JP2007077844A - 車両用エンジンにおける動弁制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の弁作動特性ならびに第１の弁作動特性よりも閉弁時期を遅くしてポンピングロスを低減するための第２の弁作動特性を運転状態に応じて切換えることを可能として吸気弁を開閉駆動する動弁機構と、車両減速時に燃料供給を停止することを可能とした燃料供給手段とを備える車両用エンジンにおいて、車両減速時に燃料供給を停止したときには吸気弁の閉弁時期を通常の閉弁時期として効果的なエンジンブレーキが得られるようにした上で、燃料供給再開時に燃焼安定性を高めるとともにトルク変動を抑える。
【解決手段】制御ユニット３２は、燃料供給手段１８による燃料供給停止時ならびに燃料供給再開時には、吸気弁１４の作動特性を強制的に第１の弁作動特性とするようにして動弁機構１６の作動を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１の弁作動特性ならびに第１の弁作動特性よりも閉弁時期を遅くしてポンピングロスを低減するための第２の弁作動特性を運転状態に応じて切換えることを可能として吸気弁を開閉駆動する動弁機構と、車両減速時に燃料供給を停止することを可能とした燃料供給手段とを備える車両用エンジンに関し、特に動弁制御装置の改良に関する。

エンジンの低負荷運転時に吸気弁の閉弁時期を通常の閉弁時期よりも早めることによりポンピングロスを低減するとともに車両の減速時に燃料供給を停止する際には吸気弁の閉弁時期を強制的に通常の閉弁時期とし、燃料の供給再開時には吸気弁の閉弁時期を早めた後に燃料供給を再開するようにしたものが特許文献１で知られており、またエンジンの低負荷運転時に吸気弁の閉弁時期を通常の閉弁時期よりも遅らせることによりポンピングロスを低減するようにしたものが、たとえば特許文献２で知られている。
特開昭６３−１４７９５７号公報 実開昭５４−１２７０１２号公報

上記特許文献１で開示されたものでは、燃料供給を停止する際には吸気弁の閉弁時期を強制的に通常の閉弁時期とすることで効果的なエンジンブレーキが得られるようにし、燃料供給再開に先立って吸気弁の閉弁時期を早めることで減速トルクを段階的に低くするようにしている。

ところがポンピンロスを低減するためには、特許文献２で開示されるように、吸気弁の閉弁時期を遅くする手法をとることもあり、そのように吸気弁の閉弁時期を遅くすることでポンピングロスを低減するようにしたものを、特許文献１の技術にそのまま適用し、燃料の供給停止後の燃料供給再開に先立って吸気弁の閉弁時期を遅くすると、燃料供給再開時には混合気が燃焼室から吸気系に吹き返すことによって燃焼が不安定となり、燃料供給再開時期の前後でのトルク変動が大きくなってしまう。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ポンピングロスを低減するために吸気弁の閉弁時期を遅らせるとともに車両減速時に燃料供給を停止したときには吸気弁の閉弁時期を通常の閉弁時期として効果的なエンジンブレーキが得られるようにした上で、燃料供給再開時に燃焼安定性を高めるとともにトルク変動を抑えるようにした車両用エンジンの動弁制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、第１の弁作動特性ならびに第１の弁作動特性よりも閉弁時期を遅くしてポンピングロスを低減するための第２の弁作動特性を運転状態に応じて切換えることを可能として吸気弁を開閉駆動する動弁機構と、車両減速時に燃料供給を停止することを可能とした燃料供給手段とを備える車両用エンジンにおいて、前記燃料供給手段による燃料供給停止時ならびに燃料供給再開時には、前記吸気弁の作動特性を強制的に第１の弁作動特性とするようにして前記動弁機構の作動を制御する制御ユニットを含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットは、燃料供給停止後の燃料供給再開から一定時間は第１の弁作動特性による吸気弁の開閉作動を持続するようにして前記動弁機構を制御することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成に加えて、前記一定時間は、空燃比が安定するまでの時間に対応して定められることを特徴とする。

さらに請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記制御ユニットは、第２の弁作動特性から第１の弁作動特性に変更する運転状態であると判断したときに前記動弁機構が第２の弁作動特性のままで故障した状態では、第２の弁作動特性に応じて予め定めたマップに従ってエンジンの作動を制御することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、吸気弁の閉弁時期を遅らせることでポンピングロスを低減することが可能であり、車両減速時の燃料供給停止時には、吸気弁の作動特性が第１の弁作動特性となることで吸気弁は通常の閉弁時期で閉弁するので効果的なエンジンブレーキを得ることが可能であり、また燃料供給再開時にも吸気弁の作動特性は第１の弁作動特性のままであるので、燃料供給再開時に混合気が燃焼室から吸気系に吹き返すことがなく、燃焼を安定化させ、燃料供給再開時期の前後でのトルク変動を抑えることができる。

また請求項２記載の発明によれば、燃料供給再開後も一定時間は第１の弁作動特性で吸気弁が開閉駆動されるので、第１の弁作動特性に応じた燃料供給を再開してトルク変動を抑えることができる。

請求項３記載の発明によれば、空燃比が安定した状態で第１の弁作動特性から第２の弁作動特性に切換えられるので、トルク変動をより効果的に抑えることができる。

さらに請求項４記載の発明によれば、動弁機構が第２の弁作動特性のままで故障している状態では第２の弁作動特性に応じたエンジンの運転制御がなされることになり、エンジンの正常運転が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。

図１〜図５は本発明の一実施例を示すものであり、図１はエンジンの制御系を示す図、図２は吸気側動弁機構の縦断側面図であって図３の２−２線に沿う断面図、図３は図２の３矢視図、図４は吸気弁の作動特性を示す図、図５は第２の弁作動特性を選択した状態での吸気側動弁機構の作動制御手順を示す図である。

先ず図１において、車両に搭載されるエンジンＥは、シリンダボア５を有するシリンダブロック６と、該シリンダブロック６に結合されるシリンダヘッド７とを備え、シリンダブロック６およびシリンダヘッド７間には、前記シリンダボア５に摺動可能に嵌合されるピストン８の頂部を臨ませる燃焼室９が形成される。

シリンダヘッド７には、吸気管１０が接続される吸気ポート１１と、排気管１２が接続される排気ポート１３とが設けられ、前記燃焼室９への吸気ポート１１の連通・遮断を切り換える吸気弁１４ならびに前記燃焼室９への排気ポート１３の連通・遮断を切り換える排気弁１５がシリンダヘッド７に開閉作動可能に配設され、吸気弁１４は吸気側動弁機構１６で開閉駆動され、排気弁１５は排気側動弁機構１７で開閉駆動される。

また燃料供給手段である燃料噴射弁１８が、前記吸気ポート１１に燃料を噴射するようにしてシリンダヘッド７に取付けられており、前記燃焼室９内の中央部に先端部を臨ませ点火プラグ１９がシリンダヘッド７に取付けられており、点火プラグ１９にはイグナイタ２０が接続される。

図２および図３において、吸気側動弁機構１６は、カムシャフト２１と、該カムシャフト２１に一体に設けられた第１カム２２、第２カム２３および隆起部２４と、前記カムシャフト２１と平行なロッカシャフト２５に枢支される第１、第２および第３ロッカアーム２６，２７，２８とを備える。

第１〜第３ロッカアーム２６〜２８は第１および第２ロッカアーム２６，２７間に第３ロッカアーム２８を挟むようにしてロッカシャフト２５に枢支されており、第３ロッカアーム２８が吸気弁１４に連動、連結される。すなわち弁ばね２９で閉弁方向に付勢される吸気弁１４のステムエンドに、第３ロッカアーム２８に進退位置を調節可能として螺合されるタペットねじ３０が当接される。

第１および第２カム２２，２３は隆起部２４を相互間に挟むようにしてカムシャフト２１に一体に設けられており、第１および第２カム２２，２３は第１および第２ロッカアーム２６，２７に摺接される。また隆起部２４は、第１および第２カム２２，２３のベース円部と同一半径を有して円形に形成されており、吸気弁１４を閉弁方向に付勢する弁ばね２９によって第３ロッカアーム２８は隆起部２４に摺接する側に弾発付勢され、第１および第２ロッカアーム２２，２３も図示しない弾発付勢手段によって第１および第２カム２２，２３に摺接する側にそれぞれ付勢される。

ところで第１〜第３ロッカアーム２６〜２８には、第３ロッカアーム２８を第１および第２ロッカアーム２６，２７に択一的に切換えて連結する従来周知の連結切換手段３１が設けられており、第３ロッカアーム２８を第１ロッカアーム２６に連結した状態では吸気弁１４は第１カム２２のカムプロフィルで定まる第１の弁作動特性で開閉駆動され、第３ロッカアーム２８を第２ロッカアーム２７に連結した状態で吸気弁１４は第２カム２３のカムプロフィルで定まる第２の弁作動特性で開閉駆動されることになる。

而して第１の弁作動特性が図４の曲線Ａで示すものであるのに対して、第２の弁作動特性は図４の曲線Ｂで示されるものであり、第２の弁作動特性では吸気弁１４の閉弁時期が第１の弁作動特性のときよりも遅くなることになる。

再び図１において、前記吸気側動弁機構１６の作動、燃料噴射弁１８の作動およびイグナイタ２０の作動は制御ユニット３２で制御されるものであり、この制御ユニット３２には、エンジンの回転数ＮＥを検出する回転数検出器３３ならびに吸気圧Ｐｂを検出する吸気圧検出器３４の検出値が入力されるとともに、たとえばアクセルペダルの踏み込み操作量に応じて車両の減速状態を検出する減速状態検出器３５の検出値が入力される。。

而して制御ユニット３２による吸気側動弁機構１６の基本的な作動制御では、エンジンの回転数ＮＥおよび吸気圧Ｐｂに基づいてエンジンＥが低負荷運転状態にあると判断したときには第２の弁作動特性で吸気弁１４が開閉駆動され、それ以外の運転状態では第１の弁作動特性で吸気弁１４が開閉駆動される。しかも減速状態検出器３５によって車両の減速状態が検出されたときに、制御ユニット３２は燃料供給を停止するようにして燃料噴射弁１８の作動を制御する。

次に第２の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動している状態での制御ユニット３２による制御手順について図５を参照しながら説明すると、エンジンＥが低負荷運転状態にあることにより制御ユニット３２が吸気弁１４を第２の弁作動特性で開閉作動せしめるべく吸気側動弁機構１６の作動を制御している状態にあって、車両の減速状態ではなく、燃料供給停止状態ではないとステップＳ１で判定したときには、エンジンＥが第１の弁作動特性を選択すべき運転状態にあるか否かをステップＳ２で判定し、第１の弁作動特性を選択すべき運転状態にあると判定したときにはステップＳ３に進み、第１の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動するための信号を出力する。しかるに吸気側動弁機構１６が第２の弁作動特性のままで故障し、切換不能の状態にあることをステップＳ４で確認したときには、ステップＳ５において第２の弁作動特性に応じて予め定めたマップに従ってエンジンＥの作動を制御する。すなわち第２の弁作動特性の状態での点火タイミング等を選択することになる。

またステップＳ２でエンジンＥが第１の弁作動特性を選択すべき運転状態にはないと判定したときにはステップＳ２からステップＳ６に進み、第２の弁作動特性による吸気弁１４の開閉駆動状態を維持することになる。

一方、ステップＳ１において車両が減速状態にあって燃料噴射弁１８からの燃料供給を停止すべき状態にあると判定したときには、ステップＳ１からステップＳ７に進み、第１の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動する。すなわち第２の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動している状態で、車両の減速によって燃料の供給を停止したときには吸気弁１４の作動特性が第１の弁作動特性に強制的に切換えられることになる。しかるに次のステップＳ８で、吸気側動弁機構１６が第２の弁作動特性のままで故障し、切換不能の状態にあることを確認したときには、ステップＳ９において第２の弁作動特性に応じて予め定めたマップに従ってエンジンＥの作動を制御することになり、点火タイミング等が第２の弁作動特性に対応したものとなる。

また第２の弁作動特性から第１の弁作動特性への切換えがなされたことをステップＳ８で確認したときには、ステップＳ１０で燃料の供給が再開されたこと、すなわち車両の減速状態が終了したか否かを確認し、燃料供給再開時には、燃料供給再開から空燃比が安定するまでの時間に対応して定められた所定時間が経過したか否かをステップＳ１１で確認する。

燃料供給再開から前記所定時間が経過した後のステップＳ１２では、エンジンＥが第２の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動すべき運転状態にあるか否かを判定し、第２の弁作動特性を選択すべく運転状態にあると判定したときにはステップＳ１３に進み、吸気弁１４を第２の弁作動特性で開閉駆動することになる。

次にこの実施例の作用について説明すると、吸気弁１４を開閉駆動する吸気側動弁機構１６は、第１の弁作動特性ならびに第１の弁作動特性よりも閉弁時期を遅くしてポンピングロスを低減するための第２の弁作動特性を運転状態に応じて切換えることが可能であり、第２の弁作動特性で吸気弁１４を開閉駆動するときには、吸気弁１４の閉弁時期を遅らせることでポンピングロスを低減することが可能である。

しかも車両減速時には燃料噴射弁１９からの燃料供給は停止されるのであるが、その燃料供給停止時ならびに燃料供給再開時には、吸気側動弁機構１６の作動を制御する制御ユニット３２は、吸気弁１４の作動特性を強制的に第１の弁作動特性とする。したがって燃料供給停止時には、吸気弁１４の作動特性が第１の弁作動特性となることで吸気弁１４は通常の閉弁時期で閉弁するので効果的なエンジンブレーキを得ることが可能であり、また燃料供給再開時にも吸気弁１４の作動特性は第１の弁作動特性のままであるので、燃料供給再開時に混合気が燃焼室９から吸気管１０を含む吸気系に吹き返すことがなく、燃焼を安定化させ、燃料供給再開時期の前後でのトルク変動を抑えることができる。

また制御ユニット３２は、燃料供給停止後の燃料供給再開から所定時間は第１の弁作動特性による吸気弁１４の開閉作動を持続するようにして吸気側動弁機構１６を制御するので、第１の弁作動特性に応じた燃料供給を再開してトルク変動を抑えることができる。

しかも前記所定時間は、空燃比が安定するまでの時間に対応して定められるものであり、空燃比が安定した状態で第１の弁作動特性から第２の弁作動特性に切換えられるので、トルク変動をより効果的に抑えることができる。

さらに制御ユニット３２は、第２の弁作動特性から第１の弁作動特性に変更する運転状態であると判断したときに吸気側動弁機構１６が第２の弁作動特性のままで故障した状態では、第２の弁作動特性に応じて予め定めたマップに従ってエンジンＥの作動を制御するので、吸気側動弁機構１６が第２の弁作動特性のままで故障している状態では第２の弁作動特性に応じたエンジンＥの運転制御がなされることになり、エンジンＥの正常運転が可能となる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

エンジンの制御系を示す図である。 吸気側動弁機構の縦断側面図であって図３の２−２線に沿う断面図である。 図２の３矢視図である。 吸気弁の作動特性を示す図である。 第２の弁作動特性を選択した状態での吸気側動弁機構の作動制御手順を示す図である。

符号の説明

１４・・・吸気弁
１６・・・動弁機構
１８・・・燃料供給手段である燃料噴射弁
３２・・・制御ユニット
Ｅ・・・エンジン

Claims (4)

1. 第１の弁作動特性ならびに第１の弁作動特性よりも閉弁時期を遅くしてポンピングロスを低減するための第２の弁作動特性を運転状態に応じて切換えることを可能として吸気弁（１４）を開閉駆動する動弁機構（１６）と、車両減速時に燃料供給を停止することを可能とした燃料供給手段（１８）とを備える車両用エンジンにおいて、前記燃料供給手段（１８）による燃料供給停止時ならびに燃料供給再開時には、前記吸気弁（１４）の作動特性を強制的に第１の弁作動特性とするようにして前記動弁機構（１６）の作動を制御する制御ユニット（３２）を含むことを特徴とする車両用エンジンにおける動弁制御装置。
2. 前記制御ユニット（３２）は、燃料供給停止後の燃料供給再開から所定時間は第１の弁作動特性による吸気弁（１４）の開閉作動を持続するようにして前記動弁機構（１６）を制御することを特徴とする請求項１記載の車両用エンジンにおける動弁制御装置。
3. 前記所定時間は、空燃比が安定するまでの時間に対応して定められることを特徴とする請求項２記載の車両用エンジンにおける動弁制御装置。
4. 前記制御ユニット（３２）は、第２の弁作動特性から第１の弁作動特性に変更する運転状態であると判断したときに前記動弁機構（１６）が第２の弁作動特性のままで故障した状態では、第２の弁作動特性に応じて予め定めたマップに従ってエンジン（Ｅ）の作動を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用エンジンにおける動弁制御装置。

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