JPS597730A - Generating device of intake swirl in internal-combustion engine - Google Patents
Generating device of intake swirl in internal-combustion engineInfo
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- JPS597730A JPS597730A JP57117086A JP11708682A JPS597730A JP S597730 A JPS597730 A JP S597730A JP 57117086 A JP57117086 A JP 57117086A JP 11708682 A JP11708682 A JP 11708682A JP S597730 A JPS597730 A JP S597730A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は内燃機関の吸気渦流生成装置、詳しくは機関
の運転条件に応じて吸気バルブのリフト量を可変制御す
るバルブリフト可変機構を有する内燃機関の吸気渦流生
成装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an intake vortex generation device for an internal combustion engine, and more particularly to an intake vortex generation device for an internal combustion engine having a variable valve lift mechanism that variably controls the lift amount of an intake valve according to engine operating conditions. .
内燃機関から排出される有害成分、特にN0x(窒素酸
化物)を低減するために、近年各種の対策が講じられて
いる。例えば、吸入混合気の希薄化、また、吸気中への
排気の一部還流等により、燃焼の最高温度を下げてNO
xの生成を抑制(〜でいるのである。一方、これらの場
合にあっても、排気対策と共に機関の出力および燃費性
能の改善も強く9求されている。このため、」−紀燃焼
条件下においても燃焼の安定性を高く■持ずそ)ことが
必要である。Various measures have been taken in recent years to reduce harmful components, particularly NOx (nitrogen oxides), emitted from internal combustion engines. For example, by diluting the intake air-fuel mixture or by partially recirculating exhaust gas into the intake air, the maximum temperature of combustion can be lowered and NO
On the other hand, even in these cases, there is a strong need to improve the output and fuel efficiency of the engine as well as take measures against exhaust emissions.For this reason, it is necessary to suppress the generation of It is also necessary to have high combustion stability.
このための手段として、従来より、吸気ボートの内壁に
吸気の渦流を生成するンニーラウド壁を設けたもの(@
公昭54− I O(159−け公報参照)、あるし・
は、吸気バルブの傘部に同じくンコーラウドを形成した
もの力砿口らね、ている。第1〜3図は前者を示すもの
である。同図において、(’l +は吸気ボート、(2
)はJノI気ボートを、f3+は噴射ノズルの取付孔を
、また、(4)は点火プラグをそれぞれ示している。吸
気ボー1−+11には、第3図に詳示するように、吸気
バルブ(5)の軸線とモ行に延在するシュラウド壁(6
)が形成されており、したがって、このシュラウド壁(
6)に案内、規制されてシリンダ燃焼室(7)内には第
3図中矢印で示すように吸気旋回流(吸気渦流)が生成
される。この場合、シ」−ラウド壁(6)の高さく11
)は、第3図に示すように、吸気バルブ(5)のリフト
量(最大リフト量)より太き(設定しである。Conventionally, as a means for this purpose, a knee-loud wall that generates a vortex of intake air is provided on the inner wall of the intake boat (@
Publication 54-IO (see Publication No. 159-ke), Arashi.
In this case, the intake valve head is also formed with a similar round roof. 1 to 3 show the former. In the same figure, ('l + is an intake boat, (2
) indicates the J-no-I air boat, f3+ indicates the injection nozzle mounting hole, and (4) indicates the spark plug. As shown in detail in FIG. 3, the intake bow 1-+11 has a shroud wall (6
) is formed and therefore this shroud wall (
6), an intake swirl flow (intake swirl flow) is generated in the cylinder combustion chamber (7) as shown by the arrow in FIG. In this case, the height of the ceiling wall (6) is 11
) is set to be larger than the lift amount (maximum lift amount) of the intake valve (5), as shown in FIG.
また、後者にあっても、吸気バルブの傘部に設けたシュ
ラウドによりシリンダ内に吸気の旋回流(渦流)を発生
させているが、このシュラウドの高さも吸気バルブのリ
フト量と略同等に設定されている。In addition, even in the latter case, a shroud installed on the umbrella of the intake valve generates a swirling flow (vortex) of intake air inside the cylinder, and the height of this shroud is also set to be approximately the same as the lift amount of the intake valve. has been done.
しかしながら、このような従来の吸気渦流生成装置にあ
っては、機関の低速、低負荷運転時においてシリンダ内
に吸気渦流を生成するためのシュラウド(6)により、
吸気バルブ(5)の最大リフト時にあっても、吸気ポー
ト(11の開口の一部が覆われる構成となっていたため
、機関の高速、高負荷運転時にはンユラウド(6)によ
り吸気の流入抵抗が増大して、シリンダ(7)内への吸
気の充填効率が低下し、出力の低下をまねくとともに、
シリンダ(7)内の渦流が過大となり失火の原因となる
結果燃焼が不安定になるという問題点があった。However, in such a conventional intake vortex generating device, the shroud (6) for generating an intake vortex in the cylinder during low speed, low load operation of the engine,
Even when the intake valve (5) is at its maximum lift, the opening of the intake port (11) is partially covered, so when the engine is operating at high speeds and high loads, the air intake resistance (6) increases due to the intake valve (6). As a result, the filling efficiency of intake air into the cylinder (7) decreases, leading to a decrease in output, and
There was a problem in that the vortex in the cylinder (7) became excessive, causing misfires and resulting in unstable combustion.
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、内燃機関の吸気渦流生成装置において、渦流生
成部材の高さを吸気弁の最大リフトより小さくし、バル
ブリフト可変機構によって、機関の低速、低負荷運転時
には吸気バルブのリフト量を小さくして渦流を生成する
一方、高速、高負荷運転時には、同リフト量を太き(し
て吸気充填効率を高めることにより、上記問題点を解決
することを目的としている。This invention was made by focusing on such conventional problems, and in an intake vortex generation device for an internal combustion engine, the height of the vortex generation member is made smaller than the maximum lift of the intake valve, and a variable valve lift mechanism is used. When the engine is operating at low speeds and low loads, the lift amount of the intake valve is reduced to generate vortices, while when operating at high speeds and high loads, the lift amount is increased (by increasing the intake air filling efficiency, the problem mentioned above is solved). It aims to solve the problem.
以下、この発明を図面に基づいて説明する。The present invention will be explained below based on the drawings.
第4〜13図はこの発明の一実施例を示す図である。ま
ず、構成を説明する。第4〜6図において、(11)は
シリンダヘッドを示し、このシリンダヘッド旧)はシリ
ンダブロックのシリンダ孔な閉成して燃焼室(シリンダ
)(121を形成している。(13)(14)はシリン
ダヘッド(11)に形成された吸気ポートおよび排気ポ
ートであり、吸気ボー目131は吸気ノ(ルブ(15)
によって、排気ポート(141は排気バルブ(図示して
いない)によってそれぞれ開閉される。吸気ポート03
)の開口端にはシリンダ(121側に突出するシュラウ
ド壁(16)がその開口の側壁の一部を延長するように
円周方向に沿って形成されている。また、このシュラウ
ド壁(16)の高さ、すなわち吸気ポート(13)の開
口端からの突出長さく1−11は、第5図中仮想線(1
1)で示す吸気バルブ(15)の最小リフト量(機関の
低速、低負荷運転時におけるリフト量)と略同等に設定
されている。なお、同図中仮想線(I12)は最大リフ
ト時(機関の高速、高負荷運転時における吸気バルブ(
15)のリフト状態)の吸気バルブ(15)の位置を示
し、この最大リフト量は前記最小リフト量の約2倍程度
にバルブリフト可変機構により設定されている。なお、
前記シュラウド壁(16)は吸気ノ(ルブ(15)の傘
部(15a)と協働して第4図中矢印で示すように吸気
の旋回流(渦流)を生成する渦流生成部材を構成してい
る。4 to 13 are diagrams showing an embodiment of the present invention. First, the configuration will be explained. In Figures 4 to 6, (11) indicates a cylinder head, and this cylinder head (old cylinder head) is closed with the cylinder hole of the cylinder block to form a combustion chamber (cylinder) (121). (13) (14) ) are the intake port and exhaust port formed in the cylinder head (11), and the intake bore 131 is the intake port (lube (15)).
The exhaust port (141 is opened and closed by an exhaust valve (not shown), respectively.Intake port 03
A shroud wall (16) protruding toward the cylinder (121 side) is formed along the circumferential direction so as to extend a part of the side wall of the opening. The height, that is, the protrusion length 1-11 from the open end of the intake port (13) is determined by the imaginary line (1-11) in FIG.
It is set approximately equal to the minimum lift amount of the intake valve (15) shown in 1) (the lift amount when the engine is operating at low speed and low load). In addition, the imaginary line (I12) in the figure indicates the intake valve at maximum lift (during high-speed, high-load operation of the engine).
The position of the intake valve (15) in the lift state (15) is shown, and the maximum lift amount is set to about twice the minimum lift amount by the variable valve lift mechanism. In addition,
The shroud wall (16) cooperates with the umbrella part (15a) of the intake nozzle (15) to form a swirling flow generating member that generates a swirling flow (vortex) of the intake air as shown by the arrow in FIG. ing.
第7,8図は吸気バルブ(15)のリフト量を機関の運
転条件に応じて可変制御するバルブリフト可変機構(2
0)の−例を示している。第7,8図において、(21
+はパルプ駆動カムであり、このパルプ駆動カム(21
1はカムシャツトノと一体に構成されている。(23)
は略(の字形に屈曲したロッカアームであり、このロッ
カアーム(23jの一端部下面は前記カム(21)に、
他端部下面は前記吸気バルブ(15)のステムエンド(
15b)にそれぞれ当接している。ロッカアーム(23
)の背面(23a)はその長手方向に沿って所定曲率で
滑らかに湾曲して形成されており、この背面(238)
にはロッカアーム(23)の長手方向に延在するレバー
シ勢の平坦な下端面(24a)が支点接触している。レ
バー(24)の他端部(ステムエンド(15b)側端部
)には溝(ハ)が形成されており、この溝(25)内に
は支持シャツ) (261が嵌合している。支持シャツ
) (2inはシリンダヘッド(11)に固定、支持さ
れており、前記レバー(2(イ)を揺動自任に(傾斜可
能に)支持している。すなわち、レバー(24の揺動支
点は支持シャフトt261により構成され、この支点は
アジャストスクリュー(271により微調整可能に1工
されている。また、レバー(24)の自由端部の両側面
には一対の側板(28aX28b)がボルトt;7!1
1 CJOIによって固定されており、これらの側板(
28aX281すは図中下方に向って略三角形状に突出
して前記ロッカアーム(23)を挾むように位置してい
る。側板(28aX231))のこの突出部分には下方
に開口する上下溝(31)が形成されており、この上下
溝(31)の−に一方の側板(28aX28b)にはホ
ルダ(321(33)が形成されている。また、前記ロ
ッカアーム(23)の屈曲部には孔C(41が形成され
ており、この孔C341にはカムシャフト(22+と略
平行な支持棒(3つが挿入されている。支持棒(351
の両端部は前記−上下溝(31)に挿入されており、ホ
ルダ(321C3(資)に保持されたスプリング(36
)により常に下方に(カム(2I)に向って)付勢され
ている。したがって、スプリング(361+支持棒(3
5)は前記ロッカアーム(23)の一端部が前記カム(
21)に当接するよう付勢するとともに、ロッカアーム
(23+を支持する支持部材を全体として構成する。こ
れらのレバー(24)および側板(28a )(28b
)の上方にはカムシャフト(22)および支持シャフ
ト(26)と略平行に延在する制御シャフト(38)が
設けられており、この制御シャツ) (、(8)には上
記レバー(24)の上端面(24b)に当接する制御カ
ムC39)が固着されている。制御シャフト(38)の
軸端部には、第12図に示すように、油圧アクチュエー
タ(40)が設けられており、この油圧アクチュエータ
(州は切換弁(41)によって回動制御される。すなわ
ち、機関の運転条件に応じてコントロールユニツ) (
42)が電磁切換弁(41)を切換ることにより油圧ポ
ンプ(4りからの高圧油が油圧アクチュエータ(4(1
1に給排され制御シャツ) (38)を回動し、その結
果、制御カム(3!11によってレバー(2(イ)の傾
斜角度が変更される。この傾斜角度を変更することによ
って、前記ロッカアーム(2:1の揺動支点の移動距離
が変わり、吸気バルブ(15)のリフト量が変更される
。Figures 7 and 8 show a variable valve lift mechanism (2) that variably controls the lift amount of the intake valve (15) according to engine operating conditions.
0) - An example is shown. In Figures 7 and 8, (21
+ is a pulp drive cam, and this pulp drive cam (21
1 is constructed integrally with a cam shirt tonneau. (23)
23j is a rocker arm bent in the shape of (), and the lower surface of one end of this rocker arm (23j) is connected to the cam (21).
The lower surface of the other end is the stem end (
15b) respectively. Rocker arm (23
) is formed by smoothly curving with a predetermined curvature along its longitudinal direction, and this back surface (238)
A flat lower end surface (24a) of a reversible member extending in the longitudinal direction of the rocker arm (23) is in fulcrum contact with the rocker arm (23). A groove (c) is formed in the other end (end on the stem end (15b) side) of the lever (24), and a support shirt (261) is fitted into this groove (25). (Support shirt) (2 inch is fixed and supported by the cylinder head (11), and supports the lever (2 (a) in a swingable (tiltable) manner. That is, the swing fulcrum of the lever (24) is constituted by a support shaft t261, and this fulcrum is made finely adjustable by an adjustment screw (271).In addition, a pair of side plates (28aX28b) are provided on both sides of the free end of the lever (24) to attach the bolt t. ;7!1
1 It is fixed by CJOI and these side plates (
28aX281 protrudes downward in the figure in a substantially triangular shape and is positioned to sandwich the rocker arm (23). A vertical groove (31) that opens downward is formed in this protruding portion of the side plate (28aX231), and a holder (321 (33)) is installed in one side plate (28aX28b) at the - of this vertical groove (31). Further, a hole C (41) is formed in the bent portion of the rocker arm (23), and three support rods (3) approximately parallel to the camshaft (22+) are inserted into this hole C341. Support rod (351
Both ends of the are inserted into the above-mentioned upper and lower grooves (31), and the springs (36
) is always urged downward (toward cam (2I)). Therefore, the spring (361 + support rod (3)
5), one end of the rocker arm (23) is connected to the cam (
21) and supports the rocker arm (23+).These levers (24) and side plates (28a) (28b)
) is provided with a control shaft (38) extending substantially parallel to the camshaft (22) and the support shaft (26); A control cam C39) that abuts on the upper end surface (24b) of is fixed. As shown in FIG. 12, a hydraulic actuator (40) is provided at the end of the control shaft (38), and the rotation of this hydraulic actuator is controlled by a switching valve (41). , control unit depending on the engine operating conditions) (
42) switches the electromagnetic switching valve (41), and high pressure oil from the hydraulic pump (4) is transferred to the hydraulic actuator (4 (1).
As a result, the inclination angle of the lever (2 (a)) is changed by the control cam (3!11).By changing this inclination angle, the The moving distance of the rocker arm (2:1 swing fulcrum) changes, and the lift amount of the intake valve (15) changes.
なお、第7図中(h+l C”+2 bz吸気バルブ(
15)のバルブスプリングを、第12図6;3)はオイ
ルパンである。In addition, in Fig. 7 (h+l C"+2 bz intake valve (
15) is the valve spring; Figure 12 6; 3) is the oil pan.
次に作用について説明する。Next, the effect will be explained.
機関が始動するとバルブ駆動カム(21)が回転して、
ロッカアーム(23)を揺動させ、吸気バルブ(15)
を開閉駆動する。この場合、機関の運転条件、例えば回
転速度゛、吸□入空気量5機関温度等の信号に基づいて
コントロールユニツ) (421が機関の速度。When the engine starts, the valve drive cam (21) rotates,
Swing the rocker arm (23) and open the intake valve (15).
Drives opening and closing. In this case, the control unit (421 is the engine speed) is based on signals such as engine operating conditions, such as rotational speed, intake air amount, and engine temperature.
負荷状態を判別し、電磁切換弁(4υを切換えることに
より油圧アクチュエータ(40)の油圧を適宜制御する
ことによって制御シャフト(到を回転して吸気バルブ(
15)のリフト量を制御する。すなわち、制御カム09
)によりレバー(24)の押し下げ量を変更し、ロッカ
アーム(23)の揺動時その支点がレバー(24)の下
端面(24a)に沿って移動する距離を変更することに
より、吸気バルブ(151のリフト量を可変制御してい
る。By determining the load condition and controlling the hydraulic pressure of the hydraulic actuator (40) appropriately by switching the electromagnetic switching valve (4υ), the control shaft is rotated to control the intake valve (
15) Control the lift amount. That is, control cam 09
) by changing the amount by which the lever (24) is pressed down, and by changing the distance that the fulcrum moves along the lower end surface (24a) of the lever (24) when the rocker arm (23) swings, the intake valve (151 The amount of lift is variably controlled.
第9図は吸気バルブ(15)のリフト量(Ll)が小さ
い場合を、第10図は該リフト量(L2)が大きい場合
を示しており、さらに、第11図はこれらのリフト量(
Ll)(1」2)に応じたバルブリフト特性をそれぞれ
曲線(aiXa2)により示している。機関の低速、低
負荷運転時(例えばアイドリンク状態から40Icm/
h定常走行状態までの市街地走行運転時)においては、
第9図に示すように、油圧アクチュエータ(40)が制
御カム(39)を回転させ、レバー(2(イ)の押し下
げ量を小さく制御する。この結果、ロッカアーム(23
)の揺動の支点は、その背面(23a)がレバー(24
)の下端面(24a)に支点接触しながらロッカアーム
(23)の他端部から一端部方向に所定距離だけ移動し
く移動距離は小さい)、図中仮想線で示すように、ロッ
カアーム(23)は揺動して吸気バルブ(15)を所定
値(1)1)だけ押し下げる。このとき、第5図に仮想
線(11)で示す位置まで吸気バルブ(151は下降し
、前記シュラウド壁(16)とその傘部(15a)とに
よりシリンダ(12)内に強い吸気の渦流を生成するこ
とになる。Fig. 9 shows the case where the lift amount (Ll) of the intake valve (15) is small, Fig. 10 shows the case where the lift amount (L2) is large, and Fig. 11 shows the case where the lift amount (L2) of the intake valve (15) is large.
The valve lift characteristics according to Ll)(1''2) are shown by curves (aiXa2), respectively. When the engine is operating at low speed and low load (e.g. 40 Icm/cm from idling state)
(during city driving up to steady driving state),
As shown in FIG. 9, the hydraulic actuator (40) rotates the control cam (39) to control the amount by which the lever (2 (a) is pressed down). As a result, the rocker arm (23
), its back surface (23a) is the lever (24).
), the rocker arm (23) moves a predetermined distance from the other end toward one end of the rocker arm (23) while making fulcrum contact with the lower end surface (24a) of the rocker arm (23), and the moving distance is small. It swings to push down the intake valve (15) by a predetermined value (1)1). At this time, the intake valve (151) is lowered to the position shown by the imaginary line (11) in FIG. will be generated.
一方、機関の高速、高負荷運転時においては、第10図
に示すように、コントロールユニット(421により油
圧アクチュエータ(40)が制御カム(39)を所定角
度だけ回転し、レバー(24Iの押し下げ量を太き(す
る。この結果、バルブ駆動カム(21)に駆動されて揺
動するロッカアーム(23)は、その揺動支点が該アー
ム(23jの他端部から一端部方向に屈曲部付近まで大
きく移動し、図中仮想線で示すようにその他端部で吸気
バルブ(15)のステムエンド(15b)ヲ所定値(L
2)だけ押し下げる(1□2 ) L、 )。したがっ
て、吸気バルブ(15)は第5図中仮想線(eので示す
位置まで下降し、吸気ボー自l:3)を開口しシリンダ
(12)内に吸気を充填する。この場合、前記シュラウ
ド壁(I[ilの高さくシリンダ(12)への突出量)
+1−11は該リフト量(L2)に比較して極めて小
さいため(■、2キ211)、該シュラウド壁(I f
ilは吸気抵抗としては小さく作用しシリンダ(12)
への吸気充填効率は向上している。On the other hand, during high-speed, high-load operation of the engine, as shown in FIG. 10, the control unit (421) causes the hydraulic actuator (40) to rotate the control cam (39) by a prescribed angle, thereby causing As a result, the rocker arm (23), which is driven by the valve drive cam (21) and swings, has a swing fulcrum that extends from the other end of the arm (23j to the vicinity of the bending part). The stem end (15b) of the intake valve (15) is moved to a predetermined value (L) at the other end as shown by the imaginary line in the figure.
2) Press down (1□2) L, ). Therefore, the intake valve (15) descends to the position indicated by the imaginary line (e) in FIG. 5, opens the intake bow 1:3, and fills the cylinder (12) with intake air. In this case, the shroud wall (I[il height and protrusion amount to the cylinder (12))
+1-11 is extremely small compared to the lift amount (L2) (■, 2ki 211), so the shroud wall (I f
il acts as a small intake resistance and the cylinder (12)
The intake air filling efficiency has been improved.
また、この場合、シュラウド壁(16)は低いため、シ
リンダ(12)内の吸気渦流が過大になることはない。Furthermore, in this case, since the shroud wall (16) is low, the intake air vortex within the cylinder (12) does not become excessive.
次に、第13図を参照して、該装置により吸気中に渦流
を生成した場合の空燃比希薄化の可能性あるいは排気ガ
スの要求還流比(NOxの低減のため)につ(・て説明
する。第13図は横軸に空燃比を、縦軸に排気還流比を
とり、燃ネ・1消費率をパラメータにした場合の部分負
荷時(4気筒、排気量1.87の機関における4 Q
k/n/hでの定常走行時)の性能特性を示している。Next, with reference to FIG. 13, we will explain the possibility of thinning the air-fuel ratio or the required recirculation ratio of exhaust gas (for reducing NOx) when the device generates a vortex in the intake air. Figure 13 shows the air-fuel ratio on the horizontal axis, the exhaust recirculation ratio on the vertical axis, and the fuel consumption rate at partial load (for an engine with 4 cylinders and a displacement of 1.87) when the fuel consumption rate is taken as a parameter. Q
Performance characteristics during steady running at k/n/h) are shown.
図中曲線(明)(+)2)(b3)は等燃料消費率曲線
をそれぞれ示し、燃料消費率は、空燃比が大きくなり(
希薄化)、排気還流比が小さくなるに従って同図中矢印
で示すように良くなる傾向を示l〜でいる。また、図中
一点鎖線IC+はN(、)xの排出限界、すなわちNO
xエミツションを規制値レベルに抑制し得る限界を示し
ている。Curves (light) (+) 2) and (b3) in the figure indicate equal fuel consumption rate curves, and the fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio increases (
As the exhaust gas recirculation ratio becomes smaller, there is a tendency for it to improve as the exhaust gas recirculation ratio becomes smaller, as shown by the arrow in the figure. In addition, the dashed-dotted line IC+ in the figure is the emission limit of N(,)x, that is, NO
This shows the limit to which x emissions can be suppressed to the regulation value level.
また、一般に空燃比の希薄化、排気還流比の増加は燃焼
を不安定とずろが、機関の燃焼の安定限界は図中破線(
(1)で示される。これによれば、空燃比が19の場合
には排気還流が20%以下で燃焼が安定する。以上の結
果から実用運転範囲は、同図「l+ N(−)Xの排出
限界(C1と燃焼安定限界(d+とに囲まれた部分で、
これに燃料消費率の良い部分((1)、)で囲まれる部
分)、すなわち、図中斜線(Nで示す部分が求められる
。これは、空燃比が16以」−5排気還流比が16(%
)以下の範囲となる。このような燃費最良を示すゾーン
(Xiは実用運転範囲での部分負荷運転においてほとん
どの場合に現出する特性である。したがって、当該吸気
渦流生成装置を用いて、空燃比16以」二で、かつ排気
還流比16%以下の範囲(Xiで運転することにより実
用燃費は大幅に向」−する結果となる。なお、図中二点
鎖線telは当該装置を用いない従来の機関における燃
焼の安定限界を/ドしている。これによれば、燃費最良
ゾーンは極めてわずかとなり、空燃比を希薄化するil
1転がほとんど不可能となっていることが理解される。Additionally, in general, leaner air-fuel ratios and increased exhaust recirculation ratios make combustion unstable, but the stability limit for engine combustion is indicated by the broken line (
It is shown in (1). According to this, when the air-fuel ratio is 19, combustion is stabilized with exhaust gas recirculation of 20% or less. From the above results, the practical operating range is defined as "l+ N(-)X emission limit (the part surrounded by C1 and combustion stability limit (d+)" in the figure
From this, the part with a good fuel consumption rate (the part surrounded by (1), (%
) The range is as follows. The zone (Xi) exhibiting the best fuel efficiency is a characteristic that appears in most cases during partial load operation in the practical operating range. Therefore, using the intake vortex generation device, In addition, the exhaust recirculation ratio is in the range of 16% or less (practical fuel efficiency is significantly improved by operating with Xi).The two-dot chain line tel in the figure indicates the stability of combustion in a conventional engine that does not use this device. According to this, the best fuel efficiency zone is extremely small, and there are
It is understood that one roll is almost impossible.
また、第14〜17図はこの発明の他の実施例を示すも
のである。この実施例では吸気バルブ(15)の傘部(
+53)に、第15図に示すように、所定高さのンユラ
ウド(53)を形成している。また、第1、6 、17
図に示すように、吸気バルブ(15)のステムエンド(
]5+))に凹部(15C)を形成し、かっ、該凹部(
J、5C)に当接するロッカアーム+231の端部には
ア/ヤストスクリュ(54)をねじ込んでいる。この結
果、該凹部(1,5C)によって1駆動時の吸気バルブ
(15)の打1回りの回転は防雨され、第14図中矢印
で示すように、吸気に渦流が生成される。その他の構成
および作用はj)il述した実施?1]と同様であり省
1116ず7.)。Further, FIGS. 14 to 17 show other embodiments of the present invention. In this embodiment, the umbrella portion (
+53), as shown in FIG. Also, 1st, 6th, 17th
As shown in the figure, the stem end of the intake valve (15) (
]5+))) and form a recess (15C) in the recess (15C).
An alignment screw (54) is screwed into the end of the rocker arm +231 that abuts the rocker arm (J, 5C). As a result, the concave portions (1, 5C) prevent the intake valve (15) from raining once per rotation during one drive, and a vortex is generated in the intake air as shown by the arrow in FIG. 14. Other configurations and effects may be implemented as described above. 1] is the same as 7. ).
さらに、第1)(,19図はバルブリフト可変機構の他
の実施例を示して(・ろ。この機構(fill)はスイ
ングアーム05)の支点となるレバー(56)を回動さ
せて該支点位置を変えることによりロッカ比を変更して
吸気バルブ(15)のリフト量を機関の運転条件に応じ
て白丁変制御している。この場合、ロッカ比の変更量は
」二記バルブリフト可変機構(201に比して小さくな
るが、この発明の効果は同様に達成できる。なお、この
場合にあっても、渦流生成部材として所定高さのシュラ
ウド(53)を吸気バルブ(15)の傘部(15a)に
設けている。Furthermore, Fig. 1)(, 19 shows another embodiment of the variable valve lift mechanism). By changing the fulcrum position, the rocker ratio is changed and the lift amount of the intake valve (15) is controlled in accordance with the engine operating conditions.In this case, the amount of change in the rocker ratio is determined by the variable valve lift described in 2. Although it is smaller than the mechanism (201), the effects of the present invention can be achieved in the same way.Even in this case, the shroud (53) of a predetermined height is used as a vortex generating member to serve as an umbrella for the intake valve (15). (15a).
以−61−説明してきたように、この発明によれば、シ
リンダの吸気ボートを開閉する吸気バルブと、この吸気
ボートまたは吸気バルブに設けられてシリンダ内に吸気
の渦流を生成する渦流生成部材と、吸気バルブのリフト
量を機関の運転条件に応じて可変制御するバルブリフト
可変機構と、を備え、+in記渦流生成部材の高さを吸
気バルブの最大リフトより小さくし機関の低速、低頁荷
運転時は吸気バルブのリフト量を小さく制御し、高速。As explained below, the present invention includes an intake valve that opens and closes an intake boat of a cylinder, and a vortex flow generating member that is provided on the intake boat or the intake valve and generates a vortex flow of intake air within the cylinder. , a variable valve lift mechanism that variably controls the lift amount of the intake valve according to engine operating conditions; During operation, the lift amount of the intake valve is controlled to be small, resulting in high speed.
高負荷運転時はリフ)・陰を太きく制御する内燃機関の
吸気渦流生成装置としたため、低速、低負荷運転から高
速、高負荷運転まで全域に渡って単に最適の吸気渦流を
生成することができろとともに、高速、高負荷運転時に
は吸気を亮い効率で充填することができる。その結果、
機関の低速、低狛荷運転時は充分な吸気渦流により希薄
燃焼が可能となり、燃費の向上を達成でとるとともに、
高速。The internal combustion engine's intake vortex generating device controls the reflux (ref during high-load operation) and thicker shadows, making it possible to simply generate the optimum intake vortex over the entire range from low-speed, low-load operation to high-speed, high-load operation. In addition to this, it is also possible to fill intake air with high efficiency during high-speed, high-load operation. the result,
When the engine is running at low speeds and with low load, sufficient intake swirl allows for lean combustion, which improves fuel efficiency and improves fuel efficiency.
high speed.
高負荷運転時は吸気の流入抵抗を減少できて吸気の充填
効率を向上でき、また失火の未然防正による燃焼の安定
fトを確保できる。During high-load operation, intake air inflow resistance can be reduced, intake air charging efficiency can be improved, and combustion stability can be ensured by preventing misfires.
4 図面の簡ト)λ/3「説明
第1図は従来の内燃機関の吸気渦流生成装置を示すその
シリンダヘッドの底面図、第2図は第1図のI’l −
II矢視断面図、第3図は第2図のlll−111矢視
断面図、第4図はこの発明に係る内燃機関の吸気渦流生
成装置の一実施例を示すそのシリンダヘッドの底面図、
第5図、第6図はそれぞれ第4図のV−V 、 Vl
−Vl矢視断面図、第7図は同装置におけるバルブリフ
ト可変機構の一部破断正面断面図、第8図は該機構の概
1晴平面図、第9図および第10図は該機構の作用説明
図、第11図は該吸気パルプのリフト特性を示す図、第
12図は該機構における油圧アクチュエータを示し同図
fatはその概略全体図、同図(1))はその平面図、
第13図は当該装置を用いた内燃機関の空燃比と排気還
流比との関係を示すグラフ、第14図はこの発明の他の
実施例を示すものでありそのシリンダヘッドの底面図、
第15図は第14図のxv −xv矢視断面図、第16
図は該装置の吸気バルブのステムエンドを示す概略正面
断面図、第17図はその概1賂斜祝図、第18図はこの
発明のバルブリフト可変機構の他側を示す正面断面図、
第19図は該機構の吸気パルプの拡大図である。4 Simplification of drawings) λ/3 "Explanation Figure 1 is a bottom view of the cylinder head showing a conventional intake vortex generating device for an internal combustion engine, and Figure 2 is a diagram showing the I'l- of Figure 1.
3 is a sectional view taken along arrow II-111 in FIG. 2; FIG. 4 is a bottom view of a cylinder head showing an embodiment of the intake vortex generation device for an internal combustion engine according to the present invention;
Figures 5 and 6 are V-V and Vl in Figure 4, respectively.
-Vl arrow sectional view, FIG. 7 is a partially cutaway front sectional view of the variable valve lift mechanism in the device, FIG. 8 is a general plan view of the mechanism, and FIGS. 9 and 10 are the mechanism. Fig. 11 is a diagram showing the lift characteristics of the intake pulp, Fig. 12 shows the hydraulic actuator in the mechanism, fat is a schematic overall view thereof, and Fig. 11 is a plan view thereof;
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the air-fuel ratio and the exhaust gas recirculation ratio of an internal combustion engine using the device, and FIG. 14 is a bottom view of the cylinder head of another embodiment of the present invention.
Figure 15 is a cross-sectional view taken along arrows xv-xv in Figure 14;
FIG. 17 is a schematic front sectional view showing the stem end of the intake valve of the device, FIG. 17 is a schematic front sectional view thereof, and FIG.
FIG. 19 is an enlarged view of the intake pulp of the mechanism.
(12)・・・シリンダ
(!3)・・・吸気ボート
(I5)・・・・・吸気バルブ
f161 (53)・・ 渦流生成部材(ンユラウド)
(2(11(in)・・・・バルブリフト可変機構特許
出願人 1」産自動車株式会社代理人 弁理士
有 我 軍 −部
第1図
第2図
第3図
第4図
第8図
第9図
第10図
第11図
フランク自 □
第16図
第18図
第7q図
手続補正書(自船
昭和57年9月1日
特願昭57−117086号
2、発明の名称
内燃機関の吸気渦流生成装置
3、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地名 称
(399)日産自動車株式会社4、代理人〒151
住 所 東京都渋谷区代々木2丁目6番9号第2田中
ビル
氏名 弁理士(7260)有我軍一部
電話 370−2470
5、?!正の対象
明細書の「発明の詳細な説明」の欄、「図面の6、補正
の内容
+11 明細書第14頁第9行目と第1O行目との間
に次の文章を加入する。(12)... Cylinder (!3)... Intake boat (I5)... Intake valve f161 (53)... Whirlpool generation member (Nyuroud)
(2 (11 (in)... Variable valve lift mechanism patent applicant 1) San Jidosha Co., Ltd. Representative Patent attorney
Our military - Department Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Frank's own ship □ Figure 16 Figure 18 Figure 7q Procedure amendment (Own ship 1982) September 1 Patent Application No. 57-117086 2, Name of the invention Intake vortex generation device for internal combustion engine 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant Address 2, Takaracho, Kanayō-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Name
(399) Nissan Motor Co., Ltd. 4, Agent 151 Address 2nd Tanaka Building, 2-6-9 Yoyogi, Shibuya-ku, Tokyo Name Patent attorney (7260) Armed Forces Partial Phone number 370-2470 5.? ! In the "Detailed Description of the Invention" column of the correct subject specification, "Drawing 6, Contents of Amendment + 11 The following sentence is added between page 14, line 9 and line 10 of the specification.
[また、第20図および第21図はこの発明のさらに他
の実施例を示すものである。この実施例は前述の実施例
(第4図〜第13図に示す実施例)と同様に渦流生成部
材として吸気ボート13の開口端に所定高さH(吸気バ
ルブ]5の最大リフト量の約%)のシュラウド壁16を
形成している。[Furthermore, FIGS. 20 and 21 show still another embodiment of the present invention. Similar to the previous embodiments (the embodiments shown in FIGS. 4 to 13), this embodiment has a vortex generating member installed at a predetermined height H (intake valve) 5 at the opening end of the intake boat 13, approximately equal to the maximum lift amount of the intake boat 13. %) of the shroud wall 16.
その他、バルブリフト可変機構20の構成等は同様であ
り、その説明は省略する。なお、図中71は吸気ポー[
34こ接続された吸気管を示し、この吸気管71には吸
気バルブ15の開閉に同期して吸気ボート13付近に向
って燃料を噴射する燃料噴射ノズル72が取付けられて
いる。また、燃料噴射ノズル72はコントロールユニッ
ト42からの駆動電流によって駆動制御される。すなわ
ち、このコントロールユニット42は機関吸入空気量、
機関回転数、クランク角度、水温等の各種入力信号によ
り機関の運転条件を判別し、この運転条件に応じて燃料
噴射ノズル72を制御する。また、同図中73はシリン
ダへソド11に取付けられた点火プラグである。Other than that, the configuration of the variable valve lift mechanism 20 is the same, and the explanation thereof will be omitted. In addition, 71 in the figure is the intake port [
34 connected intake pipes are shown, and a fuel injection nozzle 72 is attached to this intake pipe 71 for injecting fuel toward the vicinity of the intake boat 13 in synchronization with the opening and closing of the intake valve 15. Further, the fuel injection nozzle 72 is driven and controlled by a drive current from the control unit 42. That is, this control unit 42 controls the engine intake air amount,
The operating conditions of the engine are determined based on various input signals such as engine speed, crank angle, and water temperature, and the fuel injection nozzle 72 is controlled according to the operating conditions. Further, in the figure, 73 is a spark plug attached to the cylinder 11.
したがって、上記実施例における作用も前述の第4図へ
第13図に示す実施例の作用と同様であり、機関の部分
負荷運転時にあっては、バルブリフト可変手段20によ
り吸気バルブ15のリフトIは小さく(最大リフト量の
約2程度)制御される(このバルブリフト可変手段20
の作用は前述の実施例と同じである。)。その結果、シ
ュラウド壁16と吸気バルブ15とにより吸気行程にお
いて燃焼室12内に吸気スワール流が発生する。この吸
気スワール流は燃焼室12内でのシリンダ孔側壁に沿っ
た旋回流であり、このスワール流のシリンダ孔の軸線方
向の速度成分は小さいものである。このことから、吸気
行程の初期は吸気ボー[3がら空気のみを吸入し、その
後期に燃料噴射を行えば燃料と空気との混合気のスワー
ル流が燃焼室12内上部に形成されることになる。すな
わち、燃焼室12内には、下部に燃料の薄い混合気層、
上部に燃料の濃い混合気層の大略二層が分離、形成され
ることになる。Therefore, the operation of the above embodiment is similar to that of the embodiment shown in FIGS. is controlled to be small (approximately 2 times the maximum lift amount) (this valve lift variable means 20
The operation is the same as in the previous embodiment. ). As a result, the shroud wall 16 and the intake valve 15 generate an intake swirl flow within the combustion chamber 12 during the intake stroke. This intake swirl flow is a swirl flow along the side wall of the cylinder hole within the combustion chamber 12, and the velocity component of this swirl flow in the axial direction of the cylinder hole is small. From this, it can be seen that if only air is taken in from the intake bow [3] at the beginning of the intake stroke, and if fuel is injected at the later stage, a swirl flow of the mixture of fuel and air will be formed in the upper part of the combustion chamber 12. Become. That is, in the combustion chamber 12, there is a thin fuel mixture layer at the bottom,
Approximately two layers of fuel-rich mixture layer are separated and formed at the top.
その結果、圧縮行程の終期において点火プラグ73の近
傍は濃い混合気で満たされることになり、全体として燃
料の希薄な混合気状態における良好な着火性は確保でき
る(希薄燃焼が可能となる)。As a result, the vicinity of the spark plug 73 is filled with a rich air-fuel mixture at the end of the compression stroke, and overall good ignition performance can be ensured in a lean fuel-air mixture state (lean combustion is possible).
一方、高負荷運転時にあっては、吸気バルブ15は最大
リフト量付近までリフトし、シュラウド壁16と吸気バ
ルブ15の傘部とは大きく離隔する。よって、燃焼室1
2内に吸気スワール流はほとんど生成されることなく、
空気と燃料との混合気が燃焼室12内全体に渡って生成
される。On the other hand, during high-load operation, the intake valve 15 is lifted to near the maximum lift amount, and the shroud wall 16 and the umbrella portion of the intake valve 15 are separated from each other by a large distance. Therefore, combustion chamber 1
2, almost no intake swirl flow is generated,
A mixture of air and fuel is generated throughout the combustion chamber 12.
その結果、空気利用率が向上し、かつ、点火プラグ73
の近傍には常に最適な混合気を生成することができる。As a result, the air utilization rate is improved, and the spark plug 73
An optimal air-fuel mixture can always be generated in the vicinity of .
また、このとき、シュラウド壁16は燃焼室12内への
吸入空気の吸入抵抗とならず、吸入空気の燃焼室12へ
の充填効率は著しく高められる。」
(2) 同第16頁第12行目に「拡大図である。J
とあるのを、[拡大図、第20図はこの発明のさらに他
の実施例を示すものでありそのシリンダヘッドの底面図
、第21図は同しくシリンダヘッドの概略縦断面図であ
る。」と補正する。Further, at this time, the shroud wall 16 does not act as a resistance to intake air into the combustion chamber 12, and the efficiency with which intake air is filled into the combustion chamber 12 is significantly increased. ” (2) On page 16, line 12, “This is an enlarged view.
20 shows still another embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a bottom view of the cylinder head thereof, and FIG. 21 is a schematic vertical sectional view of the cylinder head. ” he corrected.
(3) 図面(第20図、第21図)を別紙の通り補
充する。(3) Supplement the drawings (Figures 20 and 21) as shown in the attached sheet.
以上 第20図that's all Figure 20
Claims (1)
気ボートまたは吸気バルブに設けられシリンダ内に吸気
の渦流を生成する渦流生成部材と、吸気バルブのリフI
−隼を機関の運転条件に応じて可変制御するバルブリフ
ト可変機構と、を備え前記渦流生成部拐の高さを吸気バ
ルブの最大リフI・より小さくし機関の低速、低負倚運
転時は吸気バルブのリフトtを小さく制御して、前記渦
流生成部材によりシリンダ内に強い吸気渦流を生成し、
機関の高速、高負荷運転時は吸気バルブのリフト量を前
記渦流生成部拐の高さより太き(制御してシリンダ内へ
の吸気の充填効率を高めたことを特徴と′1−る内燃機
関の吸気渦流生成装置。An intake valve that opens and closes the intake boat of the cylinder, a vortex generation member that is installed on the intake boat or the intake valve and generates a vortex of intake air in the cylinder, and a rift I of the intake valve.
- A variable valve lift mechanism that variably controls the turbulence according to engine operating conditions; controlling the lift t of the intake valve to be small to generate a strong intake vortex in the cylinder by the vortex generating member;
An internal combustion engine characterized in that during high-speed, high-load operation of the engine, the lift amount of the intake valve is controlled to be greater than the height of the vortex generating part to increase the filling efficiency of intake air into the cylinder. intake vortex generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57117086A JPS597730A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Generating device of intake swirl in internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57117086A JPS597730A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Generating device of intake swirl in internal-combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS597730A true JPS597730A (en) | 1984-01-14 |
Family
ID=14703043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57117086A Pending JPS597730A (en) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | Generating device of intake swirl in internal-combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS597730A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60128935U (en) * | 1984-02-08 | 1985-08-29 | 日産自動車株式会社 | Internal combustion engine intake system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53132610A (en) * | 1977-04-23 | 1978-11-18 | Nissan Motor Co Ltd | Inlet mixed air flow-in control system for internal combustion engine |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP57117086A patent/JPS597730A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS53132610A (en) * | 1977-04-23 | 1978-11-18 | Nissan Motor Co Ltd | Inlet mixed air flow-in control system for internal combustion engine |
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