JPS6027715A - 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
の開弁時間を制御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
ーシップ期間は吸気中の残留既燃ガス量に影響金持つも
のであるが、エンジンの低負荷運転時には、このオーバ
−２ツブ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期間ｔ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、特公昭タコ−３！；ｇ　／　Ａ号
公報には、タイミングチェーンとカムシャフトのスズロ
ケットとの噛合関係を変化させ、これによって運転状態
の変化に応じてパルプタイミング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、ｔ２−３！；ざ７９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
歯車機構全介在させ、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」１１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、エンジン運転状態の変化に応じて、パルプタイ
ミングを制御するものであるが、名気筒についてみれば
、単一の吸気弁の開閉時期を単に変更するのみで、運転
状態に応じて開弁期間が実質的に変化せず十分に運転状
態の変化に対応したノくルプ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、７つの気筒に２つの吸気弁を
備えたエンジンにおいて、エンジンの運転状態に応じて
上記−の吸気弁の総開弁期間を変化させるようにするこ
とによシ、エンジンの低回転域から高回転域までの全運
転領域に亙って燃焼性を損うことなく吸気の充填効率の
向上を十分に且つ有効に図シ得るようにすることである
。

（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、７つの気筒に全負荷用の／次側吸
気ホートラ開閉する７次側吸気弁と高負荷用の２次側吸
気ボートを開閉する２次側吸気弁を備えたエンジンにお
いて、上記７次側吸気弁を閉弁制御する動弁系に、エン
ジン運転状態に応じて７次側吸気弁と２次側吸気弁の総
開弁期間が変化するように７次側吸気弁のパルプタイミ
ングを変化させるタイミング変更手段を備えたことを特
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、エンジンの全負荷スなわち低
負荷領域から高負荷領域にわたってシリンダに吸気を供
給する１次側吸気ボーＩｆ開閉すている。そして、上記
７次側吸気弁のパルプタイミングは運転状態に応じて変
更されるようになっている。運転状態の検出に当っては
、例えば、エンジン回転数、エンジン負荷等が用いられ
る。本発明の好ましい態様においては、運転状態が高回
転高負荷である場合には、タイミング変更手段は、／次
ｇｌ！Ｉ吸気弁のパルプタイミングのうち少なくとも閉
弁時期を遅れ側に設定、する。

なお、パルプタイミング変更手段に用いられる可変機構
としては従来公知のものを用いることができる。

（本発明の効果） 本発明によれば、上記、パルプタイミングの変更制御Ｎ
は７次側吸気弁に対して行うようにしている。これによ
って、比較的低負荷領域では、不埒な制御量によって、
効果的に吸気制御ケ行うことができるとともに、比較的
高負荷領域では、２次側吸気通路からの吸気供給を補填
して高出力を得ることができる。すなわち、本発明の好
ましい態様においては、７次側吸気弁は、高回転高負荷
領域では少なくとも閉弁時期が遅れ側にずらされるので
、他の運転領域特に高負荷低回転運転領域で吸気の吹き
返しが生じないようにパルプタイミングを設定しても、
高負荷高回転運転のためには十分な開弁期間をとること
ができ、かつ高負荷高回転時には、閉弁時期を遅らして
充填効率を高めることができる。また運転状態が常用領
域すなわち中負荷領域にある場合には、７次側吸気弁の
パルプタイミングがアイドル運転等よりも早められるよ
うに制御される。これによって、オーバーラツプ期間が
長くなることにより、内部ＥＧＲ効果を促進することが
できる。

（実施例の説明） 以下、図面を参照しつつ不発ダ」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１０ａは複数個の
シリンダ１２を有し、各シリンダ１２には、７次側吸気
通路１４に連通ずる／次側吸気ポート１６及びコ次側吸
気通路１８に連通するコ次側吸気ボート２０のコつの吸
気ボードが設けられ、これらのポー）１６．２０には、
／次側吸気弁２２及び−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Ωつの排気通路２６．２
８に連通する排気ボー）３０．３２及びこれに組み合わ
される第１排気弁３４、第１排気弁３４がそれぞれ設け
られている。

吸気弁２２．２４はカム軸３８に形成されたカム４０及
びカム４２と組合わされる。

排気弁３４．３６は、カム軸４４に形成されたカム４（
＋、４８とそれぞれ組み合わされる。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によ多回転駆動される。

７次側吸気通路１４及びコ次側吸気通路１８は各気前共
通の吸気通路から分岐しておシ、吸気通路にはスロット
ル弁が設けられる。２次側吸気通路１８には開閉弁５４
が設けられ、該開閉弁５４は、高負荷運転時に開かれる
ようになっている。

／次側吸気弁のバルプタイシングを変更するために可変
機構５６が設けられる。第３図を併わせて参照すれば、
可変機構５６はカム軸３８に回動自在に支持される回動
部材５８と、該回動部材５８に取付られた駆動軸６０と
、該駆動軸６（ｌ操作して回動部材５８をカム軸３８の
まわシに回動させる操作部材６２と、この操作部材６２
を第３図において左右に作動させるモータ６４全備えて
いる。回動部材５８にはタペツ）６６ｆ：摺動自在に収
容する嵌装孔５８ａが設けられている。タペット６６は
カム４０と／次側吸気弁２２のバルブステム２２ａとの
間に介在し、通常はスプリング６日によシ上方に押し上
げられておシ、カム４０が回転すると、タペットはカム
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、これによって７次側吸
気弁２２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、
これによって、駆動軸６０が回動部材５８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
に収容されたタペット６６も移動し、タペット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
／次側吸気弁２２の開閉時期が変化する。本例のエンジ
ンでは、／次側吸気弁２２と対向して配置される第１排
気弁３４のパルプタイミングを変更する可変機構５７が
設けられておシ、この可変機構５７は、回動部材５９、
駆動軸６１、操作部材６３、モータ６５、タペット６７
、スプリング６９を備えておシこれらの作動は可変機構
５６と同様であるので説明は省略する。

第７図に示されるようにモータ６４を駆動する７ｔ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
）で構成される制御装置７１が設けられる。制御装置７
１には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Ｓ。

と、エンジン負荷を検出する負荷センサ７２が出力する
負荷信号Ｓ、が入力される。制御装置６８はモータ６４
．６５に対して制御信号を出力する。

モータ６４．６５は可逆モータであシ、上記制御信号に
応じて歯車７４．７５を所定量だけ所定方向に回転させ
、操作部材６２．６３’Ｔｈ左右に動かして７次側吸気
弁２２及び第１排気弁３４のパルプタイミングを変更す
る、操作部材６２の位置すなわち／次側吸気弁２２及び
第１排気弁３４のパルプタイミングはポジションセンサ
７６．７７によって検出されておシ、この信号は制御装
置７１に入力される。制御装置７１にマイコンを用いた
場合の制御内容がフロデャートの形式で第３図に示すれ
ている。マイコン７１では、まず回転数信号Ｓｌから回
転数Ｒを演算し、負荷信号Ｓ、からエンジン負荷Ｐ′ｆ
ｔ演算する処理が行われる。マイコン７１内のＲＡＭに
は、回転数Ｒと負荷Ｐと操作部材６２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シ、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６２の目標位置Ｔが読み取られる。次にポジションセ
ンサ７６からの信号Ｓ３により操作部材６２の現在位置
Ｐｓが演算される。そして目標位置Ｔと現布位置Ｐｓと
の偏差りが演算される。偏差りがゼロの場合にはモータ
６４は駆動せず操作部材Ｇ２は作動しない。偏差りが正
の場合には、モータ６４が駆動し、その値に対応して操
作部材６２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６４がその値に対応して駆動し、操作
部材６２は所定値だけ戻される。第１排気弁２２用の可
変機構５７は上述と同様の回転数信号Ｓ３、及び負荷信
号Ｓｔｋ入力として独自に制御される。

（制御例ン 第６図及び第７図全参照して本例の制御の７例について
説明する。

エンジンが低回転低負荷領域にある場合には、開閉弁５
４が閉じておシ／７次側吸気弁２のパルプタイミングは
、第６図線ａで示すように標準の状態に設定きれている
。そしで、７次側吸気弁２２に対向して配置される第１
排気弁３４のパルプタイミング、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、２次側吸気
升２４の閉時期及びこれに対向配置される第１排気弁３
４の開閉時期は、第７図線Ｃ，ｄで示すように上記第６
図線ａ、ｂで示ブ、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
残留既燃ガス屋が減少して燃焼が安定することにより、
特にアイドリンク運転時の安定したエンジン回転を得る
ことができる。さらに、低回転高負荷領域で７次側吸気
弁２２のパルプタイミングを上述のａのように標準状態
に制御することにより吸気工程終期の吸き返しを防止す
ることができ高出力全確保することができる。エンジン
の高回転高負荷領域では、７次側吸気弁２２のパルプタ
イミングは第６図線ｅで示すように遅れ側にずらされる
。これによって両吸気弁２２．２４の開弁期間ｔよ増加
され吸気期間を長くするとともに、強い吸気慣性によシ
、吸気工程終期の押し込み効果のため充填効率が向上し
高出力を得ることができる。この場合、第１排気弁３４
のバルブタイミングケ第６図の線ｆで示すように進み側
にずらすと排気効率を併わせて向上させることができる
ので、さらに高出力を得ることができる。また、開閉弁
５４が閉じている通常の市街地走行時における常用領域
では、第１吸　−気弁２２ＩｒＪ：第６図ｔＪｇで示す
ように進み側にすらされる。これによって、オーバーラ
ツプ期間が長くなり、内部ＥＧＲ効果を促進することが
でき、４Ｊ「ガスの有害成分を減少することができる。

エンジンの負荷が比較的低い運転領域では７次側吸気通
路から吸気供給が行われるので７次側吸気弁２２を対象
としたパルプタイミング制御は極めて効果的である。ま
た、この制御によって高回転高負荷領域でも、２次側吸
気通路からの吸気に加えて７次側吸気通路からの上述の
ように押し込み効果を与えることができると同時に開弁
時間が長く７Ｉ：に・ので十分な充填量金得ることがで
きる。

なお、上記実施例では、固定された１次側吸気弁２４の
開閉時期ｃｆ７次側吸気弁２２の標準の状態ａと同じと
したが、その開時期金／次側吸気弁２２のそれよシも早
くなるようにしてもよい。

この場合、吸排気のオーバーラツプが増加するが、開閉
弁５４が閉じているため残留既燃ガスがアイドリング運
転全損う程増加することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、Ｎ１；、２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図は
、第コ図のエンジンの縦断面図、第り図は、可変機檜葡
作動させるシステムの説明図、第３図は、不発明のパル
プタイミング制御の７例を示すフローチャート、第３図
は、−次側吸気弁、第２排気弁のパルプタイミングを示
す説明図、第７図は７次側吸気弁、第／排気弁のパルプ
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
／排気弁、３６・・・第２排気弁、３Ｂ、４４・・・カ
ム軸、 ４０．４２．４６．４Ｂ・・・カム、 ５０・・・タイミングベルト、 ５８．５９・・・回動部材、 ６４．６５・・・モータ ６６．６７・・・タペット 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ７つの気筒に全負荷用の７次側吸気ポートを開′閉する
   ７次側吸気弁と高負荷用の２次側吸気ポートを開閉する
   ２次側吸気弁を備えたエンジンにおいて、上記７次側吸
   気弁を閉弁制御する動弁系に、エンジン運転状態に応じ
   て７次側吸気弁と一次側吸気弁の総開弁期間が変化する
   ように７次側吸気弁のパルプタイミングを変化させるタ
   イミング変更手段を備えたことを特徴とするエンジンの
   パルプタイミング装置。