JP2007224808A - 予混合圧縮自着火式エンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸気ポート16を開閉する吸気弁19と、吸気弁19を開閉動作させる動弁装置21と、動弁装置21による吸気弁19の閉じ時期を調整する弁閉じ時期調整機構100と、燃焼室内の混合気に火花点火する点火装置37とを備えた予混合圧縮自着火式エンジンで、エンジン始動の際に、動弁装置21で吸気弁19を開閉動作させながら弁閉じ時期調整機構100で吸気弁19の閉じ時期を調整して燃焼室内の有効圧縮比を下げ且つ点火装置37を作動することにより火花点火運転を行い、定常運転の際に、弁閉じ時期調整機構100を作動させずに動弁装置21で吸気弁19を開閉動作させ、燃焼室内の有効圧縮比を火花点火運転のときよりも高めて圧縮自着火運転を行う。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態にかかる予混合圧縮自着火式エンジンの概略断面図、図2は、同概略平面図である。本実施形態の予混合圧縮自着火式エンジン11は、4気筒の4サイクルエンジンとされており、シリンダブロック12、シリンダヘッド15、及びクランクケース18によって構成されたエンジン本体11Aを備えている。シリンダブロック12内には、4つのシリンダ(気筒)13が設けられ、各シリンダ13内には、ピストン14が摺動自在に嵌合されている。シリンダヘッド15には、吸気ポート16及び排気ポート17が設けられ、吸気ポート16及び排気ポート17は、それぞれ吸気弁19及び排気弁20によって開閉されるようになっている。吸気弁19及び排気弁20は、それぞれ動弁装置21,22によって開閉動作する。
上記予混合圧縮自着火式エンジン11は混合気を圧縮自着火により燃焼させるものであるが、本実施形態では、図1に示すように、混合気を火花点火する点火プラグ(点火装置)37がシリンダヘッド15に設けられている。この点火プラグ37は、主として燃焼室の周辺が十分に暖まっていない始動時等の着火を容易にするために用いられる。
図4は、圧縮自着火運転を行うときの吸気弁19の動作を示す概略縦断面図である。図4(A)は、吸気行程開始の状態を示しており、ピストン14は上死点付近にあり、吸気弁19は開いた状態となっている。この状態から、ピストン14を下降することにより、吸気ポート16から燃焼室内に混合気が吸気される。図4(B)は、吸気行程終了の状態(圧縮行程開始の状態)を示しており、ピストン14は下死点付近にあり、吸気弁19は開いた状態から閉鎖される。図4(C)は、圧縮行程終了の状態を示しており、ピストン14は上死点付近にある。したがって、吸気行程で燃焼室に取り入れられた混合気は、概ね下死点から上死点までのストロークα1で圧縮され、自着火により燃焼する。
図6は、吸気弁19の動弁装置21を示す縦断面図である。シリンダヘッド15には、吸気ポート16を開閉する吸気弁19が配置されており、吸気弁19の弁軸19Aは、弁軸受胴55を介してシリンダヘッド15に摺動自在に支持されるとともに、上方の弁腕室56に突出している。弁軸19Aの上端部には円板状のバネ受け57が固定され、バネ受け57と弁腕室56の底面との間には弁バネ58が設けられている。吸気弁19は、弁バネ58によって上方に付勢され、弁シート部59に着座するようになっている。
図7において、弁腕61に螺合した第2のボルト63の下端には、シリンダヘッド15内に設けられた油圧式の開弁保持ピストン(操作部材)80の上端が当接可能に対向している。開弁保持ピストン80は、シリンダヘッド15に形成された油圧室81に概ね上下方向に摺動可能に嵌合しており、油圧室81に作動油を供給することによって上方へ移動するようになっている。油圧室81には、油圧室の下端側壁に形成された作動油入口82aと、油圧室81の下端から少し上方位置の側壁に形成された微小径の固定オリフィス83と、固定オリフィス83より一定高さ上方に形成された可変オリフィス84とが開口している。
図9は、吸気弁19の弁リフト特性を示す図である。実線で示す曲線X1は、図6に示す弁閉じ時期調整機構100を用いずに弁駆動カム機構70(動弁装置21)のみによって吸気弁19を開閉した場合の弁リフト特性を示しており、一点鎖線で示す曲線X2は、弁駆動カム機構70を作動しながら弁閉じ時期調整機構100を用いて吸気弁19の閉じ時期を遅角した場合の弁リフト特性の例を示している。
図10は、特に吸気弁19の動弁装置21及び弁閉じ時期調整機構100の動作に関わる構成を示したエンジンのシステム概念図である。エンジン11には、スターターモータ102、エンジン潤滑油用のオイルポンプP1、動弁装置21,22、点火プラグ37等が設けられている。また、エンジン11には、吸気温度センサ48、潤滑油温度センサ103、冷却水温度センサ47が設けられており、これらの検出値はコントローラに入力されるようになっている。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように適宜設計変更可能である。
16 吸気ポート
19 吸気弁
21 動弁装置
37 点火装置
80 開弁保持ピストン(操作部材)
100 弁閉じ時期調整機構
Claims (5)
- 少なくとも定常運転で、燃料と空気とを予め混合した混合気を燃焼室内で圧縮することにより自着火させて燃焼させる予混合圧縮自着火式エンジンであって、
前記燃焼室へ混合気を導入する吸気ポートを開閉する吸気弁と、該吸気弁を開閉動作させる動弁装置と、該動弁装置による前記吸気弁の閉じ時期を調整する弁閉じ時期調整機構と、前記燃焼室内の混合気に火花点火する点火装置とを備えており、
エンジン始動の際に、前記動弁装置により前記吸気弁を開閉動作させながら前記弁閉じ時期調整機構によって吸気弁の閉じ時期を調整して燃焼室内の有効圧縮比を下げるとともに、前記点火装置を作動することにより火花点火運転を行い、
定常運転の際に、前記弁閉じ時期調整機構を作動させずに前記動弁装置により前記吸気弁を開閉動作させて、燃焼室内の有効圧縮比をエンジン始動のときよりも高めることにより、圧縮自着火運転を行うように構成されていることを特徴とする予混合圧縮自着火式エンジン。 - エンジン始動の際の火花点火運転と、定常運転の際の前記圧縮自着火運転とが、機関回転数に応じて移行されることを特徴とする、請求項1記載の予混合圧縮自着火式エンジン。
- 前記弁閉じ時期調整機構が、機関回転数の変動に応じて前記吸気弁の閉じ時期を変動するように構成されていることを特徴とする、請求項1記載の予混合圧縮自着火式エンジン。
- エンジン始動の際の暖機状態を、エンジン冷却水の温度又は燃焼室への吸気温度によって判断し、この暖機状態に応じ前記弁閉じ時期調整機構によって前記吸気弁の閉じ時期を調整するように構成されていることを特徴とする、請求項1記載の予混合圧縮自着火式エンジン。
- 前記弁閉じ時期調整機構が、油圧によって前記吸気弁を操作する操作部材を有しており、
エンジン始動の際に、前記操作部材に油圧を供給する電動の始動用ポンプが備えられていることを特徴とする、請求項1記載の予混合圧縮自着火式エンジン。
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