JPS6027711A - 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、運転状態の変化に応じて吸気弁又は、排気弁
のυｉ］弁時開時間御１）するパルプタイミング制御装
置に関する。

（従来技術の説明） 一般に、エンジンの吸、排気弁の開閉タイミングは、エ
ンジンの運転状態に応じて変えることが好ましい。たと
えば、エンジンの高負荷運転においては、開弁時間を長
くして充填効率を高めることが高出力を得る上で必要に
なるが、吸気弁を閉じるタイミングを遅らせることによ
って開弁期間を長くすると、高負荷低回転運転時に吸気
の吹き返しの問題が生じる。また、吸、排気弁のオーバ
ーラツプ期間は吸気中の残留既燃ガス量に影響を持つも
のであるが、エンジンの低負荷運転時には、このオーバ
ーラツプ期間をできるだけ短かくして残留既燃ガス量を
減少させることが、燃焼の安定性を得る上で好ましく、
その結果、アイドリンク回転数を低くでき、燃料経済性
の向上、排気中の未燃焼有害成分の減少といった有利な
結果を得ることができる。以上のような事情を考慮して
エンジンの開弁時期をエンジン運転状態に応じて可変制
御することは、従来から公知である。たとえば特公昭、
５′ニ一３３ｇ／ｌ、号公報には、タイミングチェーン
とカムシャフトのスプロケットとの噛合関係を変化させ
、これによって運転状態の変化に応じてバルブタイミン
グを変えるようにしたＭり造のものが開示されている。

また、特公昭５２−３！；ｇ／９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シ制御される
遊星歯本機構を介在させ、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、この他にも、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、開弁時期
を変えるようにした構造も知られている。これら従来の
装置は、エンジンの運転状態、主として回転数の変化に
応じて、バルブタイミングを制御するものであるが、上
述のようＶこ負荷の変化によっても異なる現象が生じる
ので、これらの装置では十分に運転状態の変化に対応し
たバルブタイミング制御を行うことはできない。

（本発明の目的） 従って、本発明の目的は、排気弁のバルブタイミングを
制御することにより運転状態の変化特に、エンジン負荷
の変化にも対応した信頼性のあるバルブタイミング制御
装置を提供することである。

（本発明の構成） 本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。

すなわち、本発明は、エンジン負荷を検出する負荷検出
手段と、７つの気筒に設けられた吸気ボートと排気ポー
トを所定のタイミングで開閉する吸気弁と排気弁を備え
たエンジンにおいて、排気弁の少なくとも開弁時期をエ
ンジンの常用領域においては低負荷領域及び高負荷領域
におけるよりも遅れ側に変更するバルブタイミング変更
手段を設けたことを特徴とする。

第１図を参照して、本発明の構、成について説明する。

本発明に係るエンジンは、１つの気筒に少なくとも７つ
の吸気弁と１つの排気弁とを備えてお）、上記排気弁の
一部又は全部が運転状態例えばエンジン負荷の変化に応
じて、バルブタイミングが変更ｉれる。運転状態が通常
の市街地走行の状態すなわち、中負荷領域で代表される
常用領域にある場合には、バルブタイミング変更手段は
排気弁の少なくとも開弁時期を、アイドル時のような低
負荷領域及び高速走行時のよ、うな高負荷領域における
よシも遅れ側に設定する。好ましくは、低回転低負荷領
域では排気弁の少なくとも開弁時期は標準的な状態に設
定されてお）、高回転高負荷領域では、それよりも進み
側すなわち早まるように設定される。

なお、バルブタイミングを変更するための可変機構とし
て従来公知のものを用いることができる。

また運転状態の検出に当ってエンジン回転数を組入れる
こともできる。

（本発明の効果） 本発明によれば、常用領域での排気弁の開弁時期が遅れ
側にずらされるので、膨張比を大きくとることができ、
燃費を同上させることができる。

また、高負荷領域では、排気弁の開弁時期が早められる
ので、排気効率が向上し、これによって高出力を得るこ
とができる。好ましくは、上述のような排気弁の制御に
加えて吸気弁の閉弁時期を高回転高負荷運転時に遅れ側
にずらすように制御すると、多量の吸気の慣性に基づく
吸気工程終期の押し込み効果を発揮させることができ、
これによって充填効率が高まル、さらに高出力を得るこ
とができる。さらに、低負荷領域では、排気弁のバルブ
タイミングは標準的な状態になっており、この状態では
排気弁を、吸気弁のオーバーラツプ期間は比較的短かく
、このため燃焼室内の残留既燃ガスの量が減少し、燃焼
を安定させることができる。

（実施例の説明） 以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明する
。

第２図を参照すれば、本例のエンジン１０は複数個ｏ’
、’リンダ１２を有し、谷々のシリンダ１２には１次側
吸気通路１４に連通ずる７次側吸気ポート１６及び２次
側吸気通路１８に連通ずる２次側吸気ポート２０の２つ
の吸気ボートが設けられ、これらのボート１６．２０に
は、７次側吸気弁２２及び２次側吸気弁２４がそれぞれ
組み合わされる。また、排気側にも２つの排気通路２６
．２８に連通ずる排気ボー）３０．３２及びこれに組み
合わされる第１排気弁３４、第コ排気弁３６がそれぞれ
設けられている。

吸気弁２２．２４は、カム軸３Ｂに形成されたカム４０
及びカム４２と組合わされる。

排気弁３４．３Ｂは、カム軸４４に形成されたカム４６
．４Ｂとそれぞれ組み合わされる。カム軸３Ｂ、４４は
クランク軸（図示せず）と同期したタイミングベルト５
０によシ回転駆動される。

７次側吸気通路１４及び２次側吸気通路１８は吸気通路
１５から分岐しておシ、吸気通路１５にはスロットル弁
５２が設けられる。２次側吸気通路には開閉弁５４が設
けられ、該開閉弁５４は、好ましくは高負荷運転時に開
かれるようになっている。第１排気弁３４のバルブタイ
ミングを変更するために可変機構５Ｔが設けられる。第
３図を併わせで参照すれば、可変機構５１はカム軸４４
に回動自在に支持される回動部材５９、該回動部材５９
に取付られた駆動軸６１と、該駆動軸６１を操作して回
動部材５９　ｔカム軸４４のまわ）に回動させる操作部
材６３と、この操作部材６３を第３図において左右に作
動させるモータ６５ｔ−備えている。回動部材５９には
タペツ）　６７を摺動自在に収容する嵌装孔５９ａが設
けられている。

タペット６Ｔはカム４８と第コ排気弁３６のパルプステ
ム３６ａとの間忙介在し、通常はスプリング６９により
上方に押し上げられておシ、カム４８が回転すると、タ
ペット６１はカム面に接触しつつ押し下げられ、カム４
Ｂからの作用力がパルプステム３６ａに伝達され、これ
によって第２排気弁３６が開閉する。

モータ６５が作動すると、操作４部材６３が左右に動き
、これによって、駆動軸６１が回動部材５９をカム軸４
４のまわりに回動させる。回動部材５９が回動するとこ
れに収容されたタペット６７も移動し、タペット６７と
カム４８との相対位置が変化して、接触タイミングがず
れ第２排気弁°３６の開閉時期が変化する。本例のエン
ジンでは、２次側吸気弁２４のパルプタイミングを変更
する可変機構５６が設けられておシ、この可変機（苫５
６は、回動Ｂ羽５８、駆動軸６０、操作部材６２、−ｔ
＝−ｐＧ　４、ｐペット６６、スプリング６８を備えて
おシこれらの作動は可変機構５Ｔと同様であるので説明
は省略する。

■を図に示されるようにモータ６５を駆動するために好
ましくはマイクロコンピュータ（以下マイコンという）
で構成される制＃装置１１が設けられる。制御装置７１
にはエンジンの回転数を検出する回転赦七ｙすγ０が出
力する回転数信号Ｓ□と、エンジン負荷を検出する負は
センサＴ２が出力する負荷信号Ｓ２が入力される。制御
装置Ｔ１はモータ６４．６５に対して制御４８号を出力
する。

モー１６４．６！ｉは可逆モータであり、上記制御信号
に応じて歯車７４．７５ｆＣ所定量だけ所定方向に回転
させ、操作部材６２．６３を左右に動かして２次側吸気
弁２４及び第２排気弁３６のノ々ルブタイミングを変更
する。操作部材６２．６３の位置すなわち、２次側吸気
弁２４及び第２排気弁３６のバルブタイミングはポジシ
ョンセンサＴ６、Ｔ７によって検出されており、この信
号は制御装置γ１に入力される。制御装置γ１にマイコ
ンを用いた場合の制御内容がフ費チャートの形式で第Ｓ
図に示されている。

マイコン１１では、まず回転数信号Ｓユから回転数Ｒを
演算し、負荷信号Ｓ２からエンジン負荷Ｐｔ−演算する
処理が行なわれる。マイコン７１内のＲＡＭには、回転
数Ｒと負荷Ｐと操作部材６３の目標位置Ｔとの関係を表
わすマツプが予め読み込まれており、上記演算された回
転数Ｒ及びエンジン負荷Ｐから対応する操作部材６３の
目標位置Ｔが読み取られる。次にポジションセンサ’１
７からの信号Ｓ３により操作部材６３．の現在位置Ｐｓ
が演算される。そして目標位置Ｔと現在位置Ｐｓとの偏
差りが演算される。偏差りがゼロの場合には七−夕６４
は駆動せず操作部材６３は作動しない。偏差りが正の場
合には、モータ６５が駆動し、その値に対応して操作部
材６３を、進める方向に作動させる。偏差りが負の場合
には、モータ６５がその値に対応して駆動し、操作部材
６３は所定値だけ戻される。−次側吸気弁用の可変機ｉ
ｆｌＪＩｓｅは上述と同様の回転数信号Ｓ□、及び負荷
信号Ｓ２を入力として独自に制御される。

（制御例） 第６図及び第７図を参照して本例の制御の７例について
説明する。

エンジンがアイドリンクを含む低回転低負荷領域にある
場合には、第１排気弁３４のバルブタイミングは、第６
図線ａで示すように標準の状態に設定されている。そし
て、第コ排気弁３６に対向して配置されるλ次側吸気弁
２４のバルブタイミングも第６図線すで示すように標準
的な状態に設定されている。また、第１排気弁３４は第
７図線Ｃで示すように、第λ排気弁の標章状態ａと、そ
の開弁時期が遅れ側に、また閉弁時期が同じになるよう
に設定されており、これに対向配置される７次側吸気弁
２２は、第７図線ｄで示すように上記第６図線すで示す
、第１排気弁３４、／次側吸弁２２と同様な状態に固定
されている。このような状態では、オーバーラツプ期間
は、比較的短かくなっておシ、従って、残溜既燃ガス量
が減少して燃焼が安定することにより、安定したエンジ
ン回転を得ることができる。

エンジンの高負荷領域では、第コ排気弁３６のバルブタ
イミングは第６図線ｅで示すように線ａよシも進み側に
ずらされ、早められる。このように開弁時期が早まるこ
とにより、排気効率が向上し、これによって高出力を得
ることができる。この場合、２つの排気弁３４．３６の
バルブタイミングがずれているので実質的に開弁時間が
長くなシ、効果的に排気効率を向上させることができる
。

これに加えて、高負荷の高回転領域で２次側吸気弁２４
のバルブタイミングを第乙゛図線ｆで示すように遅れ側
にずらすと吸気側の開弁時間が長くな、す、これによっ
て吸気工程終期の吸気の押し込み効果が生じて充填効率
を高めることができ、高出力を得ることができる。

中回転中負荷領域で代表され、市街地走行等で使用頻度
の高い常用領域では、第コ排気弁のバルブタイミングは
第６図線ｇで示すように、高負荷領域（線ｅ）及び低負
荷領域（線ａ）よシも遅れ側で、その開弁時期を固定バ
ルブタイミングの第７排気弁３４の開弁時期と同じにな
るように設定される。従って、第コ排気弁の開弁時期が
遅くなシ膨張比を増大させることができる。これによっ
て、熱効率が向上し燃費を改善することかできる。

以上の例では、１つの気筒についてそれぞれ２つの吸、
排気ボー）ｔ−有するエンジンについて説明したが、そ
れぞれ７つずつの吸排気ボートを有する場合についても
同様に本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明のクレーム対応図、第Ω図は、本発明の
実施例に係るエンジンの一部平断面図、第３し１は、第
２図のエンジンの縦断面図、第７図は、可変機構を作動
させるシステムの説明図、第３図は、本発明のバルブタ
イミング制御の７例を示すフローチャート、第６図は、
２次側吸気弁、ｍ２排気弁のバルブタイミングを示す説
明図、第７図は／次′側吸気弁、第１排気弁のバルブタ
イミングを示す説明図である。 符号の説明 １０・・・エンジン、１２・・・シリンダ、２２・・・
７次側吸気弁、２４・・・２次側吸気弁、３４・・・第
１排気弁、３６・・・第コ排気弁、３Ｂ、４４・・・カ
ム軸、 ４０．４２．４６．４８・・・カム ５０・・・タイミングベルト、 ５８．５９・・・回動部材、６４．６５・・・モータ、
６Ｂ、６７・・・タペット 特許出願人　東洋工業株式会社 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、１つの気筒に
   設けられた吸気ポートと排気ボートを所定のタイミング
   で開閉する吸気弁と排気弁を備えたエンジンにおいて、
   排気弁の少なくとも開弁時期をエンジンの常用領域にお
   いては低負荷領域及び高負荷領域におけるよりも遅れ側
   に設定するパルプタイミング変更手段を設けたことを特
   徴とするエンジンのパルプタイミング制御装置。