JPH0531659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、燃料噴射装置を有するエンジンの改
良に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンの吸排気弁のバルブタイミン
グを、エンジンの運転状態に応じて変えることが
望ましい。

そこで、従来、例えば特公昭34−10554号公報
に示されるように、タペツト外筒とこのタペツト
外筒内に嵌入されたタペツト内筒の端部との間に
形成される室を具えこの室内に外部より供給され
る圧油を高圧に維持してタペツト内筒を上昇傾向
に保ち弁端間〓を零に保つようにした内燃機関の
弁駆動用油圧タペツト装置に於て、タペツト内筒
をタペツト外筒内に回転可能に支持しタペツト内
筒とタペツト外筒との接触する壁面間に前記高圧
の油室に通じる溝と低圧側に通じる溝とを具えて
タペツト内筒の回転位置に応じてこれらの溝を遮
断或は連通するようにしこれらの溝が連通したと
き前記室内の高圧油を排出してタペツト内筒及び
タペツト外筒を固定タペツト装置として作動させ
るようにしたタペツト装置が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、そのような装置を燃料噴射装置を有
するエンジンに適用する場合、バルブタイミング
のみ変更するだけでは最適の混合気形成、および
燃焼性能を得るためには問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、運
転状態に応じて吸気弁のバブルタイミングおよび
燃料噴射タイミングを変化させることにより、最
適の充填効率、燃焼性能及び混合気形成を得るこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述した目的を達成するために、吸
気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置を有するエ
ンジンを前提として、吸気弁のバルブタイミング
を可変的に変更するタイミング可変機構と、該タ
イミンング可変機構を運転状態に応じて制御し吸
気弁のバルブタイミングを変化させるとともにそ
れに同期して、クランク角に対して吸気弁のバル
ブタイミングの変化する方向と同方向に燃料噴射
装置の噴射タイミングを変化させ、噴射時期が吸
気弁開弁期間とラツプする制御手段とを具備する
構成とする。

（作用） タイミンング可変機構が運転状態に応じて制御
され、吸気弁のバルブタイミングが変化せしめら
れる。それと共に、それに同期して、クランク角
に対して吸気弁のバルブタイミングの変化する方
向と同方向に燃料噴射装置の噴射タイミングが変
化せしめられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿つて説明す
る。

燃料噴射装置を有するエンジンの一例を示す第
１図において、１はシリンダブロツクで、その上
側にがスケツト２を介してシリンダヘツド３が設
けられている。４はピストン、５は燃焼室、６は
点火プラグである。

７，８はそれぞれ吸気ポート及び排気ポート
で、燃焼室５への開口部にはそれぞれ吸気弁９及
び排気弁１０が配設されている。

１１，１２はそれぞれ吸気ポート及び排気ポー
ト７，８へ通ずる吸気通路及び排気通路である。
吸気通路１１には、上流側から、エアクリーナ
（図示せず）、エアフローメータ１３、スロツトル
弁１４、サージタンク１５及び燃料噴射ノズル１
６が順に配設されている。

前記吸気弁９及び排気弁１０はそれぞれバルブ
ガイド１７，１７を介してシリンダヘツド３に摺
動可能に支承され、そしてバルブスプリング１
８，１８にて上方すなわち閉弁方向に常時付勢さ
れている。

前記シリンダヘツド３の上部には、吸気弁９お
よび排気弁１０を開閉制御する吸気側及び排気側
動弁機構１９Ａ，１９Ｂが設けられている。この
吸気側及び排気側動弁機構１９Ａ，１９Ｂは、エ
ンジンのクランクシヤフト（図示省略）によつて
回転駆動される吸気側及び排気側カムシヤフト２
０Ａ，２０Ｂを有し、該カムシヤフト２０Ａ，２
０Ｂには吸気弁及び排気弁９，１０に対応してカ
ム２１Ａ，２１Ｂが形成され、そしてカムシヤフ
ト２０Ａ，２０Ｂの回転により吸気弁９及び排気
弁１０が開閉制御されるようになつている。

また、前記吸気側動弁機構１９Ａは、吸気弁９
のバルブタイミングを可変制御するタイミング可
変機構２２が設けられている。このタイミング可
変機構２２は、カム２１Ａと吸気弁９のバブルス
テム９ａとの間に介在するタペツト２３Ａと、該
タペツト２３Ａが摺動可能に嵌挿保持される嵌挿
孔２４ａ及びシリンダヘツド３の円弧状内側面に
対応して円弧状に形成された下面２４ｂを有し、
前記吸気側カムシヤフト２０Ａに対して回転可能
に支承された回転部材２４と、該回動部材２４を
エンジンの運転状態に応じて吸気側カムシヤフト
２０Ａの回転中心に対し回動させる操作手段２５
とを備えている。

前記回動部材２４は、吸気側カムシヤフト２０
Ａに支承される部分において、上下部材２３ｃ，
２３ｄに分割されており、ボルト２６，２６にて
一体に結合されている。

また、操作手段２５は、タイミング可変機構２
２の回動部材２４の上部材２３ｃに連結された回
動軸２７と、該回動軸２７に対して直角方向に配
設され該回動軸２７に係合するとともに第１図中
左右方向に往復運動可能となつている往復動軸２
８と、例えばモータの回転運動を往復運動させ、
回動軸２７を介して回動部材２４を前記のように
回動させる駆動手段２９とを備えてなる。

そして、回動部材２４がタペツト２３Ａの摺動
方向と吸気弁９のバルブステム９ａの方向とが一
致する基準位置（第１図参照）にある場合、吸気
側カムシヤフト２０Ａが回転してカム２１Ａがタ
ペツト２３Ａの受圧部２３ａを押圧し、該タペツ
ト２３Ａが嵌挿孔２４ａ内を押し下げられると、
吸気弁９がバルブスプリング１８の付勢力に抗し
てタペツト２３Ａの押圧部２３ｂによつて押し下
げられ、吸気ポート７が開かれる。

また、排気弁１０のバルブステム１９ａとカム
２１Ｂとの間にもタペツト２３Ｂがシリンダヘツ
ド３の嵌挿孔３ａ内に摺動可能に嵌挿保持されて
いる。

３０はポジシヨンセンサで、駆動手段２９に設
けれている。

３１はコントロールユニツトで、クランク角セ
ンサ（図示せず）よりのクランク角信号S₁及びエ
ンジン回転数信号S₂、スロツトル開度センサ（図
示せず）よりのエンジン負荷信号S₃及びエアフロ
ーメータ１３よりの吸入空気量信号S₄がそれぞれ
入力され、そしてエンジン回転数信号S₂及びエン
ジン負荷信号S₃に応じて吸気弁９のバルブタイミ
ングを決定し、該バルブタイミングに応じて駆動
手段２０が往復動軸２８を駆動する。そして、吸
気弁９のバルブタイミングが変更される場合に
は、回動部材２４が基準位置から所定方向に回動
され、タペツト２３Ａが回動部材２４とともに移
動し、吸気側カムシヤフト２０Ａの特定角度位置
に対するカム２１Ａとタペツト２３Ａの受圧部２
３ａの接触位置が吸気側カムシヤフト２０Ａに対
して変化し、吸気弁９のバルブタイミングが変化
する。

それとともに、吸入空気量信号S₄に応じて燃料
噴射量が決定され、それに対応したパルス幅の信
号でもつて燃料噴射ノズル１６をONするが、そ
のときの燃料噴射タイミング（開始点）は運転状
態により変化する。すなわち、吸気弁９のバルブ
タイミングが変更される場合には、回動部材２４
が基準位置にある基準タイミングからの変化量を
検出し、この変化量に応じて燃料噴射タイミング
を同期して、クランク角に対し吸気弁９のバルブ
タイミングの変化する方向と同方向に変化させる
（第２図〜第４図参照）。また、燃料噴射時期は吸
気弁９の開弁期間とラツプしている。なお、回動
部材２４が基準位置から所定方向に回動した状態
では、タペツト２３Ａが嵌挿孔２４ａの内を摺動
すると、バルブステム１０ａはタペツト２３Ａの
押圧部２３ｂの押圧面上をすべりつつ上下動して
吸気ポート７を開閉する。

３２はヘツドカバーで、シール材３３を介して
シリンダヘツド３の上側に設けられ、前記往運動
軸２８を支承する軸受部３２ａを有する。

なお、上記エンジンでは、混合気のミキシング
を改善するためのスワール及びスキツシユが強化
されている。したがつて吸気行程初期に燃料を噴
射するようになつているが、早い吸気流とともに
燃焼室５内に導入されるため、燃料の微粒化が良
い。特にアイドル運転時、低負荷運転時には、吸
気弁９が開いた直後に燃料噴射を開始し、吸気行
程初期に大半の燃料を燃焼室５内に導入するよう
になつている。

上記のように構成すれば、アイドル運転時に
は、タイミング可変機構２２が非作動状態にあ
り、吸気弁９及び排気弁１０はそれぞれ吸気側動
弁機構１９Ａ及び排気側動弁機構１９Ｂによつて
所定のバルブタイミングで開閉制御される。すな
わち、第２図に実線で示すように、排気弁１０は
ピストンの下死点（BDC）より少しまで開いた
後上死点TDC）より少し遅れて閉じる一方、吸
気弁９はピストンの上死点より少し遅れて開いた
後下死点より大きく遅れて閉じるベースタイミン
グでもつて制御される。なお、吸気弁９と排気弁
１０とのオーバーラツプ期間は、通常、排気ガス
を少なくしてアイドル運転時の燃焼性を良くする
ためにはほとんど生じないように設定されてい
る。

また、エンジンの高負荷高回転時にも、タイミ
ング可変機構２２が非動作状態で、吸気弁９の閉
期間が下死点よりも大きく遅れたベースタイミン
グで制御されるので、吸入空気量の増大による吸
気慣性力を利用して次の行程での新気の導入が促
進され、充填効率が高められ、出力向上が図られ
る。

一方、エンジンの低負荷運転時には、タイミン
グ可変機構２２が作動し、回動部材２４を反時計
方向に回動し第２図に鎖線で示すように吸気弁９
の開時期をベースタイミングよりも進み側に変化
させて吸排気弁９，１０のオーバラツプを増大す
るので、排気ガスの排気通路１２への流出が促進
されて内部排気還流が増大し、NO_xの低減が図
られる。

また、高負荷低回転時には、タイミング可変機
構２２が作動し吸気弁９の閉時期をベースタイミ
ングよりも進み側に変化させ上死点よりも前にす
るので、吸気の吹き返しが防止され、充填効率が
高められる。

上記の場合、吸気弁９のバルブタイミングをベ
ースタイミングに対して低負荷運転時、高負荷低
回転時に変更しているが、その変更に同期してコ
ントロールユニツト３１によつて燃料噴射タイミ
ングも変化させられる。基本的には、吸気弁９の
開時期と同じ変化量を変化させて燃料噴射タイミ
ングを設定するが、急加速時には急激に出力が上
昇するため、吸気弁９の開時期の変化量（進み
量）に比して燃料噴射タイミングを、加速補正に
より、若干早めても良い。

また、上記実施例では、スワール強化などによ
る混合気のミキシングを向上させる対応を行つて
いるエンジンに対して適用したものであるが、そ
のような対応を行つていないエンジン、すなわち
吸気弁の開放前に吸気弁に向けて燃料を噴射し、
吸気弁の熱により気化を促進させて吸気とのミキ
シングの向上を図つたエンジンに対しても、同様
に適用可能である。

また、上記実施例では、吸気行程初期に燃料噴
射するようにしているが、燃焼室内の混合気分布
を意図的に不均一とするために吸気行程後期に噴
射するタイプのものでは、第３図に示すようにな
る。すなわち、吸気行程の後半に燃料を燃焼室５
内に噴射することによつて、点火プラグ６近くに
燃料を偏在させ、着火性を向上、全体として稀薄
な混合気で燃焼を行うことができる。このような
不均一は特にアイドル運転時及び低負荷運転時に
要求され、高負荷高回転時及び高負荷低回転時に
は、空気利用率アツプの為、均一にすることが望
ましい。この場合も、吸気弁のバルブタイミング
の変更があつた場合は、それと同期して燃料噴射
タイミングを吸気弁の閉時期と略同一相対位置に
変更するが、そのほか、吸気慣性力の強い高負荷
高回転域では噴射始めを同一相対位置とし、吸気
慣性力の高負荷低回転域では噴射終りを同一相対
位置とするようにしても良い。

また、周知のバルブリフト量可変手段を用い
て、第４図に示すように制御するようにしても良
い。すなわち、アイドル運転時にはオーバラツプ
期間を小さくして燃焼性を確保するためにリフト
量が最も小さく、低負荷運転時にはリフト量を少
し大きくして吸排気弁のオーバラツプ時期を確保
し、高負荷運転時にはさらにリフト量を大きくし
て吸気弁の開時期を早めるとともに閉時期を遅ら
せている。

この場合、吸気弁の閉時期の変化量を同一の割
合で燃料噴射タイミングを変化させているが、そ
のほか、燃料噴射タイミングをリフト量の変化率
と同一にコントロールしたり同一吸気充填時にコ
ントロールしたりしても良い。

なお、上記実施例におけるコントロールユニツ
ト３１を同一の機能を有するデジタルコンピユー
タで構成することもできる。

（発明の効果） 本発明は、上記のように、運転状態に応じて吸
気弁のバルブタイミングを変化させると共にそれ
に同期して、クランク角に対して吸気弁のバルブ
タイミングの変化する方向と同方向に燃料噴射タ
イミングを変化させ、燃料噴射時期が吸気弁の開
弁時期とラツプするようにしたため、最適の充填
効率、燃焼性能、及び混合気形成を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
燃焼噴射装置を有するエンジンの全体構成図、第
２図は吸排気弁のバルブタイミングと燃料噴射タ
イミングの関係を示す図、第３図及び第４図はそ
れぞれ変形例における吸排気弁のバルブタイミン
グと燃料噴射タイミングとの関係を示す説明図で
ある。 １……シリンダブロツク、３……シリンダヘツ
ド、９……吸気弁、１６……燃料噴射ノズル、２
２……タイミング可変機構、３１……コントロー
ルユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射装置を有
   するエンジンにおいて、 吸気弁のバルブタイミングを可変的に変更する
   タイミング可変機構と、 該タイミング可変機構を運転状態に応じて制御
   し吸気弁のバルブタイミングを変化させるととも
   にそれに同期して、クランク角に対して吸気弁の
   バルブタイミングの変化する方向と同方向に燃料
   噴射装置の噴射タイミングを変化させ、噴射時期
   が吸気弁開弁期間とラツプする制御手段とを具備
   することを特徴とする燃料噴射装置を有するエン
   ジン。