JPS6027739A - 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】 （専業上の利用分野） 本発明は、運転状態の変化に応じて吸気弁又は、排気弁
の開弁期間を制御するノ々ルゾタイミング制御装置に関
する。

（従来技術の説明） 一般に１．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、開弁期間を
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−ラツプ期間は吸気中の残留既燃ガス量に影響を持つ
ものでおるが、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、アイドリング回転数を低くでき、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、！ｔ　、２−３．！；ｇ／６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！；　２−３！；８１９号公報に
は、エンジンの出力軸とカム軸との間に遠心がパナによ
り制御される遊星歯車機構を介在させ、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
、一つの気筒に１つづつの吸、排気弁を有する形式のエ
ンジンについての制御であシ、単にパルプの開閉時期の
変更にとどまるものであるので、これらの装置では、十
分に運転状態の変化に対応したパルプ制御を行うことは
できない。

（本発明の目的） 従って、本発明の目的は、一つの気筒に一対の吸気弁を
備えたエンジンにおいて、エンジンの運転状態に応じて
上記一対の吸気弁の総開弁期間を変化させるようにする
ことにより、エンジンの低回転域から高回転域棟での全
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
の向上を十分圧且つ有効に図り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、一つの気筒に設けられた一対の吸
気ポートをそれぞれ所定のタイミングで開閉する一対の
吸気弁を備えたエンジンにおいて、前記一対の吸気弁の
開弁期間を異ならせるとともに前記一対の吸気弁のうち
開弁期間の長い方の吸気弁のパルプタイミングを運転状
態の変化に応じて変化させ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。

第１図を参照して、本発明の構成について説明する。

本発明の装置は、開弁期間の長さが異なる二つの吸気弁
を備えており、開弁期間の短い方の吸気弁のパルプタイ
ミングすなわち弁の開閉時期は固定されており、開弁期
間の長い方の吸気弁のパルプタイミングが運転状態の変
化に応□じて変更されるようになっている。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。

本発明の具体的制御において、高速走行時のような高回
転高負荷運転時には、上記開弁時間の長い方の吸気弁線
、開閉時期が遅くなるように、上シ坂走行のときなどに
生じる低回転高負荷運転時には開閉時期が早まるように
、またアイドリンク時のような低回転低負荷時には、オ
ーバーラツプがなくなるようなパルプタイミングを有す
るように制御すれば、エンジンの全運転域にわたり好ま
しい吸気制御が達成できるようになる。

なお、パルプタイミングを変更する吸気弁、すなわち開
弁期間の長い方の吸気弁は、高負荷用の２次側吸気弁と
することもできるが、これに限定されない。

（本発明の効果） 本発明によれば、上述のように二つの吸気弁のうち一方
のパルプタイミングが変更されるようになっている。こ
れによって、運転状態の変化に適応した精密な制御が可
能となる。

例えば、上述のような具体的な制御を行うことにより、
高回転高負荷時には、全体として吸気弁の開弁時間が長
くなって充填効率が向上するので高出力が得られる。ま
た、吸気慣性の小さい低回転高負荷時には吸気弁の閉じ
る時期が早められるので、吸気の吹き返しを防止するこ
とができる。

さらに、アイドリング時においては、オーバーラツプ期
間がなくなるように制御されるので、残留既燃ガス貴が
減少し安定したアイドリング回転が得られる。また、パ
ルプタイミングを変更する方の吸気弁は開弁時間が長く
、好ましくは、開口面積も大きくなっているので小さな
制御量で効果的な吸気制御を行うことができる。

（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ｌＯは複数個のシ
リンダ１２を有し、各々のシリンダ１２には第１吸気通
路１４に連通する第１吸気ポート１６及び第コ吸気通路
１８に連通する第１吸気ポ−ト１６の二つの吸気ポート
が設けられ、これらの＆−）１６．２０には、第２吸気
弁２４及び第コ吸気弁２４がそれぞれ組み合わされる。

また、排気側にも二つの排気通路２６．２８に連通ずる
排気＆−）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３８に形成され九カム４０
及びカム４２と組合わされる。第コ吸気弁２４を作動さ
せるカム４２は、第コ吸気弁２４の開弁時間が第１吸気
弁の開弁時間よりも長く、開口面積も大きくなるような
プロフィールを有している。排気弁３４．３６は、カム
軸４４に形成されたカム４６．４８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）５０によシ回転駆動される。

第１吸気通路１４及び第コ吸気通路１８は各気筒共通の
吸気通路から分岐しており、吸気通路にはスロットル弁
が設けられる。第コ吸気弁の・ぐルプタイミングを変更
するために可変機構５６カ：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
けられた駆動軸６０と、該駆動軸６０を操作して回動部
材５８をカム軸３８のまわり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を備えている。回動部材５８にはタペット
６６を摺動自在に収容する嵌装孔５８ｇが設けられてい
る。タペット６６はカム４２と吸気弁２４のパルプステ
ム２４ａとの間に介在し、通常はスプリング６８により
上方に押し上げられており、カム４２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４２か
らの作用力がパルシステム２４ａに伝達され、これによ
って吸気弁２４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、夕４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
第コ吸気弁２４の開閉時期が変化する。本例のエンジン
で杜、第２排気弁のパルプタイミングを変更する可変機
構５７が設けられており、この可変機構５７は、回動部
材５９、駆動軸６１、操作部材６３、そ−夕６５、タペ
ット６７、スプリング６９を備えておりこれらの作動は
可変機構５６と同様であるので説明は省略する。

第弘図に示されるようにモータ６４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）
で構成される制御装置７１　ｄ（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数センサ７０
が出力する回転数信号Ｂ１と、エンジン負荷を検出する
負荷センサ７２力！出力する負荷信号Ｓ２が入力される
。ｆａ制御装置７１はモータ６４，６５に対して制御信
号を出力する。

モータ（３４，６５は可逆モータであり、上記ｉｌ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を左右に動力・して第２吸
気弁２４及び第コ排気弁３６の〕々ルプタイミングを変
更する、操作部材６２．６３の位置すなわち第２吸気弁
２４及び第２排気弁３６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チャートの形式で第Ｓ
図に示されている。イイコン７１では、まず回転数信号
Ｓ１から回転数Ｒを演算し、負荷信号Ｓ２からエンジン
負荷Ｐを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Ｐ８が演算される。そして目
標位置Ｔと現在位置Ｐ８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６２
は作動しない。備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。偏差りが負や場合には、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。第コ排気弁用の可変機構５７は上述と同様の回転数
信号Ｓ１、及び負荷信号Ｓ２を入力として独自に制御さ
れる。

（制御例） 本例の制御の１例が第６図及び第７図に示されておシ、
第コ吸気弁２４の開弁期間は他の吸、排気弁よシも大き
くなっておシ、その開弁時期は、アイドル運転時のよう
な低回転低負荷時には第６図のｉ＃ｉＩａで示されるよ
うに比較的遅れ側に設定される。そして、第コ吸気弁２
４に対向して配置されている第２排気弁３６のパルプタ
イミング社第６図線すで示すような標準の状態に設定さ
れており、第コ吸気弁２４と第コ排気弁とのオー・９−
ラップ期間は少くなっている。

また、第１吸気弁２２のパルプタイミングは開弁時期が
第コ吸気弁の標準のタイミングと同様にオーバーラツプ
が小さくなるように設定されており、閉弁時期は第コ吸
気弁の低回転高負荷時におけるタイミングと同様に比較
的早めに設定されており、第１吸気弁に対向配置される
第１排気弁３４は、第７図線ｄで示すように１標準のタ
イミングに固定されている。

従って、低回転低負荷時において酸オーバー２ツゾ期間
が小さくなっており残留既燃ガス量を減少させることが
でき、安定した回転を得ることができる。また、上シ坂
走行のよう々、低回転高負荷時には、第６図線ｅで示さ
れるように一次側吸気弁２４の閉弁時期が早められるよ
うに制御される。これによって、吸気の吹返しを防止す
ることができ高出力を確保することができる。さらに、
高速走行のような高回転高負荷時には、第６図線ｆで示
されるように一次側吸気弁２４のパルプタイミングは遅
れ側にすらされる。すなわち、閉弁時期が遅くなるよう
に制御される。

これによって、吸気弁全体の開弁時間が長くなり、充填
効率を高めることができ、従って高出力を得ることがで
きる。本例の制御によシ低回転領域から高回転領域にわ
たる広い領域で高い出力を得ることができるとともに１
安定したアイドル回転を得ることができる。なお、本例
では、第コ排気弁のパルプタイミングを変更する制御は
行っていないが、パルプタイミングを変更する制御を行
うようにすることもできる。

例えば、高回転高負荷運転時において、第コ排気弁３６
のパルプタイミングを第６図線ｇで示すように進み側に
変更すると開弁期間がさらに長くなるとともに排気効率
が高まるのでさらに高出力を得ることができる。

また、−次側吸気弁２４、第コ排気弁３６の開弁時間、
リフト量は７次側吸気弁２２、第１吸気弁３０よりも大
きくなっている。これにより、吸気量を効果的に制御す
ることができる。　。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は、本発明の
ｌ実施例に係るエンジンの一部平断面図、第３図は、第
一図のエンジンの縦断面図、第を図は、可変機構を作動
させるシステムの説明図、第Ｓ図は、本発明のパルプタ
イミング制御の１例を示すフローチャート、第６図は、
第コ吸気弁、第コ排気弁のノぐルゾタイミングを示す説
明図、第７図は第１吸気弁、第７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・・・・・・・・・第１吸気弁、
　２４・・・・・・・・・第コ吸気弁、　３４・・・・
・・・・・第１排気弁、３６・・・・・・・・・第コ排
気弁、 ３８．４４・・・・・・・・・　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、６
６．６７・・・・・・・・・タペット。 特許出願人　東洋工業株式会社 第１図 第３図 〈→ｈ＝ｒ−ｔ−１ｊ１４ ’＜＝＞ト−＝−ｈ五−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一つの気筒に設けられた一対の吸気ポートをそれぞれ所
   定のタイミングで開閉する一対の吸気弁を備えたエンジ
   ンにおいて、前記一対の吸気弁の開弁期間を異ならせる
   とともに前記一対の吸気弁のうち開弁期間の長い方の吸
   気弁のパルプタイミングを運転状態の変化に応じて変化
   させ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。