JPS60150407A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - 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、エンジンのバルブタイミング制御装置に関す
るものである。

（従来技術） 一般に、エンジンでは、アイドル運転時などにおいて発
生する振動の低減が望まｈている。

ところで、高負荷運転時には燃費が良好になる傾向があ
るので、多気筒エンジンにおいて、エンジン負荷の小さ
いときに、一部気筒への４Ｍ料の供給をカットして作動
を休止させ、この分だけ残りの稼動気筒の負荷を相対的
に高め、全体として軽負荷領域の燃費を改善するように
減筒運転を行なう気筒数制御エンジンが知られている（
例えば特開昭５７−３３８号参照）。そのようなエンジ
ンでは減筒運転時にも全気筒運転時にも同一のバルブタ
イミングでもって制御していたため、減筒運転時にはク
ランクシャフトの１回転について１回帰発するだけでサ
イクル時間が長く、また、充填効率が高く、燃焼圧力が
大きくなるので、トルク変動が大きく、全気筒運転時に
比して振動に対して不利となっている。

本発明は、バルブタイミングを変えることによって、振
動の低減を図ろうとするものである。囚に、バルブタイ
ミングを変える装置としては、従来、例えば特公昭３４
−１０５５４号の内燃８１！開の弁駆動用タペッ１へ装
置が知られている。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、アイドル運
転時などにおける振動を抑制す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を目的とす
る。

（発明の構成） 本発明の構成は、上述した目的を達成するために、バル
ブタイミングを可変制御するタイミング可変機構を有す
るエンジンにおいて、設定値以上の振動が発生する領域
でタイミング可変機構を最大燃焼圧力が低下する方向に
制御する制御手段を具備することを特徴とする。

（実施例） 以下１本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１ 本例は、エンジンの振動を検出してその振動が発生する
領域で、吸気弁のバルブタイミングを補正するものであ
る。

第１図に示す４気筒エンジンの第１気筒において、■は
シリンダブロックで、その上側にガスケット２を介して
シリンダヘッド３が設けられている６４は燃焼室、５は
ピストン、６は点火プラグである。

７．８はそれぞれ吸気ボートおよび排気ボートで、燃焼
室４への開口部にはそれぞれ吸気弁９および排気弁ｌＯ
が配設されている。

前記吸気弁９および排気弁１０はそれぞれバルブガイド
１１．１１を介してしリンダヘッド３に摺動可能に支承
され、しかしてバルブスプリング１２．１２にて上方す
なわち閉弁方向に常時付勢されている。

前記シリンダヘッド３の上部には、吸Ｍト気弁９゜１０
を開閉制御する吸気側および排気側動弁機構１３Ａ、１
３Ｂが設けられている。この吸気側および排気側動弁機
構１３Ａ、１３Ｂは、エンジンのクランクシャフト（図
示省略）によって回転駆動される吸気側および排気側カ
ムシャフト１ｆｌＡ、　ＩＩＩＢを有し、該カムシャフ
ト１４Δ、１４Ｂには吸排気弁９，１０に対応してカム
１５Ａ、１５Ｂが形成され、しかしてカムシャフト１４
Ａ、１４Ｂの回転により吸排気弁９゜１０が開閉制御さ
れるようになっている。

また、前記吸気側動弁機構１３Ａには、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１６が
設けられている。この可変機構１６は、カム１５Ａと吸
気弁９のバルブステム９ａとの間に介在するタペツ１〜
＋７Ａと、該タペット１７Ａが摺動可能に嵌挿保持され
る嵌挿孔１８ａおよびシリンダヘッド３の円弧状内側面
に対応して円弧状に形成された下面ｔａｂを有し、前記
吸気側カムシャフト１４Ａに対して回動可能に支承され
た回動部材１８と、該回動部材Ｉ８をエンジンの運転状
態に応じて吸気側カムシャフト１４Ａの回転中心に対し
回動させる操作手段１９とを備えている。

前記回動部材１８は、吸気側カムシャフト１．４Ａに支
承される部分において、上下部材１８ｃ、１８ｄに分割
さＪしており、ボルト２０．２０にて一体に結合されて
いる。

また、操作手段１９は、タイミング可変機構１６の回動
部材１８の上部材１８ｃに連結された回動軸２１と。

該回動軸２Ｉに対して直角方向に配設され該回動軸２１
に係合するとともに第１図中左右方向に往復動可能とな
っている往復動軸２２と、例えばモータの上記方向に往
復動させ、回転軸２１を介して回動部材１８を前記のよ
うに回動させる駆動手段２３とを備えてなる。なお、上
記タイミング可変機構は、各気筒の吸気弁に対して設け
られており、全ての気筒のタイミング可変機構を駆動手
段２３にて同時に制御するようになっている。

しかして、吸気側カムシャフト１４Ａが回転してカム１
５Ａがタペット１７Ａの受圧部１７ａを押圧し。

該タペット１７Ａが嵌挿孔１８ａ内を押し下げられると
、吸気弁９が、バルブスプリング１２の付勢力に抗して
タペット１７Ａの抑圧部１７ｂによって押し下げられ、
吸気ボート７が開かれる。

また、排気弁１０のバルブステム１０ａとカム１５Ｂと
の間にもタペット１７Ｂが介在し、該タペット１７Ｂが
シリンダヘッド３の嵌挿孔３ａ内に摺動可能に嵌挿保持
されている。

２４はコントロールユニットで、エンジン回転数信号Ｓ
＋、エンジン負荷信号Ｓ２およびシリンダブロック３に
設けた振動センサ２５よりの振動信号ｑ＋妬矛ｈメｈ入
力六ｈ　矛ｈ＾の７ｎ巳り一広１．τ駆動手段２３が往
復動軸２２を駆動する。しかして、回動部材１８が基準
位置から所定方向へ回動されると、タペッ１〜Ｊ７Δも
回動部材１８とともに移動し、吸気側力ムシャフｌ−］
／ＩＡの特定角度位置に対するカム１５Δとタペッ１〜
１７Ａの受圧部］、７ａの接触位置が吸気側力ムシャフ
ｌ−１４Ａ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。この状態では、タペノｈ１７Ａが嵌挿孔
１８ａ内を摺動すると、バルブステｂ　９　ａはタペソ
１〜＋７Ａの押圧部１７ｂの押圧面上をすべりつつ」二
下動して排気ポート８を開閉する。

２６はヘラ１くカバーでシール材２７を介してシリンダ
ヘッド３の上側に設けられ、前記往復動軸２２を支承す
る軸受部２６ａを有する。

上記のように構ｌ戊すれば、エンジンのアイドル運転時
、軽負荷時などの常用運転時には、タイミング可変機構
１６が非作動状態にあり、吸気弁９および排気弁１０は
それぞれ吸気側動弁機構１３Ａおよび排気側動弁機構１
３Ｂによっ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５の下死点（ＢＤＣ）より少し前で開いた後」
二死点（ＴｌっＣ）伺近で閉じる一方、吸気弁９はピス
トン５の」二死点イ」近で開いた後下死点より少し遅れ
て閉じるベースタイミングでもって制御される。なお、
吸気ブｔ９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
くするためにほとんど生しないように設定されている。

また、エンジンの高負荷低回転時には、タイミング可変
機構１６が作動し、第２図に二点鎖線で示すように２吸
気弁９の開時期をベースタイミングよりも早めるので、
吸気の吹き返しが防止され、充填効率が高められる。

一方、エンジンの高負荷高回転時には、タイミング可変
機構】６が作動し、回動部材１８を反時ａ１方向に回動
し、第２図に一点鎖線で示すように吸気弁９の閉時期を
ベースタイミングよりも遅れ側に変化させるので、排気
ガスの排気通路２３への流出が促進され、吸入空気量増
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る。

しかして、例えば軽負荷時において、振動センサ２５に
より設定値以」二の振動が検出され、振動信号Ｓ３がコ
ントロールユニノ１へ２４に入力されると、タイミング
可変機構１６が作動し、吸気弁９の閉時期をベースタイ
ミングよりも遅らせる（すなわち高負荷高回転時のタイ
ミングの方向へ移動させる）ので、ポンピングロスが低
減され、エンジン抵抗が減少し、最高燃焼圧力が低下せ
しめられる。

その結果、エンジンの振動が低減されることになる。

上述したほかに、吸気弁９の開時期をベースタイミング
よりもＩ′ｉ＋、めで（すなわち高負荷低回転時のタイ
ミングの方向へ移動させて）、吸排気弁９゜１０のオー
バーランプ期間を増大させ、既燃ガスを吸気系へ戻し、
百びそれを導入し、それによって燃焼室内の既燃ガスの
存在率を高め、緩慢燃焼させ、最大燃焼圧力を低下させ
、振動の低減を図ることもできる。また、周知のパルプ
リフ１〜量可変手段を用いることにより、第３図に示す
ように、常用運転時（軽負荷時）に設定値以上の振動が
検出されると、高負荷時の方向へバルブリフト量を変化
させすなわちバルブリフト量を大きくし、吸気弁の閉時
期を遅らせてポンピングロスを低減するとともに、吸排
気弁のオーバーランプ期間を増大し、緩慢燃焼させて最
大燃焼圧力を低下させ、振動の低減を図ることもできる
。また、逆に、第４図に示すように、常用運転時での設
定値以上の振動の検出によりバルブリフト量を高負荷時
の方向とは逆方向に変化させすなわちバルブリフト量を
小さくしても、同様に、ポンピングロスを低減して最大
燃焼圧力を低下させることができる。

なお、上記コントロールユニット２７を同一機能を有す
るデジタルコンピュータで構成することもできる。

実施例２ 本例は、エンジン軽負荷時等の特定運転時に一部気筒の
作動を休止させ減筒運転を行なう気筒数制御エンジンに
適用したものである。なお、各気筒は第１図に示すもの
と同様に構成されているので、同様の構成要素について
は同一の符号を用いその詳細な説明を省略する。

第５図および第６図に示すエンジンは、特定運転時に休
止する第１気筒群（第２および第３気筒３］　１３　、
３１’Ｃ）と、常時作動する第２気筒群（第１および第
４気筒３１Δ、３１０）とを有する４気筒の気筒数制御
エンジンである。

第１図において、３２は吸気通路で、上流側からエアフ
ローセンサ３３、燃料噴射弁３４、スロットル弁３５が
順に配設されてなる主吸気通路３６と、該主吸気通路３
６から分岐し各気筒３］Ａ、　３］Ｂ、　３］Ｃ。

３］Ｄの燃焼室に通ずる４つの枝吸気通路３７．３８゜
３９、４１とからなる。

第２および第３気筒３１Ｂ、３１Ｃについての枝吸気通
路３８．３９にはそれぞｉシャッターバルブ４１゜４２
が介設され、しかして負圧センサ４３よりの吸気負圧に
対応した負圧信号Ｓ１１と１回転数センサ４４よりのエ
ンジン回転数に対応した回転数信号Ｓ１２とにより、第
７図に示すように、設定吸気負圧Ｐｍ以下でかつ設定エ
ンジン回転数Ｎｍ以下であると気筒数制御回路４５にて
判定されると、アクチュエータ４６（例えば電磁ソレノ
イド）を作動させ、シャッターバルブ４】、４２を閉じ
、減筒運転を行なうようになっている。

４７は排気通路で、各気筒３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ，３
１Ｄの燃焼室に通ずる４つの枝排気通路に分岐されてい
る。

４８はエンジン冷却水温度を検出する水温センサで、気
筒数制御回路４５に水温信号Ｓ＋３を入力するようにな
っており、しかして冷却水温が設定温度以下であれば、
減筒領域であっても全筒運転を行なうようになっている
。４９は燃料噴射制御回路で、エアフローセンサ３３に
連係されたポテンションメータ５０より吸入空気量信号
Ｓ１４が入力され、しかして吸入空気量に応じた燃焼噴
射量を決定し、それに応じたパルス信号ＳＩ５を燃料噴
射弁３４に戻るようになっている。４６はスロットル開
度センサで、スロットル弁３５に連係され、スロットル
開度信号Ｓ１６を気筒数制御回路４５に入力し、加速時
には全筒運転するようになっている。

しかして、全気筒運転時の場合は実施例１と同様に制御
されるが、減筒運転時（特にアイドル運転時）には設定
値以上の振動が発生するので、バルブタイミング可変機
構を作動させ、吸気弁９の閉時期を遅らせて振動を低減
するようにしている。

そ九から、エンジン回転数またはエンジン負荷の増大に
より全気筒運転時のバルブタイミングに戻るようになっ
ている。

上記のように構成すれば、エンジンの全筒運転時におい
ては、吸気弁９および排気弁１０はそれぞれ吸気側動弁
機構１３Ａおよび排気側動弁機構１３Ｂによって第８図
に示すように所定のバルブタイミングで開閉制御される
。すなわち、実施例１　（第２図参照）と同様である。

一方、アイドル運転時などの減筒運転時においては、第
９図に示すように作動する第１および第４気筒３１Ａ、
３１Ｄでは吸気弁９の閉時期がベースタイミングよりも
遅らされ、ポンピングロスを低減し、それによって最大
燃焼圧力が低下し、エンジン振動が低減されることにな
る。しかして、エンジン回転数、エンジン負荷の増大に
伴って、ベースタイミングに近づくように吸気ブｔ９の
閉時期が徐々に早められ、全筒運転への切換領域ではほ
ぼベースタイミングとなる。

上記実施例のほか、第１０図に示すように、逆に吸気弁
９の開時期をベースタイミングよりも早めて吸排気弁９
．ＩＯのオーバーラツプ期間を増大し、それによって緩
慢燃焼させて最大燃焼圧力を低下させ、振動の低減を図
ることもできる。また、周知のバルブリフト量可変手段
を用いることもできる。すなわち、第１１図に示すよう
に、全気筒運転時には、高負荷時にリフト量を常用運転
時すなわちベースタイミングよりも増大して吸気弁９の
閉時期を遅らせる一方、減筒運転時（特にアイドル運転
時）には第１２図に示すようにベースタイミングよりも
リフト量を小さくし、吸気弁９の開時期を早めてボンピ
ングロスを低減し、最大燃焼圧力を低下させることで振
動を低減し、しかしてエンジン回転数、エンジン負荷の
増大で、リフト鼠をベースタイミングに戻すようにする
ことができる。

−」二記実施例においては、気筒数制御回路４５、燃料
噴射制御回路４９およびバルブタイミング制御回路５１
とを個々に独立したものとして説明しているが、これら
を一体として上記機能を備えたデジタルコンピュータで
構成し、全体の制御を行うように設けてもよいのは勿論
である。

（発明の効果） 本発明は上記のように構成したから、アイドル運転時な
どにおいてエンジンの振動の低減が図れ、良好な運転状
態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例１を示し、第１図
はエンジンの全体構成図、第２図ないし第４図は吸排気
弁のバルブタイミングの説明図、第５図ないし第１２図
は実施例２を示し、第５図は気筒数ｑ；ｖ御エンジンの
全体構成図、第６図は第１気筒の縦断面図、第７図は減
筒運転領域の説明図、第８図ないし第１２図は吸排気弁
のバルブタイミングの説明図である。 １・・・シリンダブロック、３・・・シリンダヘッド、
９・・・・・吸気弁、１０・　・排気弁、１６・・−・
・タイミング可変機構、２４・・・・コントロールユニ
ソ１−１３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ，３１Ｄ・・・・・・
気筒、４】、４２・　・シャッターバルブ、４３・・・
・・負圧センサ、４４・・・・・・回転数センサ、４５
・・気筒数制御回路 ｄυし　ｌ　Ｕｌ、　ｄＵＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルブタイミングを可変制御するタイミング可変
   機構を有するエンジンにおいて、設定値以上の振動が発
   生する領域でタイミング可変機構を最大燃焼圧力が低下
   する方向に制御する制御手段を具備することを特徴とす
   るエンジンのバルブタイミング制御装置。