JP2022063697A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関の出力を向上させる方策として、充填効率を向上させることが知られている。充填効率を向上させるためには、吸気バルブの大型化あるいはリフト量の増大が有効である。ただし、燃焼室には寸法上の制約があるため、吸気バルブを大型化すると排気弁を小型化せざるを得ない。つまり、吸気バルブの大型化は排気効率の低下を招くおそれがある。リフト量を増大させると、バルブオーバーラップ期間において吸気バルブと排気弁とが干渉するおそれがある。また、リフト量を増大させると、吸気バルブとピストンとの干渉を避けるためのバルブリセスを大きく必要が生じるので、圧縮比の低下を招くおそれがある。 It is known to improve the filling efficiency as a measure for improving the output of the internal combustion engine. In order to improve the filling efficiency, it is effective to increase the size of the intake valve or increase the lift amount. However, since the combustion chamber has dimensional restrictions, if the intake valve is made larger, the exhaust valve must be made smaller. That is, increasing the size of the intake valve may lead to a decrease in exhaust efficiency. If the lift amount is increased, the intake valve and the exhaust valve may interfere with each other during the valve overlap period. Further, if the lift amount is increased, a large valve recess is required to avoid interference between the intake valve and the piston, which may lead to a decrease in the compression ratio.
特許文献1には、これらの問題を解消して充填効率を向上させるためのリフト量及びリフト特性が開示されている。具体的には、リフト量を、吸気バルブと排気弁との干渉及びバルブリセスの大型化を回避し得る最大のリフト量にすることが開示されている。また、リフト特性については、排気弁用リフトカーブを、最大リフト位置が進角側に偏った非対称形とし、吸気バルブ用リフトカーブを、最大リフト位置が遅角側に偏った非対称形にすることが開示されている。 Patent Document 1 discloses a lift amount and lift characteristics for solving these problems and improving the filling efficiency. Specifically, it is disclosed that the lift amount is set to the maximum lift amount that can avoid the interference between the intake valve and the exhaust valve and the increase in the size of the valve recess. Regarding the lift characteristics, the lift curve for the exhaust valve should be asymmetrical with the maximum lift position biased toward the advance angle side, and the lift curve for the intake valve should be asymmetrical with the maximum lift position biased toward the retard angle side. Is disclosed.
しかしながら、上記文献のように吸気バルブのリフトカーブを設定すると、充填効率は向上するものの、圧縮上死点における筒内温度が高くなるため、ノッキングが発生し易くなる。ノッキングを回避するためには、点火時期の遅角等といった出力低下につながる措置が必要となる。すなわち、上記文献によれば、充填効率は向上するものの耐ノッキング性能は低下してしまい、結果的に出力向上を果たせないおそれがある。 However, if the lift curve of the intake valve is set as described in the above document, the filling efficiency is improved, but the in-cylinder temperature at the compression top dead center becomes high, so that knocking is likely to occur. In order to avoid knocking, it is necessary to take measures that lead to a decrease in output, such as a retardation angle of the ignition timing. That is, according to the above document, although the filling efficiency is improved, the knocking resistance is lowered, and as a result, the output may not be improved.
そこで本発明では、充填効率の低下を抑制しつつ耐ノッキング性能を改善することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve knocking resistance while suppressing a decrease in filling efficiency.
本発明のある態様によれば、吸気バルブと、吸気バルブを駆動する動弁装置と、を備える内燃機関が提供される。この内燃機関は、動弁装置による吸気バルブのリフト特性が、開弁動作の始期である開始クランク角から最大リフト量になる中心角までのクランク角期間である上り期間と、中心角から開弁動作の終期である終了クランク角までのクランク角期間である下り期間とが等しく、かつ、上り期間に比べて下り期間の方が吸気バルブのリフト量をクランク角期間で積分することで得られる時間面積が小さい、第1リフト特性であることを特徴とする。 According to an aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine including an intake valve and a valve operating device for driving the intake valve. In this internal combustion engine, the lift characteristics of the intake valve by the valve operating device are the ascending period, which is the crank angle period from the starting crank angle, which is the start of the valve opening operation, to the central angle, which is the maximum lift amount, and the valve opening from the central angle. The time obtained by integrating the lift amount of the intake valve with the crank angle period, which is equal to the descent period, which is the crank angle period to the end crank angle, which is the end of the operation, and the descent period is larger than the ascending period. It is characterized by having a small area and a first lift characteristic.
上記態様によれば、充填効率の低下を抑制しつつ耐ノッキング性能を改善することができる。 According to the above aspect, the knocking resistance can be improved while suppressing the decrease in the filling efficiency.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[第1実施形態]
第1実施形態について、図1から図3を参照して説明する。本実施形態にかかる内燃機関は、1以上の気筒を有する火花点火式の4サイクルエンジンである。内燃機関の燃焼室には、吸気ポート及び排気ポートが開口している。吸気ポート及び排気ポートの開口部には、それぞれ吸気バルブ1と排気バルブ(図示せず)とが配置されている。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The internal combustion engine according to the present embodiment is a spark-ignition 4-cycle engine having one or more cylinders. An intake port and an exhaust port are open in the combustion chamber of the internal combustion engine. An intake valve 1 and an exhaust valve (not shown) are arranged at the openings of the intake port and the exhaust port, respectively.
図1は、吸気バルブ1及び吸気バルブ1を駆動する動弁装置5の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an intake valve 1 and a
吸気バルブ1は、吸気ポートの開口部を開閉するバルブヘッド1Aと、一端にバルブヘッド1Aが配置される棒状のバルブステム1Bと、を備える。
The intake valve 1 includes a
動弁装置5は、内燃機関の動力によって回転駆動されるカムシャフト2と、カムロブ2Aと接しておりカムシャフト2の回転運動を往復運動に変換するバルブリフタ3と、吸気バルブ1に閉弁方向の力を付勢するバルブスプリング4と、を含んで構成される。カムシャフト2には、カムロブ2Aが一体に形成されている。なお、図1におけるカムロブ2Aの形状は、簡単のため一般的な内燃機関におけるものを示している。
The
図1は吸気バルブ1が閉弁した状態を示している。この状態からカムシャフト2が図中の矢印方向に回転すると、カムロブ2Aのベース円部分とバルブリフタ3とが接している間は、吸気バルブ1は閉弁したままである。そして、バルブリフタ3との接触部がカムロブ2Aのベース円から突出した部分になると、カムロブ2Aによる押圧力がバルブスプリング4の弾性力に打ち勝ってバルブリフタ3が押圧され、吸気バルブ1が開弁する。カムシャフト2がさらに回転を続けると、吸気バルブ1のリフト量はカムロブ2Aのベース円からの突出量が最大になるまでは増大し続け、最大になった後は減少に転じる。リフト量が減少するのは、バルブスプリング4の弾性力によってバルブリフタ3がカムロブ2Aに押しつけられるからである。その後、バルブリフタ3との接触部が再びベース円になると、吸気バルブ1は閉弁状態になる。
FIG. 1 shows a state in which the intake valve 1 is closed. When the
なお、本実施形態ではカムロブ2Aの回転運動をバルブリフタ3が往復運動に変換してバルブステム1Bを押圧するいわゆる直動式の動弁装置5を用いて説明するが、これに限られるわけではない。例えば、カムロブ2Aの回転運動をいわゆるロッカアームを用いて揺動運動に変換してバルブステム1Bを押圧する形式の内燃機関であってもよい。
In the present embodiment, the rotary motion of the
上述したカムシャフト2の回転に応じた吸気バルブ1のリフト量の変化、つまりリフト特性は、カムロブ2Aの形状(以下、カムプロフィールともいう)に依存する。
The change in the lift amount of the intake valve 1 according to the rotation of the
図2は、吸気バルブ1のリフト特性を示すリフト曲線図である。図2の横軸はクランク角、縦軸はリフト量である。図2中の実線は本実施形態のリフト特性(第1リフト特性)によるリフト曲線を示しており、破線は本実施形態の変形例のリフト特性によるリフト曲線を示しており、一点鎖線は比較例としてのリフト特性によるリフト曲線を示している。なお、変形例は本実施形態と同様に本発明の範囲に含まれるのに対し、比較例は同範囲に含まれない。 FIG. 2 is a lift curve diagram showing the lift characteristics of the intake valve 1. The horizontal axis of FIG. 2 is the crank angle, and the vertical axis is the lift amount. The solid line in FIG. 2 shows the lift curve according to the lift characteristic (first lift characteristic) of the present embodiment, the broken line shows the lift curve according to the lift characteristic of the modified example of the present embodiment, and the alternate long and short dash line shows the comparative example. The lift curve is shown according to the lift characteristics. The modified examples are included in the scope of the present invention as in the present embodiment, whereas the comparative examples are not included in the same scope.
一般的なリフト特性は、比較例のように、吸気バルブ1の開弁動作の始期(図中のIVO)から開弁動作の終期(図中のIVC)までの中間(図中の中心角)で最大リフト量となり、かつIVOから中心角までのリフト曲線と中心角からIVCまでのリフト曲線とが、中心角に対して対称である。つまり、IVOから中心角までの上り期間の長さと、中心角からIVCまでの下り期間の長さが等しく、かつ上り期間と下り期間とで、吸気バルブ1のリフト量をクランク角期間で積分することで得られる時間面積が等しい。 The general lift characteristics are intermediate (central angle in the figure) from the beginning of the valve opening operation (IVO in the figure) to the end of the valve opening operation (IVC in the figure) of the intake valve 1 as in the comparative example. The maximum lift amount is obtained, and the lift curve from the IVO to the central angle and the lift curve from the central angle to the IVC are symmetric with respect to the central angle. That is, the length of the ascending period from the IVO to the central angle is equal to the length of the descending period from the central angle to the IVC, and the lift amount of the intake valve 1 is integrated with the crank angle period between the ascending period and the descending period. The time areas obtained by this are equal.
これに対し本実施形態のリフト特性は、上り期間と下り期間とが同じ長さであるが、時間面積は上り期間より下り期間の方が小さい。換言すると、上り期間のリフト曲線に比べて下り期間のリフト曲線の方が痩せた形状となる。 On the other hand, in the lift characteristics of the present embodiment, the ascending period and the descending period have the same length, but the time area is smaller in the descending period than in the ascending period. In other words, the lift curve during the down period has a thinner shape than the lift curve during the up period.
上記のようなリフト特性にすることによる効果について図3を参照して説明する。 The effect of having the lift characteristics as described above will be described with reference to FIG.
図3は、シミュレーションにより得られた、吸気バルブ1のリフト特性毎の筒内温度とクランク角との関係を示す図である。図2と同様に、実線は本実施形態のリフト特性の場合、破線は変形例のリフト特性の場合、一点鎖線は比較例のリフト特性の場合について示している。図中のクランク角C1は、点火時期である。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the in-cylinder temperature and the crank angle for each lift characteristic of the intake valve 1 obtained by simulation. Similar to FIG. 2, the solid line shows the lift characteristic of the present embodiment, the broken line shows the lift characteristic of the modified example, and the alternate long and short dash line shows the lift characteristic of the comparative example. The crank angle C1 in the figure is the ignition timing.
このシミュレーションは、全リフト特性について同一のエンジン回転速度及び充填効率で行った。なお、充填効率は過給機の過給効率を変更することで同一に調整した。 This simulation was performed at the same engine speed and filling efficiency for all lift characteristics. The filling efficiency was adjusted to be the same by changing the supercharging efficiency of the turbocharger.
図3に示す通り、クランク角C1を含む全クランク角領域において、筒内温度は本実施形態<変形例<比較例の関係にある。つまり、本実施形態及び変形例のリフト特性にすることで、点火時期及びその近傍において、比較例のリフト特性よりも筒内温度が低下する。 As shown in FIG. 3, in the entire crank angle region including the crank angle C1, the in-cylinder temperature has a relationship of the present embodiment <modification example <comparative example. That is, by setting the lift characteristics of the present embodiment and the modified example, the in-cylinder temperature is lower than the lift characteristics of the comparative example at the ignition timing and its vicinity.
これは、下り期間中は、有効圧縮比を低下させるためにIVCを進角させる吸気バルブ早閉じの場合と似た状況となり、比較例に比べて下り期間中の吸入空気量が減少するためと考察される。ただし、本実施形態のリフト特性は、中心角からIVCまでの長さが比較例のリフト特性と同様にIVOから中心角までの長さと同じにする。これは、IVCを変化させることは吸入空気量への影響が大きく、吸気バルブ早閉じのようにIVCを進角させると吸入空気量が大幅に減少してしまうからである。つまり、本実施形態のリフト特性では、吸気バルブ早閉じの場合に比べて充填効率の低下を抑制できる。なお、中心角からIVCまでの長さとIVOから中心角までの長さは厳密に同一である必要はなく、ほぼ同一であればよい。 This is because the situation is similar to the case of early closing of the intake valve that advances the IVC in order to reduce the effective compression ratio during the descent period, and the amount of intake air during the descent period decreases compared to the comparative example. Considered. However, in the lift characteristic of the present embodiment, the length from the central angle to the IVC is the same as the length from the IVO to the central angle as in the lift characteristic of the comparative example. This is because changing the IVC has a large effect on the intake air amount, and when the IVC is advanced as in the case of premature closing of the intake valve, the intake air amount is significantly reduced. That is, in the lift characteristic of the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in filling efficiency as compared with the case where the intake valve is closed prematurely. The length from the central angle to the IVC and the length from the IVO to the central angle do not have to be exactly the same, but may be substantially the same.
上記の通り、本実施形態のリフト特性によれば、点火時期及びその近傍における筒内温度を比較例のリフト特性に比べて低下させることができる。筒内温度が低下するということは、ノッキングが発生し難くなるということである。また、ノッキングが発生し難いということは、点火時期を進角する余裕があるということである。すなわち、本実施形態のリフト特性にすることで、充填効率を確保しつつノッキングの発生を抑制することができ、さらに、ノッキングの発生が抑制された分、点火時期を進角して内燃機関の出力向上を図ることもできる。 As described above, according to the lift characteristics of the present embodiment, the ignition timing and the in-cylinder temperature in the vicinity thereof can be lowered as compared with the lift characteristics of the comparative example. The fact that the temperature inside the cylinder decreases means that knocking is less likely to occur. Further, the fact that knocking is unlikely to occur means that there is a margin for advancing the ignition timing. That is, by adopting the lift characteristics of the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of knocking while ensuring the filling efficiency, and further, by the amount that the occurrence of knocking is suppressed, the ignition timing is advanced to the internal combustion engine. It is also possible to improve the output.
なお、リフト曲線をどの程度痩せさせるかは、ノッキングの発生し易さ及び充填効率の低下量等を考慮して決める。ノッキングの発生し易さは、シリンダのボア径や幾何学的圧縮比の大きさによって変わるものである。したがって、例えば幾何学的圧縮比の大きさ次第では、本実施形態ほど下り期間のリフト曲線を痩せていない変形例のリフト特性でも、ノッキングの発生の抑制及び出力向上の効果が十分に得られる場合もある。 The degree to which the lift curve is thinned is determined in consideration of the susceptibility to knocking and the amount of decrease in filling efficiency. The susceptibility to knocking depends on the bore diameter of the cylinder and the size of the geometric compression ratio. Therefore, for example, depending on the size of the geometric compression ratio, even with the lift characteristics of the modified example in which the lift curve in the descent period is not as thin as in the present embodiment, the effects of suppressing the occurrence of knocking and improving the output can be sufficiently obtained. There is also.
以上のように本実施形態によれば、吸気バルブ1と、吸気バルブ1を駆動する動弁装置5とを備え、動弁装置5による吸気バルブ1のリフト特性が、開弁動作の始期である開始クランク角(IVO)から最大リフト量になる中心角までのクランク角期間である上り期間と、中心角から開弁動作の終期である終了クランク角(IVC)までのクランク角期間である下り期間とが等しく、かつ、上り期間に比べて下り期間の方が吸気バルブ1のリフト量をクランク角期間で積分することで得られる時間面積が小さい、第1リフト特性であることを特徴とする内燃機関が提供される。第1リフト特性にすることで、上り期間と下り期間の時間面積が等しい従来のリフト特性に比べて、点火時期及びその近傍における筒内温度を低くできるので、耐ノッキング性能を改善できる。また、下り期間は、時間面積は小さいものの、IVCは進角していない。つまり中心角からIVCまでのクランク角期間は上り期間のIVOから中心角までのクランク角期間と等しいままである。これにより、時間面積が小さくなることで充填効率は低下するものの、その低下量を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the intake valve 1 and the
[第2実施形態]
第2実施形態について、図4を参照して説明する。
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態は、内燃機関の基本的な構成は第1実施形態と同様であるが、吸気バルブ1のリフト特性(第1リフト特性)が第1実施形態と異なる。より具体的には、下り期間のリフト特性は第1実施形態と同じであるが、上り期間のリフト特性が異なる。以下、この相違点を中心に説明する。 In this embodiment, the basic configuration of the internal combustion engine is the same as that in the first embodiment, but the lift characteristic (first lift characteristic) of the intake valve 1 is different from that in the first embodiment. More specifically, the lift characteristics in the down period are the same as those in the first embodiment, but the lift characteristics in the up period are different. Hereinafter, this difference will be mainly described.
図4は、吸気バルブ1のリフト特性を示すリフト曲線図である。図4の横軸はクランク角、縦軸はリフト量である。図4中の実線は第1実施形態のリフト特性を示しており、一点鎖線は比較例のリフト特性を示しており、二点鎖線は本実施形態のリフト特性を示している。比較例の上り期間のリフト曲線は実線で示した通りである。本実施形態の下り期間のリフト曲線は第1実施形態と同様、つまり実線で示した通りである。 FIG. 4 is a lift curve diagram showing the lift characteristics of the intake valve 1. The horizontal axis of FIG. 4 is the crank angle, and the vertical axis is the lift amount. The solid line in FIG. 4 shows the lift characteristics of the first embodiment, the one-dot chain line shows the lift characteristics of the comparative example, and the two-dot chain line shows the lift characteristics of the present embodiment. The lift curve during the ascending period of the comparative example is as shown by the solid line. The lift curve of the descent period of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, that is, as shown by the solid line.
図4に示す通り、本実施形態の上り期間のリフト曲線は、第1実施形態の上り期間のリフト曲線より太っている。つまり、本実施形態のリフト特性による上り期間の時間面積は、第1実施形態及び比較例のリフト特性による上り期間の時間面積より大きい。 As shown in FIG. 4, the lift curve of the ascending period of the present embodiment is thicker than the lift curve of the ascending period of the first embodiment. That is, the time area of the ascending period according to the lift characteristics of the present embodiment is larger than the time area of the ascending period due to the lift characteristics of the first embodiment and the comparative example.
下り期間の時間面積を減少させることは、充填効率及び筒内のガス流動強度を低下させる要因となる。しかし本実施形態によれば、上り期間の時間面積を増大させるので、充填効率及び筒内のガス流動強度の低下を補うことができる。 Reducing the time area during the descent period is a factor that reduces the filling efficiency and the gas flow strength in the cylinder. However, according to the present embodiment, since the time area during the ascending period is increased, it is possible to compensate for the decrease in the filling efficiency and the gas flow strength in the cylinder.
ここで、比較例のリフト特性によるリフト曲線の形状について説明する。 Here, the shape of the lift curve based on the lift characteristics of the comparative example will be described.
比較例のリフト曲線は、上り期間のリフト曲線と下り期間のリフト曲線とが中心角を基準として対称形であるという前提のもと、機能信頼性を確保可能な上限の形状になっている。ここでいう「機能信頼性を確保」とは、吸気バルブ1のジャンプ及びバウンスが生じないことをいう。また、「上限の形状」とは、機能信頼性を確保したうえで最大の吸入空気量が得られる、換言すると機能信頼性を確保し、かつ時間面積が最大になる形状のことをいう。 The lift curve of the comparative example has an upper limit shape that can ensure functional reliability on the premise that the lift curve in the ascending period and the lift curve in the descending period are symmetrical with respect to the central angle. The term "ensuring functional reliability" as used herein means that the intake valve 1 does not jump or bounce. Further, the "upper limit shape" refers to a shape in which the maximum intake air amount can be obtained while ensuring the functional reliability, in other words, the functional reliability is ensured and the time area is maximized.
つまり、比較例における上り期間のIVO直後のリフト曲線は、バウンスを防止するためのIVC直前のリフト曲線と対称形となっている。このため、IVO直後のリフト量の増大速度は、開弁動作においてはバウンスを考慮する必要がないのでより大きくする余地があるのに、下り期間のバウンス防止のために制限されている。 That is, the lift curve immediately after the IVO in the ascending period in the comparative example is symmetrical with the lift curve immediately before the IVC for preventing bounce. Therefore, the rate of increase in the lift amount immediately after the IVO is limited to prevent bounce during the descent period, although there is room for increasing it because it is not necessary to consider bounce in the valve opening operation.
これに対し、本実施形態のように上り期間と下り期間とでリフト曲線が非対称形の場合には、図4中の二点鎖線で示したように、IVO直後のリフト量の増大速度を、機能信頼性の確保の観点から定まる増大速度より大きくしても問題がない。なお、本実施形態のリフト特性では、上り期間中の最大リフト量付近になる期間が比較例に比べて長くなるので、ジャンプはより発生し難くなる。 On the other hand, when the lift curve is asymmetrical between the ascending period and the descending period as in the present embodiment, the rate of increase in the lift amount immediately after the IVO is set as shown by the two-dot chain line in FIG. There is no problem even if it is larger than the increase rate determined from the viewpoint of ensuring functional reliability. In the lift characteristic of the present embodiment, the period near the maximum lift amount during the ascending period is longer than that of the comparative example, so that the jump is less likely to occur.
以上のように本実施形態によれば、第1リフト特性の上り期間の時間面積が、開始クランク角(IVO)、終了クランク角(IVC)及び最大リフト量が第1リフト特性と同じで、かつ上り期間のリフト特性と下り期間のリフト特性とが中心角に対して対称であると仮定した場合の、機能信頼性を確保可能な上限のリフト特性(上記の比較例)の上り期間の時間面積より大きい内燃機関が提供される。これにより、第1実施形態と同様に耐ノッキング性能を改善でき、さらに、上り期間における吸入空気量を増大させることで、下り期間における吸入空気量の減少による充填効率の低下や筒内ガス流動強度の低下を補うことができる。 As described above, according to the present embodiment, the time area of the ascending period of the first lift characteristic is the same as the start crank angle (IVO), the end crank angle (IVC) and the maximum lift amount, and the maximum lift amount is the same as that of the first lift characteristic. Assuming that the lift characteristics of the ascending period and the lift characteristics of the descending period are symmetrical with respect to the central angle, the time area of the ascending period of the upper limit lift characteristics (comparative example above) that can ensure functional reliability. A larger internal combustion engine is provided. As a result, the knocking resistance can be improved as in the first embodiment, and further, by increasing the intake air amount in the ascending period, the filling efficiency is lowered due to the decrease in the intake air amount in the descending period, and the in-cylinder gas flow strength is reduced. Can be compensated for.
[第3実施形態]
第3実施形態について図5を参照して説明する。
[Third Embodiment]
The third embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態の内燃機関は、動弁装置5の構成及び機能が第1実施形態と異なる。以下、この相違点を中心に説明する。
The internal combustion engine of the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration and function of the
本実施形態の動弁装置5は、2つのリフト特性を切り替える、いわゆる可変動弁機構を有する。そして、コントローラ(図示せず)は運転状態に応じて2つのリフト特性を切り替える。なお、ここでいう運転状態とは、エンジン回転速度及びエンジン負荷である。
The
2つのリフト特性を切り替える可変動弁機構としては、公知のものを使用する。例えば、特開平10-121916号公報に開示されているものと同様に、ロッカアームを介して吸気バルブ1を駆動する機構であって、カムシャフト2がプロフィールの異なる複数のカムロブ2Aを有し、ロッカアームが追従するカムロブ2Aが油圧にて切り替わる機構を使用する。
A known variable valve mechanism is used to switch between the two lift characteristics. For example, a mechanism for driving an intake valve 1 via a rocker arm, wherein the
本実施形態では、第1実施形態または第2実施形態の第1リフト特性と、第1実施形態等で比較例として説明した第2リフト特性とを、運転状態に応じて切り替えるものとする。 In the present embodiment, the first lift characteristic of the first embodiment or the second embodiment and the second lift characteristic described as a comparative example in the first embodiment and the like are switched according to the operating state.
図5は、内燃機関の運転領域マップである。縦軸はエンジン負荷としての正味平均有効圧(BMEP)、横軸はエンジン回転速度である。なお、エンジン負荷に対応するパラメータは正味平均有効圧に限られず、例えばアクセルペダル開度であっても構わない。 FIG. 5 is an operating area map of an internal combustion engine. The vertical axis is the net mean effective pressure (BMEP) as the engine load, and the horizontal axis is the engine speed. The parameter corresponding to the engine load is not limited to the net average effective pressure, and may be, for example, the accelerator pedal opening degree.
低負荷領域では、ノッキングは発生し難く、内燃機関の出力は主に吸入可能なガス量により制限される。つまり、充填効率が高いほど内燃機関の出力は向上する。 In the low load region, knocking is unlikely to occur, and the output of the internal combustion engine is mainly limited by the amount of gas that can be inhaled. That is, the higher the filling efficiency, the higher the output of the internal combustion engine.
一方、高負荷領域ではノッキングが発生し易いので、内燃機関の出力はノッキング回避のために制限される。つまり、充填効率を高めても、ノッキング回避のために点火時期遅角等を行うことで出力は制限される。 On the other hand, knocking is likely to occur in a high load region, so that the output of the internal combustion engine is limited to avoid knocking. That is, even if the filling efficiency is increased, the output is limited by performing the ignition timing retard angle or the like in order to avoid knocking.
そこで本実施形態では、低負荷領域では充填効率の観点から有利な第2リフト特性が、高負荷領域ではノッキング回避の観点から有利な第1リフト特性が、用いられる。つまり、コントローラは各種センサ等を用いて検出したエンジン負荷及びエンジン回転速度から現在の運転点を特定し、その運転点が高負荷領域であれば第1リフト特性を選択し、低負荷領域であれば第2リフト特性を選択する。 Therefore, in the present embodiment, the second lift characteristic which is advantageous from the viewpoint of filling efficiency is used in the low load region, and the first lift characteristic which is advantageous from the viewpoint of avoiding knocking is used in the high load region. That is, the controller identifies the current operating point from the engine load and engine rotation speed detected using various sensors, etc., selects the first lift characteristic if the operating point is in the high load region, and is in the low load region. If so, select the second lift characteristic.
ここで、高負荷領域と低負荷領域との切り分けについて説明する。 Here, the separation between the high load region and the low load region will be described.
高負荷領域と低負荷領域と境界は、予め実験等を行い、その結果に基づいて設定しておく。具体的には次の方法により設定する。 The high load region, the low load region, and the boundary are set in advance based on the results of experiments and the like. Specifically, it is set by the following method.
上述したように、低負荷領域は、充填効率の観点から有利な第2リフト特性を用いる領域であり、高負荷領域はノッキング回避の観点から有利な第1リフト特性を用いる領域である。そこで、第2リフト特性を選択した状態で運転状態を変化させながら内燃機関を運転し、各運転状態でノックセンサ(図示せず)により振動を検出する。そして、検出した振動のレベルが予め設定しておいたノック限界を超えない領域を低負荷領域、超える領域を高負荷領域とする。 As described above, the low load region is a region where the second lift characteristic which is advantageous from the viewpoint of filling efficiency is used, and the high load region is a region where the first lift characteristic which is advantageous from the viewpoint of avoiding knocking is used. Therefore, the internal combustion engine is operated while changing the operating state with the second lift characteristic selected, and vibration is detected by a knock sensor (not shown) in each operating state. The region where the detected vibration level does not exceed the preset knock limit is defined as the low load region, and the region where the detected vibration level exceeds the preset knock limit is defined as the high load region.
以上のように本実施形態では、動弁装置5が、第1リフト特性と、上り期間のリフト特性と下り期間のリフト特性とが中心角に対して対称な第2リフト特性と、を運転状態に応じて切り替える内燃機関が提供される。これにより、第1実施形態と同様の効果に加えて、さらに、内燃機関の運転状態により適したリフト特性で吸気バルブ1を駆動できる。すなわち、耐ノッキング性能が内燃機関の性能のボトルネックになる運転領域では第1リフト特性にすることでノッキングの発生を抑制し、吸入空気量が内燃機関の性能のボトルネックになる運転領域では第2リフト特性にすることで吸入空気量を確保することができる。
As described above, in the present embodiment, the
本実施形態では、第1リフト特性の上り期間と第2リフト特性の上り期間とが、同じリフト曲線であってもよいし、第1リフト特性の上り期間は、第2リフト特性の上り期間に比べて時間面積が大きくてもよい。第1リフト特性として上記のいずれを選択するかは任意であり、例えば、内燃機関の設計上の最大トルク等に応じて選択する。 In the present embodiment, the ascending period of the first lift characteristic and the ascending period of the second lift characteristic may have the same lift curve, and the ascending period of the first lift characteristic is the ascending period of the second lift characteristic. The time area may be larger than that. Which of the above is selected as the first lift characteristic is arbitrary, and is selected according to, for example, the maximum torque in the design of the internal combustion engine.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。 It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
1 吸気バルブ
2 カムシャフト
3 バルブリフタ
4 バルブスプリング
5 動弁装置
1
Claims (5)
前記吸気バルブを駆動する動弁装置と、
を備える内燃機関において、
前記動弁装置による前記吸気バルブのリフト特性が、
開弁動作の始期である開始クランク角から最大リフト量になる中心角までのクランク角期間である上り期間と、前記中心角から前記開弁動作の終期である終了クランク角までのクランク角期間である下り期間とが等しく、かつ、前記上り期間に比べて前記下り期間の方が前記吸気バルブのリフト量をクランク角期間で積分することで得られる時間面積が小さい、第1リフト特性であることを特徴とする内燃機関。 Intake valve and
The valve operating device that drives the intake valve and
In an internal combustion engine equipped with
The lift characteristics of the intake valve by the valve operating device
The ascending period, which is the crank angle period from the start crank angle, which is the start of the valve opening operation, to the central angle, which is the maximum lift amount, and the crank angle period, which is the end crank angle from the central angle to the end of the valve opening operation. The first lift characteristic is equal to a certain descent period, and the descent period has a smaller time area obtained by integrating the lift amount of the intake valve with the crank angle period than the ascending period. An internal combustion engine characterized by.
前記第1リフト特性の上り期間の時間面積が、
前記開始クランク角、前記終了クランク角及び前記最大リフト量が前記第1リフト特性と同じで、かつ前記上り期間のリフト特性と前記下り期間のリフト特性とが前記中心角に対して対称であると仮定した場合の、機能信頼性を確保可能な上限のリフト特性の上り期間の時間面積より大きい、内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 1,
The time area of the ascending period of the first lift characteristic is
The start crank angle, the end crank angle, and the maximum lift amount are the same as the first lift characteristic, and the lift characteristic in the ascending period and the lift characteristic in the descending period are symmetrical with respect to the central angle. An internal combustion engine that is larger than the time area of the ascending period of the upper limit lift characteristic that can ensure functional reliability, if assumed.
前記動弁装置が、前記第1リフト特性と、前記上り期間のリフト特性と前記下り期間のリフト特性とが前記中心角に対して対称な第2リフト特性と、を運転状態に応じて切り替える内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 1 or 2.
The valve operating device switches between the first lift characteristic, the lift characteristic in the ascending period, and the second lift characteristic in which the lift characteristic in the descending period is symmetrical with respect to the central angle, depending on the operating state. institution.
前記第1リフト特性の上り期間と前記第2リフト特性の上り期間とが、同じリフト曲線である内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 3,
An internal combustion engine in which the ascending period of the first lift characteristic and the ascending period of the second lift characteristic have the same lift curve.
前記第1リフト特性の上り期間は、前記第2リフト特性の上り期間に比べて前記時間面積が大きい、内燃機関。 In the internal combustion engine according to claim 3,
An internal combustion engine having a larger time area in the ascending period of the first lift characteristic than in the ascending period of the second lift characteristic.
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