JP2827768B2 - 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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JP2827768B2 JP31210292A JP31210292A JP2827768B2 JP 2827768 B2 JP2827768 B2 JP 2827768B2 JP 31210292 A JP31210292 A JP 31210292A JP 31210292 A JP31210292 A JP 31210292A JP 2827768 B2 JP2827768 B2 JP 2827768B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気弁或い
は排気弁の作動時期を可変とする可変動弁装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の出力を制御する方法として、
本出願人より特願平2−117261号として提案し
た、機関の運転領域に応じて弁の作動時期を可変とする
可変動弁装置がある。まず、図4及び図5に可変動弁装
置の具体的構成を示す。
【0003】第1カム(燃費カム) 21は燃費重視型の
ルブ作動態様に設定され、カムリフト及びリフト区間共
に小さく設定されている。第2カム(低速型出力カム)
22は低回転域で高トルクを発生するバルブ作動態様に設
定され、前記第1カム21よりもカムリフトが相対的に大
きく設定されている。第3カム(高速型出力カム) 23は
高回転域で高トルクを発生するバルブ作動態様に設定さ
れ、第2カム22よりもカムリフト及びリフト区間共に大
きく設定されている。そして、これらは同一のカムシャ
フトに並列的に設けられている。なお、第1カムは燃費
バルブ作動態様を構成し、第2カムは出力バルブ作動態
様を構成する。
【0004】また、ローラ26を介して前記低速カム21と
常時接触するメインロッカアーム25は、ロッカシャフト
27を支点に揺動して、吸・排気弁(吸気弁或いは排気
弁)24を開閉する。メインロッカアーム25にはシャフト
30を支点にして揺動する2つのサブロッカアーム28,29
が前記ローラ26と並列的に支持され、第1のサブロッカ
アーム28は前記第2カム22と、第2のサブロッカアーム
29は前記第3カム23と接触する。
【0005】これらサブロッカアーム28,29はメインロ
ッカアーム25と係合していないときは、ロストモーショ
ンスプリング31により常時第2,第3カム22,23に接触
するように付勢され、メインロッカアーム25からは独立
して運動(揺動)する。これらサブロッカアーム28,29
をメインロッカアーム25に対して選択的に係合するた
め、まず第1のサブロッカアーム28の揺動部位には円柱
形のピン32が、またメインロッカアーム25にもこのピン
32と同軸上にピン34が、それぞれカムシャフト方向に揺
動自由に配設され、かつこれらピン32,34は常時リター
ンスプリング36に付勢されて図4の状態に保持され、メ
インロッカアーム25との係合を解かれているが、ピン34
の収装された油圧室38に通路40を介して油圧が導かれる
と、ピン32と34とが所定量だけ押し出されて、第1のサ
ブロッカアーム28がメインロッカアーム25と係合し、相
対回転が停止するようになっている。
【0006】第1のサブロッカアーム28がメインロッカ
アーム25と一体となるのは、第1カム21及び第2カム22
がベースサークルにあるときで、一体後は第1カム21よ
りもリフトの大きい第2カム22に従ったバルブタイミン
グに切り換わる。即ち、第1カム21による燃費重視の特
性から、第2カム22による低回転域での出力重視の特性
に切り換えられるのである。
【0007】第2のサブロッカアーム29についても、こ
れと同様に構成され、油圧室39に通路41を介して油圧が
導かれると、ピン35と33とがリターンスプリング37に抗
して押し出され、第2のサブロッカアーム29がメインロ
ッカアーム25と係合し、相対回転が停止することによ
り、バルブタイミングは前記と同じく第1カム21よりも
リフト、リフト区間共に大きい第3カム23に依存するよ
うに切り換えられ、高回転域での出力重視の特性が得ら
れるのである。
【0008】尚、図6に第1カム21から第3カム23まで
のバルブリフト特性を示す。そして、各カムを用いたと
きの全開出力特性は、図7のようになり、第1カム21に
よれば、発生トルクは低いものの燃費が良く、第2カム
22では低回転域での最大トルクが最も高く、第3カム23
は低回転域での発生トルクは第2カム22よりも小さいも
のの、高回転域での最大トルクは最も大きくなる。
【0009】ところで、第1カム21,第2カム22或いは
第3カム23のどのカムが選択されるかに関しては、コン
トロールユニットにより運転領域によって最適なカムが
選択されるようになっている。即ち、カムの選択は図7
の特性に基づいて、要求するトルクと回転数が例えば燃
費カムである第1カム21の領域にあるときは、この燃費
カムを用い、この状態からアクセル開度が増加して要求
トルクが燃費カムの領域を外れて例えば低速型出力カム
である第2カム22の領域に移行すると、燃費カムから低
速型出力カムに切換られ、また、回転数が低回転域から
高回転域に上昇してくると、高速型出力カムである第3
カム23に切換られるのである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ここで、前記カムの切
換時においては、カム使用領域が変わると、単にカムを
変更するだけであって、その切換時における燃費の向上
や運転性の向上を考慮したものではなかった。しかしな
がら、最近のニーズとして、より低燃費でかつ運転性が
向上したものが所望され、もって、燃費カムから出力カ
ムへの切換時には燃費向上を重視した切換制御が行われ
ることが望ましくなっている。
【0011】また、出力カムとしてより高出力のカムが
用いられることもあり、燃費カムを用いた場合と、出力
カムを用いた場合とで出力段差が大きくなってしまうこ
ともある。燃費カムから出力カムへの切換時には、機関
トルクを減少させれば良く、スロットル弁開度,燃料噴
射量,点火時期等の補正により比較的容易に達成するこ
とができる。一方、出力カムから燃費カムへの切換時に
は、運転性を重視した切換制御が行われることが望まし
く、トルクショックを考慮すると、スロットル弁開度,
燃料噴射量,点火時期等の補正を行い、機関の出力トル
クを増大させるような制御が必要となってくるが、出力
トルクを増大させるべくこれら全ての制御を行い、それ
ぞれの制御タイミングを合わせることはなかなか困難で
ある。
【0012】本発明は、上記のような実情に鑑みなされ
たものであり、燃費バルブ作動態様と出力バルブ作動態
とを切換えて用いる内燃機関の可変動弁装置におい
て、前記出力バルブ作動態様から前記燃費バルブ作動態
への切換時における運転性確保と前記燃費バルブ作動
態様から前記出力バルブ作動態様への切換時における燃
費性確保と、を同時に可能とする内燃機関の可変動弁装
置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、燃費
を重視した設定にされた燃費バルブ作動態様と、低回転
域で高トルクを発生する設定にされた出力バルブ作動態
と、運転領域に応じて前記燃費バルブ作動態様或いは
前記出力バルブ作動態様を切換えて弁を開弁させる開弁
手段と、を備えてなる内燃機関の可変動弁装置におい
て、前記出力バルブ作動態様から前記燃費バルブ作動態
への切換えを、バルブ作動態様を切換えても同一スロ
ットル開度で同一出力トルクを発生するスロットル開度
になったときに行うと共に、前記燃費バルブ作動態様か
ら前記出力バルブ作動態様への切換えを、前記出力バル
ブ作動態様から燃費バルブ作動態様への切換え時のスロ
ットル開度より大きいスロットル開度で切換え、かつ、
切換え後にスロットル開度の減少を含む出力トルクの減
少補正を行うことを特徴とする。
【0014】
【作用】以上の構成によれば、前記出力バルブ作動態様
から前記燃費バルブ作動態様への切換えを、バルブ作動
態様を切換えても同一スロットル開度で出力バルブ作動
態様と燃費バルブ作動態様とにより同一出力トルクが発
生されるスロットル開度になったとき行うことにより、
スロットル弁開度補正制御また点火時期の制御を行わな
くても、出力バルブ作動態様から燃費バルブ作動態様
の切換に伴うトルク段差の発生を小さくすることが可能
となり、運転性が向上する。また、前記燃費バルブ作動
態様から前記出力バルブ作動態様への切換えを、前記出
力バルブ作動態様から燃費バルブ作動態様への切換え時
のスロットル開度より大きいスロットル開度で切換え、
かつ、切換え後にスロットル開度の減少を含む出力トル
クの減少補正を行うことにより、燃費が優先される運転
領域が広くなり、かつ、容易に行える出力トルク減少補
正により、切換時のトルク段差も速やかに吸収される。
さらに、前記出力バルブ作動態様と燃費バルブ作動態様
との切換においてヒステリシスを設けたので、ハンチン
グが防止される。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明
する。可変動弁装置の具体的構成については、図4及び
図5に示した構成と全く同様であるので、その説明を省
略する。尚、図4及び図5に示した構成により、所望の
カムに基づいて弁が開弁させられるので、可変動弁装置
は開弁手段の機能を奏している。
【0016】そして、図1に示すように、コントロール
ユニット51には、機関回転数、クランク角度位置を検出
するクランク角センサ52、吸入空気流量を検出するエア
フロメータ53からの信号、実際に選択されたカム位置を
検出するカムポジションセンサ58からの信号等が入力さ
れ、これらに基づいて上記のようにカムの切換時期が判
定されると、前記2つの油圧室38,39への油圧の切換を
行う電磁弁45と46の作動が制御されるのである。
【0017】次に図2に示すフローチャートを参照しつ
つ、コントロールユニット51による制御を説明する。P
1では、クランク角センサ52により検出される機関回転
数、エアフロメータ53により検出される吸入空気流量、
機関回転数及び吸入空気流量に基づいて演算される基本
燃料噴射量、及びカムポジションセンサ58からのカム位
置信号を読込む。ここで、前記基本燃料噴射量は機関負
荷(スロットル開度)Tsに相当し、該機関負荷Tsと
機関回転数Nにより運転領域が決定される。
【0018】P2では現在の運転領域における機関負荷
Tsが第2カムから第3カムへの切換点における切換基
準負荷T3 より高いか否かを判断し、高い場合は当該制
御を行わずリターンし、低い場合は他のカムへの切換が
発生する運転状況であるので、P3以下のステップに進
む。P3では、現在のカムが第1カムであるか否かを判
断し、第1カムである場合は、P4に進む。
【0019】P4では、現在の運転領域における機関負
荷Tsが第1カムから第2カムへの切換点における切換
基準負荷T1 以上か否かを判断し、以上であると判断さ
れた場合はP5に進み、機関負荷TsがT1 未満である
と判断された場合は、そのままリターンする。この切換
基準負荷T1 は後述の切換基準負荷T2 よりも大きいス
ロットル開度に設定されている。
【0020】P5以下では、燃費カムである第1カムか
ら出力カムである第2カムへの切換を実行するが、当該
切換の際に発生するトルク段差を低減するために、P5
では、切換後のトルクを低減するための各種補正量が演
算される。即ち、燃料噴射量において減量補正を行い、
またトルク低減のために、点火時期における遅角補正や
スロットル開度における減少補正等を行っている。
【0021】P6では、P5にて演算された各種補正量
に基づく各種補正が、第1カムから第2カムへの切換と
同時に実行される。ここで、当該切換に際しては、前記
P5で演算された各種補正が実行されることにより、切
換後のトルクが低減されており、切換に係る運転性の低
下を抑制している。一方、P3で現在のカムが第1カム
でないと判断された場合は、現在のカムが第2カムであ
るとしてP7に進む。
【0022】P7では、現在の運転領域における機関負
荷Tsが第2カムから第1カムへの切換点における切換
基準負荷T2 以下か否かを判断し、以下であると判断さ
れた場合はP8に進み、機関負荷TsがT2 より大きい
と判断された場合は、そのままリターンする。ここで、
本発明に係る構成として、図3に示すように、切換基準
負荷T2 は同一回転数において第2カムにより運転した
時に発生するトルクと、第1カムにより運転した時に発
生するトルクとが同一となるような負荷であり、切換基
準負荷T2 は切換基準負荷T1 に較べて小さな値となっ
ている。第2カムから第1カムへの切換基準負荷T2
第1カムから第2カムへの切換基準負荷T1 よりも低く
したのは、カムの切換えが過度に行われること、即ちハ
ンチングを防止するためである。
【0023】第2カムから第1カムへの切換を切換基準
負荷T2 において実施することにより、出力トルクが変
化しないときに切換が行われることとなるので、スロッ
トル弁開度制御また点火時期の補正による出力トルクの
増大制御を行わなくても、出力カムである第2カムから
燃費カムである第1カムへの切換に伴うトルク段差の発
生を小さくすることが可能となり、運転性が向上する。
【0024】ただし、第2カムから第1カムに切換えた
後は、充填効率が大きく変化し、空燃比が理論空燃比よ
りずれる惧れがある。このため本実施例では、P8で、
当該充填効率を補充するべく燃料噴射量の減量補正を行
っている。従って、本実施例ではエミッションも向上す
ることとなる。そして、P9では、P8にて演算された
燃料噴射量の補正が、第2カムから第1カムへの切換と
同時に実行される。
【0025】以上説明したように、本実施例によれば、
第1カムから第2カムへの切換基準負荷T1 と第2カム
から第1カムへの切換基準負荷T2 を異ならせることに
より、前記第1カムと第2カムとの切換においてヒステ
リシスを設けたので、ハンチング等が防止できる。また
第1カムから第2カムへの切換基準負荷T1 は第2カム
から第1カムへの切換基準負荷T2 に較べて大きいの
で、第1カム即ち燃費を優先したカムを用いて運転をし
ている場合は、当該燃費が優先される運転領域が広くな
り、燃費の向上が図れることとなる。
【0026】また、第2カムから第1カムへの切換基準
負荷T2 は、カムを切換えても、同一回転数において第
2カムにより運転した時に発生するトルクと第1カムに
より運転した時に発生するトルクとが同一となる負荷で
あり、点火時期補正制御やスロットル開度補正制御を行
うことなく、切換に係る運転性向上を確保することがで
きる。
【0027】なお、第2カムから第1カムへの切換にお
いて点火制御やスロットル開度制御を行い機関トルクを
増大させることは、機関トルクを減少させることに較べ
て、切換タイミングも取りにくくなり、当該第2カムか
ら第1カムへの切換においては、エンジン毎で切換タイ
ミングに誤差が生じて、当該エンジン毎の誤差を吸収す
るのが難しくなる。しかしながら、本実施例に係る構成
によれば、エンジンのトルクを増大させる制御は行われ
ず、このような誤差も生じることが無く、もって運転性
には影響を与えることがない。
【0028】また、第1カムから第2カムへの切換時に
点火時期補正制御やスロットル開度補正制御を行う場合
には、機関トルクを減少させるための制御であり、タイ
ミングの精度が要求されないので、問題はない。尚上記
実施例においては、切換基準負荷T1 ,T2 を一定の大
きさとしたが、エンジン回転数等により、第1カムの発
生するトルクと第2カムの発生するトルクとが同一とな
るような切換基準負荷T2 が変化するエンジンにあって
は、エンジン回転数に応じて変化するような切換基準負
荷を用いればよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、燃費バルブ作動態
と、出力バルブ作動態様と、運転領域に応じて前記燃
バルブ作動態様或いは出力バルブ作動態様を動弁系に
摺接して弁を開弁させる開弁手段と、を備えてなる内燃
機関の可変動弁装置において、前記出力バルブ作動態様
から前記燃費バルブ作動態様への切換えを、バルブ作動
態様を切換えても同一スロットル開度で同一出力トルク
を発生するスロットル開度になったときに行うこととし
たので、出力バルブ作動態様から燃費バルブ作動態様
の切換に伴うトルク段差の発生を小さくすることが可能
となり、運転性の不具合の発生を回避できるという効果
がある。また、前記燃費バルブ作動態様から前記出力バ
ルブ作動態様への切換えを、前記出力カムから燃費カム
への切換え時のスロットル開度より大きいスロットル開
度で切換え、かつ、切換え後にスロットル開度の減少を
含む出力トルクの減少補正を行うことにより、燃費性を
確保でき、かつ、容易に行える出力トルク減少補正によ
り、切換時のトルク段差も速やかに吸収できる。 さら
に、前記出力バルブ作動態様と燃費バルブ作動態様との
切換においてヒステリシスを設けたので、ハンチングを
防止できるなどの効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の可変動弁装置の一実施
例を示すシステム構成図
【図2】同上実施例に係る制御内容を示すフローチャー
【図3】同上実施例に係る出力特性を示す特性図
【図4】従来の内燃機関の可変動弁装置の構成を示す平
面図
【図5】図5におけるX−X線に沿う横断面図
【図6】各々のカムのバルブリフト特性を示す特性図
【図7】各々のカムの全開出力特性を示す特性図
【符号の説明】
21 第1カム(燃費カム) 22 第2カム(出力カム) 23 第3カム 45 電磁弁 46 電磁弁 51 コントロールユニット

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃費を重視した設定にされた燃費バルブ作
    動態様と、低回転域で高トルクを発生する設定にされた
    出力バルブ作動態様と、運転領域に応じて前記燃費バル
    ブ作動態様或いは前記出力バルブ作動態様を切換えて弁
    を開弁させる開弁手段と、を備えてなる内燃機関の可変
    動弁装置において、 前記出力バルブ作動態様から前記燃費バルブ作動態様
    の切換えを、バルブ作動態様を切換えても同一スロット
    ル開度で同一出力トルクを発生するスロットル開度にな
    ったときに行うと共に、前記燃費バルブ作動態様から前
    記出力バルブ作動態様への切換えを、前記出力バルブ作
    動態様から燃費バルブ作動態様への切換え時のスロット
    ル開度より大きいスロットル開度で切換え、かつ、切換
    え後にスロットル開度の減少を含む出力トルクの減少補
    正を行うことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
JP31210292A 1992-11-20 1992-11-20 内燃機関の可変動弁装置 Expired - Lifetime JP2827768B2 (ja)

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