JP2001173469A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents
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Abstract
して、極低リフト制御域での各気筒間での吸気充填効率
などがばらつき易くなり、機関回転の不安定化や機関性
能の低下を招く。 【解決手段】 駆動軸13の駆動カム15の回転力を、
伝達手段18を介して揺動カム17に伝達して吸気弁1
2を開閉作動させる。また、コントローラ30により電
磁アクチュエータ29を介して制御軸32を回転制御す
ることによりロッカアーム23の揺動支点を変化させて
バルブリフトを可変にする。前記コントローラは、制御
軸を介して所定の高リフトから所定の低リフト間のバル
ブリフトを連続的に可変制御すると共に、所定の低リフ
トから零リフトまでの間では、低リフトか零リフトのい
ずれか一方を選択する制御を行なう。
Description
いは排気弁の特にバルブリフト量を機関運転状態に応じ
て可変にできる内燃機関の可変動弁装置に関する。
例えば特開平11−141321号公報などに記載され
たものがあるこの可変動弁装置は、1気筒に2つの吸気
弁を備えたもので、図19に示すように、クランク軸の
回転に同期して回転する駆動軸51の外周に、軸心Yが
駆動軸51の軸心Xから偏心した駆動カム52が設けら
れていると共に、駆動カム52の回転力が多節リンク状
の伝達手段を介して伝達されて、吸気弁53の上端部に
有するバルブリフター54の上面をカム面55が摺接し
て吸気弁53を開閉作動させる揺動カム56を有してい
る。
置されて制御軸57に揺動自在に支持されたロッカアー
ム58と、円環状の基端部59aが駆動カム52の外周
面に摺動自在に嵌合しかつ他端部59bがロッカアーム
58の一端部58aにピン60を介して回転自在に連結
されたリンクアーム59と、一端部61aがロッカアー
ム58の他端部58bにピン62を介して回転自在に連
結され、他端部61bが前記揺動カム56の端部にピン
63を介して回転自在に連結されたリンクロッド61と
から構成されている。
P1が制御軸57の軸心P2から所定量偏心した制御カ
ム64が固定されている。この制御カム64は、ロッカ
アーム58のほぼ中央に穿設された支持孔58c内に回
転自在に嵌入保持されて、その回転位置に応じてロッカ
アーム58の揺動支点を変化させて、揺動カム56のカ
ム面55のバルブリフター54上面に対する転接位置を
変換させて、吸気弁53のバルブリフトを可変制御する
ようになっている。
負荷域である場合は、図外のアクチュエータによって制
御軸57を例えば図中時計方向へ回転させて、制御カム
64を同方向へ回転させることにより、ロッカアーム5
8の揺動支点位置を図示の位置に移動させる。これによ
り、ロッカアーム58とリンクアーム59及びリンクロ
ッド61との各枢支点が左側に移動して揺動カム56の
カムノーズ部56a側の端部を引き上げ、これによって
揺動カム56のバルブリフター54上面上の当接位置が
ベース部56b側に移動する。したがって、吸気弁53
は、そのバルブリフト特性が零リフトとなるように制御
され、いわゆる弁停止状態になる。
アクチュエータが制御軸57を介して制御カム64を図
示の位置から反時計方向に回転制御するため、ロッカア
ーム58の揺動支点が下方向に移動する。これにより、
揺動カム56は、リンクロッド61などによってカムノ
ーズ部56a側が押し下げられて、バルブリフター54
上面との当接位置がリフト頂面55d側に移動するた
め、吸気弁53のバルブリフトが大リフトとなるように
制御される。
停止により燃費の向上が図れると共に、高回転高負荷時
における吸気充填効率の向上による出力の増加など機関
性能を十分に発揮させることができる。ここでいう弁停
止による燃費の向上とは、一部の気筒の吸排気弁の作動
を停止させ、いわゆる減筒運転を行なったり、2つの吸
気弁のうち1つの吸気弁を停止させ、燃焼室内でスワー
ルを発生させることにより燃焼改善を促すことによって
実現されるものである。
来の可変動弁装置は、一般に各構成部品の製造時におけ
る加工寸法の誤差が生じており、この加工誤差はかかる
装置が取り付けられた各気筒毎にそれぞれ存在し、誤差
の大きさもそれぞれ異なっている。一方、前記可変動弁
装置によって可変制御されるバルブリフト量は、中から
高リフトの制御領域では機関高回転状態になる場合もあ
るため、前記各構成部品の加工誤差はあまり問題にはな
らないが、低リフト領域、特に極低リフト領域では機関
回転が変動し易い低回転状態になる場合もあり、前記各
構成部品の加工誤差が大きく影響され易くなる。
に起因して機関弁のバルブリフト量もばらつきが発生
し、相対的なバルブリフト量のばらつき比率でみれば、
前述のように中、高リフト域よりも極低リフト制御時が
最も大きくなる。したがって、かかる極低リフト制御域
での機関運転時における燃焼室内への混合気の充填効率
やガス流動状態が各気筒間でばらつき易くなり、機関回
転の不安定化や機関性能の低下を招く恐れがある。
なければならなくなり、必然的にコストが増加してしま
うといった技術的課題を招来している。
変動弁装置の実情に鑑みて案出されたもので、請求項1
記載の発明は、機関の吸気ポートあるいは排気ポートを
開閉する機関弁のバルブリフト量を可変作動させる作動
機構と、機関運転状態に応じて前記作動機構に対して前
記バルブリフト量を零リフトから所定の高リフトまで可
変制御させる制御信号を出力するコントローラとを備え
た内燃機関の可変動弁装置であって、前記コントローラ
は、前記作動機構を介して所定の高リフトから所定の低
リフト間のバルブリフトを連続的に可変制御すると共
に、前記所定の低リフトから零リフトまでの間では、該
所定の低リフトか零リフトのいずれか一方を選択して制
御するようにしたことを特徴としている。
機関低回転低負荷運転中に、作動機構を介してコントロ
ーラによりバルブリフト量が制御されるが、この運転領
域におけるリフト量の制御は、低リフトか零リフトのい
ずれか一方に選択的に制御されて、その中間の極低リフ
トの制御は行なわれないため、極低リフト時における各
構成部品の加工精度のばらつきに起因した各気筒間での
リフト量のばらつきによる機関性能不安定の発生を防止
することができる。
ト量を、前記機関弁のバルブクリアランスの2倍以上に
設定したことを特徴としている。
調整誤差や、経時的な変化によりそのクリアランス量に
変化が生じても、最低限のバルブリフトを確保すること
が可能になるため、機関性能の不安定化を防止できる。
が備えた前記バルブリフトの制御マップを、零リフトの
固定領域と、所定の低リフトから所定の高リフトまでを
連続的に変化させる連続可変領域とになるように設定
し、該制御マップによって前記作動機構の作動を制御す
るようにしたことを特徴としている。
た各気筒間のバルブリフトのばらつきによる機関性能の
低下が想定されるマップ領域を、例えば零リフト、つま
り機関弁の作動を停止させるようにできるため、加工精
度のばらつきによる機関性能の不安定化を防止できる。
を、一部の吸気弁を零リフトに制御するとともに他の吸
気弁を所定の低リフトに固定制御する領域と、全ての吸
気弁を所定の低リフトから所定の高リフトまでを連続的
に変化させる連続可変領域となるように設定し、該制御
マップによって前記作動機構の作動を制御するようにし
たことを特徴としている。
一部の気筒の吸気弁及び排気弁を停止させるいわゆる減
筒運転を行なう動弁装置の場合には低リフト制御されて
いる気筒間のリフトのばらつきに起因する機関性能の不
安定化を防止できる。また、1気筒当り複数の吸気弁を
有し、機関運転状態に応じて1気筒中、一部の吸気弁を
停止させるいわゆる片弁停止運転を行なう動弁装置にお
いても、各気筒間でのリフトのばらつきに起因する機関
性能の不安定化を防止できる。
続可変領域との境界線において全ての吸気弁を前記所定
の低リフトに制御したときの機関軸トルクを、前記一部
の吸気弁を零リフト制御するとともに他の吸気弁を所定
の低リフトに制御した場合の機関軸トルクとほぼ等しい
トルクとなるように設定したことを特徴としている。
に相互に切り替わる際におけるトルクショックの発生を
防止できる。
続可変領域との境界線において、全ての吸気弁を前記所
定の低リフトに制御したときの機関軸トルクを、前記一
部の機関弁を零リフト制御するとともに他の機関弁を所
定の低リフトに制御した場合の機関軸トルクより大きく
なるように設定したことを特徴としている。
トから低リフトに切り替わる際に、機関軸トルクが増加
するため、車両の加速性が向上する。また、前記境界線
を高負荷側に設定することができるため、燃費の向上も
図れる。
高負荷時において、前記一部の吸気弁を零リフト制御す
るとともに他の吸気弁を所定の低リフトに制御した場合
の機関軸トルクを、前記全ての吸気弁を所定の高リフト
に制御した場合の機関軸トルクよりも大きくなるように
設定したことを特徴としている。
一部の吸気弁が零リフトで他の吸気弁が所定の低リフト
に固定された場合であっても、機関の実用域である程度
の軸トルクが得られるので、最低限の運転性は確保でき
る。
続可変領域との境界線を、機関運転状態に応じて変化さ
せることを特徴としている。
態において燃費などの実用性能を発揮できる。
関燃焼室への吸入空気温度が所定値よりも低い場合には
高リフト側に移動させることを特徴としている。
保しつつ零リフト領域の拡大により燃費性能を向上させ
ることが可能になる。
ントローラは、前記境界線または該境界線における所定
の低リフト域を学習制御することを特徴としている。
に起因する車両性能の経時的悪化を防止できる。
動機構は、機関のクランク軸によって回転駆動し、外周
に駆動カムが固定された駆動軸と、機関弁上端部のバル
ブリフターの上面を揺動転接しつつ機関弁を開閉作動す
る揺動カムと、前記駆動カムと揺動カムとを連繋する伝
達手段と、該伝達手段の姿勢を変化させて前記揺動カム
のバルブリフター上面に対する転接位置を変化させる可
変手段と、該可変手段の作動を制御する制御手段とを備
え、機関運転状態に応じて可変手段が伝達手段の姿勢を
可変制御することにより、機関弁のバルブリフトを可変
制御するようにしたことを特徴としている。
からバルブリフトの低リフトと零リフト間を選択的に変
化する過渡時に、なだらかな変化特性となってトルクシ
ョックの発生を抑制できる。
施形態を図面に基づいて詳述する。この実施形態の可変
動弁装置は、1気筒あたりそれぞれ2つの吸気弁と排気
弁を備えた多気筒内燃機関に適用され、多気筒中、特定
気筒の両吸気弁と両排気弁に設けられている。以下、主
として吸気弁側について説明するが、排気弁側も構造的
には同様になっている。
2に示すようにシリンダヘッド11に図外のバルブガイ
ドを介して摺動自在に設けられた一対の吸気弁12,1
2のバルブリフト量を可変にする作動機構10を備え、
この作動機構10は、シリンダヘッド11上部の軸受1
4に回転自在に支持された中空状の駆動軸13と、該駆
動軸13に連結ピン40により固設された偏心回転カム
である1つの駆動カム15と、駆動軸13の外周面13
aに揺動自在に支持されて、各吸気弁12,12の上端
部に配設されたバルブリフター16,16に摺接して各
吸気弁12,12を開作動させる揺動カム17,17
と、駆動カム15と揺動カム17,17との間に連係さ
れて、駆動カム15の回転力を揺動カム17,17の揺
動力として伝達する伝達手段18とを備えている。ま
た、この伝達手段18は、その作動位置が可変手段19
によって可変制御されている。
配置されていると共に、一端部に設けられた図外の従動
スプロケットや該従動スプロケットに巻装されたタイミ
ングチェーン等を介して機関のクランク軸から回転力が
伝達されており、この回転方向は図1中反時計方向に設
定されている。なお、駆動軸15は、高強度材で形成さ
れている。
端部に設けられて駆動軸13の上部を支持するメインブ
ラケット14aと、該メインブラケット14aの上端部
に設けられて後述する制御軸32を回転自在に支持する
サブブラケット14bとを有し、両ブラケット14a,
14bが一対のボルト14c,14cによって上方から
共締め固定されている。
体に形成され、図3にも示すように、ほぼリング状を呈
し、円環状のカム本体15aと、該カム本体15aの外
端面に一体に設けられた筒状部15bとからなり、内部
軸方向に駆動軸挿通孔15cが貫通形成されていると共
に、カム本体15aの軸心Yが駆動軸13の軸心Xから
径方向へ所定量だけオフセットしている。また、この駆
動カム15は、駆動軸13に対し駆動軸挿通孔15cを
介して挿通されて前記連結ピン40により連結固定され
ていると共に、筒状部15bのカム本体15a側一側面
には、三ケ月形の平面部が形成されている。さらに、こ
の駆動カム15は、図1に示すように駆動軸13の回転
に伴って図中反時計方向(矢印方向)へ回転するように
なっている。
筒状に形成され、シリンダヘッド11の保持孔内に摺動
自在に保持されていると共に、揺動カム17,17が摺
接する上面16a,16aが平坦状に形成されている。
また、図8bに示すように、零リフト区間で各バルブリ
フター16、16を揺動カム17、17側へ押し付けた
とき、各バルブリフター16、16の下面16b、16
bと吸気弁12、12との間には、機関始動時における
各部材の熱膨張差や経時的変化などを考慮して、設定値
をδとした僅かなバルブクリアランスが形成されてい
る。
7,図8に示すようにほぼ雨滴状を呈し、ほぼ円筒状の
基端部20に駆動軸13が嵌挿されて回転自在に支持さ
れる支持孔20aが貫通形成されていると共に、一方の
一端部のカムノーズ部21側にピン孔21aが貫通形成
されている。また、揺動カム17の下面には、カム面2
2が形成されており、このカム面22は、基端部20側
の基円面22aと該基円面22aからカムノーズ部21
側に円弧状に延びるランプ面22bと該ランプ面22b
からカムノーズ部21の先端側に有する最大リフトの頂
面22dに連なるリフト面22cとが形成されており、
該基円面22aとランプ面22b,リフト面22c及び
頂面22dとが、揺動カム17の揺動位置に応じて各バ
ルブリフター16の上面16a所定位置に当接するよう
になっている。
らみると、基円面22aの所定角度範囲θ1がベースサ
ークル区間になり、ランプ面22bの前記ベースサーク
ル区間θ1から所定角度範囲θ2がいわゆるランプ区間
となり、さらにランプ面22bのランプ区間θ2から頂
面22dまでの所定角度範囲θ3がリフト区間になるよ
うに設定されている。なお、後述するように、この揺動
カム17による吸気弁12のバルブリフト制御中におけ
る低リフトL1のリフト量は、前記バルブクリアランス
の設定値δの2倍以上の所定値に設定されている。
面と駆動カム15との間には、円環状の保持部材42が
設けられている。この保持部材42は、駆動カム15の
筒状部15bの外径とほぼ同径の外径に形成され、中央
孔42aを介して駆動軸13に嵌装保持されている。
配置されたロッカアーム23と、該ロッカアーム23の
一端部23aと駆動カム15とを連係するリンクアーム
24と、ロッカアーム23の他端部23bと揺動カム1
7とを連係するリンクロッド25とを備えている。
に中央に有する筒状基部が支持孔23cを介して後述す
る制御カム33に回転自在に支持されている。また、筒
状基部の外端部に突設された一端部23aには、ピン2
6が嵌入するピン孔が貫通形成されている一方、基部の
内端部に夫々突設された前記他端部23bには、リンク
ロッド25の一端部25aと連結するピン27が嵌入す
るピン孔が形成されている。
径な円環状の一端部である基端部24aと、該基端部2
4aの外周面所定位置に突設された他端部である突出端
24bとを備え、基端部24aの中央位置には、前記駆
動カム15のカム本体15aの外周面にニードルベアリ
ング43を介して回転自在に嵌合する嵌合孔24cが形
成されている一方、突出端24bには、前記ピン26が
回転自在に挿通するピン孔が貫通形成されている。この
ピン26の軸心26aがロッカアーム23の一端部23
aとの枢支点になっている。
も示すようにロッカアーム23側が凹状のほぼく字形状
に形成され、両端部25a,25bには前記ロッカアー
ム23の他端部23bと揺動カム17のカムノーズ部2
1の各ピン孔に圧入した各ピン27,28の端部が回転
自在に挿通するピン挿通孔25c,25dが貫通形成さ
れている。
は、リンクアーム24やリンクロッド25の軸方向の移
動を規制する図外のスナップリングが設けられている。
aと該カム本体15aの外周面15dに嵌合するリンク
アーム24の基端部24aの内周面24cとの間に、転
がり軸受部材であるニードルベアリング43が介装され
ている。このニードルベアリング43は、図6に示すよ
うに円環状の保持器44と、該保持器44に回転自在に
保持された複数のニードルローラ45とから構成されて
いる。図6は、理解し易いように、ニードルベアリング
43の約半周分のみを記載しているが、実際は円環状に
形成されている。
方向に沿って細長い矩形状の保持孔44aが周方向へ等
間隔に複数形成されている。一方、各ニードルローラ4
5は、各保持孔44a内に回転自在に保持され、各内周
縁がカム本体15aの外周面15dに転動自在に直接接
触していると共に、各外周縁が基端部24aの内周面2
4cに転動自在に直接接触している。
4に示すようにその全体がカム本体15aの外周面によ
って保持されており、保持器44の両端縁が駆動カム一
側面41aと保持部材42の一側面42aとによって駆
動軸13方向に挾持されている。ここで、駆動カム15
も保持部材42も耐摩耗材で形成されているため、保持
器44と摺動しても摩耗の発生が抑制される。
置に同じ軸受14に回転自在に支持された制御軸32
と、該制御軸32の外周に固定されてロッカアーム23
の揺動支点となる制御カム33とを備えている。
軸13と並行に機関前後方向に配設されていると共に、
一端部に設けられた電動アクチュエータ29によってウ
ォーム歯車機構34を介して所定回転角度範囲内で回転
するようになっている。
し、図に示すように軸心P1位置が肉厚部33aの分だ
け制御軸32の軸心P2からα分だけ偏倚している。
動アクチュエータ29は、機関の運転状態を検出するコ
ントローラ30からの制御信号によって駆動するように
なっている。このコントローラ30は、マイクロコンピ
ュータを内蔵し、クランク角センサによって検出された
機関回転数(NE)やアクセル開度センサ、吸入空気温
度センサ、車両のGセンサ、トランスミッションのギア
ポジションセンサなどの各種センサからの検出信号に基
づいて現在の機関運転状態を検出すると共に、実バルブ
リフトと対応関係にある制御軸32の回転位置を検出す
るポテンショメータ31からの検出信号により前記電動
アクチュエータ29に制御信号を出力している。
ず、機関低速低負荷時には、コントローラ30からの制
御信号によって電磁アクチュエータ29を介して制御軸
32が時計方向に回転駆動される。このため、制御カム
33は、軸心P1が図7に示すように制御軸32の軸心
P2から左上方の回動角度位置に保持され、肉厚部33
aが駆動軸13から上方向に離間移動する。このため、
ロッカアーム23は、全体が駆動軸13に対して上方向
へ移動し、このため、各揺動カム17は、リンクロッド
25を介してカムノーズ部21側を強制的に若干引き上
げられて全体が反時計方向へ回動する。
カム15が回転してリンクアーム24を介してロッカア
ーム23の一端部23aを押し上げると、そのリフト量
がリンクロッド25を介して揺動カム17及びバルブリ
フター16に伝達されるが、そのリフト量は零に維持さ
れる。
弁12、12のリフトは図10に示すように零リフト、
つまり閉弁状態に保持される。これにより、フリクショ
ンの低減化などによって燃費を大幅に向上させることが
可能になる。さらに、本実施形態では、特定気筒群の各
両吸気弁12がともに零リフト(弁停止状態)になると
共に、同一気筒の2つの排気弁も零リフト(弁停止状
態)になり、他の気筒の各吸気、排気弁は弁停止しな
い、いわゆる減筒運転になる。このため、ポンピングロ
スが低減してさらに燃費が大幅に向上する。
から、アクセルペダルを踏込んで、低回転中負荷あるい
は中回転低負荷域に域に移行すると、コントローラ30
からの制御信号によって電磁アクチュエータ29により
制御軸32が瞬時に反時計方向に少しだけ回転駆動され
る。したがって、該制御軸32が、図8A,Bに示すよ
うに、制御カム33を図7に示す位置から瞬時に反時計
方向に少しだけ回転させて、軸心P1を瞬時に少しだけ
移動させる。この結果、バルブリフト量は、瞬時に零か
らL1に変化する。
ことについて、図11に示すリフト制御マップに基づい
て具体的に説明する。図中の横軸が機関回転数NE(r
pm)、縦軸が機関負荷と対応するアクセル開度Aa
(deg)を示し、前記NEは、クランキング回転数N
0から許容最高回転数Nmaxまでの領域であり、Aa
は、アクセルの開度の全閉から全開までの領域である
(ここで、機関負荷に対応する横軸は、アクセル開度で
はなく、スロットル開度、吸入空気量、吸気管内圧など
であってもよい。)。そして、低回転中負荷から中回転
低負荷域にかけて零リフトから低リフトL1に変化する
境界線が存在し、この境界線の低回転側及び低負荷側が
リフト零の固定領域(A領域)になっている。また、前
記境界線よりも高回転高負荷側をB領域として、このB
領域では回転数の増加あるいは負荷の増加に伴いバルブ
リフトが連続的に変化する領域になっている。したがっ
て、前記境界線は、リフト零の固定領域(A領域)とリ
フト連続可変領域(B領域)の境界を示している。
固定領域(A領域)中のQ1点にあるとして、ここから
アクセルペダルを踏み込んでいくと、前記境界線に到達
した時点Q2で、前記制御マップは零から瞬時にL1に
変化する。この結果、コントローラ30は、前述のよう
に瞬時に制御軸32を反時計方向に少しだけ回転させて
リフトL1に制御するのである。したがって、リフト零
からL1の間の極低リフト領域は瞬間的に通過するだけ
で、実質的に零リフトと低リフトL1とを選択的に変化
することになる。
なわれないため、該極低リフト時における各構成部品の
加工精度のばらつきに起因した各気筒間でのリフト量の
ばらつきの発生を防止することができる以下、前述のよ
うに零リフトと低リフトL1とを選択的に変化するさせ
たことによる作用効果を、図12に示すように、連続的
に変化させた場合と比較して説明する。
がばらついている場合に、横軸のバルブリフト量Lとの
関係でリフト量のばらつき比率(△L/L)を縦軸に示
したもので、例えば、各装置の各リンクロッド25の両
端部のピン孔25c,25d間のピッチ長さが所定量ば
らついたときのリフト量のばらつき比率(△L/L)を
示している。
フト量Lが小さくなっても△Lがバルブリフト量に比例
して低減するわけではないので、バルブリフト量Lが低
下するにしたがってバルブリフト量のばらつき比率(△
L/L)は増加する。特に、バルブリフト量Lが低リフ
トL1よりも小さくかつ零よりも大きい極低リフト領域
では大きな値になる。これは、各リンクロッド25長さ
がばらついたときの例であるが、ロッカアーム23の揺
動中心位置や駆動軸13の位置など、他の部位の加工精
度や位置精度がばらついた場合も同様に極低リフト領域
では大きな値になる。この結果、前記特定気筒群におけ
る気筒間の吸入空気の充填効率のばらつきやガス流動の
ばらつきなどが大きくなって機関性能の不安定化を招
く。
れば前記バルブリフト量のばらつきの発生が防止され
る。これは、一般に、バルブリフター16の下面16b
と機関弁上端面との間にバルブクリアランスが設けられ
ており、それにより零リフトに確実に維持されるためで
ある。
フト量Lのばらつき比率(△L/L)が大きい極低リフ
ト領域には制御されないので、前記気筒間における吸入
空気の充填効率のばらつきやガス流動のばらつきなどが
抑制されるのである。
低リフトL1あるいは低リフトL1から零リフトまでの
切り替え作動を、前記作動機構10によって滑らかに行
なうことができる。つまり、制御軸32が零リフトの回
動位置から低リフトL1の回動位置まで回動中に極低リ
フトの中間回動位置も過渡的に通過するので、トルクシ
ョックの発生を十分に抑制することができる。
のリフト量は、バルブクリアランス設定値δの2倍以上
に設定されている(図8A,B参照)。
調整ばらつき、経時変化などを無視して計算したもので
ある。実際は、バルブクリアランスにはこれらの誤差が
あり、またバルブ軸端の摩耗あるいはデポ付着などで経
時変化したり、それらによるバルブクリアランス変化Δ
δによってもΔL/Lは変化する(図12に示すように
ΔLがΔL±Δδとなる)。
の誤差、経時的変化などがあったとしても、クリアラン
ス0の状態(バルブ突き上げ)にならないよう、あるい
はバルブクリアランス過大(騒音発生)にならないよう
な値δに設定されている。
量Δδはδより小さい。したがって、L1を2δ以上に
設定しておけば、実際のリフトは、バルブクリアランス
の製造ばらつき、経時的変化などがあっても、δ以上を
確保でき、もって最低限のリフトを確保できるので、前
述した性能の不安定に至るのを抑制することができる。
例えば、バルブクリアランス設定値δが0.4mmであ
れば、L1は0.8mm以上に設定される。
関高回転高負荷時に移行した場合は、コントローラ30
からの制御信号によって電磁アクチュエータ29により
制御軸32が反時計方向に回転駆動される。したがっ
て、図9A,Bに示すように制御軸32が、制御カム3
3を図8に示す位置からさらに反時計方向へ回転させ、
軸心P1(肉厚部33a)を下方向へ移動させる。この
ため、ロッカアーム23は、今度は全体が駆動軸13方
向(下方向)に移動して他端部23bが揺動カム17の
カムノーズ部21を、リンクロッド25を介して下方へ
押圧して該揺動カム17全体を所定量だけ時計方向へ回
動させる。
ー16上面16aに対するカム面22の当接位置が図9
A,Bに示すように右方向位置(リフト部22d側)に
移動する。このため、図9Aに示すように駆動カム15
が回転してロッカアーム23の一端部23aをリンクア
ーム24を介して押し上げると、バルブリフター16に
対するそのリフト量L2は図9Aに示すように大きくな
る。
リフト特性が低速低負荷域に比較して大きくなり、図1
0に示すようにバルブリフト量も大きくなる(L2)。
この結果、各吸気弁12の開時期が早くなると共に、閉
時期が遅くなり、したがって、吸気充填効率が向上し、
十分な出力が確保できる。
高負荷域までのバルブリフト量の変化(L1からL2)
は連続的に行なわれるため、かかるバルブリフトは機関
運転状態、つまり現時点の機関回転数や負荷の状態に応
じて、精度よく連続的に制御される。したがって、いず
れの運転状態においても機関トルクなどの機関性能を最
大に引き出すことが可能になる。また、このバルブリフ
トL1〜L2までの範囲では、図12からも明らかなよ
うに、各気筒間での吸入吸気量などのばらつきの問題は
発生しない。
零リフト固定のときは、低リフトL1に固定されてお
り、特定気筒がリフトL1からL2の範囲に制御されて
いるときは、それと同一リフトに制御される。
リフトは、その他の気筒の最小リフトと同一に設定され
ている。このため、全気筒運転に切り換わった直後にお
いては、各気筒間にリフト差がなく、気筒間の充填効率
差は生じない。
リフトL1の設定値を変えたものであって、図11に示
す制御マップにおいて機関回転数NE=N1(rp
m)、アクセル開度Aa=Aa1での低リフトL1の設
定の仕方は、丁度この制御マップポイントで特定気筒の
吸気弁がリフト零で、その他の気筒の吸気弁が低リフト
L1での軸トルクと全気筒の吸気弁が低リフトL1での
軸トルクがほぼ同一になるような値に低リフトL1が設
定されている。そのため、特定気筒がリフト零から低リ
フトL1に切り替わる際に、トルクショックの発生が抑
制されるようになっている。
は、アクセル全開での軸トルクは、全気筒が低リフトL
1での運転時より、当然小さくなる。これは、アクセル
全開では、スロットルバルブも全開となっているため、
この部分での吸気絞りは殆ど発生せず、主として吸気弁
での吸気絞りが発生し、その結果、特定気筒が零リフト
であると機関全体(多気筒)でみた場合の吸気量が絞ら
れるからである。しかしながら、低負荷(アクセル開度
小)に移行するほどその差が小さくなり、あるアクセル
開度になると軸トルクは等しくなり、さらにアクセル開
度が小さくなると、逆に零リフトの方が軸トルクが高く
なる。この理由は、アクセル開度が小さくなるに連れ
て、スロットルの吸気絞りが支配的になり、バルブリフ
トの影響は、小さくなり、さらにリフト零の状態では燃
焼効率が良くなり、また動弁系の駆動フリクションが小
さくなるなどから、同一吸気量に対して大きな仕事がで
きるので、結果としてリフト零の方が軸トルクが高くな
るのである。
L1の設定値をさらに変更したものである。すなわち、
図11の制御マップにおいて、低リフトL1を、特定気
筒の吸気弁がリフト零、その他の気筒の吸気弁が低リフ
トL1での軸トルクより全気筒の吸気弁が低リフトL1
での軸トルクが大きくなるような値に設定したものであ
る。このため、リフト零から低リフトL1に切り替わる
際に、軸トルクが増加するので、車両の加速性が向上す
る。そのため、結果的に零リフトの使用領域が増加(境
界線を高負荷側に設定できる)するので、燃費も向上す
る。
線を、機関運転状態、つまり吸入空気温度に応じて変化
させたものである。すなわち、吸入空気温度が所定温度
より高い場合は前記境界線を零リフト側(A領域側)に
変化させ、所定温度より低い場合は高リフト側(B領域
側)に変化させたものである。
合気の密度が増加するので、充填効率が向上し、トルク
が向上することは周知の通りであり、したがって、本実
施形態のように、境界線をB領域側に移動させることに
より、零リフトでの運転領域を高回転高負荷方向へ拡大
することが可能になる。この結果、零リフトでの運転領
域が広くなり、したがって、必要なトルクを確保しつつ
燃費の向上が図れる。
を示し、コントローラ30は、前記境界線における低リ
フト域を機関運転状態の変化に応じて学習制御するよう
にしたものである。、まず、セクション1では、前記ポ
ジションセンサによってバルブリフトの実リフト情報を
読み込むと共に、セクション2においてギアポジション
センサから現在のギアポジションを読み込む。次に、セ
クション3で前記Gセンサから車両の実加速度G1を読
み込む。続いて、セクション4において、前記実リフト
やアクセル開度等の諸情報による推定機関トルクと前記
ギアポジションによって決定される目標加速度Gと前記
実加速度G1とを比較し、実加速度G1が目標加速度G
に到達したか否かを判断する。ここで、目標加速度Gに
到達したと判断した場合は、セクション5に進み、ここ
では、低リフトL1を学習してコントローラ30内の記
憶回路に記憶させてリターンする。
加速度Gに到達しないと判断した場合は、セクション6
に移行し、ここで、零リフトを除いたときの最低リフト
L1を増加する処理を行なう。このようにすると、リフ
トL(零リフトを除く)が相対的に増加して、これによ
り実加速度G1を向上させることができる。そして、こ
のバルブリフト量を目標加速度Gになるところまで増加
させて、その低リフトL1の値を学習して前記記憶回路
に記憶させる。
を行なうことにより、車両あるいは動弁系のフリクショ
ンが経時的に増加した場合でも車両性能の低下を防止で
きる。
を示したが、以下の図17に示すような前記境界線を学
習することによっても同じ効果が得られる。
図16に示すセクション1から4と同じ処理であるが、
セクション14で実加速度G1が目標加速度Gに到達し
ていると判断した場合は、セクション15にて前記領域
Aと領域Bの境界線を学習してこの数値をコントローラ
30の記憶回路に記憶するが、目標加速度Gに到達して
いないと判断した場合は、セクション16に移行し、こ
こで、前記境界線を零リフト側へ移動する処理を行な
う。このようにすると、低回転低負荷側でリフトL1に
変化するようになるので、これにより実加速度G1を向
上させることができる。そして、このバルブリフト量を
目標加速度Gになるところまで増加させて、その境界線
の値を学習して前記記憶回路に記憶させる。したがっ
て、前記と同様な効果が得られる。
変更した第6の実施形態を説明すれば、この実施形態で
は、低リフトのリフト量L1を零リフトと所定の高リフ
トL2の間の適度に小さい値に設定したものである。
タ29が断線などにより故障して、該電磁アクチュエー
タ29が駆動力を発生できない場合は、バルブスプリン
グのばね力によって一部の特定気筒の吸気弁12は零リ
フトに固定され、他の気筒の吸気弁12は低リフトL1
に固定される。
の運転性が大幅に悪化する可能性がある。
一部の特定気筒の吸気弁のリフトを零とし、その他の気
筒の吸気弁のリフトを適度に小さな値L1′に設定した
ことによって図18に示すような高負荷軸トルク特性が
得られる。具体的に説明すれば、通常、アクセルペダル
を大きく踏込んでアクセル全開状態にすると、全気筒の
バルブリフト量が所定の大きなL2の場合は図18の一
点鎖線で示すような軸トルクカーブになり、高リフト及
び広い作動角によって高回転域において高い軸トルクが
得られるが、一方、低回転では、この高リフト及び広い
作動角によって一度気筒内に吸い込んだ混合気がピスト
ン下死点後のバルブリフト大及び吸気弁12の閉時期の
遅延により吸気管内に吐き出されて充填効率が低下して
トルクがある程度低下してしまう。
度に小さなさなL1′に設定すると、作動吸気弁数が少
なくとも低回転時における前述の混合気吐き出し量が少
なくなって、低回転高負荷時のトルクは図18の実線で
示すように全吸気弁がの最大リフトL2のときのトルク
よりも大きなものになる。
リフト量L1を適度に小さなL1′に設定することによ
って、電磁アクチュエータ29の故障時において一部の
吸気弁12が零リフト、他の吸気弁12が低リフトに固
定された場合でも、低回転高負荷時のトルクを最大リフ
トL2に固着故障した場合よりも高くすることができ、
低回転常用域でのトルク不足による運転性の大幅な悪化
を防止できる。
気弁12、12がともに零リフトになるいわゆる減筒弁
停止機関について説明したが、この発明は、これに限定
されるものではなく、例えば2つの吸気弁のうち1つの
吸気弁を零リフト制御し、気筒内スワールを強化するこ
とによって燃焼の改善が図れて、燃費が向上するいわゆ
る片弁停止機関にも適用できることは勿論である。
記載の発明によれば、例えば、機関低回転低負荷運転中
に、作動機構を介してコントローラによりバルブリフト
量が制御されるが、この運転領域におけるリフト量の制
御は、低リフトか零リフトのいずれか一方に選択的に制
御されて、その中間の極低リフトの制御は行なわれない
ため、極低リフト時における各構成部品の加工精度のば
らつきに起因した各気筒間でのリフト量のばらつきによ
る機関性能の不安定化を防止することができる。
リアランスに、調整誤差や経時的な変化によりそのクリ
アランス量に変化が生じても、最低限のバルブリフトを
確保することが可能になるため、前記機関性能の不安定
化の発生を防止できる。
精度に起因した各気筒間のバルブリフトのばらつきによ
る機関性能の低下が想定されるマップ領域を、例えば零
リフト、つまり機関弁の作動を停止させるようにできる
ため、加工精度のばらつきによる機関性能の不安定化を
確実に防止できる。
状態に応じて一部の特定気筒の吸気弁を停止させるいわ
ゆる減筒運転を行なう動弁装置の場合には、低リフト制
御されている気筒間のばらつきに起因する機関性能の不
安定化を防止できる。また、1気筒当り複数の吸気弁を
有し、機関運転状態に応じて1気筒中、一部の吸気弁を
停止させるいわゆる片弁停止運転を行なう動弁装置にお
いても、各気筒間でのリフトのばらつきに起因する機関
性能の不安定化を防止できる。
気弁を零リフトと低リフトとに相互に切り替わる際にお
けるトルクショックの発生を防止できる。
筒の吸気弁を零リフトから所定の低リフトに切り替わる
際に、機関軸トルクが増加するため、車両の加速性が向
上する。また、前記境界線を高負荷側に設定することが
できるため、燃費の向上も図れる。
障などにより一部の気筒の吸気弁が零リフトに固定され
た場合であっても、機関の実用域である程度の軸トルク
が得られるので、最低限の運転性は確保できる。
各機関運転状態において燃費などの実用性能を発揮でき
る。
ルク性能を確保しつつ零リフト領域の拡大により燃費性
能を向上させることが可能になる。
車両の経時変化に起因する車両性能の経時的悪化を防止
できる。
構の構造上からバルブリフトの低リフトと零リフト間を
選択的に変化する過渡時に、なだらかな変化特性となっ
てトルクショックの発生を抑制できる。
図。
す部分斜視図。
動状態を示す説明図。
図。Bは閉弁状態を示す作用説明図。
図。Bは閉弁状態を示す作用説明図。
フトから高リフトまでの連続可変領域を示す制御マップ
図。
の関係を示す特性図。
度と軸トルクとの関係を示す特性図。
度と軸トルクとの関係を示す特性図。
とアクセル開度による制御マップ図。
ラの制御フローチャート図。
ラの制御フローチャート図。
と軸トルクとの関係を示す特性図。
Claims (11)
- 【請求項1】 機関の吸気ポートあるいは排気ポートを
開閉する機関弁のバルブリフト量を可変作動させる作動
機構と、機関運転状態に応じて前記作動機構に対して前
記バルブリフト量を零リフトから所定の高リフトまで可
変制御させる制御信号を出力するコントローラとを備え
た内燃機関の可変動弁装置であって、 前記コントローラは、前記作動機構を介して所定の高リ
フトから所定の低リフト間のバルブリフトを連続的に可
変制御すると共に、前記所定の低リフトから零リフトま
での間では、該所定の低リフトか零リフトのいずれか一
方を選択して制御するようにしたことを特徴とする内燃
機関の可変動弁装置。 - 【請求項2】 前記所定の低リフトを、前記機関弁のバ
ルブクリアランスの2倍以上に設定したことを特徴とす
る請求項1記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項3】 前記コントローラが備えた前記バルブリ
フトの制御マップを、機関弁を零リフトに固定する固定
領域と、所定の低リフトから所定の高リフトまでを連続
的に変化させる連続可変領域とになるように設定し、該
制御マップによって前記作動機構の作動を制御するよう
にしたことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃
機関の可変動弁装置。 - 【請求項4】 前記制御マップを、一部の吸気弁を零リ
フトに制御するとともに他の吸気弁を所定の低リフトに
固定制御する領域と、全ての吸気弁を所定の低リフトか
ら所定の高リフトまでを連続的に変化させる連続可変領
域となるように設定し、該制御マップによって前記作動
機構の作動を制御するようにしたことを特徴とする請求
項3に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項5】 前記固定領域と連続可変領域との境界線
において、全ての吸気弁を前記所定の低リフトに制御し
たときの機関軸トルクを、前記一部の吸気弁を零リフト
制御するとともに他の吸気弁を所定の低リフトに制御し
た場合の機関軸トルクとほぼ等しいトルクとなるように
設定したことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の
可変動弁装置。 - 【請求項6】 前記固定領域と連続可変領域との境界線
において、全ての吸気弁を前記所定の低リフトに制御し
たときの機関軸トルクを、前記一部の吸気弁を零リフト
制御するとともに他の吸気弁を所定の低リフトに制御し
た場合の機関軸トルクより大きくなるように設定したこ
とを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の可変動弁装
置。 - 【請求項7】 前記機関の低回転高負荷時において、前
記一部の吸気弁を零リフト制御するとともに他の吸気弁
を所定の低リフトに制御した場合の機関軸トルクを、前
記全ての吸気弁を所定の高リフトに制御した場合の機関
軸トルクよりも大きくなるように設定したことを特徴と
する請求項4に記載の内燃機関の可変動弁装置。 - 【請求項8】 前記固定領域と連続可変領域との境界線
を、機関運転状態に応じて変化させることを特徴とする
請求項3〜7のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
置。 - 【請求項9】 前記境界線を、機関燃焼室への吸入空気
温度が所定値よりも低い場合には高リフト側に移動させ
ることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の可変動
弁装置。 - 【請求項10】 前記コントローラは、前記境界線また
は該境界線における所定の低リフトを学習制御すること
を特徴とする請求項3〜9のいずれかに記載の内燃機関
の可変動弁装置。 - 【請求項11】 前記作動機構は、機関のクランク軸に
よって回転駆動し、外周に駆動カムが固定された駆動軸
と、機関弁上端部のバルブリフターの上面を揺動転接し
つつ機関弁を開閉作動する揺動カムと、前記駆動カムと
揺動カムとを連繋する伝達手段と、該伝達手段の姿勢を
変化させて前記揺動カムのバルブリフター上面に対する
転接位置を変化させる可変手段と、該可変手段の作動を
制御する制御手段とを備え、機関運転状態に応じて可変
手段が伝達手段の姿勢を可変制御することにより、機関
弁のバルブリフトを可変制御するようにしたことを特徴
とする請求項1〜10のいずれかに記載の内燃機関の可
変動弁装置。
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