JP2934682B2

JP2934682B2 - 内燃機関用機関弁の油圧駆動装置

Info

Publication number: JP2934682B2
Application number: JP3089760A
Authority: JP
Inventors: 英彦高瀬; 吉博菅原; 直人郷田; 幸一福尾
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH04301104A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用機関弁（吸
気弁、排気弁）の油圧駆動装置に関し、特に油圧駆動さ
れる機関弁の位置検出を行い、その検出結果を用いて弁
駆動制御を行う油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧駆動式の弁駆動装置を備えた内燃機
関の作動を適切に制御するためには、機関弁の閉弁完了
時期（弁座に着座した時期）を正確に検出する必要があ
る。これに関連する技術として、以下のようなものが従
来より提案されている。

【０００３】磁気方式の変位センサを使用して弁の
位置を検出するようにした弁駆動装置（特開昭６３−１
９８７１０号）。

【０００４】機関弁の有効ストロークが機関温度に
よって変化し、弁の開閉動作時にストッパ及び弁座に激
しく衝突することを防止するため、弁の有効ストローク
の検出手段を設けた弁駆動装置（特開平１−２９４９０
６号）。

【０００５】機関弁の開弁又は閉弁時に発生する衝
撃力を圧電素子によって検出し、その検出時期を弁の開
閉弁時期として用いるようにした弁駆動装置（特開昭５
９−１２８９７１号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置では、セ
ンサを装着するためのスペースが大きい、高価である、
検出精度が低いという問題があった。この点は、渦電流
方式、静電容量方式あるいは光学式の変位センサを用い
た場合も同様である。

【０００７】また、上記の装置は、弁の有効ストロー
クを検出するものであり、弁の閉弁完了時期を正確に検
出し得るものではない。

【０００８】また、上記の装置では、弁を駆動するた
めのアクチュエータで発生する衝撃力を検出しており、
その衝撃力の検出時期が正確に閉弁完了時期に対応する
ものではない。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、小型で安価なセンサを使用して機関弁の閉弁完了
時期を正確に検出することができるようにした油圧駆動
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、内燃機関本体に固定されたシリンダ体と、該
シリンダ体に設けられたシリンダ孔に摺動可能に嵌合さ
れ、該シリンダ体との間に作動油圧室を形成しながら前
端を機関弁の後端に当接する弁駆動ピストンと、機関弁
の開弁時期に対応して油圧を発生する油圧発生手段とを
備えるとともに、前記作動油圧室と油圧発生手段との間
には、前記シリンダ孔の途中に設定される油圧緩衝開始
位置を前記弁駆動ピストンの後端が閉弁方向に通過する
のに応じて作動油の戻り量を制限する作動油戻り量制限
機構と、前記油圧発生手段から作動油圧室への作動油の
流通のみを許容するチェック弁とが介設される内燃機関
用機関弁の油圧駆動装置において、前記作動油圧室の油
圧又は前記作動油圧室の油圧と前記油圧発生手段の油圧
との差圧を表わすパラメータ値を検出する圧力検出手段
と、該圧力検出手段の検出信号を演算処理し、機関弁の
閉弁完了時期を決定する信号処理手段とを設けるように
したものである。

【００１１】また、前記信号処理手段は、前記パラメー
タ値のピーク値が所定値を越えた時点、又は前記パラメ
ータ値の１回微分値の正のピーク値が所定値を越えた時
点、又は前記パラメータ値の２回微分値の負のピーク値
が所定値より小さくなった時点を閉弁完了時期とするこ
とが望ましい。

【００１２】更に、前記所定値をエンジン運転状態に応
じて設定すること、あるいは前記所定値として学習値を
使用することが望ましい。

【００１３】また、前記信号処理手段は、前記パラメー
タ値と所定値との比較判定を、エンジン運転状態に応じ
て設定される所定クランク角範囲のみで行うことが望ま
しい。また、前記信号処理手段は、所定クランク角範囲
内において前記パラメータ値がピーク値となる時点を直
接検出し、該検出時点を機関弁の閉弁完了時期とするよ
うにしてもよい。

【００１４】

【作用】油圧発生手段が油圧発生状態から発生停止状態
へ移行すると、弁駆動ピストンが閉弁方向に移動する。
このとき作動油圧室の作動油は油圧発生手段へ戻ろうと
するが、チェック弁が閉弁するので作動油戻り量制限機
構の働きによって、作動油圧室の油圧が上昇する。

【００１５】圧力検出手段によってこの圧力上昇を表わ
すパラメータ値が検出され、この検出信号に応じて機関
弁の閉弁完了時期が決定される。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る油圧駆動
装置を含む内燃エンジン（内燃機関）及びその制御装置
の全体構成を示す図である。同図中１は内燃エンジンで
あり、吸気弁及び排気弁（機関弁）を油圧駆動するため
の油圧駆動弁ユニット２０を有する。エンジン１には電
子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）２が
接続されており、ＥＣＵ２から油圧駆動弁ユニット２０
の制御信号θＯＦＦ、θＯＮ、燃料噴射量の制御信号Ｔ
ＯＵＴ及び点火時期の制御信号θＩＧがエンジン１に供
給される。また、後述するように、エンジン１の油圧駆
動弁ユニット２０内には閉弁完了時期を検出するための
圧力センサ（後述する図２の５０）が設けられており、
その検出信号ＶがＥＣＵ２に入力される。

【００１８】ＥＣＵ２には、エンジン１の特定の気筒の
所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号
パルス」という）を出力する気筒判別センサ（以下「Ｃ
ＹＬセンサ」という）３、各気筒の吸入行程開始時の上
死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角
度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０°毎
に）ＴＤＣ信号パルスを発生するＴＤＣセンサ４、及び
前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短い一定クランク角
（例えば２０°）周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パ
ルス」と云う）を発生するクランク角センサ（以下「Ｃ
ＲＫセンサ」と云う）５が電気的に接続されており、Ｃ
ＹＬ信号パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パル
スがＥＣＵ２に送られる。これら３つのセンサ３，４，
５の出力信号パルスは、吸気弁の閉弁時期、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転
数の検出に使用される。

【００１９】更にＥＣＵ２には、運転者のエンジンに対
する要求を表わす要求検知手段としてのアクセルペダル
の踏込量を示すアクセル開度センサ（θＡＣＣセンサ）
６、大気圧（ＰＡ）を検出する大気圧センサ（ＰＡセン
サ）７、エンジンの吸気温（ＴＡ)を検出する吸気温セ
ンサ(ＴＡセンサ）８、及びエンジン１の油圧駆動弁ユ
ニット２０の作動油の油圧（Ｐoil）及び油温（Ｔoil）
を夫々検出する油圧センサ（Ｐoilセンサ）９、油温セ
ンサ（Ｔoilセンサ）１０、エンジン冷却水温（ＴＷ）
を検出する水温センサ（ＴＷセンサ）１１、排気ガス中
の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ（Ｏ₂センサ）１
２が電気的に接続され、これらセンサ６〜１２からの出
力信号が該ＥＣＵ２に供給されるようになっている。

【００２０】ＥＣＵ２は中央演算装置、メモリ、制御信
号出力回路等（図示せず）より成り、上述の各種センサ
からの検出信号に基づいて、油圧駆動弁ユニットの作動
制御を行うと共に、燃料供給量及び点火時期の制御を行
う。

【００２１】図２は、油圧駆動弁ユニット２０の断面図
であり、該ユニット２０は、エンジン１の各気筒のシリ
ンダヘッド２１に装着されている。シリンダヘッド２１
にはエンジン１の燃焼室（図示せず）の頂部に開口し、
他方が吸気ポート２４に連通する吸気弁口２３が設けら
れている。吸気弁２２は吸気弁口２３を開閉すべくシリ
ンダヘッド２１内を図中上下方向に移動自在に案内され
るように配される。吸気弁２２の鍔部２５とシリンダヘ
ッド２１との間には弁ばね２６が縮設されており、この
弁ばね２６により吸気弁２２は図中上方（閉弁方向）に
向けてばね付勢される。

【００２２】一方、シリンダヘッド２１の図中左側に
は、カム２７を有するカム軸２８が回転自在に配設され
ている。このカム軸２８は、タイミングベルト（図示せ
ず）を介してクランク軸(図示せず)に連結されている。
カム軸２８と一体に形成されるカム２７と吸気弁２２と
の間には、油圧駆動弁ユニット２０が介装されている。
油圧駆動弁ユニット２０は、カム２７のプロフィールに
応じて吸気弁２２を弁ばね２６に抗して下方に押圧して
開閉駆動する油圧駆動機構３０と、該油圧駆動機構３０
の押圧力を開弁作動途中で無効にし、もってカムプロフ
ィールに拘らず吸気弁２２を閉弁する油圧解放機構３１
とから成る。

【００２３】油圧駆動機構３０は、シリンダヘッド２１
と一体に構成されたブロック３２に固設される第１のシ
リンダ体３３と、下端（前端）を吸気弁２５の上端（後
端）に当接して第１のシリンダ体３３のシリンダ孔３３
ａに摺動可能に嵌合される弁側ピストン（弁駆動ピスト
ン）３４と、第１のシリンダ体３３及び弁側ピストン３
４により画成される作動油圧室３８と、ブロック３２に
固設される第２のシリンダ体３６と、カム２７に摺接す
るリフタ３５と、該リフタ３５に下端を当接させて第２
のシリンダ体３６の下部に摺動可能に嵌合されるカム側
ピストン３７と、第２のシリンダ体３６及びカム側ピス
トン３７によって画成される油圧発生室３９と、油圧発
生室３９と作動油圧室３８とを接続する油路４０とを主
な構成要素とし、作動油圧室３８内の油圧が所定値以上
のときカム２７のプロフィールに従って、吸気弁２２を
開閉作動させる。

【００２４】第１のシリンダ体３３は、段部３３ｂを有
し、該段部３３ｂとブロック３２との間に圧電素子から
なる圧力センサ５０が介設されている。この圧力センサ
５０は、吸気弁の作動に伴って発生する第１のシリンダ
体３３の歪みによって発生する圧力を検出するものであ
り、その検出信号はＥＣＵ２に供給される。なお、第１
のシリンダ体３３の上部には雄ねじが刻設されており、
ナット５１によって圧力センサ５０に加わる荷重を所定
値に設定する。

【００２５】圧力センサ５０は、円環、半円環又は中央
付近に穴を持つ楕円、多角形などの形状のシム上に、チ
ップ状の圧電素子を１個あるいは数個配置したものとし
てもよい。またリード線断線防止目的のセンサ回り止め
効果を得るために、一部に直線部又は穴や突起を持つ形
状としてもよい。

【００２６】図３は、第１のシリンダ体３３と弁側ピス
トン３４とによって画成される作動油圧室３８付近を拡
大して示す図であり、図示した状態は吸気弁２２が閉弁
完了位置（図２の弁座２１ａに着座した位置）にあると
きの状態、即ち弁側ピストン３４が最上部まで移動した
状態を示している。

【００２７】第１のシリンダ体３３には、油路４０の一
部をなす油路４０ａと、油路４０ａと作動油圧室３８の
頂部とを連通する固定オリフィス３３ｃと、弁側ピスト
ン３４との間に環状油路３３ｄを形成する環状凹部３３
ｅとが設けられている。

【００２８】弁側ピストン３４には、弁孔３４１ａと、
該弁孔３４１ａを作動油圧室側から閉塞可能な球状弁体
３４１ｂと、複数の連通孔３４１ｄを有し、弁体３４１
ｂを保持するリテーナ３４１ｃとから成るチェック弁３
４１が設けられ、このチェック弁３４１は油路４０ａか
ら作動油圧室３８への作動油の流通のみを許容する。ま
た弁側ピストン３４には、図４に示すように第１及び第
２の可変オリフィス３４ａ，３４ｂが設けられている。
これらのオリフィス３４ａ，３４ｂは前記固定オリフィ
ス３３ｃとともに、弁側ピストン３４の閉弁位置作動時
（上昇作動時）に、シリンダ孔３３ａの途中に設定され
る油圧緩衝開始位置Ｐ（環状凹部３３ｅの上端）を弁側
ピストン３４の上端（後端）が通過するのに応じて油路
４０ａへの作動油の戻り量制限機能を発揮する作動油戻
り量制御機構を構成する。

【００２９】上記作動油戻り量制限機構によれば、吸気
弁２２が閉弁作動を開始し、弁側ピストン３４の上端が
油圧緩衝開始位置Ｐを通過するまでは、第１及び第２の
可変オリフィス３４ａ，３４ｂが環状油路３３ｄに対し
て全開状態となるため、比較的急速に吸気弁２２のリフ
ト量が減少する（比較的高速で閉弁作動する）。その後
弁側ピストン３４の上昇とともに、先ず第１の可変オリ
フィス３４ａ、次いで第２の可変オリフィス３４ｂの環
状油路３３ｄに対する開口面積が減少し、それによって
作動油のリーク量も減少するので、吸気弁２２の閉弁作
動速度は徐々に低下する。更に、第２の可変オリフィス
３４ｂの下端が油圧緩衝開始位置Ｐを通過した後は、固
定オリフィス３３ｃのみによって作動油が油路４０ａに
戻される状態となって、吸気弁２２は緩やかに弁座２１
ａに着座する。なお、チェック弁３４１は、弁側ピスト
ン３４の上端が油圧緩衝開始位置Ｐを通過した後は閉弁
状態となる。

【００３０】一方、油圧解放機構３１は、前記油路４０
と給油ギャラリ４２とを接続する油路４１と、該油路４
１の途中に介装されるスピル弁４５と、油路４１内に配
されるフィード弁４３及びチェック弁４４と、これらの
弁４３，４４及びスピル弁４５によって画成されるアキ
ュム回路４１ａ内の油圧を所定の値に維持するためのア
キュムレータ４６とを主構成要素とする。給油ギャラリ
４２は、各気筒毎に設けられた油圧駆動弁ユニットに油
圧を供給するために設けられており、オイルポンプ４７
に接続されている。オイルポンプ４７は、シリンダヘッ
ド２１に設けられた補助オイルパン４８内の作動油を所
定範囲内の油圧として給油ギャラリ４２に供給する。な
お、給油ギャラリ４２に供給する作動油は、クランクケ
ース（図示せず）下部に設けられるオイルパンからオイ
ルポンプによって供給するようにしてもよい。

【００３１】前記スピル弁４５は、図５に示すように、
制御弁部１００と、該制御弁部１００を駆動する電磁駆
動部２００とから成るものであり、制御弁部１００は、
弁ハウジング１０１に、油路４１とアキュム回路４１ａ
間の連通、遮断を切換可能な主弁体１０２が摺動可能に
嵌合されるとともに該主弁体の開閉移動を司るパイロッ
ト弁１０３が設けられて成り、電磁駆動部２００はパイ
ロット弁１０３を開閉駆動すべく制御弁部１００に連設
されている。すなわち電磁駆動部２００のケーシング２
０１に制御弁部１００の弁ハウジング１０１が結合され
ている。

【００３２】主弁体１０２は有底円筒状に形成されてい
る。而して該主弁体１０２は、その前面に通路４１の油
圧を開弁方向に作用させながら弁ハウジング１０１内に
摺動可能に嵌合されており、この主弁体１０２の背部に
はパイロット室１０４が形成されている。しかもパイロ
ット室１０４には通路４１とアキュム回路４１ａ間を遮
断する方向に主弁体１０２を付勢するばね１０５が収納
されている。したがって主弁体１０２には、通路４１の
油圧が開弁方向に作用し、パイロット室１０４の油圧お
よびばね１０５のばね力が閉弁方向に作用することにな
る。さらに主弁体１０２には通路４１をパイロット室１
０４に通じさせるオリフィス１０６が設けられている。

【００３３】パイロット弁１０３は、前記パイロット室
１０４と補助オイルパン４８との間に介設されるもので
あり、パイロット室１０４およびオイルパン４８間を遮
断する方向にばね１０７で付勢されている。また電磁駆
動部２００は、ソレノイド２０２と、該ソレノイド２０
２により駆動される可動コア２０３とを備え、可動コア
２０３は、前記ばね１０７よりもばね荷重の小さなばね
２０４でパイロット弁１０３の上端に同軸に当接する方
向に付勢される。而してソレノイド２０２が励磁されて
いるときには可動コア２０３は前記ばね１０７のばね力
に抗してパイロット弁１０３を下降方向に押圧してパイ
ロット弁１０３を閉弁位置とし、ソレノイド２０２が消
磁されるとパイロット弁１０３はばね１０７のばね力に
より可動コア２０３を押しながら上昇方向に移動して開
弁する。

【００３４】このようなスピル弁４５において、電磁駆
動部２００のソレノイド２０２が消磁されると、パイロ
ット弁１０３が開弁し、パイロット室１０４の作動油が
補助オイルパン４８に導出される。したがって主弁体１
０２の両面に作用する油圧のバランスがくずれ、その前
面に作用している通路４１の油圧による開弁力が、パイ
ロット室１０４の油圧およびばね１０５による閉弁力に
打勝ってスピル弁４５が開弁作動する。

【００３５】ソレノイド２０２の励磁によるパイロット
弁１０３の閉弁時には、オリフィス１０６を介してパイ
ロット室１０４に通路４１の油圧が作用し、主弁体１０
２が閉弁方向に作動し、スピル弁４５が閉弁状態とな
る。

【００３６】ソレノイド２０２はＥＣＵ２に接続されて
おり、ＥＣＵ２からの制御信号によって消磁／励磁が制
御される。

【００３７】図２にもどり、アキュムレータ４６は、ア
キュム回路４１ａ内の油圧を所定の圧力に維持すべく、
アキュム回路４１ａの途中設けられ、ブロック３２に穿
設されたシリンダ孔４６１と、空気孔４６２を有するキ
ャップ４６３と、シリンダ孔４６１に摺動自在に嵌合さ
れたピストン４６４と、キャップ４６３とピストン４６
４との間に縮設されたばね４６５とから成る。

【００３８】以上のように構成される油圧駆動機構３０
及び油圧解放機構３１の作用について以下に説明する。

【００３９】ＥＣＵ２から制御信号によってスピル弁４
５のソレノイド２０２が励磁されているときには、スピ
ル弁４５は閉弁状態となり、油圧駆動機構３０の油圧発
生室３９、油路４０及び作動油圧室３８内の油圧が高圧
（所定値以上）に保持され、カム２７のプロフィールに
応じた吸気弁２２の開閉駆動が行われる。従ってこの場
合の弁作動特性（クランク角と弁リフト量との関係）
は、図１２に実線で示すようになる。

【００４０】一方、吸気弁２２の開弁時にＥＣＵ２から
制御信号によってスピル弁４５のソレノイド２０２が消
磁されると、スピル弁４５は開弁状態となり、油圧駆動
機構３０の油圧発生室３９、油路４０及び作動油圧室３
８内の油圧が低下し、カム２７のプロフィールに拘ら
ず、吸気弁２２が閉弁作動を開始する。このとき、前記
作動油戻り量制限機構によって、吸気弁２２の閉弁速度
が閉弁作動途中から緩められ、吸気弁２２は弁座２１ａ
に緩やかに着座する。この場合の弁作動特性は図１５に
破線で示すようになる。

【００４１】以上のように、ＥＣＵ２からの制御信号に
よってスピル弁４５を開閉作動させ、その開弁時におい
て油圧駆動機構３０の作用を無効とすることにより、吸
気弁２２の閉弁開始タイミングを任意に設定することが
できる。その結果、各気筒の吸入空気量をＥＣＵ２の制
御信号によって制御することが可能となる。

【００４２】尚、本実施例では排気弁側にも吸気弁側と
同様の油圧駆動弁ユニットを設けている（図示せず）
が、排気弁側はカムプロフィールに従って一定のタイミ
ングで閉弁する通常の動弁機構、若しくは開／閉弁時期
を複数設定可能な可変バルブタイミング機構としてもよ
い。

【００４３】次に、前記圧力センサ５０に加わる荷重の
変化について図６を参照して説明する。図６は、吸気弁
２２の着座直前のリフト量（同図（ａ））及び圧力セン
サ５０の出力Ｖ（同図（ｂ））と、クランク角との関係
を示している。

【００４４】吸気弁２２がリフトしている状態でスピル
弁４５が開弁され、弁側ピストン３４が上昇すると、作
動油戻り量制限機構の働きにより、チェック弁３４１が
閉弁し、作動油圧室３８内の油圧が上昇する。その結
果、シリンダ体３３に上向きの力が発生し、圧力センサ
５０に加わる荷重が次第に上昇する（クランク角ＣＡ
１）。

【００４５】更に、弁側ピストン３４が上昇し、吸気弁
２２が弁座２１ａに着座する前に作動油圧室３８内の油
圧は急上昇してピーク値となり（クランク角ＡＰＲ）、
急降下する。クランク角ＣＡ２の後は、固定オリフィス
３３ｃからのリークにより徐々に油路４０内の油圧まで
低下する（クランク角ＣＡ３）。従って、圧力センサ５
０に加わる荷重も吸気弁２２の着座直前にピーク値とな
る。

【００４６】ここで、圧力センサ出力Ｖがピークとなる
ときの吸気弁リフト量ＬＦＴ０は、実質的に吸気が行わ
れなくなるリフト量（例えば1mm程度であり、以下「固
定リフト量」という）であることから、本実施例ではク
ランク角ＡＰＲを吸気弁の着座時期（閉弁完了時期）と
みなすようにしている。このクランク角ＡＰＲと固定リ
フト量ＬＦＴ０との関係は、充分再現性があり、エンジ
ンの運転状態に拘らず一定である。

【００４７】図７の曲線Ｌ１は圧力センサ５０による実
測データを示すものであり、クランク角ＡＰＲ近傍にお
いて急峻なピーク特性を示している。

【００４８】なお、図７の曲線Ｌ２及びＬ３は、それぞ
れ圧力センサ５０の出力Ｖの１回微分値及び２回微分値
の変化を示すものである。図から明らかなように、曲線
Ｌ２において正のピーク値となる時期及び曲線Ｌ３にお
いて負のピーク値となる時期はクランク角ＡＰＲと略一
致するので、これらのピーク値の検出時点を着座時期と
して検出することもできる。

【００４９】また、以上の点は排気弁側についても同様
である。

【００５０】圧力センサ５０の出力がピーク値となる時
期（以下「ピーク時期」という）ＡＰＲは、例えば図１
２（ａ）に示すように、センサ出力Ｖのピーク値ＶＰＲ
が所定値ＶＴＨを越えた時点として検出することができ
る。また、ピーク値ＶＰＲはエンジン運転状態、例えば
エンジン回転数ＮＥ、吸気弁の閉弁開始時期（スピル弁
４５のソレノイド２０２を励磁から消磁へ切換える時期
であり、エンジン回転数ＮＥ及びアクセル開度θＡＣＣ
に基づいて設定され、吸気温ＴＡ、大気圧ＰＡ等の検出
値に応じて補正される）θＯＦＦ等によって変化するの
で、これらのエンジン運転パラメータに応じて前記所定
値ＶＴＨを設定し、更に図８に示すプログラムにより、
所定値ＶＴＨを学習することによって、適切な値に設定
するようにしている。

【００５１】図８のステップＳ１では先ずエンジン運転
状態に応じて予測ピーク値ＶＰＣｎを算出する。なお、
ｎは今回算出値であることを示すものである。このＶＰ
Ｃｎの算出は、例えばエンジン回転数ＮＥ及び吸気弁の
閉弁開始時期θＯＦＦに応じて設定されたＶＰＣマップ
を検索することにより行う。次いで予測ピーク値の今回
値ＶＰＣｎと前回値ＶＰＣｎ-₁との差の絶対値ΔＶＰＣ
Ｃ（＝｜ＶＰＣｎ−ＶＰＣｎ-₁｜）を算出し（ステップ
Ｓ２）、このΔＶＰＣＣ値が所定ガード値ＶＰＪより小
さいか否かを判別する（ステップＳ３）。その答が肯定
（ＹＥＳ）、即ちΔＶＰＣＣ＜ＶＰＪが成立し、エンジ
ンが定常的な運転状態にあるときには、実測ピーク値Ｖ
ＰＲの前回値ＶＰＲｎ-₁と予測ピーク値の前回値ＶＰＣ
ｎ-₁との偏差ΔＶＰＲＣｎ-₁（＝ＶＰＲｎ-₁−ＶＰＣｎ
-₁）（図１２（ａ）参照）を算出する（ステップＳ
４）。ここで実測ピーク値ＶＰＲの前回値を用いるの
は、今回のピーク値は未だ実測されていないからであ
る。次に、次式（１）により偏差ΔＶＰＲＣのｍ個（例
えばｍ＝５とする）の移動平均として、学習補正項Ｋ２
を算出する（ステップＳ５）。

【００５２】

【数１】式（１）によれば、ｍ回前から前回までのΔＶＰＲＣ値
の平均値として、学習補正項Ｋ２が算出される。

【００５３】ステップＳ７では、ステップＳ１で算出し
た予測ピーク値ＶＰＣｎに学習補正項Ｋ２を加算するこ
とによって補正し、更に補正後の予測ピーク値ＶＰＣに
換算係数Ｋ３（例えば0.67程度に設定される）を乗算す
ることによって所定値ＶＴＨを算出する。換算係数Ｋ３
は、予測ピーク値ＶＰＣをピーク時期判定用の所定値Ｖ
ＴＨに換算するための係数である。

【００５４】前記ステップＳ３の答が否定（ＮＯ）、即
ちΔＶＰＣＣ≧ＶＰＪが成立し、エンジンが過渡状態に
あるときには、学習補正項Ｋ２及びｍ回前から前回まで
の偏差ΔＶＰＲＣをいずれも値０として前記ステップＳ
７に進む。

【００５５】図８のプログラムによれば、所定値ＶＴＨ
は、エンジン運転状態に応じて設定され、かつ学習補正
されるので、エンジン運転状態によってピーク値ＶＰＲ
が変化しても、正確にピーク時期ＡＰＲを検出すること
ができる。

【００５６】なお、上述した実施例では換算係数Ｋ３を
一定としたが、エンジン運転状態に応じて設定するよう
にしてもよい。

【００５７】図９は、所定値ＶＴＨの算出を行うプログ
ラムの他の実施例を示す図であり、図８のプログラムの
ステップＳ６をＳ６ａに変更し、ステップＳ７の後にス
テップＳ８を追加した構成としている。

【００５８】ステップＳ６ａではＫ２マップ検索を行
い、ｍ回前から前回までの偏差ΔＶＰＲＣをこの検索し
たＫ２値に設定する。Ｋ２マップは、ステップＳ５で算
出されるＫ２値を、算出時のエンジン運転パラメータ
（例えばエンジン回転数ＮＥ及び吸気弁の閉弁開始時期
θＯＦＦ）に応じてメモリに記憶したものであり、ステ
ップＳ８において最新の算出値によって更新される。

【００５９】本実施例によれば、エンジン運転パラメー
タの値に応じて設定された領域毎に、学習補正項Ｋ２が
算出されるので、より適切な学習補正が可能となる。

【００６０】次に、センサ出力Ｖと所定値ＶＴＨとの比
較によってピーク時期ＡＰＲを検出するのではなく、前
回までに実測したピーク時期ＡＰＲに基づいて今回のピ
ーク時期を予測する手法について説明する。

【００６１】この手法では、ピーク時期ＡＰＲを実測す
ることが前提となるが、これは例えばピーク時期前後の
所定範囲内におけるセンサ出力値をメモリに記憶し、出
力値がピークとなった時期を検索することによって行う
ことができる。

【００６２】図１０は、予測ピーク時期ＡＰＣを算出す
るプログラムのフローチャートであり、ステップＳ１１
ではエンジン運転状態に応じて今回の予測ピーク時期Ａ
ＰＣｎを算出する。この算出は、例えばエンジン回転数
ＮＥ及び吸気系の閉弁開始時期θＯＦＦに応じて設定さ
れたＡＰＣマップを検索することにより行う。次いで予
測ピーク時期の今回値ＡＰＣｎと前回値ＡＰＣｎ-₁との
差の絶対値ΔＡＰＣＣ（＝｜ＡＰＣｎ−ＡＰＣｎ-₁｜）
を算出し（ステップＳ１２）、このΔＡＰＣＣ値が所定
ガード値ＡＰＪより小さいか否かを判別する（ステップ
Ｓ１３）。その答が肯定（ＹＥＳ）、即ちΔＡＰＣＣ＜
ＡＰＪが成立し、エンジンが定常的な運転状態にあると
きには、実測ピーク時期ＡＰＲの前回値ＡＰＲｎ-₁と予
測ピーク時期ＡＰＣの前回値ＡＰＣｎ-₁との偏差ΔＡＰ
Ｃｎ-₁（＝ＡＰＲｎ-₁−ＡＰＣｎ-₁）（図１２（ｂ）参
照）を算出する（ステップＳ１４）。ここで実測ピーク
時期ＡＰＲの前回値を用いるのは、今回のピーク時期は
未だ実測されていないからである。次に、次式（２）に
より偏差ΔＡＰＲＣのｍ個（例えばｍ＝５とする）の移
動平均として、学習補正項Ｋ１を算出する（ステップＳ
１５）。

【００６３】

【数２】式（２）によれば、ｍ回前から前回までのΔＡＰＲＣ値
の平均値として、学習補正項Ｋ１が算出される。

【００６４】ステップＳ１７では、ステップＳ１１で算
出した予測ピーク時期ＡＰＣｎに学習補正項Ｋ１を加算
することによって補正する。

【００６５】前記ステップＳ１３の答が否定（ＮＯ）、
即ちΔＡＰＣＣ≧ＡＰＪが成立し、エンジンが過渡状態
にあるときには、学習補正項Ｋ１及びｍ回前から前回ま
での偏差ΔＡＰＲＣをいずれも値０として前記ステップ
Ｓ１７に進む。

【００６６】図１０のプログラムによれば、予測ピーク
時期ＡＰＣは、エンジン運転状態に応じて設定され、か
つ学習補正されるので、エンジン運転状態によって正確
な予測ピーク時期ＡＰＣを算出することができる。

【００６７】図１１は、予測ピーク時期ＡＰＣの算出を
行うプログラムの他の実施例を示す図であり、図１０の
プログラムのステップＳ１６をＳ１６ａに変更し、ステ
ップＳ１７の後にステップＳ１８を追加した構成として
いる。

【００６８】ステップＳ１６ａではＫ１マップ検索を行
い、ｍ回前から前回までの偏差ΔＡＰＲＣをこの検索し
たＫ１値に設定する。Ｋ１マップは、ステップＳ１５で
算出されるＫ１値を、算出時のエンジン運転パラメータ
（例えばエンジン回転数ＮＥ及び吸気弁の閉弁開始時期
θＯＦＦ）に応じてメモリに記憶したものであり、ステ
ップＳ１８において最新の算出値によって更新される。

【００６９】本実施例によれば、エンジン運転パラメー
タの値に応じて設定された領域毎に、学習補正項Ｋ１が
算出されるので、より適切な学習補正が可能となる。

【００７０】上述のようにして算出した予測ピーク時期
ＡＰＣを、空燃比制御あるいは吸入空気量制御（吸気弁
の閉弁時期制御）等に使用することにより、迅速かつ適
切な制御が可能となる。また、前述したように実測ピー
ク時期ＡＰＲを得るためには、ピーク時期を含む所定範
囲を設定する必要があるが、この範囲を、図１２（ｂ）
に示すように、予測ピーク時期ＡＰＣ±Ａ１（Ａ１は所
定値）の範囲とすることにより、適切な範囲設定を行う
ことができ、実測ピーク時期ＡＰＲの確実かつ迅速な検
索が可能となる。

【００７１】なお、上述した各実施例では学習補正係数
Ｋ１，Ｋ２を、エンジンが定常運転状態にあるときのみ
算出するようにしたが、常時算出するようにしてもよ
い。

【００７２】また、上述したピーク時期の検出手法は、
圧力センサ出力値の１回微分値又は２回微分値（図７の
Ｌ２，Ｌ３）に対しても適用しうるものである。

【００７３】次に図１３及び１４を参照して、圧力セン
サ（以下「第１の圧力センサ」という）５０とともに第２
の圧力センサ５２を設けた場合の実施例について説明す
る。第１の圧力センサ５０の出力Ｖ１は、図１４（ｂ）
に示すようにスピル弁５０を開弁する時期（吸気弁の閉
弁開始時期）θＯＦＦより前の期間では、複数のピーク
を有する特性を示す。そのため前述した実施例では、ピ
ーク時期ＡＰＲを決定するためには、閉弁開始時期θＯ
ＦＦ以後の期間内でセンサ出力Ｖ１がピークとなる時期
を検出する必要があった。そこで本実施例では、図１３
に示すように第２のシリンダ体３６の段部３６ａに第２
の圧力センサ５２を設け、ナット５３によって第２の圧
力センサ５２に加わる荷重を所定値に設定するようにし
ている。

【００７４】第２の圧力センサ５２の出力Ｖ２は、図１
４（ｃ）に示すように、閉弁開始時期θＯＦＦ以前にお
いては、第１の圧力センサ５０の出力Ｖ１と略同一とな
る一方、θＯＦＦ以後は初期荷重設定に対応した値とな
る。従って、第１及び第２の圧力センサ出力の差ＤＶ
（＝Ｖ１−Ｖ２）は、図１４（ｄ）に示すように、吸気
弁の着座時期においてのみピークとなるので、出力差Ｄ
Ｖのピークとなる時期を検出することにより、吸気弁の
着座時期を検出することができる。

【００７５】本実施例によれば、ピーク時期の検出期間
を特に限定しなくても、正確なピーク時期の検出が可能
となる。

【００７６】また、上述した各実施例によれば、正確な
吸気弁の着座時期を検出することができるが、図１５に
破線Ｌ４及びＬ５で示すように、着座時期が同様にＡＴ
ＤＣ１４０°（上死点のクランク角を基準としたときの
クランク角）であってもリフトカーブは、エンジン運転
状態（例えばエンジン回転数ＮＥ、作動油の温度Ｔoil
等）によって異なるものとなる。即ち、曲線Ｌ４は曲線
Ｌ５に比べてエンジン回転数ＮＥが高く、及び／又は作
動油温度Ｔoilが低い（作動油の粘性が大きい）状態の
特性を示している。

【００７７】従って、吸気弁の着座時期から吸入空気量
を決定するためには、実際のリフトカーブ（吸気のタイ
ムエリア）を算出する必要がある。そこで、エンジン回
転数ＮＥ、作動油温度Ｔoil等と、吸気弁の着座時期と
に応じて設定されたマップの検索、あるいはエンジン回
転数ＮＥ、作動油温度Ｔoil等に応じた補正を含む演算
等により、実際の吸入空気量を決定するようにしてい
る。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、圧
力検出手段により作動油圧室の油圧を表わすパラメータ
値が検出され、そのパラメータ値に基づいて機関弁の閉
弁完了時期が決定されるので、機関弁の閉弁完了時期を
正確に検出することができる。また、圧力検出手段は小
型かつ安価なものを用いることができるので、装置の小
型化及びコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る油圧駆動装置を含む内
燃エンジン及びその制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】油圧駆動弁ユニットの断面図である。

【図３】図２の一部を拡大して示す図である。

【図４】弁側ピストンの斜視図である。

【図５】スピル弁の断面図である。

【図６】吸気弁のリフト量と圧力センサ出力との関係を
示す図である。

【図７】圧力センサによる実測データを示す図である。

【図８】ピーク時期検出のための所定値（ＶＴＨ）を算
出するプログラムのフローチャートである。

【図９】ピーク時期検出のための所定値（ＶＴＨ）を算
出するプログラムのフローチャートである。

【図１０】予測ピーク時期（ＡＰＣ）を算出するための
プログラムのフローチャートである。

【図１１】予測ピーク時期（ＡＰＣ）を算出するための
プログラムのフローチャートである。

【図１２】ピーク時期検出手法を説明するための図であ
る。

【図１３】第２の圧力センサの取り付け位置を示す図で
ある。

【図１４】第１及び第２の圧力センサを使用したピーク
時期検出手法を説明するための図である。

【図１５】吸気弁の弁リフトカーブを示す図である。

【符号の説明】

１内燃エンジン（内燃機関）２電子コントロールユニット（ＥＣＵ）２７カム３３第１のシリンダ体３４弁側ピストン（弁駆動ピストン）３５リフタ３６第２のシリンダ体３７カム側ピストン３８作動油圧室３９油圧発生室４０油路５０圧力センサ（第１の圧力センサ）５２第２の圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福尾幸一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平２−223612（ＪＰ，Ａ) 特開平２−264105（ＪＰ，Ａ) 実開平３−32105（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関本体に固定されたシリンダ体
と、該シリンダ体に設けられたシリンダ孔に摺動可能に
嵌合され、該シリンダ体との間に作動油圧室を形成しな
がら前端を機関弁の後端に当接する弁駆動ピストンと、
機関弁の開弁時期に対応して油圧を発生する油圧発生手
段とを備えるとともに、前記作動油圧室と油圧発生手段
との間には、前記シリンダ孔の途中に設定される油圧緩
衝開始位置を前記弁駆動ピストンの後端が閉弁方向に通
過するのに応じて作動油の戻り量を制限する作動油戻り
量制限機構と、前記油圧発生手段から作動油圧室への作
動油の流通のみを許容するチェック弁とが介設される内
燃機関用機関弁の油圧駆動装置において、前記作動油圧
室の油圧又は前記作動油圧室の油圧と前記油圧発生手段
の油圧との差圧を表わすパラメータ値を検出する圧力検
出手段と、該圧力検出手段の検出信号を演算処理し、機
関弁の閉弁完了時期を決定する信号処理手段とを設けた
ことを特徴とする内燃機関用機関弁の油圧駆動装置。
【請求項２】前記信号処理手段は、前記パラメータ値
のピーク値が所定値を越えた時点を閉弁完了時期とする
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用機関弁の油
圧駆動装置。
【請求項３】前記信号処理手段は、前記パラメータ値
の１回微分値を算出し、該微分値の正のピーク値が所定
値を越えた時点を閉弁完了時期とすることを特徴とする
請求項１記載の内燃機関用機関弁の油圧駆動装置。
【請求項４】前記信号処理手段は、前記パラメータ値
の２回微分値を算出し、該微分値の負のピーク値を検出
可能な所定値より小さくなった時点を閉弁完了時期とす
ることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用機関弁の
油圧駆動装置。
【請求項５】前記信号処理手段は、前記所定値をエン
ジン運転状態に応じて設定することを特徴とする請求項
２乃至４記載の内燃機関用機関弁の油圧駆動装置。
【請求項６】前記信号処理手段は、前記所定値として
学習値を使用することを特徴とする請求項２乃至４記載
の内燃機関用機関弁の油圧駆動装置。
【請求項７】前記信号処理手段は、前記パラメータ値
と所定値との比較判定を、エンジン運転状態に応じて設
定される所定クランク角範囲のみで行うことを特徴とす
る請求項２乃至６記載の内燃機関用機関弁の油圧駆動装
置。
【請求項８】前記信号処理手段は、所定クランク角範
囲内において前記パラメータ値がピーク値となる時点を
直接検出し、該検出時点を機関弁の閉弁完了時期とする
ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関用機関弁の油
圧駆動装置。