JPS6027713A - 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
開弁時期を制御するパルプ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
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。また、吸、排気弁のオーバ
ーラング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！２−
３３；ざ１６号公報には、タイミングチエーンをカムシ
ャフトのスズ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パルプタイミングを変え
るようにした構造のものが開示されている。また、特公
昭、！！−、２−３３ｇ／ワカー。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、エンジン回転数の変化
に応じて、パルプ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、これら従来の回転数だけに着目した装置では十分
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。

また、全負荷用すなわち、低負荷領域から高負荷領域に
わたる広い範囲で吸気を供給する７次側吸気ポートと、
主として高負荷領域で吸気を供給する二次側吸気ポート
の一つの吸気ポートを１つの気筒に備えたエンジンが知
られている。この形式のものでは、比較的低負荷運転時
には、７次側吸気ポートからのみ吸気を導入し、吸気流
速を高めて、燃焼室内で強いスツールを形成し燃焼性を
改善するようにするとともに、負荷が増、大すると２次
側吸気通路に設けられた開閉弁を開いて、−次側吸気号
？−トからも吸気を導入して所要の吸気量を確保するよ
うにしている。この形式のエンジンでは開閉弁が開かれ
ない運転領域すなわち比較的低負荷領域において、吸気
弁が開いたとき、２次側吸気通路の開閉弁と二次側吸気
ポートとの間のデッドスペースに、燃焼室内に残存して
いる既燃ガスが入シ込み、吸気を希釈するため、燃焼性
が悪くなるという問題があった。

（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好ま
しいエンジンの出力特性を与えることができるエンジン
のバルブタイミング制御装置、特に低負荷時において安
定した燃焼を与えることができるエンジンのバルブタイ
ミング制御装置を提供することを目的とする。

（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すること
ができる。ずなわぢ、本発明は、７つの気筒に全負荷用
の７次側吸気ポートを開閉する７次側吸気弁と、高負荷
用の二次側吸気ポートを開閉する２次側吸気弁と、前記
Ω次側吸気ポートに接続された高負荷用の２次側吸気通
路に設けられ゛エンジンの高負荷時に前記２次側吸気通
路を開く開閉弁とを備えたエンジンにおいて、前記開閉
弁の開度が一定以下の運転領域で少なくともＦＪＩ１１
記２次側吸気弁の少なくとも開弁時期を遅れ側に設定す
るバルブタイミング変更手段を設けたことを特徴とする
。

第１図を参照しつつ本発明の構−成につき説明する。

本発明に係るエンジンは、すべての運転領域で吸気を供
給する７次側吸気ポート及び比較的高負荷領域で吸気を
供給する２次側吸気ポートを有しておシ、これらのポー
トを開閉する７次側吸気弁及び２次側吸気弁がそれぞれ
設けられる。２次側吸気ポートに通じる一次側吸気通路
には、該通路を開閉する開閉弁が設けられる。そして上
記２次側吸気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。開閉弁の開度が一定以下
であるような運転状態、すなわち、比較的低負荷である
場合には、パルプタイミング変更手段は２次側吸気弁の
パルプタイミングのうち少なくとも開弁時期を遅れ側に
設定する。本発明の好ましい態様では、高回転高負荷領
域では、パルプタイミングのすくなくとも閉弁時期を遅
れ側に設定する。なお、パルプタイミング変更手段に用
いられる可変機構としては従来公知のものを用いること
ができる。

（本発明の効果） 本発明によれば、上述のように２次側吸気通路の開閉弁
の開度が一定以下であるような運転状態では、２次側吸
気弁の開弁時期は遅れるので、２次側吸気通路内の開閉
弁とコ次側吸気弁との間に燃焼室内に残存する既燃ガス
が入シ込むことが防止される。従って、吸気の希釈化の
傾向が減少し燃焼を安定させることができる。この効果
は、吸気量の少いアイドル運転時に特に有効でわシ、安
定したアイドル回転を得ることができる。また高回転高
負荷運転時には２次側吸気弁の閉弁時期が遅れ側に設定
されるので吸気工程終期の押し込み効果が得られるとと
もに吸気弁全体として開弁時間が長くなるので充填効率
ｒ向上させるととができる。

さらに、本発明の好ましい態様では排気弁のノ９ルブタ
イミングを変更する手段を設け、エンジンの高回転高負
荷時に少なくとも開弁時期を早めるように制御される。

これによって、排気効率を併わせて向上させることがで
き、さらに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７次側吸気
通路１４に連通ずる／次側吸気ポート１６及び−次側吸
気通路１８に連通するコ次側吸気ポート２０のコつの吸
気？−トが設けられこれらのポー）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、排気側にも一つの排気通路２６．２８
に連通ずる排気ポー）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。

吸気弁２２．２４は、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に形成されたカム４
６．４８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ペル
）５Ｇにょシ回転駆動される。

１次側吸気通路１４及び−次側吸気通路１８は各気前共
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。−次側吸気通路には開閉弁５４が設
けられ、該開閉弁５４は、高負荷運転時に開かれるよう
になっている。−次側吸気弁２４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５Ｂ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。タペット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によシ
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
らの作用力がバルブステム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６０が
回動部材５８をカム軸３８のまわシに回動させる。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、第コ排気弁のバルブ
タイミングを変更する可変機構５Ｔが設けられておシ、
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、タペット６７、スクリング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７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ュータ（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Ｔ
１にはエンジンの回転数を検出する回転数センナＴＯが
出力する回転数信号Ｓ。

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Ｓ、が入力される。制御装置７１は、モータ６
４．６５に対して制御信号を出力する。モータ６４，６
５は可逆モータであシ、上記制御４６号に応じて歯車７
４．７５を所定量だけ所定方向に回転させ、操作部材６
２．６３を左右に動かしてコ次側吸気弁２４及び第コ排
気弁３６のパルブタ１°ミングを変更する、操作部材６
２，６３の位置すなわち２次側吸気弁２４及び第コ排気
弁３６のパルプタイミングはポジションセンサ１６゜７
７によって検出されておｐｌこの信号は制御装竜７１に
入力される。制御装！ニア１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３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Ｓ！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７１内のＲＡＭには、回転数Ｒと負荷Ｐと操作
部材６２の目標位ｆ＋ｄＴ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。次にポジションセンサ７６からの信号Ｓ３
により操作部材６２の現在位置ＰＳが演算される。そし
て目標位ＭＴと現在位置Ｐｓとの偏差りが演算される。

偏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
向に作動させる。偏差りが負の場合には、モータ６４が
イの値に対応して１駆励し、操作部材６２は所定値だけ
戻される。Ｈ，２ＪＩＰ気弁用の可変機構５７は上述と
同様の回転数信号Ｓ１、及び負荷信号Ｓｙｆ：人力とし
て独自に１ｉ制御される。

（制御例） 第６図及び第７図を参照しつつ、本例の制御例について
説明する。

中回転中負荷領域で代表され、市街地走行等で使用頻度
の高い常用領域では、２次側吸気弁のパルプタイミング
は第６図ｉｌａで示すように、標準的な状態に設定され
ている。また、第コ排気弁３６のパルプタイミングは第
６図＠ｂで示すように゛標準的な状態に固定的に設定さ
れている。

一方、第１排気弁３４、／次側吸気弁２２のパルプタイ
ミングは第７図線ｄ、ｃで示すように第コ排気弁３６及
びコ次側吸気弁２４と同様な状態に固定されている。と
ころで、一般的な現象として、排気工程から吸気工程に
移行する際、吸気弁の開弁直後には、吸気通路内の圧力
と、燃焼案内の圧力との圧力差のために、燃焼室内の既
燃ガスの一部が吸気通路内に入シ込む。この場合、７次
側通路１４内に入り込んだ既燃ガスは吸気流により押戻
され排気されるが、低負荷運転時においては開閉弁５４
は全閉状態か又は開度が極めて小さい状態になっている
ので〜コ次側吸気通路１８内の特に開閉弁５４と、吸気
ボートの間のデッドスペースに入シ込んだ既燃ガスは、
吸気流がないため、すなわち、通路内の圧力上昇が開閉
弁で遮断されるだめ、上Ｂ己スペース内に残留する。こ
の後ピストンの下降によシ、燃焼案内の圧力が減少する
と、この残留既燃ガスは、燃焼室内に戻り、吸気を希釈
する。この現象は吸気量４′が多い中高負荷運転では問
題とならないが、吸気量の少い、特にアイドル運転時に
おいては希釈率が犬きくなシ、燃焼が不安定化するとい
う問題が生じる。

本例の制御では、運転状態が低負荷領域にある場合、す
なわち、開閉弁５４の開度が一定以下であるような運転
状態では２次側吸気弁２４の開弁時期を第６図線ｅで示
すように７次側吸気弁２２よりも遅らせ、上述のデッド
スペースの圧力と燃焼室内の圧力差が解消してから、２
次側吸気弁２４を開くようにしている。これによって、
既燃ガスがデッドスペ−ス内に入シ込むのを防止するこ
とができ、燃焼を安定させることができる。また、高回
転高負荷領域においても、第６図線ｆで示すようにパル
プタイミングを遅らせるように制御している。これによ
って、充填効率が高まシ、高出力を得ることができる。

以、上は、排気弁のパルプタイミングを変更しない制御
例でらるが、排気弁のパルプタイミングを変更する制御
を行うことも、もちろん可能であり第６図線ｇで示すよ
うに高回転高負荷領域において゛、排気弁の開弁時期を
早めるように制御すると排気効率が向上し、さらに高出
力を得ることができる。また、説明した例では７次側吸
気弁の／？ルブタイミングは固定されているが、運転状
態に応じて適当に変更しても良い。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の／
実施例に係るエンジンの一部平時面ト、第３図は、第、
２１ぶ」のエンジンの縦断面図、第り図は、可変機構を
作動させるシステムの説明１１第左図は、本発明のバル
ブタイミング制御の７例を示すフローチャート、第４図
は、２次１目１ｊ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
／次側吸気弁、第１排気ｊｔ・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・・・
／　次１（ＩＪ吸気弁、２４・・・λ次側吸伝弁、３４
・・・第１排気升、３Ｇ・・・第２排気弁、３０．４４
・・・カム軸、４０．４２，４６．４８・・・カム、５
０・・・タイミング、ベルト、５８，５９・・・回動部
材、６４．６５・・・モータ、６６．６７・・・タペッ
ト 特許出願人　東洋工業株式会社 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １つの気筒に全負荷用の７次側吸気ポートを開閉する１
   次側吸気弁と、高負荷用のユ次側吸気ポートを開閉する
   ２次側吸気弁と、前記２次側吸気ポートに接続された高
   負荷用の２次側吸気通路に設けられエンジンの高負荷時
   に前記２次側吸気通路を開く開閉弁とを備えたエンジン
   において、前記開閉弁の開度が一定以下の運転領域で少
   なくとも前記２次側吸気弁の少なくとも開弁時期を遅れ
   側に設定するパルプタイオング変更手段を設けたことを
   特徴とするエンジンのノぐルゾタイミング制御装置。