JP2003269124A - 内燃機関の可変動弁装置 - Google Patents

内燃機関の可変動弁装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関温度が冷機時よりも更に低い極低温時に
は、エンジンオイルの粘度が高いことなどに起因して、
機関のフリクションが高く、良好に機関を始動すること
が困難である。 【解決手段】 吸気弁の吸気作動角を変更可能な作動角
変更機構１０と、吸気中心位相を変更可能な位相変更機
構２０と、機関温度を推定する手段３６と、を有する。
アイドルを含む極低負荷域では、極低温時の吸気作動角
を、少なくとも冷機時の吸気作動角よりも大きい約１８
０°ＣＡとし、吸気中心位相を約９０°ＡＴＤＣとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気弁の作動角
（吸気作動角）を変更可能な作動角変更機構と、吸気弁
の作動角の中心位相（吸気中心位相）を変更可能な位相
変更機構と、の双方を有する内燃機関の可変動弁装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の出力・燃費の向上や排気エミ
ッションの低減化を図るために、吸気弁や排気弁の開閉
特性（バルブリフト特性）を変更する種々の可変動弁装
置が従来より提案されている。例えば、特開２０００−
１８０５６号公報には、吸気弁のバルブリフト量及び作
動角を２段階に変更可能なバルブリフト量変更機構と、
吸気弁の作動角の中心位相を連続的に変更可能なバルブ
タイミング変更機構と、を併用した可変動弁装置が開示
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような可変動弁装
置において、燃費の向上や排気エミッションの低下を図
る面では、アイドルを含む極低負荷域に吸気作動角を小
さくした方が良い。しかしながら、寒冷地等で機関温度
が−２０℃を越えて低下するような極低温時には、主に
エンジンオイルの粘度の増加に起因して機関のフリクシ
ョンが非常に高くなる。従って、上記の極低負荷域で、
かつ極低温時の状況において、仮に上述したように吸気
作動角を小さくすると、上記機関フリクションに抗して
機関を始動するのに充分な機関トルクを得ることができ
ず、機関始動性の低下を招くおそれがある。本発明はこ
のような課題に鑑みてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内燃機関の
可変動弁装置は、吸気弁の吸気作動角を変更可能な作動
角変更機構と、上記吸気作動角の吸気中心位相を変更可
能な位相変更機構と、機関温度を推定する機関温度推定
手段と、を有している。そして、少なくともアイドルを
含む極低負荷域では、上記機関温度が冷機時よりも更に
低い極低温時の吸気作動角を、少なくとも上記冷機時の
吸気作動角よりも大きくする。典型的には、上記極低負
荷域における上記極低温時に、上記吸気作動角を約１８
０°ＣＡ（クランク角度）、上記吸気中心位相を約９０
°ＡＴＤＣ（上死点後の角度）に設定する。
【０００５】また、同一負荷域からの加速時であって
も、機関回転数又は機関温度に基づいて、優先的に（先
に）駆動する変更機構を切換制御することにより、加速
時におけるトルクの落ち込みを防止して、機関運転性能
の向上を図ることが可能となる。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、極低負荷域には、機関
温度に応じて吸気作動角が適切に調整される。つまり、
極低温時には吸気作動角を相対的に大きくすることによ
り良好な機関始動性を確保する一方、少なくとも冷機時
を含む極低温時以外の状況のときには、吸気作動角を相
対的に小さくすることにより、排気エミッションの改善
や燃費の向上を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】図１は、本発明の一実施形態に係る可変動
弁装置を示している。各気筒には一対の吸気弁２が設け
られ、これら吸気弁２の上方には中空状の吸気駆動軸３
が気筒列方向に延在している。吸気駆動軸３には、吸気
弁２のバルブリフタ２ａに当接して吸気弁２を開閉駆動
する揺動カム４が相対回転可能に外嵌している。
【０００９】吸気駆動軸３と揺動カム４との間には、吸
気弁２の作動角である吸気作動角及びバルブリフト量を
連続的に変更する電動式の作動角変更機構１０が設けら
れている。吸気駆動軸３の一端部には、図外のクランク
シャフトに対する吸気駆動軸３の位相を変化させること
により、上記吸気作動角の中心位相である吸気中心位相
を連続的に変更する電動式の位相変更機構２０が配設さ
れている。
【００１０】作動角変更機構１０は、図１及び図２に示
すように、吸気駆動軸３に偏心して固定的に設けられる
円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可
能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気駆動軸３と略
平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１
３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４
と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌するととも
に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッ
カアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カ
ム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有してい
る。制御軸１３は、電動アクチュエータ１７によりギヤ
列１８を介して所定の制御範囲内で回転駆動される。
【００１１】上記の構成により、クランクシャフトに連
動して吸気駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介し
てリング状リンク１２がほぼ並進移動するとともに、ロ
ッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロ
ッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気弁
２が開閉駆動される。また、制御軸１３の回転角度を変
化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心とな
る制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢
が変化する。これにより、吸気中心位相が略一定のまま
で、吸気作動角及びバルブリフト量が連続的に変化す
る。
【００１２】このような作動角変更機構１０は、駆動カ
ム１１の軸受部分や制御カム１４の軸受部分等の各部材
の連結部分が面接触となっているため、潤滑が行い易
く、耐久性，信頼性に優れている。また、吸気弁２を駆
動する揺動カム４が吸気駆動軸３と同軸上に配置されて
いるため、例えば揺動カムを吸気駆動軸３とは異なる別
の支軸で支持するような構成に比して、制御精度に優れ
ているとともに、装置自体がコンパクトなものとなり、
機関搭載性に優れいている。特に直動式の動弁系には、
大きなレイアウトの変更を加えることなく適用すること
ができる。更に、リターンスプリング等の付勢手段を敢
えて必要としないために、動弁系のフリクションも低く
抑制される。
【００１３】エンジンコントロールユニットとしてのＥ
ＣＵ３０は、角度検出センサ３１，３２から検出される
吸気駆動軸３及び制御軸１３の角度の他、各種センサ等
から検出又は推定されるクランク角度，機関回転数，負
荷，機関温度等の機関運転条件に基づいて、燃料噴射制
御や点火時期制御などの一般的なエンジン制御を行う
他、後述するように吸気弁２の吸気作動角及び吸気中心
位相を変更・制御する。また、ＥＣＵ３０は、周知の水
温センサ３４により検出される冷却水温、及び周知の油
温センサ３５により検出される油温、の少なくとも一方
に基づいて、機関温度（油水温）を推定する機関温度推
定手段３６を含んでおり、この機関温度に基づいて、後
述する機関の暖機状態、すなわち極低温時、冷機時、又
は暖機後であるかを正確に判断することができる。
【００１４】図３は、電動式の位相変更機構２０を示し
ている。この位相変更機構２０は、クランクシャフトと
同期して回転するカムスプロケット２５に固定され、こ
のカムスプロケット２５と一体的に回転する第１回転体
２１と、ボルト２２ａにより吸気駆動軸３の一端に固定
され、この吸気駆動軸３と一体的に回転する第２回転体
２２と、ヘリカルスプライン２６により第１回転体２１
の内周面と第２回転体２２の外周面とに噛合する筒状の
中間ギア２３と、を有している。この中間ギア２３には
３条ネジ２８を介してドラム２７が連結されており、こ
のドラム２７と中間ギア２３との間にねじりスプリング
２９が介装されている。中間ギア２３は、ねじりスプリ
ング２９によって遅角方向（図３の左方向）へ付勢され
ており、電磁リターダ２４に電圧を印加して磁力を発生
すると、ドラム２７及び３条ネジ２８を介して進角方向
（図３の右方向）へ動かされる。この中間ギア２３の軸
方向位置に応じて、回転体２１，２２の相対位相が変化
して、クランクシャフトに対する吸気駆動軸３の位相が
変化する。上記の電磁リターダ２４は、上述したＥＣＵ
３０からの制御信号により機関運転状態に応じて駆動制
御される。
【００１５】図４は、本実施形態の要部をなす機関始動
時及び極低負荷域における吸気作動角及び吸気中心位相
の設定・制御の流れを示すフローチャートで、このルー
チンはＥＣＵ３０により実行される。Ｓ（ステップ）１
において、機関始動時であると判定されるか、あるいは
Ｓ２のアイドル判定によりアイドルを含む極低負荷域で
あると判定されると、Ｓ３へ進み、機関温度推定手段３
６により推定される機関温度を読み込む。ＥＣＵ３０の
メモリには、後述する図５（ａ）及び図６（ｂ）（又は
（ｃ））に対応するテーブルやマップが予め記憶されて
おり、Ｓ４では、上記の機関温度に基づいて、これらの
テーブルやマップを参照することにより、吸気作動角及
び吸気中心位相の目標値を演算する。Ｓ５では、これら
の目標値に対応した制御信号を作動角変更機構１０の電
動アクチュエータ１７及び位相変更機構２０の電磁リタ
ーダ２４へ出力する。これらの制御信号に応じて、吸気
作動角及び吸気中心位相が互いに独立して調整される。
Ｓ２のアイドル判定が否定されると、Ｓ６へ進み、図示
せぬ他のルーチンにより、機関回転数及び機関負荷に応
じた吸気作動角及び吸気中心位相の設定・制御が行われ
る。
【００１６】図５〜図７は、上記機関始動時又はアイド
ルを含む極低負荷域における、機関温度に対する吸気バ
ルブリフト特性を示しており、図５（ａ）は吸気作動角
の特性、図６（ｂ）は吸気中心位相の特性を示してい
る。なお、本明細書において、「冷機時」とは、周知の
ように、暖機前の常温の状態であり、典型的には機関温
度が２０℃程度のときである。「極低温時」とは、寒冷
地等で機関温度が通常の冷機時よりも更に低く、典型的
には−２０℃以下のときである。
【００１７】極低温時には、冷機時に比して、潤滑油と
してのエンジンオイルの粘度が高く、機関のフリクショ
ンが大きくなるために、このフリクションに抗して少な
くともアイドル回転数を維持し得るだけの大きな機関ト
ルクを発生させる必要がある。そこで本実施形態では、
このような極低温時に、吸気作動角４０ａを約１８０°
ＣＡ、吸気中心位相４０ｂを約９０°ＡＴＤＣに設定し
ている。つまり、吸気バルブリフト特性４０のＩＶＯを
ＴＤＣ近傍とし、ＩＶＣをＢＤＣ近傍とする。これによ
り、吸気行程に対応して過不足なく吸気弁が開いた状
態、つまりバルブオーバーラップやマイナスオーバーラ
ップがほとんどない状態となり、上記のフリクションに
抗してアイドル回転数を維持し得る充分な機関トルクを
発生することができる。従って、極低温状態でありなが
ら、良好な機関始動性を確保し、迅速な暖機運転を行う
ことができる。
【００１８】冷機時には、吸気作動角４２ａを最小作動
角である約８０°〜１００°ＣＡ、好ましくは９０°Ｃ
Ａとし、吸気中心位相４２ｂを最遅角位相である１８０
°ＡＴＤＣ、つまりＢＤＣ近傍に設定し、吸気バルブリ
フト特性４２のＩＶＯをＴＤＣよりも大幅に遅角させ
て、点火時期のリタード限界を拡大することにより、排
気温度の上昇を促進し、触媒の昇温時間を短縮して、排
気エミッションの改善を図る。また、吸気作動角の最小
化により、動弁系のフリクションを最小限に抑制しつ
つ、ガス流動を強化して燃料の霧化を促進する。
【００１９】暖機後には、吸気作動角４４ａを冷機時と
同じ最小作動角としたまま、吸気中心位相４４ｂを冷機
時よりも進角し、冷機時に比してポンプ損失を低減して
燃費の改善を図る。
【００２０】極低温時から冷機時への過渡期には、機関
温度の上昇に伴って、吸気作動角４１ａを徐々に小さく
するとともに、吸気中心位相４１ｂを徐々に遅角する。
また、冷機時から暖機後への過渡期には、機関温度の上
昇に伴って、吸気中心位相４３ｂを徐々に進角する。従
って、例えば極低温時に機関を始動し、暖機が完了する
までアイドル運転を続けるような場合に、良好な機関始
動性を確保しつつ、機関温度の上昇に伴って吸気作動角
及び吸気中心位相を排気エミッションや燃費に有利な特
性へと滑らかに変化させていくことができる。
【００２１】上述した図６（ｂ）に示す吸気中心位相の
設定例は、図３に示すように、応答性に優れるととも可
変量を充分に大きく設定できる電動式の位相変更機構２
０を用いた場合に好適なものである。これに対し、図６
（ｃ）に示す吸気中心位相の設定例は、上記の電動式に
比して応答性や可変量は劣るもののコスト的に有利な油
圧駆動式の位相変更機構を用いた場合などに好適なもの
である。
【００２２】図６（ｃ）の設定では、冷機時における吸
気中心位相の設定値４２ｃを、暖機後の設定値４４ｃと
等しくしている点で、図６（ｂ）の設定と異なってい
る。極低温時及び暖機後の設定値４０ｃ，４４ｃは図６
（ｂ）の設定値４０ｂ，４４ｂと同じである。図６
（ｃ）の設定によれば、冷機時から暖機後への過渡期
に、吸気中心位相を変更する必要がなく、かつ、極低温
時から冷機時への過渡期にも、吸気中心位相の変更量Δ
Ｄが非常に少なく済む。このため、上記図６（ｂ）の設
定例に比して、冷機時に吸気中心位相の大幅な遅角化に
よる排気エミッションの改善等を図ることはできない
が、吸気中心位相の変更が少なくて済むために、例えば
極低温時からの機関始動時にも、良好な機関始動性を確
保しつつ、機関温度の上昇に応じて吸気中心位相を適切
に変更することが可能となる。
【００２３】図８は、様々な運転状態における吸気作動
角及び吸気中心位相の一設定例を示している。なお、後
述する吸気中心位相Ｐ１〜Ｐ５の値は、進角側を正とす
るとＰ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐ４＜Ｐ５の関係にある。
【００２４】先ず、暖機後のバルブリフト特性について
説明する。アイドルを含む極低負荷域（ａ２）では、吸
気中心位相を所定の遅角位相Ｐ２に設定するとともに、
吸気作動角を最小作動角に設定して、吸気弁の開時期を
上死点後、吸気弁の閉時期を下死点近傍とする。これに
より、残留ガスが低減されるとともに、ピストン上面が
上死点から吸気負圧に晒されず、ある程度ピストンが変
位して筒内が負圧となってから吸気弁が開くこととなる
ために、ポンプ損失が低減される。また、吸気作動角が
最小化されているため、フリクションが低減されるとと
もに、ガス流動が強化され、燃料の霧化が促進される。
この結果、燃費及び排気性能の向上が図られる。上記の
最小作動角は、例えば８０〜９０°ＣＡであり、上記の
遅角位相Ｐ２は、少なくとも９０°ＡＴＤＣよりも遅角
側の値である。
【００２５】中負荷域（ｃ）では、主に残留ガスの増加
によるポンプ損失低減化及び高温の残留ガスによる燃焼
改善等を図るために、吸気弁開時期を上死点前とし、か
つ、主に吸入空気量（充填効率）の低減化によりポンプ
損失の低減を図るために、吸気弁閉時期を下死点前とす
る。そこで、上記の最小作動角よりも大きい所定の小作
動角に設定するとともに、吸気中心位相を最進角位相Ｐ
５に設定する。
【００２６】上記の中負荷域（ｃ）より吸入空気量の少
ない低負荷域（ｂ）では、主に燃焼の改善及び残留ガス
の低減化を図るため、吸気作動角を上記の最小作動角か
ら小作動角の間の値に設定し、かつ、吸気中心位相を所
定の進角位相Ｐ４に設定する。これにより、有効圧縮比
の増加に伴うポンプ損失の低減化により燃費向上が図ら
れる。上記の進角位相Ｐ４は、上記の最進角位相Ｐ５よ
りも遅角側の値であり、かつ、９０°ＡＴＤＣよりも進
角側の値である。
【００２７】全開域（ｄ）〜（ｆ）では、主に充填効率
を向上させるため、吸気中心位相を所定の中間位相Ｐ３
又はその近傍に設定するとともに、機関回転数の増加に
伴って吸気作動角を増加させる。例えば、全開・低速域
（ｄ）では、吸気弁の開時期（ＩＶＯ）を略上死点と
し、吸気弁の閉時期（ＩＶＣ）を下死点後に設定する。
上記の中間位相Ｐ３は、例えば約９０°ＡＴＤＣであ
る。
【００２８】一方、冷機始動時のように、機関温度が所
定値以下の冷機状態におけるアイドル等の極低負荷域
（ａ１）では、触媒暖機が不十分のため、燃焼改善によ
る排気清浄化及び排温上昇を図るため、吸気作動角を最
小作動角、吸気中心位相を最遅角位相Ｐ１に設定し、Ｉ
ＶＯを上死点よりも大幅に遅角させる。このような設定
により、ガス流動強化による燃料の霧化が促進されると
ともに、ＩＶＯの遅角化により筒内負圧を十分発達させ
た後に吸気弁が開くこととなり、吸気弁の開時における
ガス流動が更に強化される。
【００２９】なお、図示していないが、冷機状態におけ
る低・中負荷域では、暖機状態のリフト特性（ｂ），
（ｃ）と同一にすると燃焼が悪化する可能性があるた
め、例えば低速・全開域のリフト特性（ｄ）と略同一の
設定にする等の必要がある。
【００３０】なお、図８（ａ２）の設定と異なり、機関
始動時等の極低負荷域における吸気弁の作動角を、機関
冷機時では暖機後よりも小さくなるように設定しても良
い。この場合、冷機始動時には、作動角が暖機時に比し
て小さくなるため、ガス流動が強化されて燃焼が改善さ
れる。一方、暖気始動時には、冷機始動時に比して作動
角が相対的に大きくなり、吸入抵抗が抑制されるため、
燃費性能の向上を図ることができる。
【００３１】次に、図９〜１１を参照して、各運転状態
から加速を行う場合について検討する。なお、図中のＬ
１は、加速前の運転状態における吸気作動角及び吸気中
心位相の基準設定に対応した基準特性を表している。ま
た、Ｌ２は、目標作動角及び目標位相に対応した目標特
性を、Ｌ３は、上記の基準特性Ｌ１に対して吸気作動角
のみを目標作動角へ向けて所定量変化させた状態の特性
を、Ｌ４は、基準特性Ｌ１に対して吸気中心位相のみを
目標位相へ向けて所定量変化させた状態の特性を、それ
ぞれ表している。
【００３２】先ず、図９を参照して、冷機時における極
低負荷域（冷機アイドル状態）からの加速について考察
する。冷機アイドル状態では、上述したように吸気中心
位相が最遅角位相Ｐ１に設定されている。従って、極低
負荷域で、吸気作動角のみを増加させた場合、吸気弁閉
時期が過度に遅くなる等の理由で、トルクが一時的に減
少するおそれがある。例えば図９に示す第１の回転数Ｎ
１よりも低い回転域では、基準特性Ｌ１よりも作動角増
加後の特性Ｌ３のトルクが低くなっているため、作動角
のみを変化させるとトルクが一時的に減少することとな
る。
【００３３】一方、このような極低負荷からの加速時に
吸気中心位相のみを進角させても、確実にトルクが増加
方向へ向かう。従って、このような極低負荷・極低回転
域からの加速時には、位相変更機構２０による吸気中心
位相の進角化を優先的に行う。つまり、位相変更機構２
０のみを駆動し、あるいは位相変更機構２０による吸気
中心位相の変更量が作動角変更機構１０による作動角の
変更量よりも十分に大きくなるように制御する。これに
より、この加速過渡時におけるトルクが確実に増加方向
へ向かうこととなり、過渡時のトルク低下を確実に回避
できる。
【００３４】ところで、この冷機アイドル状態の基準設
定（最小作動角及び最遅角位相）Ｌ１は、主に燃焼改善
を図る目的で、極低回転域よりも回転数がある程度高い
低回転域でも使用される。しかしながら、機関回転数が
高くなってくると、同一作動角では吸入時間が減少する
ため、吸気中心位相のみを進角させても、全開トルクを
効果的に増加させることができない。従って、極低回転
域（例えば図９に示す作動角増加状態の特性Ｌ３と位相
進角状態の特性Ｌ４とでトルクが逆転する第２の回転数
Ｎ２以下の回転域）では、上述したように吸気中心位相
を優先的に進角させ、低回転域（例えば第２の回転数Ｎ
２を越える回転域）では、吸気作動角を優先的に増加さ
せることにより、トルクを最も効率的に増加させること
ができる。
【００３５】次に、図１０を参照して暖機後の状態で極
低負荷域から加速を行う場合について考察する。暖機後
の極低負荷域では、主に吸入抵抗を抑制して燃費向上を
図るために、上述したように吸気中心位相を最遅角位相
Ｐ１よりも進角した暖機後遅角位相Ｐ２に設定してい
る。つまり、主に有効圧縮比を高めて燃焼の改善を図る
ために、吸気弁閉時期を冷機時よりも進角化させてい
る。従って、仮に吸気中心位相のみを進角させると、有
効圧縮比や充填効率が低下し、有効にトルクを増加させ
ることができないことがある。そこで、このような暖機
後の極低負荷域からの加速時には、吸気作動角を優先的
に増加させることにより、トルクを効率的に増加させる
ことができる。
【００３６】このように、同一負荷域から加速を行う場
合であっても、機関回転数又は機関温度（冷機又は暖
機）の少なくとも一方に基づいて、作動角変更機構１０
又は位相変更機構２０の一方を優先的に駆動させること
により、トルクを効率的に増加させることができ、運転
性の向上を図ることができる。
【００３７】次に、図１１を参照して暖機後の状態で低
負荷域から加速を行う場合について考察する。低負荷域
からの加速時には、図１１において特性Ｌ３及びＬ４の
双方とも基準特性Ｌ１よりトルクが高いことから明らか
なように、作動角を増加させても位相を遅角させてもト
ルクは増加する。しかしながら、図１１において、作動
角増加状態の特性Ｌ３が位相遅角状態の特性Ｌ４よりも
常にトルクが高いことから明らかなように、機関回転数
にかかわらず、作動角変更機構１０による吸気作動角の
増加を位相変更機構２０による吸気中心位相の遅角化よ
りも優先させることにより、効率的にトルクを増加させ
ることができる。
【００３８】なお、図示していないが、図８（ｃ）のよ
うな中負荷域からの加速については、作動角の増加を優
先させるとＩＶＯが過度に早くなって吸気弁とピストン
とが非常に近づくおそれがあるので、好ましくは位相変
更機構２０による吸気中心位相の遅角化を優先的に行
う。
【００３９】以上のように、位相変更機構２０を電動式
の構成としているため、機関温度（冷機時・高温時）に
かかわらず、吸気中心位相を速やかに変化させることが
可能となる。つまり、冷機時に位相変更遅れを生じやす
い油圧駆動に対して、冷機時にも迅速に位相を変化させ
ることができる。これより、冷機始動時に吸気弁開時期
を大幅に遅角化させてガス流動を強化し、燃焼の改善，
排気清浄化を図ることができる。また、暖機後には吸気
中心位相を少し進角させることにより、吸入抵抗を低減
して燃費の向上を図る。これより、冷機時における排気
の清浄化と暖機後の燃費向上とを高いレベルで両立させ
ることが可能となる。
【００４０】また、作動角変更機構１０も電動式の構成
としているため、可変幅を例えば８０〜２８０°ＣＡと
充分に大きく設定できるとともに、冷機始動時や極低回
転時においても確実かつ迅速に吸気作動角を変更するこ
とができる。つまり、このような電動式の作動角変更機
構１０を採用することにより、例えば低速域でも作動角
変更機構１０を優先的に駆動させることが可能となる。
また、機関温度（冷機時又は暖機後）にかかわらず作動
角を迅速に増加させることができる。このため、冷機時
に作動角の増加遅れを生じ易い油圧駆動式の構成に比し
て、最小作動角を十分に小さく設定することが可能で、
これより、冷機始動時におけるガス流動を効果的に強化
させて燃焼を改善し、更なる排気の清浄化を図ることが
可能となる。
【００４１】このように双方の変更機構１０，２０を電
動式としているため、上述したように、加速過渡期の途
中であっても、両変更機構１０，２０の優先度を切り換
えるような制御が可能となる。
【００４２】ところで、この実施形態のように、吸気駆
動軸３の角度検出センサ３１からの検出信号に基づい
て、クランク角度に対する吸気駆動軸３の中心位相の実
測値（実中心位相）を検知する構成の場合、吸気駆動軸
３の１回転毎に吸気中心位相が検知されることとなる。
一方、制御軸１３の角度検出センサ３２からの検出信号
に基づいて、吸気作動角の実測値（実作動角）を検知す
る構成の場合、その検知間隔は自由であり、任意のタイ
ミングで実作動角を検知することができる。従って、実
吸気位相が検知されるタイミングにあわせて、実作動角
を検知することにより、同時期に検出される実吸気位相
及び実作動角に基づいて吸気作動角，吸気中心位相の目
標値の設定等の制御を行うことができ、その制御精度が
向上する。
【００４３】このような制御の流れを、図１２のフロー
チャートを参照して詳述する。Ｓ１１において、吸気駆
動軸３の角度検出センサ３１からの検出信号に基づいて
実吸気位相が検知されると、Ｓ１２へ進み、制御軸１３
の角度検出センサ３２の検出信号に基づいて、実作動角
を検知する。続くＳ１３において、加速状態にあると判
定されると、Ｓ１４へ進み、機関温度等に基づいて冷機
状態か暖機後かを判定する。冷機時の場合、Ｓ１６へ進
み、機関回転数に基づいて極低回転域か低回転域かを判
定する。極低回転域の場合、Ｓ１７へ進み、位相変更機
構２０を優先的に駆動する制御を行う。一方、低回転域
の場合にはＳ１８へ進み、作動角変更機構１０を優先的
に駆動する制御を行う。
【００４４】また、Ｓ１４において暖機後と判定された
場合、Ｓ１５へ進み、吸気弁開時期（ＩＶＯ）が過度に
早いか否かを判定する。過度に早い場合は、上記のＳ１
７へ進み、位相変更機構２０を優先的に駆動する制御を
行う。比較的遅いと判定された場合、上記のＳ１６へ進
み、機関回転数に応じていずれの変更機構１０，２０を
優先的に駆動するかを判定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変動弁装置を示す
概略斜視図。
【図２】上記可変動弁装置の作動角変更機構を示す断面
対応図。
【図３】上記可変動弁装置の位相変更機構を示す断面
図。
【図４】吸気作動角及び吸気中心位相の設定・制御の流
れを示すフローチャート。
【図５】極低負荷域における機関温度に対する吸気バル
ブリフト特性を示す特性図。
【図６】極低負荷域における機関温度に対する吸気作動
角を示す特性図。
【図７】極低負荷域における機関温度に対する吸気作動
角を示す特性図。
【図８】様々な運転状態における吸気バルブリフト特性
の設定を示す説明図。
【図９】冷機アイドル域からの加速時の説明図。
【図１０】暖機アイドル域からの加速時の説明図。
【図１１】暖機低負荷域からの加速時の説明図。
【図１２】変更機構の優先度の設定・制御の流れを示す
フローチャート。
【符号の説明】
２…吸気弁 ３…吸気駆動軸 ４…揺動カム １０…作動角変更機構 １１…駆動カム １２…リング状リンク １３…制御軸 １４…制御カム １５…ロッカアーム １６…ロッド状リンク ２０…位相変更機構
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB02 AB16 BA10 BA19 BA34 DA11 DA75 EA02 EA08 EA12 EA13 EA17 EA21 EA22 FA01 FA06 FA07 FA08 FA16 GA07 GA11 3G092 DA03 DA05 DA09 EA01 EA02 EA03 EA04 EA08 FA24 FA25 FA31 FA41 FA42 GA01 GA02 GA03 GA04 GA05 GA06 GA12 HA11Z HE02Z HE03Z HE08Z

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸気弁の吸気作動角を変更可能な作動角
    変更機構と、上記吸気作動角の吸気中心位相を変更可能
    な位相変更機構と、機関温度を推定する機関温度推定手
    段と、を有する内燃機関の可変動弁装置において、 少なくともアイドルを含む極低負荷域では、上記機関温
    度が冷機時よりも更に低い極低温時の吸気作動角を、少
    なくとも上記冷機時の吸気作動角よりも大きくすること
    を特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
  2. 【請求項２】 上記極低負荷域における上記極低温時に
    は、上記吸気作動角を約１８０°ＣＡ、上記吸気中心位
    相を約９０°ＡＴＤＣに設定することを特徴とする請求
    項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
  3. 【請求項３】 上記極低負荷域では、上記冷機時の吸気
    中心位相を、上記極低温時の吸気中心位相よりも遅角さ
    せることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の可変
    動弁装置。
  4. 【請求項４】 上記極低負荷域では、上記暖機後の吸気
    中心位相を、上記冷機時の吸気中心位相よりも進角させ
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内
    燃機関の可変動弁装置。
  5. 【請求項５】 上記極低負荷域における上記冷機時に
    は、上記吸気作動角を約９０°ＣＡ、上記吸気中心位相
    を約１８０°ＡＴＤＣに設定することを特徴とする請求
    項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
  6. 【請求項６】 機関加速時には、機関回転数又は機関温
    度の少なくとも一方に基づいて、作動角変更機構又は位
    相変更機構の一方を優先的に駆動することを特徴とする
    請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装
    置。
  7. 【請求項７】 機関始動時を含む極低負荷・極低回転域
    からの加速時において、上記冷機時には位相変更機構を
    優先的に駆動し、暖機後には作動角変更機構を優先的に
    駆動することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の
    可変動弁装置。
  8. 【請求項８】 上記冷機時における極低負荷域からの加
    速時には、極低回転域では位相変更機構を優先的に駆動
    し、低回転域では作動角変更機構を優先的に駆動するこ
    とを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の可変
    動弁装置。
  9. 【請求項９】 上記位相変更機構及び作動角変更機構の
    少なくとも一方が電動式であることを特徴とする請求項
    １〜８のいずれかに記載の内燃機関の可変動弁装置。
  10. 【請求項１０】 上記極低負荷域における吸気弁の作動
    角を、冷機時では暖機後よりも小さくすることを特徴と
    する請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関の可変動
    弁装置。
  11. 【請求項１１】 上記作動角変更機構が、上記吸気駆動
    軸に相対回転可能に外嵌し、吸気弁を開閉駆動する揺動
    カムと、上記吸気駆動軸に偏心して設けられた駆動カム
    と、この駆動カムに相対回転可能に外嵌するリング状リ
    ンクと、上記吸気駆動軸と平行に配設された制御軸と、
    この制御軸に偏心して設けられた制御カムと、この制御
    カムに相対回転可能に外嵌するとともに、一端が上記リ
    ング状リンクに連結されたロッカアームと、このロッカ
    アームの他端と上記揺動カムとに連結されたロッド状リ
    ンクと、を有する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。
  12. 【請求項１２】 上記吸気駆動軸の回転角度を検出する
    手段と、 この吸気駆動軸の回転角度に基づいて吸気弁の作動角の
    実中心位相を検知する位相検知手段と、 上記制御軸の回転角度を検出する手段と、 この制御軸の回転角度に基づいて吸気弁の実作動角を検
    知する作動角検知手段と、を有し、 上記位相検知手段により実中心位相が検知されるタイミ
    ングに合わせて、上記作動角検知手段により実作動角を
    検知し、これら実中心位相及び実作動角に基づいて、上
    記吸気作動角及び吸気中心位相の目標値を設定すること
    を特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の可変動弁装
    置。
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