JP2007056701A - Spark ignition four-cycle engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は火花点火式4サイクルエンジンに関し、特に、予混合圧縮自己着火燃焼(HCCI:Homogeneous−Charge Compression−Ignition combustion。この明細書で「圧縮自己着火」という)を行わせる運転モードと火花点火を行わせる運転モードとを有する火花点火式4サイクルエンジンに関するものである。 The present invention relates to a spark ignition type four-cycle engine, and more particularly, to an operation mode and spark ignition for performing premixed compression auto-ignition combustion (HCCI: “Compression self-ignition” in this specification). The present invention relates to a spark ignition type four-cycle engine having an operation mode to be performed.
一般に、内部EGRガスを用いて、混合気の着火性を向上し、排気性能を高めるに当たり、広い運転領域で必要なEGR率を確保する技術が知られている(例えば特許文献1)。この先行技術に係る構成では、吸気行程の中で排気バルブを開き、いわゆる内部EGRを実現するようにしている。
ところで、内部EGRガスを利用したエンジンの性能をトータルに向上するに当たり、圧縮自己着火運転領域において、低負荷側では、失火を防止し、高負荷側では、ノッキングを防止することが要請される。しかしながら、特許文献1の構成では、運転状態の判定に基づいて、内部EGRの開弁タイミングを調整していたに過ぎなかったので、負荷領域に応じて圧縮自己着火性能を向上させたり、ノッキングを防止したりすることができなかった。 By the way, in order to improve the performance of the engine using the internal EGR gas in total, in the compression self-ignition operation region, it is required to prevent misfire on the low load side and to prevent knocking on the high load side. However, in the configuration of Patent Document 1, only the valve opening timing of the internal EGR is adjusted based on the determination of the operation state, so that the compression self-ignition performance is improved according to the load region, or knocking is performed. It was not possible to prevent.
特に、単に吸気行程で排気ポートの再開弁動作を行うだけでは、既燃ガスが燃焼室の点火プラグ回りに偏在した状態で筒内が成層化するため、圧縮自己着火が困難になるという不具合があった。 In particular, simply performing the reopening valve operation of the exhaust port in the intake stroke causes the problem that compression self-ignition becomes difficult because the inside of the cylinder is stratified in a state where burned gas is unevenly distributed around the ignition plug of the combustion chamber. there were.
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、エンジンの運転負荷領域に応じて好適な圧縮自己着火性能を発揮することのできる火花点火式4サイクルエンジンを提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a spark ignition type four-cycle engine capable of exhibiting a suitable compression self-ignition performance in accordance with an engine operating load region.
上記課題を解決するために、本発明は、頂部に燃焼室を形成する気筒と、前記燃焼室の中央部分に配置された点火プラグと、この点火プラグを中心として、気筒の前後軸線に対し、それぞれ反対側に配置された複数の吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポート毎に設けられた吸気弁および排気ポート毎に設けられた排気弁とを備え、エンジンの所定運転領域において、複数の排気ポートのうち、一つの排気ポートの開口を吸気行程で開く再開弁動作により筒内に既燃ガスを還流させ、圧縮自己着火運転を行うようにした火花点火式4サイクルエンジンであって、エンジンの運転状態を判定する運転状態判定手段と、運転状態判定手段の判定に基づいて、吸気ポートおよび排気ポートの開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段とを備え、弁開閉制御手段は、吸気行程で開く吸気ポートを吸気下死点よりも前で閉じるとともに、前記所定運転領域において、低負荷側では、前記一つの排気ポートの再開弁動作によって生成する旋回流を弱める向きに吸気を流出する吸気ポートのみを開き、高負荷側では、複数の吸気ポートを開くように吸気弁および排気弁を制御するものであることを特徴とする火花点火式4サイクルエンジンである。この態様では、エンジンの所定の運転領域で、吸気弁が吸気行程で開く吸気ポートを吸気下死点よりも前で閉じるとともに、排気弁が吸気行程で再開弁動作することにより、筒内に既燃ガスが還流し、所定の方向にスワールを形成しようとする。ここで、本態様では、前記所定の運転領域において、低負荷側では、排気弁によるスワールを乱す方向に新気を筒内に導入することになるので、新気と既燃ガスとの混合が促進される。この結果、筒内全体の温度が速やかに上昇し、リーンな状態で燃え残りのない圧縮自己着火を確実に行わせることが可能になる。他方、高負荷側では、複数の吸気ポートが開くことによって、吸気行程初期に新気が比較的強いスワールを形成しながら筒内に導入されるため、排気弁の再開弁動作によって既燃ガスが導入された後も、新気が燃焼室の点火プラグ回りに偏在した状態で成層化が促進される。この結果、ノッキングが防止される。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylinder that forms a combustion chamber at the top, a spark plug that is disposed in the center of the combustion chamber, and a longitudinal axis of the cylinder centered on the spark plug. A plurality of intake ports and exhaust ports arranged on opposite sides, and an intake valve provided for each intake port and an exhaust valve provided for each exhaust port, and a plurality of exhaust ports in a predetermined operating region of the engine Among these, a spark ignition type four-cycle engine in which the burned gas is recirculated into the cylinder by a resuming valve operation that opens one exhaust port opening in an intake stroke, and a compression self-ignition operation is performed. Operating state determining means for determining the state, and valve opening / closing control means for controlling the opening / closing timing of the intake port and the exhaust port based on the determination of the operating state determining means, The closing control means closes the intake port that opens in the intake stroke before the intake bottom dead center, and weakens the swirl flow generated by the restart valve operation of the one exhaust port in the predetermined operating region on the low load side. The spark ignition type four-cycle engine is characterized in that only the intake port that flows out the intake air in the direction is opened, and the intake valve and the exhaust valve are controlled to open a plurality of intake ports on the high load side. In this mode, in a predetermined operating region of the engine, the intake port that the intake valve opens in the intake stroke is closed before the intake bottom dead center, and the exhaust valve is restarted in the intake stroke, so that The fuel gas recirculates and tries to form a swirl in a predetermined direction. Here, in this aspect, in the predetermined operating region, on the low load side, fresh air is introduced into the cylinder in a direction that disturbs the swirl by the exhaust valve. Promoted. As a result, the temperature in the entire cylinder rises quickly, and it is possible to reliably perform the compression self-ignition without remaining unburned in a lean state. On the other hand, on the high load side, when a plurality of intake ports are opened, fresh air is introduced into the cylinder while forming a relatively strong swirl at the beginning of the intake stroke. Even after being introduced, stratification is promoted with fresh air unevenly distributed around the ignition plug of the combustion chamber. As a result, knocking is prevented.
好ましい態様において、前記弁開閉制御手段は、所定の運転領域において、低負荷側では、再開弁動作を行っている排気弁と隣り合う吸気弁を開くものである。この態様では、吸気行程で導入された新気と再開弁動作によって導入された既燃ガスとが筒内で衝突し、新気と既燃ガスとの混合が一層促進される。 In a preferred aspect, the valve opening / closing control means opens an intake valve adjacent to the exhaust valve performing the restart valve operation on a low load side in a predetermined operation region. In this aspect, the fresh air introduced in the intake stroke and the burned gas introduced by the restart valve operation collide in the cylinder, and the mixing of the fresh air and the burned gas is further promoted.
好ましい態様において、各吸気ポートは、開口部近傍のスロート軸線が、平面視において、気筒の前記前後軸線と交差する方向に沿って平行に形成されているとともに、前記低負荷側で開弁される吸気ポートは、当該スロート軸線の下流側に行くに連れて気筒の平面で左右方向の接線に近い方向に向くように設定され、再開弁動作を行う排気ポートは、この吸気ポートと左右に隣り合うものである。この態様では、吸気ポートからの新気と既燃ガスとが、排気スワールの上流側で衝突し、新気と既燃ガスとの混合が一層促進されることになる。 In a preferred embodiment, each intake port has a throat axis in the vicinity of the opening formed in parallel along a direction intersecting with the longitudinal axis of the cylinder in a plan view, and is opened on the low load side. The intake port is set to face in the direction close to the tangential line in the left-right direction on the plane of the cylinder as it goes downstream of the throat axis, and the exhaust port that performs the restart valve operation is adjacent to the intake port on the left and right Is. In this aspect, fresh air and burned gas from the intake port collide on the upstream side of the exhaust swirl, and mixing of fresh air and burned gas is further promoted.
好ましい態様において、点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段を設け、前記点火制御手段は、エンジンの前記所定の運転領域において、高負荷側では、着火時期の前に点火を実行するように点火プラグを制御するものである。この態様では、高負荷側では、複数の吸気ポートが開くことによって、吸気行程初期に新気が比較的強いスワールを形成しながら筒内に導入されるため、排気弁の再開弁動作によって既燃ガスが導入された後も、新気が燃焼室の点火プラグ回りに偏在した状態で成層化が促進される。そのため、着火時期の前に点火が実行されることにより、ノッキングを回避しつつも確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。 In a preferred embodiment, ignition control means for controlling the ignition timing of the ignition plug is provided, and the ignition control means performs ignition so that ignition is performed before the ignition timing on the high load side in the predetermined operating region of the engine. It controls the plug. In this mode, on the high load side, since a plurality of intake ports are opened, fresh air is introduced into the cylinder while forming a relatively strong swirl at the beginning of the intake stroke. Even after the gas is introduced, stratification is promoted with fresh air unevenly distributed around the ignition plug of the combustion chamber. Therefore, by performing ignition before the ignition timing, it is possible to reliably ignite the air-fuel mixture in the cylinder while avoiding knocking.
以上説明したように、本発明によれば、低負荷側では、新気と既燃ガスとの混合を促進し、リーンな状態で燃え残りのない圧縮自己着火を確実に行わせることが可能になるとともに、高負荷側では、新気が燃焼室の点火プラグ回りに偏在した状態で成層化するのを促進し、ノッキングを防止することが可能になる結果、エンジンの運転負荷領域に応じて好適な圧縮自己着火性能を発揮することができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present invention, on the low load side, mixing of fresh air and burned gas is promoted, and it is possible to reliably perform compression self-ignition without remaining unburned in a lean state. In addition, on the high load side, it is possible to promote the stratification in a state in which fresh air is unevenly distributed around the ignition plug of the combustion chamber and to prevent knocking, which is suitable according to the operating load region of the engine. It has a remarkable effect that it can exhibit a good compression self-ignition performance.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の一形態に係る火花点火式4サイクルエンジン10の概略構成を示す構成図であり、図2は図1に係るエンジン本体20の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁40および排気弁60等の構造を示す断面略図である。また図3はエンジン本体20の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁40および排気弁60等の構造を示す平面略図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a spark ignition type four-
これらの図において、図示の火花点火式4サイクルエンジン10のエンジン本体20は、クランクシャフト21を回転自在に支持するシリンダブロック22と、シリンダブロック22の上部に配置されたシリンダヘッド23とを一体的に有している。
In these drawings, the
シリンダブロック22およびシリンダヘッド23には、複数の気筒24が設けられている。各気筒24には、クランクシャフト21に連結されたピストン25と、ピストン25が気筒24内に形成する燃焼室26とが公知の構成と同様に設けられている。なお、シリンダブロック22には、クランクシャフト21の回転角(クランク角)を検出するクランク角センサ27が設けられている。
The
各燃焼室26の側部には、当該燃焼室26に直接燃料を噴射する燃料噴射弁28が設けられている。また、各燃焼室26の頂部には、点火プラグ29が装備され、そのプラグ先端が燃焼室26内に臨んでいる。点火プラグ29には、電子制御による点火タイミングのコントロールが可能な点火回路29aが接続されている。
A
エンジン本体20は、当該気筒24内に対して新気を供給する吸気システム30と、気筒24の燃焼室26で燃焼した既燃ガスを排気する排気システム50とを有している。
The
吸気システム30は、新気を気筒24内に供給するための吸気管31と、この吸気管31の下流側に連通するインテークマニホールド32を備え、このインテークマニホールド32はサージタンクから分岐してそれぞれ対応する気筒24に接続される分岐吸気管33を備えている。図示の実施形態において、各気筒24には、2つ一組の吸気ポート24aが形成されており(図1参照)、前記分岐吸気管33の下流端は、各気筒24の吸気ポート24aに対応して二股に形成されている。
The
図3を参照して、各気筒24に設けられた各吸気ポート24aの下流端におけるスロート部は、何れも点火プラグ29を中心として、気筒24の前後方向の軸線Lに沿って並んでいる。さらに本実施形態において、各吸気ポート24aの下流端近傍のスロート部は、当該スロート軸線LINが、下流端が後方から前方へ斜めに延びて軸線Lと交差するように形成されている。このため、各吸気ポート24a、24aから導入された新気は、図において、反時計回り方向にスワールを形成するように構成されている。
Referring to FIG. 3, the throat portions at the downstream ends of the
図1、図2を参照して、吸気システム30の吸気管31には、エアフローセンサ34が設けられている。さらに吸気管31には、吸気流量を調節するスロットル弁35が設けられている。このスロットル弁35は、アクチュエータ36によって開閉駆動されるように構成されている。
With reference to FIGS. 1 and 2, an
各気筒24に設けられた各吸気ポート24aには吸気弁40が設けられ、図示の実施形態では吸気ポートに対応して気筒毎に2つずつの吸気弁40が設けられている。各吸気弁40は、動弁機構41のカムシャフト41aによって駆動される構成になっている。この動弁機構41は、OCV(Oil Control Valve System)等で構成されるVCT(Variable Camshaft Timing Mechanisum)42を有しているが、その構成自体は公知であるため、詳細な説明は省略する。
Each
図3に示すように、前後一対の吸気弁40において、前方の吸気弁40には、公知のタペット61が設けられ、このタペット61が動弁機構41のカムシャフト41aに固定された吸気カム43aに駆動されるように構成されている。他方、後方の吸気弁40には、詳しくは後述するようにロストモーション機能を有する弁動作切換機構70が設けられている。
As shown in FIG. 3, in the pair of front and
次に、排気システム50は、各気筒24に2つ一組で形成された排気ポート24bに接続された二股状の分岐排気管51を下流排出側で集合させたエキゾーストマニホールド52と、このエキゾーストマニホールド52の下流側集合部に接続されて、エキゾーストマニホールド52から既燃ガスを排出する排気管53とを有している。
Next, the
上記各排気ポート24bには排気弁60が設けられている。
Each
図3を参照して、この排気弁60も、一つの気筒24に対し、2つ一組で装備されている。各排気弁60は、動弁機構62によって駆動されるようになっている。この動弁機構62は、排気弁60を排気行程での開弁動作のほかに吸気行程で再度開弁させる再開弁動作を可能にするように構成されている。
Referring to FIG. 3, the
すなわち、上記動弁機構62は、伝動機構64と、伝動機構64を介しクランクシャフト21の駆動力で駆動されるカムシャフト62aとを備え、一方の排気弁60に対し、異なる位相で排気弁60を駆動する二組の排気カム62b、62cがカムシャフト62aに設けられるとともに、これらの排気カム62b、62cと一方の排気弁60との間に弁動作切換機構70が設けられている。本実施形態において、弁動作切換機構70が設けられる排気弁60は、図3に示すように、前後方向において、前側の排気弁60であり、後ろ側の排気弁60については、再開弁動作しないように構成されている。そして、この弁動作切換機構70により、排気カム62b、62cの両方の駆動を排気弁60に伝える状態と一方の排気カム62bの駆動のみを排気弁60に伝える状態とに切換可能となっている。二組の排気カム62b、62cのうちの一方は、排気行程において気筒24内の既燃ガスを排出するために排気弁60を開く第1排気カム62bであり、他方は、後述する吸気行程で排気弁60を再度開いて、筒内に既燃ガスを還流させる第2排気カム62cである。本実施形態では、第1排気カム62bは2つ一組の対をなしており、第2排気カム62cはカムシャフト62aの軸方向において第1排気カム62b、62b間に配置されている(図5参照)。
That is, the
排気システム50に設けられた弁動作切換機構70の具体的構造を、図4〜図6によって説明する。
A specific structure of the valve
図4は排気システム50に設けられた弁動作切換機構70の分解斜視図、図5は同弁動作切換機構70の正面断面図、図7は同弁動作切換機構70の平面断面図である。
4 is an exploded perspective view of the valve
これらの図を参照して、弁動作切換機構70は、第2排気カム62cが排気弁60のステム60aを押し下げる機能をON/OFFするいわゆるロストモーションを実現するためのものであり、図示の例では、タペット型のもので具体化されている。
Referring to these drawings, the valve
すなわち、この弁動作切換機構70は、矩形のハウジング71と、ハウジング71内に昇降可能に収容され、前記排気弁60のステム60aの端部に固定されるサイドタペット72と、サイドタペット72に対し、当該サイドタペット72と相対変位可能に組み付けられ、センタタペット73とを有している。そして、上記サイドタペット72に第1排気カム62bが当接し、センタタペット73に第2排気カム62cが当接している。
That is, the valve
サイドタペット72は、略円筒形に形成されており、平面でみて前記カムシャフト62aと直交する直径方向に収容凹部72aを形成している。収容凹部72aの両側の壁部72bには、前記カムシャフト62aと平行な挿通孔72cが形成されている。各挿通孔72cには、有底のスリーブ状ホルダ75a、75bが、それぞれ開口部を対向させた姿勢で固定されている。一方のスリーブ状ホルダ75aの外側には軸受76が固定され、その軸受76に保持された転動体76aが、ハウジング71の内壁に形成された縦溝71aに転がり接触している。これにより、サイドタペット72は、周方向の回動が規制された状態で、軸方向(排気弁60を開閉する方向)沿いに移動可能になっている。サイドタペット72の下部には、バルブスプリング60dを受けるスプリングシート72dが固定されている。
The
他方、センタタペット73は、平面でみて前記サイドタペット72の収容凹部72aの輪郭に沿う「I」字形の構造体であり、前記収容凹部72aと、ハウジング71に設けられた係止部に規定されたストロークSにおいて、サイドタペット72に対し相対的に昇降可能に組み付けられ、前記排気カム62cに臨んでいる。
On the other hand, the
センタタペット73は、サイドタペット72の収容凹部72aの底部に配置された一対のコイルばね77によって、常時、排気カム62cの方へ付勢されている。このコイルばね77は、バルブスプリング60dよりも付勢力が充分小さくなるよう、ばね係数が設定されている。このため、自由状態において、サイドタペット72の壁部72bの上面と、センタタペット73の上面とは、図5に示すように面一になっている。センタタペット73には、上記自由状態において前記挿通孔72cと同心に連通するピン孔73aが穿設されている。このピン孔73aには、ピンユニット78が収容されている。
The
ピンユニット78は、一方のスリーブ状ホルダ75aの内に出没可能に設けられたロックプランジャ78aと、このロックプランジャ78aとスリーブ状ホルダ75aの間に介装されるコイルばね78bと、ロックプランジャ78aのコイルばね78bと反対側に同心に配置されたロックピン78cと、ロックピン78cを前記ロックプランジャ78a側に駆動するために他方のスリーブ状ホルダ75b内に進退可能に収容されるロック解除プランジャ78dと、ロックピン78cを支持するためにピン孔73aの両開口端に固定される一対のブッシュ78e、78fと、ロックピン78cの略中央部に一体形成されたフランジ78gと軸受76の配置されている側のブッシュ78eとの間に介装されて、フランジ78gを介し、ロックピン78cをロック解除プランジャ78d側へ付勢するコイルばね78hとを有している。自由状態において、ロックプランジャ78aおよびロックピン78cは、それぞれ壁部72bと、センタタペット73との間に介在し、センタタペット73をサイドタペット72にロックした状態になる。この状態では、サイドタペット72が第1排気カム62bに駆動されたときに排気弁60を開作動するとともに、センタタペット73が第2排気カム62cに駆動されたときもサイドタペット72を介して排気弁60を開作動することになる。
The
また、軸受76が設けられた側とは反対側において、壁部72bとこれに固定されたスリーブ状ホルダ75bとには、作動油回路PHが形成されている。そして、後述するECU100の制御によって、この作動油回路PHに作動油回路79から作動油が供給されると、ロック解除プランジャ78dが、図5、図6の左側に駆動されて、ロックピン78cを壁部72bからセンタタペット73へ押込み、これと同時にロックプランジャ78aも対応する壁部72b内に押込まれ、これらの部材によるロックが解除される。このロック解除状態において、センタタペット73が第2排気カム62cに駆動されると、センタタペット73は、サイドタペット72の収容凹部72a内で昇降し、その力は、コイルばね77に吸収されて排気弁60には伝達されなくなる。これにより、サイドタペット72が第1排気カム62bに駆動されたときにのみ排気弁60が開作動して、第2排気カム62cによる排気弁60の開作動(吸気行程での排気弁の再開弁動作)を停止させることが可能になる。作動油回路79には、電磁弁79aが設けられており、この電磁弁79aは、制御装置としてのECU100によって制御されるようになっている。
Further, on the side opposite to the side where the
本実施形態では、図1に示すように、作動油回路79および電磁弁79aを設けて、排気システム50の弁動作切換機構70を作動させることができるようになっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
また、吸気システム30に設けた弁動作切換機構70は、図4〜図6で説明した弁動作切換機構70と原理的には全く同様のものであり、吸気カム43aは、第2排気カム62cに相当する位置に設けられ、所定のタイミングでロストモーションするように構成されている。そして、吸気カム43aのロストモーションは、図1に示したように、作動油回路179および電磁弁179aを駆動することにより、制御されるものである。
Further, the valve
次に、火花点火式4サイクルエンジン10には、ECU100が設けられている。
Next, the spark ignition type four-
図1に示すように、ECU100は、CPU101、メモリ102、インターフェース103並びにこれらのユニット101〜103を接続するバス104を有している。
As shown in FIG. 1, the
ECU100のメモリ102には、制御マップやデータ並びにプログラムが記憶されており、CPU101がこれら制御マップやデータ並びにプログラムを実行することによって、図2に示すように、エンジン回転数およびエンジン負荷等の運転状態を判定する運転状態判定手段110と、判定された運転状態に応じてエンジンの燃焼を制御する燃焼制御手段120と、判定された運転状態に応じてスロットル弁35を制御するスロットル弁制御手段140とを機能的に有している。
The
上記燃焼制御手段120は、吸気システム30の動弁機構41に設けられたVCT42の電磁弁を制御するVCT制御手段121と、吸排気システム30、50に設けた電磁弁179a、79aを駆動制御することにより、吸気弁40および排気弁60に対して設けられた弁動作切換機構70を切換制御する弁開閉制御手段123と、点火プラグ29による点火を制御する点火制御手段124とを含んでいる。
The combustion control means 120 drives and controls the VCT control means 121 that controls the electromagnetic valve of the
ECU100には、入力要素として、クランク角センサ27、エアフローセンサ34、アクセル開度センサ66等の各種検出手段が接続されている。他方、制御要素として、スロットル弁35のアクチュエータ36、動弁機構41のVCT42に設けられた電磁弁、各弁動作切換機構70を駆動する作動油回路79、179の電磁弁79a、179a、点火プラグ29による点火をコントロールする点火回路29a、燃料噴射弁28等が接続されている。
Various detection means such as a
次に、ECU100に記憶されている制御特性について説明する。
Next, the control characteristics stored in the
図7は、上記ECU100の燃焼制御手段120による運転状態に応じた制御を行うための運転領域設定の一例を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of operation region setting for performing control according to the operation state by the combustion control means 120 of the
同図に示すように、ECU100に設定されている運転領域としては、いわゆる圧縮自己着火運転(図中にHCCIと表記)を行う領域Aと、火花点火運転(図中にSIと表記)を行う領域Bとが設定されている。圧縮自己着火運転の領域Aは、エンジン回転数neが比較的低い低中回転領域において、所定のエンジン負荷以下の領域となっている。また、火花点火運転の領域Bは、圧縮自己着火運転の領域A以外の領域、つまり高回転側および高負荷側の領域である。
As shown in the figure, as an operation region set in the
ECU100の運転状態判定手段110は、クランク角センサ27やアクセル開度センサ66等から、エンジンの運転状態を検出し、運転状態が上記領域A,Bの何れにあるかを判定する機能を奏するものである。
The operation state determination means 110 of the
燃焼制御手段120のVCT制御手段121は、運転状態判定手段110の判定に基づき、吸気弁40および排気弁60の開弁タイミングを個別に進角または遅角するように、動弁機構41や動弁機構62の電磁弁を制御する機能を奏するものである。
The VCT control means 121 of the combustion control means 120 is based on the determination of the operating state determination means 110, so that the
弁開閉制御手段123は、運転状態判定手段110の判定に基づき、作動油回路79、179に設けた電磁弁79a、179aを操作して、表1に示すように、吸気弁40および排気弁60の開弁動作を制御する機能を奏するものである。
The valve opening / closing control means 123 operates the
図8はエンジン本体の一つの気筒における再開弁動作時の新気および既燃ガスの流れを示す平面略図であり、(A)が低負荷時(B)が高負荷時である。また、図9は圧縮自己着火運転時のクランク角度と筒内温度を示すタイミングチャートである。 FIG. 8 is a schematic plan view showing the flow of fresh air and burned gas during the restart valve operation in one cylinder of the engine body, where (A) is a low load and (B) is a high load. FIG. 9 is a timing chart showing the crank angle and the in-cylinder temperature during the compression self-ignition operation.
図8(A)および図9を参照して、まず、運転状態が図7のAの状態、すなわち、圧縮自己着火運転領域にある場合において、運転状態判定手段110が低負荷側の運転領域であると判定した場合、弁開閉制御手段123は、作動油回路79の作動油をドレンし、前側の排気弁60が再開弁動作を実行するようにするとともに、作動油回路179に作動油を供給し、後ろ側の吸気弁40がロストモーションによって吸気行程においても閉弁したままの状態に維持するように制御する。
Referring to FIGS. 8A and 9, first, when the operation state is the state of FIG. 7A, that is, in the compression self-ignition operation region, the operation state determination means 110 is in the low load side operation region. When it is determined that there is, the valve opening / closing control means 123 drains the hydraulic oil of the
この結果、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、低負荷側では、吸気行程で前側の吸気弁40が開き、矢印INFで示したように、新気が気筒24内に導入された状態で、前側の排気弁60が再開弁動作を行う。この結果、再開弁動作によって矢印EXFで示す方向に生じようとする排気スワールは、新気の流れと衝突することにより乱されるので、新気と既燃ガスとが効率よく混合され、筒内の新気と既燃ガスとが均質な状態になる。このため、排気弁60の再開弁動作による内部EGR率が比較的低くても、低負荷時における気筒24の筒内温度が速やかに上昇し、リーンな状態を維持しつつ、圧縮自己着火を確実に実現することが可能になる。
As a result, in the compression-ignition operation region A, in the low load side, open front side of the
図8(B)および図9を参照して、圧縮自己着火運転領域にある場合において、運転状態判定手段110が高負荷側の運転領域であると判定した場合、弁開閉制御手段123は、両作動油回路79、179の作動油をドレンし、前側の排気弁60が再開弁動作を実行するようにするとともに、後ろ側の吸気弁40も前側の吸気弁40とともに吸気行程において開弁するように制御する。
Referring to FIGS. 8B and 9, when in the compression self-ignition operation region, when the operation
この結果、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、高負荷側では、吸気行程で前後両側の吸気弁40が開き、矢印INFで示したように、新気が気筒24内に導入されるため、比較的強い吸気スワールINSが筒内に生成される。この状態で、前側の排気弁60が再開弁動作を行う結果、再開弁動作によって矢印EXFで示す方向に生じようとする排気スワールは、新気の強い流れと衝突して乱されることにより、新気が燃焼室26の点火プラグ29回りに偏在した状態で成層化が促進されることになる。このため、内部EGRによって、過度に筒内温度が上昇し、ノッキングが生じるのを防止することが可能になる。
In this result, the compression-ignition operation region A, the high load side, open on both sides of the
点火制御手段124は、運転状態判定手段110の判定に基づき、所定のタイミングで点火回路29aを駆動し、点火プラグ29による点火を実行させるものである。本実施形態においては、火花点火運転領域Bにおける通常の火花点火の他、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、高負荷側の運転領域にあるときには、圧縮自己着火が始まる前に点火プラグ29を駆動させ、いわゆる着火アシストを実行するように構成されている。
The
上述したように、高負荷側では、吸気行程で前後両側の吸気弁40が開き、図8(B)の矢印INFで示したように、新気が気筒24内に導入されるため、比較的強い吸気スワールINSが筒内に生成される。この状態で、前側の排気弁60が再開弁動作を行う結果、新気が燃焼室26の点火プラグ29回りに偏在した状態で成層化が促進されることになる。このため、ノッキングを防止しつつ、点火プラグ29の稼働による着火アシストを確実に実行することが可能になる。
As described above, in the high load side, open on both sides of the
スロットル弁制御手段140は、運転状態判定手段110の判定に基づき、アクチュエータ36を駆動してスロットル弁35の開弁量を制御するように構成されている。
The throttle valve control means 140 is configured to drive the
以上説明したように本実施形態では、エンジン10の所定の運転領域、すなわち、圧縮自己着火運転領域Aで吸気弁40が吸気行程で開く吸気ポート24aを吸気下死点よりも前で閉じるとともに排気弁60が吸気行程で再開弁動作することにより、筒内に既燃ガスが還流し、図8(A)(B)の矢印EXFで示す所定の方向にスワールを形成しようとする。ここで、本実施形態では、前記圧縮自己着火運転領域Aにおいて、低負荷側では、図8(A)の矢印INFで示すように、排気弁60によるスワールを乱す方向に新気を筒内に導入することになるので、新気と既燃ガスとの混合が促進される。この結果、筒内全体の温度が速やかに上昇し、リーンな状態で燃え残りのない圧縮自己着火を確実に行わせることが可能になる。他方、高負荷側では、前後両側の吸気ポート24aが開くことによって、図8(B)の矢印INSで示すように、吸気行程初期に新気が比較的強いスワールを形成しながら筒内に導入されるため、排気弁60の再開弁動作によって既燃ガスが導入された後も、新気が燃焼室26の点火プラグ29回りに偏在した状態で成層化が促進される。この結果、ノッキングが防止される。
As described above, in this embodiment, the
また本実施形態では、前記弁開閉制御手段123は、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、低負荷側では、再開弁動作を行っている排気弁60と隣り合う吸気弁40を開くものである。このため本実施形態では、吸気行程で導入された新気と再開弁動作によって導入された既燃ガスとが筒内で衝突し、新気と既燃ガスとの混合が一層促進される。
In the present embodiment, the valve opening / closing control means 123 opens the
また本実施形態では、各吸気ポート24aは、開口部近傍のスロート軸線LINが、平面視において、気筒24の前記前後軸線Lと交差する方向に沿って平行に形成されているとともに、前記低負荷側で開弁される吸気ポート24aは、当該スロート軸線LINの下流側に行くに連れて気筒24の周面に向かって近接している側に設定され、再開弁動作を行う排気ポート24bは、この吸気ポート24aと左右に隣り合うものである。このため本実施形態では、吸気ポート24aからの新気と既燃ガスとが、排気スワールの上流側で衝突し、新気と既燃ガスとの混合が一層促進されることになる。
In the present embodiment, each
また本実施形態では、点火プラグ29の点火時期を制御する点火制御手段124を設け、前記点火制御手段124は、エンジン10の前記圧縮自己着火運転領域Aにおいて、高負荷側では、着火時期の前に点火を実行するように、点火回路29aを介して点火プラグ29を制御するものである。このため本実施形態では、高負荷側において、新気が燃焼室26の点火プラグ29回りに偏在した状態で成層化が促進されることにより、点火プラグ29によるいわゆる着火アシストによって、ノッキングを回避しつつも確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。
In the present embodiment, ignition control means 124 for controlling the ignition timing of the
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 The above-described embodiments are merely examples of preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. It goes without saying that various modifications are possible within the scope of the claims of the present invention.
A 圧縮自己着火運転領域
B 火花点火運転領域
10 火花点火式4サイクルエンジン
20 エンジン本体
24 気筒
24a 吸気ポート
24b 排気ポート
25 ピストン
26 燃焼室
29 点火プラグ
30 吸気システム
40 吸気弁
50 排気システム
60 排気弁
70 弁動作切換機構(弁開閉制御手段の構成要素の一例)
79、179 作動油回路(弁開閉制御手段の構成要素の一例)
79a、179a 電磁弁(弁開閉制御手段の構成要素の一例)
101 CPU
110 運転状態判定手段
120 燃焼制御手段
121 VCT制御手段
123 弁開閉制御手段
124 点火制御手段
A Compression self-ignition operation region B Spark
79, 179 Hydraulic oil circuit (an example of components of valve opening / closing control means)
79a, 179a Solenoid valve (an example of components of valve opening / closing control means)
101 CPU
110 Operation state determination means 120 Combustion control means 121 VCT control means 123 Valve opening / closing control means 124 Ignition control means
Claims (4)
エンジンの運転状態を判定する運転状態判定手段と、
運転状態判定手段の判定に基づいて、吸気ポートおよび排気ポートの開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段と
を備え、弁開閉制御手段は、
吸気行程で開く吸気ポートを吸気下死点よりも前で閉じるとともに、前記所定運転領域において、低負荷側では、前記一つの排気ポートの再開弁動作によって生成する旋回流を弱める向きに吸気を流出する吸気ポートのみを開き、高負荷側では、複数の吸気ポートを開くように吸気弁および排気弁を制御するものである
ことを特徴とする火花点火式4サイクルエンジン。 A cylinder forming a combustion chamber at the top; a spark plug disposed in a central portion of the combustion chamber; and a plurality of intake ports disposed on opposite sides of the front and rear axes of the cylinder around the spark plug; An exhaust port, an intake valve provided for each intake port, and an exhaust valve provided for each exhaust port. In a predetermined operating region of the engine, an opening of one exhaust port of the plurality of exhaust ports is an intake stroke. A spark ignition type four-cycle engine in which the burned gas is recirculated into the cylinder by a restart valve operation opened at
An operating state determining means for determining the operating state of the engine;
Valve opening / closing control means for controlling the opening / closing timing of the intake port and the exhaust port based on the determination of the operating state determining means, and the valve opening / closing control means comprises:
The intake port that opens in the intake stroke is closed before the intake bottom dead center, and in the predetermined operating region, the intake air flows out in the direction of weakening the swirl flow generated by the restart valve operation of the one exhaust port in the predetermined operating region. The spark ignition type four-cycle engine is characterized in that the intake valve and the exhaust valve are controlled so as to open only a plurality of intake ports on the high load side.
前記弁開閉制御手段は、所定の運転領域において、低負荷側では、再開弁動作を行っている排気弁と隣り合う吸気弁を開くものであることを特徴とする火花点火式4サイクルエンジン。 The spark ignition type four-cycle engine according to claim 1,
The spark ignition type four-cycle engine characterized in that the valve opening / closing control means opens an intake valve adjacent to an exhaust valve performing a restart valve operation on a low load side in a predetermined operating region.
各吸気ポートは、開口部近傍のスロート軸線が、平面視において、気筒の前記前後軸線と交差する方向に沿って平行に形成されているとともに、前記低負荷側で開弁される吸気ポートは、当該スロート軸線の下流側に行くに連れて気筒の平面で左右方向の接線に近い方向に向くように設定され、再開弁動作を行う排気ポートは、この吸気ポートと左右に隣り合うものであることを特徴とする火花点火式4サイクルエンジン。 The spark ignition type four-cycle engine according to claim 1 or 2,
Each intake port has a throat axis in the vicinity of the opening formed in parallel in a direction intersecting the front and rear axis of the cylinder in plan view, and the intake port opened on the low load side is: The exhaust port that is set to face in the direction close to the tangent in the left-right direction on the plane of the cylinder as it goes downstream of the throat axis line, and that performs the restart valve operation, is adjacent to this intake port on the left and right This is a spark ignition type 4-cycle engine.
点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段を設け、前記点火制御手段は、エンジンの前記所定の運転領域において、高負荷側では、着火時期の前に点火を実行するように点火プラグを制御するものであることを特徴とする火花点火式4サイクルエンジン。 The spark ignition type four-cycle engine according to any one of claims 1 to 3,
Ignition control means for controlling the ignition timing of the ignition plug is provided, and the ignition control means controls the ignition plug so that ignition is executed before the ignition timing on the high load side in the predetermined operating region of the engine. A spark ignition type 4-cycle engine characterized by being a thing.
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Cited By (2)
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CN103016134A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 铃木株式会社 | Internal combustion engine |
CN112502841A (en) * | 2019-09-16 | 2021-03-16 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Method for controlling a switchable valvetrain mechanism |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11264319A (en) * | 1998-03-19 | 1999-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust control device for internal combustion engine |
JPH11294207A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2005330842A (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Toyota Industries Corp | Internal combustion engine |
-
2005
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11264319A (en) * | 1998-03-19 | 1999-09-28 | Nissan Motor Co Ltd | Exhaust control device for internal combustion engine |
JPH11294207A (en) * | 1998-04-03 | 1999-10-26 | Nissan Motor Co Ltd | Spark ignition type internal combustion engine |
JP2005330842A (en) * | 2004-05-18 | 2005-12-02 | Toyota Industries Corp | Internal combustion engine |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103016134A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-03 | 铃木株式会社 | Internal combustion engine |
JP2013072325A (en) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Suzuki Motor Corp | Internal combustion engine |
CN112502841A (en) * | 2019-09-16 | 2021-03-16 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Method for controlling a switchable valvetrain mechanism |
CN112502841B (en) * | 2019-09-16 | 2024-01-26 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Method for controlling a switchable valve mechanism |
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