JP2741267B2 - Engine intake and exhaust control device - Google Patents
Engine intake and exhaust control deviceInfo
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- JP2741267B2 JP2741267B2 JP1336867A JP33686789A JP2741267B2 JP 2741267 B2 JP2741267 B2 JP 2741267B2 JP 1336867 A JP1336867 A JP 1336867A JP 33686789 A JP33686789 A JP 33686789A JP 2741267 B2 JP2741267 B2 JP 2741267B2
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジンの吸排気制御装置に関し、特に各
気筒独立吸気通路にアイドル状態のときに閉制御される
吸気制御弁を設け、吸排気オーバーラップ量の最小値及
び最大値を大きく設定可能にし、アイドル時の燃焼安定
性を確保しつつ少なくとも高回転域における中負荷状態
のときの燃費及びエミッションを改善したものに関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake / exhaust control device for an engine, and more particularly, to an intake / exhaust control device that is closed in each cylinder independent intake passage when the engine is idling. The present invention relates to a fuel cell system in which a minimum value and a maximum value of an overlap amount can be set to be large to improve fuel efficiency and emission at least under a middle load state in a high speed range while ensuring combustion stability during idling.
一般に、エンジンの吸気行程で必要な吸気を吸入しま
た排気行程で既燃ガスを掃気する必要上、排気弁開期間
と吸気弁開期間とが部分的に重なる吸排気オーバーラッ
プが設けられているが、吸排気オーバーラップ量は吸気
性能及び掃気性能だけでなくエンジン性能に大きな影響
を及ぼす。Generally, an intake / exhaust overlap in which the exhaust valve open period and the intake valve open period partially overlap is provided because it is necessary to inhale necessary intake in an intake stroke of an engine and scavenge burned gas in an exhaust stroke. However, the amount of overlap between the intake and exhaust has a great effect on engine performance as well as intake performance and scavenging performance.
アイドル状態においては、燃焼安定性つまりアイドル
安定性を確保する為に吸排気オーバーラップ量を小さく
することが必要である。即ち、アイドル時には混合気量
が少量で燃焼安定性が十分でないうえ、ブースト負圧が
大きいため既燃ガスが排気系から逆流して多く残留し易
いことから、吸排気オーバーラップ量を大きくすると燃
焼安定性が著しく低下するのである。In the idle state, it is necessary to reduce the intake / exhaust overlap amount in order to secure combustion stability, that is, idle stability. That is, when idling, the amount of air-fuel mixture is small and combustion stability is not sufficient, and since the boost negative pressure is large, burned gas flows back from the exhaust system and tends to remain more. The stability is significantly reduced.
一方、高負荷状態では、吸排気オーバーラップ量を大
きくすれば、吸気慣性効果も働いて吸入効率を高め、ト
ルク特性を高めることが出来ると考えられて来た。On the other hand, it has been considered that, in a high load state, if the intake / exhaust overlap amount is increased, the intake inertia effect also works to increase the intake efficiency and enhance the torque characteristics.
そこで、最近では、吸気弁のバルブタイミングを変更
し得る可変バルブタイミング機構(或いは排気弁用の可
変バルブタイミング機構でもよい)を設け、この機構を
介して低回転域のときには、吸排気オーバーラップ量を
小さく設定し、それ以外の運転状態で吸排気オーバーラ
ップ量を大きく設定するようにしたものが実用に供され
ている(特開昭62−191636号公報、特開昭63−195325号
公報参照)。Therefore, recently, a variable valve timing mechanism capable of changing the valve timing of the intake valve (or a variable valve timing mechanism for the exhaust valve) may be provided. Is set to a small value, and the intake / exhaust overlap amount is set large in other operating states (see JP-A-62-191636 and JP-A-63-195325). ).
上記可変バルブタイミング機構は、吸気用カム軸の軸
端部とプーリとの間に、内外両面に軸端部とプーリとに
夫々噛合した相互に逆方向向きのヘリカルスプラインを
有するスリーブ状のギヤピストンを介装し、このギヤピ
ストンを油圧で軸方向へ駆動することにより吸気用カム
軸とプーリとの相対位相を変更するようになっている。
この種従来の可変バルブタイミング機構では、吸排気オ
ーバーラップ量を「小」と「大」とに2段階に切換える
が、アイドル状態などの低回転・低負荷状態のときの吸
排気オーバーラップ量「小」は約20°クランク角に、ま
た吸排気オーバーラップ量「大」は約40°クランク角に
設定されている。The variable valve timing mechanism is a sleeve-shaped gear piston having mutually opposite helical splines meshed with the shaft end and the pulley on both inside and outside surfaces between the shaft end of the intake camshaft and the pulley. , And the relative phase between the intake camshaft and the pulley is changed by driving the gear piston in the axial direction by hydraulic pressure.
In this type of conventional variable valve timing mechanism, the intake / exhaust overlap amount is switched between two stages of “small” and “large”. "Small" is set at about 20 ° crank angle, and "Large" is set at about 40 ° crank angle.
一方、最近では、スロットル弁のアイドルアジャスト
を容易にし且つアイドル安定性を高める為に、例えば特
開昭63−195325号公報に記載のように、全気筒共通吸気
通路にスロットル弁を設けるとともに、各気筒独立吸気
通路に少なくともアイドル状態のときに閉制御される吸
気制御弁を設けたものも実用化されている。On the other hand, recently, in order to facilitate idle adjustment of the throttle valve and increase idle stability, a throttle valve is provided in a common intake passage for all cylinders as described in, for example, JP-A-63-195325. A cylinder-independent intake passage provided with an intake control valve that is controlled to be closed at least in an idle state has also been put to practical use.
従来では、吸排気オーバーラップ量がエンジンの性能
に及ぼす影響について十分に検討されておらず、アイド
ル安定性の確保とか吸入効率の向上などの観点からのみ
吸排気オーバーラップ量が検討され、吸排気オーバーラ
ップ量を運転状態に応じて適切に制御することにより排
気ガス中のHC及びNOX、燃費を改善しようとする思想は
何ら提案されていない。Conventionally, the effect of the intake and exhaust overlap amount on the engine performance has not been sufficiently studied, and the intake and exhaust overlap amount has been studied only from the viewpoint of securing idle stability and improving intake efficiency. thought to be improved HC and nO X in the exhaust gas, fuel economy by appropriately controlled according to the overlap amount in the operating state has not been proposed at all.
先ず、吸排気オーバーラップがエンジン性能に及ぼす
影響について考察する。本願の実施例に係る第8図・第
9図・第10図に示すように、基本的には、全開トルクに
ついてはエンジン回転数の増大に応じて吸排気オーバー
ラップ量を大きくすることが望ましい(第8図参照)。First, the effect of the intake and exhaust overlap on engine performance will be considered. As shown in FIGS. 8, 9 and 10 according to the embodiment of the present invention, it is basically desirable to increase the intake / exhaust overlap amount with the increase of the engine speed for the full open torque. (See FIG. 8).
NOXについては、吸排気オーバーラップ量が大きくな
るのに応じて、排気ガスの残留量(排気系からの逆流分
も含む)が増加し(特に、低負荷時にはブースト負圧が
大きいため排気ガスの残留量が多くなる)、この内部EG
R作用で燃焼性が低下しNOXが低減する(第9図・第10図
参照)。The NO X, in response to the intake and exhaust overlap amount becomes larger, the residual amount of exhaust gas (including reverse flow fraction from the exhaust system) is increased (in particular, because at the time of low load is large boost negative pressure exhaust gas This internal EG
Combustibility is reduced by the R action, and NO X is reduced (see FIGS. 9 and 10).
HCについては、第9図に示す負荷状態一定の場合に
は、低回転域では吸排気オーバーラップ量が小さくなる
程HCが低減するのに対し、高回転域では吸排気オーバー
ラップ量が大きくなる程HCが低減する。また、第10図に
示す回転速度一定の場合には、低負荷状態では吸排気オ
ーバーラップ量が小さくなる程HCが低減するのに対し、
高負荷状態では吸排気オーバーラップ量が大きくなる程
HCが低減する。このように、HCについてはエンジン回転
数の増大に応じて或いは負荷の増大に応じて吸排気オー
バーラップ量を大きくすることが望ましい。As for HC, when the load condition shown in FIG. 9 is constant, the HC decreases as the intake / exhaust overlap amount decreases in the low rotation speed region, whereas the HC intake amount increases in the high rotation speed region. HC decreases as the temperature decreases. In the case where the rotation speed is constant as shown in FIG. 10, the HC decreases as the intake / exhaust overlap amount decreases in a low load state, whereas the HC decreases.
Under high load conditions, the larger the intake / exhaust overlap amount,
HC is reduced. As described above, for the HC, it is desirable to increase the intake / exhaust overlap amount in accordance with the increase in the engine speed or the load.
尚、残留排気ガス量の増加に応じて吸入ポンピングロ
スが低減し、またHCの低減に応じて燃費が改善される。
尚、NOX低減の為に採用される通常の外部EGRでは、排気
行程の最終段階にシリンダ壁面付着燃料により発生する
高濃度未燃ガスを燃焼室内へ還流する保証はないのでHC
低減の作用が得られず、また還流される排気ガス温が低
下しているので吸入ポンピングロス低減の作用が弱くな
る。In addition, the suction pumping loss is reduced as the residual exhaust gas amount increases, and the fuel efficiency is improved as the HC is reduced.
Incidentally, NO in normal external EGR employed for X reduced, since there is no guarantee for recirculating high concentration unburned gas generated by the final stage in the cylinder wall adhesion fuel exhaust stroke into the combustion chamber HC
The effect of reducing the pumping loss is not obtained, and the effect of reducing the suction pumping loss is weakened because the temperature of the recirculated exhaust gas is lowered.
従って、回転数の増大に応じてまた負荷の増大に応じ
て吸排気オーバーラップ量を大きくすることが望まし
い。そこで、可変バルブタイミング機構のギヤピストン
のストロークを大きくすることが考えられるが、その場
合吸排気オーバーラップ量の切換時間が長くなって応答
性に欠け、可変バルブタイミング機構が大型化するので
実用性上好ましくない。そこで、吸排気オーバーラップ
量の最大値を大きくする為アイドル状態のときの吸排気
オーバーラップ量を大きくすると、アイドル状態におけ
る燃焼安定性を確保できなくなる。Therefore, it is desirable to increase the intake / exhaust overlap amount as the rotational speed increases and as the load increases. Therefore, it is conceivable to increase the stroke of the gear piston of the variable valve timing mechanism. However, in this case, the switching time of the intake / exhaust overlap amount becomes longer and the response is lacking. Not preferred. Therefore, if the intake / exhaust overlap amount in the idle state is increased in order to increase the maximum value of the intake / exhaust overlap amount, combustion stability in the idle state cannot be ensured.
このように、従来の可変バルブタイミング機構を備え
たエンジンでは、吸排気オーバーラップ量の最大値を増
す上で大きな制約が有り、その最大値を約40°クランク
角程度に設定せざる得なかったので、中高回転域におけ
るNOXの低減、HCの低減及び燃費の改善などの作用を十
分に発揮させることは出来なかった。As described above, in the engine equipped with the conventional variable valve timing mechanism, there is a great restriction in increasing the maximum value of the intake / exhaust overlap amount, and the maximum value has to be set to about 40 ° crank angle. Therefore, effects such as reduction of NO X , reduction of HC, and improvement of fuel efficiency in the middle and high rotation range could not be sufficiently exhibited.
本発明の目的は、アイドル安定性を確保しながら、吸
排気オーバーラップ量の最大値を大きく設定可能にし、
少なくとも高回転域における中負荷状態のときのNOXとH
Cの低減及び燃費の改善を図ることの出来るようなエン
ジンの吸排気制御装置を提供することである。An object of the present invention is to make it possible to set the maximum value of the intake / exhaust overlap amount to a large value while securing idle stability.
NO X and H at least at high load in medium load condition
An object of the present invention is to provide an engine intake / exhaust control device capable of reducing C and improving fuel efficiency.
請求項1に係るエンジンの吸排気制御装置は、各気筒
独立吸気通路に設けられアイドル状態のときに閉制御さ
れる吸気制御弁を備えたエンジンにおいて、排気弁のバ
ルブタイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構
と、エンジンの回転数と負荷とを検出する運転状態検出
手段と、上記運転状態検出手段の出力を受け、少なくと
も高回転域における中負荷状態のときに吸排気オーバー
ラップ量が最大となるように可変バルブタイミング機構
を制御する制御手段とを備え、吸排気オーバーラップ量
を最小にしたアイドル状態において吸気弁開から上死点
までのクランク角が上死点から排気弁閉までのクランク
角よりも少なくとも10°以上大きくなるようにバルブタ
イミングが設定されているものである。請求項2に係る
エンジンの吸排気制御装置は、請求項1の発明におい
て、上記可変バルブタイミング機構は、排気弁用カムシ
ャフトの一端において排気弁用カムシャフトの位相を変
えるように構成されたことを特徴とするものである。An engine intake / exhaust control device according to claim 1, wherein the variable valve capable of changing the valve timing of the exhaust valve is provided in an engine having an intake control valve provided in each cylinder independent intake passage and closed and controlled in an idle state. A timing mechanism, operating state detecting means for detecting the number of revolutions and load of the engine, and an output of the operating state detecting means, the intake / exhaust overlap amount being maximized at least in a middle load state in a high speed region. Control means for controlling the variable valve timing mechanism so that the crank angle from the intake valve opening to the top dead center is the crank angle from the top dead center to the exhaust valve closing in the idle state where the intake and exhaust overlap amount is minimized. The valve timing is set to be at least 10 ° larger than the valve timing. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the variable valve timing mechanism is configured to change a phase of the exhaust valve camshaft at one end of the exhaust valve camshaft. It is characterized by the following.
請求項3に係るエンジンの吸排気制御装置は、請求項
2の発明において、上記可変バルブタイミング機構は、
排気弁用カムシャフトの位相を連続的に変え得るように
構成されたことを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the intake / exhaust control device for an engine according to the second aspect, wherein the variable valve timing mechanism comprises:
It is characterized in that the phase of the exhaust valve camshaft can be changed continuously.
請求項1に係るエンジンの吸排気制御装置において
は、各気筒独立吸気通路に設けられアイドル状態におい
て閉制御される吸気制御弁の作用に着目し、吸気弁開タ
イミングを格段に早く設定してアイドル状態における吸
排気オーバーラップ量を大きく設定し、これにより、可
変バルブタイミング機構の吸排気オーバーラップ量の可
変幅を拡大することなく、吸排気オーバーラップ量の最
大値を格段に大きく設定できるようにした。In the intake / exhaust control apparatus for an engine according to the present invention, the operation of the intake control valve, which is provided in each cylinder independent intake passage and is closed and controlled in the idle state, is set by setting the intake valve opening timing to be much earlier. The intake / exhaust overlap amount in the state is set to be large, so that the maximum value of the intake / exhaust overlap amount can be set significantly large without expanding the variable width of the intake / exhaust overlap amount of the variable valve timing mechanism. did.
即ち、アイドル状態において吸気制御弁は閉制御され
るが、この吸気制御弁の下流側の吸気圧は、通常の全気
筒共通のスロットル弁下流側ブースト負圧とは異なる挙
動を呈し、各気筒の吸気行程以外のとき吸気制御弁と吸
気弁間の独立吸気通路部分には閉じた吸気制御弁の隙間
から流入した略大気圧の吸気が溜っている(つまり、吸
気負圧が作用していない)ことから、吸気弁を早期に開
いて吸排気オーバーラップ量が大きくなっても排気ガス
が排気系から燃焼室内へ逆流することはなく、吸排気オ
ーバーラップにより燃焼室内に残留する残留ガス量は極
く少量となる。それ故、残留ガスで燃焼安定性が損なわ
れてアイドル安定性が低下することはない。That is, in the idle state, the intake control valve is closed, but the intake pressure on the downstream side of the intake control valve exhibits a behavior different from that of the throttle valve downstream boost negative pressure that is common to all cylinders. When the intake stroke is other than the intake stroke, the intake of approximately atmospheric pressure flowing from the gap between the closed intake control valves is accumulated in the independent intake passage portion between the intake control valves (ie, the intake negative pressure is not applied). Therefore, even if the intake valve is opened early and the amount of intake and exhaust overlap increases, exhaust gas does not flow back from the exhaust system into the combustion chamber, and the amount of residual gas remaining in the combustion chamber due to the intake and exhaust overlap is extremely small. It becomes very small. Therefore, the combustion stability is not impaired by the residual gas, and the idle stability does not decrease.
ここで、可変バルブタイミング機構としては排気弁の
バルブタイミングを変更するものを設けたので、吸気性
能の大幅な変動を防止でき、吸排気オーバーラップ量の
変化に対する残留ガス量の応答性の面でも有利である。
そして、吸気弁開タイミングを格段に早めてあるので、
吸気弁開期間が長くなるから充填効率を大幅に高めるこ
とが出来る。Here, as the variable valve timing mechanism, one that changes the valve timing of the exhaust valve is provided, so that a large change in the intake performance can be prevented, and the response of the residual gas amount to the change in the intake / exhaust overlap amount is also reduced. It is advantageous.
And since the intake valve opening timing has been greatly advanced,
Since the intake valve opening period becomes longer, the charging efficiency can be greatly increased.
アイドル状態において吸気弁開から上死点までのクラ
ンク角が上死点から排気弁閉までのクランク角よりも少
なくとも10°以上大きくなるように設定したので、上述
の如くアイドル時の吸排気オーバーラップ量を大きく
し、可変バルブタイミング機構の可変幅を格別拡大しな
くとも吸排気オーバーラップ量の最大値を従来のものよ
りも格段に大きくすることが出来る。Since the crank angle from the intake valve opening to the top dead center is set to be at least 10 ° larger than the crank angle from the top dead center to the exhaust valve closing in the idle state, the intake / exhaust overlap during idling as described above. The maximum value of the intake / exhaust overlap amount can be significantly increased without increasing the amount and the variable width of the variable valve timing mechanism without particularly increasing.
制御手段を介して少なくとも高回転域における中負荷
状態のときに吸排気オーバーラップ量を最大にするの
で、NOXとHCの低減、燃費の改善及びトルク特性の改善
など著しい作用を得ることが出来る。請求項2のエンジ
ンの吸排気制御装置においては、上記可変バルブタイミ
ング機構が、排気弁用カムシャフトの一端において排気
弁用カムシャフトの位相を変えるように構成されている
ため、構造が簡単化し、信頼性に優れる。Since the intake / exhaust overlap amount is maximized at least in the middle load state in the high speed range via the control means, remarkable effects such as reduction of NO X and HC, improvement of fuel consumption and improvement of torque characteristics can be obtained. . In the intake / exhaust control device for an engine according to the second aspect, the variable valve timing mechanism is configured to change the phase of the exhaust valve camshaft at one end of the exhaust valve camshaft. Excellent reliability.
請求項3のエンジンの吸排気制御装置においては、上
記可変バルブタイミング機構が、排気弁用カムシャフト
の位相を連続的に変え得るように構成されているため、
エンジンの運転状態に応じて吸排気オーバーラップ量を
適切に設定することにより、運転状態の全域に亙ってNO
X低減、HC低減、燃費の改善及びトルク特性の改善など
を図ることができる。In the intake / exhaust control apparatus for an engine according to the third aspect, the variable valve timing mechanism is configured to be able to continuously change the phase of the exhaust valve camshaft.
By appropriately setting the intake / exhaust overlap amount in accordance with the operating state of the engine, NO
X reduction, HC reduction, improvement of fuel efficiency and improvement of torque characteristics can be achieved.
請求項1に係るエンジンの吸排気制御装置によれば、
上記〔作用〕の項で詳しく説明したように、アイドル時
の燃焼安定性を確保しながらアイドル時の吸排気オーバ
ーラップ量を大きく設定することが出来、これにより可
変バルブタイミング機構の可変幅を拡大することなしに
吸排気オーバーラップ量の最大値を格段に大きくするこ
とが出来る。According to the engine intake / exhaust control device according to claim 1,
As described in detail in the above section, the intake / exhaust overlap amount during idling can be set large while ensuring combustion stability during idling, thereby increasing the variable width of the variable valve timing mechanism. Without doing this, the maximum value of the intake / exhaust overlap amount can be significantly increased.
それ故、少なくとも高回転域における中負荷状態のと
きに十分に大きな吸排気オーバーラップ量に設定して、
NOXとHCの低減、燃費の改善及びトルク特性の改善など
著しい効果を得ることが出来る。Therefore, by setting a sufficiently large intake and exhaust overlap amount at least in a medium load state in a high rotation range,
Significant effects such as reduction of NO X and HC, improvement of fuel efficiency and improvement of torque characteristics can be obtained.
加えて、吸気弁開タイミングを格段に早めるので、吸
入期間が長くなり充填効率を大幅に高めることも出来
る。請求項2のエンジンの吸排気制御装置によれば、上
記可変バルブタイミング機構の構造が簡単化し、信頼性
に優れる。In addition, since the intake valve opening timing is remarkably advanced, the suction period is prolonged, and the charging efficiency can be greatly increased. According to the intake / exhaust control device for an engine of the second aspect, the structure of the variable valve timing mechanism is simplified and the reliability is excellent.
請求項3のエンジンの吸排気制御装置によれば、エン
ジンの運転状態に応じて吸排気オーバーラップ量を適切
に設定することにより、運転状態の全域に亙ってNOX低
減、HC低減、燃費の改善及びトルク特性の改善などを図
ることができる。According to the intake and exhaust control device according to claim 3 of the engine, by appropriately setting the intake and exhaust overlap amount in accordance with the operating state of the engine, NO X reduction over the entire operating conditions, HC reduction, fuel consumption And the torque characteristics can be improved.
〔実施例〕 以下、本発明の実施例について図面に基いて説明す
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例は、自動車用の機械式過給機付きV型6気筒
エンジンの吸排気制御装置に本発明を適用した場合の例
である。This embodiment is an example in which the present invention is applied to an intake / exhaust control device of a V-type six-cylinder engine with a mechanical supercharger for an automobile.
第1図に示すように、エンジンEの左バンク1Aと右バ
ンク1Bには夫々3つの気筒2が設けられ、各気筒2には
2つの吸気弁3と2つの排気弁4が設けられ、各バンク
1A・1Bの吸気弁3を駆動する吸気用カム軸5及び排気弁
4を駆動する排気用カム軸6とが設けられ、これら4つ
のカム軸5・6のプーリ7・8はタイミングベルトを介
してクランク軸に連動連結されている。As shown in FIG. 1, the left bank 1A and the right bank 1B of the engine E are each provided with three cylinders 2, and each cylinder 2 is provided with two intake valves 3 and two exhaust valves 4, bank
An intake camshaft 5 for driving the intake valves 3 of 1A and 1B and an exhaust camshaft 6 for driving the exhaust valve 4 are provided. Pulleys 7 and 8 of these four camshafts 5 and 6 are connected via a timing belt. And are linked to the crankshaft.
吸気通路9は、共通吸気通路10と、この共通吸気通路
10から左右に分岐した左バンク吸気通路11A及び右バン
ク吸気通路11Bと、これら左バンク吸気通路11Aから左バ
ンク1Aの各気筒2の吸気ポートへ分岐する独立吸気通路
12及び右バンク吸気通路11Bから右バンク1Bの各気筒2
の吸気ポートへ分岐する独立吸気通路12とからなり、共
通吸気通路10にはエアクリーナ13とエアフローメータ14
とクランク軸により駆動される機械式過給機械15とが介
装され、左及び右バンク吸気通路11A・11Bにはスロット
ル弁16が設けられ、左右のスロットル弁16はアクセルペ
ダルに連結されている。The intake passage 9 includes a common intake passage 10 and this common intake passage
A left bank intake passage 11A and a right bank intake passage 11B branching left and right from 10, and an independent intake passage branching from the left bank intake passage 11A to an intake port of each cylinder 2 of the left bank 1A.
12 and each cylinder 2 of the right bank 1B from the right bank intake passage 11B
An independent intake passage 12 branches to an intake port of the common intake passage 10, and an air cleaner 13 and an air flow meter 14 are provided in the common intake passage 10.
And a mechanical supercharging machine 15 driven by a crankshaft, a throttle valve 16 is provided in the left and right bank intake passages 11A and 11B, and the left and right throttle valves 16 are connected to an accelerator pedal. .
各独立吸気通路12には吸気制御弁17が設けられ、左バ
ンク1Aの3つの吸気制御弁17及び右バンク1Bの3つの吸
気制御弁17は夫々共通の支軸18に固着され、アクチュエ
ータ19で支軸18を回動させることで開閉制御される。可
変吸気用のコントロール弁20・21は共鳴効果で吸気充填
効率を高める為のもので、所定の低回転域ではコントロ
ール弁20がまた所定の高回転域ではコントロール弁21が
夫々図示外のアクチュエータで開かれるようになってい
る。An intake control valve 17 is provided in each independent intake passage 12, and the three intake control valves 17 of the left bank 1A and the three intake control valves 17 of the right bank 1B are fixed to a common support shaft 18, respectively. Opening / closing is controlled by rotating the support shaft 18. The control valves 20 and 21 for variable intake are used to enhance the intake charging efficiency by a resonance effect.The control valve 20 is used in a predetermined low rotation range and the control valve 21 is used in a predetermined high rotation range by an actuator (not shown). It is being opened.
左バンク1Aの排気マニホールド22Aから延びた左バン
ク排気通路23Aと右バンク1Bの排気マニホールド22Bから
延びた右バンク排気通路23Bは合流排気管24へ接続され
ている。A left bank exhaust passage 23A extending from the exhaust manifold 22A of the left bank 1A and a right bank exhaust passage 23B extending from the exhaust manifold 22B of the right bank 1B are connected to a combined exhaust pipe 24.
各バンク1A・1Bの排気弁4のバルブタイミングを変更
する為のバルブタイミング変更機構30が排気用カム軸6
の軸端部とプーリ8との間に介装されている。左右のバ
ルブタイミング変更機構30は同一の構造のものなので、
左バンク1Aのものについて説明する。The valve timing changing mechanism 30 for changing the valve timing of the exhaust valve 4 of each bank 1A, 1B is provided by the exhaust camshaft 6.
Is interposed between the shaft end and the pulley 8. Since the left and right valve timing changing mechanisms 30 have the same structure,
The one in the left bank 1A will be described.
第2図・第3図に示すように、このバルブタイミング
変更機構30は一般的な構造のもので、これについて簡単
に説明する。As shown in FIGS. 2 and 3, the valve timing changing mechanism 30 has a general structure, which will be briefly described.
排気用カム軸6の端部にはスペーサ6aが固着され、ス
ペーサ6aの外側のプーリ8はボス部32の先端においてス
ペーサ6aの先端外周に摺接し、そのボス部32の基端側は
排気用カム軸6に回転自在の連結部材33に固定されてい
る。上記連結部材33はシリンダヘッドの軸受部に回転自
在に枢支され、この連結部材33の他端には第1ギヤ27が
スプライン結合され、第1ギヤ27には吸気用カム軸5の
先端の第2ギヤ28が噛合連結されている。A spacer 6a is fixed to the end of the exhaust camshaft 6, and the pulley 8 outside the spacer 6a is slidably in contact with the outer periphery of the distal end of the spacer 6a at the tip of the boss 32, and the base end of the boss 32 is used for exhaust. The cam shaft 6 is fixed to a rotatable connecting member 33. The connecting member 33 is rotatably supported by a bearing portion of a cylinder head, and a first gear 27 is spline-coupled to the other end of the connecting member 33. The second gear 28 is meshed and connected.
プーリ8のボス部32の内側には、スペーサ6aとの間に
環状のピストン34が組み込まれ、ピストン34は軸方向に
二分割された構造で、両分割部は複数のピンで相互に固
定され、ピストン34の内外両面には互いに逆方向へのヘ
リカルスプラインが形成され、これらヘリカルスプライ
ンはスペーサ6aの外周のヘリカルスプラインとプーリ8
のボス部32内周のヘリカルスプラインに夫々噛合されて
いる。ピストン34はスプリング35により先端側に付勢さ
れている。An annular piston 34 is incorporated between the boss 32 of the pulley 8 and the spacer 6a, and the piston 34 has a structure divided into two parts in the axial direction, and both parts are fixed to each other by a plurality of pins. Helical splines are formed on the inner and outer surfaces of the piston 34 in opposite directions. These helical splines are formed on the outer periphery of the spacer 6a and the helical splines.
Are engaged with the helical splines on the inner periphery of the boss portion 32, respectively. The piston 34 is urged toward the distal end by a spring 35.
排気用カム軸6には、オイル通路36が形成され、スペ
ーサ6aは止め部材37を介し固定ボルト38によって排気用
カム軸6に固定され、固定ボルト38にはオイル通路36に
連通する貫通穴39が設けられ、プーリ8のボス部32の先
端には、オイル通路36からの油圧を導く圧力室40が設け
られている。An oil passage 36 is formed in the exhaust camshaft 6, and the spacer 6a is fixed to the exhaust camshaft 6 by a fixing bolt 38 via a stopper member 37, and the fixing bolt 38 has a through hole 39 communicating with the oil passage 36. A pressure chamber 40 for guiding the oil pressure from the oil passage 36 is provided at the tip of the boss 32 of the pulley 8.
上記排気用カム軸6の他端部は、シリンダヘッドの軸
受部に回転自在に枢支され、その枢支孔41の端部はプラ
グ42で閉塞されている。The other end of the exhaust camshaft 6 is rotatably supported by a bearing portion of a cylinder head, and an end of the pivot support hole 41 is closed by a plug 42.
第2図・第3図に示すように、オイル通路36へ油圧を
供給したり排出したりする為、シリンダヘッドにはオー
バーラップ切換ソレノイド31により切換操作される切換
弁43が組込まれ、第3図のようにソレノイド31がOFFの
とき切換弁43は排気位置となりオイル通路36がドレン通
路44に接続され、ソレノイド31がONのとき切換弁43は供
給位置となりオイル通路36が油圧供給路45(オイルギャ
ラリィ)に接続される。油圧供給路45へはクランク軸で
駆動される潤滑油ポンプから加圧されたオイルが供給さ
れる。As shown in FIGS. 2 and 3, in order to supply and discharge oil pressure to and from the oil passage 36, a switching valve 43 which is switched by the overlap switching solenoid 31 is incorporated in the cylinder head. As shown, when the solenoid 31 is OFF, the switching valve 43 is in the exhaust position and the oil passage 36 is connected to the drain passage 44. When the solenoid 31 is ON, the switching valve 43 is in the supply position and the oil passage 36 is in the hydraulic supply passage 45 ( Oil gallery). Pressurized oil is supplied to the hydraulic supply path 45 from a lubricating oil pump driven by a crankshaft.
切換ソレノイド31を介して切換弁43を供給位置に切換
えると、オイル通路36から圧力室40に油圧が供給されス
プリング35を圧縮してピストン34が軸方向に移動し、ピ
ストン34の内周及び外周のスプラインを介してスペーサ
6aとプーリ8は、相対的に回転するので、スペーサ6aと
一体の排気用カム軸6とプーリ8との相対的位相が変わ
る。When the switching valve 43 is switched to the supply position via the switching solenoid 31, hydraulic pressure is supplied from the oil passage 36 to the pressure chamber 40, compressing the spring 35 and moving the piston 34 in the axial direction. Spacer through spline
Since the pulley 6a and the pulley 8 rotate relatively, the relative phase between the exhaust camshaft 6 integrated with the spacer 6a and the pulley 8 changes.
後述のように、オーバーラップ大領域では、オイル通
路36へ油圧が供給されるので、第4図に点線で示すよう
に排気弁閉時期が遅れ側に移行し、吸気弁開時期は変化
しないので、吸排気のオーバーラップ量が大きくなる。
一方、オーバーラップ小領域では、オイル通路36の油圧
が排出され、ピストン34はスプリング35の弾性力で復帰
するので、実線のようにオーバーラップ量が小さくな
る。As described later, in the large overlap region, the oil pressure is supplied to the oil passage 36, so that the exhaust valve closing timing shifts to the lag side as shown by the dotted line in FIG. 4, and the intake valve opening timing does not change. In addition, the amount of overlap between intake and exhaust becomes large.
On the other hand, in the small overlap region, the oil pressure in the oil passage 36 is discharged, and the piston 34 returns with the elastic force of the spring 35, so that the overlap amount decreases as indicated by the solid line.
ここで、第4図に示すように、吸気弁開から上死点ま
でのクランク角θIは例えば30°に設定され、吸排気オ
ーバーラップ量を「小」にしたときの上死点から排気弁
閉までのクランク角θE1は例えば10°に設定され、吸排
気オーバーラップ量を「大」にしたときの上死点から排
気弁閉までのクランク角θE2は例えば30°に設定されて
いる。Here, as shown in FIG. 4, the crank angle θ I from the opening of the intake valve to the top dead center is set to, for example, 30 °, and the exhaust angle from the top dead center when the intake / exhaust overlap amount is “small”. The crank angle θ E1 until the valve is closed is set to, for example, 10 °, and the crank angle θ E2 from the top dead center to the exhaust valve closing when the intake / exhaust overlap amount is set to `` large '' is set to, for example, 30 °. I have.
後述のように、高回転域における吸排気オーバーラッ
プ量(θI+θE2)を極力大きくする為、吸気弁開タイ
ミング角θIが排気弁閉タイミング角θE1よりも少なく
とも10°以上大きくなるようにバルブタイミングが設定
されている。As described later, in order to maximize the intake / exhaust overlap amount (θ I + θ E2 ) in the high rotation range, the intake valve opening timing angle θ I is at least 10 ° larger than the exhaust valve closing timing angle θ E1. Is set to the valve timing.
上記エンジンEを制御する為のコントロールユニット
25が設けられており、エアフローメータ14、スロットル
弁16の開度を検出するスロットル開度センサ(図示
略)、アイドルスイッチ26、ディストリビュータに設け
られたクランク角センサ29及び基準クランク角センサ3
0、及びその他図示外の種々のセンサ類とスイッチ類か
らの信号がコントロールユニット25へ入力され、コント
ロールユニット25からはイグニションユニット、各気筒
2の吸気ポートへ向けて夫々燃料噴射するインジェクタ
(図示略)、切換ソレノイド31などへ駆動信号が出力さ
れるようになっている。Control unit for controlling the engine E
25, an air flow meter 14, a throttle opening sensor (not shown) for detecting the opening of the throttle valve 16, an idle switch 26, a crank angle sensor 29 provided in a distributor, and a reference crank angle sensor 3.
0, and other signals from various sensors and switches (not shown) are input to the control unit 25, and the control unit 25 injects fuel into the ignition unit and the intake port of each cylinder 2 (not shown). ), A drive signal is output to the switching solenoid 31 and the like.
上記コントロールユニット25は、入出力インターフェ
イスとCPU(中央演算装置)とROM(リード・オンリ・メ
モリ)とRAM(ランダム・アクセス・メモリ)とを有す
るマイクロコンピュータと、エアフローメータ14からの
吸入空気量信号をAD変換するA/D変換器、スロットル弁
開度センサからのスロットル開度信号をAD変換するA/D
変換器と、インジェクタの為の駆動回路、イグニション
ユニットの為の駆動回路、切換ソレノイド31の為の駆動
回路などを備えたものである。The control unit 25 includes a microcomputer having an input / output interface, a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory), and an intake air amount signal from the air flow meter 14. A / D converter for AD conversion, A / D for AD conversion of throttle opening signal from throttle valve opening sensor
It is provided with a converter, a drive circuit for an injector, a drive circuit for an ignition unit, a drive circuit for a switching solenoid 31, and the like.
上記ROMには、点火時期制御の制御プログラム、燃料
噴射制御の制御プログラム、後述の切換ソレノイド31を
介して吸排気オーバーラップ量を切換制御するバルブタ
イミング切換制御の制御プログラム及びこれに付随する
マップ、アイドル状態のときにアクチュエータ19を介し
て吸気制御弁17を閉制御する制御プログラム及びその他
種々の制御プログラムが予め入力格納されている。In the ROM, a control program for ignition timing control, a control program for fuel injection control, a control program for valve timing switching control for switching and controlling the intake / exhaust overlap amount via a switching solenoid 31, which will be described later, and a map attached thereto, A control program for closing and controlling the intake control valve 17 via the actuator 19 in the idle state and various other control programs are input and stored in advance.
第5図はエンジンEの運転領域のうちの吸排気オーバ
ーラップ量(これを、図中O/Lと略称した)を小さく設
定するオーバーラップ小領域及び吸排気オーバーラップ
量を大きく設定するオーバーラップ大領域を示すもの
で、これはエンジン回転数と負荷とをパラメータとする
マップとしてROMに予め入力格納されている。尚、上記
オーバーラップ小領域とオーバーラップ大領域とは実線
Aで区分されているが、これに限らず鎖線Bで区分して
もよい。FIG. 5 shows a small overlap region in which the intake / exhaust overlap amount (which is abbreviated as O / L in the figure) in the operation region of the engine E is set to be small, and an overlap region in which the intake / exhaust overlap amount is set to be large. This indicates a large area, which is previously input and stored in the ROM as a map using the engine speed and the load as parameters. Note that the small overlap region and the large overlap region are separated by the solid line A, but the present invention is not limited to this and may be separated by the chain line B.
吸排気オーバーラップ量を切換える制御は簡単な制御
なので、フローチャートを用いずに説明すると、エンジ
ンEの運転中の全期間に亙って、クランク角センサ29か
らのクランク角信号を用いてエンジン回転数を演算し、
エアフローメータ14から読込んだ吸入空気量とエンジン
回転数とから負荷を演算し、上記エンジン回転数と負荷
とに基いてエンジンEの運転状態を求め、この運転状態
が第5図のマップのどちらの領域に属するか決定し、オ
ーバーラップ小領域にあるときには左右バンク1A・1Bの
切換ソレノイド31をOFFとするように制御しまたオーバ
ーラップ大領域にあるときには左右バンク1A・1Bの切換
ソレノイド31をONとするように制御する。Since the control for switching the intake / exhaust overlap amount is a simple control, a description will be given without using a flowchart. In the following description, the engine speed is determined using the crank angle signal from the crank angle sensor 29 over the entire period during which the engine E is operating. , And
The load is calculated from the amount of intake air read from the air flow meter 14 and the engine speed, and the operating state of the engine E is determined based on the engine speed and the load. Control is performed so that the switching solenoids 31 of the left and right banks 1A and 1B are turned off when in the overlap small area, and the switching solenoids 31 of the left and right banks 1A and 1B are controlled when the overlap is in the large overlap area. Control to turn on.
一方、吸気制御弁17の為の制御に関しては、アイドル
スイッチ26、変速機のニュートラルスイッチなどからの
信号に基いてアイドル状態か否か判定し、アイドル状態
になったときには左右バンク1A・1Bのアクチュエータ19
を介して吸気制御弁17を開から閉に切換える。但し、吸
気制御弁17が閉に切換えられてもアイドル運転に必要な
吸気は流れるようになっている。On the other hand, regarding the control for the intake control valve 17, it is determined whether or not the engine is in the idle state based on signals from the idle switch 26, the neutral switch of the transmission, and the like. When the idle state is reached, the actuators of the left and right banks 1A and 1B are actuated. 19
The intake control valve 17 is switched from open to closed via. However, even if the intake control valve 17 is switched to the closed state, the intake air required for the idling operation flows.
こうして、運転状態がオーバーラップ小領域にあると
きには、吸排気オーバーラップ量が小さく制御され、運
転状態がオーバーラップ大領域にあるときには、吸排気
オーバーラップ量が大きく制御される。Thus, when the operating state is in the small overlap region, the intake and exhaust overlap amount is controlled to be small, and when the operating state is in the large overlap region, the intake and exhaust overlap amount is controlled to be large.
次に、上記エンジンの吸排気制御装置の作用について
説明する。Next, the operation of the engine intake / exhaust control device will be described.
上記吸気制御弁17は、基本的にはスロットル弁16のア
イドルアジャストを容易にしアイドル安定性確保の為に
設けられるもので、アイドル状態のときだけ閉じられ、
それ以外は全開に制御される。The intake control valve 17 is basically provided for facilitating idle adjustment of the throttle valve 16 and ensuring idle stability, and is closed only during an idle state.
Otherwise, it is controlled to be fully open.
この吸気制御弁17を設けた場合、各独立吸気通路12の
吸気ポート内ガス圧(吸気制御弁17と吸気弁3との間の
ガス圧)は、第7図のようになる。即ち、吸気弁3が開
かれたときには大きな吸気負圧が作用するが、吸気弁3
が閉状態のときには吸気制御弁17を通って吸気が流入す
るので略大気圧となる。このことは、アイドル時にも同
様で、吸気制御弁17が閉状態でもアイドル運転用の吸気
だけは流通するだけの隙間があるので吸気が流入して略
大気圧となる。このように、吸気弁3が開く前の吸気ポ
ート内ガス圧は略大気圧なので、吸気弁3が早期に開弁
しても吸気ポート内へ既燃ガスが流入することはなく、
吸気弁3の開タイミングを早めたことでアイドル時に燃
焼室内残留ガス量が増加することはない。従って、アイ
ドル状態のときの吸排気オーバーラップ量(θI+
θE1)を約40°もの大きな値に設定しても、残留ガスの
増加が起らず燃焼安定性が損なわれることはない。When the intake control valve 17 is provided, the gas pressure in the intake port of each independent intake passage 12 (gas pressure between the intake control valve 17 and the intake valve 3) is as shown in FIG. That is, when the intake valve 3 is opened, a large intake negative pressure acts.
Is in the closed state, the intake air flows through the intake control valve 17, and the pressure becomes approximately atmospheric pressure. This is the same at the time of idling. Even when the intake control valve 17 is in the closed state, there is a gap enough to allow only the intake air for idling to flow, so that the intake air flows into approximately the atmospheric pressure. As described above, the gas pressure in the intake port before the intake valve 3 is opened is substantially the atmospheric pressure. Therefore, even if the intake valve 3 is opened early, burned gas does not flow into the intake port.
Since the opening timing of the intake valve 3 is advanced, the residual gas amount in the combustion chamber does not increase during idling. Therefore, the intake / exhaust overlap amount (θ I +
Even if θ E1 ) is set to a value as large as about 40 °, the residual gas does not increase and the combustion stability is not impaired.
また、バルブタイミング変更機構30を排気用カム軸6
に設け、吸気弁開タイミングを固定したので、吸気性能
の大幅な変動を防止し、吸排気オーバーラップ量の変化
に対する残留ガス量の応答性を確保できる。Further, the valve timing changing mechanism 30 is connected to the exhaust camshaft 6.
, The opening timing of the intake valve is fixed, so that a large change in the intake performance can be prevented, and the responsiveness of the residual gas amount to a change in the intake / exhaust overlap amount can be ensured.
第8図〜第10図は、吸排気オーバーラップ量がエンジ
ン性能に及ぼす影響を示すもので、吸排気オーバーラッ
プ量を大きくする程、既燃ガスの燃焼室内残留量が増加
して燃焼性が抑制されるので、エンジン回路数に拘らず
吸排気オーバーラップ量を大きくする程NOX濃度は低減
する。加えて、全開トルク、排出されるHC濃度及び燃費
に関しては、エンジン回転数の増加に応じて或いは負荷
の増加に応じて吸排気オーバーラップ量を大きくするこ
とが望ましい。しかし、低回転域や低負荷状態では、新
規合気量が少なく燃焼安定性が低く且つ吸入負圧が大き
く排気ガスの逆流量も増すので吸排気オーバーラップ量
を大きくする程燃焼安定性が低下する。FIGS. 8 to 10 show the effect of the intake and exhaust overlap amount on the engine performance. As the intake and exhaust overlap amount increases, the amount of burned gas remaining in the combustion chamber increases and the combustibility increases. since is suppressed, NO X concentrations higher the irrespective intake and exhaust amount of overlap of the number of engine circuit is reduced. In addition, regarding the full opening torque, the exhausted HC concentration, and the fuel efficiency, it is desirable to increase the intake / exhaust overlap amount in accordance with the increase in the engine speed or the load. However, in the low rotation range and low load conditions, the new aeration amount is small, the combustion stability is low, the suction negative pressure is large, and the exhaust gas backflow increases, so the combustion stability decreases as the intake / exhaust overlap amount increases. I do.
ここで、第5図のように、低回転域においては吸排気
オーバーラップ量を小さく設定するので、アイドル時の
アイドル安定性をも含めて燃焼安定性を確保することが
出来る。Here, as shown in FIG. 5, since the intake / exhaust overlap amount is set to be small in the low rotation speed range, combustion stability including idle stability during idling can be ensured.
中回転域においては吸排気オーバーラップ量を大きく
設定して全開トルク、NOX濃度、HC濃度及び燃費の改善
を図ることが出来る。Fully open torque is set larger the intake and exhaust overlap amount in the medium speed region, NO X concentration can improve the HC concentration and fuel consumption.
高回転域においては、低負荷状態のときにも燃焼安定
性は十分なので吸排気オーバーラップ量を大きく設定し
て全開トルク、NOX、HCなどの改善を図り、中高負荷状
態のときに吸排気オーバーラップ量を大きく設定して上
記低負荷状態と同様全開トルク、NOX、HCなどの改善を
図ることが出来る。ここで、エンジンEの吸気性能及び
掃気性能が高い場合には、第5図のように中高回転域の
高負荷状態のときに吸排気オーバーラップ量を大きく設
定してもよいが、吸気性能及び掃気性能が低い場合には
出力低下を防ぐ為中高回転域の高負荷状態のときに吸排
気オーバーラップ量を小さく設定することが望ましい。
しかし、高回転域のうちの少なくとも中負荷状態のとき
には内部EGR作用を最大限発揮させる為に吸排気オーバ
ーラップ量を最大に設定するものとする。In the high rotation region, aims to improve such a low intake and exhaust overlap amount set large to fully open the torque since the combustion stability sufficient even when the load state, NO X, HC, intake and exhaust during medium and high load conditions By setting the overlap amount large, it is possible to improve the full opening torque, NO X , HC and the like as in the low load state. Here, when the intake performance and the scavenging performance of the engine E are high, the intake / exhaust overlap amount may be set to be large when the engine E is in a high load state in a middle to high rotation range as shown in FIG. When the scavenging performance is low, it is desirable to set the intake / exhaust overlap amount small in a high load state in the middle and high rotation range to prevent the output from lowering.
However, at least at the time of a medium load state in the high rotation range, the intake / exhaust overlap amount is set to the maximum in order to maximize the internal EGR action.
尚、負荷の増大に応じて吸排気オーバーラップ量を大
きくすることが望ましいことから、第6図に示すように
オーバーラップ小領域とオーバーラップ大領域とを直線
Cで区分してもよく、或いは過給機15を作動させない非
過給領域(折線Dの内側の領域)をオーバーラップ小領
域とし、過給機15を作動させる過給領域(折線Dの外側
の領域)をオーバーラップ大領域としてもよい。即ち、
過給する場合には過給吸気による掃機作用が強化され、
残留ガス量が減少することから、過給領域で吸排気オー
バーラップ量を大きくすることは合理的である。Since it is desirable to increase the intake / exhaust overlap amount in accordance with the increase in the load, the overlap small region and the overlap large region may be divided by a straight line C as shown in FIG. The non-supercharged area where the supercharger 15 is not operated (the area inside the broken line D) is defined as a small overlap area, and the supercharged area where the supercharger 15 is operated (the area outside the broken line D) is defined as a large overlap area. Is also good. That is,
When supercharging, the sweeping action by supercharging intake is strengthened,
Since the residual gas amount is reduced, it is reasonable to increase the intake and exhaust overlap amount in the supercharging region.
〈第1別実施例〉 本実施例においては排気用カム軸6だけでなく吸気用
カム軸5にも前記バルブタイミング変更機構30、油路3
6、切換弁43及び切換ソレノイド31と同様のものが組込
まれ、排気弁4のバルブタイミングと吸気弁3のバルブ
タイミングが第11図に示すように切換え可能に構成さ
れ、これら吸気弁3と排気弁4のバルブタイミングの組
合せにより吸排気オーバーラップ量が「小」、「中」、
「大」の3通りに切換え得るように構成されている。<First Alternative Embodiment> In this embodiment, not only the exhaust camshaft 6 but also the intake camshaft 5 is provided with the valve timing changing mechanism 30 and the oil passage 3.
6. The same components as the switching valve 43 and the switching solenoid 31 are incorporated, and the valve timing of the exhaust valve 4 and the valve timing of the intake valve 3 can be switched as shown in FIG. Depending on the combination of the valve timing of the valve 4, the intake / exhaust overlap amount is "small", "medium",
It is configured to be able to switch to three types of “large”.
即ち、第11図において、例えばθI1≒20°、θI2≒30
°、θE1=10°、θE2≒30°に設定され、オーバーラッ
プ量「小」=(θI1+θE1)、オーバーラップ量「中」
=(θI2+θE1)又は(θI1+θE2)、オーバーラップ
量「大」=(θI2+θE2)と設定される。但し、第11図
のバルブタイミングで4通りの組合せとなるので、オー
バーラップ量を4段階に切換えることも可能である。That is, in FIG. 11, for example, θ I1 ≒ 20 °, θ I2 ≒ 30
°, θ E1 = 10 °, θ E2 ≒ 30 °, overlap amount “small” = (θ I1 + θ E1 ), overlap amount “medium”
= (Θ I2 + θ E1 ) or (θ I1 + θ E2 ), and the overlap amount “large” is set as (θ I2 + θ E2 ). However, since there are four combinations at the valve timing shown in FIG. 11, it is possible to switch the overlap amount to four stages.
第12図は吸排気オーバーラップ量「小」「中」「大」
に夫々対応するオーバーラップ小領域、オーバーラップ
中領域及びオーバーラップ大領域を示すもので、これは
ROMにマップの形で予め入力格納される。Fig. 12 shows the intake / exhaust overlap amount "small", "medium" and "large"
Shows an overlapping small area, a middle overlapping area, and a large overlapping area, respectively, corresponding to
It is input and stored in the ROM in advance in the form of a map.
尚、オーバーラップ中領域とオーバーラップ大領域を
直線Eで区分せずに、吸気性能・掃気性能が十分でない
エンジンなどでは高回転域の高負荷状態のときの出力低
下を防ぐ為に折線Fで区分することも考えられる。It should be noted that the overlapped area and the large overlap area are not separated by a straight line E, and in the case of an engine having insufficient intake performance and scavenging performance, a broken line F is used to prevent a decrease in output during a high load condition in a high rotation range. It is also possible to classify.
本実施例のように、吸排気オーバーラップ量を第12図
に示す領域毎に小中大の3通りに切換えるので、エンジ
ン性能を一段と向上させることが出来る。尚、上記以外
の構成については前記実施例と同様であるので、説明を
省略する。As in this embodiment, the intake / exhaust overlap amount is switched between small, medium and large for each area shown in FIG. 12, so that the engine performance can be further improved. Since the configuration other than the above is the same as that of the above-described embodiment, the description is omitted.
尚、オーバーラップ量「小」、「中」、「大」を夫々
40°、60°、80°などのように全体的に大きくすること
も有り得る。Note that the overlap amounts "small", "medium" and "large"
It could be as large as 40 °, 60 °, 80 °, etc.
〈第2別実施例〉 本実施例では、第13図に示すように、前記切換ソレノ
イド31と切換弁43とプラグ42とが取除かれ、排気用カム
軸6の端部側でオイル通路36の端部に臨むリリーフ弁体
51とこのリリーフ弁体51を開閉制御するリリーフ用リニ
アソレノイド52とからなるリリーフ弁50が設けられてい
る。リリーフ弁50が開弁されると、オイル通路36の油圧
の一部は枢支孔41の端部からドレン通路44へ流れるので
圧力室40の油圧が低下する。<Second Alternative Embodiment> In this embodiment, as shown in FIG. 13, the switching solenoid 31, the switching valve 43, and the plug 42 are removed, and the oil passage 36 is provided at the end of the exhaust camshaft 6. Relief valve facing the end of
A relief valve 50 including a relief solenoid 51 for controlling the opening and closing of the relief valve element 51 is provided. When the relief valve 50 is opened, part of the oil pressure in the oil passage 36 flows from the end of the pivot hole 41 to the drain passage 44, so that the oil pressure in the pressure chamber 40 decreases.
油圧供給路45はシリンダヘッドの枢支部A内に形成さ
れシリンダヘッド2のオイルギャラリに接続され、オイ
ルギャラリから加圧オイルが供給される。この油圧供給
路45は排気用カム軸の環状溝45aと通孔45bとでオイル通
路45に連通されている。The hydraulic pressure supply passage 45 is formed in the pivot portion A of the cylinder head, is connected to the oil gallery of the cylinder head 2, and is supplied with pressurized oil from the oil gallery. The oil pressure supply passage 45 communicates with the oil passage 45 through an annular groove 45a and a through hole 45b of the exhaust camshaft.
更に、オイルギャラリ内の油圧つまり圧力室40内の油
圧を検出する圧力センサ46が設けられ、圧力センサ46の
検出信号はコントロールユニット25へ供給され、コント
ロールユニット25からリニアソレノイド52へ駆動パルス
が出力され、これにより圧力室40内の油圧がオイルギャ
ラリ内油圧以下の範囲で自由に無段階にフィードバック
制御し得るようになっている。Further, a pressure sensor 46 for detecting the oil pressure in the oil gallery, that is, the oil pressure in the pressure chamber 40 is provided. A detection signal of the pressure sensor 46 is supplied to the control unit 25, and a drive pulse is output from the control unit 25 to the linear solenoid 52. As a result, the oil pressure in the pressure chamber 40 can be freely and continuously feedback-controlled within a range not more than the oil pressure in the oil gallery.
バルブタイミング変更機構30は前記実施例のものと基
本的に同様の構成であり、同一部材に同符号を付して説
明を省略するが、排気弁4のバルブタイミングの最大変
更幅は大きく設定されている。上記のように圧力室40内
の油圧を無段階的に制御することが出来るので、排気弁
6のバルブタイミングも無段階的に制御可能である。The valve timing changing mechanism 30 has basically the same configuration as that of the embodiment described above, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, but the maximum change width of the valve timing of the exhaust valve 4 is set to be large. ing. Since the oil pressure in the pressure chamber 40 can be controlled steplessly as described above, the valve timing of the exhaust valve 6 can also be controlled steplessly.
更に、第14図に示すように吸排気オーバーラップ量
は、エンジン回転数が大きくなるのに応じて増加するよ
うにまた中負荷域では小負荷及び高負荷域よりも大きく
なるように設定され、それがROMに全運転領域を数10の
小領域に区分したマップの形で予め入力格納される。
尚、第14図の複数の曲線は、夫々吸排気オーバーラップ
量が等しい等オーバーラップ量線を示すものである。Further, as shown in FIG. 14, the intake / exhaust overlap amount is set so as to increase as the engine speed increases, and to be larger in the medium load region than in the small load and high load regions. It is input and stored in the ROM in advance in the form of a map in which the entire operation area is divided into several tens of small areas.
Note that the plurality of curves in FIG. 14 show equal overlap amount lines in which the intake and exhaust overlap amounts are equal.
従って、エンジンEの運転状態を求め、その運転状態
に応じた吸排気オーバーラップ量をマップから読込み、
その吸排気オーバーラップ量となるように圧力センサ46
とリニアソレノイド52を介して圧力室40の油圧を制御す
るようになっている。Therefore, the operating state of the engine E is obtained, and the intake / exhaust overlap amount corresponding to the operating state is read from the map,
The pressure sensor 46 is set so that the intake and exhaust overlap amount
The pressure in the pressure chamber 40 is controlled via the linear solenoid 52 and the linear solenoid 52.
本実施例のように、エンジン回転数が大きくなるのに
応じて吸排気オーバーラップ量を大きく設定することに
より、運転状態の全域に亙ってNOX低減、HC低減、燃費
の改善及びトルク特性の改善などを図ることが可能とな
る。但し、高負荷域における出力低下を防止しようとす
る場合には、高負荷域での吸排気オーバーラップ量に制
限を加えることも有り得る。As in this embodiment, by setting a large intake and exhaust overlap amount in response to the engine rotational speed is increased, NO X reduction over the entire operating conditions, HC reduction, improvement and torque characteristics of the fuel Can be improved. However, in order to prevent a decrease in output in a high-load region, a limit may be imposed on the intake / exhaust overlap amount in the high-load region.
尚、エンジン回転数が低いときに供給油圧が低いこと
に鑑み、ピストン34の受圧面積を大きくするとか、油圧
蓄圧用アキュムレータを設けて低油圧のとき油圧をバッ
クアップするなどの対策を講じてもよい。或いは、小型
の電動オイルポンプを設け、オイルギャラリからではな
くこの電動オイルポンプから圧力室40に所定の圧力の油
圧を供給するようにしてもよい。In consideration of the fact that the supply oil pressure is low when the engine speed is low, measures such as increasing the pressure receiving area of the piston 34 or providing an oil pressure accumulator to back up the oil pressure when the oil pressure is low may be taken. . Alternatively, a small-sized electric oil pump may be provided, and a predetermined oil pressure may be supplied to the pressure chamber 40 from the electric oil pump instead of the oil gallery.
尚、上記実施例のバルブタイミング変更機構に代え
て、特開平1−247724号に記載のような機構のバルブタ
イミング変更機構或いはその他既存のバルブタイミング
変更機構を用いてもよい。Instead of the valve timing changing mechanism of the above embodiment, a valve timing changing mechanism of the mechanism described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-247724 or another existing valve timing changing mechanism may be used.
尚、上記実施例では過給機付きエンジンについて説明
したが、過給機を備えていない自然吸気式エンジンにも
本発明を適用し得ることは言うまでもない。Although the above embodiment has been described with reference to an engine with a supercharger, it goes without saying that the present invention can be applied to a naturally-aspirated engine without a supercharger.
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図はエンジン
とその吸排気制御装置の全体構成図、第2図はバルブタ
イミング変更機構の断面図、第3図は切換弁の断面図、
第4図はバルブタイミングの説明図、第5図及び第6図
は夫々オーバーラップ大小の領域の説明図、第7図は各
吸気ポート内ガス圧のタイムチャート、第8図は全開ト
ルクの線図、第9図は負荷一定の場合のNOX濃度及びHC
濃度の線図、第10図は回転数一定の場合のNOX濃度及びH
C濃度の線図、第11図は第1別実施例に係るバルブタイ
ミングの説明図、第12図は第1別実施例に係るオーバー
ラップ大中小の領域の説明図、第13図は第2別実施例に
係る第2図相当図、第14図は第2別実施例に係るオーバ
ーラップ変化領域の説明図である。 3……吸気弁、4……排気弁、12……独立吸気通路、17
……吸気制御弁、19……アクチュエータ、25……コント
ロールユニット、29……クランク角センサ、30……バル
ブタイミング変更機構、31……切換ソレノイド。1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine and its intake / exhaust control device, FIG. 2 is a sectional view of a valve timing changing mechanism, FIG. 3 is a sectional view of a switching valve,
FIG. 4 is an explanatory diagram of valve timing, FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams of areas of large and small overlap, respectively, FIG. 7 is a time chart of gas pressure in each intake port, and FIG. Figure, FIG. 9 is the case of constant load NO X concentration and HC
Diagram of concentration, Fig. 10 in the case of a constant rotational speed NO X concentration and H
Diagram of C concentration, FIG. 11 is an explanatory diagram of valve timing according to the first alternative embodiment, FIG. 12 is an explanatory diagram of an overlap large, medium and small area according to the first alternative embodiment, and FIG. FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 2 according to another embodiment, and FIG. 14 is an explanatory diagram of an overlap change region according to the second embodiment. 3 ... intake valve, 4 ... exhaust valve, 12 ... independent intake passage, 17
... intake control valve, 19 ... actuator, 25 ... control unit, 29 ... crank angle sensor, 30 ... valve timing change mechanism, 31 ... switching solenoid.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−23827(JP,A) 特開 昭62−294719(JP,A) 特開 平1−224416(JP,A) 特開 平3−138443(JP,A) 特開 昭63−195325(JP,A) 特開 昭62−191636(JP,A) 特開 平2−119641(JP,A) 特開 平3−179131(JP,A) 実開 昭62−76237(JP,U) 実開 昭62−28033(JP,U)Continuation of front page (56) References JP-A-61-23827 (JP, A) JP-A-62-294719 (JP, A) JP-A-1-224416 (JP, A) JP-A-3-138443 (JP) JP-A-63-195325 (JP, A) JP-A-62-191636 (JP, A) JP-A-2-1199641 (JP, A) JP-A-3-179131 (JP, A) 62-76237 (JP, U) Actually open 62-28033 (JP, U)
Claims (3)
態のときに閉制御される吸気制御弁を備えたエンジンに
おいて、 排気弁のバルブタイミングを変更可能な可変バルブタイ
ミング機構と、 エンジンの回転数と負荷とを検出する運転状態検出手段
と、 上記運転状態検出手段の出力を受け、少なくとも高回転
域における中負荷状態のときに吸排気オーバーラップ量
が最大となるように可変バルブタイミング機構を制御す
る制御手段とを備え、 吸排気オーバーラップ量を最小にしたアイドル状態にお
いて吸気弁開から上死点までのクランク角が上死点から
排気弁閉までのクランク角よりも少なくとも10°以上大
きくなるようにバルブタイミングが設定されていること
を特徴とするエンジンの吸排気制御装置。1. An engine provided with an intake control valve provided in each cylinder independent intake passage and controlled to be closed when idling, a variable valve timing mechanism capable of changing a valve timing of an exhaust valve, and an engine speed. Operating state detecting means for detecting the load and the load, and receiving the output of the operating state detecting means, and controlling the variable valve timing mechanism so that the intake and exhaust overlap amount is maximized at least in a medium load state in a high speed range. In the idle state where the intake and exhaust overlap amount is minimized, the crank angle from the intake valve opening to the top dead center is at least 10 ° larger than the crank angle from the top dead center to the exhaust valve closing An intake and exhaust control device for an engine, wherein the valve timing is set as described above.
用カムシャフトの一端において排気弁用カムシャフトの
位相を変えるように構成されたことを特徴とする請求項
1に記載のエンジンの吸排気制御装置。2. The intake / exhaust control of an engine according to claim 1, wherein the variable valve timing mechanism is configured to change a phase of the exhaust valve camshaft at one end of the exhaust valve camshaft. apparatus.
用カムシャフトの位相を連続的に変え得るように構成さ
れたことを特徴とする請求項2に記載のエンジンの吸排
気制御装置。3. The intake / exhaust control device for an engine according to claim 2, wherein the variable valve timing mechanism is configured to be able to continuously change the phase of an exhaust valve camshaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1336867A JP2741267B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Engine intake and exhaust control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1336867A JP2741267B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Engine intake and exhaust control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03199633A JPH03199633A (en) | 1991-08-30 |
JP2741267B2 true JP2741267B2 (en) | 1998-04-15 |
Family
ID=18303382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1336867A Expired - Lifetime JP2741267B2 (en) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | Engine intake and exhaust control device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2741267B2 (en) |
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JP2001355462A (en) * | 2000-06-09 | 2001-12-26 | Denso Corp | Variable valve timing control device for internal combustion engine |
JP2006077680A (en) | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Toyota Motor Corp | Variable valve system for internal combustion engine |
KR102394549B1 (en) * | 2016-12-09 | 2022-05-04 | 현대자동차 주식회사 | Method and apparatus for diagnosing engine system |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP1336867A patent/JP2741267B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH03199633A (en) | 1991-08-30 |
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