JPS5990718A - エンジンの吸気弁制御装置 - 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】 本発明は、４サイクルエンジンにおける吸気弁の開閉時
期を制御するエンジンの吸気弁制御装置に関するもので
ある。

第１図は従来の４サイクルエンジンの一部の断面図であ
る。図に於て、（１）は燃料と空気の混合気を取入れる
吸気弁、（２）は燃焼後のガスを外へ排出する排気弁、
（３）は吸気弁（１）を１駆動するカム、（４）は排気
弁（２）を駆動するカム、（５）はエンジンの各行程に
対応して往復運動するピストン、（６）はピストン（５
）の往復運動により回転するクランク軸、（７）は混合
気を導入するための吸気管、（８）は燃焼後のガスを外
に排出するだめの排気管、（９）はピストン（５）と嵌
合されたシリンダ、（１０）は吸気管（７）の内部に設
けられ混合気の吸入量を調節する絞り弁、（１１）は燃
料と空気との混合気を生成する気化器又は燃料噴射装置
で構成される混合気生成手段である。

なお、点火プラグは本発明と直接関係ないので省略する
。

このように構成された従来の４サイクルエンジンに於て
は、ピストン（５）の往復運動によシフランク軸（６）
が回転し、このクランク軸（６）が２回転したときカム
（３）　、　（４）が１回転するようになっている。こ
のカム（３）　、　（４）の回転により吸気弁（１）、
排気弁（２）が開閉動作を繰返す。このカム（３）　、
　（４）の形状によυ□、ピストン（５）の位置に対す
る吸気弁（１）、排気弁（２）の開閉時期は決められす
るが、あらゆる運転状態に対して著しい支障が生じない
よう決められている。

即ち、第２図に示すように吸気弁（１）の開期間（Ａ）
は、ピストン（５）の上死点（ＴＤＣ）よりも角度（θ
ｓｎ）だけ前の点（ａ）で開始し、下死点（ＢＤＣ）を
角度（θＢＡ）だけ過ぎた点（ｆ）で終了する。又、排
気弁（２）の開期間（Ｄ）は、ピスト／　（５）　ノ下
死点（ＢＤＣ）よりも角度（θＦＢ）だけ前の点（ｄ）
で開始し、上死点（ＴＤＣ）を角度（θｍＡ）だけ過ぎ
た点（Ｃ）で終了する。

このような動作に於て、吸気弁（１）の閉時期（ｆ）は
エンジンの吸入効率を大きく左右する。即ち、高回転時
には空気慣性による吸入効率の低下を防ぐため、吸気弁
（１）の閉時期は下死点（ＢＤＣ）よりも角度（θ８Ａ
）だけ遅らせている。しかし、高回転時の吸入効率をさ
らに良くなるように設定すると、低回転時に圧縮行程に
ある混合気が吸気管（７）に逆流するという問題が生じ
てくる。このため、低回転時から高回転時迄の領域で著
しい支障が生じない妥協点に設定されている。

第３図は上記妥協点に設定された場合のエンジン回転数
と吸入効率の関係を示すグラフである。

同図で明らかなように、高回転時には吸入効率が低下し
、エンジンの出力性能が低下する。

又、エンジンの負荷状態を表わす例えばスロットル開度
、すなわち吸気系の絞り弁の開度によっても吸入効、率
は変化する。

このように、従来は吸気弁（１）がクランク軸（６）の
回転角に対して一義的に決まる開閉時期で作動するため
、エンジンの回転数や負荷状態に対して最適な吸入効率
を得ることができなかった。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、その目的
はスロットル開度等の負荷状態やエンジンの回転数変化
に対し吸入効率の向上を計ったエンジンの吸気弁制御装
置を提供することにある。

このような目的を達成するため本発明では、エンジンの
回転数および負荷状態例えばスロットル開度を検出し、
その値に対応して、予め設定されたプログラムによＪ）
吸気弁の開閉時期を制御するようにしたものである。

第４図は本発明の一実施例の構成図である。図に於て第
１図と同一部分は同一符号を用いて説明は省略する。（
１２）はクランク軸（６）に嵌着された回転体であって
、円周方向に順次歯（１２ａ）　、　（１２ｂ）を配設
し、＠　（１２ｂ）は歯（１２ａ　）よ９幅を大きくし
ピストン（５）の上死点、下死点に対応して配置されて
いる。（１３）は回転体（１２）の回転を検出するクラ
ンク角センサ、（１４）はり２ンク角センサ（１３）の
パルス出力を周期又は周波数としてとらえエンジンの回
転数を検知する回転数検出回路、（１５）は絞シ弁（１
０）の開度を電気信号に変換するため可変抵抗器により
ｓ成された開度センサ、（１６）は開度センサ（１５）
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ−Ｄコンバ
ータ、（１７）は予め設定された吸気弁開閉時期のデー
タを記憶させであるＲＯＭメモリ、（１８）はエンジン
回転数とスロットル開度の２つのパラメータに対応して
ＲＯＭメモＩＪ　（１７）から吸気弁（１）の開閉時期
に関するデータを読み出し、このデータに基づいてクラ
ンク角信号に対する吸気弁（１）の開閉時期を演算する
マイクロコンピュータ、（１９）はマイクロコンピュー
タ（１８）の出力を増幅してアクチェータ（２０）を駆
動する増幅回路である。

このアクチェータ（２０）はソレノイド又は油圧制御機
構によシ吸気弁（１）を駆動する。

このような構成に於て、ピストン（５）の往復運動はク
ランク機構を介してクランク軸（６）を回転させる。こ
れにより回転体（１２）も回転し、クランク角センナ（
１３）からパルス信号が出力される。このパルス信号は
回転数検出回路（１４）によシデジタル化されマイクロ
コンピュータ（１８）に入力される。

１−シ弁（１０）の開度は開度センサ（１５）によシア
ナログの電気信号に変換され、Ａ−Ｄコンバータ（１６
）によシデジタル化されてマイクロコンピュータ（１８
）に入力される。

マイクロコンピュータ（１８）では、クランク角センサ
（１３）からの出力であるエンジン回転数のデータと、
絞９弁（ｉｏ）からの出力であるスロットル開度のデー
タとに対応したＲＣＭメモリ（１７）のデータを読み出
し、このデータに基づいてクランク角信号に対する吸気
弁（１）の開閉時期を演算し、そのタイミングで駆動出
力が出力される。この出力は増幅回路（１９）により増
幅されてアクチェータ（２０）を駆動する。アクチェー
タ（２０）の作動により吸気弁（１）が駆動されて、最
適なタイミングで吸気動作が行なわれることになる。

エンジンの吸入効率と吸気弁（１）の下死点後の閉時期
との関係は、第５図に示すような特性を示す。即ち、エ
ンジンが高回転になると、シリンダ（９）内に吸入され
る混合気は慣性のため、最大吸入効率を得るだめの吸気
弁（１）の閉時期は、（ａ）から遅い側の（１））にシ
フトする。逆に低回転に於ては、吸気弁（１）の閉時期
が遅すぎるとシリンダ（９）に吸入された混合気が圧縮
行程に於て吸気弁（１）を通って吸気管（７）へ逆流す
るため、吸気弁（１）の閉時期をあまり遅らせるのは好
１しくない。即ち、第５図の（ｃ）のように効率が下っ
てしまうので（ａ）点迄閉時期を早くした方がよい。

また、エンジンが軽負荷のとき即ち、絞り弁（１０）の
開度が小さい場合には、シリンダ（９）内へ吸入される
混合気の流速が低いため、吸入効率は吸気弁（１）の閉
時期が遅い方が犬となる。逆に重負荷のとき即ち絞り弁
（１０）の開度が大きい場合には、吸気弁（１）の閉時
期が早い方が吸入効率は大きい。

以上述べたエンジンの吸入効率特性から、吸気弁（１）
の閉時期の最適値はエンジン回転数とエンジンの負荷状
態例えば絞り弁開度の２つのパラメータにより第６図の
ようなマツプとして表わされる。第６図に於て、丸印の
大きさは吸気弁（１）の閉時期（下死点後の角度）の遅
れの量を示している。即ち、エンジン回転数が太きい絞
り弁開度が小さいときは、（ａ）点で示すように吸気弁
（１）の閉時期は最も遅くなる。（ａ）点を基準にとれ
ばエンジン回転数が低下すると閉時期は小となり、絞り
弁開度が犬になると同様に開時期は小となる。一方吸気
弁（１）が閉じている状態から開弁が完了するまでの過
渡状態における吸気絞シ効果による混合気の吸入遅れを
補うために、エンジン回転数が高くなると吸気弁（１）
の開時期を早めることが望ましい。これら吸気弁（１）
の開時期及び閉時期の最適値はエンジン回転数や絞り弁
開度に対する２元マツプとしてＲＯＩＶＩメモ！Ｊ　（
１７）に予め記憶されている。マイクロコンピュータ（
１８）はＲＯＭメモリ（１７）に記憶された吸気弁開閉
時期データに基づいてクランクｌｌ’ｌＪｌ　（６）に
対する吸気弁（１）の開時期及び閉時期を演算し、例え
ば、ソレノイド機構をもつアクチェータ（２０）を６駆
動することにより吸気弁（１）を作動させる。

第７図は（ａ）　　行程、（ｂ）　　クランク位置信号
（クランク角センサの出力）、（ｅ）　　！ｌ気弁、（
ｄ）　　排気弁、（ｅ）アクチェータ駆動信号を相対的
に図示したタイムチャートである。（ｃ）に示すように
吸気弁の開時期（θＳＢ）＋閉時期（θ８Ａ）はＲＯＭ
メモリに予め記憶されたデータによって可変される。

以上のような説明に於て、エンジン回転数の検出はクラ
ンク角センサを用いたが回転に同期した点火信号を用い
てもよい。又、エンジン負荷を表わすパラメータとして
絞り弁開度以外に吸気管内圧力、吸入空気量などの情報
を用いても同様の効果が得られる。

又、吸気弁を作動させるアクチェータとしてはソレノイ
ド以外に油圧機構など他の手段を用いてもよい。

以上述べたように本発明によれば、吸気弁の開閉時期を
エンジンの回転数や負荷状態に応じて制御することによ
り、エンジンのあらゆる運転状態に於て吸入効率を上げ
ることができるので、エンジンの出力を最大限に利用で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４サイクルエンジンの一部の断面図、第
２図はピストンと吸気弁の位相を示す図、第３図は従来
装置のエンジン回転数に対する吸入効率の特性図、第４
図は本発明の一実施例のイ１り底口、第５図は吸気弁の
閉時期に対する吸入効率比の特性を示す図、第６図はエ
ンジン回転数と絞り弁開度と閉時期との関係を示す特性
図、第７図はタイムアヤートである。 （１）・・・・吸気弁、（２）・・・・排気弁、（３）
。 （４）・・−・カム、（５）・・ｅ・ピストン、（６）
・拳・・クラック軸、（９）・・・・シリンダ、（１０
）・・・・絞り弁、（１１）・・・・混合気生成手段、
（１２）−−−−円板、（１２ａ）　、　（１２ｂ）　
−−−−歯、（１３）・・・・クランクセンサ、（１４
）・・・・回転数検出回路、（１５）・・・・開度セン
サ、（１６）−・−−Ａ−Ｄコンバータ、（１７）−・
・＠ＲＯＭメモリ、（１８）−−・・マイクロコンピュ
ータ、（１９）・◆・・増幅回路、（２０）・・・・ア
クチェータ。 代理人　　葛　野　信　− 第１図 第２図 ＤＣ 第４図 第６図 手続補正書（自発）５゜ ６゜ １１゛許庁長官Ｄ１隻 １、事件の表示　　　　！１．；ＩＨ願昭　　５７−２
０１３１０号２、発明の名利、 エンジンの吸気弁制御装置 ３．１山正をする−と ’Ｊ（ｒ’ｌ：とのＩＷＩ　係ＲｔＦｌ’出ＫＣ１人住
　所　　　　　東京都千代田区丸の内皿丁目２番３号名
　（６・（（３０，１，）　　　三菱′、″１機株式会
社代表者片山仁八部 ４、代理人 住　所　　　　　東上１！′都千代田区丸の内皿丁目２
番３号補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 補正の内容 明細書第８頁最下行の「大きい」を「大きく」と補正す
る。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダと、このシリンダ内を往復運動するピス
   トンと、絞り弁により調整された混合気を前記シリンダ
   に吸入するだめの吸気弁と、燃焼筒ガスを排出するだめ
   の排気弁とを備えた４サイクルガソリンエンジンに於て
   、前記吸気弁の前記ピストンの位れに対する開閉時期を
   制御するアクチェータと、エンジンの負荷状態を表わす
   吸入空気量。 吸気管内圧力、絞り弁開度のうちの少なくとも一つの要
   素とエンジンの回転数に対する吸気弁の所望の開閉時期
   を２元マツプとして予め記憶したメモリと、このメモリ
   の記憶内容に従って前記アクチェータを駆動制御する制
   御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの吸気弁制
   御装置。
2. （２）吸気弁の閉時期がエンジンの回転数の増加に対し
   ては遅れ側に、エンジン負荷の増加に対しては進み側に
   なるようにメモリ内のマツプ値を設定したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のエンジンの吸気弁制御
   装置。