JP3232809B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents
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Description
機構を用いてバルブオーバラップを制御するための内燃
機関のバルブタイミング制御装置に関する。
の両方が開弁されるバルブオーバラップは、それを大き
くすることで吸排気効率が高まり良好な高速性能が得ら
れるが、一方機関アイドル時において多量の排気ガスが
逆流して燃焼が悪化する。従って、機関アイドル時には
バルブオーバラップを小さくすることが好ましく、これ
を可能とするための可変バルブタイミング機構が提案さ
れている。
いてバルブオーバラップを制御するためのバルブタイミ
ング制御装置として、機関負荷及び回転数によって表さ
れる機関運転状態に応じてバルブオーバラップの最適値
を決定するものが公知である。また、このような制御に
加えて、機関暖機以前である機関冷間時は暖機後に比較
して燃焼が不安定であるために、この時には、前述のよ
うに一方で排気ガス逆流をもたらすバルブオーバラップ
を全運転領域において最適値から小さくするバルブタイ
ミング制御装置が特開平4−194331号公報に記載
されている。
り、機関冷間時における全運転領域における燃焼の安定
化は実現されるが、一方で機関冷間時の機関高負荷運転
状態における出力向上が犠牲とされている。
ける燃焼の安定化及びこの時の高負荷運転状態における
出力向上を同時に実現することができる内燃機関のバル
ブタイミング制御装置を提供することである。
機関のバルブタイミング制御装置は、機関負荷及び回転
数により表される機関運転状態に応じてバルブオーバラ
ップの通常最適値を決定し、機関冷間時には前記通常最
適値より小さな冷間時最適値を決定してバルブオーバラ
ップを制御するバルブタイミング制御装置において、機
関冷間時であってもスロットル弁開度が所定値以上とな
る時には前記冷間時最適値より大きな値となるようにバ
ルブオーバラップが制御されることを特徴とする。
ブタイミング制御装置は、前述の第一の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、少なくとも段階的に多
数のバルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミ
ング機構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁
開度が所定値以上となる時に、現在の機関運転状態にお
ける前記冷間時最適値からバルブオーバーラップを徐々
に増加させることを特徴とする。
ブタイミング制御装置は、機関負荷及び回転数により表
される機関運転状態に応じてバルブオーバラップの通常
最適値を決定し、機関冷間時には前記通常最適値より小
さな冷間時最適値を決定してバルブオーバラップを制御
するバルブタイミング制御装置において、少なくとも段
階的に多数のバルブオーバラップを実現できる可変バル
ブタイミング機構を使用して、機関冷間時においてスロ
ットル弁開度が所定値以上となる時に、現在の機関運転
状態における前記冷間時最適値からこの時の前記通常最
適値に近づけるように現在のスロットル弁開度に応じて
バルブオーバラップが制御されることを特徴とする。
ブタイミング制御装置は、前述の第三の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置において、機関冷間時においてス
ロットル弁開度が機関回転数毎に設定された第1設定開
度以上となる時に、現在の機関運転状態における前記冷
間時最適値からこの時の前記通常最適値に近づけるよう
に現在のスロットル弁開度と機関回転数毎に設定された
前記第1設定開度より大きな第2設定開度との比に応じ
てバルブオーバラップの増加程度が制御されることを特
徴とする。また、本発明による第五の内燃機関のバルブ
タイミング制御装置は、前述の第一から第四の内燃機関
のバルブタイミング制御装置のいずれかにおいて、前記
機関負荷として吸入空気量を使用することを特徴とす
る。また、本発明による第六の内燃機関のバルブタイミ
ング制御装置は、前述の第一から第四の内燃機関のバル
ブタイミング制御装置のいずれかにおいて、前記機関負
荷として機関一回転当たりの吸入空気量を使用すること
を特徴とする。
装置によれば、機関冷間時であってもスロットル弁開度
が所定値以上となる時には冷間時最適値より大きな値と
なるようにバルブオーバラップが制御される。
ミング制御装置によれば、少なくとも段階的に多数のバ
ルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミング機
構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁開度が
所定値以上となる時に、現在の機関運転状態における冷
間時最適値からバルブオーバーラップが徐々に増加され
る。
ング制御装置によれば、少なくとも段階的に多数のバル
ブオーバラップを実現できる可変バルブタイミング機構
を使用して、機関冷間時においてスロットル弁開度が所
定値以上となる時に、現在の機関運転状態における冷間
時最適値からこの時の通常最適値に近づけるように現在
のスロットル弁開度に応じてバルブオーバラップが制御
される。
ミング制御装置によれば、少なくとも段階的に多数のバ
ルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミング機
構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁開度が
機関回転数毎に設定された第1設定開度以上となる時
に、現在の機関運転状態における冷間時最適値からこの
時の通常最適値に近づけるように現在のスロットル弁開
度と機関回転数毎に設定された第1設定開度より大きな
第2設定開度との比に応じてバルブオーバラップの増加
程度が制御される。
ミング制御装置の構成を示す概略図である。同図におい
て、1はシリンダヘッドであり、2は可変バルブタイミ
ング機構である。可変バルブタイミング機構2は既に公
知であるために、ここでは以下に簡単に説明する。2a
は吸気弁用のカムシャフト、2bはベルト3を介してク
ランクシャフト(図示せず)により回転駆動されるプー
リである。プーリ2bはカムシャフト2aの先端を取り
囲む外筒2cに連結されている。カムシャフト2aの外
歯と外筒2cの内歯は、内歯及び外歯を有する中間歯車
(図示せず)に噛合しており、外筒2cの内歯と中間歯
車の外歯がヘリカル歯であるために、油圧等によって中
間歯車を軸線方向に移動させることにより、外筒2cに
関してカムシャフト2aを相対回転させることができる
ようになっている。この可変バルブタイミング機構2
は、この相対回転によって吸気弁の開弁時期を変化させ
てバルブオーバラップの大きさを無段階に変化可能にす
るものである。
イミング機構2を介してバルブオーバラップの制御を担
当するものであり、機関回転数を検出するための回転セ
ンサ11、吸入空気量を検出するためのエアフローメー
タ12、スロットル弁の開度を検出するためのスロット
ル弁開度センサ13、及び機関冷却水温を検出する冷却
水温センサ14等が接続されている。
プの制御は、第1実施例において図2に示す第1フロー
チャートに従って実行される。まずステップ101にお
いて、前述の各センサによって機関回転数N、吸入空気
量G、スロットル弁開度TA、及び冷却水温THWが検
出される。次にステップ102において、機関負荷とし
ての一回転当たりの吸入空気量G/Nと機関回転数Nと
を基に図3に示すマップからバルブオーバラップの通常
最適値θBが決定される。図3は機関負荷G/Nと機関
回転数Nとによって表される機関運転状態毎にバルブオ
ーバラップの通常最適値θBが設定されたマップであ
り、例えば機関低負荷時には吸気管負圧が大きくなり、
逆流する排気ガス量が増大するために、燃焼の安定化を
考慮してバルブオーバラップの通常最適値θBは比較的
小さく、また機関高負荷時には吸排気効率を高めるため
にバルブオーバラップの通常最適値θBは比較的大きく
なるように、機関回転数Nも考慮されて設定されてい
る。
1において検出された冷却水温THWが機関暖機後を示
す値Aに達しているかどうかが判断される。この判断が
肯定される時はステップ104に進み、この時のバルブ
オーバラップθはステップ102において決定された通
常最適値θBとされ終了する。一方、ステップ103に
おける判断が否定される時、すなわち機関冷間時は、ス
テップ105に進み、前述の通常最適値θBから所定値
αが引かれ冷間時最適値θB’が算出される。機関冷間
時は、機関暖機後に比較して全機関運転状態において燃
焼が悪化し、バルブオーバラップによりもたらされる排
気ガスの逆流を減少させることが好ましく、従ってバル
ブオーバラップは小さくされる。
01において検出されたスロットル弁開度TAが全開近
傍の所定値TAW以上であるかどうかが判断される。こ
の判断が否定される時はステップ107に進み、この時
のバルブオーバラップθはステップ105において算出
された冷間時最適値θB’とされ終了するが、この判断
が肯定される時は前述のステップ104に進む。
ように燃焼が多少悪化するが、スロットル弁開度TAが
かなり大きいために、吸気管内圧力はほぼ大気圧となっ
ており、バルブオーバラップの大きさにかかわらず排気
ガスの逆流は起こらない。従って、この時にバルブオー
バラップを通常最適値から減少させても燃焼を改善する
ことにはならず、単に吸排気効率を低下させるだけであ
るために、ステップ104に進み、この時のバルブオー
バラップθはステップ102において決定された通常最
適値θBとされ、吸排気効率向上に伴う機関出力の増大
が実現される。
時においてスロットル弁開度TAが所定値TAWを越え
る時に、瞬間的にバルブオーバラップが大きくされるた
めに、急激な吸排気効率向上に伴うトルクショックが発
生する。このトルクショックを防止するために、制御装
置10は第2実施例として図4に示す第2フローチャー
トに従ってバルブタイミング制御を実行することも可能
である。第1フローチャートとの違いについてのみ以下
に説明する。
ップ206においてスロットル弁開度TAが全開近傍の
所定値TAW以上であるかどうかが判断された後、この
判断が肯定される時はステップ208に進み、この時の
バルブオーバラップθはステップ205において算出さ
れた冷間時最適値θB’からステップ202において決
定された通常最適値θBまで図5に示すように徐々に
(例えば5°クランク角度/100ms)増加される。
TAが所定値TAWを越える時に、当初この運転状態に
おける冷間時最適値θB’が採用されるために、その直
前の冷間時運転状態におけるバルブオーバラップとの差
は小さく、トルクショックが発生することは防止され、
その後においてもバルブオーバラップは徐々にこの運転
状態における通常最適値θBまで増加されるために、ト
ルクショックを発生させることなく高出力の運転が実現
される。
チャートであり、以下に第2フローチャートとの違いに
ついてのみ説明する。本フローチャートでは、機関冷間
時にステップ306においてスロットル弁開度TAが全
開近傍の所定値TAW以上であるかどうかが判断された
後、この判断が肯定される時はステップ308に進み、
この時のバルブオーバラップθは以下の式によって決定
される。θ=(θB−θB’)*(TA−TAW)/
(100%−TAW)+θB’この式によれば、図7に
示すように、スロットル弁開度TAが所定値TAWに一
致する時にバルブオーバラップθは冷間時最適値θB’
となり、全開(100%)となる時に通常最適値θBと
なり、その間においてはスロットル弁開度TAに応じた
値とされる。
ロットル弁開度TAが全開近傍の所定値TAWを越える
時に、第2実施例と同様にトルクショックは防止される
と共に、スロットル弁開度TAに応じてバルブオーバラ
ップが増加されるために、運転者の意図する通りに機関
出力を向上させることができる。
チャートであり、以下に第3フローチャートとの違いに
ついてのみ説明する。本フローチャートでは、機関冷間
時にステップ406においてスロットル弁開度TAが全
開近傍の第1設定値TAW1以上であるかどうかが判断
され、この判断に使用されるTAW1は、いままでのフ
ローチャートのように定数(TAW)ではなく、現在の
機関回転数Nに応じて変化する値であり、図9に示すよ
うに回転数Nが低い程小さくなるように設定されてい
る。この判断が肯定される時はステップ408に進み、
以下の式によってバルブオーバラップθ’を算出する。 θ’=(θB−θB’)*(TA−TAW1)/(TA
W2−TAW1)+θB’
θ’がθB以下であるかどうかが判断され、この判断が
肯定される時はそのままステップ411に進み、否定さ
れる時はステップ410に進みθ’をθBにした後、ス
テップ411に進む。ステップ411において、この時
のバルブオーバラップθはθ’とされ終了する。
ャートで使用した式との違いは、スロットル弁開度の比
を算出する項において、所定値THWの代わりに前述の
機関回転数毎に設定された第1設定値THW1が、また
スロットル弁開度100%の代わりに機関回転数毎に設
定された第2設定値TAW2が使用されていることであ
る。この第2設定値TAW2は、図9に示すように前述
の第1設定値TAW1より大きく、機関回転数が低い程
小さくなるようになっている。
は、スロットル弁開度TAが各機関回転数毎の第1設定
値TAW1に一致する時に冷間時最適値θB’となり、
全開(100%)以前であっても各機関回転数毎の第2
設定値TAW2に達する時に最適値θBとなり、その間
においてはスロットル弁開度TAに応じた値とされる。
また、スロットル弁開度TAが第2設定値TAW2を越
える時に計算上ではバルブオーバラップθ’は最適値θ
Bより大きくなるが、ステップ410におけるガード処
理が実行される。
れば、機関冷間時において、機関回転数が低い程スロッ
トル弁開度が小さいうちからバルブオーバラップは冷間
時最適値θB’から通常最適値θBへ近づけられる。そ
れにより、機関低回転時は高回転時に比較して吸気の絶
対量が少ないために、バルブオーバラップを大きくする
ことによる吸排気効率向上の効果が大きく、これを有効
に利用することができる。またバルブオーバラップθ’
の決定において機関回転数毎の第2設定値TAW2が前
述のように使用されるために、機関回転数が低い程全開
より小さなスロットル弁開度において最適値θBとされ
る。それにより、冷間時におけるスロットル弁開度TA
に関する機関出力発生率のグラフである図10に示すよ
うに、各機関回転数においてほぼ直線的な変化を得るこ
とができ、特に機関低回転時において、点線で示すよう
に、バルブオーバラップが冷間時最適値から通常最適値
へ近づけられる時にスロットル弁開度の増加に対するバ
ルブオーバラップの増加量が非常に少なくて機関出力が
なかなか上昇しない車両のもたつき感は防止される。
制御装置の構成において、可変バルブタイミング機構2
として無段階にバルブオーバラップを変化させるものを
使用したが、少なくとも段階的に多数のバルブオーバラ
ップを実現できるものであればよく、また数種類のバル
ブオーバラップしか実現できない可変バルブタイミング
機構を使用してのバルブオーバラップ制御においても第
1フローチャートは有効である。
間時最適値θB’は、各通常最適値θBから一律に所定
値αを減算したものであるが、この所定値αを冷却水温
THWが低い程大きくなるような変数とすることで、機
関温度に応じた良好なバルブオーバラップ制御が実現さ
れ、α決定に機関運転状態をも考慮することによってバ
ルブオーバラップ制御をさらに良好なものとすることが
できる。
関のバルブタイミング制御装置によれば、機関冷間時で
あってもスロットル弁開度が所定値以上となる時には冷
間時最適値より大きな値となるようにバルブオーバラッ
プが制御されるために、この時に排気ガスの逆流が起き
ていないにもかかわらずバルブオーバラップを小さくす
ることは防止され、吸排気効率向上に伴う機関出力の増
大が実現される。
ブタイミング制御装置によれば、少なくとも段階的に多
数のバルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミ
ング機構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁
開度が所定値以上となる時に、現在の機関運転状態にお
ける冷間時最適値からバルブオーバーラップが徐々に増
加されるために、この時にバルブオーバラップが急激に
大きくなることによるトルクショックを防止することが
できる。
ブタイミング制御装置によれば、少なくとも段階的に多
数のバルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミ
ング機構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁
開度が所定値以上となる時に、現在の機関運転状態にお
ける冷間時最適値からこの時の通常最適値に近づけるよ
うに現在のスロットル弁開度に応じてバルブオーバラッ
プが制御されるために、運転者の意図する通りに機関出
力を向上させることができる。
ブタイミング制御装置によれば、少なくとも段階的に多
数のバルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミ
ング機構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁
開度が機関回転数毎に設定された第1設定開度以上とな
る時に、現在の機関運転状態における冷間時最適値から
この時の通常最適値に近づけるように現在のスロットル
弁開度と機関回転数毎に設定された第1設定開度より大
きな第2設定開度との比に応じてバルブオーバラップの
増加程度が制御されるために、機関回転数に適合するス
ロットル弁開度においてバルブオーバラップを増加させ
て機関出力を向上させることができ、さらに、スロット
ル弁開度の増大に伴うバルブオーバラップの増加の程度
は、機関回転数に適合するように変化させることがで
き、各機関回転数において良好な機関出力向上が実現さ
れる。
を示す概略図である。
第1フローチャートである。
マップである。
第2フローチャートである。
トである。
第3フローチャートである。
の大きさを示すグラフである。
第4フローチャートである。
設定値決定のためのマップである。
示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 機関負荷及び回転数により表される機関
運転状態に応じてバルブオーバラップの通常最適値を決
定し、機関冷間時には前記通常最適値より小さな冷間時
最適値を決定してバルブオーバラップを制御するバルブ
タイミング制御装置において、機関冷間時であってもス
ロットル弁開度が所定値以上となる時には前記冷間時最
適値より大きな値となるようにバルブオーバラップが制
御されることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング
制御装置。 - 【請求項2】 少なくとも段階的に多数のバルブオーバ
ラップを実現できる可変バルブタイミング機構を使用し
て、機関冷間時においてスロットル弁開度が所定値以上
となる時に、現在の機関運転状態における前記冷間時最
適値からバルブオーバラップを徐々に増加させることを
特徴とする請求項1に記載の内燃機関のバルブタイミン
グ制御装置。 - 【請求項3】 機関負荷及び回転数により表される機関
運転状態に応じてバルブオーバラップの通常最適値を決
定し、機関冷間時には前記通常最適値より小さな冷間時
最適値を決定してバルブオーバラップを制御するバルブ
タイミング制御装置において、少なくとも段階的に多数
のバルブオーバラップを実現できる可変バルブタイミン
グ機構を使用して、機関冷間時においてスロットル弁開
度が所定値以上となる時に、現在の機関運転状態におけ
る前記冷間時最適値からこの時の前記通常最適値に近づ
けるように現在のスロットル弁開度に応じてバルブオー
バラップが制御されることを特徴とする内燃機関のバル
ブタイミング制御装置。 - 【請求項4】 機関冷間時においてスロットル弁開度が
機関回転数毎に設定された第1設定開度以上となる時
に、現在の機関運転状態における前記冷間時最適値から
この時の前記通常最適値に近づけるように現在のスロッ
トル弁開度と機関回転数毎に設定された前記第1設定開
度より大きな第2設定開度との比に応じてバルブオーバ
ラップの増加程度が制御されることを特徴とする請求項
3に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 【請求項5】 前記機関負荷として吸入空気量を使用す
ることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の
内燃機関のバルブタイミング制御装置。 - 【請求項6】 前記機関負荷として機関一回転当たりの
吸入空気量を使用することを特徴とする請求項1から4
のいずれかに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装
置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24137893A JP3232809B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
US08/312,586 US5482012A (en) | 1993-09-28 | 1994-09-27 | Valve timing control device for an internal combustion engine |
US08/457,421 US5517955A (en) | 1993-09-28 | 1995-06-01 | Valve timing control device for an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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JP24137893A Expired - Fee Related JP3232809B2 (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
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