JP2003003872A - エンジンの吸気バルブ制御装置 - Google Patents
エンジンの吸気バルブ制御装置Info
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Abstract
気バルブの開特性の制御によって燃料の微粒化を促進さ
せ、エミッションを改善する。 【解決手段】水温が所定の低温度領域内で(S11)、か
つ、アイドルスイッチがONで(S12)、かつ、始動後所
定時間内であるときに(S13)、吸気バルブのリフト量及
び作動角を連続的に変化させる可変バルブ機構VELに
よって、吸気バルブのリフト量を低く変更し(S14)、か
つ、吸気バルブのバルブタイミングを連続的に変化させ
る可変バルブタイミング機構VTCによってバルブタイ
ミングを遅らせ(S15)、かつ、燃料噴射タイミングを吸
気行程中とする(S16)。これにより、吸気流速が速くな
って燃料の微粒化が促進されると共に、シリンダ内にお
ける燃料壁流が減少し、エミッションが改善される。
Description
ルブ制御装置に関し、詳しくは、始動時及びファースト
アイドル時における吸気バルブの制御に関する。
ミングを遅らせることで、始動時における噴射燃料の微
粒化を促進し、エミッションの改善を図る制御装置が知
られている(特開平6−323168号公報参照)。上
記制御装置では、吸気バルブのバルブタイミングを変化
させる可変バルブタイミング機構を備え、始動時に前記
可変バルブタイミング機構によって吸気バルブの開タイ
ミングが上死点以降になるようにバルブタイミングを遅
らせる。
遅らせると、吸気バルブが開いたときの吸気流速が強化
され、噴射燃料の微粒化が促進される。
可変バルブタイミング機構によって吸気バルブのバルブ
タイミングを遅らせる構成では、充分な吸気流速の向上
を図れるバルブタイミングの設定が困難で、更なる吸気
流速の強化を図れる装置の提供が望まれていた。本願発
明は上記実情に鑑みなされたものであり、吸気バルブの
制御によって充分な吸気流速の向上を図れ、以って、始
動時に噴射燃料を最大限に微粒化してエミッションをよ
り改善できるエンジンの吸気バルブ制御装置を提供する
ことを目的とする。
発明では、吸気バルブのリフト量及び作動角を連続的に
変化させる可変バルブ機構を備え、エンジンの始動時及
びファーストアイドル時に、前記可変バルブ機構によっ
て前記吸気バルブのリフト量を所定の低リフト量に切り
替える構成とした。
態におけるリフト量を低く切り替えることで、吸気ポー
トの開口面積を小さくして吸気流速を速める。請求項2
記載の発明では、吸気バルブのリフト量及び作動角を連
続的に変化させる可変バルブ機構と、前記吸気バルブの
バルブタイミングを連続的に変化させる可変バルブタイ
ミング機構とを備え、エンジンの始動時及びファースト
アイドル時に、前記可変バルブ機構によって前記吸気バ
ルブのリフト量を所定の低リフト量に切り替え、かつ、
前記可変バルブタイミング機構によって前記吸気バルブ
のバルブタイミングを遅らせる構成とした。
態におけるリフト量を低く切り替えることで、吸気ポー
トの開口面積を小さくし、かつ、吸気バルブのバルブタ
イミングを遅らせることで吸気負圧を高め、吸気流速を
速める。請求項3記載の発明では、前記エンジンの始動
時及びファーストアイドル時に、燃料噴射弁による燃料
噴射を前記吸気バルブのリフト状態において行なわせる
構成とした。
状態であって、速い吸気流が発生しているときに、この
吸気流中に燃料を噴射させる。
びファーストアイドル時に、吸気バルブのリフト量を小
さくすることで充分に吸気流速を高めることができ、こ
れによって燃料の微粒化が促進され、エミッションを改
善できるという効果がある。請求項2記載の発明による
と、始動時及びファーストアイドル時に、吸気バルブの
リフト量を小さくし、かつ、バルブタイミングを遅らせ
ることで、より吸気流速を高めることができ、これによ
って燃料の微粒化が更に促進され、エミッションをより
改善できるという効果がある。
吸気流の中に燃料を噴射させることで、燃料壁流を減少
させることができ、よりエミッションを改善できるとい
う効果がある。
基づいて説明する。図1は、本発明にかかる吸気バルブ
制御装置を備えたエンジンのシステム構成図である。エ
ンジン1の吸気通路2には、吸入空気量Qを検出するエ
アフローメータ3が設けられ、その下流側には、吸入空
気量Qを制御するスロットル弁4が設けられている。
料噴射弁6が設けられ、前記燃料噴射弁6より噴射され
た燃料と、前記スロットル弁4から吸気バルブ7を介し
て吸入された空気との混合気は、燃焼室5内でピストン
8により圧縮され、前記燃焼室5内部に設けられた点火
プラグ9による火花点火によって着火される。エンジン
1の排気は、排気バルブ10を介して燃焼室5から排気
通路11に排出され、前記排気通路11の下流に設けら
れた排気浄化触媒12を介して大気中に排出される。
クランク軸13を動力源として、各々吸気側カム軸14
及び排気側カム軸15に設けられたカムの動作により開
閉駆動される。吸気側には、前記吸気バルブ7のバルブ
リフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク
状の機構で構成される可変バルブ機構(以下、VELと
いう)16が設けられる。
ルブリフト量及び作動角を検出するVEL作動角センサ
17が併設されている。同じく吸気側には、前記クラン
ク軸13と吸気側カム軸14との回転位相差を連続的に
可変制御して、吸気バルブ7のバルブタイミングを進遅
角する可変バルブタイミング機構(以下、VTCとい
う)18が設けられる。
該吸気側カム軸14の回転位置を検出するための吸気側
カム角センサ19が併設されている。エンジンコントロ
ールユニット(ECU)20は、前記エアフローメータ
3から出力信号や、前記クランク軸13に設けられて回
転位置を検出するクランク角センサ21から出力される
クランク角信号に基づいて、エンジン負荷およびエンジ
ン回転速度を求め、燃料噴射量,VEL目標リフト量及
び目標回転位相差(目標VTC角度)を各々演算する。
れるVEL作動角信号に基づき、実際のバルブリフト量
が前記VEL目標リフト量に収束するようVEL16に
フィードバック制御信号を与える。同様にして、吸気側
カム角センサ19からの出力信号とクランク角センサ2
1より出力されるクランク角信号とから、クランク軸1
3と吸気側カム軸14との回転位相差(VTC角度)を
求め、この回転位相差が目標(目標VTC角度)に収束
するようにVTC18にフィードバック制御信号を与え
る。
図3に基づいて説明する。VEL16の制御軸23は吸
気側カム軸14と平行に配置され、両端は図示しないシ
リンダブロックに固定された軸受24により軸支され
る。制御カム25は、前記制御軸23より外径の大きい
略円筒形状をなし、前記制御軸23に軸心を所定量αだ
け偏心させた状態で配設されている。
し、中央に貫通した孔に前記制御カム25の外周が摺動
自由に挿入されている。リンクロッド27は、略三日月
形状をなし、一端が前記ロッカーアーム26の一端部に
ピン28を介して回動自由に連結されると共に、他端が
吸気側カム軸14の軸心から偏心した位置にピン29を
介して回動自由に連結される。
なすカム本体30aと、前記カム本体30aの一端に隣
接して設けられた外径が小さな円筒形状をなす筒状部3
0bとからなり、前記筒状部30bの中心部には軸孔3
0cが貫通して形成され、該軸孔30c内に、前記吸気
側カム軸14が摺動自由に挿入される。また、前記筒状
部30bの軸心は前記吸気カム軸14の軸心Xと一致し
ているが、前記カム本体30aの軸心Yは、前記吸気カ
ム軸14の軸心Xより所定量だけ偏心している。
り外周の大きな円環形状をなし、中心部を貫通して形成
された孔に、前記駆動カム30のカム本体30aの外周
がベアリング32を介して摺動自由に挿入される。ま
た、前記リンクアーム31の外径方向に突出した端部
は、前記ロッカーアーム26の他端にピン33を介して
回動自由に連結される。
34aを貫通する軸孔34bに前記吸気側カム軸14が
嵌挿して固定される一方、前記基端部から外径方向に突
出する端部側に位置するカムノーズ部34cにピン孔3
4dが貫通して形成され、該ピン孔34dに前記ピン2
9を嵌挿させて、前記リンクロッド27に回動自由に連
結されている。
し、上面には前記吸気カム34のカム面34eが揺動位
置に応じて所定位置に当接する一方、下部に吸気バルブ
7が固定される。電動アクチュエータ36は、駆動軸端
部に固定されたウォームギア37が前記制御軸23の一
端部に固定されたギアと噛み合い、ECU20より出力
される駆動信号により制御軸23を一定の範囲内で回動
させる。
角センサ17が設けられており、制御軸23の回転量よ
りVEL16のバルブリフト量を検出し、ECU20へ
検出信号を出力する。次にVEL16の作動原理を説明
する。図4(A),(B)は、最小リフト量制御を行う
時のVELの関弁状態を表しており、ECU20からの
駆動信号を受けて、リフト量を最小に制御すべく制御軸
23に時計周りの回転を与えると、制御カム25の肉厚
部25aが上方に移動し、これに同期してロッカーアー
ム26も上方へ移動する。
cがリンクロッド27を介して上方へ持ち上げられる。
このため、吸気側カム軸14の回転によりバルブリフタ
35に当接する吸気カム34のカム面34eは基端部3
4a近傍となり、バルブリフト量は図中L1に示す小さ
なリフト量に制御される。
量制御を行う時のVELの開弁状態を表しており、EC
U20からの駆動信号を受けて、リフト量を最大にすべ
く制御軸23に反時計周りの回転を与えると、制御カム
25の肉厚部25aが下方に移動し、これに同期してロ
ッカーアーム26も下方へ秒動する。この時、吸気カム
34のカムノーズ部34cがリンクロッド27を介して
下方へ押し下げられる。
バルブリフタ35に当接する吸気カム34のカム面34
eはカムノーズ部34cの先端から基端部34aまでの
間となり、バルブリフト量は図中L2に示す大きなリフ
ト量に制御される。次に、前記VTC18の構成を、図
6に基づいて説明する。前記VTC18として、本実施
形態ではベーン式のVTCを使用する。
ように、クランク軸13によりタイミングチェーンを介
して回転駆動されるカムスプロケット51(タイミング
スプロケット)と、吸気側カム軸14の端部に固定され
てカムスプロケット51内に回転自在に収容された回転
部材53と、該回転部材53をカムスプロケット51に
対して相対的に回転させる油圧回路54と、カムスプロ
ケット51と回転部材53との相対回転位置を所定位置
で選択的にロックするロック機構60とを備えている。
ミングチェーン(又はタイミングベルト)が噛合する歯
部を有する回転部(図示省略)と、該回転部の前方に配
置されて前記回転部材53を回転自在に収容するハウジ
ング56と、該ハウジング56の前後開口を閉塞するフ
ロントカバー,リアカバー(図示省略)とから構成され
る。
成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈
し、それぞれハウジング56の軸方向に沿って設けられ
る4つの隔壁部63が90°間隔で突設されている。前
記回転部材53は、吸気側カム軸14の前端部に固定さ
れており、円環状の基部77の外周面に90°間隔で4
つのベーン78a,78b,78c,78dが設けられ
ている。
それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部63間の凹
部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベ
ーン78a〜78dの両側と各隔壁部63の両側面との
間に、進角側油圧室82と遅角側油圧室83を構成す
る。前記ロック機構60は、ロックピン84が、回転部
材53の最大遅角側の回動位置(基準作動状態)におい
て係合孔(図示省略)に係入するようになっている。
対して油圧を給排する第1油圧通路91と、遅角側油圧
室83に対して油圧を給排する第2油圧通路92との2
系統の油圧通路を有し、この両油圧通路91,92に
は、供給通路93とドレン通路94a,94bとがそれ
ぞれ通路切り換え用の電磁切換弁95を介して接続され
ている。
の油を圧送するエンジン駆動のオイルポンプ97が設け
られている一方、ドレン通路94a,94bの下流端が
オイルパン96に連通している。前記第1油圧通路91
は、回転部材53の基部77内に略放射状に形成されて
各進角側油圧室82に連通する4本の分岐路91dに接
続され、第2油圧通路92は、各遅角側油圧室83に開
口する4つの油孔92dに接続される。
体が各油圧通路91,92と供給通路93及びドレン通
路94a,94bとを相対的に切り換え制御するように
なっている。ECU20は、前記電磁切換弁95を駆動
する電磁アクチュエータ99に対する通電量を、ディザ
信号が重畳されたデューティ制御信号に基づいて制御す
る。
ティ比0%の制御信号(OFF信号)を出力すると、オ
イルポンプ47から圧送された作動油は、第2油圧通路
92を通って遅角側油圧室83に供給されると共に、進
角側油圧室82内の作動油が、第1油圧通路91を通っ
て第1ドレン通路94aからオイルパン96内に排出さ
れる。
角側油圧室82の内圧が低となって、回転部材53は、
ベーン78a〜78bを介して最大遅角側に回転し、こ
の結果、吸気バルブ7の開時期が遅くなる。一方、電磁
アクチュエータ99にデューティ比100%の制御信号
(ON信号)を出力すると、作動油は、第1油圧通路9
1を通って進角側油圧室82内に供給されると共に、遅
角側油圧室83内の作動油が第2油圧通路92及び第2
ドレン通路94bを通ってオイルパン96に排出され、
遅角側油圧室83が低圧になる。
〜78dを介して進角側へ最大に回転し、これによっ
て、吸気バルブ7の開時期が早くなる。次に、前記VE
L16,VTC18の始動時及びファーストアイドル時
における制御を説明する。図7のフローチャートは、上
記始動時制御の第1の実施形態を示すものであり、ま
ず、ステップS1では、水温センサ71で検出されるエ
ンジンの冷却水温度Twが所定の低温度領域内(例えば
10℃<Tw<40℃)であるか否かを判別する。
温度領域内であると判別されると、ステップS2へ進
み、スロットル弁4の全閉位置でONとなるアイドルス
イッチ72がONであるか否かを判別する。ステップS
2でアイドルスイッチ72がONであって、スロットル
弁4が全閉状態であると判別されると、ステップS3へ
進む。
てからの経過時間が所定時間(例えば20秒)以内であ
るか否かを判別する。そして、エンジン1が始動されて
から所定時間内であるときには、ステップS4へ進む。
即ち、始動から暖機途中のファーストアイドル時である
ときに、ステップS4へ進む。
ける目標値よりも低い値として予め記憶されている始動
時目標リフト量(例えば3〜4mm)を、VEL目標リフ
ト量として設定する(図8参照)。尚、上記の始動時目
標リフト量を過度に低くすると、吸気が、吸気バルブ7
の傘部に沿って周囲に広がることで、シリンダ内におけ
る燃料壁流が増大してしまうことがあるので、シリンダ
内における燃料壁流を抑制できる範囲内で始動時目標リ
フト量を設定する。
6の噴射タイミングを、吸気バルブ7のリフト状態であ
る吸気行程に設定する。具体的には、例えば燃料噴射弁
6の噴射開始時期を、リフト量を小さくすることで同時
に作動角が小さくなって相対的に遅れる吸気バルブ7の
開時期(図8参照)に合わせるようにする。
でNOの判定がなされたとき、即ち、始動から暖機途中
のファーストアイドル時ではないときには、ステップS
6へ進み、エンジン回転速度やエンジン負荷などに応じ
た通常のVEL目標リフト量を設定すると共に、燃料噴
射弁6による噴射開始時期を、吸気バルブ7の開時期よ
りも前の通常時期に設定する上記のように、始動から暖
機途中のファーストアイドル時であるときに、吸気バル
ブ7のリフト量を低くすることで、吸気行程における吸
気ポートの開口面積が狭まり、吸気流速が高められるの
で、燃料の微粒化が促進され、エミッションを改善でき
る。
くすることで同時に作動角が小さくなり、これに伴って
吸気バルブ7の開時期が遅れるから、吸気負圧が高くな
り、これによっても、吸気流速が高められる。また、燃
料タイミングを吸気行程中とすることで、シリンダに向
かう吸気流れの中に燃料が噴射されることになり、これ
によってシリンダ内における燃料壁流を減少させること
ができ、エミッションを改善できる。
2の実施形態を示すものであり、冷却水温度Twが所定
の低温度領域内で、かつ、アイドルスイッチ72がON
で、かつ、エンジン1が始動されてからの経過時間が所
定時間以内であるときに(ステップS11〜ステップS
13)、始動時目標リフト量をVEL目標リフト量とし
て設定すること(ステップS14)は、第1の実施形態
と同じである。
5で、VTC18により最遅角側に回転位相を制御する
ことで、VEL16によって低リフト量・低作動角とさ
れた吸気バルブ7の開特性(中心角)を、遅角側にシフ
トさせる(図10参照)。そして、ステップS16で
は、VEL16,VTC18によって変更される吸気バ
ルブ7の開時期に噴射開始時期を合わせることで、燃料
噴射時期を吸気行程中とする。
でないときには、ステップS17へ進んで、目標リフト
量・バルブタイミングを通常値に設定する。上記のよう
に、VTC18によってバルブタイミングを遅らせれ
ば、更に、吸気バルブ7の開時期がTDC以降により大
きく遅れることで、吸気バルブ7が開かれるまでにシリ
ンダ内の負圧がより発達し、吸気流速がより速くなっ
て、燃料の微粒化がより促進される。
(VEL)の要部斜視図。
り、(A)は最小リフト量時の開弁状態、(B)は最小
リフト量時の閉弁状態を示す図。
り、(A)は最大リフト量時の開弁状態、(B)は最大
リフト量時の閉弁状態を示す図。
ミング機構(VTC)を示す断面図。
ャート。
ブリフト線図。
ャート。
ルブリフト線図。
Claims (3)
- 【請求項1】吸気バルブのリフト量及び作動角を連続的
に変化させる可変バルブ機構を備え、 エンジンの始動時及びファーストアイドル時に、前記可
変バルブ機構によって前記吸気バルブのリフト量を所定
の低リフト量に切り替えることを特徴とするエンジンの
吸気バルブ制御装置。 - 【請求項2】吸気バルブのリフト量及び作動角を連続的
に変化させる可変バルブ機構と、 前記吸気バルブのバルブタイミングを連続的に変化させ
る可変バルブタイミング機構とを備え、 エンジンの始動時及びファーストアイドル時に、前記可
変バルブ機構によって前記吸気バルブのリフト量を所定
の低リフト量に切り替え、かつ、前記可変バルブタイミ
ング機構によって前記吸気バルブのバルブタイミングを
遅らせることを特徴とするエンジンの吸気バルブ制御装
置。 - 【請求項3】前記エンジンの始動時及びファーストアイ
ドル時に、燃料噴射弁による燃料噴射を前記吸気バルブ
のリフト状態において行なわせることを特徴とする請求
項1又は2記載のエンジンの吸気バルブ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001188043A JP2003003872A (ja) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | エンジンの吸気バルブ制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=19027232
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP (1) | JP2003003872A (ja) |
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