to move forward and backward.
a, which is opened and closed by the sub intake valve 70b and the exhaust valve 80; The main intake valve 70a is provided by the intake camshaft 11 rotatably supported by the cylinder head 1a, and the sub intake valve 70b is provided by the camshaft 12.
Each is driven forward and backward. The exhaust valve 80 is driven forward and backward by an exhaust camshaft (not shown).
【0025】また主吸気系には各気筒2内に燃料を噴射
する燃料噴射弁9を、主吸気系の吸気ポート7内に具備
しており、他方、副吸気系の吸気ポート7bには、過給
器10を配置した加圧空気供給通路27が接続されてい
る。この過給器10はエアポンプであり過給圧が一定の
ものであるが、これを機関回転数、または負荷(吸気管
負圧)によって変化するようにしてもよい。すなわち機
関回転数が高くなり、また負荷が高くなったときは、こ
れらに同期して過給圧が上昇するものでもよい。The main intake system is provided with a fuel injection valve 9 for injecting fuel into each cylinder 2 in the intake port 7 of the main intake system, while the intake port 7b of the sub intake system is provided with The pressurized air supply passage 27 in which the supercharger 10 is arranged is connected. Although the supercharger 10 is an air pump and has a constant supercharging pressure, the supercharging pressure may be changed according to the engine speed or load (negative pressure in the intake pipe). That is, when the engine speed increases and the load increases, the supercharging pressure may be increased in synchronization with these.
【0026】なお、本実施の形態では吸気系の主吸気弁
70aと副吸気弁70bを、一つのシリンダ2について
それぞれ一つずつ設ける構成としているが、吸排気弁の
数は特に限定されるものではなく、例えば図5に示すよ
うに吸気系を主吸気弁を2個、副吸気弁を1個とした構
成としてもよい。In this embodiment, the main intake valve 70a and the sub intake valve 70b of the intake system are provided one by one for each cylinder 2. However, the number of intake and exhaust valves is not particularly limited. Instead, for example, as shown in FIG. 5, the intake system may be configured to have two main intake valves and one auxiliary intake valve.
【0027】前記インテーク側カムシャフト11、カム
シャフト12及び図示しないエキゾースト側カムシャフ
トは、図示しないタイミングベルトを介してクランクシ
ャフト4と連結され、クランクシャフト4の回転が前記
タイミングベルトを介して前記インテーク側カムシャフ
ト11、カムシャフト12及びエキゾースト側カムシャ
フトに伝達される。The intake camshaft 11, the camshaft 12, and the exhaust camshaft (not shown) are connected to the crankshaft 4 via a timing belt (not shown), and the rotation of the crankshaft 4 is controlled by the intake belt via the timing belt. It is transmitted to the side camshaft 11, the camshaft 12, and the exhaust side camshaft.
【0028】ところで前記副吸気弁70bは、次のよう
な停止機構によって停止させるこができる。停止機構と
しては、例えばカムシャフト12と、油圧ピストンを内
蔵した副吸気弁70bを作動させるロッカーアームとか
らなる機構を採用できる。このロッカーアームは前記油
圧ピストンが油圧により作動しない状態では、カムシャ
フト12との連結が解除されており、副吸気弁70bを
開閉作動させることなく空振りを続ける。前記油圧ピス
トンの油圧回路に設けられたバルブは、内燃機関1の運
転状態を制御する電子制御ユニット(Electronic Contr
ol Unit:ECU、以下ECUと称する)40からの指
令によって開く。ピストンに油が流入してこれが加圧さ
れると、ピストンの移動によってロッカーアームとカム
シャフト12がピンによって互いに連結され、副吸気弁
70bの開閉作動を開始するものである。かかる機構に
よって副吸気弁70bの作動と停止を制御することがで
きる。The auxiliary intake valve 70b can be stopped by the following stop mechanism. As the stop mechanism, for example, a mechanism including a camshaft 12 and a rocker arm that operates a sub intake valve 70b having a built-in hydraulic piston can be adopted. When the hydraulic piston is not operated by hydraulic pressure, the rocker arm is disconnected from the camshaft 12 and continues to swing without opening and closing the auxiliary intake valve 70b. A valve provided in a hydraulic circuit of the hydraulic piston is provided with an electronic control unit (Electronic Control Unit) for controlling an operation state of the internal combustion engine 1.
ol Unit: ECU (hereinafter, referred to as ECU). When oil flows into the piston and is pressurized, the rocker arm and the camshaft 12 are connected to each other by a pin by the movement of the piston, and the opening and closing operation of the sub intake valve 70b is started. The operation and stop of the sub intake valve 70b can be controlled by such a mechanism.
【0029】また副吸気弁70bの停止を任意に実行す
るには、クランクシャフト4に連動するカムシャフト1
2の回転により作動し、クランクシャフト4の回転に同
期して作動する構造ではなく、直接にはクランクシャフ
ト4の回転に同期せず、独立したコントロールが可能な
電磁駆動弁を採用すれば、吸気弁の作動及び停止をいつ
でも自由にコントロールできる。電磁駆動弁は、磁力を
利用して吸気弁を開閉駆動する電磁駆動式の動弁機構を
備えたものである。すなわち、少なくとも副吸気弁70
bを作動させる機構として、シリンダヘッド1aに設け
られた電磁石によって副吸気弁70bを駆動させる電磁
駆動機構を採用することができる。In order to arbitrarily stop the auxiliary intake valve 70b, the camshaft 1
It does not operate in synchronization with the rotation of the crankshaft 4 and operates in synchronization with the rotation of the crankshaft 4. The operation and stop of the valve can be freely controlled at any time. The electromagnetically driven valve is provided with an electromagnetically driven valve mechanism that opens and closes the intake valve using a magnetic force. That is, at least the auxiliary intake valve 70
As a mechanism for operating b, an electromagnetic drive mechanism for driving the sub intake valve 70b by an electromagnet provided on the cylinder head 1a can be employed.
【0030】なお、少なくとも副吸気弁70bについて
は、後述するように開閉時期の制御を実施し、かつ前記
の停止機構による作動停止を容易に実現させるものとし
て、電磁駆動機構を採用することが可能である。As for at least the auxiliary intake valve 70b, an electromagnetic drive mechanism can be employed as a means for controlling the opening / closing timing as described later and for easily realizing the operation stop by the stop mechanism. It is.
【0031】ここで、副吸気弁70bについて採用可能
な電磁駆動機構の具体的構成について述べる。図3は副
吸気側の電磁駆動弁の構成を示す断面図である。図面に
おいて内燃機関1のシリンダヘッド1aは、シリンダブ
ロック1bの上面に固定されるロアヘッド110と、こ
のロアヘッド110の上部に設けたアッパヘッド111
とを備える。Here, a specific configuration of an electromagnetic drive mechanism that can be employed for the sub intake valve 70b will be described. FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven valve on the auxiliary intake side. In the drawing, a cylinder head 1a of an internal combustion engine 1 includes a lower head 110 fixed to an upper surface of a cylinder block 1b, and an upper head 111 provided on an upper portion of the lower head 110.
And
【0032】前記ロアヘッド110には吸気ポート7b
が形成され、吸気ポート7bの燃焼室5側の開口端に
は、副吸気弁70bの弁体700が着座する弁座120
が設けられている。The lower head 110 has an intake port 7b.
Is formed at the opening end of the intake port 7b on the side of the combustion chamber 5, the valve seat 120 on which the valve body 700 of the sub intake valve 70b is seated.
Is provided.
【0033】ロアヘッド110には、吸気ポート7bの
内壁面からこのロアヘッド110の上面にかけて断面円
形の貫通孔704が形成され、この貫通孔704には副
吸気弁70bの弁軸701を進退自在に案内する筒状の
バルブガイド112が挿入されている。The lower head 110 is formed with a through hole 704 having a circular cross section from the inner wall surface of the intake port 7b to the upper surface of the lower head 110. The through hole 704 guides the valve shaft 701 of the sub intake valve 70b to be able to move forward and backward. A cylindrical valve guide 112 is inserted.
【0034】またアッパヘッド111は第1コア301
及び第2コア302が嵌入される断面円形のコア取付孔
114が設けられ、このコア取付孔114には、軟磁性
体からなる環状の第1コア301と第2コア302とが
所定の間隙303をおいて軸方向に直列に嵌挿されてい
る。The upper head 111 includes a first core 301.
A core mounting hole 114 having a circular cross section into which the second core 302 is fitted is provided. In the core mounting hole 114, an annular first core 301 and a second core 302 made of a soft magnetic material are provided with a predetermined gap 303. Are inserted in series in the axial direction.
【0035】さらに第1コア301の上方には筒状のア
ッパキャプ305が設けられ、これはその下端に形成し
たフランジ部305aにボルト304を貫通させてアッ
パヘッド11の上面に固定される。このときフランジ部
305aを含むアッパキャップ305の下端が第1コア
301の上面周縁部に当接し、これを保持することで第
1コア301がアッパヘッド11に固定される。Further, a cylindrical upper cap 305 is provided above the first core 301, and is fixed to the upper surface of the upper head 11 by passing a bolt 304 through a flange portion 305a formed at the lower end thereof. At this time, the lower end of the upper cap 305 including the flange portion 305a abuts on the peripheral edge of the upper surface of the first core 301, and by holding this, the first core 301 is fixed to the upper head 11.
【0036】一方、第2コア302の下部には環状のロ
アキャップ307が設けられ、その外周にはボルト30
6が貫通し、前記径小部14aと径大部14bの段部に
おける下向きの段差面に固定される。このときロアキャ
ップ307が第1コア302の下面周縁部に当接し、こ
れを保持することで第1コア301がアッパヘッド11
に固定される。On the other hand, an annular lower cap 307 is provided below the second core 302, and a bolt 30
6 penetrates and is fixed to the downward step surface in the step portion of the small diameter portion 14a and the large diameter portion 14b. At this time, the lower cap 307 abuts on the lower peripheral edge of the first core 302 and holds the lower core 307 so that the first core 301 can move the upper head 11.
Fixed to
【0037】前記第1コア301の前記間隙303側の
面に形成した溝部内は、第1の電磁コイル308が装着
されており、他方、前記第2コア302の間隙303側
の面には同様に第2の電磁コイル309が装着され、こ
れらに第1の電磁コイル308と第2の電磁コイル30
9は互いに向き合って配置されている。A first electromagnetic coil 308 is mounted in a groove formed on the surface of the first core 301 on the side of the gap 303, while the same is provided on the surface of the second core 302 on the side of the gap 303. , A second electromagnetic coil 309 is mounted thereon, and the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 30
9 are arranged facing each other.
【0038】前記間隙303の中間には、軟磁性体から
なる環状のアーマチャ311が配置されている。このア
ーマチャ311の中心から上下方向に延出し、その上部
の基端が前記第1コア301の中心を通ってその上方の
アッパキャップ305内まで至るとともに、その下方の
先端部が第2コア302の中心を通ってその下方の径大
部14b内に至る円柱状のアーマチャシャフト310が
設けられ、このアーマチャシャフト310は軸方向に進
退自在に保持されている。An annular armature 311 made of a soft magnetic material is arranged in the middle of the gap 303. The upper end of the armature 311 extends vertically from the center of the armature 311 to the inside of the upper cap 305 through the center of the first core 301, and the lower end of the upper core 305 of the second core 302. A columnar armature shaft 310 is provided to pass through the center and into the large-diameter portion 14b below the armature shaft 310. The armature shaft 310 is held so as to be able to advance and retreat in the axial direction.
【0039】前記アッパキャップ305内に延出したア
ーマチャシャフト310の基端には円板状のアッパリテ
ーナ312が接合されるとともに、前記アッパキャップ
305の上部開口部にはアジャストボルト313が螺着
され、これらアッパリテーナ312とアジャストボルト
313との間には、アッパスプリング314が介在して
いる。A disc-shaped upper retainer 312 is joined to the base end of the armature shaft 310 extending into the upper cap 305, and an adjust bolt 313 is screwed into an upper opening of the upper cap 305. An upper spring 314 is interposed between the upper retainer 312 and the adjustment bolt 313.
【0040】一方、前記大径部12b内に延出したアー
マチャシャフト310の先端部は、副吸気弁70bの弁
軸701の基端部702と当接している。この基端部7
02の外周には円盤状のロアリテーナ703が接合され
ており、そのロアリテーナ703の下面とロアヘッド1
10の上面との間には、ロアスプリング316が介在し
ている。On the other hand, the distal end of the armature shaft 310 extending into the large diameter portion 12b is in contact with the base end 702 of the valve shaft 701 of the sub intake valve 70b. This base end 7
A disc-shaped lower retainer 703 is joined to the outer periphery of the lower head 02 and the lower head 1 and the lower head 1.
A lower spring 316 is interposed between the upper spring 10 and the upper surface of the lower spring 10.
【0041】このように構成された副吸気側の電磁駆動
機構では、第1の電磁コイル308及び第2の電磁コイ
ル309に励磁電流が印加されていないときは、アーマ
チャシャフト310がアッパスプリング314による下
方(すなわち、副吸気弁70bを開弁させる方向)への
付勢力と、副吸気弁70bがロアスプリング316によ
る上方(すなわち、副吸気弁70bを閉弁させる方向)
への付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト3
10及び副吸気弁70bが互いに当接して所定の位置に
弾性支持された状態、いわゆる中立状態に保持される。In the electromagnetic drive mechanism on the auxiliary intake side configured as described above, when no exciting current is applied to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309, the armature shaft 310 is moved by the upper spring 314. The downward urging force (that is, the direction in which the auxiliary intake valve 70b is opened) and the upward movement of the auxiliary intake valve 70b by the lower spring 316 (that is, the direction in which the auxiliary intake valve 70b is closed).
To the armature shaft 3
10 and the auxiliary intake valve 70b are held in a state in which they are in contact with each other and elastically supported at a predetermined position, that is, a so-called neutral state.
【0042】前記した吸気側電磁駆動機構では、第1の
電磁コイル308に励磁電流が印加されると、第1コア
301と第1の電磁コイル308とアーマチャ311と
の間に、このアーマチャ311を第1コア301側へ変
位させる方向の電磁力が発生し、第2の電磁コイル30
9に励磁電流が印加されると、第2コア302と第2の
電磁コイル309とアーマチャ311との間に前記アー
マチャ311を前記第2コア302側へ変位させる方向
の電磁力が発生する。In the above-described intake-side electromagnetic drive mechanism, when an exciting current is applied to the first electromagnetic coil 308, the armature 311 is placed between the first core 301, the first electromagnetic coil 308, and the armature 311. An electromagnetic force in the direction of displacing toward the first core 301 is generated, and the second electromagnetic coil 30
When an exciting current is applied to the coil 9, an electromagnetic force is generated between the second core 302, the second electromagnetic coil 309, and the armature 311 in a direction for displacing the armature 311 toward the second core 302.
【0043】したがって吸気側電磁駆動機構では、第1
の電磁コイル308と第2の電磁コイル309とに交互
に励磁電流が印加されることにより、アーマチャ311
が進退し、以て弁体700が開閉駆動されることにな
る。その際、第1の電磁コイル308及び第2の電磁コ
イル309に対する励磁電流の印加タイミングと励磁電
流の大きさを変更することにより、副吸気弁70bの開
閉タイミングを制御することが可能となる。Therefore, in the intake-side electromagnetic drive mechanism, the first
The excitation current is alternately applied to the electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 of the
Moves forward and backward, whereby the valve body 700 is driven to open and close. At this time, the opening / closing timing of the sub intake valve 70b can be controlled by changing the timing of applying the exciting current to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 and changing the magnitude of the exciting current.
【0044】なお、上記の電磁駆動機構に代わって、副
吸気弁70bのカムリフト量及び開閉時期を変化させる
ため、次のような可変動弁機構を設けることができる。
すなわち、例えば、副吸気弁70bのカムリフト量及び
開閉時期を変化させるために、タイミングベルトで駆動
される部分とカムシャフト12に固定される部分とを分
割して、その間に設けた内外周ヘリカルスプラインを油
圧で軸方向に移動させることにより両者の位相を異なら
せるもの、またカムと吸排気弁との間に油圧室を設け、
この油圧室内の油量をソレノイドバルブ等で調整するも
の、等の種々の公知の可変動弁システムを採用すること
ができる。In order to change the cam lift and opening / closing timing of the sub intake valve 70b instead of the above-mentioned electromagnetic drive mechanism, the following variable valve mechanism can be provided.
That is, for example, in order to change the cam lift amount and opening / closing timing of the auxiliary intake valve 70b, a portion driven by the timing belt and a portion fixed to the camshaft 12 are divided, and the inner and outer helical splines provided therebetween are provided. A hydraulic chamber is provided between the cam and the intake / exhaust valve by making the phases of the two different by axially moving
Various known variable valve operating systems, such as one that adjusts the oil amount in the hydraulic chamber with a solenoid valve or the like, can be employed.
【0045】次に図1及び図2に示すように、第1吸気
管16はサージタンク17に接続され、このサージタン
ク17には上流側吸気管18が接続され、この上流側吸
気管18は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアク
リーナボックス19と接続している。Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the first intake pipe 16 is connected to a surge tank 17, to which an upstream intake pipe 18 is connected. , Is connected to an air cleaner box 19 for removing dust and dirt from the intake air.
【0046】前記サージタンク17には、サージタンク
17内の圧力に対応した電気信号を出力するバキューム
センサ20が取り付けられる。また前記上流側吸気管1
8には、この上流側吸気管18内の空気流量を調節する
スロットル弁21が取り付けられる。このスロットル弁
21には、ステップモータ等からなり印加電力の大きさ
に応じて前記スロットル弁21を開閉駆動するスロット
ル用アクチュエータ22と、前記スロットル弁21の開
度に対応した電気信号を出力するスロットルポジション
センサ23と、アクセルペダル24に機械的に接続され
このアクセルペダル24の操作量に対応した電気信号を
出力するアクセルポジションセンサ25とが取り付けら
れている。前記スロットル弁21の上流の上流側吸気管
18には、この内部を流れる新気の質量(吸入空気量)
に対応した電気信号を出力するエアフロメータ26が設
けられている。A vacuum sensor 20 for outputting an electric signal corresponding to the pressure in the surge tank 17 is attached to the surge tank 17. In addition, the upstream side intake pipe 1
The throttle valve 8 is provided with a throttle valve 21 for adjusting the air flow rate in the upstream intake pipe 18. The throttle valve 21 includes a throttle actuator 22 composed of a stepping motor or the like, which opens and closes the throttle valve 21 in accordance with the magnitude of the applied power, and a throttle which outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 21. A position sensor 23 and an accelerator position sensor 25 which is mechanically connected to the accelerator pedal 24 and outputs an electric signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 24 are attached. The mass of the fresh air flowing through the upstream intake pipe 18 upstream of the throttle valve 21 (the amount of intake air)
Is provided with an air flow meter 26 that outputs an electric signal corresponding to.
【0047】一方、内燃機関1の各排気ポート18は、
前記シリンダヘッド1aに取り付けられた各排気枝管8
aと連通している。前記排気枝管8aは、図示しない排
気浄化触媒を介して排気管8に接続されている。On the other hand, each exhaust port 18 of the internal combustion engine 1
Each exhaust branch pipe 8 attached to the cylinder head 1a
a. The exhaust branch pipe 8a is connected to the exhaust pipe 8 via an exhaust purification catalyst (not shown).
【0048】この内燃機関1は、クランクシャフト23
の端部に取り付けられたタイミングロータ13aとタイ
ミングロータ13a近傍のシリンダブロック1bに取り
付けられた電磁ピックアップ13bとからなるクランク
ポジションセンサ13を備えている。This internal combustion engine 1 has a crankshaft 23
The crank position sensor 13 includes a timing rotor 13a attached to an end of the cylinder block 1b and an electromagnetic pickup 13b attached to a cylinder block 1b near the timing rotor 13a.
【0049】また内燃機関1には、内部に形成された冷
却水路1cを流れる冷却水の温度を検出する水温センサ
14を備えている。前記ECU40には、スロットルポ
ジションセンサ23、アクセルポジションセンサ25、
エアフローメータ26、クランクポジションセンサ1
3、水温センサ52等の各種センサが電気配線を介して
接続され、各センサの出力信号がECU40に入力され
るようになっている。The internal combustion engine 1 is provided with a water temperature sensor 14 for detecting the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage 1c formed therein. The ECU 40 includes a throttle position sensor 23, an accelerator position sensor 25,
Air flow meter 26, crank position sensor 1
3. Various sensors such as a water temperature sensor 52 are connected via electric wiring, and output signals of the sensors are input to the ECU 40.
【0050】前記ECU40には、バキュームセンサ2
0、スロットルポジションセンサ23、アクセルポジシ
ョンセンサ25、エアフロメータ26、クランクポジシ
ョンセンサ13、水温センサ14等の各種センサが電気
配線を介して接続される。The ECU 40 includes a vacuum sensor 2
0, various sensors such as a throttle position sensor 23, an accelerator position sensor 25, an air flow meter 26, a crank position sensor 13, and a water temperature sensor 14 are connected via electric wiring.
【0051】ECU40は、前記各種センサからの出力
信号をパラメータとして内燃機関1の運転状態等を判定
し、その判定結果に応じてイグナイタ6a、燃料噴射弁
9、等の制御を行う。The ECU 40 determines the operating state of the internal combustion engine 1 using the output signals from the various sensors as parameters, and controls the igniter 6a, the fuel injection valve 9, and the like according to the determination result.
【0052】ここで、ECU40は、図4に示すよう
に、双方向性バス400によって相互に接続されたCP
U401とROM402とRAM403とバックアップ
RAM404と入力ポート405と出力ポート406と
を備えるとともに、前記入力ポート405に接続された
A/Dコンバータ(A/D)407を備えている。Here, as shown in FIG. 4, the ECU 40 controls the CPs connected to each other by a bidirectional bus 400.
It has a U 401, a ROM 402, a RAM 403, a backup RAM 404, an input port 405 and an output port 406, and has an A / D converter (A / D) 407 connected to the input port 405.
【0053】前記入力ポート405は、クランクポジシ
ョンセンサ13のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をC
PU401あるいはRAM403へ送信する。The input port 405 receives an output signal of a sensor that outputs a digital signal, such as the crank position sensor 13, and outputs those output signals to C.
The data is transmitted to the PU 401 or the RAM 403.
【0054】前記入力ポート405は、スロットルポジ
ションセンサ23、アクセルポジションセンサ25、エ
アフローメータ26、バキュームセンサ20、水温セン
サ14のようにアナログ信号形式の信号を出力するセン
サの出力信号をA/D407を介して入力し、それらの
出力信号をCPU401やRAM403へ送信する。The input port 405 is connected to an A / D 407 for an output signal of a sensor that outputs a signal in the form of an analog signal, such as the throttle position sensor 23, the accelerator position sensor 25, the air flow meter 26, the vacuum sensor 20, and the water temperature sensor 14. And outputs those output signals to the CPU 401 and the RAM 403.
【0055】前記出力ポート406は、前記CPU40
1から出力される制御信号をイグナイタ6a、燃料噴射
弁9等へ送信する。前記ROM402は、燃料噴射量を
決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期
を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、副吸気弁
70bの開閉時期を決定する副吸気弁開閉時期制御ルー
チン、各気筒2の点火栓6の点火時期を決定するための
点火時期制御ルーチン、スロットル弁21の開度を決定
するためのスロットル開度制御ルーチン等のアプリケー
ションプログラムを記憶している。The output port 406 is connected to the CPU 40
1 is transmitted to the igniter 6a, the fuel injection valve 9, and the like. The ROM 402 includes a fuel injection amount control routine for determining the fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining the fuel injection timing, a sub intake valve opening / closing timing control routine for determining the opening / closing timing of the sub intake valve 70b, Application programs such as an ignition timing control routine for determining the ignition timing of the ignition plug 6 of each cylinder 2 and a throttle opening control routine for determining the opening of the throttle valve 21 are stored.
【0056】前記ROM402は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関1の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関1の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と主
吸気弁70a、排気弁80の開閉時期との関係を示す主
吸気弁及び排気弁開閉時期制御マップ、内燃機関1の運
転状態と副排気弁70bの開閉時期との関係を示す副吸
気開閉時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と各点火
栓6の点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内
燃機関1の運転状態とスロットル弁21の開度との関係
を示すスロットル開度制御マップ等である。The ROM 402 stores various control maps in addition to the application programs described above. The control map includes, for example, a fuel injection amount control map indicating a relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount, a fuel injection timing control map indicating a relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection timing, A main intake valve / exhaust valve opening / closing timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening / closing timing of the main intake valve 70a and the exhaust valve 80; A sub-intake opening / closing timing control map showing the relationship, an ignition timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the ignition timing of each ignition plug 6, a relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening of the throttle valve 21 And the like.
【0057】前記RAM403は、各センサの出力信号
やCPU401の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ13の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記RAM
403に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ13が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。The RAM 403 stores an output signal of each sensor, a calculation result of the CPU 401, and the like. The calculation result is, for example, an engine speed calculated based on an output signal of the crank position sensor 13. The RAM
Various data stored in 403 is rewritten to the latest data every time the crank position sensor 13 outputs a signal.
【0058】前記バックアップRAM45は、内燃機関
1の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリで
あり、各種制御に係る学習値等を記憶する。前記CPU
401は、前記ROM402に記憶されたアプリケーシ
ョンプログラムに基づいて動作し、副吸気弁開閉制御の
他、燃料噴射制御、排気弁開閉制御、点火制御等を実行
する。The backup RAM 45 is a non-volatile memory that retains data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, and stores learning values for various controls. The CPU
401 operates based on the application program stored in the ROM 402, and executes fuel injection control, exhaust valve opening / closing control, ignition control, and the like in addition to auxiliary intake valve opening / closing control.
【0059】以下、本実施の形態に係る副吸気弁の開閉
時期等の制御について図6を参照して説明する。図6に
おいて、34は副吸気弁70bの開閉状態を示す。同様
に32は排気弁80の開閉状態を示し、33は主吸気弁
70aの開閉状態を示している。図6では、排気弁80
はピストン3が下死点(BDC)の直前にあるときに開
き始め、上死点(TDC)を過ぎると閉じられる。一
方、主吸気弁70aはピストン3が上死点(TDC)に
達した時に開き始め、下死点(BDC)を過ぎた時に閉
じられる。Hereinafter, the control of the opening / closing timing of the auxiliary intake valve according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 34 denotes the open / close state of the sub intake valve 70b. Similarly, 32 indicates the open / closed state of the exhaust valve 80, and 33 indicates the open / closed state of the main intake valve 70a. In FIG. 6, the exhaust valve 80
Begins to open when the piston 3 is just before bottom dead center (BDC) and closes after passing top dead center (TDC). On the other hand, the main intake valve 70a starts to open when the piston 3 reaches the top dead center (TDC) and closes when the piston 3 passes the bottom dead center (BDC).
【0060】図示のように副吸気弁70bは、コールド
スタート時及び高負荷時には次のように制御される。先
ずピストン3が上死点(TDC)に達して排気弁80が
閉じられる前の排気行程後半に開かれ、次の主吸気弁7
0aが開かれる吸気行程前半に閉じられる。次にピスト
ン3が下死点(BDC)に達して主吸気弁70aが閉じ
られる前の吸気行程後半に開かれ、主吸気弁70aが閉
じられた後に閉じられる。このとき過給器10は副吸気
弁70bの開閉に同期して作動する。ECU40は、副
吸気弁70bの開弁持には過給器駆動機構31に信号を
送り、過給器10を作動させる。As shown, the auxiliary intake valve 70b is controlled as follows at the time of a cold start and at the time of a high load. First, the piston 3 is opened in the latter half of the exhaust stroke before reaching the top dead center (TDC) and the exhaust valve 80 is closed, and the next main intake valve 7 is opened.
0a is closed in the first half of the intake stroke when it is opened. Next, the piston 3 reaches the bottom dead center (BDC) and is opened in the latter half of the intake stroke before the main intake valve 70a is closed, and is closed after the main intake valve 70a is closed. At this time, the supercharger 10 operates in synchronization with the opening and closing of the sub intake valve 70b. The ECU 40 sends a signal to the supercharger drive mechanism 31 to open the sub intake valve 70b to operate the supercharger 10.
【0061】上述のようにコールドスタート時(例えば
水温40℃以下のとき)には、排気行程後半と吸気行程
後半に副吸気弁70bが開弁するが、コールドスタート
時であるか否かは、水温センサ14からの信号によりE
CU40が判断し、副吸気弁70bの開弁指示を副吸気
弁70bの駆動機構31に与える。As described above, at the time of a cold start (for example, when the water temperature is 40 ° C. or lower), the auxiliary intake valve 70b opens in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke. E from the signal from the water temperature sensor 14
The CU 40 makes a determination and gives an instruction to open the sub intake valve 70b to the drive mechanism 31 of the sub intake valve 70b.
【0062】副吸気弁70bが吸気行程後半に開弁する
ことによって、過給空気がシリンダ2内に流入して吸気
乱れが生じるので燃焼が改善される。また副吸気弁70
bの排気行程後半の開弁によって排気ガスがリーンとな
り、未燃HCが燃焼して排気ガス温が上昇する。よって
暖気性が高まり触媒も早く活性温度に達することができ
る。When the auxiliary intake valve 70b is opened in the latter half of the intake stroke, the supercharged air flows into the cylinder 2 and the intake air is disturbed, so that the combustion is improved. Also, the auxiliary intake valve 70
The exhaust gas becomes lean due to the opening of the valve in the latter half of the exhaust stroke of b, and the unburned HC burns to raise the exhaust gas temperature. Therefore, the warming property is enhanced, and the catalyst can reach the activation temperature quickly.
【0063】続いて高負荷時における副吸気弁70bの
開弁制御について述べる。先ず低負荷時には副吸気弁7
0bの作動は停止させる。すなわち副吸気弁70bによ
る排気の強制掃気、また新気の吸入による体積効率の向
上による機関出力の向上を図る必要性は少ない。また排
気行程後半の吸気によって空燃比がリーンとなることに
よるNOxの発生を抑制するため、主吸気弁70a及び
排気弁80を通常の作動状態に維持し、副吸気弁70b
の作動は停止させておくことが望ましい。Next, the valve opening control of the sub intake valve 70b under a high load will be described. First, when the load is low, the auxiliary intake valve 7
0b is stopped. That is, there is little need to improve the engine output by forcibly scavenging the exhaust gas by the auxiliary intake valve 70b and improving the volumetric efficiency by inhaling fresh air. Further, in order to suppress the generation of NOx due to the air-fuel ratio becoming lean due to the intake air in the latter half of the exhaust stroke, the main intake valve 70a and the exhaust valve 80 are maintained in a normal operation state, and the auxiliary intake valve 70b
Is desirably stopped.
【0064】一方、燃料が多く供給される機関の低速高
負荷時及び高速高負荷時には、図6に示すように排気行
程の後半(一部吸気行程前半)に副吸気弁70bを開弁
させることにより、シリンダ2内に過給空気を送り込む
と排気ガスがリーン化して未燃HCが燃焼し、かつ排気
ガス温の上昇によって触媒の浄化性能向上が図られる。
また燃焼ガスの強制掃気によってノッキングの発生が抑
えられる。この場合は排気ガス中に未燃HCが多く存在
する状況、すなわち空燃比はリッチであるので、排気行
程後半に過給空気を送り込んでもNOxの発生量は少な
い。On the other hand, when the engine is supplied with a large amount of fuel at low speed and high load and at high speed and high load, the sub intake valve 70b is opened in the latter half of the exhaust stroke (partial first half of the intake stroke) as shown in FIG. Accordingly, when the supercharged air is sent into the cylinder 2, the exhaust gas becomes lean, unburned HC is burned, and the purification performance of the catalyst is improved by increasing the exhaust gas temperature.
Further, knocking is suppressed by forced scavenging of the combustion gas. In this case, since a large amount of unburned HC is present in the exhaust gas, that is, the air-fuel ratio is rich, the generation amount of NOx is small even if the supercharged air is sent in the latter half of the exhaust stroke.
【0065】さらに図6に示すように、吸気行程の後半
(一部圧縮行程前半)で副吸気弁70bを開弁すること
で、シリンダ2内に過給空気を送り込むと、吸入される
新気の体積効率が向上して内燃機関1の出力向上が達成
される。このときより多くの新気を吸入するために、排
気弁がまだ開弁している時期(排気行程後半)に吸気弁
を開く、いわゆる吸・排気弁の開弁時期をオーバーラッ
プさせる必要がなくなるので、従来よりも主排気弁70
aの開弁時期を遅らせることができる。Further, as shown in FIG. 6, when the supercharged air is sent into the cylinder 2 by opening the sub intake valve 70b in the latter half of the intake stroke (the first half of the partial compression stroke), the fresh air sucked in And the output of the internal combustion engine 1 is improved. At this time, in order to inhale more fresh air, it is not necessary to open the intake valve when the exhaust valve is still open (the latter half of the exhaust stroke), that is, to overlap the so-called intake / exhaust valve opening timing. Therefore, the main exhaust valve 70 is
The valve opening timing of a can be delayed.
【0066】このように本発明の内燃機関では、主排気
弁70aの開弁時期を遅らせることで燃料の排気系への
吹き抜けが防止されると共に、残留ガスの吸気系への吹
き返しも防止されることになり、特に高速高負荷時には
有効である。As described above, in the internal combustion engine of the present invention, by delaying the valve opening timing of the main exhaust valve 70a, it is possible to prevent the fuel from flowing into the exhaust system and to prevent the residual gas from returning to the intake system. This is especially effective at high speed and high load.
【0067】なお機関が高負荷時であるか否かは、アク
セルポジションセンサ25からの信号によりECU40
が判断し、アクセル開度が所定以上であれば高負荷時で
あるとして副吸気弁70bを開弁させる。ECU40は
高負荷時であると判断すると副吸気弁70bの駆動機構
31に信号を送り、これを作動させる。The ECU 40 determines whether or not the engine is under a heavy load by a signal from the accelerator position sensor 25.
Is determined, and if the accelerator opening is equal to or more than a predetermined value, it is determined that the load is high and the auxiliary intake valve 70b is opened. When the ECU 40 determines that the load is high, the ECU 40 sends a signal to the drive mechanism 31 of the sub intake valve 70b to operate it.
【0068】また副吸気弁70bを排気行程の後半と吸
気行程の後半に開弁するように制御する場合、必要に応
じて排気行程の後半と吸気行程の後半の開弁時期等をそ
れぞれ独立して制御することも可能である。例えば、吸
気行程後半における副吸気弁70bの開弁が常時行われ
るようにすると、吸気の乱れを生成して燃焼を向上させ
る効果がある。In the case where the auxiliary intake valve 70b is controlled to be opened in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke, the valve opening timing in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke are independently controlled as necessary. Can also be controlled. For example, if the secondary intake valve 70b is always opened in the latter half of the intake stroke, there is an effect of improving the combustion by generating turbulence in the intake air.
【0069】以下、上述の内燃機関1の制御を図7、図
8のフローチャートを用いて説明する。図7は本実施の
形態における副吸気弁70bの開閉制御のフローチャー
トであり、内燃機関1のコールドスタート時には副吸気
弁70bを開弁させる制御ルーチンである。Hereinafter, the control of the internal combustion engine 1 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 7 is a flowchart of the opening / closing control of the sub intake valve 70b according to the present embodiment, and is a control routine for opening the sub intake valve 70b at the time of a cold start of the internal combustion engine 1.
【0070】このルーチンは、ECU20により一定時
間毎の割込みによって実行される。図7を参照すると、
先ずステップ100で水温が40℃以下であるか否かが
判断される。副吸気弁の開弁は、例えば、始動時であっ
て水温が40℃以下である場合である。ステップ100
で副吸気弁の開弁条件が成立していないと判定される
と、この制御を終了する。This routine is executed by the ECU 20 by interruption every predetermined time. Referring to FIG.
First, at step 100, it is determined whether the water temperature is 40 ° C. or less. The opening of the sub intake valve is, for example, at the time of startup and when the water temperature is 40 ° C. or lower. Step 100
If it is determined that the condition for opening the sub intake valve is not satisfied, the control is terminated.
【0071】一方、ステップ100で副吸気弁の開弁条
件が成立していると判断されるときはステップ101に
進み、排気行程後半及び吸気行程後半に副吸気弁を開弁
する。吸気行程後半の副吸気弁の開弁によって吸気乱れ
が生じて燃焼が改善される。On the other hand, if it is determined in step 100 that the condition for opening the sub intake valve is satisfied, the routine proceeds to step 101, where the sub intake valve is opened in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke. The opening of the auxiliary intake valve in the latter half of the intake stroke causes intake turbulence and improves combustion.
【0072】また排気行程後半の副吸気弁の開弁によっ
て、排気ガスがリーンとなり未燃HCの燃焼促進が図ら
れ、また触媒の暖気性が向上する。次いで、ステップ1
02で水温が40℃以上に達したか否かが判断される。
水温が40℃以上に達したと判断されれば、この制御を
終了する。Further, by opening the auxiliary intake valve in the latter half of the exhaust stroke, the exhaust gas becomes lean, the combustion of unburned HC is promoted, and the warm-up property of the catalyst is improved. Then, Step 1
At 02, it is determined whether the water temperature has reached 40 ° C. or higher.
If it is determined that the water temperature has reached 40 ° C. or higher, this control ends.
【0073】他方、ステップ102で水温≦40℃であ
ると判定されたときは、ステップ101に戻り、排気行
程後半及び吸気行程後半に副吸気弁を開弁する動作を継
続する。次にステップ102において水温が40℃以上
に達したと判断されれば、この制御を終了する。On the other hand, if it is determined in step 102 that the water temperature is less than or equal to 40 ° C., the flow returns to step 101, and the operation of opening the auxiliary intake valve in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke is continued. Next, if it is determined in step 102 that the water temperature has reached 40 ° C. or higher, this control is terminated.
【0074】図8は、内燃機関の高負荷時に実施される
副吸気弁70bの開弁制御のフローチャートである。こ
のルーチンは、ECU40により一定時間毎の割込みに
よって実行される。FIG. 8 is a flowchart of valve opening control of the sub intake valve 70b performed when the internal combustion engine is under a high load. This routine is executed by the ECU 40 by interruption every predetermined time.
【0075】図8を参照すると、先ずステップ200で
は、アクセルポジションセンサ25によって測定される
アクセル開度によって、機関が高負荷の状態であるか否
かが判断される。高負荷ではないと判断されるときはこ
のルーチンを抜ける。Referring to FIG. 8, first, at step 200, it is determined whether or not the engine is under a high load state based on the accelerator opening measured by the accelerator position sensor 25. If it is determined that the load is not high, the routine exits.
【0076】一方、高負荷であると判断されるときはス
テップ201に進み、排気行程後半と吸気行程後半に副
吸気弁70bを開弁させる。吸気行程後半の副吸気弁の
開弁によって吸気乱れが生じて燃焼が改善され機関出力
が向上する。On the other hand, when it is determined that the load is high, the routine proceeds to step 201, where the auxiliary intake valve 70b is opened in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke. The opening of the auxiliary intake valve in the latter half of the intake stroke causes intake turbulence, thereby improving combustion and improving engine output.
【0077】また排気行程後半の副吸気弁の開弁によっ
て、排気ガスがリーンとなり未燃HCの燃焼促進が図ら
れ、また触媒の浄化性能向上とノッキングの防止が図ら
れる。Further, by opening the auxiliary intake valve in the latter half of the exhaust stroke, the exhaust gas becomes lean, thereby promoting the combustion of unburned HC, and improving the purification performance of the catalyst and preventing knocking.
【0078】次いで、ステップ202で高負荷の状態が
継続しているか否かが判断される。高負荷でないと判断
されればこの制御を終了する。他方、ステップ102で
高負荷状態にあると判定されたときは、ステップ201
に戻り、排気行程後半及び吸気行程後半に副吸気弁を開
弁する動作を継続する。次にステップ202において再
び高負荷状態であるか否かが判断され、高負荷でないと
判断されれば、この制御を終了する。Next, at step 202, it is determined whether or not the high load state continues. If it is determined that the load is not high, this control ends. On the other hand, if it is determined in step 102 that the vehicle is in a high load state,
The operation of opening the auxiliary intake valve in the latter half of the exhaust stroke and the latter half of the intake stroke is continued. Next, in step 202, it is determined again whether or not the load is high, and if it is determined that the load is not high, the control is terminated.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、吸気系が
分割されて副吸気系の圧力と吸気時期を主吸気系と異な
るように作動させることができるので、燃焼改善及び吸
気の体積効率の向上が達成される。As described above, according to the present invention, the intake system is divided and the pressure and intake timing of the sub intake system can be made different from those of the main intake system. Increased efficiency is achieved.
【0080】また副吸気弁は停止機構を有するので、低
温時や高負荷時等の必要時にのみ、副吸気弁を開弁する
ことで、余分なNOxの発生量を減らすことができる。Further, since the auxiliary intake valve has a stop mechanism, the amount of unnecessary NOx can be reduced by opening the auxiliary intake valve only when necessary, such as when the temperature is low or when the load is high.
【図1】本発明の内燃機関の概略構成を示す全体側面図
である。FIG. 1 is an overall side view showing a schematic configuration of an internal combustion engine of the present invention.
【図2】本発明の内燃機関の概略構成を示す全体平面図
である。FIG. 2 is an overall plan view showing a schematic configuration of an internal combustion engine of the present invention.
【図3】副吸気弁の電磁駆機構の構造を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view showing a structure of an electromagnetic drive mechanism of a sub intake valve.
【図4】ECUの内部構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.
【図5】本発明の他の実施の形態に係る内燃機関の概略
構成を示す全体平面図である。FIG. 5 is an overall plan view showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to another embodiment of the present invention.
【図6】吸気弁、副吸気弁及び排気弁の開閉時期を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing opening / closing timings of an intake valve, a sub intake valve, and an exhaust valve.
【図7】コールド時の副吸気弁の開弁制御のフローチャ
ート図である。FIG. 7 is a flowchart of valve opening control of a sub intake valve at the time of cold.
【図8】高負荷時の副吸気弁の開弁制御のフローチャー
ト図である。FIG. 8 is a flowchart of valve opening control of a sub intake valve under a high load.
1・・・内燃機関 2・・・気筒 3・・・ピストン 4・・・クランクシャフト 6・・・点火栓 7a、7b・・・吸気ポート 8a・・・排気ポート 9・・・燃料噴射弁 13・・・クランクポジションセンサ 40・・・ECU 70a・・・主吸気弁 70b・・・副吸気弁 80・・・排気弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Piston 4 ... Crankshaft 6 ... Spark plug 7a, 7b ... Intake port 8a ... Exhaust port 9 ... Fuel injection valve 13 ... Crank position sensor 40 ... ECU 70a ... Main intake valve 70b ... Sub intake valve 80 ... Exhaust valve
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02B 37/00 302 F02B 37/00 302A Fターム(参考) 3G005 GB17 GD07 GD14 HA08 HA09 JA53 3G018 AA05 AB07 AB08 AB09 AB11 CA16 DA34 DA36 DA38 DA41 DA48 DA51 EA02 EA11 EA16 EA17 FA01 FA02 FA07 FA08 FA12 FA22 GA06 GA08 3G092 AA01 AA05 AA11 AA13 AA18 AB02 CB02 DA01 DA05 DA07 DA09 DA11 DA14 DB02 DB03 DC03 DG02 DG05 DG09 EA26 EA27 FA02 FA16 FA17 FA18 FA24 GA01 GA06 HA01Z HA05Z HA06Z HA13X HE03Z HE08Z HF08Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02B 37/00 302 F02B 37/00 302A F-term (Reference) 3G005 GB17 GD07 GD14 HA08 HA09 JA53 3G018 AA05 AB07 AB08 AB09 AB11 CA16 DA34 DA36 DA38 DA41 DA48 DA51 EA02 EA11 EA16 EA17 FA01 FA02 FA07 FA08 FA12 FA22 GA06 GA08 3G092 AA01 AA05 AA11 AA13 AA18 AB02 CB02 DA01 DA05 DA07 DA09 DA11 DA14 DB02 DB03 DC03 DG02 FG05 FA17 GA02 FA05 GA17 FA26 HA05Z HA06Z HA13X HE03Z HE08Z HF08Z
Claims (3)
も一つは主吸気弁により開閉される主吸気系の吸気ポー
トであり、この主吸気系の吸気ポートには燃料供給装置
を設置し、他の少なくとも一つは副吸気弁により開閉さ
れる副吸気系の吸気ポートであり、この副吸気系の吸気
ポートは過給器を備えた加圧空気供給通路に接続され、
前記副吸気弁は排気行程後半又は/及び吸気行程後半に
開弁されると共に、停止機構によって作動を停止するこ
とができることを特徴とする分割吸気系を備えた内燃機
関。A plurality of intake ports are provided, at least one of which is a main intake system intake port that is opened and closed by a main intake valve, and a fuel supply device is installed in the main intake system intake port. At least one other is an intake port of a secondary intake system that is opened and closed by a secondary intake valve, and the intake port of the secondary intake system is connected to a pressurized air supply passage including a supercharger,
An internal combustion engine having a split intake system, wherein the auxiliary intake valve is opened in the latter half of the exhaust stroke and / or the latter half of the intake stroke, and can be stopped by a stop mechanism.
状態が重複しないように開弁時期が設定されている請求
項1に記載の分割吸気系を備えた内燃機関。2. The internal combustion engine having a split intake system according to claim 1, wherein the main intake valve and the exhaust valve have valve opening timings set so that the valve opening states do not overlap each other.
弁機構を備えた請求項1または2に記載の分割吸気系を
備えた内燃機関。3. An internal combustion engine having a split intake system according to claim 1, further comprising a variable valve mechanism for adjusting the opening / closing timing of said auxiliary intake valve.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000112661A JP2001295673A (en) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Internal combustion engine having split intake system |
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JP2000112661A JP2001295673A (en) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | Internal combustion engine having split intake system |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012007556A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Aisin Seiki Co Ltd | Premixed compression ignition type internal combustion engine |
US9874182B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-01-23 | Chris P. Theodore | Partial forced induction system |
JP2021008874A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 株式会社Subaru | Engine system |
-
2000
- 2000-04-13 JP JP2000112661A patent/JP2001295673A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012007556A (en) * | 2010-06-25 | 2012-01-12 | Aisin Seiki Co Ltd | Premixed compression ignition type internal combustion engine |
US9874182B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-01-23 | Chris P. Theodore | Partial forced induction system |
US10190547B2 (en) | 2013-12-27 | 2019-01-29 | Chris P. Theodore | Partial forced induction system |
JP2021008874A (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-28 | 株式会社Subaru | Engine system |
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