JPH1182074A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
内燃機関の可変動弁装置Info
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- JPH1182074A JPH1182074A JP9243204A JP24320497A JPH1182074A JP H1182074 A JPH1182074 A JP H1182074A JP 9243204 A JP9243204 A JP 9243204A JP 24320497 A JP24320497 A JP 24320497A JP H1182074 A JPH1182074 A JP H1182074A
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Abstract
回転速度広域に亘って向上させることができるようにし
たり、燃焼室内の排気弁近傍でのHCの濃度特性に合わ
せて排気弁の開閉特性を可変制御できるようにするこ
と。 【解決手段】吸気弁12の開閉タイミング(位相角)を
可変制御する可変バルブタイミング制御機構(VTC)
13と、排気弁14の作動角を可変制御する可変バルブ
作動角制御機構(VET)15と、を備えて構成する。
これにより、排気脈動の位相変化に応じて排気弁の作動
角を最適に制御できると共に、オーバーラップ期間、オ
ーバーラップ位置を最適に制御できる。また、低回転・
低負荷域では、排気弁14の作動角を小として、燃焼室
内のHC濃度の一次ピークと二次ピークを避けて、排気
弁14を開弁させることができるので、HCの排出量を
低減することができる。即ち、運転領域全域に亘って、
燃費性能、出力性能、排気性能、騒音性能、機関安定性
能等を改善することができる。
Description
弁装置に関し、詳しくは、機関の吸排気弁の開閉特性を
可変制御する技術に関する。
しては、例えば、特開平7−197846号公報、特開
平8−254126号公報、特開平9−53476号公
報、実開平5 −96444号公報、実開平5 −9644
5号公報、特開平7−31106号公報等に開示される
ものがある。
特開平8−254126号公報に開示されるものは、吸
気弁の閉弁タイミング{即ち、開閉タイミング(位相
角)}を制御するものである。また、前記実開平5 −9
6444号公報、前記実開平5 −96445号公報に開
示されるものは、排気弁の開弁タイミング(即ち、開閉
タイミング(位相角)を可変制御するものである。
に開示されるものは、吸気弁の開弁から閉弁までの作動
角を可変制御する装置であり、可変バルブ作動角制御装
置と呼ばれるものを備える一方、排気弁に所謂VTC
(開閉タイミング(位相角)を可変制御する装置であ
り、可変バルブタイミング制御装置と呼ばれるものであ
る)を備えて構成されている。
来の装置は、特開平7−31106号公報に開示される
もののように吸気弁の作動角を可変にできるものがある
としても、何れのものも、排気弁の作動角については一
定であるため、排気脈動の負圧波{排気脈動の極小部分
近傍(正圧波も含む場合がある)を負圧波と言う}を、
特定の回転速度でしかオーバーラップ期間(吸気弁の開
弁期間と排気弁の開弁期間とが重なる期間、換言すれば
吸気弁と排気弁とが共に開弁している期間)に当てる
(一致させる)ことができない。
しか、オーバーラップ期間内に、排気脈動の負圧波を、
排気弁近傍(燃焼室内)へ到達させることができないた
め、回転速度広域に亘って良好に燃焼室内に排気脈動に
よる負圧波を導くことができないため(言い換えれば、
回転速度によっては、燃焼室内に排気脈動の正圧波が導
かれ、吸気に対する排気干渉が生じる惧れがあるた
め)、掃気効率延いては吸気充填効率(若しくは体積効
率)を回転速度広域に亘って良好に向上させることがで
きないものであった。
た図12に示されるように、燃焼室内の排気弁近傍での
燃焼ガス中のHC(未燃燃料分)の濃度は、時間的に一
定でなく、排気弁開弁時期(EVO)近傍(一次ピー
ク)と、排気弁閉弁時期(EVC)近傍(2次ピーク)
と、に2つのピークが存在すると言う特性があるが、従
来においては、かかる特性を考慮しておらず、効果的に
HCの排出量を低減することができないものであった。
たものであり、排気弁の作動角を最適に制御できるよう
にすると共に、オーバーラップ期間、オーバーラップ位
置を最適に制御できるようにすることで、例えば、排気
脈動の位相変化に追従して吸気充填効率を回転速度広域
に亘って向上させることができるようにしたり、燃焼室
内の排気弁近傍でのHCの濃度特性に合わせて排気弁の
開閉特性を可変制御できるようにしてHC排出濃度を低
減することができるようにした内燃機関の可変動弁装置
を提供することを目的とする。
載の発明に係る内燃機関の可変動弁装置は、図1に示す
ように、吸気弁の開閉タイミングを可変制御する可変バ
ルブタイミング制御手段と、排気弁の作動角を可変制御
する可変バルブ作動角制御手段と、を含んで構成した。
相角)を可変制御する可変バルブタイミング制御手段
と、排気弁の作動角を可変制御する可変バルブ作動角制
御手段と、を備えるようにしたので、排気脈動の位相変
化に応じて排気弁の作動角を最適に制御できると共に、
オーバーラップ期間、オーバーラップ位置を最適に制御
することなどができるので、運転領域全域に亘って、燃
費性能、出力性能、排気性能、騒音性能、機関安定性能
等を改善することができる。
ブタイミング制御手段を介しての吸気弁の開閉タイミン
グ制御と、前記可変バルブ作動角制御手段を介しての排
気弁の作動角制御と、により、排気脈動の負圧波を、吸
気弁と排気弁とが共に開弁している期間内に、燃焼室内
に導くようにした。かかる構成とすれば、回転速度変化
等により排気脈動の位相変化があっても、排気脈動の負
圧波を、確実に、オーバーラップ期間中に排気弁近傍
(燃焼室内)へ導くことができる。従って、例えば、回
転速度広域に亘って、掃気効率の向上延いては体積(充
填)効率の向上、ポンピングロスの低減を図ることがで
き、以って燃費特性、出力特性、排気特性等を改善する
ことができる。
ブ作動角制御手段を介して、排気弁の開弁タイミングが
熱効率の良いタイミングとなるように、排気弁の作動角
を制御するようにした。かかる構成とし、各回転速度・
各負荷に応じて、膨張比やポンプロス等の観点から、最
も熱効率の良いタイミングとなるように、排気弁の開弁
タイミングを制御すれば、より一層、燃費特性、出力特
性、排気特性等を改善することができる。また、低中速
域では、通常の排気弁の開弁タイミング固定設定の機関
に対して、排気原音を低減することもできる。
荷域においては、前記可変バルブ作動角制御手段を介し
て排気弁の作動角を小側に制御するようにした。かかる
構成とし、低回転・低負荷域では、排気弁の作動角を小
とすれば、図12に示したHC濃度の一次ピークと二次
ピークを避けて(或いは何れか一方のピークを避け
て)、排気弁を開弁させることができるので、HCの排
出量を低減することができる。即ち、高濃度のHCを含
む燃焼ガスを、選択的に、燃焼室内に残留させることが
でき(残留ガス制御)、延いては次燃焼サイクルで、こ
れを再燃焼させることができるようになるので、エンジ
ンから排出されるHCを低減することができることとな
る。
動の位相変化に応じて排気弁の作動角を最適に制御でき
ると共に、オーバーラップ期間、オーバーラップ位置を
最適に制御することなどができるので、運転領域全域に
亘って、燃費性能、出力性能、排気性能、騒音性能、機
関安定性能等を改善することができる。
変化等により排気脈動の位相変化があっても、排気脈動
の負圧波を、確実に、オーバーラップ期間中に排気弁近
傍(燃焼室内)へ導くことができるので、例えば回転速
度広域に亘って、掃気効率の向上延いては体積(充填)
効率の向上、ポンピングロスの低減を図ることができ、
以って燃費特性、出力特性、排気特性等を改善すること
ができる。
度・各負荷に応じて、膨張比やポンプロス等の観点か
ら、最も熱効率の良いタイミングとなるように、排気弁
の開弁タイミングを制御するので、より一層、燃費特
性、出力特性、排気特性等を改善することができる。ま
た、例えば、低中速域では、通常の排気弁の開弁タイミ
ング固定設定の機関に対して、排気原音をも低減するこ
ともできる。
低負荷域では、排気弁の作動角を小とすれば、燃焼室内
のHC濃度の特性を考慮して、排気弁を開弁させること
ができるので、HCの排出量を低減することができる。
明する。実施形態のシステム構成を示す図2において、
内燃機関1の吸気通路2にはスロットル弁3が設けられ
るが、このスロットル弁3をバイパスする補助空気通路
4が設けられており、この補助空気通路4には電磁式の
補助空気制御弁5が介装されている。前記補助空気制御
弁5は、デューティ制御によって開度が調整される電磁
式の開閉弁である。
筒毎に電磁式の燃料噴射弁6が設けられていて、該燃料
噴射弁6によって燃料が機関に供給される。前記補助空
気制御弁5及び燃料噴射弁6の作動を制御するコントロ
ールユニット7には各種のセンサ・スイッチから信号が
入力される。具体的には、基準ピストン位置毎の基準角
度信号と、単位クランク角毎の単位角度信号とをそれぞ
れ出力するクランク角センサ8が設けられ、これにより
ピストン位置を検出し得ると共に、機関の回転速度Ne
を算出可能である。
アフローメータ9や、スロットル弁3のアイドル位置で
ONとなるアイドルスイッチ10や、機関の冷却水温度
Twを検出する水温センサ11等が設けられている。コ
ントロールユニット7は、前記エアフローメータ9で検
出される吸入空気流量Q、及び、前記クランク角センサ
8で検出される機関回転速度Neに基づいて基本燃料噴
射量Tpを演算すると共に、該基本燃料噴射量Tpに冷
却水温度Tw等に応じた各種補正を施して最終的な燃料
噴射量Tiを設定し、該燃料噴射量Tiに相当するパル
ス幅の開弁駆動信号を、機関回転に同期したタイミング
で前記燃料噴射弁6に出力して、機関吸入混合気の空燃
比を制御する。
気弁12の開閉特性(開閉タイミング、位相角)を制御
する可変バルブタイミング制御機構(所謂VTC)13
が備えられている。なお、該可変バルブタイミング制御
機構(所謂VTC)13が、本発明にかかる可変バルブ
タイミング制御手段に相当する。当該可変バルブタイミ
ング制御機構(所謂VTC)13は、吸気弁12の開閉
タイミング(位相角)を可変にできる機構であれば良
く、例えば、特開平7−31106号公報において排気
弁の開閉タイミング(位相角)制御に用いられている機
構(即ち、カムシャフトと、これをクランクシャフト回
転に連結するカムスプロケットと、の間の位相角を変化
させる形式のもの)等を用いることができる。
切換えて吸気弁12の開閉タイミング(位相角)を可変
制御する構成、特開平6−2514号公報に開示される
ようにカムを用いず流体圧等を利用して(或いは電磁ソ
レノイド等を利用して)、開閉タイミングを可変設定可
能としつつ吸気弁12を開閉させる機構等のいずれをも
用いることができる。なお、可変バルブタイミング制御
機構(所謂VTC)13は、吸気弁12のリフト量を可
変制御できる機構を備えたものでも良く、少なくとも開
閉タイミング(位相角)を可変に制御できるものであれ
ば良い。
排気弁14の開閉特性(作動角)を制御する可変バルブ
作動角制御機構(所謂VET)15が備えられている。
なお、該可変バルブ作動角制御機構(所謂VET)15
が、本発明にかかる可変バルブ作動角制御手段に相当す
る。当該可変バルブ作動角制御機構(所謂VET)15
は、排気弁14の作動角(開弁から閉弁までの角度)を
可変にできる機構であれば良く、例えば、特開平7−3
1106号公報において吸気弁の作動角制御に用いられ
る機構{即ち、カム軸の回転中心を偏心させることで、
例えば図3に示すように開閉特性(作動角)を変化させ
る機構}を用いることができる。
切換えて排気弁14の作動角を可変制御する構成、特開
平6−2514号公報に開示されるようにカムを用いず
流体圧等を利用して(或いは電磁ソレノイド等を利用し
て)、作動角を可変設定可能としつつ排気弁14を開閉
させる機構等のいずれをも用いることができる。なお、
可変バルブ作動角制御機構(所謂VET)15は、排気
弁14のリフト量、開閉タイミング(位相角)を可変制
御できる機構を備えたものでも良く、少なくとも作動角
を可変に制御できるものであれば良い。
ユニット7が行なう吸気弁12の開閉タイミング制御
と、排気弁14の作動角制御を説明する。即ち、本実施
形態にかかるコントロールユニット7では、 吸気弁12の開閉タイミングを可変制御する可変バル
ブタイミング制御機構(所謂VTC)13を介して、図
5に示すように、各回転速度・各負荷に応じて、吸気弁
12の開閉タイミング(位相角)を最適な閉弁タイミン
グ(IVC)となるように制御する。
で、回転速度の上昇に連れて閉弁タイミング(IVC)
が中速域に対して遅れるように、そして、低速域では、
回転速度の低下に連れて閉弁タイミング(IVC)が中
速域に対して遅れるように、吸気弁12の開閉タイミン
グ(位相角)を制御することで、最適なオーバラップ期
間を設定し、体積効率(充填効率)を高めるようになっ
ている。
少に連れて閉弁タイミング(IVC)が中負荷に対して
遅れるように、吸気弁12の開閉タイミングを制御する
ことで、最適なオーバラップ期間を設定し、ポンピング
ロス低減による燃費改善や、内部EGR(残留ガス量の
制御)による排気エミッション(NOx ,CO,HC)
の改善を図るようになっている。
バルブ作動角制御機構(所謂VET)15を介して、排
気弁14の開弁タイミング(EVO)が、図7〜図9に
示すように、各回転速度・各負荷に応じて、膨張比やポ
ンプロス等の観点から、最も熱効率の良いタイミングと
なるように制御する。なお、これにより、低中速域で
は、通常の排気弁の開弁タイミング固定設定の機関に対
して、燃焼室内圧力と排気通路内圧力との差圧を小さく
できる方向に制御されることになるので、排気原音を低
減できる効果もある。
8に示すように、排気弁14の作動角を可変制御する可
変バルブ作動角制御機構(所謂VET)15を介して、
回転速度の上昇に連れて、排気弁14の開弁タイミング
(EVO)が早くなるように、延いては排気弁14の閉
弁タイミング(EVC)が遅まるように、排気弁14の
作動角を大きくするように制御する。
気弁14を開弁させてから排気弁14近傍で排気脈動の
負圧波が有効に発生するようになるまでの期間が、回転
速度の上昇に連れて長くなるので、これに対応させて、
本実施形態では、図11に示すように、排気弁14の作
動角を、回転速度の上昇に連れて大きくなるように制御
するのである。なお、このような排気弁14を開弁させ
てから閉弁させるまでの期間を制御することは、所謂V
TCのように開閉タイミング(位相角)を制御するもの
では実現困難であり、そのため、本実施形態では、排気
弁14の作動角を可変制御する可変バルブ作動角制御機
構(所謂VET)15を採用するのである。
タイミング制御機構(所謂VTC)13との組み合わせ
により、図11に示すように、オーバーラップ期間が、
回転速度が上昇するに連れて、TDC(ピストン上死
点)に対して遅れて行くようになる。即ち、排気脈動の
負圧波を、各回転速度で、オーバーラップ期間内に燃焼
室内へ確実に導くことができるように、回転速度に応じ
てオーバーラップ期間を最適に設定することができるこ
とになるので、回転速度広域に亘って、排気干渉を防止
でき、体積効率(吸気充填効率)を向上させることがで
きると共に、ポンピングロスを低減することができ、例
えば、出力性能を向上させることができる(図13参
照)。
角制御機構(所謂VET)15を介して、排気弁14の
開弁タイミング(EVO)を遅くし、延いては排気弁1
4の閉弁タイミング(EVC)が早まるように、排気弁
14の作動角を小さくするように制御する。これによ
り、図12に示したHC濃度の一次ピークと二次ピーク
を避けて、排気弁14が開弁されるようにすること(排
気弁開弁中に、一次ピークと二次ピークとが来ないよう
にすること)ができるので、HCの排出量を低減するこ
とができる。なお、HC濃度の一次ピークと二次ピーク
の何れか一方を避けて開弁させるだけでも、HCの排出
量の低減効果があることは勿論である。
選択的に、燃焼室内に残留させることができ(残留ガス
制御)、延いては次燃焼サイクルで、これを再燃焼させ
ることができるようになるので、エンジンから排出され
るHCを低減することができることとなる。また、可変
バルブタイミング制御機構(所謂VTC)13との組み
合わせにより、オーバーラップ期間を短くすることで、
機関安定性等も向上させることも可能となる。
トロールユニット7が実行する図4のフローチャートに
より達成される。ここで、図4のフローチャートについ
て説明する。ステップ1(図中ではS1と記してある。
以下同様)では、クランク角センサ8やエアフローメー
タ9の検出信号を読み込む(吸入空気流量Qや回転速度
Neを検出する)。
や回転速度Neに基づいて、吸気弁12の目標開閉タイ
ミング(吸気可変動弁の位相角)を、図5に示すような
位相角マップを参照して決定し、これと、現在の位相角
と、から位相角変化量を決定する。ステップ3では、ス
テップ2で決定した吸気弁12の開閉タイミング(位
相)を達成するべく、可変バルブタイミング制御機構
(所謂VTC)13を介して、吸気弁12の開閉タイミ
ング制御を実行する。
や回転速度Neに基づいて、排気弁14の目標作動角
を、図6に示すような作動角マップを参照して決定し、
これと、現在の作動角と、から作動角変化量を決定す
る。ステップ5では、ステップ4で決定した排気弁14
の作動角を達成するべく、可変バルブ作動角制御機構
(所謂VET)15を介して、排気弁14の作動角制御
を実行して、本フローを終了する。
12の開閉タイミングを可変制御する可変バルブタイミ
ング制御機構(所謂VTC)13と、排気弁14の作動
角を可変制御する可変バルブ作動角制御機構(所謂VE
T)15と、を備えるようにしたので、排気脈動の位相
変化に応じて排気弁の作動角を最適に制御できると共
に、オーバーラップ期間、オーバーラップ位置を最適に
制御することが可能となるので、運転領域全域に亘っ
て、燃費性能、出力性能、排気性能、騒音性能、機関安
定性能等を改善することができる。
化等により排気脈動の位相変化があっても、排気脈動の
負圧波を、確実に、オーバーラップ期間中に排気弁近傍
(燃焼室内)へ導くことが可能となる。従って、回転速
度広域に亘って、掃気効率の向上延いては体積(充填)
効率の向上、ポンピングロスの低減を図ることができ、
以って燃費特性、出力特性、排気特性を改善することが
可能となる。
比やポンプロス等の観点から、最も熱効率の良いタイミ
ングとなるように、排気弁14の開弁タイミングを制御
しながら、同時に、排気脈動の負圧波を、確実に、オー
バーラップ期間中に排気弁近傍(燃焼室内)へ導くこと
が可能となるので、一層、燃費特性、出力特性、排気特
性を改善することが可能となる。なお、低中速域では、
同時に、排気原音を低減できる効果もある。
の作動角を小として、図12に示したHC濃度の一次ピ
ークと二次ピークを避けて、排気弁14を開弁させるこ
とができるので、HCの排出量を低減することができ
る。即ち、高濃度のHCを含む燃焼ガスを、選択的に、
燃焼室内に残留させることができ(残留ガス制御)、延
いては次燃焼サイクルで、これを再燃焼させることがで
きるようになるので、エンジンから排出されるHCを低
減することができることとなる。
構成図。
させた場合の例)を説明するためのタイミングチャー
ト。
閉特性可変制御を説明するためのフローチャート。
るためのマップの一例。
例。
O)の最良点を示す図(その1)。
O)の最良点を示す図(その2)。
O)の最良点を示す図。
示すタイミングチャート(従来の固定バルブタイミング
の例)。
示すタイミングチャート(本実施形態にかかる吸気VT
C+排気VETの例)。
の様子(時間推移)を示すタイミングチャート。
Claims (4)
- 【請求項1】吸気弁の開閉タイミングを可変制御する可
変バルブタイミング制御手段と、 排気弁の作動角を可変制御する可変バルブ作動角制御手
段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の可変動弁
装置。 - 【請求項2】前記可変バルブタイミング制御手段を介し
ての吸気弁の開閉タイミング制御と、前記可変バルブ作
動角制御手段を介しての排気弁の作動角制御と、によ
り、排気脈動の負圧波を、吸気弁と排気弁とが共に開弁
している期間内に、燃焼室内に導くようにしたことを特
徴とする請求項1に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項3】前記可変バルブ作動角制御手段を介して、
排気弁の開弁タイミングが熱効率の良いタイミングとな
るように、排気弁の作動角を制御することを特徴とする
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の可変動弁装
置。 - 【請求項4】低回転・低負荷域においては、前記可変バ
ルブ作動角制御手段を介して排気弁の作動角を小側に制
御することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1
つに記載の内燃機関の可変動弁装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24320497A JP3937522B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24320497A JP3937522B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 内燃機関の可変動弁装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1182074A true JPH1182074A (ja) | 1999-03-26 |
JP3937522B2 JP3937522B2 (ja) | 2007-06-27 |
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ID=17100387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24320497A Expired - Fee Related JP3937522B2 (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 内燃機関の可変動弁装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3937522B2 (ja) |
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