JPH04365909A - 内燃機関の動弁制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の動弁制御装置
に関する。特に、１つの燃焼室に対して２つの吸気弁と
２つの排気弁とを備えた内燃機関において、機関の運転
条件を３段階に分け、各段階に応じて適切な動弁制御を
行なうことにより、できるだけ全ての領域において良好
な機関の運転状態を得ることができるようにした内燃機
関の動弁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の動弁制御装置としては、例えば特
公昭６１−３３９７９号公報に記載されているものが知
られている。このものは、図８に示すように１つの燃焼
室１に２つの吸気弁２，３と、１つの排気弁４とを備え
、機関回転数が低回転域にあって機関負荷が低負荷域ま
たは高負荷域にある時一方の吸気弁３を休止させ、それ
以外の領域にあっては、両方の吸気弁２，３を作動させ
るようになっていた。

【０００３】このように従来の動弁制御装置は、機関の
運転条件を２段階に分けて動弁制御を行なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の動弁制御装置で
は、機関の運転条件を２段階にしか分けて制御していな
かったので、必ずしも全ての領域において良好な機関の
運転状態を得ることができないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、以上のような問題点を解
決し、できるだけ全ての領域において良好な機関の運転
状態を得ることのできる内燃機関の動弁制御装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、１つの燃焼室に対して２つの吸気弁と、２
つの排気弁と、これら吸排気弁の作動を切り換える弁作
動切換機構とを備えた内燃機関の動弁制御装置であって
、機関の回転数を検出する回転数センサと、機関の負荷
を検出する負荷センサと、これらセンサによる検出結果
に基づき、前記弁作動切換機構を介して、機関回転数が
極低回転域にある時１つの吸気弁と１つの排気弁のみを
作動させ、機関回転数が低回転域にある時または機関回
転数が中回転域にあって機関負荷が中負荷域以下にある
時１つの吸気弁と２つの排気弁とを作動させ、機関回転
数が高回転域にある時または機関回転数が中回転域にあ
って機関負荷が高負荷域にある時全ての吸排気弁を作動
させるコントローラとを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用効果】本発明は上記の構成としたので、次のよう
な作用効果を奏する。

【０００８】すなわち、本発明の動弁制御装置によると
、回転数センサと負荷センサとにより機関の回転数と負
荷とがそれぞれ検出され、その結果に基づき、コントロ
ーラが弁作動切換機構を介して吸排気弁の作動を制御す
る。

【０００９】機関回転数が極低回転域にある時には、１
つの吸気弁と１つの排気弁のみが作動するので、最小の
メカニカルロスで機関を運転することができる。メカニ
カルロスが小さいため、回転変動も少なく、静かな運転
状態を得ることができる。

【００１０】機関回転数が低回転域にある時、または機
関回転数が中回転域にあって機関負荷が中負荷域以下に
ある時には、１つの吸気弁と２つの排気弁とが作動する
。２つの排気弁が作動すると、排気抵抗が減少し、排気
ロスが減少するので、シリンダ内残留ガスが減少し、ま
た、１つの吸気弁しか作動していなくても吸入空気量が
増すので、出力が増大する。さらに、このような吸排気
弁の作動状態によると、排気ロスの減少および吸入空気
量増大によるスワールの促進によって熱効率が向上し、
燃費が向上する。

【００１１】機関回転数が高回転域にある時、または機
関回転数が中回転域にあって機関負荷が高負荷域にある
時には、全ての吸排気弁が作動するので、吸気量が増大
して高出力が得られる。

【００１２】以上のように、本発明の動弁制御装置によ
れば、機関の運転条件が３段階に分けられ、各段階に応
じて適切な動弁制御がなされるので、従来の装置に比べ
、全ての領域においてより良好な機関の運転状態を得る
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１４】図１は本発明に係る内燃機関の動弁制御装
置の一実施例を示す部分省略平面図、図２は燃焼室にお
ける吸排気弁の配置を示す底面図、図３は図１における
ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図、図４は図１におけるＩＶ−ＩＶ
断面図、図５は図１におけるＶ−Ｖ断面図である。

【００１５】図１において、１１は内燃機関１０の燃焼
室であり、１つの燃焼室１１に対して第１，第２吸気弁
２１，２２、および第１，第２排気弁３１，３２が配置
されている（図２参照）。第１吸気弁２１は第２吸気弁
２２よりも小径であり、燃焼室にスワールが生じるよう
に形成された第１吸気ポート１２を開閉する。第２吸気
弁２２は第１吸気弁２１よりも大径であり、多量の吸気
をシリンダ内へ導くように形成された第２吸気ポート（
ストレートポート）１３を開閉する。第１排気弁３１は
第２排気弁３２よりも小径であり、第１排気ポート１４
を開閉する。第２排気弁３２は第１排気弁３１よりも大
径であり、第２排気ポート１５を開閉する。第１吸気弁
２１および第１排気弁３１は常時開閉動作を行なうが、
第２吸気弁２２と第２排気弁３２は、それぞれ後述する
機関１０の運転条件に応じて休止状態または作動状態に
切り換わる。

【００１６】４０は吸気側動弁系、５０は排気側動弁系
であり、それぞれ弁作動切換機構を備えている。吸気側
動弁系４０と排気側動弁系５０とは基本的に同一構造と
なっているので、主として吸気側動弁系４０について説
明する。

【００１７】吸気側動弁系４０は、シリンダヘッド１６
に取り付けられたロッカアームシャフト４４と、このロ
ッカアームシャフト４４に回動可能に取り付けられた第
１，第２ロッカアーム４１，４２と、弁作動切換機構４
３とを備えている。

【００１８】第１ロッカアーム４１は、その上部にスリ
ッパ４１ａが形成されており、このスリッパ４１ａが図
３に示すように第１カム４５１と摺接することで揺動し
、第１吸気弁２１を常時開閉する。第１カム４５１は、
第１吸気弁２１において低回転向きの開閉タイミングと
最低限必要なリフトとが得られるように形成されている
。

【００１９】第２ロッカアーム４２は、図５に示すよう
に、先端４２ａで第２吸気弁２２を開閉するようになっ
ているが、その作動は弁作動切換機構４３によって切り
換えられる。

【００２０】弁作動切換機構４３は、ロッカアームシャ
フト４４に回動可能に取り付けられた切換用ロッカアー
ム４６と、この切換用ロッカアーム４６に設けられた穴
４６ａに対し、第２ロッカアーム４２を貫通して入り込
みまたは後退する切換ピン４７と、この切換ピン４７を
ロッド４８を介して作動させるソレノイド４９とからな
っている。切換用ロッカアーム４６の穴４６ａには、押
し出しピン４６ｂとばね４６ｃとが組み込まれており、
ソレノイド４９が通電状態にないとき、切換ピン４７は
押し出しピン４６ｂにより押し出されて第２ロッカアー
ム４２内に後退する。ソレノイド４９に通電されると、
その軸４９ａが突出し、ロッド４８を介して切換ピン４
７が切換用ロッカアーム４６の穴４６ａに入り込む。切
換ピン４７が穴４６ａに入り込むと、第２ロッカアーム
４２と切換用ロッカアーム４６とが連結され、両者は一
体となって作動する。切換ピン４７が穴４６ａから後退
すると、第２ロッカアーム４２と切換用ロッカアーム４
６は分離され、切換用ロッカアーム４６が作動しても、
第２ロッカアーム４２は作動しなくなる。切換用ロッカ
アーム４６は、その上部にスリッパ４６ｄが形成されて
おり、このスリッパ４６ｄが図４に示すように第２カム
４５２と摺接することで常時揺動している。

【００２１】したがって、第２ロッカアーム４２は、弁
作動切換機構のソレノイド４９が通電状態にないとき切
換用ロッカアーム４６と分離されて休止状態となり、ソ
レノイド４９に通電されたとき切換用ロッカアーム４６
と連結されて揺動し、第２吸気弁２２を開閉する。第２
カム４５２は、第２吸気弁２２が第１吸気弁２１より早
く開弁し、遅く閉弁し、リフトも高くなるように形成さ
れている。

【００２２】なお、第１および第２カム４５１，４５２
は、機関のクランク軸から１／２の減速比で回転駆動さ
れるカムシャフト４５３に一体的に設けられている。ま
た、図４において、４６１は切換用ロッカアーム４６を
常時第２カム４５２に摺接させるためのリフタ、４６２
はリフタばねである。

【００２３】排気側動弁系５０は、吸気側動弁系４０と
基本的に同一構造となっているので、簡単に説明する。 排気側動弁系５０は、ロッカアームシャフト５４と、第
１，第２ロッカアーム５１，５２と、弁作動切換機構５
３とを備えている。第１ロッカアーム５１は第１カム５
５１と摺接して揺動し、第１排気弁３１を低回転向きの
開閉タイミングと最低限必要なリフトにて常時開閉する
。第２ロッカアーム５２は、その先端５２ａで第２排気
弁３２を第１排気弁２１より早く開弁し、遅く閉弁し、
リフトも高くなるように開閉するが、その作動は弁作動
切換機構５３によって切り換えられる。

【００２４】６０は上述した弁作動切換機構４３，５３
のソレノイド４９，５９の制御を司るコントローラであ
り、機関１０の回転数を検出する機関回転数センサ６１
と、機関１０の負荷を検出する負荷センサをなすスロッ
トル開度センサ６２とが接続されている。コントローラ
６０は、後述するように３段階に分けられた運転条件に
関するテーブルをそのＲＯＭ内に有しており、前記セン
サ６１，６２からの検出結果に基づき、テーブルに従っ
て、ソレノイド駆動回路６３，６４を介してソレノイド
４９，５９を作動させ、弁作動切換機構４３，５３を作
動させるようになっている。

【００２５】図６は運転条件を説明するためのもので、
機関１０における回転数ＮとトルクＴ（負荷）との関係
を示した図である。図中、一点鎖線Ｃ１は、第１吸気弁
２１と第１排気弁３１のみが作動した場合のＮ−Ｔ曲線
、破線Ｃ２は、第１吸気弁２１と第１排気弁３１に加え
第２排気弁３２も作動した場合のＮ−Ｔ曲線、実線Ｃ３
は、全ての吸排気弁２１，２２，３１，３２が作動した
場合のＮ−Ｔ曲線である。本実施例では、これらのＮ−
Ｔ曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によって区画される領域を、３
つの領域Ａ１（左下がり斜線部），Ａ２（右下がり斜線
部），Ａ３（点々部）に分け、これを３段階の運転条件
として設定した。すなわち、第１段階の運転条件Ａ１は
、回転数が極低回転域にある場合であり、第２段階の運
転条件Ａ２は、回転数が低回転域にある場合または回転
数が中回転域にあって負荷が中負荷域以下にある場合で
あり、第３段階の運転条件Ａ３は、回転数が高回転域に
ある場合または回転数が中回転域にあって負荷が高負荷
域にある場合である。そして、コントローラ６０内のテ
ーブルは、これらの運転条件Ａ１，Ａ２，Ａ３に応じて
、図７（ａ）に示すようにソレノイド４９，５９のＯＮ
／ＯＦＦが決定されるように構成した。図７（ｂ）は、
各運転条件Ａ１，Ａ２，Ａ３に対応した吸排気弁の作動
状態を示す表である。これから分るように、コントロー
ラ６０は、回転数センサ６１とスロットル開度センサ６
２による検出結果に基づき、運転条件がＡ１のとき、ソ
レノイド４９，５９をＯＦＦ状態にして第１吸気弁２１
と第１排気弁３１のみを作動させ、運転条件がＡ２とき
、ソレノイド５９のみをＯＮ（通電状態）にして第１吸
気弁２１と第１排気弁３１に加え第２排気弁３２も作動
させ、運転条件がＡ２のとき、両方のソレノイド４９，
５９をＯＮにして全ての吸排気弁２１，２２，３１，３
２を作動させるように構成されている。

【００２６】以下、本実施例の作用について説明する。

【００２７】上述したような動弁制御装置によると、回
転数センサ６１とスロットル開度センサ６２とにより機
関１０の回転数と負荷とがそれぞれ検出され、その結果
に基づき、コントローラ６０により弁作動切換機構４３
，５３を介して吸排気弁の作動が次のように制御される
。

【００２８】＜運転条件Ａ１のとき＞第１吸気弁２１と
第１排気弁３１のみが作動する。

【００２９】この場合、最小限の弁のみが作動するので
、最小のメカニカルロスで機関１０を運転することがで
きる。本実施例の第１吸気弁２１と第１排気弁３１は、
第１カム４５１，５５１によって低回転向きの開閉タイ
ミングと最低限必要なリフトとが与えられているので、
メカニカルフリクションが最小限に抑えられ、最小のメ
カニカルロスで機関を運転することができる。このため
、騒音や回転変動も少なく、静かな運転状態を得ること
ができる。したがって、単気筒エンジンや２気筒エンジ
ンであっても、従来のような大きなフライホイールを付
加することなく滑らかな回転状態を得ることができる。

【００３０】この運転条件Ａ１の領域は、図６に示した
ようにアイドリング回転数Ｎ０を含む極低回転域（ファ
ーストアイドル回転域を含む）であるので、円滑で静寂
なアイドリング状態が得られる。

【００３１】＜運転条件Ａ２のとき＞第１吸気弁２１と
第１排気弁３１に加え第２排気弁３２も作動する。

【００３２】２つの排気弁３１，３２が作動すると、排
気抵抗が減少し、排気ロスが減少するので、シリンダ内
残留ガスが減少し、また、第１吸気弁２１しか作動して
いなくても吸入空気量が増すので、出力が増大する。こ
のような吸排気弁の作動状態によると、排気ロスの減少
および吸入空気量増大によるスワールの促進によって熱
効率が向上し、燃費が向上する。本実施例の第２排気弁
３２は、第１排気弁３１よりも大径であり、第１排気弁
３１より早く開弁し、遅く閉弁し、リフトも高くなるよ
うに開閉するので、排気抵抗、排気ロスがより効果的に
減少する。

【００３３】この運転条件Ａ２の領域は、図６に示した
ように回転数が低回転域にあるか、または回転数が中回
転域にあって負荷が中負荷域以下にある領域であり、通
常の定速走行域の大半をカバーする領域である。したが
って、最も使用頻度の高い領域において最も優れた燃費
が得られるので、総体的に燃費が向上することとなる。

【００３４】＜運転条件Ａ３のとき＞全ての吸排気弁２
１，２２，３１，３２が作動する。

【００３５】第２吸気弁は、第１吸気弁２１より早く開
弁し、遅く閉弁し、リフトも高くなるように開閉するの
で、第２吸気弁２２が作動することにより、ストレート
ポート１３から多量の吸気が供給され、高出力が得られ
る。

【００３６】この運転条件Ａ３の領域は、図６に示した
ように、回転数が高回転域にあるか、または回転数が中
回転域にあって負荷が高負荷域にある領域であるので、
加速時や登坂時等には高出力が得られることとなる。

【００３７】以上のように、本実施例の動弁制御装置に
よれば、機関１０の運転条件が３段階に分けられ、各段
階に応じて適切な動弁制御がなされるので、従来の装置
に比べ、全ての領域においてより良好な機関の運転状態
が得られる。すなわち、極めて静寂なアイドリング状態
が得られるとともに、加速時等には高出力が得られ、し
かも総体的に優れた燃費が得られる。

【００３８】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。

【００３９】例えば、上記実施例では、弁作動切換機構
の切換ピン４７を、ソレノイド４９の軸４９ａによりロ
ッド４８を介して作動させるようにしたが、油圧を用い
て作動させるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の動弁制御装置の一実施
例を示す部分省略平面図。

【図２】同上実施例の燃焼室における吸排気弁の配置を
示す底面図。

【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。

【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ断面図。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ断面図。

【図６】運転条件の説明図。

【図７】コントローラ内のテーブルおよび弁の作動状態
を示す表図。

【図８】従来技術の説明図。

【符号の説明】

１０　　　　内燃機関 １１　　　　燃焼室 ２１　　　　第１吸気弁 ２２　　　　第２吸気弁 ３１　　　　第１排気弁 ３２　　　　第２排気弁 ４３　　　　弁作動切換機構 ５３　　　　弁作動切換機構 ６０　　　　コントローラ ６１　　　　機関回転数センサ ６２　　　　スロットル開度センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　１つの燃焼室に対して２つの吸気弁と
   、２つの排気弁と、これら吸排気弁の作動を切り換える
   弁作動切換機構とを備えた内燃機関の動弁制御装置であ
   って、機関の回転数を検出する回転数センサと、機関の
   負荷を検出する負荷センサと、これらセンサによる検出
   結果に基づき、前記弁作動切換機構を介して、機関回転
   数が極低回転域にある時１つの吸気弁と１つの排気弁の
   みを作動させ、機関回転数が低回転域にある時または機
   関回転数が中回転域にあって機関負荷が中負荷域以下に
   ある時１つの吸気弁と２つの排気弁とを作動させ、機関
   回転数が高回転域にある時または機関回転数が中回転域
   にあって機関負荷が高負荷域にある時全ての吸排気弁を
   作動させるコントローラとを備えたことを特徴とする内
   燃機関の動弁制御装置。