JPS63100214A - 自動車用エンジンのバルブ制御装置 - 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、１気筒に対して複数個の吸気バルブおよび排
気バルブを具備し、各吸、排気バルブを制御することで
気筒での吸、排気を自動車の運転条件にあわせて制御す
る自動車用エンジンのバルブ制御装置に関するものであ
る。

【従来の技術】

この種のバルブ制御装置としては、４バルブ型（１気筒
に対して２個の吸気バルブおよび２個の排気バルブを具
備するもの）、３バルブ型（１気筒に対して２個の吸気
バルブおよび１ｍの排気バルブを具備するもの）などの
多弁型のものが知られている。そして特開昭５７−８６
５１２号公報。 特開昭６０−６７７０８号公報、特開昭６０−６７７０
９号公報などに記載されているバルブ制御装置において
は、低回転あるいは低負荷（低回転。 低負荷を含む）時に、吸気バルブの一方を停止して吸入
混合気の量を抑制し、また高回転あるいは＾負荷（′Ｉ
４回転、高負荷を含む）時には、全ての吸気バルブ、更
には全ての排気バルブを動作して吸入混合気の量を増大
させ、出力向上を図っている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかし、上記のようなバルブ制ｗＪ装置においては、低
回転あるいは低負荷時には、通常の２バルブ型（１気筒
に対して１個の吸気バルブおよび１個の排気バルブを具
備するもの）と同じような動きをするために、アイドリ
ンクの安定性を損わない程度にバルブリフトおよび開度
を制限する構成にすると、高回転あるいは高負荷時に充
分な出力向上が望めない。そこで、高回転あるいは高負
荷時に、充分な出力が得られるようにバルブリフトを高
くして広間角を取るようにすると、低回転あるいは低負
荷〈低回転、低負荷を含む）時に、吸。 排気におけるバルブリフトタイミングに相当のオーバラ
ップが生じ、混合気の吹き抜けや排気ガスの吹き返しに
よる内部ＥＧＲの増大が起こる。このため燃料消費率が
低下し、アイドリングの安定性にも悪影響がある。 本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、少な（
とも一方の吸気バルブおよび排気バルブについてバルブ
を広間角（高リフト）および狭開角（低リフト）に切換
えられる動弁機構を装備することにより、低回転あるい
は低負荷（低回転、低負荷を含む）時におけるバルブタ
イミングのオーバラップを減少あるいは回避して、混合
気の吹き抜けや排気ガスの吹き返しを避け、かつ高回転
あるいは高負荷く高回転、高負荷を含む〉時には、広間
角であることにより、充分な吸、排気を達成して出力向
上できるようにした自ｗＪ串用エンジンのバルブ制御装
置を提供することを目的とすものである。

【問題点を解決するための手段】

この目的のため、本発明は、１気筒に対して複数個の吸
気バルブおよび排気バルブを具備し、各吸、排気バルブ
をυ制御することで気筒での吸、排気を自動車の運転条
件にあわせて制御するものにおいて、少なくとも一方の
吸気バルブおよび排気バルブの動弁機構は、それぞれ広
間角および狭開角に切換えυ制御できる構成であり、低
回転あるいは低負荷時に、上記吸、排気バルブを狭開角
側に切換えて吸、排気のオーバラップを減少あるいは回
避するようなバルブタイミングが設定されるように構成
されている。

【作　　　用】

上記構成に基づき、本発明は、低回転あるいは低負荷（
低回転、低負荷を含む）時には、少なくとも開閉動作さ
れる吸気バルブおよび排気バルブはそれぞれ狭開角で動
作され、クランク角についてみると、互にオーバラップ
が減少あるいは回避されるようにバルブタイミングを設
定できることから、混合気の吹き抜けや排気ガスの吹き
返しが避けられ、燃料消費率を向上してアイドリングの
安定性が確保できると共に、高回転あるいは高負荷（高
回転、高負荷を含む）時には、上記動作吸気バルブおよ
び排気バルブを含めて全体のバルブが所望の広間角で動
作し、充分な吸、排気が達成でき、高出力が実現できる
。

【実　茄　例】

以下、本発明の一実施例を８面を参照して具体的に説明
する。第１図において、符＠Ａはエンジンの１つの気筒
を示すものであり、ここには吸気ポートＢ、Ｃおよび排
気ボートＤ、Ｅがある。そして上記吸気ポートＢ、Ｃは
、吸気マニホールドＦに連通されており、上記吸気マニ
ホールドＦの分岐部分には、両吸気ボートＢ、Ｃに対し
て共用されるインジェクタＧが装備されている。なお、
符号Ｈは排気マニホールドである。 そして吸気ポートＢ、Ｃおよび排気ボートＤに設けられ
るバルブについての動弁機構は、第２図ないし第８図に
みられる構成および機能を持っている。また他方の排気
ボートＥに設けられるバルブは、開閉および停止（閉塞
）の２通りに切換えられる公知の動弁機構を具備してい
る。 次に、前述の特異な動弁機構の構成について具体的に説
明する。図において、符号１はカムシャフトであり、カ
ムシャフト１には、１つのバルブ（例えば吸気バルブ）
２に対応するカム部材３が用意されている。上記カム部
材３は、左右に第１のカム３ａ、　３ａを、また中央に
第２のカム３ｂをそれぞれ具備している。カム３ａ、　
３ａはバルブ２の開閉に適合した特性の小さいリフト量
を有すると共に、上記カム３ｂは同じく大きいリフト量
を有しており、またカム３ａ、　３ｂ相互は、共通する
位相においてベース円を備えている。そして上記カム３
ａ、　３ａには、フォーク状に分岐される１ｉｌｉ初ア
ーム〈スイングアーム）４のスリッパ４ａ、　４ａが、
揺動アーム４の一端部４ｂをハイドロリフトアジャスタ
８に当接することで摺接されている。また上記揺動アー
ム４の他端部４Ｃは、ビン１６によって揺動アーム６が
枢支されており、上記揺動アーム６の自由端は、スプリ
ング７でそのスリッパ６ａを上記カム３ｂに摺接するよ
うになっている。上記揺動アーム４，６には、上記揺動
アーム４，６のスリッパ４ａ、　６ａが、それぞれ対応
するカム３ａ、　３ｂのカム面におけるベース円上に摺
接する位置で、互いに一致する係脱用ビン孔９．１０を
具備しており、このピン孔９．１０に嵌挿されるビン１
１が用意されている。上記ピストン１１は、そのビン孔
９の一方に先端を挿入した状態で上記揺動アーム４の一
側に配置されており、ビン１１に形成した頭部１１ａと
上記揺動アーム４の一側との間に介装したスプリング１
２で弾待され、また上記揺動アーム４が揺！７１する時
、ビン１１が移動する領域で対応するピストン１３に摺
接されている。上記ピストン１３は、ハウジング１４に
設けた油圧シリンダ１５に液密に嵌挿されており、上記
油圧シリンダ１５への圧油供給の時、上記スプリング１
２に抗してビンを押圧し、ビン孔９．１０がその位置を
一致した時、上記ビン孔９からビン孔°１０へ、更に反
対側のビン孔９へと、上記ビン１１を嵌入させるように
なっている。 このような構成では、例えば低回転あるいは低負荷（低
回転、低負荷を含む）時に、吸気ボートＢ、Ｃおよび排
気ポートＤに対応するバルブのリフト・吊（狭開角）を
下げる。この時は上記バルブについて、それぞれ油圧シ
リンダ１５への圧油をドレーンすると、カムシャフト１
の回転で、両カム３ａ、　３ｂがそれぞれそのベース円
においてスリッパ４ａ、　６ａに摺接する段階でビン孔
９．１０が一致して、スプリング１２の働きでビン１１
がビン孔１０から１友は出す。このため、次にカム３ｂ
でスリッパ６ａを押して揺動アーム６を押し下げても、
第６図にみられるように揺動アーム４は、カム３ａに追
随した形となり、バルブ２を少ないリフト量で動作する
状態に維持する。 一方、排気ポートＥに対するバルブは、停止＜ｒｖ’ｒ
塞〉状態に切換えられる。 そしてバルブタイミングは、第９図（２）のように設定
される。 このため気筒Ａでは、各吸気ボートＢ、Ｃからの吸気は
、狭開角、小リフトで導入されるため、全体としての吸
気量が抑制され、アイドリンクが安定している。またバ
ルブタイミングにオーバラップがないので、吸気の吹き
扱けや排気ガスの吹き返しによる内部ＥＧＲ率の増大が
避けられ、低回転あるいは低負荷（低回転、低負荷を含
む）時における燃料消費率の向上、充填効率の向上が確
保できる。 また、高回転あるいは高負荷（高回転、高負荷を含む）
時には、上記吸気バルブおよび排気バルブについて、そ
の動弁機構を次のように制御する。 すなわち油圧シリンダ１５へ圧油を供給すると、ビン１
１にはスプリング１２に抗して押圧力が加えられること
になり、カムシャフト１の回転で、両カム３ａ、　３ｂ
がそれぞれそのベース円においてスリッパ４ａ、　６ａ
に摺接する段階でビン孔９．１０が一致して、第４図に
みられるようにビン１１が、ビン孔１００反対側のビン
孔９へと嵌入することになる。この状態では（第７図参
照）Ｊｌｉｌ、ｔ！アーム４．６は、互いに一体動作す
ることになるから、次にカム３ｂでスリッパ６ａを押し
て揺動アーム６を押し下げた時、第７図にみられるよう
に揺動アーム４が追随する。 これによって、バルブ２の大きなリフト量の動作状態へ
と切換えることになる。 なおこの時、排気ポートＥに対応するバルブは、停止（
ｒ′Ａ塞）状態から開閉動作状態へ切換えられている。 このため気ＨＡでは、吸気ポートＢ、Ｃによる吸気が、
バルブの広間角（高リフト）で実現され、また排気ポー
トＤ、Ｅによる排気が、同じくバルブの広間角（高リフ
ト）で実現される（第９図■参照）。 また、必要ならば中速時、吸気ボートＢ、Ｃに対応する
バルブのいずれか一方を狭開角（小リフト）とし、排気
ポートＤのバルブを狭開角（小リフト）とし、更に排気
ポートＥのバルブを開閉状態にするバルブＩＩＩ　Ｉｌ
ｌを行なってもよい（第９図（Ｃ）参照）。 このように、低回転あるいは低負荷時、中速あるいは中
負荷（中途、中負荷を含む）時、高回転あるいは高負荷
時の多段のバルブ制御により、トルクカーブが、従来の
それより一段とフラットに形成され、エンジン性能が向
上される。 なお、上記実施例における動弁機構（両吸気バルブおよ
び一方の排気バルブについて適用した）については、油
圧シリンダ１５の圧油を、両カム３ａ。 ３ｂがそれぞれそのベース円においてスリッパ４ａ。 ６ａに摺接する段階の前にドレーンしても、揺動アーム
４．６は、ピン１１に対して剪断力を加えた状態になっ
ており、このためにｓｍ力を発揮して、スプリング１２
の弾力に抗してピン１１の扱は出しを防止する（このよ
うに機能させるには、当然スプリング１２の弾発力を適
当に設定する必要がある）。 従ってバルブ２を、大きなリフト動作状態から小さなリ
フト同状態に切換えるタイミングが、一定時用（カム３
ａ、　３ｂが各スリッパ４ａ、　６ａに対してベース円
で接する時期）以外では起らないことを保障できる。 なお、上記実施例では、スイングアーム式肋弁系に採用
した例が示されているが、ロッカアームを揺動アームと
するロッカアーム式動弁系でも採用できることは勿論で
あるし、当然、エンドピボット式でない動弁系にも採用
できる。 また、上記実施例では、揺動アーム４と６とを、上記揺
動アーム４．６のスリッパ４ａ、　６ａが各対応のカム
３ａ、　３ｂのベース円上に摺接する位置で係脱制御す
る手段として、ピン１１．ビン孔９．１０およびピスト
ン１３．油圧シリンダ１５の構成を用いたが、同じ機能
を達成できるものであれば、他の係脱制御手段を用いて
もよいことは勿論である。なお上記係脱制御手段の制御
信号は、エンジンの回転状態、負荷状態などの諸元から
別に求められ、与えられるものである。 また、上記実施例において吸気ボートＣに設置される動
弁機構を、開閉および停止（閉塞）の２通りに切換えら
れる公知の動弁機構にすることができる。 この場合、低回転あるいは低負荷（低回転、低負荷を含
む）時に、吸気ポートＣに帰心するバルブおよび排気ポ
ートＥに対応するバルブを閉じるようにバルブタイミン
グを定めてもよい（第１０図（へ）参照）。このとき吸
気ポートＢおよび排気ポートＤのバルブは、それぞれ狭
開角（小リフト）で動作される。当然、高回転あるいは
高負荷（高回転、高負荷を含む）時には、全てのバルブ
は広開角（高リフト）で開閉動作する（第１０図（２）
参照）ａ また、全てのボートにおけるバルブを、上記実施例で示
した特異な狭開角（小リフト）および広開角（高リフト
）の２通りに切換えられる動弁機構で＆ｌ１ｔｌｌｌす
る時、バルブタイミングの設定如何で、第１０図（ｂ）
、（ｃ）にみられるような複雑なバルブ制御が実現でき
る。 なお、上記実施例において、開閉動作状態と停止（Ｉｌ
ｌｆｆ塞）状態とに切換えられる動弁機構として、図示
の特異な動弁機構を採用してもよい。この場合には、小
リフトのカムａをカムのベース円の形にすれば、リフト
が全くなくなるので公知の上記動弁機構と同一機能を果
すことになる。

【発明の効果】

本発明は、以上詳述したようになり、少なくとも−、方
の吸気バルブおよび排気バルブについて開角を２通りに
切換えられる動弁機構を備えることにより、低回転ある
いは低負荷（低回転、低負荷を含む）時に、バルブタイ
ミングのオーバラップを減少あるいは回避できるので、
吸気の吹き抜け。 排気ガスの吹き返しがなく、吸気の充填効率が向上し、
内部ＥＧＲ率を低く抑え、燃費率を向上できる上、高回
転あるいは高負荷（高回転、高負荷を含む）時には、充
分な吸気および排気ができ、高出力が得られるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す吸、排気系を概念的に
示す平図、第２図は本発明のバルブ制師装置を実現する
ための動弁機構の一例を示す側面図、第３図は同要部の
分解斜視図、第４図はピンの非係合状態の平断面図、第
５図は同ピンの係合状態の平断面図、第６図はベース円
領域でのスイングアームの位置を示す側面図、第７図は
バルブの小リフト動作状態の側面図、第８図はバルブの
大リフト動作状態の側面図、第９図匈、（ロ）、（Ｃ）
はバルブタイミングを示す図、第１０図（へ）、（ｂ）
、（ｃ）。 （Φは他のバルブ制御形態を示すタイミングの図である
。 Ａ・・・気筒、Ｂ、Ｃ・・・吸気ボート、Ｄ、Ｅ・・・
排気ボート、Ｆ・・・吸気マニホールド、Ｇ・・・イン
ジＩクタ、Ｈ・・・排気マニホールド、１・・・カムシ
ャフト、２・・・バルブ、３・・・カム部材、３ａ、　
３ｂ・・・カム、４・・・揺動アーム、４ａ・・・スリ
ッパ、５・・・バルブステム、ｅ・・・揺動アーム、６
ａ・・・スリッパ、７・・・スプリング、８・・・ハイ
ドロリックラッシュアジャスタ、９　、１０・・・ビン
孔、１１・・・ピン、１２・・・スプリング、１３・・
・ピストン、１４・・・ハウジング、１５・・・油圧シ
リンダ、１６・・・ピン。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　浮 量　　弁理士　　村　井　　　進 第１図 第４図 箪５図 第９図 （α） １　　　　　　　クラ４角 フ クツ〉フ角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １気筒に対して複数個の吸気バルブおよび排気バルブを
   具備し、各吸、排気バルブを制御することで気筒での吸
   、排気を自動車の運転条件にあわせて制御するものにお
   いて、 少なくとも一方の吸気バルブおよび排気バルブの動弁機
   構は、それぞれ広開角および狭開角に切換え制御できる
   構成であり、 低回転あるいは低負荷時に、上記吸、排気バルブを狭開
   角側に切換えて吸、排気のオーバラップを減少あるいは
   回避するようなバルブタイミングが設定してあることを
   特徴とする自動車用エンジンのバルブ制御装置。