JPH04148024A - 自動車用エンジンの吸気制御装置 - 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） 本発明は、自動車用エンジンの吸気制御装置に関し、さ
らに詳しくは、体積効率を向上させるための制御構造に
関する。

（従来の技術） 周知のように、自動車用エンジンにおける吸気系にあっ
ては、インテークマニホールドから燃焼室に連通してい
る吸気ポートの開閉をポペット弁により行うようになっ
ている。

そして、このポペット弁は駆動カムにより開閉タイミン
グを設定され、ピストンの上死点到達以前に開放されて
混合気を燃焼室内に取り込む。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したポペット弁を用いた吸気構造におい
ては、高速、低速およびこの間の中速域でスロットル弁
が全開された場合、各速度域での出力を向上させる要因
として吸気効率、換言すれば、吸気の体積効率を向上さ
せることがあり、この効率の向上が望まれている。

特に、アクセル全開時での低速走行時には、上述したポ
ペット弁による吸気行程において、吸気流速が低いこと
が原因して吸気慣性を大きく取ることができず、−旦、
燃焼室内に導入した吸気がピストンの上昇にあわせてイ
ンテークマニホールド側に押し戻される現象が生じやす
くなり、燃焼室内での吸気の体積効率を低下させ易くな
るのを防ぐ必要がある。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の吸気構造にお
ける要求に鑑みて、低速域を含めて各速度域における全
開時での吸気の体積効率を改善して、各速度域での出力
向上が可能な構造を備えた自動車用ンジンの吸気制御装
置を得ることにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明は、燃焼室に連通ずる
吸気ポートを開閉するポペット弁と、上記ポペット弁に
対して、吸気方向上流側に位置して回転可能とされ、吸
気路を開閉するロータリ弁と、上記ロータリ弁の支軸を
出力軸とし、エンジンのクランク回転力を入力として上
記出力軸に伝達するとともに、このクランク回転位相に
対して上記出力軸の回転位相を変化させる構造を備えた
位相可変機構と、上記位相可変機構における上記出力軸
の回転位相を変化させる駆動部と、エンジンの回転数、
上記吸気の流量あるいはアクセルポジションを入力情報
として取り入れ、上記駆動部への駆動信号を出力する制
御部とを備え、上記制御部は、エンジン回転数及び上記
吸気流量若しくはアクセルポジション情報を基にして、
ポペット弁の全開時において、エンジンの回転数が高速
域に相当しているときには、ポペット弁の開閉時期にオ
ーバーラツプさせる開閉タイミングをロータリ弁に設定
し、低速域においてはポペット弁の開閉時期に対して高
速域の場合よりも早く閉じる開閉タイミングを設定する
ことを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、ポペット弁の全開時において、高速域
においては、ロータリ弁の開度をポペット弁の開放によ
り得られる通気面積、オーバーラツプが最大となる状態
に設定でき、混合気の吸入時間を最大とすることができ
る。

また、低速域においては、吸気慣性、吸気共鳴あるいは
脈動効果等の吸気の動的効果を利用して、筒内圧または
吸気方向におけるロータリ弁の下流側のインテークマニ
ホールドの内圧がピークに達したときにロータリ弁が閉
じられることで体積効率を大きくすることができる。

（実　施　例） 以下、第１図乃至第６図において、本発明実施例の詳細
を説明する。

第１図は、本発明実施例による吸気制御装置を適用する
自動車用エンジンの概略構成を示す図であり、同図にお
いて、符号１は、エンジン本体を示している。

すなわち、エンジン本体１の燃焼室に連通ずるインテー
クマニホールドＩＡ中には、矢印で示す吸気方向におけ
る吸気ポートの上流側には、吸気ポートを開閉するポペ
ット弁２とは別にインテークマニホールドＩＡを開閉す
るために回転可能に設けであるロータリ弁３が位置して
いる。

上述したロータリ弁３は、インテークマニホールドＩＡ
中に設けである弁ハウジング４内に回転可能に支持され
ており、このロータリ弁３の回転支軸３Ａは、後述する
位相可変機構に付設されているエンジン側からの駆動力
伝達機構によって回転駆動される。

すなわち１位相可変機構５は、その模型図を示す第２図
において、遊星歯車機構によって構成してあり、この機
構におけるサンギヤ６は、エンジのクランク軸の回転を
駆動源とするベルト伝達機構に用いられるプーリ６Ａの
軸と一体に設けである。

そして、このサンギヤ６は、外周面の等分位置、本実施
例では３等分された位置で遊星ギヤ７と噛み合っており
、そして、遊星ギヤ７は、キャリアとして設けであるウ
オールホイール８により回転自在に支持されている。

上述した遊星ギヤ７は、その外周に位置するリングギヤ
９の内歯９Ａに噛み合っており、このリングギヤ９の外
周に形成された外歯９Ｂには、ロータリ弁３の駆動軸と
一体の駆動ギヤ１０が噛み合っている。従って、クラン
ク軸の回転は、サンギヤ６を介して遊星ギヤ７に伝達さ
れ、この遊星ギヤ７が リングギヤ９を回転させること で駆動ギヤｌＯを回転させてロータリ弁３への回転力の
伝達が行われる。

一方、上述したウオームホイール８には、ウオームギヤ
１１が噛み合っており、このウオームギヤ１１は、駆動
モーター２の出力軸に一体に設けである。

この駆動モーター２は、正逆回転可能なステッピングモ
ータが用いられており、その回転方向および回転量を後
述する制御部１３により設定されることで、リングギヤ
９に噛み合うロータリ弁用の駆動ギヤ１０に対する回転
開始位置の位相可変制御を行い、換言すれば、回転位相
を調整制御するようになっている。

すなわち、上述した制御部１３は、第３図に示すよシス
テム構成図において、例えば、マイクロコンピュータに
より構成されており、このマイクロコンピュータに付設
しであるＩ１０インターフェース（図示されず）を介し
た入力側には、エンジン回転センサからのエンジン回転
数情報、エアフローセンサからの吸気流量情報、水温情
報、大気圧情報、アクセルポジションセンサからのアク
セル踏み込み量情報、ブレーキセンサからのブレーキン
グ情報およびイグニッションスイッチからのスタータ情
報がそれぞれ入力されるようになっている。

そして、上述したマイクロコンピュータの出力側には、
駆動モータ１２の駆動回路（ドライバ）が接続してあり
、この駆動回路に対し位相センサ１２Ａを内蔵した駆動
モータ１２が接続しである。

上述した駆動モータ１２の位相センサ１２Ａは、上述し
たマイクロコンピュータに対して位相情報を出力し、位
相制御の状況を判別させるようになっている。

本実施例における制御部１３においては、エアフローセ
ンサ（ＡＦＳ）からの信号と回転数センサからの信号と
でエアフローセンサを用いた場合のアクセル全開領域お
よび各速度域を第４図（Ａ）に示すマツプから判別し、
また、アクセルポジションセンサ（ＡＰＳ）からの信号
と回転数センサからの信号とによりアクセルポジション
センサを用いた場合のアクセル全開領域および各速度域
を第４図ＣＢ）に示すマツプによって判別して、全開時
での各速度域でのポペット弁２に対するロータリ弁３の
開閉タイミングの位相を変化させるようになっている。

すなわち、第５図は、ポペット弁２の開閉期間に対する
ロータリ弁３の開閉期間をクランク角を基準として表し
た開閉タイミングであり、同図において、アクセル全開
時でのポペット弁３の開閉時期に対して、高速域では、
ポペット弁の開閉期間の全域をオーバラップさせるよう
に位相を設定しく第５図（Ａ）参照）、低速域では、ポ
ペット弁３の開放時期よりも速く吸気を開始すると共に
ポペット弁３の閉時期よりも早く吸気の導入を終了させ
る期間を得られるように位相を設定するようになってい
る（第５図（Ｂ）参照）。

従って、アクセル全開時での高速域では、ロータリ弁３
の開放期間とポペット弁２の開放期間とを重ねることで
通気面積をオーバラップさせて吸気の導入時間を最大に
することができ、これにより体積効率を上昇させること
になり、そして、低速域においては、吸気慣性、共鳴お
よび脈動効果等の吸気効果を利用することで筒内圧ある
いはロータリ弁下流のインマニホールド内圧がピークに
達した時若しくはその直後に閉じることでピストンが下
死点を通過した後に上昇する過程が起こる吸気の押出し
作用が防止されて体積効率の低下を抑えることになる。

本実施例は以上のような構成であるから、その動作は制
御部の動作を説明するために第５図に示したフローチャ
ートにより説明すると、次の通りである。

すなわち、エアフローセンサ（ＡＦＳ）からの吸気量情
報あるいはアクセルペダルセンサ（ＡＰＳ）からのアク
セル踏み込み量情報と回転数センサからのエンジン回転
数情報とが入力されると、第４図に示したマツプのいず
れかを選択してアクセル全開に相当しているかを判別す
ると共に、全開時である場合には、回転数情報を基に高
速域、低速域、そして中速域の各速度域の判別を行う。

そして、この速度域の判別結果に応じて、第４図に示し
た状態のロータリ弁３の開閉タイミングが得られるよう
に、駆動モータ１２への回転駆動信号が出力される。

つまり、＃！動モータ１２が第２図中、符号αで示す方
向に回転した場合には、駆動ギヤ１０は伝達経路にある
各ギヤを介して高速域の位相とされている符号γで示す
位置から符号αで示す方向に例えば、進角し、また、こ
の場合とは逆方向に駆動モータ１２が回転した場合には
（符号βで示す方向）、駆動ギヤ１０が高速域の位相と
されている符号γで示す位置から符号βで示す方向に遅
角する。

そして、上述した回転駆動信号による駆動モータ１２の
回転量および回転方向は、ｌ！動モータ１２内の位相セ
ンサ１２Ａによってチエツクされて所定の状態が得られ
るまでフィードバック制御が行われる。

（発明の効果） 以上１本発明によれば、吸気路内にポペット弁とロータ
リ弁とを組み合わせると共に、ロータリ弁の開閉タイミ
ングをアクセルの全開時において高速域および低速域で
調整できるようにしたので、高速域ではポペット弁を開
けた際の吸入時間を最大限に設定して吸気量を十分に保
証することで吸気の体積効率を上昇させることができ、
また、低速域においては、筒内圧あるいはロータリ弁下
流側のインテークマニホールド内の圧力がピークに達し
た時あるいはその直後にロータリ弁を閉じることで吸気
の体積効率の低下を抑えてしかも、吸気の吹き戻しを抑
えるようにすることで体積効率の低下を未然に防止する
ことができる。

従って、各速度域においてアクセルの全開時には、出力
の低下を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による吸気制御装置の全体構成を
示す模型図、第２図は第１図に示した吸気制御装置の要
部を示す模式的な斜視図、第３図は第１図に示した吸気
制御装置の制御部を示すシステム構成図、第４図は第３
図に示した制御部に用いるマツプを説明するための線図
、第５図は第３図に示した制御部での特性を説明するた
めの線図、第６図は第３図に示した制御部の動作を説明
するためのフローチャートである。 １・・・エンジン本体、ＩＡ・・・インテークマニホー
ルド、２・・・ポペット弁、３・・・ロータリ弁、５・
・・位相可変機構、１０・・・ロータリ弁用即動ギヤ、
１２・・・駆動モータ。 第５図 （Ａ）高速 （Ｂ）ａ遵

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃焼室に連通する吸気ポートを開閉するポペット弁と、 上記ポペット弁に対して、吸気方向上流側に位置して回
   転可能とされ、吸気路を開閉するロータリ弁と、 上記ロータリ弁の支軸を出力軸とし、エンジンのクラン
   ク回転力を入力として上記出力軸に伝達するとともに、
   このクランク回転位相に対して上記出力軸の回転位相を
   変化させる構造を備えた位相可変機構と、 上記位相可変機構における上記出力軸の回転位相を変化
   させる駆動部と、 エンジンの回転数、上記吸気の流量あるいはアクセルポ
   ジションを入力情報として取り入れ、上記駆動部への駆
   動信号を出力する制御部とを備え、上記制御部は、エン
   ジン回転数及び上記吸気流量若しくはアクセルポジショ
   ン情報を基にして、ポペット弁の全開時において、エン
   ジンの回転数が高速域に相当しているときには、ポペッ
   ト弁の開閉時期にオーバーラップさせる開閉タイミング
   をロータリ弁に設定し、低速域においてはポペット弁の
   開閉時期に対して高速域の場合よりも早く閉じる開閉タ
   イミングを設定することを特徴とする自動車用エンジン
   の吸気制御装置。