JP2020045837A - Two-stroke engine with supercharger - Google Patents

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Abstract

To provide a two-stroke engine which performs compression ignition combustion, for suppressing the worsening of thermal efficiency and the worsening of emission performance while actualizing high combustion stability and appropriate engine torque.SOLUTION: An engine body 10 performs compression ignition combustion at least during low loading when an engine load is lower than a predetermined load. An intake valve 21 and an exhaust valve 22 are constructed so that a valve opening timing for the intake valve 21 is later than a valve opening timing for the exhaust valve 22, a valve closing timing for the intake valve 21 is almost the same as a valve closing timing for the exhaust valve 22 or later than the valve closing timing for the exhaust valve 22, and a valve opening period for each of them holds a compression bottom dead center therebetween. During the operation of a mechanical supercharger 53, when an estimated compression end temperature is higher than a target temperature, an ECU 100 allows the operation of an intake electric actuator S-VT30 to make the valve closing timing for the intake valve 21 later so that the effective compression ratio is lower.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

ここに開示された技術は、過給機付2ストロークエンジンに関する技術分野に属する。   The technology disclosed herein belongs to the technical field related to a supercharged two-stroke engine.

従来より、吸気通路に過給機が設けられた2ストロークエンジンが知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a two-stroke engine in which a supercharger is provided in an intake passage is known (for example, Patent Document 1).

例えば、特許文献1には、ピストン下死点近傍の掃気期間に、吸気通路を開閉する吸気弁と排気通路を開閉する排気弁の双方を開くことによりシリンダ内の掃気が行われかつ排気弁のバルブリフト特性が固定された2ストロークエンジンであって、吸気通路に、クランクシャフトの回転により回転駆動しかつルーツブロアで構成された過給機を有する2ストロークエンジンが開示されている。   For example, in Patent Document 1, scavenging in a cylinder is performed by opening both an intake valve that opens and closes an intake passage and an exhaust valve that opens and closes an exhaust passage during a scavenging period near the piston bottom dead center. There is disclosed a two-stroke engine having a fixed valve lift characteristic and having a supercharger in the intake passage, which is driven by rotation of a crankshaft and is constituted by a roots blower.

また、特許文献1には、2ストロークエンジンに、吸気弁の開閉弁時期を可変制御するための可変動弁装置を設け、エンジン負荷が部分負荷(低負荷)であるときに、吸気弁の閉弁時期を遅らせて、燃焼室内のガスを吸気ポートに吹き戻す期間を設けることが開示されている。   Further, in Patent Document 1, a two-stroke engine is provided with a variable valve operating device for variably controlling the opening / closing timing of an intake valve, and when the engine load is a partial load (low load), the intake valve is closed. It is disclosed that the valve timing is delayed to provide a period in which gas in the combustion chamber is blown back to the intake port.

特開2009−036144号公報JP 2009-036144 A

ところで、エンジン負荷が所定負荷よりも低い低負荷時において、圧縮自着火燃焼を行う場合、燃焼室内の圧縮端温度をある程度高くする必要がある。上記特許文献1のように、低負荷時に、単に吸気弁の閉弁時期を遅らせてしまうと、適切な圧縮端温度が得られなくなり、燃焼安定性が低下するおそれがある。また、燃焼室内のガスを吸気ポートに吹き戻してしまうと、エンジントルクが低下してしまう。   By the way, when the compression ignition combustion is performed when the engine load is lower than the predetermined load, it is necessary to increase the compression end temperature in the combustion chamber to some extent. If the valve closing time of the intake valve is simply delayed at a low load as in Patent Document 1, an appropriate compression end temperature may not be obtained, and combustion stability may be reduced. Also, if the gas in the combustion chamber is blown back to the intake port, the engine torque will decrease.

一方で、圧縮端温度が高くなり過ぎると、過早着火によるエンジンの熱効率低下や燃焼騒音の増大をもたらすおそれがある。また、圧縮端温度が高くなり過ぎると、燃焼温度が高くなって、NOxが発生しやすくなりエミッション性能が悪化してしまう。   On the other hand, if the compression end temperature becomes too high, there is a possibility that premature ignition may cause a decrease in engine thermal efficiency and an increase in combustion noise. On the other hand, if the compression end temperature is too high, the combustion temperature becomes high, NOx is easily generated, and the emission performance deteriorates.

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮自着火燃焼を行う2ストロークエンジンにおいて、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を抑制することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to obtain high combustion stability and appropriate engine torque in a two-stroke engine that performs compression ignition combustion. Another object of the present invention is to suppress deterioration of thermal efficiency and emission performance.

上記課題を解決するために、ここに開示された技術では、燃焼室を形成する気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンと、上記気筒の頭上に配置された吸気ポートを開閉する吸気弁と、上記気筒の頭上に配置された排気ポートを開閉する排気弁とを有するエンジン本体を備え、該エンジン本体に接続された吸気通路に過給機が設けられた過給機付2ストロークエンジンを対象として、上記吸気弁の閉弁時期を変更する吸気動弁機構と、圧縮上死点における上記燃焼室内のガス温度を推定する圧縮端温度推定手段と、上記吸気動弁機構の作動を制御する制御手段とを更に備え、上記エンジン本体は、少なくとも、エンジン負荷が所定負荷よりも低い低負荷時において、圧縮自着火燃焼を行うものであり、上記吸気弁及び上記排気弁は、上記吸気弁の開弁時期が上記排気弁の開弁時期よりも遅くかつ上記吸気弁の閉弁時期が上記排気弁の閉弁時期と略同じか若しくは上記排気弁の閉弁時期よりも遅くかつそれぞれの開弁期間が下死点を挟むように構成されており、上記制御手段は、上記過給機の作動時において、上記圧縮端温度推定手段により推定される推定圧縮端温度が、予め設定された目標温度よりも高いときには、上記吸気弁の閉弁時期を、有効圧縮比が低くなるように遅角させるべく上記吸気動弁機構を作動させるように構成されている、というものとした。   In order to solve the above-mentioned problem, in the technology disclosed herein, a cylinder forming a combustion chamber, a piston fitted into the cylinder, and an intake valve that opens and closes an intake port disposed above the cylinder are provided. A two-stroke engine with a supercharger, comprising: an engine body having an exhaust valve for opening and closing an exhaust port disposed above the cylinder, wherein a supercharger is provided in an intake passage connected to the engine body. An intake valve operating mechanism for changing the valve closing timing of the intake valve; a compression end temperature estimating means for estimating a gas temperature in the combustion chamber at a compression top dead center; and a control for controlling an operation of the intake valve operating mechanism. Means, wherein the engine body performs compression ignition combustion at least when the engine load is lower than a predetermined load, and the intake valve and the exhaust valve are the same as those of the intake valve. The valve timing is later than the opening timing of the exhaust valve, and the closing timing of the intake valve is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve, or later than the closing timing of the exhaust valve, and each opening period. Is configured to sandwich the bottom dead center, and the control means, when the supercharger is operating, the estimated compression end temperature estimated by the compression end temperature estimating means is set to be smaller than a preset target temperature. When the intake valve timing is too high, the intake valve operating mechanism is operated to retard the valve closing timing of the intake valve so that the effective compression ratio becomes low.

この構成によると、吸気弁の閉弁時期が遅くなると、圧縮開始時のピストンの位置が圧縮上死点により近い位置になり有効圧縮比が低くなる。一方で、過給された吸気を燃焼室内に供給することにより、ピストンが圧縮上死点に向かって動作しているときに、吸気弁が開いていても、燃焼室内の吸気が吸気ポートに吹き戻されることはない。このため、吸気弁の閉弁時期を遅角することで、吸気量を一定にしたまま、有効圧縮比を低くすることができる。これにより、圧縮端温度を目標温度に下げることができ、過早着火による熱効率の悪化を抑制するとともに、エミッション性能の悪化を抑制することができる。また、燃焼室に供給される吸気量は一定になるため、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得ることができる。これらの結果、圧縮自着火燃焼を行う2ストロークエンジンにおいて、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を抑制することができる。   According to this configuration, when the closing timing of the intake valve is delayed, the position of the piston at the start of compression becomes closer to the compression top dead center, and the effective compression ratio decreases. On the other hand, by supplying the supercharged intake air to the combustion chamber, the intake air in the combustion chamber blows to the intake port even when the intake valve is open when the piston is operating toward the compression top dead center. It will not be returned. Therefore, by delaying the closing timing of the intake valve, it is possible to lower the effective compression ratio while keeping the intake air amount constant. As a result, the compression end temperature can be reduced to the target temperature, so that deterioration of thermal efficiency due to premature ignition can be suppressed, and deterioration of emission performance can be suppressed. Further, since the amount of intake air supplied to the combustion chamber becomes constant, high combustion stability and appropriate engine torque can be obtained. As a result, in a two-stroke engine that performs compression ignition combustion, it is possible to suppress deterioration in thermal efficiency and emission performance while obtaining high combustion stability and appropriate engine torque.

上記過給機付2ストロークエンジンの一実施形態では、上記排気弁の閉弁時期を変更する排気動弁機構を更に備え、上記制御手段は、上記排気動弁機構の作動を更に制御するように構成され、さらに上記制御手段は、上記過給機の作動時において、上記推定圧縮端温度が上記目標温度よりも低いときには、上記吸気弁の閉弁時期を、有効圧縮比が高くなるように進角すべく上記吸気動弁機構を作動させるとともに、上記排気弁の閉弁時期が、上記吸気弁の閉弁時期と略同じか又は上記吸気弁の閉弁時期よりも早いという条件を維持すべく上記排気動弁機構を作動させるように構成されている。   In one embodiment of the supercharger-equipped two-stroke engine, the turbocharger further includes an exhaust valve operating mechanism for changing a valve closing timing of the exhaust valve, and the control means further controls the operation of the exhaust valve operating mechanism. When the estimated compression end temperature is lower than the target temperature during the operation of the supercharger, the control means advances the closing timing of the intake valve so that the effective compression ratio increases. In order to operate the intake valve operating mechanism so as to be angular, to maintain a condition that the closing timing of the exhaust valve is substantially the same as the closing timing of the intake valve or earlier than the closing timing of the intake valve. It is configured to operate the exhaust valve mechanism.

この構成によると、吸気弁及び排気弁の閉弁時期が早くなると、圧縮開始時のピストンの位置が圧縮上死点からより離れた位置になり、有効圧縮比が高くなる。この結果、圧縮端温度を目標温度にすることができ、高い燃焼安定性を得ることができる。   According to this configuration, when the closing timing of the intake valve and the exhaust valve is advanced, the position of the piston at the start of compression becomes a position farther from the compression top dead center, and the effective compression ratio increases. As a result, the compression end temperature can be set to the target temperature, and high combustion stability can be obtained.

上記過給機付2ストロークエンジンにおいて、上記圧縮端温度推定手段は、エンジン負荷を考慮して圧縮端温度を推定するように構成されており、上記制御手段は、エンジン負荷が高いほど上記吸気弁の閉弁時期を遅くすべく上記吸気動弁機構を作動させるように構成されている、というものであってもよい。   In the two-stroke engine with a supercharger, the compression end temperature estimating means is configured to estimate the compression end temperature in consideration of the engine load, and the control means sets the intake valve as the engine load increases. May be configured to operate the intake valve operating mechanism in order to delay the valve closing timing.

すなわち、エンジン負荷が高いほど燃料の供給量が多く、燃焼圧及び燃焼温度が高くなるため、圧縮端温度が高くなりやすい。このため、エンジン負荷が高いほど吸気弁の閉弁時期を遅くすることで、燃焼圧及び燃焼温度が異常に高くなることを抑制することができる。この結果、熱効率の悪化を一層効果的に抑制するとともに、エミッション性能の悪化を一層効果的に抑制することができる。   That is, the higher the engine load, the greater the fuel supply amount and the higher the combustion pressure and combustion temperature, so that the compression end temperature tends to increase. For this reason, it is possible to suppress an abnormal increase in the combustion pressure and the combustion temperature by delaying the closing timing of the intake valve as the engine load increases. As a result, deterioration of thermal efficiency can be more effectively suppressed, and deterioration of emission performance can be suppressed more effectively.

上記過給機付2ストロークエンジンにおいて、外気温を検出する外気温検出手段と、上記エンジン本体のエンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、上記エンジン本体のエンジンオイルの温度を検出する油温検出手段とを更に備え、上記圧縮端温度推定手段は、上記外気温検出手段、上記エンジン水温検出手段及び上記油温検出手段のそれぞれの検出結果、並びに、上記エンジン本体の有効圧縮比を考慮して圧縮端温度を推定するように構成されている、という構成であってもよい。   In the two-stroke engine with a supercharger, an outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature, an engine water temperature detecting means for detecting a temperature of an engine cooling water of the engine body, and a temperature of an engine oil of the engine body. An oil temperature detecting means, wherein the compression end temperature estimating means calculates a detection result of each of the outside air temperature detecting means, the engine water temperature detecting means and the oil temperature detecting means, and an effective compression ratio of the engine body. The configuration may be such that the compression end temperature is estimated in consideration of this.

この構成によると、エンジン本体の温度に相当するエンジン冷却水の温度やエンジンオイルの温度やエンジン本体の有効圧縮比が考慮されることで、圧縮端温度の推定精度を向上させることができる。これにより、推定圧縮端温度に基づく制御を適切に実行できるようになり、この結果、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを一層適切に得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を一層効果的に抑制することができる。   According to this configuration, the accuracy of estimating the compression end temperature can be improved by taking into account the temperature of the engine cooling water, the temperature of the engine oil, and the effective compression ratio of the engine body, which correspond to the temperature of the engine body. As a result, the control based on the estimated compression end temperature can be appropriately executed, and as a result, high combustion stability and appropriate engine torque can be more appropriately obtained, and the deterioration of thermal efficiency and the deterioration of emission performance are more effectively achieved. Can be suppressed.

上記過給機付2ストロークエンジンにおいて、上記吸気動弁機構は、上記吸気弁の開弁期間を一定としたまま、該吸気弁の開弁時期及び閉弁時期の両方を連動して変化させる位相式の動弁機構である、というものであってもよい。   In the two-stroke engine with a supercharger, the intake valve operating mechanism is configured to change both the opening timing and the closing timing of the intake valve in an interlocking manner while keeping the opening period of the intake valve constant. It may be a type of a valve operating mechanism.

この構成によると、吸気動弁機構の構成を、吸気弁の開弁期間やリフト量を変更する必要のない簡単な構成とすることができる。   According to this configuration, the configuration of the intake valve operating mechanism can be a simple configuration that does not require changing the valve opening period and the lift amount of the intake valve.

以上説明したように、ここに開示された技術によると、吸気弁の閉弁時期を遅角することで、圧縮開始時の燃焼室内のガスのうち吸気量を一定にしたまま、有効圧縮比を低くすることができる。これにより、過早着火による熱効率の悪化を抑制するとともに、エミッション性能の悪化を抑制することができる。また、燃焼室に供給される吸気量は一定になるため、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得ることができる。これらの結果、圧縮自着火燃焼を行う2ストロークエンジンにおいて、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を抑制することができる。   As described above, according to the technology disclosed herein, by delaying the closing timing of the intake valve, the effective compression ratio can be increased while the intake amount of the gas in the combustion chamber at the start of compression is kept constant. Can be lower. As a result, deterioration of thermal efficiency due to premature ignition can be suppressed, and deterioration of emission performance can be suppressed. Further, since the amount of intake air supplied to the combustion chamber becomes constant, high combustion stability and appropriate engine torque can be obtained. As a result, in a two-stroke engine that performs compression ignition combustion, it is possible to suppress deterioration in thermal efficiency and emission performance while obtaining high combustion stability and appropriate engine torque.

実施形態に係る過給機付2ストロークエンジンの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a two-stroke engine with a supercharger according to an embodiment. 機械式過給機と過給機付2ストロークエンジンとの連結関係を示す概略図である。It is a schematic diagram showing connection relation between a mechanical type supercharger and a two-stroke engine with a supercharger. 過給機付2ストロークエンジンの制御系を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a control system of a two-stroke engine with a supercharger. 機械式式過給機のコンプレッサの特性を示す性能曲線グラフである。4 is a performance curve graph showing characteristics of a compressor of a mechanical supercharger. 吸気弁及び排気弁の開閉パターンの一例を示す図である。It is a figure showing an example of an opening and closing pattern of an intake valve and an exhaust valve. 掃気行程における気筒内の状態を示す図であり、排気弁のみが開いた状態を示す。FIG. 4 is a diagram illustrating a state in the cylinder during a scavenging stroke, in which only an exhaust valve is opened. 掃気行程における気筒内の状態を示す図であり、吸気弁及び排気弁の両方が開いた状態を示す。FIG. 4 is a diagram showing a state in the cylinder during a scavenging stroke, showing a state in which both an intake valve and an exhaust valve are open. 吸気弁及び排気弁を遅角又は進角させたときの圧縮端温度の変化を示すグラフである。5 is a graph showing a change in compression end temperature when an intake valve and an exhaust valve are retarded or advanced. 吸気弁及び排気弁を遅角又は進角させたときのエンジントルクの変化を示すグラフである。5 is a graph showing a change in engine torque when an intake valve and an exhaust valve are retarded or advanced. 吸気弁のみが開いている場合の気筒内の状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state in a cylinder when only an intake valve is open. 吸気弁及び排気弁の閉弁時期を進角させた場合の気筒内の状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state in a cylinder when the closing timing of an intake valve and an exhaust valve is advanced. 推定圧縮端温度が目標温度よりも高いときの、吸気弁及び排気弁の開閉パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the opening / closing pattern of an intake valve and an exhaust valve when an estimated compression end temperature is higher than a target temperature. 推定圧縮端温度が目標温度よりも低いときの、吸気弁及び排気弁の開閉パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the opening / closing pattern of an intake valve and an exhaust valve when an estimated compression end temperature is lower than a target temperature. ECUの処理動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating a processing operation of the ECU.

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本実施形態に係る過給機付2ストロークエンジン1(以下、省略してエンジン1という)を示す。このエンジン1は車両に搭載されるエンジンである。エンジン1のエンジン本体10は、ガソリンを主成分とする燃料が供給されるガソリンエンジンであって、複数の気筒11(図1において1つのみ図示している)が設けられたシリンダブロック12と、このシリンダブロック12上に配設されたシリンダヘッド13とを有している。複数の気筒11は、筒軸方向が上下方向となり、紙面方向に垂直な方向が気筒列方向となるように配設されている。このエンジン本体10の各気筒11内には、ピストン15が往復摺動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン15と、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13とによって燃焼室16が区画されている。燃焼室16は、いわゆるペントルーフ型の燃焼室16であり、シリンダヘッド13における燃焼室16を構成する壁面は、2つ傾斜面13a,13bを有している。ピストン15は、シリンダブロック12内においてコンロッド17を介してクランクシャフト18と連結されている。シリンダブロック12における気筒11の周囲には、エンジン冷却水が流通するウォータジャケット12aが形成されている。   FIG. 1 shows a two-stroke engine 1 with a supercharger according to the present embodiment (hereinafter abbreviated as engine 1). The engine 1 is an engine mounted on a vehicle. The engine body 10 of the engine 1 is a gasoline engine to which fuel mainly containing gasoline is supplied, and includes a cylinder block 12 provided with a plurality of cylinders 11 (only one is shown in FIG. 1). And a cylinder head 13 disposed on the cylinder block 12. The plurality of cylinders 11 are arranged so that the cylinder axis direction is the vertical direction and the direction perpendicular to the paper surface direction is the cylinder row direction. A piston 15 is inserted into each cylinder 11 of the engine body 10 so as to be reciprocally slidable. A combustion chamber 16 is defined by the piston 15, the cylinder block 12, and the cylinder head 13. . The combustion chamber 16 is a so-called pent roof type combustion chamber 16, and the wall surface of the cylinder head 13 that forms the combustion chamber 16 has two inclined surfaces 13 a and 13 b. The piston 15 is connected to a crankshaft 18 via a connecting rod 17 in the cylinder block 12. A water jacket 12a through which engine cooling water flows is formed around the cylinder 11 in the cylinder block 12.

エンジン本体10は、いわゆるオーバーヘッドカムシャフト方式の動弁機構を有しており、シリンダヘッド13には、燃焼室16に連通する吸気ポート19及び排気ポート20が、気筒11毎に形成されている。つまり、吸気ポート19及び排気ポート20は気筒11の頭上に配置されている。各吸気ポート19には、該各吸気ポート19の燃焼室16側の開口を開閉するための吸気弁21がそれぞれ配設されている。各排気ポート20には、該各排気ポート20の燃焼室16側の開口を開閉する排気弁22がそれぞれ配設されている。各吸気ポート19の燃焼室16側の開口は、シリンダヘッド13の2つ傾斜面13a,13bのうちの一方(以下、吸気側傾斜面13aという)にそれぞれ形成され、各排気ポート20の燃焼室16側の開口は、シリンダヘッド13の2つ傾斜面13a,13bのうちの他方(以下、排気側傾斜面13bという)にそれぞれ形成されている。   The engine body 10 has a so-called overhead camshaft type valve operating mechanism, and an intake port 19 and an exhaust port 20 communicating with the combustion chamber 16 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11. That is, the intake port 19 and the exhaust port 20 are arranged above the cylinder 11. Each intake port 19 is provided with an intake valve 21 for opening and closing the opening of each intake port 19 on the combustion chamber 16 side. Each exhaust port 20 is provided with an exhaust valve 22 that opens and closes an opening of each exhaust port 20 on the combustion chamber 16 side. The opening of each intake port 19 on the combustion chamber 16 side is formed on one of the two inclined surfaces 13a and 13b of the cylinder head 13 (hereinafter, referred to as an intake-side inclined surface 13a). The opening on the 16 side is formed on the other of the two inclined surfaces 13a and 13b of the cylinder head 13 (hereinafter, referred to as an exhaust-side inclined surface 13b).

吸気ポート19は、後述する吸気通路50と連結されている。図1に示すように、吸気ポート19は、シリンダヘッド13内において、吸気通路50との接続部分から、気筒11の中心軸方向及び気筒列方向の両方に直交する方向(以下、エンジン幅方向という)の一側に向かって延びた後、シリンダブロック12側に向かって、エンジン幅方向の他側に僅かに傾斜して延び、その後、燃焼室16近傍でエンジン幅方向の上記一側に向かって湾曲して延びている。図6及び図7に示すように、吸気側傾斜面13aと排気側傾斜面13bとの境界部分には、段差部13cが形成されている。詳しくは後述するが、この段差部13cは、吸気ポート19から燃焼室16に流入する吸気が排気ポート20に向かって流れるのを抑制するための部分である。   The intake port 19 is connected to an intake passage 50 described later. As shown in FIG. 1, in the cylinder head 13, a direction perpendicular to both the central axis direction and the cylinder row direction of the cylinder 11 (hereinafter, referred to as an engine width direction) extends from a connection portion with the intake passage 50 in the cylinder head 13. ), And extends slightly inclining toward the cylinder block 12 toward the other side in the engine width direction, and then near the combustion chamber 16 toward the one side in the engine width direction. It is curved and extends. As shown in FIGS. 6 and 7, a step 13c is formed at a boundary between the intake-side inclined surface 13a and the exhaust-side inclined surface 13b. As will be described in detail later, the step portion 13 c is a portion for suppressing the intake air flowing from the intake port 19 into the combustion chamber 16 from flowing toward the exhaust port 20.

一方で、排気ポート20は、後述する排気通路60と連結されている。図1に示すように、排気ポート20は、燃焼室16側の開口から、シリンダブロック12とは反対側に向かって僅かに延びた後、エンジン幅方向の上記一側に向かって真っ直ぐに伸びている。   On the other hand, the exhaust port 20 is connected to an exhaust passage 60 described later. As shown in FIG. 1, the exhaust port 20 slightly extends from the opening on the side of the combustion chamber 16 toward the side opposite to the cylinder block 12, and then extends straight toward the one side in the engine width direction. I have.

シリンダヘッド13内には、各吸気弁21を作動させる吸気カムシャフト31と、各排気弁20を作動させる排気カムシャフト41とが設けられている。各カムシャフト31,41は、不図示のチェーン/スプロケット機構等の動力伝達機構を介してクランクシャフト18に連結される。これにより、各カムシャフト31,41はクランクシャフト18の回転と連動して回転する。   An intake camshaft 31 for operating each intake valve 21 and an exhaust camshaft 41 for operating each exhaust valve 20 are provided in the cylinder head 13. Each camshaft 31, 41 is connected to the crankshaft 18 via a power transmission mechanism such as a chain / sprocket mechanism (not shown). Thereby, each of the camshafts 31 and 41 rotates in conjunction with the rotation of the crankshaft 18.

吸気カムシャフト31には、バルブタイミングを可変にする可変動弁機構が取り付けられている。本実施形態では、この可変動弁機構は、吸気電動S−VT(Sequential-Valve Timing)30を有している。吸気電動S−VT30は、吸気カムシャフト31の回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。つまり、吸気電動S−VT30は位相式の可変動弁機構であり、開弁期間を一定としたまま、開弁時期及び閉弁時期の両方を連動して変化させる。この吸気電動S−VT30によって、吸気弁21の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。尚、吸気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   The intake camshaft 31 is provided with a variable valve mechanism for varying the valve timing. In the present embodiment, the variable valve mechanism has an intake electric S-VT (Sequential-Valve Timing) 30. The intake electric S-VT 30 is configured to continuously change the rotation phase of the intake camshaft 31 within a predetermined angle range. That is, the intake electric S-VT 30 is a phase-type variable valve mechanism, and changes both the valve opening timing and the valve closing timing in conjunction with a fixed valve opening period. By the intake electric S-VT 30, the valve opening timing and the valve closing timing of the intake valve 21 change continuously. Note that the intake valve operating mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

排気カムシャフト41にも、バルブタイミングを可変にする可変動弁機構が取り付けられている。本実施形態では、この可変動弁機構は、排気電動S−VT40を有している。排気電動S−VT40は、排気カムシャフト41の回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更するよう構成されている。つまり、排気電動S−VT40は位相式の可変動弁機構であり、開弁期間を一定としたまま、開弁時期及び閉弁時期の両方を連動して変化させる。この排気電動S−VT40によって、排気弁22の開弁時期及び閉弁時期は、連続的に変化する。尚、排気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   The exhaust camshaft 41 is also provided with a variable valve mechanism for varying the valve timing. In the present embodiment, this variable valve mechanism has an exhaust electric S-VT40. The exhaust electric S-VT 40 is configured to continuously change the rotation phase of the exhaust camshaft 41 within a predetermined angle range. That is, the exhaust electric S-VT 40 is a phase type variable valve mechanism, and changes both the valve opening timing and the valve closing timing in an interlocked manner while keeping the valve opening period constant. With the exhaust electric S-VT 40, the valve opening timing and the valve closing timing of the exhaust valve 22 change continuously. The exhaust valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

本実施形態では、吸気電動S−VT30及び排気電動S−VT40は、どちらもバルブタイミングを所定の角度範囲内で変更するものであるが、バルブリフトを所定の角度範囲内で変更するものであってもよい。   In the present embodiment, the intake electric S-VT 30 and the exhaust electric S-VT 40 both change the valve timing within a predetermined angle range, but change the valve lift within a predetermined angle range. You may.

シリンダヘッド13には、図1に示すように、気筒11毎に、燃料を燃焼室16内に噴射する燃料噴射弁23が設けられている。燃料噴射弁23は、その噴口が燃焼室16の天井部から該燃焼室16内に臨むように配設されている。燃料噴射弁23は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室16内に直接噴射する。   As shown in FIG. 1, the cylinder head 13 is provided with a fuel injection valve 23 for injecting fuel into the combustion chamber 16 for each cylinder 11. The fuel injection valve 23 is disposed such that its injection port faces the inside of the combustion chamber 16 from the ceiling of the combustion chamber 16. The fuel injection valve 23 directly injects an amount of fuel into the combustion chamber 16 at an injection timing set according to the operating state of the engine 1 and according to the operating state of the engine 1.

シリンダヘッド13には、気筒11毎に、該気筒11内に噴射された燃料を燃焼させるための点火プラグ24が取り付けられている。点火プラグ24は、図1に示すように、電極24aがシリンダヘッド13におけるエンジン幅方向の上記一側(つまり排気側)から該燃焼室16内に臨むように配設されている。点火プラグ24は、後述するECU100からの制御信号を受けて、所望の点火タイミングで火花を発生させるように、電極24aに通電する。   An ignition plug 24 for burning fuel injected into the cylinder 11 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. As shown in FIG. 1, the spark plug 24 is arranged such that the electrode 24 a faces the combustion chamber 16 from the one side (that is, the exhaust side) of the cylinder head 13 in the engine width direction. The ignition plug 24 receives a control signal from the ECU 100 described later and energizes the electrode 24a so as to generate a spark at a desired ignition timing.

図1に示すように、エンジン本体10におけるエンジン幅方向の上記他側の面には、各気筒11の吸気ポート19に連通するように吸気通路50が接続されている。一方、エンジン本体10におけるエンジン幅方向の上記一側の面には、各気筒11の排気ポート20に連通するように接続され、各気筒11からの既燃ガス(つまり、排気ガス)を排出する排気通路60が接続されている。   As shown in FIG. 1, an intake passage 50 is connected to the other surface of the engine body 10 in the engine width direction so as to communicate with the intake port 19 of each cylinder 11. On the other hand, the one surface in the engine width direction of the engine body 10 is connected to communicate with the exhaust port 20 of each cylinder 11 and discharges burned gas (that is, exhaust gas) from each cylinder 11. An exhaust passage 60 is connected.

吸気通路50の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ(図示省略)が配設されている。一方、吸気通路50における下流側端部の近傍には、サージタンク52が配設されている。このサージタンク52よりも下流側の吸気通路50は、気筒11毎に分岐する独立吸気通路とされ、これら各独立吸気通路の下流端が各気筒11の吸気ポート19にそれぞれ接続されている。   An air cleaner (not shown) for filtering intake air is provided at an upstream end of the intake passage 50. On the other hand, a surge tank 52 is provided near the downstream end of the intake passage 50. An intake passage 50 downstream of the surge tank 52 is an independent intake passage branched for each cylinder 11, and the downstream ends of the independent intake passages are connected to the intake ports 19 of each cylinder 11, respectively.

吸気通路50における上記エアクリーナとサージタンク52との間には、機械式過給機53が配設されている。尚、以下の説明では、吸気通路50における機械式過給機53よりも上流側の部分を上流側吸気通路50aといい、吸気通路50における機械式過給機53よりも下流側の部分を下流側吸気通路50bという。   A mechanical supercharger 53 is disposed between the air cleaner and the surge tank 52 in the intake passage 50. In the following description, a portion of the intake passage 50 upstream of the mechanical supercharger 53 is referred to as an upstream intake passage 50a, and a portion of the intake passage 50 downstream of the mechanical supercharger 53 is downstream. It is called a side intake passage 50b.

機械式過給機53は、排気エネルギーを利用しない過給機であって、詳しくは、エンジン本体10に設けられたクランクシャフト18の回転により回転駆動する過給機である。図2に示すように、機械式過給機53とクランクシャフト18とは、第1プーリ71と、第2プーリ72と、第1プーリ71と第2プーリ72とを連結するベルト73とにより連結されている。具体的には、クランクシャフト18に第1プーリ71が取り付けられ、第2プーリ72が機械式過給機53のコンプレッサ53aの入力軸53bに取り付けられている。尚、図2では、サージタンク52及び排気通路60は省略している。   The mechanical supercharger 53 is a supercharger that does not use exhaust energy, and more specifically, is a turbocharger that is driven to rotate by rotation of a crankshaft 18 provided in the engine body 10. As shown in FIG. 2, the mechanical supercharger 53 and the crankshaft 18 are connected by a first pulley 71, a second pulley 72, and a belt 73 connecting the first pulley 71 and the second pulley 72. Have been. Specifically, a first pulley 71 is attached to the crankshaft 18, and a second pulley 72 is attached to an input shaft 53 b of a compressor 53 a of the mechanical supercharger 53. In FIG. 2, the surge tank 52 and the exhaust passage 60 are omitted.

機械式過給機53は、クランクシャフト18の回転により回転駆動するため、その回転数はクランクシャフト18の回転数(つまり、エンジン回転数)に比例する。第1及び第2プーリ71,72のそれぞれの直径は、コンプレッサ53aの回転数が所望の回転数となるように設定されている。尚、第2プーリ72と入力軸53bとの間に電磁クラッチを配置して、コンプレッサ53aの回転数を調整できるようにしてもよい。   Since the mechanical supercharger 53 is driven to rotate by the rotation of the crankshaft 18, the rotation speed is proportional to the rotation speed of the crankshaft 18 (that is, the engine rotation speed). The diameter of each of the first and second pulleys 71 and 72 is set such that the rotation speed of the compressor 53a becomes a desired rotation speed. Note that an electromagnetic clutch may be arranged between the second pulley 72 and the input shaft 53b so that the rotation speed of the compressor 53a can be adjusted.

上記排気通路60の上流側の部分は、気筒11毎に分岐して排気ポート20の外側端に接続された独立排気通路と該各独立排気通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。   The upstream portion of the exhaust passage 60 is constituted by an exhaust manifold having an independent exhaust passage branched for each cylinder 11 and connected to an outer end of the exhaust port 20 and a collective portion where the independent exhaust passages gather. ing.

この排気通路60における上記排気マニホールドよりも下流側には、排気浄化触媒61が配設されている。排気浄化触媒61は、酸化触媒であり、排気ガス中のCO及びHCが酸化されてCO及びHOが生成される反応を促すものである。また、図示を省略しているが、排気通路60における排気浄化触媒61よりも下流側の部分には、エンジン1の排気ガス中に含まれるスート(煤)等の微粒子を捕集する微粒子捕集フィルタが配設されている。このエンジン1は、NOxを浄化するための触媒を備えていない。ただし、本開示は、NOxを浄化するための触媒を備えたエンジンに適用することを排除しない。 An exhaust purification catalyst 61 is disposed downstream of the exhaust manifold in the exhaust passage 60. The exhaust purification catalyst 61 is an oxidation catalyst, and promotes a reaction in which CO and HC in the exhaust gas are oxidized to generate CO 2 and H 2 O. Although not shown in the drawings, a portion of the exhaust passage 60 downstream of the exhaust purification catalyst 61 collects fine particles such as soot contained in the exhaust gas of the engine 1. A filter is provided. This engine 1 is not provided with a catalyst for purifying NOx. However, the present disclosure does not exclude application to an engine having a catalyst for purifying NOx.

図3に示すように、エンジン1は、ECU(Engine Control Unit)100によって制御される。ECU100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーである。ECU100は、CPU101、メモリ102、入出力バス103等を備えている。CPU101は、コンピュータプログラム(OS等の基本制御プログラム、及び、OS上で起動されて特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む)を実行する中央演算処理装置である。メモリ102は、RAM及びROMにより構成されている。ROMには、種々のコンピュータプログラム(特にエンジン1を制御するための制御プログラム)や、該コンピュータプログラムの実行時に用いられる後述のマップを含むデータ等が格納されている。RAMは、CPU101が一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられるメモリである。入出力バス103は、ECU100に対して電気信号の入出力をするものである。   As shown in FIG. 3, the engine 1 is controlled by an ECU (Engine Control Unit) 100. The ECU 100 is a controller based on a known microcomputer. The ECU 100 includes a CPU 101, a memory 102, an input / output bus 103, and the like. The CPU 101 is a central processing unit that executes a computer program (including a basic control program such as an OS and an application program activated on the OS to realize a specific function). The memory 102 includes a RAM and a ROM. The ROM stores various computer programs (particularly, control programs for controlling the engine 1), data including a map described later used when executing the computer programs, and the like. The RAM is a memory provided with a processing area used when the CPU 101 performs a series of processes. The input / output bus 103 inputs and outputs electric signals to and from the ECU 100.

ECU100には、クランク角センサSN1、エアフローセンサSN2、アクセル開度センサSN3、吸気温度センサSN4(外気温検出手段)、エンジン水温センサSN5(エンジン水温検出手段)、油温センサSN6(油温検出手段)等の各種のセンサが電気的に接続されている。クランク角センサSN1は、シリンダブロック12に設けられていて、クランクシャフト18の回転角を検出する。エアフローセンサSN2は、上流側吸気通路50aを吸気の流量を検出する。アクセル開度センサSN3は、車両のアクセルペダル機構に取り付けられていて、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出する。吸気温度センサSN4は、上流側吸気通路50aを吸気の温度を検出する。エンジン水温センサSN5は、ウォータジャケット12aを流通するエンジン冷却水の温度を検出する。油温センサNS6は、エンジンオイルの温度を検出する。これらセンサSN1〜SN6等は、検知信号をECU100に出力する。   The ECU 100 includes a crank angle sensor SN1, an air flow sensor SN2, an accelerator opening sensor SN3, an intake air temperature sensor SN4 (outside air temperature detecting means), an engine water temperature sensor SN5 (engine water temperature detecting means), and an oil temperature sensor SN6 (oil temperature detecting means). ) Are electrically connected. The crank angle sensor SN1 is provided in the cylinder block 12, and detects the rotation angle of the crank shaft 18. The airflow sensor SN2 detects the flow rate of intake air in the upstream intake passage 50a. The accelerator opening sensor SN3 is attached to the accelerator pedal mechanism of the vehicle, and detects an accelerator opening corresponding to the operation amount of the accelerator pedal. The intake air temperature sensor SN4 detects the temperature of intake air in the upstream intake passage 50a. The engine water temperature sensor SN5 detects the temperature of engine cooling water flowing through the water jacket 12a. The oil temperature sensor NS6 detects the temperature of the engine oil. These sensors SN1 to SN6 and the like output detection signals to the ECU 100.

ECU100は、クランク角センサSN1の検出結果からエンジン回転数を算出する。ECU100は、アクセル開度センサSN3の検出結果からエンジン負荷を算出ずる。   The ECU 100 calculates the engine speed from the detection result of the crank angle sensor SN1. The ECU 100 calculates the engine load from the detection result of the accelerator opening sensor SN3.

ECU100は、吸気温度センサSN4の検出結果から推定される外気温、エンジン水温センサSN5の検出結果、油温センサSN6の検出結果、エンジン本体10の有効圧縮比、及び、アクセル開度センサSN3の検出結果から算出されるエンジン負荷に基づいて、圧縮上死点における燃焼室16内のガス温度である圧縮端温度を推定する。このことから、ECU100は、圧縮上死点における燃焼室16内のガス温度を推定する圧縮端温度推定手段に相当する。   The ECU 100 detects the outside air temperature estimated from the detection result of the intake air temperature sensor SN4, the detection result of the engine water temperature sensor SN5, the detection result of the oil temperature sensor SN6, the effective compression ratio of the engine body 10, and the detection of the accelerator opening sensor SN3. Based on the engine load calculated from the result, a compression end temperature that is a gas temperature in the combustion chamber 16 at the compression top dead center is estimated. From this, the ECU 100 corresponds to a compression end temperature estimating means for estimating the gas temperature in the combustion chamber 16 at the compression top dead center.

ECU100は、センサSN1〜SN6等からの入力信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断するとともに、燃料噴射弁23、点火プラグ24,吸気電動S−VT30、排気電動S−VT40等といった、エンジン1の各デバイスに対して制御信号を出力して、各デバイスを制御する。   The ECU 100 determines the operating state of the engine 1 based on the input signals from the sensors SN1 to SN6 and the like, and controls the engine such as the fuel injection valve 23, the spark plug 24, the intake electric S-VT30, and the exhaust electric S-VT40. A control signal is output to each device to control each device.

図4は、機械式過給機53のコンプレッサ53aの性能特性を示す。縦軸は、上流側吸気通路50a内の圧力に対する下流側吸気通路50b内の圧力の比(以下、単に圧力比という)であり、横軸はコンプレッサ53aからの吐出流量である。図4において、曲線RLは回転限界ライン、略直線状の線SLはサージラインを表している。これらのラインで囲まれる領域が機械式過給機53の運転可能領域である。機械式過給機53の運転効率は、運転ポイントが運転可能領域の中央側に位置するほど高くなる。尚、本実施形態では、上流側吸気通路50a内の圧力は、基本的には大気圧となっているため、圧力比の高低は、機械式過給機53による過給圧の高低を表している。   FIG. 4 shows the performance characteristics of the compressor 53a of the mechanical supercharger 53. The vertical axis represents the ratio of the pressure in the downstream intake passage 50b to the pressure in the upstream intake passage 50a (hereinafter simply referred to as the pressure ratio), and the horizontal axis represents the discharge flow rate from the compressor 53a. In FIG. 4, a curve RL represents a rotation limit line, and a substantially straight line SL represents a surge line. The area surrounded by these lines is the operable area of the mechanical supercharger 53. The operating efficiency of the mechanical supercharger 53 increases as the operating point is located closer to the center of the operable area. In the present embodiment, since the pressure in the upstream intake passage 50a is basically atmospheric pressure, the level of the pressure ratio indicates the level of the supercharging pressure by the mechanical supercharger 53. I have.

また、この運転可能領域内に図示された複数の曲線RSLは、コンプレッサ53aの回転数が等しい運転ポイントを結んだ線であり、回転限界ラインRLに近いほど回転数が高い。また、機械式過給機53の運転可能領域を縦に縦断するように延びる一点鎖線BLは、コンプレッサ53aの回転数毎に、該コンプレッサ53aの運転効率が最も良い運転ポイントを結んだ線である。   The plurality of curves RSL illustrated in the operable region are lines connecting operating points at which the number of rotations of the compressor 53a is equal, and the number of rotations is higher as the rotation point is closer to the rotation limit line RL. A dashed-dotted line BL extending so as to vertically extend the operable region of the mechanical supercharger 53 is a line connecting operating points at which the operating efficiency of the compressor 53a is the best for each rotation speed of the compressor 53a. .

コンプレッサ53aが遠心式ブロアで構成されていることから、該コンプレッサ53aは、基本的には、コンプレッサ53aの回転数が高いほど、圧力比が大きくかつ吐出流量が多くなるような傾向を示す。これは、エンジン回転数が高いほど過給圧が高いことを表している。エンジン回転数が低いときには、吸気弁21及び排気弁22がエンジン1の1サイクルあたりに開弁する実時間が長いため、過給圧が低くても、排気ガスの掃気を行うことができる。一方で、エンジン回転数が高いときには、吸気弁21及び排気弁22がエンジン1の1サイクルあたりに開弁する実時間が短いため、出来る限り高い過給圧で吸気を燃焼室16内に導入して、早期に排気ガスの掃気を行う必要がある。このため、コンプレッサ53aが上記のような特性を有することにより、適切な排気ガスの掃気を行うことができるようになっている。   Since the compressor 53a is constituted by a centrifugal blower, the compressor 53a basically shows a tendency that the higher the rotation speed of the compressor 53a, the larger the pressure ratio and the larger the discharge flow rate. This indicates that the higher the engine speed, the higher the supercharging pressure. When the engine speed is low, the actual time during which the intake valve 21 and the exhaust valve 22 open per cycle of the engine 1 is long, so that the exhaust gas can be scavenged even when the supercharging pressure is low. On the other hand, when the engine speed is high, the actual time during which the intake valve 21 and the exhaust valve 22 open per cycle of the engine 1 is short, so that the intake air is introduced into the combustion chamber 16 at the highest possible boost pressure. Therefore, it is necessary to scavenge the exhaust gas at an early stage. Therefore, the compressor 53a has the above-described characteristics, so that appropriate exhaust gas scavenging can be performed.

排気ガスの掃気を効率的に行うために燃焼室16に供給すべき吸気の過給圧及び流量は、エンジン本体10のエンジン諸元(燃焼室16の容積など)により、予め求めることができる。このため、本実施形態では、エンジン本体10のエンジン諸元に基づいて、必要とされる過給圧及び吸気流量を算出して、運転ポイントが破線BL上に位置するような機械式過給機53が選択されている。これにより、エンジン回転数に合わせて効率良く過給できるようになっている。   The supercharging pressure and the flow rate of the intake air to be supplied to the combustion chamber 16 in order to efficiently scavenge the exhaust gas can be obtained in advance based on the engine specifications of the engine body 10 (such as the volume of the combustion chamber 16). For this reason, in the present embodiment, the required supercharging pressure and intake air flow rate are calculated based on the engine specifications of the engine body 10, and the mechanical supercharger in which the operating point is located on the broken line BL 53 has been selected. Thereby, supercharging can be efficiently performed in accordance with the engine speed.

図5は車両の通常走行時における吸気弁21及び排気弁22のリフト特性を示す。横軸はクランク角度であり、圧縮上死点のクランク角を0°として、これに対して進角側(圧縮上死点よりも早い時期)をマイナスで表し、遅角側(圧縮上死点よりも遅い時期)をプラスで表している。図5において、−360°は1サイクル前の燃焼サイクルにおける圧縮上死点に相当する。   FIG. 5 shows the lift characteristics of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 during normal running of the vehicle. The abscissa represents the crank angle. The crank angle at the compression top dead center is defined as 0 °. Later) is indicated by a plus. In FIG. 5, −360 ° corresponds to the compression top dead center in the combustion cycle one cycle before.

図5に示すように、本実施形態では、吸気弁21及び排気弁22は、車両の通常走行時において、吸気弁21の開弁時期が排気弁22の開弁時期よりも20°程度遅くかつ吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じになるように構成されている。また、吸気弁21及び排気弁22は、それぞれの開弁期間が下死点(BDC)を挟むように構成されている。詳しくは、吸気弁21及び排気弁22は、吸気及び排気カムシャフト31,41、並びに、吸気及び排気動弁機構30,40により、上記のようなリフト特性を示すようになっている。尚、「吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じ」とは、吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期よりも僅かに(クランク角で2°〜3°程度)早い場合、及び、吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期よりも僅かに遅い場合の両方を含む。本実施形態では、吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期よりも僅かに遅くなっている。   As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are such that the opening timing of the intake valve 21 is about 20 ° later than the opening timing of the exhaust valve 22 during normal running of the vehicle, and The closing timing of the intake valve 21 is configured to be substantially the same as the closing timing of the exhaust valve 22. Further, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are configured so that their respective valve opening periods sandwich a bottom dead center (BDC). More specifically, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 exhibit the above-described lift characteristics by the intake and exhaust camshafts 31 and 41 and the intake and exhaust valve mechanisms 30 and 40. Note that “the closing timing of the intake valve 21 is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve 22” means that the closing timing of the intake valve 21 is slightly shorter than the closing timing of the exhaust valve 22 (2 ° in crank angle). (Approximately 3 °)) and both when the closing timing of the intake valve 21 is slightly later than the closing timing of the exhaust valve 22. In the present embodiment, the closing timing of the intake valve 21 is slightly later than the closing timing of the exhaust valve 22.

本実施形態では、エンジン1は2ストロークエンジンであるため、吸気弁21及び排気弁22の両方を開いて、吸気ポート19から燃焼室16に流入する吸気により、燃焼室16内の排気ガスを排気ポート20に押し流す掃気行程がある。燃焼サイクルにおいて掃気行程に入るときには、上述したように、排気弁22が吸気弁21よりも早い時期に開弁する。これは、吸気ポート21への排気ガスの流入を防止するためである。   In this embodiment, since the engine 1 is a two-stroke engine, both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened, and the exhaust gas in the combustion chamber 16 is exhausted by the intake air flowing into the combustion chamber 16 from the intake port 19. There is a scavenging stroke flushing to port 20. When entering the scavenging stroke in the combustion cycle, the exhaust valve 22 opens earlier than the intake valve 21 as described above. This is to prevent the exhaust gas from flowing into the intake port 21.

図6及び図7には、掃気行程での燃焼室16内の様子を例示している。   6 and 7 illustrate the state inside the combustion chamber 16 during the scavenging stroke.

図6に示すように、1サイクル前の燃焼サイクルにおいて燃料が燃焼した後、まず、排気弁22のみが開弁される。このときは、ピストン15が下降しながら排気ガスが排気ポート20に向かって流れる。ピストン15が下降していたとしても、排気ガスは燃焼圧により排気ポート20に流れ込む。   As shown in FIG. 6, after the fuel is burned in the combustion cycle one cycle before, first, only the exhaust valve 22 is opened. At this time, the exhaust gas flows toward the exhaust port 20 while the piston 15 descends. Even if the piston 15 is lowered, the exhaust gas flows into the exhaust port 20 by the combustion pressure.

次に、排気弁22に加えて、吸気弁21が開弁される。吸気弁21が開弁されると、吸気ポート19から吸気が燃焼室16に供給される。このとき、シリンダヘッド13に段差部13cが形成されていることにより、吸気は、排気ポート20に向かって流れずに、主に、吸気弁21とシリンダヘッド13との隙間のうち排気ポート20から遠い側の部分から燃焼室16に供給される。このように吸気が燃焼室16に供給されることで、図7に示すように、燃焼室16内の排気ガスが吸気によって排気ポート20に掃気される。   Next, the intake valve 21 is opened in addition to the exhaust valve 22. When the intake valve 21 is opened, intake air is supplied from the intake port 19 to the combustion chamber 16. At this time, the stepped portion 13 c is formed in the cylinder head 13, so that the intake air does not flow toward the exhaust port 20, but mainly from the exhaust port 20 in the gap between the intake valve 21 and the cylinder head 13. The fuel is supplied to the combustion chamber 16 from the far side. By supplying the intake air to the combustion chamber 16 as described above, the exhaust gas in the combustion chamber 16 is scavenged by the intake air to the exhaust port 20, as shown in FIG.

また、図5及び図7に示すように、ピストン15が圧縮上死点に向かって上昇しているときには、排気弁22も開弁している。これにより、燃焼室16内の排気ガスは、燃焼室16に供給される吸気とピストン15の上昇とによって、排気ポート20に押し流される。   As shown in FIGS. 5 and 7, when the piston 15 is rising toward the compression top dead center, the exhaust valve 22 is also opened. Thereby, the exhaust gas in the combustion chamber 16 is pushed to the exhaust port 20 by the intake air supplied to the combustion chamber 16 and the rise of the piston 15.

次いで、図5に示すように、略同じタイミングで吸気弁21及び排気弁22が閉弁される。詳しくは、本実施形態では、排気弁22が閉弁した後、僅かに遅れて吸気弁21が閉弁される。この後、ピストン15の上昇により燃焼室16内の吸気(排気ガスの一部が燃焼室16内に残留している場合には、吸気及び残留ガス)が圧縮される。   Next, as shown in FIG. 5, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are closed at substantially the same timing. Specifically, in the present embodiment, the intake valve 21 is closed slightly after the exhaust valve 22 is closed. Thereafter, the intake air in the combustion chamber 16 (the intake air and the residual gas when a part of the exhaust gas remains in the combustion chamber 16) is compressed by the rise of the piston 15.

その後、燃料噴射弁23により燃料が燃焼室16に噴射される。そして、少なくとも、エンジン負荷が所定負荷よりも小さいエンジン低負荷時には、圧縮自着火により燃料を燃焼させる。一方で、エンジン負荷が所定負荷よりも高いエンジン高負荷時には、エンジン低負荷時と同様に圧縮自着火により燃料を燃焼させてもよいし、点火プラグ24による火花点火により強制的に燃料を燃焼させてもよい。尚、「圧縮自着火」とは、点火プラグ24による点火アシストをした上で、圧縮自着火により燃料を燃焼させるもの(SPCCI燃焼)を含む。   Thereafter, fuel is injected into the combustion chamber 16 by the fuel injection valve 23. Then, at least when the engine load is lower than the predetermined load, the fuel is burned by compression ignition. On the other hand, when the engine load is higher than the predetermined load, the fuel may be burned by compression ignition as in the case of low engine load, or the fuel may be forcibly burned by spark ignition by the spark plug 24. You may. The term "compression ignition" includes combustion in which fuel is combusted by compression ignition after assisting ignition by the ignition plug 24 (SPCCI combustion).

ここで、上述のように、圧縮自着火により燃料を燃焼させる場合、燃焼を安定させるには、燃焼室16の圧縮端温度を適切に確保する必要がある。一方で、圧縮端温度が高くなり過ぎると、過早着火によるエンジンの熱効率低下や燃焼騒音の増大をもたらすおそれがある。また、圧縮端温度が高くなり過ぎると、NOxが発生しやすくなりエミッション性能が悪化してしまう。   Here, as described above, when fuel is combusted by compression ignition, it is necessary to appropriately secure the compression end temperature of the combustion chamber 16 in order to stabilize combustion. On the other hand, if the compression end temperature becomes too high, there is a possibility that premature ignition may cause a decrease in engine thermal efficiency and an increase in combustion noise. On the other hand, if the compression end temperature is too high, NOx is likely to be generated, and the emission performance deteriorates.

そこで、本実施形態では、ECU100は、圧縮端温度を推定して、圧縮端温度が、燃料を圧縮自着火により安定して燃焼させることができる目標温度になるように、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を調整するようにしている。尚、目標温度は、例えば1000K程度であって±20K程度幅を有する値である。また、本実施形態においては、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期は、1mmリフト時点で定義している。   Therefore, in the present embodiment, the ECU 100 estimates the compression end temperature and sets the intake valve 21 and the exhaust valve so that the compression end temperature becomes a target temperature at which fuel can be stably burned by compression ignition. The valve closing timing of the valve 22 is adjusted. The target temperature is, for example, about 1000K and has a range of about ± 20K. In the present embodiment, the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is defined at the time of a 1 mm lift.

図8は、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を調整したときの圧縮端温度の変化をシミュレーションにより算出した結果を示す。また、図9は、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を調整したときのエンジントルクの変化をシミュレーションにより算出した結果を示す。図8及び図9のシミュレーションでは、エンジン回転数を1500rpm、空燃比をA/F=30に設定している。   FIG. 8 shows a result of calculating, by simulation, a change in the compression end temperature when the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is adjusted. FIG. 9 shows a result of calculating, by simulation, a change in engine torque when the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is adjusted. In the simulations of FIGS. 8 and 9, the engine speed is set to 1500 rpm and the air-fuel ratio is set to A / F = 30.

図8において、縦軸は圧縮端温度であり、横軸は吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の変化量である。横軸は、図5に示す開閉パターンの場合の閉弁時期を0°として、そこから遅角させた場合をマイナス側とし、進角させた場合をプラス側で表している。本実施形態では、吸気電動S−VT30及び排気電動S−VT40はどちらも位相式であるため、閉弁時期が変化するときには、開弁時期もそれに連動して変化している。図8に示すグラフにおいて、菱形は吸気弁21と排気弁22とを同期させて、閉弁時期を同じ量だけ遅角又は進角した場合を示し、三角は吸気弁21のみを遅角又は進角した場合を示し、四角は排気弁22のみを遅角又は進角した場合を示す。また、図8に示す点線は、上記目標温度の一例を表している。尚、このシミュレーションでは、吸気弁21の開弁時期が排気弁22の開弁時期よりも早くならないことを条件としている。このため、吸気弁21のみ閉弁時期を進角させる場合の進角量については20°までとなっており、排気弁22のみ閉弁時期を遅角させる場合の遅角量についても20°までとなっている。また、このシミュレーションでは、排気弁22の閉弁時期が吸気弁21の閉弁時期よりも遅くなることを許容している。   8, the vertical axis indicates the compression end temperature, and the horizontal axis indicates the amount of change in the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. The horizontal axis represents the valve closing timing in the case of the opening and closing pattern shown in FIG. In the present embodiment, both the intake electric S-VT 30 and the exhaust electric S-VT 40 are of the phase type, so that when the valve closing timing changes, the valve opening timing also changes in conjunction therewith. In the graph shown in FIG. 8, a diamond indicates a case where the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are synchronized and the valve closing timing is retarded or advanced by the same amount, and a triangle indicates that only the intake valve 21 is retarded or advanced. The square indicates a case where only the exhaust valve 22 is retarded or advanced. The dotted line shown in FIG. 8 represents an example of the target temperature. In this simulation, it is assumed that the opening timing of the intake valve 21 is not earlier than the opening timing of the exhaust valve 22. For this reason, the advance amount when only the intake valve 21 advances the valve closing timing is up to 20 °, and the retard amount when only the exhaust valve 22 retards the valve closing timing is also up to 20 °. It has become. In this simulation, the closing timing of the exhaust valve 22 is allowed to be later than the closing timing of the intake valve 21.

図9において、縦軸はエンジントルクであり、横軸は吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の変化量である。横軸の表記、並びに、進角及び遅角の対象を示すマークは図8と同じである。   In FIG. 9, the vertical axis represents the engine torque, and the horizontal axis represents the amount of change in the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. The notation on the horizontal axis and the marks indicating the targets of the advance and retard are the same as those in FIG.

図8に示すように、吸気弁21と排気弁22とを同期させて閉弁時期を遅角させた場合には、遅角量が大きいほど圧縮端温度が下がることが分かる。また、吸気弁21のみ閉弁時期を遅角した場合にも、吸気弁21と排気弁22とを同期させた場合と同程度に圧縮端温度が低下することが分かる。これは、吸気弁21の閉弁時期が遅角されることで、圧縮開始時のピストン15の位置が圧縮上死点に近い位置になり、有効圧縮比が変化するためである。   As shown in FIG. 8, when the valve closing timing is retarded by synchronizing the intake valve 21 and the exhaust valve 22, the compression end temperature decreases as the retard amount increases. Also, when the valve closing timing of only the intake valve 21 is retarded, it can be seen that the compression end temperature decreases to the same extent as when the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are synchronized. This is because the delay of the closing timing of the intake valve 21 causes the position of the piston 15 at the start of compression to be close to the compression top dead center, and the effective compression ratio changes.

一方で、排気弁21のみ閉弁時期を遅角させた場合には、圧縮端温度は僅かに低下するだけであることが分かる。上述したように、今回のシミュレーションでは、閉弁時期が変化するときには、開弁時期もそれに連動して変化している。排気弁22の開弁時期が遅くなることで、筒内圧が低いときに排気弁22が開くことになり、排気ガスが排出されにくくなる。これにより、圧縮開始時において燃焼室16内に残留する排気ガスの量が多くなる。この結果、排気弁22のみ閉弁時期を遅角させて、有効圧縮比が低下したとしても、圧縮端温度は低下しにくくなる。   On the other hand, when the valve closing timing of only the exhaust valve 21 is retarded, it can be seen that the compression end temperature only slightly decreases. As described above, in this simulation, when the valve closing timing changes, the valve opening timing also changes in conjunction therewith. When the valve opening timing of the exhaust valve 22 is delayed, the exhaust valve 22 is opened when the in-cylinder pressure is low, so that exhaust gas is not easily discharged. As a result, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber 16 at the start of compression increases. As a result, even if only the exhaust valve 22 delays the valve closing timing to lower the effective compression ratio, the compression end temperature is less likely to decrease.

ここで、吸気弁21のみ閉弁時期を遅角させると、図10に示すように、ピストン15が圧縮上死点に近い位置にあるときに、吸気弁21のみが開いた状態になる。しかしながら、本実施形態では、主に、吸気弁21とシリンダヘッド13との隙間のうち排気ポート20から遠い側の部分から吸気が燃焼室16に供給されるようになっており、実質的に、吸気ポート19と燃焼室16との間の流路面積が小さくなっている。また、吸気ポート19から燃焼室16に供給される吸気は、機械式過給機53により過給された吸気である。これらのことにより、本実施形態では、図10に示すように、ピストン15が上昇しているときに吸気弁21のみが開弁していたとしても、過給された吸気が燃焼室16に供給されているため、燃焼室16から吸気ポート19への吹き戻しはほとんどない。   Here, when the valve closing timing of only the intake valve 21 is retarded, as shown in FIG. 10, when the piston 15 is at a position close to the compression top dead center, only the intake valve 21 is opened. However, in the present embodiment, the intake air is mainly supplied to the combustion chamber 16 from a portion of the gap between the intake valve 21 and the cylinder head 13 far from the exhaust port 20. The flow passage area between the intake port 19 and the combustion chamber 16 is small. The intake air supplied from the intake port 19 to the combustion chamber 16 is the intake air supercharged by the mechanical supercharger 53. As a result, in this embodiment, as shown in FIG. 10, even if only the intake valve 21 is opened when the piston 15 is raised, the supercharged intake air is supplied to the combustion chamber 16. Therefore, there is almost no blowback from the combustion chamber 16 to the intake port 19.

燃焼室16から吸気ポート19への吹き戻しがほとんどなければ、燃焼室16に供給される吸気量は一定となる。詳しくは、エンジン回転数が一定で、機械式過給機53のコンプレッサ53aの回転数が一定であれば、機械式過給機53からの吐出流量は一定となる。そして、機械式過給機53からの吐出流量が一定でありかつ燃焼室16から吸気ポート19への吹き戻しがなければ、燃焼室16に供給される吸気量は一定になる。このため、図9に示すように、エンジントルクについては、吸気弁21の閉弁時期を遅角させた場合でも、ほとんど変化しない。   If there is almost no blowback from the combustion chamber 16 to the intake port 19, the amount of intake air supplied to the combustion chamber 16 is constant. Specifically, when the engine speed is constant and the rotational speed of the compressor 53a of the mechanical supercharger 53 is constant, the discharge flow rate from the mechanical supercharger 53 is constant. If the discharge flow rate from the mechanical supercharger 53 is constant and there is no blow-back from the combustion chamber 16 to the intake port 19, the amount of intake air supplied to the combustion chamber 16 is constant. For this reason, as shown in FIG. 9, the engine torque hardly changes even when the valve closing timing of the intake valve 21 is retarded.

一方で、図8を参照すると、吸気弁21と排気弁22とを同期させて各閉弁時期を進角させた場合には、進角量が大きいほど圧縮端温度が上がることが分かる。これは、有効圧縮比が高くなることに加えて、燃焼室16内の排気ガスの量が多くなるためである。すなわち、図11に示すように、吸気弁21と排気弁22とを同期させて各閉弁時期を進角させると、ピストン15の位置が圧縮上死点からより離れた位置から、燃焼室16内のガスの圧縮が開始されるため、有効圧縮比が低下する。また、吸気弁21の閉弁時期を進角させると、ピストン15が下死点に近い位置で吸気が燃焼室16に導入されるため、燃焼室16への吸気の供給により燃焼室16内の排気ガスの掃気する際の掃気圧が低くなる。これにより、排気ガスの掃気が抑制されるため、図11に示すように、圧縮開始時における燃焼室16内の排気ガス量が多くなる。   On the other hand, referring to FIG. 8, when the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are synchronized to advance each valve closing timing, it is understood that the compression end temperature increases as the advance amount increases. This is because the amount of exhaust gas in the combustion chamber 16 increases in addition to the increase in the effective compression ratio. That is, as shown in FIG. 11, when the valve closing timing is advanced by synchronizing the intake valve 21 and the exhaust valve 22, the position of the piston 15 moves from a position farther from the compression top dead center to the combustion chamber 16 Since the compression of the gas inside is started, the effective compression ratio decreases. Further, when the valve closing timing of the intake valve 21 is advanced, the intake air is introduced into the combustion chamber 16 at a position where the piston 15 is close to the bottom dead center. The scavenging pressure at the time of scavenging the exhaust gas decreases. This suppresses the scavenging of exhaust gas, so that the amount of exhaust gas in the combustion chamber 16 at the start of compression increases as shown in FIG.

図8を参照すると、吸気弁21のみ閉弁時期を進角させた場合には、圧縮端温度が上昇するが、吸気弁21と排気弁22とを同期させた場合と比較すると、圧縮端温度の上昇量が小さいことが分かる。吸気弁21のみ閉弁時期を進角すると、排気弁22の閉弁時期が吸気弁21の閉弁時期よりも遅くなるため、有効圧縮比は排気弁22の閉弁時期で決まるようになる。このため、吸気弁21のみを進角する場合、有効圧縮比はほとんど変化しない。一方で、上述のように、燃焼室16内の排気ガスの掃気する際の掃気圧が低くなって、圧縮開始時における燃焼室16内の排気ガス量は多くなる。このため、吸気弁21のみ閉弁時期を進角させても圧縮端温度は上昇するが、吸気弁21と排気弁22とを同期させた場合と比較すると、圧縮端温度の上昇量は小さくなる。また、進角量が20°のときは、進角量が10°のときとほとんど変わらないことが分かる。これは、有効圧縮比は排気弁22の閉弁時期で決まってしまい、吸気弁21の閉弁時期を進角させたとしても、有効圧縮比が変化しないためである。   Referring to FIG. 8, when the valve closing timing of only the intake valve 21 is advanced, the compression end temperature rises. However, when compared with the case where the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are synchronized, the compression end temperature increases. Is small. If the closing timing of only the intake valve 21 is advanced, the closing timing of the exhaust valve 22 is later than the closing timing of the intake valve 21, so that the effective compression ratio is determined by the closing timing of the exhaust valve 22. Therefore, when only the intake valve 21 is advanced, the effective compression ratio hardly changes. On the other hand, as described above, the scavenging pressure at the time of scavenging the exhaust gas in the combustion chamber 16 decreases, and the amount of exhaust gas in the combustion chamber 16 at the start of compression increases. For this reason, the compression end temperature rises even if the closing timing of only the intake valve 21 is advanced, but the amount of increase in the compression end temperature is smaller than when the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are synchronized. . Also, it can be seen that when the advance amount is 20 °, it is almost the same as when the advance amount is 10 °. This is because the effective compression ratio is determined by the closing timing of the exhaust valve 22, and the effective compression ratio does not change even if the closing timing of the intake valve 21 is advanced.

図8を参照すると、排気弁22のみ閉弁時期を進角させた場合には、圧縮端温度がほとんど変化しないことが分かる。これは、排気弁22のみ閉弁時期を進角させたとしても、吸気弁21の閉弁時期が変わらず、有効圧縮比が変化しないためである。   Referring to FIG. 8, it can be seen that when the valve closing timing of only the exhaust valve 22 is advanced, the compression end temperature hardly changes. This is because the valve closing timing of the intake valve 21 does not change and the effective compression ratio does not change even if the valve closing timing of only the exhaust valve 22 is advanced.

ここで、上述したように、エンジン回転数が一定で、機械式過給機53からの吐出流量は一定であれば、吸気弁21の閉弁時期を進角させたとしても、燃焼室16に供給される吸気量は一定になる。このため、図9に示すように、エンジントルクについては、吸気弁21の閉弁時期を進角させた場合でも、ほとんど変化しない。   Here, as described above, if the engine speed is constant and the discharge flow rate from the mechanical supercharger 53 is constant, even if the valve closing timing of the intake valve 21 is advanced, the combustion chamber 16 The supplied intake air amount becomes constant. For this reason, as shown in FIG. 9, the engine torque hardly changes even when the valve closing timing of the intake valve 21 is advanced.

上述のように、本実施形態のエンジン1では、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を調整することにより、エンジントルクを確保しつつ、圧縮端温度を変化させることができる。このとき、図8に示すように、圧縮端温度を低くするときには、吸気弁21の閉弁時期を遅角するだけでもよいが、圧縮端温度を高くするときには、吸気弁21及び排気弁22の両方を進角させることが望ましい。特に、吸気弁21のみ閉弁時期を進角させて、排気弁22の閉弁時期が吸気弁21の閉弁時期よりも遅くなると、燃焼室16に供給された吸気が排気ポート20に流出するおそれがあるため、排気弁22の閉弁時期は、吸気弁21の閉弁時期と略同じか又は吸気弁21の閉弁時期よりも早いことが望ましい。   As described above, in the engine 1 of the present embodiment, by adjusting the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, the compression end temperature can be changed while securing the engine torque. At this time, as shown in FIG. 8, when the compression end temperature is lowered, the valve closing timing of the intake valve 21 may be simply retarded, but when the compression end temperature is raised, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 may be closed. It is desirable to advance both. In particular, when the closing timing of only the intake valve 21 is advanced and the closing timing of the exhaust valve 22 is later than the closing timing of the intake valve 21, the intake air supplied to the combustion chamber 16 flows out to the exhaust port 20. For this reason, it is desirable that the closing timing of the exhaust valve 22 be substantially the same as the closing timing of the intake valve 21 or earlier than the closing timing of the intake valve 21.

このため、本実施形態では、ECU100は、少なくとも、エンジン負荷が上記所定負荷よりも低い低負荷時において、推定圧縮端温度が目標温度よりも高いときには、図12に示すように、吸気弁21の閉弁時期を、有効圧縮比が低くなるように遅角させるべく吸気電動S−VT30を作動させる。一方で、ECU100は、推定圧縮端温度が目標温度よりも低いときには、図13に示すように、吸気弁21の閉弁時期を、有効圧縮比が高くなるように進角させるべく吸気電動S−VT30を作動させるとともに、排気弁22の閉弁時期が、吸気弁21の閉弁時期と略同じという条件を維持すべく排気電動S−VT40を作動させる。   For this reason, in this embodiment, when the estimated compression end temperature is higher than the target temperature at least when the engine load is low and the engine load is lower than the predetermined load, as shown in FIG. The intake electric S-VT 30 is operated to retard the valve closing timing so that the effective compression ratio becomes low. On the other hand, when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature, as shown in FIG. 13, the ECU 100 adjusts the valve timing of the intake valve 21 so as to advance the valve closing timing of the intake valve 21 so as to increase the effective compression ratio. While operating the VT 30, the exhaust electric S-VT 40 is operated to maintain the condition that the closing timing of the exhaust valve 22 is substantially the same as the closing timing of the intake valve 21.

ECU100は、推定圧縮端温度が上記目標温度に対して高いほど、吸気弁21の遅角量を大きくする一方、推定圧縮端温度が上記目標温度に対して低いほど、吸気弁21及び排気弁22の進角量を大きくする。ECU100のメモリ102には、図8に示すような、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期と圧縮端温度との関係がマップとして記憶されている。ECU100のCPU101は、推定圧縮端温度と上記目標温度との差から、推定圧縮端温度と上記目標温度になるような吸気弁21の遅角量、又は、吸気弁21及び排気弁22の進角量を算出して、吸気電動S−VT30及び排気電動S−VT40に制御信号を送る。   The ECU 100 increases the retard amount of the intake valve 21 as the estimated compression end temperature is higher than the target temperature, and increases the intake valve 21 and the exhaust valve 22 as the estimated compression end temperature is lower than the target temperature. To increase the lead angle. The relationship between the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 and the compression end temperature as shown in FIG. 8 is stored in the memory 102 of the ECU 100 as a map. Based on the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature, the CPU 101 of the ECU 100 calculates the retard amount of the intake valve 21 so as to reach the estimated compression end temperature and the target temperature, or the advance angle of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. The amount is calculated, and a control signal is sent to the intake electric S-VT 30 and the exhaust electric S-VT 40.

また、ECU100は、アクセル開度センサSN3から算出されるエンジン負荷が高いほど、吸気弁21の閉弁時期を遅くすべく吸気電動S−VT30を作動させる。すなわち、エンジン負荷が高いほど燃料の供給量が多いため、燃焼圧及び燃焼温度が高く、圧縮端温度が高くなりやすい。このため、エンジン負荷が高いほど、過早着火によるエンジンの熱効率の悪化や燃焼騒音の増大が発生しやすく、エミッション性能が低下する可能性も高い。そこで、ECU100は、エンジン負荷が高いほど圧縮端温度が高くなるように推定して、エンジン負荷が高いほど吸気弁21の閉弁時期を遅角させる。これにより、燃焼圧及び燃焼温度が異常に高くなることを抑制することができる。この結果、熱効率の悪化を一層効果的に抑制するとともに、エミッション性能の悪化を一層効果的に抑制することができる。尚、エンジン負荷が上記所定負荷よりも高い高負荷時には、燃焼圧が急激に上昇することによる燃焼騒音の発生も懸念される。このため、燃焼騒音を抑制するためにも、吸気弁21の閉弁時期を遅角させる制御が特に有効になる。   Further, the ECU 100 activates the intake electric S-VT 30 to delay the closing timing of the intake valve 21 as the engine load calculated from the accelerator opening sensor SN3 increases. In other words, the higher the engine load, the greater the amount of fuel supplied, so the combustion pressure and combustion temperature are high, and the compression end temperature is likely to be high. For this reason, as the engine load is higher, the deterioration of the thermal efficiency of the engine and the increase of the combustion noise due to the premature ignition are more likely to occur, and the emission performance is more likely to be reduced. Therefore, the ECU 100 estimates that the compression end temperature increases as the engine load increases, and retards the closing timing of the intake valve 21 as the engine load increases. Thereby, it is possible to suppress the combustion pressure and the combustion temperature from becoming abnormally high. As a result, deterioration of thermal efficiency can be more effectively suppressed, and deterioration of emission performance can be suppressed more effectively. When the engine load is higher than the predetermined load, there is a concern that combustion noise may be generated due to a rapid increase in combustion pressure. Therefore, in order to suppress combustion noise, control for delaying the closing timing of the intake valve 21 is particularly effective.

尚、ECU100は、上記のように、吸気弁21の閉弁時期の遅角量、並びに、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の進角量を設定しつつ、それぞれの開弁期間が下死点を挟む範囲で遅角量及び進角量を設定する。   As described above, the ECU 100 sets the retard amount of the closing timing of the intake valve 21 and the advance amount of the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 while setting the respective valve opening periods. The retard amount and the advance amount are set within the range sandwiching the bottom dead center.

次に、推定圧縮端温度に基づいて吸気弁21及び排気弁22を遅角又は進角させる際の、ECU100の処理動作について、図14を参照して説明する。このフローチャートに基づく処理動作は、エンジン1が作動している間は1燃焼サイクル毎に実行される。   Next, a processing operation of the ECU 100 when the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are retarded or advanced based on the estimated compression end temperature will be described with reference to FIG. The processing operation based on this flowchart is executed every combustion cycle while the engine 1 is operating.

最初のステップS1で、ECU100は、各種センサからの信号を読み込む。このとき、ECU100は、特に、吸気温度センサSN4の検出結果から推定される外気温、エンジン水温センサSN5で検出されるエンジン水温、油温センサSN6で検出されるエンジン油温、エンジン本体10の現在の有効圧縮比、及び、アクセル開度センサSN3の検出結果から算出されるエンジン負荷を読み込む。現在の有効圧縮比は、吸気弁21及び排気弁22の現在のバルブタイミングに基づいて求める。   In the first step S1, the ECU 100 reads signals from various sensors. At this time, the ECU 100 particularly determines the outside air temperature estimated from the detection result of the intake air temperature sensor SN4, the engine water temperature detected by the engine water temperature sensor SN5, the engine oil temperature detected by the oil temperature sensor SN6, and the current And the engine load calculated from the detection result of the accelerator opening sensor SN3. The current effective compression ratio is determined based on the current valve timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22.

次のステップS2で、ECU100は、上記ステップS1で読み込んだ各種パラメータから圧縮端温度を推定する。   In the next step S2, the ECU 100 estimates the compression end temperature from the various parameters read in step S1.

次のステップS3では、ECU100は、上記ステップS2で算出された推定圧縮端温度が上記目標温度外であるか否か、すなわち、推定圧縮端温度が上記目標温度よりも高いか又は低いか否かを判定する。推定圧縮端温度が上記目標温度よりも高いか又は低い温度であるYESのときには、ステップS4に進む一方、推定圧縮端温度が上記目標温度の範囲内の温度であるNOのときにはリターンする。   In the next step S3, the ECU 100 determines whether the estimated compression end temperature calculated in step S2 is outside the target temperature, that is, whether the estimated compression end temperature is higher or lower than the target temperature. Is determined. When the estimated compression end temperature is higher or lower than the target temperature (YES), the process proceeds to step S4. On the other hand, when the estimated compression end temperature is NO within the target temperature range, the process returns.

上記ステップS4では、ECU100は、推定圧縮端温度が上記目標温度よりも高い温度であるか否かを判定する。推定圧縮端温度が上記目標温度よりも高い温度であるYESのときには、ステップS5に進む一方で、推定圧縮端温度が上記目標温度よりも低い温度であるNOのときには、ステップS7に進む。   In step S4, the ECU 100 determines whether or not the estimated compression end temperature is higher than the target temperature. When the estimated compression end temperature is higher than the target temperature (YES), the process proceeds to step S5. On the other hand, when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature (NO), the process proceeds to step S7.

上記ステップS5では、ECU100は、吸気弁21の閉弁時期の遅角量を算出する。このとき、ECU100は、推定圧縮端温度と上記目標温度との差に基づいて吸気弁21の閉弁時期の遅角量を算出する。より具体的には、推定圧縮端温度と上記目標温度との差が大きいほど、吸気弁21の閉弁時期の遅角量が大きくなるようにする。ステップS5の後はステップS6に進む。   In step S5, the ECU 100 calculates the retard amount of the closing timing of the intake valve 21. At this time, the ECU 100 calculates the amount of retard of the closing timing of the intake valve 21 based on the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature. More specifically, the greater the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature, the greater the amount of retard of the closing timing of the intake valve 21. After step S5, the process proceeds to step S6.

次のステップS6では、ECU100は、吸気電動S−VT30を作動させて、吸気弁21の閉弁時期を遅角させる。ステップS6の後はリターンする。   In the next step S6, the ECU 100 operates the intake electric S-VT 30 to retard the closing timing of the intake valve 21. After step S6, the process returns.

一方で、推定圧縮端温度が上記目標温度よりも低い温度であるときに進む、ステップS7では、ECU100は、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の進角量を算出する。このとき、ECU100は、推定圧縮端温度と上記目標温度との差に基づいて吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の進角量を算出する。より具体的には、推定圧縮端温度と上記目標温度との差が大きいほど、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の進角量が大きくなるようにする。ステップS7の後はステップS8に進む。   On the other hand, the process proceeds when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature. In step S7, the ECU 100 calculates the advance amount of the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. At this time, the ECU 100 calculates the advance amount of the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 based on the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature. More specifically, as the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature increases, the advance amount of the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 increases. After step S7, the process proceeds to step S8.

次のステップS8では、ECU100は、吸気電動S−VT30及び排気電動S−VT40を作動させて、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を進角させる。ステップS8の後はリターンする。   In the next step S8, the ECU 100 operates the intake electric S-VT 30 and the exhaust electric S-VT 40 to advance the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. After step S8, the process returns.

したがって、本実施形態では、吸気弁21及び排気弁22は、吸気弁21の開弁時期が排気弁22の開弁時期よりも遅くかつ吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じでありかつそれぞれの開弁期間が下死点を挟むように構成されており、ECU100は、機械式過給機53の作動時において、ECU100により推定される推定圧縮端温度が、予め設定された目標温度よりも高いときには、吸気弁21の閉弁時期を、有効圧縮比が低くなるように遅角させるべく吸気電動S−VT30を作動させるように構成されている。このことにより、有効圧縮比を低くして圧縮端温度を目標温度に下げることができ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を抑制することができる。一方で、燃焼室16に供給される吸気量は一定とすることができるため、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 have the opening timing of the intake valve 21 later than the opening timing of the exhaust valve 22 and the closing timing of the intake valve 21 is the closing timing of the exhaust valve 22. The ECU 100 is configured so that the estimated compression end temperature estimated by the ECU 100 during the operation of the mechanical supercharger 53 is determined in advance. When the temperature is higher than the set target temperature, the intake electric S-VT 30 is operated to retard the valve closing timing of the intake valve 21 so that the effective compression ratio becomes low. This makes it possible to lower the effective compression ratio and lower the compression end temperature to the target temperature, thereby suppressing deterioration in thermal efficiency and emission performance. On the other hand, since the amount of intake air supplied to the combustion chamber 16 can be constant, high combustion stability and appropriate engine torque can be obtained.

また、ECU100は、推定圧縮端温度が目標温度よりも低いときには、吸気弁21の閉弁時期を、有効圧縮比が高くなるように進角すべく吸気電動S−VT30を作動させるとともに、排気弁22の閉弁時期が、吸気弁21の閉弁時期と略同じという条件を維持すべく排気電動S−VT40を作動させるように構成されている。このことにより、有効圧縮比を高くして圧縮端温度を目標温度に上げることができ、高い燃焼安定性を得ることができる。   When the estimated compression end temperature is lower than the target temperature, the ECU 100 activates the intake electric S-VT 30 so as to advance the valve closing timing of the intake valve 21 so as to increase the effective compression ratio. The exhaust electric S-VT 40 is operated to maintain the condition that the valve closing timing of the valve 22 is substantially the same as the valve closing timing of the intake valve 21. As a result, the effective compression ratio can be increased to raise the compression end temperature to the target temperature, and high combustion stability can be obtained.

特に、本実施形態では、推定圧縮端温度が目標温度よりも高いときの吸気弁21の閉弁時期の遅角量、並びに、推定圧縮端温度が目標温度よりも低いときの吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の進角量を、推定圧縮端温度と目標温度との差に基づいて設定する。このことにより、圧縮端温度を適切に目標温度内にすることができ、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を抑制することができる。   In particular, in the present embodiment, the retard amount of the closing timing of the intake valve 21 when the estimated compression end temperature is higher than the target temperature, and the intake valve 21 and the exhaust when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature. The advance amount of the valve closing timing of the valve 22 is set based on the difference between the estimated compression end temperature and the target temperature. As a result, the compression end temperature can be appropriately set within the target temperature, and it is possible to suppress deterioration of thermal efficiency and emission performance while obtaining high combustion stability and appropriate engine torque.

さらに、本実施形態では、ECU100は、吸気温度センサSN4、エンジン水温センサSN5及び油温センサSN6のそれぞれの検出結果、並びに、エンジン本体10の有効圧縮比を考慮して圧縮端温度を推定する。このことよると、エンジン本体10の温度に相当するエンジン冷却水の温度やエンジンオイルの温度、及び、エンジン本体10の有効圧縮比が考慮されることで、圧縮端温度の推定精度を向上させることができる。これにより、推定圧縮端温度に基づく制御を適切に実行できるようになり、この結果、高い燃焼安定性及び適切なエンジントルクを一層適切に得つつ、熱効率の悪化及びエミッション性能の悪化を一層効果的に抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the ECU 100 estimates the compression end temperature in consideration of the detection results of the intake air temperature sensor SN4, the engine water temperature sensor SN5, and the oil temperature sensor SN6, and the effective compression ratio of the engine body 10. According to this, the accuracy of estimating the compression end temperature is improved by taking into account the temperature of the engine coolant and the temperature of the engine oil corresponding to the temperature of the engine body 10 and the effective compression ratio of the engine body 10. Can be. As a result, the control based on the estimated compression end temperature can be appropriately executed, and as a result, high combustion stability and appropriate engine torque can be more appropriately obtained, and the deterioration of thermal efficiency and the deterioration of emission performance are more effectively achieved. Can be suppressed.

ここに開示された技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。   The technology disclosed herein is not limited to the above embodiment, and may be substituted without departing from the scope of the claims.

例えば、上述の実施形態では、吸気弁21及び排気弁22は、吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じになるように構成されていたが、これに限らず、吸気弁21及び排気弁22は、閉弁時期を遅角等させない通常のバルブタイミングにおいて、吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期よりも遅く(クランク角で4°以上遅く)なるように構成されていてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are configured such that the closing timing of the intake valve 21 is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve 22, but the invention is not limited thereto. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 have a later closing timing of the intake valve 21 than a closing timing of the exhaust valve 22 (at least 4 ° later in crank angle) at a normal valve timing that does not delay the closing timing. It may be constituted so that it may become.

また、上述の実施形態では、吸気動弁機構及び排気動弁機構が両方とも位相式であるため、吸気弁21の閉弁時期を遅角させるとき、並びに、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期を進角させるときには、それぞれの開弁時期も同期して遅角又は進角させていたが、これに限らず、吸気動弁機構及び排気動弁機構がバルブリフトを変更可能に構成されている場合には、閉弁時期のみを遅角又は進角させるようにしてもよい。   Further, in the above-described embodiment, since both the intake valve operating mechanism and the exhaust valve operating mechanism are of the phase type, when the closing timing of the intake valve 21 is retarded, and when the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are closed. When the valve timing is advanced, the respective valve opening timings are also retarded or advanced in synchronization with each other, but the invention is not limited thereto, and the intake valve operating mechanism and the exhaust valve operating mechanism are configured to be able to change the valve lift. In this case, only the valve closing timing may be retarded or advanced.

さらに、上述の実施形態では、ECU100は、吸気温度センサSN4の検出結果から推定される外気温、エンジン水温センサSN5の検出結果、油温センサSN6の検出結果、クランク角センサSN1の検出結果から算出される圧縮代、及び、アクセル開度センサSN3の検出結果から算出されるエンジン負荷に基づいて、圧縮上死点における燃焼室16内のガス温度である圧縮端温度を推定していたが、エンジン水温センサSN5の検出結果及び油温センサSN6の検出結果は用いなくてもよい。すなわち、エンジン水温やエンジン油温の変化は、燃焼室16の温度変化に対してタイムラグがあるため、例えば、エンジン回転数が高いときなど、応答性が求められる場合には、エンジン水温やエンジン油温を参照しない方が好ましいときもあるためである。   Further, in the above-described embodiment, the ECU 100 calculates the outside air temperature estimated from the detection result of the intake air temperature sensor SN4, the detection result of the engine water temperature sensor SN5, the detection result of the oil temperature sensor SN6, and the detection result of the crank angle sensor SN1. The compression end temperature which is the gas temperature in the combustion chamber 16 at the compression top dead center is estimated based on the compression allowance and the engine load calculated from the detection result of the accelerator opening sensor SN3. The detection result of the water temperature sensor SN5 and the detection result of the oil temperature sensor SN6 may not be used. That is, the change in the engine water temperature or the engine oil temperature has a time lag with respect to the change in the temperature of the combustion chamber 16. This is because it is sometimes preferable not to refer to the temperature.

また、上述の実施形態では、推定圧縮端温度が目標温度よりも高いときには、吸気弁21のみ閉弁時期を遅角していたが、これに限らず、吸気弁21及び排気弁22の両方を遅角させるようにしてもよい。このとき、ECU100は、吸気弁21の開弁時期が排気弁22の開弁時期よりも遅くかつ吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じか若しくは排気弁22の閉弁時期よりも遅くかつそれぞれの開弁期間が下死点を挟むという条件を満たすように、吸気弁21及び排気弁22の遅角量を設定する。また、上記の条件が満たされる範囲であれば、ECU100は、吸気弁21の遅角量と排気弁22の遅角量とを異ならせてもよい。   Further, in the above-described embodiment, when the estimated compression end temperature is higher than the target temperature, the closing timing of only the intake valve 21 is retarded. However, the present invention is not limited to this. You may make it retard. At this time, the ECU 100 determines that the opening timing of the intake valve 21 is later than the opening timing of the exhaust valve 22 and that the closing timing of the intake valve 21 is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve 22 or that the exhaust valve 22 is closed. The retard angles of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are set so as to satisfy the condition that the valve opening period is later than the valve timing and the respective valve opening periods sandwich the bottom dead center. Further, as long as the above condition is satisfied, the ECU 100 may make the retard amount of the intake valve 21 and the retard amount of the exhaust valve 22 different.

さらに、上述の実施形態では、推定圧縮端温度が目標温度よりも低いときには、吸気弁21及び排気弁の閉弁時期を同じ量だけ進角させていたが、これに限らず、吸気弁21の開弁時期が排気弁22の開弁時期よりも遅くかつ吸気弁21の閉弁時期が排気弁22の閉弁時期と略同じか若しくは排気弁22の閉弁時期よりも遅くかつそれぞれの開弁期間が圧縮下死点を挟むという条件が維持されていれば、ECU100は、吸気弁21の進角量と排気弁22の進角量とを異ならせてもよい。   Further, in the above-described embodiment, when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature, the closing timings of the intake valve 21 and the exhaust valve are advanced by the same amount, but the invention is not limited to this. The opening timing of the exhaust valve 22 is later than the opening timing of the exhaust valve 22 and the closing timing of the intake valve 21 is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve 22 or later than the closing timing of the exhaust valve 22 and each of the valves is opened. If the condition that the period sandwiches the compression bottom dead center is maintained, the ECU 100 may make the advance amount of the intake valve 21 and the advance amount of the exhaust valve 22 different.

また、上述の実施形態では、エンジン本体10はガソリンエンジンであったが、これに限らず、エンジン本体10は、軽油を主成分とする燃料が供給されるディーゼルエンジンであってもよい。この場合、吸気弁21及び排気弁22の閉弁時期の制御をエンジン1の全運転領域に適用される。また、シリンダブロック13に点火プラグを設ける必要はない。さらに、燃料噴射弁23からの燃料の噴射タイミングを、例えば、圧縮上死点近傍にする等の変更が必要となる。   Further, in the above-described embodiment, the engine body 10 is a gasoline engine. However, the invention is not limited thereto, and the engine body 10 may be a diesel engine to which a fuel mainly composed of light oil is supplied. In this case, the control of the closing timing of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is applied to the entire operation range of the engine 1. Further, it is not necessary to provide the cylinder block 13 with a spark plug. Further, it is necessary to change the injection timing of the fuel from the fuel injection valve 23 to, for example, near the compression top dead center.

さらに、上述の実施形態では、過給機は機械式過給機53であったが、コンプレッサが遠心式ブロアで構成されていれば、過給機は電動式過給機であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the supercharger is the mechanical supercharger 53, but the supercharger may be an electric supercharger if the compressor is configured by a centrifugal blower.

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。   The above embodiments are merely examples, and the scope of the present disclosure should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present disclosure is defined by the claims, and all modifications and changes that fall within the equivalent scope of the claims are within the scope of the present disclosure.

ここに開示された技術は、吸気通路に過給機が設けられた2ストロークエンジンに有用である。   The technology disclosed herein is useful for a two-stroke engine provided with a supercharger in an intake passage.

1 過給機付2ストロークエンジン
10 エンジン本体
11 気筒
15 ピストン
16 燃焼室
19 吸気ポート
20 排気ポート
21 吸気弁
22 排気弁
30 吸気電動S−VT(吸気動弁機構)
40 排気電動S−VT(排気動弁機構)
50 吸気通路
53 機械式過給機(過給機)
100 ECU(圧縮端温度推定手段、制御手段)
SN4 吸気温度センサ(外気温検出手段)
SN5 エンジン水温センサ(エンジン水温検出手段)
SN6 油温センサ(油温検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2 stroke engine with a supercharger 10 Engine main body 11 Cylinder 15 Piston 16 Combustion chamber 19 Intake port 20 Exhaust port 21 Intake valve 22 Exhaust valve 30 Intake electric S-VT (intake valve mechanism)
40 Exhaust Electric S-VT (Exhaust Valve Train)
50 intake passage 53 mechanical supercharger (supercharger)
100 ECU (compression end temperature estimation means, control means)
SN4 intake air temperature sensor (outside air temperature detection means)
SN5 Engine water temperature sensor (engine water temperature detection means)
SN6 Oil temperature sensor (oil temperature detecting means)

Claims (5)

燃焼室を形成する気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンと、上記気筒の頭上に配置された吸気ポートを開閉する吸気弁と、上記気筒の頭上に配置された排気ポートを開閉する排気弁とを有するエンジン本体を備え、該エンジン本体に接続された吸気通路に過給機が設けられた過給機付2ストロークエンジンであって、
上記吸気弁の閉弁時期を変更する吸気動弁機構と、
圧縮上死点における上記燃焼室内のガス温度を推定する圧縮端温度推定手段と、
上記吸気動弁機構の作動を制御する制御手段とを更に備え、
上記エンジン本体は、少なくとも、エンジン負荷が所定負荷よりも低い低負荷時において、圧縮自着火燃焼を行うものであり、
上記吸気弁及び上記排気弁は、上記吸気弁の開弁時期が上記排気弁の開弁時期よりも遅くかつ上記吸気弁の閉弁時期が上記排気弁の閉弁時期と略同じか若しくは上記排気弁の閉弁時期よりも遅くかつそれぞれの開弁期間が下死点を挟むように構成されており、
上記制御手段は、上記過給機の作動時において、上記圧縮端温度推定手段により推定される推定圧縮端温度が、予め設定された目標温度よりも高いときには、上記吸気弁の閉弁時期を、有効圧縮比が低くなるように遅角させるべく上記吸気動弁機構を作動させるように構成されていることを特徴とする過給機付2ストロークエンジン。
A cylinder forming a combustion chamber, a piston fitted into the cylinder, an intake valve opening and closing an intake port arranged above the cylinder, and an exhaust valve opening and closing an exhaust port arranged above the cylinder A two-stroke engine with a supercharger, wherein a supercharger is provided in an intake passage connected to the engine main body.
An intake valve operating mechanism for changing the closing timing of the intake valve,
Compression end temperature estimation means for estimating the gas temperature in the combustion chamber at the compression top dead center,
Control means for controlling the operation of the intake valve operating mechanism,
The engine body performs compression ignition combustion at least when the engine load is lower than a predetermined load.
In the intake valve and the exhaust valve, the opening timing of the intake valve is later than the opening timing of the exhaust valve, and the closing timing of the intake valve is substantially the same as the closing timing of the exhaust valve, or the exhaust It is configured to be later than the valve closing timing and each valve opening period sandwiches the bottom dead center,
The control means, during the operation of the supercharger, when the estimated compression end temperature estimated by the compression end temperature estimation means is higher than a preset target temperature, the closing timing of the intake valve, A two-stroke engine with a supercharger, wherein the intake valve mechanism is operated to retard the effective compression ratio so as to decrease the effective compression ratio.
請求項1に記載の過給機付2ストロークエンジンにおいて、
上記排気弁の閉弁時期を変更する排気動弁機構を更に備え、
上記制御手段は、上記排気動弁機構の作動を更に制御するように構成され、
さらに上記制御手段は、上記過給機の作動時において、上記推定圧縮端温度が上記目標温度よりも低いときには、上記吸気弁の閉弁時期を、有効圧縮比が高くなるように進角すべく上記吸気動弁機構を作動させるとともに、上記排気弁の閉弁時期が、上記吸気弁の閉弁時期と略同じか又は上記吸気弁の閉弁時期よりも早いという条件を維持すべく上記排気動弁機構を作動させるように構成されていることを特徴とする過給機付2ストロークエンジン。
The two-stroke engine with a supercharger according to claim 1,
Further provided is an exhaust valve mechanism for changing the closing timing of the exhaust valve,
The control means is configured to further control the operation of the exhaust valve mechanism,
Further, the control means may advance the valve closing timing of the intake valve such that the effective compression ratio becomes higher when the estimated compression end temperature is lower than the target temperature during the operation of the supercharger. While operating the intake valve operating mechanism, the exhaust valve is controlled to maintain the condition that the closing timing of the exhaust valve is substantially the same as the closing timing of the intake valve or earlier than the closing timing of the intake valve. A two-stroke engine with a supercharger, wherein the two-stroke engine is configured to operate a valve mechanism.
請求項1又は2に記載の過給機付2ストロークエンジンにおいて、
上記圧縮端温度推定手段は、エンジン負荷を考慮して圧縮端温度を推定するように構成されており、
上記制御手段は、エンジン負荷が高いほど上記吸気弁の閉弁時期を遅くすべく上記吸気動弁機構を作動させるように構成されていることを特徴とする過給機付2ストロークエンジン。
The two-stroke engine with a supercharger according to claim 1 or 2,
The compression end temperature estimating means is configured to estimate a compression end temperature in consideration of an engine load,
A two-stroke engine with a supercharger, wherein the control means is configured to operate the intake valve operating mechanism so as to delay the closing timing of the intake valve as the engine load increases.
請求項1〜3のいずれか1つに記載の過給機付2ストロークエンジンにおいて、
外気温を検出する外気温検出手段と、
上記エンジン本体のエンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温検出手段と、
上記エンジン本体のエンジンオイルの温度を検出する油温検出手段とを更に備え、
上記圧縮端温度推定手段は、上記外気温検出手段、上記エンジン水温検出手段及び上記油温検出手段のそれぞれの検出結果、並びに、上記エンジン本体の有効圧縮比を考慮して圧縮端温度を推定するように構成されていることを特徴とする過給機付2ストロークエンジン。
The two-stroke engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 3,
An outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature;
Engine water temperature detection means for detecting the temperature of the engine cooling water of the engine body,
Oil temperature detecting means for detecting the temperature of the engine oil of the engine body,
The compression end temperature estimating unit estimates the compression end temperature in consideration of the detection results of the outside air temperature detection unit, the engine water temperature detection unit, and the oil temperature detection unit, and the effective compression ratio of the engine body. A two-stroke engine with a supercharger, characterized in that:
請求項1〜4のいずれか1つに記載の過給機付2ストロークエンジンにおいて、
上記吸気動弁機構は、上記吸気弁の開弁期間を一定としたまま、該吸気弁の開弁時期及び閉弁時期の両方を連動して変化させる位相式の動弁機構であることを特徴とする過給機付2ストロークエンジン。
The two-stroke engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 4,
The intake valve operating mechanism is a phase-type valve operating mechanism that changes both the opening timing and the closing timing of the intake valve in an interlocked manner while keeping the opening period of the intake valve constant. 2-stroke engine with supercharger.
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