JPH01247724A - エンジンの動弁装置 - Google Patents

エンジンの動弁装置

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JPH01247724A
JPH01247724A JP63073197A JP7319788A JPH01247724A JP H01247724 A JPH01247724 A JP H01247724A JP 63073197 A JP63073197 A JP 63073197A JP 7319788 A JP7319788 A JP 7319788A JP H01247724 A JPH01247724 A JP H01247724A
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valve
engine
intake
cam
suction
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Tamenori Kawano
川野 為則
Kenji Kashiyama
謙二 樫山
Makoto Hotate
保立 誠
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Mazda Motor Corp
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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動弁装置に関する。
(従来技術) エンジンの動弁装置には、実開昭61−58605号公
報に示すように、高・低速用のカムを用いて吸・排気弁
の開閉弁特性をエンジン回転数に応じて変更するものが
提案されている。すなわち、低回転時には、低速用カム
を用いて吸気弁のリフト量を小さくシ、高回転時には高
速用カムを用いて吸気弁のリフト量を大きくするように
なっており、これにより、エンジン負荷にかかわらず、
高・低回転数域のいずれのエンジン回転数域においても
、常に高い出力が得られることになっている。
(発明が解決しようとする問題点) しかし、エンジン負荷に着目した場合、中負荷時には、
あまり出力は必要とせず、むしろ燃費を重視した方が得
策であり、このことに対しては、上記動弁装置では応え
ることができなかった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、低・高負荷時において従来通りの運転状態を維持しつ
つ、中負荷時において燃費の向上を図ることにある。
(問題点を解決するための手段、作用)かかる目的を達
成するために本発明にあっては。
吸・排気弁の開閉弁特性を調整する開閉弁特性調整手段
と、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、中負荷時に、
高負荷時よりも前記吸・排気弁のオーバラップ期間を長
くしかつ前記吸気弁の閉時期を遅くするように前記開閉
弁特性調整手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするエンジンの動弁装置、とした
構成としてあり、具体的には、第1図に示すようになっ
ている。
L述の構成により、中負荷時には、高負荷時の場合より
も、排気弁のオーバラップ期間が長く、かつ吸気弁の閉
時期が遅くなることから、中負荷時においては、高負荷
時の場合に比べて、排気ガス(内部EGR)が排出され
ずに燃焼室に残り。
その排気ガスの熱量を燃焼室温度を高めるために役立て
ることができることになり、多量の排気ガスを燃焼室内
に滞在させても、燃焼性を良好に維持させることができ
ることになる。
また、中負荷時に、高負荷時よりも吸・排気弁のオーバ
ラップ期間を長(シ、いることから、吸気時の排気ガス
の引戻しによって吸気抵抗を減少させることができ、吸
気弁の閉時igIfy:高負荷時の場合よりも遅くする
よ′)にしていることから、吸気時の仕、r、 忙を減
らずことができることになり、ボンピングロスを低減さ
せることができることになる。
このため、中負荷時において、燃焼性を高めることがで
き、ボンピングロスを低減することができることから、
中負荷時の燃費を改冴することがてきることになる。
また、これと同時に、内部EGRの増大により、その内
部F、(iRの熱によって燃焼室を高温とすることがで
き、HCの低減も図ることができることになる。
(実施例) 以下1本発明の第1の実施例を添付1−だ図面に基づい
て説明する。
第2図において、lは4サイクル往復型とされたオツト
ー式のエンジン本体で、このエンジン本体1は、既知の
ように、気筒毎にシリンダブロック2とシリンダへ・リ
ド3とピストン4とにより燃焼室5が画成され、各燃焼
室5には、第1、及び第2の2つの吸気ボート6(一方
の図小な略す)と排2ボート7が開[1されている。上
記両吸気ポートらには吸気すP8がそれぞれ袋幅され、
排気ボート′lには吸気弁9が装備されており、これら
の弁は、動弁装置10によって作動され、それぞれ所定
のタイミングで各ボート6.7を開閉するようになって
いる1、上記各燃焼室5には、点火ブライ12が配置さ
れ、また、上記各吸気ボート6から連なる吸気管13に
は、そのh:rM側からF流側へ順次、エアクリーナ1
4、エアフロメータ!5、スロットル弁16および燃料
噴射弁17が配置されている。
上記動弁装置lOについて第3図〜第5図により詳細に
説明すると、上記シリンダへ・リド3Fにおいて、吸気
弁8,8と排気弁9との間にはカム軸18が枢支されて
いる。カム軸18には、気筒毎に低速用カムプロフィル
を有する2つの第1カム19a、19bが設けられてい
るとともに、この2つの第1カム19a、19bの間に
は高速用プロフィルを有する第2カム20が設けられ、
」−記一方の第1カム19bと第2カム20との間には
、排気弁9用のカム21が設けられている。上記第2カ
ム20のカムプロフィルは、第5図に示すように、第1
カム19a、19bで吸気弁8゜8を駆動した場合より
も開弁期間が長くなるよう、また、リフト量が大きくな
るように第1カム19a、19bのプロフィルよりも全
周に亘って形状が大きく形成されている。
」二足カム軸18の吸気弁8側と排気弁9側には吸気弁
用のロッカーシャフト22と排気弁用のロッカーシャフ
ト23がそれぞれ配置されている。吸気弁用ロッカーシ
ャフト22には、上記カム19a、19bの動きをそれ
ぞれ上記吸気弁8.8に伝達するロッカーアーム24a
、24bが、各気筒の2つの吸気弁8.8に対応して2
つずつ設けられている。このロッカーアーム24a、2
4bは、その一端を各吸気弁8.8のステム十に配置せ
しめ[tつその他端を各第1カム19a、lQb上に配
置せしめて枢支されている。この各ロッカーアーム24
a、24bの吸気弁8側端部には、バルブラッシュを適
正値に維持する油Lt式のラッシュアジャスタ25が配
置されているとともに、第1カム19a、19b側端部
には、第1カム19a、19bとの摺動抵抗を減らすロ
ーラ26が枢支されている。
また、上記吸気弁用ロッカーシャフト22には、各気筒
の2つのロッカーアーム24a、24bの間において、
上記第2カム20の動きを両側の各ロッカーアーム24
a、24bに伝達するロッカーアーム27が、その一端
を第2カム20上に配置せ(7めて枢支されている。ロ
ッカーアーム27の第2カム20側端部には、第2カム
20との摺動抵抗を減らすローラ28が枢支されている
。ローラ28は上記ロッカーアーム24a、24bのロ
ーラ26よりも軸方向長さが長く設定されている。
一方、前記排気弁用ロッカーシャフト23には、排気弁
用カム2■の動きを排気弁9に伝達する排気弁用ロッカ
ーアーム29が枢支され、そのカム側端部にもローラ3
0が枢支されている。
上記ロッカーアーム27には、該ロッカーアーム27と
その両側の各ロッカーアーム24a、24bとを連動状
態または非連動状態に切換える油圧式の切換機構31.
31が配設されている。各切換機構31は、ロッカーア
ーム27に形成されたシリンダ31aと、該シリンダ3
1aに嵌挿された切換ビン31bと、該切換ビン31b
によりシリンダ31a内に形成された油圧室31cとを
備えてなり、該各部圧室31cは、ロッカーアーム27
内及び吸気弁用ロッカーシャフト22内を通るオイル通
路32を介してオイルポンプPに接続されている。オイ
ル通路32には切換弁としてのソレノイドバルブ33が
介設されており、そのオイル通路32には、ソレノイド
バルブ33をバイパスするバイパス路32aが接続され
、該バイパス路32aはオイル通路32よりも小径とさ
れている。一方、各ロッカーアーム24a、24bには
、上記切換ビン31bが嵌入される嵌合孔34が形成さ
れているとともに、該嵌合孔34にはピンレシーバ35
がリターンスプリング36により切換ビン3Ib側に付
勢された状態で嵌挿されている1、そして、+3Zソレ
ノイドバルブ33が閉じたとき(OFト°)には、オイ
ル通路32が閉成されてバイパス路32aのみが開状態
となり、そのバイパス路32aの大きな圧力損失により
油圧室31cの油圧がドがり、切換ビン31bがリター
ンスプリング36の付勢力によりシリンダ31a内に没
入し、各ロッカーアーム24a、241)とロッカーア
ーム27とが非連動状態となる一方、ソレノイドバルブ
33が開いたとき(ON)には、オイル通路32及びバ
イパス路32aが開状態となり、ソレノイドバルブ33
が閉じた場合よりも圧力損失がかなり小さくなって油圧
室31Cの油圧がFす、切換ビン31bがリターンスプ
リング36の付勢力に抗してシリンダ31aから突出し
て各ロッカーアーム24a、24bの嵌合孔34に嵌入
し、各低速用ロッカーアーム24a、24bと高速用ロ
ッカーアーム27とが連動状態となるようにになってい
る。
第2図中、41は1例えばマイクロコンピュータによっ
て構成された制御ユニットで、この制御ユニット41に
は、センサ42,43からの各信号が人力される。これ
等各センサ42.43について順次説明すると、センサ
42は、エアフロメータ15における吸入空気噛を検出
するものであり、センサ43はエンジン回転数を検出す
るものである。
一方、制御ユニット41からは、ソレノイドバルブ33
に制a信号が出力されるようになっている。
この制御ユニット41においては、第6図に示すように
第1カム19a、19bと第2カム20との切換え特性
が予しめ記憶されている。この第6図において、領域A
が第2カム20を用いる領域であり、領域Bが第1カム
19a、19bを用いる領域である。すなわち、エンジ
ン回転数の高回転数域においては、エンジン負荷(第6
図においては空気充填量Qをもって丞す)状態にかかわ
らず第2カム20が用いられている。エンジン回転数の
低回転数域においては、エンジン負荷が高負荷域(第6
図においてはに+>Q)、中負荷域(第6図においては
に+ <Q<Kt ) 、低負荷域(第6図においては
に+>Q)の三域に分けられており、高・低負荷域にお
いては第1カム19a、19bが用いられることになっ
ている一方、中負荷域においては、第2カム20が用い
られることになっている。
このため、エンジン回転数の低回転数域においては、中
負荷域で第2カム20が用いられることになっている結
果、第5図に示すように、吸気弁8.8のリフト量が増
大し、開弁時間が長くなり、高・低負荷域の場合に比べ
て、吸・排気弁8.9のオーバラップ期間が長くなると
共に吸気弁8の閉時期が遅(なることになる一方、高・
低負荷域においては、第1カム19a、19bが用いら
れ、吸・排気弁8,9のオーバラップ期間が中負荷域よ
り短くなる。
これにより、特に、エンジン回転数の低回転数域におけ
る中負荷域においては、高・低負荷域の場合に比べて、
排気ガス(内部E C; R)が排出されずに残り、そ
の排気ガスの熱量を燃焼室温度を高めることに役立てる
ことができることになり、多量の排気ガスを燃焼室内に
滞在させても、燃焼性を良好に維持させることができる
ことになる。
また、吸・排気弁8.9のオーパラ・ツブ期間が長くな
ることにより、吸気時の排気ガスの引戻しによって吸気
抵抗を減少させることができ、さらに、吸気弁8の閉時
期が遅くなることにより、吸気の一部が、吸気弁8が閉
じる少しIYlに吸気ボート6に押戻されて吸気仕事量
が一部相殺され、吸気仕事量を減らすことができること
になる。これによって、ボンピングロスを大幅に低減す
ることができることになる。
このような燃焼性の向上とボンピングロスの低減とによ
り、中負荷域においては、燃費が著しく改善されること
になる。
一方、エンジン回転数の低回転数域における高・低負荷
域においては、第1カム19a、19bが用いられ、エ
ンジン回転数の高回転数域における全負荷域においては
、第2カム20が用いられることから、これらの各場合
には、従来通り高い出力を確保できることになる。
また、第2カム20と第1カム19a、19bとの切換
えに際しては、ターイムラグが考慮されている。すなわ
ち、第1カム19a、19bと第2カム20との切換え
は、ソレノイドバルブ33をON、OFFして、油圧を
切換機構31に作用させることにより行なわれるが、実
際には、第7図に示すように、ソレノイドバルブ33の
ON・OF’ F信号に対して所定の油圧状態となるま
でにはタイムラグがあり(第7図はソレノイドバルブ3
:1へのON信号に対するタイムラグを示す)、所定の
切換え回転数N (3Cと実際の切換え回転数Nerが
異なり、トルクショックが生じることになっている。こ
のため、本実施例においては、エンジン回転数Neの1
岸、下降に応じて、ソレノイドバルブ:3:3へのON
信号については所定の切換回転数Necよりも低い回転
数で、ソレノイドバルブ33へのOFF信号については
所定の切換え回転数よりも高い回転数で出すことにより
、トルクショックの防止を図っている。
また中負荷時においては、内部E G Rの増大により
、その内部EGRの熱によって燃焼室5が高温となり、
HCの低減を図ることができることになる。
次に−t=述した内容の制御例について、第8図に示す
フローチャートを参照しつつ説明する。尚、Sはステッ
プを示す。
先ず、Slにおいて、センサ42.43から吸入空気晴
、エンジン回転数が読込まれ、S2において所定の切り
替え回転数Necが設定される。
S3においては前回のエンジン回転数と今回のエンジン
回転数との差分である回転数変化墳ΔNeが算出され、
S4においては、吸入空気量とエンジン回転数Neとに
よりエンジン負荷状態を示す充填量Qが算出される。S
5においては、回転敗変化量ΔNeよりマツプに基づき
所定の切換え回転数Necの補正量が求められ、S6に
おいて、所定の切換え回転数Necから補正量Cを引い
て補正切換え回転数Nopが算出される(第7図参照)
。これにより、タイムラグに基づくエンジン回転数Ne
変化に対処できることになる。
S7においては、エンジン回転数Neが補正切換え回転
数Nopよりも大きいか否かが判別され、S7がYES
のときには、高回転数域に属していることから、S8に
おいてソレノイドバルブ33がONとされ、タイムラグ
に基づき所定の切換え回転数Necのときにタイミング
よく、第2カム20に切換えられることになる(第6図
参照)。
前記S7がNoのときには、低回転数域に属することに
なり1次の89において、Kl<Q、<K21すなわち
中負荷域に属するか否かが判別される。S9がNoのと
きには、高・低負荷であることから、ソレノイドバルブ
33はOFFとされ、所定の切換え回転数Necのとき
にタイミングよく、第1カム19a、19bに切換えら
れることになる(第6図参照)。一方、S9がYESの
ときには、中負荷域であることから、ソレノイドバルブ
33はONとされることになり、所定の切り替え回転数
Necのときにタイミングよく。
第1カム20に切換えられることになる。
第9図、第10図、第11図は第2の実施例を示すもの
である。この実施例において前記実施例と同一構成要素
のついては同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施例においては、前記実施例同様、制御ユニット
42にセンサ42.43からの検出信号が人力される一
方、制御ユニット41からは、ソレノイドバルブ33だ
けでなくイグナイタ45に対しても制御信号が出力され
るようになっている。このイグナイタ45は、周知のよ
うに、制御ユニット41からの点火時期信号に対応した
タイミングで点火コイル46の一時電流を遮断するもの
であり、この高電圧が、デストリピユータ47を介して
各点火プラグ!2に供給されて点火が行なわれる。
この制御ユニット41においては前述の実施例と同様に
、第6図に示すようなカム切換え特性が千しめ記憶され
、その特性に基づき、第2カム20と第1カムl 9a
 l 9bの切換え制御がなさえるようになっていて、
その際のカム切換時のタイムラグによるトルクショック
については、所定の切換え回転数Necを補正すること
なく、カム切換え時に点火時期に補正を加えることによ
り緩和することとなっている。
上記内容の制御例について、第1O図、第11図に示す
フローチャートを参照しつつ説明する。
この各フローチャートにおいて、フラグFUNはソレノ
イドバルブ33へON信号が出力されたか否かを示すも
ので、FON=1のときにはソレノイドバルブ33へO
N信号が出力されたことを意味し、+−’ []N= 
Oのときにはソレノイドバルブ33へOF” F 48
号が出力されていることを意味する。また、FCはカム
の切換え中であるか否かを示すもので、FC=Oのとき
には、カム切換中、すなわちソレノイドバルブ33にO
N、OFF信号が発信されてカム切換えが終了するまで
の状態を意味し、FC=1のときにはカムの切換途中で
ないことを意味−4−る。尚、第1t)図においてP、
第11図においてQは、ステップを示す。
先ず、Plにおいて、初期化され、ト”υN、FCが0
にセットされ−P 2においてセンサ42.43から吸
入空気量、エンジン回転数Neが読込まれる。次に、P
3においては、所定の切換え回転数Necが設定され、
P4においては、前回のエンジン回転数と今回のエンジ
ン回転数との差分である回転数変化量ΔNeが算出され
、ト)5においては、吸入空気量とエンジン回転数Ne
とによりエンジン負荷状態を示す充填IQが算出される
次いで、P6においては、エンジン回転数Neが所定の
切換え回転数Necよりも大きいか否かが判別され、P
6がYESのときには、エンジン回転数が高回転数域に
属すると判断され、Plにおて、FON=0か否かが判
別される。PlかYESのときには、第6図における領
域Aに移?−r Lだ直後と判断され、P8において、
回転数変化潰ΔNeよりタイムラグ時間内における点火
数CDが算出され、■)9においてFON=1にセット
されて、PlOに進むことになる。
1t1記P7がNoのときには、領域Aに移行した直後
ではないことから、直接、PIOに進むことになる。
PIOにおいては、点火数CD=0か否かが判別され、
PIOがYESのときには、カム切換途中でないことか
ら、pHにおいてFC=1とされる。そして、PI3に
おいてFON=1か否かが判別され、)) l 2がY
 F、 Sのときには、PI3において、ソレノイドバ
ルブ33がONとされ、第2カム20に切換えられる。
PI3がNOのときには、ソレノイドバルブ33へOF
F信号が出力されることから、PI3において、ソレノ
イドバルブ33はOF Fとなる。
前記PlOIJiNOのときには、点火数CDが存在す
ると判断されて、PI3において、点火があったか否か
が判別され、PI3がYESのときにはPI3において
点火数CDからIが引かれてカウントダウンされる。そ
して、PI3において、点火数CD=Oか否かが判別さ
れ、PI3がYESのときには、前記pHに進むことに
なる一方、PI3がNoのときには、PI3において、
FC=0とされ、その後、前記P12に進むことになる
前記1) l 5がNOのときには1点火数CDのカウ
ントダウンな析なわずに直接P18に進むことになる。
前記P6がNOのときには、エンジン回転数が低回転数
域に属する゛ことになり、次のPIOにおいて、K+ 
<Q<Kt 、すなわち中負荷域に属するか否かが判別
される(第6図参照)。PIOがYESのときには、前
記P7に進むことになる。PIOがNOのときには、高
、低負荷域に属することになり、それが移行直後か否か
を判断するために、P2OにおいてFON=1か否かが
判別される。P2OがYESのときには、移行直後と判
断されて、P21において、回転数変化量△Neよりタ
イムラグ時間内の点火数CDが算出され、P22におい
てFON=0とされ、その後、前記P 10に進むこと
になる。
前記P20がNOのときには、領域Bへの移行が直後で
ないことから、前記PIOに直接進むことになる。
一方、第10図におけるフラグFCの状態を用いて第1
1図に示すフローチャートに基づいて点火時期調整がな
される。すなわちQlにおいて、各種信号が読込まれ、
Q2においてアイドル状態か否かが判別される。Q2が
Noのときにはエンジン回転数Neと充填…Qとにより
点火時期基本マツプに基づき基本点火時期1gBが設定
される。次いで、Q4においてFC=Oか否かが判別さ
れ、Q4がYESのときにはQ5において、点火時期補
E−11gcが算出される。そして、Q6において、基
本点火時期1gBと点火時期補IE用IgCとが加覚さ
れて、最終点火時期1gIJS$出され、Q7において
、最終点火時期1gに基づいて点火が実行され、カム切
換時のトルクショックが緩和されることになる。
前記Q4がNoのときには、カム切換途中でないことか
ら、Q8においてIgC=0とされ、前記Q6において
、Q3のIgBとIgC=Oとが加算されて、補正のな
い最終点火時期tgが算出され、その後、前記Q7に進
むことになる。
前記Q2がYESのときには、Q9においてアイドル時
の点火時期1giが算出され、それが、Q、 I Oに
おいて最終点火時期1gとされ、その後、前記S7に進
むことになる。
以上実施例について説明したが本発明にあっては、次の
ようなものを包含する、。
■エンジン負荷として、ブースト圧、アクセル開度等を
検出すること。
■第1の実施例において、補正切換え回転数Nopを求
めるために、第12図に示すように、エンジン回転数変
化の微分値、アクセル開度の加速度を用いたり、空気光
MAMの変化率(微分値)、吸入空気量とエンジン回転
数とのマツプ制御を用いたりすること。
■第2の実施例において、点火時期の補正に代えて、空
燃比に補正(燃料をリッチ)を加えることにより、カム
切換え時のトルクショックを緩和すること。
(発明の効果) 本発明は以上述べたように、中負荷時において、燃費の
改房を図ることができると共にHCの低減を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は第1
の実施例に係る全体構成を示す説明図。 第3図は動弁装置を平面的に説明する説明図、 第4図は動弁装置の要部拡大説明図、 第5図は吸・排気弁の開弁特性を示す特性図、 第6図はカム切換え特性を示す特性図、第7図は軸トル
ク−エンジン回転数の関係を示す特性線図、 第8図は第1の実施例に係る制御例を示すフローチャー
ト、 第9図は第2の実施例に係る全体構成を示す説明図。 第10図、第it図は第2の実施例に係る制御例を示す
フローチャート、 第12図は、第1の実施例における変形例を示す特性線
図である。 8:吸気弁 9:排気弁 33:ソレノイドバルブ 41:制御ユニット 42.43:センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸・排気弁の開閉弁特性を調整する開閉弁特性調
    整手段と、 エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、 中負荷時に、高負荷時よりも前記吸・排気弁のオーバラ
    ップ期間を長くしかつ前記吸気弁の閉時期を遅くするよ
    うに前記開閉弁特性調整手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするエンジンの動弁装置。
JP7319788A 1988-03-29 1988-03-29 エンジンの動弁装置 Expired - Lifetime JP2805705B2 (ja)

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Cited By (1)

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