JP2016118119A - Valve device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのバルブ装置に関する。 The present invention relates to an engine valve device.
従来、傘部から軸部にかけて中空部が形成され、この中空部内に冷媒が封入された、エンジンの中空バルブが知られている(例えば特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hollow valve for an engine in which a hollow portion is formed from an umbrella portion to a shaft portion and a refrigerant is sealed in the hollow portion is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の中空バルブにおいては、軸部に形成された中空部内に、温度感応開閉弁装置(以下、「温度感応弁」と称する)が設けられている。軸部は、シリンダヘッド内に設けられたステムガイドにより上下動可能に支持されている。温度感応弁は、ステムガイドよりも下方側に設けられている。中空部は、温度感応弁を介して上室と下室とに区画されている。
In the hollow valve described in
温度感応弁は、形状記憶合金からなるコイルばねと、このコイルばねの先端に取り付けられた弁体とを有している。温度感応弁は、中空部内の温度が温度感応弁の開動作温度未満であるときにはコイルばねが伸びることにより中空部内の上室と下室との連通孔を閉鎖し(閉弁状態)、中空部内の温度が温度感応弁の開動作温度以上であるときにはコイルばねが縮むことにより上記連通孔を開放する(開弁状態)。 The temperature sensitive valve has a coil spring made of a shape memory alloy and a valve body attached to the tip of the coil spring. When the temperature in the hollow part is lower than the opening temperature of the temperature sensitive valve, the temperature-sensitive valve closes the communication hole between the upper chamber and the lower chamber in the hollow part (valve closed state) by extending the coil spring. When the temperature is equal to or higher than the opening operation temperature of the temperature sensitive valve, the coil spring contracts to open the communication hole (valve open state).
特許文献1における冷媒は、Na−K合金などの低融点合金である。
The refrigerant in
特許文献1に記載の中空バルブによれば、中空部内の温度が温度感応弁の開動作温度未満で、かつ冷媒の融点よりも低いときには、温度感応弁が閉弁するため、冷媒は固相状態で下室に留まる。また、中空部内の温度が冷媒の融点に達しても、その温度が温度感応弁の開動作温度未満であるときには、液相の冷媒は下室内に留まる。これにより、エンジン始動時や低負荷運転時には、燃焼室内の熱が冷媒を介してステムガイドに伝わって放熱されるのを抑制することができ、燃焼室を速やかに昇温させることができる。
According to the hollow valve described in
一方、中空部内の温度が冷媒の融点に達し、かつ温度感応弁の開動作温度に達すると、温度感応弁が開弁する。温度感応弁が開弁すると、液化した冷媒が連通孔を通じて上室に移動して、冷媒が中空部全体で撹拌される。これにより、エンジンの高負荷運転時には、燃焼室内の熱が冷媒を介してステムガイドに伝わって放熱されるため、中空バルブが過度に高温になるのを抑制して、中空バルブの劣化を抑制することができる。 On the other hand, when the temperature in the hollow portion reaches the melting point of the refrigerant and reaches the opening operation temperature of the temperature sensitive valve, the temperature sensitive valve is opened. When the temperature sensitive valve is opened, the liquefied refrigerant moves to the upper chamber through the communication hole, and the refrigerant is stirred in the entire hollow portion. As a result, during high-load operation of the engine, the heat in the combustion chamber is transferred to the stem guide via the refrigerant and dissipated, so that the hollow valve is prevented from becoming too hot and the deterioration of the hollow valve is suppressed. be able to.
しかしながら、特許文献1に記載の中空バルブにおいては、エンジンの冷間始動時において、温度感応弁が閉じた状態であるため、冷媒が傘部内に留まっている。冷媒が傘部内に留まっていると、傘部の熱伝達効率が高まり、燃焼室内の熱が傘部および閉弁時に傘部が接触するバルブシートを通じて、高い効率で放熱されてしまう。そうすると、冷間始動時における燃焼室内の昇温が遅くなり、燃料の燃焼が不完全となる虞がある。
However, in the hollow valve described in
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、エンジンの冷間始動時において中空バルブの傘部およびバルブシートを通じた放熱を抑制することにより、燃焼室内を速やかに昇温させることができるエンジンのバルブ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and quickly raises the temperature in the combustion chamber by suppressing heat dissipation through the umbrella portion of the hollow valve and the valve seat during cold start of the engine. It is an object of the present invention to provide an engine valve device capable of performing the following.
上記の課題を解決するために、本発明は、エンジンのシリンダヘッド内に設けられたステムガイドにより往復動作可能に支持された軸部および当該軸部の下端部に設けられて閉弁時にバルブシートに接触する傘部を有し、当該軸部から傘部にかけて中空部が形成され、当該中空部内を流動可能な磁性体が当該中空部内に封入された中空バルブと、前記ステムガイドの周囲に設けられた電磁石と、前記電磁石への通電を制御する制御部とを備えた、エンジンのバルブ装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a shaft portion supported in a reciprocating manner by a stem guide provided in a cylinder head of an engine, and a valve seat provided at a lower end portion of the shaft portion when the valve is closed. A hollow valve is formed between the shaft portion and the umbrella portion, and a magnetic body capable of flowing in the hollow portion is enclosed in the hollow portion, and provided around the stem guide. An engine valve device is provided that includes the electromagnet provided and a control unit that controls energization of the electromagnet.
本発明によれば、電磁石に通電していない状態では、中空バルブの往復動作に伴い磁性体が中空部内全体に拡散するため、傘部、磁性体、およびバルブシートを通じて燃焼室内の熱が効率よく放熱される。 According to the present invention, when the electromagnet is not energized, the magnetic body diffuses throughout the hollow portion as the hollow valve reciprocates, so the heat in the combustion chamber is efficiently transmitted through the umbrella portion, the magnetic body, and the valve seat. Heat is dissipated.
一方、電磁石に通電した状態では、中空部内の磁性体が電磁石に引き寄せられ、ステムガイドの内側の位置に保持される。これにより、磁性体が傘部内にほぼ存在しない状態となるので、燃焼室内の熱が傘部およびバルブシートを通じて放熱されにくくなる。 On the other hand, in a state where the electromagnet is energized, the magnetic body in the hollow portion is attracted to the electromagnet and is held at a position inside the stem guide. As a result, since the magnetic body is not substantially present in the umbrella portion, the heat in the combustion chamber is hardly dissipated through the umbrella portion and the valve seat.
つまり、電磁石の通電をオンオフすることで、中空バルブの伝熱性を任意に制御することができる。そのため、例えばエンジンの冷間始動時に電磁石に通電することにより、冷間始動時における傘部およびバルブシートを通じた放熱を抑制することができ、燃焼室内を速やかに昇温させて、燃料を完全燃焼させることができる。また、例えばエンジンが高回転高負荷状態のときに電磁石の通電をしないことにより、傘部およびバルブシートを通じた放熱を促進することができ、中空バルブおよびバルブシートの過熱による破損を防止して、エンジンの耐久性を向上させることができる。 That is, the heat transfer of the hollow valve can be arbitrarily controlled by turning on and off the electromagnet. Therefore, for example, by energizing the electromagnet during cold start of the engine, it is possible to suppress heat dissipation through the umbrella and the valve seat during cold start, and the combustion chamber is quickly heated to completely burn the fuel. Can be made. In addition, for example, by not energizing the electromagnet when the engine is in a high rotation and high load state, it is possible to promote heat dissipation through the umbrella part and the valve seat, preventing damage due to overheating of the hollow valve and the valve seat, The durability of the engine can be improved.
本発明においては、前記中空バルブである吸気バルブおよび排気バルブと、前記吸気バルブに対応する前記電磁石である吸気側電磁石および前記排気バルブに対応する前記電磁石である排気側電磁石とを備え、前記制御部は、前記吸気側電磁石への通電および前記排気側電磁石への通電を個別に制御することが好ましい。 The present invention comprises an intake valve and an exhaust valve that are the hollow valves, an intake side electromagnet that is the electromagnet corresponding to the intake valve, and an exhaust side electromagnet that is the electromagnet corresponding to the exhaust valve, and the control Preferably, the unit individually controls energization to the intake-side electromagnet and energization to the exhaust-side electromagnet.
この構成によれば、吸気バルブの放熱効率および排気バルブの放熱効率を、個別に制御することができる。 According to this configuration, the heat dissipation efficiency of the intake valve and the heat dissipation efficiency of the exhaust valve can be individually controlled.
本発明においては、前記制御部は、エンジンの冷間始動時に、前記吸気側電磁石および前記排気側電磁石への通電をする制御を行うことが好ましい。 In this invention, it is preferable that the said control part performs the control which supplies with electricity to the said intake side electromagnet and the said exhaust side electromagnet at the time of the cold start of an engine.
この構成によれば、エンジンの冷間始動時に、吸気バルブの放熱効率および排気バルブの放熱効率を低下させることにより、燃焼室内を速やかに昇温させて、燃料をより確実に完全燃焼させることができる。 According to this configuration, when the engine is cold-started, the heat release efficiency of the intake valve and the exhaust valve is reduced, so that the temperature in the combustion chamber can be quickly raised and the fuel can be completely burned more reliably. it can.
本発明においては、前記制御部は、エンジンの温間始動時に、前記吸気側電磁石への通電をしない一方、前記排気側電磁石への通電をする制御を行うことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the control unit performs control to energize the exhaust-side electromagnet while not energizing the intake-side electromagnet during warm start of the engine.
この構成によれば、エンジンの温間始動時に、吸気バルブの熱を効率よく吸気に与えて吸気の温度を高める一方、排気バルブの放熱効率を低下させることにより、燃焼室内の吸気温度を適温に制御して、燃料を適切に燃焼させることができる。 According to this configuration, at the time of warm start of the engine, heat of the intake valve is efficiently given to the intake air to increase the temperature of the intake air, while reducing the heat dissipation efficiency of the exhaust valve, thereby adjusting the intake air temperature in the combustion chamber to an appropriate temperature. The fuel can be burned appropriately by controlling.
本発明においては、前記シリンダヘッド内には、複数の前記中空バルブと、各中空バルブに対応する電磁石とが設けられ、前記電磁石へ電力を供給する給電回路をさらに備え、前記給電回路は、前記複数の中空バルブのうち、少なくとも2つの中空バルブに対応する電磁石に共通する共通給電回路を含むことが好ましい。 In the present invention, the cylinder head is provided with a plurality of the hollow valves and electromagnets corresponding to the hollow valves, and further includes a power feeding circuit that supplies power to the electromagnets. It is preferable to include a common power feeding circuit common to the electromagnets corresponding to at least two hollow valves among the plurality of hollow valves.
この構成によれば、給電回路の共通化を図ることにより、給電回路全体を簡素化してコンパクトに構成することができる。 According to this configuration, by sharing the power feeding circuit, the entire power feeding circuit can be simplified and configured compactly.
本発明においては、前記エンジンは、一列に並ぶ4つの気筒を備えた直列4気筒エンジンであり、前記共通給電回路は、前記4つの気筒のうち、外側の2気筒に設けられた中空バルブに対応する電磁石に共通する外側給電回路と、内側の2気筒に設けられた中空バルブに対応する電磁石に共通する内側給電回路とを含み、前記制御部は、前記外側給電回路と前記内側給電回路とを個別に制御することが好ましい。 In the present invention, the engine is an in-line four-cylinder engine having four cylinders arranged in a row, and the common power supply circuit corresponds to a hollow valve provided in the outer two cylinders of the four cylinders. An outer power feeding circuit common to the electromagnets to be operated, and an inner power feeding circuit common to the electromagnets corresponding to the hollow valves provided in the inner two cylinders, and the control unit includes the outer power feeding circuit and the inner power feeding circuit. It is preferable to control them individually.
この構成によれば、直列4気筒エンジンにおける内側の2気筒に共通する給電回路と、外側の2気筒に共通する給電回路とを個別に制御することができる。内側の2気筒は、外側の2気筒と比べて熱が蓄積されやすく、燃焼温度が高くなりやすいため、これらを個別に制御することにより、各中空バルブの温度を適切に制御することができる。 According to this configuration, the power feeding circuit common to the inner two cylinders and the power feeding circuit common to the outer two cylinders in the in-line four-cylinder engine can be individually controlled. The inner two cylinders tend to store heat more easily than the outer two cylinders, and the combustion temperature tends to be high. Therefore, by individually controlling these, the temperature of each hollow valve can be appropriately controlled.
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの冷間始動時において中空バルブの傘部およびバルブシートを通じた放熱を抑制することにより、燃焼室内を速やかに昇温させることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to quickly raise the temperature in the combustion chamber by suppressing heat dissipation through the umbrella portion of the hollow valve and the valve seat during cold start of the engine.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施形態におけるエンジンは、一列に並ぶ4つの気筒(図示略)を備えた直列4気筒エンジンである。4つの気筒は、一方側から順に、第1気筒、第2気筒、第3気筒、第4気筒として並んでいる。各気筒には、2つの排気バルブ1A(図1〜4参照)および2つの吸気バルブ1B(図5〜8参照)が設けられている。
The engine in this embodiment is an in-line four-cylinder engine having four cylinders (not shown) arranged in a row. The four cylinders are arranged in order from one side as a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder. Each cylinder is provided with two
本実施形態に係るエンジンのバルブ装置は、排気バルブ1Aおよび吸気バルブ1Bと、排気バルブ1Aに対応する排気側電磁石7および吸気バルブ1Bに対応する吸気側電磁石7と、排気側電磁石7に給電する排気側給電回路17(図9(a)参照)および吸気側電磁石7に給電する吸気側給電回路18(図9(b)参照)と、排気側給電回路17および吸気側給電回路18を制御するECU(Electronic Control Unit、制御部)14(図9(a)(b)参照)とを備えている。
The valve device of the engine according to the present embodiment supplies power to the
以下、各構成要素について詳細に説明する。 Hereinafter, each component will be described in detail.
<排気バルブ1Aの構成>
図1〜4に示されるように、排気バルブ1Aは、軸部2と、傘部3と、鉄粉(磁性体)5とを有している。
<Configuration of
As shown in FIGS. 1 to 4, the
軸部2は、上下方向に延びており、エンジンのシリンダヘッド8内に設けられた円筒状のステムガイド6により、上下方向に往復動作可能に支持されている。軸部2内には、軸部2の上端部付近から下端部に亘って延びる中空孔が形成されている。
The
傘部3は、上端部から下端部にかけて次第に拡径する円錐状に形成されており、その上端部が軸部2の下端部に一体に設けられている。傘部3内には、円錐状の中空孔が形成されている。この中空孔は、軸部2の中空孔と連通している。軸部2内の中空孔と傘部3内の中空孔により、軸部2から傘部3にかけて延びる中空部4が構成されている。
The
傘部3の側面下端部3aは、閉弁時に、排気ポート9の上流側端部に位置するバルブシート10に接触する。この接触の際に、傘部3に溜まった熱がバルブシート10を介して放熱される。
The
軸部2および傘部3は、非磁性体、具体的にはニッケルをベースとしたニッケル合金から構成されている。ニッケルに添加される金属元素としては、例えば、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等を挙げることができる。ステムガイド6も、同様の素材で構成されている。
The
鉄粉5は、中空部4内に封入される磁性体である。鉄粉5は、中空部4内を流動可能となっている。
The
<排気側電磁石7の構成>
図1〜4に示されるように、排気側電磁石7は、ステムガイド6の周囲に巻き付けられたコイルにより構成されている。排気側電磁石7には、排気側給電回路17(図9(a)参照)が接続されている。排気側給電回路17により排気側電磁石7に通電すると、鉄粉5は、排気側電磁石7で発生した磁力により、排気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図1,2参照)。
<Configuration of exhaust-
As shown in FIGS. 1 to 4, the exhaust-
一方、排気側電磁石7への通電を停止すると、排気バルブ1Aの上下動に応じて、鉄粉5は中空部4内を流動し、中空部4内で拡散する。なお、鉄粉5は、重力の影響を受けるため、中空部4内で拡散した鉄粉5の濃度は、軸部2内よりも傘部3内の方で高くなる傾向がある。この傾向を考慮して、排気側電磁石7に通電されていない状態を示す図3,4では傘部3内にのみ鉄粉5を図示しているが、実際には軸部2内にも鉄粉5は拡散する。
On the other hand, when energization to the
<排気側給電回路17の構成>
図9(a)に示されるように、排気側給電回路17は、エンジンの4つの気筒のうち、外側の2気筒(第1気筒および第4気筒)に設けられた排気バルブ1Aに対応する排気側電磁石7に共通する外側給電回路17aと、内側の2気筒(第2気筒および第3気筒)に設けられた排気バルブ1Aに対応する排気側電磁石7に共通する内側給電回路17bとを含む。
<Configuration of exhaust-side
As shown in FIG. 9A, the exhaust-side
外側給電回路17aは、バッテリ13と、第1気筒に対応する排気側電磁石7と、第4気筒に対応する排気側電磁石7と、スイッチ12とが配線を介して直列に接続された構造となっている。
The outer
内側給電回路17bは、バッテリ13と、第2気筒に対応する排気側電磁石7と、第3気筒に対応する排気側電磁石7と、スイッチ12とが配線を介して直列に接続された構造となっている。
The inner power feeding circuit 17b has a structure in which the
外側給電回路17aおよび内側給電回路17bにおいて、スイッチ12は、ECU14から送られる制御信号に基づいてオンオフする。
In the outer
<ECU14の構成>
ECU14は、CPU、RAM、ROM等により構成されている。ECU14の入力端子には、クランク角センサ15、アクセル開度センサ16、および水温センサ19が通信線を介して接続されている。クランク角センサ15は、エンジンのクランクシャフトの回転角を検出するセンサである。アクセル開度センサ16は、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出するセンサである。水温センサ19は、シリンダヘッド8内の所定位置の冷却水温度を検出するセンサである。
<Configuration of
The
ECU14の出力端子は、通信線を介してスイッチ12に接続されている。ECU14は、クランク角センサ15、アクセル開度センサ16、および水温センサ19から受けた信号に基づいて所定の演算を行い、スイッチ12に対してそのオンオフを制御する制御信号を送信する。
An output terminal of the
<吸気バルブ1Bの構成>
図5〜8に示されるように、吸気バルブ1Bは、軸部2と、傘部3と、鉄粉(磁性体)5とを有している。吸気バルブ1Bの構成は、排気バルブ1Aの構成と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
<Configuration of
As shown in FIGS. 5 to 8, the
<吸気側電磁石7の構成>
図5〜8に示されるように、吸気側電磁石7は、ステムガイド6の周囲に巻き付けられたコイルにより構成されている。吸気側電磁石7には、吸気側給電回路18(図9(b)参照)が接続されている。吸気側給電回路18により吸気側電磁石7に通電すると、鉄粉5は、吸気側電磁石7で発生した磁力により、吸気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図5,6参照)。
<Configuration of intake-
As shown in FIGS. 5 to 8, the intake-
一方、吸気側電磁石7への通電を停止すると、吸気バルブ1Bの上下動に応じて、鉄粉5は中空部4内を流動し、中空部4内で拡散する。なお、図7,8では、排気バルブ1Aと同様の理由で、傘部3内にのみ鉄粉5を図示しているが、実際には軸部2内にも鉄粉5は拡散する。
On the other hand, when the energization to the
<吸気側給電回路18の構成>
図9(b)に示されるように、吸気側給電回路18は、エンジンの4つの気筒のうち、外側の2気筒(第1気筒および第4気筒)に設けられた吸気バルブ1Bに対応する吸気側電磁石7に共通する外側給電回路18aと、内側の2気筒(第2気筒および第3気筒)に設けられた吸気バルブ1Bに対応する吸気側電磁石7に共通する内側給電回路18bとを含む。
<Configuration of Intake Side
As shown in FIG. 9 (b), the intake-side
外側給電回路18aは、バッテリ13と、第1気筒に対応する吸気側電磁石7と、第4気筒に対応する吸気側電磁石7と、スイッチ12とが配線を介して直列に接続された構造となっている。
The outer
内側給電回路18bは、バッテリ13と、第2気筒に対応する吸気側電磁石7と、第3気筒に対応する吸気側電磁石7と、スイッチ12とが配線を介して直列に接続された構造となっている。
The
外側給電回路18aおよび内側給電回路18bにおいて、スイッチ12は、ECU14から送られる制御信号に基づいてオンオフする。
In the outer
次に、ECU14による排気側電磁石7および吸気側電磁石7の制御について、図10,11を参照しつつ説明する。
Next, control of the exhaust-
なお、図10に示す破線L1は、エンジン始動時のエンジン回転数およびエンジン負荷(エンジンに発生する駆動トルク)を示す領域(下側)と、エンジン始動時以外のエンジン回転数およびエンジン負荷を示す領域(上側)との境界を示す線である。実線L2は、排気バルブ1Aの耐久性の観点から、排気側電磁石7への通電をオンする領域(下側)と、排気側電磁石7への通電をオフする領域(上側)との境界を示す線である。実線L3は、吸気バルブ1Bの耐久性の観点から、吸気側電磁石7への通電をオンする領域(下側)と、吸気側電磁石7への通電をオフする領域(上側)との境界を示す線である。
A broken line L1 shown in FIG. 10 indicates a region (lower side) indicating the engine speed and engine load (driving torque generated in the engine) when starting the engine, and the engine speed and engine load other than when starting the engine. It is a line which shows the boundary with an area | region (upper side). A solid line L2 indicates a boundary between a region where the energization to the
図10に示されるように、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷とした場合に、破線L1、実線L2、および実線L3は、いずれも、一次関数的な右下がりの直線となっている。そして、破線L1、実線L2、実線L3は、この順で次第に、エンジン回転数およびエンジン負荷が大きくなっている。 As shown in FIG. 10, when the horizontal axis is the engine speed and the vertical axis is the engine load, the broken line L1, the solid line L2, and the solid line L3 are all linearly descending straight lines. Yes. In the broken line L1, the solid line L2, and the solid line L3, the engine speed and the engine load are gradually increased in this order.
図11のフローチャートに示されるように、まず、ECU14は、クランク角センサ15、アクセル開度センサ16、および水温センサ19から検出値を示す信号を入力する(ステップS1)。
As shown in the flowchart of FIG. 11, first, the
次いで、ECU14は、クランク角センサ15から入力した検出値に基づいて、エンジンの回転数を算出する(ステップS2)。
Next, the
次いで、ECU14は、アクセル開度センサ16から入力した検出値に基づいて、エンジンにかかる負荷を算出する(ステップS3)。
Next, the
次いで、ECU14は、水温センサ19から入力した検出値に基づいて、エンジンが暖機完了前の冷間状態にあるか、或いは暖機完了後の温間状態にあるかを判断する(ステップS4)。
Next, the
ECU14は、ステップS4において、エンジンが冷間状態(冷間始動時)にあると判断した場合には(ステップS4でYES)、図10の破線L1の下側の領域に示すように、排気側電磁石7および吸気側電磁石7に通電(スイッチ12をオン)する制御を行う(ステップS5)。
When the
ステップS5の制御を行うことにより、排気バルブ1Aの中空部4内の鉄粉5が排気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図1,2参照)。また、吸気バルブ1Bの中空部4内の鉄粉5が吸気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図5,6参照)。これにより、排気バルブ1Aおよび吸気バルブ1Bにおいて、鉄粉5が傘部3内にほぼ存在しない状態となり、傘部3内に空気による断熱層が形成される結果、燃焼室内の熱が傘部3およびバルブシート6を通じて放熱されにくくなる。これにより、冷間始動時における傘部3およびバルブシート6を通じた放熱(熱損失)が抑制され、燃焼室内を速やかに昇温させて、燃料を完全燃焼させることができる。
By performing the control in step S5, the
一方、ECU14は、ステップS4においてエンジンが温間状態であると判断した場合には(ステップS4でNO)、エンジン回転数とエンジン負荷の関係が図10に示す破線L1より下側の領域にあるかどうかを判断する(ステップS6)。
On the other hand, if the
ECU14は、ステップS6においてYESと判断をした場合(温間始動時)には、排気側電磁石7に通電(スイッチ12をオン)するとともに、吸気側電磁石7に通電しない(スイッチ12をオフ)制御を行う(ステップS7)。
When the
ステップS7の制御を行うことにより、排気バルブ1Aの中空部4内の鉄粉5が排気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図1,2参照)。一方、吸気バルブ1Bの中空部4内の鉄粉5は中空部4全体に拡散する(図7,8参照)。
By performing the control in step S7, the
これにより、排気バルブ1Aにおいて、鉄粉5が傘部3内にほぼ存在しない状態となるので、燃焼室内の熱が傘部3およびバルブシート6を通じて放熱されにくくなる。また、吸気バルブ1Bの往復動作に伴い、吸気バルブ1B内の鉄粉5が中空部4内全体に拡散することで、排気バルブ1A全体としての熱伝導率が向上し、その結果、傘部3、鉄粉5、およびバルブシート10を通じて吸気バルブ1Bに溜まった熱が、吸気ポート11から導入された吸気に効率よく伝達される。
As a result, in the
従って、温間始動時に、吸気バルブ1Bにより吸気を効率よく温めるとともに、排気バルブ1Aの傘部3およびバルブシート10を通じた放熱を抑えて、燃焼室内を適温に制御し、燃料を適切に燃焼させることができる。
Therefore, at the time of warm start, the
ECU14は、ステップS6でNOの判断をした場合には、エンジン回転数とエンジン負荷の関係が図10に示す実線L2より下側の領域にあるかどうかを判断する(ステップS8)。
If the determination in step S6 is NO, the
ECU14は、ステップS8でYESの判断をした場合には、図10の実線L2の下側の領域に示すように、排気側電磁石7および吸気側電磁石7に通電(スイッチ12をオン)する制御を行う(ステップS9)。
When the
ステップS9の制御を行うことにより、排気バルブ1Aおよび吸気バルブ1Bにおいて、傘部3およびバルブシート6を通じた放熱が抑制され、燃料を適切に燃焼させることができる。
By performing the control in step S9, heat dissipation through the
ECU14は、ステップS8でNOの判断をした場合には、エンジン回転数とエンジン負荷の関係が図10に示す実線L3より下側の領域にあるかどうかを判断する(ステップS10)。
If the determination in step S8 is NO, the
ECU14は、ステップS10でYESの判断をした場合には、図10の実線L3の下側の領域に示すように、排気側電磁石7の通電を停止し(スイッチ12をオフ)、吸気側電磁石7に通電(スイッチ12をオン)する制御を行う(ステップS11)。
If the
ステップS11の制御を行うことにより、吸気バルブ1Bの中空部4内の鉄粉5が吸気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される(図5,6参照)。一方、排気バルブ1Aの中空部4内の鉄粉5が中空部4全体に拡散する(図3,4参照)。
By performing the control in step S11, the
これにより、吸気バルブ1Bにおいて、鉄粉5が傘部3内にほぼ存在しない状態となり、傘部3内に空気による断熱層が形成される結果、燃焼室内の熱が傘部3およびバルブシート6を通じて放熱されにくくなる。また、排気バルブ1Aの往復動作に伴い、排気バルブ1A内の鉄粉5が中空部4内全体に拡散することで、排気バルブ1A全体としての熱伝導率が向上し、その結果、傘部3、鉄粉5、およびバルブシート10を通じて排気バルブ1Aに溜まった熱が放熱される。
Thereby, in the
従って、排気バルブ1Aの過熱による破損を防止するとともに、吸気バルブ1Bを通じた放熱を抑えて、燃焼室内を適温に制御し、燃料を適切に燃焼させることができる。
Accordingly, it is possible to prevent the
ECU14は、ステップS10でNOの判断をした場合には、図10の実線L3の上側の領域に示すように、排気側電磁石7および吸気側電磁石7の通電を停止(スイッチ12をオフ)する制御を行う(ステップS12)。
When the
ステップS12の制御を行うことにより、排気バルブ1Aの中空部4内の鉄粉5が中空部4全体に拡散する(図3,4参照)。また、吸気バルブ1Bの中空部4内の鉄粉5が中空部4全体に拡散する(図7,8参照)。
By performing the control in step S12, the
これにより、排気バルブ1Aの往復動作に伴い、排気バルブ1A内の鉄粉5が中空部4内全体に拡散するため、傘部3、鉄粉5、およびバルブシート10を通じて排気バルブ1Aに溜まった熱が、バルブシート10を介して放熱される。同様に、吸気バルブ1Bに溜まった熱が、吸気バルブ1Bの傘部3、鉄粉5、およびバルブシート10を介して放熱される。
Thus, as the
従って、排気バルブ1Aおよび吸気バルブ1Bの過熱による破損を防止することができる。
Therefore, damage to the
以上説明したように、本実施形態によれば、排気側電磁石7に通電していない状態では、排気バルブ1Aの往復動作に伴い鉄粉5が中空部4内全体に拡散するため、傘部3、鉄粉5、およびバルブシート10を通じて燃焼室内の熱が効率よく放熱される。
As described above, according to the present embodiment, when the exhaust-
一方、排気側電磁石7に通電した状態では、中空部4内の鉄粉5が排気側電磁石7に引き寄せられ、ステムガイド6の内側の位置に保持される。これにより、鉄粉5が傘部3内にほぼ存在しない状態となるので、燃焼室内の熱が傘部3およびバルブシート10を通じて放熱されにくくなる。
On the other hand, in a state where the exhaust-
つまり、排気側電磁石7の通電をオンオフすることで、排気バルブ1Aの伝熱性を任意に制御することができる。そのため、例えばエンジンの冷間始動時に排気側電磁石7に通電することにより、冷間始動時における傘部3およびバルブシート10を通じた放熱を抑制することができ、燃焼室内を速やかに昇温させて、燃料を完全燃焼させることができる。また、例えばエンジンが高回転高負荷状態のときに排気側電磁石7の通電をしないことにより、傘部3およびバルブシート10を通じた放熱を促進することができ、排気バルブ1Aおよびバルブシート10の過熱による破損を防止して、エンジンの耐久性を向上させることができる。吸気バルブ1Bについても同様である。
That is, by turning on / off the energization of the
また、本実施形態においては、ECU14は、吸気側電磁石7への通電および排気側電磁石7への通電を個別に制御するので、吸気バルブ1Bの放熱効率および排気バルブ1Aの放熱効率を、個別に制御することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、ECU14は、エンジンの冷間始動時に、吸気側電磁石7および排気側電磁石7への通電をする制御を行うので、吸気バルブ1Bの放熱効率および排気バルブ1Aの放熱効率を低下させることにより、燃焼室内を速やかに昇温させて、燃料を確実に完全燃焼させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、ECU14は、エンジンの温間始動時に、吸気側電磁石7への通電をしない一方、排気側電磁石7への通電をする制御を行うので、吸気バルブ1Bの熱を吸気に効率よく与えて吸気の温度を高める一方、排気バルブ1Aの放熱効率を低下させることにより、燃焼室内の吸気温度を適温に制御して、燃料を適切に燃焼させることができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、排気側の外側給電回路17aは、4つの排気バルブ1A(第1気筒の2つの排気バルブ1Aおよび第4気筒の2つの排気バルブ1A)に対応する排気側電磁石7に共通する共通給電回路となっている。また、排気側の内側給電回路17bは、4つの排気バルブ1A(第2気筒の2つの排気バルブ1Aおよび第3気筒の2つの排気バルブ1A)に対応する排気側電磁石7に共通する共通給電回路となっている。従って、給電回路の共通化を図ることにより、給電回路全体を簡素化してコンパクトに構成することができる。吸気側においても同様である。
In the present embodiment, the exhaust-side outer
また、本実施形態においては、ECU14は、外側給電回路17aと内側給電回路17bとを個別に制御する。内側の2気筒は、外側の2気筒と比べて熱が蓄積されやすく、燃焼温度が高くなりやすいため、外側給電回路17aと内側給電回路17bとを個別に制御することにより、各排気バルブ1Aの温度を適切に制御することができる。吸気側についても同様である。
In the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、中空部4内に鉄粉5を封入しているが、これに限られない。例えば、中空部4内には、磁性流体、或いは永久磁石の粉や粒を封入してもよい。
In addition, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、ECU14が、クランク角センサ15、アクセル開度センサ16、および水温センサ19の検出値に基づいて、スイッチ12をオンオフ制御しているが、これに限られない。例えば、シリンダヘッド8内において、各給電回路17a,17b,18a,18の配線に、温度に感応してオンオフする温度スイッチ(例えばサーミスタ)を接続してもよい。この場合には、シリンダヘッド8内の温度(例えば冷却水路中の冷却水温度)に基づいて温度スイッチをオンオフすることにより、各電磁石7への通電を制御することができる。
Further, in the above embodiment, the
1A 排気バルブ(中空バルブ)
1B 吸気バルブ(中空バルブ)
2 軸部
3 傘部
4 中空部
5 鉄粉(磁性体)
6 ステムガイド
7 排気側電磁石、吸気側電磁石
8 シリンダヘッド
9 排気ポート
10 バルブシート
11 吸気ポート
12 スイッチ
13 バッテリ
14 ECU
15 クランク角センサ
16 アクセル開度センサ
17 排気側給電回路
17a 排気側の外側給電回路
17b 排気側の内側給電回路
18 吸気側給電回路
18a 吸気側の外側給電回路
18b 吸気側の内側給電回路
1A Exhaust valve (hollow valve)
1B Intake valve (hollow valve)
2
6
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ステムガイドの周囲に設けられた電磁石と、
前記電磁石への通電を制御する制御部とを備えた、エンジンのバルブ装置。 A shaft portion supported in a reciprocating manner by a stem guide provided in the cylinder head of the engine and an umbrella portion provided at a lower end portion of the shaft portion that contacts the valve seat when the valve is closed. A hollow valve in which a hollow part is formed over the umbrella part, and a magnetic body capable of flowing in the hollow part is enclosed in the hollow part;
An electromagnet provided around the stem guide;
An engine valve device, comprising: a controller that controls energization of the electromagnet.
前記吸気バルブに対応する前記電磁石である吸気側電磁石および前記排気バルブに対応する前記電磁石である排気側電磁石とを備え、
前記制御部は、前記吸気側電磁石への通電および前記排気側電磁石への通電を個別に制御することを特徴とする、請求項1に記載のエンジンのバルブ装置。 An intake valve and an exhaust valve, which are the hollow valves;
An intake-side electromagnet that is the electromagnet corresponding to the intake valve and an exhaust-side electromagnet that is the electromagnet corresponding to the exhaust valve;
2. The engine valve device according to claim 1, wherein the control unit individually controls energization of the intake-side electromagnet and energization of the exhaust-side electromagnet. 3.
前記電磁石へ電力を供給する給電回路をさらに備え、
前記給電回路は、前記複数の中空バルブのうち、少なくとも2つの中空バルブに対応する電磁石に共通する共通給電回路を含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載のエンジンのバルブ装置。 In the cylinder head, a plurality of the hollow valves and an electromagnet corresponding to each hollow valve are provided,
A power supply circuit for supplying power to the electromagnet;
5. The engine valve according to claim 1, wherein the power supply circuit includes a common power supply circuit common to electromagnets corresponding to at least two hollow valves among the plurality of hollow valves. 6. apparatus.
前記共通給電回路は、前記4つの気筒のうち、外側の2気筒に設けられた中空バルブに対応する電磁石に共通する外側給電回路と、内側の2気筒に設けられた中空バルブに対応する電磁石に共通する内側給電回路とを含み、
前記制御部は、前記外側給電回路と前記内側給電回路とを個別に制御することを特徴とする、請求項5に記載のエンジンのバルブ装置。 The engine is an in-line four-cylinder engine having four cylinders arranged in a row,
Of the four cylinders, the common power feeding circuit includes an outer power feeding circuit common to an electromagnet corresponding to a hollow valve provided in the outer two cylinders, and an electromagnet corresponding to a hollow valve provided in the inner two cylinders. Including a common inner feeding circuit,
6. The valve device for an engine according to claim 5, wherein the control unit individually controls the outer power feeding circuit and the inner power feeding circuit.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04269311A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-25 | Fuji Oozx Kk | Hollow valve for internal combustion engine and manufacture thereof |
JPH05149116A (en) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Isuzu Motors Ltd | Valve lift amount variation device using magnetic fluid |
JPH11117718A (en) * | 1991-08-02 | 1999-04-27 | Fuji Oozx Inc | Hollow valve for internal combustion engine |
JP2006132480A (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Toyota Motor Corp | Valve train for internal combustion engine |
JP2012219689A (en) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Toyota Motor Corp | Valve gear for internal combustion engine |
-
2014
- 2014-12-19 JP JP2014257031A patent/JP6075366B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04269311A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-25 | Fuji Oozx Kk | Hollow valve for internal combustion engine and manufacture thereof |
JPH11117718A (en) * | 1991-08-02 | 1999-04-27 | Fuji Oozx Inc | Hollow valve for internal combustion engine |
JPH05149116A (en) * | 1991-11-27 | 1993-06-15 | Isuzu Motors Ltd | Valve lift amount variation device using magnetic fluid |
JP2006132480A (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-25 | Toyota Motor Corp | Valve train for internal combustion engine |
JP2012219689A (en) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Toyota Motor Corp | Valve gear for internal combustion engine |
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