JP2009150320A - 内燃機関の可変動弁システム - Google Patents

Abstract

【課題】作用角の異なる複数のカムを切り替え可能な可変動弁システムにおいて、内燃機関の温度に拘わらず燃焼状態を安定させ、良好な燃費を得ることができる技術を提供する。
【解決手段】通常の作用角を有する第１カムが用いられ外部ＥＧＲが併用される第１モードと、より小さい作用角の第２カムが用いられ内部ＥＧＲが併用される第２モードの２種類のモードを切り替え可能な可変動弁システムが前提である。内燃機関の運転状態において、いずれのカム（モード）を用いても燃費が同等となる所定のモード切り替え可能領域において２種類のモードの切り替えが許可される。モード切り替え領域においては、内燃機関が高温の時は第１カム（モード）が選択され、内燃機関が低温の時は第２カム（モード）が選択される。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の吸排気弁の開閉タイミングおよび／またはリフト量を変更可能な可変動弁システムに関する。

近年、車両に搭載される内燃機関においては、吸気弁又は排気弁のリフト量や開閉時期等の開閉動作条件を可変とする可変動弁システムを設け、内燃機関の運転状態に応じて前記開閉動作条件を可変に制御するようにしたものがある。具体的には、例えば作用角が比較的小さいカムと作用角が比較的大きいカムの２種類のカムをカムシャフトに設け、これらのカムを選択的に用いて吸気弁または排気弁を開閉駆動する。この場合、内燃機関の運転状態において、各々のカムの作動領域が予め設定されており、機関負荷や機関回転数に応じて、該当するカムが適宜切り替えられて使用される。

ここで、上記したようなカムの切り替えは、予め規定した状態切り替え特性に基づいて行なわれるが、その切り替えに伴い内燃機関の挙動が変動し、予期せぬトルク段差や空燃比変動が生じることがある。その一要因としては機差バラツキや経時変化が考えられる。これに対し、カムの切り替え時に発生する内燃機関のパラメータ変動量がその都度算出され、そのパラメータ変動量が所定の判定値を超えた場合に状態切り替え特性が補正される技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、機差バラツキや経時変化があってもそれに起因する制御誤差が解消され、内燃機関の挙動を安定させることができる。故に、例えばトルク段差によるドライバビリティの悪化や、空燃比変動に伴う排気エミッションの悪化を防止することが可能となる。

しかし、上記のような従来技術においては、内燃機関の温度によっては、カムの切り替え時に燃焼の安定性が損なわれ燃費が悪化する場合があった。具体的には、例えば内燃機関が高温の時に作用角の大きいカムから作用角の小さいカムに切り替えられた場合にはノッキングが発生するおそれがあった。これは、作用角の小さいカムは一般にバルブのリフト量が小さく開口面積が小さいため、吸気弁近傍を通過する際の流速が増大し、吸入空気温度が上昇すことに起因して、内燃機関が高温の場合には筒内温度が過剰に高くなり、ノックし易くなるからである。

一方、例えば内燃機関が低温の時に作用角の小さいカムから作用角の大きいカムに切り替えられた場合には燃焼の悪化を招くおそれがあった。これは、一般に作用角の大きいカムを用いる場合には燃費向上のためＥＧＲを併用するため、内燃機関が低温の場合には、残留ＥＧＲガスの影響により筒内温度が低下し、燃焼が悪化する場合があるからである。
特開２００４−２７０５０７号公報 特開２００４−０６８７５５号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、作用角の異なる複数のカムを切り替え可能な可変動弁システムにおいて、内燃機関の温度に拘わらず燃焼状態を安定させ、良好な燃費を得ることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するための本発明は、作用角の異なる複数の弁駆動用のカムを切り替え可能な可変動弁システムであって、
前記内燃機関の運転状態における所定のカム切り替え領域において前記複数のカムの切り替えが許可され、
前記カム切り替え領域において前記カムを切り替える閾値としての閾機関負荷を、前記内燃機関の温度に関連するパラメータに基づいて決定することを特徴とする。

本発明に係る可変動弁システムは、内燃機関の運転状態に応じて作用角の異なるカムを使い分け、各々の運転状態においてより良好な燃費が得られるような制御を行なっている。例えば、運転状態に応じて許容される限り、より小さい作用角のカムを用いることによって、相対的にスロットル開度を大きくしてもよい。これによりポンプロスを低減して燃費を向上させることが可能である。また本発明においては、運転状態が所定のカム切り替え領域に属する場合にカムの切り替えを許可している。このカム切り替え領域は、カムを切り替えることによる、内燃機関の運転性能や燃焼安定性の急激な変化を抑制できる領域であり、予め実験などによって決定しておいてもよい。

ここで、より小さい作用角のカムを用いた場合には、吸排気弁の開弁時における開口面積が小さくなるために、バルブ通過流速が増大して吸入空気温度が上昇する。従って、内燃機関の温度が高温の状態で、過度に小さい作用角のカムを用いた場合には、筒内温度が過剰に高くなりノッキングが発生するおそれがあった。また、ノッキングを抑制するために点火遅角制御を行なった場合には、燃費向上効果を充分に発揮できない場合があった。

すなわち、同じ機関負荷においても、内燃機関の温度が高いほど、用いるべきカムの作用角はより大きくなる傾向がある。従って、本発明においては、カム切り替え領域においてカムを切り替える閾値としての閾機関負荷を、内燃機関の温度に関連するパラメータに基づいて決定することとした。これにより、内燃機関の温度に拘らず燃焼状態を安定させ、良好な燃費を得ることができる。ここで、内燃機関の温度に関連するパラメータの例としては、冷却水温、吸気温度を挙げることができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の温度がより低温である場合の前記閾機関負荷は、前記内燃機関の温度がより高温である場合の前記閾機関負荷以上としてもよい。例えば、前記閾機関負荷を、前記パラメータによって、内燃機関の温度がより高いと判定されるほど、閾機関負荷が低く設定されるようにしてもよい。また、内燃機関の温度が所定の閾温度より高い場合には、閾機関負荷をカム切り替え領域における最低負荷とし、内燃機関の温度が閾温度以下の場合には、閾機関負荷をカム切り替え領域における最高負荷としてもよい。

これによれば、内燃機関の温度がより高い状態においては、作用角の大きいカムを用いる機会をより増やすことができ、高温で作用角の小さいカムを用いることによるノッキングの発生をより確実に抑制できる。また、ノッキングの抑制のための点火遅角制御の実施頻度を抑えることができ、より確実に燃費を向上させることができる。

また、本発明においては、前記カム切り替え領域は、複数のカムのいずれを用いるかによる、内燃機関の燃費の差が所定値以下となる運転状態の領域としてもよい。

すなわち、本発明においては、内燃機関の燃費を向上させることを目的としているので、いずれのカムを用いるかによって燃費が大きく異なる場合には、使用するカムは自動的に、燃費が最も良くなるカムに決定される。従って、いずれのカムを用いるかによって燃費が大きく異なる場合には、カムの切り替えは許可されない。

一方、いずれのカムを用いるかによる燃費の相違が少ないカム切り替え領域においては、他の要因に応じてカムを切り替えることが可能である。例えば、内燃機関の機関負荷が
カム切り替え領域に属した状態で、低負荷側から高負荷側に変化している場合について考える。このような場合には、燃焼安定性の観点からより低負荷側で用いるのに適したカムから、同様の観点からより高負荷側で用いるのに適したカムへと、カム切り替え領域における適当な機関負荷で切り替えることにより、運転状態の変化に応じて燃費を良好に維持しつつ、内燃機関の運転性能を良好に維持することができる。

なお、上記において所定値とは、内燃機関の運転性能としての燃費に実質的な相違があるとは認識されない程度の差という程度の意味で、予め定義しておいても良い。

また、本発明においては、前記内燃機関の排気系を通過する排気の一部を吸気系に再循環する外部ＥＧＲを行うＥＧＲ手段をさらに備え、
前記複数のカムは、作用角が２３０度以上２４０度以下の第１カム及び、第１カムより小さい作用角を有する第２カムであり、
前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態においては前記第２カムが用いられるとともに前記閾機関負荷より高負荷側の運転状態においては前記第１カムが用いられ、
前記第２カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、吸気弁の閉弁時期をＢＤＣより前とする早閉じ制御を行い、前記第１カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、外部ＥＧＲを併せて行うようにしてもよい。

すなわち、本発明における可変動弁システムは、一般的な作用角を有する第１カムと、より小さい作用角を有する第２カムの２種類のカムを切り替え可能としてもよい。そして、前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態では、第２カムが用いられるとともに、第２カムの位相を吸気弁がＢＤＣより前に閉弁するように設定した早閉じ制御を行ってもよい。

ここで上述のように、本発明においては、内燃機関の温度がより低温である場合の閾機関負荷は、内燃機関の温度がより高温である場合の閾機関負荷以上としている。すなわち、内燃機関の温度が低温の場合には、閾機関負荷より低負荷側で用いられる第２カムに切り替えられる機会がより多くなる。

これによれば、内燃機関の温度がより低温の場合に、優先的に、より小さい作用角を有する第２カムを用いることになるので、第２カムを用いることで吸気弁を通過する吸気の流速が増大し、筒内温度が高くなったとしても、筒内温度が過剰に高くなってノッキングが生じることを抑制できる。

また、この場合は、早閉じ制御が実施されることによって吸気弁と排気弁のオーバーラップが拡大される。このことでポンプロスをより低減させてより確実に燃費を向上させることができる。ここで、早閉じ制御が実施された場合には、一旦排気ポートに排出された高温の排気を気筒に再吸入することになる（内部ＥＧＲ）ので、燃料の微粒化を促進でき、このことによっても燃費が向上する一方で筒内温度が上昇し易くなるが、この早閉じ制御は、内燃機関の温度がより低温の場合に実行されるので、早閉じ制御により筒内温度が上昇することに起因するノッキングの発生も抑制することが可能である。

また、本発明では、内燃機関の温度が高温の場合には、閾機関負荷より高負荷側で用いられる第１カムに切り替えられる機会がより多くなる。また、第１カムが用いられる場合には外部ＥＧＲが併用される。そうすれば、高温時には、低温の外部ＥＧＲを導入することができ燃焼温度を低減することができる。これによりノッキングの発生を抑制することができ、ノッキングの抑制のための点火時期遅角を停止または緩和して点火時期をより燃費のために最適な時期にすることができる。従って、より確実に燃費を向上させることができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の排気系を通過する排気の一部を吸気系に再循環する外部ＥＧＲを行うＥＧＲ手段をさらに備え、
前記複数のカムは、作用角が２３０度以上２４０度以下の第１カム及び、第１カムより大きい作用角を有する第３カムであり、
前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態においては前記第３カムが用いられるとともに前記閾機関負荷より高負荷側の運転状態においては前記第１カムが用いられ、
前記第３カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、吸気弁の閉弁時期を前記第１カムの閉弁時期より後とする遅閉じ制御を行い、前記第１カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、外部ＥＧＲを併せて行うようにしてもよい。

すなわち、本発明における可変動弁システムは、一般的な作用角を有する第１カムと、より大きい作用角を有する第３カムの２種類のカムを切り替え可能としてもよい。そして、前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態では、第３カムが用いられるとともに、第３カムの位相を、吸気弁が前記第１カムの閉弁時期より後に閉弁するように設定した遅閉じ制御を行ってもよい。

ここで上述のように、本発明においては、内燃機関の温度がより低温である場合の閾機関負荷は、内燃機関の温度がより高温である場合の閾機関負荷以上としている。すなわち、内燃機関の温度が低温の場合には、閾機関負荷より低負荷側で用いられる第３カムに切り替えられる機会がより多くなる。

これによれば、内燃機関の温度がより低温の場合に、優先的に、一般的な作用角より大きい作用角を有する第３カムを用いることになる。従って、第３カムを用いて遅閉じ制御が実施されることによって、一旦気筒内に吸入し吸気弁通過時に昇温されるとともに気筒内で受熱した空気を吹き戻すことで、ポート付着燃料の微粒化を促進でき、次サイクルに霧化した燃料を吸入させ燃焼を改善して燃費向上を図れる。また、低温の場合であるので過剰な昇温によるノッキングの発生も抑制することが可能である。

また、本発明では、内燃機関の温度が高温の場合には、閾機関負荷より高負荷側で用いられる第１カムに切り替えられる機会がより多くなる。また、第１カムが用いられる場合には、外部ＥＧＲが併用される。そうすれば、高温時には、低温の外部ＥＧＲを導入することができ燃焼温度を低減することができる。これによりノッキングの発生を抑制することができ、ノッキングの抑制のための点火時期遅角を停止または緩和して点火時期をより燃費のために最適な時期にすることができる。従って、より確実に燃費を向上させることができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明にあっては、作用角の異なる複数のカムを切り替え可能な可変動弁システムにおいて、内燃機関の温度に拘わらず燃焼状態を安定させ、良好な燃費を得ることができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。

図１に本実施例におけるカム切り替え機構を有する動弁システムの概略構成を示す。本
実施例における動弁システム１０のカム軸３においては、吸気弁６の作用角を変更可能とするため、バルブ毎に第１カム１及び第２カム２の２種類のカムが準備されている。そして、カム切り替え機構１０ａによってロッカアーム４をカム軸３に平行に移動させて第１カム１又は第２カム２のいずれかと選択的に係合させることにより吸気弁６の作用角を変更することが可能になっている。

ここで、第１カム１は、作用角が２３０度以上２４０度以下であり、閉弁時期はＢＤＣ後５０〜７０度に設定された一般的なカムである。また、第２カム２は、第１カム１と比較して小さい作用角及び、小さいリフト量を有する。また、第２カム２の位相は、第１カム１とは異なっており、吸気弁６の閉弁時期がＢＤＣより前となるように設定されている。従って、第２カム２によって吸気弁６を駆動することで早閉じ制御を実施することができる。

動弁システム１０におけるカム軸３は、クランク軸１５とベルト５により連結されており、クランク軸１５の回転に伴って回転駆動される。また、カム切り替え機構１０ａには油圧制御弁（以下、ＯＣＶ)１１が設けられており、ＯＣＶ１１によって油圧シリンダ１
７に圧力油としての機関オイルを供給することで、ロッカアーム４をカム軸３の軸方向に移動させ、第１カム１と第２カム２との間でカムの切り替えを行うことが可能となっている。

また、１８で示すのは内燃機関の燃料噴射や点火時期の制御等の基本制御を行う電子制御装置（ＥＣＵ)である。ＥＣＵ１８はディジタルコンピュータから構成され、内燃機関
の基本制御以外に本実施例におけるカム切り替え制御を行っている。すなわち、ＥＣＵ１８はＯＣＶ１１のアクチュエータに図示しない駆動回路を介して接続されＯＣＶ１１の動作を制御している。また、ＥＣＵ１８には、クランクポジションセンサ１２、アクセルポジションセンサ１３、冷却水温センサ１４などの各センサが電気的に接続されており、各センサからの出力信号がＥＣＵ１８に入力されるようになっている。

本実施例におけるカム切り替え機構１０ａにおいては、内燃機関が高負荷運転している場合には、ＥＣＵ１８によってＯＣＶ１１の切り替え制御が行なわれ、ロッカアーム４と第１カム１とが係合するように油圧シリンダ１７が制御される。また、内燃機関が低負荷運転する場合には、ＥＣＵ１８によってＯＣＶ１１の切り替え制御が行なわれ、ロッカアーム４と第２カム２とが係合するように油圧シリンダ１７が駆動される。これにより、内燃機関の運転状態に応じて最適な作用角を有するカムが用いられ、内燃機関の運転状態に応じた燃費制御が可能になっている。なお、上記においてカム切り替え機構１０ａを有する動弁システム１０は可変動弁システムに相当する。

図２には、動弁システム１０において選択されるカムと、内燃機関の運転状態との関係を示す。図２に示すように、比較的高負荷の状態であって破線で挟まれた運転状態においては第１カム１が用いられる。また、本実施例では、第１カム１が用いられる場合には併せてＥＧＲを実行することとしている（以下、これを「第１モード」という。ＥＧＲを実行するＥＧＲ装置については図１において図示を省略する。）。また、比較的低負荷で図２中実線より低負荷側の運転状態においては第２カム２が用いられる。また、本実施例では、第２カム２が用いられる場合には併せて早閉じ制御を行うこととしている（以下、これを「第２モード」という。）。さらに、中負荷の部分には第１カム１が用いられる場合と、第２カム２が用いられる場合の両方があり得る領域が存在する。

図３は、図２中細破線で示した機関回転数ＮＥ１における、機関負荷と選択されるカム（モード）との関係及び、機関負荷と各カム（モード）が選択された場合の燃費との関係を説明するための図である。

本実施例においては前述のように、第１カム１を用いる場合には、併せて外部ＥＧＲを実行することとしている。また、第２カム２を用いる場合には、早閉じ制御を行うことで吸気弁と排気弁のオーバーラップ量を拡大し、内部ＥＧＲ量を増加させることとしている。

図３の上段に示すように、第１カム１とＥＧＲとを併用した場合（第１モード）と、第２カム２と早閉じ制御とを併用した場合（第２モード）とを比較すると、低負荷の領域においては第２モードを選択した場合の方が、ポンプロスを低減することが可能なため、燃費が良く（燃料消費量が少なく）なっている。これは、より作用角の小さい第２カム２を用いた場合には、リフト量が小さくなるため相対的にスロットル開度が大きく設定されることによる。

また、高負荷の領域においては、第２モードを選択した場合には吸入空気量が充分でないために燃焼が不安定となり、燃費は悪化する。それに対し、第１モードを選択した場合には、吸入空気量を充分に確保できるとともに、ＥＧＲを併用するので低温のＥＧＲガスの導入によってノッキングを抑制できる。これによりノッキング抑制のための点火遅角制御の必要がなくなるので、点火時期を燃費重視の最適値に設定でき、結果として燃費を向上させることができる。

このように、本実施例においては、低負荷の領域では、第２カム２と内部ＥＧＲを利用する第２モードを選択するとともに、高負荷の領域では、第１カム１と外部ＥＧＲとを併用する第１モードを選択することで、全ての負荷領域において燃費の向上を図っている。

また、上述の低負荷の領域と高負荷の領域との間の中負荷の領域では、第１モードを選択した場合と第２モードを選択した場合とにおける燃費の差が小さくなり、いずれのモードを選択してもよい領域（以下、「モード切り替え可能領域」という。）が存在する。本実施例では、このモード切り替え可能領域において、第１モードと第２モードとを切り替えることで、モード切り替えに伴って燃費が大きく変化することを抑制している。より具体的には、モード切り替え可能領域内において切り替えの閾値としての閾機関負荷ＴＲ１（不図示）を定義し、機関負荷が閾機関負荷ＴＲ１より高い場合には第１モードを選択し、機関負荷が閾機関負荷ＴＲ１以下の場合には第２モードを選択することとしている。なお、モード切り替え可能領域は、本実施例においてカム切り替え領域に相当する。

次に、内燃機関の温度と、選択されるべきモードとの関係について説明する。まず、内燃機関の温度が低温の場合について考える。この場合には、第１モードと第２モードとを比較すると、第２カム２と早閉じ制御を併用することで、高温の内部ＥＧＲを気筒に再吸入させて筒内温度を上昇させ、燃料の微粒化が促進され、燃焼改善して燃費が向上できるとともに、過剰に高温になることでノッキングが生じる不都合が生じづらいという点で、第２モードを選択することが有利である。

次に、内燃機関の温度が高温の場合について考える。この場合には、第１モードと第２モードとを比較すると、第１カム１と外部ＥＧＲを併用することで、燃焼温度を低下させ、ノッキングを改善し、点火時期を最適化することで燃費を向上させることができる点で、第１モードを選択することが有利である。

従って、本実施例においては、モード切り替え可能領域においては、内燃機関の温度に応じて、切り替え負荷ＴＲ１の値を変更することとした。より具体的には、内燃機関の温度が閾温度Ｔ以下の場合には、閾機関負荷ＴＲ１をモード切り替え可能領域における最大負荷に設定する。そうすることで、低温時には、第２モードが選択される機会をより多く
することができる。

一方、内燃機関の温度が閾温度Ｔより高温の場合には、閾機関負荷ＴＲ１をモード切り替え可能領域における最小負荷に設定する。そうすることで、高温時には、第１モードが選択される機会をより多くすることができる。

この制御を実行すると、内燃機関の温度が閾温度Ｔ以下の場合には、モード切り替え可能領域及びそれより低負荷側の領域では第２モードが選択され、モード切り替え可能領域より高負荷側の領域では第１モードが選択される。また、内燃機関の温度が閾温度Ｔより高い場合には、モード切り替え可能領域より低負荷側の領域では第２モードが選択され、モード切り替え可能領域及びそれより高負荷側の領域では第１モードが選択される。このモード切り替えパターンの温度による相違について図３のグラフの中段に示す。

次に、図４には、本実施例におけるモード切り替えルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、内燃機関が稼動中である場合に所定期間毎にＥＣＵ１８によって実行されるルーチンである。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において機関状態が取得される。具体的には、機関回転数及び機関負荷が、クランクポジションセンサ１２、アクセルポジションセンサ１３の出力信号により取得される。また、内燃機関の冷却水温が冷却水温センサ１４の出力信号により取得される。さらに、吸気温度が図示しない吸気温センサの出力信号により取得される。Ｓ１０１の処理が終了するとＳ１０２に進む。

Ｓ１０２においては、この時点における運転状態がモード切り替え可能領域に属するか否かが判定される。具体的には、Ｓ１０１において取得された機関負荷の値が、Ｓ１０１において取得された機関回転数に対して予め定められたモード切り替え可能領域に属する範囲内か否かによって判定される。ここで否定判定された場合にはＳ１０３に進む。一方、肯定判定された場合にはＳ１０４に進む。

Ｓ１０３においては、現状選択されているモード（カム）の使用が維持される。Ｓ１０３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０４においては、Ｓ１０１で取得された冷却水温がＴ１より高いか否かが判定される。このＴ１は、内燃機関の冷却水温がこれより高い場合には、内燃機関の温度が閾温度Ｔより高いと判定される冷却水温である。また、閾温度Ｔは、内燃機関の温度がこれより高い場合には、モード切り替え可能範囲では、第１モードを選択する必要があると考えられる閾値としての温度である。Ｔ１及びＴの値については予め実験などによって求められる。ここで、冷却水温がＴ１より高いと判定された場合にはＳ１０５に進む。一方、冷却水温がＴ１以下であると判定された場合にはＳ１０６に進む。

Ｓ１０５においては、第１カム１と外部ＥＧＲが併用されて第１モードが選択される。Ｓ１０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

Ｓ１０６においては、第２カム２と早閉じ制御が併用されて第２モード選択される。Ｓ１０６の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、第１カム１と外部ＥＧＲとを併用する第１モードと、第２カム２と早閉じ制御とを併用する第２モードとを、内燃機関の機関負荷に応じて使い分けることで燃費を向上させる。そして、この場合に、いずれのモードでも燃費が同等であるモード切り替え可能領域については、冷却水温がＴ１より高い高温時に
は第１モードを選択し、冷却水温がＴ１以下である低温時には第２モードを選択することとした。

これは即ち、内燃機関の温度が閾温度Ｔより高い場合には、閾機関負荷ＴＲ１をモード切り替え可能領域の最低負荷に設定し、内燃機関の温度が閾温度Ｔ以下の場合には、閾機関負荷ＴＲ１をモード切り替え可能領域の最高負荷に設定することに相当する。これにより、内燃機関の温度に応じて、より良好な燃費が得られるモードを選択可能となり、内燃機関の温度に拘らず、より確実に内燃機関の燃費を向上させることができる。

なお、上記のモード切り替えルーチンにおいては、冷却水温がＴ１より高いか否かを判定することで内燃機関の温度が閾温度Ｔより高いか否かを判定したが、同等の判定を内燃機関の吸気温に基づいて行なってもよいことはもちろんである。

また、上記の第１モードにおいては、第１カムを用いるとともに外部ＥＧＲを実施することとしたが、これに吸気弁と排気弁の開弁時期をオーバーラップさせる制御などを併用してもよいことはもちろんである。

次に、本発明における実施例２について説明する。実施例１においては、冷却水温がＴ１より高いか否かによって、モード切り替え可能領域におけるモードを第１モードにするか第２モードにするかを２段階で切り替えることとした。これに対し本実施例においては、内燃機関の冷却水温に応じて、モード切り替え可能領域内においてカム（モード）を切り替える閾機関負荷ＴＲ１の値を連続的に変化させる例について説明する。

図５には、本実施例における、冷却水温と閾機関負荷ＴＲ１の値との関係のグラフを示す。図５に示すように、本実施例においては、冷却水温が高いほど閾機関負荷ＴＲ１の値が小さくなるようにした。これによれば、内燃機関の温度が高いほど、第１モードが選択される機会が増加するようにでき、よりきめ細かく、内燃機関の温度に対して最適なモード選択を行うことができる。その結果、より確実に内燃機関の燃費を向上させることができる。

図６には、本実施例におけるモード切り替えルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、内燃機関の稼動中は所定期間毎にＥＣＵ１８によって実行される。

本ルーチンにおけるＳ１０１〜Ｓ１０３までの処理は、実施例１で示したモード切り替えルーチンと同等であるので、ここでは説明は省略する。本ルーチンでは、Ｓ１０２において肯定判定された場合には、Ｓ２０１に進む。

Ｓ２０１においては、閾機関負荷ＴＲ１が導出される。具体的には、冷却水温と閾機関負荷ＴＲ１との関係が格納されたマップから、Ｓ１０１で取得された冷却水温に対応する閾機関負荷ＴＲ１の値を読み出すことによって導出される。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、Ｓ１０１で取得された機関負荷が閾機関負荷ＴＲ１より高いか否かが判定される。ここで肯定判定された場合にはＳ１０５に進む。一方、否定判定された場合にはＳ１０６に進む。Ｓ１０５、Ｓ１０６の処理については、実施例１で説明したモード切り替えルーチンと同等であるのでここでは説明を省略する。

以上、説明したとおり、本実施例においては、モード切り替え可能領域における閾機関負荷ＴＲ１の値を冷却水温に応じて変更し、より高い温度では、閾機関負荷ＴＲ１をより
低く設定することとした。これによれば、冷却水温が高いほど、第１モードが選択される機会を増加させることができ、よりきめ細かく、冷却水温に応じて最適なモード選択を行うことができる。その結果、より確実に内燃機関の燃費を向上させることができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例においては、作用角の小さい第２カム２の代わりに、作用角が第１カム１より大きい第３カムを有する例について説明する。本実施例における第３カムは、２６０度程度の作用角を有し、閉弁時期は、ＢＤＣの後１００度程度に設定されている。本実施例における動弁システムの概略構成は、第２カム２の代わりに第３カムを用いる点以外は、図１に示したものと同等であるので、同等の構成については以下に図１を同じ符号を用いて示すとともに説明は省略する。

ここで、吸気弁６を駆動するカムとして第３カムを用いた場合の効果について説明する。この場合には、吸気弁６の閉弁時期がＢＤＣより遅角側となるため、一度吸入し、バルブを通過するとともに気筒内壁面から熱を受けて昇温した空気を再度吸気ポートに吹き戻すこととなる。そうすると、吸気ポートに付着した燃料の微粒化が促進され、次サイクルに霧化した燃料を吸入させることができるので、燃焼を改善し燃費の向上を図ることが可能となる。また、一度吸入した吸気を再度吸気ポートに排出することから、吸入空気量を確保するためにスロットル開度を大きくする制御が行なわれ、結果としてポンプロスを低減できる。この意味においても燃費の向上を図ることができる。

従って、小作用角の第２カム２の代わりに大作用角の第３カムを用いることによっても、内燃機関の燃費の向上を図ることが可能となる。以下、第２カム２の代わりに第３カムを用いた場合を第３モードと言う。本実施例において、内燃機関の運転状態と動弁システム１０において選択されるカム(モード)との関係、機関負荷と選択されるカム（モード）及び各モードにおける燃費の変化との関係は、図２、図３に示したグラフにおける第２カム＋早閉じを第３カム＋遅閉じに置き換え、第２モードを第３モードと置き換えることで、同様に説明することが可能である。また、第２カム２の代わりに第３カムを用いた場合におけるカム（モード）切り替えに係るフローチャートは、図４、図６に示したモード切り替えルーチン及びモード切り替えルーチン２において、第２モードを第３モードに置き換えることで実行が可能である。

なお、上記の実施例においては、動弁システム１０におけるカム切り替え機構１０ａによって２種類のカムが切り替え可能な場合について説明したが、本発明が適用されるカム切り替え機構１０ａはこれに限られない。すなわち３種類以上のカムを切り替え可能なカム切り替え機構に対して本発明を適用しても構わない。

本発明の実施例１におけるカム切り替え機構を有する動弁システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例１における内燃機関の運転状態と選択されるカム（モード）との関係を説明するための図である。 本発明の実施例１における機関負荷と選択されるカム（モード）との関係及び、機関負荷と各カム（モード）が選択された場合の燃費との関係を説明するための図である。 本発明の実施例１におけるモード切り替えルーチンについてのフローチャートである。 本発明の実施例２における冷却水温と、閾機関負荷との関係を説明するためのグラフである。 本発明の実施例２におけるモード切り替えルーチン２についてのフローチャートである。

符号の説明

１・・・第１カム
２・・・第２カム
３・・・カム軸
４・・・ロッカアーム
５・・・ベルト
６・・・吸気バルブ
１０・・・動弁システム
１０ａ・・・カム切り替え機構
１１・・・ＯＣＶ
１２・・・クランクポジションセンサ
１３・・・アクセルポジションセンサ
１４・・・冷却水温センサ
１５・・・クランク軸
１８・・・ＥＣＵ

Claims (5)

1. 作用角の異なる複数の弁駆動用のカムを切り替え可能な可変動弁システムであって、
   前記内燃機関の運転状態における所定のカム切り替え領域において前記複数のカムの切り替えが許可され、
   前記カム切り替え領域において前記カムを切り替える閾値としての閾機関負荷を、前記内燃機関の温度に関連するパラメータに基づいて決定することを特徴とする内燃機関の可変動弁システム。
2. 前記内燃機関の温度がより低温である場合の前記閾機関負荷は、前記内燃機関の温度がより高温である場合の前記閾機関負荷以上であ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システム。
3. 前記カム切り替え領域は、複数のカムのいずれを用いるかによる、内燃機関の燃費の差が所定値以下となる運転状態の領域であ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システム。
4. 前記内燃機関の排気系を通過する排気の一部を吸気系に再循環する外部ＥＧＲを行うＥＧＲ手段をさらに備え、
   前記複数のカムは、作用角が２３０度以上２４０度以下の第１カム及び、第１カムより小さい作用角を有する第２カムであり、
   前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態においては前記第２カムが用いられるとともに前記閾機関負荷より高負荷側の運転状態においては前記第１カムが用いられ、
   前記第２カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、吸気弁の閉弁時期をＢＤＣより前とする早閉じ制御を行い、前記第１カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、外部ＥＧＲを併せて行う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システム。
5. 前記内燃機関の排気系を通過する排気の一部を吸気系に再循環する外部ＥＧＲを行うＥＧＲ手段をさらに備え、
   前記複数のカムは、作用角が２３０度以上２４０度以下の第１カム及び、第１カムより大きい作用角を有する第３カムであり、
   前記閾機関負荷またはそれより低負荷側の運転状態においては前記第３カムが用いられるとともに前記閾機関負荷より高負荷側の運転状態においては前記第１カムが用いられ、
   前記第３カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、吸気弁の閉弁時期を前記第１カムの閉弁時期より後とする遅閉じ制御を行い、前記第１カムを用いて吸気弁を駆動する場合には、外部ＥＧＲを併せて行う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システム。
   

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