JP2018123787A - Valve gear of direct-injection engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インジェクタから燃焼室内に燃料を噴射する直噴エンジンの動弁装置に関するものである。 The present invention relates to a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into a combustion chamber.
従来より、燃費を向上させるために、インジェクタから燃焼室内に燃料を噴射して燃焼させる直噴エンジンが実用化されている。このような直噴エンジンでは、吸気行程における燃料噴射では、混合気が気化不良又は不均一になるため、例えば、特許文献1に記載されているように、インジェクタの噴口の向きを調整したり、インジェクタの噴射タイミングを制御することにより、混合気の均質性を向上させて均一燃焼を行うようにしている。また、インジェクタの噴射タイミングやエンジンバルブの開閉タイミングを、一定の範囲内で制御することにより、エンジンバルブへの燃料の付着を防止するようにしている。
Conventionally, in order to improve fuel consumption, a direct injection engine that injects fuel into a combustion chamber from an injector and burns it has been put into practical use. In such a direct injection engine, in the fuel injection in the intake stroke, since the air-fuel mixture becomes poorly vaporized or non-uniform, for example, as described in
しかしながら、上記の直噴エンジンでは、エンジンバルブが燃焼室内に下降しているときに、インジェクタから燃焼室内に噴射された燃料がエンジンバルブの傘部に付着して、燃焼室外へ持ち去れてしまうおそれがある。そして、エンジンバルブの傘部に付着した燃料が燃焼室外へ持ち去れてしまうと、燃焼に使用される燃料が減るため、空燃比にバラツキが生じてしまって狙い通りの燃焼を実現することができなくなってしまう。 However, in the above-described direct injection engine, when the engine valve is lowered into the combustion chamber, fuel injected from the injector into the combustion chamber may adhere to the umbrella portion of the engine valve and be taken out of the combustion chamber. There is. And if the fuel adhering to the umbrella part of the engine valve is taken away from the combustion chamber, the fuel used for the combustion is reduced, so that the air-fuel ratio varies and the intended combustion can be realized. It will disappear.
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、インジェクタから燃焼室内に噴射された燃料の燃焼室外への持ち去りを減らして、空燃比のバラツキを抑制することができる直噴エンジンの動弁装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the removal of fuel injected from the injector into the combustion chamber to the outside of the combustion chamber, thereby suppressing variations in the air-fuel ratio. An object of the present invention is to provide a valve operating device for a direct injection engine.
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、インジェクタからエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する直噴エンジンの動弁装置において、前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバルブ部と、前記バルブ部に連結されて前記バルブ部の開閉方向へ延設される軸部とを備えるエンジンバルブと、前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させる回転カムと、前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、前記エンジンバルブは、前記回転カムにより前記軸部を介して前記バルブ部が前記吸排気ポートの開口部に沿ってスライドさせられることにより前記吸排気ポートを開閉することを特徴とする。 One form of the present invention made to solve the above problems is a valve unit for opening and closing an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber in a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine. And an engine valve that is connected to the valve portion and extends in the opening / closing direction of the valve portion, and a rotation that contacts the other end portion of the shaft portion and moves the shaft portion in the axial direction. A cam and a spring that urges the shaft portion toward the rotating cam, and the valve portion of the engine valve extends along the opening portion of the intake / exhaust port through the shaft portion by the rotating cam. The intake and exhaust ports are opened and closed by being slid.
この直噴エンジンの動弁装置では、回転カムによって軸部が往復動されるとバルブ部が吸排気ポートの開口部に沿ってスライドさせられる。このバルブ部のスライド動作により吸排気ポートが開閉される。このように、回転カムでエンジンバルブを駆動することにより、バルブ部を吸排気ポートの開口部に沿ってスライドさせて吸排気ポートを開閉することができる。そのため、エンジンバルブが燃焼室に突き出すことがないので、インジェクタから噴射された燃料がエンジンバルブに付着して燃焼室外へ持ち去られることがない。また、バルブ部の燃焼室内側面にも燃料がほとんど付着しない。従って、インジェクタから噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。 In this valve operating device for a direct injection engine, when the shaft is reciprocated by the rotating cam, the valve is slid along the opening of the intake / exhaust port. The intake / exhaust port is opened and closed by the sliding movement of the valve portion. Thus, by driving the engine valve with the rotating cam, the valve portion can be slid along the opening of the intake / exhaust port to open / close the intake / exhaust port. Therefore, since the engine valve does not protrude into the combustion chamber, the fuel injected from the injector does not adhere to the engine valve and is not taken out of the combustion chamber. Further, the fuel hardly adheres to the side surface of the combustion chamber of the valve portion. Therefore, since almost all of the fuel injected from the injector is used for combustion, variations in the air-fuel ratio can be suppressed and good combustion can be realized.
また、エンジンバルブへ燃料がほとんど付着しないので、従来のようにインジェクタの噴射タイミングやエンジンバルブの開閉タイミングを一定範囲に制限する必要がなくなる。そのため、インジェクタの噴射タイミングやエンジンバルブの開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタから燃焼室内に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。 Further, since the fuel hardly adheres to the engine valve, it is not necessary to limit the injection timing of the injector and the opening / closing timing of the engine valve to a certain range as in the conventional case. Therefore, the control range of the injection timing of the injector and the opening / closing timing of the engine valve can be expanded as compared with the conventional case. Thereby, since the atomization of the fuel injected from the injector into the combustion chamber can be promoted, better combustion can be realized.
上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、インジェクタからエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する直噴エンジンの動弁装置において、前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバタフライ式のバルブ部と、前記バルブ部の燃焼室外側面に接続される軸部とを備えるエンジンバルブと、前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させて前記バルブ部を回動させる回転カムと、前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、前記エンジンバルブは、前記燃焼室外側面が前記インジェクタの噴口に向けられないように、前記回転カムにより前記軸部を介して前記バルブ部が回動させられることにより前記吸排気ポートを開閉することを特徴とする。 Another aspect of the present invention made to solve the above problems is a butterfly type that opens and closes an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber in a valve operating device of a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine. An engine valve including a valve portion connected to the outer surface of the combustion chamber of the valve portion, and the shaft portion is moved in the axial direction by contacting the other end portion of the shaft portion to thereby move the valve portion. A rotating cam that rotates, and a spring that biases the shaft portion toward the rotating cam, and the engine valve is configured so that the outer surface of the combustion chamber is not directed toward the injection port of the injector. Thus, the intake / exhaust port is opened and closed by rotating the valve portion through the shaft portion.
この直噴エンジンの動弁装置では、回転カムによって軸部が往復動されると、バタフライ式のバルブ部が回動させられる。このバルブ部の回動動作により吸排気ポートが開閉される。このように、回転カムでエンジンバルブを駆動することにより、バルブ部を回動させて吸排気ポートを開閉することができる。 In this valve operating device for a direct injection engine, when the shaft portion is reciprocated by the rotating cam, the butterfly valve portion is rotated. The intake / exhaust port is opened and closed by the rotation of the valve. Thus, by driving the engine valve with the rotating cam, the valve portion can be rotated to open and close the intake / exhaust port.
そして、バタフライ式のバルブ部は、燃焼室外側面がインジェクタの噴口に向けられない範囲で回動させられる。そのため、バルブ部の燃焼室内への飛び出し量が少なく、インジェクタから噴射された燃料がエンジンバルブに付着したとしてもバルブ部の燃焼室内側面にしか付着しない。従って、インジェクタから噴射された燃料がエンジンバルブに付着して燃焼室外へ持ち去られることがない。よって、インジェクタから噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。 The butterfly valve portion is rotated within a range in which the outer surface of the combustion chamber is not directed toward the injection nozzle of the injector. For this reason, the amount of the valve portion protruding into the combustion chamber is small, and even if the fuel injected from the injector adheres to the engine valve, it adheres only to the side surface of the combustion chamber of the valve portion. Therefore, the fuel injected from the injector is not attached to the engine valve and taken away outside the combustion chamber. Therefore, since almost all of the fuel injected from the injector is used for combustion, variation in the air-fuel ratio can be suppressed and good combustion can be realized.
この直噴エンジンの動弁装置でも、エンジンバルブに燃料がほとんど付着しないので、インジェクタの噴射タイミングやエンジンバルブの開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタから燃焼室に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。 Even in the valve operating device of this direct injection engine, since the fuel hardly adheres to the engine valve, the control range of the injection timing of the injector and the opening / closing timing of the engine valve can be expanded as compared with the conventional one. Thereby, since the atomization of the fuel injected into the combustion chamber from the injector can be promoted, better combustion can be realized.
また、上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、インジェクタからエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する直噴エンジンの動弁装置において、前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバルブ部と、前記バルブ部を回転させる回転軸と、前記回転軸に設けられたピニオンと、前記ピニオンに噛み合うラックと、前記ラックに連結されて前記ラックの移動方向へ延設されている軸部とを備えるエンジンバルブと、前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させる回転カムと、前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、前記吸排気ポートの開口部及び前記バルブ部は、閉弁状態から前記バルブ部が回転すると前記バルブ部と前記開口部がずれる形状をなしており、前記エンジンバルブは、前記回転カムにより前記軸部に連結された前記ラックを介して前記ピニオンが回転させられ、前記ピニオンが設けられた前記回転軸を介して前記バルブ部が前記吸排気ポートの開口部に沿って回転させられることにより前記吸排気ポートを開閉することを特徴とする。 Another aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, is to open and close an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber in a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine. A valve portion, a rotating shaft that rotates the valve portion, a pinion provided on the rotating shaft, a rack that meshes with the pinion, and a shaft portion that is connected to the rack and extends in the moving direction of the rack An engine valve comprising: a rotating cam that contacts the other end of the shaft portion to move the shaft portion in the axial direction; and a spring that biases the shaft portion toward the rotating cam. The opening portion and the valve portion of the intake / exhaust port are shaped so that the valve portion and the opening portion are displaced when the valve portion is rotated from a closed state, and the engine valve is The pinion is rotated through the rack connected to the shaft by the rotation, and the valve unit is rotated along the opening of the intake / exhaust port through the rotation shaft provided with the pinion. And opening / closing the intake / exhaust port.
この直噴エンジンの動弁装置では、回転カムによって軸部が往復動されると、ラックが往復動させられる。このラックの往復動によりピニオンを介して回転軸が回転させて、バルブ部が回転させられる。そして、吸排気ポートの開口部及びバルブ部は、バルブ部が回転するとバルブ部と開口部がずれる形状をなしているため、バルブ部の回転動作により吸排気ポートが開閉される。このように、回転カムでエンジンバルブを駆動することにより、ラックとピニオンを介してバルブ部を回転させて吸排気ポートを開閉することができる。 In the valve operating device of this direct injection engine, when the shaft portion is reciprocated by the rotating cam, the rack is reciprocated. The reciprocating motion of the rack causes the rotating shaft to rotate through the pinion, thereby rotating the valve unit. And since the opening part and valve | bulb part of an intake / exhaust port have comprised the shape which the valve | bulb part and opening part shifted when the valve | bulb part rotated, an intake / exhaust port is opened and closed by rotation operation | movement of a valve | bulb part. In this way, by driving the engine valve with the rotating cam, the intake / exhaust port can be opened and closed by rotating the valve portion via the rack and pinion.
そして、吸排気ポートの開閉時に、燃焼室内におけるバルブ部の突き出しがほとんどない(バルブ部の燃焼室内への飛び出し量が非常に少ない)ため、インジェクタから噴射された燃料がエンジンバルブに付着し難い。従って、インジェクタから噴射された燃料がエンジンバルブに付着して燃焼室外へ持ち去られる燃料を確実に減らすことができる。よって、インジェクタから噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。 When the intake / exhaust port is opened and closed, there is almost no protrusion of the valve portion in the combustion chamber (the amount of protrusion of the valve portion into the combustion chamber is very small), so that the fuel injected from the injector hardly adheres to the engine valve. Therefore, it is possible to reliably reduce the fuel that is injected from the injector and adheres to the engine valve and is taken out of the combustion chamber. Therefore, since almost all of the fuel injected from the injector is used for combustion, variation in the air-fuel ratio can be suppressed and good combustion can be realized.
この直噴エンジンの動弁装置でも、エンジンバルブに燃料が付着し難いので、インジェクタの噴射タイミングやエンジンバルの開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタから燃焼室に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。 Even in the valve operating device of this direct injection engine, since it is difficult for fuel to adhere to the engine valve, the control range of the injection timing of the injector and the opening / closing timing of the engine valve can be expanded as compared with the conventional one. Thereby, since the atomization of the fuel injected into the combustion chamber from the injector can be promoted, better combustion can be realized.
この別形態の直噴エンジンの動弁装置において、前記吸排気ポートの開口部及び前記バルブ部は、楕円形をなしていることが望ましい。 In the valve operating device for another form of direct injection engine, it is desirable that the opening and the valve portion of the intake / exhaust port have an elliptical shape.
吸排気ポートの開口部及びバルブ部を、このような形状にすることにより、簡単に製造することできるとともに、バルブ部を開弁状態にしたときの吸排気ポートの開口面積を大きくすることができるからである。 By making the opening and the valve portion of the intake / exhaust port in such a shape, it can be easily manufactured, and the opening area of the intake / exhaust port can be increased when the valve portion is opened. Because.
本発明に係る直噴エンジンの動弁装置によれば、インジェクタから燃焼室内に噴射された燃料の燃焼室外への持ち去りを減らして、空燃比のバラツキを抑制することができる。 According to the valve operating apparatus for a direct injection engine according to the present invention, it is possible to reduce carry-out of fuel injected from the injector into the combustion chamber to the outside of the combustion chamber, and to suppress variations in the air-fuel ratio.
<第1の実施形態>
本発明に係る実施形態である動弁装置を適用した直噴エンジンシステムについて、図1を参照しながら詳細に説明する。直噴エンジンシステムは、周知の構造を有するレシプロタイプの多気筒エンジン1を含み、エンジン1の各気筒の燃焼室2のそれぞれには、燃料を燃焼室2に対して直接噴射するインジェクタ3が設けられている。エンジン1は、吸気通路4を通じて吸入される空気と、インジェクタ3から噴射される燃料との可燃混合気を各気筒の燃焼室2で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路5を通じて外部へ排出することにより、ピストン6を動作させてクランクシャフト7を回転させ、動力を得るようになっている。
<First Embodiment>
A direct injection engine system to which a valve operating apparatus according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG. The direct injection engine system includes a reciprocating type
吸気通路4に設けられたスロットルバルブ8は、同通路4を通じて各気筒の燃焼室2に吸入される吸入空気量(吸気量)を調節するために開閉される。そして、スロットルバルブ8の開度(スロットル開度)を検出するためにスロットルセンサ21が設けられている。
A
各インジェクタ3は、対応する燃焼室2の中に燃料を直接噴射する。各インジェクタ3には、所定の燃料供給装置(図示略)により所定圧力の燃料が供給される。各インジェクタ3に供給される燃料は、インジェクタ3が作動することにより対応する燃焼室2へ噴射される。吸気通路4には、エアクリーナ10を通じて外部から空気が取り込まれる。吸気通路4に取り込まれた空気は、各気筒の燃焼室2にて各インジェクタ3から噴射される燃料とともに可燃混合気を形成する。
Each
各気筒の燃焼室2にそれぞれ設けられた点火プラグ11は、イグニションコイル12から出力される点火信号を受けて点火動作する。各点火プラグ11及びイグニションコイル12は、燃焼室2にて形成される可燃混合気に点火するための点火装置を構成する。
The ignition plugs 11 provided in the
排気通路5に設けられた触媒コンバータ13は、燃焼室2から排出される排気を浄化するための三元触媒を内蔵する。排気通路5において、触媒コンバータ13の上流側に、燃焼室2から排気通路5へ排出される排気中の酸素濃度Oxを検出する酸素センサ23が設けられている。
The
また、エンジン1には、エンジン1の内部を流れる冷却水の温度(冷却水温)検出する水温センサ24や、クランクシャフト7の回転速度をエンジン回転速度として検出する回転速度センサ25等が設けられている。
Further, the
これらスロットルセンサ21、吸気圧センサ22、酸素センサ23、水温センサ24、回転速度センサ25から出力される各種信号は、電子制御装置(ECU)30に入力される。ECU30は、これら入力信号に基づいて燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ3及びイグニションコイル12をそれぞれ制御する。
Various signals output from the
周知のように、ECU30は中央処理装置(CPU)31、読み出し専用メモリ(ROM)32、ランダムアクセスメモリ(RAM)33及びバックアップRAM(B.U.RAM)34等を含んで構成される。ROM32には、前述した各種制御に係る所定の制御プログラム等が予め記憶される。ECU30(CPU31)は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。
As is well known, the
エンジン1は、シリンダブロック15及びシリンダヘッド16を含む。シリンダブロック15に設けられたシリンダボア17には、ピストン6が往復動可能に設けられる。燃焼室2は、シリンダボア17と、ピストン6と、シリンダヘッド16とで囲まれた空間として構成される。そして、シリンダヘッド16には、各燃焼室2に通じる吸気ポート4a及び排気ポート5aが設けられ、図2に示すように、吸気ポート4a及び排気ポート5aをそれぞれ開閉する吸気バルブ41及び排気バルブ51を含む動弁装置40及び50が設けられている。
The
吸気側の動弁装置40は、吸気バルブ41と、クランクシャフト7に連動して回転するカムシャフト(図示略)に設けられた回転カム42と、吸気バルブ41を回転カム42側へ付勢するスプリング43とを備えている。そして、この動弁装置40により、吸気バルブ41が駆動されて吸気ポート4aが開閉されるようになっている。
The intake side
吸気バルブ41は、バルブ部41aと軸部41bを備えている。バルブ部41aは、図2及び図3に示すように、吸気ポート4aの開口部(燃焼室2との連通部)を覆うことが可能な矩形の板状部材であり、吸気ポート4aの開口部に沿ってスライドして吸気ポート4aを開閉するものである。このバルブ部41aは、図2〜図4に示すように、シリンダヘッド16に形成された凹状空間であるガイド部46に配置され、ガイド部46内をスライドするようになっている。このガイド部46は、その中央付近に吸気ポート4aが位置するように設けられている。
The
軸部40bは、バルブ部41aの側面に溶接によって連結された棒状部材であり、バルブ部41aの開閉方向へ延設されている。軸部41bの他端には、径方向に張り出すフランジ部41cが設けられている。フランジ部41cは、回転カム42に接触している。そして、軸部40bは、スプリング43により回転カム42側へ付勢されている。
The shaft portion 40b is a rod-like member connected to the side surface of the
このような動弁装置40では、回転カム42が回転すると、回転カム42のカムプロフィールに従って軸部41bが所定範囲内で所定のタイミングにて往復動される。この軸部41bの往復動に伴って、バルブ部41aがガイド部46内を吸気ポート4aの開口部に沿ってスライドする。これにより、所定のタイミングで、吸気バルブ41によって吸気ポート4aが開閉される。
In such a
また、排気側の動弁装置50は、吸気側の動弁装置40と基本的に同一の構成であり、バルブ部51aと軸部51bとフランジ部51cを備える排気バルブ51と、排気バルブ51を駆動する回転カム52と、排気バルブ51を回転カム52側へ付勢するスプリング53とを備えている。なお、バルブ部51aは、ガイド部56内に配置されている。そして、この動弁装置50により、排気バルブ51が駆動されて排気ポート5aが開閉される。なお、排気バルブ51の開閉動作は、吸気バルブ41の開閉動作と基本的に同じであるので詳細な説明は省略する。
Further, the exhaust side
このように動弁装置40及び50では、従来と同様に、回転カム42及び52を用いて、吸気バルブ41及び排気バルブ51を駆動させて、吸気ポート4a及び排気ポート5aを開閉することができる。そのため、吸排気バルブ41,51の開閉タイミングや移動量を可変とするバルブ可変機構を適用することもできる。
As described above, in the valve gears 40 and 50, the
そして、動弁装置40は、エンジン1の吸気行程において、吸気バルブ41のバルブ部41aを、ガイド部46内で吸気ポート4aの開口部に沿ってスライドさせて吸気ポート4aを開く。そのため、インジェクタ3から燃焼室2に対して燃料を噴射する際、吸気バルブ41が燃焼室2に突き出すことがない。従って、インジェクタ3から噴射された燃料が吸気バルブ41に付着して燃焼室2外へ持ち去られることがない。また、バルブ部41aの燃焼室内側面にも燃料がほとんど付着しない。
In the intake stroke of the
従って、インジェクタ3から噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。また、バルブ部41aへ燃料がほとんど付着しないので、従来のようにECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ41の開閉タイミングを一定範囲に制限する必要がなくなる。そのため、ECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ41の開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタ3から燃焼室2内に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。
Accordingly, since almost all of the fuel injected from the
以上、詳細に説明したように本実施形態に係る動弁装置40によれば、吸気バルブ41がスライドして吸気ポート4aを開閉する。そのため、インジェクタ3から燃料が噴射される際、吸気バルブ41が燃焼室2に突き出すことがないので、インジェクタ3から噴射された燃料が吸気バルブ41に付着して燃焼室2外へ持ち去られることがない。よって、インジェクタ3から噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。
As described above in detail, according to the
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態の動弁装置60,70では、図5に示すように、バタフライ式の吸排気バルブ61,71を用いている。そこで、まず吸気側の動弁装置60について説明する。この動弁装置60は、吸気バルブ61と、吸気バルブ61を駆動する回転カム62と、吸気バルブ61の軸部61bを回転カム62側へ付勢するスプリング63とを備えている。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the valve gears 60 and 70 of the second embodiment, butterfly type intake and exhaust valves 61 and 71 are used as shown in FIG. First, the intake
ここで、吸気バルブ61は、バルブ部61aと軸部61bを備えている。バルブ部61aは、吸気ポート4aの開口部付近に配置されるバタフライ式のバルブであり、バルブ部61aが回動することにより吸気ポート4aを開閉するものである。バルブ部61aは、不図示のスプリングによって開弁方向又は閉弁方向に付勢されている。本実施形態において、バルブ部61aは閉弁方向に付勢されており、吸気ポート4aの開口部に周方向へ一部に設けられた凸部材65a,65bに当接して全閉となるようになっている。
Here, the intake valve 61 includes a
軸部61bは、バルブ部61aの燃焼室外側面(吸気ポート4a側に配置される面)61aoに蝶番などの接続部材64を介して接続された棒状部材であり、軸部61bの他端には、径方向に張り出すフランジ部61cが設けられている。フランジ部61cは、クランクシャフト7に連動して回転するカムシャフト(図示略)に設けられた回転カム62に接触している。そして、軸部61bは、スプリング63により回転カム62側へ付勢されている。
The shaft portion 61b is a rod-like member connected to the combustion chamber outer surface (surface disposed on the
このような動弁装置60では、回転カム62が回転すると、回転カム62のカムプロフィールに従って軸部61bが所定範囲内で所定のタイミング(間隔)にて往復動される。この軸部61bの往復動に伴って、接続部材64を介して軸部61bに接続されているバルブ部61aが、開方向と閉方向へ交互に回動される。すなわち、バルブ部61aは、軸部61bがスプリング63の付勢力に抗して移動すると開方向へ回動し、軸部61bがスプリング63の付勢力によって移動すると閉方向へ回動する。これにより、所定のタイミングで、吸気バルブ61によって吸気ポート4aが開閉される。なお、バルブ部61aの回動は、燃焼室外側面65aoがインジェクタ3の噴口に向けられない範囲内(全閉状態の開度を0°とすると開度が0°〜45°の範囲内)で行われる。
In such a
次に、排気側の動弁装置70について説明する。この動弁装置70は、吸気側の動弁装置60と基本的に同一の構成であり、排気バルブ71と、排気バルブ71を駆動する回転カム72と、排気バルブ71を回転カム72側へ付勢するスプリング73とを備えている。排気バルブ71は、不図示のスプリングにより閉弁方向へ付勢されているバタフライ式のバルブ部71aと、バルブ部71aの燃焼室外側面71aoに蝶番などの接続部材74を介して接続された軸部71bと、軸部71bの他端に設けられ回転カム72が接触するフランジ部71cとで構成されている。そして、この動弁装置70により、排気バルブ71のバルブ部71aが開方向と閉方向へ交互に回動されて排気ポート5aが開閉される。なお、排気バルブ71の開閉動作は、吸気バルブ61の開閉動作と基本的に同じであるので詳細な説明は省略する。
Next, the exhaust-side
このように動弁装置60及び70でも、従来と同様に、回転カム62及び72を用いて、吸気バルブ61及び排気バルブ71を駆動させて、吸気ポート4a及び排気ポート5aを開閉する。そのため、吸排気バルブ61,71の開閉タイミングや移動量を可変とするバルブ可変機構を適用することもできる。
As described above, also in the valve gears 60 and 70, the
そして、動弁装置60は、エンジン1の吸気行程において、吸気バルブ61のバルブ部61aを、燃焼室外側面61aoがインジェクタ3の噴口に向けられない範囲内(開度45°以内)で回動させて吸気ポート4aを開く。そのため、バルブ部61aの燃焼室2内への飛び出し量が少なく、インジェクタ3から噴射された燃料が吸気バルブ61に付着したとしてもバルブ部61aの燃焼室内側面61aiにしか付着しない。従って、インジェクタ3から噴射された燃料が吸気バルブ61に付着して燃焼室2外へ持ち去られることがない。よって、インジェクタ3から噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。
In the intake stroke of the
また、バルブ部61aへ燃料がほとんど付着しないので、従来のようにECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ60の開閉タイミングを一定範囲に制限する必要がなくなる。そのため、ECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ61の開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタ3から燃焼室2内に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。
Further, since the fuel hardly adheres to the
<第3実施形態>
最後に、第3実施形態について説明する。第3実施形態の動弁装置80,90では、図6に示すように、スクリュー式の吸排気バルブ81,91を用いている。そこで、まず吸気側の動弁装置80について説明する。動弁装置80は、吸気バルブ81と、吸気バルブ81を駆動する回転カム82と、吸気バルブ81に備わる軸部81bを回転カム82側へ付勢するスプリング83とを備えている。
<Third Embodiment>
Finally, a third embodiment will be described. In the valve gears 80 and 90 of the third embodiment, screw type intake and
ここで、吸気バルブ81は、微少移動しながら回転するスクリュー式のバルブである。このような吸気バルブ81は、吸気ポート4aを開閉するバルブ部81aと、ピニオン81pを備える回転軸81sと、ピニオン81pに噛み合うラック81rに連結されてラック81rの移動方向へ延設されている軸部81bとを備えている。
Here, the
バルブ部81aは、吸気ポート4aの開口面に沿って回転することにより、吸気ポート4aを開閉するものである。なお、本実施形態では、バルブ部81aは、0〜90°の範囲で回転する。そのため、バルブ部81a及び吸気ポート4aの形状は、図7(a)に示す閉弁状態からバルブ部81aが回転すると、図7(b)に示すようにバルブ部81aと吸気ポート4aの開口部がずれる形状、言い換えると真円以外の形状をなしている。本実施形態では、簡単に製造することできるとともに、全開状態にしたときの吸気ポート4aの開口面積を大きくすることができることから、バルブ部81a及び吸気ポート4aの形状を楕円形状としている。
The
回転軸81sは、ピニオン81pを備え、その端部には雄ねじ部85aが形成されている。雄ねじ部85aは、シリンダヘッド16に形成された雌ねじ部85bに噛み合っている。これにより、回転軸81sが回転すると、回転軸81sが軸方向へ微少移動するようになっている。
The rotation shaft 81s includes a
軸部81bは、ラック81rを備え、ラック81rを移動させることにより、ピニオン81pを介して回転軸81sを回転させる部材である。この軸部81bの他端には、径方向に張り出すフランジ部81cが設けられている。フランジ部81cは、不図示のカムシャフトに設けられた回転カム82に接触している。そして、軸部81bは、スプリング83により回転カム82側へ付勢されている。
The
このような動弁装置80では、回転カム82が回転すると、回転カム82のカムプロフィールに従って軸部81bが所定範囲内で所定のタイミング(間隔)にて往復動される。この軸部81bの往復動に伴って、ラック81r及びピニオン81pを介して回転軸81sが回転され、バルブ部81aが開方向と閉方向へ交互に回転される。このとき、雄ねじ部85aと雌ねじ部85bにより、回転軸81s及びバルブ部81aが微少移動する。すなわち、バルブ部81aは、軸部81bがスプリング83の付勢力に抗して移動すると、吸気ポート4aから離れる方向へ微少移動しながら開方向へ回転し、軸部81bがスプリング83の付勢力によって移動すると、吸気ポート4aに近づく方向へ微少移動しながら閉方向へ回転する。これにより、所定のタイミングで、吸気バルブ81によって吸気ポート4aが開閉される。
In such a
次に、排気側の動弁装置90について説明する。この動弁装置90は、吸気側の動弁装置80と基本的に同一の構成であり、排気ポート5aを開閉するバルブ部91aと、ピニオン91pを有する回転軸91sと、ピニオン91pに噛み合うラック91rに連結されてラック91rの移動方向へ延設されている軸部81bとを備える排気バルブ91と、排気バルブ91を駆動する回転カム92と、排気バルブ91に備わる軸部91bを回転カム92側へ付勢するスプリング93とを備えている。そして、この動弁装置90により、排気バルブ91のバルブ部91aが開方向と閉方向へ交互に回転されて排気ポート5aが開閉される。なお、排気バルブ91の開閉動作は、吸気バルブ81の開閉動作と基本的に同じであるので詳細な説明は省略する。
Next, the exhaust
このように動弁装置80及び90でも、従来と同様に、回転カム82及び92を用いて、吸気バルブ81及び排気バルブ91を駆動させて、吸気ポート4a及び排気ポート5aを開閉する。そのため、吸排気バルブの開閉タイミングや移動量を可変とするバルブ可変機構を適用することもできる。
As described above, also in the
そして、動弁装置80は、エンジン1の吸気行程において、吸気バルブ81のバルブ部81aを、吸気ポート4aの開口部から離れる程度に微少移動させながら回転させて吸気ポート4aを開く。そのため、バルブ部81aの燃焼室2内への飛び出し量が少ない。従って、インジェクタ3から噴射された燃料が吸気バルブ81に付着し難くなる。そのため、吸気バルブ81に付着して燃焼室2外へ持ち去られる燃料を確実に減らすことができる。よって、インジェクタ3から噴射された燃料のほぼすべてが燃焼に利用されるため、空燃比のバラツキを抑制することができ、良好な燃焼を実現することができる。
Then, in the intake stroke of the
また、バルブ部81aへ燃料がほとんど付着しないので、従来のようにECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ81の開閉タイミングを一定範囲に制限する必要がなくなる。そのため、ECU30によって制御されるインジェクタ3の噴射タイミングや吸気バルブ81の開閉タイミングの制御幅を、従来に比べて拡大することができる。これにより、インジェクタ3から燃焼室2内に噴射された燃料の霧化を促進することができるため、より良好な燃焼を実現することができる。
Further, since the fuel hardly adheres to the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した第3の実施形態において、バルブ部81a及び吸気ポート4aの形状は、楕円形状としているが、これ以外の真円を除く形状であれば特に制限はなく、例えば、菱形等にしてもよい。
It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described third embodiment, the shape of the
1 エンジン
2 燃焼室
3 インジェクタ
4a 吸気ポート
5a 排気ポート
30 電子制御装置(ECU)
40,60,80 動弁装置
41,61,81 吸気バルブ
41a,61a,81a バルブ部
41b,61b,81b 軸部
41c,61c,81c フランジ部
42,62,82 回転カム
43,63,83 スプリング
50,70,90 動弁装置
51,71,91 排気バルブ
51a,71a,91a バルブ部
51b ,71b,91b 軸部
51c,71c,91c フランジ部
52,72,92 回転カム
53,73,93 スプリング
61ao 燃焼室外側面
71ao 燃焼室外側面
81p,91p ピニオン
81r,91r ラック
81s,91s 回転軸
1
40, 60, 80
Claims (4)
前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバルブ部と、前記バルブ部に連結されて前記バルブ部の開閉方向へ延設される軸部とを備えるエンジンバルブと、
前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させる回転カムと、
前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、
前記エンジンバルブは、前記回転カムにより前記軸部を介して前記バルブ部が前記吸排気ポートの開口部に沿ってスライドさせられることにより前記吸排気ポートを開閉する
ことを特徴とする直噴エンジンの動弁装置。 In a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine,
An engine valve comprising: a valve portion that opens and closes an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber; and a shaft portion that is connected to the valve portion and extends in an opening and closing direction of the valve portion;
A rotating cam that contacts the other end of the shaft and moves the shaft in the axial direction;
A spring for urging the shaft portion toward the rotating cam,
The engine valve opens and closes the intake / exhaust port when the valve portion is slid along the opening of the intake / exhaust port via the shaft portion by the rotating cam. Valve operating device.
前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバタフライ式のバルブ部と、前記バルブ部の燃焼室外側面に接続される軸部とを備えるエンジンバルブと、
前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させて前記バルブ部を回動させる回転カムと、
前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、
前記エンジンバルブは、前記燃焼室外側面が前記インジェクタの噴口に向けられないように、前記回転カムにより前記軸部を介して前記バルブ部が回動させられることにより前記吸排気ポートを開閉する
ことを特徴とする直噴エンジンの動弁装置。 In a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine,
An engine valve comprising a butterfly valve portion for opening and closing an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber, and a shaft portion connected to an outer surface of the combustion chamber of the valve portion;
A rotating cam that contacts the other end of the shaft portion and moves the shaft portion in the axial direction to rotate the valve portion;
A spring for urging the shaft portion toward the rotating cam,
The engine valve opens and closes the intake / exhaust port by rotating the valve portion via the shaft portion by the rotating cam so that the outer surface of the combustion chamber is not directed to the injection port of the injector. A valve mechanism for a direct injection engine.
前記燃焼室に連通する吸排気ポートを開閉するバルブ部と、前記バルブ部を回転させる回転軸と、前記回転軸に設けられたピニオンと、前記ピニオンに噛み合うラックと、前記ラックに連結されて前記ラックの移動方向へ延設されている軸部とを備えるエンジンバルブと、
前記軸部の他端部に接触して前記軸部を軸方向へ移動させる回転カムと、
前記軸部を前記回転カム側に付勢するスプリングと、を有し、
前記吸排気ポートの開口部及び前記バルブ部は、閉弁状態から前記バルブ部が回転すると前記バルブ部と前記開口部がずれる形状をなしており、
前記エンジンバルブは、前記回転カムにより前記軸部に連結された前記ラックを介して前記ピニオンが回転させられ、前記ピニオンが設けられた前記回転軸を介して前記バルブ部が前記吸排気ポートの開口部に沿って回転させられることにより前記吸排気ポートを開閉する
ことを特徴とする直噴エンジンの動弁装置。 In a valve operating device for a direct injection engine that injects fuel from an injector into the combustion chamber of the engine,
A valve portion that opens and closes an intake / exhaust port communicating with the combustion chamber, a rotating shaft that rotates the valve portion, a pinion provided on the rotating shaft, a rack that meshes with the pinion, and a rack that is coupled to the rack An engine valve including a shaft portion extending in a moving direction of the rack;
A rotating cam that contacts the other end of the shaft and moves the shaft in the axial direction;
A spring for urging the shaft portion toward the rotating cam,
The opening and the valve portion of the intake / exhaust port have a shape in which the valve portion and the opening are displaced when the valve portion rotates from a closed state,
In the engine valve, the pinion is rotated through the rack connected to the shaft portion by the rotating cam, and the valve portion is opened to the intake / exhaust port through the rotating shaft provided with the pinion. A valve operating device for a direct injection engine, wherein the intake and exhaust ports are opened and closed by being rotated along a portion.
前記吸排気ポートの開口部及び前記バルブ部は、楕円形をなしている
ことを特徴とする直噴エンジンの動弁装置。 The valve operating device for a direct injection engine according to claim 3,
The valve operating device for a direct injection engine, wherein the opening and the valve of the intake / exhaust port have an elliptical shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017017698A JP2018123787A (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Valve gear of direct-injection engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017017698A JP2018123787A (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Valve gear of direct-injection engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018123787A true JP2018123787A (en) | 2018-08-09 |
Family
ID=63109464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017017698A Pending JP2018123787A (en) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Valve gear of direct-injection engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018123787A (en) |
-
2017
- 2017-02-02 JP JP2017017698A patent/JP2018123787A/en active Pending
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