JP4556877B2 - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、可変圧縮比内燃機関に関し、更に詳しくは、簡易な構成で主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる高応答の可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine, and more particularly, to a highly responsive variable compression ratio internal combustion engine capable of efficiently burning an air-fuel mixture in a subcombustion chamber as well as a main combustion chamber with a simple configuration.
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能などを向上させることを目的として、燃焼室の容積を変化させることによってその圧縮比が変更される可変圧縮比内燃機関が開発されている。たとえば、カム駆動式の副室弁のステムに設けた環状溝によって、吸気管と副室とが燃焼室を介さないで連通される構成を備え、その連通により新気を副室に導入し、混合気の燃え残りを掃気する技術が提案されている(特許文献1参照)。 In recent years, variable compression ratio internal combustion engines in which the compression ratio is changed by changing the volume of the combustion chamber have been developed for the purpose of improving the fuel efficiency performance and output performance of the internal combustion engine. For example, an annular groove provided in the stem of the cam-driven sub-chamber valve has a configuration in which the intake pipe and the sub-chamber communicate with each other without passing through the combustion chamber, and fresh air is introduced into the sub-chamber by the communication, A technique for scavenging the unburned residue of the air-fuel mixture has been proposed (see Patent Document 1).
また、エンジン回転数に伴った排気浄化を目的とし、電磁弁を有した副室を備え、エンジン回転数・負荷に応じて電磁弁を開閉制御する技術(特許文献2参照)や、カム駆動式の副室弁を備え、膨張行程中に副室弁を閉弁することにより高圧ガスを副室に閉じ込め、開弁時に燃焼室に乱流を発生させる技術が提案されている(特許文献3参照)。 In addition, for the purpose of purifying exhaust gas in accordance with the engine speed, a sub-chamber having a solenoid valve is provided, and a technique for controlling opening and closing of the solenoid valve according to the engine speed and load (see Patent Document 2) or a cam drive type A technology has been proposed in which high pressure gas is confined in the sub chamber by closing the sub chamber valve during the expansion stroke, and turbulence is generated in the combustion chamber when the valve is opened (see Patent Document 3). ).
しかしながら、上記特許文献1に係る従来技術にあっては、副室内の掃気のために吸気管から直接新気を導入しているので、燃焼室を介して副室と混合気の行き来が十分にできないため、低圧縮比となる副室弁の開弁時に燃焼室から副室に混合気が流入した際には、燃焼室から副室へ火炎伝播しにくくなる。このため、燃焼室(主燃焼室)とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させる必要があった。
However, in the prior art according to
また、カム駆動式の副室弁であるため、その開閉はクランク角に必然的に同期し、開閉タイミングの制御性を向上させるには、既存装置の大がかりな改造等が必要であった。 In addition, since it is a cam-driven sub-chamber valve, its opening and closing is inevitably synchronized with the crank angle, and in order to improve the controllability of the opening and closing timing, a major modification of the existing device is required.
また、上記特許文献2に係る従来技術にあっては、ピストン上死点状態下で主室と副室とが開閉弁の開弁で連通するが、吸・排気ポートと主室とのガスの行き来がないため、副室と吸・排気ポートとのガスの行き来がなく、副室で混合気の燃え残りが発生し易くなる虞があった。
In the prior art disclosed in
また、上記特許文献3に係る従来技術にあっては、カム駆動式の副室弁であるため、その作動応答性には限界が発生し、要求するタイミングでの開閉が困難であった。
Moreover, in the prior art which concerns on the said
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる高応答の可変圧縮比内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a highly responsive variable compression ratio internal combustion engine capable of efficiently combusting an air-fuel mixture in a sub chamber as well as a main combustion chamber with a simple configuration. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項1に係る可変圧縮比内燃機関は、少なくとも、主燃焼室と、吸気弁を有した吸気ポートと、排気弁を有した排気ポートと、前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、を備え、前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、かつ、筒内圧力が低下する過程内に閉弁され、その閉弁動作は前記排気弁が開弁される前に終了することを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a variable compression ratio internal combustion engine according to
また、この発明の請求項2に係る可変圧縮比内燃機関は、少なくとも、主燃焼室と、吸気弁を有した吸気ポートと、排気弁を有した排気ポートと、前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、を備え、前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、かつ、前記排気弁の閉弁直後または閉弁と同時に開弁が開始され、その開弁動作は前記吸気弁が閉弁するまでに終了することを特徴とするものである。
A variable compression ratio internal combustion engine according to
また、この発明の請求項3に係る可変圧縮比内燃機関は、少なくとも、主燃焼室と、吸気弁を有した吸気ポートと、排気弁を有した排気ポートと、前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、を備え、前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、低圧縮比が要求されている時には、前記遮断弁は、圧縮行程中に開弁され、その直後の排気行程終了後の前記吸気弁開弁時に閉弁されることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a variable compression ratio internal combustion engine comprising at least a main combustion chamber, an intake port having an intake valve, an exhaust port having an exhaust valve, and an air-fuel mixture in the main combustion chamber. By igniting an ignition plug, a sub chamber provided in communication with the main combustion chamber, and opening the valve according to a crank angle, the main combustion chamber and the sub chamber are connected to each other, and the valve is closed. A shutoff valve that shuts off the communication between the main combustion chamber and the sub chamber, the shutoff valve and the sub chamber are arranged at positions where air-fuel mixture is easily introduced, and the sub chamber is the shut off valve. The valve is configured to communicate with the intake port or the exhaust port via the main combustion chamber by opening the valve and opening the intake valve or the exhaust valve. When it consists of a drive valve and a low compression ratio is required , The shut-off valve is opened during the compression stroke, it is characterized in that is closed to the time when the intake valve opening after the exhaust stroke immediately after the end of the.
この発明に係る可変圧縮比内燃機関(請求項1)によれば、簡易な構造により混合気が副室内に入り易く構成されているので、副室内で未燃状態が発生するのを抑制でき、積極的な燃焼が行われる。したがって、主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる。また、クランク角に応じて高応答のタイミングで遮断弁を開閉させることができる。また、筒内圧力を利用して遮断弁を閉弁することにより、遮断弁の傘部に筒内圧力を受けながら閉弁することが可能となり、遮断弁を閉弁するのに必要な駆動力を低減することができる。たとえば、遮断弁が電磁駆動弁である場合は、その閉弁時に上記筒内圧力を利用できる分だけ、電磁石への印加電流を減らすことができ、アクチュエータとしての消費電力を低減することができる。また、排気弁が開弁される前に遮断弁の閉弁動作を終了することにより、それまで低圧縮比側にあった内燃機関の圧縮比が高圧縮比側に推移するが、既に燃焼が終了した時点であるため、ノックを発生させずに圧縮比を切り替えることができ、かつ、燃焼ガスが副室内に入るのを抑制することができる。 According to the variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention (Claim 1), since the air-fuel mixture is configured to easily enter the sub chamber with a simple structure, it is possible to suppress the occurrence of an unburned state in the sub chamber, Active combustion takes place. Therefore, the air-fuel mixture can be efficiently burned in the sub chamber as well as the main combustion chamber. Further, the shut-off valve can be opened and closed with a high response timing according to the crank angle. Also, by closing the shut-off valve using the in-cylinder pressure, it becomes possible to close the shut-off valve while receiving the in-cylinder pressure at the umbrella portion of the shut-off valve, and the driving force required to close the shut-off valve Can be reduced. For example, when the shut-off valve is an electromagnetically driven valve, the current applied to the electromagnet can be reduced by the amount that the in-cylinder pressure can be used when the shut-off valve is closed, and the power consumption as the actuator can be reduced. Also, by closing the shutoff valve before the exhaust valve is opened, the compression ratio of the internal combustion engine that has been on the low compression ratio side changes to the high compression ratio side. Since it is the time of completion, the compression ratio can be switched without causing knocking, and the combustion gas can be prevented from entering the sub chamber.
また、この発明に係る可変圧縮比内燃機関(請求項2)によれば、簡易な構造により混合気が副室内に入り易く構成されているので、副室内で未燃状態が発生するのを抑制でき、積極的な燃焼が行われる。したがって、主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる。また、クランク角に応じて高応答のタイミングで遮断弁を開閉させることができる。また、排気しようとしている燃焼ガスを副室内に閉じ込めてしまう事態を回避することができるとともに、燃焼が安定した状態になってから遮断弁を閉じることができる。 Further, according to the variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention (Claim 2 ), the air-fuel mixture easily enters the sub chamber with a simple structure, so that the occurrence of an unburned state in the sub chamber is suppressed. It is possible to perform aggressive combustion. Therefore, the air-fuel mixture can be efficiently burned in the sub chamber as well as the main combustion chamber. Further, the shut-off valve can be opened and closed with a high response timing according to the crank angle. Further, it is possible to avoid a situation in which would confine the combustion gases trying to exhaust the secondary chamber, the combustion can be closed shutoff valve from becoming a stable state.
また、この発明に係る可変圧縮比内燃機関(請求項3)によれば、簡易な構造により混合気が副室内に入り易く構成されているので、副室内で未燃状態が発生するのを抑制でき、積極的な燃焼が行われる。したがって、主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる。また、クランク角に応じて高応答のタイミングで遮断弁を開閉させることができる。また、低圧縮比が要求されている時、すなわち、高負荷運転要求時には、副室も燃焼室としてその能力を十分に発揮することができるので、高出力の内燃機関を提供することができる。 Further, according to the variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention (Claim 3 ), the air-fuel mixture easily enters the sub chamber with a simple structure, so that the occurrence of an unburned state in the sub chamber is suppressed. It is possible to perform aggressive combustion. Therefore, the air-fuel mixture can be efficiently burned in the sub chamber as well as the main combustion chamber. Further, the shut-off valve can be opened and closed with a high response timing according to the crank angle. In addition, when a low compression ratio is required, that is, when a high load operation is requested, the sub chamber can sufficiently exhibit its ability as a combustion chamber, and thus a high output internal combustion engine can be provided.
以下に、この発明に係る可変圧縮比内燃機関(以下、適宜、可変圧縮比エンジン若しくはエンジンと称する)の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a variable compression ratio internal combustion engine (hereinafter referred to as a variable compression ratio engine or an engine as appropriate) according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
〔実施例1〕
図1は、この発明の実施例1に係る可変圧縮比エンジンを示す断面図であり、後述する図2のA−A断面図である。図2は、主燃焼室内から見たシリンダヘッドを示す下面図、図3は、遮断弁が開弁した様子を示す断面図である。
[Example 1]
1 is a cross-sectional view showing a variable compression ratio engine according to
図1〜図3に示すように、エンジン10は、吸気ポート16や排気ポート(図示せず)、点火栓15、ポート噴射用のインジェクタ(図示せず)、吸気弁17や排気弁25(図2参照)等のエンジン弁を所定タイミングで駆動するためのカム19、弁シート17a等を備え、エンジン10の基本構成および基本動作は、公知のエンジン(副室を備えていない通常のエンジン)とほぼ同様である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
異なる点は、主燃焼室14(以下、適宜、筒内と記す)に連通して設けられた副室30と、開弁することにより主燃焼室14と副室30とを連通させる一方、閉弁することにより主燃焼室14と副室30との連通を遮断する遮断弁32とを備えていることである。
The difference is that the
すなわち、このエンジン10は、副室30の遮断弁32を開弁することにより燃焼室の容積が副室30の容積分増加するため低い圧縮比が設定され、遮断弁32を閉弁することにより主燃焼室14の容積のみで決まる高い圧縮比が設定されるものである。
That is, the
また、主燃焼室14と副室30とは、遮断弁32の開弁により連通するとともに、吸気弁17または排気弁25の開弁により、副室30は主燃焼室14を介して吸気ポート16または排気ポート(図示せず)と連通するようになっている。
The
主燃焼室14は、シリンダブロック11内に往復動自在に配設されたピストン13と、シリンダヘッド12の下面とで形成されている。また、主燃焼室14の一部を形成するシリンダヘッド12の下面は、ほぼ球面の一部をなす形状となっている。
The
また、副室30および遮断弁32は、図2に示すように、排気弁25の間に配置されている。また、主燃焼室14に対する副室30の開口部は、主燃焼室14に臨み、かつ吸気ポート16の開口部および排気ポートの開口部(図示せず)とほぼ同一高さとなるように配置されている。
The
そして、更に遮断弁32および副室30は、混合気を導入し易い位置に配置されている。また、副室30に混合気を導入し易くするために、主燃焼室14は所定の容積(あるいは所定の高さ寸法)が確保されている。
Further, the shut-off
遮断弁32は、電磁駆動式の遮断弁アクチュエータ34によってクランク角に応じて開閉駆動されるように構成されている。この遮断弁アクチュエータ34は、ケース35と、このケース35内に配され、弁ステムガイド43によって移動自在に支持された遮断弁32をロアリテーナ41で押圧するアーマチャ36と、このアーマチャ36を電磁力によって上下動させるためのアッパコア37およびロアコア40と、アーマチャ36を下方に付勢するためのアッパスプリング38およびスクリュ39と、遮断弁32を閉弁方向に付勢するロアスプリング42等とから構成されている。
The shut-off
遮断弁32は、閉弁時にはロアスプリング42の付勢により弁シート32aに押圧されている。また、遮断弁32は、アーマチャ36がロアコア40による電磁力によりロアスプリング42の付勢力に抗して下方に引き付けられて開弁する。
The shut-off
この電磁駆動式の遮断弁32は、エンジン弁用の電磁駆動式アクチュエータに比べて、開弁ストロークは半分程度の2〜4mm程度でよく、また開弁速度は1桁以上遅くてよい。このため、上記アッパスプリング38およびロアスプリング42のばね定数を小さくでき、必要な電磁力は小さくて済む。したがって、遮断弁32には小型の電磁駆動式アクチュエータを用いればよい。
The electromagnetically driven shut-off
なお、符号20はリテーナ、符号21は弁リフタ、符号22は弁スプリング、符号23は弁ステムガイドを示し、公知部材により構成されている。
また、排気弁25に係るアクチュエータについても吸気弁17の場合とほぼ同様に構成されており、図示を省略してある。
Further, the actuator related to the
つぎに、本実施例に係る遮断弁32の開閉制御について図4に基づいて説明する。この制御は、図示しない電子制御装置(ECU)によって実行される。ここで、図4は、遮断弁の開閉タイミングを示す説明図であり、エンジン弁の開閉と筒内圧力の変化も併せて示してある。
Next, opening / closing control of the
図4に示すように、遮断弁32は、筒内圧力を利用できる時期、すなわち筒内圧力が低下する過程内に閉弁され、その閉弁動作はエンジン弁(排気弁25)が開弁される前である点P1で終了するように制御される。
As shown in FIG. 4, the shut-off
このように筒内圧力を利用して遮断弁32を閉弁することにより、遮断弁32の傘部に筒内圧力を受けながら閉弁することが可能となり、遮断弁32を閉弁するのに必要な電磁駆動力を低減することができる。つまり、その閉弁時に上記筒内圧力を利用できる分だけ、アッパコア(電磁石)37への印加電流を減らすことができ、アクチュエータとしての消費電力を低減することができる。
By closing the shut-off
また、排気弁25が開弁される前に遮断弁32の閉弁動作を終了することにより、それまで低圧縮比側にあったエンジン10の圧縮比が高圧縮比側に推移するが、既に燃焼が終了した時点であるため、ノックを発生させずに圧縮比を切り替えることができ、かつ、燃焼ガスが副室30内に入るのを抑制することができる。
Further, by closing the
以上のように、この実施例に係る可変圧縮比エンジン10によれば、混合気が副室30内に入り易く構成されているので、副室30内で未燃状態が発生するのを抑制でき、積極的な燃焼が行われる。したがって、主燃焼室14とともに副室30でも混合気を効率良く燃焼させることができる。
As described above, according to the variable
また、上述した従来技術に係る可変圧縮比エンジンにあっては、運動部品を可変とする構成を採用しているために、質量増加や周辺部品の剛性低下が課題となっており、更に装置の全長がアップする等の課題が生じていた。これに対し、本実施例1に係る可変圧縮比エンジン10によれば、シリンダヘッド12内に副室30および遮断弁32を追加するだけでよく既製エンジンの改造規模が少ないため容易に製造できる。また、電磁駆動式の遮断弁32を用いているため、圧縮比切り替えの応答性も格段に高い。
Further, in the variable compression ratio engine according to the above-described prior art, since the configuration in which the moving parts are variable is adopted, an increase in mass and a decrease in rigidity of peripheral parts are problems, and further, the apparatus Problems such as an increase in the overall length have occurred. On the other hand, the variable
なお、上記実施例1においては、遮断弁32を応答性の良い電磁駆動式のものであるとして説明したが、これに限定されず、クランク角に応じて高応答の開閉タイミングを実現できれば、たとえば油圧駆動式であってもよい。この場合、第二のカムシャフト等を機械式の可変機構によって動作させている従来技術に比べ、1桁〜2桁以上の応答性を確保することができる。
In the first embodiment, the shut-off
また、上記実施例1においては、本発明をポート噴射方式のエンジン10に適用する例を示したが、これに限定されず、筒内への直接噴射方式のエンジンに適用してもよい。
In the first embodiment, the example in which the present invention is applied to the port
また、上記実施例1においては、副室30および遮断弁32は、図2に示したように排気弁25の間に配置されているものとして説明したが、これに限定されず、たとえば図5に示すように、吸気弁17と排気弁25とを1つずつ備えたエンジンにおいて遮断弁32および副室30(図示せず)を2つ備えるように構成してもよい。これにより、多段圧縮比を実現できる。ここで、図5は、遮断弁の他の配置構成を有するシリンダヘッドを示す下面図である。なお、図1は、この図5に示すB−B断面でもある。
Moreover, in the said Example 1, although the
また、図6に示すように、2つの排気弁25と1つの吸気弁17を備え、遮断弁32および副室30(図示せず)が吸気弁17側に配置された構成を採用することもできる。この吸気弁17の弁径は大きく形成され、吸気効率を落とさずに吸気が副室30内に導入されるように構成されている。また、主燃焼室14の上部形状もほぼ球面に保たれている。ここで、図6は、遮断弁32の他の配置構成を有するシリンダヘッドを示す下面図である。なお、図1は、この図6に示すC−C断面でもある。
Further, as shown in FIG. 6, a configuration in which two
また、その温度環境は、副室30を吸気弁17側に設けたことにより、排気弁25側に設ける場合よりも冷却強化が行え、ノック回避の面で有利となる。また、本構成を、後述する参考例1に係る構成に適用して副室30にタンブル流を導入することにより、副室30内の換気を良好にすることもできる。
In addition, the temperature environment is enhanced by providing the
また、図7に示すように、2つの吸気弁17と1つの排気弁25を備え、遮断弁32および副室30(図示せず)が排気弁25側に配置された構成を採用することもできる。また、主燃焼室14の上部形状もほぼ球面に保たれている。ここで、図7は、遮断弁32の他の配置構成を有するシリンダヘッド12を示す下面図である。なお、図1は、この図7に示すD−D断面でもある。
In addition, as shown in FIG. 7, a configuration in which two
また、本構成を、後述する参考例1に係る構成に適用して副室30にタンブル流を導入することにより、副室30内の換気を良好にすることもできる。
Moreover, the ventilation in the
また、上記実施例1においては、図3に示したように、遮断弁32が主燃焼室14側に開く構成を採用したが、これに限定されず、たとえば図8に示すように、副室30側に開くように構成することもできる。ここで、図8は、他の遮断弁32を備えた可変圧縮比エンジン10を示す断面図である。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the shut-off
〔実施例2〕
図9は、この発明の実施例2に係る遮断弁32の開閉タイミングを示す説明図であり、エンジン弁17,25の開閉と筒内圧力の変化および従来技術に係る遮断弁の開閉タイミングも併せて示してある。なお、以下の説明において、既に説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。
[Example 2]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the opening / closing timing of the shut-off
本実施例2は、上記実施例1に係るエンジン10を用いて制御するものであり、図9に示すように、遮断弁32は、排気弁25の閉弁直後または閉弁と同時に開弁が開始され(点P2参照)、その開弁動作は吸気弁17が閉弁するまでに終了する(点P3参照)ように制御される。
The second embodiment is controlled by using the
以上のように制御することにより、従来技術に係る遮断弁の開閉制御とつぎの点において相違する。すなわち、排気しようとしている燃焼ガスを副室30内に閉じ込めてしまう事態を回避することができるとともに、つぎのサイクルですぐに遮断弁32を閉弁せずに燃焼が安定した状態になってから閉弁することができる。
By controlling as described above, the following points are different from the open / close control of the shut-off valve according to the prior art. That is, it is possible to avoid a situation where the combustion gas to be exhausted is trapped in the
〔実施例3〕
図10は、この発明の実施例3に係る遮断弁32の開閉タイミングを示す説明図であり、エンジン弁17,25の開閉タイミングも併せて示してある。本実施例3は、上記実施例1に係るエンジン10を用いて制御するものであり、低圧縮比が要求されている時には、図10に示すように、遮断弁32は、圧縮行程中に開弁され、その直後の排気行程終了後の吸気弁17開弁時に閉弁されるように制御される。
Example 3
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the opening / closing timing of the
すなわち、主燃焼室14内は副室30内に比べて高圧になるので、遮断弁32が圧縮行程中に開弁されると、その直後に副室30内に混合気を導入し易くなる。更にこの時、主燃焼室14内に新たな乱れ成分が発生し、燃焼改善に寄与する。また、排気行程中は遮断弁32を開弁保持することにより、副室30内に残る既燃ガスを最も効率良く排気することができる。
That is, since the pressure in the
また、吸気弁17の開弁中に遮断弁32を閉弁することにより、吸気行程中の吸気流速の高い時期を、遮断弁32の開弁保持状態で経験することで、副室30内をより効率的に新気に換気することができる。また、当該吸気行程中に遮断弁32を閉弁することで、次回の圧縮行程中の開弁に備えることができる。
Further, by closing the
以上のように制御することにより、低圧縮比が要求されている時、すなわち、高負荷運転要求時には、副室30も燃焼室としてその能力を十分に発揮することができるので、高出力のエンジン10を提供することができる。
By controlling as described above, when the low compression ratio is demanded, that is, when the high load operation is demanded, the
〔参考例1〕
図11は、参考例1に係る可変圧縮比エンジン10を示す断面図であり、遮断弁32が開弁した様子を示してある。すなわち、本参考例1は、図11に示すように、吸気によるタンブル流60の方向が右回りとなるように規制して副室30内に導入し易くするための吸気ポート16、ピストン13頂面に設けた傾斜部13a等のタンブル流規制手段を備えるとともに、副室30および遮断弁32を、タンブル流60を導入し易い位置に配置したものである。
[Reference Example 1]
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the variable
以上のように構成したことにより、副室30内のタンブル流60によるガス流動を良くすることができ、副室30内の未燃焼部発生を回避することができる。これにより、圧縮比変更時の燃焼悪化を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
By configuring as described above, gas flow by the
〔参考例2〕
図12は、参考例2に係る可変圧縮比エンジン10を示す断面図であり、後述する図13のE−E断面図である。なお、図12に遮断弁32が開弁した様子を示してある。また、図13は、主燃焼室14内から見たシリンダヘッドを示す下面図である。
[Reference Example 2]
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the variable
すなわち、本参考例2は、図12および図13に示すように、吸気によるタンブル流60の方向が左回りとなるように規制して副室30内に導入し易くした吸気ポート(タンブル流規制手段)16を備えるとともに、副室30および遮断弁32を、タンブル流60を導入し易い位置に配置したものである。
That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the present reference example 2 regulates the direction of the
以上のように構成したことにより、副室30内のタンブル流60によるガス流動を良くすることができ、副室30内の未燃焼部発生を回避することができる。これにより、圧縮比変更時の燃焼悪化を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
By configuring as described above, gas flow by the
なお、図14に示すように、吸気弁17および排気弁25を2つずつ備え、吸気弁17の間に遮断弁32を設けたエンジンに、本発明を適用することもできる。この場合、上記図12に示したエンジン10は、図14のD−D断面図に相当する。ここで、図14は、遮断弁32の他の配置構成を有するシリンダヘッドを示す下面図である。
As shown in FIG. 14, the present invention can also be applied to an engine provided with two
〔参考例3〕
図15は、参考例3に係る可変圧縮比エンジン10のシリンダヘッドを透視的に見た平面図、図16は、遮断弁32の要部を示す斜視図、図17は、シリンダヘッドおよびスワール流を透視的に見た平面図である。
[Reference Example 3]
15 is a plan view of the cylinder head of the variable
すなわち、本参考例3は、図15に示すように、吸気弁17および排気弁25を1つずつ備え、その間に遮断弁32を設けたものであり、更に副室30および遮断弁32は、吸気によるスワール流65を導入し易い位置に配置されている。また、遮断弁32は、スワール流65を副室30内に案内するためのフィン(案内手段)32bを備えている。このフィン32bは、スワール流65の発生向きに沿った曲線形状となっている。
That is, as shown in FIG. 15, this reference example 3 is provided with one
以上のように構成したことにより、副室30内のスワール流65によるガス流動を良くすることができ、副室30内の未燃焼部発生を回避することができる。これにより、圧縮比変更時の燃焼悪化を抑制することができ、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
With the above configuration, gas flow due to the
〔参考例4〕
図18は、参考例4に係る制御動作を示すフローチャート、図19は、遮断弁32等の開閉動作を示すタイムチャートである。本参考例4は、上記実施例1に係るエンジン10を用いて、減速時に圧縮行程で圧縮された空気を副室30内に蓄圧する蓄圧制御を行い、当該蓄圧された圧縮空気を加速時に筒内に供給するようにしたものである。
[Reference Example 4]
18 is a flowchart showing the control operation according to Reference Example 4 , and FIG. 19 is a time chart showing the opening / closing operation of the
すなわち、図18に示すように、先ず、エンジン10が減速中かつ副室30が未蓄圧であるか否かを判断する(ステップS10)。減速中かつ未蓄圧であるならば(ステップS10肯定)、図19(減速時)に示すように、圧縮行程開始前に遮断弁32を開弁し(ステップS20)、圧縮上死点(TDC)近傍の時期で遮断弁32を閉弁する(ステップS30)。これは、毎サイクル行う必要はない。また、スロットルを開ける等により体積効率を高めることが望ましい。
That is, as shown in FIG. 18, first, it is determined whether or not the
続いて、加速要求があるか否かを判断する(ステップS40)。加速要求がないならば(ステップS40否定)、ステップS10の判断ステップに戻り、加速要求があるならば(ステップS40肯定)、蓄圧空気の供給制御の実施が適切であるか否かを判断する(ステップS50)。このステップS50においてこのような判断を行うのは、つぎの理由による。 Subsequently, it is determined whether or not there is an acceleration request (step S40). If there is no acceleration request (No at Step S40), the process returns to the determination step of Step S10, and if there is an acceleration request (Yes at Step S40), it is determined whether or not the supply control of the accumulated air is appropriate. Step S50). The reason for making such a determination in step S50 is as follows.
すなわち、筒内への蓄圧空気の供給は、吸気弁17の閉弁後、圧縮行程初期の筒内圧力が低い時期に実行し、完了するのが望ましい。しかしながら、遮断弁32の最小開弁期間が長い、あるいはエンジン回転数が高い等により遮断弁32の閉弁が遅れ、筒内に圧縮空気を供給するメリットよりも、圧縮行程の進行(筒内圧力の上昇)により副室30に圧縮空気が逆流することによるデメリットの方が大きくなる場合がある。
That is, it is desirable that the supply of the pressure-accumulated air into the cylinder is completed after the
このようなデメリットを回避するため、蓄圧空気の供給制御の実施が適切であるか否かを運転条件により判断することとした。この判断は、たとえば、実験により予め作成したマップと現在の運転条件(エンジン回転数、最小開弁期間)とを比較することにより行うことができる。 In order to avoid such a demerit, whether or not the implementation of the supply control of the accumulated air is appropriate is determined based on the operating conditions. This determination can be made, for example, by comparing a map created in advance by experiments with the current operating conditions (engine speed, minimum valve opening period).
したがって、蓄圧空気の供給制御の実施が適切でないならば(ステップS50否定)、本制御を終了し、適切ならば(ステップS50肯定)、図19(加速時)に示すように、吸気弁17の閉弁後直ちに遮断弁32を開弁し、圧縮空気(蓄圧空気)を筒内へ供給する(ステップS60)。
Therefore, if execution of the supply control of the accumulated air is not appropriate (No at Step S50), the present control is terminated. If appropriate (Yes at Step S50), as shown in FIG. Immediately after closing, the
そして、圧縮空気の筒内への供給が完了した後、直ちに遮断弁32を閉弁して制御を終える。これにより、一時的に過給のような効果が得られ、空気量が増大するため、スロットルの応答遅れをカバーすることができ、加速時のレスポンスおよび加速性を改善することができる。
Then, after the supply of compressed air into the cylinder is completed, the
〔参考例5〕
図20は、参考例5に係る制御動作を示すフローチャート、図21は、遮断弁32等の開閉動作を示すタイムチャートである。本参考例5は、上記実施例1に係るエンジン10を用いて、減速時には、遮断弁32を、吸気弁17が閉弁した後に開弁し、圧縮上死点近傍で閉弁することにより上述した蓄圧制御を行うようにしたものである。
[Reference Example 5]
20 is a flowchart showing the control operation according to Reference Example 5 , and FIG. 21 is a time chart showing the opening / closing operation of the
すなわち、本参考例5は、図18に示した上記参考例4のフローチャートのステップS20の代わりに、図20に示すように、ステップS15を実行するようにしたものである。その他のステップは、上記参考例4の場合と同様であるので、同一のステップ番号を付して重複説明を省略する。 That is, the present reference example 5 is configured to execute step S15 as shown in FIG. 20 instead of step S20 in the flowchart of the reference example 4 shown in FIG. The other steps are the same as in the case of the reference example 4 described above, and thus the same step numbers are assigned and redundant description is omitted.
このステップS15は、図21(減速時)に示すように、吸気弁17の閉弁後に遮断弁32を開弁するものである。これにより、前サイクルで副室30に蓄圧した空気を筒内に供給することができる。その後、ステップS30において遮断弁32を閉弁する。これを数サイクル続けることにより、蓄圧する圧力を高めることができる。
In step S15, as shown in FIG. 21 (during deceleration), the
以上のように制御することにより、高圧の空気、すなわち、より大量の空気を副室30内に蓄圧することができるため、加速時のレスポンスおよび加速性を上記参考例4の場合よりも更に改善することができる。
By controlling as described above, high-pressure air, that is, a larger amount of air can be accumulated in the
〔参考例6〕
図22は、参考例6に係る制御動作を示すフローチャートである。上記参考例4または上記参考例5に係る制御動作においては、副室30に蓄圧された空気を筒内に供給する際には、吸気行程で吸気弁17を通って筒内に吸入される空気だけでなく、副室30から供給される蓄圧空気が加わる。そこで、本参考例6は、その蓄圧空気(圧縮空気)の量を検知し、その量に応じて燃料噴射量を増量するようにしたものである。
[Reference Example 6]
FIG. 22 is a flowchart illustrating a control operation according to Reference Example 6 . In the control operation according to Reference Example 4 or Reference Example 5 , when the air accumulated in the
すなわち、図22に示すように、蓄圧が完了し、かつ加速要求があるか否かを判断し(ステップS12)、これが肯定であるならば(ステップS12肯定)、更に蓄圧空気の供給制御の実施が適切であるか否かを判断する(ステップS50)。ステップS50でこのような判断を行うのは、上述した通りである。 That is, as shown in FIG. 22, it is determined whether or not the pressure accumulation is completed and there is an acceleration request (step S12). If this is affirmative (step S12 affirmative), further control for supplying the pressure-accumulated air is performed. Is determined as appropriate (step S50). This determination is performed in step S50 as described above.
蓄圧空気の供給制御の実施が適切であるならば(ステップS50肯定)、副室30から筒内に供給される空気量を算出する(ステップS52)。これは、たとえば図示しない筒内圧センサをエンジン10に設け、この筒内圧センサにより副室30の圧力P1を検知し、筒内に供給される空気の質量ΔGを下記の式(1)〜(4)により算出する。
If it is appropriate to carry out the supply control of the accumulated air (Yes at Step S50), the amount of air supplied from the
また、その他計測に必要なデータは、大気圧P0、大気温度T0、吸気温度T2、筒内圧力P2である。このうち、大気圧P0、大気温度T0、吸気温度T2は、通常、エンジン10に装備されているセンサで計測可能である。
Other data necessary for the measurement are the atmospheric pressure P0, the atmospheric temperature T0, the intake air temperature T2, and the in-cylinder pressure P2. Of these, the atmospheric pressure P0, the atmospheric temperature T0, and the intake air temperature T2 can usually be measured by sensors provided in the
ΔG=M{n1−(n1+n2)V1/(V1+V2)} ・・・・・ (1)
n1=(P1V1)/(RT1) ・・・・・ (2)
n2=(P2V2)/(RT2) ・・・・・ (3)
T1=T0(P1/P0)(κ-1)/κ ・・・・・ (4)
ΔG = M {n1− (n1 + n2) V1 / (V1 + V2)} (1)
n1 = (P1V1) / (RT1) (2)
n2 = (P2V2) / (RT2) (3)
T1 = T0 (P1 / P0) ( κ- 1) / κ (4)
ここで、上記記号の添え字0は大気の状態を示し、添え字1,2はそれぞれ圧縮空気の供給を開始するタイミングにおける副室と筒内の状態を示している。そして、Mは空気の分子量、Rは空気の気体定数、n1,n2は空気のモル数、V1は副室30の容積、V2は筒内の容積、P1は副室30の圧力、P2は筒内の圧力、P0は大気圧、T0は大気温度、κは空気の比熱比である。
Here, the
つぎに、以上のように求めた空気の質量ΔGに応じて、燃料噴射量を増量する(ステップS54)。この結果、空燃比のずれによるエミッションの悪化を抑制することができるとともに、筒内の空気利用率を高めることにより加速性を改善することができる。 Next, the fuel injection amount is increased according to the air mass ΔG obtained as described above (step S54). As a result, it is possible to suppress the deterioration of the emission due to the deviation of the air-fuel ratio, and it is possible to improve the acceleration performance by increasing the air utilization rate in the cylinder.
ステップS54の後の制御は、上記参考例4または上記参考例5の場合と同様であるので、同一のステップ番号60および70を付して重複説明を省略する。
Since the control after step S54 is the same as in the case of the reference example 4 or the reference example 5 , the
なお、精度を上げるために、上記データに公知の各種補正を行ってもよい。また、上記参考例4への適用に限定されるが、吸気圧センサと上記蓄圧制御実施時の、遮断弁32の閉弁時期から上記空気の質量ΔGを推定してもよい。
In order to increase the accuracy, various known corrections may be performed on the data. Although limited to application to the reference example 4 , the air mass ΔG may be estimated from the closing timing of the
〔参考例7〕
図23は、参考例7に係る制御動作を示すフローチャートである。上記参考例5に係る制御動作を実行すると、副室30内の蓄圧空気の圧力を高めることができるが、圧縮力増大によるエンジン10の振動の悪化、副室30内圧力の過度の上昇による遮断弁32の脱調、バルブスタンプ等が発生する虞がある。
[Reference Example 7]
FIG. 23 is a flowchart illustrating a control operation according to Reference Example 7 . When the control operation according to the reference example 5 is executed, the pressure of the accumulated air in the
そこで、本参考例7は、これらの不具合を回避するために、図23に示す制御を行うものである。すなわち、蓄圧制御が開始された(ステップS110)後、筒内の圧縮端圧力PTDCをたとえば筒内圧センサ(圧縮端圧力検知手段)によって検知し(ステップS120)、検知された圧縮端圧力PTDCが圧縮端圧力の上限値PCRIを超えて過大であると判定された場合には(ステップS130肯定)、蓄圧制御を終了(停止)する(ステップS140)。 Therefore, the present reference example 7 performs the control shown in FIG. 23 in order to avoid these problems. That is, after the pressure accumulation control is started (step S110), the in-cylinder compression end pressure PTDC is detected by, for example, the in-cylinder pressure sensor (compression end pressure detecting means) (step S120), and the detected compression end pressure PTDC is compressed. When it is determined that the end pressure exceeds the upper limit value PCRI and is excessive (Yes at Step S130), the pressure accumulation control is ended (stopped) (Step S140).
なお、圧縮端圧力PTDCが圧縮端圧力の上限値PCRIを超えていないならば(ステップS130否定)、それを超えるまで圧縮端圧力PTDCの検知を続行する(ステップS120)。 If the compression end pressure PTDC does not exceed the upper limit value PCRI of the compression end pressure (No at Step S130), the detection of the compression end pressure PTDC is continued until it exceeds the upper limit value PCRI (Step S120).
以上のように制御することにより、過大な圧力によるエンジン10の破損や振動の悪化を抑制することができる。
By controlling as described above, it is possible to suppress damage to the
なお、圧縮端圧力PTDCの検知手段としては、上記筒内圧センサによる直接測定の他、クランクケース内の圧力を測定するセンサによってクランクの回転変動を検知し、これに基づいて推定したり、あるいは上記蓄圧制御開始(ステップS110)からの経過サイクル数により推定してもよい。 As a means for detecting the compression end pressure PTDC, in addition to the direct measurement by the in-cylinder pressure sensor, a crank rotation fluctuation is detected by a sensor for measuring the pressure in the crankcase and estimated based on this, or You may estimate by the elapsed cycle number from the pressure accumulation control start (step S110).
〔参考例8〕
図24は、参考例8に係る遮断弁32等の開閉動作を示すタイムチャートである。上記参考例4または上記参考例5に係る制御動作(加速時)においては、筒内に供給される圧縮空気の量は、供給時の筒内圧力によって変化する。すなわち、筒内に供給される圧縮空気の量は、圧縮行程初期で筒内圧力が低い状態では多く、圧縮行程中後期で筒内圧力が高い状態では少なくなる。
[Reference Example 8]
FIG. 24 is a time chart showing the opening / closing operation of the
そこで、本参考例8は、これらの圧縮空気の量を過不足なく適切に供給するために、遮断弁32の開閉時期を、図24に示すように、筒内に供給すべき圧縮空気の量に応じて設定(供給量大の場合を破線で示し、供給量小の場合を実線で示す)するようにしたものである。遮断弁32の開閉時期(圧縮空気の供給タイミング)の設定は、たとえば、上記参考例6で示した空気の質量ΔGの算出手法に準じて行うことができる。
Therefore, in this reference example 8 , in order to appropriately supply the amount of compressed air without excess or deficiency, the opening / closing timing of the
このように遮断弁32の開閉時期(圧縮空気の供給タイミング)を制御することにより、ポペット弁のような流量調整機能を備えていない弁であっても、筒内に供給する空気量を調整することができる。
By controlling the opening / closing timing (compression air supply timing) of the shut-off
〔参考例9〕
図25は、参考例9に係る遮断弁32等の開閉動作を示すタイムチャートである。上記参考例8の加速時において、副室30内の圧力が十分に高い場合には、圧縮行程中後期に副室30から筒内に圧縮空気を供給することが可能であるが、サイクルが進むに従って副室30内の圧力が低下し、副室30から筒内に圧縮空気を供給することが困難になる虞がある。
[Reference Example 9]
FIG. 25 is a time chart showing the opening / closing operation of the
そこで、本参考例9は、図25に示すように、遮断弁32の開弁時期(筒内への圧縮空気の供給時期)を、サイクルが進むに従って圧縮行程初期へ進角させるようにしたものである。 Therefore, in this reference example 9 , as shown in FIG. 25, the opening timing of the shut-off valve 32 (the supply timing of compressed air into the cylinder) is advanced to the initial stage of the compression stroke as the cycle progresses. It is.
このように制御することにより、蓄圧空気を数サイクルにわたって筒内に供給することができ、過給効果を持続させ、加速特性を改善することができる。 By controlling in this way, the accumulated air can be supplied into the cylinder over several cycles, the supercharging effect can be maintained, and the acceleration characteristics can be improved.
〔参考例10〕
上記参考例4または上記参考例5に係る制御動作においては、上記蓄圧制御を行わないサイクルでは圧縮仕事と膨張仕事とがほぼ等しいが、蓄圧制御を行うサイクルでは、圧縮仕事が膨張仕事を上回ってエンジンブレーキが効いた状態となり、蓄圧制御のオン・オフに伴いショックが生じる虞がある。また、上記参考例5に係る制御動作を実行すると、蓄圧の進行とともに圧縮仕事と膨張仕事とが等しくなっていき、エンジンブレーキが効かなくなっていく虞がある。
[Reference Example 10]
In the control operation according to the reference example 4 or the reference example 5 , the compression work and the expansion work are substantially equal in the cycle in which the pressure accumulation control is not performed, but the compression work exceeds the expansion work in the cycle in which the pressure accumulation control is performed. There is a possibility that a shock may occur with the on / off of the pressure accumulation control because the engine brake is effective. When the control operation according to the reference example 5 is executed, the compression work and the expansion work become equal as the pressure accumulation progresses, and the engine brake may not be effective.
そこで、本参考例10は、蓄圧制御のオン・オフ状況または蓄圧の進行状況に応じて、スロットル開度やバルブタイミング、フットブレーキ等の他の制動要素を増減制御(図示せず)するようにしたものである。 Accordingly, the present reference example 10, in accordance with the progress status of the on-off status or accumulator in the accumulator control, so that the throttle opening degree and valve timing, increase or decrease control other braking elements, such as a foot brake (not shown) It is a thing.
このように制御することにより、ポンピング仕事の変化、すなわち制動力の変化によるショックや違和感を解消若しくは低減することができ、ドライバビリティを向上することができる。 By controlling in this way, changes in pumping work, that is, shocks and discomfort due to changes in braking force can be eliminated or reduced, and drivability can be improved.
〔参考例11〕
図26は、参考例11に係る制御動作を示すフローチャート、図27は、各気筒における遮断弁32の開閉動作を示すタイムチャートである。本参考例11は、上記実施例1に係るエンジン10を用いて、減速時に圧縮行程で圧縮された空気を副室30内に蓄圧する蓄圧制御(上記参考例4を参照)を行い、当該蓄圧された圧縮空気をエンジン10の始動時に膨張行程にある気筒に供給するようにしたものである。
[Reference Example 11]
FIG. 26 is a flowchart showing the control operation according to Reference Example 11 , and FIG. 27 is a time chart showing the opening / closing operation of the shut-off
また、エンジン10は、始動時に膨張行程にある気筒(ここでは、エンジン10は気筒番号#1〜#4の4気筒を備えているとする)を判別する公知の手段(図示せず)を備えている。
Further, the
図26に示すように、減速時の蓄圧制御は上述した参考例4の図18に示したステップS10〜30と同様であるので、同一のステップ番号を付して重複説明を省略する。ステップS30を経た後は、エンスト要求の有無を判断する(ステップS32)。 As shown in FIG. 26, the pressure accumulation control at the time of deceleration is the same as steps S10 to 30 shown in FIG. 18 of the reference example 4 described above. After step S30, it is determined whether there is an engine stall request (step S32).
そして、エンスト要求があるならば(ステップS32肯定)、エンジン10を停止し(ステップS34)、エンスト要求がないならば(ステップS32否定)、ステップS10に戻る。
If there is an engine stall request (Yes at Step S32), the
エンジン10を停止(ステップS34)した後は、エンジン10の再始動が要求されているか否かを判断する(ステップS36)。再始動が要求されていないならば(ステップS36否定)、要求されるまで待機し、再始動が要求されているならば(ステップS36肯定)、膨張行程にある気筒が判別され、その気筒の遮断弁32を開弁することにより副室30に蓄圧された上記圧縮空気を当該気筒に供給する(ステップS38)。
After the
たとえば、図27に示すように、気筒#1が膨張行程にある気筒と判断されて遮断弁32が開弁され、#2以降の気筒は、膨張行程の初期に遮断弁32が開弁されることにより副室30に蓄圧された上記圧縮空気が各気筒に供給される。また、圧縮空気の供給を行った後(開弁後)の遮断弁32は、開弁保持される。また、供給する圧縮空気に応じた燃料を供給し、燃焼させてもよい。
For example, as shown in FIG. 27, it is determined that
なお、本参考例11のように火花点火内燃機関ではなく、圧縮点火内燃機関に適用する場合には、圧縮空気の供給を行った後(開弁後)の遮断弁32は、閉弁するのがよい。
Instead of the spark ignition internal combustion engine as in the present reference example 11, when applied to a compression ignition internal combustion engine, the
以上のように制御することにより、圧縮比を可変とした機構に対して、空気噴射弁や空気圧縮機、当該圧縮機から空気噴射弁への配管等を別途設けることなく、エンジン10の始動性を向上することができる。
By controlling as described above, the startability of the
〔参考例12〕
図28は、参考例12に係る各気筒における遮断弁32の開閉動作を示すタイムチャートである。本参考例12は、上記参考例11に係る制御動作において、膨張行程にある気筒が判別された際に、当該気筒が膨張行程後期にある場合には、当該気筒への圧縮空気の供給を行わず、つぎのサイクルの膨張行程初期に供給するようにしたものである。
[Reference Example 12]
FIG. 28 is a time chart showing the opening / closing operation of the
たとえば、図28に示すように、上記気筒判別の完了時期に気筒#1が膨張行程後期にあると判断された場合には、遮断弁32を開弁せず、圧縮空気を気筒#1に供給しないようにし、つぎのサイクルの膨張行程初期に開弁して圧縮空気を気筒#1に供給する。
For example, as shown in FIG. 28, when it is determined that the
以上のように制御することにより、圧縮空気の動力への変換を効率良く行うことができ、限られた圧縮空気の供給で機関始動性を最大限に向上することができる。 By controlling as described above, the conversion of compressed air into power can be performed efficiently, and the engine startability can be improved to the maximum with the supply of limited compressed air.
以上のように、この発明に係る可変圧縮比内燃機関は、簡易な構成で主燃焼室とともに副室でも混合気を効率良く燃焼させることができる高応答の可変圧縮比内燃機関に有用であり、特に、低圧縮比の運転状態においても副室内の混合気への火炎伝播を確実に行うことを目指す可変圧縮比内燃機関に適している。 As described above, the variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention is useful for a highly responsive variable compression ratio internal combustion engine that can efficiently burn the air-fuel mixture in the subcombustion chamber as well as the main combustion chamber with a simple configuration. In particular, the present invention is suitable for a variable compression ratio internal combustion engine that aims to reliably propagate the flame to the air-fuel mixture in the auxiliary chamber even in an operation state with a low compression ratio.
10 可変圧縮比エンジン(可変圧縮比内燃機関)
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
13 ピストン
13a 傾斜部(タンブル流規制手段)
14 主燃焼室
15 点火栓
16 吸気ポート
17 吸気弁
17a 弁シート
19 カム
20 リテーナ
21 弁リフタ
22 弁スプリング
23 弁ステムガイド
25 排気弁
30 副室
32 遮断弁
32a 弁シート
32b フィン(案内手段)
34 遮断弁アクチュエータ
35 ケース
36 アーマチャ
37 アッパコア
38 アッパスプリング
39 スクリュ
40 ロアコア
41 ロアリテーナ
42 ロアスプリング
43 弁ステムガイド
60 タンブル流
65 スワール流
10 Variable compression ratio engine (variable compression ratio internal combustion engine)
11
DESCRIPTION OF
34
Claims (3)
吸気弁を有した吸気ポートと、
排気弁を有した排気ポートと、
前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、
前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、
クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、
を備え、
前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、
前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、筒内圧力が低下する過程内に閉弁され、かつ、その閉弁動作は前記排気弁が開弁される前に終了することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。 At least the main combustion chamber,
An intake port having an intake valve;
An exhaust port having an exhaust valve;
A spark plug for igniting the air-fuel mixture in the main combustion chamber;
A sub chamber provided in communication with the main combustion chamber;
A shut-off valve that connects the main combustion chamber and the sub chamber by opening the valve according to a crank angle, and shuts off the communication between the main combustion chamber and the sub chamber by closing the valve;
With
The shut-off valve and the sub chamber are arranged at a position where the air-fuel mixture can be easily introduced, and the sub chamber is opened by opening the shut-off valve and opening the intake valve or the exhaust valve. Configured to communicate with the intake port or the exhaust port through a chamber,
The shut-off valve is composed of an electromagnetically driven valve or a hydraulically driven valve, and is closed during a process in which the in-cylinder pressure is lowered, and the closing operation is completed before the exhaust valve is opened. A variable compression ratio internal combustion engine.
吸気弁を有した吸気ポートと、
排気弁を有した排気ポートと、
前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、
前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、
クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、
を備え、
前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、
前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、かつ、排気弁の閉弁直後または閉弁と同時に開弁が開始され、その開弁動作は前記吸気弁が閉弁するまでに終了することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。 At least the main combustion chamber,
An intake port having an intake valve;
An exhaust port having an exhaust valve;
A spark plug for igniting the air-fuel mixture in the main combustion chamber;
A sub chamber provided in communication with the main combustion chamber;
A shut-off valve that connects the main combustion chamber and the sub chamber by opening the valve according to a crank angle, and shuts off the communication between the main combustion chamber and the sub chamber by closing the valve;
With
The shut-off valve and the sub chamber are arranged at a position where the air-fuel mixture can be easily introduced, and the sub chamber is opened by opening the shut-off valve and opening the intake valve or the exhaust valve. Configured to communicate with the intake port or the exhaust port through a chamber,
The shut-off valve is composed of an electromagnetically driven valve or a hydraulically driven valve, and is opened immediately after the exhaust valve is closed or at the same time as the exhaust valve is closed, and the valve opening operation is completed before the intake valve is closed. A variable compression ratio internal combustion engine.
吸気弁を有した吸気ポートと、
排気弁を有した排気ポートと、
前記主燃焼室内の混合気を点火させる点火栓と、
前記主燃焼室に連通して設けられた副室と、
クランク角に応じて開弁することにより前記主燃焼室と前記副室とを連通させる一方、閉弁することにより前記主燃焼室と前記副室との連通を遮断する遮断弁と、
を備え、
前記遮断弁および前記副室は、混合気を導入し易い位置に配置され、かつ、前記副室は、前記遮断弁の開弁と前記吸気弁または前記排気弁の開弁とにより、前記主燃焼室を介して前記吸気ポートまたは前記排気ポートと連通するように構成され、
前記遮断弁は、電磁駆動弁または油圧駆動弁からなり、
低圧縮比が要求されている時には、前記遮断弁は、圧縮行程中に開弁され、その直後の排気行程終了後の前記吸気弁開弁時に閉弁されることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。 At least the main combustion chamber,
An intake port having an intake valve;
An exhaust port having an exhaust valve;
A spark plug for igniting the air-fuel mixture in the main combustion chamber;
A sub chamber provided in communication with the main combustion chamber;
A shut-off valve that connects the main combustion chamber and the sub chamber by opening the valve according to a crank angle, and shuts off the communication between the main combustion chamber and the sub chamber by closing the valve;
With
The shut-off valve and the sub chamber are arranged at a position where the air-fuel mixture can be easily introduced, and the sub chamber is opened by opening the shut-off valve and opening the intake valve or the exhaust valve. Configured to communicate with the intake port or the exhaust port through a chamber,
The shut-off valve comprises an electromagnetically driven valve or a hydraulically driven valve,
The variable compression ratio internal combustion engine is characterized in that when a low compression ratio is required, the shut-off valve is opened during the compression stroke, and is closed when the intake valve is opened immediately after the exhaust stroke is completed. organ.
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