JP2015178799A - Variable valve device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車用内燃機関の冷機始動時における燃焼性を向上させて燃費の改善を図り得る内燃機関の可変動弁装置に関する。 The present invention relates to a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine that can improve the fuel efficiency by improving the combustibility at the time of cold start of an internal combustion engine for an automobile, for example.
従来の内燃機関の可変動弁装置としては、以下の特許文献1に記載されたものが知られている。
As a conventional variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, one described in
この可変動弁装置は、吸気弁の作動角を可変にする吸気作動角可変機構と、排気弁の作動角を可変にする排気作動角可変機構と、を備えている。 This variable valve operating apparatus includes an intake operation angle variable mechanism that makes the operation angle of the intake valve variable, and an exhaust operation angle variable mechanism that makes the operation angle of the exhaust valve variable.
前記吸気作動角可変機構は、例えば機関停止時などで変換駆動力である油圧が作用しなかった場合は吸気弁を小作動角側に機械的に制御し、排気作動角可変機構も、変換駆動力である油圧が作用しなかった場合には排気弁を小作動角側に機械的に制御するようになっている。 The intake operating angle variable mechanism mechanically controls the intake valve to the small operating angle side when the hydraulic pressure that is the conversion driving force does not act when the engine is stopped, for example, and the exhaust operating angle variable mechanism is also converted and driven. When the hydraulic pressure is not applied, the exhaust valve is mechanically controlled to the small operating angle side.
しかしながら、この従来の可変動弁装置は、機関停止時には、吸気弁と排気弁の両方を小作動角に機械的に制御されるようになっていることから、機関始動初期(含む、クランキング)も、吸気弁と排気弁の両方が小作動角に制御されている。 However, this conventional variable valve device is mechanically controlled to a small operating angle when the engine is stopped, so that both the intake valve and the exhaust valve are mechanically controlled. In addition, both the intake valve and the exhaust valve are controlled to a small operating angle.
ここで、機関の始動初期の燃焼サイクルについて考えると、ピストンの排気上死点を越えて吸気行程に移行し、ピストンが下降始めると、排気弁は早めに閉じでしまうことから、排気ポ−ト側からの高温の燃焼ガス(高温EGRガス)を筒内(燃焼室内)に逆導入しにくくなる。このため、筒内が暖まりにくくなって燃焼が不安定になると共に、HCなどの排気エミッションが多く発生してしまうおそれがあった。 Here, considering the combustion cycle at the initial start of the engine, since the exhaust top dead center of the piston is shifted to the intake stroke and the piston starts to descend, the exhaust valve closes early, so the exhaust port It becomes difficult to reversely introduce high-temperature combustion gas (high-temperature EGR gas) from the side into the cylinder (combustion chamber). For this reason, the inside of the cylinder is difficult to warm and combustion becomes unstable, and there is a possibility that a lot of exhaust emissions such as HC occurs.
本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、吸気作動角可変機構は、吸気弁を小作動角側に機械的に制御し、排気作動角可変機構は、排気弁を大作動角側に機械的に制御することにより、燃焼の改善と燃費の向上を図り得る内燃機関の可変動弁装置を提供する。 The present invention has been devised in view of the above-described conventional technical problems. The intake operating angle variable mechanism mechanically controls the intake valve to the small operating angle side, and the exhaust operating angle variable mechanism is an exhaust valve. A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine capable of improving combustion and improving fuel consumption by mechanically controlling the engine to a large operating angle side.
請求項1に記載の発明は、吸気弁の作動角を可変にする吸気作動角可変機構と、排気弁の作動角を可変にする排気作動角可変機構と、を備え、
前記吸気作動角可変機構は、変換駆動力が作用しない場合は吸気弁を小作動角側に機械的に保持する一方、前記排気作動角可変機構は、変換駆動力が作用しない場合は排気弁を大作動角側に機械的に保持することを特徴としている。
The invention according to
The intake operating angle variable mechanism mechanically holds the intake valve on the small operating angle side when the conversion driving force does not act, while the exhaust operating angle variable mechanism operates the exhaust valve when the conversion driving force does not operate. It is characterized by being mechanically held on the large operating angle side.
本発明は、始動初期から吸気弁が小作動角に、排気弁が大作動角に機械的に安定しており(デフォルトバルブタイミング)、ピストンの排気上死点を越え、吸気行程に入り、ピストンが下降始めても排気弁はすぐには閉じないので、排気上死点から排気弁閉時期までの比較的長い期間(第1期間)に、排気ポ−ト側から排気弁を介して高温の燃焼ガス(高温EGRガス)を直接筒内に多量に逆流させることができる。 In the present invention, the intake valve is mechanically stable at a small operating angle and the exhaust valve is at a large operating angle from the beginning of the start (default valve timing), exceeds the exhaust top dead center of the piston, enters the intake stroke, Since the exhaust valve does not close immediately even when the engine starts to descend, high-temperature combustion occurs from the exhaust port side through the exhaust valve during a relatively long period (first period) from the exhaust top dead center to the exhaust valve closing timing. A large amount of gas (high temperature EGR gas) can be directly flowed back into the cylinder.
一方、このとき、吸気弁は小作動角に保持されており、吸気弁の開時期から排気上死点までの期間(第2期間)は比較的短く、したがって、この第2期間に排気行程後半の高温燃焼ガス(高温EGRガス)が吸気弁を介して冷たい吸気ポ−ト・吸気管側に一度戻されることによって冷やされた燃焼ガス(低温EGRガス)が次の吸気行程で筒内に再導入される量は少なくできる。 On the other hand, at this time, the intake valve is held at a small operating angle, and the period from the opening timing of the intake valve to the exhaust top dead center (second period) is relatively short, and therefore, the second half of the exhaust stroke in this second period. The high-temperature combustion gas (high-temperature EGR gas) is once returned to the cold intake port / intake pipe side through the intake valve, so that the cooled combustion gas (low-temperature EGR gas) is reintroduced into the cylinder in the next intake stroke. The amount introduced can be reduced.
このように、筒内に導入されたEGRガスのうち、前記第2期間による低温EGRガスの比率を小さく抑えつつ、前記第1期間による高温EGRガスの比率を大きくすることができる。 Thus, among the EGR gas introduced into the cylinder, the ratio of the high temperature EGR gas in the first period can be increased while the ratio of the low temperature EGR gas in the second period is kept small.
また、吸気弁は小作動角に保持されているので、吸気弁閉時期は吸気下死点付近まで進角しており、有効圧縮比を高めることができ、これも燃焼安定化に貢献する。 In addition, since the intake valve is held at a small operating angle, the intake valve closing timing is advanced to the vicinity of the intake bottom dead center, and the effective compression ratio can be increased, which also contributes to combustion stabilization.
これらの高温EGRガスの比率を大きくできる効果と、有効圧縮比を高められる効果により、始動燃焼を安定化させると共に、HCなどの排気エミッションを低減する効果が得られる。 Due to the effect of increasing the ratio of these high-temperature EGR gases and the effect of increasing the effective compression ratio, the effect of stabilizing start-up combustion and reducing exhaust emissions such as HC can be obtained.
さらに、排気弁大作動角なので、排気弁開時期が比較的早く、燃焼ガスの温度が十分には下がっていないうちに排気系に排出するので、触媒を有効に暖めることができ、触媒の活性化を促進でき、その面からも排気エミッションを低減することができる。 Furthermore, because the exhaust valve has a large operating angle, the exhaust valve opening time is relatively early, and the exhaust gas is discharged to the exhaust system before the temperature of the combustion gas is sufficiently lowered. The exhaust emission can be reduced from this aspect as well.
ここで、クランキング及び始動の初期から、吸気弁小作動角・排気弁大作動角となっているので、前述の一連の効果が、まさに始動燃焼初期から確実に得られる。 Here, since the intake valve has a small operating angle and the exhaust valve has a large operating angle from the initial stage of cranking and starting, the above-described series of effects can be surely obtained from the initial stage of starting combustion.
加えて、電気系の断線などの故障が発生した場合でも前述のデフォルトバルブタイミングに機械的に安定しているので、該故障時においても同様の始動燃焼安定効果やエミッション低減効果を有しており、すなわち、メカニカルフェールセーフ機能も有している。 In addition, even if a failure such as disconnection of the electric system occurs, it is mechanically stable at the default valve timing described above, and even at the time of the failure, it has the same start combustion stabilization effect and emission reduction effect. That is, it also has a mechanical fail-safe function.
本発明によれば、例えば冷機始動時における燃焼の改善を図って排気エミッション性能の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve exhaust emission performance by improving combustion at the time of cold start, for example.
以下、本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。各実施形態では、ガソリン仕様の4サイクル多気筒内燃機関に適用したものを示している。
〔第1実施形態〕
図1は第1実施形態における可変動弁装置を示し、吸気側と排気側は、1気筒当たりそれぞれ2つの吸気弁1,1と排気弁2,2とを備えている。
Hereinafter, embodiments of a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment, the present invention is applied to a gasoline four-cycle multi-cylinder internal combustion engine.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a variable valve operating apparatus according to the first embodiment, and an intake side and an exhaust side are provided with two
前記各吸気弁1,1と各排気弁2,2には、機関状態に応じて該各吸排気弁1,1、2,2には、それぞれの作動角とバルブリフト量を段階的に可変制御する吸気作動角可変機構である吸気VVL3と、排気作動角可変機構である排気VVL4とが設けられている。
Each of the
まず、吸気VVL3について説明すると、この吸気VVL3は、図1及び図2に示すように、吸気カムシャフト5(排気カムシャフト6)に一体的に固定されて、各気筒の中央に配置された大リフト用の卵型の大リフトカム7と、該大リフトカム7の両側に設けられた小リフト用の小リフトカム8,8と、ロッカシャフト9に揺動自在に支持されて、前記両小リフトカム8,8に対応した位置に一対のフォロワ部10a、10aが配置され、該フォロワ部10a、10aの各先端部の下端が前記両吸気弁1,1(各排気弁2,2)のステムエンドに当接した一体的なメインロッカアーム10と、前記大リフトカム7に対応した位置にフォロア部11aが設けられて、ロストモーション可能なサブロッカアーム11と、該サブロッカアーム11内に設けられて、該サブロッカアーム11を前記大リフトカム7側に付勢するロストモーション機構12と、メインロッカアーム10に固定された支軸13に揺動自在に支持されて、前記サブロッカアーム11の下端部11bに係脱することにより該サブロッカアーム11とメインロッカアーム10とを同期連動させ、あるいは連動を解除するレバー部材14と、該レバー部材14を係脱作動させる油圧プランジャ15及びメインロッカアーム10内に設けられたリターンスプリング16と、を備えている。
First, the intake VVL3 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the intake VVL3 is integrally fixed to the intake camshaft 5 (exhaust camshaft 6) and is arranged at the center of each cylinder. An egg-shaped
前記サブロッカアーム11は、メインロッカアーム10の後端部に設けられた支持軸23によって揺動自在に支持されている。
The
前記ロストモーション機構12は、サブロッカアーム11の下部内に形成されて、前記メインロッカアーム10の中央下部に形成された凸部10bに当接するプランジャ25と、該プランジャ25を凸部10b方向へ付勢するロストモーションスプリング24とから構成されている。そして、前記レバー部材14がサブロッカアーム11の下端段差部11bに対する係合が解除されている場合は、前記プランジャ25とロストモーションスプリング24を介してサブロッカアーム11がロストモーションするようになっている。
The lost
前記油圧プランジャ15は、後端側に形成された油室17に図1に示すオイルポンプ19からの油圧(変換作動力)が第1電磁切換弁20を介して給排されることによって進退移動するようになっている。
The
すなわち、油室17には、前記ロッカシャフト9の内部軸方向やメインロッカアーム10内に形成された油圧通路18a、18bなどを介して油圧が給排されるようになっており、前記第1電磁切換弁20は、図1に示すように、前記油圧通路18a、18bとドレン通路21あるいはオイルポンプ19の吐出通路19aとの導通を切り換えるようになっている。
That is, the oil pressure is supplied to and discharged from the
したがって、油圧プランジャ15は、第1電磁切換弁20にオン信号が出力(通電)されて、前記油室17にオイルポンプ19から油圧が供給されると、図2Bに示すように、進出移動して前記レバー部材14の先端部が前記段差部11bに係合する。これにより、各吸気弁1,1は、サブロッカアーム11の揺動によりメインロッカアーム10を介して大リフトカム7のカムプロフィールにしたがって図4のLI2に示すような大リフトに制御される。
Therefore, when an ON signal is output (energized) to the first
一方、第1電磁切換弁20にオフ信号が出力(非通電)されて、油室17へポンプ油圧の供給がない場合は、図2Aに示すように、油圧プランジャ15が前記リターンスプリング16のばね力によって後退移動して、前記レバー部材14の先端部が前記段差部11bから離脱して係合が解除される。これにより、サブロッカアーム11がロストモーション機構12によってロストモーション状態となることから、各吸気弁1,1は、メインロッカアーム10により両小リフトカム8、8の両者同じ形状のカムプロフィールにしたがって図4のLI1に示すような小リフトに制御される。
On the other hand, when an off signal is output (non-energized) to the first
ここで、機関停止などの前記オイルポンプ19の油圧(変換駆動力)が発生しない場合を考えると、前記第1電磁切換弁20のオフ位置オン位置にかかわらず、各吸気弁1,1は機械的に小リフト制御に安定する(これをデフォルト位置と呼ぶ。)。つまり、各吸気弁1,1は小リフト作動がデフォルト態様となる。
〔排気VVL〕
次に、前記排気VVL4は、前述したように、吸気VVL3と基本構成は同じであるが、油圧プランジャに対する油圧の作用方向が異なっており、図1及び図3において、対応する構成部材の符番を変えて説明する。
Here, considering the case where the oil pressure (conversion driving force) of the
[Exhaust VVL]
Next, as described above, the exhaust VVL4 has the same basic configuration as the intake VVL3, but differs in the direction of action of the hydraulic pressure on the hydraulic plunger. In FIGS. Will be explained.
機関前後方向に延びた前記排気カムシャフト6に一体的に固定されて、気筒の中央に配置された大リフト用の大リフトカム31と、該大リフトカム31の両側に設けられた小リフト用の小リフトカム32,32と、ロッカシャフト33に揺動自在に支持されて、前記両小リフトカム32,32に対応した位置に一対のフォロワ部34a、34aが配置され、該フォロワ部34a、34aの各先端部の下端が前記両排気弁2,2のステムエンドに当接した一体的なメインロッカアーム34と、前記大リフトカム31に対応した位置に設けられて、ロストモーション可能なサブロッカアーム35と、該サブロッカア−ム35内に設けられて、該サブロッカアーム35のフォロア部35aを前記大リフトカム31側に付勢するロストモーション機構36と、メインロッカアーム34に固定された支軸41に揺動自在に支持されて、前記サブロッカアーム35の下端部の段差部35aに係脱することにより該サブロッカアーム35とメインロッカアーム34とを同期連動させ、あるいは連動を解除するレバー部材38と、該レバー部材38を係脱作動させる油圧プランジャ39及びメインロッカアーム34内に設けられたリターンスプリング40と、を備えている。
A
前記サブロッカアーム35は、メインロッカアーム34の後端部に設けられた支持軸41によって揺動自在に支持されている。
The
前記ロストモーション機構36は、メインロッカアーム凸部34bに当接するプランジャ42と、該プランジャ42を該凸部34b方向へ付勢するロストモーションスプリング43とから構成されている。
The lost
前記油圧プランジャ39は、先端側外周に形成された油室44に、前記オイルポンプ19からの油圧(変換作動力)が第2電磁切換弁47を介して供給されることによって後退移動し、第2電磁切換弁47がオフ(非通電)されてオイルポンプ19からの油圧の供給がない場合は、内部に弾装されたコイルスプリング46のばね力によって進出移動するようになっている。
The
すなわち、前記油室44には、前記ロッカシャフト33の内部軸方向やメインロッカアーム34内に形成された油圧通路45a、45bなどを介して油圧が給排されるようになっており、前記第2電磁切換弁47は、図1に示すように、前記油圧通路45a、45bとドレン通路48あるいはオイルポンプ19の吐出通路19aとの導通を切り換えるようになっている。
That is, hydraulic pressure is supplied to and discharged from the
したがって、第2電磁切換弁47がオン(通電)されて前記油室17にオイルポンプ19から油圧が供給されると、図3Aに示すように、油圧プランジャ39がコイルスプリング46のばね力に抗して後退移動し、前記レバー部材38の先端部が前記段差部35aから離脱して係合が解除される。これにより、サブロッカアーム35がロストモーション機構36によってロストモーション状態となることから、各排気弁2,2は、メインロッカアーム34により両小リフトカム32、32の両者同じ形状のカムプロフィールにしたがって図4のLE1に示すような小リフトに制御される。
Therefore, when the second electromagnetic switching
一方、第2電磁切換弁47にオフ信号が出力(非通電)されて、前記油室44にオイルポンプ19から油圧が供給されなくなると、図3Bに示すように、前記油圧プランジャ39はコイルスプリング46のばね力で進出移動して前記レバー部材38の下端部を押圧して、該レバー部材38の先端部を前記段差部35aに係合させる。これにより、各排気弁2,2は、サブロッカアーム35の揺動によりメインロッカアーム34を介して大リフトカム31のカムプロフィールにしたがって図4のLE2に示すような大リフトに制御される。
On the other hand, when an off signal is output (non-energized) to the second electromagnetic switching
ここで、前述のように、機関停止などで前記オイルポンプ19の油圧が発生しない場合、前記第2電磁切換弁47のオフ位置オン位置にかかわらず、各排気弁2,2は機械的に大リフト制御に安定する(これをデフォルト位置と呼ぶ。)。つまり、各排気弁2,2は大リフト作動がデフォルト態様となり、吸気VVL3とは逆になる。
Here, as described above, when the hydraulic pressure of the
前記コントローラ(ECU)22は、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、機関水温センサ、油温センサ、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサなどの各種のセンサに基づいて現在の機関運転状態を検出して、前記第1、第2電磁切換弁20、47に制御電流をオン−オフ的に出力するようになっている。
〔本実施形態の作用効果〕
前述したように、デフォルト態様は、図4に示したように、各吸気弁1,1では小リフト(LI1)、小作動角となっており、排気弁2,2では大リフト(LE2)、大作動角となっている。したがって、機関停止時や、クランキング時などオイルポンプ油圧が殆ど発生しない状態では、このデフォルト態様に機械的に安定しているのである。
The controller (ECU) 22 is based on various sensors such as a crank angle sensor, an air flow meter, an engine water temperature sensor, an oil temperature sensor, and a throttle opening sensor that detects the opening of a throttle valve. An operation state is detected, and a control current is output to the first and second
[Effects of this embodiment]
As described above, as shown in FIG. 4, the default mode is that each
このデフォルトバルブタイミングは、不安定になりがちな始動時(特に冷機始動の場合)の燃焼を安定化させ、HCなどの始動時エミッションを低減させる効果を得ることができる。 This default valve timing can stabilize the combustion during start-up (particularly in the case of cold start) that tends to be unstable, and can obtain the effect of reducing start-up emissions such as HC.
しかも、機関停止時において既にこのデフォルトバルブタイミングになっているので、まさに始動燃焼初期からこの効果を得ることができるのである。 Moreover, since this default valve timing has already been reached when the engine is stopped, this effect can be obtained from the very beginning of starting combustion.
各排気弁2,2は、大作動角DE2(リフトLE2)であるので、ピストンの排気上死点を越えて吸気行程に入り、ピストンが下降始めても排気弁2,2はすぐには閉じないので、排気上死点(TDC)から排気弁閉時期(EVC2)までの比較的長い期間(第1期間である図4中(1)−2で示す期間)に、排気ポ−ト側から排気弁2,2を介して高温の燃焼ガス(高温EGRガス)を直接筒内に多量に逆導入できる。一方、吸気弁1,1は小作動角(DI1)であって、吸気弁開時期(IVO1)から排気上死点(TDC)までの期間(第2期間である図4中(2)−1で示す期間)は比較的短く、したがって、該期間に排気行程後半の高温燃焼ガス(高温EGRガス)が吸気弁1,1を介して冷たい吸気ポ−ト・吸気管側に一度戻されることによって冷やされた燃焼ガス(低温EGRガス)が次の吸気行程で筒内に再導入される量は少なくできる。
Since the
このように、筒内に導入されるEGRガスのうち、前記第2期間による低温EGRガスの比率を小さく抑えつつ、前記第1期間による高温EGRガスの比率を大きくすることができる。 Thus, among the EGR gas introduced into the cylinder, the ratio of the high temperature EGR gas in the first period can be increased while the ratio of the low temperature EGR gas in the second period is kept small.
さらに、各排気弁2,2は、大作動角なので、該排気弁2,2の開時期が比較的早く(EVO2)、燃焼ガスの温度が十分には下がっていないうちに排気系に排出するので、後流の触媒を有効に暖めることができ、触媒の活性(転化率向上)を促進し、その面からも排気エミッションを低減できる。
Further, since the
また、各吸気弁1,1は、小作動角DI1(リフトLI1)であるので、該吸気弁1,1の閉時期(IVC1)は吸気下死点(BDC)付近まで進角しており、有効圧縮比を高めることができ、これも燃焼安定化に貢献する。
Further, since each
これらの、高温EGRガスの比率を大きくできる効果と、有効圧縮比を高められる効果により、始動燃焼を安定化させ、また前述の触媒の活性促進効果も加わりHCなどの排気エミッションを一層低減する効果が得られる。 The effect of increasing the ratio of the high temperature EGR gas and the effect of increasing the effective compression ratio stabilize the start-up combustion, and also add the effect of promoting the activity of the catalyst as described above, thereby further reducing exhaust emissions such as HC. Is obtained.
さらに、クランキング及び始動のまさに初期から、各吸気弁1,1が小作動角、各排気弁2,2が大作動角となっているので、前述の効果がまさに始動燃焼初期から確実に得られるのである。
Furthermore, since the
図5は前記コントローラ22による制御フロ−チャートを示し、機関停止移行も含めたフロ−になっている。
FIG. 5 shows a control flowchart by the
まず、ステップ1では、機関停止条件(キーオフ)か否かを判別し、機関停止条件であると判別すると、ステップ2において機関停止(燃料カット)信号が出力され、機関回転(Ne)は低下していく。
First, in
それに伴い、オイルポンプ19の吐出油圧が低下していき、両リフト可変機構3,4の第1、第2電磁切換弁20,47の制御位置に関わらず、変換油圧(変換作動力)が作用しなくなるので、ステップ3において、前記デフォルト位置(吸気弁1,1小作動角、排気弁2,2大作動角)に移行し、そこで機械的に安定する。その後、ステップ4で機関が停止される。
Along with this, the discharge hydraulic pressure of the
そして、その後ステップ5では、再び機関始動条件(キーオン)になったか否かを判別し、機関始動条件と判別した場合は、この機関状態でも、このデフォルト位置に機械的に安定しているが、ステップ6において、さらに念のため両電磁切換弁20、47には同デフォルト位置に対応する位置に制御する制御信号を出力しても良い。これは、次行程のクランキング時に不意にポンプ油圧が変動したり、クランキングによる回転変動があった場合にも僅かなポンプ油圧ながらデフォルト位置により安定化させる効果があるためである(なお、この行程は省略することも可)。
Then, in
その後、ステップ7で、クランキング信号を出力してクランキングが開始されと、ステップ8で所定のクランキング回転に達したか否かを判別し、完爆できるクランキング回転数まで達したと判別すると、ステップ9において始動燃焼のための燃料噴射・点火(完爆制御)が行われる。
After that, when cranking is output in
この始動燃焼のまさしく初期から、前述のデフォルトバルブタイミングに安定しているので、確実に始動燃焼を安定化でき始動エミッションも低下できるのである。 Since the start valve combustion is stable from the very beginning to the default valve timing, the start combustion can be reliably stabilized and the start emission can be reduced.
その後、ステップ10では、タイマーによって始動後に所定時間が経過したか否かを判別し、所定時間が経過したと判別した場合は回転変動も安定化したとして次にステップ11で機関温度TがT0以下か否か判別する。ここで所定温度T0を超えていないことを判別するとリターンするが、もし超えていれば、暖機は終了したとしてステップ12に移行する。
Thereafter, in
このステップ12では、排気VVL4に排気弁2,2の作動角を小作動角LD1(小リフトLE1)まで低下させる信号を出力する。なぜなら、所定温度T0を越えると充分暖機が進んでいると考えられ、この状態ではノッキングやプレイグニッションといった高温に起因する異常燃焼が逆に発生する可能性が出てくるのである。デフォルトバルブタイミングでは、高温EGRガスを筒内に多量に導入するので、冷機燃焼は改善するものの、機関温度が上昇すると、この高温EGRガスによって、前述した異常燃焼がし易くなるのである。
In
そこで、排気弁2,2の作動角(リフト)を減少させると、排気上死点(TDC)から排気弁閉時期(EVC1)までの第1期間が減少し(図4中(1)−1で示す期間)、排気ポ−ト側から排気弁2,2を介して高温の燃焼ガス(高温EGRガス)が直接筒内に逆流する量が減少する。これにより、筒内の過度の加熱を抑制し、ノッキングやプレイグニッションといった異常燃焼を回避するのである。
Therefore, when the operating angle (lift) of the
さらに、ステップ13では、機関回転数Neが所定回転N0に達したか否かを判別し、所定回転N0に達したと判別すると、ステップ14において、吸気VVL3によって各吸気弁1,1を大作動角(DI2)に変換する制御を行う。
Further, in
これは、小作動角のままだと、リフトが低い上に吸気弁1,1の閉時期IVC1は下死点付近であり、高回転域での充填効率を確保できずに、トルク・出力が抑えられてしまうからである。
This is because if the operating angle remains small, the lift is low and the closing timing IVC1 of the
そこで、各吸気弁1,1の作動角をDI2まで拡大し、リフトをLI2に増加し、閉時期IVC2まで遅らせ充填効率高め、トルク・出力を増大させるのである。
Therefore, the operating angle of each
このように、トルク・出力が増加すると、熱負荷も増加し、やはりノッキングやプレイグニッションといった異常燃焼が発生しやすくなる。ところが、この吸気弁1,1の大作動角では開時期IVOが進角することになる。つまり、開時期IVO2から排気上死点(TDC)までの第2期間が拡大するので、筒内に再吸入される低温EGRの比率の方が相対的に増加するので、それによって異常燃焼が抑制できる効果も出てきて、もって高回転域のトルク・出力を確保しつつノッキングやプレイグニッションも抑制できるのである。
Thus, when the torque / output increases, the thermal load also increases, and abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is likely to occur. However, the opening timing IVO is advanced at the large operating angle of the
なお、前述のデフォルトバルブタイミングによる始動時における始動燃焼安定化やエミッション低減効果は、各電磁切換弁20,47に断線などの電気的故障が発生した場合でも有効なメカニカルフェールセーフ機能を有している。何故なら、断線により各電磁切換弁20,47にオフ信号(非通電)が常時出力されてオフ位置固定となってしまった場合、あるいは電子制御系異常などによりオン信号が誤出力されてオン位置になってしまった場合でも、変換作動力であるポンプ油圧が殆ど供給されない始動時においては、前述のデフォルトバルブタイミングに機械的(メカニカル)に安定しているので、始動燃焼を安定化でき排気エミッションも低減できるのである。
〔第2実施形態〕
図6及び図7は本発明の第2実施形態を示し、第1実施形態の吸気VVL3と排気VVL4に、それぞれ吸気位相可変機構である吸気VTC49と排気位相可変機構である排気VTC50を併設したものである。この両VTC49,50はほぼ同じ構造に形成されている。
It should be noted that the start combustion stabilization and emission reduction effect at the start by the above-described default valve timing has a mechanical fail-safe function that is effective even when an electrical failure such as disconnection occurs in each
[Second Embodiment]
6 and 7 show a second embodiment of the present invention, in which an
すなわち、吸気VTC49と排気VTC50は、各カムシャフト(駆動軸)位相の変換角がθIとθEと異なっているだけで(ストッパ位置が異なるだけで)、基本構造は同一である。したがって、以下では、図6及び図7に基づいて排気側VTC50の構造のみを説明する。
That is, the
前記排気VTC50は、いわゆるベーンタイプのものであって、機関のクランクシャフトによって回転駆動されて、この回転駆動力を排気カムシャフト6に伝達するタイミングスプロケット51と、前記排気カムシャフト6の端部に固定されてタイミングスプロケット51内に回転自在に収容されたベーン部材52と、該ベーン部材52を油圧によって正逆回転させる油圧回路53とを備えている。
The
前記タイミングスプロケット51は、前記ベーン部材52を回転自在に収容したハウジング54と、該ハウジング54の前端開口を閉塞する円板状のフロントカバー55と、ハウジング54の後端開口を閉塞するほぼ円板状のリアカバー56とから構成され、これらハウジング54及びフロントカバー55,リアカバー56は、4本の小径ボルト79によって排気カムシャフト6の軸方向から一体的に共締め固定されている。
The
前記ハウジング54は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面の周方向の約90°位置に4つの隔壁であるシュー54aが内方に向かって突設されている。
The
この各シュー54aは、横断面ほぼ台形状を呈し、ほぼ中央位置に前記各ボルト37の軸部が挿通する4つのボルト挿通孔54bが軸方向へ貫通形成されていると共に、各内端面に軸方向に沿って切欠形成された保持溝内に、コ字形のシール部材58と該シール部材58を内方へ押圧する図外の板ばねが嵌合保持されている。
Each of the
前記フロントカバー55は、円盤プレート状に形成されて、中央に比較的大径な支持孔55aが穿設されていると共に、外周部に前記各シュー54aの各ボルト挿通孔54bに対応する位置に図外の4つのボルト孔が穿設されている。
The
前記リアカバー56は、後端側に前記タイミングチェーンが噛合する歯車部56aが一体に設けられていると共に、ほぼ中央に大径な軸受孔56bが軸方向に貫通形成されている。
The
前記ベーン部材52は、中央にボルト挿通孔を有する円環状のベーンロータ52aと、該ベーンロータ52aの外周面の周方向のほぼ90°位置に一体に設けられた4つのベーン52bと、を備えている。
The
前記ベーンロータ52aは、前端側の小径筒部が前記フロントカバー55の支持孔55aに回転自在に支持されている一方、後端側の小径な円筒部が前記リアカバー56の軸受孔56bに回転自在に支持されている。
In the
また、ベーン部材52は、前記ベーンロータ52aのボルト挿通孔に軸方向から挿通した固定ボルト57によって排気カムシャフト6の前端部に軸方向から固定されている。
The
前記各ベーン52bは、その内の3つが比較的細長い長方体形状に形成され、他の1つの幅長さが大きな台形状に形成されて、前記3つのベーン52bはそれぞれの幅長さがほぼ同一に設定されているのに対して1つのベーン52bはその幅長さが前記3つのものよりも大きく設定されて、ベーン部材52全体の重量バランスが取られている。
Each of the
また、各ベーン52bは、各シュー54a間に配置されていると共に、各外面の軸方向に形成された細長い保持溝内に前記ハウジング54の内周面に摺接するコ字形のシール部材60及び該シール部材60をハウジング54の内周面方向に押圧する板ばねが夫々嵌着保持されている。また、各ベーン52bの前記排気カムシャフト6の回転方向と反対側のそれぞれの一側面には、ほぼ円形状の2つの凹溝52cがそれぞれ形成されている。
Each
また、この各ベーン52bの両側と各シュー54aの両側面との間に、それぞれ4つの進角側油圧室61と遅角側油圧室62がそれぞれ隔成されている。
Further, four advance-side
前記油圧回路は、図7に示すように、前記各進角側油圧室61に対して作動油の油圧を給排する第1油圧通路63と、前記各遅角側油圧室62に対して作動油の油圧を給排する第2油圧通路64との2系統の油圧通路を有し、この両油圧通路63,64には、前記吐出通路19aと連通する供給通路65とドレン通路66とが夫々通路切り換え用の第3電磁切換弁67を介して接続されている。前記供給通路65には、オイルパン01内の油を圧送する一方向のオイルポンプ19が設けられている一方、ドレン通路66の下流端がオイルパン01に連通している。
As shown in FIG. 7, the hydraulic circuit operates with respect to the first
前記第1、第2油圧通路63,64は、円柱状の通路構成部59の内部に形成されており、この通路構成部59は、一端部が前記ベーンロータ52aの小径筒部から内部の支持穴52d内に挿通配置されている一方、他端部が前記第3電磁切換弁67に接続されている。
The first and second
また、前記通路構成部59の一端部の外周面と支持穴52dの内周面との間には、各油圧通路63,64の一端側間を隔成シールする3つの環状シール部材70が嵌着固定されている。
Further, between the outer peripheral surface of one end portion of the
前記第1油圧通路63は、前記支持穴62dの排気カムシャフト6側の端部に形成された油室63aと、ベーンロータ52aの内部にほぼ放射状に形成されて油室63aと各進角側油圧室61とを連通する4本の分岐路63bとを備えている。
The first
一方、第2油圧通路64は、通路構成部59の一端部内で止められ、該一端部の外周面に形成された環状室64aと、ベーンロータ52aの内部にほぼL字形状に折曲形成されて、前記環状室64aと各遅角側油圧室62と連通する第2油路64bとを備えている。
On the other hand, the second
前記第3電磁切換弁67は、4ポート3位置型であって、内部の弁体が各油圧通路63、64と供給通路65及びドレン通路66とを相対的に切り替え制御するようになっていると共に、コントローラ22からの制御信号によって切り替え作動されるようになっている。
The third
この排気VTC50の第3電磁切換弁67は、制御電流が作用しない場合に、供給通路65が遅角側油圧室62に連通する第2油圧通路64と連通し、ドレン通路66が進角側油圧室61と連通する前記第1油圧通路63に連通するようになっている。また、第3電磁切換弁67内のコイルスプリングによって機械的にかかるポジションとなるように形成されている。
また吸気VTC49用には第4電磁切換弁68が設けられるが、排気VTC50用の前述の第3電磁切換弁67と同様のものであるので、詳細の説明は省略する。
The third
Further, a fourth electromagnetic switching valve 68 is provided for the
前述のコントローラ22は、第1実施形態の吸気VVL3(第1電磁切換弁20)と排気VVL4(第2電磁切換弁47)に用いられたものと同様のもので、本第2実施形態においては、さらに吸気・排気VTC49、50(第4・第3電磁切換弁68・67)とも共通のものを用いており、機関運転状態を検出すると共に、クランク角センサ及び吸気・排気各々の駆動軸角度センサからの信号によって、吸気・排気各々のタイミングスプロケットと吸気・排気各々のカムシャフト5・6との相対回転位置を検出している。
The
また、吸気・排気VTC49、50において、前記ベーン部材52とハウジング54との間には、このハウジング54に対してベーン部材52の回転をロック及びロックを解除するロック機構が設けられている。このロック機構は、前記幅長さの大きな1つのベーン52bとリアカバー56との間に設けられ、前記ベーン52bの内部の排気カムシャフト6の軸方向に沿って形成された摺動用穴72と、該摺動用穴72の内部に摺動自在に設けられた有蓋円筒状のロックピン73と、前記リアカバー56に有する固定孔内に固定された横断面カップ状の係合穴構成部74に設けられて、前記ロックピン73のテーパ状先端部73aが係脱するロック穴74aと、前記摺動用穴72の底面側に固定されたスプリングリテーナ75に保持されて、ロックピン73を係合穴74a方向へ付勢するばね部材76とから構成されている。
Further, in the intake /
また、前記ロック穴74aには、図外の油孔を介して前記遅角側油圧室62内の油圧あるいはオイルポンプ19の油圧が直接供給されるようになっている。
The
そして、前記ロックピン73は、前記ベーン部材52が最遅角側に回転した位置(デフォルト位置)で、先端部73aが前記ばね部材76のばね力によってロック穴74aに係合してタイミングスプロケット51と排気カムシャフト6との相対回転をロックする。また、前記遅角側油圧室62からロック穴74a内に供給された油圧あるいはオイルポンプ19の油圧によって、ロックピン73が後退移動してロック穴74aとの係合が解除されるようになっている。つまり、かかるロック機構はデフォルト位置に保持固定する機能を有する。
ここで、ロック機構は特に設けなくても構わない。
The lock pin 73 is engaged with the
Here, the lock mechanism may not be provided.
また、前記各ベーン52bの一側面側の前記各凹溝52c底面と該底面に対向する各シュー54aの対向面との間には、ベーン部材52を遅角側へ回転付勢する付勢部材である一対のコイルスプリング77、78が配置されている。
Further, a biasing member that rotationally biases the
各コイルスプリング77,78は、最大圧縮変形時にも互いが接触しない軸間距離をもって並設されていると共に、各一端部が前記各凹溝52cに嵌合する図外の薄板状のリテーナを介して連結されている。
The coil springs 77 and 78 are arranged side by side with an inter-axis distance that does not contact each other even during the maximum compression deformation, and each one end portion is interposed through a thin plate-like retainer (not shown) that fits into the
以下、排気VTC50を例にとって基本的な動作を説明するが、吸気VTC49も同様である。
まず、機関停止時には、コントローラ22から第3電磁切換弁67に対する制御電流の出力が停止されて、弁体がばね力によって機械的に図7に示す遅角制御位置になり、供給通路65と遅角側の第2油圧通路64とが連通されると共に、ドレン通路66と進角側の第1油圧通路63が連通される。また、かかる機関が停止された状態ではオイルポンプ19の油圧が作用せず供給油圧も0になる。
Hereinafter, the basic operation will be described taking the
First, when the engine is stopped, the output of the control current from the
したがって、ベーン部材52は、図6Aに示すように、前記各コイルスプリング77,78のばね力によって最遅角側に回転付勢されて1つの幅広ベーン52bの一端面が対向する1つのシュー54aの一側面に当接する、と同時に前記ロック機構のロックピン73の先端部73aがロック穴74a内に係入して、ベーン部材52をかかる最遅角位置に安定に保持する。すなわち、この排気VTC50は、最遅角位置が機械的に安定するデフォルト位置になっている。
Therefore, as shown in FIG. 6A, the
次に、機関始動時、つまりイグニッションスイッチをオン操作して、スタータモータによりクランクシャフトをクランキング回転させると、第3電磁切換弁67にコントローラ22から制御信号が出力されるようになる。しかしながら、このクランク開始直後の時点では、まだオイルポンプ19の吐出油圧が十分に上昇していないことから、ベーン部材52は、ロック機構と各コイルスプリング77,78のばね力とによって最遅角側に保持されている。
Next, when the engine is started, that is, when the ignition switch is turned on and the crankshaft is cranked by the starter motor, a control signal is output from the
このとき、コントローラ22から出力された制御信号によって第3電磁切換弁67が供給通路65(吐出通路19a)と第2油圧通路64を連通させると共に、ドレン通路66と第1油圧通路63とを連通させている。そして、クランキングが進み、オイルポンプ19から圧送された油圧の油圧上昇とともに第2油圧通路64を通って遅角側油圧室62に供給される一方、進角側油圧室61には、機関停止時と同じく油圧が供給されずにドレン通路66から油圧がオイルパン01内に開放されて低圧状態を維持している。
At this time, the third
ここで、クランキング回転が上昇し油圧がさらに上昇した後は、第3電磁切換弁67による自在のベーン位置制御ができるようになる。すなわち、ポンプ油圧及び遅角側油圧室62の油圧の上昇に伴ってロック機構のロック穴74a内の油圧も高まってロックピン73が後退移動し、先端部73aがロック穴74aから抜け出してハウジング54に対するベーン部材52の相対回転を許容するため、自在なベーン位置制御が可能になる。
Here, after the cranking rotation is increased and the hydraulic pressure is further increased, free vane position control by the third
例えば、コントローラ22からの制御信号によって第3電磁切換弁67が作動して、供給通路65と第1油圧通路63を連通させる一方、ドレン通路66と第2油圧通路64を連通させる。
For example, the third
したがって、今度は遅角側油圧室62内の油圧が第2油圧通路64を通ってドレン通路66からオイルパン01内に戻され、該遅角側油圧室62内が低圧になる一方、進角側油圧室61内に油圧が供給されて高圧となる。
Accordingly, the hydraulic pressure in the retard side
よって、ベーン部材52は、かかる進角側油圧室61内の高圧化によって各コイルスプリング77,78のばね力に抗して図中時計方向へ回転して図6Bに示す位置に向かって相対回転して、タイミングスプロケット51に対する排気カムシャフト6の相対回転位相を進角側に変換する。また、第3電磁切換弁67のポジションを中立位置にすることで、任意の相対回転位相に保持できる。
Therefore, the
さらに、暖機終了後の機関運転状態に応じて前記相対回転位相を最遅角(図6A)から最進角(図6B)まで連続的に変化させるのである。 Further, the relative rotation phase is continuously changed from the most retarded angle (FIG. 6A) to the most advanced angle (FIG. 6B) according to the engine operating state after the warm-up is completed.
なお、排気VTC50を例にとって基本動作を説明してきたが、吸気VTC49も同様である。
〔第2実施形態の作用効果〕
図8は前記吸気VVL3と排気VVL4及び吸気VTC49と排気VTC50による吸気弁1、1と排気弁2,2のリフト特性図を示している。
The basic operation has been described with the
[Effects of Second Embodiment]
FIG. 8 shows lift characteristics of the
第1実施形態と同様に、排気VVL4によるデフォルト位置は大リフトLE2(大作動角DE2)で、吸気VVL3によるデフォルト位置は、小リフトLI1(小作動角DI1’)となっている。ここで、吸気VVL3のデフォルト作動角DI1’は、第1実施形態のDI1よりやや狭い作動角に設定されている。 As in the first embodiment, the default position by the exhaust VVL4 is the large lift LE2 (large operating angle DE2), and the default position by the intake VVL3 is the small lift LI1 (small operating angle DI1 '). Here, the default operating angle DI1 'of the intake VVL3 is set to a slightly narrower operating angle than DI1 of the first embodiment.
そして、吸気・排気VVL3,4と吸気・排気VTC49、50(両VTC共最遅角デフォルト)によるデフォルトバルブタイミングは、図8おける実線で示すリフトカ−ブの通りである。
The default valve timings of the intake /
すなわち、排気弁2,2は排気VVL4の大リフトLE2(大作動角DE2)で排気VTC50は最遅角での排気リフトカ−ブ(実線)であり、吸気弁1,1は吸気VVL3の小リフトLI1(小作動角DI1’)で吸気VTC49は最遅角での吸気リフトカ−ブ(実線)である。
That is, the
これによる効果は、第1実施形態より大きなものとなっている。なぜなら、デフォルト排気弁閉時期(EVC)がEVC2’まで遅れるので、前述の第1期間が、第1実施形態の(1)−2より広い(1)−2’となるため、高温EGRガスを一層多量に筒内に取り込めるからである。さらに、デフォルト吸気弁1,1の開時期(IVO)がIVO1’まで遅れるので、前述の第2期間が、第1実施形態の(2)―1より狭くなり、ほぼ0(IVO1’がTDC付近)ないし、図8に示すように、IVO1’がTDCより逆にαだけさらに遅角し、負の期間にしても良い。
The effect of this is greater than that of the first embodiment. Because the default exhaust valve closing timing (EVC) is delayed until EVC2 ′, the above-mentioned first period becomes (1) -2 ′ wider than (1) -2 ′ of the first embodiment, and therefore the high temperature EGR gas is reduced. This is because a larger amount can be taken into the cylinder. Further, since the opening timing (IVO) of the
このようにすると、排気行程でピストンが上死点まで到達しても吸気弁1,1は開いていないので、燃焼ガスが吸気側に吸気弁を介して一度戻され、そこで冷却され、低温EGRガス(燃焼安定性悪化要因)として再吸入される量は殆どなくなる。
In this way, even if the piston reaches the top dead center in the exhaust stroke, the
また、吸気行程における、このαの期間においては、吸気弁1,1は閉じていて、排気弁2,2のみが開いていることになるので、ピストンが降下する際に、新気は吸わずに高温EGRガスのみを筒内に導入することになることから、前記第1期間における高温EGR導入効果を一層高めることもできる。
Also, during this period α during the intake stroke, the
このように、高温EGRを一層多量に筒内に導入する一方、低温EGRを殆ど筒内に導入させないことで、第1実施形態に対してさらに始動時の燃焼安定性の改善や排気エミッションの低減を図ることができる。 In this way, while introducing a larger amount of high temperature EGR into the cylinder, almost no low temperature EGR is introduced into the cylinder, further improving the combustion stability at start-up and reducing exhaust emissions compared to the first embodiment. Can be achieved.
一方、排気VTC50によって遅角制御したことで、その分は排気弁2,2の開時期(EVO2´)がさらに遅れることから、燃焼ガスで筒内を温める時間が長くとれるので、機関の暖機(温度上昇)に要する時間を短縮(スピ−ドアップ)することもでき、経時的な暖機効果による燃焼安定の早期化、排気エミッション低減の早期化も実現できる。
On the other hand, since the retarding control is performed by the
図9は前記コントローラ22による前記各機構の制御フローチャートを示している。
FIG. 9 shows a control flowchart of each mechanism by the
ステップ21では、機関停止条件(キーオフ)になっているか否かを判別し、機関停止条件(キーオフ)になっていると判別した場合は、ステップ22で機関停止(燃料カット)信号が出力される。これによって、機関回転数(Ne)は低下していくと共に、これに伴ってオイルポンプ19の吐出油圧が低下していく。したがって、吸気、排気VVL3,4の各電磁切換弁20、47の制御位置にかかわらず、変換油圧(変換駆動力)が作用しなくなるので、前記デフォルト位置(吸気弁1,1が小作動角、排気弁2,2が大作動角)に移行し、そこで機械的に安定する。
In
また、前記吸気、排気VTC49,50も第4電磁切換弁68、第3電磁切換弁67の制御位置にかかわらず、変換油圧(変換駆動力)が作用しなくなるので、各コイルスプリング77,78のばね力及び動弁系駆動反力によって、前記吸気、排気VTC49,50共デフォルトである最遅角に移行し、そこで機械的に安定する。
In addition, since the intake and
そして、次の始動条件(キーオン)になっても、このデフォルト位置に機械的に安定しているが、ステップ23において、念のため吸気、排気VVL3,4の両電磁切換弁20,47と、吸気、排気VTC49、50の両電磁切換弁68,67には、各デフォルト位置に対応する位置に制御する制御信号を出力しても良い。これは、次行程のクランキング時に不意にポンプ油圧が変動したり、クランキングによる回転変動があった場合にも僅かなポンプ油圧ながらデフォルト位置により安定化させるためである。
And even if the next starting condition (key-on) is reached, it is mechanically stable at this default position. In
次に、ステップ24で機関停止を確認し、その後、ステップ25では、機関始動条件(キーオン)か否かを判別し、機関始動条件だと判別したら、ステップ26で吸気、排気VVL3,4と吸気、排気VTC49、50の各電磁切換弁20,47,68,67に各デフォルト位置への変換信号を出力する。
Next, in
ステップ27ではクランキングが開始された信号を出力し、ステップ28では、所定のクランキング回転に達したか否かを判別し、達したと判別した場合は、ステップ29において始動燃焼のための燃料噴射・点火(完爆制御)が行われる。 In step 27, a signal indicating that cranking has been started is output, and in step 28, it is determined whether or not a predetermined cranking rotation has been reached. Injection and ignition (complete explosion control) is performed.
この始動燃焼のまさしく初期から、前述のデフォルトバルブタイミングに安定しているので、確実に始動燃焼を安定化でき始動エミッションも低下できるのである。また、第1実施形態で述べたような、メカニカルフェールセーフ効果も持つのである。 Since the start valve combustion is stable from the very beginning to the default valve timing, the start combustion can be reliably stabilized and the start emission can be reduced. Also, it has a mechanical fail-safe effect as described in the first embodiment.
そして、ステップ30でタイマーにより所定時間が経過したか否かを判別し、すなわち回転変動も安定化する所定時間が経過したと判別した場合は、ステップ31において、機関温度を図外のブロック壁温センサなどにより機関温度Tを検出する。
If it is determined in step 30 whether or not a predetermined time has elapsed by the timer, that is, if it is determined that a predetermined time for stabilizing the rotational fluctuation has elapsed, in
ステップ32では、所定温度T0に達したか否かを判別し、ここで所定温度T0を超えていると判別した場合は、既に暖機が終了したとして、ステップ33で機関の回転数Neと負荷マップに基づいて吸気・排気VVL3,4及び吸気・排気VTC49、50を制御する。
In
もし、所定温度T0を超えていなければ、暖機が終了していないとして、ステップ34に移行する。このステップ34では、機関温度毎の吸気弁1,1と排気弁2,2の目標位相を演算する。
If it does not exceed the predetermined temperature T0, it is determined that the warm-up has not ended, and the process proceeds to step 34. In
機関温度がまだ非常に低い状態であれば、前述のデフォルトバルブタイミングで制御される。つまり、吸気・排気VTC49、50とも最遅角で制御される。
If the engine temperature is still very low, it is controlled at the default valve timing described above. That is, the intake /
一方、機関温度がある程度高くなると、高温EGRガスを大量に筒内に導入させると、逆にノッキングやプレイグニッションのような高温異常燃焼が生じやすくなる。そこで、ステップ35においては、機関温度Tに応じて、排気VTC50を最遅角位置(デフォルト位置)から進角させていく制御を行う。
On the other hand, when the engine temperature becomes high to some extent, if a large amount of high-temperature EGR gas is introduced into the cylinder, high-temperature abnormal combustion such as knocking or pre-ignition tends to occur. Therefore, in
これによって、排気VTC50によって、高温異常燃焼を防止できるだけの最小限の位相進角を行うことで、高温異常燃焼を防止しつつ、燃焼安定性や低エミッション性を最大限高めることができる。例えば、図8の破線で示す第1実施形態相当の排気弁リフト特性まで排気VTC50を進角し、さらに機関温度が上昇した場合にはさらに進角側の一点鎖線で示す排気弁リフト特性にまで遅角変化させるのである。
As a result, the
なお、ここで排気VTC50の代わりに、吸気VTC49を最遅角位相から機関温度Tに基づき進角させていくこによっても同様の効果が得られる。
Here, the same effect can be obtained by advancing the
そして、前述のように、機関温度が所定温度T0を超えている場合は、既に暖機が終了したとして、ステップ33で、機関の回転数Neマップと負荷マップに基づいた吸気・排気VVL3,4及び吸気・排気VTC49、50の通常制御に移行するのである。
〔第3実施形態〕
図10は第3実施形態を示し、排気側は、第1実施形態と同様の油圧を変換駆動力とする排気VVL4が設けられており、同様に最大リフトLE2(最大作動角DE2)がデフォルト位置になっている。
As described above, if the engine temperature exceeds the predetermined temperature T0, it is determined that the warm-up has already been completed. In
[Third Embodiment]
FIG. 10 shows a third embodiment. On the exhaust side, an exhaust VVL4 having the same hydraulic pressure as that of the first embodiment as a conversion driving force is provided, and the maximum lift LE2 (maximum operating angle DE2) is similarly set to the default position. It has become.
吸気側は、第1実施形態とは異なり、吸気側リフト可変機構である電動型の吸気VEL80と、吸気側位相可変機構である電動型の吸気VTC81が設けられている。 Unlike the first embodiment, the intake side is provided with an electric intake VEL80 that is an intake-side lift variable mechanism and an electric intake VTC81 that is an intake-side phase variable mechanism.
前記吸気VEL80は、吸気弁1,1の作動角とリフト量を連続的に可変にするもので、例えば本出願人が先に出願した特開2012−225287号公報に記載されているものと同じ構造であるから、図10〜図12に基づいて簡単に説明する。なお、前記排気VVL4については、第1実施形態と同じ符番を付して具体的な説明は省略する。
The
前記吸気VEL80による吸気弁1,1の最小リフト(最小作動角)はLI0(DI0)で、最大リフト(最大作動角)はLI2(DI2)となっている。
The minimum lift (minimum operating angle) of the
吸気VEL80は、シリンダヘッド上部に有する軸受に回転自在に支持された中空状の駆動軸82と、該駆動軸82の外周面に圧入等により固設された回転カム83と、駆動軸82の外周面に揺動自在に支持されて、各吸気弁1,1の上端部に配設された各バルブリフター1aの上面に摺接して各吸気弁1,1を開作動させる2つの揺動カム84と、回転カム83と各揺動カム84との間に介装されて、回転カム83の回転力を揺動運動に変換して各揺動カム84に揺動力として伝達する伝達機構とを備えている。
The
前記駆動軸82は、一端部に設けられたタイミングスプロケット85を介してクランクシャフトから回転力が伝達されており、この回転方向は図10中、時計方向(矢印方向)に設定されている。
The
前記回転カム83は、ほぼリング状を呈し、カム本体の軸心Yが駆動軸82の軸心Xから径方向へ所定量だけオフセットしている。
The
前記両揺動カム84は、円筒状のカムシャフトの両端部に一体的に設けられていると共に、該カムシャフトが内周面を介して駆動軸82に回転自在に支持されている。また、下面にベースサークル面やランプ面及びリフト面からなるカム面が形成されており、ベースサークル面とランプ面及びリフト面が、揺動カム84の揺動位置に応じて各バルブリフター1aの上面の所定位置に当接するようになっている。
Both the
前記伝達機構は、ロッカアーム86と、リンクアーム87と、リンクロッド88とを備え、前記ロッカアーム86は、一端部がリンクアーム87に回転自在に連結されて、他端部がリンクロッド88の一端部に回転自在に連結されている。
The transmission mechanism includes a
前記リンクアーム87は、中央の嵌合孔に回転カム83のカム本体が回転自在に嵌合している一方、突出端がピンによってロッカアーム一端部に連結されている。前記リンクロッド88は、他端部がピンを介して揺動カム84のカムノーズ部に回転自在に連結されている。
In the
また、駆動軸82の上方位置に制御軸89が回転自在に支持されていると共に、該制御軸89の外周にロッカアーム86の揺動支点となる制御カム90が固定されている。前記制御軸89は、電動アクチュエータ91によって回転制御されている一方、制御カム90は、軸心P2位置が制御軸89の軸心P1から所定分だけ偏倚している。
A
前記電動アクチュエータ91は、図12A,Bに示すように、ケーシング91aの一端部に固定された電動モータ92と、ケーシング91aの内部に設けられて電動モータ92の回転駆動力を前記制御軸89に伝達する減速機構であるボール螺子伝達機構93とから構成されている。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the
前記電動モ−タ92は、比例型のDCモータによって構成され、機関運転状態などを検出するコントローラ22からの制御信号によって駆動するようになっている。
The
前記ボール螺子伝達機構93は、電動モータ92の駆動シャフトとほぼ同軸上に配置されたボール螺子軸93aと、該ボール螺子軸93aの外周に螺合するボールナット93bと、前記制御軸89の一端部に直径方向に沿って連結されてボールナット93bとを連係する連係アーム93cとから主として構成されている。
The ball
前記ボール螺子軸93aは、一端部にモータ駆動軸を介して連結され電動モータ92によって回転駆動されるようになっている。前記ボールナット93bは、ほぼ円筒状に形成され、内周面にボール循環溝と共同して複数のボールを転動自在に保持するガイド溝が螺旋状に連続して形成されていると共に、各ボールを介してボール螺子軸93aの回転運動を直線運動に変換しつつ軸方向の移動力が付与されるようになっている。また、このボールナット93bは、付勢手段であるコイルスプリング94のばね力によって電動モータ92側(最小リフト側)に付勢されている。したがって、機関停止時には、かかるボールナット93bが、前記コイルスプリング94のばね力によってボール螺子軸93aの軸方向に沿って最小リフト位置に移動するようになっている。すなわち、吸気VEL80のデフォルト位置は最小リフトLI0(最小作動角DI0)となっている。
The
前記コントローラ22は、前記各実施形態のものと同じく、各種情報信号から現在の機関運転状態を検出しているが、本実施形態のものは、駆動軸82の回転角度を検出する駆動軸角度センサからの検出信号や、制御軸89の回転位置を検出するポテンショメータ95からの検出信号を入力して、電動型の吸気VTC81による駆動軸82のクランク角に対する相対回転角度や、電動型の吸気VEL80による各吸気弁1,1のバルブリフト量や作動角を検出するようになっている。
The
したがって、所定の運転領域で、コントローラ22からの制御電流によって一方向へ回転駆動した電動モータ92の回転トルクによってボール螺子軸93aが一方向へ回転すると、ボールナット93bが、図12Aに示すように、コイルスプリング94のばね力にアシストされながら最大一方向(電動モータ92に接近する方向)へ直線状に移動し、これによって制御軸89が連係アーム93cを介して一方向へ回転する。
Accordingly, when the
よって、制御カム90は、図11A(フロントビュー)に示すように、軸心が制御軸89の軸心の回りを同一半径で回転して、肉厚部が駆動軸82から上方向に離間移動する。これにより、ロッカアーム86の他端部とリンクロッド88の枢支点は、駆動軸82に対して上方向へ移動し、このため、各揺動カム84は、リンクロッド88を介してカムノーズ部側が強制的に引き上げられて全体が図11Aに示すように時計方向へ回動する。
Therefore, as shown in FIG. 11A (front view), the
よって、回転カム83が回転してリンクアーム87を介してロッカアーム86の一端部を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド88を介して揺動カム84及びバルブリフター1aに伝達され、これによって、各吸気弁1,1は、そのバルブリフト量が図13のバルブリフト曲線で示すように最小リフト(LI0)になり、その作動角DI0も最小になる。
Therefore, when the
また、例えば高回転高負荷領域に移行した場合などは、コントローラ22からの制御信号によって電動モータ92が他方向に回転してボールナット93bを、図12Bに示すように、最大右方向へ移動させる。これにより、制御軸89は、制御カム90を図11中、時計方向へ回転させて、軸心P2を下方向へ回動させる。このため、ロッカアーム86は、図11Bに示すように、全体が駆動軸82方向寄りに移動して他端部が揺動カム84のカムノーズ部を、リンクロッド88を介して下方へ押圧して該揺動カム84全体を所定量だけ反時計方向へ回動させる。
Further, for example, when shifting to the high rotation / high load region, the
よって、回転カム83が回転してリンクアーム87を介してロッカアーム86の一端部を押し上げると、そのリフト量がリンクロッド88を介して揺動カム84及びバルブリフター1a8に伝達されるが、そのバルブリフト量は図13に示すようにLI1、LI1.5、LI2と連続的に大きくなる。その結果、高回転域での排気効率を高め、もって出力を向上させることができる。
Therefore, when the
すなわち、吸気弁1,1のリフト量は、機関の運転状態に応じて最小リフトLI0から大リフトLI2まで連続的に変化するようになっており、したがって、各吸気弁1,1の作動角も最小リフトのDI0から大リフトのDI2まで連続的に変化する。
That is, the lift amount of the
また、機関の停止時には、前述したように、ボールナット93bがコイルスプリング94のばね力によって電動モータ92側へ付勢されて自動的に移動することから、最小作動角DI0及び最小リフトLI0位置(デフォルト位置)に安定に保持される。
When the engine is stopped, as described above, the
前記電動型の吸気VTC81は、例えば本出願人が出願した特開2012−145036号公報に示すような構造であるから具体的な説明は省略するが、電動モ−タの回転力を、減速機構を介して駆動軸82の回転位相を変化させるようになっている。また、図外の付勢スプリングが駆動軸82を遅角方向に付勢しており、もって吸気VTC81のデフォルト位置は第2実施形態の吸気VTC49と同様に最遅角となっている。
The
従って、前記吸気VEL80と吸気VTC81による吸気弁1,1のデフォルト位置におけるリフトカ−ブは図13の太実線(LI0)のようになる。
Therefore, the lift curve at the default position of the
これによる始動時の燃焼安定性やエミッション低減の効果は、第1実施形態や第2実施形態より大きなものとなっている。 The effect of the combustion stability at start-up and the emission reduction by this is larger than those of the first embodiment and the second embodiment.
なぜなら、前記デフォルト位置における吸気弁1,1の開時期(IVO)がIVO0まで大きく遅くなることから(第2実施形態よりα大)、前述した第2期間が完全になくなり、排気行程でピストンが上死点まで到達しても吸気弁1,1は開いていない。このため、燃焼ガスが吸気側に吸気弁1,1を介して一度戻され、そこで冷却され、低温EGRガス(燃焼安定性悪化要因)として再吸入される量は殆どなくなる。
Because the opening timing (IVO) of the
さらに、この第2実施形態より大きなαの期間においては、吸気弁1,1は閉じていて、排気弁2,2のみ開いていることになるので、ピストンが降下する際に、新気は吸わずに、高温EGRガスのみを筒内に導入することになるので、前記第1期間における高温EGR導入効果を一層高め、且つ第2実施形態以上の効果を得ることもできる。
Further, in the period α which is larger than that in the second embodiment, the
ここで本実施形態においては、このデフォルト位置の吸気弁1,1のリフト(作動角)を充分小さく設定し、且つ吸気弁1,1の閉時期(IVC0)を下死点付近に設定しているので、このαが十分大きくなって前述した効果を一層高めている。
In this embodiment, the lift (operating angle) of the
さらに、本実施形態では、吸気弁1,1のリフト量がLI0と充分低いので、吸気流速が速くなって筒内攪拌効果が高くなり、これにより燃焼が一層良好になる。
Further, in the present embodiment, the lift amount of the
さらに、排気弁閉時期(EVC2)と吸気弁開時期(IVO0)の間に、吸気弁1,1/排気弁2,2とも閉じているβ期間が存在するため、その間でピストン下降による筒内負圧発達があり、それによっても吸気弁1,1の開時に吸気流速が一層増加し、もって一層燃焼が改善されるのである。
Furthermore, since there is a β period between the exhaust valve closing timing (EVC2) and the intake valve opening timing (IVO0), both the
また、吸気弁1,1の閉時期が下死点付近であり、有効圧縮比向上によっても燃焼が改善されるのは、他の実施形態と同様である。
Further, the closing timing of the
さらに、排気弁2,2の大作動角DE2(大リフトLE2)による燃焼改善効果は他の実施形態と同様である。
Furthermore, the combustion improvement effect by the large operating angle DE2 (large lift LE2) of the
本実施形態は、燃焼改善効果が高い分、機関温度が上昇していった場合にはノッキングやプレイグニッションが一層懸念される。 In the present embodiment, knocking and pre-ignition are further concerned when the engine temperature rises because the combustion improvement effect is high.
そこで、機関温度が上昇するにつれ、吸気VEL80による吸気弁1,1の作動角を細やかに増大させ、吸気VTC81を細やかに進角する制御を行う。
〔制御フローチャート〕
図14は前記コントローラ22による吸気VEL80と吸気VTC81及び排気VVL4の制御フローチャートを示している。
Therefore, as the engine temperature rises, control is performed to finely increase the operating angle of the
[Control flow chart]
FIG. 14 shows a control flowchart of the
まず、ステップ41では、機関停止条件(キーオフ)になったか否かを判別し、機関停止条件になったと判断した場合は、ステップ42に移行し、ここでは、機関停止(燃料カット)信号が出力される。これにより、機関回転数(Ne)は低下していくと共に、これに伴ってオイルポンプ19の吐出油圧が低下していく。
First, in
したがって、ステップ43では、油圧排気VVL4の電磁切換弁47の切換弁位置にかかわらず、変換油圧(変換駆動力)が作用しなくなるので、排気弁2,2のデフォルト位置(大リフトLE2、大作動角DE2)に移行し、そこで機械的に安定する。また、電動吸気VEL80と電動吸気VTC81も、電力(変換駆動力)の供給がなくなるので、吸気弁1,1をデフォルト位置である最小リフトLI0、最遅角に各々移行していき、ここで機械的に安定する。そして、ステップ44において機関が停止する。
Accordingly, in
この後、ステップ45では、次の再始動条件(キーオン)になっているか否かを判別し、始動条件になっていると判別した場合は、この時点ではこのデフォルト位置に機械的に安定しているが、ステップ46において、さらに念のため、排気VVL4と、吸気VEL80、吸気VTC81に対して、各デフォルト位置に制御する制御信号を出力しても良い。これは、次行程のクランキング時に、クランキングによる回転変動があった場合にも、供給電力や僅かなポンプ油圧によってデフォルト位置により安定化させるためである。
Thereafter, in step 45, it is determined whether or not the next restart condition (key-on) is satisfied. If it is determined that the start condition is satisfied, at this point in time, it is mechanically stable at this default position. However, in
次に、ステップ47でクランキングを開始させ、ステップ48において、所定のクランキング回転に達したか否かを判別し、完爆できるクランキング回転数まで達したと判別すると、ステップ49では、始動燃焼のための燃料噴射・点火が行われる。この始動燃焼のまさしく初期から、前述のデフォルトバルブタイミングに安定しているので、確実に始動燃焼を安定化でき始動エミッションも低下できるのである。また、第1・第2実施形態と同様に、メカニカルフェールセーフ効果も持つのである。
Next, cranking is started in
そして、ステップ50では、回転変動の安定化に必要な所定時間が経過したか否かを判別し、経過したと判別した場合には、ステップ51で機関温度をシリンダブロックの壁温センサなどにより機関温度Tを検出する。
In
ステップ52では、前記機関温度Tが所定温度T0を超えているか否かを判別し、越えていると判別した場合は、既に暖機が終了したとして、ステップ53で機関の回転数Neと負荷運転マップに基づいて、吸気VEL80・排気VVL4・吸気VTC81を制御する。
In
ステップ52で温度検出の結果、もし所定温度T0を超えていなければ、暖機が終了していないとして、ステップ54において機関温度毎に吸気VEL80や吸気VTC81の目標値を演算し、ステップ55では前記演算された目標値に基づいて吸気VEL80と吸気VTC81を細やかに連続的に制御する。
As a result of the temperature detection in
機関温度がまだ非常に低い状態であれば、前述のデフォルトバルブタイミングで制御される。 If the engine temperature is still very low, it is controlled at the default valve timing described above.
一方、機関温度がある程度高くなると、高温EGRガスを大量に筒内に導入させると、ノッキングやプレイグニッションのような高温異常燃焼が生じやすくなる。そこで、機関温度Tに応じて、吸気VEL80を最小リフトLI0(最小作動角DI0)位置からLI1、LI1.5というように増加させる一方、吸気弁1,1の閉時期を下死点付近に維持する形で、吸気VTC81を次第に進角させていくのである。それにより、高温異常燃焼を防止しつつ、燃焼安定性や低エミッション性を最大限高めることができる。
On the other hand, when the engine temperature is increased to some extent, if a large amount of high-temperature EGR gas is introduced into the cylinder, abnormal combustion at a high temperature such as knocking or pre-ignition tends to occur. Therefore, according to the engine temperature T, the
そして、前述のように、機関温度が所定温度T0を超えている場合は、既に暖機が終了したとして、回転数Ne・負荷マップに基づいた、吸気VEL80・排気VVL4及び吸気VTC81の通常制御に移行するのである。 As described above, when the engine temperature exceeds the predetermined temperature T0, it is assumed that the warm-up has already been completed, and normal control of the intake VEL80, the exhaust VVL4, and the intake VTC81 is performed based on the rotational speed Ne / load map. Transition.
例えば、高回転・高負荷域に移行すると、図13の破線に示すように、吸気VEL80により最大リフトLI2に変換し、吸気VTC81によって遅角側へ制御し、吸気弁1,1の開時期IVO2の変化を抑制しつつ(≒IVO1.5)、吸気弁1,1の閉時期をIVC2まで遅角し、EGRガス量の変化を抑えつつ、高回転域での充填効率を高め、安定的にスムーズに出力を高めるのである。
For example, when shifting to a high rotation / high load region, as shown by the broken line in FIG. 13, the
なお、本実施形態においては、機関温度がT0以下の暖機が不十分な状態(含む、冷機)では、吸気VEL80、吸気VTC81といった、変換駆動力が電気であるこれらの可変機構を主体に優先的に変換させるので良好な変換応答性と変換安定性が得られる。 In the present embodiment, when the engine temperature is T0 or lower and the engine is not warmed up (including the cooler), priority is given mainly to these variable mechanisms such as the intake VEL80 and the intake VTC81, whose conversion driving force is electric. Therefore, good conversion responsiveness and conversion stability can be obtained.
また、図10から分かるように、本実施形態では、各可変機構の変換駆動力としては、吸気側が電動で、排気側が油圧となっている。ここで、仮に吸気側と排気側とも油圧である場合を想定してみると、単一のオイルポンプを使う場合が通常であり、油通路が2系統あるいはそれ以上に増加するので、その分油漏れ(油圧低下)が増加したり、吸気側と排気側の同時変換の場合は各変換用の油供給速度が落ちてしまうので、変換応答性が悪化することになる。 Further, as can be seen from FIG. 10, in this embodiment, the conversion driving force of each variable mechanism is electric on the intake side and hydraulic on the exhaust side. Here, assuming that the intake side and the exhaust side are hydraulic, it is normal to use a single oil pump, and the oil passage increases to two systems or more. In the case of increased leakage (decrease in hydraulic pressure) or simultaneous conversion on the intake side and exhaust side, the oil supply speed for each conversion decreases, and conversion responsiveness deteriorates.
本実施形態では、可変機構の変換エネルギとしては、吸気側と排気側の一方のみを油圧としたので、油圧エネルギを用いても応答性が確保できる。 In the present embodiment, as the conversion energy of the variable mechanism, only one of the intake side and the exhaust side is set to hydraulic pressure, so that responsiveness can be ensured even if hydraulic energy is used.
ここで、吸気側と排気側の可変機構の両方を電動とすることも考えられるが、バツテリ−負荷が増加してしまう以外に、レイアウト上の課題が発生してしまう。すなわち、吸気VEL80の電動アクチュエータ(電動変換装置)は、電動モ−タ92と減速機構により大きなスペ−スを取られるが、これを吸気側と排気側の両方に装着すると、機関に占めるスペ−スが極めて大きくなり、エンジンル−ムへの搭載性などが懸念される。これに対して、一方の排気VVL4を油圧とすれば、他方の吸気側の電動アクチュエ−タと異なる位置(例えば、機関前方や機関側方)に電磁切換弁を容易に装着することができ、もってスペ−ス効率を高めることができる。
Here, it is conceivable that both the intake-side and exhaust-side variable mechanisms are electrically operated. However, in addition to an increase in battery load, problems in layout occur. In other words, the electric actuator (electric conversion device) of the
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の主旨から逸脱しない範囲で種々の構成、構造にも適用可能である。 The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and can be applied to various configurations and structures without departing from the gist of the present invention.
例えば、リフト可変機構や位相可変機構は、2段可変などのステップ変換(段階的変換)であっても良いし、連続変換であっても良い。また、変換駆動力は油圧であっても、電動であっても良いし、空気圧などであっても構わない。 For example, the lift variable mechanism and the phase variable mechanism may be step conversion (step conversion) such as two-stage variable, or may be continuous conversion. Further, the conversion driving force may be hydraulic, electric, or air pressure.
さらに、変換駆動力が作用しない場合に機械的安定位置(デフォルト位置)に保持させる手段として、付勢スプリングを用いた例を示したが、このような付勢スプリングなしに機械的に安定させてもよい。例えば、動弁系駆動負荷を利用してデフォルト位置に安定化させても良いし、ロックピンなどを用いてデフォルト位置に直接固定しても良い。 Furthermore, although an example using an urging spring has been shown as means for holding the conversion driving force in a mechanically stable position (default position), it is possible to mechanically stabilize without such an urging spring. Also good. For example, it may be stabilized at the default position using a valve train driving load, or may be directly fixed at the default position using a lock pin or the like.
なお、吸排気弁の開閉タイミング(IVO、IVC、EVO、EVCなど)は、まさしくリフトが開始及び終了する時期としても良いが、リフト開始初期及びリフト終了末期に設けられる僅かなランプ期間を除いた時期としても良い。後者の場合は、ガス交換が実質的に有効に開始し、実質的に有効に終了する時期であるので、本発明の効果を一層高めることができる。
また、本発明ではさらに異なったタイプの可変機構を組み合わせて、さらに効果を高めることができる。例えば、特開2002−276446号公報に示すようなピストン上死点高さを調整できる可変機械圧縮比機構を併用することができる。この場合、例えば、前述の各実施形態のように始動時に吸気弁閉時期を下死点付近とし有効圧縮比を高めるだけでなく、前記可変機械圧縮比機構によりピストン圧縮上死点位置そのものをやや上昇させることで幾何学的圧縮比をも高め、一層有効圧縮比を高めることができる。その結果、本発明の効果であるところの始動時の燃焼改善効果などを一層高めることも可能となる。
The opening / closing timing of the intake / exhaust valves (IVO, IVC, EVO, EVC, etc.) may be exactly the timing when the lift starts and ends, but excludes a slight ramp period provided at the beginning and end of lift. It is good as a time. In the latter case, since the gas exchange starts substantially effectively and ends effectively, the effect of the present invention can be further enhanced.
In the present invention, the effect can be further enhanced by combining different types of variable mechanisms. For example, a variable mechanical compression ratio mechanism capable of adjusting the piston top dead center height as disclosed in JP-A-2002-276446 can be used in combination. In this case, for example, as in each of the above-described embodiments, not only the intake valve closing timing is set near the bottom dead center at the start, but the effective compression ratio is increased, and the piston compression top dead center position itself is slightly set by the variable mechanical compression ratio mechanism. By raising the geometric compression ratio, the effective compression ratio can be further increased. As a result, it is possible to further enhance the combustion improvement effect at the start, which is the effect of the present invention.
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項a〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気作動角可変機構と排気作動角可変機構の少なくとも一方の変換駆動力は油圧であることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項b〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気作動角可変機構と排気作動角可変機構の少なくとも一方の変換駆動力は電気であることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項c〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気作動角可変機構は、変換駆動力が作用した場合には、前記変換駆動力が作用しない場合の小作動角よりも大きい作動角へ変換されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項d〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記排気作動角可変機構は変換駆動力が作用した場合には、変換作動角が作用しない場合の作動角よりも小さい作動角へ変換されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項e〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気作動角可変機構と排気作動角可変機構は、変換駆動力の作用の有無によって前記作動角を選択的に変換させることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項f〕
請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気作動角可変機構と排気作動角可変機構は、変換駆動力の作動量に応じて作動角を連続的に可変させることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
〔請求項g〕
請求項6に記載の内燃機関の可変動弁装置において、
前記吸気弁のピークリフト位相を変化させる吸気位相可変機構と、前記排気弁のピークリフト位相を変化させる排気位相可変機構と、を備え、
前記吸気位相可変機構と排気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、それぞれ遅角側の位相に機械的に保持されることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
The technical ideas of the invention other than the claims ascertained from the embodiment will be described below.
[Claim a]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the conversion driving force of at least one of the intake operating angle variable mechanism and the exhaust operating angle variable mechanism is hydraulic.
[Claim b]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the conversion driving force of at least one of the intake operating angle variable mechanism and the exhaust operating angle variable mechanism is electric.
[Claim c]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
The variable intake valve for an internal combustion engine, wherein when the conversion drive force is applied, the intake operation angle variable mechanism is converted to an operation angle larger than a small operation angle when the conversion drive force is not applied. apparatus.
[Claim d]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
The variable valve operating device for an internal combustion engine, wherein the exhaust operating angle variable mechanism is converted into an operating angle smaller than an operating angle when the conversion operating angle is not applied when the conversion driving force is applied.
[Claim e]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake operating angle variable mechanism and the exhaust operating angle variable mechanism selectively convert the operating angle according to the presence or absence of an action of a conversion driving force.
[Claim f]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake operating angle variable mechanism and the exhaust operating angle variable mechanism continuously vary the operating angle according to the operating amount of the conversion driving force.
[Claim g]
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to
An intake phase variable mechanism that changes a peak lift phase of the intake valve, and an exhaust phase variable mechanism that changes a peak lift phase of the exhaust valve,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake phase variable mechanism and the exhaust phase variable mechanism are each mechanically held at a retarded phase when no conversion driving force is applied.
1…吸気弁
2…排気弁
3…吸気VVL(吸気リフト可変機構)
4…排気VVL(排気リフト可変機構)
5…吸気カムシャフト
6…排気カムシャフト
7…大リフトカム
8…小リフトカム
19…オイルポンプ
20…第1電磁切換弁
22…コントローラ
31…大リフトカム
32…小リフトカム
47…第2電磁切換弁
49…油圧吸気VTC
67…第3電磁切換弁
50…油圧排気VTC
80…電動吸気VEL
81…電動吸気VTC
DESCRIPTION OF
4. Exhaust VVL (Exhaust lift variable mechanism)
5 ...
67 ... 3rd
80 ... Electric intake VEL
81 ... Electric intake VTC
Claims (8)
排気弁の作動角を可変にする排気作動角可変機構と、を備え、
前記吸気作動角可変機構は、変換駆動力が作用しない場合は吸気弁を小作動角側に機械的に保持する一方、
前記排気作動角可変機構は、変換駆動力が作用しない場合は排気弁を大作動角側に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 An intake operating angle variable mechanism that makes the operating angle of the intake valve variable;
An exhaust operating angle variable mechanism that makes the operating angle of the exhaust valve variable,
While the intake operating angle variable mechanism mechanically holds the intake valve on the small operating angle side when the conversion driving force does not act,
The variable exhaust valve operating mechanism for an internal combustion engine, wherein the exhaust operating angle variable mechanism mechanically holds the exhaust valve on the large operating angle side when the conversion driving force does not act.
前記排気弁のピークリフト位相を変化させる排気位相可変機構を備え、
該排気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、排気弁を遅角側へのピークリフト位相に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An exhaust phase variable mechanism for changing a peak lift phase of the exhaust valve;
The variable exhaust valve mechanism for an internal combustion engine, wherein the exhaust phase variable mechanism mechanically holds the exhaust valve at a peak lift phase toward the retarded angle when the conversion driving force does not act.
前記吸気弁のピークリフト位相を変化させる吸気位相可変機構を備え、
該吸気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、吸気弁を遅角側へのピークリフト位相に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An intake phase variable mechanism for changing a peak lift phase of the intake valve;
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake phase variable mechanism mechanically holds the intake valve at a peak lift phase toward the retard side when the conversion driving force does not act.
前記吸気弁のピークリフト位相を変化させる吸気位相可変機構と、前記排気弁のピークリフト位相を変化させる排気位相可変機構と、を備え、
前記吸気位相可変機構と排気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、それぞれ遅角側に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
An intake phase variable mechanism that changes a peak lift phase of the intake valve, and an exhaust phase variable mechanism that changes a peak lift phase of the exhaust valve,
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake phase variable mechanism and the exhaust phase variable mechanism are each mechanically held on the retard side when a conversion driving force does not act.
前記吸気作動角可変機構と排気作動角可変機構のそれぞれを、一方の変換駆動力を油圧にすると共に、他方の変換駆動力を電気にすることを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
A variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein each of the intake operating angle variable mechanism and the exhaust operating angle variable mechanism is configured such that one conversion driving force is hydraulic and the other conversion driving force is electric.
排気弁の作動角を可変にする変換駆動力を油圧または電気とする排気作動角可変機構と、を備え、
前記吸気作動角可変機構は、前記変換駆動力が作用しない場合は変換駆動力が作用した場合よりも前記吸気弁を相対的に小作動角側に機械的に保持する一方、
前記排気作動角可変機構は、前記変換駆動力が作用しない場合は変換駆動力が作用した場合よりも前記排気弁を相対的に大作動角側に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 An intake operating angle variable mechanism in which the conversion driving force for changing the operating angle of the intake valve is hydraulic or electric; and
An exhaust operation angle variable mechanism that makes the conversion drive force that makes the operation angle of the exhaust valve variable hydraulic or electric, and
The intake operating angle variable mechanism mechanically holds the intake valve on the relatively small operating angle side when the conversion driving force does not act, compared to when the conversion driving force acts,
The internal combustion engine characterized in that the exhaust operating angle variable mechanism mechanically holds the exhaust valve at a relatively large operating angle side when the conversion driving force does not act than when the conversion driving force acts. Variable valve gear.
前記排気弁のピークリフト位相を変化させる排気位相可変機構を備え、
該排気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、排気弁を遅角側へのピークリフト位相に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
An exhaust phase variable mechanism for changing a peak lift phase of the exhaust valve;
The variable exhaust valve mechanism for an internal combustion engine, wherein the exhaust phase variable mechanism mechanically holds the exhaust valve at a peak lift phase toward the retarded angle when the conversion driving force does not act.
前記吸気弁のピークリフト位相を変化させる吸気位相可変機構を備え、
該吸気位相可変機構は、変換駆動力が作用しない場合には、吸気弁を遅角側へのピークリフト位相に機械的に保持することを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。 The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
An intake phase variable mechanism for changing a peak lift phase of the intake valve;
The variable valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the intake phase variable mechanism mechanically holds the intake valve at a peak lift phase toward the retard side when the conversion driving force does not act.
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