JPH02286823A - 過給式可変バルブタイミングエンジン - 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］ 本発明は、自動車に用いて好適の、過給機をそなえた可
変バルブタイミングエンジンに関する。

［従来の技術］ 従来より、エンジンの吸気系にロータリバルブをそなえ
て、このロータリバルブの位相を吸気弁に対して前後に
制御することで吸気状態を調整する可変バルブタイミン
グ式のエンジンが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述の従来の可変バルブタイミングエンジン
では、例えば低負荷時に吸気半閉じを行なわせるとこの
吸気半閉じに伴って圧縮ガス温度が低下して燃焼状態を
悪化させることが考えられるほか、高速時におけるバル
ブオーバーラツプ時に掃気効率が悪くやはり燃焼状態を
悪化させるという問題点がある。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたもので、
エンジンの種々の状態にあわせて常に燃焼状態を良好に
できるようにした、過給式可変バルブタイミングエンジ
ンを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このため、本発明の過給式可変バルブタイミングエンジ
ンは、エンジンの吸気系の吸気弁の上流側に該吸気弁の
開閉に対応して開閉するロータリバルブをそなえて、該
ロータリバルブの位相を制御することで該バルブの開閉
タイミングを調整しうる位相制御手段をそなえた可変バ
ルブタイミングエンジンにおいて、該吸気系に主吸気通
路とは別個に過給機を介装されたバイパス吸気通路をそ
なえて、該ロータリバルブに主吸気通路を開閉しうる主
通路と該バイパス吸気通路を開閉しうる副通路とが設け
られ、該副通路が該主吸気通路の閉鎖直後に該バイパス
吸気通路を開放しうるように配設されていることを特徴
としている。

［作　用］ 上述の本発明の過給式可変バルブタイミングエンジンで
は、吸気弁の開閉に対応してロータリバルブが主吸気通
路とバイパス吸気通路とを開閉するが、各開閉サイクル
毎に、まず、主吸気通路が開放されて、過給されてない
吸気が該主吸気通路を通じて吸気弁側へ供給され、続い
て該主吸気通路の閉鎖直後にバイパス吸気通路が開放さ
れて、過給機で過給された吸気が該吸気弁側へ供給され
る。そして、位相制御手段によって該ロータリバルブの
位相が制御されることで、該主吸気通路及び該バイパス
吸気通路の開閉タイミングが調整される。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての過給式可変
バルブタイミングエンジンについて説明すると、第１図
はその模式的な構成図、第２図はそのロータリバルブの
斜視図、第３．４図はいずれもバルブ開閉タイミングを
示すグラフ、第５図はそのトルク特性を示すグラフ、第
６図（ａ）。

（ｂ）はいずれもそのロータリバルブの他の実施例を示
す側断面図である。

本過給式可変バルブタイミングエンジンは、自動車用の
エンジンであって、エンジン１は、第１図に示すように
、そのシリンダの燃焼室２内に吸気通路（主吸気通路）
３と排気通路７とを導かれており、ロータリバルブ４は
主吸気通路３の途中に介装されている。

このロータリバルブ４は、連動機構２０によって、吸気
弁５及び排気弁６を唾動するカムシャフト１９と接続さ
れており、カムシャフト１９と連動して同一速度で、第
１図中に矢印で示すような方向へ回転しうるように構成
されている。

連動機構２０は、例えば、カムシャフト１９及びロータ
リバルブ４の回転軸にそれぞれ設けられたプーリ１５，
１６とこれらのプーリ１５，１６に巻回されたベルト１
７とから構成されるものが考えられる。

また、ロータリバルブ４の位相を吸気弁に対して前後に
制御してバルブタイミングを調整できるように、図示し
ない位相制御手段が設けられている。この位相制御手段
としては、例えば、ロータリバルブ４の駆動系に差動ギ
ヤをそなえてこの差動ギヤを通じて位相制御するように
してたものや。

ロータリバルブを内筒と外筒との２重構造にして各部の
位相を適当に変化させるようにしたものなどがある。

また、位相制御手段は、バルブ回転角度情報とクランク
角度情報とに基づいて、例えばエンジンの回転数やエン
ジンの負荷状態やエンジンの冷却水温等のエンジン情報
からエンジンの作動状態に対応して、ロータリバルブ４
の位相をフィードバック制御しつるようになっている。

そして、主吸気通路３のロータリバルブ４の上流部分に
は、バイパス吸気通路１２がその下流端をロータリバル
ブ４に接続されると共にその上流端を主吸気通路３のス
ロットルバルブ９よりも上両側の部分に接続されるよう
に配設されている。

このようなバイパス吸気通路１２にスーパーチャージャ
ー（過給機）１１が介装されている。また、バイパス吸
気通路１２には、スーパーチャージャー１１と並列して
スーパーチャージャー１１からの過給圧を調整しうるプ
レッシャレギュレータ１３が装備されている。

ロータリバルブ４は、第１，２図に示すように、主吸気
通路３のロータリバルブ４よりも上流部と下流部とを開
放しうる主通路８と、バイパス吸気通路１２と主吸気通
路３の下流部とを開放しうる副通路８ａとをそなえてい
る。

主通路８は、ロータリバルブ４を軸心部を貫通するよう
に穿設された主吸気通路３とほぼ同一の径の孔であり、
副通路８ａは主通路８の出口側に主通路８を拡径するよ
うに設けられたもので、実際上はこれらの主通路８と副
通路８ａとは境界なく一体的に形成されている。

特に、この副通路８ａは、主吸気通路３と主通路８とが
閉鎖した直後に、バイパス吸気通路１２が主通路８から
副通路８ａを介して主吸気通路３の下流部に開口しうる
ように、その位置及び形状を設定されている。

なお、第１図中の符号１０はクランクシャフトである。

本発明の一実施例としての過給式可変バルブタイミング
エンジンは、上述のごとく構成され、第３図に示すよう
に、主吸気通路３及びバイパス吸気通路１２が吸気弁５
に対応して開口する。

つまり、ロータリバルブ４は、まず１曲線ａで示すよう
に主吸気通路３を開放させて、主吸気通路３の閉鎖直後
に、曲線Ｃで示すようにバイパス吸気通路１２を開放さ
せる。

主吸気通路３が開放するのは、ロータリバルブ４が主通
路８を主吸気通路３の上流部と下流部とに開口した位相
をとったときであり、バイパス吸気通路１２が開放する
のは、主通路８の上流部がバイパス吸気通路１２に開口
し副通路８ａが主吸気通路３の下流部に開口した位相を
とったときである。

第１図中のロータリバルブ４は、主吸気通路３が丁度閉
鎖を完了してこれからバイパス吸気通路１２が開放しよ
うとする位相状態にある。

主吸気通路３の開放時には、過給されてない吸気が該主
吸気通路を通じて吸気弁側へ供給され、続いて該主吸気
通路の閉鎖直後にバイパス吸気通路が開放されて、スー
パーチャージャー１１で過給された吸気が安定した過給
圧で該吸気弁側へ供給される。

これらの主吸気通路３及びバイパス吸気通路１２の開閉
タイミングは１通常時には、曲、ｔａｂで示すような吸
気弁５よりもやや早く主吸気通路３が開放し、吸気弁５
よりもやや遅くバイパス吸気通路１２が閉鎖するように
設定されている。

そして、ロータリバルブ４は位相制御手段によって適宜
その位相を制御されるので、これにより、主吸気通路３
及びバイパス吸気通路１２の開閉タイミングが調整され
る。

このようなロータリバルブ４の位相制御は、エンジンの
回転数やエンジンの負荷状態やエンジンの冷却水温等の
エンジン情報に基づいて、エンジンの作動状態に対応し
て行なわれるが、例えば、低速域では第４図中に示す曲
線ａ　　、Ｑ’のように制御され、高速域やアイドリン
グ及び部分負荷時では第４図中に示す曲線ａ”　　Ｑ”
のように制御される。

つまり、低速域では、ロータリバルブ４の位相が進めら
れ、バルブ閉鎖タイミングが早められる。

すなわち、曲線ａ　　、ｃ’のように、主吸気通路３が
吸気弁５よりもやや早く閉鎖されてバイパス吸気通路１
２が吸気弁５とほぼ同時に閉鎖する。

これにより、スーパーチャージャー１１による部分過給
効果が大きくなり、低速時におけるエンジンの燃焼状態
を良好なものにできる。

高速域やアイドリング及び部分負荷時では、ロータリバ
ルブ４の位相が遅らせられ、バルブ閉鎖タイミングが遅
らせられる。すなわち、曲線ａＱ”のように、主吸気通
路３が吸気弁５とほぼ同時に閉鎖されて、この後にバイ
パス吸気通路１２が開放する。

このようなバイパス吸気通路１２の開放によりスーパー
チャージャー１１から送給された吸気が主吸気通路３の
下流部の吸気弁５の上流側に残留して、この部分の圧力
が高められて、次サイクルの吸気弁５及び排気弁６のオ
ーバーラツプ時に、燃焼室２内が確実に掃気されて、燃
焼効率が大きく向上する。

これにより、高速時には、出力が向上するという効果が
得られ、アイドリング及び部分負荷時には、燃焼が安定
するという効果が得られる。

なお、本エンジンのトルク特性は、第５図の曲線ｆで示
すようになり、スーパーチャージャー１１を装備しない
ロータリバルブによる可変バルブタイミングエンジンの
トルクｇよりも低回転域から高回転域に亘って向上する
。なお、第５図中、ｈは標準エンジン（タイミング調整
しないエンジン）のトルク特性を示し、ｉは安定燃焼域
を示している。

このように、本エンジン１では、スーパーチャージャー
１１がディーゼルバキュームポンプの逆利用のようなか
たちで使用されている。また、このエンジン１では、ス
ーパーチャージャー１１が通常の吸気の後に補助的に使
用されるので、スーパーチャージャー１１を小型のもの
にできる。

なお、ロータリバルブの変形例として、第６図（ａ）、
（ｂ）に示すようなものも考えられる。

このロータリバルブ１４は、副通路２２を主通路２１と
は別に独立してそなえており、第６図中に矢印で示すよ
うな方向に回転する。そして、第１．２図に示すものと
同様に、主吸気通路３が。

第６図（ａ）に示すように開口してから、第６図（ｂ）
に示すように閉鎖すると、続いてバイパス吸気通路１２
が開放するようになっている。

また、ロータリバルブ４の位相制御は、上述の例に限る
ものではなく、エンジンの作動状態等に対応して、その
他の制御を行なってもよい。

さらに、ロータリバルブ４をステッパモータによって回
転駆動するようにして、このステッパモータをコントロ
ーラによって、バルブ回転角、クランク角、エンジン情
報等に基づいて制御するように構成することも考えられ
、この場合、ステッパモータによってロータリバルブ４
の位相制御についても綿密に行なえる。

また、この実施例では、本発明の吸気制御用ロータリバ
ルブ構造を自動車用のエンジンに適用した例を説明した
が、本構造は、他の種々のエンジンにも広く適用しうる
ものである。

［発明の効果］ 以上詳述したように１本発明の過給式可変バルブタイミ
ングエンジンによれば、エンジンの吸気系の吸気弁の上
流側に該吸気弁の開閉に対応して開閉するロータリバル
ブをそなえて、該ロータリバルブの位相を制御すること
で該バルブの開閉タイミングを調整しつる位相制御手段
をそなえた可変バルブタイミングエンジンにおいて、該
吸気系に主吸気通路とは別個に過給機を介装されたバイ
パス吸気通路をそなえて、該ロータリバルブに主吸気通
路を開閉しうる主通路と該バイパス吸気通路を開閉しう
る副通路とが設けられ、該副通路が該主吸気通路の閉鎖
直後に該バイパス吸気通路を開放しうるように配設され
るという構成により、エンジンの種々の状態にあわせて
常に燃焼状態を良好にでき、低速時やアイドリング時や
部分負荷時のエンジン燃焼を安定させたり、高速時の出
力を向上させることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の一実施例としての過給式可変バル
ブタイミングエンジンを示すもので、第１図はその模式
的な構成図、第２図はそのロータリバルブの斜視図、第
３，４図はいずれもバルブ開閉タイミングを示すグラフ
、第５図はそのトルク特性を示すグラフ、第６図（ａ）
、（ｂ）はいずれもそのロータリバルブの他の実施例を
示す側断面図である。 １−過給式可変バルブタイミングエンジン、２−燃焼室
、３・−吸気通路（主吸気通路）、４−・−ロータリバ
ルブ、５・−吸気弁、６・−排気弁、７−・−排気通路
、８−・・主通路、８ａ−副通路、９−・・スロットル
バルブ、１０−クランクシャフト、１１・−スーパーチ
ャージャー（過給機）、１２・・・バイパス吸気通路、
１３−プレッシャレギュレータ、１４・−ロータリバル
ブ、１５，１６・・・プーリ、１７・−ベルト、１９−
カムシャフト、２０・一連動機構。 ２１・・−主通路、２２・・・副通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸気系の吸気弁の上流側に該吸気弁の開閉に
   対応して開閉するロータリバルブをそなえて、該ロータ
   リバルブの位相を制御することで該バルブの開閉タイミ
   ングを調整しうる位相制御手段をそなえた可変バルブタ
   イミングエンジンにおいて、該吸気系に主吸気通路とは
   別個に過給機を介装されたバイパス吸気通路をそなえて
   、該ロータリバルブに主吸気通路を開閉しうる主通路と
   該バイパス吸気通路を開閉しうる副通路とが設けられ、
   該副通路が該主吸気通路の閉鎖直後に該バイパス吸気通
   路を開放しうるように配設されていることを特徴とする
   、過給式可変バルブタイミングエンジン。