[发明专利]高膨胀比内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及能够在高膨胀比下运行的内燃机。

背景技术

在配置在各气缸上的多个进气门中，将一部分的相位设为可变，将其余的相位固定的气门系统(气门机构)众所周知(例如，参照专利文献1)。

另外，众所周知如下所述的高膨胀比内燃机(例如，参照专利文献2)：具备可变压缩比机构以及可变气门机构，该可变压缩比机构变更活塞位于上止点时的气缸内的容积(燃烧室容积)与活塞位于下止点时的气缸内的容积的比(机械压缩比)，该可变气门机构变更燃烧室容积与进气门关闭了时的气缸内的容积的比(有效压缩比)，在内燃机的负荷比较低时一边提高机械压缩比一边降低有效压缩比，由此尽可能地提高膨胀比。

专利文献1：日本特开平03-088907号公报

专利文献2：日本特开2007-303423号公报

发明内容

本发明的目的在于利用可变气门机构使高膨胀比内燃机成立，该可变气门机构将设置在各气缸上的多个进气门中的一部分的相位设为可变并且将其余的相位设为不变。

本发明为了解决上述的课题采用了下面的技术方案。

即，本发明的高膨胀比内燃机包括：

可变压缩比机构，其变更内燃机的机械压缩比；

可变气门机构，其将多个进气门的一部分设为相位可变，并且将其余的进气门设为相位固定；和

控制单元，其在内燃机处于低负荷运行状态时，以相位可变的进气门的动作相对于相位固定的进气门的动作延迟的方式控制可变气门机构。

在高膨胀比内燃机处于低负荷运行状态时，为了提高热效率而提高膨胀比。作为提高膨胀比的方法，可以例示提高内燃机的机械压缩比的方法。

但是，若机械压缩比与有效压缩比大致同等，存在即使内燃机处于低负荷运行状态也不能避免爆震的危险。因此，需要通过利用可变气门机构使进气门的关闭正时(定时，timing)延迟，一边将膨胀比维持得较高一边使有效压缩比降低。

但是，近年来要求内燃机的小型轻量化。对于这样的要求，本发明所涉及的高膨胀比内燃机包括仅将设置在气缸上的多个进气门中的一部分进气门设为相位可变的可变气门机构，在该内燃机处于低负荷运行状态时，使相位可变的进气门(下面，称作“相位可变气门”)的动作相对于相位固定的进气门(下面，称作“相位固定气门”)的动作延迟。

根据这样的高膨胀比内燃机，在该内燃机处于低负荷运行状态时，也能够使相位可变气门的关闭正时比相位固定气门的关闭正时延迟。

其结果，能够一边实现内燃机的小型轻量化，一边提高内燃机的膨胀比。

另外，在本发明中，也可以以相位可变气门的作用角比相位固定气门的作用角大的方式构成可变气门机构。

高膨胀比内燃机为了尽可能地提高低负荷运行时的膨胀比，有时将机械压缩比提高到最高值。在这样的情况下，燃烧室容积极度变小，所以容易产生进气门与活塞的干涉(气门冲击，valve stamp)。为了避免气门冲击，必须将相位固定气门的开启正时设定得比通常的内燃机延迟。其结果，在内燃机处于高负荷运行状态时，需要使相位可变气门的开启正时提前以确保吸入空气量。

此时，如果相位可变气门的作用角与相位固定气门的作用角同等，则相位可变气门的关闭正时比相位固定气门提前，所以难以使吸入空气量增加到目标量。另一方面，虽然可考虑使相位可变气门的关闭正时与相位固定气门的关闭正时大致同等的方法，但具有导致由气门重叠量的减少引起的进气的填充效率下降或者进气的泵送损失增加的可能性。

与此相对，若使相位可变气门的作用角比相位固定气门的作用角大，即使在高负荷运行时使相位可变气门的开启正时提前，也能够防止该相位可变气门的关闭正时过度提前。其结果，能够缓和高负荷运行时的吸入空气量的不足。

另外，根据本发明，在出于降低有效压缩比的目的而使相位可变气门的关闭正时大幅度延迟时，能够扩大总流路面积(相位固定气门的开启流路面积与相位可变气门的开启流路面积的总和)。其结果，不但能够抑制进气从进气口向气缸内流入时的流动损失(例如，进气通过进气门时的节流损失)，而且能够抑制进气从气缸内向进气口逆流时的流动损失。

另外，在出于降低有效压缩比的目的而使相位可变气门的关闭正时延迟时，在相位固定气门的关闭后，从气缸内向进气口逆流的进气的全部经由相位可变气门向进气口流动。因此，进气经由相位可变气门流动时的节流损失变大。特别，在高膨胀比内燃机中，具有相位可变气门的关闭正时延迟到压缩行程中途的情况，所以上述的节流损失的增加变得显著。