(57)【要約】【課題】高負荷時に吸気弁を早閉じ又は遅閉じしたときの内燃機関の熱効率を改善できる可変ミラーサイクルエンジンの制御方法及び制御装置を提供する。【解決手段】内燃機関が高負荷のとき、筒内圧を低下させるべく吸気弁を遅閉じ又は早閉じとし、内燃機関が高負荷、かつ、吸気弁が遅閉じ又は早閉じのとき、排気弁を遅開きとして燃焼ガスの有効膨張比を高めるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に吸気弁の閉時期を調節する吸気側可変バルブタイミング機構を設け、前記内燃機関が高負荷のとき、筒内圧を低下させるべく吸気弁を遅閉じ又は早閉じとするに際して、
前記内燃機関に排気弁の開時期を調節する排気側可変バルブタイミング機構を設け、前記内燃機関が高負荷、かつ、前記吸気弁が遅閉じ又は早閉じのとき、前記排気弁を遅開きとして燃焼ガスの有効膨張比を高めることを特徴とする可変ミラーサイクルエンジンの制御方法。
【請求項２】
内燃機関に設けられ吸気弁の閉時期を調節する吸気側可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関が高負荷のとき、筒内圧を低下させるべく吸気弁を遅閉じ又は早閉じとする吸気弁遅閉じ制御部と、前記内燃機関に設けられ排気弁の開時期を調節する排気側可変バルブタイミング機構と、前記内燃機関が高負荷、かつ、前記吸気弁が遅閉じ又は早閉じのとき、前記排気弁を遅開きとして燃焼ガスの有効膨張比を高める排気弁遅開き制御部とを備えたことを特徴とする可変ミラーサイクルエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関が高負荷のとき、筒内圧を低下させるべく吸気弁を遅閉じ又は早閉じとする可変ミラーサイクルエンジンの制御方法及び制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンでは、高負荷時に筒内圧が上昇する。また、燃費向上、出力向上のため、高過給としていくと筒内圧が上がりすぎ、構造物（シリンダヘッド、シリンダブロック、ピストン等）が強度的に成立しない可能性がある。
【０００３】
そこで可変ミラーサイクルを用い、筒内圧を下げることが考えられる。図６に示すように、可変ミラーサイクルは、筒内圧が高いとき、吸気弁の閉じる時期を早めたり（早閉じ）遅めたり（遅閉じ）することができ、これにより、有効圧縮比を下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６１６６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２３１４９号公報
【特許文献３】特開２０００−０４５８０４号公報
【特許文献４】特開平０８−１７７５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、有効圧縮比が下がるため、熱効率が下がり、燃費が悪化することも考えられた。
【０００６】
本発明の目的は、高負荷時に吸気弁を早閉じ又は遅閉じしたときの内燃機関の熱効率を改善できる可変ミラーサイクルエンジンの制御方法及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、内燃機関に吸気弁の閉時期を調節する吸気側可変バルブタイミング機構を設け、前記内燃機関が高負荷のとき、筒内圧を低下させるべく吸気弁を遅閉じ又は早閉じとするに際して、前記内燃機関に排気弁の開時期を調節する排気側可変バルブタイミング機構を設け、前記内燃機関が高負荷、かつ、前記吸気弁が遅閉じ又は早閉じのとき、前記排気弁を遅開きとして燃焼ガスの有効膨張比を高めるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高負荷時に吸気弁を早閉じ又は遅閉じしたときの内燃機関の熱効率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る可変ミラーサイクルエンジンの制御方法における吸排気弁の開閉タイミングを示す図である。
【図２】本実施の形態に係る可変ミラーサイクルエンジンの要部ＰＶ線図である。
【図３】本実施の形態に係る可変ミラーサイクルエンジンの説明図である。
【図４】理論熱効率と吸気弁開弁時期の関係を示す線図である。
【図５】吸気弁を早閉じする運転領域を示す線図である。
【図６】従来の可変ミラーサイクルエンジンの吸排気弁の開閉タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１１】
図３に示すように、可変ミラーサイクルエンジンを構成する内燃機関１は、ディーゼルエンジンからなる。内燃機関１は、動力を出力するためのクランクシャフト６と、クランクシャフト６の上方に形成されたシリンダ７と、シリンダ７内に往復動可能に設けられたピストン８と、ピストン８とクランクシャフト６とを連結するコネクティングロッド９と、シリンダ７とピストン８によって形成される燃焼室１０内に吸気を供給するための吸気ポート１１と、吸気ポート１１を開閉自在に塞ぐ吸気弁１２と、吸気弁１２を駆動するための吸気カム１３と、燃焼室１０内のガスを排気するための排気ポート１４と、排気ポート１４を開閉自在に塞ぐ排気弁１５と、排気弁１５を駆動するための排気カム１６と、燃焼室１０内に燃料を噴射するインジェクタ１７とを備える。
【００１２】
吸気弁１２及び排気弁１５はそれぞれスプリング１８によって常時閉弁方向に付勢されており、回転する吸気カム１３及び排気カム１６によって開弁方向に押されて開弁するようになっている。
【００１３】
吸気カム１３は、水平方向に延びる吸気カムシャフト１９に一体に設けられており、排気カム１６は、水平方向に延びる排気カムシャフト２０に一体に設けられている。吸気カムシャフト１９及び排気カムシャフト２０は、クランクシャフト６に図示しない減速機を介して接続されており、クランクシャフト６と同期して回転（クランクシャフト１回転に対して半回転）するようになっている。また、内燃機関１には、吸気弁１２の閉時期を調節する吸気側可変バルブタイミング機構２１が設けられると共に、排気弁１５の開時期を調節する排気側可変バルブタイミング機構２２が設けられている。
【００１４】
また、内燃機関１は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）５によって制御されるようになっている。
【００１５】
ＥＣＵ５には、内燃機関１が高負荷のとき、吸気側可変バルブタイミング機構２１を制御して吸気弁１２を遅閉じとする吸気弁遅閉じ制御部２３と、内燃機関１が高負荷、かつ、吸気弁１２が遅閉じのとき、排気側可変バルブタイミング機構２２を制御して排気弁１５を遅開きとする排気弁遅開き制御部２４とが形成されている。
【００１６】
吸気弁遅閉じ制御部２３は、吸気弁１２を遅閉じにすることにより燃焼室１０内の圧力（筒内圧）を低下させる。
【００１７】
排気弁遅開き制御部２４は、排気弁１５を遅開きにすることにより燃焼ガスの有効膨張比を高める。
【００１８】
次に可変ミラーサイクルエンジンの制御方法について述べる。
【００１９】
図１、図３及び図５に示すように、ＥＣＵ５の吸気弁遅閉じ制御部２３及び排気弁遅開き制御部２４は、図示しないセンサから入力されるエンジン回転数、燃料噴射量等から内燃機関１の運転状態が高負荷域Ａにあることを検出すると、吸気側可変バルブタイミング機構２１を制御して吸気弁１２を遅閉じとすると共に、排気側可変バルブタイミング機構２２を制御して排気弁１５を遅開きとする。これにより、内燃機関１は、有効圧縮比が有効膨張比よりも小さなミラーサイクルモードとなる。
【００２０】
図２はミラーサイクルモードになった内燃機関１のＰＶ線図の要部拡大図であり、縦軸が筒内圧Ｐ、横軸が燃焼室１０内の容積（筒内容積）Ｖである。図中実線は本実施の形態にかかるミラーサイクル（吸気弁遅閉じ＋排気弁遅開き）を表し、破線は、従来のミラーサイクル（吸気弁遅閉じ）を表す。
【００２１】
図２及び図３に示すように、例えば、ミラーサイクルモードの開始が吸気行程中のａ点であった場合、吸気弁１２は、ピストン８が下死点に到達するまでの吸気行程中には開を維持し、圧縮行程中、すなわち、ピストン８が下死点から少し上昇した位置ｂ点で閉となる。このため、シリンダ７内の吸気は、下死点からｂ点に至るまでの間、吸気側に排出されることとなり、内燃機関１が通常サイクル（圧縮比と膨張比が同じサイクル）で運転されているときよりも有効圧縮率が小さくなり、最大筒内圧力を低く抑えることができる。
【００２２】
この後、筒内で燃料と空気との混合ガスが筒内圧力によって自然着火し、膨張行程に移る。排気弁１５は、遅開きにされているため、従来のｄ点に対して、ｃ点で開となる。このため、ブローダウン損失が減少し、熱効率が向上する。そして、通常サイクルと同等の熱効率を確保することができ、内燃機関１が高負荷で筒内圧が高い運転領域にあるときにミラーサイクル化する場合でも、高負荷領域の燃費を悪化させることがなくなる。
【００２３】
図４は、本実施の形態に係るミラーサイクルと従来のミラーサイクルとの理論熱効率を吸気弁開弁時期ごとに計算して比較した線図である。図示するように、従来のミラーサイクル（破線）では、吸気弁閉弁時期が遅くなるほど（図中右側になるほど）急激に理論熱効率が低下しているが、本実施の形態に係るミラーサイクル（実線）では、理論熱効率の低下が抑えられている。
【００２４】
なお、内燃機関１が高負荷のとき吸気弁１２を遅閉じすることで有効圧縮比を抑えるもの（吸気弁遅閉じ制御部２３を有するもの）について説明したが、内燃機関１が高負荷のとき吸気弁１２を早閉じとするもの（吸気弁遅閉じ制御部２３に代えて吸気弁早閉じ制御部を有するもの）であってもよい。この場合、排気弁遅開き制御部２４は、内燃機関１が高負荷、かつ、吸気弁１２が早閉じのとき、排気弁１５を遅開きにするとよい。
【符号の説明】
【００２５】
１  内燃機関
１２  吸気弁
１５  排気弁
２１  吸気側可変バルブタイミング機構
２２  排気側可変バルブタイミング機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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