JPS6027712A - 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】 （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
ンシンの運転状態に心し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
って、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。ま六、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った有利な
結果を得ることができる。以上のような皇情を考慮して
エンジンの開弁時期を工／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
！；２−３３ｆ／乙号公報には、タイミングチェーンと
カム７ヤノトのスノロケットとの噛合関係を変化させ、
これによっ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ｑ）ものが開示されτいる。ま
た、特公昭５．２−３３ｆ／り号公報には、エンジンの
出力軸とカム軸との間に遠心がバナによシ制御される遊
星歯車機構を介在させ、エンシ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
軸に形状し、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っても異
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。さらに、従来ハ知の技術は、吸気バルブタイ
ミングだけでなく排気パルプタイミングをエンジン運転
条件に応じｔどのように変えたらよいか、教示するとこ
ろがない。

（本発明の目的） 従って、本発明の目的は、運転状態の変化に応じて、特
にエンジンの高回転高負荷時に高出力が得られるような
吸気および排気パルプ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、以下の構成によって達成される
。すなわち、本発明は、二／ソ／の回転数を検出する回
転数検出手段と、工／ジン負荷を検出する負荷検出手段
と、１つの気筒に少なくとも各１つの吸気弁及び排気弁
を備えたエンジンにおいて、エンジンが、高回転高負荷
のとき吸気弁のバルブタイミングを遅らせ、排気弁のパ
ルプタイミンクヲ早めるパルプタイミング変更手段を備
えたことを特徴とするう 第１図を参照して、本発明の構成について説明する。

本発すＪの制御装置に係るエンジンは、少なくとも各７
つの吸気弁及び排気弁を備えており、これらの弁のバル
ブタイミングは運転状態に応じて変更されるようになっ
ている。運転状態を検出するため、エンジン回転数検出
手段によりエンジン回転数が、負荷検出手段によジエン
ジン負荷が、それぞれ検出される。運転状態が高回転高
負荷である場合には、パルプタイミング変更手段は、吸
気弁のバルブタイミングすなわち弁の開閉時期を遅れ側
にずらし、排気弁の・々ルプタイミングを早めるように
する。また、エンジンの各気筒に２つ以上の吸気弁及び
排気弁が設けらｔＬでいる場合には、すべての吸気弁又
は、排気弁について・々）Ｌｌブタイミングを変更する
ように制御することもできるし、一部の吸気弁又は排気
弁について可変制御することもできる。

また、パルプタイミング変更手段としては１、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、エンジンの高回転高負荷時には、上述
のように排気弁のバルブタイミングは進み側に、吸気弁
は遅れ側にずらされるので、排気効率が向上するととも
に、充填効率が向上するので高出力を得ることができる
。この場合、低回転高負荷時においては、吸気弁のバル
ブタイミングを早く設定しておけば、吸気の吹き返しを
防止することができ、同様に高出力を確保することがで
きる。さらに、１つの気筒に各２つ以上の吸、排気弁を
有するエンジンにおいて、高回転高負荷時に７つの排気
弁のバルブタイミングを進み側にずらし、７つの吸気弁
は遅れ側にずらすようにすると開弁期間を長くすること
ができるので高出力が得られる。従って、本発明によｎ
ば高負荷時において、・広い回転範囲で高出力を得るこ
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ρυにりき説明
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７次側吸気
通路１４に連通ずる７次側吸気ポート１６及び２次側吸
気通路Ｊ８に連通ずる２次側吸気ポート２０の２つの吸
気ボ゛−トが設けられ、これらのポート１６．２０には
、７次側吸気弁２２及び２次側吸気弁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に連通ずる排気ポート３０，３２及びこれに組み合
わされる第７排気弁３４、第２排気弁３６がそれぞれ設
けられている。

吸気弁２２．２４１−１１：カム軸３８に形成されたカ
ム４０及びカム４２と組合わされる。

排気弁３４．３６は、カム軸４４に形成された力Ａ　４
６　ｒ　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によシ回転駆動される。

７次側吸気通路１４及び２次側吸気通路１８は各気筒共
通の吸気通路から分岐しておシ、吸気通路にはスロット
ル弁が設けられる。２次側吸気通路には開閉弁５４が設
けられ、該開閉弁５４は、好ましくは高負荷運転時に開
かれるようになっている。２次側吸気弁のパルプタイミ
ング　変更スるために可変機構５６が設けられる。第３
図を併わせで参照すれば、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のまわシ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
ット６６を摺動自在に収容する嵌装孔５８ａが設けられ
ている。

り縁ット６６はカム４２と吸気弁２４のパルプステム２
４ａ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、タペッ
トはカム面に接触しつつ押し・下げられ、カム４２から
の作用力がパルプステム２４ａに伝達され、これによっ
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、
これによって、駆動軸６ｏが回動部材５８をカム軸３８
のまゎりに回動させる。回動部材５８が回動するとこれ
に収容されたタペット６６も移動し、タペット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
２次側吸気弁２４の開閉時期が変化する。本例のエンジ
ンでは、第２排気弁のパルプタイミングを変更する可変
機構５７か設けられており、この＋５Ｊ変機構５７は、
回動部材５９、駆動軸６１、操作部材６３、モータ６５
、タペット６７、スプリング６９を備えておシこれらの
作動は可変機構５６と同様であるので説明は省略する。

第≠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；ンビュータ（以下マ　（イコンとい
う）で構成される１ｕｌＪ御装置７１が設け　１られる
。制（財）装置７１にはエンジンの回転数を検出する回
転数センｆ７０が出方する回転数信号）、と、エンジン
負荷を検出する負荷セ／す７２が出　１力する負荷信号
ｓ２が大刀される。制御装置７１はモータ６４，６５に
対して制御信号を出力する。

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６２１６３を左右に動がして２次側吸気弁２
４及び第一排気弁３６のパルプ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のパルブ
タイミン／’ｋｉｓ？ノションヒンサ７６．７７によっ
て検出されておシ、この信号は制御装置７１に大刀され
る。制御装置７１にマイコンを用い゛た場合の制御内容
がフロチャートの形式で第５図に示さノｔている。マイ
コン７１では、まず回転数信号Ｓエ　がら回転数Ｒを演
算し、負荷信号ｓ２　からエンジン負荷ｐ　ｆ演算する
処理が行なわれる。マイコン７１　内（７）　ＲＡＭに
は、回転数Ｒと負荷Ｐと操作部材６２の目標位Ｉｊｆｆ
ｉｒとの関係を表わすマツプが予め読み込まれておυ、
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が読み反られる。次にポジ
ションセンサ７６からの信号３３　によシ操作部材６２
の現在位置ｐｓが演算さｔＬる。そし°Ｃ目標位１１ｉ
Ｔと現任位ＩＲｐｓとの偏差りが積算される。聞差りが
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。偏差りが正の場合には、モータ６４が駆動し
、その値に対応して操作部材６２を、進める方間に作動
させる。偏差０が負の場合に嬬、モータ６４がその値に
対応して駆動し、操作部材６２は所だ値だけ戻される。

第２排気弁用の可変機構５７は上述と同様の回転数信号
Ｓ工、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７例を第６図及び第７図を参照して説明す
る。

低回転時においては、第６図線ａで示すように、２次側
吸気弁のパルプタイミングは比較的進み側に設定されて
おシ、早めに閉じられるようにシヨっている。また、第
７図の線Ｃで示すように７次側吸気弁２２のパルプタイ
ミングは比較的進み側に固定されている。従って低回転
高負荷において吸気の吹き返しが防止でき、高い充填量
が得られ、高出力が確保できる。また、低負荷時におい
ては、第２排気弁２４のパルプタイミングは膨張比を大
きくする必要性から第６図線すで示すように、第７図の
線ｄで示すパルプタイミング固定の第１排気弁３４と同
様の標準位置に設定されている。そして、高回転高負荷
時において杜、２次側吸気弁２４のパルプタイミングＬ
１第６図線ｅで示すように遅れ側にずらされ、第２排気
弁３６は第ｚ図線ｆで示すように進み側にずらされる。

これによって、吸排気弁の開弁時間が長くなり、排気効
率、充填効率を向上させることができ、高出力を得るこ
とができる。なおこの場合には、膨張比は６問題となら
ない。

以′上は、一つの気筒に二個の吸気弁および二個の排気
弁を設けた例であるが、本発明は一個の吸気弁および一
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シ遅くできないが、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。また、排気弁の開くタイミングは通常の運転
領域では膨張比が低下するＱであまり早くできないが、
高速運転領域では排気弁のパルプタイミングを早めるこ
とによシ排気効率を高めることができる。本発明では、
高速高負荷運転域で、吸気弁のパルプタイミングを遅う
シ、排気弁のパルプタイミングを早めることになシ、−
気筒に一個の吸気弁および一個の排気弁を設けたエンソ
／でも出力を向上させることができる。

また、吸気弁を２つ備えたエンジンにおいて、上記のよ
うな開閉弁を有しない形式のものについても本発明を同
様に適用することができる。

【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／
実施例に係るニンジンの一部平断面図、第３図は、第２
図のニンジンの縦断面図、第≠図は、０］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／例ヲ示すフローチャート、第６図は、
２次側吸気弁、第２排気弁のパルプタイミングを示す説
明図、第７図は７次側吸気弁、第１排気弁のパルプタイ
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・・・
７次側吸気弁、２４・・・２次側吸気弁、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、 ５８．５９・・・回動部材、 ６４’、６５・・・モータ、 ６ｇ’、６７・・・タペット。 ・特許出願人　東洋工業株式会社 ′：、公トＳ−トよ− く仝トフ″ｒ−Ｓ−ｔ−−

Claims (1)

【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、７つの気筒に少な
   くとも各７つの吸気弁及び排気弁を備えたエンジンにお
   いて、エンノ／が高回転高負荷のとき吸気弁のバルブタ
   イミングを遅らせ、排気弁のバルブタイミングを早める
   バルブタイミング変更手段を備え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。