JP5227265B2 - 排気過給機を備える内燃機関 - Google Patents
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Description
また、内燃機関が、吸気弁の閉時期を機関運転状態(例えば、機関回転速度および機関負荷に基づいて特定される運転状態)に応じて変更可能な可変バルブタイミング装置を備え、可変バルブタイミング装置が、台形状のリフト曲線を規定する吸気カムを備えるものも知られている(例えば、特許文献2)。
また、幾何圧縮比を大きく設定した内燃機関において、ノッキング抑制対策として、吸気弁の閉弁開始時(吸気の実質的な圧縮開始時)の燃焼室の容積と圧縮上死点での燃焼室の容積との比である有効圧縮比を小さくするために吸気弁の閉時期を遅角させる場合、台形状のリフト曲線を有する吸気カムを使用することにより、吸気弁のリフト量が比較的大きい状態での開弁期間が大きくなることで、吸気弁の絞りによるポンプ損失を減少できると共に充填効率を増加させることができる。その一方、吸気カムのリフト曲線においてリフト量が増加するリフト量増加領域で、吸気カムと吸気弁との間に介在して吸気カムに当接するカムフォロア(例えば、ロッカアーム)が吸気カムから一時的に離れて吸気弁の開弁状態が吸気カムに追従しないバルブジャンプが発生した場合、吸気カムにおいて台形状のリフト曲線の上底に相当する部分(以下、「カム山頂部」という。)において、バルブジャンプにより吸気カムに追従しなくなったカムフォロアおよび吸気弁が前記カム山頂部に衝突した後に跳ね返るバルブバウンスが発生する。そして、このバルブバウンスは、リフト量に影響を与えるため、吸気カムによる吸気弁のリフト量精度を低下させる。
これによれば、過給圧制御装置は、内燃機関の低速回転高負荷時および高速回転高負荷時に、過給圧を、吸気時平均圧力が排気時平均圧力よりも大きくなる状態(以下、「正のポンプ仕事」という。)が得られる設定過給圧に制御するので、内燃機関が発生した熱エネルギのうちで排気ガスが有する熱エネルギが排気過給機により回収されて正のポンプ仕事に変換される。また、可変バルブタイミング装置は、内燃機関の低速回転高負荷時および高速回転高負荷時に、吸気弁の開時期を所定開時期又は最大遅角開時期まで最大進角開時期よりも遅角するとともに、吸気弁の閉時期を所定閉時期または最大遅角閉時期まで最大進角閉時期よりも遅角することから、高負荷時に有効圧縮比を小さくできるので、幾何圧縮比を増加させたとしても、ノッキングの発生を抑制できる。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記可変バルブタイミング装置(M)は、前記機関運転状態が低速回転高負荷であるとき前記閉時期(Ic)を前記最大遅角閉時期(Irc)にするものである。
これによれば、内燃機関の高速回転高負荷時に比べて機関回転速度が小さいためにノッキングが発生し易い低速回転高負荷時に、可変バルブタイミング装置は、吸気弁の閉時期を最大遅角閉時期まで遅角することから、有効圧縮比を最小にできるので、幾何圧縮比を大きく増加させたとしても、ノッキングの発生を抑制できる。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の内燃機関において、前記可変バルブタイミング装置(M)は、前記機関運転状態が低負荷であるとき、前記閉時期(Ic)を前記最大進角閉時期(Iac)にし、前記閉時期(Ic)が前記最大進角閉時期(Iac)であるとき、吸気下死点での前記吸気弁(9)のリフト量(L)は、前記吸気弁(9)の最大リフト量(Lm)の1/2以上であるものである。
これによれば、内燃機関の低負荷時に、可変バルブタイミング装置は吸気弁の閉時期を最大進角閉時期にするので、開弁状態の吸気弁を通じての吸入空気の吹き返しが高負荷時に比べて減少して、充填効率が向上する。また、吸気弁が最大進角閉時期で閉弁するとき、吸気下死点での吸気弁のリフト量は最大リフト量の1/2以上であるので、吸気弁の閉時期が最大進角閉時期であるときにも比較的大きな遅角量での吸気弁の遅閉じのミラーサイクルを実現できる。
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項記載の内燃機関において、前記可変バルブタイミング装置(M)は、前記吸気弁(9)を開閉駆動すると共に前記吸気弁(9)のリフト曲線(C)を規定する吸気カム(23)を備え、前記リフト曲線(C)は、前記吸気弁(9)のリフト量(L)が最大リフト量(Lm)となる最大リフト点(Cm)に対して、前記リフト量(L)が開弁開始点(Co)から前記最大リフト点(Cm)に達するまで連続して増加するリフト量増加領域(Ca)と、前記リフト量(L)が前記最大リフト点(Cm)から閉弁開始点(Cc)まで連続して減少するリフト量減少領域(Cb)とを有し、前記リフト量減少領域(Cb)は、前記リフト量増加領域(Ca)での前記最大リフト点(Cm)と前記閉弁開始点(Cc)とを通る仮想直線(S)に対して前記リフト量(L)が大きい側に位置する減少開始側領域(Cbs)を有し、前記減少開始側領域(Cbs)は、前記仮想直線(S)からの距離が最大になる境界部(Cb3)を境に、前記最大リフト点(Cm)側の小減少領域(Cb1)と、前記閉弁開始点(Cc)側の大減少領域(Cb2)とに分けられ、前記小減少領域(Cb1)および前記境界部(Cb3)でのリフト量減少率は、前記大減少領域(Cb2)でのリフト量減少率よりも小さく、前記小減少領域(Cb1)および前記境界部(Cb3)に渡る前記吸気カム(23)の回転角範囲(A1)は、前記大減少領域(Cb2)での前記吸気カム(23)の回転角範囲(A2)よりも大きいものである。
これによれば、リフト曲線のリフト量減少領域において小減少領域および境界部に渡る回転角範囲が大減少領域での回転角範囲よりも大きいことにより充填効率が高められる吸気カムにおいて、リフト曲線のリフト量増加領域で、吸気弁のバルブジャンプが発生して、バルブジャンプにより吸気カムに一時的に追従しなくなった吸気弁がリフト曲線の小減少領域で吸気カムに復帰したとき、吸気カムは吸気弁のリフト量を減少させる状態にあるので、リフト量を減少させない状態の吸気カムに復帰する場合に比べて、復帰時の吸気弁に対する衝撃力が低減する。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の内燃機関において、前記閉時期(Ic)が前記最大進角閉時期(Iac)であるときに前記境界部(Cb3)となる時期(Iab)は、前記閉時期(Ic)が前記最大遅角閉時期(Irc)であるときに前記境界部(Cb3)となる時期(Irb)よりも吸気下死点に近いものである。
これによれば、吸気弁の閉時期が最大進角閉時期であるとき、吸気弁のリフト量が減少するリフト量減少領域において、リフト量減少率が小さい小減少領域の終了点を規定する境界部が吸気下死点に比較的近い時期にあるので、比較的大きな遅角量での吸気弁の遅閉じのミラーサイクルを実現できる。
請求項2記載の事項によれば、内燃機関の低速回転高負荷時に、吸気弁の閉時期を最大限まで遅角することにより有効圧縮比を最小にできるので、幾何圧縮比を増加させたときにもノッキングの発生を抑制できる。この結果、ノッキングの発生を抑制しながら、幾何圧縮比を最大限増加させて熱効率を向上できるので、燃費性能が向上する。
請求項3記載の事項によれば、内燃機関の低負荷時に、吸気弁の閉時期が高負荷時に比べて進角して最大限まで進角するので、吹き返しの減少により充填効率が向上すること、および、低負荷時にも、吸気下死点に対して吸気弁の遅閉じの遅角量が大きいミラーサイクルにより、熱効率を向上できるので、燃費性能が向上する。
請求項4記載の事項によれば、リフト量減少領域において小減少領域および境界部に渡る回転角範囲が大減少領域での回転角範囲よりも大きい吸気カムにおいて、リフト量増加領域でバルブジャンプが発生したとき、吸気弁が小減少領域において吸気カムに復帰したときの衝撃力が低減して、バルブバウンスが抑制されるので、吸気カムによる吸気弁のリフト量精度を向上できる。
請求項5記載の事項によれば、吸気弁の閉時期が最大進角閉時期であるときにも、吸気下死点に対して吸気弁の遅閉じの遅角量が大きいミラーサイクルにより、熱効率を向上できるので、燃費性能が向上する。
図1,図2を参照すると、本発明が適用された内燃機関(以下、「内燃機関」という。)は、1以上のシリンダ1a、この実施形態では複数としての4つのシリンダ1aと、各シリンダ1aに摺動可能に嵌合するピストン4と、各ピストン4にコンロッドを介して連結されたクランク軸5とを備える多気筒内燃機関であり、使用対象としての車両に、その動力源として使用される。
シリンダ1a毎に、シリンダ軸線方向でピストン4とシリンダヘッド2との間には、シリンダ1aとピストン4とシリンダヘッド2とにより燃焼室6が形成される。
シリンダヘッド2には、シリンダ1a毎(または、燃焼室6毎)に、燃焼室6に開口する1対の吸気口7aを有する吸気ポート7および1対の排気口8aを有する排気ポート8と、1対の吸気口7aおよび1対の排気口8aをそれぞれ開閉する1対の吸気弁9および1対の排気弁10と、燃焼室6に臨む点火栓11とが設けられる。
なお、実施形態において、上下方向はシリンダ軸線Yに平行な方向(すなわちシリンダ軸線方向)であるとし、上方は、上下方向において、クランク軸5の回転中心線に対して燃焼室6が位置する方向であるとする。
吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程(図6参照)の4ストロークを1サイクルとする内燃機関の幾何圧縮比は、同じ排気量の自然吸気式内燃機関の幾何圧縮比に対して、例えば同じ値に設定されているが、より大きな値に設定されてもよい。
ピストン4は、燃焼室6内の燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動をし、シリンダブロック1の下部に回転可能に支持されたクランク軸5を回転駆動する。
回転駆動部材28は、例えば、クランク軸5の動力を各カム軸21,22に伝達する巻掛け伝動装置から構成されて、各カム軸21,22をクランク軸5の1/2の回転速度で回転駆動する。
例えば、バルブタイミング制御部材30は、内燃機関が備える潤滑用のオイルポンプ14から吐出されたオイルの一部を作動油とする油圧式アクチュエータであり、図2にその一部が示されるように、互いに相対回転可能な第1,第2回転体31,32を備える。そして、回転駆動部材28により回転駆動されて一体に回転する第1回転体31と、吸気カム軸21(したがって吸気カム23)と一体に回転する第2回転体32とにより形成される進角用油圧室33および遅角用油圧室34に対する作動油の供給・排出が、運転制御装置60により内燃機関の機関運転状態に応じて制御される油圧制御弁15(図1参照)で制御されて、両回転体31,32が相対回転することによりクランク軸5に対する吸気カム23の位相(したがって、吸気弁9の開閉時期I(図3参照))が変更され、また各油圧室33,34に対する作動油の給排が行われることなく作動油が各油圧室33,34内に閉じこめられることにより両回転体31,32が相対回転することなく一体に回転して、クランク軸5に対する吸気カム23の位相(したがって、吸気弁9の開閉時期I(図3参照))が保持される。
一方、クランク軸5に対する排気カム24の位相(したがって、排気弁10の開時期Eoおよび閉時期Ecからなる開閉時期E(図3参照))は、この実施形態では、機関運転状態の変化に依存することなく同一に維持される。
そして、回転駆動部材28、バルブタイミング制御部材30、吸気カム軸21および吸気カム23は、運転制御装置60により制御されることで、機関運転状態に応じて、クランク軸5に対する吸気カム23の位相、したがって吸気弁9の開閉時期Iを変更可能に制御する可変バルブタイミング装置Mを構成する。
台形に似た曲線であるリフト曲線Cは、吸気弁9のリフト量Lが最大リフト時期Imで最大リフト量Lmとなる最大リフト点Cmに対して、開時期Ioでの開弁開始点Co(リフト量Lは0(ゼロ)である。)から最大リフト点Cmに達するまで吸気カム23の回転につれて連続してリフト量Lが増加するリフト量増加領域Caと、最大リフト点Cmから閉時期Icでの閉弁開始点Cc(リフト量Lは0(ゼロ)である。)までリフト量Lが吸気カム23の回転につれて連続して減少するリフト量減少領域Cbとを有する。
減少開始側領域Cbsは、仮想直線Sに直交する方向での仮想直線Sからの距離が最大になる境界部Cb3を境に分けられた最大リフト点Cm側の小減少領域Cb1と、閉弁開始点Cc側の大減少領域Cb2とを有する。また、境界部Cb3において、吸気弁9のリフト量Lは、境界時期Ibで境界リフト量Lbになる。
小減少領域Cb1は、リフト量増加領域Caにおいてリフト量Lの増加時に、吸気ロッカアーム25が吸気カム23から離れて、吸気弁9および吸気ロッカアーム25(図2参照)が吸気カム23に追従しなくなるバルブジャンプが発生したとき、吸気カム23に一時的に追従しなくなった吸気弁9および吸気ロッカアーム25がこの小減少領域Cb1において吸気カム23に復帰した際、すなわち吸気ロッカアーム25が吸気カム23に再度当接した際に発生するバルブバウンスを抑制するための部分であり、バルブジャンプをした吸気弁9および吸気ロッカアーム25と吸気カム23との当接時の衝撃を緩和する衝撃緩和領域を構成し、そのリフト量減少率は、バルブバウンスを抑制する観点から、実験などに基づいて設定される。
なお、この実施形態において、小減少領域Cb1は、リフト量減少率が吸気カム23の回転につれて漸増する曲線であるが、別の例として、小減少領域Cb1のほぼ全体が直線であってもよく、当該直線の部分では、吸気カム23の回転に対して一定のリフト量減少率となる。
吸気弁9(図2参照)は、最大進角時期Iaにおいて、最大進角開時期Iaoで開弁を開始し、吸気下死点よりも遅角した最大進角閉時期Iacで閉弁を開始し、また最大遅角時期Irにおいて、最大遅角開時期Iroで開弁を開始し、吸気下死点および最大進角閉時期Iacよりも遅角した最大遅角閉時期Ircで閉弁を開始する。
また、閉時期Icが、最大進角閉時期Iacよりも遅角していると共に最大遅角閉時期Ircよりも進角した時期である所定閉時期Ipcにあるとき、境界時期Ibは、所定閉時期Ipcに応じて、吸気下死点よりも遅角した遅角側時期と、吸気下死点よりも進角した進角側時期との間に位置する。図3には、所定閉時期Ipcの一例として、境界時期Ibが前記遅角側時期Iprとなるときのリフト曲線Cが二点鎖線で示されている。
排気ターボ過給機40に設けられた1以上の、ここでは複数の可変ベーン51は、排気通路13aにおいてタービン42への排気ガスの入口通路に揺動可能に配置される。アクチュエータ52は、運転制御装置60により機関運転状態に応じて制御されて、可変ベーン51の作動位置を制御することで、前記入口通路の通路面積を変更して、排気ガスの流速を変更し、その結果、タービン42の回転速度が制御されて、過給圧が制御される。
電子制御ユニット61は、入出力インターフェース、中央演算処理装置、制御プログラムおよびマップなどが記憶された記憶装置を備えるコンピュータから構成される。
電子制御ユニット61は、機関状態検出手段62により検出された機関状態に応じて、バルブタイミング制御部材30に対して吸排される作動油を制御する油圧制御弁15を制御することにより可変バルブタイミング装置Mを制御し、同様に、アクチュエータ52を制御することにより過給圧制御装置50を制御する。
図5に示されるように、機関運転状態が、機関回転速度Nに関して、アイドル回転速度Niと最大回転速度との間で、境界回転速度Nbを境に、アイドル回転速度Niよりも大きく境界回転速度Nb以下の低速回転と境界回転速度Nbを超える高速回転とに二分され、機関負荷Dに関して、アイドルDiと最大負荷Dmとの間で、境界負荷Dbを境にアイドルよりも大きく境界負荷Db以下の低負荷と境界負荷Dbを超える高負荷とに二分されるとする。
一例として、境界回転速度Nbは、アイドル回転速度Niから前記最大回転速度までの回転速度範囲を、ほぼ二等分する機関回転速度Nまたはほぼ三等分するときの低速側の機関回転速度Nであり、境界負荷DbはアイドルDiから最大負荷Dmまでの負荷範囲をほぼ二等分する機関負荷Dである。しかしながら、境界回転速度Nbは前記ほぼ二等分またはほぼ三等分するときの機関回転速度N以外の機関回転速度Nであってもよく、境界負荷Dbは前記ほぼ二等分する機関負荷D以外の機関負荷Dであってもよい。
過給圧制御装置50は、過給圧検出手段65により検出される実際の過給圧が、機関回転速度検出手段63およびアクセル操作量検出手段64によりそれぞれ検出された機関回転速度Nおよび機関負荷Dに対応して前記過給圧マップで得られる前記設定過給圧になるように、可変ベーン51の作動位置を制御して、過給圧をフィードバック制御する。
過給圧制御装置50により過給圧が前記設定過給圧に制御されて、正のポンプ仕事(すなわち、吸気時平均圧力Piが排気時平均圧力Peよりも大きくなる状態)が得られることにより、熱効率が向上する。
バルブタイミング制御部材30により、吸気弁9の開閉時期Iが最大進角時期Iaになり、有効圧縮比が増加して、開弁状態にある吸気弁9を通じての吸気ポート7への吸気の吹き返しが減少するため、充填効率が向上する。また、開時期Ioが最大進角開時期Iaoになることから、バルブオーバラップ期間が最大になるので、燃焼室6内に残留する排気ガス量である内部EGR量が増加して、燃焼室6内の混合気が加熱されて燃焼性が向上する。
過給圧制御装置50による過給圧制御での正のポンプ仕事により熱効率が向上する。
バルブタイミング制御部材30により、開閉時期Iは最大遅角時期Irになる。このため、閉時期Icが最大遅角閉時期Ircとなって、幾何圧縮比を増加させたことにより熱効率を向上できる一方で、有効圧縮比が減少するので、幾何圧縮比の増加にも拘わらずノッキングの発生が抑制される。
過給圧制御装置50による過給圧制御での正のポンプ仕事により熱効率が向上する。
バルブタイミング制御部材30により、閉時期Icが、最大進角閉時期Iacよりも遅角していると共に最大遅角閉時期Ircよりも進角した所定閉時期Ipcとなる。このため、閉時期Icが最大進角閉時期Iacよりも遅角していて有効圧縮比が減少するので、幾何圧縮比の増加にも拘わらずノッキングの発生が抑制される一方、閉時期Icが最大遅角閉時期Ircであるときに比べて有効圧縮比が増加して吸気ポート7への吸気の吹き返しが減少するため充填効率が向上し、またバルブオーバラップ期間の増加による内部EGR量の増加により、燃焼室6内の混合気が加熱されることで燃焼性が向上する。
ここで、所定閉時期Ipcは、機関負荷Dが小さくなるほど進角させることや、ノッキングセンサが設けられる場合に当該ノッキングセンサによりノッキングが検出されない範囲で進角させることができる。
内燃機関の機関運転状態が低速回転高負荷および高速回転高負荷であるとき、過給圧制御装置50は、過給圧を、吸気時平均圧力Piが排気時平均圧力Peよりも高くなる前記設定過給圧に制御し、かつ、可変バルブタイミング装置Mは、吸気弁9の閉時期Icを、高速回転高負荷には最大進角閉時期Iacよりも遅角した所定閉時期Ipcにし、低速回転高負荷には最大遅角閉時期Ircにする。
この構造により、内燃機関の高負荷時に、過給圧制御装置50は、過給圧を、正のポンプ仕事が得られる前記設定過給圧に制御するので、内燃機関が発生した熱エネルギのうちで排気ガスが有する熱エネルギが排気ターボ過給機40により回収されて正のポンプ仕事に変換される。同時に、可変バルブタイミング装置Mは、閉時期Icを所定閉時期Ipcまたは最大遅角閉時期Ircまで最大進角閉時期Iacよりも遅角することから、高負荷時に有効圧縮比を小さくできるので、幾何圧縮比を増加させたとしても、ノッキングの発生を抑制できる。
このように、内燃機関の高負荷時には、排気ガスが有する熱エネルギ(排熱)が排気過給機で回収されて正のポンプ仕事に変換され、しかも、吸気弁9の閉時期Icを最大進角閉時期Iacよりも遅角することにより有効圧縮比を小さくできるので、幾何圧縮比を増加させたときにもノッキングの発生を抑制できる。この結果、ノッキングの発生を抑制しながら、正のポンプ仕事および幾何圧縮比の増加による熱効率の向上により、またミラーサイクルによる熱効率の向上により、さらにノッキング抑制のための燃料冷却が不要となることにより、燃費性能が向上する。
この構造により、内燃機関の低負荷時に、可変バルブタイミング装置Mは閉時期Icを最大進角閉時期Iacにするので、開弁状態の吸気弁9を通じての吸気の吹き返しが高負荷時に比べて減少して、充填効率が向上する。また、吸気弁9が最大進角閉時期Iacで閉弁するとき、吸気下死点での吸気弁9のリフト量Lは最大リフト量Lmの1/2以上であるので、閉時期Icが最大進角閉時期Iacであるときにも比較的大きな遅角量での吸気弁9の遅閉じのミラーサイクルを実現できる。
この効果、低負荷時には、閉時期Icが高負荷時に比べて進角して最大限まで進角するので、吹き返しの減少により充填効率が向上すること、および、低負荷時にも、吸気下死点に対して吸気弁9の遅閉じの遅角量が大きいミラーサイクルにより、熱効率を向上できるので、燃費性能が向上する。
この結果、吸気弁9の閉時期Icが最大進角閉時期Iacであるときにも、吸気下死点に対して吸気弁9の遅閉じの遅角量が大きいミラーサイクルにより、熱効率を向上できるので、燃費性能が向上する。
最大遅角閉時期Ircでの遅角量が大きい場合や、自然吸気式内燃機関の幾何圧縮比に対する増加量が比較的小さい場合や、ノッキングセンサが設けられる場合などにおいては、内燃機関の低速回転高負荷時に、吸気弁9の閉時期Icが所定閉時期Ipcに設定されてもよい。また、内燃機関の高速回転高負荷時に、吸気弁9の閉時期Icが最大遅角閉時期Ircに設定されてもよい。
可変バルブタイミング装置は、油圧駆動の代わりに、電磁気的に駆動されるバルブタイミング制御部材を備えるものであってもよい。
可変バルブタイミング装置は、吸気弁9の閉時期Icのみを変更可能であり、開時期Ioを変更しない、または吸気開弁期間Aiが変更可能な装置であってもよい。例えば、可変バルブタイミング装置は、吸気弁9の閉時期Icが異なる複数の吸気カムを備え、当該複数の吸気カムが択一的に吸気弁9を駆動する機構を備えるものであってもく、さらにその場合には、内燃機関は吸気カムおよび排気カムが設けられた1つのカム軸を備えるものでもよい。また、吸気弁9の開閉時期Iにおいて少なくとも閉時期Icは段階的に変更されてもよい。
吸気カムのリフト曲線は、リフト量増加領域とリフト量減少領域との間に、リフト量増加領域でバルブジャンプが発生したときに吸気弁および吸気カムフォロアが再度当接することがない範囲で、リフト量増加領域に連なると共に最大リフト量が所定期間維持される直線状の最大リフト領域を有していてもよい。
吸気カム軸は、クランク軸により回転駆動されることなく、クランク軸の回転位置と関連して作動するアクチュエータ(例えば、電動機)により回転駆動されてもよい。
吸気カムは、360°以下の回転角度の範囲で回転して往復運動する揺動カムであってもよい
排気過給機は、排気ターボ過給機40以外に、例えば容積型圧縮機であってもよく、排気エネルギを利用して過給を行う構造の過給機であればよい。
過給圧制御部材は、可変ベーン51の代わりに、タービン42に流入する排気ガスの流量を制御する流量制御弁(例えば排気バイパス弁)であってもよい。
内燃機関の使用対象は、車両以外に、鉛直方向を指向するクランク軸5を備える船外機等の船舶推進装置、または発電装置などであってもよい。
内燃機関は、前記実施形態では火花点火式のものであったが、圧縮点火式のものであってもよい。
7…吸気ポート
9…吸気弁
20…動弁装置
23…吸気カム
30…バルブタイミング制御部材
40…排気ターボ過給機
50…過給圧制御装置
60…運転制御装置、
M…可変バルブタイミング装置
I…開閉時期
Ia…最大進角時期
Ir…最大遅角時期
Io,Iao,Iro…開時期
Ic,Iac,Irc…閉時期
C…リフト曲線
L…リフト量
Lm…最大リフト量
Lb…境界リフト量
S…仮想直線
Ipc…所定閉時期
Pi…吸気時平均圧力
Pe…排気時平均圧力
Claims (5)
- 燃焼室に開口する吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉する吸気弁および排気弁と、排気ガスを利用して吸入空気を加圧する排気過給機と、前記吸気弁の開時期および閉時期を最大進角閉時期と最大遅角閉時期との間で機関運転状態に応じて制御する可変バルブタイミング装置を備える動弁装置と、過給圧を前記機関運転状態に応じて制御する過給圧制御装置とを備える内燃機関において、
前記機関運転状態が低速回転高負荷および高速回転高負荷であるとき、前記過給圧制御装置は、前記過給圧を、吸気行程での前記燃焼室内の吸気時平均圧力が排気行程での前記燃焼室内の排気時平均圧力よりも高くなる設定過給圧に制御し、かつ、前記可変バルブタイミング装置は、前記開時期を、前記機関運転状態が低負荷であるときの前記吸気弁の開時期よりも遅角側であって前記最大進角開時期よりも遅角した所定開時期または前記最大遅角開時期にするとともに、前記閉時期を、前記最大進角閉時期よりも遅角した所定閉時期または前記最大遅角閉時期にすることを特徴とする内燃機関。 - 前記可変バルブタイミング装置は、前記機関運転状態が低速回転高負荷であるとき前記閉時期を前記最大遅角閉時期にすることを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
- 前記可変バルブタイミング装置は、前記機関運転状態が低負荷であるとき、前記閉時期を前記最大進角閉時期にし、
前記閉時期が前記最大進角閉時期であるとき、吸気下死点での前記吸気弁のリフト量は、前記吸気弁の最大リフト量の1/2以上であることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関。 - 前記可変バルブタイミング装置は、前記吸気弁を開閉駆動すると共に前記吸気弁のリフト曲線を規定する吸気カムを備え、
前記リフト曲線は、前記吸気弁のリフト量が最大リフト量となる最大リフト点に対して、前記リフト量が開弁開始点から前記最大リフト点に達するまで連続して増加するリフト量増加領域と、前記リフト量が前記最大リフト点から閉弁開始点まで連続して減少するリフト量減少領域とを有し、
前記リフト量減少領域は、前記リフト量増加領域での前記最大リフト点と前記閉弁開始点とを通る仮想直線に対して前記リフト量が大きい側に位置する減少開始側領域を有し、
前記減少開始側領域は、前記仮想直線からの距離が最大になる境界部を境に、前記最大リフト点側の小減少領域と、前記閉弁開始点側の大減少領域とに分けられ、
前記小減少領域および前記境界部でのリフト量減少率は、前記大減少領域でのリフト量減少率よりも小さく、前記小減少領域および前記境界部に渡る前記吸気カムの回転角範囲は、前記大減少領域での前記吸気カムの回転角範囲よりも大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の内燃機関。 - 前記閉時期が前記最大進角閉時期であるときに前記境界部となる時期は、前記閉時期が前記最大遅角閉時期であるときに前記境界部となる時期よりも吸気下死点に近いことを特徴とする請求項4記載の内燃機関。
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