JPH02204671A - 弁作動状態可変式エンジンの二次空気導入通路 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、弁作動状態可変式エンジンの二次空気導入通
路に関する。

〈従来の技術〉 気筒ごとに設けられた吸気弁あるいは排気弁の作動角及
び揚程の少なくともいずれか一方を主にエンジン回転速
度に対応して変化させることにより、より広い運転範囲
に亙って燃焼室への混合気の充填効率を向上するように
した弁作動状態可変装置を備えた動弁装置が、例えば特
開昭６３−１６１１１号公報などに提案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 このようなエンジンに於いては、第６図に示すようにエ
ンジンの回転速度範囲に応じて出力トルク特性の異なる
複数の弁作動モードを設定し、その時のエンジンの運転
状態に最適な弁作動状態を選択的に設定することをもっ
て出力特性のワイドレンジ化を達成せんとするものであ
ることから、可変装置に不具合が発生すると、ある特定
の運転領域に対応した状態に固定されてしまい、むしろ
一般のエンジンよりナローレンジ化してしまうことが考
えられる。特に弁の作動角あるいは揚程が相対的に大き
い高速域対応モードに固定された状態で低速運転を行な
うと、吸気の吹き抜けや吹き返しが発生して充填効率が
低下し、円滑な低速運転を維持するうえに充分なる出力
トルクを発生することが困難となる虞れがある。

本発明は、このような不都合を改善すべくなされたもの
であり、その主な目的は、弁作動状態可変装置に不具合
が発生し、特に高速域対応モードに固定された場合にも
低速運転の持続が可能なようにするための装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］ 〈課題を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、運転状態に応じて
その作動状態を可変し得る動弁装置を備えた弁作動状態
可変式エンジンに於けるスロットル弁をバイパスして吸
気ボートへ空気を導入するための二次空気導入通路であ
って、低速運転域にあって前記動弁装置の作動状態が高
速対応となりていることを検知する手段に応動して前記
通路の連通を断続する開閉弁を備えることを特徴とする
弁作動状態可変式エンジンの二次空気導入通路を提供す
ることにより達成される。

く作用〉 このようにすれば、動弁装置の作動状態が高速域対応に
固定されると、スロットル弁をバイパスする通路が連通
してアイドリング時の空気流量が増量される。従って、
人為的にアクセルペダルなどを操作することなくエンジ
ンの低速運転を維持することが可能となる。特に開閉弁
を負圧応動弁とすることにより、動弁装置が高速対応モ
ードとなると相対的に吸気負圧が低下するため、動弁装
置が高速対応モードの状態で低速運転を行なうと、自動
的にバイパス通路の連通が得られるようにすることがで
きる。

〈実施例〉 以下に添附の図面を参照して本発明の好適実施例につい
て詳細に説明する。

第１図は、本発明が適用されたエンジンの吸気系統を図
式的に示している。例えば直列４気筒エンジンからなる
エンジン本体１に於ける各気筒の吸気ポート２に接続さ
れた吸気マニホールド３には、空気流量を調節するため
のスロットルボディ４と、大気中の塵埃を除去するため
のエアクリーナ５とが接続されている。スロットルボデ
ィ４に於けるスロットル弁６の上流側と吸気マニホール
ド３の最上流側との間には、主にスロットル弁６が閉じ
られた状態で二次空気を吸入ボート２へ導入すべく、運
転状態に応じてその連通度が個別に制御される複数のバ
イパス通路が設けられている。

これらバイパス通路は、それぞれ吸気マニホールド３及
びスロットルボディ４に付設されており、可変ジェット
７にて基本的なアイドリング空気流量を規定するための
スローエア通路８と、サーモワックス９に連結されたフ
ァーストアイドルバルブ１０を備え、冷却水温が所定値
以上となると閉じる冷機時エア増量通路１１と、電子制
御弁１２を備え、ニアコンディショナの作動や電気的負
荷の増減に応じて常に適正なアイドリング回転速度を維
持するように、吸気マニホールド３へのバイパス空気流
量を調整するための補正エア通路１３と、吸気負圧に応
動して作動する補助エア弁１４を備え、特定運転状態に
於ける負圧の低下に起因する吸気流量不足を補償するた
めの補助エア導入通路１５とからなっている。

他方、各気筒の燃焼室への混合気の吸入及び燃焼ガスの
排出を制御するための動弁装置１６は、エンジン本体１
にて駆動されるオイルポンプ１７が発生する油圧を電磁
弁１８及び切換制御弁１９を介して制御することにより
、そのバルブタイミングを段階的可変し得るようにされ
ている。このバルブタミングを切換えるための電磁弁１
８は、吸気ポート２に燃料を噴射すべくシリンダヘッド
に対する吸気マニホールド３の接続部近傍に設けられた
燃料噴射弁２０及び前記した電子制御弁１２と共に、電
子制御回路２１からの出力信号によりそれぞれ制御され
る。

第２図は、本発明に基づき構成された二次空気導入弁と
しての補助エア弁１４を詳細に示している。上部ケーシ
ング３１と下部ケーシング３２との接合面には、ダイヤ
フラム３３が挟設されており、吸気マニホールド３のス
ロットル弁下流にジェット３４を介して連通ずる負圧室
３５がこのダイヤフラム３３の上方に郭成され、またス
ロットル弁上流の概ね大気圧となる部分に連通ずる正圧
室３６がこのダイヤフラム３３の下方に郭成されている
。尚、負圧室３５に導入される負圧はジェット３４にて
絞られることにより、ピストンの往復運動に起因する脈
動が緩和され、ダイヤフラム３３の振動が抑制される。

ダイヤフラム３３の中心部には、一対のリテーナ３７ａ
・３７ｂを介して弁軸３８の上端が固着されている。と
同時にこのダイヤフラム３３は、上部ケーシング３１の
内面と一方のリテーナ３７ａとの間に縮設されたコイル
ばね３９にて常時下向きに弾発付勢されている。弁軸３
８は、下部ケーシング３２の中心部に摺動自在に支持さ
れており、ゴム材などからなる弁体４０がその下端に取
付けられている。弁体４０は、弁軸３８に対して幾分か
摺動可能なように嵌着されると共に、弁軸３８の下端に
ワッシャ４１を介して嵌着された皿ばね４２により上向
の弾発力が付与されている。

これにより、ダイヤフラム３３と共に弁軸３８が上向に
引上げられた際に、弁体４０が後記する弁座に確実に密
接し得るようにされている。

下部ケーシング３２の内部には、弁体４０の上方に流出
室４３が、弁体４０の下方に流入室４４がそれぞれ郭成
されており、流出室４３がスロットル弁６の下流側に、
流入室４４がスロットル弁６の上流側にそれぞれ連通し
ている。また流入室４４の下部開口は、金属板をプレス
加工してなるカバー４５にて気密に閉塞されている。こ
のカバー４５は、その内面４６が凹面となるようにされ
ており、これにより空気中に含まれた塵埃はカバー４５
の内面に沈降し、吸気ボート２にまで吸引されることが
抑制される。

流出室４３と流入室４４との間の隔壁には、弁軸３８の
軸線に直交する平面をなす弁座４７が形成されている。

また弁体４０の外周部は、この弁座４７に密接し得るよ
うにされており、負圧室３５に導入される吸気負圧に応
動して流出室４３と流入室４４との間の連通を断続し得
るようにされている。

次に第３図〜第５図を参照して動弁装置１６について説
明する。

本発明が適用されるエンジンは、吸気弁と排気弁とがそ
れぞれ別個のカムシャフトにて駆動される所謂ＤＯＨＣ
型エンジンであり、各気筒にそれぞれ２個の吸気弁と排
気弁とを備えているが、両弁は基本的に同様の構成を有
するので、以下吸気側の動弁装置のみについて説明する
。

シリンダヘッドに固定されたロッカシャツ！・５０には
、各シリンダ毎に３個のロッカアーム５１・５２・５３
が、隣接して揺動自在に、かつ互いに相対角変位可能に
枢支されている。これらロッカアーム５１・５２φ５３
の上方には、シリンダヘッドに形成されたカムジャーナ
ル（図示せず）により、回転自在にカムシャフト５４が
支持されている。カムシャフト５４には、作動角及びリ
フトａが相対的に小さい一対の低速用カム５５ａ・５５
ｂと、作動角及びリフト量が相対的に大きい単一の高速
用カム５６とが一体的に形成されている。また、低速用
カム５５ａ・５５ｂに摺接する第１及び第２０ツカアー
ム５，１・５２の遊端部には、コイルばね５７をもって
常時閉弁方向に弾発付勢された一対の吸気弁５８ａΦ５
８ｂに於けるバルブステムの上端が当接している。他方
、第１及び第２０ツカアーム５１・５２の間に配置され
、かつ高速用カム５６に摺接する第３０ツカアーム５３
は、シリンダヘッド５９に於ける該第３０ツカアーム５
３に対応する部分に設けられたりフタロ０により常時上
向きに付勢力を与えられている。

互いに隣接する第１〜第３０ツカアーム５１〜５３の内
部には、連結切換装置６１が内蔵されている。この連結
切換装置６１は、各ロッカアームに内設されたガイド孔
と、これらに摺合する切換ビンとからなっている。

第１０ツカアーム５１には、第３０ツカアーム５３側に
開口する有底の第１ガイド孔６２が、口ツカシャフト５
０と平行に穿設され、かつこの第１ガイド孔６２には、
第１切換ビン６３が摺合している。第１ガイド孔６２の
底部は、第１０ツカアーム５１に内設された油蕗６４及
び中空をなすロッカシャフト５０の周上に開設された給
油孔６５を介し、ロッカシャフト５０内部に設けられた
給油路６６に連通している。

第３０ツカアーム５３には、そのカムスリッパが高速用
カム５６のベース円に摺接する静止位置に於いて第１ガ
イド孔６２と同心をなす同径の第２ガイド孔６７が、ロ
ッカシャフト５０と平行に貫設され、かつ一端を第１切
換ビン６３に当接させた第２切換ピン６８がその内部に
摺合している。

第２０ツカアーム５２には、同様にして有底の第３ガイ
ド孔６９が穿設され、かつ一端を第２切換ピン６８の他
端に当接させたストッパピン７０がその内部に摺合して
いる。ストッパピン７０は、概ね有底筒状をなし、その
内側と第３ガイド孔６９の底部との間に挟設されたリタ
ーンスプリング７１によって第３０ツカアーム５３側へ
向けて常時弾発付勢されている。

この連結切換装置６１によれば、給油路６６の油圧が低
い時にあっては、リターンスプリング７１の付勢力によ
り、第１切換ビン６３が第１ガイド孔６２内に、第２切
換ピン６８が第２ガイド孔６７内に、ストッパピン７０
が第３ガイド孔６９内にそれぞれ位置している。この状
態にあっては、各ロッカアーム５１〜５３は、互いに独
立して運動し得る。従って、中央の第３０ツカアーム５
３が高速用カム５６により駆動されてリフタ６０を繰り
返し押し下げるのみの所謂ロストモーション運動を行な
うのに対し、左右の第１・第２０ツカアーム５１・５２
はそれぞれ低速用カム５５ａ・５５ｂにより駆動され、
吸気弁５８ａ・５８ｂを低速モードで開閉駆動する。

給油路６６の油圧が高められると、リターンスプリング
７１のばね力に抗して第１切換ビン６３を第２ガイド孔
６７内に突入させると共に、第２切換ピン６８を第３ガ
イド孔６９内に向けて突入させる。従って、３本のロッ
カアーム５１〜５３は互いに一体的に結合される。ここ
で、低速用カム５５ａ・５５ｂに比して高速用カム５６
のカムプロフィールが相対的に大きいことから、第１・
第２０ツカアーム５１・５２も中央の高速用カム５６に
より駆動されるようになり、両吸気弁５８ａ・５８ｂは
高速モードにより開閉駆動されるようになる。

さて、油圧装置の不具合あるいはリターンスプリングの
不具合などにより各切換ビンが高速モードにて膠着状態
となると、高速用カム５６のカムプロフィールは弁の作
動角度が相対的に大となるように設定されていることか
ら、低速運転では吸気の吹き抜けや吹き返しが発生し、
即ち、低速運転を維持することが困難となる。このよう
な状態にてエンジンの運転を維持するためには、相対的
に空気流量を増大させる必要がある。そこで本発明に於
いては、スロットル弁６をバイパスする補助エア通路１
５を設け、吸気負圧に応動して開閉作動する補助エア弁
１４をこの通路に設けるものとしている。

この補助エア弁１４は、負圧室３５に作用するスロット
ル弁下流側の吸気負圧とダイヤフラム３３に作用するコ
イルばね３９の弾発力との釣合いにて弁体４０が作動す
るが、ピストンの下降運動に応じて吸気負圧が高まると
コイルばね３９の弾発力に抗してダイヤフラム３３が引
上げられ、これに伴い弁軸３８を介して弁体４０が引上
げられる。ここでダイヤフラム３３の面積とコイルばね
３９の付勢力との関係は、通常のスロットル弁低開度運
転時の負圧では閉弁状態に保たれるように設定されてい
る。

一方、連結切換装置６１が高速モードに固定された状態
では低速運転域の吸気充填効率が低下して相対的に吸気
負圧も低下する。吸気負圧が所定値を超えて低下すると
、コイルばね３９の弾発力にて弁体４０が弁座４７から
離間し、流出室４３と流入室４４との間が連通ずる。こ
の閉弁状態にあっては、スロットル弁６をバイパスして
吸気ポート２に空気が供給され、別途人為的にアクセル
操作などを行なうことなくアイドリング運転を維持する
ことができる。

尚、高速運転時あるいは高負荷時には、むろん吸気負圧
は開弁圧力にまで低下するが、吸気流量が絶対的に大き
いため、バイパス通路流量の影響は無視し得る。

また本装置は、吸気負圧が相対的に低いクランキング時
の補助エア供給弁として利用することもできる。

［発明の効果］ このように本発明によれば、低速運転時に吸気負圧が低
下すると、自動的にスロットル弁をバイパスして空気流
量の増量が行なわれることから、上記のような弁作動状
態可変装置を備えたエンジンに於いて高速モードに固定
された状態であってもエンジンのアイドリング運転を維
持することが可能となる。従って所謂フェールセーフ化
を推進するうえに大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるエンジンの吸気系統図であ
り、第２図は本発明装置の縦断面図である。 第３図は動弁装置の模式的な構成図であり、第４図は同
じく側面図であり、第５図は同じく部分的な断面図であ
る。 第６図は本発明装置が適用されるエンジンの出力特性の
一例を示す線図である。 １・・・エンジン本体　　２・・・吸気ポート３・・・
吸気マニホールド４・・・スロットルボディ５・・・エ
アクリーナ　　６・・・スロットル弁７・・・可変ジェ
ット　　８・・・スローエアａ路９・・・サーモワック
ス １０・・・ファーストアイドルバルブ １１・・・冷機時エア増量通路 １２・・・電子制御弁　　１３・・・補正エア通路１４
・・・補助エア弁　　１−５・・・補助エア導入通路１
６・・・動弁装置　　　１７・・・オイルポンプ１８・
・・電磁弁　　　　１９・・・切換制御弁２０・・・燃
料噴射弁　　２１・・・電子制御回路３１・・・上部ケ
ーシング３２・・・下部ケーシング３３・・・ダイヤフ
ラム　３４・・・ジェット３５・・・負圧室　　　　３
６・・・正圧室３７ａ・３７ｂ・・・リテーナ ３８・・・弁軸　　　　　３９・・・コイルばね４０・
・・弁体　　　　　４１・・・ワッシャ４２・・・皿ば
ね　　　　４３・・・流出室４４・・・流入室　　　　
４５・・・カバー４６・・・内面　　　　　４７・・・
弁座５０・・・ロッカシャフト５１〜５３・・・ロッカ
アーム５４・・・カムシャフト ５５ａ・５５ｂ・・・低速用カム ５６・・・高速用カム　　５７・・・コイルばね５８ａ
・５８ｂ・・・吸気弁 ５９・・・シリンダヘッド６０・・・リフタ６１・・・
連結切換装置　６２・・・第１ガイド孔６３・・・第１
切換ビン　６４・・・油路６５・・・給油孔　　　　６
６・・・給油路６７・・・第２ガイド孔　６８・・・第
２切換ピン６９・・・第３ガイド孔　７０・・・ストッ
パピン７１・・・リターンスプリング 第２図 第３図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）運転状態に応じてその作動状態を可変し得る動弁
   装置を備えた弁作動状態可変式エンジンに於けるスロッ
   トル弁をバイパスして吸気ポートへ空気を導入するため
   の二次空気導入通路であって、低速運転域にあって前記
   動弁装置の作動状態が高速対応となっていることを検知
   する手段に応動して前記通路の連通を断続する開閉弁を
   備えることを特徴とする弁作動状態可変式エンジンの二
   次空気導入通路。
2. （２）前記開閉弁が、負圧アクチュエータに連結され、
   かつ吸気負圧が所定値以下の状態にあっては開作動する
   負圧応動弁からなることを特徴とする第１請求項に記載
   の弁作動状態可変式エンジンの二次空気導入通路。