JPH07247815A

JPH07247815A - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JPH07247815A
Application number: JP4023994A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Hara; 誠之助原
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-26
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP3889063B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低回転中負荷域における良好な燃焼状態を確
保しつつポンプ損失の低減化を図り、燃費の向上を得
る。【構成】バルブリフト制御機構とバルブタイミング制
御機構とを備えた動弁装置であって、コントロールユニ
ットは、まずセクション１で各センサ類から入力した情
報信号に基づいて機関運転状態を検出し、セクション２
で機関水温が所定値以上か否かを判断する。所定値以上
であれば、セクション３で機関回転数が所定値以下か否
かを判別する。所定値以下であれば、セクション４で今
度は中負荷域かを判別し、中負荷域である場合は、低速
用バルブリフト特性（小作動角）を進角側、つまり吸気
弁の開弁時期と閉弁時期を早める制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルブタイミングを可
変制御しつつバルブリフト特性を切り換えるようにした
内燃機関の動弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関にあっては、従来から
低中速運転時の燃費と高速運転時の出力トルクの向上を
両立する目的で、運転状態に応じて吸気弁または排気弁
のリフト特性を異ならせ、これによって吸排気のタイミ
ングあるいは吸排気量を制御するバルブリフト制御機構
を備えたものが知られている（例えば特開昭６２−１２
１８１１号公報等参照）。

【０００３】これは、その揺動先端が例えば吸気弁に当
接する低速用ロッカアームと、この低速用ロッカアーム
の片側に隣接して吸気弁との当接部位を持たない高速用
ロッカアームとが共通のロッカシャフトに揺動可能に支
持されている。また、低速用ロッカアームには低速用カ
ムが、高速用ロッカアームには低速用カムよりも開弁角
度または弁リフト量が大きくなるプロフィールを有する
高速用カムがそれぞれ摺接している。

【０００４】さらに、各ロッカアームには、該各ロッカ
アームを一体に連結あるいは連結を解除するプランジャ
やガイド孔等からなる連結切換手段が設けられている。

【０００５】そして、現在の機関運転状態に応じてコン
トローラからの出力信号に基づいて連結切換手段を制御
して、機関の低回転時には、各ロッカアームの連結を解
除して図１１の実線で示すように低速側のバルブリフト
特性（小作動角）とし、高回転時には各ロッカアームを
一体に連結して図１１の一点鎖線で示すように高速側の
バルブリフト特性（大作動角）に選択的に切り換えるよ
うになっている。これによって、低回転時には、吸気弁
のバルブリフト量を小さくすると共に、閉弁時期を下死
点より早くなるように制御して機関のポンプ損失やフリ
クション等の機械的損失を可及的に小さくして燃費等を
向上させる一方、高回転時には、吸気弁のバルブリフト
量を大きくかつ開弁時期を早めることによって吸気の充
填効率を向上させて十分な出力を確保するようになって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記従来の
装置にあっては、機関低回転時にバルブリフト制御機構
により単にバルブリフト特性を固定的な小作動角に変換
して、吸気弁の開弁時期を遅角（遅らせる）制御と、閉
弁時期を進角（早める）制御を行うにすぎない。したが
って、様々な機関運転状態つまり回転数の他に負荷の変
化に応じた制御がなされないため、機関性能を十分に発
揮させることが困難である。

【０００７】即ち、例えば低回転低負荷域では、前述の
ような小作動角制御によって燃焼改善，ポンプ損失の低
下等の効果が得られるものの、高回転時において大作動
角に制御された場合に比較して夫々の吸気充填効率が著
しく相違するため、該大小作動角の切り換え時において
大きな出力変化、つまり大きなトルクショックが発生す
る。この結果、運転の不安定化を招く。したがって、バ
ルブリフト制御機構による小作動角制御だけでは、排気
弁とのオーバラップを単純に小さくしたり、吸気弁の閉
弁時期を進角するだけでは燃費を向上するための制御が
自ずと制約されてしまう。

【０００８】特に、低回転中負荷域では、小作動角制御
によって吸気弁の閉弁時期を大作動角時の閉弁時期より
も進角させることができるものの、その進角量は制限的
なものであって、下死点位置よりも若干進角されるにす
ぎず、十分に進角させることがっできない。したがっ
て、ポンプ損失の低減効果つまり燃費の向上が不十分に
なるといった問題がある。つまり、ポンプ損失は図１２
に示すように吸気弁の閉弁時期が下死点（ＢＤＣ）近傍
にあるときに最も大きくなるため、制限的な進角量では
ポンプ損失を十分に低減できない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、請求項１の発明は、機
関運転状態を検出するコントローラからの出力信号に基
づいて吸気弁のバルブリフト特性を機関低回転域では小
さな弁作動角に、高回転域では大きな弁作動角に夫々切
り換えるバルブリフト制御機構と、前記コントローラか
らの出力信号に基づいて前記弁作動角の位相を変換して
吸気弁の開閉時期を進角側あるいは遅角側に切り換える
バルブタイミング制御機構とを備えた動弁装置であっ
て、機関低回転時においてバルブリフト制御機構により
小作動角に制御された位相を、機関中負荷時にはバルブ
タイミング制御機構によって進角側に変換したことを特
徴としている。

【００１０】請求項２の発明は、機関運転状態を検出す
るコントローラからの出力信号に基づいて排気弁のバル
ブリフト特性を機関低回転域では小さな弁作動角に、高
回転域では大きな弁作動角に夫々切り換えるバルブリフ
ト制御機構と、前記コントローラからの出力信号に基づ
いて前記弁作動角の位相を変換して排気弁の開閉時期を
進角側あるいは遅角側に切り換えるバルブタイミング制
御機構とを備えた動弁装置であって、機関低回転時にお
いて前記バルブリフト制御機構により小作動角に制御さ
れた位相を、機関中負荷時には前記バルブタイミング制
御機構によって遅角側に変換したことを特徴としてい
る。

【００１１】請求項３の発明は、前記機関低回転中負荷
時における吸気弁の進角側への位相変換制御並びに排気
弁の遅角側への位相変換制御を、機関温度が所定値以上
のときに行うことを特徴としている。

【００１２】請求項４の発明は、前記機関低回転中負荷
時における吸気弁の開弁時期を大作動角時の開弁時期よ
りも進角側に制御したことを特徴としている。

【００１３】請求項５の発明は、前記機関低回転中負荷
時における排気弁の閉弁時期を大作動角時の閉弁時期よ
りも遅角側に制御したことを特徴としている。

【００１４】

【作用】請求項１の発明によれば、機関低回転中負荷時
には、小作動角の位相を進角側に制御して、吸気弁の閉
弁時期を下死点位置よりも十分に早くなるようにしたた
め、機関のポンプ損失を低減させることが可能になる。
また、同時に吸気弁の開弁時期も早くなるため、排気弁
とのオーバーラップが大きくなり、気筒内の高温な残留
ガス割合が増加して吸入された混合気を暖めることがで
きる。したがって、前述のように吸気弁の閉弁時期の大
きな進角制御によって有効圧縮比が低下しても燃焼開始
時（圧縮行程終わり）の混合気温度が上昇して良好な燃
焼が得られる。

【００１５】請求項２の発明によれば、機関低回転中負
荷時には、小作動角の位相を遅角側に制御して排気弁の
閉時期を上死点より遅くすることにより、排気を燃焼室
内に吸い戻す。したがって、気筒内には高温な残留ガス
割合が増加して吸入された混合気を暖めることができ、
燃焼開始時（圧縮行程終わり）の混合気温度が上昇して
良好な燃焼が得られる。

【００１６】請求項３の発明によれば、機関温度（油温
や水温等）が所定温度以上のときにはじめて前述の進角
あるいは遅角制御を行い、所定温度以下では行わずに遅
角側あるいは進角側の制御を維持するため、吸気弁の早
閉じやオーバーラップ大による燃焼悪化を防止できる。

【００１７】請求項４の発明によれば、開弁時期を大作
動角制御時よりも進角側に制御したため、前述の吸気弁
の早閉じとオーバーラップを大きくすることによる効果
が一層助長される。

【００１８】請求項５の発明によれば、閉弁時期を大作
動角制御時よりも遅角側に制御したため、前述の排気弁
の遅閉じとオーバーラップを大きくすることによる効果
が一層助長される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。尚、本実施例では、１気筒当たり２つの吸気弁を
備えた機関に適用したものを示している。

【００２０】図１は本実施例の構成全体を示す概略図で
あって、図中Ａはカムシャフト１１に設けられたバルブ
リフト制御機構、Ｂはカムシャフト１１の一端部に設け
られたバルブタイミング制御機構、Ｃはクランク角セン
サＦやエアーフローメータＧ，油水温センサＨおよびス
ロットル弁開度センサ等からの出力信号に基づいて検出
した現在の機関運転状態及び油水温に応じて油圧切換弁
Ｄ，Ｅを切り換えるコントロールユニットであって、前
記油圧切換弁Ｄは、バルブリフト制御機構Ａの制御油圧
を低速側と高速側に切り換える一方、油圧切換弁Ｅは、
バルブタイミング制御機構Ｂの後述する圧力室に対する
油圧の供給をＯＮ−ＯＦＦ的に切り換えるものである。

【００２１】前記バルブリフト制御機構Ａは、図２〜図
５に示すように構成されている。即ち、各気筒には、２
本の吸気弁３，３に対応した単一のメインロッカアーム
１が設けられており、このメインロッカアーム１は、基
端部１ａが各気筒に共通なメインロッカシャフト４を介
してシリンダヘッドに揺動自在に支持されている一方、
先端部１ｂが吸気弁３，３のステム頂部に当接してい
る。また、このメインロッカアーム１は、平面略矩形状
を呈し、一側部の長手方向に長方形状の開口５が切欠形
成されていると共に、他側部の長手方向にも前記開口５
よりも面積の大きな略長方形状の矩形孔６が切欠形成さ
れており、この矩形孔６の外側壁１Ｃの前端側には、該
矩形孔６を外部に臨ませる切欠窓７が形成されている。
そして、前記開口５には、図５にも示すようにシャフト
８にニードルベアリング９を介してローラ１０が回転自
在に設けられている一方、矩形孔６内にサブロッカアー
ム２が配置されている。また、前記ローラ１０は、図外
のクランクシャフトと同期回転するカムシャフト１１に
有する低速用カム１２が転接している。

【００２２】前記サブロッカアーム２は、図４にも示す
ように基端がサブロッカシャフト１３を介してメインロ
ッカアーム２に相対的に揺動自在に支持されていると共
に、吸気弁３に当接する部位を有さず、その先端には前
記低速用カム１２と並設された高速用カム１４に摺接す
るカムフォロア部１５が円弧状に突出形成されている。
また、その下側には、カムフォロア部１５を高速用カム
１４に押し付けるコイル状のロストモーションスプリン
グ１６が介装されている。前記サブロッカシャフト１３
は、サブロッカアーム２の基端内部に形成された挿通孔
２ａに摺動自在に挿通していると共に、その両端部１３
ａ，１３ｂが基端部１ａの矩形孔６両対向位置に穿設さ
れた圧入用穴１７，１７に圧入固定されている。

【００２３】また、メインロッカアーム１には、図４に
も示すようにサブロッカアーム２の直下に位置してロス
トモーションスプリング１６を保持する円柱状の凹部１
８が一体形成されている。ロストモーションスプリング
１６は、下端が凹部１８の底板１８ａに着座し、その上
端が凹部１８に摺動自在に嵌合するリテーナ１９を介し
てサブロッカアーム２に一体形成されたフォロア部２０
を押圧している。

【００２４】図中２１はメインロッカアーム１とサブロ
ッカアーム２を適宜連結，解除する連結切換手段であっ
て、この連結切換手段２１は、図２及び図３に示すよう
に構成されている。即ち、メインロッカアーム１のロー
ラ１０の側部内には、有底円筒状の第１ガイド孔２３が
幅方向に形成され、この内部に円柱状の短尺なピストン
２２が摺動自在に保持されていると共に、該ピストン２
２の背後に油室２４が画成されている。一方、サブロッ
カアーム１には、第１ガイド孔２３と同軸上でかつ同一
径の第２ガイド孔２５が形成されており、この第２ガイ
ド孔２５には、一端がリテーナ２８により支持されたリ
ターンスプリング２６を介して前記ピストン２２を油室
２４方向に付勢するプランジャ２７が収納されている。

【００２５】そして、油室２４に導かれる作動油圧によ
りピストン２２が第１，第２ガイド孔２２，２５に渡っ
て嵌合することによりメインロッカアーム１とサブロッ
カアーム２が一体に連結されるようになっている。一
方、油室２４内に作動油圧が導入されない場合は、リタ
ーンスプリング２６のばね力により、ピストン２２がプ
ランジャ２７を介して油室２４側に押されて第１ガイド
孔２３に収まった状態で両ロッカアーム１，２の連結が
解除されるようになっている。

【００２６】また、前記油室２４に作動油圧を導く油圧
回路２９は、図２に示すようにメインロッカシャフト４
の内部軸方向に形成されたオイルギャラリ３０と、メイ
ンロッカシャフト４の半径方向及びメインロッカアーム
１の内部を通って油室２４とオイルギャラリ３０とを連
通する油通路３１とから構成されている。

【００２７】オイルギャラリ３０には、前記油圧切換弁
Ｄを介してオイルポンプの吐出油圧が所定の高速運転時
に導かれる。油圧切換弁Ｄは、３ポート２位置型の電磁
弁が用いられ、コントロールユニットＣからの制御信号
によって作動が制御されるようになっている。

【００２８】前記低速用カム１２とこれに隣接する高速
用カム１４は、それぞれ共通のカムシャフト１１に一体
形成され、機関の低回転時と高回転時において要求され
る弁リフト特性を満足するように異なる形状（大きさが
異なる相似形も含む）に形成されている。つまり、高速
用カム１４は、低速用カム１２と比べ、弁リフト量と開
弁期間の両方を大きくするプロフィールを有している。

【００２９】したがって、このバルブリフト制御機構Ａ
によれば、機関低回転運転時には、メインロッカアーム
１が低速用カム１２のプロフィールに従って揺動し、各
吸気弁３を開閉駆動し、弁の開き角度及びリフト量が図
９のＸ１のように共に小さくなる。

【００３０】尚、このとき、サブロッカアーム２は、高
速用カム１４によって揺動されるものの、リターンスプ
リング２６の付勢力により各ピストン２２及びプランジ
ャ２７が各ガイド孔２３，２５に夫々収まってメインロ
ッカアーム１の動きを妨げることはない。

【００３１】これに対して、機関の高回転運転時（約４
０００〜５０００rpm）には、オイルポンプ３２から圧
送された作動油圧がオイルギャラリ３０および油通路３
１を介して油室２４に導かれると、各ピストン２２，プ
ランジャ２７は、リターンスプリング２６に抗して移動
し、ピストン２２が各ガイド孔２３，２５に渡って嵌合
する。これによって、両ロッカアーム１，２が一体とな
って揺動する。ここで、高速用カム１４は、低速用カム
１２に比較して、弁の開き角度およびリフト量が共に大
となるように形成されているから、サブロッカアーム２
と一体化した揺動時はメインロッカアーム１のローラ１
０が低速用カム１２から浮き上がり、各吸気弁３は高速
用カム１４のプロフィールに従って開閉駆動され、弁の
開き角度およびリフト量が図９のＸ２のように共に大き
くなる。

【００３２】一方、機関運転状態が高回転域から再び低
回転域に移行すると、油圧切換弁Ｄの作動により油室２
４に導かれる油圧が低下し、リターンスプリング２６の
弾性復元力によりピストン２２及びプランジャ２７が元
の位置に移動して、メインロッカアーム１の拘束が解除
される。

【００３３】これにより、第９図に示すように、低速用
カム１２のプロフィールに基づくバルブリフト特性（小
作動角）Ｘ１と高速用カム１４のプロフィールに基づく
バルブリフト特性（大作動角）Ｘ２が合成される。ま
た、低速用バルブリフト特性Ｘ１における各吸気弁３の
閉弁時期は下死点近傍に設定されている。

【００３４】一方、前記バルブタイミング制御機構Ｂ
は、図６に示すように、シリンダヘッドにブラケット４
０を介して軸支されたカムシャフト１１と、クランクシ
ャフトから駆動力が伝達されるスプロケット４１との間
に設けられており、前記カムシャフト１１の前端部１１
ａにスリーブ４２が取付ボルト４３によって設けられて
いる。このスリーブ４２は、外周にアウタ歯４２ａが形
成されていると共に、端部のフランジ部４４外周面で前
記スプロケット４１を回転自在に支持している。

【００３５】前記スプロケット４１は、スリーブ４２の
外周に被嵌した筒状本体４５の内周にインナ歯４５ａが
形成されていると共に、該筒状本体４５の外端部開口が
円環状のカバー部４６によって閉塞されている。また、
この筒状本体４５とスリーブ４２との間には軸方向へ移
動自在な筒状歯車４７が介装されている。

【００３６】この筒状歯車４７は、前後２個の歯車構成
部からなり、夫々の内外周面には前記アウタ歯４２ａと
インナ歯４５ａが噛合する両方がはす歯の内外歯４７
ａ，４７ｂが形成されている。さらに、この筒状歯車４
７は、後側の歯車構成部とフランジ部４４との間に弾持
された圧縮スプリング４８のばね力で前側歯車構成部が
カバー部４６に突き当たるまで前方に付勢されていると
共に、カバー部４６と前側歯車構成部との間に形成され
た圧力室４９内の油圧によって後側歯車構成部がフラン
ジ部４４に突き当たるまで後方移動するようになってい
る。

【００３７】前記圧力室４９には、油圧回路５０を介し
て前記油圧切換弁Ｅによりオイルポンプ３２からの油圧
が給・排されるようになっている。前記油圧切換弁Ｅ
は、バルブリフト制御機構Ａの油圧切換弁Ｄと同様に３
ポート２位置型電磁弁で構成され、コントロールユニッ
トＣからの出力信号によって作動が制御されるようにな
っている。

【００３８】該コントロールユニットＣは、機関の回転
数だけではなく負荷及び冷却水温度をも制御要素として
前記油圧切換弁ＥをＯＮ−ＯＦＦ制御しており、前述の
機関低回転域においてバルブリフト制御機構Ａが小作動
角Ｘ１制御を行っている場合にみ油圧切換弁Ｅを制御す
るようになっている。

【００３９】以下、このコントロールユニットＣによる
油圧切換弁Ｅの制御を図７のフローチャートに基づいて
説明する。

【００４０】まず、セクション１で前述のように各セン
サ類からの情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検
出する。セクション２では、現在の冷却水温度Ｔが所定
値ＴＷ以上か否かを判別し、所定値以上と判別した場合
はセクション３に進む。このセクション３では、クラン
ク角センサＦからの信号に基づいて現在の機関回転数が
所定回転数（例えば約３,５００rpm）以下か否かを判別
し、所定回転数以下であれば、セクション４に移行す
る。ここでは、図８の特性図で示すようにスロットルバ
ルブの開度量に基づいて現在の機関負荷が中負荷域か否
かを判別する。ここで、中負荷域であると判別した場合
は、セクション５に移行する。このセクション５では、
前記油圧切換弁ＥのソレノイドにＯＮ信号（通電）を出
力して、油圧回路５０の供給通路を開成する。これによ
って、後述する各吸気弁３の開閉時期の進角制御を行
う。この進角量は、図９のＸ３（破線）で示すように吸
気弁３の閉弁時期が下死点位置よりも十分手前に設定さ
れ、開弁時期が高速側バルブリフト特性Ｘ２時の開弁時
期よりもα分さらに進角した位置に設定されている。

【００４１】一方、前記セクション２で冷却水温が所定
値以下（例えば６０℃以下）と判断した場合は、セクシ
ョン６に進み、ここでは油圧切換弁ＥのソレノイドにＯ
ＦＦ信号（非通電）を出力して油圧回路５０の供給通路
を閉成する。また、セクション３で機関回転数が所定回
転数以上であると判別した場合及びセクション４で中負
荷以外の低負荷あるいは高負荷域であると判断した場合
は、セクション６に進んで、油圧切換弁ＥにＯＦＦ信号
を出力して供給通路を閉成する。これによって、吸気弁
３の開閉時期の進角制御を行わずに遅角制御を行う。

【００４２】即ち、アイドリング時やアイドリング近傍
の低速低負荷域では、供給通路が閉成されるため、オイ
ルポンプ３２から圧力室４９へ作動油圧が供給されな
い。したがって、筒状歯車４７は、図６に示すように圧
縮スプリング４８のばね力によって最大前方向位置（図
示位置）に付勢され、カムシャフト１１をスプロケット
４１に対して回転方向と逆の方向へ相対回動させる。依
って、バルブリフト制御機構Ａによって小作動角に制御
されたバルブリフト特性Ｘ３を、図９に示すように遅れ
側に制御する。

【００４３】したがって、各吸気弁３の閉弁時期Ｙ１を
従来のものよりも下死点近傍としたため、圧縮比を高め
ることができる。このため、圧縮行程終わりの燃焼温度
を高めて良好な燃焼状態を得ることが可能になる。つま
り、アイドリング近傍の運転条件では、混合気の流量が
絞られるので、燃焼による発熱量が少なくなり、また、
燃焼室の壁温も低いため、燃焼速度が遅く燃焼不安定に
なり易いが、前述のように圧縮比を高めることができる
ので、燃焼が改善され、燃費の向上と回転の安定化等が
図れる。

【００４４】また、吸気弁３，３の開弁時期は遅らせる
ため、排気弁とのオーバーラップが小さくなり、燃焼室
内に排気ポートから逆流して残留する既燃ガス量を減ら
すことができる。したがって、この点でも燃焼の改善が
図れる。

【００４５】一方、前記低回転中負荷域では、前述のよ
うに供給通路が開成されるため、圧力室４９に作動油圧
が供給されて高圧になる。したがって、筒状歯車４７
は、圧縮スプリング４８のばね力に抗して最大後方向位
置（図中右方向）に移動し、カムシャフト１１を回転方
向と同方向に相対回動させる。依って、バルブリフト
は、前述のように図９のＸ３（破線）で示すように小作
動角制御の状態のまま進角側に制御され、各吸気弁３の
閉弁時期と開弁時期を十分に早めることができる。した
がって、良好な燃焼状態を確保しつつポンプ損失の低減
化が図れる。

【００４６】即ち、斯かる中負荷域で各吸気弁３の閉弁
時期を早めると、有効な圧縮比が低下して圧縮後の混合
気温度が低下し、燃焼の悪化を招く惧れがある。しか
し、この運転域では吸入混合気量も多く燃焼による発熱
量も高くなるため、燃焼室の壁温や残留ガス温度等が上
昇して圧縮後の混合気温度も高くなるので、燃焼の悪化
を十分に抑制できる。したがって、積極的に各吸気弁３
の閉弁時期を早めることによりポンプ損失を低減するこ
とが可能になる。換言すれば、各吸気弁３の閉弁時期を
早めることを優先させてポンプ損失の低減化による燃費
の向上を図るものである。

【００４７】但し、各吸気弁３の閉弁時期を早めすぎる
と、やがて圧縮温度が低下して燃焼の悪化を招来する。
そこで、前述のように、吸気弁３の開弁時期も早めて、
排気弁とのオーバーラップを大きくする制御を行った。
これにより、燃焼室内の残留ガス割合を増加させて該残
留ガスの熱で混合気を暖めることができるので、閉弁時
期を早めることによる有効圧縮比の低下が生じても燃焼
開始時の燃焼状態が良好になり、燃焼悪化を防止しつつ
ポンプ損失の低減化が図れるのである。

【００４８】さらに、残留ガスを増加させるので、その
分、気筒内の吸気行程時における負圧が小さくなり（圧
力が上昇する）、この点からもポンプ損失の低減化が図
れる。

【００４９】次に、低回転高負荷域では、前記低回転無
負荷域と同じ制御を行い、吸気弁３の閉時期を遅らせて
下死点近傍とするため、有効な吸気行程を長くすること
ができ、これによって吸気充填効率の向上が図れ、出力
トルクを高めることが可能になる。

【００５０】また、各吸気弁３の開弁時期も遅らせたた
め、排気弁とのオーバーラップが小さくなり、残留ガス
の減少化によってノッキングの発生を防止することがで
きる。

【００５１】しかも、本実施例では、前述のように低回
転中負荷域における進角制御は、冷却水温度ＴＷが所定
値以下（例えば６０℃）の場合は行わないようにしたた
め、燃焼の悪化を防止できる。

【００５２】また、前記進角制御における各吸気弁３の
開弁時期を高速用バルブリフトの開弁時期よりも進角さ
せたため、各吸気弁３の早閉じとオーバーラップ大によ
る効果を従来よりもさらに大きくすることができる。即
ち、従来では、構造上の点（バルブリフト制御機構Ａの
メインロッカアーム１とサブロッカアーム２が高回転，
低回転運転を問わず常に揺動している構造のもの）から
低速用バルブリフトを高速用バルブリフトの前後へはみ
出させることはできないが、本実施例では高低バルブリ
フトの切り換えと位相の変換とを夫々別個に制御するこ
とができるため、前述のような進角制御が可能になり、
より高いレベルの効果を得ることができるのである。

【００５３】尚、低回転中負荷域では、図９に示す高速
用バルブリフト特性Ｘ２に制御することにより各吸気弁
３の閉弁時期を通常機関の吸気弁閉時期よりもさらに遅
らせることによってポンプ損失の低減効果が得られると
共に、吸気弁３の開弁時期が通常機関の閉弁時期より進
み側となって排気弁とのバルブオーバーラップ量が大き
くなって残留ガスによる混合気の加熱作用が一層向上す
るが、バルブリフト量が大きくなるため、動弁駆動損失
つまり摺動摩擦抵抗が大きくなってしまい、出力トルク
が低下する惧れがある。

【００５４】これに対し、本実施例では、低速用バルブ
リフト特性Ｘ３を選択するため、各吸気弁３の小さな開
口部によって混合気が絞られ、燃焼室内でのスワールが
強化され、燃焼が良好になると共に、小バルブリフトに
より動弁駆動損失が小さくなり、出力トルクを向上させ
ることができる。また、各吸気弁３の閉弁時期を進ませ
る方が気筒内断熱膨張作用により一時的に大きな負圧に
なるため、燃料の気化が促進されて燃焼が良好になると
いった種々の利点がある。

【００５５】図１０は、本発明を排気弁に適用したバル
ブリフト特性を示しており、一点鎖線は高速用バルブリ
フト特性ＸＥ３を、実線は低速用バルブリフト特性ＸＥ
４、二点鎖線は低速用バルブリフト特性の閉弁時期を進
角側（進み側）に制御した進角側低バルブリフト特性Ｘ
Ｅ１、破線は低速用バルブリフト特性の閉弁時期を遅角
側（遅れ側）に制御した遅角側低バルブリフト特性ＸＥ
２をそれぞれ示している。即ち、アイドリングやアイド
リング近傍の機関の低速低負荷域（バルブリフト制御）
では、機構Ａによって低速用カムのプロフィールに基づ
く低速用バルブリフト特性ＸＥ４に切り換わり、さらに
バルブタイミング制御機構ＢによってＸＥ４をさらにＸ
Ｅ１に示すように進角側（進み側）に制御する。したが
って、排気弁は、下死点位置近傍で開弁し、上死点位置
近傍で閉弁するので膨張行程が長くなると共に、吸気弁
３とのオーバラップ量も少なくなるので燃焼の悪化が防
止されて、燃費の向上が図れる。

【００５６】次に、機関の低回転中負荷域では、低速用
バルブリフト特性ＸＥ４をバルブタイミング制御機構Ｂ
によってＸＥ２に示すように遅角側（遅れ側）に制御す
る。したがって、排気弁の閉弁時期を高速用カムのカム
プロフィールに基づいた高速用バルブリフト特性ＸＥ３
の閉弁時期より遅らせることができるので、吸気管に逆
流した既燃ガス（残留ガス）を燃焼室内に吸い戻す作用
が大きくなる。このため、該残留ガスの加熱作用により
混合気が暖められ燃焼効率が良好となる。

【００５７】尚、排気弁の閉弁時期を上死点前まで進角
（進み側）させることにより、前記残留ガスの加熱作用
を行うことができる。即ち、この場合は既燃ガス（残留
ガス）を燃焼室内に封じ込めるようにしている（図１０
のＸＥ１参照）。以上説明した封じ込め作用及び吸い戻
し作用は、機関の排気行程終期のＨＣ濃度の濃い排気を
燃焼室内に封じ込めあるいは吸い戻して次の行程で再燃
焼させることができるので、ＨＣの低減化が図れる。ま
た、小バルブリフトにより動弁駆動損失が小さくなり、
出力トルクを向上させることができる。

【００５８】本発明は、前記実施例に限定されるもので
はなく、制御要素としての機関温度は冷却水温以外に潤
滑油温であってもよい。また、制御要素の機関回転数上
限値は機関の仕様等によって任意に設定することができ
る。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
及び２の発明によれば、低回転中負荷域において良好な
燃焼状態を確保しつつポンプ損失の低減化が図れる。こ
の結果、運転性の安定化と燃費の大巾な向上が図れる。

【００６０】また、請求項３の発明によれば、機関温度
が所定値以下の場合は、吸気弁の進角制御並びに排気弁
の遅角制御を行わないため、燃焼の悪化を防止できる。

【００６１】さらに、請求項４及び５の発明によれば、
吸気弁あるいは排気弁の開閉時期を大作動角時の開閉時
期よりも進角，遅角側に制御したため、ポンプ損失の低
減効果を一層助長できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図。

【図２】本実施例のバルブリフト制御機構を示す平面
図。

【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図。

【図４】図２のＪ−Ｊ線断面図。

【図５】図２のＫ−Ｋ線断面図。

【図６】本実施例のバルブタイミング制御機構を示す断
面図。

【図７】本実施例の制御態様を示すフローチャート図。

【図８】スロットル開度と負荷との関係を示す特性図。

【図９】本実施例におけるバルブリフトとバルブタイミ
ング特性を示す図。

【図１０】排気弁側に適用した実施例におけるバルブリ
フトとバルブタイミング特性を示す図。

【図１１】従来のバルブリフト特性図。

【図１２】クランク角とポンプ損失の関係を示す説明
図。

【符号の説明】

Ａ…バルブリフト制御機構Ｂ…バルブタイミング制御機構Ｃ…コントロールユニット（コントローラ）Ｄ・Ｅ…油圧切換弁３…吸気弁１１…カムシャフト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関運転状態を検出するコントローラか
らの出力信号に基づいて吸気弁のバルブリフト特性を機
関低回転域では小さな弁作動角に、高回転域では大きな
弁作動角に夫々切り換えるバルブリフト制御機構と、前
記コントローラからの出力信号に基づいて前記弁作動角
の位相を変換して吸気弁の開閉時期を進角側あるいは遅
角側に切り換えるバルブタイミング制御機構とを備えた
動弁装置であって、機関低回転時において前記バルブリフト制御機構により
小作動角に制御された位相を、機関中負荷時には前記バ
ルブタイミング制御機構によって進角側に変換したこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】機関運転状態を検出するコントローラか
らの出力信号に基づいて排気弁のバルブリフト特性を機
関低回転域では小さな弁作動角に、高回転域では大きな
弁作動角に夫々切り換えるバルブリフト制御機構と、前
記コントローラからの出力信号に基づいて前記弁作動角
の位相を変換して排気弁の開閉時期を進角側あるいは遅
角側に切り換えるバルブタイミング制御機構とを備えた
動弁装置であって、機関低回転時において前記バルブリフト制御機構により
小作動角に制御された位相を、機関中負荷時には前記バ
ルブタイミング制御機構によって遅角側に変換したこと
を特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項３】前記機関低回転中負荷時における吸気弁
の進角側への位相変換制御並びに排気弁の遅角側への位
相変換制御を、機関温度が所定値以上のときに行うこと
を特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関の
動弁装置。
【請求項４】前記機関低回転中負荷時における吸気弁
の開弁時期を大作動角時の開弁時期よりも進角側に制御
したことを特徴とする請求項１または請求項３記載の内
燃機関の動弁装置。
【請求項５】前記機関低回転中負荷時における排気弁
の閉弁時期を大作動角時の閉弁時期よりも遅角側に制御
したことを特徴とする請求項２または請求項３記載の内
燃機関の動弁装置。