JPH01273837A - 内燃機関の吸排気弁開閉時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ この発明は内燃機関の吸排気弁の開閉時期な該内燃機関
の回転速度に応じて制御する吸排気弁開閉時期制御装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来の内燃機関の吸排気弁の開閉は、内燃機関により駆
動される回転軸に取付けられたカムにより行なっており
、吸排気弁の開閉時期はカムの形状により決まる。

高速回転時には吸気、排気に大きな慣性力がともなうの
で、吸気弁は上死点通過前から下死点通過後まで開いて
吸気期間を長くし、吸入混合気の吸込みを多くし、排気
弁は下死点通過前、即ち爆発工程中に開いて排気ガス自
身の圧力によって排気を行なわせ、上死点通過後もしば
らく開いて、慣性力により排気を行なわせている。

一方、低速回転では吸気、排気の慣性力が小さいのと、
燃焼温度と排気温度が低い状態にあり、吸気弁を開いた
時はまだυＦ気気工程中あり、排気ガスが開いた吸気路
を通って吸入管へ入ったり、吸入混合気が開いでいる排
気路を通って排気管に出たりする。このため、アイドリ
ンク回転は不安定となり、排気ガスの未燃焼ガス（ＨＣ
）、不完全燃焼ガス（ｃｏ）も多くなる。

また、下死点を過ぎて吸気に慣性力がなく、圧縮工程に
なっても、まだ吸気弁が開いているので、吸気が吸気管
に逆戻りするおそれがある。

しかも、低速回転では最高燃焼温度が低く、あまり早く
排気弁を開くと前記未燃焼ガス等の排気も多くなる。

つまり、低速回転を重視してカムの形状を決定すると、
アイドリンクは安定し、未燃焼ガスの排出は少な（、低
速回転での出力は増大するが高速回転での出力が低下す
る。また、高速回転を重視してカムの形状を決定すると
、高速回転での出力は増大するが低速回転での出力が低
下するとともにアイドリンクが不安定となり、未燃焼ガ
ス等の排出が増加する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の吸排気弁の開閉時期制御はカムにより行なってい
るため、そのカムの形状を低速回転を重視して決定する
と高速回転時の出力が低下する。

また、高速回転を重視して決定すると低速回転時の出力
が低下するとともにアイドリングが不安定となり未燃焼
ガス等の排出が増大する等の問題点があった。

この発明は上記の問題点を解消するためになされたもの
であり、吸排気弁の開閉時期を内燃機関の回転速度に応
じて制御し、低速回転から高速回転まで出力の低下がな
く、低速回転時におけるアイドリングが安定し、未燃焼
ガスの排出を少なく出来る吸排気弁開閉時期制御用装置
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段Ｊ この発明に係る内燃機関の吸排気弁開閉時間制御装置は
、内燃機関の吸気弁開時期を指示するセンサを一定間隔
毎に取付けた第１の回転体と、前記吸気弁開時期を指示
するセンサを一定間隔毎に取付しＪた第２の回転体と、
ｌ１ｉｉ記内燃機閑の排気弁開時期を指示するセンサを
一定間隔毎に取付けた第３の回転体と、前記排気弁閉時
期を指示するセンサを一定間隔毎に取付けた第４の回転
体と、前記内燃機関の回転数に応じて前記第１、第３の
回転体を同時に進角方向に回動させ前記第２、第４の回
転体を同時に遅角方向に回動させる進角、遅角装置と、
前記各センサからの指示信号に応じて吸気弁、排気弁を
開閉する弁駆動装置とを具備したしたものである。

［作用］ この発明における吸排気弁は、その開閉時期が内燃機関
の回転数に応じて制御されることにより、低速回転から
高速回転まで出力の低下をきたすことがな（、低速回転
時におけるアイドリンク安定、未燃焼ガス等の排出を少
な（できる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第１図はこの発明の吸排気弁開閉時間制御装置の概要図
であり、例えば４気筒のうち１気筒を例に説明する。

第１図において、符合ｌはシリンダ、２及び３はシリン
グ１の上部に設けられた吸気弁及び排気弁、４はシリン
ダＩ内を上下動するピストン、５はピストン４の上下動
によりクランク軸６を回転させるリンク機構、７はクラ
ンク軸６からベルト８を介して駆動される遠心ポンプで
ある。

９は内燃機関の各気筒の吸気弁の開時期を指示するセン
サ１０１〜１０４を一定間隔毎に取付けた第１の回転板
、１１は上記吸気弁の閉時期を指示するセンサｔ２．〜
１２４を一定間隔毎に取付けた第２の回動板、１３は各
内燃機関の気筒の排気弁の開時期を指示するセンサ１４
□〜！４．を一定間隔毎に取付けた第３の回動板、Ｉ５
は上記排気弁の閉時期を指示するセンサ１６．〜１６゜
を一定間隔毎に取付けた第４の回動板である。

これらの各回動板９．１１．１３．１５は、それぞれ第
２図、第３図に示すように、支持部材１７を軸受け１８
を介して回動自在に支持されている。ただし、第２図に
は回動板９の支持のみを示し、回動板１１．１３．１５
は同じ支持構造であるので省略する。

１９〜２２は第１〜第４の回動板９，１１．１３．１５
に回動力を付与するシリングｉ購であり、前記遠心ポン
プとで進角、遅角装置を構成する。この各シリンダ機構
はシリンダ２３と、このシリンダから導出した一端部を
第１　（〜第４）の回動Ｗ９（１１，１３，１５）の突
出部９ａ（１１ａ、１３　ａ、１５ａ）に連結し他端部
にピストン２４を取付けたピストンロッド２５と、復元
ばね２６とからなる。上記シリンダ機構１９．２１は第
１．第３の回動板９．１３を反時計方向へ、シリンダ８
１構２０．２２は第２．第４の回動板１１．１５を時計
方向へ回動する位置に配設されており、各シリンダＩｒ
Ｍ１９〜２２のシリンダ２３には前記遠心ポンプ７から
クランク軸６の回転数に応した空気圧が送給バイブ７０
を介して同時に供給されるようになっている。

２７〜３０は動力伝達部材（図示せず）を介してクラン
ク軸６により該クランク軸の１／２の回転速度で駆動さ
れる軸であり、この各軸２７〜３０はそれぞれ前記第１
〜第４の回動板９．１１．１３．１５の中心に位置し、
各回動板の対応してロータ３１〜３４が設けられでいる
。このロータ３１〜３４はセンサ１０．〜１０．．１２
．〜１２１．１４．〜１４４．１６．〜１６４がリード
スイッチであれば磁力、シグナルゼネレータであれば鉄
心でよい。

また、この軸２７〜３０は一体化し、この一体化した軸
に一定の間隔毎にロータを取付け、この８０−夕に対抗
して第１〜第４の回動板９．　１１．１３．１５を配設
するように構成してもよい。

３５は吸気弁２の開閉時期の指示センサｌＯ，，１２１
及び排気弁３の開閉時期の指示センサ１４．．１６．か
らの指示信号を受けて弁駆動信号を出力する弁駆動スイ
ッチング回路である。

指示センサ１０．〜ｉ０．．１２２〜１２．．１４□〜
１４．．１６２〜１６４からの指示信号を受ける弁駆動
スイッチング回路は上記と同じ構成であるから図示を省
略する。

３６．３７は弁駆動スイッチング回路３５からの弁駆動
信号を受けて、吸気弁２及び排気弁３を゛開閉する弁駆
動電磁コイルであり、この弁駆動電磁コイル３６．３７
と前記弁駆動スイッチング回路３５とで弁駆動装置を構
成している。

第４図は上記弁駆動スイッチング回路３５の一例を示す
回路図であり、第４図において、３８はセンサ１０　ｌ
からの交流出力を整流する全波整流回路、３９はセンサ
１２．からの交流出力を整流する全波整流回路、４０は
全波整流回路３８又は同３９の出力に基づいて弁駆動電
磁コイルに対する電流方向を切換えるスイッチング回路
であり。

このスイッチング回路４０はトランジスタＴｒｉ〜Ｔｒ
６と、ＦＥＴＥ、ＦＥＴ２と、抵抗器Ｒ１〜抵抗７ｉ　
Ｒ６と、コンデンサＣ１、Ｃ２と電源Ｅとで構成されて
いる。

第５図は吸気弁２の構成を示すもので、弁軸４１の一端
にｄ石４２を取付け、この磁石４２を囲むようにヨーク
４３が設けられ、このヨーク４３の外周に電磁コイル４
４が巻付けられている。また、弁軸４１の途中には軸受
げ４６に当接して、吸気弁２の開き量を規制するゴム等
の弾性材よりなるストッパ４５が設けられている。尚、
排気弁３及びその弁駆動スイッチング回路部は同一構成
であるから説明を省略する。

次に第１図乃至第５図について動作を説明する。いま、
クランク軸６の回転速度が上Ｈすると、このクランク軸
６によって駆動される遠心ポンプ７の出力が増大し、こ
の出力の増大に応じて第１、第３の回動板９．１３は反
時計方向に回され、第２、第４の回動板１１．１５は時
計方向に回される。

このため、軸２７．２９に取付けられたロータ３Ｉ、３
３が第１、第３の回動板９、Ｉ３に設けられたセンサ１
０．〜１０．．１４．−１４４に作用する時期が翳くな
って進角が行なわれ、軸２８．３０に取付けられたロー
タ３２．３４は第２、第４の回動板１１．１５に設けら
れたセンサ１２、〜１２４．１６１〜＋６４に作用する
時期が遅くなって遅角が行なわれる。

この結果、まず、センサ１０　＋からの交流出力を整流
した仝波整流回路３８の出力信号を受けてＦＥＴＩがＯ
ＮＬ、、このＦＥＴＩを介して電源Ｅの電圧がトランジ
スタＴｒｉのベースに印加されて該トランジスタＴｒｌ
がＯＮＬ、電源Ｅ　−’Ｉ−ランジスタＴｒｌ−電磁コ
イル４４−トランジスタＴｒ３の閉回路を介して実線矢
示方向の電流が流れ、吸気弁２を第５図（ｂ）のように
開く。

次いで、ロータ３２が第２の回動板１１のセンサｉ２＋
に作用し、このセンサ１２．から交流出力が得られると
、この交流出力を整流した全波整流回路３９の出力信号
を受けてＦＥＴ２がＯＮし、ＦＥ　Ｔ　２を介して電源
Ｅの電圧がトランジスタＴｒ５のベースに印加されて該
Ｔｒ５がＯＮｔ、、電源Ｅ−トランジスタＴｒ５−電磁
コイル４４−トランジスタＴｒ６の閉回路を介して点線
矢示方向の電流が流れ、吸気弁２を第５図（ａ）のよう
に閉じる。

このとき、ＦＥＴ２を介してトランジスタＴｒ２のベー
スに電源Ｅの電圧が印加されて該Ｔｒ２をＯＮさせるた
め、ＦＥＴＩはゲートがアースされて０ＦＦＬ実線矢示
方向の電源を瞬時に遮断するもので、吸気弁２の閉じ動
作が円滑に行なわれる。

以ド、軸２７〜３０の回転に従って、６気筒の吸気弁２
の開閉、排気弁３の開閉が一定の順序で上記と同一の動
作で行なわれる。

尚、−上記実施例において、第１図の遠心ポンプ７から
各シリンダ機構に至る送給バイブ７０の途中に進角、遅
角特性切換電磁バルブ７５を設ける。

そして、その電磁コイル７６と電源７７との接続路に設
けた進角、遅角特性切換スイッチ７８を通常走行時に開
成すると、励磁コイル７６に電流が流れないため、進角
、遅角特性切換電磁バルブ７５はスプリング７９の弾性
力で閉じられる。

また、燃料重視運転で進角、遅角特性切換スイッチ７８
を開成すると、電磁コイル７６に電流が流れて進角、遅
角特性切換電磁バルブ７５を開き、遠心ポンプ７からの
空気を逃がすので、その分進角遅角をしなくなる。つま
り、高速回転になっても充分な混合気を吸入しないので
、燃料消費量が減少する６ 第６図は吸気弁２及び排気弁３の進角、遅角を電気的に
行なうようにした他の実施例を示すもので、第１の回動
板９を駆動する場合について説明する。

第６図において、５１は電源であり、この電源５１には
電源スィッチ５２、抵抗器５３．トランジスタ５４が順
次直列に接続されている。このトランジスタ５４のベー
スとイグニッション（−）端子を接続する接続端子７３
との間にはダイオード５５と抵抗器５６．５７が直列に
接続され、この抵抗器５７の一端側はコンデンサ５８を
介して、また、他端側は抵抗器５９を介して、それぞれ
電源５１の（−）端子に接続されている。

６０はトランジスタ５４と並列に接続されたツェナ・ダ
イオード、６１はコンデンサ６２を介してツェナ・ダイ
オード６０に並列に接続されたダイオード、６３はダイ
オードであり、このダイオード６３はカソードがダイオ
ード６１とコンデンサ６２の接続点に接続しアノードが
抵抗２３６４を介してトランジスタ６５のベースに接続
されている、６６はヨーク６７の外周に巻付けた電磁コ
イルにして、この電磁コイル６６は抵抗６８とトランジ
スタ６５を介して電源５１に接続されている。６９はプ
ランジャであり、このプランジャ６９の一端は前記第１
図における第１の回動板９に取付けられている。７１は
プランジャ６９を点線矢示方向に抑圧するスプリングで
ある。

次に動作について説明する。コンデンサ６２が充電完了
するまでトランジスタ６５が作動し、進角、遅角電磁コ
イル６６に電流が流れるので、スプリング７１の力とつ
りあった位置までプランジャ６９を進角させて進角、遅
角する。エンジン回転が高くなるほど、コンデンサ６３
の充電回数が多くなるので、その分だけトランジスタ６
５の作動回数も多くなって電磁コイル６６の電流も多く
なり、ω力を増大するので、スプリング７１を多く押し
縮めて進角、遅角する。

電磁コイル６６の電流は１秒間に多くの回数で断続して
いるので、電流が断の状態になっても回動板９は完全に
戻ることはなく、スプリング７１とＴｉ１ｉ［コイル６
６の磁力のつりあった位置で小さく振動し止まりながら
進ｆｉｔ、遅角する。

尚、本実施例において、１バ抗６８と並列に進角、遅角
特性切換スイッチ８０を設ける。そして、通常走行では
上記進角、遅角特性切換スイッチ８０を開成する。この
進角、遅角特性切換スイッチ８０を開成すると、抵抗６
８による分だけ、電磁コイル６６に流れる電流が減少す
るので、電磁コイル６６の吸引力が減少し、進角、遅角
量も減少する。つまり、高速回転になっても多量の混合
気が吸入できないので、燃料消費型が減少する２ ［発明の効果］ 以−Ｌのように、この発明によれば、吸気弁及び排気弁
の開閉時期を内燃機関の回転速度に応じて、進角、遅角
させるように構成させたので、出力が向上し燃費の向上
も期待できる。

進角、遅角特性を燃費重視、出力重視により切換えるこ
とで簡単に、より燃費重視、出力重視の制（卸ができる
。

ガソリンエンジンではＣＯ，ｌ［Ｃの低減ができる。

１１０イの対策で圧縮比を下げて出力が低下しても、そ
の分の出力の向上が簡煩にできるので、ＮＯｘ対策がや
りやすい等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による吸排気弁開閉制御Ｂ
装置を示す概要図、第２図は回動板の詳細を示す正面図
、第３図はその縦断断面図、第４図は弁駆動スイッチン
グ回路を示す回路図、第５図（ａ）、（ｂ）は吸気弁の
開閉を示す構成図、第６図はこの発明における進角、遅
角装置の他の実施例を示す回路図である。 ２・・・吸気弁、　　　３・・・排気弁、７・・・遠心
ポンプ、 ９、！１．１３．１５・・・第１〜第４の回動板。 １０、−１ｏ、、！２．〜１２．．１４．〜１４４．１
６．−１６４・・−センサ。 １９〜２２・・・シリンダ機構、 ３５・・・弁駆動スイッチング回路、 ３６．３７・・・弁駆動電磁コイル。 第　５ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気弁開時期を指示するセンサを一定
   間隔毎に取付けた第１の回転体と、前記吸気弁閉時期を
   指示するセンサを一定間隔毎に取付けた第２の回転体と
   、前記内燃機関の排気弁開時期を指示するセンサを一定
   間隔毎に取付けた第３の回転体と、前記排気弁閉時期を
   指示するセンサを一定間隔毎に取付けた第４の回転体と
   、前記内燃機関の回転数に応じて前記第１、第３の回転
   体を同時に進角方向に回動させ前記第２、第４の回転体
   を同時に遅角方向に回動させる進角、遅角装置と、前記
   各センサからの指示信号に応じて吸気弁、排気弁を開閉
   する弁駆動装置とを具備した内燃機関の吸排気弁開閉時
   期制御装置。