JPH0438897B2

JPH0438897B2 -

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Publication number: JPH0438897B2
Application number: JP58136255A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1992-06-25
Also published as: JPS6027710A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、運転状態の変化に応じて吸気弁又
は、排気弁の開弁時間を制御するバルブタイミン
グ制御装置に関する。

（従来技術の説明）一般に、エンジンの吸、排気弁の開閉タイミン
グは、エンジンの運転状態に応じて変えることが
好ましい。たとえば、エンジンの高負荷運転にお
いては、開弁時間を長くして充填効率を高めるこ
とが高出力を得る上で必要になるが、吸気弁を閉
じるタイミングを遅らせることによつて開弁期間
を長くすると、高負荷低回転運転時に吸気の吹き
返しの問題が生じる。また、吸、排気弁のオーバ
ーラツプ期間は吸気中の残留既燃ガス量に影響を
持つものであるが、エンジンの低負荷運転時に
は、このオーバーラツプ期間をできるだけ短かく
して残留既燃ガス量を減少させることが、燃焼の
安定性を得る上で好ましく、その結果、アイドリ
ング回転数を低くでき、燃料経済性の向上、排気
中の未燃焼有害成分の減少といつた有利な結果を
得ることができる。以上のような事情を考慮して
エンジンの開弁時期をエンジン運転状態に応じて
可変制御することは、従来から公知である。たと
えば、特公昭52−35816号公報には、タイミング
チエーンとカムシヤフトのスプロケツトとの噛合
関係を変化させ、これによつて運転状態の変化に
応じてバルブタイミングを変えるようにした構造
のものが開示さたている。また、特公昭52−
35819号公報には、エンジンの出力軸とカム軸と
の間に遠心ガバナにより制御される遊星歯車機構
を介在させ、エンジン回転数に応じてエンジン出
力軸とカム軸との間に位相変化を生じさせるよう
にした構造が開示されている。また、この他に
も、軸方向に形状の変化するカムをカム軸に形成
し、該カム軸をエンジン運転条件に応じて軸方向
に移動させ、開弁時期を変えるようにした構造も
知られている。これら従来の装置は、運転状態主
としてエンジン回転数の変化に応じて、バルブタ
イミングを制御するものであるが、上述のように
負荷の変化によつても異なる現象が生じるので、
これらの装置では十分に運転状態の変化に対応し
たバルブタイミング制御を行うことはできない。

（本発明の目的）従つて、本発明の目的は、運転状態の変化特
に、エンジン負荷の変化にも対応した好ましいエ
ンジン出力特性が得られる制御を行なうバルブタ
イミング制御装置を提供することである。

（本発明の構成）本発明の上記目的は、以下の構成によつて達成
される。すなわち、本発明は、吸気弁開弁期間は
エンジン回転数及び負荷に関わらず一定期間に保
持する一方、前記吸気弁の閉弁時期を、エンジン
の低回転低負荷領域で吸気行程下死点後に設定
し、低回転高負荷時にはこれより進み側に設定
し、高回転高負荷時には遅れ側に設定するバルブ
タイミング変更手段とを備えたことを特徴する。

第１図を参照して、本発明の構成について説明
する。

本発明に係るエンジンは、１つの気筒に少なく
とも１つの吸気弁と１つの排気弁とを備えてお
り、上記吸気弁の一部又は全部が運転状態の変化
に応じて、バルブタイミングが変更される。運転
状態の検出に当つては、エンジン回転数及びエン
ジン負荷がそれぞれの検出手段により検出され
る。運転状態が低回転高負荷時には、バルブタイ
ミング変更手段は吸気弁の少なくとも閉弁時期を
進み側すなわち早めるように変更する。また、高
回転高負荷のときには、遅れ側に変更する。

なお、バルブタイミング変更手段としては、従
来公知の可変機構を用いることができる。

（本発明の効果）本発明によれば、低回転高負荷に吸気弁の少く
とも閉弁時期が早められるので、吸気工程の終期
に生じる吸気の吹き返しがなくなり、高出力を得
ることができる。また、高回転高負荷時には、吸
気弁の閉弁時期が遅れ側にずらされるので、強い
吸気慣性による押し込み効果を十分に発揮させる
ことができ充填効率が向上し、従つて、高出力を
得ることができる。以上のように、本発明によれ
ば、高負荷状態において、低回転から高回転に致
る広い範囲において、高出力を得ることができ
る。本発明の好まししい態様では、アイドル時の
ような低回転低負荷領域において、オーバーラツ
プ期間が減少するように吸気弁のバルブタイミン
グが設定される。これによつて、燃焼室内の既燃
ガスが減少して燃焼が安定し、従つて、安定した
アイドル運転を行なうことができる。

（実施例の説明）以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につき
説明する。

第２図を参照すれば、本例のエンジン１０は複
数個のシリンダ１２を有し、各々のシリンダ１２
には第１吸気通路１４に連通する第１吸気ポート
１６及び第２吸気通路１８に連通する第２吸気ポ
ート２０の２つの吸気ポートが設けられ、これら
のポート１６，２０には、第１吸気弁２２及び第
２吸気弁２４がそれぞれ組み合わされる。また、
排気側にも２つの排気通路２６，２８に連通する
排気ポート３０，３２及びこれに組み合わされる
第１排気弁３４、第２排気弁３６がそれぞれ設け
られている。

排気弁３４，３６はカム軸４４に形成されたカ
ム４６，４８とそれぞれ組み合わされる。カム軸
３８，４４はクランク軸（図示せず）と同期した
タイミングベルト５０により回転駆動される。

第１吸気通路１４及び第２吸気通路１８は各気
筒共通の吸気通路から分岐しており、吸気通路に
はスロツトル弁５２が設けられる。第２吸気弁の
バルブタイミングを変更するために可変機構５６
が設けられる。第３図を併わせて参照すれば、可
変機構５６はカム軸３８に回動自在に支持される
回動部材５８と、該回動部材５８に取付けられた
駆動軸６０と、該駆動軸６０を操作して回動部材
５８をカム軸３８のまわりに回動させる操作部材
６２と、この操作部材６２と第３図において左右
に作動させるモータ６４を備えている。回動部材
５８にはタペツト６６を摺動自在に収容する嵌装
孔５８ａが設けられている。タペツト６６はカム
４２と吸気弁２４のバルブステム２４ａとの間に
介在し、通常はスプリング６８により上方に押し
上げられており、カム４２が回転すると、タペツ
トはカム面に接触しつつ押し下げられ、カム４２
からの作用力がバルブステム２４ａに伝達され、
これによつて吸気弁２４が開閉する。

モータ６４が作動すると、操作部材６２が左右
に動き、これによつて、駆動軸６０が回動部材５
８をカム軸３８のまわりに回動させる。回動部材
５８が回動するとこれに収容されたタペツト６６
も移動し、タペツト６６とカム４２との相対位置
が変化して、接触タイミングがずれ第２吸気弁２
４の開閉時期が変化する。本例のエンジンでは、
第２排気弁のバルブタイミングを変更する可変機
構５７が設けられており、この可変機構５７は、
回動部材５９、駆動軸６１、操作部材６３、モー
タ６５、タペツト６７、スプリング６９を備えて
おりこれらの作動は可変機構５６と同様であるの
で説明は省略する。

第４図に示されるようにモータ６４を駆動する
ために好ましくはマイクロコンピユータ（以下マ
イコンという）で構成される制御装置７１が設け
られる。制御装置６８にはエンジンの回転数を検
出する回転数センサ７０が出力する回転数信号S₁
と、エンジン負荷を検出する負荷センサ７２が出
力する負荷信号S₂が入力される。制御装置６８は
モータ６４，６５に対して操作信号を出力する。
モータ６４，６５は可逆モータであり、上記制御
信号に応じて歯車７４，７５を所定量だけ所定方
向に回転させ、操作部材６２，６３を左右に動か
して第２吸気弁２４及び第２排気弁３６のバルブ
タイミングを変更する。操作部材６２の位置すな
わち２次側吸気弁２４及び排気弁３６のバルブタ
イミングはポジシヨンセンサ７６，７７によつて
検出されており、この信号は制御装置７１に入力
される。制御装置７１にマイコンを用いた場合の
の制御内容がフロチヤートの形成で第５図に示さ
れている。マイコン７１では、まず回転数信号S₁
から回転数Ｒを演算し、負荷信号S₂からエンジン
負荷Ｐを演算する処理が行なわれる。マイコン７
１内のRAMには、回転数Ｒと負荷Ｐと操作部材
６２の目標位置Ｔとの関係を表わすマツプが予め
読み込まれており、上記演算された回転数Ｒ及び
エンジン負荷Ｐから対応する操作部材６２の目標
位置Ｔが読み取られる。次にポジシヨンセンサ７
６からの信号S₃により操作部材６２の現在位置P_s
が演算される。そして目標位置Ｔと現在位置P_sと
の偏差Ｄが演算される。偏差Ｄがゼロの場合には
モータ６４は駆動せず操作部材６２は作動しな
い。偏差Ｄが正の場合には、モータ６４が駆動
し、その値に対応して操作部材６２を、進める方
向に作動させる。偏差Ｄが負の場合には、モータ
６４がその値に対応して駆動し、操作部材６２は
所定値だけ戻される。第２排気弁用の可変機構５
７は上述と同様の回転数信号S₁、及び負荷信号S₂
を入力として独自に制御される。

（制御例）本例の制御の１例を第６図及び第７図を参照し
て説明する。

エンジンが低回転低負荷領域にある場合には、
第２吸気弁２４バルブタイミングは、第６図線ａ
で示すように標準の状態に設定されている。そし
て、第２吸気弁２４に対向して配置される第２排
気弁３６のバルブタイミングも第６図線ｂで示す
ように標準的な状態に設定されている。

また、第１吸気弁２２のバルブタイミングは開
弁時期が第２吸気弁の標準のタイミングと同様に
オーバーラツプが小さくなるように設定されてお
り、閉弁時期は第２吸気弁の低回転高負荷時にお
けるタイミングと同様に比較的早めに設定されて
おり、第１吸気弁に対向配置される第１排気弁３
４は、第７図線ｄで示すように、第６図線ｂで示
す第２排気弁３６の標準のタイミングに固定され
ている。このような状態では、オーバーラツプ期
間は、比較的短かくなつており、従つて、残留既
燃ガス量が減少して燃焼が安定することにより、
安定したエンジン回転を得ることができる。さら
に、低回転高負荷領域で第６図線ｅで示すよう
に、第２吸気弁２４のバルブタイミングを上述の
ように早めるように制御することにより吸気工程
終期の吹き返しを防止することができ高出力を確
保することができる。エンジンの高回転高負荷領
域では、第２吸気弁２４のバルブタイミングは第
６図線ｆで示すように遅れ側にずらされる。これ
によつて、強い吸気慣性により、吸気弁全体の開
弁期間が長くなるとともに吸気工程終期の押し込
み効果のため充填効率が向上し高出力を得ること
ができる。この場合、第２排気弁３６のバルブタ
イミングを第６図の線ｇで示すように進み側にず
らすと排気効率を併わせて向上させることができ
るので、さらに高出力を得ることができる。

以上は、１つの気筒に２個の吸気弁および２個
の排気弁を設けた例であるが、本発明は１個の吸
気弁および１個の排気弁を有するエンジンに適用
しても十分に効果がある。すなわち、吸気弁の閉
じるタイミングを遅くすると、低回転運転域、特
に低回転高負荷運転域で吸気の吹き返しが生じ出
力低下を生じるので、吸気弁の閉じるタイミング
は通常はあまり遅くできないが、高速高負荷運転
域では吸気弁を遅く閉じることにより、吸気流の
慣性で吸気行程終期に吸気の押し込み効果が生じ
て充填効率が高まる。

なお、上述の例では、吸、排気弁にそれぞれ可
変機構が設けられているが、本発明の効果を得る
ためには、少なくとも１つの吸気弁に対して可変
機構を設ければ良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本
発明の１実施例に係るエンジンの一部平断面図、
第３図は、第２図のエンジンの縦断面図、第４図
は、可変機構を作動させるシステムの説明図、第
５図は、本発明のバルブタイミング制御の１例を
示すフローチヤート、第６図は、第２吸気弁、第
２排気弁のバルブタイミングを示す説明図、第７
図は第１吸気弁、第１排気弁のバルブタイミング
を示す説明図である。符号の説明、１０……エンジン、１２……シリ
ンダ、２２……第１吸気弁、２４……第２吸気
弁、３４……第１排気弁、３６……第２排気弁、
３８，４４……カム軸、４０，４２，４６，４８
……カム、５０……タイミングベルト、５８，５
９……回動部材、６４，６５……モータ、６６，
６７……タペツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンの回転数を検出する回転数検出手段
と、エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、１
つの気筒に設けられた吸気ポートと排気ポートを
所定のタイミングで開閉する吸気弁と排気弁を備
えたエンジンにおいて、吸気弁開弁期間はエンジ
ン回転数及び負荷に関わらず一定期間に保持する
一方、前記吸気弁の閉弁時期をエンジンの低回転
低負荷領域で吸気行程下死点後に設定し、低回転
高負荷時にはこれより進み側に設定し、高回転高
負荷時には遅れ側に設定するバルブタイミング変
更手段とを備えたことを特徴するエンジンのバル
ブタイミング制御装置。