JPH01167425A - 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、エンジンの運転状態に応じて吸気弁の開閉時
期を変えられるようにしたエンジンのバルブタイミング
制御装置に関するものである。

［従来技術］ エンジンの運転状態に応じて吸気弁あるいは排気弁の開
閉時期を変えられるようにした、いわゆる可変動弁機構
は一般に知られており（例えば、実開昭６１−５８６０
５号公報参照）、例えば、このような可変動弁機構を吸
気弁に対して設けたエンジンにおいては、軽負荷時に吸
気弁の閉弁タイミングを通常時より遅らせて、いわゆる
吸気遅閉じを行ない、ボンピング損失の低減を図ること
かで壽るなどといった利点がある。

ところで、一般にエンジンにおいては、排気ガス温度が
所定値以上に上昇すると、熱応力によって排気系統の耐
久性が低下したり、あるいは排気通路に介設された排気
ガス浄化装置内の三元触媒が溶融を起こし活性が低下す
るなどといった不具合が生じるが、このような不具合は
上記の吸気弁に対して可変動弁機構を設けたエンジンに
おいても当然に生じる。

そこで、従来は排気ガス温度が上昇する高回転・高負荷
時には、燃料セットを濃混合比として、燃料の気化熱に
よって排気ガス温度を低下させるようにしている。しか
し、このような従来の方法では必要以上に燃料を消費す
るので、エンジンの燃費性能が低下するといった問題点
があった。

［発明の目的］ 本発明は上記従来の問題点（こ鑑みてなされたものであ
って、燃費性能の低下等の不具合を生じさせることなく
、排気ガス温度の過上昇を有効に防止して、排気系統の
信頼性の向上を図ったエンジンを提供することを目的と
する。

［発明の構成］ 本発明は上記の目的を達するため、所定のタイミングで
開閉される吸気弁を設けるとともに、エンジンの運転状
態に応じて上記吸気弁の開閉タイミングを変更する吸気
弁開閉時期変更手段を設けたエンジンにおいて、排気ガ
ス温度を検出する排気ガス温度検出手段を設け、該排気
ガス温度検出手段によって検出される排気ガス温度が所
定値を超えるときには、吸気弁の開弁時期を所定期間遅
らせるように、上記吸気弁開閉時期変更手段を制御する
吸気弁開閉時期制御手段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を提供する。

［発明の効果］ 本発明によれば、排気ガス温度検出手段によって検出さ
れる排気ガス温度が所定値を超えたときには、吸気弁開
閉時期制御手段と吸気弁開閉時期変更手段とによって、
吸気弁の開弁時期が通常時より所定期間遅れさせられる
。

これによって、第１に燃焼室内の吸気充填量が低下して
燃焼室内での発熱量が減少する。

第２に排気弁開弁時期と吸気弁開弁時期のオーバラップ
期間が減少して、燃料を含む吸気の排気通路への吹き抜
は量が減少するので、排気通路内ないし排気ガス浄化装
置内での未燃焼燃料ないし炭化水素の後燃えによる発熱
が減少する。

第３に、一般に排気ガスのブローダウンに起因する正圧
波は、排気ボート下流の排気通路内の所定の容積部で反
転して負圧波となり、排気ボートに戻ってくるが、排気
弁の開弁期間が短くなっているので、上記負圧波が排気
弁開弁中に排気ボートに戻らなくなり、したがって、上
記オーバラップ期間中において、負圧波による吸気の排
気通路への吸引ｍが減少し、排気通路内ないし排気ガス
浄化装置内での未燃焼燃料ないし炭化水素の後燃えによ
る発熱が減少する。

このようにして、燃焼室内ないし排気通路内での発熱量
を減少させられるので、排気ガス温度が低下し、排気系
統の高温化が防止され、熱応力の発生あるいは排気ガス
浄化触媒の溶融による不具合の発生を有効に防止するこ
とができ、排気系統の信頼性を向上させることができる
。

し実施例］ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図と第２図に示すように、２吸気ボ一ト式多気筒エ
ンジンＣＥは、例えば第１気筒＃１を例にとれば、第１
．第２吸気弁１．２が開かれたときに、夫々、第１．第
２吸気ボート３．４を介して第１、第２独立吸気通路５
．６から燃焼室７内に吸気（混合気）を吸入し、この吸
気（混合気）をピストン（図示せず）で圧縮して点火プ
ラグ（図示せず）で着火・燃焼させ、燃焼ガスを排気弁
８が開かれたときに排気ボート９を介して独立排気通路
１１に排出するといへた、一連の行程が連続的に繰り返
されるような基本構成となっている。そして、各気筒の
独立排気通路１１．・・・は１つの共通排気通路１３に
集合され、該共通排気通路１３には三元触媒を用いた排
気ガス浄化装置１４が介設されている。なお、燃焼性の
悪化する軽負荷時に、燃焼室７内に吸気渦流（スワール
）を形成して燃焼性を高めるために、スワール用吸気通
路１５が設けられ、該スワール用吸気通路１５は、吸気
流速を高めるために、下流側に向かって通路断面が絞り
込まれて第１吸気ボート３に開口しており、該開口部は
燃焼室７の中心軸方向に対してやや偏心する方向に向け
られている。

ところで、上記第１．第２吸気弁１．２と排気弁８とを
所遊のタイミングで開閉するために動弁機構が設けられ
、該動弁機構は、後で説明するように、排気ガス温度が
所定値より高いか否かによつて、第１．第２吸気弁１．
２の開弁タイミングを切り換えるようになっているが、
以下この動弁機構について説明する。

クランク軸（図示せず）によって、これと同期して回転
駆動されるカム軸１７には、排気ガス温度が所定値を超
える高温時において、第１．第２吸気弁１．２を、夫々
第５図中の曲線Ｇ、で示すようなタイミングで開閉する
ための第１．第２高温時用吸気弁カムｌ　８，１９が取
り付けられる一方１、第１高温時用吸気弁カム１８と第
２高温時用吸気弁カム１９との間には、排気ガス温度が
所定値量。

下となる低温時（通常時）において、第１．第２吸気弁
１．２を第５図中の曲線Ｇ、で示すようなタイミングで
開閉するための低温時用吸気弁カム２１が取り付けられ
ている。さらに、カム軸１７には、第５図中の曲線Ｇ、
で示すようなタイミングで排気弁８を開閉するための排
気弁カム２２が取り付けられている。

上記第１吸気弁Ｉに対しては、気筒配列方向と直交する
エンジンＣＥの幅方向（以下、単にエンジン幅方向とい
う）にみて、外側に位置する方の端部の下面が第１吸気
弁ｌの弁軸１ａの上端部に当接する一方、内側に位置す
る方の端部がローラタペットを介して第１高温時用吸気
弁カム１８の周面と当接する第１高温時用吸気弁ロッカ
アーム２３が設けられ、該第１高温時用吸気弁ロッカア
ーム２３は吸気側ロッカアームシャフト２４によって回
動自在に軸承されている。同様に、第２吸気弁２に対し
ても、エンジン幅方向外側の端部が第２吸気弁２の弁軸
２ａの上端部に当接する一方、内側の端部がローラタペ
ットを介して第２高温時用吸気弁カム１９と当接する第
２高温時用吸気弁ロッカアニム２６が吸気側ロッカアー
ムシャフト２４によって軸承されるようにして設けられ
ている。そして、これらの第１．第２高温時用吸気弁ロ
ッカアーム２３．２６の内側端部が、夫々、第１、第２
高温時用吸気弁カムｔ　８．１９の膨出部に当接すると
きには、第１．第２吸気弁！、２がばね１　ｂ、　２　
ｂ、の付勢力に抗して押し下げられて開弁されるように
なっている。

さらに、後で説明するように、排気ガス温度が所定値以
下となる通常時には、第１．第２吸気弁１．２を第５図
中の曲線Ｇ、で示すようなタイミングで開閉するための
低温時用吸気弁ロッカアーム２８が吸気側ロッカアーム
シャフト２４によって軸承されるようにして設けられ、
該低温時用吸気弁ロッカアーム２８のエンジン幅方向に
みて内側に位置する方の端部は低温時用吸気弁カム２１
に当接する一方、外側に位置する側の端部は自由端とな
っている。

また、排気弁８に対しては、外側の端部が排気弁８の弁
軸８ａの上端部に当接する一方、内側の端部がローラタ
ペットを介して排気弁カム２２と当接する排気弁ロッカ
アーム２９が、排気側ロッカアームシャフト３１によっ
て軸承されるようにして設けられている。そして、排気
弁ロッカアーム２９の内側端部が、排気弁カム２２の膨
出部に当接するときには、排気弁８がばね８ｂの付勢力
に抗して押し下げられて開弁されるようになっている。

そして、第１吸気弁駆動系統に対しては、低温時用吸気
弁ロッカアーム２８の自由端近傍上面側に、一方の端部
が開口するとともに他方の端部が閉じられた円筒形の第
１セレクトシリンダ３３が、中心軸々（気筒配列方向に
向き、かつ開口した方の端部が第１高温時用吸気弁ロッ
カアーム２３側に向くように配置して設けられ、該第１
セレクトシリンダ３３の内部空間には第１セレクトピン
３４が第１セレクトシリンダ中心軸方向に摺動自在に配
置され、第１セレクトシリンダ３３内周面と第１セレ々
トピン３４の底面とによって画成される空間部は、後で
説明するように第１セレ々トピン３４を摺動させるため
のオイルを閉じ込める第１油圧室３５を形成している。

また、上記第１セレクトシリンダ３３と対応する位置に
おいて、第１高温時用吸気弁ロッカアーム２３の上面側
には、上記第！セレクトビン３４が第１高温時用吸気弁
ロッカアーム２３側に突出したときに、これを収容する
略円筒形の第１セレクトピン穴３６が形成されている。

この第１セレケトピン穴３６内には、第ルシーバ３７が
第１セレクトピン穴中心軸方向に摺動自在に配置され、
該第ルシーバ３７は第１リターンスプリング３８によっ
て第１セレクトピン穴中心軸方向において第１セレクト
シリンダ３３側に付勢され、第ルシーバ３７と第１セレ
クトピン３４とは常時第１セレクトシリンダ中心軸方向
（すなわち第１セレクトピン穴中心軸方向）に当接する
ようになっている。

そして、第１油圧室３５に高圧の油圧がかけられたとき
には、該油圧によって第１セレクトピン３４が第１高温
時用吸気弁ロッカアーム２３側に押し出されて第１セレ
クトピン穴３６に挿入され、第１セレクトピン３４を介
して低温時用吸気弁ロッカアーム２８と第１高温時用吸
気弁ロッカアーム２３とが力学的に接続されて連動する
ようになっている。

一方、第１油圧室３５に低圧の油圧がかけられたときに
は、第１リターンスプリング３８の付勢力によって第ル
シーバ３７を介して第１セレクトピン３４が第１油圧室
３５側に後退させられて第１セレクトピン穴３６から抜
去され、低温時用吸気弁ロッカアーム２８と第１高温時
用吸気弁ロッカアーム２３との連動は解除されるように
なっている。

なお、第２吸気弁駆動系統に対しても、説明を省略する
が、夫々、第１吸気弁駆動系統の対応する部材と同様の
機能を有する、第２セレクトシリンダ４！と、第２セレ
クトピン４２と、第２油圧室４３と、第２セレクトピン
穴４４と、第２レシーバ４５と、第２リターンスプリン
グ４６とが設けられている。

そして、第１．第２油圧室３５．４３にかけられる油圧
の切り換えは、第１．第２油圧室３５．４３に油圧を供
給する油圧供給通路５１から分岐するリリーフ通路５２
に介設されたリリーフ弁５３を、排気温センサ５４（排
気ガス温度検出手段）によって検出される排気ガス温度
を入力情報とするコントロールユニット５５からの信号
に応じて開閉することにより行なわれるようになってい
る。なお、第１．第２セレクトシリンダ３３，４１、第
１．第２セレクトピン３４，４２、第１．第２セレクト
ピン穴３６．４４等を含み、低温時用吸気弁ロッカアー
ム２Ｂと第１．第２高温時用吸気弁ロッカアーム２３．
２６とを連動させ、あるいは連動を解除する手段と、油
圧供給系統とは、本願特許請求の範囲に記載された吸気
弁開閉時期変更手段４０を構成する。また、コントロー
ルユニット５５は本願特許請求の範囲に記載された排気
弁開閉時期制御手段に相当する、マイクロコンピュータ
で構成された制御装置である。

以下、第３図に示すフローヂャートに従って、コントロ
ールユニット５５による油圧切換制御の制御方法を説明
する。

制御が開始されると、ステップＳｌで排気ガス温度Ｔが
読み込まれる。

次に、ステップＳ２で排気ガス温度Ｔが所定値Ｔ０より
高いか否かが比較される。上記所定値Ｔ。

は、それ以下では、排気系統の耐久性の低下あるいは排
気ガス浄化装置内の三元触媒の熱劣化等の不具合を生じ
さ仕るおそれのないような排気ガス温度に設定されてい
る。比較の結果、Ｔ＞Ｔｏであれば（ＹＥＳ）、排気ガ
ス温度が異常に高くなっているので、第１．第２吸気弁
１．２の開弁タイミングを通常時より巡らせて排気ガス
温度を低下させるために、制御はステップＳ４に進めら
れる。

ステップＳ４では、リリーフ弁５３が開かれる。

この場合、第４図に示すように、オイルパン５７内に貯
留されたオイルはオイルポンプ５８から油圧供給通路５
１に吐出された後、リリーフ通路５２を通してオイルパ
ン５７に戻され、したがって油圧供給通路５！内の油圧
はリリーフされる。したがって、第１．第２油圧室３５
．４３にはほとんど油圧がかけられない。このため第１
．第２セレクトピン３４，４２は第１．第２リターンス
プリング３８．４６の付勢力によって第１．第２セレク
トシリンダ３３．４１内に完全に収容され、低温時用吸
気弁ロッカアーム２８と第１．第２高温時用吸気弁ロッ
カアーム２３．２６との連動は解除される。このとき、
第１．第２吸気弁１．２は第１゜第２高温時用吸気弁ロ
ッカアーム２３．２６のみを介して第１．第２高温時用
吸気弁カム１８．１９によって開閉され、その開閉タイ
ミングは第５図中の曲線Ｇ、のようになり、第１．第２
吸気弁！。

２は通常時の開弁タイミングθ１より所定のタイミング
だけ遅れたクランク角θ、で開かれる。このため、本願
発明の詳細な説明したように、充填量の減少、吸・排気
オーバーラツプの縮小等によって発熱量が減少し、排気
ガス温度が低下し、排気系統の信頼性の向上が図られる
。この後、制御はステップＳｌに復帰する。

一方、ステップＳ２での比較の結果、Ｔ≦Ｔ０であれば
（ＮＯ）、排気ガス温度は所定値以下であり、排気系統
に不具合を生じさせるおそれがないので、排気弁８を第
５図中の曲線Ｇ、で示すような普通のタイミングで開閉
するために、制御はステップＳ３に進められる。

ステップＳ３では、リリーフ弁５３が閉じられる。この
場合、第４図に示すように、オイルパン５７内に貯留さ
れたオイルはオイルポンプ５８から油圧供給通路５１に
吐出された後、リリーフ通路５２側にリリーフされない
ので、オイルポンプ５８の吐出圧はほとんど低下せずに
第１．第２油圧室３５．４３に伝えられ、第１．第２油
圧室３５゜４３内は高圧となる。このため第１．第２セ
レクトピン３４，４２は、夫々、上記油圧によって第１
、第２セレクトシリンダ３３．４１から第１．第２高温
時用吸気弁６ツカアーム２３．２６側に押し出され、第
１．第２セレクトピン３４，４２は第１、第２リターン
スプリング３８．４６の付勢力に゛　抗して第１．第２
セレシトビン穴３６．４４内に挿入暴れ、低温時用吸気
弁ロッカアーム２８と第１、第２高温時用吸気弁ロッカ
アーム２３．２６とが連動す颯ようになる。このとき、
第５図から明らかなように、低温時の第１．第２吸気弁
１．２の開度（粋）はいかなるクランク角においても高
温時の第１．第２吸気弁１．２の開度（Ｇ　＋）以上と
なっており、したがって、低温時用吸気弁カム２１の周
面ば、第１．第２高温時用吸気弁カム１８．１９の周面
を含むような形状となっている。このため、低温時用吸
気弁ロッカアーム２８と第１．第２高温時用吸気弁ロッ
カアーム２３．２６とが連動したときには、第１．第２
吸気弁１．２は常に低温時用吸気弁カム２１によって開
閉されることになる。

このため、排気ガス温度が所定値以下のときには、第１
．第２吸気弁１．２の開閉特性は第５図中の曲線Ｇ、で
示すような普通の開閉特性となり、普通の運転が行なわ
れる。この後、制御はステップＳ１に復帰する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるバルブタイミング制御装置を
備えたエンジンのシリンダヘッドの断面説明図である。 第２図は、第１図に示すエンジンの動弁機構の部分平面
図である。 第３図は、コントロールユニットによる吸気弁の開閉タ
イミングの切り換え制御の制御方法を示すフローチャー
トである。 第４図は、油圧室への油圧供給系統を示す模式第５図は
、第１図に示すエンジンの排気弁及び吸気弁の開度のク
ランク角に対する特性を示す図である。 ＣＥ・・・エンジン、ト・・第１吸気弁、２・・・第２
吸気弁、７・・・燃焼室、８・・・排気弁、１１・・・
独立排気通路、１３・・・共通排気通路、１４・・・排
気ガス浄化装置、１７・・・カム軸、Ｉ８・・・第１高
温時用吸気弁カム、！９・・・第２高温時用吸気弁カム
、２１・・・低温時用吸気弁カム、２２・・・排気弁カ
ム、２３・・・第１高温時用吸気弁ロッカアーム、２６
・・・第２高温時用吸気弁ロッカアーム、２８・・・低
温時用吸気弁ロッカアーム、２９・・・排気弁ロッカア
ーム、３３．４１・・・第１．第２セレクトシリンダ、
３４．４２・・・第１．第２セレクトピン、３５．４３
・・・第１゜第２油圧室、３６．４４・・・第１．第２
セレクトビン穴、４０・・・吸気弁開閉時期変更手段、
５３・・・リリーフ弁、５４・・・排気温センサ（排気
ガス温度検出手段）、５°５・・・コントロールユニッ
ト（吸気弁開閉時期制御手段）。 第３図 第５図 クランク角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のタイミングで開閉される吸気弁を設けると
   ともに、エンジンの運転状態に応じて上記吸気弁の開閉
   タイミングを変更する吸気弁開閉時期変更手段を設けた
   エンジンにおいて、 排気ガス温度を検出する排気ガス温度検出手段を設け、
   該排気ガス温度検出手段によって検出される排気ガス温
   度が所定値を超えるときには、吸気弁の開弁時期を所定
   期間遅らせるように、上記吸気弁開閉時期変更手段を制
   御する吸気弁開閉時期制御手段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。