JP2001098963A

JP2001098963A - 内燃機関のバルブ特性制御方法及び制御装置

Info

Publication number: JP2001098963A
Application number: JP27839999A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Nakagawa; 徳久中川; Kazuhiko Norota; 一彦野呂田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】機関の基本的な出力特性を変えることなく、ノ
ッキングの発生を抑制することのできる内燃機関のバル
ブ特性制御方法及び制御装置を提供する。【解決手段】吸気弁を駆動するカムを、当該弁の主たる
開弁を行う主カム山に加えて、機関の圧縮行程中に同弁
の補助的な開弁を行う補助カム山を有し、この補助カム
山がカム軸方向に連続的に変化するように形成する。ま
た、この吸気弁を駆動するカムが設けられたカムシャフ
トをその軸方向に変位させる変位手段を備える。機関に
生じたノッキングの発生頻度に基づいて、上記変位手段
を制御して、圧縮行程における吸気弁の一時的な開弁の
リフト量を調整することにより、実圧縮比を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関のバル
ブ特性制御方法及び制御装置にかかり、詳しくはノッキ
ングを抑制するためにバルブ特性を可変とする制御方法
及び制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノッキングは周知のように、車両が低速
運転状態から急加速した場合や、内燃機関の高温かつ高
負荷の条件下等で発生することの多い一種のたたき音で
ある。ちなみにこれは、混合気の火炎伝ぱの末端部がほ
とんど一瞬の間に燃焼する自発火に起因する現象であ
り、このとき生じる燃焼室内の大きな圧力不均衡が圧力
波を発生し、この発生した圧力波が燃焼室壁を加振して
ノック音を発生するものと考えられている。

【０００３】そして従来、このようなノッキングを抑制
する方法としては、ノッキング発生時に点火時期を最適
点火時期より遅角させる方法や、バルブ特性を可変とす
る可変動弁機構を備える内燃機関においては、吸気弁の
閉弁時期を遅らせる等の方法が知られている。

【０００４】このうち、ノッキング発生時に点火時期を
遅角させる方法は、応答性がよく、ノッキング抑制その
ものには適している反面、燃焼開始が最適時期から遅れ
ることによる燃費の悪化や、排気温度の上昇による触媒
等の耐久性の悪化を招く等の問題がある。

【０００５】一方、吸気弁の閉弁時期を遅らせる等する
方法は、機関の圧縮比を低下させることにより確実にノ
ッキングを抑制することができるものの、吸気弁の閉弁
時期を変更することに伴う同吸気弁の開弁時期の変化も
避け難く、バルブオーバーラップ量が変化してしまう
等、不必要な変更が同時に生じてしまう不都合がある。

【０００６】そこで従来は、例えば特開平１１−３６９
０６号公報にみられるように、吸気弁の作用角を可変と
し得る可変動弁機構を設け、機関の高温、高負荷運転時
にノッキングの発生頻度が大きくなることを条件に該機
構を操作して、吸気弁の閉弁時期のみが遅らされるよ
う、その作用角を拡大するようにした装置も提案されて
いる。このように吸気弁の作用角が拡大され、その閉弁
時期が遅らされることで、実圧縮比が低下され、ノッキ
ングの発生も抑制されるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、吸気弁
の閉弁時期を遅らせ、実圧縮比を低下させることで、ノ
ッキングの発生は確かに抑制される。しかし、作用角の
変化とはいえ、これが吸気行程中における吸気弁自身の
バルブ特性変化として現れる以上、微妙にチューニング
された機関の出力特性に影響を及ぼすことは必須であ
り、ノッキングの抑制を意図したバルブ特性の変更が機
関出力特性を変えてしまうことにもなりかねない。

【０００８】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、機関の基本的な出力特性を変
えることなく、ノッキングの発生を抑制することのでき
る内燃機関のバルブ特性制御方法及び制御装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１記載の発明は、機関に生じたノッキングの検出結果
に基づき、機関の圧縮行程中に、吸気弁及び排気弁の一
方を補助的に強制開弁することをその要旨とする。

【００１０】前述したように、実圧縮比が必要以上に高
くなると、ノッキングの発生頻度も高くなる。また、吸
排気弁のバルブ特性を変更すると機関の出力特性への影
響が無視できなくなる。この点、上記構成によれば、機
関にノッキングが生じたとしても、それら吸排気弁の基
本的なバルブ特性を変更することなく、実圧縮比のみを
低下させることが可能となり、ひいては機関の出力特性
を維持しつつノッキングの抑制を図ることができるよう
になる。また、ノッキングの検出結果に基づいてそれら
吸排気弁の圧縮行程中での開弁態様を可変とすること
で、ノッキングが過剰に抑制されることもない。

【００１１】請求項２の記載の発明は、請求項１記載の
発明において、前記圧縮行程中に補助的に強制開弁する
バルブを吸気弁とすることをその要旨とする。圧縮行程
中に補助的に排気弁を強制開弁すると、シリンダ内の混
合気が排気に流れ、排気エミッションや燃費の悪化を招
くおそれがある。この点、圧縮行程中に吸気弁を強制的
に開弁する上記構成によれば、こうした問題を回避しつ
つ、より好適に請求項１記載の発明の上記効果を得るこ
とができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、機関に生じたノッ
キングの検出結果に基づき、機関の排気行程中に、吸気
弁を補助的に強制開弁することをその要旨とする。請求
項４記載の発明は、機関に生じたノッキングの検出結果
に基づき、機関の吸気行程中に、排気弁を補助的に強制
開弁することをその要旨とする。

【００１３】吸気系及び排気系の同時開弁期間、いわゆ
るオーバーラップ期間を調整することにより排気の一部
を吸気に戻すＥＧＲ（排気還流）制御が行われる内燃機
関にあっては、排気ガス量の増加による燃焼温度の低下
を狙っているが、排気ガスの温度が高いためにＥＧＲ量
の増加は混合気の温度の上昇を招くことになる。この混
合気の高温化は、実圧縮比の増加と共にノッキング発生
の要因となる。

【００１４】上記各構成では、この点を考慮して、吸気
行程において補助的に排気弁を開弁、又は排気行程にお
いて吸気弁を補助的に開弁することにより、内燃機関の
出力特性などを決定する主たるバルブ特性を変更するこ
となく、当該機関のバルブオーバーラップ量を補助的に
調整することができる。したがって、これによりノッキ
ングの検出結果に基づいてＥＧＲ量を調整することで、
混合気の温度を調整し、ノッキングを抑制することがで
きる。なお、吸気行程中に排気弁を補助的に開弁する方
が、排気行程中に吸気弁を補助的に開弁するよりも、点
火時期に近い。したがって、点火までの反映時期を考慮
した場合には、吸気行程中に排気弁を補助的に開弁する
方が好ましい。

【００１５】請求項５記載の発明は、吸気弁及び排気弁
の一方を駆動するカムが当該弁の主たる開弁を行う主カ
ム山に加えて機関の圧縮行程中に同弁の補助的な開弁を
行う補助カム山を有するとともに、該補助カム山がカム
軸方向に連続的に変化する３次元カムとして形成された
動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその
軸方向に変位させる変位手段と、機関に生じたノッキン
グを検出するノッキング検出手段と、前記ノッキングの
検出結果に基づいて前記変位手段を制御する制御手段と
を備えることをその要旨とする。

【００１６】上記構成によれば、主カム山とは独立に設
けられる補助カム山のバルブ特性を可変とするといっ
た、動弁手段を構成するカムの形状を通じて請求項１記
載の発明の方法を的確に実施することができる。

【００１７】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記主カム山及び補助カム山を有するカム
が吸気弁を駆動するものであることをその要旨とする。
上記構成によれば、請求項５記載の発明と同様、動弁手
段を構成するカムの形状を通じて請求項２記載の発明の
方法を的確に実施することができる。

【００１８】請求項７記載の発明は、吸気弁を駆動する
カムが当該弁の主たる開弁を行う主カム山に加えて機関
の排気行程中に同弁の補助的な開弁を行う補助カム山を
有するとともに、該補助カム山がカム軸方向に連続的に
変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、前記
カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させ
る変位手段と、機関に生じたノッキングを検出するノッ
キング検出手段と、前記ノッキングの検出結果に基づい
て前記変位手段を制御する制御手段とを備えることをそ
の要旨とする。

【００１９】請求項８記載の発明は、排気弁を駆動する
カムが当該弁の主たる開弁を行う主カム山に加えて機関
の吸気行程中に同弁の補助的な開弁を行う補助カム山を
有するとともに、該補助カム山がカム軸方向に連続的に
変化する３次元カムとして形成された動弁手段と、前記
カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位させ
る変位手段と、機関に生じたノッキングを検出するノッ
キング検出手段と、前記ノッキングの検出結果に基づい
て前記変位手段を制御する制御手段とを備えることをそ
の要旨とする。

【００２０】これらの構成によっても、主カム山とは独
立に設けられる補助カム山のバルブ特性を可変とすると
いった、動弁手段を構成するカムの形状を通じて、それ
ぞれ請求項３又は４記載の発明を的確に実施することが
できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の内燃機関のバルブ特性制御装置を具体化した第１の実
施形態について、図１〜図５を用いて詳細に説明する。

【００２２】図１は、本実施形態におけるエンジンシス
テムの概略構成を示している。このシステムにおいて、
エンジン１は、複数気筒分のシリンダボア２を有するシ
リンダブロック１ａと、シリンダヘッド１ｂとを備えて
いる。各シリンダボア２内に上下動可能に設けられたピ
ストン３は、コンロッド３ａを介してエンジン１の出力
軸であるクランクシャフト１０に連結されている。そし
て、シリンダボア２の内部において、ピストン３とシリ
ンダヘッド１ｂとにより囲まれた空間によって燃焼室４
が区画形成されている。

【００２３】シリンダヘッド１ｂには、各燃焼室４に対
応して点火プラグ１１が設けられている。また、シリン
ダヘッド１ｂには、各燃焼室４に通じる吸気ポート５ａ
及び排気ポート６ａがそれぞれ設けられ、これら吸気ポ
ート５ａ及び排気ポート６ａには、吸気通路５及び排気
通路６がそれぞれ接続されている。吸気ポート５ａ及び
排気ポート６ａの燃焼室４に通じる各開口端には、吸気
弁７及び排気弁８がそれぞれ設けられている。吸気弁７
及び排気弁８は、クランクシャフト１０の動力によって
それぞれ回転する吸気カムシャフト２１及び排気カムシ
ャフト３１によって開閉される。クランクシャフト１０
の動力はタイミングベルト４０及び各タイミングプーリ
ー２０，３０を介して上記吸気カムシャフト２１及び排
気カムシャフト３１に伝達されている。

【００２４】また、上記吸気ポート５ａの近傍には、各
気筒に対応して燃料噴射用のインジェクタ９がそれぞれ
備えられている。各インジェクタ９には図示しない燃料
供給系を介して所定圧力の燃料が供給されている。

【００２５】エンジン１の運転が開始され、吸気通路５
内への吸入空気の導入とともにインジェクタ９から燃料
が噴射されることにより、それら吸入空気と燃料とが混
合されて混合気となる。そして、エンジン１の吸入行程
において、吸気弁７により吸気ポート５ａが開かれるこ
とにより混合気が吸気ポート５ａを通じて燃焼室４に取
り込まれ、燃焼室４に取り込まれた混合気が点火プラグ
１１によって点火される。これにより、混合気が爆発・
燃焼してエンジン１に駆動力が得られる。燃焼後の排気
ガスは、排気弁８により排気ポート６ａが開かれること
によって排気通路６に排出される。なお、上記点火プラ
グ１１は、イグナイタ１３から出力される高電圧の印加
タイミングに応じて点火される。

【００２６】その他、このエンジンシステムには、上記
クランクシャフト１０の回転数（回転速度）を検出する
ためのクランク角センサ５１，吸気圧を測定するための
吸気圧センサ５２，そして同エンジン１の冷却水の温度
を検出するための水温センサ５３、エンジン１のノッキ
ングを検出するノッキングセンサ５４、排気ガス中の酸
素濃度を測定するための酸素センサ５５等が設けられて
いる。

【００２７】電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）６
０は、例えばマイクロコンピュータ及びメモリ等を有し
て構成されるもので、上述のクランク角センサ５１，吸
気圧センサ５２、水温センサ５３、ノッキングセンサ５
４、酸素センサ５５等から検出信号を取り込み、それら
の検出信号に基づいてエンジン１の燃料噴射量や点火時
期をはじめ、以下に説明する吸気弁７のバルブリフト量
を可変とする可変動弁機構６１等を制御する。

【００２８】本実施形態において、この可変動弁機構６
１としては、吸気カムシャフト２１を軸方向に変位させ
ることによって、吸気系のバルブ特性を可変とする構造
がとられている。以下、図２及び図３を用いて本実施形
態にかかる吸気系の可変動弁機構６１についてその構造
を詳細に説明する。

【００２９】図２は、本実施形態にかかる吸気カムシャ
フト２１の側面図である。図２に示すカムシャフト２１
は、エンジン１のシリンダヘッド１ｂに対して軸方向移
動可能に軸支されるとともに、スプライン２２を介して
タイミングプーリー２０に結合されている。また、吸気
カムシャフト２１に取り付けられた吸気カム２３は、主
カム山２３ａ及び高さ及び幅（作用角度）が吸気カムシ
ャフト２１の一端から多端に向かうにつれて次第に大き
くなるように形成された補助カム山２３ｂを備える。図
３に、この吸気カム２３を拡大した斜視図を示す。同図
３に示す吸気カム２３の主体部は、吸気弁７を吸気行程
において開弁させるのに適したカムプロフィールに設定
した主カム山２３ａで構成されている。そして、主カム
山２３ａの回転後方に補助カム山２３ｂを設けることに
より、吸気弁７（図１，図２）を圧縮行程において一時
的に開弁させるようにしている。

【００３０】一方、図２に示すように、シリンダヘッド
１ｂには上記カムシャフト２１をその軸方向に変位させ
るためのリフト量可変アクチュエータ２４が設けられて
いる。同リフト量可変アクチュエータ２４は、筒状をな
すシリンダチューブ２５と、シリンダチューブ２５内に
設けられたピストン２６と、シリンダチューブ２５の両
端開口部を塞ぐように設けられた一対のエンドカバー２
７とから構成されている。このシリンダチューブ２５は
シリンダヘッド１ｂに固定されている。

【００３１】ピストン２６には一方のエンドカバー２７
を貫通した補助シャフト２８ａを介して吸気カムシャフ
ト２１が連結されている。なお補助シャフト２８ａと吸
気カムシャフト２１との間は転がり軸受２８ｂが介在
し、リフト量可変アクチュエータ２４は、回転する吸気
カムシャフト２１を補助シャフト２８ａと転がり軸受２
８ｂとを介してその軸方向に円滑に駆動できるようにし
ている。

【００３２】シリンダチューブ２５内は、ピストン２６
により第１圧力室２４ａ及び第２圧力室２４ｂに区画さ
れている。第１圧力室２４ａには第１給排通路２９ａが
接続され、第２圧力室２４ｂには第２給排通路２９ｂが
接続されている。

【００３３】そして、第１給排通路２９ａ又は第２給排
通路２９ｂを介して、第１圧力室２４ａと第２圧力室２
４ｂとに対し選択的に作動油を供給すると、ピストン２
６は吸気カムシャフト２１の軸方向へ移動する。このピ
ストン２６の移動に伴い、吸気カムシャフト２１もその
軸方向へ移動する。

【００３４】上記構成により、エンジン１の運転に伴っ
て吸気カムシャフト２１が回転すると、吸気カム２３に
よる押圧に基づいて、吸気弁７が所定時期に所定リフト
量をもって開弁駆動される。

【００３５】このとき、吸気カム２３は、その主カム山
２３ａを通じて上記吸気弁７を吸気行程において開弁作
動させるとともに、その補助カム山２３ｂを通じて圧縮
行程においても同吸気弁７を一時的に開弁作動させる。
また、この圧縮行程における吸気弁７の開弁（リフト）
期間は、補助カム山２３ｂのカムプロフィールによって
決定される。

【００３６】すなわち、図２において吸気カムシャフト
２１を図中の矢印Ｆ１方向に移動させると、吸気弁７に
作用する補助カム山２３ｂの有効リフト量及び作用角が
大きくなる。一方、吸気カムシャフト２１を図中の矢印
Ｆ２方向に移動させた場合は、同吸気弁７に作用する補
助カム山２３ｂの有効リフト量及び作用角が小さくな
る。

【００３７】図４は、本実施形態にかかるバルブ特性制
御装置によるリフト特性の一例を示した図である。上述
したように、吸気カム２３にはその回転方向について主
カム山２３ａの後方に補助カム山２３ｂが設けられてい
る。このため、主カム山２３ａによる吸気行程での吸気
弁７の開弁作動が終了し、その後のピストン３の上昇過
程への移行に伴う圧縮行程のある期間において、補助カ
ム山２３ｂによる同吸気弁７の一時的な開弁作動（２段
開き）が行われる。

【００３８】こうした圧縮行程における吸気弁７の一時
的な強制開弁により、圧縮行程の一時期、混合気が圧縮
されることなく燃焼室４から吸気通路へ戻されることと
なり、エンジン１の圧縮比が低下する。そして、こうし
て圧縮比が低下されることによりノッキングの発生も好
適に抑制されるようになる。

【００３９】以下に、図５を用いて本実施形態にかかる
バルブ特性制御装置の制御態様について説明する。図５
は、本実施形態にかかるバルブ特性制御の制御手順を示
すフローチャートである。このルーチンは、機関運転
中、ＥＣＵ６０により例えば所定のクランク角毎の割り
込み処理として繰り返し実行される。

【００４０】このルーチンにおいては、まずステップＳ
１００の処理として、ノッキングセンサ５４にて検出さ
れるノッキングの発生頻度が第１の所定値以上であるか
否かが判断される。そして第１の所定値以上であると判
断されるときには、ステップＳ１０１において、吸気カ
ム２３の上記補助カム山２３ｂを通じた圧縮行程中にお
ける吸気弁７の目標開弁量、すなわち目標リフト量がイ
ンクリメントされる。なお、上記第１の所定値は、ノッ
キングが生ずる寸前の状態でエンジン１を作動させたと
きに最も効率よく混合気が燃えることを考慮して、微少
なノッキングが同エンジン１に発生し続けるような値と
して設定されている。

【００４１】一方、上記ステップＳ１００において、ノ
ッキングセンサ５４にて検出されるノッキングの発生頻
度が上記第１の所定値未満であると判断されたときには
ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２におい
ては、ノッキングセンサ５４の出力信号レベルがステッ
プＳ１００における第１の所定値より小さな第２の所定
値未満であるか否かが判断される。この第２の所定値と
第１の所定値とには、当該バルブ特性制御の制御ハンチ
ングを避けるための所定のヒステリシスがもたせられて
いる。そしてステップＳ１０２において、ノッキングセ
ンサ５４にて検出されるノッキングの発生頻度が第２の
所定値未満ではないと判断された場合には、エンジン１
が好ましい運転状態にあるとして、上記目標リフト量が
保持される。

【００４２】一方、ステップＳ１０２において、ノッキ
ングセンサ５４の出力信号レベルが第２の所定値未満で
あると判断された場合には、ステップＳ１０３に移行す
る。ステップＳ１０３では、圧縮行程中における吸気弁
７の開弁量（リフト量）を減少すべくその目標リフト量
がデクリメントされる。

【００４３】そして、ステップＳ１０４においては、圧
縮行程中、各々上記操作された目標リフト量をもって吸
気弁７が開弁されるように、上記リフト量可変アクチュ
エータ２４の作動が制御され、その制御量に応じてカム
シャフト２１が軸方向に変位される。

【００４４】以上説明したように、この第１の実施形態
によれば、以下に示す効果が得られるようになる。（１）エンジン１の出力特性等を決定する主たるバルブ
特性とは独立に、圧縮行程において吸気弁７を補助的に
開弁することで、エンジン１の実圧縮比を低下させるこ
とができる。したがって、エンジン１の出力特性を基本
的に維持した状態で実圧縮比の低下に基づくノッキング
の制御を図ることができる。

【００４５】（２）主カム山２３ａとは別に設けられて
そのリフト量を連続的に変化させることのできる補助カ
ム山２３ｂを有する吸気カム２３を用いることにより、
上記（１）の効果を容易且つ的確に実現することができ
る。

【００４６】なお、上記実施形態は、以下のように変更
して実施してもよい。・上記実施形態では、圧縮行程において吸気弁７を一時
的に開弁させたが、排気弁８を一時的に強制開弁させる
よう、補助カム山を排気カムに形成してもよい。ただ
し、排気弁８を圧縮行程において一時的に開弁する場合
には、燃焼室４内の混合気が排気側に流れ、排気エミッ
ションや燃費の悪化をまねくことが懸念されるため、実
用上は上記実施形態のように吸気弁７を一時的に開弁さ
せることが望ましい。

【００４７】・上記実施形態では、補助カム山２３ｂに
よる目標リフト量の算出に際し、そのインクリメント及
びデクリメントの量を一定値としたが、これらの値はエ
ンジン１の運転状態等により可変としてもよい。

【００４８】・上記実施形態では、図５に示したルーチ
ンのステップＳ１００での第１の所定値とステップＳ１
０２での第２の所定値とをそれぞれ予め設定した一定値
としたが、これらの値はエンジン１の運転状態等により
可変としてもよい。

【００４９】（第２の実施形態）次に、本発明の内燃機
関のバルブ特性制御装置を具体化した第２の実施形態に
ついて、主として第１の実施形態との違いを中心に説明
する。

【００５０】第２の実施形態においては、ノッキングの
抑制のためにエンジン１の実圧縮比を低下させるのでは
なく、エンジン１の内部ＥＧＲ（排気還流）量に着目す
る。通常、ＥＧＲ制御を行う内燃機関では、排気ガスの
一部を燃焼室４に再び戻し、混合気が燃焼するときの最
高温度を低くして窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制し
ている。しかしながら、排気ガスの温度は吸気ポート５
ａ（図１）から供給される混合気の温度に比べて高いた
めに、ＥＧＲ量の増加に伴い燃焼室４内の混合気の温度
は上昇する。そして、この混合気の過度な温度上昇がノ
ッキング発生の要因となる。したがって、ノッキングセ
ンサ５４にて検出されるノッキング発生頻度が所定値以
上になった場合に、エンジン１の運転状態に応じて制御
される内部ＥＧＲ量からノッキング回避のための所定量
だけ差し引いた値を実際の内部ＥＧＲ量として設定し直
すことにより、燃焼室４の混合気の温度を低下させ、ひ
いてはノッキングの発生を抑制することができる。

【００５１】そこで本実施形態においては、図６に示す
ように、エンジン１の吸気行程中に、排気弁８を一時的
に強制開弁させることによりバルブオーバーラップを生
じさせて混合気の内部ＥＧＲ量を制御する装置に上述し
たノッキング抑制制御を適用する。そして、このような
装置を構成するために本実施形態においては、第１の実
施形態において吸気系に設けた可変動弁機構６１を排気
系に設け、排気カムの主カム山の回転方向後方に補助カ
ム山を形成する。また、第１の実施形態と同様、この補
助カム山については、その高さ及び幅（作用角度）が排
気カムシャフト３１の一端から他端に向かうにつれて連
続的に変化する３次元カムとして形成する。

【００５２】以下、図７及び図８を用いて本実施形態に
かかるバルブ特性制御装置の制御手順について説明す
る。本実施形態においては、これら図示した２つのルー
チンが、機関運転中、ＥＣＵ６０により例えば所定のク
ランク角毎の割り込み処理として繰り返し実行される。

【００５３】図７は、本実施形態にかかるバルブ特性制
御装置の制御手順のうち、ノック補正リフト量の算出手
順を示すフローチャートである。このルーチンにおいて
は、まずステップＳ２００の処理として、ノッキングセ
ンサ５４にて算出されるノッキングの発生頻度が第１の
所定値以上であるか否かが判断される。そして第１の所
定値以上であると判断されるときには、ステップＳ２０
１に移行し、ノッキングを抑制するための補正リフト量
を所定の量だけ増加させるべく、ノック補正リフト量が
インクリメントされる。

【００５４】一方、上記ステップＳ２００において、ノ
ッキングセンサ５４にて検出されるノッキングの発生頻
度が上記第１の所定値未満であると判断される場合に
は、ステップＳ２０２に移行する。ステップＳ２０２に
おいては、上記ノッキングの発生頻度がステップＳ２０
０の所定値より小さな第２の所定値未満か否かが判断さ
れる。この第２の所定値と第１の所定値とには前述のよ
うに、当該バルブ特性の制御ハンチングを避けるための
所定のヒステリシスがもたせられている。そしてステッ
プＳ２０２において、出力信号レベルが第２の所定値以
上であると判断されると、エンジン１が好ましい状態に
あるとして、上記ノック補正リフト量が保持される。

【００５５】一方、ステップＳ２０２において、信号出
力レベルが第２の所定値未満と判断されると、ステップ
Ｓ２０３に移行する。ステップＳ２０３では、上記ノッ
キングを抑制するための補助リフト量を所定の量だけ減
少させるべく、ノック補正リフト量がデクリメントされ
る。

【００５６】図８は、図７に示すルーチンによるノック
補正リフト量の算出結果に基づいて、ＥＧＲ目標リフト
量を算出し、それに基づいてバルブ特性を制御する処理
手順を示すフローチャートである。

【００５７】このルーチンにおいては、まずステップＳ
３００において、ＥＣＵ６０により、クランク角センサ
５１，吸気圧センサ５２，水温センサ５３，酸素センサ
５５等の出力信号に基づき周知のＥＧＲ制御を実行する
条件が成立（ＥＧＲ実行条件成立）しているか否かが判
断される。そしてＥＧＲ実行条件が成立していないとき
は、ステップＳ３０１に移行し、目標リフト量が「０」
に設定される。

【００５８】一方、ＥＧＲ実行条件が成立していると判
断されると、ステップＳ３０２に移行し、周知のＥＧＲ
制御における目標リフト量の基本値が算出される。この
基本値は、例えばクランク角センサ５１、吸気圧センサ
５２の値による２次元マップとして予め定められ、ＥＣ
Ｕ６０内部に備えられたメモリに記憶されている。

【００５９】基本値が算出されると、ステップＳ３０３
において、実際の吸気行程における排気弁８のリフト量
であるＥＧＲ目標リフト量の算出が行われる。この算出
は、Ｓ３０２で算出された基本値と図７に示すルーチン
によるノック補正リフト量の算出結果とに基づいて行わ
れる。すなわち、ステップＳ３０２で算出された基本値
から図７に示すルーチンにより算出されたノック補正リ
フト量が減算された値がＥＧＲ目標リフト量となる。こ
こにおいて、この値がマイナスになるときは、ＥＧＲ目
標リフト量が「０」と設定され、またこの値が基本値を
越えたときには、基本値が目標リフト量と設定される。
そして、ステップＳ３０４においては、ステップＳ３０
３で算出されたＥＧＲ目標リフト量に基づいて排気弁８
が開弁されるように、上記リフト量可変アクチュエータ
２４の作動が制御され、その制御量に応じてカムシャフ
ト２１が軸方向に変位される。

【００６０】以上説明したように、この第２の実施形態
によれば、以下に示す効果が得られるようになる。（１）エンジン１の出力特性等を決定する主たるリフト
特性とは独立に、吸気行程において排気弁８を補助的に
強制開弁することで、バルブオーバーラップ量を調整し
て内部ＥＧＲ量を調整することができる。したがって、
エンジン１の出力特性を基本的に維持した状態で燃焼室
４の温度を調整してノッキングを回避することができ
る。

【００６１】（２）主カム山２３ａとは別に設けられて
そのリフト量を連続的に変化させることのできる補助カ
ム山２３ｂを有する吸気カム２３を用いることにより、
上記（１）の効果を容易且つ的確に実現することができ
る。

【００６２】なお、上記実施形態は、以下のように変更
して実施してもよい。・上記実施形態では、吸気行程において排気弁８を一時
的に開弁させたが、図９に示すように、排気行程におい
て吸気弁７を一時的に開弁させるよう、補助カム山を吸
気カムに形成してもよい。ただし、吸気行程中に排気弁
８を一時的に強制開弁させる方が、排気行程中に吸気弁
７を一時的に強制開弁させるよりも点火時期に近いため
に、上記制御がより早く反映されるという利点がある。
このため実用上は、上記実施形態のように排気弁８を一
時的に強制開弁させることが望ましい。

【００６３】・上記実施形態では、補助カム山２３ｂに
よるＥＧＲ目標リフト量の算出に際し、そのインクリメ
ント及びデクリメントの量を一定値としたが、これらの
値はエンジン１の運転状態等により可変としてもよい。

【００６４】・上記実施形態では、図７に示したルーチ
ンのステップＳ２０１での第１の所定値とステップＳ２
０３での第２の所定値とをそれぞれ予め設定した一定値
としたが、これらの値はエンジン１の運転状態等により
可変としてもよい。

【００６５】・上記実施形態では、ＥＧＲ制御のために
補助カム山を設けたが、更に第１の実施例のように、圧
縮比の低下のための補助カム山と併用してもよい。これ
によりＥＧＲ実行条件成立時以外においても、ノッキン
グ回避のための制御をおこなうことができる。

【００６６】更に、上記第１及び第２の実施形態のバル
ブ特性制御装置は、以下のように変更してもよい。・上記各実施形態においては、エンジン１の出力特性な
どを決定するメインバルブのバルブ特性は一定であった
が、このバルブ特性を可変としてもよい。これによりメ
インバルブ特性においてエンジン性能の向上を図るとと
もに、メインバルブ特性と独立にバルブ特性を補助的に
調整するためのサブリフト特性を制御することによりノ
ッキングの回避及び燃費の向上等を期待できる。

【００６７】・上記各実施形態においては、吸気弁７及
び排気弁８を機関駆動式としたが、それら吸排気弁とし
て電磁開閉弁やロータリー弁等を採用した場合において
も、それら各実施形態に準じた形で本発明を適用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる内燃機関のバルブ特性制御装置
について、その第１の実施形態を示す概略構成図。

【図２】同実施形態に採用される可変動弁機構及びカム
シャフトの構造を示す側面図。

【図３】図２に示した吸気カムの構造を示す斜視図。

【図４】第１の実施形態におけるバルブリフト特性の一
例を示すグラフ。

【図５】第１の実施形態によるノッキング抑制のための
処理手順を示すフローチャート。

【図６】第２の実施形態におけるバルブリフト特性の一
例を示すグラフ。

【図７】第２の実施形態におけるノック補正リフト量の
算出のための処理手順を示すフローチャート。

【図８】第２の実施形態によるノッキング抑制のための
処理手順を示すフローチャート。

【図９】第２の実施形態の変形例におけるバルブリフト
特性の一例を示すグラフ。

【符号の説明】

１…エンジン、１ａ…シリンダブロック、１ｂ…シリン
ダヘッド、２…シリンダボア、３…ピストン、３ａ…コ
ンロッド、４…燃焼室、５…吸気通路、５ａ…吸気ポー
ト、６…排気通路、６ａ…排気ポート、７…吸気弁、８
…排気弁、９…インジェクタ、１０…クランクシャフ
ト、１１…点火プラグ、１３…インジェクタ、２０…タ
イミングプーリ、２１…吸気カムシャフト、２２…スプ
ライン、２３…吸気カム、２３ａ…主カム山、２３ｂ…
補助カム山、２４…リフト量可変アクチュエータ、２４
ａ…第１圧力室、２４ｂ…第２圧力室、２５…シリンダ
チューブ、２６…ピストン、２７…エンドカバー、２８
ａ…補助シャフト、２８ｂ…転がり軸受、２９ａ…第１
給排通路、２９ｂ…第２給排通路、３０…タイミングプ
ーリ、３１…排気カムシャフト、４０…タイミングベル
ト、５１…クランク角センサ、５２…吸気圧センサ、５
３…水温センサ、５４…ノッキングセンサ、６０…ＥＣ
Ｕ、６１…可変動弁機構。

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/22 ３２０Ｆ０２Ｄ 41/22 ３２０ 45/00 ３４５ 45/00 ３４５Ｂ３６８３６８ＤＦ０２Ｍ 25/07 ５１０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５１０ＢＦターム(参考） 3G016 AA08 AA19 BA03 BA22 BA28 BA36 BB04 CA22 CA29 CA33 CA36 CA41 CA48 DA22 GA00 GA04 3G062 BA09 GA18 3G084 BA23 DA02 DA38 EA04 EA11 EA13 EB12 EC02 EC03 FA00 FA11 FA20 FA25 FA29 FA38 3G092 AA01 AA05 AA12 DA01 DA02 DA04 DA12 DD01 DF04 DG05 EA09 EA18 EA22 EA28 EA29 FA16 FA21 HA05Z HC05Z HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA19 JA02 JA22 LA07 LC01 NA08 NB14 ND02 NE26 PA07Z PC08Z PD03A PE03Z PE08Z PE10A PE10Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関に生じたノッキングの検出結果に基づ
き、機関の圧縮行程中に、吸気弁及び排気弁の一方を補
助的に強制開弁することを特徴とする内燃機関のバルブ
特性制御方法。
【請求項２】前記圧縮行程中に補助的に強制開弁するバ
ルブを吸気弁とする請求項１記載の内燃機関のバルブ特
性制御方法。
【請求項３】機関に生じたノッキングの検出結果に基づ
き、機関の排気行程中に、吸気弁を補助的に強制開弁す
ることを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御方法。
【請求項４】機関に生じたノッキングの検出結果に基づ
き、機関の吸気行程中に、排気弁を補助的に強制開弁す
ることを特徴とする内燃機関のバルブ特性制御方法。
【請求項５】吸気弁及び排気弁の一方を駆動するカムが
当該弁の主たる開弁を行う主カム山に加えて機関の圧縮
行程中に同弁の補助的な開弁を行う補助カム山を有する
とともに、該補助カム山がカム軸方向に連続的に変化す
る３次元カムとして形成された動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位
させる変位手段と、機関に生じたノッキングを検出するノッキング検出手段
と、前記ノッキングの検出結果に基づいて前記変位手段を制
御する制御手段と、を備える内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項６】前記主カム山及び補助カム山を有するカム
が吸気弁を駆動するものである請求項５記載の内燃機関
のバルブ特性制御装置。
【請求項７】吸気弁を駆動するカムが当該弁の主たる開
弁を行う主カム山に加えて機関の排気行程中に同弁の補
助的な開弁を行う補助カム山を有するとともに、該補助
カム山がカム軸方向に連続的に変化する３次元カムとし
て形成された動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位
させる変位手段と、機関に生じたノッキングを検出するノッキング検出手段
と、前記ノッキングの検出結果に基づいて前記変位手段を制
御する制御手段と、を備える内燃機関のバルブ特性制御装置。
【請求項８】排気弁を駆動するカムが当該弁の主たる開
弁を行う主カム山に加えて機関の吸気行程中に同弁の補
助的な開弁を行う補助カム山を有するとともに、該補助
カム山がカム軸方向に連続的に変化する３次元カムとし
て形成された動弁手段と、前記カムが設けられたカムシャフトをその軸方向に変位
させる変位手段と、機関に生じたノッキングを検出するノッキング検出手段
と、前記ノッキングの検出結果に基づいて前記変位手段を制
御する制御手段と、を備える内燃機関のバルブ特性制御装置。