JPS5946307A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - 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】 本発明は、エンジンのパルプタイミング制御装置に関し
、特に１つの気筒に対して一対グ）吸気量で−トをそれ
ぞれ所定のタイミングで開閉する一対の吸気弁を備えだ
エンジンにおいてＬ記一対の吸気弁のバルブタイミング
をｌｉＪ変制御するようにしたものに関する。

従来より、例えば特開昭５６−４４４０４号公報等に開
示されているように、エンジンの一つの気筒に対して一
対の吸気ボートを設けるとともに、該各吸気ボートをそ
れぞれ所定のタイミングで開閉する一対の１吸気弁を設
けだものは知られている。

このものは、通常の、一つの気筒に対して単一の吸気ボ
ートと該吸気ボートを開閉する単一の吸気弁とを備えた
ものと較べて、１及気ポートの有効開口面積が増大でき
て吸気の充填効率を高めることができることから、エン
ジン出力の向上を図る上で好ましいものである。

吉ころで、−Ｓに１反気弁のバルブタイミングは、エン
ジンの高回転時、特に出力を要する高負荷高回転時には
、同一開口面積の吸気ボートに対して吸気弁の開弁期間
を長くすることが、吸気の充填効率が増して出力向上を
図る上で望ましい。まだ、そのＩ祭には、吸気弁の開弁
期間の増大により吸、排気弁のオーバラップ期間が長く
なっても、吸気量が多いことから残留排気量の比率が小
さく、また吸気の慣性速度が速いことから吸気の吹き返
しが生じ難いので燃焼性に支障を与えることはない。

一方、エンジンの低負荷時には、吸気弁の開弁ｊ（１１
１間を長くすると、吸気隈か少ないことから残留Ｕ１′
気序の比率が高まり燃焼性が損われる。また、高負荷で
も低回転１時には、吸気の慣１１！１・速度が１早いこ
とから１吸気の吹き返しが生じて、充填効率が代下し出
力向上が望めないという回頭がある。

不発ｔ′ｌＪ１はかかる点に鑑み、上記した一対の吸気
ボートと一対の吸気弁とを備えだエンジンの特徴を活か
しながら、エンジンの高負荷高回転時、吸気ボートの開
口面積を黄えることなく１及気介の開弁間開を長くする
ことにより、エンジンの賎回転から高回転丼での全運転
ＯＩ￥Ｊ或に百って燃・暁件を損うことなく吸気の充填
効率の向」二を図りイ（）るようにすることを目（ｒｌ
）とするものである。

この１」的を達成するだめ、不発１刀の（・１す、成は
、一対の吸気ボートをそれぞれ所定のタイミングで開閉
する一対の吸気弁を備えだエンジンにおいて、−１−記
一対の吸気弁を１）ｌｌ閉制御する！１ｖＪ介系に、エ
ンジンの高負荷高回転時、一方の１及気介のバルブタイ
ミングを遅れ側に、他方の１吸気ｆトのバルブタイミン
グを進み側にずらすように制御する１叶ｙ機構を設ける
ことにより、エンジンの低負荷時の燃焼の安定性を図り
つつエンジンの高負荷高回転詩には一対の吸気ボートに
よる有効Ｉノ旧」面積の増大によって吹き返しを来だす
ことなく吸気の充填効率を向上させる吉ともに、エンジ
ンの高負荷高回転時にはさらに１吸気弁の開弁期間の増
大によって吸気の充填効率をより一層向上させて高出力
要求に見合うようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基ついてｎＹ″細に
脱りＪする。

第１図および第２図は一つの気筒に対し一対の吸気弁と
一対のＵト気介とを備えだ４気筒エンジンに不発ｌ：Ｊ
］を適用した実施例を示す。同図において、１はエンジ
ン本体、２８〜２ｄはエンジン本体１に該エンジン本体
１の中心線ＩＫ沿って直列状に形成された第１〜第４気
筒であって、各気筒２ａ〜２ｄには各々、第１および第
２の一対の吸気ボー）３ａ、３ｂと第１および第２の一
対の排気ポート４ａ、４ｂとか設けられている。各気筒
２ａ〜２ｄにおける第１および第２吸気ボート３ａ。

ろ１］はエンジン本体１の一方＋１１１１　（ｌ吸気側
）から気筒２ａ〜２１〕のエンジン本体中心線Ｉ　、／
Ｊ向（気筒列方向）と略直交する方向に対向して開口し
ているとともに、第１気筒２ａの第１．第２吸気ボート
３ａ、３ｂと第２気筒２１〕の第１．第２吸気ボート３
ａ、３１〕、および第３気筒２ｃの第１．第２吸気ボー
トろａ、３ｂと第４気筒２ｄの第１゜第２１弦気ボート
５ａ、５ｂはそれぞれＬｉ、いに背中合せに隣接して配
置されている。また、各気筒２ａ〜２ｄにおける第１お
よび第２排気ボートろａ。

６１〕はエンジン本体１の他方１１１１１　（拮：検測
）から同しく気筒２ａ〜２ｄのエンジン本体中心線１方
向と略直交する方向に対向して開１−１シている。

さらに、上記各気筒２ａ〜２ｄにおける第１お。

よび第２吸気ポー）３ａ、３ｂには４に各吸気ポー１□
５ａ、５１＋をそれぞれ所定のタイミングで開閉する第
１および第２の一対の吸気弁５ａ、５ｂがエンジン本体
中心線１を挟んでその吸気側と排気側とに対向して１１
ｅ没されており、よってエンジン本体１の１吸気側にお
いて第１気筒２ａと第２気筒２１〕との第１吸気弁５ａ
、５ａおよび第３気筒２Ｃと第４気筒２ｄとの第１吸気
弁５ａ、５ａかそれぞれ互いに隣接し、寸だエンジン本
体１の排気側において第１気筒２ａと第２気筒２１〕吉
の第２吸気弁５ｂ、５ｂおよび第３気筒２ｃと第４気筒
２ｄとの第２汲気弁５ｂ、５ｂがそれぞれＩ７いに隣接
している。また、上記各気筒２ａ〜２ｄにおける第１お
よび第２排気ボート４ａ、４１〕には該各排気ボー１−
４ａ、４ｂをそれぞれ所定のタイミングで開閉する第１
および第２の一対のＵ［気弁６ａ、、６ｂが同じくエン
ジン本体中心線ｌを挟んで対向して配設されている。

一方、７ａはエンジン本体１の吸気側に配設され、各気
筒２ａ〜２ｄＫおける第１吸気介５ａおよび第１排気弁
６ａを開閉制御する第１動弁機構、７ｂはエンジン本体
１の排気側に配設され、各気筒２ａ〜２ｄにおける第２
１吸気弁５１）および第２排気弁６ｂを開閉制御する第
２ｕＪ弁機桟であって、各動弁機構７ａ、７’ｂはそれ
ぞれエンジン木休１の［及気叫および排気側にエンジン
本体中心線１と”Ｆ　＃’＋に配設されエンジンのクラ
ンクシャフト（図示せず）により回転１駆動される第１
丈は第２のカムシャフト８，９を有し、該カムシャフト
８．９の回転により吸気弁５ａ、５ｂにあっては吸気行
程において開閉制御し、排気弁６ａ、６ｂにあっては排
気行程において開閉制甜１するものである。

さらに、−に記第１動弁機購７ａＫは、第１気筒２ａと
第２気筒２ｂとの隣接する両部１吸気介５ａ、５ａおよ
び第３気筒２Ｃと第４気筒２ｄとの隣接する間第１吸気
弁５ａ、５’ａのバルブタイミングをそれぞれ可変制御
する２つの第１　ｒｉｆ変機１’Ｍ１０．１０が設けら
れており、また、上記第２！Ｉ！Ｉノ弁機描７１〕には
、第１気筒２ａと第２気筒２１〕七の隣接する両部２吸
気弁５ｂ、５ｂおよび第３気筒２Ｃと第４気筒２ｄとの
隣接する両部２吸気弁５ｂ、５１）のバルブタイミング
をそれぞれＪｌｆ変制御する２つの第２町変機構１１．
１１が設けられている。

上記第゛１可変イ幾構１０は、第３図に１１で示するよ
うに、一端−（上端）で第１カムシヤフト８のカム而８
ａ、８ａと当接し、他端（下端）で第１吸気弁５ａ、５
ａのバルブステムと当接する円筒状の２つのタペット部
ＵＩ２，１２と、該タペット部材１２．１２が」二下に
摺４の自在に嵌挿保持される２つの１昶挿孔１３ａ、１
３ａを有するとともに下面に上記エンジン本体１に形成
した円弧状のガイＦ面１ａＫ摺接案内される円弧状の摺
接面１６Ｉ〕を有し、上記第１カムシヤフト８に対して
回動自在に支承されて上記ガイド而１ａの案内補助のも
一トＫ　第１　力Ａシャフト８周りを回ａｔｆるパケッ
ト状の回動部材１６と、該回動部材１６をエンジンの運
転状態に応じて上記第１カムシヤフト８の特定角度位置
に対するカム而８ａ、、：タペット１η…１２の一端さ
の接触位置が変化するように回動さぜる操作装置１４．
：を備えて々す、上記回動１■桐１６は第１カムシヤフ
ト８に支承される部分で上ドに分割され、ポル）１５．
１５で一体に結合されテイル。さらに、上記操作装置１
４は、エンジン本体中心線ＩＫ平行に配設され２つの第
１　ｉ３ｆ変機溝１０．　１０ＫＷ”−）テ両回動部Ｅ
１．’Ｓ、１３をそノーに端部テ、ｉ車結シーｃｒ＋亥
回＋ＩＪ：ｍ’ｉＫ　１３　、　１＝５　ヲ同１１ｉ１
Ｊさせる揺ＵＪＩｌｌｌＩ１１６と、エンジン本体中心
線１力向中火部において１該中心線１と直交して１＋ｉ
１２没され、上記揺ＩＷＪ軸１６に係合して８亥揺動ｉ
１ｉ＋ｌ＋　１６を揺動させる往復１ＪＪ軸１７と、回
転運１σ１を往復勅運！ｌ１ＩＪに変換して１該往復Ｉ
ＵＪ輔１７を往復動させる駆動モータ１８とからなり、
該駆動モータ１８には、エンジンの回転数を検出する回
転数センサ１９およびエンジンの負荷状庸を検出する負
荷センサ２０の古出力が入力されており、エンジンの高
負荷高回転時１．駆動゛モータ１８の作動により往復動
１Ｉｌｌ１１１７を第２図右ｉ方向に移１ωＪさせて揺
ＯＪ１咄１６を第１カムシヤフト８の回：ｌｖ　、Ｊｊ
向Ｘと同方向（第２図で時計）ｊ向）に回・明させるこ
とにより、回朔部祠１ろ。

１ろを第１カムシヤフト８を中心にその回転方向Ｘと同
方向（峙’　ｉｆｆ力向方向回１ＪＩＩノさせるもので
ある○よって、エンジンの高負荷高回転時には操作装置
１４により回りυＪ部部拐３，１３が第１カムシヤフト
８の回転方向Ｘと同方向に回動することにより、＠１カ
ムシャフト８の特定角度位置に対するカム而８ａとタペ
ット部組１２の一端との接触位置か第１カムシヤフト８
の回転方向に対して遅れ側に変位して、各第１吸気介５
ａのバルブタイミングを遅れ側にずらすように禍成され
ている。

また、上記第２可変機構１１は、上記第１ｒ１丁変機構
１０と同じ構成部材（第１町変機構１０の構成部材の符
号に「）（ダッシュ）Ｉを付けて表わす）からなり、エ
ンジンの高負荷高回転時、操作装置１４′の駆動モータ
１８′の作動により往復１Ｉｕ１１＋ｌ＋１７′を介し
て揺動軸１６′を第２カムシヤフト９の回転方向Ｘとは
逆方向（第２図で反時計方向）に回動させるこ（！：に
より、両回ｇ１７部桐部拐’、　　１３／を第２カムシ
ヤフト９を中心としてその回転方向Ｘとは逆方向に回動
させて、第２カムシヤフト９の特定角度位置に対するカ
ム而９ａとタペン１一部材１２′の一端との接触位置を
第２カムシヤフト９の回転方向Ｘに対して進み側に変位
させ、各第２１吸気弁５ｂのバルブタイミングを進み側
にずらすように４′１ζ成されている。

加えて、Ｌ記タペット部４’、Ｉ’　１２叉は１２／の
「端を第２図の如く第１ズは第２１及気介５ａ又は５１
〕のバルブステムに直接当接させずに、・ｉ’ｉ　４図
に示す如く油圧タペット装置２１をｆト装置−ることが
好せしい。すなわち、該油圧タペット装置２１は、カム
シャフト８（又は９）のカム面８ａ　（９ａ　）と摺接
する円形状の閉塞部２３ａおよび該閉塞部外周から直角
に延び、回動部組１３（１３’）に設けられたオイル通
路２２と連通ずる第１連通孔２６１）を有し月つ該回動
部材１３（１５’）の直押孔１３　ａ　（１３’ａ　’
）内を１習動する側部２３ｃをＩｌｉ！ｆえた円筒状の
タペット部材２６と、該タペット部Ｅ２６の内周に１民
挿される側壁２４ａおよび吸気弁５ａ（５ｂ）のバルブ
ステムに当接する底壁２４ｂを備え、上記タペット部材
２６の向きと逆方向に配設された円筒状の第り部相２４
と、上記夕・くット１ｉｌＩ＜柑２６と第１部材２４と
の間に外円が第２部材２８の内周に摺接するとともに先
端がタペット部Ｉ４’　２３の閉塞部２５ａにスプリン
グ２５により押匡当接するように配設され、一端側（上
部側）はタペット部材２６の閉塞部２６ａとで該閉塞部
２５ａに形成した９ノ欠きｔＭ　２３　ｄを介して」１
記第１連通孔２３１〕と連通ずる油溜り室２６を形成す
る一方、他端側（下部側）は＠１部桐材４の底Ｑｅ　２
４１）とで油圧力室２７を形成し、ｌ」つ中央に上記油
溜り室２６と油圧力室２７とを連通ずる第２連通孔２８
ａを備えだ断面路打字状の第２部材２８と、」二記油圧
力室２７に内蔵され、油圧力室２７の内圧がカムシャフ
ト８（９）のカム面８ａ（９ａ）の押圧力によって急激
に圧力上昇したときは閉弁１７て上記第２連通孔２８ａ
を閉塞する一方、その他綺セきには開弁して第２連通孔
２８；Ｉを開放するように制御するチェック弁２９とか
らなり、上記油溜り室２６と油圧力室２７との圧力差に
応じて＠２２連孔２８ａを開閉して油圧力室２７内の油
量を変化させることにより、タペット部材２６の閉塞部
２３ａをカム面８ａ（９ａ）Ｋ常に摺接せしめるように
追従させて、エンジンの高回転時においてもバルブクリ
アランスを生じることなくカム力をバルブステムに伝達
するようにしたものである。

尚、第１図中、６ｏは第１および第２カムシャフト８．
９を回１版自在に支承する・面受部であって、１核輔受
部６０は第１および第２「拝変機横１０，１１の各回動
部祠１３，１３．１３’、１３’と干渉しないように「
１つ第１および第２力ｊ、シャフト８゜９の撓みをＦＪ
ｆ及的に抑えるようにエンジン本体１の中心線１方向の
両端部および中ソと部に配設されている。また、第２図
中、６１は第１および第２吸気介５ａ、５ｂを閉弁方向
（Ｃ付勢するバルブスプリング、６２はバルブガイドで
ある。

次に、」１記実施例の作用について述べるに、エンジン
の低負荷あるい１．ま高負イ１１ｉ低回転時には、第１
および第２町変機構１０．１１は共に非作仙状１゛慈に
あり、第１および第２１及気介５ａ、”、ｂのバルブタ
イミングは第１および第２　！ｌｄＪ弁１幾ｈ’ｆｉ７
ａ。

７１）υこより第５図実線で示す如く、ピストンの−に
死点付近で開き、「死点（＝Ｊ近で閉じるように制御さ
れる。そして、１１及′救は第１および第２の一文寸の
吸気ボート：６ａ、５ｂから各気筒２ａ〜２ｄに吸入さ
れるため、この一対の吸気ボート３ａ、３１）による有
効開口面積が単一の吸気ボートのもρと較べて増大して
、高負荷低回転時の吹き返しを生じることなく吸気の充
填効率が向−にし、エンジンの出力向上を図ることがで
きる。その際、両吸気弁５ａ、５ｂは第１および第２排
気弁６ａ、６１〕とのオーバラップ期間が短いだめ、残
留排気ボの増大を招くことがなく、エンジンの低負荷時
における燃焼性を良好に確保することができる。

一方、エンジンの高回転時で高負荷時には、第１および
第２町変機構１０．１１が共に作συノして、第５図仮
想線で示す嬶く、第１吸気弁５ａのバルブタイミングは
第１可変機構１０によって遅れ側に、第２吸気弁５ｂの
バルブタイミングは第２町変機構１１に１って進み側に
ずらすように制御されることにより、各気筒２ａ〜２ｄ
に計ける１及気弁５ａ、５ｂの開弁期間がエンジンの低
＠萌あるいは高負荷低回転時と較べて吸気ボー）３ａ、
６ｂのＩＪＦＩ口面積全面積ることなく前後に長くなり
、上記一対の１吸気ポート５ａ、５ｂによる有効開口面
積の増大と相俟って１及気の充＃１効率を著しく向−１
−させるととがてき、よって出力を要する上ンジンの高
負荷１笥回転時における出力向にを人１１Ｊに図ること
ができる。寸だ、その際、１吸気介５ａ、５１〕の開弁
１ｔＪ１間の増大により１非気が６ａ、６ｂとのオーバ
ラップ期間か長くなっても、エンジンの１１°ＩＪ負荷
高回転時には吸気１■が多いことおよび吸気の慣性速度
が速いことにより、残留排気用の比率を可及的に１■減
でき、まだ吸気の吹き返しが生じ薙いので、燃焼性に影
響を与オ、ること０まない。

さらに、」１記実施例では、各気筒２ａ〜２ｄにおいて
第１および＠２の一対の排気ポート４ａ。

４１）をそれぞれ一対の排気弁６ａ、６ｂで開閉するよ
うにしだので、排気ボート４ａ、４ｂの有効量１１而積
も中−の排気ポートのものと較へて増大し、そのことに
より排気のＪ＜ｉ）気効率が向」−シ、ひいては上記し
た低回転時ないし畠回転時の吸気の充填効率の向」二を
一層図ることができる。

マタ、」１記吸気ｒｔ５ａ、５１）のバルブタイミング
の可変制御は、エンジンの低回転から高回転に移行する
に従って一方の吸気弁５ａのバルブタイミングを遅れ側
へ、他方の吸気弁５ｂのバルブタイミングを進み側へ漸
次ずらすようにすれば、トルクショックを生じることが
なく　＝ｆ変制窃１できるので有利である。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでｖ」：なく
、その他種々の変形例をも包含するものである０例えば
、上記第１お」：び第２吸気介５ａ、５°ｂのバルブタ
イミングを可変制御する「り愛機１・苗としては、上記
実施例の如き可変機構１０．１１の他に、エンジンの出
力軸とカムシャフトとの相対位置を変化させるもの、あ
るいは立体力ムシャフトヲスライドさぜるもの等、公知
の各種手段が採用可能であるが、上記実施例の如くタペ
ット部材１２（１２’）を嵌挿保持す為回動バ１ち材１
３　（１３’）をカムシャフト８（９）周りに回動させ
て該カムシャフト８（９）の特定角度位置に対するカム
面８ａ（９ａ　）とタペット部材１２（１２′）の一端
との接触位置を変化させるようにした可変機構１０（１
１）ｉ、バルブタイミングの可変制御が筒中な（［１４
造でもって応答性良＜　Ｉｌｆ＋’実に行うことかてき
、−まだｊ）子音の発生か少ないなどの点で有利である
。

−まだ、−に記゛実施例では、各気筒２ａ〜２ｄにおけ
る一対の吸気ボート３ａ、３ｂおよび一対の吸気が５ａ
、５ｂ並びに一対の排気ポート４ａ、４１）および一対
の排気弁６ａ、６ｂを、エンジン本体１の中心線１方向
と直交する方向にそれぞれ対向して配置しだか、エンジ
ン本体中心線１に下行に、その吸気側に一対の吸気ボー
トと一対の吸気弁を、排気１ＩｌｌＩに一対の排気ポー
トと一対の排気弁を自装置するようにしてもよい。しか
し、上ｌ）己′夾施例の如き配置構成の方が、カムシャ
フト８，９の軸受部３０．３０・　の配置に支１顧を４
えるこさなく、隣り合う気筒（２ａと２１）、２Ｃと２
ｄ’）間の第１１及気弁５ａ、５ａ同士および第２吸気
弁摂す、５ｂ同士を一つの呵要１幾（昔１０．１１で兼
用して制御できるので有利である。

さらに、木発ＦＪＩは上記実施例の如き４気尚エンジン
の他、ｉ１１気筒にはその他の多気筒エンジンに対して
も適用できるのは謔う捷でもない。

以上説ｌ］Ｉ：１シたように、本発明によれば、一対の
吸気ボートと一対の１及気弁とをｆｌｉｉｉえたエンジ
ンにおいて、エンジンの高負荷高回１版時、一方の１及
気弁のバルブタイミングを遅れ側に、他方の吸気弁のバ
ルブタイミングを進み側にずらして、吸気ボートの開口
面積を変えずに１吸気介の開弁期間を陵くするようにし
だので、エンジンの低＠　ｓ’ｔｉｊ　Ｉｔ；ｒにおい
て良好な燃焼性を確保しながら、高負荷の低回転から高
回転にわたって吸気の充填効率を向」ニさせることがで
き、よって出力性能の優れたエンジンの提供を可能とす
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は４気筒エンジ
ンに適用した場合の平面図、第２図に１＊１図の縦断側
面図、第３図は可変機構部分の拡大斜視図、第４図は可
ｆ機構のタペット部材部分の変形例を示す要部縦断側面
図、第５図は木発Ｆ、１ｌ−１Ｋよる吸、排気弁のバル
ブタイミングを示す説ＩＩＪｊ図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の吸気ボートをそれぞれ所定のタイミングで
   開閉する一対のｌ及気介を１ｆｉｉｉえたエンジンにお
   いて、上記一対の吸気弁を開閉制御する動弁系に、エン
   ジンの高負荷高回転時、一方の吸気弁のバルブタイミン
   グを遅れ側に、他方の吸蔵弁のパルフ゛タイミングを進
   み１則にずらすように制御する可変機構を設けたことを
   特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装置。