JP3817880B2

JP3817880B2 - 可変動弁装置の変速時制御装置

Info

Publication number: JP3817880B2
Application number: JP00411298A
Authority: JP
Inventors: 創三浦
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JPH11200905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の機関回転速度に応じて吸・排気弁（吸気弁又は排気弁の少なくとも一方) のリフト特性を可変に制御する可変動弁装置の変速時の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関機関の運転条件（回転速度，負荷) に応じて適切な吸・排気特性を得るため、吸・排気弁の作動角を可変に制御する可変動弁装置が知られている（特開平７−３０１１０６号等参照) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の可変動弁装置では、作動角が小さくなるほど運動限界回転速度（吸・排気弁が正常にリフト動作できる機関の上限回転速度) が低くなるので、この特性に応じて機関回転速度が増大するほど作動角を大きくするように制御している。
【０００４】
しかしながら、この種の可変動弁装置を備えた内燃機関においては、該内燃機関に連結された変速機をシフトダウン操作すると、機関回転速度が一気に上昇するためシフトダウン直前で低回転域で小作動角で運転していると、従来の機関回転速度の検出に応じた作動角の切換制御では、可変動弁装置の応答が間に合わず、可変動弁装置に無理な力が加わってしまう。
【０００５】
また、切換応答の低下により過渡的に要求から外れた作動角で運転することにより、要求空気量が満たせずトルクショックを発生する。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、変速機のシフトダウン操作時における可変動弁装置に無理な力が加わることを防止し、応答性も改善できるようにした可変動弁装置の変速時制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
少なくとも機関回転速度と負荷に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
前記内燃機関に連結される変速機のシフトダウン操作を検出する変速操作検出手段と、
前記変速操作検出手段により検出されたシフトダウン操作時に、該シフトダウン操作後の機関回転速度を推定し、該推定された機関回転速度でかつ全負荷であるときの運転状態に応じた吸・排気弁のリフト特性となるように可変動弁装置を制御する変速時リフト特性制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
変速操作検出手段によりシフトダウン操作が検出されると同時に変速時リフト特性制御手段によって可変動弁装置を制御して吸・排気弁のリフト特性が、シフトダウン操作後に上昇する機関回転速度でかつ全負荷であるときの運転状態に応じた吸・排気弁のリフト特性となるように切り換えられる。すなわち、リフト特性として作動角を可変制御する場合、負荷の増大方向には作動角を拡大するなど、機関回転速度の増大方向と同じ方向に制御されることが一般的であり、かつ、シフトダウン操作時は負荷も過渡的に変化するので、負荷増大方向に最大限増加した場合を考慮し、前記シフトダウン操作後の推定機関回転速度と全負荷であるときの運転状態に応じた吸・排気弁のリフト特性とする。
これにより、リフト特性が応答良く最適な特性に切り換えられるので、切換遅れによるトルクショックも回避できる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、
前記変速操作検出手段は、変速機のギア位置をセンサにより検出してシフトダウン操作を検出することを特徴とする。
請求項２に係る発明によると、変速機のギア位置をセンサにより検出することにより、応答良くシフトダウン操作を検出することができる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、
少なくとも機関回転速度に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
変速機のギア位置をセンサにより検出し、所定の高速段ギア位置にあるときのみ、内燃機関と変速機との間に介装されるクラッチの切断操作のみを検出して変速操作を検出する変速操作検出手段と、
前記変速操作検出手段により検出された変速操作時に、吸・排気弁のリフト特性を機関回転速度の高速側に適合したリフト特性に切り換えるように可変動弁装置を制御する変速時リフト特性制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
請求項３に係る発明によると、
クラッチの切断操作のみを検出することにより、可及的に迅速に変速操作を検出して、リフト特性がより速やかに切り換えられるので、切換遅れによるトルクショックもより効果的に回避できる。
【００１３】
また、高速段ギア位置にあるシフトダウン操作が行われる可能性が高い状態で、より応答良くリフト特性を切り換えることができる。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、
前記可変動弁装置は、少なくとも機関回転速度に応じて吸・排気弁の作動角を可変制御するものであることを特徴とする。
請求項４に係る発明によると、少なくとも機関回転速度に応じて作動角を可変制御する可変動弁装置において、シフトダウン操作を含む変速操作の検出で作動角を高速側の作動角つまり作動角拡大方向に切り換えることにより、機関回転速度を検出して作動角を切り換える場合に比較して応答良く切り換えることができ、要求空気量を応答性良く満たせるため、トルクショックの発生を防止できる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明は、
所定の低速段ギア位置にあるときには、前記変速操作の検出及び該検出に応じた吸・排気弁のリフト特性の切り換えを禁止することを特徴とする。
請求項５に係る発明によると、変速前が１速のときにはシフトダウン操作を行うことがなく、２速等でもシフトダウンされたとしても機関回転速度の上昇量が小さいので、変速操作検出と該検出による吸・排気弁のリフト特性の機関回転速度高速側への切り換えを禁止する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態の全体構成を示す図２において、内燃機関１には、可変動弁装置２により作動角を可変制御される吸気弁３及び排気弁４が装着されている。前記可変動弁装置２は、例えば前記特開平７−３０１１０６号公報に開示されるように、油圧機構によりカムシャフトの駆動軸とカムシャフトとの回転位相差を調整することにより、吸・排気弁の作動角を可変に制御するものが用いられる。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装着されている。また、吸気通路10の上流部には吸入空気流量を検出するエアフロメータ11が装着され、機関本体には機関回転速度を検出する回転速度センサ12が装着されている。
【００１７】
前記エアフロメータ11及び回転速度センサ12等の信号はコントロールユニット13に出力され、コントロールユニット13は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を行う。
また、図３に示すように、内燃機関１にはクラッチ21を介してマニュアル式変速機22が連結され、該変速機22には、ギア位置を検出するギア位置センサ23、出力軸回転速度によって車速を検出する車速センサ24が装着される。
【００１８】
そして、これらギア位置センサ23、車速センサ24の信号も前記コントロールユニット13に出力され、コントロールユニット13は、前記エアフロメータ11，回転速度センサ12により検出される機関の回転速度と負荷とに基づいて、前記可変動弁装置２に作動角制御信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の作動角を制御すると共に、前記ギア位置センサ23、車速センサ24の信号に基づいてシフトダウン操作の検出時に、後述するように吸気弁３及び排気弁４の作動角を制御する。
【００１９】
図４は、前記吸・排気弁の作動角制御のルーチンのフローチャートを示す。
ステップ１では、ギア位置センサ23の信号に基づいてギア位置が低速段に切り換えられた、つまりシフトダウン操作が行われたか否かを判定する。
シフトダウン操作されたと判定された場合は、ステップ２へ進みシフトダウン操作後のギア位置と、現在の車速とに基づいてシフトダウン操作後の機関回転速度を推定する。
【００２０】
ステップ３では、図５，図６に示した吸・排気弁の作動角マップに基づいて、前記ステップ２で推定したシフトダウン操作後の機関回転速度でかつ全負荷であるときの運転状態に応じた吸気弁３及び排気弁４の目標作動角を検索する。
ステップ４では、前記目標作動角となるように可変動弁装置２を制御する。
ステップ１でシフトダウン操作されていないと判定された場合は、ステップ５へ進んで、現在の機関回転速度と負荷（燃料噴射量等) とを読み込み、ステップ６へ進んで該機関回転速度と負荷とに基づき、前記図５，図６に示した作動角マップに基づいて、吸気弁３及び排気弁４の目標作動角を検索した後、ステップ４へ進んで前記目標作動角となるように可変動弁装置２を制御する（通常時制御) 。
【００２１】
このようにすれば、図７に示すように、シフトダウン操作によりクラッチ接続と共に機関回転速度が急上昇するが、該シフトダウン操作が検出されると同時に吸気弁３及び排気弁４の作動角が、前記シフトダウン操作後により上昇する機関回転速度を推定して、該推定された機関回転速度に基づいて設定された目標作動角となるように制御されるので、応答良くシフトダウン操作後の上昇した機関回転速度に応じた作動角に拡大することができ、以て、可変動弁装置２に無理な力が加わることを防止できる。
【００２２】
また、作動角切換が応答良く行われるので、作動角増大方向への切換遅れによるトルクショックも回避できる。
なお、前記シフトダウン操作時の作動角を負荷に関しては全負荷であるときの作動角に設定したのは、シフトダウン操作時は負荷も過渡的に変化するので、作動角を増大する必要のある負荷増大方向に最大限増加した場合を考慮し、作動角をより大きめに確保するようにしたものである。
【００２３】
また、前記ルーチンは、所定時間周期で実行するが、前記通常時制御のみを所定時間周期で実行し、シフトダウン操作時の制御は、変速操作（ギア位置センサの出力値の切換) をトリガとする割り込みルーチンとして、前記ステップ１〜ステップ４を実行するようにしてもよい（ステップ１でシフトダウン操作でない場合はルーチンを終了する) 。
【００２４】
さらに、前記第１の実施の形態のようにシフトダウン操作を応答良く検出するためには、ギア位置センサ23を必要とするが、第２の実施の形態としてシフトアップ操作を含めた変速操作の検出時に吸・排気弁の高速側に適合したリフト特性に切り換える構成としてもよく、前記作動角を可変に制御する方式では作動角増大側に切り換える構成としてもよい。
【００２５】
該第２の実施の形態のように変速操作を検出する場合は、図３に一点鎖線で示すように、前記クラッチ21の接続，切断に応じてＯＮ，ＯＦＦするクラッチスイッチ31を配設し、該クラッチスイッチ31によりクラッチ21の切断を検出したときに、可変動弁装置２により吸・排気弁のリフト特性を高速側に適合させる（例えば作動角を拡大側に制御する) 構成とする。
【００２６】
この場合、図７に示すようにクラッチの切断は、変速機22の変速操作に先立って行われ、また、変速後の機関回転速度は推定できず予め設定された高速側のリフト特性、例えば十分大きめの作動角（最大の作動角でもよい) に切り換えることになるので、より早くリフト特性（作動角) の切換を開始することができる。
図８は、前記第２の実施の形態のフローチャートを示す。ステップ11でクラッチスイッチ21がＯＮからＯＦＦつまりクラッチ接続から切断に切り換えられたか否かを判定し、切り換えられたと判定されたときに、ステップ12で予め設定された高速側の作動角を設定した後、ステップ４へ進んで可変動弁装置により前記高速側の作動角に切換制御する。
【００２７】
また、第３の実施の形態として、ギア位置センサ23とクラッチスイッチ31とを併用し、図９のフローチャートに示すように、ギア位置が所定の高速段にあるときのみ（少なくとも最も低速段ではシフトダウン操作を行うことがないので除外する) 、クラッチ切断操作と同時にリフト特性の切換を開始するようにしてもよく、シフトダウン操作が行われる可能性が高い状態で、より応答良くリフト特性を切り換えることができる。なお、この方式では、ギア位置スイッチの代わりに車速と機関回転速度とに基づいて現在のギア位置を検出する構成としてもよい。
【００２８】
また、以上全ての実施の形態において、変速前に１速，２速等の所定の低速段のギア位置では、変速（シフトダウンのみを含む) の検出及び該検出に応じた吸・排気弁のリフト特性の高速側への切り換えを禁止する構成としてもよい。変速前が１速のときにはシフトダウン操作を行うことがなく、２速から１速等にシフトダウンされたとしても機関回転速度の上昇量が小さいため切り換えの効果が殆ど得られないからである。
【００２９】
また、以上の実施の形態では、マニュアル式の変速機を備えたものについて示したが、本発明は、自動変速機（ＡＴ) を備えたものにも適用でき、オーバードライブから２速などへのシフトダウン操作をギア位置スイッチ等で検出して吸・排気弁のリフト特性を変速後の推定機関回転速度に応じたリフト特性に応答良く切り換えることができる。
【００３０】
また、可変動弁装置は、作動角のみを可変とするものに限らず、吸・排気弁の位相も同時に制御するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】一実施の形態に係るシステム構成の正面図。
【図３】同上システム構成の側面図。
【図４】同上実施の形態に係る可変動弁装置の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】同上実施の形態の吸気弁の目標作動角設定マップ。。
【図６】同上実施の形態の排気弁の目標作動角設定マップ。。
【図７】同上実施の形態のシフトダウン検出時の可変動弁装置の制御の様子を示すタイムチャート。
【図８】第２の実施の形態に係る可変動弁装置の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】第３の実施の形態に係る可変動弁装置の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１内燃機関
２可変動弁装置
３吸気弁
４排気弁
11 エアフロメータ
12 回転速度センサ
13 コントロールユニット
22 変速機
23 ギア位置センサ
24 車速センサ
31 クラッチスイッチ

Claims

少なくとも機関回転速度と負荷に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
前記内燃機関に連結される変速機のシフトダウン操作を検出する変速操作検出手段と、
前記変速操作検出手段により検出されたシフトダウン操作時に、該シフトダウン操作後の機関回転速度を推定し、該推定された機関回転速度でかつ全負荷であるときの運転状態に応じた吸・排気弁のリフト特性となるように可変動弁装置を制御する変速時リフト特性制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする可変動弁装置の変速時制御装置。
前記変速操作検出手段は、変速機のギア位置をセンサにより検出してシフトダウン操作を検出することを特徴とする請求項１に記載の可変動弁装置の変速時制御装置。
少なくとも機関回転速度に応じて吸・排気弁のリフト特性を可変制御する内燃機関の可変動弁装置において、
変速機のギア位置をセンサにより検出し、所定の高速段ギア位置にあるときのみ、内燃機関と変速機との間に介装されるクラッチの切断操作のみを検出して変速操作を検出する変速操作検出手段と、
前記変速操作検出手段により検出された変速操作時に、吸・排気弁のリフト特性を機関回転速度の高速側に適合したリフト特性に切り換えるように可変動弁装置を制御する変速時リフト特性制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする可変動弁装置の変速時制御装置。
前記可変動弁装置は、少なくとも機関回転速度に応じて吸・排気弁の作動角を可変制御するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の可変動弁装置の変速時制御装置。
所定の低速段ギア位置にあるときには、前記変速操作の検出及び該検出に応じた吸・排気弁のリフト特性の切り換えを禁止することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の可変動弁装置の変速時制御装置。