JP2666221B2 - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

内燃機関の吸入空気量制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の吸入空気量制御装置に関し、特
に吸気弁または排気弁の揚程特性が切換可能な内燃機関
の減速時に所要量の吸入空気を該機関に供給する内燃機
関の吸入空気量制御装置に関する。
（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 内燃機関（エンジン）が減速状態にあるとき、特にス
ロットル弁全閉での減速時、動力伝達系を介して車輪に
よりエンジンが逆駆動されるようになるため、吸気管内
の圧力が小さくなってエンジンのスロットル弁下流の吸
気通路に負圧が生じ、該エンジンのオイルパン内の潤滑
オイルが気筒内の燃焼室内に吸込まれる所謂オイル上が
りが発生し、オイル消費量に悪影響を与えることは知ら
れている。特に、エンジンの動特性や熱効率の改善のた
めに、ピストンリングの構造の改良や数の削減を図った
内燃エンジンにおいては斯かるピストンリングの構造の
改良、数の削減は、オイル上がりを助長し、オイル消費
量を一層悪化させる。
そこで、このようなオイル消費量の増大を防止するた
めに、内燃エンジンの減速運転時にエンジン回転数毎に
定めた空気量をスロットル弁下流に供給し吸気管内絶対
圧を上昇させるように吸入空気量を制御する吸入空気量
制御装置が特開昭61−272430号公報により知られてい
る。
しかしながら、かかる吸入空気量制御にあっては、エ
ンジンの吸気弁または排気弁の揚定特性を可変し得る所
謂可変バルブタイミング機構を搭載した車両の場合に
は、オイル上がりの発生を防止するのに十分ではない。
すなわち、可変バルブタイミング機構は、低中回転域で
は低速用バルブタイミングとし、高速回転になると自動
的に高速バルブタイミングに切換えることにより、低速
域での出力低下を来すことなく低速域から高速域に亘る
広範囲で高い出力を引き出せるようにバルブタイミング
を切換えるものであり、本出願人は、先に吸気弁と排気
弁の少なくとも一方のバルブタイミングを低回転領域に
適した低速バルブタイミング（低速V/T）と高回転領域
に適した高速バルブタイミング（高速V/T）とに切換自
在なエンジンにおいて、低速V/Tに合わせて設定した低
速V/T用基本燃料量マップと高速V/Tに合わせて設定した
高速V/T用基本燃料量マップとから、そのときのエンジ
ン運転状態に応じて夫々読み出した２つの値が略一致す
る時点でバルブタイミングを切換えると共に、バルブタ
イミングを高速V/Tとするときには、高速V/T用基本燃料
量に基づいて、エンジンに供給する燃料量を決定し、バ
ルブタイミングを低速V/Tとするときには、低速V/T用基
本燃料量に基づいてエンジンに供給する燃料量を決定す
るようにしたバルブタイミング切換制御について提案し
ている（昭和63年８月１日付特許出願）。
このような可変バルブタイミング搭載車では、上述の
バルブタイミングに対応してエンジンのポンプ効率が変
わり、これに伴い減速時に発生する負圧とエンジン回転
数との特性も変化し、減速中の吸気管内絶対圧を略一定
に維持するため必要な吸入空気量も自ずと変わってく
る。
しかして、従来のように単にエンジン回転数毎に予め
定めた空気量を供給する制御をかかる場合の吸入空気量
制御に適用すると、上述のようなバルブタイミングの切
換えによるエンジンのポンプ効率の変化に対応できず、
減速時のオイル消費量の増大を確実に防止することは困
難である。
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたもので、
内燃機関の吸気弁および排気弁の揚程特性を可変制御す
る場合においても、減速時のオイル上がりによるオイル
消費量の増大等を確実に防止し得るようにした内燃機関
の吸入空気量制御装置を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するため、内燃機関の吸気
弁または排気弁のバルブタイミングを前記内燃機関の低
回転領域に適した低速バルブタイミングと前記内燃機関
の高回転領域に適した高速バルブタイミングとに切換え
るバルブタイミング切換制御手段と、前記内燃機関の吸
気系において吸気スロットル弁の下流部に接続されてお
り、当該下流部に供給される空気量を制御する吸入空気
量制御弁とを備える内燃機関の吸入空気量制御装置にお
いて、前記内燃機関の減速運転時に、前記バルブタイミ
ング切換制御手段が前記吸気弁または前記排気弁のバル
ブタイミングを前記高速バルブタイミングに変更してい
るときは前記吸入空気量制御弁を高速バルブタイミング
用の開弁量に設定し、前記バルブタイミング切換制御手
段が前記吸気弁または前記排気弁のバルブタイミングを
前記低速バルブタイミングに制御しているときは前記吸
入空気量制御弁を低速バルブタイミング用の開弁量に設
定する吸気制御特性変更手段を備えており、前記吸気制
御特性変更手段は、前記低速バルブタイミング用の開弁
量及び前記高速バルブタイミング用の開弁量を前記内燃
機関の機関回転数に応じて設定すると共に、前記内燃機
関の機関回転数が低回転領域では前記低速バルブタイミ
ング用の開弁量を前記高速バルブタイミング用の開弁量
より大きく設定し、前記内燃機関の機関回転数が高回転
領域では前記低速バルブタイミング用の開弁量を前記高
速バルブタイミング用の開弁量より小さく設定するるよ
うにしたものである。
（実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。
第１図は本発明の制御装置を適用した吸入空気量制御
装置の全体の構成図であり、同図中１は各シリンダに吸
気弁と排気弁とを各１対に設けたDOHC直列４気筒の内燃
機関（内燃エンジン）である。
エンジン１には、開口端にエアクリーナ19を取り付け
た吸気管２と、排気管13とが接続されている。エンジン
１の吸気管２の途中にはスロットルボディ３が設けら
れ、その内部にはスロットル弁３′が配されている。ス
ロットル弁３′にはスロットル弁開度（θth）センサ４
が連結されており、当該スロットル弁３′の開度に応じ
た電気信号を出力して電子コントロールユニット（以下
「ECU」という）５に供給する。
本実施例では、スロットル弁３′の下流側の吸気管２
には大気に開口する第１の補助空気通路200が連通し、
該補助空気通路200の大気側開口端にはエアクリーナ207
が取り付けられ又、該補助空気通路200の途中には補助
空気流制御弁（以下単に「AIC制御弁」という）206が配
置されている。このAIC制御弁206は、ECU5と協動してエ
ンジンのアイドル回転数の制御、後述する減速時の吸気
管内絶対圧の制御等を行なう吸入空気量制御弁を構成す
るもので、その弁開度（通路200の開口面積）はECU5か
らの駆動電流によって制御される。図示例においては該
AIC制御弁として、ECU5に接続されるソレノイド206aと
ソレノイド206aの通電時に駆動電流に応じた開度（弁リ
フト量）だけ該第１の補助空気通路200を開成する弁206
bとから成る、所謂リニアソレノイド型電磁弁が用いら
れる。
第１図において、前記AIC制御弁206の下流の第１の補
助空気通路200の途中から第２の補助空気通路200′が分
岐し、該第２の補助空気通路200′の大気側開口端には
エアクリーナ211が取り付けられ、更に第２の補助空気
通路200′の途中には、エンジンに供給される補助空気
量を制御するファーストアイドル制御弁210が配置され
ている。このファーストアイドル制御弁210は、エンジ
ンの冷間始動時等エンジン水温が所定設定温度値（例え
ば55℃）以下のとき開弁するもので、基本的にはエンジ
ン水温が高いとき弁体210aを閉弁方向（第１図中左方
向）に変位させるワックスペレット等から成る水温検知
手段210bと、該水温検知手段210bに抗して弁体210aを常
時開弁方向（第１図中右方向）に付勢する付勢手段210c
とから成る。
吸気管２のエンジン１と前記第１の補助空気通路200
の開口200aとの間には燃料噴射弁６が設けられている。
燃料噴射弁６は吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設け
られており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続さ
れていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5から
の信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。
エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プラグ22は駆
動回路21を介してECU5に接続されており、ECU5により点
火プラグ22の点火時期θigが制御される。
また、ECU5の出力側には、後述するバルブタイミング
切換制御を行なうための電磁弁23が接続されており、該
電磁弁23の開閉作動がECU5により制御される。
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には管７を介して吸
気管内絶対圧（PBA）センサ８が設けられており、この
絶対圧センサ８により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ECU5に供給される。また、その下流には吸気温
（TA）センサ９が取付けられており、吸気温TAを検出し
て対応する電気信号を出力してECU5に供給する。
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（Tw）セ
ンサ10はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水
温）Twを検出して対応する温度信号を出力してECU5に供
給する。エンジン回転数（Ne）センサ11及び気筒判別
（CYL）センサ12はエンジン１のカム軸周囲又はクラン
ク軸周囲に取付けられている。エンジン回転数センサ11
はエンジン１のクランク軸の180度回転毎に所定のクラ
ンク角度位置でパルス（以下「TDC信号パルス」とい
う）を出力し、気筒判別センサ12は特定の気筒の所定の
クランク角度位置で信号パルスを出力するものであり、
これらの各信号パルスはECU5に供給される。
三元触媒14はエンジン１の排気管13に配置されてお
り、排気ガス中のHC,CO,NOx等の成分の浄化を行う。排
気ガス濃度検出器としてのO2センサ15は排気管13の三元
触媒14の上流側に装着されており、排気ガス中の酸素濃
度を検出してその検出値に応じた信号を出力しECU5に供
給する。
ECU5には更に車速センサ16、変速機のシフト位置を検
出するギヤ位置センサ17及び後述するエンジン１の給油
路（第２図の88i,88e）内の油圧を検出する油圧センサ1
8が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU5
に供給される。
ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧
レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタ
ル信号値に変換する等の機能を有する入力回路5a、中央
演算処理回路（以下「CPU」という）5b、CPU5bで実行さ
れる各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶
手段5c、前記燃料噴射弁６、駆動回路21及び電磁弁23、
並びにAIC制御弁206に駆動信号を供給する出力回路5d等
から構成される。
CPU5bは上述の各種エンジンパラメータ信号に基づい
て、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィードバック制御
運転領域やオープンループ制御運転領域等の種々のエン
ジン運転状態を判別するとともに、エンジンの運転状態
に応じ、次式（１）に基づき、前記TDC信号パルスに同
期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間TOUTを演算する。
TOUT＝Ti×KWOT×K1＋K2 ……（１） ここに、Tiは基本燃料量、具体的にはエンジン回転数
Neと吸気管内絶対圧PBAとに応じて決定される基本燃料
噴射時間であり、このTi値を決定するためのTiマップと
して、低速バルブタイミング用（TiLマップ）と高速バ
ルブタイミング用（TiHマップ）の２つのマップが記憶
手段5cに記憶されている。
KWOTは所定の高負荷領域で燃料を増量するための高負
荷増量係数である。
K1及びK2は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて
演算される他の補正係数及び補正変数であり、エンジン
運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特
性の最適化が図られるような所定値に決定される。
CPU5bは、更にエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧PBA
とに応じて点火時期θigを決定する。この点火時期決定
用のθigマップとして、前記Tiマップと同様に、低速バ
ルブタイミング用（θigLマップ）と高速バルブタイミ
ング用（θigHマップ）の２つのマップが記憶手段5cに
同様に記憶されている。
CPU5bは更に後述する手法により、バルブタイミング
の切換指示信号を出力して電磁弁23の開閉制御を行な
う。
CPU5bは上述のようにして算出、決定した結果に基づ
いて、燃料噴射弁６、駆動回路21、および電磁弁23を駆
動する信号を、出力回路5dを介して出力する。
更にまた、CPU5bは、スロットル弁開度センサ４、吸
気管内絶対圧センサ８、エンジン水温センサ10、エンジ
ン回転数センサ11等から供給される夫々のエンジン運転
状態パラメータ信号の値、及び前記バルブタイミングの
切換えに基づいてエンジン運転状態及びバルブタイミン
グ状態を判別し、これら判別した状態に応じて後述の制
御プログラムに従い前記AIC制御弁206によって供給され
る補助空気量、即ちAIC制御弁206の開弁時間を演算し、
演算値に応じてAIC制御弁206を作動させる駆動信号を出
力回路5dを介して供給する。AIC制御弁206のソレノイド
206aは前記演算値に応じた開弁時間に亘り付勢され、エ
ンジンが減速運転状態になったときは弁206bを減速時の
弁開度指令値IDECに応じた開口面積にて開弁せしめ、第
１の空気通路200及び吸気管２を介してエンジン１に補
助空気を供給する。CPU5bは、バルブタイミング切換制
御手段及び吸気制御特性変更手段を構成する。
AIC制御弁206による減速時の吸入空気量制御は、バル
ブタイミングが低速用のものか高速用のものかに対応し
て変更される。本実施例では、具体的には、IDEC値決定
用のIDECテーブルとして、低速バルブタイミング用と高
速バルブタイミング用の２つのテーブルが記憶手段5cに
記憶されており、IDECテーブルを用いて減速運転時にス
ロットル弁３′下流に供給する吸入空気量を決定する場
合、使用IDECテーブルがバルブタイミングの切換えに同
期して切換えられる。
高速バルブタイミングと低速バルブタイミングとの切
換えは、本実施例では、以下のようにロッカアーム及び
カム選択によってこれを行う構成を採用している。
第２図は前記エンジン１の要部縦断面図であり、シリ
ンダブロック31内に４つのシリンダ32が直列に並んで設
けられ、シリンダブロック31の上端に結合されるシリン
ダヘッド33と、各シリンダ32に摺動可能に嵌合されるピ
ストン34との間には燃焼室35がそれぞれ画成される。ま
たシリンダヘッド33には、各燃焼室35の天井面を形成す
る部分に、一対の吸気口36及び一対の排気口37がそれぞ
れ設けられ、各吸気口36はシリンダヘッド33の一方の側
面に開口する吸気ポート38に連なり、各排気口37はシリ
ンダヘッド33の他方の側面に開口する排気ポート39に連
なる。
シリンダヘッド33の各シリンダ32に対応する部分に
は、各吸気口36を開閉可能な一対の吸気弁40iと、各排
気口37を開閉可能な一対の排気弁40eとを案内すべく、
ガイド筒41i,41eがそれぞれ嵌合、固定されており、そ
れらのガイド筒41i,41eから上方に突出した各吸気弁40i
及び各排気弁40eの上端にそれぞれ組付けられる鍔部42
i,42eと、シリンダヘッド33との間には弁ばね43i,43eが
それぞれ縮設され、これらの弁ばね43i,43eにより各吸
気弁40i及び各排気弁40eは、上方即ち閉弁方向に付勢さ
れている。
シリンダヘッド33と、該シリンダヘッド33の上端に結
合されるヘッドカバー44との間には作動室45が画成さ
れ、この作動室45内には、各シリンダ32における吸気弁
40iを開閉駆動するための吸気弁側動弁装置47iと、各シ
リンダ32における排気弁40eを開閉駆動するための排気
弁側動弁装置47eとが収納、配置される。両動弁装置47
i,47eは、基本的には同一の構成を有するものであり、
以下の説明では吸気弁側動弁装置47iについて参照符号
を添字ｉを付しながら説明し、排気弁側動弁装置17eに
ついては参照符号に添字ｅを付して図示するのみとす
る。
第３図を併せて参照して、吸気弁側動弁装置47iは、
機関のクランク軸（図示せず）から1/2の速度比で回転
駆動されるカムシャフト48iと、各シリンダ32にそれぞ
れ対応してカムシャフト48iに設けられる高速用カム51i
及び低速用カム49i,50i（低速用カム50iは、低速用カム
49iと略同形状であって高速用カム51iに対して、低速用
カム49iの反対側に位置している）と、カムシャフト48i
と平行にして固定配置されるロッカシャフト52iと、各
シリンダ32にそれぞれ対応してロッカシャフト52iに枢
支される第１駆動ロッカアーム53i、第２駆動ロッカア
ーム54i及び自由ロッカアーム55iと、各シリンダ32に対
応した各ロッカアーム53i,54i,55i間にそれぞれ設けら
れる連結切換機構56iとを備える。
第３図において、連結切換機構56iは、第１駆動ロッ
カアーム53i及び自由ロッカアーム55i間を連結可能な第
１切換ピン81と、自由ロッカアーム55i及び第２駆動ロ
ッカアーム54i間を連結可能な第２切換ピン82と、第１
及び第２切換ピン81,82の移動を規制する規制ピン83
と、各ピン81〜83を連結解除側に付勢する戻しばね84と
を備える。
第１駆動ロッカアーム53iには、自由ロッカアーム55i
側に開放した有底の第１ガイド穴85がロッカシャフト52
iと平行に穿設されており、この第１ガイド穴85に第１
切換ピン81が摺動可能に嵌合され、第１切換ピン81の一
端と第１ガイド穴85の閉塞端との間に油圧室86が画成さ
れる。しかも第１駆動ロッカアーム53iには油圧室86に
連通する通路87が穿設され、ロッカシャフト52iには給
油路88iが設けられ、給油路88iは第１駆動ロッカアーム
53iの揺動状態に拘らず通路87を介して油圧室86に常時
連通する。
自由ロッカアーム55iには、第１ガイド穴85に対応す
るガイド孔89がロッカシャフト52iと平行にして両側面
間にわたって穿設されており、第１切換ピン81の他端に
一端が当接される第２切換ピン82がガイド孔89に摺動可
能に嵌合される。
第２駆動ロッカアーム54iには、前記ガイド孔89に対
応する有底の第２ガイド穴90が自由ロッカアーム55i側
に開放してロッカシャフト52iと平行に穿設されてお
り、第２切換ピン85の他端に当接する円盤状の規制ピン
83が第２ガイド穴90に摺動可能に嵌合される。しかも第
２ガイド穴90の閉塞端には案内筒91が嵌合されており、
この案内筒91内に摺動可能に嵌合する軸部92が規制ピン
82に同軸にかつ一体に突設される。また戻しばね84は案
内筒91及び規制ピン83間に嵌挿されており、この戻しば
ね84により各ピン81,82,83が油圧室86側に付勢される。
かかる連結切換機構56iでは、油圧室86の油圧が高く
なることにより、第１切換ピン81がガイド孔89に嵌合す
るとともに第２切換ピン82が第２ガイド穴90に嵌合し
て、各ロッカアーム53i,55i,54iが連結される。また油
圧室86の油圧が低くなると戻しばね84のばね力により第
１切換ピン81が第２切換ピン82との当接面を第１駆動ロ
ッカアーム53i及び自由ロッカアーム55i間に対応させる
位置まで戻り、第２切換ピン82が規制ピン83との当接面
を自由ロッカアーム55i及び第２駆動ロッカアーム54i間
に対応させる位置まで戻るので各ロッカアーム53i,55i,
54iの連結状態が解除される。
次に、第４図を参照しながら両動弁装置47i,47eへの
給油系について説明すると、オイルパン（図示せず）か
ら油を上げるオイルポンプ（図示せず）にオイルギャラ
リ98,98′が接続され、このオイルギャラリ98,98′から
各連結切換機構56i,56eに油圧が供給されるとともに、
動弁装置47i,47eの各潤滑部に潤滑油が供給される。
オイルギャラリ98には、油圧を高、低に切換えて供給
するための切換弁99が接続されており、各ロッカシャフ
ト52i,52e内の給油路88i,88eは該切換弁99を介してオイ
ルジャラリ98に接続される。
各カムホルダ59の上面には両カムシャフト48i,48eに
対応して平行に延びる通路形成部材102i,102eが、複数
のボルトによりそれぞれ締着される。各通路形成部材10
2i,102eには、両端を閉塞した低速用潤滑油路104i,104e
と、高速用潤滑油路105i,105eとが、相互に並列してそ
れぞれ設けられており、低速用潤滑油路104i,104eはオ
イルギャラリ98′に、高速用潤滑油路105i,105eは給油
路88i,88eに夫々接続される。また、低速用潤滑油路104
i,104eはカムホルダ59に接続される。
切換弁99は、前記オイルギャラリ98に通じる入口ポー
ト119と給油路88i,88eに通じる出口ポート120とを有し
てシリンダヘッド３の一端面に取付けられるハウジング
121内に、スプール弁122が摺動自在に嵌合されて成る。
ハウジング121には、上端をキャップ123で閉塞される
シリンダ孔124が穿設されており、スプール弁体122は、
キャップ123との間に作動油圧室125を形成して該シリン
ダ孔124に摺動自在に嵌合される。しかもハウジング121
の下部とスプール弁体121との間に形成されたばね室126
には、スプール弁体122を上方即ち閉じ方向に向けて付
勢するばね127が収納される。スプール弁体122には、入
口ポート119及び出口ポート120間を連通可能な環状凹部
128が設けられており、第４図で示すようにスプール弁
体122は上動しているときには、スプール弁体122は入口
ポート119及び出口ポート120間を遮断する状態にある。
ハウジング121をシリンダヘッド33の端面に取付けた
状態で、入口ポート119と高速用油圧供給路116との間に
はオイルフィルタ129が挟持される。又ハウジング121に
は、入口ポート119及び出口ポート120間を連通するオリ
フィス孔131が穿設される。従ってスプール弁体122が閉
じ位置にある状態で、入口ポート119及び出口ポート120
間はオリフィス孔131を介して連通されており、オリフ
ィス孔131で絞られた油圧が、出口ポート120から給油路
88i,88eに供給される。
またハウジング121には、スプール弁体122が閉じ位置
にあるときのみ環状凹部128を介して出口ポート120に通
じるバイパスポート132が穿設され、このバイパスポー
ト132はシリンダヘッド33内の上部に連通する。
ハウジング121には、入口ポート119に常時連通する管
路135が接続されており、この管路135は電磁弁23を介し
て管路137に接続される。しかも管路137は、キャップ12
3に穿設した接続孔138に接続される。従って電磁弁23が
開弁作動したときに、作動油圧室125に油圧が供給さ
れ、この作動油圧室125内に導入された油圧の油圧力に
よりスプール弁体122が開弁方向に駆動される。
さらにハウジング121には、出口ポート120即ち給油路
88i,88eの油圧を検出するための油圧センサ18が取付け
られ、この油圧センサ18は、切換弁99が正常に作動して
いるか否かを検出する働きをする。
上述のように構成されたエンジン１の動弁装置47i,47
eの作動について以下に説明する。ここで各動弁装置47i
と47eとは同様の作動をするので、吸気弁側動弁装置47i
の作動についてのみ説明する。
ECU5から電磁弁23に対して開弁指令信号が出力される
と、該電磁弁23が開弁作動し、切換弁99が開弁作動して
給油路88iの油圧が上昇する。その結果、連結切換機構5
6iが作動して各ロッカアーム53i,54i,55iが連結状態と
なり、高速用カム51iによって、各ロッカアーム53i,54
i,55iが一体に作動し、一対の吸気弁40iが、開弁期間と
リフト量を比較的大きくした高速バルブタイミングで開
閉作動する。
一方、ECU5から電磁弁23に対して閉弁指令信号が出力
されると、電磁弁23、切換弁99が閉弁作動し、給油路88
iの油圧が低下する。その結果、連結切換機構56iが上記
と逆に作動して、各ロッカアーム53i,54i,55iの連結状
態が解除され、低速用カム49i,50iによって夫々対応す
るロッカアーム53i,54iが作動し、一対の吸気弁40iが、
開弁期間とリフト量を比較的小さくした低速バルブタイ
ミングで作動する。
次に、バルブタイミング切換制御について以下に詳述
する。
第５図に、前記低速バルブタイミング用のTiLマップ
のTi値を実線、高速バルブタイミング用のTiHマップのT
i値を点線で表わしたが、同図から明らかなように、Ne
の増加に伴い低速バルブタイミングでは吸入空気量の増
加割合が低下する一方、高速バルブタイミングでは充填
効率がNeの増加に伴って高くなり、吸入空気量が低速バ
ルブタイミングのそれを上回るようになるため、途中で
低速バルブタイミング用のTi値と高速バルブタイミング
用のTi値とが一致する。この状態では、低速バルブタイ
ミングと高速バルブタイミングの何れにおいても吸入空
気量が等しく且つ空燃比も同一であるため、エンジン出
力は略同一となる。
尚、充填効率はNeの変化で微妙に変動し、スロットル
開度θthが全開近くなるとこの変動が顕著となる。第６
図はこの状態を拡大して示したものであり、低速バルブ
タイミング用のTi値と高速バルブタイミング用のTi値と
が複数のポイントで等しくなり、低速バルブタイミング
用のTi値と高速バルブタイミング用のTi値とが等しなる
ポイントでバルブタイミングを切換えた場合、高スロッ
トル開度域ではバルブタイミングの切換ハンチングを生
じ易くなって、連結切換機構56i,56eの耐久性に悪影響
がでる。
ところで、高負荷域（θth全開域）では上記した高負
荷増量係数KWOTにより混合気をリッチ化するようにして
おり、かかる高負荷域では高速バルブタイミングに切換
えた方が出力アップを図れるため、エンジンが高負荷域
（θth全開域）にあるときには第７図に示すように燃料
噴射量に基づく高負荷判定値TVTを実験的に求め、TVTテ
ーブルからNeに応じたTVTの値を算出してTOUTがTVT以上
になったときは、高速バルブタイミングに切換えるよう
にした。この場合、TOUT≧TVTとなる領域に上記した高
スロットル開度域の低速バルブタイミングと高速バルブ
タイミングのTi値が合致する領域が含まれるようにして
おけば、上記したバルブタイミングの切換ハンチングを
阻止することができる。尚、オートマチック車とマニア
ル車とでは別のTVTテーブルを使用する。
又、エンジンの過回転を防止すべく、Neがレブリミッ
タ値NHFC以上になったとき燃料をカットするが、ここで
タイミングベルトに作用する荷重の考えると、バルブの
開弁時間が短くなる程バルブの開弁動作時の加速度が大
きくなってタイミングベルト荷重は大きくなり、又加速
度の増加によりバルブジャンプを生ずるNeが低くなる。
従って、開弁期間の短い低速バルブタイミングと開弁期
間の長い高速バルブタイミングとでは許容回転数も異な
ることになる。そこで本実施例では、レブリミッタ値
を、低速バルブタイミングでは比較的低い値NHFC1（例
えば7500rpm）、高速バルブタイミングでは比較的高い
値NHFC2（例えば8100rpm）に設定するようにした。
次に、第８図を参照してバルブタイミングの切換特性
について説明する。図中実線は低速バルブタイミングか
ら高速バルブタイミングへの切換特性、点線はその逆の
切換特性を示す。
バルブタイミングの切換えは、低速バルブタイミング
で得られるエンジン出力が高速バルブタイミングで得ら
れるエンジン出力を常に上回る下限回転数Ne1と、高速
バルブタイミングで得られるエンジン出力が低速バルブ
タイミングで得られるエンジン出力を常に上回る上限回
転数Ne2との間の領域で行なわれ、本実施例では低速バ
ルブタイミングから高速バルブタイミングへの切換えと
その逆の切換えとでヒステリシスを付けて、Ne1を例え
ば4800rpm/4600rpm、Ne2を例えば5900rpm/5700rpmに設
定した。
図中Ｘの領域はエンジンが高負荷域（θth全開域）に
あるときのTOUTとTVTの比較によりバルブタイミングの
切換えを行なう領域、Ｙの領域は前記低速バルブタイミ
ング用のTiLマップと高速バルブタイミング用のTiH値を
比較してバルブタイミングの切換えを行なう領域を示
す。尚、Ｘの領域の切換特性は、TOUTの算出に関与する
Ne、PBA以外のパラメータの影響も受けるため、横軸と
縦軸とにNeとPBAを取った第８図ではこの切換特性を正
確に表わすことはできず、図示したＸ領域の切換特性は
便宜的なものである。
以上のようにして、本実施例では、吸気弁40i及び排
気弁40eの揚程特性制御に高速用カム51i,e及び低速用カ
ム49i,e、50i,eを用い、低速域では低速用カム49i,e、5
0i,eがバルブを開閉し、高速域では高速用カム51i,eが
バルブを開閉するようにして低速域から高速域まで高い
出力が取り出せるようにし、これらのカムの選択的な切
換えを運転状態に応じてECU5が行うようにしている。
次に、上述したバルブタイミング切換に同期してIDEC
値を持替える変更処理を含むエンジンの減速時の吸入空
気量制御（減速圧力コントロールモードによる吸入空気
量制御）について第９図以下を参照して説明する。
第９図は、第１図のCPU5bで実行される、AIC制御弁20
6によるエンジンの減速時の吸入空気量制御のためのプ
ログラムフローチャートである。
本プログラムはTDC信号パルス発生毎にこれと同期し
て実行される。
先ず、ステップ901ではエンジン減速時のフューエル
カット中か否かを判別する。この判別は、例えば吸気管
内絶対圧PBAが、エンジン回転数の増加と共に、より大
きい値に設定してある所定判別値以下か否かによって行
われる。ステップ901の答が否定（No）のとき、即ち、
エンジンに燃料供給が行われている場合には減速圧力コ
ントロールモードによる吸入空気量制御を実行する必要
がないと判断し、そのまま本プログラムを終了する。ス
テップ901の答が肯定（Yes）のときにはステップ902に
進む。ステップ902ではエンジン冷却水温Twが所定値Tw
DPC（例えば60℃）より大きいか否か判別し、答が否定
（No）のときはエンジン温度が低く前述のファーストア
イドル制御弁210が作動中であり、オイル上がりの心配
がないと判断して、そのまま本プログラムを終了する。
ステップ902の答が肯定（Yes）のとき、更にスロットル
弁３′の弁開度θthが、実質的に全閉開度を示す所定値
θFCより大きいか否か判別し（ステップ903）、答が肯
定（Yes）のときはスロットル弁３′を介して吸気管２
内に吸入空気が流入するので気筒内の絶対圧が急激には
低下せず、減速圧力コントロールモードによる吸入空気
量制御の必要がないと判断し、ステップ902の答が否定
（No）のときと同様に、そのまま本プログラムを終了す
る。ステップ903の答が否定（No）のときは、前記した
バルブタイミングが高速バルブタイミングであるか否か
を判別する（ステップ904）。
ステップ904の答が肯定（Yes）、即ちバルブタイミン
グが高速バルブタイミングである場合には、高速バルブ
タイミング用IDECテーブルの検索によりIDEC値を決定し
（ステップ905）、本プログラムを終了する一方、答が
否定（No）、即ち低速バルブタイミングである場合には
低速バルブタイミング用IDECテーブルの検索によりIDEC
値を決定し（ステップ906）、本プログラムを終了す
る。
第10図（Ａ）は、マニアル（MT）車の場合の減速PBA
の特性と対比して示す高速バルブタイミング用及び低速
バルブタイミング用のIDECテーブルの一例である。
同図に示す如く、AIC制御弁206に対する弁開度指令値
IDECは、高速バルブタイミング用及び低速バルブタイミ
ング用のいずれもがエンジン回転数Neに応じた関数とし
てテーブルに設定されており、例えば高速バルブタイミ
ング用の場合は、エンジン回転数Neが3000rpm以下のと
きはIDECがIDEC00（＝０）、即ちAIC制御弁206は全閉状
態であるが、3000rpmを上回った場合には、４つの所定
エンジン回転数Ne、即ち3500rpm,4000rpm,5000rpm,6000
rpmに対してそれぞれ４点のIDEC値、即ちIDEC30,
IDEC20,IDEC41,IDEC51が設定されていると共に、エンジ
ン回転数Neが6000rpmを超えるときは図示のようにIDEC
値をIDEC51から漸増させるようになっている。
ここに、各IDEC値は、IDEC20＜IDEC30＜IDEC41＜I
DEC51なる関係に設定されている。
また、低速バルブタイミング用の場合も、同様にして
エンジン回転数Neに応じたIDEC値が設定されている。即
ち、エンジン回転数Neが約2250rpm以下のときはIDECがI
DEC00であるが、それを上回った場合には、４つの所定
エンジン回転数Ne、即ち3000rpm,4250rpm,5000rpm,6000
rpmに対してそれぞれ４点のIDEC値、即ちIDEC31,
IDEC40,IDEC52,IDEC52が設定されていると共に、エンジ
ン回転数Neが6000rpmを越えるときは図示のようにIDEC
値をIDEC52から漸減させるようになっている。
ここに、各IDEC値については、IDEC31＜IDEC40＜I
DEC52なる関係に設定されており、また、前述の高速バ
ルブタイミング用のIDEC値に対しては、エンジン回転数
Neが6000rpmをやや上回るまでの範囲ではより大なる値
に設定されている一方、それを超える高エンジン回転数
側では低速バルブタイミング用のIDEC値が高速バルブタ
イミング用のものに比し小なる値となるように設定され
ている。
上述のように、IDECテーブルとして、高速バルブタイ
ミングであるか低速バルブタイミングであるかに応じて
使用されるべき２種類のテーブルを備えており、前記ス
テップ904の判別結果に従ってそのいずれかが使用テー
ブルとして選択され、かつ、その時点でのエンジン回転
数Neに対応して、選択されたIDECテーブルに基づくエン
ジン減速時のAIC制御弁206の弁開度指令値IDECの検索、
決定が実行される。
このように、バルブタイミングに応答して減速時の吸
入空気量を変更することができるので、減速運転時に吸
気管内絶対圧PBAを上昇させるべく吸入空気量を制御す
るにあたり、バルブタイミングに対応してエンジンのポ
ンプ効率が変わるような場合でも、これに対応でき、各
バルブタイミングに適合した制御を行うことができる。
一般に、低速バルブタイミングの場合には、低エンジ
ン回転数側でポンプ効率をアップさせ、高速バルブタイ
ミングの場合には高エンジン回転数側でポンプ効率をア
ップさせているので、減速中の吸気管内絶対圧PBAを略
一定に維持するための弁開度指令値IDECも各バルブタイ
ミングによって変化するところ、本実施例では、前述の
ように、バルブタイミングの切換えに同期して使用IDEC
テーブルも対応するバルブタイミング用のものに切換え
ているため、可変バルブタイミング機構搭載車の場合で
も、過不足のない吸入空気量制御が可能となり、減速時
のオイル上がりを防止し、オイル消費量の増大を確実に
防止することができる。
第10図（Ａ）は、MT車の場合の設定例を示したが、減
速時の吸入空気量の制御特性を各バルブタイミングに応
答して変更する場合に、MT車のときとオートマチック
（AT）車のときとで互いに特性に異なるものを用意して
おき、変速機種別に応じてこれらを使い分けるようにし
てもよい。
第10図（Ｂ）は、AT車用の場合において前記第10図
（Ａ）と同様の図であり、MT車用のIDECテーブルと同様
に、弁開度指令値IDECは高速バルブタイミング用及び低
速バルブタイミング用の２種類のIDECテーブルを備えて
おり、また、IDEC値はエンジン回転数Neに応じた制御量
となるようにエンジン回転数Neの関数として設定されて
いると共に、低速バルブタイミング用と高速バルブタイ
ミング用とで高エンジン回転数側では低速バルブタイミ
ング用のIDECを高速バルブタイミング用に比べ小さくな
るように設定する。
具体的には、図示の例では、高速バルブタイミング用
の場合は、エンジン回転数Neが3000rpm以下のときはI
DECがIDEC00の一定値に、また6000rpm以上のときにはI
DEC52一定値に、それぞれ設定されると共に、その間の
エンジン回転数Neでは3500rpm,4000rpm,5000rpmに対し
てそれぞれIDEC21,IDEC20,IDEC42（IDEC20＜IDEC21＜I
DEC42）が設定されている。これに対し、低速バルブタ
イミング用の場合は、エンジン回転数Neが約2250rpm以
下のとき及び4000rpm以上のときにIDECがIDEC00の一定
値に設定されると共に、エンジン回転数Neが3000rpmの
ときにはIDEC10が設定されている。
実際のエンジン回転数Neが上述の各所定値以外の値を
とるときは補間計算によってIDEC値を求めることがで
き、この点は第10図（Ａ）に示したMT車用の場合でも同
様である。
これらのMT車用のものとAT車用のものの２組を記憶手
段5cに記憶させておくときは、前記制御プログラム中に
当該エンジンが搭載された車両がMT車かAT車かを判別す
るためのステップを追加し、その判別結果に応じてMT車
用IDECテーブル、AT車用IDECテーブルを選択すればよ
く、この場合には、可変バルブタイミング搭載車両が更
にMT車かAT車に応じて、既述した各バルブタイミングに
対応したIDEC値の変更制御をより適切に行える。
なお、本実施例では、吸気弁及び／または排気弁の揚
程特性（タイミング、リフト量を含む）制御について
は、高速バルブタイミングと低速バルブタイミングをロ
ッカアーム及びカム選択で切換えるようにしているが、
これに限らず、タイミングベルト対カム軸の相対位置を
ずらす構成によるもの、あるいは既述した如く各シリン
ダにつき吸気弁、排気弁がそれぞれ各一対ある場合には
これらの２バルブ中の１バルブを停止する構成によるも
のであってもよい。
また、IDEC値の変更制御のための切換えについては、
電磁弁23の作動によっているが、油圧経路に設けた油圧
スイッチによる実際の油圧の変動によってIDEC値を切換
えるようにしてもよく、あるいはバルブ切換えのための
ピン（81〜83）の実位置を検知して切換えを行うように
してもよい。
更に、本実施例では、IDECテーブルをバルブタイミン
グの切換えに同期して切換えているが、これもかかる構
成に限定されるものではなく、例えばバルブ揚程のずれ
量に対応した補正としてもよい。
更にまた、本技術思想は、減速時の負圧を制御する技
術の他に、例えば本出願人の出願に係る特願昭61−1628
12号のような減速オーバーリッチ防止等にも用いること
が可能である。
（発明の効果） 本発明によれば、内燃機関の吸気弁または排気弁のバ
ルブタイミングを前記内燃機関の低回転領域に適した低
速バルブタイミングと前記内燃機関の高回転領域に適し
た高速バルブタイミングとに切換えるバルブタイミング
切換制御手段と、前記内燃機関の吸気系において吸気ス
ロットル弁の下流部に接続されており、当該下流部に供
給される空気量を制御する吸入空気量制御弁とを備える
内燃機関の吸入空気量制御装置において、前記内燃機関
の減速運転時に、前記バルブタイミング切換制御手段が
前記吸気弁または前記排気弁のバルブタイミングを前記
高速バルブタイミングに変更しているときは前記吸入空
気量制御弁を高速バルブタイミング用の開弁量に設定
し、前記バルブタイミング切換制御手段が前記吸気弁ま
たは前記排気弁のバルブタイミングを前記低速バルブタ
イミングに制御しているときは前記吸入空気量制御弁を
低速バルブタイミング用の開弁量に設定する吸気制御特
性変更手段を備えており、前記吸気制御特性変更手段
は、前記低速バルブタイミング用の開弁量及び前記高速
バルブタイミング用の開弁量を前記内燃機関の機関回転
数に応じて設定すると共に、前記内燃機関の機関回転数
が低回転領域では前記低速バルブタイミング用の開弁量
を前記高速バルブタイミング用の開弁量より大きく設定
し、前記内燃機関の機関回転数が高回転領域では前記低
速バルブタイミング用の開弁量を前記高速バルブタイミ
ング用の開弁量より小さく設定するようにしたものであ
るから、吸気弁または排気弁のバルブタイミングを切換
制御する場合においても、内燃機関の減速時において前
記バルブタイミングの変更に対応して、吸入空気量制御
弁の開弁量を、内燃機関の機関回転数が低回転領域では
バルブタイミング切換制御手段が低速バルブタイミング
のときに大きく、前記内燃機関の機関回転数が高回転領
域ではバルブタイミング切換制御手段が高速バルブタイ
ミングのときに高く設定することができるので、吸気ス
ロットル弁の下流部における吸気系内絶対圧を略一定に
維持することができ、その結果、内燃機関の減速時にお
けるオイル上がりによるオイル消費量の増大等を確実に
防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す吸入空気量制御装置の
全体構成図、第２図はエンジンの要部縦断面図、第３図
は連結切換機構を示す横断面図、第４図は給油系統及び
油圧切換装置を示す図、第５図は低速バルブタイミング
用と高速バルブタイミング用の基本燃料量の設定特性を
示す図、第６図は第５図の円で囲んだ部分の拡大図、第
７図はTVTテーブルを示す図、第８図はバルブタイミン
グの切換特性を示す図、第９図は減速時の吸入空気量制
御を実行するためのプログラムフローチャート、第10図
（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ減速PBA特性を併せて示すM
T車用及びAT車用のIDECテーブルの一例の説明図であ
る。 １……内燃エンジン、３′……スロットル弁、５……電
子コントロールユニット（ECU）、11……エンジン回転
数センサ、23……電磁弁、40i……吸気弁、40e……排気
弁、47i,47e……動弁装置、99……切換弁、206……補助
空気量制御弁（AIC制御弁）。
フロントページの続き (72)発明者 月村 清 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−25538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−158335（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−115547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−87652（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162753（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−157143（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の吸気弁または排気弁のバルブタ
    イミングを前記内燃機関の低回転領域に適した低速バル
    ブタイミングと前記内燃機関の高回転領域に適した高速
    バルブタイミングとに切換えるバルブタイミング切換制
    御手段と、前記内燃機関の吸気系において吸気スロット
    ル弁の下流部に接続されており、当該下流部に供給され
    る空気量を制御する吸入空気量制御弁とを備える内燃機
    関の吸入空気量制御装置において、前記内燃機関の減速
    運転時に、前記バルブタイミング切換制御手段が前記吸
    気弁または前記排気弁のバルブタイミングを前記高速バ
    ルブタイミングに変更しているときは前記吸入空気量制
    御弁を高速バルブタイミング用の開弁量に設定し、前記
    バルブタイミング切換制御手段が前記吸気弁または前記
    排気弁のバルブタイミングを前記低速バルブタイミング
    に制御しているときは前記吸入空気量制御弁を低速バル
    ブタイミング用の開弁量に設定する吸気制御特性変更手
    段を備えており、前記吸気制御特性変更手段は、前記低
    速バルブタイミング用の開弁量及び前記高速バルブタイ
    ミング用の開弁量を前記内燃機関の機関回転数に応じて
    設定すると共に、前記内燃機関の機関回転数が低回転領
    域では前記低速バルブタイミング用の開弁量を前記高速
    バルブタイミング用の開弁量より大きく設定し、前記内
    燃機関の機関回転数が高回転領域では前記低速バルブタ
    イミング用の開弁量を前記高速バルブタイミング用の開
    弁量より小さく設定することを特徴とする内燃機関の吸
    入空気量制御装置。
JP63276912A 1988-10-31 1988-10-31 内燃機関の吸入空気量制御装置 Expired - Lifetime JP2666221B2 (ja)

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JP63276912A JP2666221B2 (ja) 1988-10-31 1988-10-31 内燃機関の吸入空気量制御装置
DE89311175T DE68912521T2 (de) 1988-10-31 1989-10-30 Vorrichtung zur Steuerung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschinen.
EP89311175A EP0367532B1 (en) 1988-10-31 1989-10-30 Intake air flow control apparatus of internal combustion engine
US07/429,844 US4966110A (en) 1988-10-31 1989-10-31 Intake air flow control apparatus of internal-combustion engine

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