JPS63100242A - 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２！ｍの吸気バルブを具備し
、各吸気バルブを制御することで気筒での吸気を自動車
の運転条件にあわせてυ制御する自動車用エンジンのバ
ルブυ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υ制御装買としては、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１個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５７−８
６５１２号公報。 特開昭６０−６７７０８＠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、低回転あるいは低角？ｉＪ（低回転。 低負荷を含む）時に、できるだけ混合気を希薄にして燃
費の向上を図るため、吸気バルブの一方を停止して吸気
に対して強いスワールを発生させて、例えば良い運転条
件の場合にＡ／Ｆ＝２２程度までの−ｆ＠９１燃焼を実
現する工夫がなされている。また高回転あるいは＾負荷
（へ回転、高負荷を含む）時には、全ての吸気バルブを
動作して吸気能力を増大させ、出力向上を図っている。 ［ｒｅ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ａ！ｌａ　ａでは、希薄
混合気でエンジンを運転可能にするために、（１）スワ
ール強化や、（２）吸気に噴射される燃料の噴射タイミ
ングを工夫することにより、吸気に含まれる燃料にある
分布をもたせ、着火性を良好にするなどの工夫がなされ
ているが、更に希薄度を向上させ排気が図中の窒素酸化
物のりを減少させたり、また希薄混合気でエンジンの運
転可能な領域を拡大するためにはある限界がある。 本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、２個の
吸気バルブについて、バルブリフト、バルブタイミング
および各吸気バルブの混合気の濃度の制御により、低負
荷時における希薄燃焼を充分に達成し、低燃費でのアイ
ドリンクの安定性が得られるようにすると共に、高回転
あるいは高ＲＲ時には充分な出力向上が実現できる自動
車用エンジンのバルブＩＪＩ　ａｌｌ　Ｒｆｆを提供す
ることを目的とすちのである。

【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２個の吸気
バルブを具備し、上記吸気バルブを制御することで気筒
での吸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、一方の吸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制御できる構成であり、狭開角
ではバルブタイミングが後寄りに設定されると共に、上
記切換えＩｌｉ制御される吸気バルブからの混合気は濃
く、かつ他方の吸気バルブからの混合気は希薄に制御さ
れるように構成されている。

【作　　　用１ 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、一方の吸気バルブのリ
フト・が小さく狭開角であり、バルブタイミングも後寄
りとなる。しかもこの時、上記吸気バルブからは少量の
濃い混合気が流入し、他方の吸気バルブからは極めて稀
薄な混合気が流入され、全体としての混合気は、従来に
比べてより希薄化されるにも拘わらず、上記ＩｆＵ合気
がスワールの効果でスパークラグ近辺に他部分よりやや
濃い目の混合気を作るのに役立つので、着火性が維持さ
れる。 かくして、低燃費での運転が安定して実現できる。一方
、上記吸気バルブのリフトの切換え、バルブタイミング
の切換えなどで、高回転あるいは高負荷（Ｐ４回転、高
負荷を含む）時においては、充分な出ノＪ向上が実現で
きる。 【実　施　例１ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。第１図において、符号Ａはエンジンの１つの気筒
を示すものであり、ここには吸気ボートＢ、Ｃおよび排
気ボートＤおよびスパークプラグＥがある。上記吸気ボ
ートＢ、Ｃは、それぞれ吸気マニホールドＦ、Ｇ１．：
連通されており、それぞれの吸気マニホールドＦ、Ｇに
は、インジエクタＨ，［かに！Ｇされている。また図中
、符号Ｊは排気ボートＤに連通するｉＪＦ気マニホール
ドである。 そして吸気ボートＢに設けられるバルブの動弁ｎ構は、
第２図ないし第８図にみられる構成およびＲ能を持って
いる。そして残りの吸気ポートＣおよび排気ボートＤに
設けられるバルブは、公知の一定の開閉タイミングおよ
びバルブリフトを持つ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。 第２図ないし第８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
リフト母を有すると共に、上記カム３ｂは同じく大きい
リフト型を有しており、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３ａ。 ３ａには、フォーク状に分岐される揺動アーム（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をハイドロリックラッシュアジャスタ８に
当接することで摺接され、１１初アーム４の他端部４Ｃ
はバルブ２のバルブステム５頭部に当接している。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
に居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１１が用意されている。上記ビン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
ｉ１ａ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１２で弾持され、また上記揺動アーム４が揺動す
る時、ビン１１が移動する領域で対応するピストン１３
に溜接されている。上記ピストン１３は、ハウジング１
４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１２に抗してビン１１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７ｔ９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、吸気ポートＢに対応するバ
ルブ２のリフト量を下げる。この時ｔよ上記バルブ２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の動きでビン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７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、
少ないリフト量の狭開角で、かつバルブタイミングが模
寄りになった状態で動作することになる。 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。 一方、インジェクタＨ，Ｉは、それぞれ燃料噴射量を制
御される。その結果、吸気ポートＢからは少量の濃い混
合気が、また吸気ポートＣからは多量の稀薄な混合気が
、それぞれ気筒Ａ内に流入する。この場合、吸気マニホ
ールドＦ、Ｇの位置。 構造の工夫で、少ないリフトでの吸気ポートＢからの混
合気は、気筒内に、空間的９時間的にある分布をもって
流入する。上述の濃、簿の混合気の、燃焼室内における
分布は、圧縮工程時にもかなり保持されるので、点火時
にはスパークプラグＥの近傍に、吸気ポートＢからの濃
い混合気があり、その着火性を良好に維持する。そして
総量的には、気筒内の混合気は極めて希薄化されている
ので、低回転あるいは低負荷（低回転、低負荷を含む）
時における燃費の向上、出力の向上が確保される。 また上記の着火性の向上により、従来では希薄化して運
転することができなかった運転条件０例えばかなりの高
負荷領域や低負荷から高負荷への過渡状態まで良好な運
転性（ドライバビリティ）を保ちつつ希薄化を可能にで
きる。 また、高回転あるいは高負荷（＾回転、高負荷を含む）
時には、上記吸気ポートＢのバルブについて、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１１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５
図にみられるようにビン１１が、ビン孔１０１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８
図参照）揺動アーム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８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。 このため気筒Ａでは、吸気ポートＢ、Ｃによる大きなリ
フト（広間角）の吸気が実現され、またこの時、両イン
ジェクタＨ，Ｉの働きでその混合気ｍ度が制御される（
第９図（ｂ）参照）。 なお、上記実施例における動弁機構については、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はビン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
摩擦力を発揮して、スプリング１２の弾力に抗してビン
１１の抜は出しを防止する（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
小さなリフト状態に切換えるタイミングが、一定時用（
カム３ａ。 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、スイングアーム式勤弁系に採用
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０ツ力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、ビン１１．ピン孔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、上記実施例では、３バルブ型（２吸気バルブと１
排気バルブとを具備する気筒）について説明したが、４
バルブ型（２吸気バルブと２排気バルブとを具備する気
筒）にも採用できることは勿論である。そして更に、複
雑な制御を期待する時には上述の特異な動弁機構を、吸
気ボートＣおよび排気ポートにおける各バルブにも設置
して、多様な制御を実現することもできる。 【発明の効果】 本発明は、以上詳述したようになり、低回転あるいは低
負荷（低回転、低負荷を含む）時に燃費の向上が図れ、
従来の希薄混合気燃焼エンジンよりも、更にトータル空
燃比の大きな状態での安定した運転状態が得られ、しか
も、高回転あるいは高負荷（高回転、高負荷を含む）時
での高出力が維持できる。

【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
示す平面図、第２図は本発明のバルブ制御ｌｌ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図はビ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一面図、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図はバルブタイ
ミングを示す図である。 Ａ・・・気筒、Ｂ、Ｃ・・・吸気ボート、Ｄ・・・排気
ポート、Ｅ・・・スパークプラグ、Ｆ、Ｇ・・・吸気マ
ニホールド、Ｈ，Ｉ・・・インジェクタ、Ｊ・・・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、６・・・揺動アーム、６ａ・・・スリッパ、１・
・・スプリング、８・・・ハイドロリックラッシュアジ
ャスタ、９，１ｏ・・・ビン孔、１１・・・ビン、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・・・ビン。 特許出願人　　　　富士重工業株式会社代理人　弁理士
　　小　橋　信　淳 同　　弁理士　　村　井　　　進 第１図 ｌＧ４１！１ 県５図 第９図 ； ；　　　　　　　りつン７角 ： σフック角

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １気筒に対して２個の吸気バルブを具備し、上記吸気バ
   ルブを制御することで気筒での吸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、一方の吸気バルブの
   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、狭開角ではバルブタイミングが後寄
   りに設定されると共に、 上記切換え制御される吸気バルブからの混合気は濃く、
   かつ他方の吸気バルブからの混合気は希薄に制御されて
   い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。