[go: up one dir, main page]

JP2008255815A - Diesel engine - Google Patents

Diesel engine Download PDF

Info

Publication number
JP2008255815A
JP2008255815A JP2007096289A JP2007096289A JP2008255815A JP 2008255815 A JP2008255815 A JP 2008255815A JP 2007096289 A JP2007096289 A JP 2007096289A JP 2007096289 A JP2007096289 A JP 2007096289A JP 2008255815 A JP2008255815 A JP 2008255815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake valve
operating angle
intake
valve
diesel engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007096289A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4765985B2 (en
Inventor
Tomoyoshi Ogo
知由 小郷
Akitoshi Tomota
晃利 友田
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Michio Furuhashi
道雄 古橋
Tomoyuki Ono
智幸 小野
Koichiro Nakatani
好一郎 中谷
Yoshihiro Hisataka
良裕 久高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007096289A priority Critical patent/JP4765985B2/en
Publication of JP2008255815A publication Critical patent/JP2008255815A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4765985B2 publication Critical patent/JP4765985B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】この発明は、ディーゼル機関に関し、比較的簡単な構造で、筒内スワールの強さを高い自由度で制御することを目的とする。
【解決手段】ディーゼル機関10は、第1吸気弁14aと、第2吸気弁14bと、第1吸気弁14aに通じる第1吸気ポートと、第2吸気弁14bに通じる第2吸気ポートと、第1吸気弁14aを固定の作用角で駆動する第1動弁機構20と、第1吸気弁14aの固定作用角より小さい最小作用角と、第1吸気弁14bの固定作用角より大きい最大作用角との間で可変な作用角で第2吸気弁14bを駆動する第2動弁機構22とを備える。第1吸気ポート単独でのスワール比は、第2吸気ポート単独でのスワール比より大きい。
【選択図】図1
The present invention relates to a diesel engine, and an object thereof is to control the strength of an in-cylinder swirl with a high degree of freedom with a relatively simple structure.
A diesel engine 10 includes a first intake valve 14a, a second intake valve 14b, a first intake port that communicates with the first intake valve 14a, a second intake port that communicates with the second intake valve 14b, A first valve operating mechanism 20 for driving one intake valve 14a at a fixed operating angle; a minimum operating angle smaller than the fixed operating angle of the first intake valve 14a; and a maximum operating angle larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14b. And a second valve mechanism 22 for driving the second intake valve 14b with a variable working angle. The swirl ratio of the first intake port alone is larger than the swirl ratio of the second intake port alone.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ディーゼル機関に関する。   The present invention relates to a diesel engine.

特開2004−211699号公報には、開放期間およびリフト量がいずれも固定された第1吸気弁と、それらを可変とする第2吸気弁とを備えた内燃機関が開示されている。より具体的には、この内燃機関では、第2吸気弁の開放期間が、標準開放期間および短縮開放期間のいずれかに切り換えられるようになっており、そのいずれの場合にも第2吸気弁と第1吸気弁とが同じタイミングで閉じるものとされている。そして、第2吸気弁を短縮開放期間とし、ピストンスピードが最大となる時期近傍まで第2吸気弁を開かないようにすることにより、筒内流動を強化することができるとされている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-211699 discloses an internal combustion engine that includes a first intake valve in which an opening period and a lift amount are both fixed, and a second intake valve that makes them variable. More specifically, in this internal combustion engine, the opening period of the second intake valve is switched to either the standard opening period or the shortened opening period. The first intake valve is closed at the same timing. And it is supposed that the in-cylinder flow can be strengthened by setting the second intake valve as a shortened opening period and not opening the second intake valve until the vicinity of the time when the piston speed becomes maximum.

特開2004−211699号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-211699 特開2006−188959号公報JP 2006-188959 A 特開平11−229913号公報JP-A-11-229913

しかしながら、筒内流動は、強化すべき場合ばかりではなく、運転領域等によっては、逆に筒内流動を弱める必要のある場合もある。   However, the in-cylinder flow is not only required to be strengthened, but depending on the operating region, the in-cylinder flow may need to be weakened.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構造で、筒内スワールの強さを高い自由度で制御することのできるディーゼル機関を提供することを目的とする。   This invention is made in view of said point, and it aims at providing the diesel engine which can control the intensity | strength of an in-cylinder swirl with a high degree of freedom with a comparatively simple structure.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、ディーゼル機関であって、
第1吸気弁と、
第2吸気弁と、
前記第1吸気弁に通じる第1吸気ポートと、
前記第2吸気弁に通じる第2吸気ポートと、
前記第1吸気弁を固定の作用角で駆動する第1動弁機構と、
前記第1吸気弁の固定作用角より小さい最小作用角と、前記第1吸気弁の固定作用角より大きい最大作用角との間で可変な作用角で第2吸気弁を駆動する第2動弁機構と、
を備え、
前記第1吸気ポート単独でのスワール比が、前記第2吸気ポート単独でのスワール比より大きいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a diesel engine,
A first intake valve;
A second intake valve;
A first intake port leading to the first intake valve;
A second intake port leading to the second intake valve;
A first valve mechanism for driving the first intake valve at a fixed operating angle;
A second valve that drives the second intake valve with a variable operating angle between a minimum operating angle smaller than the fixed operating angle of the first intake valve and a maximum operating angle larger than the fixed operating angle of the first intake valve. Mechanism,
With
The swirl ratio of the first intake port alone is larger than the swirl ratio of the second intake port alone.

また、第2の発明は、第1の発明において、
所定の運転領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記第1吸気弁が閉じた後、ピストンの上昇に伴って気筒内の空気の一部を前記第2吸気弁を通して前記第2吸気ポートへ逆流させてから前記第2吸気弁が閉じることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
In a predetermined operating region, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve, and after the first intake valve is closed, the air in the cylinder is increased as the piston rises. The second intake valve is closed after a part is caused to flow back to the second intake port through the second intake valve.

また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記第1吸気弁および前記第2吸気弁の開弁期間の位相を変化させる位相可変機構を更に備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
A phase variable mechanism for changing a phase of a valve opening period of the first intake valve and the second intake valve is further provided.

また、第4の発明は、第3の発明において、
前記第1吸気弁および前記第2吸気弁は、共通の吸気カム軸により駆動され、
前記位相可変機構は、前記吸気カム軸の位相を可変とするものであることを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
The first intake valve and the second intake valve are driven by a common intake camshaft,
The phase variable mechanism is characterized in that the phase of the intake camshaft is variable.

また、第5の発明は、第3または第4の発明において、
前記第2動弁機構は、前記第2吸気弁の開き時期を一定として閉じ時期を変化させることにより作用角を変化させるものであり、
前記第1吸気弁の開き時期と、前記第2吸気弁の開き時期とがほぼ同じであることを特徴とする。
The fifth invention is the third or fourth invention, wherein
The second valve mechanism changes the operating angle by changing the closing timing while keeping the opening timing of the second intake valve constant,
The opening timing of the first intake valve and the opening timing of the second intake valve are substantially the same.

また、第6の発明は、第5の発明において、
中速中負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein
In the middle-speed intermediate load region, the second intake valve has an operation angle larger than a fixed operation angle of the first intake valve, and includes a control unit that sets the phase variable mechanism in a reference state.

また、第7の発明は、第5の発明において、
高速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする。
The seventh invention is the fifth invention, wherein
In the high-speed and high-load region, there is provided control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism in an advanced state.

また、第8の発明は、第5の発明において、
軽中負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする。
The eighth invention is the fifth invention, wherein
In a light-medium load region, control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism in an advanced state is provided.

また、第9の発明は、第3または第4の発明において、
前記第2動弁機構は、前記第2吸気弁の閉じ時期を一定として開き時期を変化させることにより作用角を変化させるものであり、
前記第1吸気弁の閉じ時期と、前記第2吸気弁の閉じ時期とがほぼ同じであることを特徴とする。
The ninth invention is the third or fourth invention, wherein
The second valve mechanism changes the operating angle by changing the opening timing while keeping the closing timing of the second intake valve constant,
The closing timing of the first intake valve and the closing timing of the second intake valve are substantially the same.

また、第10の発明は、第9の発明において、低速軽負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする。   In a tenth aspect based on the ninth aspect, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve in the low speed and light load region, and the phase variable mechanism is in a reference state. It is characterized by comprising the following control means.

また、第11の発明は、第9の発明において、高速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする。   In an eleventh aspect based on the ninth aspect, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve in the high speed and high load region, and the phase variable mechanism is in a reference state. It is characterized by comprising the following control means.

また、第12の発明は、第9の発明において、低速軽負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする。   In a twelfth aspect based on the ninth aspect, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve and the phase variable mechanism is advanced in the low speed and light load region. It is characterized by comprising control means for setting the state.

また、第13の発明は、第9の発明において、低速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする。   In a thirteenth aspect based on the ninth aspect, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve and the phase variable mechanism is advanced in the low speed and high load region. It is characterized by comprising control means for setting the state.

第1の発明においては、第2吸気弁の作用角を第1吸気弁の固定作用角より小さくするほど、スワール比の小さい第2吸気ポートを通って筒内に流入する空気量が減少する一方で、スワール比の大きい第1吸気ポートを通って筒内に流入する空気量は増加する。このため、筒内に形成されるスワールの強度を高めることができる。逆に、第2吸気弁の作用角を第1吸気弁の固定作用角より大きくするほど、スワール比の小さい第2吸気ポートを通って筒内に流入する空気量が増加する一方で、スワール比の大きい第1吸気ポートを通って筒内に流入する空気量は減少する。このため、筒内にスワールが形成されるのを抑制することができ、スワールの強度を抑えることができる。すなわち、第1の発明によれば、第2吸気弁の作用角を変化させることにより、スワール比の大きい第1吸気ポートを通って筒内に流入する空気量と、スワール比の小さい第2吸気ポートを通って筒内に流入する空気量との比率を自由に変化させることができる。このため、筒内に形成されるスワールの強度を高い自由度で変化させることができ、運転状態に応じた最適なスワール強度を実現することができる。よって、運転状態に応じた良好な燃焼を行うことができ、エミッション、燃費、トルク変動等を改善することができる。更に、作用角可変機構を第2吸気弁にだけ設ければよく、第1吸気弁には作用角可変機構を設ける必要がない。このため、第1吸気弁と第2吸気弁との両方に作用角可変機構を設ける場合と比べて、コスト低減、重量軽減が図れる。また、小型化が可能となり、車両への搭載性にも優れる。   In the first invention, as the operating angle of the second intake valve is made smaller than the fixed operating angle of the first intake valve, the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port having a small swirl ratio decreases. Thus, the amount of air flowing into the cylinder through the first intake port having a large swirl ratio increases. For this reason, the intensity | strength of the swirl formed in a cylinder can be raised. Conversely, as the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve, the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port having a small swirl ratio increases, while the swirl ratio The amount of air flowing into the cylinder through the first intake port having a large value decreases. For this reason, it can suppress that a swirl is formed in a pipe | tube, and can suppress the intensity | strength of a swirl. That is, according to the first invention, by changing the operating angle of the second intake valve, the amount of air flowing into the cylinder through the first intake port having a large swirl ratio and the second intake having a small swirl ratio are obtained. The ratio of the amount of air flowing into the cylinder through the port can be freely changed. For this reason, the intensity | strength of the swirl formed in a cylinder can be changed with a high freedom degree, and the optimal swirl intensity according to the driving | running state is realizable. Therefore, good combustion according to the driving state can be performed, and emission, fuel consumption, torque fluctuation, and the like can be improved. Furthermore, it is only necessary to provide the operating angle variable mechanism only in the second intake valve, and it is not necessary to provide the operating angle variable mechanism in the first intake valve. For this reason, compared with the case where an operating angle variable mechanism is provided in both the 1st intake valve and the 2nd intake valve, cost reduction and weight reduction can be aimed at. In addition, it is possible to reduce the size and to be mounted on a vehicle.

第2の発明によれば、所定の運転領域において、第2吸気弁の作用角を第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、第1吸気弁が閉じた後、ピストンの上昇に伴って気筒内の空気の一部を第2吸気弁を通して第2吸気ポートへ逆流させてから第2吸気弁を閉じることができる。このとき、気筒内から第2吸気ポートへ逆流しようとする空気は、吸気行程で筒内に形成されたスワールの旋回方向と逆方向に旋回しながら第2吸気ポートへ流入していくので、筒内のスワールを打ち消すように作用する。このため、スワールを抑制する必要のある運転領域(例えばHCが制約になり易い軽中負荷域など)において、スワールを十分に抑制することができる。   According to the second invention, in a predetermined operating region, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve, and after the first intake valve is closed, the piston is raised. The second intake valve can be closed after a part of the air in the cylinder flows back to the second intake port through the second intake valve. At this time, the air that is going to flow backward from the cylinder to the second intake port flows into the second intake port while turning in the direction opposite to the swirling direction of the swirl formed in the cylinder in the intake stroke. Acts to counter the swirl inside. For this reason, it is possible to sufficiently suppress the swirl in an operation region where it is necessary to suppress the swirl (for example, a light / medium load region where HC is likely to be restricted).

第3の発明によれば、第2吸気弁の作用角可変に加えて、第1吸気弁および第2吸気弁の開弁位相を可変とすることにより、多様な吸気弁開弁特性を実現できるので、運転状態に応じた適切な燃焼状態を実現できる。   According to the third aspect of the invention, various intake valve opening characteristics can be realized by making the valve opening phases of the first intake valve and the second intake valve variable in addition to changing the operating angle of the second intake valve. Therefore, an appropriate combustion state according to the operation state can be realized.

第4の発明によれば、第1吸気弁および第2吸気弁は、共通の吸気カム軸により駆動され、上記位相可変機構は、その吸気カム軸の位相を変化させることにより、両吸気弁の開弁位相を変化させることができる。このような第4の発明によれば、第1動弁機構、第2動弁機構、および位相可変機構を簡単に構成することができ、更なる小型化、軽量化、コスト低減が図れる。   According to the fourth aspect of the invention, the first intake valve and the second intake valve are driven by a common intake camshaft, and the phase variable mechanism changes the phase of the intake camshaft, thereby The valve opening phase can be changed. According to such 4th invention, a 1st valve mechanism, a 2nd valve mechanism, and a phase variable mechanism can be comprised simply, and further size reduction, weight reduction, and cost reduction can be achieved.

第5の発明によれば、ディーゼル機関の運転状態に応じたより適切な燃焼が得られるように、両吸気弁の動作を制御することができる。   According to the fifth aspect of the invention, the operation of both intake valves can be controlled so that more appropriate combustion according to the operating state of the diesel engine can be obtained.

第6の発明によれば、中速中負荷領域において、第2吸気弁の閉じ時期を標準よりも遅らせることができるので、実圧縮比を低くすることができる。その結果、圧縮端温度が低くなるので、燃焼温度を低くすることができる。よって、NOx排出量を低減することができる。なお、第2吸気弁の遅閉じにより、筒内空気量が多少減少するが、中負荷なので、スモークの心配はない。   According to the sixth aspect of the present invention, the second intake valve closing timing can be delayed from the standard in the medium-speed intermediate load region, so that the actual compression ratio can be lowered. As a result, the compression end temperature is lowered, so that the combustion temperature can be lowered. Therefore, the NOx emission amount can be reduced. Note that the in-cylinder air amount slightly decreases due to the slow closing of the second intake valve, but there is no risk of smoke because of the medium load.

第7の発明によれば、高速高負荷領域において、第1吸気弁および第2吸気弁の開き時期を標準より早くするとともに、第2吸気弁の閉じ時期を標準より遅くすることができる。これにより、排気弁と両吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップが大きく生じるので、高速域においては、掃気効果により既燃ガスの排出および新気の導入が促進され、吸排気効率が高めることができる。また、第2吸気弁の閉じ時期が比較的遅いので、高速域での吸気慣性効果を最大限に生かすことができ、充填効率を向上できる。このようなことから、第7の発明によれば、高速高負荷域における出力性能を向上することができる。   According to the seventh aspect, in the high speed and high load region, the opening timing of the first intake valve and the second intake valve can be made earlier than the standard, and the closing timing of the second intake valve can be made later than the standard. This causes a large positive valve overlap in which both the exhaust valve and both intake valves are open. Therefore, at high speeds, the scavenging effect promotes the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake. The exhaust efficiency can be increased. Further, since the closing timing of the second intake valve is relatively late, the intake inertia effect in the high speed range can be utilized to the maximum, and the charging efficiency can be improved. Thus, according to the seventh aspect of the invention, the output performance in the high speed and high load range can be improved.

第8の発明によれば、軽中負荷領域において、排気弁と両吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップを大きくすることができる。これにより、内部EGR量が多くなるので、筒内温度を高めることができる。筒内温度が高まると、不完全燃焼が少なくなり、HC排出量を低減することができる。また、第2吸気弁の作用角が第1吸気弁の固定作用角より大きいため、スワールの強度を弱くすることができる。更に、第2吸気弁の閉じ時期が遅いので、筒内から第2吸気ポートへ逆流する流れが生じ、吸気行程で筒内に形成されたスワールを打ち消すことができる。その結果、スワールを十分に抑制することができる。このため、スワールによる燃料の過拡散を確実に防止することができる。よって、筒内温度アップによる効果と相まって、HC排出量を十分に低減することができる。   According to the eighth aspect of the invention, the positive valve overlap in which the exhaust valve and both intake valves are both open can be increased in the light and medium load region. Thereby, since the amount of internal EGR increases, the in-cylinder temperature can be increased. When the in-cylinder temperature increases, incomplete combustion is reduced, and the amount of HC emission can be reduced. Further, since the operating angle of the second intake valve is larger than the fixed operating angle of the first intake valve, the strength of the swirl can be reduced. Furthermore, since the closing timing of the second intake valve is late, a flow that flows backward from the cylinder to the second intake port is generated, and the swirl formed in the cylinder in the intake stroke can be canceled out. As a result, swirl can be sufficiently suppressed. For this reason, fuel overdiffusion due to swirl can be reliably prevented. Therefore, coupled with the effect of increasing the in-cylinder temperature, the HC emission amount can be sufficiently reduced.

第9の発明によれば、ディーゼル機関の運転状態に応じたより適切な燃焼が得られるように、両吸気弁の動作を制御することができる。   According to the ninth aspect of the invention, the operation of both intake valves can be controlled so that more appropriate combustion according to the operating state of the diesel engine can be obtained.

第10の発明によれば、低速軽負荷領域において、第2吸気弁の開き時期を標準より早くすることができる。このため、排気弁と第2吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップを大きくすることができる。低速軽負荷領域においては、この正のバルブオーバーラップにより、内部EGR量が多くなるので、筒内温度を高めることができる。また、第2吸気弁の作用角が第1吸気弁の固定作用角より大きいため、スワールの強度を抑えることができる。すなわち、第10の発明によれば、低速軽負荷領域において、筒内温度をアップするとともに、スワールを十分に抑制することができる。このため、それらの相乗効果により、HC排出量を十分に低減することができる。   According to the tenth aspect, the opening timing of the second intake valve can be made earlier than the standard in the low speed and light load region. For this reason, the positive valve overlap in which the exhaust valve and the second intake valve are both opened can be increased. In the low speed and light load region, the amount of internal EGR increases due to this positive valve overlap, so that the in-cylinder temperature can be increased. Further, since the operating angle of the second intake valve is larger than the fixed operating angle of the first intake valve, the strength of the swirl can be suppressed. That is, according to the tenth aspect, in the low speed light load region, the in-cylinder temperature can be increased and swirl can be sufficiently suppressed. For this reason, the amount of HC emission can be sufficiently reduced by their synergistic effect.

第11の発明によれば、高速高負荷領域において、第2吸気弁の開き時期を標準より早くすることができる。このため、排気弁と第2吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップを大きくすることができる。高速域において、正のバルブオーバーラップを設けると、掃気効果により、既燃ガスの排出および新気の導入を促進することができ、吸排気効率を高めることができる。よって、第11の発明によれば、高速高負荷領域での出力性能を向上することができる。   According to the eleventh aspect, the opening timing of the second intake valve can be made earlier than the standard in the high speed and high load region. For this reason, the positive valve overlap in which the exhaust valve and the second intake valve are both opened can be increased. If a positive valve overlap is provided in the high speed region, the scavenging effect can promote the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake and exhaust efficiency can be increased. Therefore, according to the eleventh aspect, the output performance in the high speed and high load region can be improved.

第12の発明によれば、低速軽負荷領域において、排気弁と第2吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップを大きくすることができる。このため、内部EGR量が更に多くなるので、筒内温度を十分に高めることができる。また、第12の発明によれば、第1吸気弁および第2吸気弁の閉じ時期を早めて、吸気下死点に近づけることができる。吸気慣性効果の少ない低速域においては、吸気下死点付近で両吸気弁を閉じることにより、実圧縮比がアップし、筒内温度を高くすることができる。このようなことから、第12の発明によれば、低速軽負荷領域において、筒内温度を極めて有効にアップすることができる。更に、第2吸気弁の作用角が第1吸気弁の固定作用角より大きいため、スワールの強度を抑えることもできる。よって、筒内温度アップと、スワール抑制との相乗効果により、HC排出量を十分に低減することができる。   According to the twelfth aspect, the positive valve overlap in which the exhaust valve and the second intake valve are both open can be increased in the low speed and light load region. For this reason, since the amount of internal EGR is further increased, the in-cylinder temperature can be sufficiently increased. According to the twelfth aspect of the invention, the closing timing of the first intake valve and the second intake valve can be advanced to approach the intake bottom dead center. In the low speed range where the intake inertia effect is small, the actual compression ratio is increased and the in-cylinder temperature can be increased by closing both intake valves near the intake bottom dead center. For this reason, according to the twelfth aspect, the in-cylinder temperature can be increased extremely effectively in the low speed light load region. Furthermore, since the operating angle of the second intake valve is larger than the fixed operating angle of the first intake valve, the strength of the swirl can be suppressed. Therefore, the HC emission amount can be sufficiently reduced due to the synergistic effect of increasing the in-cylinder temperature and suppressing swirl.

第13の発明によれば、低速高負荷領域において、排気弁と第2吸気弁とが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップを大きくすることができる。低速高負荷領域において正のバルブオーバーラップを大きくすると、掃気効果により、既燃ガスの排出および新気の導入を促進することができ、吸排気効率を高めることができる。また、第13の発明によれば、第1吸気弁および第2吸気弁の閉じ時期を早めて、吸気下死点に近づけることができる。その結果、吸気慣性効果の少ない低速域においては最適な吸気弁閉じ時期となり、充填効率が向上する。このように、第13の発明によれば、吸排気効率および充填効率が共に向上するので、その相乗効果により、低速高負荷領域の出力性能を向上することができる。   According to the thirteenth aspect, the positive valve overlap in which the exhaust valve and the second intake valve are both open can be increased in the low speed and high load region. When the positive valve overlap is increased in the low-speed and high-load region, the scavenging effect can promote the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake and exhaust efficiency can be improved. Further, according to the thirteenth aspect, the closing timing of the first intake valve and the second intake valve can be advanced to approach the intake bottom dead center. As a result, in the low speed range where the intake inertia effect is small, the optimal intake valve closing timing is obtained, and the charging efficiency is improved. Thus, according to the thirteenth aspect, both the intake / exhaust efficiency and the charging efficiency are improved. Therefore, the synergistic effect can improve the output performance in the low speed and high load region.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、4サイクルのディーゼル機関10を備えている。ディーゼル機関10は、複数気筒を有しており、図1には、そのうちの1気筒の断面が示されている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a four-cycle diesel engine 10. The diesel engine 10 has a plurality of cylinders, and FIG. 1 shows a cross section of one of the cylinders.

ディーゼル機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12と、吸気弁14と、排気弁16と、ピストン18とが設置されている。   Each cylinder of the diesel engine 10 is provided with an injector 12 that directly injects fuel into the cylinder, an intake valve 14, an exhaust valve 16, and a piston 18.

ディーゼル機関10は、1気筒当たり二つの吸気弁14を備えている。この二つの吸気弁14を区別するため、以下、一方を第1吸気弁14aと呼び、他方を第2吸気弁14bと呼ぶ。   The diesel engine 10 includes two intake valves 14 per cylinder. In order to distinguish the two intake valves 14, hereinafter, one is called a first intake valve 14a and the other is called a second intake valve 14b.

ディーゼル機関10には、第1吸気弁14aを駆動する第1動弁機構20と、第2吸気弁14bを駆動する第2動弁機構22と、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの開弁位相を可変とする位相可変機構24とを有している。これらの機構については、後に説明する。また、排気弁16は、その開弁特性を可変とする可変動弁機構で駆動されるものでも、開弁特性が固定の通常の動弁機構で駆動されるものでも、どちらでもよい。   The diesel engine 10 includes a first valve mechanism 20 that drives the first intake valve 14a, a second valve mechanism 22 that drives the second intake valve 14b, a first intake valve 14a, and a second intake valve 14b. And a phase variable mechanism 24 that makes the valve opening phase variable. These mechanisms will be described later. Further, the exhaust valve 16 may be either driven by a variable valve mechanism that varies its valve opening characteristic or may be driven by a normal valve mechanism having a fixed valve opening characteristic.

本実施形態のシステムは、更に、ディーゼル機関10のクランク軸26の回転角度を検出するクランク角度センサ28と、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ30と、ECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ECU50は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関10の運転状態を制御する。   The system of the present embodiment further includes a crank angle sensor 28 that detects the rotation angle of the crankshaft 26 of the diesel engine 10, an accelerator opening sensor 30 that detects the accelerator opening, and an ECU (Electronic Control Unit) 50. I have. The ECU 50 is connected to the various sensors and actuators described above. The ECU 50 controls the operating state of the diesel engine 10 by operating each actuator according to a predetermined program based on the output of each sensor.

図2は、図1に示すシステムにおけるディーゼル機関10の吸気ポートを説明するための模式的な平面図である。図2に示すように、ディーゼル機関10には、1気筒当たり、第1吸気ポート32aおよび第2吸気ポート32bの二つの吸気ポートを備えている。第1吸気ポート32aは、第1吸気弁14aにより開閉され、第2吸気ポート32bは、第2吸気弁14bにより開閉される。   FIG. 2 is a schematic plan view for explaining an intake port of the diesel engine 10 in the system shown in FIG. As shown in FIG. 2, the diesel engine 10 includes two intake ports, a first intake port 32a and a second intake port 32b, per cylinder. The first intake port 32a is opened and closed by the first intake valve 14a, and the second intake port 32b is opened and closed by the second intake valve 14b.

このようなディーゼル機関10は、第1吸気ポート32a単独でのスワール比が、第2吸気ポート32b単独でのスワール比より大きくなるように構成されている。すなわち、第1吸気ポート32aのみから筒内に空気を流入させた場合のスワール比が、第2吸気ポート32bのみから筒内に空気を流入させた場合のスワール比より大きくなるようにされている。   Such a diesel engine 10 is configured such that the swirl ratio of the first intake port 32a alone is larger than the swirl ratio of the second intake port 32b alone. That is, the swirl ratio when air flows into the cylinder only from the first intake port 32a is made larger than the swirl ratio when air flows into the cylinder only from the second intake port 32b. .

図3は、第2動弁機構22を示す側面図である。第2動弁機構22は、第2吸気弁14bの作用角およびリフト量(以下単に「作用角」という)を連続的に変化させることのできる作用角可変機構である。ディーゼル機関10には、クランク軸26によりベルトを介して回転駆動される吸気カム軸34が設けられている。第2動弁機構22は、この吸気カム軸34に形成されたカム36と、第2吸気弁14bとの間に設けられている。なお、吸気カム軸34は、図3中で時計回りに回転する。   FIG. 3 is a side view showing the second valve mechanism 22. The second valve mechanism 22 is a variable operating angle mechanism capable of continuously changing the operating angle and lift amount (hereinafter simply referred to as “operating angle”) of the second intake valve 14b. The diesel engine 10 is provided with an intake camshaft 34 that is rotationally driven by a crankshaft 26 via a belt. The second valve mechanism 22 is provided between the cam 36 formed on the intake cam shaft 34 and the second intake valve 14b. The intake camshaft 34 rotates clockwise in FIG.

一方、第1動弁機構20は、同じ吸気カム軸34と、第1吸気弁14aとの間に設けられており、第1吸気弁14aを固定の作用角で駆動する機構である。つまり、第1動弁機構20は、吸気カム軸34に設けられたカムのプロフィールに応じた固定作用角で第1吸気弁14aを駆動する、通常の動弁機構である。よって、第1動弁機構20については、その詳細な図示を省略する。   On the other hand, the first valve mechanism 20 is provided between the same intake camshaft 34 and the first intake valve 14a, and is a mechanism for driving the first intake valve 14a at a fixed operating angle. That is, the first valve mechanism 20 is a normal valve mechanism that drives the first intake valve 14a at a fixed operating angle corresponding to the profile of the cam provided on the intake cam shaft 34. Therefore, the detailed illustration of the first valve mechanism 20 is omitted.

以下、図3を参照して、第2動弁機構22について詳細に説明する。第2動弁機構22は、吸気カム軸34と平行に配置された制御軸38と、この制御軸38を所定角度範囲内で回転させることのできる制御軸駆動機構(図示せず)とを有している。この制御軸駆動機構の構成は、特に限定されないが、例えば、制御軸38の一端側に固定されたウォームホイールと、このウォームホイールに噛み合うウォームギヤと、このウォームギヤを回転駆動するサーボモータとで構成することができる。この場合、そのサーボモータの回転方向および回転量を制御することにより、制御軸38の回転位置(回転角度)を制御することができる。   Hereinafter, the second valve mechanism 22 will be described in detail with reference to FIG. The second valve mechanism 22 includes a control shaft 38 disposed in parallel with the intake cam shaft 34 and a control shaft drive mechanism (not shown) that can rotate the control shaft 38 within a predetermined angle range. is doing. The configuration of the control shaft drive mechanism is not particularly limited. For example, the control shaft drive mechanism includes a worm wheel fixed to one end of the control shaft 38, a worm gear meshing with the worm wheel, and a servo motor that rotationally drives the worm gear. be able to. In this case, the rotation position (rotation angle) of the control shaft 38 can be controlled by controlling the rotation direction and rotation amount of the servo motor.

更に、第2動弁機構22は、揺動アーム40を有している。揺動アーム40は、制御軸38を中心として揺動可能に設置されている。揺動アーム40には、カム36に対向する側に、スライダー面42が形成されている。   Further, the second valve mechanism 22 has a swing arm 40. The swing arm 40 is installed so as to be swingable about the control shaft 38. On the swing arm 40, a slider surface 42 is formed on the side facing the cam 36.

揺動アーム40とカム36との間には、スライダーローラ44が配置されている。スライダーローラ44は、同軸上に配置された大ローラおよび小ローラで構成されており、そのうちの大ローラがカム36の周面と接触し、小ローラがスライダー面42と接触している。   A slider roller 44 is disposed between the swing arm 40 and the cam 36. The slider roller 44 includes a large roller and a small roller arranged on the same axis, and the large roller is in contact with the peripheral surface of the cam 36 and the small roller is in contact with the slider surface 42.

スライダーローラ44は、支持アーム46の先端部に、自由に回転可能に設置されている。支持アーム46は、制御軸38の外周に沿う円弧状をなしている。制御軸38には、図3中で左方向に突出する制御アーム48が固定されている。つまり、制御アーム48は、制御軸38と一体となって回転する。この制御アーム48の先端部と、支持アーム46の基端部とが、ピン52により、回動可能に連結されている。   The slider roller 44 is installed at the tip of the support arm 46 so as to be freely rotatable. The support arm 46 has an arc shape along the outer periphery of the control shaft 38. A control arm 48 that protrudes leftward in FIG. 3 is fixed to the control shaft 38. That is, the control arm 48 rotates integrally with the control shaft 38. A distal end portion of the control arm 48 and a proximal end portion of the support arm 46 are rotatably connected by a pin 52.

このような構成により、制御軸38を回転させることで、スライダーローラ44を移動させることができる。すなわち、図3に示す状態から制御軸38を反時計回りに回転させると、スライダーローラ44は、支持アーム46に押されて、揺動アーム40の先端方向へ移動する。その状態から制御軸38を時計回りに回転させると、スライダーローラ44は、制御軸38に近づく。図3は、スライダーローラ44を制御軸38に最も近づけた状態を示している。   With such a configuration, the slider roller 44 can be moved by rotating the control shaft 38. That is, when the control shaft 38 is rotated counterclockwise from the state shown in FIG. 3, the slider roller 44 is pushed by the support arm 46 and moves toward the distal end of the swing arm 40. When the control shaft 38 is rotated clockwise from that state, the slider roller 44 approaches the control shaft 38. FIG. 3 shows a state where the slider roller 44 is closest to the control shaft 38.

スライダー面42は、揺動アーム40の先端側に行くほど、カム36の中心との距離が徐々に大きくなるような曲面(例えば円弧面)をなしている。   The slider surface 42 has a curved surface (for example, an arc surface) such that the distance from the center of the cam 36 gradually increases toward the distal end side of the swing arm 40.

揺動アーム40の、スライダー面42と反対側には、揺動カム面54が形成されている。揺動カム面54は、揺動アーム40の揺動中心62、つまり制御軸38の中心からの距離が一定となるように形成された非作用面(基礎円部)54aと、この非作用面54aに続いて設けられ、揺動中心62からの距離が次第に大きくなるように形成された作用面54bとで構成されている。   A swing cam surface 54 is formed on the side of the swing arm 40 opposite to the slider surface 42. The rocking cam surface 54 includes a non-working surface (basic circle) 54a formed so that the distance from the rocking center 62 of the rocking arm 40, that is, the center of the control shaft 38 is constant, and the non-working surface. 54a, and a working surface 54b formed so that the distance from the swing center 62 gradually increases.

このような揺動アーム40は、図示しないロストモーションスプリングにより、図3中の反時計回りに付勢されている。この付勢力により、揺動アーム40のスライダー面42はスライダーローラ44に押し当てられており、また、スライダーローラ44はカム36に押し当てられている。   Such a swing arm 40 is urged counterclockwise in FIG. 3 by a lost motion spring (not shown). Due to this urging force, the slider surface 42 of the swing arm 40 is pressed against the slider roller 44, and the slider roller 44 is pressed against the cam 36.

第2動弁機構22は、第2吸気弁14bの弁軸端を押圧するロッカーアーム56を更に備えている。ロッカーアーム56には、揺動カム面54に接触するロッカーローラ58が設置されている。ロッカーローラ58は、ロッカーアーム56の中間部に回転自在に取り付けられている。ロッカーアーム56の一端は、第2吸気弁14bの弁軸端に当接されており、ロッカーアーム56の他端は、油圧式ラッシュアジャスタ60に支持されている。第2吸気弁14bは、図示しないバルブスプリングによって、閉方向、すなわち、ロッカーアーム56を押し上げる方向に付勢されている。ロッカーローラ58は、この付勢力と油圧式ラッシュアジャスタ60とによって、揺動アーム40の揺動カム面54に押し当てられている。   The second valve mechanism 22 further includes a rocker arm 56 that presses the valve shaft end of the second intake valve 14b. The rocker arm 56 is provided with a rocker roller 58 that contacts the rocking cam surface 54. The rocker roller 58 is rotatably attached to an intermediate portion of the rocker arm 56. One end of the rocker arm 56 is in contact with the valve shaft end of the second intake valve 14 b, and the other end of the rocker arm 56 is supported by the hydraulic lash adjuster 60. The second intake valve 14b is urged in a closing direction, that is, a direction in which the rocker arm 56 is pushed up by a valve spring (not shown). The rocker roller 58 is pressed against the swing cam surface 54 of the swing arm 40 by this urging force and the hydraulic lash adjuster 60.

このような第2動弁機構22では、カム36が回転すると、カム36のカムリフトがスライダーローラ44を介して揺動アーム40に伝達することにより、揺動アーム40が揺動する。揺動アーム40が揺動すると、揺動カム面54とロッカーローラ58との接触点は、非作用面54aと作用面54bとの間を行き来する。ロッカーローラ58が非作用面54aに接触しているときには、第2吸気弁14は、リフトせず、閉じている。ロッカーローラ58が作用面54bに接触しているときには、第2吸気弁14は、リフトし、開いている。   In such a second valve mechanism 22, when the cam 36 rotates, the cam lift of the cam 36 is transmitted to the swing arm 40 via the slider roller 44, so that the swing arm 40 swings. When the swing arm 40 swings, the contact point between the swing cam surface 54 and the rocker roller 58 moves back and forth between the non-working surface 54a and the working surface 54b. When the rocker roller 58 is in contact with the non-operation surface 54a, the second intake valve 14 is closed without being lifted. When the rocker roller 58 is in contact with the working surface 54b, the second intake valve 14 is lifted and opened.

第2吸気弁14bの作用角を変化させる場合には、制御軸38を回転させてスライダーローラ44を移動させる。図3に示す状態、つまり、スライダーローラ44が揺動中心62に最も近い位置にある状態では、揺動アーム40の振れ幅が最大となるため、第2吸気弁14bの作用角は、最大となる。   When changing the operating angle of the second intake valve 14b, the control shaft 38 is rotated and the slider roller 44 is moved. In the state shown in FIG. 3, that is, the state in which the slider roller 44 is closest to the swing center 62, the swing width of the swing arm 40 is maximized, so that the operating angle of the second intake valve 14 b is maximum. Become.

これに対し、制御軸38を図3中の反時計回りに回転させてスライダーローラ44を揺動アーム40の先端側に移動させるほど、揺動アーム40の振れ幅は小さくなる。このことは、第2吸気弁14bの作用角を小さくさせる理由の一つとなる。   In contrast, as the control shaft 38 is rotated counterclockwise in FIG. 3 and the slider roller 44 is moved to the distal end side of the swing arm 40, the swing width of the swing arm 40 becomes smaller. This is one of the reasons for reducing the operating angle of the second intake valve 14b.

また、前述したように、カム36の中心とスライダー面42との距離は、揺動中心62から遠ざかるほど小さくなる。このため、スライダーローラ44を揺動中心62から遠ざけると、揺動アーム40の揺動開始位置は、図3中の時計回り側に移動する。よって、カム36のカム山がスライダーローラ44に接触し始めて揺動アーム40が揺動し始めてから、ロッカーローラ58と揺動カム面54との接触点が非作用面54bに移行するまで、つまり第2吸気弁14bがリフトし始めるまでに要する揺動アーム40の回転量は、スライダーローラ44が揺動中心62から遠ざかるほど、大きくなる。このことも、第2吸気弁14bの作用角を小さくさせる理由の一つとなる。   As described above, the distance between the center of the cam 36 and the slider surface 42 decreases as the distance from the swing center 62 increases. Therefore, when the slider roller 44 is moved away from the swing center 62, the swing start position of the swing arm 40 moves in the clockwise direction in FIG. Therefore, after the cam crest of the cam 36 starts to contact the slider roller 44 and the swing arm 40 starts swinging, the contact point between the rocker roller 58 and the swing cam surface 54 shifts to the non-operation surface 54b, that is, The amount of rotation of the swing arm 40 required until the second intake valve 14b starts to lift increases as the slider roller 44 moves away from the swing center 62. This is also one of the reasons for reducing the operating angle of the second intake valve 14b.

このようにして、第2動弁機構22では、上記二つの理由により、図3の状態から制御軸38を反時計回りに回転させることによってスライダーローラ44を揺動アーム40の先端側に移動させるほど、第2吸気弁14bの作用角が小さくなる。   In this way, in the second valve mechanism 22, the slider roller 44 is moved to the distal end side of the swing arm 40 by rotating the control shaft 38 counterclockwise from the state of FIG. 3 for the above two reasons. As the operating angle of the second intake valve 14b decreases.

ところで、カム36は図3中で時計回りに回転しているので、スライダーローラ44を揺動アーム40の先端側に移動させるほど、カム36のカム山がスライダーローラ44に接触し始めるタイミングは早くなる。つまり、第2吸気弁14bの作用角を小さくするほど、揺動アーム40が揺動し始めるタイミングが早くなる。その一方で、前述したように、第2吸気弁14bの作用角を小さくするほど、揺動アーム40が揺動し始めてから第2吸気弁14bがリフトし始めるまでに要する揺動アーム40の回転量は大きくなる。よって、本実施形態の第2動弁機構22では、第2吸気弁14bの作用角を小さくした場合、揺動アーム40が揺動し始めるタイミングが早くなるものの、揺動アーム40が揺動し始めてから第2吸気弁14bがリフトし始めるまでに要する時間は長くなるので、それらが相殺され、第2吸気弁14bの開き時期は変化しないようになっている。すなわち、本実施形態の第2動弁機構22は、第2吸気弁14bの作用角を変化させた場合に、その開き時期は変化せず、閉じ時期だけが変化するようになっている。   Incidentally, since the cam 36 rotates clockwise in FIG. 3, the timing at which the cam crest of the cam 36 starts to contact the slider roller 44 becomes earlier as the slider roller 44 is moved to the tip side of the swing arm 40. Become. That is, as the operating angle of the second intake valve 14b is decreased, the timing at which the swing arm 40 starts to swing is earlier. On the other hand, as described above, the smaller the operating angle of the second intake valve 14b, the more the rotation of the swing arm 40 required from when the swing arm 40 starts to swing until the second intake valve 14b starts to lift. The amount gets bigger. Therefore, in the second valve mechanism 22 of the present embodiment, when the operating angle of the second intake valve 14b is decreased, the swing arm 40 starts swinging, but the swing arm 40 swings. Since the time required from the start until the second intake valve 14b starts to be lifted becomes longer, they are offset and the opening timing of the second intake valve 14b is not changed. In other words, when the operating angle of the second intake valve 14b is changed, the second valve mechanism 22 of the present embodiment does not change its opening timing but only the closing timing.

図4は、本実施形態における第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bのリフトカーブを模式的に示す図である。図4に示すように、本実施形態では、第1吸気弁14aの開き時期と、第2吸気弁14bの開き時期とがほぼ同じになるように構成されている。また、第1吸気弁14aの固定作用角は、標準的な大きさとされている。そして、第2吸気弁14bの作用角は、上述した第2動弁機構22により、第1吸気弁14aの固定作用角より小さい最小作用角と、第1吸気弁14aの固定作用角より大きい最大作用角との間で、連続的に変化させることができる。このとき、第2吸気弁14bの開き時期は変化しないので、第1吸気弁14aの開き時期と、第2吸気弁14bの開き時期とは、常にほぼ同じである。   FIG. 4 is a diagram schematically showing lift curves of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b in the present embodiment. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the opening timing of the first intake valve 14a and the opening timing of the second intake valve 14b are configured to be substantially the same. The fixed operating angle of the first intake valve 14a is a standard size. The operating angle of the second intake valve 14b is set to a minimum operating angle smaller than the fixed operating angle of the first intake valve 14a and a maximum operating angle larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a by the second valve mechanism 22 described above. It can be continuously changed between the working angles. At this time, since the opening timing of the second intake valve 14b does not change, the opening timing of the first intake valve 14a and the opening timing of the second intake valve 14b are always substantially the same.

第2吸気弁14bの作用角を第1吸気弁14aの固定作用角より小さくするほど、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量が減少する一方で、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量は増加する。このため、筒内のスワールを強くすることができる。   As the operating angle of the second intake valve 14b is smaller than the fixed operating angle of the first intake valve 14a, the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port 32b having a small swirl ratio decreases, while the swirl ratio The amount of air flowing into the cylinder through the large first intake port 32a increases. For this reason, the swirl in a cylinder can be strengthened.

これに対し、第2吸気弁14bの作用角を第1吸気弁14aの固定作用角より大きくするほど、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量が増加する一方で、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量は減少する。このため、筒内のスワールを弱くすることができる。   In contrast, as the operating angle of the second intake valve 14b is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a, the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port 32b having a small swirl ratio increases. Thus, the amount of air flowing into the cylinder through the first intake port 32a having a large swirl ratio decreases. For this reason, the swirl in a cylinder can be weakened.

このようにして、本実施形態のディーゼル機関10では、第2吸気弁14bの作用角を変化させることにより、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量と、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量との比率を自由に変化させることができる。このため、筒内に形成されるスワールの強度を高い自由度で変化させることができ、運転状態に応じた最適なスワール強度を実現することができる。よって、運転状態に応じた良好な燃焼を行うことができ、エミッション、燃費、トルク変動等を改善することができる。   In this way, in the diesel engine 10 of the present embodiment, by changing the operating angle of the second intake valve 14b, the amount of air flowing into the cylinder through the first intake port 32a having a large swirl ratio, and the swirl The ratio of the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port 32b having a small ratio can be freely changed. For this reason, the intensity | strength of the swirl formed in a cylinder can be changed with a high freedom degree, and the optimal swirl intensity according to the driving | running state is realizable. Therefore, good combustion according to the driving state can be performed, and emission, fuel consumption, torque fluctuation, and the like can be improved.

また、本実施形態のディーゼル機関10では、第2動弁機構22のような作用角可変機構を第2吸気弁14bにだけ設ければよい。つまり、第1吸気弁14aには作用角可変機構を設けることなしに、上記効果を得ることができる。このため、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bとの両方に作用角可変機構を設ける場合と比べて、コスト低減、重量軽減が図れる。また、小型化が可能となり、車両への搭載性にも優れる。   Further, in the diesel engine 10 of the present embodiment, a working angle variable mechanism such as the second valve mechanism 22 may be provided only in the second intake valve 14b. That is, the above-described effect can be obtained without providing a variable operating angle mechanism in the first intake valve 14a. For this reason, compared with the case where a working angle variable mechanism is provided in both the 1st intake valve 14a and the 2nd intake valve 14b, cost reduction and weight reduction can be aimed at. In addition, it is possible to reduce the size and to be mounted on a vehicle.

次に、位相可変機構24について説明する。位相可変機構24は吸気カム軸34の端部に設けられたプーリ(図示せず)と吸気カム軸34との間に設けられており、このプーリに対して吸気カム軸34を回転させることにより、プーリに対する吸気カム軸34の相対位相を変化させることのできるバルブタイミング可変機構である。このような機構は公知であるので、その詳細についての図示および説明は省略する。   Next, the phase variable mechanism 24 will be described. The phase variable mechanism 24 is provided between a pulley (not shown) provided at an end of the intake camshaft 34 and the intake camshaft 34, and the intake camshaft 34 is rotated with respect to this pulley. This is a variable valve timing mechanism capable of changing the relative phase of the intake camshaft 34 with respect to the pulley. Since such a mechanism is publicly known, detailed illustration and description thereof will be omitted.

位相可変機構24によれば、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの開弁期間の位相を変化(進角あるいは遅角)させることができる。前述したように、吸気カム軸34は、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bとに共通である。よって、位相可変機構24によって吸気カム軸34の相対位相を変化させると、第1吸気弁14aの開弁期間の位相と、第2吸気弁14bの開弁期間の位相とが、一体となって(全体的に)変化する。   According to the phase variable mechanism 24, the phase of the valve opening period of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b can be changed (advanced or retarded). As described above, the intake camshaft 34 is common to the first intake valve 14a and the second intake valve 14b. Therefore, when the relative phase of the intake camshaft 34 is changed by the phase variable mechanism 24, the phase of the valve opening period of the first intake valve 14a and the phase of the valve opening period of the second intake valve 14b are integrated. Change (overall).

本実施形態では、第2動弁機構22による第2吸気弁14bの作用角可変と、位相可変機構24による第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの位相可変とを組み合わせることにより、ディーゼル機関10の運転状態に応じた多様な燃焼制御が可能となる。このため、ディーゼル機関10の運転状態に応じて最適な燃焼状態を実現することができる。以下、その具体例について説明する。   In the present embodiment, the diesel engine is obtained by combining the variable operating angle of the second intake valve 14b by the second valve mechanism 22 and the variable phase of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b by the phase variable mechanism 24. Various combustion controls according to the ten operating states are possible. For this reason, an optimal combustion state can be realized according to the operating state of the diesel engine 10. Specific examples thereof will be described below.

図5は、第2吸気弁14bの作用角を大作用角(第1吸気弁14aの作用角より大きい作用角)とし、位相可変機構24を基準状態とした場合の両吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。一方、図6は、第2吸気弁14bの作用角を同じく大作用角とし、位相可変機構24を進角状態とした場合の両吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。   FIG. 5 shows the lift curves of both intake valves when the operating angle of the second intake valve 14b is a large operating angle (the operating angle larger than the operating angle of the first intake valve 14a) and the phase variable mechanism 24 is in the reference state. It is a figure shown typically. On the other hand, FIG. 6 is a diagram schematically showing lift curves of both intake valves when the operating angle of the second intake valve 14b is set to the same large operating angle and the phase variable mechanism 24 is in the advanced state.

図5に示すように、位相可変機構24が基準状態のとき、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの開き時期は、上死点の近傍(上死点前)となる。   As shown in FIG. 5, when the phase variable mechanism 24 is in the reference state, the opening timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b is in the vicinity of the top dead center (before the top dead center).

本実施形態では、ディーゼル機関10が中速中負荷領域で運転されているとき、図5に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、NOx排出量が低減するという利点がある。その理由は次の通りである。   In the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the middle speed / medium load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 5 are obtained. Thereby, there is an advantage that the amount of NOx emission is reduced. The reason is as follows.

実質的な圧縮行程は、吸気弁が閉じて筒内が密閉された時点から開始される。図5に示すような吸気弁開弁特性とすると、第2吸気弁14bの閉じ時期が標準的な時期よりも遅れた状態になるので、実質的な圧縮比(以下「実圧縮比」という)が小さくなる。このため、圧縮端温度が低くなるので、着火遅れが拡大し、燃焼期間が膨張行程側に移行する。その結果、燃焼温度が低くなるので、NOx排出量を低減することができる。なお、この場合、第2吸気弁14bの遅閉じにより、一旦筒内に吸入された空気の一部が第2吸気ポート32bに戻るので、筒内空気量が多少減ることになるが、中負荷であり、燃料噴射量がそれほど多くないので、スモークの発生は十分に抑制することができる。   The substantial compression stroke starts when the intake valve is closed and the cylinder is sealed. If the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 5 is used, the closing timing of the second intake valve 14b is delayed from the standard timing, so that the substantial compression ratio (hereinafter referred to as “actual compression ratio”). Becomes smaller. For this reason, since the compression end temperature is lowered, the ignition delay is expanded, and the combustion period shifts to the expansion stroke side. As a result, the combustion temperature is lowered, so that the amount of NOx emissions can be reduced. In this case, since the part of the air once sucked into the cylinder returns to the second intake port 32b due to the slow closing of the second intake valve 14b, the in-cylinder air amount is somewhat reduced. Since the fuel injection amount is not so large, the generation of smoke can be sufficiently suppressed.

また、本実施形態では、ディーゼル機関10が高速高負荷領域で運転されているとき、図6に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、高速高負荷領域での出力性能が向上するという利点がある。その理由は次の通りである。   Further, in the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the high speed and high load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 6 are obtained. Thereby, there is an advantage that the output performance in the high speed and high load region is improved. The reason is as follows.

図6に示すような吸気弁開弁特性とすると、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの開き時期が標準的な時期(上死点付近)より早くなる。これにより、排気弁16と、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bとが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップが大きく生ずる。高速域において、正のバルブオーバーラップを設けると、掃気効果により、既燃ガスの排出および新気の導入を促進することができ、吸排気効率を高めることができる。また、図6に示すような吸気弁開弁特性では、第2吸気弁14bが大作用角であるので、第2吸気弁14bの閉じ時期は標準的な時期(下死点付近)より遅くなる。このため、高速域においては、吸気慣性効果を十分に生かすことができ、充填効率を向上することができる。このようにして、高速高負荷域において、吸排気効率および充填効率を高めることができるので、出力性能を向上することができる。   If the intake valve opening characteristic is as shown in FIG. 6, the opening timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b is earlier than the standard timing (around the top dead center). As a result, a large positive valve overlap occurs in which the exhaust valve 16 and the first intake valve 14a and the second intake valve 14b are both open. If a positive valve overlap is provided in the high speed region, the scavenging effect can promote the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake and exhaust efficiency can be increased. Further, in the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 6, since the second intake valve 14b has a large operating angle, the closing timing of the second intake valve 14b is later than the standard timing (near bottom dead center). . For this reason, in the high speed range, the intake inertia effect can be fully utilized, and the charging efficiency can be improved. In this way, the intake / exhaust efficiency and the charging efficiency can be increased in the high-speed and high-load region, so that the output performance can be improved.

また、本実施形態では、ディーゼル機関10の負荷が軽中負荷領域であるとき、図6に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、HC排出量が低減するという利点がある。その理由は次の通りである。   Further, in the present embodiment, when the load of the diesel engine 10 is in a light / medium load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 6 is obtained. This has the advantage that the amount of HC emission is reduced. The reason is as follows.

図6に示すような吸気弁開弁特性とすると、上述したように、正のバルブオーバーラップが大きく生ずる。軽中負荷領域においては、この正のバルブオーバーラップにより、内部EGR量が多くなるので、筒内温度を高めることができる。筒内温度が高まると、不完全燃焼が少なくなり、HC排出量が低減する。   When the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 6 is used, as described above, a large positive valve overlap occurs. In the light and medium load region, the amount of internal EGR increases due to this positive valve overlap, so that the in-cylinder temperature can be increased. When the in-cylinder temperature rises, incomplete combustion is reduced and HC emissions are reduced.

ところで、軽中負荷領域においては、スワールが強いと、燃料がスワールによって過拡散するので、混合気が希薄になり過ぎて、不完全燃焼が生じ易くなり、HC排出量が増え易くなる。これに対し、図6に示すような吸気弁開弁特性とすると、第2吸気弁14bの作用角が第1吸気弁14aの固定作用角より大きいため、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量の比率が大きく、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量の比率が小さい。よって、スワールの強度を抑えることができる。図6に示すような吸気弁開弁特性とした場合には、更に、次のような理由からも、スワールが抑制される。   By the way, in the light and medium load region, if the swirl is strong, the fuel is excessively diffused by the swirl, so that the air-fuel mixture becomes too lean and incomplete combustion is likely to occur, and the HC emission amount is likely to increase. On the other hand, when the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 6 is used, since the operating angle of the second intake valve 14b is larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a, the second intake port 32b having a small swirl ratio is provided. The ratio of the amount of air flowing through and into the cylinder is large, and the ratio of the amount of air flowing into the cylinder through the first intake port 32a having a large swirl ratio is small. Therefore, the strength of the swirl can be suppressed. In the case of the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 6, the swirl is further suppressed for the following reason.

図6に示すような吸気弁開弁特性では、第2吸気弁14bの閉じ時期が遅くなるので、下死点を過ぎてピストン18が上昇し始めた後も第2吸気弁14bが開いている期間がある。このため、軽中負荷領域においては、第1吸気弁14aが閉じてから第2吸気弁14bが閉じるまでの間に、筒内の空気が第2吸気ポート32bへ逆流するという現象が生ずる。このとき、筒内から第2吸気ポート32bへ逆流しようとする空気は、吸気行程で筒内に形成されたスワールの旋回方向と逆方向に旋回しながら第2吸気ポート32bへ流入していく。このため、吸気行程で筒内に形成されたスワールが打ち消されるので、スワールを十分に抑制することができる。   In the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 6, the closing timing of the second intake valve 14b is delayed, so that the second intake valve 14b is opened even after the piston 18 starts to rise after passing through the bottom dead center. There is a period. For this reason, in the light and medium load region, a phenomenon occurs in which the air in the cylinder flows backward to the second intake port 32b from when the first intake valve 14a is closed to when the second intake valve 14b is closed. At this time, the air that is going to flow backward from the cylinder to the second intake port 32b flows into the second intake port 32b while turning in the direction opposite to the turning direction of the swirl formed in the cylinder in the intake stroke. For this reason, since the swirl formed in the cylinder in the intake stroke is canceled, the swirl can be sufficiently suppressed.

以上述べたように、軽中負荷領域において図6に示すような吸気弁開弁特性とすると、内部EGRが増加して筒内温度がアップするとともに、スワールを十分に抑制することができるので、これらの相乗効果により、HC排出量を十分に低減することができる。   As described above, when the intake valve opening characteristic is as shown in FIG. 6 in the light and medium load region, the internal EGR increases and the in-cylinder temperature increases, and the swirl can be sufficiently suppressed. These synergistic effects can sufficiently reduce HC emissions.

実施の形態2.
次に、図7乃至図9を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 to FIG. 9. The difference from the above-described first embodiment will be mainly described, and the same matters will be described. Simplify or omit.

本実施形態において、第2動弁機構22は、第2吸気弁14bの作用角を変化させた場合に、その閉じ時期は変化せず、開き時期だけが変化するように構成されているものとする。なお、このような本実施形態の第2動弁機構22は、実施の形態1で説明した第2動弁機構22の各部品の配置やカム形状などを変更することによって実現することができるので、その詳細な図示および説明は省略する。   In the present embodiment, the second valve mechanism 22 is configured such that when the operating angle of the second intake valve 14b is changed, the closing timing does not change, but only the opening timing changes. To do. Note that the second valve mechanism 22 of this embodiment can be realized by changing the arrangement or cam shape of the parts of the second valve mechanism 22 described in the first embodiment. Detailed illustration and description thereof will be omitted.

図7は、本実施形態における第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bのリフトカーブを模式的に示す図である。図7に示すように、本実施形態では、第1吸気弁14aの閉じ時期と、第2吸気弁14bの閉じ時期とがほぼ同じになるように構成されている。また、第1吸気弁14aの固定作用角は、標準的な大きさとされている。そして、第2吸気弁14bの作用角は、第2動弁機構22により、第1吸気弁14aの固定作用角より小さい最小作用角と、第1吸気弁14aの固定作用角より大きい最大作用角との間で、連続的に変化させることができる。このとき、第2吸気弁14bの閉じ時期は変化しないので、第1吸気弁14aの閉じ時期と、第2吸気弁14bの閉じ時期とは、常にほぼ同じである。   FIG. 7 is a diagram schematically showing lift curves of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b in the present embodiment. As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the closing timing of the first intake valve 14a and the closing timing of the second intake valve 14b are configured to be substantially the same. The fixed operating angle of the first intake valve 14a is a standard size. The operating angle of the second intake valve 14b is set by the second valve mechanism 22 so that the minimum operating angle is smaller than the fixed operating angle of the first intake valve 14a and the maximum operating angle is larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a. And can be changed continuously. At this time, since the closing timing of the second intake valve 14b does not change, the closing timing of the first intake valve 14a and the closing timing of the second intake valve 14b are always substantially the same.

このような本実施形態のディーゼル機関10では、第2吸気弁14bの作用角を変化させることにより、実施の形態1と同様に、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量と、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量との比率を自由に変化させることができる。このため、筒内に形成されるスワールの強度を高い自由度で変化させることができ、運転状態に応じた最適なスワール強度を実現することができる。よって、運転状態に応じた良好な燃焼を行うことができ、エミッション、燃費、トルク変動等を改善することができる。   In the diesel engine 10 according to this embodiment, by changing the operating angle of the second intake valve 14b, it flows into the cylinder through the first intake port 32a having a large swirl ratio, as in the first embodiment. It is possible to freely change the ratio between the amount of air that flows and the amount of air that flows into the cylinder through the second intake port 32b having a small swirl ratio. For this reason, the intensity | strength of the swirl formed in a cylinder can be changed with a high freedom degree, and the optimal swirl intensity according to the driving | running state is realizable. Therefore, good combustion according to the driving state can be performed, and emission, fuel consumption, torque fluctuation, and the like can be improved.

また、本実施形態のディーゼル機関10では、実施の形態1と同様に、第2動弁機構22のような作用角可変機構を第2吸気弁14bにだけ設ければよい。つまり、第1吸気弁14aには作用角可変機構を設けることなしに、上記効果を得ることができる。このため、第1吸気弁14aと第2吸気弁14bとの両方に作用角可変機構を設ける場合と比べて、コスト低減、重量軽減が図れる。また、小型化が可能となり、車両への搭載性にも優れる。   Further, in the diesel engine 10 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, a working angle variable mechanism such as the second valve mechanism 22 may be provided only in the second intake valve 14b. That is, the above-described effect can be obtained without providing a variable operating angle mechanism in the first intake valve 14a. For this reason, compared with the case where a working angle variable mechanism is provided in both the 1st intake valve 14a and the 2nd intake valve 14b, cost reduction and weight reduction can be aimed at. In addition, it is possible to reduce the size and to be mounted on a vehicle.

更に、本実施形態においても、実施の形態1と同様に、第2動弁機構22による第2吸気弁14bの作用角可変と、位相可変機構24による第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの位相可変とを組み合わせることにより、ディーゼル機関10の運転状態に応じた多様な燃焼制御が可能となる。このため、ディーゼル機関10の運転状態に応じて最適な燃焼状態を実現することができる。以下、その具体例について説明する。   Further, in the present embodiment as well, as in the first embodiment, the operating angle of the second intake valve 14b by the second valve mechanism 22 and the first intake valve 14a and the second intake valve 14b by the phase variable mechanism 24 are changed. In combination with the variable phase, various combustion controls according to the operating state of the diesel engine 10 are possible. For this reason, an optimal combustion state can be realized according to the operating state of the diesel engine 10. Specific examples thereof will be described below.

図8は、第2吸気弁14bの作用角を大作用角(第1吸気弁14aの作用角より大きい作用角)とし、位相可変機構24を基準状態とした場合の両吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。一方、図9は、第2吸気弁14bの作用角を同じく大作用角とし、位相可変機構24を進角状態とした場合の両吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。   FIG. 8 shows the lift curves of both intake valves when the operating angle of the second intake valve 14b is a large operating angle (the operating angle larger than the operating angle of the first intake valve 14a) and the phase variable mechanism 24 is in the reference state. It is a figure shown typically. On the other hand, FIG. 9 is a diagram schematically showing lift curves of both intake valves when the operating angle of the second intake valve 14b is set to the same large operating angle and the phase variable mechanism 24 is in the advanced state.

図8に示すように、位相可変機構24が基準状態のとき、第1吸気弁14aの開き時期は、上死点の近傍(上死点前)となる。   As shown in FIG. 8, when the phase variable mechanism 24 is in the reference state, the opening timing of the first intake valve 14a is in the vicinity of the top dead center (before the top dead center).

本実施形態では、ディーゼル機関10が低速軽負荷領域で運転されているとき、図8に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、HC排出量が低減するという利点がある。その理由は次の通りである。   In the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the low speed and light load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 8 are obtained. This has the advantage that the amount of HC emission is reduced. The reason is as follows.

図8に示すような吸気弁開弁特性とすると、第2吸気弁14bの開き時期が標準的な時期(上死点付近)より早くなる。これにより、排気弁16と、第2吸気弁14bとが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップが大きく生ずる。低速軽負荷領域においては、この正のバルブオーバーラップにより、内部EGR量が多くなるので、筒内温度を高めることができる。また、第2吸気弁14bの作用角が第1吸気弁14aの固定作用角より大きいため、スワール比の小さい第2吸気ポート32bを通って筒内に流入する空気量の比率が大きく、スワール比の大きい第1吸気ポート32aを通って筒内に流入する空気量の比率が小さいので、スワールの強度を抑えることができる。以上のように、低速軽負荷領域において図8に示すような吸気弁開弁特性とすると、内部EGRが増加して筒内温度がアップするとともに、スワールを十分に抑制することができる。このため、それらの相乗効果により、HC排出量を十分に低減することができる。   If the intake valve opening characteristic is as shown in FIG. 8, the opening timing of the second intake valve 14b is earlier than the standard timing (near top dead center). As a result, a positive valve overlap in which the exhaust valve 16 and the second intake valve 14b are both opened is generated. In the low speed and light load region, the amount of internal EGR increases due to this positive valve overlap, so that the in-cylinder temperature can be increased. Further, since the operating angle of the second intake valve 14b is larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a, the ratio of the amount of air flowing into the cylinder through the second intake port 32b having a small swirl ratio is large, and the swirl ratio Since the ratio of the amount of air flowing into the cylinder through the large first intake port 32a is small, the strength of the swirl can be suppressed. As described above, when the intake valve opening characteristic is as shown in FIG. 8 in the low speed and light load region, the internal EGR increases and the in-cylinder temperature rises, and the swirl can be sufficiently suppressed. For this reason, the amount of HC emission can be sufficiently reduced by their synergistic effect.

また、本実施形態では、ディーゼル機関10が高速高負荷領域で運転されているとき、図8に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、高速高負荷領域での出力性能が向上するという利点がある。その理由は次の通りである。   Further, in the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the high speed and high load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 8 is obtained. Thereby, there is an advantage that the output performance in the high speed and high load region is improved. The reason is as follows.

図8に示すような吸気弁開弁特性とすると、前述したように、排気弁16と、第2吸気弁14bとが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップが大きく生ずる。高速域において、正のバルブオーバーラップを設けると、掃気効果により、既燃ガスの排出および新気の導入を促進することができ、吸排気効率を高めることができる。その結果、高速高負荷領域での出力性能を向上することができる。   When the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 8 is used, as described above, there is a large positive valve overlap in which the exhaust valve 16 and the second intake valve 14b are both open. If a positive valve overlap is provided in the high speed region, the scavenging effect can promote the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake and exhaust efficiency can be increased. As a result, the output performance in the high speed and high load region can be improved.

また、本実施形態では、ディーゼル機関10が低速軽負荷領域で運転されているとき、図9に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、HC排出量が低減するという利点がある。その理由は次の通りである。   Further, in the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the low speed and light load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 9 are obtained. This has the advantage that the amount of HC emission is reduced. The reason is as follows.

図9に示すような吸気弁開弁特性とすると、排気弁16と、第2吸気弁14bとが共に開いた状態となる正のバルブオーバーラップが、図8の場合よりも更に大きく生ずる。このため、内部EGR量が更に多くなるので、筒内温度を更に高めることができる。更に、次のような理由からも、筒内温度がアップする。   When the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 9 is adopted, a positive valve overlap in which both the exhaust valve 16 and the second intake valve 14b are opened occurs more greatly than in the case of FIG. For this reason, since the amount of internal EGR is further increased, the in-cylinder temperature can be further increased. Further, the in-cylinder temperature is increased for the following reason.

図9に示すような吸気弁開弁特性とすると、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの閉じ時期を早めて、吸気下死点に近づけることができる。吸気慣性効果の少ない低速域においては、吸気下死点付近で両吸気弁を閉じることにより、実圧縮比がアップし、筒内温度を高くすることができる。   With the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 9, the closing timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b can be advanced to approach the intake bottom dead center. In the low speed range where the intake inertia effect is small, the actual compression ratio is increased and the in-cylinder temperature can be increased by closing both intake valves near the intake bottom dead center.

このようなことから、低速軽負荷領域において図9に示すような吸気弁開弁特性とすることにより、筒内温度を極めて有効にアップすることができる。更に、第2吸気弁14bの作用角が第1吸気弁14aの固定作用角より大きいため、スワールの強度を抑えることもできる。よって、筒内温度アップと、スワール抑制との相乗効果により、HC排出量を図8の場合よりも更に低減することができる。   For this reason, the in-cylinder temperature can be increased extremely effectively by adopting the intake valve opening characteristics as shown in FIG. 9 in the low speed and light load region. Furthermore, since the operating angle of the second intake valve 14b is larger than the fixed operating angle of the first intake valve 14a, the strength of the swirl can be suppressed. Therefore, the HC emission amount can be further reduced as compared with the case of FIG.

なお、本実施形態では、低速軽負荷領域を、通常軽負荷領域と、それより負荷の小さい極軽負荷領域との二つに分け、通常軽負荷領域では図8に示すような吸気弁開弁特性とし、極軽負荷領域では図9に示すような吸気弁開弁特性とすることがより好ましい。   In the present embodiment, the low-speed light load region is divided into a normal light load region and an extremely light load region having a smaller load, and the intake valve opening as shown in FIG. 8 is performed in the normal light load region. It is more preferable to set the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 9 in the extremely light load region.

また、本実施形態では、ディーゼル機関10が低速高負荷領域で運転されているとき、図9に示すような吸気弁開弁特性となるように制御することが好ましい。これにより、低速高負荷領域での出力性能が向上するという利点がある。その理由は次の通りである。   Further, in the present embodiment, when the diesel engine 10 is operated in the low speed and high load region, it is preferable to perform control so that the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 9 is obtained. Thereby, there is an advantage that the output performance in the low speed and high load region is improved. The reason is as follows.

図9に示すような吸気弁開弁特性とすると、前述したように、正のバルブオーバーラップが大きく生ずる。低速高負荷領域において正のバルブオーバーラップを大きくすると、掃気効果により、既燃ガスの排出および新気の導入を促進することができ、吸排気効率を高めることができる。また、前述したように、第1吸気弁14aおよび第2吸気弁14bの閉じ時期が吸気下死点に近づくので、吸気慣性効果の少ない低速域においては最適な吸気弁閉じ時期となり、充填効率が向上する。このように、吸排気効率および充填効率が共に向上するので、その相乗効果により、低速高負荷領域の出力性能を向上することができる。   When the intake valve opening characteristic as shown in FIG. 9 is used, as described above, a large positive valve overlap occurs. When the positive valve overlap is increased in the low-speed and high-load region, the scavenging effect can promote the discharge of burned gas and the introduction of fresh air, and the intake and exhaust efficiency can be improved. Further, as described above, the closing timing of the first intake valve 14a and the second intake valve 14b approaches the intake bottom dead center, so that the optimal intake valve closing timing is obtained in the low speed region where the intake inertia effect is small, and the charging efficiency is increased. improves. Thus, since both the intake and exhaust efficiency and the charging efficiency are improved, the output performance in the low speed and high load region can be improved by the synergistic effect.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 図1に示すシステムにおけるディーゼル機関の吸気ポートを説明するための模式的な平面図である。It is a typical top view for demonstrating the intake port of the diesel engine in the system shown in FIG. 第2動弁機構を示す側面図である。It is a side view which shows a 2nd valve mechanism. 本発明の実施の形態1における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における第1吸気弁および第2吸気弁のリフトカーブを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the lift curve of the 1st intake valve and the 2nd intake valve in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 ディーゼル機関
12 インジェクタ
14a 第1吸気弁
14b 第2吸気弁
16 排気弁
18 ピストン
20 第1動弁機構
22 第2動弁機構
24 位相可変機構
26 クランク軸
28 クランク角度センサ
30 アクセル開度センサ
32a 第1吸気ポート
32b 第2吸気ポート
34 吸気カム軸
36 カム
38 制御軸
40 揺動アーム
42 スライダー面
44 スライダーローラ
46 支持アーム
48 制御アーム
50 ECU
54 揺動カム面
54a 非作用面
54b 作用面
56 ロッカーアーム
58 ロッカーローラ
62 揺動中心
10 Diesel Engine 12 Injector 14a First Intake Valve 14b Second Intake Valve 16 Exhaust Valve 18 Piston 20 First Valve Mechanism 22 Second Valve Mechanism 24 Phase Variable Mechanism 26 Crankshaft 28 Crank Angle Sensor 30 Accelerator Opening Sensor 32a First 1 intake port 32b second intake port 34 intake cam shaft 36 cam 38 control shaft 40 swing arm 42 slider surface 44 slider roller 46 support arm 48 control arm 50 ECU
54 rocking cam surface 54a non-working surface 54b working surface 56 rocker arm 58 rocker roller 62 rocking center

Claims (13)

第1吸気弁と、
第2吸気弁と、
前記第1吸気弁に通じる第1吸気ポートと、
前記第2吸気弁に通じる第2吸気ポートと、
前記第1吸気弁を固定の作用角で駆動する第1動弁機構と、
前記第1吸気弁の固定作用角より小さい最小作用角と、前記第1吸気弁の固定作用角より大きい最大作用角との間で可変な作用角で第2吸気弁を駆動する第2動弁機構と、
を備え、
前記第1吸気ポート単独でのスワール比が、前記第2吸気ポート単独でのスワール比より大きいことを特徴とするディーゼル機関。
A first intake valve;
A second intake valve;
A first intake port leading to the first intake valve;
A second intake port leading to the second intake valve;
A first valve mechanism for driving the first intake valve at a fixed operating angle;
A second valve that drives the second intake valve with a variable operating angle between a minimum operating angle smaller than the fixed operating angle of the first intake valve and a maximum operating angle larger than the fixed operating angle of the first intake valve. Mechanism,
With
A diesel engine characterized in that a swirl ratio of the first intake port alone is larger than a swirl ratio of the second intake port alone.
所定の運転領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記第1吸気弁が閉じた後、ピストンの上昇に伴って気筒内の空気の一部を前記第2吸気弁を通して前記第2吸気ポートへ逆流させてから前記第2吸気弁が閉じることを特徴とする請求項1記載のディーゼル機関。   In a predetermined operating region, the operating angle of the second intake valve is made larger than the fixed operating angle of the first intake valve, and after the first intake valve is closed, the air in the cylinder is increased as the piston rises. 2. The diesel engine according to claim 1, wherein a part of the second intake valve is caused to flow backward to the second intake port through the second intake valve and then the second intake valve is closed. 前記第1吸気弁および前記第2吸気弁の開弁期間の位相を変化させる位相可変機構を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載のディーゼル機関。   The diesel engine according to claim 1 or 2, further comprising a phase variable mechanism that changes a phase of a valve opening period of the first intake valve and the second intake valve. 前記第1吸気弁および前記第2吸気弁は、共通の吸気カム軸により駆動され、
前記位相可変機構は、前記吸気カム軸の位相を可変とするものであることを特徴とする請求項3記載のディーゼル機関。
The first intake valve and the second intake valve are driven by a common intake camshaft,
The diesel engine according to claim 3, wherein the phase variable mechanism is configured to change a phase of the intake camshaft.
前記第2動弁機構は、前記第2吸気弁の開き時期を一定として閉じ時期を変化させることにより作用角を変化させるものであり、
前記第1吸気弁の開き時期と、前記第2吸気弁の開き時期とがほぼ同じであることを特徴とする請求項3または4に記載のディーゼル機関。
The second valve mechanism changes the operating angle by changing the closing timing while keeping the opening timing of the second intake valve constant,
The diesel engine according to claim 3 or 4, wherein the opening timing of the first intake valve and the opening timing of the second intake valve are substantially the same.
中速中負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項5記載のディーゼル機関。   The control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism in a reference state in a medium-speed intermediate load region. 5. The diesel engine according to 5. 高速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項5記載のディーゼル機関。   The high-speed and high-load region includes control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism to an advanced state. 5. The diesel engine according to 5. 軽中負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項5記載のディーゼル機関。   The control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism to an advanced angle state in a light and medium load region. 5. The diesel engine according to 5. 前記第2動弁機構は、前記第2吸気弁の閉じ時期を一定として開き時期を変化させることにより作用角を変化させるものであり、
前記第1吸気弁の閉じ時期と、前記第2吸気弁の閉じ時期とがほぼ同じであることを特徴とする請求項3または4に記載のディーゼル機関。
The second valve mechanism changes the operating angle by changing the opening timing while keeping the closing timing of the second intake valve constant,
The diesel engine according to claim 3 or 4, wherein the closing timing of the first intake valve and the closing timing of the second intake valve are substantially the same.
低速軽負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項9記載のディーゼル機関。   The low-speed and light-load region includes control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism as a reference state. The listed diesel engine. 高速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を基準状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項9記載のディーゼル機関。   The high-speed and high-load region includes control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism as a reference state. The listed diesel engine. 低速軽負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項9記載のディーゼル機関。   The low-speed light load region includes control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism to an advanced state. 9. The diesel engine according to 9. 低速高負荷領域において、前記第2吸気弁の作用角を前記第1吸気弁の固定作用角より大きくするとともに、前記位相可変機構を進角状態とする制御手段を備えることを特徴とする請求項9記載のディーゼル機関。   The low-speed and high-load region includes control means for making the operating angle of the second intake valve larger than the fixed operating angle of the first intake valve and setting the phase variable mechanism to an advanced state. 9. The diesel engine according to 9.
JP2007096289A 2007-04-02 2007-04-02 Diesel engine Expired - Fee Related JP4765985B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007096289A JP4765985B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Diesel engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007096289A JP4765985B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Diesel engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008255815A true JP2008255815A (en) 2008-10-23
JP4765985B2 JP4765985B2 (en) 2011-09-07

Family

ID=39979638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007096289A Expired - Fee Related JP4765985B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Diesel engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4765985B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07224626A (en) * 1994-02-14 1995-08-22 Mazda Motor Corp Control device for engine
JPH11117776A (en) * 1997-10-13 1999-04-27 Isuzu Motors Ltd Suction device for direct injection diesel engine
JP2001263108A (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Nissan Motor Co Ltd Intake valve driving control device for internal combustion engine
JP2003161173A (en) * 2001-11-27 2003-06-06 Mitsubishi Motors Corp Engine intake valve control device
JP2004036566A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Toyota Motor Corp In-cylinder airflow turning direction control device for internal combustion engine
JP2004211699A (en) * 2003-01-03 2004-07-29 Ford Global Technologies Llc Four-cycle reciprocating internal combustion engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07224626A (en) * 1994-02-14 1995-08-22 Mazda Motor Corp Control device for engine
JPH11117776A (en) * 1997-10-13 1999-04-27 Isuzu Motors Ltd Suction device for direct injection diesel engine
JP2001263108A (en) * 2000-03-21 2001-09-26 Nissan Motor Co Ltd Intake valve driving control device for internal combustion engine
JP2003161173A (en) * 2001-11-27 2003-06-06 Mitsubishi Motors Corp Engine intake valve control device
JP2004036566A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Toyota Motor Corp In-cylinder airflow turning direction control device for internal combustion engine
JP2004211699A (en) * 2003-01-03 2004-07-29 Ford Global Technologies Llc Four-cycle reciprocating internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP4765985B2 (en) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8235015B2 (en) Internal combustion engine with variable valve gear
KR101421318B1 (en) Internal combustion engine with variable valve gear
JP2741266B2 (en) Engine intake and exhaust control device
US6615775B2 (en) Variable valve operating system of internal combustion engine enabling variation of valve-lift characteristic and phase
JP4931740B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4858729B2 (en) Variable valve gear
JP6666232B2 (en) Variable system for internal combustion engine and control method thereof
JP2008255866A (en) Internal combustion engine
JP5692410B1 (en) Control device for variable valve mechanism
CN100410498C (en) Variable valve drive for internal combustion engines
JP2008128227A (en) Super-high efficiency four-cycle internal combustion engine
US7597074B2 (en) Control system and method for controlling an internal combustion engine
JP4765985B2 (en) Diesel engine
JP2004100535A (en) Valve timing control device for internal combustion engine
JP4807314B2 (en) Diesel engine
JP5581996B2 (en) Internal combustion engine
JP2001263108A (en) Intake valve driving control device for internal combustion engine
JP4474058B2 (en) Variable valve operating device for internal combustion engine
JP2004011478A (en) Method for controlling intake air amount of internal combustion engine
JP2009299571A (en) Valve system of internal combustion engine
CN206530373U (en) A kind of valve actuating mechanism and engine for realizing valve stroke continuous variable
US20060102122A1 (en) Variable valve train of internal combustion engine
JP5020339B2 (en) Variable valve operating device for internal combustion engine
JP3909299B2 (en) Valve operating device for internal combustion engine
JP2008095668A (en) Internal combustion engine with variable valve mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091027

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110217

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110308

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110420

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110530

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4765985

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees