JP5553049B2 - Valve operating device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

吸気弁の開閉タイミングを変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の動弁装置に関する。   The present invention relates to a valve operating apparatus for an internal combustion engine provided with a variable valve operating mechanism capable of changing the opening / closing timing of an intake valve.

内燃機関が備える吸排気バルブの開閉タイミングを変化させる可変動弁機構が知られている。可変動弁機構は、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ又は排気バルブの開閉タイミングを変化させる。このような可変動弁機構を備える装置において、1つの気筒に複数備えられた吸気弁をそれぞれ独立に制御するものが、特許文献1に開示されている。   2. Description of the Related Art A variable valve mechanism that changes the opening / closing timing of intake and exhaust valves provided in an internal combustion engine is known. The variable valve mechanism changes the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. Patent Document 1 discloses an apparatus having such a variable valve mechanism that independently controls a plurality of intake valves provided in one cylinder.

特許文献1の動弁装置における、複数の吸気バルブの開閉タイミングを独立して制御する構成では、吸気バルブ毎に設けられたカムの位相を変更することにより、それぞれの吸気バルブの開閉タイミングを制御している。   In the valve operating device disclosed in Patent Document 1, the opening / closing timing of a plurality of intake valves is controlled independently, and the opening / closing timing of each intake valve is controlled by changing the phase of a cam provided for each intake valve. doing.

特開2009−144521号公報JP 2009-144521 A

ところで、吸排気バルブの開駆動に伴い、カムシャフトへカムトルクが働く。可変動弁機構では、このカムトルクがカムの位相の進角を妨げる方向に働くため、進角時の位相の変更速度が低下し、進角時の位相の変更に時間を要する。一方、吸排気バルブの開動作に伴うカムトルクは、カムの位相の遅角を妨げない。このため、遅角時の位相の変更速度は低下しない。従って、可変動弁機構により、吸気バルブに動作に係るカムを進角する場合と、遅角する場合とでは、カムの位相の変更速度が異なる。このため、カムの位相を変更する場合、進角する場合と遅角する場合とのカムの変更速度の差を考慮していないと、複数の吸気バルブの開閉タイミングを変更する過渡期において、複数の吸気バルブの閉弁時期の遅れを引き起こすことがある。このような吸気バルブの閉弁時期の遅れが、吸気行程下死点経過後まで及ぶと、筒内に取り込んだ吸入空気が必要以上に抜け出ることがあり、その結果、内燃機関の実圧縮比の低下を招き、失火することが考えられる。   By the way, as the intake and exhaust valves are driven to open, cam torque acts on the camshaft. In the variable valve mechanism, this cam torque acts in a direction that hinders the advance of the cam phase, so the phase change speed at the advance angle decreases, and it takes time to change the phase at the advance angle. On the other hand, the cam torque accompanying the opening operation of the intake / exhaust valve does not disturb the retardation of the cam phase. For this reason, the phase change speed at the time of retardation is not lowered. Therefore, due to the variable valve mechanism, the cam phase change speed differs depending on whether the cam related to the operation of the intake valve is advanced or retarded. For this reason, when changing the phase of the cam, if the difference in cam change speed between when the angle is advanced and when the angle is retarded is not taken into May cause a delay in the closing timing of the intake valve. If such a delay in the closing timing of the intake valve extends until after the bottom dead center of the intake stroke, intake air taken into the cylinder may escape more than necessary, and as a result, the actual compression ratio of the internal combustion engine It may cause a decline and misfire.

そこで、本発明は、上記課題を鑑み、吸気弁の閉弁時期の遅れによる失火を抑制する内燃機関の動弁装置を提供する。   Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a valve operating apparatus for an internal combustion engine that suppresses misfire due to a delay in the closing timing of the intake valve.

かかる課題を解決する本発明の内燃機関の動弁装置は、筒内に異なる気流を生み出すように形成された第1吸気ポート、及び第2吸気ポートと、前記第1吸気ポートを開閉する第1吸気弁の開閉動作にかかる第1カムと、前記第2吸気ポートを開閉する第2吸気弁の開閉動作にかかる第2カムとを設けたカム軸を有し、前記第1吸気弁の開閉タイミングと前記第2吸気弁の開閉タイミングとを独立して変更する可変動弁部と、を備え、前記可変動弁部は、内燃機関が高負荷で運転される状態になった場合には前記第1吸気弁を前記第2吸気弁より先に開弁させ、前記内燃機関が低負荷で運転される状態になった場合には前記第2吸気弁を前記第1吸気弁より先に開弁させることによって、前記内燃機関が前記高負荷で運転される状態と前記低負荷で運転される状態とにおいて前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の開閉順序を入れ替え、前記可変動弁部は、前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の開閉順序を入れ替える場合、閉弁時期の遅れにより生じる失火を回避可能な時期に、前記第1吸気弁及び前記第2吸気弁を閉弁することを特徴とする。この構成により、筒内に取り込んだ吸入空気の吹き戻りによる筒内空気の減少を抑制することにより、実圧縮比の低下を防ぎ、失火を抑制することができる。 A valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention that solves this problem includes a first intake port and a second intake port that are formed so as to generate different airflows in a cylinder, and a first intake port that opens and closes the first intake port. An opening / closing timing of the first intake valve, the cam shaft having a first cam for opening / closing the intake valve and a second cam for opening / closing the second intake valve for opening / closing the second intake port; And a variable valve section that independently changes the opening and closing timing of the second intake valve, and the variable valve section is configured to operate when the internal combustion engine is operated at a high load. One intake valve is opened before the second intake valve, and when the internal combustion engine is operated at a low load, the second intake valve is opened before the first intake valve. The internal combustion engine is operated at the high load and the low If in a condition to be operated in load interchanged closing sequence of the second intake valve and the first intake valve, the variable valve unit, to switch the opening and closing sequence of the first intake valve and the second intake valve, The first intake valve and the second intake valve are closed at a time when misfire caused by delay in the valve closing timing can be avoided. With this configuration, it is possible to prevent a decrease in the actual compression ratio and to suppress misfire by suppressing a decrease in the in-cylinder air due to the blow-back of the intake air taken into the cylinder.

上記の内燃機関の動弁装置において、失火を回避可能な前記時期は、前記内燃機関の回転数、及び負荷に基づき決定することができる。内燃機関の回転数、及び負荷により、燃料噴射量が変更され、失火の発生する可能性も変化するため、内燃機関の回転数、及び負荷を制御目標値の決定要素とすることができる。 In the valve operating apparatus for an internal combustion engine, it is the timing which can avoid misfire may be determined based on the rotation speed and the load of the internal combustion engine. The fuel injection amount is changed depending on the rotation speed and load of the internal combustion engine, and the possibility of misfiring also changes. Therefore, the rotation speed and load of the internal combustion engine can be used as determinants of the control target value.

上記の内燃機関の動弁装置において、前記第1吸気ポートは燃焼室内に強いスワール流を生成させるポートであり、前記第2吸気ポートは燃焼室内に弱いスワール流を生成させるポートである構成とすることができる。この構成により、内燃機関が高負荷で運転する場合、空気と燃料との混合を促進し、スモークの低減ができる。また、内燃機関が低負荷で運転する場合、HC、COの発生を抑制することができる。 In the valve operating apparatus for an internal combustion engine, the first intake port is a port to generate a strong swirl flow in the combustion chamber, the second intake port is configured as a port to produce a weak swirl flow in the combustion chamber be able to. With this configuration, when the internal combustion engine is operated at a high load, mixing of air and fuel can be promoted and smoke can be reduced. Further, when the internal combustion engine is operated at a low load, generation of HC and CO can be suppressed.

また、上記の内燃機関の動弁装置において、前記可変動弁部は、失火を回避可能なときの実圧縮比を目標に、前記時期を設定することとしてもよい。   In the valve operating apparatus for an internal combustion engine, the variable valve operating unit may set the time with a target of an actual compression ratio when misfire can be avoided.

本発明は、吸気弁の閉弁時期の制御目標値を設けることにより、筒内に取り込んだ吸入空気の吹き戻りによる筒内空気の減少を抑制し、吸気弁の閉弁時期の遅れによる失火を抑制することができる。   By providing a control target value for the closing timing of the intake valve, the present invention suppresses a decrease in the in-cylinder air due to the blow back of the intake air taken into the cylinder, and prevents a misfire due to a delay in the closing timing of the intake valve. Can be suppressed.

動弁装置が組み込まれた内燃機関の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal combustion engine in which the valve gear was incorporated. 燃焼室と第1吸気ポート、第2吸気ポートの概略構成図であって、(a)は斜視図であり、(b)は平面図である。It is a schematic block diagram of a combustion chamber, a 1st intake port, and a 2nd intake port, (a) is a perspective view, (b) is a top view. 可変動弁機構の概略構成図であって、(a)は可変動弁機構、第1吸気弁と第2吸気弁を示した斜視図であり、(b)は可変動弁機構の構造を示した模式図である。It is a schematic block diagram of a variable valve mechanism, (a) is a perspective view showing a variable valve mechanism, a first intake valve and a second intake valve, (b) shows the structure of the variable valve mechanism. It is a schematic diagram. 第1吸気弁、及び第2吸気弁についてのクランク角に対するバルブリフト量を示した説明図であって、(a)は、第1吸気弁を進角させた場合を示し、(b)は、第2吸気弁を進角させた場合を示している。It is explanatory drawing which showed the valve lift amount with respect to the crank angle about a 1st intake valve and a 2nd intake valve, Comprising: (a) shows the case where the 1st intake valve is advanced, (b), The case where the second intake valve is advanced is shown. 吸気弁の開閉タイミングを変更した際の内燃機関のスワール比と実圧縮比の関係を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the relationship between the swirl ratio of an internal combustion engine when changing the opening / closing timing of an intake valve, and an actual compression ratio. 内燃機関の負荷、回転数に対応する燃焼室内の最適なスワール流の強度を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the intensity | strength of the optimal swirl flow in a combustion chamber corresponding to the load and rotation speed of an internal combustion engine. 吸気閉弁時期を算出する吸気閉弁時期マップを示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the intake valve closing time map which calculates an intake valve closing time.

以下、本発明を実施するための一形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施例における内燃機関1の動弁装置2の構成について説明する。図1は動弁装置2が組み込まれた内燃機関1の概略構成図である。内燃機関1は圧縮着火式内燃機関(ディーゼルエンジン)である。動弁装置2は可変動弁機構3と、内燃機関1の各種制御を行うECU(Electronic Control Unit)4とを備えている。可変動弁機構3とECU4とは可変動弁部として機能する。   The structure of the valve gear 2 of the internal combustion engine 1 in the Example of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 1 in which a valve gear 2 is incorporated. The internal combustion engine 1 is a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine). The valve gear 2 includes a variable valve mechanism 3 and an ECU (Electronic Control Unit) 4 that performs various controls of the internal combustion engine 1. The variable valve mechanism 3 and the ECU 4 function as a variable valve unit.

内燃機関1は、シリンダブロック11と、シリンダヘッド12と、ピストン13と、第1吸気弁14a、第2吸気弁14bと、2つの排気弁15a、15bと、燃料噴射弁16とを備えている。シリンダブロック11には気筒11aが形成されている。気筒11a内にはピストン13が収容されている。シリンダブロック11の上面にはシリンダヘッド12が固定されている。シリンダブロック11、シリンダヘッド12及びピストン13により囲まれる空間は、燃焼室10として形成されている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室10へ噴孔を向けた燃料噴射弁16が設けられている。   The internal combustion engine 1 includes a cylinder block 11, a cylinder head 12, a piston 13, a first intake valve 14a, a second intake valve 14b, two exhaust valves 15a and 15b, and a fuel injection valve 16. . A cylinder 11 a is formed in the cylinder block 11. A piston 13 is accommodated in the cylinder 11a. A cylinder head 12 is fixed to the upper surface of the cylinder block 11. A space surrounded by the cylinder block 11, the cylinder head 12 and the piston 13 is formed as a combustion chamber 10. Further, the cylinder head 12 is provided with a fuel injection valve 16 having an injection hole directed to the combustion chamber 10.

シリンダヘッド12には第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bと2つの排気ポート122a、122bが形成されている。第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bは燃焼室10に吸入空気を導き、排気ポート122a、122bは燃焼室10から排気ガスを排出する。第1吸気弁14aは第1吸気ポート121aに設けられている。第1吸気弁14aは第1吸気ポート121aを開閉する。第2吸気弁14bは第2吸気ポート121bに設けられている。第2吸気弁14bは第2吸気ポート121bを開閉する。排気弁15a、15bは各々排気ポート122a、122bに設けられている。排気弁15a、15bは排気ポート122a、122bを開閉する。   The cylinder head 12 is formed with a first intake port 121a, a second intake port 121b, and two exhaust ports 122a and 122b. The first intake port 121 a and the second intake port 121 b guide intake air to the combustion chamber 10, and the exhaust ports 122 a and 122 b exhaust exhaust gas from the combustion chamber 10. The first intake valve 14a is provided in the first intake port 121a. The first intake valve 14a opens and closes the first intake port 121a. The second intake valve 14b is provided in the second intake port 121b. The second intake valve 14b opens and closes the second intake port 121b. The exhaust valves 15a and 15b are provided in the exhaust ports 122a and 122b, respectively. The exhaust valves 15a and 15b open and close the exhaust ports 122a and 122b.

次に、第1吸気ポート121aと第2吸気ポート121bとについて説明する。図2は、燃焼室10と第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bの概略構成図である。図2(a)は燃焼室10と第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bの斜視図であり、図2(b)は燃焼室10と第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bの平面図である。第1吸気ポート121aと第2吸気ポート121bとは、筒内に異なる気流を生み出すように形成されている。第1吸気ポート121aは燃焼室10の気筒壁面に沿うように吸入空気を導く形状に形成されている。燃焼室10の気筒壁面に沿うように吸入空気を導く形状の一例として、タンジェンシャルポートがある。第1吸気ポート121aは、気筒壁面に沿うように吸入空気を導くため、燃焼室10内に強いスワール流fを生成する。この第1吸気ポート121aを流れる流量が多くなるほど、燃焼室10内に生成するスワール流の強度が高まる。また、第2吸気ポート121bは螺旋状に形成されている。螺旋状に形成された吸気ポートの一例としてヘリカルポートがある。第2吸気ポート121bは燃焼室10の中央へ弱いスワール流fを導く。第2吸気ポート121bから供給される吸入空気は、燃焼室10内の中央に留まり、拡散が抑制される。本実施例では、第1吸気ポート121aが主流ポートとして機能し、第2吸気ポート121bが従属ポートとして機能する。 Next, the first intake port 121a and the second intake port 121b will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the combustion chamber 10, the first intake port 121a, and the second intake port 121b. 2A is a perspective view of the combustion chamber 10, the first intake port 121a, and the second intake port 121b. FIG. 2B is a plan view of the combustion chamber 10, the first intake port 121a, and the second intake port 121b. FIG. The first intake port 121a and the second intake port 121b are formed so as to generate different airflows in the cylinder. The first intake port 121 a is formed in a shape that guides intake air along the cylinder wall surface of the combustion chamber 10. A tangential port is an example of a shape that guides intake air along the cylinder wall surface of the combustion chamber 10. First intake port 121a is for guiding the intake air along the cylinder wall, to generate a strong swirl flow f 1 in the combustion chamber 10. As the flow rate flowing through the first intake port 121a increases, the strength of the swirl flow generated in the combustion chamber 10 increases. The second intake port 121b is formed in a spiral shape. An example of a spiral intake port is a helical port. The second intake port 121 b guides a weak swirl flow f 2 to the center of the combustion chamber 10. The intake air supplied from the second intake port 121b stays at the center in the combustion chamber 10, and diffusion is suppressed. In the present embodiment, the first intake port 121a functions as a mainstream port, and the second intake port 121b functions as a subordinate port.

次に、可変動弁機構3について説明する。可変動弁機構3は第1吸気弁14a、及び第2吸気弁14bの開閉動作を制御する機構である。図3は可変動弁機構3の概略構成図である。図3(a)は可変動弁機構3、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bを示した斜視図であり、図3(b)は可変動弁機構3の構造を示した模式図である。   Next, the variable valve mechanism 3 will be described. The variable valve mechanism 3 is a mechanism for controlling the opening / closing operation of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the variable valve mechanism 3. 3A is a perspective view showing the variable valve mechanism 3, the first intake valve 14a and the second intake valve 14b, and FIG. 3B is a schematic view showing the structure of the variable valve mechanism 3. As shown in FIG. is there.

可変動弁機構3は、カムシャフト31、第1カム32、第2カム33、位相変更機構34を備えている。図3(b)に示すように、カムシャフト31は二重構造のシャフトであり、同一の回転中心線を持つ外部カムシャフト31aと、内部カムシャフト31bとを備えている。外部カムシャフト31aは中空構造であり、外部カムシャフト31aの内部に内部カムシャフト31bが相対回転可能に挿入されている。第1カム32は、外部カムシャフト31aに設けられている。第1カム32は第1吸気弁14aに対応させて設けられており、第1吸気弁14aの開閉作動を行う。第2カム33は外部カムシャフト31a上を周方向に摺動可能に設けられている。第2カム33は内部カムシャフト31bと結合されている。第2カム33は外部カムシャフト31aに周方向に沿って設けられた長穴を通じて、内部カムシャフト31bと結合ピン33aで結合されている。第2カム33は第2吸気弁14bに対応させて設けられており、第2吸気弁14bの開閉作動を行う。   The variable valve mechanism 3 includes a cam shaft 31, a first cam 32, a second cam 33, and a phase change mechanism 34. As shown in FIG. 3B, the camshaft 31 is a double-structured shaft, and includes an external camshaft 31a having the same rotation center line and an internal camshaft 31b. The external camshaft 31a has a hollow structure, and an internal camshaft 31b is inserted into the external camshaft 31a so as to be relatively rotatable. The first cam 32 is provided on the external camshaft 31a. The first cam 32 is provided in correspondence with the first intake valve 14a, and opens and closes the first intake valve 14a. The second cam 33 is provided to be slidable in the circumferential direction on the external cam shaft 31a. The second cam 33 is coupled to the internal camshaft 31b. The second cam 33 is coupled to the internal camshaft 31b and the coupling pin 33a through a long hole provided in the outer camshaft 31a along the circumferential direction. The second cam 33 is provided corresponding to the second intake valve 14b, and opens and closes the second intake valve 14b.

位相変更機構34は、クランクシャフト(図示しない)の位相に対して、外部カムシャフト31a、内部カムシャフト31bの位相を変更する。また、位相変更機構34は、外部カムシャフト31aに対する内部カムシャフト31bの位相を変更する。すなわち、位相変更機構34は、第1吸気弁14aの開閉タイミングを進角、遅角するとともに、第2吸気弁14bの開閉タイミングを進角、遅角することができる。これにより、第1吸気弁14aの開閉タイミングと第2吸気弁14bの開閉タイミングとが独立して変更される。   The phase changing mechanism 34 changes the phases of the external camshaft 31a and the internal camshaft 31b with respect to the phase of the crankshaft (not shown). The phase changing mechanism 34 changes the phase of the internal camshaft 31b with respect to the external camshaft 31a. That is, the phase changing mechanism 34 can advance and retard the opening / closing timing of the first intake valve 14a, and can advance and retard the opening / closing timing of the second intake valve 14b. As a result, the opening / closing timing of the first intake valve 14a and the opening / closing timing of the second intake valve 14b are independently changed.

図4は第1吸気弁14a、及び第2吸気弁14bについてのクランク角に対するバルブリフト量を示した説明図である。図4(a)は、第1吸気弁14aを進角させた場合を示し、図4(b)は、第2吸気弁14bを進角させた場合を示している。図4の縦軸はバルブリフト量を示し、横軸はクランク角を示している。クランク角は吸気行程上死点を0(°ATDC)としている。また、図4の実線は第1吸気弁14aのバルブリフト量を示し、破線は第2吸気弁14bのバルブリフト量を示している。図4に示すように、可変動弁機構3は、第1吸気弁14aを進角すること、及び第2吸気弁14bを進角することができる。同様に、第1吸気弁14aを遅角すること、第2吸気弁14bを遅角することもできる。また、第1吸気弁14a、第2吸気弁14bの両方を同時に進角することも、遅角することもできる。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing the valve lift amount with respect to the crank angle for the first intake valve 14a and the second intake valve 14b. FIG. 4A shows a case where the first intake valve 14a is advanced, and FIG. 4B shows a case where the second intake valve 14b is advanced. The vertical axis in FIG. 4 indicates the valve lift amount, and the horizontal axis indicates the crank angle. The crank angle is 0 (° ATDC) at the top dead center of the intake stroke. Further, the solid line in FIG. 4 indicates the valve lift amount of the first intake valve 14a, and the broken line indicates the valve lift amount of the second intake valve 14b. As shown in FIG. 4, the variable valve mechanism 3 can advance the first intake valve 14a and advance the second intake valve 14b. Similarly, the first intake valve 14a can be retarded and the second intake valve 14b can be retarded. Further, both the first intake valve 14a and the second intake valve 14b can be advanced or retarded simultaneously.

ECU4は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、内燃機関1の制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りして内燃機関1を制御する。特に、本実施例において、ECU4は、位相変更機構34と電気的に接続されており、各種センサから得られた内燃機関1の運転状態に基づき、位相変更機構34を制御する。すなわち、可変動弁機構3による第1吸気弁14a、第2吸気弁14bの開閉動作や開閉タイミングはECU4により制御されている。   The ECU 4 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a well-known digital computer in which input / output ports are connected by a bidirectional bus, for controlling the internal combustion engine 1. The internal combustion engine 1 is controlled by exchanging signals with various sensors and actuators provided in the engine. In particular, in this embodiment, the ECU 4 is electrically connected to the phase change mechanism 34 and controls the phase change mechanism 34 based on the operating state of the internal combustion engine 1 obtained from various sensors. That is, the opening / closing operation and the opening / closing timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b by the variable valve mechanism 3 are controlled by the ECU 4.

このように、第1吸気弁14a、第2吸気弁14bの開閉制御により第1吸気弁14a、第2吸気弁14bが開弁することにより、第1吸気ポート121a、第2吸気ポート121bを介して燃焼室10内に吸入空気が供給される。   As described above, when the first intake valve 14a and the second intake valve 14b are opened by the opening / closing control of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b, the first intake port 121a and the second intake port 121b are connected. Thus, intake air is supplied into the combustion chamber 10.

次に、本実施例における吸気弁の開閉動作に関する制御の特徴を説明する。まず、燃焼室10内のスワール流について説明する。図は内燃機関1の負荷、回転数に対応する燃焼室10内の最適なスワール流の強度を示した説明図である。図の縦軸は内燃機関1の負荷を示し、横軸はクランクシャフトの回転数を示している。図に示すように、内燃機関1の負荷が低い場合には、スワール流の強度を弱くして噴霧拡散を抑制し、HCやCOを抑制することが求められる。反対に、内燃機関1の負荷が高い場合には、スワール流の強度を強くして燃料噴霧と空気との混合を促進し、均一な燃焼を行い、スモークを抑制することが求められる。 Next, features of control related to the opening / closing operation of the intake valve in the present embodiment will be described. First, the swirl flow in the combustion chamber 10 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the optimal swirl flow strength in the combustion chamber 10 corresponding to the load and the rotational speed of the internal combustion engine 1. The vertical axis in FIG. 6 indicates the load of the internal combustion engine 1, and the horizontal axis indicates the rotational speed of the crankshaft. As shown in FIG. 6 , when the load of the internal combustion engine 1 is low, it is required to reduce the strength of the swirl flow to suppress spray diffusion and suppress HC and CO. On the contrary, when the load of the internal combustion engine 1 is high, it is required to increase the strength of the swirl flow to promote the mixing of the fuel spray and the air, perform uniform combustion, and suppress the smoke.

ところで、吸入空気が燃焼室10内に形成する気流は、先に開いたポート側からの気流に支配される。このため、第1吸気弁14aが第2吸気弁14bよりも先に開弁する場合には、第1吸気ポート121aから供給された気流により、燃焼室10内には強いスワール流fが形成される。反対に、第2吸気弁14bが第1吸気弁14aよりも先に開弁する場合には、第2吸気ポート121bから供給された気流により、燃焼室10内には弱いスワール流fが形成される。従って、動弁装置2は、燃焼室10内に要求される気流の特性に応じて、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bの開閉タイミングを制御する。 By the way, the airflow formed in the combustion chamber 10 by the intake air is governed by the airflow from the port side opened earlier. Therefore, when the first intake valve 14a is opened before the second intake valve 14b is by a gas stream supplied from the first intake port 121a, a strong swirl flow f 1 in the combustion chamber 10 is formed Is done. Conversely, when the second intake valve 14b is opened before the first intake valve 14a is the air flow supplied from the second intake port 121b, a weak swirl flow f 2 is the combustion chamber 10 is formed Is done. Therefore, the valve gear 2 controls the opening / closing timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b according to the characteristics of the air flow required in the combustion chamber 10.

は、吸気弁の開閉タイミングを変更した際の内燃機関1のスワール比と実圧縮比の関係を示した説明図である。図の縦軸はスワール比を示し、横軸は実圧縮比を示している。スワール比と実圧縮比との関係は、第1吸気ポート121aから供給される吸入空気が、燃焼室10内の気流を支配するほど、図中に示す矢示A方向に進む。すなわち、第1吸気弁14aの開閉タイミングが第2吸気弁14bの開閉タイミングより進角するほど、スワール流が強化され、実圧縮比が減少する。反対に、第2吸気ポート121bから供給される吸入空気が、燃焼室10内の気流を支配するほど、スワール比と実圧縮比との関係は、図中に示す矢示B方向に進む。すなわち、第2吸気弁14bの開閉タイミングが第1吸気弁14aの開閉タイミングより進角するほど、スワール流の発生が抑制される。 FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the swirl ratio of the internal combustion engine 1 and the actual compression ratio when the opening / closing timing of the intake valve is changed. The vertical axis in FIG. 5 indicates the swirl ratio, and the horizontal axis indicates the actual compression ratio. The relationship between the swirl ratio and the actual compression ratio advances in the direction of arrow A shown in FIG. 5 as the intake air supplied from the first intake port 121a dominates the air flow in the combustion chamber 10. That is, as the opening / closing timing of the first intake valve 14a advances from the opening / closing timing of the second intake valve 14b, the swirl flow is strengthened and the actual compression ratio decreases. On the contrary, the relationship between the swirl ratio and the actual compression ratio advances in the direction indicated by the arrow B shown in FIG. 5 as the intake air supplied from the second intake port 121b dominates the airflow in the combustion chamber 10. That is, as the opening / closing timing of the second intake valve 14b is advanced from the opening / closing timing of the first intake valve 14a, the generation of the swirl flow is suppressed.

従って、上記の図5の関係より、動弁装置2は、内燃機関1の運転状態が高負荷となるほど、第1吸気弁14aの開閉タイミングを第2吸気弁14bの開閉タイミングより進角し、スワール流を強化する。反対に、動弁装置2は、内燃機関1の運転状態が低負荷となるほど、第2吸気弁14bの開閉タイミングを第1吸気弁14aの開閉タイミングより進角し、スワール流の発生を抑制する。   Therefore, from the relationship of FIG. 5 described above, the valve gear 2 advances the opening / closing timing of the first intake valve 14a from the opening / closing timing of the second intake valve 14b as the operating state of the internal combustion engine 1 becomes higher load. Strengthen the swirl style. On the contrary, the valve operating apparatus 2 advances the opening / closing timing of the second intake valve 14b from the opening / closing timing of the first intake valve 14a and suppresses the generation of the swirl flow as the operating state of the internal combustion engine 1 becomes lighter. .

内燃機関1を運転するとき、内燃機関1の運転状態は常に変動する。すなわち、内燃機関1の運転状態は、低負荷で運転される場合と高負荷で運転される場合とが混在する。従って、燃焼室10内の気流を適切に制御するために、動弁装置2は、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bの開閉順序を入れ替える処理を行う必要がある(パーシャル領域)。上記の通り、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bの開閉順序を入れ替える処理は、第1カム32、第2カム33の位相を入れ替える動作により実現される。ところが、2つのカムの位相を入れ替える際に、進角方向に位相を変更するカムは、吸気弁からの反力を受け、位相の変更速度が遅れる。この遅れによって、吸気弁の閉弁時期が遅くなりすぎると、気筒内へ吸入した空気が吸気ポートへ吹き返すため、燃焼室10内の空気量が減少して、失火を引き起こす原因となる。   When the internal combustion engine 1 is operated, the operating state of the internal combustion engine 1 always fluctuates. That is, the operating state of the internal combustion engine 1 includes a case where the engine is operated at a low load and a case where the engine is operated at a high load. Therefore, in order to appropriately control the air flow in the combustion chamber 10, the valve gear 2 needs to perform a process of switching the opening / closing order of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b (partial region). As described above, the process of switching the opening / closing order of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b is realized by the operation of switching the phases of the first cam 32 and the second cam 33. However, when the phases of the two cams are switched, the cam that changes the phase in the advance direction receives a reaction force from the intake valve, and the phase change speed is delayed. If the closing timing of the intake valve becomes too late due to this delay, the air sucked into the cylinder blows back to the intake port, so that the amount of air in the combustion chamber 10 decreases and causes misfire.

この現象に対して、動弁装置2は、閉弁時期の遅れにより生じる失火を回避可能な時期に、第1吸気弁14a及び第2吸気弁14bを閉弁する。具体的に説明すると、動弁装置2は、内燃機関1の負荷、回転数に応じた吸気閉弁時期(IVC)を制御目標値として設定する。この制御目標値は、第1吸気弁14a、または第2吸気弁14bの閉弁時期の遅れにより生じる失火を回避することのできる期間の中から選択される。動弁装置2は、設定された制御目標値よりも早く遅角側の吸気弁を閉弁するとともに、遅角側の吸気弁が進角側の吸気弁よりも先に開弁しないように、第1吸気弁14a、及び第2吸気弁14bの開閉タイミングを決定し、制御する。ここで、遅角側の吸気弁とは、バルブリフトの時期が遅い方の吸気弁を示している。   In response to this phenomenon, the valve gear 2 closes the first intake valve 14a and the second intake valve 14b at a time when misfire caused by a delay in the valve closing time can be avoided. More specifically, the valve gear 2 sets the intake valve closing timing (IVC) corresponding to the load and rotation speed of the internal combustion engine 1 as a control target value. This control target value is selected from a period in which misfire caused by delay in the closing timing of the first intake valve 14a or the second intake valve 14b can be avoided. The valve gear 2 closes the retarded intake valve earlier than the set control target value, and prevents the retarded intake valve from opening earlier than the advanced intake valve. The opening / closing timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b is determined and controlled. Here, the retarded intake valve indicates an intake valve with a later valve lift timing.

本実施例では、吸気閉弁時期の制御目標値は、図7に示す吸気閉弁時期マップから算出し設定する。図7の縦軸は内燃機関1の負荷、横軸は回転数を示している。図7のマップでは、原点に近づくほど、吸気閉弁時期が下死点(BDC)に近づき(早く閉じる)、原点から離れるほど下死点(BDC)から遠ざかる(遅く閉じる)ことを意味している。吸気閉弁時期マップは予め行われた実験や計算などから作成されている。また、動弁装置2では、吸気閉弁時期の制御目標値を、吸気弁の閉弁時期の遅れにより生じる失火が回避可能な最も遅い時期としてもよい。   In this embodiment, the control target value of the intake valve closing timing is calculated and set from the intake valve closing timing map shown in FIG. The vertical axis in FIG. 7 indicates the load of the internal combustion engine 1, and the horizontal axis indicates the rotational speed. In the map of FIG. 7, the closer to the origin, the closer to the bottom dead center (BDC), the closer the intake valve closing timing is to the bottom dead center (BDC), and the farther from the origin, the farther from the bottom dead center (BDC). Yes. The intake valve closing timing map is created from experiments and calculations performed in advance. In the valve gear 2, the control target value of the intake valve closing timing may be the latest timing at which misfire caused by the delay of the intake valve closing timing can be avoided.

内燃機関1の運転状態が低回転低負荷であるほど、燃料の噴射量が少なく失火しやすい。このため、吸気閉弁時期マップに示すように、吸気閉弁時期の目標値を下死点に近づける。これにより、燃焼室10内の吸入空気の減少を抑制し、実圧縮比の低下を抑制する。この結果、失火を抑制し、ドライバビリティの悪化を防ぐ。反対に失火の可能性の低い高回転高負荷時には、吸気閉弁時期の目標値を遅らせ、ポンプ損失を低減し熱効率を向上する。   The lower the rotation speed of the internal combustion engine 1 is, the smaller the fuel injection amount and the easier the misfire. For this reason, as shown in the intake valve closing timing map, the target value of the intake valve closing timing is brought close to the bottom dead center. Thereby, the reduction | decrease of the intake air in the combustion chamber 10 is suppressed, and the fall of an actual compression ratio is suppressed. As a result, misfire is suppressed and drivability is prevented from deteriorating. On the other hand, at high rotation and high load with low possibility of misfire, the target value of the intake valve closing timing is delayed to reduce pump loss and improve thermal efficiency.

なお、動弁装置2は、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bの開閉順序を入れ替える場合に、内燃機関1の実圧縮比を所定値以上に維持するように制御してもよい。この場合の所定値は、失火を回避可能なときの実圧縮比の値である。動弁装置2は、ECU4の制御により、失火を回避可能なときの実圧縮比を目標に、吸気閉弁時期を設定する。   The valve gear 2 may be controlled to maintain the actual compression ratio of the internal combustion engine 1 at a predetermined value or higher when the opening / closing order of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b is switched. The predetermined value in this case is the value of the actual compression ratio when misfire can be avoided. The valve gear 2 sets the intake valve closing timing with the target of the actual compression ratio when the misfire can be avoided under the control of the ECU 4.

本実施例は、ディーゼルエンジンに備えた可変動弁機構の運転を確立する。1つの燃焼室に対して設けた複数の吸気弁の動作が互いに影響を及ぼす点に着目し、複数の吸気弁を互いの動作状態を考慮して協調制御する。本実施例の内燃機関1の動弁装置2は、燃焼室10内に取り込んだ吸入空気の吹き戻りによる筒内空気の減少を抑制し、実圧縮比の低下を防ぎ、失火を抑制することができる。   In this embodiment, the operation of the variable valve mechanism provided in the diesel engine is established. Focusing on the fact that the operations of a plurality of intake valves provided for one combustion chamber influence each other, the plurality of intake valves are coordinated and controlled in consideration of their operating states. The valve gear 2 of the internal combustion engine 1 of the present embodiment suppresses a decrease in in-cylinder air due to blow-back of intake air taken into the combustion chamber 10, prevents a decrease in actual compression ratio, and suppresses misfire. it can.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、位相変更機構34は、実施例で説明した構成に限定されず、その駆動方式も油圧式、電動式、機械式のいずれであってもよい。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. For example, the phase changing mechanism 34 is not limited to the configuration described in the embodiment, and the driving method may be any of a hydraulic type, an electric type, and a mechanical type.

1 内燃機関
2 動弁装置
3 可変動弁機構(可変動弁部の一部)
4 ECU(可変動弁部の一部)
10 燃焼室
14a 第1吸気弁
14b 第2吸気弁
31 カムシャフト
32 第1カム
33 第2カム
121a 第1吸気ポート
121b 第2吸気ポート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Valve operating apparatus 3 Variable valve mechanism (a part of variable valve part)
4 ECU (part of variable valve)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Combustion chamber 14a 1st intake valve 14b 2nd intake valve 31 Cam shaft 32 1st cam 33 2nd cam 121a 1st intake port 121b 2nd intake port

Claims (4)

筒内に異なる気流を生み出すように形成された第1吸気ポート、及び第2吸気ポートと、
前記第1吸気ポートを開閉する第1吸気弁の開閉動作にかかる第1カムと、前記第2吸気ポートを開閉する第2吸気弁の開閉動作にかかる第2カムとを設けたカム軸を有し、前記第1吸気弁の開閉タイミングと前記第2吸気弁の開閉タイミングとを独立して変更する可変動弁部と、
を備え、
前記可変動弁部は、内燃機関が高負荷で運転される状態になった場合には前記第1吸気弁を前記第2吸気弁より先に開弁させ、前記内燃機関が低負荷で運転される状態になった場合には前記第2吸気弁を前記第1吸気弁より先に開弁させることによって、前記内燃機関が前記高負荷で運転される状態と前記低負荷で運転される状態とにおいて前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の開閉順序を入れ替え、
前記可変動弁部は、前記第1吸気弁と前記第2吸気弁の開閉順序を入れ替える場合、閉弁時期の遅れにより生じる失火を回避可能な時期に、前記第1吸気弁及び前記第2吸気弁を閉弁することを特徴とする内燃機関の動弁装置。
A first intake port and a second intake port formed to generate different airflows in the cylinder;
A cam shaft provided with a first cam for opening / closing the first intake valve for opening / closing the first intake port and a second cam for opening / closing the second intake valve for opening / closing the second intake port; A variable valve operating portion that independently changes the opening / closing timing of the first intake valve and the opening / closing timing of the second intake valve;
With
The variable valve section opens the first intake valve before the second intake valve when the internal combustion engine is operated at a high load, and the internal combustion engine is operated at a low load. A state in which the internal combustion engine is operated at the high load and a state in which the internal combustion engine is operated at the low load, by opening the second intake valve prior to the first intake valve. In order to change the opening and closing order of the first intake valve and the second intake valve,
When the opening and closing order of the first intake valve and the second intake valve is exchanged, the variable valve section is configured to prevent the misfire caused by the delay of the valve closing timing and the first intake valve and the second intake valve. A valve operating apparatus for an internal combustion engine, wherein the valve is closed.
失火を回避可能な前記時期は、前記内燃機関の回転数、及び負荷に基づき決定される請求項1記載の内燃機関の動弁装置。 Misfire can be avoided for the time, the rotational speed of the internal combustion engine, and a valve operating system for an internal combustion engine according to claim 1 which is determined based on the load. 前記第1吸気ポートは燃焼室内に強いスワール流を生成させるポートであり、
前記第2吸気ポートは燃焼室内に弱いスワール流を生成させるポートであることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の動弁装置。
The first intake port is a port that generates a strong swirl flow in the combustion chamber,
Valve operating system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein said second intake port is characterized by a port to produce a weak swirl flow in the combustion chamber.
前記可変動弁部は、失火を回避可能なときの実圧縮比を目標に、前記時期を設定する請求項1乃至3のいずれか一項記載の内燃機関の動弁装置。   The valve operating device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the variable valve operating portion sets the timing with a target of an actual compression ratio when misfire can be avoided.
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