JPH02223634A - 内燃機関の吸気制御装置 - 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、内燃機関の吸気制御において、吸気制御弁を
回転運動により開閉させるために、ラック・ピニオン機
構を用いた内燃機関の吸気制御装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来より、内燃機関の各気筒に分岐した吸気通路毎に吸
気制御弁を設けて、エンジン回転数に応じて定まる所定
クランク角で開閉させることにより、内燃機関における
体積効率を向上させたり、吸気通路での吸気の逆流を防
止するといったことが考えられている。このような吸気
制御弁により開閉させる手段として、特開昭６３−２５
３１５号公報に開示されているように、ラック・ビニオ
ン機構を用いて吸気制御弁により制御する方法が提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述の吸気制御弁の開閉制御では、ラック・
ピニオン機構が空気中に露出しているため、ガタが生じ
やすく異音も大きい。さらに、潤滑機能を備えていない
ため耐久性が劣るという問題がある。

そこで本発明は、前述の問題点を解決するためになされ
たものであって、その目的とするところは、ラック・ビ
ニオン機構の耐久性の向上、異音の低減を行うことにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は内燃機関の各気筒
の燃焼室の開閉を行なう吸気弁の上流側に設けられ、各
気筒に連通ずる吸気通路毎に配設され、回転によりこの
吸気通路の開閉を行なう吸気制御弁と、所定の駆動信号
に応じて駆動する駆動体、この駆動体の変動に応じて往
復運動する駆動部材および前記駆動体と前記駆動部材と
の間に配置され、前記駆動体の変動を前記駆動部材へ伝
えるための油を満たした油密室を含む駆動手段と、前記
駆動部材と前記吸気制御弁との間に設けられ、前記駆動
部材の往復運動を回転運動に変換して、前記吸気制御弁
に伝達する枠体内にて油づけされたラック・ビニオン機
構と、前記油密室と接続され、油密室内に油を補給する
油補給機構と、前記内燃機関の動作状態を検出する検出
手段と、この検出手段からの信号により、前記吸気制御
弁を開閉するための駆動信号を前記駆動手段へ出力する
信号出力手段とを備える内燃機関の吸気制御装置をその
要旨としている。

また、前記油補給機構は、チェック弁を含むと共に、前
記ラック・ビニオン機構の枠体内と通ずる通路を有する
ようにすれば好ましい。

〔作用〕

これにより、検出手段で内燃機関の動作状態を検出し、
検出手段からの検出信号に基づいて信号出力手段により
吸気制御弁の開閉制御を行うための駆動信号が駆動手段
に出力される。この駆動信号に対応して駆動体が変動し
、この駆動体の変動により油密室内の油の圧力が変化し
、この油の圧力変化に対応して駆動部材が往復運動する
。この駆動部材の往復運動がラック・ビニオン機構によ
り回転運動に変換される。このラック・ビニオン機構は
油にひたされているので、ラックとピニオン間の動作が
なめらかになる。ラック・ビニオン機構により変換され
た回転運動番こより吸気制御弁が開閉される。また、油
密室の油の減少分は油補給機構により補給される。

さらに請求項２に示す構成にするごとにより、油密室内
の油の減少により、ラック・ビニオン機構の枠体内の圧
力に比べ、油密室内の圧力は負圧になり、チェック弁が
開き、ランク・ゴニオ／８１横の枠体内の油が油密室に
補給される９〔実施例〕 以下、本実施例を説明する。

第１図は、吸気制御装置が搭載される４気筒エンジン（
以下、単にエンジンと呼ぶ）のシステム構成を示してい
る。本システムは、エンジン１０１、このエンジン１０
１の吸気系１０１ａに配設された吸気制御手段１０３、
この吸気制御手段１０３を駆動する駆動信号に出力する
信号出力手段としての電子制御装置（以下、単にＥＣｔ
Ｊと呼ぶ）１０４により構成される。エンジン１０１は
、４つの気筒１０５〜１０８を備え、この各気筒１０５
〜１０８には、それぞれ高回転域におい”ζ制御ルクが
得られるよパ）（こ、役定された高速適合力ム（特開昭
６２−２９４７１９号公報参照）により開閉されるイン
テークバルブ１０９〜１１２とエキゾーストバルブ１１
３〜１１６が配設されている。吸気系１０１ａから分岐
して各気筒１０５〜１０Ｂに連通ずる吸気ボート１１７
〜１２０に配設される吸気制御手段１０３は、吸気ボー
ト１１７〜１２０にそれぞれ吸気制御弁１２１〜１２４
と吸気制御弁開閉装置１２５〜１２８とにより構成され
る。またＥＣＵ　１０４は、ＣＰＵ１０４ａ。

ＲＯＭ１０４ｂ、ＲＡＭ１０４ｃにより論理演算回路が
構成され、バス１０４ｄを介して入出力部１０４ｅに接
続されている。さらに検出手段として各気筒１０５〜１
０８の図示しないピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置す
るときにパルス信号を出力するクランク角センサ２９ａ
、所定のクランク角毎にパルス信号を出力する回転角セ
ンサ２９ｂを備えている。

なお、吸気制御弁１２１〜１２４とこれらに対応する吸
気制御弁開閉装置１２５〜１２８の構造は全て同一のた
め、吸気制御弁１２１および吸気制御弁開閉装置１２５
の構成を１例として以下に説明する。吸気制御弁開閉装
置１２５は吸気ボート１１７の下側に固設されている。

第２図および第２図のＡ−Ａの断面図である第３図に示
すように吸気制御弁１２１は、１枚の円板状の弁体３１
とこの弁体３１を支持するシャツｔ−３１ａからなり、
弁体３１で吸気通路１１７を開閉可能に設けられている
。

このシャフト３１ａは吸気管壁に設けられた軸受３２，
３３にて軸支される。なお、吸気ボート１１７の内壁に
は弁体３１の外周の回転面３０ａに対して数μ〜数１０
０μのクリアランスを持った凹部３０ｂが形成されてお
り、弁体３１が吸気ボート１１７の内壁に対して非接触
で回転可能なように構成されている。一方、吸気制御弁
開閉装置１２５は、第２図および第２図のＢ−０−０’
−Ｂの断面図である第４図に示すように駆動手段として
の駆動回路５０と駆動体としての圧電体４３とを含んで
いる。ピエゾ圧電素子を複数枚積層して構成される圧電
体４３はケーシング３４で囲まれ、圧電体４３の第２図
中右側はケーシング３４に固設されていて、ケーシング
３４は吸気ボード１１７へ固定されているやこの圧電体
４３の他端にはピストン４２が配設され、ピストン４２
の第２図中左側にはケーシング３４で囲まれた油密室４
５が形成されている。この油密室４５内には０リング４
４と駆動部材としてのプランジャ４１が配設されている
。プランジャ４１はゲージング３４で支えられ、往復運
動が可能なように取り付けられ、プランジャ４１の第２
図中左側にはラック・ビニオン機構が接続されている。

ラック・ビニオン機構は、第５図に示すように、ケーシ
ング３４で囲まれた枠体５２中に納められ、この枠体５
２はラック・ビニオン機構の潤滑機能のための油が入っ
ている。またラック・ビニオン機構はプランジャ４１に
直接接続されているラック３６とう・ツク３６にはめ合
わされたビニオン３５と、ラック３６をなめからに往復
運動させ、かつラック３６の往復運動とガイドするボー
ルゲージ３７とボールゲージ３７の内径に接していて、
ボールゲージ３７の往復運動をガイドするバー３８があ
り、バー３８はケーシング３４に固定されている。また
、ラック３６の第５図中左側はスペーサ４０を介してリ
ターンスプリング３９に接続され、リターンスプリング
３９の第５図中左側の・端部は、ケーシング３４に固定
されている。

また、プランジャ４１とケーシング３４とのすき間から
れずかに漏れる油密室４５からの油をｉ＋Ｉｉ給するた
めのチェック弁を含む油補給機構があり、この油補給機
構は端面がケーシング３４に固定されたスプリング４６
．スプリング４６の第２図中下部に接続されたチェック
ボール４８、およびチェックボール４８によりシートさ
れるシート材４７により構成されるチェック弁と、この
チェック弁によって通常は閉じられている油溜り４９と
がらなり、この油溜り４９は油通路５１を介してラック
・ビニオン機構を収納している枠体と通じている。

次に、上記構成において、まず吸気制御弁１２１および
吸気制御弁開閉装置１２５の動作を説明する。まず、Ｅ
ＣＵ１０４からハイレベルの制御信号が駆動回路５０に
入力されると、駆動回路５０から圧電体４３に所、定の
電圧が印加され、圧電体４３は伸長する。それによりピ
ストン４２は第２図中左側へ移動する。これによって油
密室４５の油は圧力を受はプランジャ４１を第２図中左
側へ移動させる。この時のプランジャ４１の移動は、圧
電体４３の伸長に対して、（ピストン４２の直径／プラ
ンジャ４１の直径）の２乗倍であり、圧電体４３の伸長
が拡大してプランジャ４１へ伝えられる。このプランジ
ャの第２図中左方向への動きにより、第５図中Ｘ方向へ
ラック３６．ボールゲージ３７．スペーサ４０は移動し
、ピニオン３５を第２図中右方向へ回転させるとともに
、リターンスプリング３９を縮める。このビニオン３５
の回転運動に対応して弁体３１も回転し、吸気ボート１
１７は閉鎖される。

逆に、ＥＣＵ　１０４からローレベルの制御信号が駆動
回路５０に人力されると、駆動回路５０は圧電体４３へ
の電圧の印加を停止または逆電圧を印加し、それによっ
て圧電体４３は収縮する。したがって、ラック３６．プ
ランジャ４１．ピストン４２は第２図中右方向にリター
ンスプリング３９により移動させられる。これにより、
ピニオン３５は第２図中右方向へ回転し、弁体３１も回
転して吸気ボート１１７は開放される。

次に油補給機構の作動を説明する。油密室４５の圧力が
、圧電体４３の伸長により高くなると、プランジャ４１
とケーシング３４とのわずかなすき間から油が枠体５２
中に漏れ、油密室４５の油量が減少する。すると圧電体
４３が収縮した際に油密室４５は油溜り４９に対して負
圧状態になるため、チェックボール４８は、スプリング
４６に抗して第２図中上方へ移動し、シート材４７との
間にすき間ができ油溜り４９から油密室４５へ油が流れ
込み、油密室４５の油が補給される。油が補給されると
油密室４５の負圧状態が解消され、スプリング４６によ
りチェックボール４８は第２図中下向へ移動しシート材
４７のすき間をふさぐ。

ここで、油溜り４９の油が減少するが、その減少分につ
いては、枠体５２より油通路５１を介して補給されるた
め、油溜り４９も常に油が満たされている。また、枠体
５２の油量は少なくともラック３６とピニオン３５をお
おう程度あればよい。

なお、前記実施例では圧電体４３に電圧を印加した時に
吸気ボート１１７を弁体３１が閉鎖するようにしたが、
電圧印加時に吸気ボート１１７を開放するように弁体３
１をビニオン３５に取り付けても、本発明に適用可能で
ある。

また、第６図に示すように吸気ボート１１７に段部１１
７ａを、弁体３１が吸気ボート１１７を全閉した時に弁
体３１の端部が衝突するように設ける。これにより、吸
気ボート１１７の閉鎖時に弁体３１が吸気ボート１１７
閉鎖位置に達しても、さらに回転しようとするトルクは
、段部１１７ａに衝突させることにより吸収できる。

さらに、本実施例では油補給機構にラック・ビニオン機
構の枠体内と通じた油溜りを設けて、この油溜りの油を
油密室に補給するようにしたが、油溜りを設けずに直接
ラック・ピニオンの枠体から油密室に油を補給する構造
としても本発明に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明ではラック・ビニオン機構
が納められている枠体が油で満たされているため、ラッ
クとビニオンとの噛み合わせ部の潤滑が極めて良くなる
ので、異音の発生を最小限に抑えることができ、またラ
ックの動作が油中で行われるため、従来の空気中に露出
した場合に比べて、油がアブソーバの役目をするため、
ラックのオーバシュート動作がなくなる。したがって高
精度な吸気制御ができる。

また、油補給機構を油密室が備えていることにより、駆
動体の経年劣化により駆動体の形状が変化しても油密室
内は常に油で満たされている。したがって、駆動体の形
状が変化しても吸気制御弁の開閉には影響を与えないと
いうような優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のシステム構成図、第２図は本実施例
の吸気制御手段の構成図、第３図は第２図中Ａ−Ａの断
面図、第４図は第２図Ｂ−０−０’Ｂの断面図、第５図
は第４図Ｃの拡大断面図、第６図は本実施例における弁
体の他の実施例の構成図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の各気筒の燃焼室の開閉を行なう吸気弁の
   上流側に設けられ、各気筒に連通する吸気通路毎に配設
   され、回転によりこの吸気通路の開閉を行なう吸気制御
   弁と、 所定の駆動信号に応じて駆動する駆動体、この駆動体の
   変動に応じて往復運動する駆動部材及び前記駆動体と前
   記駆動部材との間に配置され、前記駆動体の変動を前記
   駆動部材へ伝えるための油を満たした油密室を含む駆動
   手段と、 前記駆動部材と前記吸気制御弁との間に設けられ、前記
   駆動部材の往復運動を回転運動に変換して、前記吸気制
   御弁に伝達する枠体内にて油づけされたラック・ピニオ
   ン機構と、 前記油密室と接続され、油密室内に油を補給する油補給
   機構と、 前記内燃機関の動作状態を検出する検出手段と、この検
   出手段からの信号により、前記吸気制御弁を開閉するた
   めの駆動信号を前記駆動手段へ出力する信号出力手段と を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 ２、前記油補給機構はチェック弁を含むと共に、前記ラ
   ック・ピニオン機構の枠体内と通ずる通路を有する請求
   項１記載の内燃機関の吸気制御装置。