JPS623113A

JPS623113A - 多気筒内燃機関

Info

Publication number: JPS623113A
Application number: JP14310085A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Matsumoto; 松本　泰郎; Seinosuke Hara; 誠之助原; Hiromichi Bito; 尾藤　博通
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09
Also published as: JPH0346644B2

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）本発明は多気筒内燃機関、例えば車両に搭載される多気
筒内燃機関に関する。

（従来の技術）従来、機関の高出力、低燃費を達成するための多気筒内
燃機関としては、例えば第１７図〜第２１図に示すもの
が知られている（特開昭５８−２５５３７号公報）。

これらの図に示すように、この内燃機関は、４気筒の各
気筒について主吸気弁１と副吸気弁２と　　　　　　　
゛の吸気２弁、及び、排気弁３を有している。ここに、
主吸気弁１が開閉する主吸気ボート４は吸気流により燃
焼室５内にスワールを形成するように、また、副吸気弁
２が開閉する副吸気ボート６は多量の吸気を燃焼室５に
送給可能に主吸気ボート４の流路面積よりも大きな流路
面積を有している。

これらの吸・排気弁はいずれもロッカアーム・７を介し
て駆動カム８により機関回転に同期して駆動されるが、
これらのロッカアーム７には、第１９図及び第２０図に
示すように、それぞれその作動を停止可能な作動停止機
構が設けられている。この作動停止機構は、そのロッカ
アーム７の背面に設けた油圧シリンダ８Ａと、そのピス
トンロッド９に連結したフォーク状のストッパ１０と、
を有しており、一端が駆動カム８に当接するロッカアー
ム７の他端に往復動自在に保持されて吸・排気弁のステ
ムエンド１１に当接するプランジャ１２を、シリンダ８
Ａ非作動時ストッパ１０に係止させてロッカア−ム７の
揺動を該プランジャ１２を介して吸・排気弁に伝達する
とともに、図外の切換弁によりシリンダ室１３に潤滑油
を供給してピストンロフト９を突出させることによりス
トッパＩＯによるプランジャ１２の係止を解除して、プ
ランジャ１２をロッカアーム７の揺動に対して非拘束と
する結果、該揺動を吸・排気弁に伝達しないようにして
いる。すなわち、シリンダ８Ａの作動により吸・排気弁
の作動を停止するのである。

また、この作動停止機構は機関の運転状態に応じて制御
手段１４により駆動され、低速低負荷時はすべての吸・
排気弁１．２．３の作動が停止され、低速高負荷時は副
吸気弁２の作動のみが□停止されるよう制御される。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の多気筒内燃機関にあっ
ては、吸・排気弁の弁開閉時期及び弁リフト量を可変と
するものではなく、その作動を完全に停止する構成であ
ったため、例えば第２１図に示すように、低速域と高速
域との間の中速域（図中斜線）、すなわち過渡運転域で
は機関の出力トルクを充分に高めることができないとい
う問題点があった。また、主・副２つの吸気弁は、その
一方を低速向けの作動タイミング、リフトに、他方を高
速向きのそれに、構成していたため、高速時の吸気充填
効率を充分に高めることができないという問題点も有し
ていた。さらに、特定運転条件では一方の吸気弁の作動
を停止する構成のため、二系統の燃料供給装置を必要と
し、特に気筒毎に燃料供給を行うものでは該装置が複雑
化するという問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段）本発明に係る多気筒内燃機関は、１気筒について２つの
吸気弁を有し、これらの２つの吸気弁のそれぞれの弁開
閉時期及び弁リフト量を機関の運転条件に応じて段階的
に可変とする可変動弁機構を備え、この可変動弁機構に
よりこれらの２つの吸気弁のリフト中心角に位相差を設
けた構成である。

（作用）本発明に係る多気筒内燃機関では、機関の運転条件に応
じて２つの吸気弁のそれぞれの弁開閉時期及び弁リフト
量を可変動弁機構により可変とするが、この場合、これ
らの２つの吸気弁のリフト中心角に位相差を設けて、主
・副吸気弁の閉弁時を低速時一致させることにより低速
時のスワール強化及びポンピングロスの低減を図ると共
に高速時は主・副吸気弁の開弁時期を一致させて出力向
上を達成するものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第１６図は本発明の一実施例を示している。

まず、構成を説明する。

第２図において、２１は直列４気筒内燃機関におけるカ
ム軸であり、機関出力軸に同期して駆動回転される。ま
た、２２は排気弁のロッカアームであり、ロッカシャフ
ト２３に回転自在に支持されている。ここに、第３図に
示すように、各気筒の燃焼室２４には、主、副２つの吸
気ボート２５．２６と、一つの排気ポート２７が開口し
ている。２８は点火プラグである。これらの主吸気ボー
ト２５及び副吸気ボート２６はいずれも直線状に延設し
、多量の混合気を吸入可能としている。また、主吸気ボ
ート２５は上記点火プラグ２８から離れて開口し、点火
プラグ２８に向かって開口する副吸気ボート２６よりも
その径（流路面積も）が小さく形成されている。

これらの主、劇画吸気ポート２５．２６及び排気ポート
２７をそれぞれ開閉する主、劇画吸気弁２９．３０及び
排気弁３１は、それぞれロッカアーム３２．３３．２２
を介して駆動カム３４により駆動される。第１図に示す
ように、主吸気弁２９のロッカアーム３２には可変動弁
機構が装着されており、また、副吸気弁３０にも図示し
ていないが同様の可変動弁機構が装着され、両吸気弁２
９．３０はその弁開閉時期及び弁リフト量が可変とされ
る。なお、排気弁３１は固定式の動弁機構を介して一定
の弁開閉時期及び弁リフト量で開閉駆動される。

可変動弁機構３５は、一端が駆動カム３４に他端が主吸
気弁２９のステムエンドにそれぞれ当接するロッカアー
ム３２を有しており、このロッカアーム３２の長手方向
に沿って湾曲形成した背面３２Ａはレバー３６の長手方
向に沿って平坦に形成した下面３６Ａに支点接触（線接
触）している。すなわち、ロッカアーム３２はレバー３
６に揺動自在に支持されている。また、レバー３６の一
端部上面にはリフト制御カム３７が当接するとともに、
その他端部の凹陥部、３６Ｂ内にはブラケット３８に支
持された油圧ピボット３９が摺動自在に嵌合されている
。すなわち、レバー３６は油圧ピボット３９を中心とし
て揺動自在に設けられている。なお、ブラケット３８は
シリンダヘッド４０に固定されている。また、レバー３
６の凹溝４１内にはロッカアーム３２の中央部に挿通し
た支持軸４２（第６図参照）が嵌装されており、この支
持軸４２と凹溝４１底壁との間にはスプリング４３が縮
設されている。なお、このスプリング４３のバネ定数は
バルブスプリング４４のそれよりもかなり小さく設定し
である。３８Ａはブラケット３８に形成した油路であり
、上記油圧ピボット３９に圧油を供給してバルブクリア
ランスを一定値に保持させている。

また、第４図及び第５図に示すように、上記リフト制御
カム３７はカム制御軸４５に遊嵌されており、カム制御
軸４５に固着したホルダ４６とリフト制御カム３７の円
筒部３７Ａとの間に縮設したコイルスプリング４７を介
してこれらは連結されている。さらに、第５図に示すよ
うに、カム制御軸４５にはストッパピン４８が突設され
、このストッパピン４８はリフト制御カム３７の円筒部
３７Ａの切欠きと当接可能とされ、コイルスプリング４
７に過大な力が作用しないようにしている。なお、第４
図中、４９はカム制御軸４５を回転自在に支持するキャ
ップである。

第７図及び第８図はそれぞれ主吸気弁２９及び副吸気弁
３０のリフト制御カム３７．５０のカムプロフィ　　　
　　　　゛−ルを示している。同図に示すように、リフ
ト制御カム３７は、主吸気弁２９の弁リフト量及び弁開
閉時期を異ならせる５個のカム面３７ａ、３７ｂ、３７
ｃ３７ｄ、３７１３を有しており、リフト制御カム５０
は副吸気弁３０の弁リフト量及び弁開閉時期を異ならせ
る５個のカム面５０ａ１５０ｂ１５０ｃｓ　５０ｄ１５
０ｅを有している。カム面３７ａは主吸気弁２９の弁リ
フトｆｉ　ｌ　ｔｍに、カム面３７ｂは同じ＜４．５ｎ
に、カム面３７ｃ〜３７ｅは同じ＜８ｍに、それぞれ対
応している。また、カム面５０ａは副吸気弁３０の弁リ
フト量０．５ｆｉに、カム面５０ｂは同じ＜３ｍに、カ
ム面５０Ｃは同じく８鶴に、カム面５０ｄは同じ＜９．
４ｆｌに、カム面５０ｅは同じ＜　１０．８ｍｍに、そ
れぞれ対応している。さらに、これらのリフト制御カム
３７．５０はその弁リフト中心角（最大リフト時をクラ
ンク角で示したもの）を互いに異ならせるようそれぞれ
のカム面のプロフィールを形成している。また、第２図
に示すように、これらのリフト制御カム３７．５０を支
持するカム制御軸４５の一端には減速機構５１を介して
ステッピングモータ５２が連結されている。

なお、このステッピングモータ５２は図外の制御手段（
例えば車載のマイクロコンピュータ）により駆動される
もので、この制御手段は、回転数センサ、水温センサ等
から入力された各種の検出信号に基づいて機関の運転条
件を判別し、この運転条件に応じて上記モータ５２を駆
動するものである。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、機関のアイドリング時及び始動時にはステッピン
グモータ５２によりカム制御軸４５を駆動回転して各リ
フト制御カム３７及び５０をカム面３７ａ、５０ａがそ
れぞれ主・劇画吸気弁２９．３０の各レバー３６に当接
するように回動する。この結果、各レバー３６はその一
端部（第１図中駆動カム３４側の端部）がロッカアーム
３２から離れた上方にあり、ロッカアーム３２の揺動支
点（支点接触点）は主吸気弁２９（副吸気弁３０も同様
）側に移行する。従って、主吸気弁２９及び副吸気弁３
０は、第１０図に示すよう　　　　　　　、。

に（実線Ｘが主吸気弁２９のリフト特性を、破線Ｙが副
吸気弁３０のそれを、実線２が排気弁３１のそれを、そ
れぞれ示す）、それぞれ最小の弁リフト量で、主吸気弁
２９のリフト中心角が進み側に（上死点側に）、副吸気
弁３０のリフト中心角が遅れ側に　　　　　　。

（下死点側に）移行する。このため、吸・排気弁間のバ
ルブオーバラップはなくなり、燃焼室２４内の残留ガス
が減少し、燃焼状態が安定化（アイドリングが安定化）
する。また、主・劇画吸気弁２９、３０の閉弁時期が共
に下死点前となる結果、第１６図にこの場合のｐ−ｖ線
図を示すように、機関のポンピング損失も大幅に低減さ
れる。

次に、機関の低速低負荷運転時は、カム制御軸４５を回
転してリフト制御カム３７．５０のカム面３７ｂ１５０
ｂでレバー３６の一端部を押し下げる。この結果、ロッ
カアーム３２の支点接触点が駆動カム３４側に移行し、
主吸気弁２９及び副吸気弁３０は、第１１図に示すよう
に、小さな弁リフト量で異なるリフト中心角で駆動され
る。従って、吸気弁２９．３０の閉弁時期はアンドリン
グ時よりも下死点に近づくが機関のポンプ損失が低減さ
れて燃費低減効果が得られる。

次に、機関の低速全開時は、リフト制御カム３７．５０
のカム面３７ｃ、５０ｃでレバー３６の一端部をさらに
押し下げる。この結果、ロッカアーム３２の支点接触点
はさらに第１図中左方に移行し、主・劇画吸気弁２９．
３０のリフト特性は、第１２図に示すように、弁リフト
量が増加する。従って、その閉弁時期も下死点近傍とな
り、吸入空気量が増加して出力トルクが向上することと
なる。

また、機関速度がさらに上昇すると、カム面３７ｄ、５
０ｄでレバー３６をさら番こ押し下げることとなり、主
吸気弁２９のリフト量、開閉時期は変化しないが、副吸
気弁３０はその弁リフト量が増し、閉弁時期は下死点よ
りさらに遅れる。第１３図はこの場合のリフト特性を示
している。この結果、吸入空気量が増加して出力トルク
が向上する。なお、主吸気弁２９の弁リフト量及び開閉
時期を変化させない理由は、オーバラップ量が過大とな
って新気の吹き抜けを防止するためである。

さらに、機関回転速度が高められると、カム面３７ｅ、
５０ｅでレバー３６をさらに押し下げることになり、副
吸気弁３０の弁リフト量が増し、その閉弁時期が主吸気
弁２９のそれと同一となる。第１４図はこの場合のリフ
ト特性を示している。この結果、吸入空気量がさらに増
加して出力トルクがさらに向上する。

以上の主・劇画吸気弁２９．３０のリフトの特性変化を
示したのが第９図である。図中、曲線ＸＩ、Ｘ２、Ｘ３
は主吸気弁２９のリフト特性を、同じく曲線Ｙ＋　、Ｙ
ｚ　−Ｙ：＋　−Ｙ４　、Ｙ５が副吸気弁３０のそれを
、さらに、曲線Ｚは排気弁３１のそれを示している。な
お、図中ＷＩは主吸気弁のリフト中心角を、Ｗ２は副吸
気弁のそれを示している。

また、第１５図は、機関回転速度（ｌＫ軸）と機関負荷
（アクセル開度、縦軸）との関係におけるリフト制御カ
ム３７．５０のカム面の変化を示している。

すなわち、図中点Ｐで示すアイドル時はカム面３７ａ、
５Ｑａに、図中領域Ｑの低速低負荷時はカム面３７ｂ、
５０ｂに、領域Ｒの低速全開時はカム３７ｃ、５０ｃに
、領域Ｓの中速時はカム面３７ｄ、５０ｄに、領域Ｔの
高速時はカム面３７ｅ、５０ｅに、それぞれ対応してい
る。なお、図中実線及び破線は各領域の切換条件を示す
が、実線で示す回転速度及び負荷の増加時よりも破線で
示すその減少時の切換条件値を低下させて、ヒステリシ
スを設け、機構のハンチングを防止している。

なお、上記実施例にあってはリフト制御カムにより５段
階の制御を行ったが、これに限られないことはもちろん
である。また、上記５段階の制御に加えて機関空燃比を
適宜変化させることもできる。

（効果）以上説明してきたように、本発明によれば、機関の全運
転域において出力トルクを充分に高めることができ、ま
た、燃費の低減を達成できる。また、単一の燃料供給装
置で足り、該装置の複雑化を防止できる。さらに、特に
全開出力時の出力を全回転域で滑らかに向上させること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多気筒内燃機関の一実施例を示す
その断面図、第２図は同じくその平面図、第３図はその
吸排気ポートのレイアウトを示す模式図、第４図はその
リフト制御カムの取付部を示す分解斜視図、第５図は同
じくリフト制御カムの取付部を示す斜視図、第６図はそ
の支持軸を示す斜視図、第７図はその主吸気弁用のリフ
ト制御カムのカムプロフィールを示す正面図、第８図は
その副吸気弁用のリフト制御カムのカムプロフィールを
示す正面図、第９図は主・劇画吸気弁の排気弁のリフト
特性の関係を示すグラフ、第１０図〜第１４図はリフト
制御カムの各カム面に対応したリフト特性をそれぞれ示
すグラフ、第１５図はエンジン回転数とアクセル開度と
各カム面との対応関係を与えるグラフ、第１６図は本実
施例におけるアイドル時のＰ−Ｖｆｉ図である。第１７図〜第２１図は従来の多気筒内燃機関を示すもの
で、第１７図はその平面図、第１８図はその正面断面図
、第１９図はその作動停止機構を示す一部破断正面図、
第２０図はその第１９図のｘｘ−ｘｘ矢視断面図、第２
１図はその機関回転数と出力トルクとの関係を示すグラ
フである。２９・・・・・・主吸気弁、３０・・・・・・副吸気弁、３５・・・・・・可変動弁機構。

Claims

【特許請求の範囲】

１気筒について２つの吸気弁を備えた多気筒内燃機関に
おいて、これらの２つの吸気弁のそれぞれの弁開閉時期
及び弁リフト量を機関の運転条件に応じて段階的に可変
とする可変動弁機構を備え、これらの２つの吸気弁のリ
フト中心角に位相差を設けたことを特徴とする多気筒内
燃機関。