JPH0526121A - バルブタイミング可変機構を有するエンジン - Google Patents
バルブタイミング可変機構を有するエンジンInfo
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- JPH0526121A JPH0526121A JP3182464A JP18246491A JPH0526121A JP H0526121 A JPH0526121 A JP H0526121A JP 3182464 A JP3182464 A JP 3182464A JP 18246491 A JP18246491 A JP 18246491A JP H0526121 A JPH0526121 A JP H0526121A
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- intake
- engine
- temperature
- valve
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- Valve Device For Special Equipments (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 バルブタイミング可変機構を有するエンジン
は、低負荷時に吸気温度が低下して不安定燃焼を起こし
易いので、これを防止する。 【構成】 エンジンの排気マニホルド２１の如き熱源や
電気ヒータ等で加熱された熱気により、吸気管１８内の
吸気温度を上昇させて、燃焼室１４内の吸気温度が低下
するのを防止する。吸気温度の制御は、熱気量を調整す
る調整弁２４、アクチュエータ２５、制御装置２７によ
って行なわれる。
は、低負荷時に吸気温度が低下して不安定燃焼を起こし
易いので、これを防止する。 【構成】 エンジンの排気マニホルド２１の如き熱源や
電気ヒータ等で加熱された熱気により、吸気管１８内の
吸気温度を上昇させて、燃焼室１４内の吸気温度が低下
するのを防止する。吸気温度の制御は、熱気量を調整す
る調整弁２４、アクチュエータ２５、制御装置２７によ
って行なわれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、吸気弁の閉時期を調節
して吸気量を変え、これにより出力の制御をするように
したバルブタイミング可変機構を有するエンジンに関す
る。
して吸気量を変え、これにより出力の制御をするように
したバルブタイミング可変機構を有するエンジンに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】エンジンのバルブタイミング可変機構と
しては、例えば本出願人が先に提案した図５に示すもの
がある。同図において１は吸気弁、１ａは弁ばね、２は
動弁カム、３は油圧シリンダ、４ａは駆動ピストン、４
ｂは被動ピストンであり、該油圧シリンダ３には低圧の
油圧源５から油が送られて充満しており、動弁カム２が
駆動ピストン４ａを押下げるときは、制御弁６で油補給
路７を閉じて動弁カム２の回転を被動ピストン４ｂの直
線運動として吸気弁１に伝え、図６に示すようにそのリ
フトを曲線ａに示すように運動させる。しかし、制御器
８によって制御弁６を早期に開放すると、弁ばね１ａに
よって油はアキュムレータ９に戻されて吸気弁１は閉じ
る。吸気弁１の開放時期を変更することにより、例えば
曲線ａ1、ａ2又はａ3のようにリフトが変化して吸気量
を変え、これにより出力を制御することができる。
しては、例えば本出願人が先に提案した図５に示すもの
がある。同図において１は吸気弁、１ａは弁ばね、２は
動弁カム、３は油圧シリンダ、４ａは駆動ピストン、４
ｂは被動ピストンであり、該油圧シリンダ３には低圧の
油圧源５から油が送られて充満しており、動弁カム２が
駆動ピストン４ａを押下げるときは、制御弁６で油補給
路７を閉じて動弁カム２の回転を被動ピストン４ｂの直
線運動として吸気弁１に伝え、図６に示すようにそのリ
フトを曲線ａに示すように運動させる。しかし、制御器
８によって制御弁６を早期に開放すると、弁ばね１ａに
よって油はアキュムレータ９に戻されて吸気弁１は閉じ
る。吸気弁１の開放時期を変更することにより、例えば
曲線ａ1、ａ2又はａ3のようにリフトが変化して吸気量
を変え、これにより出力を制御することができる。
【０００３】この種のエンジンは、部分負荷の場合に吸
気行程の途中で吸気弁１を閉じ、その後下死点に至るま
でにシリンダ内に生じる負圧は、圧縮行程でピストンに
対する駆動力となるからエネルギロスとはならず、スロ
ットルと吸気弁間に生じる負圧のみがポンピングロスと
なるが、この部分で発生する負圧は小さいためそのロス
量は極めて低いという利点を有する。
気行程の途中で吸気弁１を閉じ、その後下死点に至るま
でにシリンダ内に生じる負圧は、圧縮行程でピストンに
対する駆動力となるからエネルギロスとはならず、スロ
ットルと吸気弁間に生じる負圧のみがポンピングロスと
なるが、この部分で発生する負圧は小さいためそのロス
量は極めて低いという利点を有する。
【０００４】しかし、シリンダ内では特に低負荷の場合
に吸気行程で高い負圧が発生して混合気の断熱膨張と燃
料の高率の気化が生じ、該断熱膨張と気化の潜熱でシリ
ンダ内が低温になる。次の圧縮行程で、前記負圧はピス
トンに対する吸引力となって機械的エネルギは回復する
が、圧縮後も前記の低温は回復し難いのが現実であり、
この傾向は吸気弁を早期に閉じる前記軽負荷の場合に顕
著で、燃料が不安定になり、暖機にも長時間を要する。
に吸気行程で高い負圧が発生して混合気の断熱膨張と燃
料の高率の気化が生じ、該断熱膨張と気化の潜熱でシリ
ンダ内が低温になる。次の圧縮行程で、前記負圧はピス
トンに対する吸引力となって機械的エネルギは回復する
が、圧縮後も前記の低温は回復し難いのが現実であり、
この傾向は吸気弁を早期に閉じる前記軽負荷の場合に顕
著で、燃料が不安定になり、暖機にも長時間を要する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸気の温度
低下を防止して前記の不都合を克服することを課題とす
る。
低下を防止して前記の不都合を克服することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明における前記課題
の解決手段は、吸気弁の開閉特性を要求負荷に応じて変
更して出力を制御するバルブタイミング可変機構を有す
るエンジンにおいて、吸気を加熱する吸気加熱装置と、
要求負荷に応じて吸気の加熱温度を制御する調整装置と
を備えることを特徴とする。
の解決手段は、吸気弁の開閉特性を要求負荷に応じて変
更して出力を制御するバルブタイミング可変機構を有す
るエンジンにおいて、吸気を加熱する吸気加熱装置と、
要求負荷に応じて吸気の加熱温度を制御する調整装置と
を備えることを特徴とする。
【０００７】
【作用】前記の手段により、加熱された吸気がシリンダ
内に供給されるため、断熱膨張と燃料の気化が生じても
シリンダ内は、適温に維持され、安定した燃焼が得られ
る。
内に供給されるため、断熱膨張と燃料の気化が生じても
シリンダ内は、適温に維持され、安定した燃焼が得られ
る。
【０００８】
【実施例】以下、図参を参照して本発明の実施例を説明
する。図１において１０は本発明の１実施例を示すエン
ジン、１１はシリンダ、１２はシリンダヘッド、１３は
ピストンで、燃焼室１４に臨んで吸気弁１５と排気弁１
６を備え、吸気弁１５に前記の可変バルブタイミング機
構が連設される。吸気ポート１７には吸気管１８が接続
されエアクリーナ１９と補助的のスロットル２０が設置
されている。
する。図１において１０は本発明の１実施例を示すエン
ジン、１１はシリンダ、１２はシリンダヘッド、１３は
ピストンで、燃焼室１４に臨んで吸気弁１５と排気弁１
６を備え、吸気弁１５に前記の可変バルブタイミング機
構が連設される。吸気ポート１７には吸気管１８が接続
されエアクリーナ１９と補助的のスロットル２０が設置
されている。
【０００９】排気は、排気マニホルド２１と触媒コンバ
ータ２１ａを経て排出されるが、排気マニホルド２１に
は保温カバー２２が設けられ、該カバー２２内を流れて
高温の排気と熱交換して高温となった熱気が熱気管２３
を経て吸気管１８内に流入するように接続され、常温の
吸気に該熱気を混合して吸気度を上げ、燃焼室４内で断
熱膨張、燃料の気化等による温度低下要因が生じても適
温を維持するようにされている。
ータ２１ａを経て排出されるが、排気マニホルド２１に
は保温カバー２２が設けられ、該カバー２２内を流れて
高温の排気と熱交換して高温となった熱気が熱気管２３
を経て吸気管１８内に流入するように接続され、常温の
吸気に該熱気を混合して吸気度を上げ、燃焼室４内で断
熱膨張、燃料の気化等による温度低下要因が生じても適
温を維持するようにされている。
【００１０】熱気管２３から流入する熱気量は、アクチ
ュエータ２４で操作される調整弁２５の開度によって調
整され、該開度は、吸気ポート１７の近傍に設けた吸気
温センサ２６の信号Ｔａ、回転速度信号Ｎｅ、負荷検出
信号θａｃｃ、冷却水温信号Ｔｗ等を入力とする制御装
置２７の出力によって制御され、適温の吸気が燃焼室１
４に吸入されるようになっている。
ュエータ２４で操作される調整弁２５の開度によって調
整され、該開度は、吸気ポート１７の近傍に設けた吸気
温センサ２６の信号Ｔａ、回転速度信号Ｎｅ、負荷検出
信号θａｃｃ、冷却水温信号Ｔｗ等を入力とする制御装
置２７の出力によって制御され、適温の吸気が燃焼室１
４に吸入されるようになっている。
【００１１】図２のエンジン３０は、高温の排気で吸気
管１８を通る吸気全体を直接加熱するようにしたもの
で、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。図２で排気マニホルド２１又は排気管３１から排気
バイパス管３２を分岐し、その中間に吸気管１８を囲む
熱交換器３３を設けてなり、分流した排気は、該熱交換
器３３で吸気管１８を加熱したのち排気管３１に合流し
て排出される。アクチュエータ２４及び調整弁２５は、
排気管３１の適宜個所に設けられて図１と同一の手段で
開度が制御され、排気の分流量を調節し吸気温度を制御
する。該調整弁２５はバイパス管３２側に設けることも
できる。
管１８を通る吸気全体を直接加熱するようにしたもの
で、図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。図２で排気マニホルド２１又は排気管３１から排気
バイパス管３２を分岐し、その中間に吸気管１８を囲む
熱交換器３３を設けてなり、分流した排気は、該熱交換
器３３で吸気管１８を加熱したのち排気管３１に合流し
て排出される。アクチュエータ２４及び調整弁２５は、
排気管３１の適宜個所に設けられて図１と同一の手段で
開度が制御され、排気の分流量を調節し吸気温度を制御
する。該調整弁２５はバイパス管３２側に設けることも
できる。
【００１２】図３のエンジン３５は、高温のエンジン冷
却水で吸気を加熱するようにしたもので熱気管３６を囲
む熱交換器３７に冷却水流３８を流通させるようにして
あり、アクチュエータ２４と調整弁２５は、図１と同じ
場所に設けられる。
却水で吸気を加熱するようにしたもので熱気管３６を囲
む熱交換器３７に冷却水流３８を流通させるようにして
あり、アクチュエータ２４と調整弁２５は、図１と同じ
場所に設けられる。
【００１３】図４のエンジン４０は、該エンジン４０で
駆動する点火電源用又は外部に電流を供給するための発
電機の余剰電流を用い、又は専用の発電機の電流を用い
て空気を加熱するようにしたものであり、吸気管１８を
隔壁４１で仕切って熱気通路４２を分岐し、これに吸気
加熱用の電気ヒータ４３を配置し、常温空気通路４４を
通る吸気量を調整弁２５、アクチュエータ２４で調整し
て吸気ポート１７近傍で合流させるようにしたものであ
る。
駆動する点火電源用又は外部に電流を供給するための発
電機の余剰電流を用い、又は専用の発電機の電流を用い
て空気を加熱するようにしたものであり、吸気管１８を
隔壁４１で仕切って熱気通路４２を分岐し、これに吸気
加熱用の電気ヒータ４３を配置し、常温空気通路４４を
通る吸気量を調整弁２５、アクチュエータ２４で調整し
て吸気ポート１７近傍で合流させるようにしたものであ
る。
【００１４】前記の保温カバー２２、熱交換器３３、３
７又は電気ヒータ４３等の吸気加熱装置は、それぞれ単
独で用いることもできるが、二つ以上を組合わせて用い
ることができる。例えば低水温、低排気温時には図４の
電気ヒータ４３を用いて吸気温度を早く上昇させ、高水
温、高排気温時には、図１〜３の排気又はエンジン冷却
水による加熱手段を使用して電気負荷増大による燃費の
悪化を避けるようにすることができる。
７又は電気ヒータ４３等の吸気加熱装置は、それぞれ単
独で用いることもできるが、二つ以上を組合わせて用い
ることができる。例えば低水温、低排気温時には図４の
電気ヒータ４３を用いて吸気温度を早く上昇させ、高水
温、高排気温時には、図１〜３の排気又はエンジン冷却
水による加熱手段を使用して電気負荷増大による燃費の
悪化を避けるようにすることができる。
【００１５】前記図１〜４のエンジンは、図５のバルブ
タイミング可変機構と組合わされて吸気弁１５の開閉特
性を負荷要求に応じて変更するが、このような組合せに
おいて、低負荷時に吸気弁閉時期（ＩＣＶＴ）を最も効
率のよい最適時期（ＭＩＣＶ）より早めるか遅めること
でポンピングロスを少なくする技術は公知である。しか
しその場合は、低負荷時には混合気の実際の圧縮比が小
さいため点火直前の混合気温度が低く、燃焼が不安定に
なり易い。このため吸気温度を不安定な燃焼が生じるこ
となく、過熱によるノッキングも生じない温度まで加熱
する必要がある。
タイミング可変機構と組合わされて吸気弁１５の開閉特
性を負荷要求に応じて変更するが、このような組合せに
おいて、低負荷時に吸気弁閉時期（ＩＣＶＴ）を最も効
率のよい最適時期（ＭＩＣＶ）より早めるか遅めること
でポンピングロスを少なくする技術は公知である。しか
しその場合は、低負荷時には混合気の実際の圧縮比が小
さいため点火直前の混合気温度が低く、燃焼が不安定に
なり易い。このため吸気温度を不安定な燃焼が生じるこ
となく、過熱によるノッキングも生じない温度まで加熱
する必要がある。
【００１６】図７は吸気弁閉時期ＩＣＶＴと吸気温度Ｔ
ａに対する燃焼状態の関係を示すもので、吸気温度Ｔａ
が曲線５０より高い領域５１は安定燃焼域、低い領域５
２は不安定燃焼域で、最適時期ＭＩＣＶにおいては吸気
温度が低くても安定燃焼するが、その前後においては安
定燃焼域は高温になる。また、吸気温度が過度に高くな
ると全体的にノッキング域５３になる。それゆえ、前記
のポンピングロスを少なくするためにＭＩＣＶを外れた
点で吸気弁を閉じるようにしても、前記実施例に示す手
段で吸気を安定燃焼域５１に加熱すれば軽負荷時におい
ても安定燃焼をさせることができる。
ａに対する燃焼状態の関係を示すもので、吸気温度Ｔａ
が曲線５０より高い領域５１は安定燃焼域、低い領域５
２は不安定燃焼域で、最適時期ＭＩＣＶにおいては吸気
温度が低くても安定燃焼するが、その前後においては安
定燃焼域は高温になる。また、吸気温度が過度に高くな
ると全体的にノッキング域５３になる。それゆえ、前記
のポンピングロスを少なくするためにＭＩＣＶを外れた
点で吸気弁を閉じるようにしても、前記実施例に示す手
段で吸気を安定燃焼域５１に加熱すれば軽負荷時におい
ても安定燃焼をさせることができる。
【００１７】なお、不安定燃焼域５２及びノッキング域
５３は、吸気温度の外に冷却水温も関係し、図８に示す
ように低水温時Ｌｗにおいては吸気温度Ｔａの安定燃焼
限界及びノッキング域は共に高く、高水温域では共に低
いから、前記の各手段を選択して冷却水温に対応した吸
気温度Ｔａに制御する必要がある。
５３は、吸気温度の外に冷却水温も関係し、図８に示す
ように低水温時Ｌｗにおいては吸気温度Ｔａの安定燃焼
限界及びノッキング域は共に高く、高水温域では共に低
いから、前記の各手段を選択して冷却水温に対応した吸
気温度Ｔａに制御する必要がある。
【００１８】また、図９においてＣＯ、ＨＣの排出量
は、吸気温を制御しないときは破線５４に示すようにＭ
ＩＣＶの前後において増大するが、吸気を加熱すること
により実線５５に示すようにその排出量を減少させるこ
とができる。
は、吸気温を制御しないときは破線５４に示すようにＭ
ＩＣＶの前後において増大するが、吸気を加熱すること
により実線５５に示すようにその排出量を減少させるこ
とができる。
【００１９】そして、前後各実施例における吸気温度Ｔ
ａの変化に対する汚染物質排出量等の一般的傾向を例え
ば図８のＡ−Ａ線上で見ると、図１０に示すように燃焼
不安定域５２とノッキング域５３の間の吸気温度Ｔ1、
Ｔ2間においては、吸気温度Ｔａの上昇に伴ってＨＣ
量、触媒浄化率及び燃費は低下しＮＯｘ、図４のものに
おける電気消費量は上昇する。これらの傾向をＴ1〜Ｔ2
間で測定し、浄化率、燃費等を勘案して、例えば燃費を
主眼とした吸気弁閉時期ＩＣＶＴ、冷却水温Ｔｗ及び吸
気温度Ｔａｏを求め、図１１に示すマップ５６を設定
し、図１２の（１）〜（９）の順序で前記アクチュエー
タ２４の制御を行なう。
ａの変化に対する汚染物質排出量等の一般的傾向を例え
ば図８のＡ−Ａ線上で見ると、図１０に示すように燃焼
不安定域５２とノッキング域５３の間の吸気温度Ｔ1、
Ｔ2間においては、吸気温度Ｔａの上昇に伴ってＨＣ
量、触媒浄化率及び燃費は低下しＮＯｘ、図４のものに
おける電気消費量は上昇する。これらの傾向をＴ1〜Ｔ2
間で測定し、浄化率、燃費等を勘案して、例えば燃費を
主眼とした吸気弁閉時期ＩＣＶＴ、冷却水温Ｔｗ及び吸
気温度Ｔａｏを求め、図１１に示すマップ５６を設定
し、図１２の（１）〜（９）の順序で前記アクチュエー
タ２４の制御を行なう。
【００２０】図１２において、（１）で吸気温度制御ス
タートの割込みをし、（２）でエンジン速度Ｎｅ、負荷
量θａｃｃを入力し、（３）で該（２）より吸気弁閉時
期ＩＣＶＴを決定し、（４）で冷却水温Ｔｗを入力して
（５）でマップ５６から目標吸気温度Ｔａｏを決定す
る。そして該Ｔａｏと（６）で入力した吸気温度Ｔａと
を比較して（７）（８）でアクチュエータ２４の開度を
調節し（９）で復帰する。この制御により最適の温度を
もつ吸気をエンジンに供給することができる。
タートの割込みをし、（２）でエンジン速度Ｎｅ、負荷
量θａｃｃを入力し、（３）で該（２）より吸気弁閉時
期ＩＣＶＴを決定し、（４）で冷却水温Ｔｗを入力して
（５）でマップ５６から目標吸気温度Ｔａｏを決定す
る。そして該Ｔａｏと（６）で入力した吸気温度Ｔａと
を比較して（７）（８）でアクチュエータ２４の開度を
調節し（９）で復帰する。この制御により最適の温度を
もつ吸気をエンジンに供給することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上のとおり本発明は、バルブタイミン
グ可変機構を有するエンジンにおいて低負荷時に生じる
吸気温度の低下とこれに伴う不安定燃焼を、エンジンか
ら放出される熱エネルギ、電気エネルギ等で吸気を加熱
して防止することにより安定燃焼を維持し、燃費の低減
と排気エミッションの低減ができるすぐれた効果を奏す
る。
グ可変機構を有するエンジンにおいて低負荷時に生じる
吸気温度の低下とこれに伴う不安定燃焼を、エンジンか
ら放出される熱エネルギ、電気エネルギ等で吸気を加熱
して防止することにより安定燃焼を維持し、燃費の低減
と排気エミッションの低減ができるすぐれた効果を奏す
る。
【図１】 本発明の一実施例の縦断面図
【図２】 他の実施例の縦断面図
【図３】 他の実施例の縦断面図
【図４】 他の実施例の縦断面図
【図５】 動弁機構の断面図
【図６】 吸気弁の作用説明線図
【図７】 燃焼状態説明線図
【図８】 燃焼状態説明線図
【図９】 作用説明線図
【図１０】 作用説明線図
【図１１】 制御用マップ
【図１２】 制御流れ図
１８ 吸気管 ２０ 排気管
２３、３６ 熱気管 ２４ 調整弁
２５ アクチュエータ ２６ 温度センサ
２７ 制御装置 ３３、３７ 熱交換器
４３ 電気ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】 吸気弁の開閉特性を要求負荷に応じて変
更して出力を制御するバルブタイミング可変機構を有す
るエンジンにおいて、吸気を加熱する吸気加熱装置と、
要求負荷に応じて吸気の加熱温度を制御する調整装置と
を備えることを特徴とするバルブタイミング可変機構を
有するエンジン。 - 【請求項２】 前記調整装置は、エンジンの吸気加熱装
置の下流側に設けた吸気温度センサと、該吸気温度セン
サの信号をフィードバックして前記アクチュエータを制
御する装置とを備えることを特徴とする請求項１のバル
ブタイミング可変機構を有するエンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3182464A JPH0526121A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | バルブタイミング可変機構を有するエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3182464A JPH0526121A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | バルブタイミング可変機構を有するエンジン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526121A true JPH0526121A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16118723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3182464A Pending JPH0526121A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | バルブタイミング可変機構を有するエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526121A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0659984A1 (en) * | 1993-12-27 | 1995-06-28 | Ford Motor Company Limited | Control system and method for engine valves |
| JP2003328839A (ja) * | 2002-05-09 | 2003-11-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関における排気環流の制御 |
| JP2008031948A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御方法 |
| JP2008095567A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Denso Corp | 吸気加熱装置 |
| KR20160082273A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-08 | 두산엔진주식회사 | 흡기 온도 조절 장치 및 이를 구비한 동력 장치 |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP3182464A patent/JPH0526121A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0659984A1 (en) * | 1993-12-27 | 1995-06-28 | Ford Motor Company Limited | Control system and method for engine valves |
| JP2003328839A (ja) * | 2002-05-09 | 2003-11-19 | Toyota Motor Corp | 内燃機関における排気環流の制御 |
| JP2008031948A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御方法 |
| JP2008095567A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Denso Corp | 吸気加熱装置 |
| JP4707145B2 (ja) * | 2006-10-10 | 2011-06-22 | 株式会社デンソー | 吸気加熱装置 |
| KR20160082273A (ko) * | 2014-12-29 | 2016-07-08 | 두산엔진주식회사 | 흡기 온도 조절 장치 및 이를 구비한 동력 장치 |
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