JP2003201874A - 変動バルブを有する多気筒ガソリンエンジン - Google Patents
変動バルブを有する多気筒ガソリンエンジンInfo
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Abstract
に制御することができるバルブの可変のための油圧シス
テムを備えた多気筒ガソリンエンジンを提供する。 【解決手段】 本発明にかかるエンジンは、特に、選択
されたシリンダを除外することによって、モジュラー化
された可変のエンジン配置を伴って操作し、有効圧縮比
を調整する手段と取込における排気ガスの再瞬間を制御
する手段により燃焼を制御することによって、消費の低
いレベルを達成し、かつ有害な排気を減少させることが
できる。
Description
めのシステムを備えた多気筒ガソリンエンジンに関す
る。
許出願US−A−6237551を行っている。内燃エ
ンジンは、それぞれのシリンダについての少なくとも一
つの取込バルブと少なくとも一つの排気バルブであっ
て、それぞれ、閉鎖位置に向かってバルブを押圧し取込
及び排気パイプをそれぞれ制御する弾性返還手段を備え
たバルブと、それぞれタペットの手段によりエンジンシ
リンダの取込及び排気バルブを駆動させるための少なく
とも一つのカムシャフトとを備え、それぞれの取込バル
ブは加圧された流体チャンバーを含む油圧の仲介によっ
て上記弾性返還手段の駆動に反してそれぞれタペットに
よって制御され;それぞれのタペットからバルブを離
し、バルブを迅速に閉鎖させる、すなわち弾性返還手段
のためにソレノイドバルブによって排気溝に接続される
ように設計された上記加圧流体チャンバーはそれぞれの
ソレノイドバルブを制御しエンジンの1以上の操作パラ
メータにしたがってそれぞれの取込バルブの時間と開放
ストロークを変化するための電気制御手段である。
制御を重視し、消費を減少させ、有害な排気ガスを減少
し、一般的にエンジンの効率を向上させるという複数の
利点を有するガソリンエンジンを提供するために従来提
案されたエンジンをさらに向上させることである。
目的は上述した参照される種類の公知のガソリンエンジ
ンについて:エンジンは、排気バルブの閉鎖を保持する
ための第2の電気制御手段が設けられ、上述の電気制御
手段は、エンジンの1以上のある任意のシリンダの取込
バルブを通常の操作サイクルの間閉鎖させ、同時に上記
任意のシリンダの排気バルブを閉鎖させる上述の第2の
手段の駆動させて、任意のシリンダの操作の抑制させる
ために設けられ、よってモジュラリティにより変更可能
に配置できるエンジンを得ることができる。
すると、本質的にガソリンエンジンは公知である。エン
ジンの1以上のシリンダの活動を実行させ一般的に特定
の消費の減少を達成させるためには、燃焼フェイズにお
けるシリンダのポンピングの仕事を減少させ、燃焼効率
を向上させることが求められる。この観点から自動車の
必要なトルクにしたがって制御されるエンジンの配置の
変更が得られる。
使用することなくエンジン負荷の調整を行うことがで
き、したがってポンピングの損失を最少化することがで
きる。さらに上記の効果に加えて、本発明のシステム
は、取込バルブとバルブの可変制御の油圧システムを通
した排気バルブの双方を同時に閉じることにより、シン
プルで安価な手段を用いることで十分に高い効率をもっ
て上述の結果を達成させる。排気バルブを閉鎖させるた
めに設計された上記の手段は、例えば、ドイツの企業I
NAによって提供されるいわゆる「collapsible」のタ
ペットの手段などの公知の方法で得ることができる。
場合は、モジュラリティは、本発明に従いエンジンの2
分の1のシリンダの不活性によって得られる。この方法
では、エンジンの同じ平均有効圧力(MEP)が与えら
れ、高い場合において活性シリンダのMEPは2倍とな
るという複数の欠点が達成される。これは、燃焼中にお
けるシリンダの燃焼効率の向上を決定し結果として特定
の消費の減少となる。半分のシリンダの駆動によって、
摩擦による損失の減少も得られる。この結果は、モジュ
ラー構造内においてもはや圧縮サイクル及び取込バルブ
のスプリングの開放による吸収がなく、またクランク機
構、ピストン、及び関連するセグメント上の駆動負荷が
比較的減少されることを得ることができる。これによ
り、取込バルブの閉鎖による摩擦による損失の減少と同
時にモジュラー構造において、排気バルブが閉鎖してい
ても、さらに摩擦による損失を少なくすることができ、
排気バルブの不活性に対応した損失の減少があり、一
方、とりわけ、取込バルブの抑制を伴ったモジュラリテ
ィを得るために必要なポンピングによる損失の増加がお
こならない。
合、システムは操作、言いかえればエンジンのすべての
シリンダの損失に直面する。実際、個々の燃焼フェイズ
間にばらつきがある不均一なものであるような場合は、
所定のシリンダーの永続的な駆動を行うことは可能であ
る、もし、1、2、4、5、3の順番で燃焼する5つの
シリンダが存在する場合について考えると、シリンダの
固定した動きは、不活性のシリンダを示す括弧内の数で
示すと、1、(2)、4、(5)、3となる。1−4の
燃焼と4−3の間は288゜のエンジン角が存在するこ
とが明らかであり、シーケンス3−1対応するものは1
44゜しかないことは明らかである。本発明に係るシス
テムは、この問題を容易に克服することができるもので
あり、8-ストロークサイクルを備えている。特に、5
つのシリンダの例を参照すると、1、2、4、5、3の
燃焼の順番は1、(2)、4、(5)、3、(1)、
2、(4)、5、(3)となり、上述のように括弧内の
番号は、不活性のシリンダを示す。この場合、サイクル
の周期は上述の偶数のシリンダーを有するエンジンの場
合の2倍になることが分かる。
焼の制御のために有効圧縮比の調整を実行するためのエ
ンジンを備えた電気制御手段が提供される。
達した圧力と温度の値によって制御される。本発明によ
って提供される可変システムに特有の取込バルブの閉鎖
の角度の管理における完全な柔軟性は、幾何学的圧縮比
(GCR)と独立した有効圧縮比(ECR)を有する燃
焼サイクルとすることができる。圧力と同様に有効圧縮
比(ECR)の管理を通して圧縮の終わりの温度を変え
ることができるシステムは燃焼を制御できるシステムで
ある。
異なるモードにより達成する。すなわち、 1)底の作動しない中央部(早く取込バルブを閉じる)
に比較して取込バルブの閉鎖を早める。及び、 2)エンジンの最大体積効率の角度(取込バルブの閉鎖
を遅らせる)を超える取込バルブの閉鎖を遅らせる。
作のポイントごとに用いられる可変の有効圧縮比およ
び、同時に、固定の配置システムを採用したガソリンエ
ンジンで通常用いられるよりも大きい幾何学的圧縮比を
有する可能性を与える。実際、2つの圧縮比は、取込バ
ルブの閉鎖がエンジンのクランク機構に対する機械的な
相ではない他のものとは独立している。上記のものは、
一方で排気(燃焼チャンバー中で高い温度のためにより
早くより安定した燃焼となり、燃焼チャンバー内の不燃
の燃料の量がより小さくなる。)と消費(すなわちサイ
クルの効率)効果を有し、他方でバルブの可変制御の油
圧システムによって完全負荷の場合にエンジンの性能が
スパークノックの現象によって限定されないようなEC
Rの値を構成することを可能にする効果を有する。これ
は、上述したように、上述した2つの異なるモードにし
たがって発生する。早く取込バルブを閉じる第1のモー
ドでは、有効圧縮比が減少し、その結果としてこれから
遅れる圧縮の終了時の温度が減少することでコンプレッ
サーの使用を通して導入される新しいチャージの濃度が
増大する。圧縮フェイズの終わりにおけるチャージダウ
ンは、燃焼サイクルの終わりと同じ圧力であるが、温度
が低い(同じ有効圧縮比の計算において)ため、好まし
くないスパークノックを構成する、導入されるチャージ
の量が減少することになり、エンジンの性能という観点
から明らかな利益を有する。
の減少は、取込バルブの閉鎖を遅らせることによって得
られる。この効果は第1のモードで説明したものと同じ
ように提供される。
ムの輪郭を有するカムシャフトは、エンジンの通常操作
サイクル内の決まった開放フェイズの間だけでなくサイ
クルの付加的なフェイズの間において制御されるそれぞ
れの取込バルブの開放を可能にする。上述の電気制御手
段はそれぞれのソレノイドバルブの開放を起こすように
設計され、上述の特定のフェイズ及び/又は1以上の付
加的なフェイズの間それぞれの取込バルブを閉じるよう
に維持し、エンジンが上記ソレノイドバルブを制御する
異なる操作モジュールにしたがって選択的に機能するよ
うに作られたため、それぞれのカムがバルブの開放を生
じる。
続く導入フェイズの間取込パイプ内を流れる熱いガスの
取込が行われるように、好ましくは、電気制御手段は、
与えられたシリンダの排気フェイズの間取込バルブの第
2の開放を可能にするために設計される。
の取込バルブの第2の開放の手段により取込時における
排気ガスの再循環を管理可能にするバルブを可変動作さ
せる油圧システムによって保証される。この方法では、
取込パイプ中を流れるエンジンの排気ガスとして得られ
る内部EGRがその後の導入フェイズ中に燃焼チャンバ
ー内に再導入される。排気フェイズ中の取込バルブの再
開放は、第2の適切なカムの輪郭による。バルブの可変
動さの油圧システムのために、エンジンの異なる要請に
したがって取込バルブの第2の開放を駆動することがで
きる。とりわけ、取込バルブの第2の開放は、有害な排
気を減少させるために部分的な負荷において駆動し、一
方サイクルエリアの外部と力学線内において、燃焼とエ
ンジンの性能とを害しないように駆動する。再循環され
るガスの最大量は、バルブの可変駆動の油圧系のソレノ
イドバルブの制御によって得られ、取込バルブを第2の
カム(全リフト)の輪郭に従わせ、ソレノイドバルブを
実質的に活動させることにより、所望する量に減少/変
更することを可能にし、その結果内部EGRの調整を顕
著に制度よくするものである。
使用により、本発明のエンジンは、ガソリンエンジンに
おいて、消費と有害な排気の減少という点から所望の効
果を得るための異なる方法を実行することができる。
定的な実施例として提供されるものではない添付した図
面を参照した後述の説明から明らかとなる。
ジンのシリンダヘッド3内に設けられたそれぞれの取込
パイプ2と共同する取込バルブ全体を示している。
に戻される(上方、図1に示すように)一方、バルブの
ステムの上端に作用するピストン5によって開放側に押
しやられる。ピストン5は交互に制御され、圧力下でオ
イルを通し、カムシャフト10のカム9と協働するカッ
プすなわちバケット8を指示するピストン7によってチ
ャンバー6の内側に配置される。カップ8はスプリング
1によってカム9に接触して摺動することを抑えられ
る。圧縮チャンバー6はパイプ12に接続され、エンジ
ンの状況にしたがって操作される電気制御手段(図示な
し)によって制御されるソレノイドバルブ15の開閉要
素14を通して圧力アキュムレータ13にかわるがわる
に連通する。ソレノイドバルブ15が開放したとき、チ
ャンバー6内に存在する圧力下のオイルは放出され、バ
ルブ1は戻しスプリング4の動作によってすばやく閉鎖
する。
き、チャンバー6内に存在するオイルは、ピストン7か
らピストン5へ、結果としてバルブ1に向かって移動
し、バルブ1の位置はカムによって決定される。換言す
れば、カム9は、通常、取込バルブには影響されること
なく、カムの輪郭に従ったサイクルに基づいたバルブ1
の開放を制御し、必要な場合はソレノイドバルブ15を
開放し、ピストン7とバルブ1との間の連通を遮断す
る。本発明は、上述の多気筒ガソリンエンジンについて
のタイプのバルブの可変システムに適用されるものであ
る。
バルブの可変のための油圧を用いる取込バルブと排気バ
ルブを閉鎖する手段によって1つ以上の選択されたシリ
ンダによってエンジンの操作を行うために予め設けられ
る(好ましくは電気制御アクチュエータによる)。さら
に、先に詳細に説明したように、電気制御手段は、効果
圧縮比(ECR)の調整による年少の制御と、取込バル
ブの第2の開放の手段による内部排気ガス再循環(EG
R)の制御を達成するために予め設けられており、カム
9(図1には示されていない)の第2カム9aの作用に
よってこれを得ることができる。
異なる調整をすることができるように構成されている。
それぞれの取込バルブは3つの調整:開放を遅らせ、閉
鎖を早め、開放を遅らせかつ閉鎖を早める、を行う。そ
れぞれのシリンダに取込バルブが設けられている場合
は、上述の3つの可能な基本の調整が異なる柔軟な方法
によって組み合わされ、ポンプのタームの所望の調整、
燃焼チャンバー内の乱れ、燃焼チャンバー内の動きにし
たがって選択される。
リンダの場合には、可能な組み合わせは増大する。続い
て、それぞれのシリンダと協働する2つの取込バルブの
調整の異なる10のモードを以下に具体的に説明する。
る:双方の取込バルブの閉鎖は早められ、等しくリフト
される(図2参照)。このモードは、低いバルブのポン
ピングと燃焼チャンバーの乱れを可能にし、消費と排気
されるNOxを減少させることができる。
ブの閉鎖を早めるものである(図3参照)。:このモー
ドは、燃焼チャンバー内に傾斜した渦流が作られること
を可能にし、リフトが低いバルブによりこれを管理す
る。しかし、同時にポンプ価は低く維持する。
である(図4参照)。:双方の取込バルブは早く閉鎖を
開始するが、一方のバルブは、交互にそれぞれのエンジ
ンサイクル中開放している。このモードは、燃焼チャン
バー内の乱れをわずかに増大させ、傾斜した渦流を発生
させるが、これを制御することはできない。一方のみの
取込バルブとともに空気の制御を可能にするという利点
を得ることができ、よって電力消費を半分にし、分散に
よって吸収されるトルクを減少させる。同時に、2つの
ジェットインジェクタを取込パイプからはなすことがで
きる。ポンピングの仕事の値はいずれの場合も低く維持
される。
照)。:双方のバルブの開放をカムの輪郭に従うバルブ
のあとに遅らせ、開放セットの角にしたがって完全にリ
フトする。このモードは、ポンピング値を高くすること
ができ、エンジンブレーキを管理するために有用であ
る。バルブリフトが小さい値をとることにより、上昇バ
ルブと下降バルブの間の差によって発声する高圧力によ
ってバルブを通して層流が構成される。低い畏怖とを有
するバルブとともにこれらの動きを制御することが可能
となる。この管理は、さらに、アイドリング時及び高い
ポンピング時におけるノイズを減少させることができ
る。
放を遅らせる。:異なるバルブリフトについて双方のバ
ルブの開放を遅らせる(図6参照)。このモードは、燃
焼チャンバー内に傾斜した渦流を発生させ、バルブの小
さなリフトの存在と協働して層流を発生させる。小さい
リフトのバルブとともにこれらの動きは制御可能であ
る。この管理は、さらに、アイドリング及び高いポンピ
ング時におけるノイズの減少を可能にする。
(図7参照)。:双方のバルブの開放を遅らせ、一方の
バルブを交互にエンジンサイクルごとに開放する。この
モードは、燃焼チャンバー内に傾斜した渦流を作りだす
が、これを管理することができない。一方のみの取込バ
ルブとともに空気の制御を可能にするという利益を得る
ことができ、よって電力消費を半分にし、同時に、2つ
のジェットインジェクタを取込パイプからはなすことが
できる。この管理は、さらに、アイドリング時及び高い
ポンピング時におけるノイズを減少させることができ
る。
遅らせ(図8参照)、他の取込バルブの開放を早める。
このモードは、極度に柔軟性をシステムに与える。事
実、バルブの開放が遅延し小さいバルブのリフトとなっ
た場合に、バルブを通して層流を得ることができ、一
方、バルブの閉鎖が早かったとしても渦流を構成する。
これら2つの動きは十分な燃焼を引き起こし、結果とし
て燃料消費という観点から利点を有する。
バルブは遅れた開放と早められた閉鎖を行うように管理
され、同じバルブリフトを実行する(図9参照)。開放
を遅らせることで、わずかなポンピングだけでなく燃焼
チャンバー内に乱流が発生し、燃焼の効率を向上させ、
結果として、燃料消費の観点から利点を生じる。
閉鎖を早める(図10参照):双方のバルブは、遅れた
開放と早められた閉鎖を行うように管理され、異なるバ
ルブリフトで実行される。これは、2つのバルブが開放
及び/又は閉鎖の角度が異なるためである。開放を遅ら
せることで、一定量のポンピングだけでなく燃焼チャン
バーないの乱れも発生し、燃焼効率が向上して結果とし
て燃料消費の観点から利点を生じる。
る(図11参照):双方のバルブは遅れた開放と早めら
れた閉鎖を行うように管理され、1つのバルブのみがエ
ンジンサイクルごとに交互に開放する。開放を遅らせる
ことで、一定量のポンピングだけでなく燃焼チャンバー
ないの乱れも発生し、燃焼効率が向上して結果として燃
料消費の観点から利点を生じる。さらなる効果は1つの
取込バルブのみで空気を制御できることであり同時に、
ダブルジェットインジェクタを取込パイプと離して用い
ることができる。
バルブリフトのダイアグラムを示す。破線は、カムの貴
下構造によるバルブリフトの理論ダイアグラムを示す
(エンジン角の関数としてバルブが移転する。)。実線
は、十分なバルブリフトのダイアグラムを示す。
く、本発明の範囲から離れることなく構成の詳細と実施
形態は、単に例として説明開示ししたという精神によっ
てきわめて広く解されるものである。
バルブの水圧系の外略図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
の異なるモードを示す図である。
整の異なるモードを示す図である。
整の異なるモードを示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 それぞれのシリンダについて少なくとも
1つの取込バルブと少なくとも1つの排気バルブであっ
て、それぞれのバルブは、それぞれ取込及び排気バルブ
を制御するために前記バルブを閉鎖位置に押圧するそれ
ぞれ弾性返還手段(4)を備えるものと、 それぞれタペットの手段によりエンジンシリンダの取込
バルブと排気バルブを駆動する少なくとも1つのカムシ
ャフト(10)とを備え、 それぞれの取込バルブは、圧縮流体チャンバー(6)を
含む油圧手段の仲介による上記弾性返還手段(4)の動
きに反してそれぞれのタペットによって制御され、 ソレノイドバルブ(15)により排気チャンネル(1
2)へ接続するように設計され、それぞれのタペットか
ら前記バルブを分離し、バルブひいてはそれぞれの弾性
返還手段(4)を早く閉鎖する、上記圧縮流体チャンバ
ー(6)と、 ため、個々のソレノイドバルブ(15)を制御し、エン
ジンの1以上の操作パラメータにしたがってそれぞれの
取込バルブの開放の時間とストロークを変化させる電気
制御手段と、を有する多気筒ガソリンエンジンであっ
て、 前記エンジンは、予めセットされたエンジンシリンダの
排気バルブを閉鎖に維持するための第2の電気制御手段
を備え、前記電気制御手段は、エンジンの選択されたシ
リンダの取込バルブを閉鎖に維持するために配置され、
かつ前記手段の駆動により前記排気バルブが閉鎖に維持
することによって、前記選択されたシリンダの操作を抑
制することを特徴とする、多気筒ガソリンエンジン。 - 【請求項2】 上記エンジンは偶数のシリンダを有し、
前記電気制御手段は、延期エンジンシリンダの半分を不
活性にすることを特徴とする、請求項1に記載のエンジ
ン。 - 【請求項3】 上記エンジンは、奇数のシリンダを備え
前記電気制御手段は、すべてのエンジンシリンダを個々
の燃焼フェイズの間に交互に不均一に管理し結果として
8ストローク操作サイクルとなるように不活性にするこ
とを特徴とする、請求項1に記載のエンジン。 - 【請求項4】 前記電気制御手段は、取込バルブの閉鎖
を底の作動しない中心部より早め、及び/又はエンジン
の最大体積効率の角度を超える取込バルブの閉鎖を遅ら
せることによりエンジンの有効圧縮比を調整することを
特徴とする、請求項1に記載のエンジン。 - 【請求項5】 それぞれの取込バルブを制御するエンジ
ンのカムシャフト(10)のカム(9)は、エンジンの
通常操作サイクル内の決まった開放フェイズの間だけで
なくサイクルの付加的なフェイズの間において制御され
るそれぞれの取込バルブの開放を行うような輪郭を有
し、上記電気制御手段は、排気フェイズの間取込バルブ
の第2の開放を起こし、内部EGRを得るために後に続
く導入フェイズの間取込パイプ内を流れる熱いガスの燃
焼チャンバーへの取込が行われるように構成されている
ことを特徴とする、請求項1に記載のエンジン。 - 【請求項6】 それぞのシリンダの2つの取込バルブを
構成し、前記電気制御手段は、 双方の取込バルブの閉鎖を同じバルブリフトで早める、
取込バルブの閉鎖を異なるバルブリフトで早める、エン
ジンごとに一方の取込バルブの閉鎖、1つのバルブの開
放を早めることを交互に行う、双方の取込バルブの開放
を同じバルブリフトで遅らせる、取込バルブの開放を異
なるバルブリフトで遅らせる、エンジンサイクルごとに
一方の取込バルブの開放を遅らせ、1つのバルブの開放
を遅らせることを交互に行う、1のバルブの開放を遅ら
せ他のバルブの閉鎖を早める、同じバルブリフトで2つ
のバルブのそれぞれについて開放を遅らせ閉鎖を早め
る、異なるバルブリフトで2つのバルブのそれぞれにつ
いて開放を遅らせ閉鎖を早める、及び、それぞれのバル
ブについて、エンジンサイクルごとに交互に1つのみの
開放を遅らせ/閉鎖を早める、 から選択される1以上のそれぞれのシリンダの取込バル
ブの制御の方法を実行することを特徴とする、前述のい
ずれか1つの請求項に記載のエンジン。
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