ДВИГАТЕЛЬ С МЕХАНИЗМОМ СИНХРОНИЗАЦИИ РЕГУЛИРУЕМЫХ КЛАПАНОВ
ENGINE WITH VALVE GEAR SYNCHRONISER

Настоящее изобретение относится к двигателю с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, в основном применяемому в автомобилях.
Традиционно известен поршневой двигатель (здесь и далее именуемый просто «двигатель»), который устанавливается на автомобилях и который оснащен механизмом для изменения динамических характеристик (характеристики подъема клапана) впускного клапана и выхлопного клапана, таких как: синхронизация открытия/закрытия, период времени открытия и величины подъема.
Этот механизм называется механизмом синхронизации клапанов с возможностью регулировки. Пример такого механизма раскрыт в японском патенте №3094762 (далее - Документ 1).
В Документе 1 раскрыт способ изменения характеристик подъема впускного клапана и выпускного клапана в зависимости от нагрузки и оборотов коленчатого вала двигателя для улучшения топливной экономичности и мощность двигателя.
Однако возросший за последнее время интерес к защите окружающей среды требует дальнейшего улучшения топливной экономичности, что не может удовлетворительно обеспечить способ, описанный в Документе 1. Дополнительно, даже если топливная экономичность улучшится, снижение мощности двигателя окажется неблагоприятным явлением, поскольку это приведет к снижению изначального удобства автомобиля.
В свете имеющихся проблем целью настоящего изобретения является создание двигателя, оснащенного механизмом синхронизации регулируемых клапанов, при помощи которого можно достичь как высокой топливной экономичности, так и высокой мощности двигателя.
Для достижения упомянутой цели создан двигатель с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, содержащий механизм изменения периода времени открытия впускного клапана, входящий в состав механизма синхронизации регулируемых клапанов, для изменения периода времени открытия впускного клапана; контроллер периода времени открытия впускного клапана, управляющий механизмом изменения периода времени открытия впускного клапана согласно режиму работы двигателя; при этом механизм изменения периода времени открытия впускного клапана устанавливает период времени открытия впускного клапана на первый период времени впуска, когда двигатель работает при большой нагрузке и больших оборотах; и механизм изменения периода времени открытия впускного клапана, также устанавливающий период времени открытия впускного клапана на второй период времени впуска, в котором завершение периода времени открытия впускного клапана замедленно по сравнению с завершением периода времени открытия впускного клапана в первом периоде времени впуска, когда двигатель работает при малой нагрузке и на малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана устанавливает период времени открытия впускного клапана на третий период времени впуска, в котором завершение периода времени открытия впускного клапана замедленно по сравнению с завершением периода времени открытия впускного клапана в первом периоде времени, когда двигатель работает при большой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана устанавливает завершение периода времени открытия впускного клапана на вторую половину такта сжатия, когда двигатель работает при малой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана устанавливает завершение периода времени открытия впускного клапана на первую половину такта сжатия, когда двигатель запускается.
Предпочтительно двигатель дополнительно содержит механизм сдвига фазы параметров впуска, сдвигающий фазу параметра величины подъема клапана впускного клапана; и контроллер фазы параметров впуска, управляющий механизмом сдвига фазы параметров впуска, причем контроллер фазы параметров впуска устанавливает фазу параметра величины подъема клапана на первую фазу впуска, когда двигатель работает при большой нагрузке, и контроллер фазы параметров впуска также устанавливает фазу параметра величины подъема клапана на вторую фазу впуска с замедлением по сравнению с первой фазой впуска, когда двигатель работает при малой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер фазы параметров впуска устанавливает фазу параметра величины подъема клапана на третью фазу впуска с опережением по сравнению с первой фазой впуска, когда двигатель работает при большой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана и контроллер фазы параметров впуска устанавливают период времени открытия впускного клапана и фазу параметра величины подъема клапана впуска таким образом, что время начала открытия клапана впуска находится вблизи времени начала такта впуска, когда двигатель работает при малой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана устанавливает период времени открытия впускного клапана на четвертый период времени впуска, который короче, чем второй период времени впуска, когда двигатель работает на максимальной мощности.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана и упомянутый контроллер фазы параметров впуска устанавливают период времени открытия впускного клапана и фазу параметра величины подъема клапана, чтобы выполнить период времени перекрытия, во время которого открывается как впускной клапан, так и выпускной клапан на первый период времени перекрытия, когда двигатель работает при большой нагрузке и больших оборотах, причем контроллер периода времени открытия впускного клапана и контроллер фазы параметров впуска устанавливают также период времени перекрытия на второй период времени перекрытия, который длиннее, чем первый период времени перекрытия, когда двигатель работает при малой нагрузке и малых оборотах.
Предпочтительно контроллер периода времени открытия впускного клапана и контроллер фазы параметров впуска устанавливают период времени перекрытия на четвертый период времени перекрытия, который длиннее, чем второй период времени перекрытия, когда двигатель работает на максимальной мощности.
Сущность данного изобретения, а также его задачи и преимущества будут пояснены в нижеследующем описании со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены аналогичные или схожие элементы. На чертежах:
Фиг.1 - блок-схема, на которой представлена полная конфигурация поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения;
Фиг.2 - график (схематический), иллюстрирующий динамические параметры впускного клапана и выпускного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.3 - график (схематический), иллюстрирующий динамические характеристики впускного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.4 - график (схематический), иллюстрирующий динамические характеристики выпускного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.5 - график (схематический), иллюстрирующий динамические характеристики впускного клапана и выхлопного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1, показывающий, главным образом границу между тактом выхлопа и тактом впуска;
Фиг.6 - график, схематически показывающий период открытия впускного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.7 - график, иллюстрирующий схему характерных параметров фазы впуска поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.8 - график, иллюстрирующий схему процесса управления открытием впускного клапана поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1;
Фиг.9 - график, иллюстрирующий схему характерных параметров фазы выпуска поршневого двигателя с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанного на Фиг.1; и
Фиг.10 - график технологического процесса, иллюстрирующий последовательность этапов операций управления, выполняемых в поршневом двигателе с механизмом синхронизации регулируемых клапанов, показанном на Фиг.1.
Здесь и далее будет дано описание двигателя, имеющего механизм синхронизации регулируемых клапанов, согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Как показано на Фиг.1, поршневой двигатель 11 установлен на автотранспортном средстве 10.
Поршень 14 установлен внутри первого цилиндра 13 двигателя 11, а камера 15 сгорания сформирована над поршнем 14. Для упрощенного представления на чертеже показан только первый цилиндр 13, и данное описание сосредотачивается на первом цилиндре 13. Однако двигатель 11 является 4-х цилиндровым двигателем и фактически включает в себя цилиндры со второго по четвертый (не показаны).
Дополнительно двигатель 11 включает в себя впускной коллектор 16, выпускной коллектор 17, топливную форсунку 18, свечу 19 зажигания, впускной клапан 21 и выпускной клапан 22.
Впускной коллектор 16 выполнен в виде коллектора для подачи воздуха, забираемого за пределами транспортного средства, в каждую камеру 15 сгорания цилиндров с первого по четвертый. На входе со стороны впуска впускного коллектора 16 установлен дроссельный клапан 23.
Выпускной коллектор 17 выполнен в виде коллектора для соединения каждой из камер 15 сгорания цилиндров с первого по четвертый с выхлопной трубой (не показана), через который отработавший газ из каждой камеры сгорания направляется в выхлопную трубу.
По сигналу от регулятора впрыска топлива (не показан), находящегося в электронном блоке управления (ЭБУ) 41, который будет детально описан далее, топливная форсунка 18 впрыскивает топливо через впускное отверстие 24. Топливная форсунка 18 может быть заменена топливной форсункой, которая впрыскивает топливо в камеру 15 сгорания (т.е. топливной форсункой, предназначенной для двигателя с прямым впрыском топлива).
Свеча 19 зажигания расположена на головке 25 цилиндра таким образом, что ее концевая часть выступает внутрь камеры 15 сгорания и вызывает образование искры внутри камеры 15 сгорания за счет электротока высокого напряжения, подаваемого от не показанной катушки зажигания, вызывая, таким образом, зажигание топливовоздушной смеси в камере 15 сгорания. Свечой 19 зажигания управляет электронный блок управления (ЭБУ) 41.
Впускной клапан 21, который перемещается, реагируя на перемещение не показанного на чертеже впускного кулачка, открывается и закрывается между впускным отверстием 24 и камерой 15 сгорания.
Выпускной клапан 22, который перемещается, реагируя на перемещение не показанного на чертеже выхлопного кулачка, открывается и закрывается между впускным отверстием 26 и камерой 15 сгорания.
Кроме того, двигатель 11 включает в себя механизм 33 синхронизации впускных регулируемых клапанов (механизм синхронизации регулируемых клапанов), который имеет механизм 31 изменения периода времени открытия впускного клапана и механизм 32 сдвига фазы параметров впуска, а также механизм 35 синхронизации выпускных регулируемых клапанов (механизм регулировки синхронизации регулируемых клапанов), который включает в себя механизм 34 сдвига фазы параметров выпуска.
10
Среди упомянутых выше механизмов механизм 31 изменения периода времени открытия впускного клапана постоянно изменяет скорость вращения впускного кулачка относительно числа оборотов коленчатого вала (не показан) и, таким образом, постоянно изменяет длину периода Т времени открытия (продолжительность открытия) впускного клапана 21.
Конфигурация механизма 31 изменения периода времени открытия впускного клапана хорошо известна, поэтому его описание здесь опущено. Однако в конфигурации применен способ, раскрытый в Японском Патенте №3834 921 и публикации выложенной заявки на патент Японии №HEI 10-220209.
I
I01
I02
I03
Механизм 32 сдвига фазы параметров впуска сдвигает фазы P параметров L, L, L величины подъема впускного клапана 21, показанные на Фиг.2.
Е
E01
E02
E03
Аналогично механизм 34 сдвига фазы параметров выпуска сдвигает фазы Р параметров L, L, L величины подъема выпускного клапана 22, показанные на Фиг.2.
I01
I02
I03
Кривая L величины подъема впускного клапана представляет параметр величины подъема впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и больших оборотов; кривая L величины подъема клапана представляет параметр величины подъема впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме малой нагрузки и малых оборотов; кривая L величины подъема клапана представляет параметр величины подъема впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов.
E01
E02
E03
Кривая L величины подъема клапана представляет параметр величины подъема выпускного клапана 22, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и больших оборотов; кривая L величины подъема клапана представляет собой параметр величины подъема выпускного клапана 22, когда двигатель 11 работает в режиме малой нагрузки и малых оборотов; кривая L величины подъема клапана представляет собой параметр величины подъема выпускного клапана 22, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов.
Конфигурация механизма 32 сдвига фазы параметров впуска и механизма 34 сдвига фазы параметров выпуска хорошо известны, поэтому их описание опускается. В приведенном примере используется ссылка на способ, описанный в японском патенте №3498784, и другие ссылки.
Кроме того, двигатель 11 имеет датчик скорости вращения коленчатого вала двигателя (датчик числа оборотов двигателя, не показан), датчик 36 акселератора (датчик положения педали акселератора) и ЭБУ (Электронный Блок Управления) 41.
E
Датчик скорости вращения коленчатого вала двигателя регистрирует частоту N вращения коленчатого вала двигателя 11, а результат регистрации считывает ЭБУ 41.
Датчик 36 акселератора регистрирует величину Асс нажатия педали 30 акселератора, а результат регистрации считывает ЭБУ 41.
ЭБУ 41 включает в себя стыковочное устройство, компьютерный процессор, блок памяти и другие элементы (не показаны). В блоке памяти ЭБУ 41 находятся программное обеспечение функционирования контроллера 42 периода времени открытия впускного клапана, контроллера 43 фазы параметра впуска, контроллера 44 фазы параметра выпуска, схема 45 периодов времени открытия впускного клапана, схема 46 фазы параметра впуска и схема 47 фаз параметра выпуска.
E
I0
Контроллер 42 периода времени открытия впускного клапана управляет механизмом 31 изменения периода времени открытия впускного клапана согласно величине Acc нажатия на педаль 30 акселератора, регистрируемый датчиком 36 акселератора и числом N оборотов коленчатого вала двигателя, регистрируемого датчиком скорости вращения коленчатого вала двигателя с тем, чтобы изменять период T времени открытия впускного клапана 21.
I0
I01
Когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и больших оборотов, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает периодов T времени открытия впускного клапана 21 на «первый период T времени впуска», как показано на Фиг.3.
I0
I02
Когда двигатель 11 работает в режиме малой нагрузки и малых оборотов, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает период T времени открытия впускного клапана 21 на «второй период T времени впуска».
I0
I03
Когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает период T времени открытия впускного клапана 21 на «третий период T времени впуска».
I01
I02
I03
Первый период T времени впуска устанавливается приблизительно на 270° угла поворота коленчатого вала, второй период T времени впуска и третий период T времени устанавливаются приблизительно на 300° угла поворота коленчатого вала и 230° угла поворота коленчатого вала, соответственно.
I01
I02
I03
Другими словами, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает первый период T времени впуска, второй период T времени впуска и третий период T времени впуска для установления соотношения по следующему выражению (1):
I0
I01
I02
I03
E
Соотношение между периодом T времени открытия впускного клапана для первого периода T времени впуска, второго периода T времени впуска и третьего периода T времени впуска с нагрузкой двигателя и частотой N вращения коленчатого вала задается схемой 45 периодов времени открытия впускного клапана, показанной на Фиг.6.
I0
Другими словами, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает каждый период T времени открытия впускного клапана согласно схеме 45 периода времени открытия впускного клапана.
I0
P
I01
Фиг.6 примечательна тем, что период T времени открытия впускного клапана 21, когда двигатель работает на максимальной мощности (т.е. максимальной мощности, выраженной в лошадиных силах, см. «MAX» на Фиг.6), устанавливается на первый период T впуска.
I04
I04
I01
I02
Другими словами, когда двигатель 11 работает на максимальной мощности, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает период времени открытия (четвертый период T, T=T времени впуска в данном варианте осуществления изобретения) впускного клапана 21 более коротким, чем второй период T времени впуска.
Т
I0
I01
I02
Аналогично, когда двигатель 11 работает на максимальном крутящем моменте (см. «МАХ» на Фиг.6), период T времени открытия впускного клапана 21 устанавливается более коротким, чем первый период T времени впуска. Соответственно, когда двигатель 11 развивает максимальный крутящий момент, контроллер 42 периодов времени открытия впускного клапана устанавливает период времени открытия впускного клапана 21 более коротким, чем второй период T времени впуска.
I
I01
I02
I03
I2
I3
I1
Контроллер 43 фазы параметра впуска управляет механизмом 32 сдвига фазы параметров впуска для осуществления сдвига фазы P параметра величины подъема клапана (кривых величины подъема клапана) L, L и L впускного клапана 21. Здесь вторая фаза P впуска и третья фаза P впуска рассматриваются как ограничение угла замедления и ограничитель угла опережения, соответственно, а первая фаза P впуска как промежуточная фаза этих ограничений.
I1
I2
I3
Другими словами, контроллер 43 фазы параметров впуска устанавливает первую фазу P впуска вторую фазу P впуска и третью фазу P впуска для установления соотношения по следующему выражению (2):
I02
I
I02
I2
Соответственно, как показывает параметр L величины подъема впускного клапана 21 на Фиг.3, если двигатель 11 считается работающим в режиме малой нагрузки и малых оборотов, то контроллер 43 фазы параметров впуска устанавливает фазу P кривой параметра L величины подъема впускного клапана 21 на вторую фазу P впуска, которая рассматривается как ограничение угла замедления, и, таким образом, время IC завершения открытия впускного клапана 21 может быть значительно замедлено, тем самым осуществляя дополнительное чрезмерно замедленное закрытие впускного клапана 21.
I03
I
I03
I3
И наоборот, как показывает параметр L величины подъема впускного клапана 21, если двигатель 11 считается работающим в режиме большой нагрузки и малых оборотов, то контроллер 43 фазы параметров впуска устанавливает фазу P кривой параметра L величины подъема впускного клапана 21 на третью фазу P впуска, которая рассматривается как ограничение угла опережения и, таким образом, время IC завершения открытия клапана впуска 21 может быть значительно ускорено.
I02
I
I03
I1
Кроме того, как показывает параметр L величины подъема впускного клапана 21, если двигатель 11 считается работающим в режиме большой нагрузки и больших оборотов, то контроллер 43 фазы параметров впуска устанавливает фазу P кривой параметра L величины подъема впускного клапана 21 на первую фазу P, которая рассматривается как промежуточный угол или ограничение угла опережения и, таким образом, время IC завершения открытия клапана впуска 21 устанавливается.
Таким образом, фазовое управление параметрами впуска может еще больше расширить возможности изменения времени IC завершения открытия клапана впуска 21.
I1
I2
I3
I01
I02
I03
Как показано на Фиг.7 и 8, первая фаза P впуска, вторая фаза P впуска и третья фаза P впуска являются фазами кривых L, L и L величины подъема клапана впуска 21, соответственно, и задаются схемой 46 фаз параметров впуска и/или схемой 47 фаз параметров выпуска.
I1
I2
I3
I01
I02
I03
Другими словами, контроллер 43 фазы параметра впуска устанавливает первую фазу P впуска, вторую фазу P впуска и третью фазу P впуска, которые представляют собой фазы кривых L, L и L величины подъема клапана впуска 21, соответственно, согласно схемы 46 фаз параметров впуска и/или схемы 47 фаз параметров выпуска.
I
Если электромотор работает как стартер (т.е. двигатель запускается), то контроллер 43 фазы параметра впуска устанавливает фазу P параметра величины подъема клапана для впускного клапана 21, чтобы время IC завершения открытия клапана впуска 21 оказывалось в первой половине хода сжатия (от +180° до +270° коленчатого вала [СА]), где получается давление сжатия большее, чем давление, необходимое для зажигания.
Е
E01
E02
E03
Е2
E1
Е3
Контроллер 44 фазы параметров выпуска управляет механизмом 34 сдвига фазы параметров выпуска для осуществления сдвига фазы Р параметров L, L и L величины подъема выпускного клапана 22. Здесь вторая фаза Р выпуска и первая фаза P выпуска рассматриваются как ограничение угла замедления и ограничение угла опережения, соответственно, а третья фаза Р выпуска как промежуточная фаза этих ограничений.
E01
Е2
Как показано параметрами величины подъема выпускного клапана 22 на Фиг.4, если двигатель 11 считается работающим в режиме большой нагрузки и больших оборотов, тогда контроллер 44 фазы параметра выпуска устанавливает фазу кривой L величины подъема выпускного клапана 22 на первую фазу Р выпуска.
E02
E02
Е2
Как показано параметром L величины подъема выпускного клапана 22, если двигатель 11 считается работающим в режиме малой нагрузки и малых оборотов, то контроллер 44 фазы параметра выпуска устанавливает фазу кривой L величины подъема выпускного клапана 22 на вторую фазу Р выпуска.
E03
E03
Е3
Кроме того, как показано параметром L величины подъема выпускного клапана 22, если двигатель 11 считается работающим в режиме большой нагрузки и малых оборотов, то контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливает фазу кривой L величины подъема выпускного клапана 22 на вторую фазу Р выпуска.
EI
Е2
Е3
Другими словами, контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливает первую фазу P выпуска, вторую фазу Р выпуска и третью фазу Р выпуска для установления соотношения по следующему выражению (3):
Е0
E01
Е02
Е03
В отличие от впускного клапана 21 период Т времени открытия (продолжительность открытия) выпускного клапана 22 является величиной постоянной, вне зависимости от режима работы двигателя 11. В частности, как показано на Фиг.4, первый период T времени выпуска, второй период Т времени выпуска и третий период Т времени выпуска, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и больших оборотов, в режиме малой нагрузки и малых оборотов, а также в режиме большой нагрузки и малых оборотов, в значительной степени одинаковы, как видно из следующего выражения (4):
I
Е
Кроме того, контроллер 43 фазы параметров впуска и контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливают фазу P параметра величины подъема впускного клапана 21 и фазу Рпараметра величины подъема выпускного клапана 22 для создания периода VOL времени перекрытия для выполнения перекрытия времени начала (10) работы впускного клапана 21 и времени завершения (ЕС) работы выпускного клапана 22.
I1
E1
1
В частности, когда двигатель 11 работает в режиме больших оборотов и большой нагрузки, контроллер 43 фазы параметров впуска и контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливают первую фазу P впуска и первую фазу P выпуска, соответственно, для выполнения первого периода VOL времени перекрытия, как показано на Фиг.5.
I2
Е2
2
Дополнительно, когда двигатель 11 работает в режиме малых оборотов и малой нагрузки, контроллер 43 фазы параметра впуска и контроллер 44 фазы параметра выпуска устанавливают вторую фазу P впуска и вторую фазу Р выпуска, соответственно, для выполнения второго периода VOL времени перекрытия.
I3
Е3
3
Дополнительно, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов, контроллер 43 фазы параметров впуска и контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливают третью фазу P впуска и третью фазу Р выпуска, соответственно, для выполнения третьего периода VOL времени перекрытия.
1
2
3
Другими словами, контроллер 43 фазы параметров впуска и контроллер 44 фазы параметров выпуска устанавливают первый период VOL времени перекрытия, второй период VOL  времени перекрытия и третий период VOL времени перекрытия для установления соотношения по следующему выражению (5):
P
Т
Р
I0
I
Е0
I01
I1
E1
Здесь вновь обращая внимание на MAX на Фиг.6, 7, 8 и 9, даже когда двигатель 11 работает с максимальным крутящим моментом (МАХ) или с максимальной мощностью (МАХ), период T времени открытия и фаза P впускного клапана 21, а также период Т времени открытия выпускного клапана 22 одинаковы в каждом случае и представляют собой период T времени первого впуска, фазу P первого впуска и фазу P первого выпуска, соответственно.
4
4
1
2
Другими словами, контроллер 43 фазы параметров впуска и контроллер 44 фазы параметров выпуска определяют период времени перекрытия (четвертого периода VOL времени перекрытия), в данном варианте осуществления изобретения, VOL=VOL и при двигателе 11, работающем в режиме максимального выходного крутящего момента, чтобы он был короче, чем второй период VOL времени перекрытия.
Двигатель, оснащенный механизмом синхронизации клапана с возможностью регулировки в данном варианте осуществления изобретения, имеет описанную выше конфигурацию, которая последовательно обеспечивает следующие преимущества и положительный эффект.
I0
I02
I0
I01
Период T времени открытия (т.е. второй период T времени впуска) впускного клапана 21 при двигателе 11, работающем на режиме малой нагрузки и малых оборотов, устанавливается так, чтобы он был длиннее периода T времени открытия (т.е. первого периода T времени впуска) впускного клапана 21, при двигателе, работающем в режиме большой нагрузки и больших оборотов.
I
I2
I
I1
Дополнительно, фаза P (т.е. вторая фаза P впуска) параметра величины подъема впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме малой нагрузки и малых оборотов, устанавливается с замедлением по сравнению с фазой P (т.е. первой фазой P впуска) параметра величины подъема впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и больших оборотов.
Поэтому степень заполнения воздухом камеры 15 сгорания улучшается за счет использования эффекта наддува, вызванного инерцией потока впускаемого воздуха, когда двигатель 11 работает при большой нагрузке и на больших оборотах.
Поскольку фаза выхлопа опережает, небольшое результирующее значение периода VOL времени перекрытия повышает степень сгорания, сокращая рециркуляцию отработавших газов внутри. Хотя при работе в режиме большой нагрузки и больших оборотов увеличивается объем отработавшего газа, синхронизация с ранним открытием выпускного клапана 22 плавно выпускает отработавший газ и уменьшает насосные потери при выпуске отработавшего газа, что дополнительно увеличивает мощность двигателя.
Когда двигатель 11 работает с низкой нагрузкой и на малых оборотах, время IC завершения открытия впускного клапана 21 сильно замедляется (т.е. происходит чрезмерное замедление закрытия) для значительного уменьшения насосных потерь. Другими словами, объем впуска воздуха регулируется обратным выдуванием воздуха, временно забранного в цилиндр через впускное отверстие 24 и, таким образом, можно увеличить степень открытия дроссельного клапана с тем, чтобы препятствовать насосным потерям и улучшить топливную экономичность.
I
Дополнительно, поскольку фаза P параметра величины подъема впускного клапана 21 задается такой, что время 10 начала открытия впускного клапана 21 оказывается близким времени начала такта впуска, можно препятствовать насосным потерям, происходящим на ранней стадии такта всасывания.
Поскольку всасываемый воздух нагревается внутри цилиндра, улучшается испарение жидкого топлива, прилипшего и оставшегося во впускном отверстии 24, и количество воздуха, необходимого для создания требуемого вращающего момента, уменьшается согласно сокращению насосных потерь. Даже в ситуации, в которой фактическая степень сжатия снижается, сгорание топлива улучшается для дополнительного улучшения топливной экономичности.
Как следствие, на высоком уровне может реализовываться как высокая топливная экономичность, так и высокая выходная мощность.
I0
I04
I01
Период T времени открытия впускного клапана 21, когда мощность двигателя 11 достигает максимальной величины (т.е. четвертый период T времени выпуска = периоду T времени), устанавливается аналогичным способом.
I
I
Когда двигатель 11 запускается, фаза P параметра величины подъема для впускного клапана 21 устанавливается так, чтобы время IC завершения закрытия впускного клапана 21 было опережающим в пределах диапазона: от нижней мертвой точки до второй половины такта сжатия, при этом можно сохранить давление внутри камеры сгорания, требуемое для запуска (включения зажигания) двигателя 11, и, таким образом, улучшить характеристики двигателя 11. Кроме того, поскольку фаза P параметра величины подъема клапана 21 устанавливается соответственно с опережением и период VOL времени устанавливается относительно большим, отработавший газ с силой выдувается во впускную трубу, когда впускной клапан 21 открывается, чтобы выдуть жидкое топливо, прилипшее к впускному отверстию 24, тем самым заставляя топливо превращаться в мелкодисперсные частицы и испаряться. Дополнительно, испарение топлива обеспечивается также нагревом от отработавших газов и, соответственно, количество несгоревших углеводородов значительно уменьшается.
I0
I02
I0
I03
I
I2
I
I3
Период T времени открытия (второй период T времени впуска) впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает на режиме малой нагрузки и малых оборотов, устанавливается так, чтобы он был длиннее периода T времени (третьего периода T времени впуска) впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов, и фаза P (вторая фаза P впуска) параметра величины подъема клапана впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме малой нагрузки и малых оборотов, устанавливается с замедлением по сравнению с фазой P (третья фаза P впуска) параметра величины подъема клапана впускного клапана 21, когда двигатель 11 работает в режиме большой нагрузки и малых оборотов.
Вышеупомянутая установка позволяет улучшить степень заполнения воздухом камеры 15 сгорания за счет использования эффекта наддува, вызванного инерцией потока и пульсирующей струей всасываемого потока воздуха, когда двигатель 11 работает при большой нагрузке и на малых оборотах, для улучшения эффекта, вызванного сокращением насосных потерь, когда двигатель работает с малой нагрузкой и на малых оборотах.
2
1
Дополнительно, период VOL времени перекрытия (второй период VOL времени перекрытия), когда двигатель 11 работает с малой нагрузкой и на малых оборотах, устанавливается более коротким, чем период VOL времени (первый период VOL времени перекрытия), когда двигатель 11 работает с большой нагрузкой и на больших оборотах.
В то время, как двигатель 11 работает с малой нагрузкой и на малых оборотах, стабильность сгорания улучшается за счет сокращения объема газа (так называемого отработавшего газа рециркуляции), остающегося в камере 15 сгорания после сгорания; и в то время, как двигатель 11 работает при малой нагрузке и больших оборотах, увеличившийся объем отработавших газов плавно выпускается за счет опережающего открытия выпускного клапана 22 и насосные потери во время впускания отработавшего газа подавляются, дополнительно увеличивая выходную мощность двигателя 11.
I0
I
Е
Период VOL времени перекрытия клапана может регулироваться периодом T времени открытия клапана или фазой P параметра величины подъема клапана 21, а эффективность может дополнительно повышаться за счет регулирования на основе фазы Р параметров выпускного клапана 22.
Один из вариантов осуществления настоящего изобретения подробно описан выше, хотя настоящее изобретение никоим образом не может ограничиваться только описанным вариантом осуществления. Возможны различные изменения и модификации, без отхода от сущности изобретения.
Е0
I0
Е
Например, каждое значение времени ЕС завершения закрытия выхлопного клапана 22, стартовой синхронизации IO впускного клапана 21, завершающей синхронизации IC впускного клапана 21, период Т времени открытия выпускного клапана 22, период T времени открытия впускного клапана 21, фаза Р параметров величины подъема впускного клапана 21 и продолжительность VOL перекрытия могут изменяться в объеме настоящего изобретения.
Дополнительно, в вышеизложенном варианте осуществления изобретения продолжительности и фазы открытия клапанов устанавливаются на постоянные величины в зависимости от режима работы на малой, средней или большой нагрузке и при малых, средних или больших оборотах коленчатого вала, хотя, как вариант, эти величины могут непрерывно изменяться в зависимости от крутящего момента и оборотов двигателя.
Из описанного таким образом изобретения должно быть очевидно, что возможно внесение самых различных изменений. Такие изменения не рассматриваются как отступление от сущности и объема изобретения, и специалисту в данной области очевидно, что все подобные модификации входят в объем прилагаемой формулы изобретения.