JPS60150459A - 燃料噴射装置を有するエンジン - 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、燃料噴射装置を有するエンジンの改良に関す
る。

（従来技術） 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９例えば特公昭３４−１０５５４号公報に
示されるように、タペット外筒とこのタペット外筒内に
嵌入されたタペッ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
てタペット内筒を上昇傾向に保ち弁端間隙を零に保つよ
うにした内燃機関の弁駆動用油圧タペット装置に於て、
タペット内筒をタペット外筒内に回転可能に支持しタペ
ット内筒とタペッ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ッ
ト内、筒の回転位置に応じてこれらの溝を遮断或は連通
ずるようにしこれらの溝が連通したとき前記室内の高圧
油を排出してタペット内筒及びタペット外筒を固定タペ
ット装置として作動させるようにしたことを特徴とする
タペット装置が提案されている。

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。

（発明の目的） 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、運転状態に
応じて吸気弁のバルブ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、および混合気形成を得ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、上述した目的を達成するために、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燃料噴
射装置の噴射タイミングを変化させる制御手段とを具備
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沿って説明する。

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。４はピ
ストン、５は燃焼室、６は点火プラクである。

７．８はそれぞれ吸気ボー１−および排気ボー１〜で、
燃焼室５への開口部にはそれぞれ吸気弁９および排気弁
１０が配設されている。

１１、１２はそれぞれ吸気ボー１〜および＃［気ポー１
−７．８へ通ずる吸気通路および排気通路である。

吸気通路ｊ１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．スロットル弁１４、サー
ジタンクＪ５および燃料噴射ノズル１６が順に配設され
ている。

前記吸気弁９および排気弁ＩＯはそれぞｊしバルブガイ
ド１７．１７を介してシリンダヘッド３に摺動可能に支
承され、しかしてバルブスプリング１８．１８にて上方
すなわち閉弁方向に常時付勢されている５前記シリンダ
ヘツド３の上部には、吸気弁９および排気ブｔｌＯを開
閉制御する吸気側および排気側動弁＠描１９Ａ、１９Ｂ
が設けられている。この吸気側および排気側動弁機構１
９Ａ、１９Ｂは、エンジンのクランクシャフト（図示省
ａｌｌりによって回転駆動される吸気側および排気側力
１１シヤフ１〜２０Ａ。

２０１３を有し、該カムシャツ１へ２０Δ、２０Ｂには
吸気弁および排気弁９，１０に対応してカム２１Ａ、２
１．Ｂが形成され、しかしてカムシャツ１〜２０Ａ、２
０Ｂの回転により吸気弁９および排気弁ｌＯ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１９Δ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２２が
設けられている。このタイミング可変機構２２は、カム
２１Δと吸気弁９のバルブステム９ａとの間に介在する
タペット２３Ａと、該夕９９１・２：へΔが摺動可能に
嵌挿保持される嵌挿孔２４ａ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２４ｂ
を有し、前記吸気側力ムシャフ１−２０Δに対して回動
可能に支承された回動部材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力ムシャフｌ−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、吸気側力ムシャフｌ−２ＯＡ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２２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動可能とな）
ている往復動軸２８と、例えばモータの回転運動を往復
運動に変換して」ニラ往復動軸２８を上記方向に往復動
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。

しかして、回動部材２４がタペット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＝一致する基
準位置（第１図参照）にある場合、吸気側力ムシャフｌ
−２０Ａが回転してカム２１Ａがタペノ１へ２３Ａの受
下部２３ａを押圧し、該タペツ＋−ｉ：＋Δが嵌挿孔２
４ａ内を押し下げられると５吸気弁９がバルブスプリン
グ１８の付勢力に抗してタペット２３Ａの抑圧部２３ｂ
によって押し下げられ、吸気ボー１−７が開かれる。

また、排気弁１０のバルブステム］Ｏａとカム２］Ｂと
の間にもタペット２３Ｂがシリンダへノド３の嵌挿孔３
ａ内に摺動ｉｆ能に嵌挿保持されている。

３０はポジションセンサで、駆動手段２９に設けられて
いる。

３１はコン；−ロールユニッ１−で、クラン角センサ（
図示せず）よりのクランク角信号Ｓｌおよびエンジン回
転数信号Ｓ２．スロツ１ヘル開度センサ（図示せず）よ
りのエンジン負荷信号Ｓ３およ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、しかし
てエンジン回転数信号Ｓ２およ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２９が往復動軸２８を駆
動する。

しかして、吸気弁９のバルブタイミングが変更される場
合には１回動部材２４が基準位置から所定方向に回動さ
れ、タペット２３Ａが回動部材２４とともに移動し、吸
気側カムシャフト２０Ａの特定角度位置に対するカム２
１Δとタペツｌ−２３Ａの受圧部２３ａの接触位置が吸
気側力ムシャフ１〜２ＯＡ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って燃
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
グを同期して変化させる。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、タペット２３Ａが
嵌挿孔２４ａの内を摺動すると、バルブステム］Ｏａは
タペット２３Ａの押圧部２３ｂの押圧面上をすべりつつ
」二不動じて吸気ポート７を開閉する。

３２はヘットカバーで、シール材３３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
るためにスワールおよびスキッシュが強化されている。

したがって、吸気行程初期に燃料を噴射するようになっ
ているが、速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
ようになっている。

」ニラ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およ
び、ｌｌ１ｉ気弁１０はそれぞれ吸気側動弁機構１９Δ
および排気側動弁機構１．９Ｂ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ＩＯはピストンの下死点（＋３　ｉ
）　Ｃ）より少し前で開いた後」二死点（Ｔ１）Ｃ）よ
り少し遅れて閉しる一方、吸気弁９はピストンの」−１
死点より少し遅れて開いた後下死点より人きく遅れて閉
しるベースタイミングでもって制御される。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、エンジンの高負荷高回転時にも、タイミング可変
機構２２が非作動状態で、吸気弁９の閉時期が下死点よ
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、出方
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１回動部材２４を反時削方向に回動し第
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吸餠：気弁９，１０のオ
ーバラップを増大するので、排気ガスの排気通路１２へ
流出が促進されて内部排気還流が増大し、ＮＯｘ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ビするので、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ット３
】によっ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の開時期と同し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＋７ｊめでもよい。

また、に記実施例では、スワール強化などによる混合気
のミキシングを向」ニさせる対応を行っているエンジン
に対して適用したものであるが、そのような対応を行な
っていないエンジン、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、吸気ブ７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ったエンジンに対
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って、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
て希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および低負荷運転時に要求
され、高負荷高回転時および高負荷低回転時には、空気
利用率アップのため、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った場合
は、それと同期して燃料噴射タイミンクを吸気弁の閉時
期と略同−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、吸気慣性力の弱い高負荷低回転域では噴射路りを同
一相対位置とするようにしてもよい。

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よい。

すなわち、アイドル運転時にはオーバラップ期間を小さ
くして燃焼性を確保するためにリフ１〜量が最も小さく
、低負荷運転時にはリフ１〜量を少し大きくして吸排気
弁のオーバラップ期間を確保し、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と同一の割合で燃料
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よい
。

なお、」ニラ実施例におけるコントロールユニツ１−３
１を同一の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。

（ＪＴ！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
ルブタイミングおよび燃料噴射タイミングを変化させる
ようにしたため、最適の充填効率、燃焼性能、および混
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図は燃料噴射
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
説明図、第３図および第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クの関
係を示す説明図である。 １・・・・・・シリンダブロック、３・　シリンダヘッ
ド、９・・・・・・吸気弁、１６・・・・燃料噴射ノズ
ル、２２・−・・・タイミング可変機構、３１・・・・
コントロールユニッ１〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料噴射装置詮方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
   に同期して燃料噴射装置の噴射タイミングを変化させる
   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。