JPH0357821A - 内燃機関の吸気装置 - 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】 企粟ミ旦秒且允立 本発明は、内燃機関の運転状態に応じて吸気弁の吸気特
性を２種類の吸気特性に切換える可変バルブタイミング
切換手段を備えた内燃機関に関するものである。

長』０え黴 吸気弁の開弁時期および弁揚程のいずれか一方または両
方を変えて吸気特性を２種類の吸気特性に切換える可変
バルブタイ稟ング切換手段を備えた内燃機関は、特公昭
４９−３３２８９号公報に示されるように公知である。

”冫しよ゛と　るｉ ところが、特公昭４９−３３２８９号公報に示された内
燃機関においては、内燃機関の吸気通路長は一定してい
る。そして吸気特性を低速域から高速域に亘り高い水準
に保持させるべく、吸気通路長をやや長く設定し、低速
域における動的効果を引出して低速域の吸気特性を向上
させるようにしたため、第８図に図示するように、低速
域の中唄の領域では吸気特性が局部的に低下してしまう
。

”るための　　および 本発明は、このような難点を克服した内燃機関の吸気装
置の改良に係り、吸気弁の開弁期間および弁揚程のいず
れか一方または両方を変えて吸気弁の吸気特性を２種類
の吸気特性に切換える可変バルプタイミング切換手段を
備えた内燃機関において、低負荷かつ低速運転域では前
記開弁朋間が短くあるいは前記弁揚程が低い低バルブタ
イミングに前記切換手段を設定するとともに、前記低負
荷かつ低速運転域以外の高負荷もしくは高速運転域では
前記開弁期間が長くあるいは前記弁揚程が高い高バルプ
タイミングに前記切換手段を設定し、しかも前記高負荷
運転域に隣接した低速かつ低負荷トルク低下領域にて前
記切換手段を高バルブタイ２ングに設定する制御手段を
設けたことを特徴とするものである。

本発明は前記したように構威されているため、吸気特性
を低速域から高速域に亘り高い水準に保持させるべく、
吸気通路長をや＼長く設定して低速域の吸気特性を向上
させるようとした結果、低負荷低速域の中頃の領域で吸
気特性が局部的に低下しようとしても、該領域にて前記
切換手段を高バルブタイミングに設定することにより、
該領域での吸気特性の局部的低下を阻止し、広い運転域
に亘り高い吸気特性を保持することができる。

また本発明では、低負荷低速トルク低下領域において高
負荷運転域に隣接した領域のみにて前記切換手段を高バ
ルブタイミングに設定するようになっているため、通常
の低負荷のまま低速域から高速域に亘り内燃機関の運転
状態が変化した場合には、機関発生トルクがその途中で
たとえ低下しても、低負荷運転状態であるので、該１−
ルク低下はそれ程不都合をきたさない。そしてこの場合
には前記切換手段は、低速域の中頃の領域で切換動作を
せず、低速域から高速域にまたは高速域から低速域に移
行するときにのみ切換動作するため、切換頻度が少なく
てすむ。

このように本発明においては、局部的なトルク低下の影
響を強く受ける高負荷運転域に近い低負荷運転域におい
て、極低速から加速されあるいは、比較的高い低速域か
ら極低速に減速される場合には、局部的なトルク低下を
もたらす領域で、バルブタイミングを低バルブタイミン
グから高バルブタイミングに一時的に切換えることによ
って局部的なトルク低下を避けることができるとともに
、局部的なトルク低下の影響をそれ程受けない低負荷運
転状態では、バルブタイミングの切換頻度を減少させて
吸気装置の耐久性を向上させることができる。

夫施斑 以下第２図ないし第５図に図示された本発明の一実施例
について説明する。

自動車に搭載される図示の４サイクルエンジン１は、直
列４気筒４サイクルエンジンであり、シリンダブロック
２の上端にシリンダヘッド３が一体に結合され、そのシ
リンダブロック２のシリンダ４にピストン５が摺動自在
に嵌装され、シリンダ４の頂部にはシリンダブロック２
とピストン５とで燃焼室６が画成されている。

またシリンダヘッド３には、それぞれ２対の吸気ボート
７、排気ポート８が形戒されて、各吸気ボート７、排気
ポート８にそれぞれ吸気弁９、徘気弁１０が開閉自在に
設けられている。

さらに吸気ボート７に接続されている吸気通路１ｌには
、燃料噴射弁１２およびスロットル弁ｌ３が付設され、
その上流端はエアクリーナ１４に接続されている。

さら番二またシリンダヘッド３には、吸気弁９の頂端上
方に位置してシリンダ４の配列方向に沿いロッカーシャ
フト１５が軸架され、この吸気弁９の頂端とロッカーシ
ャフト１５との中間位置でこれと平行にカムシャフト１
６が回転自在に枢支され、このカムシャフト１６に低速
カム１７、高速カム１８、休止カム１９が一体に設けら
れている。

またロッカーシャフト１５には低速ロッカーアーム２０
，高速ロッカーアーム２１、休止ロッカーアーム２２が
回転自在に嵌合され、この低速ロッカーアーム２０、高
速ロッカーアーム２１、休止口ッカーアーム２２はそれ
ぞれ低速カムｌ７、高速カム１８、休止カムｌ９に接触
しうるようになっている。

さらに両側の低速ロッカーアーム２０、休止口ッカーア
ーム２２の先端にタペットねし２３が螺着され、このタ
ペットねじの下端に低速吸気弁９Ｌ．高速吸気弁９！｛
の頂端が当接し、中央の高速ロッカーアーム２１の先端
下面に弾発付勢千段２４が当接しており、バルブスプリ
ング２５および弾発付勢手段２４のバネ力でもって低速
ロッカーアーム２０、高速ロッカーアーム２１、休止口
ッカーアーム２２が低速カムｌ７、高速カム１８、休止
カム１９に圧接されるようになっている。

さらにまた高速口ッカーアーム２ｌにはロッカーシャフ
ト１５と平行な方向に指向して円筒状の貫通２６が形戊
され、低速カムｌ７、高速カムｌ８、休止カム１９のベ
ース円筒面に低速ロッカーアーム２０、高速口ッカーア
ーム２１、休止口ッカーアーム２２が接触した位置関係
にて、この貫通２６の両側延長線上で低速口ッカーアー
ム２０、休止ロッカーアーム２２に油圧室２７、ピン孔
２８が形威され、この貫通２６にこれと同じ長さの係止
ビン２９が摺動自在に嵌合されるとともに、油圧室２７
、ビン孔２８にそれぞれ係止ピストン３０、規制ビン３
ｌが摺動自在に嵌合され、ビン孔２８の底部と規制ピン
３１とに戻しスプリング３２が介装され、ロソカーシャ
フト１５中に形威された圧力オイル通路３３は連通路３
４を介して油圧室２７に連通されている。

モして４サイクルエンジンｌのクランクシャフト３５に
オイルボンプ３６が連結され、オイルポンプ３６より電
磁弁３７、切換制御弁３８を介して圧力オイル通路３３
に接続されており、電子制御回路４０のバルブ切換信号
を受けて電磁弁３７が動作すると、切換制御弁３８が開
放されて、圧力オイル通路３３、連通路３４を介し、て
油圧室２７に圧力オイルが供給されるようになっている
。

しかも電子制御回路４０は４サイクルエンジンｌの回転
速度Ｎｅ、負荷し、トルクＴ、冷却水温度ＴＷ％油温Ｔ
ｏｉやスロットル弁１３の開度ｅｔｈ，吸気通路１１の
吸気温度ＴＡ、吸気圧力Ｐａ、車速等の各種信号を受信
し、燃料噴射弁１２や電磁弁３７に下記の如き適切な制
御信号を発信しうるようになっている。

すなわち第６図のＬで示される運転域で電子制御回路４
０より電磁弁３７に制御信号が発信されず、第６図のＨ
で示される運転域で電子制御回路４０より電磁弁３７に
制御信号が発信されるようになっている。

また電磁弁３７へのバルブタイミング切換信号とタイミ
ングをずらして電子制御回路４０より燃料弁制御アクチ
ェータ３９に燃料増減量信号が送信されるようになって
いる。

第２図ないし第５図に図示の実施例は前記したように構
威されているので、４サイクルエンジン１がアイドリン
グの如き低負荷低速運転域で運転している状態（第６図
のし運転域）では、電子制御回路４０から電磁弁３７へ
制御信号が発信されず、電磁弁３７は動作せずに切換制
御弁３８は閉塞状態のままであり、圧力オイル通路３３
より連通路３４を介して油圧室２７に圧力オイルは供給
されず、係止ピン２９、係止ピストン３０、規制ピン３
１が、戻しスプリング３２のバネ力により第４図に図示
のように位置し、低速口ッカーアーム２０、高速ロッカ
ーアーム２１、休止ロッカーアーム２２はそれぞれ別個
に揺動しうるため、高速吸気弁９Ｈは休止し、低速吸気
バルブ９Ｌのみが開閉動作する。

このように低負荷低速運転域Ｌで４サイクルエンジン１
が運転している状態では、燃料噴射弁１２の燃料噴射量
が少量で、低速吸気バルブ９Ｌのみが開閉されて少量の
吸気が４サイクルエンジン１に供給されるため、低い回
転速度で安定して４サイクルエンジン１は運転しうる。

また高負荷運転域Ｈ１あるいは高速運転域Ｈ２では、電
子制御回路４０からの制御信号で、燃料噴射弁１２から
の燃料噴射量が増加し、しかも電子制御回路４０より電
磁弁３７に制御信号が送信されて、電磁弁３７が動作し
、切換制御弁３８が開放して圧力オイル通路３３より連
通路３４を介して油圧゛室２７に圧力オイルが供給され
、この圧力オイルの圧力により、係止ピン２つ、係止ピ
ストン３０、規制ピン３１が第５図に図示のように移動
し、低速ロッカーアーム２０、高速ロッカーアーム２ｋ
休止ロッカーアーム２２は一体化され、カム山の最も高
い高速カム■８でもって一斉に揺動し、低速吸気バルブ
９Ｌ、高速吸気バルブ９．１は共に開閉動作する。

このように高負荷運転域ＨＩあるいは高速運転域Ｈ２で
、４サイクルエンジン１が運転している状態では、燃料
噴射弁ｌ２より大量の燃料を噴射させることができると
ともに、低速吸気バルプ９Ｌ、高速吸気ハルブ９Ｈを両
方共開閉させて大量の空気を４サイクルエンジン１に供
給させることができ、４サイクルエンジン１の高出力化
が可能となる。

さらに低負荷低速運転域Ｌにおいて、高負荷運転域Ｈ１
に近い領域にて低速から高速に加速される場合には、第
７図の実線で示された八曲線に沿い４サイクルエンジン
１のトルクＴは変動し、４サイクルエンジン１の回転速
度ＮｅがＮ，を越えてＮ２に達した時に、電子制御回路
４０から電磁弁３７に制御信号が送信されて、低速バル
ブタイミング運転状態から高速バルブタイミング運転状
態に切換えられる。モして４サイクルエンジン１の回転
速度ＮｅがＮ４に達した時に、電子制御回路４０から電
磁弁３７への制御信号の送信が停止し、高速バルブタイ
ミング運転状態から低速バルブタイミング運転状態に切
換えられる。さらに４サイクルエンジン■の回転速度Ｎ
ｅがＮ，達した時に、再び、電子制御回路４０から電磁
弁３７に制御信号が送信されて、低速バルブタイミング
運転状態から高ハルブタイミング運転状態に切換えられ
る。このように高負荷運転域Ｈ，に近い低負荷低速運転
域Ｌから高速運転域Ｈ２に加速される場合には、ハルブ
タイξングが３回切換えられるが、高トルク出力が得ら
れる。

さらにまた低負荷低速運転域Ｌにおいて、アイドリング
運転のように負荷が頗る低いまま低速から高速に加速さ
れる場合には、第７図の点線で示されたＢ曲線に沿い４
サイクルエンジン１のトルクＴは変動し、４サイクルエ
ンジン１の回転速度ＮｅがＮ，を越えると、４サイクル
エンジン１のトルクＴは減少してＮ３で極小となり、さ
らに加速されると４サイクルエンジン１のトルクＴは逆
に増大するが、４サイクルエンジンｌの回転速度Ｎｅが
Ｎ，に達した時に、電子制御回路４０より電磁弁３７に
制御信号が送信され、低速バルブタイミング運転状態か
ら高速バルプタイミング運転状態に切換えられる。この
ように負荷が頗る低い状態で４サイクルエンジン１の回
転速度Ｎｅが低速から高速にまたは逆に変速した場合に
は、４サイクルエンジン１の出力トルクＴがＮ，付近で
低下しても、低負荷で運転しているため、４サイクルエ
ンジン１の出力トルクＴの減少は自動車の運転に支障を
きたすことがなく、しかもバルブタイ毒ングの切換は１
回で足りるため、バルブタイミング機関の耐久性が大巾
に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内！！！．機関の吸気装置の一実
施例を図示した概略図、第２図はその要部拡大傾斜図、
第３図はその横断側面図、第４図は低速バルブタイミン
グ状態の要部縦断平面図、第５図は高速バルブタイミン
グ状態の要部縦断平面図、第６図は前記実施例における
回転速度Ｎｅと負荷Ｌとの変化に対しバルブタイミング
をどのように変えたかを示すマップ、第７図は前記実施
例で回転速度の変化に対しトルクＴが変化する状態を示
した特性図、第８図は従来の吸気装置の同様な特性図で
ある。 ■・・・４サイクルエンジン、２・・・シリンダブロッ
ク、３・・・シリンダヘッド、４・・・シリンダ、５・
・・ピストン、６・・・燃焼室、７・・・吸気ポート、
８・・・排気ボート、９・・・吸気弁、１０・・・排気
弁、ｌ１・・・吸気通路、ｌ２・・・燃料噴射弁、１３
・・・スロットル弁、１４・・・エアクリーナ、ｌ５・
・・ロッカーシャフト、１６・・・カムシャフト、１７
・・・低速カム、１８・・・高速カム、ｌ９・・・休止
カム、２０・・・低速ロッカーアーム、２１・・・高速
口ッカーアーム、２２・・・休止ロッカーアーム、２３
・・・タペットねし、２４・・・弾発付勢手段、２５・
・・バルブスプリング、２６・・・貫通、２７・・・油
圧室、２８・・・ピン孔、２９・・・係止ピン、３０・
・・係止ピストン、３ｌ・・・規制ピン、３２・・・戻
しスプリング、３３・・・圧力オイル通路、３４・・・
運通路、３５・・・クランクシャフト、３６・・・オイ
ルポンプ、３７・・・電磁弁、３８・・・切換制御弁、
３９・・・燃料弁制御アクチェータ、４０・・・電子制
御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気弁の開弁期間および弁揚程のいずれか一方または両
   方を変えて吸気弁の吸気特性を２種類の吸気特性に切換
   える可変バルブタイミング切換手段を備えた内燃機関に
   おいて、低負荷かつ低速運転域では前記開弁期間が短く
   あるいは前記弁揚程が低い低バルブタイミングに前記切
   換手段を設定するとともに、前記低負荷かつ低速運転域
   以外の高負荷もしくは高速運転域では前記開弁期間が長
   くあるいは前記弁揚程が高い高バルブタイミングに前記
   切換手段を設定し、しかも前記高負荷運転域に隣接した
   低速かつ低負荷トルク低下領域にて前記切換手段を高バ
   ルブタイミングに設定する制御手段を設けたことを特徴
   とする内燃機関の吸気装置。