JPS6027716A - 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、運転状態の変化に応じて吸気弁又は、排気弁
の開弁期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、開弁期間を長
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
力るが、吸気弁を閉じるタイミングを遅らせることによ
っ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
ーラング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
ーラング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、＜
、七〇給朱、アイドリンク回転数を低くでき、燃料経槍
性の向上、ＩＩ気気中未燃焼有害成分の減少といった不
利な結果を得ることができる。以上のような事情を考欝
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５＋１１１ｆ！（＋することは、従来から公知である
。たとえば、ｑ′３全３公ｔ＋！　！；　２−３　！；
　ｇ　／　６号公報には、タイミングチェーンとカムシ
ャフトのスゲロケットとの噛合関係′ｆ変化させ、これ
によって運転状態の変化にＡ１１ｌ、してパルブタ・イ
ミノジを裳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５２−３り８７９号公報には、エンジン
の出力軸とカム軸との［…に筑心カーバナによシ制御さ
れる遊星歯車オｉ・’＝　４’ｌ’Ｔ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、８８カム軸をエンジン迫転条件に応じて軸
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、エンジン運転状態の
創化に応じて、バルブタイミングを制御ｉ１」１−ｆ−
るものであるが、一つの気筒に７つづつの吸排気弁を有
する形式のエンジンについての制御であシ、単にバルブ
の開閉時期の変更にとどするものであるので、これらの
装置では、十分に運転状態の変化に対応したパルプ制御
を行うことはできない。

（本発明の目的） 従って、本発明の目的は、ｌっの気筒に一対の排気弁を
備えたエンジンにおいて、エンジンの運転状態に応じて
上記−苅の排気弁の庫胎弁期間を変化させるようにする
ことにょｐ１エンジンの低負荷域から高負荷域までの全
運転飴域に亘って好ましい出力特性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、以下の構成によって達成される。

すなわち、本発明は、一つの気筒に設けられた一対の排
気ポートをそれぞれｒ９Ｔ定のタイミングで開閉する一
対の排気弁を備えたエンジンにおいて、前記一対の排気
弁の開弁期ＩＭＪを異ならせるとともに前記一対の排気
弁のうち開弁期間の長い方の排気弁のバルブタイミング
を運転状態の変化に応じて変化烙ぜるバルブタイミング
外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。

本発明のＶ俗は、開弁期間の長沁が異なる２つのｊノ１
気弁ｆ：仏Ｉえておシ、開弁Ｊシ１１間の短い方の排気
９１′のバルブタイミングすなわち弁の研；閉時期は同
定されており、開弁期間の長い方の排気弁のバルブタイ
ミングか運転状態の液化に応じて炎更されるようになっ
ている。パルブタ・ｆミング変更手段に用いられる角変
機構としては従来公知のものを用いることができる。

本発明の具体的′１ｌｔｌＪ御において、高負荷運転時
にｄ５、上記開弁期１…の長い方の排気弁は、１．１弁
時期が咋まるように、低負荷運転時にはオーバーラング
期間が小さくなるようにまた、中負荷走転時すなわち、
常用領域では開弁時期をかくなるように上記開弁ＪｖＪ
曲の長い方の排気弁のバルブタイミングをｆｉｉｊ御す
れば、エンジンの全運転域にわたシ好ましい排気１ｉ制
御が達成できるようになる。

（本発明の効果） 本発明によれば、２つの排気弁を備えたエンジンにおい
て、開弁期間の長い方のわト気弁のバルブタイミングが
変更されるようになっておシ、これによって運転状態の
変化に適応した精密な制御が可能となる。例えば、具体
的に上述のような制御を行うことにより、高負荷時には
、開弁時期が早めら才するとともに排気弁の紅・、開弁
期間が長くなるので、排気効率が向上し高出力を得るこ
とができる。低負荷運転時には、オーバーラング期間が
少なくなるように制御されるので、燃焼室内の残留既燃
ガスの量を減少させることができ、燃焼を安定させるこ
とができる。さらに常用領域では、排気弁の開弁時期が
遅くなるようにｆｔｉ制御されるので、有効膨張比を増
大させることができ、燃費を同上させることができる。

また、タイミング向だ側の排気弁は、し１弁期間及び−
口１１ｉ］、（ｌｌ＋が小さくなっているとともに標準
的なバルブタイミングに設定されておシ、タイミング変
更制御に支障が生じない構成になっている。さらに、バ
ルブタイミングを変更する方の吸気弁は開弁期間が長く
、開口面積も大きくなっているので小さな制御量で効果
的な吸気ｆｊｊｌｊ仙ｊを行うことができる。

（火ＪＪ１０例のｄ貯明） 以下、図面を参照しつつ本発明のｌ実施例につき醗す」
する。

第２図を８照すれは、本例のエンジン１０は複紅イト＋
１のシリンダ１２　ｋ　’（’Ｊ’　Ｌ、各々のシリン
ダ１２６゛（−（ｄ　／次（ｔｌｉ＋吸気通路１４＋に
遅コ圧する／仄イμｍ１吸気ポートｉｏ及び二次側吸気
通路１８に連理するコ次佃吸気ポート２０の一つの吸気
辿−トが設けられ、これらのボー）１６．２０には、／
？Ｋ（ＩＩＩＩ吸気弁２２及び２２Ｘ　Ｏ＋ｉｌ吸気弁
２４がそれぞれ組み合わ感れる。

甘た、す［気気にもスつのリド気ｊｒｉｌ路２６．２８
に連’１ｆｊ−Ｊ−る押１気ボート８０．８２及びこれ
に組み合わ≧れる第１排気弁８４、ｍ２排気弁８６がそ
れぞれ設けられ−Ｃいる。

吸気弁２２．２４は、カム軸８８に形成されたカム４．
ｏ及びカム４．２と組付ゎされる。

排気弁８４．８６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。第コ排気弁８６を作
動させるカム４８は、糖２排気弁８６の開弁時間が第１
排気弁８４の開弁時間よりも長く、開口面積も大きくな
るようなグロフイールを有している。

カム軸８８．４４Ｖｉクランク軸（図示せず）と同期し
たタイミングベルト５０によシ回転駆泥１される。

１次側吸気通路１４及び二次側し気逆路１８け各気筒共
通の吸気通路から分岐しており、吸気地路にはスロット
ル弁が設けられる。二次側吸気通路には開閉弁５４が設
けられ、訪開閉弁５４は、好捷しくけ高負荷運転時に開
〃・れるようになっている。第２排気弁のバルブタイミ
ングを変更するために可変ｔａ構５７が設りられる。第
３し１を併わせで参照ずれは、ｏＪ俊機構５７はカム軸
４４九回動自在に支持される回動部材５９と、該回＃１
）Ｊ部相５９に取付られた駆動軸６１と、該ＰｊＡ動軸
６１を操作して回動部材５９をカム軸４４の丑わりに回
動１させる操作部材（５８と、この操作部材６Ｂを第３
図において）ｉ右に作動さゼーるモータ０５を備えてい
る。回層Ｊ部羽５９にはタペット６７を接動自在に収容
する嵌装孔５９ａが設けられている。タペット６７けカ
ム・１・８と吸気弁２４のバルブステム２４−ａとの１
ｔ１に介在し、通′帛はスゲリング６９により上方に押
し上けられＣおり、カム、＋８がＬ１転すると、タペツ
）　６７はカム面に接触し７つつ押し下シづられ、カム
４８からの作用力がバルブステム８６ａに伝達づれ、こ
ねによって抽気弁８６が開閉する。

モータ１１５が作動すると、Ｊ〜・作部拐６８が左右に
動き、こｔｌによって、駆動軸（１１が回動部材５９を
カムｌ１ｉｌ　４４の１わシに回動させる。回動部材５
９が回動するとこれに収容されたタペット６７も移動し
、タペットに７とカム４８との相対位１沖が変化して、
接触夕・ｆミングがずれ第２排気弁８（１の所＋　Ｉ：
ｉｌＪ時ル」が変化する。本例のエンジンでは、２仄側
吸気弁のバルブタイミングを裳史する可変’＋’？、　
”；Ｉｉ　５０が設（ザられており、との町汲愉作Ｓ５
６は、回動部材５８、駆動軸６０、操作部拐６２、モー
タ６４、タペット６６、スゲリング６８を備えておシこ
れらの作１ｉ１＋＃″ｊ′可変析構５７と同様であるの
で説明は省略する。

第９図に示されるようにモータ６４、ｔ！５を駆動する
ために好ましくはマイクロコンピュータ（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Ｓ、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は可逆モータであシ、上記制
御信号に応じて歯車？４．７５を所定りたけ所定方向に
回転させ、操作部利６２．６Ｂを左右に動かして２次側
吸気弁２４及び第２排気弁８６のバルブタイミングを変
更する、操作部月６２．６Ｂの位置すなわち２次側吸気
弁２４及び第コ排気弁８６のバルブタイミングはポジシ
ョンセンサ７６．７７によって検出されており、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ャートの財式で第
Ｓ図に示されている。マイコン７１では、まず回転数信
号Ｓ、から回転ｉ′ｆ　Ｒを濱ｖ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
ンマｌ内のＲＡＭにｄ１回転数Ｒ，！：負荷Ｐと掃作部
材６２．６Ｂの目松位仙Ｔとの関係を表わすマツダが予
め読み込まれておシ、上記演ｆ１された回転ｖＲ及びエ
ンジン狛荷Ｐから対応する掃作部材６Ｂ、６Ｂの目標位
置Ｔが藺み取られる。次にポジションセンサ７６．７７
からの４１号Ｓ、ＶＣ，Ｊ：、！ｌ）操作部材６２．６
８の現在位［（Ｐｓが演算される。ぞして目標位置Ｔと
胡在位政ｐｓとの偏差りが演舞、される。偏差りがゼロ
の起合にはモータ６４．６５は！ｊＡ動せず操作部拐ｆ
１２．６Ｂは作動しない。偏差りが正の場合に、は、モ
ータ６４．６５が駆動し、その値に対応しで掃作部材６
２．０８を、進める方向に作動させる。（２）差０が負
の場合には、モータ６４．６５がその（ｉｌｌｌｌ：に
対応して駆動し、操作部月６２．６８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Ｓ、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、制御の１例について説明
する。

第６図には、第１排気弁８４及びユ次佃吸気弁２４のバ
ルブタイミングが示されており、低負荷時においては第
２排気弁８６け線ａで示すように、このときの２次側吸
気弁２４のバルブタイミング（線ｂ　）とのオーバーラ
ング期間が小さくなるように設定されている。また、第
７図には、第１排気弁８４、及び１次側吸気弁ｚ２のバ
ルブタイミングがそれぞれ線ｃｓｌｉｄによシ示されて
おシ、これらの弁８４．２２の開弁期間及び開口面積は
第１排気弁８４及びコ次側吸気弁２番に比べて小さくな
っているとともに、バルブタイミングは、低負荷時の第
２排気弁の開弁時期に合わせて隔弁時期が遅く、シかも
オーバーラッグ〕υ」間が小さくなるように一定的に設
定されている。

従って、低負荷時には、全体とし、て吸排気弁のオーバ
ーラング勘ＩＨ］は小さくなり、燃焼室内の残笛既燃ガ
ス量を范少させることかでき、従って、炉焼を安定させ
ゐことができる。中負荷領域、すなわち、虎用領域では
、第２排気弁８６のバルブタイミングは、第６図線ａで
示される低負荷時におけるよりも綾ｅで示すように遅れ
側に設定される。これによって、全体として排気弁の開
弁時期が１￥＜′ｆ！シ、有効膨張比が増大することに
よシ、燃イミを向上させゐことができる。また、高負荷
郷城では糾ａで示す低負卯Ｊ時よシも、線ｆで示すよう
に進み（ｌｉｔに設定される。これによって全体として
排気弁の開弁時期が早まるとともに、開弁期間が長くな
るので排気効率が向上し、高出力が得られる。この場合
、高回転時において２次側吸気弁２４のバルブタイミン
グは線ｇで示すように遅れ佃に設定される。これによっ
て充填効率を併わせで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。本例のバルブタイミング変更
制御は、１５ｔｉ　４ｆ−ルｊ間及び開口ｉ田植の大き
い方の弁を対象として行うよ、・うにしているので小さ
な制御量で効果的な制御を行うことができる。

【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ｌ
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１Ｉ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７０−チャート、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ｔ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、８４・・・第
１排気弁、８６・・・第２排気弁、８８．４４・・・カ
ム軸、４０．４Ｌ　４６．４８・・・カム、５０・・・
タイミングベルト、５８．５９・・・回層１部相、６４
．６５・・・モータ、６６．６７・・・タペット。 特許出願人　来印工業株式会社 第１図 第３図 ２４　：ｊｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一つの気筒に設けられた一対の排気ポートをそれぞれ所
   定のタイミングで開閉する一対の排気弁を備えたエンジ
   ンにおいて、前記一対の排気弁の開弁期間を異ならせる
   とともに前記一対の排気弁のうち開弁期間の長い方の排
   気弁のバルブタイミングを運転状態の便化に応じて変化
   させるバルブタイミング俟二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。