JPS61164009A - 低騒音高出力化動弁系システム - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、１気筒当り２組の吸排気バルブを有する多気
筒内燃機関における、低騒音化を維持しつつ高出力化を
はかった動弁系システムに関する。

［従来の技術］ ４サイクル内燃機関のバルブタイミングとして、＾遠域
では吸気弁と排気弁の開いている時間を長くして吸気ガ
スを多く取り入れて高出力化をはかる必要があるが、逆
に低速、とくにアイドル付近では吸、排気弁の開いてい
る時間は短い方がよく、逆にオーバラップが大きいと回
転が不安定になる。

従来は通常バルブタイミングを可変にすることはせず、
低速高速共成り立つようなバルブタイミングを設定して
いた。

このようなバルブタイミングに要求される特性を満足す
るために、パルプタイミングを低速と高速とで変えられ
るようにした可変パルプタイミング機構が多数提案され
ている（たとえば、実開昭５５−１５２３０７号、特開
昭５８−８２０３３号、実開昭５８−１２２７１３号、
実開昭５８−１３０００５号、実開昭５８−１３０００
６号、実開昭５８−１３００４５号）。

しかしながら、上記提案のものは、パルプタイミング可
変機構およびその配管が複雑になったり、かつ低速側に
おいて低速急加速時のようにオーバラップを高速並みに
大にしたいときでも低速のオーバラップしか得られない
というような問題があった。

そこで先に本出願人により上記の機関低速時および高速
時の動弁系に要求される特性が変化するという問題に対
処するために、従来提案された手段とは異なる手段によ
り、パルプタイミングを低速と高速とで可変にした装置
が提案されている（たとえば、実願昭５９−１５１７７
６号、特願昭５９−２１２４６７号、特願昭５９−２１
２４６８号）。これらの提案により、エンジン速度に応
じた最適なパルプタイミングが得られるようになった。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、１気筒当り２組の吸排気パルプを有する
エンジンにおいては、高速域では、吸気通路断面積が大
きくかつ上述の制御によりパルプ時間も長くなるので、
多くの吸気ガスがシリンダ内に導入され機関の性能は向
上するが、低速域では、吸気通路が大きいので逆に吸気
ガスに勢いがつかず流れにくくなり、機関の性能が落ち
込むおそれがあるという問題があり、上述の制御による
パルプ開の短時間化だけでは不十分であるおそれがある
。

そこで本発明は、上述のような４バルブ型エンジンにお
ける問題を解消するために、エンジンの回転速度に応じ
た可変パルプタイミング制御に加え、１組のパルプの休
止により低高速域で吸気通路の大きざを変えるようにし
、低速域では粘り強い低速型エンジン、高速域ではハイ
パワーな＾速型エンジンの両立を、動弁系に本来要求さ
れる低騒音のための零ラッシュ機能を維持しつつ実現す
ることを目的とする。

口問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明の低騒音高出力化動弁系システム
では、１気筒当りに２組の吸排気バルブを有する多気筒
内燃機関の動弁系に、高圧オイル室を有する油圧リフタ
を設け、ターンオイル通路から高圧オイル室に通じるオ
イル通路の途中に、ターンオイル通路側から高圧オイル
室側へのオイルの流れを許す逆止弁を設けるとともに、
逆止弁を強制的に開く電磁弁を設け、この電磁弁を、ク
ランク角度センサの信号に応じ逆止弁を開とし、カムリ
フト部に対応するバルブ開のパルプタイミングを可変と
する電磁弁作動信号を発するとともに、機関の回転数セ
ンサからの信号に応じ、機関の低速域では各気筒１組の
吸排気バルブのパルプ開時間を実質的に零として休止さ
せ、他方の吸排気バルブを可変パルプタイミングとし、
中速域では１組の吸排気バルブをカムリフト部と完全に
対応してパルプ開となる全開状態にし、他方の吸排気バ
ルブを可変パルプタイミングとし、高速域では２組の吸
排気バルブとも全開とする電子制御装置に接続したもの
から成る。

［作用コ このように構成された本発明の低騒音高出力化動弁系シ
ステムにおいては、クランク角度センサと回転数センサ
とから発生される信号は、それぞれ電子制御装置に入力
される。入力された信号は、電子制御装置であらかじめ
設定されたプログラムに従って演算処理され、エンジン
の回転速度に最も適する電磁弁作動信号として、各気筒
の吸排気バルブに設けられた電磁弁に出力される。電磁
弁の作動により逆止弁が強制的にある時間開とされ、高
圧オイル室に封入される油量と封入タイミングが制御さ
れ、各気筒の吸排気バルブは、全開すなわちカムリフト
部の動きに完全に追従したパルプタイミング、または可
変パルプタイミング、すなわち全開状態からバルブリフ
ト量、パルプ開時間が縮小された状態、または休止、す
なわちバルブが閉のままの状態のいずれかに制御される
。

このパルプタイミングは、エンジンの低速域では、各気
筒の２組の吸排気パルプのうち１組の吸排気バルブが休
止され、他方の吸排気バルブは可変パルプタイミングと
され、パルプが休止された分吸気通路が小とされて吸気
流速が大に確保され、混合気の良好な燃焼室への吸入状
態が確保される。

また、中速域では１組の吸排気バルブが全開とされ他方
の吸排気バルブは可変バルブタイミングとされ、エンジ
ン速度に応じた吸気充填効率に制御される。さらに、高
速域では２組の吸排気バルブとも全開とされ、大きな吸
気量が確保される。

したがって、シリンダ内の吸排気は、エンジンの回転速
度に最も適した状態で行なわれ、低速域では安定した燃
焼状態、吸排気状態により粘り強く、高速域では吸気効
率が高められてハイパワーなエンジンが得られる。

しかも、これらの制御は、油圧リフタのもつ零ラッシュ
機能を維持しながら行なわれるので、油圧リフタによっ
て動弁系のギャップが自動的に吸収され、低騒音化も同
時に達成される。

口実施例コ 以下に、本発明に係る低騒音高出力化動弁系システムの
望ましい実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明実施例の装置を直接駆動動弁系に使用し
た例で示したものを、第２図はその電子１ｉｌｌＩＩｌ
装置部の構成のブロックダイアグラムを、第３図は制御
の流れを、第４図は各気筒のパルプの配置を、第５図は
パルプのオーバラップの高速と中速と低速との関係を、
第６図は速度領域と各パルプ動作との関係を示している
。

図において、１はシリンダヘッド本体で、マニホルド２
を開閉するパルプ（吸、排気弁）３を有し、このパルプ
３はカム４によって駆動される。

そしてパルプ３とカム４の間には、クリアランスを零に
する油圧リフタ１６が取り付けられている。

油圧リフタ１６はカップ状のアウタリフタ５と中空ボッ
クス状のインナリフタ６とからなっている。

アウタリフタ５とインナリフタ６との間に形成された室
は高圧オイル至７でこの中に送り込まれる高圧オイルに
より、パルプ作動時にパルプ３とカム４との間のクリア
ランスを零にさせる。高圧オイル室７の内部にはスプリ
ング１８が設けられ、高圧オイル室７の容積を大にする
方向に付勢している。高圧オイル至７へのオイルの供給
は、シリンダヘッド本体１に設けられたオイルメーンホ
ール８からオイル通路１２を通り、さらに該オイル通路
１２に設けられた逆止弁９の側壁のスリット９ａを通り
アウタリフタ５の供給口１０およびインナリフタ６の供
給口１１を通って供給される構造となっている。オイル
通路１２には、逆止弁９を強制的に押し開くロッド１３
を持った電磁弁１４が設けられる。この電磁弁１４は電
子制御ｌｌ装置（ＥＣＩＪ）１７によって作動を制御さ
れるようになっている。本発明では１気筒当り２組の吸
排気バルブ３が設けられているので、本実施例では第４
図に示すように、各気筒の吸排気バルブ３のたとえばＡ
Ｉ、Ｂ粗を個別に作動できるように電子１１３１１１装
置１７に電気的に接続されている。

電子制御状ｅ１１７の構成については第２図、第３図で
詳しく述べるが、電子制ｎ装置１７により油圧リフタ１
６の高圧オイル室７の油量を制御することによってパル
プタイミングを変化させる。

１５は電磁弁１４の電磁石を示し、１９は逆止弁９を閉
側に付勢するスプリングを、２０．２０′はロッド１３
を中立の位置に保つスプリングを示している。

第２図は、電子制御装置１７のシステム構成を示す。電
磁弁１４を制御するエンジン条件として回転数センサ２
１およびスロットルバルブ開度センサ（スロットルポジ
ションセンサ）２２並びにクランク角度センサ４０が用
いられている。

電子制御ｌＩＩ装置！１７のＲＯＭ２７には、第６図に
示すように、エンジンの回転速度領域に対する各パルプ
３の動きがあらかじめ設定されており、電子制御装置１
７は、エンジンの運転時に各センサからの条件値とＲＯ
Ｍ２７の設定値とを比較して、′Ｒ１１弁１４を駆動す
る電圧を与える。回転数センサ２１はエンジン高速、低
速に関する信号を送り、スロットルバルブ開度センサ２
２はアクセルの踏込み量に関する信号を送り、クランク
角度センサ４０はクランク軸と連動して回転する機器の
回転角度信号を送る。スロットルバルブ開度センサ２２
からの信号は２重機分されてアクセル踏込みの加速度が
算出される。各信号はアナログディジタル変換機（Ａ／
Ｄｉ換機）２３．２４．４１によりディジタル發に変換
され、入力ボート２５に入力される。この信号を受けて
ＲＡ　Ｍ　２６、ＲＯＭ２７、ＣＰｔＪ２８は計算を行
なう。ＣＬＯＣＫ２９はある時間おきに信号を発生する
手段で、信号出力ポート３０に出される。出力ポート３
０からの信号は駆動回路３１Ａ、３１Ｂを経てｍ磁弁１
４の電磁石１５に送られる。ここで、スロットルバルブ
開度センサ２２は、低速からの急激なアクセルの踏み込
みに対し、電磁弁１４のｌ１ｊｔｌｌｌが巡れないよう
にするためのものでアクセルの踏み込みの加速を算出し
て読み込みを正確にしている。また、クラ〉り角度セン
サ４０はカム４がベース円上、あるいはカムリフト部４
ａにあるか否かを判断する信号を電子制御装置１７に与
えるためのものである。

第３図は、電子制御ｌｌ装Ｗ１１７のＩＩＩＪ御プログ
ラムのフローチャートを示す。図に示すように段階３２
では、回転数センサ２１で発生した電圧ＶＲをＣＰＬＩ
２８が読み込む。段階３３ではあらかじめ設定しておい
たＲＯ〜１２７から、回転数センサ２１で発生した電圧
ＶＲに対する出り電圧を出力する。つぎに、段階３４で
ＣＰＵ２８がＲＯＮ−１２７にセットされているスロッ
トルバルブ開度センサ２２の設定電圧ＶＴｏと、クラン
ク角度センサ４０の設定電圧ＶＣａｌｌ−読み込む、、
段Ｗ１３５では、スロットルバルブ開度センサ２２から
の信号を２重機分して得たアクセル踏込み加速度Ｖｔ＋
を読ミ込ム。ＣＰ　Ｕ　２８１＊段ｆｉ３６ｔ”ＶＴ＋
　−ＶＴ。

を演算する。そして、Ｖ丁＋−ＶＴｏ＜Ｑを判断し、Ｎ
ｏすなわちアクセル踏込み加速度が大のときは段Ｆ！ａ
３７に進んで電磁弁１４をＯＦＦぎせ底遠域のパルプタ
イミングが得られる。

マタ、段Ｗｉ３７　ｒＶｔ　＋　−Ｖｔｏ＜ＱがＹＥＳ
のときは、すなわち低速時でアクセル踏込み加速度が大
でないときは、段階３８に進み、クランク角度センサ４
０からの信号ｖｃ　Ｉを読み段Ｎ３９でＶＣ＋がカムベ
ース円上にあるときに電磁弁１４にＯＮ信号を出力する
。このとき、電磁弁１４がＯＮすると電磁石１５が通電
されＯＮしてロッド１３が押され逆止弁９を開くにする
。電磁弁１４は０Ｎ−ＯＦＦの２段階の位置をとり得る
ものであってもリニアに変化するものであってもよい。

逆止弁９が開になると、高圧オイル室７のオイルはリー
クしてバルブリフト量が小になり、パルプタイミングが
低速側に切換ねる。第１図は、直駆動方式における機構
を示したが、同様な装置をＯツカアームを用いるエンジ
ンに用いても同様の効果が得られる。

なお、第４図において、低速時に作動する１組の吸排気
弁は、低速型パルプタイミング、休止する１組の吸排気
弁は高速型パルプタイミングとしても良い。また、低速
時に稼動する吸気ボートを他の吸気ボートよりも長く、
かつ小断面積に構成しても良い。

上記のように構成された実施例装贋においては、上記構
成の説明に従りてＩＩＩＪＩＩＩが行なわれる。

油圧リフタ１６の高圧オイル室７には、オイルメーンホ
ール８からのオイルがその圧力で逆止弁９を押して逆止
弁９を開け、逆止弁９のスリット９ａを通って流入する
。これによってパルプ３とカム４との間にクリアランス
が生じた場合自動的にそれを吸収し、ゼロラッシュが得
られ、クリアランスがあったときに生じる異音を除去し
、動弁系の低騒音化がはられる。

つぎに、エンジンの回転速度に応じた各気筒内のパルプ
制御（第６図参照）は次のように行なわれる。まず高速
域では、電子制御装置１７が回転数センサ２１からの入
力電圧ＶＲを演算して高速であることを判断し、ＲＯＭ
２７に設定されたプログラムにより各気筒のＡ、８組す
べての吸排気パルプ３の電磁弁１４にＯＦＦ信号を出し
、逆止弁を閉じる。このため逆止弁９を通してのオイル
のリークはなく、高圧オイル室７には高圧オイルが封入
されすべての気筒の吸排気バルブ３は全開、すなわちカ
ムリフト部４ａと完全に対応した動きのバルブタイミン
グとなる。

つぎに、中速域では、電子制御装置１７が回転数センサ
２１からの入力電圧ＶＲを演算して中速であることを判
断し、各気筒のＡ組の吸排気バルブ３に対応する電磁弁
１４にＯＦＦ信号を出し、各気筒のＢ組の電磁弁１４に
は可変バルブタイミングが可能なＯＮ信号が出力される
。このため、Ａ組の吸排気バルブ３は高速域と同様に全
開となり、Ｂ組の吸排気バルブは、逆止弁９が開かれた
ときには高圧オイル室７のオイル圧が下がり、スプリン
グ１８のバランスが変化して油圧リフタ１６の全長が縮
小ゆ、可変バルブタイミング、すなわち全開時のバルブ
開時間、バルブリフト量よりも小とされる。

低速域では、電子制御装置１７が回転数センサ２１から
の入力電圧を演算して低速であることを判断し、各気筒
のＡ組の吸排気バルブ３の電磁弁１４にＯＮ信号を出し
、Ｂ組の吸排気バルブ３の電磁弁１４には可変バルブタ
イミングが可能なＯＮ信号が出力される。このため、Ａ
組の逆止弁９は電磁弁１４によって完全に開かれ、高圧
オイル室７のオイル圧が低下し、油圧リフタ１６は伸縮
自在となって各気筒のＡ組の吸排気バルブは休止される
。１組のバルブが休止されて閉とされ、その分吸気通路
が小とされるので、吸気ガスの流速は速められ、スワー
ル効果が大きくなり燃焼状態が向上される。

なお、エンジンの減速時にはＡｓ２組の吸排気バルブと
も休止される。また、低速域と中速域の可変バルブタイ
ミングにより、それぞれの回転域のつながりは円滑に行
われる。

第５図は、上記制御によって制御されたバルブ３のバル
ブリフト量を示している。図に示すように、高速域では
曲線Ｃに示すようにバルブ量は大でかつオーバラップは
大になっている。中速域（曲線Ｄ）、および低速域（曲
線Ｅ）になるにつれてバルブリフト量とオーバラップ量
は小となっている。

［発明の効果コ したがって、本発明の低騒音高出力化動弁系システムに
よるときは、各気筒の２組の吸排気弁の作動をエンジン
の回転速度に応じて各組個別に制御し、低速域では吸気
速度を大に高速域では吸気層を大にできるようにしたの
で、粘り強い低速型エンジンとハイパワーな高速型エン
ジンを両立させることができるという効果が得られる。

また、バルブの休止、可変バルブタイミングの制御を油
圧リフタの零ラッシュ機能を保ちながら行うようにした
ので、低騒音化も同時に達成することができるという効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る低騒音高出力化動弁系
システムを具備した内燃機関の縦断面図、第２図は第１
図の装置のうち電子制御装置内部のブロック図、 第３図は電子制御装置の制御の流れ線図、第４図は第１
図の装置のうち各気筒の吸排気弁の配列例を示した平面
図、 第５図はエンジン速度に応じたバルブタイミングの状態
を示すクランク角とバルブリフト量との関係図、　゛ 第６図は第１図の装置の機関の速度領域と各バルブ動作
との関係図、 である。 １・・・・・・シリンダヘッド本体 ２・・・・・・マニホルド ３・・・・・・バルブ ４・・・・・・カム ４ａ・・・・・・カムリフト部 ７・・・・・・高圧オイル至 ９・・・・・・逆止弁 １２・・・・・・オイル通路 １３・・・・・・ロッド １４・・・・・・電磁弁 １６・・・・・・油圧リフタ １７・・・・・・電子制ｍ装置 ２１・・・・・・回転数センサ ２２・・・・・・スロットルバルブ開度センサ４０・・
・・・・クランク角度センサ 第１図 第２図 １７電子制御装置 第３図 第４図 第５図 クランク角度□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１気筒当たりに２組の吸排気バルブを有する多気
   筒内燃機関の動弁系に、高圧オイル室を有する油圧リフ
   タを設け、ターンオイル通路から前記高圧オイル室に通
   じるオイル通路の途中に、ターンオイル通路側から高圧
   オイル室側へのオイルの流れを許す逆止弁を設けるとと
   もに、該逆止弁を強制的に開く電磁弁を設け、該電磁弁
   を、クランク角度センサの信号に応じて前記逆止弁を開
   とし、カムリフト部に対応するバルブ開のバルブタイミ
   ングを可変とする電磁弁作動信号を発するとともに、機
   関の回転数センサからの信号に応じ、機関の低速域では
   各気筒１組の吸排気バルブのバルブ開時間を実質的に零
   として休止させ、他方の吸排気バルブを可変バルブタイ
   ミングとし、中速域では１組の吸排気バルブをカムリフ
   ト部と完全に対応してバルブ開となる全開状態にし、他
   方の吸排気バルブを可変バルブタイミングとし、高速域
   では２組の吸排気バルブとも全開とする電子制御装置に
   接続したことを特徴とする低騒音高出力化動弁系システ
   ム。