JP2000104570A - 内燃機関の回転数制御装置 - Google Patents

内燃機関の回転数制御装置

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JP2000104570A
JP2000104570A JP10273766A JP27376698A JP2000104570A JP 2000104570 A JP2000104570 A JP 2000104570A JP 10273766 A JP10273766 A JP 10273766A JP 27376698 A JP27376698 A JP 27376698A JP 2000104570 A JP2000104570 A JP 2000104570A
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Japan
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valve
cam
combustion engine
internal combustion
engine
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Shuji Nakano
修司 中野
Yoshito Moriya
嘉人 守谷
Hideo Einaga
秀男 永長
Shinichiro Kikuoka
振一郎 菊岡
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • F02D31/001Electric control of rotation speed
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    • F02D31/009Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L13/0042Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction with cams being profiled in axial and radial direction
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 3次元カムにて連続的にバルブリフト量を設
定可能な内燃機関の可変動弁装置において適切に許容回
転数を設定し適切なフェイルセーフを実現する。 【解決手段】 シャフト位置センサによりリフト量可変
アクチュエータによる実際の調整量を検出している(S
1020)。このため、吸気カムのカム面の内でいずれ
のプロフィールによってバルブリフト量が実行されてい
るかが判明する。このようにバルブスプリングのバネ荷
重やバルブ質量等と共に許容回転数NEGを決定づける
バルブリフト量が判明するので、正確な許容回転数NE
Gを設定することができる(S1030)。したがって
この許容回転数NEGを用いて実回転数NEの状態を適
切に判断できる(S1040)。すなわち実回転数NE
が許容回転数NEG以上であれば(S1040で「YE
S」)、燃料カットによりエンジン11の回転を適切に
抑制できる(S1050)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の回転数制
御装置に関し、特に、カムプロフィールが回転軸方向に
て連続的に変化している3次元カムを用いた可変動弁装
置を採用している内燃機関の回転数制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、吸気バルブあるいは排気バルブに
おいて、内燃機関が低回転時のバルブリフト量と高回転
時のバルブリフト量とを、低速用カムと高速用カムとを
利用してこれらを油圧により切り換えることで実現する
可変動弁装置が知られている(特公平3−68217号
公報)。
【0003】また、この従来技術においては、低温時に
作動油の粘性が高いことにより低速用カムから高速用カ
ムへの切換応答性が低下することを考慮した対策を行っ
ている。すなわち、低温時には、低速用カムの作動状態
を維持するとともに、内燃機関が高回転となった場合に
は、内燃機関への燃料供給停止を行って内燃機関に不都
合が生じないようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術では、低温時以外では、低速用カムと高速用カムと
の間の切り換えにおいては、切り換え駆動用の油圧を制
御するのみであり、実際にカムが切り替わったか否かは
検出していない。したがって、内燃機関の高回転時に何
らかの理由で、油圧が制御されていても低速用カムから
高速用カムに切り替わっていない場合には、燃料供給停
止などのフェイルセーフを実行することはできなかっ
た。
【0005】また、上述した低速用カムと高速用カムと
の切り換えシステム以外に、カムの回転軸方向にカムプ
ロフィールが連続的に変化する3次元カムを用いて、バ
ルブリフト量を調整する可変動弁装置が知られている。
このような3次元カムを用いたものでは、リフト量の調
整は内燃機関の回転数のみでなく、内燃機関の負荷(吸
気圧、吸気量、あるいは燃料量など)等もパラメータに
含まれている場合がある。このようなシステムでは、実
回転数からはカムプロフィールが一意に決定しない。こ
のため、単に機関回転数を検出していたのでは、バルブ
リフト量の状態が判断できず許容回転数も設定できな
い。したがって、3次元カムを用いた可変動弁装置で
は、低速用カムと高速用カムとを切り換える従来技術の
単なる応用では、フェイルセーフを実行することは困難
である。
【0006】本発明は、3次元カムを用いて連続的にバ
ルブリフト量を設定可能な可変動弁装置において、適切
に許容回転数を設定して適切にフェイルセーフを実現す
ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の内燃機関
の回転数制御装置は、内燃機関のカムシャフトに設けら
れ、バルブと連動するカムフォロアが当接するためのカ
ム面を有し、カムプロフィールが回転軸方向にて連続的
に変化している3次元カムと、前記カムシャフトを軸方
向にて移動位置を調整することにより、前記3次元カム
による前記バルブのバルブリフト量を連続的に可変とす
るリフト量可変アクチュエータと、前記リフト量可変ア
クチュエータによる調整量を検出する調整量検出手段
と、前記調整量検出手段により検出された調整量に応じ
て前記内燃機関の許容回転数を設定する許容回転数設定
手段と、前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検
出手段と、前記機関回転数検出手段にて検出された回転
数が前記許容回転数設定手段にて設定された許容回転数
より大きい場合は、前記内燃機関の回転を抑制する機関
回転抑制手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】このように、調整量検出手段は、直接、リ
フト量可変アクチュエータによる調整状態を検出してい
る。このため、実際にいかなるプロフィールのカム面が
バルブリフト量を決定しているかが判明する。したがっ
て、バルブスプリングのバネ荷重やバルブ質量等と共に
許容回転数を決定づけるリフトプロフィールが判明する
ので、正確な許容回転数を設定することができる。
【0009】こうして、許容回転数設定手段はバルブリ
フト量の状態に応じた適切な許容回転数を設定でき、こ
の適切な許容回転数を用いて機関回転抑制手段は内燃機
関の回転を適切な範囲に抑制できる。したがって適切な
フェイルセーフが実現し内燃機関に支障を生じることを
未然に防止できる。
【0010】請求項2記載の内燃機関の回転数制御装置
は、請求項1記載の構成に対して、前記機関回転抑制手
段は、前記内燃機関に対する燃料供給を停止することに
より前記内燃機関の回転を抑制することを特徴とする。
【0011】このように、機関回転抑制手段が行う内燃
機関の回転抑制として、内燃機関に対する燃料供給の停
止、いわゆる燃料カットにより実行することができる。
請求項3記載の内燃機関の回転数制御装置は、請求項1
または2記載の構成に対して、前記許容回転数設定手段
は、前記調整量に対応したバルブリフト量の変化に応じ
て前記許容回転数を連続的に変化させて設定することを
特徴とする。
【0012】バルブリフト量が高くなると、バルブスプ
リングが圧縮されることから許容回転数は連続的に高く
なる傾向になる場合もあるが、バルブスプリングの諸元
およびカム面のプロフィールによってはこれ以外の連続
的な許容回転数変化を示す場合もある。したがって、こ
の性質を考慮して、調整量に対応したバルブリフト量の
変化に応じて許容回転数を連続的に変化させることによ
り、許容回転数の設定を3次元カムおよびバルブスプリ
ングの性質に適合させることができる。このことで、よ
り適切な許容回転数が設定でき、一層適切なフェイルセ
ーフが実現し内燃機関に支障を生じることを確実に防止
できる。
【0013】
【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1は、内燃機
関回転数制御装置の概略構成を表すブロック図である。
【0014】ガソリンエンジン11(以下、単に「エン
ジン」という)は、直列4気筒の車載用ガソリン式内燃
機関である。このエンジン11は、往復移動するピスト
ン12が設けられたシリンダブロック13と、シリンダ
ブロック13の下側に設けられたオイルパン13aと、
シリンダブロック13の上側に設けられたシリンダヘッ
ド14とを備えている。
【0015】このエンジン11の下部には出力軸である
クランクシャフト15が回転可能に支持され、このクラ
ンクシャフト15にはコンロッド16を介してピストン
12が連結されている。そして、ピストン12の往復移
動は、そのコンロッド16によって、クランクシャフト
15の回転へと変換されるようになっている。また、ピ
ストン12の上側には燃焼室17が設けられ、この燃焼
室17に排気通路18および吸気通路19が接続されて
いる。そして、排気通路18と燃焼室17とは排気バル
ブ20により連通・遮断され、吸気通路19と燃焼室1
7とは吸気バルブ21により連通・遮断されるようにな
っている。
【0016】一方、シリンダヘッド14には、排気カム
シャフト22および吸気カムシャフト23が平行にかつ
クランクシャフト15に対しても平行に設けられてい
る。排気カムシャフト22は回転可能であるが軸方向に
は移動不可能にシリンダヘッド14上に支持されてい
る。一方、吸気カムシャフト23は回転可能かつ軸方向
へ移動可能にシリンダヘッド14上に支持されている。
【0017】排気カムシャフト22の一端にはタイミン
グプーリ24aが備えられている。このタイミングプー
リ24aと同じ側において、吸気カムシャフト23の一
端にはタイミングプーリ25aを備えたリフト量可変ア
クチュエータ25が設けられている。このリフト量可変
アクチュエータ25は、吸気カムシャフト23を軸方向
へ移動させて、後述する3次元カムのカムプロフィール
を変化させ、吸気バルブ21のリフト量および開弁期間
を調整するものである。
【0018】これらタイミングプーリ24a,25a
は、タイミングベルト26を介して、クランクシャフト
15に取り付けられたタイミングプーリ15aに連結さ
れている。そして、駆動側回転軸としてのクランクシャ
フト15の回転がタイミングベルト26を介して、従動
側回転軸としての排気カムシャフト22および吸気カム
シャフト23に伝達されることによって、それら排気カ
ムシャフト22および吸気カムシャフト23がクランク
シャフト15の回転に同期して回転する。
【0019】排気カムシャフト22には、排気バルブ2
0の上端側にてバルブリフタを介して当接する排気カム
27が設けられている。一方、吸気カムシャフト23に
は、吸気バルブ21の上端にてバルブリフタを介して当
接する吸気カム28が設けられている。このような構成
により、排気カムシャフト22が回転すると、排気カム
27のプロフィールに応じて排気バルブ20が開閉駆動
され、吸気カムシャフト23が回転すると、吸気カム2
8のプロフィールに応じて吸気バルブ21が開閉駆動さ
れる。
【0020】ここで、排気カム27のカムプロフィール
は排気カムシャフト22の軸方向に対して一定となって
いるが、吸気カム28のカムプロフィールは、図2に示
すごとく吸気カムシャフト23の軸方向に連続的に変化
している。すなわち、吸気カム28は3次元カムとして
構成されている。
【0021】このため、吸気カムシャフト23が矢印A
方向へ移動すると、吸気カム28による吸気バルブ21
のバルブリフト量が連続的に徐々に大きくなる。これと
ともに、吸気バルブ21の開タイミングが進角し閉タイ
ミングが遅角することにより開弁期間が連続的に徐々に
長くなる。また、矢印A方向とは逆方向に吸気カムシャ
フト23が移動すると、吸気カム28による吸気バルブ
21のバルブリフト量が連続的に徐々に小さくなる。こ
れとともに、吸気バルブ21の開タイミングが遅角し閉
タイミングが進角することにより開弁期間が連続的に徐
々に短くなる。
【0022】このように、吸気カムシャフト23をその
軸方向へ移動させることにより、吸気バルブ21の開弁
期間およびバルブリフト量の調整を連続的に行うことが
できる。
【0023】次に、リフト量可変アクチュエータ25、
およびこのリフト量可変アクチュエータ25を油圧によ
り駆動するための給油構造について図3に基づき説明す
る。図3に示すように、リフト量可変アクチュエータ2
5はタイミングプーリ25aを備える。このタイミング
プーリ25aは、吸気カムシャフト23が貫通する筒部
151と、筒部151の外周面から突出する円板部15
2と、円板部152の外周面に設けられた複数の外歯1
53とから構成されている。タイミングプーリ25aの
筒部151は、シリンダヘッド14の軸受部14bに回
転可能に支持されている。そして、吸気カムシャフト2
3は、その軸方向へ移動できるように筒部151を貫通
している。
【0024】また、タイミングプーリ25aには吸気カ
ムシャフト23の端部を覆うように設けられたカバー1
54が、ボルト155により固定されている。カバー1
54の内周面において吸気カムシャフト23の端部に対
応する位置には、吸気カムシャフト23の軸方向に直線
状に延びる内歯157が、周方向に沿って複数配列され
て設けられている。
【0025】一方、吸気カムシャフト23の先端には、
中空ボルト158およびピン159により、筒状に形成
されたリングギヤ162が固定されている。リングギヤ
162の外周面には、カバー154の内歯157と噛み
合う平歯163が設けられている。この平歯163は吸
気カムシャフト23の軸線方向へ直線状に延びている。
すなわち、リングギヤ162は吸気カムシャフト23の
軸方向に、吸気カムシャフト23と共に移動可能となっ
ている。
【0026】このように構成されたリフト量可変アクチ
ュエータ25において、エンジン11の駆動によりクラ
ンクシャフト15が回転し、その回転がタイミングベル
ト26を介してタイミングプーリ25aに伝達される
と、タイミングプーリ25aおよび吸気カムシャフト2
3が一体に回転する。この吸気カムシャフト23の回転
に伴なって吸気バルブ21が開閉駆動される。
【0027】そして、リングギヤ162が、後述するご
とくの機構により、タイミングプーリ25a側(図面右
方)へ移動すると、吸気カムシャフト23も一体となっ
て(図面右方:矢印A方向)へ移動する。このことによ
り、吸気バルブ21のカムフォロア21aが当接する3
次元カムとして形成されている吸気カム28のカムプロ
フィールは、リフト量が大きくかつ開弁期間が長くなる
方へ連続的に変化する。すなわち、吸気バルブ21の開
タイミングが進角し、閉タイミングが遅角する。
【0028】また、リングギヤ162がカバー154側
(図面左方)へ移動すると、吸気カムシャフト23も一
体となって(図面左方:矢印Aとは逆方向)へ移動す
る。このことにより、吸気バルブ21のカムフォロア2
1aが当接する吸気カム28のカムプロフィールは、リ
フト量が小さくかつ開弁期間が短くなる方へ連続的に変
化する。すなわち、吸気バルブ21の開タイミングが遅
角し、閉タイミングが進角する。次に、リフト量可変ア
クチュエータ25にあって、こうしたリングギヤ162
の移動を油圧制御するための構造について説明する。
【0029】カバー154の内側は、リングギヤ162
の円盤状リング部162aの外周面がカバー154の内
周面に軸方向へ摺動可能に密着されていることにより、
高リフト側油圧室165と低リフト側油圧室166とに
区画されている。そして、吸気カムシャフト23の内部
には、これら高リフト側油圧室165および低リフト側
油圧室166にそれぞれ接続される高リフト制御油路1
67および低リフト制御油路168が通っている。
【0030】高リフト制御油路167は、中空ボルト1
58の内部を通って高リフト側油圧室165に連通する
とともに、シリンダヘッド14の内部を通ってオイルコ
ントロールバルブ170に繋がっている。また、低リフ
ト制御油路168は、タイミングプーリ25aの筒部1
51内の油路172を通って低リフト側油圧室166に
連通するとともに、シリンダヘッド14の内部を通って
オイルコントロールバルブ170に繋がっている。
【0031】一方、オイルコントロールバルブ170に
は、供給通路128および排出通路130が接続されて
いる。そして、供給通路128は、オイルポンプPを介
してオイルパン13aに繋がっており、排出通路130
は直接オイルパン13aに繋がっている。
【0032】図3に示すごとく、オイルコントロールバ
ルブ170はケーシング116を備え、ケーシング11
6には、第1給排ポート118、第2給排ポート12
0、第1排出ポート122、第2排出ポート124、お
よび供給ポート126が設けられている。第1給排ポー
ト118には油路P1が接続され、第2給排ポート12
0には油路P2が接続されている。更に、供給ポート1
26にはオイルポンプPから作動油が供給される供給通
路128が接続され、第1排出ポート122および第2
排出ポート124にはオイルパン13aに作動油を排出
する排出通路130が接続されている。また、ケーシン
グ116内には、4つの弁部132を有してコイルスプ
リング134および電磁ソレノイド136によりそれぞ
れ逆の方向に付勢されるスプール138が設けられてい
る。
【0033】そして、電磁ソレノイド136の消磁状態
においては、スプール138がコイルスプリング134
の付勢力によりケーシング116の一端側(図3におけ
る右側)に配置されて、第1給排ポート118と第1排
出ポート122とが連通し、第2給排ポート120と供
給ポート126とが連通する。この状態では、オイルパ
ン13a内の作動油が供給通路128、オイルコントロ
ールバルブ170、油路P2、低リフト制御油路16
8、および油路172を介して、低リフト側油圧室16
6へ供給される。また、高リフト側油圧室165内にあ
った作動油は高リフト制御油路167、油路P1、オイ
ルコントロールバルブ170および排出通路130を介
してオイルパン13a内へ戻される。その結果、リング
ギヤ162が吸気カムシャフト23とともに図示矢印A
とは反対方向に移動する。この結果、吸気カム28の低
リフト側が吸気バルブ21のカムフォロア21aに接触
するので、吸気バルブ21のリフト量が小さくなり、開
弁期間が短くなる。図3はこの最小リフト量の状態を示
している。
【0034】一方、電磁ソレノイド136が励磁された
ときには、スプール138がコイルスプリング134の
付勢力に抗してケーシング116の他端側(図3におい
て左側)に配置されて、第2給排ポート120が第2排
出ポート124と連通し、第1給排ポート118が供給
ポート126と連通する。この状態では、オイルパン1
3a内の作動油が供給通路128、オイルコントロール
バルブ170、油路P1、および高リフト制御油路16
7を介して高リフト側油圧室165へ供給される。ま
た、低リフト側油圧室166内にあった作動油は、油路
172、低リフト制御油路168、油路P2、オイルコ
ントロールバルブ170および排出通路130を介して
オイルパン13a内に戻される。その結果、リングギヤ
162が吸気カムシャフト23とともに図示矢印A方向
に移動する。この結果、吸気カム28の高リフト側が吸
気バルブ21のカムフォロア21aに接触するので、吸
気バルブ21のリフト量が大きくなり、開弁期間が長く
なる。
【0035】更に、電磁ソレノイド136への給電を制
御し、スプール138をケーシング116の中間に位置
させると、第1給排ポート118および第2給排ポート
120が閉塞され、それら給排ポート118,120を
通じての作動油の移動が禁止される。この状態では、高
リフト側油圧室165および低リフト側油圧室166に
対して作動油の給排が行われず、高リフト側油圧室16
5および低リフト側油圧室166内に作動油が充填保持
されて、リングギヤ162の位置が固定される。このた
め、カムフォロア21aに対する吸気カム28のプロフ
ィール変化はなくなり、吸気バルブ21のリフト量およ
び開弁期間が維持される。
【0036】上述したオイルコントロールバルブ170
の制御を行っているリフト量調整用ECU(ECU:電
子制御ユニット)180は、図1に示したごとく、CP
U182、ROM183、RAM184およびバックア
ップRAM185等を備えるマイクロコンピュータとし
て構成されている。
【0037】ここで、ROM183は各種制御プログラ
ムや、その各種制御プログラムを実行する際に参照され
るマップ等が記憶されるメモリである。CPU182は
ROM183に記憶された各種制御プログラムに基づい
て所望される演算処理を実行する。また、RAM184
はCPU182での演算結果や各センサから入力された
データ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアッ
プRAM185はエンジン11の停止時に保存すべきデ
ータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、CP
U182、ROM183、RAM184およびバックア
ップRAM185は、バス186を介して互いに接続さ
れるとともに、外部入力回路187および外部出力回路
188と接続されている。
【0038】外部入力回路187には、図示しない吸気
圧センサ及びスロットルセンサ等、エンジン11の運転
状態を検出するための各種センサと、クランク側電磁ピ
ックアップ190、およびシャフト位置センサ194が
接続されている。ここで、クランク側電磁ピックアップ
190(機関回転数検出手段に相当する)はクランクシ
ャフト15の回転位相や回転数(機関回転数に相当す
る)を検出し、シャフト位置センサ194(調整量検出
手段に相当する)は吸気カムシャフト23の軸方向位置
を検出する。また、外部出力回路188にはオイルコン
トロールバルブ170が接続されている。
【0039】なお、ECU180は、燃料噴射制御を行
っているECU200との間で、外部入力回路187お
よび外部出力回路188を介して相互に制御に必要な信
号の送受信を行っている。
【0040】本実施の形態1では、ECU180により
吸気バルブ21のバルブ特性制御が行われる。即ち、E
CU180は、エンジン11の運転状態を検出するため
の各種センサからの検出信号に基づき、エンジン11を
適切な運転状態にするために吸気バルブ21のリフト量
および開弁期間を調整する必要がある場合には、オイル
コントロールバルブ170を駆動制御する。例えば、ク
ランク側電磁ピックアップ190から検出されるエンジ
ン回転数と、吸気圧センサあるいはECU200側から
得られるエンジン負荷とをパラメータとして、マップか
ら吸気カムシャフト23の目標シャフト位置(目標リフ
ト量に相当するもの)を求める。そして吸気カムシャフ
ト23が目標シャフト位置となるようにリフト量可変ア
クチュエータ25を駆動する。
【0041】この駆動制御の際に、ECU180はシャ
フト位置センサ194からの検出信号を入力し、この検
出信号に基づいて、吸気カムシャフト23の軸方向での
シャフト位置を求める。そして、目標とする吸気バルブ
21のリフト量および開弁期間を実現する目標シャフト
位置に一致するように、オイルコントロールバルブ17
0を介して、リフト量可変アクチュエータ25に対する
フィードバック制御を行う。
【0042】更に、このような処理とともに、ECU1
80は図4のフローチャートに示すフェイルセーフ処理
を実行する。この処理は、時間周期あるいはクランク角
周期で繰り返し実行される。なお各処理に対応するフロ
ーチャート中のステップを「S〜」で表す。
【0043】処理が開始されると、まず、クランク側電
磁ピックアップ190の検出値に基づいて算出されたエ
ンジン回転数NEを、RAM184内の作業メモリに読
み込む(S1010)。次に、シャフト位置センサ19
4の検出値に基づいて算出されたシャフト位置Lを、R
AM184内の作業メモリに読み込む(S1020)。
【0044】次に、ROM183内に記憶されているシ
ャフト位置Lと許容回転数NEGとの関係を示すテーブ
ルにより、前記シャフト位置Lに基づいて対応する許容
回転数NEGを求める(S1030)。
【0045】このテーブルは、例えば図5に実線Lne
gにて示すごとく、シャフト位置Lの値が大きくなるほ
ど、許容回転数NEGが連続的に大きくなる傾向に設定
されている。これは、前述したごとく、吸気バルブ21
のリフト量が大きくなると、許容回転数NEGも大きく
なるためであり、このようなエンジン11の性質に適合
させてテーブルが設定されている。なお、ここでは、シ
ャフト位置センサ194は、検出するシャフト位置Lの
値が大きいほど吸気カム28による吸気バルブ21のリ
フト量が大きくなるように設定されている。シャフト位
置Lmaxが最大リフト量に該当し、シャフト位置Lm
inが最小リフト量に該当する。
【0046】次に、ステップS1010にて読み込まれ
た実回転数NEが、許容回転数NEG以上か否かが判定
される(S1040)。NE≧NEGの場合には(S1
040で「YES」)、過回転防止のために燃料カット
指示信号を燃料噴射制御用ECU200側へ送信し(S
1050)、一旦、処理を終了する。このことにより、
燃料噴射制御用ECU200では、エンジン11への燃
料噴射を停止する。したがって、エンジン11の回転数
は低下することになる。
【0047】そして、この回転数の低下により、NE<
NEGとなった場合、あるいは最初からNE<NEGの
場合には(S1040で「NO」)、過回転防止の燃料
カット解除指示を燃料噴射制御用ECU200側へ送信
する(S1060)。このことにより、燃料噴射制御用
ECU200では燃料噴射が復活、あるいは継続され
る。ただし、燃料噴射制御用ECU200では、他の制
御により燃料カットを実施している場合には、ステップ
S1060が実行されたのみでは、燃料噴射が復活ある
いは継続されることはない。
【0048】図5に一例を示す。リフト量可変アクチュ
エータ25の応答性が正常である場合には、状態Q0か
ら回転数NEを上げると、これに対応して状態Q1で示
すごとく吸気カムシャフト23が図1〜3に示した矢印
A方向に移動して、吸気カム28による吸気バルブ21
のリフト量も大きくなる。したがって、許容回転数NE
Gも高くなって、回転数NEが許容回転数NEG以上と
なることはない。
【0049】しかし、何らかの原因でリフト量可変アク
チュエータ25に異常が生じていたり、応答性が低下し
ていた場合、エンジン11が状態Q0から回転数NEを
上げても、吸気カムシャフト23が迅速に矢印A方向に
移動しないので、十分にリフト量が大きくならない。し
たがって、回転数NEが上昇すると状態Q2となり、回
転数NEが許容回転数NEGを越えてしまう。このとき
はステップS1050が実行されて回転数NEが低下し
て状態Q21に戻され、回転数NEは許容回転数NEG
より小さい状態になる。
【0050】上述した実施の形態1において、ステップ
S1030が許容回転数設定手段としての処理に相当
し、ステップS1040,S1050が機関回転抑制手
段としての処理に相当する関係にある。
【0051】以上説明した本実施の形態1によれば、以
下の効果が得られる。 (イ).シャフト位置センサ194により、リフト量可
変アクチュエータ25による実際の調整量を検出してい
る。このため、吸気カム28のカム面の内でいずれのプ
ロフィールによってバルブリフト量が実行されているか
が判明する。したがって、バルブスプリングのバネ荷重
やバルブ質量等と共に許容回転数NEGを決定づけるリ
フトプロフィールが判明するので、正確な許容回転数N
EGを設定することができる。
【0052】こうして、図5に示したごとく、バルブリ
フト量の連続的な変化に応じて連続的に変化する許容回
転数NEGを設定できるので、この許容回転数NEGを
用いて実回転数NEの状態を適切に判断できる。すなわ
ち実回転数NEが許容回転数NEG以上であれば、燃料
カットによりエンジン11の回転を適切に抑制できる。
したがって適切なフェイルセーフが実現しエンジン11
に支障を生じることを未然に防止できる。
【0053】[その他の実施の形態] ・前記実施の形態1において、リフト量調整用ECU1
80と燃料噴射制御用ECU200とは別個の装置とし
て構成されていたが、同一のECUにてリフト量調整制
御、フェイルセーフ処理、および燃料噴射制御を行うも
のであってもよい。
【0054】・前記実施の形態1において、ステップS
1040の判定において、ヒステリシスを設けてもよ
い。すなわち、図6に示すごとくステップS1040で
「YES」と判定された場合、ステップS1050の次
に許容回転数NEGにNEG1を設定し(S105
5)、ステップS1040で「NO」と判定された場
合、ステップS1060の次に許容回転数NEGにNE
G0を設定する(S1065)。ここで、NEG1<N
EG0である。このようにヒステリシスを設けることに
より、燃料カット実施と解除とのハンチングを防止しド
ライバビリティの悪化を防止することができる。
【0055】・前記実施の形態1では、実回転数NEが
許容回転数NEG以上となった場合にエンジン回転数N
Eを低下させるのに燃料カットを行っていたが、これ以
外に、スロットル開度を小さくしてエンジントルクを低
下させることにより、回転数NEを低下させてもよい。
【0056】・前記実施の形態1では、吸気カムシャフ
ト23側にリフト量可変アクチュエータ25を設けた
が、この代わりに、吸気カム28は通常のカムとし、排
気カム27を3次元カムとして、排気カムシャフト22
側にリフト量可変アクチュエータを設けてもよい。ま
た、排気カム27と吸気カム28とを共に、3次元カム
として、排気カムシャフト22と吸気カムシャフト23
との両方にリフト量可変アクチュエータを設けてもよ
い。
【0057】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の実施の形態には、特許請求の範囲に記載
した技術的事項以外に次のような各種の技術的事項の実
施形態を有するものであることを付記しておく。
【0058】(1).前記許容回転数設定手段は、前記
調整量に応じてバルブリフト量が大きくなるほど、前記
許容回転数を連続的に高くなるように設定することを特
徴とする請求項3記載の内燃機関の回転数制御装置。
【0059】
【発明の効果】請求項1記載の内燃機関の回転数制御装
置においては、調整量検出手段が直接、リフト量可変ア
クチュエータによる調整状態を検出している。このた
め、実際にいかなるプロフィールのカム面がバルブリフ
ト量を決定しているかが判明する。したがって、バルブ
スプリングのバネ荷重やバルブ質量等と共に許容回転数
を決定づけるリフトプロフィールが判明するので、正確
な許容回転数を設定することができる。こうして、許容
回転数設定手段はバルブリフト量の状態に応じた適切な
許容回転数を設定でき、この適切な許容回転数を用いて
機関回転抑制手段は内燃機関の回転を適切な範囲に抑制
できる。したがって適切なフェイルセーフが実現し内燃
機関に支障を生じることを未然に防止できる。
【0060】請求項2記載の内燃機関の回転数制御装置
においては、請求項1記載の構成に対して、前記機関回
転抑制手段は、前記内燃機関に対する燃料供給を停止す
ることにより前記内燃機関の回転を抑制することとして
いる。このように、機関回転抑制手段が行う内燃機関の
回転抑制を実現することができる。
【0061】請求項3記載の内燃機関の回転数制御装置
においては、請求項1または2記載の構成に対して、前
記許容回転数設定手段は、前記調整量に対応したバルブ
リフト量の変化に応じて前記許容回転数を連続的に変化
させて設定することとしている。
【0062】バルブリフト量が高くなると、バルブスプ
リングが圧縮されることから許容回転数は連続的に高く
なる傾向になる場合もあるが、バルブスプリングの諸元
およびカム面のプロフィールによってはこれ以外の連続
的な許容回転数変化を示す場合もある。したがって、こ
の性質を考慮して、調整量に対応したバルブリフト量の
変化に応じて許容回転数を連続的に変化させることによ
り、許容回転数の設定を3次元カムおよびバルブスプリ
ングの性質に適合させることができる。このことで、よ
り適切な許容回転数が設定でき、一層適切なフェイルセ
ーフが実現し内燃機関に支障を生じることを確実に防止
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1の内燃機関回転数制御装置の概
略構成を表すブロック図。
【図2】 実施の形態1の吸気カムの形状を示す斜視
図。
【図3】 実施の形態1のリフト量可変アクチュエータ
の構成説明図。
【図4】 実施の形態1にてリフト量調整用ECUが実
行するフェイルセーフ処理のフローチャート。
【図5】 実施の形態1の効果を説明するためのグラ
フ。
【図6】 他の実施の形態としてのフェイルセーフ処理
の一部を示すフローチャート。
【符号の説明】
11…車載用ガソリンエンジン、12…ピストン、13
…シリンダブロック、13a…オイルパン、14…シリ
ンダヘッド、14b…軸受部、15…クランクシャフ
ト、15a…タイミングプーリ、16…コンロッド、1
7…燃焼室、18…排気通路、19…吸気通路、20…
排気バルブ、21…吸気バルブ、21a…カムフォロ
ア、22…排気カムシャフト、23…吸気カムシャフ
ト、24a…タイミングプーリ、25…リフト量可変ア
クチュエータ、25a…タイミングプーリ、26…タイ
ミングベルト、27…排気カム、28…吸気カム、11
6…ケーシング、118…第1給排ポート、120…第
2給排ポート、122…第1排出ポート、124…第2
排出ポート、126…供給ポート、128…供給通路、
130…排出通路、132…弁部、134…コイルスプ
リング、136…電磁ソレノイド、138…スプール、
151…筒部、152…円板部、153…外歯、154
…カバー、155…ボルト、157…内歯、158…中
空ボルト、159…ピン、162…リングギヤ、162
a…リング部、163…平歯、165…高リフト側油圧
室、166…低リフト側油圧室、167…高リフト制御
油路、168…低リフト制御油路、170…オイルコン
トロールバルブ、172…油路、180…リフト量調整
用ECU、182…CPU、183…ROM、184…
RAM、185…バックアップRAM、186…バス、
187…外部入力回路、188…外部出力回路、190
…クランク側電磁ピックアップ、194…シャフト位置
センサ、200…燃料噴射制御用ECU、P…オイルポ
ンプ、P1,P2…油路。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 345 F02D 45/00 345F 376 376C (72)発明者 永長 秀男 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 菊岡 振一郎 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車 株式会社内 Fターム(参考) 3G084 BA03 BA13 BA23 DA35 3G092 AA11 BB10 DA01 DA04 DF04 DG05 DG09 EA01 EA09 EA18 EA22 EA28 EA29 FA39 FB05 HA05Z HA11Z HA13X HA13Z HE01X HE01Z HE03Z 3G301 HA01 HA19 JA34 JB02 LA07 LB02 LC08 MA24 NB14 NB15 NC01 NC02 ND01 NE11 NE12 NE26 PA07Z PA11Z PA17Z PE01A PE01Z PE03Z PE10A PE10Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関のカムシャフトに設けられ、バ
    ルブと連動するカムフォロアが当接するためのカム面を
    有し、カムプロフィールが回転軸方向にて連続的に変化
    している3次元カムと、 前記カムシャフトを軸方向にて移動位置を調整すること
    により、前記3次元カムによる前記バルブのバルブリフ
    ト量を連続的に可変とするリフト量可変アクチュエータ
    と、 前記リフト量可変アクチュエータによる調整量を検出す
    る調整量検出手段と、 前記調整量検出手段により検出された調整量に応じて前
    記内燃機関の許容回転数を設定する許容回転数設定手段
    と、 前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段
    と、 前記機関回転数検出手段にて検出された回転数が前記許
    容回転数設定手段にて設定された許容回転数より大きい
    場合は、前記内燃機関の回転を抑制する機関回転抑制手
    段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の回転数制御装置。
  2. 【請求項2】 前記機関回転抑制手段は、前記内燃機関
    に対する燃料供給を停止することにより前記内燃機関の
    回転を抑制することを特徴とする請求項1記載の内燃機
    関の回転数制御装置。
  3. 【請求項3】 前記許容回転数設定手段は、前記調整量
    に対応したバルブリフト量の変化に応じて前記許容回転
    数を連続的に変化させて設定することを特徴とする請求
    項1または2記載の内燃機関の回転数制御装置。
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