JPH05263671A - Valve timing control device of internal-combustion engine with turbocharger - Google Patents

Valve timing control device of internal-combustion engine with turbocharger

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Publication number
JPH05263671A
JPH05263671A JP4065164A JP6516492A JPH05263671A JP H05263671 A JPH05263671 A JP H05263671A JP 4065164 A JP4065164 A JP 4065164A JP 6516492 A JP6516492 A JP 6516492A JP H05263671 A JPH05263671 A JP H05263671A
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JP
Japan
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exhaust
valve
turbine
combustion engine
internal combustion
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Application number
JP4065164A
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Japanese (ja)
Inventor
Hisashi Oki
久 大木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH05263671A publication Critical patent/JPH05263671A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PURPOSE:To reduce the pumping loss of an internal combustion engine while revolutions necessary for a turbine are maintained even in case the exhaust pressure becomes excessive. CONSTITUTION:A pair of exhaust ports 8, 9 are furnished at each of the cylinders #1-#4 of an engine 2 and put in communication to respective exhaust paths 13, 15 separately, which are in turn in communication with the inlet and outlet of a turbine 17, respectively. These ports 8, 9 are fitted with exhaust valves 10, 11 driven by hydraulic actuators, which are so controlled that the exhaust valve 11 opens in the exhaust stroke being delayed from the exhaust valve 10 and the open duration of the valve 11 increases under the high speed operation. Thereby only that energy of exhaust pressure at blowing-down which works effective for rotation of the turbine 17 is made use of through the exhaust, path 13, while unnecessary exhaust pressure after the blow-down is removed through the exhaust path 15 without encontering any resistance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はターボ過給機を備えて
なる内燃機関に係り、詳しくはそのターボ過給機の作動
に合わせて内燃機関における排気バルブの開閉タイミン
グを制御するようにしたターボ過給機付内燃機関のバル
ブタイミング制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine equipped with a turbocharger, and more particularly to a turbocharger in which the opening / closing timing of an exhaust valve in the internal combustion engine is controlled in accordance with the operation of the turbocharger. The present invention relates to a valve timing control device for an internal combustion engine with a supercharger.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ターボ過給機を備えた内燃機関で
は、その低速運転領域において排気ポートが開かれた場
合に、排気ガスの圧力(排気圧力)のエネルギーが不足
してターボ過給機のタービンの回転が不足するというこ
とがあった。このような場合に、内燃機関が高速運転領
域へ移行しようとすると、ターボ過給機の追従性が低下
して加速性能が損なわれるという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine equipped with a turbocharger, when the exhaust port is opened in the low speed operation region, the energy of the pressure of exhaust gas (exhaust pressure) is insufficient and the turbocharger There was a case where the turbine rotation of was insufficient. In such a case, when the internal combustion engine tries to shift to the high speed operation region, there is a problem that the followability of the turbocharger is deteriorated and the acceleration performance is impaired.

【0003】そこで、上記の問題に対処するための技術
が、例えば特開平1−277654号公報に開示されて
いる。この公報の技術では、エンジンに独立した二つの
排気ポートが設けられており、その一方の第1の排気ポ
ートが第1の排気通路を介してターボ過給機のタービン
下流側に連通されており、残りの第2の排気ポートが第
2の排気通路を介してタービン上流側に連通されてい
る。又、第1の排気通路の途中には第2の排気通路へ分
岐してなる分岐通路が設けられており、その分岐通路に
は開閉用のウェイストゲートバルブ(WGV)が設けら
れている。そして、車両の減速運転時、或いはクラッチ
の非連結時に、ウェイストゲートバルブにより分岐通路
を開かせ、排気バルブの開閉を制御することによって第
1の排気ポートを第2の排気ポートよりも少し早く開か
せる。これにより、ブローダウン時の高温・高圧で大き
な排気圧力を得て、その排気圧力の大きなエネルギーを
第1の排気ポート、第1の排気通路及び分岐通路を通じ
てタービンへと入力させてターボ過給機を必要な回転数
に維持させるようになっている。
A technique for dealing with the above problem is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-277654. In the technique of this publication, the engine is provided with two independent exhaust ports, and one of the first exhaust ports is connected to the turbine downstream side of the turbocharger via the first exhaust passage. The remaining second exhaust port communicates with the turbine upstream side via the second exhaust passage. In addition, a branch passage that branches into the second exhaust passage is provided in the middle of the first exhaust passage, and a waste gate valve (WGV) for opening and closing is provided in the branch passage. Then, during deceleration operation of the vehicle or when the clutch is disengaged, the first exhaust port is opened a little earlier than the second exhaust port by opening the branch passage with the waste gate valve and controlling the opening / closing of the exhaust valve. Let As a result, a large exhaust pressure is obtained at high temperature and high pressure during blowdown, and the large energy of the exhaust pressure is input to the turbine through the first exhaust port, the first exhaust passage and the branch passage, and the turbocharger is supplied. Is maintained at the required number of revolutions.

【0004】しかしながら、上記の技術では、高速運転
時等には、第1の排気通路における排気圧力が過大とな
ってタービンに過回転や過熱のおそれがあった。そこ
で、排気圧力が過大となるような場合には、ウェイスト
ゲートバルブで分岐通路を閉じ、第1の排気通路におけ
る排気圧力をタービンへ入力させることなく、タービン
の下流側へと直接逃がすようになっている。
However, in the above technique, during high-speed operation or the like, the exhaust pressure in the first exhaust passage becomes excessive and there is a risk of over-rotation or overheating of the turbine. Therefore, when the exhaust pressure becomes excessively high, the waste passage is closed by a waste gate valve, and the exhaust pressure in the first exhaust passage is directly released to the downstream side of the turbine without being input to the turbine. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公報の
従来技術では、排気圧力が過大となる場合に、排気行程
の最初からウェイストゲートバルブが閉じられることに
より、排気圧力の一部が最初からタービンの下流側へと
直接捨てられていた。そのため、排気行程を通じて捨て
られる排気圧力を考えた場合に、図10(a)に示すよ
うに、ウェイストゲートバルブ(WGV)が閉じられた
ときには、タービンの回転に最も有効に作用し得るブロ
ーダウン時の排気圧力が大きく捨てられるだけで、ター
ビンの回転に不必要なブローダウン時以降の排気圧力の
捨て分がそれほど大きくならなかった。従って、図10
(b)に示すように、タービンに入力されるべきブロー
ダウン時のエネルギーや平均エネルギーが相対的に低く
なり、タービンの回転に有効なエネルギーを充分に確保
することができなかった。しかも、図10(a)に示す
ように、内燃機関の平均背圧もあまり低くならず、排気
行程での抵抗となって圧力損失を増大させ、エンジンの
ポンピングロスを増大させる原因にもなっていた。
However, in the prior art disclosed in the above publication, when the exhaust pressure becomes excessive, the waste gate valve is closed from the beginning of the exhaust stroke, so that part of the exhaust pressure is reduced from the beginning. Was dumped directly to the downstream side of. Therefore, in consideration of the exhaust pressure discarded through the exhaust stroke, as shown in FIG. 10A, when the wastegate valve (WGV) is closed, at the time of blowdown that can most effectively affect the rotation of the turbine. Exhaust pressure was just largely discarded, and the amount of exhaust pressure discarded after blowdown, which is unnecessary for turbine rotation, did not become so large. Therefore, FIG.
As shown in (b), the energy at the time of blowdown that should be input to the turbine and the average energy were relatively low, and it was not possible to sufficiently secure the energy effective for the rotation of the turbine. Moreover, as shown in FIG. 10 (a), the average back pressure of the internal combustion engine does not become too low, and it becomes a resistance in the exhaust stroke to increase the pressure loss and cause the pumping loss of the engine to increase. It was

【0006】この発明は前述した事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、排気圧力が過大となる場合
でも、タービンに必要な回転を維持させながら内燃機関
のポンピングロスを低減させることの可能なターボ過給
機付内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to reduce pumping loss of an internal combustion engine while maintaining necessary rotation of a turbine even when exhaust pressure becomes excessive. Another object of the present invention is to provide a valve timing control device for an internal combustion engine with a turbocharger capable of achieving the above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明においては図1に示すように、排気によ
りタービンM1を回転させることによりコンプレッサM
2を駆動させて吸気を過給するようにしたターボ過給機
M3を備えてなる内燃機関M4と、その内燃機関M4の
気筒M5に互いに独立して設けられた第1の排気ポート
M6及び第2の排気ポートM7と、一端が第1の排気ポ
ートM6に連通され、他端がタービンM1の入口側に連
通されてなる第1の排気通路M8と、一端が第2の排気
ポートM7に連通され、他端がタービンM1の出口側に
連通されてなる第2の排気通路M9と、第1の排気ポー
トM6を開閉する第1の排気バルブM10と、第2の排
気ポートM7を開閉する第2の排気バルブM11と、第
1の排気バルブM10を開閉駆動するための第1のバル
ブ駆動手段M12と、第2の排気バルブM11を開閉駆
動するための第2のバルブ駆動手段M13と、内燃機関
M4の回転数を含む運転状態を検出する運転状態検出手
段M14と、その運転状態検出手段M14の検出結果に
基づき、内燃機関M4の排気行程において第2の排気バ
ルブM11を第1の排気バルブM10よりも遅く開弁さ
せると共に、高速運転時には第2の排気バルブM11の
開弁期間を増大させるように第1及び第2のバルブ駆動
手段M12,M13を駆動制御するバルブ制御手段M1
5とを備えている。
To achieve the above object, in the present invention, as shown in FIG. 1, a compressor M is rotated by rotating a turbine M1 by exhaust gas.
2, an internal combustion engine M4 including a turbocharger M3 that supercharges intake air, a first exhaust port M6 and a first exhaust port M6 that are independently provided in a cylinder M5 of the internal combustion engine M4. Two exhaust ports M7, one end communicates with the first exhaust port M6, the other end communicates with the inlet side of the turbine M1, and a first exhaust passage M8, and one end communicates with the second exhaust port M7. A second exhaust passage M9 having the other end communicated with the outlet side of the turbine M1, a first exhaust valve M10 for opening / closing the first exhaust port M6, and a second exhaust valve M7 for opening / closing the second exhaust port M7. Second exhaust valve M11, first valve driving means M12 for opening and closing the first exhaust valve M10, second valve driving means M13 for opening and closing the second exhaust valve M11, and internal combustion Includes engine M4 speed Based on the operating state detecting means M14 for detecting the operating state, and the detection result of the operating state detecting means M14, the second exhaust valve M11 is opened later than the first exhaust valve M10 in the exhaust stroke of the internal combustion engine M4. At the same time, the valve control means M1 for driving and controlling the first and second valve drive means M12, M13 so as to increase the valve opening period of the second exhaust valve M11 during high speed operation.
5 and.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成によれば、図1に示すように、内燃
機関M4の排気行程において、第1のバルブ駆動手段M
12が駆動されて第1の排気バルブM10が開弁される
ことにより、気筒M5から出される排気が、第1の排気
ポートM6及び第1の排気通路M8を通じてタービンM
1の入口側に供給されてタービンM1が回転される。こ
の作用により、コンプレッサM2が駆動されて吸気の過
給が行われる。一方、内燃機関M4の排気行程におい
て、第2のバルブ駆動手段M13が駆動されて第2の排
気バルブM11が開弁されることにより、気筒M5から
出される排気が、第2の排気ポートM7及び第2の排気
通路M9を通じてタービンM1の出口側へと逃がされ
る。
According to the above construction, as shown in FIG. 1, the first valve drive means M is provided in the exhaust stroke of the internal combustion engine M4.
12 is driven and the first exhaust valve M10 is opened, so that the exhaust gas emitted from the cylinder M5 passes through the first exhaust port M6 and the first exhaust passage M8 to the turbine M
1 is supplied to the inlet side of the turbine 1 to rotate the turbine M1. By this action, the compressor M2 is driven and the intake air is supercharged. On the other hand, in the exhaust stroke of the internal combustion engine M4, the second valve drive means M13 is driven to open the second exhaust valve M11, so that the exhaust gas emitted from the cylinder M5 is discharged to the second exhaust port M7 and the exhaust port M7. It is escaped to the outlet side of the turbine M1 through the second exhaust passage M9.

【0009】そして、内燃機関M4の運転中に運転状態
検出手段M14の検出結果に基づいてバルブ制御手段M
15が作動することにより、第1及び第2のバルブ駆動
手段M12,M13が駆動制御され、排気行程にて第2
の排気バルブM11が第1の排気バルブM10よりも遅
く開弁されると共に、高速運転時には第2の排気バルブ
M13の開弁期間が増大される。
Then, during operation of the internal combustion engine M4, the valve control means M is operated based on the detection result of the operating state detection means M14.
By operating 15 the first and second valve drive means M12, M13 are drive-controlled, and the second valve drive means M12, M13 are controlled in the exhaust stroke.
The exhaust valve M11 is opened later than the first exhaust valve M10, and the opening period of the second exhaust valve M13 is increased during high speed operation.

【0010】従って、第2の排気バルブM11が第1の
排気バルブM10よりも遅く開弁されることから、ター
ビンM1の回転に最も有効なブローダウン時の排気圧力
のみが第1の排気通路M8を通じて最初にタービンM1
に供給される。又、タービンM1の回転に不必要な排気
圧力は、ブローダウン時から遅れて第2の排気通路M9
を通じてタービンM1の出口側へと逃がされる。このた
め、タービンM1の回転に有効な排気圧力のエネルギー
のみが生かされ、不必要な排気圧力は抵抗なく取り除か
れる。しかも、高速運転時には第2の排気バルブM13
の開弁期間が増大されることから、高速運転時に過大と
なる排気圧力のうち、タービンM1の回転に不必要な部
分は、第2の排気通路M9を通じてタービンM1の出口
側へと充分に逃がされ、高速運転によって増大する不必
要な排気圧力は抵抗なく取り除かれる。
Therefore, since the second exhaust valve M11 is opened later than the first exhaust valve M10, only the exhaust pressure at the time of blowdown most effective for the rotation of the turbine M1 is the first exhaust passage M8. First through the turbine M1
Is supplied to. Exhaust pressure unnecessary for the rotation of the turbine M1 is delayed from the time of blowdown, and the second exhaust passage M9
Through to the outlet side of the turbine M1. Therefore, only the energy of the exhaust pressure effective for the rotation of the turbine M1 is used, and the unnecessary exhaust pressure is removed without resistance. Moreover, during high-speed operation, the second exhaust valve M13
Since the valve opening period is increased, a portion of the exhaust pressure that becomes excessive during high-speed operation that is unnecessary for the rotation of the turbine M1 sufficiently escapes to the outlet side of the turbine M1 through the second exhaust passage M9. The unnecessary exhaust pressure increased by high speed operation is removed without resistance.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明におけるターボ過給機付内燃
機関のバルブタイミング制御装置を具体化した一実施例
を図2〜図9に基づいて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying a valve timing control device for an internal combustion engine with a turbocharger according to the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.

【0012】図2はターボ過給機1を備えてなる内燃機
関としての直列4気筒タイプのエンジン2及びその吸気
系及び排気系を示す概略図である。エンジン2の4つの
気筒#1,#2,#3,#4には二股に分岐してなる吸
気ポート3がそれぞれ形成されている。又、各気筒#1
〜#4へ分岐して開口する各吸気ポート3の両開口端に
は、各気筒#1〜#4毎に開閉用の一対の吸気バルブ
4,5がそれぞれ設けられている。更に、各吸気ポート
3の入口側は、それぞれ吸気マニホルド6を介して共通
する吸気通路7に連通されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an in-line four-cylinder type engine 2 as an internal combustion engine equipped with a turbocharger 1 and its intake system and exhaust system. An intake port 3 that is bifurcated is formed in each of four cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4 of the engine 2. Also, each cylinder # 1
A pair of intake valves 4 and 5 for opening and closing are provided for each of the cylinders # 1 to # 4 at both open ends of each intake port 3 that branches to open to # 4. Further, the inlet side of each intake port 3 is connected to a common intake passage 7 via an intake manifold 6.

【0013】一方、各気筒#1〜#4には、互いに独立
して同一のポート径を有する一対の第1の排気ポート8
及び第2の排気ポート9がそれぞれ形成されている。
又、各気筒#1〜#4において、第1の排気ポート8の
開口端には開閉用の第1の排気バルブ10がそれぞれ設
けられている。同様に、第2の排気ポート9の開口端に
は開閉用の第2の排気バルブ11がそれぞれ設けられて
いる。更に、各第1の排気ポート8の出口側は、それぞ
れ第1の排気マニホルド12を介して共通する第1の排
気通路13に連通されている。同様に、各第2の排気ポ
ート9の出口側は、それぞれ第2の排気マニホルド14
を介して共通する第2の排気通路15に連通されてい
る。
On the other hand, each of the cylinders # 1 to # 4 has a pair of first exhaust ports 8 having the same port diameter independently of each other.
And a second exhaust port 9 are formed respectively.
Further, in each of the cylinders # 1 to # 4, a first exhaust valve 10 for opening and closing is provided at the opening end of the first exhaust port 8. Similarly, a second exhaust valve 11 for opening and closing is provided at the opening end of the second exhaust port 9. Further, the outlet side of each first exhaust port 8 is connected to a common first exhaust passage 13 via a first exhaust manifold 12, respectively. Similarly, the outlet side of each second exhaust port 9 is connected to the second exhaust manifold 14 respectively.
Through the common second exhaust passage 15.

【0014】ターボ過給機1は一体回転可能なコップレ
ッサ16及びタービン17を備え、そのコンプレッサ1
6が吸気通路7の途中に設けられている。又、タービン
17は第1の排気通路13の一端に対応して設けられて
いる。つまり、第1の排気通路13の一端はタービン1
7の入口側に連通されている。又、タービン17の出口
側は、別の第3の排気通路18に連通されている。更
に、第2の排気通路15の一端はタービン17の出口
側、即ち第3の排気通路18に連通されている。
The turbocharger 1 is provided with a copresser 16 and a turbine 17 which are integrally rotatable, and its compressor 1
6 is provided in the middle of the intake passage 7. Further, the turbine 17 is provided corresponding to one end of the first exhaust passage 13. That is, one end of the first exhaust passage 13 is connected to the turbine 1
It is connected to the entrance side of 7. Further, the outlet side of the turbine 17 is connected to another third exhaust passage 18. Further, one end of the second exhaust passage 15 communicates with the outlet side of the turbine 17, that is, the third exhaust passage 18.

【0015】従って、各気筒#1〜#4から各第1の排
気ポート8及び各第1の排気マニホルド12を通じて第
1の排気通路13へ排気が導き出されることにより、そ
の排気圧力がタービン17の入口側へと供給される。そ
して、その排気圧力のエネルギーによりタービン17が
回転されることにより、コンプレッサ16が一体的に回
転駆動されて吸気通路7における吸気が過給されて各吸
気マニホルド6及び各吸気ポート3を通じて各気筒#1
〜#4へと供給される。又、各気筒#1〜#4から各第
2の排気ポート9及び各第2の排気マニホルド14を通
じて第2の排気通路15へ排気が導き出されることによ
り、その排気圧力はタービン17に供給されることなく
第3の排気通路18へと逃がされる。
Therefore, exhaust gas is guided from the cylinders # 1 to # 4 to the first exhaust passage 13 through the first exhaust ports 8 and the first exhaust manifolds 12, so that the exhaust pressure of the turbine 17 is reduced. It is supplied to the entrance side. Then, the turbine 17 is rotated by the energy of the exhaust pressure, so that the compressor 16 is integrally driven to rotate and the intake air in the intake passage 7 is supercharged, so that each cylinder # passes through each intake manifold 6 and each intake port 3. 1
To # 4. Further, the exhaust pressure is supplied to the turbine 17 by guiding the exhaust gas from each of the cylinders # 1 to # 4 to the second exhaust passage 15 through each of the second exhaust ports 9 and each of the second exhaust manifolds 14. Without being exhausted to the third exhaust passage 18.

【0016】次に、各気筒#1〜#4における第1及び
第2の排気バルブ10,11を開閉駆動させるための動
弁用油圧駆動装置について説明する。この実施例におい
て、動弁用油圧駆動装置は各気筒#1〜#4毎に第1及
び第2の排気バルブ10,11を独立的に開閉駆動され
るようになっており、そのために各気筒#1〜#4に対
応した別々の油圧回路が設けられている。この実施例で
は、それらの油圧回路が共通の構成をなしているものと
して、以下に一つの気筒#1を代表させて、その油圧回
路を含む動弁用油圧駆動装置について説明する。
Next, a valve operating hydraulic drive system for opening and closing the first and second exhaust valves 10 and 11 in each of the cylinders # 1 to # 4 will be described. In this embodiment, the valve actuating hydraulic drive system is designed so that the first and second exhaust valves 10 and 11 are independently opened and closed for each of the cylinders # 1 to # 4. Separate hydraulic circuits corresponding to # 1 to # 4 are provided. In this embodiment, assuming that the hydraulic circuits have a common configuration, one cylinder # 1 will be represented below, and a valve operating hydraulic drive system including the hydraulic circuit will be described.

【0017】尚、この実施例において、各気筒#1〜#
4の各吸気バルブ4,5は、各排気バルブ10,11と
同様に動弁用油圧駆動装置によって開閉駆動されるもの
であるが、ここではその説明を省略する。
In this embodiment, each cylinder # 1 to # is
The intake valves 4, 5 of No. 4 are opened and closed by the valve operating hydraulic drive device like the exhaust valves 10, 11, but the description thereof is omitted here.

【0018】図3は気筒#1における第1及び第2の排
気バルブ10,11とその動弁用油圧駆動装置を示す概
略構成図である。エンジン2のシリンダブロック19に
は、第1及び第2の排気ポート8,9に対応して第1及
び第2の排気バルブ10,11がそれぞれ配設されてい
る。各排気バルブ10,11のバルブステム10a,1
1aはシリンダブロック19を上方へ貫通して延び、か
つシリンダブロック19に対して上下動可能に組み付け
られている。シリンダブロック19とシリンダヘッド2
0との間において、各バルブステム10a,11a上の
先端寄りには、リテーナ21,22がそれぞれ固定され
ている。又、各リテーナ21,22とシリンダブロック
19との間には、各排気バルブ10,11を上方へ付勢
する、即ち各排気バルブ10,11を閉弁させる方向へ
付勢するバルブスプリング23,24がそれぞれ介在さ
れている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the first and second exhaust valves 10 and 11 in cylinder # 1 and the hydraulic drive system for operating the valves. The cylinder block 19 of the engine 2 is provided with first and second exhaust valves 10 and 11 corresponding to the first and second exhaust ports 8 and 9, respectively. Valve stem 10a, 1 of each exhaust valve 10, 11
1a extends upward through the cylinder block 19 and is attached to the cylinder block 19 so as to be vertically movable. Cylinder block 19 and cylinder head 2
Between 0 and 0, retainers 21 and 22 are fixed to the valve stems 10a and 11a near the tips. Further, between the retainers 21 and 22 and the cylinder block 19, a valve spring 23 that urges the exhaust valves 10 and 11 upward, that is, urges the exhaust valves 10 and 11 in a closing direction. 24 are respectively interposed.

【0019】各排気バルブ10,11を開閉駆動させる
ために、エンジン2のシリンダヘッド20には、各バル
ブステム10a,11aのそれぞれに対応して一対の油
圧室25,26が形成されている。各油圧室25,26
にはプランジャ27,28がそれぞれ上下動可能に組み
付けられており、これら油圧室25,26及びプランジ
ャ27,28により第1のバルブ駆動手段としての第1
の油圧アクチュエータ29及び第2のバルブ駆動手段と
しての第2の油圧アクチュエータ30がそれぞれ構成さ
れている。各プランジャ27,28の下端は各バルブス
テム10a,11aの上端に係合されている。そして、
原理的には、各油圧室25,26の作動油圧を制御して
各プランジャ27,28を上下動させることにより、各
排気バルブ10,11が上下動されて開閉駆動されるよ
うになっている。
In order to open and close the exhaust valves 10 and 11, the cylinder head 20 of the engine 2 is formed with a pair of hydraulic chambers 25 and 26 corresponding to the valve stems 10a and 11a, respectively. Each hydraulic chamber 25, 26
Plungers 27 and 28 are respectively assembled to be movable up and down, and the hydraulic chambers 25 and 26 and the plungers 27 and 28 serve as a first valve drive means.
And a second hydraulic actuator 30 as a second valve drive means. The lower end of each plunger 27, 28 is engaged with the upper end of each valve stem 10a, 11a. And
In principle, the exhaust valves 10 and 11 are moved up and down to be opened and closed by controlling the operating oil pressure of the oil pressure chambers 25 and 26 to move the plungers 27 and 28 up and down. ..

【0020】各油圧アクチュエータ29,30を作動さ
せるための油圧回路について説明する。この油圧回路
は、エンジン2によって駆動される油圧ポンプ31を備
え、その油圧ポンプ31の吸入側はストレーナ32を介
して油圧タンク33に接続されている。又、油圧ポンプ
31の吐出側は二つ油圧管路34,35に分岐され、そ
の一方の油圧管路34の途中には、油圧ポンプ31に近
い順に、高圧アキュムレータ36、第1の制御弁37、
第2の制御弁38及び低圧アキュムレータ39が直列に
設けられている。又、その低圧アキュムレータ39の出
口側から延びる戻り管路40は油圧タンク33に接続さ
れている。そして、第1の制御弁37と第2の制御弁3
8との間から延びる油圧管路41の一端が、第1の油圧
アクチュエータ29の油圧室25に接続されている。同
様に、他方の油圧管路35の途中には、油圧ポンプ31
に近い順に、高圧アキュムレータ42、第3の制御弁4
3、第4の制御弁44及び低圧アキュムレータ45が直
列に設けられている。又、その低圧アキュムレータ45
の出口側から延びる戻り管路46が、戻り管路40を介
して油圧タンク33に接続されている。そして、第3の
制御弁43と第4の制御弁44との間から延びる油圧管
路47の一端が、第2の油圧アクチュエータ30の油圧
室26に接続されている。
A hydraulic circuit for operating the hydraulic actuators 29 and 30 will be described. This hydraulic circuit includes a hydraulic pump 31 driven by the engine 2, and the suction side of the hydraulic pump 31 is connected to a hydraulic tank 33 via a strainer 32. Further, the discharge side of the hydraulic pump 31 is branched into two hydraulic pipes 34 and 35, and in the middle of one hydraulic pipe 34, a high pressure accumulator 36 and a first control valve 37 are arranged in order from the hydraulic pump 31. ,
A second control valve 38 and a low pressure accumulator 39 are provided in series. A return line 40 extending from the outlet side of the low pressure accumulator 39 is connected to the hydraulic tank 33. Then, the first control valve 37 and the second control valve 3
8 is connected to the hydraulic chamber 25 of the first hydraulic actuator 29 at one end thereof. Similarly, in the middle of the other hydraulic line 35, the hydraulic pump 31
High-pressure accumulator 42, third control valve 4
The third and fourth control valves 44 and the low pressure accumulator 45 are provided in series. In addition, the low pressure accumulator 45
A return pipe line 46 extending from the outlet side of the is connected to the hydraulic tank 33 via the return pipe line 40. Then, one end of a hydraulic line 47 extending from between the third control valve 43 and the fourth control valve 44 is connected to the hydraulic chamber 26 of the second hydraulic actuator 30.

【0021】ここで、第1〜第4の各制御弁37,3
8,43,44は、それらを開閉させるためのアクチュ
エータ37a,38a,43a,44aをそれぞれ備え
ている。各アクチュエータ37a,38a,43a,4
4aは高速応答性タイプの積層圧電素子等よりなり、通
電によって駆動されるようになっている。そして、各ア
クチュエータ37a,38a,43a,44aが選択的
に通電されることにより、各制御弁37,38,43,
44が選択的に開閉駆動されるようになっている。
Here, the first to fourth control valves 37, 3
8, 43, 44 are respectively provided with actuators 37a, 38a, 43a, 44a for opening and closing them. Each actuator 37a, 38a, 43a, 4
Reference numeral 4a is composed of a high-speed response type laminated piezoelectric element or the like, and is driven by energization. Then, by selectively energizing the actuators 37a, 38a, 43a, 44a, the control valves 37, 38, 43,
44 is selectively opened and closed.

【0022】従って、第1の制御弁37と第2の制御弁
38との間の開閉タイミングが適宜に制御されることに
より、第1の油圧アクチュエータ29が駆動され、それ
に対応する第1の排気バルブ10の開閉タイミング及び
そのリフト量(開閉量)が制御される。同様に、第3の
制御弁43と第4の制御弁44との間の開閉タイミング
が適宜に制御されることにより、第2の油圧アクチュエ
ータ30が駆動され、それに対応する第2の排気バルブ
11の開閉タイミング及びその開閉量が制御される。
Therefore, by appropriately controlling the opening / closing timing between the first control valve 37 and the second control valve 38, the first hydraulic actuator 29 is driven, and the first exhaust gas corresponding thereto is driven. The opening / closing timing of the valve 10 and its lift amount (opening / closing amount) are controlled. Similarly, by appropriately controlling the opening / closing timing between the third control valve 43 and the fourth control valve 44, the second hydraulic actuator 30 is driven, and the second exhaust valve 11 corresponding thereto is driven. The opening / closing timing and the opening / closing amount thereof are controlled.

【0023】上記した各アクチュエータ37a,38
a,43a,44aの通電タイミングを制御するため
に、この実施例ではバルブ制御手段としてのバルブコン
トローラ48が設けられている。このバルブコントロー
ラ48はマイクロコンピュータを中心に構成されてお
り、同コントローラ48にはエンジン2の回転数(エン
ジン回転数)NEを検出する運転状態検出手段としての
回転数センサ49が接続されている。そして、バルブコ
ントローラ48は、回転数センサ49の検出信号に基づ
き、その時々の運転状態に応じた各排気バルブ10,1
1の開閉タイミング及び開閉量を演算し、その演算結果
に基づいて各アクチュエータ37a,38a,43a,
44aへ通電用の制御信号を出力するようになってい
る。
Each of the actuators 37a, 38 described above
In this embodiment, a valve controller 48 as a valve control means is provided in order to control the energization timing of a, 43a and 44a. The valve controller 48 is mainly composed of a microcomputer, and the controller 48 is connected with a rotation speed sensor 49 as an operation state detecting means for detecting a rotation speed (engine rotation speed) NE of the engine 2. Then, the valve controller 48, based on the detection signal of the rotation speed sensor 49, discharges the exhaust valves 10, 1 according to the operating state at that time.
The opening / closing timing and the opening / closing amount of No. 1 are calculated, and each actuator 37a, 38a, 43a,
A control signal for energization is output to 44a.

【0024】このバルブコントローラ48では、回転数
センサ49の検出結果に基づき、エンジン2の排気行程
において、第2の排気バルブ11を第1の排気バルブ1
0よりも遅く開弁させると共に、高速運転時には第2の
排気バルブ11の開弁期間を増大させるように各制御弁
37,38,43,44を開閉駆動させて第1及び第2
の油圧アクチュエータ29,30駆動制御するようにな
っている。
In the valve controller 48, the second exhaust valve 11 is connected to the first exhaust valve 1 in the exhaust stroke of the engine 2 based on the detection result of the rotation speed sensor 49.
The first and second control valves 37, 38, 43, 44 are opened and closed so as to open the valve later than 0 and increase the opening period of the second exhaust valve 11 during high speed operation.
The hydraulic actuators 29 and 30 are controlled to be driven.

【0025】即ち、バルブコントローラ48はエンジン
2の低速運転時と判断したときには、図4に示すよう
に、排気行程において第1の排気バルブ10を所定のタ
イミングで開閉させるべく第1及び第2の制御弁37,
38を開閉駆動させるようになっている。
That is, when the valve controller 48 determines that the engine 2 is operating at a low speed, as shown in FIG. 4, the first and second exhaust valves 10 are opened and closed at a predetermined timing in the exhaust stroke. Control valve 37,
38 is opened and closed.

【0026】又、バルブコントローラ48はエンジン2
の中速運転時と判断したときに、図5に示すように、排
気行程において第1の排気バルブ10を所定のタイミン
グで、かつ低速運転時よりも少し短い開弁期間で開閉さ
せるべく第1及び第2の制御弁37,38を開閉駆動さ
せる。又、第2の排気バルブ11を第1の排気バルブ1
0よりも遅く、短い開弁期間で、かつ第1の排気バルブ
10よりも小さいリフト量となるように開弁させるべく
第3及び第4の制御弁43,44を開閉駆動させるよう
になっている。
The valve controller 48 is the engine 2
When it is determined that the vehicle is operating at medium speed, as shown in FIG. 5, the first exhaust valve 10 is opened and closed at a predetermined timing in the exhaust stroke and at a slightly shorter opening period than during low speed operation. And the second control valves 37, 38 are opened and closed. In addition, the second exhaust valve 11 is replaced with the first exhaust valve 1
The third and fourth control valves 43, 44 are driven to open and close so that the valve opening time is slower than 0, the valve opening period is shorter, and the lift amount is smaller than that of the first exhaust valve 10. There is.

【0027】更に、バルブコントローラ48はエンジン
2の高速運転時と判断したときに、図6に示すように、
排気行程において第1の排気バルブ10を所定のタイミ
ングで、かつ中速運転時よりも短い開弁期間で開閉させ
るべく第1及び第2の制御弁37,38を開閉駆動させ
る。又、第2の排気バルブ11を第1の排気バルブ10
よりも遅く、中速運転時よりも長い開弁期間で、かつ第
1の排気バルブ10のリフト量と同じになるように開弁
させるべく第3及び第4の制御弁43,44を開閉駆動
させるようになっている。
Further, when the valve controller 48 determines that the engine 2 is operating at high speed, as shown in FIG.
In the exhaust stroke, the first and second control valves 37 and 38 are driven to open and close in order to open and close the first exhaust valve 10 at a predetermined timing and in a valve opening period shorter than that during medium speed operation. In addition, the second exhaust valve 11 is replaced by the first exhaust valve 10
The third and fourth control valves 43 and 44 are opened and closed to open the valve so that the valve opening period is slower and longer than that at the time of medium speed operation, and is equal to the lift amount of the first exhaust valve 10. It is designed to let you.

【0028】尚、前述した各図4〜6において、破線は
吸気バルブ4,5のリフト量と開閉タイミングを示して
おり、その開閉タイミング及び開閉量は常に一定となっ
ている。
In each of FIGS. 4 to 6 described above, the broken line shows the lift amount and the opening / closing timing of the intake valves 4 and 5, and the opening / closing timing and the opening / closing amount are always constant.

【0029】次に、上記のように構成した動弁用油圧駆
動装置を含むターボ過給機付内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置の作用を図7〜図9に従って説明する。図7
は低速運転時、中速運転時及び高速運転時のそれぞれに
おいて、本実施例における各排気バルブ10,11のリ
フト量、第1及び第2の排気通路13,15における排
気圧力の変化を、従来技術と比較して示すタイムチャー
トである。又、図8は同じく低速運転時、中速運転時及
び高速運転時のそれぞれにおいて、本実施例におけるP
−V線及びポンピングロスPLを従来技術と比較して示
すグラフである。
Next, the operation of the valve timing control system for the internal combustion engine with a turbocharger including the valve drive hydraulic drive system constructed as described above will be described with reference to FIGS. Figure 7
Represents the change in the lift amount of each exhaust valve 10 and 11 and the change in exhaust pressure in the first and second exhaust passages 13 and 15 in the present embodiment at low speed operation, medium speed operation and high speed operation respectively. It is a time chart shown in comparison with technology. Further, FIG. 8 also shows P in the present embodiment at low speed operation, medium speed operation, and high speed operation, respectively.
7 is a graph showing -V line and pumping loss PL in comparison with the related art.

【0030】図7に示すように、エンジン2の低速運転
時には、排気行程において二つの排気バルブ10,11
のうち第1の排気バルブ10のみが所定のタイミングで
開かれる。そして、各気筒#1〜#4から出される排気
の全てが第1の排気通路13を通じてタービン17に供
給されることになる。
As shown in FIG. 7, during low speed operation of the engine 2, the two exhaust valves 10 and 11 are used in the exhaust stroke.
Among them, only the first exhaust valve 10 is opened at a predetermined timing. Then, all of the exhaust gas emitted from each of the cylinders # 1 to # 4 is supplied to the turbine 17 through the first exhaust passage 13.

【0031】従って、ブローダウン時も含めて排気圧力
のエネルギーの全てがタービン17に作用することにな
り、低速域でもタービン17が可能な限りに駆動され
て、ターボ過給機1によりエンジン2への過給が行われ
る。又、このときには、図8(a)に示すようにポンピ
ングロスPLも比較的小さなものとなっている。
Therefore, all the energy of the exhaust pressure acts on the turbine 17 even during the blowdown, the turbine 17 is driven as much as possible even in the low speed range, and the turbocharger 1 transfers it to the engine 2. Will be supercharged. At this time, the pumping loss PL is also relatively small as shown in FIG. 8 (a).

【0032】その後、図7に示すように、エンジン2が
中速運転時となってターボ過給機1による過給圧力が所
定のレベルを越えると、排気行程において第1の排気バ
ルブ10の開弁に加え、それよりも遅れて第2の排気バ
ルブ11が比較的短い期間だけ小さい開度で開弁され
る。このことから、第1の排気バルブ10を先に開弁さ
せたときには、両排気バルブ10,11を同時に開弁さ
せた場合と較べて、ブローダウン時に高い排気圧力が取
り出される。そして、各気筒#1〜#4から出される全
排気のうち、ブローダウン時を含む排気行程前半の排気
が第1の排気通路13を通じてタービン17に供給され
る。又、排気行程後半における排気は、第2の排気通路
15を通じてそのまま第3の排気通路18へと逃がされ
る。
After that, as shown in FIG. 7, when the engine 2 operates at a medium speed and the supercharging pressure by the turbocharger 1 exceeds a predetermined level, the first exhaust valve 10 is opened in the exhaust stroke. In addition to the valve, the second exhaust valve 11 is opened with a small opening degree for a relatively short period of time after that. Therefore, when the first exhaust valve 10 is opened first, a higher exhaust pressure is taken out at the time of blowdown, as compared with the case where both the exhaust valves 10 and 11 are opened simultaneously. Then, out of all the exhaust gas emitted from each of the cylinders # 1 to # 4, the exhaust gas in the first half of the exhaust stroke including the blowdown is supplied to the turbine 17 through the first exhaust passage 13. Further, the exhaust gas in the latter half of the exhaust stroke is allowed to escape through the second exhaust passage 15 to the third exhaust passage 18 as it is.

【0033】従って、有効なブローダウン時の排気圧力
を含む排気圧力のエネルギーがタービン17に作用する
ことになり、中速域にはタービン17が効率良く駆動さ
れ、もってターボ過給機1によるエンジン2への過給が
効果的に行われる。加えて、吸気行程に近い排気行程後
半における比較的低い排気圧力は、タービン17に供給
されることなくそのまま捨てられる。そのため、タービ
ン17には必要以上のエネルギーが作用することがな
い。又、排気行程後半における排気圧力が逃がされて吸
気行程に近い部分で排気圧力が低くなることから、図8
(b)に示すように、エンジン2の圧力損失が低減さ
れ、ポンピングロスPLを低減させることができる。
Therefore, the energy of the exhaust pressure including the exhaust pressure at the time of effective blowdown acts on the turbine 17, so that the turbine 17 is efficiently driven in the medium speed range, so that the engine by the turbocharger 1 is driven. 2 is effectively supercharged. In addition, the relatively low exhaust pressure in the latter half of the exhaust stroke close to the intake stroke is discarded as it is without being supplied to the turbine 17. Therefore, more energy than necessary does not act on the turbine 17. Further, since the exhaust pressure in the latter half of the exhaust stroke is released and the exhaust pressure becomes low in the portion close to the intake stroke, as shown in FIG.
As shown in (b), the pressure loss of the engine 2 is reduced and the pumping loss PL can be reduced.

【0034】その後、図7に示すように、エンジン2が
高速運転時となってターボ過給機1による過給圧力が充
分なレベルに達すると、排気行程において第1の排気バ
ルブ10の開弁期間が更に短くなり、それよりもやや遅
れて第2の排気バルブ11が比較的長い期間にわたって
大きい開度で開弁される。このことから、両排気バルブ
10,11を同時に開弁させた場合と較べて、ブローダ
ウン時に高い排気圧力が取り出される。そして、各気筒
#1〜#4から出される全排気のうち、ブローダウン時
における高い排気圧力のみが第1の排気通路13を通じ
てタービン17に供給される。又、ブローダウン時以降
の排気が、第2の排気通路15を通じてそのまま第3の
排気通路18へと逃がされる。即ち、図9(a),
(b)に示すように、全排気圧力のうち、ブローダウン
時の排気圧力が第1の排気通路13にかかり、ブローダ
ウン時以降の排気圧力が第2の排気通路15にかかる。
そして、ブローダウン時における排気圧力のエネルギー
のみがタービン17へ入力される。
Thereafter, as shown in FIG. 7, when the engine 2 is operating at high speed and the supercharging pressure by the turbocharger 1 reaches a sufficient level, the first exhaust valve 10 is opened in the exhaust stroke. The period is further shortened, and a little later than that, the second exhaust valve 11 is opened with a large opening for a relatively long period. For this reason, a higher exhaust pressure is taken out at the time of blowdown, as compared with the case where both exhaust valves 10 and 11 are opened simultaneously. Then, of all the exhaust gas emitted from each of the cylinders # 1 to # 4, only the high exhaust pressure at the time of blowdown is supplied to the turbine 17 through the first exhaust passage 13. Further, the exhaust gas after the blowdown is released to the third exhaust passage 18 as it is through the second exhaust passage 15. That is, as shown in FIG.
As shown in (b), of the total exhaust pressure, the exhaust pressure during blowdown is applied to the first exhaust passage 13, and the exhaust pressure after blowdown is applied to the second exhaust passage 15.
Then, only the energy of the exhaust pressure at the time of blowdown is input to the turbine 17.

【0035】従って、ブローダウン時の高い排気圧力の
エネルギーのみがタービン17に作用することから、高
速域にはタービン17に必要以上のエネルギーが加わる
ことがなく、タービン17が過不足無く駆動されてター
ボ過給機1によるエンジン2への過給が有効に行われ
る。加えて、ブローダウン時以降の比較的低い排気圧力
は、タービン17に供給されることなくそのまま捨てら
れる。そのため、タービン17に必要以上の排気圧力が
加わることがなくなる。又、ブローダウン時以降の排気
圧力が抵抗なく捨てられることから、図8(c)に示す
ように、エンジン2の圧力損失が低減され、ポンピング
ロスPLを大幅に低減させることができる。
Therefore, since only the energy of the high exhaust pressure at the time of blowdown acts on the turbine 17, more energy than necessary is not applied to the turbine 17 in the high speed range, and the turbine 17 is driven without excess or deficiency. The turbocharger 1 effectively supercharges the engine 2. In addition, the relatively low exhaust pressure after the blowdown is discarded without being supplied to the turbine 17. Therefore, the exhaust pressure is not applied to the turbine 17 more than necessary. Further, since the exhaust pressure after the blowdown is discarded without resistance, the pressure loss of the engine 2 is reduced and the pumping loss PL can be significantly reduced, as shown in FIG. 8 (c).

【0036】以上説明したように、この実施例によれ
ば、エンジン2の中・高速運転時のように排気圧力が過
大となるような場合には、第2の排気バルブ11が第1
の排気バルブ10よりも遅く開弁され、タービン17の
回転に最も有効なブローダウン時の排気圧力のみが第1
の排気通路13を通じて最初にタービン17に供給され
る。又、ブローダウン時から遅れてタービン17の回転
に不必要な排気圧力は、第2の排気通路15を通じてタ
ービン17の出口側へと逃がされる。
As described above, according to this embodiment, when the exhaust pressure becomes excessively high such as during the medium / high speed operation of the engine 2, the second exhaust valve 11 has the first exhaust valve.
Of the exhaust valve 10 is opened later than the exhaust valve 10 of FIG.
First, the gas is supplied to the turbine 17 through the exhaust passage 13. Further, the exhaust pressure unnecessary for the rotation of the turbine 17 after the blowdown is released to the outlet side of the turbine 17 through the second exhaust passage 15.

【0037】そのため、タービン17の回転に有効なブ
ローダウン時の排気圧力のエネルギーのみが生かされ、
不必要な排気圧力は抵抗なく取り除かれる。しかも、エ
ンジン2の運転が高速になるほど、第2の排気バルブ1
1の開弁期間が増大されることから、高速運転時に過大
となる排気圧力のうち、タービン17の回転に不必要な
部分は、第2の排気通路15を通じてタービン17の出
口側へと充分に逃がされ、高速運転によって増大する不
必要な排気圧力が抵抗なく取り除かれる。
Therefore, only the energy of the exhaust pressure at the time of blowdown effective for the rotation of the turbine 17 is utilized,
Unnecessary exhaust pressure is removed without resistance. Moreover, the faster the engine 2 operates, the second exhaust valve 1
Since the valve opening period of No. 1 is increased, the portion of the exhaust pressure that becomes excessive during high-speed operation, which is unnecessary for the rotation of the turbine 17, is sufficiently passed through the second exhaust passage 15 to the outlet side of the turbine 17. Unnecessary exhaust pressure, which is released and increased by high speed operation, is removed without resistance.

【0038】従って、図9(b)に示すように、エンジ
ン2の平均背圧を相対的に小さくすることができ、それ
と共にタービン17に供給すべき平均エネルギーを相対
的に高くすることができ。その結果として、排気圧力が
過大となるような場合でも、タービン17として必要な
回転を維持させることができ、その回転を維持させなが
ら、エンジン2のポンピングロスPLを有効に低減させ
ることができる。
Therefore, as shown in FIG. 9B, the average back pressure of the engine 2 can be made relatively small, and the average energy to be supplied to the turbine 17 can be made relatively high at the same time. .. As a result, even when the exhaust pressure becomes excessively high, it is possible to maintain the rotation required for the turbine 17, and it is possible to effectively reduce the pumping loss PL of the engine 2 while maintaining the rotation.

【0039】尚、この発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一部
を適宜に変更して次のように実施することもできる。 (1)前記実施例では、第1及び第2の排気バルブ1
0,11を開閉駆動させるための第1及び第2のバルブ
駆動手段として油圧アクチュエータ29,30を設けた
が、カムシャフトを中心としてなる動弁装置を第1及び
第2のバルブ駆動手段として設けることもできる。その
場合、各排気バルブ毎に可変バルブタイミング機構を設
けることにより、各排気バルブの開閉タイミングを個別
に変更することが可能となる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented as follows with a part of the structure appropriately changed without departing from the spirit of the invention. (1) In the above embodiment, the first and second exhaust valves 1
Although the hydraulic actuators 29 and 30 are provided as the first and second valve driving means for driving the opening and closing of the valves 0 and 11, the valve operating device centering on the cam shaft is provided as the first and second valve driving means. You can also In that case, by providing a variable valve timing mechanism for each exhaust valve, it becomes possible to individually change the opening / closing timing of each exhaust valve.

【0040】(2)前記実施例では、各排気バルブ1
0,11を開閉駆動させるための油圧アクチュエータ2
9,30と同等の油圧アクチュエータにより吸気バルブ
4,5を開閉駆動させるようにしたが、各排気バルブ1
0,11のみを油圧アクチュエータ29,30によって
開閉駆動させ、各吸気バルブ4,5のみはカムシャフト
を中心とした動弁装置によって開閉駆動させるようにし
てもよい。
(2) In the above embodiment, each exhaust valve 1
Hydraulic actuator 2 for opening and closing 0, 11
Although the intake valves 4 and 5 are driven to open and close by a hydraulic actuator equivalent to that of the exhaust valves 1 and 9,
It is also possible to drive only the valves 0 and 11 by the hydraulic actuators 29 and 30, and to drive the intake valves 4 and 5 only by the valve operating device centering on the camshaft.

【0041】(3)前記実施例では、直列4気筒タイプ
のエンジン2に具体化したが、直列多気筒タイプ或いは
V型多気筒タイプにかかわらずターボ過給機を備えた内
燃機関であれば何れのタイプにも具体化することができ
る。
(3) In the above embodiment, the inline 4-cylinder type engine 2 is embodied, but any internal combustion engine having a turbocharger may be used regardless of the in-line multi-cylinder type or the V-type multi-cylinder type. Can also be embodied in this type.

【0042】(4)前記実施例では、各排気ポート8,
9のポート径を同じにしたが、それらの径を異ならせて
もよい。
(4) In the above embodiment, each exhaust port 8,
Although the port diameters of 9 are the same, those diameters may be different.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、排気によりタービンを回転させることによりコンプ
レッサを駆動させて吸気を過給するようにしたターボ過
給機を備えてなる内燃機関において、気筒に互いに独立
した第1及び第2の排気ポートを第1及び第2の排気通
路にそれぞれ連通させると共に、第1の排気通路の一端
をタービンの入口側に、第2の排気通路の一端をタービ
ンの出口側にそれぞれ連通させ、各排気ポートをそれぞ
れ開閉する第1及び第2の排気バルブを設け、内燃機関
の排気行程において第2の排気バルブを第1の排気バル
ブよりも遅く開弁させると共に、高速運転時には第2の
排気バルブの開弁期間を増大させるようにしている。そ
のため、タービンの回転に有効なブローダウン時の排気
圧力のエネルギーのみが第1の排気通路を通じて生かさ
れ、ブローダウン時以降の不必要な排気圧力が第2の排
気通を通じて抵抗なく取り除かれることになり、排気圧
力が過大となるような場合でも、タービンに必要な回転
を維持させながら内燃機関のポンピングロスを有効に低
減させることができるという優れた効果を発揮する。
As described above in detail, according to the present invention, in an internal combustion engine including a turbocharger in which a turbine is rotated by exhaust gas to drive a compressor to supercharge intake air. , The first and second exhaust ports, which are independent of each other in the cylinder, communicate with the first and second exhaust passages, respectively, and one end of the first exhaust passage is connected to an inlet side of the turbine and one end of the second exhaust passage is connected to the first exhaust passage. Are connected to the outlet side of the turbine, and first and second exhaust valves for opening and closing each exhaust port are provided, and the second exhaust valve is opened later than the first exhaust valve in the exhaust stroke of the internal combustion engine. In addition, the opening period of the second exhaust valve is increased during high speed operation. Therefore, only the energy of the exhaust pressure at the time of blowdown effective for the rotation of the turbine is utilized through the first exhaust passage, and the unnecessary exhaust pressure after the blowdown is removed without resistance through the second exhaust passage. Therefore, even if the exhaust pressure becomes excessive, the pumping loss of the internal combustion engine can be effectively reduced while maintaining the rotation required for the turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の基本的な概念構成を説明する概念構
成図である。
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram illustrating a basic conceptual configuration of the present invention.

【図2】この発明を具体化した一実施例においてターボ
過給機を備えてなる内燃機関としての直列4気筒タイプ
のエンジン及びその吸気系及び排気系を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an in-line four-cylinder type engine as an internal combustion engine including a turbocharger and an intake system and an exhaust system thereof in one embodiment embodying the present invention.

【図3】一実施例において、気筒における第1及び第2
の排気バルブとその動弁用油圧駆動装置を示す概略構成
図である。
FIG. 3 illustrates a first and second cylinder in one embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the exhaust valve of FIG.

【図4】一実施例において、低速運転時における第1の
排気バルブ及び吸気バルブのリフト量の変化を説明する
タイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart illustrating changes in the lift amounts of the first exhaust valve and the intake valve during low speed operation in one embodiment.

【図5】一実施例において、中速運転時における第1の
排気バルブ、第2の排気バルブ及び吸気バルブのリフト
量の変化を説明するタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart for explaining changes in lift amounts of the first exhaust valve, the second exhaust valve, and the intake valve during medium speed operation in one embodiment.

【図6】一実施例において、高速運転時における第1の
排気バルブ、第2の排気バルブ及び吸気バルブのリフト
量の変化を説明するタイムチャートである。
FIG. 6 is a time chart for explaining changes in lift amounts of the first exhaust valve, the second exhaust valve, and the intake valve during high-speed operation in one embodiment.

【図7】一実施例における低速運転時、中速運転時及び
高速運転時での各排気バルブのリフト量、第1及び第2
の排気通路における排気圧力の変化を従来技術と比較し
て示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a lift amount of each exhaust valve at a low speed operation, a medium speed operation, and a high speed operation in one embodiment, first and second
7 is a time chart showing changes in exhaust pressure in the exhaust passage of FIG.

【図8】一実施例における低速運転時、中速運転時及び
高速運転時でのP−V線及びポンピングロスを従来技術
と比較して示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the P-V line and pumping loss in low speed operation, medium speed operation and high speed operation in one example in comparison with the related art.

【図9】一実施例において、(a)は第1の排気通路及
び第2の排気通路における排気圧力の変化を従来技術と
比較して示すタイムチャートであり、(b)はタービン
の入力エネルギーの変化を示すタイムチャートである。
FIG. 9A is a time chart showing changes in exhaust pressure in a first exhaust passage and a second exhaust passage in comparison with a conventional technique in one embodiment, and FIG. 9B is a turbine input energy; 4 is a time chart showing changes in

【図10】従来技術において、(a)はウェイストゲー
トバルブを開いた場合と閉じた場合の排気圧力を比較し
て示すタイムチャートであり、(b)はタービンの入力
エネルギーの変化を示すタイムチャートである。
FIG. 10A is a time chart showing a comparison of exhaust pressures when a waste gate valve is opened and when the waste gate valve is closed, and FIG. 10B is a time chart showing a change in input energy of a turbine. Is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ターボ過給機、2…内燃機関としてのエンジン、8
…第1の排気ポート、9…第2の排気ポート、10…第
1の排気バルブ、11…第2の排気バルブ、13…第1
の排気通路、15…第2の排気通路、29…第1のバル
ブ駆動手段を構成する第1の油圧アクチュエータ、30
…第2のバルブ駆動手段を構成する第2の油圧アクチュ
エータ、48…バルブ制御手段としてのバルブコントロ
ーラ。
1 ... Turbocharger, 2 ... Engine as internal combustion engine, 8
... first exhaust port, 9 ... second exhaust port, 10 ... first exhaust valve, 11 ... second exhaust valve, 13 ... first
Exhaust passage, 15 ... Second exhaust passage, 29 ... First hydraulic actuator constituting first valve driving means, 30
... A second hydraulic actuator that constitutes a second valve drive means, 48 ... A valve controller as valve control means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気によりタービンを回転させることに
よりコンプレッサを駆動させて吸気を過給するようにし
たターボ過給機を備えてなる内燃機関と、 前記内燃機関の気筒に互いに独立して設けられた第1の
排気ポート及び第2の排気ポートと、 一端が前記第1の排気ポートに連通され、他端が前記タ
ービンの入口側に連通されてなる第1の排気通路と、 一端が前記第2の排気ポートに連通され、他端が前記タ
ービンの出口側に連通されてなる第2の排気通路と、 前記第1の排気ポートを開閉する第1の排気バルブと、 前記第2の排気ポートを開閉する第2の排気バルブと、 前記第1の排気バルブを開閉駆動するための第1のバル
ブ駆動手段と、 前記第2の排気バルブを開閉駆動するための第2のバル
ブ駆動手段と、 前記内燃機関の回転数を含む運転状態を検出する運転状
態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
関の排気行程において前記第2の排気バルブを前記第1
の排気バルブよりも遅く開弁させると共に、高速運転時
には前記第2の排気バルブの開弁期間を増大させるよう
に前記第1及び第2のバルブ駆動手段を駆動制御するバ
ルブ制御手段とを備えたことを特徴とするターボ過給機
付内燃機関のバルブタイミング制御装置。
1. An internal combustion engine including a turbocharger configured to drive a compressor by rotating a turbine with exhaust gas to supercharge intake air, and a cylinder of the internal combustion engine, which is provided independently of each other. A first exhaust port, a second exhaust port, a first exhaust passage having one end communicating with the first exhaust port and the other end communicating with an inlet side of the turbine; A second exhaust passage that communicates with the second exhaust port and the other end communicates with the turbine outlet side; a first exhaust valve that opens and closes the first exhaust port; and a second exhaust port A second exhaust valve that opens and closes the first exhaust valve, a first valve drive unit that opens and closes the first exhaust valve, and a second valve drive unit that opens and closes the second exhaust valve, The internal combustion engine Operating condition detecting means for detecting operating conditions including the number, based on a detection result of said operating condition detecting means, the internal combustion engine the first and second exhaust valve in the exhaust stroke of the
Valve control means for driving and controlling the first and second valve driving means so as to open the valve later than the exhaust valve and increase the valve opening period of the second exhaust valve during high speed operation. A valve timing control device for an internal combustion engine with a turbocharger, characterized in that:
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