JPS63297729A - エンジンのバルブタイミング制御装置 - 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、掃気効果を高め、燃焼性および出力の向上を
図った過給機付エンジンのバルブタイミング制御装置に
関するものである。

先行技術 過給機付エンジンにおいて、燃焼室内の残留排気ガスを
、過給圧を利用して掃気し、燃焼室内に排気ガスが残留
していることにより燃焼室温度が上昇し、とくに高負荷
運転領域で、ノッキングが生ずることを防止して、高圧
縮比化による燃費向上を図ったものが知られている。た
とえば、特開昭６１−１８５６２８号公報は、過給機の
駆動中に、吸気弁が開弁し始めてから、排気弁が閉弁し
終わるまでの、いわゆるオーバーラツプ期間を、吸気バ
ルブ右よび排気バルブの開閉を制御することにより、エ
ンジンの運転状態に応じて、変化させ、過給気の圧力に
よって、排気ガスを燃焼室から゛押出して、掃気し、燃
焼性の向上を図った機械式過給機付エンジンを開示して
いる。

発明の解決しようとする問題点 しかしながら、吸気共鳴効果を利用して、少なくとも低
回転高負荷時に該吸気通路中に発生する圧力脈動により
吸気を過給し、充填量を高め、出力の向上を図ったエン
ジンにおいては、吸気共鳴効果が得られるように、最適
な吸気バルブの開閉時期が設定されているので、燃焼室
内の掃気のために、吸気バルブの開閉時期を制御すると
、吸気共鳴効果が得られなくなり、充填１を高めて、出
力を向上させることができなくなるおそれがあった。

発明の目的　゛ 本発明は、吸気通路に過給機を介設し、少なくとも低回
転高負荷時に該吸気通路中に発生する圧力脈動により吸
気を過給する過給機付エンジンにおいて、吸気共鳴効果
による充填量の増大を妨げることなく、燃焼室内の残留
排気ガスを効果的に掃気して、燃焼性を高めることので
きる過給機付エンジンのバルブタイミング制御装置を提
供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明のかかる目的は、圧力脈動により吸気を過給する
運転領域において、排気バルブの閉時期を遅らせるよう
に制御する制御手段を設けることによって達成される。

本発明によれば、排気バルブの閉じるタイミングを制御
することにより、吸気バルブと排気バルブの開弁期間の
オーバーラツプ期間を制御しているので、吸気共鳴効果
を利用して、充填量を増大させて、出力の向上を図りつ
つ、十分な掃気効果を得ることができ、燃焼性を大幅に
改善して、燃費特性および出力性能を向上させることが
可能となる。また、吸気バルブの開閉タイミングを制御
することにより、オーバーラツプ期間を制御する場合に
は、オーバーラツプ期間を大きく制御するために、吸気
バルブを早く開いたとき、ピストンはまだ上昇過程にあ
るので、ピストンの上昇圧力により、燃焼室内に吸入さ
れた吸気は、燃焼室の上面を流れやすく、そのため、ピ
ストンの上面近傍の排気ガスが掃気されにくく、また、
ピストンが上死点近傍まで上昇したときには、ピストン
の上昇圧力は小さくなるものの、排気バルブのリフト量
が小さくなるため、ピストン上面近傍の排気ガスの掃気
効果は期待できず、結局、残留排気ガスを十分に掃気し
得ない場合があるが、排気バルブの閉じる時期を制御す
ることにより、オーバーラツプ期間を制御するときは、
オーバーラツプ期間が大きくなるように、排気バルブの
閉じる時期を遅らせる場合、オーバーラツプ時は、ピス
トンは下降状態にあるため、燃焼室内の圧力が低下して
、吸気がピストンの上面近傍まで流入しやすくなり、ピ
ストン上面近傍のバルブをも十分に掃気することができ
、掃気効果がより高められ、ノッキングもおこりにくく
なるから、圧縮比をさらに高めることが可能となって、
燃費特性右よび出力性能をより一層向上させることがで
きる。

本発明の好ましい実施態様においては、過給機付エンジ
ンのバルブタイミング制御装置は、さらに、エンジン負
荷が所定値以上の運転領域において、エンジン負荷が大
きくなるにしたがって、排気バルブと吸気バルブの開弁
期間のオーバーラツプ期間が大きくなるように、すなわ
ち、排気バルブの閉時期がより遅くなるように制御する
手段を備えている。

本発明の別の好ましい実施態様においては、過給機付エ
ンジンのバルブタイミング制御装置は、さらに、エンジ
ン回転数が大きくなるにしたがって、排気バルブと吸気
バルブの開弁期間のオーバーラツプ期間が大きくなるよ
うに、すなわち、排気バルブの閉時期がより遅くなるよ
うに制御する手段を備えている。

本発明の他の好ましい実施態様においては、機械式過給
機付エンジンのバルブタイミング制御装置は、さらに、
エンジン負荷が所定値以上でかつエンジン回転数が所定
値以上の運転領域においては、エンジン回転数が大きく
なるにしたがって、排気バルブと吸気バルブの開弁期間
のオーバーラツプ期間が小さくなるように、すなわち、
排気バルブの閉時期を遅らせる量が小さくなるように制
御する手段を備えている。

また、本発明の他の好ましい実施態様においては、過給
機付のバルブタイミング制御装置は、エンジン低回転高
負荷運転領域において、排気バルブと吸気バルブの開弁
期間のオーバーラツプ期間が、クランク角度で、１０度
以上になるように制御する手段を備えている。

実施例 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、詳
細に説明を加える。

第１図は、本発明の実施例にかかるバルブタイミング制
御装置を含む機械式過給機付エンジンの概略図であり、
第２図は、その気筒部分の路上面図である。

第１図および第２図において、エンジン１の燃焼室２に
は、それぞれ２つの吸気ボート３および排気ポート４が
開口し、吸気ポート３には、吸気通路５が、排気ポート
４には、排気通路６が、それぞれ接続されている。２つ
の吸気通路５は、吸気ポート３の上流で合流し、合流部
の上流には、燃料噴射弁７が設けられている。吸気ポー
ト３および排気ポート４は、それぞれ、吸気バルブ８お
よび排気バルブ９によって、開閉され、本実施例におい
ては、吸気ポート３の開閉タイミングは一定に設定され
、排気ポート４の開閉は、運転状態に応じて、変え得る
ようになっている。吸気通路５内の燃料噴射弁７の上流
側には、機械式過給機１０が設けられるとともに、機械
式過給機１０をバイパスするバイパス通路１１が設けら
れ、バイパス通路１１内には、バイパス通路１１を開閉
する制御弁１２が設けられている。機械式過給機１０の
さらに上流側の吸気通路５内には、エアクリーナ１３、
エアーフローメータ１４およびスロットルバルブ１５が
、それぞれ、設けられている。

コントロールユニット１６には、エアフローメータ１４
の検出した吸入空気量検出信号、図示しないクランク角
センサの検出したエンジン回転数信号などが人力されて
おり、コントロールユニット１６はこれらの入力信号に
したがって、排気バルブ駆動モータ１７に駆動信号を出
力し、排気バルブ駆動モータ１７は、駆動信号にしたが
ってウオームギア１８を回転させ、運転状態に応じて、
所定のタイミングで、排気バルブ９を開閉する。

第３図は、本実施例における吸気ポート３および排気ポ
ート４の開閉タイミング、すなわち吸気バルブ８および
排気バルブ９の開閉タイミングを示すタイムチャートで
ある。

第３図において、曲線Ｘは、吸気バルブ８のリフトカー
ブ、曲線Ｙは、排気バルブ９のリフトカーブを、それぞ
れ示しており、排気バルブ９の開閉タイミングは可変と
され、運転状態に応じて、吸気バルブ８の開弁期間と排
気バルブ９の開弁期間とのオーバーラツプ期間が、最適
となり、十分な掃気効果が得られるように、コントロー
ルユニット１６により、制御されている。吸気バルブ８
の開閉は、吸気共鳴効果が得られる最適タイミングに設
定されている。第４図は、３気筒また′は６気筒エンジ
ンにおける吸気バルブ８の最適な開閉タイミングの設定
例を示すものである。

第５図は、排気バルブ９の閉弁タイミング、すなわち、
吸気バルブ８と排気バルブ９の開弁期間のオーバーラツ
プ量の制御例を示すもので、斜線で示される低回転高負
荷運転領域において、オーバーラツプ量が大きくなるよ
うに、その他の運転領域では、オーバーラツプ量が小さ
くなるように制御され、ノッキングが発生しやすい低回
転高負荷運転領域において、十分な掃気効果が得られる
ように制御されている。このように、運転状態に応じて
、吸気バルブ８と排気バルブ９の開期間のオーバーラツ
プ量を制御し、運転状態に応じた残留排気ガスの掃気を
おこなっているので、低回転高負荷運転領域でのノッキ
ングの発生を防止することができ、したがって、有効圧
縮比も増大させることができるため、燃費率を改善する
ことが可能となるとともに、排気バルブ９の閉弁タイミ
ングを制御することによって、オーバーラツプ期間を制
御しているので、吸気バルブ８は、吸気共鳴効果を得る
ために設定した最適のタイミングで開閉させることがで
き、吸気共鳴効果を利用して、出力の向上を図ることが
可能となる。とくに、低回転高負荷運転領域における吸
気バルブ８と排気バルブ９の開弁期間のオーバーラツプ
期間を、クランク角度で、１０度以上とすると、有効圧
縮比を８．５以上に設定しても、低回転高負荷運転領域
で、十分な掃気効果が得られるために、ノッキングの発
生が防止され、実用的な運転領域における燃焼性を向上
させることができ、燃費率を大幅に改善することが可能
となり、好ましい。

第６図は、排気バルブ９の閉弁タイミング、すなわち、
吸気バルブ８と排気バルブ９の開期間のオーバーラツプ
量の他の制御例を示すものである。

第６図の例では、梨地で示される低回転低負荷運転領域
Ａにおいては、オーバーラツプ量を大きくすると、燃焼
が不安定になるので、オーバーラツプ量がほとんどなく
なるように制御し、斜線で示される高負荷運転領域Ｂで
は、オーバーラツプ量が大きくなるように制御している
。さらに、ノッキングが発生しやすい低回転高負荷運転
領域Ｃにおいては、エンジン回転数が大きくなるにした
がって、オーバーラツプ量が大きくなるように制御され
ている。これは、エンジン回転数が太きくなるにしたが
って、クランク角に基づくオーバーラツプ量は同一でも
、実際のオーバーラツプ時間は短くなるので、オーバー
ラツプ量を一定とすると、十分な掃気効果をあげること
ができないためである。しかし、高回転高負荷運転領域
りでは、吸気圧力より、排気圧力の方が大きくなり、吸
気が吸気側へ吹き返すおそれがあるので、逆に、エンジ
ン回転数が大きくなるほど、オーバーラツプ量が小さく
なるように、制御している。また、高回転低負荷領域Ｅ
では、オーバーラツプ量は小さくなるように制御されて
いる。

本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求
の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能で
あり、それらも本発明の範囲内に包含されるものである
ことはいうまでもない。

たとえば、前記実施例においては、運転状態に応じて、
排気バルブ９の開閉タイミングを変化させているが、排
気バルブ９の閉弁タイミングを、たとえば、２通り設定
しておき、低回転高負荷運転領域では、遅く閉じるタイ
ミングの採用して、オーバーラツプ量が大きくなるよう
にし、他の運転領域では、排気バルブ９が早く閉じるタ
イミングを採用するようにして、オーバーラツプ量を制
御することもできる。

また、前記実施例においては、吸気ボートおよび排気ポ
ートは、それぞれ２つ設けているが、本発明にしたがっ
て、その開閉タイミングが制御されていれば、その数を
問わないことはいうまでもない。

発明の効果 本発明によれば、吸気共鳴効果を利用して、充填量を大
きくして、出力を向上させつつ、掃気効果により、ノッ
キングの発生を防止して、有効圧縮比を大きくすること
ができ、燃費率を大幅に向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる機械式過給機付エン
ジンの概略図であり、第２図は、その路上面図である。 第３図は、本発明の実施例における吸気バルブおよび排
気バルブの開閉タイミングを示すタイムチャートである
。第４図は、３気筒または６気筒エンジンにおける吸気
バルブの最適な開閉タイミングの設定例を示すものであ
る。第５図および第６図は、それぞれ、排気バルブの閉
弁タイミング、すなわち吸気バルブと排気バルブの開期
間のオーバーラツプ量の制御例を示すものである。 １・・・エンジン、　２・・・燃焼室、３・・・吸気ボ
ート、　　４・・・排気ポート、５・・・吸気通路、　
６・・・排気通路、７・・・燃料噴射弁、２８・・・吸
気バルブ、９・・・排気バルブ、 １０・・・機械式過給機、 １１・・・バイパス通路、　１２・・・制御弁、１３・
・・エアクリーナ、 １４・・・エアーフローメータ、 １５・・・スロットルバルブ、 １６・・・コントロールユニット、 １７・・・排気バルブ駆動モータ、 １８・・・ウオームギア。 第２図 第３図 オーバーラツプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路に過給機を介設し、少なくとも低回転高負荷時
   に該吸気通路中に発生する圧力脈動により吸気を過給す
   る過給機付エンジンのバルブタイミング制御装置におい
   て、該圧力脈動により過給する運転領域において、排気
   バルブの閉時期を遅らせるように制御する制御手段を設
   けたことを特徴とする過給機付エンジンのバルブタイミ
   ング制御装置。