JP5556637B2 - engine - Google Patents
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Description
本発明はエンジンに関する。 The present invention relates to an engine.
燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第1および第2の機械弁のうち、第2の機械弁の開閉時期を第1の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備えるエンジンが知られている。特許文献1では、1つの燃焼室に対して設けられる同種の機関弁である第1、第2機関弁のバルブタイミングを変更する動弁装置が開示されている。 Of the first and second mechanical valves that are the same type of engine valve provided for the combustion chamber, the valve that can change the opening / closing timing of the second mechanical valve relative to the opening / closing timing of the first mechanical valve Engines with devices are known. Patent Document 1 discloses a valve operating device that changes valve timings of first and second engine valves that are the same type of engine valves provided for one combustion chamber.
特許文献2では、吸気弁をリフト動作させる吸気カムのカムプロフィールのうち、上りランプについての設定を含むエンジンの吸気カム装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses an intake cam device for an engine including a setting for an ascending ramp among cam profiles of an intake cam that lifts an intake valve.
機械弁のバルブ特性に緩衝部(ランプ部)を設定することで、熱膨張によってバルブクリアランスが変化しても、機械弁のジャンピングや着座音の発生を抑制できる。この点、緩衝部における機械弁のバルブリフト量の変化速度を遅く設定するほど、開弁或いは着座しようとする機械弁の動作速度をより小さくでき、結果、ジャンピングの度合いや着座音をより低減できる。 By setting a buffer part (lamp part) in the valve characteristic of the mechanical valve, even if the valve clearance changes due to thermal expansion, it is possible to suppress the jumping of the mechanical valve and the occurrence of seating noise. In this regard, the slower the change rate of the valve lift amount of the mechanical valve in the buffer portion, the lower the operating speed of the mechanical valve that is to be opened or seated, and as a result, the degree of jumping and the seating noise can be further reduced. .
緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定する場合、さらにバルブ特性のうち、緩衝部に繋がる中間部の特性を急峻な特性とすることができる。開弁或いは着座しようとする機械弁の動作速度が抑制されているためである。そして、機関弁が吸気弁である場合には、これによって体積効率の向上やポンプ損失の低減を図ることができる。結果、エンジン性能の向上や燃費低減を図ることができる。 When the change rate of the valve lift amount in the buffer portion is set to be slow, the characteristics of the intermediate portion connected to the buffer portion among the valve characteristics can be made steep. This is because the operation speed of the mechanical valve that is to be opened or seated is suppressed. When the engine valve is an intake valve, this can improve volumetric efficiency and reduce pump loss. As a result, engine performance can be improved and fuel consumption can be reduced.
ところが、緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定することには限界がある。これは、変化速度を遅く設定し過ぎると、バルブクリアランスの変化量に応じたバルブタイミングの変化量も大きくなる結果、バルブタイミングに大きなずれが発生するためである。 However, there is a limit in setting a slow rate of change of the valve lift amount in the buffer portion. This is because if the change speed is set too low, the amount of change in valve timing corresponding to the amount of change in valve clearance increases, resulting in a large deviation in valve timing.
この点、例えば吸気弁のバルブタイミングが意に反して遅角側にずれると、筒内ガスの吹き返しによる体積効率の悪化を招く虞がある。また、圧縮開始時期が遅れる結果、圧縮端における圧力低下を招き、着火不良や排気エミッションの悪化を招く虞がある。すなわち、緩衝部の設定に関しては、このような制約が存在する。 In this regard, for example, if the valve timing of the intake valve deviates to the retard side, the volumetric efficiency may be deteriorated due to the blow-back of the in-cylinder gas. In addition, as a result of the delay of the compression start time, a pressure drop at the compression end is caused, which may cause poor ignition and deterioration of exhaust emission. That is, there is such a restriction regarding the setting of the buffer unit.
本発明は上記課題に鑑み、燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第1および第2の機械弁のうち、第2の機械弁の開閉時期を第1の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備える場合に、好適な緩衝部を設定でき、さらには好適なバルブ特性を設定可能なエンジンを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention relates to the opening and closing timing of the second mechanical valve among the first and second mechanical valves that are the same type of engine valve provided to the combustion chamber. In the case of providing a valve operating device that can be changed, an object is to provide an engine capable of setting a suitable buffer portion and further capable of setting a suitable valve characteristic.
本発明は燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第1の機関弁および第2の機械弁のうち、前記第2の機械弁の開閉時期を前記第1の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備え、前記第1の機械弁が有する第1のバルブ特性のうち、第1の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度が、前記第2の機械弁が有する第2のバルブ特性のうち、前記第1の緩衝部と同種の緩衝部である第2の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されており、前記第1および第2の機械弁が吸気弁であるとともに、前記第1および第2の緩衝部が下り緩衝部であり、前記第1のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第1の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、前記第2のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第2の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されているエンジンである。 Of the first engine valve and the second mechanical valve, which are the same kind of engine valves provided for the combustion chamber, the present invention uses the opening / closing timing of the second mechanical valve as the opening / closing timing of the first mechanical valve. Among the first valve characteristics of the first mechanical valve, the second mechanical valve has a change rate of the valve lift amount in the first buffer portion. Among the second valve characteristics , the first and second mechanical valves are set to be slower than the rate of change of the valve lift amount in the second buffer unit which is the same type of buffer unit as the first buffer unit. Is the intake valve, and the first and second buffering portions are descending buffering portions, and the first buffering portion starts from the position where the valve lift amount is maximum among the first valve characteristics. The valve lift amount up to the position is the second valve characteristic. Of an engine which is set larger than the valve lift amount between the position where the valve lift amount is maximum from which to begin the second buffer portion.
本発明によれば、燃焼室に対して設けられた同種の機関弁である第1および第2の機械弁のうち、第2の機械弁の開閉時期を第1の機械弁の開閉時期に対して変更可能な動弁装置を備える場合に、好適な緩衝部を設定でき、さらには好適なバルブ特性を設定できる。 According to the present invention, among the first and second mechanical valves that are the same type of engine valve provided for the combustion chamber, the opening / closing timing of the second mechanical valve is set to the opening / closing timing of the first mechanical valve. When a variable valve operating device is provided, a suitable buffer portion can be set, and further, a suitable valve characteristic can be set.
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はエンジン50Aの概略構成図である。エンジン50Aはシリンダブロック51と、シリンダヘッド52と、ピストン53と、吸気弁54と、排気弁55と、燃料噴射弁56と、VVT(Variable Valve Timing)57とを備えている。シリンダブロック51には気筒51aが形成されている。気筒51a内にはピストン53が収容されている。シリンダブロック51の上面にはシリンダヘッド52が固定されている。燃焼室Eはシリンダブロック51、シリンダヘッド52及びピストン53に囲まれた空間として形成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the
シリンダヘッド52には吸気ポート52aと排気ポート52bが形成されている。吸気ポート52aは燃焼室Eに吸気を導き、排気ポート52bは燃焼室Eからガスを排気する。また、シリンダヘッド52には吸気弁54と排気弁55とが設けられている。吸気弁54は吸気ポート52aを開閉し、排気弁55は排気ポート52bを開閉する。シリンダヘッド52には燃料噴射弁56が設けられている。また、VVT57が設けられている。
The
図2はエンジン50Aの動弁機構を示す図である。エンジン50Aは吸排気ともに2弁構造となっている。この点、説明の便宜上、2つの吸気弁54を以下、吸気弁54A、54Bと区別して称す。エンジン50Aは、第1および第2のカムシャフト10A、20を備えている。第1のカムシャフト10Aは吸気弁54A、54B側に、第2のカムシャフト20は排気弁55側に設けられている。
FIG. 2 is a view showing a valve mechanism of the
第1のカムシャフト10Aは二重構造のカムシャフトであり、外部カムシャフト11Aと、内部カムシャフト12と、外部カム13Aと、内部カム14とを備えている。第2のカムシャフト20は排気カム21を備えている。排気カム21は排気弁55に対応させて設けられており、排気弁55を作動させる。
The
外部カムシャフト11Aは中空構造を有している。内部カムシャフト12は外部カムシャフト11Aの内部に相対回転可能に挿入されている。外部カム13Aは外部カムシャフト11Aに設けられている。外部カム13Aは吸気弁54Aに対応させて設けられており、吸気弁54Aを作動させる。吸気弁54Aの位相は可変ではなく、固定となっている。
The
内部カム14は外部カムシャフト11A上を周方向に摺動可能に設けられている。内部カム14は内部カムシャフト12と結合されている。内部カム14は外部カムシャフト11A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12と結合ピンで結合されている。内部カム14は吸気弁54Bに対応させて設けられており、吸気弁54Bを作動させる。
The
VVT57は外部カムシャフト11Aに対する内部カムシャフト12の位相を変更する。そしてこれにより、燃焼室Eに対して設けられた同種の機関弁である吸気弁54A、54Bのうち、吸気弁54Bの開閉時期を吸気弁54Aの開閉時期に対して変更可能にする。VVT57は動弁装置に相当する。また、吸気弁54Aは第1の機関弁に、吸気弁54Bは第2の機関弁に相当する。
図3はエンジン50Aにおける吸気弁54A、54Bのバルブ特性F1、F2の要部を示す図である。吸気弁54Aは第1のバルブ特性F1を、吸気弁54Bは第2のバルブ特性F2を有している。第1のバルブ特性F1は外部カム13Aのカムプロフィールによって、第2のバルブ特性F2は内部カム14のカムプロフィールによって設定されている。
FIG. 3 is a diagram showing the main parts of the valve characteristics F1, F2 of the
第1のバルブ特性F1には第1の緩衝部A1が、第2のバルブ特性F2には第2の緩衝部A2が設定されている。緩衝部A1、A2は同種の緩衝部であり、具体的には下り緩衝部となっている。緩衝部A1、A2は吸気弁54A、54Bの動作速度を概ね一定にする。
A first buffer part A1 is set for the first valve characteristic F1, and a second buffer part A2 is set for the second valve characteristic F2. The buffer units A1 and A2 are the same type of buffer unit, and specifically are the down buffer units. The buffer portions A1 and A2 make the operation speed of the
第1のバルブ特性F1のうち、第1の緩衝部A1におけるバルブリフト量の変化速度は、第2のバルブ特性F2のうち、第2の緩衝部A2におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されている。このように設定された第1の緩衝部A1は、同じ量のバルブリフト量の変化に要する期間が第2の緩衝部A2と比較して長くなる。そして、吸気弁54Aの動作速度を吸気弁54Bの動作速度よりも小さくする。
Of the first valve characteristic F1, the changing speed of the valve lift amount in the first buffer part A1 is set slower than the changing speed of the valve lift amount in the second buffer part A2 of the second valve characteristic F2. Has been. In the first buffer A1 set in this way, the period required for the same amount of change in the valve lift amount is longer than that of the second buffer A2. Then, the operating speed of the
吸気弁54A、54Bのうち、吸気弁54Bの開閉時期を変更するには、吸気弁54A、54Bの開閉時期を互いに独立して設定可能なものを適用してもよい。かかるVVT57としては、例えば前述した特許文献1が開示する動弁装置を適用できる。VVT57は、例えば吸気弁54A、54Bの駆動を電磁駆動化した場合の電磁駆動装置それぞれを有した構成として実現することもできる。この場合、バルブ特性F1、F2は例えばVVT57によって設定されてもよい。
Of the
次にエンジン50Aの作用効果について説明する。図4はエンジン50Aにおける吸気弁54A、54Bのバルブタイミングの変更例を示す図である。図4に示すように、吸気弁54A、54Bのうち、吸気弁54Bの開閉時期を変更可能にするVVT57を備えるエンジン50Aでは、吸気弁54Bの開閉時期を吸気弁54Aの開閉時期よりも遅角させることができる。また、吸気弁54Bの閉弁時期を吸気下死点よりも遅角側に設定し、実圧縮比よりも膨張比を高めることで、燃費の向上を図ることができる。
Next, the function and effect of the
一方、吸気弁54Bの開閉時期を吸気弁54Aの開閉時期よりも遅角させた場合、吸気弁54Aの閉弁時に吸気弁54Bがリフト中となる。そして、吸気弁54A、54B全体としての閉弁時期の制約は、遅閉じ側の吸気弁54Bの閉弁時期で受けるため、早閉じ側の吸気弁54Aの緩衝部である第1の緩衝部A1におけるバルブリフト量の変化速度を遅く設定しても、緩衝部A1の速度を遅くすることによる制約は緩和される。
On the other hand, when the opening / closing timing of the
このため、エンジン50Aでは、第1の緩衝部A1におけるバルブリフト量の変化速度を第2の緩衝部A2におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定している。そしてこれにより、VVT57を備えるエンジン50Aは、吸気弁54Bの開閉時期を吸気弁54Aの開閉時期よりも遅角させる運転を行うにあたって、着座音を低減できる点で好適な緩衝部A1、A2を設定できる。
For this reason, in the
本実施例にかかるエンジン50Bは、第1のカムシャフト10Aの代わりに第1のカムシャフト10Bを備えている点以外、エンジン50Aと実質的に同一である。第1のカムシャフト10Bは、外部カムシャフト11Aの代わりに外部カムシャフト11Bを備えている点以外、第1のカムシャフト10Aと実質的に同一である。また、外部カムシャフト11Bは、外部カム13Aの代わりに外部カム13Bを備えている点以外、外部カムシャフト11Aと実質的に同一である。このため、エンジン50Bについては図示省略する。
The engine 50B according to the present embodiment is substantially the same as the
図5はエンジン50Bにおける吸気弁54A、54Bのバルブ特性F1´、F2を示す図である。外部カム13Bは、第1のバルブ特性F1の代わりに第1のバルブ特性F1´を設定するカムプロフィールを有している点以外、外部カム13Aと実質的に同一である。第1のバルブ特性F1´は、第1のバルブ特性F1と比較して、さらにバルブリフト量が最大となる位置から第1の緩衝部A1が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、第2のバルブ特性F2のうち、バルブリフト量が最大となる位置から第2の緩衝部A2が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されている。
FIG. 5 is a diagram showing valve characteristics F1 ′ and F2 of the
次にエンジン50Bの作用効果について説明する。図6はエンジン50Bにおける吸気弁54A、54Bのバルブ特性F1´、F2の要部を示す図である。エンジン50Bは、上述したように第1のバルブ特性F1´を設定することで、第1のバルブ特性F1´のうち、第1の緩衝部A1に繋がる中間部Mの特性を急峻な特性とすることができる。そしてこれにより、エンジン50Bは体積効率の向上やポンプ損失の低減を図ることができる。結果、エンジン50Aと比較して、さらにエンジン性能の向上や燃費低減を図ることができる点で好適なバルブ特性F1´、F2を設定できる。
Next, the function and effect of the engine 50B will be described. FIG. 6 is a diagram showing the main parts of the valve characteristics F1 ′ and F2 of the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば緩衝部は上り緩衝部であってもよい。この場合には、機関弁のジャンピングの度合いを低減できる。また、機関弁は排気弁であってもよい。この場合にも、機関弁のジャンピングの度合いや着座音を低減できる。また、エンジンは例えば火花点火式内燃機関であっても、圧縮着火式内燃機関であってもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
For example, the buffer unit may be an up buffer unit. In this case, the degree of jumping of the engine valve can be reduced. The engine valve may be an exhaust valve. Also in this case, the degree of jumping of the engine valve and the seating sound can be reduced. The engine may be, for example, a spark ignition type internal combustion engine or a compression ignition type internal combustion engine.
第1のカムシャフト 10A、10B
外部カムシャフト 11A、11B
内部カムシャフト 12
外部カム 13A、13B
内部カム 14
第2のカムシャフト 20
排気カム 21
エンジン 50A、50B
吸気弁 54、54A、54B
排気弁 55
VVT 57
Claims (1)
前記第1の機械弁が有する第1のバルブ特性のうち、第1の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度が、前記第2の機械弁が有する第2のバルブ特性のうち、前記第1の緩衝部と同種の緩衝部である第2の緩衝部におけるバルブリフト量の変化速度よりも遅く設定されており、
前記第1および第2の機械弁が吸気弁であるとともに、前記第1および第2の緩衝部が下り緩衝部であり、
前記第1のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第1の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量が、前記第2のバルブ特性のうち、バルブリフト量が最大となる位置から前記第2の緩衝部が開始する位置までの間におけるバルブリフト量よりも大きく設定されているエンジン。 Of the first engine valve and the second mechanical valve that are the same type of engine valve provided for the combustion chamber, the opening / closing timing of the second mechanical valve is set to the opening / closing timing of the first mechanical valve. With variable valve gear,
Of the first valve characteristics of the first mechanical valve, the change rate of the valve lift amount in the first buffer portion is the first valve characteristic of the second mechanical valve of the second mechanical valve. It is set slower than the rate of change of the valve lift amount in the second buffer part, which is the same kind of buffer part as the buffer part ,
The first and second mechanical valves are intake valves, and the first and second buffer parts are descending buffer parts,
Among the first valve characteristics, the valve lift amount between the position where the valve lift amount is maximum and the position where the first buffer portion starts is the valve lift amount among the second valve characteristics. An engine set to be larger than a valve lift amount between a maximum position and a position at which the second buffer portion starts .
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