JPH0559257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸気弁の開閉タイミングを車速及び
エンジン回転数に応じて変更するようになつたエ
ンジンのバルブタイミング制御装置に関する。

（従来の技術） エンジンの吸排気弁の開閉タイミングをエンジ
ンの運転状態に応じて変更することは、従来から
公知である。たとえば、特公昭52−35816号公報
には、タイミングチエーンとカムシヤフトのスプ
ロケツトとの噛合関係を変化させ、これによつて
運転状態の変化に応じてエンジン出力軸に対する
バルブタイミングの位相を変えるようにした構造
のものが開示されている。また、特公昭52−
35819号公報には、エンジンの出力軸とカム軸と
の間に遠心ガバナにより制御される遊星歯車機構
を介在させ、エンジン回転数に応じてエンジン出
力軸とカム軸との間に位相変化を生じさせるよう
にした構造が開示されている。また、実開昭52−
124307号公報には軸方向に形状の変化するカムを
カム軸に形成し、該カム軸をエンジン運転条件に
応じて軸方向に移動させ、閉弁時期を変えるよう
にした構造が開示されている。そして、この実開
昭52−124307号に記載された構造では、エンジン
の低回転領域では吸気弁の閉タイミングを早めエ
ンジンの高回転領域では逆に遅くするようにして
吸気慣性効果をうまく利用して全運転領域におい
て高出力が得られるようにバルブタイミングを制
御するようにしている。

（解決すべき問題点） しかし、上記特公昭52−35816号公報や特公昭
52−35819号公報のように、クランク軸に対する
吸気弁の開閉タイミングの位相を変更する方式の
構造は、上記実開昭52−124307号公報のように３
次元形状カムを用いるものに比べ構造が簡単にな
る反面上述の実開昭52−124307号公報のようにバ
ルブタイミングを制御すると閉弁時期の変更と同
時に開弁時期も変更になるためアイドル運転時に
排気弁とのオーバーラツプ期間が大きくなり過ぎ
てダイリユーシヨンガスが多くなり燃焼が不安定
になるためアイドル回転数をあまり低く設定でき
ないという問題がある。このような問題を避ける
ために、回転数がアイドル回転数に低下したと
き、吸気弁のバルブタイミングを遅らせるように
すると、低速走行時であつてかつ、回転数がアイ
ドル回転数まで下つたような場合、次にアクセル
を踏み込んだとき出力不足から運転感覚が悪くな
るという問題が生じる。

従つて、本発明の目的は、運転領域全般にわた
つて高出力を確保でき、しかもアイドル運転時に
は確実に安定した燃焼状態を得ることができるエ
ンジンのバルブタイミング制御装置を提供するこ
とである。

（上記問題を解決するための手段） 本発明は、上記問題を解決するため以下のよう
に構成される。すなわち、本発明は、車速を検出
する車速センサと、エンジンの回転数を検出する
回転数検出手段とを備えている。この車速センサ
は必ずしも高速状態を検出できるものでなくとも
良い。車速が実質的にゼロであることを検出する
ことができれば足りる。また、エンジンの回転数
検出手段としては、クランク角センサ等を挙げる
ことができる。また、本発明のバルブタイミング
装置は、クランク軸に対する吸気弁の開閉タイミ
ングの位相を変更するタイミング変更手段を備え
ている。このタイミング変更手段としては、従来
公知の特公昭52−35816号、同52−35819号に開示
された構造のもの等、任意の構造の変更手段を使
用することができる。そして、本発明のタイミン
グ変更手段は、エンジンの低回転領域において
は、高回転領域における場合よりも開閉タイミン
グを早めるように制御されるようになつており、
かつ、車速がほぼゼロであり、エンジン回転数が
設定回転数以下である場合には上記開閉タイミン
グを上記エンジンの低回転領域の場合の開閉タイ
ミングよりも遅くなるように制御されるように構
成されている。

（作用） 本発明によれば、車速センサ、回転数検出手段
からの命令により、吸気弁のタイミング変更手段
は、好ましくは、電磁的に作動し、エンジンの低
回転領域ではバルブの開閉タイミングを比較的早
めるように作動し、逆に高回転領域では、バルブ
タイミングが遅れ側にずれるように作用する。そ
して、車速がゼロでかつエンジン回転数が設定回
転数以下のときには、吸気弁の開閉タイミングを
変更し、エンジンの低回転領域におけるよりも遅
くなるようにする。これによつて、実質的に車両
が停止状態にあつてアクセルペダルが踏み込まれ
ていないときには、オーバーラツプ期間が短縮さ
れる。

（実施例の説明） 第１図および第２図を参照すると、図示された
エンジン１０は、シリンダブロツク１２を有し、
該シリンダブロツク１２にはシリンダボア１２
ａ，１２ｂ，１２ｃが列状に形成されている。シ
リンダブロツク１２の上部にはシリンダヘツド１
１が取付けられ、該シリンダヘツド１１には各シ
リンダボア１２ａ，１２ｂ，１２ｃに対応する位
置に燃焼室を形成するための凹部が形成されてい
る。第２図にはシリンダボア１２ａに対応する凹
部のみを符号１１ａで示してある。各シリンダボ
ア内には、ピストン１３が往復運転自在に配置さ
れる。

シリンダヘツド１１には、シリンダボア１２
ａ，１２ｂ，１２ｃの各々に開口するように１次
側吸気ポート１６および２次側吸気ポート２０が
形成され、これらの吸気ポート１６，２０には、
１次側吸気バルブ２２および２次側吸気バルブ２
４がそれぞれ組合わされている。１次側吸気ポー
ト１６には１次側吸気通路１４が、２次側吸気ポ
ート２０には２次側吸気通路１８がそれぞれ接続
されている。さらに、シリンダヘツド１１には、
シリンダボア１２ａ，１２ｂ，１２ｃの各々に開
口する一対の排気ポート３０，３２が形成され、
これらの排気ポート３０，３２には排気バルブ３
４、３６がそれぞれ組合わされている。排気ポー
ト３０，３２の各々には、排気通路２６，２８が
それぞれ接続される。

本例においては、隣接するシリンダボア１２
ａ，１２ｂの１次側吸気通路１４は互いに隣接し
て配置される。なお、図には示していないが、シ
リンダボア１２ｃの横には別のシリンダボアが形
成されており、これらシリンダボア間において
も、１次側吸気通路１４が互に隣接するように配
置される。１次側吸気通路１４の各々には燃料噴
射弁２１が取付けられ、２次側吸気通路１８の
各々には開閉弁２３が配置されている。開閉弁２
３の各々は、アクチユエータ２５により作動させ
られる弁作動リンク２７に連結されており、アク
チユエータ２５はエンジン回転数検出器７０から
の信号を受けるコントローラ３１により駆動され
る。コントローラ３１は、エンジン回転数が所定
値以下のときに出力をアクチユエータ２５に与え
て開閉弁２３を閉じる。１次側吸気通路１４およ
び２次側吸気通路１８は、サージタンク３３に接
続され、サージタンク３３には絞り弁３５を有す
る主吸気通路３７が接続される。

吸気バルブ２２，２４はカム軸３８に形成され
たカム４０，４２により作動され、排気バルブ３
４，３６は、カム軸４４に形成されたカム４６，
４８により作動される。カム軸３８，４４はクラ
ンク軸（図示せず）と同期したタイミングベルト
５０により回転駆動される。排気バルブ３４の弁
軸は第２図に示すようにスプリング６９により閉
方向に押されており、弁軸の上端はシリンダヘツ
ド１１のタペツト孔５９ａに摺動自在に支持され
たタペツト５９に係合しており、カム４６はこの
タペツト５９に係合して排気バルブ３４を開方向
に押す。図には示されていないが、排気バルブ３
６を開閉するために同様な機構が設けられ、２次
側吸気バルブ２４を開閉するためにも同様な機構
が設けられる。

１次側吸気バルブ２２は可変タイミング機構５
６を備えている。第１図に示すように、この可変
タイミング機構５６は、隣接する２個の１次側吸
気バルブ２２に共通で、カム軸３８に回動自在に
支持される回動部材５８を有し、シリンダボアの
列方向に延びる一本の駆動軸６０が該回動部材５
８の各々の上部に取付けられる。該駆動軸６０を
操作するために駆動軸６０に対し直角方向に延び
る操作部材６２が設けられ、この操作部材６０は
軸方向に動いて駆動軸６０を横方向に動かすこと
により回動部材５８をカム軸３８のまわりに回動
させることができる。この操作部材６２を第２図
において左右に作動させるために、モータ６４が
設けられている。回動部材５８にはタペツト６６
を摺動自在に収容する嵌装孔５８ａが設けられて
いる。タペツト６６はカム４０と１次側吸気バル
ブ２２のバルブステム２２ａとの間に介在する。
吸気バルブ２２はスプリング６８により上方に押
し上げられて閉じられており、カム４０が回転す
ると、タペツトはカム面に接触しつつ押し下げら
れ、カム４０からの作用力がバルブステム２２ａ
に伝達され、これによつて、１次側吸気バルブ２
２が開閉する。

モータ６４が作動すると、操作部材６２が左右
に動き、これによつて、駆動軸６０が回動部材５
８をカム軸３８のまわりに回動させる。回動部材
５８が回動するとこれに収容されたタペツト６６
も移動し、タペツト６６とカム４２との相対位置
が変化して、接触タイミングがずれ１次側吸気バ
ルブ２２の開閉時期が変化する。

第３図に示されるようにモータ６４を駆動する
ために好ましくはマイクロコンピユータで構成さ
れるコントローラ７１が設けられる。コントロー
ラ７１は開閉弁２３のためのコントローラ３１と
共用することができ、エンジンの回転数を検出す
る回転数センサ７０が出力する回転数信号S₁が入
力される。コントローラ７１は、駆動回路７２に
対して命令信号を発し、駆動回路７２はこれに応
答して、バツテリ電源７３からの電力供給を受
け、モータ６４を駆動するための信号を出力す
る。モータ６４は、可逆モータであり、上記信号
に応じて回転し、操作部材６２を左右に動かして
１次側吸気バルブ２２のバルブタイミングを変更
する。操作部材６２の位置すなわち１次側吸気バ
ルブ２２のバルブタイミングはポジシヨンセンサ
７６によつて検出されており、この信号はコント
ローラ７１に入力される。さらに、コントローラ
７１には車速を表わす車速信号が車速センサ７７
から入力される。コントローラ７１にマイクロコ
ンピユータを用いた場合の制御内容がフローチヤ
ートの形式で第４図に示されている。コントロー
ラ７１では回転数センサ７０からのＳ１をもと
に、エンジン回転数Ｎが読み込まれる。次に、予
めマイクロコンピユータ内に読み込まれているア
イドル状態であるかどうかを判定するためのアイ
ドル判定エンジン回転数N_IDと現エンジン回転数
Ｎとが、比較される。そして、エンジン回転数Ｎ
がアイドル判定エンジン回転数N_IDよりも大きい
とき、すなわち、エンジン回転数に関して非アイ
ドル状態である場合には、バルブタイミング目標
ポジシヨンθ_Tに予めコンピユータ内のメモリにエ
ンジン回転数Ｎの関数として記憶されている基本
バルブタイミングｆ(N)が設定される。次に、現在
のバルブタイミングを表わすポジシヨンθ_Pがポジ
シヨンセンサ７６によつ読み込まれ、目標ポジシ
ヨンθ_Tと現在のポジシヨンθ_Pとの偏差に応じてモ
ータ６４が駆動される。そして、偏差がゼロにな
つた時点でモータ６４が停止される。また、エン
ジン回転数Ｎがアイドル判定アイドル回転数N_ID
よりも小さいとき、すなわち、エンジン回転数に
関してアイドル状態である場合には、車速センサ
７７からの車速を表わす信号Ｖがコンピユータに
読み込まれる。車速信号Ｖがほぼゼロである場合
には、目標ポジシヨンθ_Tとして、予めアイドル時
用として記憶されている目標ポジシヨンθ_IDが入
れられる。この場合、基本バルブタイミングｆ(N)
はエンジン回転数Ｎが小さいときには比較的早く
なるように、回転数Ｎが増大するに応じてバルブ
タイミングが遅くなるように設定されている。そ
してアイドル時の目標ポジシヨンθ_IDは、回転数
が低いときのバルブタイミングよりも遅くなるよ
うに設定されている。その後、目標ポジシヨンθ_T
と現在ポジシヨンθ_Pとの偏差に応じてモータ６４
が駆動され偏差がゼロになるとモータ６４は停止
されこれによつて、バルブタイミングの変更作業
は完了する。

第５図は、吸・排気バルブのタイミングを示す
もので、排気バルブ３４，３６はともに同一のタ
イミングで開閉されるが、吸気バルブは１次側と
２次側で異なつたタイミングを有する。すなわち
１次側の吸気バルブ２２は２次側の吸気バルブ２
４より短い開弁期間を有し、かつそのタイミング
は、可変タイミング機構５６によりエンジン回転
数に応じて変化させられる。第６図ａは１次側吸
気バルブ２２のタイミングの変化を示すもので、
開閉弁２３が閉じられるエンジン回転数V₁より
低速の領域では、１次側吸気バルブ２２はそのタ
イミングがエンジン回転数の低下とともに早めら
れる。また、エンジン回転数V₁で、１次側吸気
バルブ２２のタイミングは不連続的に進められ、
エンジン回転数がV₁より高速の領域ではエンジ
ン回転数の増加とともにタイミングが遅らされ
る。第６図ａにおいて、タイミングａとｄ、ｂと
ｅ、ｃとｆはそれぞれ同じであり、第５図の曲線
イ，ロ，ハにそれぞれ対応する。また、タイミン
グｇは曲線ニに対応する。

低速領域においては、上述のように１次側吸気
バルブ２２のタイミングがエンジン回転数ととも
に変化させられるので、吸気慣性効果による押込
み作用位置とバルブ閉弁時期とが一致し広い範囲
にわたり吸気慣性効果を利用した吸気が可能にな
り、エンジン出力トルクは第６図ｂに実線で示す
値から鎖線で示す値まで高められる。高速領域に
おいては、開閉弁２３が開かれて全体として吸気
通路面積が増加するため、吸気慣性効果の生じる
条件が変化し、第６図ａのように１次側吸気バル
ブ２２のタイミングを変えることにより出力トル
クを増大させることができる。上述のように低速
領域でバルブタイミングを早めることは、出力の
向上を図る上では有利であるが、オーバーラツプ
期間が増大するので吸気量の少い低速低負荷領域
では排気の吹き返しが生じて燃焼が不安定にな
る。従つて、本発明においては、エンジン回転数
が低下してアイドル状態となり、車速が実質的に
ゼロとなつた場合には、すなわち車両がほぼ停止
状態でかつ、出力を要しない状態になつたときに
は、上述のように１次側吸気バルブ２２のバルブ
タイミングは、第６図ａのｈ及び第５図ホで示す
ようにやや遅れ側に調整される。

（本発明の効果） 本発明によれば、低回転領域から、高回転領域
にわたる広い運転領域において高い出力を得るこ
とができるとともに、エンジンの低回転領域かつ
車速がゼロの状態では、吸気バルブタイミングを
遅くするように制御し、これによつて、燃焼の安
定化するようにしているので安定したアイドル運
転状態を確保することができる。そして、本発明
ではエンジン回転数のみならず、車速もアイドル
運転の判定条件に組み入れているので、例えばア
クセルペダルを踏み込んでいない状態でしかも、
ある程度車速があるような場合から、再びアクセ
ルを踏み込んで加速するような場合のように通常
ひんぱんに生じる運転状態においては、バルブタ
イミングは変更されないので加速に当つて出力不
足を生じるといつた問題は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるエンジンの主
としてシリンダヘツド部を示す水平断面図、第２
図は第１図の−線断面図、第３図はバルブタ
イミング制御機構を示す概略図、第４図はバルブ
タイミング制御のためのコントローラの作動を示
すフロー図、第５図はバルブタイミングを示す図
表、第６図ａは１次側吸気バルブのタイミングを
示す図表、第６図ｂは本発明の実施例における出
力増加を示す図表である。 １０……エンジン、１１……シリンダヘツド、
１２……シリンダブロツク、１２ａ，１２ｂ，１
２ｃ……シリンダボア、１４……１次側吸気通
路、１６……１次側吸気ポート、１８……２次側
吸気通路、２０……２次側吸気ポート、２２……
１次側吸気バルブ、２４……２次側吸気バルブ、
３８……カム軸、４０，４２……カム、５６……
可変タイミング機構、５８……回動部材、６０…
…駆動軸、６２……操作部材、６４……モータ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車速を検出する車速センサと、エンジンの回
   転数を検出する回転数検出手段とエンジン出力軸
   に対する吸気弁の開閉タイミングの位相を変更す
   るタイミング変更手段とを備え、該タイミング変
   更手段は、エンジンの低回転領域においては、高
   回転領域における場合よりも開閉タイミングを早
   めるように制御されるようになつたエンジンのバ
   ルブタイミング制御装置において前記バルブタイ
   ミング変更手段はさらに、車速がほぼゼロであ
   り、かつ、エンジン回転数が設定回転数以下であ
   る場合には前記開閉タイミングを前記エンジンの
   低回転領域の場合の開閉タイミングよりも遅くな
   るように制御されるようになつたことを特徴とす
   るエンジンのバルブタイミング制御装置。