JPH0549804B2 - - Google Patents

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、排気弁の開弁時期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、運転状態の
変化に応じて、バルブタイミング制御するもので
あるが、１つの気筒について、１つづつの吸排気
弁を備えたエンジンについての制御であり、従つ
て、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２つの吸気弁を備えた
エンジンにおいて、この２つの吸気弁のバルブタ
イミングを制御することにより、運転状態の変化
に応じて好ましいエンジンの出力特性を与えるこ
とができるエンジンのバルブタイミング制御装
置、特に低回転から高回転にわたる広い範囲で高
出力を得ることができるエンジンのバルブタイミ
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り達成され
る。すなわち、本発明は、エンジンの回転数を検
出する回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出
する負荷検出手段と、エンジンに設けられる１次
側吸気通路および２次側吸気通路と、該１次側吸
気通路および２次側吸気通路を開閉制御する１次
側吸気弁および２次側吸気弁と、２次側吸気通路
に設けられエンジンの高負荷運転時に開かれる開
閉弁と、エンジンの排気通路を開閉制御する排気
弁と、エンジンの低回転領域において前記１次側
および２次側吸気弁のバルブタイミングのうち少
なくとも閉弁時期を進み側に設定し高回転領域で
は前記閉弁時期を遅れ側に設定する吸気弁バルブ
タイミング変更手段と、前記排気弁をエンジンの
高負荷領域で進み側、高負荷領域以外の領域で遅
れ側に制御する排気弁バルブタイミング変更手段
とを設けたことを特徴とする。

第１図を参照しつつ本発明の構成につき説明す
る。

本発明は係るエンジンは、１つの気筒に２つの
吸気ポートとこれを開閉する２つの吸気弁を備え
ており、この２つの吸気弁のバルブタイミングの
うち少くとも閉弁時期が運転状態に応じて変更さ
れるようになつている。運転状態の検出に当つて
はエンジン回転数を用いることができ、さらにエ
ンジン負荷等を考慮しても良い。運転状態が低回
転領域にある場合には、バルブタイミング変更手
段は、２つの吸気弁のバルブタイミングのうち少
くとも閉弁時期を進み側にすなわち早めるように
設定し、高回転領域にある場合は遅れ側に設定す
る。この場合、２つの吸気弁を、すべての運転領
域で吸気を供給する１次側吸気ポート及び比較的
高負荷領域で吸気を供給する２次側吸気ポートに
対して、これらのポートを開閉する１次側吸気
弁、及び２次側吸気弁として構成することもでき
るが、このような構成に限定されない。

なお、バルブ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。

（本発明の効果） 本発明によれば、低回転領域では、吸気弁が比
較的早く閉じられるので、この運転領域で起こり
がちな吸気工程終期の吹き返しを防止することが
でき、高出力を得ることができる。また、高回転
領域では吸気弁の閉弁時期は遅れ側に設定され
る。これによつて、強い吸気慣性による押し込み
効果が得られ、充填効率が高まり従つて高出力を
得ることができる。本発明では、２つの吸気弁の
両方を制御対象としているので、上記制御を効果
的に行うことができる。また、アイドル運転時の
ような低回転低負荷領域では、オーバーラツプ期
間が少なくなるように制御すれば、燃焼室内の残
留既燃ガス量を減少させることができるので燃焼
が安定し、従つて安定したアイドル回転を得るこ
とができる。さらに排気弁のバルブタイミングを
変更する手段を設け、高負荷領域で少くとも開弁
時期を早めるように制御すれば、排気効率を向上
させることができ、さらに高出力を得ることがで
きる。

（実施例の説明） 以下、図面を参照しつつ本発明の１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
各気筒共通の吸気通路から分岐しており、吸気通
路にはスロツトル弁が設けられる。２次側吸気通
路には開閉弁５４が設けられ、該開閉弁５４は、
高負荷運転時に開かれるようになつている。１次
側吸気弁２２、２次側吸気弁２４のバルブタイミ
ングを変更するために可変機構５６が設けられ
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５
８と、該回動部材５８に取付られた駆動軸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。２次側吸気弁２４に
関し、可変機構５６を説明すれば、回動部材５８
は、タペツト６６を摺動自在に収容する嵌装孔５
８ａが設けられている。タペツト６６はカム４２
と吸気弁２４のバルブステム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、タペツト６
６はカム面に接触しつつ押し下げられ、カム４２
からの作用力がバルブステム２４ａに伝達され、
これによつて２次側吸気弁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、これによつて、駆動軸６０が回動部材５
８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ツト６６
も移動し、タペツト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２次側吸気弁
２４の開閉時期が変化する。１次側吸気弁２２も
同様に可変機構５６によつてバルブタイミングが
変更されるようになつている。本例のエンジンで
は、第１排気弁３４、第２排気弁３６のバルブタ
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、モータ６５、及び第２排気
弁に関してタペツト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４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１次側吸気弁２２及び２次側吸気弁２４及び
第１排気弁３４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
ち排気弁及び吸気弁のバルブタイミングはポジシ
ヨンセンサ７６，７７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６２の目標位値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６２の目標位置Ｔが読み取られ
る。次にポジシヨンセンサ７６からの信号S₃によ
り操作部材６２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６２は作動しない。偏差Ｄ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Ｄが負の場合には、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。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） 第６図を参照すれば、１次側吸気弁２２、及び
２次側吸気弁２４は低回転領域ではそれぞれ線
ａ，ｂで示すよう開閉時期が進み側に設定されて
いる。従つて、特に高負荷時において吸気工程終
期の吸き返しを防止することができ、所望の出力
を得ることができる。

また、高回転領域では、１次側吸気弁２２及び
２次側吸気弁２４のバルブタイミングは線ｃ，ｄ
で示すように、遅れ側に設定される。これによつ
て、高負荷領域において吸気工程終期の押し込み
効果が得られ、充填効率が高まり、高出力を得る
ことができる。また、本例では、第１排気弁３４
及び第２排気弁３６のバルブタイミングが高負荷
時には、それぞれ線ｅ，ｆで示すタイミングから
線ｊ，ｈで示すように進み側に設定される。これ
によつて排気効率が高まり、さらに高出力を得る
ことができる。

なお本例では、可変機構を吸気側、排気側にそ
れぞれ１つづつ設け、１次側吸気弁２２、２次側
吸気弁２４及び第１排気弁３４、第２排気弁３６
を同期させてタイミング変更を行つているがそれ
ぞれ独立して可変機構を設けて制御することもで
きる。

また、本発明は、１つの気筒に２つの吸気弁を
備えているが、開閉弁５４を有しない形式のエン
ジン、すなわち、吸気通路に全負荷用高負荷用の
区別が特にない形式のエンジンについても同様に
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１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Ａ−Ａ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、吸、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 (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの回転数を検出する回転数検出手段
   と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
   エンジンに設けられる１次側吸気通路および２次
   側吸気通路と、該１次側吸気通路および２次側吸
   気通路を開閉制御する１次側吸気弁および２次側
   吸気弁と、２次側吸気通路に設けられエンジンの
   高負荷運転時に開かれる開閉弁と、エンジンの排
   気通路を開閉制御する排気弁と、エンジンの低回
   転領域において前記１次側および２次側吸気弁の
   バルブタイミングのうち少なくとも閉弁時期を進
   み側に設定し高回転領域では前記閉弁時期を遅れ
   側に設定する吸気弁バルブタイミング変更手段
   と、前記排気弁をエンジンの高負荷領域で進み
   側、高負荷領域以外の領域で遅れ側に制御する排
   気弁バルブタイミング変更手段とを設けたことを
   特徴とするエンジンのバルブタイミング制御装
   置。