JP2005090299A - Internal combustion engine with variable compression ratio mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by changing the volume of a combustion chamber.
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、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構が開発されている。例えば、特許文献1には、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動可能に連結するとともにその連結部分にカム軸を設けた可変圧縮比機構が開示されている。この可変圧縮比機構では、カム軸を回動させてシリンダブロックとクランクケースとを接近又は離反させることによって燃焼室の容積を変化させることで圧縮比を変更する。 In recent years, variable compression ratio mechanisms that change the compression ratio of an internal combustion engine have been developed for the purpose of improving the fuel efficiency performance and output performance of the internal combustion engine. For example, Patent Document 1 discloses a variable compression ratio mechanism in which a cylinder block and a crankcase are connected so as to be relatively movable and a camshaft is provided at the connecting portion. In this variable compression ratio mechanism, the compression ratio is changed by changing the volume of the combustion chamber by rotating the cam shaft so that the cylinder block and the crankcase approach or separate from each other.
また、可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、低負荷時の熱効率を向上させると共に、高負荷時のノッキングの発生を回避するために、低回転低負荷時には圧縮比を高くし、機関回転数・機関負荷の増加に伴って、圧縮比を連続的に低くする技術が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism, in order to improve thermal efficiency at low load and avoid occurrence of knocking at high load, the compression ratio is increased at low rotation and low load to increase engine rotation. A technique is known in which the compression ratio is continuously lowered as the number and the engine load increase (see, for example, Patent Document 2).
内燃機関においては、一般に、排気効率の低下を抑制するために、排気弁の開弁時期は排気行程下死点より前に設定されている。これは、排気効率が低下して、気筒内に残留する既燃ガス(以下、残留ガスと称する)が多くなると、次回の吸気行程にて気筒内に吸入される新気に対する残留ガスの割合(以下、残留ガス割合と称する)が増加し、燃焼が不安定となるためである。 In an internal combustion engine, in general, the opening timing of the exhaust valve is set before the bottom dead center of the exhaust stroke in order to suppress a decrease in exhaust efficiency. This is because when the exhaust efficiency decreases and the amount of burned gas remaining in the cylinder (hereinafter referred to as residual gas) increases, the ratio of the residual gas to the fresh air sucked into the cylinder in the next intake stroke ( (Hereinafter referred to as the residual gas ratio) increases and combustion becomes unstable.
しかしながら、排気弁の開弁時期が排気行程下死点よりも前に設定されると、膨張行程の途中で排気弁が開弁されることになるため、混合気の燃焼熱が排気とともに内燃機関から排出される、所謂排気損失が増加する虞がある。 However, if the opening timing of the exhaust valve is set before the bottom dead center of the exhaust stroke, the exhaust valve is opened during the expansion stroke. There is a possibility that so-called exhaust loss discharged from the exhaust gas increases.
ここで、上述したような可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、排気損失が増加すると、圧縮比を変更することによる効果が低下してしまうという問題が生じる。 Here, in the internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism as described above, when the exhaust loss increases, there arises a problem that the effect of changing the compression ratio is reduced.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、排気効率の低下を抑制しつつ、排気損失を減少させることが可能な技術を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technique capable of reducing exhaust loss while suppressing a decrease in exhaust efficiency in an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism. Is an issue.
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、可変圧縮比機構により圧縮比が高められたときは、排気弁の開弁時期を遅角させ、排気行程下死点により近い時期とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, according to the present invention, in an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the opening timing of the exhaust valve is retarded, and the timing closer to the bottom dead center of the exhaust stroke. It is what.
より詳しくは、本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、
燃焼室の容積を変化させることによって圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関であって、
前記可変圧縮比機構により圧縮比が高められるときは、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点以降に設定されるとともに、排気弁の開弁時期が遅角されることを特徴とする。
More specifically, an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism according to the present invention is:
An internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
When the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the closing timing of the exhaust valve is set after the exhaust stroke top dead center, and the opening timing of the exhaust valve is retarded.
可変圧縮比機構によって圧縮比が高められると、燃焼室容積が減少する。燃焼室の容積が減少した場合に、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点以降に設定されていると、ピストンが排気上死点に達したときに燃焼室から排出される既燃ガス量が増加する。そのため、残留ガス量が減少する。 When the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the combustion chamber volume decreases. When the volume of the combustion chamber decreases and the exhaust valve closing timing is set after the exhaust stroke top dead center, the burned gas discharged from the combustion chamber when the piston reaches the exhaust top dead center The amount increases. Therefore, the residual gas amount is reduced.
即ち、可変圧縮比機構によって圧縮比を高めるべく燃焼室容積を減少させたときに、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点以降に設定されていれば、内燃機関の排気効率は高くなる。 That is, if the combustion chamber volume is reduced to increase the compression ratio by the variable compression ratio mechanism, the exhaust efficiency of the internal combustion engine will be high if the exhaust valve closing timing is set after the top dead center of the exhaust stroke. .
従って、可変圧縮比機構によって圧縮比を高めるべく燃焼室容積を減少させたときには、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点以降に設定されていれば、排気弁の開弁時期を遅角させ、排気行程下死点により近い時期とした場合であっても、排気効率の低下は抑制される。その結果、排気効率の低下を抑制しつつ、排気損失を減少させることが出来る。 Therefore, when the combustion chamber volume is reduced to increase the compression ratio by the variable compression ratio mechanism, if the exhaust valve closing timing is set after the top dead center of the exhaust stroke, the opening timing of the exhaust valve is retarded. Even when the exhaust stroke is nearer to the bottom dead center, a decrease in exhaust efficiency is suppressed. As a result, exhaust loss can be reduced while suppressing a decrease in exhaust efficiency.
尚、本発明において、排気弁の開弁時期を遅角する場合、圧縮比が高くなるにつれて、徐々に遅角しても良く、また、段階的に遅角しても良い。 In the present invention, when the opening timing of the exhaust valve is retarded, it may be gradually retarded as the compression ratio becomes higher, or may be retarded stepwise.
また、本発明において、可変圧縮比機構により圧縮比が高められたときは、前記排気弁の開弁時期は排気行程下死点近傍まで遅角されても良い。 In the present invention, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the opening timing of the exhaust valve may be retarded to near the bottom dead center of the exhaust stroke.
この場合、排気損失をより減少させることが出来る。 In this case, exhaust loss can be further reduced.
内燃機関の運転状態が高負荷運転となると、排気弁の開弁時期が進角されなくても排気効率は高くなる。そのため、内燃機関においては、圧縮比に関わらず、その運転状態が高負荷運転であるときには排気弁の開弁時期が排気行程下死点側に遅角されるものがある。 When the operating state of the internal combustion engine is a high load operation, the exhaust efficiency becomes high even if the valve opening timing of the exhaust valve is not advanced. Therefore, in some internal combustion engines, the opening timing of the exhaust valve is retarded to the exhaust stroke bottom dead center side when the operation state is a high load operation regardless of the compression ratio.
このような内燃機関では、その運転状態が低負荷運転であるときに可変圧縮比機構により圧縮比が高められた場合、排気弁の開弁時期を遅角させるとすれば、前記と同様、排気効率の悪化を抑制しつつ、排気損失を減少させるという効果を得ることが出来る。 In such an internal combustion engine, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism when the operation state is low load operation, if the valve opening timing of the exhaust valve is delayed, An effect of reducing exhaust loss while suppressing deterioration in efficiency can be obtained.
また、内燃機関の運転状態が低負荷運転である場合は、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点近傍にあるときに、排気効率が最も高くなる。 Further, when the operation state of the internal combustion engine is low load operation, the exhaust efficiency becomes the highest when the exhaust valve closing timing is near the top dead center of the exhaust stroke.
そこで、本発明においては、内燃機関の運転状態が低負荷運転であるときにおいて、可変圧縮比機構により圧縮比が高められる場合は、排気弁の閉弁時期を排気行程上死点近傍に維持しつつ排気弁の開弁時期を遅角させることが好ましい。 Therefore, in the present invention, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism when the operation state of the internal combustion engine is low load operation, the valve closing timing of the exhaust valve is maintained near the top dead center of the exhaust stroke. However, it is preferable to retard the opening timing of the exhaust valve.
このように排気弁の開閉時期を制御することによって、排気効率の低下をより抑制することが出来る。 By controlling the opening / closing timing of the exhaust valve in this way, it is possible to further suppress a decrease in exhaust efficiency.
本発明に係る可変圧縮比内燃機関によれば、排気効率の低下を抑制しつつ、排気損失を減少させることが出来る。そのため、安定した燃焼を確保しつつ、熱効率を向上させるこ
とが可能となる。また、その結果、燃費を向上させることが出来る。
The variable compression ratio internal combustion engine according to the present invention can reduce exhaust loss while suppressing a decrease in exhaust efficiency. Therefore, it is possible to improve thermal efficiency while ensuring stable combustion. As a result, fuel consumption can be improved.
以下、本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例に係る内燃機関機関および可変圧縮比機構の概略構成を示す断面図であり、図2は、本実施例に係る内燃機関機関および可変圧縮比機構の概略構成を示す外観図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an internal combustion engine and a variable compression ratio mechanism according to the present embodiment. FIG. 2 is an external view showing a schematic configuration of the internal combustion engine and the variable compression ratio mechanism according to the present embodiment. FIG.
内燃機関1は、シリンダ2を有するシリンダブロック3、および、シリンダブロック3の上部に設けられたシリンダヘッド20を、ピストン21が連結されたロアケース4に対して、シリンダ2の軸方向に移動させることによって燃焼室の容積を変化させ、圧縮比を変更するものである。
The internal combustion engine 1 moves a cylinder block 3 having a
図2に示すように、シリンダブロック3の両側下部には複数のカム収納部6が形成されている。また、ロアケース4の両側上部には、カム収納部6の間に位置するように、複数の軸受収納部7が形成されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of
シリンダブロック3のカム収納部6とロアケース4の軸受収納部7とにはそれぞれカム収納孔5と軸受収納孔8とが形成されている。シリンダ2の両側に平行に並ぶと共に、それぞれの列において交互に配置されたカム収納孔5と軸受収納孔8とには、カム軸9が挿通されている。
A
ここで、図1に基づき、カム収納孔5と軸受収納孔8とに挿通されたカム軸9について説明する。カム軸9は、軸部9aと、軸部9aの中心軸に対して偏心された状態で軸部9aに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部9bと、カム部9bと同一外形を有し軸部9aに対して回転可能に取り付けられた可動軸受部9cとが交互に配置されている。そして、カム部9bはカム収納孔5内に収納され、可動軸受部9cは軸受収納孔8内に収納されている。また、可動軸受部9cも、軸部9aに対して偏心されておりその偏心量はカム部9bと同一である。また、複数のカム部9bの偏心方向は同一である。また、可動軸受部9cの外形は、カム部9bと同一正円であるので、可動軸受部9cを回転させることで、カム部9bの外表面と可動軸受部9cの外側面とを一致させることができる(図1の状態)。一対のカム軸9は鏡像の関係を有している。
Here, the cam shaft 9 inserted through the
図2に示すように、各カム軸9の一端にはウォームホイール10が取り付けられている。ウォームホイール10の中心とカム部9bの中心とは一致している。ウォームホイール10には、ウォーム11a、11bがそれぞれかみ合っている。ウォーム11a、11bは単一のモータ12の出力軸に取り付けられている。ウォーム11a、11bは、互いに逆方向に回転する螺旋溝を有している。このため、モータ12を駆動させると、一対のカム軸9は、ウォームホイール10の回転に伴って、互いに逆方向(図1に矢印で示す方向)に回転する。モータ12は、シリンダブロック3に固定されており、シリンダブロック3と一体的に移動する。
As shown in FIG. 2, a
また、シリンダヘッド20もシリンダブロック3と一体的に移動する。このシリンダヘッド20には、燃焼室に開口するように形成された吸気ポート22と排気ポート23とが設けられている。吸気ポート22は吸気通路28と接続されており、吸気通路28にはスロットル弁34が設けられている。一方、排気ポート23は排気通路29と接続されている。
Further, the
吸気ポート22と排気ポート23との燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁24と排気弁25とによって開閉される。また、吸気弁24と排気弁25とには、それぞれ可変動弁機構26,27が設けられている。
Openings to the combustion chamber of the
さらに、内燃機関1には、燃焼室での燃焼圧を検出する圧力センサ31や、カム軸9の回転角を検出する回転角センサ32、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ33等の各種センサが設けられている。
Further, the internal combustion engine 1 includes various sensors such as a
内燃機関1には、該内燃機関1を制御するための電子制御ユニット(ECU)30が併設されている。このECU30は、内燃機関1の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU30には、圧力センサ31や回転角センサ32、アクセル開度センサ33等の各種センサが電気配線を介して接続されており、これらの出力信号がECU30に入力されるようになっている。また、ECU30には、モータ12や、可変動弁機構26,27、スロットル弁34等が電気的に接続されており、これらを制御することが可能となっている。例えば、ECU30によって可変動弁機構27を制御することで、排気弁25の開弁時期と閉弁時期とをそれぞれ変更することが出来る。また、後述するように、ECU30によってモータ12を駆動し、カム軸9の回転角を制御することで、圧縮比を変更することが出来る。
The internal combustion engine 1 is provided with an electronic control unit (ECU) 30 for controlling the internal combustion engine 1. The
次に、上述した構成の内燃機関1において圧縮比を制御する方法について説明する。図3(a)から図3(c)は、シリンダブロック3と、ロアケース4と、これら両者の間に構築されたカム軸9との関係を示した断面図である。図3(a)から図3(c)において、軸部9aの中心軸をa、カム部9bの中心をb、可動軸受部9cの中心をcとして示す。図3(a)は、軸部9aの延長線上から見てカム部9b及び可動軸受部9cの外周が一致した状態である。このとき、一対の軸部9aは、カム収納孔5及び軸受収納孔8の中でそれぞれ外側に位置している。
Next, a method for controlling the compression ratio in the internal combustion engine 1 having the above-described configuration will be described. FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing the relationship between the cylinder block 3, the
図3(a)の状態から、モータ12を駆動してカム軸9を矢印方向に回転させると、図3(b)の状態となる。このとき、軸部9aに対して、カム部9bと可動軸受部9cの偏心方向にずれが生じるので、ロアケース4に対してシリンダブロック3が上死点側にスライドされる。そして、そのスライド量は、図3(c)のように、aとbとcとがシリンダ2の軸方向に一列に並んだ状態となるまでカム軸9を回転させたときが最大となり、カム部9bや可動軸受部9cの偏心量の2倍となる。カム部9b及び可動軸受部9cは、それぞれカム収納孔5及び軸受収納孔8の内部で回転し、それぞれカム収納孔5及び軸受収納孔8の内部で軸部9aの位置が移動するのを許容している。
When the
上述したような機構を用いることによって、シリンダブロック3およびシリンダヘッド20をロアケース4に対して、シリンダ2の軸線方向に相対移動させることが可能となり、燃焼室の容積を変化させて圧縮比を変更することができる。
By using the mechanism as described above, the cylinder block 3 and the
次に、本実施例における、スロットル弁開度と、圧縮比と、排気弁開弁時期と、残留ガス割合と、燃費との関係について説明する。図4は、スロットル弁開度と、圧縮比と、排気弁開弁時期と、残留ガス割合と、燃費との関係を示すタイムチャート図である。図4において、スロットル弁開度とはスロットル弁34の開度を示し、排気弁開弁時期とは排気弁25の開弁時期を示す。尚、図4は、スロットル弁開度と、圧縮比と、排気弁開弁時期と、残留ガス割合と、燃費との関係について説明するための図であって、スロットル弁34の開度と圧縮比と排気弁25の開弁時期との実際の制御は、このタイムチャート図の順番に限られるものではない。
Next, the relationship among the throttle valve opening, the compression ratio, the exhaust valve opening timing, the residual gas ratio, and the fuel consumption in this embodiment will be described. FIG. 4 is a time chart showing the relationship among the throttle valve opening, the compression ratio, the exhaust valve opening timing, the residual gas ratio, and the fuel consumption. In FIG. 4, the throttle valve opening indicates the opening of the throttle valve 34, and the exhaust valve opening timing indicates the opening timing of the
また、本実施例においては、排気弁25の開弁時期は排気行程下死点以前であって、排気弁25の開弁時期を遅角するとは排気行程下死点により近い時期とするということである。排気弁25の閉弁時期は、その開弁時期によらず、排気行程上死点以降に設定されている。
Further, in this embodiment, the opening timing of the
内燃機関1が高負荷で運転されているとき、即ちスロットル弁34の開度が大きいときは、排気弁25の開弁時期を排気行程下死点からそれほど進角させなくても、吸気行程において吸入される新気量が多く、また、排気効率が高いため、残留ガス割合は大きくなりにくい。そのため、排気弁25の開弁時期は遅い時期(排気行程下死点近傍の時期)となっている。
When the internal combustion engine 1 is operated at a high load, that is, when the opening of the throttle valve 34 is large, even if the opening timing of the
内燃機関1の運転状態が高負荷から低負荷へ移行すると、(1)から(3)の期間でスロットル弁34の開度が絞られる。内燃機関1の運転状態が高負荷から低負荷へ移行すると、残留ガス割合が増加し易くなるため、(2)から(4)の期間で排気弁25の開弁時期を進角する。排気弁25の開弁時期を進角すると、排気効率が高くなるため残留ガス割合は減少する。
When the operating state of the internal combustion engine 1 shifts from a high load to a low load, the opening degree of the throttle valve 34 is reduced during the period (1) to (3). When the operating state of the internal combustion engine 1 shifts from a high load to a low load, the residual gas ratio is likely to increase. Therefore, the opening timing of the
内燃機関1の運転状態を低負荷へ移行した後、(5)から(6)の期間で、燃焼室の容積を小さくして圧縮比を高くする。本実施例においては、排気弁25の閉弁時期は排気行程上死点以降に設定されているため、燃焼室の容積を小さくして圧縮比を高くすると、ピストン21が排気行程上死点に達したときに燃焼室から排出される既燃ガス量が増加する。従って、残留ガス割合はさらに減少する。また、圧縮比が高くなると燃焼効率が上昇するため燃費が向上する。
After the operating state of the internal combustion engine 1 is shifted to a low load, during the period from (5) to (6), the volume of the combustion chamber is reduced and the compression ratio is increased. In this embodiment, the closing timing of the
圧縮比を高くした後、(7)から(8)の期間で、排気弁25の開弁時期を遅角する。排気弁25の開弁時期を遅角すると排気効率が低下するため残留ガス割合は増加する。しかしながら、上述したように、圧縮比が高いときは、既燃ガスは燃焼室から排出され易いため、排気効率の低下は抑制される。従って、残留ガス割合を、燃焼悪化を招く値(図4に一点鎖線Aで示す値)よりも小さい値に抑えつつ、排気弁25の開弁時期を遅角させることが出来る。圧縮比が高い状態で排気弁25の開弁時期を遅角すると、排気損失が抑制されるため燃焼効率がさらに上昇する。そのため、燃費がさらに向上する。
After increasing the compression ratio, the valve opening timing of the
以上説明したような圧縮比と排気弁の開弁時期の制御によれば、圧縮比を高くしたときに排気弁の開弁時期を排気行程上死点側に遅角することによって、排気効率の低下を抑制しつつ排気損失を減少させることが出来る。 According to the control of the compression ratio and the opening timing of the exhaust valve as described above, the exhaust efficiency is improved by retarding the opening timing of the exhaust valve toward the top dead center side when the compression ratio is increased. Exhaust loss can be reduced while suppressing the decrease.
次に、本実施例における圧縮比および排気弁25の開弁時期の制御について説明する。図5は、本実施例における圧縮比および排気弁25の開弁時期の制御ルーチンを示すフローチャート図である。本ルーチンは、ECU30に予め記憶されており、内燃機関1の運転中に所定時間毎に実行されるルーチンである。
Next, the control of the compression ratio and the opening timing of the
本ルーチンでは、先ず、ECU30は、S101において、内燃機関1の運転状態が低負荷であるか否かを判別する。S101において、内燃機関1の運転状態が低負荷でないと判定された場合、ECU30は本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、S101において、内燃機関1の運転状態が低負荷であると判定された場合、ECU30はS102に進む。
In this routine, first, in S101, the
S102において、ECU30は圧縮比を高くする。このとき、圧縮比は、内燃機関1の機関負荷や機関回転数等に基づくMAPから算出される。そして、ECU30は、内燃機関1の圧縮比が該MAPから算出された圧縮比となるように、モータ12を駆動してカ
ム軸9を回転させる。
In S102, the
次に、ECU30は、S103に進み、アクセル開度センサ33の出力値からアクセル開度を検出する。さらに、回転角センサ32の出力値から圧縮比を検出する。
Next, the
次に、ECU30は、S104に進み、前記S103にて検出されたアクセル開度と圧縮比、さらに内燃機関1の機関回転数に基づき目標排気弁開弁時期を算出する。ここで、目標排気弁開弁時期は、図6に示すようなMAPから算出される。該MAPにおいて、縦軸はアクセル開度を表しており、横軸は圧縮比を表している。このようなMAPが、内燃機関1の機関回転数に応じて複数設けられており、ECU30に予め記憶されている。
Next, the
前記MAPでは、目標排気弁開弁時期は、残留ガス割合が燃焼悪化を招く値よりも小さい値となる時期であり、且つ、出来るだけ遅い時期となるように設定されている。そのため、目標排気弁開弁時期は、図6に示すように、アクセル開度が大きい程、即ち内燃機関1の機関負荷が高い程、また、圧縮比が高い程、遅角される。尚、目標排気弁開弁時期は常に排気行程下死点以前の時期である。 In the MAP, the target exhaust valve opening timing is set so that the residual gas ratio becomes a value smaller than a value causing deterioration of combustion, and is as late as possible. Therefore, as shown in FIG. 6, the target exhaust valve opening timing is retarded as the accelerator opening is larger, that is, as the engine load of the internal combustion engine 1 is higher, and as the compression ratio is higher. The target exhaust valve opening timing is always before the exhaust stroke bottom dead center.
次に、ECU30は、S105に進み、可変動弁機構27を制御することによって、排気弁25の開弁時期を目標排気弁開弁時期に調整する。
Next, the
次に、ECU30は、S106に進み、圧力センサ31の出力値から燃焼サイクル間における燃焼圧変動量を算出する。目標排気弁開弁時期は、残留ガスによる燃焼悪化を招かないような時期に設定されているが、残留ガス量や、吸気行程において吸入される新気量には、ばらつきがあるため、残留ガス割合が増加し燃焼が不安定となって、燃焼圧変動が大きくなる場合がある。燃焼圧変動が大きいと内燃機関1の回転変動も大きくなる。
Next, the
S106において燃焼圧変動量を算出したECU30は、S107に進み、算出された燃焼圧変動量が規定量以下か否かを判別する。ここでの規定量とは、内燃機関1の回転変動が許容可能な範囲内となる閾値であり、予め定められた固定値である。
The
S107において、燃焼圧変動量が規定値より大きいと判定された場合、ECU30はS108に進む。S108において、ECU30は、排気弁25の開弁時期を1ステップ進角させる。ここで、1ステップ進角させるとは、予め定められた固定角度分進角させるということであって、例えば、1ステップは0.5〜1°としても良い。排気弁25の開弁時期を進角させると既燃ガスが排出されやすくなり残留ガス割合が減少する。その結果、燃焼圧変動量を小さくすることが出来る。S108において、排気弁25の開弁時期を1ステップ進角させたECU30は、S106に戻る。
If it is determined in S107 that the combustion pressure fluctuation amount is larger than the specified value, the
一方、S107において、燃焼圧変動量が規定量以下と判定された場合、ECU30は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
On the other hand, when it is determined in S107 that the combustion pressure fluctuation amount is equal to or less than the specified amount, the
以上説明したような制御によれば、圧縮比を高くしたときに、排気弁25の開弁時期を目標開弁時期に遅角することで、残留ガス量を抑えて安定した燃焼を確保しつつ、排気損失を抑制することが出来る。
According to the control described above, when the compression ratio is increased, the valve opening timing of the
尚、本実施例において、排気弁25の開弁時期を排気行程上死点側に遅角する場合、圧縮比が高くなるにつれて、徐々に遅角しても良く、また、段階的に遅角しても良い。
In the present embodiment, when the opening timing of the
また、圧縮比が高いときは、排気弁25の閉弁時期を排気行程下死点近傍まで遅角しても良い。この場合、排気損失をより抑制することが出来る。
When the compression ratio is high, the closing timing of the
本実施例において、内燃機関1の運転状態が低負荷運転であるときにおいて、圧縮比が高められ、排気弁25の開弁時期が遅角されるときは、排気弁25の閉弁時期は排気行程上死点近傍に固定されていることが好ましい。このようにすることによって、排気弁25の開弁時期が遅角されることによる排気効率の低下をより抑制することが出来る。また、排気弁25のリフト量もその開弁時期によらず規定のリフト量に固定されていることが好ましい。
In the present embodiment, when the operation state of the internal combustion engine 1 is a low load operation, when the compression ratio is increased and the opening timing of the
また、本実施例においては、上記説明した図5の制御ルーチンに示すように、内燃機関1の運転状態が低負荷に移行した後、圧縮比を高くし、さらに、圧縮比を高くした後、排気弁25の開弁時期を遅角しているが、内燃機関1の運転状態の低負荷への移行とともに、圧縮比と排気弁25の開弁時期とを変化させても良い。
In this embodiment, as shown in the control routine of FIG. 5 described above, after the operating state of the internal combustion engine 1 shifts to a low load, the compression ratio is increased, and further, the compression ratio is increased, Although the opening timing of the
上記説明した実施例では、内燃機関1の運転状態が低負荷である場合にのみ、圧縮比を高くしたときは排気弁25の開弁時期を遅角させる例について述べたが、内燃機関1の運転状態が高負荷である場合でも、圧縮比を高くしたときは排気弁25の開弁時期を遅角させても良い。
In the embodiment described above, an example in which the opening timing of the
1・・・内燃機関
2・・・シリンダ
3・・・シリンダブロック
4・・・ロアケース
5・・・カム収納孔
6・・・カム収納部
7・・・軸受収納部
8・・・軸受収納孔
9・・・カム軸
9a・・軸部
9b・・カム部
9c・・可動軸受部
10・・ウォームホイール
11a・・ウォーム
11b・・ウォーム
12・・モータ
20・・シリンダヘッド
21・・ピストン
22・・吸気ポート
23・・排気ポート
24・・吸気弁
25・・排気弁
26・・可変動弁機構
27・・可変動弁機構
28・・吸気通路
29・・排気通路
30・・ECU
31・・圧力センサ
32・・回転角センサ
33・・アクセル開度センサ
34・・スロットル弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
31..
Claims (4)
前記可変圧縮比機構により圧縮比が高められるときは、排気弁の閉弁時期が排気行程上死点以降に設定されるとともに、排気弁の開弁時期が遅角されることを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。 An internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism that changes the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber,
When the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, the exhaust valve closing timing is set after the exhaust stroke top dead center, and the exhaust valve opening timing is retarded. An internal combustion engine equipped with a compression ratio mechanism.
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- 2003-09-16 JP JP2003322908A patent/JP2005090299A/en active Pending
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