УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРУЕМЫХ КЛАПАНОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROLLED VALVES OF DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к устройству регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания передает вращающую силу от главного приводного вала (коленчатого вала) двигателя внутреннего сгорания на распределительный вал через цепь механизма газораспределения и зубчатый ремень привода и вращает кулачки, расположенные на распределительном валу, таким образом заставляя кулачки оказывать действие на впускной и выпускной клапаны (клапаны), чтобы открывать/закрывать клапаны.
В последние годы стали известны механизмы регулируемых клапанов, которые проектируются, чтобы изменять рабочий угол клапана посредством изменения периода, в который кулачок оказывает действие на клапан. Патентный документ 1 раскрывает систему регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которая изменяет высоту подъема клапана относительно позиции вращения кулачка и изменяет рабочий угол клапана посредством вращения управляющего вала, который размещается между кулачком и клапаном, посредством использования источника приведения в движение. Патентный документ 2 раскрывает устройство регулируемых клапанов, которое изменяет рабочий угол клапана посредством размещения круглого диска между фланцевой частью втулки, соединенной с ведущим валом, и фланцевой частью распределительного вала и задания центра круглого диска эксцентриковым, чтобы вызывать вращение круглого диска с непостоянной частотой.
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Патентный документ 1: публикация заявки на патент Японии № 2009-299655 (JP 2009-299655 A); и
Патентный документ 2: публикация заявки на патент Японии № 2006-336659 (JP 2006-336659 A).
ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Тем не менее, в механизме, который изменяет рабочий угол клапана посредством изменения высоты подъема, как и в случае с системой регулируемых клапанов Патентного документа 1, высота подъема клапана неизменно снижается, если уменьшается рабочий угол клапана. В этом случае, высота подъема клапана снижается, так что следствием является снижение эффективности впуска и это приводит к пропуску зажигания или снижению выходной мощности.
При этом, существует механизм регулируемых клапанов, допускающий изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной. Максимальная высота подъема означает максимальное значение высоты подъема от открытия впускного клапана до закрытия впускного клапана, а именно, высоты подъема на пике кривой подъема. В механизме регулируемых клапанов, допускающем изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, поддерживается высота подъема клапана, даже если уменьшается рабочий угол клапана. Таким образом, флуктуация эффективности впуска двигателя внутреннего сгорания является небольшой, когда изменяется рабочий угол. Тем не менее, среди таких механизмов регулируемых клапанов, которые позволяют изменять рабочий угол впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, по-прежнему неизвестны механизмы регулируемых клапанов, которые предписывают характеристикам работы клапана соответствовать состоянию нагрузки двигателя внутреннего сгорания.
Таким образом, задачей изобретения является создание устройства регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и который приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно изобретению, который разрешает указанную задачу, характеризуется наличием механизма регулируемых клапанов, допускающего изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной и сдвиг в сторону запаздывания момента времени для закрытия впускного клапана по мере того, как повышается нагрузка двигателя внутреннего сгорания, и увеличение рабочего угла при поддержании времени для открытия впускного клапана постоянным. Таким образом, обеспечено устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и которое приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания. В этой связи, момент времени для открытия впускного клапана означает момент времени, когда впускной клапан в закрытом состоянии начинает открытие, а момент времени для закрытия впускного клапана означает момент времени, когда впускной клапан в открытом состоянии закрывается, чтобы блокировать проточный канал.
Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может задавать момент времени для закрытия впускного клапана в области нижней мертвой точки, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является низкой. Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может сдвигать в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана относительно области нижней мертвой точки, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является высокой. Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия впускного клапана таким образом, что эффективность заполнения цилиндров максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является промежуточной.
Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может быть оснащено тангенциальным каналом и спиральным каналом, через которые всасываемый воздух подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Максимальная высота подъема первого впускного клапана, который предоставляется в тангенциальном канале, может быть меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана, который предоставляется в спиральном канале. Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия первого впускного клапана таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана максимизируется, становится меньше угла поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является низкой.
Кроме того, вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может быть оснащено тангенциальным каналом и спиральным каналом, через которые всасываемый воздух подается в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Максимальная высота подъема первого впускного клапана, который предоставляется в тангенциальном канале, может быть меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана, который предоставляется в спиральном каналу. Вышеуказанное устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания может изменять момент времени для закрытия первого впускного клапана таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана максимизируется, становится равным углу поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является высокой.
В таком случае, в устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, второй впускной клапан может выполнять операцию открытия/закрытия указанного впускного клапана. Кроме того, первый впускной клапан может выполнять операцию открытия/закрытия указанного впускного клапана.
Кроме того, в устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, высота подъема первого впускного клапана может задаваться таким образом, что она максимизируется в первой половине периода открытия клапана. В вышеуказанном устройстве регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, тангенциальный канал может быть оснащен клапаном регулирования завихрения, который регулирует вихревой поток.
ПРЕИМУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение позволяет предоставлять устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и который приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является видом двигателя внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения, как описано в качестве вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 2 является видом в перспективе общей конфигурации механизма регулируемых клапанов, которым оснащается двигатель внутреннего сгорания.
Фиг. 3 является видом, показывающим конфигурацию вокруг приводного распределительного вала, которым оснащается механизм регулируемых клапанов, показанный на фиг. 2.
Фиг. 4 является видом в поперечном сечении по линии A-A с фиг. 2.
Фиг. 5 является видом механизма регулируемых клапанов при просмотре из направления, показанного посредством стрелки B на фиг. 2.
Фиг. 6 является видом, показывающим то, как смещена поверхность дорожки качения направляющего элемента, причем Фиг. 6(a) показывает позицию поверхности дорожки качения в опорном состоянии; Фиг. 6(b) показывает позицию поверхности дорожки качения в момент, когда направляющий элемент перемещается вверх относительно опорного состояния; а Фиг. 6(c) показывает позицию поверхности дорожки качения в момент, когда направляющий элемент перемещается вниз относительно опорного состояния.
Фиг. 7 является видом, показывающим кривую подъема первого впускного клапана в режиме варианта осуществления изобретения.
Фиг. 8 является видом, показывающим конструкцию механизма регулируемых клапанов в момент, когда уменьшается высота подъема впускного клапана, в сравнительном режиме изобретения, причем Фиг. 8(a) показывает состояние, в котором впускной клапан является закрытым; а Фиг. 8(b) показывает состояние, в котором впускной клапан является открытым.
Фиг. 9 является видом, показывающим конструкцию механизма регулируемых клапанов в момент, когда увеличивается высота подъема впускного клапана, в сравнительном режиме изобретения, причем Фиг. 9(a) показывает состояние, в котором впускной клапан является закрытым, а Фиг. 9(b) показывает состояние, в котором впускной клапан является открытым.
Фиг. 10 является видом, показывающим кривую подъема в случае, если высота подъема впускного клапана механизма регулируемых клапанов изменяется в сравнительном режиме изобретения.
Фиг. 11 является видом, проводящим сравнение между режимом варианта осуществления изобретения и сравнительным режимом изобретения в отношении изменений технических требований двигателя внутреннего сгорания относительно момента времени для закрытия впускного клапана, причем Фиг. 11(a) является видом, показывающим сравнение в отношении максимальной высоты подъема впускного клапана, Фиг. 11(b) является видом, показывающим сравнение в отношении геометрического объема в цилиндре в момент времени для закрытия впускного клапана, Фиг. 11(c) является видом, показывающим сравнение в отношении эффективности заполнения цилиндров, а Фиг. 11(d) является видом, показывающим сравнение в отношении фактической степени сжатия.
Фиг. 12 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при низкой нагрузке.
Фиг. 13 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при высокой нагрузке.
Фиг. 14 является видом, показывающим взаимосвязь между нагрузкой двигателя внутреннего сгорания и моментом времени для закрытия впускного клапана.
Фиг. 15 является видом, показывающим взаимосвязь между средним эффективным давлением и степенью открытия акселератора.
Фиг. 16 является видом, показывающим то, как момент времени для закрытия впускного клапана связано со степенью открытия акселератора.
Фиг. 17 является видом, показывающим первый впускной канал и второй впускной канал двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 17(a) является видом в перспективе первого впускного канала и второго впускного канала, а Фиг. 17(b) является видом сверху первого впускного канала и второго впускного канала.
Фиг. 18 является видом, показывающим пример кривой подъема клапана, который открывается около верхней мертвой точки.
Фиг. 19 является видом, показывающим взаимосвязь между моментом времени для закрытия клапана, который открывается около верхней мертвой точки, и скоростью поршня в момент, когда высота подъема клапана максимизируется.
Фиг. 20 является видом, показывающим степень завихрения относительно момента времени для закрытия впускного клапана.
Фиг. 21 является видом, показывающим кривые подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана, причем Фиг. 21(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 21(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.
Фиг. 22 является видом, показывающим степень завихрения в камере сгорания относительно момента времени для закрытия второго впускного клапана.
Фиг. 23 является видом, показывающим другой пример кривых подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана согласно второму варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 23(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 23(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.
Фиг. 24 является видом, показывающим кривые подъема первого впускного клапана и второго впускного клапана согласно третьему варианту осуществления изобретения, причем Фиг. 24(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, а Фиг. 24(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой.
Фиг. 25 является видом сверху первого впускного канала и второго впускного канала двигателя внутреннего сгорания согласно четвертому варианту осуществления изобретения.
Фиг. 26 является видом, показывающим степень открытия клапана регулирования завихрения относительно момента времени для закрытия первого впускного клапана.
СПОСОБЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В дальнейшем в этом документе подробно описываются режимы для осуществления изобретения в сочетании с чертежами.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
РЕЖИМ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг. 1 является видом двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения, как описано в качестве настоящего варианта осуществления изобретения. Двигатель 100 внутреннего сгорания представляет собой рядный четырехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который оснащается четырьмя цилиндрами (№ 1-4). Четыре цилиндра имеют идентичную конфигурацию. Фиг. 1 является видом, показывающим один из цилиндров в поперечном сечении. В этой связи, хотя число цилиндров в данном документе равняется четырем, может предоставляться любое число цилиндров. Как показано на фиг. 1, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается блоком 102 цилиндров, головкой 104 блока цилиндров и поршнем 106. Головка 104 блока цилиндров предоставляется на блоке 102 цилиндров. Поршень 106 размещается в блоке 102 цилиндров таким образом, что он имеет возможность скользить в цилиндре 102a, который формируется в блоке 102 цилиндров. Камера 108 сгорания формируется в качестве пространства, которое окружается посредством блока 102 цилиндров, головки 104 блока цилиндров и поршня 106. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается впускным клапаном 110 и выпускным клапаном 112 для каждого из цилиндров. В частности, впускной канал 114, который содержит впускной клапан 110, и выпускной канал 116, который содержит выпускной клапан 112, формируются в головке 104 блока цилиндров. Кроме того, головка 104 блока цилиндров содержит клапан 118 впрыска топлива, который впрыскивает топливо в камеру 108 сгорания. В этой связи, клапан 118 впрыска топлива может предоставляться таким образом, чтобы впрыскивать топливо во впускной канал 114 вместо впрыска топлива в камеру 108 сгорания. Кроме того, двигатель 100 внутреннего сгорания оснащается устройством 122 регулируемых клапанов. Устройство 122 регулируемых клапанов оснащается механизмом 10 регулируемых клапанов и электронным модулем 120 управления (ECU).
Механизм 10 регулируемых клапанов приводит в действие впускной клапан 110. Механизм 10 регулируемых клапанов может изменять рабочий угол впускного клапана 110 при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана 110 постоянной. Механизм 10 регулируемых клапанов управляется посредством ECU 120. ECU 120 сконфигурирован как известный цифровой компьютер, имеющий двунаправленную шину, которая соединяет центральный процессор (CPU), оперативное запоминающее устройство (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM) и каналы ввода-вывода между собой. ECU 120 обменивается сигналами с различными датчиками и актуаторами, которые предоставляются, чтобы управлять двигателем 100 внутреннего сгорания, за счет этого управляя двигателем внутреннего сгорания. ECU 120 осуществляет управление, связанное с приведением в действие впускного клапана 110 посредством механизма 10 регулируемых клапанов. В настоящем варианте осуществления изобретения, в частности, ECU 120 осуществляет управление, связанное с изменением рабочего угла впускного клапана 110. В этой связи, двигатель 100 внутреннего сгорания также оснащается кулачком привода для приведения в действие выпускного клапана 112. Тем не менее, этот кулачок привода не требуется, чтобы пояснять настоящий вариант осуществления изобретения, и, следовательно, не иллюстрируется на фиг. 1. Кроме того, описание этого кулачка привода также опускается.
Далее со ссылкой на фиг. 2-6 подробно описывается механизм 10 регулируемых клапанов. Фиг. 2 является видом в перспективе полной конфигурации механизма 10 регулируемых клапанов. Фиг. 3 является видом, показывающим конфигурацию вокруг приводного распределительного вала 12, которым оснащается механизм 10 регулируемых клапанов, показанный на фиг. 2. Фиг. 4 является видом в поперечном сечении по линии A-A с фиг. 2. Фиг. 5 является видом механизма 10 регулируемых клапанов при просмотре из направления, показанного посредством стрелки B на фиг. 2. В этой связи, на фиг. 5, направляющий элемент 36, который описывается ниже, не показан.
Как показано на фиг. 2 и 3, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается приводным распределительным валом 12. Приводной распределительный вал 12 соединяется с коленчатым валом (не показан) через зубчатый шкив 14 и цепь механизма газораспределения (не показана) и выполнен с возможностью вращаться с частотой 1/2 коленчатого вала. Как показано на фиг. 3, механизм 16 регулируемых фаз газораспределения (VVT), допускающий изменение фазы поворота приводного распределительного вала 12 относительно вращения коленчатого вала, размещается между приводным распределительным валом 12 и зубчатым шкивом 14.
Как показано на фиг. 2 и 3, приводной распределительный вал 12 оснащается кулачковыми элементами 18 для цилиндров, соответственно. Кулачковые элементы 18 являются концентрическими с приводным распределительным валом 12 и поддерживаются с возможностью вращения посредством приводного распределительного вала 12. Два приводных рабочих выступа 18a кулачка для приведения в действие клапанов (не показаны) формируются на каждом из кулачковых элементов 18. Каждый из приводных рабочих выступов 18a кулачка оснащается дугообразной частью 18a1 основной окружности, которая является концентрической с приводным распределительным валом 12, и носовой частью 18a2, которая формируется посредством выступания части основной окружности радиально наружу. Клапанное коромысло (не показано) предоставляется для каждого впускного клапана 110 под каждым из приводных рабочих выступов 18a кулачка. Впускной клапан 110 выдвигается таким образом, что он является открытым в момент времени, когда носовая часть 18a2 каждого из приводных рабочих выступов 18a кулачка прилегает к клапанному коромыслу.
Кроме того, приводной распределительный вал 12 оснащается приводными рычагами 20 для цилиндров, соответственно. Каждый из приводных рычагов 20 имеет часть 20a приводного рычага, которая выступает радиально наружу приводного распределительного вала 12. Каждый из приводных рычагов 20 как единое целое крепится к приводному распределительному валу 12 с помощью предварительно определенного крепежного элемента (не показан). Кроме того, часть 18b ведомого рычага, которая выступает радиально наружу приводного распределительного вала 12, формируется как единое целое с каждым из кулачковых элементов 18 около приводного рабочего выступа 18a кулачка, который ближе к приводному рычагу 20 для идентичного цилиндра.
Как показано на фиг. 4 и 5, один конец приводного звена 24 соединяется с возможностью вращения с частью 20a приводного рычага через вращательный вал 22 на стороне распределительного вала. Кроме того, один конец ведомого звена 28 соединяется с возможностью вращения с частью 18b ведомого рычага через вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка.
Другой конец приводного звена 24 и другой конец ведомого звена 28 соединяются между собой через вращательный вал 30 на стороне управляющего ролика. Управляющий ролик 32 и накладка 34 звена размещаются между приводным звеном 24 и ведомым звеном 28 на вращательном валу 30 на стороне управляющего ролика. Таким образом, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается частью 20a приводного рычага и частями 18b ведомого рычага, которые имеют осевой центр приводного распределительного вала 12 в качестве общего центра вращения, и механизмом 35 тяги, который соединяется посредством приводного звена 24 и ведомого звена 28. Механизм 35 тяги является тягой с четырьмя узлами. Кроме того, как показано на фиг. 4, в режиме настоящего варианта осуществления изобретения, ведомое звено 28 размещается перед приводным звеном 24 в направлении вращения C приводного распределительного вала 12 с управляющим роликом 32, размещенным между ведомым звеном 28 и приводным звеном 24.
Как показано на фиг. 5, накладка 34 звена формуется посредством сгибания двух кольцеобразно сформированных пластинчатых частей концентрически между собой. Далее, накладка 34 звена размещается таким образом, что приводной распределительный вал 12 проникает внутрь нее. Кроме того, накладка 34 звена размещается на вращательном валу 30 на стороне управляющего ролика, при этом между двумя пластинчатыми частями накладки 34 звена размещается управляющий ролик 32.
Как показано на фиг. 4, поверхность 36a1 дорожки качения направляющего элемента 36 размещается на внешней периферийной стороне накладки 34 звена таким образом, что она закрывает накладку 34 звена. Эта поверхность 36a1 дорожки качения сконструирована посредством периферийной поверхности. Кроме того, управляющий ролик 32 поддерживается с возможностью вращения посредством вращательного вала 30 на стороне управляющего ролика в позиции (точки P прохождения касательной линии), который находится в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения. Таким образом, управляющий ролик 32 перемещается при качении вдоль поверхности 36a1 дорожки качения таким образом, что он синхронизируется с вращением приводного распределительного вала 12.
Кроме того, как показано на фиг. 4, два удерживающих ролика 38, а также управляющий ролик 32 вставляются с возможностью вращения между пластинчатыми частями накладки 34 звена через удерживающие вращательные валы 40 в позициях, которые находятся в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения. Вследствие этой конфигурации позиция накладки 34 звена в радиальном направлении приводного распределительного вала 12 задается посредством поверхности 36a1 дорожки качения. Кроме того, позиция управляющего ролика 32, который входит в накладку 34 звена, задается на поверхности 36a1 дорожки качения. Таким образом, управляющий ролик 32 перемещается при качении по поверхности 36a1 дорожки качения постоянно в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения по мере того, как вращается приводной распределительный вал 12. Затем, в результате задания позиции управляющего ролика 32, задается относительная позиция между приводными рабочими выступами 18a кулачка, которые соединяются между собой через приводное звено 24 и ведомое звено 28 в направлении вращения.
Кроме того, как показано на фиг. 2, направляющий элемент 36 оснащается кольцевыми частями 36a для цилиндров, соответственно. Каждая из кольцевых частей 36a имеет поверхность 36a1 дорожки качения. Кольцевые части 36a соответствующих цилиндров как единое целое соединяются между собой посредством объединения посредством соединительных частей 36b. В этой связи, направляющий элемент 36 поддерживается посредством головки 104 блока цилиндров через предварительно определенный поддерживающий элемент (не показан). Таким образом, направляющий элемент 36 сконфигурирован так, чтобы быть подвижным в направлении, показанном посредством стрелки D на фиг. 4 (которое совпадает с осевым направлением цилиндров двигателя 100 внутреннего сгорания), и связывается в направлении, перпендикулярном направлению, показанному посредством стрелки D.
Кроме того, как показано на фиг. 2, механизм 10 регулируемых клапанов оснащается актуатором 42. Актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 в направлении, показанном посредством стрелки D на фиг. 4, в предварительно определенном диапазоне перемещения. Более конкретно, актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 так, что центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения в качестве периферийной поверхности перемещается вдоль направления, нормального к оси приводного распределительного вала 12, и вдоль осевого направления цилиндров. В это время, состояние, в котором центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения и центральная точка приводного распределительного вала 12 совпадают друг с другом при просмотре из осевого направления приводного распределительного вала 12, рассматривается в качестве "опорного состояния". Актуатор 42 регулирует перемещение направляющего элемента 36 в произвольную позицию в диапазоне перемещения. Актуатор 42 перемещает направляющий элемент 36 на основе команды ECU 120. Актуатор 42 может быть сконфигурирован посредством комбинирования, например, электромотора и червячной шестерни друг с другом.
Далее описывается то, как скорость перемещения каждого из приводных рабочих выступов 18a кулачка и рабочий угол впускного клапана 110 изменяются в результате перемещения направляющего элемента 36. Фиг. 6 является видом, показывающим то, как смещена поверхность 36a1 дорожки качения направляющего элемента 36. Фиг. 6(a) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в опорном состоянии. Фиг. 6(b) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в момент, когда направляющий элемент 36 перемещается вверх относительно опорного состояния. Фиг. 6(c) показывает позицию поверхности 36a1 дорожки качения в момент, когда направляющий элемент 36 перемещается вниз относительно опорного состояния.
Когда приводной распределительный вал 12 вращается в направлении вращения приводного распределительного вала 12, вращающая сила приводного распределительного вала 12 передается на приводное звено 24 через часть 20a приводного рычага, которая как единое целое крепится к приводному распределительному валу 12. Вращающая сила приводного распределительного вала 12, которая передана на приводное звено 24, передается на приводной рабочий выступ 18a кулачка, который формируется как единое целое с частью 18b ведомого рычага через вращательный вал 30 на стороне управляющего ролика и ведомое звено 28. Таким образом, вращающая сила приводного распределительного вала 12 передается на приводной рабочий выступ 18a кулачка через механизм 35 тяги.
Как результат, соответствующие элементы механизма 35 тяги и приводного рабочего выступа 18a кулачка вращаются в направлении, идентичном направлению приводного распределительного вала 12 синхронно с вращением приводного распределительного вала 12. В этом случае, управляющий ролик 32 перемещается при качении по поверхности 36a1 дорожки качения постоянно в контакте с поверхностью 36a1 дорожки качения в точке P прохождения касательной лини и вращается вокруг приводного распределительного вала 12.
Как показано на фиг. 6(a), в опорном состоянии, центральная точка приводного распределительного вала 12 и центральная точка поверхности 36a1 дорожки качения совпадают друг с другом. Таким образом, в то время как управляющий ролик 32 вращается на поверхности 36a1 дорожки качения по мере того, как вращается приводной распределительный вал 12, центр вращения приводного распределительного вала 12 и центр вращения управляющего ролика 32 совпадают друг с другом. Другими словами, в опорном состоянии приводной рабочий выступ 18a кулачка вращается с частотой, равной частоте приводного распределительного вала 12.
0
Состояние, показанное на фиг. 6(b), показывает состояние, в котором поверхность 36a1 дорожки качения перемещена вверх (в направлении от камеры 108 сгорания). В этом состоянии, почти в нижней половине секции поверхности 36a1 дорожки качения, по мере того, как управляющий ролик 32 перемещается к позиции P непосредственно ниже поверхности 36a1 дорожки качения, расстояние между центром вращения приводного распределительного вала 12 и центром вращения управляющего ролика 32 уменьшается относительно вышеуказанного опорного состояния. Как результат, вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка перемещается вперед в направлении вращения относительно опорного состояния. Таким образом, часть 18b ведомого рычага перемещается быстрее части 20a приводного рычага. Другими словами, когда управляющий ролик 32 проходит нижний полукруг поверхности 36a1 дорожки качения, увеличивается скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка.
0
Наоборот, состояние, показанное на фиг. 6(c), показывает состояние, в котором поверхность 36a1 дорожки качения перемещена вниз (в направлении к камере 108 сгорания). В этом состоянии, почти в нижней половине секции поверхности 36a1 дорожки качения, по мере того, как управляющий ролик 32 перемещается к позиции P непосредственно ниже поверхности 36a1 дорожки качения, расстояние между центром вращения приводного распределительного вала 12 и центром вращения управляющего ролика 32 увеличивается относительно вышеуказанного опорного состояния. Как результат, вращательный вал 26 на стороне рабочего выступа кулачка перемещается назад в направлении вращения относительно опорного состояния. Таким образом, часть 18b ведомого рычага перемещается медленнее части 20a приводного рычага. Другими словами, когда управляющий ролик 32 проходит нижний полукруг поверхности 36a1 дорожки качения, снижается скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка. Таким образом, посредством надлежащим образом управления позицией поверхности 36a1 дорожки качения, скорость перемещения приводного рабочего выступа 18a кулачка (т.е. кулачкового элемента 18) в ходе одного поворота может быть изменена.
Далее описывается взаимосвязь между частотой вращения кулачкового элемента 18 и подъемом впускного клапана 110. Фиг. 7 является видом, показывающим кривую подъема впускного клапана 110 в режиме настоящего варианта осуществления изобретения. Сплошная линия на чертеже указывает кривую подъема в случае, если рабочий угол уменьшается, а пунктирная линия указывает кривую подъема в случае, если рабочий угол увеличивается.
Механизм 10 регулируемых клапанов изменяет частоту вращения каждого из кулачковых элементов 18 в ходе одного поворота этого кулачкового элемента 18, в силу этого позволяя изменять рабочий угол впускного клапана 110 (время от открытия клапана до закрытия клапана). Другими словами, если частота вращения кулачкового элемента 18 увеличивается в период, в который носовая часть 18a2 кулачкового элемента 18 оказывает действие на впускной клапан 110, снижается рабочий угол впускного клапана 110. Напротив, если частота вращения кулачкового элемента 18 уменьшается в период, в который носовая часть 18a2 оказывает действие на впускной клапан 110, увеличивается рабочий угол впускного клапана 110. В то время когда рабочий угол впускного клапана изменяется, подъем кулачка для носовой части 18a2 кулачкового элемента 18, который оказывает действие на впускной клапан 110, не изменяется, так что максимальная высота подъема впускного клапана 110 не изменяется. Другими словами, как показано на фиг. 7, механизм 10 регулируемых клапанов может изменять рабочий угол впускного клапана 110 при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана 110 постоянной. В этой связи, механизм 10 регулируемых клапанов может изменять момент времени для открытия впускного клапана 110 и момент времени для закрытия впускного клапана 110 посредством VVT 16 без изменения кривой подъема. В этой связи, момент времени для открытия впускного клапана 110 означает момент времени, когда впускной клапан в закрытом состоянии начинает открытие, а момент времени для закрытия впускного клапана 110 означает момент времени, когда впускной клапан в открытом состоянии закрывается, чтобы блокировать проточный канал.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ
Далее описывается механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения. Механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения представляет собой механизм, который изменяет рабочий угол клапана посредством изменения высоты подъема клапана. Как описано выше, механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения может монтироваться на двигателе 100 внутреннего сгорания, описанном в режиме варианта осуществления изобретения. Фиг. 8 и 9 являются видами, показывающими конструкцию механизма 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения. Фиг. 8 показывает конфигурацию в момент, когда высота подъема впускного клапана 68 уменьшается. Фиг. 9 показывает конфигурацию в момент, когда высота подъема впускного клапана 68 увеличивается. Как фиг. 8(a), так и фиг. 9(a) показывают состояние, в котором впускной клапан 68 является закрытым, а фиг. 8(b) и фиг. 9(b) показывают состояние, в котором впускной клапан 68 является открытым. Фиг. 10 является видом, показывающим кривую подъема в случае, если изменяется высота подъема впускного клапана 68 посредством механизма 50 регулируемых клапанов. Пунктирная линия на фиг. 10 указывает кривую подъема впускного клапана в опорном состоянии, сплошная линия на фиг. 10 указывает случай, в котором высота подъема впускного клапана 68 уменьшается, а пунктирная линия на фиг. 10 указывает случай, в котором высота подъема впускного клапана 68 увеличивается.
Механизм 50 регулируемых клапанов оснащается распределительным валом 52, управляющим валом 56 и клапанным коромыслом 66. Распределительный вал 52 представляет собой вал, который соединяется с коленчатым валом (не показан) двигателя внутреннего сгорания через зубчатый шкив (не показан), цепь механизма газораспределения (не показана) и т.п. и вращается. Распределительный вал 52 содержит кулачки 54 для цилиндров, соответственно. Управляющий вал 56 представляет собой вал, который предоставляется параллельно распределительному валу 52. Управляющий вал 56 содержит роликовые рычаги 58 и качающиеся рычаги 62 для цилиндров, соответственно. Главный ролик 60 предоставляется на кончике каждого из роликовых рычагов 58. Распределительный вал 52 и управляющий вал 56 размещаются таким образом, что главные ролики 60 находятся в контакте с кулачками 54, соответственно. Роликовые рычаги 58 и качающиеся рычаги 62 предоставляются на управляющем валу 56 таким образом, что их относительная позиция вокруг управляющего вала 56 может быть изменена. Управляющий вал 56 содержит средство вращения (не показано) для вращения роликовых рычагов 58 относительно качающихся рычагов 62, соответственно. Кроме того, качающиеся рычаги 62 имеют поверхности 64 скольжения, которые находятся в контакте с клапанными коромыслами 66, соответственно. Каждое из клапанных коромысел 66 выполнено с возможностью вращаться после приема силы из соответствующего одного из качающихся рычагов 62 и приводить в действие впускной клапан 68.
Далее описывается операция открытия впускного клапана 68 посредством механизма 50 регулируемых клапанов. Когда распределительный вал 52 вращается, главные ролики 60 выдвигаются в соответствии с вращением распределительного вала 52, и вращаются роликовые рычаги 58. Вследствие вращения роликовых рычагов 58, вращаются управляющий вал 56 и качающиеся рычаги 62, которые предоставляются на управляющем валу 56. Качающиеся рычаги 62 вращаются и оказывают действие на клапанные коромысла 66, соответственно, так что каждое из клапанных коромысел 66 вращается, чтобы открывать впускной клапан 68.
Далее описывается операция в случае, если механизм 50 регулируемых клапанов изменяет высоту подъема впускного клапана 68. В случае изменения высоты подъема впускного клапана 68, механизм 50 регулируемых клапанов вращает роликовые рычаги 58, чтобы изменять угол θ, сформированный посредством каждого из роликовых рычагов 58 и соответствующих одного из качающихся рычагов 62. В данном документе предполагается, что момент времени для открытия впускного клапана 68 не изменяется. Например, если уменьшается угол θ, сформированный посредством роликового рычага 58 и качающегося рычага 62, снижается высота подъема впускного клапана 68, как указано посредством сплошной линии на фиг. 10. Кроме того, как только снижается высота подъема, момент времени для закрытия впускного клапана 68 сдвигается в сторону опережения, и уменьшается рабочий угол впускного клапана 68. Напротив, если увеличивается угол θ, сформированный посредством роликового рычага 58 и качающегося рычага 62, увеличивается высота подъема впускного клапана 68, как указано посредством пунктирной линии на фиг. 10. Кроме того, как только увеличивается высота подъема, момент времени для закрытия впускного клапана 68 сдвигается в сторону запаздывания, и увеличивается рабочий угол впускного клапана 68. Как описано выше, механизм 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения изменяет рабочий угол впускного клапана 68 посредством изменения высоты подъема впускного клапана 68.
ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ КЛАПАНА СОГЛАСНО РЕЖИМУ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описываются характеристики работы клапана устройства 122 регулируемых клапанов в режиме варианта осуществления изобретения при проведении сравнения между режимом варианта осуществления изобретения и сравнительным режимом изобретения. Фиг. 11 является видом, проводящим сравнение между режимом варианта осуществления изобретения и сравнительным режимом изобретения в отношении изменений в спецификации двигателя 100 внутреннего сгорания относительно моментов времени для закрытия впускных клапанов 110 и 68. Фиг. 11(a) является видом, показывающим сравнение в отношении максимальных высот подъема впускных клапанов 110 и 68. Фиг. 11(b) является видом, показывающим сравнение в отношении геометрического объема в каждом цилиндре, который задается посредством блока 102 цилиндров, головки 104 блока цилиндров и поршня 106, во времена (IVC) для закрытия впускных клапанов 110 и 68. Фиг. 11(c) является видом, показывающим сравнение в отношении эффективности заполнения цилиндров. Фиг. 11(d) вид, показывающий сравнение в отношении фактической степени сжатия. На каждом из фиг. 11(a)-11(d), сплошная линия указывает значение в режиме варианта осуществления изобретения, а пунктирная линия указывает значение в сравнительном режиме изобретения. На каждом из фиг. 11(b) и 11(d), поскольку значение в режиме варианта осуществления изобретения и значение в сравнительном режиме изобретения равны друг другу, пунктирная линия не проиллюстрирована. Фиг. 12 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана 110 согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана 68 согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при низкой нагрузке. Фиг. 13 является видом, проводящим сравнение между кривой подъема впускного клапана согласно режиму варианта осуществления изобретения и кривой подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения в ходе работы при высокой нагрузке.
Режим варианта осуществления изобретения имеет такую конфигурацию, в которой максимальная высота подъема впускного клапана 110 совпадает с максимальной высотой подъема в момент, когда высота подъема впускного клапана 68 максимизируется в сравнительном режиме изобретения. Соответственно, как показано на фиг. 11(a), максимальная высота подъема впускного клапана в режиме варианта осуществления изобретения всегда равна или превышает максимальную высоту подъема впускного клапана согласно сравнительному режиму изобретения, независимо от момента времени для закрытия впускного клапана.
В общем, в двигателе внутреннего сгорания, объем всасываемого воздуха, требуемый в ходе работы при низкой нагрузке, является небольшим, и объем всасываемого воздуха, требуемый в ходе работы при высокой нагрузке, является большим. В двигателе внутреннего сгорания, который позволяет изменять рабочий угол впускного клапана, объем всасываемого воздуха, который может вовлекаться в камеру сгорания, увеличивается посредством увеличения рабочего угла впускного клапана. Таким образом, двигатель 100 внутреннего сгорания требует характеристик работы клапана, при которых рабочий угол впускного клапана 110 или 68 уменьшается в ходе работы при низкой нагрузке, и рабочий угол впускного клапана 110 или 68 повышается в ходе работы при высокой нагрузке. В этом случае, в качестве необходимой предпосылки, момент времени для открытия впускного клапана 110 или 68 является постоянным независимо от нагрузки двигателя 100 внутреннего сгорания. Более конкретно, момент времени для открытия впускного клапана 110 или 68 задается в области верхней мертвой точки (ВМТ). Соответственно, в случае, если увеличивается рабочий угол, момент времени для закрытия впускного клапана 110 или 68 становится более поздним (задерживается).
В общем, в ходе работы при низкой нагрузке двигателя внутреннего сгорания, объем топлива, поданного в цилиндры, является небольшим, так что флуктуация фактической степени сжатия двигателя внутреннего сгорания приводит к флуктуации в сгорании. Кроме того, вследствие конструкции двигателя внутреннего сгорания, если рабочий угол впускного клапана изменяется в результате изменчивости производственного процесса и износа вследствие старения, фактическая степень сжатия колеблется. Например, если снижается фактическая степень сжатия, когда нагрузка является низкой, снижается объем воздуха, вовлекаемого в цилиндры, чтобы возможно вызывает пропуски зажигания или снижение выходной мощности.
При этом фактическая степень сжатия получается посредством деления объема камеры сгорания во время сжатия на объем камеры сгорания в момент времени для закрытия впускного клапана. Поскольку объем камеры сгорания во время сжатия является постоянным, фактическая степень сжатия зависит от объема камеры сгорания в момент времени для закрытия впускного клапана. Таким образом, как показано на фиг. 11(b) и 11(d), фактическая степень сжатия изменяет таким же образом, как геометрический объем в цилиндре 102a, который задается посредством блока 102 цилиндров, головки 104 блока цилиндров и поршня 106 в момент времени (IVC) для закрытия впускного клапана. Геометрический объем в цилиндре 102a максимизируется, и флуктуация геометрического объема также является небольшой в случае, если поршень расположен в нижней мертвой точке (НМТ). Соответственно, как показано на фиг. 11(d), флуктуация фактической степени сжатия также минимизируется около нижней мертвой точки (НМТ) поршня.
По вышеуказанной причине, в ходе работы при низкой нагрузке, при которой необходимо не допускать флуктуации фактической степени сжатия, предпочтительно закрывать впускной клапан около нижней мертвой точки. Между прочим, в случае, если рабочий угол клапана изменяется посредством изменения высоты подъема клапана, как и в случае с механизмом 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения, когда рабочий угол впускного клапана 68 уменьшается в ходе работы при низкой нагрузке, высота подъема впускного клапана 68 неизменно снижается. Таким образом, в сравнительном режиме изобретения, если впускной клапан 68 задается таким образом, что он является закрытым около нижней мертвой точки, возникает снижение эффективности впуска. Как результат, как показано на фиг. 11(c), эффективность заполнения цилиндров около нижней мертвой точки значительно снижается. Соответственно, нежелательно закрывать впускной клапан 68 около нижней мертвой точки посредством механизма 50 регулируемых клапанов согласно сравнительному режиму изобретения.
Напротив, устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения не приводит к снижению максимальной высоты подъема впускного клапана 110, даже если момент времени для закрытия впускного клапана 110 задается в области нижней мертвой точки. Таким образом, устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения позволяет получать более высокую эффективность заполнения цилиндров, чем в случае сравнительного режима изобретения. Это обусловлено тем, что устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения позволяет изменять рабочий угол впускного клапана 110 при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана 110 постоянной. Поскольку за счет этого можно не допускать снижения эффективности заполнения цилиндров, устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения дает возможность закрытия впускного клапана 110 около нижней мертвой точки. Как результат, даже в случае, если рабочий угол впускного клапана 110 изменен вследствие изменчивости производственного процесса или износа вследствие старения, может уменьшаться флуктуация фактической степени сжатия, вытекающая из изменения рабочего угла, и может быть реализовано стабильное состояние сгорания.
По указанной причине устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму настоящего варианта осуществления изобретения задает момент времени для закрытия впускного клапана 110 в области нижней мертвой точки, когда нагрузка является низкой. В частности, предпочтительно, чтобы момент времени для закрытия впускного клапана 110 составляло в 10°CA до и после нижней мертвой точки (НМТ±10°CA).
v1
v1
1
2
2
1
v2
Напротив, в ходе работы при высокой нагрузке двигателя внутреннего сгорания, предпочтительно уменьшать фактическую степень сжатия с тем, чтобы ограничивать образование дыма. Как очевидно из фиг. 11(d), при и после определенного угла за пределами нижней мертвой точки, фактическая степень сжатия снижается по мере того, как момент времени для закрытия впускного клапана сдвигается в сторону запаздывания. Таким образом, предпочтительно сдвигать в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана в максимальной возможной степени в ходе работы при высокой нагрузке. Тем не менее, как показано на фиг. 11(c), эффективность заполнения цилиндров снижается по мере того, как момент времени для закрытия впускного клапана 110 или 68 сдвигается в сторону запаздывания, так что выходная мощность снижается, несмотря на работу при высокой нагрузке. Соответственно, момент времени для закрытия впускного клапана 110 или 68 не должен опускаться ниже требуемой эффективности η заполнения цилиндров в ходе работы при высокой нагрузке. Это очевидно из фиг. 11(c), что момент времени для закрытия впускного клапана, чтобы реализовывать требуемую эффективность η заполнения цилиндров в ходе работы при высокой нагрузке, находится позднее в режиме варианта осуществления изобретения, чем в сравнительном режиме изобретения (сравнительный режим изобретения: AНМТ 40°CA, режим варианта осуществления изобретения: AНМТ 50°CA). Как следствие, как очевидно из фиг. 11(d), фактическая степень сжатия может быть задана ниже в режиме варианта осуществления изобретения, чем в сравнительном режиме изобретения (ε>ε). Как результат, устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения позволяет ограничивать образование дыма в двигателе 100 внутреннего сгорания. Кроме того, если образующееся количество дыма, идентичное образующемуся количеству дыма в сравнительном режиме изобретения, разрешается в режиме варианта осуществления изобретения, фактическая степень сжатия может повышаться с ε до ε. Эффективность заполнения цилиндров в режиме варианта осуществления изобретения может повышаться до η, соответственно. Следовательно, режим варианта осуществления изобретения позволяет повышать выходную мощность двигателя 100 внутреннего сгорания относительно сравнительного режима изобретения.
v1
Как описано выше, устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму настоящего варианта осуществления изобретения сдвигает в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана 110 относительно нижней мертвой точки, когда нагрузка является высокой. Другими словами, устройство 122 регулируемых клапанов сдвигает в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана 110, когда нагрузка является высокой по сравнению со случаем, когда нагрузка является низкой. Предпочтительно сдвигать в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана 110 в максимальной возможной степени, при реализации требуемой эффективности заполнения цилиндров η в ходе работы при высокой нагрузке. Кроме того, предпочтительно задавать момент времени для закрытия впускного клапана 110 в качестве AНМТ 50°CA. В этой связи, в случае, если эффективность заполнения цилиндров должна быть повышена вследствие недостаточного объема всасываемого воздуха, вовлекаемого в камеру сгорания и т.д., момент времени для закрытия впускного клапана 110 также может сдвигаться в сторону опережения. Например, момент времени для закрытия впускного клапана может задаваться в области AНМТ 40°CA.
Далее описываются характеристики работы клапана в ходе работы с промежуточной нагрузкой. В ходе работы в промежуточном режиме осуществляется переход от низкой нагрузки к высокой нагрузке. Устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения задает момент времени для закрытия впускного клапана 110 в качестве времени, когда эффективность заполнения цилиндров двигателя 100 внутреннего сгорания максимизируется, когда нагрузка является промежуточной. Как показано на фиг. 11(c), в режиме варианта осуществления изобретения, эффективность заполнения цилиндров выше в сравнительном режиме изобретения, так что образующееся количество дыма может поддерживаться небольшим. Кроме того, поскольку насосные потери уменьшаются, может обеспечиваться повышение экономии топлива. В этой связи, как показано на фиг. 11(c), момент времени для закрытия впускного клапана 110, когда эффективность заполнения цилиндров максимизируется, представляет собой одну точку. Тем не менее, впускной клапан 110 может быть закрытым в соответствии со временем, когда эффективность заполнения цилиндров и фактическая степень сжатия оптимизируются, чтобы разрешать случаи, в которых фактическая степень сжатия колеблется.
Кроме того, момент времени для закрытия впускного клапана в ходе работы с промежуточной нагрузкой может задаваться посредством непрерывного изменения времени для закрытия впускного клапана во время перехода от низкой нагрузки к высокой нагрузке или во время перехода в противоположном направлении. Ниже описывается нагрузка и момент времени для закрытия впускного клапана 110 в случае, если момент времени для закрытия впускного клапана 110 непрерывно изменяется, в данном документе со ссылкой на фиг. 14-16. Фиг. 14 является видом, показывающим взаимосвязь между нагрузкой двигателя 100 внутреннего сгорания и моментом времени для закрытия впускного клапана 110. Фиг. 15 является видом, показывающим взаимосвязь между средним эффективным давлением и степенью открытия акселератора. Фиг. 16 является видом, показывающим момент времени для закрытия впускного клапана 110 относительно степени открытия акселератора.
Фиг. 14 представляет нагрузку с помощью среднего эффективного давления Pme. Среднее эффективное давление Pme выражается посредством выражения (1), показанного ниже.
Pme = Крутящий момент×4π/Смещение (1)
Как показано на фиг. 14, устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения непрерывно изменяет момент времени для закрытия впускного клапана 110 от низкой нагрузки к высокой нагрузке. Кроме того, предполагается, что степень открытия акселератора составляет 100%, когда акселератор является полностью открытым. Как показано на фиг. 15, степень открытия акселератора, соответствующая области с низкой нагрузкой, задается как 0-20%, степень открытия акселератора, соответствующая промежуточной области, задается как 20-80%, а степень открытия акселератора, соответствующая области с высокой нагрузкой, задается как 80-100%. Как результат, ссылаясь на фиг. 14 и 15, можно задавать момент времени для закрытия впускного клапана 110 относительно степени открытия акселератора, как показано на фиг. 16.
Как описано выше, устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания согласно режиму варианта осуществления изобретения сдвигает в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана 110 и увеличивает рабочий угол впускного клапана 110 по мере того, как повышается нагрузка двигателя 100 внутреннего сгорания, при поддержании времени для открытия впускного клапана 110 постоянным. Таким образом, устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания предоставляет рекомендации по приведению в действие для изменения подъема клапана для впускного клапана в соответствии с состоянием нагрузки двигателя 100 внутреннего сгорания. Кроме того, устройство 122 регулируемых клапанов для двигателя 100 внутреннего сгорания задает момент времени для закрытия впускного клапана 110 в области нижней мертвой точки, когда нагрузка является низкой. Как результат, может уменьшаться флуктуация фактической степени сжатия, и может быть реализовано стабильное состояние сгорания. Кроме того, устройство 122 регулируемых клапанов согласно режиму варианта осуществления изобретения сдвигает в сторону запаздывания момент времени для закрытия впускного клапана 110 относительно нижней мертвой точки, когда нагрузка является высокой. Как результат, может уменьшаться образующееся количество дыма в двигателе 100 внутреннего сгорания. Кроме того, может повышаться выходная мощность двигателя 100 внутреннего сгорания.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее поясняется второй вариант осуществления изобретения. Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения отличается по конфигурации впускных каналов от двигателя 100 внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения. Фиг. 17 является видом, показывающим первый впускной канал 114a и второй впускной канал 114b двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Фиг. 17(a) является видом в перспективе первого впускного канала 114a и второго впускного канала 114b. Фиг. 17(b) является видом сверху первого впускного канала 114a и второго впускного канала 114b. Первый впускной канал 114a представляет собой тангенциальный канал. Тангенциальный канал вводит всасываемый воздух в камеру 108 сгорания таким образом, что всасываемый воздух втекает вдоль поверхности стенки цилиндра 102a камеры 108 сгорания. Первый впускной канал 114a вводит всасываемый воздух вдоль поверхности стенки цилиндра 102a и формирует сильный вихревой поток f1 в камере 108 сгорания. По мере того, как увеличивается расход всасываемого воздуха, поданного из этого первого впускного канала 114a, повышается сила вихревого потока (степени завихрения), сформированного в камере 108 сгорания. Второй впускной канал 114b представляет собой спиральный канал. Спиральный канал представляет собой канал спиральной формы и подает всасываемый воздух в центральную часть камеры 108 сгорания. Центр камеры 108 сгорания указывает центр круга в поперечном сечении в момент, когда цилиндр 102a показан в перпендикулярном сечении к его оси. Второй впускной канал 114b вводит слабый вихревой поток f2 в центр камеры 108 сгорания. Всасываемый воздух, поданный из второго впускного канала 114b, остается в центре в камере 108 сгорания, и не допускается его рассеяние.
Первый впускной канал 114a содержит первый впускной клапан 110a, а второй впускной канал 114b содержит второй впускной клапан 110b. Кроме того, предоставляется механизм регулируемых клапанов (не показан), который приводит в действие первый впускной клапан 110a и второй впускной клапан 110b. Механизм регулируемых клапанов согласно настоящему варианту осуществления изобретения имеет такую же конфигурацию, как механизм 10 регулируемых клапанов согласно первому варианту осуществления изобретения. Механизм регулируемых клапанов согласно настоящему варианту осуществления изобретения оснащается первым направляющим элементом для изменения частоты вращения только элемента кулачка, оказывающего действие на первый впускной клапан 110a, и вторым направляющим элементом для изменения частоты вращения только элемента кулачка, оказывающего действие на второй впускной клапан 110b. Соответственно, механизм регулируемых клапанов согласно настоящему варианту осуществления изобретения приводит в действие первый впускной клапан 110a и второй впускной клапан 110b независимо друг от друга. Механизм регулируемых клапанов согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет изменять рабочий угол первого впускного клапана 110a при поддержании максимальной высоты подъема первого впускного клапана 110a постоянной и может изменять рабочий угол второго впускного клапана 110b при поддержании максимальной высоты подъема второго впускного клапана 110b постоянной. Кроме того, второй вариант осуществления изобретения является идентичным по другим конфигурационным подробностям первому варианту осуществления изобретения. Компоненты, идентичные компонентам в первом варианте осуществления изобретения, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, соответственно, на чертежах, и их подробное описание опускается.
В двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения, степень завихрения в камере 108 сгорания понижается с точки зрения подавления пропуска зажигания и уменьшения количества несгоревшего HC, когда нагрузка является низкой, и степень завихрения в камере 108 сгорания повышается с точки зрения выпуска дыма, когда нагрузка является высокой. Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения, момент времени для закрытия впускного клапана (первого впускного клапана 110a или второго впускного клапана 110b) задается в области нижней мертвой точки (НМТ) с целью стабилизации фактической степени сжатия, в ходе работы при низкой нагрузке. Затем, в целях подавления образования дыма, момент времени для закрытия впускного клапана (первого впускного клапана 110a или второго впускного клапана 110b) задается таким образом, что он сдвигается в сторону запаздывания по мере того, как повышается нагрузка двигателя внутреннего сгорания.
Фиг. 18 является видом, показывающим пример кривой подъема клапана. Сплошная линия на фиг. 18 является графиком, указывающим кривую подъема клапана, который открывается около верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается около нижней мертвой точки (НМТ). Пунктирная линия на фиг. 18 является графиком, указывающим кривую подъема клапана, который открывается около верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается в момент времени с запаздыванием на 50°CA от нижней мертвой точки (AНМТ 50°CA). Фиг. 19 является видом, показывающим взаимосвязь между моментом времени для закрытия клапана и скоростью поршня в момент времени, когда высота подъема клапана максимизируется в двигателе внутреннего сгорания, имеющем клапан, который открывается около верхней мертвой точки. Фиг. 20 является видом, показывающим степень завихрения относительно момента времени для закрытия впускного клапана. Сплошная линия на фиг. 20 указывает фактическую степень завихрения, а пунктирная линия на фиг. 20 указывает требуемое значение.
В клапане, который поднимается согласно кривой подъема, указываемой посредством сплошной линии на фиг. 18, высота подъема клапана максимизируется около AВМТ 90°CA (BНМТ 90°СА). Около AВМТ 90°CA скорость перемещения поршня является наибольшей, так что скорость впуска является высокой. Соответственно, в этом случае, около AВМТ 90°CA, высота подъема является большой, и скорость впуска является высокой, так что объем всасываемого воздуха, всасываемого в камеру 108 сгорания, является большим.
Как описано выше, если первый впускной клапан 110a приводится в действие согласно рекомендациям первого варианта осуществления изобретения, первый впускной клапан 110a открывается около верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается около нижней мертвой точки (НМТ), когда нагрузка является низкой. Тем не менее, поскольку первый впускной канал 114a представляет собой тангенциальный канал, увеличивается объем всасываемого воздуха, всасываемого в камеру 108 сгорания, если первый впускной клапан 110a открывается около верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается около нижней мертвой точки (НМТ). Как результат, усиливается вихревой поток в камере 108 сгорания, и нарушаются рекомендации по управлению для понижения степени завихрения, когда нагрузка является низкой.
После этого, в клапане, который поднимается согласно кривой подъема, указываемой посредством пунктирной линии на фиг. 18, момент времени, когда высота подъема максимизируется, отклоняется от области AВМТ 90°CA (BНМТ 90°CA). Как описано выше, в момент времени около AВМТ 90°CA, скорость перемещения поршня является наибольшей, так что скорость впуска является высокой. Для подъема этого клапана, подъем не максимизируется в момент времени AВМТ 90°CA, когда скорость впуска является высокой. Следовательно, всасываемый воздух не может эффективно всасываться.
Как описано выше, если первый впускной клапан 110a приводится в действие согласно рекомендациям первого варианта осуществления изобретения, первый впускной клапан 110a открывается около верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается на 50°CA после нижней мертвой точки (AНМТ 50°CA), когда нагрузка является высокой. В этом случае, около нижней мертвой точки, в которой скорость поршня является наибольшей, и скорость впуска максимизируется, высота подъема первого впускного клапана 110a не максимизируется, так что достаточный объем всасываемого воздуха не может всасываться в камеру 108 сгорания. Таким образом, завихрение не усиливается в достаточной степени, и не может повышаться степень завихрения.
Соответственно, если первый впускной клапан 110a приводится в действие согласно рекомендациям первого варианта осуществления изобретения, требуемое значение степени завихрения и фактическое значение степени завихрения не совпадают друг с другом, как показано на фиг. 20. С учетом вышеприведенного, рабочий угол первого впускного клапана 110a изменяется в настоящем варианте осуществления изобретения. Фиг. 21 является видом, показывающим кривые подъема первого впускного клапана 110a и второго впускного клапана 110b. Фиг. 21(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, и фиг. 21(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой. На фиг. 21(a) и на фиг. 21(b), пунктирная линия указывает кривую подъема первого впускного клапана 110a, а сплошная линия указывает кривую подъема второго впускного клапана 110b.
Прежде всего, описывается взаимосвязь между максимальной высотой подъема первого впускного клапана 110a и максимальной высотой подъема второго впускного клапана 110b. Как показано на фиг. 21(a) и 21(b), в устройстве регулируемых клапанов согласно настоящему варианту осуществления изобретения, максимальная высота подъема первого впускного клапана 110a задается меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана 110b.
Далее описываются характеристики работы клапана в момент, когда нагрузка является низкой. Характеристики работы клапана для второго впускного клапана 110b являются идентичными характеристикам работы клапана для впускного клапана 110 согласно первому варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 21(a), устройство регулируемых клапанов изменяет период открытия клапана для первого впускного клапана 110a таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, становится меньше угла поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является низкой. В частности, устройство регулируемых клапанов сдвигает момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, к моменту времени, равному или раньше AВМТ 90°CA. Предпочтительно, устройство регулируемых клапанов задает момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, в качестве AВМТ 70°CA. В это время, момент времени для открытия второго впускного клапана 110b находится около ВМТ, а момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b находится около НМТ. Таким образом, момент времени, когда высота подъема второго впускного клапана 110b максимизируется, находится около AВМТ 90°CA.
Согласно вышеприведенной конфигурации, момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, отклоняется от области AВМТ 90°CA, в которой скорость впуска максимизируется. Таким образом, не допускается вовлечение всасываемого воздуха в камеру 108 сгорания из первого впускного канала 114a. С другой стороны, момент времени, когда высота подъема второго впускного клапана 110b максимизируется, находится около AВМТ 90°CA, в которой скорость впуска максимизируется. Таким образом, увеличивается объем всасываемого воздуха, вовлекаемого в камеру 108 сгорания из второго впускного канала 114b. Кроме того, поскольку высота подъема первого впускного клапана 110a меньше высоты подъема второго впускного клапана 110b, во внутренней части камеры 108 сгорания преобладает всасываемый воздух из второго впускного канала 114b. Второй впускной канал 114b представляет собой спиральный канал. Следовательно, во внутренней части камеры 108 сгорания преобладает всасываемый воздух из спирального канала, и степень завихрения в камере 108 сгорания понижается.
Далее описывается подъем в момент, когда нагрузка является высокой. Характеристики работы клапана для второго впускного клапана 110b являются идентичными характеристикам работы клапана для впускного клапана 110 согласно первому варианту осуществления изобретения. Как показано на фиг. 21(b), устройство регулируемых клапанов изменяет период открытия клапана для первого впускного клапана 110a таким образом, что угол поворота коленчатого вала, при котором высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, становится равным углу поворота коленчатого вала, при котором скорость поршня максимизируется, когда нагрузка двигателя внутреннего сгорания является высокой. Предпочтительно, устройство регулируемых клапанов задает момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, в области AВМТ 90°CA. Более конкретно, устройство регулируемых клапанов задает момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, в качестве AВМТ 90±10°CA. В это время, с целью уменьшения фактической степени сжатия, предпочтительно сдвигать в сторону запаздывания момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a в максимальной возможной степени. Время, когда высота подъема максимизируется, определяется так, как описано выше. Следовательно, если момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a сдвигается в сторону запаздывания, момент времени для открытия первого впускного клапана 110a сдвигается в сторону опережения относительно ВМТ. С другой стороны, момент времени для открытия второго впускного клапана 110b находится около ВМТ, а момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b составляет AНМТ 50°CA. Таким образом, момент времени, когда высота подъема второго впускного клапана 110b максимизируется, отклоняется от области AВМТ 90°CA.
Согласно вышеприведенной конфигурации, момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, находится около AВМТ 90°CA, в которой скорость впуска максимизируется. Таким образом, увеличивается объем всасываемого воздуха, вовлекаемого в камеру 108 сгорания из первого впускного канала 114a. С другой стороны, момент времени, когда высота подъема второго впускного клапана 110b максимизируется, отклоняется от области AВМТ 90°CA, в которой скорость впуска максимизируется. Таким образом, не допускается вовлечение всасываемого воздуха в камеру 108 сгорания из второго впускного канала 114b. В конфигурации согласно настоящему варианту осуществления изобретения, высота подъема первого впускного клапана 110a меньше высоты подъема второго впускного клапана 110b. Тем не менее, когда нагрузка является высокой, объем всасываемого воздуха, вовлекаемого из первого впускного канала 114a в качестве тангенциального канала, является большим, так что завихрение в камере 108 сгорания усиливается. Кроме того, первый впускной клапан 110a открывается раньше второго впускного клапана 110b, так что вихревой поток усиливается.
Фиг. 22 является видом, показывающим степень завихрения в камере 108 сгорания относительно момента времени для закрытия второго впускного клапана 110b. Как показано на фиг. 22, степень завихрения повышается по мере того, как момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b сдвигается в сторону запаздывания. Другими словами, как только момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b становится равным НМТ, момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, становится самым ранним (с наибольшим опережением). Затем, момент времени, когда высота подъема первого впускного клапана 110a максимизируется, задается таким образом, что он становится равным AВМТ 90°CA, как только рабочий угол второго впускного клапана 110b максимизируется (в момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b, AНМТ 50°CA). Как результат вышеприведенного, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет понижать степень завихрения, когда нагрузка является низкой, и может подавлять пропуск зажигания двигателя внутреннего сгорания и уменьшать количество несгоревшего HC. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет стабилизировать фактическую степень сжатия в момент, когда нагрузка является низкой, и подавлять флуктуацию в сгорании посредством задания характеристик работы клапана для второго впускного клапана 110b идентичными первому варианту осуществления изобретения. Когда нагрузка является высокой, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет повышать степень завихрения в камере 108 сгорания и уменьшать выпускаемый объем дыма. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет понижать фактическую степень сжатия в момент, когда нагрузка является высокой, и подавлять образование дыма посредством задания характеристик работы клапана для второго впускного клапана 110b идентичными первому варианту осуществления изобретения.
Кроме того, фиг. 23 показывает другой пример кривых подъема согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Фиг. 23(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, и фиг. 23(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой. Таким образом, момент времени для открытия первого впускного клапана 110a может задаваться в области верхней мертвой точки (ВМТ). На обоих фиг. 23(a) и 23(b), пунктирная линия указывает кривую подъема первого впускного клапана 110a, а сплошная линия указывает кривую подъема второго впускного клапана 110b.
ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее поясняется третий вариант осуществления изобретения. Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения является практически идентичным по конфигурации двигателю внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения. Тем не менее, настоящий вариант осуществления изобретения отличается по кривой подъема первого впускного клапана 110a от первого и второго вариантов осуществления изобретения. Настоящий вариант осуществления изобретения является идентичным по другим конфигурационным подробностям второму варианту осуществления изобретения. Подробное описание конфигурационных подробностей, идентичных второму варианту осуществления изобретения, опускается. В нижеприведенном описании, компоненты, идентичные компонентам второго варианта осуществления изобретения, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, соответственно. Фиг. 24 является видом, показывающим кривые подъема согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Фиг. 24(a) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является низкой, и фиг. 24(b) показывает кривые подъема в момент, когда нагрузка является высокой. На обоих фиг. 24(a) и 24(b), пунктирная линия указывает кривую подъема первого впускного клапана 110a, а сплошная линия указывает кривую подъема второго впускного клапана 110b.
В настоящем варианте осуществления изобретения, высота подъема первого впускного клапана 110a задается таким образом, что она максимизируется в первой половине периода открытия клапана. Другими словами, для кривой подъема первого впускного клапана 110a, увеличивается угол поворота коленчатого вала во время, когда высота подъема максимизируется, относительно угла поворота коленчатого вала в качестве промежуточного значения между моментом времени для открытия первого впускного клапана 110a и моментом времени для закрытия первого впускного клапана 110a. В частности, когда нагрузка является низкой, момент времени для открытия первого впускного клапана 110a находится около ВМТ, а момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a находится около НМТ. Тем не менее, согласно этой конфигурации, угол поворота коленчатого вала, при котором достигается максимальная высота подъема, равен AВМТ 70°CA. Кроме того, когда нагрузка является высокой, момент времени для открытия первого впускного клапана 110a находится около ВМТ, а момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a составляет AНМТ 50°CA. Тем не менее, согласно этой конфигурации, угол поворота коленчатого вала, при котором достигается максимальная высота подъема, равен AВМТ 90°CA. Хотя момент времени для открытия первого впускного клапана 110a поддерживается постоянным, момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a сдвигается в сторону запаздывания по мере того, как повышается нагрузка. Характеристики работы клапана для второго впускного клапана 110b являются идентичными характеристикам во втором варианте осуществления изобретения. Другими словами, когда нагрузка является низкой, момент времени для открытия второго впускного клапана 110b находится около ВМТ, а момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b находится около НМТ. Момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b сдвигается в сторону запаздывания по мере того, как повышается нагрузка. Когда нагрузка является высокой, момент времени для открытия второго впускного клапана 110b находится около ВМТ, а момент времени для закрытия второго впускного клапана 110b равен AНМТ 50°CA. Кроме того, как первый впускной клапан 110a, так и второй впускной клапан 110b имеют характеристики работы клапана, при которых изменяется их рабочий угол, в то время как максимальная высота подъема поддерживается постоянной.
Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения позволяет понижать степень завихрения, когда нагрузка является низкой, и позволяет усиливать степень завихрения, когда нагрузка является высокой, посредством изменения профиля кулачка и изменения угла поворота коленчатого вала, при котором достигается максимальная высота подъема. Таким образом, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения понижает степень завихрения, подавляет пропуск зажигания и уменьшает количество несгоревшего HC, когда нагрузка является низкой, в силу этого позволяя стабилизировать фактическую степень сжатия и реализовывать стабильное сгорание. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания повышает степень завихрения и уменьшает фактическую степень сжатия, когда нагрузка является высокой, в силу этого позволяя ограничивать образование дыма.
ЧЕТВЕРТЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описывается четвертый вариант осуществления изобретения. Двигатель внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения является практически идентичным по конфигурации двигателю внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения. Тем не менее, настоящий вариант осуществления изобретения отличается от второго варианта осуществления изобретения тем, что первый впускной канал 114a оснащается клапаном 124 регулирования завихрения (SCV). Кроме того, кривые подъема первого впускного клапана 110a и второго впускного клапана 110b отличаются от кривых подъема для второго варианта осуществления изобретения. В этой связи, четвертый вариант осуществления изобретения является идентичным по другим конфигурационным подробностям второму варианту осуществления изобретения. На чертежах компоненты, идентичные компонентам второго варианта осуществления изобретения, обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, соответственно, и их подробное описание опускается. Фиг. 25 является видом сверху первого впускного канала 114a и второго впускного канала 114b двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения. Первый впускной канал 114a содержит SCV 124. Когда открытие SCV 124 расширяется, увеличивается объем всасываемого воздуха, протекающего через первый впускной канал 114a, и увеличивается объем всасываемого воздуха, протекающего в камеру 108 сгорания. Напротив, когда открытие SCV 124 сужается, снижается объем всасываемого воздуха, протекающего через первый впускной канал 114a, и снижается объем всасываемого воздуха, протекающего в камеру 108 сгорания.
В настоящем варианте осуществления изобретения, кривая подъема первого впускного клапана 110a и кривая подъема второго впускного клапана 110b являются идентичными друг другу. Кривая подъема первого впускного клапана 110a и второго впускного клапана 110b является кривой подъема, описанной на фиг. 12 и 13 по первому варианту осуществления изобретения. Кроме того, характеристики работы клапана также являются идентичными. Другими словами, момент времени для открытия первого впускного клапана 110a или второго впускного клапана 110b задается в области ВМТ, а момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a или второго впускного клапана 110b изменяется в соответствии с нагрузкой.
Фиг. 26 является видом, показывающим степень открытия SCV 124 относительно момента времени для закрытия первого впускного клапана 110a. Как показано на фиг. 26, если момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a находится около НМТ, открытие SCV 124 сужается. Если момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a находится около НМТ, двигатель внутреннего сгорания работает при низкой нагрузке. В этом случае, объем всасываемого воздуха, проходящего через первый впускной канал 114a, уменьшается посредством сужения открытия SCV 124. Как результат, степень завихрения в камере 108 сгорания может поддерживаться низкой.
Напротив, открытие SCV 124 расширяется по мере того, как момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a сдвигается в сторону запаздывания. Можно с уверенностью предположить, момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a определяется в соответствии с нагрузкой двигателя внутреннего сгорания, и что нагрузка повышается по мере того, как момент времени для закрытия первого впускного клапана 110a сдвигается в сторону запаздывания. Соответственно, открытие SCV 124 расширяется по мере того, как повышается нагрузка. Таким образом, по мере того, как повышается нагрузка, увеличивается объем всасываемого воздуха, проходящего через первый впускной канал 114a, и повышается степень завихрения в камере 108 сгорания.
Устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения приводит в действие первый впускной клапан 110a и второй впускной клапан 110b согласно рекомендациям, идентичным рекомендациям первого варианта осуществления, изобретения, и, следовательно, подавляет флуктуацию фактической степени сжатия и стабилизирует состояние сгорания, когда нагрузка является низкой. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения уменьшает фактическую степень сжатия и подавляет образование дыма, когда нагрузка является высокой. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения понижает степень завихрения посредством SCV 124 и, следовательно, подавляет пропуск зажигания и уменьшает образование несгоревшего HC, когда нагрузка является низкой. Кроме того, устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания согласно настоящему варианту осуществления изобретения повышает степень завихрения и, следовательно, подавляет образование дыма, когда нагрузка является высокой.
В этой связи, в настоящем варианте осуществления изобретения, кривая подъема первого впускного клапана 110a и кривая подъема второго впускного клапана 110b задаются идентичными друг другу. Тем не менее, как и в случае со вторым и третьим вариантами осуществления изобретения, максимальная высота подъема первого впускного клапана 110a может задаваться меньше максимальной высоты подъема второго впускного клапана 110b. Кроме того, вместо первого впускного канала 114a, второй впускной канал 114b в качестве спирального канала может содержать SCV. В этом случае, открытие SCV может расширяться, когда нагрузка является низкой, и открытие SCV может сужаться, когда нагрузка является высокой.
Как описано выше в первом-четвертом вариантах осуществления изобретения, изобретение позволяет предоставлять устройство регулируемых клапанов для двигателя внутреннего сгорания, которое оснащается механизмом регулируемых клапанов, допускающим изменение рабочего угла впускного клапана при поддержании максимальной высоты подъема впускного клапана постоянной, и который приводит в действие впускной клапан в соответствии с состоянием нагрузки двигателя внутреннего сгорания.
Вышеуказанные варианты осуществления изобретения представляют собой исключительно примеры для осуществления изобретения, и изобретение не должно быть ограничено ими. Различные модификации этих вариантов осуществления изобретения находятся в пределах объема изобретения. Кроме того, из вышеприведенного описания очевидно, что в пределах объема изобретения возможны и различные другие варианты осуществления.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
10 - механизм регулируемых клапанов
100 - двигатель внутреннего сгорания
110 - впускной клапан
110a - первый впускной клапан
110b - второй впускной клапан
114a - первый впускной канал (тангенциальный канал)
114b - второй впускной канал (спиральный канал)
120 - ECU
122 - устройство регулируемых клапанов
124 - клапан регулирования завихрения