JPH042780B2

JPH042780B2 -

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Publication number: JPH042780B2
Application number: JP13625683A
Authority: JP
Priority date: 1983-07-25
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1992-01-20
Also published as: JPS6027711A

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バルブタイミン
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突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つて開弁期間
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
持つものであるが、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つた有利な結果を
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52−35816号公報には、タイミングチ
エーンとカムシヤフトのスプロケツトとの噛合関
係を変化させ、これによつて運転状態の変化に応
じてバルブ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52−35819
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、エンジンの運転状
態、主として回転数の変化に応じて、バルブタイ
ミングを制御するものであるが、上述のように負
荷の変化によつても異なる現象が生じるので、こ
れらの装置では十分に運転状態の変化に対応した
バルブタイミング制御を行うことはできない。

（本発明の目的）従つて、本発明の目的は、排気弁のバルブタイ
ミングを制御することにより運転状態の変化特
に、エンジン負荷の変化にも対応した信頼性のあ
るバルブタイミング制御装置を提供することであ
る。

（本発明の構成）本発明の上記目的は、以下の構成によつて達成
される。すなわち、本発明は、エンジン負荷を検
出する負荷検出手段と、１つの気筒に設けられた
吸気ポートと排気ポートを所定のタイミングで開
閉する吸気弁と排気弁を備えたエンジンにおい
て、排気弁の少なくとも開弁時期をエンジンの常
用領域においては低負荷領域及び高負荷領域にお
けるよりも遅れ側に変更するバルブタイミング変
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。

本発明に係るエンジンは、１つの気筒に少なく
とも１つの吸気弁と１つの排気弁とを備えてお
り、上記排気弁の一部又は全部が運転状態例えば
エンジン負荷の変化に応じて、バルブタイミング
が変更される。運転状態が通常の市街地走行の状
態すなわち、中負荷領域で代表される常用領域に
ある場合には、バルブタイミング変更手段は排気
弁の少なくとも開弁時期を、アイドル時のような
低負荷領域び高速走行時のような高負荷領域にお
けるよりも遅れ側に設定する。好ましくは、低回
転低負荷領域では排気弁の少なくとも開弁時期は
標準的な状態に設定されており、高回転高負荷領
域では、それよりも進み側すなわち早まるように
設定される。

なお、バルブタイミングを変更するための可変
機構として従来公知のものを用いることができ
る。また運転状態の検出に当つてエンジン回転数
を組入れることもできる。

（本発明の効果）本発明によれば、常用領域での排気弁の開弁時
期が遅れ側にずらされるので、膨張比を大きくと
ることができ、燃費を向上させることができる。
また、高負荷領域では、排気弁の開弁時期が早め
られるので、排気効率が向上し、これによつて高
出力を得ることができる。好ましくは、上述のよ
うな排気弁の制御に加えて吸気弁の閉弁時期を高
回転高負荷運転時に遅れ側にずらすように制御す
ると、多量の吸気の慣性に基づく吸気工程終期の
押し込み効果を発揮させることができ、これによ
つて充填効率が高まり、さらに高出力を得ること
ができる。さらに、低負荷領域では、排気弁のバ
ルブタイミングは標準的な状態になつており、こ
の状態では排気弁を、吸気弁のオーバーラツプ期
間は比較的短かく、このため燃焼室内の残留既燃
ガスの量が減少し、燃焼を安定させることができ
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１０は複
数個のシリンダ１２を有し、各々のシリンダ１２
には１次側吸気通路１４に連通する１次側吸気ポ
ート１６及び２次側吸気通路１８に連通する２次
側吸気ポート２０の２つの吸気ポートが設けら
れ、これらのポート１６，２０には、１次側吸気
弁２２及び２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２つの排気通路２６，
２８に連通する排気ポート３０，３２及びこれに
組み合わされる第１排気弁３４、第２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
たタイミングベルト５０により回転駆動される。

１次側吸気通路１４及び２次側吸気通路１８は
吸気通路１５から分岐しており、吸気通路１５に
はスロツトル弁５２が設けられる。２次側吸気通
路には開閉弁５４が設けられ、該開閉弁５４は、
好ましくは高負荷運転時に開かれるようになつて
いる。第２排気弁３６のバルブタイミングを変更
するために可変機構５７が設けられる。第３図を
併わせて参照すれば、可変機構５７はカム軸４４
に回動自在に支持される回動部材５９、該回動部
材５９に取付けられた駆動軸６１と、該駆動軸６
１を操作して回動部材５９をカム軸４４のまわり
に回動させる操作部材６３と、この操作部材６３
を第３図において左右に作動させるモータ６５を
備えている。回動部材５にはタペツト６７を摺動
自在に収容する嵌装孔５９ａが設けられている。
タペツト６７はカム４８と第２排気弁３６のバル
ブステム３６ａとの間に介在し、通常はスプリン
グ６９により上方に押し上げられており、カム４
８が回転すると、タペツト６７はカム面に接触し
つつ押し下げられ、カム４８からの作用力がバル
ブステム３６ａに伝達され、これによつて第２排
気弁３６が開閉する。

モータ６５が作動すると、操作部材６３が左右
に動き、これによつて、駆動軸６１が回動部材５
９をカム軸４４のまわりに回動させる。回動部材
５９が回動するとこれに収容されたタペツト６７
も移動し、タペツト６７とカム４８との相対位置
が変化して、接触タイミングがずれ第２排気弁３
６の開閉時期が変化する。本例のエンジンでは、
２次側吸気弁２４のバルブタイミングを変更する
可変機構５６が設けられており、この可変機構５
６は、回動部材５８、駆動軸６０、操作部材６
２、モータ６４、タペツト６６、スプリング６８
を備えておりこれらの作動は可変機構５７と同様
であるので説明は省略する。

第４図に示されるようにモータ６５を駆動する
ために好ましくはマイクロコンピユータ（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S₁
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S₂が入力される。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６４，６５は可逆モータであり、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を左右に動か
して２次側吸気弁２４及び第２排気弁３６のバル
ブタイミングを変更する。操作部材６２，６３の
位置すなわち、２次側吸気弁２４及び第２排気弁
３６のバルブタイミングはポジシヨンセンサ７
６，７７によつて検出されており、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ヤートの形式
で第５図に示されている。

マイコン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６３の
目標位置Ｔとの関係を表わすマツプが予め読み込
まれており、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６３の目標位置Ｔ
が読み取られる。次にポジシヨンセンサ７７から
の信号S₃により操作部材６３の現在位置Psが演
算される。そして目標位置Ｔと現在位置Psとの
偏差Ｄが演算される。偏差Ｄがゼロの場合にはモ
ータ６４は駆動せず操作部材６３は作動しない。
偏差Ｄが正の場合には、モータ６５が駆動し、そ
の値に対応して操作部材６３を、進める方向に作
動される。偏差Ｄが負の場合には、モータ６５が
その値に対応して駆動し、操作部材６３は所定値
だけ戻される。２次側吸気弁用の可変機構５６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）第６図及び第７図を参照して本例の制御の１例
について説明する。

エンジンがアイドリングを含む低回転低負荷領
域にある場合には、第２排気弁３６のバルブタイ
ミングは、第６図線ａで示すように標準の状態に
設定されている。そして、第２排気弁３６に対向
して配置される２次側吸気弁２４のバルブタイミ
ングも第６図線ｂで示すように標準的な状態に設
定されている。また、第１排気弁３４は第７図線
ｃで示すように、第２排気弁の標準状態ａと、そ
の開弁時期が遅れ側に、また閉弁時期が同じにな
るように設定されており、これに対向配置される
１次側吸気弁２２は、第７図線ｄで示すように上
記第６図線ｂで示す、第１排気弁３４、１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
くなつており、従つて、残溜既燃ガス量が減少し
て燃焼が安定するとにより、安定したエンジン回
転を得ることができる。

エンジンの高負荷領域では、第２排気弁３６の
バルブタイミングは第６図線ｅで示すように線ａ
よりも進み側にずらされ、早められる。このよう
に開弁時期が早まることにより、排気効率が向上
し、これによつて高出力を得ることができる。こ
の場合、２つの排気弁３４，３６のバルブタイミ
ングがずれているので実質的に開弁時間が長くな
り、効果に排気効率を向上させることができる。
これに加えて、高負荷の高回転領域で２次側吸気
弁２４のバルブタイミングを第６図線ｆで示すよ
うに遅れ側にずらすと吸気側の開弁時期が長くな
り、これによつて吸気工程終期の吸気の押し込み
効果が生じて充填効率を高めることができ、高出
力を得ることができる。

中回転中負荷領域で代表され、市街地走行等で
使用頻度の高い常用領域では、第２排気弁のバル
ブタイミングは第６図線ｇで示すように、高負荷
領域（線ｅ）及び低負荷領域（線ａ）よりも遅れ
側で、その開弁時期を固定バルブタイミングの第
１排気弁３４の開弁時期と同じになるように設定
される。従つて、第２排気弁の開弁時期が遅くな
り膨張比を増大させることができる。これによつ
て、熱効率が向上し燃費を改善することができ
る。

以上の例では、１つの気筒についてそれぞれ２
つの吸、排気ポートを有するエンジンについて説
明したが、それぞれ１つずつの吸排気ポートを有
する場合についても同様に本発明を適用すること
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、
本発明の実施例に係るエンジンの一部平断面図、
第３図は、第２図のエンジンの縦断面図、第４図
は、可変機構を作動させるシステムの説明図、第
５図は、本発明のバルブタイミング制御の１例を
示すフローチヤート、第６図は、２次側吸気弁、
第２排気弁のバルブタイミングを示す説明図、第
７図は１次側吸気弁、第１排気弁のバルブタイミ
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……１次側吸気弁、２４……２次側吸
気弁、３４……第１排気弁、３６……第２排気
弁、３８，４４……カム軸、４０，４２，４６，
４８……カム、５０……タイミングベルト、５
８，５９……回動部材、６４，６５……モータ、
６６，６７……タペツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジン負荷を検出する負荷検出手段と、１
つの気筒に設けられた吸気ポートと排気ポートを
所定のタイミングで開閉する吸気弁と排気弁を備
えたエンジンにおいて、排気弁の少なくとも開弁
時期をエンジンの常用領域においては低負荷領域
及び高負荷領域におけるよりも遅れ側に設定する
バルブタイミング変更手段を設けたことを特徴と
するエンジンのバルブタイミング制御装置。