JP2007064021A - Spark ignition type 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
特に、単に吸気行程で排気弁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ばかりでなく、点火プラグによって圧縮自己着火を促進するいわゆる着火アシストも困難になるという不具合があった。 In particular, simply performing the restart valve operation of the exhaust valve in the intake stroke will not only make compression self-ignition difficult because the inside of the cylinder will be stratified in a state where the burned gas is unevenly distributed around the ignition plug in the combustion chamber. Further, there has been a problem that so-called ignition assist that promotes compression self-ignition by the spark plug becomes difficult.
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、前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポートに設けられた吸気弁および排気ポート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、排気弁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、吸気弁および排気弁の開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段と、運転状態判定手段の判定に基づいて、点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、弁開閉制御手段は、前記所定の運転領域において、吸気行程の前期で開く吸気弁を吸気下死点よりも前で閉じるとともに、吸気弁を吸気行程の後期から圧縮行程の前期までの間に再開弁動作させ、再開弁動作する排気弁を、吸気弁の最初の開弁期間途中で開き、且つ再開弁動作する吸気弁の開弁期間途中で閉じるように吸気弁および排気弁を制御するものであり、前記点火制御手段は、前記所定の運転領域において、低負荷側では、予め想定されている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サイクルエンジンである。この態様では、エンジンの所定の運転領域で、吸気行程で開く吸気弁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、まず新気が筒内に導入され、次いで筒内に既燃ガスが還流する。この段階では、吸気行程で最初に開いた吸気弁からの新気の上層に既燃ガスが所定の方向にスワールを形成し、点火プラグ回りに偏在した状態で筒内が成層化する。ここで、本態様では、吸気行程の後期から圧縮行程の前期までの間に吸気弁が再開弁動作するとともに、再開弁動作する排気弁が、吸気弁の最初の開弁期間途中で開き、且つ再開弁動作する吸気弁の開弁期間途中で閉じるので、吸気弁の再開弁動作により、成層化した既燃ガスのさらに上層に新気が供給されて成層化し、点火プラグ回りに吸気弁の再開弁動作による新気が充満する。この結果、点火前に点火プラグが駆動されることにより、着火アシスト作用を奏し、筒内温度が低い状態であっても、比較的リーンな状態で確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。 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 disposed in a central portion of the combustion chamber, an intake port and an exhaust port that communicate with the combustion chamber, and an intake port An intake valve provided at the exhaust port and an exhaust valve provided at the exhaust port, and in a predetermined operating region of the engine, the burned gas is recirculated into the cylinder by a restart valve operation that opens the exhaust valve in the intake stroke, and compression self-ignition A spark ignition type four-cycle engine configured to operate, and controls opening / closing timings of an intake valve and an exhaust valve based on a determination of an operation state determination unit that determines an operation state of the engine and a determination of the operation state determination unit A valve opening / closing control means; and an ignition control means for controlling the ignition timing of the spark plug based on the determination of the operating state determination means. The valve opening / closing control means is provided in the predetermined operating region. The intake valve that opens in the first half of the intake stroke is closed before the intake bottom dead center, and the intake valve is restarted from the second half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. The intake valve and the exhaust valve are controlled so as to be opened during the initial valve opening period of the intake valve and closed during the valve opening period of the intake valve that performs the resuming valve operation. In the operating region, the spark ignition type four-cycle engine is characterized in that, on the low load side, the spark plug is controlled so as to execute ignition before an ignition timing assumed in advance. In this mode, in a predetermined operating region of the engine, the intake valve that is opened in the intake stroke is closed before the intake bottom dead center, and the exhaust valve is restarted in the intake stroke so that fresh air is first introduced into the cylinder. Then, the burned gas recirculates in the cylinder. At this stage, the burned gas forms a swirl in a predetermined direction in the upper layer of fresh air from the intake valve that is first opened in the intake stroke, and the cylinder is stratified in a state of being unevenly distributed around the spark plug. Here, in this aspect, the intake valve restarts during the period from the latter half of the intake stroke to the first half of the compression stroke, and the exhaust valve that performs the restart valve opens during the first valve opening period of the intake valve, and Since the intake valve that closes the valve is closed during the valve opening period, fresh air is supplied to the upper layer of the stratified burnt gas and stratified by the restart of the intake valve, and the intake valve restarts around the spark plug. The fresh air by valve operation fills up. As a result, the ignition plug is driven before ignition, thereby providing an ignition assist function, and even when the in-cylinder temperature is low, the air-fuel mixture in the cylinder can be reliably ignited in a relatively lean state. It becomes possible.
好ましい態様において、吸気ポートおよび吸気弁を複数組設け、前記弁開閉制御手段は、吸気行程で一の吸気弁が開き、別の吸気弁で再開弁動作が実行されるように吸気弁を制御するものである。この態様では、吸気弁の開弁タイミングを容易に多段化することが可能になる。 In a preferred aspect, a plurality of sets of intake ports and intake valves are provided, and the valve opening / closing control means controls the intake valves so that one intake valve is opened during an intake stroke and a restart valve operation is performed with another intake valve. Is. In this aspect, the opening timing of the intake valve can be easily multistaged.
好ましい態様において、前記点火プラグを中心として、気筒の前後軸線に対し、それぞれ反対側に吸気ポートおよび排気ポートを複数個配置し、吸気ポート毎に吸気弁を、排気ポート毎に排気弁をそれぞれ設け、前記弁開閉制御手段は、複数の排気弁のうちの一つに再開弁動作を実行させるとともに、前記所定の運転領域における最初の吸気開弁時期では、前記一つの排気弁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吸気弁のみ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。この態様では、前記所定の運転領域では、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、特に低負荷側では、筒内温度が速やかに上昇し、着火アシストの作用と相俟って、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。 In a preferred embodiment, a plurality of intake ports and exhaust ports are arranged on the opposite sides of the front and rear axis of the cylinder with the spark plug as the center, and an intake valve is provided for each intake port and an exhaust valve is provided for each exhaust port. The valve opening / closing control means causes one of the plurality of exhaust valves to perform the restart valve operation, and at the first intake valve opening timing in the predetermined operation region, the restart valve operation of the one exhaust valve The intake valve and the exhaust valve are controlled so that only the intake valve of the intake port that flows out the intake air in the direction of weakening the generated swirl flow is opened. In this aspect, in the predetermined operating region, fresh air is introduced into the cylinder in a direction that disturbs the swirl by the exhaust valve, so that mixing of fresh air and burned gas is promoted. As a result, particularly on the low load side, the in-cylinder temperature rises rapidly, and in combination with the action of the ignition assist, it becomes possible to reliably perform the compression self-ignition without remaining unburned in a lean state.
好ましい態様において、前記弁開閉制御手段は、再開弁動作する排気弁の開弁タイミングを低負荷側ほど進角させるものである。この態様では、低負荷側ほど再開弁動作する排気弁の開弁タイミングが進角することに伴い、吸気行程前半では、内部EGR率が低負荷ほど上昇し、筒内温度を高めることができるとともに、吸気弁の再開弁動作によって新気が点火プラグ回りに導入され、筒内温度を高めつつも、比較的リーンな状態で圧縮自己着火を実現することが可能になる。 In a preferred embodiment, the valve opening / closing control means advances the valve opening timing of the exhaust valve that performs the resuming valve operation toward the low load side. In this mode, as the valve opening timing of the exhaust valve that performs the resuming valve operation advances as the load decreases, the internal EGR rate increases as the load decreases in the first half of the intake stroke, and the in-cylinder temperature can be increased. Then, fresh air is introduced around the spark plug by the resuming valve operation of the intake valve, and it is possible to achieve compression self-ignition in a relatively lean state while increasing the in-cylinder temperature.
好ましい態様において、前記弁開閉制御手段は、前記所定の運転領域における高負荷側では吸気弁の再開弁動作を禁止するものである。この態様では、吸気弁の再開弁動作が禁止されることにより、排気弁の再開弁動作による既燃ガスが燃焼室に偏在した状態で成層化が残存することによって、着火タイミングの制御が容易になり、ノッキングを防止することが可能になる。また、高負荷側の運転領域において、特にエンジン低回転領域にあっては、吸気弁の再開弁動作を禁止することによって有効圧縮比が高くなり、これによって着火性能が高くなることで(詳しくは、高負荷側での運転によって既燃ガスの温度が高くなり、筒内のガス温度が高くなることと、有効圧縮比の低減が抑制されることとの双方により、着火性能のポテンシャルが高くなることで)、排気弁の再開弁動作によって燃焼室上層部へ既燃ガスが供給されても失火を招く恐れはなくなり、着火タイミングの制御が容易になる。すなわち、点火時期を調整して着火アシストの時期を調整することで着火タイミングを容易に制御できる。 In a preferred aspect, the valve opening / closing control means prohibits the resumption valve operation of the intake valve on the high load side in the predetermined operation region. In this aspect, by prohibiting the restart valve operation of the intake valve, the stratification remains in a state where the burned gas due to the restart valve operation of the exhaust valve is unevenly distributed in the combustion chamber, so that the ignition timing can be easily controlled. Thus, knocking can be prevented. Further, in the high load side operation region, particularly in the low engine rotation region, the effective compression ratio is increased by prohibiting the restart valve operation of the intake valve, thereby increasing the ignition performance. The operation of the high load side increases the temperature of the burned gas, the gas temperature in the cylinder is increased, and the reduction in the effective compression ratio is suppressed, thereby increasing the ignition performance potential. Thus, even if burned gas is supplied to the upper part of the combustion chamber by the resuming valve operation of the exhaust valve, there is no risk of misfire, and the ignition timing can be easily controlled. That is, the ignition timing can be easily controlled by adjusting the ignition timing and adjusting the ignition assist timing.
本発明の別の態様は、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、前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、吸気ポートに設けられた吸気弁および排気ポート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、排気弁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、吸気弁および排気弁の開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段と、運転状態判定手段の判定に基づいて、点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段とを備え、弁開閉制御手段は、前記所定の運転領域において、高負荷運転領域では、吸気行程で開く吸気弁を吸気行程の下死点前に閉じるとともに、吸気行程途中から圧縮行程の前半にかけて排気弁の再開弁動作を行わせるように吸気弁および排気弁を制御し、運転領域が低負荷側になるに連れて、吸気弁が再開弁動作を行う排気弁よりも先に開くように吸気弁を進角させ、排気弁を遅角させるように制御するものであり、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、低負荷側では、予め想定されている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サイクルエンジンである。この態様では、圧縮自己着火運転を実行する所定の運転領域において、高負荷運転領域では、吸気行程で開く吸気弁が吸気行程の下死点前に閉じるとともに、吸気行程途中から圧縮行程の前半にかけて排気弁が再開弁動作を行うので、この再開弁動作による既燃ガスが燃焼室に偏在した状態で成層化することによって、着火タイミングの制御が容易になり、ノッキングを防止することが可能になる。他方、低負荷側では、高負荷運転領域の設定をベースにして、吸気弁が再開弁動作を行う排気弁よりも先に開くように吸気弁が進角し、排気弁が遅角するので、新気が燃焼室に偏在した状態で筒内の成層化が促進される。従って、点火プラグ回りの成層ガスを運転状態に応じてコントロールし、好適な圧縮自己着火特性を得ることが可能になる。そして、この状態で点火プラグが着火時期の前に点火を実行するので、筒内温度が低い状態であっても、比較的リーンな状態で確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。 Another aspect of the present invention is provided in a cylinder that forms a combustion chamber at the top, a spark plug disposed in a central portion of the combustion chamber, an intake port and an exhaust port that communicate with the combustion chamber, and an intake port. In the predetermined operating region of the engine, the burned gas is recirculated into the cylinder by a restart valve operation that opens the exhaust valve in the intake stroke, and the compression self-ignition operation is performed. A spark ignition type four-cycle engine configured as described above, wherein the operating state determining means for determining the operating state of the engine and the valve opening / closing control for controlling the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve based on the determination of the operating state determining means And ignition control means for controlling the ignition timing of the spark plug based on the determination of the operating state determination means, and the valve opening / closing control means has a high load in the predetermined operating region. In the rotation region, the intake valve that opens in the intake stroke is closed before the bottom dead center of the intake stroke, and the intake valve and the exhaust valve are controlled so that the restart operation of the exhaust valve is performed from the middle of the intake stroke to the first half of the compression stroke. As the operating range becomes the low load side, the intake valve is controlled to advance and the exhaust valve to be retarded so that the intake valve opens before the exhaust valve performing the restart valve operation. The ignition control means controls the spark plug so that ignition is executed before a presumed ignition timing on the low load side in the predetermined operating region of the engine. This is a spark ignition type 4-cycle engine. In this mode, in a predetermined operation region in which the compression self-ignition operation is performed, in the high load operation region, the intake valve that opens in the intake stroke is closed before the bottom dead center of the intake stroke, and from the middle of the intake stroke to the first half of the compression stroke. Since the exhaust valve performs the restart valve operation, the burned gas resulting from the restart valve operation is stratified in a state of being unevenly distributed in the combustion chamber, so that the ignition timing can be easily controlled and knocking can be prevented. . On the other hand, on the low load side, based on the setting of the high load operation region, the intake valve advances and the exhaust valve retards so that the intake valve opens before the exhaust valve that performs the restart valve operation. Stratification in the cylinder is promoted with fresh air unevenly distributed in the combustion chamber. Therefore, it becomes possible to control the stratified gas around the spark plug according to the operating state and obtain a suitable compression self-ignition characteristic. In this state, since the spark plug performs ignition before the ignition timing, it is possible to reliably ignite the air-fuel mixture in the cylinder in a relatively lean state even when the temperature in the cylinder is low. Become.
以上、説明したように、本発明によれば、低負荷側では、排気弁の再開弁動作による既燃ガスよりも燃焼室側に新気を偏在させ、着火アシストによる圧縮自己着火を確実なものとしているので、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可能にな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, the fresh air is unevenly distributed on the combustion chamber side rather than the burned gas due to the restart valve operation of the exhaust valve, and the compression self-ignition by the ignition assist is ensured. Therefore, a remarkable effect is achieved that it is possible to exhibit a suitable compression self-ignition performance in accordance with the operating load region of the engine.
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 Mechanism)42を有しているが、VCTの詳細な構成については、本件出願人が先に提案している特開2002−242617号等に開示されているので、詳細な説明については、これを省略する。前記カムシャフト41aには、圧縮自己着火運転領域において、前側の吸気弁40を小リフトで開弁する小リフト用吸気カム43aと、同じく前側の吸気弁40を通常運転時において大リフトで開弁する大リフト用吸気カム43bと、後ろ側の吸気弁40に再開弁動作を実行させる再開弁用カム43cとがそれぞれ所定の位相で固定されている。なお本実施形態において、VCT42を構成する電磁弁が励磁されていない状態では、吸気弁40が吸気行程の前半で開弁する最進角状態になるように設定されている。
Each
図3に示すように、前後一対の吸気弁40において、各吸気弁40には、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 each of the pair of front and
図4は吸気システム40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6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、大リフト用吸気カム43bが吸気弁40のステム40a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
前側の吸気弁40に設けられた弁動作切換機構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、前記吸気弁40のステム40a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に小リフト用吸気カム43aが当接し、センタタペット73に大リフト用吸気カム43bが当接している。
A 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41a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41a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(吸気弁40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、前記大リフト用吸気カム43b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、大リフト用吸気カム43b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が小リフト用吸気カム43aに駆動されたときに吸気弁40を開作動するとともに、センタタペット73が大リフト用吸気カム43bに駆動されたときもサイドタペット72を介して吸気弁40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が大リフト用吸気カム43b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に吸収されて吸気弁40には伝達されなくなる。これにより、サイドタペット72が小リフト用吸気カム43aに駆動されたときにのみ吸気弁40が開作動して、大リフト用吸気カム43bによる吸気弁40の開作動(通常運転時における吸気行程での大リフトの開弁)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、前側の吸気システム40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、後ろ側の吸気システム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、再開弁用カム43cは、大リフト用吸気カム43b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、再開弁用カム43c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、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、VCT41と同様なVCT64と、VCT64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。なお本実施形態において、VCT64を構成する電磁弁が励磁されていない状態では、排気弁60が最遅角状態になるように設定されている。
That is, the
また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。
Further, in the present embodiment, the
排気システム50に設けられた弁動作切換機構70の具体的構造もまた、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、第1排気カム62bが、小リフト用吸気カム43aに相当する位置に設けられ、通常の排気行程での排気タイミングで排気弁60を開くように構成されているとともに、第2排気カム62cが大リフト用吸気カム43bに相当する位置に設けられることにより、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、第2排気カム62cのロストモーションは、図1に示したように、作動油回路279および電磁弁279aを駆動することにより、制御されるものである。
The specific structure of 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。特に本実施形態においては、後述するVCT制御手段121が吸気用のVCT42と排気用のVCT64とを進角/遅角するための制御マップ111を有している。
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、吸気システム30および排気システム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79〜279の電磁弁79a〜279a、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、VCT41、64を制御する機能を奏するものである。本実施形態においては、ECU100に記憶されているVCT制御マップ111とプログラムに基づき、VCT制御手段121は詳しくは後述する手順で、吸気側のVCT41並びに排気側のVCT64を制御するように構成されている。
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〜279a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
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、低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
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
図9は本実施形態に係るフローチャートである。また図10は同フローチャートに基づく説明図であり、(A)はピストンの模式図、(B)は圧縮自己着火運転時のタイミングチャートを示している。 FIG. 9 is a flowchart according to the present embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram based on the flowchart, wherein (A) is a schematic diagram of the piston, and (B) is a timing chart during the compression self-ignition operation.
まず、図9を参照して、以上の構成では、運転状態判定手段110によって運転状態が判定され(ステップS20)、判定された運転状態に応じて、各電磁弁79a〜279aを駆動し、動弁タイミングを運転領域に応じて調整する(ステップS21)。このステップS21では、運転状態に応じて、表1で示した通り、各ポート24a、24bの開弁タイミングが決定される。この結果、通常運転時であれば、前側の吸気弁40が大リフト用吸気カム43bで駆動され、この吸気弁40は、図10(B)の破線INで示すように、吸気行程の前半から比較的高いリフト量で開弁し、圧縮行程の前半で閉弁する。吸気行程では、再開弁動作を行わせる第2排気カム63cがロストモーションすることにより、閉弁したままの状態になっている。
First, referring to FIG. 9, in the above configuration, the driving state is determined by the driving state determination means 110 (step S20), and the
他方、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、低負荷側と判断された場合には、大リフト用吸気カム43bがロストモーションし、前側の吸気弁40は、カム43aによって、小リフトで吸気行程の前半から開弁し、吸気行程の途中で閉弁する。他方、前側の排気ポート24bは、作動油が作動油回路279に供給されることに伴い、図10(B)に示すように、吸気行程の途中から開弁し、圧縮行程の初期に閉弁する。そして、後ろ側の吸気弁40は、低負荷側では、吸気行程の途中から開弁し、圧縮行程の前半で閉弁するいわゆる再開弁動作を行い、高負荷側では再開弁用カム43cがロストモーションすることにより、閉弁したままの状態になっている。
On the other hand, in the compression self-ignition operation region A, when it is determined that the load is low, the large
この結果、図10(A)で示すように、前側の吸気弁40による最初の吸気開弁IN1により、まず、気筒24内に新気が導入され、次いで、前側の排気弁60による再開弁動作により、既燃ガスが吸気行程後半で導入される。さらに、低負荷側で再開弁する後ろ側の吸気弁40により、既燃ガスよりも燃焼室26側にさらなる新気が導入され、筒内は、これらの気体による成層化が促進する。
As a result, as shown in FIG. 10A, the first intake valve opening IN1 by the
次いで、判定した運転状態が図7のAで示す圧縮自己着火運転領域であるか否かが判別される(ステップS22)。 Next, it is determined whether or not the determined operation state is the compression self-ignition operation region indicated by A in FIG. 7 (step S22).
仮に運転領域が圧縮自己着火運転領域Aである場合、VCT制御手段121は、ECU100に記憶されているVCT制御マップ111からVCT42の遅角量、VCT64の進角量を索引し(ステップS23)、索引された値に基づいて両VCT42、64が駆動される(ステップS24)。
If the operation region is the compression self-ignition operation region A, the
次いで、運転状態が低負荷運転領域にあるか否かが判定される(ステップS25)。このステップS25で低負荷運転領域にあると判定された場合、点火制御手段124は、着火アシストタイミングに達しているか否かを判別し(ステップS26)、着火アシストタイミングに達すると、点火プラグ29の点火回路29aを駆動し、圧縮自己着火の着火タイミング前に点火プラグ29をスパークさせる(ステップS27)。上述したように、圧縮自己着火運転領域Aにおける低負荷側では、図10(B)で示したように、後ろ側の吸気弁40の再開弁動作によって、燃焼室の点火プラグ29回りには、新気が偏在した状態になっている。これにより、先に導入された既燃ガスによる筒内温度の上昇と相俟って、ステップS26、S27の着火アシストを実行することにより、確実に失火を防止することが可能になる。
Next, it is determined whether or not the operation state is in a low load operation region (step S25). If it is determined in step S25 that the vehicle is in the low load operation region, the ignition control means 124 determines whether or not the ignition assist timing has been reached (step S26). The
点火プラグ29を駆動させた後、ECU100は、エンジン10の停止条件が成立しているか否かを判別し(ステップS28)、成立していれば、処理を終了し、成立していなければステップS20に復帰する。
After driving the
また、ステップS22において、圧縮自己着火運転領域ではないと判定された場合には、通常モードによる運転が実行され(ステップS29)、ステップS28に移行する。また、ステップS25において、圧縮自己着火運転領域であっても、運転領域が高負荷側である場合には、着火アシストは実行せず、逆に吸気弁40の再開弁動作を禁止して(ステップS30)、ステップS28に移行する。
If it is determined in step S22 that the region is not the compression self-ignition operation region, operation in the normal mode is executed (step S29), and the process proceeds to step S28. In step S25, even in the compression self-ignition operation region, if the operation region is on the high load side, the ignition assist is not executed, and conversely, the restart valve operation of the
以上説明したように、本実施形態においては、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、図10(B)のIN1で示すように、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、図10(B)のEX2で示すように、排気弁60が吸気行程で再開弁動作することにより、まず新気が筒内に導入され、次いで筒内に既燃ガスが還流する。この段階では、吸気行程で最初に開いた吸気ポート24aからの新気の上層に既燃ガスが所定の方向にスワールを形成し、点火プラグ29回りに偏在した状態で筒内が成層化する。ここで、本実施形態では、図10(B)のIN2で示すように、吸気行程の後期から圧縮行程の前期までの間に吸気弁40が再開弁動作するとともに、再開弁動作する排気弁60が、吸気弁40の最初の開弁期間途中で開き、且つ再開弁動作する吸気弁40の開弁期間途中で閉じるので、吸気弁40の再開弁動作により、図10(A)で示したように、成層化した既燃ガスのさらに上層に新気が供給されて成層化し、点火プラグ29回りに再開弁動作による新気が充満する。この結果、点火前に点火プラグ29が駆動されることにより、着火アシスト作用を奏し、筒内温度が低い状態であっても、比較的リーンな状態で確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、吸気ポート24aおよび吸気弁40を複数組設け、弁開閉制御手段123は、吸気行程で一の吸気弁40が開き、別の吸気弁40で再開弁動作が実行されるように吸気弁40を制御するものである。このため本実施形態では、吸気弁40の開弁タイミングを容易に多段化することが可能になる。
Further, in the present embodiment, a plurality of sets of
また、本実施形態では、前記点火プラグ29を中心として、気筒24の前後軸線Lに対し、それぞれ反対側に吸気ポート24aおよび排気ポート24bを複数個配置し、吸気ポート24a毎に吸気弁40を、排気ポート24b毎に排気弁60をそれぞれ設け、前記弁開閉制御手段123は、複数の排気弁60のうちの一つに再開弁動作を実行させるとともに、前記圧縮自己着火運転領域Aにおける最初の吸気開弁時期では、前記一つの排気弁60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24aの吸気弁40のみを開くように吸気弁40および排気弁60を制御するものである。このため本実施形態では、前記圧縮自己着火運転領域Aでは、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、特に低負荷側では、筒内温度が速やかに上昇し、着火アシストの作用と相俟って、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。
In the present embodiment, a plurality of
また、本実施形態では、前記弁開閉制御手段123は、再開弁動作する排気弁60の開弁タイミングを低負荷側ほど進角させるものである。このため本実施形態では、低負荷側ほど再開弁動作する排気弁60の開弁タイミングが進角することに伴い、吸気行程前半では、内部EGR率が低負荷ほど上昇し、筒内温度を高めることができるとともに、吸気弁40の再開弁動作によって新気が点火プラグ29回りに導入され、筒内温度を高めつつも、比較的リーンな状態で圧縮自己着火を実現することが可能になる。
In the present embodiment, the valve opening / closing control means 123 advances the valve opening timing of the
また、本実施形態では、表1に示したように、前記圧縮自己着火運転領域Aにおける高負荷側では吸気弁40の再開弁動作が禁止される。このため本実施形態では、排気弁の再開弁動作による既燃ガスが燃焼室26に偏在した状態で成層化することによって、着火タイミングの制御が容易になり、ノッキングを防止することが可能になる。また、高負荷側の運転領域において、特にエンジン低回転領域にあっては、吸気弁40の再開弁動作を禁止することによって有効圧縮比が高くなり、これによって着火性能が高くなることで(詳しくは、高負荷側での運転によって既燃ガスの温度が高くなり、筒内のガス温度が高くなることと、有効圧縮比の低減が抑制されることとの双方により、着火性能のポテンシャルが高くなることで)、排気弁60の再開弁動作によって燃焼室26の上層部へ既燃ガスが供給されても失火を招く恐れはなくなり、着火タイミングの制御が容易になる。すなわち、点火時期を調整して着火アシストの時期を調整することで着火タイミングを容易に制御できる。
In the present embodiment, as shown in Table 1, the resumption valve operation 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。 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.
図11は、本発明の別の態様に係るタイミングチャートであり、(A)は高負荷時、(B)は低負荷時である。また、図12は図11の実施形態に係るエンジン本体の一つの気筒とそれに対して設けられた吸気弁および排気弁等の構造を示す平面略図である。 FIG. 11 is a timing chart according to another aspect of the present invention, where (A) is at a high load and (B) is at a low load. FIG. 12 is a schematic plan view showing the structure of one cylinder of the engine body according to the embodiment of FIG. 11 and the intake and exhaust valves provided for the cylinder.
図11(A)および図12を参照して、この実施形態では、上述した図1〜図6の構成において、吸気システム30に設けた弁動作切換機構70のうち、前側の吸気弁40の弁動作切換機構70を通常のタペット61で構成し、カムシャフト41から吸気カム43bを省略している。後ろ側の吸気弁40については、ロストモーションされ得るカム43bで駆動されるように構成されている。そして、弁開閉制御手段123が、表2で示すタイミングで吸気行程における開弁動作を行うように構成されている。
11A and 12, in this embodiment, the valve of the
他方、VCT制御手段121は、前記圧縮自己着火運転領域Aにおいて、図11(A)に示す高負荷運転領域では、吸気行程で開く吸気弁40を吸気行程の下死点前に閉じるとともに、吸気行程途中から圧縮行程の前半にかけて排気弁60の再開弁動作を行わせるように吸気弁40および排気弁60を制御し、運転領域が低負荷側になるに連れて、図11(B)に示すように、吸気弁40が再開弁動作を行う排気弁60よりも先に開くように吸気弁40を進角させ、排気弁60を遅角させるように制御するように構成されている。
On the other hand, in the compression self-ignition operation region A, the VCT control means 121 closes the
さらに図11(B)に示すように、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、低負荷側では、着火時期の前に点火を実行するように点火プラグ29を制御するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 11 (B), the ignition control means 124 controls the
このため本実施形態では、圧縮自己着火運転領域Aにおいて、高負荷運転領域では、吸気行程で開く吸気弁40が吸気行程の下死点前に閉じるとともに、吸気行程途中から圧縮行程の前半にかけて排気弁60が再開弁動作を行うので、この再開弁動作による既燃ガスが燃焼室26に偏在した状態で成層化が残存することによって、着火タイミングの制御が容易になり、ノッキングを防止することが可能になる。他方、低負荷側では、高負荷運転領域の設定をベースにして、吸気弁40が再開弁動作を行う排気弁60よりも先に開くように吸気弁40が進角し、排気弁60が遅角するので、新気が燃焼室26に偏在した状態で筒内の成層化が促進される。従って、点火プラグ29回りの成層ガスを運転状態に応じてコントロールし、好適な圧縮自己着火特性を得ることが可能になる。そして、この状態で点火プラグ29が着火時期の前に点火を実行するので、筒内温度が低い状態であっても、比較的リーンな状態で確実に筒内の混合気を着火させることが可能になる。
Therefore, in the present embodiment, in the compression self-ignition operation region A, in the high load operation region, the
なお、図1〜図6の構成を具体化するに当たり、図13に示すように、前後に並ぶ2つの吸気ポート24a、24aの間に別の吸気ポート24cを設け、カムシャフト41aに連結されたロッカアーム41cで吸気弁を駆動する構成を採用してもよい。
In embodying the configuration of FIGS. 1 to 6, as shown in FIG. 13, another
その他、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。 It goes without saying that various modifications can be made 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 (6)
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、吸気弁および排気弁の開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段と、
運転状態判定手段の判定に基づいて、点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段と
を備え、弁開閉制御手段は、
前記所定の運転領域において、吸気行程の前期で開く吸気弁を吸気下死点よりも前で閉じるとともに、吸気弁を吸気行程の後期から圧縮行程の前期までの間に再開弁動作させ、再開弁動作する排気弁を、吸気弁の最初の開弁期間途中で開き、且つ再開弁動作する吸気弁の開弁期間途中で閉じるように吸気弁および排気弁を制御するものであり、
前記点火制御手段は、前記所定の運転領域において、低負荷側では、予め想定されている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。 A cylinder that forms a combustion chamber at the top, a spark plug that is disposed in the center of the combustion chamber, an intake port and an exhaust port that communicate with the combustion chamber, and an intake valve and an exhaust port that are provided in the intake port A spark ignition type four-cycle, in which a burned gas is recirculated into the cylinder by a resuming valve operation that opens the exhaust valve in an intake stroke and a compression self-ignition operation is performed in a predetermined operating region of the engine. An engine,
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 valve and the exhaust valve based on the determination of the operating state determination means;
Ignition control means for controlling the ignition timing of the spark plug based on the determination of the operating state determination means, and the valve opening / closing control means comprises:
In the predetermined operating region, the intake valve that is opened in the first half of the intake stroke is closed before the intake bottom dead center, and the intake valve is restarted from the second half of the intake stroke to the first half of the compression stroke. The intake valve and the exhaust valve are controlled so that the operating exhaust valve is opened in the middle of the first valve opening period of the intake valve and is closed in the middle of the valve opening period of the intake valve that operates as a restart valve.
The ignition control means is a spark ignition type characterized in that, in the predetermined operating region, on the low load side, the ignition plug is controlled so as to execute ignition before a presumed ignition timing. 4-cycle engine.
吸気ポートおよび吸気弁を複数組設け、
前記弁開閉制御手段は、吸気行程で一の吸気弁が開き、別の吸気弁で再開弁動作が実行されるように吸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。 The spark ignition type four-cycle engine according to claim 1,
Provide multiple sets of intake ports and intake valves,
The spark opening type four-cycle engine is characterized in that the valve opening / closing control means controls the intake valve so that one intake valve is opened in an intake stroke and a resumption valve operation is executed by another intake valve. .
前記点火プラグを中心として、気筒の前後軸線に対し、それぞれ反対側に吸気ポートおよび排気ポートを複数個配置し、吸気ポート毎に吸気弁を、排気ポート毎に排気弁をそれぞれ設け、
前記弁開閉制御手段は、複数の排気弁のうちの一つに再開弁動作を実行させるとともに、前記所定の運転領域における最初の吸気開弁時期では、前記一つの排気弁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吸気弁のみ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。 The spark ignition type four-cycle engine according to claim 1 or 2,
Centering on the spark plug, with respect to the longitudinal axis of the cylinder, a plurality of intake ports and exhaust ports are arranged on opposite sides, an intake valve is provided for each intake port, and an exhaust valve is provided for each exhaust port.
The valve opening / closing control means causes one of a plurality of exhaust valves to perform a restart valve operation, and is generated by a restart valve operation of the one exhaust valve at an initial intake valve opening timing in the predetermined operation region. A spark ignition type 4-cycle engine characterized by controlling an intake valve and an exhaust valve so as to open only an intake valve of an intake port through which intake air flows out in a direction to weaken the swirling flow.
前記弁開閉制御手段は、再開弁動作する排気弁の開弁タイミングを低負荷側ほど進角させ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,
The spark ignition type four-cycle engine is characterized in that the valve opening / closing control means advances the valve opening timing of the exhaust valve that performs the restart valve operation toward the low load side.
前記弁開閉制御手段は、前記所定の運転領域における高負荷側では吸気弁の再開弁動作を禁止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 4,
The spark ignition type four-cycle engine characterized in that the valve opening / closing control means prohibits the resuming valve operation of the intake valve on the high load side in the predetermined operation region.
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、吸気弁および排気弁の開閉タイミングを制御する弁開閉制御手段と、
運転状態判定手段の判定に基づいて、点火プラグの点火時期を制御する点火制御手段と
を備え、弁開閉制御手段は、
前記所定の運転領域において、高負荷運転領域では、吸気行程で開く吸気弁を吸気行程の下死点前に閉じるとともに、吸気行程途中から圧縮行程の前半にかけて排気弁の再開弁動作を行わせるように吸気弁および排気弁を制御し、運転領域が低負荷側になるに連れて、吸気弁が再開弁動作を行う排気弁よりも先に開くように吸気弁を進角させ、排気弁を遅角させるように制御するものであり、
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、低負荷側では、予め想定されている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。 A cylinder that forms a combustion chamber at the top, a spark plug that is disposed in the center of the combustion chamber, an intake port and an exhaust port that communicate with the combustion chamber, and an intake valve and an exhaust port that are provided in the intake port A spark ignition type four-cycle, in which a burned gas is recirculated into the cylinder by a resuming valve operation that opens the exhaust valve in an intake stroke and a compression self-ignition operation is performed in a predetermined operating region of the engine. An engine,
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 valve and the exhaust valve based on the determination of the operating state determination means;
Ignition control means for controlling the ignition timing of the spark plug based on the determination of the operating state determination means, and the valve opening / closing control means comprises:
In the predetermined operation region, in the high load operation region, the intake valve that is opened in the intake stroke is closed before the bottom dead center of the intake stroke, and the exhaust valve is restarted from the middle of the intake stroke to the first half of the compression stroke. The intake valve and the exhaust valve are controlled at the same time, and as the operating region becomes a low load side, the intake valve is advanced so that the intake valve opens before the exhaust valve performing the restart valve operation, and the exhaust valve is delayed. It is controlled to make it horn,
The spark control means is a spark that controls the spark plug so that ignition is performed before a presumed ignition timing on the low load side in the predetermined operating region of the engine. Ignition type 4-cycle engine.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011157888A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Honda Motor Co Ltd | Control device and method for internal combustion engine |
JP2014206081A (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Variable valve device for internal combustion engine |
US9283755B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-03-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head |
-
2005
- 2005-08-29 JP JP2005248183A patent/JP2007064021A/en active Pending
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