JP2004092451A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンの低回転速度時の燃費の向上と高回転速度時の高出力との両立を可能とする手段としてそれぞれの要求性能を満たす低速カムと高速カムを設け、例えばエンジン要求負荷と回転速度に応じてカムを切り換え制御することが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては、燃料の性状によっては燃焼効率のよいMBT(最小点火進角値)での運転ができないという問題がある。
【0004】
この問題は低速カムの場合に生じやすい。ハイオクガソリンの場合にはノッキング限界がMBTより進角側にあり、MBTでの燃焼が可能であるが、レギュラーガソリンの場合には、ノッキング限界がMBTより遅角側にあると、MBTでの燃焼がノッキングを発生するために不可能となり、ノッキング限界時での燃費が高速カムの燃費より悪化する可能性がある。
【0005】
これは低速カム運転時は、カムのリフト量が小さい状態で運転されるために吸気時にシリンダ内で発生するタンブル流(縦渦)の生成が弱く、燃焼が遅くなり、ノック特性が悪化するためである。
【0006】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたもので、低速カム運転時でのレギュラーガソリンの燃費を向上する内燃機関を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、1つのカムプロフィールに応動する吸気弁と、この吸気弁の作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて可変とする可変動弁手段1、70とを備えた内燃機関において、内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段50bと、判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定する切換時期設定手段50aとを備える。
【0008】
なお、上記符号は実施形態の符号に対応するものである。
【0009】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料性状に応じて吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定するため、燃料性状にかかわらずノッキングが発生しにくくでき、これによりレギュラーガソリン使用時のハイオクガソリン使用時に対する燃費の悪化代を抑制する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【0011】
まず図1、2を参照して、バルブリフト調整機構1の一例について説明する。図1に示すように、各気筒には2本の吸気弁2に対応して単一のメインロッカアーム3が設けられる。メインロッカアーム3の基端は各気筒に共通なメインロッカシャフト4を介してシリンダヘッド5に揺動自在に支持され、メインロッカアーム3の先端には各吸気弁2のステム頂部を当接させるアジャストスクリュー6がナット7を介して締結される。
【0012】
メインロッカアーム3にはシャフト8にニードルベアリングを介してローラ9が回転自在に連結され、このローラ9に小カム29を転接させるようになっている。
【0013】
メインロッカアーム3は平面図上ほぼ矩形に形成され、メインロッカアーム3にはローラ9と並んでサブロッカアーム11が設けられる。このサブロッカアーム11の基端はサブロッカシャフト12を介してメインロッカアーム3に相対回転可能に連結される。サブロッカシャフト12はサブロッカアーム11に形成された穴13に摺動可能に嵌合する一方、各メインロッカアーム3に形成された穴14に圧入されている。
【0014】
サブロッカアーム11は吸気弁2に当接する部位を持たず、その先端には大カム27に摺接するカムフォロア部16が円弧状に突出して形成され、その下側にはこのカムフォロア部16を大カム27に押し付けるロストモーションスプリング17が介装される。
【0015】
メインロッカアーム3にはサブロッカアーム11の直下に位置してロストモーションスプリング17を介装する円柱状の凹部18が一体形成される。コイル状のロストモーションスプリング17の下端は凹部18の底面18aに着座し、その上端は凹部18に摺動自在に嵌合するリテーナ19を介してサブロッカアーム11に一体形成されたフォロア部20に当接する。
【0016】
小カム29と大カム27はそれぞれ共通のカムシャフト21に一体形成され、エンジンの低回転時と高回転時において要求されるバルブリフト特性を満足するように異なる形状(大きさが異なる相似形も含む)に形成されている。この実施例では、図4に示すように、大カム27は小カム29と比べ、バルブリフト量と開弁期間(作動角)を共に大きくしたプロフィールを有している。
【0017】
両ロッカアーム3、11の相対回転を係止可能とする連結駆動手段として、メインロッカアーム3とサブロッカアーム11に渡ってプランジャ22、23、24が摺動自在に嵌合され、プランジャ22の背後にオイル供給通路26が接続される一方、プランジャ24の背後にリターンスプリング25が介装される。
【0018】
オイル供給通路26から導かれる作動油圧が低いと、リターンスプリング25の付勢力によりプランジャ22、23がサブロッカアーム11とメインロッカアーム3にそれぞれ収まって両者の揺動を拘束しない。一方、オイル供給通路26から導かれる作動油圧が上昇すると、プランジャ22、23がリターンスプリング25を圧縮しながら摺動して、メインロッカアーム3とサブロッカアーム11に渡って嵌合することにより両者が一体となって揺動する。
【0019】
オイル供給通路26はメインロッカアーム3およびメインロッカシャフト4の内部を通して設けられる。オイル供給通路26には、動弁切換制御弁を構成する第1ソレノイド弁28を介してオイルポンプ30の吐出油圧が所定の高回転時に導かれる。
【0020】
次に、バルブタイミング調整機構70の一例について説明する。バルブタイミング調整機構70はカムシャフト72とカムプーリ71の間に設けられ、運転条件に応じて両者の位相角度を変えて吸気弁89の開閉時期を変えるようになっている。
【0021】
カムプーリ71はタイミングベルト66を介してクランクシャフト(図示せず)からの回転力が伝達される。
【0022】
カムシャフト72の端部は筒形のインナハウジング65がボルト64を介して締結される。インナハウジング65の外周に回転可能に嵌合する筒形のアウタハウジング63が設けられ、アウタハウジング63にカムプーリ71が一体形成される。
【0023】
インナハウジング65とアウタハウジング63の間にはリング状のヘリカルギア73が介装される。ヘリカルギア73の内外周にヘリカルスプラインがそれぞれ形成され、各ヘリカルスプラインがインナハウジング65の外周とアウタハウジング63の内周と噛合い、ヘリカルギア73がリターンスプリング74に抗して軸方向に移動するのに伴いアウタハウジング63に対してインナハウジング65が相対回転し、カムプーリ71に対するカムシャフト72の回転方向の位相角が変化する。
【0024】
インナハウジング65とアウタハウジング63とヘリカルギア73の間には油圧室75が画成される。油圧室75に導かれる油圧力が所定値を越えて上昇すると、ヘリカルギア73が所期位置からリターンスプリング74に抗して図中右方向に移動することにより、カムシャフト72は吸気弁2の開閉時期を進角させる方向に回転するようになっている。
【0025】
これにより、ヘリカルギア73が初期位置にあるときは、吸気弁2の開閉時期が遅れ、ヘリカルギア73が最大に変位したときは、吸気弁2の開閉時期が進められる。
【0026】
油圧室75はカムシャフト72の内部に形成された軸孔78と、シンダヘッド5に形成されたオイルギャラリ59と、オリフィス77と、シリンダブロック68に形成されてオイル供給通路26を構成するメインギャラリ58を介してオイルポンプ30からの吐出油圧が導入される。
【0027】
動弁切換制御弁として、カムシャフト72の他端にはエンジン運転条件に応じて開閉制御される第2ソレノイド弁79が設けられる。第2ソレノイド弁79は非通電時に軸孔78を開いて油圧室75に導かれる油圧を低下させ、通電時に軸孔78を閉塞して油圧室75に導かれる油圧を高めるようになっている。
【0028】
バルブリフト調整機構1とバルブタイミング調整機構70の制御手段として、第1ソレノイド弁28と第2ソレノイド弁79から構成される油圧切換制御弁15の通電を制御するコントロールユニット50が設けられる。
【0029】
コントロールユニット50は、エンジン回転信号、エンジン負荷信号、冷却水温信号をはじめ、潤滑油の温度信号、過給機による吸気の過給圧力信号、さらに油圧センサ16の検出信号等を入力して、これらの検出値に基づいてエンジントルクの急激な変動(トルク段差)を抑えつつ、バルブリフト特性の切換えを円滑に行うようになっている。
【0030】
図3は、大カム27と小カム29の切換を制御するコントロールユニット(以下、ECUという。)50の構成を説明するブロック図である。
【0031】
ECU50は、目標バルブタイミング算出部(切換時期設定手段)50aと、燃料性状判定部(燃料性状判定手段)50bと、作動角可変機構ソレノイド駆動部50cと、連続位相可変ソレノイド駆動部50dとからなる。目標バルブタイミング算出部50aにはエンジン回転速度検出手段からの回転速度信号と、エンジンの要求負荷検出手段としてのアクセルペダル開度検出手段からのアクセル開度APOが入力される。さらにノック検出手段(例えば、ノックセンサ51)の出力結果に基づきレギュラーガソリンかハイオクガソリンかの燃料性状を判定する燃料性状判定部50bの出力が入力される。
【0032】
目標バルブタイミング算出部50aは、エンジン回転速度とエンジン負荷とに応じて吸気弁の作動角及びリフト量と、その切換時期を設定し、この演算値に基づいて作動角可変機構ソレノイド駆動部40cと連続位相可変ソレノイド駆動部50dとに制御信号を出力し、これら駆動部が演算値となるように第1ソレノイド弁28と第2ソレノイド弁79を制御する。
【0033】
次に本発明の特徴的なガソリンの性状に応じてカムのリフト量及び作動角を切り換える制御について図を用いて説明する。
【0034】
図4は、本発明を適用する大小カム特性の一例を示すもので、レギュラーガソリン使用での小カム作動時にMBT運転が可能なように従来技術に対して遅角側に位相を変化させている。
【0035】
図5は、ECU50が実施する大カムと小カムとの切り換え制御について説明するフローチャートである。本発明のカムの切り換えは、使用する燃料の性状に応じて切り換える。この燃料性状の判定制御は、エンジン始動時または燃料補給時燃料給油口が開いた後に実施される。
【0036】
まずステップ1で、ノック検出手段51からの出力信号の基づいて燃料性状を判定する。レギュラーガソリンの場合にはステップ2に、ハイオクガソリンの場合にはステップ3に進む。
【0037】
ステップ2では、予め記憶したレギュラーガソリン用のマップ(例えば、図6に示す。)に基づいて、カムの切り換えを制御する。一方ステップ3では、同様に予め記憶したハイオクガソリン用のマップ(例えば、図6に示す。)に基づいて、カムの切り換えを制御する。
【0038】
図6に示すように本発明では、レギュラーガソリン使用時とハイオクガソリン使用時とでは、カムの切り換え特性が異なるように設定される。具体的には、低回転ほどレギュラーガソリンとハイオクガソリンとの切り換え特性の差が大きく、またハイオクガソリンほど切り換えが高負荷側に設定される。これは高負荷ほどノッキングが発生しやすく、かつレギュラーガソリンほどノッキングが発生しやすいという特性を考慮して、燃料性状にかかわらずノッキングが発生しにくくなるように設定されるためである。このような制御によりレギュラーガソリン使用時のハイオクガソリン使用時に対する燃費の悪化代を抑制する。
【0039】
また本実施形態においては、大小2種類のカムの切り換えを説明してきたが、これに限らず1つのカムの作動角とリフト量を連続的に変化させることができる構成に適用することも可能である。この場合の切り換え特性の一例を図7に示す。これは一定回転速度でのエンジン負荷と弁作動角の関係を示しており、オクタン価の低いレギュラーガソリンほどハイオクガソリンに比して、特に中負荷域においてノッキングを防止するために作動角が大きくなるように設定される。このような設定とすることで、ハイオクガソリン使用時の燃費に対してレギュラーガソリン使用時の燃費の悪化代を抑制することができる。
【0040】
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざまな変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態のバルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の構成を示す図である。
【図2】同じくバルブリフト調整機構とバルブタイミング調整機構の構成を示す詳細図である。
【図3】コントロールユニットの構成を示すブロック図である。
【図4】大小カム特性の一例を示す図である。
【図5】コントロールユニットが実施する制御内容を説明するフローチャートである。
【図6】レギュラーガソリン使用時とハイオクガソリン使用時とのカムの切り換え特性を示す図である。
【図7】1つのカムの作動角とリフト量を連続的に変化する構成のカム切り換え特性を示す一例である。
【符号の説明】
1 バルブリフト調整機構
2 吸気弁
27 大カム
29 小カム
50 コントロールユニット
51 ノックセンサ
70 バルブタイミング調整機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, low-speed cams and high-speed cams satisfying each required performance have been provided as means for improving both fuel efficiency at low engine speeds and high output at high engine speeds. The switching control of the cam is performed in accordance with the above.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional technology, there is a problem that it is not possible to operate with MBT (minimum ignition advance value) having good combustion efficiency depending on the properties of the fuel.
[0004]
This problem is likely to occur with low speed cams. In the case of high-octane gasoline, the knocking limit is on the advanced side of the MBT, and combustion in the MBT is possible. However, in the case of regular gasoline, if the knocking limit is on the retard side of the MBT, the combustion in the MBT is performed. However, since knocking occurs, it becomes impossible, and there is a possibility that the fuel efficiency at the time of the knock limit is worse than the fuel efficiency of the high-speed cam.
[0005]
This is because during low-speed cam operation, the tumble flow (longitudinal vortex) generated in the cylinder at the time of intake is weak because the cam is operated with a small cam lift, the combustion is slowed, and the knock characteristics deteriorate. It is.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that improves the fuel efficiency of regular gasoline during low-speed cam operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an intake valve that responds to one cam profile, and variable valve operating means 1 and 70 that vary the operating angle and lift amount of the intake valve according to the load and rotation speed of the internal combustion engine. In an internal combustion engine, a fuel property determining means 50b for determining the property of fuel supplied to the internal combustion engine, and switching for setting a timing for changing the operating angle and the lift amount of the intake valve according to the determined property of the fuel. Timing setting means 50a.
[0008]
Note that the above symbols correspond to the symbols of the embodiment.
[0009]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the timing for changing the operation angle and the lift amount of the intake valve according to the fuel property is set, knocking can be suppressed irrespective of the fuel property, whereby high-octane gasoline when using regular gasoline is used. Suppresses fuel cost deterioration during use.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
First, an example of the valve
[0012]
A roller 9 is rotatably connected to the
[0013]
The
[0014]
The sub rocker arm 11 does not have a portion that comes into contact with the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Plungers 22, 23, and 24 are slidably fitted over the
[0018]
When the operating oil pressure guided from the
[0019]
The
[0020]
Next, an example of the valve timing adjustment mechanism 70 will be described. The valve timing adjusting mechanism 70 is provided between the
[0021]
The
[0022]
A cylindrical inner housing 65 is fastened to an end of the
[0023]
A ring-shaped
[0024]
A
[0025]
Thus, when the
[0026]
The
[0027]
At the other end of the
[0028]
As a control means of the valve
[0029]
The
[0030]
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 50 that controls switching between the
[0031]
The
[0032]
The target valve timing calculation unit 50a sets the operating angle and lift amount of the intake valve according to the engine speed and the engine load, and the switching timing thereof, and based on the calculated value, sets the operating angle variable mechanism solenoid drive unit 40c. A control signal is output to the continuous phase variable solenoid drive unit 50d, and the
[0033]
Next, the control of switching the lift amount and operating angle of the cam according to the characteristic of gasoline according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 4 shows an example of the large and small cam characteristics to which the present invention is applied. The phase is shifted to the retard side with respect to the conventional technology so that the MBT operation can be performed when the small cam is operated using regular gasoline. .
[0035]
FIG. 5 is a flowchart illustrating the switching control between the large cam and the small cam performed by the
[0036]
First, in
[0037]
In
[0038]
As shown in FIG. 6, in the present invention, the cam switching characteristics are set differently when using regular gasoline and when using high-octane gasoline. Specifically, the lower the rotation speed, the greater the difference in switching characteristics between regular gasoline and high octane gasoline, and the higher the octane gasoline, the higher the switching load is set. This is because knocking is more likely to occur irrespective of fuel properties, taking into consideration the characteristic that knocking is more likely to occur with a higher load and knocking is more likely with regular gasoline. By such control, the deterioration of fuel consumption when using high-octane gasoline when using regular gasoline is suppressed.
[0039]
In the present embodiment, switching between two types of cams, large and small, has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a configuration in which the operating angle and lift of one cam can be continuously changed. is there. FIG. 7 shows an example of the switching characteristics in this case. This shows the relationship between the engine load and the valve operating angle at a constant rotational speed.The operating angle of regular gasoline with a lower octane number is larger than that of high-octane gasoline in order to prevent knocking, especially in the medium-load range. Is set to With such a setting, it is possible to suppress the fuel consumption when using regular gasoline from the fuel consumption when using high-octane gasoline.
[0040]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a valve lift adjustment mechanism and a valve timing adjustment mechanism according to an embodiment.
FIG. 2 is a detailed view showing the configurations of a valve lift adjustment mechanism and a valve timing adjustment mechanism.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a control unit.
FIG. 4 is a diagram showing an example of large and small cam characteristics.
FIG. 5 is a flowchart illustrating the control performed by the control unit.
FIG. 6 is a graph showing cam switching characteristics when using regular gasoline and when using high-octane gasoline.
FIG. 7 is an example showing cam switching characteristics of a configuration in which the operating angle and the lift amount of one cam are continuously changed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この吸気弁の作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて可変とする可変動弁手段とを備えた内燃機関において、
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを変化させる時期を設定する切換時期設定手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。An intake valve responsive to one cam profile,
In an internal combustion engine equipped with variable valve operating means for varying the operating angle and the lift amount of the intake valve according to the load and the rotation speed of the internal combustion engine,
Fuel property determining means for determining the property of fuel supplied to the internal combustion engine,
An internal combustion engine comprising: switching timing setting means for setting a timing for changing the operating angle and the lift amount of the intake valve according to the determined property of the fuel.
この吸気弁のカムプロフィールに対応する作動角とリフト量を、内燃機関の負荷と回転速度に応じて切り換える可変動弁手段とを備えた内燃機関において、
内燃機関に供給される燃料の性状を判定する手段と、
判定された燃料の性状に応じて前記吸気弁の作動角とリフト量とを切り換える時期を設定する手段とを備えたことを特徴とする内燃機関。An intake valve responsive to multiple cam profiles,
In an internal combustion engine provided with variable valve operating means for switching an operating angle and a lift amount corresponding to a cam profile of the intake valve according to a load and a rotation speed of the internal combustion engine,
Means for determining the properties of the fuel supplied to the internal combustion engine;
Means for setting a timing for switching between the operating angle and the lift amount of the intake valve according to the determined property of the fuel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002252739A JP2004092451A (en) | 2002-08-30 | 2002-08-30 | Internal combustion engine |
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