WO2013175766A1 - 可変動弁装置 - Google Patents

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純 坊田
大造 藤村
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • VCP variable valve mechanism
  • the intake valve is provided between the intake valve, the intake valve camshaft that rotates in synchronization with the crankshaft of the engine, and the intake valve camshaft.
  • An intake side variable valve mechanism having a lift adjusting means for adjusting, an exhaust valve, an exhaust valve camshaft rotating in synchronization with an engine crankshaft, and an exhaust valve camshaft mounted on the exhaust valve camshaft.
  • An exhaust-side variable valve mechanism having a lift timing changing means for changing the timing, and a control means connected to the lift adjusting means and the lift timing changing means and outputting an operation signal to the lift adjusting means and the lift timing changing means.
  • the combustion efficiency of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be reliably increased with the pump loss being suppressed as much as possible in the warm-up operation state in the low-load operation state.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an engine in which a variable valve apparatus according to an embodiment of the present invention is incorporated. It is a perspective view of an intake side variable valve mechanism. It is a graph which shows the relationship between the rotation angle of a crankshaft, and the lift amount of an intake / exhaust valve. 1 is a PV diagram of an engine in which a variable valve gear according to an embodiment of the present invention is incorporated. It is a graph which shows the definition of the lift time of an intake / exhaust valve.
  • the intake side variable valve mechanism 2 is provided on the intake port 14 side of the cylinder head 10a.
  • the control lever 53a protrudes between the upper ends of the swing arms 52, and a rotating shaft 53b extending in the axial direction of the crankshaft 12 is rotatably provided at the protruding portion.

Abstract

 制御装置19は、低負荷運転状態で判定部19aが暖気運転状態でないと判定すると、上死点後において排気弁7の閉時期より吸気弁3の開時期が早まるように排気弁用カム軸8の位相をクランク軸12に対して遅角させるようにリフトタイミング変更部9を制御する。制御装置19は、低負荷運転状態で判定部19aが暖気運転状態であると判定すると、上死点後において排気弁7の閉時期が吸気弁3の開時期より早まるように排気弁用カム軸8の位相をクランク軸12に対して進角させるようにリフトタイミング変更部9を制御する。

Description

可変動弁装置
 本発明は、エンジンの吸排気弁の作動を制御する可変動弁装置に関する。
 従来より、エンジンのピストン上死点後における吸気工程では、吸気弁の閉時期を早くすることでポンプ損失を低減できることが一般的に知られ、これに対応するために、吸気弁のリフト時期、リフト量及び作動角を制御する可変動弁装置がエンジンに搭載されるようになってきている。
 例えば、特許文献1の可変動弁装置は、ロッカアームの近傍にコントロールシャフトが軸支され、該コントロールシャフトには、上記ロッカアームを介して吸気弁をリフトさせるスイングアームが軸着されている。上記コントロールシャフトには、先端にコントロールアームが軸着された突出部が設けられ、カム軸の回転により回転カムがコントロールアームを介してスイングアームを押圧して吸気弁をリフトさせるようになっている。そして、上記コントロールシャフト及び突出部を小角度回転させると、スイングアームの揺動開始角が変わり、これにより、吸気弁のリフト量を小さくするにつれて吸気弁の作動角を連続的に小さくし、しかも、リフト閉時期を次第に早めることができるようになっていて、吸気弁のリフト量及び作動角を変化させても、スロットルを開閉させることなくポンプ損失を低減できるようになっている。
特許第4108295号公報(段落0015~0030欄、図1)
 ところで、エンジン始動直後の低負荷運転状態における暖気運転状態では、エンジンの温度が低いので、吸気弁の閉時期を早めると、吸気時のポンプ損失は低減するものの、ポンプ損失が低減することにより、それまでポンプ損失により発生していた燃焼室の熱エネルギが低下してしまい、かえって燃焼室における混合気の燃焼性が悪化するという問題が生じてしまう。
 これを回避するために、カム軸の位相をクランク軸に対して進角・遅角させる公知の可変動弁機構(以下、VCPという)を吸気弁用カム軸に取り付け、暖気運転状態の時だけ、排気弁の閉時期より吸気弁の開時期を遅くなるように吸気弁用カム軸の位相を遅角させ、排気弁における作動角の終端部分と吸気弁における作動角の始端部分とをオーバーラップさせない(所謂、マイナスオーバーラップさせる)ことにより、吸気開始時のポンプ損失を逆に増やして燃焼室の燃焼性を改善することが考えられる。
 しかし、特許文献1の如き吸気弁用カム軸周りの構造に加えて、上記VCPを吸気弁用カム軸に取り付けると、エンジンの構造が複雑化してしまい、コストが嵩むこととなってしまう。
 本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの暖気運転状態で燃焼室における混合気の燃焼性を高めるとともに、エンジンの暖気運転状態でないときにポンプ損失を低減し、しかも、低コストな可変動弁装置を提供することにある。
 上記の目的を達成するために、本発明は、排気弁用カム軸に排気再循環(以下、EGRという)の効果を得るために予め取り付けられたVCPを利用して、エンジンが低負荷運転状態の際、暖気運転状態であるか否かにおいて排気弁の閉時期を変更したことを特徴とする。
 すなわち、第1の発明では、吸気弁、エンジンのクランク軸に同期して回転する吸気弁用カム軸、及び上記吸気弁と吸気弁用カム軸との間に設けられ、上記吸気弁のリフトを調整するリフト調整手段を有する吸気側可変動弁機構と、排気弁、エンジンのクランク軸に同期して回転する排気弁用カム軸、及び該排気弁用カム軸に取り付けられ、上記排気弁のリフトタイミングを変更するリフトタイミング変更手段を有する排気側可変動弁機構と、上記リフト調整手段及びリフトタイミング変更手段に接続され、当該リフト調整手段及びリフトタイミング変更手段に作動信号を出力する制御手段とを備え、該制御手段は、上記エンジンが暖気運転状態か否かを判定する判定部を有し、上記リフト調整手段に対しては、上記吸気弁のリフト量を小さくするにつれて上記吸気弁の作動角を小さくしつつリフト閉時期を次第に早めて低負荷運転状態にする一方、上記吸気弁のリフト量を大きくするにつれて該吸気弁の作動角を大きくしつつリフト閉時期を遅くして高負荷運転状態にするように制御し、上記リフトタイミング変更手段に対しては、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態でないと判定した際、ピストン上死点後において上記排気弁の閉時期より上記吸気弁の開時期が早まるように上記排気弁用カム軸の位相をクランク軸に対して遅角させるように制御する一方、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態であると判定した際、ピストン上死点後において上記排気弁の閉時期が上記吸気弁の開時期より早まるように上記排気弁用カム軸の位相を上記クランク軸に対して進角させるように制御することを特徴とする。
 第2の発明では、第1の発明において、上記制御手段は、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態であると判定した際、上記排気弁の閉時期から上記吸気弁の開時期までの期間を上記クランク軸の回転角で0°以上で、且つ、30°以下に設定することを特徴とする。
 第1の発明では、低負荷運転状態において暖気運転状態でないとき、リフト調整手段により吸気弁の閉時期が早まって吸気弁の作動角が小さくなり、ポンプ損失が低減する。一方、低負荷運転状態において暖気運転状態であるとき、ピストン上死点後に排気弁における作動角の終端部分と吸気弁における作動角の始端部分とがオーバーラップしない(マイナスオーバーラップする)ので、吸気開始時に燃焼室が負圧になり、ポンプ損失が発生する。したがって、エンジンの温度が低くても燃焼室の熱エネルギが上昇して燃焼室における混合気の燃焼性を高めることができる。さらに、排気弁の閉時期と吸気弁の開時期との位置関係を変更するために、排気弁用カム軸に予め取り付けられたVCPを利用して、吸気弁用カム軸にはVCPを取り付けないので、エンジンの構造が簡素化するとともに、コストを抑えることができる。
 第2の発明では、低負荷運転状態の暖気運転状態において、ポンプ損失をできるだけ抑えた状態で、燃焼室の混合気の燃焼効率を確実に高めることができる。
本発明の実施形態に係る可変動弁装置が組み込まれたエンジンの概略構成図である。 吸気側可変動弁機構の斜視図である。 クランク軸の回転角と吸排気弁のリフト量との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る可変動弁装置が組み込まれたエンジンのP-V線図である。 吸排気弁のリフト時期の定義を示すグラフである。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
 図1は、本発明の実施形態に係る可変動弁装置1が組み込まれたエンジン10を示す。該エンジン10は、複数の気筒11がクランク軸12の延びる方向に直列に並び、各気筒11には、上記クランク軸12にコンロッド12aを介して連結されたピストン13が上下に往復運動可能に嵌挿され、シリンダヘッド10aには、点火プラグ16が電極部分を各気筒11の燃焼室11aに臨ませて配設されている。
 上記各気筒11上方の図1紙面左側には、当該各気筒11上部に臨むように開口する吸気ポート14がクランク軸12の軸方向に2つ並設され、上記各気筒11上方の図1紙面右側には、当該各気筒11上部に臨むように開口する排気ポート15がクランク軸12の軸方向に2つ並設されている。(図1には、吸気ポート14及び排気ポート15を各1つのみ示す)。
 上記シリンダヘッド10aの吸気ポート14側には、吸気側可変動弁機構2が設けられている。
 該吸気側可変動弁機構2は、図2にも示すように、上記各吸気ポート14の開口部分に設けられた吸気弁3と、上記クランク軸12に同期して回転する吸気弁用カム軸4と、上記吸気弁3のリフトを調整するリフト調整部5(リフト調整手段)とを備え、該リフト調整部5は、上記両吸気弁3と上記吸気弁用カム軸4との間に設けられている。
 上記吸気弁3は、上記吸気ポート14を開閉する傘部3aと、該傘部3aから反排気ポート15側に斜め上方に向かって延びる軸部3bとを備えている。該軸部3bの周りには、図示しない弁バネが設けられ、該弁バネにより、上記吸気弁3は、上記吸気ポート14を閉じる方向に付勢されている。
 上記吸気弁用カム軸4は、上記シリンダヘッド10aの両吸気弁3上方に上記クランク軸12の軸方向に延びるように回転自在に軸支されている。
 上記吸気弁用カム軸4には、複数の回転カム4aが上記クランク軸12の軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、該回転カム4aには、ベース円部4bと、該ベース円部4bから半径方向に突出してなるカムノーズ部4cとを有している。
 上記リフト調整部5は、上記各吸気弁3をリフトさせるための一対のロッカアーム51を備えている。
 該ロッカアーム51は、上記クランク軸12の軸方向と交差するように略水平方向に延びる形状をなし、その中途部には、回転軸心が上記クランク軸12の軸方向に向くローラ51aが回転自在に設けられている。
 上記ロッカアーム51の長手方向一端は、球面ピボット構造を介して液圧式のラッシュアジャスタ51bにより揺動自在に支持され、この支持部分を支点に上記ロッカアーム51が揺動することにより、上記ロッカアーム51の長手方向他端が上記吸気弁3の軸部3b上端を下方に押圧して上記吸気弁3がリフトするようになっている。
 上記各ロッカアーム51の上方には、当該各ロッカアーム51に対応する一対のスイングアーム52が設けられている。
 該スイングアーム52は、上記ローラ51aの上方から反排気ポート15側に斜め上方に延びる形状をなし、クランク軸12の軸方向に所定の間隔をあけて対向する一対の側板部52aを備えている。
 上記スイングアーム52は、上記両側板部52aの上端部分においてクランク軸12の軸方向に延びる揺動軸52bを中心に揺動可能に構成され、上記両側板部52aの上端間には、上記揺動軸52b周りに回転するローラ52cが設けられている。
 一方、上記両側板部52aの下端には、当該両下端を橋絡する第1押圧部52dが設けられ、該第1押圧部52dは、クランク軸12の軸方向から見て、中途部が上方に位置するように湾曲状に形成されている。
 また、上記各側板部52aの下端側上方縁部には、クランク軸12の軸方向から見て、上方に湾曲する湾曲面部52eが形成されている。
 上記ローラ52cの反排気ポート15側斜め下方には、クランク軸12の軸方向に延びるコントロールシャフト53が上記シリンダヘッド10aに回転可能に軸支され、上記コントロールシャフト53には、上記吸気弁3のリフト量及び作動角を変化させるコントロールレバー53aが回転一体に設けられている。
 該コントロールレバー53aは、上記両スイングアーム52上端の間に向かって突出していて、その突出部分には、上記クランク軸12の軸方向に延びる回転軸53bが回転可能に設けられている。
 また、上記コントロールシャフト53には、上記各ローラ52cに対応するように一対の偏心リング53cが外嵌合され、該各偏心リング53cの外周面は、上記各ローラ52cの外周面にそれぞれ下方から接触している。
 上記両スイングアーム52の上方には、上方から見て略T字状のコントロールアーム54が設けられている。
 該コントロールアーム54は、上記クランク軸12の軸方向と交差するように略水平方向に延びる本体部54aを備え、該本体部54aの長手方向一端は、上記コントロールレバー53aの回転軸53bに揺動可能に軸支されている。
 一方、上記本体部54aの長手方向他端には、上記各スイングアーム52下端側の湾曲面部52eに対応する一対の第2押圧部54bがクランク軸12の軸方向に離間して設けられている。
 上記第2押圧部54bは、排気ポート15側の斜め上方に開放する断面略U字状をなし、下端側が平面をなして上記スイングアーム52の湾曲面部52eに接触している。
 上記各第2押圧部54b内方には、回転軸心がクランク軸12の軸方向に向くローラ54cが回転自在に設けられ、各ローラ54cの外周面は、当該各ローラ54cに対応する上記回転カム4aのうちの2つの外周面に下方から接触している。
 上記両スイングアーム52の上端側上方には、上記クランク軸12の軸方向に延びる長方形状の固定ブロック55が上記シリンダヘッド10aに固定されている。
 上記固定ブロック55下面の各ローラ52cに対応する位置には、下面が当該各ローラ52cの外周面に接触する一対の支持ブロック55aが突設されている。
 該両支持ブロック55aは、上記偏心リング53cとの間で上記ローラ52cを支持していて、この支持状態で、上記スイングアーム52の揺動中心が上記ローラ52cに決まるようになっている。
 上記固定ブロック55の反排気ポート15側には、上記各スイングアーム52に対応する一対の捩りコイルバネ56が配設されている。
 該各捩りコイルバネ56の一端は、上記固定ブロック55に固定される一方、他端は、上記スイングアーム52の下端側に下方から引っ掛かり、当該スイングアーム52を上方付勢している。
 そして、上記クランク軸12に同期して上記吸気弁用カム軸4が回転し、上記回転カム4aのカムノーズ部4cが上記ローラ54cを上方から押圧すると、上記コントロールアーム54が回転軸53bを中心に下方に回動することにより、該コントロールアーム54の第2押圧部54bが上記捩りコイルバネ56の付勢力に抗して上記スイングアーム52の湾曲面部52eを下方に押圧するようになっている。
 また、上記湾曲面部52eを下方に押圧されたスイングアーム52は、上記ローラ52cを中心に下方に回動して上記スイングアーム52の第1押圧部52dが図示しない弁バネの付勢力に抗して上記ロッカアーム51のローラ51aを下方に押圧するようになっている。
 さらに、上記ローラ51aを下方に押圧されたロッカアーム51は、該ロッカアーム51の長手方向一端を支点に下方に回動して上記ロッカアーム51の長手方向他端が上記吸気弁3の軸部3b上端を押圧するようになっていて、これにより、上記吸気弁3がリフトし、上記吸気ポート14が開くようになっている。
 一方、上記吸気弁用カム軸4がさらに回転して、上記回転カム4aのカムノーズ部4cが上記ローラ54cを上方から押圧しなくなると、上記捩りコイルバネ56及び図示しない弁バネの付勢力により、上記コントロールアーム54が上方に回動するとともに、その動きに連動して上記スイングアーム52も上方に回動し、これにより、上記ロッカアーム51及び吸気弁3が元の位置に戻り、吸気ポート14が閉じるようになっている。
 また、上記コントロールシャフト53を回転させることにより上記コントロールレバー53aを回動させると、上記回転軸53bが上記スイングアーム52のローラ52cに接離するようになっていて、上記吸気弁用カム軸4と上記コントロールアーム54のローラ54cとの位置関係、及び、上記コントロールアーム54の第2押圧部54bと上記スイングアーム52の湾曲面部52eとの位置関係が変化するようになっている。この結果、上記第2押圧部54bの上記湾曲面部52eへの当接位置と回転軸53bとの間の距離が変化するとともに、スイングアーム52の回動前の角度位置(つまり揺動開始角度位置)が変化するようになっていて、このスイングアーム52の角度位置の変化により、上記第1押圧部52dのローラ51aへの当接位置が変化するようになっている。
 上記コントロールレバー53aを図1で反時計回りに回動させると、上記回転軸53bが上記スイングアーム52のローラ52cから次第に離間して、上記第2押圧部54bの上記湾曲面部52eへの当接位置と上記回転軸53bとの距離が次第に大きくなるようになっている。すると、上記第1押圧部52dにおけるローラ51aへの当接位置が排気ポート15側にシフトし、図3のリフトカーブIcに示すように、上記吸気弁3のリフト量が大きくなるとともに吸気弁3の作動角が大きくなり、さらには、吸気弁3のリフト開時期が遅くなるようになっている。
 一方、上記コントロールレバー53aを図1で時計回りに回動させると、上記回転軸53bが上記スイングアーム52のローラ52cに次第に接近して、上記第2押圧部54bの上記湾曲面部52eへの当接位置と上記回転軸53bとの距離が次第に小さくなるようになっている。すると、上記第1押圧部52dにおけるローラ51aへの当接位置が反排気ポート15側にシフトし、図3のリフトカーブIcに示すように、上記吸気弁3のリフト量が小さくなるとともに吸気弁3の作動角が小さくなり、さらには、吸気弁3のリフト開時期が早くなるようになっている。
 上記シリンダヘッド10aの排気ポート15側には、排気側可変動弁機構6が設けられている。
 該排気側可変動弁機構6は、図1に示すように、上記各排気ポート15の開口部分に設けられた排気弁7と、上記クランク軸12に同期して回転する排気弁用カム軸8と、上記排気弁7のリフトタイミングを変更するリフトタイミング変更部9(リフトタイミング変更手段)とを備えている。
 上記排気弁7は、上記吸気弁3と同様の構造をしており、上記排気ポート15を開閉する傘部7aと、該傘部7aから反吸気ポート14側の斜め上方に向かって延びる軸部7bとを備え、図示しない弁バネにより上記排気ポート15を閉じる方向に付勢されている。
 また、上記排気弁7の上方には、上記吸気側可変動弁機構2のロッカアーム51及びラッシュアジャスタ51bと同様の構造のロッカアーム17及びラッシュアジャスタ18が設けられている。
 上記排気弁用カム軸8は、上記シリンダヘッド10aの両排気弁7上方に上記クランク軸12の軸方向に延びるように回転自在に軸支されている。
 上記排気弁用カム軸8には、複数の回転カム8aが上記クランク軸12の軸方向に所定の間隔をあけて設けられ、該回転カム8aには、ベース円部8bと、該ベース円部8bから半径方向に突出してなるカムノーズ部8cとを有している。
 そして、上記回転カム8aのうちの2つが上記ロッカアーム17のローラ17aの外周面に上方から接触していて、上記クランク軸12に同期して排気弁用カム軸8が回転し、上記回転カム8aのカムノーズ部8cが図示しない弁バネの付勢力に抗して上記ローラ17aを上方から押圧すると、上記ロッカアーム17の長手方向一端を支点に上記ロッカアーム17が回動することにより、上記ロッカアーム17の長手方向他端が上記排気弁7の軸部7b上端を下方に押圧して上記排気弁7がリフトし、上記排気ポート15が開くようになっている。
 一方、上記排気弁用カム軸8がさらに回転して、上記回転カム8aのカムノーズ部8cが上記ローラ17aを上方から押圧しなくなると、図示しない弁バネの付勢力により、上記排気弁7が元の位置に戻り、排気ポート15が閉じるようになっている。
 上記リフトタイミング変更部9は、所謂VCPと呼ばれる公知の可変動弁機構で構成され、上記排気弁用カム軸8の長手方向一端に取り付けられている。
 上記リフトタイミング変更部9は、上記排気弁用カム軸8の位相をクランク軸12に対して進角・遅角させるようになっていて、位相を進角させることにより、図3のリフトカーブEc1に示すように、上記排気弁7のリフト開時期が早くなる一方、位相を遅角させることにより、図3の排気弁7のリフトカーブEc2に示すように、上記排気弁7のリフト時期が遅くなるようになっている。
 上記リフト調整部5及び上記リフトタイミング変更部9には、当該リフト調整部5及びリフトタイミング変更部9に作動信号を出力する制御装置19(制御手段)が接続されている。
 該制御装置19は、上記エンジン10が暖気運転状態か否かを判定する判定部19aを備え、該判定部19aは、図示しない温度センサで測定したエンジン10上部の温度が所定値以下か否かで暖気運転状態か否かを判定するようになっている。
 また、上記制御装置19は、上記リフト調整部5に対しては、図示しないアクチュエータで上記コントロールシャフト53を図1で時計回りに回転させ、上記吸気弁3のリフト量を小さくするにつれて上記吸気弁3の作動角を小さくしつつリフト閉時期を次第に早めて低負荷状態にする一方、図示しないアクチュエータで上記コントロールシャフト53を図1で反時計回りに回転させ、上記吸気弁3のリフト量を大きくするにつれて上記吸気弁3の作動角を大きくしつつリフト閉時期を遅くして高負荷状態にするようになっている。
 さらに、上記制御装置19は、上記リフトタイミング変更部9に対しては、上記低負荷状態において上記判定部19aが暖気運転状態でないと判定した際、上記ピストン13の上死点後において上記排気弁7の閉時期より上記吸気弁3の開時期が早まるように上記排気弁用カム軸8の位相を上記クランク軸12に対して遅角させるように制御する一方、上記低負荷状態において上記判定部19aが暖気運転状態であると判定した際、上記ピストン13の上死点後において上記排気弁7の閉時期が上記吸気弁3の開時期より早まるように上記排気弁用カム軸8の位相を上記クランク軸12に対して進角させるように制御するようになっている。
 それに加えて、上記制御装置19は、上記低負荷運転状態において上記判定部19aが暖気運転状態であると判定した際、上記排気弁7の閉時期から上記吸気弁3の開時期までのマイナスオーバーラップDを上記クランク軸12の回転角で0°以上で、且つ、30°以下に設定するようになっている。
 上記マイナスオーバーラップDは、低負荷運転状態における暖気運転状態において、少なくともEGRの効果を出すために排気弁8の閉時期を上死点後の0°~10°までにするのが好ましいという点及び吸気弁3の開時期を上死点後の10°~30°にするのが好ましいという点から、0°~30°の範囲が好ましいということが導かれている。
 尚、低負荷運転状態において暖気運転状態でないとき、EGRの効果を高めるために、排気弁8の閉時期は、上死点から20°~40°であることが好ましい。
 また、その時の排気弁8における作動角の終端部分と吸気弁3における作動角の始端部分とのオーバーラップは、10°程度であることが好ましい。
 尚、上記吸気弁3及び排気弁7の作動角とは、図5に示すように、吸気弁3及び排気弁7のリフト開始時の緩やかな上りランプ部分と、リフト終了時の緩やかな下りランプ部分を除いた期間のことであり、吸気弁3及び排気弁7の開時期及び閉時期は、それぞれ吸気弁3及び排気弁7の加速度が大きく変化する時期のこととする。
 次に、上記エンジン10を低負荷状態で運転させたときの燃焼室11aの圧力及び体積の関係について説明する。
 低負荷運転状態で暖気運転状態でない場合、図4に示すように、上記エンジン10の吸気工程における燃焼室11aの圧力及び体積の関係は、曲線X1のようになる。この曲線X1により、ピストン13の上死点後において、ポイントA1で吸気弁3を開いた後、ポイントA2で吸気弁3を早閉じして作動角を小さくすることで、吸気時におけるポンプ損失が低減していることが分かる。
 一方、低負荷運転状態で暖気運転状態である場合、上記エンジン10の吸気工程における燃焼室11aの圧力及び体積の関係は、曲線X2のようになる。この曲線X2により、吸気工程の初期段階で燃焼室11aが負圧になってポンプ損失が発生していることが分かる。これは、ピストン13の上死点後において、ポイントBで排気弁7を閉じた後、所定の期間の後にポイントC1で吸気弁3を開くことで、この所定の期間、燃焼室11aが密閉されて負圧が発生するからである。その後、ポイントC2で吸気弁3を閉じて燃焼室11aを密閉し、当該燃焼室11aに負圧を発生させるようにしている。
 以上より、本発明の実施形態によると、低負荷運転状態において暖気運転状態でないとき、リフト調整部5により吸気弁3の閉時期が早まって吸気弁3の作動角が小さくなり、ポンプ損失が低減する。一方、低負荷運転状態において暖気運転状態であるとき、ピストン上死点後に排気弁7における作動角の終端部分と吸気弁3における作動角の始端部分とがオーバーラップしない(マイナスオーバーラップする)ので、吸気開始時に燃焼室11aが負圧になり、ポンプ損失が発生する。したがって、エンジン10の温度が低くても燃焼室11aの熱エネルギが上昇して燃焼室11aにおける混合気の燃焼性を高めることができる。さらに、排気弁7の閉時期と吸気弁3の開時期との位置関係を変更するために、排気弁用カム軸8に予め取り付けられたVCPを利用して、吸気弁用カム軸4にはVCPを取り付けないので、エンジン10の構造が簡素化するとともに、コストを抑えることができる。
 また、低負荷運転状態の暖気運転状態において、ポンプ損失をできるだけ抑えた状態で、燃焼室11aの混合気の燃焼効率を確実に高めることができる。
 尚、本発明の実施形態では、暖気運転状態か否かを判定するのに、図示しない温度センサで測定したエンジン10上部の温度が所定値以下か否かで判定しているが、これに限らず、エンジン10の始動直後から所定の時間までが暖気運転状態であるとし、それ以降を暖気運転状態でないと判定するようにしてもよい。
 本発明は、エンジンの吸排気弁のリフトを制御する可変動弁装置に適している。
 1    可変動弁装置
 2    吸気側可変動弁機構
 3    吸気弁
 4    吸気弁用カム軸
 5    リフト調整部(リフト調整手段)
 6    排気側可変動弁機構
 7    排気弁
 8    排気弁用カム軸
 9    リフトタイミング変更部(リフトタイミング変更手段)
 10    エンジン
 12    クランク軸
 19    制御装置(制御手段)
 19a    判定部
 D    マイナスオーバーラップ

Claims (2)

  1.  吸気弁、エンジンのクランク軸に同期して回転する吸気弁用カム軸、及び上記吸気弁と吸気弁用カム軸との間に設けられ、上記吸気弁のリフトを調整するリフト調整手段を有する吸気側可変動弁機構と、
     排気弁、エンジンのクランク軸に同期して回転する排気弁用カム軸、及び該排気弁用カム軸に取り付けられ、上記排気弁のリフトタイミングを変更するリフトタイミング変更手段を有する排気側可変動弁機構と、
     上記リフト調整手段及びリフトタイミング変更手段に接続され、当該リフト調整手段及びリフトタイミング変更手段に作動信号を出力する制御手段とを備え、
     該制御手段は、上記エンジンが暖気運転状態か否かを判定する判定部を有し、上記リフト調整手段に対しては、上記吸気弁のリフト量を小さくするにつれて上記吸気弁の作動角を小さくしつつリフト開時期を次第に早めて低負荷運転状態にする一方、上記吸気弁のリフト量を大きくするにつれて該吸気弁の作動角を大きくしつつリフト開時期を遅くして高負荷運転状態にするように制御し、上記リフトタイミング変更手段に対しては、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態でないと判定した際、ピストン上死点後において上記排気弁の閉時期より上記吸気弁の開時期が早まるように上記排気弁用カム軸の位相をクランク軸に対して遅角させるように制御する一方、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態であると判定した際、ピストン上死点後において上記排気弁の閉時期が上記吸気弁の開時期より早まるように上記排気弁用カム軸の位相を上記クランク軸に対して進角させるように制御することを特徴とする可変動弁装置。
  2.  請求項1に記載の可変動弁装置において、
     上記制御手段は、上記低負荷運転状態において上記判定部が暖気運転状態であると判定した際、上記排気弁の閉時期から上記吸気弁の開時期までの期間を上記クランク軸の回転角で0°以上で、且つ、30°以下に設定することを特徴とする可変動弁装置。
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