JP3395350B2 - Dohcエンジンのバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Dohcエンジンのバルブタイミング制御装置

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JP3395350B2
JP3395350B2 JP10966694A JP10966694A JP3395350B2 JP 3395350 B2 JP3395350 B2 JP 3395350B2 JP 10966694 A JP10966694 A JP 10966694A JP 10966694 A JP10966694 A JP 10966694A JP 3395350 B2 JP3395350 B2 JP 3395350B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、DOHCエンジンの
バルブタイミング制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】吸気弁と排気弁とを別々のカム軸によっ
て開閉するDOHCエンジンの吸気弁、排気弁の開閉タ
イミング(バルブタイミング)を切換える装置がある。
【0003】従来、このような装置を設けたDOHCエ
ンジンにあって、図10のように吸気側のカム軸を低速
高負荷時に進角させ、排気側のカム軸を高速時に遅角さ
せるものがある(特開平3ー54307号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来例にあっては、低速高負荷時のトルク増大ならびに高
速時の出力増大を図れるものの、実用域での性能が不十
分である。
【0005】即ち、エンジンの低速時に、高負荷域に吸
気弁の閉弁を早めて吹き返しを防止し高い吸気充填効率
を得ているが、低速時ならびに中速時の低中負荷域には
バルブオーバラップが小さいため、ポンピングロスとな
り、燃費のメリットがない。
【0006】また、低速時に、中負荷域から高負荷域に
あるいは高負荷域から中負荷域に移った際には、バルブ
オーバラップが大きく変化して、バルブオーバラップに
よる内部EGR(残留ガス)量が大きく変化する。この
ため、燃焼が不安定になりやすく、運転性が悪化するこ
とになる。
【0007】この発明は、このような問題点を解決する
ことを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、吸気側と
排気側とを別々に開閉する複数のカム軸を備え、これら
のカム軸の回転位相を切換動作可能なDOHCエンジン
において、低中速回転低中負荷時と低中速回転高負荷時
との間でオーバラップ量が変化しないように、アイドリ
ング時を基準にして、吸気側カム軸を低中速回転高負荷
時に進角させる一方、排気側カム軸を少なくとも低中速
回転低中負荷時に遅角させる手段を設ける。第2の発明
は、吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数のカム軸を
備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作可能なDO
HCエンジンにおいて、低中速回転低中負荷時と低中速
回転高負荷時との間で内部EGRガス率がほとんど変化
しないように、アイドリング時を基準にして、吸気側カ
ム軸を低中速回転高負荷時に進角させる一方、排気側カ
ム軸を少なくとも低中速回転低中負荷時に遅角させる手
段を設ける。
【0009】第の発明は、吸気弁と排気弁とを別々に
開閉する複数のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位
相を切換動作可能なDOHCエンジンにおいて、アイド
リング時を基準にして、吸気側カム軸を低中速回転高負
荷時に進角させる一方、排気側カム軸を低中速回転低中
負荷時に中遅角させ、高速回転時に小遅角させる手段を
設ける。
【0010】第の発明は、吸気弁と排気弁とを別々に
開閉する複数のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位
相を切換動作可能なDOHCエンジンにおいて、アイド
リング時を基準にして、吸気側カム軸を低中速回転高負
荷時に進角させる一方、排気側カム軸を低中速回転低中
負荷時に大遅角させ、低中速回転高負荷時ならびに高速
回転時に小遅角させる手段を設ける。
【0011】第の発明は、吸気弁と排気弁とを別々に
開閉する複数のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位
相を切換動作可能なDOHCエンジンにおいて、アイド
リング時を基準にして、吸気側カム軸を低速回転高負荷
時に中進角させ、中速回転高負荷時に小進角させる一
方、排気側カム軸を低中速回転低中負荷時に大遅角さ
せ、低中速回転高負荷時ならびに高速回転時に小遅角さ
せる手段を設ける。
【0012】
【作用】第1および第2の発明では、低中速時(アイド
リングを除く)に、高負荷域に吸気弁の開弁を早め、低
中負荷域に排気弁の閉弁を遅らせて、バルブオーバラッ
プを大きくするので、低中負荷域から高負荷域にあるい
は高負荷域から低中負荷域に移った際に、バルブオーバ
ラップの変化により内部EGRガス量が変化するのが防
止され、また、ポンピングロスが低減される。
【0013】第の発明では、高速時の排気弁の開弁の
遅角を小さくするので、第1および第2の発明の作用に
加えて、高速時の排気効率の悪化が防止される。
【0014】第の発明では、低中速高負荷時に排気弁
の開弁をいくらか遅くするので、第の発明の作用に加
えて、低中速高負荷時により大きなバルブオーバラップ
となって、よりトルクが増大される。
【0015】第の発明では、吸気弁の開弁の進角を低
速高負荷時に中に、中負荷時に小にするので、第の発
明に作用に加えて、実用高負荷域の吸気効率が改善され
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0017】図1に示すように、10はカム軸の回転位
相を切換えるバルブタイミング切換機構である。
【0018】バルブタイミング切換機構10は、カム軸
11に固定された内側ギヤ12と、クランク軸の回転が
伝えられるカムプーリ13と一体のハウジング14に形
成された外側ギヤ15と、これらのギヤ12,15とか
み合うアクチュエータとしての中間ギヤ16とからな
り、中間ギヤ16を軸方向に変位させると、外側ギヤ1
5とのヘリカル歯によりカム軸11がカムプーリ13に
対して所定角度相対回転される。
【0019】中間ギヤ16の片側に形成された油室17
には、シリンダヘッド18等のオイルギャラリ19から
の圧油がカム軸11の軸受部20からカム軸11内の油
通路21を介して導かれ、カム軸11の他端には油通路
21のリリーフ口を開閉する電磁弁22が設置される。
【0020】電磁弁22を閉じる(通電)と、オイルギ
ャラリ19からの圧油が作用して中間ギヤ16がリター
ンスプリング23に抗し図右方向に変位され、電磁弁2
2を開くと、圧油が開放されて中間ギヤ16がリターン
スプリング23により図示初期位置に戻される。
【0021】このバルブタイミング切換機構10は、吸
気弁を開閉する吸気側カム軸、排気弁を開閉する排気側
カム軸の両方に設けられており、吸気側カム軸は、該当
バルブタイミング切換機構の電磁弁を閉じると基準位置
(アイドリング時の位置)から進角され、排気側カム軸
は、該当バルブタイミング切換機構の電磁弁を閉じると
基準位置(アイドリング時の位置)から遅角されるよう
になっている。
【0022】一方、バルブタイミング切換機構10の制
御装置25には、エンジンの運転条件を検出するエンジ
ン回転センサ26からの回転数信号と、エアフローセン
サ27からの吸入空気量信号と、エンジン油温または冷
却水温の温度センサ28からの温度信号とが入力され
る。
【0023】これらの信号に基づき制御装置25によ
り、吸気側カム軸のバルブタイミング切換機構の電磁弁
ならびに排気側カム軸のバルブタイミング切換機構の電
磁弁が制御される。
【0024】この場合、図2のように、まずステップ1
00で油温または水温Tを読取り、ステップ101で温
度Tが所定の範囲にあるかどうかを判定する。
【0025】冷機時等にはステップ107に進み、電磁
弁に通電しない。
【0026】温度Tが所定範囲にあれば、ステップ10
2でエンジン回転数Nと吸入空気量Qを読取り、ステッ
プ103でエンジンの燃料噴射量(エンジン負荷)Tp
を演算する。
【0027】そして、ステップ104でエンジン回転数
Nを所定値N1,N2と、エンジン負荷Tpを所定値Tp
1,Tp2と比較して、アイドリング時を除く低中速低中
負荷時(N≦N1かつTp1≦Tp≦Tp2、N1≦N≦N
2かつTp≦Tp2)および高速時(N2≦N)には、ス
テップ105に進んで排気側カム軸のバルブタイミング
切換機構の電磁弁に通電し、低中速高負荷時(N<N2
かつTp>Tp2)には、ステップ106に進んで吸気
側カム軸のバルブタイミング切換機構の電磁弁に通電す
る。
【0028】これにより、図3、図4のように吸気弁、
排気弁のバルブタイミングは、バルブオーバラップの小
さいアイドリング時の状態から、低中速低中負荷時およ
び高速時に排気弁の開弁が遅角され、低中速高負荷時に
吸気弁の開弁が進角される。
【0029】なお、アイドリング時のバルブオーバラッ
プはほぼピストン上死点(TDC)に中心がくるように
設定される。
【0030】このような構成のため、エンジンの低中速
高負荷時に吸気弁の閉弁が進角され、吹き返しが防止さ
れ、吸気充填効率が高められてトルクが増大されると共
に、低中速低中負荷時(アイドリング時を除く)に排気
弁の閉弁が遅角され、バルブオーバラップが大きくさ
れ、ポンピングロスが低減される。
【0031】この場合、低中速低中負荷時にバルブオー
バラップ大によってポンピングロスが低減されるが、排
気弁の閉弁を遅角するので、バルブオーバラップの中心
がピストン上死点後となる。即ち、排気弁が遅く開けら
れることで、排気の吹き出し損失が小さくなり、また吸
気弁の開きを早めることなくバルブオーバラップ大とす
るためブースト圧が低く、これによってポンピングロス
が一層低減される。
【0032】したがって、実用運転域での燃費が図5の
ように大幅に改善される。
【0033】この一方、低中速時にあって、低中負荷域
から高負荷域にあるいは高負荷域から低中負荷域に切換
った際に、バルブオーバラップの中心がピストン上死点
前から上死点後に移るのみで、バルブオーバラップ量は
変化しない。
【0034】このため、図6のように内部EGR率がほ
とんど変化せず、これによって切換時の燃焼の安定化が
図れ、運転性が向上される。
【0035】なお、各カム軸の進角、遅角を数段階に設
定可能にした場合、各バルブタイミングを図7〜図9の
ように制御してもよい。
【0036】図7のものは、高速時の排気弁の開弁の遅
角を低中速低中負荷時よりも小さくしたもので、これに
よれば排気弁の遅い開弁による高速時の排気効率の悪化
が防止される。
【0037】図8のものは、図7のものに加え、低中速
高負荷時に排気弁の開弁をいくらか遅角する。これによ
れば、低中負荷域と高負荷域との切換時の段差(内部E
GR率の変化)を抑えながら、低中速高負荷時により大
きなバルブオーバラップが得られ、よりトルクが増大さ
れる。
【0038】図9のものは、図8のものに加え、低速高
負荷時に吸気弁の開弁の進角を中に、中速高負荷時に吸
気弁の開弁の進角を小にしたものである。これによれ
ば、実用高負荷域に回転数に応じて最適な吸気効率が得
られる。
【0039】
【発明の効果】以上のように第1および第2の発明によ
れば、吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数のカム軸
を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作可能なD
OHCエンジンにおいて、低中速回転中負荷時と低中速
回転高負荷時との間でオーバラップ量が変化しないよう
に、または低中速回転中負荷時と低中速回転高負荷時と
の間で内部EGRガス率がほとんど変化しないように、
アイドリング時を基準にして、吸気側カム軸を低中速回
転高負荷時に進角させる一方、排気側カム軸を少なくと
も低中回転中負荷時に遅角させるので、ポンピングロス
が低減しつつカム軸の回転位相の切換時に燃焼の安定化
を確保でき、実用域の燃費ならびに運転性の向上が図れ
る。
【0040】第の発明によれば、これらに加え、高速
時の排気効率が改善される。
【0041】第の発明によれば、これらに加え、低中
速高負荷時によりトルクが増大される。
【0042】第の発明によれば、これらに加え、実用
高負荷域に最適な吸気効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の部分構成断面図である。
【図2】制御フローチャート図である。
【図3】バルブタイミングの特性図である。
【図4】バルブタイミングの制御マップ図である。
【図5】ポンピングロス、燃費率の特性図である。
【図6】内部EGR率の特性図である。
【図7】他の実施例の制御マップ図である。
【図8】他の実施例の制御マップ図である。
【図9】他の実施例の制御マップ図である。
【図10】従来例の制御マップ図である。
【符号の説明】
10 バルブタイミング切換機構 11 カム軸 13 カムプーリ 16 中間ギヤ 17 油室 22 電磁弁 25 制御装置 26 回転数センサ 27 エアフローセンサ 28 温度センサ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数
    のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作
    可能なDOHCエンジンにおいて、低中速回転低中負荷
    時と低中速回転高負荷時との間でオーバラップ量が変化
    しないように、アイドリング時を基準にして、吸気側カ
    ム軸を低中速回転高負荷時に進角させる一方、排気側カ
    ム軸を少なくとも低中速回転低中負荷時に遅角させる手
    段を設けたことを特徴とするDOHCエンジンのバルブ
    タイミング制御装置。
  2. 【請求項2】 吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数
    のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作
    可能なDOHCエンジンにおいて、低中速回転低中負荷
    時と低中速回転高負荷時との間で内部EGRガス率がほ
    とんど変化しないように、アイドリング時を基準にし
    て、吸気側カム軸を低中速回転高負荷時に進角させる一
    方、排気側カム軸を少なくとも低中速回転低中負荷時に
    遅角させる手段を設けたことを特徴とするDOHCエン
    ジンのバルブタイミング制御装置。
  3. 【請求項3】 吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数
    のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作
    可能なDOHCエンジンにおいて、アイドリング時を基
    準にして、吸気側カム軸を低中速回転高負荷時に進角さ
    せる一方、排気側カム軸を低中速回転低中負荷時に中遅
    角させ、高速回転時に小遅角させる手段を設けたことを
    特徴とするDOHCエンジンのバルブタイミング制御装
    置。
  4. 【請求項4】 吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数
    のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作
    可能なDOHCエンジンにおいて、アイドリング時を基
    準にして、吸気側カム軸を低中速回転高負荷時に進角さ
    せる一方、排気側カム軸を低中速回転低中負荷時に大遅
    角させ、低中速回転高負荷時ならびに高速回転時に小遅
    角させる手段を設けたことを特徴とするDOHCエンジ
    ンのバルブタイミング制御装置。
  5. 【請求項5】 吸気弁と排気弁とを別々に開閉する複数
    のカム軸を備え、これらのカム軸の回転位相を切換動作
    可能なDOHCエンジンにおいて、アイドリング時を基
    準にして、吸気側カム軸を低速回転高負荷時に中進角さ
    せ、中速回転高負荷時に小進角させる一方、排気側カム
    軸を低中速回転低中負荷時に大遅角させ、低中速回転高
    負荷時ならびに高速回転時に小遅角させる手段を設けた
    ことを特徴とするDOHCエンジンのバルブタイミング
    制御装置。
JP10966694A 1994-05-24 1994-05-24 Dohcエンジンのバルブタイミング制御装置 Expired - Fee Related JP3395350B2 (ja)

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